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【発明の名称】 マイクロレンズアレイ及びその製造方法並びに光学装置
【発明者】 【氏名】西川 尚男

【氏名】高桑 敦司

【氏名】吉澤 睦美
【要約】 【課題】両方のレンズ面の位置合わせが簡単なマイクロレンズアレイを製造する方法及びその方法により製造されるマイクロレンズアレイ並びに光学装置を提供することにある。

【解決手段】マイクロレンズアレイの製造方法は、第１の光透過性層２６上に第２の光透過性層３６を形成することを含む。第１の光透過性層２６は、複数の凹部２８と各凹部２８の区画面３２とを有し、各凹部２８の内面の少なくとも一部はレンズ面３０である。第２の光透過性層３６を、第１の光透過性層２６の区画面３２を避けて凹部２８に形成する。第２の光透過性層３６の表面を、各凹部２８ごとにレンズ面３８を有するように形成する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 第１の光透過性層上に第２の光透過性層を形成することを含み、前記第１の光透過性層は、複数の凹部と各凹部の区画面とを有し、各凹部の内面の少なくとも一部はレンズ面であり、前記第２の光透過性層を、前記第１の光透過性層の前記区画面を避けて前記凹部に形成し、前記第２の光透過性層の表面を、前記第１の光透過性層の各凹部ごとにレンズ面を有するように形成するマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項２】 請求項１記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層上に光透過性層前駆体を設けて、前記第２の光透過性層を形成するマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項３】 請求項２記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層における前記区画面の表面は、前記光透過性層前駆体に対して親和性の低い材料で形成されてなり、前記区画面が前記光透過性層前駆体をはじくことで、前記光透過性層前駆体の表面を、各凹部ごとに凸面とするマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項４】 請求項３記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記光透過性層前駆体を、インクジェット方式によって、各凹部に前記区画面よりも盛り上がった状態で設けるマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項５】 請求項２から請求項４のいずれかに記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層における前記凹部の前記内面は、前記光透過性層前駆体に対して親和性の低い材料で形成されてなり、前記凹部が前記光透過性層前駆体をはじくことで、前記光透過性層前駆体の表面を、各凹部ごとに凸面とするマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項６】 請求項５記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記光透過性層前駆体を、ゲルの状態で各凹部に設けた後、エネルギーを加えて液状化するマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項７】 請求項６記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記ゲル状の光透過性層前駆体を、スキージによって前記凹部に、前記区画面を超えない高さで設けるマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項８】 請求項１記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層における各凹部に、前記レンズ面を有するレンズ体を入れ込んで前記第２の光透過性層を形成するマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項９】 請求項１から請求項８のいずれかに記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層の各凹部に形成された前記レンズ面は、凹レンズ面であるマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項１０】 請求項１から請求項８のいずれかに記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層の各凹部は、凸レンズ面となる底面と、前記底面から立ち上がる壁面とを有してなるマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項１１】 請求項１から請求項１０のいずれかに記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層の前記レンズ面と、前記第２の光透過性層の前記レンズ面とを、ほぼ等しい幅で形成するマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項１２】 請求項１から請求項１０のいずれかに記載のマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層の前記レンズ面を、前記第２の光透過性層の前記レンズ面よりも小さい幅で形成するマイクロレンズアレイの製造方法。
【請求項１３】 請求項１から請求項１２のいずれかに記載の方法によって製造されたマイクロレンズアレイ。
【請求項１４】 複数の凹部と各凹部の区画面とを有し、各凹部の内面の少なくとも一部はレンズ面である第１の光透過性層と、前記第１の光透過性層の前記区画面を避けて前記凹部に形成されてなる第２の光透過性層と、を有し、前記第２の光透過性層の表面は、前記第１の光透過性層の各凹部ごとにレンズ面を有するように形成されてなるマイクロレンズアレイ。
【請求項１５】 請求項１４記載のマイクロレンズアレイにおいて、前記第１の光透過性層の各凹部に形成された前記レンズ面は、凹レンズ面であるマイクロレンズアレイ。
【請求項１６】 請求項１４記載のマイクロレンズアレイにおいて、前記第１の光透過性層の各凹部は、凸レンズ面となる底面と、前記底面から立ち上がる壁面とを有してなるマイクロレンズアレイ。
【請求項１７】 請求項１４から請求項１６のいずれかに記載のマイクロレンズアレイにおいて、前記第１の光透過性層の前記レンズ面と、前記第２の光透過性層の前記レンズ面とは、ほぼ等しい幅で形成されてなるマイクロレンズアレイ。
【請求項１８】 請求項１４から請求項１６のいずれかに記載のマイクロレンズアレイにおいて、前記第１の光透過性層の前記レンズ面は、前記第２の光透過性層の前記レンズ面よりも小さい幅で形成されてなるマイクロレンズアレイ。
【請求項１９】 請求項１３から請求項１８のいずれかに記載のマイクロレンズアレイを有する光学装置。
【請求項２０】 請求項１９記載の光学装置において、光源をさらに有する光学装置。
【請求項２１】 請求項１９記載の光学装置において、撮像素子をさらに有する光学装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロレンズアレイ及びその製造方法並びに光学装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】これまでに、複数の微小なレンズが並べられて構成されるマイクロレンズアレイが、例えば液晶パネルに適用されてきた。マイクロレンズアレイを適用することで、各レンズによって各画素に入射する光が集光するので、表示画面を明るくすることができる。マイクロレンズアレイの製造方法として、原盤の形状を樹脂に転写してレンズを形成する方法が知られており、この転写法を使って、両面レンズを形成することも知られている。しかしながら、転写法を使って両面レンズを形成すると、一方のレンズ面と他方のレンズ面との位置合わせが難しいという問題があった。
【０００３】本発明は、このような問題点を解決するもので、その目的は、両方のレンズ面の位置合わせが簡単なマイクロレンズアレイを製造する方法及びその方法により製造されるマイクロレンズアレイ並びに光学装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】（１）本発明に係るマイクロレンズアレイの製造方法は、第１の光透過性層上に第２の光透過性層を形成することを含み、前記第１の光透過性層は、複数の凹部と各凹部の区画面とを有し、各凹部の内面の少なくとも一部はレンズ面であり、前記第２の光透過性層を、前記第１の光透過性層の前記区画面を避けて前記凹部に形成し、前記第２の光透過性層の表面を、前記第１の光透過性層の各凹部ごとにレンズ面を有するように形成する。
【０００５】本発明によれば、第２の光透過性層を、第１の光透過性層の区画面を避けて形成するので、第２の光透過性層のレンズ面が、区画面の上方に形成されることがない。したがって、両方のレンズ面の位置合わせを簡単に行うことが出来る。
【０００６】（２）このマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層上に光透過性層前駆体を設けて、前記第２の光透過性層を形成してもよい。
【０００７】（３）このマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層における前記区画面の表面は、前記光透過性層前駆体に対して親和性の低い材料で形成されてなり、前記区画面が前記光透過性層前駆体をはじくことで、前記光透過性層前駆体の表面を、各凹部ごとに凸面としてもよい。
【０００８】これによれば、区画面ではじかれた光透過性層前駆体は、表面が曲面になるので、簡単にレンズ面を形成することができる。
【０００９】（４）このマイクロレンズアレイの製造方法において、前記光透過性層前駆体を、インクジェット方式によって、各凹部に前記区画面よりも盛り上がった状態で設けてもよい。
【００１０】（５）このマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層における前記凹部の前記内面は、前記光透過性層前駆体に対して親和性の低い材料で形成されてなり、前記凹部が前記光透過性層前駆体をはじくことで、前記光透過性層前駆体の表面を、各凹部ごとに凸面としてもよい。
【００１１】これによれば、凹部ではじかれた光透過性層前駆体は、表面が曲面になるので、簡単にレンズ面を形成することができる。
【００１２】（６）このマイクロレンズアレイの製造方法において、前記光透過性層前駆体を、ゲルの状態で各凹部に設けた後、エネルギーを加えて液状化してもよい。
【００１３】（７）このマイクロレンズアレイの製造方法において、前記ゲル状の光透過性層前駆体を、スキージによって前記凹部に、前記区画面を超えない高さで設けてもよい。
【００１４】（８）このマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層における各凹部に、前記レンズ面を有するレンズ体を入れ込んで前記第２の光透過性層を形成してもよい。
【００１５】（９）このマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層の各凹部に形成された前記レンズ面は、凹レンズ面であってもよい。
【００１６】（１０）このマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層の各凹部は、凸レンズ面となる底面と、前記底面から立ち上がる壁面とを有していてもよい。
【００１７】（１１）このマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層の前記レンズ面と、前記第２の光透過性層の前記レンズ面とを、ほぼ等しい幅で形成してもよい。
【００１８】（１２）このマイクロレンズアレイの製造方法において、前記第１の光透過性層の前記レンズ面を、前記第２の光透過性層の前記レンズ面よりも小さい幅で形成してもよい。
【００１９】（１３）本発明に係るマイクロレンズアレイは、上記方法によって製造されてなる。
【００２０】（１４）本発明に係るマイクロレンズアレイは、複数の凹部と各凹部の区画面とを有し、各凹部の内面の少なくとも一部はレンズ面である第１の光透過性層と、前記第１の光透過性層の前記区画面を避けて前記凹部に形成されてなる第２の光透過性層と、を有し、前記第２の光透過性層の表面は、前記第１の光透過性層の各凹部ごとにレンズ面を有するように形成されてなる。
【００２１】本発明によれば、第２の光透過性層は、第１の光透過性層の区画面を避けて形成されるので、第２の光透過性層のレンズ面が、区画面の上方に形成されることがない。したがって、両方のレンズ面は、位置合わせがされたものである。
【００２２】（１５）このマイクロレンズアレイにおいて、前記第１の光透過性層の各凹部に形成された前記レンズ面は、凹レンズ面であってもよい。
【００２３】（１６）このマイクロレンズアレイにおいて、前記第１の光透過性層の各凹部は、凸レンズ面となる底面と、前記底面から立ち上がる壁面とを有していてもよい。
【００２４】（１７）このマイクロレンズアレイにおいて、前記第１の光透過性層の前記レンズ面と、前記第２の光透過性層の前記レンズ面とは、ほぼ等しい幅で形成されていてもよい。
【００２５】（１８）このマイクロレンズアレイにおいて、前記第１の光透過性層の前記レンズ面は、前記第２の光透過性層の前記レンズ面よりも小さい幅で形成されていてもよい。
【００２６】（１９）本発明に係る光学装置は、上記マイクロレンズアレイを有する。
【００２７】（２０）この光学装置は、光源をさらに有していてもよい。
【００２８】（２１）この光学装置は、撮像素子をさらに有していてもよい。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】（第１の実施の形態）図１（Ａ）〜図３（Ｃ）は、本発明を適用した第１の実施の形態に係るマイクロレンズアレイの製造方法を説明する図である。
【００３１】（原盤）図１（Ａ）には、原盤１０が示されている。原盤１０は、第１の光透過性層前駆体２２（図２（Ａ）参照）に凹凸（レンズ面）を転写するために使用される。原盤１０には、複数の凸部１２が形成されている。凸部１２の表面の少なくとも一部（例えば先端部の表面）は、曲面となっている。曲面は、球面、非球面（楕円面、放物面等）、円柱面のいずれであってもよい。凸部１２の曲面部分は、第１の光透過性層２６（図２（Ｃ）参照）に形成されるレンズ面３０の反転形状になっている。隣同士の凸部１２間には平坦領域１４が形成されている。平坦領域１４は、第１の光透過性層２６に区画面３２を形成するためのものである。
【００３２】図１（Ｂ）に示すように、原盤１０（凸部１２が形成された面）には、光透過性層前駆体（第２の光透過性層前駆体）３４（図３（Ａ）参照）に対して親和性の低い材料１６を設ける。例えば、スキージ１８を使用して、凸部１２の高さを超えないように、凸部１２間に材料１６を設ける。
【００３３】材料１６としては、例えば、後述する第１の光透過性層前駆体２２として利用可能な樹脂材料にフッ素元素を含有させたものを用いることができる。フッ素元素を含有させることで、表面自由エネルギーを小さくすることができ、他の材料との親和性を低下させることができる。材料１６へのフッ素元素の含有は、例えば、材料構成分子の一部の水素元素をフッ素元素で置換させることにより行う。
【００３４】材料１６が遮光性材料であれば、第１の光透過性層２６にブラックマトリクスを形成することができる。遮光性材料は、光透過性のない材料であって耐久性があれば種々の材料を適用可能である。例えば、黒色染料あるいは黒色顔料をバインダー樹脂とともに溶剤に溶かしたものを、遮光性材料として用いる。溶剤としては、特にその種類に限定されるものではなく、水あるいは種々の有機溶剤を適用することが可能である。有機溶剤としては、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、メトキシメチルプロピオネート、エトキシエチルプロピオネート、エチルラクテート、エチルピルビネート、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、キシレン、トルエン、ブチルアセテート等のうち一種または複数種の混合溶液を利用することができる。
【００３５】図１（Ｃ）に示すように、材料１６を凸部１２間（例えば平坦領域１４を含む領域）に設けたら、図１（Ｄ）に示すように、材料１６の溶剤を除去する。例えば、溶剤を揮発させる。そして、材料１６の固形分２０を、少なくとも平坦領域１４上に設ける。固形分２０は、凸部１２のレンズ面を形成するための部分（例えば先端部）を避けて残すことが好ましい。そうすることで、第１の光透過性層２６のレンズ面に固形分２０を付着させないようにすることができる。凸部１２におけるレンズ面３０を形成するための部分の表面が、材料１６との親和性が低い性質を有していれば、この部分を避けて固形分２０を残しやすい。
【００３６】（第１の光透過性層）次に、図２（Ａ）に示すように、原盤１０の形状を、光透過性層前駆体（第１の光透過性層前駆体）２２に転写する。第１の光透過性層前駆体２２は、液状あるいは液状化可能な物質であることが好ましい。液状であることで、凸部１２間に、第１の光透過性層前駆体２２を充填することが容易となる。液状の物質としては、エネルギーの付与により硬化可能な物質が利用でき、液状化可能な物質としては、可塑性を有する物質が利用できる。
【００３７】第１の光透過性層前駆体２２は、第１の光透過性層２６を形成した際に、光透過性等の要求される特性を有するものであれば特に限定されるものではないが、樹脂であることが好ましい。樹脂は、エネルギー硬化性を有するもの、あるいは可塑性を有するものが容易に得られ、好適である。
【００３８】エネルギー硬化性を有する樹脂としては、光及び熱の少なくともいずれかー方の付与により硬化可能であることが望ましい。光や熱の利用は、汎用の露光装置、ベイク炉やヒータ等の加熱装置を利用することができ、省設備コスト化を図ることが可能である。エネルギー硬化性を有する樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、ポリイミド系樹脂等が利用できる。特に、アクリル系樹脂は、市販品の様々な前駆体や感光剤（光重合開始剤）を利用することで、光の照射で短時間に硬化するものが容易に得られるため好適である。光硬化性のアクリル系樹脂の基本組成の具体例としては、プレポリマーまたはオリゴマー、モノマー、光重合開始剤があげられる。プレポリマーまたはオリゴマーとしては、例えば、エポキシアクリレート類、ウレタンアクリレート類、ポリエステルアクリレート類、ポリエーテルアクリレート類、スピロアセタール系アクリレート類等のアクリレート類、エポキシメタクリレート類、ウレタンメタクリレート類、ポリエステルメタクリレート類、ポリエーテルメタクリレート類等のメタクリレート類等が利用できる。
【００３９】モノマーとしては、例えば、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、カルビトールアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、１，３−ブタンジオールアクリレート等の単官能性モノマー、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート等の二官能性モノマー、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の多官能性モノマーが利用できる。
【００４０】光重合開始剤としては、例えば、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン等のアセトフェノン類、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、ｐ−イソプロピル−α−ヒドロキシイソブチルフェノン等のブチルフェノン類、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルトリクロロアセトフェノン、α，α−ジクロル−４−フェノキシアセトフェノン等のハロゲン化アセトフェノン類、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ−テトラエチル−４，４−ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、ベンジル、ベンジルジメチルケタール等のベンジル類、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル等のベンゾイン類、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム等のオキシム類、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン等のキサントン類、ミヒラーケトン、ベンジルメチルケタール等のラジカル発生化合物が利用できる。
【００４１】なお、必要に応じて、酸素による硬化阻害を防止する目的でアミン類等の化合物を添加したり、塗布を容易にする目的で溶剤成分を添加してもよい。溶剤成分としては、特に限定されるものではなく、種々の有機溶剤、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシメチルプロピオネート、エトキシエチルプロピオネート、エチルラクテート、エチルピルビネート、メチルアミルケトン等が利用可能である。これらの物質によれば、高精度のエッチングが可能な点で原盤１０の材料として優れているシリコン又は石英からの離型性が良好であるため好適である。
【００４２】可塑性を有する樹脂としては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、ポリメチルメタクリレート系樹脂、アモルファスポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性を有する樹脂を利用できる。このような樹脂を、軟化点温度以上に加熱することにより可塑化させて液状とし、図２（Ａ）に示すように原盤１０に設ける。そして、第１の光透過性層前駆体２２を塗り拡げる工程を行う。例えば、第１の光透過性層前駆体２２を介して、原盤１０と基板２４を密着させることにより、第１の光透過性層前駆体２２を所定領域まで塗り拡げる。
【００４３】基板２４は、第１の光透過性層前駆体２２を塗り拡げるために要求される機能を少なくとも有していればよい。基板２４の一方の面が平坦になっていてもよく、その場合、平坦な面を第１の光透過性層前駆体２２に密着させてもよい。基板２４を第１の光透過性層２２に密着させたまま残すときには、基板２４としては、マイクロレンズアレイとして要求される光透過性等の光学的な物性や、機械的強度等の特性を満足するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、石英やガラス、あるいは、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、アモルファスポリオレフィン等のプラスチック製の基板あるいはフィルムを利用することが可能である。基板２４を後の工程で剥離するのであれば、基板２４には光透過性がなくてもよい。
【００４４】必要に応じて、原盤１０と基板２４とを第１の光透過性層前駆体２２を介して密着させる際に、原盤１０及び基板２４の少なくともいずれか一方を介して第１の光透過性層前駆体２２を加圧しても良い。加圧することで、第１の光透過性層前駆体２２が拡がる時間を短縮できることで作業性が向上し、かつ、第１の光透過性層前駆体２２の原盤１０に形成された凸部１２間への充填が確実となる。
【００４５】図２（Ａ）に示す例では、第１の光透過性層前駆体２２を原盤１０上に載せて、基板２４と原盤１０とを密着させた。その方法に代えて、基板２４に第１の光透過性層前駆体２２を載せてその上に原盤１０を被せることで原盤１０に第１の光透過性層前駆体２２を設け、さらに基板２４及び原盤１０によって第１の光透過性層前駆体２２を塗り拡げてもよい。また、予め原盤１０及び基板２４の両方に第１の光透過性層前駆体２２を設けてもよい。
【００４６】以上の工程を経て、図２（Ｂ）に示すように、原盤１０と基板２４の間に第１の光透過性層前駆体２２からなる層を形成する。そして、第１の光透過性層前駆体２２に応じた固化処理を施す。例えば、光硬化性の樹脂を用いた場合であれば、所定の条件で光を照射する。
【００４７】なお、光硬化性の物質にて第１の光透過性層２６を形成するときには、基板２４及び原盤１０のうち少なくとも一方が、光透過性を有することが必要となる。あるいは、軟化点温度以上に加熱して可塑化させた樹脂を第１の光透過性層前駆体２２として使用する場合には、冷却することにより固化させることができる。
【００４８】次に、図２（Ｃ）に示すように、第１の光透過性層前駆体２２からなる層を原盤１０から剥離する。また、第１の光透過性層前駆体２２からなる層とともに、材料１６（図１（Ｄ）参照）の固形分２０を、原盤１０から剥離する。こうして、第１の光透過性層２６を得ることができる。以下、固形分２０を、第１の光透過性層２６の一部として説明する。
【００４９】第１の光透過性層２６（又は第１の光透過性層前駆体２２）と原盤１０（特に凸部１２）との剥離性は高い（例えば親和性が低いあるいは密着性が低い）ことが好ましい。また、第１の光透過性層２６（又は第１の光透過性層前駆体２２）と材料１６（又はその固形分２０）との剥離性は低い（例えば親和性又は密着性が高い）ことが好ましい。また、原盤１０（特に平坦領域１４）と材料１６（又はその固形分２０）との剥離性は高い（例えば親和性が低いあるいは密着性が低い）ことが好ましい。
【００５０】本実施の形態では、以上の工程で第１の光透過性層２６を形成するが、本発明では、第１の光透過性層の形成方法はこれに限定されるものではない。第１の光透過性層２６は、複数の凹部２８を有する。凹部２８は、上述した凸部１２の反転形状をなす。凹部２８の少なくとも一部（例えば底面）はレンズ面３０である。図２（Ｃ）に示すレンズ面３０は凹面（凹レンズ面）である。レンズ面３０によって形成されるレンズは、球面レンズであってもよいし、非球面レンズ（楕円面、放物面等のレンズ）であってもよいし、円柱レンズであってもよい。
【００５１】複数の凹部２８は、区画面３２によって区画されている。区画面３２は、上述した材料１６の固形分２０で形成されている。例えばそのことを原因として、区画面３２は、光透過性層前駆体（第２の光透過性層前駆体）３４に対して親和性が低くなっている。区画面３２は、平面的にみて、円形であってもよいし、多角形（例えば四角形や八角形）であってもよい。区画面３２がブラックマトリクスとなっていてもよい。
【００５２】（第２の光透過性層）図３（Ａ）に示すように、光透過性層前駆体（第２の光透過性層前駆体）３４を、第１の光透過性層２６上に設ける。詳しくは、凹部２８に第２の光透過性層前駆体３４を設ける。また、区画面３２を避けて、第２の光透過性層前駆体３４を設ける。なお、第２の光透過性層前駆体３４として、上述した第１の光透過性層前駆体２２として選択できる物質を使用することができる。
【００５３】本実施の形態では、区画面３２は、第２の光透過性層３４との親和性が低くなっている。したがって、第２の光透過性層前駆体３４は、区画面３２上に付着しても、そこからはじかれて、凹部２８に入るようになっている。第２の光透過性層前駆体３４は、インクジェット方式によって、それぞれの凹部２８に設けてもよい。その場合、区画面３２からあふれるように、第２の光透過性層前駆体３４を設ける。第２の光透過性層前駆体３４は、区画面３２にはじかれて、凹部２８の領域内で盛り上がるように溜まる。例えば、表面張力によって、第２の光透過性層前駆体３４の表面は、各凹部２８ごとに曲面（凸面）を描く。
【００５４】こうして、図３（Ｂ）に示すように、第１の光透過性層２６上に第２の光透過性層３６を形成することができる。第２の光透過性層３６は、第１の光透過性層２６の区画面３２を避けて、凹部２８に形成されている。また、第２の光透過性層３６の表面は、各凹部２８ごとにレンズ面３８を有する。本実施の形態によれば、第２の光透過性層３６のレンズ面３８が、区画面３２の上方に形成されることがない。したがって、第１及び第２の光透過性層２６，３６のレンズ面３０，３８の位置合わせを簡単に行うことができる。
【００５５】必要であれば、図３（Ｃ）に示すように、第２の光透過性層３６に基板（補強板、保護板又はカバー等）４０を設けてもよい。基板４０は、接着剤４２によって第２の光透過性層３６に接着してもよい。接着剤４２は、第１の光透過性層２６として選択できる物質であってもよい。基板４０は、基板２４として選択できる材料から形成してもよい。第２の光透過性層３６に、プロセス耐性等の必要な強度があれば、基板４０がなくてもよい。こうして、マイクロレンズアレイが得られる。
【００５６】（マイクロレンズアレイ）図３（Ｃ）に示すように、本実施の形態に係るマイクロレンズアレイは、第１の光透過性層２６を有する。第１の光透過性層２６は、光を透過する性質を有していればよく、透明であっても着色されていてもよい。第１の光透過性層２６の光透過率は、０％でなければ１００％でなくてもよい。本実施の形態では、第１の光透過性層２６を構成する材料は樹脂であるが、変形例としてガラスであってもよい。第１の光透過性層２６は、複数の凹部２８と各凹部２８の区画面３２とを有する。凹部２８の内面の少なくとも一部はレンズ面３０である。レンズ面３０は、凹レンズ面である。マイクロレンズアレイは、第２の光透過性層３６を有する。第２の光透過性層３６は、第１の光透過性層２６の区画面３２を避けて、凹部２８に形成されてなる。第２の光透過性層３６の表面は、各凹部２８ごとにレンズ面３８を有する。
【００５７】レンズ面３０，３８は、それぞれ隣同士の媒質との界面でもある。界面としてのレンズ面３０，３８は、反対方向に凸面を向けているので、これによって構成されるレンズは両凸レンズである。なお、レンズ面３０，３８は、ほぼ等しい幅で形成されていてもよい。
【００５８】また、製造方法に上述した方法を適用した場合、マイクロレンズアレイには、その結果として得られる構成が適用される。本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。以下、その他の実施の形態を説明する。
【００５９】（第２の実施の形態）図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、本発明を適用した第２の実施の形態に係るマイクロレンズアレイの製造方法を説明する図である。本実施の形態に係る工程は、第１の実施の形態で図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照して説明した工程の代わりに行うことができる。
【００６０】本実施の形態で用いられる第１の光透過性層５０では、凹部５２の内面が、第２の光透過性層前駆体５６に対して親和性の低い材料で形成されていることが好ましい。この場合、凹部５２で、第２の光透過性層前駆体５６をはじくことで、その表面を、各凹部５２ごとにレンズ面とすることができる。
【００６１】具体的には、図４（Ａ）に示すように、第２の光透過性層前駆体５６を、スキージ１８等を使用して、ゲルの状態で凹部５２に設けてもよい。この場合、第２の光透過性層前駆体５６を、区画面５４を超えないように設ける。その後、第２の光透過性層前駆体５６にエネルギー（リフローによる熱など）を加えて、これを液状化してもよい。液状化された第２の光透過性層前駆体５６は、図４（Ｂ）に示すように、表面張力によってレンズ面となる。第２の光透過性層前駆体５６が硬化して第２の光透過性層となる。
【００６２】本実施の形態でも、第１の実施の形態で説明した効果を達成することができる。また、第１の実施の形態で説明した内容を、本実施の形態に適用することができる。
【００６３】（第３の実施の形態）図５は、本発明を適用した第３の実施の形態に係るマイクロレンズアレイの製造方法を説明する図である。本実施の形態に係る工程は、第１の実施の形態で図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照して説明した工程の代わりに行うことができる。
【００６４】本実施の形態では、第１の光透過性層６０の凹部６２に、レンズ体６４を入れ込む。複数の凹部６２に入れ込まれたレンズ体６４によって、第２の光透過性層が構成される。第２の光透過性層を構成するレンズ体６４は、レンズ面６６を有する。レンズ面６６を、凹部６２とは反対側に配置して、レンズ体６４は凹部６２に入れ込まれる。すなわち、レンズ面６６は、凹部６２から露出して配置される。レンズ体６４における凹部６２内に位置する部分は、凹部６２に嵌るように形成されていてもよいし、凹部６２よりも大きく形成されて変形できるようになっていてもよい。
【００６５】本実施の形態でも、第１の実施の形態で説明した効果を達成することができる。また、第１の実施の形態で説明した内容を、本実施の形態に適用することができる。
【００６６】（第４の実施の形態）図６は、本発明を適用した第４の実施の形態に係るマイクロレンズアレイを説明する図である。本実施の形態では、第１の光透過性層７０に形成された凹部７２の形状が、第１の実施の形態で説明した凹部２８（図３（Ｃ）参照）と異なる。本実施の形態の凹部７２は、凸レンズ面７４となる底面と、この底面から立ち上がる壁面とを有する。なお、凸レンズ面７４は、球面であってもよいし、非球面（楕円面、放物面等）であってもよいし、円柱面であってもよい。
【００６７】本実施の形態によれば、第１の光透過性層７０の凸レンズ面７４と、第２の光透過性層７６におけるレンズ面７８と、で凹凸レンズ（一方の面が凹面で他方の面が凸面のレンズ）が構成される。すなわち、凸レンズ面７４、レンズ面７８は、隣同士の媒質の界面でもあり、凸面を同一方向に向けて配置されている。
【００６８】本実施の形態でも、第１の実施の形態で説明した効果を達成することができる。また、その他の内容については、第１の実施の形態で説明した内容が該当する。
【００６９】（第５の実施の形態）図７は、本発明を適用した第５の実施の形態に係るマイクロレンズアレイを説明する図である。本実施の形態では、第１の光透過性層８０に形成された凹部８２の形状が、第１の実施の形態で説明した凹部２８（図３（Ｃ）参照）と異なる。凹部８２におけるレンズ面８４は、第２の光透過性層９０のレンズ面９４よりも小さい幅で形成されている。なお、レンズ面８４は、球面であってもよいし、非球面（楕円面、放物面等）であってもよいし、円柱面であってもよい。
【００７０】本実施の形態でも、第１の実施の形態で説明した効果を達成することができる。また、その他の内容については、第１の実施の形態で説明した内容が該当する。
【００７１】（第６の実施の形態）図８は、本発明を適用した第６の実施の形態に係る光学装置を説明する図である。この光学装置は、マイクロレンズアレイを備える液晶パネルである。マイクロレンズアレイは、第１及び第２の光透過性層１１０，１２０を有する。第１の光透過性層１１０は、複数の凹部１１２と各凹部１１２の区画面１１４とを有する。凹部１１２の少なくとも一部はレンズ面１１６である。第１の光透過性層１１０における凹部１１２とは反対側面には、基板１１８が設けられている。基板１１８は、液晶パネルの一部である。第２の光透過性層１２０は、各凹部１１２ごとにレンズ面１２６を有するように形成されてなる。また、第２の光透過性層１２０には、第３の光透過性層（この場合は接着層）１２２を介して基板１２４が設けられている。
【００７２】レンズ面１１６，１２６は、第１又は第２の光透過性層１１０，１２０とその外側の媒質との界面であるということもできる。レンズ面１１６，１２６の一方に光が入射し、他方から光が出射する。レンズ面１１６，１２６は、積層されてあるいは重なって位置する。マイクロレンズアレイが、複数の画素によって画像を表示する光学装置に組み込まれるときには、レンズ面１１６，１２６は、各画素（カラー表示の場合にはサブ画素）に対応するように配置される。
【００７３】レンズ面１１６，１２６の曲率中心を通る法線は一致することが好ましい。この法線は光軸となる。一方のレンズ面１２６は、他方のレンズ面１１６よりも緩やかな曲面で形成されている。例えば、レンズ面１１６，１２６が球面レンズであれば、レンズ１２６の曲率半径Ｒ1と、レンズ１１６の曲率半径Ｒ2とは、Ｒ2＜Ｒ1の関係を有する。
【００７４】本実施の形態によれば、光が入射する側のレンズ面１２６は緩やかな曲面で形成されているので、光が入射するときに、光の入射角ｉ（レンズ面１２６の法線と光線とのなす角）が小さくなる。したがって、反射する光の量が少なくなり、多くの光が入射するので、明るさを向上させることができる。一般に、２つの物質の界面に光が入射すると、一部の光は界面で反射する。この反射する光の量は、２つの物質の屈折率差が大きいほど又は光の入射角が大きいほど大きくなることが知られている。
【００７５】本実施の形態では、第２の光透過性層１２０の外側に、第１及び第３の光透過性層１１０，１２２が形成されている。第１、第２及び第３の光透過性層１１０，１２０，１２２の屈折率（例えば真空に対する屈折率として絶対屈折率）ｎ1，ｎ2，ｎ3は、ｎ1＜ｎ2ｎ3＜ｎ2の関係を有する。この関係を有することで、第３の光透過性層１２２から第２の光透過性層１２０に入射する光は、レンズ面１２６の凸面に入射し、レンズ面１２６の法線に近づく方向（光軸に近づく方向）に屈折する。そして、第２の光透過性層１２０から第１の光透過性層１１０に入射する光は、レンズ面１１６の凹面に入射し、レンズ面１１６の法線から離れる方向（光軸に近づく方向）に屈折する。
【００７６】このようなマイクロレンズアレイが液晶パネルに取り付けられている。液晶パネルは、基板１１８と基板（ＴＦＴ基板）１２８とを有する。基板１１８には、ブラックマトリクス１３０、共通電極１３２、配向膜１３４が形成されている。基板１２８には、個別電極１３６、薄膜トランジスタ１３８が設けられており、これらの上に配向膜１４０が形成されている。配向膜１３４，１４０間には、液晶１４２が封入されており、薄膜トランジスタ１３８によって制御される電圧によって、液晶１４２が駆動されるようになっている。
【００７７】マイクロレンズアレイにおいて、緩やかな曲面となったレンズ面１２６が、光の入射方向に対向している。したがって、反射を少なくして多くの光がマイクロレンズアレイに入射し、集光しながら出射する。こうして、多くの光が集光して液晶パネルに入射し、明るい画像を表示することができる。
【００７８】（第７の実施の形態）図９は、本発明を適用した第７の実施の形態に係る光学装置の一例として撮像装置を示す図である。撮像装置は、撮像素子（イメージセンサ）を有する。例えば、２次元イメージセンサであれば、複数の画素のそれぞれに対応して受光部（例えばフォトダイオード）１５０が設けられている。ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の撮像素子であれば、転送部１５２を有し、各画素の受光部１５０からの電荷を高速で転送するようになっている。なお、対応しない画素から受光部１５０に光が入射しないように遮光膜１５４を形成してもよい。カラーの撮像素子には、カラーフィルタ１５８を設ける。
【００７９】この撮像素子に、本発明を適用したマイクロレンズアレイが取り付けられている。マイクロレンズアレイは第１及び第２光透過性層１１０，１２０を有する。詳しくは，第６の実施の形態で説明した。緩やかな曲面のレンズ面１２６に外部からの光が入射するようになっている。本実施の形態によれば、多くの光が集光して受光部１５０に入射するので、鮮明な画像を生成することができる。詳しい作用効果は第６の実施の形態で説明した通りである。
【００８０】（第８の実施の形態）図１０は、本発明を適用した第８の実施の形態に係る光学装置を示す図である。この光学装置は、投射型表示装置（液晶プロジェクター）である。
【００８１】光学装置２００は、光源２０２と、複数の液晶パネル２０４，２０６，２０８を有する。液晶パネル２０４，２０６，２０８は、それぞれ、赤色に対応した（赤色用の）液晶ライトバルブ（液晶光シャッターアレイ）、緑色に対応した（緑色用の）液晶ライトバルブ（液晶光シャッターアレイ）、青色に対応した（青色用の）液晶ライトバルブ（液晶光シャッターアレイ）である。
【００８２】液晶パネル２０４，２０６，２０８には、図示しないマイクロレンズアレイが取り付けられている。マイクロレンズアレイには、いずれかの実施の形態で説明した内容が該当する。
【００８３】光学装置２００は、複数のインテグレータレンズを備えた照明光学系と、複数のダイクロイックミラー等を備えた色分離光学系（導光光学系）と、赤色光のみを反射するダイクロイックミラー面２１０および青色光のみを反射するダイクロイックミラー面２１２が形成されたダイクロイックプリズム（色合成光学系）２１４と、投射レンズ（投射光学系）２１６とを有している。
【００８４】照明光学系は、インテグレータレンズ２１８および２２０を有している。色分離光学系は、ミラー２２２、２２４、２２６、青色光および緑色光を反射する（赤色光のみを透過する）ダイクロイックミラー２２８、緑色光のみを反射するダイクロイックミラー２３０、青色光のみを反射するダイクロイックミラー（または青色光を反射するミラー）２３２、集光レンズ２３４、２３６、２３８、２４０および２４２とを有している。
【００８５】液晶パネル２０４の入射面側（マイクロレンズ基板が位置する面側、すなわちダイクロイックプリズム２１４と反対側）には第１の偏光板（図示せず）が接合され、液晶パネルの出射面側（マイクロレンズ基板と対向する面側、すなわちダイクロイックプリズム２１４側）には第２の偏光板（図示せず）が接合されている。液晶パネル２０６および２０８も、液晶パネル２０４と同様の構成となっている。これら液晶パネル２０４、２０６および２０８は、図示しない駆動回路にそれぞれ接続されている。
【００８６】光学装置２００では、ダイクロイックプリズム２１４と投射レンズ２１６とで、光学ブロック２４４が構成されている。また、この光学ブロック２４４と、ダイクロイックプリズム２１４に対して固定的に設置された液晶パネル２０４、２０６および２０８とで、表示ユニット２４６が構成されている。
【００８７】以下、光学装置２００の作用を説明する。光源２０２から出射された白色光（白色光束）は、インテグレータレンズ２１８および２２０を透過する。この白色光の光強度（輝度分布）は、インテグレータレンズ２１８および２２０により均一にされる。インテグレータレンズ２１８および２２０を透過した白色光は、ミラー２２２で反射し、その反射光のうちの青色光（Ｂ）および緑色光（Ｇ）は、それぞれダイクロイックミラー２２８で反射し、赤色光（Ｒ）は、ダイクロイックミラー２２８を透過する。ダイクロイックミラー２２８を透過した赤色光は、ミラー２２４で反射し、その反射光は、集光レンズ２３４により整形され、赤色用の液晶パネル２０４に入射する。ダイクロイックミラー２２８で反射した青色光および緑色光のうちの緑色光は、ダイクロイックミラー２３０で反射し、青色光は、ダイクロイックミラー２３０を透過する。ダイクロイックミラー２３０で反射した緑色光は、集光レンズ２３６により整形され、緑色用の液晶パネル２０６に入射する。ダイクロイックミラー２３０を透過した青色光は、ダイクロイックミラー（またはミラー）２３２で反射し、その反射光は、ミラー２２６で反射する。青色光は、集光レンズ２３８、２４０および２４２により整形され、青色用の液晶パネル２０８に入射する。
【００８８】このように、光源２０２から出射された白色光は、色分離光学系により、赤色、緑色および青色の三原色に色分離され、それぞれ、対応する液晶パネルに導かれ入射する。この際、液晶パネル２０４が有する液晶パネルの各画素（薄膜トランジスタとこれに接続された画素電極）は、赤色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路（駆動手段）により、スイッチング制御（オン／オフ）、すなわち変調される。同様に、緑色光および青色光は、それぞれ、液晶パネル２０６および２０８に入射し、それぞれの液晶パネルで変調され、これにより緑色用の画像および青色用の画像が形成される。この際、液晶パネル２０６が有する液晶パネルの各画素は、緑色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路によりスイッチング制御され、液晶パネル２０８が有する液晶パネルの各画素は、青色用の画像信号に基づいて作動する駆動回路によりスイッチング制御される。これにより赤色光、緑色光および青色光は、それぞれ、液晶パネル２０４、２０６および２０８で変調され、赤色用の画像、緑色用の画像および青色用の画像がそれぞれ形成される。
【００８９】液晶パネル２０４により形成された赤色用の画像、すなわち液晶パネル２０４からの赤色光は、面２４８からダイクロイックプリズム２１４に入射し、ダイクロイックミラー面２１０で反射し、ダイクロイックミラー面２１２を透過して、出射面２５０から出射する。液晶パネル２０６により形成された緑色用の画像、すなわち液晶パネル２０６からの緑色光は、面２５２からダイクロイックプリズム２１４に入射し、ダイクロイックミラー面２１０および２１２をそれぞれ透過して、出射面２５０から出射する。液晶パネル２０８により形成された青色用の画像、すなわち液晶パネル２０８からの青色光は、面２５６からダイクロイックプリズム２１４に入射し、ダイクロイックミラー面２１２で反射し、ダイクロイックミラー面２１０を透過して、出射面２５０から出射する。
【００９０】このように、液晶パネル２０４、２０６および２０８からの各色の光、すなわち液晶パネル２０４、２０６および２０８により形成された各画像は、ダイクロイックプリズム２１４により合成され、これによりカラーの画像が形成される。この画像は、投射レンズ２１６により、所定の位置に設置されているスクリーン２５４上に投影（拡大投射）される。
【出願人】 【識別番号】０００００２３６９
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
【出願日】 平成１３年３月２３日（２００１．３．２３）
【代理人】 【識別番号】１０００９０４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 一 （外２名）
【公開番号】 特開２００２−２８３３６１（Ｐ２００２−２８３３６１Ａ）
【公開日】 平成１４年１０月３日（２００２．１０．３）
【出願番号】 特願２００１−８５３７７（Ｐ２００１−８５３７７）