WO2010055801A1

WO2010055801A1 - 光学素子の製造方法及び光学素子

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Publication number: WO2010055801A1
Application number: PCT/JP2009/068883
Authority: WO
Inventors: 美佳本田; 修二村上
Original assignee: コニカミノルタオプト株式会社
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2010-05-20

Abstract

　成形型中での樹脂の硬化ムラやうねりの発生による成形精度の悪化を抑制又は防止するために、光透過性の基板２２と光硬化性樹脂製のレンズ部２４とを有し、基板２２上にレンズ部２４が形成された光学素子の製造方法であって、遮光性の成形型３０と基板２２との間に光硬化性樹脂４０を充填する工程と、光硬化性樹脂４０に向けて光を照射する工程とを備え、光を照射する工程では、光硬化性樹脂４０を成形型３０中で流動させる。

Description

光学素子の製造方法及び光学素子

　本発明は光学素子の製造方法及び光学素子に関する。

　従来、光学レンズの製造分野においては、ガラス基板に対し硬化性樹脂からなるレンズ部を設けることで、耐熱性の高い光学レンズを得る技術が検討されている（例えば、特許文献１参照）。この技術を適用した光学レンズの製造方法の一例として、ガラス基板の表面に硬化性樹脂製のレンズ部を複数形成したいわゆる「ウエハレンズ」を形成し、その後に絞りやＣＭＯＳ等のセンサと積層させた後に、レンズ部ごとにカットすることで簡易に撮像モジュールを製造する方法も提案されている。

　硬化性樹脂により光学素子を成形する方法としては、金型のキャビティに対し硬化性樹脂を充填して、その状態で硬化性樹脂を硬化させ、離型する方法が挙げられる。この場合において、硬化性樹脂として熱硬化性樹脂を使用するときは、金型を加熱し、金型から当該樹脂に熱を伝導させ当該樹脂を硬化させる。この際、金型に接している表層部分で硬化が促進され当該樹脂の外側と内側とで硬化ムラが発生し、結果的にレンズ内（硬化後の樹脂部分）で屈折率の分布が発生する為、予期せぬ収差が発生し、撮像レンズ等の非常に高い精度が求められる光学素子として用いられる場合には問題となる可能性があった。

特許第３９２６３８０号公報

　これに対し、硬化性樹脂として光硬化性樹脂を使用した場合は、光が樹脂を透過して内部まで伝播するため、熱硬化性樹脂を使用したときのような硬化ムラの発生はある程度抑制することができる。しかし、硬化性樹脂として光硬化性樹脂を使用する場合においても、先に光の照射を受ける部分の硬化が促進されることとなり、硬化ムラが発生することが明らかになった。更に、光学素子の形状が平らではなく曲率がある場合には、特に局所的に硬化収縮が発生して先に硬化した部分に未硬化の部分が引っ張られ、成形型のキャビティに接してキャビティ形状が転写される部分（光学面になる部分）で「うねり（微小に波打つ現象）」が発生し、設計値通りの光学面を精度よく形成することが困難になるという問題が発生した。

　したがって、本発明の主な目的は、光硬化性樹脂製のレンズ部を具備する光学素子の製造方法であって成形型中での樹脂の硬化ムラやうねりの発生による成形精度の悪化を抑制又は防止することができる光学素子の製造方法（及びそれにより製造される光学素子）を提供することにある。

　本発明の一態様によれば、光透過性の基板と光硬化性樹脂製のレンズ部とを有し、前記基板上に前記レンズ部が形成された光学素子の製造方法であって、
　前記レンズ部を形成する成形型と前記基板との間に前記光硬化性樹脂を充填する工程と、
　前記光硬化性樹脂に向けて光を照射する工程とを備え、
　前記光を照射する工程では、前記光硬化性樹脂を前記成形型中で流動させることを特徴とする光学素子の製造方法が提供される。

　本発明の他の態様によれば、上記光学素子の製造方法により製造されたことを特徴とする光学素子が提供される。

　本発明によれば、光を照射する工程で光硬化性樹脂を成形型中で流動させるから、光硬化性樹脂を、局所的にではなく流動性をもたせながら全体的に（均一的に）硬化させることができ、ひいては成形型中での樹脂の硬化ムラやうねりの発生による成形精度の悪化を抑制又は防止することができる。

本発明の好ましい実施形態で使用される電子機器の概略斜視図である。本発明の好ましい実施形態で使用される電子機器における撮像装置の周辺部を拡大した概略的な断面図である。本発明の好ましい実施形態におけるウエハレンズの外観を概略的に示す斜視図である。本発明の好ましい実施形態におけるウエハレンズの製造方法を概略的に説明するための図面である。本発明の好ましい実施形態における電子機器の製造方法を概略的に説明するための図面である。図４の一部工程で使用される成形型構成の変形例（変形例１）を概略的に示す図面である。図４の一部工程で使用される成形型構成の変形例（変形例２）を概略的に示す図面である。図４の一部工程で使用される成形型構成の変形例（変形例３）を概略的に示す図面である。図４の一部工程で使用される成形型構成の変形例（変形例４）を概略的に示す図面である。図４の一部工程で使用される成形型構成の変形例（変形例５）を概略的に示す図面である。

　以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。

　図１に示す通り、電子機器１００は、撮像機能付き携帯電話などの小型電子機器の一例であり、電子部品が実装される回路基板１を有している。回路基板１には撮像装置２が実装されている。撮像装置２はＣＭＯＳイメージセンサとレンズとを組み合わせた小型の基板実装用カメラである。電子機器１００では、電子部品が実装された回路基板１をカバーケース３内に組み込んだ完成状態では、カバーケース３に設けられた撮像用開口４を介して撮像対象の画像取込ができるようになっている。なお、図１では、撮像装置２の電子部品以外の電子部品の図示を省略している。

　図２に示す通り、撮像装置２は基板モジュール５（図５（ａ）参照）とレンズモジュール６（図５（ａ）参照）より構成され、基板モジュール５を回路基板１に実装することにより、撮像装置２全体が回路基板１に実装される。基板モジュール５は、レンズモジュール６（詳しくはウエハレンズ２０）で集光された光を検出するＣＭＯＳイメージセンサ１１をサブ基板１０上に実装した受光モジュールである。ＣＭＯＳイメージセンサ１１上面は樹脂１２で封止されている。ＣＭＯＳイメージセンサ１１はセンサデバイスの一例である。

　ＣＭＯＳイメージセンサ１１の上面には、光電変換を行う画素が多数格子状に配列された受光部（図示略）が形成されており、この受光部に光学画像を結像させることにより各画素に蓄電された電荷を画像信号として出力する。サブ基板１０は半田等の導電性材料１８によって回路基板１に実装され、これによりサブ基板１０が回路基板１に固定されるとともに、サブ基板１０の接続用電極（図示略）と回路基板１上面の回路電極（図示略）とが電気的に導通する。この際、回路基板１にレンズモジュール６以外の電子部品や電子機器も載置した状態で加熱処理（リフロー処理ともいう）することで、半田等の導電性材料１８を溶解させて電子部品や電子機器と回路基板１に設けられた回路電極とを導通させることも可能であり、更に製造工程を簡略化することが可能となる。

　レンズモジュール６はレンズケース１５を備えている。レンズケース１５にはＩＲカットフィルタ１６とウエハレンズ２０とが保持されている。レンズケース１５の上部はＩＲカットフィルタ１６、ウエハレンズ２０を保持するホルダ部１５ａとなっている。ウエハレンズ２０は光学素子の一例である。

　レンズケース１５の下部はサブ基板１０に設けられた装着孔１０ａ内に挿通されてレンズモジュール６をサブ基板１０に固定する装着部１５ｂが形成されている。このレンズモジュール６の固定には、装着部１５ｂを装着孔１０ａに圧入して固定する方法や、接着材によって接着する方法などが用いられる。

　以上の電子機器１００では、撮像用開口４から光が入射すると、その光はウエハレンズ２０を透過してＩＲカットフィルタ１６で赤外線が遮蔽され、その後はＣＭＯＳイメージセンサ１０に入射してＣＭＯＳイメージセンサ１０で光電変換され、画像等が生成される。

　図２、図３に示す通り、ウエハレンズ２０はガラス基板２２と光硬化性樹脂製のレンズ部２４とを有しており、レンズ部２４がガラス基板２２上に形成された構成を有している。

　図３に示す通り、ウエハレンズ２０は１枚のガラス基板２２上に複数のレンズ部２４が格子状に複数配置され、その製品出荷時等の時点において、レンズ部２４ごとに格子状に切断・分割され、その１つ１つが製品（ウエハレンズ２０）として製造される（後述の製造方法や図４等参照）。図示されていないが、ウエハレンズ２０は、ＩＲカットフィルタやイメージセンサと積層された後に、個々の撮像モジュールとしてカットすることも可能であり、更に製造工程を簡略化することが可能である。

　ガラス基板２２はウエハレンズ２０のベースとなる部材であり、基板の一例である。当該基板は光透過可能な透明な材料で構成されており、本実施の形態においてはガラス基板２２が用いられている。ガラス基板２２は本実施の形態においては平板状を呈しているが、ある程度の曲率を有していてもよい。上記の通り、ガラス基板２２は基板の一例であり、樹脂製の基板が代用されてもよい。撮像モジュールをリフロー処理により回路基板１に実装する場合には、高耐熱性が求められる為、基板は、ガラスか若しくは硬化性樹脂であることが好ましく、熱による変形が少ないことからガラス基板が更に好ましく用いられる。

　レンズ部２４はガラス基板２２の表面（撮像用開口４から入射する光の入射面）側に配置された凸状の部材であり、透明な光硬化性樹脂から構成されている。

　なお、ガラス基板２２の裏面にも、レンズ部２４と同様の樹脂から構成されるレンズ部２６が形成されてもよい。この場合、レンズ部２４とレンズ部２６とはガラス基板２２を介してその表裏両面において互いに対応した位置に配置される。レンズ部２６はレンズ部２４と同一形状を呈していてもよいし、曲率の異なる形状（凹状も含む）を呈していてもよい。

　ガラス基板２２（材料）としては、特に限定はないが、通称「白ガラス」と呼ばれるホウケイ酸ガラスを分相させ、アルカリホウ酸分を溶出させることにより９６％までシリカ分を高めたガラスなどの無色透明なガラスが好ましく用いられる。具体的には、米国コーニング社のバイコール、コーニング社製パイレックス（登録商標）、ショット（ＳＣＨＯＴＴ）社製テンパックス等が挙げられる。耐熱性の観点では、バイコールが好ましく、線膨張係数が小さい点ではコーニング社製パイレックス（登録商標）やショット社製テンパックスが好ましい。また高価ではあるが石英ガラスはパイレックス（登録商標）よりも線膨張係数が小さく紫外光（以下、紫外線、或いはＵＶ光とも称す）を透過する特性を持つことでガラス基板２２として良好な特性を持つ。

　一方、通称「水ガラス」と呼ばれる通常のソーダ石灰ガラスなどを使用したものは３５０ｎｍ付近の波長に対して吸収があるため、ガラス基板２２側から紫外線を照射して硬化させる場合には、紫外の波長に光吸収を持たない白ガラスと呼ばれる素材の方が好ましく用いられる。

　レンズ部２４は上記の通り光硬化性樹脂から構成されている。当該光硬化性樹脂としては、アクリル樹脂，エポキシ樹脂が好適に使用され、下記ではこれら物質について具体的に説明する。

　（１）光硬化性アクリル樹脂
　［樹脂成分（モノマー成分）］
　当該光硬化性アクリル樹脂としては（メタ）アクリレートがあり、その（メタ）アクリレートには特に制限はなく、一般的な製造方法により製造された、モノ（メタ）アクリレート、多官能（メタ）アクリレートを用いることが出来る。トリシクロデカンジメタノールアクリレートや、イソボロニルアクリレートなどの脂環式構造をもつ（メタ）アクリレートが好ましいが、一般的なアルキルアクリレートや、ポリエチレングリコールジアクリレートを用いることも出来る。また、その他反応性単量体として、モノ（メタ）アクリレートであれば、例えば、メチルアクリレート、メチルメタアクリレート、ｎ－ブチルアクリレート、ｎ－ブチルメタアクリレート、２－エチルヘキシルアクリレート、２－エチルヘキシルメタアクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタアクリレート、tert－ブチルアクリレート、tert－ブチルメタアクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタアクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタアクリレート、などが挙げられる。

　多官能（メタ）アクリレートとして、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールセプタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。

　当該光硬化性アクリル樹脂は脂環式構造含有ポリエステル（メタ）アクリレート樹脂でもよく、脂環式構造含有ポリエステル（メタ）アクリレート樹脂は、（イ）エチレン性不飽和モノカルボン酸、（ロ）ジオール化合物、および必要に応じ（ハ）ジカルボン酸やその酸無水物を脱水縮合反応することにより得ることができ、そしていずれかの原料に脂環式構造の化合物が用いられていればよい。

　（イ）エチレン性不飽和モノカルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸ダイマー等を例示することができる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

　（ロ）ジオール化合物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１，４－ブタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等が挙げられるが、脂環式構造を有するものとしては、水素化ビスフェノールＡ、水素化ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加物、水素化ビスフェノールＡプロピレンオキサイド付加物、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジメタノールエチレンオキサイド付加物、シクロヘキサンジメタノールプロピレンオキサイド付加物、ノルボルナンジアルコール、トリシクロデカンジメタノール、アダマンタンジアルコール等を挙げることができる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

　（ハ）ジカルボン酸やその酸無水物としては、コハク酸、無水コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸等を挙げることができるが、脂環式構造を有するものとしては、１，４－シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、水素化メチルナジック酸、水素化メチルナジック酸無水物等を挙げることができる。

　これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。この脂環式構造含有ポリエステル（メタ）アクリレート樹脂は公知の方法で合成できる。

　例えば（イ）エチレン性不飽和モノカルボン酸、（ロ）ジオール化合物、および必要に応じて（ハ）ジカルボン酸やその酸無水物を、ベンゼン、トルエンなどのように水を共沸させる溶媒の存在下酸触媒で脱水縮合することにより得ることができる。ここで酸触媒としてはメタンスルホン酸、ｐ－トルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸等を挙げることができ、反応速度及び硬化物強度などの点から、添加量としては、原料の総和に対して、通常０．１～５質量％、好ましくは０．３～３質量％である。

　［光重合開始剤］
　当該光重合開始剤には様々な種類の開始剤があるが、厚膜材料の特徴として、開始剤自身の吸収により、光が内部まで浸透し難いことが挙げられる。そこで、本発明の好ましい実施形態では、アクリル樹脂を使用する場合の光重合開始剤はブロードで比較的小さな吸収帯または吸収端をもつ高効率開始剤であるのが好ましい。当該光重合開始剤としては、例えば、α－アミノアセトフェノン、α－ヒドロキシアセトフェノン、アシルフォスフィンオキサイド、増感剤等が挙げられる。

　α－アミノアセトフェノンは特に長波長吸収をもつもの（極大吸収波長３２５ｎｍ以上）が望ましく、その具体例としては、チバ・ジャパン（株）製IRGACURE 369，IRGACURE 379，IRGACURE 907等が挙げられる。また、α－ヒドロキシアセトフェノンとしては、チバ・ジャパン（株）製IRGACURE 127等が挙げられる。

　光重合開始剤の添加量は、樹脂成分に対し、０．０１～１０質量％、好ましくは０．１～８質量％、さらに好ましくは０．５～５質量％とする。

　光重合開始剤の添加量が多すぎると、重合が急激に進行し、得られる硬化体の複屈折を大きくするだけでなく色相も悪化する。公知の技術として特開２００４－３５２７８１号公報に記載されているように、この光重合開始剤の添加量を５質量％より多くした場合、光重合開始剤の吸収により、紫外線の照射と反対側に光が到達できずに未硬化の部分が生ずるおそれがある。また、黄色く着色し色相の劣化が著しくなるおそれがある。一方、０．０１質量％より少ないと紫外線照射を行っても重合が十分に進行しないおそれがある。

　（２）光硬化性エポキシ樹脂
　［樹脂成分（モノマー成分）］
　当該光硬化性エポキシ樹脂の樹脂成分（モノマー成分）としては、上記（１．２）の［樹脂成分（モノマー成分）］と同様のものを使用することができる。

　［光重合開始剤］
　当該光重合開始剤としては、カチオン型光重合開始剤、アニオン型光重合開始剤が挙げられる。カチオン型光重合開始剤の例としては、スルフォニウム塩、ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩、フェロセニウム塩などがある。

　スルフォニウム塩の例としては、市販品である旭電化工業製アデカオプトマーSP-150，アデカオプトマーSP-170や、三新化学製サンエイドSI-60L，SI-80L，SI100L，SI-150、Dow Chemicals製CYRACURE UVI-6074，UVI-6990，UVI-6976，UVI-6992、ダイセルUCB製Uvacure 1590などが好適に用いられる。

　ヨードニウム塩の例としては、GE東芝シリコーン製UV9380や、チバ・ジャパン（株）製IRGACURE 250などが好適に用いられる。

　また、例えばベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、メチルベンゾイン、エチルベンゾインなどのベンゾインエーテル類がある。また例えば、ジエチルチオキサントンとジメチルアミノ安息香酸の組み合わせのようにチオキサントン系化合物と三級アミン化合物との組み合わせもある。

　この光重合開始剤が光重合性組成物（樹脂成分と光重合開始剤とを足し合わせた全体の組成物）に添加される量は０．０１～３０質量％であり、好ましくは、０．０５～１０質量％である。ここで光重合開始剤が３０質量％より多いと光重合層の活性線吸収率が高くなり、光重合層の底面部分の硬化が不充分になるおそれがある。また０．０１質量％より少ないと重合開始に対して充分な感度が出なくなる。

　光重合性組成物の熱安定性、保存安定性を向上させるため、光重合性組成物にラジカル重合禁止剤を含有させることは好ましいことである。例えば、ｐ－メトキシフェノール、ハイドロキノン、ピロガロール、ナフチルアミン、ｔｅｒｔ－ブチルカテコール、塩化第一銅、ニトロソフェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩、２，６－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－ｐ－クレゾール、２，２′－メチレンビス（４－エチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）、２，２′－メチレンビス（４－メチル－６－ｔｅｒｔ－ブチルフェノール）等がある。

　次に、図４，図５を参照しながら電子機器１００の製造方法（ウエハレンズ２０の製造方法を含む。）について説明する。

　図４（ａ）に示す通り、成形型３０を準備してそこに光硬化性樹脂４０を流入し、複数のキャビティ３２を光硬化性樹脂４０で充填する。成形型３０はキャビティ３２がレンズ部２４に対応した凹形状を呈している。成形型３０の周辺部には超音波発生装置３４が設置されている。超音波発生装置３４は作動すると成形型３０に超音波を発生させるようになっている。光硬化性樹脂４０はレンズ部２４に対応する構成材料である。

　本発明で用いられる成形型３０の製造方法としては、成形型３０を直接切削加工等により成形してもよいが、別途成形型を成形するための成形型（以下、マスター型）を成形し、マスター型から転写することで、成形型３０を成形してもよい。マスター型を使用する場合、成形型３０のキャビティ３２に対応した凸部を設ければよく、切削加工が容易に行うことが可能となる。

　また、成形型３０の別の製造方法としては、成形型３０のキャビティ３２に対応した形の凸部を１つ又は複数有するスタンプ状の成形型を作製し、平板状に成形された成形型用の材料に複数回押圧することで、所望の個数のキャビティ３２を有する成形型３０を製造することも可能である。このような製法によれば、キャビティ成形用の成形部を一部作製すればよいので、成形型を一度に成形するようなマスター型を作製する場合よりも製造が容易となる。

　マスター型の成形材料としては特に限定はないが、金属または金属ガラスを用いることができる。分類としては鉄系の材料とその他合金が挙げられる。鉄系としては、熱間金型、冷間金型、プラスチック金型、高速度工具鋼、一般構造用圧延鋼材、機械構造用炭素鋼、クロム・モリブデン鋼、ステンレス鋼が挙げられる。その内、プラスチック金型としては、プリハードン鋼、焼入れ焼戻し鋼、時効処理鋼がある。プリハードン鋼としては、SC系、SCM系、SUS系が挙げられる。さらに具体的には、SC系はPXZがある。SCM系はHPM2、HPM7、PX5、IMPAXが挙げられる。SUS系は、HPM38、HPM77、S-STAR、G-STAR、STAVAX、RAMAX-S、PSLが挙げられる。また、鉄系の合金としては特開２００５－１１３１６１号公報や特開２００５－２０６９１３号公報が挙げられる。非鉄系の合金は主に、銅合金、アルミ合金、亜鉛合金がよく知られている。例としては、特開平１０－２１９３７３号公報、特開２０００－１７６９７０号公報に示されている合金が挙げられる。

　また、マスター型の成形材料としてガラスを用いることもできる。マスターにガラスを用いれば、ＵＶ光を通すというメリットも得られる。一般的に使用されているガラスであれば特に限定されない。

　特に、マスターのモールド成形用材料としては、低融点ガラスや、金属ガラスのように低温で容易に流動性が確保できる材料が挙げられる。低融点ガラスを使用すれば、ＵＶ硬化性の材料を成形する際にサンプルの金型側からも照射できるようになるため有利である。低融点ガラスとしては、ガラス転移点が６００℃程度またはそれ以下のガラスで、ガラス組成がZnO-PbO-B₂O₃、PbO-SiO₂-B₂O₃、PbO-P₂O₅-SnF₂などが挙げられる。また、４００℃以下で溶融するガラスとして、PbF₂-SnF₂-SnO-P₂O₅及びその類似構造品が挙げられる。具体的な材料として、S-FPL51、S-FPL53、S-FSL 5、S-BSL 7、S-BSM 2、S-BSM 4、S-BSM 9、S-BSM10、S-BSM14、S-BSM15、S-BSM16、S-BSM18、S-BSM22、S-BSM25、S-BSM28、S-BSM71、S-BSM81、S-NSL 3、S-NSL 5、S-NSL36、S-BAL 2、S-BAL 3、S-BAL11、S-BAL12、S-BAL14、S-BAL35、S-BAL41、S-BAL42、S-BAM 3、S-BAM 4、S-BAM12、S-BAH10、S-BAH11、S-BAH27、S-BAH28、S-BAH32、S-PHM52、S-PHM53、S-TIL 1、S-TIL 2、S-TIL 6、S-TIL25、S-TIL26、S-TIL27、S-TIM 1、S-TIM 2、S-TIM 3、S-TIM 5、S-TIM 8、S-TIM22、S-TIM25、S-TIM27、S-TIM28、S-TIM35、S-TIM39、S-TIH 1、S-TIH 3、S-TIH 4、S-TIH 6、S-TIH10、S-TIH11、S-TIH13、S-TIH14、S-TIH18、S-TIH23、S-TIH53、S-LAL 7、S-LAL 8、S-LAL 9、S-LAL10、S-LAL12、S-LAL13、S-LAL14、S-LAL18、S-LAL54、S-LAL56、S-LAL58、S-LAL59、S-LAL61、S-LAM 2、S-LAM 3、S-LAM 7、S-LAM51、S-LAM52、S-LAM54、S-LAM55、S-LAM58、S-LAM59、S-LAM60、S-LAM61、S-LAM66、S-LAH51、S-LAH52、S-LAH53、S-LAH55、S-LAH58、S-LAH59、S-LAH60、S-LAH63、S-LAH64、S-LAH65、S-LAH66、S-LAH71、S-LAH79、S-YGH51、S-FTM16、S-NBM51、S-NBH 5、S-NBH 8、S-NBH51、S-NBH52、S-NBH53、S-NBH55、S-NPH 1、S-NPH 2、S-NPH53、P-FK01S、P-FKH2S、P-SK5S、P-SK12S、P-LAK13S、P-LASF03S、P-LASFH11S、P-LASFH12S等が挙げられるが特にこれらに限定される必要はない。

　また、金属ガラスも同様にモールドにより、容易に成形することができる。金属ガラスとしては特開平８－１０９４１９号公報、特開平８－３３３６６０号公報、特開平１０－８１９４４号公報、特開平１０－９２６１９号公報、特開２００１－１４００４７号公報、特開２００１－３０３２１８号公報、特表２００３－５３４９２５号公報のような構造が挙げられているが、特にこれらに限定される必要はない。

　成形型３０の材料としては、特に制限はないが、例えば金属、ガラス、樹脂又は金属ガラスを用いることができる。特にマスター型によりモールド成形される場合は、ガラス、樹脂、金属ガラスが好ましく用いられる。

　成形型３０を直接切削等により成形する場合は、材料は特に制限はされないが、強度を鑑みると金属、ガラス、または金属ガラスが好ましく用いられ、特に金属や金属ガラスが好適に用いられる。

　用いられる金属及び金属ガラスとしては、上記のマスター型に用いられるものと同様のものを用いることが可能である。

　成形型３０としてはガラスを用いることも可能であるが、マスター型によりモールド成形する場合は、低融点ガラスが好ましく用いられる。低融点ガラスとしても上記のマスター型用の材料として記載したものが同様に使用可能である。

　成形型３０を樹脂で成形する場合は、光硬化性材料、熱硬化性材料等の硬化性樹脂材料や、熱可塑性樹脂を使用することが可能である。

　光硬化性材料としては、上記のレンズ部２４の材料として記載した光硬化性樹脂を同様に用いることが可能である。熱硬化性樹脂としても特に限定はないが、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、アリルエステル系樹脂、エポキシ樹脂などが用いられる。

　また、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。成形型３０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、成形型３０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、成形型３０の寿命が比較的長くなる。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、光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、成形型３０として長期間用いることができる為、好ましい。

　その後、図４（ｂ）に示す通り、成形型３０の光硬化性樹脂４０を充填した側からガラス基板２２を押圧するように配置し、キャビティ３２中に光硬化性樹脂４０を閉じ込める（充填する）。併せて、超音波発生装置３４を作動させ、成形型３０を介して超音波を光硬化性樹脂４０に伝達させる。これにより、キャビティ３２中で光硬化性樹脂４０を振動させ、光硬化性樹脂４０をキャビティ３２中で流動させる。

　なお、光硬化性樹脂４０に超音波を伝達させると、「キャビテイション（cavitation，空洞現象）」と呼ばれる特異な現象が起こることがある。この現象は液体（光硬化性樹脂４０）中に空洞が発生する現象のことで低周波の場合に起こる。これを避けるため、本実施形態では、伝達させる超音波は１００ｋＨｚ以上の高周波数が望ましく、より好ましくは１～３ＭＨｚが望ましい。

　この状態において、図４（ｃ）に示す通り、光源５０を点灯させ光硬化性樹脂４０を硬化させる。成形型３０の上方から入射した光は、ガラス基板２２を透過して光硬化性樹脂４０に到達し、光硬化性樹脂４０が硬化してレンズ部２４が形成される。

　光源５０としては、H-Lamp（高圧水銀ランプ）、G-Lamp、F-Lamp等のランプを使用可能である。発光の安定性の観点から、光源５０としては波長３６５ｎｍにピークを有する高圧水銀ランプを用いるのが好ましい。光源５０の光強度を均一化させるため、光源５０とガラス基板２２、成形型３０との間には必要に応じてフィルタ等を介在させてもよい。

　なお、光源５０を点灯させて光硬化性樹脂４０に光照射を開始した後に、超音波発生装置３４を作動させてもよい。

　また、光硬化性樹脂４０への光照射中又は光照射後に、ガラス基板２２を成形型３０に押圧し、キャビティ３２の光硬化性樹脂４０への転写性を向上させてもよい。ここで、成形型３０として、ガラス製型を使用してガラス基板２２とガラス製型との両側から光照射してもよい。但し、ガラス製型の強度は金属製の成形型と比較すると強度が弱いため、過度に押圧すると破損する可能性もある為、ガラス基板２２を押圧して樹脂の転写性を向上させる場合には、金属製の成形型が好ましく用いられる。

　その後、図４（ｄ）に示す通り、レンズ部２４をガラス基板２２とともに成形型３０から離型する。その後、図４（ｅ）に示す通り、ガラス基板２２をレンズ部２４ごとに切断・分割し、複数のウエハレンズ２０が製造される。

　なお、成形型３０の離型後であってガラス基板２２を切断・分割する前に、レンズ部２４を形成したガラス基板２２をポストキュア（１５０℃程度の温度で加熱）してもよい。この場合、レンズ部２４において未硬化の光硬化性樹脂４０が残留していても、その残留部分を完全に硬化させることができる。

　ウエハレンズ２０の製造が終了したら、基板モジュール５とレンズモジュール６とを組み立て、図５（ａ）に示す通り、レンズケース１５内に予め装着されたスペーサ部材１７の下端部がサブ基板１０の上面に当接するまでレンズケース１５の装着部１５ｂをサブ基板１０の装着孔１０ａに挿通・固定し、撮像装置２を形成する。

　その後、図５（ｂ）に示す通り、予め半田等の導電性材料１８が塗布（ポッティング）された回路基板１の所定の実装位置に撮像装置２やその他の電子部品を載置する。その後、図５（ｃ）に示す通り、撮像装置２やその他の電子部品を載置した回路基板１をベルトコンベア等でリフロー炉（図示略）に移送し、当該回路基板１を２３０～２７０℃程度の温度で５～１０分程度加熱（リフロー処理）する。リフロー処理の結果、導電性材料１８が溶融して撮像装置２がその他の電子部品と一緒に回路基板１に実装され、これをカバーケース３内に組み込むことで電子機器１００が製造される。

　以上の本実施形態では、ウエハレンズ２０の製造工程であって、成形型３０のキャビティ３２に充填した光硬化性樹脂４０に対し光を照射する工程において、超音波発生装置３４を作動させ光硬化性樹脂４０をキャビティ３２中で流動させるから、光硬化性樹脂４０を、局所的にではなく流動性をもたせながら全体的に硬化させることができ、成形型３０中での樹脂の硬化ムラやうねりの発生による成形精度の悪化を抑制又は防止することができる。そのため、成形型３０から光硬化性樹脂４０へのキャビティ形状の転写性が向上し、ウエハレンズ２０の光学性能（ひいては撮像装置２の撮像性能）を向上させることができる。

　［変形例１］
　変形例１では、超音波発生装置３４に代えて、図６に示すようにモータ等の回転装置６０が設置されている。回転装置６０は作動すると成形型３０を回転させるようになっている。そして図４（ｃ）の光照射の工程において、回転装置６０を作動させて成形型３０を回転させる。これにより、キャビティ３２中で光硬化性樹脂４０を振動させ、光硬化性樹脂４０をキャビティ３２中で流動させる。

　なお、回転装置６０により成形型３０を回転させる際には、成形型３０の中心部を回転中心として成形型３０を回転（自転）させてもよいし、成形型３０の中心部からずれた位置を回転中心として成形型３０を回転（公転）させてもよい。

　［変形例２］
　変形例２では、超音波発生装置３４に代えて、図７に示すように成形型３０中にヒータ７０が設置されている。そして図４（ｃ）の光照射の工程において、ヒータ７０を作動させて成形型３０を加熱し、ガラス基板２２と成形型３０との間に強制的に温度差を形成してキャビティ３２中の光硬化性樹脂４０中に温度勾配を形成する。これにより、キャビティ３２中に光硬化性樹脂４０の対流を生じさせ、光硬化性樹脂４０をキャビティ３２中で流動させる。

　［変形例３］
　変形例３では、超音波発生装置３４に代えて、図８に示すように成形型３０の周辺部に温風装置８０が設置されている。温風装置８０は作動すると成形型３０（詳しくはキャビティ３２）に向けて温風を送風するようになっている。そして図４（ｃ）の光照射の工程において、温風装置８０を作動させて成形型３０を加熱し、ガラス基板２２と成形型３０との間に強制的に温度差を形成してキャビティ３２中の光硬化性樹脂４０中に温度勾配を形成する。これにより、キャビティ３２中に光硬化性樹脂４０の対流を生じさせ、光硬化性樹脂４０をキャビティ３２中で流動させる。

　［変形例４］
　変形例４では、超音波発生装置３４に代えて、図９に示すように成形型３０中に冷却素子９０が設置されている。そして図４（ｃ）の光照射の工程において、冷却素子９０を作動させて成形型３０を冷却し、ガラス基板２２と成形型３０との間に強制的に温度差を形成してキャビティ３２中の光硬化性樹脂４０中に温度勾配を形成する。これにより、キャビティ３２中に光硬化性樹脂４０の対流を生じさせ、光硬化性樹脂４０をキャビティ３２中で流動させる。

　なお、冷却素子９０に代えて、成形型３０中であってキャビティ３２の周辺部に流通孔を形成し、その流通孔に水等の冷媒を流通させてもよい。

　［変形例５］
　変形例５では、超音波発生装置３４に代えて、図１０に示すように成形型３０の周辺部に冷風装置１１０が設置されている。冷風装置１１０は作動すると成形型３０（詳しくはキャビティ３２）に向けて冷風を送風するようになっている。そして図４（ｃ）の光照射の工程において、冷風装置１１０を作動させて成形型３０を冷却し、ガラス基板２２と成形型３０との間に強制的に温度差を形成してキャビティ３２中の光硬化性樹脂４０中に温度勾配を形成する。これにより、キャビティ３２中に光硬化性樹脂４０の対流を生じさせ、光硬化性樹脂４０をキャビティ３２中で流動させる。

　（１）サンプルの作製
　アクリル系樹脂（新中村化学製NKエステル）にＵＶ硬化開始剤（チバ・ジャパン（株）製イルガキュア184）を１．８質量％加えて、ＵＶ硬化性樹脂を作製した。当該ＵＶ硬化性樹脂は２５℃の粘度が１０００ｍＰａ・ｓであった。当該ＵＶ硬化性樹脂を、下記実施例１～５、比較例１，２に共通のＵＶ（Ultra Violet）硬化性樹脂として使用した。

　使用した成形型として金型を使用した。当該金型は、ステンレス鋼を用い光学面の荒取りを行い、荒取りを行った表面に１５０μｍの厚みのニッケルメッキをほどこし、その後、ニッケルメッキを切削加工して最終的な光学面形状を作製したものである。

　（１．１）実施例１
　超音波発生装置を金型に接するように設置した。その後、ＵＶ硬化性樹脂を金型のキャビティに充填し、ガラス板（波長３６５ｎｍの光に吸収性がない）を金型に載せ、ガラス板側からＵＶ光を照射した。使用したガラス板は１ｍｍ厚のテンパックス（TEMPAX SCHOTT社製の白ガラス）で、ＵＶ光照射条件は照射条件を３５ｍＪ／ｃｍ^２とし、照射時間を１４３秒とした。ＵＶ光照射中、１ＭＨｚの振動を超音波発生装置から発生させ、金型から振動が伝わる状態でＵＶ硬化性樹脂を硬化させた。その結果、ガラス板にＵＶ硬化性樹脂が接着される形で硬化することができた。その後、ＵＶ硬化性樹脂をガラス板とともに金型から離型し、そのウエハレンズをポストキュアとして１５０℃のオーブンで１時間加熱し、加熱後のウエハレンズを「実施例１」のサンプルとした。

　（１．２）実施例２
　実施例１のサンプル作製方法において、金型全体を回転させるモータを配置し、ＵＶ光照射中金型を回転させながらＵＶ硬化性樹脂を振動させた。樹脂硬化後、ＵＶ硬化性樹脂をガラス板とともに金型から離型し、そのウエハレンズをポストキュアとして１５０℃のオーブンで１時間加熱し、その結果製造されたウエハレンズを「実施例２」のサンプルとした。

　（１．３）実施例３
　実施例１のサンプル作製方法において、金型中にヒータを設置（金型に孔を開けヒータを挿通）してＵＶ光照射中、金型の温度を４０℃に一定に保持するとともに、空調を制御してガラス板側の温度を２５℃に一定に保持した。樹脂硬化後、ＵＶ硬化性樹脂をガラス板とともに金型から離型し、そのウエハレンズをポストキュアとして１５０℃のオーブンで１時間加熱し、その結果製造されたウエハレンズを「実施例３」のサンプルとした。

　（１．４）実施例４
　実施例１のサンプル作製方法において、ＵＶ光照射中、ドライヤから金型の表面に温風を送風して金型を加熱した。樹脂硬化後、ＵＶ硬化性樹脂をガラス板とともに金型から離型し、そのウエハレンズをポストキュアとして１５０℃のオーブンで１時間加熱し、その結果製造されたウエハレンズを「実施例４」のサンプルとした。

　（１．５）実施例５
　実施例１のサンプル作製方法において、金型中に流通孔を作製し、ＵＶ光照射中、その流通孔に冷却循環装置（チラー）から１０℃の水を流通させ、金型を冷却した。樹脂硬化後、ＵＶ硬化性樹脂をガラス板とともに金型から離型し、そのウエハレンズをポストキュアとして１５０℃のオーブンで１時間加熱し、その結果製造されたウエハレンズを「実施例５」のサンプルとした。

　（１．６）比較例１
　実施例１のサンプル作製方法において、超音波発生装置は特に設置せず、ＵＶ光照射中超音波振動を与えなかった。樹脂硬化後、ＵＶ硬化性樹脂をガラス板とともに金型から離型し、そのウエハレンズをポストキュアとして１５０℃のオーブンで１時間加熱し、その結果製造されたウエハレンズを「比較例１」のサンプルとした。

　（１．７）比較例２
　実施例１のサンプル作製方法において、超音波発生装置は特に設置せず、ＵＶ光照射中、超音波振動を与えなかった。その他に、成形型として金型（マスター）から転写して作製した樹脂型（サブマスター）を使用し、ガラス板側と樹脂型側との両側からＵＶ光照射した。ＵＶ光照射条件は両側ともに実施例１の作製方法と同様とした。樹脂硬化後、ＵＶ硬化性樹脂をガラス板とともに樹脂型から離型し、そのウエハレンズをポストキュアとして１５０℃のオーブンで１時間加熱し、その結果製造されたウエハレンズを「比較例２」のサンプルとした。

　（２）サンプルの評価
　実施例１～５、比較例１，２の各サンプルにおいて、Zygo GPI-X（干渉計）にて樹脂製レンズ部のレンズ面精度を測定し、成形型からのズレ量が０．８μｍ以内の範囲に収まっているか否かを判断した。成形型からのズレ量が０．８μｍ以内の範囲に収まっていれば良品と、その範囲に収まっていなければ不良品と判断した。その判断結果を、成形型からのズレ量とともに表１に示す。

　（３）まとめ
　表１に示す通り、実施例１～５のサンプルは成形型からのズレ量が０．８μｍ以内の範囲に収まり、すべて良品と判断できた。これに対し、比較例１のサンプルでは、成形型からのズレ量が２．５μｍと大きく、樹脂の硬化収縮に伴いレンズ部の表面にシワ（凹凸）が発生していた。比較例２のサンプルでは、成形型（樹脂型）からのズレ量が１μｍ発生した。比較例２のサンプルでは、比較例１よりもうねり量は小さくなったものの、均一な硬化には不十分であった。

　以上から、ＵＶ光照射する工程で、樹脂を成形型中で流動させるような処理を行うことは、成形型中での樹脂の硬化ムラやうねりの発生による成形精度の悪化を抑制又は防止する上で有用であることがわかる。

　１００　電子機器
　１　回路基板
　２　撮像装置
　３　カバーケース
　４　撮像用開口
　５　基板モジュール
　６　レンズモジュール
　１０　サブ基板
　　１０ａ　装着孔
　１１　ＣＭＯＳイメージセンサ
　１２　樹脂
　１５　レンズケース
　　１５ａ　ホルダ部
　　１５ｂ　装着部
　１６　ＩＲカットフィルタ
　１７　スペーサ部材
　１８　導電性材料
　２０　ウエハレンズ
　２２　ガラス基板
　２４，２６　レンズ部
　３０　成形型
　３２　キャビティ
　３４　超音波発生装置
　４０　光硬化性樹脂
　５０　光源
　６０　回転装置
　７０　ヒータ
　８０　温風装置
　９０　冷却素子
　１１０　冷風装置

Claims

　光透過性の基板と光硬化性樹脂製のレンズ部とを有し、前記基板上に前記レンズ部が形成された光学素子の製造方法であって、
　前記レンズ部を形成する成形型と前記基板との間に前記光硬化性樹脂を充填する工程と、
　前記光硬化性樹脂に向けて光を照射する工程とを備え、
　前記光を照射する工程では、前記光硬化性樹脂を前記成形型中で流動させることを特徴とする光学素子の製造方法。
　請求項１に記載の光学素子の製造方法において、
　前記光を照射する工程では、前記光硬化性樹脂を振動させることを特徴とする光学素子の製造方法。
　請求項１に記載の光学素子の製造方法において、
　前記光を照射する工程では、前記光硬化性樹脂中に温度勾配を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
　請求項３に記載の光学素子の製造方法において、
　前記光を照射する工程では、前記基板と前記成形型との間に温度差を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
　請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の光学素子の製造方法により製造されたことを特徴とする光学素子。