JP5165703B2 - 光学素子アレイ、光学素子アレイ成形型、および光学素子ユニット - Google Patents

Description

本発明は、樹脂等の被成形物からなるウエハにおける同一面上において、光学素子が複数成形された光学素子アレイ、この光学素子アレイの成形に用いる光学素子アレイ成形型、および、この光学素子アレイに成形された光学素子を用いて製造された光学素子ユニットに関する発明である。

撮像モジュールとしては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）およびＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）に代表される固体撮像素子を内蔵した、コンパクトなデジタルカメラおよびデジタルビデオユニット等が種々開発されている。特に、情報携帯端末および携帯電話機等の各種携帯端末が普及している近年、これらに搭載される撮像モジュールに対しては、高解像力であることはもちろんのこと、低価格であることが要求されている。

低価格であることに対する上記の要求を満足することが可能な技術としては、上記撮像モジュールに備えられる撮像レンズ（光学素子ユニット）の製造コストの削減を図る技術が注目されている。こうした技術の一例として、特許文献１および２には、ウエハレベルレンズプロセスと呼ばれる製造プロセスにより、撮像レンズを製造する技術が開示されている。

ウエハレベルレンズプロセスとは、樹脂等の被成形物からなるウエハに対して、レンズ等の光学素子を複数、該ウエハにおける同一面上に成形または造形することで、レンズアレイ（光学素子アレイ）を作製し、このレンズアレイを複数用意してこれらを貼り合せた後、１つの撮像レンズ毎に分割することにより、撮像レンズを製造する製造プロセスである。この製造プロセスによれば、大量の撮像レンズを一括して、かつ短時間で製造することが可能となるため、撮像レンズの製造コストは、削減することが可能となる。ここで、レンズアレイは例えば、金型（光学素子アレイ成形型）を用いて、ウエハに対して該金型と反対の形状を転写することによって、作製することが可能である。

また、特許文献１および２に係る技術では、転写体の形状が転写された位置と、所望の位置との間に生じる誤差を防止するために、用いる光硬化性樹脂の収縮にあわせて、転写体が光硬化性樹脂に接触する位置のピッチを変更することができる。

特開２００９‐０１８５７８号公報（２００９年 １月２９日公開） 特開２００９‐０２３３５３号公報（２００９年 ２月 ５日公開）

レンズアレイを作製するウエハレベルレンズプロセスでは、レンズアレイ成形時における温度のバラつき等の、種々の条件バラつきに起因して、該レンズアレイの収縮度合が一様とならず、これにより、該レンズアレイに成形された、隣接する２つのレンズ間の間隔が、各々でバラついてしまう虞があることが懸念される。こうした、隣接する２つのレンズ間の各間隔のバラつきに伴う、レンズアレイにおける各レンズ間のピッチ誤差は、レンズの両面間、または撮像レンズを構成する複数のレンズ間における偏芯となり、レンズの性能低下に影響する。

つまり、隣接する２つのレンズ間の各間隔のバラつきに寄与する、レンズアレイの収縮度合は、プロセス条件によっては、同レンズアレイの全体において一様となるとは限らない。このため、用いる光硬化性樹脂の収縮にあわせて、転写体が光硬化性樹脂に接触する位置のピッチを変更する、特許文献１および２に係る技術では、依然として隣接する２つのレンズ間の各間隔にバラつきが発生し、このバラつきが、レンズアレイにおける各レンズ間のピッチ誤差となる虞が大きいという問題が発生する。

そして、ピッチ誤差が発生したレンズアレイを用いて、ウエハレベルレンズプロセスにより、撮像レンズを製造した場合、この撮像レンズにおいては、備えられた各レンズの相対的な位置関係が、所望の位置関係からずれてしまい、これにより、偏芯が発生して光学特性が悪化してしまう虞があるという問題が発生する。

本発明は、上記の問題に鑑みて為された発明であり、その目的は、成形された各光学素子におけるピッチ誤差を抑制することを可能とする光学素子アレイ、この光学素子アレイの成形に用いる光学素子アレイ成形型、および、この光学素子アレイに成形された光学素子を用いて製造された光学素子ユニットを提供することにある。

本発明の光学素子アレイは、上記の問題を解決するために、複数の光学素子が、同一面上に成形されており、上記複数の光学素子における隣接する２つは、そのいずれかの該光学素子の光軸である基準光軸に対する法線方向に、離間されて成形されている光学素子アレイであって、上記法線方向に対する傾斜が所定角度より小さいか、または、傾斜角度が０°である平坦部と、上記法線方向に対する傾斜角度が上記平坦部より大きい傾斜部と、を、表面および裏面に備え、表面および裏面の少なくとも一方では、上記隣接する２つの光学素子の光軸間において、上記平坦部の幅が、上記傾斜部の幅以下であることを特徴としている。

本願発明者らは、ウエハ（被成形物）等の光学素子アレイへの成形時において、該光学素子アレイは、光学素子の光軸に対する法線方向に対する傾斜が大きい箇所ほど、同法線方向に発生する応力が大きくなるため、同法線方向への収縮が規制される度合が大きくなる、ということを見出した結果、本発明を案出するに至った。

すなわち、上記の構成によれば、隣接する２つの光学素子の光軸間において、法線方向に大きな応力を発生させることが困難な平坦部の幅を、法線方向に大きな応力を発生させることが可能な傾斜部の幅以下と短くすることで、法線方向に関する該応力による拘束（収縮の規制）の影響が小さい領域を狭くすることができる。そしてこれにより、本発明の光学素子アレイは、隣接する２つの光学素子が、法線方向に所定ピッチで離間されている場合において、同法線方向への収縮度合が小さくされるため、併せて、成形された各光学素子間のピッチ誤差の変動幅を小さくすることができる。

従って、本発明の光学素子アレイでは、上記ピッチ誤差（各光学素子間のピッチのバラつき）が良好に抑えられる。

また、本発明の光学素子アレイは、上記傾斜部は、上記法線方向に対する傾斜角度が１０°以上であることを特徴としている。

上記の構成によれば、傾斜部において、収縮の規制に十分な程度に大きな応力を発生させることができる。

また、本発明の光学素子アレイは、上記平坦部は、上記法線方向に対する傾斜角度が１０°未満であることを特徴としている。

上記の構成によれば、平坦部に該当する領域を、十分に、かつ容易に狭くすることができる。

また、本発明の光学素子アレイは、上記成形された各光学素子において、ＰＶ（Peak to Valley）値のバラつきが最適化されたものであることを特徴としている。

ここで、ＰＶ値とは、面精度（形状精度）を示しており、特に本願では、光学素子の光学面の、設計値に対する形状の最大誤差を示している。

上記の構成によれば、ＰＶ値を予め最適化して、本発明の光学素子アレイを作製することにより、本発明の光学素子アレイにおいては、十分精緻な形状精度を実現することができる。

特に、本発明の光学素子アレイは、上記ＰＶ値のバラつきは、０．５μｍ以内とされていることが好ましく、これにより、形状精度の観点において非常に良質である光学素子アレイを実現することができる。

また、本発明の光学素子アレイは、上記隣接する２つの光学素子間に、上記基準光軸の方向に伸びる凹凸が形成されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、基準光軸の方向に伸びる凹凸を形成することで、平坦部の領域をさらに狭くすることが可能となるため、ピッチ誤差（各光学素子間のピッチのバラつき）をさらに良好に抑えることが可能となる。また、光学素子の凹凸は、他の部材と当接させることで、該光学素子と該他の部材との間隔を調整する部材として利用することも可能である。

また、本発明の光学素子アレイ成形型は、対向する両面でウエハを挟み込み、該ウエハを、本発明の光学素子アレイへと成形する光学素子アレイ成形型であって、上記ウエハを、上記隣接する２つの光学素子の光軸間における上記平坦部へと成形する平坦成形部と、上記ウエハを、上記隣接する２つの光学素子の光軸間における上記傾斜部へと成形する傾斜成形部と、を、上記両面に備え、上記両面の少なくとも一方の面では、上記平坦成形部の幅が、上記傾斜成形部の幅以下であることを特徴としている。

上記の構成によれば、ピッチ誤差（各光学素子間のピッチのバラつき）が良好に抑えられた本発明の光学素子アレイを、光学素子アレイ成形型を用いて成形することが可能となる。

また、本発明の光学素子ユニットは、本発明の光学素子アレイを複数用いて、各光学素子アレイにおいてそれぞれ成形された１つずつの光学素子の光軸同士が、互いに同一直線上に位置するように、各光学素子アレイを貼り合せた後、光軸が互いに同一直線上に位置している各光学素子の組み合わせを単位として分割した結果、得られたものであることを特徴としている。

本発明の光学素子アレイに成形された光学素子は、ピッチ誤差が良好に抑えられているため、複数の光学素子を備える複雑な構成を有する光学素子ユニットを、ウエハレベルレンズプロセスにより製造することに適している。

上記の構成によれば、本発明の光学素子ユニットは、本発明の光学素子アレイを複数用いて、ウエハレベルレンズプロセスにより製造されたものであるため、大量の光学素子ユニットを一括して、かつ短時間で製造することが可能となり、製造コストを削減することが可能となる。従って、安価な光学素子ユニットを実現することが可能である。

また、本発明の光学素子ユニットは、上記組み合わせの一方である第１光学素子は、有効口径の外周部分に突出部が形成されており、上記第１光学素子の突出部と、上記組み合わせの他方である第２光学素子と、が、第１光学素子の光軸方向に当接されていることを特徴としている。

また、本発明の光学素子ユニットは、開口絞りをさらに備え、上記第２光学素子は、有効口径の外周部分に突出部が形成されており、上記第２光学素子の突出部と、上記開口絞りと、が、第２光学素子の光軸方向に当接されていることを特徴としている。

また、本発明の光学素子ユニットは、開口絞りをさらに備え、少なくとも１つの上記光学素子は、有効口径の外周部分に突出部が形成されており、上記光学素子の突出部と、上記開口絞りと、が、該光学素子の光軸方向に当接されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、光学素子の突出部に、他の光学素子および／または開口絞りを当接させて、光学素子の有効口径と、他の光学素子の有効口径および／または開口絞りと、の、光軸方向における間隔を調整することで、該間隔を容易に調整することが可能となる。

また、本発明の光学素子ユニットは、上記突出部は、対応する光学素子が成形された光学素子アレイにおいて、成形された２つの光学素子の間に形成された、上記基準光軸の方向に伸びる凹凸であることを特徴としている。

上記の構成によれば、突出部として、本発明の光学素子アレイに形成された凹凸を利用することができる。

以上のとおり、本発明の光学素子アレイは、複数の光学素子が、同一面上に成形されており、上記複数の光学素子における隣接する２つは、そのいずれかの該光学素子の光軸である基準光軸に対する法線方向に、離間されて成形されている光学素子アレイであって、上記法線方向に対する傾斜が所定角度より小さいか、または、傾斜角度が０°である平坦部と、上記法線方向に対する傾斜角度が上記平坦部より大きい傾斜部と、を、表面および裏面に備え、表面および裏面の少なくとも一方では、上記隣接する２つの光学素子の光軸間において、上記平坦部の幅が、上記傾斜部の幅以下である。

従って、本発明は、成形された各光学素子におけるピッチ誤差を抑制することが可能であるという効果を奏する。

本発明の一実施の形態に係るレンズアレイの構成を示す断面図である。 本発明の別の実施の形態に係るレンズアレイの構成を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの構成を示す断面図である。 本発明のレンズアレイを用いて、撮像モジュールを製造する方法の一例を示しており、ウエハを、図２に示すレンズアレイへと成形する工程を示す断面図である。 本発明のレンズアレイを用いて、撮像モジュールを製造する方法の一例を示しており、複数のレンズアレイを貼り合せる工程を示す断面図である。 本発明のレンズアレイを用いて、撮像モジュールを製造する方法の一例を示しており、貼り合せた複数のレンズアレイを、撮像モジュール毎に切断する工程を示す断面図である。 図４〜図６に示す各工程を経て完成した、撮像モジュールの構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

〔本発明の光学素子アレイの構成１〕
図１は、本発明の一実施の形態に係るレンズアレイの構成を示す断面図である。

図１に示すレンズアレイ（光学素子アレイ）１００は、ウエハ４０における同一面上に、複数のレンズ（光学素子）が成形されたものである。図１では便宜上、複数のレンズのうち、ある特定の、隣接する２つのレンズ（光学素子）１０および２０のみを図示している。

レンズ１０および２０は、レンズ１０の光軸（基準光軸）１１に対する法線方向に、互いに所定のピッチ５０間隔で離間されて成形されている。特に、図１において、レンズ２０の光軸２１は、光軸１１に対して平行となっているため、レンズ１０および２０は、レンズ２０の光軸２１に対する法線方向に、互いに所定のピッチ５０間隔で離間されて成形されていると解釈することもできる。つまり、レンズ１０および２０は、光軸１１および２１のいずれか一方に対する法線方向に、互いに所定のピッチ５０間隔で離間されて成形されている。

図１において、Ｚ方向は、光軸１１および２１が伸びる方向を示している。一方、Ｘ方向およびＹ方向は、共に光軸１１および２１に対する法線方向を示しており、かつ、互いに直交している。さらに、Ｙ方向を基準（傾斜角度が０°）とした、Ｙ方向およびＺ方向からなる面における傾斜角度、すなわち、Ｙ方向に対して平行な方向を０°とし、Ｚ方向に対して平行な方向を９０°とした場合の、Ｙ方向に対するＺ方向への傾斜角度は、θ（但し、０°≦θ≦９０°）である。

レンズ１０は、傾斜部１２および１３を有している。傾斜部１２および１３は、光軸１１および２１間、すなわちここでは、ピッチ５０の幅内において、Ｙ方向に対するＺ方向への傾斜角度θが１０°以上となっているレンズ１０部分であり、ここでは、同範囲内におけるレンズ１０の有効口径に概ね等しい部分となっている。ウエハ４０において、傾斜部１２は一方の面に、傾斜部１３は他方の面に、それぞれ形成されている。

レンズ２０は、傾斜部２２および２３を有している。傾斜部２２および２３は、光軸１１および２１間、すなわちここでは、ピッチ５０の幅内において、Ｙ方向に対するＺ方向への傾斜角度θが１０°以上となっているレンズ２０部分であり、ここでは、同範囲内におけるレンズ２０の有効口径に概ね等しい部分となっている。ウエハ４０において、傾斜部２２は傾斜部１２と同じ側の面に、傾斜部２３は傾斜部１３と同じ側の面に、それぞれ形成されている。

さらに、レンズアレイ１００は、レンズ１０とレンズ２０との間に、平坦部３２および３３を有している。平坦部３２および３３は、光軸１１および２１間、すなわちここでは、ピッチ５０の幅内において、Ｙ方向に対するＺ方向への傾斜角度θが１０°未満（０°を含む）となっているレンズアレイ１００部分であり、ここでは、同範囲内における、レンズ１０の有効口径と、レンズ２０の有効口径と、の間に概ね等しい部分となっている。ウエハ４０において、平坦部３２は、傾斜部１２および２２と同じ側の面に、平坦部３３は、傾斜部１３および２３と同じ側の面に、それぞれ形成されている。

互いに隣接するレンズ１０とレンズ２０との、Ｙ方向に対して平行であるピッチ５０の幅内を占めている寸法のうち、傾斜部１２の幅は傾斜部の幅１４として、傾斜部１３の幅は傾斜部の幅１５として、傾斜部２２の幅は傾斜部の幅２４として、傾斜部２３の幅は傾斜部の幅２５として、平坦部３２の幅は平坦部の幅３４として、平坦部３３の幅は平坦部の幅３５として、それぞれ示している。

そして、レンズアレイ１００は、レンズ１０および２０に関して、以下の関係式（１）を満足しているものである。

平坦部の幅３５≦傾斜部の幅１５＋傾斜部の幅２５ ・・・（１）
本願発明者らは、ウエハ４０のレンズアレイ１００への成形時において、レンズアレイ１００は、Ｙ方向に対するＺ方向への傾斜角度θが大きい箇所ほど、Ｙ方向に発生する応力が大きくなるため、Ｙ方向への収縮が規制される度合が大きくなる、ということを見出した結果、本発明を案出するに至った。

より具体的に、ウエハ４０は、レンズアレイ１００への成形時において、例えば、金型（図示しない）によって、Ｚ方向に加圧される。このとき、ウエハ４０では、金型からの加圧に抗する応力がＺ方向に発生し、この応力によって、成形時におけるＺ方向に関する収縮が抑制される。Ｚ方向への加圧を用いた、この収縮の抑制効果を、Ｙ方向において同様に発生させるためには、Ｙ方向に対してＺ方向に傾斜された傾斜部１２、１３、２２、および２３を形成した、レンズアレイ１００を成形することが有効である。

Ｙ方向における位置が、傾斜部１２および／または１３と等しいレンズアレイ１００部分は、拘束領域１６となる。この拘束領域１６においては、Ｚ方向への加圧によって、Ｙ方向へさらに加圧されるため、上記応力がＹ方向にも発生し、収縮の抑制効果が大きい。同様に、Ｙ方向における位置が、傾斜部２２および／または２３と等しいレンズアレイ１００部分は、拘束領域２６となる。この拘束領域２６においては、Ｚ方向への加圧によって、Ｙ方向へさらに加圧されるため、上記応力がＹ方向にも発生し、収縮の抑制効果が大きい。一方、Ｙ方向における位置が、傾斜部１２、１３、２２、および２３のいずれとも異なっているレンズアレイ１００部分は、非拘束領域３６となる。この非拘束領域３６においては、Ｚ方向への加圧による、Ｙ方向への加圧がほとんど無く、上記応力がＹ方向に発生しないので、収縮の抑制効果が小さいか、効果がほとんど無い。

上記の構成によれば、レンズ１０の光軸１１とレンズ２０の光軸２１との間において、Ｙ方向に大きな応力を発生させることが困難な平坦部３３の幅を、Ｙ方向に大きな応力を発生させることが可能な傾斜部１３および２３の幅の和以下と短くする。これにより、Ｙ方向に関する該応力による拘束（収縮の規制）の影響が小さい非拘束領域３６を狭くする一方、該応力による拘束の影響が大きい拘束領域１６および２６を広くすることができる。結果、レンズアレイ１００は、Ｙ方向への収縮度合が小さくされるため、併せて、成形された各レンズ１０および２０間のピッチ５０におけるピッチ誤差の変動幅を小さくすることができる。

従って、レンズアレイ１００では、上記ピッチ誤差（各レンズ間のピッチのバラつき）が良好に抑えられる。

なお、図１に示すレンズアレイ１００では、レンズ１０および２０に関して、以下の関係式（２）を満足していても当然よい。

平坦部の幅３４≦傾斜部の幅１４＋傾斜部の幅２４ ・・・（２）
さらに、関係式（２）を満足している場合、関係式（１）を満足していることは必須でない。

以上のことから、図１に示すレンズアレイ１００では、レンズ１０および２０に関して、関係式（１）および（２）のうち、少なくとも一方を満足するものであれば十分である。これはすなわち、ウエハ４０における少なくとも一方の面（表面および裏面の少なくとも一方）に関して、光軸１１および２１間（ピッチ５０の幅内）において、平坦部の幅は、傾斜部の幅以下となっていれば十分である、ということを意味している。

また、レンズ１０および２０が互いに略同一の形状である場合において、関係式（１）および／または（２）を満足すると、レンズ１０とレンズ２０との間隔は、１つのレンズのＹ方向における寸法未満の長さとなり、ピッチ５０は、２つのレンズのＹ方向における寸法未満の長さとなる。

収縮の規制に十分な程度に大きな応力を発生させるという観点から、傾斜部は、Ｙ方向に対する傾斜角度θが１０°以上であるのが好ましいが、これに限定されず、どの程度の大きさの該応力を発生させるべきかに鑑みて、任意に、傾斜角度の範囲の変更を実施することが可能である。

平坦部に該当する領域を、十分に、かつ容易に狭くするという観点から、平坦部は、Ｙ方向に対する傾斜角度θが１０°未満であるのが好ましいが、これに限定されず、平坦部に該当する領域の広さに鑑みて、任意に、傾斜角度の範囲の変更を実施することが可能である。

また、レンズアレイ１００は、レンズ１０および２０、ならびにその他成形された各レンズにおいて、ＰＶ値のバラつきが最適化されたものであるのが好ましい。ここで、ＰＶ値とは、面精度（形状精度）を示しており、特に本願では、各レンズの光学面の、設計値に対する形状の最大誤差を示している。ＰＶ値を予め最適化して、レンズアレイ１００を作製することにより、レンズアレイ１００においては、十分精緻な形状精度を実現することができる。特に、このＰＶ値のバラつきは、０．５μｍ以内とされていることが好ましく、これにより、形状精度の観点において非常に良質であるレンズアレイ１００を実現することができる。

なお、以上では便宜上、Ｚ方向に伸びる光軸１１および２１に対する法線方向を、Ｙ方向と仮定して説明を行ってきたが、該法線方向をＸ方向と仮定した場合、または、Ｘ方向およびＹ方向以外の該法線方向と仮定した場合であっても、本発明は同様の運用が可能である。

レンズ１０および２０はいずれも、光軸を有する他の光学素子に置換されてもよい。

〔本発明の光学素子アレイの構成２〕
図２は、本発明の別の実施の形態に係るレンズアレイの構成を示す断面図である。

図２に示すレンズアレイ（光学素子アレイ）２００は、ウエハ１４０における同一面上に、複数のレンズ（光学素子）が成形されたものである。図２では便宜上、複数のレンズのうち、ある特定の、隣接する２つのレンズ（光学素子）１１０および１２０のみを図示している。

レンズ１１０および１２０は、レンズ１１０の光軸（基準光軸）１１１に対する法線方向に、互いに所定のピッチ１５０間隔で離間されて成形されている。特に、図２において、レンズ１２０の光軸１２１は、光軸１１１に対して平行となっているため、レンズ１１０および１２０は、レンズ１２０の光軸１２１に対する法線方向に、互いに所定のピッチ１５０間隔で離間されて成形されていると解釈することもできる。つまり、レンズ１１０および１２０は、光軸１１１および１２１のいずれか一方に対する法線方向に、互いに所定のピッチ１５０間隔で離間されて成形されている。

図２において、Ｚ方向は、光軸１１１および１２１が伸びる方向を示している。一方、Ｘ方向およびＹ方向は、共に光軸１１１および１２１に対する法線方向を示しており、かつ、互いに直交している。さらに、Ｙ方向を基準（傾斜角度が０°）とした、Ｙ方向およびＺ方向からなる面における傾斜角度、すなわち、Ｙ方向に対して平行な方向を０°とし、Ｚ方向に対して平行な方向を９０°とした場合の、Ｙ方向に対するＺ方向への傾斜角度は、θ（但し、０°≦θ≦９０°）である。

さらに、ウエハ１４０に成形された各レンズの間、例えば、レンズ１１０とレンズ１２０との間には、突出部（凹凸）１３０が形成されている。突出部１３０は、レンズ１１０および１２０の両有効口径の外周部分に該当する、レンズアレイ１００の平坦部３２（図１参照）に対応する部分に形成されている。また、突出部１３０は、光軸１１１に対して平行なＺ方向に突出しており、より好ましくは、図２に示すように、その側面がＹ方向に対してＺ方向に１０°以上傾斜している。

レンズ１１０は、傾斜部１１２および１１３を有している。傾斜部１１２および１１３は、光軸１１１および１２１間、すなわちここでは、ピッチ１５０の幅内において、Ｙ方向に対するＺ方向への傾斜角度θが１０°以上となっているレンズ１１０部分を含み、ここでは、同範囲内におけるレンズ１１０の有効口径を含む。さらに、図２においては、突出部１３０の側面が、Ｙ方向に対してＺ方向に１０°以上傾斜しており、同範囲内における突出部１３０のレンズ１１０側の側面が、傾斜部１１２に含まれる。ウエハ１４０において、傾斜部１１２は一方の面に、傾斜部１１３は他方の面に、それぞれ形成されている。

レンズ１２０は、傾斜部１２２および１２３を有している。傾斜部１２２および１２３は、光軸１１１および１２１間、すなわちここでは、ピッチ１５０の幅内において、Ｙ方向に対するＺ方向への傾斜角度θが１０°以上となっているレンズ１２０部分を含み、ここでは、同範囲内におけるレンズ１２０の有効口径を含む。さらに、図２においては、突出部１３０の側面が、Ｙ方向に対してＺ方向に１０°以上傾斜しており、同範囲内における突出部１３０のレンズ１２０側の側面が、傾斜部１２２に含まれる。ウエハ１４０において、傾斜部１２２は傾斜部１１２と同じ側の面に、傾斜部１２３は傾斜部１１３と同じ側の面に、それぞれ形成されている。

さらに、レンズアレイ２００は、レンズ１１０とレンズ１２０との間に、平坦部１３２および１３３を有している。平坦部１３２および１３３は、光軸１１１および１２１間、すなわちここでは、ピッチ１５０の幅内において、Ｙ方向に対するＺ方向への傾斜角度θが１０°未満（０°を含む）となっているレンズアレイ２００部分である。平坦部１３３は、同範囲内における、レンズ１１０の有効口径と、レンズ１２０の有効口径と、の間に概ね等しい部分となっている一方、平坦部１３２は、同範囲内における、突出部１３０のレンズ１１０側の側面と、突出部１３０のレンズ１２０側の側面と、の間に概ね等しい部分となっている。これにより、平坦部１３２は、レンズアレイ１００の平坦部３２（図１参照）よりも狭くなっている。ウエハ１４０において、平坦部１３２は、傾斜部１１２および１２２と同じ側の面に、平坦部１３３は、傾斜部１１３および１２３と同じ側の面に、それぞれ形成されている。

互いに隣接するレンズ１１０とレンズ１２０との、Ｙ方向に対して平行であるピッチ１５０の幅内を占めている寸法のうち、傾斜部１１２の幅は傾斜部の幅１１４として、傾斜部１１３の幅は傾斜部の幅１１５として、傾斜部１２２の幅は傾斜部の幅１２４として、傾斜部１２３の幅は傾斜部の幅１２５として、平坦部１３２の幅は平坦部の幅１３４として、平坦部１３３の幅は平坦部の幅１３５として、それぞれ示している。

そして、レンズアレイ２００は、レンズ１１０および１２０に関して、以下の関係式（３）および（４）を満足しているものである。

平坦部の幅１３４≦傾斜部の幅１１４＋傾斜部の幅１２４ ・・・（３）
平坦部の幅１３５≦傾斜部の幅１１５＋傾斜部の幅１２５ ・・・（４）
レンズアレイ２００は、レンズアレイ１００と同様の、作用および効果を奏するものである。

さらに、レンズアレイ２００は、突出部１３０が形成されている点で、レンズアレイ１００と異なっているが、このように突出部１３０を形成することで得られる効果は、以下のとおりである。

すなわち、突出部１３０を形成することで得られる１つ目の効果は、Ｚ方向に突出する突出部１３０の側面を、Ｙ方向に対してＺ方向に傾斜させることにより、該傾斜を、本発明に係る傾斜部として用いることができる。このため、Ｙ方向における位置が、傾斜部１１２および／または１１３と等しいレンズアレイ２００部分である拘束領域１１６は、拘束領域１６（図１参照）よりも広くすることができる。同様に、Ｙ方向における位置が、傾斜部１２２および／または１２３と等しいレンズアレイ２００部分である拘束領域１２６は、拘束領域２６（図１参照）よりも広くすることができる。一方、Ｙ方向における位置が、傾斜部１１２、１１３、１２２、および１２３のいずれとも異なっているレンズアレイ２００部分である非拘束領域１３６は、非拘束領域３６（図１参照）よりも狭くすることができる。従って、レンズアレイ２００では、レンズアレイ１００よりも、上記ピッチ誤差（各レンズ間のピッチのバラつき）が良好に抑えられることが明らかである。また、この１つ目の効果は、凸である突出部１３０のかわりに、Ｚ方向に窪む凹である窪み（図示しない）を形成した場合であっても、該窪みの側面が、Ｙ方向に対してＺ方向に傾斜していれば、同様の効果を得ることができる。

また、突出部１３０を形成することで得られる２つ目の効果は、レンズの突出部１３０は、他の部材と当接させることで、該レンズの有効口径と該他の部材との間隔を調整することに適用することが可能である。この詳細については後述する。

なお、図２に示すレンズアレイ２００では、レンズ１１０および１２０に関して、関係式（３）および（４）のうち、少なくとも一方を満足するものであれば十分である。これはすなわち、ウエハ１４０における少なくとも一方の面（表面および裏面の少なくとも一方）に関して、光軸１１１および１２１間（ピッチ１５０の幅内）において、平坦部の幅は、傾斜部の幅以下となっていれば十分である、ということを意味している。

また、レンズ１１０および１２０が互いに略同一の形状である場合において、関係式（３）および／または（４）を満足すると、レンズ１１０とレンズ１２０との間隔は、１つのレンズのＹ方向における寸法未満の長さとなり、ピッチ１５０は、２つのレンズのＹ方向における寸法未満の長さとなる。

レンズアレイ１００に係る実施の形態と同様に、レンズアレイ２００においても、傾斜部は、Ｙ方向に対する傾斜角度θが１０°以上である以外にも、平坦部は、Ｙ方向に対する傾斜角度θが１０°未満である以外にも、それぞれ任意に、傾斜角度の範囲の変更を実施することが可能である。

レンズアレイ１００に係る実施の形態と同様に、レンズアレイ２００においても、レンズ１１０および１２０、ならびにその他成形された各レンズにおいて、ＰＶ値のバラつきが、例えば０．５μｍ以内と最適化されたものであるのが好ましい。

なお、以上では便宜上、Ｚ方向に伸びる光軸１１１および１２１に対する法線方向を、Ｙ方向と仮定して説明を行ってきたが、該法線方向をＸ方向と仮定した場合、または、Ｘ方向およびＹ方向以外の該法線方向と仮定した場合であっても、本発明は同様の運用が可能である。

レンズ１１０および１２０はいずれも、光軸を有する他の光学素子に置換されてもよい。

〔本発明の光学素子ユニットの構成１〕
図３は、本発明の一実施の形態に係る撮像レンズの構成を示す断面図である。

図３に示す撮像レンズ（光学素子ユニット）３００はそれぞれ、開口絞り３０１、レンズ（光学素子）３０２および３０３を備えたものである。

開口絞り３０１は、具体的に、レンズ３０２における、物体（図示しない）側に向けるべき面を取り囲むように設けられている。開口絞り３０１は、撮像レンズ３００に入射した光が、レンズ３０２および３０３を適切に通過するように、入射した光の軸上光線束の直径を制限することを目的に設けられている。

レンズ（第２光学素子）３０２は、レンズアレイ２００（図２参照）に成形された複数のレンズのうち１つを示しており、光軸３０４、および有効口径の外周部分に形成された突出部３０７を有している。つまり、光軸３０４は光軸１１１に、突出部３０７は突出部１３０に、それぞれ対応する部材である。

レンズ（第１光学素子）３０３は、レンズアレイ２０１に成形された複数のレンズのうち１つを示しており、光軸３０５を有している。レンズアレイ２０１は、各レンズ間のピッチが、レンズアレイ２００における各レンズ間のピッチと等しくされたものであり、傾斜部の形状こそ異なるものの、レンズアレイ１００または２００と同様の特徴を有する、本発明の光学素子アレイである。

１つの撮像レンズ３００は、レンズ３０２の光軸３０４と、レンズ３０３の光軸３０５と、が同一の直線３０６上に位置するように、レンズアレイ２００とレンズアレイ２０１とを貼り合せた後、１つの撮像レンズ３００毎に、すなわち、レンズ３０２および３０３の組み合わせ毎に、分割線３０８で分割した結果、得られるものである。この、１つの撮像レンズ３００を得るまでの工程は、ウエハレベルレンズプロセスに該当する。

撮像レンズ３００では、光軸３０４の伸びる直線３０６方向に関して、突出部３０７が、開口絞り３０１と当接しており、これにより、レンズ３０２の有効口径と、開口絞り３０１と、の直線３０６方向における間隔が決定されている。突出部３０７に、開口絞り３０１を当接させて、レンズ３０２の有効口径と、開口絞り３０１と、の直線３０６方向における間隔を調整することで、該間隔を容易に調整することが可能となる。

また、図示はしていないが、レンズ３０３に対して、有効口径の外周部分に、突出部３０７と同様の突出部を形成し、光軸３０５の伸びる直線３０６方向に関して、該突出部をレンズ３０２に当接させることにより、レンズ３０３の有効口径と、レンズ３０２の有効口径と、の直線３０６方向における間隔を調整する構成であってもよい。レンズ３０３の突出部に、レンズ３０２を当接させて、レンズ３０３の有効口径と、レンズ３０２の有効口径と、の直線３０６方向における間隔を調整することで、該間隔を容易に調整することが可能となる。

もちろん、レンズアレイ２００は、レンズアレイ１００に置換されてもよいが、置換した場合、レンズアレイ１００に突出部は存在しないので、レンズ３０２の有効口径と、開口絞り３０１と、の直線３０６方向における間隔は、別途調整する必要がある。

〔本発明の光学素子アレイ成形型の構成〕
図４は、本発明のレンズアレイを用いて、撮像モジュールを製造する方法の一例を示しており、ウエハ１４０を、レンズアレイ２００へと成形する工程を示す断面図である。

ウエハ１４０の、レンズアレイ２００への成形は、金型（光学素子アレイ成形型）４００・４００を用いて実施可能である。

金型４００・４００は、対向する両面でウエハ１４０を挟み込み、ウエハ１４０を、レンズアレイ２００へと成形するものである。金型４００・４００は、対向する該両面のうち一方に、傾斜成形部４１２および４２２、ならびに平坦成形部４３２を、対向する該両面のうち他方に、傾斜成形部４１３および４２３、ならびに平坦成形部４３３を、それぞれ備えている。

傾斜成形部４１２は、ウエハ１４０を、レンズアレイ２００の傾斜部１１２へと成形する成形型部分であり、傾斜部１１２と反対の形状を有している。

傾斜成形部４１３は、ウエハ１４０を、レンズアレイ２００の傾斜部１１３へと成形する成形型部分であり、傾斜部１１３と反対の形状を有している。

傾斜成形部４２２は、ウエハ１４０を、レンズアレイ２００の傾斜部１２２へと成形する成形型部分であり、傾斜部１２２と反対の形状を有している。

傾斜成形部４２３は、ウエハ１４０を、レンズアレイ２００の傾斜部１２３へと成形する成形型部分であり、傾斜部１２３と反対の形状を有している。

平坦成形部４３２は、ウエハ１４０を、レンズアレイ２００の平坦部１３２へと成形する成形型部分であり、平坦部１３２と反対の形状を有している。

平坦成形部４３３は、ウエハ１４０を、レンズアレイ２００の平坦部１３３へと成形する成形型部分であり、平坦部１３３と反対の形状を有している。

互いに隣接するレンズ１１０とレンズ１２０との、Ｙ方向に対して平行であるピッチ１５０の幅内を占めている寸法のうち、傾斜成形部４１２の幅は傾斜成形部の幅４１４として、傾斜成形部４１３の幅は傾斜成形部の幅４１５として、傾斜成形部４２２の幅は傾斜成形部の幅４２４として、傾斜成形部４２３の幅は傾斜成形部の幅４２５として、平坦成形部４３２の幅は平坦成形部の幅４３４として、平坦成形部４３３の幅は平坦成形部の幅４３５として、それぞれ示している。

従って、レンズ１１０および１２０に対応する金型４００・４００の各成形部分に関して、ピッチ１５０の幅内にあるレンズアレイ２００部分を成形する金型４００・４００の成形型部分においては、上述した関係式（３）および（４）の満足に応じて、以下の関係式（５）および（６）を満足することとなる。

平坦成形部の幅４３４≦傾斜成形部の幅４１４＋傾斜成形部の幅４２４・・・（５）
平坦成形部の幅４３５≦傾斜成形部の幅４１５＋傾斜成形部の幅４２５・・・（６）
上記の構成によれば、ピッチ誤差（各レンズ間のピッチのバラつき）が良好に抑えられたレンズアレイ２００を、金型４００・４００を用いて成形することが可能となる。

なお、図４に示す金型４００・４００では、レンズ１１０および１２０に対応する各成形部分に関して、関係式（５）および（６）のうち、少なくとも一方を満足するものであれば十分である。これはすなわち、ウエハ１４０における少なくとも一方の面（表面および裏面の少なくとも一方）に関して、ピッチ１５０の幅内において、平坦成形部の幅は、傾斜成形部の幅以下となっていれば十分である、ということを意味している。そして、このことは、金型４００・４００における、対向する両面の少なくとも一方に関して、ピッチ１５０に対応する幅内において、平坦成形部の幅は、傾斜成形部の幅以下となっていれば十分である、ということを意味している。

図４では、レンズアレイ２００を成形する金型４００・４００を、本発明の光学素子アレイ成形型の一例として図示しているが、平坦成型部４３２に該当する窪み部分を省略して、レンズ１１０の有効口径と反対の形状を有する傾斜成形部４１２部分と、レンズ１２０の有効口径と反対の形状を有する傾斜成形部４２２部分と、の間を平らにすることで、レンズアレイ１００を成形する金型（光学素子アレイ成形型）についても容易に作製できる。

〔本発明の光学素子ユニットの構成２、およびその製造方法〕
図５は、本発明のレンズアレイを用いて、撮像モジュールを製造する方法の一例を示しており、複数のレンズアレイを貼り合せる工程を示す断面図である。

図６は、本発明のレンズアレイを用いて、撮像モジュールを製造する方法の一例を示しており、貼り合せた複数のレンズアレイを、撮像モジュール毎に切断する工程を示す断面図である。

図７は、図４〜図６に示す各工程を経て完成した、撮像モジュールの構成を示す断面図である。

ここからは、図４〜図７を参照して、ウエハレベルレンズプロセスにより、撮像モジュール（光学素子ユニット）５００を製造する方法について、説明する。

図４に示す工程では、成形を行う面同士が対向配置された金型４００・４００を用いて、ウエハ１４０をＺ方向（図２参照）に挟み込み、レンズアレイ２００へと成形する。また、図示はしないが、同工程では、成形を行う面同士が対向配置された別の金型を用いて、ウエハをＺ方向に挟み込み、レンズアレイ２０１へと成形する。

図５および図６に示す工程では、レンズアレイ２００とレンズアレイ２０１とを貼り合せる。レンズアレイ２００とレンズアレイ２０１とは、レンズ３０２の光軸３０４と、レンズ３０３の光軸３０５とが直線３０６上に位置するように、貼り合される。また、同工程では、開口絞り３０１と、レンズ３０２の有効口径と、の直線３０６方向における間隔を調整すべく、開口絞り３０１を、レンズアレイ２００の突出部３０７に当接させて設ける。さらに、同工程では、複数のセンサ５０４（図７参照）が同一面上に形成されたセンサアレイ３０９を、レンズアレイ２０１に貼り合せる。センサアレイ３０９は、１つのレンズ３０３につき、１つのセンサ５０４が搭載されるように、例えば、センサ５０４の中心が対応する直線３０６上に位置するように、貼り合される。

そして、図６に示す工程では、以上の工程を経て得られたものを、１つの撮像モジュール５００毎に、すなわち、レンズ３０２および３０３の組み合わせ毎に、分割線３０８で分割する。

図４〜図６に示す各工程を経て完成した、撮像モジュール５００は、図７に示したとおり、開口絞り５０１、レンズ５０２、レンズ５０３、およびセンサ５０４を備えて構成されたものである。開口絞り５０１、レンズ５０２、レンズ５０３、およびセンサ５０４はそれぞれ、開口絞り３０１、レンズ３０２を備えたレンズアレイ２００、レンズ３０３を備えたレンズアレイ２０１、およびセンサアレイ３０９に備えられた各センサ５０４を、個別の撮像モジュール５００毎に分割したものである。

撮像モジュール５００において、センサ５０４は、結像された像を、光として受光することを目的に設けられているものであり、例えば、ＣＣＤおよびＣＭＯＳに代表される、固体撮像素子が挙げられる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、樹脂等の被成形物からなるウエハにおける同一面上において、光学素子が複数成形された光学素子アレイ、この光学素子アレイの成形に用いる光学素子アレイ成形型、および、この光学素子アレイに成形された光学素子を用いて製造された光学素子ユニットに利用することができる。

１０、２０ レンズ（光学素子）
１１ 光軸（基準光軸）
２１ 光軸
１２、１３、２２、２３ 傾斜部
１４、１５、２４、２５ 傾斜部の幅
３２、３３ 平坦部
３４、３５ 平坦部の幅
４０ ウエハ
５０ ピッチ
１００ レンズアレイ（光学素子アレイ）
１１０、１２０ レンズ（光学素子）
１１１ 光軸（基準光軸）
１２１ 光軸
１１２、１１３、１２２、１２３ 傾斜部
１１４、１１５、１２４、１２５ 傾斜部の幅
１３０ 突出部（凹凸）
１３２、１３３ 平坦部
１３４、１３５ 平坦部の幅
１４０ ウエハ
１５０ ピッチ
２００ レンズアレイ（光学素子アレイ）
２０１ レンズアレイ（光学素子アレイ）
３００ 撮像レンズ（光学素子ユニット）
３０１ 開口絞り
３０２ レンズ（第２光学素子）
３０３ レンズ（第１光学素子）
３０４、３０５ 光軸
３０６ 直線（同一直線）
３０７ 突出部（凹凸）
４００ 金型（光学素子アレイ成形型）
４１２、４１３、４２２、４２３ 傾斜成形部
４１４、４１５、４２４、４２５ 傾斜成形部の幅
４３２、４３３ 平坦成形部
４３４、４３５ 平坦成形部の幅
５００ 撮像モジュール（光学素子ユニット）
５０１ 開口絞り
５０２、５０３ レンズ
５０４ センサ

Claims (6)

1. 複数の光学素子が、同一面上に成形されており、
   上記複数の光学素子における隣接する２つは、そのいずれかの該光学素子の光軸である基準光軸に対する法線方向に、離間されて成形されている光学素子アレイであって、
   上記隣接する２つの光学素子間に、上記基準光軸の方向に伸びる突出部が形成されており、
   上記光学素子、上記突出部の側面、および上記光学素子と上記突出部との間の領域を除く部分であり、上記法線方向に対する傾斜が１０°より小さいか、または、傾斜角度が０°である平坦部と、
   上記光学素子の全て、上記突出部の側面、上記光学素子と上記突出部との間の領域、ならびに、上記法線方向に対する傾斜が１０°以上である部分から成る傾斜部と、を、表面および裏面に備え、
   表面および裏面の少なくとも一方では、上記隣接する２つの光学素子の光軸間において、上記平坦部の幅が、上記傾斜部の幅以下であり、
   上記突出部の側面は、上記法線方向に対する傾斜が１０°以上であることを特徴とする光学素子アレイ。
2. 対向する両面でウエハを挟み込み、該ウエハを、請求項１に記載の光学素子アレイへと成形する光学素子アレイ成形型であって、
   上記ウエハを、上記隣接する２つの光学素子の光軸間における上記平坦部へと成形する平坦成形部と、
   上記ウエハを、上記隣接する２つの光学素子の光軸間における上記傾斜部へと成形する傾斜成形部と、を、上記両面に備え、
   上記両面の少なくとも一方の面では、上記平坦成形部の幅が、上記傾斜成形部の幅以下であることを特徴とする光学素子アレイ成形型。
3. 請求項１に記載の光学素子アレイを複数用いて、
   各光学素子アレイにおいてそれぞれ成形された１つずつの光学素子の光軸同士が、互いに同一直線上に位置するように、各光学素子アレイを貼り合せた後、
   光軸が互いに同一直線上に位置している各光学素子の組み合わせを単位として分割した結果、得られたものであることを特徴とする光学素子ユニット。
4. 上記組み合わせの一方である第１光学素子は、有効口径の外周部分に上記突出部が形成されており、
   上記第１光学素子の突出部と、上記組み合わせの他方である第２光学素子と、が、第１光学素子の光軸方向に当接されていることを特徴とする請求項３に記載の光学素子ユニット。
5. 開口絞りをさらに備え、
   上記第２光学素子は、有効口径の外周部分に上記突出部が形成されており、
   上記第２光学素子の突出部と、上記開口絞りと、が、第２光学素子の光軸方向に当接されていることを特徴とする請求項４に記載の光学素子ユニット。
6. 開口絞りをさらに備え、
   少なくとも１つの上記光学素子は、有効口径の外周部分に上記突出部が形成されており、
   上記光学素子の突出部と、上記開口絞りと、が、該光学素子の光軸方向に当接されていることを特徴とする請求項３に記載の光学素子ユニット。

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