(57)【要約】【課題】離型性を高めることにより、成形品の歩留まり及び生産性を高めることが可能な、凹状構造体およびその製造方法、ならびにマイクロレンズアレイおよびその製造方法を提供する。【解決手段】回転軸Ａ周りに回転する平板状の回転工具３０を準備する。次に、回転工具３０を被加工体１０Ａの表面に押し付けながら回転軸Ａ周りに回転させ、Ｘ軸に沿って移動させながらＺ軸方向に周期的に上下移動させることにより、被加工体１０Ａを切削する。これにより、被加工体１０Ａの表面に、Ｘ軸方向に沿って複数の凹部１２を形成するとともに、各凹部１２にそれぞれＺ軸方向下方に向けて湾曲する曲面状の底面１３を形成し、各凹部１２の底面１３に、Ｘ軸方向に交わる方向に延びるとともにＺ軸方向上方に突出する複数の突状稜線１４を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状構造体の製造方法であって、
回転軸周りに回転する平板状の回転工具を準備する工程と、
前記回転工具を被加工体の表面に押し付けながら前記回転軸周りに回転させ、Ｘ軸に沿って移動させながらＺ軸方向に周期的に上下移動させることにより、前記被加工体を切削する工程とを備え、
前記被加工体の前記表面に、前記Ｘ軸方向に沿って複数の凹部を形成するとともに、各凹部にそれぞれＺ軸方向下方に向けて湾曲する曲面状の底面を形成し、各凹部の前記底面に、前記Ｘ軸方向に交わる方向に延びるとともに前記Ｚ軸方向上方に突出する複数の突状稜線を形成することを特徴とする凹状構造体の製造方法。
【請求項２】
前記被加工体を切削する際、前記回転工具を前記Ｚ軸に対して傾斜させることを特徴とする請求項１記載の凹状構造体の製造方法。
【請求項３】
前記複数の凹部を形成する際、１つの前記凹部に対して前記回転工具がｎ回回転し、各凹部の前記底面には、それぞれｎ−１個の前記突状稜線が形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の凹状構造体の製造方法。
【請求項４】
各凹部は、前記Ｘ軸方向に沿う一対の外縁部と前記Ｙ軸方向に沿う一対の外縁部とを有し、前記外縁部は、それぞれ前記Ｚ軸方向下方に向けて湾曲する略楕円弧形状をもつことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の凹状構造体の製造方法。
【請求項５】
前記突状稜線の両端部を結ぶ直線は、平面から見て前記Ｙ軸に対して傾斜することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の凹状構造体の製造方法。
【請求項６】
マイクロレンズアレイの製造方法であって、
Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って配置された複数の凹部を有し、各凹部にそれぞれＺ軸方向下方に向けて湾曲する曲面状の底面が形成され、各凹部の前記底面に、前記Ｘ軸方向に交わる方向に延びるとともに前記Ｚ軸方向上方に突出する複数の突状稜線が形成された、凹状構造体を準備する工程と、
前記凹状構造体を用いて樹脂成形することにより、前記凹状構造体の前記複数の凹部に対応する複数の凸部を有する樹脂製のマイクロレンズアレイを作製する工程とを備えたことを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項７】
凹状構造体であって、
Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って配置された複数の凹部を備え、
各凹部にそれぞれＺ軸方向下方に向けて湾曲する曲面状の底面が形成され、
各凹部の前記底面に、前記Ｘ軸方向に交わる方向に延びるとともに前記Ｚ軸方向上方に突出する複数の突状稜線を形成したことを特徴とする凹状構造体。
【請求項８】
各凹部は、前記Ｘ軸方向に沿う一対の外縁部と前記Ｙ軸方向に沿う一対の外縁部とを有し、前記外縁部は、それぞれ前記Ｚ軸方向下方に向けて湾曲する略楕円弧形状をもつことを特徴とする請求項７記載の凹状構造体。
【請求項９】
前記突状稜線の両端部を結ぶ直線は、平面から見て前記Ｙ軸に対して傾斜することを特徴とする請求項７又は８記載の凹状構造体。
【請求項１０】
マイクロレンズアレイであって、
Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って配置された複数の凸部を備え、
各凸部にＺ軸方向上方に向けて湾曲する曲面状の表面が形成され、
各凸部の前記表面に、前記Ｘ軸方向に交わる方向に延びるとともに前記Ｚ軸方向下方に凹む複数の凹状溝を形成したことを特徴とするマイクロレンズアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹状構造体およびその製造方法、ならびにマイクロレンズアレイおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を集光、拡散、反射、回折等によって制御することが必要な分野、例えばディスプレイ、照明、医療、食料、光通信、コンピュータ等の分野において、マイクロレンズアレイが用いられている。このようなマイクロレンズアレイにおいては、その表面に、曲面形状をもつ複数の微細なマイクロレンズが配列されている。
【０００３】
このようなマイクロレンズアレイを作製する場合、各マイクロレンズに対応する形状の複数の微細な凹部をもつ金型を作製し、この金型の形状を樹脂に転写することによって、樹脂の表面にマイクロレンズが形成されたマイクロレンズアレイを作製することが行われている。
【０００４】
金型を用いてマイクロレンズアレイを作製する際、賦形後のマイクロレンズアレイは金型から離型される。この離型工程において、マイクロレンズアレイを金型から離型しやすくするために、金型に離型剤を塗布することが行われている。しかしながら、金型に離型剤を塗布した場合でも、離型性が不十分であったり、マイクロレンズの形状にばらつきが生じたりするおそれがある。また、離型剤を塗布するための専用の工程が必要となるため、生産性低下の要因となっている。
【０００５】
一方、非球面マイクロレンズアレイ用の金型を作成する方法として、引き切り切削による方法が知られている（特許文献１および２）。しかしながら、特許文献１および２の方法においては、金型からマイクロレンズアレイを離型する際の離型性については特に考慮されていない。また当該方法を用いた場合、複雑な曲面形状を十分高速な切削速度で加工する事は難しいと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１９８００１号公報
【特許文献２】特開２００３−１２１６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、凹状構造体の離型性を高めることにより、成形品の歩留まり及び生産性を高めることが可能な、凹状構造体およびその製造方法、ならびにマイクロレンズアレイおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施の形態による凹状構造体の製造方法は、凹状構造体の製造方法であって、回転軸周りに回転する平板状の回転工具を準備する工程と、前記回転工具を被加工体の表面に押し付けながら前記回転軸周りに回転させ、Ｘ軸に沿って移動させながらＺ軸方向に周期的に上下移動させることにより、前記被加工体を切削する工程とを備え、前記被加工体の前記表面に、前記Ｘ軸方向に沿って複数の凹部を形成するとともに、各凹部にそれぞれＺ軸方向下方に向けて湾曲する曲面状の底面を形成し、各凹部の前記底面に、前記Ｘ軸方向に交わる方向に延びるとともに前記Ｚ軸方向上方に突出する複数の突状稜線を形成することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の一実施の形態による凹状構造体の製造方法において、前記被加工体を切削する際、前記回転工具を前記Ｚ軸に対して傾斜させてもよい。
【００１０】
本発明の一実施の形態による凹状構造体の製造方法において、前記複数の凹部を形成する際、１つの前記凹部に対して前記回転工具がｎ回回転し、各凹部の前記底面には、それぞれｎ−１個の前記突状稜線が形成されてもよい。
【００１１】
本発明の一実施の形態による凹状構造体の製造方法において、各凹部は、前記Ｘ軸方向に沿う一対の外縁部と前記Ｙ軸方向に沿う一対の外縁部とを有し、前記外縁部は、それぞれ前記Ｚ軸方向下方に向けて湾曲する略楕円弧形状をもってもよい。
【００１２】
本発明の一実施の形態による凹状構造体の製造方法において、前記突状稜線の両端部を結ぶ直線は、平面から見て前記Ｙ軸に対して傾斜してもよい。
【００１３】
本発明の一実施の形態によるマイクロレンズアレイの製造方法は、マイクロレンズアレイの製造方法であって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って配置された複数の凹部を有し、各凹部にそれぞれＺ軸方向下方に向けて湾曲する曲面状の底面が形成され、各凹部の前記底面に、前記Ｘ軸方向に交わる方向に延びるとともに前記Ｚ軸方向上方に突出する複数の突状稜線が形成された、凹状構造体を準備する工程と、前記凹状構造体を用いて樹脂成形することにより、前記凹状構造体の前記複数の凹部に対応する複数の凸部を有する樹脂製のマイクロレンズアレイを作製する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の一実施の形態による凹状構造体は、凹状構造体であって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って配置された複数の凹部を備え、各凹部にそれぞれＺ軸方向下方に向けて湾曲する曲面状の底面が形成され、各凹部の前記底面に、前記Ｘ軸方向に交わる方向に延びるとともに前記Ｚ軸方向上方に突出する複数の突状稜線を形成したことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の一実施の形態による凹状構造体において、各凹部は、前記Ｘ軸方向に沿う一対の外縁部と前記Ｙ軸方向に沿う一対の外縁部とを有し、前記外縁部は、それぞれ前記Ｚ軸方向下方に向けて湾曲する略楕円弧形状をもってもよい。
【００１６】
本発明の一実施の形態による凹状構造体において、前記突状稜線の両端部を結ぶ直線は、平面から見て前記Ｙ軸に対して傾斜してもよい。
【００１７】
本発明の一実施の形態によるマイクロレンズアレイは、マイクロレンズアレイであって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って配置された複数の凸部を備え、各凸部にＺ軸方向上方に向けて湾曲する曲面状の表面が形成され、各凸部の前記表面に、前記Ｘ軸方向に交わる方向に延びるとともに前記Ｚ軸方向下方に凹む複数の凹状溝を形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、凹状構造体の離型性を高めることにより、成形品の歩留まり及び生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る凹状構造体を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る凹状構造体の表面を示す拡大斜視図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る凹状構造体の凹部を示す拡大斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る凹状構造体の凹部を示す概略平面図である。
【図５】図５は、凹部の形状を説明するための斜視図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る凹状構造体の凹部を示す断面図である。
【図７】図７は、図６の部分拡大図（図６のVII部拡大図）である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイの表面を示す拡大斜視図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイの凸部を示す拡大斜視図である。
【図１０】図１０は、回転工具および被加工体を示す正面図である。
【図１１】図１１は、回転工具を示す正面図である。
【図１２】図１２は、回転工具を用いて被加工体を切削加工する状態を示す図である。
【図１３】図１３は、回転工具を用いて凹部を形成する際の回転工具の動きを模式的に示した斜視図である。
【図１４】図１４は、回転工具を用いて凹部を形成する際の回転工具の動きを模式的に示した斜視図（図１３のXIV方向矢視図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。図面は例示であり、説明のために特徴部を誇張することがあり、実物とは異なる場合がある。また、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。なお、以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。
【００２１】
（凹状構造体の構成）
まず、本発明の一実施形態に係る凹状構造体の構成について説明する。図１乃至図７は、本発明の一実施形態に係る凹状構造体を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態による凹状構造体１０は、例えば後述するマイクロレンズアレイ２０を作製するために用いられるものであり、例えば金型、樹脂型等の型であっても良い。
【００２３】
このような凹状構造体１０は、例えば全体として略直方体形状を有しており、６つの面１１を有している。これら６つの面１１のうち１つの面１１（表面１１ａ）には、以下に説明するように、複数（多数）の凹部１２が形成されている。なお、複数の凹部１２は、表面１１ａの全体に形成されていても良く、図１に示すように表面１１ａの一部に形成されていても良い。凹状構造体１０の表面１１ａに形成される凹部１２の個数は限定されるものではないが、例えば１００個〜１０００万個としても良い。また、凹状構造体１０の表面１１ａの一辺の長さは、例えば１０ｍｍ〜１００ｍｍとしても良い。
【００２４】
なお、本実施形態において、直交座標系のＸ軸およびＹ軸は、凹状構造体１０の表面１１ａの互いに直交する辺に対してそれぞれ平行に延びており、直交座標系のＺ軸は、鉛直方向（凹状構造体１０の厚み方向）に対して平行に延びている。
【００２５】
次に、図２乃至図７を参照して凹状構造体１０の凹部１２の構成についてさらに説明する。
【００２６】
図２および図３に示すように、凹状構造体１０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って、多列および多段に配置された複数の凹部１２を備えている。これら複数の凹部１２は、互いに同一の形状を有している。また、各凹部１２には、それぞれＺ軸方向下方（マイナス側）に向けて湾曲する曲面状の底面１３が形成されている。
【００２７】
図３に示すように、各凹部１２は、凹状構造体１０の表面１１ａの法線方向から見た平面視において略矩形形状をもっており、４本の外縁部１６ａ〜１６ｄを有している。平面から見た場合、４本の外縁部１６ａ〜１６ｄのうち、一対の外縁部１６ａ、１６ｃはＸ軸方向に略平行であり、他の一対の外縁部１６ｂ、１６ｄはＹ軸方向に略平行となっている。なお、外縁部１６ｂ、１６ｄは、平面から見た場合、図４に示すように、実際にはＹ軸方向に対して若干傾斜して湾曲している。また、外縁部１６ａおよび１６ｂは頂点１７ａで互いに連結され、外縁部１６ｂおよび１６ｃは頂点１７ｂで互いに連結され、外縁部１６ｃおよび１６ｄは頂点１７ｃで互いに連結され、外縁部１６ｄおよび１６ａは頂点１７ｄで互いに連結されている。各頂点１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、それぞれＺ軸方向上方（プラス側）に向けて突出している。
【００２８】
これら複数の凹部１２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って互いに接するように連続して形成されている。すなわち、各凹部１２の外縁部１６ａ〜１６ｄおよび頂点１７ａ〜１７ｄは、当該凹部１２に隣接する他の凹部１２の外縁部１６ａ〜１６ｄおよび頂点１７ａ〜１７ｄと共通している。
【００２９】
また、外縁部１６ａ〜１６ｄは、Ｚ軸方向下方（マイナス側）に向けて湾曲する略楕円弧形状をもっている。すなわち、図５に示すように、Ｘ軸方向に略平行な外縁部１６ａ、１６ｃは、それぞれ第１の楕円Ｅ１の一部を構成する略楕円弧形状をもっている。また、Ｙ軸方向に略平行な外縁部１６ｂ、１６ｄは、それぞれ第２の楕円Ｅ２の一部を構成する略楕円弧形状をもっている。この場合、第１の楕円Ｅ１と第２の楕円Ｅ２とは、互いに同一の形状であってもよく、異なる形状であっても良い。なお、本実施形態においては、第１の楕円Ｅ１と第２の楕円Ｅ２とは互いに異なる形状であり、第１の楕円Ｅ１の長軸および短軸は、それぞれ第２の楕円Ｅ２の長軸および短軸より長くなっている。なお、外縁部１６ａ〜１６ｄは、略楕円弧形状に限らず、Ｚ軸方向下方（マイナス側）に向けて湾曲する真円弧形状であってもよい。
【００３０】
なお、本明細書において「略楕円弧形状」とは、厳密な意味で楕円の一部を構成する楕円弧形状となる場合に限らず、楕円弧上に１つ又は複数の突状稜線１４（後述）が形成されている形状も含まれる。
【００３１】
また、各凹部１２の底面１３を、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に平行ないずれかの位置で切断した場合、その断面はＺ軸方向下方（マイナス側）に向けて湾曲する形状を持っている。この場合、当該湾曲形状は、略楕円弧形状であっていても良い。例えば、図５に示すように、底面１３をＸ軸方向に平行な中心線ＣＸで切断した断面は、第３の楕円Ｅ３の一部を構成する略楕円弧形状をもっている。さらに、底面１３をＹ軸方向に平行な中心線ＣＹで切断した断面は、第４の楕円Ｅ４の一部を構成する略楕円弧形状をもっている。
【００３２】
凹状構造体１０の表面１１ａの法線方向から見た平面視において各凹部１２の一辺の長さ（頂点１７ｄ、１７ａ間のＸ軸方向距離、あるいは頂点１７ａ、１７ｂ間のＹ軸方向距離をいう）は、例えば１０μｍ〜１００μｍとしても良い。また、各凹部１２は、中心線ＣＸおよび中心線ＣＹの交点Ｏ（図５参照）に対応する箇所が最も深くなっており、各凹部１２の深さ（当該交点Ｏと頂点１７ａ〜１７ｄとの間のＺ軸方向距離をいう）は、例えば１μｍ〜１００μｍとしても良い。
【００３３】
ところで、図３および図４に示すように、各凹部１２の底面１３には、それぞれ複数の微細な突状稜線１４が形成されている。各突状稜線１４の間には、後述する回転工具３０が回転することにより形成された切削面１５がそれぞれ設けられている。そして底面１３は、複数（ｎ個）の切削面１５と、複数（ｎ−１個）の突状稜線１４とによって構成されている。各底面１３に設けられる突状稜線１４の個数は、１個〜２０個としても良い。なお、図３および図４においては、底面１３は、７個の切削面１５と、６個の突状稜線１４とによって構成されている。
【００３４】
図４に示すように、凹状構造体１０の表面１１ａの法線方向から見た平面視において、突状稜線１４の両端部１４ａ、１４ｂを結ぶ直線Ｌは、Ｙ軸に対して傾斜している。この角度は、後述する切削加工時における、回転工具３０の移動速度や回転数に依存するが、例えば平面から見てＹ軸に対して０°〜４５°の角度をもっていても良い。
【００３５】
図６および図７は、凹部１２の断面を示している。このうち図６は、Ｘ軸方向に平行な中心線ＣＸ（図３および図５参照）に沿う凹部１２の垂直断面図であり、図７は、図６のVII部を部分的に拡大した図である。
【００３６】
図６および図７に示すように、各突状稜線１４は、Ｘ軸方向に交わる方向に延びるとともに、切削面１５からＺ軸方向上方（プラス側）に向けて突出している。この突状稜線１４は、後述するように回転工具３０によって切削面１５を削る際に削り残された部分である。また、図７に示すように、突状稜線１４の垂直断面は略山形状であり、突状稜線１４の高さＨは、例えば０．０５μｍ〜０．５μｍとなっている。
【００３７】
図６および図７において、曲線Ｔ１〜Ｔ３は、それぞれ後述する回転工具３０が通過する経路を示している。図７に示すように、突状稜線１４は、この回転工具３０が通過する経路Ｔ１〜Ｔ３の間に形成される。また、曲線Ｅ３は、突状稜線１４が形成されていないと仮定した場合の楕円弧状の底面１３を示しており、実質的に上述した第３の楕円Ｅ３（図５参照）に対応している。ここで、上述した突状稜線１４の高さＨとは、第３の楕円Ｅ３の接線に対して垂直な直線ＶＬに沿って測定した、突状稜線１４と第３の楕円Ｅ３との距離をいう。
【００３８】
このような凹状構造体１０の材料は問わないが、例えば、鋼、銅、チタン、アルミニウム、ニッケル等を含む金属、あるいは樹脂を用いることができる。
【００３９】
（マイクロレンズアレイの構成）
次に本発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイの構成について説明する。図８および図９は、本発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイを示す図である。
【００４０】
本実施形態によるマイクロレンズアレイ２０は、上述した凹状構造体１０を用いて作製されたものである。このようなマイクロレンズアレイ２０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って配置され、それぞれ平面視略矩形形状をもつ複数の凸部（マイクロレンズ）２２を備えている。
【００４１】
各凸部２２は、４つの外縁部２６ａ〜２６ｄを有している。各外縁部２６ａ〜２６ｄは、それぞれＺ軸方向上方（プラス側）に向けて湾曲する略楕円弧形状をもっている。また、外縁部２６ａおよび２６ｂは谷部２７ａで互いに連結され、外縁部２６ｂおよび２６ｃは谷部２７ｂで互いに連結され、外縁部２６ｃおよび２６ｄは谷部２７ｃで互いに連結され、外縁部２６ｄおよび２６ａは谷部２７ｄで互いに連結されている。各谷部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄは、Ｚ軸方向下方（マイナス側）に向けて陥没している。
【００４２】
さらに、各凸部２２にはＺ軸方向上方（プラス側）に向けて湾曲する曲面状の表面２３が形成されている。この表面２３は、例えばＺ軸方向下方（マイナス側）から入射した光を、集光、拡散、反射および／または回折させる役割を果たす。
【００４３】
各凸部２２の表面２３には、Ｚ軸方向下方（マイナス側）に凹む複数の凹状溝２４が形成されている。各凹状溝２４は、Ｘ軸方向に交わる方向に延びており、平面から見てＹ軸に対して０°〜３０°の角度で傾斜している。
【００４４】
このようなマイクロレンズアレイ２０の材料は問わないが、例えば、ポリメタクリル酸メチル、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネイト、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヒドロキシヒドロメタアクリレート、ポリビニルピロリドン等の合成樹脂材料を挙げることができる。
【００４５】
なお、図８および図９に示すマイクロレンズアレイ２０は、上述した凹状構造体１０を用いて作製されたものであり、マイクロレンズアレイ２０の表面形状は、凹状構造体１０の表面形状をそのまま転写した形状となっている。すなわち、マイクロレンズアレイ２０の凸部２２、表面２３、凹状溝２４、外縁部２６ａ〜２６ｄ、および谷部２７ａ〜２７ｄは、それぞれ上述した凹状構造体１０の凹部１２、底面１３、突状稜線１４、外縁部１６ａ〜１６ｄ、および谷部２７ａ〜２７ｄを転写した形状となっているので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４６】
（凹状構造体の製造方法）
次に、図１乃至図７に示す凹状構造体１０を製造する方法について、図１０乃至図１２を用いて説明する。
【００４７】
まず、図１０に示すように、凹状構造体１０を作製するための直方体状の被加工体１０Ａを準備する。
【００４８】
また、被加工体１０Ａを加工するための平板状の回転工具３０を準備する。この回転工具３０は、回転軸Ａ周りに回転するものであり、扇形状又は四分の一円状の刃先部３１を有している。また、刃先部３１は、回転軸Ａに沿って延びる垂直縁３２と、垂直縁３２に直交する水平縁３３と、垂直縁３２と水平縁３３との間に延びる曲線縁３４とを有している。
【００４９】
次に、回転工具３０を図示しない精密切削加工機に取り付け、この回転工具３０を回転軸Ａの周りに回転させる。
【００５０】
なお、刃先部３１の垂直縁３２は、実際は回転軸Ａに対して曲線縁３４の反対側に数μｍ程度飛び出している（図１１参照）。このような飛び出し（オーバーハング）があると、その部分が回転しながら被加工体１０Ａに当たった際に加工不良を生じるおそれがある。このような加工不良を防止するため、切削加工時に、回転工具３０をＺ軸に対して例えば１０°〜４５°程度傾斜させることが好ましい（図１０および図１２参照）。
【００５１】
続いて、回転工具３０を被加工体１０Ａの表面に押し付けながら、Ｘ軸に沿って等速で移動させ、被加工体１０Ａを切削加工する。この間、回転工具３０は、Ｚ軸方向に沿って周期的に上下移動する。すなわち、回転工具３０は、各凹部１２の外縁部１６ｂ、１６ｄ近傍を形成する際、Ｚ軸方向上方に移動し、各凹部１２の中央部（中心線ＣＹ）近傍を形成する際、Ｚ軸方向下方に移動する。これにより、被加工体１０Ａ上にＸ軸方向に沿って複数の凹部１２が形成される。
【００５２】
この際、図１２に示すように、回転工具３０は、１つの凹部１２に対して複数回回転しながら、被加工体１０Ａを切削する。この場合、回転工具３０は、Ｘ軸プラス方向からマイナス方向（図１２の右方向から左方向）に移動し、かつ回転軸Ａの周りにＺ軸方向上方から見て反時計回りに回転する。
【００５３】
すなわち、回転工具３０がＸ軸に沿って移動しながら一回転することにより（図１２のｔ１）、第１の切削面１５（１５ａ）が形成される。続いて、回転工具３０がＸ軸に沿って移動しながら次に一回転することにより（図１２のｔ２）、第２の切削面１５（１５ｂ）が形成される。一方、第１の切削面１５（１５ａ）と第２の切削面１５（１５ｂ）との間には、回転工具３０が通過しなかった領域である突状稜線１４が残存する。なお、図１２において、突状稜線１４の形状はＺ軸方向に誇張して描いている。
【００５４】
このように、回転工具３０がＸ軸に沿って移動しながら複数回繰り返し回転することにより、複数の切削面１５が順次形成され、互いに隣接する２つの切削面１５の間には突状稜線１４が形成される。すなわち１つの凹部１２を形成する間、回転工具３０がｎ回回転すると、凹部１２の底面１３には、それぞれｎ個の切削面１５とｎ−１個の突状稜線１４とが形成される。
【００５５】
また、回転工具３０が回転しながらＸ軸方向に移動するため、突状稜線１４の両端部１４ａ、１４ｂを結ぶ直線Ｌは、平面から見てＹ軸に対して傾斜する（図４参照）。
【００５６】
このように、被加工体１０Ａの表面には、Ｘ軸方向に沿って複数の凹部１２が形成されるとともに、各凹部１２にそれぞれＺ軸方向下方に向けて湾曲する曲面状の底面１３が形成される。また、各凹部１２の底面１３には、複数の突状稜線１４が形成される。これら複数の突状稜線１４は、回転工具３０によって凹部１２の底面１３が形成される際に、当該底面１３と一体となって同一工程で形成される。
【００５７】
このようにしてＸ軸方向に沿って複数の凹部１２を形成した後、回転工具３０をＹ軸方向にずらす。続いて、上記と同様にして、回転工具３０をＸ軸に沿って移動させながらＺ軸方向に周期的に上下移動させることにより、被加工体１０Ａを切削する。このような作業を繰り返すことにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って多列および多段に配置された複数の凹部１２を有する凹状構造体１０（図１乃至図７参照）が得られる。
【００５８】
なお、図１３および図１４は、凹部１２を形成する際の回転工具３０の動きを模式的に示した斜視図である。図１３および図１４において、回転工具３０が１つの凹部１２を形成する際に５回転する場合を例にとって示している。この場合、回転工具３０は、回転軸Ａの周りに回転しながら、Ｘ軸方向プラス側からＸ軸方向マイナス側に向けて移動する。また、符号ｔ１〜ｔ５は、１つの凹部１２を形成する際、回転工具３０が第１回目の回転から第５回目の回転を行う間に通過する軌跡をそれぞれ立体的に示したものである。さらに面Ｐは、被加工体１０Ａの表面を示している。図１４に示すように、回転工具３０の軌跡を示す立体ｔ１〜ｔ５の間には、それぞれ薄い筋状の凹溝Ｇが形成されている。この４本の凹溝Ｇが、上述した突状稜線１４に対応している。
【００５９】
（マイクロレンズアレイの製造方法）
次に、図８および図９に示すに示すマイクロレンズアレイ２０を製造する方法について説明する。
【００６０】
まず、熱可塑性樹脂又は光硬化性樹脂からなる材料樹脂と、上述した凹状構造体１０とを準備する。このうち材料樹脂は、例えば直方体形状をもち、平坦な表面を有していても良い。次に、凹状構造体１０の複数の凹部１２を材料樹脂に転写することにより、材料樹脂の表面に複数の凸部（マイクロレンズ）２２を形成する。
【００６１】
この場合、熱可塑性樹脂からなる材料樹脂をガラス転移温度以上に加熱した状態で、凹状構造体１０を押圧することによりインプリントする。続いて、これらを冷却し、その後材料樹脂（マイクロレンズアレイ２０）を凹状構造体１０から離型する。このようにして、凹状構造体１０の複数の凹部１２を材料樹脂に転写することにより、材料樹脂に複数の凸部２２を形成しても良い（熱ナノインプリント法）。
【００６２】
あるいは、光硬化性樹脂からなる材料樹脂に凹状構造体１０を押圧した状態で光（例えば紫外線）を照射して光硬化させた後、材料樹脂（マイクロレンズアレイ２０）を凹状構造体１０から離型する。このようにして、凹状構造体１０の複数の凹部１２を材料樹脂に転写することにより、材料樹脂に複数の凸部２２を形成しても良い（光ナノインプリント法）。
【００６３】
このようにして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って配置された複数の凸部２２を備えたマイクロレンズアレイ２０が得られる（図８および図９参照）。
【００６４】
なお、マイクロレンズアレイ２０を作製する方法としては、凹状構造体１０を用いて樹脂成形するものであれば、上述した熱ナノインプリント法および光ナノインプリント法に限られるものではない。例えば、射出形成法や押出成形法を用いても良い。
【００６５】
（本実施の形態の作用）
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００６６】
上述したように、マイクロレンズアレイ２０を作製する工程において、マイクロレンズアレイ２０を凹状構造体１０から離型する作業が行われる（離型工程）。この際、離型性が不十分であると、凸部（マイクロレンズ）２２の形状にばらつきが生じたり、製品の歩留まりが低下したりするおそれがある。
【００６７】
これに対して本実施の形態においては、凹状構造体１０の各凹部１２の底面１３に、Ｚ軸方向上方に突出する複数の微細な突状稜線１４を形成している。このように各凹部１２の底面１３に複数の微細な突状稜線１４を形成したことにより、各凹部１２の底面１３の表面エネルギーを低下させることができ、凹状構造体１０とマイクロレンズアレイ２０との相互作用を小さくすることができる（Wenzel効果）。この結果、マイクロレンズアレイ２０と凹状構造体１０との離型性を高めることができ、凸部（マイクロレンズ）２２の形状にばらつきが生じたり、製品の歩留まりが低下したりする不具合を防止することができる。
【００６８】
また本実施の形態によれば、離型剤を塗布するための専用の工程が必要でないため、マイクロレンズアレイ２０の生産性を高めることができる。さらに、仮に凹状構造体１０に離型剤を塗布する場合であっても、離型剤の量を減らすことができるので、製造コストを低下させ、かつ環境負荷を低減させることができる。
【００６９】
さらに本実施の形態によれば、凹状構造体１０に複数の凹部１２を形成するために切削加工を行う際、同時に突状稜線１４も形成される。これにより、凹状構造体１０の凹部１２を形成する工程と突状稜線１４を形成する工程とを別途に行う必要が無く、凹状構造体１０の生産性が低下するおそれがない。また、突状稜線１４を有する凹部１２をもつ凹状構造体１０を速い切削速度で加工することができる。
【実施例】
【００７０】
本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【００７１】
（１）凹状構造体１０の作製
図１乃至図７に記載の凹状構造体１０を作製した。具体的には、厚み６．３５ｍｍ、縦（Ｙ軸方向）２５ｍｍ、横（Ｘ軸方向）５０ｍｍの金属板（ＢｅＣｕ製）の表面に、機械切削装置（ＦＡＮＵＣ社製、ＲＯＢＯＮＡＮＯ）を使って、多数の凹部１２を形成した。各凹部１２には、それぞれ上方に突出する６本の突状稜線１４が形成された。なお、各凹部１２の大きさは、縦（Ｙ軸方向）２５μｍ、横（Ｘ軸方向）２５μｍとした。
【００７２】
（２）ＰＭＭＡ基材からなるマイクロレンズアレイ２０の作製
厚さ２ｍｍのシート状のポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）基材（三菱レイヨン社製、商品名アクリライト）を準備し、当該基材を１５０℃で加熱して軟化させた後、当該基材に前記凹状構造体１０を接触させて１０ＭＰａで加圧した。その後、基材を加圧したまま４０℃に冷却し、次いで凹状構造体１０を剥離することにより、マイクロレンズアレイ２０を得た。このマイクロレンズアレイ２０は、凹状構造体１０の複数の凹部１２が反転した形状をもつ、複数の凸部（マイクロレンズ）２２を有している。なお、同一の凹状構造体１０から３枚のマイクロレンズアレイ２０（実施例１〜実施例３）を作製した。
【００７３】
（評価）
このようにして得られたマイクロレンズアレイ２０（実施例１〜実施例３）の多数の凸部（マイクロレンズ）２２から、５つの凸部２２を選択した。具体的には、マイクロレンズアレイ２０の左上、右上、中央、左下および右下にそれぞれ位置する５つの凸部２２を選択した。なお、５つの凸部２２は、３枚のマイクロレンズアレイ２０のそれぞれについて同一の箇所となるようにした。次に、３枚のマイクロレンズアレイ２０（実施例１〜実施例３）について、５つの凸部２２それぞれの中央において、Ｘ軸方向に沿ってその曲率半径を測定した。同様に、上記５つの凸部２２に対応する、凹状構造体１０の５つの凹部１２について、Ｘ軸方向に沿ってその曲率半径を測定した。このようにして測定された曲率半径を、予め設定した狙い値（設計値）である曲率半径と比較した。表１には、曲率半径の測定値から狙い値を減じた数値が示されている。
【００７４】
この結果、凸部２２の曲率半径のばらつきは小さく抑えられていた。これは、マイクロレンズアレイ２０を凹状構造体１０から離型する際の離型性が良好であったことを反映しているものと考えられる。
【００７５】
【表１】
2017032596.tif 000003
【符号の説明】
【００７６】
１０        凹状構造体
１０Ａ      被加工体
１１        面
１２        凹部
１３        底面
１４        突状稜線
１５        切削面
１６ａ〜１６ｄ  外縁部
１７ａ〜１７ｄ  頂点
２０        マイクロレンズアレイ
２２        凸部（マイクロレンズ）
２３        表面
２４        凹状溝
２６ａ〜２６ｄ  外縁部
２７ａ〜２７ｄ  谷部
３０        回転工具
３１        刃先部
３２        垂直縁
３３        水平縁
３４        曲線縁
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図５】
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