JP2002192568A - 微小レンズの製造方法と微小レンズアレー - Google Patents
微小レンズの製造方法と微小レンズアレーInfo
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- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 精密微小レンズ成形用鋳型であって、微小レ
ンズや微小レンズアレーの如くの高品質で、微小寸法の
光学製品の形成すること。 【解決手段】 ダイヤモンド製の高速回転自在な半半径
切削部材を備えた成形機素が所定の切削パターンで基体
と係合して、該基体に精密成形鋳型を形成するようにす
る。
ンズや微小レンズアレーの如くの高品質で、微小寸法の
光学製品の形成すること。 【解決手段】 ダイヤモンド製の高速回転自在な半半径
切削部材を備えた成形機素が所定の切削パターンで基体
と係合して、該基体に精密成形鋳型を形成するようにす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は概して、改良された
微小レンズ用成形鋳型と微小レンズとの分野に関する。
詳述すれば、本発明は、微小レンズや微小レンズアレー
の如くの高品質微小光学製品の形成に適した精密鋳型の
製造方法に関する。
微小レンズ用成形鋳型と微小レンズとの分野に関する。
詳述すれば、本発明は、微小レンズや微小レンズアレー
の如くの高品質微小光学製品の形成に適した精密鋳型の
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】射出成形用や圧縮成形用鋳型における回
転対称形光学面は、一般に、研削法やダイヤモンド旋削
法で形成されている。光学面が大きければこのような技
法も充分なものではあるが、光学面が高品質で、微小で
あったり、それがアレーをなしているような場合では、
斯かる技法が適しているとは言い難い。小型単レンズや
アレーの製造法にはこの他にも種々あるが、何れも充填
率、光学精度、レンズの幾何学的構成の高さないし球欠
高さの少なくともどれか一つが充分達せられない問題点
がある。
転対称形光学面は、一般に、研削法やダイヤモンド旋削
法で形成されている。光学面が大きければこのような技
法も充分なものではあるが、光学面が高品質で、微小で
あったり、それがアレーをなしているような場合では、
斯かる技法が適しているとは言い難い。小型単レンズや
アレーの製造法にはこの他にも種々あるが、何れも充填
率、光学精度、レンズの幾何学的構成の高さないし球欠
高さの少なくともどれか一つが充分達せられない問題点
がある。
【０００３】研削法では、傷を付けないで精密工学面を
形成するには研削面の軌道運動が重要である。しかし、
この軌道運動と研削面とは、寸法が数ミリ以下の光学表
面を形成するには実用上適していない。他方、レンズア
レー用の複合面を研削するには、互いに填め合わせた複
数の研削片を利用して光学面を一つずつ研削している。
形成するには研削面の軌道運動が重要である。しかし、
この軌道運動と研削面とは、寸法が数ミリ以下の光学表
面を形成するには実用上適していない。他方、レンズア
レー用の複合面を研削するには、互いに填め合わせた複
数の研削片を利用して光学面を一つずつ研削している。
【０００４】ダイヤモンド旋削法は、２ミリまでの光学
面を形成するのに利用できるが、機構設定が困難であ
る。つまり、機構設定が複数ありすぎて、複数の光学面
を精密に位置決めするのは無理である。そればかりでは
なくて、機構設定が複数あれば、アレーの研削時間も増
加し、コストの観点からダイヤモンド旋削法が利用でき
なくなることもある。
面を形成するのに利用できるが、機構設定が困難であ
る。つまり、機構設定が複数ありすぎて、複数の光学面
を精密に位置決めするのは無理である。そればかりでは
なくて、機構設定が複数あれば、アレーの研削時間も増
加し、コストの観点からダイヤモンド旋削法が利用でき
なくなることもある。
【０００５】２ミリ以下の微小レンズの形成に適した方
法として、ポリマーリフロー法がある。このポリマーリ
フロー法では、ポリマーの液滴を表面に落とし、その後
加熱して溶融させることで、溶融ポリマーが表面張力の
影響の下で球面状へと還流するようになっている。歪み
のない球面状の光学面を得るには、リフローによるレン
ズを互いに分離して、円形パターンとなって支持面に接
触するようにする。各レンズを支持面で円形パターンの
状態に維持するためには、レンズを互いに分離する必要
があり、そのためにアレーでの充填率がほぼ限られてく
る。待つ姪の名称を「Method Of Manufacturing Lens Ar
ray(レンズアレーの製造方法)」とし、１９９６年７月１
６日に発行された米国特許第5,536,455号には、高充填
率でリフローによるレンズを製造する二段製造法が開示
されている。この方法を利用することで、第１群のレン
ズの間にできる隙間に第２群のレンズが置けるようにな
っている。この方法によれば１００％に近い充填率を達
成することができるが、第２群のレンズは支持面に対し
て円形状接触をなすようにはなっていないので、それに
最終的に形成される光学面は球面状ではない。また、一
般にリフロー法では、重力作用の影響もあって球欠高さ
が１００ミクロン未満に限られている。このポリマーリ
フロー法では非球面を形成することはできない。
法として、ポリマーリフロー法がある。このポリマーリ
フロー法では、ポリマーの液滴を表面に落とし、その後
加熱して溶融させることで、溶融ポリマーが表面張力の
影響の下で球面状へと還流するようになっている。歪み
のない球面状の光学面を得るには、リフローによるレン
ズを互いに分離して、円形パターンとなって支持面に接
触するようにする。各レンズを支持面で円形パターンの
状態に維持するためには、レンズを互いに分離する必要
があり、そのためにアレーでの充填率がほぼ限られてく
る。待つ姪の名称を「Method Of Manufacturing Lens Ar
ray(レンズアレーの製造方法)」とし、１９９６年７月１
６日に発行された米国特許第5,536,455号には、高充填
率でリフローによるレンズを製造する二段製造法が開示
されている。この方法を利用することで、第１群のレン
ズの間にできる隙間に第２群のレンズが置けるようにな
っている。この方法によれば１００％に近い充填率を達
成することができるが、第２群のレンズは支持面に対し
て円形状接触をなすようにはなっていないので、それに
最終的に形成される光学面は球面状ではない。また、一
般にリフロー法では、重力作用の影響もあって球欠高さ
が１００ミクロン未満に限られている。このポリマーリ
フロー法では非球面を形成することはできない。
【０００６】２ミリ以下の微小レンズを製造するには、
グレースケールリソグラフィも利用できる。グレースケ
ールリソグラフィでは、殆どどのような形状にすること
もでき、レンズアレーにおいて高充填率を達成すること
ができる。しかし、このグレースケールリソグラフィで
使われている反応性イオンビームエッチング法やその他
のエッチング法では、光学面に正確に形成でいる深さが
限られており、一般に球欠高さは３０ミクロン以下に限
られている。
グレースケールリソグラフィも利用できる。グレースケ
ールリソグラフィでは、殆どどのような形状にすること
もでき、レンズアレーにおいて高充填率を達成すること
ができる。しかし、このグレースケールリソグラフィで
使われている反応性イオンビームエッチング法やその他
のエッチング法では、光学面に正確に形成でいる深さが
限られており、一般に球欠高さは３０ミクロン以下に限
られている。
【０００７】球欠高さの大きいレンズは高倍率ないし高
パワー屈折レンズのことであって、一般に撮像用に使わ
れている。高パワー屈折レンズは、内包角(included an
gle)と、大球欠高さに関わりのある集光能ないし光拡散
能を最大化するために曲率がしっかりしている(tight c
urvature)と共に、急勾配の側面を有している。画像形
成の場合では、屈折レンズとしては像の等位相面(wave
front of the image)を保つことのできるものが望まれ
ている。等位相面を保つ必要にない照明の如くの他の場
合では、レンズ全体としての球欠高さを小さくするため
に光学カーブが輪状断片にカットされているフレネルレ
ンズないし回折レンズが使われている。微小レンズの場
合では、球欠高さの地位再考パワー微小レンズを製造す
るのに要するエッジでの輪状断片の勾配がきつく、ま
た、その間の間隔が小さいので、高パワー回折レンズは
望ましくない。
パワー屈折レンズのことであって、一般に撮像用に使わ
れている。高パワー屈折レンズは、内包角(included an
gle)と、大球欠高さに関わりのある集光能ないし光拡散
能を最大化するために曲率がしっかりしている(tight c
urvature)と共に、急勾配の側面を有している。画像形
成の場合では、屈折レンズとしては像の等位相面(wave
front of the image)を保つことのできるものが望まれ
ている。等位相面を保つ必要にない照明の如くの他の場
合では、レンズ全体としての球欠高さを小さくするため
に光学カーブが輪状断片にカットされているフレネルレ
ンズないし回折レンズが使われている。微小レンズの場
合では、球欠高さの地位再考パワー微小レンズを製造す
るのに要するエッジでの輪状断片の勾配がきつく、ま
た、その間の間隔が小さいので、高パワー回折レンズは
望ましくない。
【０００８】発明の名称を「Microlens Arrays With Mic
rolenses Having Modified PolygonPerimeters(変形ポ
リゴン周回を有する微小レンズによる微小レンズアレ
ー)」とし、１９９６年５月２１日に発行された米国特許
第5,519,539号や、発明の名称を「Method of Making A M
icrolens Array and Mold(微小レンズアレーの製法と成
形型)」には、表面張力によりポリマーの表面をほぼ球状
に形成するようにした一群の小型容器にポリマーを流し
込んでレンズアレーを製造する方法が開示されている。
表面をもっと球状にするには形状矯正ができるようにな
っているが、これではフットボール状交差パターン(foo
tball-shaped intersections)になってしまって、有効
充填率が限られている。
rolenses Having Modified PolygonPerimeters(変形ポ
リゴン周回を有する微小レンズによる微小レンズアレ
ー)」とし、１９９６年５月２１日に発行された米国特許
第5,519,539号や、発明の名称を「Method of Making A M
icrolens Array and Mold(微小レンズアレーの製法と成
形型)」には、表面張力によりポリマーの表面をほぼ球状
に形成するようにした一群の小型容器にポリマーを流し
込んでレンズアレーを製造する方法が開示されている。
表面をもっと球状にするには形状矯正ができるようにな
っているが、これではフットボール状交差パターン(foo
tball-shaped intersections)になってしまって、有効
充填率が限られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、従来より、精
密微小レンズ成形用鋳型であって、微小レンズや微小レ
ンズアレーの如くの高品質で、微小寸法の光学製品の形
成に適した成形鋳型が望まれている。
密微小レンズ成形用鋳型であって、微小レンズや微小レ
ンズアレーの如くの高品質で、微小寸法の光学製品の形
成に適した成形鋳型が望まれている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、微小
レンズや微小レンズアレーの如くの高品質微小光学製品
の形成に適した精密鋳型の製造方法を提供するのを目的
としている。
レンズや微小レンズアレーの如くの高品質微小光学製品
の形成に適した精密鋳型の製造方法を提供するのを目的
としている。
【００１１】本発明では、ダイヤモンド製の高速回転自
在な半半径切削部材(half radius cutting member)を備
えた成形機素が所定の切削パターンで基体と係合して、
該基体に精密成形鋳型を形成するようにして点に特徴が
ある。本発明により製造される微小レンズと微小レンズ
アレーとは、球面状表面、非球面上表面またはアナモル
フィック面を有している。
在な半半径切削部材(half radius cutting member)を備
えた成形機素が所定の切削パターンで基体と係合して、
該基体に精密成形鋳型を形成するようにして点に特徴が
ある。本発明により製造される微小レンズと微小レンズ
アレーとは、球面状表面、非球面上表面またはアナモル
フィック面を有している。
【００１２】そのための本発明のある一面での微小レン
ズの製造方法は、(a) 硬化切削部材で基体を切削する
ことにより所定の形状の微小レンズ成形空洞を形成する
ステップと、(b) 前記微小レンズ成形空洞に溶融ポリ
マー材を射出するステップと、(c) 微小レンズ成形空
洞内の溶融ポリマー材を硬化させて、所定形状の微小レ
ンズを形成するステップからなるものである。
ズの製造方法は、(a) 硬化切削部材で基体を切削する
ことにより所定の形状の微小レンズ成形空洞を形成する
ステップと、(b) 前記微小レンズ成形空洞に溶融ポリ
マー材を射出するステップと、(c) 微小レンズ成形空
洞内の溶融ポリマー材を硬化させて、所定形状の微小レ
ンズを形成するステップからなるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以後、添付図面を参照しながら、
本発明の好ましい実施の形態を詳述する。添付図面、特
に図１から図３に、本発明の方法により形成した三種の
微小レンズ成形鋳型１０、１６、２０を示す。図１に示
した微小レンズ成形鋳型１０は、詳細については後述す
る基体１４に複数の微小寸法の成形空洞１２が互いに隣
接して碁盤目パターンに配置された状態で形成されてい
る。他方、図２に示した微小レンズ成形鋳型１６は、詳
細については後述する基体１４に複数の微小寸法の成形
空洞１８が互いに隣接して蜂巣状パターンに配置された
状態で形成されている。更に、図３に示した微小レンズ
成形鋳型２０は、詳細については後述する基体１４に複
数の微小寸法の成形空洞２２がランダム配置パターンに
配置された状態で形成されている。
本発明の好ましい実施の形態を詳述する。添付図面、特
に図１から図３に、本発明の方法により形成した三種の
微小レンズ成形鋳型１０、１６、２０を示す。図１に示
した微小レンズ成形鋳型１０は、詳細については後述す
る基体１４に複数の微小寸法の成形空洞１２が互いに隣
接して碁盤目パターンに配置された状態で形成されてい
る。他方、図２に示した微小レンズ成形鋳型１６は、詳
細については後述する基体１４に複数の微小寸法の成形
空洞１８が互いに隣接して蜂巣状パターンに配置された
状態で形成されている。更に、図３に示した微小レンズ
成形鋳型２０は、詳細については後述する基体１４に複
数の微小寸法の成形空洞２２がランダム配置パターンに
配置された状態で形成されている。
【００１４】実施の形態の説明では板状になっていて、
本発明の微小レンズ成形用精密鋳型１０、１６、２０が
形成されている基体１４は、ダイヤモンド切削具の如く
の非常に硬質の切削工具にも、切削されない意味で適合
する材料で作られている。本発明の好ましい実施の形態
では、この基板１４は、銅、ニッケル、ニッケル合金、
ニッケル鍍金、黄銅、珪素の群から選ばれる材料で構成
されているのが望ましく、ことに硬化ニッケル鍍金がも
っと望ましい。
本発明の微小レンズ成形用精密鋳型１０、１６、２０が
形成されている基体１４は、ダイヤモンド切削具の如く
の非常に硬質の切削工具にも、切削されない意味で適合
する材料で作られている。本発明の好ましい実施の形態
では、この基板１４は、銅、ニッケル、ニッケル合金、
ニッケル鍍金、黄銅、珪素の群から選ばれる材料で構成
されているのが望ましく、ことに硬化ニッケル鍍金がも
っと望ましい。
【００１５】図４と図５とを参照するとして、前述の微
小レンズ成形用鋳型１０、１６、２０は、本発明による
新規なダイヤモンド切削法で開発されたものである。図
４に示すように、半半径(half-radius)ダイヤモンド切
削部材２６を有する球面形成機素２４を利用して、微小
レンズ成形用鋳型１０、１６、２０のそれぞれの基板１
４をダイヤモンド掘削することにより成形空洞１２、１
８、２２を形成している。このダイヤモンド切削部材２
６は、ほぼ平坦ば第１面２８と、該第１面２８に対して
直交して交差するほぼ平坦な第２面３０と、第１および
第２面２８、３０と交差する球面状切削面３２とを備え
ている。第１面２８は、ダイヤモンド切削部材２６を後
述のように基板１４の研削に備えて制御部材３６に連結
すると、当該ダイヤモンド切削部材２６の回転軸心３４
を規定するようになっている。前述の形成機素２４は、
図１から図３に示す基板１４に球面状微小レンズ成形用
鋳型１０、１６、２０を形成するのに利用できる。球面
微小レンズ成形用鋳型１０、１６、２０は、微小球面レ
ンズ製品の製造に利用する。
小レンズ成形用鋳型１０、１６、２０は、本発明による
新規なダイヤモンド切削法で開発されたものである。図
４に示すように、半半径(half-radius)ダイヤモンド切
削部材２６を有する球面形成機素２４を利用して、微小
レンズ成形用鋳型１０、１６、２０のそれぞれの基板１
４をダイヤモンド掘削することにより成形空洞１２、１
８、２２を形成している。このダイヤモンド切削部材２
６は、ほぼ平坦ば第１面２８と、該第１面２８に対して
直交して交差するほぼ平坦な第２面３０と、第１および
第２面２８、３０と交差する球面状切削面３２とを備え
ている。第１面２８は、ダイヤモンド切削部材２６を後
述のように基板１４の研削に備えて制御部材３６に連結
すると、当該ダイヤモンド切削部材２６の回転軸心３４
を規定するようになっている。前述の形成機素２４は、
図１から図３に示す基板１４に球面状微小レンズ成形用
鋳型１０、１６、２０を形成するのに利用できる。球面
微小レンズ成形用鋳型１０、１６、２０は、微小球面レ
ンズ製品の製造に利用する。
【００１６】図５は、非球面形成機素４０を示してい
る。この非球面形成機素４０は、非球面状ダイヤモンド
切削部材４１を備えている。このダイヤモンド切削部材
４１は、ほぼ平坦な第１面４２と、該第１面４２に直交
して交差するほぼ平坦な第２面４６と、前記第１および
第２面４２、４６の両方に対接する非球面状切削面４４
とを備えている。第１面４２は、ダイヤモンド切削部材
４１を後述のように基板１４の研削に備えて制御部材４
８に連結すると、当該ダイヤモンド切削部材４１の回転
軸心４９を規定するようになっている。制御部材４８を
備えた前述の形成機素４０は、図１から図３に示す基板
１４に球面状微小レンズ成形用鋳型１０、１６、２０を
形成するのに利用できる。非球面微小レンズ成形用鋳型
１０、１６、２０は、微小球面レンズ製品の製造に利用
する。
る。この非球面形成機素４０は、非球面状ダイヤモンド
切削部材４１を備えている。このダイヤモンド切削部材
４１は、ほぼ平坦な第１面４２と、該第１面４２に直交
して交差するほぼ平坦な第２面４６と、前記第１および
第２面４２、４６の両方に対接する非球面状切削面４４
とを備えている。第１面４２は、ダイヤモンド切削部材
４１を後述のように基板１４の研削に備えて制御部材４
８に連結すると、当該ダイヤモンド切削部材４１の回転
軸心４９を規定するようになっている。制御部材４８を
備えた前述の形成機素４０は、図１から図３に示す基板
１４に球面状微小レンズ成形用鋳型１０、１６、２０を
形成するのに利用できる。非球面微小レンズ成形用鋳型
１０、１６、２０は、微小球面レンズ製品の製造に利用
する。
【００１７】本発明の別の面による、微小寸法の光学製
品の製造に利用する、図１から図３に示したそれぞれの
精密微小単レンズ形成用鋳型を形成する装置４０を示
す。この装置５０は、ホルダー５６に取り付けた形成機
素２４または４０と回転制御部材５８とからなる。形成
機素２４または４０には、図４と図５とにそれぞれ示し
た、好ましくはダイヤモンドからなる回転自在硬化切削
部材２６または４１を備えており、この切削部材２６
は、矢印方向Zに沿って直線変移自在な基板１４に対し
て調芯状態でホルダー５６に固定されている。制御部材
６４に連結した基板１４は、硬化切削部材２６または４
０に対して近づいたり、遠ざかったりできるように配置
されている。形成機素２４または４０を構成する制御部
材３６または４８と制御部材６４とは、ニューハンプシ
ャー州キーン所在のPrecitech社から入手できる、高精
密部品のダイヤモンド旋削に特に構成されている精密空
気ベアリング式旋盤の構成部品となっているのが望まし
い。本実施の形態では、装置５０で基板１４に所定形状
の微小単レンズ形成容易型５２を研削するようにしてい
る。機台５４は、鋳型形成プロセス時に形成機素２４ま
たは４０と基板１４とを載置した装置５０を支持するも
のにして、当該装置５０に振動が伝わらない無振動型強
固支持台となっている。
品の製造に利用する、図１から図３に示したそれぞれの
精密微小単レンズ形成用鋳型を形成する装置４０を示
す。この装置５０は、ホルダー５６に取り付けた形成機
素２４または４０と回転制御部材５８とからなる。形成
機素２４または４０には、図４と図５とにそれぞれ示し
た、好ましくはダイヤモンドからなる回転自在硬化切削
部材２６または４１を備えており、この切削部材２６
は、矢印方向Zに沿って直線変移自在な基板１４に対し
て調芯状態でホルダー５６に固定されている。制御部材
６４に連結した基板１４は、硬化切削部材２６または４
０に対して近づいたり、遠ざかったりできるように配置
されている。形成機素２４または４０を構成する制御部
材３６または４８と制御部材６４とは、ニューハンプシ
ャー州キーン所在のPrecitech社から入手できる、高精
密部品のダイヤモンド旋削に特に構成されている精密空
気ベアリング式旋盤の構成部品となっているのが望まし
い。本実施の形態では、装置５０で基板１４に所定形状
の微小単レンズ形成容易型５２を研削するようにしてい
る。機台５４は、鋳型形成プロセス時に形成機素２４ま
たは４０と基板１４とを載置した装置５０を支持するも
のにして、当該装置５０に振動が伝わらない無振動型強
固支持台となっている。
【００１８】図６と図７とを参照して、基板１４は、固
定した形成機素２４または４０に対して前後進自在の装
着するのが望ましい。図６に示したところでは、装置５
０は前述したように基板１４に微小単レンズ形成用鋳型
５２を形成するようになっている。他方、図７にあって
は、装置６０に装着した基板１４は、微小単レンズ形成
用鋳型のアレー(鋳型アレー)６２が形成されるようにな
っているので、三次元方向Ｘ、Ｙ、Ｚに変移自在となっ
ている。このように三次元方向に移動自在にされている
基板１４は、該基板１４の移動を制御する制御部材６４
に取り付けられている。この場合での制御部材６４は、
図７においてＸ、Ｙ、Ｚで示した方向に基板１４を精密
制御移動させることができるようになっているのが望ま
しい。精密Ｘ-Ｙ-Ｚ移動テーブルを備えた精密空気ベア
リング式旋盤は、前掲のニューハンプシャー州キーン所
在のPreciteck社から入手できる。
定した形成機素２４または４０に対して前後進自在の装
着するのが望ましい。図６に示したところでは、装置５
０は前述したように基板１４に微小単レンズ形成用鋳型
５２を形成するようになっている。他方、図７にあって
は、装置６０に装着した基板１４は、微小単レンズ形成
用鋳型のアレー(鋳型アレー)６２が形成されるようにな
っているので、三次元方向Ｘ、Ｙ、Ｚに変移自在となっ
ている。このように三次元方向に移動自在にされている
基板１４は、該基板１４の移動を制御する制御部材６４
に取り付けられている。この場合での制御部材６４は、
図７においてＸ、Ｙ、Ｚで示した方向に基板１４を精密
制御移動させることができるようになっているのが望ま
しい。精密Ｘ-Ｙ-Ｚ移動テーブルを備えた精密空気ベア
リング式旋盤は、前掲のニューハンプシャー州キーン所
在のPreciteck社から入手できる。
【００１９】制御部材６４のＸ-Ｙ-Ｚ移動テーブル移動
は、基板１４を形成機素２４または４０に対してフレキ
シブルに移動させるのに利用できる。前出した如くの回
転自在制御部材５８に固定してあって、前述したダイヤ
モンド切削部材２６または４１が取り付けられているた
工具ホルダー５６は、基板１４に鋳型アレー６２を研削
形成するように位置決めされている。このように基板１
４を変移自在とすることにより、微小単レンズ成形用鋳
型の空洞のアレーが基板１４に形成されるのである。変
移自在基板１４は、先ず、複数の成形空洞の内の６２ａ
で示した一つの空洞を研削するように位置決めする。こ
の成形空洞６２ａを形成した後、形成機素２４または４
０を成形空洞６２ａから離間させ、その後基板１４を制
御部材６４により側方(Ｘ-Ｙ)に変移させて、別の成形
空洞６２Ｂを形成する位置へと位置決めする。この手順
を、基板１４に所望数の成形空洞が形成され、かくて鋳
型アレー６２が完成するまで繰り返す。よって、前記の
ステップを繰り返すことにより、変移自在基板１４を備
えた装置６０で、図１から図３に示した如くの高品質の
微小単レンズ成形用鋳型アレー６２を製作することがで
きる。
は、基板１４を形成機素２４または４０に対してフレキ
シブルに移動させるのに利用できる。前出した如くの回
転自在制御部材５８に固定してあって、前述したダイヤ
モンド切削部材２６または４１が取り付けられているた
工具ホルダー５６は、基板１４に鋳型アレー６２を研削
形成するように位置決めされている。このように基板１
４を変移自在とすることにより、微小単レンズ成形用鋳
型の空洞のアレーが基板１４に形成されるのである。変
移自在基板１４は、先ず、複数の成形空洞の内の６２ａ
で示した一つの空洞を研削するように位置決めする。こ
の成形空洞６２ａを形成した後、形成機素２４または４
０を成形空洞６２ａから離間させ、その後基板１４を制
御部材６４により側方(Ｘ-Ｙ)に変移させて、別の成形
空洞６２Ｂを形成する位置へと位置決めする。この手順
を、基板１４に所望数の成形空洞が形成され、かくて鋳
型アレー６２が完成するまで繰り返す。よって、前記の
ステップを繰り返すことにより、変移自在基板１４を備
えた装置６０で、図１から図３に示した如くの高品質の
微小単レンズ成形用鋳型アレー６２を製作することがで
きる。
【００２０】尚、当業者には、微小レンズ面の如くの回
転対称形光学面が前述の方法で作成できるのは容易に理
解されよう。球状面は、円形セグメント型ダイヤモンド
のある半半径ダイヤモンド(a half radius diamond wit
h a circular segment diamond)を利用することで作製
できる。非球面の場合では、非球面切削エッジを有する
ダイヤモンドを用いることで作成できる。
転対称形光学面が前述の方法で作成できるのは容易に理
解されよう。球状面は、円形セグメント型ダイヤモンド
のある半半径ダイヤモンド(a half radius diamond wit
h a circular segment diamond)を利用することで作製
できる。非球面の場合では、非球面切削エッジを有する
ダイヤモンドを用いることで作成できる。
【００２１】また、アナモルフィック面の如くの一部の
回転非対称形レンズ面も、前述の技法の変形を利用する
ことで形成できる。この場合では、ダイヤモンド切削工
具を切削時に側方へ移動させて、球面ないし非球面を半
径方向に伸ばすことで形成できる。
回転非対称形レンズ面も、前述の技法の変形を利用する
ことで形成できる。この場合では、ダイヤモンド切削工
具を切削時に側方へ移動させて、球面ないし非球面を半
径方向に伸ばすことで形成できる。
【００２２】高品質レンズ面を得るためには、機械加工
についての基本的な考え方に従うのが重要であること
は、当業者には理解されているところである。作製され
るレンズ面での中心欠陥(center defect)を最小限にす
るには、図４と図５にそれぞれ示したダイヤモンド切削
部材２６または４１の調芯が重要である。つまり、ダイ
ヤモンド切削部材２６、４１の回転軸心３４、４９を回
転制御部材５８(図６と図７)における工具ホルダー５６
の回転軸心(図示せず)に対して５ミクロンよりも良好
に、即ち、５ミクロン以下の許容範囲で調芯しておけ
ば、微小レンズ成形用鋳型１０、１６、２０の品質を最
大化にすることができる。また、工具ホルダー５６の回
転にバランスを持たせ、振動しないようにすれば、チャ
ッタリングを最小限にすることができる。強固な機台５
４は、操作時に装置５０、６０の安定をよくする上で役
立っている。更に、ダイヤモンド切削部材２６、４１の
回転速度、送り速度(即ち、ダイヤモンド切削部材２
６、４１が基板１４に斬り込む速度)、潤滑などを適当
に組み合わせて選択すれば、最もクリーンなカットを得
ることができる。
についての基本的な考え方に従うのが重要であること
は、当業者には理解されているところである。作製され
るレンズ面での中心欠陥(center defect)を最小限にす
るには、図４と図５にそれぞれ示したダイヤモンド切削
部材２６または４１の調芯が重要である。つまり、ダイ
ヤモンド切削部材２６、４１の回転軸心３４、４９を回
転制御部材５８(図６と図７)における工具ホルダー５６
の回転軸心(図示せず)に対して５ミクロンよりも良好
に、即ち、５ミクロン以下の許容範囲で調芯しておけ
ば、微小レンズ成形用鋳型１０、１６、２０の品質を最
大化にすることができる。また、工具ホルダー５６の回
転にバランスを持たせ、振動しないようにすれば、チャ
ッタリングを最小限にすることができる。強固な機台５
４は、操作時に装置５０、６０の安定をよくする上で役
立っている。更に、ダイヤモンド切削部材２６、４１の
回転速度、送り速度(即ち、ダイヤモンド切削部材２
６、４１が基板１４に斬り込む速度)、潤滑などを適当
に組み合わせて選択すれば、最もクリーンなカットを得
ることができる。
【００２３】また、図８に示したように、前述した如く
のダイヤモンド切削部材２６または４１を備える形成機
素２４または４０は、基板１４に引きずり痕ができるの
を避けるためにダイヤモンド切削部材２６または４１の
後面７２に充分なクリアランス７０が形成されるように
作製するのが望ましい。一般に引きずり痕は、図示して
いないが、微小レンズ成形用鋳型７６の作製時における
ダイヤモンド切削部材２６、４１の後面７２と基板１４
との干渉により生ずる。
のダイヤモンド切削部材２６または４１を備える形成機
素２４または４０は、基板１４に引きずり痕ができるの
を避けるためにダイヤモンド切削部材２６または４１の
後面７２に充分なクリアランス７０が形成されるように
作製するのが望ましい。一般に引きずり痕は、図示して
いないが、微小レンズ成形用鋳型７６の作製時における
ダイヤモンド切削部材２６、４１の後面７２と基板１４
との干渉により生ずる。
【００２４】本発明の方法を利用することで、直径が３
０ミクロン以下にして、表面粗さが０.５０波長(０.２
５ミクロン)よりも良好な球面微小レンズ成形用鋳型を
作製することができるのが判明している。また、微小レ
ンズ成形用鋳型アレーも、直交レイアウトにおいて２５
０ミクロンピッチおきに１００％に近い充填率で、８０
ｘ８０個の微小レンズ成形用鋳型を備えたものとするこ
とができる。
０ミクロン以下にして、表面粗さが０.５０波長(０.２
５ミクロン)よりも良好な球面微小レンズ成形用鋳型を
作製することができるのが判明している。また、微小レ
ンズ成形用鋳型アレーも、直交レイアウトにおいて２５
０ミクロンピッチおきに１００％に近い充填率で、８０
ｘ８０個の微小レンズ成形用鋳型を備えたものとするこ
とができる。
【００２５】更に、本発明の技法を利用することで非球
面状レンズ面も形成できる。この場合、回転対称型非球
面状レンズ面を形成するのに必要なのは、図５に示した
非球面ダイヤモンド切削部材４１だけである。アナモル
フィックレンズ面の場合では、本発明の方法の変形を利
用することによって形成できる。この場合、符号４１で
示したのと同一、または、類似のダイヤモンド切削部材
４１を、切削時に側方に変移させて側方の延びたレンズ
面を形成すればよい。
面状レンズ面も形成できる。この場合、回転対称型非球
面状レンズ面を形成するのに必要なのは、図５に示した
非球面ダイヤモンド切削部材４１だけである。アナモル
フィックレンズ面の場合では、本発明の方法の変形を利
用することによって形成できる。この場合、符号４１で
示したのと同一、または、類似のダイヤモンド切削部材
４１を、切削時に側方に変移させて側方の延びたレンズ
面を形成すればよい。
【００２６】本発明の方法と装置５０または６０を利用
して作製する精密鋳型１０、１６、２０(それぞれ図１
から図３に示す)は、微小レンズの如くの光学製品を大
量製造することができる。一般に、一般にガラス製また
はプラスチック製微小レンズを形成するには、一般に射
出生成法または圧縮成形法が望ましい。一部の場合で
は、鋳込み法が望ましいこともある。
して作製する精密鋳型１０、１６、２０(それぞれ図１
から図３に示す)は、微小レンズの如くの光学製品を大
量製造することができる。一般に、一般にガラス製また
はプラスチック製微小レンズを形成するには、一般に射
出生成法または圧縮成形法が望ましい。一部の場合で
は、鋳込み法が望ましいこともある。
【００２７】前述した微小レンズ成形用鋳型を鋳型ベー
スに組み込んで、プラスチック製微小連ぞを成形するた
めの射出成形装置ないし圧縮成形装置について、図９か
ら図１１を参照しながら説明する。特に図９と図１１に
示した成形装置８０は、両凸面微小レンズアレーの作製
を意図しているもので、その場合、それぞれが分割面８
３を有する二個の比較的大型のブロックないし鋳型ベー
ス８２を備えている。各鋳型ベース８２は、一般に鋼材
またはその他の金属材料で構成されている。アラインメ
ント部材として、案内ピン８８と位置決め用テーパー状
ブッシュ８８とが一方の分割面８３に、それぞれと協働
する案内ピン受承孔と位置決め用テーパー状ブッシュ受
承孔とが他方の分割面８３に設けられている。微小レン
ズ成形用鋳型８４と成形空洞８５とは、前述の本発明の
方法により本発明の装置を用いて作製されたものであ
る。
スに組み込んで、プラスチック製微小連ぞを成形するた
めの射出成形装置ないし圧縮成形装置について、図９か
ら図１１を参照しながら説明する。特に図９と図１１に
示した成形装置８０は、両凸面微小レンズアレーの作製
を意図しているもので、その場合、それぞれが分割面８
３を有する二個の比較的大型のブロックないし鋳型ベー
ス８２を備えている。各鋳型ベース８２は、一般に鋼材
またはその他の金属材料で構成されている。アラインメ
ント部材として、案内ピン８８と位置決め用テーパー状
ブッシュ８８とが一方の分割面８３に、それぞれと協働
する案内ピン受承孔と位置決め用テーパー状ブッシュ受
承孔とが他方の分割面８３に設けられている。微小レン
ズ成形用鋳型８４と成形空洞８５とは、前述の本発明の
方法により本発明の装置を用いて作製されたものであ
る。
【００２８】図１１において、操作時にあっては、成形
装置８０の鋳型ベース８２は、油圧式、空圧式、または
電動式のプレス１０８が備える二個のプラテン１０４、
１０６のそれぞれに配置する。成形装置８０の一方側は
プレス１０８のプラテン１０４に、また、他方側はプラ
テン１０６に連結されている。そこで、プレスが閉塞す
ると、即ち、プラテン１０４、１０６が互いに接近して
成形位置に設定されると、案内ピン８８は案内ピン受承
孔に係入して両鋳型ベース８２を整合させる。この閉塞
過程の最終段階では、位置決め用テーパー状ブッシュ８
６も対応するブッシュ受承孔に係入し、かくて、両鋳型
ベース８２、引いては、微小レンズ成形用鋳型８４が所
定通りに調芯された状態で合体する。図示の実施の形態
におけるが如く両凸面微小レンズアレーの製造の場合で
は、両側のレンズ面が共に正確に調芯した状態で形成さ
れているのが重要である。微小レンズの両面を形成する
両方の鋳型ベース８２におけるレンズ面形成表面が互い
に調芯されるのを促進するために、微小レンズ成形用鋳
型８４を図１０に示すように矩形基板１００に形成し
て、対応する鋳型ベース８２において回転しないように
するのが通常である。
装置８０の鋳型ベース８２は、油圧式、空圧式、または
電動式のプレス１０８が備える二個のプラテン１０４、
１０６のそれぞれに配置する。成形装置８０の一方側は
プレス１０８のプラテン１０４に、また、他方側はプラ
テン１０６に連結されている。そこで、プレスが閉塞す
ると、即ち、プラテン１０４、１０６が互いに接近して
成形位置に設定されると、案内ピン８８は案内ピン受承
孔に係入して両鋳型ベース８２を整合させる。この閉塞
過程の最終段階では、位置決め用テーパー状ブッシュ８
６も対応するブッシュ受承孔に係入し、かくて、両鋳型
ベース８２、引いては、微小レンズ成形用鋳型８４が所
定通りに調芯された状態で合体する。図示の実施の形態
におけるが如く両凸面微小レンズアレーの製造の場合で
は、両側のレンズ面が共に正確に調芯した状態で形成さ
れているのが重要である。微小レンズの両面を形成する
両方の鋳型ベース８２におけるレンズ面形成表面が互い
に調芯されるのを促進するために、微小レンズ成形用鋳
型８４を図１０に示すように矩形基板１００に形成し
て、対応する鋳型ベース８２において回転しないように
するのが通常である。
【００２９】射出成形の場合では、プレスを閉塞し、鋳
型ベースを合体した後、成形空洞に溶融状態のプラスチ
ック材を加圧射出する。射出したプラスチック材が凝固
するところまで冷却すると、プレスを開放して、鋳型ベ
ースを離間させ、その後形成された微小レンズアレーを
取り出す。
型ベースを合体した後、成形空洞に溶融状態のプラスチ
ック材を加圧射出する。射出したプラスチック材が凝固
するところまで冷却すると、プレスを開放して、鋳型ベ
ースを離間させ、その後形成された微小レンズアレーを
取り出す。
【００３０】圧縮成形の場合では、プレスを閉塞するに
先立ち、加熱されている成形空洞に加熱したプラスチッ
クプリフォームを挿入する。その後、プレスを閉塞して
鋳型ベースを合体させることで、プラスチックプリフォ
ームを圧縮して成形空洞と微小レンズアレー成形用鋳型
の形状になじませる。その状態で鋳型とプラスチック材
とを冷却した後、プレスを開放し成形鋳型を離間させ
て、形成された微小レンズアレーを鋳型から取り出す。
先立ち、加熱されている成形空洞に加熱したプラスチッ
クプリフォームを挿入する。その後、プレスを閉塞して
鋳型ベースを合体させることで、プラスチックプリフォ
ームを圧縮して成形空洞と微小レンズアレー成形用鋳型
の形状になじませる。その状態で鋳型とプラスチック材
とを冷却した後、プレスを開放し成形鋳型を離間させ
て、形成された微小レンズアレーを鋳型から取り出す。
【００３１】平凸面微小レンズアレーないし平凸面微小
単レンズを射出成形ないし圧縮成形する場合では、微小
れんす成形用鋳型の互いに対峙する成形面は一方は平坦
状で、他方は凸面状にしておくと共に、面同士の回転ア
ラインメントはそれ程重要ではないので、微小レンズ成
形用鋳型としては円形基板に形成しておくこともでき
る。
単レンズを射出成形ないし圧縮成形する場合では、微小
れんす成形用鋳型の互いに対峙する成形面は一方は平坦
状で、他方は凸面状にしておくと共に、面同士の回転ア
ラインメントはそれ程重要ではないので、微小レンズ成
形用鋳型としては円形基板に形成しておくこともでき
る。
【００３２】図１０は、微小レンズアレー成形用鋳型９
６(図９にも示す)を示すものであって、基板１００は、
その成形用鋳型９６の鋳型面９８が装置８０の鋳型ベー
ス８２において回転するのを阻止するために矩形になっ
ている。この鋳型面９８と、成形空洞８５の深さと、成
形される微小レンズアレー製品の厚みなどについては、
基板１００の全高と、基板１００の底部にあるより大き
い円形基板１０２の高さとを調節することにより正確に
定めることができる。
６(図９にも示す)を示すものであって、基板１００は、
その成形用鋳型９６の鋳型面９８が装置８０の鋳型ベー
ス８２において回転するのを阻止するために矩形になっ
ている。この鋳型面９８と、成形空洞８５の深さと、成
形される微小レンズアレー製品の厚みなどについては、
基板１００の全高と、基板１００の底部にあるより大き
い円形基板１０２の高さとを調節することにより正確に
定めることができる。
【００３３】鋳込み法が望ましい製法である場合では、
材料を成形空洞に流し込むだけでよく、後は冷却より
は、化学反応で凝固されるようにすればよい。部品が凝
固した後は、鋳型から取り出す。
材料を成形空洞に流し込むだけでよく、後は冷却より
は、化学反応で凝固されるようにすればよい。部品が凝
固した後は、鋳型から取り出す。
【００３４】本発明者らは、本発明による微小小レンズ
用鋳型を射出成形に用いたところ、球欠高さが、後で説
明するように限られない微小レンズ表面を得ることがで
きた。また、側面が急激に傾斜するほぼ半球形レンズを
得ることもできた。更に、ニッケルや銅、アルミ、黄
銅、ニッケル鍍金、珪素の如くの鋳型材料に直接、光学
面を研削することができることも判明している。
用鋳型を射出成形に用いたところ、球欠高さが、後で説
明するように限られない微小レンズ表面を得ることがで
きた。また、側面が急激に傾斜するほぼ半球形レンズを
得ることもできた。更に、ニッケルや銅、アルミ、黄
銅、ニッケル鍍金、珪素の如くの鋳型材料に直接、光学
面を研削することができることも判明している。
【００３５】ダイヤモンド切削部材２６、４１を有する
形成機素２４、４０を備えた装置５０、６０は非常に精
密で、正確なものであるから、球欠たかが２ミクロンで
直径が１０ミクロンか、それ以下までのれん図面を作製
することができることも判明している。直径２５ミリま
でのレンズも、球欠高さを１２.５ミリ以上として作製
することもできる。以後、実施例を以て本発明を示す。
形成機素２４、４０を備えた装置５０、６０は非常に精
密で、正確なものであるから、球欠たかが２ミクロンで
直径が１０ミクロンか、それ以下までのれん図面を作製
することができることも判明している。直径２５ミリま
でのレンズも、球欠高さを１２.５ミリ以上として作製
することもできる。以後、実施例を以て本発明を示す。
【００３６】(実施例１)８０ｘ８０個の微小レンズから
なる微小レンズアレー用鋳型をアルミで作製した。ノー
スカロリナ州オーデン所在のST&F Precision Technolog
ies and Tools社から半半径ダイヤモンド工具を得た。
微小レンズ表面は碁盤目パターンに０.２５０ミリおき
に位置決めされていた。これらの微小レンズ面は曲率半
径を０.５００ミリとする球形状で、球欠高さは３３ミ
クロンであった。図４において、制御部材３６でのダイ
ヤモンド切削部脚２６のセンターリングは、試験的な切
削結果を顕微鏡で調べ、中心ズレ(center defect)の大
きさに基づいてダイヤモンド切削部材２６の位置を調整
するインターラクティブ方法を利用して行った。使用し
たダイヤモンド切削部材２６の回転速度は約１０００ｒ
ｐｍであった。切削液としては精製鉱油を利用した。こ
の方法による結果は、研削した鋳型の中心ズレは２ミク
ロンで、表面粗さは１ウェーブ(０.５ミクロン)であっ
た。その後、研削鋳型面を利用して射出成形によりポリ
エチレンメタクリレート製の微小レンズアレーを製造し
た。
なる微小レンズアレー用鋳型をアルミで作製した。ノー
スカロリナ州オーデン所在のST&F Precision Technolog
ies and Tools社から半半径ダイヤモンド工具を得た。
微小レンズ表面は碁盤目パターンに０.２５０ミリおき
に位置決めされていた。これらの微小レンズ面は曲率半
径を０.５００ミリとする球形状で、球欠高さは３３ミ
クロンであった。図４において、制御部材３６でのダイ
ヤモンド切削部脚２６のセンターリングは、試験的な切
削結果を顕微鏡で調べ、中心ズレ(center defect)の大
きさに基づいてダイヤモンド切削部材２６の位置を調整
するインターラクティブ方法を利用して行った。使用し
たダイヤモンド切削部材２６の回転速度は約１０００ｒ
ｐｍであった。切削液としては精製鉱油を利用した。こ
の方法による結果は、研削した鋳型の中心ズレは２ミク
ロンで、表面粗さは１ウェーブ(０.５ミクロン)であっ
た。その後、研削鋳型面を利用して射出成形によりポリ
エチレンメタクリレート製の微小レンズアレーを製造し
た。
【００３７】(実施例２)研削鋳型面に硬化ニッケル鍍金
基板を利用した以外は、上記実施例１と同じ。
基板を利用した以外は、上記実施例１と同じ。
【００３８】(実施例３)１３ｘ１３個の微小レンズから
なる微小レンズアレー用鋳型を硬化ニッケル鍍金基板で
作製した。ノースカロリナ州オーデン所在のST&F Preci
sion Technologies and Tools社から半半径ダイヤモン
ド工具を得た。微小レンズ面は曲率半径を３.２０ミリ
とする球形状で、球欠高さは２１３ミクロンであった。
ダイヤモンド切削部脚２６のセンターリングは、実施例
１同様に行った。この方法による結果は、研削した鋳型
の中心ズレは１.５ミクロンで、表面粗さは０.３０ウェ
ーブ(０.１５ミクロン)であった。
なる微小レンズアレー用鋳型を硬化ニッケル鍍金基板で
作製した。ノースカロリナ州オーデン所在のST&F Preci
sion Technologies and Tools社から半半径ダイヤモン
ド工具を得た。微小レンズ面は曲率半径を３.２０ミリ
とする球形状で、球欠高さは２１３ミクロンであった。
ダイヤモンド切削部脚２６のセンターリングは、実施例
１同様に行った。この方法による結果は、研削した鋳型
の中心ズレは１.５ミクロンで、表面粗さは０.３０ウェ
ーブ(０.１５ミクロン)であった。
【００３９】(実施例４)一群の微小単レンズ面を７１５
ニッケル合金性基板で作製した。作製した微小レンズ面
は全て０.５００ミリ半径ダイヤモンド工具を利用して
作製した。直径は０.０６２から０.５６８ミリの間で変
えた。研削法は実施例１で説明したのと同一であった。
ニッケル合金性基板で作製した。作製した微小レンズ面
は全て０.５００ミリ半径ダイヤモンド工具を利用して
作製した。直径は０.０６２から０.５６８ミリの間で変
えた。研削法は実施例１で説明したのと同一であった。
【００４０】(実施例５)６３.６ｘ６６９ミリの大型微
小レンズアレーを、１２５ｘ１２５個の碁盤目パターン
で合計２１、７６０個の微小レンズで作製した。オハイ
オ州シャードン所在のChardon Tool社から得た、半径を
０.５００８ミリとするダイヤモンド半半径工具を利用
した。アレーは０.５０９３２ピッチを有し、球欠高さ
は０.１６６０９であった。基板はニッケル鍍金鋼製で
あった。研削法は実施例１で説明したのと同一であっ
た。
小レンズアレーを、１２５ｘ１２５個の碁盤目パターン
で合計２１、７６０個の微小レンズで作製した。オハイ
オ州シャードン所在のChardon Tool社から得た、半径を
０.５００８ミリとするダイヤモンド半半径工具を利用
した。アレーは０.５０９３２ピッチを有し、球欠高さ
は０.１６６０９であった。基板はニッケル鍍金鋼製で
あった。研削法は実施例１で説明したのと同一であっ
た。
【００４１】(実施例６)鋳型用の合わせ光学面(matched
optical surfaces)を研削することにより、大量の両面
微小レンズアレーが成形できるようにすることも本発明
の範囲内である。図９によれば、二つの合わせ微小レン
ズアレー面は硬化ニッケル鍍金基板に形成した。半半径
ダイヤモンド工具ないしダイヤモンド切削部材２６(図
４)をニューハンプシャー州マルボロー所在のContour F
ine Tooling社から得た。微小レンズ面は半径が１.４７
５ミリで、０.７５９ミリピッチの碁盤目パターンに、
球欠高さを９９ミクロンとして作製した。研削法は実施
例１と同様に実施した。中心ズレは２ミクロンで、表面
粗さが０.３ウェーブ(０.１５ミクロン)のが得られた。
この場合、二つの合わせ微小レンズアレー面を、両者が
対峙するように鋳型ベースに装着した。各側の微小レン
ズ面を芯合わせするために、鋳型ベースに装着するに先
立って微小レンズ面を矩形基板に研削して、回転による
ミスアラインメントをなくした。テーパー所のロックブ
ッシュを利用して横ズレを防いだ。園と、両面微小レン
ズアレーをポリメチールメタクリレートで射出成形し
た。両面アレーにおける成形微小レンズは、３０ミクロ
ンの誤差範囲で互いに芯合わせできた。
optical surfaces)を研削することにより、大量の両面
微小レンズアレーが成形できるようにすることも本発明
の範囲内である。図９によれば、二つの合わせ微小レン
ズアレー面は硬化ニッケル鍍金基板に形成した。半半径
ダイヤモンド工具ないしダイヤモンド切削部材２６(図
４)をニューハンプシャー州マルボロー所在のContour F
ine Tooling社から得た。微小レンズ面は半径が１.４７
５ミリで、０.７５９ミリピッチの碁盤目パターンに、
球欠高さを９９ミクロンとして作製した。研削法は実施
例１と同様に実施した。中心ズレは２ミクロンで、表面
粗さが０.３ウェーブ(０.１５ミクロン)のが得られた。
この場合、二つの合わせ微小レンズアレー面を、両者が
対峙するように鋳型ベースに装着した。各側の微小レン
ズ面を芯合わせするために、鋳型ベースに装着するに先
立って微小レンズ面を矩形基板に研削して、回転による
ミスアラインメントをなくした。テーパー所のロックブ
ッシュを利用して横ズレを防いだ。園と、両面微小レン
ズアレーをポリメチールメタクリレートで射出成形し
た。両面アレーにおける成形微小レンズは、３０ミクロ
ンの誤差範囲で互いに芯合わせできた。
【００４２】
【発明の効果】本発明による微小レンズ成形用精密鋳型
は、急勾配の側面と球欠高さ(sag)の大きい対称表面を
有する、微小レンズの如くの高品質で、微小寸法の光学
製品を成形するのに利用できる利点がある。また、成形
機素は、微小単レンズや微小レンズアレーに非常に正確
な光学面が形成されるようにその形状が定められている
ので、例えば微小レンズアレーの場合では成形製品にお
いて１００％に近い充填率を達成することができる。
は、急勾配の側面と球欠高さ(sag)の大きい対称表面を
有する、微小レンズの如くの高品質で、微小寸法の光学
製品を成形するのに利用できる利点がある。また、成形
機素は、微小単レンズや微小レンズアレーに非常に正確
な光学面が形成されるようにその形状が定められている
ので、例えば微小レンズアレーの場合では成形製品にお
いて１００％に近い充填率を達成することができる。
【図１】 碁盤目状パターンに配置された微小レンズ成
形空洞を有する、本発明による基板の斜視図。
形空洞を有する、本発明による基板の斜視図。
【図２】 本発明の方法により作製された、ハニーカム
状パターンに配置された微小レンズ成形空洞を有する基
板の斜視図。
状パターンに配置された微小レンズ成形空洞を有する基
板の斜視図。
【図３】 本発明の方法により作製された、ランダムパ
ターンに配置された微小レンズ成形空洞を有する基板の
斜視図。
ターンに配置された微小レンズ成形空洞を有する基板の
斜視図。
【図４】 精密微小レンズ成形用鋳型を形成するための
直立型球面切削部材の斜視図。
直立型球面切削部材の斜視図。
【図５】 本発明の非対称切削部材の斜視図。
【図６】 微小単レンズ成形用鋳型を形成するための本
発明の装置の斜視図。
発明の装置の斜視図。
【図７】 微小レンズアレー成形用鋳型を形成するため
の本発明の装置の斜視図。
の本発明の装置の斜視図。
【図８】 成形空洞におけるクリアランスを示す、本発
明の形成機素の拡大斜視図。
明の形成機素の拡大斜視図。
【図９】 本発明の方法により作成した両面微小レンズ
成形用鋳型の斜視図。
成形用鋳型の斜視図。
【図１０】 射出成形ないし圧縮成形に利用する鋳型ベ
ースに装着した状態での微小レンズアレー成形用鋳型の
拡大斜視図。
ースに装着した状態での微小レンズアレー成形用鋳型の
拡大斜視図。
【図１１】 両面微小レンズの成形装置の斜視図。
１０…微小レンズ鋳型 １２…成形空洞 １４…基板 １６…微小レ
ンズ鋳型 １８…成形空洞 ２０…微小レン
ズ鋳型 ２２…成形空洞 ２４…球面形成
機素 ２６…球面ダイヤモンド切削部材 ２８…第１面 ３０…第２面 ３２…球形切削
面 ３４…回転軸芯 ３６…制御部材 ４０…非球面形成機素 ４１…非球面ダ
イヤモンド切削部材 ４２…第１面 ４４…非球面切
削面 ４６…第２面 ４８…制御部材 ５０…鋳型形成装置 ５２…微小単レ
ンズ用鋳型 ５４…機台 ５６…工具ホル
ダー ５８…回転制御部材 ６０…鋳型形成
装置 ６２…微小レンズアレー用鋳型 ６２ａ…微小単
レンズ用成形空洞 ６２ｂ…成形空洞 ６４…制御部材 ７０…クリアランス ８０…微小レン
ズアレー形成装置 ８２…鋳型ベース ８５…成形空洞 ８６…位置決め用ブッシュ ８８…案内ピン ９６…微小レンズアレー用鋳型 １００…矩形基
板 １０２…円形基板 １０４…プラテ
ン １０６…プラテン １０８…プレス
ンズ鋳型 １８…成形空洞 ２０…微小レン
ズ鋳型 ２２…成形空洞 ２４…球面形成
機素 ２６…球面ダイヤモンド切削部材 ２８…第１面 ３０…第２面 ３２…球形切削
面 ３４…回転軸芯 ３６…制御部材 ４０…非球面形成機素 ４１…非球面ダ
イヤモンド切削部材 ４２…第１面 ４４…非球面切
削面 ４６…第２面 ４８…制御部材 ５０…鋳型形成装置 ５２…微小単レ
ンズ用鋳型 ５４…機台 ５６…工具ホル
ダー ５８…回転制御部材 ６０…鋳型形成
装置 ６２…微小レンズアレー用鋳型 ６２ａ…微小単
レンズ用成形空洞 ６２ｂ…成形空洞 ６４…制御部材 ７０…クリアランス ８０…微小レン
ズアレー形成装置 ８２…鋳型ベース ８５…成形空洞 ８６…位置決め用ブッシュ ８８…案内ピン ９６…微小レンズアレー用鋳型 １００…矩形基
板 １０２…円形基板 １０４…プラテ
ン １０６…プラテン １０８…プレス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クレイグ・エイ・サドリク アメリカ合衆国14502ニューヨーク州マセ ドン、ビルズ・ロード506番 Ｆターム(参考） 4F202 AC05 AH74 AH75 CA09 CA11 CB01 CD18 CK11
Claims (3)
- 【請求項１】 微小レンズの製造方法であって、(a)
硬化切削部材で基体を切削することにより所定の形状の
微小レンズ成形空洞を形成するステップと、(b) 前記
微小レンズ成形空洞に溶融ポリマー材を射出するステッ
プと、(c) 微小レンズ成形空洞内の溶融ポリマー材を
硬化させて、所定形状の微小レンズを形成するステップ
からなる微小レンズ製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、前記溶
融ポリマーを硬化させた後に、(d) 前記成形空洞から
前記微小レンズを取り出すステップを更に設けてなる微
小レンズ製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の方法であって、前記ス
テップ(a)が、(a-1) 前記基板にマイクロ寸法の前記成
形空洞を形成する所定形状を有する回転自在効果切削部
材を備えた形成機素を用意するステップと、(a-2) 前
記切削部材を前記基板に対して研削関係に位置決めする
ステップと、(a-3) 前記回転自在硬化切削部材で前記
基板を研削して、微小レンズ成形用であって、所定形状
を有するミクロン寸法の成形空洞を形成するステップか
らなる微小レンズ製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/702951 | 2000-10-31 | ||
| US09/702,951 US6402996B1 (en) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | Method of manufacturing a microlens and a microlens array |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002192568A true JP2002192568A (ja) | 2002-07-10 |
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ID=24823299
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001327573A Pending JP2002192568A (ja) | 2000-10-31 | 2001-10-25 | 微小レンズの製造方法と微小レンズアレー |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6402996B1 (ja) |
| EP (1) | EP1201412A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002192568A (ja) |
| KR (1) | KR20020034922A (ja) |
| TW (1) | TW523459B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2005254608A (ja) * | 2004-03-11 | 2005-09-22 | Fukushima Prefecture | 内面拡散反射体を形成するための母型の製造方法及び内面拡散反射体 |
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- 2000-10-31 US US09/702,951 patent/US6402996B1/en not_active Expired - Fee Related
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2001
- 2001-09-06 TW TW090122112A patent/TW523459B/zh not_active IP Right Cessation
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- 2001-10-25 JP JP2001327573A patent/JP2002192568A/ja active Pending
- 2001-10-30 KR KR1020010067105A patent/KR20020034922A/ko not_active Ceased
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