(57)【要約】      （修正有）【課題】レンズアレイを精度良く形成する。【解決手段】複数のレンズ成形面が配列された転写面をそれぞれ有する一対の型２０、３０を用い、前記一対の型２０、３０の前記転写面の間に形成されるキャビティＣにエネルギー硬化性の樹脂材料Ｍを充填して硬化させることにより、レンズアレイを製造するレンズアレイの製造方法であって、前記転写面が水平方向と交差するように前記一対の型２０、３０をそれぞれ配置し、前記キャビティＣに、その鉛直方向下部から前記樹脂材料を充填していく充填工程と、前記転写面が水平方向に沿うように前記一対の型２０、３０をそれぞれ配置して、前記キャビティＣに充填された前記樹脂材料Ｍを硬化する硬化工程とを備える。【選択図】図６
2011079163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ成形面が配列された転写面をそれぞれ有する一対の型を用い、前記一対の型の前記転写面の間に形成されるキャビティにエネルギー硬化性の樹脂材料を充填して硬化させることにより、レンズアレイを製造するレンズアレイの製造方法であって、
前記転写面が水平方向と交差するように前記一対の型をそれぞれ配置し、前記キャビティに、その鉛直方向下部から前記樹脂材料を充填していく充填工程と、
前記転写面が水平方向に沿うように前記一対の型をそれぞれ配置して、前記キャビティに充填された前記樹脂材料を硬化する硬化工程と、
を備えたレンズアレイの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記充填工程は、前記キャビティの鉛直方向下部に連通する注入口を通して前記キャビティに前記樹脂材料を注入するレンズアレイの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記充填工程は、
前記一対の型の一方に対して他方を相対的に後退させて前記キャビティの容積を大きくした状態で、前記キャビティの鉛直方向下部に前記樹脂材料を溜める工程と、
前記一対の型の一方に対して他方を相対的に前進させて前記キャビティの容積を小さくすることにより、前記キャビティの鉛直方向下部に溜められた前記樹脂材料で前記キャビティを充填する工程と、
を含むレンズアレイの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記硬化工程は、前記樹脂材料の硬化収縮に追従して前記一対の型の前記転写面の間隔を狭めるレンズアレイの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記硬化工程は、前記一対の型のうちいずれか鉛直方向上側に配置される上型を、その自重によって降下させるレンズアレイの製造方法。
【請求項６】
エネルギー硬化性の樹脂材料からなるレンズアレイの製造装置であって、
複数のレンズ成形面が配列された転写面をそれぞれ有する一対の型と、
前記転写面と水平方向とのなす角度を可変に前記一対の型を支持する支持手段と、
前記一対の型の前記転写面の間に形成されるキャビティに前記樹脂材料を供給する樹脂材料供給手段と、
前記キャビティに充填された前記樹脂材料にエネルギーを供給して前記樹脂材料を硬化させるエネルギー供給手段と、
を備え、
前記樹脂材料供給手段は、前記転写面が水平方向と交差するように前記一対の型が配置された状態で、前記キャビティの鉛直方向下部に前記樹脂材料を供給し、
前記支持手段は、前記キャビティが前記樹脂材料で充填された後に前記一対の型をそれらの前記転写面が水平方向に沿うように配置し、
前記エネルギー供給手段は、前記転写面が水平方向に沿うように前記一対の型が配置されている状態で、前記キャビティに充填された前記樹脂材料にエネルギーを供給するレンズアレイの製造装置。
【請求項７】
請求項６に記載のレンズアレイの製造装置であって、
前記一対の型は、前記転写面が水平方向と交差するように配置された状態にあるときの前記キャビティの鉛直方向下部に連通する注入口を有し、
前記樹脂材料供給手段は、前記注入口を通して前記キャビティに前記樹脂材料を注入するレンズアレイの製造装置。
【請求項８】
請求項６に記載のレンズアレイの製造装置であって、
前記支持手段は、前記キャビティの容積を変化させるように、前記一対の型の一方に対して他方を相対的に進退させ、該キャビティに前記樹脂材料が供給される際には該キャビティの容積を大きくし、該キャビティに所定量の前記樹脂材料が供給された後に該キャビティの容積を小さくするレンズアレイの製造装置。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか一項に記載のレンズアレイの製造装置であって、
前記支持手段は、前記キャビティに充填された前記樹脂材料の硬化収縮に追従して前記一対の型の前記転写面の間隔を狭めるレンズアレイの製造装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のレンズアレイの製造装置であって、
前記支持手段は、前記転写面が水平方向に沿うように配置された状態にある前記一対の型のうちいずれか鉛直方向上側に配置される上型をその自重によって降下可能に支持するレンズアレイの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー硬化性の樹脂材料からなるレンズアレイの製造方法、及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの電子機器の携帯端末には、小型で薄型な撮像ユニットが搭載されている。このような撮像ユニットは、一般に、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどの固体撮像素子と、固体撮像素子の受光領域に結像するレンズと、を備えている。
【０００３】
携帯端末の小型化・薄型化、そして携帯端末の普及により、それに搭載される撮像ユニットにも更なる小型化・薄型化が要請され、そして生産性が要求される。かかる要求に対して、複数の固体撮像素子が配列されたセンサアレイに、複数のレンズ部が同様に配列されたレンズアレイを重ね、それらを一体に接合し、個々に固体撮像素子及び対応するレンズ部を含むようにセンサアレイ及びレンズアレイを分断して撮像ユニットを量産する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示された方法では、上型及び下型を用いてレンズアレイを形成している。上型の転写面には複数のレンズ成形面が配列されており、また、下型の転写面には、上型の各レンズ成形面と対となるレンズ成形面が配列されている。レンズアレイは、下型の転写面上にエネルギー硬化性の樹脂材料を供給し、次いで上型を降下させて上型の転写面と下型の転写面との間で樹脂材料を挟んで圧縮し、両転写面に倣って樹脂材料を変形させ、そこに硬化のためのエネルギーを供給して樹脂材料を硬化させて形成される。
【０００５】
上型及び下型の対となるレンズ成形面の間でレンズ部が形成され、また、上型及び下型のレンズ成形面を除く転写面の間で、これらのレンズ部を相互に連結する基板部が形成される。上記の用途に用いられるレンズアレイにあっては、全体として例えば直径が６インチ、８インチ、又は１２インチのウエハ状（円板状）をなし、そこに例えば数千個のレンズ部が配列される。かかるレンズアレイを、以下では特にウエハレベルレンズアレイと称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第０８／１５３１０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上型の転写面と下型の転写面との間で樹脂材料を挟む際などに、特に上型の転写面と樹脂材料との間に空気が閉じ込められことがある。特にウエハレベルレンズアレイにあっては、それを形成する型の転写面の面積が比較的大きいため、空気が閉じ込められ易い。閉じ込められた空気がレンズ成形面に溜まってしまうと、そこで形成されるレンズ部に欠陥が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、その目的は、レンズアレイを精度良く形成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）  複数のレンズ成形面が配列された転写面をそれぞれ有する一対の型を用い、前記一対の型の前記転写面の間に形成されるキャビティにエネルギー硬化性の樹脂材料を充填して硬化させることにより、レンズアレイを製造するレンズアレイの製造方法であって、前記転写面が水平方向と交差するように前記一対の型をそれぞれ配置し、前記キャビティに、その鉛直方向下部から前記樹脂材料を充填していく充填工程と、前記転写面が水平方向に沿うように前記一対の型をそれぞれ配置して、前記キャビティに充填された前記樹脂材料を硬化する硬化工程と、を備えたレンズアレイの製造方法。
（２）  エネルギー硬化性の樹脂材料からなるレンズアレイの製造装置であって、複数のレンズ成形面が配列された転写面をそれぞれ有する一対の型と、前記転写面と水平方向とのなす角度を可変に前記一対の型を支持する支持手段と、前記一対の型の前記転写面の間に形成されるキャビティに前記樹脂材料を供給する樹脂材料供給手段と、前記キャビティに充填された前記樹脂材料にエネルギーを供給して前記樹脂材料を硬化させるエネルギー供給手段と、を備え、前記樹脂材料供給手段は、前記転写面が水平方向と交差するように前記一対の型が配置された状態で、前記キャビティの鉛直方向下部に前記樹脂材料を供給し、前記支持手段は、前記キャビティが前記樹脂材料で充填された後に前記一対の型をそれらの前記転写面が水平方向に沿うように配置し、前記エネルギー供給手段は、前記転写面が水平方向に沿うように前記一対の型が配置されている状態で、前記キャビティに充填された前記樹脂材料にエネルギーを供給するレンズアレイの製造装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、転写面が水平方向と交差するように一対の型をそれぞれ配置し、両転写面の間のキャビティにその鉛直方向下部から樹脂材料を充填している。よって、徐々に上昇する樹脂材料の液面でキャビティ内の空気を排斥しながらキャビティに樹脂材料を充填することができる。それにより、空気の閉じ込みを防止することができる。そして、転写面が水平方向に沿うように一対の型をそれぞれ配置して、両転写面の間のキャビティに充填された樹脂材料を硬化させており、樹脂材料の硬化はキャビティの全体に亘って均一になされる。以上により、レンズアレイを精度良く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの一例を示す図である。
【図２】図１のレンズアレイをＩＩ−ＩＩ線断面で示す図である。
【図３】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの製造装置に含まれる成形型の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの製造装置の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの製造方法の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの製造方法の一例を示す図であって、図５に続く工程を示す図である。
【図７】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの製造方法の一例を示す図であって、図６に続く工程を示す図である。
【図８】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの製造装置に含まれる成形型の他の例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの製造装置の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの製造方法の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの製造方法の一例を示す図であって、図１０に続く工程を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの製造方法の一例を示す図であって、図１１に続く工程を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの製造方法の一例を示す図であって、図１２に続く工程を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの製造方法の一例を示す図であって、図１３に続く工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１及び図２は、レンズアレイの一例を示す。
【００１３】
図１及び図２に示すように、レンズアレイ１は、複数のレンズ部１０と、これらのレンズ部１０を相互に連結する基板部１１とを有している。このレンズアレイ１は、全体として所定のサイズのウエハ状をなし、そこに複数のレンズ部１０が配列されたウエハレベルレンズアレイである。
【００１４】
複数のレンズ部１０は、図示の例では、行列状に配列されている。なお、レンズ部１０の配列は、行列状の配列に限らず、他の２次元の配列、又は１次元の配列であってもよい。各レンズ部１０は、その表裏に、所定のレンズ面１２ａ、１２ｂを有している。図示の例では、レンズ面１２ａ、１２ｂは、いずれも凸形状の球面となっているが、用途に応じて、凸形状の球面、凹形状の球面、非球面、又は平面の種々の組み合わせを採り得る。
【００１５】
複数のレンズ部１０及び基板部１１は、透光性でかつエネルギー硬化性の樹脂組成物で一体に形成されている。エネルギー硬化性の樹脂組成物は、熱により硬化する樹脂組成物、あるいは活性エネルギー線の照射（例えば紫外線）により硬化する樹脂組成物のいずれであってもよい。
【００１６】
レンズアレイ１を形成する樹脂組成物は、モールド形状の転写適性等、成形性の観点から硬化前には適度な流動性を有していることが好ましい。具体的には常温で液体であり、粘度が１０００〜５００００ｍＰａ・ｓ程度のものが好ましい。
【００１７】
一方、硬化後にはリフロー工程を通しても熱変形しない程度の耐熱性を有していることが好ましい。該観点から、硬化物のガラス転移温度は２００℃以上であることが好ましく、２５０℃以上であることがより好ましく、３００℃以上であることが特に好ましい。樹脂組成物にこのような高い耐熱性を付与するためには、分子レベルで運動性を束縛することが必要であり、有効な手段としては、（１）単位体積あたりの架橋密度を上げる手段、（２）剛直な環構造を有する樹脂を利用する手段（例えばシクロヘキサン、ノルボルナン、テトラシクロドデカン等の脂環構造、ベンゼン、ナフタレン等の芳香環構造、９，９’−ビフェニルフルオレン等のカルド構造、スピロビインダン等のスピロ構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平９−１３７０４３号公報、同１０−６７９７０号公報、特開２００３−５５３１６号公報、同２００７−３３４０１８号公報、同２００７−２３８８８３号公報等に記載の樹脂）、（３）無機微粒子など高Ｔｇの物質を均一に分散させる手段（例えば特開平５−２０９０２７号公報、同１０−２９８２６５号公報等に記載）等が挙げられる。これらの手段は複数併用してもよく、流動性、収縮率、屈折率特性など他の特性を損なわない範囲で調整することが好ましい。
【００１８】
形状転写精度の観点からは硬化反応による体積収縮率が小さい樹脂組成物が好ましい。樹脂組成物の硬化収縮率としては１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることが特に好ましい。硬化収縮率の低い樹脂組成物としては、例えば（１）高分子量の硬化剤（プレポリマ−など）を含む樹脂組成物（例えば特開２００１−１９７４０号公報、同２００４−３０２２９３号公報、同２００７−２１１２４７号公報等に記載、高分子量硬化剤の数平均分子量は２００〜１００，０００の範囲であることが好ましく、より好ましくは５００〜５０，０００の範囲であり、特に好ましくは１，０００〜２０，０００の場合である。また該硬化剤の数平均分子量／硬化反応性基の数で計算される値が、５０〜１０，０００の範囲にあることが好ましく、１００〜５，０００の範囲にあることがより好ましく、２００〜３，０００の範囲にあることが特に好ましい。）、（２）非反応性物質（有機／無機微粒子，非反応性樹脂等）を含む樹脂組成物（例えば特開平６−２９８８８３号公報、同２００１−２４７７９３号公報、同２００６−２２５４３４号公報等に記載）、（３）低収縮架橋反応性基を含む樹脂組成物（例えば、開環重合性基（例えばエポキシ基（例えば、特開２００４−２１０９３２号公報等に記載））、オキセタニル基（例えば、特開平８−１３４４０５号公報等に記載）、エピスルフィド基（例えば、特開２００２−１０５１１０号公報等に記載）、環状カーボネート基（例えば、特開平７−６２０６５号公報等に記載）、エン／チオール硬化基（例えば、特開２００３−２０３３４号公報等に記載）、ヒドロシリル化硬化基（例えば、特開２００５−１５６６６号公報等に記載））、（４）剛直骨格樹脂（フルオレン、アダマンタン、イソホロン等）を含む樹脂組成物（例えば、特開平９−１３７０４３号公報等に記載）、（５）重合性基の異なる２種類のモノマーを含み相互貫入網目構造（いわゆるＩＰＮ構造）が形成される樹脂組成物（例えば、特開２００６−１３１８６８号公報等に記載）、（６）膨張性物質を含む樹脂組成物（例えば、特開２００４−２７１９号公報、特開２００８−２３８４１７号公報等に記載）等を挙げることができ、本発明において好適に利用することができる。また上記した複数の硬化収縮低減手段を併用すること（例えば、開環重合性基を含有するプレポリマーと微粒子を含む樹脂組成物など）が物性最適化の観点からは好ましい。
【００１９】
また、高−低２種類以上のアッベ数の異なる樹脂組成物が望まれる。高アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が５０以上であることが好ましく、より好ましくは５５以上であり特に好ましくは６０以上である。屈折率（ｎｄ）は１．５２以上であることが好ましく、より好ましくは１．５５以上であり、特に好ましくは１．５７以上である。このような樹脂としては、脂肪族の樹脂が好ましく、特に脂環構造を有する樹脂（例えば、シクロヘキサン、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等の環構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平１０−１５２５５１号公報、特開２００２−２１２５００号公報、同２００３−２０３３４号公報、同２００４−２１０９３２号公報、同２００６−１９９７９０号公報、同２００７−２１４４号公報、同２００７−２８４６５０号公報、同２００８−１０５９９９号公報等に記載の樹脂）が好ましい。
【００２０】
低アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が３０以下であることが好ましく、より好ましくは２５以下であり特に好ましくは２０以下である。屈折率（ｎｄ）は１．６０以上であることが好ましく、より好ましくは１．６３以上であり、特に好ましくは１．６５以上である。このような樹脂としては芳香族構造を有する樹脂が好ましく、例えば９,９’−ジアリールフルオレン、ナフタレン、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール等の構造を含む樹脂（具体的には例えば、特開昭６０−３８４１１号公報、特開平１０−６７９７７号公報、特開２００２−４７３３５号公報、同２００３−２３８８８４号公報、同２００４−８３８５５号公報、同２００５−３２５３３１号公報、同２００７−２３８８８３号公報、国際公開第２００６／０９５６１０号、特許第２５３７５４０号公報等に記載の樹脂等）が好ましい。
【００２１】
また、樹脂組成物には、屈折率を高めたり、アッベ数を調整したりするために、無機微粒子をマトリックス中に分散させることが好ましい。無機微粒子としては、例えば、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、硫化亜鉛等の微粒子を挙げることができる。特に上記高アッベ数の樹脂に対しては、酸化ランタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましく、低アッベ数の樹脂に対しては、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましい。無機微粒子は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。また、複数の成分による複合物であってもよい。また、無機微粒子には光触媒活性低減、吸水率低減などの種々の目的から、異種金属をドープしたり、表面層をシリカ、アルミナ等異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、有機酸（カルボン酸類、スルホン酸類、リン酸類、ホスホン酸類等）又は有機酸基を持つ分散剤などで表面修飾してもよい。無機微粒子の数平均粒子サイズは通常１ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすればよいが、小さすぎると物質の特性が変化する場合があり、大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となるため、１ｎｍ〜１５ｎｍが好ましく、２ｎｍ〜１０ｎｍが更に好ましく、３ｎｍ〜７ｎｍが特に好ましい。また、無機微粒子の粒子サイズ分布は狭いほど望ましい。このような単分散粒子の定義の仕方はさまざまであるが、例えば、特開２００６−１６０９９２号に記載されるような数値規定範囲が好ましい粒径分布範囲に当てはまる。ここで上述の数平均１次粒子サイズとは、例えばＸ線回折（ＸＲＤ）装置あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などで測定することができる。無機微粒子の屈折率としては、２２℃、５８９ｎｍの波長において、１．９０〜３．００であることが好ましく、１．９０〜２．７０であることが更に好ましく、２．００〜２．７０であることが特に好ましい。無機微粒子の樹脂に対する含有量は、透明性と高屈折率化の観点から、５質量％以上であることが好ましく、１０〜７０質量％が更に好ましく、３０〜６０質量％が特に好ましい。
【００２２】
樹脂組成物に微粒子を均一に分散させるためには、例えばマトリックスを形成する樹脂モノマーとの反応性を有する官能基を含む分散剤（例えば特開２００７−２３８８８４号公報実施例等に記載）、疎水性セグメント及び親水性セグメントで構成されるブロック共重合体（例えば特開２００７−２１１１６４号公報に記載）、あるいは高分子末端又は側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する樹脂（例えば特開２００７−２３８９２９号公報、特開２００７−２３８９３０号公報等に記載）等を適宜用いて微粒子を分散させることが望ましい。
【００２３】
また、樹脂組成物には、シリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有化合物等の公知の離型剤やヒンダードフェノール等の酸化防止剤等の添加剤が適宜配合されていてもよい。
【００２４】
また、樹脂組成物には、必要に応じて硬化触媒又は開始剤を配合することができる。具体的には、例えば特開２００５−９２０９９号公報（段落番号〔００６３〕〜〔００７０〕）等に記載の熱又は活性エネルギー線の作用により硬化反応（ラジカル重合あるいはイオン重合）を促進する化合物を挙げることができる。これらの硬化反応促進剤の添加量は、触媒や開始剤の種類、あるいは硬化反応性部位の違いなどによって異なり一概に規定することはできないが、一般的には硬化反応性樹脂組成物の全固形分に対して０．１〜１５質量％程度が好ましく、０．５〜５質量％程度がより好ましい。
【００２５】
また、樹脂組成物は上記成分を適宜配合して製造することができる。この際、液状の低分子モノマー（反応性希釈剤）等に他の成分を溶解することができる場合には別途溶剤を添加する必要はないが、このケースに当てはまらない場合には溶剤を用いて各構成成分を溶解することにより硬化性樹脂組成物を製造することができる。該硬化性樹脂組成物に使用できる溶剤としては、組成物が沈殿することなく、均一に溶解又は分散されるものであれば特に制限はなく適宜選択することができ、具体的には、例えば、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等）、エステル類（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等）、エーテル類（例えば、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン等）アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール等）、芳香族炭化水素類（例えば、トルエン、キシレン等）、水等を挙げることができる。硬化性組成物が溶剤を含む場合には溶剤を乾燥させた後にモールド形状転写操作を行うことが好ましい。
【００２６】
図３は、レンズアレイ１を成形する成形型の一例を示す。
【００２７】
図３に示すように、成形型３は、一対の型２０、３０で構成されている。
【００２８】
型２０は、複数のレンズ成形面２２が配列された転写面２１を有する。複数のレンズ成形面２２は、レンズアレイ１の複数のレンズ部１０の配列に対応して、転写面２１に行列状に配列されている。そして、各レンズ成形面２２は、レンズ部１０の表側のレンズ面１２ａを反転した形状となっており、図示の例では凸形状の球面であるレンズ面１２ａを反転した凹形状の球面となっている。即ち、型２０は、レンズアレイ１の表側の面を成形する。
【００２９】
型３０は、複数のレンズ成形面３２が配列された転写面３１と、枠部３３とを有する。複数のレンズ成形面３２は、レンズアレイ１の複数のレンズ部１０の配列に対応して、転写面３１に行列状に配列されている。そして、各レンズ成形面３２は、レンズ部１０の裏側のレンズ面１２ｂを反転した形状となっており、図示の例では凸形状の球面であるレンズ面１２ｂを反転した凹形状の球面となっている。即ち、型３０は、レンズアレイ１の裏側の面を成形する。
【００３０】
枠部３３は、転写面３１を包囲するように転写面３１の外周に沿って設けられている。この枠部３３には、型２０が嵌り込む。そして、枠部３３には、型２０が枠部３３に嵌り込んだ状態で互いに対向する転写面２１、３１の間に形成されるキャビティＣに連通する注入孔３４、及び排気孔３５が設けられている。排気孔３５は、転写面３１の中心を挟んで注入孔３４の反対側となる位置に設けられている。なお、枠部３３は、型３０とは別体の筒状の胴型で構成することもできる。
【００３１】
型２０、３０の材料は、レンズアレイ１を形成するエネルギー硬化性の樹脂材料に応じて適宜選択される。樹脂材料として熱硬化のものを用いた場合には、型の材料は、例えばニッケル等の熱伝導率に優れる金属材料や、ガラス等の赤外線を透過する材料が用いられる。また、樹脂材料として紫外線硬化のものを用いた場合には、型の材料は、例えばガラス等の紫外線を透過する材料が用いられる。
【００３２】
図４は、レンズアレイ１を製造する製造装置の一例を示す。
【００３３】
図４に示すように、製造装置２は、上述の成形型３と、成形型３を支持する支持手段４と、レンズアレイ１を形成する樹脂材料を供給する樹脂材料供給手段５と、樹脂材料に硬化のためのエネルギーを供給するエネルギー供給手段６と、制御手段７と、を備えている。
【００３４】
支持手段４は、水平方向に対する傾斜角度を０°から所定の角度（例えば９０°）の範囲で可変に傾斜されるテーブル４０と、このテーブル４０と一体に移動されるアーム４１と、を有している。テーブル４０は型３０を支持し、アーム４１は、その先端部に設けられたピストン４２によって型２０を支持している。ピストン４２は、例えばエアなどの作動流体の圧力を用いて、テーブル４０に対して接近し、また離間するように往復駆動され、テーブル４０に支持された型３０に対して型２０を前後に移動させる。型３０は、テーブル４０が傾斜された際に、注入孔３４がその鉛直方向下部に位置するようにテーブル４０に配置され、支持されている。
【００３５】
樹脂材料供給手段５は、樹脂材料を収容したシリンジ５０と、シリンジ５０より樹脂材料が供給されるノズル５１と、を有している。ノズル５１は、テーブル４０が傾斜された際に、それに支持されている型３０の鉛直方向下部に位置する注入孔３４に接続されるように昇降される。
【００３６】
エネルギー供給手段６は、レンズアレイ１を形成するエネルギー硬化性の樹脂材料に応じて選択される。樹脂材料として熱硬化のものを用いた場合には、例えばヒータ等の発熱体や、赤外ランプ等の赤外線源が用いられる。また、樹脂材料として紫外線硬化のものを用いた場合には、例えばＵＶランプ等の紫外線源が用いられる。
【００３７】
制御手段７は、テーブル４０及びピストン４２の動作、シリンジ５０からノズル５１への樹脂の供給及びノズル５１の昇降、そして、エネルギー供給手段６の動作を制御する。
【００３８】
以下に、レンズアレイ１の製造方法の一例を説明する。なお、上述の製造装置２を用いて製造するものとして説明する。
【００３９】
まず、図５に示すように、アーム４１のピストン４２を駆動して、それに支持されている型２０をテーブル４０に支持されている型３０の枠部３３に嵌め込み、型２０の転写面２１と型３０の転写面３１との間にキャビティＣを形成する。その状態で、テーブル４０を所定の角度（例えば９０°）に傾斜させ、それに支持されている型３０の転写面３１、及びテーブル４０と一体に移動するアーム４１に支持されている型２０の転写面２１が、それぞれ水平方向と交差するように型２０、３０を配置する。それにより、注入孔３４はキャビティＣの鉛直方向下部に位置し、また、排気孔３５はキャビティＣの鉛直方向上部に位置することとなる。なお、テーブル４０が９０°未満の角度で傾斜された場合におけるキャビティＣの鉛直方向下部とは、最も下に位置する部分をいうものとする。
【００４０】
次いで、図６に示すように、ノズル５１を注入孔３４に接続し、注入孔３４を通してキャビティＣに樹脂材料Ｍを注入する。注入孔３４はキャビティＣの鉛直方向下部に連通しているから、樹脂材料Ｍは、その液面がキャビティＣの鉛直方向下部から徐々に上昇するようにキャビティＣを充填していく。樹脂材料より比重の小さい空気は、徐々に上昇する樹脂材料Ｍの液面によって、キャビティＣの鉛直方向上部に連通する排気孔３５を通してキャビティＣから排斥される。それにより、キャビティＣは、空気を閉じ込めることなく樹脂材料Ｍで充填される。なお、余剰な樹脂材料Ｍは排気孔３５より溢れるが、溢れた樹脂材料Ｍは回収して再利用するようにしてもよい。
【００４１】
キャビティＣが樹脂材料Ｍで充填された後、ノズル５１は注入孔３４から取り外され、注入孔３４及び排気孔３５は適宜な封止部材で封止される。なお、樹脂材料Ｍの流動性が高い場合には、例えば外部からキャビティＣへの流入のみ許容する逆止弁を注入孔３４に設けておくことで、ノズル５１を取り外した直後に注入孔３４から樹脂材料Ｍが漏出することを防止することができる。
【００４２】
次いで、図７に示すように、テーブル４０を水平に戻し、転写面２１、３１がそれぞれ水平方向に沿うように型２０、３０を配置する。その状態で、キャビティＣに充填されている樹脂材料Ｍにエネルギー供給手段６よりエネルギーを供給し、樹脂材料Ｍを硬化させてレンズアレイ１を得る。対となるレンズ成形面２２、３２の間でレンズアレイ１のレンズ部１０がそれぞれ形成され、また、レンズ成形面２２、３２を除く転写面２１、３１の間で、これらのレンズ部１０を相互に連結するレンズアレイ１の基板部１１が形成される。注入孔３４、及び排気孔３５が設けられた型３０の枠部３３は、レンズアレイ１の基板部１１の周面に接するものであるから、注入孔３４、排気孔３５がレンズ部１０の形状に影響を与えることはない。
【００４３】
以上のレンズアレイ１の製造方法において、キャビティＣに充填された樹脂材料Ｍを硬化させる際に、転写面２１、３１がそれぞれ水平方向に沿うように型２０、３０を配置している。よって、転写面２１、３１にそれぞれ配列された複数のレンズ成形面２２、３２もまた水平方向に沿って並ぶこととなる。これによれば、樹脂材料Ｍの硬化がキャビティＣの全体に亘って均一になされる。
【００４４】
即ち、樹脂材料Ｍの硬化の際に、樹脂材料Ｍを加熱する場合はもとより、樹脂材料Ｍに紫外線を照射する場合にあっても樹脂材料Ｍに熱が作用する。ここで、転写面２１、３１がそれぞれ水平方向と交差するように型２０、３０が置かれた状態で樹脂材料Ｍを硬化させた場合に、樹脂材料Ｍに作用する熱は、キャビティＣの鉛直方向上部にある樹脂材料Ｍに溜まり易い。そのため、キャビティＣの鉛直方向上部にある樹脂材料Ｍは、キャビティＣの鉛直方向下部にある樹脂材料Ｍに比べて熱膨張を生じる傾向にあり、換言すれば硬化後の冷却により熱収縮を生じる傾向にある。また、キャビティＣの鉛直方向下部にある樹脂材料Ｍには、キャビティＣの鉛直方向上部にある樹脂材料Ｍの重量が作用する分、圧力が高くなる。そのため、レンズアレイ１に反りなどの変形が生じる場合がある。これに対して、転写面２１、３１がそれぞれ水平方向に沿うように型２０、３０を配置した状態で樹脂材料Ｍを硬化させることにより、上記の熱の偏りや圧力の偏りは生じず、樹脂材料Ｍの硬化はキャビティＣの全体に亘って均一になされる。それにより、レンズアレイ１が精度良く形成される。
【００４５】
図８は、レンズアレイ１を成形する成形型の他の例を示す。なお、上述の成形型３と共通する要素には同一符号を付し、説明を省略又は簡略する。
【００４６】
図８に示すように、成形型１０３は、一対の型１２０、１３０で構成されている。型１２０は、複数のレンズ成形面２２が配列された転写面２１を有する。また、型１３０は、複数のレンズ成形面３２が配列された転写面３１と、枠部１３３とを有する。
【００４７】
枠部１３３は、転写面３１を包囲するように転写面３１の外周に沿って設けられている。この枠部１３３には、型１２０が嵌り込む。そして、枠部１３３には、型１２０が枠部１３３に嵌り込んだ状態で互いに対向する転写面２１、３１の間に形成されるキャビティＣに連通する注入孔１３４が設けられている。
【００４８】
型１２０は枠部１３３内を進退可能であり、型１２０が枠部１３３内で型１３０に対して最も後退した位置にあるときの転写面２１、３１の間に形成されるキャビティＣの容積は、レンズアレイ１の体積以上となっている。
【００４９】
図９は、レンズアレイ１を製造する製造装置の他の例を示す。なお、上述の製造装置２と共通する要素には同一符号を付し、説明を省略又は簡略する。
【００５０】
図９に示すように、製造装置１０２は、上述の成形型１０３と、成形型１０３を支持する支持手段４と、レンズアレイ１を形成する樹脂材料を供給する樹脂材料供給手段５と、樹脂材料に硬化のためのエネルギーを供給するエネルギー供給手段６と、制御手段７と、を備えている。
【００５１】
支持手段４は、テーブル４０と、アーム４１と、を有している。テーブル４０は型１３０を支持し、アーム４１は、その先端部に設けられたピストン４２によって型１２０を支持している。型１３０は、テーブル４０が傾斜された際に、注入孔１３４がその鉛直方向上方に位置するようにテーブル４０に配置され、支持されている。
【００５２】
樹脂材料供給手段５は、シリンジ５０と、ノズル５１と、を有している。ノズル５１は、テーブル４０が傾斜された際に、それに支持されている型１３０の鉛直方向上部に位置する注入孔１３４に接続されるように昇降される。
【００５３】
以下に、レンズアレイ１の製造方法の他の例を示す。なお、上述の製造装置１０２を用いて製造するものとして説明する。
【００５４】
まず、図１０に示すように、ピストン４２を駆動して、それに支持されている型１２０をテーブル４０に支持されている型１３０の枠部１３３に嵌め込み、型１２０の転写面２１と型１３０の転写面３１との間にキャビティＣを形成する。このとき、型１２０は枠部１３３内で型１３０に対して最も後退した位置に配置されており、転写面２１、３１の間に形成されるキャビティＣの容積は、レンズアレイ１の体積以上となっている。その状態で、製造装置１０２は、テーブル４０を所定の角度（例えば９０°）に傾斜させ、それに支持されている型１３０の転写面３１、及びテーブル４０と一体に移動するアーム４１に支持されている型１２０の転写面２１が、それぞれ水平方向と交差するように型１２０、１３０を配置する。それにより、注入孔１３４は、型１３０の鉛直方向上方に位置することとなる。
【００５５】
次いで、図１１に示すように、ノズル５１を注入孔１３４に接続し、注入孔１３４を通してレンズアレイ１の体積に相当する量の樹脂材料ＭをキャビティＣに注入する。キャビティＣの容積は、レンズアレイ１の体積以上となっており、注入された樹脂材料Ｍは、キャビティＣの鉛直方向下部に溜められる。好ましくは、図示の例のように、注入孔１３４を通してノズル５１をキャビティＣの底部近傍まで進入させ、樹脂材料Ｍの着底の際の衝撃を緩和し、樹脂材料Ｍの泡立ちを防止する。
【００５６】
次いで、図１２に示すように、樹脂材料Ｍの注入が済んだ後にノズル５１を後退させる。そして、ピストン４２を駆動して、それに支持されている型１２０を枠部１３３内で型１３０に対して平行に前進させ、キャビティＣの容積を小さくしていく。キャビティＣの鉛直方向下部に溜められた樹脂材料Ｍは、キャビティＣの容積の縮小に伴って、その液面がキャビティＣの鉛直方向下部から徐々に上昇するようにキャビティＣを充填していく。樹脂材料より比重の小さい空気は、徐々に上昇する樹脂材料Ｍの液面によって、キャビティＣの鉛直方向上部に連通する注入孔１３４を通してキャビティＣから排斥される。それにより、キャビティＣは、空気を閉じ込めることなく樹脂材料Ｍで充填される。
【００５７】
次いで、図１３に示すように、キャビティＣが樹脂材料Ｍで充填された後、テーブル４０を水平に戻し、転写面２１、３１がそれぞれ水平方向に沿うように型１２０、１３０を配置する。その状態で、キャビティＣに充填されている樹脂材料Ｍにエネルギー供給手段６よりエネルギーを供給し、樹脂材料Ｍを硬化させる。転写面２１、３１がそれぞれ水平方向に沿うように型２０、３０を配置した状態で樹脂材料Ｍを硬化させることにより、上記の熱の偏りや圧力の偏りは生じず、樹脂材料Ｍの硬化はキャビティＣの全体に亘って均一になされる。それにより、レンズアレイ１が精度良く形成される。
【００５８】
更に、図１４に示すように、樹脂材料Ｍの硬化収縮に追従するように、ピストン４２を駆動して型１２０を型１３０に対して前進させ、キャビティＣを形成する転写面２１、３１の間隔を狭める。それにより、樹脂材料Ｍの硬化が完了するまでの間、転写面２１、３１と樹脂材料Ｍとの接触が維持され、レンズ成形面２２、３２を含む転写面２１、３１の形状が一層正確に樹脂材料Ｍに転写される。なお、図１４には、樹脂材料Ｍの硬化収縮を説明するために、便宜的に転写面２１と樹脂材料Ｍとが離間した状態を示している。対となるレンズ成形面２２、３２の間でレンズアレイ１のレンズ部１０がそれぞれ形成され、また、レンズ成形面２２、３２を除く転写面２１、３１の間で、これらのレンズ部１０を相互に連結するレンズアレイ１の基板部１１が形成される。
【００５９】
樹脂材料Ｍの硬化収縮への追従は、例えば、樹脂材料Ｍと接する転写面２１、３１の各部に圧力センサを設け、樹脂材料Ｍの硬化の過程でそれらの圧力センサにおいて一定の圧力が検出されるように、転写面２１、３１の間隔を制御することでなされる。また、上述の例では、ピストン４２を駆動して型１２０を型１３０に対して前進させることにより、転写面２１、３１の間隔を制御しているが、樹脂材料Ｍの硬化の際にはピストン４２の駆動系を解放し（例えばピストン４２が作動流体の圧力を用いて駆動される場合には、作動流体の圧力を解放し）、上に位置する型１２０がその自重によって自然に降下するようにしてもよい。それによれば、圧力の検出や、検出された圧力に基づく制御を行うことなく、樹脂材料Ｍの硬化収縮に追従して転写面２１、３１と樹脂材料Ｍとの接触を維持することができる。
【００６０】
なお、上述の例では、型１２０を型１３０に対して平行に進退させてキャビティＣの容積を変化させているが、例えば型１２０、１３０をＶ字状に開閉するように型１２０を型１３０に対して進退させてキャビティＣの容積を変化させるようにしてもよい。
【００６１】
以上説明したように、本明細書に開示されたレンズアレイの製造方法は、複数のレンズ成形面が配列された転写面をそれぞれ有する一対の型を用い、前記一対の型の前記転写面の間に形成されるキャビティにエネルギー硬化性の樹脂材料を充填して硬化させることにより、レンズアレイを製造するレンズアレイの製造方法であって、前記転写面が水平方向と交差するように前記一対の型をそれぞれ配置し、前記キャビティに、その鉛直方向下部から前記樹脂材料を充填していく充填工程と、前記転写面が水平方向に沿うように前記一対の型をそれぞれ配置して、前記キャビティに充填された前記樹脂材料を硬化する硬化工程と、を備える。
【００６２】
また、本明細書に開示されたレンズアレイの製造方法では、前記充填工程は、前記キャビティの鉛直方向下部に連通する注入口を通して前記キャビティに前記樹脂材料を注入する。
【００６３】
また、本明細書に開示されたレンズアレイの製造方法では、前記充填工程は、前記一対の型の一方に対して他方を相対的に後退させて前記キャビティの容積を大きくした状態で、前記キャビティの鉛直方向下部に前記樹脂材料を溜める工程と、前記一対の型の一方に対して他方を相対的に前進させて前記キャビティの容積を小さくすることにより、前記キャビティの鉛直方向下部に溜められた前記樹脂材料で前記キャビティを充填する工程と、を含む。
【００６４】
また、本明細書に開示されたレンズアレイの製造方法では、前記硬化工程は、前記樹脂材料の硬化収縮に追従して前記一対の型の前記転写面の間隔を狭める。
【００６５】
また、本明細書に開示されたレンズアレイの製造方法では、前記硬化工程は、前記一対の型のうちいずれか鉛直方向上側に配置される上型を、その自重によって降下させる。
【００６６】
また、本明細書に開示されたレンズアレイの製造装置は、エネルギー硬化性の樹脂材料からなるレンズアレイの製造装置であって、複数のレンズ成形面が配列された転写面をそれぞれ有する一対の型と、前記転写面と水平方向とのなす角度を可変に前記一対の型を支持する支持手段と、前記一対の型の前記転写面の間に形成されるキャビティに前記樹脂材料を供給する樹脂材料供給手段と、前記キャビティに充填された前記樹脂材料にエネルギーを供給して前記樹脂材料を硬化させるエネルギー供給手段と、を備え、前記樹脂材料供給手段は、前記転写面が水平方向と交差するように前記一対の型が配置された状態で、前記キャビティの鉛直方向下部に前記樹脂材料を供給し、前記支持手段は、前記キャビティが前記樹脂材料で充填された後に前記一対の型をそれらの前記転写面が水平方向に沿うように配置し、前記エネルギー供給手段は、前記転写面が水平方向に沿うように前記一対の型が配置されている状態で、前記キャビティに充填された前記樹脂材料にエネルギーを供給する。
【００６７】
また、本明細書に開示されたレンズアレイの製造装置では、前記一対の型は、前記転写面が水平方向と交差するように配置された状態にあるときの前記キャビティの鉛直方向下部に連通する注入口を有し、前記樹脂材料供給手段は、前記注入口を通して前記キャビティに前記樹脂材料を注入する。
【００６８】
また、本明細書に開示されたレンズアレイの製造装置では、前記支持手段は、前記キャビティの容積を変化させるように、前記一対の型の一方に対して他方を相対的に進退させ、該キャビティに前記樹脂材料が供給される際には該キャビティの容積を大きくし、該キャビティに所定量の前記樹脂材料が供給された後に該キャビティの容積を小さくする。
【００６９】
また、本明細書に開示されたレンズアレイの製造装置では、前記支持手段は、前記キャビティに充填された前記樹脂材料の硬化収縮に追従して前記一対の型の前記転写面の間隔を狭める。
【００７０】
また、本明細書に開示されたレンズアレイの製造装置では、前記支持手段は、前記転写面が水平方向に沿うように配置された状態にある前記一対の型のうちいずれか鉛直方向上側に配置される上型をその自重によって降下可能に支持する。
【符号の説明】
【００７１】
１  レンズアレイ
２  製造装置
３  成形型
４  支持手段
５  樹脂材料供給手段
６  エネルギー供給手段
７  制御手段
１０  レンズ部
１１  基板部
１２ａ、１２ｂ  レンズ面
２０  型
２１  転写面
２２  レンズ成形面
３０  型
３１  転写面
３２  レンズ成形面
３３  枠部
３４  注入孔
３５  排気孔
４０  テーブル
４１  アーム
４２  ピストン
５０  シリンジ
５１  ノズル
１０２  製造装置
１０３  成形型
１２０  型
１３０  型
１３３  枠部
１３４  注入孔
Ｃ  キャビティ
Ｍ  樹脂材料
【図１】
2011079163.tif 000003
【図２】
2011079163.tif 000004
【図３】
2011079163.tif 000005
【図４】
2011079163.tif 000006
【図５】
2011079163.tif 000007
【図６】
2011079163.tif 000008
【図７】
2011079163.tif 000009
【図８】
2011079163.tif 000010
【図９】
2011079163.tif 000011
【図１０】
2011079163.tif 000012
【図１１】
2011079163.tif 000013
【図１２】
2011079163.tif 000014
【図１３】
2011079163.tif 000015
【図１４】
2011079163.tif 000016