JPH07181304A - マイクロレンズアレイ及びその作成方法 - Google Patents

マイクロレンズアレイ及びその作成方法

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JPH07181304A
JPH07181304A JP32707893A JP32707893A JPH07181304A JP H07181304 A JPH07181304 A JP H07181304A JP 32707893 A JP32707893 A JP 32707893A JP 32707893 A JP32707893 A JP 32707893A JP H07181304 A JPH07181304 A JP H07181304A
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JP
Japan
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lens
transparent resin
resin member
lens cell
cell
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JP32707893A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Fujita
和弘 藤田
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 曲率面形状が均一で、微細ピッチでレンズを
作成したときも、光のクロストークが発生しないマイク
ロレンズアレイを作成する。 【構成】 所望するレンズ径を有する円形開口のレンズ
セル2をアレイ状に設けたレンズセル基板1を作成し、
次いで、各レンズセル2に定量の透明樹脂部材3を注入
管4により注入し、次いで、その透明樹脂部材3の性質
にみあう固化処理(光処理や熱処理)を行って、各レン
ズセル2にレンズを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロレンズアレイ
及びその作成方法に関し、より詳細には、複写機やファ
クシミリ等に使用して好適な球面形状の整ったマイクロ
レンズアレイ及びその作成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、複写機やファクシミリ等の光セン
サを用いた機器の発達に伴ない、受光、発光を高精度に
するために微小なレンズ、いわゆるマイクロレンズの作
成が重要になってきた。
【0003】例えば、特開平3−252603号公報記
載の「微小集光素子の作成方法」には、平面基板上に透
明樹脂部材を滴下し、該透明樹脂部材を固化させてレン
ズアレイにするための方法が記載されている。
【0004】また、特開平3−290601号公報記載
の「微小集光素子の作成方法及び受光・発光素子」に
は、平面基板上に滴下した透明樹脂部材を固化させると
き、温度を制御し、界面張力を変化させてレンズの曲率
をコントロールするレンズの作成方法が記載されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平3
−252603号公報の従来技術では、平面基板上にレ
ンズを作っているので、隣接するレンズ間で光のクロス
トークが起き、更には、樹脂部材の滴下によりレンズを
作成するので、レンズ厚が樹脂部材の体積によって決ま
り、更には、レンズの曲率も滴下樹脂部材の体積、粘度
等により決まる等の制約があった。
【0006】また、特開平3−290601号公報記載
の従来技術も平面基板上にレンズを作っているので、光
のクロストークが起きる。また、温度変化調節によるレ
ンズの曲率変化も界面張力の調節にすぎないので曲率設
定に制約があった。
【0007】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、隣接するレンズ間での光のクロストークの
ないレンズアレイを提供すること、及び、隣接するレン
ズ間での光のクロストークを防ぎ、更には、レンズ厚を
調節でき、または、曲率の自由度を高くしたマイクロレ
ンズアレイの作成方法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、上記課題を解
決するために、(1)基板上にレンズをアレイ状に有す
るマイクロレンズアレイにおいて、前記基板に開口形状
が円形のレンズセルを多数有し、各レンズセルにレンズ
が形成されていること、更には、(2)開口形状が円形
のレンズセルをアレイ状に有するレンズセル基板の前記
レンズセルにレンズを形成するマイクロレンズアレイの
作成方法において、前記レンズセルに透明樹脂部材を注
入し、次いで、該透明樹脂部材の表面張力によって、均
一な球面形状を得ること、更には、(3)開口形状が円
形のレンズセルをアレイ状に有するレンズセル基板の前
記レンズセルにレンズを形成するマイクロレンズアレイ
の作成方法において、透明樹脂部材の入った容器に前記
レンズセル基板を浸し、次いで、該レンズセル基板を前
記容器より引き上げ、前記レンズセル基板のレンズセル
に前記透明樹脂部材を充填し、次いで、前記透明樹脂部
材の表面張力によって、均一な球面形状を得ること、更
には、(4)請求項2又は3の方法によって前記レンズ
セルの一方の開口側に球面形状を得て固化した後に、前
記レンズセルの他方の開口側に透明樹脂部材を注入し、
表面張力によって均一な球面形状を得ること、更には、
(5)請求項4の方法において、前記一方の側に作成す
るレンズの透明樹脂部材と、前記他方の側に作成するレ
ンズの透明樹脂部材との屈折率を異ならしめたこと、更
には、(6)開口形状が円形のレンズセルをアレイ状に
有するレンズセル基板の前記レンズセルにレンズを形成
するマイクロレンズアレイの作成方法において、前記レ
ンズセルに透明樹脂部材を注入し、前記レンズセルの開
口部の両側または片側の気圧を制御して、前記透明樹脂
部材の球面形状の曲率を制御することを特徴とするもの
である。
【0009】
【作用】レンズセルがアレイ状に設けられたレンズセル
基板の前記レンズセルに透明樹脂部材を注入し、該透明
樹脂部材の表面張力を利用して、各レンズセルにレンズ
を作成する。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を説明するための
図で、図1(a)は、レンズセル基板1の斜視図、図1
(b)〜図1(d)は、レンズセル2の拡大断面図であ
り、図中、1はレンズセル基板、2はレンズセル(レン
ズを作成するための貫通孔)、3は透明樹脂部材、4は
樹脂注入管である。以下に、この実施例によるマイクロ
レンズアレイの作成方法を説明する。
【0011】 まず、所望するレンズ径に相当する円
形開口形状を有するレンズセル(貫通孔)2をアレイ状
に有し、所望するレンズ厚程度、もしくはより大きい厚
さを有するレンズセル基板(以下、基板)1を作成す
る。前記レンズセル2は、基板1を貫通して設けられ、
その開口径は数μm〜数mm程度がマイクロレンズの作
成に適している。基板1は樹脂部材を用い、既存の金属
金型による成形技術等で作成してもよいし、金属材料を
用い、切削加工、エッチング加工等で作成してもよい。
更に、隣接したレンズ間での光のクロストークを効果的
に防ぐために、例えば、黒色の顔料を含んだ樹脂部材で
作成したり、あるいは、表面の黒色処理等を施してもよ
い。
【0012】 次に、各々のレンズセル2内に一定量
の透明樹脂部材3を注入する(図1(b))。このと
き、ある量までは、レンズセル2の内径が十分小さいの
で、レンズセル2の内壁面と透明樹脂部材3は互いの分
子間力で引き合い、透明樹脂部材3はレンズセル2内に
とどまる。そして、透明樹脂部材3の体積とレンズセル
径に応じて下方に凸の球面形状が形成される(図1
(c))が、この球面形状は、表面張力により均一な球
面形状となる。なお、透明樹脂部材3をレンズセル2内
に注入する際、透明樹脂部材3の自重で、透明樹脂部材
3がレンズセル2内から落下しないように、注入管4を
レンズセル2の内壁に接触させて透明樹脂部材3を注入
するとよい(図1(b))。場合によっては、基板1を
傾けて注入した後、基板1を水平に保持するようにして
もよい。
【0013】 基板1の下方に球面形状が形成された
状態(図1(c))を保持したまま、安定化処理を施
す。例えば、透明樹脂部材3に光感光性樹脂等を用いて
いるなら、吸収波長に応じた光の露光Lで安定化処理を
施す(図1(d))ことによって均一な球面形状を得る
ことが可能となる。また、熱硬化性樹脂を使用した場合
であれば必要な温度で固化させればよい。
【0014】上述のようにして作成されたマイクロレン
ズアレイは、レンズセル2により、各レンズが確実に独
立したものとなり、従って、光のクロストークは起き
ず、更に、レンズセル2の径,基板1の厚さ,滴下する
透明樹脂部材3の量等により、所望するレンズ厚に設定
できる。
【0015】図2(a)〜図2(e)は、本発明の他の
実施例を説明するための図で、図中、5は樹脂容器であ
る。以下、順にこの実施例について説明する。 所望するレンズ開口径を有するレンズセル2を設け
た基板1を用意する。これは、図1の実施例と同様の作
成方法で作成される。レンズセル2の内壁は透明樹脂部
材3との吸着性を増すために荒らし面形状となってい
る。レンズセル2の内部以外は透明樹脂部材3を排斥し
やすいように表面をできるだけ平滑な面としておくとよ
い。また、透明樹脂部材3を排斥するような表面処理を
施していてもよい。
【0016】 基板1を透明樹脂部材3の入った樹脂
容器5につけ(図2(a))、静かに取り出すと(図2
(b))、レンズセル2の内壁の吸着力と透明樹脂部材
3の吸着力によってつり合う量の透明樹脂部材3がレン
ズセル2内に保持される。そして、基板1の一方の開口
部を下方に向けることによって(図2(c))、下側に
凸の球面形状を形成することができる(図2(d))
が、この球面形状は、表面張力により均一な球面形状と
なる。
【0017】 以降、図1の実施例と同様に、透明樹
脂部材3に光感光性樹脂を採用した場合は、吸収波長に
見合った光で露光L(図2(e))で固化させればよ
く、また、熱硬化性樹脂であれば必要な温度で固化させ
れば球面形状のととのったマイクロレンズアレイが得ら
れる。
【0018】このように作成されたマイクロレンズアレ
イは、図1の実施例と同様に、光のクロストークが起き
ず、更には、基板1に設けられた各レンズセル2に一括
で透明樹脂部材3を充填できるので、生産性も高い。前
述の2つの実施例(図1,図2)で作成されたレンズア
レイは片面レンズアレイである。次に説明する実施例
(図3)は、図1,図2で示した実施例等で作成された
片面レンズアレイの上方開口部に更に透明樹脂部材3を
挿入して両面にレンズアレイを形成するようにした実施
例である。
【0019】次に、図3を参照して、両面にレンズアレ
イを作成するレンズアレイの作成手順について説明す
る。 まず、図1,図2に示した方法等で、片面のレンズ
アレイ(片凸レンズアレイ)を作成する。 次に、前記で作成したレンズアレイの凸レンズ部
を下方に向け、上方からレンズセル2内に一定量の透明
樹脂部材3を滴下する(図3)。すると、この透明樹脂
部材3の量に応じてレンズセル2の上方に球面形状が形
成される。このとき、滴下する透明樹脂部材3の量が少
ないと、先に作成した凸レンズの他端側上方にできてい
る凹面の曲率をより大きなものに設定でき、透明樹脂部
材3の量を多くすれば凸面形状を作成することができ
る。 次に、透明樹脂部材3の物性にあわせた安定化処理
(光処理や熱処理)を行い固化させる。 このようなプロセスを採用することによって、両面を制
御した凹凸レンズアレイ、両凸レンズアレイを作成でき
る。
【0020】更に、レンズセル2の両開口部にレンズを
形成する際、一方の開口側に作成するレンズの透明樹脂
部材3と他方の開口側に作成するレンズの透明樹脂部材
3とに異なる屈折率の樹脂部材を使用すると、マイクロ
レンズの光学性能を向上させることができる。また、こ
の注入する透明樹脂部材3は、2種類(一方の開口側と
他方の開口側)に限定するものではなく、複数回の樹脂
部材注入によって一つのレンズ(異なる透明樹脂部材の
複数層から成るレンズ)を作成してもかまわない。この
注入する透明樹脂部材により、例えば、分散の異なる透
明樹脂部材3で色収差の除去を行なったり、球面収差除
去を行なうことが可能になる。
【0021】次に、レンズの曲率を制御するマイクロレ
ンズアレイの作成方法について説明する。図4(a)
は、レンズの曲率を制御するマイクロレンズアレイの作
成方法を説明するための断面図で、図4(b)は、図4
(a)の点線部Bの拡大図で、図中、6は圧力制御装置
である。以下に、レンズの曲率制御の実施例について説
明する。
【0022】 所望するレンズ開口径に応じたレンズ
セル2を有する基板1を準備する。基板1は、前述で述
べてきた作成方法等で作成すればよい。 レンズセル2に透明樹脂部材3を注入すると、該透
明樹脂部材3の自重と表面張力等により基板1の下方に
凸の球面形状が形成される。 次に、この基板1の上方側気圧P1、及び、また
は、下方側気圧P2を制御することによって、レンズの
曲率Rの制御を行なう。例えば、上方の気圧P1を上げ
る(あるいは、下方側P2を下げる)ことによって、下
方に膨らんだ透明樹脂部材3の曲率Rを大きくすること
ができる。また、上方の曲率は、通常、凹面形状だが、
P1を下げる(あるいはP2を上げる)ことにより、凸
面形状にすることもできる。
【0023】図5は、上方P1の加減圧量及び下方側P
2の加減圧量を制御することによって、どのように曲率
形状が変化するかを模式的に示した図で、図5(a)
は、P1を大、P2を小とした時のレンズ形状を、図5
(b)は、P1を小、P2を大とした時のレンズ形状を
示す。更に、図5(b)に示すように、上方で凸形、下
方で凹形となるように圧力P1,P2を設定(P1・
小、P2・大)したとき、この状態で、更に透明樹脂部
材3を注入すると、上方に凸形状を有しながらも、透明
樹脂部材3の体積増化と自重により下方にも凸形状をつ
くる、つまり両凸レンズアレイが作成できる。この作成
方法だと、一度固化処理をした後に更に透明樹脂部材3
を注入し、固化して両凸レンズを作成した図3の実施例
より工程数が減り、組立性、量産性が向上する。
【0024】
【発明の効果】
(1)請求項1に対応する効果:基板に設けたレンズセ
ルにレンズが作成されているため、各々のレンズが隔離
遮断されるので、光のクロストークがなくなり、高コン
トラストな読み取りが可能となる。 (2)請求項2に対応する効果:表面張力を利用してレ
ンズの球面形状を作成するので、均一な球面形状が得ら
れ、更には、レンズ厚の調整もできる。 (3)請求項3に対応する効果:(2)の効果に加え、
全てのレンズセルに同時に、同量の透明樹脂部材を容易
に注入可能となり、組立性、量産性が向上する。 (4)請求項4に対応する効果:(2)又は(3)の効
果に加え、基板の下方にレンズを作成し固化した後、更
に、透明樹脂部材を注入することにより、上方にレンズ
を作成でき、両凸レンズの作成ができる。 (5)請求項5に対応する効果:(4)の効果に加え、
最初と2回目にレンズセルに注入する透明樹脂部材を屈
折率が互いに違うものを使うことにより、色々な特性を
持つレンズを作成できる。 (6)請求項6に対応する効果:(2)又は(3)の効
果に加え、レンズセルの両開口部の圧力を制御すること
により、レンズセルに作成するレンズの曲率Rを制御で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を説明するための図であ
る。
【図2】 本発明の他の実施例を説明するための図であ
る。
【図3】 本発明の更に他の実施例の工程の一部を示し
た図である。
【図4】 本発明に更に他の実施例を説明するための断
面図である。
【図5】 図4の実施例の動作を模式的に示した図であ
る。
【符号の説明】
1…レンズセル基板、2…レンズセル、3…透明樹脂部
材、4…樹脂注入管、5…樹脂容器、6…圧力制御装
置。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にレンズをアレイ状に有するマイ
    クロレンズアレイにおいて、前記基板に開口形状が円形
    のレンズセルを多数有し、各レンズセルにレンズが形成
    されていることを特徴とするマイクロレンズアレイ。
  2. 【請求項2】 開口形状が円形のレンズセルをアレイ状
    に有するレンズセル基板の前記レンズセルにレンズを形
    成するマイクロレンズアレイの作成方法において、前記
    レンズセルに透明樹脂部材を注入し、次いで、該透明樹
    脂部材の表面張力によって、均一な球面形状を得ること
    を特徴とするマイクロレンズアレイの作成方法。
  3. 【請求項3】 開口形状が円形のレンズセルをアレイ状
    に有するレンズセル基板の前記レンズセルにレンズを形
    成するマイクロレンズアレイの作成方法において、透明
    樹脂部材の入った容器に前記レンズセル基板を浸し、次
    いで、該レンズセル基板を前記容器より引き上げ、前記
    レンズセル基板のレンズセルに前記透明樹脂部材を充填
    し、次いで、前記透明樹脂部材の表面張力によって、均
    一な球面形状を得ることを特徴とするマイクロレンズア
    レイの作成方法。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3の方法によって前記レン
    ズセルの一方の開口側に球面形状を得て固化した後に、
    前記レンズセルの他方の開口側に透明樹脂部材を注入
    し、表面張力によって均一な球面形状を得ることを特徴
    とするマイクロレンズアレイの作成方法。
  5. 【請求項5】 請求項4の方法において、前記一方の側
    に作成するレンズの透明樹脂部材と、前記他方の側に作
    成するレンズの透明樹脂部材との屈折率を異ならしめた
    ことを特徴とするマイクロレンズアレイの作成方法。
  6. 【請求項6】 開口形状が円形のレンズセルをアレイ状
    に有するレンズセル基板の前記レンズセルにレンズを形
    成するマイクロレンズアレイの作成方法において、前記
    レンズセルに透明樹脂部材を注入し、前記レンズセルの
    開口部の両側または片側の気圧を制御して、前記透明樹
    脂部材の球面形状の曲率を制御することを特徴とするマ
    イクロレンズアレイの作成方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0784224A2 (en) * 1996-01-10 1997-07-16 Sumitomo Chemical Company, Limited A microlens-array, production method thereof, and liquid crystal display device using the same
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