JP2001030306A

JP2001030306A - 樹脂正立レンズアレイおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2001030306A
Application number: JP11211565A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nemoto; 浩之根本
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2001-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】射出成型により樹脂正立レンズアレイを製造
する方法を提供する。【解決手段】実質的に平行、かつ平坦な表面をもつ金
属板１０を準備し、金属板１０の表面に、ＮＣ制御によ
る機械加工により凹状窪み１４を形成する。続いて、先
端が所望の微小球面形状をもつ金属棒１６で微小球面形
状を整える。このようにして作製された金型を用いて、
射出成型により樹脂正立レンズアレイを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、樹脂
正立レンズアレイおよびその製造方法に関し、より具体
的には２次元画像を空間伝送する装置に利用できる樹脂
正立レンズアレイおよびその製造方法、さらには製造に
用いる金型の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機，ファクシミリ，プリンタなどに
用いられる正立等倍レンズアレイには、特開昭５５−９
０９０８号公報に開示されている、バーレンズを多数本
配列したブロックを２つ対向して配置したものが既に提
案されている。このようなレンズアレイは、例えば、バ
ーレンズの配置位置に貫通孔があけられたレンズ支持体
を、アクリル樹脂で覆った後、凹球面を有する型を押圧
し、バーレンズの端面を形成している。

【０００３】また、特開昭６４−８８５０２号公報に
は、射出成型により製造された、微小凸レンズを平面的
に規則正しく配列した平面レンズ２枚を、対向して配置
したレンズアレイが開示されている。

【０００４】また、通常のマイクロレンズアレイの製造
方法として、特開昭６０−２９７０３号公報の第８図に
は、窪みをアレイ状に整列した金型を用意し、この金型
上に重合体を堆積して、マイクロレンズアレイを製造す
ることが開示されている。

【０００５】さらに、特開平５−１５０１０２号公報に
は、平板表面に形成したマスク層に、作製するレンズの
個数と同数の円形微細開口を、作製するレンズの位置に
対応して設け、開口部を通して平板表面を部分的に化学
的エッチングした後、マスク層を取除き、更に化学的エ
ッチングを施すことにより母型（マザー）を作製し、こ
のマザーからマイクロレンズアレイ成型のための金型を
得て、この金型にシート状のガラスをプレスして（いわ
ゆる２Ｐ成型法）、片面に微小な凸レンズが密に形成さ
れたマイクロレンズアレイを製造することが開示されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】通常の樹脂レンズアレ
イは、アレイ状に並べたターゲットに光束を集光するこ
とを目的としている。従って、レンズピッチ精度は、タ
ーゲット位置精度と同等でなければならない。このよう
なレンズピッチの精度が要求される場合には、２Ｐ成型
法で製造しなければならなかった。

【０００７】樹脂正立レンズアレイは、複写機，ファク
シミリ，プリンタなどへの応用から、さらには２次元の
画像を空間に結像させる２次元画像空間伝送装置、例え
ばタッチレススイッチなどへの応用が考えられる。この
ような２次元画像空間伝送装置のための樹脂正立レンズ
アレイでは、３面以上の球面レンズの光軸がそろってい
れば、その目的を達成することができる。従って、レン
ズピッチには、高い精度は要求されない。

【０００８】そこで、本出願の発明者らは、２Ｐ成型法
によらず、射出成型を利用して樹脂正立レンズアレイを
製造できるのではないかと考え、射出成型を利用するこ
とについて鋭意研究を重ねた。

【０００９】発明者らが目指した樹脂正立レンズアレイ
は、片面あるいは両面にレンズ径が０．２〜２．０ｍｍ
の微小球面レンズが規則的に配列されたレンズプレート
を、少なくとも３個の球面が１つの光軸上に並ぶよう
に、すなわち２枚以上重ね合わせた構造であって、作動
距離が１００ｍｍ以下のものである。したがって、樹脂
正立レンズアレイを成す光軸方向の球面レンズは、それ
ぞれの光軸を同一とし、光軸は互いに平行である。

【００１０】前述したように、特開昭６４−８８５０２
号公報には、平面レンズを射出成型により製造すると記
載されているが、具体的な方法は開示されていない。ま
た、特開平５−１５０１０２号公報には、マイクロレン
ズアレイを作製するためのＮｉ金型を作製しているが、
このＮｉ金型は、本願発明が目指す出射成型に用いられ
る金型ではない。また、ガラスマザーを作製する場合
に、クロム膜にピンホールが発生していると、ピンホー
ルを通してガラスがエッチングされ、ピットが形成され
る。このピンホールによるピットは不所望なものであ
り、このようなガラスマザーにより作製される金型は欠
陥を含むことになる。

【００１１】さらに、レンズプレートを射出成型により
作製した場合に、レンズプレートに反りが生じる、さら
には成型収縮が生じる。このような反りおよび成型収縮
のあるレンズプレートを用いて、いかにして画像のゆが
みの無い樹脂正立レンズアレイを組み立てるかが問題と
なる。

【００１２】そこで本発明の目的は、射出成型に用いる
欠陥のない金型を作製し、これを用いて射出成型により
樹脂正立レンズアレイを製造する方法を提供することに
ある。

【００１３】本発明の他の目的は、このような製造方法
により製造された樹脂正立レンズアレイを提供すること
にある。

【００１４】本発明のさらに他の目的は、上記樹脂正立
レンズアレイに用いるレンズプレート、およびレンズプ
レートを射出成型により製造する方法を提供することに
ある。

【００１５】本発明のさらに他の目的は、このような射
出成型に用いる金型およびその製造方法を提供すること
にある。

【００１６】本発明のさらに他の目的は、このような金
型を製造するためのマザーおよびその製造方法を提供す
ることにある。

【００１７】本発明のさらに他の目的は、このようなマ
ザーを製造するためのマスターおよびその製造方法を提
供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の樹脂正立レンズ
アレイによれば、まず、微小球面または微小非球面レン
ズが規則的に配列されたレンズプレートを射出成型によ
り作製する際に用いる金型のマスターを作製する。その
作製方法は、平行かつ平坦な面を有する金属板を準備す
る工程と、前記金属板の表面に前記微小球面または微小
非球面レンズに対応した凹状窪みを切削加工により形成
する工程とを含んでいる。

【００１９】次に、このようにして作製したマスターを
用いて、金型を作製する。その作製方法は、マスター上
に、離型膜を形成する工程と、前記マスターの凹状窪み
のある面上に、樹脂を滴下する工程と、前記樹脂上に平
行かつ平坦な面を有するガラス基板を押圧し、樹脂を展
開させる工程と、前記樹脂を硬化させる工程と、前記マ
スターを離型する工程と、前記硬化された樹脂上に、導
電膜を形成する工程と、前記導電膜上に金属を所定の厚
さにメッキする工程と、前記メッキされた金属を、前記
硬化樹脂から離型して金型を得る工程とを含んでいる。

【００２０】次に、このような金型を用いてレンズプレ
ートを作製する。その作製方法は、金型２個を、凹状窪
みを有する面が向き合うように対向させ、それぞれをダ
イセットに取り付ける工程と、対向する金型の間に所定
のギャップを設け、前記ギャップに樹脂を注入する工程
と、前記金型を離型して、レンズプレートを取り出す工
程とを含んでいる。

【００２１】次に、このようなレンズプレートを用いて
樹脂正立レンズアレイを作製する。その作製方法は、レ
ンズプレート２枚を重ね合わせる際に、前記２枚のレン
ズプレートの中心付近が接するように組み合わせ、かつ
前記微小球面または微小非球面レンズの頂点付近同士を
接触させ、重ね合わせる工程を含んでいる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、レンズプレートに形成され
る微小レンズは、球面レンズあるいは微小非球面レンズ
のいずれでもよいが、以下の実施の形態では、球面レン
ズを作製するものとする。

【００２３】図１は、切削金型マスターを作製する工程
を示す図である。以下、工程を順を追って説明する。［１］切削金型マスターの作製（ａ）金属板の準備図１（ａ）に示すように、実質的に平行、かつ平坦な表
面をもつ金属板１０を準備する。この金属板１０には、
無酸素銅あるいは燐青銅など、切削性のよい材料を用い
る。ここでは無酸素銅を使用した。

【００２４】また、金属板１０の厚さは、１．０ｍｍ以
上とするのが望ましい。これは、切削加工中の変形ある
いは加工抜けを防ぐためである。

【００２５】（ｂ）切削加工次に図１（ａ）に示すように、金属板１０の表面に、Ｎ
Ｃ制御による機械加工により凹状窪み１４を形成する。
ここで使用されるバイト１２はダイヤモンド製を使用す
る。これは、加工面の精度を向上させるためである。次
工程で型押し加工を行う場合は、所望の微小球面の形状
よりも小さめに加工する。

【００２６】（ｃ）型押し加工型押し加工を行う場合には、図１（ｂ）に示すように、
先端が所望の微小球面形状をもつ金属棒１６で微小球面
形状を整える。金属棒１６の材質は、超鋼を用いる。

【００２７】以上の（ｂ）または（ｃ）の加工の後に、
凹状窪みをもつ金属板１０の表面を化学的に鏡面にする
こともできる。

【００２８】以上のようにして、切削金型マスター３０
を作製する。［２］マザー作製（ａ）離型膜の成膜図２（ａ）に示すように、切削金型マスター３０の加工
面に離型膜３２を成膜する。これは、後工程の離型工程
で離型性を良くし、切削金型マスターの破損を防ぐため
である。

【００２９】（ｂ）樹脂滴下次に、図２（ｂ）に示すように、樹脂３６を、切削金型
マスター３０上に、ディスペンサーにより、泡の巻き込
みがないように滴下する。

【００３０】樹脂３６は、次のような特性のＵＶ硬化樹
脂を用いる。すなわち、硬化収縮率：６％以下、粘度：
１００〜２０００ｃＰ（ａｔ２５゜）、硬化後硬度：
Ｈ〜５Ｈ、接着強度：５Ｋｇ／６ｍｍφ以上（ガラス／
ガラス，１００μｍ厚）である。

【００３１】ＵＶ硬化樹脂以外では、熱硬化樹脂，２液
性硬化樹脂などを用いることもできる。

【００３２】（ｃ）樹脂展開およびＵＶ硬化次に、図２（ｃ）に示すように、滴下したＵＶ硬化樹脂
３６展開するために樹脂上にガラス基板３８を上方より
載せる。ガラス基板３８は、平坦度が良く、後述するＮ
ｉメッキ時に発生する応力に変形しないよう、０．３ｍ
ｍ以上の厚さとする。

【００３３】ガラス基板３８を樹脂３６の上から降ろし
ていき、樹脂とガラス基板とが接した後は、圧力をか
け、樹脂展開を行うが、そのときの圧力は、レンズパタ
ーン部以外の樹脂厚みに依存するが、５〜１０μｍ厚の
場合５０〜１００ｋｇ／ｃｍ²程度が望ましい。また、
展開泡巻き込み防止のために、１０μｍ／ｓｅｃ以下の
押圧速度で展開する。

【００３４】次に、樹脂３６を硬化させるために、波長
３００〜４００ｎｍ，エネルギー４０００ｍＪ／ｃｍ²
のＵＶ光にさらした。

【００３５】（ｄ）離型次に、図２（ｄ）に示すように、切削金型マスター３０
を、周辺を開き、エアーにより離型する。図２（ｅ）に
示すように、マザー４０が得られる。

【００３６】次に、以上のような工程で作製されたマザ
ー４０を用いてＮｉ金型を作製する工程を図３を参照し
て説明する。［３］Ｎｉ金型の作製（ａ）導電膜の成膜図３（ａ）に示すように、マザー４０の樹脂３６上に導
電膜４２を付着させる。導電膜は、例えばＮｉの無電解
メッキで形成することができる。

【００３７】（ｂ）Ｎｉ金型作製次に、図３（ｂ）に示すように、導電膜４２上にＮｉメ
ッキを行う。このメッキは、次のように行う。すなわ
ち、図４に示すように、電解液（Ｎｉメッキ液）４４を
ヒータ加熱し、適温に保つ。そして、陽極側に電着（メ
ッキ）させようとするＮｉペレットを、陰極側に被電着
物であるマザー４０を接続する。通電すると陽極側のＮ
ｉが溶けだし、陰極側に析出する。その結果、マザーの
導電膜４２上にＮｉメッキ４６が形成される。Ｎｉメッ
キの厚みは、射出成型時の金型としての剛性を保つため
に、０．３ｍｍ以上にする。

【００３８】（ｃ）離型および外周加工次に、図３（ｃ）に示すように、Ｎｉメッキ４６を離型
し、離型されたＮｉ金型を射出成型用金型として、ダイ
セットに取り付けるために、面取り，角取り等、外周を
加工する。

【００３９】Ｎｉ金型の作製は、上記の例に限られるも
のではなく、図５に示すように作製することができる。
すなわち、図５（ａ）に示すように、図１で作製した切
削金型マスター３０の加工面に離型膜３２を成膜する。
これをマザーとして、前記工程（ｂ），（ｃ）で説明し
た工程と同様にしてＮｉメッキによりＮｉマザー４７を
作製する。

【００４０】次に、図６（ａ）に示すように、Ｎｉマザ
ー４７に再度、離型膜４８を成膜し、前記（ｂ），
（ｃ）で説明した工程と同様にしてＮｉメッキによりＮ
ｉ金型４９を作製する。

【００４１】以上の実施例では、切削金型マスターから
マザーを作製し、このマザーからＮｉ金型を作ってい
る。このような工程を経てＮｉ金型を作製するのは、こ
のような金型は、切削金型マスターを金型として直接用
いるよりも、耐久性があるからである。しかしながら、
切削金型マスターの耐久性が確保できる場合には、この
マスターを金型として直接用いてもよい。

【００４２】次に、以上のような工程で作製された射出
成型用金型を用いてレンズプレートを作製する工程を図
７を参照して説明する。［４］射出成型（ａ）金型取り付け図７（ａ）に示すように、前記工程で作製されたＮｉ金
型２個をパターン面が向き合うように対向させてダイセ
ット（図示せず）にそれぞれ取り付ける。一方の金型５
０は固定し、他方の金型５２は可動に取り付ける。この
場合、表裏芯ズレ公差（パターン面の回転を含む）は±
５０μｍであり、２個の金型間のギャップ公差は±５０
μｍである。これら公差内におさまるように、可動側の
金型５２の取り付け位置を調節する。

【００４３】（ｂ）射出成型このようにして取り付けられた２個の金型５０，５２の
ギャップに成型樹脂５４を射出注入する。成型樹脂は、
アクリル系樹脂であり、その耐熱，耐温性は適宜選ぶこ
とができる。樹脂の温度は、約２５０゜（２５０゜以下
が望ましい。２５０゜を越えると、樹脂が変色するた
め。）、金型の温度は約８０゜とする（１００゜以下が
望ましい。１００゜を越えると、金型が変形するた
め。）。（ｂ）樹脂の射出注入が終わると、図７（ｂ）
に示すように、金型を離型して、成型されたレンズプレ
ート５６を取り出す。射出成型の場合、金型通りに成型
できるのはまれであり、レンズプレートはどちらかに凸
状に反る。

【００４４】図８に、射出成型されて作製されたレンズ
プレート５６の一例の平面図を示す。レンズパターン部
は、図示を省略してある。このレンズプレート５６は、
外形寸法が１４０ｍｍ×１１０ｍｍの矩形状であり、こ
の矩形状の領域の中に、径が約６００μｍ、高さが約７
４μｍ、曲率半径が約６４７μｍのレンズが並び、プレ
ート厚みは、約１．７４ｍｍ、レンズ厚（表裏のレンズ
の頂点間の距離）は、約１．８８ｍｍである。プレート
の周縁６箇所に、厚みの薄いクリップ固定部５８が設け
られている。また、片面四隅には、アライメント用の嵌
合凸部６０，嵌合凹部６２がそれぞれ２個ずつ設けられ
ている。これら嵌合凸部，凹部の位置精度は、±１００
μｍである。なお、これらクリップ固定部、嵌合凸部，
凹部は、射出成型時に同時に成型されている。

【００４５】以上の例では、両面に球面レンズが形成さ
れたレンズプレートを射出成型したが、片面のみに球面
レンズを有するレンズプレートと形成する場合には、一
方の金型を、凹状窪みを有さない平坦な金属板とする。
例えば、Ｎｉ板とすることができる。

【００４６】図９は、両面に球面レンズが形成されたレ
ンズプレートにおける球面レンズの配列状態を示す。図
９（ａ）は、レンズプレート６４の面に垂直な方向に、
両面の球面レンズ６５の光軸６６が一致する配列状態を
示す。図８（ｂ）は、レンズプレート６７の面に斜めの
方向に、両面の球面レンズ６５の光軸６８が一致する配
列状態を示す。

【００４７】以上のようにして射出成型されたレンズプ
レートの微小球面レンズのある表面に反射防止膜を設け
るのが好適である。反射防止膜は、例えばスパッタ，蒸
着，浸漬などによってＳｉＯ₂膜を形成することにより
実現される。

【００４８】また、射出成型されたレンズプレートの微
小球面レンズのある表面に吸水防止膜を設けるのが好適
である。吸水防止膜は、例えばＴｉＯ₂，ＩＴＯなどを
スパッタ，蒸着，浸漬などによって形成することにより
実現される。

【００４９】以上の反射防止膜および吸水防止膜のいず
れも、レンズプレートの材料の屈折率より小さい屈折率
を有することが必要である。

【００５０】次に、レンズプレート２枚を重ね合わせて
レンズアレイを組み立てる工程を説明する。［５］組立レンズプレートの重ね合わせの方法について説明する。
射出成型によりレンズプレートを形成した場合に、反り
および成型収縮を生じることについては既に説明した。

【００５１】図１０に示すように、レンズプレートの成
型収縮は、ゲート（図示せず）から樹脂が注入される方
向（矢印Ｃで示す）に対し、ほぼ対称に分布する。すな
わち、図１０において樹脂が注入される方向の中心軸を
Ｄとした場合に、軸Ｄ（点線で示す）を対称軸としてほ
ぼ対称に、成型収縮は分布する。図１０には、成型収縮
の方向と量を矢印で示している。

【００５２】このような成型収縮は、成型されたレンズ
プレートについていずれも同程度の収縮量であるため、
２枚のレンズプレートの重ね合わせ方によって、球面レ
ンズの光軸をそろえることができる。

【００５３】今、図７（ｂ）において、同一の金型によ
り成型される、反りのあるレンズプレートの面を、Ａ
面，Ｂ面と仮定した場合に、図１１（ａ），（ｂ）に示
すように、ゲート側は一致させて、レンズプレート６
６，６７のＡ面同士またはＢ面同士が対向するように、
あるいはＡ面とＢ面とが対向するように、かつ、レンズ
プレートの中心付近が接するように重ね合わせる。この
ような重ね合わせによれば、反りおよび成型収縮の影響
がなくなり正立等倍像が得られる。それ以外の重ね合わ
せでは、２枚のレンズプレートの球面レンズの光軸がず
れる結果、画像がゆがみ、正立等倍像が得られない。

【００５４】以上のようにして２枚のレンズプレートを
重ね合わせるが、正立等倍レンズアレイを実現するに
は、３面以上の球面レンズの光軸がそろう必要がある。
したがって２枚のレンズプレートの一方は両面に微小球
面レンズが形成されているものを、他方は少なくとも片
面に微小球面レンズが形成されているものを用いること
になる。したがって、３面以上の微小球面レンズの光軸
をそろえるためには、２枚のレンズプレートのアライメ
ントが重要になる。このために、図８に示したように、
レンズプレートの片面四隅には、アライメント用の嵌合
凸部６０，嵌合凹部６２がそれぞれ２個ずつ設けられて
いる。これら凸部，凹部の嵌合により２枚のレンズプレ
ートのアライメントを行うことができる。

【００５５】図１２に示すように、凸部６０の直径と凹
部６２の内径との間にクリアランスｘを設け、まず凸部
を凹部に嵌合させる粗アライメントを行い、続いて２枚
のレンズプレートの光軸が一致するようにクリアランス
ｘの範囲内で精密アライメントを行うようにしてもよ
い。この場合、クリアランスｘは、微小球面レンズ１個
の範囲内で調整できるように設定される。

【００５６】図１３（ａ）は、重ね合わせされる２枚の
レンズプレート５６，５７を示す。これら各レンズプレ
ートは、微小球面レンズがある領域以外の部分に、微小
球面レンズの高さと同等の隆起部７６が設けられてい
る。隆起部は、レンズ頂点間の距離を調節するためのも
のであり、レンズ頂点間の距離は、レンズ頂点間がレン
ズ径の１／１０以上離れると、画像が劣化するので、レ
ンズ頂点間の距離の調節は、極めて重要である。

【００５７】これらレンズプレートを重ね合わせ、凸部
６０，凹部６２の嵌合によりアライメントした後、図１
３（ｂ）に示すように、サイドよりステンレスまたは鉄
系の材料よりなるクリップ８０を、クリップ固定部５８
に差し込み、図１３（ｃ）に示すようにクリップ８０で
固定する。隆起部７６は、微小球面レンズの高さと同等
であるので、微小球面レンズの頂点近傍同士が接触する
こととなる。

【００５８】次に、２枚のレンズプレート５６，５７を
重ね合わせるときに、間に着色スペーサを介在させる例
について説明する。

【００５９】図１４（ａ）に示すように、２枚のレンズ
プレート５６，５７を、金属または樹脂よりなる着色ス
ペーサ７０を介在させて重ね合わせる。着色スペーサ７
０は、レンズプレートの球面レンズに対応した開口７２
および嵌合凸部に対応した開口７４が設けられている。
この着色スペーサの目的は、（１）球面レンズ外を通過
する迷光を遮断する、（２）レンズプレート間の距離
を、その厚みで保持することにより、レンズ頂点間の距
離を調整する、（３）レンズプレートの反りの矯正に寄
与する、（４）２枚のレンズプレートの調芯を行うこと
にある。着色スペーサの厚みは、球面レンズ高さ×２に
同等である。色彩は、黒色艶消しとした。

【００６０】２枚のレンズプレート５６，５７は、上記
した着色スペーサ７０を間に挟んで、凸部６０を凹部６
２に嵌合させて、アライメントを行う。次に図１４
（ｂ）に示すように、サイドよりクリップ８０で固定す
る。クリップで固定することにより、２枚のレンズプレ
ートの対向する微小球面レンズの頂点間の間隔が一定に
保たれる。

【００６１】さらに、着色スペーサの厚みが、微小球面
レンズの高さの２倍よりも薄い場合、レンズプレートの
周縁をクリップ固定すると、２枚のレンズプレートの対
向した微小球面レンズ高さよりも、着色スペーサを介し
た２枚のレンズプレートの周縁の間隔の方が狭くなるた
め、２枚のレンズプレートの対向した微小球面レンズ領
域の最外周同士が支点となり、２枚のレンズプレートの
対向した微小球面レンズ領域の中心付近の２枚のレンズ
プレートの対向する微小球面レンズの頂点間の間隔が一
定に保たれなくなる。

【００６２】さらに、２枚のレンズプレートを固定する
クリップの熱膨張係数と、レンズプレートの熱膨張係数
との差が１０^-6（１／Ｋ）以上ある場合は、熱膨張によ
り、２枚のレンズプレート同士のアライメントがずれて
しまうために、レンズプレートとクリップとの接触長さ
を決める、すなわちクリップを分割して、２枚のレンズ
プレートを固定するようにするのが望ましい。

【００６３】以上はクリップのみによる固定であった
が、接着剤と併用してもよい。この場合には、嵌合凹部
に接着剤（溶剤でも可）を流し込む。そして、これら嵌
合凸部，凹部を嵌合させて、アライメントを行い、嵌合
凸部および嵌合凹部の表面を押し、２枚のレンズプレー
トを仮固定する。サイドよりクリップ８０を、クリップ
固定部１８に差し込み、クリップ８０で固定する。この
ように、クリップと接着剤とを併用して固定することも
可能であるが、この場合には、レンズプレートと着色ス
ペーサとは接着しないようにすることが必要である。

【００６４】以上の実施例では、両面に球面レンズが設
けられたレンズプレートを２枚配置したが、片面のみに
球面レンズが設けられたレンズプレートのみで、あるい
は両面に球面レンズが設けられたレンズプレートと片面
のみに球面レンズが設けられたレンズプレートとを組合
せて、樹脂正立レンズアレイを構成することもできる。

【００６５】図１５（ａ）は、片面のみに球面レンズが
設けられたレンズプレート４枚８２，８４，８６，８８
を、図示のように、粘着材または接着剤９０で貼り合わ
せて構成した樹脂正立レンズアレイを、図１５（ｂ）
は、片面のみに球面レンズが設けられたレンズプレート
９２と、両面に球面レンズが設けられたレンズプレート
９４とを、粘着材または接着剤９０で貼り合わせて構成
した樹脂正立レンズアレイを示す。

【００６６】以上に、本発明の実施の形態を説明した
が、本発明は上述した実施の形態に限定されるものでは
なく、当業者であれば本発明の範囲内で種々の変形，変
更が可能なことは明らかであろう。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、樹脂正立レンズアレイ
を、射出成型によりレンズプレートを作製し、レンズプ
レートを組み立てることにより、極めて簡単に一定品質
のものを安価に製造することが可能となった。

【００６８】図１６は、本発明により製造された樹脂正
立レンズアレイ９６により、物像画面像を、空間伝送
し、空間上に画像を結像した状態を示す。Ｌは、空間距
離である。

【００６９】図１７に、空間距離Ｌを１０〜１００ｍｍ
の範囲内で１０ｍｍ単位で変化させ、そのときの樹脂正
立レンズアレイの光学特性であるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａ
ｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）を、
空間周波数１Ｌｐ／ｍｍの矩形波で測定した実測値を示
す。ＭＦＦ２０％は、人間の感知できる限界である。レ
ンズ径が０．３〜１．０ｍｍで、空間距離２０〜１００
ｍｍの樹脂正立レンズアレイは、良好なＭＴＦ値が得ら
れていることがわかる。このように、本発明の樹脂正立
レンズアレイによれば、画質の良い像面画像が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】切削金型マスターを作製する工程を示す図であ
る。

【図２】マザーを作製する工程を示す図である。

【図３】マザーを用いてＮｉ金型を作製する工程を示す
図である。

【図４】Ｎｉメッキの方法を説明するための図である。

【図５】切削金型マスターを用いてＮｉマザーを作製す
る工程を示す図である。

【図６】Ｎｉマザーを用いてＮｉ金型を作製する工程を
示す図である。

【図７】射出成型金型を用いてレンズプレートを作製す
る工程を示す図である。

【図８】射出成型されて作製されたレンズプレートの平
面図である。

【図９】微小球面レンズの配列状態を示す図である。

【図１０】レンズプレートの成型収縮を説明する図であ
る。

【図１１】レンズプレートの重ね合わせの方法を説明す
る図である。

【図１２】嵌合凹部と嵌合凸部のクリアランスを説明す
る図である。

【図１３】レンズプレート２枚を重ねてレンズアレイを
組み立てる工程を示す図である。

【図１４】着色プレートを介在させレンズプレート２枚
を重ねてレンズアレイを組み立てる工程を示す図であ
る。

【図１５】樹脂正立レンズアレイの他の構成を示す図で
ある。

【図１６】樹脂正立レンズアレイによる画像の空間伝送
を示す図である。

【図１７】本発明による樹脂正立レンズアレイのＭＴＦ
特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１０金属板１２ダイヤモンドバイト１４凹状窪み１６金属棒３０切削金型マスター３２離型膜３６樹脂３８ガラス基板４０，４７Ｎｉマザー４２導電膜４４電解液４６Ｎｉメッキ４９，５０，５２Ｎｉ金型５４成型樹脂５６，５７レンズプレート５８クリップ固定部７０着色スペーサ７２，７４開口７６隆起部８０クリップ８２，８４，８６，８８レンズプレート９０粘着材または接着剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微小球面または微小非球面レンズが規則的
に配列されたレンズプレートを射出成型により作製する
際に用いる金型のマスターを製造する方法において、平行かつ平坦な面を有する金属板を準備する工程と、前記金属板の表面に前記微小球面または微小非球面レン
ズに対応した凹状窪みを切削加工により形成する工程
と、を含むことを特徴とする金型のマスターの製造方
法。
【請求項２】凹状窪みに対して、先端が前記微小球面ま
たは微小非球面レンズに対応した形状をもつ金属棒によ
り押圧加工することを特徴とする請求項１記載の金型の
マスターの製造方法。
【請求項３】前記凹状窪みをもつ金属板の表面を化学的
に鏡面にすることを特徴とする請求項１または２記載の
金型のマスターの製造方法。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法
により製造された、微小球面または微小非球面レンズが
規則的に配列されたレンズプレートを射出成型により作
製する際に用いる金型のマスター。
【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法
により製造されたマスター上に、離型膜を形成する工程
と、前記マスターの凹状窪みのある面上に、樹脂を滴下する
工程と、前記樹脂上に平行かつ平坦な面を有するガラス基板を押
圧し、樹脂を展開させる工程と、前記樹脂を硬化させる工程と、前記マスターを離型する工程と、前記硬化された樹脂上に、導電膜を形成する工程と、前記導電膜上に金属を所定の厚さにメッキする工程と、前記メッキされた金属を、前記硬化樹脂から離型して金
型を得る工程と、を含むことを特徴とする金型の製造方
法。
【請求項６】請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法
により製造されたマスターの凹状窪みのある面上に離型
膜を形成する工程と、前記離型膜上に金属を所定の厚さにメッキする工程と、前記メッキされた金属を、前記マスターから離型して金
型のマザーを得る工程と、前記マザーの離型した面に、離型膜を形成する工程と、前記マザーの離型膜上に金属を所定の厚さにメッキする
工程と、前記メッキされた金属を、前記マザーから離型して金型
を得る工程と、を含むことを特徴とする金型の製造方
法。
【請求項７】微小球面または微小非球面レンズが規則的
に配列されたレンズプレートを射出成型により作製する
際に用いる金型を製造する方法において、平行かつ平坦な面を有する金属板を準備する工程と、前記金属板の表面に前記微小球面または微小非球面レン
ズに対応した凹状窪みを切削加工により形成する工程
と、を含むことを特徴とする金型の製造方法。
【請求項８】凹状窪みに対して、先端が前記微小球面ま
たは微小非球面レンズに対応した形状をもつ金属棒によ
り押圧加工することを特徴とする請求項７記載の金型の
製造方法。
【請求項９】前記凹状窪みをもつ金属板の表面を化学的
に鏡面にすることを特徴とする請求項７または８記載の
金型の製造方法。
【請求項１０】請求項５〜９のいずれかに記載の製造方
法により製造された、微小球面または微小非球面レンズ
が規則的に配列されたレンズプレートを射出成型により
作製する際に用いる金型。
【請求項１１】請求項５〜９のいずれかに記載の製造方
法により製造された金型１個と、凹状窪みを有しない平
坦な金型とを、凹状窪みと平坦な面とが向き合うように
対向させ、それぞれをダイセットに取り付ける工程と、対向する金型の間に所定のギャップを設け、前記ギャッ
プに樹脂を注入する工程と、前記金型を離型して、レンズプレートを取り出す工程
と、を含むことを特徴とする片面に微小球面または微小
非球面レンズが規則的に配列されたレンズプレートの製
造方法。
【請求項１２】請求項５〜９のいずれかに記載の製造方
法により製造された金型２個を、凹状窪みを有する面が
向き合うように対向させ、それぞれをダイセットに取り
付ける工程と、対向する金型の間に所定のギャップを設け、前記ギャッ
プに樹脂を注入する工程と、前記金型を離型して、レンズプレートを取り出す工程
と、を含むことを特徴とする両面に微小球面または微小
非球面レンズが規則的に配列されたレンズプレートの製
造方法。
【請求項１３】請求項１１または１２に記載の製造方法
により製造された、少なくとも片面に微小球面または微
小非球面レンズが規則的に配列されたレンズプレート。
【請求項１４】前記レンズプレートの微小球面または微
小非球面レンズ領域以外の周縁が、微小球面または微小
非球面レンズの高さ以下であることを特徴とする請求項
１３記載のレンズプレート。
【請求項１５】微小球面または微小非球面レンズのある
表面に反射防止膜を有することを特徴とする請求項１３
または１４記載のレンズプレート。
【請求項１６】微小球面または微小非球面レンズのある
表面に吸水防止膜を有することを特徴とする請求項１３
または１４記載のレンズプレート。
【請求項１７】前記微小球面または微小非球面レンズが
ある領域以外の部分に、アライメント用の嵌合凸部，嵌
合凹部をそれぞれ少なくとも２個有することを特徴とす
る請求項１３〜１６のいずれかに記載のレンズプレー
ト。
【請求項１８】片面に微小球面または微小非球面レンズ
が規則的に配列された請求項１３に記載の第１のレンズ
プレートと、両面に微小球面または微小非球面レンズが
規則的に配列された請求項１３に記載の第２のレンズプ
レートとを重ね合わせる際に、前記２枚のレンズプレー
トの中心付近が接するように組み合わせ、かつ前記第１
のレンズプレートの前記微小球面または微小非球面レン
ズの頂点付近と、対向する前記第２のレンズプレートの
前記微小球面レンズの無い平坦な面を接触させ、重ね合
わせることを特徴とする樹脂正立レンズアレイの製造方
法。
【請求項１９】前記２枚のレンズプレートの前記微小球
面または微小非球面レンズ領域以外の部分を接着剤また
は粘着剤で接着することを特徴とする請求項１８記載の
樹脂正立レンズアレイの製造方法。
【請求項２０】両面に微小球面または微小非球面レンズ
が規則的に配列された請求項１３に記載のレンズプレー
ト２枚を重ね合わせる際に、前記２枚のレンズプレート
の中心付近が接するように組み合わせ、かつ前記微小球
面または微小非球面レンズの頂点付近同士を接触させ、
重ね合わせることを特徴とする樹脂正立レンズアレイの
製造方法。
【請求項２１】請求項１３に記載のレンズプレートを、
前記微小球面または微小非球面レンズに対応した開口窓
を規則的に有する着色スペーサーを介在させて重ね合わ
せる際に、前記着色スペーサーおよび前記２枚のレンズ
プレートの中心付近が接するように組み合わせ、前記着
色スペーサーは、前記レンズプレートの前記微小球面ま
たは微小非球面レンズの頂点には接触せず、前記微小球
面または微小非球面レンズの頂点付近と、対向する前記
微小球面または微小非球面レンズの無い平坦な面とが接
触するか、あるいは前記着色スペーサーの厚みにより、
前記微小球面または微小非球面レンズの頂点と、対向す
る前記微小球面または微小非球面レンズの無い平坦な面
との間に一定の距離を設けることを特徴とする樹脂正立
レンズアレイの製造方法。
【請求項２２】請求項１３に記載のレンズプレートを、
前記微小球面または微小非球面レンズに対応した開口窓
を規則的に有する着色スペーサーを介在させて重ね合わ
せる際に、前記着色スペーサーおよび前記２枚のレンズ
プレートの中心付近が接するように組み合わせ、前記着
色スペーサーは、前記レンズプレートの前記微小球面ま
たは微小非球面レンズの頂点には接触せず、前記レンズ
プレートの対向する前記微小球面または微小非球面レン
ズの頂点同士が接触するか、あるいは前記着色スペーサ
ーの厚みにより、前記レンズプレートの対向する前記微
小球面レンズの頂点間に一定の距離を設けることを特徴
とする樹脂正立レンズアレイの製造方法。
【請求項２３】樹脂が注入された方向にほぼ対称に分布
する成型収縮をそれぞれを有する２枚のレンズプレート
を重ねる際に、前記２枚のレンズプレートが、光学的に
前記成型収縮の影響を受けないようにするために、前記
樹脂が注入された方向を合わせて重ね合わせることを特
徴とする請求項１８〜２２のいずれかに記載の樹脂正立
レンズアレイの製造方法。
【請求項２４】一方のレンズプレートの前記嵌合凹部に
他方のレンズプレートの前記嵌合凸部を嵌合させて、２
枚のレンズプレートをプリアライメントする工程を含む
ことを特徴とする請求項２３記載の樹脂正立レンズアレ
イの製造方法。
【請求項２５】前記２枚のレンズプレートの周縁を、ク
リップ固定することを特徴とする請求項２３記載の樹脂
正立レンズアレイの製造方法。
【請求項２６】請求項１８〜２５のいずれかの製造方法
により製造された樹脂正立レンズアレイ。