JPH11183706A - 高集積光学素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、レンズ形状の精度を高くする。 【解決手段】ガラス基板１上に、格子状でその断面が略
半円柱状のレジストパターン１０ａから成る第１の層
と、この第１の層におけるレジストパターン１０ａの各
交点上にそれぞれ形成された略矩形形状で表面が曲面状
のレジストパターン１０ｂから成る第２の層とから成る
マイクロレンズアレイを作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液晶プロジ
ェクションテレビや光インターコネクション等に使用さ
れるもので、例えば数千から数十万個の多数の微小レン
ズ（マイクロレンズ）を集積したマイクロレンズアレイ
などの高集積光学素子及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１９は光学素子であるレンズが１０⁶
個オーダで集積して構成されるマイクロレンズアレイの
外観図である。このマイクロレンズアレイ１は、右側の
一部拡大図に示すように多数のマイクロレンズ２を配列
した構成となっている。

【０００３】このマイクロレンズアレイ１の製造方法と
しては、例えば第１にイオン交換による方法、第２にガ
ラス基板をウェットエッチングにより加工して高屈折率
樹脂を充填し、レンズ効果を持たせる方法、第３にガラ
ス基板をウェットエッチングにより加工し、これを原盤
として紫外線効果樹脂によりガラス基板に形状を転写す
る方法等がある。

【０００４】このうち第１の方法は、図２０に示すよう
にガラス基板１上にＣｒ２をパターニングし、このガラ
ス基板１のＣｒパターニング２側をイオン交換液３中に
浸透する。これにより、ガラス基板１にはイオン交換領
域４が形成される。この後、ガラス基板１からＣｒ２を
剥離することによりマイクロレンズアレイ５が作製され
る。

【０００５】又、第３の方法は、図２１に示すようにガ
ラス基板１上にＣｒ２をパターニングし、このガラス基
板１に対してウエットエッチングを行って複数の凹部６
を形成する。この後、ガラス基板１からＣｒ２を剥離
し、次に各凹部６にそれぞれ高屈折率の樹脂７を充填す
ることによりマイクロレンズアレイ８が作製される。

【０００６】しかしながら、第１の方法では、化学反応
によりガラス基板１中のイオンを置換することで屈折率
変化を持たせてレンズ作用を得ているが、化学反応であ
るために屈折率を任意に変化させることが困難であり、
十分なレンズ作用を得られない欠点がある。

【０００７】そのうえ、第１の方法では、イオン交換が
レンズアレイを形成するレンズの境界で重畳されるた
め、個々のレンズの境界でレンズ性能が得られない欠点
がある。

【０００８】又、第２及び第３の方法でも化学反応であ
るウエットエッチングが用いられているので、レンズ形
状の制御が困難であり、十分なレンズ作用を得られない
欠点がある。

【０００９】このような欠点を解決するために、これま
では、レジストの熱メルトによりレンズを形成する方法
や、機械加工によりレンズアレイの金型を作製してレン
ズを作製する方法が採られている。

【００１０】一般に、液晶プロジェクションテレビ用の
液晶パネルのセル配列は、デルタ配列と正方配列とがあ
り、それぞれ図２２に示すような略６角形形状のマイク
ロレンズや図２３に示すような正方形形状のマイクロレ
ンズが使用されている。従って、上記レジストの熱メル
トによる方法や金型を用いての方法により略６角形形状
や正方形形状のマイクロレンズが作製される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レジス
トの熱メルトによる方法では、略６角形形状のレンズを
精度高く作製することはできるが、正方形形状のレンズ
は、図２３に示すようにメルト形状が辺方向と対角方向
とで異なる（ｒ₁ ＝ｒ₂ ≠ｒ₃ ）ため、精度高くレンズ
を作製することが困難である。

【００１２】レンズの種類に拘らず、レジストをフォト
プロセスで加工し、加熱して熱メルトによりレンズ形状
を創成する場合、レンズ形状は、レンズを形成するレジ
ストと基板との接触角、レジストの表面張力、及びレジ
スト自体に働く重力により決定する。

【００１３】円形形状のレンズをこのプロセスで加工す
る場合、接触角、表面張力、重力の効果は回転対称に作
用するので、レンズ形状も回転対称になり、精度高くレ
ンズが作製できる。

【００１４】しかし、円形形状のマイクロレンズアレイ
は、レンズがカバーする有効領域が正方細密充填の場合
でも７８％程度であり、光利用効率の点で問題である。
又、正方配置レンズを熱メルトで作製する場合、正方形
レンズの対角方向と辺方向とで接触角、表面張力、重力
の効果が異なるため、レンズ形状は４分の１対称形状と
なり、集光特性は著しく低下する。

【００１５】一方、機械加工によりレンズアレイの金型
を作製する方法では、原理的にはサブミクロンオーダの
精度でレンズアレイの金型を作製することが可能である
が、実際には、図２４に示すように加工機械にＸＺＣ軸
とＣ軸上に配置されたｘｙ軸の５軸が必要であり、現実
問題として実現が困難である。

【００１６】すなわち、Ｃ軸上のｘｙテーブル９は、マ
イクロレンズの光軸のピッチ間隔に対応して移動する。
このｘｙテーブル９上に固定された金型１０は、ｘｙテ
ーブル９とともに回転する。

【００１７】又、ダイヤモンドバイト１１は、ＸＹテー
ブル１２の移動によりその位置が制御され、金型１０に
凹面を形成する。このようにしてＣ軸上のｘｙテーブル
９をマイクロレンズのピッチ分だけ順次移動してその都
度金型１０に凹面を形成し、これをマイクロレンズの個
数分だけ繰り返す。

【００１８】このような機械加工を行うならば、いかな
る配列構造のマイクロレンズの金型もサブミクロン精度
で作成できるが、８マイクロレンズに対して位置決めを
高精度に行なう必要があるので、膨大な加工時間を必要
とし、現実的な方法ではない。

【００１９】そこで本発明は、レンズ形状の精度の高い
高集積光学素子を提供することを目的とする。又、本発
明は、精度の高いレンズ形状に作製できる高集積光学素
子の製造方法を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、光透
過性の基板と、この基板上に略半円柱状の光透過部材を
交叉させて形成した第１の層と、この第１の層における
光透過部材の前記交叉させている部位にそれぞれ形成さ
れた略矩形形状で表面が曲面状の光透過部材から成る第
２の層と、から形成された高集積光学素子である。

【００２１】請求項２によれば、複数の略半円柱状の光
透過部材を並列に形成した２枚のレンズ群を、これらレ
ンズ群の各光透過部材が互いに略直交するように対向配
置した高集積光学素子である。

【００２２】請求項３によれば、請求項２記載の高集積
光学素子において、２枚のレンズ群を光透過部材の屈折
率よりも低い屈折率を有する接着剤で接着した。請求項
４によれば、請求項２記載の高集積光学素子において、
２枚のレンズ群のうち少なくとも一方のレンズ群におけ
る少なくとも２つの光透過部材の高さを、他の光透過部
材の高さよりも高く形成した。

【００２３】請求項５によれば、光透過性の基板と、こ
の基板の両面側に、それぞれ略半円柱状の光透過部材を
並列に形成した各レンズ群を、これらレンズ群の各光透
過部材が互いに略直交するように設けた高集積光学素子
である。

【００２４】請求項６によれば、光透過性の基板上に交
叉させて、略判円形状の断面の光透過部材を形成する第
１の工程と、光透過部材の交叉部位にそれぞれ略矩形形
状の光透過部材を形成し、これら光透過部材の表面をそ
れぞれ曲面状に形成する第２の工程と、を有する高集積
光学素子の製造方法である。

【００２５】請求項７によれば、請求項６記載の高集積
光学素子の製造方法において、各光透過部材として熱可
塑性感光樹脂を用い、熱メルトにより第１の層及び第２
の層を形成する。

【００２６】請求項８によれば、複数の略半円柱状の溝
を並列に加工して金属性の型を形成する第１の工程と、
この第１の工程により形成された金属製の型から複数の
略半円柱状の光透過部材を並列に形成したレンズ群を形
成する第２の工程と、この第２の工程により形成された
２つのレンズ群の各光透過部材が互いに略直交するよう
に対向配置する第３の工程と、を有する高集積光学素子
の製造方法である。

【００２７】請求項９によれば、請求項８記載の高集積
光学素子の製造方法において、複数の略半円柱状の溝を
並列に加工するとともに、これら溝のうち少なくとも２
つの溝の深さを他の溝の深さよりも深く加工して金属性
の型を形成する。

【００２８】請求項１０によれば、光透過性の基板の両
面側に対し、略半円柱状の光透過部材を複数並列に形成
した各レンズ群を、これらレンズ群の各光透過部材が互
いに略直交するように一体的に設ける高集積光学素子の
製造方法である。

【００２９】請求項１１によれば、所望のレンズ形状に
加工した先端形状のポンチを、互いに直交する３軸制御
の加工機に取り付け、この加工機の３軸制御によってポ
ンチを塑性変形する金属部材に接触させて金属性の型を
形成する第１の工程と、この第１の工程により形成され
た金属製の型を用いてレンズ群を形成する第２の工程
と、を有する高集積光学素子の製造方法である。

【００３０】

【発明の実施の形態】(1) 以下、本発明の第１の実施の
形態について図面を参照して説明する。図１はマイクロ
レンズアレイの製造方法の工程図である。先ず、同図
(a) に示す光透過性のガラス基板１の表面上には、同図
(b) に示すように光透過部材としてのフォトレジスト
（レジストコート）２０がスピンコート等の手段により
塗布される。なお、この光透過部材としては、熱可塑性
感光樹脂であればよい。

【００３１】次に、フォトレジスト２０に対して露光・
現像が行われる。この露光処理では、格子状のパターン
が形成されたマスクが用いられ、このマスクパターンを
通して露光用光がフォトレジスト２０に照射される。そ
して、露光に続いて現像が行われると、図２の外観図に
示すようにガラス基板１上には、格子状のレジストパタ
ーン２０ａが形成される。

【００３２】この露光・現像の後、図１(d) に示すよう
に格子状のレジストパターン２０ａに対して熱メルトが
行われる。この熱メルトによりレジストパターン２０ａ
は、図３に示すように略半円形状に形成される。すなわ
ち、格子状のレジストパターン２０ａは、断面がシリン
ダ形状で、かつ格子状の互いに交叉する各方向には曲率
を持たない構造となる。

【００３３】次に、熱メルトされたレジストパターン２
０ａの上には、図１(e) に示すように光透過部材として
のフォトレジスト（レジストコート）２０がスピンコー
ト等の手段により再び塗布される。

【００３４】次に、再塗布されたフォトレジスト２０に
対して露光・現像が行われる。この露光処理では、複数
の正方形のパターンをレジストパターン２０ａの交叉部
の上に重なるように形成するマスクが用いられ、このマ
スクパターンを通して露光用光が再塗布されたフォトレ
ジスト２０に照射される。そして、露光に続いて現像が
行われると、図１(f) に示すように格子状のレジストパ
ターン２０ａの各交点上には、それぞれ略矩形形状（正
方形状）のレジストパターン２０ｂが形成される。

【００３５】なお、露光処理時には、各正方形状のレジ
ストパターン２０ｂの中心がそれぞれ格子状のレジスト
パターン２０ａの各交点上に形成されるようにマスクの
位置合わせが行われる。

【００３６】この露光・現像の後、図１(g) に示すよう
に正方形状のレジストパターン２０ｂに対して熱メルト
が行われる。この熱メルトによりレジストパターン２０
ｂは、図４の外観図に示すようにレジストパターン２０
ｂの表面がそれぞれ曲面状に形成される。

【００３７】この結果、ガラス基板１上に、格子状でそ
の断面が略半円柱状のレジストパターン１０ａから成る
第１の層と、この第１の層におけるレジストパターン２
０ａの各交点上にそれぞれ形成された略矩形形状で表面
が曲面状のレジストパターン２０ｂから成る第２の層と
から成るマイクロレンズアレイ２１が作製される。

【００３８】このように上記第１の実施の形態であれ
ば、レジストの熱メルトにより正方形形状のレンズを作
製する場合、上記図２３に示すようにメルト形状が辺方
向と対角方向とで異なり（ｒ₁ ＝ｒ₂ ≠ｒ₃ ）、精度高
くレンズを作製することが困難であったが、第１層にお
いてプロセスで加工する場合、接触角、表面張力、重力
の効果が回転対称に作用し、レンズ形状が回転対称にな
り、精度高くレンズを得ることができる略半円柱状のレ
ジストパターン２０ａ（円形形状のレンズ）を作成する
ので、正方形形状のレンズに要求される対角方向のサグ
量と辺方向のサグ量とを略半円柱状のレジストパターン
２０ａで適性化でき、精度の高いレンズ形状を得ること
ができる。 (2) 次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参
照して説明する。

【００３９】図５はマイクロレンズアレイの製造方法に
適用する加工機械の構成図である。ＸＹＺテーブル３０
上には、回転軸３１が設けられ、この回転軸３１にダイ
ヤモンドバイト３２が取り付けられている。

【００４０】一方、ｘテーブル３３には、ダイヤモンド
バイト３２と対向するように金属性のワーク３４が取り
付けられている。このような構成の加工機械であれば、
回転軸３１を駆動させてダイヤモンドバイト３２を回転
させ、これと共にＸＹＺテーブル３０を移動制御してワ
ーク３４の面にフライカットで略半円柱状の溝となるシ
リンダ面を形成する。

【００４１】１つのシリンダ面の加工が終了すると、Ｘ
ＹＺテーブル３０をシリンダレンズのピッチ分だけ順次
移動してその都度ワーク３４にシリンダ面を形成し、こ
れをシリンダレンズの個数分だけ繰り返す。

【００４２】この機械加工によってワーク３４には、シ
リンダ面が複数並列に形成され、図６に示すようなシリ
ンダレンズの金型３５が作製される。同図には金型３５
の一部拡大図が示されている。

【００４３】このようにして金型３５が作製されると、
この金型３５を用いてマイクロシリンダレンズアレイが
作製される。先ず、図７(a) に示す金型３５のシリンダ
面側には、同図(b) に示すように２Ｐ法により光透過部
材の２Ｐポリマーコート３６が形成される。なお、２Ｐ
ポリマーコート３６の代わりに射出成形により光透過部
材を形成してもよい。

【００４４】次に、金型３５上の２Ｐポリマーコート３
６に対し、同図(c) に示すようにガラス基板１が押し当
てられ、この状態に、ガラス基板１側から紫外光（ＵＶ
光）が２Ｐポリマーコート３６から金型３５に照射され
る。

【００４５】この後、金型３５が同図(d) に示すように
剥離され、複数の略半円柱状の光透過部材を並列に形成
したレンズ群、すなわち複数のマイクロシリンダレンズ
を並列に形成したマイクロシリンダレンズアレイ３７が
作製される。図８はかかるマイクロシリンダレンズアレ
イ３７の外観図である。

【００４６】次に、マイクロシリンダレンズアレイ３７
が２枚作製されると、これらマイクロシリンダレンズア
レイ３７は、図９に示すように互いのマイクロシリンダ
レンズの方向を直交させ、かつ互いのマイクロシリンダ
レンズを対向させて配置される。

【００４７】このように２枚のマイクロシリンダレンズ
アレイ３７を配置する場合は、各マイクロシリンダレン
ズアレイ３７のガラス基板１に形成された各アライメン
トマーク３８を用いて位置決めする。このアライメント
マーク３８を用いた２枚のマイクロシリンダレンズアレ
イ３７の位置決めは、顕微鏡などの拡大手段を用いて観
察しながら行われる。

【００４８】次に、２枚のマイクロシリンダレンズアレ
イ３７の間には、図７(e) に示すようにレンズを構成す
る物質よりも低屈折率の接着剤３９が充填され、２枚の
マイクロシリンダレンズアレイ３７が接着される。

【００４９】この結果、２枚のマイクロシリンダレンズ
アレイ３７を、これらマイクロシリンダレンズアレイ３
７の各シリンダレンズが互いに略直交するように対向配
置したマイクロレンズアレイ４０が作製される。

【００５０】図１０はかかるマイクロレンズアレイ４０
による光の集光作用を示している。このように上記第２
の実施の形態によれば、２枚のマイクロシリンダレンズ
アレイ３７の各シリンダレンズが互いに略直交するよう
に対向配置することで、上記図２３に示すように辺方向
と対角方向とで長さが異なる（ｒ₁ ＝ｒ₂ ≠ｒ₃ ）よう
な正方形状のレンズと同様な集光作用を持つレンズ形状
の精度の高いマイクロレンズアレイ４０を作製できる。 (3) 次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参
照して説明する。

【００５１】この第３の実施の形態は、上記図９に示す
ように２枚のマイクロシリンダレンズアレイ３７を対向
配置する際、これらマイクロシリンダレンズアレイ３７
の間隔を精度高く出す対策を施したものである。

【００５２】図１１はマイクロシリンダレンズアレイの
製造工程図である。先ず、同図(a) に示すように複数の
シリンダ面５０が並列に形成された金型５１が作製され
る。この金型５１の作製は、上記図５に示す加工機械を
用いて行われる。

【００５３】すなわち、回転軸３１を駆動させてダイヤ
モンドバイト３２を回転させ、これと共にＸＹＺテーブ
ル３０を移動制御してワーク３４の面にフライカットで
略半円柱状の溝となるシリンダ面を形成する。そうし
て、１つのシリンダ面の加工が終了すると、ＸＹＺテー
ブル３０をシリンダレンズのピッチ分だけ順次移動して
その都度ワーク３４にシリンダ面を形成し、これをシリ
ンダレンズの個数分だけ繰り返す。

【００５４】この場合、最も両端側に形成される各シリ
ンダ面の溝の深さは、図１１(a) に示すように他のシリ
ンダ面の溝の深さよりも深く、後の工程で２枚のマイク
ロシリンダレンズアレイを対向配置するときの、これら
マイクロシリンダレンズアレイの間隔に対応して形成さ
れている。

【００５５】次に、金型５１のシリンダ面側には、図１
１(b) に示すように２Ｐ法により光透過部材の２Ｐポリ
マーコート５２が形成される。なお、２Ｐポリマーコー
ト５２の代わりに射出成形により光透過部材を形成して
もよい。

【００５６】次に、金型５１上の２Ｐポリマーコート５
２に対し、同図(c) に示すようにガラス基板１が押し当
てられ、この状態に、ガラス基板１側から紫外光（ＵＶ
光）が２Ｐポリマーコート５２から金型５１に照射され
る。

【００５７】この後、金型５１が同図(d) に示すように
剥離され、複数のマイクロシリンダレンズを並列に形成
したマイクロシリンダレンズアレイ５３が作製される。
図１２はかかるマイクロシリンダレンズアレイ５３の外
観図であり、光学素子としての機能に影響を与えない部
位すなわち最も端の方に形成されたシリンダレンズの高
さが他のシリンダレンズの高さよりも高く形成されてい
る。

【００５８】次に、このマイクロシリンダレンズアレイ
５３と例えば上記第２の実施の形態で作製されたマイク
ロシリンダレンズアレイ３７とが図１３に示すように互
いのマイクロシリンダレンズの方向を直交させ、かつ互
いのマイクロシリンダレンズを対向させて配置される。

【００５９】このとき、これらマイクロシリンダレンズ
アレイ５３と３７との間隔は、マイクロシリンダレンズ
アレイ５３の最も両端側に形成された各シリンダレンズ
を対向するシリンダレンズに突き当てることで容易に設
定される。

【００６０】なお、このように２枚のマイクロシリンダ
レンズアレイ５３を配置する場合は、各マイクロシリン
ダレンズアレイ５３のガラス基板１に形成された各アラ
イメントマーク５４を用いて位置決めする。このアライ
メントマーク５４を用いた２枚のマイクロシリンダレン
ズアレイ５３の位置決めは、顕微鏡などの拡大手段を用
いて観察しながら行われる。

【００６１】次に、これらマイクロシリンダレンズアレ
イ５３と３７との間には、図１１(e) に示すようにレン
ズを構成する物質よりも低屈折率の接着剤３９が充填さ
れ、これらマイクロシリンダレンズアレイ５３と３７と
が接着される。

【００６２】この結果、２枚のマイクロシリンダレンズ
アレイ５３、３７を、これらマイクロシリンダレンズア
レイ５３、３７の各シリンダレンズが互いに略直交する
ように対向配置したマイクロレンズアレイ５５が作製さ
れる。

【００６３】図１４はかかるマイクロレンズアレイ５５
による光の集光作用を示している。このように上記第３
の実施の形態によれば、素子周縁部近傍に位置するシリ
ンダレンズの高さが他のシリンダレンズの高さよりも高
く形成したマイクロシリンダレンズアレイ５３を作製
し、これとマイクロシリンダレンズアレイ３７とを対向
配置してマイクロレンズアレイ５４を作製するので、上
記第２の実施の形態の効果に加えて、各マイクロシリン
ダレンズアレイ５３と３７との間隔を精度高く容易に設
定できる。

【００６４】なお、上記第２及び第３の実施の形態は、
２枚のマイクロシリンダレンズアレイを対向配置して正
方配列のマイクロレンズアレイを作製しているが、図１
５に示すように１枚のガラス基板１の両面にマイクロレ
ンズアレイ５６、５７を形成してもよい。

【００６５】又、正方配列のマイクロレンズアレイは、
図１６に示すように射出形成、圧縮形成などの手段によ
り一体的に形成してもよい。 (4) 次に、本発明の第４の実施の形態について図面を参
照して説明する。

【００６６】図１７はマイクロレンズアレイの製造方法
に適用する加工機械の構成図である。３軸駆動のＸＹＺ
テーブル６０上には、超硬合金ポンチ６１が取り付けら
れている。この超硬合金ポンチ６１の先端は、所望のレ
ンズ形状、例えば略６角形形状などに加工されている。

【００６７】一方、テーブル６２には、超硬合金ポンチ
６１と対向するように金属性のワーク６３が取り付けら
れている。このワーク６３は、例えば無酸素銅などの塑
性変形が容易な材料から形成されている。

【００６８】このような構成の加工機械であれば、ＸＹ
Ｚテーブル６０を駆動させて超硬合金ポンチ６１の位置
を３軸で制御し、超硬合金ポンチ６１をワーク６３の面
に接触させ、塑性変形によりワーク６３の面に所望形状
の溝を形成する。

【００６９】１つの溝の加工が終了すると、ＸＹＺテー
ブル６０をレンズのピッチ分だけ順次移動してその都度
ワーク６３に溝を形成し、これをレンズの個数分だけ繰
り返す。

【００７０】この機械加工によって、所望のレンズ形
状、配列のマイクロレンズアレイの金型６４が作製され
る。図１８はかかるマイクロレンズアレイの金型６４の
外観図であり、同図にはこの金型６４の一部拡大図も示
されている。同図に示すように金型６４には、溝６５が
縦横方向に複数加工され形成されている。

【００７１】このようにして金型６４が作製されると、
上記同様にこの金型６４を用いてマイクロレンズアレイ
が作製される。このマイクロレンズアレイの作製の一例
を説明すると、例えば、金型６４の溝形成面側に２Ｐ法
等により２Ｐポリマーコートが形成される。なお、２Ｐ
ポリマーコートの代わりに射出成形により光透過部材を
形成してもよい。

【００７２】次に、金型６４上の２Ｐポリマーコートに
対して、ガラス基板１が押し当てられ、この状態に、ガ
ラス基板１側から紫外光（ＵＶ光）が２Ｐポリマーコー
トから金型６４に照射される。

【００７３】この後、金型６４が剥離され、複数のマイ
クロレンズを縦横に配列して形成したマイクロレンズア
レイが作製される。このように上記第４の実施の形態に
よれば、超硬合金ポンチ６１を備えた加工機械によりワ
ーク６３に任意の形状の溝を形成してその金型６４を作
製し、この金型６４を用いてマイクロレンズアレイを作
製するので、加工機械を用いて任意のレンズ形状、配列
で、精度の高いレンズ形状のマイクロレンズアレイを作
製できる。

【００７４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１〜
５によれば、レンズ形状の精度の高い高集積光学素子を
提供できる。又、本発明の請求項１によれば、正方形形
状のレンズに要求される対角方向のサグ量と辺方向のサ
グ量とを略半円柱状のレジストパターンで適性化でき、
精度の高いレンズ形状を作製できる高集積光学素子を提
供できる。

【００７５】又、本発明の請求項２、３、５によれば、
正方形状のレンズと同様な集光作用を持つレンズ形状の
精度の高い高集積光学素子を提供できる。又、本発明の
請求項４によれば、最も両端側のシリンダ面の溝の深さ
を深くした金型を用いてマイクロシリンダレンズアレイ
を作製することにより、対向配置する各マイクロシリン
ダレンズアレイとの間隔を容易に設定できる高集積光学
素子を提供できる。

【００７６】又、本発明の請求項６〜１１によれば、精
度の高いレンズ形状に作製できる高集積光学素子の製造
方法を提供できる。又、本発明の請求項６、７によれ
ば、正方形形状のレンズに要求される対角方向のサグ量
と辺方向のサグ量とを略半円柱状のレジストパターンで
適性化でき、精度の高いレンズ形状を作製できる高集積
光学素子の製造方法を提供できる。

【００７７】又、本発明の請求項８、１０によれば、正
方形状のレンズと同様な集光作用を持つレンズ形状の精
度の高い高集積光学素子の製造方法を提供できる。又、
本発明の請求項９によれば、最も両端側のシリンダ面の
溝の深さを深くした金型を用いてマイクロシリンダレン
ズアレイを作製することにより、対向配置する各マイク
ロシリンダレンズアレイとの間隔を容易に設定できる高
集積光学素子の製造方法を提供できる。

【００７８】又、本発明の請求項１１によれば、加工機
械を用いて任意のレンズ形状、配列で、精度の高いレン
ズ形状の高集積光学素子を作製できる高集積光学素子の
製造方法を提供できる。

【００７９】又、本発明の請求項１１によれば、加工機
械を用いて任意のレンズ形状、配列で、精度の高いレン
ズ形状の高集積光学素子を作製できる高集積光学素子の
製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるマイクロレンズアレイの製造方
法の第１の実施の形態を示す工程図。

【図２】露光・現像後に形成された格子状のレジストパ
ターンの外観図。

【図３】略半円形状に形成されたレジストパターンの外
観図。

【図４】曲面状に形成されたレジストパターンの外観
図。

【図５】本発明に係わるマイクロレンズアレイの製造方
法の第２の実施の形態に適用する加工機械の構成図。

【図６】機械加工によって作製されたシリンダレンズの
金型の外観図。

【図７】金型を用いてのマイクロシリンダレンズアレイ
製造の工程図。

【図８】マイクロシリンダレンズアレイの外観図。

【図９】２枚のマイクロシリンダレンズアレイを対向配
置したマイクロレンズアレイの外観図。

【図１０】マイクロレンズアレイにおける光の集光作用
を示す模式図。

【図１１】本発明に係わるマイクロレンズアレイの製造
方法の第3 の実施の形態を示す工程図。

【図１２】マイクロシリンダレンズアレイの外観図。

【図１３】2 枚のマイクロシリンダレンズを対向配置し
たマイクロレンズアレイの外観図。

【図１４】マイクロレンズアレイにおける光の集光作用
を示す模式図。

【図１５】ガラス基板の両面にマイクロシリンダレンズ
を形成したマイクロレンズアレイの外観図。

【図１６】一体的に形成したマイクロレンズアレイの外
観図。

【図１７】本発明に係わるマイクロレンズアレイの製造
方法の第４の実施の形態に適用する加工機械の構成図。

【図１８】同加工機械により加工されたマイクロレンズ
アレイ金具の外観図。

【図１９】マイクロレンズアレイの外観図。

【図２０】従来におけるイオン交換を用いたマイクロレ
ンズアレイの製造工程図。

【図２１】従来における高屈折率樹脂を充填するマイク
ロレンズアレイ野製造工程図。

【図２２】略６角形形状のマイクロレンズを示す外観
図。

【図２３】正方形形状のマイクロレンズを示す外観図。

【図２４】従来におけるレンズアレイの金型を作製する
加工機械を示す外観図。

【符号の説明】

１：ガラス基板、 １０：フォトレジスト（レジストコート）、 １０ａ：格子状のレジストパターン、 １０ｂ：略矩形形状のレジストパターン、 ３０：ＸＹテーブル、 ３１：回転軸、 ３２：ダイヤモンドバイト、 ３３：ｘテーブル、 ３４：ワーク、 ３５，５１：金型、 ３６，５２：２Ｐポリマーコート、 ３７，５３：マイクロシリンダレンズアレイ、 ３９：接着剤、 ４０，５４：マイクロレンズアレイ、 ６０：ＸＹテーブル、 ６１：超硬合金ポンチ、 ６３：ワーク。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光透過性の基板と、 この基板上に略半円柱状の光透過部材を交叉させて形成
   した第１の層と、 この第１の層における前記光透過部材の前記交叉させて
   いる部位にそれぞれ形成された略矩形形状で表面が曲面
   状の光透過部材から成る第２の層と、から形成されたこ
   とを特徴とする高集積光学素子。
2. 【請求項２】 複数の略半円柱状の光透過部材を並列に
   形成した２枚のレンズ群を、これらレンズ群の前記各光
   透過部材が互いに略直交するように対向配置したことを
   特徴とする高集積光学素子。
3. 【請求項３】 前記２枚のレンズ群を前記光透過部材の
   屈折率よりも低い屈折率を有する接着剤で接着したこと
   を特徴とする請求項２記載の高集積光学素子。
4. 【請求項４】 ２枚のレンズ群のうち少なくとも一方の
   前記レンズ群における少なくとも２つの光透過部材の高
   さを、他の光透過部材の高さよりも高く形成したことを
   特徴とする請求項２記載の高集積光学素子。
5. 【請求項５】 光透過性の基板と、 この基板の両面側に、それぞれ略半円柱状の光透過部材
   を並列に形成した各レンズ群を、これらレンズ群の前記
   各光透過部材が互いに略直交するように設けたことを特
   徴とする高集積光学素子。
6. 【請求項６】 光透過性の基板上に交叉させて、断面の
   光透過部材を形成する第１の工程と、 前記光透過部材の交叉部位からそれぞれ略矩形形状の光
   透過部材を形成し、これら光透過部材の表面をそれぞれ
   曲面状に形成する第２の工程と、を有することを特徴と
   する高集積光学素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記各光透過部材として熱可塑性感光樹
   脂を用い、熱メルトにより前記第１の層及び前記第２の
   層を形成することを特徴とする請求項６記載の高集積光
   学素子の製造方法。
8. 【請求項８】 複数の略半円柱状の溝を並列に加工して
   金属性の型を形成する第１の工程と、 この第１の工程により形成された前記金属製の型から複
   数の略半円柱状の光透過部材を並列に形成したレンズ群
   を形成する第２の工程と、 この第２の工程により形成された２つのレンズ群の前記
   各光透過部材が互いに略直交するように対向配置する第
   ３の工程と、を有することを特徴とする高集積光学素子
   の製造方法。
9. 【請求項９】 複数の略半円柱状の溝を並列に加工する
   とともに、これら溝のうち少なくとも２つの溝の深さを
   他の溝の深さよりも深く加工して金属性の型を形成する
   ことを特徴とする請求項８記載の高集積光学素子の製造
   方法。
10. 【請求項１０】 光透過性の基板の両面側に対し、略半
    円柱状の光透過部材を複数並列に形成した各レンズ群
    を、これらレンズ群の前記各光透過部材が互いに略直交
    するように一体的に設けることを特徴とする高集積光学
    素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 所望のレンズ形状に加工した先端形状
    のポンチを、互いに直交する３軸制御の加工機に取り付
    け、この加工機の３軸制御によって前記ポンチを塑性変
    形する金属部材に接触させて金属性の型を形成する第１
    の工程と、 この第１の工程により形成された前記金属製の型を用い
    てレンズ群を形成する第２の工程と、を有することを特
    徴とする高集積光学素子の製造方法。