JPH02257102A - レンズアレイの製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微小なレンズ体が規則的に配列して成るレンズ
アレイ体の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

１０〜数１００μｎ１程度のレンズ径を有する微小なレ
ンズ（以下構成レンズと言う）を規則的に配列して成る
レンズアレイは、ファクシミリや電子複写機等の光学系
に、あるいは光フアイバコネクタの光学系等に広く応用
されている。上記レンズアレイの製造方法は種々あるが
、現在実用化に到っている主なものは、■イオン交換法
によりガラス中に屈折率分布を作り込む方法（参考文献
；「平板マイクロレンズとその積層光回路への応用」電
気学会雑誌出［２］ｐ１２７（１９８３））、　■感光
性ガラスを用いてガラス及び結晶の相変化により凸型レ
ンズを作り込む方法（参考文献；　　ｒＡｐｐｌｉｅｄ
　０ｐｔｉａｓ（アプライド あり、そして、■従来のプレス成形などの形状転写法を
基にその加工精度を向上させた方法、の３種である。特
に、■の方法は他の二法に比べて、製造が容易なことか
ら大量生産に適し、特にその場合には製造コストを低く
することが可能であるなどの優れ方特徴を有している。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、形状転写法を利用した方法では、作製しようと
するレンズと全く同一の形状を有するレンズ型を作製す
る必要がある。この場合、型の表面精度も作製しようと
するレンズの表面精度と同じぐらいに高めておく必要が
ある。なぜなら、形状転写性に優れるためレンズ型の表
面にある微細な傷もレンズ表面に忠実に転写され、その
結果として光散乱の多いレンズ体となってしまうからで
ある。

構成レンズの径が比較的大きな（数１００μｍ以上）レ
ンズアレイを作製する場合には、研磨などの表面処理を
施すことによってレンズ型の表面粗さを改善することが
可能であるが、構成レンズの径が約３００μｍ〜１００
μｍ以下となると、そうした表面処理によって表面粗さ
を改善することが非常に困難となる。一般に構成レンズ
の径が約３００μｍ〜１００μｍ以下の領域になると、
ダイヤモンドハイド等を用いて切削法によりレンズアレ
イ用の型は作製されるため、レンズ型の表面には必ず切
削痕が残ってしまうのが実情である。

したがって、構成レンズ径が約３００μｍ〜１００μｍ
以下であるレンズアレイを形状転写法にＪ：り作製しよ
うとする場合には、レンズ型の表面粗さに起因してレン
ズ表面に微小な傷が発生するため、集光性の悪いレンズ
アレイしか得られないと言う問題点を有していた。

そこで本発明は以上のような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、構成レンズ径が約３００μｍ
〜１００μｍ以下であるレンズアレイを、レンズ型を用
いて形状転写法により作製する場合に、表面精度に優れ
た集光性の高い構成レンズからなるレンズアレイを提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明のレンズアレイの製造
方法は、レンズアレイ成形型に反応性樹脂を密着させな
がら、樹脂層を硬化させることによりレンズ形状を転写
しレンズパターンを得るレンズアレイの製造方法におい
て、レンズパターン転写後に該レンズアレイを形成して
いる樹脂とほぼ同じ屈折率を有し、且つ、厚みが極薄い
樹脂層をレンズアレイ表面に形成する工程を伴うことを
特徴とする。

〔作用〕

上記の手段によれば、レンズアレイを構成している物質
とほぼ同じ屈折率を有する物質を用いて、構成レンズの
表面に存在する微小な傷（大部分が凹形の窪み状の傷）
の部分を埋め、局部的にレンズ表面を平坦化する（平坦
化層という）ことにより、レンズ表′面での透過光の散
乱を減少させることができる。レンズ表面を平坦化する
物質とレンズアレイを形成する物質量でほとんど屈折率
差が無い場合、レンズアレイと平坦化層の間に存在する
界面はほとんど無視でき、平坦化層によってできた表面
が構成レンズの新たな表面となる。

〔実施例〕

以下、実施例に基付き本発明の詳細な説明する。

但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない
。

［実施例１〕 第３図に示すように、所望のレンズ形状（凸型のリニア
レンチキュラーレンズアレイ、作製しようとするレンズ
と反対の形状）を有するレンズアレイ型３４上に光硬化
性樹脂（スリーボンド社製、ＴＢ−３０４２Ｃ１硬化時
の屈折率ｎ＝１．５１６）を滴下し、その上に透明ガラ
ス基板３２を乗せ、加圧して光硬化性樹脂３３の層厚が
均一になるようにした後、透明ガラス基板の背面側から
高圧水銀ランプ３１を用いて紫外線を照射し、光硬化性
樹脂を硬化させた（これを第１層と呼ぶ）。硬化時の紫
外線積算光量は２０００　ｍｊ／　ｃｒｔとした。なお
、レンズアレイ型の表面は予めテフロン系の離型剤を用
いて焼付は処理を施しておき、離型が容易に行えるよう
にした。その後、レンズアレイの表面にレンズアレイ作
製時に用いたのと同様の光学的性質を有する光硬化性樹
脂（スリーボンド社製、Ｔ　Ｂ　−３０４，２、硬化時
の屈折率ｎ＝１．５１．６）を滴下し、スピンコード法
ににリレングアレイ上に膜厚が約０．　２μｍの極薄い
膜を形成した後、先はどと同様に紫外線を照射し、樹脂
を硬化させた（これを第２層と呼ぶ）。

得られたレンズアレイの断面形状を第１図に示す。第１
層１２と第２層１１は光学的性質（この場合、特に屈折
率）がほとんど等しい樹脂を用いているため、２つの層
間に界面は存在しないことになるが、ここでは分かり易
くするため、模式的に界面を示した。作製したレンズア
レイを構成する構成レンズの表面（つまり第２ｆＶｉの
表面）の状態（表面粗さ）を第２図（ａ）に、また、比
較として第２層を形成する前の構成レンズの表面（つま
り第」層の表面）の状態を第２図（ｂ）に示す。なお、
測定は接触式表面粗さ計により行なった。薄膜を形成し
た第２層の表面粗さはＲｍａｘ＝　０．　０６μｍであ
るのに対して、薄膜を形成する前の第１層の表面粗さは
Ｒｍａｘ＝　０．　１９μｍであり、レンズアレイ形成
物質と屈折率がほぼ等しい物質で形状転写レンズのレン
ズ表面の凸凹を埋めることにより、レンズの表面粗さを
著しく改善することが可能であると言える。試作したレ
ンズはレンズ径１５０μｍ、焦点距離４００μｍであり
、第２層を形成していないレンズに平行光を入射した場
合の焦線の幅が約７．７μｍであったのに対して、本発
明の第２層を形成したレンズでは約４．６μｍであった
。このことは、本発明を用いて作製したレンズ（レンズ
アレイ）は、従来の同様な製法により作製したレンズ（
レンズアレイ）よりも集光性に優れていることを示して
いる。集光性能の向上はレンズの表面粗さの向上と密接
に結びついていることは明白である。なお、このレンズ
に平面波を入射した場合の回折限界における入射光線の
集光スポットサイズはＤ＝３．６μｍ（λ＝０゜５５μ
ｍ、理論値）である。

［実施例２］ 実施例１と同様な形状のリニアレンチキュラーレンズア
レイを、シリカ微粒子と有機シラン化合物（γ−グ１ノ
シドキシプロビルトリメトキシシラン）を主成分とする
熱硬化性樹脂（硬化後の屈折率は１．４９２）を用いて
作製した。製法は、実施例１で用いたのと同じレンズ成
形型上に前記熱硬化性樹脂を滴下し、−旦８５°Ｃの温
度で熱処理した後、その上にレンズ成形基板を置き、基
板側から５　ｋ　ｇ　／　ｃ＋ｆの加重を付与しつつ、
１５０°Ｃまで加熱して樹脂を硬化させた後、離型して
レンズアレイを得た。その後、レンズアレイの表面に光
硬化性樹脂（スリーボンド社製、ＴＢ−３０８０、硬化
時の屈折率ｎ＝１．４９９）による均一な薄膜を実施例
１と同様な方法により形成した。こうして得たレンズ（
レンズアレイ）のレンズ表面の粗さはＲｍａｘ＝　０．
　０８μｍであり、集光時の焦線の幅は約５．２μｍで
あった。ちなみに、比較対象となるレンズ表面に薄膜層
を形成していないレンズにおいては、表面粗さはＲｍａ
ｘ＝　０．　２１μｍであり、焦線の幅は約８．９μｍ
であった。

［実施例３］ 実施例１と同様な方法により光硬化性樹脂（電気化学工
業製、ハードロックＯＰ−１０５０Ｍ、硬化後の屈折率
１．５４．）を用いてレンズ径６０μｍ、焦点距離１５
０μｍである凸型のリニアレンチキュラーレンズアレイ
を作製した。硬化時の紫外線積算光量は１５００ｍｊ／
ｃｎ？とした。その後、レンズアレイの表面にレンズア
レイ作製時に用いたのと同様の光学的性質を有する光硬
化性樹脂（電気化学工業製、ハードロックＯＰ−１０２
０Ｍ、硬化後の屈折率１．．５４）を滴下し、スピンコ
ード法によりレンズアレイ上に極薄い膜を形成した役、
先はどと同様に紫外線を照射し、樹脂を硬化させた。こ
うして得られたレンズ（レンズアレイ）の集光状態にお
ける焦線の幅は約３．９μｍ（λ＝０．５５μｍ）と回
折限界における理論値３゜４μｍと良い一致を示した。

この様に、本発明の１〇− レンズ（レンズアレイ）の製法は、構成レンズ径が非常
に小さいレンズ（レンズアレイ）に対しても有効である
ことが確かめられた。

上記実施例ではいずれも凸型のリニアレンチキュラーレ
ンズアレイを例に、本発明の具体例を示したが、その他
にも円形レンズ、凹型のレンズあるいはフレネルタイプ
のレンズの製造時にも、本発明が適用できることは言う
までもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればレンズアレイを形
成している樹脂とほぼ同じ屈折率を有する厚さが極薄い
樹脂層をレンズアレイの表面に形成することにより、レ
ンズアレイを構成する個々のレンズの表面粗さを改善し
、表面粗さに基づく透過光の散乱を最小限に抑え、集光
効率の高いレンズ（レンズアレイ）を得ることが可能で
ある。

このことは、構成レンズ径が小さくなればなる程重要で
ある。即ち、構成レンズ径が約３００μｍ〜１．　Ｏ０
μｍ以下の領域になると、表面粗さを含めた形状精度の
高いレンズ成形型を作製することは非常に難しくなるた
めである。したがって、本発明を用いれば、ある程度の
形状精度を有していさえずれば多少表面粗さが悪くとも
、集光性に優れたレンズアレイを作製することが可能で
あり、また、レンズ型の製造コストを低減することが可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１て作製したレンズアレイの断面概略図
。 第２図（ａ）、　（ｂ）は実施例１で作製したレンズア
レイの表面粗さを示す図。　（ａ）は本発明の第２層を
形成した場合。　（ｂ）は従来の第２層を形成しない場
合。 第３図は実施例１で採用したレンズアレイ作製工程の概
略説明図。 １１・・・薄膜層（第２層） １２・・・形状転写により作製したレンズアレイ部（第
１層） １３・・・透明ガラス基板 紫外線源 透明ガラス基板 光硬化性樹脂層 レンズアレイ成形型 以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　レンズアレイ成形型に反応性樹脂を密着させながら、
   樹脂層を硬化させることによりレンズ形状を転写しレン
   ズパターンを得るレンズアレイの製造方法において、レ
   ンズパターン転写後に該レンズアレイを形成している樹
   脂とほぼ同じ屈折率を有し、且つ、厚みが極薄い樹脂層
   をレンズアレイ表面に形成する工程を伴うことを特徴と
   するレンズアレイの製造方法。