(57)【要約】【課題】レンズ部となる部分に気泡を残さずにレンズアレイを製造すること【解決手段】複数のレンズ部６と、複数のレンズ部６と一体に形成される基板部１１とを有するレンズアレイ１０の製造方法であって、成形下型３０と、レンズ部６のレンズ面６ａに対応するレンズ成形面２２と該レンズ成形面２２の全周を囲う環状凹面２３を有する成形上型２０の間に熱硬化性の樹脂を挟み込み、成形上型２０と成形下型３０の間に樹脂を挟み込んだ状態で、レンズ成形面２２に向けて選択的に熱を供給することで、樹脂のうちレンズ部６となる部分のみを樹脂の硬化開始温度まで加熱し、レンズ部６となる部分を硬化開始温度まで加熱した後に、樹脂を加圧し、樹脂を加圧した状態で、成形上型２０全体に熱を供給して、樹脂全体を硬化させるレンズアレイ１０の製造方法。【選択図】図４
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【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と一体に形成される基板部とを有するレンズアレイの製造方法であって、
成形下型と、前記レンズ部の第１のレンズ面に対応する第１のレンズ成形面と該第１のレンズ成形面の全周を囲う環状凹面を有する成形上型の間に熱硬化性の樹脂を挟み込み、
前記成形上型と前記成形下型の間に前記樹脂を挟み込んだ状態で、前記第１のレンズ成形面に向けて選択的に熱を供給することで、前記樹脂のうち前記レンズ部となる部分のみを前記樹脂の硬化開始温度まで加熱し、
前記レンズ部となる部分を硬化開始温度まで加熱した後に、前記樹脂を加圧し、
前記樹脂を加圧した状態で、前記成形上型全体に熱を供給して、前記樹脂全体を硬化させるレンズアレイの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記成形上型の第１のレンズ成形面は、前記樹脂に凹面を転写する凸面であるレンズアレイの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記成形上型の第１のレンズ成形面は前記レンズ部の光学設計上のレンズ有効径領域に相当し、前記成形上型の環状凹面は該レンズ有効径領域に隣接した領域に相当するレンズアレイの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記成形上型の前記第１のレンズ成形面と前記環状凹面の連結部分にエッジがないレンズアレイの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記成形下型は、前記レンズ部の第２のレンズ面に対応する第２のレンズ成形面を有し、
前記樹脂の硬化開始温度まで加熱する工程において、前記第１のレンズ成形面に向けて選択的に熱を供給することに加えて、前記第２のレンズ成形面に向けて選択的に熱を供給し、
前記樹脂全体を硬化させる工程において、前記成形上型全体に熱を供給することに加えて、前記成形下型全体に熱を供給するレンズアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイの製造方法に関する。
【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か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】
そして、熱硬化性の樹脂を材料したレンズアレイ等の光学部材を製造するには、一対の成形型と、加熱部が用いられる。
【０００５】
熱硬化性の樹脂を材料として、一対の成形型と加熱部を用いたレンズの製造方法としては、特許文献１に示すものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８３７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、熱硬化性の樹脂を用いてレンズアレイを製造するときは、ヒータ等の加熱機構を用いて樹脂を加熱する過程で気泡が発生することがある。レンズ部となる部分に気泡が残ったまま樹脂が硬化されてしまうと、気泡入りのレンズ部が製造されてしまう。これにより、レンズアレイのいくつかのレンズ部は不良品として扱われてしまう。
【０００８】
そこで、特許文献１では、樹脂内に発生した気泡をレンズ部となる部分から逃がすために、上型に環状の凹部を設けている。
【０００９】
しかし、樹脂には一定の粘性があるため、上型に環状の凹部を設けただけでは、十分にレンズ部となる部分から気泡を逃すことができなかった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、レンズアレイのレンズ部となる部分に気泡を残さずにレンズアレイを製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部と一体に形成される基板部とを有するレンズアレイの製造方法であって、成形下型と、前記レンズ部の第１のレンズ面に対応する第１のレンズ成形面と該第１のレンズ成形面の全周を囲う環状凹面を有する成形上型の間に熱硬化性の樹脂を挟み込み、前記成形上型と前記成形下型の間に前記樹脂を挟み込んだ状態で、前記第１のレンズ成形面に向けて選択的に熱を供給することで、前記樹脂のうち前記レンズ部となる部分のみを前記樹脂の硬化開始温度まで加熱し、前記レンズ部となる部分を硬化開始温度まで加熱した後に、前記樹脂を加圧し、前記樹脂を加圧した状態で、前記成形上型全体に熱を供給して、前記樹脂全体を硬化させるレンズアレイの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、成形上型に環状凹面を形成することで、樹脂内に発生する気泡をトラップする環状凹部が形成されている。その上で、レンズ部となる部分を優先的に加熱するとともに、この部分の硬化が始まる段階で樹脂を加圧するようにしたため、レンズ部となる部分から気泡を有効に逃すことができる。これにより、不良品の発生を著しく減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】一対の成形型を説明するための模式的な拡大断面図である。
【図５】一対の成形型を用いた供給工程を示す模式的な断面図である。
【図６】図５の成形型を用いた成形工程を示す模式的な断面図である。
【図７】図５の成形型を用いた第１の加熱工程を示す模式的な断面図である。
【図８】図５の成形型を用いた加圧工程を示す模式的な断面図である。
【図９】図５の成形型を用いた第２の加熱工程を示す模式的な断面図である。
【図１０】図５の成形型から成形体を離型する離型工程を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、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。
【００１５】
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。 
【００１６】
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ー工程、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。
【００１７】
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。また、フランジ部７は、レンズ部６のレンズ面６ａ側に突出部８を有しており、突出部８はレンズ面６ｂを囲むように設けられた環状凸面８ａを有している。なお、環状凸面８ａはレンズ面６ａの有効径領域から外れているため、レンズアレイ１０の製造後に、突出部８を削り取ってもよい。これにより、複数のレンズモジュール３を積層した撮像ユニット１を製造するときに、突出部８が邪魔にならなくて済む。また、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。更に、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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。 
【００２６】
図４は、一対の成形型を説明するための模式的な拡大断面図である。
【００２７】
後述するように、レンズアレイ１０は、一対の成形型である成形上型２０及び成形下型３０を用いて成形される（図５参照）。図４では、この一対の成形型の成形上型２０を拡大した断面を示している。
【００２８】
成形型は、上下一対の成形上型２０と成形下型３０を備える。成形上型２０は、転写面２１がレンズアレイ１０の一方の面を成形するものであり、成形下型３０は、転写面３１がレンズアレイ１０のもう一方の面を成形するものである。
【００２９】
成形上型２０は、転写面２１を有し、レンズアレイ１０の一方の面の形状を反転させた形状を有する。また、成形下型は、転写面３１を有し、レンズアレイ１０のもう一方の面の形状を反転させた形状を有する。
【００３０】
成形上型２０の転写面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と環状凹面２３が２次元に配列されている。レンズ成形面２２は、凹形状の球面であるレンズ面６ａに対応して凸形状の球面に成形されている。環状凹面２３は、環状凸面８ａに対応して凹形状の環状面に成形されており、この環状凹面２３によって環状凹部１２３が形成されている。また、環状凹面２３は、レンズアレイ１０のレンズ面６ａの光学設計上の有効径領域に隣接する領域に対応するように設けられている。
【００３１】
また、レンズ成形面２２と環状凹面２３は滑らかに連結されており、レンズ成形面２２と環状凹面の連結部分にエッジが生じないように成形されている。つまり、レンズ成形面２２の頂点と環状凹面２３の頂点を結ぶ転写面２１に沿った線は曲線である。
【００３２】
成形下型３０の転写面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６ｂに対応して凹形状の球面に成形されている。
【００３３】
次に、上述の成形型を用いた製造方法の手順を図６から図１０を用いて説明する。
【００３４】
図６は、図５の成形型を用いた成形工程を示す模式的な断面図である。図７は、図５の成形型を用いた第１の加熱工程を示す模式的な断面図である。図８は、図５の成形型を用いた加圧工程を示す模式的な断面図である。図９は、図５の成形型を用いた第２の加熱工程を示す模式的な断面図である。そして、図１０は、図５の成形型から成形体を離型する離型工程を示す模式的な断面図である。
【００３５】
図５に示すように、成形下型３０の転写面３１上にレンズアレイの材料である樹脂Ｍを供給する。このとき、樹脂Ｍは、レンズアレイ１０を成形するために必要な量以上の量が供給される。また、樹脂Ｍは、図示しないディスペンサなどの供給装置を用いて制御可能に供給される。
【００３６】
樹脂Ｍの材料は、エネルギー硬化性の樹脂組成物が用いられる。特に、熱による硬化する樹脂組成物が用いられる。
【００３７】
また、モールド形状の転写適性等、成形性の観点から硬化前には適度な流動性を有していることが好ましい。具体的には常温で液体であり、粘度が１〜１００Ｐａ・ｓ程度のものが好ましい。
【００３８】
次に、図６に示すように、成形上型２０と成形下型３０で樹脂Ｍを挟み込む。これにより、転写面２１，３１の形状に倣って樹脂Ｍが変形される。
【００３９】
なお、成形上型２０と成形下型３０で樹脂Ｍを挟み込む際、レンズ成形面２２が凸面になっていることから、樹脂Ｍがレンズ成形面２２の頂部に接触した後は、樹脂Ｍを挟み込むに連れて、樹脂Ｍはレンズ成形面２２の頂部から徐々にレンズ成形面２２の周辺部に向かう方向に広がっていくため、環状凹部１２３に樹脂Ｍにも充分な量の樹脂Ｍが満たさされる。
【００４０】
次に、図７に示すように、局所ヒーター１２０，１３０を用いて、それぞれ成形上型２０と成形下型３０の加熱を開始する（第１の加熱工程）。このとき、樹脂Ｍのレンズ部６となる部分が選択的に加熱されるように、局所ヒーター１２０，１３０から、成形上型２０と成形下型３０のレンズ成形面２２，３２のみに向けて熱Ｈ１が供給される。局所ヒーター１２０，１３０としては、同図に示すように、レンズ部６の２次元配列に対応する位置にのみ成形型と接触するようなホットプレートが用いられる。
【００４１】
そして、局所ヒーター１２０，１３０によって、樹脂Ｍのレンズ部６となる部分を、樹脂Ｍの熱硬化が開始する温度まで加熱していくと、樹脂Ｍのレンズ部６となる部分には、気泡Ａが発生している。
【００４２】
なお、また、成形上型２０のうち、レンズ成形面２２に対応する部分以外は熱伝導率を低くしておいてもよい。
【００４３】
そこで、図８に示すように、成形上型２０側から成形型を加圧する。すると、樹脂Ｍのうち、レンズ部６となる部分は熱硬化が開始しているため、樹脂Ｍのうち、レンズ部６となる部分の方が、基板部１１となる部分よりも粘度が高くなっている。従って、成形型の加圧により、レンズ部６となる部分に発生した気泡Ａが環状凹部１２３に移動する。これにより、レンズ部６となる部分に発生した気泡Ａは、環状凹部１２３にトラップされる。
【００４４】
次に、図９に示すように、成形型を加圧した状態で、局所ヒーター１２０，１３０から全体ヒーター２２０，２３０に変えて、それぞれ成形上型２０と成形下型３０の加熱を開始する（第２の加熱工程）。このとき、レンズ部６となる部分と基板部１１となる部分を含む樹脂Ｍ全体が加熱されるように、全体ヒーター２２０，２３０から、成形上型２０と成形下型３０の転写面２１，３１全面に向けて熱Ｈ２が供給される。全体ヒーター２２０，２３０としては、同図に示すように、全体にわたり成形型と接触するようなホットプレートが用いられる。また、成形型の側面から輻射熱で加熱する赤外線ヒーターや、誘導加熱ヒーターを用いることができる。
【００４５】
そして、全体ヒーター２２０，２３０によって、樹脂Ｍを硬化させる。このとき、レンズ成形面２２と環状凹面２３は滑らかに接続され、この面同士の連結部分にエッジがないため、樹脂Ｍの収縮に伴って最終的にレンズ割れが発生しないようになっている。
【００４６】
なお、第１の加熱工程及び第２の加熱工程において、図７及び図９に示すように成形上型２０と成形下型３０の両方の成形型を加熱することが好ましい。これにより、レンズ成形面２２側の樹脂とレンズ成形面２３側の樹脂に硬化ムラが生じないようにすることができる。
【００４７】
そして、図１０に示すように、硬化された樹脂Ｍからなるレンズアレイ１０を、成形上型２０，成形下型３０から離型する。
【００４８】
以上、このレンズアレイ１０の製造方法に用いる成形上型２０には、成形上型２０に環状凹面２３を形成することで、樹脂Ｍ内に発生する気泡をトラップする環状凹部１２３が設けられている。そして、このレンズアレイ１０の製造方法によれば、レンズ部となる部分を優先的に加熱するとともに、この部分の樹脂Ｍの硬化が始まる段階で樹脂Ｍを加圧するようにしたため、レンズ部となる部分から気泡を有効に逃すことができる。これにより、不良品の発生を著しく減らすことができる。
【００４９】
以上、本発明のレンズ制御装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【００５０】
以上、説明したように、本明細書には、以下の事項が開示されている。
（１）複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部と一体に形成される基板部とを有するレンズアレイの製造方法であって、成形下型と、前記レンズ部の第１のレンズ面に対応する第１のレンズ成形面と該第１のレンズ成形面の全周を囲う環状凹面を有する成形上型の間に熱硬化性の樹脂を挟み込み、前記成形上型と前記成形下型の間に前記樹脂を挟み込んだ状態で、前記第１のレンズ成形面に向けて選択的に熱を供給することで、前記樹脂のうち前記レンズ部となる部分のみを前記樹脂の硬化開始温度まで加熱し、前記レンズ部となる部分を硬化開始温度まで加熱した後に、前記樹脂を加圧し、前記樹脂を加圧した状態で、前記成形上型全体に熱を供給して、前記樹脂全体を硬化させるレンズアレイの製造方法。
（２）（１）に記載のレンズアレイの製造方法であって、前記成形上型の第１のレンズ成形面は、前記樹脂に凹面を転写する凸面であるレンズアレイの製造方法。
（３）（１）又は（２）に記載のレンズアレイの製造方法であって、前記成形上型の第１のレンズ成形面は前記レンズ部の光学設計上のレンズ有効径領域に相当し、前記成形上型の環状凹面は該レンズ有効径領域に隣接した領域に相当するレンズアレイの製造方法。
（４）（１）から（３）のいずれかひとつに記載のレンズアレイの製造方法であって、
前記成形上型の前記第１のレンズ成形面と前記環状凹面の連結部分にエッジがないレンズアレイの製造方法。
（５）（１）から（４）のいずれかひとつに記載のレンズアレイの製造方法であって、前記成形下型は、前記レンズ部の第２のレンズ面に対応する第２のレンズ成形面を有し、前記樹脂の硬化開始温度まで加熱する工程において、前記第１のレンズ成形面に向けて選択的に熱を供給することに加えて、前記第２のレンズ成形面に向けて選択的に熱を供給し、前記樹脂全体を硬化させる工程において、前記成形上型全体に熱を供給することに加えて、前記成形下型全体に熱を供給するレンズアレイの製造方法。
【符号の説明】
【００５１】
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
４     固体撮像素子
５     センサ基板部
６     レンズ部
６ａ,６ｂ     レンズ面
７     フランジ部
８     突出部
８ａ   環状凸面
９     スペーサ
１０   レンズアレイ
１１   基板部
２０   成形上型
２１，３１    転写面
２２，３２    レンズ成形面
２３   環状凹面
３０   成形下型
１２０，１３０       局所ヒーター
１２３ 環状凹部
２２０，２３０       全体ヒーター
【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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