(57)【要約】【課題】環境性に優れ、量産性の高い遮蔽部形成の可能な光学部品の製造方法を提供する。【解決手段】金属系の量子ドットを印刷材料として用いて遮蔽部に対応する形状を、光学部材に印刷する印刷工程と、印刷工程の後、光学部材及び遮蔽部に対応した形状の印刷部を加熱して、印刷部を焼結させる焼結工程と、により遮蔽部を形成する光学部品の製造方法とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する光学部材の少なくとも一方の面に遮蔽部が形成された光学部品の製造方法であって、
金属系の量子ドットを印刷材料として用いて前記遮蔽部に対応する形状を、前記光学部材に印刷する印刷工程と、
前記印刷工程の後、前記光学部材及び前記遮蔽部に対応した形状の印刷部を加熱して、前記印刷部を焼結させる焼結工程と、
により前記遮蔽部を形成することを特徴とする光学部品の製造方法。
【請求項２】
前記印刷工程は、スクリーン印刷又はインクジェット印刷を用いることを特徴とする請求項１に記載の光学部品の製造方法。
【請求項３】
前記焼結工程は、１５０℃〜３００℃の温度で行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学部品の製造方法。
【請求項４】
前記量子ドットが、カドミウム、セレン、亜鉛の何れか、又はカドミウム、セレン、亜鉛のいずれかを含む化合物を用いたものであ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部品の製造方法。
【請求項５】
前記遮蔽部が絞りであ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部品の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の光学部品の製造方法により製造されたことを特徴とする光学部品。
【請求項７】
請求項６に記載の光学部品を有することを特徴とする撮像光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子ドットを用いて遮蔽部が形成された光学部品、該光学部品の製造方法及び撮像光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学系には開口を規定する開口絞りや、結像範囲を制限する視野絞りが一般的に用いられている。このような絞りは、比較的大きな光学系の場合、板材が用いられていた。
【０００３】
一方、近年では、携帯端末に内蔵するための極めて小型の撮像装置が一般化しており、このような撮像装置に用いられる光学部材として、量産性を高めるため、ガラス平板に熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂からなるレンズ部を設けた、いわゆるウエハレンズの研究が進められている。
【０００４】
このようなウエハレンズのレンズ部とガラス平板の間に形成される遮蔽部（絞り）として、遮光性のレジスト、カーボン成膜物、スパッタリング、蒸着等による金属膜で形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−３０１０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載のような絞りの形成方法では、成膜、レジストコート、現像等、プロセスが煩雑で、量産性を向上させることが難しく、また、レジストコートや現像処理の際に、廃液が発生し環境への負荷の大きいという問題がある。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑み、環境性に優れ、量産性の優れた遮蔽部形成の可能な光学部品の製造方法及び光学部品並びに該光学部品を有する撮像光学系を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は、下記の構成により達成される。
【０００９】
（１）透光性を有する光学部材の少なくとも一方の面に遮蔽部が形成された光学部品の製造方法であって、金属系の量子ドットを印刷材料として用いて前記遮蔽部に対応する形状を、前記光学部材に印刷する印刷工程と、前記印刷工程の後、前記光学部材及び前記遮蔽部に対応した形状の印刷部を加熱して、前記印刷部を焼結させる焼結工程と、により前記遮蔽部を形成することを特徴とする光学部品の製造方法。
【００１０】
（２）前記印刷工程は、スクリーン印刷又はインクジェット印刷を用いることを特徴とする前記（１）に記載の光学部品の製造方法。
【００１１】
（３）前記焼結工程は、１５０℃〜３００℃の温度で行われることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の光学部品の製造方法。
【００１２】
（４）前記量子ドットが、カドミウム、セレン、亜鉛の何れか、又はカドミウム、セレン、亜鉛のいずれかを含む化合物を用いたものであることを特徴とする前記（１）から（３）までのいずれかに記載の光学部品の製造方法。
【００１３】
（５）前記遮蔽部が絞りであることを特徴とする前記（１）から（４）までのいずれかに記載の光学部品の製造方法。
【００１４】
（６）前記（１）から（５）までのいずれかに記載の光学部品の製造方法により製造されたことを特徴とする光学部品。
【００１５】
（７）前記（６）に記載の光学部品を有することを特徴とする撮像光学系。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、環境性に優れ、量産性の高い遮蔽部形成が可能な光学部品の製造方法及び光学部品並びに該光学部品を有する撮像光学系を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の光学部品の製造方法により製造された第１の実施の形態に係るウエハレンズの外観を模式的に示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る光学部品の製造方法の主要部を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態に係る光学部品の製造に用いられるスクリーン印刷装置の概要を示す図である。
【図４】基板に印刷された量子ドットのパターンの一例を示す図である。
【図５】量子ドットによる遮蔽部が形成された基板上にレンズ部を形成する工程を示す図である。
【図６】本発明の光学部品の製造方法により製造された第２の実施の形態に係るレンズアレイの外観を模式的に示す斜視図である。
【図７】第２の実施の形態に係る光学部品の製造方法の主要部を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態に係る光学部品の製造に用いられるインクジェット印刷装置の概要を示す図である。
【図９】レンズアレイ上に印刷された量子ドットのパターンの一例を示す図である。
【図１０】本実施の形態に係る光学部品の製造方法により製造されたウエハレンズ及びレンズアレイを用いて撮像光学系を形成する一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の光学部品の製造方法により製造された第１の実施の形態に係るウエハレンズの外観を模式的に示す斜視図である。
【００２０】
同図に示すウエハレンズ１は、透光性を有する平板であるガラス製の基板３上に複数の遮蔽部２が形成され、個々の遮蔽部２を挟んで複数のレンズ部５が形成された樹脂層を有している。
【００２１】
なお、同図では、基板３の片面しか図示していないが、両面に遮蔽部２を形成してもよいし、両面に複数のレンズ部５が形成されていてもよいのは言うまでもない。また、図示では、片面に遮蔽部２及びレンズ部５が９個形成されている場合を示しているが、これに限るものでなく、より多数の遮蔽部２及びレンズ部５を形成してもよい。また、基板３は、ガラスに限るものでなく、高分子材料であってもよい。
【００２２】
図２は、第１の実施の形態に係る光学部品の製造方法の主要部を示すフローチャートである。以下、図２に示すフローに従って、第１の実施の形態に係る光学部品の製造方法について説明する。
【００２３】
図２に示すフローにおいて、まず、量子ドットを印刷材料として、スクリーン印刷装置を用いて基板３上に遮蔽部２に対応する形状を印刷する（ステップＳ１０１）。
【００２４】
量子ドットとは、原子が数百個〜数千個集まった１０〜２０ｎｍ程度の塊であり、１５０℃〜３００℃の比較的低温で加熱することにより通常の金属状態に焼結する特性を有している。本例のように、量子ドットを印刷材料として適用する場合、量子ドットをリン系の有機物で包み込み、例えばエタノールやイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機溶剤に分散させ、粘性流体状にして使用することで被印刷体に付着させることができるようになる。
【００２５】
量子ドットとする材料は金属であればよいが、特に、カドミウム、セレン、亜鉛のいずれか、又はカドミウム、セレン、亜鉛のいずれかを含む化合物（例えば、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎ、ＺｎＯ等）が好ましい。これらは遮光性が高く、容易に入手可能である利点がある。また、ＩｎＡｓ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ、銅化合物等も好適である。
【００２６】
図３は、第１の実施の形態に係る光学部品の製造に用いられるスクリーン印刷装置の概要を示す図である。
【００２７】
同図に示すスクリーン印刷装置は、印刷対象物であるワーク（本例では、基板３）に印刷を行う印刷機構部１０と、ワークを支持して移動可能となされた移動テーブル３０と、を有している。
【００２８】
印刷機構部１０は、駆動制御部１４によって駆動制御されるモータ１１により回転させられるリードスクリュー１２と、このリードスクリュー１２に螺合部を有する移動部材１３と、移動部材１３に取り付けられたスキージ１６と、複数の開口部が形成されたマスク１５とを有している。なお、移動部材１３は不図示の係止部材によりリードスクリュー１２回りの回転が阻止されている。これにより印刷機構部１０は、モータ１１を駆動してリードスクリュー１２を回転させ、移動部材１３に取り付けられたスキージ１６を図示矢印Ａ方向に往復動させることができるようになっている。
【００２９】
３５はマスク１５上に配された印刷材料である。本実施の形態においては、この印刷材料３５として上述の有機溶剤に分散させた量子ドットが用いられる。
【００３０】
モータ１１を正回転させることで、スキージ１６を図示の位置からマスク１５の右端の所定位置まで往動させるようになっている。これにより、印刷材料３５を、マスク１５の開口部に対応したパターンでマスクの反対側の面に配置された印刷対象物であるワークに印刷することができる。印刷終了後は、モータ１１を逆回転させることで、スキージ１６をマスク１５の右端の所定位置から図示の位置まで復動させる。
【００３１】
これにより、有機溶剤に分散させた量子ドットが、マスク１５に形成された開口部の形状で基板３上に印刷される。
【００３２】
このとき、量子ドットにより、後述のレンズ部形成時の位置決め用のマークを同時に形成してもよい。
【００３３】
次いで、移動テーブル３０を破線で示す位置に移動させ、量子ドットが印刷された基板３を取り外す。
【００３４】
図４は、基板３に印刷された量子ドットのパターンの一例を示す図である。同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【００３５】
同図に示すハッチング部が基板３に印刷された量子ドットを示している。同図（ａ）に示すように、マスク１５の開口部に対応した形状で印刷される。なお、図中の符号７は、上述の位置決め用のマークである。
【００３６】
図２に戻り、次いで、基板３を加熱し量子ドットを焼結させる（ステップＳ１０２）。
【００３７】
基板３の加熱は、凡そ１５０℃〜３００℃の温度範囲、例えば２００℃で行われる。これにより、量子ドットは焼結して通常の金属状態になり、光を遮蔽する遮蔽部２が形成される。これにより、量子ドットで遮蔽部である絞りが形成される。
【００３８】
なお、遮蔽部２の作製を行うステップＳ１０１、Ｓ１０２は、複数回繰り返して行ってもよいし、また、このとき異なる材料の量子ドットを用いてもよい。ステップＳ１０１、Ｓ１０２を複数回繰り返すことや、異なる材料を用いることで、遮蔽部の透過率、遮蔽部形状、厚み等を自在に調整することができる。
【００３９】
また、スクリーン印刷においては、例えば図４に示すように、中央部の円形部分のみを印刷しないようにしたくても、マスクの形状の制約により、印刷できない部位が発生する場合がある。このような場合にも、異なるマスク形状（例えば、開口部を９０度回転させたマスク）でステップＳ１０１、Ｓ１０２を、２回繰り返して行うことで、中央部の円形部分のみを残し、周囲が遮蔽された遮蔽部を形成することができる。
【００４０】
また、同様に基板３の裏面にもステップＳ１０１、Ｓ１０２により遮蔽部２を形成してもよい。
【００４１】
量子ドットを焼結させた後、基板３上にレンズ部を形成する（ステップＳ１０３）。
【００４２】
図５は、量子ドットによる遮蔽部２が形成された基板３上にレンズ部を形成する工程を示す図である。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、樹脂型４０Ｃの凹部４４に未硬化の樹脂５Ａを塗布する。なお、樹脂型４０Ｃは樹脂型部４２と裏打ち板４６で構成されている。次いで、図５（ｂ）に示すように、遮蔽部２が形成された基板３を上方から重ね、反転させる。この樹脂５Ａ及び樹脂型部４２としては、例えば、光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂が用いられる。
【００４４】
次いで、図５（ｃ）に示すように、樹脂型４０Ｄの凹部に未硬化の樹脂５Ａを塗布し、図５（ｄ）に示すように、樹脂型４０Ｄに、反転させた樹脂型４０Ｃと基板３を重ね、光源５４、５２を点灯させ、各樹脂型４０Ｃ、４０Ｄと、基板３との間に充填された樹脂５Ａを同時に硬化させて基板３の両面にレンズ部５を成形する。
【００４５】
次いで、図５（ｅ）に示すように、基板３の両面にレンズ部５が形成されたウエハレンズ１の両側の樹脂型４０Ｃ及び４０Ｄを離型する。
【００４６】
これにより、量子ドットによる遮蔽部２が形成された面上及び基板３の裏面にレンズ部５が形成されたウエハレンズ１が製造される。
【００４７】
なお、図５では、両面にレンズ部５を形成する例で説明したが、片面にのみレンズ部５を形成してもよい。この場合には、図５（ｂ）に示す状態で反転させずに、光源５４、５２を点灯させ、樹脂型４０Ｃと、基板３との間に充填された樹脂５Ａを硬化させて基板３にレンズ部５を成形し、離型すればよい。また、基板３の一方の面に遮蔽部２を形成し、他方の面にレンズ部５を形成してもよい。
【００４８】
上記の第１の実施の形態においては、量子ドットをスクリーン印刷方式で印刷する例を説明したが、スクリーン印刷では曲面への印刷には不向きである。以下に、第２の実施の形態として、曲面上に量子ドットを印刷する例を説明する。
【００４９】
（第２の実施の形態）
図６は、本発明の光学部品の製造方法により製造された第２の実施の形態に係るレンズアレイの外観を模式的に示す斜視図である。
【００５０】
同図に示すレンズアレイ１００は、一体に成形されたものであり、複数のレンズ部１０５と平坦部１０３を有し、遮蔽部２が形成されている。
【００５１】
なお、同図では、レンズアレイ１００の片面しか図示していないが、両面に遮蔽部２を形成してもよいし、両面に複数のレンズ部１０５が形成されていてもよいのは言うまでもない。また、図示では、片面に遮蔽部２及びレンズ部１０５を９個形成されている場合を示しているが、これに限るものでなく、より多数の遮蔽部２及びレンズ部１０５を形成してもよい。
【００５２】
なお、レンズアレイ１００の成形は、射出成形、プレス成形、押し出し成形等を用いることができ、後述の量子ドットの焼結温度において変形等のない材料で成形されている。
【００５３】
図７は、第２の実施の形態に係る光学部品の製造方法の主要部を示すフローチャートである。以下、図７に示すフローに従って、第２の実施の形態に係る光学部品の製造方法について説明する。
【００５４】
図７に示すフローにおいて、まず、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を材料として成形によりレンズアレイ１００を成形する（ステップＳ２０１）。
【００５５】
次いで、レンズアレイ１００に、量子ドットを印刷材料として、インクジェット印刷装置を用いて遮蔽部２に対応する形状を印刷する（ステップＳ２０２）。
【００５６】
図８は、第２の実施の形態に係る光学部品の製造に用いられるインクジェット印刷装置の概要を示す図である。
【００５７】
同図に示すインクジェット印刷装置は、印刷対象物であるワーク（本例では、遮蔽部が未形成のレンズアレイ１００）に印刷を行う印刷機構部１０と、ワークを支持して移動可能となされた移動テーブル３０と、を有している。
【００５８】
印刷機構部１０は、駆動制御部１４によって駆動制御されるモータ１１により回転させられるリードスクリュー１２と、このリードスクリュー１２に螺合部を有する移動部材１３と、移動部材１３に取り付けられたノズル６０を有している。ノズル６０には、印刷材料供給部として、有機溶剤に分散させた量子ドット供給部５５が接続されている。
【００５９】
なお、移動部材１３は不図示の係止部材によりリードスクリュー１２回りの回転が阻止されている。これにより印刷機構部１０は、モータ１１を駆動してリードスクリュー１２を回転させ、移動部材１３に取り付けられたノズル６０を図示矢印Ａ方向に往復動させることができるようになっている。
【００６０】
また、ノズル６０、駆動制御部１４及び移動テーブル３０は制御部５０により動作制御がなされるようになっている。
【００６１】
制御部５０により、移動テーブル３０を紙面表裏方向に移動させつつ、駆動制御部１４及びノズル６０の駆動制御を行うことで、遮蔽部が未形成のレンズアレイ１００のレンズ部１０５及び平坦部１０３上に印刷を行うことができる。これにより、有機溶剤に分散させた量子ドットによる遮蔽部２が、レンズアレイ１００上に所望の形状で印刷される。
【００６２】
印刷後に、移動テーブル３０から、量子ドットが印刷されたレンズアレイ１００を取り外す。
【００６３】
図９は、レンズアレイ１００上に印刷された量子ドットのパターンの一例を示す図である。同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）に示すＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【００６４】
同図に示すハッチング部が印刷された量子ドットを示している。
【００６５】
図７に戻り、次いで、レンズアレイ１００を加熱し量子ドットを焼結させる（ステップＳ２０３）。
【００６６】
レンズアレイ１００の加熱は、同様に、凡そ１５０℃〜３００℃の温度範囲、例えば２００℃で行われる。これにより、量子ドットは焼結して通常の金属状態になり、光を遮蔽する遮蔽部２が形成される。これにより、量子ドットで遮蔽部である絞りが形成されたレンズアレイ１００が作製される。
【００６７】
なお、同様に、遮蔽部２の作製を行うステップＳ２０２、Ｓ２０３は、複数回繰り返して行ってもよいし、また、このとき異なる材料の量子ドットを用いてもよい。
【００６８】
第２の実施の形態に係るインクジェット印刷方式においては、印刷対称が平面である必要が無く、多少の凹凸があっても印刷可能であるため、図示のように樹脂層のみならずレンズ部５上まで遮蔽部２を形成することができる。なお、インクジェット印刷方式で図４に示すように、基板３のような平板に量子ドットを印刷することができるのはもちろんである。また、同様に裏面にもステップＳ２０２、Ｓ２０３により遮蔽部２を形成してもよい。
【００６９】
上記の第１及び第２の実施の形態のように、金属系の量子ドットを印刷材料として用いて遮蔽部に対応する形状を、光学部材に印刷（印刷工程）し、この後、光学部材及び印刷部を加熱して、印刷部を焼結（焼結工程）させて、遮蔽部を形成することで、一般的な印刷装置と加熱装置で遮蔽部の形成が可能となる。これにより、廃液等の問題のない環境性に優れ、量産性の高い遮蔽部形成が可能となり、環境性に優れ、量産性の高い光学部品を提供することが可能となる。
【００７０】
なお、上記の第１及び第２の実施の形態では、ウエハレンズ或いはレンズアレイに遮蔽部である絞りを形成する例で説明したが、これに限るものでなく、単品のレンズ、平板のフィルタ、カバーガラス等の他の光学部品にも適用可能であるのはいうまでもない。
【００７１】
また、インクジェット印刷方式においてはレンズアレイのみならず、ウエハレンズにも適用可能である。
【００７２】
図１０は、本実施の形態に係る光学部品の製造方法により製造されたウエハレンズ１及びレンズアレイ１００を用いて撮像光学系を形成する一例を示す図である。
【００７３】
同図に示すように、ウエハレンズ１のレンズ部５以外の平坦な樹脂層と、レンズアレイ１００の平坦部１０３の間に格子状のスペーサＳａを間奏し、ウエハレンズ１のレンズ部５とレンズアレイ１００のレンズ部１０５の光軸合わせを行った後、接着する。さらに、レンズアレイ１００の反対面の平坦部１０３に格子状のスペーサＳｂを接着する。
【００７４】
この後、破線で図示した部位で切断して分離することで、個々の撮像光学系を複数作製することができる。
【００７５】
これにより、環境性に優れ、量産性の高い撮像光学系を提供することが可能となる。
【００７６】
なお、レンズアレイ１００の下方にスペーサＳｂを介して撮像素子アレイを接着した後、切断して分離してもよい。また、スペーサの固定は、接着に限るものでなく超音波溶着や熱圧着等で固定してもよい。
【００７７】
また、図１０では共に本実施の形態に係る製造方法で製造した遮蔽部（絞り）を有する光学部品で構成したが、これに限るものでなく、本実施の形態に係る製造方法で製造した遮蔽部（絞り）を少なくとも１つ用いたものであってもよい。
【００７８】
また、量子ドットの印刷は、上述のスクリーン印刷、インクジェット印刷に限るものでなく、ゲルジェット印刷、オフセット印刷、活版印刷、グラビア印刷等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１  ウエハレンズ
２  遮蔽部
３  基板
５  レンズ部
５Ａ  樹脂
７  位置決めマーク
１０  印刷機構部
１１  モータ
１２  リードスクリュー
１３  移動部材
１４  駆動制御部
１５  マスク
１６  スキージ
３０  移動テーブル
３５  印刷材料（量子ドット）
４０Ｃ、４０Ｄ  樹脂型
４２  樹脂型部
４６  裏打ち板
５０  制御部
５２、５４  光源
５５  量子ドット供給部
６０  ノズル
１００  レンズアレイ
１０３  平坦部
１０５  レンズ部
Ｓａ、Ｓｂ  スペーサ
【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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