(57)【要約】【課題】基板上に形成される薄膜の密着性を高くし、剥離を防止することのできる光学素子及び光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】光を透過させる基板１０に光学機能膜１３及び光学面１１が形成されてなり、基板１０の表面のうち光学面１１を透過する光が通過する領域をフォトリソグラフィーまたはポッティングにより形成されるマスクまたは予め形成されたマスク部材で覆い、マスクされた領域以外の領域を粗面加工し、粗面加工された領域を含む基板１０の表面に光学機能膜１３及び光学面１１を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過させる基板に光学機能膜及び光学面が形成されてなる光学素子において、
前記基板の表面のうち前記光学面を透過する光が通過する領域以外の領域は、粗面加工されてなり、該粗面加工された領域を含む前記基板の表面に前記光学機能膜及び光学面が成膜形成されてなることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
光を透過させる基板に光学機能膜及び光学面が形成されてなる光学素子の製造方法において、
前記基板の表面のうち前記光学面を透過する光が通過する領域をマスクによって覆い、該マスクにより覆われた領域以外の領域を粗面加工し、前記マスクを除去して前記粗面加工された領域を含む前記基板の表面に前記光学機能膜を成膜及び光学面を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項３】
光を透過させる基板に光学機能膜及び光学面が形成されてなる光学素子の製造方法において、
前記基板の表面のうち前記光学面を透過する光が通過する領域をマスクによって覆い、該マスクにより覆われた領域以外の領域を粗面加工し、該粗面加工された領域を含む前記基板の表面に前記光学機能膜を成膜し、前記マスクを除去して前記基板の表面に光学面を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記マスクはフォトリソグラフィーまたはポッティングにより形成されることを特徴とする請求項２または３記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記マスクは前記基板の所定領域に当接するマスク部材からなり、該マスク部材を基板に取付けて所定領域を覆い、前記粗面加工の後に前記マスク部材を基板から取り外すことで前記マスクを除去することを特徴とする請求項２または３記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を透過させる基板上に光学面及び光学機能膜を形成した光学素子及び光学素子の製造方法に関し、特に光学機能膜及び光学面を形成する樹脂基板に対する密着性を高くした光学素子及び光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を透過させるガラスや樹脂などからなる基板上に、レンズなどの光学面を形成してなる光学素子が知られている。光学素子は、基板上に光学面をアレイ状に配置形成し、基板をダイシングによって切断することで、効率よく形成することができる。
【０００３】
また、基板上には、光学面と共に薄膜が形成されることがある。薄膜は、例えば光を透過しない材料からなり、光学面を透過する光が通過する領域以外の領域に渡って形成される絞りとして機能するアパーチャーや、また所定の波長帯域、例えば赤外線を透過させない材料からなり、基板の全面に渡って形成されるＩＲカットフィルターなどがある。透明な基板上に遮光用被膜を形成し、レンズの絞りとして用いるものとして、特許文献１に挙げるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２８９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板の表面に薄膜を形成した場合、その後にダイシングがなされることで、薄膜が剥離することがあった。また、基板の表面に型を用いて光学面を形成する際に、樹脂が型の方に付着してしまい、所定形状の光学面が形成されないことがあった。これは、薄膜と基板もしくは樹脂と基板との密着性が低いことに起因する。
【０００６】
本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、基板上に形成される薄膜もしくは光学面の密着性を高くし、剥離を防止することのできる光学素子及び光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明に係る光学素子は、光を透過させる基板に光学機能膜及び光学面が形成されてなる光学素子において、
前記基板の表面のうち前記光学面を透過する光が通過する領域以外の領域は、粗面加工されてなり、該粗面加工された領域を含む前記基板の表面に前記光学機能膜及び光学面が成膜形成されてなることを特徴として構成されている。
【０００８】
また、本発明に係る光学素子の製造方法は、光を透過させる基板に光学機能膜及び光学面が形成されてなる光学素子の製造方法において、
前記基板の表面のうち前記光学面を透過する光が通過する領域をマスクによって覆い、該マスクにより覆われた領域以外の領域を粗面加工し、前記マスクを除去して前記粗面加工された領域を含む前記基板の表面に前記光学機能膜を成膜及び光学面を形成することを特徴として構成されている。
【０００９】
さらに、本発明に係る光学素子の製造方法は、光を透過させる基板に光学機能膜及び光学面が形成されてなる光学素子の製造方法において、
前記基板の表面のうち前記光学面を透過する光が通過する領域をマスクによって覆い、該マスクにより覆われた領域以外の領域を粗面加工し、該粗面加工された領域を含む前記基板の表面に前記光学機能膜を成膜し、前記マスクを除去して前記基板の表面に光学面を形成することを特徴として構成されている。
【００１０】
さらにまた、本発明に係る光学素子の製造方法は、前記マスクはフォトリソグラフィーまたはポッティングにより形成されることを特徴として構成されている。
【００１１】
そして、本発明に係る光学素子の製造方法は、前記マスクは前記基板の所定領域に当接するマスク部材からなり、該マスク部材を基板に取付けて所定領域を覆い、前記粗面加工の後に前記マスク部材を基板から取り外すことで前記マスクを除去することを特徴として構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る光学素子によれば、基板の表面のうち光学面を透過する光が通過する領域以外の領域は、粗面加工されてなり、粗面加工された領域を含む基板の表面に光学機能膜もしくは光学面が形成されてなることにより、光学機能膜もしくは光学面の基板に対する密着性を向上させることができるので、剥離を防止でき、一方で光学的な特性には影響を与えることがないようにすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る光学素子の製造方法によれば、基板の表面のうち光学面を透過する光が通過する領域をマスクによって覆い、マスクした領域以外の領域を粗面加工し、マスクを除去して粗面加工された領域を含む基板の表面に光学機能膜を成膜及び光学面を形成する、または、基板の表面のうち光学面を透過する光が通過する領域をマスクし、マスクした領域以外の領域を粗面加工し、粗面加工された領域を含む基板の表面に光学機能膜を成膜し、マスクを除去して基板の表面に光学面を形成することにより、光学特性に影響を与えないようにしつつ、光学機能膜の基板に対する密着性を向上させることができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る光学素子の製造方法によれば、マスクはポッティングにより形成されることにより、低コストに製造できる。
【００１５】
さらにまた、本発明に係る光学素子の製造方法によれば、マスクは基板の所定領域に当接するマスク部材からなり、マスク部材を基板に取付けて所定領域を覆い、粗面加工の後にマスク部材を基板から取り外すことでマスクを除去することにより、基板の表面にマスクを形成、除去する工程を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態におけるレンズユニットの断面図である。
【図２】第１の光学素子の製造工程を表した断面図である。
【図３】粗面加工の工程を表した概要図である。
【図４】第２の光学素子の製造工程を表した断面図である。
【図５】マスク部材を用いてマスクする場合の概念的な断面図である。
【図６】第２の形態のマスク部材により大基板をマスクした状態の斜視図である。
【図７】第３の形態のマスク部材により大基板をマスクした状態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１には、本発明を適用した光学素子を備えたレンズユニットの断面図を示している。この図に示すように、レンズユニットは、第１の光学素子１と第２の光学素子２及びセンサー３が、それぞれ離隔配置され構成されている。
【００１８】
第１の光学素子１には、光を透過させる第１の基板１０の各面に、それぞれ第１の光学面１１と第２の光学面１２が形成されている。第１の光学面１１は、第１の基板１０における外部側を向く面に形成され、第２の光学面１２は、第１の基板１０におけるセンサー３側を向く面に形成されている。
【００１９】
また、第１の光学素子１には、第１の基板１０の第１の光学面１１が形成される面に、遮光膜１３が形成されている。遮光膜１３は、可視光を透過させない特性を有する層が薄膜状に形成されてなるものであり、また所定の径を有する円形の開口部１３ａが形成されている。遮光膜１３に必要な特性を有する材料としては、例えばブラックレジストもしくはクロムなどの金属が挙げられる。
【００２０】
第１の光学面１１は、開口部１３ａ及び該開口部１３ａより外周側の遮光膜１３を覆うように、紫外線硬化樹脂によって形成される。すなわち、第１の光学面１１は、周縁部が遮光膜１３の開口部１３ａ近傍と重なり合うように配置されている。これにより、遮光膜１３の開口部１３ａは、第１の光学面１１の絞りとして機能する。
【００２１】
第２の光学素子２には、光を透過させる第２の基板２０の各面に、それぞれ第３の光学面２１と第４の光学面２２が形成されている。第３の光学面２１は、第２の基板２０における第１の光学素子１の第２の光学面１２と対向する面に形成され、第４の光学面２２は、第２の基板２０におけるセンサー３側を向く面に形成されている。
【００２２】
第２の基板２０の第３の光学面２１が形成される面には、遮光膜２３が形成されている。遮光膜２３の構成は、第１の光学素子１に形成されているものと同様であり、第３の光学面２１における絞りとして機能する開口部２３ａを有している。
【００２３】
第２の基板２０の第４の光学面２２が形成される面には、全面に渡ってフィルター膜２４が形成されている。フィルター膜２４は、可視光を透過させ赤外線を透過させない特性を有する層が薄膜状に形成されてなるものであり、低屈折率材料の層と高屈折率材料の層を交互に積層することで構成される。
【００２４】
第１の光学素子１と第２の光学素子２は、第１のスペーサー４を介して所定間隔離隔し、対向するように配置される。また、第２の光学素子２とセンサー３は、第２のスペーサー５を介して所定間隔離隔し、対向するように配置される。これにより、第１の光学素子１と第２の光学素子２の第１の光学面１１から第４の光学面２２により、センサー３に外部からの光が集光される。
【００２５】
次に、第１の光学素子１と第２の光学素子２の製造工程について説明する。図２には、第１の光学素子１の製造工程を表した断面図を示している。図２（ａ）は、第１の基板１０であり、本実施形態では透明なガラス基板を用意する。なお、この製造工程においては、完成品である光学素子を一度に多数形成するため、大きいガラス基板が用意されて光学面がアレイ状に複数形成され、この製造工程が完了した後に、ダイシングにより個別の光学素子として切り離される。ただし、図２、４においては、簡略化して光学素子１個分について図示してある。
【００２６】
図２（ｂ）に示すように、第１の基板１０の表面には、マスク３０が形成される。マスク３０は、第１の光学面１１と第２の光学面１２を通過する光の経路となる領域であって、遮光膜１３の開口部１３ａとなる領域に形成される。このマスク３０は、フォトリソグラフィーの手法により形成することができる。
【００２７】
所定領域にマスク３０を形成したら、図２（ｃ）に示すように、第１の基板１０の表面に対して粗面加工を行う。図３には、粗面加工の工程を表した概要図を示している。本実施形態において粗面加工は、ウェットブラストの手法を用いて行われる。ウェットブラストは、粒子状の研磨剤を含む水などの液体と圧縮空気を混合状態とし、これをブラストガンから対象物に向かって噴射することにより、平滑面の面粗度を大きくするものである。
【００２８】
図３に示すように、第１の基板１０となる大基板１５にマスク３０がアレイ状に形成された状態で、大基板１５の外縁部を固定チャック４０で固定し、大基板１５の表面に対して、混合状態となった粒子状の研磨剤を含む水などの液体と圧縮空気とをブラストガン４１から噴射する。これにより、大基板１５の表面は、マスクされた領域以外の面粗度が大きくなる。
【００２９】
粗面加工を行ったら、図２（ｄ）に示すように、第１の基板１０の表面に遮光膜１３を形成する。遮光膜１３は、蒸着またはスパッタもしくはウェットコーティングの手法により形成される。続いて、図２（ｅ）に示すように、マスク３０が除去される。これによって、第１の光学面１１が形成される面については、粗面加工された光が通過する領域以外の領域を、遮光膜１３が覆って開口部１３ａが形成された状態となる。また、第２の光学面１２が形成される面については、光が通過する領域以外が粗面加工された状態となる。
【００３０】
このように表面が粗面加工されると共に、遮光膜１３が形成された第１の基板１０に対し、光学面を形成する。図２（ｆ）に示すように、第１の基板１０の遮光膜１３が形成された側の面に、第１の光学面１１が形成される。第１の光学面１１は、光または熱硬化樹脂からなり、金型により樹脂材料を第１の基板１０に対して押圧して形状を転写し、特定波長の光を照射または加熱することにより、樹脂材料を硬化させて形成される。続いて、図２（ｇ）に示すように、第１の基板１０の反対側の面に対しても、同様の手法により第２の光学面１２を形成する。
【００３１】
このように、第１の基板１０の表面に対し、光が通過する領域以外の領域を粗面加工したことで、遮光膜１３の第１の基板１０の表面に対する密着性を大きくすることができる。これにより、前述のように、これらの工程の後、ダイシングによって第１の基板１０が切り離されるが、その際に遮光膜１３が剥離することを防止することができる。また、第１の光学素子１においては、薄膜は第１の光学面１１側にのみ形成されるが、粗面加工は第１の基板１０の両面に対して行っている。これにより、第２の光学面１２の第１の基板１０に対する密着性を向上させることができ、第２の光学面１２の剥離を防止することができる。
【００３２】
図４には、第２の光学素子２の製造工程を表した断面図を示している。第２の光学素子２についても、図４（ａ）に示すように、透明なガラス基板を用意し、図４（ｂ）に示すように、第２の基板２０の表面にマスク５０を形成する。マスク５０は、第３の光学面２１と第４の光学面２２を通過する光の経路となる領域に形成される。
【００３３】
続いて、図４（ｃ）に示すように、第２の基板２０の表面に粗面加工を施す。この粗面加工は、第１の光学素子１について説明したのと同様の工程で行われる。粗面加工を行ったら、図４（ｄ）に示すように、第２の基板２０の第３の光学面２１を形成する面に対して、蒸着またはスパッタもしくはウェットコーティングの手法により遮光膜２３を形成する。図４（ｅ）に示すように、マスク５０を除去すると、開口部２３ａが形成される。
【００３４】
次に、図４（ｆ）に示すように、第２の基板２０の第４の光学面２２を形成する面に対して、蒸着またはスパッタの手法により、フィルター膜２４を形成する。この段階で、第２の基板２０の第４の光学面２２を形成する面には、マスクが形成されていないので、フィルター膜２４は、当該面の全面に渡って形成される。
【００３５】
第２の基板２０の両面にそれぞれ薄膜を形成したら、図４（ｇ）に示すように、第２の基板２０に対して第３の光学面２１を形成し、さらに図４（ｈ）に示すように、反対側の面に第４の光学面２２を形成する。これら光学面の形成は、第１の光学素子１の第１の光学面１１及び第２の光学面１２の形成と同様の手法で行われる。
【００３６】
このように、第２の光学素子２についても、第２の基板２０の表面のうち光が通過する領域以外の領域を粗面加工することにより、遮光膜２３やフィルター膜２４の密着性を高くすることができ、この後の工程で行われるダイシングの際に、薄膜が剥離しないようにすることができる。
【００３７】
本実施形態では、基板上にマスクを形成するのに、フォトリソグラフィーの手法を用いているが、マスクされる領域、すなわち粗面加工されない領域の位置及び大きさに高精度が求められない場合には、ポッティングの手法を用いることもできる。この場合には、マスクの材料となる液体を基板上の所定位置に滴下し、硬化させることによって、マスクが形成される。ポッティングの手法を用いることで、フォトリソグラフィーの場合よりもコストダウンを図ることができる。
【００３８】
フォトリソグラフィーやポッティングによりマスクを基板上に形成する方法は、マスクの形成工程と除去工程を必要とするため、製造工程が煩雑化する。このため、マスクをマスク部材によってなすようにしてもよい。図５には、マスク部材６０を用いてマスクする場合の概念的な断面図を示している。この場合も図３と同様に、大基板１５の外縁部が固定チャック４０で固定される。また、大基板１５に対して、光が通過する領域に当接して覆う被覆部６１を備えたマスク部材６０が取付けられる。マスク部材６０は、複数の被覆部６１が連結部６２で連結されてなり、ブラストガン４１からの粒子によって、大基板１５のうち被覆部６１で被覆された領域以外の面粗度を大きくする粗面加工が行われる。粗面加工を行ったら、マスク部材６０を大基板１５から取り外すことで、マスク除去をなすことができる。
【００３９】
このように、基板のうち光が通過する領域をマスク部材６０によりマスクすることで、マスクを基板上に形成し、また除去する工程を簡素化することができる。また、マスク部材６０の構成としては、以下のように様々な形態が考えられる。図６には、第２の形態のマスク部材６０により大基板１５をマスクした状態の斜視図を示している。
【００４０】
図６に示すように、第２の形態のマスク部材６０は、円盤状の基部６５に多数のロッド６６が立設されてなり、ロッド６６の先端面が大基板１５に当接して所定領域を覆う被覆部６７となっている。被覆部６７は、大基板１５において形成される基板のうち光が通過する領域を覆うように形成されている。
【００４１】
また、図７には、第３の形態のマスク部材６０により大基板１５をマスクした状態の斜視図を示している。第３の形態のマスク部材６０は、大基板１５の表面に取付けられるものであって、大基板１５の外周に沿う外縁部７０内に複数の被覆部７１が形成され、各被覆部７１同士及び被覆部７１と外縁部７０は、細長い連結部７２により連結されて構成されている。被覆部７１は、大基板１５において形成される基板のうち光が通過する領域に当接して表面を覆うように形成されている。
【００４２】
本形態のマスク部材６０は、連結部７２の部分も大基板１５を覆うこととなるが、連結部７２は細長く形成されており、被覆部７１と連結部７２以外の大基板１５の表面は、ブラストガン４１からの粒子により粗面加工されるので、本発明の効果は十分に得ることができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。本実施形態では、光学面としてレンズを形成しているが、光学面は回折格子などその他の光学的に機能する面であればよい。また、基板の表面に形成される薄膜も、遮光膜やフィルター膜には限られず、反射防止膜や反射膜など、光学的に機能する膜であればよい。
【符号の説明】
【００４４】
１    第１の光学素子
２    第２の光学素子
３    センサー
４    第１のスペーサー
５    第２のスペーサー
１０    第１の基板
１１    第１の光学面
１２    第２の光学面
１３    遮光膜
２０    第２の基板
２１    第３の光学面
２２    第４の光学面
２３    遮光膜
２４    フィルター膜
６０    マスク部材
６１    被覆部
６２    連結部
６５    基部
６６    ロッド
６７    被覆部
７０    外縁部
７１    被覆部
７２    連結部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011191396.tif 000007
【図６】
2011191396.tif 000008
【図７】
2011191396.tif 000009