JP2006195124A - 光学レンズ及び光学レンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来行なわれてきた心取り工程を省略することができる光学レンズ及びこの光学レンズの製造方法を提供すること。
【解決手段】光学レンズ１の突出部分１１１には、マーク２が形成されている。このマーク２は、一対の辺２１，２２を有し、辺２１，２２は、略直交する座標軸の方向、例えば、Ｘ軸とＹ軸の方向を示すものであり、マーク２の辺２１，２２の交点を原点とした場合の光学レンズ１の光軸Ｌの座標値がわかっている。すなわち、マーク２と光軸Ｌとの相対位置関係がわかっているので、マーク２を検出することで、光軸Ｌの位置を求めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学レンズ及び光学レンズの製造方法に関する。

従来から、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ等の機器には、小型カメラが組み込まれており、この小型カメラには、小径の集光レンズとしての光学レンズが使用されている。
このような光学レンズを小型カメラ等の鏡筒内に設置する際には、まず、光学レンズの心取りを行い、光学レンズの光軸と外形中心軸とを一致させる。心取りは、光学レンズをチャック等で固定し、回転軸と光軸とを略一致させた状態で光学レンズを回転させ、光学レンズの外周部を研削或いは切削して行なわれる(例えば、特許文献１参照)。そして、このような心取りを施した光学レンズを鏡筒に保持させる。なお、鏡筒は、光学レンズの外形寸法にあわせたものとなっており、光学レンズを保持すると同時に、鏡筒の軸心と光学レンズの光軸とが略一致するように構成されている。

特開２００３−３９２９２号公報（第５〜７頁、図１）

しかしながら、従来の光学レンズでは、鏡筒内に設置する前に、光学レンズの心取りを行なわなければならず、手間を要するといった問題がある。
これに加え、近年、小型カメラのさらなる小型化が要求されており、光学レンズのさらなる小径化も望まれている。しかしながら、非常に小さな径の光学レンズの心取りを正確に行なうことは困難であり、心取りに手間を要するという問題もある。

本発明の目的は、従来行なわれてきた心取り工程を省略することができる光学レンズ及び光学レンズの製造方法を提供することである。

本発明の光学レンズは、光軸に対する相対位置関係が把握されたマークが形成されていることを特徴とする。
このような本発明によれば、光学レンズには、光軸に対する位置関係が把握されたマークが形成されているため、このマークに基づいて、光軸を検出することができる。
従って、本発明の光学レンズを小型カメラ等の鏡筒に組み込む際には、予め鏡筒の軸心の位置を把握しておくとともに、例えば、前記マークをレーザ等で検出しながら、光軸位置を確認し、鏡筒の軸心と光軸とを一致させればよい。

また、前記マークが凹状、あるいは凸状に形成されている場合には、予め鏡筒に、前記マークに嵌合するピン等を形成し、このピンと前記マークとを嵌め合わせることで、光軸位置と鏡筒の軸心とが一致する構成としてもよい。
このようにすることで、従来のように光学レンズの光軸と外形中心とを略一致させる心取り工程が不要となり、本発明の光学レンズでは、鏡筒への組み込み作業が容易化される。

さらに、本発明の光学レンズでは、心取り工程が不要であるため、光学レンズが小径のものであっても、手間を要さずに、正確に鏡筒内に組み込むことができる。
また、従来は、鏡筒は、光学レンズの外形寸法にあわせたものとなっており、光学レンズを保持すると同時に、鏡筒の軸心と光学レンズの光軸とが略一致する構成となっていたため、鏡筒の光学レンズを保持する内周面の形状寸法精度が非常に高いものでなければならなかった。
これに対し、本発明では、光学レンズのマークに基づいて光軸を検出し、鏡筒の軸心と光軸とを一致させればよいので、鏡筒の軸心さえ把握できれば、光学レンズの光軸と鏡筒の軸心とを一致させることができる。従って、鏡筒の内周面の形状寸法精度を非常に高いものとする必要がなく、鏡筒の製造にかかる手間も低減させることができる。

さらに、従来の光学レンズの心取りは、回転軸と光軸とを略一致させた状態で光学レンズを回転させ、光学レンズの外周部を研削或いは切削して行なわれており、心取りを行なった光学レンズの外形形状は、必然的に円形形状となってしまう。
これに対し、本発明の光学レンズは心取りを実施する必要がないので、光学レンズの外形形状を円形形状とする必要がなく、様々な外形形状を採用することができる。

本発明では、前記マークは、略直交する座標軸の方向を示す２辺を有しており、前記マークの前記２辺の交点に対する前記の光軸の座標値が把握されていることが好ましい。
このような本発明によれば、マークは略直交する座標軸の方向を示す２辺を有しており、マークに対する光軸の座標値が把握されているため、前記マークの交点を検出することで、光軸の位置を容易かつ、正確に検出することができる。

本発明の光学レンズの製造方法は、複数の光学レンズが一体的に設けられたレンズ成形体を成形する成形工程と、前記レンズ成形体を各光学レンズ毎にダイシングして複数の光学レンズを得るダイシング工程とを備え、前記ダイシング工程の前段で、前記レンズ成形体に、光学レンズの光軸に対する相対位置が把握されたマークを付与することを特徴とする。
このような本発明では、ダイシング工程の前段で、レンズ成形体に光学レンズの光軸に対する相対位置が把握されたマークを付与しているため、本発明の製造方法では、上述したような光学レンズを得ることができる。すなわち、従来行なわれてきた心取り工程を省略することができる光学レンズを製造することができるのである。
また、本発明では、複数の光学レンズが一体的に設けられたレンズ成形体を得た後、ダイシングして、複数の光学レンズを得ているため、光学レンズをひとつずつ成形する場合に比べ、効率よく生産することができる。

本発明では、前記成形工程では、前記成形工程では、レンズ成形体の原料を金型内に充填し、金型の成形面の形状を転写することでレンズ成形体を成形し、前記金型の成形面には、前記マークに対応する転写マークが形成されており、前記マークは、前記成形工程において金型から転写されることにより形成されることが好ましい。
このような本発明によれば、金型の成形面に転写マークを形成しておくことで、光学レンズのマークは、成形工程において金型から転写されるため、光学レンズのマークの形成に手間を要しない。

さらに、本発明では、前記マークとダイシング位置との相対位置関係が予め把握されており、前記ダイシング工程では、前記マークを検出してダイシングを行なうことが好ましい。
このような本発明によれば、マークを検出することで、ダイシング位置を把握することができるので、マークの位置に基づいて切断線を求め、ダイシングを行なうことができる。
また、マークを検出することで、ダイシング位置を把握することができるので、例えば、ダイシングする際に、マークとダイシング用の刃の位置関係を確認しながらダイシングを行なうことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２には、本発明のプラスチック製、或いは、ガラス製の光学レンズ１が示されている。
この光学レンズ１は、平面略矩形形状の平板１１と、この平板１１上に設けられた凸部１２とが一体的に形成されたものである。
凸部１２の表面は、球面或いは非球面となっている。凸部１２は平面略円形形状であり、この径は、例えば、２〜８ｍｍである。本実施形態では、凸部１２の径は３ｍｍである。
平板１１は、本実施形態では、平面略正方形形状であり、平板１１の４つの角部は、前記凸部１２よりも外方に突出した突出部分１１１となっている。
この突出部分１１１は、光束が透過しない光束非透過領域であり、この突出部分１１１の表面には、マーク２が形成されている。

このマーク２は、突出部分１１１の凸部１２側の表面に形成されたものであり、凹状に窪んでいる。
マーク２の形状は、本実施形態では、十字形状であり、平板１１の直交する２辺に沿った一対の辺２１，２２を有する。
このマーク２の辺２１，２２は、略直交する座標軸の方向、例えば、Ｘ軸とＹ軸の方向を示すものであり、マーク２の辺２１，２２の交点を原点とした場合の光学レンズ１の光軸Ｌの座標値がわかっている。すなわち、マーク２と光軸Ｌとの相対位置関係がわかっているので、マーク２を検出することで、光軸Ｌの位置を求めることができるのである。
なお、本実施形態では、光軸Ｌは、平板１１の幾何学中心と略一致しているが、これに限らず、光軸と平板の幾何学中心とが一致していないものであってもよい。

以上のような光学レンズ１は、次のようにして製造される。
図３を参照しながら説明する。
まず、図３（Ａ）に示すように、金型４を用意する。この金型４は、対向配置された一対の成形型４１，４２を有しており、一方の成形型４１の成形面であるキャビティ面には、複数の凹部４１１が形成されている。複数の凹部４１１はマトリクス状に等間隔で規則的に配置されている。各凹部４１１は、前記光学レンズ１の凸部１２に対応するものである。この各凹部４１１に隣接して、図示しないが、前記マーク２に対応した形状の凸部（転写マーク）が形成されている。本実施形態では、十字形状の凸部が形成されている。
この凸部の形成位置及び大きさ形状は、光学レンズ１の成形時の温度変化による寸法変化を考慮して設定されている。
他方の成形型４２の成形面であるキャビティ面は、平面となっている。

次に、金型４の一対の成形型４１，４２を離間し、溶融状態の光学レンズ１の原料１０を充填する。
その後、図３（Ｂ）に示すように、一対の成形型４１，４２を閉じて原料１０をキャビティ内に展延させ、冷却して固化する。
次に、一対の成形型４１，４２を離間して、成形品であるレンズ成形体５を取り出す。
このレンズ成形体５は、図３（Ｃ）に示すように、一枚の平板上に複数個の凸部がマトリクス状に配置されたものである。すなわち、レンズ成形体５は、複数の光学レンズ１が一体的に設けられた状態となっている。
その後、レンズ成形体５を各光学レンズ１毎にダイシングして複数の光学レンズ１を得る。

レンズ成形体５に転写されたマーク２と、ダイシングする際の切断線５１との関係を予め把握している場合には、マーク２を検出することで切断線５１を設定することができる。
例えば、各マーク２の原点から切断線５１までのＸ軸、Ｙ軸に沿った距離がわかっていれば、各マーク２を基準に切断線５１を検出することができる。
また、レンズ成形体５に転写されたマーク２と、切断線５１との関係を予め把握している場合には、マーク２を検出しながら、ダンシングすることにより、刃の位置とマーク２との位置関係を確認しながら、ダイシングすることが可能となる。
このようにしてダイシングを行なうことで複数の光学レンズ１を得ることができる（図３（Ｄ）参照）。

以上のようにして、製造された光学レンズ１は、例えば、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ等の機器の小型カメラのレンズとして使用される。
図４に小型カメラ３の断面図を示す。
この小型カメラ３は、光学レンズ１と、この光学レンズ１を収納する鏡筒３１と、鏡筒３１を覆う外装ケース３２と、鏡筒３１が設置される基板３３と、基板３３上に設置される電子部品３４と、基板３３上に設置される固体撮像素子モジュール３５とを備える。

この小型カメラ３では、光を光学レンズ１により集光し、固体撮像素子モジュール３５で結像させて、固体撮像素子モジュール３５で光を電気信号に変換し、電子部品３４で画像信号化して出力する構成となっている。
なお、固体撮像素子モジュール３５としては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を有するものが例示できる。
外装ケース３２は、鏡筒３１の光学レンズ収納筒３１１の外周面に形成されたねじ溝に螺合する。この外装ケース３２には、開口部が形成されており、この開口部から鏡筒３１の光学レンズ収納筒３１１に固定された光学レンズ１が露出する。

鏡筒３１は、光学レンズ１を収納する光学レンズ収納筒３１１と、電子部品３４を収納する収納部３１２とが一体的に形成されたものである。
光学レンズ収納筒３１１の端面は開口した状態となっており、一方の開口は、外装ケース３２の開口と連通し、他方の開口は、収納部３１２と連通している。
光学レンズ収納筒３１１の内周面には、光学レンズ１の外周部が固定される。この光学レンズ収納筒３１１の内周面には、光学レンズ１側に向かって突出したピン３１１Ａが形成されている。

このピン３１１Ａの断面形状は、光学レンズ１のマーク２に対応した形状となっており、ピン３１１Ａを光学レンズ１のマーク２にはめ込むと、鏡筒３１の軸心と、光学レンズ１の光軸とが一致する構成となっている。
従って、本実施形態では、光学レンズ１を鏡筒３１内に設置する際には、光学レンズ１のマーク２と鏡筒３１に形成されたピン３１１Ａとを嵌め合わせることで、光学レンズ１の光軸Ｌと鏡筒３１の軸心とを一致させることができるのである。
そして、光学レンズ１が取り付けられた鏡筒３１を基板３３上の所定位置に配置し、鏡筒３１の軸心、光学レンズ１の光軸Ｌ、固体撮像素子モジュール３５の受光面の中心とが略一致するように設置する。

従って、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）光学レンズ１には、光軸Ｌに対する位置関係が把握されたマーク２が形成されているため、このマーク２に基づいて、光軸Ｌを検出することができる。
そして、このマーク２と光軸Ｌとの位置関係に基づき、鏡筒３１の軸心と、鏡筒３１に形成されるピン３１１Ａとの位置関係を設定することで、鏡筒３１のピン３１１Ａと前記マーク２とを嵌合すると、光学レンズ１の光軸と鏡筒３１の軸心とが一致するという構成を採用することができる。
これにより、光学レンズの光軸と光学レンズの外形中心とを略一致させる従来の心取り工程が不要となり、光学レンズ１の鏡筒３１への組み込み作業が容易化される。

（２）また、小径の光学レンズを心取りする際には、光学レンズの外周部を切削・研削等しにくく、光学レンズの光軸と外形中心とを正確に一致させることが困難であった。鏡筒に光学レンズをはめ込むと、鏡筒の軸心と光学レンズの光軸とが一致する構成、すなわち、鏡筒に対し光学レンズを外形基準ではめ込むことになっているので、光学レンズの光軸と外形中心とを正確に一致させることができないと、鏡筒の軸心と光学レンズの光軸とを正確に一致させることが困難となる。
これに対し、本実施形態では、心取り工程が不要であり、光学レンズ１のマーク２から光軸Ｌを検出することができるので、光学レンズ１が小径（例えば、径が２〜８ｍｍ）のものであっても、正確に鏡筒３１内に組み込むことができる。

（３）さらに、従来は、鏡筒に対し、光学レンズを外形基準ではめ込む構成となっており、鏡筒は、光学レンズを保持すると同時に、鏡筒の軸心と光学レンズの光軸とが略一致する構成となっていたため、鏡筒の光学レンズを保持する内周面の形状寸法精度が非常に高いものでなければならなかった。
これに対し、本実施形態では、鏡筒３１のピン３１１Ａと光学レンズ１のマーク２とを一致させることで鏡筒３１の軸心と光学レンズ１の光軸Ｌとが一致する構成となっているので、ピン３１１Ａの形成位置の精度を高くするだけでよく、鏡筒３１の光学レンズ収納筒３１１の内周面の形状寸法精度を高くする必要がない。

（４）光学レンズ１のマーク２は、略直交する座標軸の方向を示す２辺を有しており、マーク２の交点に対する光軸Ｌの座標値が把握されているため、マーク２の交点を検出することで、光軸Ｌの位置を容易かつ、正確に検出することができる。
（５）さらに、従来の光学レンズの心取りは、回転軸と光軸とを略一致させた状態で光学レンズを回転させ、光学レンズの外周部を研削或いは切削して行なわれており、心取りを行なった光学レンズの外形形状は、必然的に円形形状となってしまう。
これに対し、本実施形態の光学レンズ１は心取りを実施する必要がないので、光学レンズ１の外形形状を円形形状とする必要がなく、本実施形態の光学レンズ１のように外形形状を矩形形状とすることが可能となる。

（６）さらに、本実施形態では、光学レンズ１を製造する際に、複数の光学レンズ１が一体的に設けられたレンズ成形体５を得た後、ダイシングして、複数の光学レンズ１を得ているため、光学レンズ１を一つずつ成形する場合に比べ、効率よく光学レンズ１を生産することができる。

（７）また、本実施形態では、金型４の成形型４１のキャビティ面に転写マークである凸部を形成しているため、光学レンズ１のマーク２は、成形工程において金型４から転写される。従って、光学レンズ１の成形と同時にマーク２を形成することができ、光学レンズ１のマーク２の形成に手間を要しない。
（８）さらに、レンズ成形体５をダイシングする際に、光学レンズ１のマーク２の原点から切断線までのＸ軸、Ｙ軸に沿った距離がわかっていれば、各マーク２を基準に切断線５１を検出することができる。
また、レンズ成形体５に転写されたマーク２と、切断線５１との関係を予め把握している場合には、マーク２を検出しながら、ダンシングすることにより、刃の位置とマーク２との位置関係を確認しながら、ダイシングすることが可能となり、正確にダイシングすることができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、光学レンズ１を小型カメラ３の鏡筒３１に収納する際に、鏡筒３１に形成されたピン３１１Ａと、光学レンズ１のマーク２とを嵌合することで、光学レンズ１の光軸Ｌと鏡筒３１の軸心とが一致する構成としたが、光学レンズの光軸と鏡筒の軸心とを一致させる方法はこれには限られない。
例えば、鏡筒に光学レンズを設置する際に、鏡筒を所定位置に設置し、光学レンズを挿入する。この際、光学レンズの画像を取得し、予め検出しておいた鏡筒の軸心と、前記画像に基づいて、光学レンズのマークから検出される光軸の位置とを一致させる。これにより、光学レンズを鏡筒内の所定位置に設置することができる。
また、光学レンズを鏡筒に組み込む際に、光学レンズのマークの位置をレーザ等で検出し、これに基づいて光軸の位置を算出し、光学レンズの光軸と鏡筒の軸心とを一致させてもよい。

さらに、前記実施形態では、マーク２の辺２１，２２の交点を原点とした場合の光学レンズ１の光軸Ｌの座標値がわかっているとしたが、これに限らず、例えば、図５に示すように、Ｘ軸（すなわち、辺２１）に対する角度θと、辺２１，２２の交点からの距離Ｈとを把握することで、光軸Ｌの位置を検出するものとしてもよい。
また、前記実施形態では、マーク２を十字形状としたが、これに限らず、図６に示すような×字形状のマーク２Ａ、図７に示すようなＬ字形状のマーク２Ｂ、図８に示すようなＴ字形状のマーク２Ｃとしてもよい。マークから、座標値に基づいて、光軸の位置を把握する場合には、マークにより、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向が把握でき、さらに、原点となるマーク２の辺の交点を検出できる形状であれば、マークの形状は任意である。

さらに、図９に示すように、マーク２Ｄを複数個設け、対向する突出部分１１１に形成されたマーク２Ｄを結んだ直線が交差する点を光軸Ｌとしてもよい。
また、前記実施形態では、マーク２を凹状に形成したが、これに限らず、凸状に形成してもよい。

また、前記実施形態のダイシング工程では、各マーク２の原点から切断線５１までのＸ軸、Ｙ軸に沿った距離がわかっていれば、各マーク２を基準に切断線５１を検出することができるとしたが、これに限らず、例えば、切断線が隣接する光学レンズの光軸を結んだ中点上にある場合、マーク２から光軸を検出し、隣接する光軸の中点を算出し、この中点同士を結ぶことで切断線を検出することができる。
さらに、ダイシング工程で、各マーク２を使用してダイシングを行なったが、ダイシングする際に、各マーク２を使用しなくてもよい。
また、前記実施形態では、光学レンズ１のマーク２は、金型４から転写されるとしたが、これに限らず、例えば、レンズ成形体を製造した後、マークを印刷や、レーザ等で付与することも可能である。
さらに、前記実施形態の光学レンズ１は平面略矩形形状であるとしたが、これに限らず、平面略円形形状であってもよく、光学レンズの外形形状は鏡筒の内周形状等に合わせて、任意の形状を採用することができる。

本発明は、光学レンズ、特に小径の光学レンズに利用することができる。

本発明の実施形態にかかる光学レンズを示す平面図。 図１のII-II方向の断面図であり、前記光学レンズを示す断面図。 前記光学レンズの製造工程を示す模式図。 前記光学レンズを搭載した小型カメラを示す断面図。 光学レンズの変形例を示す平面図。 光学レンズの他の変形例を示す平面図。 光学レンズの他の変形例を示す平面図。 光学レンズの他の変形例を示す平面図。 光学レンズの他の変形例を示す平面図。

符号の説明

１…光学レンズ、２…マーク、２Ａ…マーク、２Ｂ…マーク、２Ｃ…マーク、２Ｄ…マーク、４…金型、５…レンズ成形体、１０…原料、２１，２２…辺、４１…成形型、４２…成形型、５１…切断線、Ｌ…光軸

Claims (5)

1. 光軸に対する相対位置関係が把握されたマークが形成されていることを特徴とする光学レンズ。
2. 請求項１に記載の光学レンズにおいて、
   前記マークは、略直交する座標軸の方向を示す２辺を有しており、
   前記マークの前記２辺の交点に対する前記の光軸の座標値が把握されていることを特徴とする光学レンズ。
3. 複数の光学レンズが一体的に設けられたレンズ成形体を成形する成形工程と、
   前記レンズ成形体を各光学レンズ毎にダイシングして複数の光学レンズを得るダイシング工程とを備え、
   前記ダイシング工程の前段で、前記レンズ成形体に、光学レンズの光軸に対する相対位置が把握されたマークを付与することを特徴とする光学レンズの製造方法。
4. 請求項３に記載の光学レンズの製造方法において、
   前記成形工程では、レンズ成形体の原料を金型内に充填し、金型の成形面の形状を転写することでレンズ成形体を成形し、
   前記金型の成形面には、前記マークに対応する転写マークが形成されており、
   前記マークは、前記成形工程において金型から転写されることにより形成されることを特徴とする光学レンズの製造方法。
5. 請求項３又は４に記載の光学レンズの製造方法において、
   前記マークとダイシング位置との相対位置関係が予め把握されており、
   前記ダイシング工程では、前記マークを検出してダイシングを行なうことを特徴とする光学レンズの製造方法。

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