(57)【要約】【課題】空気溜りのない高品質のレンズアレイを得る。【解決手段】対向する上型２２及び下型２４に成形面２２ａ，２４ａを有し、上型２２及び下型２４間にガラス基板２８及びレンズ素材３０を配置する工程と、ガラス基板２８とレンズ素材３０とを所定の成形温度に加熱する工程と、上型２２及び下型２４を接近移動させることで、ガラス基板２８とレンズ素材３０とを押圧してレンズ部３０’を形成するとともに、基板部２８’とレンズ部３０’とを接合一体化する工程とを有している。【選択図】  図１
2009096648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸状のレンズ部が、基板部の少なくとも一方の面に複数形成されたレンズアレイの製造方法において、
対向する一対の成形型の少なくとも一方に前記レンズ部を形成するレンズ成形面を有し、
前記一対の成形型間に前記基板部に対応する基板素材、及び前記レンズ部に対応するレンズ素材を配置する工程と、
前記基板素材と前記レンズ素材とを所定の成形温度に加熱する工程と、
前記一対の成形型を接近移動させることで、前記基板素材と前記レンズ素材とを押圧して前記レンズ部を形成するとともに、前記基板部と前記レンズ部とを接合一体化する工程と、を有する
ことを特徴とするレンズアレイの製造方法。
【請求項２】
前記レンズ素材と前記レンズ成形面とが球面又は非球面で接する場合に、前記レンズ素材の曲率半径は前記レンズ成形面の曲率半径よりも小さく、
前記レンズ素材の厚みは前記レンズ成形面の球欠深さと同等またはそれ以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイの製造方法。
【請求項３】
前記基板素材と前記レンズ素材とは同一種類のガラス材料である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレンズアレイの製造方法。
【請求項４】
前記基板素材と前記レンズ素材とは異種類のガラス材料であり、
レンズ素材のガラス材料は基板素材のガラス材料よりもガラス転移点が高い、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレンズアレイの製造方法。
【請求項５】
前記レンズ素材は、ボール形状、平凸形状、両凸形状、レンズ部の近似形状、ロッド形状のうちいずれかである
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレンズアレイの製造方法。
【請求項６】
前記基板素材は、平行平板形状又は所定の曲率半径を有するレンズ形状のいずれかである
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のレンズアレイの製造方法。
【請求項７】
前記レンズ素材は前記レンズ部と同一の体積を有する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレンズアレイの製造方法。
【請求項８】
前記レンズ素材は前記基板素材に埋め込まれて接合一体化される
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の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、複数のレンズの集合体であるレンズアレイを成形法によって製造するレンズアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のレンズの集合体であるレンズアレイは、照明用、光ファイバ通信用、センサー集光用などのレンズとして広く利用されている。このようなレンズアレイは、ガラス材料やプラスチック材料などの成形素材を加熱軟化させた状態で成形型で押圧し、成形される。
【０００３】
このようなレンズアレイとして、例えば特許文献１には、ガラス材料を金型間に配置して真空中で加熱軟化させ、金型の成形面をガラス材料に押圧してレンズアレイを成形する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１１６２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１によると、成形素材を用いて良好な品質のレンズアレイを得るために成形室内を真空状態にする必要がある。また、成形室内に真空状態を生成するため、密閉された成形環境を得るための真空容器と、真空容器内を減圧するための真空ポンプ等、付属装置が必要となる。付属装置が接続されることにより、装置全体が大型化するとともに複雑になる。
【０００５】
さらに、所定の真空度を得るために、真空引きの時間が必要になり、作業工程において成形品を得るまでのサイクルタイムが増加する。
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、空気溜りのない高品質のレンズアレイを得るとともに、製造工程のサイクルタイムの増加を抑制することのできるレンズアレイ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】
【０００６】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
凸状のレンズ部が、基板部の少なくとも一方の面に複数形成されたレンズアレイの製造方法において、
対向する一対の成形型の少なくとも一方に前記レンズ部を形成するレンズ成形面を有し、
前記一対の成形型間に前記基板部に対応する基板素材、及び前記レンズ部に対応するレンズ素材を配置する工程と、
前記基板素材と前記レンズ素材とを所定の成形温度に加熱する工程と、
前記一対の成形型を接近移動させることで、前記基板素材と前記レンズ素材とを押圧して前記レンズ部を形成するとともに、前記基板部と前記レンズ部とを接合一体化する工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のレンズアレイの製造方法において、
前記レンズ素材と前記レンズ成形面とが球面又は非球面で接する場合に、前記レンズ素材の曲率半径は前記レンズ成形面の曲率半径よりも小さく、前記レンズ素材の厚みは前記レンズ成形面の球欠深さと同等またはそれ以上であることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のレンズアレイの製造方法において、
前記基板素材と前記レンズ素材とは同一種類のガラス材料であることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載のレンズアレイの製造方法において、
前記基板素材と前記レンズ素材とは異種類のガラス材料であり、レンズ素材のガラス材料が基板素材のガラス材料よりもガラス転移点の高いことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のレンズアレイの製造方法において、
前記レンズ素材は、ボール形状、平凸形状、両凸形状、レンズ部の近似形状、ロッド形状のうちいずれかであることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のレンズアレイの製造方法において、
前記基板素材は、平行平板形状又は所定の曲率半径を有するレンズ形状のいずれかであることを特徴とする。
【００１１】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれかに記載のレンズアレイの製造方法において、
前記レンズ素材は前記レンズ部と同一の体積を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項８に係る発明は、請求項１〜６のいずれかに記載のレンズアレイの製造方法において、
前記レンズ素材は前記基板素材に埋め込まれて接合一体化されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、一対の成形型間に基板素材及びレンズ素材を配置する工程と、基板素材とレンズ素材とを所定の成形温度に加熱する工程と、基板素材とレンズ素材とを押圧してレンズ部を形成し基板部とレンズ部とを接合一体化する工程とを有することで、空気溜りのない高品質のレンズアレイを得ることができる。また、成形室内を真空にする必要がないので、製造工程のサイクルタイムの増加を抑制することができる。さらに、付属装置をなくすことで装置全体を簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［成形装置の説明］
図１は、レンズアレイの製造装置の部分概念を示す図である。
【００１５】
この製造装置１０は、大気圧下又は不活性ガス（Ａｒガス等）、窒素ガス（Ｎ２等）の置換下で稼動でき、真空装置を必要としない一般的なものである。この製造装置１０は、金型組立体２０を挟んで対向配置された上側プレート１２及び下側プレート１４と、上側プレート１２を下側プレート１４に向けて（矢印Ａ方向に）押圧する加圧装置２１と、を有している。
【００１６】
上側プレート１２には、上側カートリッジヒータ１６が内蔵されている。下側プレート１４には、下側カートリッジヒータ１８が内蔵されている。なお、カートリッジヒータ１６，１８の代わりに、赤外線ランプを金型組立体２０の側面周辺に配置しても構わない。
【００１７】
金型組立体２０は、加熱、成形、冷却の各工程が実行されて成形品としてのレンズアレイ３２（図２（ｃ）等参照）が得られる。成形工程では、金型組立体２０は、上側プレート１２と下側プレート１４との間に挟持された状態で加圧装置２１により押圧成形される。なお、この金型組立体２０の詳細については後述する。
［第１の実施の形態］
図２（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施の形態のレンズアレイ３２の製造方法を示す図である。図２（ａ）は、常温下での金型組立体２０の組み立て状態を示し、図２（ｂ）は、加熱下での金型組立体２０による成形状態を示し、図２（ｃ）は、成形により得られたレンズアレイ３２の外観を示している。
【００１８】
図２（ａ）において、金型組立体２０は、上型２２、下型２４、及びスリーブ２６を有している。上型２２及び下型２４は、スリーブ２６の内部で、夫々の成形面２２ａ，２４ａが対向するようにスリーブ２６の両端側から嵌挿されている。上型２２の成形面２２ａは、略平面に形成され、下型２４の成形面２４ａは、平坦な平面部の内側にレンズ面を成形可能な凹状レンズ成形部２４ａ’が複数形成されている。この凹状レンズ成形部２４ａ’の数は、成形されるレンズアレイ３２のレンズ部３０’の数に合わせて形成される。
【００１９】
なお、この凹状レンズ成形部２４ａ’は、下型２４に形成する代わりに上型２２に形成してもよい。また、上型２２及び下型２４はそれぞれ単体部品からなっているが、これに限らず、複数の別体部品を結合させて構成してもよい。例えば、下型２４の場合、平面部を有するベース型部品にレンズ成形面（凹状レンズ成形部２４ａ’）を有する入れ子型部品を嵌合させて構成してもよい。
【００２０】
上型２２、下型２４、及びスリーブ２６の材料は超硬合金、炭化珪素、ステンレス鋼などが用いられる。
次に、成形に際して金型組立体２０の組み付けについて説明する。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、下型２４の成形面２４ａの凹状レンズ成形部２４ａ’に、図３（ａ）に示すような複数の球状のレンズ素材３０を１個づつ載置する。この複数のレンズ素材３０は、レンズアレイ３２の複数のレンズ部３０’に対応する。このレンズ素材３０は、本実施形態では、ボール形状（球形状）に加工したものである。
【００２２】
この場合、図４に示すように、球状のレンズ素材３０の曲率半径ｒｇは、成形面２４ａの凹状レンズ成形部２４ａ’の曲率半径ｒｄよりも小さい（ｒｄ≧ｒｇ）のが好ましい。さらに、レンズ素材３０の厚み（ここでは直径Ｄｇ）は、凹状レンズ成形部２４ａ’の球欠深さと同じまたはそれよりも大きくするのが好ましい。これにより、下型２４の凹状レンズ成形部２４ａ’に存在していた空気は、破線の矢印Ａ方向に、中心から外周側に向けて押し出される。押し出された空気は成形完了前までにガラス基板２８と下型の成形面２４ａとの間に形成された隙間から排出されていく。こうして、成形面２４ａの凹状レンズ成形部２４ａ’と球状のレンズ素材３０との間に、空気溜りが生じるのが回避される。なお、球状のレンズ素材３０の代わりに、平凸形状、両凸形状、レンズ部の近似形状のものを用いても構わない。
【００２３】
レンズ素材３０の体積は、レンズアレイ３２のレンズ部３０’の体積と略一致するような寸法に設定される。
次いで、図２（ａ）において、下型２４に配置された複数のレンズ素材３０の上に、図３（ｂ）に示すようなガラス基板２８を載せる。このガラス基板２８は、成形品としてのレンズアレイ３２の円板状の基板部２８’に対応する。
【００２４】
このガラス基板２８は、円形の平行平板形状に加工されている。この場合、ガラス基板２８において、レンズアレイ３２のレンズ部３０’に対応する位置に、浅い球面状の凹部（図示せず）を設けてレンズ素材３０との安定性を図ってもよい。
【００２５】
なお、ガラス基板２８の形状は、レンズアレイ３２の基板部２８’の形状に合わせて選択される。例えば、レンズアレイ３２の基板部２８’が矩形状であれば矩形状のものを選択し、さらに、基板部２８’が多角形状であれば多角形状のものを選択すると良い。ガラス基板２８の体積は、レンズアレイ３２の基板部２８’の体積とほぼ一致するような寸法に設定される。
【００２６】
本実施形態では、ガラス基板２８とレンズ素材３０の材料は、同一のガラスで構成されている。同一のガラスで構成されることで、ガラス基板２８とレンズ素材３０の接合が確実に確保される。また、このガラスは、可視域において透明な光学ガラスが用いられ、ホウケイ酸系ガラス、バリウム系ガラスが比較的利用しやすい。例えば、ガラス基板２８及びレンズ素材３０として、Ｌ−ＢＳＬ７（（株）オハラ製）又はＳ−ＢＡＬ４１（（株）オハラ製）を選択できる。ただし、ガラスの種類が限定されるものではない。
【００２７】
なお、ガラス基板２８及びレンズ素材３０は、研削加工、研磨加工、あるいは溶融ガラスのプレス加工によって製作することができる。
このようにして、下型２４上に複数のレンズ素材３０とガラス基板２８を載せた状態で、下型２４の周囲にスリーブ２６を嵌挿する。さらに、スリーブ２６の上方から上型２２を嵌挿する。こうして、下型２４及び上型２２間にレンズ素材３０及びガラス基板２８を挟み込み、金型組立体２０を組み付ける。なお、組み付け順序はこれに限らない。例えば、下型２４にスリーブ２６を嵌挿してから、下型２４の成形面２４ａにレンズ素材３０を載置してもよい。
【００２８】
次に、加熱工程について説明する。
図１に示したレンズアレイの製造装置１０に、複数のレンズ素材３０及びガラス基板２８を挟み込んだ金型組立体２０を取り付ける。製造装置１０の上側カートリッジヒータ１６と下側カートリッジヒータ１８は通電された状態にあり、上側プレート１２と下側プレート１４とが成形温度になるよう加熱している。上側プレート１２と下側プレート１４を介して、金型組立体２０と複数のレンズ素材３０及びガラス基板２８は成形温度になるまで加熱される。
【００２９】
このとき、成形温度は、使用するガラスの屈伏点よりも高い温度に設定される。この成形温度のもとで、複数のレンズ素材３０及びガラス基板２８が軟化状態になる。
次に、成形工程について説明する。
【００３０】
図２（ｂ）に示すように、成形工程では、複数のレンズ素材３０及びガラス基板２８が成形温度に保持された状態で上側プレート１２を下降させて金型組立体２０を加圧する。
これにより、下型２４及び上型２２間に挟まれた複数のレンズ素材３０及びガラス基板２８は、変形しながら下型２４及び上型２２間の空間に充填されていく。変形が進行するに伴い、レンズアレイ３２の基板部２８’とレンズ部３０’とが成形される。それと同時に、基板部２８’とレンズ部３０’とは界面で接合される。
【００３１】
ここで、各レンズ素材３０は、加圧により下型２４の凹状レンズ成形部２４ａ’の中心から外周に向かって押し広げられていく。このとき、前述したように、球状の各レンズ素材３０の曲率半径は、下型２４の凹状レンズ成形部２４ａ’の曲率半径よりも小さいので、下型２４の凹状レンズ成形部２４ａ’に存在していた空気は中心から外周側に向けて押し出される。さらに、レンズ素材３０の厚みは、凹状レンズ成形部２４ａ’の球欠深さと同等またはそれよりも大きく、押し出された空気は成形完了前までにガラス基板２８と下型の成形面２４ａとの間に形成された隙間から排出されていく。
【００３２】
また、仮にレンズ素材３０と下型２４の凹状レンズ成形部２４ａ’との間に空気が残存したとしても、レンズアレイ３２のレンズ部３０’の外周の稜線部分に集中してわずかな空気溜りが形成されるに留まる。すなわち、レンズアレイ３２の各レンズ部３０’の光学面には空気がほとんど残ることはない。このため、光学性能に影響を及ぼすことはない。
【００３３】
こうして、レンズアレイ３２の所望形状が成形された時点で、上側プレート１２による加圧を止め、成形を終了する。この場合、レンズアレイ３２の所望形状を得るために、上側プレート１２の移動量（下降量）を制御してもよいし、上側プレート１２の移動量と加圧時間との関係を予め調べておいて、加圧時間を制御するようにしてもよい。
【００３４】
次に、冷却工程について説明する。
この冷却工程は、ガラスを軟化状態から固化状態に移行させ、形状を安定化させる工程である。この冷却工程では、図示していない冷却装置により、金型組立体２０を成形温度から所定温度にまで冷却する。
【００３５】
冷却時には、成形されたレンズアレイ３２の転写性確保と歪低減、及び接合の安定性を確保するため、所定の加圧状態を保持することが必要となる。このときの加圧力は、成形品に割れが発生しない程度の範囲に設定する。そして、金型組立体２０及び成形されたレンズアレイ３２が常温付近まで冷却されると冷却が完了する。冷却が完了した後は、金型組立体２０から上型２２を外して、成形されたレンズアレイ３２を取り出す。
【００３６】
図２（ｃ）は、成形されたレンズアレイ３２の外観を示している。
このレンズアレイ３２は、基板部２８’にレンズ部３０’が接合した状態となっている。なお、基板部２８’の形状は、用途に応じて円板以外のものを選択することができる。また、各レンズ部３０’は、凸形状で一定の曲率を持つ球面が形成されている。このレンズ部３０’の数は３×３の９個で、基板部２８’の一方の面上にマトリクス状に等間隔で配置されている。
【００３７】
なお、レンズ部３０’の形状および数は種々変更可能であり、前述した内容に限定されるものではない。例えば、レンズ部３０’の形状は、非球面でもかまわない。また、レンズアレイ３２は外形寸法を確保するため、必要であれば芯取り工程を追加して、余分な外径部分を削り落としてもよい。
【００３８】
さらに、芯取り工程をなくすために、スリーブ２６の内径と下型２４及び上型２２の外径とを調整しておき、成形品（レンズアレイ３２）の外径方向の変形を規制しておいてもよい。これにより、成形完了時に所望の外形寸法を有するレンズアレイ３２が得られる。また、レンズアレイ３２に反射防止などの機能を付加する場合は、後工程で表面にコーティング処理等を行う。
【００３９】
以上の製造工程では、組立工程、加熱工程、成形工程、冷却工程の順に流れを説明した。ただし、自動組立装置と組み合わせれば、夫々の部材を加熱した状態で組み立てる等により、組立工程と加熱工程の順序を入れ替えることも可能である。
【００４０】
本実施形態によれば、レンズアレイ３２は、基板部２８’及びレンズ部３０’がガラスで構成されているため、耐熱性に優れ、温度変化による性能劣化が少ないという特徴を有する。
【００４１】
さらに、本実施形態では、レンズアレイ３２を、レンズ素材３０とガラス基板２８のように、予め複数の構成部材に分割して成形することで、空気溜りのない良好な品質を得ることができる。また、真空装置が不要になるため、製造装置１０を簡略化でき、加えて製造工程のサイクルタイムを低減することができる。
［第２の実施の形態］
本実施形態では、図２（ａ）〜（ｃ）に示したレンズアレイ３２の製造方法により、異種ガラスを用いた基板部２８’とレンズ部３０’から構成されるレンズアレイ３２の製造方法について説明する。基本的な内容は、第１の実施の形態と同様であるため、これと同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
【００４２】
一般に、種類の異なる２種類のガラスは、高温下で加圧することで接合することができる。また、種類の異なる２種類のガラスには、成形後においても剥がれや割れの生じない異種ガラスの好ましい組み合わせが存在する。
【００４３】
ここでは、ガラス転移点温度の低いガラスをガラス基板２８に使用し、ガラス転移点温度の高いガラスをレンズ素材３０に使用した例を取り上げる。例えば、ガラス基板２８として、ホウケイ酸系ガラス（（株）オハラ製、ガラス転移点温度４９８℃）を用い、レンズ素材３０として、ランタン系ガラス（（株）オハラ製、ガラス転移点温度５５４℃）を用いた組み合わせを選択することができる。
【００４４】
なお、ガラス基板２８は、円形の平行平板形状に加工されている。また、レンズ素材３０は、形状の一部がレンズアレイ３２のレンズ部３０’と同一形状のものを用いる。そのようなものとして、球状のレンズ素材３０の他に、平凸形状、両凸形状、レンズ部の近似形状のレンズ素材３０を使用することができる。ただし、ガラス基板２８とレンズ素材３０は、第１実施形態と同様に、形状が特定のものに限定されることはない。
【００４５】
本実施形態のレンズアレイ３２は、図２（ｃ）で示したと同様の形状を有している。また、基板部２８’とレンズ部３０’は異なったガラス材料で構成されている。
ここで、加熱工程の成形温度下において、ガラス転移点温度の高いレンズ素材３０は固化状態にあり、ガラス転移点温度の低いガラス基板２８は軟化状態にある。
【００４６】
このため、成形工程では、各レンズ素材３０は変形しないが、ガラス基板２８は変形する状態にある。ガラス基板２８は変形しながら、上型２２と下型２４、及び複数のレンズ素材３０とで構成する空間を充填していく。各レンズ素材３０は形状が変化しない。
【００４７】
変形が進行すると、ガラス基板２８はレンズアレイ３２の基板部２８’を形成し、複数のレンズ素材３０はそのままの状態でレンズアレイ３２の各レンズ部３０’を構成する。それと同時に、形成された基板部２８’と各レンズ部３０’とは界面で接合される。
【００４８】
この場合は、各レンズ素材３０の一部が予め各レンズ部３０’を形成しているため、レンズ部３０’の光学面にはほとんど空気が残らない状態にすることができる。ここで、レンズ素材３０の厚み（ここでは直径Ｄｇ）は、凹状レンズ成形部２４ａ’の球欠深さと同等またはそれよりも大きくするのが好ましい。ガラス基板２８と下型の成形面２４ａとの間に介在する空気は成形完了前までに隙間から排出されていく。レンズ素材３０の形状によっては、該レンズ素材３０が基板部２８’の内側に入り込む場合があるが、レンズアレイ３２のレンズ部３０’の光学面にはほとんど空気が残らず、光学性能に影響はない。
【００４９】
本実施例では複数のレンズ素材３０はガラス基板２８に埋め込まれた状態になる。所望の形状が得られた段階で上側プレート１２の加圧を止めれば、レンズアレイ３２の成形が終了する。その後、金型組立体２０を常温付近まで冷却してレンズアレイ３２を取り出す。
【００５０】
なお、本実施形態では、屈伏点の高いガラスをレンズ素材３０に使用し、屈伏点の低いガラスをガラス基板２８に使用したが、これに限らない。
例えば、ガラス転移点温度の低いガラスをレンズ素材３０に使用し、ガラス転移点温度の高いガラスをガラス基板２８に用いることも可能である。この場合、レンズ素材３０として、ボール形状に加工したものを用いることができる。球状のレンズ素材３０の他に、平凸形状、両凸形状、レンズ部の近似形状のレンズ素材３０を使用することもできる。
【００５１】
本実施形態によれば、一般的な装備の製造装置１０を用いて、空気溜りのない品質の良好な、しかも異なる種類のガラスで構成されたレンズアレイ３２を得ることができる。一方のガラスは軟化しており、他のガラスは固化しているため、容積コントロールは比較的容易になる。そして、異種ガラスを組み合わせてレンズアレイ３２を成形することで、湾曲収差、色収差の改善を図ることが可能になる。さらに、単一のガラスで構成したレンズアレイ３２よりも、光学性能の改善されたレンズアレイ３２を得ることができる。
［変更例］
次に、前述した第１〜第２の実施形態の変形例について説明する。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
【００５２】
すなわち、下型２４の成形面２４ａと上型２２の成形面２２ａの少なくとも一方の配置及び形状を変更することで、種々の変形例を得ることができる。
図５は、基板部２８’の片面に複数のレンズ部３０’を隣接させて形成したレンズアレイ３２を示す図である。
【００５３】
この場合、下型２４には複数の凹状レンズ成形部２４ａ’の間隔を離さないで隣接させて形成したものを使用する。また、成形素材としては、例えば、矩形の平行平板形状のガラス基板２８と複数の球状のレンズ素材３０を使用する。この組み合わせで成形すれば、図５に示すようなレンズアレイ３２が得られる。
【００５４】
図６は、レンズアレイ３２の基板部２８’が曲率を持ったレンズ形状で、レンズ形状の基板部２８’の片面に複数のレンズ部３０’を形成したレンズアレイ３２を示す図である。
【００５５】
この場合、下型２４の成形面２４ａと上型２２の成形面２２ａを、基板部２８’のレンズ形状に合わせて曲面に形成したものを用いる。成形素材としては、例えば、基板部２８’の曲面に合わせたレンズ形状を持つガラス基板２８と、複数の平凸形状のレンズ素材３０を使用する。
【００５６】
この組み合わせで成形すれば、図６に示すようなレンズアレイ３２が得られる。
図７（ａ）（ｂ）は、各レンズ部３０’を半円柱状形状にして、これを基板部２８’に等間隔に複数配置したレンズアレイ３２を示す図である。
【００５７】
この場合、下型２４には、成形面２４ａとして凹面の半円柱状形状を等間隔に複数形成したものを使用する。さらに、成形素材として、例えば、矩形の平行平板形状のガラス基板２８と、細長い円柱状のレンズ素材３０を複数使用する。
【００５８】
この組み合わせで成形すれば、図７に示すようなレンズアレイ３２が得られる。
以上説明した変形例によれば、下型２４の成形面２４ａと上型２２の成形面２２ａの少なくとも一方の配置及び形状を変更することで、種々の形状の基板部２８’やレンズ部３０’を有するレンズアレイ３２を得ることができる。
［第３の実施の形態］
図８（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施の形態のレンズアレイ３２の製造方法を示す図である。図８（ａ）は、常温下での金型組立体２０の組み立て状態を示し、図８（ｂ）は、加熱下での金型組立体２０による成形状態を示し、図８（ｃ）は、成形により得られたレンズアレイ３２の外観を示している。
【００５９】
本実施形態では、基板部２８’の両面にレンズ部３０１’，３０２’を配置したレンズアレイ３２の製造方法について説明する。基本的な内容は、第１の実施の形態と同様であるため、これと同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
【００６０】
図８（ａ）において、上型２２と下型２４とは対向する平面の成形面２２ａ，２４ａを有している。さらに、これらの成形面２２ａ，２４ａには、各レンズ部３０１’，３０２’を形成するための凹部２２ａ’，２４ａ’が夫々９箇所に設けられている。
【００６１】
ガラス基板２８は１個で、図３（ｂ）に示したような予め円形の平行平板形状に加工されたものを使用する。なお、ガラス基板２８には、レンズアレイ３２の各レンズ部３０１’，３０２’に対応する位置にそれぞれ浅い球面状の凹部（図示せず）を設けて、レンズ素材３０１，３０２の配置の安定性を増すようにしてもよい。
【００６２】
ガラス基板２８の形状は、レンズアレイ３２の基板部２８’の形状に合わせて選択する。例えば、基板部２８’が矩形であれば矩形のもの、多角形であれば多角形のものを選択すると良い。ガラス基板２８の体積は、基板部２８’の体積とほぼ一致するように素材の寸法を調整しておく。
【００６３】
レンズ素材３０１，３０２は、図３（ａ）に示したような複数の球状のレンズ素材３０１，３０２を用いる。このようなレンズ素材３０１，３０２が、ガラス基板２８の片面に９個づつ、合計１８個が両面に配置されている。本実施形態では、レンズ素材３０１，３０２は同一径を有している。
【００６４】
ただし、レンズ素材３０１，３０２の形状、寸法、及び数は、要求される性能に応じて変更可能であり、前述した内容に限定されることはない。この球状のレンズ素材３０１，３０２の曲率半径は、空気溜りが生じないように、成形面２４ａ，２２ａの凹状レンズ成形部２４ａ’，２２ａ’の曲率半径よりも小さいのが好ましい。さらに、レンズ素材３０１，３０２の厚み（ここでは直径Ｄｇ）は、凹状レンズ成形部２４ａ’、２２ａ’の球欠深さと同じまたはそれよりも大きくするのが好ましい。
【００６５】
なお、レンズ素材３０１，３０２として、球形状以外にも、平凸形状、両凸形状、レンズ部３０１’，３０２’の形状に近似した形状のものを用いても構わない。レンズ素材３０１，３０２の体積は、レンズ部３０１’，３０２’の体積とほぼ一致するように素材の寸法を調整しておく。
【００６６】
これらガラス基板２８とレンズ素材３０１，３０２は、可視域において透明な光学ガラスが用いられる。これらガラス基板２８とレンズ素材３０１，３０２は同一のガラスで構成されている。なお、ガラスの種類が限定されることはない。また、ガラス基板２８及びレンズ素材３０１，３０２として、異種ガラスを用いて組み合わせても構わない。
【００６７】
次に、金型組立体２０の組み付け工程について説明する。
下型２４の９個の凹状レンズ成形部２４ａ’にそれぞれ９個のレンズ素材３０１を載せる。次いで、９個のレンズ素材３０１の上にガラス基板２８を載せる。さらに、このガラス基板２８の上に、上型２２の９個の凹状レンズ成形部２２ａ’に対応する位置にそれぞれ９個のレンズ素材３０２を載せる。
【００６８】
この場合、レンズ素材３０１，３０２の安定性を得るには、球形状よりも平凸形状のレンズ素材３０１，３０２を用いるとよい。この状態で、下型２４の周囲にスリーブ２６をはめ込む。さらに、スリーブ２６の上方から上型２２を嵌挿する。
【００６９】
こうして、下型２４及び上型２２間に球状のレンズ素材３０１，３０２及びガラス基板２８を挟み込み、金型組立体２０を組み付ける。
次いで、前述した実施形態と同様に、加熱工程、成形工程、冷却工程を順次実施する。冷却が終了した後、金型組立体２０から上型２２を外して、成形されたレンズアレイ３２を取り出す。
【００７０】
本実施形態によれば、空気溜りがなく品質が良好で、基板部２８’の両面にレンズ部３０１’，３０２’を有するレンズアレイ３２を得ることができる。このように、レンズ部３０１’，３０２’を基板部２８’の両面に設けたことで、短焦点化、収差改善を図ることができる。さらに、基板部２８’の片側にレンズ部３０’を配置したものよりも、光学性能の改善されたレンズアレイ３２を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】レンズアレイの製造装置の部分概念を示す図である。
【図２】（ａ）は、常温下での金型組立体の組み立て状態を示し、（ｂ）は、加熱下での金型組立体による成形状態を示し、（ｃ）は、成形により得られたレンズアレイの外観を示す図である。
【図３】（ａ）は、複数の球状のレンズ素材を示す図であり、（ｂ）は、ガラス基板の外観図である。
【図４】レンズ素材の曲率半径と成形面の曲率半径との関係を示す図である。
【図５】基板部の片面に複数のレンズ部を隣接して形成したレンズアレイを示す図である。
【図６】レンズ形状の基板部の片面に複数のレンズ部を形成したレンズアレイを示す図である
【図７】（ａ）は、各レンズ部をシリンドリカルレンズ形状にして基板部に等間隔に複数配置した図、（ｂ）は、レンズアレイを示す図である。
【図８】（ａ）は、常温下での金型組立体の組み立て状態を示し、（ｂ）は、加熱下での金型組立体による成形状態を示し、（ｃ）は、成形により得られたレンズアレイの外観を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０      レンズアレイの製造装置
１２      上側プレート
１４      下側プレート
１６      上側カートリッジヒータ
１８      下側カートリッジヒータ
２０      金型組立体
２１      加圧装置
２２      上型
２２ａ    成形面
２４      下型
２４ａ    成形面
２４ａ’  凹部
２６      スリーブ
２８      ガラス基板
２８’    基板部
３０      レンズ素材
３０１      レンズ素材
３０２      レンズ素材
３０’    レンズ部
３０１’    レンズ部
３０２’    レンズ部
３２      レンズアレイ
ｒｇ      レンズ素材の曲率半径
ｒｄ      成形面の凹状レンズ成形部の曲率半径
【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１】
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【図２】
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【図８】
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