マイクロレンズ(アレイ)の超精密加工と量産化技術

• ★液晶プロジェクタ／顔認証装置／高速画像処理／ディスプレイ／共焦点顕微鏡★
• ①レンズ製造における重要課題｢屈折率分布の制御・光劣化防止｣その具体的改善例！
• ②生産性・精密成形性に優れた材料とは？
• ③球面形状の高均一化と配列位置の高精度化を達成する技術！
• ④レンズ毎に最適な焦点距離を実現できる作製法とは？
• ⑤高い形状制御性と量産再現性を持った作製法とは？
• ⑥簡易にカラーマイクロレンズアレイや高屈折率マイクロレンズアレイを作製できる～溶液系からのレンズ作製法～
• ⑦回折効率の最適化と最適溝深さを実現する作製法とは？
• ⑧高回折効率を実現する形状と作製手順の具体例！
• ⑨量産化へのキー技術、成形型超精密加工－形状精度と表面粗さの要求をいかに達成するか！
• ⑩結像特性の悪化、偏光光学系により信号を劣化させる｢複屈折｣への対応
　　　　　　

• 伊賀 健一 日本学術振興会 理事 工学院大学 工学博士
• 西澤 紘一 職業能力開発総合大学校 情報工学科 教授 工学博士
• 北村 恭司 オムロン(株) エレクトロニクスコンポーネンツビジネスカンパニー エンジニアリングセンタ 材料技術開発部
• 越 浩志 日本板硝子(株) マイクロオプトカンパニー 開発部 テーマリーダー
• 石井 雄三 日本電信電話(株) NTTマイクロシステムインテグレーション研究所
• 伊藤 嘉則 オムロン(株) セミコンダクタ事業部 P-MLA開発グループ(MJP) 主事
• 横山 正明 大阪大学大学院 工学研究科 物質・生命工学専攻 教授 理学博士
• 長山 智男 大阪大学大学院 工学研究科 物質・生命工学専攻 助手 工学博士
• 櫻井 芳昭 大阪府立産業技術総合研究所 材料技術部 有機材料グループ 主任研究員 工学博士
• 三澤 弘明 徳島大学大学院 工学研究科 エコシステム工学専攻 教授 理学博士
• 塩野 照弘 松下電器産業(株) メディア制御システム開発センター 主任技師 工学博士
• 三船 博庸 (株)リコー 研究開発本部 中央研究所 第一材料デバイス研究センター 課長代理
• 鈴木 浩文 神戸大学 工学部 機械工学科 助教授 工学博士
• 勝木 雅英 東芝機械(株) 精密機器事業部 専任技師長
• 沢田 潔 ファナック(株) 基礎技術研究所 名誉所長 工学博士
• 河合 知彦 ファナック(株) 基礎技術研究所 河合研究室 室長
• 竹内 芳美 大阪大学 工学部 大学院 工学研究科 電子制御機械工学専攻 教授 工学博士
• 大森 整 理化学研究所 中央研究所 素形材工学研究室 主任研究員 工学博士
• 森 伸芳 コニカ(株) オプト＆EMテクノロジーカンパニー オプト事業部 主幹研究員
• 本田 捷夫 千葉大学 工学部 情報画像工学科 教授 工学博士
• 高和 宏行 (有)ユニオプト R＆D 部長
• 坂田 幸寛 (株)ミツトヨ 営業本部 営業技術グループ マネージャー
• 三浦 勝弘 三鷹光器(株) 第一製造課 課長
• 岡田 睦 三鷹光器(株) 営業部 主任
• 武藤 康永 キャノン販売(株) ZYGO営業部 ZYGO販売1課 課長
• 佐藤 敦 キャノン販売(株) ZYGO営業部 ZYGO技術課 課長代理
• 秦 誠一 東京工業大学 精密工学研究所 助手 工学博士
• 及川 正尋 日本板硝子(株) マイクロオプトカンパニー 営業技術部長 工学博士
• 小舘 香椎子 日本女子大学 理学部 数物科学科 教授 工学博士
• 三上 修 東海大学 電子情報学部 コミュニケーション工学科 教授 工学博士
• 川合 英雄 パナソニックモバイルコミュニケーションズ(株) 技術本部 R＆Dセンター 技師
• 武内 喜則 (株)キノテック 理学博士
• 若林 信一 松下電器産業(株) 先端技術研究所 ナノテクニロジー研究所 主任研究員
• 宮下 隆明 (株)リコー 研究開発本部 P＆S戦略室 課長
• 服部 励治 九州大学大学院 システム情報科学研究院 電子デバイス工学部門 助教授 工学博士
• 谷田 純 大阪大学大学院 情報科学研究科 教授 工学博士
• 佐藤 進 秋田大学 工学資源学部 電気電子工学科 教授 工学博士
• 後藤 顕也 東海大学 開発工学部 情報通信工学科 教授 工学博士
• 御厨 健太 横河電機(株) M＆M事業部 BIOセンター 副センター長

＜序論＞

第1章 マイクロレンズ総論

• 1. マイクロレンズとは
• 2. 光ファイバと光ビーム
• 3. 光ファイバからマイクロレンズへ
• 4. マイクロレンズ
• 文献

第2章 材料

第1節 イオン交換を利用したマイクロレンズアレイ

• 1. イオン交換法の原理
• 2. ガラス組成と屈折率分布
• 3. 分布屈折率レンズの色収差
• 4. 銀イオンを使ったイオン交換法
• 5. 平板マイクロレンズ
• 6. まとめ

第2節 マイクロレンズ用材料

• はじめに
• 1. 全体構成
• 2. 課題
• 3. 技術内容
• 3. 概要
• 3.2　耐光性の向上について　
• 3.2.1 耐光性とは
• 3.2.2 光劣化の機構
• 3.2.3 光劣化対策について
• 3.3 高屈折率化について
• 3.4 高耐光性・高屈折率樹脂の開発
• 3.4.1 開発内容
• 3.4.2 特性まとめ
• 4. 特徴
• おわりに
• 文献

第3節 セルフォックレンズ製造技術

• 1. セルフォックレンズ
• 2. 原理
• 3. 製品構成と用途
• 3.1 SML
• 3.2 SLM
• 3.3 PML
• 4. 製造工程
• 4.1 ガラス組成
• 4.2 溶融と成型
• 4.3 イオン交換
• 4.3.1 イオン交換法
• 4.3.2 屈折率分布の改善例
• 5. 今後の方向と課題
• 文献

第3章 マイクロレンズ／マイクロレンズアレイの製作法

第1節 インクジェット方式／ディスペンサ方式による作製技術

• はじめに
• 1. インクジェット方式
• 2. ディスペンサ方式
• 3. マイクロレンズ特性
• 4. 作製例
• 文献

第2節 2Ｐ法によるマイクロレンズアレイ作製法

• はじめに
• 1. プロジェクター用マイクロレンズアレイの構造と応用
• 2. 2P(Photo-Polymer)複製法
• 3. 電鋳金型(スタンパ)作製技術
• まとめ
• 文献

第3節 有機ポリシランを用いたマイクロレンズアレイの作製

• はじめに
• 1. ポリシランの光物性
• 2. UV光照射部と未照射部の撥水性・ぬれ性の差を利用したマイクロレンズの作製
• 2.1 浸漬法
• 2.2 スピンコート法
• 3. ポリシランの膨潤性と電着性を利用したマイクロレンズの作製
• おわりに
• 文献

第4節 フェムト秒レーザー加工のマイクロレンズアレイ作製への応用

• はじめに
• 1. フェムト秒レーザーおよび加工装置
• 2. 種々の材料のフェムト秒レーザー加工
• おわりに
• 文献

第5節 回折型Siマイクロレンズの作製

• はじめに
• 1. 回折型マイクロレンズの設計と特徴
• 2. 素子の回折効率と最適溝深さ
• 3. エッチングプロセスを用いたバイナリ光学素子作製技術
• おわりに
• 文献

第6節 マイクロレンズの実装技術

• はじめに
• 1. 実装の形態
• 1.1 マイクロレンズアレイの実装
• 1.2 単体のマイクロレンズの実装
• 2. 実装の具体例
• 2.1 2枚構成マイクロレンズの構成
• 2.2 実装方法
• おわりに
• 文献

第4章 ML／MLAの量産化技術

第1節 高剛性・超精密加工機によるマイクロガラスレンズ成形型の超精密研削技術

• はじめに
• 1. 転がり案内方式の高剛性・超精密加工機
• 1.1 加工機の備えるべき性能、機能
• 1.2 機械要素と機械構成
• 1.2.1 直動案内
• 1.2.2 スピンドル
• 1.2.3 駆動・制御
• 1.2.4 機械構成
• 1.3 加工環境
• 1.3.1 環境温度
• 1.3.2 外部振動
• 2. マイクロガラスレンズの成形
• 2.1 光通信用マイクロガラスレンズ
• 2.2 ガラスレンズ量産成形の原理
• 2.3 ガラスレンズ成形装置およびシステム
• 2.4 凝固収縮過程における変形補正システム
• 2.5 マイクロガラスレンズ試作成形事例
• 2.5.1 成形条件
• 2.5.2 成形レンズの形状精度
• 3. マイクロ軸対称非球面の研削
• 3.1 マイクロ非球面研削システム
• 3.2 砥石磨耗を考慮に入れた砥石軌跡計算
• 3.3 研削結果
• 4. 軸対称マイクロフレネル形状の研削
• 4.1 フレネル形状の研削法の提案
• 4.2 研削装置およびシステム
• 4.3 試作結果
• 4.4 ガラス成形実験結果
• 5. 非軸対称非球面の研削
• 5.1 円盤状砥石を3次元走査する研削法の原理
• 5.2 研削加工システム
• 5.3 研削実験結果
• 6. マイクロアレイレンズ成形型の加工
• 6.1 シェーパ加工法による非軸対称非球面の切削の原理
• 6.2 工具軌跡の計算
• 6.3 非球面切削装置および切削システム
• 6.4 切削加工実験
• 6.5 マイクロ砥石の3次元走査方によるマイクロレンズ型の研削加工
• おわりに
• 文献

第2節 超精密マイクロ加工による金型加工

• はじめに
• 1. 超精密加工機FANUC ROBOnanoUiA
• 2. マイクロ溝の加工事例
• 3. マイクロ3次元自由形状の加工事例
• おわりに
• 文献

第3節 マイクロ光学素子のELID鏡面研削

• はじめに
• 1. マイクロメカニカルファブリケーション
• 2. ELID(Electrolytic　In-process　Dressing)法
• 3. 超精密加工システム
• 4. マイクロ光学素子のELID鏡面研削
• 5. デスクトップマイクロ加工システムと加工事例
• おわりに
• 文献

第4節 プラスチックマイクロレンズの作製技術

• はじめに
• 1. 光ディスクレンズの発展
• 1.1 マイクロレンズの登場
• 1.2 光ディスクシステムの発展
• 1.3 プラスチックレンズの進化
• 1.3.1 有限共役対物レンズ
• 1.3.2 DVD／CD互換特殊対物レンズ
• 1.3.3 プレスチックコリメーター
• 1.3.4 DVD／CD／CD-R互換回折対物レンズ
• 1.3.5 小径ディスクへの対応
• 2. 非球面プラスチックレンズの大量生産を支える要素技術
• 2.1 光学用樹脂材料の選択
• 2.2 レンズ設計・金型設計
• 2.3 金型加工
• 2.4 形成
• 2.5 コーティング
• 2.6 レンズ性能検査
• おわりに
• 文献

第5章 マイクロレンズレンズ・マイクロレンズレンズアレイの光学特性形状の計測・評価手法と具体的事例

第1節 Micro Lens(ML),Micro Lens Array(MLA)の評価と測定

• はじめに
• 1. 評価・計測対象
• 1.1 MLあるいはMLAのレンズ単体としての評価・計測すべき項目
• 1.2 マイクロレンズアレイ(MLA)としての評価・計測すべき項目
• 1.3 MLの機器・ユニットへの組み込み調整(のために必要な評価・計測すべき)項目
• 1.4 MLAの機器・ユニットへの組み込み調整のために評価・計測すべき項目
• 2. 評価・計測方法
• 2.1 ML・MLA単体の評価・計測法
• 2.2 MLの機器・ユニットへの組み込み調整法
• 3. 光波干渉を用いる波面収差計測法
• 3.1 干渉計測法の分類
• 3.2 高精度位相決定法
• 3.3 干渉法のまとめ
• 4. 非球面光学部品について
• 4.1 光学非球面の分類
• 5. ML,MLAに関連した国際規格(ISO-14880)の進捗状況
• 文献

第2節 マイクロレンズの光学特性の評価法

• はじめに
• 1. レンズ性能の評価
• 1.1 焦点距離測定法
• 1.2 偏心測定
• 1.2.1 反射偏心測定法
• 1.2.2 透過偏心測定法
• 1.3 ＭＴＦ測定法
• 1.4 実用測定システム例
• 2. レンズの内部品質－－複屈折－－の評価法
• 2.1 光ヘテロダイン干渉計による測定法
• 2.2 二段階位相シフト法を用いた複屈折分布測定法
• おわりに
• 文献

第3節 ML／MLA表面の微細さ・形状の測定・評価法

• [1] 触針法による表面形状の計測・評価法
• はじめに
• 1. 触針式形状測定機の特長と性能比較
• 2. ハイブリッド形状測定機の紹介
• 2.1 特徴
• 2.2 評価法
• 3. 今後の動向
• [2] 光触針法による表面形状の計測・評価法
• はじめに
• 1. 計測装置
• 1.1 装置の概要
• 1.2 測定原理
• 2. 形状計測方法
• 3. 形状評価例
• 3.1 MLA金型の評価例
• 3.2 非球面MLAの評価例
• おわりに
• 文献
• [3] 微細表面粗さと微小球体計測・評価法
• はじめに
• 1. 等光路干渉計を用いた走査型白色干渉法のよる微細表面粗さの測定
• 2. MLAの微細表面粗さの測定例
• 3. ﾏｲｹﾙｿﾝ干渉計を用いた位相ｼﾌﾄ干渉法による微小球面の面精度／曲率半径の測定
• 4. 微小球面の面精度／曲率半径の測定例
• おわりに
• 文献

第6章 マイクロレンズアレイとその応用技術

第1節 マイクロレンズアクチュエータ

• 1. 次世代光磁気ディスク用マイクロレンズアクチュエータ
• 2. 駆動原理と構造
• 3. マイクロレンズアクチュエータの設計
• 4. 製作プロセス
• 5. 性能評価
• 5.1 静的な変位特性
• 5.2 周波数特性
• 文献

第2節 光通信用マイクロレンズアレイ

• はじめに
• 1. 平板マイクロレンズ
• 2. パッシブコンポーネントへの応用
• 3. 並列光通信への応用
• おわりに
• 文献

第3節 積層光集積回路

• 1. 光回路の必要性
• 2. 積層光集積回路の原理
• 3. 積層光集積回路の実際
• 4. 並列画像処理への応用
• 文献

第4節 高速光コンプューティングシステム－小型光並列顔認識装置の開発－

• はじめに
• 1. 光並列相関演算
• 2. ハイブリッド顔画像認識システム
• 2.1 前処理
• 2.2 後処理
• 3. 小型光並列相関器(COPaC Ⅱ)
• 3.1 設計
• 3.2 実時間液晶空間光変調器
• 3.3 4チャンネルマルチレベルゾーンプレートアレイ(MLZPA)
• 3.3.1 設計と作製
• 3.3.2 並列演算機能
• 4. システム評価
• 4.1 装置精度評価
• 4.2 入退室ログイン実験
• 5. 超高速認識システムへ向けた検討
• おわりに
• 文献

第5節 昆虫の複眼に学ぶ2枚組みマイクロレンズアレイによる像形成

• はじめに
• 1. モアレ・レンズの概念
• 2. 実験
• 3. 鮮明な像が形成される条件
• 4. マイクロレンズの回転ずれを変化させた場合
• 5. 像形成の1次元シミュレーション
• おわりに
• 文献

第6節 高速並列画像処理

• はじめに
• 1. 高速並列画像処理と高速視覚センサ｢デジタル・スマートピクセル｣
• 2. デジタル・スマートピクセルの構造
• 3. 回折型光学エレメントアレイ
• 4. デジタル・スマートピクセルによる並列処理例
• 5. デジタル・スマートピクセルを用いたデモシステム
• 文献

第7節 光利用効率の向上(液晶プロジェクタ、CCDオンチップレンズ)

• はじめに
• 1. マイクロレンズの応用
• 1.1 光利用効率の向上と計測技術(シャック・ハルトマンセンサ)への応用
• 1.1.1 液晶プロジェクタ
• 1.1.2 CCDオンチップレンズ
• 1.2 計測への応用
• 1.2.1 ｼｬｯｸ-ﾊﾙﾄﾏﾝｾﾝｻ
• 1.2.2 共焦点顕微鏡
• おわりに
• 文献

第8節 マイクロレンズアレイ電気泳動ディスプレイ

• はじめに
• 1. 初期EPD
• 2. MLA-EPD
• 3. 実験
• 3.1 上部レンズ基板の作製
• 3.2 電気泳動実験
• 4. ディスプレイパネル試作
• おわりに
• 文献

第9節 TOMBO(薄型画像入力システム)

• はじめに
• 1. TOMBOアーキテクチャ
• 2. 画像再構成処理
• 3. 試作プロトタイプシステム
• 4. 実験結果
• 5. TOMBOの意義と今後の課題
• おわりに
• 文献

第10節 液晶マイクロレンズ

• はじめに
• 1. 液晶マイクロレンズの動作原理とマイクロレンズの特性
• 2. 液晶マイクロレンズにおける分子配向シミュレーションによる解析
• 3. 液晶マイクロレンズの高機能化と特性の改善
• 3.1 電極分割構造液晶マイクロレンズ
• 3.2 非円形パターン液晶マイクロレンズ
• 3.3 積層構造液晶マイクロレンズ
• 3.3.1 電極積層構造液晶マイクロレンズ
• 3.3.2 2層液晶構造の液晶マイクロレンズ
• 3.4 非対称構造液晶マイクロレンズ
• 3.5 液晶マイクロレンズの応答特性の改善
• 4. その他の液晶マイクロレンズ
• 4.1 紫外線硬化型液晶を用いたマイクロレンズ
• 4.2 絶縁層を挿入した液晶マイクロレンズ
• 4.3 絶縁層を有する曲面電極構造の液晶レンズ
• おわりに
• 文献

第11節 超高速／超高密度光メモリ用マイクロレンズアレイ

• はじめに
• 1. 次世代高密度光メモリ用二次元マイクロレンズアレイ
• 2. 現状の光ディスクと将来の超並列光ヘッド
• 3. 二次元アレイ光ヘッドの概要
• 4. マイクロレンズファブリケーション
• 4.1 マイクロレンズ焦点とプローブ尖端とのアライメント
• 4.2 半導体マイクロレンズの表面形状測定
• 5. 高効率近接場半導体光プローブ
• 6. 近接場プローブのスループット向上
• 7. セルフアライメント技術
• 8. ＶＣＳＥＬアレイへ同軸配置したマイクロレンズアレイのファブリケーションプロセス
• 9. 高効率光プローブの研究
• 10. VCSELの製作
• 11. 時間領域差分(FDTD)法による解析
• 12. VCSELアレイヘッドと半導体プリズムプローブ作製実験
• 13. プローブ作製プロセスと表面プラズモン用金属コート技術
• 14. 受信ヘッドの解析モデル
• 15. 再生特性の解析
• おわりに
• 文献

第12節 共焦点顕微鏡

• はじめに
• 1. 共焦点の原理と特徴
• 2. 構成と動作原理
• 3. 特徴
• 3.1 高速性
• 3.2 マイクロレンズアレイと高いSN比の実現
• 4. 装置の事例
• 5. 3次元計測
• 6. 撮像事例
• 文献