(57)【要約】【課題】低粘度の樹脂材料を用いてもレンズ内に気泡を発生させないようにすることのできるレンズ基板の製造方法を提供する。【解決手段】透明な基板１上に凹状のレンズ形成部１１を備えた金型１０によりレンズ３を成形する製造方法であって、基板１に凸部２を形成し、凸部２を形成した位置に対し、レンズ形成部１１に樹脂材料１４を充填した金型１０によってレンズを成形する。基板１の凸部２は、基板１を基板形成金型２０によりプレス成形することで形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基板上に凹状のレンズ形成部を備えた金型によりレンズを成形するレンズ基板の製造方法において、
前記基板に凸部を形成し、該凸部を形成した位置に対し、前記レンズ形成部に樹脂材料を充填した前記金型によって前記レンズを成形することを特徴とするレンズ基板の製造方法。
【請求項２】
透明な基板上に凹状のレンズ形成部を備えた金型によりレンズを成形するレンズ基板の製造方法において、
前記基板に凸部を形成し、該凸部を形成した位置に樹脂材料を塗布し、前記金型によって前記レンズを成形することを特徴とするレンズ基板の製造方法。
【請求項３】
前記基板を基板形成金型によりプレス成形することで前記凸部を形成することを特徴とする請求項１または２記載のレンズ基板の製造方法。
【請求項４】
前記基板に前記レンズを形成する樹脂材料より粘度の高い第２の樹脂材料を塗布することで前記凸部を形成することを特徴とする請求項１または２記載のレンズ基板の製造方法。
【請求項５】
前記基板にマスクを形成し、エッチングを施した後にマスクを除去することで前記凸部を形成することを特徴とする請求項１または２記載のレンズ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は透明な基板上にレンズが成形されてなるレンズ基板の製造方法に関し、特に基板に対して金型によるプレスでレンズを成形するレンズ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、透明な基板上にレンズが成形されてなるレンズ基板が知られており、光通信装置等に用いられている。基板の材料としてはガラスまたは樹脂材が用いられ、レンズは基板上に金型によるプレスで成形される。レンズは樹脂材によって形成される。
【０００３】
プレス加工の方法としては、熱により軟化した樹脂材料を金型で押圧し、形状を樹脂材料に転写した上で冷却し、硬化させるものと、紫外線硬化樹脂を基板上に配置して金型で押圧し、形状を樹脂材料に転写した上で紫外線を照射し、硬化させるものとがある。いずれにしても、金型の形状を樹脂材料に転写するためには、金型を樹脂材料に押し付けて押圧する必要がある。このように透明な基板上に金型によるプレスでレンズを成形するレンズ基板の製造方法としては、例えば特許文献１に挙げるようなものがある。
【特許文献１】特開２００２−３５５８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７には、従来のレンズ基板の製造工程を表した断面図を示している。図７（ａ）は基板に対してレンズを成形する前の状態を表しており、この図に示すように基板５０に対して金型５１と、その周囲に設けられるダイ５４とが対向配置される。金型５１にはレンズを成形する凹状のレンズ形成部５２が設けられており、このレンズ形成部５２に軟化した樹脂材料５５が充填されている。ここで樹脂材料５５は、レンズ形成部５２よりも大きい体積が充填されており、上面は表面張力により盛り上がった状態となっている。
【０００５】
図７（ｂ）〜図７（ｄ）は、基板と金型を近づけた状態を表している。図７（ｂ）に示すように、基板５０と金型５１とを近づけると、樹脂材料５５のうち表面張力によりレンズ形成部５２より盛り上がっている部分が、基板５０の表面によって外方側に広がっていく。基板５０と金型５１とをさらに近づけると、樹脂材料５５は更に外方側に広がり、基板５０と金型５１との間に形成される表面積が広がる。
【０００６】
基板５０と金型５１との間に形成される表面積が広がることによって、図７（ｃ）に示すように、樹脂材料５５の表面張力が基板５０と金型５１との間に形成される表面を維持できなくなって、樹脂材料５５にレンズ形成部５２の中央側に向かう凹部５６が形成されることがある。このような凹部５６が形成された場合、図７（ｄ）に示すように、レンズ５７の成形が完了した状態で、形成されたレンズ５７内に気泡５８が残ることとなる。このようにレンズ５７内に気泡５８が残ると、光学性能を低下させることとなる。
【０００７】
レンズ内に気泡が残ることを防止するためには、樹脂材料に粘度の高いものを用いて、表面張力によって基板と金型との間に形成される表面を維持できるようにすることが考えられるが、粘度の高い樹脂材料を用いると、金型によって形状を充分に転写できず、形状の精度が低下して、結局光学性能を低下させることとなっていた。
【０００８】
また、通常、樹脂は熱硬化や紫外線硬化などの硬化時に、充填した樹脂の体積に対してある割合で体積収縮した状態で硬化する。この収縮が金型形状の寸法と異なった寸法で樹脂形状を決めるため、通常は設計値に対して樹脂の収縮量を反映した寸法で金型を作成している。しかしながら収縮は常に一定ではなく、成型条件や樹脂の製造ロットにも左右されるため、成型後のレンズ形状を安定して得る事が困難であった。収縮は硬化させる樹脂の体積に対する比率で決まっており、樹脂の体積が小さければ収縮量も小さくなる。
【０００９】
本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、レンズ成形時における樹脂材料の体積を小さくすると共に、低粘度の樹脂材料を用いてもレンズ内に気泡を発生させないようにすることのできるレンズ基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明に係るレンズ基板の製造方法は、透明な基板上に凹状のレンズ形成部を備えた金型によりレンズを成形するレンズ基板の製造方法において、
前記基板に凸部を形成し、該凸部を形成した位置に対し、前記レンズ形成部に樹脂材料を充填した前記金型によって前記レンズを成形することを特徴として構成されている。
【００１１】
また、本発明に係るレンズ基板の製造方法は、透明な基板上に凹状のレンズ形成部を備えた金型によりレンズを成形するレンズ基板の製造方法において、
前記基板に凸部を形成し、該凸部を形成した位置に樹脂材料を塗布し、前記金型によって前記レンズを成形することを特徴として構成されている。
【００１２】
さらに、本発明に係るレンズ基板の製造方法は、前記基板を基板形成金型によりプレス成形することで前記凸部を形成することを特徴として構成されている。
【００１３】
さらにまた、本発明に係るレンズ基板の製造方法は、前記基板に前記レンズを形成する樹脂材料より粘度の高い第２の樹脂材料を塗布することで前記凸部を形成することを特徴として構成されている。
【００１４】
そして、本発明に係るレンズ基板の製造方法は、前記基板にマスクを形成し、エッチングを施した後にマスクを除去することで前記凸部を形成することを特徴として構成されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るレンズ基板の製造方法によれば、基板に凸部を形成し、凸部を形成した位置に対し、レンズ形成部に樹脂材料を充填した金型によってレンズを成形することにより、基板と金型とを近づけた際に、樹脂材料の表面がレンズ形成部の周囲部に円滑に押し出されるので、樹脂材料の表面に凹部が発生するのを防止することができ、成形したレンズに気泡が侵入することを防止することができる。また、凸部の分だけ樹脂材料の体積を小さくすることができるので、成形時における樹脂材料の硬化に伴う収縮量を低減でき、レンズ形状誤差が少なく良好な光学特性を安定して得ることができる。
【００１６】
また、本発明に係るレンズ基板の製造方法によれば、基板に凸部を形成し、凸部を形成した位置に樹脂材料を塗布し、金型によってレンズを成形することにより、凸部の分だけ樹脂材料の体積を小さくすることができるので、成形時における樹脂材料の硬化に伴う収縮量を低減でき、レンズ形状誤差が少なく良好な光学特性を安定して得ることができる。
【００１７】
さらに、本発明に係るレンズ基板の製造方法によれば、基板を基板形成金型によりプレス成形することで凸部を形成することにより、容易に凸部を形成することができる。
【００１８】
さらにまた、本発明に係るレンズ基板の製造方法によれば、基板にレンズを形成する樹脂材料より粘度の高い第２の樹脂材料を塗布することで凸部を形成することにより、安価かつ簡易に凸部を形成することができる。
【００１９】
そして、本発明に係るレンズ基板の製造方法によれば、基板にマスクを形成し、エッチングを施した後にマスクを除去することで凸部を形成することにより、容易に凸部を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態について、図面に沿って詳細に説明する。図１には本実施形態におけるレンズ基板の断面図を示している。この図に示すように、本実施形態のレンズ基板は、透明な板状の基板１上に透明な樹脂材からなるレンズ部３が形成されてなるものである。基板１には、レンズ部３が形成される位置に凸部２が形成されており、この凸部２を覆うようにレンズ部３が形成されている。なお、基板１はガラスまたは樹脂材により形成されている。
【００２１】
このレンズ基板は、例えばガラスからなる平板であるガラス板１５に加工を施し凸部２を形成して基板１を形成し、この基板１に対して金型によってレンズ部３を形成する。図２には、ガラス板１５から基板１を形成する工程を表した断面図を示している。図２（ａ）に示すように、まず平板状のガラス板１５を用意し、また凹状の凸部形成部２１を備えた基板形成金型２０とガラス板１５とを対向させる。
【００２２】
次に図２（ｂ）に示すように、軟化させた状態のガラス板１５に基板形成金型２０をプレスして、凸部形成部２１によりガラス板１５に凸部２の形状を転写する。続いて図２（ｃ）に示すように、基板形成金型２０から離型して基板１が完成する。完成した基板１には、前述のようにレンズ部３を形成する位置に凸部２が形成されている。
【００２３】
図３には、基板１上にレンズ部３を形成する工程を表した断面図を示している。図３（ａ）は、基板１に対するレンズ部３の成形前の状態であり、この図に示すようにレンズ部３を成形する際には、まず凸部２を有する基板１と金型１０とを対向させる。金型１０の周囲部にはダイ１３が配置されている。金型１０は、レンズ部３の形状を反転させた表面を有する凹状のレンズ形成部１１を備えており、このレンズ形成部１１に軟化した樹脂材料１４が充填されている。
【００２４】
図３（ｂ）は、基板１と金型１０とを近づけた状態であり、この図に示すように基板１と金型１０とが近づくと、樹脂材料１４が基板１の凸部２の表面に被着し、外周側に広がっていく。図３（ｃ）は、さらに基板１と金型１０とを近づけた状態である。この図に示すように、樹脂材料１４は金型１０のレンズ形成部１１よりも外周側を構成する周囲部１２に広がっていく。この際、基板１に凸部２が形成されていることにより、金型１０と基板１との間隔が、レンズの形成部分の全域に渡って略同等となり、樹脂材料１４の表面が大きく広がりすぎることがない。このため、表面張力により樹脂材料１４の表面を確実に維持することができ、気泡発生の原因となる表面の破れが生じることがない。
【００２５】
図３（ｄ）は、レンズ部３が成形された状態である。この図に示すように、基板１と金型１０とをさらに近づけることで、樹脂材料１４は金型１０の外周部の位置まで行き渡り、レンズ形成部１１の位置ではレンズの形状が転写されてレンズ部３が形成される。前述のように基板１に凸部２が形成されていることにより、樹脂材料１４内に気泡が生じるのを防止することができ、完成したレンズ部３にも気泡が生じないようにすることができる。レンズ部３を形成したら、冷却して樹脂材料１４を固化させ、金型１０を離型してレンズ基板を完成させる。
【００２６】
基板１上にレンズ部３を形成する工程は、図３に示すものには限られない。図４には、基板１上にレンズ部３を形成する第２の例の工程を表した断面図を示している。この例においても、図４（ａ）に示すように、まず凸部２を有する基板１と金型１０とを対向させる。
【００２７】
次に、図４（ｂ）に示すように基板１側に樹脂材料１４を塗布する。樹脂材料１４は、基板１に形成された凸部２を覆うように塗布される。基板１に樹脂材料１４を塗布したら、図４（ｃ）に示すように金型１０を基板１に近づけて、樹脂材料１４を押圧する。樹脂材料１４は、押圧されることで金型１０の周囲部１２側に広がっていく。そして、図４（ｄ）に示すように、金型１０と基板１とを所定の位置まで近づけることにより、樹脂材料１４は金型１０の外周部の位置まで行き渡り、レンズ形成部１１の位置ではレンズの形状が転写されてレンズ部３が形成される。
【００２８】
金型１０は、設計値に対して樹脂の収縮量を反映した寸法で形成されているが、このように凸部２が形成された基板１に対してレンズ部３を形成することにより、凸部２の分だけ樹脂材料１４の体積を小さくすることができるので、成形時における樹脂材料１４の硬化に伴う収縮量を低減でき、レンズ形状誤差が少なく良好な光学特性を安定して得ることができる。また、この効果は第１の例の製造方法においても同様である。
【００２９】
本実施形態では、図２に示す工程で基板１に凸部２を形成したが、凸部２の形成は他の工程により行ってもよい。図５には、基板１に凸部２を形成する第２の例における工程を表した断面図を示している。図５の例では、凸部２はガラス板１５に対して樹脂材を塗布することにより形成される。図５（ａ）に示すように、最終的に形成される基板１と同じ厚みを有したガラス板１５を用意し、図５（ｂ）に示すように、ガラス板１５の表面の凸部２を形成する位置に、軟化した高粘度樹脂材料２２を塗布する。高粘度樹脂材料２２は、レンズ部３を構成する樹脂材料１４よりも高粘度の樹脂材である。
【００３０】
続いて、図５（ｃ）に示すように、凸部形成金型２３によって高粘度樹脂材料２２をプレスし、凸部２の形状を形成する。高粘度樹脂材料２２は、樹脂材料１４よりも高粘度であるため、形状の精度は樹脂材料１４を用いる場合に比べて低くなるが、その一方で凸部形成部２１によるプレス時に気泡が発生することを防止することができる。また、レンズ部３の形状は、続いて行われる樹脂材料１４によるプレスによって正確に形成されるので、凸部２の精度が低いことは問題とならない。最後に、図５（ｄ）に示すように凸部形成金型２３から離型し、凸部２を備えた基板１が形成される。
【００３１】
図６には、基板１に凸部２を形成する第３の例における工程を表した断面図を示している。図６の例では、凸部２はガラス板１５をエッチング加工することにより形成される。図６（ａ）に示すように、最終的に形成される基板１の厚みにエッチング加工により減じる厚みを加えた厚みを有したガラス板１５を用意し、図６（ｂ）に示すように、ガラス板１５の表面の凸部２を形成する位置に、マスク２４をパターニングする。
【００３２】
続いて、図６（ｃ）に示すように、ガラス板１５に対してエッチングを施し、マスク２４が被着された部分以外の肉厚を減じるように加工する。最後に、図６（ｄ）に示すようにマスク２４を除去することにより、凸部２を備えた基板１が形成される。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態におけるレンズ基板の断面図である。
【図２】ガラス板から基板を形成する工程を表した断面図である。
【図３】基板上にレンズ部を形成する工程を表した断面図である。
【図４】基板上にレンズ部を形成する第２の例における工程を表した断面図である。
【図５】基板に凸部を形成する第２の例における工程を表した断面図である。
【図６】基板に凸部を形成する第３の例における工程を表した断面図である。
【図７】従来のレンズ基板の製造工程を表した断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    基板
２    凸部
３    レンズ部
１０    金型
１１    レンズ形成部
１２    周囲部
１３    ダイ
１４    樹脂材料
１５    ガラス板
２０    基板形成金型
２１    凸部形成部
２２    高粘度樹脂材料
２３    凸部形成金型
２４    マスク
【図１】
2009126036.tif 000003
【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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