JP2011161727A - 光学成形体の成形型、光学成形体の成形方法、及び、レンズアレイ - Google Patents

Abstract

【課題】成形されたレンズアレイに損傷を与えることなく離型することができる光学成形体の成形型、光学成形体の成形方法、及び、レンズアレイを提供する。
【解決手段】基板部と、該基板部に形成された１つ又は複数のレンズ部とを有する光学成形体を成形材料で一体に成形する成形型であって、成形型は、成形材料を挟み込むことによって該成形材料を成形する型部材を有し、型部材にレンズ部の形状を転写するためのレンズ転写部が形成され、レンズ転写部を除く部位の少なくとも一部が多孔質部である。
【選択図】図５

Description

本発明は、光学成形体の成形型、光学成形体の成形方法、及び、レンズアレイに関する。

近年、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの電子機器の携帯端末には、小型で薄型な撮像ユニットが搭載されている。このような撮像ユニットは、一般に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子と、固体撮像素子上に被写体像を形成するためのレンズと、を備えている。

携帯端末の小型化・薄型化に伴って撮像ユニットの小型化・薄型化が要請されている。また、携帯端末のコストの低下を図るため、製造工程の効率化が望まれている。このような小型かつ多数のレンズを製造する方法としては、基板部に複数のレンズを形成した光学成形体であるレンズアレイを製造し、該基板部を切断して複数のレンズをそれぞれ分離させることでレンズモジュールを量産する方法が知られている。

また、複数のレンズ部が形成された基板部と複数の固体撮像素子が形成された半導体ウェハとを一体に組み合わせ、各レンズ部と固体撮像素子をセットとして含むように基板部とともに半導体ウェハを切断することで撮像ユニットを量産する方法が知られている。

一例として、次の工程によりレンズアレイが製造される。このような製造方法としては下記特許文献１に示すものがある。
（１）ウェハ上に樹脂を塗布した状態で、１つの転写体（型）の形状を樹脂に転写する。
（２）型の形状を転写する工程を１５００〜２４００回程度繰り返し、１つのウェハ上に１５００〜２４００個のレンズ形状を持つマスタレンズアレイを形成する。
（３）マスタレンズアレイのレンズ面に、電鋳によってＮｉ等の金属イオンを堆積させてスタンパ（Ｎｉ電鋳型）を製造する。
（４）スタンパを一対の型部材として使用し、これら一対の型部材のうち下型部材に成形材料として熱硬化性や光硬化性の樹脂を供給する。
（５）下型部材に供給された成形材料を上型部材で押圧することによって上型部材及び下型部材の型面に倣って樹脂を変形させる。
（６）上型部材及び下型部材の間に挟み込まれている樹脂に光又は熱を照射して硬化させることでレンズアレイを成形する。

国際公開０８／１５３１０２号 特開２００９−８３１９４号公報

特許文献１のように、数インチ〜１０インチ程度の大きさの基板に多数（数百個〜数千個）のレンズ部を形成したレンズアレイを成形する場合には、レンズアレイの形状が扁平であることから上下の型部材の型面と成形体との接触面積が大きい。また、型面と成形されたレンズアレイ表面との間が真空状態になることで離型の際に働く抵抗力が大きくなる。このため、従来の個別レンズを成形する場合に比べて、レンズアレイが型部材の型面に付着して離型が困難である。また、外部から負荷をかけてレンズアレイを離型させようとすると、レンズアレイに反りや変形等の不具合が発生することや破損することが懸念されている。

特許文献２には、型部材から成形体を離型させるため、型側からエアを供給して成形体と型とを離型することが記載されている。しかし、この方法をレンズアレイに適用すると、型に設けられたエア供給の孔の形状が成形体表面に転写され、レンズアレイのレンズ形状に影響を与えてしまい、光学特性が劣化してしまうことが避けられない。

離型性を良化させるために成形材料に離型剤を含有させる方法がある。この方法では、離型剤の材料によって成形体表面が汚れてしまうことがある。よって、レンズアレイ等の光学素子では光学特性を劣化させないために表面への汚れの付着を回避する必要がある点で、離型剤を用いる方法が適しているといえなかった。

また、成形型の離型性を向上させる目的で、型の表面に離型膜を形成する方法もある。この場合、離型膜の剥離により、成形物表面の光学特性を劣化させてしまうことが懸念される。

更に、成形型にピン等の機械部品を型面から突き出すことにより、離型する方法がある。しかし、駆動する機械部品と型との寸法誤差や隙間を小さく抑えようとすると、成形型の構造が複雑になり、成形型のコストアップが避けられなかった。

本発明は、成形されたレンズアレイに損傷を与えることなく離型することができる光学成形体の成形型、光学成形体の成形方法、及び、レンズアレイを提供する。

基板部と、該基板部に配列された複数のレンズ部とからなるレンズアレイを成形材料で一体に成形する成形型であって、
前記成形型は、前記成形材料を挟み込むことによって該成形材料を成形する型部材を有し、前記型部材に前記レンズ部の形状を転写するためのレンズ転写部が形成され、前記レンズ転写部を除く部位の少なくとも一部が多孔質部である成形型。

基板部と、該基板部に配列された複数のレンズ部とからなるレンズアレイを成形材料で一体に成形する成形方法であって、
前記レンズ部の形状を転写するためのレンズ転写部を含む前記型部材を前記成形材料に押し付けて成形する工程と、
前記成形材料を硬化させる工程と、
前記型部材における前記レンズ転写部を除く部位の少なくとも一部に設けられた多孔質部に気体を供給し、前記型部材から成形体を離型させる工程と、を有するレンズアレイの成形方法。

本発明は、型部材の多孔質部を通じて気体を供給することができ、光学成形体を硬化させた後で、型部材と光学成形体との間に多孔質部から供給された気体で隙間を生じさせ、光学成形体を離型させることができる。このため、光学成形体に外部から負荷をかけることなく、離型を行うことができ、光学成形体に変形等の不具合が生じない。また、型部材の一部に多孔質部を形成すればよく、ピンを駆動させる機械構造のような複雑な構造を採用する必要がないため、成形型のコストアップを回避できる。更に、離型剤や離型膜を用いないため、成形される光学成形体の表面の光学特性の劣化を防止できる。

レンズアレイの構成の一例を示す平面図である。 図１に示すレンズアレイの構成のＡ−Ａ線断面図である。 レンズモジュールの構成の一例を示す断面図である。 撮像ユニットの構成の一例を示す断面図である。 成形型を示す断面図である。 ６Ａから６Ｃは、レンズアレイを成形する手順を説明する図である。 ７Ａ及び７Ｂは、レンズアレイを離型する手順を説明する図である。 成形型の構成例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。

先ず、光学成形体の一例としてレンズアレイの構成と、該レンズアレイを備えたレンズモジュール及び撮像ユニットの構成について説明する。

図１は、レンズアレイの平面図である。レンズアレイは、基板部１と、該基板部１に配列された複数のレンズ部１０とを備えている。

レンズ部１０は、基板部１と同じ材料から構成され、該基板部１に一体成形されたものである。

図２は、図１に示すレンズアレイのＡ−Ａ線断面図である。基板部１の両面に形成されたレンズ部１０は、基板部１の平面部分から突出する凸面を有する凸レンズ形状を有する。レンズ部１０の形状は、特に限定されず、用途などによって適宜変形される。

レンズアレイは、成形型を用いて成形材料を成形し、硬化させることで得られる。

図３は、レンズモジュールの断面図である。
レンズモジュールは、基板部１と、及び該基板部１に一体成形されたレンズ部１０とを含んだ構成である。また、レンズモジュールは、基板部１の一方の面にスペーサ１２が設けられている。

スペーサ１２は、他の部材と重ね合わせるときの間隔を確保する部材である。

レンズモジュールは、図１及び図２に示すレンズアレイの基板部１をダイシングし、レンズ部１０ごとに分断させたものである。レンズモジュールに備えられるスペーサ１２は、基板部１上のダイシングされる領域に予め形成され、ダイシングによって分離され、各レンズモジュールの基板部１に付属する。

図４は、撮像ユニットの断面図である。
撮像ユニットは、上述のレンズモジュールと、センサモジュールとを備える。レンズモジュールのレンズ部１０は、センサモジュール側に設けられた撮像素子Ｄに被写体像を結像させる。レンズモジュールの基板部１とセンサモジュールの半導体基板Ｗとが、平面視において略同一の矩形状である。

センサモジュールは、半導体基板Ｗと、半導体基板Ｗに設けられた撮像素子Ｄを含んでいる。半導体基板Ｗは、例えばシリコンなどの半導体材料で形成されたウェハを平面視略矩形状に切り出して成形されている。撮像素子Ｄは、半導体基板Ｗの略中央部に設けられている。撮像素子Ｄは、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサである。センサモジュールは、チップ化された撮像素子Ｄを配線等が形成された半導体基板上にボンディングした構成とすることができる。又は、撮像素子Ｄは、半導体基板Ｗに対して周知の成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、不純物添加工程等を繰り返し、該半導体基板に電極、絶縁膜、配線等を形成して構成されてもよい。

レンズモジュールは、その基板部１がスペーサ１２を挟んでセンサモジュールの半導体基板Ｗの上に重ね合わされている。レンズモジュールのスペーサ１２とセンサモジュールの半導体基板Ｗとは、例えば接着剤などを用いて接合される。スペーサ１２は、レンズモジュールのレンズ部１０がセンサモジュールの撮像素子Ｄ上で被写体像を結像させるように設計され、レンズ部１０がセンサモジュールに接触しないように、該レンズ部１０と撮像素子Ｄとの間に所定の距離を隔てる厚みで形成されている。

レンズモジュール及び撮像ユニットに設けられるスペーサ１２は、レンズモジュールの基板部１とセンサモジュールの半導体基板Ｗとを所定の距離を隔てた位置関係を保持することができる範囲で、その形状は特に限定されず適宜変形できる。例えば、スペーサ１２は、基板部１の平面視において格子状の部材であってもよく、レンズ部１０の周囲に複数設けられた柱状の部材であってもよい。また、スペーサ１２は、センサモジュールの撮像素子Ｄの周囲を取り囲むような枠状の部材であってもよい。撮像素子Ｄを枠状のスペーサ１２によって取り囲むことで外部から隔絶すれば、撮像素子Ｄにレンズを透過する光以外の光が入射しないように遮光することができる。また、撮像素子Ｄを外部から密封することで、撮像素子Ｄに塵埃が付着することを防止できる。

レンズモジュールは、レンズ部１０が形成された基板部１を複数備えた構成としてもよい。このとき、互いに重ね合わされる基板部１同士がスペーサ１２を介して組み付けられる。また、レンズ部１０が形成された基板部１を複数備えたレンズモジュールの最下位置の基板部１にスペーサ１２を介してセンサモジュールを接合して撮像ユニットを構成してもよい。

撮像ユニットは、携帯端末等に内蔵される図示しない回路基板にリフロー実装される。回路基板には、撮像ユニットが実装される位置に予めペースト状の半田が適宜印刷されており、そこに撮像ユニットが載せられ、この撮像ユニットを含む回路基板に赤外線の照射や熱風の吹付けといった加熱処理が施され、撮像ユニットが回路基板に溶着される。

次に、レンズアレイを成形するのに用いる成形材料について説明する。

成形材料としては、成形時には流動性を有し、成形後、加熱や光照射によって硬化する樹脂を用いる。このような樹脂としては、熱硬化性樹脂、又は、活性エネルギー線（例えば紫外線、電子線）の照射により硬化する樹脂のいずれであってもよい。

樹脂は、成形時の型形状の転写適性等、成形性の観点から硬化前には適度な流動性を有していることが好ましい。具体的には常温で液体であり、粘度が１０００〜５００００ｍＰａ・ｓ程度のものが好ましい。

樹脂は、一方、硬化後にはリフロー工程を通しても熱変形しない程度の耐熱性を有していることが好ましい。該観点から、硬化物のガラス転移温度は２００℃以上であることが好ましく、２５０℃以上であることがより好ましく、３００℃以上であることが特に好ましい。樹脂組成物にこのような高い耐熱性を付与するためには、分子レベルで運動性を束縛することが必要であり、有効な手段としては、（１）単位体積あたりの架橋密度を上げる手段、（２）剛直な環構造を有する樹脂を利用する手段（例えばシクロヘキサン、ノルボルナン、テトラシクロドデカン等の脂環構造、ベンゼン、ナフタレン等の芳香環構造、９，９’−ビフェニルフルオレン等のカルド構造、スピロビインダン等のスピロ構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平９−１３７０４３号公報、同１０−６７９７０号公報、特開２００３−５５３１６号公報、同２００７−３３４０１８号公報、同２００７−２３８８８３号公報等に記載の樹脂）、（３）無機微粒子など高Ｔｇの物質を均一に分散させる手段（例えば特開平５−２０９０２７号公報、同１０−２９８２６５号公報等に記載）等が挙げられる。これらの手段は複数併用してもよく、流動性、収縮率、屈折率特性など他の特性を損なわない範囲で調整することが好ましい。

樹脂の組成物は、形状転写精度の観点から、硬化反応による体積収縮率が小さいものが好ましい。樹脂の硬化収縮率としては１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることが特に好ましい。

硬化収縮率の低い樹脂の組成物としては、例えば、（１）高分子量の硬化剤（プレポリマ−など）を含む樹脂組成物（例えば特開２００１−１９７４０号公報、同２００４−３０２２９３号公報、同２００７−２１１２４７号公報等に記載、高分子量硬化剤の数平均分子量は２００〜１００，０００の範囲であることが好ましく、より好ましくは５００〜５０，０００の範囲であり、特に好ましくは１，０００〜２０，０００の場合である。また該硬化剤の数平均分子量／硬化反応性基の数で計算される値が、５０〜１０，０００の範囲にあることが好ましく、１００〜５，０００の範囲にあることがより好ましく、２００〜３，０００の範囲にあることが特に好ましい。）、（２）非反応性物質（有機/無機微粒子，非反応性樹脂等）を含む樹脂組成物（例えば特開平６−２９８８８３号公報、同２００１−２４７７９３号公報、同２００６−２２５４３４号公報等に記載）、（３）低収縮架橋反応性基を含む樹脂組成物（例えば、開環重合性基（例えばエポキシ基（例えば、特開２００４−２１０９３２号公報等に記載）、オキセタニル基（例えば、特開平８−１３４４０５号公報等に記載）、エピスルフィド基（例えば、特開２００２−１０５１１０号公報等に記載）、環状カーボネート基（例えば、特開平７−６２０６５号公報等に記載）、エン／チオール硬化基（例えば、特開２００３−２０３３４号公報等に記載）、ヒドロシリル化硬化基（例えば、特開２００５−１５６６６号公報等に記載）、（４）剛直骨格樹脂（フルオレン、アダマンタン、イソホロン等）を含む樹脂組成物（例えば、特開平９−１３７０４３号公報等に記載）、（５）重合性基の異なる２種類のモノマーを含み相互貫入網目構造（いわゆるＩＰＮ構造）が形成される樹脂組成物（例えば、特開２００６−１３１８６８号公報等に記載）、（６）膨張性物質を含む樹脂組成物（例えば、特開２００４−２７１９号公報、特開２００８−２３８４１７号公報等に記載）等を挙げることができ、本発明において好適に利用することができる。また上記した複数の硬化収縮低減手段を併用すること（例えば、開環重合性基を含有するプレポリマーと微粒子を含む樹脂組成物など）が物性最適化の観点からは好ましい。

レンズアレイには、高−低２種類以上のアッベ数の異なる樹脂が望まれる。
高アッべ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が５０以上であることが好ましく、より好ましくは５５以上であり特に好ましくは６０以上である。屈折率（ｎｄ）は１．５２以上であることが好ましく、より好ましくは１．５５以上であり、特に好ましくは１．５７以上である。このような樹脂としては、脂肪族の樹脂が好ましく、特に脂環構造を有する樹脂（例えば、シクロヘキサン、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等の環構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平１０−１５２５５１号公報、特開２００２−２１２５００号公報、同２００３−２０３３４号公報、同２００４−２１０９３２号公報、同２００６−１９９７９０号公報、同２００７−２１４４号公報、同２００７−２８４６５０号公報、同２００８−１０５９９９号公報等に記載の樹脂）が好ましい。

低アッべ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が３０以下であることが好ましく、より好ましくは２５以下であり特に好ましくは２０以下である。屈折率（ｎｄ）は１．６０以上であることが好ましく、より好ましくは１．６３以上であり、特に好ましくは１．６５以上である。
このような樹脂としては芳香族構造を有する樹脂が好ましく、例えば９,９’‐ジアリールフルオレン、ナフタレン、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール等の構造を含む樹脂（具体的には例えば、特開昭６０−３８４１１号公報、特開平１０−６７９７７号公報、特開２００２−４７３３５号公報、同２００３−２３８８８４号公報、同２００４−８３８５５号公報、同２００５−３２５３３１号公報、同２００７−２３８８８３号公報、国際公開２００６／０９５６１０号公報、特許第２５３７５４０号公報等に記載の樹脂等）が好ましい。

樹脂は、屈折率を高める目的やアッベ数を調整する目的のために、無機微粒子をマトリックス中に分散させたものであることが好ましい。無機微粒子としては、例えば、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、硫化亜鉛等の微粒子を挙げることができる。
特に上記高アッべ数の樹脂に対しては、酸化ランタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましく、低アッベ数の樹脂に対しては、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましい。無機微粒子は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。また、複数の成分による複合物であってもよい。

また、無機微粒子には光触媒活性低減、吸水率低減などの種々の目的から、異種金属をドープしたり、表面層をシリカ、アルミナ等異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、有機酸（カルボン酸類、スルホン酸類、リン酸類、ホスホン酸類等）又は有機酸基を持つ分散剤などで表面修飾してもよい。無機微粒子の数平均粒子サイズは通常１ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすればよいが、小さすぎると物質の特性が変化する場合があり、大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となるため、１ｎｍ〜１５ｎｍが好ましく、２ｎｍ〜１０ｎｍが更に好ましく、３ｎｍ〜７ｎｍが特に好ましい。また、無機微粒子の粒子サイズ分布は狭いほど望ましい。このような単分散粒子の定義の仕方はさまざまであるが、例えば、特開２００６−１６０９９２号に記載されるような数値規定範囲が好ましい粒径分布範囲に当てはまる。ここで上述の数平均１次粒子サイズとは、例えばＸ線回折（ＸＲＤ）装置あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などで測定することができる。無機微粒子の屈折率としては、２２℃、５８９ｎｍの波長において、１．９０〜３．００であることが好ましく、１．９０〜２．７０であることが更に好ましく、２．００〜２．７０であることが特に好ましい。無機微粒子の樹脂に対する含有量は、透明性と高屈折率化の観点から、５質量％以上であることが好ましく、１０〜７０質量％が更に好ましく、３０〜６０質量％が特に好ましい。

樹脂に微粒子を均一に分散させるためには、例えばマトリックスを形成する樹脂モノマーとの反応性を有する官能基を含む分散剤（例えば特開２００７−２３８８８４号公報実施例等に記載）、疎水性セグメント及び親水性セグメントで構成されるブロック共重合体（例えば特開２００７−２１１１６４号公報に記載）、あるいは高分子末端又は側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する樹脂（例えば特開２００７−２３８９２９号公報、特開２００７−２３８９３０号公報等に記載）等を適宜用いて微粒子を分散させることが望ましい。

また、樹脂には、シリコン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有化合物等の公知の離型剤やヒンダードフェノール等の酸化防止剤等の添加剤が適宜配合されていてもよい。

樹脂には、必要に応じて硬化触媒又は開始剤を配合することができる。具体的には、例えば特開２００５−９２０９９号公報（段落番号[００６３]〜[００７０]）等に記載の熱又は活性エネルギー線の作用により硬化反応（ラジカル重合あるいはイオン重合）を促進する化合物を挙げることができる。これらの硬化反応促進剤の添加量は、触媒や開始剤の種類、あるいは硬化反応性部位の違いなどによって異なり一概に規定することはできないが、一般的には硬化反応性樹脂組成物の全固形分に対して０．１〜１５質量％程度が好ましく、０．５〜５質量％程度がより好ましい。

樹脂に上記成分を適宜配合して製造する際に、液状の低分子モノマー（反応性希釈剤）等に他の成分を溶解することができる場合には、別途溶剤を添加する必要はない。しかし、それ以外の場合には、樹脂は、別途溶剤を用いることで各構成成分を溶解させ、製造される。溶剤としては、樹脂の組成物が沈殿することなく、均一に溶解又は分散されるものであれば特に制限はなく適宜選択することができ、具体的には、例えば、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等）、エステル類（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等）、エーテル類（例えば、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン等）アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール等）、芳香族炭化水素類（例えば、トルエン、キシレン等）、水等を挙げることができる。樹脂が溶剤を含む場合には該樹脂を基板及び／又は型部材の上にキャストし溶剤を乾燥させた後に型形状を転写する操作を行うことが好ましい。

次に、レンズアレイを成形するのに用いる成形型を説明する。

図５は、成形型の概略構成を示す図である。
成形型は、一対の型部材１０２，１０４を備えている。一対の型部材１０２，１０４は、鉛直方向の上下に配置され、型部材１０２が下型部材であり、型部材１０４が上型部材である。

一対の型部材１０２，１０４は、製造するレンズアレイのレンズ部の形状を反転させた形状のレンズ転写部１０２ａ，１０４ａを含む型面を有し、該型面で成形材料を成形する。一対の型部材１０２，１０４は、それぞれの型面が成形されるレンズアレイの基板１の平面視においける面積とほぼ等しい。また、一対の型部材１０２，１０４は、周縁部の径がほぼ等しく、いずれも型面の形状が正円形である。

型部材１０２には、レンズ転写部１０２ａを除く部位に多孔質部１０２Ｐが形成されている。型部材１０２における多孔質部１０２Ｐ以外の部位を、非多孔質部１０２Ｎとする。

型部材１０４には、レンズ転写部１０４ａを除く部位に多孔質部１０４Ｐが形成されている。型部材１０４における多孔質部１０４Ｐ以外の部位を、非多孔質部１０４Ｎとする。

多孔質部１０２Ｐ，１０４Ｐは、多孔質材料からなり、多孔質部１０２Ｐ，１０４Ｐは気体が通過可能に構成される。多孔質材料としては、例えば、超硬、セラミックスの他に、金属に多数の微小孔を含むものである。微小孔の径は、成形材料の粘性、濡れ性によって適切な値は異なるが、成形時に孔に成形材料が染み込み、固化時にロックしない大きさに適宜設定される。表面粗さＲａに換算した場合には、１００ｎｍ以下が好ましく、Ｒａが１０ｎｍ以下がより好ましい。多孔質材料は、レンズ転写部１０２ａ，１０４ａの構成材料と同じ材料を使うことが好ましい。これにより、型部材１０２、１０４が熱膨張した際に、多孔質部１０２Ｐ，１０４Ｐであるか否かに関わらず均一となり、レンズアレイを成形する際にレンズ間のピッチバラツキや、レンズアレイの上下面においてレンズ面の芯ズレを低減できる。

多孔質部１０２Ｐ，１０４Ｐは、成形材料との接触角が４５度以上であることが好ましい。こうすれば、成形材料が多孔質部１０２Ｐ，１０４Ｐの内部に浸透することを抑えられ、成形体と多孔質部１０２Ｐ，１０４Ｐとの間での剥離が行いやすくなる。

非多孔質部１０２Ｎ，１０４Ｎは、多孔質以外の材料で構成され、気体や成形材料を通過不可能な構成である。

次に、図５の成形型を用いてレンズアレイを製造する手順を説明する。

図６Ａから６Ｃは、レンズアレイを成形する手順を示す図である。ここでは、成形材料としてエネルギー線硬化性の樹脂を用いる。

先ず、図６Ａに示すように、型部材１０２の型面に、ディスペンサノズル１２０を用いて樹脂１０Ｒを供給する。樹脂１０Ｒは、型面の一箇所に所定量供給されてもよく、型面の複数箇所に分けて供給されてもよい。

樹脂１０Ｒを供給した後で、図６Ｂに示すように、型部材１０２に型部材１０４を近づけ、型部材１０２の型面と型部材１０４の型面とで樹脂１０Ｒを挟み込む。このとき、型部材１０２及び型部材１０４の型面に形成されたレンズ転写部１０２ａ，１０４ａの形状に倣って樹脂１０Ｒが変形する。こうして、樹脂１０Ｒが所望のレンズアレイの形状に成形される。

次に、図６Ｃに示すように、型部材１０２の型面と型部材１０４の型面とで樹脂１０Ｒを挟み込んだ状態で、外部からエネルギー線Ｅを照射する。

樹脂１０Ｒが紫外線硬化性樹脂の場合には、型部材１０２及び型部材１０４のうち少なくとも一方に透明部分を形成し、透明部分で紫外線を透過させることで樹脂１０Ｒに紫外線を照射する。

樹脂１０Ｒが熱硬化性樹脂の場合には、型部材１０２及び型部材１０４のうち少なくとも一方の外側からヒータ等の加熱手段を用いて樹脂１０Ｒを加熱し、硬化させる。

なお、樹脂１０Ｒを硬化させる手段は、上記の例のものに限定されない。

樹脂１０Ｒを硬化させることで、基板部１と、基板部１に配列され、レンズ転写部１０２ａ，１０４ａの反転形状を有する複数のレンズ部１０を有するレンズアレイとなる。

図７Ａ及び７Ｂは、レンズアレイを離型させる手順を示す図である。
樹脂１０Ｒを硬化させた後、図７Ａに示すように、型部材１０４の多孔質部６に外部から気体を供給する。

供給された気体は、多孔質部６内を通過し、型部材１０４の型面とレンズアレイ表面との間に流れ込む。すると、型部材１０４の型面とレンズアレイ表面との間に剥離が生じる。こうして、レンズアレイを一方の型部材１０４から離型させる。気体は多孔質部６を通して継続して供給し続けなくても、瞬間的に供給してもよい。こうすれば、気体によって部分的に剥離した部位から、剥離される範囲が周囲に拡がってレンズアレイ全体に至り、型部材１０４からレンズアレイが完全に離間させた状態となる。

図７Ｂに示すように、型部材１０４からレンズアレイを剥離した後、同様に、型部材１０２の多孔質部６に外部から気体を供給し、型部材１０２の型面とレンズアレイ表面との間に気体を流れ込ませることで、レンズアレイを型部材１０２から剥離させる。気体を供給する方法は型部材１０４の場合と同じである。

気体は、成形体であるレンズアレイや成形型、多孔質部との反応性によって適宜選択される。気体は、乾燥した大気や窒素が安全とコストの点で好ましい。乾燥圧空を用いて離型させる場合、通常は０．５ＭＰａ（大気圧の約５倍）以下の圧力であるため、型部材１０２，１０４の各型面の２０％以上の面積を多孔質で構成することで、大気圧に抗して離型させることができる。このように、多孔質部と非多孔質部との割合は、成形材料と型部材１０２，１０４との密着性によって、非多孔質部に対する多孔質部の面積比が定められる。

上記の手順によって離型すれば、一対の型部材１０２，１０４のうち鉛直方向下方の型部材１０２にレンズアレイを残すことで、上方の型部材１０４に残ってしまうことで、レンズアレイの落下を回避することができる。また、型部材１０２からも気体の供給によってレンズアレイを容易に剥離させることができる。

図８Ａ及び図８Ｂは、型部材の構成例を示す図である。なお、図８Ａ及び図８Ｂに基づく以下の説明では、型部材１０２の構成を例に説明するが、型部材１０４の構成も同じであるため、対応する参照番号を図８Ａ及び図８Ｂに示すことで説明では省略する。

図８Ａに示す型部材１０２は、型面に複数のレンズ転写部１０２ａが形成されている。型部材１０２は、ウェハ状の基体を有し、該基体が多孔質材料で構成されている。基体には、レンズ転写部１０２ａを含むように非多孔質部１０２Ｎが設けられている。

非多孔質部１０２Ｎは、型部材１０２の型面から該型面の反対側に延びる貫通孔に、略円柱形状の非多孔質材料を埋め込むことで形成されている。つまり、この構成では、基体において非多孔質部１０２Ｎが埋め込まれた部分以外の部分が、多孔質部１０２Ｐとなる。

図８Ｂに示す型部材１０２は、型面に複数のレンズ転写部１０２ａが形成されている。型部材１０２は、ウェハ状の基体を有し、該基体が非多孔質材料で構成されている。基体には、レンズ転写部１０２ａ以外の部位に、複数の多孔質部１０２Ｐが配列されている。

多孔質部１０２Ｐは、型部材１０２の型面から該型面の反対側に延びる貫通孔に、略円柱形状の多孔質材料を埋め込むことで形成されている。つまり、この構成では、基体において多孔質部１０２Ｐが埋め込まれた部分以外の部分が、非多孔質部１０２Ｎとなる。

図８Ａ及び図８Ｂの型部材１０２，１０４は、多孔質部を構成する材料に、通常よりもやや大きめの超硬の微粒子を焼結したものが用いられる。非多孔質部の材料に、超硬又はＳＵＳ等の金属が用いられる。このため、型部材１０２，１０４は、精密旋盤により、従来の金属製の金型と同様に製作できる。

上記例では、型部材１０２，１０４における、レンズ転写部を除く部位に複数の多孔質部を所定のパターンで配置したが、これに限定されてない。多孔質部は、レンズ転写部を除く部位の少なくとも一部に、一つ又は複数設けられていればよい。

成形型としては、上記例のレンズアレイの構成に限定されず、基板部と、該基板部に形成された１つ又は複数のレンズ部とを有する光学成形体を成形する成形型であってもよい。こうすれば、成形された光学成形体を成形型から離型する際に、光学成形体に変形等の不具合が生じることなく、得られる光学成形体の光学性能が劣化することを防止できる。

本明細書は、以下の内容を開示するものである。
（１）基板部と、該基板部に形成された１つ又は複数のレンズ部とを有する光学成形体を成形材料で一体に成形する成形型であって、
前記成形型は、前記成形材料を挟み込むことによって該成形材料を成形する型部材を有し、前記型部材に前記レンズ部の形状を転写するためのレンズ転写部が形成され、前記レンズ転写部を除く部位の少なくとも一部が多孔質部である成形型。
（２）（１）に記載の成形型であって、
前記型部材が、多孔質の基体と、前記基体における前記レンズ転写部に相当する部位に設けられた非多孔質部とを備える成形型。
（３）（１）に記載の成形型であって、
前記型部材が、非多孔質の基体と、前記基体に設けられた前記多孔質部とを備える成形型。
（４）（１）から（３）のいずれか１つに記載の成形型であって、
前記型部材において、成形時に前記成形材料を押圧する型面の２０％以上が前記多孔質部である成形型。
（５）（１）から（４）のいずれか１つに記載の成形型であって、
前記多孔質部は、前記成形材料との接触角が４５度以上である成形型。
（６）基板部と、該基板部に形成された１つ又は複数のレンズ部とを有する光学成形体を成形材料で一体に成形する光学成形体の成形方法であって、
前記レンズ部の形状を転写するためのレンズ転写部を含む前記型部材を前記成形材料に押し付けて成形する工程と、
前記成形材料を硬化させる工程と、
前記型部材における前記レンズ転写部を除く部位の少なくとも一部に設けられた多孔質部に気体を供給し、前記型部材から成形された前記光学成形体を離型させる工程と、を有する光学成形体の成形方法。
（７）（６）に記載の光学成形体の成形方法であって、
前記型部材を一対で使用し、離型時に、一方の前記型部材の前記多孔質部から気体を供給して、前記一方の型部材から前記光学成形体を離型させた後、他方の前記型部材の前記多孔質部から気体を供給して、前記他方の型部材から前記光学成形体を離型させる光学成形体の成形方法。
（８）（１）から（５）のいずれか１つに記載の成形型を用いて成形されたレンズアレイ。

１ 基板部
１０ レンズ部
１０２，１０４ 型部材
１０２ａ，１０４ａ レンズ転写部
１０２Ｐ，１０４Ｐ 多孔質部
１０２Ｎ，１０４Ｎ 非多孔質部

Claims (8)

1. 基板部と、該基板部に形成された１つ又は複数のレンズ部とを有する光学成形体を成形材料で一体に成形する成形型であって、
   前記成形型は、前記成形材料を挟み込むことによって該成形材料を成形する型部材を有し、前記型部材に前記レンズ部の形状を転写するためのレンズ転写部が形成され、前記レンズ転写部を除く部位の少なくとも一部が多孔質部である成形型。
2. 請求項１に記載の成形型であって、
   前記型部材が、多孔質の基体と、前記基体における前記レンズ転写部に相当する部位に設けられた非多孔質部とを備える成形型。
3. 請求項１に記載の成形型であって、
   前記型部材が、非多孔質の基体と、前記基体に設けられた前記多孔質部とを備える成形型。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の成形型であって、
   前記型部材において、成形時に前記成形材料を押圧する型面の２０％以上が前記多孔質部である成形型。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の成形型であって、
   前記多孔質部は、前記成形材料との接触角が４５度以上である成形型。
6. 基板部と、該基板部に形成された１つ又は複数のレンズ部とを有する光学成形体を成形材料で一体に成形する光学成形体の成形方法であって、
   前記レンズ部の形状を転写するためのレンズ転写部を含む前記型部材を前記成形材料に押し付けて成形する工程と、
   前記成形材料を硬化させる工程と、
   前記型部材における前記レンズ転写部を除く部位の少なくとも一部に設けられた多孔質部に気体を供給し、前記型部材から成形された前記光学成形体を離型させる工程と、を有する光学成形体の成形方法。
7. 請求項６に記載の光学成形体の成形方法であって、
   前記型部材を一対で使用し、離型時に、一方の前記型部材の前記多孔質部から気体を供給して、前記一方の型部材から前記光学成形体を離型させた後、他方の前記型部材の前記多孔質部から気体を供給して、前記他方の型部材から前記光学成形体を離型させる光学成形体の成形方法。
8. 請求項１から５のいずれか１つに記載の成形型を用いて成形されたレンズアレイ。

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