[发明专利]成型方法、光学元件制造方法及阵列状光学元件

说明书

技术领域

本发明涉及光学元件成型技术，尤其涉及用能量固化性树脂成型光学元件的成型方法、光学元件制造方法，及由此得到的阵列状光学元件。

背景技术

纯树脂注射成型形成的光学元件，由于材料的物理特性，折射率随温度和湿度的变动而变动，透镜的光学性能容易受环境影响，存在缺点。因此，尽管纯树脂成型品具有高精度的成型转印性，但也只能在有限的环境下发挥高度的光学性能，与用玻璃模造等制法生产的高价玻璃透镜相比，光学性能的环境安定性低劣。

为了解决这个问题，有一种在玻璃板上铸造成型能量固化性树脂制成的晶片规模照相模块透镜(例如参照专利文献1～3)。其中，玻璃板采用例如石英平板，光学面的能量固化性树脂采用紫外线固化性树脂。

专利文献1：特许第3929479号公报

专利文献2：WO2004/027880

专利文献3：WO2005/083789

发明内容

但是，专利文献1至3中记载的成型方法都是铸造成型，所以只能在玻璃板正反面中的一个面上成型光学面。另外，紫外线固化性树脂固化时，是使紫外光从玻璃板侧入射，或用石英等透明的材料研削研磨加工模具，从模具侧照射紫外光。这种成型方法因为是单面成型，所以在两面成型时不仅需要2次工序，像注射成型那样用高压将树脂压入成型模具，并为了提高成型转印性而对树脂施加高压的话，无机材料会因单面高压的挤压而破碎，不能成型。因此，不能实现高精度的形状转印，尤其在厚度差大的透镜形状成型时，由于树脂固化收缩，成型光学面上产生较大的沉陷，成型转印性显著劣化。因此，能够通过上述成型方法维持光学性能的实用的成型光学面形状的厚度差在200μm左右，只能形成极薄的光学面形状，作为光学元件的应用范围极其狭窄。

本发明的目的在于，提供一种高效率的成型方法，成型具有与玻璃光学元件略同等光学性能之环境安定性、廉价的光学元件。

本发明的目的还在于，提供一种采用上述成型方法制作的阵列状光学元件。

本发明的目的还在于，提供一种采用上述成型方法及阵列状光学元件的光学元件制造方法。

本发明涉及的成型方法，其特征在于，包括下述工序：第1工序，在具有光学转印面的一组模具之间，插入用透明无机材料形成的光学部件，然后使所述一组模具进入关闭状态；第2工序，向使所述一组模具进入关闭状态时形成的成型腔内，注射能量固化性树脂，形成光学元件；第3工序，使所述一组模具为打开状态，取出所述光学元件。这里，光学转印面是指模具的光学面。光学部件透明是指至少在被成型的光学元件所使用的光波长范围透过其波长范围的几乎所有的光。例如，如果是在可见光波段使用的光学元件，则透明的范围至少是可见光波段，如果是在红外线波段使用的光学元件，则至少是红外线波段。另外，所谓无机材料，是不包括以碳化氢为主要成分的有机材料、例如树脂材料。能量固化性树脂是指接受热、光或电子线等外部能量而开始固化反应并由此固化的树脂。能量固化性树脂与光学部件相同具有下述性质：至少在被成型的光学元件所使用的光波长范围透过其波长范围的几乎所有的光。另外，光学元件除了光学面平滑的透镜之外，也包括备有衍射和微细构造的透镜和棱镜、相位控制元件、偏振元件等。

上述成型方法是在将光学性能相对环境变动安定的透明无机材料光学部件放入成型腔内之后关模，与能量固化性树脂一体成型，得到光学元件。由此可以缩短能量固化性树脂的光路长，使成型品的光学性能不易受环境变动。另外，通过注射成型，能够简单地实现成型光学面形状的高精度成型转印性、两面光学面的同时成型、两成型光学面的同轴度的确保，能够以高效率成型廉价的光学元件。

根据本发明的具体方式，其特征在于，成型腔是隔着光学部件形成在两侧的。此时，通过隔着光学部件在两侧形成成型腔，注射成型时成型压力是静水压性地施加在光学部件的所有外周上，光学部件上不受压缩应力，可以不使光学部件破裂地用高压成型，能够提高形状转印性。另外，该成型的结果是光学部件被树脂层夹着之构造，在温度变化较大时即使由于光学部件与树脂的线膨胀系数不同而光学部件产生弯曲应力时，因为该应力是在两面发生相互抵消的，所以也能够防止光学部件翘起和破裂。

根据本发明的另一方式，其特征在于，成型腔备有能量固化性树脂的流路槽。此时，通过在成型腔中设流路槽，可以顺畅地将能量固化性树脂导入成型腔内。另外，能够将能量固化性树脂均匀地注入光学部件的各个部分、尤其是浇口反侧的区域。