JP2014156378A - Manufacturing method and manufacturing apparatus for microlens array, and microlens array - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a microlens array that can manufacture, in a good yield, a microlens array such that microlenses have a smooth and uniform shape and also have a large effective area.SOLUTION: A manufacturing apparatus 1 for a microlens array includes: a molding tool 2 for a microlens array which has a plurality of through holes 2a for microlens formation on a surface of a glass raw material 50; a retaining container 3 which retains a peripheral edge of the molding tool 2 for a microlens array, and partitions off a first space 7 formed on the side of a contact surface of the molding tool 2 for a microlens array and the glass raw material 50 and a second space 8 formed on the opposite side from the contact surface; a pressure control part 4 which generates differential pressure so that the second space is lower in pressure than the first space; heating means 5 of heating the glass raw material 50; and a temperature difference generation part 6 which cools the molding tool 2 for a microlens array when microlenses are molded.

Description

本発明は、マイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置並びにマイクロレンズアレイに係り、特に、滑らかな光学面の表面形状を有するマイクロレンズをバラツキの少ない形状で形成可能としたマイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置並びに所定の形状を有するマイクロレンズアレイに関する。   The present invention relates to a microlens array manufacturing method and manufacturing apparatus, and a microlens array, and in particular, a microlens array manufacturing method and a microlens array manufacturing method capable of forming a microlens having a smooth optical surface shape with less variation. The present invention relates to a manufacturing apparatus and a microlens array having a predetermined shape.

デジタルカメラのイメージセンサー、液晶プロジェクター、光通信用のレーザープロジェクターなどに用いられるマイクロレンズは、通常、マイクロレンズアレイと呼ばれる、マイクロレンズを碁盤目状等に複数個配列させた形態で用いられる。   A microlens used in an image sensor of a digital camera, a liquid crystal projector, a laser projector for optical communication, or the like is usually used in a form called a microlens array in which a plurality of microlenses are arranged in a grid pattern.

このマイクロレンズアレイは、成形面にマイクロレンズに対応する凹面を複数個配列して形成した上型と成形面を平板状とした下型との間に、成形用のガラス素材を挟みプレスして、1度の成形操作で複数個のマイクロレンズ形状をガラス素材に転写して得られる。   In this microlens array, a glass material for molding is sandwiched and pressed between an upper mold formed by arranging a plurality of concave surfaces corresponding to microlenses on the molding surface and a lower mold having a molding surface that is flat. A plurality of microlens shapes can be transferred to a glass material by a single molding operation.

ここで用いられる上型の成形面は、成形型とする板状の素材の表面を、先端が球状のパンチ工具により押圧する等によりマイクロレンズアレイに対応する凹面に形成されている。そして、この凹面からなる成形面を有する成形型に、加熱、軟化したガラス素材を押しつけて、上記成形面形状の光学面を有するマイクロレンズアレイを製造する方法が知られている(特許文献1参照)。   The molding surface of the upper mold used here is formed as a concave surface corresponding to the microlens array by pressing the surface of a plate-shaped material serving as a molding die with a punch tool having a spherical tip. A method of manufacturing a microlens array having an optical surface having the above-described molding surface shape by pressing a heated and softened glass material against a molding die having a concave molding surface is known (see Patent Document 1). ).

また、マイクロレンズアレイではないが、凹部を有するガラス物品を製造するにあたって、肉厚の均一化及び面性状の適切化を狙い、成形型において成形面に通じる貫通孔を形成し、この貫通孔を通じて成形面内の圧力を負圧にして軟化したガラスを成形面側に引き込む力を生じさせて成形を行う方法も知られている(特許文献2及び3参照)。   In addition, when manufacturing a glass article having a recess, although not a microlens array, a through hole that leads to the molding surface is formed in the molding die with the aim of uniform thickness and appropriate surface properties. There is also known a method in which molding is performed by generating a force that draws softened glass into the molding surface side by making the pressure in the molding surface negative (see Patent Documents 2 and 3).

しかしながら、特許文献1に記載のマイクロレンズアレイは、その光学面の表面粗さが光学面を形成する凹状の成形面の表面粗さに影響され、特に、レンズ径が小さい場合には、成形面を研磨するのも困難であり、十分に滑らかな光学面が得られなかった。また、特許文献2のガラス物品および特許文献3のガラス成形品においては、成形面内を負圧にして成形を補助しているが、結局、成形面形状をガラス物品またはガラス成形品に転写させており、特許文献1と同様、ガラス物品またはガラス成形品の表面は成形面の表面粗さに影響を受けている。なお、特許文献2はガラス物品であり、また、特許文献3はガラス成形品であり、マイクロレンズアレイのような光学製品ではないため、製品の表面粗さについては特に言及されていない。   However, in the microlens array described in Patent Document 1, the surface roughness of the optical surface is affected by the surface roughness of the concave molding surface forming the optical surface, and particularly when the lens diameter is small, the molding surface It was also difficult to polish the surface, and a sufficiently smooth optical surface could not be obtained. In addition, in the glass article of Patent Document 2 and the glass molded article of Patent Document 3, molding is assisted by forming a negative pressure in the molding surface, but eventually the shape of the molding surface is transferred to the glass article or the glass molded product. As in Patent Document 1, the surface of a glass article or glass molded product is affected by the surface roughness of the molding surface. In addition, since patent document 2 is a glass article and patent document 3 is a glass molded product and is not an optical product such as a microlens array, the surface roughness of the product is not particularly mentioned.

これに対して、マイクロレンズを転写により成形するのではなく、成形型の成形部表面がマイクロレンズの光学面と接触しないように凹部を形成しておき、光学面を自由表面として成形する方法が知られている(例えば、特許文献4乃至6参照)。これらの方法では、光学面を自由表面として成形するため、成形前のガラス素材の表面粗さがそのままマイクロレンズの光学面の表面粗さとなる。すなわち、成形前のガラス素材に十分に滑らかな光学面をあらかじめ形成しておけば、成形型の表面粗さに影響されずに表面の滑らかなマイクロレンズが得られる。   On the other hand, instead of molding the microlens by transfer, there is a method in which a concave portion is formed so that the molding surface of the molding die does not contact the optical surface of the microlens, and the optical surface is molded as a free surface. Known (for example, see Patent Documents 4 to 6). In these methods, since the optical surface is molded as a free surface, the surface roughness of the glass material before molding becomes the surface roughness of the optical surface of the microlens as it is. That is, if a sufficiently smooth optical surface is formed in advance on a glass material before molding, a microlens having a smooth surface can be obtained without being affected by the surface roughness of the mold.

特開平11−277543号公報JP-A-11-277543 特開2007−131499号公報JP 2007-131499 A 特開2011−153051号公報JP 2011-153051 A 特開2007−182372号公報JP 2007-182372 A 特開2006−111491号公報JP 2006-111491 A 特開2012−148907号公報JP 2012-148907 A

しかしながら、光学面と接触させずに成形を行う方法として、ガラス素材を成形型で挟み込んで、その成形型のプレス圧力を利用するこれらの方法は、マイクロレンズアレイの全面において均一な圧力を生じさせるのが困難である。そのため、圧力が不均一になった場合には個々のマイクロレンズ形状にバラツキが生じてしまい、マイクロレンズアレイとして、所望の形状のマイクロレンズが存在する有効面積を広範囲にわたって作製できないという問題があった。また、プレス圧力を利用する成形の場合、圧力がガラス側面側に逃げるため、マイクロレンズの形状が面頂部に対して左右対称とならなかったり、ガラス素材を成形面に押し込むのに限界があり、光学面の高さの調整が困難であったりするなどの問題があった。   However, as a method of forming without contacting the optical surface, these methods of sandwiching a glass material with a mold and using the press pressure of the mold generate a uniform pressure on the entire surface of the microlens array. Is difficult. Therefore, when the pressure becomes non-uniform, there is a variation in individual microlens shapes, and there is a problem that an effective area where microlenses having a desired shape exist as a microlens array cannot be manufactured over a wide range. . Also, in the case of molding using press pressure, the pressure escapes to the glass side surface, so the shape of the micro lens is not symmetrical with respect to the top of the surface, there is a limit to push the glass material into the molding surface, There has been a problem that it is difficult to adjust the height of the optical surface.

そこで、本発明は、マイクロレンズの形状を滑らかで均一なものとしつつ、広い有効面積のマイクロレンズアレイを、歩留まり良く製造可能なマイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置並びに所定の形状を有するマイクロレンズアレイの提供を目的とする。   Therefore, the present invention provides a microlens array manufacturing method and manufacturing apparatus, and a microlens having a predetermined shape, which can manufacture a microlens array having a wide effective area with a high yield while making the shape of the microlens smooth and uniform. The purpose is to provide an array.

本発明のマイクロレンズアレイの製造方法は、ガラス素材を、マイクロレンズ形成用の貫通孔を複数個有するマイクロレンズアレイ用成形型と接触させ、前記マイクロレンズアレイ用成形型の表裏の圧力差による吸引作用によって、前記ガラス素材の表面にマイクロレンズを成形するマイクロレンズアレイの製造方法であって、前記マイクロレンズの成形時に、前記マイクロレンズアレイ用成形型を冷却することで、前記マイクロレンズアレイ用成形型と接触する前記ガラス素材の厚さ方向に温度差を生じさせる温度差生成工程を有することを特徴とする。   In the method for producing a microlens array of the present invention, a glass material is brought into contact with a microlens array mold having a plurality of through holes for forming a microlens, and suction is performed by pressure difference between the front and back of the microlens array mold. A microlens array manufacturing method for forming a microlens on a surface of the glass material by an action, wherein the microlens array molding is cooled by cooling the microlens array molding die at the time of molding the microlens. It has the temperature difference production | generation process which produces a temperature difference in the thickness direction of the said glass raw material which contacts a type | mold.

本発明のマイクロレンズアレイの製造装置は、ガラス素材の表面にマイクロレンズを成形するためのマイクロレンズ形成用の貫通孔を複数個有するマイクロレンズアレイ用成形型と、前記マイクロレンズアレイ用成形型の周縁部を保持し、該マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面側に形成される第1の空間と前記マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面の反対面側に形成される第2の空間とを分割可能な保持容器と、前記第1の空間よりも前記第2の空間の方が低圧になるように差圧を生じさせる圧力制御部と、前記ガラス素材を加熱する加熱部と、前記マイクロレンズの成形時に前記マイクロレンズアレイ用成形型を冷却し、前記マイクロレンズアレイ用成形型と接触する前記ガラス素材の厚さ方向に温度差を生じさせる温度差生成部と、を有することを特徴とする。   The microlens array manufacturing apparatus of the present invention includes a microlens array mold having a plurality of microlens forming through holes for molding microlenses on the surface of a glass material, and the microlens array mold. A first space formed on the contact surface side of the microlens array mold with the glass material, holding the peripheral edge, and the opposite surface side of the contact surface between the glass material of the microlens array mold A holding container that can divide the second space formed in the first space, a pressure control unit that generates a differential pressure so that the second space has a lower pressure than the first space, and the glass material. A heating unit for heating the glass lens, and a method of cooling the glass lens mold when the micro lens is molded, and a thickness of the glass material in contact with the micro lens array mold And having a temperature difference generator for generating a temperature difference, to.

本発明のマイクロレンズアレイは、複数個のマイクロレンズが配列してなるマイクロレンズアレイであって、前記マイクロレンズのレンズ径が10〜100μm、レンズの曲率半径/平面視におけるレンズの半径、で示される曲率半径比が1.35以下、光学面の算術平均表面粗さRaが100nm以下であり、かつ、前記マイクロレンズアレイの有効面積が50mm以上であることを特徴とする。 The microlens array of the present invention is a microlens array in which a plurality of microlenses are arrayed, and the lens diameter of the microlens is 10 to 100 μm, the radius of curvature of the lens / the radius of the lens in plan view. The curvature radius ratio is 1.35 or less, the arithmetic average surface roughness Ra of the optical surface is 100 nm or less, and the effective area of the microlens array is 50 mm 2 or more.

本発明のマイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置によれば、光学面(成形面)の表面形状が滑らかなマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイが得られる。特に、成形型の成形面の鏡面研磨が困難であるような小径のマイクロレンズを形成する場合であっても、マイクロレンズ表面を滑らかなものとでき、また、レンズの高さも調整できるため、所望の形状及び性能を有するマイクロレンズアレイが得られる。さらに、この製造方法及び製造装置によれば、マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズ形状のバラツキを抑制することもでき、かつ、配列したマイクロレンズが存在する有効面積が大きい場合でも、マイクロレンズの剥離等の不具合の発生を抑制できる。そのため、製品を安定して、歩留まり良く製造できる。なお、本明細書では、マイクロレンズ(アレイ)の光学面や成形面のことを、単にマイクロレンズ(アレイ)の表面、として表記する場合もある。   According to the method and apparatus for manufacturing a microlens array of the present invention, a microlens array having microlenses having a smooth optical surface (molded surface) is obtained. In particular, even when forming a small-diameter microlens that makes it difficult to mirror-finish the molding surface of the mold, the microlens surface can be made smooth and the height of the lens can be adjusted. A microlens array having the following shape and performance is obtained. Furthermore, according to this manufacturing method and manufacturing apparatus, it is possible to suppress variations in the microlens shape in the microlens array, and even when the effective area where the arranged microlenses are large is large, such as peeling of the microlens. The occurrence of defects can be suppressed. Therefore, the product can be manufactured stably and with a high yield. In this specification, the optical surface and the molding surface of the microlens (array) may be simply referred to as the surface of the microlens (array).

また、本発明のマイクロレンズアレイによれば、所定の形状を有するマイクロレンズ(特に、マイクロレンズの表面が滑らかで、かつ、マイクロレンズアレイの有効面積が大きいもの)が提供でき、大型のマイクロレンズアレイとして従来よりも特性が向上し、かつ、安定しており、製品信頼性を向上できる。   Further, according to the microlens array of the present invention, a microlens having a predetermined shape (particularly, the surface of the microlens is smooth and the effective area of the microlens array is large) can be provided. As an array, the characteristics are improved as compared with the conventional array, and the array is stable, so that the product reliability can be improved.

本発明の一実施形態であるマイクロレンズアレイの製造装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the manufacturing apparatus of the micro lens array which is one Embodiment of this invention. 図1で示したマイクロレンズアレイの製造装置の変形例を示した図である。It is the figure which showed the modification of the manufacturing apparatus of the micro lens array shown in FIG. 図1で示したマイクロレンズアレイの製造装置の変形例を示した図である。It is the figure which showed the modification of the manufacturing apparatus of the micro lens array shown in FIG. 図1のマイクロレンズアレイの製造装置を用いたマイクロレンズアレイの製造方法(加熱工程)を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method (heating process) of the micro lens array using the manufacturing apparatus of the micro lens array of FIG. 図1のマイクロレンズアレイの製造装置を用いたマイクロレンズアレイの製造方法(温度差生成工程)を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method (temperature difference production | generation process) of the microlens array using the manufacturing apparatus of the microlens array of FIG. 図1のマイクロレンズアレイの製造装置を用いたマイクロレンズアレイの製造方法(成形工程)を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method (molding process) of the micro lens array using the manufacturing apparatus of the micro lens array of FIG. 図1のマイクロレンズアレイの製造装置を用いたマイクロレンズアレイの製造方法(固化工程)を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method (solidification process) of the microlens array using the manufacturing apparatus of the microlens array of FIG. 例1〜3で得られたマイクロレンズアレイの曲率半径比について、[レンズ高さ/平面視におけるレンズの直径]との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship with [the lens height / the diameter of the lens in planar view] about the curvature radius ratio of the microlens array obtained in Examples 1-3. 例1〜5で得られたマイクロレンズアレイの曲率半径比について、[レンズ高さ/平面視におけるレンズの直径]との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship with [the lens height / the diameter of the lens in planar view] about the curvature radius ratio of the microlens array obtained in Examples 1-5.

以下、本発明について図面を参照しながら説明する。   The present invention will be described below with reference to the drawings.

(マイクロレンズアレイの製造装置及び製造方法の実施形態)
まず、本発明のマイクロレンズアレイの製造装置及び製造方法について説明する。ここで、図1は、本発明の一実施形態であるマイクロレンズアレイの製造装置の概略構成を示した図である。なお、成形容器内は断面図として示した。
(Embodiment of Microlens Array Manufacturing Apparatus and Manufacturing Method)
First, the manufacturing apparatus and manufacturing method of the microlens array of this invention are demonstrated. Here, FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a microlens array manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. The inside of the molded container is shown as a cross-sectional view.

この図1に示したマイクロレンズアレイの製造装置1は、マイクロレンズアレイ用成形型2と、該成形型2の周縁部を保持し、該成形型2によって、マイクロレンズアレイ用成形型2のガラス素材50との接触面側に形成される空間とその反対面側に形成される空間とを分割可能な保持容器3と、保持容器3により分割された空間に差圧を生じさせる圧力制御部4と、ガラス素材50を加熱する加熱部5と、成形時にマイクロレンズアレイ用成形型2の温度を低下させ、ガラス素材50との温度差を生じさせる温度差生成部6と、を有する。   A microlens array manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 holds a microlens array molding die 2 and a peripheral portion of the molding die 2, and the molding die 2 makes the glass of the microlens array molding die 2 glass. A holding container 3 capable of dividing a space formed on the contact surface side with the material 50 and a space formed on the opposite surface side thereof, and a pressure control unit 4 for generating a differential pressure in the space divided by the holding container 3 And a heating unit 5 that heats the glass material 50 and a temperature difference generation unit 6 that lowers the temperature of the microlens array mold 2 during molding and generates a temperature difference from the glass material 50.

ここで、マイクロレンズアレイ用成形型2は、複数個のマイクロレンズを形成可能とするもので、そのマイクロレンズに対応する位置にマイクロレンズ形成部として貫通孔2aが設けられている。   Here, the mold 2 for microlens array is capable of forming a plurality of microlenses, and a through hole 2a is provided as a microlens forming portion at a position corresponding to the microlens.

このマイクロレンズアレイ用成形型2は、マイクロレンズアレイを形成する際、成形に用いるガラス素材50を一方の面に接触させてから圧力差を利用して密接させる。そして、マイクロレンズアレイ用成形型2のうち貫通孔2aに相当する部分に位置するガラス素材50を貫通孔2a内に吸引し(押出し)、マイクロレンズアレイの光学面となる部分を該成形型2へ接触させずに凸状のマイクロレンズアレイを形成可能とする。したがって、貫通孔2aの、ガラス素材50との接触面の開口部の形状は、形成するマイクロレンズが所定の径になるように形成されていればよい。一方、マイクロレンズアレイ用成形型2における、その接触面と反対面側の開口部の形状は、貫通孔として形成されていれば特に限定されない。   When the microlens array mold 2 is formed, the glass lens 50 used for molding is brought into contact with one surface and then brought into close contact using a pressure difference. Then, the glass material 50 located in the portion corresponding to the through hole 2a in the microlens array mold 2 is sucked (extruded) into the through hole 2a, and the portion that becomes the optical surface of the microlens array is formed into the mold 2. It is possible to form a convex microlens array without contacting the surface. Therefore, the shape of the opening part of the contact surface with the glass raw material 50 of the through-hole 2a should just be formed so that the microlens to form may become a predetermined | prescribed diameter. On the other hand, the shape of the opening on the surface opposite to the contact surface in the microlens array mold 2 is not particularly limited as long as it is formed as a through hole.

また、貫通孔2aの内部形状は、成形時にマイクロレンズアレイの光学面となる部分と接触しないようにしておけば、その形状は特に問われない。例えば、典型的な円柱状の貫通孔を設ける場合の他、ガラス素材50との接触面からその反対面側に向かって、テーパ状に貫通孔2aが狭くなっていったり、広くなっていくように抜け勾配をつけたり、貫通孔2aの内面円柱形状が大きさの違う直径の円柱を多段としたり、してもよい。このとき、抜け勾配を設ける場合、その傾斜角度は、鉛直方向に対して1〜10度が好ましく、4〜6度がさらに好ましい。このように、鉛直方向に対して10度以内の傾斜となる貫通孔または10度以内の傾斜で近似できる貫通孔であれば、その貫通孔の形状を略円柱状の形状と定義し、この中にはその傾斜角度が途中で変化する形状も含むものとする。   Further, the internal shape of the through hole 2a is not particularly limited as long as it does not come into contact with the portion that becomes the optical surface of the microlens array during molding. For example, in addition to the case of providing a typical cylindrical through hole, the through hole 2a is tapered or widened from the contact surface with the glass material 50 toward the opposite surface side. It is also possible to provide a stepping gradient, or to form multi-stage cylinders with different diameters in the inner cylindrical shape of the through-hole 2a. At this time, when providing a draft gradient, the inclination angle is preferably 1 to 10 degrees with respect to the vertical direction, and more preferably 4 to 6 degrees. As described above, if the through hole has an inclination of 10 degrees or less with respect to the vertical direction or can be approximated by an inclination of 10 degrees or less, the shape of the through hole is defined as a substantially cylindrical shape. Includes a shape whose inclination angle changes midway.

抜け勾配を設けておくと、マイクロレンズアレイ形成後に、マイクロレンズアレイ用成形型2とガラス素材50とが密着するのを防止し離型しやすくなる。また、テーパ状や多段形状として、接触面側から反対面側に向かって徐々に狭くなるようにした場合には開放径を小さくでき、異物などの混入が抑えられる。   If a draft angle is provided, the microlens array molding die 2 and the glass material 50 are prevented from coming into close contact with each other after the microlens array is formed, thereby facilitating release. In addition, when the taper shape or the multistage shape is gradually narrowed from the contact surface side to the opposite surface side, the open diameter can be reduced, and contamination with foreign matters can be suppressed.

この貫通孔2aは、このような開口部を碁盤目状又は千鳥配置等のように配列して設けることで、各貫通孔に対応する位置にマイクロレンズが形成でき、マイクロレンズアレイが製造できる。このとき、開口径は10〜5000μmが好ましく、その開口部のピッチが10〜20000μmであって、この貫通孔2aの[直径/ピッチ]で表される比は、0.1〜1、好ましくは0.2〜0.9である。なお、開口部のピッチとは、隣り合う貫通孔2aの開口部の中心間の距離に相当する。   The through-holes 2a are provided with such openings arranged in a grid pattern or a staggered arrangement, so that a microlens can be formed at a position corresponding to each through-hole, and a microlens array can be manufactured. At this time, the opening diameter is preferably 10 to 5000 μm, the pitch of the openings is 10 to 20000 μm, and the ratio represented by [diameter / pitch] of the through hole 2a is 0.1 to 1, preferably 0.2-0.9. Note that the pitch of the openings corresponds to the distance between the centers of the openings of the adjacent through holes 2a.

ここで、マイクロレンズアレイの有効面積について説明する。前述のように、配列された貫通孔に対応してマイクロレンズアレイが形成されるが、マイクロレンズが、平面視において連続的に配置されて得られる面積を、有効面積とする。なお、ここでいう有効面積は、上記例のように平面視において、正方形に限らず、長方形や円形、さらに任意の外縁で領域が構成されるマイクロレンズアレイを対象にしてもよい。さらに、マイクロレンズが平面視で円環状に配列されているドーナツ形の場合、有効面積は円環の内部(空洞部)も含むものとする。また、この有効面積は、50mm以上あれば好ましく、60mm以上あればより好ましく、75mm以上であればさらに好ましい。なお、有効面積の上限はとくに設けないが、例えば、1500mm以下であればよい。これ以上大きくなると、マイクロレンズアレイの成形時に、マイクロレンズアレイ用成形型にたわみが生じ、平坦度が悪化するおそれがある。なお、マイクロレンズが連続的に配置される形態の一例としては、典型的には、二次元的(例えば、X−Y平面においてX方向とY方向)に、同等のピッチで配置される形態や、放射状に同等のピッチで配置される形態等が挙げられる。 Here, the effective area of the microlens array will be described. As described above, a microlens array is formed corresponding to the arranged through-holes, and an area obtained by continuously arranging the microlenses in plan view is an effective area. Note that the effective area here is not limited to a square in plan view as in the above example, but may be a rectangle or a circle, or a microlens array in which a region is formed by an arbitrary outer edge. Furthermore, in the case of a donut shape in which the microlenses are arranged in an annular shape in plan view, the effective area includes the inside (cavity portion) of the annular shape. The effective area is preferably 50 mm 2 or more, more preferably 60 mm 2 or more, and even more preferably 75 mm 2 or more. In addition, although the upper limit of an effective area is not particularly provided, it may be, for example, 1500 mm 2 or less. If it is larger than this, when the microlens array is molded, the microlens array mold may bend and the flatness may deteriorate. As an example of the form in which the microlenses are continuously arranged, typically, the form in which the microlenses are arranged at the same pitch in two dimensions (for example, the X direction and the Y direction in the XY plane) The form etc. which are arrange | positioned radially by the same pitch are mentioned.

なお、貫通孔の平面形状は、円形、楕円形、四角形や三角形を含む多角形等、とくに限定されないが、平面視で真円に近いマイクロレンズを形成するため、円形であることが好ましい。ここでいう、円形とは、楕円率が0.9以上の形状を指すものと定義する。例えば、50〜100μm程度の径を有する円形の貫通孔を形成する場合には、形成された貫通孔の近似円からのズレが±2μm以内である形状が好ましい。   The planar shape of the through hole is not particularly limited, such as a circle, an ellipse, a polygon including a quadrangle and a triangle, but is preferably a circle in order to form a microlens close to a perfect circle in plan view. As used herein, a circle is defined as a shape having an ellipticity of 0.9 or more. For example, when a circular through hole having a diameter of about 50 to 100 μm is formed, a shape in which the deviation from the approximate circle of the formed through hole is within ± 2 μm is preferable.

本発明は、マイクロレンズアレイの中でもマイクロレンズの径が小さく(貫通孔2aの開口径が小さく)、従来の転写する成形型を用いてできる成形面の鏡面研磨が困難であるような場合に、特に好ましい効果を奏する。本発明によれば、成形面を転写してマイクロレンズアレイを形成しないため、成形面の鏡面研磨等の操作をする必要が無く、それでいて滑らかな表面形状を有するマイクロレンズアレイが形成できる。   The present invention is a microlens array in which the diameter of the microlens is small (the opening diameter of the through hole 2a is small), and it is difficult to perform mirror polishing of the molding surface that can be performed using a conventional mold for transfer. Particularly advantageous effects are exhibited. According to the present invention, since the microlens array is not formed by transferring the molding surface, it is not necessary to perform operations such as mirror polishing of the molding surface, and a microlens array having a smooth surface shape can be formed.

このマイクロレンズアレイ用成形型2は、平板状の金属板の所定の箇所にマイクロレンズ形成用の貫通孔を複数個形成して成形型としてもよいし、予め貫通エッチング孔を複数個形成した金属薄板を複数枚、貫通エッチング孔の位置が一致するように積層して、貫通孔を有する成形型としてもよい。また、これらマイクロレンズアレイ用成形型には、必要に応じて該成形型表面に離型膜を形成してもよい。   The microlens array molding die 2 may be a molding die by forming a plurality of microlens forming through holes at predetermined locations on a flat metal plate, or a metal having a plurality of through etching holes previously formed. A plurality of thin plates may be laminated so that the positions of the through-etching holes coincide with each other to form a mold having the through-holes. In addition, a release film may be formed on the surface of the mold as necessary for these molds for a microlens array.

上記金属板及び金属薄板の材料としては、マイクロレンズアレイ用成形型として、大気雰囲気下または、不活性ガス雰囲気下において、成形温度に耐えうる耐熱性を有する素材が好ましく、例えば、ステンレス(SUS304、316等)、鉄−ニッケル合金(42アロイ等)、超鋼合金等が挙げられる。   The material of the metal plate and the metal thin plate is preferably a material having heat resistance capable of withstanding a molding temperature in an air atmosphere or an inert gas atmosphere as a mold for a microlens array. For example, stainless steel (SUS304, 316), iron-nickel alloys (42 alloys, etc.), super steel alloys, and the like.

また、このマイクロレンズアレイ用成形型は、成形時の差圧やガラス素材からの離型時に加えられる圧力に耐えうる強度を有することが好ましい。このような圧力差等によりマイクロレンズアレイ用成形型が大きく撓んでしまうと、均一形状のマイクロレンズの成形ができなくなったり、離型時にマイクロレンズの剥離等の形状不良が生じやすくなったりしてしまう。   Moreover, it is preferable that the microlens array mold has a strength that can withstand a pressure difference during molding and a pressure applied during mold release from the glass material. If the microlens array mold is greatly bent due to such a pressure difference, it becomes impossible to form a microlens with a uniform shape, or shape defects such as peeling of the microlens are likely to occur at the time of mold release. End up.

離型膜を設ける場合には、マイクロレンズアレイ用成形型2の少なくとも一方の面に設けるものであり、この一方の面は、ガラス素材50と接触する面に相当する。このように、離型膜を設けておくことで、成形操作の後、ガラス素材50とマイクロレンズアレイ用成形型2とが貼り付くことを抑制できる。   When the release film is provided, it is provided on at least one surface of the microlens array mold 2, and this one surface corresponds to a surface in contact with the glass material 50. Thus, by providing the release film, it is possible to suppress the glass material 50 and the microlens array mold 2 from sticking after the molding operation.

また、ガラス素材50と接触する面側だけでなく、その逆側の面にも離型膜を形成してもよい。このようにマイクロレンズアレイ用成形型2の両面に離型膜を設けておくと、マイクロレンズアレイの成形時にマイクロレンズアレイ用成形型2が空気等と直接接触するのを防止でき、金属製であるマイクロレンズアレイ用成形型2が酸化される等の不具合を抑制できる。   Moreover, you may form a release film not only on the surface side which contacts the glass raw material 50 but on the surface on the opposite side. By providing release films on both surfaces of the microlens array molding die 2 in this way, it is possible to prevent the microlens array molding die 2 from coming into direct contact with air or the like when molding the microlens array. Problems such as oxidation of a certain mold 2 for a microlens array can be suppressed.

離型膜としては、マイクロレンズアレイや光学素子等の成形型に使用される公知の離型膜が挙げられ、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、金(Au)、ロジウム(Rh)、オスミウム(Os)、ルテニウム(Ru)、イリジウム(Ir)、レニウム(Re)およびそれらの合金等の貴金属系の材料、ダイヤモンドライクカーボン等の炭素系の材料等が好ましい。これらの離型膜は、公知の成膜方法によりマイクロレンズアレイ用成形型2上に形成すればよく、蒸着、スパッタ等のPVD(物理的気相成長法)、熱CVD、MOCVD、プラズマCVD等のCVD(化学的気相成長法)等の成膜方法が挙げられる。   Examples of the release film include known release films used for molds such as microlens arrays and optical elements. For example, platinum (Pt), palladium (Pd), gold (Au), rhodium (Rh) Preferred are noble metal materials such as osmium (Os), ruthenium (Ru), iridium (Ir), rhenium (Re), and alloys thereof, and carbon materials such as diamond-like carbon. These release films may be formed on the microlens array mold 2 by a known film formation method, such as PVD (physical vapor deposition) such as vapor deposition and sputtering, thermal CVD, MOCVD, plasma CVD, and the like. And a film forming method such as CVD (chemical vapor deposition).

また、形成される離型膜は、貫通孔2aの成形への悪影響を与えず、離型性能を十分に確保できる厚さであればよい。具体的に離型膜の膜厚は、0.05μm以上1μm以下が好ましく、典型的には250nm程度である。膜厚が、0.05μm未満であると、離型膜としての機能の低下や耐久性が低下するおそれがあり、1μmを超えると、離型膜積層時の密着不良等が生じるおそれがある。   Moreover, the release film to be formed may have a thickness that does not adversely affect the formation of the through hole 2a and can sufficiently ensure the release performance. Specifically, the thickness of the release film is preferably 0.05 μm or more and 1 μm or less, and typically about 250 nm. If the film thickness is less than 0.05 μm, the function and durability of the release film may be reduced, and if it exceeds 1 μm, poor adhesion may occur when the release film is laminated.

本発明に用いる保持容器3は、マイクロレンズアレイ用成形型2の周縁部を保持し、かつ、マイクロレンズアレイ用成形型2のガラス素材50との接触面側に形成される第1の空間7と上記接触面の反対面側に形成される第2の空間8とを分割する。なお、ここでは、ガラス素材をマイクロレンズアレイ用成形型2の上面に密接して成形する場合の例を示しているが、下面に密接して成形することも可能である。   The holding container 3 used in the present invention holds the peripheral portion of the microlens array mold 2 and is formed on the contact surface side with the glass material 50 of the microlens array mold 2. And the second space 8 formed on the opposite surface side of the contact surface. Here, an example in which the glass material is molded in close contact with the upper surface of the microlens array mold 2 is shown, but it is also possible to mold in close contact with the lower surface.

この保持容器3は、マイクロレンズアレイ用成形型2を水平になるように保持でき、成形時にそのマイクロレンズアレイ用成形型2の上下で、空間的に分割できるものであればよい。また、後述するように分割した空間内に差圧を生じさせるために、図1では、第1の空間7及び第2の空間8の両方の空間が共に密閉した空間となる例を示しており、保持容器3は上部材3aと下部材3bとから構成されている。ここで、上部材3aと下部材3bとは、これらを重ね合わせることで内部に密閉空間を構成でき、これら部材の間にマイクロレンズアレイ用成形型2が固定して保持できるようになっている。すなわち、マイクロレンズアレイ用成形型2が保持容器3の内部空間を分割している(成形時には、ガラス素材50も空間分割に寄与する)。   The holding container 3 may be any container that can hold the microlens array mold 2 horizontally and can be spatially divided above and below the microlens array mold 2 at the time of molding. Further, in order to generate differential pressure in the divided spaces as will be described later, FIG. 1 shows an example in which both the first space 7 and the second space 8 are sealed. The holding container 3 is composed of an upper member 3a and a lower member 3b. Here, the upper member 3a and the lower member 3b can constitute a sealed space by overlapping them, and the microlens array molding die 2 can be fixed and held between these members. . That is, the microlens array mold 2 divides the internal space of the holding container 3 (the glass material 50 also contributes to the space division during molding).

そして、下部材3bは、下方からマイクロレンズアレイ用成形型2を支持するが、その内部に冷却媒体の流路が設けられている。この冷却媒体の流路に冷却媒体を流すと、下部材3bが冷却され、これに接触するマイクロレンズアレイ用成形型2を間接的に冷却できる。したがって、このときマイクロレンズアレイ用成形型2と下部材3bとの接触面積は可能な限り大きくなるよう設計するのが好ましい。この接触面積によって、マイクロレンズアレイ用成形型2の冷却効率が変化するためである。   The lower member 3b supports the microlens array mold 2 from below, and a cooling medium flow path is provided therein. When the cooling medium is caused to flow through the flow path of the cooling medium, the lower member 3b is cooled, and the microlens array mold 2 in contact therewith can be indirectly cooled. Therefore, at this time, it is preferable to design the contact area between the microlens array mold 2 and the lower member 3b as large as possible. This is because the cooling efficiency of the microlens array mold 2 varies depending on the contact area.

本発明に用いる圧力制御部4は、上記したような第1の空間7の圧力と第2の空間8との圧力とを制御するもので、第1の空間7内及び第2の空間8内と接続され、それぞれの空間内の気圧を制御できるようになっている。このとき、圧力制御部4により、マイクロレンズアレイ用成形型2のガラス素材50との接触面側の空間(第1の空間7)よりもその反対面側の空間(第2の空間8)が低圧になるように差圧を生じさせる。即ち、圧力制御部4は、マイクロレンズアレイ用成形型2の表裏で圧力差を生じさせる機構を有する。   The pressure control unit 4 used in the present invention controls the pressure in the first space 7 and the pressure in the second space 8 as described above, and in the first space 7 and the second space 8. Are connected to each other so that the air pressure in each space can be controlled. At this time, the space (second space 8) on the side opposite to the space (first space 7) on the contact surface side with the glass material 50 of the mold 2 for microlens array is pressed by the pressure control unit 4. A differential pressure is generated so as to be a low pressure. That is, the pressure control unit 4 has a mechanism for generating a pressure difference between the front and back of the microlens array mold 2.

具体的には、第1の空間7の圧力を加圧するには加圧ポンプ等が、第2の空間8の圧力を減圧するには真空ポンプ等が、用いられ、これら両者の空間の差圧が所定の値となるように調整される。   Specifically, a pressure pump or the like is used to increase the pressure in the first space 7, and a vacuum pump or the like is used to decrease the pressure in the second space 8. Is adjusted to a predetermined value.

加熱部5は、ガラス素材50を加熱して軟化させるものであり、一般に、ガラス成形に使用される加熱手段として、例えば、赤外線加熱、抵抗加熱、高周波加熱等が挙げられる。この加熱部5は、ガラス素材50を第1の空間側から加熱するように配置される。この加熱に際しては補助的にマイクロレンズアレイ用成形型2の内部にヒーターを設けて、同時に加熱してガラス素材50の軟化を効率的に達成できるようにしてもよい。   The heating unit 5 heats and softens the glass material 50. In general, examples of the heating means used for glass forming include infrared heating, resistance heating, and high-frequency heating. This heating part 5 is arrange | positioned so that the glass raw material 50 may be heated from the 1st space side. At the time of this heating, a heater may be provided inside the microlens array mold 2 as an auxiliary, and the glass material 50 may be efficiently softened by heating simultaneously.

温度差生成部6は、成形時にマイクロレンズアレイ用成形型2の温度を低下させるものであり、下部材3bの内部に設けられた冷却媒体の流路と、図示していないが、この流路に冷却媒体を送出できるポンプを有する。   The temperature difference generator 6 reduces the temperature of the microlens array mold 2 during molding, and includes a cooling medium flow path provided inside the lower member 3b and a flow path (not shown). And a pump capable of delivering a cooling medium.

ここで使用される冷却媒体は、下部材3bの内部を流通することで下部材3bを冷却し、下部材3bと接触しているマイクロレンズアレイ用成形型2を間接的に冷却する。なお、図1では間接的に冷却するようにしているが、この形態に限らず、マイクロレンズアレイ用成形型2に直接接触させて冷却する構成としてもよい。その場合、冷却媒体が外部や保持容器3内部に漏れないように注意する。使用する冷却媒体としては、空気、不活性ガス、水およびそれらを組み合わせてミスト状にしたもの等が挙げられ、これらの中から冷却に必要な熱伝達率を考慮の上、最適なもの選べばよい。また、ポンプは上記のような冷却媒体を送出できる公知のものが挙げられる。   The cooling medium used here cools the lower member 3b by circulating inside the lower member 3b, and indirectly cools the microlens array mold 2 in contact with the lower member 3b. In addition, although it cools indirectly in FIG. 1, it is good also as a structure which is made to contact directly the shaping | molding die 2 for micro lens arrays, and is not restricted to this form. In that case, care should be taken so that the cooling medium does not leak outside or inside the holding container 3. Examples of the cooling medium to be used include air, inert gas, water, and a mist-like combination of these, and if the optimum one is selected in consideration of the heat transfer coefficient required for cooling, Good. Moreover, the well-known thing which can send out the above cooling media is mentioned for a pump.

なお、図1のマイクロレンズアレイの製造装置1は、第1の空間7及び第2の空間8を共に密閉した状態となる場合を示したが、両空間において差圧が生じればよいため、いずれか一方を密閉空間とし、他方を開放した構成としてもよい。この場合、開放された空間は大気圧となるので、それに対して密閉空間の圧力を負圧とするか正圧とするかはどちらを密閉するかで自ずと決定される。   In addition, although the manufacturing apparatus 1 of the microlens array of FIG. 1 showed the case where the 1st space 7 and the 2nd space 8 will be in the sealed state, since a differential pressure should just arise in both space, Either one may be a sealed space and the other may be open. In this case, since the open space is at atmospheric pressure, whether the pressure in the sealed space is negative or positive is determined depending on which one is sealed.

すなわち、図1の第1の空間7を密閉し、第2の空間8を開放した場合、図2Aに示す装置構成となる。この図2Aに示したマイクロレンズアレイの製造装置11は、マイクロレンズアレイ用成形型2と、該成形型2の周縁部を保持し、該成形型2のガラス素材50との接触面側とその反対面側のそれぞれに形成される空間を分割する保持容器12と、保持容器12により分割された空間に差圧を生じさせる圧力制御部13と、加熱部5と、温度差生成部6と、を有する。   That is, when the first space 7 in FIG. 1 is sealed and the second space 8 is opened, the apparatus configuration shown in FIG. 2A is obtained. The microlens array manufacturing apparatus 11 shown in FIG. 2A holds the mold 2 for the microlens array, the peripheral edge of the mold 2, the contact surface side of the mold 2 with the glass material 50, and its A holding container 12 that divides a space formed on each of the opposite surfaces, a pressure control unit 13 that generates a differential pressure in the space divided by the holding container 12, a heating unit 5, and a temperature difference generation unit 6, Have

ここで、保持容器12は、第1の空間14を密閉し、第2の空間15を開放した状態とするもので、第2の空間15は大気圧であるため、第1の空間14は大気圧よりも高い圧力とする必要がある。そのため、ここで用いられる圧力制御部13は、第1の空間14内を加圧できる加圧ポンプである。なお、この保持容器12は、図1の保持容器3の下部材3bが密閉空間を形成せずに、大気に解放された構成となっている下部材12bとなっている点が異なるのみであり、他は保持容器3と同様の構成である(すなわち、上部材12aは上部材3aと同じである)。   Here, the holding container 12 seals the first space 14 and opens the second space 15. Since the second space 15 is at atmospheric pressure, the first space 14 is large. The pressure needs to be higher than atmospheric pressure. Therefore, the pressure control unit 13 used here is a pressurizing pump that can pressurize the inside of the first space 14. The holding container 12 is different only in that the lower member 3b of the holding container 3 in FIG. 1 is a lower member 12b configured to be released to the atmosphere without forming a sealed space. Other than that, the configuration is the same as that of the holding container 3 (that is, the upper member 12a is the same as the upper member 3a).

また、図1の第1の空間7を開放し、第2の空間8を密閉した場合、図2Bに示す装置構成となる。この図2Bに示したマイクロレンズアレイの製造装置21は、マイクロレンズアレイ用成形型2と、マイクロレンズアレイ用成形型2の周縁部を保持し、マイクロレンズアレイ用成形型2のガラス素材50との接触面側とその反対面側のそれぞれに形成される空間を分割する保持容器22と、保持容器22により分割された空間に差圧を生じさせる圧力制御部23と、加熱部5と、温度差生成部6と、を有する。   Moreover, when the 1st space 7 of FIG. 1 is open | released and the 2nd space 8 is sealed, it becomes an apparatus structure shown to FIG. 2B. The microlens array manufacturing apparatus 21 shown in FIG. 2B holds the peripheral portion of the microlens array molding die 2 and the microlens array molding die 2, and the glass material 50 of the microlens array molding die 2 The holding container 22 that divides the space formed on each of the contact surface side and the opposite surface side thereof, the pressure control unit 23 that generates a differential pressure in the space divided by the holding container 22, the heating unit 5, and the temperature A difference generation unit 6.

ここで、保持容器22は、第1の空間24を開放し、第2の空間25を密閉した状態とするもので、第1の空間24は大気圧であるため、第2の空間25は大気圧よりも低い圧力とする必要がある。そのため、ここで用いられる圧力制御部23は、第2の空間25内を減圧できる真空ポンプである。なお、この保持容器22は、図1の保持容器3の上部材3aがなく下部材3bのみから構成されてなる。   Here, the holding container 22 opens the first space 24 and seals the second space 25. Since the first space 24 is at atmospheric pressure, the second space 25 is large. The pressure needs to be lower than atmospheric pressure. Therefore, the pressure control unit 23 used here is a vacuum pump that can depressurize the second space 25. The holding container 22 is composed of only the lower member 3b without the upper member 3a of the holding container 3 of FIG.

ここで、保持容器3,12,22の素材は、マイクロレンズアレイの成形時の温度、圧力に耐性を有するものであればよく、例えば、鋳鉄、ステンレス鋼、銅合金、超硬等が挙げられる。   Here, the material of the holding containers 3, 12, and 22 may be any material having resistance to temperature and pressure at the time of forming the microlens array, and examples thereof include cast iron, stainless steel, copper alloy, and carbide. .

次に、本発明のマイクロレンズアレイの製造方法について図3A〜3Dを参照しながら説明する。図3Aは、図1のマイクロレンズアレイの製造装置1を用いた場合を例にしたもので、圧力制御部4は記載を省略している。また、図3B〜図3Dは、図3Aにおいて成形操作を行うために各処理条件へと環境を変化させたときのガラス素材50の変化を示した図である。これらの図において、第1の空間7内の圧力をP1、第2の空間8内の圧力をP2とする。   Next, the manufacturing method of the microlens array of this invention is demonstrated, referring FIG. FIG. 3A shows an example in which the microlens array manufacturing apparatus 1 of FIG. 1 is used, and the pressure control unit 4 is not shown. 3B to 3D are diagrams showing changes in the glass material 50 when the environment is changed to each processing condition in order to perform the forming operation in FIG. 3A. In these drawings, the pressure in the first space 7 is P1, and the pressure in the second space 8 is P2.

まず、マイクロレンズアレイ用成形型2の上にガラス素材50を載置し、保持容器3内に収容する。次に、加熱部5によりガラス素材50を成形温度にまで加熱して軟化させる(図3A;加熱工程)。このときの加熱温度は、ガラス素材50が軟化する温度とすればよく、用いるガラス素材によって異なるが、一般に、500〜1100℃程度である。また、このとき、ガラスの粘度をη[dPa・s]とすると、logηの範囲を4.8〜12.37とすればよく、5〜10とするのが好ましく、5〜8とするのがより好ましく、5.5〜7.5とするのがさらに好ましい。lоgηが12.37を超えると、粘度が高すぎて吸引による変形が困難となり成形ができず、一方で、lоgηが4.8未満であると、粘度が低すぎて自重で変形してしまい、いずれも形状制御が困難となる。この工程において、圧力P1とP2は同じとする。   First, the glass material 50 is placed on the microlens array mold 2 and accommodated in the holding container 3. Next, the glass material 50 is heated to the molding temperature by the heating unit 5 and is softened (FIG. 3A; heating process). The heating temperature at this time may be a temperature at which the glass material 50 is softened, and is generally about 500 to 1100 ° C. although it varies depending on the glass material to be used. At this time, if the viscosity of the glass is η [dPa · s], the range of log η may be 4.8 to 12.37, preferably 5 to 10, and preferably 5 to 8. More preferred is 5.5 to 7.5. If lоg η exceeds 12.37, the viscosity is too high to be deformed by suction and cannot be molded. On the other hand, if l η is less than 4.8, the viscosity is too low and deforms by its own weight. In either case, shape control becomes difficult. In this step, the pressures P1 and P2 are the same.

また、上記装置の説明で記載したように、マイクロレンズアレイ用成形型2又は下部材3bの内部にヒーターを設けている場合には、このヒーターも作動させると、マイクロレンズアレイ用成形型2の温度を上昇させることができ、ガラス素材50を第1の空間側だけではなく第2の空間側からも加熱して、加熱工程を迅速に達成できる。なお、このようなヒーターは加熱工程には使用するが、次に説明する温度差生成工程、成形工程、固化工程ではマイクロレンズアレイ用成形型2の温度を下げるために、使用しない。   Further, as described in the description of the apparatus, when a heater is provided inside the microlens array mold 2 or the lower member 3b, the microlens array mold 2 of the microlens array mold 2 is activated by operating the heater. The temperature can be raised, and the heating process can be quickly achieved by heating the glass material 50 not only from the first space side but also from the second space side. Such a heater is used in the heating process, but is not used in the temperature difference generation process, the molding process, and the solidification process described below in order to lower the temperature of the microlens array mold 2.

次に、マイクロレンズアレイ成形時にマイクロレンズアレイ用成形型2を冷却する。該成形型2を冷却するにあたっては、下部材3b内に設けられた流路に冷却媒体を流通させて下部材3bを冷却し、下部材3bに接触しているマイクロレンズアレイ用成形型2をも冷却させればよい。このように、マイクロレンズアレイ用成形型2を冷却することで、ガラス素材50の厚さ方向に温度差を生じさせる。このとき、ガラス素材50は、その冷却される反対側の面は加熱部5によって加熱されているため、ガラス素材50には上記冷却をしない場合と比較して大きな温度分布が生じる(図3B;温度差生成工程)。また、ガラス素材50は、その冷却される反対側の面は加熱部5によって加熱されているため、加熱と冷却のバランスにより、冷却を開始した後にマイクロレンズアレイ用成形型2の温度が上昇する場合もある。しかし、この場合でもガラス素材50の加熱部5側とマイクロレンズアレイ用成形型2側では、その温度上昇率が異なるため、ガラス素材50には厚さ方向に温度分布が生じる。なお、この工程において「マイクロレンズアレイ成形時」とは、次に説明する成形工程の前または成形工程と同時であることを意味し、実際にガラス素材の変形にあたって十分に温度差を生じさせた軟化状態のガラス素材が得られればよい。   Next, the microlens array mold 2 is cooled when the microlens array is molded. In cooling the mold 2, the cooling medium is circulated through the flow path provided in the lower member 3 b to cool the lower member 3 b, and the microlens array mold 2 in contact with the lower member 3 b is removed. Can also be cooled. In this way, a temperature difference is generated in the thickness direction of the glass material 50 by cooling the mold 2 for microlens array. At this time, since the glass material 50 is heated on the opposite surface to be cooled by the heating unit 5, the glass material 50 has a larger temperature distribution than when the glass material 50 is not cooled (FIG. 3B). Temperature difference generation step). Moreover, since the glass material 50 is heated by the heating unit 5 on the opposite side to be cooled, the temperature of the microlens array mold 2 rises after starting cooling due to the balance between heating and cooling. In some cases. However, even in this case, the temperature increase rate is different between the heating part 5 side of the glass material 50 and the microlens array mold 2 side, and thus the glass material 50 has a temperature distribution in the thickness direction. In this process, “when forming a microlens array” means that it is before the molding process described below or at the same time as the molding process, and a sufficient temperature difference was actually caused when the glass material was deformed. It is only necessary to obtain a softened glass material.

この工程において、ガラス素材50は、後述する成形工程で変形可能のまま維持しなければならないため、軟化状態が維持される程度にマイクロレンズアレイ用成形型2を冷却する。すなわち、マイクロレンズアレイ用成形型2を冷却し過ぎると、これに接触しているガラス素材50の表面の粘度が高くなりすぎ、所望の形状への成形ができなくなる可能性がある。   In this step, since the glass material 50 must be kept deformable in the molding step described later, the microlens array molding die 2 is cooled to such an extent that the softened state is maintained. That is, if the microlens array mold 2 is cooled too much, the viscosity of the surface of the glass material 50 in contact with the mold may become too high, making it impossible to form the desired shape.

上記の温度差を生じさせた軟化状態のガラス素材50を得るためには、例えば、加熱工程でガラス素材50を軟化状態とした後に温度差生成工程を行って、ガラス素材50の軟化状態を維持したまま温度差を生成してもよいし、加熱工程でガラス素材50が軟化状態となる直前から温度差生成工程を開始し、温度差を生成しながらガラス素材50をさらに昇温して軟化状態まで到達させてもよい。後者のように、温度差を生成しながらガラス素材50をさらに昇温して軟化状態とするには、上記した加熱と冷却のバランスによりマイクロレンズアレイ用成形型2の温度が上昇する条件で温度差生成工程を行えばよい。   In order to obtain the glass material 50 in the softened state in which the temperature difference is generated, for example, the glass material 50 is softened by a heating process and then the temperature difference generating process is performed to maintain the softened state of the glass raw material 50. The temperature difference may be generated as it is, or the temperature difference generation step is started immediately before the glass material 50 becomes softened in the heating process, and the glass material 50 is further heated while generating the temperature difference to be softened. May be reached. As in the latter case, in order to further raise the temperature of the glass material 50 while generating a temperature difference to make it softer, the temperature is increased under the condition that the temperature of the mold 2 for microlens array rises due to the balance between heating and cooling described above. What is necessary is just to perform a difference production | generation process.

そして、この工程で、ガラス素材50とマイクロレンズアレイ用成形型2との間の温度差は10℃以上が好ましく、20℃以上がより好ましい。この温度差を決定するにあたっては、ガラス素材50の温度は、マイクロレンズアレイ用成形型側のガラス素材表面からガラス素材内部へ向かって1mmの位置、マイクロレンズアレイ用成形型2の温度は、マイクロレンズアレイ用成形型のガラス素材との接触面表面における温度とし、これらの温度差をとればよい。また、各温度は、例えば、それぞれの位置に熱電対を配置したり、赤外線カメラを使用したりすることで測定できる。なお、この工程においても、圧力P1とP2は同じとする。   In this step, the temperature difference between the glass material 50 and the microlens array mold 2 is preferably 10 ° C. or higher, and more preferably 20 ° C. or higher. In determining this temperature difference, the temperature of the glass material 50 is 1 mm from the glass material surface on the microlens array mold side toward the inside of the glass material, and the temperature of the microlens array mold 2 is microscopic. The temperature at the contact surface with the glass material of the lens array mold may be taken and the temperature difference between them may be taken. Each temperature can be measured, for example, by arranging a thermocouple at each position or using an infrared camera. In this process, the pressures P1 and P2 are the same.

次に、上記のようにガラス素材50とマイクロレンズアレイ用成形型2との間に所定の温度差を生成するのと同時または該所定の温度差を生成した後に、圧力P1と圧力P2との関係を、第1の空間7よりも第2の空間8の方が低圧(P1>P2)になるように変化させ、差圧を生じさせる。   Next, as described above, a predetermined temperature difference between the glass material 50 and the microlens array mold 2 is generated at the same time or after the predetermined temperature difference is generated. The relationship is changed so that the second space 8 has a lower pressure (P1> P2) than the first space 7 to generate a differential pressure.

このように差圧を生じさせると、軟化状態のガラス素材50が、貫通孔2aを通じて低圧の第2の空間8側に吸引されてマイクロレンズアレイ用成形型2と密接し、第1の空間7と第2の空間8とがそれぞれ確実に分割され、気密状態となる。即ち、マイクロレンズアレイ用成形型の表裏の圧力差が生じた状態を継続していくと、ガラス素材50は、貫通孔2a内に吸引されて(押出されて)凸状のマイクロレンズが形成できる(図3C;成形工程)。   When the differential pressure is generated as described above, the glass material 50 in the softened state is sucked to the low pressure second space 8 side through the through-hole 2 a and is brought into close contact with the microlens array molding die 2. And the second space 8 are surely divided and become airtight. That is, if the state where the pressure difference between the front and back sides of the microlens array mold is continued is continued, the glass material 50 is sucked (extruded) into the through-hole 2a to form a convex microlens. (FIG. 3C; molding process).

このとき、マイクロレンズアレイの光学面の面頂高さは、ガラス素材50の粘度、第1の空間7と第2の空間8の差圧(P1−P2)、成形時間の関係によって決定され、これらを所望のレンズ形状が得られる条件に設定する。例えば、粘度、差圧を一定にした場合には、吸引時間を調整することでマイクロレンズの高さを容易に調整できる。   At this time, the top height of the optical surface of the microlens array is determined by the relationship between the viscosity of the glass material 50, the differential pressure (P1-P2) between the first space 7 and the second space 8, and the molding time. These are set to conditions for obtaining a desired lens shape. For example, when the viscosity and the differential pressure are fixed, the height of the microlens can be easily adjusted by adjusting the suction time.

より具体的には、成形時の第1の空間7と第2の空間8の差圧(P1−P2)は、ガラス素材50の変形を十分に、かつ、実用的な時間で達成するため5〜1000kPaが好ましく、10〜800kPaがより好ましい。また、差圧によるガラス素材を変形させる時間は、マイクロレンズアレイとしての機能を損なわないように、かつ、製造の効率性も考慮し、1〜3600秒の範囲が好ましく、1〜300秒がより好ましい。   More specifically, the differential pressure (P1-P2) between the first space 7 and the second space 8 at the time of molding is 5 in order to achieve sufficient deformation of the glass material 50 in a practical time. -1000 kPa is preferable, and 10-800 kPa is more preferable. In addition, the time for deforming the glass material due to the differential pressure is preferably in the range of 1 to 3600 seconds, more preferably 1 to 300 seconds so as not to impair the function as a microlens array and also consider the manufacturing efficiency. preferable.

なお、本明細書における「ガラス素材の粘度」は、成形時のガラス素材の粘度のことであるが、具体的には、マイクロレンズアレイ用成形型2の温度、すなわちマイクロレンズアレイ用成形型2のガラス素材50との接触面表面における温度における粘度である。   The “viscosity of the glass material” in the present specification refers to the viscosity of the glass material at the time of molding. Specifically, the temperature of the microlens array mold 2, that is, the microlens array mold 2. It is the viscosity at the temperature on the surface of the contact surface with the glass material 50.

そして、マイクロレンズアレイが所望の形状となったところで、第1の空間7と第2の空間8との差圧を解消し、ガラス素材50がそれ以上変形しないように第1の空間7と第2の空間8の圧力を同一のものとする。   Then, when the microlens array has a desired shape, the pressure difference between the first space 7 and the second space 8 is eliminated, and the first space 7 and the first space 7 are prevented from further deformation. The pressures in the two spaces 8 are the same.

次いで、変形させたガラス素材50をガラス転移点付近まで冷却し、ガラス素材50を固化させる(図3D;固化工程)。冷却したガラス素材50を、P1<P2としてマイクロレンズアレイ用成形型2から離型させた後、最終的には室温にまで冷却してマイクロレンズアレイを得る。このようにして、光学面が球面状のマイクロレンズが配列したマイクロレンズアレイが得られる。この固化工程における冷却は、加熱部5の出力を0または低下させればよい。また、このとき温度差生成部6を作動させ、ガラス素材50の冷却を促進するようにしてもよい。なお、マイクロレンズアレイ用成形型2の材料の熱膨張係数とガラス素材50の熱膨張係数とが略等しい場合およびマイクロレンズアレイ用成形型2の材料の熱膨張係数がガラス素材50の熱膨張係数よりも小さい場合、ガラス素材50を、マイクロレンズアレイ用成形型2と一体的に室温まで冷却して固化し、その後、マイクロレンズアレイ用成形型2と離型してマイクロレンズアレイを得てもよい。   Next, the deformed glass material 50 is cooled to near the glass transition point, and the glass material 50 is solidified (FIG. 3D; solidification step). The cooled glass material 50 is released from the microlens array mold 2 with P1 <P2, and finally cooled to room temperature to obtain a microlens array. In this way, a microlens array in which microlenses with spherical optical surfaces are arranged is obtained. The cooling in this solidification process should just reduce the output of the heating part 5 to 0 or to reduce. At this time, the temperature difference generator 6 may be operated to promote the cooling of the glass material 50. The thermal expansion coefficient of the material for the microlens array mold 2 and the thermal expansion coefficient of the glass material 50 are substantially equal, and the thermal expansion coefficient of the material for the microlens array mold 2 is the thermal expansion coefficient of the glass material 50. The glass material 50 is cooled to room temperature integrally with the microlens array mold 2 and solidified, and then released from the microlens array mold 2 to obtain a microlens array. Good.

このようにして得られるマイクロレンズアレイは、凸球面状であり、各マイクロレンズの曲率半径Rは0.005〜1mmの範囲のものを、上記成形条件を調節して所望の形状にして得られる。また、上記は、曲率半径の絶対的な範囲を示したが、平面視におけるマイクロレンズの半径に対する成形したマイクロレンズの曲率半径の比([レンズの曲率半径/平面視におけるレンズの半径];以下、「曲率半径比」ともいう)についても調整できることが好ましい。とくに、上記の曲率半径比が小さいと、マイクロレンズアレイとして求められる高い光利用効率が得られるとともに、マイクロレンズアレイが配置されるスペースを小さくできる点で好ましい。この曲率半径比は、特に限定されないが、1.35以下で好ましく、1.3以下がより好ましく、1.2以下がさらに好ましく、1.1以下が特に好ましい。一方で、この曲窒半径比を小さくし過ぎてもレンズ剥離が生じるおそれがある。そのため、曲率半径比の下限としては、剥離が生じない範囲で小さくでき、例えば、0.7以上が好ましい範囲、0.8以上がより好ましい範囲、0.9以上がさらに好ましい範囲として設定できる。   The microlens array thus obtained has a convex spherical shape, and each microlens has a radius of curvature R in the range of 0.005 to 1 mm and can be obtained in a desired shape by adjusting the molding conditions. . The above shows the absolute range of the radius of curvature, but the ratio of the radius of curvature of the formed microlens to the radius of the microlens in plan view ([curvature radius of lens / lens radius in plan view]; , Also referred to as “curvature radius ratio”). In particular, a small radius-of-curvature ratio is preferable in that the high light utilization efficiency required for a microlens array can be obtained and the space where the microlens array is arranged can be reduced. The curvature radius ratio is not particularly limited, but is preferably 1.35 or less, more preferably 1.3 or less, still more preferably 1.2 or less, and particularly preferably 1.1 or less. On the other hand, there is a possibility that lens peeling will occur even if this radius ratio is too small. Therefore, the lower limit of the radius-of-curvature ratio can be reduced within a range in which peeling does not occur. For example, 0.7 or more is preferable, 0.8 or more is more preferable, and 0.9 or more is more preferable.

なお、曲率半径比を1.2以下とする場合には、成形時のガラス素材の粘度lоgηと差圧との関係を、(1)lоgη7〜8、差圧10〜88kPa、(2)lоgη6〜7、差圧20〜1000kPa、(3)lоgη5〜6、差圧40〜1000kPa、の組み合わせの範囲となるように設定することが好ましい。このような組み合わせとすると、より半球状に近いマイクロレンズであってもレンズ剥離の発生を十分に抑制でき、歩留まり良くマイクロレンズアレイを製造できる。   When the radius-of-curvature ratio is 1.2 or less, the relationship between the viscosity llgη and the differential pressure of the glass material at the time of molding is as follows: (1) lögη7 to 8, differential pressure 10 to 88 kPa, (2) lögη6 to 7, It is preferable to set so that it may become the range of the combination of differential pressure 20-1000 kPa, (3) lota [eta] 5-6, differential pressure 40-1000 kPa. With such a combination, the occurrence of lens separation can be sufficiently suppressed even with a micro lens closer to a hemisphere, and a micro lens array can be manufactured with a high yield.

また、このような成形は高温に加熱した状態で実施され、マイクロレンズアレイ用成形型の酸化による劣化を防止するため、例えば、第1の空間7及び第2の空間8の両方を窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気としたり、第2の空間8側(低圧側)を1×10−2Pa以下の真空条件下としたり、するのが好ましい。 Further, such molding is performed in a state heated to a high temperature, and in order to prevent deterioration due to oxidation of the microlens array mold, for example, both the first space 7 and the second space 8 are made of nitrogen or argon. It is preferable that the atmosphere is an inert gas atmosphere or the like, or the second space 8 side (low pressure side) is set to a vacuum condition of 1 × 10 −2 Pa or less.

本発明では、さらに、マイクロレンズアレイ用成形型2及び保持容器3を内部に収容可能なチャンバー(圧力制御部4はチャンバーの外部に配置すればよい)を設けてもよく、この場合、上記成形型の雰囲気の置換が容易で、内部温度も安定させることができ好ましい。   In the present invention, a chamber capable of accommodating the microlens array mold 2 and the holding container 3 inside (the pressure control unit 4 may be disposed outside the chamber) may be provided. It is preferable because the atmosphere of the mold can be easily replaced and the internal temperature can be stabilized.

なお、ガラス素材50としては、マイクロレンズアレイが製造できれば特に限定されず、従来公知のガラス素材が挙げられる。加熱前のガラス素材50の形状は、特に限定されないが、平面形状が矩形又は円形の平板状のものが好ましく、そのときの厚さは0.1mm〜20mmである。また、ガラス素材は上記した平板状だけではなく、球状が潰れた偏平状等の種々の形状のものも使用できる。   The glass material 50 is not particularly limited as long as a microlens array can be manufactured, and conventionally known glass materials can be used. Although the shape of the glass raw material 50 before a heating is not specifically limited, The planar shape has a rectangular or circular flat shape, and the thickness at that time is 0.1 mm-20 mm. Further, the glass material can be used in various shapes such as a flat shape in which the spherical shape is crushed, as well as the flat plate shape described above.

上記説明した製造装置及び製造方法から得られるマイクロレンズアレイは、成形においてマイクロレンズのレンズ表面がマイクロレンズアレイ用成形型等と接触しないため、そのマイクロレンズアレイ表面の表面粗さRaが100nm以下となるように非常に滑らかな形状とできる。また、差圧によりガラス素材を変形させているため、マイクロレンズアレイの中央部と外周部とでレンズ形状のバラつきが小さく、均一性に優れたものとなる。なお、本明細書において、マイクロレンズアレイ表面の表面粗さ(算術平均表面粗さ)は、原子間力顕微鏡により測定でき、例えば、JIS R 1683等が適用できる。   In the microlens array obtained from the manufacturing apparatus and the manufacturing method described above, the surface of the microlens array has a surface roughness Ra of 100 nm or less because the lens surface of the microlens is not in contact with the microlens array mold or the like in molding. A very smooth shape can be obtained. In addition, since the glass material is deformed by the differential pressure, the variation in the lens shape is small between the central portion and the outer peripheral portion of the microlens array, and the uniformity is excellent. In the present specification, the surface roughness (arithmetic average surface roughness) of the surface of the microlens array can be measured with an atomic force microscope, and for example, JIS R 1683 can be applied.

そして、本発明において最も特徴的なことは、成形にあたって、ガラス素材を加熱し軟化させた後、マイクロレンズアレイ成形前または成形と同時に、マイクロレンズアレイ用成形型と接触するガラス素材の厚さ方向に温度差を生成する点にある。このように温度差を生成することで、ガラス素材の、マイクロレンズアレイ用成形型との接触面側での流動性等を調整でき、差圧によるマイクロレンズアレイの製造にあたっては、上記利点に加え、有効面積の大きいマイクロレンズアレイを歩留まり良く製造することも可能となった。これは、貫通孔2aにガラス素材が入り込みにくくなることで、成形型壁面との接触面積が小さくなり、離型時にレンズ剥離が生じにくくなるためと考えられる。そして、この製造方法によれば、差圧により製造するマイクロレンズアレイとして、曲率半径比の小さいものについても、歩留まりを向上でき、効率的に製造できる。   The most characteristic feature of the present invention is that the glass material is heated and softened during molding, and before or simultaneously with the molding of the microlens array, the thickness direction of the glass material in contact with the microlens array molding die. The point is to generate a temperature difference. By generating the temperature difference in this way, the fluidity of the glass material on the contact surface side with the mold for microlens array can be adjusted. It is also possible to manufacture a microlens array having a large effective area with a high yield. This is presumably because the glass material is less likely to enter the through-hole 2a, so that the contact area with the molding die wall surface is reduced and lens peeling is less likely to occur at the time of release. And according to this manufacturing method, as a microlens array manufactured by differential pressure, a microlens array having a small curvature radius ratio can be improved in yield and efficiently manufactured.

(マイクロレンズアレイの実施形態)
本発明におけるマイクロレンズアレイは、上記した製造装置及び製造方法により製造できる。このとき得られるマイクロレンズアレイは、凸球面状のマイクロレンズを複数個有するものであり、ガラス素材50の粘度、第1の空間7と第2の空間8の差圧(P1−P2)、成形時間等によりマイクロレンズの曲率半径比を所望のものに調整して得られる。したがって、製造条件を適宜設定することで種々の曲率半径比を有するマイクロレンズアレイを製造できる。
(Embodiment of microlens array)
The microlens array in the present invention can be manufactured by the manufacturing apparatus and the manufacturing method described above. The microlens array obtained at this time has a plurality of convex spherical microlenses, the viscosity of the glass material 50, the differential pressure (P1-P2) between the first space 7 and the second space 8, and molding. It can be obtained by adjusting the curvature radius ratio of the microlens to a desired one by time or the like. Therefore, microlens arrays having various curvature radius ratios can be manufactured by appropriately setting manufacturing conditions.

このマイクロレンズアレイは、例えば、マイクロレンズの径が10〜5000μm、マイクロレンズアレイのピッチが10〜20000μmであって、その[レンズ径/ピッチ]で表される比は、0.1〜1、好ましくは0.2〜0.9となるような幅広い形状のマイクロレンズアレイである。なお、マイクロレンズアレイのピッチとは、隣り合うマイクロレンズの中心間の距離に相当する。   In this microlens array, for example, the microlens diameter is 10 to 5000 μm, the microlens array pitch is 10 to 20000 μm, and the ratio represented by [lens diameter / pitch] is 0.1 to 1. Preferably, the microlens array has a wide shape such as 0.2 to 0.9. Note that the pitch of the microlens array corresponds to the distance between the centers of adjacent microlenses.

ところで、上記した製造装置及び製造方法により得られるマイクロレンズは、このように種々の形状のマイクロレンズアレイを製造できるが、従来にない特徴を有するマイクロレンズの製造も可能としている。すなわち、マイクロレンズのレンズ径が10〜100μmと小さいものでありながら、曲率半径比が1.35以下と半球形状に近く、表面粗さRaが100nm以下という滑らかな表面形状を有し、かつ、マイクロレンズアレイの有効面積が50mm以上という有効面積の広いマイクロレンズアレイをも製造可能とした。また、マイクロレンズのレンズ径は、20〜90μmが好ましく、40〜80μmがより好ましい。 By the way, although the microlens obtained by the manufacturing apparatus and the manufacturing method described above can manufacture microlens arrays having various shapes as described above, it is also possible to manufacture a microlens having an unprecedented characteristic. That is, while the lens diameter of the microlens is as small as 10 to 100 μm, the curvature radius ratio is 1.35 or less, close to a hemispherical shape, and has a smooth surface shape with a surface roughness Ra of 100 nm or less, and A microlens array having a wide effective area with an effective area of 50 mm 2 or more can be manufactured. The lens diameter of the microlens is preferably 20 to 90 μm, and more preferably 40 to 80 μm.

ここで、レンズ径が10〜100μmという大きさのマイクロレンズは、転写成形によってはそのレンズの表面粗さが成形面の表面粗さに依存し、このようなレンズ径の場合には成形面を鏡面研磨することが困難で、表面粗さRaが100nm以下となるようなマイクロレンズを得ることができない。しかし、上記したマイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置によれば、表面粗さRaが100nm以下のマイクロレンズが得られる。また、表面粗さRaは、70nm以下が好ましく、10nm以下がより好ましく、1nm以下がさらに好ましい。   Here, in a microlens having a lens diameter of 10 to 100 μm, depending on the transfer molding, the surface roughness of the lens depends on the surface roughness of the molding surface. It is difficult to perform mirror polishing, and it is not possible to obtain a microlens having a surface roughness Ra of 100 nm or less. However, according to the microlens array manufacturing method and manufacturing apparatus described above, a microlens having a surface roughness Ra of 100 nm or less can be obtained. Further, the surface roughness Ra is preferably 70 nm or less, more preferably 10 nm or less, and further preferably 1 nm or less.

そして、上記した本発明のマイクロレンズアレイの製造方法によって、曲率半径比として1.35以下のマイクロレンズを有し、マイクロレンズアレイの有効面積が50mm以上というような有効面積の広いマイクロレンズアレイの製造を可能とし、広い範囲でマイクロレンズの剥離等が生じるのを抑制できるため、製品歩留まりも良好なものとできる。また、上述のとおり、この曲率半径比は、1.3以下がより好ましく、1.2以下がさらに好ましく、1.1以下が特に好ましい。一方で、前述のとおり、曲率半径比は例えば、0.7以上が好ましい範囲、0.8以上がより好ましい範囲、0.9以上がさらに好ましい範囲として設定できる。 And by the manufacturing method of the microlens array of this invention mentioned above, it has a microlens with a curvature radius ratio of 1.35 or less, and the microlens array has a wide effective area such that the effective area of the microlens array is 50 mm 2 or more. Can be produced, and it is possible to suppress the peeling of the microlens and the like in a wide range, and thus the product yield can be improved. Further, as described above, the curvature radius ratio is more preferably 1.3 or less, further preferably 1.2 or less, and particularly preferably 1.1 or less. On the other hand, as described above, the radius-of-curvature ratio can be set, for example, as a preferable range of 0.7 or more, a more preferable range of 0.8 or more, and a more preferable range of 0.9 or more.

このようなマイクロレンズアレイは、それに含まれるマイクロレンズの個数は特に限定されないが、1mm当たり5〜400個のマイクロレンズが形成されたものが好ましく、さらにマイクロレンズの総数が4000個以上となるような非常に多くのマイクロレンズを有するものが好ましい。このとき、マイクロレンズは、縦列(60〜1000個)×横列(60〜1000個)のマトリクス状で配置されていることが好ましい。また、このマイクロレンズアレイにおいては、そのマイクロレンズ間のピッチが、20〜500μmが好ましく、40〜300μmがより好ましく、80〜150μmがさらに好ましい。 In such a microlens array, the number of microlenses contained in the microlens array is not particularly limited. However, it is preferable that 5 to 400 microlenses are formed per 1 mm 2 , and the total number of microlenses is 4000 or more. Those having a very large number of microlenses are preferred. At this time, the microlenses are preferably arranged in a matrix of columns (60 to 1000) × rows (60 to 1000). In this microlens array, the pitch between the microlenses is preferably 20 to 500 μm, more preferably 40 to 300 μm, and further preferably 80 to 150 μm.

例えば、平面視において、縦列65個、横列65個でそれぞれ、縦横に150μmピッチで等間隔に並んでいるマイクロレンズアレイにおいて、各マイクロレンズのレンズ径が10〜100μm、曲率半径比が1.35以下、表面粗さが100nm以下の仕様を満たしている場合、有効面積は約92mmである。そして、このように広い有効面積を有するマイクロレンズアレイであっても、上記説明した本願発明のマイクロレンズアレイの製造装置及び製造方法によれば、剥離等が生じるのを有効に抑制し歩留まり良く製造できる。上記仕様のマイクロレンズアレイとして、その有効面積は、50mm以上あればよく、60mm以上あれば好ましく、75mm以上であればより好ましい。なお、有効面積の上限はとくに設けないが、上述の通り、例えば、1500mm以下であればよい。 For example, in a plan view, in a microlens array in which 65 columns and 65 rows are arranged at regular intervals at a pitch of 150 μm in a vertical direction, the lens diameter of each microlens is 10 to 100 μm and the curvature radius ratio is 1.35. Hereinafter, when the surface roughness satisfies the specification of 100 nm or less, the effective area is about 92 mm 2 . Even with such a microlens array having a wide effective area, according to the microlens array manufacturing apparatus and manufacturing method of the present invention described above, it is possible to effectively suppress the occurrence of peeling and the like and manufacture with good yield. it can. As micro-lens array of the above specifications, the effective area may if 50 mm 2 or more, preferably if 60 mm 2 or more, and more preferably equal to 75 mm 2 or more. In addition, although the upper limit of an effective area is not particularly provided, it may be, for example, 1500 mm 2 or less as described above.

以下、本発明を実施例(例1、例4、例5)および比較例(例2、例3)によりさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples (Examples 1, 4 and 5) and Comparative Examples (Examples 2 and 3).

(例1)
図2Bのマイクロレンズアレイの製造装置を用い、以下のとおりマイクロレンズアレイを製造した。
本例に用いたマイクロレンズアレイ用成形型は、金属薄板としてφ20mm、厚さ50μmの円板状の鉄−ニッケル合金(42アロイ;熱膨張係数αは50×10−7/K(at 〜200℃))を拡散接合によって20枚積層して約1mm厚の積層板である。上記金属薄板は、その中央部の8mm×8mmの領域に、エッチングにより、平均φ67.9μmの円形の貫通エッチング孔を縦列81個×横列81個を、100μmのピッチで碁盤目状に配列して形成されており、これら貫通エッチング孔の位置を合わせて積層しているため、積層板にはその貫通エッチング孔の配置と同一の配置で貫通孔が形成されている。
(Example 1)
Using the microlens array manufacturing apparatus of FIG. 2B, a microlens array was manufactured as follows.
The microlens array mold used in this example is a disk-shaped iron-nickel alloy (42 alloy; thermal expansion coefficient α is 50 × 10 −7 / K (at 200) as a thin metal plate and a diameter of 20 mm and a thickness of 50 μm. 20) is laminated by diffusion bonding to obtain a laminated plate having a thickness of about 1 mm. The metal thin plate has an 8 mm × 8 mm region at the center thereof, and by etching, circular through-etching holes with an average diameter of 67.9 μm are arranged in 81 rows × 81 rows in a grid pattern at a pitch of 100 μm. Since these through-etching holes are formed and laminated, the through-holes are formed in the laminated plate in the same arrangement as the through-etching holes.

なお、貫通エッチング孔を有する金属薄板は、次の手順により作製した。まず、孔の開いていない金属薄板の両面にフォトレジストを塗布して、このフォトレジスト表面にパターンフィルム原版に描画された形状を露光して焼き付け、現像処理することで、エッチング孔の形成部分のみの金属表面が露出したエッチングパターンのマスキングを形成した。次に、このマスキング付きの金属板材料にエッチング液を接触させてエッチング処理して、パターン(原版)通りの位置、形状に金属板を加工して、貫通エッチング孔を形成した。最後に、金属薄板表面に残っているフォトレジストによるマスキングを除去し、洗浄・乾燥して、貫通エッチング孔を有する金属薄板とした。   In addition, the metal thin plate which has a through-etching hole was produced in the following procedure. First, a photoresist is applied to both surfaces of a thin metal plate with no holes, and the shape drawn on the pattern film original plate is exposed and baked on the surface of the photoresist. The mask of the etching pattern which exposed the metal surface of was formed. Next, an etching solution was brought into contact with the metal plate material with masking to perform an etching process, and the metal plate was processed into a position and shape according to the pattern (original plate) to form a through-etching hole. Finally, the masking by the photoresist remaining on the surface of the metal thin plate was removed, washed and dried to obtain a metal thin plate having a through-etching hole.

上記のように得られた積層板の両面に、さらに、離型膜として、厚さ250nmのイリジウム−レニウム合金(Ir−Re合金)膜を形成し、マイクロレンズアレイ用成形型を得た。   An iridium-rhenium alloy (Ir-Re alloy) film having a thickness of 250 nm was further formed as a release film on both surfaces of the laminate obtained as described above, to obtain a mold for a microlens array.

そして、マイクロレンズアレイの製造装置は、図2Bに示したように、保持容器としては、マイクロレンズアレイ用成形型の上方の空間(第1の空間)が開放されており、下方の空間(第2の空間)は保持容器、マイクロレンズアレイ用成形型及びガラス素材で密閉された空間が形成される装置である。また、下方の空間(第2の空間)は加圧・減圧ポンプに接続されている。   In the microlens array manufacturing apparatus, as shown in FIG. 2B, the holding container has an open space (first space) above the microlens array mold, and a lower space (first space). (Space 2) is an apparatus in which a holding container, a mold for microlens array, and a space sealed with a glass material are formed. The lower space (second space) is connected to a pressurizing / depressurizing pump.

まず、この保持容器の上部にマイクロレンズアレイ用成形型を載置、固定し、該成形型の上にガラス素材を載置して、マイクロレンズアレイ用成形型の上下の空間を分割できるようにした。なお、ここで使用したガラス素材は、ホウケイ酸バリウム系の低融点ガラス(ガラス転移点:495℃、屈伏点:542℃、軟化点:591℃、旭硝子社製、商品名:A−BAR12)製のφ15.95mm、厚さ4.4mmの円板状のものである。   First, a microlens array mold is placed and fixed on the holding container, and a glass material is placed on the mold so that the space above and below the microlens array mold can be divided. did. The glass material used here is a barium borosilicate low melting glass (glass transition point: 495 ° C., yield point: 542 ° C., softening point: 591 ° C., manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., trade name: A-BAR12). It has a disk shape of φ15.95 mm and a thickness of 4.4 mm.

次いで、加熱部によりガラス素材を昇温させ軟化させた。十分にガラス素材を加熱し、軟化させた後、温度差生成部を作動させ、保持容器の内部に室温の窒素ガスを循環させることにより、保持容器を冷却した。保持容器が冷却されることで、保持容器と接触しているマイクロレンズアレイ用成形型も間接的に冷却され温度が低下し、ガラス素材とマイクロレンズアレイ用成形型との間の温度差が生成される。なお、本例では加熱部としてランプヒーターを使用した。   Next, the glass material was heated and softened by the heating unit. After sufficiently heating and softening the glass material, the temperature difference generating unit was operated, and the holding container was cooled by circulating nitrogen gas at room temperature inside the holding container. By cooling the holding container, the microlens array mold that is in contact with the holding container is also indirectly cooled to lower the temperature, creating a temperature difference between the glass material and the microlens array mold. Is done. In this example, a lamp heater was used as the heating unit.

ここで、ガラス素材の温度は、マイクロレンズアレイ用成形型側のガラス素材表面から内部へ1mmの位置に設けた熱電対により、また、マイクロレンズアレイ用成形型の温度はマイクロレンズアレイ用成形型のガラス素材との接触面表面に設けた熱電対により、測定した。   Here, the temperature of the glass material is determined by a thermocouple provided at a position of 1 mm from the surface of the glass material on the mold side for the micro lens array, and the temperature of the mold for the micro lens array is determined by the mold for the micro lens array. It measured with the thermocouple provided in the contact surface surface with the glass raw material.

上記窒素ガスの供給と同時に、減圧・加圧ポンプも稼働させ、下方の空間(第2の空間)を負圧にし、所定の成形時間だけ保持して、ガラス素材を変形させマイクロレンズを成形した。なお、成形時間は、マイクロレンズのレンズ高さを見ながら1秒から60分の範囲で所望の形状になるように適宜調整した。   Simultaneously with the supply of the nitrogen gas, the pressure reducing / pressurizing pump is also operated, the lower space (second space) is set to a negative pressure, held for a predetermined molding time, and the glass material is deformed to form a micro lens. . The molding time was appropriately adjusted so as to obtain a desired shape in the range of 1 second to 60 minutes while observing the lens height of the microlens.

その後、直ちに下方の空間の圧力を開放し大気圧に戻した上で、ガラス素材を冷却した。ガラス素材が500℃以下になったところで、減圧・加圧ポンプにより下方の空間を正圧(0.15MPa)とし、ガラス素材とマイクロレンズアレイ用成形型とを離型させ、すぐに大気圧に戻した。さらに、ガラス素材を冷却して室温となったところで成形されたガラス素材を取り出し、複数個のマイクロレンズを配列して有するマイクロレンズアレイを得た。   Then, immediately after releasing the pressure in the lower space to return to atmospheric pressure, the glass material was cooled. When the glass material becomes 500 ° C. or less, the lower space is set to a positive pressure (0.15 MPa) by a decompression / pressurization pump, the glass material and the mold for the microlens array are released, and immediately the atmospheric pressure is reached. Returned. Furthermore, when the glass material was cooled to room temperature, the molded glass material was taken out to obtain a microlens array having a plurality of microlenses arranged.

なお、製造条件と得られたマイクロレンズアレイの形状について、表1にまとめて示した。また、曲率半径比と[レンズ高さ/平面視におけるレンズの直径]との関係についてグラフを作成し図4に示した。なお、表1のレンズに関する結果は、得られたマイクロレンズアレイのうち、代表的なマイクロレンズの寸法を測定した結果に基づくものであるが、剥離が確認されなかった条件において、マイクロレンズアレイにおける各マイクロレンズの曲率半径比および[レンズ高さ/平面視におけるレンズの直径]のバラツキは小さく、概ね、表1に示す値であった。このことは、剥離が確認されなかった条件として後述にて示す、表2、表4および表5においても、同様に、マイクロレンズアレイにおける各マイクロレンズの曲率半径比および[レンズ高さ/平面視におけるレンズの直径]のバラツキは小さく、概ね、各表に示す値であった。   The manufacturing conditions and the shape of the obtained microlens array are summarized in Table 1. Also, a graph was created for the relationship between the curvature radius ratio and [lens height / lens diameter in plan view] and is shown in FIG. In addition, although the result regarding the lens of Table 1 is based on the result of measuring the dimension of a typical microlens among the obtained microlens arrays, in the condition where peeling was not confirmed, in the microlens array Variations in the curvature radius ratio of each microlens and [lens height / lens diameter in plan view] were small and were generally the values shown in Table 1. In Tables 2, 4 and 5, which will be described later as conditions under which peeling was not confirmed, similarly, the curvature radius ratio of each microlens in the microlens array and [lens height / plan view]. The variation in the diameter of the lens] was small and was generally the value shown in each table.

Figure 2014156378
Figure 2014156378

(例2)
例1において、窒素ガスによる温度差生成工程を行わなかった以外は同一の操作によりマイクロレンズアレイを製造した。この例2では、ガラス素材とマイクロレンズアレイ用成形型との温度差は0℃であった。
なお、製造条件と得られたマイクロレンズアレイの形状について、表2にまとめて示した。また、曲率半径比と[レンズ高さ/平面視におけるレンズの直径]との関係についてグラフを作成し図4に示した。なお、例2−2の条件において、マイクロレンズの剥離が確認されたが、表2には、剥離しなかった一部のマイクロレンズの、代表的な寸法を測定した結果を示している。
(Example 2)
In Example 1, a microlens array was manufactured by the same operation except that the temperature difference generation step using nitrogen gas was not performed. In Example 2, the temperature difference between the glass material and the microlens array mold was 0 ° C.
The manufacturing conditions and the shape of the obtained microlens array are summarized in Table 2. Also, a graph was created for the relationship between the curvature radius ratio and [lens height / lens diameter in plan view] and is shown in FIG. In addition, although peeling of the microlens was confirmed under the conditions of Example 2-2, Table 2 shows a result of measuring typical dimensions of some of the microlenses that did not peel.

Figure 2014156378
Figure 2014156378

(例3)
例2において、成形時のガラス素材の温度を変更した以外は同一の操作によりマイクロレンズアレイを製造した。この例3では、ガラス素材とマイクロレンズアレイ用成形型の温度差は0℃であった。
なお、製造条件と得られたマイクロレンズアレイの形状について、表3にまとめて示した。また、曲率半径比と[レンズ高さ/平面視におけるレンズの直径]との関係についてグラフを作成し図4に示した。なお、例3の条件において、マイクロレンズの剥離が確認されたが、表3には、剥離しなかった一部のマイクロレンズの、代表的な寸法を測定した結果を示している。
(Example 3)
In Example 2, a microlens array was manufactured by the same operation except that the temperature of the glass material during molding was changed. In Example 3, the temperature difference between the glass material and the microlens array mold was 0 ° C.
The manufacturing conditions and the shape of the obtained microlens array are summarized in Table 3. Also, a graph was created for the relationship between the curvature radius ratio and [lens height / lens diameter in plan view] and is shown in FIG. In addition, although peeling of the microlens was confirmed under the conditions of Example 3, Table 3 shows a result of measuring typical dimensions of some microlenses that did not peel.

Figure 2014156378
Figure 2014156378

(例4)
例1において、成形時の差圧を10kPaとした以外は同一の操作によりマイクロレンズアレイを製造した。
なお、製造条件と得られたマイクロレンズアレイの形状について、表4に示した。また、曲率半径比と[レンズ高さ/平面視におけるレンズの直径]との関係についてグラフを作成し図5に示した。なお、図5には、例1〜3のうち曲率半径比が1.40以下となるものも併せて示した。
(Example 4)
In Example 1, a microlens array was manufactured by the same operation except that the differential pressure during molding was 10 kPa.
The manufacturing conditions and the shape of the obtained microlens array are shown in Table 4. In addition, a graph was created for the relationship between the curvature radius ratio and [lens height / lens diameter in plan view] and shown in FIG. In addition, in FIG. 5, the thing whose curvature radius ratio becomes 1.40 or less among Examples 1-3 is also shown collectively.

Figure 2014156378
Figure 2014156378

(例5)
成型時のガラス素材の温度および差圧を変更した以外は同一の操作によりマイクロレンズアレイを製造した。
なお、製造条件と得られたマイクロレンズアレイの形状について、表5にまとめて示した。また、曲率半径比と[レンズ高さ/平面視におけるレンズの直径]との関係についてグラフを作成し図5に示した。
(Example 5)
A microlens array was manufactured by the same operation except that the temperature and differential pressure of the glass material during molding were changed.
The manufacturing conditions and the shape of the obtained microlens array are summarized in Table 5. In addition, a graph was created for the relationship between the curvature radius ratio and [lens height / lens diameter in plan view] and shown in FIG.

Figure 2014156378
Figure 2014156378

ちなみに、図4および図5において、マイクロレンズの剥離が無く良品として得られた例を塗り潰し、剥離が有り不良品として得られた例を白抜きのマークとして示した。また、例2−2,3においてマイクロレンズの剥離は、全面にわたって生じており、有効面積の広いマイクロレンズアレイにおいて、レンズ剥離のないものを得ることはできなかった。
上記より本願発明の製造方法によれば、広い有効面積の製品が製造でき、特にマイクロレンズの曲率半径比が小さくなった場合に有効であることがわかった。
Incidentally, in FIG. 4 and FIG. 5, the example obtained as a non-defective product with no microlens peeling is painted out, and the example obtained as a defective product with peeling is shown as a white mark. Further, in Examples 2-2 and 3, the microlens was peeled over the entire surface, and a microlens array having a wide effective area could not be obtained without lens peeling.
From the above, it has been found that according to the manufacturing method of the present invention, a product having a wide effective area can be manufactured, and particularly effective when the curvature radius ratio of the microlens becomes small.

(表面粗さ)
代表として例5−1で得られたマイクロレンズアレイについて、成形前後に表面粗さを測定したところ、表面粗さRaは、成形前、成形後いずれも0.5nmであった。
(Surface roughness)
As a representative, when the surface roughness of the microlens array obtained in Example 5-1 was measured before and after molding, the surface roughness Ra was 0.5 nm both before molding and after molding.

(レンズ形状の確認)
例1〜例5で得られたマイクロレンズアレイについて、レンズの成形面形状は非接触三次元測定機(キーエンス社製、商品名:VK9700)により測定した。また、表面粗さは、原子間力顕微鏡(Park Systems社製、商品名:XE−HDM)を使用し、カンチレバーにはPark Systems社製、商品名:Non−Contact Cantilever、PPP−NCHR 10Mを使用して測定した。得られたマイクロレンズアレイは、転写方式のように成形型の表面粗さに影響されることなく、滑らかな表面形状を有するレンズであった。また、得られたマイクロレンズアレイの中央部と外周部での形状のバラツキが極めて小さく、均一な光学面形状を形成できた。
(Lens shape check)
Regarding the microlens arrays obtained in Examples 1 to 5, the shape of the molding surface of the lens was measured with a non-contact three-dimensional measuring machine (trade name: VK9700, manufactured by Keyence Corporation). The surface roughness is an atomic force microscope (manufactured by Park Systems, trade name: XE-HDM), and the cantilever is manufactured by Park Systems, trade name: Non-Contact Cantilever, PPP-NCHR 10M. And measured. The obtained microlens array was a lens having a smooth surface shape without being affected by the surface roughness of the mold as in the transfer method. In addition, the variation in shape between the central portion and the outer peripheral portion of the obtained microlens array was extremely small, and a uniform optical surface shape could be formed.

以上より、本発明のマイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置は、滑らかな光学面を有し、有効面積の大きなマイクロレンズアレイを簡便な操作で歩留まり良好に得られることが確認できた。また、曲率半径比の小さいマイクロレンズを形成することも容易で、高精度のマイクロレンズアレイを実現できる。このようにして得られるマイクロレンズアレイは、個々のマイクロレンズの形状バラツキが少なく、均一な特性のマイクロレンズアレイとなる。   From the above, it was confirmed that the microlens array manufacturing method and manufacturing apparatus of the present invention have a smooth optical surface and a large yield of a microlens array having a large effective area with a simple operation. Further, it is easy to form a microlens having a small radius of curvature ratio, and a highly accurate microlens array can be realized. The microlens array thus obtained is a microlens array having uniform characteristics with little variation in the shape of individual microlenses.

本発明のマイクロレンズアレイの製造方法及び製造装置は、凸状のマイクロレンズを複数個有するマイクロレンズアレイを形成するのに有用である。   The method and apparatus for manufacturing a microlens array of the present invention are useful for forming a microlens array having a plurality of convex microlenses.

また、本発明のマイクロレンズアレイは、マイクロレンズの表面が滑らかで、形状の均一性が高く、かつ、有効面積の大きいという特徴を有し、これまでにない優れた特性を有するマイクロレンズアレイを提供できる。   The microlens array of the present invention is a microlens array having the characteristics that the surface of the microlens is smooth, the shape is uniform, the effective area is large, and has unprecedented characteristics. Can be provided.

1…マイクロレンズアレイの製造装置、2…マイクロレンズアレイ用成形型、3…保持容器、4…圧力制御部、5…加熱部、6…温度差生成部、7…第1の空間、8…第2の空間、50…ガラス素材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Micro lens array manufacturing apparatus, 2 ... Mold for micro lens array, 3 ... Holding container, 4 ... Pressure control part, 5 ... Heating part, 6 ... Temperature difference production | generation part, 7 ... 1st space, 8 ... Second space, 50 ... glass material

Claims (16)

ガラス素材を、マイクロレンズ形成用の貫通孔を複数個有するマイクロレンズアレイ用成形型と接触させ、前記マイクロレンズアレイ用成形型の表裏の圧力差による吸引作用によって、前記ガラス素材の表面にマイクロレンズを成形するマイクロレンズアレイの製造方法であって、
前記マイクロレンズの成形時に、前記マイクロレンズアレイ用成形型を冷却することで、前記マイクロレンズアレイ用成形型と接触する前記ガラス素材の厚さ方向に温度差を生じさせる温度差生成工程を有することを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法。
The glass material is brought into contact with a microlens array mold having a plurality of through holes for forming microlenses, and the microlens is formed on the surface of the glass material by a suction action due to a pressure difference between the front and back surfaces of the mold for microlens array. A method of manufacturing a microlens array for molding
A temperature difference generating step of causing a temperature difference in the thickness direction of the glass material in contact with the microlens array mold by cooling the microlens array mold during molding of the microlens; A manufacturing method of a microlens array characterized by the above.
ガラス素材を、マイクロレンズ形成用の貫通孔を複数個有するマイクロレンズアレイ用成形型と接触させ、前記ガラス素材を加熱により軟化させる加熱工程と、
前記マイクロレンズアレイ用成形型を冷却することで、前記マイクロレンズアレイ用成形型と接触する前記ガラス素材の厚さ方向に温度差を生じさせた軟化状態のガラス素材を得る温度差生成工程と、
前記温度差生成工程と同時または後に、前記マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面側の第1の空間と、前記マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面とは反対面側の第2の空間との間に、前記第1の空間よりも前記第2の空間の方が低圧になるように差圧を生じさせ、前記ガラス素材を前記マイクロレンズアレイ用成形型に密接させて前記貫通孔内に吸引し、前記マイクロレンズアレイ用成形型と接触しないように凸状のマイクロレンズを形成する成形工程と、
前記成形工程により所望の形状となったガラス素材を冷却して固化させる固化工程と、
を有することを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法。
A heating step of bringing a glass material into contact with a mold for forming a microlens array having a plurality of through holes for forming a microlens, and softening the glass material by heating;
A temperature difference generating step of obtaining a softened glass material in which a temperature difference is generated in a thickness direction of the glass material in contact with the microlens array mold by cooling the microlens array mold; and
Simultaneously with or after the temperature difference generating step, the first space on the contact surface side with the glass material of the microlens array mold and the contact surface with the glass material of the microlens array mold A differential pressure is generated between the second space on the opposite surface side so that the second space has a lower pressure than the first space, and the glass material is used as the mold for the microlens array. Forming a convex microlens so as not to come into contact with the mold for microlens array;
A solidification step of cooling and solidifying the glass material in a desired shape by the molding step;
A method for manufacturing a microlens array, comprising:
前記温度差生成工程において、前記ガラス素材と前記マイクロレンズアレイ用成形型との温度差を10℃以上とする請求項1又は2記載のマイクロレンズアレイの製造方法。   The method for manufacturing a microlens array according to claim 1 or 2, wherein, in the temperature difference generating step, a temperature difference between the glass material and the microlens array mold is 10 ° C or more. 前記第1の空間を大気圧に、前記第2の空間を負圧にする請求項2又は3記載のマイクロレンズアレイの製造方法。   The method of manufacturing a microlens array according to claim 2 or 3, wherein the first space is set to atmospheric pressure and the second space is set to negative pressure. 前記第1の空間を正圧に、前記第2の空間を大気圧にする請求項2又は3記載のマイクロレンズアレイの製造方法。   The method for manufacturing a microlens array according to claim 2 or 3, wherein the first space is set to a positive pressure and the second space is set to an atmospheric pressure. 前記差圧が、5〜1000kPaである請求項2乃至5のいずれか1項記載のマイクロレンズアレイの製造方法。   The method for manufacturing a microlens array according to any one of claims 2 to 5, wherein the differential pressure is 5 to 1000 kPa. 前記加熱工程において、ガラス素材の粘度をη[dPa・s]とするとき、logηを4.86〜12.37とする請求項2乃至6のいずれか1項記載のマイクロレンズアレイの製造方法。   The manufacturing method of the microlens array of any one of Claims 2 thru | or 6 which sets log (eta) to 4.86-12.37 when the viscosity of a glass raw material is set to (eta) [dPa * s] in the said heating process. ガラス素材の表面にマイクロレンズを成形するためのマイクロレンズ形成用の貫通孔を複数個有するマイクロレンズアレイ用成形型と、
前記マイクロレンズアレイ用成形型の周縁部を保持し、該マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面側に形成される第1の空間と前記マイクロレンズアレイ用成形型の前記ガラス素材との接触面の反対面側に形成される第2の空間とを分割可能な保持容器と、
前記第1の空間よりも前記第2の空間の方が低圧になるように差圧を生じさせる圧力制御部と、
前記ガラス素材を加熱する加熱部と、
前記マイクロレンズの成形時に前記マイクロレンズアレイ用成形型を冷却し、前記マイクロレンズアレイ用成形型と接触する前記ガラス素材の厚さ方向に温度差を生じさせる温度差生成部と、
を有することを特徴とするマイクロレンズアレイの製造装置。
A microlens array molding die having a plurality of through holes for forming microlenses for molding microlenses on the surface of the glass material;
A first space that holds a peripheral portion of the microlens array mold and is formed on the contact surface side of the microlens array mold with the glass material, and the glass material of the microlens array mold A holding container capable of dividing the second space formed on the opposite side of the contact surface with
A pressure control unit that generates a differential pressure so that the second space has a lower pressure than the first space;
A heating unit for heating the glass material;
A temperature difference generating section that cools the microlens array mold during the molding of the microlens and generates a temperature difference in the thickness direction of the glass material in contact with the microlens array mold;
An apparatus for manufacturing a microlens array, comprising:
前記温度差生成部が、前記保持容器内に設けられた流路と、該流路に冷却媒体を流通させるポンプと、を有する請求項8記載のマイクロレンズアレイの製造装置。   The microlens array manufacturing apparatus according to claim 8, wherein the temperature difference generation unit includes a flow path provided in the holding container and a pump for circulating a cooling medium through the flow path. 前記冷却媒体が、空気、不活性ガス、水およびそれらを組み合わせてミスト状にしたもののいずれかから構成される請求項9記載のマイクロレンズアレイの製造装置。   The microlens array manufacturing apparatus according to claim 9, wherein the cooling medium is composed of any one of air, an inert gas, water, and a combination thereof to form a mist. 前記圧力制御部が、前記第2の空間と接続された真空ポンプを有する請求項8乃至10のいずれか1項記載のマイクロレンズアレイの製造装置。   The microlens array manufacturing apparatus according to claim 8, wherein the pressure control unit includes a vacuum pump connected to the second space. 前記圧力制御部が、前記第1の空間と接続された加圧ポンプを有する請求項8乃至10のいずれか1項記載のマイクロレンズアレイの製造装置。   The microlens array manufacturing apparatus according to claim 8, wherein the pressure control unit includes a pressurizing pump connected to the first space. 複数個のマイクロレンズが配列してなるマイクロレンズアレイであって、
前記マイクロレンズのレンズ径が10〜100μm、レンズの曲率半径/平面視におけるレンズの半径、で示される曲率半径比が1.35以下、光学面の算術平均表面粗さが100nm以下であり、かつ、前記マイクロレンズアレイの有効面積が50mm以上であることを特徴とするマイクロレンズアレイ。
A microlens array in which a plurality of microlenses are arranged,
The microlens has a lens diameter of 10 to 100 μm, a radius of curvature of the lens / a radius of the lens in plan view, a curvature radius ratio of 1.35 or less, an arithmetic average surface roughness of the optical surface of 100 nm or less, and An effective area of the microlens array is 50 mm 2 or more.
前記マイクロレンズの数が4000個以上である請求項13記載のマイクロレンズアレイ。   The microlens array according to claim 13, wherein the number of the microlenses is 4000 or more. 前記マイクロレンズが、縦列60〜1000個×横列60〜1000個が配列している請求項13又は14記載のマイクロレンズアレイ。   The microlens array according to claim 13 or 14, wherein the microlenses are arranged in 60 to 1000 columns × 60 to 1000 rows. 前記マイクロレンズのピッチが20〜500μmである請求項13乃至15のいずれか1項記載のマイクロレンズアレイ。   The microlens array according to any one of claims 13 to 15, wherein a pitch of the microlens is 20 to 500 µm.
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