(57)【要約】【課題】リフロー工程のような高温環境下を経ても反射防止効果に劣化がなく、全体に均質な反射防止構造体を付与した光学要素アレイの製造方法を提供すること。【解決手段】微細な凹凸形状を有する反射防止構造体５１が安定した状態である光学要素アレイ１００を製造することができる。具体的には、反射防止構造体５１が第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄと同じ材質で形成されるため、クラックが発生せず、かつ反射防止構造体５１部分に剥離が発生しない光学要素アレイ１００を作製することができる。また、エネルギー状態の制御されたイオンビームが光学要素アレイ１００表面全体に均一に照射されるため、光学要素アレイ１００上の反射防止構造体５１を均質なものとすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学機能部を有する樹脂製の光学要素が複数形成された光学要素アレイの製造方法であって、
成形された前記光学要素アレイの前記光学機能部にマスクパターンを形成するパターニング工程と、
前記光学機能部にイオンビームによるエッチングにより反射防止構造体を設けるエッチング工程と、
を備えることを特徴とする光学要素アレイの製造方法。
【請求項２】
前記エッチング工程において、前記光学要素アレイの前記光学要素が配置されている部分で最大のエッチングレートと最小のエッチングレートとの差が前記最大のエッチングレートの１０％以内であることを特徴とする請求項１に記載の光学要素アレイの製造方法。
【請求項３】
前記光学機能部の前記マスクパターンは微細な島状に形成されていることを特徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載の光学要素アレイの製造方法。
【請求項４】
前記エッチング工程において、不活性ガスと反応性ガスとを用いることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の光学要素アレイの製造方法。
【請求項５】
前記エッチング工程後、前記反射防止構造体上に当該反射防止構造体を保護する保護層を設けるコーティング工程を備えることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の光学要素アレイの製造方法。
【請求項６】
光学機能部を有する樹脂製の光学要素が複数形成された光学要素アレイであって、
前記光学機能部に、イオンビームを用いることにより形成された微細な凹凸形状の反射防止構造体を有することを特徴とする光学要素アレイ。
【請求項７】
前記反射防止構造体の前記凹凸形状の深さは、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の光学要素アレイ。
【請求項８】
前記樹脂は、２００℃以上の耐熱性を有することを特徴とする請求項６及び７のいずれか一項に記載の光学要素アレイ。
【請求項９】
前記反射防止構造体は、表面に保護層を有することを特徴とする請求項６から８までのいずれか一項に記載の光学要素アレイ。
【請求項１０】
前記光学要素は、複数の光電変換素子を有する撮像素子自体に光を導くためのものであることを特徴とする請求項６から９までのいずれか一項に記載の光学要素アレイ。
【請求項１１】
請求項６から１０までのいずれか一項に記載の光学要素アレイから分離される光学要素を有することを特徴とするレンズユニット。
【請求項１２】
請求項６から１０までのいずれか一項に記載の光学要素アレイから分離される光学要素と撮像素子とを組み合わせて製造されることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項１３】
請求項６から１０までのいずれか一項に記載の光学要素アレイと、撮像素子が複数形成された撮像素子アレイとを組み合わせたものから取り出されることを特徴とするカメラモジュール。
【請求項１４】
請求項６から１０までのいずれか一項に記載の光学要素アレイから分離される光学要素と撮像素子とを組み合わせた状態でリフロー工程を経て製造されることを特徴とするカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に撮像レンズ等に用いるための光学要素アレイの製造方法、当該方法によって製造された光学要素アレイ、及び当該光学要素アレイを用いて作製したレンズユニット、並びにカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロカメラモジュールのような複数枚のレンズやＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を積層する小型のカメラレンズを大量かつ低コストで作製する手法として、ＷＬＯ（Wafer Level Optics：ウェハレベルオプティクス）技術がある（例えば、特許文献１及び２参照）。ＷＬＯ技術では、１枚のウェハ上に数千個というレンズを形成し、これらのウェハを積層後に切断することによって、大量のレンズユニットが軸調整を行うことなく作製される。これらのレンズユニットをＣＣＤ等と組み合わせ、はんだを用いたリフローと呼ばれる加熱接着工程を通して接合することによりカメラモジュールが作製される。
【０００３】
ここで、一般的にカメラモジュールに用いられる光学レンズは表面反射によるゴーストやフレアを低減させるために反射防止加工がされている。最も一般的な反射防止加工としては、反射防止膜と呼ばれる光学薄膜を設ける方法がある（例えば、特許文献３参照）。反射防止膜は、光の干渉を用いて反射光を低減するものであり、例えばレンズ材料よりも低い屈折率を有する材料をレンズ表面にλ／４（ここで、λは反射を防止させたい波長の光であり、可視光であれば３５０ｎｍ〜８００ｎｍ程度である。）程度の膜厚で形成し、膜表面の反射光とレンズ表面の反射光とを打ち消すように作用させることで反射光を低減させる。
【０００４】
また、別の反射防止加工として、反射防止機能を有する反射防止構造体を設ける方法がある。反射防止構造体は、レンズ等の光学素子の表面に光の波長スケールの凹凸形状や巨視的に見て密度の小さい部分を作製することで反射を低減する。反射防止構造体の作製法には、成形を行う金型に反射防止構造のネガ型を作製しておき、成形時に反射防止構造を転写する方法がある（例えば、特許文献４参照）。また、反射防止構造体の作製法には、レンズ表面に皮膜を形成した後に、この皮膜を反射防止構造体に加工する方法がある（例えば、特許文献５参照）。ここで、皮膜形成後の後加工には、プラズマ及びプラズマ源から引き出したイオン衝突を用いたエッチング等が存在する（例えば、特許文献６参照）。また、撮像素子上のオンチップレンズのような小型の光学要素アレイを作製するにあたって、マイクロレンズ上に設けた平坦層の表面に酸素（Ｏ２）を用いたドライエッチングによって反射防止構造体を作製する手法も存在する（例えば、特許文献７参照）。
【０００５】
しかしながら、特許文献３、５、及び７の方法では、リフロー工程と呼ばれる高温下に置かれた場合、レンズと薄膜との間の線膨脹係数の差から膜のクラックや剥離が発生してしまうという問題が生じ得る。特に、レンズ材料として樹脂を用いた場合、樹脂材料はガラス材料に比べ膨張率が大きく、リフローに限らず高温下に置かれた際にクラックや剥離といった問題がより発生しやすくなる。
【０００６】
また、特許文献４の方法のように、構造体を作製する手法として金型を用いた場合、樹脂との接着面積が増加することによって離形不良や金型の劣化による光学素子の不均質さが生じる、金型作製が複雑になりコストが非常に高くなる、等の問題がある。
【０００７】
また、特許文献６の方法のように、プラズマによる加工処理では、被処理対象物に対してプラズマ密度を均一に保つ必要がある。これにより、光学要素アレイのような比較的大きい面積のものが被処理対象物になる場合、光学要素アレイ内の位置によって処理の効果にムラができてしまう。そのため、均質な反射防止構造体を得ることが困難である。また、均質にプラズマ処理を行うためには装置内の電解分布を調整する必要があり、その設計には困難が生じ、規模も大型のものになってしまう。また、エッチング処理の前後において、マスク層や保護層等を形成するために薄膜を堆積させる場合、プラズマ処理と薄膜堆積という２つの工程を行わなければならない。そのため、光学要素アレイの搬送、設置に加えて、プラズマ処理及び薄膜堆積の両工程でそれぞれ真空引きしなければならず、工数がかかってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２０１０−５１９８８１号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６６８１５号公報
【特許文献３】特開昭６０−１２９７０１号公報
【特許文献４】特開２００５−３１５３８号公報
【特許文献５】特開２０１０−４８８９６号公報
【特許文献６】米国特許２００５−０２３３０８３号公報
【特許文献７】特開２００７−２４２７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、リフロー工程のような高温環境下を経ても反射防止効果に劣化がなく、全体に均質な反射防止構造体を付与した光学要素アレイの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、上記光学要素アレイの製造方法によって製造された光学要素アレイ、及び当該光学要素アレイを用いて作製したレンズユニット、並びにカメラモジュール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】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明に係る光学要素アレイの製造方法は、光学機能部を有する樹脂製の光学要素が複数形成された光学要素アレイの製造方法であって、成形された光学要素アレイの光学機能部にマスクパターンを形成するパターニング工程と、光学機能部にイオンビームによるエッチングにより反射防止構造体を設けるエッチング工程と、を備える。
【００１２】
上記光学要素アレイの製造方法によれば、微細な凹凸形状を有する反射防止構造体が安定した状態である光学要素アレイを製造することができる。具体的には、反射防止構造体が光学機能部と同じ材質で形成されるため、反射防止構造体と光学機能部との線膨脹係数の差が小さくクラックが発生しない光学要素アレイを作製することができる。また、反射防止構造体が光学機能部と同じ材質で形成されるため、反射防止構造体と光学機能部との間に界面が存在しない。そのため、反射防止構造体部分に剥離が発生しない光学要素アレイを作製することができる。また、エネルギー状態の制御されたイオンビームがイオン照射口より放出され、光学要素アレイ表面全体に均一に照射されるため、光学要素アレイ上の反射防止構造体を均質なものとすることができる。
【００１３】
本発明の具体的な態様又は観点では、上記光学要素アレイの製造方法において、エッチング工程において、光学要素アレイの光学要素が配置されている部分で最大のエッチングレートと最小のエッチングレートとの差が最大のエッチングレートの１０％以内である。この場合、上記光学要素アレイの光学要素が配置されている部分でのエッチングレートのうち、最大のエッチングレートと最小のエッチングレートとの差が最大のエッチングレートの１０％以内であれば、光学的に略同等の反射防止効果を有するレンズを作製することができる。
【００１４】
本発明の別の観点では、光学機能部のマスクパターンは微細な島状に形成されている。この場合、パターンの配置や大きさ等を調整することにより、反射防止構造体の微細な凹凸形状の特性を簡易に調整することができる。
【００１５】
本発明のさらに別の観点では、エッチング工程において、不活性ガスと反応性ガスとを用いる。この場合、エッチングレートを調整することができ、反射防止構造体の微細な凹凸形状の特性を簡易に調整することができる。
【００１６】
本発明のさらに別の観点では、エッチング工程後、反射防止構造体上に反射防止構造体を保護する保護層を設けるコーティング工程を備える。この場合、反射防止構造体の微細な凹凸形状を傷、埃、汚れ等から保護することができる。
【００１７】
上記課題を解決するため、本発明に係る光学要素アレイは、光学機能部を有する樹脂製の光学要素が複数形成された光学要素アレイであって、光学機能部に、イオンビームを用いることにより形成された微細な凹凸形状の反射防止構造体を有する。
【００１８】
上記光学要素アレイによれば、これに設けた微細な凹凸形状を有する反射防止構造体が安定した状態である。具体的には、反射防止構造体が光学機能部と同じ材質で形成されるため、反射防止構造体と光学機能部との線膨脹係数の差が小さくクラックが発生しない。また、反射防止構造体が光学機能部と同じ材質で形成されるため、反射防止構造体と光学機能部との間に界面が存在せず、剥離も発生しない。さらに、反射防止構造体を形成する際に、エネルギー状態の制御されたイオンビームが光学要素アレイ表面全体に均一に照射されるため、光学要素アレイ上の反射防止構造体が均質なものとなる。これにより、光学要素アレイを積層し、切断した光学要素をカメラモジュールに組み込んだ際にも、カメラモジュールの性能のばらつきを小さく抑えることができる。
【００１９】
本発明の具体的な態様又は観点では、上記光学要素アレイにおいて、反射防止構造体の凹凸形状の深さは、５０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。ここで、反射防止構造体は、入射光側から光学素子中心側に向かうにつれて微細な凹凸形状の体積密度が増加するような先細りの構造となる傾向がある。また、反射防止構造体において深さ方向で屈折率が徐々に変化することにより波長依存性が小さくなる。そのため、反射防止構造体を表面に有する光学機能部は、反射防止膜と比較して入射光の角度依存性を低下させることができる。
【００２０】
本発明の別の観点では、樹脂は、２００℃以上の耐熱性を有する。この場合、リフローを行う際に熱による反射防止構造体の形状や色等の変化を抑えることができる。
【００２１】
本発明のさらに別の観点では、反射防止構造体は、表面に保護層を有する。この場合、反射防止構造体の微細な凹凸形状を傷、埃、汚れ等から保護することができる。
【００２２】
本発明のさらに別の観点では、光学要素は、複数の光電変換素子を有する撮像素子自体に光を導くためのものである。この場合、撮像素子自体に光を導く光学要素は、直径０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度となる。このような光学要素が複数形成された光学要素アレイ全体は比較的大きいものとなる。光学要素アレイが比較的大きくなっても、イオンビームを用いて反射防止構造体として均質な微細な凹凸形状を形成することにより、均一な精度を有する反射防止構造体とすることができる。
【００２３】
上記課題を解決するため、本発明に係るレンズユニットは、上記光学要素アレイから分離される光学要素を有する。
【００２４】
上記レンズユニットによれば、光学要素に膜剥がれやクラックといった不良が発生せず、かつ均質な反射防止構造体を有する光学要素アレイを用いることにより、高精度な光学性能を有するレンズユニットを提供することができる。
【００２５】
上記課題を解決するため、本発明に係る第１のカメラモジュールは、上記光学要素アレイから分離される光学要素と撮像素子とを組み合わせて製造される。
【００２６】
上記第１のカメラモジュールによれば、光学要素に膜剥がれやクラックといった不良が発生せず、かつ均質な反射防止構造体を有する光学要素アレイを用いることにより、高精度な光学性能を有するカメラモジュールを提供することができる。
【００２７】
上記課題を解決するため、本発明に係る第２のカメラモジュールは、上記光学要素アレイと、撮像素子が複数形成された撮像素子アレイとを組み合わせたものから取り出される。
【００２８】
上記第２のカメラモジュールによれば、光学要素に膜剥がれやクラックといった不良が発生せず、かつ均質な反射防止構造体を有する光学要素アレイを用いることにより、高精度な光学性能を有するカメラモジュールを提供することができる。また、多数の撮像素子とレンズユニットとを一度に組み合わせることにより、単体の撮像素子とレンズユニットとを組み合わせるよりも作業工程が短縮できるため、コストの削減をすることができる。
【００２９】
上記課題を解決するため、本発明に係る第３のカメラモジュールは、上記光学要素アレイから分離される光学要素と撮像素子とを組み合わせた状態でリフロー工程を経て製造される。
【００３０】
上記第３のカメラモジュールによれば、リフロー工程を経ても光学要素に膜剥がれやクラックといった不良が発生せず、かつ均質な反射防止構造体を有する光学要素アレイを用いることにより、高精度な光学性能を有するカメラモジュールを提供することができる。また、リフロー工程を通すことで、より強固に接着されたカメラモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（Ａ）は、第１実施形態の光学要素アレイの平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す光学要素アレイのＡＡ矢視断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示す光学要素アレイを積層し、分離したレンズユニットの拡大断面図である。
【図２】図１の光学要素アレイの反射防止構造体等について説明する部分拡大図である。
【図３】図１の光学要素アレイの製造に用いる成形金型を説明する断面の概念図である。
【図４】図１の光学要素アレイの製造に用いる加工装置を説明する概念図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１の光学要素アレイの成形工程を説明するための図である。
【図６】図１の光学要素アレイの製造工程を説明するフローチャートである。
【図７】（Ａ）は、図１の光学要素アレイの製造工程中のパターニング工程を説明する図であり、（Ｂ）、（Ｃ）は、エッチング工程を説明する図であり、（Ｄ）は、コーティング工程を説明する図である。
【図８】図１（Ｃ）のレンズユニットを組み込んだカメラモジュールを説明する断面図である。
【図９】図８のカメラモジュールの製造工程を説明するフローチャートである。
【図１０】（Ａ）は、第２実施形態のカメラモジュールを説明する図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のカメラモジュールを切断する前の構造体を説明する図である。
【図１１】図１０（Ａ）のカメラモジュールの製造工程を説明するフローチャートである。
【図１２】第３実施形態の光学要素アレイを説明する図である、
【発明を実施するための形態】
【００３２】
〔第１実施形態〕
図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る光学要素アレイ、光学要素アレイの製造方法等について説明する。
【００３３】
光学要素アレイ
図１（Ａ）及び１（Ｂ）に示すように、光学要素アレイ１００は、円盤状であり、基板１０１と、第１レンズアレイ層１０２と、第２レンズアレイ層１０３とを有する。光学要素アレイ１００は、後述する複合レンズ１０をマトリックス状に配列して一体化した構造を有する。説明の都合上、４つの複合レンズ１０のみを図示しているが、実際の光学要素アレイ１００は、多数の複合レンズ１０を含むものとなっている。光学要素アレイ１００を積層し、分離することで、複合レンズ１０の軸合わせ等の後工程を短縮することができる。ここで、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３は、軸ＡＸに垂直なＸＹ面内での並進及び軸ＡＸのまわりの回転に関して相互にアライメントされて基板１０１に接合されている。
【００３４】
光学要素アレイ１００のうち基板１０１は、ＸＹ面に沿って延びる円形の平板である。基板１０１は、樹脂、ガラス、フォトニック結晶、及びこれらに添加物を加えたもの等で形成されている。特に、光透過性に優れるガラスや透明樹脂、及びこれらに添加物を加えたものが好ましい。基板１０１の厚さは、基本的には光学的仕様によって決定されるが、光学要素アレイ１００の離型時において破損しない程度の厚さとなっている。具体的には、例えば０．２５ｍｍ以上１ｍｍ以下となっている。基板１０１は、光学要素アレイ１００の形状を安定させる目的、及び成形を容易にする目的で用いられる。基板１０１の表面積は、使用用途に応じて選択可能であり、１０ｃｍ２〜２００００ｃｍ２の範囲となっている。なお、基板１０１の表面積は、基板１０１上に形成する後述する第１及び第２レンズ素子１１，１２の個数を考慮すると１００ｃｍ２以上が好ましい。さらに、基板１０１の表面積は、取り扱いの良さを考慮すると１００ｃｍ２以上２０００ｃｍ２がより好ましい。基板１０１の片面又は両面には、洗浄や表面改質等の目的に応じて、プラズマ、イオンビーム、研磨、熱処理、ドライエッチング、ウェットエッチング等の表面処理が施されていてもよい。また、基板１０１の片面又は両面には、保護膜、レジスト処理、光学薄膜の堆積等の処理が施されていてもよいし、切削、モールド、ダイシング、研磨、ブラスト等によって表面加工、形状加工が行われてもよい。例えば、黒い樹脂材料を用いたレジスト処理によって、レンズ絞りのパターニング等を行うことができる。また、基板１０１の片面又は両面に赤外カットフィルタ膜を設けることにより、撮像素子へのノイズを減少させることができ、光学要素アレイ１００を用いて作製されるカメラモジュールの性能を向上させることができる。
【００３５】
第１レンズアレイ層１０２は、樹脂製であり、基板１０１の一方の面１０１ｂ上に形成されている。第１レンズアレイ層１０２は、成形の容易さを考慮して基板１０１の全面を覆うように形成されている。第１レンズアレイ層１０２は、平面視において円形の外形を有し、多数の第１レンズ素子１１を有する。第１レンズ素子１１は、第１レンズ本体１１ａと第１フランジ部１１ｂとを一組としている。第１レンズ素子１１は、後述するカメラモジュール７０，２７０の組み立て時の容易さ、完成品の均質さからＸＹ面内で２次元的に互いに等間隔に配列している。これらの第１レンズ素子１１は、平坦な連結部１１ｃを介して一体に成形されている。各第１レンズ素子１１の形状は略同一となっている。第１レンズ素子１１と連結部１１ｃとを合わせた表面は、転写によって一括成形される第１成形面１０２ａとなっている。第１レンズ本体１１ａは、例えば非球面型のレンズ部であり、光学機能部として凸状の第１光学面１１ｄを有している。第１光学面１１ｄは、光学要素であり、例えば複数の光電変換素子を有する撮像素子自体に光を導くためのものである。本実施形態の場合、第１光学面１１ｄの直径は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度となっている。周囲の第１フランジ部１１ｂは、第１光学面１１ｄの周囲に広がる平坦な第１フランジ面１１ｇを有し、第１フランジ部１１ｂの外周は、連結部１１ｃともなっている。第１フランジ面１１ｇは、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。
【００３６】
第１レンズアレイ層１０２に用いられる材料として、例えば熱硬化樹脂、光硬化樹脂、有機無機ハイブリッド材料等が用いられる。具体的には、光硬化性樹脂として、例えばアクリル樹脂、アリル樹脂、エポキシ系樹脂、フッ素系樹脂等があり、熱硬化性樹脂として、例えばフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等がある。有機無機ハイブリッド材料として、例えばポリイミド・チタニアハイブリッド等がある。第１レンズアレイ層１０２に用いられる材料は、特に耐熱性と作業性の良さを考慮すると、熱硬化樹脂及び紫外線硬化樹脂が好ましい。融点が２００℃以上である樹脂や２００℃以上の加熱時にクラック等の劣化が起きにくい樹脂を用いることにより、成形後のリフロー工程において第１光学面１１ｄの劣化や後述する反射防止構造体の形状、色等の変化を抑えることができる。
【００３７】
図２に拡大して示すように、第１レンズ素子１１の第１光学面１１ｄ上には、反射防止構造体５１と保護層５２とが設けられている。なお、図２おいて、実際には、第１光学面１１ｄと反射防止構造体５１との境界が明確に存在しないが、便宜上点線で示している。
【００３８】
反射防止構造体５１は、第１光学面１１ｄ等の面内において、ランダムに配置された微細な凹凸形状を有する。反射防止構造体５１は、入射光側から光学素子中心側に向かうにつれて凹凸形状の体積密度が増加するような先細りの構造となっている。つまり、反射防止構造体５１は、略錐体状の微細突起を集めたものとなっている。反射防止構造体５１の粗さ（Ｒｚ：十点平均粗さ）は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下となっている。なお、反射防止構造体５１の粗さＲｚは、５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下が好ましく、さらに、２５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下がより好ましい。反射防止構造体５１は、イオンビームを用いることにより形成される。ここで、一般に、ある界面での反射率は、界面を挟む二空間の屈折率の差で決定され、その差が大きいほど表面反射率が増加する。反射防止構造体５１は、第１光学面１１ｄ上に形成された使用波長レベル以下の凹凸形状であるため、反射防止構造体５１と第１光学面１１ｄとの間には、急激な屈折率変化がある界面が存在しない。これにより、反射防止構造体５１における屈折率変化が緩やかなものとなり、表面反射率が低下する。この効果は、波長や入射角に依存するものではない。そのため、反射防止構造体５１は、低屈折率層等を有する従来型の構造体に比較して波長依存性と角度依存性とを抑えることができる。なお、低屈折率層等を有する従来型の構造体による反射防止の原理は、光の干渉によるものである。光が低屈折率層等を有する構造体に垂直入射する場合、膜厚の４倍の波長において最も反射率が低減され、入射角θの光に対しては、見掛け上の膜厚が実質の膜厚とｃｏｓθとの積として現れる。その結果、低屈折率層等を有する構造体の場合、本実施形態の場合と異なり、波長依存性、入射角依存性が現れる。
【００３９】
保護層５２は、第１レンズアレイ層１０２の表面全体にコーティングされており、反射防止構造体５１上にもむらなく形成されている。保護層５２は、塗布、蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリング等を用いることにより形成される。なお、広面積に均質かつ正確な膜厚制御が行えるため、蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリングを用いることが好ましい。保護層５２の材料として、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等が用いられる。保護層５２の厚みは、約５ｎｍ〜５０ｎｍとなっている。保護層５２を設けることにより、反射防止構造体５１、延いては第１光学面１１ｄや第１フランジ面１１ｇに防塵、防汚、耐摩耗性、耐静電性等を付与することができる。
【００４０】
図１（Ｂ）に戻って、第２レンズアレイ層１０３も同様に、樹脂製であり、基板１０１の他方の面１０１ｃ上に形成されている。第２レンズアレイ層１０３は、平面視において円形の外形を有し、第２レンズ本体１２ａと第２フランジ部１２ｂとを一組とする多数の第２レンズ素子１２をＸＹ面内で２次元的に互いに等間隔に配列している。これらの第２レンズ素子１２は、平坦な連結部１２ｃを介して一体に成形されている。各第２レンズ素子１２と連結部１２ｃとを合わせた表面は、転写によって一括成形される第２成形面１０３ａとなっている。第２レンズ本体１２ａは、例えば非球面型のレンズ部であり、光学機能部として凹状の第２光学面１２ｄを有している。周囲の第２フランジ部１２ｂは、第２光学面１２ｄの周囲に広がる平坦な第２フランジ面１２ｇを有し、第２フランジ部１２ｂの外周は、連結部１２ｃともなっている。第２フランジ面１２ｇは、光軸ＯＡに垂直なＸＹ面に対して平行に配置されている。第２レンズ素子１２の第１光学面１２ｄ上には、図２に拡大して示す反射防止構造体５１と保護層５２とが設けられている。第２レンズアレイ層１０３の形状、材料等は第１レンズアレイ層１０２と同様であるため、説明を省略する。
【００４１】
なお、光学要素アレイ１００において、基板１０１と第１レンズアレイ層１０２との間、或いは基板１０１と第２レンズアレイ層１０３との間に絞りを設けてもよい。この場合、絞りの開口部が各第１及び第２レンズ本体１１ａ，１２ａにアライメントして配置される。
【００４２】
光学要素アレイの製造方法
以下、図３及び図４を参照しつつ、図１（Ａ）等に示す光学要素アレイ１００を製造するためのレンズ製造装置の一例について説明する。レンズ製造装置は、図３に示す成形装置（成形金型４０のみ図示）と、図４に示す加工装置６０とを備える。
【００４３】
成形装置は、流動体状の樹脂を成形金型４０に流し込み、固化させ光学要素アレイ１００の成形を行うためのものである。図示は省略するが、成形装置は、主要な部材である成形金型４０の他に、成形金型４０に移動、開閉動作等を行わせるための金型昇降装置、樹脂を基板１０１に塗布するための樹脂塗布装置、樹脂を固化させるためのＵＶ光発生装置、成形した光学要素アレイ１００を取り出すための離型装置、これらの装置を駆動するための制御駆動装置等を備える。
【００４４】
図３に示すように、成形金型４０は、第１金型４１と、第２金型４２と、スペーサ４３とを備える。第１レンズアレイ層１０２及び第２レンズアレイ層１０３は、基板１０１の両面１０１ｂ，１０１ｃに順次成形され、離型の際に、第１金型４１は基板１０１の上側となる一方の面１０１ｂ側に第１レンズアレイ層１０２に密着して配置され、第２金型４２は基板１０１の下側となる他方の面１０１ｃ側に第２レンズアレイ層１０３に密着して配置された状態となる。
【００４５】
第１金型４１は、光学要素アレイ１００の第１成形面１０２ａを成形するためのものである。第１金型４１は、光透過性のガラス製であり、肉厚の円板状の外形を有する。第１金型４１は、基板１０１側の端面４１ａに、第１レンズアレイ層１０２の第１成形面１０２ａに対応する第１転写面４１ｂを有する。つまり、端面４１ａには複数の第１転写面４１ｂが形成されている。第１転写面４１ｂは、第１成形面１０２ａのうち第１光学面１１ｄを形成するための第１光学面転写面４１ｃと、第１フランジ面１１ｇを形成するための第１フランジ面転写面４１ｄとを含む。第１光学面転写面４１ｃは、第１光学面１１ｄの形状に対応して凹状となっており、第１フランジ面転写面４１ｄは、第１フランジ面１１ｇの形状に対応して平坦状となっている。
【００４６】
第２金型４２は、光学要素アレイ１００の第２成形面１０３ａを成形するためのものである。第２金型４２も、第１金型４１と同様に、光透過性のガラス製であり、肉厚の円板状の外形を有する。第２金型４２は、基板１０１側の端面４２ａに、第２レンズアレイ層１０３の第２成形面１０３ａに対応する第２転写面４２ｂを有する。第２転写面４２ｂは、第２成形面１０３ａのうち第２光学面１２ｄを形成するための第２光学面転写面４２ｃと、第２フランジ面１２ｇを形成するための第２フランジ面転写面４２ｄとを含む。第２光学面転写面４２ｃは、第２光学面１２ｄの形状に対応して凸状となっており、第２フランジ面転写面４２ｄは、第２フランジ面１２ｇの形状に対応して平坦状となっている。
【００４７】
スペーサ４３は、光学要素アレイ１００の側面１００ａを形成するとともに、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３の厚みを規定するものである。スペーサ４３は、第１金型４１と第２金型４２との間に挟まれており、環状の外形を有する。
【００４８】
図４に示すように、加工装置６０は、真空チャンバー６１と、ステージ６２と、イオンガン６３と、中和ガン６４と、蒸着装置６５と、ガス供給部６６，６７と、ガス排出部６８と、制御部６９とを備える。
【００４９】
真空チャンバー６１は、加工装置６０内を気密に保つためのものである。真空チャンバー６１内には、ステージ６２と、イオンガン６３と、中和ガン６４と、蒸着装置６５とが設けられている。また、真空チャンバー６１は、ポート６１ａを介してガス供給部６６，６７と連通し、ポート６１ｂを介してガス排出部６８と連通している。
【００５０】
ステージ６２は、真空チャンバー６１の上部に設けられており、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に移動可能となっている。ステージ６２のイオンガン６３等に対向するステージ面６２ａには、光学要素アレイ１００が載置、固定されている。ステージ６２の位置調整により、光学要素アレイ１００の位置調整がされる。
【００５１】
イオンガン６３は、光学要素アレイ１００の第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄ上に反射防止構造体５１を形成するためのものである。イオンガン６３は、プラズマ中のイオンを電圧印加等によって抽出し、イオンガン６３の外部に放出する。具体的には、イオンガン６３は、供給されたガスをイオン化し、イオンガン６３の陽極６３ａと陰極６３ｂとの間にビーム電圧を印加する。イオンガン６３は、イオン化したガス（例えば、正イオン）を陰極６３ｂ側に接近、通過させ、イオンビームとして真空チャンバー６１内に放出する。放出されたイオンビームは、ステージ６２上の光学要素アレイ１００の第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄに照射される。これにより、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄのうち後述するマスクパターンＭＡが形成されていない露出した樹脂部分がエッチングされる。
【００５２】
中和ガン６４は、イオンビーム中のイオンを中和させて電解分布の影響を抑えるためのものである。中和ガン６４には、不図示のガス導入源から電離用のガスが導入されており、導入されたガスが電離される。電離によって生成された電子を真空チャンバー６１に放出させると、イオンガン６３によってイオン化したガスが電子によって中和される。なお、中和ガン６４の代わりに中和グリッドを用いてもよい。
【００５３】
蒸着装置６５は、光学要素アレイ１００上に後述するマスクパターンＭＡを形成したり、保護層５２を形成したりするためのものである。蒸着装置６５は、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２等の真空蒸着を行う。これにより、光学要素アレイ１００の第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄにマスクパターンＭＡとなる島状パターンや保護層５２となる薄膜を形成することができる。なお、蒸着装置６５の代わりに、スパッタリング装置やイオンビームスパッタリング装置を設ければ、スパッタリング、イオンビームスパッタリング等を行うこともできる。
【００５４】
ガス供給部６６，６７は、イオンビームを照射するための導入ガスを供給するものである。導入ガスとして、不活性ガスと反応性ガスとが用いられる。不活性ガスとして、例えばアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、ネオン（Ｎｅ）、及びこれら混合ガスがある。また、反応性ガスとして、例えば酸素（Ｏ２）がある。ここで、Ａｒ、Ｏ２、Ｎ２、及びこれら混合ガスは、比較的安価であるため好ましい。その中でも、Ｏ２及びこれを含んだ混合ガスは、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄのエッチングの際に反応性エッチングを同時に行うことができるため特に好ましい。
【００５５】
ガス排出部６８は、真空チャンバー６１内の真空度を調整するためのものである。ガス排出部６８によって、真空チャンバー６１内を所定の真空度まで排気する。
【００５６】
制御部６９は、ステージ６２、イオンガン６３、中和ガン６４、蒸着装置６５、及びガス排出部６８の動作を制御するためのものである。
【００５７】
加工装置６０によって生成されるイオンビームは、プラズマ中のイオンに高運動エネルギーを与えて放出させたものである。放出されたイオンは電荷を有しているものの、イオンの質量が大きいため電界の影響を受けにくく、高い直進性を持って放出される。その結果、被対象物への一様なエネルギー及び密度のイオン分布での照射が実現されるため、上記の比較的大きな光学要素アレイ１００のエッチングに用いると効果的である。一方、プラズマでは電界分布やプラズマ密度の影響により、被対象物の突起部分から優先的にエッチングされる傾向等がある。そのため、突起部分や角の部分を有した第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄに対して均一なエッチングレートが保てず、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄの形状によって第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄ上に作製された反射防止構造体５１の反射防止効果に偏りが生じ得る。なお、突起部分や角の部分とは、例えば回折構造、第２光学面１２ｄと第２フランジ面１２ｇとの境目、スペーサを一体成形する場合はスペーサの部分である。
【００５８】
以下、図５（Ａ）〜５（Ｄ）及び図６を参照しつつ、図１（Ａ）等に示す光学要素アレイ１００の製造工程について説明する。ウェハレンズの１００の製造工程は、大まかに、基板１０１に樹脂を塗布して成形する成形工程と、成形された光学要素アレイ１００にマスクパターンを形成するパターニング工程と、光学要素アレイ１００の第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄに反射防止構造体５１を形成するエッチング工程と、反射防止構造体５１に保護層５２を設けるコーティング工程とで構成される。
【００５９】
〔成形工程〕
成形工程は、図３に示す第１及び第２金型４１，４２を用いつつ、不図示の金型昇降装置と、樹脂塗布装置と、ＵＶ光発生装置とを動作させることで行われる。
【００６０】
まず、基板１０１の一方の面１０１ｂ上に第１レンズアレイ層１０２を成形する（ステップＳ１１）。具体的には、図５（Ａ）に示すように、予め基板１０１の側面１０１ａをスペーサ４３で固定する。ここで、基板１０１は、ステージＳＳ上に載置され、下方の面となる他方の面１０１ｃをステージＳＳの上面に密着させるので、基板１０１の反りが防止される。樹脂塗布装置を動作させ、ステージＳＳ上に固定した基板１０１の上方の面となる一方の面１０１ｂ上に樹脂を塗布する。金型昇降装置を動作させ、第１金型４１をステージＳＳ等に対してアライメントさせた状態で、樹脂を塗布した基板１０１に向けて降下させる。スペーサ４３の端面４３ａが基板１０１に当接し、スペーサ４３の端面４３ａに垂直な端面４３ｂが第１金型４１の外縁部４１ｅに当接した状態で、基板１０１と第１金型４１との間の樹脂厚、すなわち第１レンズアレイ層１０２の連結部１１ｃ（第１フランジ部１１ｂ）の厚さが規定される。ＵＶ光発生装置を動作させ、第１金型４１の上側からＵＶ光を照射し、基板１０１の一方の面１０１ｂと第１金型４１の端面４１ａとの間に挟まれた樹脂を固化させる。
【００６１】
次に、基板１０１の他方の面１０１ｃ上に第２レンズアレイ層１０３を成形する。図５（Ｂ）に示すように、金型昇降装置を動作させ、基板１０１と第１金型４１とを第１レンズアレイ層１０２を介して一体化させた状態で反転させ、基板１０１の他方の面１０１ｃが上側になるように固定する。樹脂塗布装置を動作させ、固定した基板１０１の他方の面１０１ｃ上に樹脂を塗布する。金型昇降装置を動作させ、第２金型４２を第１金型４１等に対してアライメントさせた状態で、樹脂を塗布した基板１０１に向けて降下させる。スペーサ４３の端面４３ａが基板１０１に当接し、スペーサ４３の端面４３ａに垂直な端面４３ｃが第２金型４２の外縁部４２ｅに当接した状態で、基板１０１と第２金型４２との間の樹脂厚、すなわち第２レンズアレイ層１０３の連結部１２ｃ（第２フランジ部１２ｂ）の厚さが規定される。ＵＶ光発生装置を動作させ、第２金型４２の上側からＵＶ光を照射し、基板１０１の他方の面１０１ｃを第２金型４２の端面４２ａとの間に挟まれた樹脂を固化させる。
【００６２】
第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３を形成する樹脂が固化した後、図５（Ｃ）に示すように、基板１０１、第１及び第２金型４１，４２からスペーサ４３を取り外す。
【００６３】
最後に、図５（Ｄ）に示すように、第１及び第２金型４１，４２から光学要素アレイ１００を離型する（ステップＳ１２）。
【００６４】
〔パターニング工程〕
以下、図６及び図７（Ａ）〜７（Ｃ）を参照しつつ、光学要素アレイ１００の第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄに反射防止構造体５１を形成するためのパターニング工程とエッチング工程とについて説明する。なお、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄに対する処理工程は同様であるため、便宜上、第１光学面１１ｄに反射防止構造体５１を形成する場合についてのみ説明する。
【００６５】
パターニング工程は、光学要素アレイ１００にイオンビームを照射する前処理として行われ、第１光学面１１ｄ上にマスクパターンＭＡを形成する（ステップＳ１３）。マスクパターンＭＡは、図７（Ａ）に拡大して示すように、微細な島状のパターンとなっている。マスクパターンＭＡは、ランダムに配置された複数の島ＩＭを有している。パターニング工程は、フォトレジストの塗布、膜堆積、エッチング等の手法を用いて行われる。例えば、膜堆積の手法を用いる場合、薄膜成長の初期過程を利用する。薄膜の初期成長過程において、膜の成長核が島ＩＭとなって成長する状態、すなわち島成長が起こる。膜が層状になる前の島成長の状態では、島ＩＭが存在している部分と第１光学面１１ｄが露出している部分とが存在するため、マスクパターンとして機能する。
【００６６】
膜堆積の手法を用いる場合、加工装置６０内でパターニング工程を行う。マスクパターンＭＡの島ＩＭの数密度や大きさは、膜の成長条件を調整することによって適宜変更することができる。堆積される島ＩＭの高さは、例えば０．１ｎｍ〜３０ｎｍが好ましく、１ｎｍ〜１０ｎｍがより好ましい。マスクの材料は、例えば低屈折透明材料、高屈折透明材料等がある。具体的には、低屈折透明材料として、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２がある。また、高屈折透明材料として、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２がある。特に、低屈折透明材料の場合、反射防止構造体５１上に残留しても反射の要因になりくい。マスクパターンＭＡのパターニングを施すことにより、第１光学面１１ｄの面上の位置に応じてエッチング速度の違いが生じ、後述するエッチング工程において微細な凹凸形状を形成することができる。
【００６７】
なお、マスクパターンＭＡを膜堆積、エッチングで形成する場合、図４に示すように、加工装置６０内に例えば蒸着装置６５を配置することでエッチング工程を行う前にパターニング工程を行うことができる。これにより、エッチング工程のための真空排気時間を省略することができる。
【００６８】
〔エッチング工程〕
エッチング工程は、図４に示す加工装置６０を用いることで行われる。
【００６９】
まず、加工装置６０のイオンガン６３から放出されるイオンビームが光学要素アレイ１００の目的とする面、すなわち第１光学面１１ｄに照射されるように、光学要素アレイ１００をステージ６２上に配置する。
【００７０】
次に、ガス排出部６８によって真空チャンバー６１内の気体を排気する。排気によって維持される排圧は、１×１０−１Ｐａ以下となっている。なお、排圧は、１×１０−３Ｐａ以下がより好ましい。また、排圧は、後述する導入ガスの１／１０以下の圧力である必要がある。
【００７１】
次に、真空チャンバー６１内に導入ガスを導入する。導入ガスは、例えばＡｒ、Ｏ２、Ｎ２、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｎｅ、及びこれらの混合ガスのいずれかが用いられる。ここで、導入ガスに、不活性ガスと反応性ガスとを用いると、エッチングレートを簡単に調整することができる。導入ガスの圧力は、１Ｐａ以下となっている。なお、導入ガスの圧力は、１×１０−２Ｐａ以下がより好ましい。より低いガス圧でエッチングを行うことにより、イオンの平均自由工程が長くなる。そのため、イオンの運動エネルギーが第１光学面１１ｄに衝突するまでに失われにくくなり、エッチングレートが上昇する。よって、イオンの平均自由工程が光学要素アレイ１００とイオンガン６３と間の距離と同じ又は１／１０程度になるように全圧を設定することにより、エッチングレートの上昇が見込まれる。エッチング工程において、第１光学面１１ｄが配置されている部分での最大のエッチングレートと最小のエッチングレートとの差は、最大のエッチングレートの１０％以内となっている。
【００７２】
以上の真空チャンバー６１の状態でイオンビームを放出し、第１光学面１１ｄにイオン照射を行う。この際、イオンの加速エネルギーは１Ｗ〜１００ｋＷである。なお、イオンの加速エネルギーは、１０Ｗ〜１０ｋＷが好ましく、５０Ｗ〜１ｋＷがより好ましい。
【００７３】
イオンビームの照射により、図７（Ｂ）に示すように、マスクパターンＭＡの島ＩＭとともに、光学要素アレイ１００の樹脂が露出した部分がエッチングされる。これにより、入射光側から光学素子中心側に向かうにつれて凹凸形状の体積密度が増加するような構造を有する反射防止構造体５１が形成される（ステップＳ１４）。
【００７４】
なお、エッチング工程終了後、マスクパターンＭＡの島ＩＭが完全に無くならない場合、図７（Ｃ）の示すように、イオンビームの調整によりマスクパターンＭＡの除去処理を行ってもよい。
【００７５】
〔コーティング工程〕
以下、図６及び図７（Ｄ）を参照しつつ、保護層５２を形成するコーティング工程について説明する。
【００７６】
図７（Ｄ）に示すように、コーティング工程では、反射防止構造体５１上に保護層５２をコーティングする（ステップＳ１５）。コーティングの手法として、蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリングリング、塗布等が用いられる。なお、これらのコーティング手法のうち、蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリングは、広面積に均質かつ正確な膜厚制御が行えるため好ましい。ここで、通常、蒸着、スパッタリング、イオンビームスパッタリングは真空排気による時間が必要である。図４に示すように、加工装置６０内に例えば蒸着装置６５を配置することでエッチング工程を行った後に連続してコーティング工程を行うことができる。これにより、コーティング工程のための真空排気時間を省略することができる。
【００７７】
以上説明した光学要素アレイの製造方法及び光学要素アレイ１００によれば、微細な凹凸形状を有する反射防止構造体５１が安定した状態である光学要素アレイ１００を製造することができる。具体的には、反射防止構造体５１が光学機能部である第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄと同じ材質で形成されるため、反射防止構造体５１と第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄとの線膨脹係数の差が小さくクラックが発生しない光学要素アレイ１００を作製することができる。また、反射防止構造体５１が第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄと同じ材質で形成されるため、反射防止構造体５１と第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄとの間に界面が存在しない。そのため、反射防止構造体５１部分に剥離が発生しない光学要素アレイ１００を作製することができる。また、エネルギー状態の制御されたイオンビームがイオン照射口より放出され、光学要素アレイ１００表面全体に均一に照射されるため、光学要素アレイ１００上の反射防止構造体５１を均質なものとすることができる。
【００７８】
レンズユニット
以下、図１（Ｃ）等を参照しつつ、光学要素アレイ１００から分離されたレンズユニット２００について説明する。
【００７９】
レンズユニット２００は、例えば撮像レンズとして用いられる。レンズユニット２００は、第１複合レンズ１０と第２複合レンズ１１０とを有する。レンズユニット２００は、２枚の光学要素アレイ１００を積層、接合した後、ダイシングによって切り出すことによって得る。ここで、切り出す前の光学要素アレイ１００を示している図１（Ａ）の点線は、格子点に配置された多数の複合レンズ１０の外縁を示している。各複合レンズ１０の境界線を挟んだ複合レンズ１０の外側が連結部１１ｃ，１２ｃとなる。なお、第１及び第２複合レンズ１０，１１０の構成は略同様であるため、説明の都合上、主に第１複合レンズ１０について述べる。
【００８０】
図１（Ｃ）に示すように、複合レンズ１０は、四角柱状の部材であり、光軸ＯＡ方向から見て四角形の輪郭を有する。複合レンズ１０は、既に説明した第１レンズ素子１１と、第２レンズ素子１２と、これらの間に挟まれた平板部１３とを備える。平板部１３は、基板１０１を切り出した部分である。なお、複合レンズ１０は、例えば別途準備したホルダに収納され、撮像レンズとして撮像回路基板に接着される。第１レンズ素子１１において、第１レンズ本体１１ａは、複合レンズ１０の光軸ＯＡ周辺の中央部に設けられ、円形輪郭を有する。第１フランジ部１１ｂは、第１レンズ本体１１ａの周辺に延在し、方形輪郭を有する。第２レンズ素子１２においても、第２レンズ本体１２ａは、複合レンズ１０の光軸ＯＡ周辺の中央部に設けられ、円形輪郭を有する。第２フランジ部１２ｂは、第２レンズ本体１２ａの周辺に延在し、方形輪郭を有する。
【００８１】
第２複合レンズ１１０も同様に、第１レンズ素子１１１と、第２レンズ素子１１２と、平板部１１３とを備える。
【００８２】
以上のレンズユニット２００によれば、反射防止構造体５１が第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄと同じ材質で形成されているため、膜剥がれやクラックといった不良が発生することを防ぐことができる。また、均質な反射防止構造体５１を有する光学要素アレイ１００を用いることにより、高精度な光学特性を有するレンズユニット２００となる。
【００８３】
カメラモジュール
以下、図８を参照しつつ、レンズユニット２００を組み付けたカメラモジュール７０について説明する。
【００８４】
カメラモジュール７０は、イメージセンサとレンズとを組み合わせた小型のカメラ部分であり、撮像対象の画像取込ができるようになっている。図８に示すように、カメラモジュール７０は、本体モジュール７１とレンズモジュール７２とを備える。カメラモジュール７０は、撮像装置３００において、携帯電話等の移動情報端末機器の電子回路を構成する電子部品が実装される回路基板ＢＢ上に組み込まれる。具体的には、本体モジュール７１を回路基板ＢＢに実装することにより、カメラモジュール７０全体が回路基板ＢＢに実装される。
【００８５】
本体モジュール７１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子であるイメージセンサ７３をサブ基板ＳＢ上に予め実装した受光モジュールである。イメージセンサ７３の上部は、封止部７４で封止されている。イメージセンサ７３の上面には、光電変換を行う画素が多数格子状に配列された受光部７３ａが形成されている。この受光部７３ａにレンズモジュール７２によって光学画像を結像させることにより、各画素での光電変換によって得た画像信号が出力される。サブ基板ＳＢは、鉛フリーのはんだ７５によって回路基板ＢＢに実装されている。これにより、サブ基板ＳＢを含むカメラモジュール７０が回路基板ＢＢに固定される。この際、サブ基板ＳＢの接続用電極（図示略）と回路基板ＢＢ上面の回路電極（図示略）とが電気的に接続される。
【００８６】
レンズモジュール７２は、結像レンズとしてのレンズユニット２００を支持する筒状のホルダである外枠７７を備えている。外枠７７の上部にはレンズユニット２００が保持されている。また、外枠７７の下部はサブ基板ＳＢに設けられた装着孔ＩＳ内に挿通されてレンズモジュール７２をサブ基板ＳＢに固定する装着部７７ｂとなっている。この固定には、装着部７７ｂを装着孔ＩＳに圧入して固定する方法や、接着材によって接着する方法などが用いられる。
【００８７】
レンズユニット２００は、既述のように第１及び第２複合レンズ１０，１１０により構成され（図１（Ｃ）参照）、被写体からの反射光をイメージセンサ７３の受光部７３ａ上に結像する。
【００８８】
なお、レンズユニット２００上に絞り部材を設けてもよい。
【００８９】
カメラモジュールの製造方法
以下、図９を参照しつつ、カメラモジュール７０の製造方法について説明する。
【００９０】
まず、レンズユニット２００を作製する。レンズユニット２００の作製にあたって、光学要素アレイ１００を積層し、仮止めをする（ステップＳ２１）。この際、光学要素アレイ１００の一部に目印をつけておき、例えば２枚の光学要素アレイ１００をアライメントして積層する。この光学要素アレイ１００は積層した際に光学特性が表れるように設計されている。そのため、光学調整の必要がなく、コストを削減することができる。
【００９１】
次に、積層した光学要素アレイ１００を切断する（ステップＳ２２）。この切断工程は、レーザによるもの、回転のこぎりによるもの等がある。
【００９２】
このようにして作製されたレンズユニット２００にイメージセンサ７３及び外枠７７を取り付け、接合を行う（ステップＳ２３）。当該レンズユニット２００をイメージセンサ７３の受光部７３ａ上に結像させるように外枠７７内の適所位置に組み込む。
【００９３】
次に、外枠７７の装着部７７ｂをサブ基板ＳＢの装着孔ＩＳに挿通・固定し、カメラモジュール７０を形成する。その後、予めはんだ７５が塗布（ポッティング）された回路基板ＢＢの所定の実装位置にカメラモジュール７０やその他の電子部品を載置する。
【００９４】
その後、カメラモジュール７０やその他の電子部品を載置した回路基板ＢＢをベルトコンベア等でリフロー炉（図示略）に移送し、当該回路基板ＢＢをリフロー処理に供して２６０℃程度の温度で加熱する（ステップＳ２４）。その結果、はんだ７５が溶融してカメラモジュール７０がその他の電子部品と一緒に回路基板ＢＢに実装され撮像装置３００が形成される。
【００９５】
なお、光学要素アレイ１００を耐熱性の樹脂で形成すれば、さらに耐熱性に優れたカメラモジュール７０とすることができる。
【００９６】
以上説明したカメラモジュールの製造方法及びカメラモジュール７０によれば、反射防止構造体５１が第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄと同じ材質で形成されるため、リフロー工程を経ても膜剥がれやクラックといった不良が発生せず、かつ均質な反射防止構造体５１を有する光学要素アレイ１００を用いることができる。これにより、鮮明な画像を得る等の高精度な光学性能を有するカメラモジュール７０を提供することができる。特に、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄが略錐体状の微細な凹凸形状を有する反射防止構造体５１を有することにより、角度依存が小さく、映像の周辺と中心において光度の差の小さなカメラモジュール７０となる。また、リフロー工程を通すことで、より強固に接着されたカメラモジュール７０となる。
【実施例１】
【００９７】
以下、イオンビームによるエッチングレートについて説明する。
表１は、エッチング対象の材料とエッチングレートとの関係を示す。
【００９８】
Ａｒが６６．６％、Ｏ２が３３．３％の混合ガスを用いてイオンビームを樹脂、ガラスにそれぞれ照射し、エッチングを行った。樹脂は、樹脂材料（ｚｅｏｎｅｘ：登録商標、日本ゼオン格式会社製）、アクリル樹脂を用いた。また、ガラスは、ＢＫ７を用いた。なお、樹脂、ガラスには、事前にカバーガラスで一部マスクをしている。エッチングレートは、段差を測定する手法で算出した。
【表１】
2012212019.tif 000003
【００９９】
ここで、被処理対象物のエッチングレートが低い場合、反射防止構造体５１が形成される前に、マスクパターンＭＡが消えてしまう可能性がある。表１に示すように、樹脂のエッチングレートはガラスのエッチングレートよりも高くなっている。そのため、光学要素アレイ１００の第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３の材料には、樹脂が好ましいことがわかる。
【０１００】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るカメラモジュール等について説明する。なお、第２実施形態のカメラモジュール等は第１実施形態のカメラモジュール等を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様であるものとする。
【０１０１】
図１０（Ａ）に示すように、カメラモジュール２７０は、イメージセンサチップ２７１と、レンズユニット２００と、ＩＲカットフィルタ２７８とを備える。
【０１０２】
レンズユニット２００は、第２複合レンズ１１０の第１フランジ部１１ｂから延びるレンズ支持体２７７を有する。レンズ支持体２７７は、矩形の外形を有し、第２複合レンズ１１０の第１レンズ本体１１ａより光軸ＯＡに平行な方向に張り出している。レンズ支持体２７７の底面はイメージセンサチップ２７１の対応する位置にＩＲカットフィルタ２７８を介して貼り付けられている。なお、ＩＲカットフィルタ２７８の側面に遮光層を形成してもよい。
【０１０３】
イメージセンサチップ２７１は、シリコンチップ２７３と、支持ガラス基板２７４とを有する。シリコンチップ２７３の表面には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等が形成されている。シリコンチップ２７３の表面周辺部には、電極パッド２７３ａ，２７３ｂが形成されている。これらの電極パッド２７３ａ，２７３ｂは、イメージセンサチップ２７１の入出力回路と接続されている。電極パッド２７３ａ，２７３ｂの下面には、シリコンチップ２７３を貫通してイメージセンサチップ２７１の裏面に達する再配線２７３ｃ，２７３ｄが接続されている。再配線２７３ｃ，２７３ｄは、シリコンチップ２７３の裏面周辺部に表出している。シリコンチップ２７３の裏面の再配線２７３ｃ，２７３ｄ上には、バンプ電極２７３ｅ，２７３ｆが形成されている。
【０１０４】
支持ガラス基板２７４は、シリコンチップ２７３を支持するためのものであり、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の上に設けられている。
【０１０５】
ＩＲカットフィルタ２７８は、レンズユニット２００からの入射光のうち赤外光を反射し可視光を透過する部材である。
【０１０６】
なお、レンズユニット２００上に絞り部材を設けてもよい。
【０１０７】
以下、図１０（Ｂ）及び図１１を参照しつつ、カメラモジュール２７０の製造方法について説明する。第２実施形態のカメラモジュール２７０は、光学要素アレイ１００と、撮像素子であるＣＣＤやＣＭＯＳ等が複数形成された後述する撮像素子アレイ４００とを組み合わせたものから分離されて製造される。
【０１０８】
まず、光学要素アレイ１００を２枚と、ＩＲカットフィルタウェハ５００と、撮像素子アレイ４００とを作製する。ここで、ＩＲカットフィルタウェハ５００は、平板状の部材となっている。また、撮像素子アレイ４００は、積層した光学要素アレイ１００のレンズユニット２００の位置に対応してイメージセンサチップ２７１が複数個配置されている。
【０１０９】
次に、作製した光学要素アレイ１００と、ＩＲカットフィルタウェハ５００と、撮像素子アレイ４００とを積層し、構造体ＣＳを作製する（ステップＳ３１）。構造体ＣＳは、接着剤によって固定される。
【０１１０】
光学要素アレイ１００と、ＩＲカットフィルタウェハ５００と、撮像素子アレイ４００とを接着した後、隣接する２つのイメージセンサチップ２７１の境界に沿って構造体ＣＳをレーザ、回転のこぎり等で切断する（ステップＳ３２）。これにより、カメラモジュール２７０が作製される。
【０１１１】
その後、カメラモジュール２７０は、イメージセンサチップ２７１の裏面のバンプ電極２７３ｅ，２７３ｆを介して不図示の回路基板に実装される。具体的には、予めはんだが塗布（ポッティング）された回路基板の所定の実装位置にカメラモジュール７０やその他の電子部品を載置する。カメラモジュール２７０やその他の電子部品を載置した回路基板をベルトコンベア等でリフロー炉（図示略）に移送し、当該回路基板をリフロー処理に供して２６０℃程度の温度で加熱する（ステップＳ３３）。その結果、はんだが溶融してカメラモジュール２７０がその他の電子部品と一緒に回路基板に実装され撮像装置が形成される。
【０１１２】
以上説明したカメラモジュールの製造方法及びカメラモジュール２７０によれば、反射防止構造体５１が第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄと同じ材質で形成されるため、リフロー工程を経ても膜剥がれやクラックといった不良が発生せず、かつ均質な反射防止構造体５１を有する光学要素アレイ１００を用いることができる。これにより、鮮明な画像を得る等の高精度な光学性能を有するカメラモジュール７０を提供することができる。また、撮像素子であるＣＣＤやＣＭＯＳ等を設けたイメージセンサチップ２７１とレンズユニット２００とウェハの状態で積層した後にカメラモジュール２７０を分離することにより、１つ１つのイメージセンサチップ２７１とレンズユニット２００とを組み合わせる工程が短縮できるため、コストの削減をすることができる。
【０１１３】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係る光学要素アレイ等について説明する。なお、第３実施形態の光学要素アレイ等は第１実施形態の光学要素アレイ等を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態と同様であるものとする。
【０１１４】
図１２に示すように、第３実施形態の光学要素アレイ３１０には、基板１０１が設けられていない。すなわち、光学要素アレイ３１０は、第１レンズアレイ層１０２と第２レンズアレイ層１０３とを有する。このように、成形される第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３自体が形状的に安定であり、成形も簡単に行える場合、基板１０１を用いなくてもよい。なお、図１２において、便宜上、第１レンズアレイ層１０２と第２レンズアレイ層１０３との境界を点線で示しているが、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３は一体的に成形することができる。
【０１１５】
以上、本実施形態に係る光学要素アレイの製造方法等について説明したが、本発明に係る光学要素アレイの製造方法等は上記のものには限られない。例えば、上記実施形態において、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄの形状、大きさは、用途や機能に応じて適宜変更することができる。
【０１１６】
また、上記実施形態において、光学要素アレイ１００は、レンズ以外にも、ミラー、回折構造、照明部品、光伝送部品等の様々な目的で用いられる。
【０１１７】
また、上記実施形態において、光学要素アレイ１００は、円盤状である必要はなく、楕円形等の各種輪郭を有するものとできる。例えば光学要素アレイ１００を当初から四角板状に成形することで、ダイシング工程を簡略化することができる。
【０１１８】
また、上記実施形態において、光学要素アレイ１００内に形成される第１及び第２レンズ素子１１，１２の数も、図示の４つに限らず、２つ以上の複数とすることができる。この際、第１及び第２レンズ素子１１，１２の配置は、ダイシングの都合から格子点上が望ましい。さらに、隣接する第１及び第２レンズ素子１１，１２の間隔も、図示のものに限らず、加工性等を考慮して適宜設定することができる。
【０１１９】
また、上記実施形態において、基板１０１の形状は、円形に限らず、例えば楕円形、多角形、ロール形状とすることができる。また、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３は、基板１０１の面１０１ｂ，１０１ｃ上の全面ではなく、一部の面を覆うものでもよい。また、基板１０１の両面に第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３を設けず、片面のみに第１又は第２レンズアレイ層１０２，１０３を設けてもよい。
【０１２０】
また、上記実施形態において、第１及び第２レンズ素子１１，１２は、光学要素アレイ１００において、ランダムに配置されていてもよい。また、１つの光学要素アレイ１００において、形状や大きさの異なる第１及び第２レンズ素子１１，１２を配置してもよい。
【０１２１】
また、上記実施形態において、基板１０１の一方の面１０１ｂ及び他方の面１０１ｃに樹脂を塗布したが、第１及び第２金型４１，４２の第１及び第２転写面４１ｂ，４２ｂに樹脂を塗布してもよい。
【０１２２】
また、上記実施形態において、基板１０１の一方の面１０１ｂ及び他方の面１０１ｃに予めカップリング剤を塗布してもよい。また、第１及び第２金型４１，４２の第１及び第２転写面４１ｂ，４２ｂに予め離型剤を塗布してもよい。
【０１２３】
また、上記実施形態において、光学要素アレイ１００の成形手法は、樹脂を成形金型４０に流し込み、固化させるようなモールドを用いた手法以外にも様々な手法を用いることができる。例えば、熱融着、熱処理、蒸着、射出成形、塗布、堆積後のエッチング等を用いて光学要素アレイ１００を作製してもよい。なお、第１及び第２光学面１１ｄ，１２ｄの形状精度と成形時間を考慮すると、射出成形やモールドを用いる手法が好ましい。
【０１２４】
また、上記実施形態において、ガス供給部６６，６７は２つ設けられているが、１つでも３つ以上でもよい。
【０１２５】
また、上記実施形態において、マスクパターンＭＡの島ＩＭはランダムに配置されていなくてもよい。
【０１２６】
また、上記実施形態において、レンズユニット２００の取り付けには、接着剤の他に、はんだ、融着、組み立て、突き合わせ等が用いられる。光学要素アレイ１００から分離されたレンズユニット２００は、はんだ付けのような加熱工程においにも膜の剥離やクラックが起きない。そのため、レンズユニット２００の取り付けにはんだ付けを用いれば、より強固で簡易な接着工程ができる。
【０１２７】
また、上記実施形態において、カメラモジュール７０，２７０に組み込む複合レンズ１０が１つのみの場合は、光学要素アレイ１００の積層を行わなくてよい。
【０１２８】
また、上記実施形態において、光学要素アレイ１００の製造工程の際に、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３を先に成形してから離型したが、第１レンズアレイ層１０２の成形及び離型後に第２レンズアレイ層１０３の成形及び離型を行ってもよい。また、第１及び第２レンズアレイ層１０２，１０３に対して連続して各工程を行ってもよいし、第１レンズアレイ層１０２に対して各工程を行ってから第２レンズアレイ層１０３に対して各工程を行ってもよい。
【０１２９】
また、第２実施形態において、光学要素アレイ１００等の積層、切断、接合の各工程の順序は自由に入れ替えることができる。例えば、光学要素アレイ１００を切断後、シート等に張り付け、分離した光学要素アレイ１００ごと仮止めした後、積層、接合を行ってもよい。この場合、光学要素アレイ１００が予め切断されているため、構造体ＣＳを精度よく容易に切断することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１０，１１０…複合レンズ、  １１，１２，１１１，１１２…レンズ素子、  １１ａ，１２ａ…レンズ本体、  １１ｂ，１２ｂ…フランジ部、  １１ｃ，１２ｃ    連結部、  １１ｄ，１２ｄ…光学面、  １１ｇ，１２ｇ…フランジ面、  ４０…成形金型、  ４１，４２…金型、  ５１…反射防止構造体、  ５２…保護層、  ６０…加工装置、  ６１…真空チャンバー、  ６２…ステージ、  ６３…イオンガン、  ６４…中和ガン、  ６５…蒸着装置、  ６６，６７…ガス供給部、  ６８…ガス排出部、  ６９…制御部、  ７０，２７０…カメラモジュール、  ７１…本体モジュール、  ７２…レンズモジュール、  ７３…イメージセンサ、  １００，３１０…光学要素アレイ、  １０１…基板、  １０２，１０３…レンズアレイ層、  ２００…レンズユニット、  ２７１…イメージセンサチップ、  ２７３…シリコンチップ、  ２７８…ＩＲカットフィルタ、  ３００…撮像装置、  ４００…撮像素子アレイ、  ５００…カットフィルタウェハ、  ＡＸ…軸、  ＢＢ…回路基板、  ＣＳ…構造体、  ＩＭ…島、  ＭＡ…マスクパターン、  ＯＡ…光軸、  ＳＳ…ステージ
【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】
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【図６】
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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１１】
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【図１２】
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