JP2007163889A - 撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な光学特性を備える撮像装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】
レンズホルダ１４は、レンズ１５に接合される領域にレンズ接合部１４ｃを備える。レンズ接合部１４ｃのレンズ１５に接合される面は、径方向に外側に向かうに従ってレンズ１５との間隙が広くなるようテーパ状に形成される。このレンズ１５とレンズ接合部１４ｃとを接合させる領域にレーザを照射し、レンズ１５を押圧することによってレンズ１５とレンズ接合部１４ｃとを接合させる。この際、レーザによってレンズホルダ１４が溶融されて生ずる煙、溶融材等は径方向に外側に広がるため、レンズ１５が曇る、溶融材によってレンズ１５が傾く等を防ぐことができるため、撮像装置は良好な光学特性を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像装置とその製造方法に関する。

従来、撮像装置はレンズ、レンズホルダ、撮像素子等から構成され、レンズは、レンズホルダ等に設置されている。レンズがレンズホルダ内でずれたり、傾くと光学特性が変化するため、一般にレンズはレンズホルダ内に固定されている。具体的には透光性を備えるレンズを介してレーザを照射し、レンズが設置されるレンズホルダを溶融させ、硬化させることによってレンズをレンズホルダに固定している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２０８６７号公報

ところで、レンズを介してレーザをレンズホルダに対して照射し、レンズホルダを溶融させる場合、例えば図６に示すようにレンズホルダ８４とレンズ８５との溶着接合部で生ずるボイド（気泡、空隙）の影響により煙が生じレンズ８５に曇りが生じ光学特性が変化する、溶融材が矢印ｙ方向へとはみ出し光学特性が変化する、溶融材の変形によって寸法精度が悪化する等の問題があった。

なお、ボイドによる溶接材のはみ出しを防止するためには、レーザを照射する時間を調節する、レーザ出力の調節を行う方法も考えられる。しかし、これらの方法は細かな調節が必要となるため、生産性を著しく阻害する問題がある。更に、レーザの照射の調節を細かく行ったとしてもボイドの発生を完全になくすことは難しく、上述した問題は解決されない。

本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、溶接時にボイドによる噴出物等が生じた場合であっても、良好な光学特性を備える撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる撮像装置は、
レンズと、前期レンズを保持するレンズホルダと、を備え、前記レンズホルダは、前記レンズと接合されるレンズ接合部を有し、前記レンズ接合部の前記レンズに接合される面は、径方向に外側に向かうに従って前記レンズとの間隙が広くなるようテーパ状に形成され、前記レンズホルダと前記レンズとは溶融によって接合されることを特徴とする。

前記レンズ接合部の前記レンズに接合される面は、０．３〜３度の傾斜を備えるテーパ状に形成されてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点にかかる撮像装置は、
レンズと、前期レンズを保持するレンズホルダと、を備え、前記レンズは、前記レンズホルダと接合されるレンズホルダ接合部を有し、前記レンズホルダ接合部の前記レンズホルダに接合される面は、径方向に外側に向かうに従って前記レンズホルダとの間隙が広くなるようテーパ状に形成され、前記レンズホルダと前記レンズとは溶融によって接合されることを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点にかかる撮像装置の製造方法は、
レンズを設置するレンズホルダを形成するレンズホルダ形成工程と、前記レンズホルダに前記レンズを設置するレンズ設置工程と、前記レンズを介して、前記レンズホルダと前記レンズとが接合される前記レンズ接合部にレーザを照射するレーザ照射工程と、前記レンズと前記レンズホルダとに圧力をかけ、前記レンズと前記レンズホルダとを前記レンズ接合部にて接合させる接合工程と、前記レンズと前記レンズホルダとを前記レンズ接合部にて硬化させる硬化工程と、を備え、前記レンズホルダ形成工程では、前記レンズ接合部の前記レンズに接合される面は、径方向に外側に向かうに従って前記レンズとの間隙が広くなるようテーパ状に形成することを特徴とする。

前記接合工程では、径方向に外側に向かうに従って圧力が低下するように、前記レンズに対して圧力をかけてもよい。

前記レンズホルダ形成工程では、前記レンズに接合されるレンズ接合部を更に形成し、前記レンズ接合部の前記レンズに接合される面を、テーパ状に形成してもよい。

前記レンズホルダ形成工程では、前記レンズホルダ接合部の前記レンズに接合される面を、０．３〜３度の傾斜を備えるテーパ状に形成してもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第４の観点にかかる撮像装置の製造方法は、
レンズを形成するレンズ形成工程と、レンズホルダに前記レンズを設置するレンズ設置工程と、前記レンズを介して、前記レンズホルダと前記レンズとが接合される前記レンズホルダ接合部にレーザを照射するレーザ照射工程と、前記レンズと前記レンズホルダとに圧力をかけ、前記レンズと前記レンズホルダとを前記レンズホルダ接合部にて接合させる接合工程と、前記レンズと前記レンズホルダとを前記レンズホルダ接合部にて硬化させる硬化工程と、を備え、前記レンズ形成工程では、前記レンズホルダ接合部の前記レンズホルダに接合される面は、径方向に外側に向かうに従って前記レンズホルダとの間隙が広くなるようテーパ状に形成することを特徴とする。

本発明によれば、レンズ接合部のレンズに接合される面をテーパ状に形成することによって、ボイド等が発生した場合であってもレンズに影響を与えることを抑制することができるため、良好な光学特性を備える撮像装置とその製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る撮像装置１０について図を用いて説明する。
図１は撮像装置１０を示す断面図である。図２は撮像装置１０を構成するレンズホルダ１４とレンズ１５とを特に図示したものであり、図３はレンズホルダ１４とレンズ１５の断面図である。なお、説明の便宜のため図２及び図３は図１とは上下を反転させて図示している。

撮像装置１０は、図１に示すように、基板１１と、撮像素子１２と、ホルダ１３と、レンズホルダ１４と、レンズ１５と、光学フィルタ１６と、レンズ押さえ１７と、ケース２０と、アクリル板２１と、弾性部材２２と、を備える。

基板１１は、回路基板等から構成される。基板１１上には、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）イメージセンサ等から構成された撮像素子１２が設置される。

ホルダ１３は、光軸を中心とする略円筒状に形成され、基板１１上に接着剤等によって固定される。ホルダ１３の上部には、図１に示すようにレンズホルダ１４が設置される。ホルダ１３のレンズホルダ１４が設置される端の内周面には、雌ねじ（図示せず）が形成されており、レンズホルダ１４の一端に形成された雄ねじ（図示せず）と螺合される。ホルダ１３の内部には、更に光学フィルタ１６と、撮像素子１２とが設置される。このようにホルダ１３内には撮像素子１２、光学フィルタ１６等が設置されるため良好な遮光性を備えることが好ましく、遮光性の樹脂から形成される。

レンズホルダ１４は、図１〜図３に示すように平板部１４ａと、円筒状の筒部１４ｂと、レンズ接合部１４ｃとから構成される。平板部１４ａは、図２及び図３に示すように環状に形成され、筒部１４ｂの一端に形成される。筒部１４ｂは、円筒状に形成される。レンズ接合部１４ｃは、図３に示すように平板部１４ａの内周面に形成される。レンズ接合部１４ｃは図３に示すように平板状で環状に形成され、レンズ接合部１４ｃのレンズ１５が接合されない面（下面）はレンズ１５からの光を遮光することなく撮像素子１２へ導くためテーパ状に形成される。また、レンズ接合部１４ｃの上面にはレンズ１５がレーザの照射によって溶融接合される。

レンズ接合部１４ｃのレンズ１５が接合される面はテーパ状に形成されており、具体的には図３に示すように径方向に内側に高くなるように傾斜が設けられている。傾斜は例えば１度程度に形成される。この傾斜によって、レーザによって接合される前の段階では、レンズ１５とレンズ接合部１４ｃとの間に径方向に外側に向かうに従ってより大きくなる間隙が形成される。また、レンズ１５とレンズホルダ１４の筒部１４ｂの内周面との間も間隙が設けられている。レンズ接合部１４ｃに傾斜を設けることによって、詳細に後述するようにレーザの照射によってレンズ１５とレンズ接合部１４ｃとの接触面で生ずるボイドによって噴出する溶融材（レーザによって溶融した樹脂）は、間隙を充填するように径方向に外側へと広がり、レンズ１５への噴出が良好に抑制される。また、溶融材はこの間隙を充填した後は、レンズ１５の側面に設けられた間隙を充填するため、溶融材がレンズ１５の下面に留まることがなく、レンズ１５の光学特性の変化を防ぐことができる。

なお、図３では、説明の便宜上、レンズ１５の下面とレンズ接合部１４ｃとの間に隙間があるように図示しているが、レンズホルダ１４とレンズ１５とはレーザの照射によって接合されるため、実際はレーザの照射によって生じた溶融材が充填されている。

レンズ１５はプラスチックレンズから構成され、被写体光を通すレンズ部１５ａとレンズ部１５ａの外周に位置するフランジ部１５ｂとを有している。そしてフランジ部１５ｂがレンズホルダ１４のレンズ接合部１４ｃに接合される。レンズ１５は、更にレンズ押さえ板１７によって、レンズ接合部１４ｃと対向する側からも固定されている。このようにレンズホルダ１４とレンズ押さえ板１７とによって固定されるため、レンズ１５の光学特性は撮像装置１０の使用環境等に左右されず良好に保たれる。

光学フィルタ１６は、例えばＩＲカットフィルタ、ＮＤフィルタ等から構成され、撮像素子に届く光の特定波長を減衰させる、又は光全体を減光させる。

ケース２０は遮光性を備える樹脂等から構成され、弾性部材２２を介してレンズホルダ１４上に設置される。また、ケース２０は、図１に示すようにアクリル板２１が設置される領域に対応して開口部２０ｂを備え、更に弾性部材２２に対応する内径を備える筒部２０ａを備える。

アクリル板２１は、ケース２０に設けられた開口部２０ｂに設置される。アクリル板２１を設置することによって、レンズ１５が埃、水分等の外部環境から保護される。

上述したように本実施の形態の撮像装置１０は、レンズ１５が接合されるレンズホルダ１４のレンズ接合部１４ｃがテーパ状に形成されるため、レンズ１５との間に径方向に外側に向かって広くなる間隙を設けることができる。これにより、レーザを照射し、レンズホルダ１４とレンズ１５との接合面を溶融させた際、発生する煙がレンズ１５の中心方向へ流れること、ボイドの発生によって溶融材がレンズ中心へと噴出すること、溶融材によってレンズ１５が傾く、等による光学特性の変化、寸歩精度の悪化を良好に防ぐことができる。このように本実施の形態の撮像装置１０は良好な光学特性を備える。

次に、本発明の実施の形態に係る撮像装置１０の製造方法について図を用いて説明する。図４（ａ）及び（ｂ）は、レンズホルダ１４にレンズ１５を接合させる工程を説明する図である。

まず、レンズホルダ１４を射出成形等によって形成する。この際、レンズ１５が接合される面、具体的にはレンズホルダ１４のレンズ接合部１４ｃを、径方向に中心に向かうに従って高くなる傾斜を備えるよう、テーパ状に形成する。レンズ接合部１４ｃの傾斜は、０．３〜３度程度、例えば１度に設定する。

次に、レンズ１５をレンズホルダ１４のレンズ接合部１４ｃ上に設置する。
続いて、レンズ１５を介して図４（ａ）に示す溶融接合部に矢印Ｌ方向からレーザ光を照射し、溶融接合部を溶融させる。更に、レンズ１５を押圧し、レンズ１５とレンズ接合部１４ｃとを接合させる。この際、溶融接合部で生ずるボイドによる溶融材の噴出物は、レンズ１５とレンズ接合部１４ｃとの間に設けられた間隙を充填するように、レンズホルダ１４の径方向に外側に流れ、間隙を充填した後は、図４（ａ）に示す矢印ａ方向へと流れる。また、ボイドによって生ずる樹脂等が揮発して発生する煙も、レンズ１５の中心方向へは流れることができないため、矢印ａ方向へと噴出する。このように、レンズ接合部１４ｃをテーパ状に形成し、レンズ１５との間に間隙を設けることによって、径方向に内側への煙の噴出、溶融材の噴出を良好に抑制できる。

なお、この際、レンズ１５の上面から図４（ｂ）に示すように矢印Ｐ方向へと圧力をかけると、更に良好に噴出方向を調節することが可能となる。具体的には、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃでの圧力が、領域Ａ＞領域Ｂ＞領域Ｃとなるように調節してレンズ１５を押圧する。このように圧力をかけることによって、溶融材は、より圧力の低い方向へと流れるため、煙の噴出、溶融材の流れを矢印ａ方向へと導くことができる。

次に、溶融接合部を冷却し、硬化させ、レンズ１５とレンズ接合部１４ｃとを接合する。

続いて、レンズ１５の上面にレンズ押さえ板１７を設置する。

このようにして接合させたレンズ１５及びレンズホルダ１４を、予め基板１１上に設置されたホルダ１３上に設置する。基板１１上にはホルダ１３以外にも撮像素子１２等が予め設けられている。続いて、弾性部材２２を設置し、アクリル板２１が設けられたカバー２０をレンズホルダ１４上に設置する。
以上の工程から、図１に示す撮像装置１０が形成される。

上述したように本実施の形態の撮像装置１０の製造方法では、レンズ１５が接合されるレンズホルダ１４のレンズ接合部１４ｃをテーパ状に形成するため、レンズ１５との間に径方向に外側に向かって広くなる間隙を設けることができる。これにより、レーザを照射し、レンズホルダ１４とレンズ１５との接合面を溶融させた際、発生する煙によってレンズ１５が曇る、ボイドの発生によってレンズ１５の下面に溶融材が噴出すること、溶融材によってレンズ１５が傾く、等による光学特性の変化、寸歩精度の悪化を良好に防ぐことができる。

更に、本実施の形態では、レーザを照射した際にレンズホルダ１４とレンズ１５の接合面で発生する煙の噴出、溶融材の流出方向を径方向に外側に導くよう、溶融接合面より径方向に内側から圧力をかけながら接合する。このように圧力をかけることによって、発生する煙がレンズ１５の中心方向へ流れること、ボイドの発生によって溶融材がはみ出すこと、溶融材によってレンズ１５が傾く、等光学特性の変化、寸歩精度の悪化を更に良好に防ぐことができる。
従って、本実施の形態の製造方法によれば、接合時にボイドが発生した場合であっても良好な光学特性を備える撮像装置１０を製造することができる。

本発明は上述した実施の形態に限られず、様々な変形及び応用が可能である。
上述した実施の形態では、レンズ接合部１４ｃがテーパ状に形成される場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限られず、例えば図５に示すようにレンズ３５のようにレンズホルダ３４と接合するレンズホルダ接合部であるフランジ部３５ａをテーパ状に形成することも可能である。この場合、レンズホルダ３４の平板部３４ａ、筒部３４ｂは、上述した実施の形態と同様に形成されるが、レンズ接合部３４ｃのレンズ３５と接合される面は傾斜を設けない。なお、レンズと平板部の双方をテーパ状に形成しても良い。

また、上述した実施の形態ではレンズ１５の形状はフランジ部１５ｂを有する円形状を例に挙げたが、これに限られずレンズ１５は四角形状等の多角形状や円形状を適宜、部分的にカットした形状であっても良い。

また、上述した実施の形態ではレンズ接合部と接合されるフランジ部１５ｂ又はレンズホルダ接合部であるフランジ部３５ａの形状はレンズ１５の全周を囲む形状を例に挙げたが、これに限られずレンズの外周部の複数箇所から径方向に延びる突片を設ける形状としても良い。

また、上述した実施の形態ではホルダ１３上にレンズホルダ１４が螺合される構成を例に挙げたが、これに限られずホルダ１３を省略し、レンズホルダ１４を基板１１上に設置することも可能である。

本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す断面図である。 図１に示す撮像装置のレンズホルダとレンズを示す斜視図である。 レンズホルダとレンズの断面図である。 レンズホルダとレンズの溶着を説明する図である。 本発明の変形例を示す図である。 従来の溶着方法を示す断面図である。

符号の説明

１０ 撮像装置
１１ 基板
１２ 撮像素子
１３ ホルダ
１４ レンズホルダ
１５ レンズ
１６ 光学フィルタ
１７ レンズ押さえ板
２０ ケース
２１ アクリル板
２２ 弾性部材

Claims (8)

1. レンズと、
   前記レンズを保持するレンズホルダと、を備え、
   前記レンズホルダは、前記レンズと接合されるレンズ接合部を有し、
   前記レンズ接合部の前記レンズに接合される面は、径方向に外側に向かうに従って前記レンズとの間隙が広くなるようテーパ状に形成され、
   前記レンズホルダと前記レンズとは溶融によって接合されることを特徴とする撮像装置。
2. 前記レンズ接合部の前記レンズに接合される面は、０．３〜３度の傾斜を備えるテーパ状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. レンズと、
   前記レンズを保持するレンズホルダと、を備え、
   前記レンズは、前記レンズホルダと接合されるレンズホルダ接合部を有し、
   前記レンズホルダ接合部の前記レンズホルダに接合される面は、径方向に外側に向かうに従って前記レンズホルダとの間隙が広くなるようテーパ状に形成され、
   前記レンズホルダと前記レンズとは溶融によって接合されることを特徴とする撮像装置。
4. レンズを設置するレンズホルダを形成するレンズホルダ形成工程と、
   前記レンズホルダに前記レンズを設置するレンズ設置工程と、
   前記レンズを介して、前記レンズホルダと前記レンズとが接合される前記レンズ接合部にレーザを照射するレーザ照射工程と、
   前記レンズと前記レンズホルダとに圧力をかけ、前記レンズと前記レンズホルダとを前記レンズ接合部にて接合させる接合工程と、
   前記レンズと前記レンズホルダとを前記レンズ接合部にて硬化させる硬化工程と、を備え、
   前記レンズホルダ形成工程では、前記レンズ接合部の前記レンズに接合される面は、径方向に外側に向かうに従って前記レンズとの間隙が広くなるようテーパ状に形成することを特徴とする撮像装置の製造方法。
5. 前記接合工程では、径方向に外側に向かうに従って圧力が低下するように、前記レンズに対して圧力をかけることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置の製造方法。
6. 前記レンズホルダ形成工程では、前記レンズに接合されるレンズ接合部を更に形成し、
   前記レンズ接合部の前記レンズに接合される面を、テーパ状に形成することを特徴とする請求項４又は５に記載の撮像装置の製造方法。
7. 前記レンズホルダ形成工程では、前記レンズ接合部の前記レンズに接合される面を、０．３〜３度の傾斜を備えるテーパ状に形成することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置の製造方法。
8. レンズを形成するレンズ形成工程と、
   レンズホルダに前記レンズを設置するレンズ設置工程と、
   前記レンズを介して、前記レンズホルダと前記レンズとが接合される前記レンズホルダ接合部にレーザを照射するレーザ照射工程と、
   前記レンズと前記レンズホルダとに圧力をかけ、前記レンズと前記レンズホルダとを前記レンズホルダ接合部にて接合させる接合工程と、
   前記レンズと前記レンズホルダとを前記レンズホルダ接合部にて硬化させる硬化工程と、を備え、
   前記レンズ形成工程では、前記レンズホルダ接合部の前記レンズホルダに接合される面は、径方向に外側に向かうに従って前記レンズホルダとの間隙が広くなるようテーパ状に形成することを特徴とする撮像装置の製造方法。

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