JPH04326301A

JPH04326301A - マイクロレンズアレイ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04326301A
Application number: JP9716191A
Authority: JP
Inventors: Kunio Ikeda; 邦夫池田; Yasutomo Aman; 康知阿萬; Shinji Tezuka; 伸治手塚; Toshihiro Kanematsu; 俊宏金松
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1992-11-16

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微小レンズ面を同一平
面上に多数形成するマイクロレンズアレイ及びその製造
方法に関し、そのマイクロレンズアレイは、例えば、複
写機，ファクシミリ，プリンタ等の画像形成装置に使用
できる等倍結像素子として使用することができるもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロレンズアレイを形成する
手段として、ガラス基板に半球状の穴を形成し、その位
置にＣＶＤ法により、ＳｉＯ２　とＳｉ３　Ｎ４　の混
合物を成膜する方法（以下、ＣＶＤ法という）、透明基
板上に熱硬化樹脂もしくは紫外線硬化樹脂の硬化前の小
滴状原料液を滴下し、その滴下した原料液が透明基板上
で表面張力で凸形状になり、これをそのまま固化してマ
イクロレンズアレイを形成する方法（特開平２−１６５
９３３号公報）、紫外線照射部のみ結晶化する感光性結
晶化ガラスとフォトリソグラフィーとによりマイクロレ
ンズアレイを形成する方法、支持基板上に形成した感光
性樹脂層を露光してマイクロレンズアレイを形成する方
法等が知られている。

【０００３】前記ＣＶＤ法によるマイクロレンズアレイ
形成法では、マイクロレンズアレイが形成されるガラス
基板の作成とＣＶＤ法による成膜に時間を要する。その
ガラス基板に形成する半球状の穴の曲率半径精度や面粗
さ維持等、実際上の問題が多く、作成プロセスが高価と
なる。しかも、前記半球状の穴のみに対して同一品質の
よるＣＶＤ成膜をする必要があり、この際、混合物の比
率を一定に維持し、成膜後の形態の均一性を得るには二
次加工を行う工程を要し、安価に大量生産をするのが困
難である。

【０００４】透明基板上に熱硬化樹脂もしくは紫外線硬
化樹脂の原料液を滴下する形成方法においても、液量管
理，液きれ，液だれ等についての制御が現実困難であり
、基板の表面特性の相違により、球面精度がばらつく欠
点を有している。特に、凹面の製造が難しい。

【０００５】また、感光性結晶化ガラスによる方法では
、高温熱処理によりレンズを形成するため、加熱・冷却
や結晶化の際の膨張収縮により、精度のよいレンズ形状
寸法の制御が困難である。

【０００６】又、従来のルーフミラーレンズアレイでは
、レンズアレイ部と遮光板や、レンズアレイ部と遮光板
及び反射鏡部を夫々、別個に用意し、これらを位置決め
するため、部品精度，組付精度等の問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、一面に微小
なレンズを多数配列したマイクロレンズと、遮光部を備
えた支持基板とを一体に形成し、又は、マイクロレンズ
アレイと、遮光部を備えた支持基板と、反射鏡部とを一
体に形成するマイクロレンズアレイ及びその製造方法を
提供し、反射型マイクロレンズアレイとしての精度の良
い製品を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、マイクロレンズアレイとして、有用光を
通過する開口と迷光を遮光するため前記開口以外の部分
に反射防止手段を設けた支持基板と、前記支持基板の有
用光を通過させる開口位置に、上下の金型により樹脂材
から形成されたマイクロレンズとを備え、前記支持基板
とマイクロレンズとが一体的に形成されていることを特
徴とするものである。

【０００９】本発明は、前記マイクロレンズアレイの製
造方法として、有用光を通過し、迷光を遮光する支持基
板として、マイクロレンズ形成位置に開口を設け、前記
開口以外の部分を反射防止手段を付与し、前記支持基板
と樹脂材とを重ね合わせて上下の金型で加熱・加圧し、
その際、前記上下の金型の少なくとも一方の内面に、前
記支持基板の開口に対応して、所望のマイクロレンズア
レイの形状と反転一致した形状を有し、マイクロレンズ
と支持基板とを一体に形成することを特徴とするもので
ある。

【００１０】また、本発明は、他のマイクロレンズアレ
イとして、有用光を通過する開口と迷光を遮光するため
前記開口以外の部分に反射防止手段を設けた支持基板と
、前記支持基板の有用光を通過させる開口位置に、上下
の金型により樹脂材から形成されたマイクロレンズと、
前記マイクロレンズに対応した位置に反射鏡部とを備え
、前記支持基板とマイクロレンズと反射鏡部とが一体的
に形成されていることを特徴とするものである。

【００１１】本発明は、前記他のマイクロレンズアレイ
の製造方法として、有用光を通過し、迷光を遮光する支
持基板として、マイクロレンズ形成位置に開口を設け、
前記開口以外の部分を反射防止手段を付与し、前記支持
基板と樹脂材とを上下の金型で加熱・加圧し、その際、
前記上下の金型の一方の内面に、前記支持基板の開口に
対応して、所望のマイクロレンズアレイを反転した形状
を備え、上下の金型の他方の内面に、前記マイクロレン
ズと対応する反射鏡部を反転したＶ字状溝を備え、マイ
クロレンズと反射鏡部と支持基板とを一体に形成するこ
とを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明の構成により、マイクロレンズ形成位置
に開口を設け、前記開口以外の部分を反射防止手段を付
与した支持基板と樹脂材とを重ね、これらを一方の内面
に凹部、場合によっては、他方の内面にＶ字状溝を備え
た上下金型で加熱・加圧し、マイクロレンズと支持基板
とを、またはマイクロレンズと支持基板と反射鏡部とを
一体に形成したマイクロレンズアレイを製造することが
でき、マイクロレンズと支持基板、またはマイクロレン
ズと支持基板と反射鏡部が一体的なマイクロレンズアレ
イであるため、レンズピッチ精度や整列精度が優れたも
のである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１には、本発明によるマイクロレンズアレイの
製造方法の一実施例を（Ａ）〜（Ｄ）の順に示している
。先ず、図１（Ａ）に示す如き、有用光を通過する開口
１ａを備え、迷光を遮光する支持基板１が用意される。この支持基板１の実施例として、ＳＵＳの金属薄板をフ
ォトエッチング加工により、所定の大きさの開口１ａを
一定間隔置いて複数形成すると共に、複数の開口１ａ以
外の表面を化学的処理法により黒色処理し、更に、反射
防止膜を設けて、遮光部１ｂを形成する。

【００１４】次に、マイクロレンズを構成する材料とし
て、塩化ビニル樹脂のフイルムからなる熱可塑性材料２
を、図１（Ｂ）に示すように、前記支持基板１上に重ね
合わせた後、塩化ビニル樹脂のフイルム２側には、マイ
クロレンズアレイの形状を反転させた凹部３ａを形成し
た上側の金型３を配置し、支持基板１の端面側には、平
坦な表面４ａを有する加圧板として機能する下側の金型
４を配置する。

【００１５】そして、この場合、上側金型３と下側金型
４との間で、図１（Ｃ）のように、重ね合わされた支持
基板１と塩化ビニル樹脂のフイルム２を挟着し、塩化ビ
ニル樹脂のガラス転移点以上の温度で加熱した状態で加
圧することにより、塩化ビニル樹脂のフイルム２は、金
型３の凹部３ａにより変形され、且つ支持基板１の開口
１ａに流れ、該開口１ａを充填する。よって、この状態
を維持し、塩化ビニル樹脂のガラス転移点以下の温度ま
で冷却すると、マイクロレンズのレンズ部５を形成した
塩化ビニル樹脂のフイルム２は、支持基板１の開口１ａ
と一体化する。

【００１６】以上の如き製法により、図１（Ｄ）に示す
本発明のマイクロレンズアレイが得られる。図２は、そ
のマイクロレンズアレイの斜視図を示す。本発明のマイ
クロレンズアレイとして、レンズ部５を樹脂材で形成し
、レンズ部５以外の部分を金属薄板からなる支持基板１
で形成しているため、支持基板１は樹脂材より熱膨張が
少なく、温度変化に起因するマイクロレンズのピッチ精
度が、従来の樹脂材で全てを形成しているマイクロレン
ズに比べて、優れている。

【００１７】支持基板１の材料として、ＳＵＳの金属薄
板を用いた実施例を示したが、金属薄板として、アルミ
ニュウムや銅を使用することも可能である。金属薄板の
代わりに、ガラス材や、射出成形法によるプラスチック
材を使用することもでき、ガラス材として、感光性ガラ
ス、青板ガラス（スパッタ膜で遮光）が使用される。

【００１８】支持基板１に形成される開口１ａの加工法
としては、フォトエッチング加工による他、機械加工に
より形成することも可能である。又、支持基板１に対す
る着色法として、化学的処理法以外に、塗装や、陽極酸
化／染色によることも可能である。

【００１９】マイクロレンズを構成する材料として、塩
化ビニル樹脂の他、メタクリル樹脂、ポリカーボネート
樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性
材料を使用することも可能であり、また、ＣＲ３９（ジ
エチレングリコール・ビスアリルカーボネイト樹脂）、
紫外線硬化樹脂を用いることもできる。

【００２０】図３は、図１の実施例において、平坦な下
側金型の代わりに、支持基板１の開口１ａと一致する位
置に、凸部を形成した下側の金型を使用し、マイクロレ
ンズのレンズ部５Ａの形状は、凸面５ａと凹面５ｂとを
形成したマイクロレンズアレイを示している。図４にお
いては、支持基板１に千鳥状にマイクロレンズ５を配列
したマイクロレンズアレイを示している。

【００２１】次に、本発明の反射型マイクロレンズアレ
イとして製法について、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示してい
る。　　先ず、図５（Ａ）に示す如く、有用光を通過す
る開口１ａを備え、迷光を遮光する支持基板１が用意さ
れ、この支持基板１は実施例として、ＳＵＳの金属薄板
を使用し、これをフォトエッチング加工により、所定の
大きさの開口１ａを一定間隔置いて複数形成すると共に
、複数の開口１ａ以外の表面を化学的処理法により黒色
処理し、更に、反射防止膜を設けて、遮光部１ｂを形成
する点については、図１の実施例と同様である。

【００２２】次いで、塩化ビニル樹脂のフイルムからな
る熱可塑性材料２を、図５（Ｂ）に示すように、前記支
持基板１上に重ね合わせた後、反射面を形成するために
Ｖ字状溝６ａを有する下側金型６と、マイクロレンズの
形状を付与する上側金型３とで、図５（Ｃ）のように、
重ね合わせた熱可塑性材料２と開口１ａを備えた支持基
板１とを挟着し、上側金型３，下側金型６を熱可塑性材
料２のガラス転移点以上の温度に加熱，加圧する。この
場合も、マイクロレンズと、支持基板１の開口１ａと、
反射部との各位置を整合するように、支持基板１の開口
１ａの中心に、上方型板３の凹部３ａ中心と下方型板６
のＶ字状の中心を一致させて配置される。

【００２３】塩化ビニル樹脂のフイルムからなる熱可塑
性材料２は、上側金型３と下側金型６の加圧と、熱可塑
性材料２のガラス転移点以上への加熱によって、支持基
板１の開口１ａに流れて、下側金型６のＶ字状溝６ａと
前記開口１ａと上側金型３の凹部３ａを夫々充填する。よって、この状態を維持し、塩化ビニル樹脂のガラス転
移点以下の温度まで冷却すると、熱可塑性材料は、支持
基板１の開口１ａの上にマイクロレンズのレンズ部５を
形成し、支持基板１の開口１ａの下にＶ字状突出部７を
形成し、前記レンズ部５とＶ字状突出部７は、支持基板
１の開口１ａの中心において支持基板１と一体に形成さ
れる。

【００２４】しかる後に、Ｖ字状突出部７の表面にアル
ミニュウム、ニッケル、金、クロム、窒化チタン等の蒸
着膜或いはスパッタ膜により反射層８を形成することに
より、本発明の反射型マイクロレンズアレイは完成する
。このように形成された反射層８の表面及びレンズ部５
の表面に、傷防止と吸湿防止をなしうる有機薄膜による
保護膜を付与することも可能である。図６には、反射型
マイクロレンズアレイの一部拡大断面を示す。

【００２５】支持基板１の材料や、開口の形成手段や、
支持基板１の着色法や、熱可塑性材料２等に関しては、
上述した実施例と同様に、種々の選択ができる。この場
合においても、熱可塑性材料２としては、塩化ビニル樹
脂の他、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチ
レン系樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフ
ォン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性材料を使用す
ることも可能であり、また、ＣＲ３９（ジエチレングリ
コール・ビスアリルカーボネイト樹脂）、紫外線硬化樹
脂を用いることもできる。

【００２６】図７は、本発明の反射型マイクロレンズア
レイの使用例についての原理的概念図である。原稿側の
文字Ａは、光路分離ミラー９によりマイクロレンズのレ
ンズ部５に導かれ、ルーフミラーアレイに相当するＶ字
状突出部７と反射層８で構成される反射鏡部で反転され
、再度、レンズ部５を経て光路分離ミラー９に導かれ、
像の文字Ａを形成する。各レンズ部５と反射鏡部との間
には、レンズの開口形状に略等しい開口１ａを形成した
支持基板１が配置されている。

【００２７】図５に示した、レンズ部と反射鏡部を対と
して形成したマイクロレンズアレイの構成において、支
持基板上に対としたレンズ部と反射鏡部を列状に配置す
る代わりに、千鳥状に配置することができることも当然
である。

【００２８】

【発明の効果】本発明の構成により、マイクロレンズと
遮光部を有する支持基板とが一体であり、又、マイクロ
レンズと遮光部を有する支持基板と反射鏡部とが一体で
あるから、分離配置された従来の構成と比べて、レンズ
ピッチにずれを生ずることがなく、寸法精度が温度変化
によっても維持される効果を有し、製法としても従来の
やり方に比べて、安価に大量生産が可能であり、しかも
、支持基板と上下金型の位置合わせを的確に行うことで
、精度のよりマイクロレンズアレイを得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明によるマイクロレンズ
アレイの製造方法の一実施例を示している。

【図２】図１で示された本発明のマイクロレンズアレイ
の製造方法で作製されたマイクロレンズアレイの斜視図
である。

【図３】マイクロレンズの形状を凸面と凹面とした本発
明のマイクロレンズアレイの変形例を示す。

【図４】マイクロレンズの配置を千鳥状とした本発明の
マイクロレンズアレイの変形例を示す。

【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明によるマイクロレンズ
アレイの製造方法の他の実施例を示している。

【図６】図５で示された本発明のマイクロレンズアレイ
の製造方法で作製されたマイクロレンズアレイのレンズ
部の拡大断面図である。

【図７】図５で製造されたマイクロレンズアレイの使用
例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１　　　　　　支持基板１ａ　　　　支持基板の開口１ｂ　　　　遮光部２　　　　　　マイクロレンズを形成する熱可塑性材料
３　　　　　　上側金型４　　　　　　下側金型５　　　　　　レンズ部６　　　　　　下側金型７　　　　　　Ｖ字状突出部８　　　　　　反射層９　　　　　　光路分離ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　有用光を通過する開口と迷光を遮光す
るため前記開口以外の部分に反射防止手段を設けた支持
基板と、前記支持基板の有用光を通過させる開口位置に
、上下の金型により樹脂材から形成されたマイクロレン
ズとを備え、前記支持基板とマイクロレンズとが一体的
に形成されていることを特徴とするマイクロレンズアレ
イ。
【請求項２】　　マイクロレンズを形成する樹脂材とし
て、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン
系樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニール樹脂などの熱
可塑性樹脂、ＣＲ３９、紫外線硬化樹脂を用いたことを
特徴とする請求項１記載のマイクロレンズアレイ。
【請求項３】　　有用光を通過し、迷光を遮光する支持
基板として、マイクロレンズ形成位置に開口を設け、前
記開口以外の部分を反射防止手段を付与し、前記支持基
板と樹脂材とを重ね合わせて上下の金型で加圧し、その
際、前記上下の金型の少なくとも一方の内面に、前記支
持基板の開口に対応して、所望のマイクロレンズアレイ
の形状と反転一致した形状を有し、マイクロレンズと支
持基板とを一体に形成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。
【請求項４】　　有用光を通過する開口と迷光を遮光す
るため前記開口以外の部分に反射防止手段を設けた支持
基板と、前記支持基板の有用光を通過させる開口位置に
、上下の金型により樹脂材から形成されたマイクロレン
ズと、前記マイクロレンズに対応した位置に反射鏡部と
を備え、前記支持基板とマイクロレンズと反射鏡部とが
一体的に形成されていることを特徴とするマイクロレン
ズアレイ。
【請求項５】　　マイクロレンズと反射鏡部を形成する
樹脂材として、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂
、スチレン系樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニール樹
脂などの熱可塑性樹脂、ＣＲ３９、紫外線硬化樹脂を用
いたことを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズア
レイ。
【請求項６】　　有用光を通過し、迷光を遮光する支持
基板として、マイクロレンズ形成位置に開口を設け、前
記開口以外の部分を反射防止手段を付与し、前記支持基
板と樹脂材とを上下の金型で加圧し、その際、前記上下
の金型の一方の内面に、前記支持基板の開口に対応して
、所望のマイクロレンズアレイを反転した形状を備え、
上下の金型の他方の内面に、前記マイクロレンズと対応
する反射鏡部を反転したＶ字状溝を備え、マイクロレン
ズと反射鏡部と支持基板とを一体に形成することを特徴
とするマイクロレンズアレイの製造方法。