JP2003266553A - マイクロレンズおよびマイクロレンズアレイの作製法 - Google Patents
マイクロレンズおよびマイクロレンズアレイの作製法Info
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- JP2003266553A JP2003266553A JP2002069658A JP2002069658A JP2003266553A JP 2003266553 A JP2003266553 A JP 2003266553A JP 2002069658 A JP2002069658 A JP 2002069658A JP 2002069658 A JP2002069658 A JP 2002069658A JP 2003266553 A JP2003266553 A JP 2003266553A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】直径が数百マイクロメータのプラスチック製の
マイクロレンズあるいはそのようなレンズを有するマイ
クロレンズアレイの作製法を提供する。 【解決手段】ワークピースをＸ−Ｙ方向に移動し、ワー
クピース上に所定箇所に集光したレーザ光を照射し、ワ
ークピースを局所加熱することによりワークピースを膨
張させ前記ワークピース上に多数のレンズを作製する。
具体的には透明材でも熱吸収が可能な赤外線レーザを用
いて、プラスチック表面に焦点を合わせ、開口径に応じ
た所定時間レーザ光を照射し、熱膨張、材料軟化を引き
起こすことにより、所定のレンズ形状を得る。
マイクロレンズあるいはそのようなレンズを有するマイ
クロレンズアレイの作製法を提供する。 【解決手段】ワークピースをＸ−Ｙ方向に移動し、ワー
クピース上に所定箇所に集光したレーザ光を照射し、ワ
ークピースを局所加熱することによりワークピースを膨
張させ前記ワークピース上に多数のレンズを作製する。
具体的には透明材でも熱吸収が可能な赤外線レーザを用
いて、プラスチック表面に焦点を合わせ、開口径に応じ
た所定時間レーザ光を照射し、熱膨張、材料軟化を引き
起こすことにより、所定のレンズ形状を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直径が数百マイク
ロメータのマイクロレンズあるいはそのようなレンズを
有するマイクロレンズアレイの作製法に関するものであ
り、特にプラスチック製の小径レンズの作製法に特徴が
あるマイクロレンズおよびマイクロレンズアレイの作製
法に関するものである。
ロメータのマイクロレンズあるいはそのようなレンズを
有するマイクロレンズアレイの作製法に関するものであ
り、特にプラスチック製の小径レンズの作製法に特徴が
あるマイクロレンズおよびマイクロレンズアレイの作製
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マイクロレンズは、液晶パネルの集光力
向上手段、レーザーディスク（登録商標）、コンパクト
ディスク、光磁気ディスク等の光ピックアップの集光手
段、光ファイバと発光素子または受光素子との結合のた
めの集光手段、ＣＣＤ等の固体撮像素子またはファクシ
ミリに使用される一次元イメージセンサの感度を高める
ために入射光を光電変換領域に集光させる集光手段また
は結像手段、液晶プリンタやＬＥＤプリンタに於いて印
字すべき像を感光体に結像させる結像手段、光情報処理
用フィルタ等の光学装置に於いて各種の光学素子または
光学部品等と組合わせて使用される。
向上手段、レーザーディスク（登録商標）、コンパクト
ディスク、光磁気ディスク等の光ピックアップの集光手
段、光ファイバと発光素子または受光素子との結合のた
めの集光手段、ＣＣＤ等の固体撮像素子またはファクシ
ミリに使用される一次元イメージセンサの感度を高める
ために入射光を光電変換領域に集光させる集光手段また
は結像手段、液晶プリンタやＬＥＤプリンタに於いて印
字すべき像を感光体に結像させる結像手段、光情報処理
用フィルタ等の光学装置に於いて各種の光学素子または
光学部品等と組合わせて使用される。
【０００３】このようなマイクロレンズの製造方法とし
ては、先の細いバイトでモールド用金型を彫刻し、そこ
に樹脂またはガラスを流し込んで成形加工する機械加工
法や、レジストリフロー法などが良く知られており、レ
ジストリフロー法は、光デバイスとの一体集積化が実現
しており、小型ＣＣＤ撮像素子等に利用されている。
ては、先の細いバイトでモールド用金型を彫刻し、そこ
に樹脂またはガラスを流し込んで成形加工する機械加工
法や、レジストリフロー法などが良く知られており、レ
ジストリフロー法は、光デバイスとの一体集積化が実現
しており、小型ＣＣＤ撮像素子等に利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記モ
ールド用金型は非常に高価な上に、成形レンズ形状の修
正への対応が遅くなることや全体的に高温となるため
に、光デバイスとの一体化が困難である。また、レジス
トリフロー法では、設備投資が大きい上にレジストの厚
さに限界があるため開口径やＦ数が制限されるという問
題がある。
ールド用金型は非常に高価な上に、成形レンズ形状の修
正への対応が遅くなることや全体的に高温となるため
に、光デバイスとの一体化が困難である。また、レジス
トリフロー法では、設備投資が大きい上にレジストの厚
さに限界があるため開口径やＦ数が制限されるという問
題がある。
【０００５】そこで本発明は、金型を用いず、またレジ
ストを用いたエッチングに依ることなく、ワークピース
（例えばプラスチック材）にレーザ光を当て、局所加熱
・冷却により材料の一部を膨潤させることにより簡単に
凸レンズを成形することができるマイクロレンズおよび
マイクロレンズアレイの作製法を提供することにより、
上記問題点を解決することを目的とする。具体的には、
透明材でも熱吸収が可能な赤外線レーザを用いて、プラ
スチック表面に焦点を合わせ、開口径に応じた所定時間
レーザ光を照射し、熱膨張、材料軟化を引き起こすこと
により、所定のレンズ形状を得ることを特徴としてい
る。また平板上に格子状にマイクロレンズを作製し、マ
イクロレンズアレイを構成することを容易としている。
上記の結果、本発明では加熱領域制御、プロセスの繰り
返し数制御により、レンズ形状、分布の自由度が高く、
又レンズ作製後のレンズ形状修正も容易に行うことがで
きる。
ストを用いたエッチングに依ることなく、ワークピース
（例えばプラスチック材）にレーザ光を当て、局所加熱
・冷却により材料の一部を膨潤させることにより簡単に
凸レンズを成形することができるマイクロレンズおよび
マイクロレンズアレイの作製法を提供することにより、
上記問題点を解決することを目的とする。具体的には、
透明材でも熱吸収が可能な赤外線レーザを用いて、プラ
スチック表面に焦点を合わせ、開口径に応じた所定時間
レーザ光を照射し、熱膨張、材料軟化を引き起こすこと
により、所定のレンズ形状を得ることを特徴としてい
る。また平板上に格子状にマイクロレンズを作製し、マ
イクロレンズアレイを構成することを容易としている。
上記の結果、本発明では加熱領域制御、プロセスの繰り
返し数制御により、レンズ形状、分布の自由度が高く、
又レンズ作製後のレンズ形状修正も容易に行うことがで
きる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため本発明が採用し
た技術解決手段は、ワークピースに集光したレーザ光を
照射し、ワークピースを局所加熱することによりワーク
ピースを膨張させレンズを作製することを特徴とするマ
イクロレンズの作製法である。また、前記局所加熱部を
冷却すること特徴とするマイクロレンズの作製法であ
る。また、ワークピースをＸ−Ｙ方向に移動し、ワーク
ピース上に所定箇所に集光したレーザ光を照射し、ワー
クピースを局所加熱することによりワークピースを膨張
させ前記ワークピース上に多数のレンズを作製すること
を特徴とするマイクロレンズアレイの作製法である。ま
た、前記局所加熱部を冷却すること特徴とするマイクロ
レンズアレイの作製法である。また、前記ワークピース
はプラスチック材であることを特徴とするマイクロレン
ズおよびマイクロレンズアレイの作製法である。また、
前記ワークピースは平板状プラスチック材であることを
特徴とするマイクロレンズおよびマイクロレンズアレイ
の作製法である。
た技術解決手段は、ワークピースに集光したレーザ光を
照射し、ワークピースを局所加熱することによりワーク
ピースを膨張させレンズを作製することを特徴とするマ
イクロレンズの作製法である。また、前記局所加熱部を
冷却すること特徴とするマイクロレンズの作製法であ
る。また、ワークピースをＸ−Ｙ方向に移動し、ワーク
ピース上に所定箇所に集光したレーザ光を照射し、ワー
クピースを局所加熱することによりワークピースを膨張
させ前記ワークピース上に多数のレンズを作製すること
を特徴とするマイクロレンズアレイの作製法である。ま
た、前記局所加熱部を冷却すること特徴とするマイクロ
レンズアレイの作製法である。また、前記ワークピース
はプラスチック材であることを特徴とするマイクロレン
ズおよびマイクロレンズアレイの作製法である。また、
前記ワークピースは平板状プラスチック材であることを
特徴とするマイクロレンズおよびマイクロレンズアレイ
の作製法である。
【０００７】
【実施の形態】以下に本発明の実施の形態について説明
すると、図１は本発明に係るマイクロレンズ作製法に使
用する装置の概略図である。図において、１はレーザ本
体（本例ではパルスヤグレーザを使用）、２は集光レン
ズ、３はＸ−Ｙステージ、４はＺ方向移動用のラボジャ
ッキ、５はワークピース（例えばプラスチック）であ
り、これらからなる装置の構成は従来からのものと同様
である。
すると、図１は本発明に係るマイクロレンズ作製法に使
用する装置の概略図である。図において、１はレーザ本
体（本例ではパルスヤグレーザを使用）、２は集光レン
ズ、３はＸ−Ｙステージ、４はＺ方向移動用のラボジャ
ッキ、５はワークピース（例えばプラスチック）であ
り、これらからなる装置の構成は従来からのものと同様
である。
【０００８】ワークピース５はマイクロレンズアレイと
なるプラスチック材等が使用され、このプラスチック材
等の表面に、レーザ本体１から発射されたレーザ光が集
光レンズ２を介して集光され、プラスチック材を加熱す
る。この時、図２に示すように、ワークピース５は集光
されたレーザ光によって急速に局所加熱・冷却され、熱
膨張・材料軟化を引き起し、金型を用いずにワークピー
ス上にレンズ形状６を成形する。また、レーザ照射状態
は図示せぬ制御機器により自由に制御され、あるいは手
動によって制御され、これによってワークピース上に種
々の径のレンズ形状を自由に成形することができる。ま
たＸ−Ｙステージ３を操作することにより、ワークピー
ス５上に所定の間隔（例えば格子状等）で多数のレンズ
を成形しマイクロレンズアレイとすることができる。な
お、ワークピース５の材料としては、レンズ材として使
用でき、かつレーザ光による加熱によって膨張するプラ
スチックおよび同様の作用を奏する材料を使用すること
ができる。
なるプラスチック材等が使用され、このプラスチック材
等の表面に、レーザ本体１から発射されたレーザ光が集
光レンズ２を介して集光され、プラスチック材を加熱す
る。この時、図２に示すように、ワークピース５は集光
されたレーザ光によって急速に局所加熱・冷却され、熱
膨張・材料軟化を引き起し、金型を用いずにワークピー
ス上にレンズ形状６を成形する。また、レーザ照射状態
は図示せぬ制御機器により自由に制御され、あるいは手
動によって制御され、これによってワークピース上に種
々の径のレンズ形状を自由に成形することができる。ま
たＸ−Ｙステージ３を操作することにより、ワークピー
ス５上に所定の間隔（例えば格子状等）で多数のレンズ
を成形しマイクロレンズアレイとすることができる。な
お、ワークピース５の材料としては、レンズ材として使
用でき、かつレーザ光による加熱によって膨張するプラ
スチックおよび同様の作用を奏する材料を使用すること
ができる。
【０００９】加工条件と作製されるレンズ形状の関係を
図３、図４に示す。図３から判るように１パルスあたり
のレーザエネルギーＥが高くなるにつれ、レンズ径、サ
グともに増大する傾向にある。Ｅ＝３５ｍＪ／ｐｕｌｓ
ｅ以上においてサグは急激に上昇しているが、このとき
レンズ内部には空隙が生じており、適切な加工条件とは
いえない。一方、パルス周波数ｆとレンズ形状の関係を
示した図４から、周波数が高い程レンズ径は大きくなる
が、サグはわずかに低くなる傾向にある。
図３、図４に示す。図３から判るように１パルスあたり
のレーザエネルギーＥが高くなるにつれ、レンズ径、サ
グともに増大する傾向にある。Ｅ＝３５ｍＪ／ｐｕｌｓ
ｅ以上においてサグは急激に上昇しているが、このとき
レンズ内部には空隙が生じており、適切な加工条件とは
いえない。一方、パルス周波数ｆとレンズ形状の関係を
示した図４から、周波数が高い程レンズ径は大きくなる
が、サグはわずかに低くなる傾向にある。
【００１０】図５にプラスチック表面に作製した小径レ
ンズアレイの写真を示す。また、図６にはレンズの表面
形状を測定した例を示す。作製したマイクロレンズはそ
の幾何学的形状はほぼ球面で表面はすべらかである。上
記のように作製されたマイクロレンズアレイは図７に示
すようにＣＣＤ撮像素子に実装したり、あるいは図８に
示すように液晶ディスプレイに実装することができる。
図中７はホトダイオード、８はマスク、９はカラーフィ
ルター、１０はマイクロレンズアレイ、１１はＬＣＤで
ある。
ンズアレイの写真を示す。また、図６にはレンズの表面
形状を測定した例を示す。作製したマイクロレンズはそ
の幾何学的形状はほぼ球面で表面はすべらかである。上
記のように作製されたマイクロレンズアレイは図７に示
すようにＣＣＤ撮像素子に実装したり、あるいは図８に
示すように液晶ディスプレイに実装することができる。
図中７はホトダイオード、８はマスク、９はカラーフィ
ルター、１０はマイクロレンズアレイ、１１はＬＣＤで
ある。
【００１１】以上、本発明に係るマイクロレンズおよび
マイクロレンズアレイの作製法について説明してきた
が、レーザ光照射装置、Ｘ−Ｙステージ、Ｚ方向移動機
構等は実施形態で説明したものに限定することなく、現
在公知となっている種々の機構を採用することができ
る。またレンズの材料もプラスチック以外に、同様の機
能を達成できる材料にも適用することができる。さらに
本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することな
く、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の
実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解
釈してはならない。
マイクロレンズアレイの作製法について説明してきた
が、レーザ光照射装置、Ｘ−Ｙステージ、Ｚ方向移動機
構等は実施形態で説明したものに限定することなく、現
在公知となっている種々の機構を採用することができ
る。またレンズの材料もプラスチック以外に、同様の機
能を達成できる材料にも適用することができる。さらに
本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することな
く、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の
実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解
釈してはならない。
【００１２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、金型やレジスト用マスクを用いることなく、マイク
ロレンズおよびマイクロレンズアレイを容易に作製でき
るため生産コストが安価となる。また、成形する一部分
のみを限定的に加熱することから光デバイスとの一体化
も可能である。加熱領域制御、プロセスの繰り返し数値
制御によって作製できるレンズ形状の自由度が高く、ま
た作製後のレンズ形状修正も可能である。さらに開口径
１ｍｍ以下のレンズを成形することができる。加熱位置
を移動させることで多数のレンズをワークピース上に自
由に配置して作製することができる、等の優れた効果を
奏することができる。
ば、金型やレジスト用マスクを用いることなく、マイク
ロレンズおよびマイクロレンズアレイを容易に作製でき
るため生産コストが安価となる。また、成形する一部分
のみを限定的に加熱することから光デバイスとの一体化
も可能である。加熱領域制御、プロセスの繰り返し数値
制御によって作製できるレンズ形状の自由度が高く、ま
た作製後のレンズ形状修正も可能である。さらに開口径
１ｍｍ以下のレンズを成形することができる。加熱位置
を移動させることで多数のレンズをワークピース上に自
由に配置して作製することができる、等の優れた効果を
奏することができる。
【図１】本発明に係るマイクロレンズアレイ作製法に使
用する装置の概略図である。
用する装置の概略図である。
【図２】マイクロレンズ作製法の説明図である。
【図３】加工条件（レーザエネルギ）と作製されるレン
ズ形状の関係を示す図である。
ズ形状の関係を示す図である。
【図４】加工条件（周波数）と作製されるレンズ形状の
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図５】本方法によって作製したマイクロレンズアレイ
の写真である。
の写真である。
【図６】本方法によって作製したマイクロレンズの表面
形状測定例である。
形状測定例である。
【図７】本方法によって作製したマイクロレンズアレイ
をＣＣＤ撮像素子に実装した例を示す図である。
をＣＣＤ撮像素子に実装した例を示す図である。
【図８】本方法によって作製したマイクロレンズアレイ
を液晶ディスプレイに実装した例を示す図である。
を液晶ディスプレイに実装した例を示す図である。
１ レーザ本体
２ 集光レンズ
３ Ｘ−Ｙステージ
４ ラボジャッキ
５ ワークピース
６ レンズ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4E068 AH00 CE04 DB10
4F213 AC03 AH75 WA12 WA38 WA53
WA86 WA90 WA92 WB01 WK03
WW06 WW15 WW21 WW26
Claims (6)
- 【請求項１】ワークピースに集光したレーザ光を照射
し、ワークピースを局所加熱することによりワークピー
スを膨張させレンズを作製することを特徴とするマイク
ロレンズの作製法。 - 【請求項２】前記局所加熱部を冷却すること特徴とする
請求項１に記載のマイクロレンズの作製法。 - 【請求項３】ワークピースをＸ−Ｙ方向に移動し、ワー
クピース上に所定箇所に集光したレーザ光を照射し、ワ
ークピースを局所加熱することによりワークピースを膨
張させ前記ワークピース上に多数のレンズを作製するこ
とを特徴とするマイクロレンズアレイの作製法。 - 【請求項４】前記局所加熱部を冷却すること特徴とする
請求項３に記載のマイクロレンズアレイの作製法。 - 【請求項５】前記ワークピースはプラスチック材である
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載
のマイクロレンズおよびマイクロレンズアレイの作製
法。 - 【請求項６】前記ワークピースは平板状プラスチック材
であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか
に記載のマイクロレンズおよびマイクロレンズアレイの
作製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002069658A JP2003266553A (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | マイクロレンズおよびマイクロレンズアレイの作製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002069658A JP2003266553A (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | マイクロレンズおよびマイクロレンズアレイの作製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003266553A true JP2003266553A (ja) | 2003-09-24 |
Family
ID=29200434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002069658A Pending JP2003266553A (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | マイクロレンズおよびマイクロレンズアレイの作製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003266553A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005153013A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-06-16 | Seiko Epson Corp | 基板の加工方法、マイクロレンズシートの製造方法、透過型スクリーン、プロジェクタ、表示装置並びに基板の加工装置 |
| JP2008129606A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Lg Innotek Co Ltd | レンズアセンブリ及びその製作方法 |
| JP2011218605A (ja) * | 2010-04-06 | 2011-11-04 | Nikon Corp | 成形プラスティック部材の形状修正方法及びプラスティック部材用形状修正装置 |
| CN109848564A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-06-07 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种玻璃材料表面蒙砂的激光加工方法 |
| US20220377213A1 (en) * | 2021-05-19 | 2022-11-24 | Magna Electronics Inc. | Vehicular camera assembly process using laser etching for active focusing after lens is secured relative to imager |
-
2002
- 2002-03-14 JP JP2002069658A patent/JP2003266553A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005153013A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-06-16 | Seiko Epson Corp | 基板の加工方法、マイクロレンズシートの製造方法、透過型スクリーン、プロジェクタ、表示装置並びに基板の加工装置 |
| JP4729883B2 (ja) * | 2003-10-31 | 2011-07-20 | セイコーエプソン株式会社 | 基板の加工方法、マイクロレンズシートの製造方法、透過型スクリーン、プロジェクタ、表示装置並びに基板の加工装置 |
| JP2008129606A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Lg Innotek Co Ltd | レンズアセンブリ及びその製作方法 |
| US8879174B2 (en) | 2006-11-24 | 2014-11-04 | Lg Innotek Co., Ltd. | Lens assembly and method for manufacturing the same |
| JP2011218605A (ja) * | 2010-04-06 | 2011-11-04 | Nikon Corp | 成形プラスティック部材の形状修正方法及びプラスティック部材用形状修正装置 |
| CN109848564A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-06-07 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种玻璃材料表面蒙砂的激光加工方法 |
| US20220377213A1 (en) * | 2021-05-19 | 2022-11-24 | Magna Electronics Inc. | Vehicular camera assembly process using laser etching for active focusing after lens is secured relative to imager |
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