JP4226061B1 - 光学部品の製造方法、型の製造方法、光学部品製造装置、及び型製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】造形装置10は、光硬化性樹脂と、この光硬化性樹脂に光学部品部404、及び凸部406を形成するための形状を有する第1の転写体102とを互いに接触させ、光硬化性樹脂を第1の転写体102にならって変形させる変形工程と、変形した光硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、光硬化性樹脂と第1の転写体102とを互いに離間させる離間工程とを有し、光硬化性樹脂に第1の転写体102の形状を転写する転写工程を複数回繰り返してレンズアレイ402を製造する。
【選択図】図2
Description
を有する型製造装置にある。
図1には、本発明の第1の実施形態に係る造形装置10が示されている。
造形装置10は、光学部品を製造する光学部品製造装置として用いられるとともに、型を製造する型製造装置として用いられる。また、造形装置10では、光学部品を製造する光学部品の製造方法に用いられるとともに、型を製造する型の製造方法に用いられる。
可動台24は、下側に突出した形状の突出部25が形成された下側部分26と、下側部分26の上側に位置する上側部分27とからなり、突出部25が基台12の上向きの面12aに形成されたy軸方向の溝(不図示)に嵌め込まれるように基台12に取り付けられている。このため、y軸方向の溝にガイドされ、可動台24は、面12a上でy軸方向に移動可能となっている。突出部25には、送りネジ28が噛み合っている。送りねじ28は、軸の方向(長手方向)がy軸方向となるように、軸受30、30を用いて基台12に回動自在に支持されている。送りネジ28の図1における左端部には、基台12に固定されたy軸モータ32が連結されている。したがって、y軸モータ32を回転させることで、送りネジ28を介して突出部25に駆動が伝達され、可動台24がy軸方向に移動する。可動台をy軸のいずれの方向に移動させるかは、y軸モータ32の回転方向を制御することで決することができる。
第1の転写体102は、支持部47に着脱することができるため、第1の転写体102に替えて、支持部47に他の転写体を装着することが可能である。
第1の転写体102は、例えば金属からなり、図2に示されるように、略円筒形状の本体部104を有し、本体部104の底面106が転写部として用いられる。底面106の略中央部には、光硬化性樹脂に、例えばレンズ部等の後述する光学部品部404(図8参照)を形成するために用いられる光学部品部形成部108が、下向きに突出するように設けられている。光学部品部形成部108の底面110は、例えば球面又は非球面からなり、この球面等は、第1の転写体102を、例えば切削、研磨する等、機械的に加工することにより形成される。底面110の形状が、光硬化性樹脂に転写されて、光硬化性樹脂に底面110の反対形状を有する光学部品部404が形成される。
凹部112は、それぞれが光学部品部形成部108から離間した位置に設けられていて、略円形からなる底面106に、例えば中心からの角度が120度となるように、等間隔に配置されいている。凹部112は、3個以上形成されることが望ましく、この実施形態では3個の凹部112が形成されているが、例えば、4個の凹部112を形成しても良い。
先述のように、支持部47(図1参照)には、転写体を着脱することができ、支持部47に第1の転写体102を装着することに替えて、支持部47に他の転写体を装着することができる。図3に示す第2の転写体122は、転写体102に替えて、支持部47に装着することができる転写体の一つである。
図4に示されるように、ウエハWは、基板W1の上方に、保持板W2が重ねられた構造をしている。基板W1は、例えば光が透過することができる材料であるガラスからなり、その厚さt1は、例えば400μである。
保持板W2は、例えば液体からなり、流動性が高い硬化前の光硬化性樹脂を所定の位置に保持するために用いられ、例えばシリコンからなり、その厚さt2は、例えば725μであり、上方から下方に貫通する貫通孔hが複数形成されている。それぞれの貫通孔hは、例えば、上方から下方に向かって狭くなるすり鉢形状をしている。
また、基板W1の互いに隣り合う貫通孔hの間の位置には、例えば基板W1の内部にスクライブ層(刻み部)Sが形成されている。基板W1のスクライブ層Sが形成された位置は、他の部分よりも強度が弱いため、基板W1を分割する場合に、基板W1はスクライブ層Sにそって分割される。
この状態で、光照射装置60を用いて光硬化樹脂の、底面106に接触した位置、及びその周辺に光を照射すると、光硬化性樹脂が硬化して転写体102の底面106の形状が光硬化樹脂へと転写される。そして、光硬化性樹脂が硬化した後、第1の転写体102は、図2に二点鎖線で示されるようにウエハWから離間し、図2中に矢印で示されるように、例えば、硬化した樹脂を保持する貫通孔hの隣の貫通孔hに保持された未硬化の樹脂に接するように移動する。
先述の実施形態に係るウエハWは、基板W1と保持板W2が積層されるようになっていたが、この第1の変形例に係る基板W1は、保持板W2だけからなる。第1の変形例に係る基板W1を用いる場合は、貫通孔hの少なくとも1つを下方から塞ぐように、第1の転写体102を保持板W2に対して下方から接触させ、下方から塞がれた貫通孔hに上方から光硬化性樹脂を供給し、貫通孔hに供給された光硬化性樹脂に上方から光を照射することができるように、造形装置10の構成を変更することを要する。尚、先述の実施形態に係るウエハWと同一部分については、図5に同一番号を付して説明を省略する。
先述の実施形態に係るウエハWは、基板W1と保持板W2とが積層されるようになっていたのに対して、この第2の変形例では、ウエハWは、保持板W2を有せず、基板W1からなる。すなわち、この第2の変形例では、光硬化性樹脂は、保持板W2等に保持されることなく、基板W1に塗布されるのみである。
尚、先述の実施形態に係るウエハWと同一部分については、図6に同一番号を付して説明を省略する。
第2の転写体122は、第1の転写体102と同様に、光硬化性樹脂が塗布されたウエハWに少なくとも底面126が接触するように接触し、光照射装置60による光の照射で硬化性樹脂が硬化した後、図7に二点鎖線で示されるようにウエハWから離間し、図7中に矢印で示されるように、例えば、硬化した樹脂を保持する貫通孔hの隣の貫通孔hに保持された未硬化の樹脂に接するように移動する。
レンズアレイ402は、保持板W2を有せず基板W1のみからなるウエハWを用いて製造されるものであり、光学部品として用いられ、レンズからなる光学部品部404と、凸部406とを、それぞれ複数個有している。凸部406は、光学部品部404から離間した位置に形成され、1つの光学部品部404の周囲に、例えば3個が、中心からの角度が120度となるように等間隔に配置されている。
レンズアレイ352は、例えば、レンズアレイ402に接合される接合物として用いられ、レンズアレイ402と同様に保持板W2を有せず基板W1のみからなるウエハWを用いて製造されるものであり、レンズからなる光学部品部354を複数有する。但し、レンズアレイ402に形成されていた凸部406は形成されていない。
レンズアレイ352とレンズアレイ402との接合の詳細については、後述する。
図9に示されるように、制御装置200は、検知装置72で撮影された画像を認識する画像認識装置202を介して検知装置72からの出力が入力される主制御部204を有する。主制御部204は、モータ制御回路206を制御することで、y軸モータ32、x軸モータ56、支持部材用z軸モータ64、及びθ軸モータ34を制御する。また、主制御部204は、光源駆動回路208を制御することで光源70を制御する。また、主制御部204は、モータ制御回路210を制御することで検知装置用z軸モータ80を制御する。また、主制御部204は、バルブ駆動回路212を制御することで、バルブ38を制御する。また、主制御部204は、駆動源制御回路214を制御することで、駆動源18を制御する。
一連の工程がスタートするに先立ち、支持部47に装着される転写体として、第1の転写体102が装着されていることの確認がなされる。
一連の工程がスタートすると、ステップS100で、支持台14にウエハWを載置する載置工程が実行される。次のステップS200では、ウエハWに光硬化性樹脂を塗布する光硬化性樹脂塗布工程が実行される。光硬化樹脂塗布工程では、主制御部204は、バルブ駆動回路212を制御して、バルブ38を予め定められた時間、開いた状態とし、ウエハWの表面に光硬化性樹脂を供給させる。光硬化性樹脂の供給が完了した後、主制御部204は、駆動源制御回路214を制御して駆動源18を予め定められた時間、駆動させる。駆動源18が駆動することで、支持台14が回転し、支持台14に載置されたウエハWに供給された光硬化性樹脂が、遠心力によってウエハWの表面に略均一に拡散した状態となる。
転写工程がスタートすると、ステップS302でウエハWに塗布された光硬化性樹脂を、第1の転写体102に形成された転写形状にならって変形させる変形工程が実行される。すなわち、ステップS302では、主制御部204は、モータ制御回路206を制御して、y軸モータ32、x軸モータ56、支持部材用z軸モータ64、及びθ軸モータ34を駆動させ、ウエハWに塗布された光硬化性樹脂の所定の位置と第1の転写体102とが接触し、光硬化性材料を変形させるように、第1の転写体102及び支持台14の少なくとも一方を移動させる。
また、先述のように、それぞれのレンズアレイのウエハWにスクライブ層S(図4参照)を形成しておけば、接合レンズアレイ452の分割が容易となる。
図12(c)には、接合レンズアレイ452を分割することにより製造されたレンズ470が示されている。
また、レンズアレイ352、レンズアレイ402は、分割することなくレンズアレイとして利用することができ、接合レンズアレイ452は、分割することなく接合レンズアレイとして用いることができる、
カメラ550は、レンズ470に、受光素子552が装着されることにより製造される。受光素子552は、例えばCOMSセンサからなり、フォトダイオード領域554を有していて、入力された光を電気的信号に変換することによって映像を記録するために用いられる素子である。受光素子552としては、COMSセンサに替えて、例えばCCDセンサ等を用いることもできる。
カメラ550の上方から光が入射されると、光は、レンズ470において収束するように屈折し、フォトダイオード領域554へと入射され、入射された光がフォトダイオード領域554によって電気的信号に変換される。
具体的には、2個のレンズアレイ402、402と、レンズアレイ352とが接合された図12(b)に示される接合レンズアレイ452の断面図が示されている。
図14に示されるように、最も下側に配置されるレンズアレイ402(以下、レンズアレイ402aとする)は、上向きに形成される複数の凸部406が、レンズアレイ402aの上方に位置するレンズアレイ(以下、レンズアレイ402bとする)の下向きの面に対して、それぞれ接触するようになっている。
すなわち、先述の接合工程(図12(a)、12(b)を参照)では、レンズアレイ402aの凸部406が、レンズアレイ402bに接触するように、レンズアレイ402aと、レンズアレイ402bとが接合される。
ここで、図14に示されるレンズアレイ402bに替えて、凸部406を有しないレンズアレイ352を、レンズアレイ352に下側から貼り付けようとした場合(2つのレンズアレイ352を互いに貼り付けようとした場合)、2つのレンズアレイ352、352との間の本来は接触するべき部分に隙間が形成されてしまうことがあり、この隙間が形成された部分において、レンズアレイ352、352の貼り付けが良好になされないことがある。これは、上側に位置するレンズアレイ352を、上側に位置するレンズアレイ352の全体に均一な力を加えて下側に位置するレンズアレイ352に対して押し付けることが難しく、上側のレンズアレイ352に浮き上がった部分が生じることがあることを原因とする。
これに対して、この実施形態では、レンズアレイ402bの凸部406がレンズアレイ352に接触するため、ある光学部品部404の周りに配置された、例えば3個の凸部406、406、406がレンズアレイ352を貼り合わせる際の基準の面を作り出し、レンズアレイ402bとレンズアレイ352との間に隙間が形成されにくい。
第1の実施形態では、造形装置10(図1参照)を用いてレンズアレイ352、レンズアレイ402(図8参照)の成形がなされたのに対して、この第2の実施形態では、造形装置10を用いて、レンズアレイ402を成形するために用いられる型と、レンズアレイ352を形成するための型とが製造される。
それぞれの型は、第1の実施形態と同様に、ステップS100の載置工程、ステップS200に光硬化性樹脂塗付工程、ステップS300の転写工程、ステップS500のウエハ搬出工程を経て造形され、ステップS300の転写工程は、最終的に成形されるレンズアレイの光学部品部(レンズ部)の数に応じて繰り返される。
型520は、レンズアレイ402の光学部品部404(図8)の反対形状を有する光学部品形成部522と、レンズアレイ402の凸部406の反対形状を有する凹部524とを有している。また、型500は、レンズアレイ352の光学部品部354の反対形状を有する光学部品部形成部502を有している。
先述の第1の実施形態では、転写体として、レンズアレイ402に形成される光学部品部(レンズ部)404と反対形状に加工された底面126を有する第1の転写体102が用いられた。これに対して、この第2の実施形態では、最終的に形成されるレンズアレイ402の光学部品部404と同形状に加工され部分を有する第3の転写体142が用いられる。
第4の転写体162は、造形装置10の支持部47に装着されて用いられる。
以上のようにして製造されたレンズ470は、先述の第1の実施形態で製造されたレンズと同様に、例えば、CMOSセンサ等の受光素子に取り付けることでカメラを製造することができ、製造されたカメラは、例えば携帯電話機に内蔵されるカメラとして用いることができる。
102 第1の転写体
106 底面
108 光学部品部形成部
112 凹部
142 第3の転写体
146 底面
148 凹部
150 凸部
200 制御装置
402 レンズアレイ
404 光学部品部
406 凸部
452 接合レンズアレイ
470 レンズ
520 型
522 光学部品部形成部
524 凹部
Claims (11)
- 成形材料と、前記成形材料に光学部品部を形成するための光学部品部形成部、及び前記成形材料の前記光学部品部が形成される位置から離間した位置に凸部を形成するための凸部形成部を備えた転写部を有する転写体とを互いに接触させ、前記成形材料を前記転写部の形状にならって変形させる変形工程と、
前記成形材料の少なくとも変形した部分を硬化させる硬化工程と、
前記成形材料と前転写体とを互いに離間させる離間工程と、
を有し、前記成形材料に前記転写部の形状を転写する転写工程を複数回繰り返して光学部品を製造する光学部品の製造方法。 - 分割された複数の光学部品の各々が前記光学部品部を少なくとも1つ有するように、前記光学部品を複数に分割する分割工程をさらに有する請求項1記載の光学部品の製造方法。
- 前記凸部が被接合物に接触するように、前記光学部品と前記被接合物とを接合する接合工程をさらに有する請求項1記載の光学部品の製造方法。
- 分割された複数の光学部品の各々が前記光学部品部を少なくとも1つ有するように、互いに接合された前記光学部品及び前記被接合物を複数に分割する分割工程をさらに有する請求項3記載の光学部品の製造方法。
- 前記転写体として、前記光学部品部形成部が1つ形成され、前記凸部形成部が少なくとも3つ形成された転写体を用いる請求項1乃至4いずれか記載の光学部品の製造方法。
- 光硬化性材料からなる成形材料を用い、
前記硬化工程では、光を照射して成形材料を硬化させる請求項1乃至5いずれか記載の光学部品の製造方法。 - 熱硬化性材料からなる成形材料を用い、
前記硬化工程では、加熱により成形材料を硬化させる請求項1乃至5いずれか記載に光学部品の製造方法。 - 型を製造する型製造工程と、
前記型製造工程で製造された型を用いて、光学部品を成形する成形工程と、
を有し、
前記型製造工程は、
成形材料と転写部を有する転写体とを互いに接触させ、光学部品部を形成するための光学部品形成部、及び前記光学部品部が形成される位置から離間して配置される凹部を有する形状となるように、前記成形材料を前記転写部の形状にならって変形させる変形工程と、
前記成形材料の少なくとも変形した部分を硬化させる硬化工程と、
成形材料と前転写体とを互いに離間させる離間工程と、
を有し、前記成形材料に前記転写部の形状を転写する転写工程を複数回繰り返して、前記転写部の形状の反対形状が複数形成された型を製造し、
前記成形工程は、
前記型成形工程で製造された型の前記光学部品形成部及び前記凹部が形成された側の面に光学部品材料を供給する工程と、
前記型成形工程で製造された型の前記光学部品形成部及び前記凹部が形成された側の面の形状にならって変形した状態で、光学部品材料を硬化させる工程と、
を有する光学部品の製造方法。 - 成形材料と転写部を有する転写体とを互いに接触させ、光学部品部を形成するための光学部品形成部、及び前記光学部品部が形成される位置から離間して配置される凹部を有する形状となるように、前記成形材料を前記転写部の形状にならって変形させる変形工程と、
前記成形材料の少なくとも変形した部分を硬化させる硬化工程と、
前記成形材料と前転写体とを互いに離間させる離間工程と、
を有し、前記成形材料に前記転写部の形状を転写する転写工程を複数回繰り返して型を製造する型の製造方法。 - 成形材料を支持する支持部と、
前記支持部に支持された成形材料に接触可能に設けられ、前記成形材料に光学部品部を形成するための光学部品部形成部、及び前記成形材料の前記光学部品部が形成される位置から離間した位置に凸部を形成するための凸部形成部を備えた転写部を有する転写体と、
前記支持部に支持された成形材料と前記転写体とを、互いに当接させ離間させるように、前記支持部及び前記転写体の少なくともいずれか一方を移動させる移動装置と、
成形材料の、少なくとも前記転写体に接触し、前記転写部の形状にならって変形した部分を硬化させる硬化装置と、
成形材料に、前記転写部の形状が複数回、転写されるように、少なくとも前記移動装置及び前記硬化装置を制御する制御部と、
を有する光学部品製造装置。 - 成形材料を支持する支持部と、
前記支持部に支持された成形材料に接触可能に設けられた転写体であって、前記成形材料を、光学部品部を形成するための光学部品部形成部、及び前記光学部品部形成部が形成される位置から離間して配置される凹部を有するように変形させるために用いられる転写体と、
前記支持部に支持された成形材料と前記転写体とを、互いに当接させ離間させるように、前記支持部及び前記転写体の少なくともいずれか一方を移動させる移動装置と、
成形材料の、少なくとも前記転写体に接触し、前記転写部の形状にならって変形した部分を硬化させる硬化装置と、
成形材料に、前記転写部の形状が複数回、転写されるように、少なくとも前記移動装置及び前記硬化装置を制御する制御部と、
を有する型製造装置。
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