CN102896715A - 微型透镜阵列成形模的制作方法及微型透镜阵列成形模 - Google Patents

Abstract

一种微型透镜阵列成形模的制作方法及微型透镜阵列成形模，其能够削减微型透镜阵列成形模的制作成本、并且提高利用微型透镜阵列成形模成形的微型透镜阵列的精度。用于成形具有多个透镜部（16）的微型透镜阵列（15）的微型透镜阵列成形模（14）的制作方法包括：在构成微型透镜阵列成形模（14）的模基板（11）的平坦面（11a）上形成槽部（12）的槽形成工序、以及在被槽部（12）划分形成的划分平面（11b）上形成用于成形透镜部（16）的凹状的透镜模部（13）的透镜模部形成工序。

Description

微型透镜阵列成形模的制作方法及微型透镜阵列成形模

技术领域

本发明涉及一种微型透镜阵列成形模的制作方法以及微型透镜阵列成形模。

背景技术

在例如影像扫描器等中，为了会聚来自原稿的反射光并成像于光电转换元件而使用有微型透镜阵列。在专利文献1中，公开有微型透镜阵列成形用模具的制作方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11－277543号公报

发明内容

发明要解决的问题

上述专利文献1的微型透镜阵列成形用模具的制作方法包括在模基板上形成凹部的凹部形成工序、通过研磨去除在凹部形成工序中形成的凹部周围的隆起部的研磨工序、以及将冲头按入在凹部形成工序中设置的凹部中的透镜模具形成工序。如专利文献1的制作方法那样，在透镜模具形成工序之前，进行凹部形成工序及研磨工序，从而在进行透镜模具形成工序时，将利用冲头推开而形成的金属隆起部降低至不会给透镜带来影响的程度。但是，在专利文献1的制作方法中，由于需要较多的工序，因此存在制作微型透镜阵列成形用模具需要时间、并且微型透镜阵列成形用模具的成本上升这种问题。

而且，本发明人等发现，在通过以期望的间隔将上述这种冲头间断地按入而形成各透镜模具的制作方法中，除了专利文献1所公开的问题之外，还存在对透镜模具带来影响的新的问题。即，在制作微型透镜阵列成形用模具的情况下，按入冲头时的按压力传递到模基板的内部，使已经形成的相邻的透镜模具的形状发生变形。特别是，导致微型透镜阵列成形用模具被多个透镜模具密集形成的也是，该变形为较大的主要原因。

若使用产生了变形的透镜模具来成形微型透镜阵列，则存在因透镜自身变形、导致降低透镜性能这种问题。另外，在上述专利文献1的制作方法中，即使进行了凹部形成工序及研磨工序，也不能解决在透镜模具形成工序中按入冲头时的按压力传递到模基板的内部、使已经形成的相邻的透镜模具变形的问题。

本发明是鉴于这种问题而完成的，其目的在于能够削减微型透镜阵列成形模的制作成本、并且提高利用微型透镜阵列成形模成形的微型透镜阵列的精度。

用于解决问题的方案

本发明的微型透镜阵列成形模的制作方法用于成形具有多个透镜部的微型透镜阵列，其特征在于，该微型透镜阵列成形模的制作方法包括：槽形成工序，在模基板的平坦面上形成槽部，该模基板用于构成上述微型透镜阵列成形模；以及透镜模部形成工序，在被上述槽部划分形成的划分平面上形成用于成形上述透镜部的凹状的透镜模部。

本发明的微型透镜阵列成形模用于成形具有多个透镜部的微型透镜阵列，其特征在于，该微型透镜阵列成形模包括：槽部，其形成于模基板的平坦面，该模基板用于构成上述微型透镜阵列成形模；划分平面，其利用上述槽部划分形成；以及透镜模部，其用于成形上述透镜部；上述透镜模部形成于上述划分平面。

发明的效果

根据本发明，能够消减微型透镜阵列成形模的制作成本、并且提高利用微型透镜阵列成形模成形的微型透镜阵列的精度。

附图说明

图1是用于说明制作第1实施方式的微型透镜阵列成形模14的工序的图。

图2是用于说明制作第1实施方式的微型透镜阵列成形模14的工序的图。

图3是表示利用第1实施方式的微型透镜阵列成形模14成形的微型透镜阵列15的立体图。

图4是表示利用第1实施方式的微型透镜阵列成形模14成形的微型透镜阵列18的立体图。

图5是表示上下重叠微型透镜阵列18而构成的微型透镜阵列单元19的图。

图6是用于说明制作第2实施方式的微型透镜阵列成形模24的工序的图。

图7是用于说明制作第2实施方式的微型透镜阵列成形模24的工序的图。

图8是表示利用第2实施方式的微型透镜阵列成形模24成形的微型透镜阵列25的立体图。

图9是表示第3实施方式的微型透镜阵列成形模34的俯视图。

图10是表示其他实施方式的微型透镜阵列成形模44的俯视图。

图11是表示第1实施方式的变形例的微型透镜阵列成形模54的剖视图。

图12是表示利用微型透镜阵列成形模54成形的微型透镜阵列55的立体图。

图13是表示利用微型透镜阵列成形模54成形的微型透镜阵列58的立体图。

图14是表示第2实施方式的变形例的微型透镜阵列成形模64的剖视图。

图15是表示利用微型透镜阵列成形模64成形的微型透镜阵列65的立体图。

图16是用于说明制作其他实施方式的微型透镜阵列成形模的工序的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的微型透镜阵列成形模的制作方法的优选实施方式进行说明。

（第1实施方式）

在第1实施方式中，对注射成形一维微型透镜阵列的微型透镜阵列成形模14的制作方法进行说明。通常，微型透镜阵列成形模由一对成形模（例如定模和动模）构成。在此，举出一对成形模中用于成形微型透镜阵列15的透镜部16一侧的成形模来说明。

首先，准备微型透镜阵列成形模14的模基板11。在此，考虑到模基板11的加工容易性而使用铝合金。

接着，在模基板11的平坦面11a上分别以例如等间隔平行形成多个直线状的槽部12（槽形成工序）。利用该工序，平坦面11a被槽部12划分形成彼此独立的多个划分平面11b。即，槽部12形成为各个划分平面11b与其他划分平面11b之间不连续。

图1的（a）是表示在模基板11的平坦面11a上形成有槽部12的状态的俯视图。图1的（b）是沿图1的（a）所示的I-I线截取的剖视图。这种槽部12可以通过放电加工、线切割加工、铣削加工、蚀刻等任何方法来形成，但是优选的是不会在模基板11上产生变形、损伤、弯曲等。槽部12之间的尺寸是比接下来形成的透镜模部13的直径稍长的尺寸。

此外，槽部12的深度尺寸D1形成为大于透镜模部13的深度尺寸d（参照图2的（b））。而且，在槽部12的内壁12a上形成有图1的（b）所示的斜度α。斜度α形成即使当如后述那样形成透镜模部13时的冲头1的按压力所带来的变形的传输挤压槽部12、导致槽部12的相对的内壁12a之间变小时、也能够从模基板11取出成形品的角度，从而能够确保成形模的开模斜度。此外，槽部12内的体积形成为将形成透镜模部13时的冲头1的按压力所带来的变形的传输在槽部12内吸收的体积。

接着，在形成有多个槽部12的模基板11上形成凹状的透镜模部13（透镜模部形成工序）。图2的（a）是表示在划分平面11b上形成有透镜模部13的状态的俯视图。图2的（b）是沿图2的（a）所示的II－II线截取的剖视图。另外，在图2的（a）、图2的（b）中，用双点划线示出有接下来形成的透镜模部13。凹状的透镜模部13为球面或非球面的球状，相当于成形微型透镜阵列15时的后述的透镜部16。该透镜模部13通过利用如图2的（b）所示那样的、顶端形状为球面或非球面的球状的冲头1垂直按压模基板11的划分平面11b而形成。在本实施方式中，由于槽部12为直线状，所形成的透镜模部13的外周为圆形形状，因此槽部12的分别与透镜模部13相邻一侧的内壁12a与透镜模部13的外周之间为各不相同的距离。

具体地说明形成透镜模部13的工序。首先，使模基板11的一个端部侧、同时也是与槽部12相邻的划分平面11b移动到冲头1的正下方。接着，使冲头1垂直下降，按压模基板11的划分平面11b。利用该冲头1的按压使模基板11的划分平面11b塑性变形，使球状的凹部即透镜模部13a相对于划分平面11b一对一地形成。接着，使隔着与刚才形成的透镜模部13a靠近的槽部12的划分平面11b移动到冲头1的正下方。这时，如图2的（b）所示，以槽部12之间的中心位于冲头1的正下方的方式使模基板11水平移动。同样，使冲头1垂直下降，按下模基板11的划分平面11b。利用该冲头1的按下使模基板11的划分平面11b塑性变形，形成第二个透镜模部13b。

此时，如果是以往，在形成该第二个透镜模部13b时，冲头1的按压力带来的变形传输到模基板11的内部，导致已经形成的透镜模部13a变形。但是，在本实施方式中，在已经形成的透镜模部13a与接下来形成的透镜模部13b之间形成有槽部12。因此，能够使冲头1的按压力释放于槽部12。因而，冲头1的按压力带来的变形的传输不会到达相邻的透镜模部13a，而是通过挤压槽部12而停止。即，冲头1的按压力只不过使槽部12的内壁12a变形，槽部12能够防止已经形成的透镜模部13a变形。

此外，如果是以往，在形成透镜模部13时，利用冲头1推开模基板11，导致在透镜模部13的周围产生隆起部。但是，在本实施方式中，由于槽部12内的体积形成为将形成透镜模部13时的冲头1的按压力所带来的变形的传输在槽部12内吸收的体积，因此，只不过是槽部12的内壁12a向相对的内壁12b侧隆起。即，槽部12也能够防止透镜模部13周围产生隆起部。

之后也同样，冲头1在隔着槽部12的两侧形成透镜模部13，直到模基板11的另一端部侧为止。由此，能够制作在形成的所有透镜模部13中不会伴有变形、并且不会在透镜模部13的周围产生隆起部的微型透镜阵列成形模14。在使用通过上述制作方法制作的微型透镜阵列成形模14来成形微型透镜阵列15的情况下，在将熔融的丙烯酸树脂填充到透镜模部13等之后，通过脱模来成形微型透镜阵列15。

图3是表示使用微型透镜阵列成形模14成形的微型透镜阵列15的一例的立体图。由于图3所示的微型透镜阵列15是利用如上述那样没有变形的透镜模部13所成形的，因此微型透镜阵列15的透镜部16不会产生歪曲而精度优异。另外，在相邻的透镜部16之间形成利用槽部12成形的凸部17。由于凸部17的高度高于透镜部16的高度，因此能够预防微型透镜阵列15在进行保管时及装配作业等时透镜部16与作业台等直接接触，因此能够保护透镜部16。另外，也可以根据需要而删除凸部17。此外，在制作微型透镜阵列成形模14之后，也可以通过堵塞槽部12等而不形成凸部17。

另外，在上述说明中，说明了将一对成形模中的一个成形模设为如图2所示那样的微型透镜阵列成形模14的情况，但并不限于该情况。即，可以将另一个成形模也制作成如图2所示那样的微型透镜阵列成形模14。图4是表示将一对成形模的两者均设为如图2所示那样的微型透镜阵列成形模14而成形的微型透镜阵列18的一例的立体图。图4所示的微型透镜阵列18的上下的透镜部16不会产生歪曲而精度优异。同样，在以下的实施方式中也能够将一对成形模的两者作为成形透镜部的成形模。此外，图5是表示上下重叠图4所示的微型透镜阵列18而构成的微型透镜阵列单元19的图。利用各微型透镜阵列18的相对的凸部17彼此，能够在微型透镜阵列单元19上容易地决定各微型透镜阵列18之间的光轴方向的间隔。此外，在分别在凸部17上设有嵌合部的情况下，能够容易地决定各微型透镜阵列18之间在与光轴方向正交的方向上位置。即，凸部17能够用作定位构件。

（第2实施方式）

在第2实施方式中，对注射成形二维微型透镜阵列的微型透镜阵列成形模24的制作方法进行说明。在此，与第1实施方式相同，举出一对成形模中的、用于成形微型透镜阵列的透镜部一侧的成形模来说明。

首先，准备微型透镜阵列成形模24的模基板21，在模基板21的平坦面21a上形成分支的槽部22（槽形成工序）。通过该工序，平坦面21a利用槽部22划分形成彼此独立的多个划分平面21b。图6的（a）是在模基板21的平坦面21a上形成有槽部22的状态的俯视图。图6的（b）是沿图6的（a）所示的III－III线截取的剖视图。如图6的（a）所示，槽部22在沿模基板21的宽度方向延伸之后分叉成两个，之后，进一步沿模基板21的宽度方向延伸。

因而，槽部22形成为多条直线以预定角度相连接而成的形状。此外，在俯视下，划分平面21b被槽部22划分形成为五边形。

接着，在形成有多个槽部22的模基板21上形成凹状的透镜模部23（透镜模部形成工序）。图7的（a）是表示在划分平面21b上形成有透镜模部23的状态的俯视图。图7的（b）是沿图7的（a）所示的IV－IV线截取的剖视图。在本实施方式中，由于槽部22是多条直线相连接而成的形状，所形成的透镜模部23的外周为圆形形状，因此槽部22的分别与透镜模部23相邻一侧的内壁22a与透镜模部23的外周之间为各不相同的距离。

在形成透镜模部23的情况下，使模基板21的一个端部侧的划分平面21b的五边形的大致中央移动到冲头1的正下方。接着，使冲头1垂直下降，按压模基板21的划分平面21b，从而形成透镜模部23a。接着，使模基板21倾斜移动，使与刚才形成的透镜模部23a倾斜相邻的划分平面21b的五边形的大致中央移动到冲头1的正下方，同样使冲头1垂直下降，按下模基板21的划分平面21b，形成透镜模部23b。之后，一边使模基板21呈所谓的锯齿状移动，一边在隔着槽部22的两侧形成透镜模部23。

这时，与第1实施方式相同，冲头1的按压力所带来的变形的传输仅到达槽部22，能够防止已经形成的透镜模部23变形。此外，能够利用槽部22防止在透镜模部23周围产生隆起部。即，能够制作一种在形成的所有透镜模部23中不会伴有变形、并且不会使透镜模部23的周围产生隆起部的微型透镜阵列成形模24。

图8是使用微型透镜阵列成形模24成形的微型透镜阵列25的一例的立体图。由于图8所示的微型透镜阵列25如上述那样利用没有变形的透镜模部23成形，因此微型透镜阵列25的透镜部26为不产生歪曲而精度优异。另外，在相邻的透镜部26之间形成利用槽部22成形的凸部27。

（第3实施方式）

在第3实施方式中，对形成于微型透镜阵列成形模的槽部的其他形状进行说明。在此，对注射成形三列二维微型透镜阵列的微型透镜阵列成形模34进行说明。在此，也与第1实施方式以及第2实施方式相同，举出一对成形模中的、用于成形微型透镜阵列的透镜部一侧的成形模来说明。

图9是表示在模基板31的平坦面31a上形成有槽部32、在被该槽部32划分形成的划分平面31b上形成有透镜模部33的状态的俯视图。图9所示的槽部32形成为多条直线以预定角度相连接而成的形状。在本实施方式中，由于槽部32为多条直线相连接而成的形状，所形成的透镜模部33的外周为圆形形状，因此槽部32的分别与透镜模部33相邻一侧的内壁32a与透镜模部33的外周之间为各不相同的距离。此外，如图9所示，在沿模基板31的长度方向排列成三列的透镜模部33中的、中央一列的透镜模部33a周围形成的槽部32形成为在俯视下多边形即正六边形（蜂窝状）。如此，通过形成所谓蜂窝状的槽部32，能够容易地进行槽部32的加工，能够降低加工成本。

另外，在第3实施方式中，说明了在三列中的、中央一列的透镜模部33a的周围形成蜂窝状的槽部32的情况，但并不限于该情况，可以在三列中的、除中央以外的透镜模部33的周围形成蜂窝状的槽部32。此外，在三列以上的情况下也相同，能够形成蜂窝状的槽部32。

此外，槽部32的俯视观察的形状并不限于蜂窝状的槽部32。例如，也可以是围绕透镜模部43的环状的槽部42。图10是表示在模基板41的平坦面41a上形成有槽部42、在被该槽部42划分形成的划分平面41b上形成有透镜模部43的状态的俯视图。在此，槽部42形成于每个透镜模部43。在图10所示的微型透镜阵列成形模44中，由于槽部42为环状，所形成的透镜模部43的外周为圆形形状，因此槽部42的内壁42a与透镜模部43的外周之间分别为恒定的距离。此外，在图10所示的微型透镜阵列成形模44中，由于冲头1的按压力扩展为圆状，因此通过将槽部42设为环状，使按压力均等地传输到环状的槽部42。因而，能够进一步降低冲头1按压力的影响。

如此，在第1实施方式至第3实施方式的微型透镜阵列成形模的制作方法中，包括：槽形成工序，在模基板的平坦面上形成槽部；以及透镜模部形成工序，通过形成槽部而在对上述平坦面进行划分形成的划分平面上形成凹状的透镜模部。即，由于能够以较少的工序制作微型透镜阵列成形模，因此能够缩短制作时间，并且削减制作成本。此外，能够制作一种在形成的所有透镜模部中不会伴有变形、并且不会使透镜模部的周围产生隆起部的微型透镜阵列成形模。

以上，与各种实施方式一起说明了本发明，本发明并仅不限定于这些实施方式，在本发明的范围内能够进行改变等。例如，在上述第1实施方式至第3实施方式中，说明了在相邻的透镜模部之间形成有一个或两个槽部的情况，但并不限于该情况，也可以形成两个以上的槽部。

此外，在第1实施方式至第3实施方式中，说明了槽部的深度大于透镜模部的深度的情况，但并不限于该情况，也可以是槽部的深度小于透镜模部的深度的情况。

例如，图11是表示第1实施方式的微型透镜阵列成形模14的变形例的、微型透镜阵列成形模54的剖面图。在此，对与第1实施方式的微型透镜阵列成形模14相同的结构标注相同的附图标记。如图11所示，槽部52的深度尺寸D2形成为小于透镜模部13的深度尺寸d。图12是使用图11所示的微型透镜阵列成形模54而成形的微型透镜阵列55的一例的立体图，并形成有利用槽部52成形的凸部57。图13是一对成形模的两者均为如图11所示那样的微型透镜阵列成形模54而成形的微型透镜阵列58的立体图。

此外，例如，图14表示第2实施方式的微型透镜阵列成形模24的变形例的微型透镜阵列成形模64的剖面图。在此，对与第2实施方式的微型透镜阵列成形模24相同的结构标注相同的附图标记。如图14所示，槽部62的深度尺寸形成为小于透镜模部23的深度尺寸。图15是使用图14所示的微型透镜阵列成形模64而成形的微型透镜阵列65的一例的立体图，并形成有利用槽部62而成形的凸部67。

另外，在成形微型透镜阵列的情况下，也可以在向槽部填充了黑色的成形材料之后，向透镜模部填充透镜用的成形材料，从而成形微型透镜阵列。在该情况下，利用槽部成形的黑色的凸部能够作为用于防止杂散光进入相邻的透镜部中的遮光部发挥功能。在使凸部作为遮光部发挥功能的情况下，将微型透镜阵列成形模的槽部的深度可以形成为小于透镜模部的深度，也可以形成为大于透镜模部的深度，可以是任意的情况。

此外，在第1实施方式至第3实施方式中，说明了冲头1的按压力带来的变形的传输使槽部内部变形、从而防止透镜模部周围产生隆起部的情况，但防止产生隆起部并不仅限于槽部。例如，如图16所示，在第1实施方式的模基板11中，在形成槽部12之前，或形成槽部12之后，在形成透镜模部13的位置的底面设有凹陷部20。在该情况下，由于冲头1的按压力所带来的变形的传输使槽部12与凹陷部20变形，因此即使不增大槽部12内的体积，也能够防止透镜模部13的周围产生隆起部。例如，在密集形成透镜模部13而难以增大槽部12的情况下，通过形成凹陷部20，能够以不改变透镜模部13的间隔等的方式防止透镜模部13的周围产生隆起部。该凹陷部20能够形成于第1实施方式至第3实施方式的微型透镜阵列成形模（包含变形例）。

此外，在上述第1实施方式至第3实施方式（包含变形例）中，说明了在微型透镜阵列成形模中使用铝合金的情况，但并不限于该情况，也可以使用其他材质。

产业上的可利用性

本发明的微型透镜阵列成形模使用于成形微型透镜阵列的情况，该微型透镜阵列使用于影像扫描器、传真机、复印机、液晶面板等。

附图标记说明

1  冲头；11  模基板；11a  平坦面；11b  划分平面；12  槽部；13  透镜模部；14  微型透镜阵列成形模；15  微型透镜阵列；16  透镜部；17  凸部；18  微型透镜阵列；20  凹陷部；21  模基板；21a  平坦面；21b  划分平面；22  槽部；23  透镜模部；24  微型透镜阵列成形模；25  微型透镜阵列；26  透镜部；27  凸部；31  模基板；31a  平坦面；31b  划分平面；32  槽部；33  透镜模部；34  微型透镜阵列成形模；41  模基板；41a  平坦面；41b  划分平面；42  槽部；43  透镜模部；44  微型透镜阵列成形模；52  槽部；54  微型透镜阵列成形模；55  微型透镜阵列；57  凸部；58  微型透镜阵列；62  槽部；64  微型透镜阵列成形模；65  微型透镜阵列；67  凸部。

Claims (11)

1.一种微型透镜阵列成形模的制作方法，其用于成形具有多个透镜部的微型透镜阵列，其特征在于，

该微型透镜阵列成形模的制作方法包括：

槽形成工序，在模基板的平坦面上形成槽部，该模基板用于构成上述微型透镜阵列成形模；以及

透镜模部形成工序，在被上述槽部划分形成的划分平面上形成用于成形上述透镜部的凹状的透镜模部。

2.根据权利要求1所述的微型透镜阵列成形模的制作方法，其特征在于，

在上述透镜模部形成工序中，在上述划分平面上形成上述透镜模部。

3.根据权利要求1或2所述的微型透镜阵列成形模的制作方法，其特征在于，

在利用上述槽形成工序形成上述槽部之后，利用上述透镜模部形成工序形成上述透镜模部。

4.一种微型透镜阵列成形模，其用于成形具有多个透镜部的微型透镜阵列，其特征在于，

该微型透镜阵列成形模包括：

槽部，其形成于模基板的平坦面，该模基板用于构成上述微型透镜阵列成形模；

划分平面，其利用上述槽部划分形成；以及

透镜模部，其用于成形上述透镜部；

上述透镜模部形成于上述划分平面。

5.根据权利要求4所述的微型透镜阵列成形模，其特征在于，

上述槽部自上述透镜模部的距离不恒定。

6.根据权利要求5所述的微型透镜阵列成形模，其特征在于，

在正视上述模基板时，上述槽部为相互以等间隔平行地形成的直线状。

7.根据权利要求5所述的微型透镜阵列成形模，其特征在于，

在正视上述模基板时，上述槽部为连接多条直线而成的形状。

8.根据权利要求7所述的微型透镜阵列成形模，其特征在于，

上述连接多条直线而成的形状为多边形。

9.根据权利要求4所述的微型透镜阵列成形模，其特征在于，

上述槽部自上述透镜模部的距离恒定。

10.根据权利要求9所述的微型透镜阵列成形模，其特征在于，

在正视上述模基板时，上述槽部为环状。

11.根据权利要求4至10中任一项所述的微型透镜阵列成形模，其特征在于，

上述槽部的深度大于上述透镜模部的深度。

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