CN104115038A - 复合成形透镜及其制造方法、模具以及摄像模块 - Google Patents

复合成形透镜及其制造方法、模具以及摄像模块 Download PDF

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Abstract

本发明提高透镜主体与透镜框之间的接合性。复合成形透镜(10)在被按压成形的透镜主体(14)上一体化有被注塑成形的透镜框(15)。透镜主体(14)具有透镜部(12)和将该透镜部(12)包围的凸缘部(13)。在凸缘部(13)的上表面，8个突条(16)呈放射状地形成。越是在凸缘部(13)的外周侧、突条(16)越高。在凸缘部(13)的外周端面上，在突条(16)的延长位置处形成有凹部(18)。利用该凹部(18)，接合面的扭转耐力得以提升，接合力被强化。

Description

复合成形透镜及其制造方法、模具以及摄像模块
技术领域
本发明涉及通过按压成形和注塑成形而形成的复合成形透镜及其制造方法、模具以及摄像模块。
背景技术
在数码相机、带有相机的便携终端等中，通过拍摄透镜而将被摄体的图像成像于影像传感器。另外，在投影仪中，显示于液晶显示器的图像通过投影透镜而被投影于屏幕。拍摄透镜、投影透镜等光学透镜大多使用一边对预制件(透镜原料)进行加热一边进行按压成形(冲压成形)而成的成形透镜。
成形透镜除了光学性能高之外，还具有不需要研磨等后序处理这样的优点，但与光轴垂直的定位面、供透镜框嵌合的外周端面的形成困难，因此难以提高透镜框或镜筒内的对位、透镜的定心的精度。另外，近年来的成形透镜随着小型化、大口径化进展而处于与外径尺寸相比厚度变薄的趋势。当成形透镜的薄型化进展时，尤其是在凸透镜的情况下，其外周部分变得极薄，透镜框等的安装变得困难，因此安装精度进一步降低。
因此，提出在透镜的外周一体地形成透镜框的方案。例如，在专利文献1中，一边对透镜原料(预制件)进行加热一边利用第一模具与第二模具进行加压来成形光学元件(透镜主体)。此时，光学元件的外周部分从第一模具与第二模具的侧面露出。在第一模具与第二模具的侧面形成有模腔，向该模腔注入熔融了的树脂，注塑成形出光学元件框(透镜框)。由此，在光学元件的外周部分结合光学元件框，从而成形出与光学元件框一体化的光学元件(复合成形透镜)。
另外，在专利文献2中记载有如下的技术方案，使用第一模具和第二模具，一边对玻璃进行加热一边进行按压成形而制作光学透镜(透镜主体)，然后对树脂进行注塑成形而一体成形出框体(透镜框)，从而制造光学元件器件(复合成形透镜)。在该光学元件器件中，为了在光学框体的注塑成形时避免树脂旋入光学透镜的表面，在光学透镜的外周形成有平坦部(凸缘部)。在该平坦部的外周端面密接结合有框体。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公平07-98669号公报
专利文献2：日本特开2007-22905号公报
发明内容
发明要解决的课题
当在按压成形出的透镜主体的外周通过注塑成形来形成透镜框时，产生透镜主体的外周与透镜框之间的接合面的接合性(密接结合性)不足这样的问题。当接合性差时，有时因基于环境温度的变化的膨胀差、向镜筒组装时的扭转等而导致接合面剥离。
本发明的目的在于提供一种使接合面的接合性良好的复合成形透镜及其制造方法、模具以及摄像模块。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，本发明的复合成形透镜在凸缘部的至少单面设有朝向外周呈放射状地延伸的多个突条或槽或这双方。复合成形透镜具备被按压成形而成的透镜主体和被注塑成形而成的透镜框。透镜主体具有透镜部和将该透镜部包围的凸缘部，透镜框以包围凸缘部的方式与透镜主体一体化。
优选地，突条越靠外周侧形成得越高，而且槽越靠外周侧形成得越深，由此在凸缘部的外周端面上且位于突条或槽的延长线上的部分形成凹部或凸部。
优选地，多个突条形成于凸缘部的两面，并且以在上下方向上重叠的方式配置。
优选地，多个突条按照恒定间距形成于凸缘部的单面，槽按照恒定间距形成于凸缘部的另一单面，并且突条与槽以上下不重叠的方式错开1/2间距。
优选地，透镜主体只要是能够按压成形的材质即可，玻璃也好、树脂也好，可以自由地选择。另一方面，透镜框通过注塑成形而成形，因此优选由树脂构成。
本发明的复合成形透镜的制造方法包括预制件载置工序、按压成形工序、突条或槽的形成工序、透镜框成形工序，在按压成形出具有透镜部和将该透镜部包围的凸缘部的透镜主体之后，以包围凸缘部的方式注塑成形出透镜框，从而制造出透镜主体与透镜框一体化的复合成形透镜。在预制件载置工序中，在由第一模具和第二模具构成的一对成形模具之间载置透镜原料的预制件。在按压成形工序中，通过缩窄第一模具与第二模具之间的间隔来按压预制件直至预制件的外周部分从透镜框的成形空间内露出为止来成形出透镜主体。在突条或槽的形成工序中，在透镜主体的按压成形期间，在凸缘部的至少单面形成朝向外周呈放射状延伸的多个突条或槽或这双方。在透镜框成形工序中，在保持第一模具及第二模具保持完全封闭的状态下，向透镜框的成形空间内射出熔融了的树脂而成形出透镜框。
本发明的模具在第一模具及第二模具中的至少一方形成有：用于向透镜部的单面转印光学面形状的转印面；用于形成凸缘部的空间；用于在凸缘部的至少单面形成朝向外周呈放射状地延伸的多个突条或槽或这双方的凹部或凸部；成形透镜框的透镜框成形空间。利用该第一模具和第二模具，由透镜原料的预制件按压成形出具有透镜部和将该透镜部包围的凸缘部的透镜主体。向透镜框成形空间内射出熔融了的树脂，与透镜主体一体地形成包围凸缘部的透镜框。
优选地，透镜框成形空间和凹部或凸部形成于第一模具及第二模具这双方。
本发明的摄像模块至少具有一片在凸缘部的至少单面上设有朝向外周呈放射状地延伸的多个突条或槽或这双方的复合成形透镜。
发明效果
根据本发明，由于在包围透镜主体的凸缘部上形成朝向外周呈放射状地延伸的多个突条或槽，因此透镜主体与透镜框之间的结合变得稳固，从而获得良好的接合性。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的复合成形透镜的俯视图。
图2是图1的II-II线剖视图。
图3是通过按压成形而制造出的透镜主体的俯视图。
图4是透镜主体的侧视图。
图5是模具的剖视图。
图6是表示按压成形期间的模具的剖视图。
图7是第一模具的仰视图。
图8是表示对第二实施方式所涉及的复合成形透镜进行成形的模具的剖视图。
图9是第二模具的俯视图。
图10是第二实施方式所涉及的复合成形透镜的后视图。
图11是图10的XI-XI线剖视图。
图12是图10所示的复合成形透镜的透镜主体的侧视图。
图13是第三实施方式所涉及的透镜主体的俯视图。
图14是第三实施方式所涉及的透镜主体的侧视图。
图15是第四实施方式所涉及的透镜主体的俯视图。
图16是图15的XVI-XVI线剖视图。
图17是第四实施方式所涉及的透镜主体的侧视图。
具体实施方式
[第一实施方式]
在图1及图2中，复合成形透镜10具备对透明的预制件进行按压成形(冲压成形)而成的透镜主体14、对透明的预制件进行注塑成形而成透镜框(框体)15。透镜主体14具有透镜部12和将透镜部12包围的凸缘部13。透镜框15由PMMA、PC等树脂注塑成形而成，其与凸缘部13的外周部分牢固地密接结合。需要说明的是，通常使用不透明的树脂。另外，当进行注塑成形时，虽然形成浇口部19，但之后根据需要切除。
在图3及图4中，透镜主体14在凸缘部13的单面上将8个突条16以45°间隔呈放射状地配置。突条16的平面形状呈扁平的半椭圆的形状，横截面呈向上凸出的圆弧或半椭圆形。另外，突条16随着从凸缘部13的中心侧向外周侧行进而变高。凸缘部13被挤压直至其外周部分17向透镜框成形空间25(参照图5)内露出。向该透镜框成形空间25突出的外周部分17成为凸缘部13与透镜框15的接合面。外周部分17的轮廓线在俯视观察下呈大致圆形，在突条16的延长线上形成有凹部18。
由图4可知，从侧面观察的话，外周部分17的端面呈被挤出而鼓起的自由曲面。在突条16的延长线上的位置处，与其他位置相比，按压力弱，因此形成有凹部18。需要说明的是，该凹部18的形状因预制件11的材质(硬度)、露出量而发生变化。
如图5～图7所示，复合成形透镜用模具20由第一模具21和第二模具24这一对模具构成。在上述的第一模具21与第二模具24中内置有用于使预制件11加热/软化的加热器(未图示)。在第一模具21上，向透镜部12的一方的面形成光学面的转印面22、形成凸缘部13的凸缘部形成面23、透镜框成形空间25呈同心圆状地形成。另外，在透镜框成形空间25的外周侧设有射出用于形成透镜框15的光学树脂的浇口29。在凸缘部形成面23上，随着向外周侧行进而变深的8个凹部26形成至透镜框成形空间25为止。凹部26的截面形状为近似于椭圆的一部分的曲面形状。在第二模具24上形成有向透镜部12的另一方的面形成光学面的转印面27。需要说明的是，当在凸缘部13形成槽时，代替凹部26而设有凸部。
接下来，对复合成形透镜10的制造方法进行说明。如图5所示，预制件11载置于第二模具24之上。缩窄第一模具21与第二模具24的间隔，在第一模具21与第二模具24之间对预制件11进行按压。此时，一边利用内置加热器对第一模具21及第二模具24进行加热一边使预制件11软化。如图6所示，对预制件11进行冲压直至预制件11的外周部分向透镜框成形空间25内露出来按压成形出透镜主体14。在该透镜主体14的凸缘部13上，越是靠外周侧、越是变高的多个突条16呈放射状地形成，另外，在外周部分17的外周端面上，与突条16的位置对应地形成向径向凹陷的凹部18。
通过使第一模具21和第二模具24成为完全密接的状态，由预制件11形成透镜主体14，按压成形结束。
接着，在保持第一模具21和第二模具24关闭的状态下，从形成于第一模具21的浇口29向模具内注入树脂，从而对透镜框15进行注塑成形。最后，扩开第一模具21与第二模具24的间隔，将成形加工好的复合成形透镜10从第二模具24取出。
在以上述方式制造出的复合成形透镜10中，凸缘部13的外周部分17成为透镜主体14与透镜框15接合的接合面。外周部分17的外周端面不是单纯的自由曲面，与通过第一模具21的槽26而释放掉的按压力相应地凹陷，由此在自由曲面上的8处位置形成有凹部18。利用该凹部18，接合面的扭转耐力提升，透镜框15相对于透镜主体11的接合力(密接结合力)总体上变强。另外，通过利用多个突条16而凸缘部13的强度也提高。
[第二实施方式]
在图8～图12所示的第二实施方式中，在凸缘部的两面上以使突条重叠的方式形成。需要说明的是，在各附图中，对于与第一实施方式相同的构件标注相同的附图标记。在图8及图9中，模具30由第一模具31和第二模具34构成，浇口39形成于第二模具34。第一模具31除了与浇口39的厚度相应地将下端侧削去之外，其余与第一实施方式的第一模具21相同，且形成有转印面22、凸缘部形成面23、透镜框成形空间25、8个槽26。另外，如图9所示，第二模具34呈与第一实施方式的第一模具24相同的形状，且形成有转印面27、凸缘部形成面33、透镜框成形空间35、8个槽36。通过该模具30，成形出图10所示的复合成形透镜40。
如图10～图12所示，复合成形透镜40具有透镜主体44和透镜框45。透镜主体44具有透镜部12、凸缘部43。在凸缘部43的上表面上，8个突条16以等间隔呈放射状地形成，以与上述的突条16重叠的方式，在凸缘部43的下表面形成有8个突条46。通过形成突条16及突条46，在凸缘部43的外周部分47的端面上，多个凹部48以恒定间距形成。
与第一实施方式相同地，借助多个凹部48来防止因以光轴49为中心旋转的旋转力而导致的剥离，另外通过使外周部分47进入到透镜框45内来防止因向光轴49方向施加的作用力而导致的剥离，从而使透镜框45相对于透镜主体44的接合性提高。
[第三实施方式]
在图13及图14所示的第三实施方式中，在透镜主体51的凸缘部53上，上表面侧的突条16与下表面侧的突条46以错开1/2间距的方式(在旋转了22.5°的位置处)形成。如此一来，在凸缘部53的外周部分57处，在其外周端面交替产生上下错开的凹部58a、58b。因上述的凹部58a、58b而导致外周端面的自由曲面变得更为复杂，因此透镜框相对于透镜主体51的接合力进一步提升。需要说明的是，透镜框由图1及图2予以明确，因此仅对透镜主体51进行图示。
[第四实施方式]
在图15～图17所示的第四实施方式中，透镜主体61在凸缘部63的上表面上将4个突条16与槽66以45°间隔交替形成。如此一来，在从模具露出的外周部分67中，在突条16的延长线上形成有凹部68。另外，在槽66的延长线上形成有凸部69。上述的凹部68及凸部69因预制件11的粘性度、向透镜框成形空间露出的量而导致大小、形状有所不同。因此，成为凹部68、凸部69的变形范围有时不到达外周部分67的外周端面。在该情况下，凸缘部的外周端面的平面形状因不存在凹凸而成为圆。
突条16及槽66的个数并不局限于4个，也可以是任意的个数。另外，也可以将突条16及槽66形成于凸缘部63的两面，在该情况下，可以使突条16与槽66的位置在表背不同，或者也可以设于稍微错开的位置。如此一来，由于在外周部分67的端面上形成的凹部或自由曲面变得更为复杂，因此透镜主体与透镜框的结合力进一步提升。
也可以在凸缘部的单面形成多个槽。另外，也可以在凸缘部的单面形成多个突条，且在相反面形成多个槽。上述突条或槽的截面形状只要是适于按压成形的形状即可，除了圆弧或半椭圆形等曲面之外，也可以是三角形、四边形等。
在各实施方式中，虽然透镜主体呈两凸面形状，但透镜面的形状并不局限于此，也可以是例如凸凹透镜。另外，透镜主体的原料可以根据透镜的目的、用途而适当地选择玻璃或透明的塑料。
本发明的复合成形透镜除了能够应用于数码相机的摄像模块之外，还能够在手机、智能手机、便携式游戏机、PDA(Personal·Digital·Assistants)等移动终端装置的摄像模块中利用。
符号说明：
10、40  复合成形透镜
11  预制件
12  透镜部
13、43、53、63  凸缘部
14、44、51、61  透镜主体
15  透镜框
16、46  突条
17、47、57、67  外周部分
18、48、58a、58b、68  凹部
20、30  复合成形透镜用模具
21、31  第一模具
22、27  转印面
23、33  凸缘部形成面
24、34  第二模具
25、35  透镜框成形空间
26、36  模具的凹部
66  槽
69  凸部

Claims (10)

1.一种复合成形透镜，其具备：透镜主体，其具有透镜部和将该透镜部包围的凸缘部，且被按压成形而成；透镜框，其以包围所述凸缘部的方式被注塑成形而成，且与所述透镜主体一体化，所述复合成形透镜中，
在所述凸缘部的至少单面具有朝向外周呈放射状地延伸的多个突条及槽中的至少一方。
2.根据权利要求1所述的复合成形透镜，其中，所述突条越靠外周侧形成得越高，而且所述槽越靠外周侧形成得越深，由此在所述凸缘部的外周端面上且位于所述突条或槽的延长线上的部分形成凹部或凸部。
3.根据权利要求2所述的复合成形透镜，其中，
所述多个突条形成于凸缘部的两面，并且以在上下方向上重叠的方式按照规定间距配置。
4.根据权利要求2所述的复合成形透镜，其中，
所述多个突条按照恒定间距形成于所述凸缘部的单面，所述槽按照恒定间距形成于所述凸缘部的另一单面，并且所述突条与所述槽以上下不重叠的方式错开1/2间距。
5.一种复合成形透镜用的制造方法，所述复合成形透镜具备：透镜主体，其具有透镜部和将该透镜部包围的凸缘部，且被按压成形而成；透镜框，其以包围所述凸缘部的方式被注塑成形而成，且与所述透镜主体一体化，所述复合成形透镜用的制造方法包括：
将透镜原料的预制件载置于第一模具与第二模具之间的工序；
在所述第一模具与第二模具之间按压所述预制件直至所述预制件的外周部分向所述透镜框的成形空间内露出来按压成形出所述透镜主体的工序；
在所述透镜主体的按压成形期间，在所述凸缘部的至少单面形成朝向外周呈放射状地延伸的多个突条及槽中的至少一方的工序；
不打开所述第一模具及第二模具而向所述透镜框的成形空间内射出熔融了的树脂来成形所述透镜框的工序。
6.根据权利要求5所述的复合成形透镜的制造方法，其中，
所述突条越靠外周侧形成得越高，而且所述槽越靠外周侧形成得越深，由此在所述凸缘部的外周端面上且位于所述突条或槽的延长线上的部分形成凹部或凸部。
7.一种复合成形透镜用模具，其用于在第一模具与第二模具之间按压透镜原料的预制件，且在成形出具有透镜部和将该透镜部包围的凸缘部的透镜主体之后，射出熔融了的树脂而与透镜主体一体地形成包围所述凸缘部的透镜框，所述复合成形透镜用模具中，
所述第一模具及第二模具中的至少一方形成有：
用于向所述透镜部的单面转印光学面形状的转印面；
用于形成所述凸缘部的空间；
用于在所述凸缘部的至少单面形成朝向外周呈放射状地延伸的多个突条及槽中的至少一方的凹部或凸部；
成形所述透镜框的透镜框成形空间。
8.根据权利要求7所述的复合成形透镜用模具，其中，
所述透镜框成形空间形成于所述第一模具及第二模具这双方。
9.根据权利要求8所述的复合成形透镜用模具，其中，
所述凹部或凸部形成于所述第一模具及第二模具这双方。
10.一种摄像模块，其具有至少一片权利要求1至4中任一项所述的复合成形透镜。
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