(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が成形面を有する複数の第１立体と、
前記第１立体の間に介在し、前記第１立体の位置関係を調節するための少なくとも一つの第２立体と、を含む、レンズアレイ用型。
【請求項２】
請求項１記載のレンズアレイ用型において、
前記第１立体は、外周面の一部が前記成形面をなす球体であり、
前記第２立体は、前記第１立体とは異なる直径の球体からなる、レンズアレイ用型。
【請求項３】
請求項１記載のレンズアレイ用型において、
前記第１立体は、外周面の一部が前記成形面をなす球体であり、
前記第２立体は、前記第１立体とは異なる直径の円柱からなる、レンズアレイ用型。
【請求項４】
請求項１記載のレンズアレイ用型において、
前記第１および第２立体の周囲の空隙に充填された結合部材をさらに含む、レンズアレイ用型。
【請求項５】
各々が成形面を有する複数の第１立体および該第１立体の位置関係を調整するための少なくとも一つの第２立体を準備する工程と、
前記第１立体の間に前記第２立体を介在させて、該第１立体および該第２立体を配列する工程と、を含む、レンズアレイ用型の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載のレンズアレイ用型の製造方法において、
前記第１立体間の空隙に結合部材を充填し、前記複数の第１立体および前記第２立体を一体化させる工程をさらに含む、レンズアレイ用型の製造方法。
【請求項７】
請求項５記載のレンズアレイ用型の製造方法において、
前記第１立体は球体からなり、
前記第２立体は、前記立体とは直径の異なる球体である、レンズアレイ用型の製造方法。
【請求項８】
請求項５記載のレンズアレイ用型の製造方法において、
前記レンズアレイ用型を母型として、前記成形面と凹凸が反転した他の成形面を有するレンズアレイ用型を得る、レンズアレイ用型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイ用型およびその製造技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、複数の等価な光学面を配列して構成されるレンズアレイが各種の光学素子として広く用いられている。
従来、このレンズアレイを型成形にて製造するためのレンズアレイ用の型を作成するには、たとえば特許文献１に記載されているように、型板にあらかじめ設けられた複数の貫通孔の各々にレンズ一個分の金駒を挿入し、個々の金駒を１本づつ偏心を調整しながら固定し、この型板に配列された複数の金駒を用いて型成形にてレンズアレイを製造することが知られている。
【０００３】
また、特許文献２に開示されているように、金属板に対して、先端が成形面の形状に設定されたダイヤモンドバイトで、レンズ一個分の凹状窪みを１個づつ反復して切削形成したり、先端が微小球面形状を有する金属棒を金属板に押し込んで１個づつ成形面を反復形成することが行われていた。
【０００４】
上述の従来の方法によると、レンズ一個分に相当する各成形面を１個づつ反復加工する為に、加工に多大な時間を要するという技術的課題があった。
また、特許文献１の場合には、個々の金駒の位置合わせ精度でレンズの配列精度にばらつきを生じ、また特許文献２のダイヤモンドバイトによる切削加工では、加工中のバイトの摩耗によって成形面自体の形状にばらつきを生じることが避けられない、という技術的課題もある。
【特許文献１】特公平４−４１２６号公報
【特許文献２】特開２００１−３０３０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、任意の数のレンズ群からなるレンズアレイを製造するためのレンズアレイ用型を短時間に得ることが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、低コストで高精度のレンズアレイ用型を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、任意の数のレンズ群からなるレンズアレイにおける個々のレンズの光学面およびレンズ間の配列精度を向上させることが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点は、各々が成形面を有する複数の第１立体と、前記第１立体の間に介在し、前記第１立体の位置関係を調節するための少なくとも一つの第２立体と、を含む、レンズアレイ用型を提供する。
【０００８】
本発明の第２の観点は、各々が成形面を有する複数の第１立体および該第１立体の位置関係を調整するための少なくとも一つの第２立体を準備する工程と、
前記第１立体の間に前記第２立体を介在させて、該第１立体および該第２立体を配列する工程と、を含む、レンズアレイ用型の製造方法を提供する。
【０００９】
本発明では、複数個の球体等の立体を隣接させて並べることにより、規則的な間隔にて配列された所望の成形面を持つレンズアレイ用型を短時間で製造する。立体として球体を用いる場合、直径の異なる球体と組み合わせることにより、成形面の規則的な間隔も任意の値に設定することができる。
【００１０】
このように、本発明によれば、あらかじめ加工された球体等の立体を配列するだけなので、レンズアレイ用型の各成形面を短時間に高精度に一括して形成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、任意の数のレンズ群からなるレンズアレイを製造するためのレンズアレイ用型を短時間に得ることが可能となる。
また、低コストで高精度のレンズアレイ用型を提供することができる、という効果が得られる。
【００１２】
また、任意の数のレンズ群からなるレンズアレイにおける個々のレンズの光学面およびレンズ間の配列精度を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態であるレンズアレイ用型の構成の一例を示す平面図であり、図２は、図１における線II−IIの部分の断面図、図３は、図１における線III-IIIの部分の断面図である。
【００１４】
本実施の形態では、一例として、上部が開口した矩形の箱状の枠１１と、球体１２を準備する。この球体１２は、外周面の一部が後述の成形面１４として機能するため、当該成形面１４に必要な条件を満たすように、球体１２の直径Ｄ０等の寸法が設定される。
【００１５】
そして、本実施の形態のレンズアレイ用型１０は、上部が開口した矩形の箱状の枠１１の中に球体１２を隣接するように配列した構成となっている。すなわち、枠１１の中に、図２等に示されるように、複数の球体１２が隙間なく、縦横方向に隣接して詰め込まれている。そして、枠１１の開口部から露出した球体１２の表面が成形面１４として機能する。
【００１６】
すなわち、複数の成形面１４は、横方向の配列ピッチｐｘ、および縦方向の配列ピッチｐｙが、それぞれＤ０の間隔で規則的に配列された状態となっている。
本実施の形態の場合、枠１１の素材としてＳｉＣ（炭化珪素）を、球体１２の素材としてＷＣ（炭化タングステン）を使用した。枠１１の素材としては、金属、サーメット、セラミックス、ガラスなどが他の素材として使用できる。球体１２の素材も、金属やガラスやサーメットやセラミックスなどが他の素材として使用できる。
【００１７】
このままでも、レンズアレイ用型１０として成形工程に供することも可能であるが、以下の図３に例示されるように、さらに、球体１２の内部における球体１２の間の空隙に結合部材としての充填材１５を充填することによって複数の球体１２を相互に結合させて、さらに配列状態を安定させてもよい。
【００１８】
すなわち、図３に示されるように、枠１１の内部における球体１２の間の空隙部１３に溶融物からなる充填材１５を流し込む。充填材１５となる溶融物としては、たとえば、ガラス、樹脂、金属が利用できるが、本実施の形態では、一例として溶融したガラスを坩堝１５ａから充填材１５として空隙部１３に流し込んだ。本実施の形態では、あらかじめ坩堝１５ａで溶融させたガラスを流し込んだ場合を例示したが、ガラス粉をあらかじめ空隙部１３に入れておき、レンズアレイ用型１０の全体を加熱することで、ガラス粉を溶融させて空隙部１３に充填させた後に冷却して固化させても良い。
【００１９】
充填材１５の溶融物が硬化した後、図４に示されるように、所定の間隔で配列された複数の球体１２の各々の充填材１５（枠１１）からの露出部が成形面１４として利用できる凹面形成用の凸形状を有するレンズアレイ用型１０となる。
【００２０】
また、図５に例示されるように、レンズアレイ用型１０の成形面１４を母型として、ガラスや樹脂に転写させることにより、成形面１４とは凹凸が逆な成形面２１を有する、凸面形成用の凹形状を有するレンズアレイ用型２０を得ることができる。
【００２１】
レンズアレイ用型１０の成形面１４、または、レンズアレイ用型２０の成形面２１には、離型作用を良好にする目的や酸化防止の目的で図示しない被膜を形成してもよい。
以上説明したように、本実施の形態のレンズアレイ用型１０は、枠１１の内部に複数の球体１２を互いに隣接するように詰め込んで配列し、枠１１の開口部から露出する球体１２の上面を成形面１４として利用する構成であるため、個々の成形面１４を機械加工等で反復形成する場合等に比較して、極めて短時間にレンズアレイ用型１０を製造することが可能になる。また、球体１２の真球度により、成形面１４の配列間隔の精度も維持され、高精度の成形面１４の配列ピッチを有するレンズアレイ用型１０を低コストで短時間で製造することが可能になる。
【００２２】
また、得られたレンズアレイ用型１０の成形面１４を母型として、ガラスや樹脂に転写させることにより、成形面１４と凹凸が反転した成形面２１を有するレンズアレイ用型２０を容易に得ることができる。
【００２３】
また、こうして得られたレンズアレイ用型１０またはレンズアレイ用型２０を用いて、ガラスや樹脂等の光学素材を成形することにより、成形面１４やレンズアレイ用型２０で成形された高精度の光学面を有する図示しない光学素子を、低コストで短時間に製造することが可能になる。
【００２４】
図６は、本実施の形態の変形例であるレンズアレイ用型の構成の一例を示す平面図であり、図７は、図６における線VII−VIIで示される部分の断面図、図８は、図６における線VIII−VIIIで示される部分の断面図である。
【００２５】
本変形例では、レンズアレイ用型１０−１は、枠１１の中に第１立体としての球体１２と、第２立体としての間隔調整部材１７とを配列した構成となっている。
この変形例では、枠１１の素材としてＳｉＣを、球体１２の素材及び、間隔調整部材１７としてＷＣを使用した。
【００２６】
枠１１の素材としては、金属、サーメット、セラミックス、ガラスなどが他の素材として使用できる。球体１２や間隔調整部材１７の素材としては、金属やガラスやサーメットやセラミックスなどの他の素材も使用できる。
【００２７】
間隔調整部材１７は、たとえば、図７に例示されるように、球体１２よりも小さい直径Ｄ１の円柱からなる。あるいは、図８に例示されるように、間隔調整部材１７は、たとえば、球体１２よりも小さい直径Ｄ１の球体からなる。
【００２８】
図７のように、直径Ｄ１の円柱を間隔調整部材１７として用いる場合、間隔調整部材１７の直径Ｄ１を変化させることで、球体１２の直径Ｄ０を変化させることなく、成形面１４の配列ピッチｐｘ、配列ピッチｐｙ等の値（図６）を随意に設定することができる。
【００２９】
間隔調整部材１７は球体でなくてもよいが、例えば図７に例示される円柱の場合、円柱の円筒度、円柱の直径、底面の平面度、底面と側面の直角度といった加工誤差や枠１１に対する組み込み誤差が多く含まれる懸念がある。
【００３０】
このため、真球度と直径Ｄ１の寸法が所定の精度に仕上がっていれば、図８に例示されるように、組み込み時の姿勢の誤差が含まれない球体を間隔調整部材１７として用いる方が望ましい。
【００３１】
この場合も、間隔調整部材１７を構成する球体の直径を変化させることで、球体１２の直径Ｄ０を変化させることなく、成形面１４の配列ピッチｐｘ、配列ピッチｐｙ等の値（図６）を随意に設定することができる。
【００３２】
図６のままでレンズアレイ用型１０−１を成形工程に供することも可能であるが、上述の図３と同様に、さらに、球体１２の内部における球体１２および間隔調整部材１７の間の空隙に充填材１５を充填することによって複数の球体１２および間隔調整部材１７を相互に結合させて、さらに配列状態を安定させてもよい。
【００３３】
すなわち、空隙部１３に充填材１５として溶融物を流し込む。溶融物として、ガラス、樹脂、金属が利用できるが、本変形例ではガラスを流し込んだ。これにより、充填材１５の存在により、球体１２および間隔調整部材１７の枠１１の内部における位置関係が、より安定する。
【００３４】
図９に例示されるように、充填材１５の溶融物が硬化した後、充填材１５（枠１１）からの球体１２の露出面を成形面１４として利用する凹面形成用の凸形状を有するレンズアレイ用型１０−１となる。
【００３５】
また、図１０に例示されるように、レンズアレイ用型１０−１を、ガラスや樹脂に転写させることにより、成形面１４とは凹凸が反転した凸面形成用の凹形状を有するレンズアレイ用型２０−１が得られる。
【００３６】
レンズアレイ用型１０−１の成形面１４、またはレンズアレイ用型２０−１の成形面２１には、離型作用を良好にする目的や、酸化防止の目的で図示しない被膜を形成してもよい。
【００３７】
このように、本変形例の場合には、球体１２も直径Ｄ０等の寸法に影響されることなく、間隔調整部材１７の直径Ｄ１等の寸法を適宜選択することにより、球体１２の直径Ｄ０（すなわち成形面１４の曲率半径）を一定にした場合でも、所望の配列ピッチｐｘ、配列ピッチｐｙを有するレンズアレイ用型１０−１、レンズアレイ用型２０−１を短時間に低コストで得ることが可能になる。
【００３８】
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
たとえば、成形面を構成する立体としては、球体に限らず、たとえば正多面体、多面体、一端に成形面となる凸部や凹部が形成された円柱、角柱、等、任意の外観形状を有する立体を用いることができる。
【００３９】
また、間隔調整部材として機能する第２立体としては、円柱や球体に限らず、正多面体、多面体等、任意の形状のものを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態であるレンズアレイ用型の構成の一例を示す平面図である。
【図２】図１における線II−IIの部分の断面図である。
【図３】図１における線III-IIIの部分の断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態であるレンズアレイ用型の外観を示す側面図である。
【図５】本発明の一実施の形態であるレンズアレイ用型を母型として製造された成形面の凹凸が反転したレンズアレイ用型を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態の変形例であるレンズアレイ用型の構成の一例を示す平面図である。
【図７】図６における線VII−VIIで示される部分の断面図である。
【図８】図６における線VIII−VIIIで示される部分の断面図である。
【図９】本発明の一実施の形態の変形例であるレンズアレイ用型の外観を示す側面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態の変形例であるレンズアレイ用型を母型として製造された成形面の凹凸が反転したレンズアレイ用型を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  レンズアレイ用型
１０−１  レンズアレイ用型
１１  枠
１２  球体（立体、第１立体）
１３  空隙部
１４  成形面
１５  充填材（結合部材）
１５ａ  坩堝
１７  間隔調整部材（第２立体）
２０  レンズアレイ用型
２０−１  レンズアレイ用型
２１  成形面
Ｄ０  球体１２の直径
Ｄ１  間隔調整部材１７の直径
ｐｘ  球体１２（成形面１４）の横方向の配列ピッチ
ｐｙ  球体１２（成形面１４）の縦方向の配列ピッチ
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１】
0004521350.tif 000010
【図６】
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