(57)【要約】【課題】ボイド等の欠陥発生を防止可能な樹脂を用いたレンズ形成方法を提供する。【解決手段】外部に開放された間隔ｄを保持して対向配置されたレンズ成型板１と平板状の透明基板９との間に、未硬化の樹脂５を挟持させる。レンズ成型板１に形成されたレンズ曲面部３からその周囲に向かって樹脂５の硬化が進むように、レンズ成型板１と透明基板９との間に挟持された樹脂５に対して光照射を行う。【選択図】図１
2012032528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に開放された間隔を保持して対向配置されたレンズ成型板と平板状の透明基板との間に、未硬化の樹脂を挟持させる工程と、
前記レンズ成型板に形成されたレンズ曲面部からその周囲に向かって前記樹脂の硬化が進むように、前記レンズ成型板と前記透明基板との間に挟持された樹脂に対して光照射を行う工程とを有する
レンズ形成方法。
【請求項２】
前記レンズ成型板には複数のレンズ曲面部が形成され、
前記レンズ成型板と前記透明基板との間に前記未硬化の樹脂を挟持させる工程では、前記各レンズ曲面部とその周囲を覆うと共にそれぞれ独立した状態で当該未硬化の樹脂を配置する
請求項１に記載のレンズ形成方法。
【請求項３】
前記レンズ成型板は光透過性を有し、
前記光照射を行う工程は、加圧雰囲気で行う
請求項２記載のレンズ形成方法。
【請求項４】
前記光照射を行う工程では、
先ず前記レンズ曲面部に対応する開口部を有するマスクを介しての光照射を行い、
次に前記マスクを介しての光照射よりも照射範囲を広げた光照射を行う
請求項１〜３の何れかに記載のレンズ形成方法。
【請求項５】
前記光照射を行う工程では、
前記レンズ曲面部に対して当該レンズ曲面部の周囲よりも大きな光量での光照射を行う
請求項１〜３の何れかに記載のレンズ形成方法。
【請求項６】
平板状の透明基板と、当該透明基板上に配置されたレンズ曲面を有する樹脂レンズ部とを備え、
前記樹脂レンズ部の周端縁が、前記透明基板側に向かって広がるテーパ形状に成形された
レンズ。
【請求項７】
平板状の透明基板と当該透明基板上に配置されたレンズ曲面を有する樹脂レンズ部とを備え、前記樹脂レンズ部の周端縁が前記透明基板側に向かって広がるテーパ形状に成形されたレンズを有する
カメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ形成方法、レンズ、およびカメラモジュールに関し、特には光硬化性の樹脂を用いたレンズ形成方法と、この形成方法によって得られたレンズと、このレンズを用いて構成されるカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂を用いたレンズ形成は、レンズ曲面が形成された成形型に未硬化の紫外線硬化樹脂を供給し、未硬化の樹脂が供給された成形型の面上にガラス基板を押し付ける。この際、レンズ曲面の全体の周囲に所定の小さな距離を保つギャップ材を配置する。これにより、余分な樹脂と気泡を抜け易くしておく。この状態で、ガラス基板を介して未硬化の樹脂に対して紫外線を一括照射して樹脂を硬化させる（以上、下記特許文献１，２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８-１５２０３８号公報（特に段落００７７参照）
【特許文献２】特開２００８-１５２０４０号公報（特に段落００８７参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが上述したレンズ製造方法では、ガラス基板側からの紫外線を一括照射することにより、未硬化の樹脂は、紫外線が照射されるガラス基板側から一斉に硬化が開始される。このため、例えば凸型のレンズ形成においては、先ずレンズ厚の薄い周縁部やさらにその周辺部において厚み方向の硬化が完了し、レンズの中心部分が密閉された状態となる。この際、樹脂は、多かれ少なかれ硬化収縮を起こすため、密閉された部分が減圧状態となり、硬化収縮に相当する量のボイドが発生する場合がある。ボイドがレンズ表面に発生すれば表面欠陥となり、レンズ内部に発生すれば内部欠陥となる。
【０００５】
そこで本発明は、ボイド等の欠陥発生を防止可能なレンズの形成方法を提供すること、さらにはこの形成方法を適用したことにより欠陥発生のないレンズを提供すること、およびこのレンズを有する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】
【０００６】
このような目的を達成するための本発明のレンズ形成方法は、次の手順で行うことを特徴としている。先ず、外部に開放された間隔を保持して対向配置されたレンズ成型板と平板状の透明基板との間に、未硬化の樹脂を挟持させる。次に、レンズ成型板におけるレンズ曲面部からその周囲に向かって樹脂の硬化が進むように、前記レンズ成型板と前記透明基板との間に挟持された樹脂に対して光照射を行う。
【０００７】
このような形成方法では、先に硬化が進むレンズ曲面部において樹脂が硬化収縮した場合に、その周囲から未硬化の樹脂がレンズ曲面部に供給される。この際、レンズ成型板と透明基板との間は、外部に開放された間隔を保持しているため、レンズ曲面部に対する周囲からの未硬化の樹脂の供給が妨げられることはない。これにより、レンズ曲面部が陰圧になることはなく、ボイドの発生が防止される。
【０００８】
また本発明は、このようにして得られるレンズ、およびこのレンズを備えたカメラモジュールでもある。このレンズは、平板状の透明基板と、当該透明基板上に配置されたレンズ曲面を有する樹脂レンズ部とを備えている。特に樹脂レンズ部の周端縁は、透明基板側に向かって広がるテーパ形状に成形されたものとなる。このテーパ形状は、先に硬化が進むレンズ曲面部に、その周囲から未硬化の樹脂が供給される際、レンズの一部を構成することで樹脂との密着性がより高い透明基板よりも、レンズ成型板側で樹脂の引けが発生する現象に起因している。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明によれば、樹脂を用いたレンズ形成においてボイド発生を確実に防止可能であり歩留りの向上を図ることが可能である。またこの方法を適用して得られたレンズおよびレンズを用いたカメラモジュールの品質の向上を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の凸レンズ形成の手順を示す断面工程図（その１）である。
【図２】第１実施形態の凸レンズ形成の特徴部を示す平面図である。
【図３】第１実施形態の凸レンズ形成の手順を示す断面工程図（その２）である。
【図４】第２実施形態の凸レンズ形成の特徴部を示す断面工程図である。
【図５】第３実施形態の凹レンズ形成の手順を示す断面工程図（その１）である。
【図６】第３実施形態の凹レンズ形成の手順を示す断面工程図（その２）である。
【図７】第４実施形態のカメラモジュールの製造方法を説明する構成図である。
【図８】第４実施形態のカメラモジュールの製造方法を説明する斜視図である。
【図９】第４実施形態のカメラモジュールの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて、次に示す順に実施の形態を説明する。
１．第１実施形態［凸レンズ形成においてマスクを用いた光照射を行う方法］
２．第２実施形態［凸レンズ形成において光強度分布を持たせた光照射を行う方法］
３．第３実施形態［凹レンズ形成方法］
４．第４実施形態［カメラモジュールの形成方法とカメラモジュール］
【００１２】
≪第１実施形態≫
［凸レンズ形成においてマスクを用いた光照射を行う方法］
図１〜図３は、本発明のレンズ形成方法の第１実施形態を説明するための工程図である。ここではこれらの図１〜図３に基づいて、凸レンズをアレイ状に形成する方法を説明する。
【００１３】
先ず、図１（１）に示すように、レンズ成型板１を用意する。このレンズ成型板１は、一主面側に複数のレンズ曲面部３を有する。各レンズ曲面部３には、凸レンズを形成するための凹曲面が形成されおり、レンズ成型板１の一主面側にマトリックス状に配列されている。各レンズ曲面部３の配列状態は、例えばここで形成するレンズをカメラモジュールに組み込む場合、カメラモジュールを構成する撮像素子のウェハ上における配列状態に一致していることとする。またこのレンズ成型板１は、金型または光透過性材料からなるものであっても良い。ここでは一例として光透過性材料で構成されていることとする。
【００１４】
次に、このレンズ成型板１の各レンズ曲面部３に、未硬化の樹脂５を供給する。ここで用いる樹脂５は、光照射によって硬化する樹脂であり、例えば紫外線硬化樹脂であることとする。紫外線硬化樹脂は、カチオン系またはラジカル系の何れでもよい。
【００１５】
ここでは、例えばシリンジ等に充填した樹脂５をディスペンサー７等で定量的に塗出し、各レンズ曲面部３に個別に独立した状態で未硬化の樹脂５を供給する。各レンズ曲面部３に対する樹脂５の供給量は、以降に透明基板を対向配置した場合に、樹脂５がレンズ曲面部３から溢れてその周囲に広がり、かつ隣接するレンズ曲面部３に供給された樹脂５同士が一体化せずに独立した状態に保たれる程度に調整される。
【００１６】
この状態で、図１（２）に示すように、レンズ成型板１に対向配置させる平板状の透明基板９を用意する。この透明基板９は、レンズの一部を構成するものであり、樹脂５との密着性が、樹脂５とレンズ成型板１との密着性よりも良好な材料を用いて構成されることする。このような透明基板９として、例えばガラス基板を用いる。またこのような透明基板９は、複数の撮像素子が形成されたウェハと略同一の外形形状を有する。
【００１７】
次に、図１（３）に示すように、レンズ成型板１におけるレンズ曲面部３の形成面側に、透明基板９を対向配置し、レンズ成型板１と透明基板９との間に未硬化の樹脂５を挟持させる。この際、レンズ成型板１と透明基板９との間には、外部に開放された一定の間隔ｄをクリアランスとして保持する。これにより、隣接するレンズ曲面部３に供給された樹脂５同士を一体化せずに独立した状態に保ちつつ、各レンズ曲面部３に供給した樹脂５をレンズ曲面部３から溢れさせてその周囲に広げる。
【００１８】
図２には、図１（３）に対応する平面図であり、説明のために透明基板９の一部を切り欠いている。この図に示すように、レンズ成型板１と透明基板９との間に未硬化の樹脂５を挟持した状態では、各レンズ曲面部３とその周囲を覆う状態で未硬化の樹脂５を配置する。また各レンズ曲面部３に供給された樹脂５はそれぞれ独立した状態に保ち、これにより各樹脂５の周囲をレンズ成型板１と透明基板９の外部に連通させる。
【００１９】
ここで、レンズ成型板１と透明基板９との間の間隔ｄを保持するため、レンズ成型板１と透明基板９との間にスペーサ１１を挟持させても良い。これらのスペーサ１１は、レンズ曲面部３を外れた位置であって、樹脂５−５間となる位置に設けられることが好ましい。またレンズ成型板１と透明基板９とは、例えば外側から均等に押圧することで間隔ｄを保持させる。また、レンズ成型板１および透明基板９には、レンズ曲面部３を外れた位置であって、樹脂５−５間となる位置に、外部に開放された流路が設けられていても良い。
【００２０】
以上までのプロセスは大気中でも可能だが、減圧雰囲気中で行うことが好ましい。これにより、樹脂５内への気泡の巻き込みを防止したプロセスが可能であり、レンズ内への気泡混入による内部欠陥の発生が防止されて歩留まりの向上につながる。また、未硬化の樹脂５をレンズ成型板１と透明基板９との間に所定状態で挟持させた後には、プロセス雰囲気を大気圧に戻すか、または加圧雰囲気にする。
【００２１】
次に、図３（１）に示すように、レンズ成型板１と透明基板９との間に挟持した樹脂５に対して光（例えば紫外線）ｈを照射して樹脂５の硬化を開始させる。ここでは樹脂５の硬化に用いる光ｈを遮ることが可能なマスク１３を用いて第１段階の光照射を行う。このマスク１３は、各レンズ曲面部３に対応する複数の開口部１３ａを有する。これらの開口部１３ａは、一例としてレンズ曲面部３と同程度の大きさを備えていることとする。
【００２２】
ここでは、光透過性材料からなるレンズ成型板１の外側に、マスク１３を配置する。そして、マスク１３の開口部１３ａを、レンズ成型板１のレンズ曲面部３に対応させるように位置合わせする。この状態で、マスク１３の外側から光ｈを照射し、マスク１３の開口部１３ａを通過してレンズ成型板１を透過した光ｈをレンズ曲面部３の樹脂５に照射し、この部分の樹脂５から硬化を開始させる。
【００２３】
この際、レンズ曲面部３の周囲に広がった樹脂５部分に光ｈが照射されないように、マスク１３を介して光ｈを照射し、レンズ曲面部３の周囲の樹脂５が硬化してレンズ曲面部３が密閉状態になることを防止する。これにより、この段階で樹脂５の硬化が開始されて樹脂５が硬化収縮するレンズ曲面部３に対して、その周辺部から未硬化の樹脂５を供給しつつ、レンズ曲面部３における樹脂５の硬化を進める。
【００２４】
以上の第１段階の光照射においては、レンズ曲面部３に対するマスク１３の開口部１３ａの形状、および光ｈの照射量が、上述した樹脂５の硬化プロセスに影響を及ぼすため、樹脂５を完全に硬化させて得られるレンズの転写精度を左右する。したがって、第１段階の光照射は、上述した樹脂５の硬化プロセスが実行され、レンズの転写精度が向上するように開口部１３ａの形状および光ｈの照射量を最適化して行うことが重要である。
【００２５】
尚、マスク１３を介してのレンズ成型板１側からの光ｈの照射においては、開口部１３ａにおける端縁で光ｈの回折が発生したり、レンズ成型板１のレンズ曲面部３を出射する光ｈが屈折するなどの影響により、特に開口部１３ａの端縁で光ｈが散乱し易い。このため、上述したようにレンズ曲面部３の周辺部から未硬化の樹脂５を供給しつつ、レンズ曲面部３において樹脂５の硬化を進められれば、マスク１３の開口部１３ａが、レンズ曲面部３よりも小さい構成に限定されることはない。
【００２６】
次に、図３（２）に示すように、マスクを外して光透過性材料からなるレンズ成型板１の外側から、樹脂５に対して光ｈを全面照射する。これにより、樹脂５をレンズ曲面部３の周囲にまで及んで完全に硬化させる第２段階の光照射を行う。ここでは、樹脂５が硬化する推奨積算光量分に相当する照射量での光照射を行う。
【００２７】
以上の２段階の光ｈの照射により、レンズ曲面部３からその周囲に向かって樹脂５の硬化を進め、最終的に樹脂５を完全に硬化させる。完全に硬化した樹脂５は、レンズ成型板１の各レンズ曲面部３の曲面形状が転写された樹脂レンズ部１５となる。
【００２８】
以上のような２段階の光照射による樹脂５の硬化プロセスは、大気圧または加圧雰囲気で行われることが好ましい。これにより、樹脂５の硬化収縮に伴うレンズ曲面部３への樹脂５の流動性を確保すると共に、樹脂５の内圧を維持して樹脂５内に残留している微小な気泡の膨張を抑える。この際、レンズ成型板１および透明基板９と樹脂５との界面の圧力が高い方が、樹脂５の流動性および気泡の膨張を抑える効果が高いため好ましい。
【００２９】
またこの際のプロセス雰囲気は、樹脂５がカチオン系の紫外線硬化樹脂であれば、大気または空気雰囲気で良い。一方、樹脂５がラジカル系の紫外線硬化樹脂であれば、酸素による硬化阻害を防止するため、窒素雰囲気などの酸素を含有していない雰囲気とすることが好ましい。ただし、酸素による硬化阻害の影響は、プロセス雰囲気に接触している外周部のみに発生するため影響は限定的であり、この影響を考慮する必要のない場合には、大気または空気雰囲気であっても良い。
【００３０】
次に、図３（３）に示すように、透明基板９を上昇させることにより、透明基板９と、この透明基板９に対して密着している樹脂レンズ部１５とを、レンズ成型板１側から剥離する。この際、上述した光ｈの照射工程が終了した後にも、樹脂レンズ部１５を構成する樹脂の硬化反応は継続する。このため、光ｈの照射工程が終了した後に、ある程度の時間をおくことにより樹脂レンズ部１５の形状の安定化を図り、その後レンズ成型板１からの樹脂レンズ部１５を剥離することが好ましい。また光ｈの照射によって温度上昇した樹脂も、時間経過とともに温度が低下し、レンズ成型板１からの樹脂レンズ部１５の離型性が向上し、より小さい力で離型できる効果もある。
【００３１】
以上のようにして、平板状の透明基板９と、透明基板９上に配置された樹脂レンズ部１５とで構成された凸レンズ１７が得られる。また透明基板９上に複数の樹脂レンズ部１５が配列されたレンズアレイ１９が得られる。各凸レンズ１７は、各樹脂レンズ部１５に凸レンズ曲面を有すると共に、各樹脂レンズ部１５の周端縁Ａが透明基板９側に向かって広がるテーパ形状に成形されたところが特徴的である。
【００３２】
ここで、樹脂レンズ部１５は、先に説明した２段階の光ｈの照射により、レンズ曲面部３からその周囲に向かって樹脂５の硬化を進めたものであり、より早く硬化が進むレンズ曲面部３に、その周囲から未硬化の樹脂５が供給される。この際、樹脂５との密着性が透明基板９よりも小さいレンズ成型板１側において樹脂５がレンズ曲面部３側に流動して樹脂５の引けが発生する。これにより、樹脂５が透明基板９側に向かって広がるテーパ形状となって硬化するのである。
【００３３】
また以上の後には、必要に応じて各樹脂レンズ部１５毎に透明基板９を切断することで凸レンズ１７を単固化しても良い。
【００３４】
以上の第１実施形態によれば、外部に開放された間隔ｄを保持して対向配置されたレンズ成型板１と透明基板９との間に挟持させた未硬化の樹脂５に対して、レンズ曲面部３からその周囲に向かって樹脂５の硬化が進むように２段階の光照射を行っている。これにより、先に硬化が進むレンズ曲面部３において樹脂５が硬化収縮した場合に、その周囲から未硬化の樹脂５がレンズ曲面部３に供給される。この際、レンズ成型板１と透明基板９との間は、外部に開放された間隔ｄを保持しているため、レンズ曲面部３に対する周囲からの未硬化の樹脂５の供給が妨げられることはない。
【００３５】
以上により、レンズ曲面部３が減圧状態になることはなく、ボイド発生を防止することが可能である。特に、上述した光照射のプロセスを加圧雰囲気で行うことにより、レンズ曲面部３への樹脂５の流動性が確保され、また樹脂５の内圧が維持されて樹脂５内に残留している微小な気泡の膨張を抑えることが可能である。
【００３６】
また、レンズ曲面部３を減圧状態にすることなく、大気圧または加圧雰囲気で樹脂５の硬化が進められるため、樹脂５の硬化開始から終了までの間の圧力の変動が小さい。このため、硬化によって得られた樹脂レンズ部１５に内部歪が残留することが防止され、レンズの収差およびリタデーション等の発生が防止され、光学特性の良好な凸レンズ１７を得ることが可能である。
【００３７】
さらにレンズ曲面部３を減圧状態にすることなく、大気圧または加圧雰囲気で樹脂５の硬化が進められるため、レンズ成型板１から硬化した樹脂レンズ部１５を離型させた際、引張方向の残留応力によって樹脂レンズ部１５が縮む方向に変形することはない。これによりレンズ成型板１に対する形状の転写精度が良好に維持された凸レンズ１７を得ることが可能である。これに対して、硬化させた樹脂にボイドが発生する光の照射条件下では、圧力が樹脂の飽和蒸気圧となり極端に低い圧力状態となるため、硬化後の樹脂内には引っ張り方向の残留応力が発生する。このため、レンズ成型板１から樹脂レンズ部を離型した際、引っ張り方向の残留応力によって樹脂レンズ部１５が縮む方向に変形するのである。
【００３８】
以上の結果、本第１実施形態のレンズ形成方法によれば、樹脂を用いたレンズ形成においてボイド発生を確実に防止可能であると共に、光学特性および形状精度が良好なレンズを得ることが可能である。
【００３９】
尚、以上の第１実施形態においては、樹脂５を硬化させるための光照射を、マスクを用いた光照射とその後の一括照射との２段階で行う手順を説明した。しかしながら、樹脂５を硬化させるための光照射は、上述した樹脂５の硬化プロセスが実行されれば、マスクの開口径を徐々に広げたさらに複数段階の光照射を行っても良い。また本第１実施形態においては、レンズ成型板１を光透過性材料で構成し、図３（１）および図３（２）を用いて説明した２段階の光ｈの照射によって樹脂５を硬化させる工程では、レンズ成型板１側から光ｈを照射する手順を説明した。しかしながら、レンズ成型板１は、金型のように光ｈを透過しない材料を用いて構成しても良く、この場合、上述した２段階の光ｈの照射は、透明基板９側から行われることとする。
【００４０】
透明基板９側からの光照射を行う場合には、樹脂５の硬化プロセスが実行されレンズの転写精度が向上するように、レンズ成型板１側からの光の照射とは別に、第１段階の光照射で用いるマスク１３の開口部１３ａの形状、および２段階の光の照射量を最適化する。
【００４１】
≪第２実施形態≫
［凸レンズ形成において光強度分布を持たせた光照射を行う方法］
図４は、第２実施形態の特徴部を説明する断面工程である。図４に示す第２実施形態のレンズ形成方法が、第１実施形態の形成方法と異なるところは、未硬化の樹脂に対する光ｈの照射を一段階で行う手順にあり、他の工程は第１実施形態と同様である。
【００４２】
すなわち本第２実施形態においては、図４（１）に示すように、未硬化の樹脂５に対して光ｈを照射する際に、レンズ曲面部３に対してその周囲よりも大きな光量で光ｈが照射されるような光強度分布を有する光照射を行う。これにより、レンズ曲面部３からその周囲に向かって樹脂５の硬化を進める。
【００４３】
このような光強度分布を有する光照射は、集光レンズをマトリックス状に配置したレンズアレイを用いて行われる。この場合、レンズ成型板１に対してレンズアレイを対向配置し、各レンズ曲面部３に対応して各集光レンズで集光させた光を一括で照射する。この際、レンズ曲面部３の周囲にも、レンズ曲面部３よりも弱い強度で光ｈが照射されるようにする。
【００４４】
この際、第１実施形態と同様に、高い光強度で光ｈが照射されるレンズ曲面部３から樹脂５の硬化が開始され、これにより樹脂５が硬化収縮するレンズ曲面部３に対して、その周辺部から未硬化の樹脂５を供給しつつ樹脂５の硬化を進める。
【００４５】
この場合、樹脂５に照射する光ｈの強度分布が、上述した樹脂５の硬化プロセスに影響を及ぼすため、樹脂５を完全に硬化させて得られるレンズの転写精度を左右する。したがって、上述した樹脂５の硬化プロセスが実行され、レンズの転写精度が向上するように光強度分布を最適化した光ｈの一括照射を行うことが重要である。
【００４６】
以上のような光強度分布を持たせた光ｈの一括照射により、図４（２）に示すように、レンズ曲面部３からその周囲に向かって樹脂５の硬化を進め、最終的に樹脂５を完全に硬化させる。完全に硬化させた樹脂５は、レンズ成型板１の各レンズ曲面部３の曲面形状が転写された樹脂レンズ部１５となる。
【００４７】
以上のような光照射による樹脂５の硬化プロセスであっても、第１実施形態と同様の大気圧または加圧されたプロセス雰囲気行われることが好ましい。
【００４８】
以上の第２実施形態の手順で得られた凸レンズ１７およびレンズアレイ１９であっても、第１実施形態と同様に平板状の透明基板９と、透明基板９上に配置された樹脂レンズ部１５とで構成されたものとなる。樹脂レンズ部１５は、レンズ曲面を有すると共に、周端縁が透明基板９側に向かって広がるテーパ形状に成形されたところが特徴的である。
【００４９】
以上の第２実施形態によれば、外部に開放された間隔ｄを保持して対向配置されたレンズ成型板１と透明基板９との間に挟持させた未硬化の樹脂５に対して、レンズ曲面部３からその周囲に向かって樹脂５の硬化が進むように光強度分布を有する光照射を行う。これにより、第１実施形態で説明したと同様に、先に硬化が進むレンズ曲面部３において樹脂５が硬化収縮した場合に、レンズ曲面部３が陰圧になることはない。したがって第１実施形態と同様に、樹脂を用いたレンズ形成においてボイド発生を確実に防止可能であると共に、光学特性および形状精度が良好なレンズを得ることが可能である。
【００５０】
尚、以上の第２実施形態においても、レンズ成型板１を金型のように光ｈを透過しない材料を用いて構成しても良く、この場合、透明基板９側から光ｈを照射することは、第１実施形態と同様である。この場合、上述した樹脂５の硬化プロセスが実行されレンズの転写精度が向上するように、レンズ成型板１側からの光の照射とは別に、一括照射における光強度分布を最適化する。
【００５１】
≪第３実施形態≫
［凹レンズ形成方法］
図５，図６は、本発明のレンズ形成方法の第３実施形態を説明するための工程図である。ここではこれらの図５，図６に基づいて、凹レンズをアレイ状に形成する方法を説明する。尚、本第３実施形態においては、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５２】
先ず、図５（１）に示すように、レンズ成型板２１を用意する。このレンズ成型板２１は、一主面側に複数のレンズ曲面部２３を有する。各レンズ曲面部２３には、凹レンズを形成するための凸曲面が形成されおり、レンズ成型板２１の一主面側にマトリックス状に配列されている。各レンズ曲面部２３の配列状態は、例えばここで形成するレンズをカメラモジュールに組み込む場合、カメラモジュールを構成する撮像素子のウェハ上における配列状態に一致していることとする。またこのレンズ成型板２１は、金型または光透過性材料からなるものであっても良い。ここでは一例として光透過性材料で構成されていることとする。
【００５３】
本第３実施形態が第１実施形態に対して異なるところは、以上のようなレンズ成型板２１の形状にあり、他の構成及び手順は第１実施形態と同様であって良い。以下、その手順について説明する。
【００５４】
先ず、以上のような構成のレンズ成型板２１の各レンズ曲面部２３に、未硬化の樹脂５を供給する。ここで用いる樹脂５は、光照射によって硬化する樹脂であり、例えば紫外線硬化樹脂であることとする。紫外線硬化樹脂は、カチオン系またはラジカル系の何れでもよい。
【００５５】
ここでは、例えばシリンジ等に充填した樹脂５をディスペンサー７等で定量的に塗出し、各レンズ曲面部２３毎に個別に未硬化の樹脂５を供給する。各レンズ曲面部２３に対する樹脂５の供給量は、以降に透明基板を対向配置した場合に、樹脂５がレンズ曲面部２３から溢れてその周囲に広がり、かつ隣接するレンズ曲面部３に供給された樹脂５同士が一体化せずに独立した状態に保たれる程度に調整される。
【００５６】
この状態で、図５（２）に示すように、レンズ成型板２１に対向配置させる平板状の透明基板９を用意する。この透明基板９は、レンズの一部を構成するものであり、樹脂５との密着性が、樹脂５とレンズ成型板２１との密着性よりも良好な材料を用いて構成されることする。このような透明基板９として、例えばガラス基板を用いる。またこのような透明基板９は、複数の撮像素子が形成されたウェハと略同一の外形形状を有する。
【００５７】
次に、図５（３）に示すように、レンズ成型板２１におけるレンズ曲面部２３の形成面側に、透明基板９を対向配置し、レンズ成型板２１と透明基板９との間に未硬化の樹脂５を挟持させる。この際、レンズ成型板２１と透明基板９との間には、外部に開放された一定の間隔ｄをクリアランスとして保持する。これにより、隣接するレンズ曲面部２３に供給された樹脂５同士を一体化せずに独立した状態に保ちつつ、各レンズ曲面部２３に供給した樹脂５をレンズ曲面部２３から溢れさせてその周囲に広げる。
【００５８】
またこの状態においては、第１実施形態において図２の平面図を用いて説明したと同様に、各レンズ曲面部２３に供給された樹脂５はそれぞれ独立した状態に保たれ、これにより各樹脂５の周囲をレンズ成型板２１と透明基板９の外部に連通させる。
【００５９】
ここで、レンズ成型板２１と透明基板９との間の間隔ｄを所定状態に保持するため、レンズ成型板２１と透明基板９との間にスペーサを挟持させても良いことは、第１実施形態と同様である。これらのスペーサは、レンズ曲面部２３を外れた位置であって、樹脂５−５間となる位置に設けられることが好ましい。またレンズ成型板２１と透明基板９とは、例えば外側から均等に押圧することで間隔ｄを保持させる。また、レンズ成型板２１および透明基板９には、レンズ曲面部３を外れた位置であって、樹脂５−５間となる位置に、外部に開放された流路が設けられていても良いことも、第１実施形態と同様である。
【００６０】
以上までのプロセスは大気中でも可能だが、減圧雰囲気中で行うことが好ましい。これにより、樹脂５内への気泡の巻き込みを防止したプロセスが可能であり、レンズ内への気泡混入による内部欠陥の発生が防止されて歩留まりの向上につながる。また、未硬化の樹脂５をレンズ成型板２１と透明基板９との間に所定状態で挟持させた後には、プロセス雰囲気を大気圧に戻すか、または加圧雰囲気にする。
【００６１】
次に、図６（１）に示すように、レンズ成型板２１と透明基板９との間に挟持した樹脂５に対して光（例えば紫外線）ｈを照射して樹脂５の硬化を開始させる。ここでは樹脂５の硬化に用いる光ｈを遮ることが可能なマスク１３を用いた光照射を行う。このマスク１３は、各レンズ曲面部２３に対応する複数の開口部１３ａを有する。これらの開口部１３ａは、一例としてレンズ曲面部２３と同程度の大きさを備えていることとする。
【００６２】
ここでは、光透過性材料からなるレンズ成型板２１の外側に、マスク１３を配置する。そして、マスク１３の開口部１３ａを、レンズ成型板２１のレンズ曲面部２３に対応させるように位置合わせする。この状態で、マスク１３の外側から光ｈを照射し、マスク１３の開口部１３ａを通過してレンズ成型板２１を透過した光ｈをレンズ曲面部２３の樹脂５に照射し、この部分の樹脂５から硬化を開始させる。
【００６３】
この際、レンズ曲面部２３の周囲に広がった樹脂５部分に光ｈが照射されないように、マスク１３を介して光ｈを照射し、レンズ曲面部２３の周囲の樹脂５が硬化してレンズ曲面部２３が密閉状態になることを防止する。これにより、この段階で樹脂５の硬化が開始されて樹脂５が硬化収縮するレンズ曲面部２３に対して、その周辺部から未硬化の樹脂５を供給しつつ、レンズ曲面部２３における樹脂５の硬化を進める。
【００６４】
以上の第１段階の光照射においては、レンズ曲面部２３に対するマスク１３の開口部１３ａの形状、および光ｈの照射量が、上述した樹脂５の硬化プロセスに影響を及ぼすため、樹脂５を完全に硬化させて得られるレンズの転写精度を左右する。したがって、第１段階の光照射は、上述した樹脂５の硬化プロセスが実行され、レンズの転写精度が向上するように開口部１３ａの形状および光ｈの照射量を最適化して行うことが重要である。
【００６５】
尚、マスク１３を介してのレンズ成型板２１側からの光ｈの照射においては、開口部１３ａにおける端縁で光ｈの回折が発生したり、レンズ成型板２１のレンズ曲面部２３を出射する光ｈが屈折するなどの影響により、特に開口部１３ａの端縁で光ｈが散乱し易い。このため、上述したようにレンズ曲面部２３の周辺部から未硬化の樹脂５を供給しつつ、レンズ曲面部２３において樹脂５の硬化を進められれば、マスク１３の開口部１３ａが、レンズ曲面部２３よりも小さい構成に限定されることはない。
【００６６】
次に、図６（２）に示すように、マスクを外して光透過性材料からなるレンズ成型板２１の外側から、樹脂５に対して光ｈを全面照射する。これにより、樹脂５をレンズ曲面部２３の周囲にまで及んで完全に硬化させる第２段階の光照射を行う。ここでは、樹脂５が硬化する推奨積算光量分に相当する照射量での光照射を行う。
【００６７】
以上の２段階の光ｈの照射により、レンズ曲面部２３からその周囲に向かって樹脂５の硬化を進め、最終的に樹脂５を完全に硬化させる。完全に硬化した樹脂５は、レンズ成型板２１の各レンズ曲面部２３の曲面形状が転写された樹脂レンズ部２５となる。
【００６８】
以上のような２段階の光照射による樹脂５の硬化プロセスは、大気圧または加圧雰囲気で行われることが好ましい。これにより、樹脂５の硬化収縮に伴うレンズ曲面部２３への樹脂５の流動を確保すると共に、樹脂５の内圧を維持して樹脂５内に残留している微小な気泡の膨張を抑える。この際、レンズ成型板２１および透明基板９と樹脂５との界面の圧力が高い方が、効果を高めることができる。
【００６９】
この際のプロセス雰囲気は、樹脂５がカチオン系の紫外線硬化樹脂であれば、大気または空気雰囲気で良い。一方、樹脂５がラジカル系の紫外線硬化樹脂であれば、酸素による硬化阻害を防止するため、窒素雰囲気など酸素を含有していない雰囲気とすることが好ましい。ただし、酸素による硬化阻害の影響は、プロセス雰囲気に接触している外周部のみに発生するため影響は限定的であり、この影響を考慮する必要のない場合には、大気または空気雰囲気であっても良い。
【００７０】
次に、図６（３）に示すように、透明基板９を上昇させることにより、透明基板９と、この透明基板９に対して密着している樹脂レンズ部２５とを、レンズ成型板２１側から剥離する。この際、上述した光ｈの照射工程が終了した後にも、樹脂レンズ部２５を構成する樹脂の硬化反応は継続する。このため、光ｈの照射工程が終了した後に、ある程度の時間をおくことにより樹脂レンズ部２５の形状の安定化を図り、その後レンズ成型板２１からの樹脂レンズ部２５を剥離することが好ましい。また光ｈの照射によって温度上昇した樹脂も、時間経過とともに温度が低下し、レンズ成型板２１からの樹脂レンズ部２５の離型性が向上し、より小さい力で離型できる効果もある。
【００７１】
以上のようにして、平板状の透明基板９と、透明基板９上に配置された樹脂レンズ部２５とで構成された凹レンズ２７が得られる。また透明基板９上に複数の樹脂レンズ部２５が配列されたレンズアレイ２９が得られる。各凹レンズ２７は、各樹脂レンズ部２５に凹レンズ曲面を有すると共に、各樹脂レンズ部２５の周端縁Ａが透明基板９側に向かって広がるテーパ形状に成形されたところが特徴的である。
【００７２】
ここで、樹脂レンズ部２５は、先に説明した２段階の光ｈの照射により、レンズ曲面部２３からその周囲に向かって樹脂５の硬化を進めたものであり、より早く硬化が進むレンズ曲面部２３に、その周囲から未硬化の樹脂５が供給される。この際、樹脂５との密着性が透明基板９よりも小さいレンズ成型板２１側において樹脂７がレンズ曲面部２３側に流動して樹脂５の引けが発生する。これにより、樹脂５が透明基板９側に向かって広がるテーパ形状となって硬化するのである。
【００７３】
また以上の後には、必要に応じて各樹脂レンズ部２５毎に透明基板９を切断することで凹レンズ２７を単個化しても良い。
【００７４】
以上の第３実施形態によれば、外部に開放された間隔ｄを保持して対向配置されたレンズ成型板２１と透明基板９との間に挟持させた未硬化の樹脂５に対して、レンズ曲面部２３からその周囲に向かって樹脂５の硬化が進むように２段階の光照射を行う。これにより、第１実施形態で説明したと同様に、先に硬化が進むレンズ曲面部２３において樹脂５が硬化収縮した場合に、レンズ曲面部２３が減圧雰囲気になることはない。したがって第１実施形態と同様に、樹脂を用いたレンズ形成においてボイドの発生を防止することが可能であると共に、光学特性が良好で、かつ転写精度が良好に維持された凹レンズ２７を得ることが可能である。
【００７５】
尚、以上の第３実施形態においては、樹脂５を硬化させるための光照射を、マスクを用いた光照射とその後の一括照射との２段階で行う手順を説明した。しかしながら、樹脂５を硬化させるための光照射は、上述した樹脂５の硬化プロセスが実行されれば、マスクの開口径を徐々に広げたさらに複数段階の光照射を行っても良い。また本第３実施形態においては、レンズ成型板２１を光透過性材料で構成し、図６（１）および図６（２）を用いて説明した２段階の光ｈの照射によって樹脂５を硬化させる工程では、レンズ成型板２１側から光ｈを照射する手順を説明した。しかしながら、レンズ成型板２１は、金型のように光ｈを透過しない材料を用いて構成しても良い。この場合、上述した２段階の光ｈの照射は、透明基板９側から行われることとする。
【００７６】
透明基板９側からの光照射を行う場合には、樹脂５の硬化プロセスが実行されレンズの転写精度が向上するように、レンズ成型板２１側からの光の照射とは別に、第１段階の光照射で用いるマスク１３の開口部１３ａの形状、および２段階の光の照射量を最適化する。
【００７７】
また上述した第３実施形態は、第２実施形態と組み合わせることも可能である。すなわち、未硬化の樹脂に対する光ｈの照射を一段階で行う手順としても良い。この場合、未硬化の樹脂に対して光ｈを照射する際に、レンズ曲面部２３に対してその周囲よりも大きな光量で光ｈが照射されるように、光強度分布を有する光照射を行うことは、第２実施形態で説明したと同様である。また、上述した樹脂５の硬化プロセスが実行されレンズの転写精度が向上するように、一括照射における光強度分布を最適化する。
【００７８】
≪第４実施形態≫
［レンズジュールの形成方法］
本第４実施形態においては、第１実施形態〜第３実施形態で説明した手順によって得られたレンズアレイを用いたカメラモジュールの形成方法を説明する。
【００７９】
先ず図７に示すように、第１実施形態〜第３実施形態で説明した手順で形成した複数のレンズアレイ１９，２９と共に、複数の撮像素子３１が形成されたウェハ３３、スペーサ３５、およびレンズキャップアレイ３７、を用意する。
【００８０】
ここで用いるレンズアレイ１９またはレンズアレイ２９は、撮像素子３１が形成されたウェハ３３と略同一の外形形状の透明基板に複数の凸レンズ１７または凹レンズ２７を配列してなる。凸レンズ１７または凹レンズ２７の配列状態は、撮像素子３１の配列に一致している。
【００８１】
スペーサ３５は、撮像素子３１が形成されたウェハ３３と略同一の外形形状の基板に複数の開口部を配列してなる。開口部の配列状態は、撮像素子３１および各凸レンズ１７または凹レンズ２７の配列に一致している。
【００８２】
レンズキャップアレイ３７は、撮像素子３１が形成されたウェハ３３と略同一の外形形状の基板に遮光パターンを設けたものである。この遮光パターンは、撮像素子３１および各凸レンズ１７または凹レンズ２７の配列部分を開口させてその周囲を覆う形状に形成されている。
【００８３】
ここでは図７に示すように、撮像素子３１が形成されたウェハ３３側から順に、スペーサ３５、レンズアレイ１９またはレンズアレイ２９、スペーサ３５、レンズアレイ１９またはレンズアレイ２９、およびレンズキャップアレイ３７の順に積層配置する。この際、ウェハ３３上の撮像素子３１、スペーサ３５の開口部、レンズアレイ１９，２９の凸レンズ１７または凹レンズ２７を積層方向に一致させ、この周囲をレンズキャップアレイ３７の遮光パターンで覆うように、位置合わせを行う。そして各基板間を、撮像素子３１および凸レンズ１７または凹レンズ２７の周囲で接着して固定し、積層体３９を得る。
【００８４】
その後、図８に示すように、ウェハ３３、スペーサ３５、レンズアレイ１９（２９）、スペーサ３５、レンズアレイ１９（２９）、およびレンズキャップアレイ３７の積層体３９を、各撮像素子３１の部分毎に分割して複数のレンズモジュール４１を得る。
【００８５】
図９には、以上のレンズモジュール４１を用いたカメラモジュール５１の構成を示す。以上のようにして作製されたレンズモジュールは、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話、あるいは撮像機能を備えた他の機器、などのカメラモジュールに適用することができる。
【００８６】
このカメラモジュール５１は、撮像素子３１と凸レンズ１７や凹レンズ２７とを積層させたレンズモジュール４１と、撮像素子３１を駆動する駆動回路４３と、撮像素子３１の出力信号を処理する信号処理回路４５とを有する。
【００８７】
撮像素子３１は、ＣＣＤ固体撮像素子またはＣＭＯＳセンサー等からなる。凸レンズ１７または凹レンズ２７は、上述した各実施形態の形成方法で作製した凸レンズ１７または凹レンズ２７を必要枚数組み合わせて積層して用いられ、被写体からの像光（入射光）を撮像素子３１の撮像面上に結像させる。駆動回路４３は、撮像素子３１の転送動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路４３から供給される駆動信号（タイミング信号）により、撮像素子３１の信号転送を行う。信号処理回路４５は、各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、或いは、モニタに出力される。
【００８８】
第４実施形態に係るカメラモジュール５１によれば、第１実施形態〜第３実施形態で説明したように、ボイド発生無く、光学特性が良好で、かつ転写精度が良好に維持された凸凸レンズ１７および凹レンズ２７を用いている。このためこのカメーラモジュール５１においての、撮像素子３１に対する集光特性の向上と、これによる画質の向上を図ることが可能になる。
【符号の説明】
【００８９】
１，２１…レンズ成型板、３，２３…レンズ曲面部、５…樹脂、９…透明基板、１３…マスク、１３ａ…開口部、１５，２５…樹脂レンズ部、１７…凸レンズ（レンズ）、２７…凹レンズ（レンズ）、５１…カメラモジュール、ｄ…間隔、ｈ…光
【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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