JP2011194751A - 成形型、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、容易に離型することができる成形型、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、該基板部に配列された複数のレンズ部とを有するレンズアレイを成形材料で成形する成形型であって、成形材料に接する型面を有する型部材を備え、型部材がレンズ部の形状を転写するために型面に設けられた複数のレンズ転写部と、型面におけるレンズ転写部を除く部位の少なくとも一部に形成された離型部とを備え、離型部が傾斜面を含む。
【選択図】図８

Description

本発明は、成形型、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。
（７）硬化させた後、上型部材及び下型部材から成形されたレンズアレイを離型し、レンズアレイを得る。

国際公開０８／１５３１０２号 特開２００８−３０７７３５号公報 特開２００３−２２２７０６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及び特許文献３には、樹脂成形用金型における樹脂と接する型面に傾斜部を設ける構成が開示され、特許文献３には傾斜部を離型起点とすることが開示されている。しかし、特許文献２及び３には、レンズアレイの成形する場合の離型については記載がなかった。

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、容易に離型することができる成形型、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を有するレンズアレイを成形材料で成形する成形型であって、
前記成形材料に接する型面を有する型部材を備え、前記型部材が前記レンズ部の形状を転写するために前記型面に設けられた複数のレンズ転写部と、前記型面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形成された離型部とを備え、前記離型部が傾斜面を含む成形型。

基板部と、該基板部に配列された複数のレンズ部とを有するレンズアレイを成形材料で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レンズ転写部が設けられた型面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、
前記型面の、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離型部に形成された傾斜面で、前記レンズアレイと前記型部材との間の剥離を生じさせ、レンズアレイを離型する工程と、を有する成形方法。

本発明は、レンズアレイを硬化させた際に生じる該レンズアレイの伸縮に起因して、離型部の傾斜面でレンズアレイと型面との間でズレが生じる。離型部において型部材とレンズアレイとの間に生じた剥離した部位がレンズアレイと型面との間の他の領域に適宜拡がり、レンズアレイと型面との間の離型抵抗力を著しく低下させ、この結果、レンズアレイを型部材から離型させることができる。従って、レンズアレイ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、レンズアレイに変形等の不具合が生じない。

本発明によれば、成形されたレンズアレイに損傷を与えることなく、容易に離型することができる成形型、成形方法、及び、レンズアレイを提供できる。

レンズアレイの断面図である。 レンズモジュールの一例を示す断面図である。 撮像ユニットの一例を示す断面図である。 レンズアレイの一部を断面斜視図である。 レンズアレイの一部を拡大して示した断面図である。 成形型の断面図である。 図６の成形型を用いて成形するときの状態を示す断面図である。 レンズアレイの離型を示す断面図である。 図８の要部拡大図である。 成形型の断面図である。 図１０の成形型を用いた成形の手順を示す断面図である。 別の構成例の成形型を平面視した状態を示す図である。 図１２の成形型の矢印方向の断面を斜視した図である。 図１２の成形型の離型部の斜視図である。 レンズアレイの変形例を示す図である。

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。

レンズアレイは、円盤形状の基板部と、該基板部に配列された複数のレンズ部とを備えている。レンズ部は、基板部と同じ成形材料から構成され、該基板部に一体成形されたものである。

図１は、レンズアレイの断面図である。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。

基板部１には、該基板部１の厚みより薄い厚みの部分に相当する薄肉部４が形成されている。また、基板部１におけるレンズ部１０を除く部位に、基板部１の表面から突出し、断面視において略台形状の凸部２が形成されている。凸部２の形状については、後述する。

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２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。レンズモジュールの基板部１は、凸部２と薄肉部４とが形成された部分が切断されたものである。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３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２００４−３０３２９３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。

図４は、レンズアレイの一部を断面斜視図である。図５は、レンズアレイの一部を拡大して示した断面図である。

図４に示すように、凸部２は、基板部１の表面において、レンズ部１０の１つ１つを平面視において矩形状に囲うように形成されている。凸部２と、該凸部２とは別のレンズ部１０を囲う凸部２との間には、基板部１の表面に沿って薄肉部４が形成されている。つまり、凸部２と薄肉部４は、基板部１において配列されたレンズ部１０を避けるように設けられている。

図５は、レンズアレイの一部を拡大して示した断面図である。
凸部２は、基板部１の表面と略平行な突出面２ａと、突出面２ａの両側には傾斜面２ｂとを有する。凸部２は、図５の断面視において、突出面２ａが上辺とすると、下辺より上辺が短くなるように傾斜面２ｂが設けられている。

次に、上記のレンズアレイを成形するための成形型、及び、該成形型を用いた成形手順を説明する。

図６は、成形型の断面図である。
成形型は、一対の型部材１０２，１０４からなる。この例では、図のように鉛直方向の下方に配置された型部材１０２を下型とし、上方に配置された型部材１０４を上型とする。

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を含む型面を有する。成形時には、型部材１０２，１０４のそれぞれの型面が成形材料に接し、両者で挟み込むことによって該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の型面には、レンズ転写部１０２ａを除く部位に離型部１０３が設けられている。離型部１０３は、レンズ転写部１０２ａを囲うように型面に沿って延設された、凹部である。離型部１０３は、成形時にレンズアレイの基板部１に凸部２を転写する部位であり、すなわち、離型部１０３の形状を反転させた形状が、レンズアレイの凸部２の形状に相当する。

離型部１０３は、底面１０３ａと、該底面１０３ａの両側に形成された傾斜面１０３ｂを含む。これら傾斜面１０３ｂは、１つの底面１０３ａから型部材１０２の型面側へ向かって拡がっていくようにテーパ状に形成されている。

離型部１０３は、１つのレンズ転写部１０２ａに対して１つ設けられ、型面を平面視した状態で、型部材１０２の中心に対して点対称となる位置関係で複数設けられている。型部材１０４の方にも同様に離型部が設けられていてもよい。

図７は、図６の成形型を用いて成形するときの状態を示す断面図である。
先ず、型部材１０２の型面に成形材料である樹脂１０Ｒを供給する。樹脂１０Ｒは、図示しないディスペンサノズルを用いて型面上に所定量だけ塗布される。樹脂１０Ｒを供給した後、図７に示すように、型部１０４と型部材１０２とによって、樹脂１０Ｒを挟み込む。なお、この例では、樹脂１０Ｒは熱硬化性樹脂である。

型部１０４と型部材１０２の間で樹脂１０Ｒを挟み込んだ状態で、成形型の外部から熱を加え、樹脂１０Ｒを硬化させる。こうすることで、レンズ転写部１０２ａ，１０４ａ、及び、離型部１０３の形状に倣って、その形状の反転形状が表面に転写されたレンズアレイの成形体ができる。硬化後、レンズアレイの離型を行う。

図８は、レンズアレイの離型を示す断面図である。
型部材１０４をレンズアレイから離型し、レンズアレイを型部材１０２に保持させた状態とする。

レンズアレイの内部には、硬化時に伸縮することによって内部応力が発生している。このため、レンズアレイは、型部材１０４から開放されることで、内部応力によって型部材の型面に沿って僅かに変位する。この変位によって、離型部１０３では、レンズアレイと型部材１０２との剥離が生じ、この剥離した部位が起点となってレンズアレイと型部材１０２の間に隙間が生じる。

図９は、図８の要部拡大図である。
レンズアレイの内部応力Ｆによって、凸部２の傾斜面（ここでは図中右側の傾斜面）２ｂと、型部材１０２における離型部１０３の傾斜面３ａとの間でズレが生じる。離型部１０３において型部材１０２とレンズアレイとの間に生じた隙間がレンズアレイと型面との間の他の領域に適宜拡がり、レンズアレイと型面との間の離型抵抗力を著しく低下させ、この結果、レンズアレイを型部材１０２から離型させることができる。レンズアレイと型部材１０２の型面との間に隙間ができるとともに、レンズアレイが型部材１０２の型面から僅かな隙間を介して浮き上がり、つまり、離型した状態となる。従って、レンズアレイ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、レンズアレイに変形等の不具合が生じない。

また、基板部１に薄肉部４（図１参照）を設けることで、レンズ部１０同士の間での硬化による収縮を抑さえることができ、個別のレンズ部１０において収縮させることができる。こうすることで、レンズアレイ全体がその中心に向かって収縮することを抑制することができ、レンズ部１０同士のピッチばらつきを抑えられる。

次に、成形型の別の構成例を説明する。以下の例は、離型部の形状及び配置を変形したものである。離型部以外の構成については、特に説明しない限り、上述した例と同じであるため説明を省略又は簡略する。

図１０は、成形型の断面図である。図１０では、一対の型部材の一部示したものである。

一対の型部材１０２，１０４には、レンズ転写部１０２ａ，１０４ａが設けられている。

型部材１０２の型面には、該型面から突出し、型面に沿って延設された離型部２０３が形成されている。離型部２０３は、型部材１０２の型面において、レンズ転写部１０２ａを除く部位に設けられている。離型部２０３は、型面を平面視した状態で、型部材１０２の中心と、その中心と同心円になる複数の凸部である。離型部２０３は、断面視において、下辺よりも上辺が短い台形である。型部材１０２の中心に設けられる離型部２０３は設けないで省略してもよい。

図１１Ａから図１１Ｃは、図１０の成形型を用いた成形の手順を示す断面図である。
先ず、上述した手順と同様に、型部材１０２，１０４の間に成形材料である樹脂を挟み込み、樹脂を硬化させる。このとき、型部材１０２の型面に形成された離型部２０３の形状に倣って、レンズアレイの基板１における型部材１０２側の面には、離型部２０３の反転形状と一致する形状の凹部２２が形成される（図１１Ａ）。

図１１Ａに示すように、離型部２０３は、断面視において台形であり、その上底に位置する上面２０３ａと、該上面２０３ａの両側に設けられた傾斜面２０３ｂとからなる。これら傾斜面２０３ｂは、１つの上面２０３ａから型部材１０２側へ向かって拡がっていくようにテーパ状に形成されている。

図１１Ｂに示すように、型部材１０４を成形されたレンズアレイから離型させる。すると、レンズアレイは、型部材１０４から開放されたことにより、硬化時に生じた内部応力に基づく変位が可能となる。そして、型部材１０２の離型部２０３の傾斜面２０２ｂとレンズアレイの凹部２２の傾斜面２２ｂとの間にズレが生じ、レンズアレイを離型させることができる。

図１１Ｃは、レンズアレイを型部材１０２から完全に離型した状態を示している。レンズアレイの基板部１におけるレンズ部１０を除く部位に、型部材１０２の離型部２０３の反転形状に相等する凹部２２が形成される。凹部２２は、レンズ部１０を除く部位に設けられているため、レンズ部１０の光学特性に影響が与えることがない。また、レンズアレイを成形した後で、基板部１の凹部２２が設けられた部分を別の工程で取り除いてもよい。

離型部の形状は、上記のように型部材の型面に沿って延設されたものに限定されず、次に例のように円錐台の形状としてもよい。

図１２は、成形型を平面視した状態を示す図である。この例では、型部材１０１の型面における、レンズ転写部１０２ａを除く部位に、複数の離型部３０３が配置されている。複数の離型部３０３は、図１２のように型面を平面視した状態で、型部材１０２の中心Ｃに対して点対称となる位置関係で設けられている。

図１３は、図１２のレンズアレイの矢印方向の断面を斜視した図である。図１４は、離型部の斜視図である。

離型部３０３は、型部材１０２の型面から突出する円錐台の形状を有する。離型部３０３は、上面３０３ａと該上面３０３ａの周囲に傾斜面３０３ｂとからなる。

離型部３０３は、型部材１０２の中心に１個設け、中心から等距離となる円周上において、周方向に等間隔となるように少なくとも３個設けることが好ましい。

このように、離型部３０３は、図４や図１０のように、型面から突出し、型面に沿って延設された形状であってもよいし、図１３のように型面から突出した円錐台であってもよい。

また、離型部３０３が、型面に沿って延設された形状である場合に、一部に切欠きを設けて、断続的に設けられていてもよい。

離型部の傾斜面の角度や、離型部が凸部である場合にはその高さ（凹部である場合にはその深さ）は、使用する成形材料の収縮特性などを鑑みて決められる。

上記の例では、一対の型部材のうち一方の型部材のみに離型部を形成する例を説明したが、一対の型部材の両方の型面に離型部を設けた構成としてもよい。この場合、一方の型部材と他方の型部材との間で、離型部の形状及び配置のうち少なくとも一方が異なる構成とすることが好ましい。こうすれば、予め定めた一方の型部材に成形体であるレンズアレイを保持させ、その後、該一方の型部材から離型させればよいため、常に同じ手順で離型することができ、製造効率が良い。

本発明は、上述した例に限定されず、適宜変形可能である。
図１５は、図４のレンズアレイの変形例である。
図１５に示すレンズアレイのように、凸部２は、基板部１の表面において、レンズ部１０の１つ１つを平面視において円形状に囲うように形成されていてもよい。このような構成例においても、レンズアレイの断面図は、図５と同様となる。

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、該基板部に配列された複数のレンズ部とを有するレンズアレイを成形材料で成形する成形型であって、
前記成形材料に接する型面を有する型部材を備え、前記型部材が前記レンズ部の形状を転写するために前記型面に設けられた複数のレンズ転写部と、前記型面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形成された離型部とを備え、前記離型部が傾斜面を含む成形型。
（２）（１）に記載の成形型であって、
前記離型部が、前記型面に沿って延設された凹部である成形型。
（３）（１）に記載の成形型であって、
前記離型部が、前記型面から突出し、該型面に沿って延設されている成形型。
（４）（１）に記載の成形型であって、
前記離型部が、前記型面から突出した円錐台である成形型。
（５）（１）から（４）のいずれか１つに記載の成形型であって、
前記離型部が、前記型面を平面視した状態で、該型部材の中心に対して点対称となる位置関係で複数設けられている成形型。
（６）（１）から（５）のいずれか１つに記載の成形型であって、
前記型部材が一対で構成され、一方の型部材と他方の型部材との間で、前記離型部の形状及び配置のうち少なくとも一方が異なる成形型。
（７）基板部と、該基板部に配列された複数のレンズ部とを有するレンズアレイを成形材料で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レンズ転写部が設けられた型面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、
前記型面の、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離型部に形成された傾斜面で、前記レンズアレイと前記型部材との間の剥離を生じさせ、レンズアレイを離型する工程と、を有する成形方法。
（８）（７）に記載の成形方法であって、
前記型部材が一対で構成され、一方の型部材と他方の型部材との間で、前記離型部の形状及び配置のうち少なくとも一方が異なり、
前記一方の型部材及び前記他方の型部材から順に前記レンズアレイを離型する成形方法。
（９）（１）から（６）のいずれか１つに記載の成形型によって成形されたレンズアレイであって、
前記レンズアレイは、前記基板部における前記レンズ部を除く部位に前記離型部の形状を反転させた形状を有する凹部又は凸部を有するレンズアレイ。

１ 基板部
１０ レンズ部
１０２，１０４ 型部材
１０２ａ，１０４ａ レンズ転写部
１０３，２０３ 離型部
１０３ｂ，２０３ｂ 傾斜面

Claims (9)

1. 基板部と、該基板部に配列された複数のレンズ部とを有するレンズアレイを成形材料で成形する成形型であって、
   前記成形材料に接する型面を有する型部材を備え、前記型部材が前記レンズ部の形状を転写するために前記型面に設けられた複数のレンズ転写部と、前記型面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形成された離型部とを備え、前記離型部が傾斜面を含む成形型。
2. 請求項１に記載の成形型であって、
   前記離型部が、前記型面に沿って延設された凹部である成形型。
3. 請求項１に記載の成形型であって、
   前記離型部が、前記型面から突出し、該型面に沿って延設されている成形型。
4. 請求項１に記載の成形型であって、
   前記離型部が、前記型面から突出した円錐台である成形型。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の成形型であって、
   前記離型部が、前記型面を平面視した状態で、該型部材の中心に対して点対称となる位置関係で複数設けられている成形型。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の成形型であって、
   前記型部材が一対で構成され、一方の型部材と他方の型部材との間で、前記離型部の形状及び配置のうち少なくとも一方が異なる成形型。
7. 基板部と、該基板部に配列された複数のレンズ部とを有するレンズアレイを成形材料で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レンズ転写部が設けられた型面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、
   前記型面の、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離型部に形成された傾斜面で、前記レンズアレイと前記型部材との間の剥離を生じさせ、レンズアレイを離型する工程と、を有する成形方法。
8. 請求項７に記載の成形方法であって、
   前記型部材が一対で構成され、一方の型部材と他方の型部材との間で、前記離型部の形状及び配置のうち少なくとも一方が異なり、
   前記一方の型部材及び前記他方の型部材から順に前記レンズアレイを離型する成形方法。
9. 上記請求項１から６のいずれか１項に記載の成形型によって成形されたレンズアレイであって、
   前記レンズアレイは、前記基板部における前記レンズ部を除く部位に前記離型部の形状を反転させた形状を有する凹部又は凸部を有するレンズアレイ。

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