JP5212463B2 - ウエハレンズの製造方法 - Google Patents
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Description
前記レンズ部の光学面形状に対応したポジ形状のレンズ成形面を複数有するマスター成形型から、前記光学面形状に対応したネガ形状のレンズ成形面を複数有するサブマスター成形部を透光性の第2の硬化性樹脂によって成形するとともに、当該サブマスター成形部を透光性のサブマスター基板で裏打ちすることによってサブマスター成形型を形成し、
前記サブマスター成形型と、前記基板との間に前記第1の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記レンズ部を成形する場合に、前記第1の硬化性樹脂をエポキシ樹脂とし、前記サブマスター成形型側から光照射して前記第1の硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする。
また、本発明は、基板の第1面に光硬化性の第1の硬化性樹脂製の曲面状の光学面を有する複数の第1のレンズ部がアレイ状に設けられ、前記基板の第1面とは反対側の第2面に光硬化性の第2の硬化性樹脂製の複数の第2のレンズ部が設けられたウエハレンズの製造方法であって、
前記第1のレンズ部の光学面形状に対応したポジ形状のレンズ成形面を複数有する第1のマスター成形型から、前記光学面形状に対応したネガ形状のレンズ成形面を複数有する第1のサブマスター成形部を光透過性の第3の硬化性樹脂によって成形するとともに、当該第1のサブマスター成形部を光透過性の第1のサブマスター基板で裏打ちすることによって第1のサブマスター成形型を形成し、
前記第2のレンズ部の光学面形状に対応したポジ形状のレンズ成形面を複数有する第2のマスター成形型から、前記光学面形状に対応したネガ形状のレンズ成形面を複数有する第2のサブマスター成形部を光透過性の第4の硬化性樹脂によって成形するとともに、当該第2のサブマスター成形部を光透過性の第2のサブマスター基板で裏打ちすることによって第2のサブマスター成形型を形成し、
前記第1のサブマスター成形型と、前記基板との間に前記第1の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記第1のレンズ部を成形する場合に、前記第1の硬化性樹脂をエポキシ樹脂とし、前記第1のサブマスター成形型側から光照射して前記第1の硬化性樹脂を硬化させ、
前記第2のサブマスター成形型と、前記基板との間に前記第2の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記第2のレンズ部を成形する場合に、前記第2の硬化性樹脂をエポキシ樹脂とし、前記第2のサブマスター成形型側から光照射して前記第2の硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする。
また、本発明は、基板に対し光硬化性の第1の硬化性樹脂製の曲面状の光学面を有する複数のレンズ部がアレイ状に設けられたウエハレンズの製造方法であって、
前記レンズ部の光学面形状に対応したネガ形状のレンズ成形面を複数有するマスター成形型から、前記光学面形状に対応したポジ形状のレンズ成形面を複数有するサブマスター成形部を第2の硬化性樹脂によって成形するとともに、当該サブマスター成形部をサブマスター基板で裏打ちすることによってサブマスター成形型を形成し、
前記レンズ部の光学面形状に対応したポジ形状のレンズ成形面を複数有するサブマスター成形型から、前記光学面形状に対応したネガ形状のレンズ成形面を複数有するサブサブマスター成形部を光透過性の第3の硬化性樹脂によって成形するとともに、当該サブサブマスター成形部を光透過性のサブサブマスター基板で裏打ちすることによってサブサブマスター成形型を形成し、
前記サブサブマスター成形型と、前記基板との間に前記第1の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記レンズ部を成形する場合に、前記第1の硬化性樹脂をエポキシ樹脂とし、前記サブサブマスター成形型側から光照射して前記第1の硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする。
3 ガラス基板
5 レンズ部
5A 樹脂
10(10A,10B) マスター
12 ベース部
14 凸部
16 凹部
20 サブマスター
22 サブマスター成形部
22A 樹脂
24 凹部
25 凸部
26 サブマスター基板
30 サブマスター
32 サブマスター成形部
32A 樹脂
34 凸部
36 サブマスター基板
40 サブサブマスター
42 サブサブマスター成形部
42A 樹脂
44 凹部
46 サブサブマスター基板
50,52,54 光源
60 引張りシロ
200 大径サブマスター
210 応力緩和部
[第1の実施形態]
図1に示す通り、ウエハレンズ1は円形状のガラス基板(基板)3と複数のレンズ部(光学部材)5とを有しており、ガラス基板3上に複数のレンズ部5がアレイ状に配置された構成となっている。レンズ部5はガラス基板3の表面に形成されていてもよいし、表裏両面に形成されていてもよい。
<レンズ部>
レンズ部5は樹脂5A(第1の硬化性樹脂)で形成されている。樹脂5Aとしては、エポキシ系の硬化性樹脂を用いることができる。硬化性樹脂としては大きく分けて光硬化性樹脂と熱硬化性樹脂に分類することができる。光硬化性エポキシ系の樹脂であればカチオン重合により反応硬化させることができる。一方、熱硬化性樹脂はラジカル重合やカチオン重合により硬化させることができる。
(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂としては、エポキシ基を持ち、光又は熱により重合硬化するものであれば特に限定されず、硬化開始剤としても酸無水物やカチオン発生剤等を用いることができる。エポキシ樹脂は硬化収縮率が低いため、成形精度の優れたレンズとすることができる点で好ましい。
<マスター>
図2に示す通り、マスター10は直方体状のベース部12に対し複数の凸部14がアレイ状に形成されている。凸部14はウエハレンズ1のレンズ部5に対応する部位であり、略半球形状にベース部12から突出している。
<サブマスター>
図2に示す通り、サブマスター20はサブマスター成形部22とサブマスター基板26とで構成されている。サブマスター成形部22には複数の凹部24がアレイ状に形成されている。凹部24の表面(成形面)形状はウエハレンズ1におけるレンズ部5に対応するネガ形状となっており、図2では略半球形状に凹んでいる。
≪サブマスター成形部≫
サブマスター成形部22は、樹脂22A(第2の硬化性樹脂)によって形成されている。樹脂22Aとしては、離型性の良好な樹脂、特に透明樹脂が好ましい。離型剤を塗布しなくても離型できる点で優れる。樹脂としては、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれでも構わない。
(フッ素系樹脂)
フッ素系樹脂としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(4,6フッ素化))、ETFE(テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体)、PVDF(ポリビニリデンフルオライド(2フッ化))、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン(3フッ化))、ECTFE(クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体)、PVF(ポリビニルフルオライド)等が挙げられる。
(シリコーン系樹脂)
シリコーン系樹脂には、1液湿気硬化型のものと、2液付加反応型、2液縮合型のものがある。
(熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂としては、脂環式炭化水素系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂及びポリイミド樹脂等の透明樹脂が挙げられるが、これらの中では、特に脂環式炭化水素系樹脂が好ましく用いられる。サブマスター20を熱可塑性樹脂で構成すれば、従来から実施している射出成形技術をそのまま転用することができ、サブマスター20を容易に作製することができる。また熱可塑性樹脂が脂環式炭化水素系樹脂であれば、吸湿性が非常に低いため、サブマスター20の寿命が長くなる。また、シクロオレフィン樹脂等の脂環式炭化水素系樹脂は、耐光性・光透過性に優れるため、活性光線硬化性樹脂を硬化させるために、UV光源等の短波長の光を用いた場合も劣化が少なく、金型として長期間用いることができる。
≪サブマスター基板≫
サブマスター基板26は、サブマスター20のサブマスター成形部22のみでは強度に劣る場合でも、基板に樹脂を貼り付けることでサブマスター20の強度が上がり、何回も成形することができるという、裏打ち材のことである。
−SiXmR3(3−m) (9)
ここで、R1およびR2はアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基など)、nおよびmは1,2または3、R3はアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基など)またはアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基など)である。Xはハロゲン原子(例えば、Cl、Br、I)である。
(フッ素系の離型剤)
フッ素置換炭化水素基としては、特に分子構造の一端にCF3(CF2)a−基や、CF3・CF3・CF(CF2)b−基などのパーフルオロ基(aおよびbは整数)を持つフッ素置換炭化水素基が好ましく、また、パーフルオロ基の長さが炭素数にして2個以上が好ましく、CF3(CF2)a−のCF3につづくCF2基の数は5以上が適切である。
(炭化水素系の離型剤)
炭化水素基としては、CnH2n+1 のように直鎖でもよいし、分岐していてもよく、シリコーン系離型剤が該当する。
[第2の実施形態]
第2の実施形態は主には第1の実施形態と下記の点で異なっており、それ以外は略同じとなっている。
Claims (17)
- 基板に対し光硬化性の第1の硬化性樹脂製の曲面状の光学面を有する複数のレンズ部がアレイ状に設けられたウエハレンズの製造方法であって、
前記レンズ部の光学面形状に対応したポジ形状のレンズ成形面を複数有するマスター成形型から、前記光学面形状に対応したネガ形状のレンズ成形面を複数有するサブマスター成形部を透光性の第2の硬化性樹脂によって成形するとともに、当該サブマスター成形部を透光性のサブマスター基板で裏打ちすることによってサブマスター成形型を形成し、
前記サブマスター成形型と、前記基板との間に前記第1の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記レンズ部を成形する場合に、前記第1の硬化性樹脂をエポキシ樹脂とし、前記サブマスター成形型側から光照射して前記第1の硬化性樹脂を硬化させることを特徴とするウエハレンズの製造方法。 - 前記サブマスター成形部を構成する樹脂と、前記サブマスター基板との線膨張係数の差が3×10−5以下である請求項1に記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記サブマスター基板がガラス製である請求項1又は2に記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記サブマスター基板が石英製である請求項1又は2に記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記サブマスター基板が樹脂製である請求項1又は2に記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記第2の硬化性樹脂を硬化した後に、接着剤を用いて前記サブマスター基板を前記サブマスター成形部に裏打ちする請求項1〜5のいずれかに記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記第2の硬化性樹脂の硬化前に前記サブマスター基板を前記サブマスター成形部に裏打ちする請求項1〜5のいずれかに記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記第2の硬化性樹脂が光硬化性であり、光照射によって前記第2の硬化性樹脂を硬化させる請求項1〜7のいずれかに記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記第2の硬化性樹脂を光照射によって硬化させた後、加熱処理してポストキュアを行うようにした請求項8に記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記第1の硬化性樹脂を光照射により硬化させた後に、前記第1の硬化性樹脂を加熱処理してポストキュアを行うようにした請求項1〜9のいずれかに記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記サブマスター成形型を前記第1の硬化性樹脂から離型する前に前記第1の硬化性樹脂を加熱処理し、前記サブマスター成形型を前記第1の硬化性樹脂から離型した後に加熱処理するようにした請求項1〜10のいずれかに記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記サブマスター成形型と、前記基板との間に前記第1の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記レンズ部を成形する場合に、前記サブマスター成形型側及び前記基板側の両方から光照射して前記第1の硬化性樹脂を硬化させる請求項1〜11のいずれかに記載のウエハレンズの製造方法。
- 基板の第1面に光硬化性の第1の硬化性樹脂製の曲面状の光学面を有する複数の第1のレンズ部がアレイ状に設けられ、前記基板の第1面とは反対側の第2面に光硬化性の第2の硬化性樹脂製の複数の第2のレンズ部が設けられたウエハレンズの製造方法であって、
前記第1のレンズ部の光学面形状に対応したポジ形状のレンズ成形面を複数有する第1のマスター成形型から、前記光学面形状に対応したネガ形状のレンズ成形面を複数有する第1のサブマスター成形部を光透過性の第3の硬化性樹脂によって成形するとともに、当該第1のサブマスター成形部を光透過性の第1のサブマスター基板で裏打ちすることによって第1のサブマスター成形型を形成し、
前記第2のレンズ部の光学面形状に対応したポジ形状のレンズ成形面を複数有する第2のマスター成形型から、前記光学面形状に対応したネガ形状のレンズ成形面を複数有する第2のサブマスター成形部を光透過性の第4の硬化性樹脂によって成形するとともに、当該第2のサブマスター成形部を光透過性の第2のサブマスター基板で裏打ちすることによって第2のサブマスター成形型を形成し、
前記第1のサブマスター成形型と、前記基板との間に前記第1の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記第1のレンズ部を成形する場合に、前記第1の硬化性樹脂をエポキシ樹脂とし、前記第1のサブマスター成形型側から光照射して前記第1の硬化性樹脂を硬化させ、
前記第2のサブマスター成形型と、前記基板との間に前記第2の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記第2のレンズ部を成形する場合に、前記第2の硬化性樹脂をエポキシ樹脂とし、前記第2のサブマスター成形型側から光照射して前記第2の硬化性樹脂を硬化させることを特徴とするウエハレンズの製造方法。 - 前記第1のサブマスター成形型と前記基板との間に前記第1の硬化性樹脂を充填し、前記第2のサブマスター成形型と前記基板との間に前記第2の硬化性樹脂を充填した後、前記第1のサブマスター成形型側及び前記第2のサブマスター成形型側から同時に光照射して前記第1及び第2の硬化性樹脂を硬化させる請求項13に記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記第1及び第2の硬化性樹脂を光照射により硬化させた後に、前記第1及び第2の硬化性樹脂を加熱処理するポストキュアを行うようにした請求項13又は14に記載のウエハレンズの製造方法。
- 前記第1及び第2のサブマスター成形型を前記第1及び第2の硬化性樹脂から離型する前に前記第1及び第2の硬化性樹脂の加熱を行い、前記第1及び第2のサブマスター成形型を前記第1及び第2の硬化性樹脂から離型した後にも加熱を行うようにした請求項15に記載のウエハレンズの製造方法。
- 基板に対し光硬化性の第1の硬化性樹脂製の曲面状の光学面を有する複数のレンズ部がアレイ状に設けられたウエハレンズの製造方法であって、
前記レンズ部の光学面形状に対応したネガ形状のレンズ成形面を複数有するマスター成形型から、前記光学面形状に対応したポジ形状のレンズ成形面を複数有するサブマスター成形部を第2の硬化性樹脂によって成形するとともに、当該サブマスター成形部をサブマスター基板で裏打ちすることによってサブマスター成形型を形成し、
前記レンズ部の光学面形状に対応したポジ形状のレンズ成形面を複数有するサブマスター成形型から、前記光学面形状に対応したネガ形状のレンズ成形面を複数有するサブサブマスター成形部を光透過性の第3の硬化性樹脂によって成形するとともに、当該サブサブマスター成形部を光透過性のサブサブマスター基板で裏打ちすることによってサブサブマスター成形型を形成し、
前記サブサブマスター成形型と、前記基板との間に前記第1の硬化性樹脂を充填して硬化させ前記レンズ部を成形する場合に、前記第1の硬化性樹脂をエポキシ樹脂とし、前記サブサブマスター成形型側から光照射して前記第1の硬化性樹脂を硬化させることを特徴とするウエハレンズの製造方法。
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