(57)【要約】      （修正有）【課題】合焦性能と光学系の明るさの両立が可能な焦点板を形成することが可能な焦点板原盤及びその製造方法を提供する。【解決手段】シリコン基板１の全面にフォトレジスト膜２で形成したマイクロレンズアレイからなる焦点板原盤において、マイクロレンズアレイを、高さ、曲率半径及び曲面形状が個々に異なる複数のマイクロレンズ２ｂを配列して構成する。【選択図】図１
2005148427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面基板全面に形成されたマイクロレンズアレイからなる焦点板原盤において、前記マイクロレンズアレイは、高さ、曲率半径及び曲面形状が個々に異なる複数種類のマイクロレンズを配列して構成されたものであることを特徴とする焦点板原盤。
【請求項２】
前記マイクロレンズアレイは、前記複数種類のマイクロレンズをそれぞれ一定の割合で配列して構成されていることを特徴とする請求項１に係る焦点板原盤。
【請求項３】
前記マイクロレンズアレイは、前記複数種類のマイクロレンズをそれぞれ任意の割合で配列して構成されていることを特徴とする請求項１に係る焦点板原盤。
【請求項４】
前記マイクロレンズアレイは、前記複数種類のマイクロレンズをランダムに配列して構成されていることを特徴とする請求項２又は３に係る焦点板原盤。
【請求項５】
前記マイクロレンズは、その断面形状が対称断面形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に係る焦点板原盤。
【請求項６】
前記マイクロレンズは、その断面形状が非対称断面形状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に係る焦点板原盤。
【請求項７】
前記マイクロレンズは、対称断面形状と非対称断面形状のものが混合して配列されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に係る焦点板原盤。
【請求項８】
前記マイクロレンズアレイは、マイクロレンズ間に間隙がなく、マイクロレンズ同士は接合面で鋭角的に交わるように連結されて構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に係る焦点板原盤。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に係る焦点板原盤の製造方法において、複数枚のフォトマスクを用いて連続的に多段露光してマイクロレンズを形成することを特徴とする焦点板原盤の製造方法。
【請求項１０】
前記多段露光工程は、最初のフォトマスクのマイクロレンズ形成領域内に、徐々に小さくなる２番目の以降のフォトマスクのマイクロレンズ形成領域が重なるように行うことを特徴とする請求項９に係る焦点板原盤の製造方法。
【請求項１１】
前記２番目以降のフォトマスクのマイクロレンズ形成領域は、最初のフォトマスクのマイクロレンズ形成領域と中心が一致していることを特徴とする請求項10に係る焦点板原盤の製造方法。
【請求項１２】
前記２番目以降のフォトマスクのマイクロレンズ形成領域は、最初のフォトマスクのマイクロレンズ形成領域と中心が一致していないことを特徴とする請求項10に係る焦点板原盤の製造方法。
【請求項１３】
前記各露光工程は、マイクロレンズの非形成領域にフォトレジストが残るようなアンダー領域の露光工程であることを特徴とする請求項９〜12のいずれか１項に係る焦点板原盤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カメラなどに用いられる焦点板を製造するための焦点板原盤及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラなどに用いられる焦点板は、マイクロレンズアレイが形成された焦点板原盤を母型として金型を作製するか、あるいは母型から更に形状転写して作製した凹型形状の金型を作製し、これらの金型を用いて樹脂成形により作製される。このようなマイクロレンズアレイが形成された焦点板においては、マイクロレンズ間の配列ピッチやマイクロレンズ高さを制御することで、必要なボケ強度や明るさを制御することができ、カメラの焦点板として利用されている。
【０００３】
ここで、焦点板原盤上のマイクロレンズの製造方法としては、例えば特開平６−１９４５０２号公報に記載されているように、基板上に感光性材料を均一に形成し、レンズパターンを露光、現像及び熱変形して作製する所謂「熱変形法」が一般に用いられている。上記公報に記載されているマイクロレンズの製造方法を、図16を用いて説明する。まず、図16の（Ａ）に示すように、平坦な基板102 上に熱変形性の感光性材料101 を均一な厚さの膜に形成し、続いて図16の（Ｂ）に示すように、石英フォトマスク103 に描かれたマイクロレンズアレイパターン104 を露光（光パターニング105 ）し、感光性材料101 を感光させる。次に図16の（Ｃ）に示すように、現像処理して矩形状の感光性材料101aを形成した後、矩形状の感光性材料101aを熱変形温度以上に加熱し、図16の（Ｄ）に示すように、基板全面に一律に同一な形状の凸状のレンズ101bを得る。続いて、この凸状レンズ101bをアレイ状に配列されたマイクロレンズアレイの形成された基板面に対しドライエッチングを実施して、図16の（Ｅ）に示すように、基板102 に形状を転写する。このようにして、マイクロレンズが形成された焦点板原盤106 が完成する。
【特許文献１】特開平６−１９４５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のマイクロレンズの製造方法には次のような課題がある。まず、熱処理による熱変形により、レンズ形状が一律に決まることである。つまり、一様に同じ形状のマイクロレンズしか形成できなかった。このようなマイクロレンズを備えた焦点板原盤から作製した焦点板では、配列が規則的であることから回折現象が伴い、焦点板に干渉色が現れ、輪帯状の特有な色ムラなどが発生してしまうことがあった。
【０００５】
また、マイクロレンズのレンズ高さが低く曲率半径が大きい場合には、屈折の影響が少ないため、入射光線の直進する光量が多く明るい光学系となるが、合焦性能は低くなってしまう。一方、レンズ高さが高く曲率半径の小さい場合には、レンズ表面での屈折の影響が大きいため、合焦性能は高くなるが、レンズ中心部の入射光線の透過光量が少なくなり暗い光学系となってしまう。このように、合焦性能と光学系の明るさは相反の関係となり、同時に両方の特性を満足させることはできなかった。
【０００６】
更に、光の利用効率からして、個々のマイクロレンズが互いに連結してアレイを構成し、マイクロレンズ全体に入射する光を全て集光するのが効率的であるが、前記熱変形法の場合、高温加熱のため感光性材料の流動性を制御することは難しく、マイクロレンズが所望の状態に連結したマイクロレンズアレイを作製するのは非常に困難な状況にあった。
【０００７】
例えば、制御精度が低下しバラツキが大きくなると、マイクロレンズ間に間隙が発生してしまい、それが原因となり多重ボケ現象などによるボケ性能の低下、あるいはカゲリや粒状感などの特性不良が発生していた。また反対に接し過ぎると連結部で拡散不良となり、暗いばかりか素抜け感の伴う焦点板となっていた。
【０００８】
本発明は、上記課題を解消するためになされたもので、特性を向上させると共に焦点板としての合焦性能と光学系の明るさの両立が可能で、製造が容易な焦点板原盤及びそ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】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、平面基板全面に形成されたマイクロレンズアレイからなる焦点板原盤において、前記マイクロレンズアレイは、高さ、曲率半径及び曲面形状が個々に異なる複数種類のマイクロレンズを配列して構成されたものであることを特徴とするものである。
【００１０】
このような構成とすることにより、合焦性能と明るさの両立が可能な焦点板原盤を実現することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る焦点板原盤において、前記マイクロレンズアレイは、前記複数種類のマイクロレンズをそれぞれ一定の割合で配列して構成されていることを特徴とするものである。また、請求項３に係る発明は、請求項１に係る焦点板原盤において、前記マイクロレンズアレイは、前記複数種類のマイクロレンズをそれぞれ任意の割合で配列して構成されていることを特徴とするものである。また、請求項４に係る発明は、請求項２又は３に係る焦点板原盤において、前記マイクロレンズアレイは、前記複数種類のマイクロレンズをランダムに配列して構成されていることを特徴とするものである。また、請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に係る焦点板原盤において、前記マイクロレンズは、その断面形状が対称断面形状であることを特徴とするものである。また、請求項６に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に係る焦点板原盤において、前記マイクロレンズは、その断面形状が非対称断面形状であることを特徴とするものである。また、請求項７に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に係る焦点板原盤において、前記マイクロレンズは、対称断面形状と非対称断面形状のものが混合して配列されていることを特徴とするものである。
【００１２】
以上のように、マイクロレンズの配列及び断面形状を種々のものとすることにより、所望の特性を有する焦点板原盤を容易に実現することができる。
【００１３】
請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか１項に係る焦点板原盤において、前記マイクロレンズアレイは、マイクロレンズ間に間隙がなく、マイクロレンズ同士は接合面で鋭角的に交わるように連結されて構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
このようにマイクロレンズアレイを構成することにより、マイクロレンズ同士の結合状態を精度良く制御することが可能となる。
【００１５】
請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか１項に係る焦点板原盤の製造方法において、複数枚のフォトマスクを用いて連続的に多段露光してマイクロレンズを形成することを特徴とするものである。また、請求項10に係る発明は、請求項９に係る焦点板原盤の製造方法において、前記多段露光工程は、最初のフォトマスクのマイクロレンズ形成領域内に、徐々に小さくなる２番目の以降のフォトマスクのマイクロレンズ形成領域が重なるように行うことを特徴とするものである。また、請求項11に係る発明は、請求項10に係る焦点板原盤の製造方法において、前記２番目以降のフォトマスクのマイクロレンズ形成領域は、最初のフォトマスクのマイクロレンズ形成領域と中心が一致していることを特徴とするものである。また、請求項12に係る発明は、請求項11に係る焦点板原盤の製造方法において、前記２番目以降のフォトマスクのマイクロレンズ形成領域は、最初のフォトマスクのマイクロレンズ形成領域と中心が一致していないことを特徴とするものである。
【００１６】
以上のように、複数枚のフォトマスクを用いて多段露光を行うことにより、合焦性能と明るさの両特性を両立させる焦点板原盤を簡単に製造できると共に、様々な形状のマイクロレンズを簡単に製造することができる。
【００１７】
請求項13に係る発明は、請求項９〜12のいずれか１項に係る焦点板原盤の製造方法において、前記各露光工程は、マイクロレンズの非形成領域にフォトレジストが残るようなアンダー領域の露光工程であることを特徴とするものである。
【００１８】
以上のように、露光工程においてアンダー露光とすることにより、所望の高さを有するマイクロレンズが得られると共に、個々のマイクロレンズの連結状態を最適とすることもできる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、合焦性能と光学系の明るさの両立が可能な焦点板を形成することが可能な焦点板原盤及び該焦点板原盤を容易に製造できる製造方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００２１】
まず、本発明の実施例１について説明する。図１は、本実施例に係る焦点板原盤の製造方法を説明するための製造工程図である。まず、図１の（Ａ）に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板１上に熱変形性の感光性材料のフォトレジストをスピン法により均一に塗布してフォトレジスト膜２を形成する。ここでは、フォトレジストとして、ポジタイプのフォトレジストを用いる。次に、レジスト中に残っている溶媒や水分を追い出し、レジスト膜２を緻密にするためプリベークを行う。
【００２２】
次に、２枚のフォトマスクを用いて多段露光を行う。多段露光用の重ね合わせマークは、あらかじめＳｉ基板１に形成されているものとする。まず、図１の（Ｂ）に示すように、第１のレンズパターン４を有する第１のフォトマスク３を用いて露光５を行い、マイクロレンズのピッチや配列を決める第１のレンズパターン４をフォトレジスト膜２にパターニングする。続いて、第２のレンズパターン７を有する第２のフォトマスク６を用いて露光５を行い、マイクロレンズの高さ、曲率半径並びに形状を決める第２のレンズパターン７をフォトレジスト膜２にパターニングする。
【００２３】
ここで、第１のフォトマスク３による第１のレンズパターン４は、図２に示すように、正六角形が稠密に配列された蜂の巣型（ハニカム）形状であり、第２のフォトマスク６による第２のレンズパターン７は円形である。図２において、11は第１のレンズパターン４，12は第２のレンズパターン７の平面形状を示す。また、第２のフォトマスク６による第２のレンズパターン７（12）は、第１のレンズパターン４（11）であるハニカムパターン領域内の一部を２回目の露光時に遮光できるようなパターンである。そして、第２のレンズパターン７（12）の大きさを変えることにより、マイクロレンズの高さ及び曲率半径を制御することができる。また、第２のレンズパターン７（12）の位置を変えることにより、マイクロレンズのピーク位置が変わり、マイクロレンズの形状を制御することができる。したがって、第２のレンズパターン７（12）の大きさ及び位置を自由に制御することにより、様々なマイクロレンズを形成することが可能となる。
【００２４】
ここでマイクロレンズの形状並びに大きさなどの制御方法について、詳細に説明する。マイクロレンズのピッチや配列は、第１のレンズパターン４によって決定され、マイクロレンズの高さ並びに曲率半径は第２のレンズパターン７によって決定される。第２のレンズパターン７（12）つまり遮光部を、図３の（Ａ）に示すように小さくすると、図３の（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ13の高さｈは低くなり、曲率半径ｒは大きくなる。このときは、図５に示すように、狭角度に拡散した狭角拡散光が発生する。この場合には、屈折の影響が少ないため直進する光の量が多く明るい光学系となるが、合焦性能は低くなる。
【００２５】
また、第２のレンズパターン７（12）を図４の（Ａ）に示すように大きくすると、図４の（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ13の高さｈは高くなり、曲率半径ｒは小さくなる。このときは、図６に示すように、広角度に拡散した広角拡散光が発生する。この場合には、マイクロレンズ表面での屈折の影響が大きいため、合焦性能（拡散性）は高いが、マイクロレンズ中心部の透過光量が少なくなり暗い光学系となる。なお、上記図３及び図４に示すマイクロレンズの場合には、第２のレンズパターン７（12）の中心位置は第１のレンズパターン４（11）の中心位置と同じであるため、対称な断面形状を有するマイクロレンズとなる。
【００２６】
一方、マイクロレンズ13のピーク位置13ａは、図７の（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、第２のレンズパターン７（12）の中心位置を第１のレンズパターン４（11）の中心位置からずらすことにより、中心位置よりずらすことが可能となり、この場合には非対称な断面形状を有するマイクロレンズとなる。このとき、第２のレンズパターン７（12）のずらしにおいて、そのずらし量だけでなく、ずらす方向をランダムに決めれば、各マイクロレンズのピーク位置間の距離も一定値から崩れてランダムな距離となり、様々な非対称性を有したマイクロレンズが得られる。
【００２７】
したがって、第２のレンズパターン７（12）の大きさ並びに中心位置を適宜組み合わせることにより、様々な形状を有するマイクロレンズを自由に形成できる。なお、図３の（Ａ），図４の（Ａ），図７の（Ａ），（Ｃ）は第１及び第２のレンズパターン４，７の平面形状11，12を、図３の（Ｂ），図４の（Ｂ），図７の（Ｂ），（Ｄ）は形成されたマイクロレンズ13の形状を示す。
【００２８】
なお、上記図１の（Ｂ），（Ｃ）で示した第１のフォトマスク３及び第２のフォトマスク６を用いた露光段階においては、アンダー露光となるように行うことが重要である。すなわち、露光時に未反応レジスト膜が残存するようにアンダー露光を行うことが必要であり、現像後の残存レジスト膜厚は５〜20％残存することが望ましい。
【００２９】
このアンダー露光の態様を、図８の（Ａ）に基づいて更に詳細に説明する。ここで、アンダー露光にして現像後、レジスト膜21のマイクロレンズ非形成領域に残存レジスト21ａを残すことにより、所望のレンズ高さが得られる。これは、マイクロレンズの間隙部の深さは、間隙部となるアンダー露光量域に対する露光量により残存レジスト21ａの膜厚を変えることにより変えることができるからである。つまり、間隙深さが浅い場合には高さの低いマイクロレンズが形成されるため、アンダー露光量域において露光量を適宜選ぶことにより、所望の高さを有するマイクロレンズ22が得られる。更に後述するように、低温で時間をかけて加熱処理を行うことができるため、個々のマイクロレンズの連結状態を最適とすることもできる。
【００３０】
次に、再び図１に示した製造工程に戻って説明する。上記図１の（Ｂ），（Ｃ）に示した第１及び第２のフォトマスク３，６を用いた露光工程の次に、図１の（Ｄ）に示すように現像及びリンス処理を行い、多段形状のレジスト膜２ａを形成する。通常は、現像及びリンス処理後にレジスト膜２ａ中に残った現像液やリンス液を取り除き、レジスト膜２ａの密着性を上げるためにポストベークを行うが、ここでは、次に述べる加熱処理工程において、レジスト膜の流動性を落とさないためにポストベークは行わない。
【００３１】
次に、Ｎ2 ガス雰囲気のオーブンで加熱処理を行う。この加熱処理の熱処理温度は、レジストの軟化点温度以上の高温にて実施すると共に、加熱時間は予めレンズ形状から最適化して決めておく。この加熱処理により、多段形状のレジスト膜２ａが変形してマイクロレンズ２ｂが形成される。
【００３２】
このとき、個々のマイクロレンズは、図８の（Ｂ）に示すよう連結状態となる。そして、マイクロレンズは最適形状となり、連結部における特性不良は解消される。ここでマイクロレンズの連結状態について、図９を参照しながら詳細に説明する。図９の（Ａ）は連結されたマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイの模式的な平面図を示し、図９の（Ｂ）及び（Ｃ）は、図９の（Ａ）のそれぞれＹ−Ｙ′線に沿った縦断面、及びＸ−Ｘ′線に沿った横断面でのマイクロレンズの所望の連結状態を表す断面形状を示す。図９の（Ｃ）に示す横断面では、隣接するマイクロレンズ同士の２つの接平面25，26のなす角度αは20度以上の鋭角を有する連結状態となっている。一方、図９の（Ｂ）に示す縦断面では、円弧状の連結部28が形成されるが、この連結部28の高さｈ２は連結するマイクロレンズ27の高さｈ１の高々20％が望ましい。
【００３３】
このように、マイクロレンズの連結状態は最適形状となり、連結部における種々の特性不良は解消される。上記のようにして加熱処理によりレンズ形状が形成されたら、冷却して固化する。以上の工程により、図１の（Ｅ）に示すようなマイクロレンズパターンのマイクロレンズアレイが形成される。ここで、個々のマイクロレンズの形状は、高さも曲率半径もレンズピーク位置も違うような不揃いなものとなっているが、このマイクロレンズパターンのマイクロレンズアレイが多段露光法により得られるレジストからなる焦点板原盤である。
【００３４】
実際のプラスチック製の焦点板を得るには、この後、このレジストからなる焦点板原盤に真空蒸着法などによりクロム膜と金膜からなる導電膜を成膜する。具体的には、抵抗加熱法などによりクロム膜を形成した後、金膜を形成する。続いて、ニッケル・塩化ニッケルからなるメッキ浴に浸漬して、凹型のニッケル層電鋳を形成する。これをスタンパーとして、ポリカーボネート，ポリメチルメタクリレート，環状ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン，ＣＲ−35又はＴＰＸなどの樹脂を射出成形し、凸型状のプラスチック性の焦点板を作製し、最終的にはカメラの撮像光学系に組み込まれることになる。
【００３５】
以上のようにして作製されたマイクロレンズ形状を有する焦点板原盤によれば、合焦性能と明るさという相反する特性を両立させた焦点板を簡単に製造できると共に、個々のマイクロレンズの大きさ、形状などを容易に制御できる。
【００３６】
なお、本実施例では、マイクロレンズ形成時の多段露光として２枚のフォトマスクを用いた場合について説明したが、これに限定されることなく、３枚以上のフォトマスクを用いて多段露光を行ってもよい。この場合には、本実施例で説明した２枚のフォトマスクに加えて、更なるフォトマスクを追加して露光を行えばよい。このとき、３枚目以降のフォトマスクのレンズパターンは、１つ前のレンズパターン内に入るようなレンズパターンとする。このように、３枚以上のフォトマスクを用いて多段露光を行うことにより、高さや大きさ、あるいは形状を更に様々に変化させた所望のマイクロレンズを形成することができる。
【００３７】
次に、実施例２について説明する。この実施例ではマイクロレンズの配置、配列状況を変えた焦点板原盤に関するものである。まず、種々の大きさあるいは形状のマイクロレンズが混在した場合の焦点板原盤について説明する。図10の（Ａ）〜（Ｄ）に、レンズ高さの異なる２種類及び３種類のマイクロレンズを混在させた場合の模式的な平面図及びその焦点板原盤により作製された焦点板における拡散光の様子並びに反射拡散パターンを示す。まず、図10の（Ａ）に示すように、２種類のマイクロレンズで構成されている場合には、レンズ高さが高いマイクロレンズでは広角度に拡散した広角拡散光が発生し、レンズ高さが低いマイクロレンズでは狭角度に拡散した狭角拡散光が発生する。一方、図10の（Ｂ）に示すように、３種類のマイクロレンズで構成した場合には、広角拡散光と狭角拡散光の他に中間角度で拡散された光が加わっている。
【００３８】
このように、レンズの高さの種類を増やしていくと、異なる角度で拡散される拡散光が増加することになる。したがって、レンズの高さを無段階に変化させた場合には、あらゆる角度で光が拡散することになり、より自然な光を観察することが可能となる。すなわち、ファインダーを通して被写体像を見た場合、より自然な描写となる。また、レンズの高さの違いにより曲率半径も相応して違っているため、様々な角度で入ってくる光を、様々な屈折面で拡散させることにより、より忠実に、そしてより鮮明に被写体の像を結実させることが可能になる。換言すればカメラの捕らえた被写体の補足能力の向上を図れるということになる。
【００３９】
一方、図10の（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、反射拡散パターンをみると、レンズ高さの種類が増えるに従い反射拡散パターンの輝点数が増えていることがわかる。ここで、反射拡散パターンとは、焦点板にレーザー光を照射したときに焦点板から反射される光線の輝点模様のことであり、その輝点数が多いほど自然なボケ方を意味している。したがって、レンズ高さの種類が増えるにつれて、自然な良好なボケが得られる。
【００４０】
このように、種々のマイクロレンズを混在させることにより、特性の異なる所望の焦点板の実現が可能となるが、次に、上記種々の特性を考慮に入れて、自然の描写となる焦点板を作製するための焦点板原盤について説明する。図11の（Ａ）に示す焦点板原盤において、Ａは曲率半径が大きくレンズ高さが低いマイクロレンズ、Ｂは曲率半径が小さくレンズ高さが高いマイクロレンズ、ＣはＡとＢの中間の曲率半径とレンズ高さを有するマイクロレンズを示し、Ａ，Ｂ及びＣの３種類のマイクロレンズの混在比率は、図11の（Ｂ）に示すように焦点板原盤全面に亘って一定となっている。つまり、焦点板原盤の中心部あるいは周辺部に関係なく、一定の割合で３種類のマイクロレンズを備えるものである。ここで、この焦点板原盤により作製される焦点板の合焦性能はマイクロレンズＢにより決定され、明るさはマイクロレンズＡ及びＣにより決定される。
【００４１】
このように、曲率半径やレンズ高さの異なる複数のマイクロレンズを混在させることにより、合焦性能と明るさを同時に満足できる焦点板が形成可能となる。特に本実施例で示したように、焦点板全面に亘って、一定の割合で最適化された複数種類のマイクロレンズを配置することにより、自然の描写で明るくてピントの合わせ易い焦点板が実現可能となる。
【００４２】
なお、本実施例では、３種類のマイクロレンズを用いたものを示したが、これに限定されることなく、任意の形状の複数種類のマイクロレンズを用いてもよいことは言うまでもない。理想的には、レンズ高さを無段階にしてマイクロレンズを配置することが好適である。また、マイクロレンズの曲率半径やレンズ高さなどの形状については、あらかじめ使用するレンズにより最適化しておくと好都合である。更に、マイクロレンズの断面形状は、対称形状、非対称形状あるいは対称形状と非対称形状との混在でもよい。
【００４３】
次に、実施例３について説明する。この実施例は、マイクロレンズの配置、配列状況を更に変えた焦点板原盤に関するものである。上記実施例２では、自然な描写に重点を置いたマイクロレンズの配置について説明したが、本実施例では、周辺部が明るさを保つようにマイクロレンズの配置を考慮したものについて説明する。
【００４４】
図12の（Ａ），（Ｂ）は、実施例３に係る焦点板原盤の中心部及び周辺部を示す模式的な平面図で、Ａは曲率半径が大きくレンズ高さが低いマイクロレンズ、Ｂは曲率半径が小さくレンズ高さが高いマイクロレンズ、ＣはＡとＢの中間の曲率半径とレンズ高さを有するマイクロレンズを示している。そして、レンズ混在割合を示す図12の（Ｃ）からわかるように、マイクロレンズＢは焦点板全面に亘って一定の割合となっており、マイクロレンズＣは焦点板の中心部において混在割合が高く、周辺部にいくにつれて低い割合となっており、一方、マイクロレンズＡはマイクロレンズＣと逆の割合となっている。ここで、この焦点板原盤で作製される焦点板の合焦性能はマイクロレンズＢにより決定され、明るさはマイクロレンズＡ及びマイクロレンズＣにより決定されるが、マイクロレンズＡの割合が周辺部ほど高くなっている。このマイクロレンズＡは曲率半径が大きくレンズ高さが低いマイクロレンズであり、３種類のマイクロレンズのうちで最も明るいマイクロレンズである。
【００４５】
このように、最も明るいマイクロレンズの割合が周辺部ほど高くなっているため、一般に周辺部は光量が落ちて暗くなるが、周辺光量が落ちずに明るい焦点板が実現可能となる。ここで、３種類のマイクロレンズの割合については、周辺部が明るくできれば、どのような割合で配列してもよいことは勿論である。
【００４６】
なお、本実施例では、３種類のマイクロレンズを用いたものを示したが、これに限定されることなく、任意の形状の複数種類のマイクロレンズを用いてもよいことは言うまでもない。理想的には、レンズ高さを無段階にしてマイクロレンズを配置することが好適である。また、マイクロレンズの曲率半径やレンズ高さなどの形状については、あらかじめ使用するレンズにより最適化しておくと好都合である。更に、マイクロレンズの断面形状は、対称形状、非対称形状あるいは対称形状と非対称形状との混在でもよい。
【００４７】
以上実施例２及び３では、それぞれ自然な描写が可能な焦点板、及び周辺部が明るい焦点板を作製するための焦点板原盤に適用可能なマイクロレンズの配列について説明したが、これに限定されず、マイクロレンズの大きさ、形状を自由に選択すると共に、大きさ並びに形状などが異なる複数種類のマイクロレンズを適当な割合で配列することにより、所望の特性を有する焦点板が実現可能となる。
【００４８】
次に、実施例４について説明する。本実施例では、対称あるいは非対称の断面形状を有するマイクロレンズをランダムに配置した焦点板原盤に関するものである。まず、対称形状の断面を有するマイクロレンズのランダム配置の手法について説明する。対称形状のマイクロレンズの形成は、前述したように、第１のレンズパターン内の第２のレンズパターンの配置により決定され、第２のレンズパターンは第１のレンズパターンと中心を同じにすればよい。すなわち、第２のレンズパターンは、第１のレンズパターンの内接する円内に同一の中心を有する同心円であればよいことになる。このときの態様を図13に示す。
【００４９】
ここで、第２のレンズパターン32の大きさ、つまり遮光面積Ｓは第１のレンズパターン31のサイズをＬとした場合、ランダム関数を用いて、次式で表される。ここでＲＡＮＤ()は０〜１の乱数である。
Ｓ＝（πＬ2 ）／４×ＲＡＮＤ()
このように乱数の活用により、無段階にレンズ高さを設定することができる。なお、発生したレンズ高さの割合は焦点板上のどの部分でも一定割合となる。
【００５０】
次に、非対称の断面形状を有するマイクロレンズの形成方法については、実施例１で説明したように、第２のレンズパターンの中心位置を第１のレンズパターンの中心位置よりずらすことにより実現可能となる。理想的な焦点板原盤は、第１のレンズパターン内の第２のレンズパターンの配置がランダムであるほど望ましい。
【００５１】
ここで、第２のレンズパターンをランダムに配置する手法としては、切り上げ関数やランダム関数を組み合わせて下記に示すように、容易に設定できる。すなわち、まず図14に示すように、第２のレンズパターンの中心位置Ｐが第１のレンズパターン31の第１象限にある場合を考える。但し、ＲＡＮＤ()は０〜１の乱数を独立に発生する関数とする。このとき、レンズ間のピッチをＬとすると、第２のレンズパターンの中心位置Ｐの座標Ｐ（Ｘ，Ｙ）は、領域｛（Ｘ，Ｙ），０≦Ｙ＜-tan30Ｘ＋Ｌ／√３，０≦Ｘ＜Ｌ／２｝において、次式で表される。
Ｘ＝ＲＡＮＤ()×２／Ｌ
Ｙ＝ＲＡＮＤ()×Ｌ／√３
【００５２】
更に、第２のレンズパターンの大きさ（遮光面積：Ｓ）とランダム配置を組み合わせることもできる。このときの態様を図15に示す。図15において、第１のレンズパターン31内で第２のレンズパターン32のピーク位置及び大きさをランダムに発生するようにするには、レンズピーク位置（中心位置）Ｐの円の半径Ｒが、第１のレンズパターン31つまりハニカムパターンの一辺を形成する直線：ｙ＝-tan30°＋Ｌ／√３に対し、該直線までの垂直距離Ｒ′内においてランダムに発生するようにすればよい。つまり、Ｒ及びＲ′の関係は、次式のようになる。
Ｒ′≦｜(tan30°）Ｘ＋Ｙ＋Ｌ／√３｜／√〔１＋(tan30°）2 〕において
Ｒ＝ＲＡＮＤ()×Ｒ′
Ｓ＝πＲ2 
【００５３】
このような方法によりマイクロレンズを焦点板原盤全面に配置すれば、焦点板に「適度な不規則性」がもたらされて、色ムラが解消されるばかりか、被写体の捕捉能力及び描写能力が向上し、更に自然なボケ味を持った焦点板の作製が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る焦点板原盤の実施例１の製造工程を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例１におけるマイクロレンズのレンズパターンを示す模式図である。
【図３】レンズパターンとマイクロレンズの形状の一例を示す説明図である。
【図４】レンズパターンとマイクロレンズの形状の他の例を示す説明図である。
【図５】マイクロレンズ形状による拡散光を示す説明図である。
【図６】他のマイクロレンズ形状による拡散光を示す説明図である。
【図７】マイクロレンズのピーク位置を示す説明図である。
【図８】レジスト膜とマイクロレンズの形状を示す説明図である。
【図９】マイクロレンズの連結状態を示す説明図である。
【図１０】各種マイクロレンズによる拡散光並びに反射拡散パターンを示す説明図である。
【図１１】本発明の実施例２に係る焦点板原盤を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施例３に係る焦点板原盤を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施例４に係る焦点板原盤におけるマイクロレンズの配置を示す説明図である。
【図１４】本発明の実施例４に係る焦点板原盤におけるマイクロレンズの他の配置を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施例４に係る焦点板原盤におけるマイクロレンズの更に他の配置を示す説明図である。
【図１６】従来の焦点板原盤の製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  シリコン基板
２  フォトレジスト膜
２ａ  多段形状レジスト膜
２ｂ  マイクロレンズ
３  第１のフォトマスク
４  第１のレンズパターン
５  露光
６  第２のフォトマスク
７  第２のレンズパターン
11  第１のレンズパターンの平面形状
12  第２のレンズパターンの平面形状
13  マイクロレンズ
13ａ  ピーク位置
21  レジスト膜
21ａ  残存レジスト
22  マイクロレンズ
25，26  接平面
27  マイクロレンズ
28  連結部
31  第１のレンズパターン
32  第２のレンズパターン
【図１】
2005148427.tif 000003
【図２】
2005148427.tif 000004
【図３】
2005148427.tif 000005
【図４】
2005148427.tif 000006
【図５】
2005148427.tif 000007
【図６】
2005148427.tif 000008
【図７】
2005148427.tif 000009
【図８】
2005148427.tif 000010
【図９】
2005148427.tif 000011
【図１０】
2005148427.tif 000012
【図１１】
2005148427.tif 000013
【図１２】
2005148427.tif 000014
【図１３】
2005148427.tif 000015
【図１４】
2005148427.tif 000016
【図１５】
2005148427.tif 000017
【図１６】
2005148427.tif 000018