JP2002160223A - マイクロレンズアレイ金型を成形する装置 - Google Patents
マイクロレンズアレイ金型を成形する装置Info
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- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、極小の寸法を有する光学製品用の
精密金型を形成する装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 回転式のハーフラジアスダイアモンド切
削部材を有する成形要素を使用する、マイクロレンズ金
型及びマイクロレンズアレイ金型を形成する装置が説明
される。基板は、ダイアモンド切削部材と整列可能に配
置され、それにより切削部材は基板に金型キャビティを
ミリングすることが可能となる。本発明は、高い精度で
高いサグ及び略１００％のフィルファクタを有するレン
ズ金型を形成するために使用することが可能である。
精密金型を形成する装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 回転式のハーフラジアスダイアモンド切
削部材を有する成形要素を使用する、マイクロレンズ金
型及びマイクロレンズアレイ金型を形成する装置が説明
される。基板は、ダイアモンド切削部材と整列可能に配
置され、それにより切削部材は基板に金型キャビティを
ミリングすることが可能となる。本発明は、高い精度で
高いサグ及び略１００％のフィルファクタを有するレン
ズ金型を形成するために使用することが可能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に、改善され
たマイクロレンズ金型及びマイクロレンズの分野に関す
る。より詳細には、本発明は、マイクロレンズ又はマイ
クロレンズアレイといった高品質で極小の光学製品を成
形するために好適である精密金型を形成する方法を考慮
する。
たマイクロレンズ金型及びマイクロレンズの分野に関す
る。より詳細には、本発明は、マイクロレンズ又はマイ
クロレンズアレイといった高品質で極小の光学製品を成
形するために好適である精密金型を形成する方法を考慮
する。
【０００２】
【従来の技術】射出成形又は圧縮成形用の金型における
回転対称の光学表面は、一般的に研削又はダイアモンド
旋削のいずれかによって形成される。これらの技術は大
きい表面に対し良好に作用する一方で、小さい寸法、又
は、アレイ状の高品質な光学表面を形成するのには適し
ていない。小さい規模の単レンズ及びアレイを形成する
他の技術が利用可能であるが、形成されるレンズ幾何学
のフィルファクタ、光学精度、及び／又は、高さ又はサ
グに関し制限される。
回転対称の光学表面は、一般的に研削又はダイアモンド
旋削のいずれかによって形成される。これらの技術は大
きい表面に対し良好に作用する一方で、小さい寸法、又
は、アレイ状の高品質な光学表面を形成するのには適し
ていない。小さい規模の単レンズ及びアレイを形成する
他の技術が利用可能であるが、形成されるレンズ幾何学
のフィルファクタ、光学精度、及び／又は、高さ又はサ
グに関し制限される。
【０００３】研削は、擦り傷のない精密光学表面を形成
するために、研削表面の公転運動に依存する。しかし、
公転運動及び研削表面は、その寸法が数ミリメートル以
下の光学表面を形成する際には実用的ではなくなる。ア
レイ用に複数の表面を研削することは、一度に１つの表
面を研削し複数の部品を後からはめ合うことによっての
み行われ得る。
するために、研削表面の公転運動に依存する。しかし、
公転運動及び研削表面は、その寸法が数ミリメートル以
下の光学表面を形成する際には実用的ではなくなる。ア
レイ用に複数の表面を研削することは、一度に１つの表
面を研削し複数の部品を後からはめ合うことによっての
み行われ得る。
【０００４】ダイアモンド旋削は、寸法が最小で２ミリ
メートルまでの光学表面を形成するのに使用することが
可能であるが、セットアップが困難である。複数の光学
表面の正確な配置は、複数のセットアップによって不可
能である。複数のセットアップを必要とすることは更
に、アレイの為の機械加工の時間を増加し、それにより
ダイアモンド旋削は非常に費用がかかってしまう。
メートルまでの光学表面を形成するのに使用することが
可能であるが、セットアップが困難である。複数の光学
表面の正確な配置は、複数のセットアップによって不可
能である。複数のセットアップを必要とすることは更
に、アレイの為の機械加工の時間を増加し、それにより
ダイアモンド旋削は非常に費用がかかってしまう。
【０００５】２ミリメートル以下のマイクロレンズを形
成するのに好適なもう１つの技術は、ポリマーリフロー
である。ポリマーリフローは、ポリマーの小滴を表面上
に蒸着し、次にポリマーが溶解し、表面張力効果の影響
によって球状の形状にリフローするようポリマーを加熱
することによって行われる。真に球状の光学表面を得る
ためには、リフローレンズは互いから離されることが可
能であり、それにより丸いパターンである下にある表面
と接触する。表面において各レンズの丸いパターンを維
持するために、レンズは、互いから離されることが可能
であり、これは、アレイにおけるフィルファクタをかな
り制限する。
成するのに好適なもう１つの技術は、ポリマーリフロー
である。ポリマーリフローは、ポリマーの小滴を表面上
に蒸着し、次にポリマーが溶解し、表面張力効果の影響
によって球状の形状にリフローするようポリマーを加熱
することによって行われる。真に球状の光学表面を得る
ためには、リフローレンズは互いから離されることが可
能であり、それにより丸いパターンである下にある表面
と接触する。表面において各レンズの丸いパターンを維
持するために、レンズは、互いから離されることが可能
であり、これは、アレイにおけるフィルファクタをかな
り制限する。
【０００６】Aoyama外による「Method of Manufacturin
g Lens Array」なる名称の米国特許第５，５３６，４５
５号（１９９６年７月１６日）は、高いフィルファクタ
のリフローレンズアレイを形成する２段階の取り組み方
法を説明する。この技術を使用すると、第２の一連のレ
ンズが、第１のレンズの組の間の空隙に置かれる。この
技術は、略１００％のフィルファクタを与えることが可
能である一方で、第２のレンズの組は、下にある表面と
円形接触しないので、成形される光学表面は完全には球
状ではない。更に、リフロー技術は一般的に、重力効果
によって１００ミクロン以下のサグに制限される。ポリ
マーリフローを使用して非球面を形成することができな
い。
g Lens Array」なる名称の米国特許第５，５３６，４５
５号（１９９６年７月１６日）は、高いフィルファクタ
のリフローレンズアレイを形成する２段階の取り組み方
法を説明する。この技術を使用すると、第２の一連のレ
ンズが、第１のレンズの組の間の空隙に置かれる。この
技術は、略１００％のフィルファクタを与えることが可
能である一方で、第２のレンズの組は、下にある表面と
円形接触しないので、成形される光学表面は完全には球
状ではない。更に、リフロー技術は一般的に、重力効果
によって１００ミクロン以下のサグに制限される。ポリ
マーリフローを使用して非球面を形成することができな
い。
【０００７】グレースケールリソグラフィも、２ミリメ
ートル以下のマイクロレンズを形成する為に使用するこ
とが可能である。グレースケールリソグラフィは、略全
ての形状を形成するのに使用することが可能であり、且
つ、高いフィルファクタがレンズアレイで得られる。し
かし、グレースケールリソグラフィに使用される反応性
イオンビームエッチング及び他のエッチング加工技術
は、光学表面に正確に形成されることが可能な深さに関
して制限があり、一般的にサグは３０ミクロン以下に制
限される。
ートル以下のマイクロレンズを形成する為に使用するこ
とが可能である。グレースケールリソグラフィは、略全
ての形状を形成するのに使用することが可能であり、且
つ、高いフィルファクタがレンズアレイで得られる。し
かし、グレースケールリソグラフィに使用される反応性
イオンビームエッチング及び他のエッチング加工技術
は、光学表面に正確に形成されることが可能な深さに関
して制限があり、一般的にサグは３０ミクロン以下に制
限される。
【０００８】一般的に、高サグレンズは、結像のために
使用される高倍率又は高出力屈折レンズに関連付けられ
る。高出力屈折レンズは、きつい曲率及び急な側部を有
し、内包角と、高いサグを示唆する関連付けられる集光
又は光分散とを最大にする。像形成の場合、屈折レンズ
は、画像の波面を保つことが好適である。波面が保たれ
なくてもよい照明といった他の場合は、光学曲線がセグ
メント状のリングに切られるフレネルレンズ又は回折レ
ンズを、レンズの全体のサグを減らすよう使用すること
が可能である。マイクロレンズの場合、高出力回折レン
ズは、低サグ、高出力マイクロレンズを形成するために
は必要であるエッジにおけるリングセグメントの急勾配
と狭い間隔によって実現することができない。
使用される高倍率又は高出力屈折レンズに関連付けられ
る。高出力屈折レンズは、きつい曲率及び急な側部を有
し、内包角と、高いサグを示唆する関連付けられる集光
又は光分散とを最大にする。像形成の場合、屈折レンズ
は、画像の波面を保つことが好適である。波面が保たれ
なくてもよい照明といった他の場合は、光学曲線がセグ
メント状のリングに切られるフレネルレンズ又は回折レ
ンズを、レンズの全体のサグを減らすよう使用すること
が可能である。マイクロレンズの場合、高出力回折レン
ズは、低サグ、高出力マイクロレンズを形成するために
は必要であるエッジにおけるリングセグメントの急勾配
と狭い間隔によって実現することができない。
【０００９】Hoopman外による「Microlens Array With
Microlenses Having Modified Polygon Perimeter」な
る名称の米国特許第５，５１９，５３９号（１９９６年
５月２１日）、及び、Hoopman外による「Method of Mak
ing A Microlens Array andMold」なる名称の米国特許
第５，３００，２６３号（１９９４年４月５日）は、一
連の小さいリセプタクルにポリマーを流し込み、表面張
力によってポリマー表面が略球状の形状になることを含
むレンズアレイを形成する方法を説明する。リセプタク
ルの形状に補正が行われ表面がより球状となるようにさ
れるが、これは、フットボール状の交点をもたらし、光
学品質及び有効フィルファクタは制限される。
Microlenses Having Modified Polygon Perimeter」な
る名称の米国特許第５，５１９，５３９号（１９９６年
５月２１日）、及び、Hoopman外による「Method of Mak
ing A Microlens Array andMold」なる名称の米国特許
第５，３００，２６３号（１９９４年４月５日）は、一
連の小さいリセプタクルにポリマーを流し込み、表面張
力によってポリマー表面が略球状の形状になることを含
むレンズアレイを形成する方法を説明する。リセプタク
ルの形状に補正が行われ表面がより球状となるようにさ
れるが、これは、フットボール状の交点をもたらし、光
学品質及び有効フィルファクタは制限される。
【００１０】従って、マイクロレンズ又はマイクロレン
ズアレイといった高品質で極小の光学製品を成形するの
に好適な精密マイクロレンズ金型を形成する方法が技術
において必要である。
ズアレイといった高品質で極小の光学製品を成形するの
に好適な精密マイクロレンズ金型を形成する方法が技術
において必要である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、極
小の寸法を有する光学製品用の精密金型を形成する装置
を提供することを目的とする。
小の寸法を有する光学製品用の精密金型を形成する装置
を提供することを目的とする。
【００１２】本発明は更に、金型表面を損傷しない精密
金型を形成する装置を提供することを目的とする。
金型を形成する装置を提供することを目的とする。
【００１３】本発明は更に、進入の深さが制限されない
切削部材を使用し、金型を形成する装置を提供すること
を目的とする。
切削部材を使用し、金型を形成する装置を提供すること
を目的とする。
【００１４】本発明は更に、極小寸法の光学製品のアレ
イを成形するのに使用可能である精密金型を形成する装
置を提供することを目的とする。
イを成形するのに使用可能である精密金型を形成する装
置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、高速で回転式
のハーフラジアスダイアモンド切削部材を有する成形要
素が、基板に精密金型表面を成形するよう所定の切削パ
ターンで基板と回転式に係合することを特徴とする。
のハーフラジアスダイアモンド切削部材を有する成形要
素が、基板に精密金型表面を成形するよう所定の切削パ
ターンで基板と回転式に係合することを特徴とする。
【００１６】本発明の１つの面では、マイクロレンズア
レイ金型を成形する装置は、移動可能な基板と、移動可
能な基板をミリングする成形要素とを含み、成形要素
は、基板に所定の形状の金型キャビティをミリングする
よう配置される回転式の硬化された切削部材を有する。
レイ金型を成形する装置は、移動可能な基板と、移動可
能な基板をミリングする成形要素とを含み、成形要素
は、基板に所定の形状の金型キャビティをミリングする
よう配置される回転式の硬化された切削部材を有する。
【００１７】本発明の別の面では、本発明の装置のマイ
クロレンズ及びマイクロレンズアレイは、球状の表面、
非球状の表面、又はアナモルフィック状の表面を有す
る。
クロレンズ及びマイクロレンズアレイは、球状の表面、
非球状の表面、又はアナモルフィック状の表面を有す
る。
【００１８】本発明は以下の利点を有する。対称表面を
有するマイクロレンズといった高品質の極小寸法を有す
る光学製品を成形するために精密マイクロレンズ金型を
使用することが可能であり、成形要素は、成形される製
品に非常に正確な球面を形成するよう形作られる。
有するマイクロレンズといった高品質の極小寸法を有す
る光学製品を成形するために精密マイクロレンズ金型を
使用することが可能であり、成形要素は、成形される製
品に非常に正確な球面を形成するよう形作られる。
【００１９】本発明の上記及び他の目的、特徴、及び利
点は、以下の説明及び図面を参照することにより明らか
になろう。図面において、図面に共通する同一の特徴を
示す場合には同一の符号が使用される。
点は、以下の説明及び図面を参照することにより明らか
になろう。図面において、図面に共通する同一の特徴を
示す場合には同一の符号が使用される。
【００２０】
【発明の実施の形態】図面、特に図１乃至３を参照する
に、本発明の方法によって形成される改善されたマイク
ロレンズ金型１０、１６、及び２０が示される。
に、本発明の方法によって形成される改善されたマイク
ロレンズ金型１０、１６、及び２０が示される。
【００２１】図１では、マイクロレンズ金型１０は、以
下により詳細に説明されるように、基板１４に成形さ
れ、矩形の交点で相互接続し極小の寸法である複数の金
型キャビティ１２を有する。図２では、マイクロレンズ
金型１６は、これも以下により詳細に説明されるが、基
板１４に成形され、六角形の交点で相互接続し極小の寸
法である複数の金型キャビティ１８を有する。或いは、
図３では、マイクロレンズ金型２０は、以下に説明され
るように、基板１４に成形される単一の極小寸法を有す
る金型キャビティ（図示せず）、又は、複数のランダム
に分布された極小寸法の金型キャビティ２２を有する。
下により詳細に説明されるように、基板１４に成形さ
れ、矩形の交点で相互接続し極小の寸法である複数の金
型キャビティ１２を有する。図２では、マイクロレンズ
金型１６は、これも以下により詳細に説明されるが、基
板１４に成形され、六角形の交点で相互接続し極小の寸
法である複数の金型キャビティ１８を有する。或いは、
図３では、マイクロレンズ金型２０は、以下に説明され
るように、基板１４に成形される単一の極小寸法を有す
る金型キャビティ（図示せず）、又は、複数のランダム
に分布された極小寸法の金型キャビティ２２を有する。
【００２２】本発明の精密マイクロレンズ金型１０、１
６、２０が成形される基板１４は、例えば、ダイアモン
ドミリング工具といった非常に硬い切削工具に適合する
任意の材料から形成され得る。本発明の好適な実施例で
は、基板１４は、銅、ニッケル、ニッケル合金、ニッケ
ルめっき、黄銅、及びシリコンのうちから選択される材
料を含み、硬化ニッケルめっきが最も好適である。
６、２０が成形される基板１４は、例えば、ダイアモン
ドミリング工具といった非常に硬い切削工具に適合する
任意の材料から形成され得る。本発明の好適な実施例で
は、基板１４は、銅、ニッケル、ニッケル合金、ニッケ
ルめっき、黄銅、及びシリコンのうちから選択される材
料を含み、硬化ニッケルめっきが最も好適である。
【００２３】図４及び５を参照するに、マイクロレンズ
金型１０、１６、２０は、本発明の新規のダイアモンド
ミリング方法によって形成された。図４に示されるよう
に、基板１４にダイアモンドミリングすることによっ
て、マイクロレンズ金型１０、１６、２０のそれぞれの
基板１４に金型キャビティ１２、１８、２２を成形する
ようハーフラジアスダイアモンド切削部材２６を有する
球面成形要素２４が使用される。ダイアモンド切削部材
２６は、略平らな第１の面２８と、第１の面２８と直交
し交差する略平らな第２の面３０と、第１の面２８及び
第２の面３０の両方と（それぞれ）交差する球状の輪郭
を有する切削面３２とを有する。第１の面２８は、制御
部材３６と動作上接続され、基板１４を以下に説明され
るようにミリングするために取り付けられると、ダイア
モンド切削部材２６の回転軸３４を画成する。成形要素
２４は、基板１４に球面マイクロレンズ金型１０、１
６、又は２０（図１乃至３）を成形するために使用され
得る。球面マイクロレンズ金型１０、１６、又は２０
は、球面マイクロレンズ製品を形成するために使用され
る。
金型１０、１６、２０は、本発明の新規のダイアモンド
ミリング方法によって形成された。図４に示されるよう
に、基板１４にダイアモンドミリングすることによっ
て、マイクロレンズ金型１０、１６、２０のそれぞれの
基板１４に金型キャビティ１２、１８、２２を成形する
ようハーフラジアスダイアモンド切削部材２６を有する
球面成形要素２４が使用される。ダイアモンド切削部材
２６は、略平らな第１の面２８と、第１の面２８と直交
し交差する略平らな第２の面３０と、第１の面２８及び
第２の面３０の両方と（それぞれ）交差する球状の輪郭
を有する切削面３２とを有する。第１の面２８は、制御
部材３６と動作上接続され、基板１４を以下に説明され
るようにミリングするために取り付けられると、ダイア
モンド切削部材２６の回転軸３４を画成する。成形要素
２４は、基板１４に球面マイクロレンズ金型１０、１
６、又は２０（図１乃至３）を成形するために使用され
得る。球面マイクロレンズ金型１０、１６、又は２０
は、球面マイクロレンズ製品を形成するために使用され
る。
【００２４】図５では、他の非球面成形要素４０は非球
面ダイアモンド切削部材４１を有する。ダイアモンド切
削部材４１は、略平らな第１の面４２と、第１の面４２
と直交し交差する略平らな第２の面４６と、第１の面４
２及び第２の面４６に（それぞれ）隣接する非球面切削
面４４とを有する。第１の面４２は、制御部材４８に動
作上接続され、基板１４を以下に説明されるようにミリ
ングするために取り付けられるとダイアモンド切削部材
４１の回転軸４９を画成する。制御部材４８を有する成
形要素４０は、基板１４に非球面マイクロレンズ金型１
０、１６、又は２０（図１乃至３）を成形するよう使用
され得る。非球面マイクロレンズ金型１０、１６、又は
２０は非球面マイクロレンズ製品を形成するために使用
される。
面ダイアモンド切削部材４１を有する。ダイアモンド切
削部材４１は、略平らな第１の面４２と、第１の面４２
と直交し交差する略平らな第２の面４６と、第１の面４
２及び第２の面４６に（それぞれ）隣接する非球面切削
面４４とを有する。第１の面４２は、制御部材４８に動
作上接続され、基板１４を以下に説明されるようにミリ
ングするために取り付けられるとダイアモンド切削部材
４１の回転軸４９を画成する。制御部材４８を有する成
形要素４０は、基板１４に非球面マイクロレンズ金型１
０、１６、又は２０（図１乃至３）を成形するよう使用
され得る。非球面マイクロレンズ金型１０、１６、又は
２０は非球面マイクロレンズ製品を形成するために使用
される。
【００２５】図６を参照するに、本発明のもうひとつの
面において、極小寸法の光学製品用の精密単一マイクロ
レンズ金型（図１乃至３に示されるタイプ）を成形する
装置５０が示され、この装置は、工具ホルダ５６及び回
転制御部材５８に動作上接続される成形要素２４又は４
０を含む。成形要素２４又は４０は、線形（矢印Ｚの方
向）に移動可能な基板１４に対し固定されて整列される
回転式の硬化切削部材２６又は４１（図４及び５に明確
に示される）、好適にはダイアモンドを有する。制御部
材６４に動作上接続される基板１４は、上述されたよう
に、成形要素２４又は４０に近づくか又は遠ざかる動作
を行うよう配置される。制御部材３６又は４８、成形要
素２４又は４０、及び制御部材６４は全て、New Hampsh
ireのKeeneに所在するPrecitech, Inc.から入手可能で
あり、高精密部のダイアモンド旋削の為に特別に設計さ
れる精密空気軸受け旋盤の一部であることが好適であ
る。この実施例において、装置５０は、基板１４に所定
の形状の単一マイクロレンズ金型５２をミリングするこ
とが可能である。台５４は、金型成形加工の際に成形要
素２４又は４０及び基板１４の両方を有する装置５０を
支持するための頑丈な、振動しない基部を与えるよう使
用される。
面において、極小寸法の光学製品用の精密単一マイクロ
レンズ金型（図１乃至３に示されるタイプ）を成形する
装置５０が示され、この装置は、工具ホルダ５６及び回
転制御部材５８に動作上接続される成形要素２４又は４
０を含む。成形要素２４又は４０は、線形（矢印Ｚの方
向）に移動可能な基板１４に対し固定されて整列される
回転式の硬化切削部材２６又は４１（図４及び５に明確
に示される）、好適にはダイアモンドを有する。制御部
材６４に動作上接続される基板１４は、上述されたよう
に、成形要素２４又は４０に近づくか又は遠ざかる動作
を行うよう配置される。制御部材３６又は４８、成形要
素２４又は４０、及び制御部材６４は全て、New Hampsh
ireのKeeneに所在するPrecitech, Inc.から入手可能で
あり、高精密部のダイアモンド旋削の為に特別に設計さ
れる精密空気軸受け旋盤の一部であることが好適であ
る。この実施例において、装置５０は、基板１４に所定
の形状の単一マイクロレンズ金型５２をミリングするこ
とが可能である。台５４は、金型成形加工の際に成形要
素２４又は４０及び基板１４の両方を有する装置５０を
支持するための頑丈な、振動しない基部を与えるよう使
用される。
【００２６】図６及び７を参照するに、基板１４は、固
定される成形要素２４又は４０と相対して動作するよう
取り付けられることが好適である。図６では、装置５０
は、上述されたように基板１４に単一マイクロレンズ金
型５２を成形する。しかし、図７では、装置６０は、マ
イクロレンズ金型アレイ６２を成形するよう３次元的に
動作するよう取り付けられる基板１４を有する。柔軟に
移動することが可能である基板１４は、基板１４の動作
を制御する制御部材６４に動作上接続される。本実施例
において、制御部材６４は、図７に示されるように、Ｘ
−Ｙ−Ｚの方向における基板１４の精密に制御された動
作が可能であることが好適である。精密Ｘ−Ｙ−Ｚテー
ブル動作を有する精密空気軸受け旋盤は、New Hampshir
eのKeeneに所在するPrecitech, Inc.から入手可能であ
る。制御部材６４のＸ−Ｙ−Ｚテーブル動作は、基板１
４の成形要素２４又は４０に相対する柔軟な動作を形成
するよう用いられる。上述されたような回転制御部材５
８にしっかりと付着され、ダイアモンド切削部材２６又
は４１（図４及び５に明確に示される）を有する種類の
工具ホルダ５６は、基板１４にマイクロレンズアレイ金
型６２をミリングするよう配置される。移動可能な基板
１４を有することによって、マイクロレンズ金型キャビ
ティのアレイが基板１４に成形されることが可能であ
る。移動可能の基板１４は、最初に、マイクロレンズア
レイ金型６２における複数のうちの１つのマイクロレン
ズ金型キャビティ６２ａをミリングするよう配置され
る。複数のうちの１つのマイクロレンズ金型キャビティ
６２ａを成形した後、成形要素２４又は４０は、金型キ
ャビティ６２ａから外され、次に基板１４が制御部材６
４によって横（Ｘ−Ｙ）方向に動かされ、別のマクロレ
ンズ金型キャビティ６２ｂを成形するよう別の位置にさ
れる。この手順は、基板１４にマイクロレンズアレイ金
型６２に所望される数のマイクロレンズ金型キャビティ
が成形されるまで繰り返される。従って、これらの段階
を繰り返すことによって、移動可能な基板１４を有する
装置６０は、図１乃至３に示されるような高品質マイク
ロレンズアレイ金型６２を形成することが可能である。
定される成形要素２４又は４０と相対して動作するよう
取り付けられることが好適である。図６では、装置５０
は、上述されたように基板１４に単一マイクロレンズ金
型５２を成形する。しかし、図７では、装置６０は、マ
イクロレンズ金型アレイ６２を成形するよう３次元的に
動作するよう取り付けられる基板１４を有する。柔軟に
移動することが可能である基板１４は、基板１４の動作
を制御する制御部材６４に動作上接続される。本実施例
において、制御部材６４は、図７に示されるように、Ｘ
−Ｙ−Ｚの方向における基板１４の精密に制御された動
作が可能であることが好適である。精密Ｘ−Ｙ−Ｚテー
ブル動作を有する精密空気軸受け旋盤は、New Hampshir
eのKeeneに所在するPrecitech, Inc.から入手可能であ
る。制御部材６４のＸ−Ｙ−Ｚテーブル動作は、基板１
４の成形要素２４又は４０に相対する柔軟な動作を形成
するよう用いられる。上述されたような回転制御部材５
８にしっかりと付着され、ダイアモンド切削部材２６又
は４１（図４及び５に明確に示される）を有する種類の
工具ホルダ５６は、基板１４にマイクロレンズアレイ金
型６２をミリングするよう配置される。移動可能な基板
１４を有することによって、マイクロレンズ金型キャビ
ティのアレイが基板１４に成形されることが可能であ
る。移動可能の基板１４は、最初に、マイクロレンズア
レイ金型６２における複数のうちの１つのマイクロレン
ズ金型キャビティ６２ａをミリングするよう配置され
る。複数のうちの１つのマイクロレンズ金型キャビティ
６２ａを成形した後、成形要素２４又は４０は、金型キ
ャビティ６２ａから外され、次に基板１４が制御部材６
４によって横（Ｘ−Ｙ）方向に動かされ、別のマクロレ
ンズ金型キャビティ６２ｂを成形するよう別の位置にさ
れる。この手順は、基板１４にマイクロレンズアレイ金
型６２に所望される数のマイクロレンズ金型キャビティ
が成形されるまで繰り返される。従って、これらの段階
を繰り返すことによって、移動可能な基板１４を有する
装置６０は、図１乃至３に示されるような高品質マイク
ロレンズアレイ金型６２を形成することが可能である。
【００２７】当業者は、上述されたような方法によっ
て、例えばマイクロレンズ表面といった任意の回転対称
の光学表面を形成することが可能であることを理解する
ものとする。球面は、円形セグメントのダイアモンドを
有するハーフラジアスダイアモンドを使用し形成され
る。非球面は、非球面切削エッジを有するダイアモンド
を使用し形成されることが可能である。
て、例えばマイクロレンズ表面といった任意の回転対称
の光学表面を形成することが可能であることを理解する
ものとする。球面は、円形セグメントのダイアモンドを
有するハーフラジアスダイアモンドを使用し形成され
る。非球面は、非球面切削エッジを有するダイアモンド
を使用し形成されることが可能である。
【００２８】更に、例えば、アナモルフィック面といっ
た幾つかの回転非対称のレンズ表面は、上述された技術
の変更バージョンを使用することによって形成すること
が可能である。その場合、ダイアモンド工具は、球面又
は非球面の細長いバージョンを作成するよう切削動作の
際に横方向に動かされる。
た幾つかの回転非対称のレンズ表面は、上述された技術
の変更バージョンを使用することによって形成すること
が可能である。その場合、ダイアモンド工具は、球面又
は非球面の細長いバージョンを作成するよう切削動作の
際に横方向に動かされる。
【００２９】当業者は、高品質レンズ表面を得るために
は、幾つかの基本的な機械加工コンセプトに従うことが
重要であることを理解するであろう。形成されるレンズ
表面の中心欠陥（センターデフェクト）を最小にするよ
う図４及び図５に示されるようにダイアモンド切削部材
２６又は４１を中心にすることが重要である。マイクロ
レンズ金型１０、１６、及び２０の最良の品質は、ダイ
アモンド切削部材２６又は４１（それぞれ）の回転軸３
４又は４９が、回転制御部材５８（図６及び７参照）の
工具ホルダ５６の回転軸（図示せず）について５ミクロ
ン以内の精度で中心を合わされると達成される。更に、
工具ホルダ５６はチャターを最小にするために振動を排
除するようバランスが取られる。頑丈な台５４は、動作
の際の装置５０及び６０の安定性を促進することを助け
る。更に、ダイアモンド切削部材２６又は４１の回転速
度、送り、即ち、ダイアモンド切削部材２６又は４１が
基板１４に進入する速度と、潤滑油との適当な組合せを
使用することによって、最も滑らかな切削が得られるこ
とが可能である。
は、幾つかの基本的な機械加工コンセプトに従うことが
重要であることを理解するであろう。形成されるレンズ
表面の中心欠陥（センターデフェクト）を最小にするよ
う図４及び図５に示されるようにダイアモンド切削部材
２６又は４１を中心にすることが重要である。マイクロ
レンズ金型１０、１６、及び２０の最良の品質は、ダイ
アモンド切削部材２６又は４１（それぞれ）の回転軸３
４又は４９が、回転制御部材５８（図６及び７参照）の
工具ホルダ５６の回転軸（図示せず）について５ミクロ
ン以内の精度で中心を合わされると達成される。更に、
工具ホルダ５６はチャターを最小にするために振動を排
除するようバランスが取られる。頑丈な台５４は、動作
の際の装置５０及び６０の安定性を促進することを助け
る。更に、ダイアモンド切削部材２６又は４１の回転速
度、送り、即ち、ダイアモンド切削部材２６又は４１が
基板１４に進入する速度と、潤滑油との適当な組合せを
使用することによって、最も滑らかな切削が得られるこ
とが可能である。
【００３０】更に、図８では、ダイアモンド切削部材２
６又は４１（上述されたものと同様）と共に示される成
形要素２４又は４０は、基板１４上のドラッグマークを
阻止するようダイアモンド切削部材２６又は４１の背面
７２上に十分なクリアランス７０が設けられて形成され
ることが可能である。ドラッグマーク（図示せず）は一
般的に、マイクロレンズ金型７６を成形する際に、ダイ
アモンド切削部材２６又は４１の背面７２が基板１４に
干渉することによってもたらされる。
６又は４１（上述されたものと同様）と共に示される成
形要素２４又は４０は、基板１４上のドラッグマークを
阻止するようダイアモンド切削部材２６又は４１の背面
７２上に十分なクリアランス７０が設けられて形成され
ることが可能である。ドラッグマーク（図示せず）は一
般的に、マイクロレンズ金型７６を成形する際に、ダイ
アモンド切削部材２６又は４１の背面７２が基板１４に
干渉することによってもたらされる。
【００３１】本発明の方法を使用することにより、０．
５０ウェーブ（０．２５ミクロン）以内の不規則性で最
小で３０ミクロンの直径の球面マイクロレンズ金型が形
成された。更に、直交配置で、２５０ミクロンのピッチ
を有し、最大で８０×８０のマイクロレンズ、及び、略
１００％のフィルファクタでマイクロレンズ金型アレイ
が形成された。
５０ウェーブ（０．２５ミクロン）以内の不規則性で最
小で３０ミクロンの直径の球面マイクロレンズ金型が形
成された。更に、直交配置で、２５０ミクロンのピッチ
を有し、最大で８０×８０のマイクロレンズ、及び、略
１００％のフィルファクタでマイクロレンズ金型アレイ
が形成された。
【００３２】更に、本発明の繰り返されるミリング加工
（図７参照）は、正確なマイクロレンズアレイを形成す
るのに非常に好適であることを理解するべきである。ア
レイにおける各マイクロレンズを形成する加工は、アレ
イにおける他のレンズと関係がないので、略１００％の
フィルファクタがアレイにおいて達成される。
（図７参照）は、正確なマイクロレンズアレイを形成す
るのに非常に好適であることを理解するべきである。ア
レイにおける各マイクロレンズを形成する加工は、アレ
イにおける他のレンズと関係がないので、略１００％の
フィルファクタがアレイにおいて達成される。
【００３３】更に、非球面レンズ表面もこの技術を使用
し形成することが可能である。この場合、回転対称の非
球面レンズ表面を形成するには、非球面ダイアモンド切
削部材４１（図５参照）のみが必要とされる。アナモル
フィックレンズ表面も、この技術の変更されたバージョ
ンを使用し形成されることが可能である。この場合、同
様の又は類似のダイアモンド切削部材４１が、細長いレ
ンズ表面を形成するよう切削動作の際に横方向に動かさ
れる。
し形成することが可能である。この場合、回転対称の非
球面レンズ表面を形成するには、非球面ダイアモンド切
削部材４１（図５参照）のみが必要とされる。アナモル
フィックレンズ表面も、この技術の変更されたバージョ
ンを使用し形成されることが可能である。この場合、同
様の又は類似のダイアモンド切削部材４１が、細長いレ
ンズ表面を形成するよう切削動作の際に横方向に動かさ
れる。
【００３４】本発明の方法、及び、装置５０又は６０に
よって形成される精密金型１０、１６、２０（図１乃至
３参照）は、マイクロレンズといった多数の光学製品を
製造するために使用することが可能である。一般的に、
射出成形又は圧縮成形が、一般的にガラス又はプラスチ
ックであるマイクロレンズを成形するのに好まれる成形
方法である。幾つかの場合においては、鋳込みが好適な
方法である。
よって形成される精密金型１０、１６、２０（図１乃至
３参照）は、マイクロレンズといった多数の光学製品を
製造するために使用することが可能である。一般的に、
射出成形又は圧縮成形が、一般的にガラス又はプラスチ
ックであるマイクロレンズを成形するのに好まれる成形
方法である。幾つかの場合においては、鋳込みが好適な
方法である。
【００３５】図９及び図１１を参照するに、金型基部に
取り付けられるマイクロレンズ金型を使用する、プラス
チックのマイクロレンズの射出成形又は圧縮成形に使用
される装置が説明される。両面マイクロレンズアレイ８
０を成形する装置は、２つの大きなブロック又は金型基
部８２から構成され、基部はそれぞれ作用成形面８３を
有する。金型基部８２は一般的にスチール又は他の金属
からなる。成形面８３上のアライメント部材は、案内ピ
ン８８、テーパ位置決めブッシング８６、及び、案内ピ
ン８８及びテーパ位置決めブッシングを受容するための
対応アパーチャ（図示せず）を含む。マイクロレンズ金
型８４及び金型キャビティ８５は本発明の方法及び装置
に従って形成される。
取り付けられるマイクロレンズ金型を使用する、プラス
チックのマイクロレンズの射出成形又は圧縮成形に使用
される装置が説明される。両面マイクロレンズアレイ８
０を成形する装置は、２つの大きなブロック又は金型基
部８２から構成され、基部はそれぞれ作用成形面８３を
有する。金型基部８２は一般的にスチール又は他の金属
からなる。成形面８３上のアライメント部材は、案内ピ
ン８８、テーパ位置決めブッシング８６、及び、案内ピ
ン８８及びテーパ位置決めブッシングを受容するための
対応アパーチャ（図示せず）を含む。マイクロレンズ金
型８４及び金型キャビティ８５は本発明の方法及び装置
に従って形成される。
【００３６】図１１を参照するに、動作中は、装置８０
は、油圧式、空気式、又は電気式で駆動されるプレス１
０８の２つの圧盤１０４、１０６のうちの１つの圧盤に
据え付けられる金型基部８２を含む。装置８０の一方
は、プレス１０８の１つの圧盤１０４に接続され、もう
一方はもう１つの圧盤１０６に接続される。プレスが閉
じると、案内ピン８８によって金型基部８２の両側が合
わされることが容易にされる。最終的な閉じの際には、
テーパ位置決めブッシング８６が金型基部８２の２つの
面とマイクロレンズ金型８４を互いに合わせる。両面マ
イクロレンズアレイを成形する場合、対向するマイクロ
レンズ表面が互いに整列することが非常に重要である。
金型基部８２の各側にある対向するマイクロレンズ表面
の整列を容易にするために、マイクロレンズ金型８４は
一般的に、金型基部８２内で回転することができないよ
う（図１０に示されるように）矩形基板１００上に形成
される。
は、油圧式、空気式、又は電気式で駆動されるプレス１
０８の２つの圧盤１０４、１０６のうちの１つの圧盤に
据え付けられる金型基部８２を含む。装置８０の一方
は、プレス１０８の１つの圧盤１０４に接続され、もう
一方はもう１つの圧盤１０６に接続される。プレスが閉
じると、案内ピン８８によって金型基部８２の両側が合
わされることが容易にされる。最終的な閉じの際には、
テーパ位置決めブッシング８６が金型基部８２の２つの
面とマイクロレンズ金型８４を互いに合わせる。両面マ
イクロレンズアレイを成形する場合、対向するマイクロ
レンズ表面が互いに整列することが非常に重要である。
金型基部８２の各側にある対向するマイクロレンズ表面
の整列を容易にするために、マイクロレンズ金型８４は
一般的に、金型基部８２内で回転することができないよ
う（図１０に示されるように）矩形基板１００上に形成
される。
【００３７】射出成形の場合、プレス及び金型基部が閉
じられた後、熔けたプラスチックが圧力下で金型キャビ
ティ内に注入される。プラスチックが金型内において凝
固する時点まで冷却されると、プレスと金型基部は開け
られ、成形されたマイクロレンズアレイが金型から取り
外される。
じられた後、熔けたプラスチックが圧力下で金型キャビ
ティ内に注入される。プラスチックが金型内において凝
固する時点まで冷却されると、プレスと金型基部は開け
られ、成形されたマイクロレンズアレイが金型から取り
外される。
【００３８】圧縮成形の場合、プレスが閉じられる前
に、熱いプラスチックプリフォームが加熱された金型キ
ャビティに挿入される。その後、プレス及び金型基部が
閉じられ、プラスチックプリフォームを圧縮し、プラス
チックを金型キャビティ及びマイクロレンズアレイ金型
の形状にさせる。次に、金型及びプラスチックは冷却さ
れ、プレス及び金型が開けられ、成形されたマイクロレ
ンズアレイが金型から取り外される。
に、熱いプラスチックプリフォームが加熱された金型キ
ャビティに挿入される。その後、プレス及び金型基部が
閉じられ、プラスチックプリフォームを圧縮し、プラス
チックを金型キャビティ及びマイクロレンズアレイ金型
の形状にさせる。次に、金型及びプラスチックは冷却さ
れ、プレス及び金型が開けられ、成形されたマイクロレ
ンズアレイが金型から取り外される。
【００３９】片面マイクロレンズアレイ又は単一マイク
ロレンズが射出成形又は圧縮成形される別の場合におい
て、マイクロレンズ金型の反対側の面は一般的に平面で
あり、側部対側部、及び、回転アライメントは問題では
ないので、マイクロレンズ金型は丸い基板に作成され得
る。
ロレンズが射出成形又は圧縮成形される別の場合におい
て、マイクロレンズ金型の反対側の面は一般的に平面で
あり、側部対側部、及び、回転アライメントは問題では
ないので、マイクロレンズ金型は丸い基板に作成され得
る。
【００４０】図１０は、矩形基板１００を有するマイク
ロレンズアレイ金型９６（図９にも示される）を示し、
矩形基板１００は一般的に、マイクロレンズアレイ金型
表面９８が装置８０の金型基部８２内で回転しないよう
使用される。マイクロレンズアレイ金型表面９８、金型
キャビティ８５の深さ、及び、成形されるマイクロレン
ズアレイ製品の厚さは、基盤１００の全体の高さ、及び
基部１００の底部における大きい丸い基部１０２の高さ
を調節することによって正確に決められる。
ロレンズアレイ金型９６（図９にも示される）を示し、
矩形基板１００は一般的に、マイクロレンズアレイ金型
表面９８が装置８０の金型基部８２内で回転しないよう
使用される。マイクロレンズアレイ金型表面９８、金型
キャビティ８５の深さ、及び、成形されるマイクロレン
ズアレイ製品の厚さは、基盤１００の全体の高さ、及び
基部１００の底部における大きい丸い基部１０２の高さ
を調節することによって正確に決められる。
【００４１】鋳込み法が製造に好適な方法である場合、
材料は単純に金型キャビティ内に流し込まれ、冷却では
なくむしろ化学反応によって凝固するようにされる。そ
の部分が凝固する後、その部分は金型から取り外され
る。
材料は単純に金型キャビティ内に流し込まれ、冷却では
なくむしろ化学反応によって凝固するようにされる。そ
の部分が凝固する後、その部分は金型から取り外され
る。
【００４２】本発明によって作成されるマイクロレンズ
金型は、以下に示されるようにサグが制限されないマイ
クロレンズ表面を射出成形するよう使用されることが経
験により分かっている。更に、略半球状のレンズは非常
に急勾配の側壁によって形成されることが可能である。
更に、光学表面は、例えば、ニッケル、銅、アルミニウ
ム、黄銅、ニッケルめっき、又はシリコンといった金型
材料に直接機械加工されることが可能であることが経験
から分かっている。
金型は、以下に示されるようにサグが制限されないマイ
クロレンズ表面を射出成形するよう使用されることが経
験により分かっている。更に、略半球状のレンズは非常
に急勾配の側壁によって形成されることが可能である。
更に、光学表面は、例えば、ニッケル、銅、アルミニウ
ム、黄銅、ニッケルめっき、又はシリコンといった金型
材料に直接機械加工されることが可能であることが経験
から分かっている。
【００４３】ダイアモンド切削部材２６、４１を有する
成形要素２４、４０が具備される装置５０、６０は（そ
れぞれ）、非常に正確であるので、最小で１０ミクロン
又はそれ以下の直径、及び、２ミクロンのサグの寸法を
有するレンズ表面を形成することが可能であることが経
験から分かっている。１２．５ミリメートルのサグを有
し、最大で２５ミリメートルの直径を有するレンズも可
能である。
成形要素２４、４０が具備される装置５０、６０は（そ
れぞれ）、非常に正確であるので、最小で１０ミクロン
又はそれ以下の直径、及び、２ミクロンのサグの寸法を
有するレンズ表面を形成することが可能であることが経
験から分かっている。１２．５ミリメートルのサグを有
し、最大で２５ミリメートルの直径を有するレンズも可
能である。
【００４４】以下は、本発明の方法及び装置によって作
成されるマイクロレンズの幾つかの例である。
成されるマイクロレンズの幾つかの例である。
【００４５】例１ ８０×８０個のマイクロレンズを有するマイクロレンズ
アレイ金型が、アルミニウムで形成された。ハーフラジ
アスダイアモンド工具はNorth CarolinaのArdenに所在
するST & F Precision Technologies and Toolsから得
た。マイクロレンズ表面は、０．２５ミリメートルの直
径を有し、矩形交点を有するアレイ状に配置された。マ
イクロレンズ表面は、０．５００ミリメートルの半径の
曲率、及び、３３ミクロンのサグの球面であった。図４
を参照するに、制御部材３６内のダイアモンド切削部材
２６の心合わせは繰り返し処理を用いて行われ、試験切
削が顕微鏡下で検査され、ダイアモンド切削部材２６の
位置の調節は中心欠陥の寸法に基づいて行われた。使用
されたダイアモンド切削部材２６の回転速度は約１００
０ｒｐｍであった。切削液は、精製された鉱油であっ
た。この処理によって、２ミクロンの機械加工された金
型の中心欠陥、及び、１ウェーブ（０．５ミクロン）の
表面不規則性を結果として得た。機械加工された金型表
面を使用し、部品は、続けて射出成形され、ポリメチル
メタクリレートマイクロレンズアレイが形成された。
アレイ金型が、アルミニウムで形成された。ハーフラジ
アスダイアモンド工具はNorth CarolinaのArdenに所在
するST & F Precision Technologies and Toolsから得
た。マイクロレンズ表面は、０．２５ミリメートルの直
径を有し、矩形交点を有するアレイ状に配置された。マ
イクロレンズ表面は、０．５００ミリメートルの半径の
曲率、及び、３３ミクロンのサグの球面であった。図４
を参照するに、制御部材３６内のダイアモンド切削部材
２６の心合わせは繰り返し処理を用いて行われ、試験切
削が顕微鏡下で検査され、ダイアモンド切削部材２６の
位置の調節は中心欠陥の寸法に基づいて行われた。使用
されたダイアモンド切削部材２６の回転速度は約１００
０ｒｐｍであった。切削液は、精製された鉱油であっ
た。この処理によって、２ミクロンの機械加工された金
型の中心欠陥、及び、１ウェーブ（０．５ミクロン）の
表面不規則性を結果として得た。機械加工された金型表
面を使用し、部品は、続けて射出成形され、ポリメチル
メタクリレートマイクロレンズアレイが形成された。
【００４６】例２ 機械加工された金型表面に対し、硬化ニッケルでめっき
された基板が使用されることを除いては例１と同様であ
る。
された基板が使用されることを除いては例１と同様であ
る。
【００４７】例３ １３×１３個のマイクロレンズからなる表面を有するマ
イクロレンズアレイ金型が、硬化ニッケルでめっきされ
た基板で形成された。マイクロレンズ表面は、１．３０
ミリメートルの直径を有し、矩形交点を有するアレイ状
に配置された。ハーフラジアスダイアモンド工具はNort
h CarolinaのArdenに所在するST & F Precision Techno
logies and Toolsから得た。マイクロレンズ表面は、
３．２０ミリメートルの半径の曲率、及び、２１３ミク
ロンのサグの球面であった。心合わせ及び機械加工処理
は例１に説明されるのと同様である。結果は、０．３０
ウェーブ（０．１５ミクロン）の表面不規則性を有する
１．５ミクロンの中心欠陥であった。
イクロレンズアレイ金型が、硬化ニッケルでめっきされ
た基板で形成された。マイクロレンズ表面は、１．３０
ミリメートルの直径を有し、矩形交点を有するアレイ状
に配置された。ハーフラジアスダイアモンド工具はNort
h CarolinaのArdenに所在するST & F Precision Techno
logies and Toolsから得た。マイクロレンズ表面は、
３．２０ミリメートルの半径の曲率、及び、２１３ミク
ロンのサグの球面であった。心合わせ及び機械加工処理
は例１に説明されるのと同様である。結果は、０．３０
ウェーブ（０．１５ミクロン）の表面不規則性を有する
１．５ミクロンの中心欠陥であった。
【００４８】例４ 一連の単一マイクロレンズ表面が、７１５ニッケル合金
基板で成形された。マイクロレンズ表面は全て０．５０
０ミリメートルのラジアスダイアモンド工具によって作
成された。直径は０．０６２ミリメートル乃至０．５６
８ミリメートルで異なった。機械加工は例１に説明され
るのと同様である。
基板で成形された。マイクロレンズ表面は全て０．５０
０ミリメートルのラジアスダイアモンド工具によって作
成された。直径は０．０６２ミリメートル乃至０．５６
８ミリメートルで異なった。機械加工は例１に説明され
るのと同様である。
【００４９】例５ ６３．５×８８．９ミリメートルの大きいマイクロレン
ズアレイに、全体で２１，７６０個のマイクロレンズが
１２５×１７５の矩形交点を有するアレイ状に形成され
た。OhioのChardonに所在するChardon Tool, Inc.から
得られ、０．５００８ミリメートルの半径を有するダイ
アモンドハーフラジアス工具が使用された。アレイは
０．５０９３２ピッチ及び０．１６６０９サグで作成さ
れた。基板はニッケルめっきされたスチールであった。
機械加工は例１に説明されたのと同様である。
ズアレイに、全体で２１，７６０個のマイクロレンズが
１２５×１７５の矩形交点を有するアレイ状に形成され
た。OhioのChardonに所在するChardon Tool, Inc.から
得られ、０．５００８ミリメートルの半径を有するダイ
アモンドハーフラジアス工具が使用された。アレイは
０．５０９３２ピッチ及び０．１６６０９サグで作成さ
れた。基板はニッケルめっきされたスチールであった。
機械加工は例１に説明されたのと同様である。
【００５０】例６ 金型のぴったりと合わされる光学表面を機械加工するこ
とによって、多数の両面マイクロレンズアレイを成形す
ることが可能であることも本発明の考慮の範囲内であ
る。図９に従って、２つのぴったりと合わされるマイク
ロレンズアレイ面は、硬化ニッケルでめっきされた基板
に形成された。ハーフラジアスダイアモンド工具又はダ
イアモンド切削部材２６（図４参照）はNew Hampshire
のMarlboroughに所在するContour Fine Tooling, Inc.
から得た。マイクロレンズ表面は、１．４７５ミリメー
トルの半径、及び、矩形交点のパターンで０．７５０ミ
リメートルのピッチ、及び、９９ミクロンのサグで形成
された。機械加工処理は例１に説明されたのと同様であ
る。２ミクロンの中心欠陥、及び、０．３ウェーブ
（０．１５ミクロン）の不規則性が機械加工された表面
で達成された。この場合、２つの合わされるマイクロレ
ンズアレイ面は、対向するよう金型基部に取り付けられ
た。各側におけるマイクロレンズ表面を整列するようマ
イクロレンズ表面は、金型基部に取り付けられる前に矩
形基部に機械加工され、それにより回転によるずれが阻
止される。この場合、テーパロックブッシングが横方向
のずれを阻止するよう使用された。この処理に続いて、
両面マイクロレンズアレイはポリメチルメタクリレート
から射出成形される。両面アレイ上の成形されたマイク
ロレンズは３０ミクロン以内で互いに合わされた。
とによって、多数の両面マイクロレンズアレイを成形す
ることが可能であることも本発明の考慮の範囲内であ
る。図９に従って、２つのぴったりと合わされるマイク
ロレンズアレイ面は、硬化ニッケルでめっきされた基板
に形成された。ハーフラジアスダイアモンド工具又はダ
イアモンド切削部材２６（図４参照）はNew Hampshire
のMarlboroughに所在するContour Fine Tooling, Inc.
から得た。マイクロレンズ表面は、１．４７５ミリメー
トルの半径、及び、矩形交点のパターンで０．７５０ミ
リメートルのピッチ、及び、９９ミクロンのサグで形成
された。機械加工処理は例１に説明されたのと同様であ
る。２ミクロンの中心欠陥、及び、０．３ウェーブ
（０．１５ミクロン）の不規則性が機械加工された表面
で達成された。この場合、２つの合わされるマイクロレ
ンズアレイ面は、対向するよう金型基部に取り付けられ
た。各側におけるマイクロレンズ表面を整列するようマ
イクロレンズ表面は、金型基部に取り付けられる前に矩
形基部に機械加工され、それにより回転によるずれが阻
止される。この場合、テーパロックブッシングが横方向
のずれを阻止するよう使用された。この処理に続いて、
両面マイクロレンズアレイはポリメチルメタクリレート
から射出成形される。両面アレイ上の成形されたマイク
ロレンズは３０ミクロン以内で互いに合わされた。
【図１】複数の矩形マイクロレンズ金型キャビティを有
する本発明の基板を示す斜視図である。
する本発明の基板を示す斜視図である。
【図２】本発明の方法によって成形される複数の六角形
金型キャビティを有する基板を示す斜視図である。
金型キャビティを有する基板を示す斜視図である。
【図３】本発明の方法によって成形される複数のランダ
ム金型キャビティを有する基板を示す斜視図である。
ム金型キャビティを有する基板を示す斜視図である。
【図４】精密マイクロレンズ金型を成形するための直立
球面切削部材を示す斜視図である。
球面切削部材を示す斜視図である。
【図５】本発明の非球面切削部材を示す斜視図である。
【図６】単一のマイクロレンズ金型を成形する本発明の
装置を示す斜視図である。
装置を示す斜視図である。
【図７】マイクロレンズアレイ金型を成形する本発明の
装置を示す斜視図である。
装置を示す斜視図である。
【図８】金型キャビティ内のクリアランスを示す本発明
の成形要素を示す拡大された斜視図である。
の成形要素を示す拡大された斜視図である。
【図９】本発明の方法によって作成される両面マイクロ
レンズ金型を示す斜視図である。
レンズ金型を示す斜視図である。
【図１０】射出成形又は圧縮成形のための金型基部に使
用するよう取り付けられるマイクロレンズアレイ金型を
示す拡大された斜視図である。
用するよう取り付けられるマイクロレンズアレイ金型を
示す拡大された斜視図である。
【図１１】両面マイクロレンズを作成する装置を示す斜
視図である。
視図である。
１０ 矩形交点を有するマイクロレンズ金型 １２ 矩形境界線を有する金型キャビティ １４ 基板 １６ 六角形交点を有するマイクロレンズ金型 １８ 六角形境界線を有する金型キャビティ ２０ ランダムに分布されるマイクロレンズを有するマ
イクロレンズ金型 ２２ ランダムに分布される金型キャビティ ２４ 球面成形要素 ２６ 球面ダイアモンド切削部材 ２８ ダイアモンド切削部材２６の第１の面 ３０ ダイアモンド切削部材２６の第２の面 ３２ ダイアモンド切削部材２６の球状にされる切削面 ３４ ダイアモンド切削部材２６の回転軸 ３６ ダイアモンド切削部材２６の制御部材 ４０ 非球面成形要素 ４１ 非球面ダイアモンド切削部材 ４２ 非球面ダイアモンド切削部材４１の略平らな第１
の面 ４４ 非球面ダイアモンド切削部材４１の非球面切削面 ４６ 非球面ダイアモンド切削部材４１の略平らな第２
の面 ４８ ダイアモンド切削部材４１の制御部材 ４９ ダイアモンド切削部材４１の回転軸 ５０ 精密な単一マイクロレンズ金型を成形する装置 ５２ 単一のマイクロレンズ金型 ５４ 台 ５６ 成形要素２４又は４０の工具ホルダ ５８ 回転制御部材 ６０ マイクロレンズアレイ金型を成形する装置の別の
実施例 ６２ マイクロレンズアレイ金型 ６２ａ 単一のマイクロレンズ金型キャビティ ６２ｂ もうひとつの単一のマイクロレンズ金型キャビ
ティ ６４ 制御部材 ７０ クリアランス ７２ ダイアモンド切削部材の背面 ７６ マイクロレンズ金型 ８０ 両面マイクロレンズアレイを成形する装置 ８２ 金型基部 ８３ 作用成形面 ８４ マイクロレンズ金型 ８５ 金型キャビティ ８６ テーパ位置決めブッシング ８８ 案内ピン ９６ マイクロレンズアレイ金型 ９８ マイクロレンズアレイ金型表面 １００ 矩形基板 １０２ 円形基板 １０４ 圧盤 １０６ 圧盤 １０８ プレス
イクロレンズ金型 ２２ ランダムに分布される金型キャビティ ２４ 球面成形要素 ２６ 球面ダイアモンド切削部材 ２８ ダイアモンド切削部材２６の第１の面 ３０ ダイアモンド切削部材２６の第２の面 ３２ ダイアモンド切削部材２６の球状にされる切削面 ３４ ダイアモンド切削部材２６の回転軸 ３６ ダイアモンド切削部材２６の制御部材 ４０ 非球面成形要素 ４１ 非球面ダイアモンド切削部材 ４２ 非球面ダイアモンド切削部材４１の略平らな第１
の面 ４４ 非球面ダイアモンド切削部材４１の非球面切削面 ４６ 非球面ダイアモンド切削部材４１の略平らな第２
の面 ４８ ダイアモンド切削部材４１の制御部材 ４９ ダイアモンド切削部材４１の回転軸 ５０ 精密な単一マイクロレンズ金型を成形する装置 ５２ 単一のマイクロレンズ金型 ５４ 台 ５６ 成形要素２４又は４０の工具ホルダ ５８ 回転制御部材 ６０ マイクロレンズアレイ金型を成形する装置の別の
実施例 ６２ マイクロレンズアレイ金型 ６２ａ 単一のマイクロレンズ金型キャビティ ６２ｂ もうひとつの単一のマイクロレンズ金型キャビ
ティ ６４ 制御部材 ７０ クリアランス ７２ ダイアモンド切削部材の背面 ７６ マイクロレンズ金型 ８０ 両面マイクロレンズアレイを成形する装置 ８２ 金型基部 ８３ 作用成形面 ８４ マイクロレンズ金型 ８５ 金型キャビティ ８６ テーパ位置決めブッシング ８８ 案内ピン ９６ マイクロレンズアレイ金型 ９８ マイクロレンズアレイ金型表面 １００ 矩形基板 １０２ 円形基板 １０４ 圧盤 １０６ 圧盤 １０８ プレス
フロントページの続き (72)発明者 クレイグ エイ サッドリック アメリカ合衆国 ニューヨーク 14502 マセドン ビルズ・ロード 506 Ｆターム(参考） 4F202 AH74 AH75 AJ02 CA09 CA11 CB01 CD18 CK11
Claims (3)
- 【請求項１】 マイクロレンズアレイ金型を成形する装
置であって、 移動可能な基板と、 上記移動可能な基板をミリングする成形要素とを含み、 上記成形要素は、上記移動可能な基板上の複数のミリン
グ位置のうちのいずれの位置において、所定の形状の金
型キャビティをミリングするよう配置される回転式の硬
くされる切削部材を有する装置。 - 【請求項２】 上記回転式の硬くされる切削部材は、略
平らな第１の面と、上記略平らな第１の面と直交する平
らな第２の面と、上記略平らな第１の面及び上記平らな
第２の面と交差する全体的に輪郭が付けられる切削面と
を有するダイアモンドからなる請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 上記移動可能な基板は、硬化ニッケル、
銅、アルミニウム、黄銅、ニッケルめっき、及び、シリ
コンからなるグループから選択される材料からなる請求
項２記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/702,500 US6908266B1 (en) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | Apparatus for forming a microlens array mold |
| US702500 | 2000-10-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002160223A true JP2002160223A (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=24821462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001331390A Withdrawn JP2002160223A (ja) | 2000-10-31 | 2001-10-29 | マイクロレンズアレイ金型を成形する装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6908266B1 (ja) |
| EP (1) | EP1201410A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002160223A (ja) |
| KR (1) | KR20020034920A (ja) |
| TW (1) | TW568806B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007118326A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 型の製造方法 |
| JP2012125863A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Toshiba Mach Co Ltd | １枚刃構造のラジアスエンドミル |
| JP2014104563A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Toshiba Mach Co Ltd | レンズ用曲面アレイの加工方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US7178433B2 (en) * | 2003-03-27 | 2007-02-20 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Processing apparatus, processing method and diamond tool |
| JP5036732B2 (ja) * | 2006-02-17 | 2012-09-26 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム用の光結合器 |
| KR20100100232A (ko) * | 2009-03-05 | 2010-09-15 | 삼성전기주식회사 | 정밀가공장치 |
| GB201119966D0 (en) * | 2011-11-18 | 2012-01-04 | Biocomposites Ltd | Mould mat for producing bone cement pellets |
| KR101841890B1 (ko) * | 2017-12-13 | 2018-03-23 | 김주환 | 렌즈 어레이 금형 가공용 지그 어셈블리 및 이를 이용한 렌즈 어레이 금형의 제조 방법. |
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| US1235604A (en) * | 1915-11-17 | 1917-08-07 | Vernon E Royle | Routing-cutter. |
| US2393907A (en) * | 1944-01-17 | 1946-01-29 | Cincinnati Milling Machine Co | Milling machine vibration dampener |
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-
2000
- 2000-10-31 US US09/702,500 patent/US6908266B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-09-06 TW TW090122110A patent/TW568806B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-10-19 EP EP01203993A patent/EP1201410A3/en not_active Withdrawn
- 2001-10-29 JP JP2001331390A patent/JP2002160223A/ja not_active Withdrawn
- 2001-10-30 KR KR1020010067101A patent/KR20020034920A/ko not_active Application Discontinuation
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|---|---|
| TW568806B (en) | 2004-01-01 |
| EP1201410A2 (en) | 2002-05-02 |
| EP1201410A3 (en) | 2004-01-07 |
| US6908266B1 (en) | 2005-06-21 |
| KR20020034920A (ko) | 2002-05-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041007 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20051109 |