JP4236418B2 - 樹脂正立レンズアレイおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂正立レンズアレイ、特に、球面あるいは非球面の微小レンズが所定のピッチで平板上に規則的に配列された樹脂レンズプレートを、少なくとも２枚対向させて配置して構成される樹脂正立レンズアレイに関する。本発明は、さらには、このような樹脂正立レンズアレイの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の樹脂正立レンズアレイを製造する方法は、すでに本出願の発明者らによって開示されている（特開平１１−２４５２６６号公報および特開２００１−３０３０６号公報参照）。これら公報には、樹脂レンズプレートの製造方法、樹脂正立レンズアレイの組立て方法が開示されている。
【０００３】
図１に、これら公報に開示された樹脂正立レンズアレイの組立て方法を示す。図２に、樹脂レンズプレートの平面図を示す。
【０００４】
射出成型により作製された複数枚のレンズプレート１０，１２を重ね合わせ固定する際、図１に示すように、レンズプレートの周辺部に設けた凹部１４と凸部１６とを嵌合させ、サイドよりクリップ１８をクリップ固定部１８に差し込み固定する。
【０００５】
場合によっては、クリップによる固定と、接着剤を併用する。凹部１４に接着剤を流し込み、凸部１６を凹部１４に嵌合させて、アライメントを行い、凸部および凹部の表面を押し、２枚のレンズプレート１０，１２を仮固定する。サイドよりクリップ１８を、クリップ固定部に差し込み固定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の樹脂正立レンズアレイの組立て方法では、クリップを用いるため、レンズプレート周辺部の微小レンズを配置できない領域にかなり広い面積を必要とし、装置全体が大型化するという問題点があった。また、振動によってレンズプレート間の調芯がずれ易いという問題もあった。
【０００７】
このような問題点を解決するためには、クリップを用いず、接着剤のみによってレンズプレートを固定することが考えられるが、平坦な樹脂表面同士の接着では接着強度に問題がある。また、接着面積を小さくすると、さらに接着強度が低下し、信頼性が低下するという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、上述のような問題を解決した組立て方法を含む、樹脂正立レンズアレイの製造方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、このような製造方法によって製造された樹脂正立レンズアレイを提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、樹脂正立レンズアレイに用いられる樹脂レンズプレートを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、射出成型により作製され、両方の面に微小レンズが形成され、球面あるいは非球面の微小レンズが所定のピッチで平板上に規則的に配列され、周縁部に凹凸溝凸部の高さが前記微小レンズの高さ以下である凹凸溝が設けられた樹脂レンズプレートが、２枚以上重ね合わされて配置されて構成される樹脂正立レンズアレイの製造方法において、前記樹脂レンズプレートの表面の各レンズのレンズ面に対して開口絞りを形成する工程と、前記凹凸溝が設けられた前記樹脂レンズプレートの周縁部に光硬化性の接着剤を塗布する工程と、２枚以上の樹脂レンズプレートを前記凹凸溝の凹部が互いに対向するようにして重ね合わせて前記２枚以上の樹脂レンズプレートの間に前記接着剤を展開させる工程と、前記２枚以上の樹脂レンズプレートの各レンズの光軸を調芯する工程と、前記接着剤を硬化する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、射出成型により作製され、両方の面に微小レンズが形成され、球面あるいは非球面の微小レンズが所定のピッチで平板上に規則的に配列され、周縁部に凹凸溝凸部の高さが前記微小レンズの高さ以下である凹凸溝が設けられた樹脂レンズプレートが、２枚以上重ね合わされて配置されて構成される樹脂正立レンズアレイの製造方法において、前記樹脂レンズプレートの表面の各レンズのレンズ面に対して開口絞りを形成する工程と、前記凹凸溝が設けられた前記樹脂レンズプレートの周縁部に光硬化性の接着剤を塗布する工程と、２枚以上の樹脂レンズプレートの前記凹凸溝の凹部が互いに対向するようにして重ね合わせる行程と、２枚以上の樹脂レンズプレートの間に前記接着剤を展開させる工程と、２枚以上の樹脂レンズプレートの各レンズの光軸を調芯する工程と、前記接着剤を硬化する工程と、前記樹脂レンズプレートの周縁部の所定位置に設けられたピン挿通穴に熱融解性の樹脂ピンを挿通し、前記樹脂ピンの少なくとも一端を溶解する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３の態様によれば、射出成型により作製され、両方の面に微小レンズが形成され、球面あるいは非球面の微小レンズが所定のピッチで平板上に規則的に配列された樹脂レンズプレートにおいて、２枚以上の樹脂レンズプレートを機械的に固定する目的で、周縁部に熱融解性のある樹脂ピンを挿通するピン挿通穴が設けられており、接着剤の接触面積を増す目的で、周縁部に、接着剤を充填するための凹凸溝凹部を有する凹凸溝が、２枚以上の樹脂レンズプレートを重ね合わせたときに前記凹凸溝の凹部が互いに対向するように設けられており、前記凹凸溝の凸部の高さが、前記微小レンズの高さ以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第４の態様は、樹脂正立レンズアレイであり、樹脂レンズプレートを２枚以上、前記凹凸溝の凹部が互いに対向するようにして組み合わせたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１７】
図３は、本発明に係る樹脂正立レンズアレイの製造工程の流れを示す図である。この製造工程は、アクリル樹脂、シクロオレフィン系樹脂またはノルボルネン系樹脂を材料として、射出成型により作製したレンズプレートを用いて開始される。市販の樹脂としては、日本ゼオン社製のゼオネックス（登録商標）あるいはゼオノア（登録商標）、あるいはＪＳＲ社製のアートン（登録商標）などがある。吸水性が少ないのが特徴である。
【００１８】
図４に、本発明に係る樹脂レンズプレートの平面図および側面図を示す。樹脂レンズプレート２０は、四角形状であり、周縁には接着領域２２がある。接着領域２２を除いた大部分の領域は、球面あるいは非球面の微小レンズ２４が形成されたレンズ形成領域２６である。
【００１９】
球面あるいは非球面の微少レンズ２４の配置は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、樹脂レンズプレートの外辺に対してレンズを互い違いに配列した千鳥型の配置と、図５（ｃ）に示すように、樹脂レンズプレートの外辺と平行な方向に碁盤の目状に配列した正方型の配置がある。ただし、レンズの外形は、図５（ａ）、（ｃ）に示すように四角形の場合と、図５（ｂ）に示すように六角形の場合があり、いずれも稠密構造を形成することができる。また、四角形は図のような正方形である必要はなく、ひし形や長方形を含む平行四辺形から選択することができる。六角形も対向する辺が平行であれば、正六角形に限定されない。なお、いずれのレンズ配置とも必ずしも稠密構造である必要はなく、レンズ間に間隙がある非稠密構造の配置であってもよい。ただし、伝達光量の点では稠密構造が優れている。
【００２０】
図６は、図４のＡ−Ａ′線拡大断面図を、図７は、図４の平面図の周縁角部の拡大図を、図８は、図７のＢ−Ｂ′線の拡大断面図をそれぞれ示す。なお、図７には、参考のため寸法を記入する。単位は、ｍｍである。
【００２１】
図６および図７に示すように、接着領域２２には、接着用の凹凸溝３０が形成されている。この凹凸溝は、接着剤の接触面積を拡大させる働きをする。また、凹凸溝の凸部は、微小レンズ２４の高さより、小さくなければならない。なお、凹凸溝の側壁は凹部の底部から上方に向かって広がるように傾斜していることが望ましい。
【００２２】
図７および図８に示すように、樹脂レンズプレート２０の角部には、溶着ピン挿通穴３２が開けられている。溶着ピン挿通穴３２の近くには、レンズ形成領域から側辺にかけて設けられた凹溝により形成される空気通過部３４が設けられている。この空気通過部は、２枚以上の樹脂レンズプレートを用いて、樹脂正立レンズアレイを構成する場合に、対向するレンズ形成領域内の圧力を大気圧にするためのものである。
【００２３】
なお、ピン挿通穴は図７および図８の例では、レンズプレートの縁から離れて完全に独立した穴であるが、図９（ａ）に示すようにレンズプレートの縁とつながった穴であってもよいし、また、図９（ｂ）に示すようにレンズプレートの縁に形成された凹部であってもよい。いずれのタイプであっても、樹脂ピンを挿通できるので、これらを含めて、この明細書では、ピン挿通穴と言うものとする。
【００２４】
図１０は、樹脂レンズプレートの周縁部を示す一部平面図と側面図である。なお、ここでは、理解を容易にするために接着領域２２と溶着ピン挿通穴３２を省略して示している。
【００２５】
レンズ形成領域以外には、対向する微少レンズ頂点同士の間隔を一定に保つため、必要に応じてレンズ間隔調整部４２を複数個設けてもよい。
【００２６】
また、レンズ形成領域以外にある符号４４の部分は、射出成型機の突き出しピン痕を示している。これは射出成型終了時に離型を容易にするため、成型体を型から突き出すピンによって生じた圧痕である。
【００２７】
また、樹脂レンズプレート２０の側面（レンズが形成されていない面）には、射出成型樹脂の注入ゲート痕であるフィルムゲート痕部４６が見られる。薄手の板状成型体の場合、側面に幅の広いフィルムゲートを設け、ここから樹脂を注入して成型を行うと、成型収縮が一様に起こるため、変形が少なく、成型体の内部応力が小さくなる。
【００２８】
突き出しピン痕４４とフィルムゲート痕部４６は、樹脂レンズプレート２０を重ね合わせて樹脂正立レンズアレイを構成する時に、同一の成型方向で重ね合わせる場合等において、方向合わせに用いることができる。
【００２９】
また、樹脂レンズプレート２０の側面には、組み立てのためのアンダーカット部４８を有する。このアンダーカット部４８と外部筐体に設けられた凸部との嵌め込み式により、外部筐体への組み立てを容易にすることができる。
【００３０】
図３に戻り、以上のような構造の樹脂レンズプレートを用いて、樹脂正立レンズアレイを製造する方法を、各工程順に説明する。
【００３１】
（１）成型した樹脂レンズプレートの表面に低反射被膜を形成する。低反射被膜は、樹脂レンズプレートの反射率を低減するためのものであり、樹脂レンズプレートより低い屈折率をもつ材料、例えば二酸化珪素膜あるいはフッ素系樹脂膜が用いられる。樹脂膜の場合、その材質が、樹脂レンズプレートと共通成分を含むことが、樹脂レンズプレートとの密着性を向上させるために望ましい。後述のように、低反射被膜は、樹脂レンズプレートの最上層に形成しても良い。その場合は、本工程は省略する。
【００３２】
（２）樹脂レンズプレート表面の各微小レンズのレンズ面に対して開口絞りを形成する。開口絞りは、迷光を除去するためのものであり、レンズと同心円の開口部を残して隣接する微小レンズの境界部分に光吸収性膜を形成したものである。
【００３３】
図１１は、開口絞りの例を示す一部平面図である。図１１（ａ）は、レンズの中心を結ぶ線分の２等分線５０に沿った一定幅の領域に光吸収性膜５２を形成して開口部５４を形成した場合を示している。この場合、２等分線５０に沿ってレンズに溝または突条加工を施し、その上に光吸収性膜５２を形成することが望ましい。この溝または突条はレンズ間の隔壁として作用し、光軸に対して傾斜した光線の一部を遮光することができる。樹脂レンズプレート上のレンズ形成領域以外で像面への結像に寄与しない光線が透過する領域にも、光吸収性膜５２を形成する。図において、５６はレンズ境界である。
【００３４】
図１１（ｂ）は、レンズと同心円の開口部５４以外の領域に光吸収性膜５２を形成した場合を示している。
【００３５】
樹脂レンズプレート２０の表面には、光吸収性膜を成膜する際の位置出し用マーカー５８（形状は十字型に限らず、ロ字型等であってもよい）を形成してもよい。
【００３６】
図１２は、図１１のＣ−Ｃ’線断面図である。図１２（ａ）に示すように、開口部５４を残して微小レンズの境界部分およびレンズ形成領域以外の部分には、光吸収性膜５２が形成されている。また、図１２（ｂ）は、２等分線に沿ってレンズプレートに溝を施し、その上に光吸収性膜５２を形成した場合を示している。
【００３７】
なお、樹脂レンズプレートのレンズ領域以外で像面への結像に寄与しない光線が透過する領域は、光吸収性膜を形成したときに反射を低減する目的で、粗面、あるいは微少な凹凸面とするのが望ましい。
【００３８】
また、樹脂レンズプレートの表面に形成した低反射被膜の材質がフッ素系樹脂である場合、その上に形成する光吸収性膜の材質もフッ素系であることが望ましく、また、周縁部を接着する接着剤の材質もフッ素系であることが望ましい。密着性を向上させるためである。
【００３９】
なお、樹脂レンズプレート同士を、ガラス接着用のシリコン系もしくはエポキシ系接着剤で貼り合わせる場合には、樹脂レンズプレート表面の接着剤を塗布する部分に親水性被膜を形成してもよい。親水性被膜は上記接着剤に対する濡れ性を改善するためのものであり、樹脂レンズプレートの表面に露出している必要がある。このため光吸収性膜もしくは低反射被膜を形成した後、最外層に形成すればよい。親水性被膜としては二酸化珪素膜などを用いる。前述のように二酸化珪素膜は低反射被膜としての働きを兼ね備えているので、これを下地層に形成した場合には、その上層の光吸収性被膜を、レンズ開口部を除去するのと同時に接着部も部分的に除去し、二酸化珪素膜を露出させれば、上層に再度親水性被膜を形成することは不要となる。
【００４０】
また、低反射被膜としてのフッ素樹脂を光吸収性膜の外層に形成してもよい。この場合、光吸収性膜および接着剤としてもフッ素系樹脂を使用することが必要となる。
【００４１】
（３）樹脂レンズプレートのレンズ領域以外のレンズ高さと同等以下の部分に接着剤を塗布する。
【００４２】
樹脂レンズプレート周縁のレンズ高さと同等以下の部分である接着領域２２に接着剤を塗布する。
【００４３】
樹脂レンズプレート同士の接着に使用する接着剤の材質は、樹脂レンズプレート上の最外層の被膜の成分を一部含むものが望ましい。ただし、最外層に親水性被膜が設けられていれば、通常のアクリル系またはエポキシ系等の接着剤を使用できる。密着性向上のためである。接着剤は、対向する２枚の樹脂レンズプレートを接着固定する場合に、レンズ頂点付近同士の接触を維持するために硬化収縮のあるものを使用する。また、接着剤は光硬化性のものを使用する。加熱により硬化する接着剤は、調芯後の固定時に、変形による位置ずれが生じ、望ましくないからである。
【００４４】
（４）少なくとも２枚以上の樹脂レンズプレートの間に接着剤を展開させる。
【００４５】
射出成型の場合、樹脂レンズプレートの成型方向（固定／移動金型方向、およびゲート方向）を同一とすると、樹脂レンズプレートの形状が凸状または凹状に反る。したがって、レンズプレート２枚を重ね合わせる際に、図１３に示すように、それぞれの対向する面の反り形状の差が、レンズプレートの中心付近が、その他の部分よりも小さい樹脂レンズプレート同士を組み合わせる。重ね合わせたときに、レンズプレート間に空隙ができるのは適切でないからである。
【００４６】
また、予めレンズプレートに積極的に反りを付けておいて、対向する面の反り形状の差が、レンズプレートの中心付近が、その他の部分よりも小さいプレート同士を組み合わせるようにしても良い。レンズプレートに積極的に反りを付けるには、射出成型時に固定金型の温度と可動金型の温度に差を付けることによって行う。
【００４７】
なお、レンズプレートを３枚以上重ね合わせる場合には、両側以外の中間のレンズプレートは、反っていないものが望ましい。したがって、上述した重ね合わせの関係は、両側の隣接する２枚のレンズプレートについて適用される。
【００４８】
また、レンズプレートを重ね合わせる際、レンズプレート間の空気は、空気通過部３４から排出される。
【００４９】
なお、樹脂レンズプレート同士を重ね合わせる際に、樹脂レンズプレート間に迷光を除去するための遮光フィルムを挟むようにしてもよい。この遮光フィルムには、レンズ配列に一致した開口を設けるか、あるいは印刷を施す。
【００５０】
図１４は、３枚の樹脂レンズプレート間に迷光を除去するための遮光フィルムを挟んだ状態を示す図である。遮光フィルム６０は、光学的透過率が大きく、フィルム表面にレンズ配列ピッチとほぼ一致した開口を設けた光吸収性の印刷が施されている例を示しており、遮光フィルム６２は、光学的透過率が小さく、レンズ配列とほぼ一致した開口穴が設けられている例を示している。
【００５１】
なお、図１４では、樹脂レンズプレート間に異なる種類の遮光フィルム６０，６２を挟んでいるが、樹脂レンズプレート間に同一種類の遮光フィルムを挟むようにしてもよい。また、必ずしも全ての樹脂レンズプレート間に上記遮光フィルムを挟む必要は無く、少なくとも１つの樹脂レンズプレート間に遮光フィルムを挟むようにしてもよい。
【００５２】
樹脂レンズプレート同士を重ね合わせる際、遮光フィルムに、勘合部を共用する開口穴を形成することが望ましい。
【００５３】
また、個々の微少レンズと遮光フィルムとの位置を合わせるため、樹脂レンズプレート表面に位置出し用マーカー、あるいは突起を形成することが望ましい。
【００５４】
また、上記遮光フィルムと樹脂レンズプレートの熱膨張係数は同等とすることが望ましい。熱膨張係数に差があると、温度変化によって遮光フィルムと樹脂レンズプレートとの間に熱収縮の差が生じ、遮光フィルムの開口部とレンズとの間で位置ずれが生じる。また、遮光フィルムの開口部が孔開けによっている場合には、位置ずれによってフィルムの遮光部がレンズ凸部間にずれ込み、これによって対向するレンズ凸部間距離が変動する恐れがある。
【００５５】
（５）２枚以上の樹脂レンズプレートの各微小レンズの光軸を調芯する。
【００５６】
図１５（ａ）は、樹脂レンズプレート同士を重ね合わせて各微小レンズの光軸を調芯するときの平面図であり、図１５（ｂ）は拡大した側面図である。レンズの光軸を調芯する際に、樹脂レンズプレート２０の四隅角部の対称位置に貫通孔を設けておいて、この貫通孔に棒状治具６３を挿入し、図１５（ａ）に示すように、レンズプレート外側方向に張力を加えながら位置合わせを行うようにすると、レンズプレートの撓みを防止することができる。溶着ピン挿通穴をこの目的に使用しても良い。
【００５７】
（６）接着剤を硬化する。
【００５８】
硬化は、光を照射することにより行う。
【００５９】
（７）樹脂レンズプレートのピン挿通穴に熱融解性の樹脂ピンを挿通し、樹脂ピンの少なくとも一端を融解してレンズプレートに固着する。
【００６０】
図１６に示すように重ね合わせた２枚のレンズプレートの溶着ピン挿通穴（直径は約０．９ｍｍ）に、樹脂ピン４０を挿通し、粗アライメントの後に、両端を一旦融解後、冷却し、樹脂レンズプレート同士を機械的に固定する。接着固定は、半田こてのような加熱具で、樹脂ピンを局所加熱し、直ちに空気を吹きかけて急冷する方法で行う。
【００６１】
樹脂ピンは、レンズプレートを接着剤で接着した後に補強を行うために用いられているが、樹脂ピンを、２枚以上のレンズプレートを重ね合わせるときのガイドとして用いることもできる。すなわち、１つの樹脂レンズプレートの周縁部のピン挿通穴に熱融解性のある樹脂ピンを挿通し、樹脂ピンをガイドとして他の樹脂レンズプレートを重ね合わせる。
【００６２】
なお、本発明では、接着領域２２は、凹凸溝３０が形成されているので、平坦面同士を接着する場合に比べて、接着面積を大きくすることができる。また、溝の凹部に接着剤が充填されることにより、レンズプレート間に面に平行な方向に働く力に対してより強度が改善される。
【００６３】
したがって、凹凸溝を有する接着領域に接着剤をつけて十分に接着力が確保できる場合には、樹脂ピンによる補強は不要である。
【００６４】
また、接着剤を用いずに樹脂ピンのみでレンズプレート間の機械的固定が可能な場合には、樹脂ピンのみで固定することになる。
【００６５】
また、樹脂レンズプレート間の接着には接着剤を用いず、超音波溶着を用いてレンズプレート同士を接着してもよい。図１７（ａ）は、超音波溶着によりレンズプレート同士を接着した時の側面図であり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＤ部の接着領域における接着前と接着後の拡大した側面図である。この場合は、図１７（ｂ）に示すように、一方の樹脂レンズプレートの接着領域に傾斜の急な三角突起６５を設け、他方の樹脂レンズプレートの対向する接着領域に傾斜の緩い三角凹部６６を設け、三角突起６５に超音波を当てることによって溶融して、三角突起６５を三角凹部６６に合う三角形状にすることによってレンズプレート同士を接着する。超音波溶着を用いてレンズプレート同士を接着する場合は、親水性被膜形成、接着剤塗布工程などが不要になる。樹脂ピンによる補強の併用も可能である。
【００６６】
また、以上の製造方法によって作られた樹脂レンズアレイには、迷光を除去するため、隣接するレンズの結像空間を区分する隔壁として、レンズの光軸とほぼ平行に形成された隔壁構造体を備えるようにしてもよい。
【００６７】
図１８（ａ）は、樹脂レンズアレイの入射側に上記隔壁構造体６４を置いた状態を示す図であり、図１８（ｂ）は、入射側と出射側に上記隔壁構造体６４を置いた状態を示す図である。
【００６８】
隔壁構造体６４を、光吸収性膜付き、あるいは反射防止処理されたアルミシートで作製され、ハニカム状あるいは格子状などの構造とする。
【００６９】
また、樹脂レンズアレイは、樹脂レンズプレートの周囲に設けられたアンダーカット部と、筐体に設けられた突起部とを嵌合させて、筐体中に、樹脂レンズプレートを組み立てて固定される。
【００７０】
【発明の効果】
従来のクリップ固定の場合、レンズプレート周辺部に５ｍｍ以上の耳幅が必要だが、本発明によれば、それを１．５ｍｍ程度まで減少でき、レンズアレイの有効部分の割合が拡大し、全体を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の樹脂正立レンズアレイの組立て方法を示す図である。
【図２】樹脂レンズプレートの平面図である。
【図３】本発明に係る樹脂正立レンズアレイの製造工程の流れを示す図である。
【図４】本発明に係る樹脂レンズプレートの平面図および側面図である。
【図５】微少レンズの配置を示す図である。
【図６】図４のＡ−Ａ′線拡大断面図である。
【図７】図４の平面図の周縁角部の拡大図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ′線拡大断面図である。
【図９】ピン挿通穴の他の例を示す図である。
【図１０】樹脂レンズプレートの周縁部を示す一部平面図と側面図である。
【図１１】開口絞りの例を示す一部平面図である。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ’線断面図である。
【図１３】反りのある樹脂レンズプレートの重ね合わせの状態を示す図である。
【図１４】樹脂レンズプレート間に迷光を除去するための遮光フィルムを挟んだ状態を示す図である。
【図１５】樹脂レンズプレート同士を重ね合わせて各微小レンズの光軸を調芯するときの平面図と拡大した側面図である。
【図１６】樹脂ピンによる固定を示す図である。
【図１７】超音波溶着によりレンズプレート同士を接着した時の側面図と接着領域における接着前と接着後の拡大した側面図である。
【図１８】樹脂レンズアレイの入射側および／または出射側に隔壁構造体を置いた状態を示す図である。
【符号の説明】
２０ 樹脂レンズプレート
２２ 接着領域
２４ 微小レンズ
２６ レンズ形成領域
３０ 凹凸溝
３２ 溶着ピン挿通穴
３４ 空気通過部
４０ 樹脂ピン
４２ レンズ間隔調整部
４４ 突き出しピン痕
４６ フィルムゲート痕部
４８ アンダーカット部
５０ ２等分線
５２ 光吸収性膜
５４ 開口部
５６ レンズ境界
５８ 位置出し用マーカー
６０，６２ フィルム
６３ 棒状治具
６４ 隔壁構造体
６５ 三角突起
６６ 三角凹部
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂正立レンズアレイ、特に、球面あるいは非球面の微小レンズが所定のピッチで平板上に規則的に配列された樹脂レンズプレートを、少なくとも２枚対向させて配置して構成される樹脂正立レンズアレイに関する。本発明は、さらには、このような樹脂正立レンズアレイの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の樹脂正立レンズアレイを製造する方法は、すでに本出願の発明者らによって開示されている（特開平１１−２４５２６６号公報および特開２００１−３０３０６号公報参照）。これら公報には、樹脂レンズプレートの製造方法、樹脂正立レンズアレイの組立て方法が開示されている。
【０００３】
図１に、これら公報に開示された樹脂正立レンズアレイの組立て方法を示す。図２に、樹脂レンズプレートの平面図を示す。
【０００４】
射出成型により作製された複数枚のレンズプレート１０，１２を重ね合わせ固定する際、図１に示すように、レンズプレートの周辺部に設けた凹部１４と凸部１６とを嵌合させ、サイドよりクリップ１８をクリップ固定部１８に差し込み固定する。
【０００５】
場合によっては、クリップによる固定と、接着剤を併用する。凹部１４に接着剤を流し込み、凸部１６を凹部１４に嵌合させて、アライメントを行い、凸部および凹部の表面を押し、２枚のレンズプレート１０，１２を仮固定する。サイドよりクリップ１８を、クリップ固定部に差し込み固定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の樹脂正立レンズアレイの組立て方法では、クリップを用いるため、レンズプレート周辺部の微小レンズを配置できない領域にかなり広い面積を必要とし、装置全体が大型化するという問題点があった。また、振動によってレンズプレート間の調芯がずれ易いという問題もあった。
【０００７】
このような問題点を解決するためには、クリップを用いず、接着剤のみによってレンズプレートを固定することが考えられるが、平坦な樹脂表面同士の接着では接着強度に問題がある。また、接着面積を小さくすると、さらに接着強度が低下し、信頼性が低下するという問題が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、上述のような問題を解決した組立て方法を含む、樹脂正立レンズアレイの製造方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、このような製造方法によって製造された樹脂正立レンズアレイを提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、樹脂正立レンズアレイに用いられる樹脂レンズプレートを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様によれば、射出成型により作製され、両方の面に微小レンズが形成され、球面あるいは非球面の微小レンズが所定のピッチで平板上に規則的に配列され、周縁部に凹凸溝凸部の高さが前記微小レンズの高さ以下である凹凸溝が設けられた樹脂レンズプレートが、２枚以上重ね合わされて配置されて構成される樹脂正立レンズアレイの製造方法において、前記樹脂レンズプレートの表面の各レンズのレンズ面に対して開口絞りを形成する工程と、前記凹凸溝が設けられた前記樹脂レンズプレートの周縁部に光硬化性の接着剤を塗布する工程と、２枚以上の樹脂レンズプレートを前記凹凸溝の凹部が互いに対向するようにして重ね合わせて前記２枚以上の樹脂レンズプレートの間に前記接着剤を展開させる工程と、前記２枚以上の樹脂レンズプレートの各レンズの光軸を調芯する工程と、前記接着剤を硬化する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、射出成型により作製され、両方の面に微小レンズが形成され、球面あるいは非球面の微小レンズが所定のピッチで平板上に規則的に配列され、周縁部に凹凸溝凸部の高さが前記微小レンズの高さ以下である凹凸溝が設けられた樹脂レンズプレートが、２枚以上重ね合わされて配置されて構成される樹脂正立レンズアレイの製造方法において、前記樹脂レンズプレートの表面の各レンズのレンズ面に対して開口絞りを形成する工程と、前記凹凸溝が設けられた前記樹脂レンズプレートの周縁部に光硬化性の接着剤を塗布する工程と、２枚以上の樹脂レンズプレートの前記凹凸溝の凹部が互いに対向するようにして重ね合わせる行程と、２枚以上の樹脂レンズプレートの間に前記接着剤を展開させる工程と、２枚以上の樹脂レンズプレートの各レンズの光軸を調芯する工程と、前記接着剤を硬化する工程と、前記樹脂レンズプレートの周縁部の所定位置に設けられたピン挿通穴に熱融解性の樹脂ピンを挿通し、前記樹脂ピンの少なくとも一端を溶解する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３の態様によれば、射出成型により作製され、両方の面に微小レンズが形成され、球面あるいは非球面の微小レンズが所定のピッチで平板上に規則的に配列された樹脂レンズプレートにおいて、２枚以上の樹脂レンズプレートを機械的に固定する目的で、周縁部に熱融解性のある樹脂ピンを挿通するピン挿通穴が設けられており、接着剤の接触面積を増す目的で、周縁部に、接着剤を充填するための凹凸溝凹部を有する凹凸溝が、２枚以上の樹脂レンズプレートを重ね合わせたときに前記凹凸溝の凹部が互いに対向するように設けられており、前記凹凸溝の凸部の高さが、前記微小レンズの高さ以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第４の態様は、樹脂正立レンズアレイであり、樹脂レンズプレートを２枚以上、前記凹凸溝の凹部が互いに対向するようにして組み合わせたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１７】
図３は、本発明に係る樹脂正立レンズアレイの製造工程の流れを示す図である。この製造工程は、アクリル樹脂、シクロオレフィン系樹脂またはノルボルネン系樹脂を材料として、射出成型により作製したレンズプレートを用いて開始される。市販の樹脂としては、日本ゼオン社製のゼオネックス（登録商標）あるいはゼオノア（登録商標）、あるいはＪＳＲ社製のアートン（登録商標）などがある。吸水性が少ないのが特徴である。
【００１８】
図４に、本発明に係る樹脂レンズプレートの平面図および側面図を示す。樹脂レンズプレート２０は、四角形状であり、周縁には接着領域２２がある。接着領域２２を除いた大部分の領域は、球面あるいは非球面の微小レンズ２４が形成されたレンズ形成領域２６である。
【００１９】
球面あるいは非球面の微少レンズ２４の配置は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、樹脂レンズプレートの外辺に対してレンズを互い違いに配列した千鳥型の配置と、図５（ｃ）に示すように、樹脂レンズプレートの外辺と平行な方向に碁盤の目状に配列した正方型の配置がある。ただし、レンズの外形は、図５（ａ）、（ｃ）に示すように四角形の場合と、図５（ｂ）に示すように六角形の場合があり、いずれも稠密構造を形成することができる。また、四角形は図のような正方形である必要はなく、ひし形や長方形を含む平行四辺形から選択することができる。六角形も対向する辺が平行であれば、正六角形に限定されない。なお、いずれのレンズ配置とも必ずしも稠密構造である必要はなく、レンズ間に間隙がある非稠密構造の配置であってもよい。ただし、伝達光量の点では稠密構造が優れている。
【００２０】
図６は、図４のＡ−Ａ′線拡大断面図を、図７は、図４の平面図の周縁角部の拡大図を、図８は、図７のＢ−Ｂ′線の拡大断面図をそれぞれ示す。なお、図７には、参考のため寸法を記入する。単位は、ｍｍである。
【００２１】
図６および図７に示すように、接着領域２２には、接着用の凹凸溝３０が形成されている。この凹凸溝は、接着剤の接触面積を拡大させる働きをする。また、凹凸溝の凸部は、微小レンズ２４の高さより、小さくなければならない。なお、凹凸溝の側壁は凹部の底部から上方に向かって広がるように傾斜していることが望ましい。
【００２２】
図７および図８に示すように、樹脂レンズプレート２０の角部には、溶着ピン挿通穴３２が開けられている。溶着ピン挿通穴３２の近くには、レンズ形成領域から側辺にかけて設けられた凹溝により形成される空気通過部３４が設けられている。この空気通過部は、２枚以上の樹脂レンズプレートを用いて、樹脂正立レンズアレイを構成する場合に、対向するレンズ形成領域内の圧力を大気圧にするためのものである。
【００２３】
なお、ピン挿通穴は図７および図８の例では、レンズプレートの縁から離れて完全に独立した穴であるが、図９（ａ）に示すようにレンズプレートの縁とつながった穴であってもよいし、また、図９（ｂ）に示すようにレンズプレートの縁に形成された凹部であってもよい。いずれのタイプであっても、樹脂ピンを挿通できるので、これらを含めて、この明細書では、ピン挿通穴と言うものとする。
【００２４】
図１０は、樹脂レンズプレートの周縁部を示す一部平面図と側面図である。なお、ここでは、理解を容易にするために接着領域２２と溶着ピン挿通穴３２を省略して示している。
【００２５】
レンズ形成領域以外には、対向する微少レンズ頂点同士の間隔を一定に保つため、必要に応じてレンズ間隔調整部４２を複数個設けてもよい。
【００２６】
また、レンズ形成領域以外にある符号４４の部分は、射出成型機の突き出しピン痕を示している。これは射出成型終了時に離型を容易にするため、成型体を型から突き出すピンによって生じた圧痕である。
【００２７】
また、樹脂レンズプレート２０の側面（レンズが形成されていない面）には、射出成型樹脂の注入ゲート痕であるフィルムゲート痕部４６が見られる。薄手の板状成型体の場合、側面に幅の広いフィルムゲートを設け、ここから樹脂を注入して成型を行うと、成型収縮が一様に起こるため、変形が少なく、成型体の内部応力が小さくなる。
【００２８】
突き出しピン痕４４とフィルムゲート痕部４６は、樹脂レンズプレート２０を重ね合わせて樹脂正立レンズアレイを構成する時に、同一の成型方向で重ね合わせる場合等において、方向合わせに用いることができる。
【００２９】
また、樹脂レンズプレート２０の側面には、組み立てのためのアンダーカット部４８を有する。このアンダーカット部４８と外部筐体に設けられた凸部との嵌め込み式により、外部筐体への組み立てを容易にすることができる。
【００３０】
図３に戻り、以上のような構造の樹脂レンズプレートを用いて、樹脂正立レンズアレイを製造する方法を、各工程順に説明する。
【００３１】
（１）成型した樹脂レンズプレートの表面に低反射被膜を形成する。低反射被膜は、樹脂レンズプレートの反射率を低減するためのものであり、樹脂レンズプレートより低い屈折率をもつ材料、例えば二酸化珪素膜あるいはフッ素系樹脂膜が用いられる。樹脂膜の場合、その材質が、樹脂レンズプレートと共通成分を含むことが、樹脂レンズプレートとの密着性を向上させるために望ましい。後述のように、低反射被膜は、樹脂レンズプレートの最上層に形成しても良い。その場合は、本工程は省略する。
【００３２】
（２）樹脂レンズプレート表面の各微小レンズのレンズ面に対して開口絞りを形成する。開口絞りは、迷光を除去するためのものであり、レンズと同心円の開口部を残して隣接する微小レンズの境界部分に光吸収性膜を形成したものである。
【００３３】
図１１は、開口絞りの例を示す一部平面図である。図１１（ａ）は、レンズの中心を結ぶ線分の２等分線５０に沿った一定幅の領域に光吸収性膜５２を形成して開口部５４を形成した場合を示している。この場合、２等分線５０に沿ってレンズに溝または突条加工を施し、その上に光吸収性膜５２を形成することが望ましい。この溝または突条はレンズ間の隔壁として作用し、光軸に対して傾斜した光線の一部を遮光することができる。樹脂レンズプレート上のレンズ形成領域以外で像面への結像に寄与しない光線が透過する領域にも、光吸収性膜５２を形成する。図において、５６はレンズ境界である。
【００３４】
図１１（ｂ）は、レンズと同心円の開口部５４以外の領域に光吸収性膜５２を形成した場合を示している。
【００３５】
樹脂レンズプレート２０の表面には、光吸収性膜を成膜する際の位置出し用マーカー５８（形状は十字型に限らず、ロ字型等であってもよい）を形成してもよい。
【００３６】
図１２は、図１１のＣ−Ｃ’線断面図である。図１２（ａ）に示すように、開口部５４を残して微小レンズの境界部分およびレンズ形成領域以外の部分には、光吸収性膜５２が形成されている。また、図１２（ｂ）は、２等分線に沿ってレンズプレートに溝を施し、その上に光吸収性膜５２を形成した場合を示している。
【００３７】
なお、樹脂レンズプレートのレンズ領域以外で像面への結像に寄与しない光線が透過する領域は、光吸収性膜を形成したときに反射を低減する目的で、粗面、あるいは微少な凹凸面とするのが望ましい。
【００３８】
また、樹脂レンズプレートの表面に形成した低反射被膜の材質がフッ素系樹脂である場合、その上に形成する光吸収性膜の材質もフッ素系であることが望ましく、また、周縁部を接着する接着剤の材質もフッ素系であることが望ましい。密着性を向上させるためである。
【００３９】
なお、樹脂レンズプレート同士を、ガラス接着用のシリコン系もしくはエポキシ系接着剤で貼り合わせる場合には、樹脂レンズプレート表面の接着剤を塗布する部分に親水性被膜を形成してもよい。親水性被膜は上記接着剤に対する濡れ性を改善するためのものであり、樹脂レンズプレートの表面に露出している必要がある。このため光吸収性膜もしくは低反射被膜を形成した後、最外層に形成すればよい。親水性被膜としては二酸化珪素膜などを用いる。前述のように二酸化珪素膜は低反射被膜としての働きを兼ね備えているので、これを下地層に形成した場合には、その上層の光吸収性被膜を、レンズ開口部を除去するのと同時に接着部も部分的に除去し、二酸化珪素膜を露出させれば、上層に再度親水性被膜を形成することは不要となる。
【００４０】
また、低反射被膜としてのフッ素樹脂を光吸収性膜の外層に形成してもよい。この場合、光吸収性膜および接着剤としてもフッ素系樹脂を使用することが必要となる。
【００４１】
（３）樹脂レンズプレートのレンズ領域以外のレンズ高さと同等以下の部分に接着剤を塗布する。
【００４２】
樹脂レンズプレート周縁のレンズ高さと同等以下の部分である接着領域２２に接着剤を塗布する。
【００４３】
樹脂レンズプレート同士の接着に使用する接着剤の材質は、樹脂レンズプレート上の最外層の被膜の成分を一部含むものが望ましい。ただし、最外層に親水性被膜が設けられていれば、通常のアクリル系またはエポキシ系等の接着剤を使用できる。密着性向上のためである。接着剤は、対向する２枚の樹脂レンズプレートを接着固定する場合に、レンズ頂点付近同士の接触を維持するために硬化収縮のあるものを使用する。また、接着剤は光硬化性のものを使用する。加熱により硬化する接着剤は、調芯後の固定時に、変形による位置ずれが生じ、望ましくないからである。
【００４４】
（４）少なくとも２枚以上の樹脂レンズプレートの間に接着剤を展開させる。
【００４５】
射出成型の場合、樹脂レンズプレートの成型方向（固定／移動金型方向、およびゲート方向）を同一とすると、樹脂レンズプレートの形状が凸状または凹状に反る。したがって、レンズプレート２枚を重ね合わせる際に、図１３に示すように、それぞれの対向する面の反り形状の差が、レンズプレートの中心付近が、その他の部分よりも小さい樹脂レンズプレート同士を組み合わせる。重ね合わせたときに、レンズプレート間に空隙ができるのは適切でないからである。
【００４６】
また、予めレンズプレートに積極的に反りを付けておいて、対向する面の反り形状の差が、レンズプレートの中心付近が、その他の部分よりも小さいプレート同士を組み合わせるようにしても良い。レンズプレートに積極的に反りを付けるには、射出成型時に固定金型の温度と可動金型の温度に差を付けることによって行う。
【００４７】
なお、レンズプレートを３枚以上重ね合わせる場合には、両側以外の中間のレンズプレートは、反っていないものが望ましい。したがって、上述した重ね合わせの関係は、両側の隣接する２枚のレンズプレートについて適用される。
【００４８】
また、レンズプレートを重ね合わせる際、レンズプレート間の空気は、空気通過部３４から排出される。
【００４９】
なお、樹脂レンズプレート同士を重ね合わせる際に、樹脂レンズプレート間に迷光を除去するための遮光フィルムを挟むようにしてもよい。この遮光フィルムには、レンズ配列に一致した開口を設けるか、あるいは印刷を施す。
【００５０】
図１４は、３枚の樹脂レンズプレート間に迷光を除去するための遮光フィルムを挟んだ状態を示す図である。遮光フィルム６０は、光学的透過率が大きく、フィルム表面にレンズ配列ピッチとほぼ一致した開口を設けた光吸収性の印刷が施されている例を示しており、遮光フィルム６２は、光学的透過率が小さく、レンズ配列とほぼ一致した開口穴が設けられている例を示している。
【００５１】
なお、図１４では、樹脂レンズプレート間に異なる種類の遮光フィルム６０，６２を挟んでいるが、樹脂レンズプレート間に同一種類の遮光フィルムを挟むようにしてもよい。また、必ずしも全ての樹脂レンズプレート間に上記遮光フィルムを挟む必要は無く、少なくとも１つの樹脂レンズプレート間に遮光フィルムを挟むようにしてもよい。
【００５２】
樹脂レンズプレート同士を重ね合わせる際、遮光フィルムに、勘合部を共用する開口穴を形成することが望ましい。
【００５３】
また、個々の微少レンズと遮光フィルムとの位置を合わせるため、樹脂レンズプレート表面に位置出し用マーカー、あるいは突起を形成することが望ましい。
【００５４】
また、上記遮光フィルムと樹脂レンズプレートの熱膨張係数は同等とすることが望ましい。熱膨張係数に差があると、温度変化によって遮光フィルムと樹脂レンズプレートとの間に熱収縮の差が生じ、遮光フィルムの開口部とレンズとの間で位置ずれが生じる。また、遮光フィルムの開口部が孔開けによっている場合には、位置ずれによってフィルムの遮光部がレンズ凸部間にずれ込み、これによって対向するレンズ凸部間距離が変動する恐れがある。
【００５５】
（５）２枚以上の樹脂レンズプレートの各微小レンズの光軸を調芯する。
【００５６】
図１５（ａ）は、樹脂レンズプレート同士を重ね合わせて各微小レンズの光軸を調芯するときの平面図であり、図１５（ｂ）は拡大した側面図である。レンズの光軸を調芯する際に、樹脂レンズプレート２０の四隅角部の対称位置に貫通孔を設けておいて、この貫通孔に棒状治具６３を挿入し、図１５（ａ）に示すように、レンズプレート外側方向に張力を加えながら位置合わせを行うようにすると、レンズプレートの撓みを防止することができる。溶着ピン挿通穴をこの目的に使用しても良い。
【００５７】
（６）接着剤を硬化する。
【００５８】
硬化は、光を照射することにより行う。
【００５９】
（７）樹脂レンズプレートのピン挿通穴に熱融解性の樹脂ピンを挿通し、樹脂ピンの少なくとも一端を融解してレンズプレートに固着する。
【００６０】
図１６に示すように重ね合わせた２枚のレンズプレートの溶着ピン挿通穴（直径は約０．９ｍｍ）に、樹脂ピン４０を挿通し、粗アライメントの後に、両端を一旦融解後、冷却し、樹脂レンズプレート同士を機械的に固定する。接着固定は、半田こてのような加熱具で、樹脂ピンを局所加熱し、直ちに空気を吹きかけて急冷する方法で行う。
【００６１】
樹脂ピンは、レンズプレートを接着剤で接着した後に補強を行うために用いられているが、樹脂ピンを、２枚以上のレンズプレートを重ね合わせるときのガイドとして用いることもできる。すなわち、１つの樹脂レンズプレートの周縁部のピン挿通穴に熱融解性のある樹脂ピンを挿通し、樹脂ピンをガイドとして他の樹脂レンズプレートを重ね合わせる。
【００６２】
なお、本発明では、接着領域２２は、凹凸溝３０が形成されているので、平坦面同士を接着する場合に比べて、接着面積を大きくすることができる。また、溝の凹部に接着剤が充填されることにより、レンズプレート間に面に平行な方向に働く力に対してより強度が改善される。
【００６３】
したがって、凹凸溝を有する接着領域に接着剤をつけて十分に接着力が確保できる場合には、樹脂ピンによる補強は不要である。
【００６４】
また、接着剤を用いずに樹脂ピンのみでレンズプレート間の機械的固定が可能な場合には、樹脂ピンのみで固定することになる。
【００６５】
また、樹脂レンズプレート間の接着には接着剤を用いず、超音波溶着を用いてレンズプレート同士を接着してもよい。図１７（ａ）は、超音波溶着によりレンズプレート同士を接着した時の側面図であり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＤ部の接着領域における接着前と接着後の拡大した側面図である。この場合は、図１７（ｂ）に示すように、一方の樹脂レンズプレートの接着領域に傾斜の急な三角突起６５を設け、他方の樹脂レンズプレートの対向する接着領域に傾斜の緩い三角凹部６６を設け、三角突起６５に超音波を当てることによって溶融して、三角突起６５を三角凹部６６に合う三角形状にすることによってレンズプレート同士を接着する。超音波溶着を用いてレンズプレート同士を接着する場合は、親水性被膜形成、接着剤塗布工程などが不要になる。樹脂ピンによる補強の併用も可能である。
【００６６】
また、以上の製造方法によって作られた樹脂レンズアレイには、迷光を除去するため、隣接するレンズの結像空間を区分する隔壁として、レンズの光軸とほぼ平行に形成された隔壁構造体を備えるようにしてもよい。
【００６７】
図１８（ａ）は、樹脂レンズアレイの入射側に上記隔壁構造体６４を置いた状態を示す図であり、図１８（ｂ）は、入射側と出射側に上記隔壁構造体６４を置いた状態を示す図である。
【００６８】
隔壁構造体６４を、光吸収性膜付き、あるいは反射防止処理されたアルミシートで作製され、ハニカム状あるいは格子状などの構造とする。
【００６９】
また、樹脂レンズアレイは、樹脂レンズプレートの周囲に設けられたアンダーカット部と、筐体に設けられた突起部とを嵌合させて、筐体中に、樹脂レンズプレートを組み立てて固定される。
【００７０】
【発明の効果】
従来のクリップ固定の場合、レンズプレート周辺部に５ｍｍ以上の耳幅が必要だが、本発明によれば、それを１．５ｍｍ程度まで減少でき、レンズアレイの有効部分の割合が拡大し、全体を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の樹脂正立レンズアレイの組立て方法を示す図である。
【図２】樹脂レンズプレートの平面図である。
【図３】本発明に係る樹脂正立レンズアレイの製造工程の流れを示す図である。
【図４】本発明に係る樹脂レンズプレートの平面図および側面図である。
【図５】微少レンズの配置を示す図である。
【図６】図４のＡ−Ａ′線拡大断面図である。
【図７】図４の平面図の周縁角部の拡大図である。
【図８】図６のＢ−Ｂ′線拡大断面図である。
【図９】ピン挿通穴の他の例を示す図である。
【図１０】樹脂レンズプレートの周縁部を示す一部平面図と側面図である。
【図１１】開口絞りの例を示す一部平面図である。
【図１２】図１１のＣ−Ｃ’線断面図である。
【図１３】反りのある樹脂レンズプレートの重ね合わせの状態を示す図である。
【図１４】樹脂レンズプレート間に迷光を除去するための遮光フィルムを挟んだ状態を示す図である。
【図１５】樹脂レンズプレート同士を重ね合わせて各微小レンズの光軸を調芯するときの平面図と拡大した側面図である。
【図１６】樹脂ピンによる固定を示す図である。
【図１７】超音波溶着によりレンズプレート同士を接着した時の側面図と接着領域における接着前と接着後の拡大した側面図である。
【図１８】樹脂レンズアレイの入射側および／または出射側に隔壁構造体を置いた状態を示す図である。
【符号の説明】
２０ 樹脂レンズプレート
２２ 接着領域
２４ 微小レンズ
２６ レンズ形成領域
３０ 凹凸溝
３２ 溶着ピン挿通穴
３４ 空気通過部
４０ 樹脂ピン
４２ レンズ間隔調整部
４４ 突き出しピン痕
４６ フィルムゲート痕部
４８ アンダーカット部
５０ ２等分線
５２ 光吸収性膜
５４ 開口部
５６ レンズ境界
５８ 位置出し用マーカー
６０，６２ フィルム
６３ 棒状治具
６４ 隔壁構造体
６５ 三角突起
６６ 三角凹部
Claims (20)
- 射出成型により作製され、両方の面に微小レンズが形成され、球面あるいは非球面の微小レンズが所定のピッチで平板上に規則的に配列され、周縁部に凹凸溝凸部の高さが前記微小レンズの高さ以下である凹凸溝が設けられた樹脂レンズプレートが、２枚以上重ね合わされて配置されて構成される樹脂正立レンズアレイの製造方法において、
前記樹脂レンズプレートの表面の各レンズのレンズ面に対して開口絞りを形成する工程と、
前記凹凸溝が設けられた前記樹脂レンズプレートの周縁部に光硬化性の接着剤を塗布する工程と、
２枚以上の樹脂レンズプレートを前記凹凸溝の凹部が互いに対向するようにして重ね合わせて前記２枚以上の樹脂レンズプレートの間に前記接着剤を展開させる工程と、
前記２枚以上の樹脂レンズプレートの各レンズの光軸を調芯する工程と、
前記接着剤を硬化する工程と、
を含むことを特徴とする樹脂正立レンズアレイの製造方法。 - 射出成型により作製され、両方の面に微小レンズが形成され、球面あるいは非球面の微小レンズが所定のピッチで平板上に規則的に配列され、周縁部に凹凸溝凸部の高さが前記微小レンズの高さ以下である凹凸溝が設けられた樹脂レンズプレートが、２枚以上重ね合わされて配置されて構成される樹脂正立レンズアレイの製造方法において、
前記樹脂レンズプレートの表面の各レンズのレンズ面に対して開口絞りを形成する工程と、
前記凹凸溝が設けられた前記樹脂レンズプレートの周縁部に光硬化性の接着剤を塗布する工程と、
２枚以上の樹脂レンズプレートの前記凹凸溝の凹部が互いに対向するようにして重ね合わせる行程と、
２枚以上の樹脂レンズプレートの間に前記接着剤を展開させる工程と、
２枚以上の樹脂レンズプレートの各レンズの光軸を調芯する工程と、
前記接着剤を硬化する工程と、
前記樹脂レンズプレートの周縁部の所定位置に設けられたピン挿通穴に熱融解性の樹脂ピンを挿通し、前記樹脂ピンの少なくとも一端を溶解する工程と、
を含むことを特徴とする樹脂正立レンズアレイの製造方法。 - 前記樹脂レンズプレート２枚以上を重ね合わせる際に、一つの樹脂レンズプレートの周縁部に設けられたピン挿通穴に熱融解性のある樹脂ピンを挿通し、前記樹脂ピンをガイドにして他の樹脂レンズプレートを重ね合わせる工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の樹脂正立レンズアレイの製造方法。
- 前記樹脂ピンの両端に圧力をかけ、樹脂レンズプレート同士を機械的に固定する工程を含むことを特徴とする請求項２または３に樹脂正立レンズアレイの製造方法。
- 前記樹脂レンズプレートの表面の各レンズのレンズ面に対して開口絞りを形成する工程の前、あるいは後に、樹脂レンズプレートの表面の少なくとも接着剤塗布部に親水性被膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂正立レンズアレイの製造方法。
- 前記樹脂レンズプレートの表面の各レンズのレンズ面に対して開口絞りを形成する工程の前、あるいは後に、樹脂レンズプレートの表面の少なくとも一部に低反射被膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂正立レンズアレイの製造方法。
- 前記樹脂レンズプレート２枚以上を重ね合わせる際に、少なくとも１対の樹脂レンズプレート間にレンズ配列に対応する位置に開口が形成または印刷された遮光フィルムを挟む工程を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の樹脂正立レンズアレイの製造方法。
- 前記樹脂レンズプレート２枚以上を重ね合わせる際に、両側の隣接する２枚の樹脂レンズプレートについては、それぞれの対向する面の反り形状の差が、樹脂レンズプレートの中心付近で、その他の部分よりも小さい樹脂レンズプレート同士を組み合わせる工程を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の樹脂正立レンズアレイの製造方法。
- 前記樹脂レンズプレート２枚以上を重ね合わせる際に、射出成型終了時に成型体を型から突き出すピンによって生じる突き出しピン痕および／または射出成型樹脂の注入ゲート痕である注入ゲート痕部を用いて方向合わせを行って樹脂レンズプレート同士を重ね合わせる工程を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の樹脂正立レンズアレイの製造方法。
- 射出成型により作製され、両方の面に微小レンズが形成され、球面あるいは非球面の微小レンズが所定のピッチで平板上に規則的に配列された樹脂レンズプレートにおいて、
２枚以上の樹脂レンズプレートを機械的に固定する目的で、周縁部に熱融解性のある樹脂ピンを挿通するピン挿通穴が設けられており、
接着剤の接触面積を増す目的で、周縁部に、接着剤を充填するための凹凸溝凹部を有する凹凸溝が、２枚以上の樹脂レンズプレートを重ね合わせたときに前記凹凸溝の凹部が互いに対向するように設けられており、前記凹凸溝の凸部の高さが、前記微小レンズの高さ以下であることを特徴とする樹脂レンズプレート。 - ２枚以上の樹脂レンズプレートを用いて、樹脂正立レンズアレイを構成した場合に、対向する樹脂レンズプレート間の圧力を大気圧にする目的で、レンズ形成領域から樹脂レンズプレートの側辺にかけて凹溝を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の樹脂レンズプレート。
- 各微小レンズのレンズ面に対して開口絞りが形成されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の樹脂レンズプレート。
- 表面に低反射被膜が形成され、前記低反射被膜上に各微小レンズのレンズ面に対して開口絞りが形成されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の樹脂レンズプレート。
- 最外層表面の少なくとも一部に親水性被膜が形成されていることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の樹脂レンズプレート。
- 請求項１０〜１４のいずれかに記載の樹脂レンズプレートを２枚以上、前記凹凸溝の凹部が互いに対向するようにして組み合わせたことを特徴とする樹脂正立レンズアレイ。
- 樹脂レンズプレート２枚以上を重ね合わせて正立像を得る光学系を組む場合に、迷光を除去する目的で、少なくとも１面の各微小レンズのレンズ面に対して開口絞りが形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の樹脂正立レンズアレイ。
- 樹脂レンズプレート２枚以上を重ね合わせて正立像を得る光学系を組む場合に、少なくとも１対の樹脂レンズプレート間にレンズ配列に対応する位置に開口が形成または印刷された遮光フィルムを挟むことを特徴とする請求項１５に記載の樹脂正立レンズアレイ。
- 樹脂レンズプレート２枚以上が、凹凸溝が形成された周縁部の接着により固定されていることを特徴とする請求項１５に記載の樹脂正立レンズアレイ。
- 樹脂レンズプレート２枚以上が、樹脂レンズプレートの周縁部の所定位置に設けられたピン挿通穴に挿通された熱融解性樹脂ピンにより固定されていることを特徴とする請求項１５に記載の樹脂正立レンズアレイ。
- 樹脂レンズプレート２枚以上が、凹凸溝が形成された周縁部の接着と、樹脂レンズプレートの周縁部の所定位置に設けられたピン挿通穴に挿通された熱融解性樹脂ピンとにより固定されていることを特徴とする請求項１５に記載の樹脂正立レンズアレイ。
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