JP2011197479A - レンズ、及びレンズアレイ、並びにそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絞りを一体に有するレンズ、及びその集合体のレンズアレイにおいて、温度変化による光学性能の低下を抑制する。
【解決手段】レンズは、耐熱性の樹脂で形成され、前記レンズの表面上に該レンズと一体に設けられた絞りを備え、前記絞りは、耐熱性かつ遮光性の樹脂を前記表面に塗布してなる塗布層である。レンズアレイは、複数の前記レンズが一次元又は二次元状に配列されて相互に連結された状態に構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、レンズ、及びレンズアレイ、並びにそれらの製造方法に関する。

携帯電話等の電子機器に搭載される撮像ユニットは、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結像する光学系とを備え、光学系には、像の明るさを調節するための絞りが組み込まれている。

そして、電子機器の回路基板への撮像ユニットの実装には、一般に、リフロー処理が採用されている。リフロー処理とは、回路基板板上で電子部品を接続する個所にあらかじめハンダを配置し、そこに電子部品を配置してから加熱して、ハンダを溶融させた後冷却することによって、電子部品をハンダ付けする手法を言う。

特許文献１には、レンズとは別に絞りを設け、絞りを光軸上に配置して構成された光学系が記載されている。リフロー処理で高温環境にさらされることから、絞りは、一般に、ステンレス等の金属で形成される。

特許文献２には、絞りを一体に有するレンズで構成された光学系が記載されている。レンズは、ガラスや樹脂で形成された透明基板の表面に金属を蒸着し、その金属蒸着膜で絞りを形成し、その上に樹脂で形成されたレンズ部材を積層して構成されている。絞りは、透明基板と、レンズ部材とで構成されるレンズ本体の内部に設けられている。

特許文献２の構成によれば、撮像ユニットの組み立てにおいて絞りの位置決めが不要となり、生産性の向上が図られる。しかし、絞りを形成する金属と、レンズ本体を形成する樹脂とでは、一般に、線膨張係数が大きく異なる。よって、リフロー処理等の温度変化に伴い、両者の熱膨張量に差が生じ、それに起因して歪が生じる。それにより、レンズ本体や絞りの変形、両者の剥離が生じ、レンズの光学性能が低下する虞がある。また、絞りを形成する金属蒸着膜の成膜は、コストがかかる。

特許第３９２６３８０号公報 特開２００９−３０１０６１号公報

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、絞りを一体に有するレンズ、及びその集合体のレンズアレイにおいて、温度変化による光学性能の低下を抑制することを目的とする。

（１）耐熱性の樹脂で形成され、表面上に絞りが一体に設けられており、前記絞りは、耐熱性かつ遮光性の樹脂を前記表面に塗布してなる塗布層であるレンズ。
（２）上記のレンズを複数備え、前記複数のレンズが一次元又は二次元状に配列されて相互に連結された状態に構成されたレンズアレイ。
（３）一次元又は二次元状に配列された複数のレンズと、前記複数のレンズを相互に連結する基板部とを有するレンズアレイを耐熱性の樹脂で形成し、前記レンズアレイの表面上に、耐熱性かつ遮光性の樹脂を塗布し、前記各レンズの少なくとも一部を露呈させる遮光層を形成するレンズアレイの製造方法。
（４）上記のレンズアレイの製造方法により製造される前記レンズアレイの前記基板部を切断し、前記レンズアレイを個々のレンズに分割するレンズの製造方法。

本発明によれば、レンズ、及び絞りは、いずれも耐熱性の樹脂で形成されている。リフロー処理等の温度変化に伴う両者の熱膨張量の差は、一方が樹脂、他方が金属で形成される場合に比べて低減され、歪の発生が抑制される。よって、リフロー処理等の温度変化による光学性能の低下を抑制することができる。そして、絞りは、遮光性の樹脂をレンズ部の表面に塗布してなる塗布層であり、製造が容易である。

本発明の実施形態を説明するための、撮像ユニットの一例を示す図。 本発明の実施形態を説明するための、レンズアレイの一例を示す図。 図２におけるIII-III線断面図。 図２のレンズアレイのレンズアレイ本体を形成する成形型の一例を示す図。 図４の成形型を用いたレンズアレイ本体の形成過程の一例を示す図。 図２のレンズアレイの遮光層を形成する塗布装置の一例を示す図。 図６の塗布装置を用いた遮光層の形成過程の一例を示す図。 図１の撮像ユニットの製造方法の一例を示す図。 図８の撮像ユニットの製造方法の変形例を示す図。 図１の撮像ユニットの製造方法の他の例を示す図。

図１は、撮像ユニットの一例を示す。

図１に示す撮像ユニット１は、固体撮像素子２２を含むセンサ２と、レンズ３と、を備えている。

センサ２は、ウエハ片２１を備えている。ウエハ片２１は、例えばシリコンなどの半導体で形成されており、その略中央部には固体撮像素子２２が設けられている。固体撮像素子２２は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどであり、ウエハ片２１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、ウエハ片２１上に受光領域、電極、絶縁膜、配線、等を形成して構成されている。

レンズ３は、レンズ本体３０と、絞り３１とを備えている。レンズ本体３０は、レンズ部３２と、フランジ部３３とで構成されている。レンズ部３２と、フランジ部３３とは耐熱性かつ透光性の樹脂で一体に形成されている。レンズ部３２は、光学的に機能する部分であって、透過する光線束を収束させ、又は発散させる。レンズ部３２の表裏には、光学面３４がそれぞれ形成されている。光学面３４は、図示の例ではいずれも凸形状の球面であるが、用途に応じて、凸形状の球面、凹形状の球面、非球面、又は平面の種々の組み合わせを採り得る。フランジ部３３は、レンズ部３２の外周に鍔状に広がり、レンズ部３２を包囲している。

絞り３１は、レンズ本体３０の一方の面（図示の例では、図中上側の面であり、以下、上面という。）に設けられている。絞り３１は、耐熱性かつ遮光性の樹脂をレンズ本体３０の上面に塗布してなる塗布層で構成されたおり、レンズ３に入射する光線束の一部が該レンズ３を透過するのを遮断する。図示の例では、絞り３１は、レンズ本体３０の上面にあるレンズ部３２の光学面３４全体を露呈させ、フランジ部３３を覆っており、迷光を遮断する所謂迷光絞りとなる。また、絞り３１は、レンズ部３２の光学面３４の一部（外周縁部）を覆う場合もある。その場合には、絞り３１は、レンズ３の有効径を規定する所謂開口絞りとなる。

レンズ３は、そのレンズ本体３０のフランジ部３３と、センサ２のウエハ片２１との間にスペーサ３５を介在させてセンサ２に積層されている。レンズ３は、固体撮像素子２２の受光領域に被写体像を結像させる。なお、図示の例では、センサ２に積層されるレンズ３が一つであるが、センサ２に複数のレンズ３が積層される場合もある。

スペーサ３５は、センサ２上でレンズ３が安定する限り、その形状は特に限定されないが、好ましくは、固体撮像素子２２を包囲する枠状とされる。スペーサ３５を枠状とすれば、センサ２とレンズ３との間の空間を外より隔絶することができる。それにより、センサ２とレンズ３との間の空間への塵などの異物の進入を阻止し、異物が固体撮像素子２２や光学面３４に付着することを防止することができる。さらに、この場合に、スペーサ３５を遮光性のものとすれば、結像に不要な光がセンサ２とレンズ３との間から固体撮像素子２２に入射することを遮断することができる。

以上のように構成された撮像ユニット１は、一般に、リフロー処理によって電子機器の回路基板に実装される。即ち、回路基板には、撮像ユニット１が実装される位置に予めペースト状の半田が印刷され、そこに撮像ユニット１が載せられる。そして、この撮像ユニット１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、それにより半田を溶かして撮像ユニット１は回路基板に実装される。

図２及び図３は、レンズアレイの一例を示す。

図２及び図３に示すレンズアレイ５は、レンズアレイ本体３６と、遮光層３７と、を備えている。レンズアレイ本体３６は、複数のレンズ部３２と、基板部３８とで構成されている。

複数のレンズ部３２は、図示の例では、行列状に配列されており、基板部３８は、これらのレンズ部３２の間を埋めて、これらのレンズ部３２を相互に連結している。複数のレンズ部３２と、基板部３８とは、耐熱性かつ透光性の樹脂で一体に形成されている。

基板部３８は、ウエハ状（円板状）をなし、その直径は、典型的には６インチ、８インチ、又は１２インチとされる。そして、上記のサイズの基板部３８に対し、典型的には数千個のレンズ部３２が配列される。なお、基板部３８は、ウエハ状のものに限られず、例えば矩形状のものであってもよい。また、複数のレンズ部３２の配列は、行列状に限られず、例えば放射状、同心の円環状、その他の二次元の配列であってもよく、また、一次元の配列であってもよい。

遮光層３７は、レンズアレイ本体３６の一方の面（図示の例では、図中上側の面であり、以下、上面という。）に設けられている。遮光層３７は、耐熱性かつ遮光性の樹脂をレンズアレイ本体３６の上面に塗布してなる塗布層である。図示の例では、遮光層３７は、レンズアレイ本体３６の上面にある各レンズ部３２の光学面３４全体を露呈させ、基板部３８を覆っている。また、遮光層３７は、各レンズ部３２の光学面３４の一部（外周縁部）を覆う場合もある。

上述のレンズ３（図１参照）は、レンズアレイ５の基板部３８を切断し、各々一つのレンズ部３２を含むようにレンズアレイ５を分割して得られる。換言すれば、レンズアレイ５は、上述のレンズ３の集合体である。基板部３８が分割されてなる小片は、個々のレンズ３のフランジ部３３となり、また、遮光層３７が分割されてなる小片は、個々のレンズ３の絞り３１となる。

レンズアレイ本体３６を形成する樹脂としては、例えばエネルギー硬化性の樹脂組成物を用いることができる。エネルギー硬化性の樹脂組成物は、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、等の熱により硬化する樹脂組成物、あるいはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、等の活性エネルギー線（例えば紫外線）の照射により硬化する樹脂組成物のいずれであってもよい。

レンズアレイ本体３６を形成する樹脂組成物は、モールド形状の転写適性等、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。

また、レンズアレイ本体３６を形成する樹脂組成物は、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２５０℃以上であることが好ましく、３００℃以上であることがより好ましい。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。

また、レンズアレイ本体３６を形成する樹脂組成物は、形状転写精度の観点からは硬化反応による体積収縮率が小さい樹脂組成物が好ましい。樹脂組成物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）等）、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）等）、（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。

また、レンズアレイ本体３６を形成する樹脂組成物は、高−低２種類以上のアッベ数の異なる樹脂の混合物が望まれる。高アッベ数側の樹脂は、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。低アッベ数側の樹脂は、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、国際公開第２００６／０９５６１０号パンフレット、特許第２５３７５４０号公報等に記載の樹脂等）が好ましい。

また、レンズアレイ本体３６を形成する樹脂組成物には、屈折率を高めたり、アッベ数を調整したりするために、無機微粒子をマトリックス中に分散させることが好ましい。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。特に上記高アッベ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。

樹脂組成物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、レンズアレイ本体３６を形成する樹脂組成物には、シリコーン系、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。

また、レンズアレイ本体３６を形成する樹脂組成物には、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。

レンズアレイ本体３６を形成する樹脂組成物は、上記成分を適宜配合して製造することができる。この際、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が、このケースに当てはまらない場合には溶剤を用いて各構成成分を溶解することにより硬化性樹脂組成物を製造することができる。該硬化性樹脂組成物に使用できる溶剤としては、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。硬化性組成物が溶剤を含む場合には溶剤を乾燥させた後にモールド形状転写操作を行うことが好ましい。

遮光層３７を形成する樹脂としては、レンズアレイ本体３６を形成する樹脂として上記したエネルギー硬化性の樹脂組成物を母材とし、そこにカーボンブラック等の黒色顔料を分散させて遮光性としたものを用いることができる。レンズアレイ本体３６と、遮光層３７とは、いずれも樹脂で形成されており、リフロー処理等の温度変化に伴う両者の熱膨張量の差は、一方が樹脂、他方が金属で形成される場合に比べて低減され、歪の発生が抑制される。

好ましくは、レンズアレイ本体３６を形成する樹脂の線膨張係数と、遮光層３７を形成する樹脂の線膨張係数との差は、１×１０^−５／℃以下である。そこで、遮光層３７を形成する樹脂には、レンズアレイ本体３６を形成する樹脂と同一の樹脂を母材として、そこにカーボンブラック等の耐熱性の黒色顔料を分散させて遮光性としたものを用いるのが好ましい。これによれば、レンズアレイ本体３６を形成する樹脂の線膨張係数と、遮光層３７を形成する樹脂の線膨張係数とは、実質的に等しいものとなる。

以下、図２のレンズアレイの製造方法の一例を説明する。

図４は、図２のレンズアレイのレンズアレイ本体を形成する成形型の一例を示す。

図４に示す成形型５０は、上型５１と、下型５２とを備えている。

上型５１の成形面５３には、レンズ部３２の一方の光学面３４を反転した形状のレンズ成形部５４が、レンズアレイ本体３６における複数のレンズ部３２と同じ並びで複数設けられている。また、下型５２の成形面５５には、レンズ部３２の他方の光学面３４を反転した形状のレンズ成形部５６が、レンズアレイ本体３６における複数のレンズ部３２と同じ並びで複数設けられている。

レンズアレイ本体３６を形成する樹脂として上記のエネルギー硬化性の樹脂組成物を用いる場合に、上型５１、及び下型５２の材料は、樹脂組成物に応じて適宜選択される。即ち、樹脂組成物として熱硬化のものを用いた場合には、型の材料は、例えばニッケル等の熱伝導率に優れる金属材料や、ガラス等の赤外線を透過する材料が用いられる。また、樹脂材料として紫外線硬化のものを用いた場合には、型の材料は、例えばガラス等の紫外線を透過する材料が用いられる。

図５は、図４の成形型を用いたレンズアレイ本体の形成過程の一例を示す。

まず、下型５２の成形面５５上にレンズアレイ本体３６を形成するために必要な量の樹脂Ｍ１を供給する（ＦＩＧ．５Ａ）。

次いで、上型５１を降下させる。上型５１の降下に伴い、樹脂Ｍ１は、上型５１の成形面５３と、下型５２の成形面５５との間で加圧され、両成形面５３、５５に倣って変形されながら両成形面５３、５５の間で広がる（ＦＩＧ．５Ｂ）。

上型５１が降下しきって成形型５０が閉じられた状態で、上型５１の成形面５３と、下型５２の成形面５５との間は、樹脂Ｍ１によって充填される。この状態で、硬化のためのエネルギーＥを適宜加えて樹脂Ｍ１を硬化させる。それにより、レンズアレイ本体３６が形成される（ＦＩＧ．５Ｃ）。

図６は、図２のレンズアレイの遮光層を形成する塗布装置の一例を示す。

図６に示すように、塗布装置６０は、ステージ６１と、ニードル６２と、シリンジ６３とを備えている。ステージ６１の上面には、成形型５０の下型５２に保持されてその上面を露呈させたレンズアレイ本体３６が載置される。ステージ６１は、駆動手段６４によって、その上面と平行なＸ軸の方向に移動される。

ニードル６２は、ステージ６１の上方に配置されており、駆動手段６５によって、ステージ６１の上面と平行で、かつＸ軸に直交するＹ軸の方向に移動される。シリンジ６３は、遮光層３７を形成する樹脂をニードル６２に供給する。ステージ６１のＸ軸方向の移動、及びニードル６２のＹ軸方向の移動により、ニードル６２は、ステージ６１の上面に載置されたレンズアレイ本体３６の上面を走査する。この走査に同期して、シリンジ６３は、ニードル６２に樹脂を供給する。樹脂は、ニードル６２から射出され、レンズアレイ本体３６の上面に塗布される。

図７は、図６の塗布装置を用いた遮光層の形成過程の一例を示す。

まず、ニードル６２によってレンズアレイ本体３６の上面を走査し、この走査に同期してシリンジ６３からニードル６２に樹脂Ｍ２を供給し、レンズアレイ本体３６の上面の所定箇所に樹脂を塗布する（ＦＩＧ．７Ａ）。

次いで、硬化のためのエネルギーＥを適宜加えて樹脂Ｍ２を硬化させる。それにより、レンズアレイ本体３６の上面に遮光層３７が形成される（ＦＩＧ．７Ｂ）。図示の例では、遮光層３７は、レンズアレイ本体３６の上面にある各レンズ部３２の光学面３４全体を露呈させ、基板部３８を覆っている。

レンズアレイ本体３６の上面において、遮光層３７で覆う領域（遮光領域）は、それ以外の領域（透光領域）に比べて、樹脂Ｍ２に対する濡れ性が高いことが好ましい。それによれば、遮光層３７を精度良く形成することができる。上述の例では、基板部３８は、光学面３４に比べて濡れ性が高く、それによれば、光学面３４への樹脂Ｍ２の濡れ広がりを防止して、光学面３４全体を確実に露呈させることができる。遮光領域の濡れ性を高める方法としては、例えば、遮光領域を、透光領域に比べて粗面とする方法が挙げられる。

なお、遮光層３７を形成する樹脂Ｍ２の塗布は、図６の塗布装置を用いたものに限定されない。インクジェット、スプレー、あるいはスピンコートも適用可能である。なお、スプレーやスピンコートのように、塗布方式自体にパターンニング機構がない場合でも、レンズアレイ本体３６の上面において、透光領域に撥液性膜を形成し、透光領域におけるレンズアレイ本体３６の上面と樹脂Ｍ２との接触角を９０度以上とすることによって、透光領域に樹脂Ｍ２が残ることを防止することができる。そして、レンズアレイ本体３６の上面における透光領域は、各レンズ部３２の光学面３４であることから、撥液性膜を反射防止膜とするのが好ましい。

また、上述の遮光層３７は、各レンズ部３２の光学面３４全体を露呈させ、基板部３８を覆い、迷光を遮断するものである。迷光を遮断するにあたり、所謂二色成形により、複数のレンズ部３２を透光性の樹脂で、基板部３８を遮光層３７と同様の遮光性の樹脂で、一体に形成した構成とすることもできる。また、レンズ部３２、及び基板部３８を透光性の樹脂で一体に形成し、基板部３８にレーザーを照射し、基板部３８の表層を炭化させて遮光性とした構成とすることもできる。

以上のようにして製造されるレンズアレイ５は、その基板部３８をカッターなどで切断され、個々にレンズ部３２を含んだ複数のレンズ３に分割される。レンズ３は、上述のとおり、センサ２との組み合わせにおいて撮像ユニット１（図１参照）を構成する。

図８は、図１の撮像ユニットの製造方法の一例を示す。

まず、行列状に配列された複数のレンズ部３２の行間、列間を延びる切断ラインＬに沿って基板部３８を切断する。それにより、レンズアレイ５は、各々一つのレンズ部３２を含んだ複数のレンズ３に分割される（ＦＩＧ．８Ａ）。

次いで、個々のレンズ３を、スペーサ３５を介してセンサ２に積層する。以上により、撮像ユニット１を得る（ＦＩＧ．８Ｂ）。

図９は、図８の撮像ユニットの製造方法の変形例を示す。図９に示す例では、センサ２には２つのレンズ３が積層される。

まず、レンズアレイ５における複数のレンズ部３２と同じ並びで複数のスペーサ３５が配列され、これらのスペーサ３５が相互に連結されたスペーサアレイ９を介して二枚のレンズアレイ５積層し、レンズアレイ積層体６を構成する（ＦＩＧ．９Ａ）。

次いで、切断ラインＬに沿って積層体６に含む二枚のレンズアレイ５の基板部３８、及びスペーサアレイ９を一括して切断する。それにより、レンズアレイ積層体６を、各々二つのレンズ３が積層されてなる複数のレンズ積層体７に分割する（ＦＩＧ．９Ｂ）

次いで、個々のレンズ積層体７を、スペーサ３５を介してセンサ２に積層する。以上により、撮像ユニット１を得る（ＦＩＧ．９Ｃ）。

このように、複数のレンズ３を予め積層したレンズ積層体７をセンサ２に積層するようにすれば、それらのレンズ３をセンサ２に順次積層する場合に比べて、撮像ユニット１の生産性を向上させることができる。

図１０は、図１の撮像ユニットの製造方法の他の例を示す。図１０に示す例は、レンズアレイ５をセンサアレイ４に積層して複数の撮像ユニット１の集合体である素子アレイ積層体８を構成し、その後に素子アレイ積層体８を複数の撮像ユニット１に分割するようにしたものである。

センサアレイ４は、シリコンなどの半導体材料で形成されたウエハ２０を有しており、ウエハ２０には、レンズアレイ５における複数のレンズ部３２と同じ並びで、複数の固体撮像素子２２が配列されている。典型的には、ウエハ２０の直径は、６インチ、８インチ、又は１２インチとされ、そこに数千個の固体撮像素子２２が配列される。

スペーサアレイ９を介してレンズアレイ５をセンサアレイ４に積層し、素子アレイ積層体８を構成する。そして、切断ラインＬに沿って素子アレイ積層体８に含むセンサアレイ４のウエハ２０、及びレンズアレイ５の基板部３８、並びにスペーサアレイ９を一括して切断する。以上により、素子アレイ積層体８は、各々レンズ部３２及び固体撮像素子２２を含む複数の撮像ユニット１に分割される。

このように、一枚以上のレンズアレイ５をセンサアレイ４に積層し、その後に、センサアレイ４のウエハ２０、及びレンズアレイ５の基板部３８を一括して切断して複数の撮像ユニット１に分割するようにすれば、レンズ３又はそれらの積層体７をセンサ２に組み付ける場合に比べて、撮像ユニット１の生産性を一層向上させることができる。

以上説明したように、本明細書には、耐熱性の樹脂で形成され、表面上に絞りが一体に設けられており、前記絞りは、耐熱性かつ遮光性の樹脂を前記表面に塗布してなる塗布層であるレンズが開示されている。

また、本明細書に開示されたレンズは、前記絞りが、前記樹脂を前記表面にインクジェット塗布してなる塗布層である。

また、本明細書に開示されたレンズは、前記表面において、前記絞りで覆われる領域が、それ以外の領域に比べて、前記絞りを形成する前記樹脂に対する濡れ性が高い。

また、本明細書に開示されたレンズは、前記表面において、前記絞りで覆われる領域が、それ以外の領域に比べて粗面である。

また、本明細書に開示されたレンズは、前記表面において、前記絞りで覆われる領域以外の領域に、撥液性膜が形成されている。

また、本明細書に開示されたレンズは、前記撥液性膜が、反射防止膜である。

また、本明細書に開示されたレンズは、前記レンズを形成する樹脂、及び前記絞りを形成する樹脂が、いずれもエネルギー硬化性の樹脂である。

また、本明細書に開示されたレンズは、前記レンズを形成する樹脂のガラス転移点、及び前記絞りを形成する樹脂のガラス転移点が、いずれも２５０℃以上である。

また、本明細書に開示されたレンズは、前記レンズを形成する樹脂の線膨張係数と、前記絞りを形成する樹脂の線膨張係数の差が、１×１０^−５／℃以下である。

また、本明細書に開示されたレンズは、前記絞りを形成する樹脂が、前記レンズを形成する樹脂に黒色顔料を分散させたものである。

また、本明細書には、上記のレンズを複数備え、前記複数のレンズが一次元又は二次元状に配列されて相互に連結された状態に構成されたレンズアレイが開示されている。

また、本明細書には、一次元又は二次元状に配列された複数のレンズと、前記複数のレンズを相互に連結する基板部とを有するレンズアレイを耐熱性の樹脂で形成し、レンズアレイの表面上に、耐熱性かつ遮光性の樹脂を塗布し、前記各レンズの少なくとも一部を露呈させる遮光層を形成するレンズアレイの製造方法が開示されている。

また、本明細書には、上記のレンズアレイの製造方法により製造されるレンズアレイの前記基板部を切断し、前記レンズアレイを個々のレンズに分割するレンズの製造方法が開示されている。

１ 撮像ユニット
２ センサ
３ レンズ
４ センサアレイ
５ レンズアレイ
６ レンズアレイ積層体
７ レンズ積層体
８ 素子アレイ積層体
９ スペーサアレイ
２０ ウエハ
２１ ウエハ片
２２ 固体撮像素子
３０ レンズ本体
３２ レンズ部
３３ フランジ部
３４ 光学面
３５ スペーサ
３６ レンズアレイ本体
３７ 遮光層
３８ 基板部
５０ 成形型
５１ 上型
５２ 下型
５３ 成形面
５４ レンズ成形部
５５ 成形面
５６ レンズ成形部
６０ 塗布装置
６１ ステージ
６２ ニードル
６３ シリンジ
６４ 駆動手段
６５ 駆動手段
Ｍ１ 樹脂
Ｍ２ 樹脂

Claims (13)

1. 耐熱性の樹脂で形成され、表面上に絞りが一体に設けられており、
   前記絞りは、耐熱性かつ遮光性の樹脂を前記表面に塗布してなる塗布層であるレンズ。
2. 請求項１に記載のレンズであって、
   前記絞りは、前記樹脂を前記表面にインクジェット塗布してなる塗布層であるレンズ。
3. 請求項１に記載のレンズであって、
   前記表面において、前記絞りで覆われる領域は、それ以外の領域に比べて、前記絞りを形成する前記樹脂に対する濡れ性が高いレンズ。
4. 請求項３に記載のレンズであって、
   前記表面において、前記絞りで覆われる領域は、それ以外の領域に比べて粗面であるレンズ。
5. 請求項３に記載のレンズであって、
   前記表面において、前記絞りで覆われる領域以外の領域に、撥液性膜が形成されているレンズ。
6. 請求項５に記載のレンズであって、
   前記撥液性膜が、反射防止膜であるレンズ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のレンズであって、
   前記レンズを形成する樹脂、及び前記絞りを形成する樹脂は、いずれもエネルギー硬化性の樹脂であるレンズ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のレンズであって、
   前記レンズを形成する樹脂のガラス転移点、及び前記絞りを形成する樹脂のガラス転移点は、いずれも２５０℃以上であるレンズ。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のレンズであって、
   前記レンズを形成する樹脂の線膨張係数と、前記絞りを形成する樹脂の線膨張係数の差が、１×１０^−５／℃以下であるレンズ。
10. 請求項９に記載のレンズであって、
    前記絞りを形成する樹脂は、前記レンズを形成する樹脂に黒色顔料を分散させたものであるレンズ。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のレンズを複数備え、前記複数のレンズが一次元又は二次元状に配列されて相互に連結された状態に構成されたレンズアレイ。
12. 一次元又は二次元状に配列された複数のレンズと、前記複数のレンズを相互に連結する基板部とを有するレンズアレイを耐熱性の樹脂で形成し、
    前記レンズアレイの表面上に、耐熱性かつ遮光性の樹脂を塗布し、前記各レンズの少なくとも一部を露呈させる遮光層を形成するレンズアレイの製造方法。
13. 請求項１２に記載のレンズアレイの製造方法により製造される前記レンズアレイの前記基板部を切断し、前記レンズアレイを個々のレンズに分割するレンズの製造方法。

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