JP3919186B2 - マイクロレンズ駒、マイクロレンズ駒形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロレンズ駒、及び、マイクロレンズ駒形成方法に関し、光通信用カップリングレンズアレイ、デジタルカメラ、プロジェクタ、三次元ディスプレイ等に応用が可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レンズ用金型として、特開平１１−３２０５７２号公報に記載のものが知られている。このレンズ用金型は、絶縁基板上に第１の金属層を形成し、第１の金属層上に開口部を有する絶縁膜を形成し、開口部から露出した第１の金属層の部分を電極として電気メッキを行い、これにより開口部から露出した第１の金属層からメッキ金属が析出して、マイクロレンズ用金型が形成される。
また、遮蔽枠を設けて偏心マイクロレンズ用金型を形成することが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のマイクロレンズにおいては、最もレンズ利用効率の高い単位マイクロレンズ中央部の曲率制御ができないので、図９（Ａ）に示すように単位マイクロレンズの中央部分の曲率半径が析出半径より大きく、周辺部分の曲率半径が析出半径より小さくなるという問題があった。このため、収差の大きなレンズとなっていた。
また、遮蔽枠エリアがレンズとして利用されないため、光利用効率が落ちる可能性がある。
【０００４】
そこで、本発明は、遮蔽枠を設けることなく、単位マイクロレンズの中央部分の曲率半径と周辺部分の曲率半径との相対的な大きさを制御可能とすることにより、単位マイクロレンズを球面に近づけたり、意図的に非球面化することができ、単位マイクロレンズの収差が小さい、マイクロレンズ駒、マイクロレンズ駒形成方法、マイクロレンズスタンパ、マイクロレンズスタンパの製造方法、マイクロレンズ成形体、プラスチックレンズシート及びプロジェクタを提供することをその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載された発明は、少なくとも表面が導電性を有する基板の表面上に絶縁層をパターン化し、パターン化された絶縁層の開口に露出する電析開始部から金属を電析させて形成されたマイクロレンズ駒において、
前記基板の表面に形成され、前記マイクロレンズ駒により形成されるマイクロレンズ形状に応じて高低差が変更された凹凸パターンと、
該凹凸パターン上に形成された絶縁層と、
前記凹凸パターンの所望の位置に設けた前記絶縁層の開口から露出する前記基板表面の電析開始部により電析された金属層とを備えていることを特徴とするマイクロレンズ駒である。
【０００６】
請求項２に記載された発明は、前記絶縁層の開口が前記凹凸パターンの頂点を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ駒である。
【０００７】
請求項３に記載された発明は、前記絶縁層の開口が前記凹凸パターンの凹部極点を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ駒である。
【０００８】
請求項４に記載された発明は、少なくとも表面が導電性を有する基板の表面上に絶縁層をパターン化し、パターン化された絶縁層の開口に露出する電析開始部から金属を電析させて形成されたマイクロレンズ駒において、
前記絶縁層の表面に形成された凹凸パターンと、該凹凸パターンの所望の位置に設けた開口と、該開口から露出する前記基板表面の電析開始部により電析されているマイクロレンズ形状の金属層とを備えていることを特徴とするマイクロレンズ駒である。
【０００９】
請求項５に記載された発明は、前記開口が円形開口、楕円形開口及びライン状開口のうち、１種又は複数種の組合せの開口から構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒である。
【００１０】
請求項６に記載された発明は、前記電析した金属層の表面に、更に金属層が電析されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒である。
【００１１】
請求項７に記載された発明は、最外側の金属層が、パルス電析の周波数を電析初期から徐々に増加させて電析されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒である。
【００１２】
請求項８に記載された発明は、内側の金属層が無光沢電析金属層であり、且つ最外側の金属層が光沢電析層であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒である。
【００１３】
請求項９に記載された発明は、少なくとも表面が導電性を有する基板の表面上に絶縁層をパターン化し、パターン化された絶縁層の開口に露出する電析開始部から金属を電析させてマイクロレンズ形状の金型駒を形成させる方法において、
前記マイクロレンズ形状に応じて高低差を変更した凹凸パターンを前記基板の表面に形 成し、
前記凹凸パターン上に絶縁層を形成し、
前記凹凸パターンの所望の位置に設けた前記絶縁層の開口から露出する前記基板表面の電析開始部により電析を開始することを特徴とするマイクロレンズ駒形成方法である。
【００１４】
請求項１０に記載された発明は、前記絶縁層の開口が前記凹凸パターンの頂点を含むことを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズ駒形成方法である。
【００１５】
請求項１１に記載された発明は、前記絶縁層の開口が前記凹凸パターンの凹部極点を含むことを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズ駒形成方法である。
【００１６】
請求項１２に記載された発明は、少なくとも表面が導電性を有する基板の表面上に絶縁層をパターン化し、パターン化された絶縁層の開口に露出する電析開始部から金属を電析させてマイクロレンズ形状の金型駒を形成させる方法において、
前記絶縁層の表面に前記マイクロレンズ形状に応じて突出形状を変更した凹凸パターンを形成し、該凹凸パターンの所望の位置に設けた開口から露出する前記基板表面の電析開始部により電析を開始させることを特徴とするマイクロレンズ駒形成方法である。
【００１７】
請求項１３に記載された発明は、前記開口が円形開口、楕円形開口及びライン状開口のうち、１種又は複数種の組合せの開口から構成されていることを特徴とする請求項９〜１２の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒形成方法である。
【００１８】
請求項１４に記載された発明は、前記電析した金属層の表面に、更に金属層を電析させることを特徴とする請求項９〜１３の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒形成方法である。
【００１９】
請求項１５に記載された発明は、最外側の金属層の最終電析をパルス電析にて行ない、パルス電析の周波数を電析初期から徐々に増加させていくことを特徴とする請求項９〜１４の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒形成方法である。
【００２０】
請求項１６に記載された発明は、内側の金属層が無光沢電析金属層であり、且つ最外側の金属層が光沢電析層であることを特徴とする請求項９〜１５の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒形成方法である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１はマイクロレンズ駒の形成方法を従来例と比較して示す図であり、（Ａ）は従来例マイクロレンズ駒の断面図、（Ｂ）は析出開始電極を設けた参考例のマイクロレンズ駒の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の析出開始電極より長い析出開始電極を設けた形態のマイクロレンズ駒の断面図、（Ｄ）は（Ｃ）のマイクロレンズ駒の析出金属層の外周に光沢金属層を設けたマイクロレンズ駒の断面図である。
【００２７】
図１（Ａ）に示すように、従来例のマイクロレンズ駒は、少なくとも表面が導電性を有する基板１の表面上に絶縁層２がパターン化され、絶縁層２の開口２ａから電析開始部となる開口露出部１ｃが露出され、開口露出部１ｃから金属をレンズ形状に電析させた析出金属層４を設けて形成されている。前記基板１は金属板、ガラス板の表面に金属をスパッタしたもの等の少なくとも表面が導電性を有していればよい。この従来例のマイクロレンズ駒は、図９（Ａ）に示すように、析出金属層４の中央部の曲率半径が析出金属層４の半径である析出半径ｒより大きくなり、収差が大きくなってしまうという問題があった。
【００２８】
そこで、図１（Ｂ）に示すように、開口２ａ内に円柱状の析出開始電極３を設けて絶縁層２より突出させ、析出開始電極３を電析開始部として電析することにより、析出金属層４の中央部４ａの曲率半径を小さくすることができる。前記円柱状の析出開始電極３を形成するには、例えば厚いレジスト膜のパターニングにより開始電極部を形成し、之より電析にてレジスト表面付近まで電析した後、レジストをハーフエッチングし、突出した開始電極とする。
【００２９】
また、図１（Ｃ）に示すように、開口２ａ内に円柱状の析出開始電極３を図１（Ｂ）の析出開始電極３より高く突出させ、析出開始電極３を電析開始部として電析することにより、析出金属層４の中央部４ａの曲率半径を図１（Ｂ）の析出金属層４の中央部４ａの曲率半径より小さくすることができる。即ち、析出開始電極３の高さに応じて析出金属層４の中央部４ａの曲率半径が小さくなるように制御することができる。これにより、析出開始電極３の高さを適宜調整することにより、析出金属層４の中央部の曲率半径が析出金属層４の半径である析出半径ｒと同一とすることができ、収差を小さくすることができる。また、収差補正上の必要に応じて、析出開始電極３の高さを高くすることにより、意図的に析出半径ｒの曲率半径より中央部４ａの曲率半径が小さい非球面形状とすることもできる。
【００３０】
このように、少なくとも表面が導電性を有する基板１の表面上に絶縁層２をパターン化し、パターン化された絶縁層２の開口２ａに露出する電析開始部から金属を電析させてマイクロレンズ形状の金型駒を形成させる方法において、開口２ａから露出する電析開始部に電析開始電極３を設け、マイクロレンズ形状に応じて電析開始電極３を絶縁層２より突出させ、絶縁層２より突出している電析開始電極３により金属を電析させる。
【００３１】
即ち、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、前記絶縁膜である絶縁層２の開口２ａの出口位置と電析開始部との相対的な位置を変えて曲率半径を制御することにより、析出金属半径（析出半径ｒ）に比べて同等あるいは小さい曲率半径を有するマイクロレンズ形状を形成することができる。
【００３２】
図１（Ｄ）に示すように、第一ステップとして析出金属層４を銅で形成させ、第二ステップとして、ニッケル光沢膜で析出金属層４を覆って光沢金属層５を形成している。無光沢電析金属層である銅メッキは内部応力が少ないコア形状を形成させるにことができる。また二層目の光沢電析層であるニッケルは耐食性に優れ鏡面状態を得やすい。
例えば第一次電析金属浴組成を硫酸銅浴、二次の電析浴組成をワット浴を用いた。
【００３３】
次に本発明におけるスタンパの製造方法の説明を行う。図２は図１（Ｂ）のマイクロレンズ駒を用いたスタンパの製造方法の一例を示す図である。なお、後述する他の実施形態のマイクロレンズ駒を用いても同様にスタンパを製造することができる。
【００３４】
図２に一連のプロセスを示す。図２（Ａ）に示すように、上述した方法により作製したマイクロレンズ駒２０を金型マスターとして用意し、図２（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ駒２０の表面にスパッタリングによりニッケル膜２１を形成する。
【００３５】
次にニッケル膜２１が形成されたマイクロレンズ駒２０のニッケル膜２１の表面に剥離処理を行う。剥離処理は酸素濃度が２１％以上の雰囲気中で、図２（Ｃ）に示すように紫外線ＵＶを照射する。紫外線ＵＶの照射は３０分以上さらに好ましくは６０分以上の照射を行う。
【００３６】
この処理により雰囲気中の酸素の一部が紫外線の光子エネルギーにより分解しオゾンとなりマイクロレンズ駒２０の表面にごく薄い酸化層２１ａを形成する。この層がマイクロレンズ駒２０とこの後行う電析で形成されるスタンパ２２との剥離界面となりマイクロレンズ駒２０とスタンパ２２との剥離が容易となる。
【００３７】
他の剥離処理法としては極薄膜で機能する弗素系の離型剤を塗布し１８０℃程度の高温で３０分加熱した後に弗素系の溶媒で余分な離型剤を除去することにより剥離層を形成する。形成された離型層は数分子層程度の厚さであり導電性を損なうことなく剥離機能を有する。
【００３８】
次に図２（Ｄ）に示すように、これら処理を施したマイクロレンズ駒２０を陰極としてスルファミン酸ニッケル浴中で厚さ１００μｍ以上のニッケル電析を行う。続いて、図２（Ｅ）に示すように、マイクロレンズ駒２０と電析されたニッケル膜とを剥離することでスタンパ２２を得ることができる。
【００３９】
マイクロレンズ駒２０において、レンズ形状をなす半球状の部分と基板１とはフォトレジスト被膜である絶縁層２の開口２ａを介して接続しているのみであり、その開口２ａはレンズ径に対して高々１／５程度しかない。従って上述したような剥離処理を確実に行わないとレンズ形状部はマイクロレンズ駒２０側ではなくスタンパ２２となるべきニッケル膜側に取り込まれてしまい欠陥となる。また、この欠陥の発生はマイクロレンズ駒２０の表面粗さにも関係しており表面粗さＲａが２００ｎｍ以上では欠陥の発生が多くこの点からもマイクロレンズ駒２０表面の表面粗さＲａが２００ｎｍ未満の滑らかさであることが必要とされる。
【００４０】
図３は本発明に係るプラスチックレンズシートの製造方法の一例を示す図である。
図３に示すように、図２で得られたスタンパ２２を用いて透光性基板２３との間にエネルギー硬化樹脂である紫外線硬化樹脂２４を充填し透光性基板２３側から紫外線ＵＶを照射することによりスタンパ２２と凹凸反転したレンズ形状を基板表面に設けたマイクロレンズ成形体の一例としてのレンズシートを作製することができる。作製するレンズシートが大きい場合にはステップアンドリピートで作製することができる。
【００４１】
また、エネルギー硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂の代わりに熱硬化樹脂を用い、紫外線の代わりに加熱して硬化するようにしてもよい。また、エネルギー硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂の代わりに電子線硬化樹脂を用い、紫外線の代わりに電子線で硬化するようにしてもよい。
【００４２】
図４は図２のスタンパを用いたプラスチックレンズシートの製造方法の他の例を示す図である。
先ず、図４（Ａ）に示すように、スタンパ２２と、熱可塑性の透光性材料からなる透光性基板であるシート２６と、成形面が平面のプレス金型２７とを用意する。
【００４３】
次に、図４（Ｂ）に示すように、スタンパ２２とシート２６の両方もしくはいずれか一方をシート２６の軟化温度以上まで加熱し、スタンパ２２とシート２６とを加圧プレスする。さらに、スタンパ２２を押し当て加圧した状態で全体を軟化温度以下になるまで保持する。
【００４４】
次に図４（Ｃ）に示すように、スタンパ２２及びプレス金型２７とシートとを剥離して、スタンパ２２と凹凸反転したレンズ形状を有するマイクロレンズ成形体としてのレンズシート２５を得ることができる。
熱可塑性の透光性材料として、例えば、ポリカーボネート樹脂、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、アクリル等を使用することができる。
【００４５】
なお、このようなレンズシート２５の成型にスタンパ２２を用いるに先立ってスタンパ表面に弗素系の膜を形成しておくことにより転写体であるレンズシート２５とスタンパ２２との分離が容易になりスタンパ２２の長寿命化をはかることができる。作製するレンズシートが大きい場合（例えば一辺が２ｍ）は、ステップアンドリピートで作製することができる。
【００４６】
以上のようなレンズシートは、光通信用カップリングレンズアレイとして用いて、１００個位のマイクロレンズをつなぐジャンクション（接続）の部分に使うことができる。また、デジタルカメラに用いる場合にはＣＣＤの前に集光用のシートとして使用する。また、レンズシートを３枚重ねて位置合わせすることにより、三次元ディスプレイとしても使用できる。
【００４７】
図５は本発明に係る実施形態のマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
図５に示すように、このマイクロレンズ駒は、基板１に凹凸パターンを形成したものであり、基板頂点部に電析開始開口パターンである開口２ａを形成したときの電析金属析出例である。即ち、絶縁層２の開口２ａが凹凸パターンの頂点を含んでいる。この例では、析出開始電極３が絶縁層２の開口２ａより突出しているので、凸状の析出金属層４の中央部４ａの曲率半径が析出半径ｒに比べて小さくなり、周辺部４ｂの析出領域が広いので周辺部４ｂの曲率半径が析出半径ｒに比べて大きくなる。
【００４８】
図６は本発明に係る他の実施形態のマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
図６に示すように、このマイクロレンズ駒は、図５と同様に基板１に凹凸パターンを形成したものであり、基板底辺部に電析開始開口パターンである開口２ａを形成したときの電析金属析出例である。即ち、絶縁層２の開口２ａが凹凸パターンの凹部極点を含んでいる。この例では、析出開始電極３が絶縁層２の開口２ａより凹んでいるので、凸状の析出金属層４の中央部４ａの曲率半径が析出半径ｒに比べて大きくなり、周辺部４ｂの析出領域が狭いので析出半径ｒに比べて曲率半径が小さくなる。
【００４９】
また、頂点と谷の底部以外の中間部（頂点と谷との間）から電析を開始するとレンズ内に曲率半径分布を意図的に形成することができる。具体的には、凹凸の設けられた基板にレジストを塗布、開口パターンを投影露光することによって形成させる。
【００５０】
図５、図６に示したように、少なくとも表面が導電性を有する基板１の表面上に絶縁層２をパターン化し、パターン化された絶縁層２の開口２ａに露出する電析開始部から金属を電析させてマイクロレンズ形状の金型駒を形成させる方法において、マイクロレンズ形状に応じて高低差及び／又は角度を変更した凹凸パターンを基板１の表面に形成し、凹凸パターン上に絶縁層２を形成し、凹凸パターンの所望の位置に設けた絶縁層２の開口２ａから露出する基板表面の電析開始部により電析を開始する。
【００５１】
図５、図６の実施形態においては、曲率半径を制御できるパラメータは、図１では電極の高さであったが、図５では基板の凹凸パターンの高低差を変えたり、溝の角度を現在の１１０°から１５０°や９０°に変える。凹凸パターンの高低差を大きくしていくと、図１（Ｃ）のように開始電極の高さを高くした場合と同様の傾向となり、高低差を小さくしていくと開始電極を低くしていった場合と同様の傾向が得られる。溝の角度を大きくしていくと、図１（Ａ）のような曲率半径の傾向になる。図１（Ａ）のようにフラットな基板から、図５、図６のように凹凸の角度をつけていくと、開口部直上のレンズ中央部の曲率半径を小さくすることができ、従来例の問題であった開口部直上の曲率半径が大きいレンズ中央部分の曲率半径を小さくすることができる。即ち、球面にしたい場合には途中で球面に近い部分が得られる。
【００５２】
図７は他のマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
図７に示すように、このマイクロレンズ駒は、レジスト自体に凹凸を設けこれに対応した所望の位置より電析を開始した例である。即ちレジストである絶縁層２の凸状部２ｂを貫通する開口２ａから露出する析出開始電極３から電析を開始する。この例では、析出した金属が絶縁層２の開口２ａを出た後、広い空間に出るので、径方向の析出速度が遅くなり、曲率半径が析出半径ｒより小さくなる。
【００５３】
図８は他のマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
図８に示すように、このマイクロレンズ駒は、図７と同様に絶縁層２に凹凸パターンを形成したものであり、開口２ａの外側にテーパ部２ｃを形成したときの電析金属析出例である。この例では、開口２ａの外側にテーパ部２ｃを形成しているので、凸状の析出金属層４の中央部４ａの曲率半径が析出半径ｒに比べて大きくなり、周辺部４ｂの析出領域が狭いので析出半径ｒに比べて周辺部４ｂの曲率半径が大きくなる。
【００５４】
図７及び図８における絶縁層２の凹凸及び開口部は露光量の制御、例えばグレーマスクにより凹凸を設けた上で開口部のみパターン化しても良い。
【００５５】
図７、図８の形態では、絶縁層２のレジストで導電層を持つ基板１上に凹凸パターンを設け、絶縁層２の開口から露出する析出開始電極３より電析を行った。図７ではレジストを凸状に盛り上げこの中央部より電析を実施。図８は逆に谷部より電析を実施した例である。
【００５６】
図７、図８に示すように、少なくとも表面が導電性を有する基板１の表面上に絶縁層２をパターン化し、パターン化された絶縁層２の開口２ａに露出する電析開始部から金属を電析させてマイクロレンズ形状の金型駒を形成させる方法において、絶縁層２の表面にマイクロレンズ形状に応じて突出形状を変更した凹凸パターンを形成し、凹凸パターンの所望の位置に設けた開口２ａから露出する基板表面の電析開始部により電析を開始させる。
【００５７】
図９は基板凹凸を利用した電析膜の一例を基板に凹凸を設けない場合と比較して示す図であり、（Ａ）は従来の平坦な基板を用いて電析した例、（Ｂ）は基板１の凹凸パターンの凸パターン部１ａから電析した例である。図９（Ａ）と比べて、図９（Ｂ）では、析出金属層４の中央部４ａの曲率半径が小さくなり、周辺部４ｂの曲率半径が大きくなる。
【００５８】
図９に示すように、電析元開口部が平面である場合（図９（Ａ））と盛り上がっている場合（図９（Ｂ））とを比較すると、図９（Ａ）の平面からの電析ではレンズ中央部に曲率半径の大きなエリアが発生し、収差が大きくなってしまったが、図９（Ｂ）の凸パターン部１ａからの電析ではレンズ中央部の曲率半径が小さくなって収差が小さくなった。
【００５９】
図１０はマイクロレンズ駒の一例を示す図である。
図１０（Ａ）は電析元パターン（開口）を点からはじめた場合であり、図１０（Ｂ）は電析元パターン（開口）をラインからはじめた場合である。
【００６０】
図１０（Ａ）に示すように、点状の円形開口から析出金属層４を析出させることによりレンズアレイが形成できる。また、図１０（Ｂ）に示すように、ラインパターンから析出金属層４を析出させることによりレンチキュラータイプのレンズ駒が形成できる。また、図示しない楕円形開口から析出させることもできる。
【００６１】
また、図１０に一例として示すマイクロレンズ駒において、多数の開口２ａが円形開口、楕円形開口及びライン状開口のうち、１種又は複数種を組合せた開口から構成されていてもよい。
【００６２】
本発明によれば、基板１又は絶縁層２であるレジストに凹凸を設け、絶縁層の開口から露出する部分より電析を行っているので、従来の電析プロセスだけでは制御できなかった、レンズ中央部、周辺部さらにその細部に至る詳細なレンズの曲率を高精度に制御することができる。
その結果、レンズ設計に対応したレンズスクリーンやマイクロレンズを安価に供給することができる。
【００６３】
図１１は最終電析となるニッケル光沢電析を行うパルス電析の周波数を示す図である。
図１１では図１（Ｄ）に示したような最終電析となるニッケル光沢電析を初期周波数２パルス／秒〜最終的には２０パルス／秒にて光沢電析を行なった。
このように、最終電析をパルス電析にて行ない、パルス電析の周波数を電析初期から徐々に増加させているので、低応力の電析駒を形成させることができる。
【００６４】
図１２はプロジェクタの一例としての背面投影型画像表示装置の概略構成を示す図である。
図１２に示すように、この背面投影型画像表示装置は、液晶パネル及び光源からなり、画像を形成する画像形成部１１と、画像光を投影光学系１３に向けて反射するミラー１２と、拡大画像を投影する投影光学系１３と、拡大画像光をスクリーン１５の背面に向けて反射するミラー１４と、背面に投影された拡大画像を全面に表示するスクリーン１５とを備えている。
【００６５】
即ち、液晶パネル及び光源からなる画像形成部１１により形成された画像がミラー１２、１４及び投影光学系１３によりスクリーン１５の背面から投影され拡大された画像として表示される構造になっている。
【００６６】
前記スクリーン１５は入射光側、即ち背面側のフレネルレンズ１７と、フレネルレンズ１７側に向けて多数のレンズ要素が対向して配置されるスクリーンシートであるレンズシート１６とから構成されている。このスクリーンシートは例えば１辺が２ｍ程度の大きさを有している。
【００６７】
即ち、スクリーン１５は入射光側からフレネルレンズ１７、レンズの設けられたスクリーンシートであるレンズシート１６の順に配されており必要に応じて最後方（鑑賞者側）に反射防止膜を設けてある。
【００６８】
前記スクリーン１５上には画像形成部１１からの画像を拡大投影するために、スクリーン１５の中央から離れるほどスクリーン面に対して斜め方向から光が入射することとなり、これをフレネルレンズ１７によりレンズシート１６に対して垂直な方向の光へと変換している。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１、９に記載の発明によれば、基板に狙いのレンズに合わせた凹凸パターンが形成され、これより電析が進められるので、レンズ曲率半径の制御が可能となり、回転対称でない異形状のレンズ駒を形成させることができる。
【００７０】
請求項２、１０に記載の発明によれば、凹凸パターンの凸部頂点より電析を開始しているので真上から見た電析半径に対し小さな曲率半径を持ったレンズ駒の形成が可能となる。
【００７１】
請求項３、１１に記載の発明によれば、凹部極点より電析を開始しているので真上から見た電析半径に対し大きな曲率半径を持ったレンズ駒の形成が可能となる。
【００７２】
請求項４、１２に記載の発明によれば、電析元基板上に絶縁層の凹凸パターンを設け、凹凸パターンの所望の位置より電析を開始させるので、基板の凹凸と開口の位置合わせを同時に行なうことができるため、パターンずれを防ぎ、歩留まりの向上を図ることができる。
【００７３】
請求項５、１３に記載の発明によれば、電析開口パターンが円形、楕円形、ライン状、あるいはこれらの組合せであるため、球状、レンチキュラー等様々な形状に対応した金属駒を形成させることができる。
【００７４】
請求項６、１４に記載の発明によれば、２層以上の電析金属層を電析させているので、電析金属を選択することで低応力と低表面粗さを両立した金属駒形状を得ることができる。
【００７５】
請求項７、１５に記載の発明によれば、最終電析をパルス電析にて行ない、パルス電析の周波数を電析初期から徐々に増加させているので、低応力のマイクロレンズ駒を得ることができる。
【００７６】
請求項８、１６に記載の発明によれば、１次電析層を無光沢電析金属、２次電析層を光沢電析層で形成しているので、レンズ形状と低表面粗さとを両立したマイクロレンズ駒を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例のマイクロレンズ駒の形成方法を従来例と比較して示す図である。
【図２】 図１（Ｂ）のマイクロレンズ駒を用いたスタンパの製造方法を示す図である。
【図３】 図２のスタンパを用いたプラスチックレンズシートの製造方法の一例を示す図である。
【図４】 図２のスタンパを用いたプラスチックレンズシートの製造方法の他の例を示す図である。
【図５】 本発明に係るマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
【図６】 本発明に係るマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
【図７】 本発明に係るマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
【図８】 本発明に係るマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
【図９】 基板凹凸を利用した電析膜の一例を示す図である。
【図１０】 マイクロレンズ駒の一例を示す図である。
【図１１】 最終電析となるニッケル光沢電析を行うパルス電析の周波数を示す図である。
【図１２】 プロジェクタの一例としての背面投影型画像表示装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 基板
１ａ 凸パターン部
１ｂ 凹パターン部
１ｃ 開口露出部
２ 絶縁層
２ａ 開口
２ｂ 凸状部
２ｃ テーパ部
３ 析出開始電極
４ 析出金属層
４ａ 中央部
４ｂ 周辺部
５ 光沢金属層
１１ 画像形成部
１６ レンズシート
１７ フレネルレンズ
２０ マイクロレンズ駒
２１ ニッケル膜
２１ａ 酸化層
２２ スタンパ
２３ 透光性基板
２４ 紫外線硬化樹脂
２５ レンズシート
２６ シート
２７ プレス金型
ｒ 析出半径
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロレンズ駒、及び、マイクロレンズ駒形成方法に関し、光通信用カップリングレンズアレイ、デジタルカメラ、プロジェクタ、三次元ディスプレイ等に応用が可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レンズ用金型として、特開平１１−３２０５７２号公報に記載のものが知られている。このレンズ用金型は、絶縁基板上に第１の金属層を形成し、第１の金属層上に開口部を有する絶縁膜を形成し、開口部から露出した第１の金属層の部分を電極として電気メッキを行い、これにより開口部から露出した第１の金属層からメッキ金属が析出して、マイクロレンズ用金型が形成される。
また、遮蔽枠を設けて偏心マイクロレンズ用金型を形成することが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のマイクロレンズにおいては、最もレンズ利用効率の高い単位マイクロレンズ中央部の曲率制御ができないので、図９（Ａ）に示すように単位マイクロレンズの中央部分の曲率半径が析出半径より大きく、周辺部分の曲率半径が析出半径より小さくなるという問題があった。このため、収差の大きなレンズとなっていた。
また、遮蔽枠エリアがレンズとして利用されないため、光利用効率が落ちる可能性がある。
【０００４】
そこで、本発明は、遮蔽枠を設けることなく、単位マイクロレンズの中央部分の曲率半径と周辺部分の曲率半径との相対的な大きさを制御可能とすることにより、単位マイクロレンズを球面に近づけたり、意図的に非球面化することができ、単位マイクロレンズの収差が小さい、マイクロレンズ駒、マイクロレンズ駒形成方法、マイクロレンズスタンパ、マイクロレンズスタンパの製造方法、マイクロレンズ成形体、プラスチックレンズシート及びプロジェクタを提供することをその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載された発明は、少なくとも表面が導電性を有する基板の表面上に絶縁層をパターン化し、パターン化された絶縁層の開口に露出する電析開始部から金属を電析させて形成されたマイクロレンズ駒において、
前記基板の表面に形成され、前記マイクロレンズ駒により形成されるマイクロレンズ形状に応じて高低差が変更された凹凸パターンと、
該凹凸パターン上に形成された絶縁層と、
前記凹凸パターンの所望の位置に設けた前記絶縁層の開口から露出する前記基板表面の電析開始部により電析された金属層とを備えていることを特徴とするマイクロレンズ駒である。
【０００６】
請求項２に記載された発明は、前記絶縁層の開口が前記凹凸パターンの頂点を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ駒である。
【０００７】
請求項３に記載された発明は、前記絶縁層の開口が前記凹凸パターンの凹部極点を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ駒である。
【０００８】
請求項４に記載された発明は、少なくとも表面が導電性を有する基板の表面上に絶縁層をパターン化し、パターン化された絶縁層の開口に露出する電析開始部から金属を電析させて形成されたマイクロレンズ駒において、
前記絶縁層の表面に形成された凹凸パターンと、該凹凸パターンの所望の位置に設けた開口と、該開口から露出する前記基板表面の電析開始部により電析されているマイクロレンズ形状の金属層とを備えていることを特徴とするマイクロレンズ駒である。
【０００９】
請求項５に記載された発明は、前記開口が円形開口、楕円形開口及びライン状開口のうち、１種又は複数種の組合せの開口から構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒である。
【００１０】
請求項６に記載された発明は、前記電析した金属層の表面に、更に金属層が電析されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒である。
【００１１】
請求項７に記載された発明は、最外側の金属層が、パルス電析の周波数を電析初期から徐々に増加させて電析されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒である。
【００１２】
請求項８に記載された発明は、内側の金属層が無光沢電析金属層であり、且つ最外側の金属層が光沢電析層であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒である。
【００１３】
請求項９に記載された発明は、少なくとも表面が導電性を有する基板の表面上に絶縁層をパターン化し、パターン化された絶縁層の開口に露出する電析開始部から金属を電析させてマイクロレンズ形状の金型駒を形成させる方法において、
前記マイクロレンズ形状に応じて高低差を変更した凹凸パターンを前記基板の表面に形 成し、
前記凹凸パターン上に絶縁層を形成し、
前記凹凸パターンの所望の位置に設けた前記絶縁層の開口から露出する前記基板表面の電析開始部により電析を開始することを特徴とするマイクロレンズ駒形成方法である。
【００１４】
請求項１０に記載された発明は、前記絶縁層の開口が前記凹凸パターンの頂点を含むことを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズ駒形成方法である。
【００１５】
請求項１１に記載された発明は、前記絶縁層の開口が前記凹凸パターンの凹部極点を含むことを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズ駒形成方法である。
【００１６】
請求項１２に記載された発明は、少なくとも表面が導電性を有する基板の表面上に絶縁層をパターン化し、パターン化された絶縁層の開口に露出する電析開始部から金属を電析させてマイクロレンズ形状の金型駒を形成させる方法において、
前記絶縁層の表面に前記マイクロレンズ形状に応じて突出形状を変更した凹凸パターンを形成し、該凹凸パターンの所望の位置に設けた開口から露出する前記基板表面の電析開始部により電析を開始させることを特徴とするマイクロレンズ駒形成方法である。
【００１７】
請求項１３に記載された発明は、前記開口が円形開口、楕円形開口及びライン状開口のうち、１種又は複数種の組合せの開口から構成されていることを特徴とする請求項９〜１２の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒形成方法である。
【００１８】
請求項１４に記載された発明は、前記電析した金属層の表面に、更に金属層を電析させることを特徴とする請求項９〜１３の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒形成方法である。
【００１９】
請求項１５に記載された発明は、最外側の金属層の最終電析をパルス電析にて行ない、パルス電析の周波数を電析初期から徐々に増加させていくことを特徴とする請求項９〜１４の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒形成方法である。
【００２０】
請求項１６に記載された発明は、内側の金属層が無光沢電析金属層であり、且つ最外側の金属層が光沢電析層であることを特徴とする請求項９〜１５の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒形成方法である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１はマイクロレンズ駒の形成方法を従来例と比較して示す図であり、（Ａ）は従来例マイクロレンズ駒の断面図、（Ｂ）は析出開始電極を設けた参考例のマイクロレンズ駒の断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の析出開始電極より長い析出開始電極を設けた形態のマイクロレンズ駒の断面図、（Ｄ）は（Ｃ）のマイクロレンズ駒の析出金属層の外周に光沢金属層を設けたマイクロレンズ駒の断面図である。
【００２７】
図１（Ａ）に示すように、従来例のマイクロレンズ駒は、少なくとも表面が導電性を有する基板１の表面上に絶縁層２がパターン化され、絶縁層２の開口２ａから電析開始部となる開口露出部１ｃが露出され、開口露出部１ｃから金属をレンズ形状に電析させた析出金属層４を設けて形成されている。前記基板１は金属板、ガラス板の表面に金属をスパッタしたもの等の少なくとも表面が導電性を有していればよい。この従来例のマイクロレンズ駒は、図９（Ａ）に示すように、析出金属層４の中央部の曲率半径が析出金属層４の半径である析出半径ｒより大きくなり、収差が大きくなってしまうという問題があった。
【００２８】
そこで、図１（Ｂ）に示すように、開口２ａ内に円柱状の析出開始電極３を設けて絶縁層２より突出させ、析出開始電極３を電析開始部として電析することにより、析出金属層４の中央部４ａの曲率半径を小さくすることができる。前記円柱状の析出開始電極３を形成するには、例えば厚いレジスト膜のパターニングにより開始電極部を形成し、之より電析にてレジスト表面付近まで電析した後、レジストをハーフエッチングし、突出した開始電極とする。
【００２９】
また、図１（Ｃ）に示すように、開口２ａ内に円柱状の析出開始電極３を図１（Ｂ）の析出開始電極３より高く突出させ、析出開始電極３を電析開始部として電析することにより、析出金属層４の中央部４ａの曲率半径を図１（Ｂ）の析出金属層４の中央部４ａの曲率半径より小さくすることができる。即ち、析出開始電極３の高さに応じて析出金属層４の中央部４ａの曲率半径が小さくなるように制御することができる。これにより、析出開始電極３の高さを適宜調整することにより、析出金属層４の中央部の曲率半径が析出金属層４の半径である析出半径ｒと同一とすることができ、収差を小さくすることができる。また、収差補正上の必要に応じて、析出開始電極３の高さを高くすることにより、意図的に析出半径ｒの曲率半径より中央部４ａの曲率半径が小さい非球面形状とすることもできる。
【００３０】
このように、少なくとも表面が導電性を有する基板１の表面上に絶縁層２をパターン化し、パターン化された絶縁層２の開口２ａに露出する電析開始部から金属を電析させてマイクロレンズ形状の金型駒を形成させる方法において、開口２ａから露出する電析開始部に電析開始電極３を設け、マイクロレンズ形状に応じて電析開始電極３を絶縁層２より突出させ、絶縁層２より突出している電析開始電極３により金属を電析させる。
【００３１】
即ち、図１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、前記絶縁膜である絶縁層２の開口２ａの出口位置と電析開始部との相対的な位置を変えて曲率半径を制御することにより、析出金属半径（析出半径ｒ）に比べて同等あるいは小さい曲率半径を有するマイクロレンズ形状を形成することができる。
【００３２】
図１（Ｄ）に示すように、第一ステップとして析出金属層４を銅で形成させ、第二ステップとして、ニッケル光沢膜で析出金属層４を覆って光沢金属層５を形成している。無光沢電析金属層である銅メッキは内部応力が少ないコア形状を形成させるにことができる。また二層目の光沢電析層であるニッケルは耐食性に優れ鏡面状態を得やすい。
例えば第一次電析金属浴組成を硫酸銅浴、二次の電析浴組成をワット浴を用いた。
【００３３】
次に本発明におけるスタンパの製造方法の説明を行う。図２は図１（Ｂ）のマイクロレンズ駒を用いたスタンパの製造方法の一例を示す図である。なお、後述する他の実施形態のマイクロレンズ駒を用いても同様にスタンパを製造することができる。
【００３４】
図２に一連のプロセスを示す。図２（Ａ）に示すように、上述した方法により作製したマイクロレンズ駒２０を金型マスターとして用意し、図２（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ駒２０の表面にスパッタリングによりニッケル膜２１を形成する。
【００３５】
次にニッケル膜２１が形成されたマイクロレンズ駒２０のニッケル膜２１の表面に剥離処理を行う。剥離処理は酸素濃度が２１％以上の雰囲気中で、図２（Ｃ）に示すように紫外線ＵＶを照射する。紫外線ＵＶの照射は３０分以上さらに好ましくは６０分以上の照射を行う。
【００３６】
この処理により雰囲気中の酸素の一部が紫外線の光子エネルギーにより分解しオゾンとなりマイクロレンズ駒２０の表面にごく薄い酸化層２１ａを形成する。この層がマイクロレンズ駒２０とこの後行う電析で形成されるスタンパ２２との剥離界面となりマイクロレンズ駒２０とスタンパ２２との剥離が容易となる。
【００３７】
他の剥離処理法としては極薄膜で機能する弗素系の離型剤を塗布し１８０℃程度の高温で３０分加熱した後に弗素系の溶媒で余分な離型剤を除去することにより剥離層を形成する。形成された離型層は数分子層程度の厚さであり導電性を損なうことなく剥離機能を有する。
【００３８】
次に図２（Ｄ）に示すように、これら処理を施したマイクロレンズ駒２０を陰極としてスルファミン酸ニッケル浴中で厚さ１００μｍ以上のニッケル電析を行う。続いて、図２（Ｅ）に示すように、マイクロレンズ駒２０と電析されたニッケル膜とを剥離することでスタンパ２２を得ることができる。
【００３９】
マイクロレンズ駒２０において、レンズ形状をなす半球状の部分と基板１とはフォトレジスト被膜である絶縁層２の開口２ａを介して接続しているのみであり、その開口２ａはレンズ径に対して高々１／５程度しかない。従って上述したような剥離処理を確実に行わないとレンズ形状部はマイクロレンズ駒２０側ではなくスタンパ２２となるべきニッケル膜側に取り込まれてしまい欠陥となる。また、この欠陥の発生はマイクロレンズ駒２０の表面粗さにも関係しており表面粗さＲａが２００ｎｍ以上では欠陥の発生が多くこの点からもマイクロレンズ駒２０表面の表面粗さＲａが２００ｎｍ未満の滑らかさであることが必要とされる。
【００４０】
図３は本発明に係るプラスチックレンズシートの製造方法の一例を示す図である。
図３に示すように、図２で得られたスタンパ２２を用いて透光性基板２３との間にエネルギー硬化樹脂である紫外線硬化樹脂２４を充填し透光性基板２３側から紫外線ＵＶを照射することによりスタンパ２２と凹凸反転したレンズ形状を基板表面に設けたマイクロレンズ成形体の一例としてのレンズシートを作製することができる。作製するレンズシートが大きい場合にはステップアンドリピートで作製することができる。
【００４１】
また、エネルギー硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂の代わりに熱硬化樹脂を用い、紫外線の代わりに加熱して硬化するようにしてもよい。また、エネルギー硬化樹脂として、紫外線硬化樹脂の代わりに電子線硬化樹脂を用い、紫外線の代わりに電子線で硬化するようにしてもよい。
【００４２】
図４は図２のスタンパを用いたプラスチックレンズシートの製造方法の他の例を示す図である。
先ず、図４（Ａ）に示すように、スタンパ２２と、熱可塑性の透光性材料からなる透光性基板であるシート２６と、成形面が平面のプレス金型２７とを用意する。
【００４３】
次に、図４（Ｂ）に示すように、スタンパ２２とシート２６の両方もしくはいずれか一方をシート２６の軟化温度以上まで加熱し、スタンパ２２とシート２６とを加圧プレスする。さらに、スタンパ２２を押し当て加圧した状態で全体を軟化温度以下になるまで保持する。
【００４４】
次に図４（Ｃ）に示すように、スタンパ２２及びプレス金型２７とシートとを剥離して、スタンパ２２と凹凸反転したレンズ形状を有するマイクロレンズ成形体としてのレンズシート２５を得ることができる。
熱可塑性の透光性材料として、例えば、ポリカーボネート樹脂、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、アクリル等を使用することができる。
【００４５】
なお、このようなレンズシート２５の成型にスタンパ２２を用いるに先立ってスタンパ表面に弗素系の膜を形成しておくことにより転写体であるレンズシート２５とスタンパ２２との分離が容易になりスタンパ２２の長寿命化をはかることができる。作製するレンズシートが大きい場合（例えば一辺が２ｍ）は、ステップアンドリピートで作製することができる。
【００４６】
以上のようなレンズシートは、光通信用カップリングレンズアレイとして用いて、１００個位のマイクロレンズをつなぐジャンクション（接続）の部分に使うことができる。また、デジタルカメラに用いる場合にはＣＣＤの前に集光用のシートとして使用する。また、レンズシートを３枚重ねて位置合わせすることにより、三次元ディスプレイとしても使用できる。
【００４７】
図５は本発明に係る実施形態のマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
図５に示すように、このマイクロレンズ駒は、基板１に凹凸パターンを形成したものであり、基板頂点部に電析開始開口パターンである開口２ａを形成したときの電析金属析出例である。即ち、絶縁層２の開口２ａが凹凸パターンの頂点を含んでいる。この例では、析出開始電極３が絶縁層２の開口２ａより突出しているので、凸状の析出金属層４の中央部４ａの曲率半径が析出半径ｒに比べて小さくなり、周辺部４ｂの析出領域が広いので周辺部４ｂの曲率半径が析出半径ｒに比べて大きくなる。
【００４８】
図６は本発明に係る他の実施形態のマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
図６に示すように、このマイクロレンズ駒は、図５と同様に基板１に凹凸パターンを形成したものであり、基板底辺部に電析開始開口パターンである開口２ａを形成したときの電析金属析出例である。即ち、絶縁層２の開口２ａが凹凸パターンの凹部極点を含んでいる。この例では、析出開始電極３が絶縁層２の開口２ａより凹んでいるので、凸状の析出金属層４の中央部４ａの曲率半径が析出半径ｒに比べて大きくなり、周辺部４ｂの析出領域が狭いので析出半径ｒに比べて曲率半径が小さくなる。
【００４９】
また、頂点と谷の底部以外の中間部（頂点と谷との間）から電析を開始するとレンズ内に曲率半径分布を意図的に形成することができる。具体的には、凹凸の設けられた基板にレジストを塗布、開口パターンを投影露光することによって形成させる。
【００５０】
図５、図６に示したように、少なくとも表面が導電性を有する基板１の表面上に絶縁層２をパターン化し、パターン化された絶縁層２の開口２ａに露出する電析開始部から金属を電析させてマイクロレンズ形状の金型駒を形成させる方法において、マイクロレンズ形状に応じて高低差及び／又は角度を変更した凹凸パターンを基板１の表面に形成し、凹凸パターン上に絶縁層２を形成し、凹凸パターンの所望の位置に設けた絶縁層２の開口２ａから露出する基板表面の電析開始部により電析を開始する。
【００５１】
図５、図６の実施形態においては、曲率半径を制御できるパラメータは、図１では電極の高さであったが、図５では基板の凹凸パターンの高低差を変えたり、溝の角度を現在の１１０°から１５０°や９０°に変える。凹凸パターンの高低差を大きくしていくと、図１（Ｃ）のように開始電極の高さを高くした場合と同様の傾向となり、高低差を小さくしていくと開始電極を低くしていった場合と同様の傾向が得られる。溝の角度を大きくしていくと、図１（Ａ）のような曲率半径の傾向になる。図１（Ａ）のようにフラットな基板から、図５、図６のように凹凸の角度をつけていくと、開口部直上のレンズ中央部の曲率半径を小さくすることができ、従来例の問題であった開口部直上の曲率半径が大きいレンズ中央部分の曲率半径を小さくすることができる。即ち、球面にしたい場合には途中で球面に近い部分が得られる。
【００５２】
図７は他のマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
図７に示すように、このマイクロレンズ駒は、レジスト自体に凹凸を設けこれに対応した所望の位置より電析を開始した例である。即ちレジストである絶縁層２の凸状部２ｂを貫通する開口２ａから露出する析出開始電極３から電析を開始する。この例では、析出した金属が絶縁層２の開口２ａを出た後、広い空間に出るので、径方向の析出速度が遅くなり、曲率半径が析出半径ｒより小さくなる。
【００５３】
図８は他のマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
図８に示すように、このマイクロレンズ駒は、図７と同様に絶縁層２に凹凸パターンを形成したものであり、開口２ａの外側にテーパ部２ｃを形成したときの電析金属析出例である。この例では、開口２ａの外側にテーパ部２ｃを形成しているので、凸状の析出金属層４の中央部４ａの曲率半径が析出半径ｒに比べて大きくなり、周辺部４ｂの析出領域が狭いので析出半径ｒに比べて周辺部４ｂの曲率半径が大きくなる。
【００５４】
図７及び図８における絶縁層２の凹凸及び開口部は露光量の制御、例えばグレーマスクにより凹凸を設けた上で開口部のみパターン化しても良い。
【００５５】
図７、図８の形態では、絶縁層２のレジストで導電層を持つ基板１上に凹凸パターンを設け、絶縁層２の開口から露出する析出開始電極３より電析を行った。図７ではレジストを凸状に盛り上げこの中央部より電析を実施。図８は逆に谷部より電析を実施した例である。
【００５６】
図７、図８に示すように、少なくとも表面が導電性を有する基板１の表面上に絶縁層２をパターン化し、パターン化された絶縁層２の開口２ａに露出する電析開始部から金属を電析させてマイクロレンズ形状の金型駒を形成させる方法において、絶縁層２の表面にマイクロレンズ形状に応じて突出形状を変更した凹凸パターンを形成し、凹凸パターンの所望の位置に設けた開口２ａから露出する基板表面の電析開始部により電析を開始させる。
【００５７】
図９は基板凹凸を利用した電析膜の一例を基板に凹凸を設けない場合と比較して示す図であり、（Ａ）は従来の平坦な基板を用いて電析した例、（Ｂ）は基板１の凹凸パターンの凸パターン部１ａから電析した例である。図９（Ａ）と比べて、図９（Ｂ）では、析出金属層４の中央部４ａの曲率半径が小さくなり、周辺部４ｂの曲率半径が大きくなる。
【００５８】
図９に示すように、電析元開口部が平面である場合（図９（Ａ））と盛り上がっている場合（図９（Ｂ））とを比較すると、図９（Ａ）の平面からの電析ではレンズ中央部に曲率半径の大きなエリアが発生し、収差が大きくなってしまったが、図９（Ｂ）の凸パターン部１ａからの電析ではレンズ中央部の曲率半径が小さくなって収差が小さくなった。
【００５９】
図１０はマイクロレンズ駒の一例を示す図である。
図１０（Ａ）は電析元パターン（開口）を点からはじめた場合であり、図１０（Ｂ）は電析元パターン（開口）をラインからはじめた場合である。
【００６０】
図１０（Ａ）に示すように、点状の円形開口から析出金属層４を析出させることによりレンズアレイが形成できる。また、図１０（Ｂ）に示すように、ラインパターンから析出金属層４を析出させることによりレンチキュラータイプのレンズ駒が形成できる。また、図示しない楕円形開口から析出させることもできる。
【００６１】
また、図１０に一例として示すマイクロレンズ駒において、多数の開口２ａが円形開口、楕円形開口及びライン状開口のうち、１種又は複数種を組合せた開口から構成されていてもよい。
【００６２】
本発明によれば、基板１又は絶縁層２であるレジストに凹凸を設け、絶縁層の開口から露出する部分より電析を行っているので、従来の電析プロセスだけでは制御できなかった、レンズ中央部、周辺部さらにその細部に至る詳細なレンズの曲率を高精度に制御することができる。
その結果、レンズ設計に対応したレンズスクリーンやマイクロレンズを安価に供給することができる。
【００６３】
図１１は最終電析となるニッケル光沢電析を行うパルス電析の周波数を示す図である。
図１１では図１（Ｄ）に示したような最終電析となるニッケル光沢電析を初期周波数２パルス／秒〜最終的には２０パルス／秒にて光沢電析を行なった。
このように、最終電析をパルス電析にて行ない、パルス電析の周波数を電析初期から徐々に増加させているので、低応力の電析駒を形成させることができる。
【００６４】
図１２はプロジェクタの一例としての背面投影型画像表示装置の概略構成を示す図である。
図１２に示すように、この背面投影型画像表示装置は、液晶パネル及び光源からなり、画像を形成する画像形成部１１と、画像光を投影光学系１３に向けて反射するミラー１２と、拡大画像を投影する投影光学系１３と、拡大画像光をスクリーン１５の背面に向けて反射するミラー１４と、背面に投影された拡大画像を全面に表示するスクリーン１５とを備えている。
【００６５】
即ち、液晶パネル及び光源からなる画像形成部１１により形成された画像がミラー１２、１４及び投影光学系１３によりスクリーン１５の背面から投影され拡大された画像として表示される構造になっている。
【００６６】
前記スクリーン１５は入射光側、即ち背面側のフレネルレンズ１７と、フレネルレンズ１７側に向けて多数のレンズ要素が対向して配置されるスクリーンシートであるレンズシート１６とから構成されている。このスクリーンシートは例えば１辺が２ｍ程度の大きさを有している。
【００６７】
即ち、スクリーン１５は入射光側からフレネルレンズ１７、レンズの設けられたスクリーンシートであるレンズシート１６の順に配されており必要に応じて最後方（鑑賞者側）に反射防止膜を設けてある。
【００６８】
前記スクリーン１５上には画像形成部１１からの画像を拡大投影するために、スクリーン１５の中央から離れるほどスクリーン面に対して斜め方向から光が入射することとなり、これをフレネルレンズ１７によりレンズシート１６に対して垂直な方向の光へと変換している。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００６９】
【発明の効果】
請求項１、９に記載の発明によれば、基板に狙いのレンズに合わせた凹凸パターンが形成され、これより電析が進められるので、レンズ曲率半径の制御が可能となり、回転対称でない異形状のレンズ駒を形成させることができる。
【００７０】
請求項２、１０に記載の発明によれば、凹凸パターンの凸部頂点より電析を開始しているので真上から見た電析半径に対し小さな曲率半径を持ったレンズ駒の形成が可能となる。
【００７１】
請求項３、１１に記載の発明によれば、凹部極点より電析を開始しているので真上から見た電析半径に対し大きな曲率半径を持ったレンズ駒の形成が可能となる。
【００７２】
請求項４、１２に記載の発明によれば、電析元基板上に絶縁層の凹凸パターンを設け、凹凸パターンの所望の位置より電析を開始させるので、基板の凹凸と開口の位置合わせを同時に行なうことができるため、パターンずれを防ぎ、歩留まりの向上を図ることができる。
【００７３】
請求項５、１３に記載の発明によれば、電析開口パターンが円形、楕円形、ライン状、あるいはこれらの組合せであるため、球状、レンチキュラー等様々な形状に対応した金属駒を形成させることができる。
【００７４】
請求項６、１４に記載の発明によれば、２層以上の電析金属層を電析させているので、電析金属を選択することで低応力と低表面粗さを両立した金属駒形状を得ることができる。
【００７５】
請求項７、１５に記載の発明によれば、最終電析をパルス電析にて行ない、パルス電析の周波数を電析初期から徐々に増加させているので、低応力のマイクロレンズ駒を得ることができる。
【００７６】
請求項８、１６に記載の発明によれば、１次電析層を無光沢電析金属、２次電析層を光沢電析層で形成しているので、レンズ形状と低表面粗さとを両立したマイクロレンズ駒を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例のマイクロレンズ駒の形成方法を従来例と比較して示す図である。
【図２】 図１（Ｂ）のマイクロレンズ駒を用いたスタンパの製造方法を示す図である。
【図３】 図２のスタンパを用いたプラスチックレンズシートの製造方法の一例を示す図である。
【図４】 図２のスタンパを用いたプラスチックレンズシートの製造方法の他の例を示す図である。
【図５】 本発明に係るマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
【図６】 本発明に係るマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
【図７】 本発明に係るマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
【図８】 本発明に係るマイクロレンズ駒の形成方法を示す図である。
【図９】 基板凹凸を利用した電析膜の一例を示す図である。
【図１０】 マイクロレンズ駒の一例を示す図である。
【図１１】 最終電析となるニッケル光沢電析を行うパルス電析の周波数を示す図である。
【図１２】 プロジェクタの一例としての背面投影型画像表示装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 基板
１ａ 凸パターン部
１ｂ 凹パターン部
１ｃ 開口露出部
２ 絶縁層
２ａ 開口
２ｂ 凸状部
２ｃ テーパ部
３ 析出開始電極
４ 析出金属層
４ａ 中央部
４ｂ 周辺部
５ 光沢金属層
１１ 画像形成部
１６ レンズシート
１７ フレネルレンズ
２０ マイクロレンズ駒
２１ ニッケル膜
２１ａ 酸化層
２２ スタンパ
２３ 透光性基板
２４ 紫外線硬化樹脂
２５ レンズシート
２６ シート
２７ プレス金型
ｒ 析出半径
Claims (16)
- 少なくとも表面が導電性を有する基板の表面上に絶縁層をパターン化し、パターン化された絶縁層の開口に露出する電析開始部から金属を電析させて形成されたマイクロレンズ駒において、
前記基板の表面に形成され、前記マイクロレンズ駒により形成されるマイクロレンズ形状に応じて高低差が変更された凹凸パターンと、
該凹凸パターン上に形成された絶縁層と、
前記凹凸パターンの所望の位置に設けた前記絶縁層の開口から露出する前記基板表面の電析開始部により電析された金属層とを備えていることを特徴とするマイクロレンズ駒。 - 前記絶縁層の開口が前記凹凸パターンの頂点を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ駒。
- 前記絶縁層の開口が前記凹凸パターンの凹部極点を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズ駒。
- 少なくとも表面が導電性を有する基板の表面上に絶縁層をパターン化し、パターン化された絶縁層の開口に露出する電析開始部から金属を電析させて形成されたマイクロレンズ駒において、
前記絶縁層の表面に形成された凹凸パターンと、該凹凸パターンの所望の位置に設けた開口と、該開口から露出する前記基板表面の電析開始部により電析されているマイクロレンズ形状の金属層とを備えていることを特徴とするマイクロレンズ駒。 - 前記開口が円形開口、楕円形開口及びライン状開口のうち、１種又は複数種の組合せの開口から構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒。
- 前記電析した金属層の表面に、更に金属層が電析されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒。
- 最外側の金属層が、パルス電析の周波数を電析初期から徐々に増加させて電析されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒。
- 内側の金属層が無光沢電析金属層であり、且つ最外側の金属層が光沢電析層であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒。
- 少なくとも表面が導電性を有する基板の表面上に絶縁層をパターン化し、パターン化された絶縁層の開口に露出する電析開始部から金属を電析させてマイクロレンズ形状の金型駒を形成させる方法において、
前記マイクロレンズ形状に応じて高低差を変更した凹凸パターンを前記基板の表面に形成し、
前記凹凸パターン上に絶縁層を形成し、
前記凹凸パターンの所望の位置に設けた前記絶縁層の開口から露出する前記基板表面の電析開始部により電析を開始することを特徴とするマイクロレンズ駒形成方法。 - 前記絶縁層の開口が前記凹凸パターンの頂点を含むことを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズ駒形成方法。
- 前記絶縁層の開口が前記凹凸パターンの凹部極点を含むことを特徴とする請求項９に記載のマイクロレンズ駒形成方法。
- 少なくとも表面が導電性を有する基板の表面上に絶縁層をパターン化し、パターン化された絶縁層の開口に露出する電析開始部から金属を電析させてマイクロレンズ形状の金型駒を形成させる方法において、
前記絶縁層の表面に前記マイクロレンズ形状に応じて突出形状を変更した凹凸パターンを形成し、該凹凸パターンの所望の位置に設けた開口から露出する前記基板表面の電析開始部により電析を開始させることを特徴とするマイクロレンズ駒形成方法。 - 前記開口が円形開口、楕円形開口及びライン状開口のうち、１種又は複数種の組合せの開口から構成されていることを特徴とする請求項９〜１２の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒形成方法。
- 前記電析した金属層の表面に、更に金属層を電析させることを特徴とする請求項９〜１３の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒形成方法。
- 最外側の金属層の最終電析をパルス電析にて行ない、パルス電析の周波数を電析初期から徐々に増加させていくことを特徴とする請求項９〜１４の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒形成方法。
- 内側の金属層が無光沢電析金属層であり、且つ最外側の金属層が光沢電析層であることを特徴とする請求項９〜１５の何れか１項に記載のマイクロレンズ駒形成方法。
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