JP2009137140A - 光学素子の製造方法及び光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】遮光用被膜にかかわらず紫外線をレンズ部の全域に照射することのできる光学素子の製造方法及び光学素子を提供する。
【解決手段】基板１に、紫外線を透過させ可視光を透過させない特性を有し、可視光を透過させる開口部４ａを有する遮光膜４を形成し、基板１の遮光膜４の開口部４ａの位置及び該位置と対向する位置にそれぞれ、レンズ成型面２２ａ、２６ａを有する金型２２、２６によって紫外線硬化樹脂からなる樹脂材料２１、２５を押圧してレンズ形状を形成し、基板１の一方側から紫外線を照射することによって樹脂材料２１、２５を硬化させ、基板１の両面にレンズ部２、３を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板の表面にレンズ部が形成されてなる光学素子の製造方法及び光学素子に関し、特に基板の表面に絞りとなる開口部も形成された光学素子の製造方法及び光学素子に関する。

従来、カメラ等に用いられるレンズ部を有する光学素子として、ガラスや樹脂などからなる透明基板の表面にレンズ部を形成してなるものが知られている。レンズ部は、レンズとして機能するレンズ機能面を表面に備え、光を集光する機能を有する。このレンズ部を透明基板上にアレイ状に効率よく形成するために、レンズ部の材料に紫外線硬化樹脂を用いることも知られている。

この場合、透明基板の上に未硬化の紫外線硬化樹脂を載置した後、紫外線硬化樹脂の上から透明基板の上に金型を重ね、金型を押圧して透明基板と金型の間の空間に紫外線硬化樹脂を押し広げ、次いで透明基板を通して紫外線を照射することにより、紫外線硬化樹脂を硬化させてレンズを形成する。このようなレンズ部の形成方法としては、例えば特許文献１に示すようなものがある。
特開２００２−３５５８２６号公報

透明基板上にレンズ部を形成してなる光学素子においては、透明基板上にレンズの絞りとなる遮光用被膜も設けられる。遮光用被膜は、所定の径を有する円形の開口部を有するように透明基板の表面に被着され、レンズ機能面を有する部分で開口部を覆うようにレンズ部を配置することで、遮光用被膜の開口部をレンズの絞りとして機能させることができる。

しかし、基板に遮光用被膜が形成されていると、その部分は可視光だけでなく紫外線も透過させないために、遮光用被膜が形成されている側に紫外線硬化樹脂を金型により押圧形成する際、金型の反対側から紫外線を照射しても、遮光用被膜によりレンズ部の周縁部を硬化させることができない。このため、金型を透明な材料で形成し、金型側から紫外線を照射させることで、レンズ部の全域に紫外線が照射されるようにしているが、基板の両面にレンズ部を形成する場合には、片面ずつしか形成することができない。工程数を減らしてコストダウンを図るため、両面を同時に形成するためには、基板両側の金型をそれぞれ透明金型とし、両側に紫外線源を用意して照射する必要があった。しかし、このように紫外線源を両側に用意することは、設備が大掛かりになると共に高価になる要因となっていた。

本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、遮光用被膜が形成されていることにかかわらず紫外線をレンズ部の全域に照射することのできる光学素子の製造方法及び光学素子を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る光学素子の製造方法は、基板にレンズ部を形成してなる光学素子の製造方法において、
前記基板に、紫外線を透過させ可視光を透過させない特性を有し、可視光を透過させる開口部を有する遮光膜を形成し、前記基板の前記遮光膜の開口部の位置及び該位置と対向する位置にそれぞれ、レンズ成型面を有する金型によって紫外線硬化樹脂からなる樹脂材料を押圧してレンズ形状を形成し、前記基板の一方側から紫外線を照射することによって前記樹脂材料を硬化させ、前記基板の両面にレンズ部を形成することを特徴として構成されている。

また、本発明に係る光学素子の製造方法は、基板にレンズ部を形成してなる光学素子の製造方法において、
前記基板に、紫外線を透過させ可視光を透過させない特性を有し、可視光を透過させる開口部を有する遮光膜を形成し、前記基板の前記遮光膜の開口部の位置に、レンズ成型面を有する金型によって紫外線硬化樹脂からなる樹脂材料を押圧してレンズ形状を形成し、前記基板の前記樹脂材料が配置されたのと反対側から紫外線を照射することによって前記樹脂材料を硬化させ、前記基板の片面にレンズ部を形成することを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係る光学素子は、基板にレンズ部が形成されてなる光学素子において、
前記基板には紫外線を透過させ可視光を透過させない特性を有し、可視光を透過させる開口部を有する遮光膜が形成され、前記レンズ部は周縁部が前記遮光膜の開口部近傍と重なり合うことを特徴として構成されている。

本発明に係る光学素子の製造方法によれば、基板に、紫外線を透過させ可視光を透過させない特性を有し、可視光を透過させる開口部を有する遮光膜を形成し、基板の前記遮光膜の開口部の位置及び該位置と対向する位置にそれぞれ、レンズ成型面を有する金型によって紫外線硬化樹脂からなる樹脂材料を押圧してレンズ形状を形成し、基板の一方側から紫外線を照射することによって樹脂材料を硬化させ、基板の両面にレンズ部を形成することにより、樹脂材料の硬化のために照射される紫外線は遮光膜を透過するため、紫外線を基板の片側から照射するだけで、両面のレンズ部を全域に渡って硬化させることができ、製造装置を低コストに抑えることができる。

また、本発明に係る光学素子の製造方法によれば、基板に、紫外線を透過させ可視光を透過させない特性を有し、可視光を透過させる開口部を有する遮光膜を形成し、基板の遮光膜の開口部の位置に、レンズ成型面を有する金型によって紫外線硬化樹脂からなる樹脂材料を押圧してレンズ形状を形成し、基板の樹脂材料が配置されたのと反対側から紫外線を照射することによって樹脂材料を硬化させ、基板の片面にレンズ部を形成することにより、樹脂材料の硬化のために照射される紫外線は遮光膜を透過するため、基板のレンズ部が形成されない側から紫外線を照射することができ、金型を透明な部材で形成する必要がないので、製造装置を低コストに抑えることができる。

さらに、本発明に係る光学素子によれば、基板には紫外線を透過させ可視光を透過させない特性を有し、可視光を透過させる開口部を有する遮光膜が形成され、レンズ部は周縁部が遮光膜の開口部近傍と重なり合うことにより、上記製造方法により光学素子を製造することができるので、製造コストを低く抑えることができる。

本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１には、本実施形態における光学素子の断面図を示している。この図に示すように、本実施形態における光学素子は、透明基板１の両面にそれぞれレンズ部２、３が形成されてなるものであり、カメラモジュール等に用いられる。

透明基板１の第１の面１０には、表面に遮光膜４が被着されている。遮光膜４は、紫外線を透過させ可視光を透過させない特性を有する層が薄膜状に形成されてなるものであり、また所定の径を有する円形の開口部４ａが形成されている。遮光膜４に必要な特性を有する材料としては、例えばニッケルやジルコニアなどの酸化金属が挙げられる。

また、第１の面１０には開口部４ａ及び該開口部４ａより外周側の遮光膜４を覆うように、紫外線硬化樹脂からなる第１レンズ部２が形成される。すなわち、第１レンズ部２は、周縁部が遮光膜４の開口部４ａ近傍と重なり合うように配置されている。このように、第１レンズ部２のレンズとして機能する部分で覆われる開口部４ａを有した遮光膜４が、第１の面１０に形成されているので、開口部４ａが第１レンズ部２の絞りとして機能する。

透明基板１の第１の面１０と対向する第２の面１１には、第１レンズ部２と対向する位置に第２レンズ部３が形成されている。また、第２の面１１及び第２レンズ部３の全体を覆うようにフィルタ膜５が被着されている。フィルタ膜５は、赤外線を透過させない多層膜によって構成されている。

このような光学素子の製造工程について説明する。図２には、透明基板１に対してレンズ部２、３を形成するまでの工程を表した断面図を示している。図２（ａ）に示すように、まずガラスからなる透明基板１を用意し、図２（ｂ）に示すように、透明基板１の第１の面１０に対し、全面にレジスト２０を塗布する。レジスト２０を塗布したら、開口部４ａの部分が残るようにマスクして露光を行い、次いで現像を行うことで、図２（ｃ）に示すように開口部４ａが形成される部分のみにレジスト２０が形成された状態となる。

次に、図２（ｄ）に示すように、遮光膜４を構成する材料がスパッタにより透明基板１の第１の面１０に成膜される。次いで図２（ｅ）に示すように、レジストが除去されることで、開口部４ａを有した遮光膜４が形成される。遮光膜４が形成された透明基板１には、両面にレンズ部２、３が形成される。

図３には、遮光膜４が形成された透明基板１に対してレンズ部２、３を形成する工程を表した断面図を示している。図３（ａ）には、レンズ部２、３を形成するための金型を示している。この図に示すように、互いに対向するように透明金型２２と金型２６とが配置される。透明金型２２は第１レンズ部２を形成するレンズ成型面２２ａを、金型２６は第２レンズ部３を形成するレンズ成型面２６ａを、それぞれ対向する面に有している。透明金型２２は、ガラスや樹脂材等の透明な部材によって形成されており、一方で金型２６は金属材によって形成されている。

透明金型２２の周囲には、ダイ２３が配置されており、またその内部には出没自在な押出ピン２４が設けられている。また、金型２６の周囲にもダイ２７が配置されており、その内部には出没自在な押出ピン２８が設けられている。透明金型２２及び金型２６は、それぞれダイ２３、２７と共に上下することができる。

次に、図３（ｂ）に示すように、透明金型２２のレンズ成型面２２ａと金型２６のレンズ成型面２６ａに、それぞれ樹脂材料２１、２５を塗布する。この際、ごみや気泡が混入しないようにする必要がある。樹脂材料２１、２５を塗布したら、図３（ｃ）に示すように、透明金型２２と金型２６の間の領域に遮光膜４が形成された透明基板１を配置する。この際透明基板１は、開口部４ａを有した第１の面１０が透明金型２２に対向するように、第２の面１１が金型２６に対向するように配置され、また両面を押出ピン２４、２８によって挟持されることにより保持される。

透明基板１とダイ２３、２７にはそれぞれ位置決めマークが付されており、この位置決めマークが合うように位置を調整することで、透明基板１を正確に位置決めすることができる。透明基板１が正確に位置決めされた状態で、遮光膜４の開口部４ａは、透明金型２２のレンズ成型面２２ａと対向するように配置されており、この開口部４ａを覆うように第１レンズ部２が成形される。

続いて図３（ｄ）に示すように、透明基板１の第１の面１０側に対し透明金型２２を、透明基板１の第２の面１１側に対し金型２６を、それぞれ近接させる。透明金型２２が第１の面１０に近接すると、それに伴い樹脂材料２１は押圧され、表面にレンズ成型面２２ａの形状が転写される。また、金型２６が第２の面１１に近接すると、それに伴い樹脂材料２５は押圧され、表面にレンズ成型面２６ａの形状が転写される。

透明金型２２で樹脂材料２１を、金型２６で樹脂材料２５を、それぞれ押圧したら、透明金型２２側に配置された紫外線源２９から紫外線が照射される。透明金型３２は、ガラスまたは樹脂材によって形成されているので、紫外線を透過させることができる。したがって、紫外線源２９からの紫外線は透明金型２２を透過し、樹脂材料２１に照射される。さらに、遮光膜４は前述のように可視光は透過させないものの紫外線は透過させる材料によって形成されているので、紫外線は遮光膜４も透過し、第２の面１１側の樹脂材料２５の全域に照射される。すなわち、一面側から紫外線を照射するだけで、遮光膜４にかかわらず第１の面１０の樹脂材料２１と第２の面１１の樹脂材料の全域に紫外線を照射して、これらを周縁部まで確実に硬化させることができる。

樹脂材料２１、２５を硬化させたら、図３（ｅ）に示すように透明金型２２及び金型２６から第１レンズ部２及び第２レンズ部３を離型させる。このように、本実施形態では透明基板１の両面に第１レンズ部２と第２レンズ部３とが同時に形成される。透明基板１の両面にそれぞれ第１レンズ部２と第２レンズ部３とを形成したら、図２（ｇ）に示すように、透明基板１の第２の面１１側にフィルタ膜５を成膜する。

本実施形態では、透明基板１の両面にレンズ部を形成したが、片面のみにレンズ部を形成するものであってもよい。図４には、片面のみにレンズ部を形成する場合におけるレンズ部２の形成工程を表した断面図を示している。図４の例では、金型２６を設けていないことを除いては図３に示す場合と同様に金型等を配置している。ただし、金型２２は透明な部材ではなく、金属材によって形成されている。また、この例においても透明基板１には、可視光を透過せず紫外線を透過させる特性を有した遮光膜４が形成される。

図４（ｂ）に示すように、金型２２と対向するように遮光膜４が形成された透明基板１を配置し、図４（ｃ）に示すように、金型２２と透明基板１とを近づけて樹脂材料２１を押圧する。そして、透明基板１の樹脂材料２１が配置されたのと反対側に紫外線源２９を配置して紫外線を照射し、樹脂材料２１を硬化させてレンズ部２を形成する。レンズ部２を形成したら、図４（ｄ）に示すように金型２２から離型する。

透明基板１に可視光を透過せず紫外線を透過させる特性を有した遮光膜４が形成されていることにより、樹脂材料２１が配置される面の反対側から紫外線を照射することができるので、金型２２を透明な部材で形成する必要がない。このため、金型２２を安価に製造することができる。

ここまで説明した透明基板１に形成されるレンズ部などの構成は、いずれもアレイ状に整列するように多数が一度に形成される。透明基板１に各レンズ部を形成した後に、これを切断し、個々の光学素子として完成させる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。例えば、図３に示す両面にレンズ部を形成する工程において、金型２２側を透明金型とし、該透明金型側から紫外線を照射するようにしたが、金型２６側を透明な部材で形成し、金型２６側から紫外線を照射するようにしてもよい。

本実施形態における光学素子の断面図である。 透明基板に対してレンズ部を形成するまでの工程を表した断面図である。 遮光膜が形成された透明基板の両面に対してレンズ部を形成する工程を表した断面図である。 遮光膜が形成された透明基板の片面に対してレンズ部を形成する工程を表した断面図である。

符号の説明

１ 透明基板
２ 第１レンズ部
３ 第２レンズ部
４ 遮光膜
４ａ 開口部
５ フィルタ膜
１０ 第１の面
１１ 第２の面
２０ レジスト
２１ 樹脂材料
２２ 透明金型
２２ａ レンズ成型面
２３ ダイ
２４ 押出ピン
２５ 樹脂材料
２６ 金型
２６ａ レンズ成型面
２７ ダイ
２８ 押出ピン
２９ 紫外線源

Claims (3)

1. 基板にレンズ部を形成してなる光学素子の製造方法において、
   前記基板に、紫外線を透過させ可視光を透過させない特性を有し、可視光を透過させる開口部を有する遮光膜を形成し、前記基板の前記遮光膜の開口部の位置及び該位置と対向する位置にそれぞれ、レンズ成型面を有する金型によって紫外線硬化樹脂からなる樹脂材料を押圧してレンズ形状を形成し、前記基板の一方側から紫外線を照射することによって前記樹脂材料を硬化させ、前記基板の両面にレンズ部を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 基板にレンズ部を形成してなる光学素子の製造方法において、
   前記基板に、紫外線を透過させ可視光を透過させない特性を有し、可視光を透過させる開口部を有する遮光膜を形成し、前記基板の前記遮光膜の開口部の位置に、レンズ成型面を有する金型によって紫外線硬化樹脂からなる樹脂材料を押圧してレンズ形状を形成し、前記基板の前記樹脂材料が配置されたのと反対側から紫外線を照射することによって前記樹脂材料を硬化させ、前記基板の片面にレンズ部を形成することを特徴とする光学素子の製造方法。
3. 基板にレンズ部が形成されてなる光学素子において、
   前記基板には紫外線を透過させ可視光を透過させない特性を有し、可視光を透過させる開口部を有する遮光膜が形成され、前記レンズ部は周縁部が前記遮光膜の開口部近傍と重なり合うことを特徴とする光学素子。

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