マイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法
【課題】凹形状のレンズも凸形状のレンズも形成することが可能であり、各レンズの配置位置及び曲面形状をより高精度に形成することが可能であり、ワークの両面にレンズを形成する場合、ワーク両面の一対のレンズの光軸位置をより高精度に合致させることができるマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法を提供する。
【解決手段】直交するＸ軸とＺ軸を含むＸＺ平面に平行にベース部材を保持し、ベース部材と、ＸＺ平面に平行な回転軸を中心として回転する回転工具とを、相対的にＸＺ平面に対して平行に移動させ、ベース部材の表面と、回転工具とを、相対的にＸＺ平面に垂直な方向に沿って近づけて接触させ、回転工具とベース部材との接触点を通るとともにＸＺ平面に垂直なＢ軸を中心として、ベース部材と回転工具との少なくとも一方を、ＸＺ平面において少なくとも１８０°旋回させて個々のレンズまたはレンズ型を形成する。
【解決手段】直交するＸ軸とＺ軸を含むＸＺ平面に平行にベース部材を保持し、ベース部材と、ＸＺ平面に平行な回転軸を中心として回転する回転工具とを、相対的にＸＺ平面に対して平行に移動させ、ベース部材の表面と、回転工具とを、相対的にＸＺ平面に垂直な方向に沿って近づけて接触させ、回転工具とベース部材との接触点を通るとともにＸＺ平面に垂直なＢ軸を中心として、ベース部材と回転工具との少なくとも一方を、ＸＺ平面において少なくとも１８０°旋回させて個々のレンズまたはレンズ型を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数百μｍ〜数ｍｍ程度の間隔にて２次元状に凸レンズまたは凹レンズが配置されたマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタを、より高精度に製造する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、２次元状に配置された半導体レーザ素子を有する面発光レーザから出射された個々のレーザ光を、マイクロレンズアレイで集光して、複数の光ファイバにそれぞれ入力して光通信等に利用している。また、光通信の他にもマイクロレンズアレイが種々の技術に使用されており、従来からマイクロレンズアレイに関する種々の製造方法が提案されている。
例えば特許文献１では、図７（Ａ）に示すように、単結晶シリコン基板９５ａにエッチングを施して複数個の穴を穿設し、接着用の層９５ｂを形成して、各穴にボール状のマイクロレンズＬを配置するマイクロレンズアレイの製造方法が提案されている。
また、特許文献２では、図７（Ｂ）に示すように、ガラス基板９５ｃにエッチングにて多角柱状の樹脂９５ｄを複数形成し、当該樹脂９５ｄを熱軟化させて、多角柱の樹脂をレンズ状に変形させ、そのレンズ状の樹脂とガラス基板の一部とをエッチングにて除去するマイクロレンズアレイの製造方法が提案されている。
また、特許文献３では、図７（Ｃ）に示すように、レンズの光軸Ｚ２に平行な回転軸Ｚ１を有する回転工具９５ｆを用い、回転工具の刃先９５ｒはレンズＬの片側半分の形状であり、切れ刃は回転軸Ｚ１に対して外側に向いている。そして回転軸Ｚ１を中心に回転工具９５ｆを回転させ、凸レンズの光軸Ｚ２を中心に回転工具９５ｆを公転させて、各凸レンズＬを切れ刃の外周部で加工するマイクロレンズアレイの製造方法が提案されている。
また、特許文献４では、図７（Ｄ）に示すように、プラスチック等の材料のワーク９５ｈの所定個所に、集光したレーザ光ＬＳを照射し、照射個所を熱膨張させて凸レンズＬを形成するマイクロレンズアレイの製造方法が提案されている。
また、特許文献５では、図７（Ｅ）に示すように、ワーク９５ｍをワーク回転軸Ｚ３を中心に回転させながら、ワーク９５ｍの所定個所９５ｐに接触するように回転工具９５ｎをワーク回転軸Ｚ３を中心に公転させてマイクロレンズアレイ型を製造する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平７−１３４２０２号公報
【特許文献２】特開平８−１６６５０２号公報
【特許文献３】特開２０００−０５２２１７号公報
【特許文献４】特開２００３−２６６５５３号公報
【特許文献５】特開２００４−１４８４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
面発光レーザから出射された個々のレーザ光をマイクロレンズアレイで集光して、複数の光ファイバにそれぞれ入力するには、各レンズの間隔（各レンズの配置位置）と、各レンズの焦点距離（各レンズの曲面形状）を、非常に高精度にする必要がある。また、場合によっては、ワークの表面と裏面との両面に、対となるレンズを形成しなければならない場合もある。
特許文献１に記載の従来技術では、どの方向でマイクロレンズＬが穴に配置されるか製造工程にて管理できないため、マイクロレンズＬの形状を高い精度で真球にする必要がある。また、接着用の層９５ｂの厚さ、及びマイクロレンズＬを接着する際の押圧力にて各レンズの配置位置が微妙に変化する。このため、各レンズの配置位置と曲面形状を高い精度で製造することは困難である。
また特許文献２に記載の従来技術では、レンズの曲面形状を樹脂の熱軟化に依存させていることと、更にエッチングでレンズの曲面形状を形成するため、レンズ曲面形状を高い精度で製造することは困難である。
また特許文献３に記載の従来技術では、凸形状のレンズを形成することはできるが、凹形状のレンズを形成することはできない。また、ワークの両面にレンズを形成する場合、一旦ワークを取り外して、再度ワークを取り付けなければならず、ワーク両面の一対のレンズの光軸位置を高精度に合致させることは困難である。
また特許文献４に記載の従来技術では、ワークをレーザ光で加熱してワークを熱膨張させてレンズ曲面を形成するため、レンズ曲面形状を高い精度で製造することは困難であるとともに、凹形状のレンズを形成することができない。また、材質はプラスチック等の樹脂に限定され、ガラス等の材質では困難である。
また特許文献５に記載の従来技術では、凸形状のレンズを形成することができない。また、ワークの両面にレンズを形成する場合、一旦ワークを取り外して、再度ワークを取り付けなければならず、ワーク両面の一対のレンズの光軸位置を高精度に合致させることは困難である。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、凹形状のレンズも凸形状のレンズも形成することが可能であり、各レンズの配置位置及び曲面形状をより高精度に形成することが可能であり、ワークの両面にレンズを形成する場合、ワーク両面の一対のレンズの光軸位置をより高精度に合致させることができるマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりのマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法である。
請求項１に記載のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法は、平板状のベース部材の表面に、複数のレンズが形成されたマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法である。
直交するＸ軸とＺ軸を含むＸＺ平面に平行となるようにベース部材を保持し、ベース部材と、ＸＺ平面に平行な回転軸を中心として回転する回転工具とを、相対的にＸＺ平面に対して平行に移動させる。
そしてＸＺ平面に平行なベース部材の表面と、回転工具とを、相対的にＸＺ平面に垂直な方向に沿って近づけて接触させ、回転工具とベース部材との接触点を通るとともにＸＺ平面に垂直なＢ軸を中心として、ベース部材と回転工具との少なくとも一方を、ＸＺ平面において少なくとも１８０°旋回させて、個々のレンズまたはレンズ型を形成する。
【０００５】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりのマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法である。
請求項２に記載のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法では、請求項１に記載のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法であって、回転工具の回転軸に対して垂直方向から見た場合、ベース部材に接触させる回転工具の外周面の形状はベース部材に向かって凸状の曲面に形成されており、当該回転工具を用いて凹状の個々のレンズまたはレンズ型を形成する。
あるいは、回転工具の回転軸に対して垂直方向から見た場合、ベース部材に接触させる回転工具の外周面の形状はベース部材に向かって凹状の曲面に形成されており、当該回転工具を用いて凸状の個々のレンズまたはレンズ型を形成する。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に記載のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法を用いれば、回転工具にてレンズを形成するため、エッチングやレーザ等による形成方法と比べて、非常に高い精度でレンズの曲面形状を形成することができる。また、回転工具とベース部材の表面とを接触させて、更にＢ軸を中心として回転工具とベース部材とを相対的に旋回させるため、複雑な制御を行わなくても、レンズ曲面の形状を高精度に形成することができる。
また、ＸＺ平面に垂直な方向（Ｂ軸）に沿って回転工具とベース部材とを相対的に近づけて接触させるが、例えばベース部材の一側面を保持していれば、回転工具をベース部材の表面から接触させることも可能であるし、回転工具をベース部材の裏面から接触させることも可能である。従って、ベース部材の両面にレンズを形成する場合であっても、ベース部材を一旦取り外して付け直す必要がなく、ベース部材の両面にレンズを形成する場合であっても、ベース部材の両面の一対のレンズの光軸位置を高精度に合致させることができる。
【０００７】
また、請求項２に記載のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法によれば、各マイクロレンズ（またはマイクロレンズ型）が凸形状であっても凹形状であっても適切な位置に、適切な形状のマイクロレンズを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法にて利用する加工装置の例を示している。本加工装置にてマイクロレンズアレイとマイクロレンズアレイ型マスタのいずれも製造することが可能であるが、以下の説明では、（主として）マイクロレンズアレイの製造方法について説明する。
本実施の形態に説明する加工装置は、数［ｎｍ］〜数１０［ｎｍ］の誤差で、レンズあるいはレンズの型等を製作することが可能な超精密加工装置である。この超精密加工装置を用い、更に各レンズを以下に説明する方法で形成することで、各レンズの配置位置及び曲面形状を非常に高い精度で実現している。まず加工装置について説明する。
【０００９】
●［加工装置の例（図１〜図３）］
図１（左側面図）及び図２（平面図）及び図３（斜視図）を用いて、本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法に用いる加工装置における各移動手段及び各旋回手段等の配設位置を説明する。ここで、図１（Ａ）は加工装置の左側面図を示しており、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図（Ｙ軸移動手段３０の断面図）を示している。また、図２（Ａ）は加工装置の平面図を示しており、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面図（Ｚ軸移動手段５０の断面図）を示している。
【００１０】
本実施の形態の説明における回転工具Ｔには、回転砥石車を用いている。
ベッド１は、略直方体の形状であり、水平方向（図１（Ａ）及び図２（Ａ）中のＸ軸方向、及びＺ軸方向）の上面と、垂直方向（図１（Ａ）及び図２（Ａ）中のＹ軸方向）の側面を有している。ベッド１は略直方体形状の非常にシンプルな形状であるため、各面の精度（水平方向の面の水平度、垂直方向の面の垂直度）を出すことが容易である。このため、配設における位置決め及び位置調整が重要な各部品等を高精度に配置及び位置調節することができる。これにより、加工精度をより向上させることができる。
【００１１】
ベッド１の上面には、ワークＷ（ベース部材に相当する）と回転工具Ｔとを相対的に水平方向（この場合、図１〜図３中のＸ軸方向）に移動可能な、リニアモータ６０ｃによってＸ軸方向に往復動するＸ軸移動手段６０が配設されている。リニアモータ６０ｃにより、ダイレクトに直線移動させることができ、バックラッシュもほとんど発生しないため、誤差をより小さくすることができる。
Ｘ軸移動手段６０の上面には、ワークＷと回転工具Ｔとを相対的に、Ｘ軸と直交する水平方向（この場合、図１〜図３中のＺ軸方向）に移動可能な、リニアモータ５０ｃによってＺ軸方向に往復動するＺ軸移動手段５０が配設されている。
【００１２】
Ｚ軸移動手段５０の先端には、水平方向（この場合、図１（Ａ）及び図２（Ａ）中のＺ軸方向）を軸としてワークＷと回転工具Ｔとを相対的に旋回（回転）可能な、水平方向（この場合、Ｚ軸方向）のＣ軸駆動軸線（Ｃ軸）を軸とするＣ軸駆動手段４０が配設されている。図１（Ａ）及び図２（Ａ）の例の場合、Ｃ軸駆動手段４０は、ワークＷを保持し、ワークＷをＣ軸まわりに回転させることができる。
なお、本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法においては、ワークＷの両面に対となるレンズを形成しない場合は、ワークＷをＣ軸まわりに回転させなくても良いため、Ｃ軸駆動手段４０は省略してもよい。
【００１３】
ベッド１の側面には、ワークＷと回転工具Ｔとを相対的に垂直方向（この場合、図１〜図３中のＹ軸方向）に移動可能な、リニアモータ３０ｃによってＹ軸方向に往復動するＹ軸移動手段３０が配設されている。
なお、Ｙ軸移動手段３０の下方には、回転工具Ｔを配設したＢ軸旋回手段２０を搭載している可動体３０ｂを重力とほぼ等しい力でささえるバランスシリンダ８０が設けられている。これにより、Ｙ軸移動手段３０のリニアモータにかかる負荷を低減して誤差をより小さくすることができる。
【００１４】
Ｙ軸移動手段３０の上面には、垂直方向（この場合、図１（Ａ）中のＹ軸方向）を軸としてワークＷと回転工具Ｔとを相対的に旋回可能な、垂直方向（この場合、Ｙ軸方向）のＢ軸旋回軸線（Ｂ軸）を軸とするＢ軸旋回手段２０が配設されている。図２（Ａ）に示すように、Ｂ軸旋回手段２０にはＢ軸旋回テーブル２０ｂが設けられており、このＢ軸旋回テーブル２０ｂがＢ軸まわりに旋回する。図１（Ａ）及び図２（Ａ）及び図３の例の場合、Ｂ軸旋回テーブル２０ｂには、回転工具Ｔを回転駆動する駆動手段１０が固定されている。
Ｂ軸旋回手段２０におけるＢ軸旋回テーブル２０ｂの上面には、回転工具Ｔの先端部分の加工点Ｓ（接触点に相当する）が、Ｂ軸旋回軸線（Ｂ軸）上に位置するように回転工具Ｔが配設されている（図４（Ａ）参照）。このため、Ｂ軸旋回手段２０がどのような角度で旋回しても、回転工具Ｔの加工点Ｓの位置は、ずれることなくＢ軸旋回軸線上（Ｂ軸上）に留まっている。
【００１５】
なお、図３には、ワークＷの被加工点（回転工具Ｔと接触する点）と回転工具Ｔの加工点Ｓ（ワークＷと接触する点）との位置合わせ用の顕微鏡９０と、当該顕微鏡９０での位置確認を補助するためのストロボ９２が図中に記載されている。また、回転工具ＴとＢ軸旋回テーブル２０ｂ（Ｂ軸旋回手段２０により旋回するテーブル）との間には、回転工具Ｔの先端の加工点Ｓの位置を正確にＢ軸上に位置させるための微調整手段１２が設けられている。作業者は、顕微鏡９０にて回転工具Ｔの先端の加工点Ｓの位置がＢ軸上に位置するように、微調整手段１２を操作する（図３の例では、回転工具Ｔを駆動する駆動手段１０の位置を微調整する）。
また、図３には、ベッド１を床面等に対して正確に水平に維持し、かつ床面等からの振動を吸収することができる除振台３も図中に記載されている。
【００１６】
●［回転工具ＴとワークＷの配置位置（図４）］
図４（Ａ）はワークＷ及び回転工具Ｔ周辺の模式図を示している。ここでＸ軸とＺ軸とＹ軸とは互いに直交する方向であり、Ｙ軸及びＢ軸は鉛直方向である。
ワークＷは例えば所定の屈折率を有するガラスを材質とした、平板状の１０［ｍｍ］四方程度のサイズである。なお、ワークＷの材質は、ガラスに限定されず、プラスチック、マイクロレンズアレイ型マスタ用の金属等、種々の材質のものを用いることができる。
【００１７】
次にワークＷと回転工具Ｔとの配置について説明する。
ワークＷはＺ軸移動手段５０の先端に設けられたワーク保持部４２（図１〜図３には図示せず）に、一側面が固定されている。
このように、ワークＷは、直交するＸ軸とＺ軸とを含むＸＺ平面内の任意の位置に制御可能なＸ軸移動手段６０とＺ軸移動手段５０に、ワークＷの表面がＸＺ平面に平行となるようにワーク保持部４２に（ワークＷの側面部が）保持されている（取り付けられている）。
回転工具Ｔは、ＸＺ平面に平行なＭ軸を有し、例えば略円盤状であり、駆動手段１０により円周方向に回転する。また駆動手段１０は、Ｂ軸旋回テーブル２０ｂに固定されている。
Ｂ軸とＹ軸とは平行であり、（ＸＺ平面に垂直な）Ｂ軸の方向から回転工具Ｔの外周面をワークＷに接触させた場合における、回転工具Ｔの外周面におけるワークＷとの接点（加工点Ｓ）が、Ｂ軸（Ｂ軸はＸＺ平面の所定位置に直交する）上に位置するように、回転工具Ｔを配置している。
また図４（Ｂ）には、ワークＷの表面に２次元状に複数のマイクロレンズを形成したマイクロレンズアレイの例を示している。各マイクロレンズの中心間の距離（ΔＸ、ΔＺ）は、例えば約１［ｍｍ］であり、以下に説明する方法にて、ワークＷの所望する個所にマイクロレンズを１個ずつ形成していく。
【００１８】
●［マイクロレンズの形成方法（図５、図６）］
図４（Ａ）に示す状態からワークＷの表面におけるマイクロレンズＬの形成を所望する位置がＢ軸上に位置するように、Ｘ軸移動手段６０とＺ軸移動手段５０にてワークＷをＸＺ平面に平行に移動させ、図５（Ｂ）に示すようにＹ軸移動手段３０にてＹ軸（Ｂ軸）の方向から回転工具Ｔの外周面（加工点Ｓ）をワークＷに接触させる。そしてＢ軸旋回手段２０にてＢ軸を中心としてＢ軸旋回テーブル２０ｂを旋回させて（回転工具Ｔを旋回させて）、回転工具Ｔをひねるように動作させてマイクロレンズＬを形成する。なお、旋回の角度θ（図４（Ａ）参照）は少なくとも１８０°旋回すれば、回転工具Ｔにてレンズ形状（この例では凹状の略部分球面形状）を形成することができる。また、回転する円盤状の回転工具Ｔを用いるため、非常に真球（真球の一部）に近い形状を形成することができる。
図５（Ａ）に、回転工具ＴをＭ軸を通る面で切断した断面図を示す。回転工具Ｔの外周面の断面形状は、図５（Ａ）のＴａに示すように、ワークＷに向かって凸状の円弧が形成されている。
【００１９】
なお、本実施の形態では、ワークＷをＸＺ平面に対して平行移動させたが、回転工具ＴをＸＺ平面に平行に移動させてもよく、ワークＷと回転工具Ｔとが相対的にＸＺ平面に対して平行に移動させることができればよい。
また、本実施の形態では、ワークＷの表面に回転工具Ｔの外周面をＢ軸に沿って近づけて接触させたが、回転工具Ｔの外周面（加工点Ｓ）にワークＷの表面をＢ軸に沿って近づけてもよく、ワークＷの表面と回転工具の外周面とをＢ軸に沿って相対的に近づけて接触させることができればよい。
また、本実施の形態では、Ｂ軸と中心として回転工具Ｔを旋回させたが、Ｂ軸を中心としてワークＷを旋回させるようにしてもよく（Ｂ軸旋回テーブル２０ｂにＸ軸移動手段６０とＺ軸移動手段５０とを載置すればよい）、Ｂ軸を中心としてワークＷと回転工具Ｔの少なくとも一方を、ＸＺ平面において少なくとも１８０°旋回させて、相対的に旋回させることができればよい。
【００２０】
また、図４（Ａ）に示す距離ＤＨ（Ｂ軸旋回テーブル２０ｂからＭ軸までの距離）と、距離ＤＬ（駆動手段１０から回転工具Ｔまでの距離）を適切な寸法に設定することで、ワークＷを着脱することなく、Ｃ軸駆動手段４０を１８０°回転させることにより、ワークＷの上側表面と下側表面の双方にマイクロレンズＬを形成することができる（図５（Ｃ）参照）。
ワークＷを着脱することなくワーク表面と裏面に各マイクロレンズを形成することができるため、ワークＷの上側表面に形成したマイクロレンズＬｕの中心Ｐｕを通る光軸と、ワークＷの下側表面に形成したマイクロレンズＬｄの中心Ｐｄを通る光軸とを非常に高い精度（数［ｎｍ］〜数１０［ｎｍ］の誤差）で合致させることができる。
【００２１】
以上の説明では、ワークＷに凹形状のマイクロレンズを形成する方法について説明したが、回転工具Ｔの形状を変更することで、凸形状のマイクロレンズを形成することも可能である。
回転工具Ｔを図６（Ａ）に示す形状の回転工具Ｔに変更する。図６（Ａ）は、回転工具ＴをＭ軸を通る面で切断した断面図を示している。回転工具Ｔの外周面の断面形状は、図６（Ａ）のＴａに示すように、ワークＷに向かって凹状の円弧が形成されている。そして上記と同様の方法でワークＷの表面にマイクロレンズＬを形成すると、凸形状の部分球面のマイクロレンズＬが形成される（図６（Ｂ）参照）。
なお、上記の説明と同様に、図４（Ａ）に示す距離ＤＨと、距離ＤＬを適切な寸法に設定することで、ワークＷを着脱することなく、Ｃ軸駆動手段４０を１８０°回転させることにより、ワークＷの上側表面と下側表面の双方にマイクロレンズＬを形成することができる（図６（Ｃ）参照）。上記の説明と同様に、ワークＷを着脱することなくワーク表面と裏面に各マイクロレンズを形成することができるため、ワークＷの上側表面に形成したマイクロレンズＬｕの中心Ｐｕを通る光軸と、ワークＷの下側表面に形成したマイクロレンズＬｄの中心Ｐｄを通る光軸とを非常に高い精度（数［ｎｍ］〜数１０［ｎｍ］の誤差）で合致させることができる。
【００２２】
以上、本実施の形態の説明にて、図１〜図３に示す加工装置を用いて、図４〜図６に示す方法にてマイクロレンズアレイを形成する製造方法を説明したが、ワークＷをマイクロレンズアレイ型マスタ用の材質に変更すれば、上記に説明した方法にてマイクロレンズアレイ型マスタを製造することができる。
【００２３】
本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法は、本実施の形態で説明した方法等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。また、使用する加工装置は、本実施の形態にて説明した加工装置に限定されるものではない。
また、製造するマイクロレンズアレイは、ワークＷの一方の面のみにマイクロレンズが形成されていてもよいし、ワークＷの両面にマイクロレンズが形成されていてもよい。また、ワークの両面にマイクロレンズを形成する場合、一方の面に凸形状のレンズを形成し、他方の面に凹形状のレンズを形成するようにしてもよい。この場合、一方の面を加工した後、回転工具Ｔの断面形状を凹形状から凸形状に機上で成形し、他方の面を加工すれば、対となるマイクロレンズＬの光軸の位置を非常に高い精度で合致させることができる。
また、回転工具Ｔの断面形状は、図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示す円弧の形状に限定されず、種々の断面形状の回転工具Ｔを用いることで、真球（の一部）の形状に限らず、種々の形状の凸レンズまたは凹レンズ（またはレンズ型）を形成することができる。
また、本実施の形態の説明に用いた数値等は一例であり、この数値等に限定されるものではない。
また、ワークＷの両面にレンズを形成する場合、実施の形態の説明ではワークＷの下側表面にレンズを形成した後、ワークＷをＣ軸を中心に１８０°回転させた（ワークＷの上側表面と下側表面とを逆にさせた）例を説明したが、ワークＷの下側表面にレンズを形成した後、ワークＷを図４（Ａ）に示すＢ軸旋回テーブル２０ｂと回転工具Ｔとの間（距離ＤＨにおける空間の部分）に移動させてワークＷの上側表面にレンズを形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法に用いる加工装置の例を説明する図である。
【図２】本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法に用いる加工装置の例を説明する図である。
【図３】本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法に用いる加工装置の例を説明する図である。
【図４】回転工具ＴをワークＷとの配置位置と、製造されたマイクロレンズアレイの例を説明する図である。
【図５】各マイクロレンズを凹形状に形成する方法を説明する図である。
【図６】各マイクロレンズを凸形状に形成する方法を説明する図である。
【図７】従来のマイクロレンズアレイの製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１ ベッド
１０ 駆動手段
２０ Ｂ軸旋回手段
２０ｂ Ｂ軸旋回テーブル
３０ Ｙ軸移動手段
４０ Ｃ軸駆動手段
５０ Ｚ軸移動手段
６０ Ｘ軸移動手段
Ｗ ワーク（ベース部材）
Ｔ 回転工具
Ｓ 加工点（接触点）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数百μｍ〜数ｍｍ程度の間隔にて２次元状に凸レンズまたは凹レンズが配置されたマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタを、より高精度に製造する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、２次元状に配置された半導体レーザ素子を有する面発光レーザから出射された個々のレーザ光を、マイクロレンズアレイで集光して、複数の光ファイバにそれぞれ入力して光通信等に利用している。また、光通信の他にもマイクロレンズアレイが種々の技術に使用されており、従来からマイクロレンズアレイに関する種々の製造方法が提案されている。
例えば特許文献１では、図７（Ａ）に示すように、単結晶シリコン基板９５ａにエッチングを施して複数個の穴を穿設し、接着用の層９５ｂを形成して、各穴にボール状のマイクロレンズＬを配置するマイクロレンズアレイの製造方法が提案されている。
また、特許文献２では、図７（Ｂ）に示すように、ガラス基板９５ｃにエッチングにて多角柱状の樹脂９５ｄを複数形成し、当該樹脂９５ｄを熱軟化させて、多角柱の樹脂をレンズ状に変形させ、そのレンズ状の樹脂とガラス基板の一部とをエッチングにて除去するマイクロレンズアレイの製造方法が提案されている。
また、特許文献３では、図７（Ｃ）に示すように、レンズの光軸Ｚ２に平行な回転軸Ｚ１を有する回転工具９５ｆを用い、回転工具の刃先９５ｒはレンズＬの片側半分の形状であり、切れ刃は回転軸Ｚ１に対して外側に向いている。そして回転軸Ｚ１を中心に回転工具９５ｆを回転させ、凸レンズの光軸Ｚ２を中心に回転工具９５ｆを公転させて、各凸レンズＬを切れ刃の外周部で加工するマイクロレンズアレイの製造方法が提案されている。
また、特許文献４では、図７（Ｄ）に示すように、プラスチック等の材料のワーク９５ｈの所定個所に、集光したレーザ光ＬＳを照射し、照射個所を熱膨張させて凸レンズＬを形成するマイクロレンズアレイの製造方法が提案されている。
また、特許文献５では、図７（Ｅ）に示すように、ワーク９５ｍをワーク回転軸Ｚ３を中心に回転させながら、ワーク９５ｍの所定個所９５ｐに接触するように回転工具９５ｎをワーク回転軸Ｚ３を中心に公転させてマイクロレンズアレイ型を製造する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平７−１３４２０２号公報
【特許文献２】特開平８−１６６５０２号公報
【特許文献３】特開２０００−０５２２１７号公報
【特許文献４】特開２００３−２６６５５３号公報
【特許文献５】特開２００４−１４８４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
面発光レーザから出射された個々のレーザ光をマイクロレンズアレイで集光して、複数の光ファイバにそれぞれ入力するには、各レンズの間隔（各レンズの配置位置）と、各レンズの焦点距離（各レンズの曲面形状）を、非常に高精度にする必要がある。また、場合によっては、ワークの表面と裏面との両面に、対となるレンズを形成しなければならない場合もある。
特許文献１に記載の従来技術では、どの方向でマイクロレンズＬが穴に配置されるか製造工程にて管理できないため、マイクロレンズＬの形状を高い精度で真球にする必要がある。また、接着用の層９５ｂの厚さ、及びマイクロレンズＬを接着する際の押圧力にて各レンズの配置位置が微妙に変化する。このため、各レンズの配置位置と曲面形状を高い精度で製造することは困難である。
また特許文献２に記載の従来技術では、レンズの曲面形状を樹脂の熱軟化に依存させていることと、更にエッチングでレンズの曲面形状を形成するため、レンズ曲面形状を高い精度で製造することは困難である。
また特許文献３に記載の従来技術では、凸形状のレンズを形成することはできるが、凹形状のレンズを形成することはできない。また、ワークの両面にレンズを形成する場合、一旦ワークを取り外して、再度ワークを取り付けなければならず、ワーク両面の一対のレンズの光軸位置を高精度に合致させることは困難である。
また特許文献４に記載の従来技術では、ワークをレーザ光で加熱してワークを熱膨張させてレンズ曲面を形成するため、レンズ曲面形状を高い精度で製造することは困難であるとともに、凹形状のレンズを形成することができない。また、材質はプラスチック等の樹脂に限定され、ガラス等の材質では困難である。
また特許文献５に記載の従来技術では、凸形状のレンズを形成することができない。また、ワークの両面にレンズを形成する場合、一旦ワークを取り外して、再度ワークを取り付けなければならず、ワーク両面の一対のレンズの光軸位置を高精度に合致させることは困難である。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、凹形状のレンズも凸形状のレンズも形成することが可能であり、各レンズの配置位置及び曲面形状をより高精度に形成することが可能であり、ワークの両面にレンズを形成する場合、ワーク両面の一対のレンズの光軸位置をより高精度に合致させることができるマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりのマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法である。
請求項１に記載のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法は、平板状のベース部材の表面に、複数のレンズが形成されたマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法である。
直交するＸ軸とＺ軸を含むＸＺ平面に平行となるようにベース部材を保持し、ベース部材と、ＸＺ平面に平行な回転軸を中心として回転する回転工具とを、相対的にＸＺ平面に対して平行に移動させる。
そしてＸＺ平面に平行なベース部材の表面と、回転工具とを、相対的にＸＺ平面に垂直な方向に沿って近づけて接触させ、回転工具とベース部材との接触点を通るとともにＸＺ平面に垂直なＢ軸を中心として、ベース部材と回転工具との少なくとも一方を、ＸＺ平面において少なくとも１８０°旋回させて、個々のレンズまたはレンズ型を形成する。
【０００５】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりのマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法である。
請求項２に記載のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法では、請求項１に記載のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法であって、回転工具の回転軸に対して垂直方向から見た場合、ベース部材に接触させる回転工具の外周面の形状はベース部材に向かって凸状の曲面に形成されており、当該回転工具を用いて凹状の個々のレンズまたはレンズ型を形成する。
あるいは、回転工具の回転軸に対して垂直方向から見た場合、ベース部材に接触させる回転工具の外周面の形状はベース部材に向かって凹状の曲面に形成されており、当該回転工具を用いて凸状の個々のレンズまたはレンズ型を形成する。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に記載のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法を用いれば、回転工具にてレンズを形成するため、エッチングやレーザ等による形成方法と比べて、非常に高い精度でレンズの曲面形状を形成することができる。また、回転工具とベース部材の表面とを接触させて、更にＢ軸を中心として回転工具とベース部材とを相対的に旋回させるため、複雑な制御を行わなくても、レンズ曲面の形状を高精度に形成することができる。
また、ＸＺ平面に垂直な方向（Ｂ軸）に沿って回転工具とベース部材とを相対的に近づけて接触させるが、例えばベース部材の一側面を保持していれば、回転工具をベース部材の表面から接触させることも可能であるし、回転工具をベース部材の裏面から接触させることも可能である。従って、ベース部材の両面にレンズを形成する場合であっても、ベース部材を一旦取り外して付け直す必要がなく、ベース部材の両面にレンズを形成する場合であっても、ベース部材の両面の一対のレンズの光軸位置を高精度に合致させることができる。
【０００７】
また、請求項２に記載のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法によれば、各マイクロレンズ（またはマイクロレンズ型）が凸形状であっても凹形状であっても適切な位置に、適切な形状のマイクロレンズを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法にて利用する加工装置の例を示している。本加工装置にてマイクロレンズアレイとマイクロレンズアレイ型マスタのいずれも製造することが可能であるが、以下の説明では、（主として）マイクロレンズアレイの製造方法について説明する。
本実施の形態に説明する加工装置は、数［ｎｍ］〜数１０［ｎｍ］の誤差で、レンズあるいはレンズの型等を製作することが可能な超精密加工装置である。この超精密加工装置を用い、更に各レンズを以下に説明する方法で形成することで、各レンズの配置位置及び曲面形状を非常に高い精度で実現している。まず加工装置について説明する。
【０００９】
●［加工装置の例（図１〜図３）］
図１（左側面図）及び図２（平面図）及び図３（斜視図）を用いて、本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法に用いる加工装置における各移動手段及び各旋回手段等の配設位置を説明する。ここで、図１（Ａ）は加工装置の左側面図を示しており、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ断面図（Ｙ軸移動手段３０の断面図）を示している。また、図２（Ａ）は加工装置の平面図を示しており、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面図（Ｚ軸移動手段５０の断面図）を示している。
【００１０】
本実施の形態の説明における回転工具Ｔには、回転砥石車を用いている。
ベッド１は、略直方体の形状であり、水平方向（図１（Ａ）及び図２（Ａ）中のＸ軸方向、及びＺ軸方向）の上面と、垂直方向（図１（Ａ）及び図２（Ａ）中のＹ軸方向）の側面を有している。ベッド１は略直方体形状の非常にシンプルな形状であるため、各面の精度（水平方向の面の水平度、垂直方向の面の垂直度）を出すことが容易である。このため、配設における位置決め及び位置調整が重要な各部品等を高精度に配置及び位置調節することができる。これにより、加工精度をより向上させることができる。
【００１１】
ベッド１の上面には、ワークＷ（ベース部材に相当する）と回転工具Ｔとを相対的に水平方向（この場合、図１〜図３中のＸ軸方向）に移動可能な、リニアモータ６０ｃによってＸ軸方向に往復動するＸ軸移動手段６０が配設されている。リニアモータ６０ｃにより、ダイレクトに直線移動させることができ、バックラッシュもほとんど発生しないため、誤差をより小さくすることができる。
Ｘ軸移動手段６０の上面には、ワークＷと回転工具Ｔとを相対的に、Ｘ軸と直交する水平方向（この場合、図１〜図３中のＺ軸方向）に移動可能な、リニアモータ５０ｃによってＺ軸方向に往復動するＺ軸移動手段５０が配設されている。
【００１２】
Ｚ軸移動手段５０の先端には、水平方向（この場合、図１（Ａ）及び図２（Ａ）中のＺ軸方向）を軸としてワークＷと回転工具Ｔとを相対的に旋回（回転）可能な、水平方向（この場合、Ｚ軸方向）のＣ軸駆動軸線（Ｃ軸）を軸とするＣ軸駆動手段４０が配設されている。図１（Ａ）及び図２（Ａ）の例の場合、Ｃ軸駆動手段４０は、ワークＷを保持し、ワークＷをＣ軸まわりに回転させることができる。
なお、本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法においては、ワークＷの両面に対となるレンズを形成しない場合は、ワークＷをＣ軸まわりに回転させなくても良いため、Ｃ軸駆動手段４０は省略してもよい。
【００１３】
ベッド１の側面には、ワークＷと回転工具Ｔとを相対的に垂直方向（この場合、図１〜図３中のＹ軸方向）に移動可能な、リニアモータ３０ｃによってＹ軸方向に往復動するＹ軸移動手段３０が配設されている。
なお、Ｙ軸移動手段３０の下方には、回転工具Ｔを配設したＢ軸旋回手段２０を搭載している可動体３０ｂを重力とほぼ等しい力でささえるバランスシリンダ８０が設けられている。これにより、Ｙ軸移動手段３０のリニアモータにかかる負荷を低減して誤差をより小さくすることができる。
【００１４】
Ｙ軸移動手段３０の上面には、垂直方向（この場合、図１（Ａ）中のＹ軸方向）を軸としてワークＷと回転工具Ｔとを相対的に旋回可能な、垂直方向（この場合、Ｙ軸方向）のＢ軸旋回軸線（Ｂ軸）を軸とするＢ軸旋回手段２０が配設されている。図２（Ａ）に示すように、Ｂ軸旋回手段２０にはＢ軸旋回テーブル２０ｂが設けられており、このＢ軸旋回テーブル２０ｂがＢ軸まわりに旋回する。図１（Ａ）及び図２（Ａ）及び図３の例の場合、Ｂ軸旋回テーブル２０ｂには、回転工具Ｔを回転駆動する駆動手段１０が固定されている。
Ｂ軸旋回手段２０におけるＢ軸旋回テーブル２０ｂの上面には、回転工具Ｔの先端部分の加工点Ｓ（接触点に相当する）が、Ｂ軸旋回軸線（Ｂ軸）上に位置するように回転工具Ｔが配設されている（図４（Ａ）参照）。このため、Ｂ軸旋回手段２０がどのような角度で旋回しても、回転工具Ｔの加工点Ｓの位置は、ずれることなくＢ軸旋回軸線上（Ｂ軸上）に留まっている。
【００１５】
なお、図３には、ワークＷの被加工点（回転工具Ｔと接触する点）と回転工具Ｔの加工点Ｓ（ワークＷと接触する点）との位置合わせ用の顕微鏡９０と、当該顕微鏡９０での位置確認を補助するためのストロボ９２が図中に記載されている。また、回転工具ＴとＢ軸旋回テーブル２０ｂ（Ｂ軸旋回手段２０により旋回するテーブル）との間には、回転工具Ｔの先端の加工点Ｓの位置を正確にＢ軸上に位置させるための微調整手段１２が設けられている。作業者は、顕微鏡９０にて回転工具Ｔの先端の加工点Ｓの位置がＢ軸上に位置するように、微調整手段１２を操作する（図３の例では、回転工具Ｔを駆動する駆動手段１０の位置を微調整する）。
また、図３には、ベッド１を床面等に対して正確に水平に維持し、かつ床面等からの振動を吸収することができる除振台３も図中に記載されている。
【００１６】
●［回転工具ＴとワークＷの配置位置（図４）］
図４（Ａ）はワークＷ及び回転工具Ｔ周辺の模式図を示している。ここでＸ軸とＺ軸とＹ軸とは互いに直交する方向であり、Ｙ軸及びＢ軸は鉛直方向である。
ワークＷは例えば所定の屈折率を有するガラスを材質とした、平板状の１０［ｍｍ］四方程度のサイズである。なお、ワークＷの材質は、ガラスに限定されず、プラスチック、マイクロレンズアレイ型マスタ用の金属等、種々の材質のものを用いることができる。
【００１７】
次にワークＷと回転工具Ｔとの配置について説明する。
ワークＷはＺ軸移動手段５０の先端に設けられたワーク保持部４２（図１〜図３には図示せず）に、一側面が固定されている。
このように、ワークＷは、直交するＸ軸とＺ軸とを含むＸＺ平面内の任意の位置に制御可能なＸ軸移動手段６０とＺ軸移動手段５０に、ワークＷの表面がＸＺ平面に平行となるようにワーク保持部４２に（ワークＷの側面部が）保持されている（取り付けられている）。
回転工具Ｔは、ＸＺ平面に平行なＭ軸を有し、例えば略円盤状であり、駆動手段１０により円周方向に回転する。また駆動手段１０は、Ｂ軸旋回テーブル２０ｂに固定されている。
Ｂ軸とＹ軸とは平行であり、（ＸＺ平面に垂直な）Ｂ軸の方向から回転工具Ｔの外周面をワークＷに接触させた場合における、回転工具Ｔの外周面におけるワークＷとの接点（加工点Ｓ）が、Ｂ軸（Ｂ軸はＸＺ平面の所定位置に直交する）上に位置するように、回転工具Ｔを配置している。
また図４（Ｂ）には、ワークＷの表面に２次元状に複数のマイクロレンズを形成したマイクロレンズアレイの例を示している。各マイクロレンズの中心間の距離（ΔＸ、ΔＺ）は、例えば約１［ｍｍ］であり、以下に説明する方法にて、ワークＷの所望する個所にマイクロレンズを１個ずつ形成していく。
【００１８】
●［マイクロレンズの形成方法（図５、図６）］
図４（Ａ）に示す状態からワークＷの表面におけるマイクロレンズＬの形成を所望する位置がＢ軸上に位置するように、Ｘ軸移動手段６０とＺ軸移動手段５０にてワークＷをＸＺ平面に平行に移動させ、図５（Ｂ）に示すようにＹ軸移動手段３０にてＹ軸（Ｂ軸）の方向から回転工具Ｔの外周面（加工点Ｓ）をワークＷに接触させる。そしてＢ軸旋回手段２０にてＢ軸を中心としてＢ軸旋回テーブル２０ｂを旋回させて（回転工具Ｔを旋回させて）、回転工具Ｔをひねるように動作させてマイクロレンズＬを形成する。なお、旋回の角度θ（図４（Ａ）参照）は少なくとも１８０°旋回すれば、回転工具Ｔにてレンズ形状（この例では凹状の略部分球面形状）を形成することができる。また、回転する円盤状の回転工具Ｔを用いるため、非常に真球（真球の一部）に近い形状を形成することができる。
図５（Ａ）に、回転工具ＴをＭ軸を通る面で切断した断面図を示す。回転工具Ｔの外周面の断面形状は、図５（Ａ）のＴａに示すように、ワークＷに向かって凸状の円弧が形成されている。
【００１９】
なお、本実施の形態では、ワークＷをＸＺ平面に対して平行移動させたが、回転工具ＴをＸＺ平面に平行に移動させてもよく、ワークＷと回転工具Ｔとが相対的にＸＺ平面に対して平行に移動させることができればよい。
また、本実施の形態では、ワークＷの表面に回転工具Ｔの外周面をＢ軸に沿って近づけて接触させたが、回転工具Ｔの外周面（加工点Ｓ）にワークＷの表面をＢ軸に沿って近づけてもよく、ワークＷの表面と回転工具の外周面とをＢ軸に沿って相対的に近づけて接触させることができればよい。
また、本実施の形態では、Ｂ軸と中心として回転工具Ｔを旋回させたが、Ｂ軸を中心としてワークＷを旋回させるようにしてもよく（Ｂ軸旋回テーブル２０ｂにＸ軸移動手段６０とＺ軸移動手段５０とを載置すればよい）、Ｂ軸を中心としてワークＷと回転工具Ｔの少なくとも一方を、ＸＺ平面において少なくとも１８０°旋回させて、相対的に旋回させることができればよい。
【００２０】
また、図４（Ａ）に示す距離ＤＨ（Ｂ軸旋回テーブル２０ｂからＭ軸までの距離）と、距離ＤＬ（駆動手段１０から回転工具Ｔまでの距離）を適切な寸法に設定することで、ワークＷを着脱することなく、Ｃ軸駆動手段４０を１８０°回転させることにより、ワークＷの上側表面と下側表面の双方にマイクロレンズＬを形成することができる（図５（Ｃ）参照）。
ワークＷを着脱することなくワーク表面と裏面に各マイクロレンズを形成することができるため、ワークＷの上側表面に形成したマイクロレンズＬｕの中心Ｐｕを通る光軸と、ワークＷの下側表面に形成したマイクロレンズＬｄの中心Ｐｄを通る光軸とを非常に高い精度（数［ｎｍ］〜数１０［ｎｍ］の誤差）で合致させることができる。
【００２１】
以上の説明では、ワークＷに凹形状のマイクロレンズを形成する方法について説明したが、回転工具Ｔの形状を変更することで、凸形状のマイクロレンズを形成することも可能である。
回転工具Ｔを図６（Ａ）に示す形状の回転工具Ｔに変更する。図６（Ａ）は、回転工具ＴをＭ軸を通る面で切断した断面図を示している。回転工具Ｔの外周面の断面形状は、図６（Ａ）のＴａに示すように、ワークＷに向かって凹状の円弧が形成されている。そして上記と同様の方法でワークＷの表面にマイクロレンズＬを形成すると、凸形状の部分球面のマイクロレンズＬが形成される（図６（Ｂ）参照）。
なお、上記の説明と同様に、図４（Ａ）に示す距離ＤＨと、距離ＤＬを適切な寸法に設定することで、ワークＷを着脱することなく、Ｃ軸駆動手段４０を１８０°回転させることにより、ワークＷの上側表面と下側表面の双方にマイクロレンズＬを形成することができる（図６（Ｃ）参照）。上記の説明と同様に、ワークＷを着脱することなくワーク表面と裏面に各マイクロレンズを形成することができるため、ワークＷの上側表面に形成したマイクロレンズＬｕの中心Ｐｕを通る光軸と、ワークＷの下側表面に形成したマイクロレンズＬｄの中心Ｐｄを通る光軸とを非常に高い精度（数［ｎｍ］〜数１０［ｎｍ］の誤差）で合致させることができる。
【００２２】
以上、本実施の形態の説明にて、図１〜図３に示す加工装置を用いて、図４〜図６に示す方法にてマイクロレンズアレイを形成する製造方法を説明したが、ワークＷをマイクロレンズアレイ型マスタ用の材質に変更すれば、上記に説明した方法にてマイクロレンズアレイ型マスタを製造することができる。
【００２３】
本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法は、本実施の形態で説明した方法等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。また、使用する加工装置は、本実施の形態にて説明した加工装置に限定されるものではない。
また、製造するマイクロレンズアレイは、ワークＷの一方の面のみにマイクロレンズが形成されていてもよいし、ワークＷの両面にマイクロレンズが形成されていてもよい。また、ワークの両面にマイクロレンズを形成する場合、一方の面に凸形状のレンズを形成し、他方の面に凹形状のレンズを形成するようにしてもよい。この場合、一方の面を加工した後、回転工具Ｔの断面形状を凹形状から凸形状に機上で成形し、他方の面を加工すれば、対となるマイクロレンズＬの光軸の位置を非常に高い精度で合致させることができる。
また、回転工具Ｔの断面形状は、図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示す円弧の形状に限定されず、種々の断面形状の回転工具Ｔを用いることで、真球（の一部）の形状に限らず、種々の形状の凸レンズまたは凹レンズ（またはレンズ型）を形成することができる。
また、本実施の形態の説明に用いた数値等は一例であり、この数値等に限定されるものではない。
また、ワークＷの両面にレンズを形成する場合、実施の形態の説明ではワークＷの下側表面にレンズを形成した後、ワークＷをＣ軸を中心に１８０°回転させた（ワークＷの上側表面と下側表面とを逆にさせた）例を説明したが、ワークＷの下側表面にレンズを形成した後、ワークＷを図４（Ａ）に示すＢ軸旋回テーブル２０ｂと回転工具Ｔとの間（距離ＤＨにおける空間の部分）に移動させてワークＷの上側表面にレンズを形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法に用いる加工装置の例を説明する図である。
【図２】本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法に用いる加工装置の例を説明する図である。
【図３】本発明のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法に用いる加工装置の例を説明する図である。
【図４】回転工具ＴをワークＷとの配置位置と、製造されたマイクロレンズアレイの例を説明する図である。
【図５】各マイクロレンズを凹形状に形成する方法を説明する図である。
【図６】各マイクロレンズを凸形状に形成する方法を説明する図である。
【図７】従来のマイクロレンズアレイの製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１ ベッド
１０ 駆動手段
２０ Ｂ軸旋回手段
２０ｂ Ｂ軸旋回テーブル
３０ Ｙ軸移動手段
４０ Ｃ軸駆動手段
５０ Ｚ軸移動手段
６０ Ｘ軸移動手段
Ｗ ワーク（ベース部材）
Ｔ 回転工具
Ｓ 加工点（接触点）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のベース部材の表面に、複数のレンズが形成されたマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法であって、
直交するＸ軸とＺ軸を含むＸＺ平面に平行となるようにベース部材を保持し、
ベース部材と、ＸＺ平面に平行な回転軸を中心として回転する回転工具とを、相対的にＸＺ平面に対して平行に移動させ、
ＸＺ平面に平行なベース部材の表面と、回転工具とを、相対的にＸＺ平面に垂直な方向に沿って近づけて接触させ、
回転工具とベース部材との接触点を通るとともにＸＺ平面に垂直なＢ軸を中心として、ベース部材と回転工具との少なくとも一方を、ＸＺ平面において少なくとも１８０°旋回させて、個々のレンズまたはレンズ型を形成する、
ことを特徴とするマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法であって、
回転工具の回転軸に対して垂直方向から見た場合、ベース部材に接触させる回転工具の外周面の形状はベース部材に向かって凸状の曲面に形成されており、当該回転工具を用いて凹状の個々のレンズまたはレンズ型を形成する、
あるいは、回転工具の回転軸に対して垂直方向から見た場合、ベース部材に接触させる回転工具の外周面の形状はベース部材に向かって凹状の曲面に形成されており、当該回転工具を用いて凸状の個々のレンズまたはレンズ型を形成する、
ことを特徴とするマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法。
【請求項１】
平板状のベース部材の表面に、複数のレンズが形成されたマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法であって、
直交するＸ軸とＺ軸を含むＸＺ平面に平行となるようにベース部材を保持し、
ベース部材と、ＸＺ平面に平行な回転軸を中心として回転する回転工具とを、相対的にＸＺ平面に対して平行に移動させ、
ＸＺ平面に平行なベース部材の表面と、回転工具とを、相対的にＸＺ平面に垂直な方向に沿って近づけて接触させ、
回転工具とベース部材との接触点を通るとともにＸＺ平面に垂直なＢ軸を中心として、ベース部材と回転工具との少なくとも一方を、ＸＺ平面において少なくとも１８０°旋回させて、個々のレンズまたはレンズ型を形成する、
ことを特徴とするマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法であって、
回転工具の回転軸に対して垂直方向から見た場合、ベース部材に接触させる回転工具の外周面の形状はベース部材に向かって凸状の曲面に形成されており、当該回転工具を用いて凹状の個々のレンズまたはレンズ型を形成する、
あるいは、回転工具の回転軸に対して垂直方向から見た場合、ベース部材に接触させる回転工具の外周面の形状はベース部材に向かって凹状の曲面に形成されており、当該回転工具を用いて凸状の個々のレンズまたはレンズ型を形成する、
ことを特徴とするマイクロレンズアレイまたはマイクロレンズアレイ型マスタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−８４９０９（Ｐ２００６−８４９０９Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２７０９２８（Ｐ２００４−２７０９２８）
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１７日（２００４．９．１７）
【出願人】（０００００３４７０）豊田工機株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
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