(57)【要約】      （修正有）【課題】遮光部を高い精度で形成することができるレンズアレイ、レンズアレイの製造方法、及びレンズモジュールの製造方法を提供する。【解決手段】複数のレンズ部６と、複数のレンズ部同士を一体に繋ぐ基板部１１とを有するレンズアレイ１０であって、レンズ部の光軸と交差する部分を除く領域に形成された溝８と、溝に充填された遮光材料１４と、レンズ部のレンズ面と溝と境界に形成された段差状の堤８ａとを備える。【選択図】図３
2012185240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部同士を一体に繋ぐ基板部とを有するレンズアレイであって、
前記レンズ部の光軸と交差する部分を除く領域に形成された溝と、前記溝に充填された遮光材料と、前記レンズ部のレンズ面と前記溝と境界に形成された段差状の堤とを備えるレンズアレイ。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズアレイであって、
前記溝の底面には、前記遮光材料との濡れ性を調整するための表面処理がなされているレンズアレイ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレンズアレイであって、
前記溝の表面には、前記遮光材料をとの塗れ性を調整するための下塗り部が被覆されているレンズアレイ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズアレイであって、
前記溝の表面には、微細な凹凸が形成されているレンズアレイ。
【請求項５】
複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部同士を一体に繋ぐ基板部とを有するレンズアレイの製造方法であって、
成形型を用いて、前記複数のレンズ部と前記基板部と成形するとともに、前記レンズ部の光軸と交差する部分を除く領域に溝と、前記レンズ部のレンズ面と前記溝と境界に形成された段差状の堤を成形し、その後、
前記溝に遮光材料を供給し、
供給された前記遮光材料を自重によって拡げさせ、前記堤によって前記遮光材料の拡がりを止めることによって遮光部を形成するレンズアレイの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記遮光材料を供給する前に、前記溝の底面に前記遮光材料との濡れ性を調整するための表面処理を行うレンズアレイの製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記遮光材料を供給する前に、前記溝の表面に前記遮光材料との塗れ性を調整するための下塗り部を被覆するレンズアレイの製造方法。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか１項に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズモジュールを成形する工程又は前記遮光材料を供給する前に、前記溝の表面に微細な凹凸を形成するレンズアレイの製造方法。
【請求項９】
請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズアレイの前記基板部を切断し、個々にレンズ部に分断してなるレンズモジュール。
【請求項１０】
請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズアレイを、複数重ね、重ね合う前記レンズアレイ同士を接着してなるレンズアレイ積層体。
【請求項１１】
請求項１０に記載のレンズアレイ積層体を、前記基板部で切断し、複数の前記レンズ部を光軸が一致するように重ねてなるレンズモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイ、レンズアレイの製造方法、及びレンズモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯端末には、小型で薄型な撮像ユニットが搭載されている。このような撮像ユニットは、一般に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子と、固体撮像素子上に被写体像を形成するためのレンズと、を備えている。
【０００３】
撮像ユニットのコストの低下を図るため、撮像ユニットに実装されるレンズを大量に且つ安価に製造できるように、レンズの製造方法を効率化することが望まれている。このようなレンズは、基板部に複数のレンズ部を一体に形成した構成であるレンズアレイを製造し、該基板部を切断して複数のレンズ部をそれぞれ分離させることで、得られ、撮像ユニットに実装される。
【０００４】
基板部に複数のレンズ部を形成したレンズアレイとしては、特許文献１に示すものがある。
【０００５】
特許文献１に記載されたレンズアレイは、隣り合うレンズ部同士の間に凹溝が形成される。また、レンズアレイは、光入出射用の面を除く領域に、塗料を塗布することにより遮光材が被覆されることで遮光部が形成されている。特許文献１では、この遮光材によって光入出射用の面においてアパーチャを形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３１６０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、遮光部を塗布で形成する際に塗布された遮光材料がレンズ面などに付着してしまうことを抑えにくく、アパーチャを良好な精度で形成することができない。このため、撮像の周辺光量の低下やゴースト不良などの撮像ユニットにおける機能低下を引き起こしてしまう。
【０００８】
本発明は、遮光部を高い精度で形成することができるレンズアレイ、レンズアレイの製造方法、及びレンズモジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部同士を一体に繋ぐ基板部とを有するレンズアレイであって、
前記レンズ部の光軸と交差する部分を除く領域に形成された溝と、前記溝に充填された遮光材料と、前記レンズ部のレンズ面と前記溝と境界に形成された段差状の堤とを備えるレンズアレイ。
（２）複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部同士を一体に繋ぐ基板部とを有するレンズアレイの製造方法であって、
成形型を用いて、前記複数のレンズ部と前記基板部と成形するとともに、前記レンズ部の光軸と交差する部分を除く領域に溝と、前記レンズ部のレンズ面と前記溝と境界に形成された段差状の堤を成形し、その後、
前記溝に遮光材料を供給し、
供給された前記遮光材料を自重によって拡げさせ、前記堤によって前記遮光材料の拡がりを止めることによって遮光部を形成するレンズアレイの製造方法。
（３）（１）のレンズアレイの前記基板部を切断し、個々にレンズ部に分断してなるレンズモジュール。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、遮光部を高い精度で形成することができるレンズアレイ、レンズアレイの製造方法、及びレンズモジュールの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を説明するための撮像ユニットの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態を説明するためのレンズアレイの一例を示す図である。
【図３】図２のレンズアレイのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】成形型に成形材料を供給する工程を示す図である。
【図５】図４の成形型を用いた成形工程を示す模式図である。
【図６】図５の成形工程によって得られたレンズ成形体を示す断面図である。
【図７】遮光材料を塗布する工程を示す断面図である。
【図８】レンズアレイの構成を示す断面図である。
【図９】レンズアレイの構成の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示す撮像ユニット１は、センサモジュール２と、レンズモジュール３と、を備えている。
【００１３】
センサモジュール２は、固体撮像素子４と、センサ基板部５とを備えている。センサ基板部５は、例えばシリコンなどの半導体材料で形成されている。固体撮像素子４は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどであり、センサ基板部５に対して周知の成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、不純物添加工程、等を繰り返し、センサ基板部５上に受光領域、絶縁膜、電極、配線、等を形成して構成されている。
【００１４】
レンズモジュール３は、レンズ部６と、フランジ部７とを備えている。レンズ部６は、その表裏に所定のレンズ面６ａ、６ｂを有している。両レンズ面６ａ、６ｂは、図示の例ではいずれも凸形状の球面とされているが、用途に応じて、凸形状の球面、凹形状の球面、非球面、又は平面の種々の組み合わせを採り得る。フランジ部７は、レンズ部６の外周から鍔状に張り出して、レンズ部６の外周を取り囲んでいる。レンズ部６、及びフランジ部７は、透光性の材料で一体に形成されている。
【００１５】
レンズモジュール３は、そのフランジ部７とセンサ基板部５との間にスペーサ９を介してセンサモジュール２に積層され、センサモジュール２に組み付けられている。スペーサ９は、レンズモジュール３のレンズ部６がセンサモジュール２の固体撮像素子４の受光面に結像するように、センサモジュール２のセンサ基板部５とレンズモジュール３のフランジ部７との間に所定の距離を置く厚みとなっている。スペーサ９と両モジュール２、３とは、例えば接着剤などを用いて接合される。
【００１６】
スペーサ９は、センサモジュール２のセンサ基板部５とレンズモジュール３のフランジ部７との間に所定の距離を置くことができる限り、その形状は特に限定されないが、固体撮像素子４の周囲を取り囲んで両モジュール２、３の間を外より隔絶する枠状の部材であることが好ましい。これによれば、両モジュール２、３の間から塵等の異物が入り、それが固体撮像素子４の受光面に付着することを防止することができる。さらに、スペーサ９を遮光性の材料で形成すれば、両モジュール２、３の間から固体撮像素子４に入射する不要な光を遮ることができる。
【００１７】
なお、図示の例では、センサモジュール２に組み付けられるレンズモジュール３が１つとなっているが、複数のレンズモジュール３が組み付けられる場合もある。その場合に、複数のレンズモジュール３は、スペーサ９と同等のスペーサを介して順次積層され、センサモジュール２に組み付けられる。また、それらのレンズ部６のレンズ面６ａ、６ｂは、レンズモジュール３毎に異なっていてもよい。
【００１８】
レンズモジュール３には、遮光部１４が設けられている。遮光部１４は、レンズ部６の光軸と交差する部分を除く領域（ここでは、フランジ部７の表面とレンズ面６ａに一部重複する部分）に形成されている。遮光部１４は、レンズモジュール３の表面に形成された溝８に遮光材料を充填することで形成される。溝８は、レンズ部６の光軸を中心として環状に形成されている。
【００１９】
レンズ面６ａと溝８との境界に段差状の堤８ａが形成されている。堤８ａは、遮光部１４とレンズ面６ａとの境界に位置する。遮光部１４、溝８及び堤８ａを形成する手順については、後述する。
【００２０】
以上のように構成された撮像ユニット１は、例えば携帯端末等の回路基板にリフロー実装される。回路基板には撮像ユニット１が実装される位置に予めペースト状の半田が印刷されており、そこに撮像ユニット１が載置される。そして、撮像ユニット１を含む回路基板に赤外線の照射や熱風の吹付けといった加熱処理が施される。それにより半田が溶け、撮像ユニット１は回路基板に実装される。
【００２１】
上述のレンズモジュール３は、複数のレンズ部６が１次元又は２次元に配列されたレンズアレイを、個々にレンズ部６を含むように分断して得られる。また、上述のセンサモジュール２も同様に、複数の固体撮像素子が１次元又は２次元に配列されたセンサアレイを、個々に固体撮像素子を含むように分断して得られる。以下に、レンズモジュール３を得るレンズアレイについて説明する。
【００２２】
図２は、レンズアレイを示す平面図である。図３は、図２のレンズアレイのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
図２及び図３に示すレンズアレイ１０は、複数のレンズ部６と、これらのレンズ部６を一体に繋ぐ基板部１１とを備えている。このレンズアレイ１０は、全体として所定のサイズのウエハ状をなし、そこに複数のレンズ部６が配列された、ウエハレベルレンズアレイとも称され、図示の例では、複数のレンズ部６は２次元に配列されている。これらのレンズ部６、及び基板部１１は、透光性の材料で一体に形成されている。なお、図２では、遮光部１４、溝８、堤８ａを図示せずに省略している。
【００２３】
図３に示すように、レンズアレイ１０には、レンズ部６の光軸と交差する部分を除く領域に遮光部１４が形成されている。なお、図３に示すレンズアレイ１０では、隣り合うレンズ部６同士の間の基板部１１の表面において遮光部１４が設けられていない領域が存在するが、基板部１１の全面に設けられていてもよい。
【００２４】
上述のレンズモジュール３（図１参照）は、レンズアレイ１０において、隣り合うレンズ部６の間で基板部１１を切断して得られる。切断されて個々のレンズ部６に付属する基板部１１が、レンズモジュール３のフランジ部７となる。なお、図３のレンズアレイを複数重ね、重ね合うレンズアレイ同士を接着してなるレンズアレイ積層体を得ることができる。このとき、レンズアレイの各レンズ部は、重ねられたレンズアレイの各レンズ部と光軸が一致するように位置合わせされて重ね合わされている。そして、このように得られたレンズアレイ積層体を、基板部で切断し、複数のレンズ部を光軸が一致するように重ねてなるレンズモジュールを得ることができる。
【００２５】
次に、レンズアレイ１０の製造方法の一例を説明する。
【００２６】
先ず、図４に基づいて、成形工程に用いる成形型の構成を説明する。成形型は、上下一対の型２０，３０を備える。型２０は、転写面２１がレンズアレイ１０の一方の面の形状を成形するものであり、型３０は、レンズアレイ１０の他方の面の形状を成形するものである。以下の例では、型２０によって、図３に示すレンズアレイ１０の、溝８が形成された側の面を成形する。
【００２７】
型２０は、転写面２１を含む。型２０の転写面２１は、レンズアレイ１０の、溝８が形成された側の表面形状を反転させた形状となる。転写面２１には、レンズアレイ１０のレンズ部６の配列に対応してレンズ成形面２２が２次元に配列されている。レンズ成形面２２は、凸形状の球面であるレンズ面６ａに対応して凹形状の球面に成形されている。また、転写面２１には、溝８の配列に対応して、該転写面２１から突出する溝成形部２３が配列されている。溝成形部２３は、図３のレンズアレイ１０の溝８の形状を反転させた形状であり、転写面２１を平面視した状態で環状に形成されている。
【００２８】
型３０は、転写面３１を含む。型３０の転写面３１は、レンズアレイ１０の、溝８が形成されていない側の表面形状を反転させた形状となる。転写面３１には、レンズアレイ１０のレンズ部６の配列に対応してレンズ成形面３２が２次元に配列されている。レンズ成形面３２は、凸形状の球面であるレンズ面６ａに対応して凹形状の球面に成形されている。
【００２９】
次に、製造方法の手順を説明する。
図４に示すように、成形材料を供給する工程を示す図である。
型３０の転写面３１上に成形材料Ｍを供給する。そして、成形型と閉じることによって、型２０の転写面２１と型３０の転写面３１の間で成形材料Ｍを挟み込み、該成形材料Ｍに転写面２１及び転写面３１の形状を転写する。そして、成形材料Ｍを硬化させる。
【００３０】
成形材料Ｍは、エネルギー硬化性の樹脂組成物が用いられる。エネルギー硬化性の樹脂組成物は、熱により硬化する樹脂組成物、あるいは活性エネルギー線の照射（例えば紫外線、電子線照射）により硬化する樹脂組成物のいずれであってもよい。
【００３１】
図５に示すように、成形材料Ｍを硬化させることによってレンズ成形体が得られる。ここで、レンズ成形体は、複数のレンズ部６と基板部１１と溝８と堤８ａが成形されたものであり、遮光部１４が形成される前の状態のものをいう。この例では、レンズ成形体には、レンズ部６のレンズ面６ａと溝８との境界に位置する堤８ａと、基板部１１の表面と溝８との境界に位置する堤８ｂとが形成されている。
【００３２】
そして、図６に示すように、型２０，３０からレンズ成形体を離型することによって、複数のレンズ部６と、複数のレンズ部６同士を一体に繋ぐ基板部１１とを有し、溝８及び堤８ａが形成されたレンズ成形体を得る。
【００３３】
次に、レンズ成形体に遮光材料を塗布する工程を行う。
【００３４】
図７は、遮光材料を塗布する工程を示す断面図である。
図７に示すように、レンズ成形体の溝８にディスペンサなどの供給部４０から液状の遮光材料１４ａを供給する。
【００３５】
遮光材料１４ａは、例えば、有機遮光液（モノマーや溶媒系）を用いる。遮光材料１４ａは、溝８に供給したときに充填させやすいように高い流動性のものが好ましい。すなわち、遮光材料としては、溝に供給したときの濡れ拡がりを容易にするため、低粘度かつ低表面張力の材料が望ましい。
また、遮光材料としては、遮光膜形成後の膜表面における反射に伴う、撮像ユニットとしてのゴーストなどの性能低下を防止するため、硬化状態で光沢度が低い材料が望ましい。具体的には、６０度光沢度（JIS K-7105）が１０％以下が好ましい、５％以下がより好ましく、３％以下がもっとも好ましい。
さらに、遮光材料としては、できるだけ薄膜で十分な光学濃度が得られるよう、遮光性のある顔料もしくは染料の含量が高いものが望ましい。
【００３６】
遮光材料１４ａは、溝８に粗い精度で塗布され、その後、自重によって溝８に流動して拡がる。そして、遮光材料１４ａは、その流動が堤８ａ及び堤８ｂによって堰き止められ、レンズ成形体の溝８を形成した部位にのみ充填される。こうして、図８に示すように、溝８に遮光部１４が形成される。
【００３７】
図８に示すように、供給された遮光材料１４ａは堤８ａ，８ｂによって溝８にのみ充填され、レンズ面６ａの表面側にはみ出ることが抑えられる。したがって、得られるレンズアレイ１０の遮光部１４を高い精度で形成することができる。このレンズアレイ１０及びその製造方法によれば、アパーチャを高い精度で形成することができる。
【００３８】
堤８ａを有していない溝８に遮光材料を供給して遮光部を形成する場合には、流動した遮光材料が溝８以外の部位にも付着してしまうことがある。本発明のレンズアレイ１０によれば、溝８の堤８ａによって遮光材料１４ａの流動による拡がりを抑えることができる。
【００３９】
また、従来のようにレンズ面も含めて遮光材料を塗布し、その後、レンズ部のみの遮光材料をフォトリソグラフィー工程やレーバーアブレーションによって除去する場合には、工程の追加による製造コストの増加や、反応性の高い液体がレンズ面に付着することに起因するレンズ面の汚染が懸念される。しかし、本発明のように溝８に堤８ａを設ける構成とすれば、フォトリソグラフィー工程などの製造工程を行う必要がないため、製造コストの増加やレンズ面の汚染を防止することができる。
【００４０】
次に、上述した実施形態の変形例を説明する。
【００４１】
図９は、レンズアレイの構成の変形例を示す断面図である。
図９に示すように、レンズアレイ１０は、溝８の表面に遮光部１４の遮光材料１４ａをとの塗れ性を調整するための下塗り部１６が形成されている。下塗り部１６は、溝８に遮光材料１４ａを供給する前に、形成される。
こうすれば、遮光部１４をより高い精度で形成することができる。下塗り部の材料は、例えば、表面エネルギーの高いメラニン樹脂やユリア樹脂、エポキシ樹脂である。また、下塗り部の形成方法としては、インクジェット印刷、ジェットディスペンサー、パッド印刷、スクリーン印刷など、凹凸に追従し、選択的に下塗り層を形成する手法がある。なお、下塗り部材料の選択によっては、遮光膜の基材との密着性や、膜均一性などの他の性能を向上させることも可能である。
【００４２】
また、下塗り部に限定されず、溝の底面に遮光材料との濡れ性を調整するための表面処理を行ってもよい。この表面処理は、遮光材料を供給する前に行われる。
【００４３】
レンズアレイは、溝の表面に微細な凹凸が形成されていることが好ましい。こうすれば、微細な凹凸によって光が散乱されるため、レンズ内面での光線反射によるフレアやゴーストを低減することができる。このようなレンズアレイを製造する手順としては、レンズモジュールを成形する工程又は遮光材料を供給する前に、溝の表面に微細な凹凸を形成する。また、この下塗り処理や表面への凹凸形成処理は、溝の表面に選択的に行われることが望ましいが、レンズ面の光学特性に影響を与えなければ、レンズ面及び溝にかかわらず一面に一括で処理を行ってもよい。
【００４４】
溝の堤は、レンズ面と溝との境界に形成されていればよく、溝と基板部との境界の堤は設けない構成としてもよい。
【００４５】
溝は、供給された遮光材料を充填させやすい形状を採用することができ、例えば、櫛形形状としてもよい。
【００４６】
本明細書は以下の内容を開示する。
（１）複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部同士を一体に繋ぐ基板部とを有するレンズアレイであって、
前記レンズ部の光軸と交差する部分を除く領域に形成された溝と、前記溝に充填された遮光材料と、前記レンズ部のレンズ面と前記溝と境界に形成された段差状の堤とを備えるレンズアレイ。
（２）（１）に記載のレンズアレイであって、
前記溝の底面には、前記遮光材料との濡れ性を調整するための表面処理がなされているレンズアレイ。
（３）（１）又は（２）に記載のレンズアレイであって、
前記溝の表面には、前記遮光材料をとの塗れ性を調整するための下塗り部が被覆されているレンズアレイ。
（４）（１）から（３）のいずれか１つに記載のレンズアレイであって、
前記溝の表面には、微細な凹凸が形成されているレンズアレイ。
（５）複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部同士を一体に繋ぐ基板部とを有するレンズアレイの製造方法であって、
成形型を用いて、前記複数のレンズ部と前記基板部と成形するとともに、前記レンズ部の光軸と交差する部分を除く領域に溝と、前記レンズ部のレンズ面と前記溝と境界に形成された段差状の堤を成形し、その後、
前記溝に遮光材料を供給し、
供給された前記遮光材料を自重によって拡げさせ、前記堤によって前記遮光材料の拡がりを止めることによって遮光部を形成するレンズアレイの製造方法。
（６）（５）に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記遮光材料を供給する前に、前記溝の底面に前記遮光材料との濡れ性を調整するための表面処理を行うレンズアレイの製造方法。
（７）（５）又は（６）に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記遮光材料を供給する前に、前記溝の表面に前記遮光材料との塗れ性を調整するための下塗り部を被覆するレンズアレイの製造方法。
（８）（５）から（７）のいずれか１つに記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記レンズモジュールを成形する工程又は前記遮光材料を供給する前に、前記溝の表面に微細な凹凸を形成するレンズアレイの製造方法。
（９）（１）から（４）のいずれか１つに記載のレンズアレイの前記基板部を切断し、個々にレンズ部に分断してなるレンズモジュール。
（１０）（１）から（４）のいずれか１つに記載のレンズアレイを、複数重ね、重ね合う前記レンズアレイ同士を接着してなるレンズアレイ積層体。
（１１）（１０）に記載のレンズアレイ積層体を、前記基板部で切断し、複数の前記レンズ部を光軸が一致するように重ねてなるレンズモジュール。
【符号の説明】
【００４７】
１    撮像ユニット
２    センサモジュール
３    レンズモジュール
６    レンズ部
８    溝
８ａ  堤
１０  レンズアレイ
１１    基板部
１４    遮光部
１６    下塗り部
２０，３０    成形型
【図１】
2012185240.tif 000003
【図２】
2012185240.tif 000004
【図３】
2012185240.tif 000005
【図４】
2012185240.tif 000006
【図５】
2012185240.tif 000007
【図６】
2012185240.tif 000008
【図７】
2012185240.tif 000009
【図８】
2012185240.tif 000010
【図９】
2012185240.tif 000011