(57)【要約】【課題】ウェハーレンズやその積層体を個片化する際における破損の発生を抑制できるウェハーレンズの製造方法を提供すること。【解決手段】基板１０１とスペーサー部１０６の熱膨張係数の差を５５ｐｐｍ／℃以下と小さくするので、積層構造体１０００を構成するウェハーレンズ１００，２００又は積層レンズアレイ５００の製造や切断時に、基板１０１とスペーサー部１０６との間に膨張収縮差が生じにくくなり、これらの間に比較的大きな応力が発生しにくくなって、ウェハーレンズ１００，２００を構成するレンズ部であるレンズ要素１１，１２等が剥離したり割れたりすることを防止できる。【選択図】図１
2013001055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の少なくとも一方の基板面上に成形される複数のレンズ部と、前記レンズ部の周囲に形成される支持部とを備えるウェハーレンズの製造方法であって、
前記基板と前記支持部との熱膨張係数の差が５５ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とするウェハーレンズの製造方法。
【請求項２】
前記支持部は、前記レンズ部と樹脂層で一体に成形されていることを特徴とする請求項１に記載のウェハーレンズの製造方法。
【請求項３】
前記支持部は、前記複数のレンズ部よりも突起して外部に隣接する部材との間隔を光軸方向に調整する突起部であることを特徴とする請求項２に記載のウェハーレンズの製造方法。
【請求項４】
前記支持部は、前記複数のレンズ部よりも相対的に肉厚に形成された平坦部であることを特徴とする請求項２に記載のウェハーレンズの製造方法。
【請求項５】
前記支持部は、前記複数のレンズ部の光軸を通す複数の開口を有するスペーサー部であることを特徴とする請求項１に記載のウェハーレンズの製造方法。
【請求項６】
第１基板と、前記第１基板の少なくとも一方の基板面上に成形され複数のレンズ部を有する第１樹脂層とを有する第１レンズ群と、
第２基板と、前記第２基板の少なくとも一方の基板面上に成形される複数のレンズ部を有する第２樹脂層とを有するとともに、前記第１レンズ群に隣接して配置される第２レンズ群と、を備え、
前記第１樹脂層と前記第２樹脂層とを接合することによって、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とを連結し、
前記第１基板と、前記第１樹脂層と、前記第２基板と、前記第２樹脂層との熱膨張係数の最大差が５５ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とするウェハーレンズの製造方法。
【請求項７】
前記第１樹脂層のうち前記複数のレンズ部の外側と、前記第２樹脂層のうち前記複数のレンズ部の外側とを接合することによって、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とを連結することを特徴とする請求項６に記載のウェハーレンズの製造方法。
【請求項８】
第１基板と、前記第１基板の少なくとも一方の基板面上に成形され複数のレンズ部を有する第１樹脂層とを有する第１レンズ群と、
第２基板と、前記第２基板の少なくとも一方の基板面上に成形される複数のレンズ部を有する第２樹脂層とを有するとともに、前記第１レンズ群に隣接して配置される第２レンズ群と、
前記第２レンズ群に対して前記第１レンズ群の反対側に接合され、前記複数のレンズ部の光軸を通す複数の開口を有するスペーサー部と、を備えるウェハーレンズの製造方法であって、
前記第１基板と、前記第１樹脂層と、前記第２基板と、前記第２樹脂層と、前記スペーサー部との熱膨張係数の最大差が５５ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とするウェハーレンズの製造方法。
【請求項９】
第１基板と、前記第１基板の少なくとも一方の基板面上に成形され複数のレンズ部を有する第１樹脂層とを有する第１レンズ群と、
第２基板と、前記第２基板の少なくとも一方の基板面上に成形され複数のレンズ部を有する第２樹脂層とを有するとともに、前記第１レンズ群に隣接して配置される第２レンズ群と、
前記第２レンズ群に対して前記第１レンズ群の反対側に接合され、前記複数のレンズ部の光軸を通す複数の開口を有する第１スペーサー部と、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とを連結するように前記第１レンズ群と前記第２レンズ群とに接合され、前記複数のレンズ部の光軸を通す複数の開口を有する第２スペーサー部と、を備えるウェハーレンズの製造方法であって、
前記第１基板と、前記第１樹脂層と、前記第２基板と、前記第２樹脂層と、前記スペーサー部との熱膨張係数の最大差が５５ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とするウェハーレンズの製造方法。
【請求項１０】
前記基板と、前記支持部との曲げ弾性率の最大差が１５ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載のウェハーレンズの製造方法。
【請求項１１】
前記第１基板と、前記第１樹脂層と、前記第２基板と、前記第２樹脂層との曲げ弾性率の最大差が１５ＧＰａ以下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ウェハーレンズの製造方法。
【請求項１２】
前記第１基板と、前記第１樹脂層と、前記第２基板と、前記第２樹脂層と、前記スペーサーの曲げ弾性率の最大差が１５ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項８及び９のいずれか一項に記載のウェハーレンズの製造方法。
【請求項１３】
熱膨張係数の差は、１２０℃から１４０℃までの温度範囲の平均値に基づいて決定されることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか一項に記載のウェハーレンズの製造方法。
【請求項１４】
基板と、前記基板の少なくとも一方の基板面上に成形される複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部の周囲に形成される支持部とを備えるウェハーレンズであって、
前記基板と前記支持部との熱膨張係数の差が５５ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とするウェハーレンズ。
【請求項１５】
請求項１から１３までのいずれか１項に記載のウェハーレンズの製造方法を用いて製造されることを特徴とするレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切断によって個片化されるウェハーレンズの製造方法等に関し、特に撮像レンズ等に用いるためのウェハーレンズの製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハーレンズの製造方法として、基板（例えば、ガラス平板）と成形型との間に硬化性樹脂を介在させ、この硬化性樹脂を硬化させて、レンズ部を成形するものがある（例えば、特許文献１参照）。このようなウェハーレンズからレンズユニットを得る方法として、複数のウェハーレンズを準備し、これらウェハーレンズの間にスペーサーをはさんだり、ウェハーレンズのレンズ部と同時に成形された突出部を突き当てたりすることにより、ウェハーレンズを適当な間隔で積み重ねて接着し、接着によって得られた積層体の平板部をカットすることによって、多数のレンズユニットに個片化する方法が開発されている。
【０００３】
しかしながら、ウェハーレンズやその積層体を個片化する際にレンズ部やレンズユニットの一部が剥離したり割れたりすることがあった。このような破損は、切断時にウェハーレンズや積層体の切断箇所に応力が付与され或いは切断箇所が加熱されるためと考えられるが、レンズユニット等を作製する上で歩留まりを下げている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４２０１４１号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、ウェハーレンズやその積層体を個片化する際における破損の発生を抑制できるウェハーレンズの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、上記のような製造方法によって得られるウェハーレンズ、及びレンズユニットを提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る第１のウェハーレンズの製造方法は、基板と、基板の少なくとも一方の基板面上に成形される複数のレンズ部と、レンズ部の周囲に形成される支持部とを備えるウェハーレンズの製造方法であって、基板と支持部との熱膨張係数の差が５５ｐｐｍ／℃以下である。つまり、基板の熱膨張係数と支持部の熱膨張係数とは、等しく或いは近くなっている。
【０００８】
上記ウェハーレンズの製造方法によれば、基板と支持部との熱膨張係数の差を５５ｐｐｍ／℃以下とするので、ウェハーレンズの製造や切断時に基板と支持部との間に膨張収縮差が生じにくくなり、これらの間に比較的大きな応力が発生しにくくなって、ウェハーレンズを構成するレンズ部等が剥離したり割れたりすることを防止できる。
【０００９】
本発明の具体的な態様又は側面では、上記第１のウェハーレンズの製造方法において、支持部が、レンズ部と樹脂層で一体に形成されている。この場合、樹脂層を利用してウェハーレンズを他のウェハーレンズや撮像素子にアライメントして固定することができるが、このような樹脂層が破損の原因となることを防止できる。
【００１０】
本発明の別の具体的な側面では、支持部が、複数のレンズ部よりも突起して外部に隣接する部材との間隔を光軸方向に調整する突起部である。
【００１１】
本発明のさらに別の具体的な側面では、支持部が、複数のレンズ部よりも相対的に肉厚に形成された平坦部である。
【００１２】
本発明のさらに別の具体的な側面では、支持部が、複数のレンズ部の光軸を通す複数の開口を有するスペーサー部である。この場合、スペーサー部を利用してウェハーレンズを他のウェハーレンズや撮像素子にアライメントして固定することができるが、このようなスペーサー部が破損の原因となることを防止できる。
【００１３】
本発明に係る第２のウェハーレンズの製造方法は、第１基板と、第１基板の少なくとも一方の基板面上に成形され複数のレンズ部を有する第１樹脂層とを有する第１レンズ群と、第２基板と、第２基板の少なくとも一方の基板面上に成形される複数のレンズ部を有する第２樹脂層とを有するとともに、第１レンズ群に隣接して配置される第２レンズ群と、を備え、第１樹脂層と第２樹脂層とを接合することによって、第１レンズ群と第１レンズ群とを連結し、第１基板と、第１樹脂層と、第２基板と、第２樹脂層との熱膨張係数の最大差が５５ｐｐｍ／℃以下である。
【００１４】
上記ウェハーレンズの製造方法によれば、第１基板と、第１樹脂層と、第２基板と、第２樹脂層との熱膨張係数の最大差を５５ｐｐｍ／℃以下とするので、ウェハーレンズの製造や切断時に第１基板、第１樹脂層、第２基板、第２樹脂層等の間に比較的大きな応力が発生しにくくなり、ウェハーレンズを構成する各部の損傷を防止できる。
【００１５】
本発明の別の具体的な側面では、上記第２のウェハーレンズの製造方法において、第１樹脂層のうち複数のレンズ部の外側と、第２樹脂層のうち複数のレンズ部の外側とを接合することによって、第１レンズ群と第２レンズ群とを連結する。
【００１６】
本発明のさらに別の具体的な側面では、第１樹脂層のうち複数のレンズ部と、第２樹脂層のうち複数のレンズ部とを接合することによって、第１レンズ群と第１レンズ群とを連結する。
【００１７】
本発明に係る第３のウェハーレンズの製造方法は、第１基板と、第１基板の少なくとも一方の基板面上に成形され複数のレンズ部を有する第１樹脂層とを有する第１レンズ群と、第２基板と、第２基板の少なくとも一方の基板面上に成形される複数のレンズ部を有する第２樹脂層とを有するとともに、第１レンズ群に隣接して配置される第２レンズ群と、第２レンズ群に対して第１レンズ群の反対側に接合され、複数のレンズ部の光軸を通す複数の開口を有するスペーサー部と、を備えるウェハーレンズの製造方法であって、第１基板と、第１樹脂層と、第２基板と、第２樹脂層と、スペーサー部との熱膨張係数の最大差が５５ｐｐｍ／℃以下である。
【００１８】
本発明に係る第４のウェハーレンズの製造方法は、第１基板と、第１基板の少なくとも一方の基板面上に成形され複数のレンズ部を有する第１樹脂層とを有する第１レンズ群と、第２基板と、第２基板の少なくとも一方の基板面上に成形され複数のレンズ部を有する第２樹脂層とを有するとともに、第１レンズ群に隣接して配置される第２レンズ群と、第２レンズ群に対して第１レンズ群の反対側に接合され、複数のレンズ部の光軸を通す複数の開口を有する第１スペーサー部と、第１レンズ群と第１レンズ群とを連結するように第１レンズ群と第１レンズ群とに接合され、複数のレンズ部の光軸を通す複数の開口を有する第２スペーサー部と、を備えるウェハーレンズの製造方法であって、第１基板と、第１樹脂層と、第２基板と、第２樹脂層と、第１スペーサー部と、第２スペーサー部との熱膨張係数の最大差が５５ｐｐｍ／℃以下である。
【００１９】
上記第３及び第４のウェハーレンズの製造方法によれば、第１基板と、第１樹脂層と、第２基板と、第２樹脂層と、第１スペーサー部と、第２スペーサー部との熱膨張係数の最大差を５５ｐｐｍ／℃以下とするので、ウェハーレンズの製造や切断時に第１基板、第１樹脂層、第２基板、第２樹脂層、スペーサー部等の間に比較的大きな応力が発生しにくくなり、ウェハーレンズを構成する各部の損傷を防止できる。
【００２０】
本発明の別の具体的な側面では、上記第１のウェハーレンズの製造方法において、基板と、支持部との曲げ弾性率の最大差が１５ＧＰａ以下である。この場合、ウェハーレンズの切断時に比較的大きな応力が付与されても、局所的な応力集中が起こりにくくなり、ウェハーレンズの破損が抑えられる。また、ウェハーレンズに局所な応力が内在しにくくなり、応力の開放によるウェハーレンズを破損を抑制できる。
【００２１】
本発明の別の具体的な側面では、上記第２〜４ウェハーレンズの製造方法において、第１基板と、第１樹脂層と、第２基板と、第２樹脂層との曲げ弾性率の最大差が１５ＧＰａ以下である。
【００２２】
本発明のさらに別の具体的な側面では、上記第３、４のウェハーレンズの製造方法において、第１基板と、第１樹脂層と、第２基板と、第２樹脂層と、スペーサーの曲げ弾性率の最大差が１５ＧＰａ以下である。
【００２３】
本発明のさらに別の具体的な側面では、上記第１〜４ウェハーレンズの製造方法において、熱膨張係数の差が、１２０℃から１４０℃までの温度範囲の平均値に基づいて決定される。
【００２４】
本発明に係るウェハーレンズは、基板と、基板の少なくとも一方の基板面上に成形される複数のレンズ部と、複数のレンズ部の周囲に形成される支持部とを備えるウェハーレンズであって、基板と支持部との熱膨張係数の差が５５ｐｐｍ／℃以下である。
【００２５】
上記ウェハーレンズでは、基板と支持部との熱膨張係数の差が５５ｐｐｍ／℃以下であるので、ウェハーレンズの製造や切断時に基板、支持部等の間に比較的大きな応力が発生しにくくなり、ウェハーレンズを構成する各部の損傷を防止できる。
【００２６】
本発明に係るレンズユニットウェハーレンズは、上記ウェハーレンズの製造方法を用いて製造される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（Ａ）は、第１実施形態のウェハーレンズを含む積層構造体の平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す積層構造体のＡＡ矢視断面図である。
【図２】積層構造体を個片化したレンズユニットの断面図である。
【図３】ウェハーレンズを含む積層構造体の製造工程について説明するフローチャートである。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、ウェハーレンズの製造工程を説明するための図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、ウェハーレンズの製造工程を説明するための図である。
【図６】第２実施形態のウェハーレンズを含む積層構造体の側方断面図である。
【図７】第３実施形態のウェハーレンズを含む積層構造体の側方断面図である。
【図８】第４実施形態のウェハーレンズを含む積層構造体の側方断面図である。
【図９】第５実施形態のウェハーレンズを含む積層構造体の側方断面図である。
【図１０】第６実施形態のウェハーレンズを含む積層構造体の側方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
〔第１実施形態〕
【００２９】
Ａ）ウェハーレンズ
図面を参照して、本発明の第１実施形態に係るウェハーレンズについて説明する。
【００３０】
図１（Ａ）及び１（Ｂ）に示すように、積層構造体１０００は、第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００と撮像素子アレイ３００とをＺ軸方向に積層したものである。積層構造体１０００をダイシングによって切り出すことにより、一対の複合レンズ１０と撮像素子３３０とを積層した撮像装置７００（図２参照）を得ることができる。ここで、第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００と撮像素子アレイ３００とは、それぞれＸＹ面に平行に延びており、積層構造体１０００全体としても、ＸＹ面に平行に延びている。このうち、第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００とを積層したものは、本明細書において便宜上積層レンズアレイ５００と呼ぶが、広義のウェハ−レンズに含まれる。
【００３１】
積層構造体１０００のうち第１ウェハーレンズ１００は、スペーサー付ウェハーレンズであり、第１レンズ群とも呼ぶ。第１ウェハーレンズ（第１レンズ群）１００は、例えば円盤状であり、基板１０１と、第１樹脂層１０２と、第２樹脂層１０３と、ＩＲカットフィルター層１０４と、絞り１０５と、スペーサー部１０６とを有する。ここで、第１及び第２樹脂層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。第１ウェハーレンズ１００には、これを構成する光学素子として、多数の複合レンズ１０が形成されＸＹ面に沿って２次的に配列されている。複合レンズ１０は、光学面を形成するレンズ本体１０ａと、レンズ本体１０ａの周辺に存在するフランジ部１０ｂと、フランジ部１０ｂに接続されるスペーサー部材１０ｃとを有する。なお、フランジ部１０ｂは、樹脂層１０２，１０３の一部だけでなく基板１０１の一部を含むものとなっている。
【００３２】
第１ウェハーレンズ１００のうち基板１０１は、第１ウェハーレンズ１００の全体に亘って延びる平板であり、例えばガラスで形成されている。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、第１ウェハーレンズ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。基板１０１は、複合レンズ１０のレンズ本体１０ａの中央部とフランジ部１０ｂとを構成する。なお、基板１０１の材料としては、ガラスのほか、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができるが、特にガラスが好ましい。基板１０１の具体的な厚みは、用途にもよるが、例えば０．２ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下とされる。
【００３３】
第１樹脂層１０２は、樹脂製であり、基板１０１の一方の面１０１ａ上に形成されている。第１樹脂層１０２は、複数の第１レンズ要素１１を有する。各第１レンズ要素１１は、複合レンズ１０のレンズ本体１０ａの上部を構成する。各第１レンズ要素１１は、基板１０１上のＸＹ面内で２次元的に配列されている。第１レンズ要素１１は、例えば凸形状の非球面型のレンズ部であり、図２に示すように第１光学面１１ａと第１フランジ面１１ｂとを有する。第１光学面１１ａと第１フランジ面１１ｂとは、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樹脂層１０２の切断位置における厚みは、例えば０．０１ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下とされる。
【００３４】
第１樹脂層１０２は、光硬化性樹脂で形成されている。光硬化性樹脂には、光硬化性樹脂の重合を開始させる光重合開始剤が含まれている。光硬化性樹脂としては、アクリル樹脂、アリルエステル樹脂、エポキシ系樹脂、ビニル系樹脂等を使用することができる。アクリル樹脂、アリルエステル樹脂、ビニル系樹脂を使用する場合、光重合開始剤のラジカル重合により反応硬化させることができ、エポキシ系樹脂を使用する場合、光重合開始剤のカチオン重合により反応硬化させることができる。
【００３５】
第２樹脂層１０３は、第１樹脂層１０２と同様に、樹脂製であり、基板１０１の他方の面１０１ｂ上に形成されている。第２樹脂層１０３は、複数の第２レンズ要素１２を有する。各第２レンズ要素１２は、互いに分離した状態で独立しており、複合レンズ１０のレンズ本体１０ａの下部を構成する。各第２レンズ要素１２は、基板１０１上のＸＹ面内で２次元的に配列している。各第２レンズ要素１２の位置は、基板１０１の反対側の各第１レンズ要素１１の位置に対応している。第２レンズ要素１２は、例えば凹形状の非球面型のレンズ部であり、図２に示すように第２光学面１２ａと第２フランジ面１２ｂとを有する。第２光学面１２ａと第２フランジ面１２ｂとは、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１樹脂層１０２の切断位置における厚みは、例えば０．０１ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下とされる。
【００３６】
第２樹脂層１０３に用いられる光硬化性樹脂は、第１樹脂層１０２の光硬化性樹脂と同様のものである。ただし、両樹脂層１０２，１０３を同一の光硬化性樹脂で形成する必要はなく、別の光硬化性樹脂で形成することができる。
【００３７】
ＩＲカットフィルター層１０４は、赤外線を反射し可視光を透過させる。ＩＲカットフィルター層１０４は、基板１０１上の全面に略均一な厚さ及び密度に形成されている。つまり、ＩＲカットフィルター層１０４は、基板１０１と第１樹脂層１０２との間に、これらを分割するように設けられている。ＩＲカットフィルター層１０４は、例えば干渉フィルターであり、高屈折材料として例えばＴａ２Ｏ５、ＴｉＯ２等を、低屈折材料として例えばＳｉＯ２等を交互に積層させて形成されている。ＩＲカットフィルター層１０４は、例えば真空蒸着、スパッタリング等によって形成する。
【００３８】
絞り１０５は、基板１０１と第１樹脂層１０２との間、及び基板１０１と第２樹脂層１０３との間に設けられている。絞り１０５は、図２に示すように絞り部材である絞り本体１０５ａと、開口１０５ｂとを有する。絞り本体１０５ａは、基板１０１の少なくともいずれか一方の面１０１ａ，１０１ｂのレンズ本体１０ａを除いた領域の一部に形成されている。絞り本体１０５ａは、レンズ本体１０ａに干渉しないように配置されている。開口１０５ｂは、略円形であり、レンズ本体１０ａに対応する位置に形成されている。絞り本体１０５ａは、遮光性の金属膜、レジスト、シリコン成膜物、カーボン成膜物等で形成されている。なお、絞り本体１０５ａは、基板１０１と第１樹脂層１０２との間及び基板１０１と第２樹脂層１０３との間のいずれか一方に設けるのみでもよい。
【００３９】
スペーサー部１０６は、支持部として機能するものである。スペーサー部（支持部）１０６は、ガラス、セラミックス、樹脂等からなる平板状の部材であって複合レンズ１０に対応する配列で孔が形成されている。スペーサー部１０６は、ダイシングによって複数のスペーサー部材１０ｃに分割される。各スペーサー部材１０ｃは、筒状の支持体６ａと断面円形の開口６ｂとを有する。開口６ｂは、レンズ本体１０ａの光軸ＯＡを通すように光軸ＯＡに沿って延びている。支持体６ａは、レンズ本体１０ａを避けてレンズ本体１０ａの周囲のフランジ部１０ｂに固定されている。この際、支持体６ａの根元側（図面上側）の端面１０６ａは、図面下側の第２フランジ面１２ｂに接着されている。なお、スペーサー部１０６やスペーサー部材１０ｃは、第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００との間隔を調整するための部材であり、撮像装置７００を構成する２つの複合レンズ１０，１０間の距離を調整する役割を有する。このため、支持体６ａの先端側（図面下側）の端面１０６ｂは、両ウェハーレンズ１００，２００を貼り合わせる段階で、第２ウェハーレンズ２００を構成する複合レンズ１０のうち図面上側の第１フランジ面１１ｂに接着される。
【００４０】
スペーサー部１０６の厚みは、レンズ要素１１，１２間、或いはレンズ要素１２と撮像素子３３０との間隔を適切に保つような値とする。スペーサー部１０６の具体的な厚みは、レンズ要素１１，１２の光学的特性、撮像素子の性能、撮像用レンズとして求められる機能や用途などにもよるが、概ね０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下が好ましく、０．２ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下が更に好ましい。０．１ｍｍ以上の場合、取り扱いが容易で、また、応力緩和性が高く、剥離や割れといった故障が生じにくい。また、０．８ｍｍ以下であると、透過率が高く好ましい。スペーサー部１０６の透過率については、ウェハーレンズとスペーサーを光硬化型の接着剤を用いて接合する際にスペーサー部１０６を通して接着剤に光を照射して硬化させることから、スペーサー部１０６の硬化光の波長域における光透過率が高いことが重要である。例えば波長３５０ｎｍの光の透過率が３０％以上であれば、第１ウェハーレンズ１００の本体との接合時にＵＶ硬化が速く進み好ましい。更に好ましくは、５０％以上である。
【００４１】
スペーサー部１０６の具体的な材料は、軟質ガラス、樹脂、有機無機ハイブリッド材料とうであり、特に限定されないが、耐熱性の有る樹脂、または、耐熱性の有る有機無機ハイブリッド材料が良い。有機無機ハイブリッド材料は、耐熱性の有るガラス繊維強化樹脂、フィラー強化樹脂、有機−シリカハイブリッド等が良い。特に有機シリカハイブリッドが良く、中でも、エポキシ樹脂−シリカハイブリッドおよびアクリル−シリカハイブリッドは、レンズ樹脂部との接着性も良好で好ましい。
【００４２】
第２ウェハーレンズ２００は、スペーサー付ウェハーレンズであり、第２レンズ群とも呼ぶ。第２ウェハーレンズ（第２レンズ群）２００は、第１ウェハーレンズ１００と同様に、例えば円盤状であり、基板１０１と、第１樹脂層１０２と、第２樹脂層１０３と、ＩＲカットフィルター層１０４と、絞り１０５と、スペーサー部１０６とを有する。第２ウェハーレンズ２００の構成は、ＩＲカットフィルター層１０４の有無を除いて第１ウェハーレンズ１００の構成と略同様である。なお、第２ウェハーレンズ２００の場合、スペーサー部１０６やスペーサー部材１０ｃは、第２ウェハーレンズ２００と撮像素子アレイ３００との間隔を調整するための部材であり、先端側の端面１０６ｂは、第２ウェハーレンズ２００と撮像素子アレイ３００とを貼り合わせる段階で、撮像素子アレイ３００の光路外領域の適所に接着される。
【００４３】
Ｂ）材料の熱膨張係数
以上の第１ウェハーレンズ１００は、第２ウェハーレンズ２００等ともにダイシングによって切断されるが、この際、第１及び第２樹脂層１０２，１０３が剥離等したり、基板１０１やスペーサー部１０６が割れたりすることを防止する必要がある。このため、第１ウェハーレンズ１００の材料の組み合わせを適宜選択して、基板１０１と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３と、スペーサー部１０６との熱膨張係数の最大差が５５ｐｐｍ／℃以下となるようにしている。これにより、ダイシング時に第１及び第２樹脂層１０２，１０３が加熱されても、各部において膨張量の差が生じにくくなり、意図しない応力の発生を回避できる。ここで、熱膨張係数は、第１ウェハーレンズ１００が処理される温度環境を考慮し、例えば室温から１６０℃までの温度範囲で、基板１０１の熱膨張係数と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の熱膨張係数と、スペーサー部１０６の熱膨張係数との相対的な大小を比較する。具体的には、例えば室温から１６０℃までにおける基板１０１の平均熱膨張係数と、室温から１６０℃までにおける第１及び第２樹脂層１０２，１０３の平均熱膨張係数と、室温から１６０℃までにおけるスペーサー部１０６の平均熱膨張係数とを比較して、最大値と最小値との差が５５ｐｐｍ／℃以下となるように、基板１０１の材料と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の材料と、スペーサー部１０６の材料とを選択する。ただし、ダイシング時の破損が問題なので、ダイシング時に想定される１００℃〜１６０℃の温度範囲のみを考慮することもできる。つまり、１００℃〜１６０℃における基板１０１の平均熱膨張係数と、１００℃〜１６０℃における第１及び第２樹脂層１０２，１０３の平均熱膨張係数と、１００℃〜１００℃におけるスペーサー部１０６の平均熱膨張係数とを比較して、最大値と最小値との差が５５ｐｐｍ／℃以下となるように、基板１０１の材料と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の材料と、スペーサー部１０６の材料とを選択する。なお、ダイシング時に想定される温度範囲は、通常さらに限定された１２０℃〜１４０℃程度となる。この場合、１２０℃〜１４０℃における基板１０１の平均熱膨張係数と、１２０℃〜１４０℃における第１及び第２樹脂層１０２，１０３の平均熱膨張係数と、１２０℃〜１４０℃におけるスペーサー部１０６の平均熱膨張係数とを比較して、最大値と最小値との差が５５ｐｐｍ／℃以下となるように、基板１０１の材料と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の材料と、スペーサー部１０６の材料とを選択する。
【００４４】
以上にように、第１ウェハーレンズ１００の材料の組み合わせを適宜選択して、基板１０１と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３と、スペーサー部１０６との熱膨張係数の最大差が５５ｐｐｍ／℃以下となるようにした場合、樹脂層１０２，１０３の剥離等の問題が発生しにくくなることが実験的に確かめられた。特に、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３と、スペーサー部１０６との熱膨張係数の最大差が３５ｐｐｍ／℃以下となるようにした場合、樹脂層１０２，１０３の剥離等の問題の発生が大きく低減した。
【００４５】
以上では、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１と樹脂層１０２，１０３とスペーサー部１０６とについて熱膨張係数の差を考えたが、ＩＲカットフィルター層１０４や絞り１０５の熱膨張係数との関係で熱膨張係数の差が大きくならないことが望ましい。ただし、ＩＲカットフィルター層１０４や絞り１０５の体積は、樹脂層１０２，１０３等に比較して小さく、樹脂層１０２，１０３等について設定した上記のように狭い熱膨張係数の制限を設ける必要はない。
【００４６】
さらに望ましい条件として、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１と第１及び第２樹脂層１０２，１０３とスペーサー部１０６との曲げ弾性率の最大差が１５ＧＰａ以下となるようにする。これにより、第１ウェハーレンズ１００の切断時に比較的大きな応力が付与されても、局所的な応力集中が起こりにくくなり、第１ウェハーレンズ１００の破損が抑えられる。また、第１ウェハーレンズ１００に局所な応力が内在しにくくなり、応力の開放による第１ウェハーレンズ１００を破損を抑制できる。特に、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３と、スペーサー部１０６との曲げ弾性率の最大差が８ＧＰａ以下となるようにした場合、第１ウェハーレンズ１００を破損が大きく抑制された。なお、第１ウェハーレンズ１００段階で複合レンズ１０を切り出した場合、複合レンズ１０の光学的な諸特性は、公知の手法によって製造されたものと同等以上であった。
【００４７】
以下、第２ウェハーレンズ２００の材料の適宜選択について説明する。第２ウェハーレンズ２００についても、第１ウェハーレンズ１００と同様にダイシング時に剥離、割れ等の問題が生じる。このため、第２ウェハーレンズ２００を構成する材料の組み合わせを適宜選択して、基板１０１と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３と、スペーサー部１０６との熱膨張係数の最大差が５５ｐｐｍ／℃以下となるようにしている。これにより、ダイシング時に第１及び第２樹脂層１０２，１０３が加熱されても、各部において膨張量の差が生じにくくなり、意図しない応力の発生を回避できる。なお、第２ウェハーレンズ２００を構成する基板１０１と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３と、スペーサー部１０６とを形成する材料の熱膨張係数も、第１ウェハーレンズ１００の場合と同様に考える。つまり、第２ウェハーレンズ２００が処理される温度環境としてし、例えば室温から１６０℃までの温度範囲、１００℃〜１６０℃の温度範囲、好ましくは１２０℃〜１４０℃の温度範囲において、各材料の熱膨張係数が判断される。
【００４８】
以上にように、第２ウェハーレンズ２００の材料を適宜選択して、基板１０１と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３と、スペーサー部１０６との熱膨張係数の最大差が５５ｐｐｍ／℃以下となるようにした場合、樹脂層１０２，１０３の剥離等の問題が発生しにくくなることが実験的に確かめられた。特に、第２ウェハーレンズ２００を構成する基板１０１と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３と、スペーサー部１０６との熱膨張係数の最大差が３５ｐｐｍ／℃以下となるようにした場合、樹脂層１０２，１０３の剥離等の問題の発生が大きく低減した。
【００４９】
さらに望ましい条件として、第２ウェハーレンズ２００を構成する基板１０１と第１及び第２樹脂層１０２，１０３とスペーサー部１０６との曲げ弾性率の最大差が１５ＧＰａ以下となるようにする。これにより、第２ウェハーレンズ２００の切断時に比較的大きな応力が付与されても、局所的な応力集中が起こりにくくなり、第２ウェハーレンズ２００の破損が抑えられる。また、第２ウェハーレンズ２００に局所な応力が内在しにくくなり、応力の開放による第２ウェハーレンズ２００を破損を抑制できる。特に、第２ウェハーレンズ２００を構成する基板１０１と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３と、スペーサー部１０６との曲げ弾性率の最大差が８ＧＰａ以下となるようにした場合、第２ウェハーレンズ１００を破損が大きく抑制された。
【００５０】
以上では、第１ウェハーレンズ１００を構成する材料の組み合わせの熱膨張係数と、第２ウェハーレンズ２００を構成する材料の組み合わせの熱膨張係数とを個別に説明したが、両ウェハーレンズ１００，２００が接合された状態でダイシングが行われる場合、第１ウェハーレンズ１００を構成する材料の熱膨張係数と、第２ウェハーレンズ２００を構成する材料の熱膨張係数との差が大きくなりすぎないようにする必要がある。具体的には、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１の熱膨張係数と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の熱膨張係数と、スペーサー部１０６の熱膨張係数と、第２ウェハーレンズ２００を構成する基板１０１の熱膨張係数と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の熱膨張係数と、スペーサー部１０６の熱膨張係数との最大差が５５ｐｐｍ／℃以下となるようにする。また、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１の曲げ弾性率と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の曲げ弾性率と、スペーサー部１０６の曲げ弾性率と、第２ウェハーレンズ２００を構成する基板１０１の曲げ弾性率と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の曲げ弾性率と、スペーサー部１０６の曲げ弾性率との最大差が１５ＧＰａ以下（好ましくは８ＧＰａ以下）となるようにする。
【００５１】
Ｃ）ウェハーレンズ及び複合レンズの製造方法
図３、図４（Ａ）〜４（Ｆ）を参照しつつ、ウェハーレンズ１００の製造工程について説明する。なお、以下では第１樹脂層１０２の成形について説明するが、第２樹脂層１０３の成形についても同様の工程を行う。
【００５２】
まず、研削加工等によって第１樹脂層１０２の最終形状に対応するマスター型３０（図４（Ａ）参照）を作製する（ステップＳ１１）。次に、マスター型３０上に樹脂材料４１ｂを塗布し、マスター型３０の上方からサブマスター基板４２を押圧しながら不図示のＵＶ発生装置により紫外線を照射させ、間に挟まれた樹脂材料４１ｂを光硬化させる（ステップＳ１２）。この際、樹脂材料４１ｂにマスター型３０の第１転写面３１が転写され、樹脂材料４１ｂに第２転写面４３（第２光学転写面及び第２フランジ転写面）が形成される。これにより、サブマスター成形部４１が形成される。なお、サブマスター基板４２上の転写位置を変えて本工程のサブマスター型硬化工程（ステップＳ１２）と次工程のサブマスター型離型工程（ステップＳ１３）とを繰り返し、第２転写面４３をさらにアレイ状に形成してもよい。
【００５３】
次に、図４（Ｂ）に示すように、マスター型３０からサブマスター成形部４１とサブマスター基板４２とを一体として離型することで、サブマスター型４０が作製される（ステップＳ１３）。その後、図示を省略するが、サブマスター型４０の第２転写面４３上に無機酸化物膜を形成する。無機酸化物膜は、例えば真空蒸着やスパッタリング等によって形成する。さらに、この無機酸化物膜上に離型剤を塗布する。
【００５４】
次に、以上の工程で得たサブマスター型４０を利用して、ウェハーレンズ１００を作製する。まず、図４（Ｃ）に示すように、基板１０１上にＩＲカットフィルター層１０４を形成する（ステップＳ１４）。ＩＲカットフィルター層１０４は、例えば真空蒸着、スパッタリング等によって形成する。例えば、真空蒸着によってＩＲカットフィルター層１０４を形成する場合、真空装置６０を用いて高屈折材料と低屈折材料とを基板１０１の一方の面１０１ａ上に交互に積層させる。真空装置６０の駆動装置６１の動作により、蒸着源６２から高屈折材料として例えばＴａ２Ｏ５を加熱し気化又は昇華させて基板１０１の一方の面１０１ａ上に付着させる。また、駆動装置６１の動作により、蒸着源６３から低屈折材料として例えばＳｉＯ２を加熱し気化又は昇華させて基板１０１の一方の面１０１ａ上に付着させる。ＩＲカットフィルター層１０４は、膜密度が１．５ｇ／ｃｍ３以上２．０ｇ／ｃｍ３以下となるように形成されている。
【００５５】
次に、図４（Ｄ）に示すように、基板１０１の一方の面１０１ａ上に絞り１０５を形成する（ステップＳ１５）。絞り１０５は、例えば基板１０１の面１０１ａ上に蒸着やスパッタリング等によって不透明な金属膜を成膜し、その後、開口１０５ｂを形成するためのパターニングをすることよって形成する。また、絞り１０５は、暗色のフォトレジストを成膜し、その後、開口１０５ｂを形成するためのパターニングをすることによっても形成することができる。
【００５６】
次に、図４（Ｅ）に示すように、サブマスター型４０上に樹脂１０２ｂ（第１樹脂層１０２を形成する光硬化性樹脂）を塗布し、サブマスター型４０の上方から基板１０１を押圧しながら不図示のＵＶ発生装置により紫外線を照射させ、間に挟まれた樹脂１０２ｂを光硬化させる（ステップＳ１６）。この際、樹脂１０２ｂにサブマスター型４０の第２転写面４３が転写され、樹脂１０２ｂに第１成形面１０２ａ（図２の第１光学面１１ａ及び第１フランジ面１１ｂ）が形成される。これにより、第１樹脂層１０２が形成される。なお、光硬化の後、完全に硬化させるために熱によって硬化させてもよい。
【００５７】
詳細な説明を省略するが、図５（Ａ）に示すように、サブマスター型４０と同様の構造を有するが転写面が異なるサブマスター型１４０を利用して、上述と同様の工程で基板１０１の他方の面１０１ｂに第２樹脂層１０３を形成する。
【００５８】
その後、図５（Ｂ）に示すように、一対のサブマスター型４０，１４０を離間させることにより、基板１０１と樹脂層１０２，１０３とを一体として離型する（ステップＳ１７）。
【００５９】
次に、ウェハーレンズ本体すなわち第２樹脂層１０３にシート状のスペーサー部１０６を貼り付ける（ステップＳ１８）。具体的には、スペーサー部１０６の片面に接着剤を塗布する。その後、基板１０１や第２樹脂層１０３に対してスペーサー部１０６をアライメントし、スペーサー部１０６の接着面を第２樹脂層１０３の表面に押し付けるとともに、接着剤にＵＶ光を照射して硬化させる。これにより、基板１０１と樹脂層１０２，１０３とを一体化したウェハーレンズ本体にスペーサー部１０６を固定した第１ウェハーレンズ１００が完成する。
【００６０】
以上の工程（ステップＳ１１〜Ｓ１８）と同様の工程で、第１ウェハーレンズ１００と略同様の構造を有する第２ウェハーレンズ２００が完成する。
【００６１】
その後、第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００と接合して積層レンズアレイ５００を作製するとともに、第２ウェハーレンズ２００側に撮像素子アレイ３００を貼り付ける（ステップＳ１９）。つまり、第１ウェハーレンズ１００に固定したスペーサー部１０６の端面に接着剤を塗布して第２ウェハーレンズ２００と貼り合わせてＵＶ光を照射する。これにより、第１ウェハーレンズ１００に第２ウェハーレンズ２００が固定又は接合される。次に、第２ウェハーレンズ２００に対して第１ウェハーレンズ１００の反対側に撮像素子アレイ３００を貼り付ける（ステップＳ１９）。つまり、第２ウェハーレンズ２００に固定したスペーサー部１０６の端面に接着剤を塗布して撮像素子アレイ３００と貼り合わせてＵＶ光を照射する。これにより、第１ウェハーレンズ１００に撮像素子アレイ３００が固定又は接合される。以上により、第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００と撮像素子アレイ３００とを積層した積層構造体１０００が完成する。
【００６２】
その後、図１に示すカットラインＤＸに沿ってウェハーレンズ１００，２００等を切断、すなわちダイシングする（ステップＳ２０）。ここで、カットラインＤＸは、基板１０１、第１及び第２樹脂層１０２，１０３、ＩＲカットフィルター層１０４が重なる部分に設けられており、絞り１０５上には設けられていない。このようなダイシングにより、ウェハーレンズ１００，２００等は、四角柱状に切り出され、複合レンズ１０等を積層した構造の撮像装置７００となる。
【００６３】
以上の説明では、積層構造体１０００が第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００と撮像素子アレイ３００とを備えるとして説明したが、積層構造体１０００を第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００とで構成することもできる。この場合、第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００とを積層した積層レンズアレイ５００によって積層構造体１０００を構成することになる。このような積層レンズアレイ５００をダイシングによって個片化し、別途作製した個別の撮像素子３３０と接合することもできる。なお、以下に説明する実施形態でも、積層構造体１０００に撮像素子アレイ３００を含めているが、撮像素子アレイ３００を省略して積層レンズアレイ５００で構成することもできる。
【００６４】
第１実施形態のウェハーレンズの製造方法によれば、基板１０１とスペーサー部１０６の熱膨張係数の差を５５ｐｐｍ／℃以下とするので、積層構造体１０００を構成するウェハーレンズ１００，２００又は積層レンズアレイ５００の製造や切断時に、基板１０１とスペーサー部１０６との間に膨張収縮差が生じにくくなり、これらの間に比較的大きな応力が発生しにくくなって、ウェハーレンズ１００，２００を構成するレンズ部であるレンズ要素１１，１２等が剥離したり割れたりすることを防止できる。
【００６５】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係るウェハーレンズを含む積層構造体について説明する。なお、第２実施形態のウェハーレンズの構造や製造方法は第１実施形態のウェハーレンズの構造や製造方法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。
【００６６】
図６に示すように、積層構造体１０００を構成する第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００とは、図１に示すようなスペーサー部１０６を介在させることなく直接的に接合されている。第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００との間隔等を調整するため、第１ウェハーレンズ１００に外付けで接着していたスペーサー部１０６に代えて第１ウェハーレンズ１００の第２樹脂層１０３の適所に形成された突起部２０６を用いる。
【００６７】
同様に、第２ウェハーレンズ２００と撮像素子アレイ３００とは、図１に示すようなスペーサー部１０６に代えて第１ウェハーレンズ１００の第２樹脂層１０３の適所に形成された突起部２０６を介して接合されている。
【００６８】
第１及び第２ウェハーレンズ１００，２００において、突起部２０６は、第２樹脂層１０３の成形に際して一括して形成される。つまり、図５（Ａ）に示す第２樹脂層１０３の形成段階で、第２樹脂層１０３に第１レンズ要素１１から離間して第１レンズ要素１１を囲む隆起を形成することにより、スペーサー部１０６と形状的に類似する突起部２０６を得ることができる。第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００とを接合する際には、第１ウェハーレンズ１００に設けた突起部２０６の先端側の端面２０６ｂに接着剤を塗布し、第２ウェハーレンズ２００の第１樹脂層１０２の適所に当接させてＵＶ光を照射する。第２ウェハーレンズ２００と撮像素子アレイ３００とを接合する際には、第２ウェハーレンズ２００に設けた突起部２０６の先端側の端面２０６ｂに接着剤を塗布し、撮像素子アレイ３００の対応箇所に当接させてＵＶ光を照射する。
【００６９】
本実施形態の場合、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１の熱膨張係数と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の熱膨張係数と、第２ウェハーレンズ２００を構成する基板１０１の熱膨張係数と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の熱膨張係数との最大差が５５ｐｐｍ／℃以下となるようにする。
【００７０】
また、本実施形態の場合、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１の曲げ弾性率と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の曲げ弾性率と、第２ウェハーレンズ２００を構成する基板１０１の曲げ弾性率と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の曲げ弾性率との最大差が１５ＧＰａ以下となるようにする。
【００７１】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態に係るウェハーレンズを含む積層構造体について説明する。なお、第３実施形態のウェハーレンズの構造や製造方法は第１又は第２実施形態のウェハーレンズの構造や製造方法を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態等と同様であるものとする。
【００７２】
図７に示すように、積層構造体１０００を構成する第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００とは、図１に示すようなスペーサー部１０６を介在させることなく直接的に接合されている。第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００との間隔等を調整するため、第１ウェハーレンズ１００に外付けで接着していたスペーサー部１０６に代えて第１ウェハーレンズ１００の第２樹脂層１０３の適所に形成された突起部２０６を用いる。ただし、第２ウェハーレンズ２００と撮像素子アレイ３００とは、スペーサー部１０６を介して接合されている。
【００７３】
〔第４実施形態〕
以下、第４実施形態に係るウェハーレンズを含む積層構造体について説明する。なお、第４実施形態のウェハーレンズの構造や製造方法は第１実施形態のウェハーレンズの構造や製造方法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。
【００７４】
図８に示すように、積層構造体１０００を構成する第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００とは、図１に示すようなスペーサー部１０６を介在させることなく直接接合されている。第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００との間隔等を調整するため、第１ウェハーレンズ１００の第２樹脂層３０３の肉厚に形成された平坦部３０３ｓと、第２ウェハーレンズ２００の第１樹脂層３０２の肉厚に形成された平坦部３０２ｔとを用いる。本実施形態の場合、第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００とを接合する際には、第１ウェハーレンズ１００の第２樹脂層３０３の平坦部３０３ｓと、第２ウェハーレンズ２００の第１樹脂層３０２の平坦部３０２ｔとを、接着剤によって接着する。
【００７５】
本実施形態の場合、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１の熱膨張係数と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の熱膨張係数と、第２ウェハーレンズ２００を構成する基板１０１の熱膨張係数と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の熱膨張係数と、スペーサー部１０６の熱膨張係数との最大差が５５ｐｐｍ／℃以下となるようにする。
【００７６】
また、本実施形態の場合、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１の曲げ弾性率と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の曲げ弾性率と、第２ウェハーレンズ２００を構成する基板１０１の曲げ弾性率と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の曲げ弾性率と、スペーサー部１０６の曲げ弾性率との最大差が１５ＧＰａ以下となるようにする。
【００７７】
〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態に係るウェハーレンズを含む積層構造体について説明する。なお、第５実施形態のウェハーレンズの構造や製造方法は第１実施形態又は第４実施形態のウェハーレンズの構造や製造方法を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態等と同様であるものとする。
【００７８】
図９に示すように、積層構造体１０００を構成する第２ウェハーレンズ２００と撮像素子アレイ３００とは、図１に示すようなスペーサー部１０６を介在させることなく直接接合されている。第２ウェハーレンズ２００と撮像素子アレイ３００との間隔等を調整するため、第２ウェハーレンズ２００の第２樹脂層３０３の肉厚に形成された平坦部３０３ｓを用いる。
【００７９】
第２ウェハーレンズ２００と撮像素子アレイ３００とを接合する際には、第２ウェハーレンズ２００の第２樹脂層３０３の平坦部３０３ｓと、撮像素子アレイ３００の対応箇所とを、接着剤によって接着する。
【００８０】
本実施形態の場合、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１の熱膨張係数と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の熱膨張係数と、第２ウェハーレンズ２００を構成する基板１０１の熱膨張係数と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の熱膨張係数との最大差が５５ｐｐｍ／℃以下となるようにする。
【００８１】
また、本実施形態の場合、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１の曲げ弾性率と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の曲げ弾性率と、第２ウェハーレンズ２００を構成する基板１０１の曲げ弾性率と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の曲げ弾性率との最大差が１５ＧＰａ以下となるようにする。
【００８２】
〔第６実施形態〕
以下、第６実施形態に係るウェハーレンズを含む積層構造体について説明する。なお、第６実施形態のウェハーレンズの構造や製造方法は第１実施形態又は第５実施形態のウェハーレンズの構造や製造方法を変形したものであり、特に説明しない部分は第１実施形態等と同様であるものとする。
【００８３】
図１０に示すように、積層構造体１０００は、第１ウェハーレンズ１００と撮像素子アレイ３００とで構成される。第１ウェハーレンズ１００と撮像素子アレイ３００とは、図１に示すようなスペーサー部１０６を介在させることなく直接接合されている。第２ウェハーレンズ２００と撮像素子アレイ３００との間隔等を調整するため、第２ウェハーレンズ２００の第２樹脂層３０３の肉厚に形成された平坦部３０３ｓを用いる。
【００８４】
第１ウェハーレンズ１００と撮像素子アレイ３００とを接合する際には、第１ウェハーレンズ１００の第２樹脂層３０３の平坦部３０３ｓと、撮像素子アレイ３００の対応箇所とを、接着剤によって接着する。
【００８５】
本実施形態の場合、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１の熱膨張係数と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の熱膨張係数との最大差が５５ｐｐｍ／℃以下となるようにする。
【００８６】
また、本実施形態の場合、第１ウェハーレンズ１００を構成する基板１０１の曲げ弾性率と、第１及び第２樹脂層１０２，１０３の曲げ弾性率との最大差が１５ＧＰａ以下となるようにする。
【００８７】
〔実施例〕
積層構造体１０００を実際に作製し、これを個片化することによって、積層された複合レンズ１０を製造し、実施形態の製造方法の評価を行なった。結果は、以下の表１のようなものとなった。
【表１】
2013001055.tif 000003
表１において、面Ｓ１〜Ｓ４は、ウェハーレンズ１００，２００の物体側から数えた面を意味し、成形面１０２ａ，１０３ａを意味する。
【００８８】
実施例１では、第１ウェハーレンズ１００の基板１０１として、０．５ｍｍ厚で直径１０ｃｍのガラスエポキシ基板（三菱化成ＰＧＥ−６７７１）を準備し、基板１０１の両面１０１ａ，１０１ｂ上に、総厚１．２μｍのＩＲカットフィルター層１０４を形成した。基板１０１の物性は、上記表１に示すとおりであり、ＩＲカットフィルター層１０４は、ＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５とを蒸着機で交互に成膜して積層したものとした。
【００８９】
次に、例えば面１０１ａ側に形成したＩＲカットフィルター層１０４上に、総厚８００ｎｍの複数層の酸化クロム層を有する金属膜を蒸着機で成膜し、その上にポジ型フォトレジストを公知の方法で塗布し乾燥させてレジスト層とした。その後、マスクを用いて、レジスト層の露光・現像処理を行い、さらに露光部の酸化クロム層をエッチングで除去し、不要なレジストを除去後、１３０℃、２分加熱して、第１レンズ要素１１に対応する開口１０５ｂを有する絞り１０５を形成した。面１０１ｂ側（又は面１０１ｂ側に形成したＩＲカットフィルター層１０４）上にも同様に絞り１０５を形成した。
【００９０】
次に、絞り１０５等を形成した基板１０１の片側の表面上にエポキシ系樹脂を滴下し、成形型で押圧しながらＵＶ光を照射し、樹脂を硬化させることで第１樹脂層１０２を形成した。同様に、基板１０１の他方の表面上にエポキシ系樹脂を滴下し、成形型で押圧しながらＵＶ光を照射し、樹脂を硬化させることで第２樹脂層１０３を形成した。
【００９１】
次いで、第１及び第２樹脂層１０２，１０３を備える基板１０１の第２樹脂層１０３側にスペーサー部１０６を接着してスペーサー付ウェハーレンズすなわち第１ウェハーレンズ１００を得た。スペーサー部１０６は、基板１０１と同じガラスエポキシ製で、第１レンズ要素１１に対応する位置に開口６ｂを有するものとした。スペーサー部１０６は、接着剤を介して第２樹脂層１０３に貼り付けられ、ＵＶ光の照射によって接着剤を硬化させることで、スペーサー部１０６を第２樹脂層１０３に固定した。
【００９２】
その後、第１ウェハーレンズ１００のスペーサー部１０６側を台座に固定し、公知のダイサーでブレードにより、回転数２００００ｒｐｍ、切断速度４ｍｍ／ｓの条件にて、第１樹脂層１０２側からダイシングを行なった。このダイシングによって個片化された平面視正方形の撮像レンズが得られた。
【００９３】
なお、表１において、熱膨張係数は、対象物をＴＭＡ（熱機械分析装置）を使用して測定し、測定結果から１２０℃〜１４０℃における平均の熱膨張係数を算出した。また、対象物の曲げ弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ  ７２０３に準拠して測定して得たものである。
【００９４】
ダイシング後の状態評価は、個片化された１０個の撮像レンズの断面を顕微鏡で観察することによって行なった。評価に際して、第１樹脂層１０２と、第２樹脂層１０３と、ＩＲカットフィルター層１０４とについて、剥離や割れの有無等の状態を観察した。また、基板１０１と、スペーサー部１０６とについて、割れの有無等の状態を観察した。これらの故障状態は、以下の４段階のレベルで判別を行なった。
（１）レベル４：樹脂層１０２，１０３及びＩＲカットフィルター層１０４における剥離や割れ、基板１０１及びスペーサー部１０６における割れ等として現れる故障が発生した撮像レンズが１０個の撮像レンズ中で０個である場合
（２）レベル３：同様の故障が発生した撮像レンズが１０個の撮像レンズ中で１個である場合
（３）レベル２：同様の故障が発生した撮像レンズが１０個の撮像レンズ中で２〜８個である場合
（４）レベル１：同様の故障が発生した撮像レンズが１０個の撮像レンズ中で８個以上である場合
【００９５】
実施例２〜８も、実施例１と同様の方法で作製したが、実施例２は、基板１０１の材料とスペーサー部１０６の材料として、ネオプリムＬ−３４３０（三菱瓦斯化学社製のポリイミド）を用い、スペーサー部１０６については、ネオプリムＬ−３４３０から得たシートに公知の方法で穴あけした。実施例３は、基板１０１の材料とスペーサー部１０６の材料として、コンポラセンＥ（荒川化学工業社製のエポキシ基を有する有機ポリシロキサン）を用い、スペーサー部１０６については、コンポラセンＥから得たシートに公知の方法で穴あけした。
【００９６】
実施例４、５は、第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００とを積層して積層レンズアレイ５００としたものである。実施例４は、撮像素子アレイ３００側にのみスペーサー部１０６を設けたものであり、図７の第３実施形態の構造に対応するものとなっており、実施例５は、第１ウェハーレンズ１００と第２ウェハーレンズ２００との双方にスペーサー部１０６を設けたものであり、図１の第１実施形態の構造に対応するものとなっている。
【００９７】
実施例６〜８は、スペーサーとしても機能する第２樹脂層１０３を設けたウェハーレンズ１００，２００である。この場合、ウェハーレンズ１００として、撮像素子アレイ３００側に窪みを形成したもの（図８に例示するような、スペーサーを別体として設けないで樹脂層がスペーサーとなっているコの字断面のレンズ）を用いて積層構造体１０００を形成する。窪みを形成する場合、絞り１０５は、黒色フィラーとエポキシ樹脂とを含有する材料をインクジェット法で塗布し乾燥して、３μｍ厚の膜を形成することで作製した。実施例６は、第１ウェハーレンズ１００の単層タイプであり、図１０の第６実施形態の構造に対応するものとなっており、実施例７、８は、図８の第４実施形態等の構造に対応するものとなっている。実施例７、８の違いは、第１樹脂層１０２の第１レンズ要素１１と、第２樹脂層１０３の第１レンズ要素１２との外縁のフランジ面１１ｂ，１２ｂで突き当て及び接着を行なうか、フランジ面１１ｂ，１２ｂの外側で突き当て及び接着を行なうかである。
【００９８】
比較例１、２、３は、実施例１、５、７にそれぞれ対応する構造を有するが、基板１０１の材料等が異なるものとなっている。
【００９９】
以上、本実施形態に係る光学素子の製造方法等について説明したが、本発明に係る光学素子の製造方法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１１ａ、１２ａ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。
【０１００】
また、上記実施形態において、ウェハーレンズ１００，２００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。例えばウェハーレンズ１００，２００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。
【０１０１】
また、上記実施形態において、ウェハーレンズ１００内に形成される第１及び第２レンズ要素１１，１２の数も、図示の９つに限らず、２つ以上の任意の複数とすることができる。この際、第１及び第２レンズ要素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、隣接するレンズ要素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。
【０１０２】
また、上記実施形態において、ウェハーレンズ１００，２００の基板１０１の一方の面１０１ａ又は他方の面１０１ｂにのみ樹脂層を設けてもよい。
【０１０３】
また、上記実施形態において、切断予定部分に絞り１０５の絞り本体１０５ａを設けていないが、ウェハーレンズ１００，２００の切断時に第１及び第２樹脂層１０２，１０３等に影響を与えなければ、切断予定部分に絞り本体１０５ａを設けてもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
６ａ…支持体、  ６ｂ…開口、  １０…複合レンズ、  １０ａ…レンズ本体、  １０ｃ…スペーサー部材、  １１，１２…レンズ要素、  １１ａ，１２ａ…光学面、  ３３０…撮像素子、  １００，２００…ウェハーレンズ、  １０１…基板、  １０２，１０３…樹脂層、  １０２ａ，１０３ａ…成形面、  １０４…カットフィルター層、  １０５…絞り、  １０６…スペーサー部、  ２０６…突起部、  ３００…撮像素子アレイ、  ５００…積層レンズアレイ、  ７００…撮像装置、  １０００…積層構造体、  第ＡＸ…軸、  ＤＸ…カットライン、  ＯＡ…光軸
【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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