WO2014042060A1

WO2014042060A1 - レンズアレイ、レンズアレイ積層体、レンズアレイの製造方法、レンズアレイ積層体の製造方法及びレンズユニットの製造方法

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Publication number: WO2014042060A1
Application number: PCT/JP2013/073905
Authority: WO
Inventors: 三ノ京敬
Original assignee: コニカミノルタ株式会社
Priority date: 2012-09-15
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2014-03-20
Also published as: JPWO2014042060A1; US20150247959A1; US10481303B2; CN104620139A; CN104620139B

Abstract

　レンズアレイを他の部品に固定する際の位置決めが容易で、製造に際してレンズ割れ等の問題を発生しにくくできるレンズアレイを提供する。凸状の嵌合部３０が、中央側に設けられて支持部２０から突出するので、レンズアレイ１００を他のレンズアレイ等に接合する組み立て工程において、レンズアレイ１００を背後から支持して精密に位置決めすることが可能になる。また、凸状の嵌合部３０を形成する嵌合部転写面８３ｃは、レンズアレイ１００の成形時に金型の中央側に凹部を形成することになるので、ガラス滴の体積すなわち熱容量を増大させることになり、光学面１１ａ，１２ａの成形を安定させ高精度化する観点で有利であり、割れ等の問題が発生しにくくなる。

Description

レンズアレイ、レンズアレイ積層体、レンズアレイの製造方法、レンズアレイ積層体の製造方法及びレンズユニットの製造方法

　本発明は、ガラスモールド法によって形成されるレンズアレイ、当該レンズアレイを積層したレンズアレイ積層体、レンズアレイの製造方法、レンズアレイ積層体の製造方法及びレンズユニットの製造方法に関する。

　携帯電話その他の携帯端末にカメラが搭載され、これに付随する撮像レンズの低価格化が求められている。かかる要求に応えるには、既存の製造方法を前提として各工程を見直すだけでは限界があり、一連の工程設計による効率化が必要となっている。また、市場トレンドとして薄型化が求められ、搭載部品であるレンズに対しても必然と薄型化への要求が高まっている。以上のような要求に応える手法として、ガラス製のレンズアレイをプレスによって形成しレンズに個片化することが考えられ、比較的高精度で小型のガラスレンズを一度に多数個作製できる点で有利と考えられる。

　ガラス製のレンズアレイの製造方法として、ガラスモールド法が知られている。ここで、ガラスモールド法とは、加熱軟化させたガラスを一対の成形型の転写面でプレスし、冷却することで、ガラス製の一体品としてレンズ等の光学素子を得る方法を指す。このようなガラスモールド法によるレンズアレイの製造方法として、ガラスをプレス成形するものであって光学機能面に隣接する薄いフランジ部よりも外側に、光学機能面の頂点よりも若干高くなるように外縁フランジ部の頂点を形成し、かつ、外縁フランジ部上に、接着剤が光学機能面に流れ込むのを防止するための凸部を形成するものが公知となっている（特許文献１）。この方法に用いる金型は、光学面機能面及びフランジ部を成形する中子を備え、かつ、中子を嵌合させる中子嵌合孔の先端に傾斜加工を施したものであり、傾斜加工により形成された溝部の形状を転写することによって、外縁フランジ部上に凸部を形成している。

　ガラス製のレンズアレイの別の製造方法として、板状に加工された硝材を金型で再加熱することによってレンズ部の厚みとコバ部の厚みとの差が大きいレンズシートを成形するものが公知となっている（特許文献２）。この方法では、中央部に半球状の窪みである硝材溜まり部を設けた金型を用い、金型間に硝材シートを挟んで加熱によって軟化させプレスすることで、レンズが格子状に配列されたレンズシートを製造する。このように成形されたレンズシートは、切断により個片化され、ガラスレンズが得られる。

　ガラス製のレンズアレイの別の製造方法として、ガラスプリフォームを加熱軟化させることによって薄板状のマイクロレンズアレイを成形するものが公知となっている（特許文献３）。この方法では、金型の中央付近にネストキャビティと呼ばれる凹部を設け、この凹部にプリフォームを配置することで、プレスされる際にガラスが中心から外に向けて流れるにつれて金型のレンズキャビティから気体を排出し、正確な表面形状を有するレンズ部を設けたマイクロレンズアレイを形成することができる。このように成形されたマイクロレンズアレイは、切断により個片化され、ガラス製のマイクロレンズが得られる。

　しかしながら、特許文献１によって得られるレンズアレイでは、レンズアレイを他の部品（例えば別のレンズアレイ）に固定する際の位置決めが容易でない。特許文献１では、対向レンズの間隔を調整するために、外縁フランジ部を設けているが、光軸に垂直な方向に関するアライメント機能は期待できない。すなわち、外縁フランジ部に設けた凸部は、中子と中子嵌合孔との間に設けた断面楔状の隙間にガラスを進入させるため、精度よく形成することが容易でなく、この凸部を用いても２つのレンズアレイを精密に位置決めすることができない。

　また、特許文献２、３によって得られるレンズアレイも、レンズアレイを他の部品（例えば別のレンズアレイ）に固定する際の位置決めが容易でない。特許文献２では硝材溜まり部を設け、特許文献３ではネストキャビティを設けているが、これらの凸形状にアレイを相互にアライメントする機能は認められない。

　その他、ガラス製のレンズアレイは、一度に多数個のレンズを成形するため成形面積も大きくなり、成形時には成形圧上昇等の条件修正が必要となる。このため、レンズ割れ、レンズ反り、金型へのダメージ、ガラス付着（融着発生）等のリスクが大きくなってしまう。特に、ガラスの液滴を金型で受けてプレスするタイプの液滴成形法は、迅速で精密なプレスを可能にするが、レンズアレイの大型化に伴って上記のようなレンズ割れ、レンズ反り等の問題が顕在化しやすい。

特開２００５－２００２４１号公報特開２００６－２５６９０６号公報特開２００１－４８５５４号公報

　本発明は、レンズアレイを他の部品に固定する際の位置決めが容易で、製造に際してレンズ割れ等の問題を発生しにくくできるレンズアレイを提供することを目的とする。

　また、本発明は、当該レンズアレイを積層したレンズアレイ積層体、レンズアレイの製造方法、レンズアレイ積層体の製造方法及びレンズユニットの製造方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明に係るレンズアレイは、複数のレンズ部と、複数のレンズ部を２次元的に配列した状態で支持する支持部と、支持部に設けられた接合用の基準面と、基準面の反対側において複数のレンズ部の間に設けられて支持部から突出するとともに、把持装置に対する位置合わせを可能にする凸状の嵌合部とを備える。なお、嵌合部は、位置合わせに利用する観点で、位置合わせの精度に対応する形状精度が要求される。また、嵌合部は、レンズ部の外側にあって光学的な機能を有する部分ではないので、最終製品に残らないように除去することができる。

　上記レンズアレイによれば、凸状の嵌合部が、支持部に設けられた接合用の基準面の反対側において複数のレンズ部に囲まれる中央側に設けられて支持部から突出するので、レンズアレイを接合する組み立て工程において、レンズアレイを背後から支持して精密に位置決めすることが可能になる。つまり、凸状の嵌合部により、レンズアレイを他の部品に接合する組み立てに用いられる把持装置に対してレンズアレイの位置合わせが可能であるので、把持装置に支持されたレンズアレイを他の部品に固定する際の位置決めが簡易で正確なものとなる。また、凸状の嵌合部を形成する転写面は、レンズアレイの成形時に金型の中央側に凹部を形成することになるので、ガラス滴の体積すなわち熱容量を増大させることになり、光学面の成形を安定させ高精度化する観点で有利であり、割れ、反り等の問題が発生しにくくなる。

　本発明の具体的な態様又は側面では、上記レンズアレイにおいて、嵌合部が、レンズ部の光軸に垂直な方向に延びる平坦部と、平坦部の周囲に形成されレンズ部の光軸に対して傾斜した斜面部とを有する。この場合、斜面部によって光軸方向及び光軸に垂直な方向の位置決めが容易になる。なお、平坦部によって光軸方向の位置決めを容易にすることもできる。

　本発明の別の側面では、レンズ部の光軸方向における、嵌合部の高さが、レンズ部よりも高い。この場合、レンズアレイを台上に載置したり積層して搬送、保管等したりする取り扱いに際して、嵌合部がレンズ部を保護する働きを有する。また、嵌合部の体積を増加させることになり、金型間に供給されるガラス滴の体積すなわち熱容量を増大させる効果を大きくできる。

　本発明のさらに別の側面では、複数のレンズ部が、格子点上に配置され、嵌合部は、円形の外形輪郭を有する。この場合、複数のレンズ部をレンズアレイから直線的なダイシングによって簡易に切り出すことができる。また、嵌合部を円形とすることで、特にガラス滴の場合にガラス滴が対応する金型の転写面において中心部から均一に広がりやすく、レンズ部に対応する転写面を気泡の発生を防止しつつ十分に充填することができ、レンズ割れ等の問題が生じにくい。

　本発明のさらに別の側面では、支持部が、多角形（好ましくは４角形以上の多角形）の外形輪郭を有する。この場合、レンズアレイの軸まわりの回転姿勢の管理が容易になる。なお、支持部が、８角形の外形輪郭を有する場合、支持部の体積が増加することを防止し、ガラス滴の比較的均一な広がりを確保することが容易となる。

　本発明のさらに別の側面では、支持部の外形輪郭の少なくとも一部において外側に突起する相対的に肉厚のはみ出し部をさらに備える。この場合、はみ出し部によってガラス滴の量や広がりの揺らぎに対するマージンを確保できる。

　本発明のさらに別の側面では、はみ出し部が、レンズ部の光軸に垂直な方向に延びる複数の平坦部と、複数の平坦部の内側に形成されレンズ部の光軸に対して傾斜した複数の斜面部とを有する。この場合、斜面部によって光軸方向及び光軸に垂直な方向に関するレンズアレイの位置決めが可能になる。なお、平坦部によって光軸方向の位置決めを行うこともできる。

　本発明のさらに別の側面では、レンズ部の光軸方向における、はみ出し部の高さが、嵌合部の高さ以上である。この場合、レンズアレイの取り扱いに際して、はみ出し部がレンズ部や嵌合部を保護する働きを有する。

　本発明のさらに別の側面では、全体がガラスで形成されている。本発明は、ガラスのプレス成形に適する。

　本発明のさらに別の側面では、ガラスの溶融した液滴を金型で受けてプレスすることによって形成される。本発明のレンズアレイは、液滴成形法で製造される場合に、位置決めが容易になり、レンズ割れ等の問題発生の抑制効果が高まる。

　本発明のさらに別の側面では、嵌合部の中心から複数のレンズ部の中心までの距離が等しい。この場合、嵌合部の中心に液滴を落下させることで、レンズ部が比較的近似した温度環境で成形され、成形精度のバラツキを抑える効果が高い。

　本発明のさらに別の側面では、嵌合部の体積と複数のレンズ部の総体積との比が、０．８以上１．２以下である。

　本発明のさらに別の側面では、支持部の平面視の面積と支持部のうち嵌合部に対応する部分を除いた平面視の面積との比は、１．２以上１．５以下である。

　本発明に係るレンズアレイ積層体は、第１のレンズアレイとしての上述のレンズアレイと、第２のレンズアレイとを含み、第１のレンズアレイの基準面を、第２のレンズアレイに接合してなる。

　本発明に係るレンズアレイの製造方法は、複数のレンズ部の第１光学面に対応する複数の第１光学部転写面、複数のレンズ部を２次元的に配列した状態で支持するための支持部の第１の面に対応する第１支持部転写面、及び支持部に設けられた接合用の基準面の反対側において複数のレンズ部の間に設けられて支持部から突出するとともに、把持装置に対する位置合わせを可能にする凸状の嵌合部に対応する嵌合部転写面を備える第１の型と、複数のレンズ部の第２光学面に対応する複数の第２光学部転写面及び支持部の第２の面に対応する第２支持部転写面を備える第２の型と、第１及び第２の型の間にレンズアレイ材料を介在させ、第１及び第２光学部転写面と、第１及び第２支持部転写面と、嵌合部転写面との形状を転写してレンズアレイを成形する。

　上記レンズアレイの製造方法によれば、嵌合部転写面によって支持部から突出する凸状の嵌合部を有するレンズアレイを成形することができる。これにより、把持装置に支持されたレンズアレイを他の部品に固定する際の位置決めが簡易で正確なレンズアレイを得ることができる。また、嵌合部転写面が凹状であるため、ガラス滴の体積すなわち熱容量を増大させることになり、光学面の成形を安定させ高精度化する観点で有利であり、割れ、反り等の問題が発生しにくいレンズアレイとなる。

　本発明の別の側面では、上記レンズアレイの製造方法において、第１の型にレンズアレイ材料を供給した後、第２の型を第１の型に向けて押圧することでレンズアレイを成形する。

　本発明に係るレンズアレイ積層体の製造方法は、第１のレンズアレイとしての上述のレンズアレイの基準面を、第２のレンズアレイに接合することで、レンズアレイ積層体を得る。

　本発明に係るレンズユニットの製造方法は、上述のレンズアレイ積層体の製造方法により製造されたレンズアレイ積層体を軸方向に切断して個片化する。

図１Ａは、レンズアレイの平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡＡ矢視断面図である。レンズアレイの嵌合部等を説明する側方拡大断面図である。本発明の一実施形態に係るレンズアレイの製造方法に用いる成形装置を説明する図である。図４Ａは、成形金型のうち下型の端面図であり、図４Ｂは、図４ＡのＢＢ矢視断面図である。下型における嵌合部成形用の凹部等を説明する側方拡大断面図である。下型及び上型を用いたガラスレンズの製造工程について概念的に説明する側方断面図である。図７Ａは、レンズアレイ積層体の平面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＣＣ矢視断面図であり、図７Ｃは、図７Ａのレンズアレイ積層体から切り出したガラスレンズユニットの断面図である。一対のレンズアレイを接着してレンズアレイ積層体を製造する工程を概念的に説明する側方断面図である。変形例のレンズアレイを説明する平面図である。

　図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本発明の一実施形態であるレンズアレイ１００は、全体として平板状で、Ｚ方向からの平面視において円形に近い輪郭形状を有する。レンズアレイ１００は、全体がガラスで形成され、複数のレンズ部１０と、複数のレンズ部１０を２次元的に配列した状態で支持する薄い支持部２０と、支持部２０の中央側に設けられて支持部２０の一方側に突出する凸状の嵌合部３０と、支持部２０の外形輪郭から外側に突起するはみ出し部４０とを備える。

　レンズアレイ１００を構成する８個のレンズ部１０は、正方の格子点上に配置されており、かつ、レンズアレイ１００の中心を通る軸ＡＸから等距離の位置、すなわち軸ＡＸを中心とする円周Ｃｆ上に配置されている。換言すれば、嵌合部３０の中心（軸ＡＸ）から各レンズ部１０の中心（光軸ＯＸ）までの距離が等しくなっている。各レンズ部１０は、光学的機能を有する円形の中心部１０ａと、中心部１０ａから外径方向に延在する環状の外周部１０ｂとを備える。レンズ部１０を構成する一対の第１及び第２光学面１１ａ，１２ａは、球面又は非球面であり、互いに曲率が異なっている。図示の例では、上側の第１光学面１１ａが凸となり、下側の第２光学面１２ａが凹となっている。外周部１０ｂを構成する一対の第１及び第２外周面１１ｂ，１２ｂは、例えば平坦面及び斜面からなるが、平坦面のみ又は斜面のみ、或いは曲面とすることもできる。なお、各レンズ部１０の光軸ＯＸは、レンズアレイ１００の軸ＡＸすなわちＺ軸に平行に延びている。

　支持部２０は、８個のレンズ部１０の間を繋ぐように延びており、平面視において８角形の輪郭形状を有する。ここで、支持部２０の８角形は、レンズ部１０へのガラスの供給の都合を考慮して、正８角形ではなく非正８角形であり、Ｘ軸やＹ軸の中間の斜め方向の辺が相対的に短くなっている。支持部２０は、一様な厚みを有し、レンズアレイ１００において最も薄い部分となっている。支持部２０のうち図１Ｂにおいて下側に配置された平坦面は、軸ＡＸに垂直で、レンズアレイ１００を他の部材に接合する際の基準面２１（第２の面）となっている。支持部２０のうち図１Ｂにおいて上側に配置された平坦面２２（第１の面）は、本実施形態において特別な役割を持たせていないが、レンズアレイ１００を他の部材と接合等する際の追加の基準面とすることもできる。

　嵌合部３０は、支持部２０から突起した部分であり、平面視において円形で、支持部２０からレンズアレイ１００の片面側（便宜上裏側とも呼ぶ）に突起することによって支持部２０に比較して肉厚の部分を形成している。嵌合部３０は、断面が台形状となっており、軸ＡＸ（光軸ＯＸ）に垂直な方向に延びる平坦部３２と、平坦部３２の周囲に形成され軸ＡＸ（光軸ＯＸ）に対して傾斜した斜面部３３とを有する。嵌合部３０は、後に詳述するが、各レンズ部１０との位置関係が正確に規定される。また、斜面部３３の形状は、高い精度で形成されている。これにより、組み立てに用いられる後述する把持装置によってレンズアレイ１００を裏側から支持する際に、把持装置に対するレンズアレイ１００の正確な位置合わせを可能にする。

　はみ出し部４０は、４つの弓形部分４１を有しており、これらの弓形部分４１は、支持部２０よりも肉厚で、支持部２０の主要な４辺に沿って延びている。各弓形部分４１は、断面が非対称な台形状となっており、軸ＡＸ（光軸ＯＸ）に垂直な方向に延びる平坦部４２と、平坦部４２の嵌合部３０側に延び軸ＡＸ（光軸ＯＸ）に対して傾斜した斜面部４３とを有する。はみ出し部４０も、組み立てに用いられる把持装置（不図示）に対する位置合わせを可能にする。なお、はみ出し部４０は、軸ＡＸに対して傾斜し隣接する一対の弓形部分４１間を繋ぐ直線部４５を有する。直線部４５の両端は、弓形部分４１の斜面部４３の端部と連続するように接続されている。

　図２は、レンズアレイ１００の形状を説明する部分拡大断面図である。レンズアレイ１００に形成された凸状の嵌合部３０の形状は、具体例では、軸ＡＸ方向の高さｈ１＝０．５ｍｍであり、底部直径φａ＝６．２ｍｍであり、頂部直径φｂ＝５．２ｍｍとなっている。また、斜面部３３の横幅ｗ１は、０．５ｍｍであり、その傾斜角α１は４５°となっている。嵌合部３０の体積（具体的には、支持部２０との境界面をなす平坦面２２より上の部分の体積）は、１２．８ｍｍ^３程度となっている。

　はみ出し部４０の形状は、具体例では、軸ＡＸ方向の高さｈ２＝０．６５ｍｍであり、斜面部４３の横幅ｗ２は、０．６５ｍｍであり、その傾斜角α２は４５°となっている。

　レンズ部１０の形状は、目的とするレンズ設計に応じて適宜設定されるが、具体例では、軸ＡＸ方向の高さｈ３＝０．４５ｍｍであり、上端側の直径φｃ＝１．８ｍｍであり、底面側の直径φｄ＝２．８ｍｍとなっている。外周部１０ｂの斜面の傾斜角は例えば６０°となっている。

　具体的な実施例において、それぞれ軸ＡＸ方向から見た場合の、８角形の支持部２０の面積は、１４９．９ｍｍ^２であり、嵌合部３０の面積は、３０．２ｍｍ^２であり、各レンズ部１０の面積は、６．２ｍｍ^２である。よって、支持部２０のうち嵌合部３０に対応する部分をくり抜いた面積ｓ１と、支持部２０の面積ｓ０との比は、０．８０となっている。また、嵌合部３０の体積は、１２．８ｍｍ^３であり、各レンズ部１０の体積（具体的には、支持部２０との境界面をなす平坦面２２より上の部分の体積）は、１．９ｍｍ^３であるから（全レンズ部１０で１５．２ｍｍ^３）、嵌合部３０の体積を８個のレンズ部１０の総体積で割った体積比は０．８４程度となっている。さらに、嵌合部３０の体積をレンズアレイ１００の総体積で割った体積比は０．０７程度となっている。

　寸法、面積等の大小関係及び範囲についてまとめると、それぞれ軸ＡＸ（光軸ＯＸ）方向における、嵌合部３０の高さｈ１は、レンズ部１０の高さｈ３より大きくなっている。また、それぞれ軸ＡＸ（光軸ＯＸ）方向における、はみ出し部４０の高さｈ２は、嵌合部３０の高さｈ１以上となっている。また、嵌合部３０の体積と、８個のレンズ部１０の総体積との比は、０．８～１．２の範囲内となっている。支持部２０の面積ｓ０と支持部２０のうち嵌合部３０に対応する部分をくり抜いた面積ｓ１との比は、１．２以上１．５以下となっている。

　図３は、図１Ａ等に示すレンズアレイ１００を液滴成形法によって製造するための成形装置２００を説明する図である。図示の成形装置２００は、原材料であるガラスを溶融して直接プレスする加圧成形のための装置であり、成形金型７１を組み込んだものとなっている。成形装置２００は、主要な部材である成形金型７１の他に、図１Ａに例示するレンズアレイ１００の製造にあたって成形金型７１に移動、開閉動作等の動作を行わせるための制御駆動装置７４、ガラス滴形成装置７５等をさらに備える。

　成形金型７１は、可動側の上型７２と、固定側の下型７３とを備える。成形を行う際、下型７３は固定状態に維持され、上型７２は下型７３に対向するように移動して、両型７２，７３を互いに突き合わせるような型閉じが行われる。

　まず、下型７３について説明する。下型７３は、型本体７３ａと、保持部７３ｂと、ヒーター部７３ｃとを備える。下型７３のうち型本体７３ａは、上端に型面８３を有する。この型面８３は、成形に際しての転写面として、複数の光学部転写面８３ａ等を有する。下型７３の保持部７３ｂの根元に設けたヒーター部７３ｃには、型本体７３ａを適度に加熱するための電気ヒーター７８が内蔵されている。

　図４Ａ及び図４Ｂは、下型７３の型本体７３ａを拡大して説明する端面図及び断面図である。型本体７３ａの型面８３は、複数の第１光学部転写面８３ａと、第１支持部転写面８３ｂと、嵌合部転写面８３ｃと、外縁転写面８３ｄとを有する。これらの転写面８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄは、図１Ａに示すレンズアレイ１００の表側面を形成するためのものであり、複数のレンズ部１０、支持部２０、嵌合部３０、及びはみ出し部４０をそれぞれ形成するための面となっている。つまり、第１光学部転写面８３ａは、レンズ部１０の第１光学面１１ａ及び第１外周面１１ｂを反転した凹形状を有し、第１支持部転写面８３ｂは、支持部２０の平坦面２２（第１の面）を反転した平坦形状を有し、嵌合部転写面８３ｃは、嵌合部３０の平坦部３２及び斜面部３３を反転した凹形状を有し、外縁転写面８３ｄは、はみ出し部４０の平坦部４２及び斜面部４３を反転した凹形状を有する。ここで、第１光学部転写面８３ａ及び嵌合部転写面８３ｃは互いの位置関係が正確に規定されている。また、第１光学部転写面８３ａ及び嵌合部転写面８３ｃは、高い精度で加工されている。なお、型本体７３ａは、複数の軸状のコア型７３ｇとこれらを収容する胴型７３ｈとを備える。コア型７３ｇは、胴型７３ｈに形成されたコア孔７３ｊに挿入されて固定されている。コア型７３ｇによって第１光学部転写面８３ａが形成され、胴型７３ｈによって第１支持部転写面８３ｂ、嵌合部転写面８３ｃ、及び外縁転写面８３ｄが形成される。

　図５は、下型７３の形状を説明する部分拡大断面部である。嵌合部転写面８３ｃの凹部８５ｃの形状は、具体例では、軸ＣＸ２方向の深さＤ１＝０．５ｍｍであり、上端直径Φａ＝６．２ｍｍであり、底部直径Φｂ＝５．２ｍｍとなっている。また、凹部８５ｃの斜面部８６ｃの横幅Ｗ１は、０．５ｍｍであり、その傾斜角β１は４５°となっている。

　外縁転写面８３ｄの凹部８５ｄの形状は、具体例では、軸ＡＸ方向の深さＤ２＝０．６５ｍｍであり、凹部８５ｄの斜面部８６ｄの横幅Ｗ２は、０．６５ｍｍであり、その傾斜角β２は４５°となっている。

　なお、第１光学部転写面８３ａの凹部８５ａの形状は、具体例では、軸ＡＸ方向の高さＤ３＝０．４５ｍｍであり、底部側の直径Φｃが１．８ｍｍであり、上側端の直径Φｄが２．８ｍｍとなっている。

　図３に戻って、上型７２について説明する。図示のように、上型７２は、型本体７２ａと、保持部７２ｂと、ヒーター部７２ｃとを備える。上型７２のうち型本体７２ａは、下端に型面８２を有する。この型面８２は、成形に際しての転写面として、複数の第２光学部転写面８２ａと、第２支持部転写面８２ｂとを有する。上型７２の保持部７２ｂの根元に設けたヒーター部７２ｃには、型本体７２ａを適度に加熱するための電気ヒーター７８が内蔵されている。

　型面８２は、図１Ｂに示すレンズアレイ１００の裏側面を形成するためのものであり、複数のレンズ部１０及び支持部２０をそれぞれ形成するための面となっている。つまり、型面８２のうち第２光学部転写面８２ａは、レンズ部１０の第２光学面１２ａ及び第２外周面１２ｂを形成するためのものであり、これらを反転した形状を有する。第２支持部転写面８２ｂは、支持部２０の接合用の平坦な基準面２１（第２の面）を形成するためのものであり、これを反転した平坦形状を有する。

　上型７２と下型７３とは、加圧成形時において、上型７２の型面８２と、下型７３の型面８３とがそれぞれ同軸に配置され、プレス時及び冷却時に互いに所定間隔だけ離間する等、適切な位置関係を保つものとなっている。

　制御駆動装置７４は、成形金型７１によるレンズアレイ１００の成形のために、電気ヒーター７８への給電の制御や、上型７２及び下型７３の開閉動作等の成形金型７１を組み込んだ成形装置２００全体の制御を行う。なお、制御駆動装置７４に駆動された上型７２は、図３に示すように、水平なＡＢ方向に移動可能であるとともに、鉛直のＣＤ方向に移動可能になっている。例えば両型７２，７３を合わせて型閉じを行う際には、まず下型７３の上方位置に上型７２を移動させて両型７２，７３の軸ＣＸ１，ＣＸ２を一致させ、延いては上側の光学部転写面８２ａと下側の光学部転写面８３ａとを対向させ、上型７２を降下させて下型７３側に所定の力で押し付ける。

　ガラス滴形成装置７５については、詳細な説明を省略するが、不図示の坩堝等で溶融させたレンズアレイ材料としての溶融ガラスを溜め、坩堝に設けたノズル７５ｎからガラス滴を間欠的に滴下させて、下型７３の型面８３上に落下させる。

　以下、図３の成形装置２００を利用して図１Ａのレンズアレイ１００を製造する方法について説明する。

　まず、ガラス滴形成装置７５の下方に下型７３を配置し、ノズル７５ｎからガラスを溶融した液滴として溶融ガラスＧを下型７３の型面８３上に滴下する（滴下工程）。溶融ガラスＧに用いる原材料のガラスとしては、例えばリン酸塩系ガラス等を使用できる。溶融ガラスＧは、その落下速度及び自重によって型面８３上に広がる。すなわち、溶融ガラスＧは、まず図４Ｂに示す凹部８５ｃを充填するが、この凹部８５ｃから溢れて周辺に分散して配置された凹部８５ａを充填する。

　溶融ガラスＧを型面８３上に落下させて広げた後、溶融ガラスＧが未だ加圧変形可能な温度の間に、下型７３を上型７２の下方へ移動させ、図６に示すように、予め下型７３と同程度の温度に加熱しておいた上型７２を下降させ、型面８２と型面８３とを互いに対向させた状態で上型７２を下型７３に近接させて、下型７３上の溶融ガラスＧを上下型７２，７３間で加圧成形する（成形工程）。

　上記滴下工程から成形工程にかけて溶融ガラスＧの温度が漸次低下していくことにより、複数のレンズ部１０と、支持部２０と、嵌合部３０と、はみ出し部４０とを備える、ガラス製の一体物であるレンズアレイ１００が成形される。離型して成形体（レンズアレイ１００）を取り出した後、次回の成形へと移行する。

　以下、具体的な作製例について説明する。上型７２の型本体７２ａや下型７３の型本体７３ａは、ＷＣ（炭化タングステン）製とした。型本体７２ａ及び型本体７３ａの成形時の設定温度を４５０℃とし、成形圧力を１２０ｋｇｆ／ｃｍ^２（１．１８×１０^７Ｎ／ｍ^２）とし、上下型７２，７３に挟まれた溶融ガラスＧの厚みが０．４５ｍｍとなるように保って５秒間プレスした。プレスの後、型を開き、成形体（レンズアレイ１００）を型から取り出した。このような成形のサイクルは２０秒であった。

　以下、図１等に示すレンズアレイ１００等を構成要素として組み立てられるレンズアレイ積層体について説明する。
　図７Ａ及び図７Ｂに示すように、レンズアレイ積層体３００は、第１レンズアレイ１００Ａと、第２レンズアレイ１００Ｂと、接合層９１とを備える。第１レンズアレイ１００Ａは、図１Ａ等に示すレンズアレイ１００と同様のものであり、複数のレンズ部１０と、第１支持部２０と、第１嵌合部３０と、第１はみ出し部４０とを備える。第２レンズアレイ１００Ｂは、第１レンズアレイ１００Ａと同様のものであり、複数のレンズ部１０と、第２支持部２０と、第２嵌合部３０と、第２はみ出し部４０とを備える。接合層９１は、第１レンズアレイ１００Ａの第１支持部２０に設けた基準面２１と、第２レンズアレイ１００Ｂの第２支持部２０に設けた基準面２１との間に挟まれてこれらを接合する役割を有する。

　図７Ｃに示すガラスレンズユニット４００は、図７Ａ及び図７Ｂに示すレンズアレイ積層体３００を縦横に等間隔に設定された切断線ＣＬ（軸ＡＸ方向に平行な線）に沿ってダイシングすることによって個片化されたものである。ガラスレンズユニット４００は、第１レンズ４００ａと、第２レンズ４００ｂとを有し、接合層９１を介して接合されている。第１レンズ４００ａは、主に第１レンズアレイ１００Ａのレンズ部１０から構成され、ダイシング後に残った部分として周囲に平面視矩形の第１支持部２０を有する。第２レンズ４００ｂは、主に第２レンズアレイ１００Ｂのレンズ部１０から構成され、ダイシング後に残った部分として周囲に平面視矩形の第２支持部２０を有する。なお、図からも明らかなように、レンズアレイ１００Ａ，１００Ｂの嵌合部３０は、最終製品に残らないように除去されている。

　図８は、レンズアレイ積層体３００を作製する工程を説明する図である。図７Ｂ等に示す第１レンズアレイ１００Ａは、組み立てに用いられる第１把持装置６１の第１チャック部材６１ａにアライメントされた状態で固定される。第２レンズアレイ１００Ｂは、組み立てに用いられる第２把持装置６２の第１チャック部材６２ａにアライメントされた状態で固定されている。

　第１チャック部材６１ａは、第１レンズアレイ１００Ａの第１嵌合部３０と嵌合する凹部である第１位置決め部６３ａと、第１レンズアレイ１００Ａの第１はみ出し部４０と嵌合する凹部である第２位置決め部６３ｂとを有する。第１位置決め部６３ａは、第１レンズアレイ１００Ａの中心位置をアライメントする役割を有し、第２位置決め部６３ｂは、第１レンズアレイ１００Ａの回転姿勢をアライメントする役割を有する。すなわち、第１位置決め部６３ａは、第１嵌合部３０の平坦部３２や斜面部３３に当接することで第１レンズアレイ１００Ａの芯出しや突出量の調整を行い、第２位置決め部６３ｂは、第１はみ出し部４０の平坦部４２や斜面部４３に当接することで第１レンズアレイ１００Ａの回転規制や突出量の調整を行う。なお、第１の吸引部６４ａは、レンズ部１０を吸引して第１チャック部材６１ａに保持するための部分となっており、第２の吸引部６４ｂは、第１嵌合部３０を吸引して第１チャック部材６１ａに保持するための部分となっている。第２の吸引部６４ｂについては省略することができる。

　第２チャック部材６２ａは、第２レンズアレイ１００Ｂの第２嵌合部３０と嵌合する凹部である第１位置決め部６５ａと、第２レンズアレイ１００Ｂの第２はみ出し部４０と嵌合する凹部である第２位置決め部６５ｂとを有する。第１位置決め部６５ａは、第２レンズアレイ１００Ｂの中心位置をアライメントする役割を有する。第２位置決め部６５ｂは、第２レンズアレイ１００Ｂの回転姿勢をアライメントする役割を有する。すなわち、第１位置決め部６５ａは、第１嵌合部３０の平坦部３２や斜面部３３に当接することで第２レンズアレイ１００Ｂの芯出しや突出量の調整を行う。また、第２位置決め部６５ｂは、第２はみ出し部４０の平坦部４２や斜面部４３に当接することで第２レンズアレイ１００Ｂの回転規制や突出量の調整を行う。なお、第１の吸引部６６ａは、レンズ部１０を吸引して第２チャック部材６２ａに保持するための部分となっている。また、第２の吸引部６６ｂは、第２嵌合部３０を吸引して第２チャック部材６２ａに保持するための部分となっている。

　第１チャック部材６１ａは、第１駆動部６７ａに駆動されて３次元的に移動可能であり、第１駆動部６７ａに駆動されて吸引部６４ａ，６４ｂによる第１レンズアレイ１００Ａの吸着やその解除が可能になっている。つまり、第１チャック部材６１ａによって第１レンズアレイ１００Ａを保持して第１レンズアレイ１００Ａを所望の姿勢で所望の位置に配置することができる。

　第２チャック部材６２ａは、第２駆動部６７ｂに駆動されて３次元的に移動可能であり、第２駆動部６７ｂに駆動されて吸引部６６ａ，６６ｂによる第２レンズアレイ１００Ｂの吸着やその解除が可能になっている。つまり、第２チャック部材６２ａによって第２レンズアレイ１００Ｂを保持して第２レンズアレイ１００Ｂを所望の姿勢で所望の位置に配置することができる。

　動作について簡単に説明すると、制御部６９は、第１及び第２把持装置６１，６２の動作を制御しており、第１レンズアレイ１００Ａを第１把持装置６１の第１チャック部材６１ａにアライメントした状態で保持させ、第２レンズアレイ１００Ｂを第２把持装置６２の第２チャック部材６２ａにアライメントした状態で保持させる。その後、下側の第２レンズアレイ１００Ｂの基準面２１の適所に光硬化型の接着剤を薄く塗布し、第１把持装置６１を動作させることで、第１レンズアレイ１００Ａを第２レンズアレイ１００Ｂに対して上方にアライメントして配置し、第１レンズアレイ１００Ａを降下させて第２レンズアレイ１００Ｂに近接させる。この際、第１レンズアレイ１００Ａの基準面２１と、第２レンズアレイ１００Ｂの基準面２１とが薄い接合層９１を挟んで対向する。その後、光透過性を有する第１及び第２チャック部材６１ａ，６２ａを介して接合層９１に対して光照射を行うことで接合層９１が硬化し、第１及び第２レンズアレイ１００Ａ，１００Ｂが相互に接着される。つまり、図７Ａ等に示すレンズアレイ積層体３００が完成する。その後は、第１把持装置６１による第１レンズアレイ１００Ａ側の吸着を解除し第１チャック部材６１ａを上昇させれば、レンズアレイ積層体３００を取り出すことができる。

　以上のように、本実施形態に係るレンズアレイ１００によれば、凸状の嵌合部３０が、支持部２０に設けられた接合用の基準面２１の反対側において、複数のレンズ部１０の間、より具体的には、複数のレンズ部１０に囲まれる中央側に設けられて支持部２０から突出するので、例えばレンズアレイ１００を他のレンズアレイ等に接合する組み立て工程において、レンズアレイ１００を背後から支持して精密に位置決めすることが可能になる。つまり、凸状の嵌合部３０により、レンズアレイを他の部品に接合する組み立てに用いられる把持装置６１に対してレンズアレイ１００の位置合わせが可能であるので、把持装置６１に支持されたレンズアレイ１００を他の部品に固定する際の位置決めが簡易で正確なものとなる。また、凸状の嵌合部３０を形成する嵌合部転写面８３ｃは、レンズアレイ１００の成形時に金型の中央側に凹部を形成することになるので、ガラス滴の体積すなわち熱容量を増大させることになり、光学面１１ａ，１２ａの成形を安定させ高精度化する観点で有利であり、割れ等の問題が発生しにくくなる。

　以上、本実施形態に係るレンズアレイ等について説明したが、本発明に係るレンズアレイ等は上記のものには限られない。

　例えば、レンズアレイ１００に設けた凸状の嵌合部３０の形状は、平面視において円形に限らず、様々な形状とできる。図９は、変形例のレンズアレイ１００を説明する図である。この場合、凸状の嵌合部１０３０は、断面において図１Ｂと同様のものであるが、平面視において８角形となっている。このような嵌合部１０３０を設けることで、レンズアレイ１００の中心位置だけでなく回転姿勢を調整でき、はみ出し部４０の斜面部４３等による位置決めを不要とできる。なお、嵌合部１０３０は、例えば４角を丸めた円に近い矩形にすることもできる。

　レンズアレイ１００を位置決めして接合する対象は、他の同種のレンズアレイに限らず、ガラス以外の材料（例えばプラスチック、ガラス基板と樹脂製レンズ等の異種材料との組み合わせによる複合材料（ハイブリッド）等）で形成されたレンズアレイ、光学部材、ホルダー、センサー等とすることができる。

　また、嵌合部３０やはみ出し部４０は、レンズアレイ１００を他の部品に接合して製品を組み立てる際に位置決めに使用できるだけでなく、レンズアレイ１００を切断する際に他の治具やレンズアレイに対して固定する際にも使用できる。

　また、第１レンズアレイ１００Ａと第２レンズアレイ１００Ｂとの間には、他の部材例えばスペーサーを介在させることができ、レンズ部１０の周辺にのみ配置される絞り環を挿入することもできる。

　レンズアレイ１００は、液滴成形法以外の方法によって製造することができる。例えば下型７３の型面８３上にガラス材を供給する方法は、溶融ガラス滴を滴下する方法に限らず、溶融ガラスを連続的に流入させる方法でもよい。また、下型７３の型面８３に滴下させる溶融ガラスＧと同様の体積を有する板状又は塊状のガラス（プリフォーム）を加熱して溶融することもできる。

　また、上記実施形態において、光学部転写面８３ａの数は８つに限らず、２つ以上であればよい。つまり、レンズアレイ１００に設けられるレンズ部１０は、２以上の任意の個数とできるが、多い方がより量産性の観点で有利である。

　また、上記実施形態において、ガラスレンズユニット４００が矩形に切り出されるとしたが、切り出す形状は例示であり、例えば円形に切り出してもよい。

　以上の実施形態では、型本体７３ａをコア型７３ｇと胴型７３ｈとに分けたものを例示しているが、型本体７３ａをコア型７３ｇを設けない一体型のものとできる。

Claims

　複数のレンズ部と、
　前記複数のレンズ部を２次元的に配列した状態で支持する支持部と、
　前記支持部に設けられた接合用の基準面と、
　前記基準面の反対側において前記複数のレンズ部の間に設けられて前記支持部から突出するとともに、把持装置に対する位置合わせを可能にする凸状の嵌合部と
を備えるレンズアレイ。
　前記嵌合部は、前記レンズ部の光軸に垂直な方向に延びる平坦部と、前記平坦部の周囲に形成され前記レンズ部の光軸に対して傾斜した斜面部とを有する、請求項１に記載のレンズアレイ。
　前記レンズ部の光軸方向における、前記嵌合部の高さは、前記レンズ部よりも高い、請求項１及び２のいずれか一項に記載のレンズアレイ。
　前記複数のレンズ部は、格子点上に配置され、前記嵌合部は、円形の外形輪郭を有する、請求項１から３までのいずれか一項に記載のレンズアレイ。
　前記支持部は、多角形の外形輪郭を有する、請求項１から４までのいずれか一項に記載のレンズアレイ。
　前記支持部の外形輪郭の少なくとも一部において外側に突起する相対的に肉厚のはみ出し部をさらに備える、請求項１から５までのいずれか一項に記載のレンズアレイ。
　前記はみ出し部は、前記レンズ部の光軸に垂直な方向に延びる複数の平坦部と、前記複数の平坦部の内側に形成され前記レンズ部の光軸に対して傾斜した複数の斜面部とを有する、請求項１から６までのいずれか一項に記載のレンズアレイ。
　前記レンズ部の光軸における、前記はみ出し部の高さは、前記嵌合部の高さ以上である、請求項１から７までのいずれか一項に記載のレンズアレイ。
　全体がガラスで形成されている、請求項１から８までのいずれか一項に記載のレンズアレイ。
　ガラスの溶融した液滴を金型で受けてプレスすることによって形成される、請求項１から９までのいずれか一項に記載のレンズアレイ。
　前記嵌合部の中心から前記複数のレンズ部の中心までの距離が等しい、請求項１から１０までのいずれか一項に記載のレンズアレイ。
　前記嵌合部の体積と前記複数のレンズ部の総体積との比は、０．８以上１．２以下である、請求項１から１１までのいずれか一項に記載のレンズアレイ。
　前記支持部の平面視の面積と前記支持部のうち前記嵌合部に対応する部分を除いた平面視の面積との比は、１．２以上１．５以下である、請求項１から１２までのいずれか一項に記載のレンズアレイ。
　第１のレンズアレイとしての請求項１から１３までのいずれか一項に記載のレンズアレイと、第２のレンズアレイとを含み、前記第１のレンズアレイの基準面を、前記第２のレンズアレイに接合してなるレンズアレイ積層体。
　複数のレンズ部の第１光学面に対応する複数の第１光学部転写面、前記複数のレンズ部を２次元的に配列した状態で支持するための支持部の第１の面に対応する第１支持部転写面、及び前記支持部に設けられた接合用の基準面の反対側において前記複数のレンズ部の間に設けられて前記支持部から突出するとともに、把持装置に対する位置合わせを可能にする凸状の嵌合部に対応する嵌合部転写面を備える第１の型と、
　複数のレンズ部の第２光学面に対応する複数の第２光学部転写面及び前記支持部の第２の面に対応する第２支持部転写面を備える第２の型と、
　前記第１及び第２の型の間にレンズアレイ材料を介在させ、前記第１及び第２光学部転写面と、前記第１及び第２支持部転写面と、前記嵌合部転写面との形状を転写してレンズアレイを成形するレンズアレイの製造方法。
　前記第１の型に前記レンズアレイ材料を供給した後、前記第２の型を前記第１の型に向けて押圧することで前記レンズアレイを成形する、請求項１５に記載のレンズアレイの製造方法。
　第１のレンズアレイとしての請求項１から１３までのいずれか一項に記載のレンズアレイの基準面を、第２のレンズアレイに接合することで、レンズアレイ積層体を得るレンズアレイ積層体の製造方法。
　請求項１７に記載のレンズアレイ積層体の製造方法により製造されたレンズアレイ積層体を軸方向に切断して個片化するレンズユニットの製造方法。