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Gebiet der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren zum Herstellen einer Linseneinheit und ein Verfahren zum Herstellen einer Abbildungsvorrichtung.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Eine Linseneinheit, die durch Licht auf einen Bildsensor ein Bild erzeugt, umfasst eine Linse und ein Tubus, der die Linse hält. Allgemein wird eine Linse durch Schleifen und Polieren oder Formen von Glas oder Harz gebildet. Ein Tubus umfasst mehrere Elemente, die durch Schleifen und Polieren und/oder Formen von Metall oder Harz gebildet sind. Eine Linseneinheit ist so ausgelegt, dass die Linse zusammen mit den mehreren Elementen des Tubus in dem Tubus aufgenommen ist.
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Zum Beispiel offenbart die
japanische Patentanmeldung KOKAI Offenlegung Nr. 2004-066773 , dass eine Linse und ein Tubus durch Einführen der Linse und Formen des Tubus auf den äußeren Umfang der eingeführten Linse integral gebildet sind.
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Jedoch kann dies Veränderungen der erzeugten Linseneinheiten aufgrund von Fehlern bei der Fertigung der Linsen und Fehlern bei der Montage beim Einführen der Linsen verursachen. Eine Verringerung von Fertigungsfehlern und Montagefehlern erfordert eine Genauigkeit bei der Fertigung und der Montage, was dahingehend ein Problem zur Folge hat, dass sich die Kosten erhöhen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Linseneinheit mit geringen Abweichungen der optischen Leistung und geringen Kosten und ein Verfahren zum Herstellen einer Abbildungsvorrichtung bereitzustellen.
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Ein Verfahren zum Herstellen einer Linseneinheit umfasst einen Schichtbildungsschritt zum Bilden einer Schicht durch Umschalten zwischen einem Lichtdurchlässigkeitsmaterial, das für Licht durchlässig ist, und einem Lichtabschirmungsmaterial, das Licht abschirmt; und einen Schichtstapelschritt zum Stapeln von Schichten, die in dem Schichtbildungsschritt gebildet werden, um aus dem Lichtdurchlässigkeitsmaterial eine Linse zu bilden und aus dem Lichtabschirmungsmaterial einen Tubus zu bilden, der die Linse hält.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Verfahren zum Herstellen einer Linseneinheit mit geringen Abweichungen der optischen Leistung und geringen Kosten und ein Verfahren zum Herstellen einer Abbildungsvorrichtung bereitzustellen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines 3D-Druckers gemäß einer Ausführungsform.
- 2 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Schritts zum Bilden eines Teils eines Tubus einer Linseneinheit gemäß einer Ausführungsform.
- 3 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Schritts zum Bilden eines Teils des Tubus und eines Teils einer Linse der Linseneinheit gemäß einer Ausführungsform.
- 4 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Schritts zum Bilden einer Apertur gemäß einer Ausführungsform.
- 5 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Schritts zum Bilden einer gekrümmten Oberfläche der Linse gemäß einer Ausführungsform.
- 6 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Schritts zum Anordnen eines Bildsensors in der Linseneinheit gemäß einer Ausführungsform.
- 7 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels einer Konfiguration des Bildsensors gemäß einer Ausführungsform.
- 8 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Schritts zum Bilden eines Teils eines Tubus und eines Teils einer Linse einer Linseneinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform.
- 9 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Schritts zum Bilden eine Abdeckplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform.
- 10 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels, in dem ein Bildsensor gemäß einer weiteren Ausführungsform auf einer Bühne eines 3D-Druckers angeordnet ist.
- 11 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Schritts zum Bilden eines optischen Kompensationssystems auf der Abdeckplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform.
- 12 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Schritts zum Bilden einer Dichtung auf einem Umfang der Abdeckplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform.
- 13 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Schritts zum Bilden einer nach außen gestellten Öffnung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
- 14 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Schritts zum Bilden das optische Kompensationssystem auf einer gekrümmten Oberfläche der Linse gemäß einer weiteren Ausführungsform.
- 15 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines weiteren Beispiels der Linseneinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform.
- 16 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines weiteren Beispiels der Linseneinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Nachfolgend ist ein Verfahren zum Herstellen eine Linseneinheit und ein Verfahren zum Herstellen einer Abbildungsvorrichtung ausführlich beschrieben.
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In der vorliegenden Ausführungsform werden eine Linse und ein Tubus einer Linseneinheit zur Verwendung in einer Abbildungsvorrichtung durch einen so genannten 3D-Drucker, der einen Festkörper basierend auf dreidimensionalen Daten erzeugt, integral gebildet. Nachfolgend ist ein Tintenstrahl-3D-Drucker als ein Beispiel eines 3D-Druckers, der einen Festkörper durch Abgabe eines flüssigen Harzes, das durch Licht (zum Beispiel ultraviolettes Licht) härtbar ist, und durch Härten dieses Harzes mit ultraviolettem Licht bildet, beschrieben. Jedoch ist ein 3D-Drucker nicht auf diesen Tintenstrahltyp beschränkt. Ein 3D-Drucker kann jedes Modellierungsverfahren anwenden.
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In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt ein 3D-Drucker einen Teil, der einem Tubus (lichtabschirmender Teil) einer Linseneinheit entspricht, aus einem lichtabschirmenden Harzmaterial (Lichtabschirmungsmaterial) und erzeugt einen Teil, der einer Linse (lichtdurchlässiger Teil) der Linseneinheit entspricht, aus einem lichtdurchlässigen Harzmaterial (Lichtdurchlässigkeitsmaterial). Insbesondere ist das Lichtabschirmungsmaterial ein Harzmaterial, das mehr Licht einer Soll-Wellenlänge absorbiert, was von der beabsichtigten Verwendung einer Linseneinheit abhängt, als das Lichtdurchlässigkeitsmaterial. Das heißt, das Lichtdurchlässigkeitsmaterial ist ein Harzmaterial, das weniger Licht einer Soll-Wellenlänge absorbiert, in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung einer Linseneinheit, als das Lichtabschirmungsmaterial.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind dreidimensionale Daten Daten über eine Form in einem dreidimensionalen Raum mit einer Breite, einer Tiefe und einer Höhe. Nachfolgend ist zum Beispiel eine Breitenrichtung ist als eine x-Richtung repräsentiert, eine Tiefenrichtung als eine y-Richtung repräsentiert und eine Höhenrichtung als eine z-Richtung repräsentiert. Ferner umfassen die Daten über die Form Informationen, die das Vorhandensein/Fehlen eines Punkts anzeigen, und Informationen über ein Material. Die Informationen über das Material zeigen zum Beispiel an, ob ein Material ein Lichtabschirmungsmaterial oder ein Lichtdurchlässigkeitsmaterial ist. Die dreidimensionalen Daten können Daten sein, die durch Umwandeln von Daten wie etwa 3D-CAD-Daten oder 3D-CG-Daten in Übereinstimmung mit der Auflösung eines 3D-Druckers gewonnen werden.
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1 ist eine beispielhafte Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels eines 3D-Druckers 1 gemäß einer Ausführungsform. Der 3D-Drucker 1 umfasst ein Druckkopf 2, eine Bühne 3 und einen Positionierungsmechanismus 4.
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Der Druckkopf 2 gibt flüssiges Harz in Form von Tröpfchen ab. Der Druckkopf 2 umfasst eine erste Düse 11, eine zweite Düse 12 und eine Ultraviolett-Lampe 13. Der Druckkopf 2 umfasst einen ersten Tintenraum (nicht gezeigt), der mit dem Lichtabschirmungsmaterial gefüllt ist, und einen zweiten Tintenraum (nicht gezeigt), der mit dem Lichtdurchlässigkeitsmaterial gefüllt ist.
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Eine erste Düse 11 gibt das Lichtabschirmungsmaterial in dem ersten Tintenraum als Tröpfchen ab.
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Eine zweite Düse 12 gibt das Lichtdurchlässigkeitsmaterial in dem zweiten Tintenraum als Tröpfchen ab.
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Eine Ultraviolett-Lampe 13 bestrahlt die von der ersten Düse 11 und der zweiten Düse 12 abgegebene Tröpfchen mit ultraviolettem Licht, so dass die Tröpfchen härten, um eine partielle Konfiguration (als Harzstruktur bezeichnet) eines Festkörpers zu bilden. Die Ultraviolett-Lampe 13 kann ausgelegt sein, um ultraviolettes Licht auszusenden, wenn Tröpfchen von der ersten Düse 11 oder die zweite Düse 12 ausgegeben werden, oder kann ausgelegt sein, um konstant ultraviolettes Licht auszugeben.
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Die Bühne 3 ist ein Element, das von dem Druckkopf 2 ausgegebene Tröpfchen hält. Die Bühne 3 umfasst eine bündig ausgebildete Formfläche.
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Der Positionierungsmechanismus 4 bestimmt durch Bewegen des Druckkopfs 2 eine Auftreffposition von von dem Druckkopf 2 ausgegebenen Tröpfchen. Zum Beispiel stellt der Positionierungsmechanismus 4 eine Auftreffposition von Tröpfchen innerhalb einer Fläche parallel zu der Formfläche der Bühne 3 durch Bewegen des Druckkopfs 2 in der Breitenrichtung (entsprechend der x-Richtung) parallel zu der Formfläche der Bühne 3 und der Tiefenrichtung (entsprechend der y-Richtung) ein. Der Positionierungsmechanismus 4 stellt einen Abstand zwischen der Formfläche der Bühne 3 und dem Druckkopf 2 durch Bewegen des Druckkopfs 2 in die Richtung (entsprechend der z-Richtung) senkrecht zu der Formfläche der Bühne 3 ein.
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Der 3D-Drucker 1 bildet durch Bewegen des Druckkopfs 2 in x-Richtung und y-Richtung mittels des Positionierungsmechanismus 4 unter Abgabe von Tröpfchen von dem Druckkopf 2 auf die Bühne 3 Schichten der Harzstruktur. Insbesondere bewegt der 3D-Drucker 1 den Druckkopf 2 durch den Positionierungsmechanismus 4 zu einer Position, die Koordinaten von dreidimensionalen Daten entspricht. Entsprechend den Daten über die Form der vorgenannten Koordinaten bestimmt der 3D-Drucker 1, ob keine Tröpfchen abgegeben werden sollen, Tröpfchen von der ersten Düse 11 abgegeben werden sollen oder Tröpfchen von der zweiten Düse 12 abgegeben werden sollen. Entsprechend dem Ergebnis dieser Bestimmung betätigt der 3D-Drucker 1 den Druckkopf 2. Das heißt, der 3D-Drucker 1 bildet eine Schicht, indem er die Ausgabe von Tröpfchen zwischen dem Lichtdurchlässigkeitsmaterial und dem Lichtabschirmungsmaterial in Abhängigkeit von den dreidimensionalen Daten umschaltet. Auf diese Weise bildet der 3D-Drucker 1 eine Schicht, die wenigstens entweder einen lichtdurchlässigen Teil, der aus dem Lichtdurchlässigkeitsmaterial gebildet ist, oder einen lichtabschirmender Teil, der aus dem Lichtabschirmungsmaterial gebildet ist, enthält. Der 3D-Drucker 1 bildet eine Harzschicht, indem der Druckkopf 2 durch den Positionierungsmechanismus 4 in z-Richtung bewegt wird, wodurch ein Festkörper mit einer laminierten Struktur gebildet wird, in der die vorgenannten Schichten gestapelt sind.
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Um eine Harzstruktur an einer in z-Richtung von der Formfläche der Bühne 3 beabstandeten Position zu bilden, ist ein Stützelement zum Stützen von Tröpfchen erforderlich. Das Stützelement kann eine Harzstruktur eine Schicht darunter sein oder kann ein beliebiges Objekt sein, das auf der Formfläche der Bühne 3 angeordnet ist. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist ein Basiselement 14 als das Stützelement auf der Formfläche der Bühne 3 angeordnet.
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Zum Beispiel bildet das Basiselement 14 eine zylindrische Form mit einer oberen Oberfläche und einer Bodenoberfläche, und wenigstens die Bodenoberfläche ist bündig ausgebildet. Das Basiselement 14 ist so auf der Bühne 3 angeordnet, dass die Bodenoberfläche des Basiselements 14 der Formfläche der Bühne 3 gegenüberliegt. Das Basiselement 14 ist so ausgebildet, dass es ein gegebenes Intervall zwischen der Bodenoberfläche und der oberen Oberfläche hat. Das heißt, die obere Oberfläche des Basiselements 14 ist in einer gegebenen Höhenposition über der Formfläche der Bühne 3 angeordnet. Die obere Oberfläche des Basiselements 14 kann bündig sein oder kann als eine gekrümmte Oberfläche ausgebildet sein.
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(First Ausführungsform)
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Nachfolgend ist ein bestimmtes Verfahren zum Herstellen einer Linseneinheit 5 gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf die 2 bis 5 beschrieben. Das in jeder der 2 bis 5 gezeigte Beispiel erzeugt die Linseneinheit 5 in axialsymmetrischer Form um die optische Achse der Linse 21. Daher wird die Linseneinheit 5 hergestellt, indem die Position der Kreismitte des Basiselements 14 mit der der optischen Achse der Linse 21 der Linseneinheit 5 in Übereinstimmung gebracht werden. In der fertigen Linseneinheit 5, während sie auf ein Objekt gerichtet ist, ist eine Stelle nahe dem Objekt als eine Vorderseite bezeichnet, wohingegen eine Stelle nahe einem Bild als eine Rückseite bezeichnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Beispiel beschrieben, in dem die Linseneinheit 5 durch Stapeln der Harzstrukturen in bestimmter Reihenfolge von der Rückseite her hergestellt wird.
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2 ist eine beispielhafte Zeichnung, die ein Beispiel eines Schritts zum Bilden eines Teils des Tubus 22 der Linseneinheit 5 aus einem Harzmaterial zeigt. Die folgenden Zeichnungen zeigen den Querschnitt der gebildeten Harzstruktur, wenn ihre Schnittfläche die optische Achse der Linse 21 enthält.
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Der 3D-Drucker 1 erzeugt auf der Bühne 3aus dem Lichtabschirmungsmaterial einen Tubus 22. Zum Beispiel stapelt der 3D-Drucker 1 Schichten eine Harzstruktur unter Verwendung des Lichtabschirmungsmaterials auf der Bühne 3 entlang des Außenumfangs des Basismaterials 14. Der 3D-Drucker 1 stapelt Schichten einer Harzstruktur auf wenigstens die gleiche Höhe wie die obere Oberfläche des Basiselements 14.
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3 ist eine beispielhafte Zeichnung, die ein Beispiel eines Schritts zum Bilden eines Teils des Tubus 22 und eines Teils einer Linse 21 der Linseneinheit 5 aus dem Harzmaterial zeigt.
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Der 3D-Drucker 1 bildet die Linse 21 aus dem Lichtdurchlässigkeitsmaterial auf der oberen Oberfläche des Basismaterials 14, und bildet ferner den Tubus 22 aus dem Lichtabschirmungsmaterial. Insbesondere gibt der 3D-Drucker 1 unter Bewegung des Druckkopfs 2 das Lichtabschirmungsmaterial von der ersten Düse 11 ab, wenn der Druckkopf 2 eine Position auf der Bühne 3 erreicht, bei der der Tubus 22 gebildet wird, und gibt das Lichtdurchlässigkeitsmaterial von der zweiten Düse 12 ab, wenn der Druckkopf 2 eine Position auf der Bühne 3 erreicht, bei der die Linse 21 gebildet wird.
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4 ist an beispielhafte Zeichnung, die ein Beispiel eines Schritts zum Bilden einer Apertur 23.
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Die Apertur 23 ist eine kreisförmige Apertur, die die Lichtmenge begrenzt, die durch die Linse 21 hindurchtritt. Der 3D-Drucker 1 bildet die Apertur 23 innerhalb des Tubus 22 aus dem Lichtabschirmungsmaterial. Zum Beispiel bildet der 3D-Drucker 1 die Apertur 23 aus dem Lichtabschirmungsmaterial auf der Linse 21, die aus dem Lichtdurchlässigkeitsmaterial gebildet ist. Zum Beispiel bildet der 3D-Drucker 1 die Apertur 23 durch Bilden einer Öffnung in einem kreisförmigen Bereich mit der optischen Achse der Linse 21 als die Mitte und Bilden der Harzstruktur aus dem Lichtabschirmungsmaterial in den weiteren Bereichen innerhalb des Tubus 22.
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5 ist eine beispielhafte Zeichnung, die ein Beispiel eines Schritts zum Bilden einer gekrümmten Oberfläche 24 der Linse 21 zeigt.
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Der 3D-Drucker 1 bildet die gekrümmte Oberfläche 24 aus dem Lichtdurchlässigkeitsmaterial auf der Linse 21, die aus dem Lichtdurchlässigkeitsmaterial gebildet ist. Das heißt, der 3D-Drucker 1 stellt eine dem Basiselement 14 der Linse 21 gegenüberliegende Oberfläche auf die gekrümmte Oberfläche 24 mit einer gegebenen Krümmung ein.
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Mit den oben beschriebenen Schritten kann die Linseneinheit 5 hergestellt werden, in der die Linse 21, die aus dem Lichtdurchlässigkeitsmaterial gebildet ist, und der Tubus, der diese Linse 21 hält und aus dem Lichtabschirmungsmaterial ist, integral gebildet sind.
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Nachfolgend ist das Verfahren zum Herstellen einer Abbildungsvorrichtung 6 unter Verwendung der Linseneinheit 5, die durch die oben beschriebenen Schritte erzeugt wird, beschrieben.
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Die 6 und 7 sind beispielhafte Zeichnungen, die jeweils ein Beispiel eines Schritts zum Anordnen eines Bildsensors 31 auf der Linseneinheit 5 darstellen.
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Die Linseneinheit 5 ist verfügbar, nachdem sie von der Bühne 3 getrennt und das Basiselement 14 entfernt ist. Durch die Entfernung des Basiselements 14 erhält die Linseneinheit 5 eine Öffnung 25, die in dem Tubus 22 in einem hinteren Ende der Linseneinheit 5 gebildet ist.
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Der Bildsensor 31 besitzt eine Abbildungsebene, die durch Anordnen mehrerer Pixel gebildet ist, die Licht photoelektrisch umwandeln und Ladungen speichern. Der Bildsensor 31 umfasst zum Beispiel einen CCD (Ladungsgekoppelte Vorrichtung) - Bildsensor, einen CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) - Bildsensor oder einen anderen Bildsensor. Der Bildsensor 31 ist auf einem Substrat 32 gebildet. Das Substrat 32 ist zum Beispiel aus Harz gebildet und in eine Form ähnlich der Öffnung 25 oder größer als die Öffnung 25 geformt.
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Wie es in 7 gezeigt ist, ist das Substrat 32, auf dem der Bildsensor 31 montiert ist, in der Öffnung 25 der Linseneinheit 5 angeordnet. Zum Beispiel ist das Substrat 32 in der Öffnung 25 der Linseneinheit 5 angeordnet, indem Positionen der Mitte der Abbildungsebene des Bildsensors 31 und der optischen Achse der Linse 21 der Linseneinheit 5 zur Übereinstimmung gebracht werden. Auf diese Weise wird auf der Abbildungsebene des Bildsensors 31 durch die Linse 21 der Linseneinheit 5 ein Bild gebildet.
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Mit den oben beschriebenen Schritten kann die Abbildungsvorrichtung 6 mit der Linseneinheit 5 und dem Bildsensor 31, der ein Bild eines Gegenstands, das durch die Linse 21 der Linseneinheit 5 erzeugt wird, in ein elektrisches Signal (Bildsignal) umwandelt, hergestellt werden.
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In der obigen Ausführungsform ist beschrieben, dass nach der Erzeugung der Linseneinheit 5 die Abbildungsvorrichtung 6 durch Anordnen des Substrats 32, auf dem der Bildsensor 31 montiert ist, in der Öffnung 25 der Linseneinheit 5 erzeugt wird. Jedoch ist die obige Ausführungsform nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Der Tubus 22 und die Linse 21 können durch Anordnen statt des vorgenannten Basiselements des Substrats 32, auf dem Bildsensor 31 montiert ist, auf der Bühne 3 gebildet werden. Das heißt, der Bildsensor 31 kann während des Schritts zum Bilden des Tubus 22 und der Linse 21 eingebaut werden.
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Gemäß der obigen Ausführungsform bildet der 3D-Drucker 1 die Linseneinheit 5 durch Integration der Linse 21, die aus dem Lichtdurchlässigkeitsmaterial gebildet ist, mit dem Tubus 22, der diese Linse 21 hält und aus dem Lichtabschirmungsmaterial gebildet ist. Dies beseitigt die Notwendigkeit zum Beispiel der Positionierung zwischen der Linse und dem Tubus, die erforderlich ist, um vorhandene Linseneinheiten herzustellen. Dadurch ist es möglich, Veränderungen und Kosten der Herstellung von Linseneinheiten zu verringern.
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Gemäß der obigen Ausführungsform bildet der 3D-Drucker 1 die Apertur 23 innerhalb des Tubus 22 der Linseneinheit 5 aus der Harzstruktur aus dem Lichtabschirmungsmaterial. Diese Konfiguration beseitigt Begrenzungen der Apertur 23 bezüglich des Montageverfahrens und des Installationsorts, wodurch die konstruktive Freiheit der Linseneinheit 5 erhöht ist.
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(Zweite Ausführungsform)
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Nachfolgend ist ein bestimmtes Verfahren zum Herstellen einer Linseneinheit 5A gemäß der zweiten Ausführungsform mit Bezug auf die 8 bis 12 beschrieben. Die gleichen Strukturen wie jene der ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und hier nicht beschrieben. In der zweiten Ausführungsform ist eine Harzstruktur ähnlich der der Linseneinheit 5 in 5 durch die gleichen Schritte wie jene der in den 2 bis 5 gezeigten ersten Ausführungsform gebildet.
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8 ist eine beispielhafte Zeichnung, die ein Beispiel eines Schritts zum Bilden eines Teils eines Tubus 22A einer Linseneinheit 5A aus einem Harzmaterial zeigt.
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Der 3D-Drucker 1 bildet den Tubus 22A durch Stapeln von Schichten einer Harzstruktur unter Verwendung des Lichtabschirmungsmaterials bis zu einer Position, die höher als eine Linse 21A ist. Zum Beispiel bildet der 3D-Drucker 1 einen inneren Stufenabschnitt 26A in einer Stirnfläche als eine Oberfläche des vorderen Endes des Tubus 22A. Der innere Stufenabschnitt 26A ist eine Stufe, die von der Stirnfläche zu der inneren Oberfläche des Tubus 22A gebildet ist. Der innere Stufenabschnitt 26A ist zum Beispiel in einer Form gebildet, die dem Innendurchmesser des Tubus 22A ähnlich ist.
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9 ist eine beispielhafte Zeichnung, die ein Beispiel eines Schritts zum Bilden einer schützenden Abdeckplatte 27A, mit der die Linse 21A bedeckt ist, im vorderen Ende der Linseneinheit 5 zeigt.
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Die kreisförmige Abdeckplatte 27A, die aus Glas hergestellt ist und in die Form des inneren Stufenabschnitts 26A passt, wird auf den inneren Stufenabschnitt 26A gelegt und damit verbunden. Dies ermöglicht einen Schutz der Linse 21A der Linseneinheit 5 durch die Abdeckplatte 27A. Die Abdeckplatte 27A kann zuvor aus dem Lichtdurchlässigkeitsmaterial durch den 3D-Drucker 1 so gebildet sein, dass sie zu der Form des inneren Stufenabschnitts 26A passt. In diesem Fall wird die Abdeckplatte 27A auf den inneren Stufenabschnitt 26A gelegt und damit auf die Linseneinheit 5A befestigt.
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Anschließend wird der Bildsensor 31 auf die Linseneinheit 5A befestigt, wie es in den 6 und 7 gezeigt ist, so dass eine Abbildungsvorrichtung 6A erzeugt und auf der Bühne 3 des 3D-Druckers 1 angeordnet ist. 10 zeigt ein Beispiel, in dem die Abbildungsvorrichtung 6A auf der Bühne 3 des 3D-Druckers 1 angeordnet ist. Der 3D-Drucker 1 misst die optische Leistung der Linse 21A der Linseneinheit 5A in Übereinstimmung mit einem durch den Bildsensor 31 erzeugten Bildsignal. Zum Beispiel misst der 3D-Drucker 1, wenn Licht einer vorbestimmten Intensität von ihrer Vorderseite in die Linseneinheit 5A eintritt, die optische Leistung der Linse 21A der Linseneinheit 5A in Übereinstimmung mit einem durch den Bildsensor 31 erzeugten Bildsignal. Insbesondere misst der 3D-Drucker 1, als die optische Leistung eine Abnahme einer Bildqualität durch Faktoren wie etwa einer Brennweite, einem Sehwinkel und verschiedenen Verzerrungen der Linse 21A in Übereinstimmung mit einem Bildsignal.
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11 ist eine beispielhafte Zeichnung, die ein Beispiel eines Schritts zum Bilden ein optisches Kompensationssystem 28A auf der Abdeckplatte 27A der Linseneinheit 5A zeigt. Der 3D-Drucker 1 bildet das optische Kompensationssystem aus dem Lichtdurchlässigkeitsmaterial auf der Abdeckplatte 27A basierend auf einem Ergebnis der Messung. Der 3D-Drucker 1 umfasst einen Speicher, der zum Beispiel eine zuvor festgelegte Bedingung speichert. Der 3D-Drucker 1 bestimmt, ob das Messergebnis der optischen Leistung der Linse 21A die in dem Speicher gespeicherte Bedingung erfüllt. Wenn bestimmt wird, dass das Messergebnis die Bedingung nicht erfüllt, bildet der 3D-Drucker 1 durch Stapeln des Lichtdurchlässigkeitsmaterials auf der Abdeckplatte 27A in einer zuvor in Übereinstimmung mit einem Messergebnis gespeicherten Form das optische Kompensationssystem 28A. Wenn zum Beispiel eine gemessene Brennweite länger als ein vorher festgelegter Abstand ist, erzeugt der 3D-Drucker 1 eine konvexe Linsenform mit einer großen Krümmung (R) als das optische Kompensationssystem 28A auf der Abdeckplatte 27A. Wenn eine gemessene Brennweite kürzer als ein vorher festgelegter Abstand ist, erzeugt der 3D-Drucker 1 eine konkave Linsenform mit einer großen Krümmung (R) als das optische Kompensationssystem 28A auf der Abdeckplatte 27A. Auf diese Weise kompensiert der 3D-Drucker 1 die optischen Eigenschaften der Linseneinheit 5A. Eine als das optische Kompensationssystem 28A zu bildende Harzstruktur kann eine anisotrope, dreidimensionale Form statt einer einfachen R-Form sein.
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12 ist eine beispielhafte Zeichnung, die ein Beispiel eines Schritts zum Bilden einer Dichtung 29A am Umfang der Abdeckplatte 27A der Linseneinheit 5A zeigt.
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Wenn zum Beispiel die Linseneinheit 5A mit der Abdeckplatte 27A, die separat gebildet ist, kombiniert wird, muss der innere Stufenabschnitt 26A mit einer Maßtoleranz für die Abdeckplatte 27A gebildet werden. Durch diese Notwendigkeit kann es sein, dass ein Spalt zwischen der Seitenfläche des inneren Stufenabschnitts 26A und dem Umfang der Abdeckplatte 27A gebildet wird. Daher erzeugt der 3D-Drucker 1 die Dichtung 29A durch Stapeln des Lichtdurchlässigkeitsmaterial oder des Lichtabschirmungsmaterials zwischen der Seitenfläche des inneren Stufenabschnitts 26A und der Abdeckplatte 27A. Die auf diese Weise gebildete Dichtung 29A verbessert die Luftdichtheit innerhalb der Linseneinheit 5A.
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Gemäß der obigen Ausführungsform ist es durch das optische Kompensationssystem 28A möglich, dass der 3D-Drucker 1 Veränderungen der optischen Leistung der Linse 21A durch Montagefehler, die verursacht werden, wenn das Substrat 32, auf dem der Bildsensor 31 montiert ist, auf die Linseneinheit 5A befestigt wird, kompensiert.
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Der 3D-Drucker 1 kann so ausgelegt sein, dass er eine nach außen gestellte Öffnung 30 bildet, indem er das Lichtabschirmungsmaterial auf der gekrümmten Oberfläche 24 der Linse 21 der Linseneinheit 5, beschrieben in der obigen ersten Ausführungsform, stapelt, wobei die nach außen gestellte Öffnung 30 einen Bereich begrenzt, durch den Licht auf die gekrümmte Oberfläche 24 der Linse 21 gestrahlt wird.
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13 ist eine beispielhafte Zeichnung, die ein Beispiel eines Schritts zum Bilden der nach außen gestellten Öffnung 30 zeigt. Zum Beispiel bildet der 3D-Drucker 1, als die nach außen gestellte Öffnung 30, eine Schicht einer Harzstruktur, die aus dem Lichtabschirmungsmaterial gebildet ist, in der eine Öffnung auf einen effektiven Bereich auf der gekrümmten Oberfläche 24 der Linse 21 eingestellt ist, wobei der effektive Bereich von dem Bildsensor 31 abhängt. Durch die nach außen gestellte Öffnung 30 kann verhindert werden, dass Licht, das keinen Beitrag zur Abbildung liefert, in den Tubus 22 der Linseneinheit 5 eintritt.
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In der obigen zweiten Ausführungsform ist das Beispiel, in dem das optische Kompensationssystem 28A auf der Abdeckplatte 27A gebildet ist, beschrieben. Jedoch ist die zweite Ausführungsform nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Der 3D-Drucker 1 kann ausgelegt sein, um das optische Kompensationssystem 28 auf der gekrümmten Oberfläche 24 der Linse 21 der Linseneinheit 5, beschrieben in der ersten Ausführungsform, zu bilden.
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14 ist eine beispielhafte Zeichnung, die ein Beispiel eines Schritts zum Bilden des optischen Kompensationssystems 28 auf der gekrümmten Oberfläche 24 der Linse 21 zeigt. In diesem Fall erzeugt der 3D-Drucker 1 die Abbildungsvorrichtung 6 durch Kombinieren der Linseneinheit 5 mit dem Bildsensor 31, wie in der zweiten Ausführungsform. Ferner misst der 3D-Drucker 1 optische Eigenschaften der Linse 21 in Übereinstimmung mit einem durch den Bildsensor 31 erzeugten Bildsignal und in Übereinstimmung mit einem Messergebnis, stapelt das Lichtdurchlässigkeitsmaterial auf der gekrümmten Oberfläche 24 der Linse 21 und formt dadurch das optische Kompensationssystem 28.
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In den obigen Ausführungsformen ist beschrieben, dass die Linseneinheit 5 eine axialsymmetrische Form um die optische Achse der Linse 21 bildet. Jedoch sind die Ausführungsformen nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Nach existierenden Verfahren werden kreisförmige Linsen gebildet, um es leicht zu machen, Glas oder Harz bei der Herstellung der Linsen zu schleifen und zu polieren. Jedoch können beim Herstellen der Linseneinheiten durch den 3D-Drucker 1 Linseneinheiten in beliebiger Form durch ähnliche Schritte erzeugt werden.
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Die 15 und 16 sind Ansichten, die jeweils ein Beispiel einer Linseneinheit 5B sind, die eine andere Form als die Linseneinheit 5 und die Linseneinheit 5A hat.
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Eine Linse 21B der Linseneinheit 5B umfasst einen effektiven Bereich innerhalb eines Bereichs, der einen Bereich abdeckt, der einen Durchtritt von Licht ermöglicht, durch das ein Bild auf der Abbildungsebene des zu befestigenden Bildsensors 31 gebildet wird. Die Form des effektiven Bereichs hängt von der Form der Abbildungsebene des Bildsensors 31 ab, auf der ein Bild erzeugt werden soll. Der effektive Bereich ist ein Bereich auf der Linse 21B, der eine Transmission von Licht ermöglicht, das auf die Abbildungsebene des Bildsensors 31 auftreffen soll. Die Linse 21B ist nur erforderlich, um unter Berücksichtigung von Herstellungsfehlern eine Form zu bilden, die größer als wenigstens der effektive Bereich ist. Zum Beispiel bildet der 3D-Drucker 1 eine Kontur der Linse 21B in eine Form, die von einer Form des effektiven Bereichs abhängt. Zum Beispiel bildet der 3D-Drucker 1 einer Kontur der Linse 21B in eine Form ähnlich dem effektiven Bereich, wie es in den 15 und 16 gezeigt ist. Ferner bildet der 3D-Drucker 1 eine innere Form des Tubus 22B derart, dass er zu der Linse 21B passt. In der Linse 21B gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist ein Teil, der den Durchgang von Licht ermöglicht, das nicht in die Abbildungsebene gelangt, kleiner als eine normale, kreisförmige Linse, die einen effektiven Bereich abdeckt. Daher ist es gemäß dieser Konfiguration möglich, Licht auszublenden, das sich außerhalb des effektiven Bereichs der Linse 21B befindet und in den Tubus 22B eintritt, und die Erzeugung von unnötigem Licht zu verhindern. Ferner kann die Linseneinheit 5 kompakter gebildet sein als eine Linseneinheit, die eine kreisförmige Linse verwendet. Da die Linseneinheit 5 kompakt gebildet sein kann, ist es möglich, weniger Harzmaterial zu verwenden, das zur Herstellung der Linseneinheit 5 erforderlich ist.
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In den obigen Ausführungsformen ist das Beispiel beschrieben, in dem die Linseneinheit 5 durch Stapeln der Harzstrukturen in definierter Reihenfolge von der Rückseite her beschrieben ist. Jedoch sind die Ausführungsformen nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Die Stapelrichtung der Harzstrukturen kann eine beliebige Richtung sein.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann durch Modifizieren der strukturellen Elemente verwirklicht sein, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Ferner können verschiedene Erfindung gemacht werden, indem die in Verbindung mit den obigen Ausführungsformen offenbarten strukturellen Elemente kombiniert werden. Zum Beispiel ist es möglich, einige der in den Ausführungsformen beschriebenen strukturellen Elemente wegzulassen. Ferner können die strukturellen Elemente unterschiedlicher Ausführungsformen in geeigneter Weise kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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