JP2007199107A - Lens and imaging apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラ付き携帯電話又は携帯端末等に内蔵される撮像装置に用いられるレンズ及びそれを用いた撮像装置に関する。 The present invention relates to a lens used in an imaging device built in a mobile phone with a camera or a mobile terminal, and an imaging device using the lens.
この種のレンズは、例えば透明の光学樹脂の射出成形によって安価に、かつ精度よく大量生産する必要がある。また、複数枚のレンズを組み合わせて使用することが多い。特許文献1には、光ピックアップの対物レンズのような光学レンズにおいて、レンズ有効径の外側にレンズ有効径の部分と同心状にマークを設けることによって、例えば組み合わせレンズの心合わせを容易にする構成が記載されている。また、レンズ有効径の外側部分の表面に設けた凸部と凹部を組み合わせることによって複数枚のレンズの位相合わせを容易にする方法が記載されている。 This type of lens needs to be mass-produced at low cost and with high accuracy by, for example, injection molding of a transparent optical resin. In many cases, a plurality of lenses are used in combination. In Patent Document 1, in an optical lens such as an objective lens of an optical pickup, for example, a configuration that facilitates centering of a combination lens by providing a mark concentrically with a lens effective diameter portion outside the lens effective diameter. Is described. In addition, a method for facilitating phase alignment of a plurality of lenses by combining convex portions and concave portions provided on the surface of the outer portion of the lens effective diameter is described.
また、特許文献2には、光ピックアップの対物レンズに複数のレンズを組み合わせて使用する場合に、レンズを成形した金型キャビティーを表すマークをレンズに設け、上側のレンズに設けた平滑部分を通して下側のレンズのマークを判別可能にした構成が記載されている。
上記のような従来技術は、光ピックアップの対物レンズに複数枚のレンズを組み合わせて使用する際のレンズ間の位置精度の向上や組立て作業性の向上を実現するためのものである。他方、カメラ付携帯電話等に用いられる撮像装置は小型化が進み、これに用いられるレンズについても小型化及び薄型化が求められている。また、撮像素子の高画素化に伴い、レンズに要求される光学特性は、ますます厳しいものになってきている。レンズ単体に関して、特にレンズ面が非球面である場合は、AFM(Atomic Force Microscope、原子間力顕微鏡)等を用いて光学特性のデータを測定し、非球面形状の設計データに対して、成形されたレンズの形状を測定する。そして、ベストフィッティングとその評価を行うことにより、高精度で高性能なレンズを実現する。 The prior art as described above is for realizing improvement in positional accuracy between lenses and improvement in assembly workability when a plurality of lenses are used in combination with an objective lens of an optical pickup. On the other hand, image pickup apparatuses used for camera-equipped mobile phones and the like have been downsized, and the lenses used therefor are also required to be downsized and thinned. In addition, with the increase in the number of pixels of the image sensor, the optical characteristics required for the lens are becoming increasingly severe. With respect to a single lens, particularly when the lens surface is aspheric, the optical characteristic data is measured using an AFM (Atomic Force Microscope) or the like, and the aspherical design data is molded. Measuring the shape of the lens. By performing best fitting and its evaluation, a high-precision and high-performance lens is realized.
また、レンズ単品の表裏のレンズ面の中心ズレ(偏心又はディセンタと呼称される)は性能に大きな影響を与えるので、細心の注意を払って測定することが必要である。このような測定を、成形ロットごとに評価する場合は非常に大きな労力が必要である。また、測定データに基づく評価結果が良好でない場合は成形条件等の見直しや再設定等が必要になり、それが生産性の向上を阻害する要因となる。 Further, since the center deviation (referred to as decentering or decentering) of the lens surfaces on the front and back sides of a single lens has a large effect on the performance, it is necessary to measure with great care. When such a measurement is evaluated for each forming lot, a great amount of labor is required. In addition, when the evaluation result based on the measurement data is not good, it is necessary to review or reset the molding conditions and the like, which becomes a factor that hinders the improvement of productivity.
本発明は、上記のような従来の課題を解決し、レンズ面の寸法精度をより容易にしかも精度良く評価することが可能で、レンズの精度管理を容易にすることができるレンズ及びそれを用いた撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, makes it possible to more easily and accurately evaluate the dimensional accuracy of the lens surface, and to use a lens that can easily manage the accuracy of the lens. An object of the present invention is to provide an image pickup apparatus.
本発明によるレンズは、光軸を中心にレンズ面を形成するレンズ有効部と、前記レンズ有効部の外周に延設された平面視ドーナツ状のコバ部と、前記コバ部の両面に形成された前記光軸を中心とする平面視で環状の角部とを備え、前記レンズ有効部と前記コバ部と前記角部とが一体かつ同時に成形されていることを特徴とする。 The lens according to the present invention is formed on both surfaces of the lens effective portion that forms a lens surface around the optical axis, a donut-shaped edge portion in plan view extending on the outer periphery of the lens effective portion, and the edge portion. An annular corner portion in plan view with the optical axis as a center is provided, and the lens effective portion, the edge portion, and the corner portion are integrally and simultaneously molded.
本発明のレンズでは、コバ部に平行光を照射したときに、コバ部の両面に形成された光軸を中心とする平面視で環状の角部に対応する複数の環状の線が観察できる。レンズの成形時の圧力、温度、時間等の各種条件によってレンズ面の精度が低下した場合は、その要因がコバ部に形成された環状の角部にも反映される。したがって、環状の角部に対応する複数の環状の線の偏心等を評価することによって、両レンズ面の偏心等の寸法精度を容易に評価することができる。これによりレンズの寸法精度の管理を容易に実現することができる。 In the lens of the present invention, when the edge portion is irradiated with parallel light, a plurality of annular lines corresponding to the annular corner portions can be observed in a plan view centered on the optical axes formed on both surfaces of the edge portion. When the accuracy of the lens surface is reduced due to various conditions such as pressure, temperature, and time at the time of molding the lens, the factor is also reflected in the annular corner portion formed in the edge portion. Therefore, by evaluating the eccentricity of a plurality of annular lines corresponding to the annular corners, the dimensional accuracy such as the eccentricity of both lens surfaces can be easily evaluated. Thereby, management of the dimensional accuracy of the lens can be easily realized.
本発明のレンズの好ましい実施形態において、前記環状の角部は、前記コバ部の両面において前記光軸を中心とするほぼ等しい半径の位置に形成されている。この構成によれば、コバ部の両面にそれぞれ形成された環状の角部に対応する環状の線が重なって1つの円として観察できれば、両面間の偏心がなく、精度が高いことを推定することができる。つまり、真円度等の寸法測定を行うことなく視覚的に偏心の有無を判断することができる。 In a preferred embodiment of the lens of the present invention, the annular corners are formed at substantially equal radius positions centered on the optical axis on both sides of the edge portion. According to this configuration, if an annular line corresponding to each of the annular corners formed on both sides of the edge portion can be observed as one circle, it is estimated that there is no eccentricity between both sides and the accuracy is high. Can do. That is, it is possible to visually determine the presence or absence of eccentricity without measuring dimensions such as roundness.
本発明のレンズの別の好ましい実施形態において、前記コバ部の少なくとも一面に平面視環状かつ帯状の凹部が形成され、前記凹部の底面と側面とが形成する角が前記角部に相当する。この構成によれば、平面視環状かつ帯状の凹部を形成することによって同心円状の2つの角部を得ることができ、反対側の面に形成された環状の角部との位置関係から両面間の偏心等の視覚的な評価が容易になる。 In another preferred embodiment of the lens of the present invention, an annular and band-shaped recess is formed on at least one surface of the edge portion in plan view, and an angle formed by a bottom surface and a side surface of the recess corresponds to the corner portion. According to this configuration, two concentric corners can be obtained by forming an annular and band-like recess in plan view, and the position between both surfaces can be determined from the positional relationship with the annular corner formed on the opposite surface. Visual evaluation of the eccentricity of the image becomes easy.
本発明のレンズの別の好ましい実施形態において、前記コバ部の少なくとも一面に平面視環状かつ帯状の突起部が形成され、前記突起部の側面と前記コバ部の面とが形成する角が前記角部に相当する。この構成によれば、平面視環状かつ帯状の突起部を形成することによって同心円状の2つの角部を得ることができ、反対側の面に形成された環状の角部との位置関係から両面間の偏心等の視覚的な評価が容易になる。 In another preferred embodiment of the lens of the present invention, an annular and band-like projection is formed on at least one surface of the edge portion, and the angle formed by the side surface of the projection and the surface of the edge portion is the angle. It corresponds to the part. According to this configuration, two concentric corners can be obtained by forming the annular and belt-like projections in plan view, and both sides can be obtained from the positional relationship with the annular corner formed on the opposite surface. Visual evaluation of the eccentricity between them becomes easy.
本発明のレンズの別の好ましい実施形態において、前記突起部の先端面が、前記レンズ面より前記光軸方向に突出している。この構成によれば、例えば平面台の上にレンズを置く場合に、突起部を下にして置くことによりレンズ面が直接平面台に接触することが回避されるので、レンズ面の傷つき防止や保護に好都合である。 In another preferred embodiment of the lens of the present invention, the tip surface of the protrusion protrudes in the optical axis direction from the lens surface. According to this configuration, for example, when a lens is placed on a flat table, it is possible to prevent the lens surface from coming into direct contact with the flat table by placing the projecting portion downward. Convenient to.
本発明のレンズの別の好ましい実施形態において、前記平面視環状かつ帯状の突起部の近傍に平面視環状かつ帯状の凹部が形成されている。この構成によれば、レンズのコバ部の外周面に背着剤が塗布されてレンズ同士の固定又はレンズと鏡筒との固定が行われる際に、平面視環状かつ帯状の凹部が余分な接着剤の溜まりとして機能する。また、突起部は接着剤の内周側(レンズ有効部)への侵入を防止する堤防として機能する。これにより、レンズ組立品の品質が安定すると共に歩留まりが向上する。 In another preferred embodiment of the lens of the present invention, a planar view annular and belt-like recess is formed in the vicinity of the planar view annular and belt-like projection. According to this configuration, when the back coating agent is applied to the outer peripheral surface of the edge portion of the lens and the lenses are fixed to each other or the lens and the lens barrel are fixed, the annular and belt-shaped concave portion in plan view is excessively bonded. It functions as a reservoir of agent. The protrusion functions as a bank to prevent the adhesive from entering the inner peripheral side (lens effective portion). This stabilizes the quality of the lens assembly and improves the yield.
また、本発明の撮像装置は、上記のようなレンズと、前記レンズによって集光された光を受光して結像した画像の電気信号を出力する半導体撮像素子とを備えている。これにより、寸法精度の高いレンズを使用して光学特性に優れた小型で安価な撮像装置を実現することができる。 The image pickup apparatus of the present invention includes the lens as described above and a semiconductor image pickup device that receives the light collected by the lens and outputs an electric signal of an image formed. Thereby, it is possible to realize a small and inexpensive imaging device having excellent optical characteristics by using a lens with high dimensional accuracy.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は本発明の第1の実施形態に係るレンズを模式的に示す図である。図1(a)はレンズを光軸方向から見た平面図であり、図1(b)は図1(a)のレンズをX−X線で切断した断面図である。図1(b)においてレンズ有効部5は、左側のレンズ面R1と右側のレンズ面R2とで形成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram schematically showing a lens according to the first embodiment of the present invention. 1A is a plan view of the lens as viewed from the optical axis direction, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the lens of FIG. 1A taken along line XX. In FIG. 1B, the lens
図1に示すように、本実施形態のレンズ1は、その光軸2の周囲の両凸レンズ形状を有するレンズ有効部5と、その外周に延設された平面視ドーナツ状のコバ部6と、その一面(レンズ面R2側の面)から光軸2を中心とする環状に突出するインロー部8とを有する。このインロー部8は、平面視帯状の突起部に相当する。レンズ有効部5、コバ部6及びインロー部8は、一体かつ同時に樹脂成形される。樹脂の材料として、例えば日本ゼオン社製のゼオネックス(登録商標)E48Rを使用することができる。所定の光学特性を得るために、レンズ有効部5は光軸2に対して軸対称の非球面形状を有する非球面レンズとなるように設計されている。材料の屈折率、透過率等の特性は、レンズ1に要求される光学特性に応じて適宜選択される。
As shown in FIG. 1, the lens 1 of the present embodiment includes a lens
なお、本実施形態では樹脂成形によってレンズ1を作製しているが、光学ガラスを用いたガラスモールドによって作製するレンズ、あるいは球面ガラス上に樹脂層を形成したハイブリッド形レンズに本発明を適用することも可能である。また、少なくともレンズ有効部5の表面には、反射防止のためのAR(Anti Reflection)コートとして、屈折率の異なる弗化マグネシウム(MgF2)、二酸化珪素(SiO2)等の薄膜が1層ないし4層程度蒸着されている。
In this embodiment, the lens 1 is manufactured by resin molding. However, the present invention is applied to a lens manufactured by a glass mold using optical glass or a hybrid lens having a resin layer formed on a spherical glass. Is also possible. Further, at least on the surface of the lens
後述するように、撮像装置の鏡筒部には、形状の少し異なる2枚のレンズを結合してなるレンズユニットが組み込まれ、所定の結像光学系が形成される。つまり、レンズ有効部5に入射した光が所定の位置(固体撮像素子の受光面)に集光されるような結像系が構成される。この際、レンズ1のコバ部6及びインロー部8は、2枚のレンズを結合する際の嵌合部として機能すると共に、鏡筒部に対してレンズユニットを位置決めし、固定するための機能を有する。コバ部6の両面(光軸に垂直な面)は、互いに平行で平滑な2平面となるように形成されている。
As will be described later, a lens unit formed by coupling two lenses having slightly different shapes is incorporated in the lens barrel portion of the imaging apparatus to form a predetermined imaging optical system. That is, an imaging system is configured such that light incident on the lens
コバ部6に形成された平面視帯状の突起部に相当するインロー部8の基部には、インロー部8の側面とコバ部6の面とによって環状の角部3が形成されている。また、コバ部6の他方の面(レンズ面R1側の面)には、平面視環状かつ帯状の凹部4が形成され、その底面と両側面とによって外周側の角部4a及び内周側の角部4bが形成されている。この凹部4は、レンズ有効部5、コバ部6及びインロー部8が成形される際に同時に形成される。本実施形態では、凹部4によって形成される外周側の角部4a及び内周側の4bの間にインロー部8の基部によって形成された角部3が挟まれるように配置されている。これらの環状の角部3、4a及び4bは、レンズ1のレンズ面R1、R2の偏心等を容易にチェックできるようにする機能を有する。また金型加工においては、レンズ有効部5のR1面、R2面に対応するそれぞれの環状溝3、4a、4bは、精度が十分高くできるように同時加工で作られる。その機能について説明する前に、レンズ1の樹脂成形について説明を加える。
An
レンズ1は、一般的な樹脂製品を作製するための射出成形と同様の工程で成形されるが、一般的な樹脂製品に比べて高い寸法精度が要求され、塵埃等の混入をできるだけ低減する必要がある。このため、空調の効いたクリーンルームに成形機を設置し、成形機の温度調節を正確に行う。例えば、クリーン度をクラス10,000程度に維持する必要がある。樹脂成形における寸法等の変化は、成形圧力、射出速度、保持時間、金型温度、周囲温度等によって微妙に変化することが知られており、成形されたレンズ1の寸法精度をモニターすることが必要である。 The lens 1 is molded by the same process as injection molding for producing a general resin product, but requires higher dimensional accuracy than a general resin product, and it is necessary to reduce the contamination of dust and the like as much as possible. There is. For this reason, a molding machine is installed in an air-conditioned clean room to accurately control the molding machine temperature. For example, it is necessary to maintain the cleanliness level at about class 10,000. Changes in dimensions and the like in resin molding are known to change slightly depending on molding pressure, injection speed, holding time, mold temperature, ambient temperature, and the like, and the dimensional accuracy of the molded lens 1 can be monitored. is necessary.
成形されたレンズの精度を評価する場合に、非球面レンズの場合は前述のAFM(例えば、松下電器製UA3P)を用いて形状測定を行う必要がある。この測定は、成形ロット毎に、あるいは成形ロットの開始時、途中又は終了後等のタイミングで行なう煩雑な作業となる。このような測定作業を容易にすることを目的として、コバ部6に形成された環状の角部3、4a及び4bが利用される。環状の角部3、4a及び4bはレンズ有効部5、コバ部6及びインロー部8と同時に成形されるので、レンズ1(レンズ有効部5)の成形における精度を低下させると考えられる各種要因がコバ部6に形成された環状の角部3、4a及び4bに反映される。そこで、コバ部6に形成された環状の角部3、4a及び4bを観察することにより、例えばレンズ1(レンズ有効部5)の解像度を劣化させる非球面ごとの偏心(面別偏心)を評価することができる。
When evaluating the accuracy of the molded lens, in the case of an aspheric lens, it is necessary to perform shape measurement using the above-mentioned AFM (for example, UA3P manufactured by Matsushita Electric). This measurement is a complicated operation performed for each molding lot or at a timing such as at the start, midway, or after completion of the molding lot. For the purpose of facilitating such measurement work,
本実施形態に係るレンズ1の形状について説明を加える。図1(b)においてレンズ有効部5を形成する左側のレンズ面をR1面と記し、右側のレンズ面をR2面と記す。一実施例において、光軸2を中心としてR1面の直径がΦ1.5mmであり、R2面の直径がΦ1.4mmである。また、環状の角部3、4a及び4bの直径がそれぞれ2.50mm、Φ2.51mm及びΦ2.49である。コバ部6の外径はΦ4.2mmであり、厚さは約0.8mmである。
The shape of the lens 1 according to this embodiment will be described. In FIG. 1B, the left lens surface forming the lens
次に、コバ部6に形成された環状の角部3、4a及び4bについて図2を参照しながら詳細に説明する。図2(a)は図1に示したレンズを射出成形する際の金型及びレンズの部分断面を概念的に示す図である。図2(b)は図2(a)のA部拡大図である。金型は工具鋼で作られ、射出成形機のダイセットに取り付けられる。レンズの金型では、インサート部と呼ばれるブロックが別途加工され、ベースに組み込まれる。インサート部は、超鋼や工具鋼に大まかな形状加工を施し、その後に硬度の高い例えばNi等のメッキを表面に施して作製する。このメッキ部分は更に精密旋盤等を用いて精密加工される。
Next, the
図2(a)及び図2(b)において、PLは金型のパーティングライン(分割面)を示している。左側の金型11にはレンズ有効部5のR1面を成形するための凹面と、コバ部6に形成される環状の凹部4(角部4a及び4b)に対応する環状の凸部11aが形成されている。右側の金型12にはレンズ有効部5のR2面を成形するための凹面と、コバ部6及びインロー部8を形成するための段状の窪みが形成されている。左側の金型11と右側の金型12とで囲まれた空間にゲート(図示せず)から注入された樹脂が充填されて成形が行なわれる。
2A and 2B, PL indicates a parting line (divided surface) of the mold. The
図2(b)には、環状の凸部11aの拡大された断面形状が描かれている。すなわち、左側の金型11のパーティングラインに対応する平面から右方へ突出する環状の凸部11aは、略長方形の断面を有する。一実施例において、この略長方形の断面は、長辺が10μm(角部4aの直径Φ2.51mmと角部4bの直径Φ2.49mmとの差の半分)であり、高さは約8μmである。金型11に設けられた凸部11aの先端面の直角形状は、レンズ1のコバ部6に直角の角部4a及び4bを有する凹部4として転写され形成される。金型12によってコバ部6の他方の面に形成される角部3についても、同様に直角に形成される。つまり、レンズ1のコバ部6の両面に形成される角部3、4a及び4bが断面形状でR(丸み)の殆どない直角エッジとして形成される点が重要である。
FIG. 2B illustrates an enlarged cross-sectional shape of the annular
なお、レンズがガラスで成形される場合は、ボール状又は円盤状の材料を金型に入れて高温加熱によって軟化させ、所定の形状を転写することが行われる。工程と金型の構造は異なるが、基本的な概念は樹脂成形の場合と同様である。 In addition, when a lens is shape | molded with glass, ball-shaped or disk-shaped material is put into a metal mold | die, it is softened by high temperature heating, and a predetermined shape is transcribe | transferred. Although the process and mold structure are different, the basic concept is the same as in the case of resin molding.
図3は、レンズのコバ部に環状の凹部の代わりに環状の凸部を形成することを想定したときの図2(b)に相当する図である。環状の凹部4の基本的な機能は、前述のように、成形されたレンズ1の寸法精度のチェックを容易にすることである。この機能面から考えると、環状の凹部4の代わりに環状の凸部をレンズ1のコバ部6に形成してもよいと考えられる。
FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 2B when it is assumed that an annular convex portion is formed instead of the annular concave portion in the edge portion of the lens. The basic function of the
しかしながら、図3に示すように、コバ部6に環状の凸部7を形成する場合は、環状の凸部7の先端面に直角エッジを形成することがむずかしい。環状の凸部7の先端面に直角エッジを形成するには、Rの殆どない直角エッジを底面に有する凹部11bを対応する金型11に形成する必要があるが、それは困難である。金型の加工に使用する刃具の先端形状が、図4に示すように、ある程度の大きさのR形状(曲面形状)となるからである。
However, as shown in FIG. 3, when the annular
図4は、金型を加工する刃具の先端部形状を例示する斜視図である。この刃具14は、先端14aにダイヤモンドが付けられたダイヤモンドバイトである。一例では、刃具14の先端R(曲率半径)は約2.3μmである。したがって、図3に示すように、金型11に形成される凹部11bの底面エッジは約2.3μmのR形状となり、この形状が転写されるコバ部6の環状の凸部7の先端面のエッジも約2.3μmのR形状となる。このような先端面のエッジが丸く鈍った形状の環状の凸部7を用いてレンズ1の寸法精度の測定を行う場合は、その測定精度を高めることが難しい。
FIG. 4 is a perspective view illustrating the tip shape of a cutting tool for processing a mold. The cutting
これに対して本実施形態のレンズ1では、コバ部6に環状の凹部4を形成するために金型11に形成される環状の凸部11aの先端面のエッジ形状をRの無い直角形状とすることができる。つまり、図4に示すような先端14aがR形状の刃具を用いても、図2(b)に矢印線Y及びZで示すように、金型の外周側及び内周側から環状の凸部11aの側面を削り上げるように加工することによって、環状の凸部11aの先端面のエッジ形状をRの無い直角形状とすることができる。その結果、レンズ1のコバ部6に形成される環状の角部4a及び4b(凹部4)をRの殆どない直角エッジとすることができる。同様の理由により、インロー部8の内周壁8aとコバ部6の面とで形成される環状の角部3についても、Rの無い直角エッジとなるように形成することができる。これにより、環状の角部3、4a及び4bによるレンズ1の寸法精度の測定を精度よく行うことが可能になる。
On the other hand, in the lens 1 of the present embodiment, the edge shape of the tip surface of the annular
次に、レンズ1のコバ部6に形成された環状の角部3、4a及び4bによるレンズ1の面別偏心の測定方法について説明する。レンズ1を顕微鏡等にセットして、レンズ1の光軸2の方向に平行光を照射すると、図1(a)に示すように、コバ部6に設けられた環状の角部3、4a及び4bに対応する3本の円環が観察される。上述のように、環状の角部3、4a及び4bはいずれもRがほとんど無い直角エッジとなるように形成されているので、これら3本の円環は輪郭のはっきりした細い線として観察される。また、コバ部6の両面は互いに平行で平滑な平面であるから、入射した平行光の屈折や散乱が少ない。したがって、環状の角部3、4a及び4bに対応する3本の円環を精度よく観察することができる。
Next, a method of measuring the surface-specific eccentricity of the lens 1 by the
また、顕微鏡の被写界深度は浅いので、環状の角部3、4a及び4bに対応する3本の円環を同時に観察するためには、光軸方向に異なる位置で2つの画像を撮像し、両画像を合成する処理が必要である。このような処理が可能な顕微鏡システムとして、例えば、オリンパス社製の金属顕微鏡高深度画像解析システムDF−2が知られている。あるいは、共焦点顕微鏡等を用いることも可能である。より簡易的な観察方法として、投影機等を用いて観察することも可能である。また、レンズ1を透過させる光として、環状の角部3、4a及び4bに対応する3本の円環の視認性に応じて適切な波長の光を使用することが望ましい。
Also, since the depth of field of the microscope is shallow, in order to observe the three rings corresponding to the
本実施形態のレンズ1の場合は、顕微鏡でコバ部6に形成された環状の角部3、4a及び4bに対応する3本の円環を観察すると、図1(a)に示すような3本の近接した同心円として観察される。図5は、図1(a)におけるB部の拡大図である。コバ部6の一面に形成された環状の角部4a及び4b(凹部4)はレンズのR1面と同じ金型11で同時に成形されているのでR1面の寸法精度と緊密な関係がある。他方、環状の角部3はレンズのR2面と同じ金型12で同時に成形されているのでR2面の寸法精度と緊密な関係がある。そこで、環状の角部3、4a及び4bに対応する3本の円環が径方向に一定の間隔で同心円のように観察される場合は、それぞれのレンズ面R1及びR2の寸法精度が良好であると推定できる。
In the case of the lens 1 of the present embodiment, when three rings corresponding to the
前述のように、本実施形態のレンズ1では、角部3による円環が、凹部4の両側にできる角部4a及び4bの間に挟まれていれば、光軸の面別偏心が5μm以内であることが推定できる。つまり、環状の角部3、4a及び4bの直径は10μmずつの差が与えられているで、R1面の中心とR2面の中心が互いに逆方向に5μmずつ偏心すれば、これら2つの円周の一部は重なって観察される。偏心が5μmあれば確実に発見することが可能である。本実施形態のレンズ1では許容偏心量が10μmとして設計されており、この許容偏心量を超える偏心がある場合は角部3、4a及び4bに対応する円環の観察によって十分検出可能である。
As described above, in the lens 1 of the present embodiment, if the annular ring formed by the
更に大きな偏心が発生している場合は、これらの円環に2箇所の重なり部分が観察されることになる。レンズの設計上、更に大きい偏心量が許容できる場合は、環状の角部3、4a及び4bの直径の差をもっと大きな値に設定すればよい。つまり、これらの直径の差を許容偏心量の2倍の値に設定すれば、2つのレンズ面R1及びR2間の偏心の評価を精度よくできる。逆に、許容偏心量が小さい場合は環状の角部3、4a及び4bの直径の差を小さな値に設定すればよい。
If even greater eccentricity occurs, two overlapping portions will be observed in these rings. If a larger amount of eccentricity is acceptable in the design of the lens, the difference in diameter between the
図6は、本発明の第1の実施形態に係るレンズのコバ部に形成された環状の角部の視認性を説明するための図である。図6(a)及び図6(b)は、本実施形態のレンズ1のコバ部6に形成された3本の環状の角部3、4a及び4bに対応する円環の一部を直線として模式的に示したものである。図6(a)の状態では、コバ部6の一方の面の環状の角部4a及び4bの丁度中間に他方の面の環状の角部3が位置している。この状態は、二つのレンズ面R1及びR2の間に偏心が無いことを示している。図6(b)の状態では、角部3が角部4a及び4bの中間より少し左(内側)にずれていることが容易に視認できる。この状態は、二つのレンズ面R1及びR2の間に偏心が有ることを示している。
FIG. 6 is a view for explaining the visibility of the annular corner formed in the edge portion of the lens according to the first embodiment of the present invention. 6A and 6B show a part of the ring corresponding to the three
図6(c)及び図6(d)は、比較のために、2本の環状の角部3及び4aに対応する円環のみで偏心の有無をチェックする場合を示している。つまり、コバ部6の一方の面の角部4a及び4bのうちの1本4bを除いて他の1本4aのみを残した状態に相当する。図6(c)は図6(a)に対応し、図6(d)は図6(b)に対応している。この場合は、2本の角部4及び3bに対応する円環の間隔の大小から偏心の有無をチェックすることになる。このようなチェック方法に比べて、図6(a)及び図6(b)に示した本実施形態のように3本の環状の角部3、4a及び4bに対応する円環を用いるチェック方法のほうが視認性が良く、わずかな偏心を視認することができることが明らかである。
For comparison, FIGS. 6C and 6D show a case where the presence / absence of eccentricity is checked only with the circular rings corresponding to the two
また、3本の角部3、4a及び4bに対応する円環の真円度を測ることによって、それぞれのレンズ面R1、R2の寸法精度を推定することができる。この場合に、真円を描いたチャートを投影機等にあらかじめ用意しておき、角部3、4a及び4bの投影像とチャートとの差を観察することによって簡易的な評価が可能である。許容できる真円度の範囲をチャートに記載しておけば評価が更に簡単になる。角部3、4a及び4bに対応する円環の真円度とレンズの光学特性との相関をあらかじめ評価しておくことが好ましい。本実施形態のレンズ1を様々に変化させた成形条件で作製し、その光学特性を評価したところ、上記の偏心が許容偏心量の範囲内に入っておれば、真円度を評価しなくても、他の形状精度等が十分達成できることが実験計画から確認できている。したがって、角部3、4a及び4bに対応する円環の偏心の評価を行えば、レンズ1に要求される光学特性に関する寸法精度を確保することができる。
Further, the dimensional accuracy of the lens surfaces R1 and R2 can be estimated by measuring the roundness of the circular rings corresponding to the three
(実施形態2)
次に、本発明の第2の実施形態に係るレンズを図7から図9に基づいて説明する。図7は本発明の第2の実施形態に係るレンズを模式的に示す図である。図7(a)はレンズを光軸方向から見た平面図であり、図7(b)は図7(a)のレンズをX−X線で切断した断面図である。図8は図7におけるC部の拡大図である。図9は本発明の第2の実施形態のレンズに形成された環状の角部の視認性を説明するための図である。
(Embodiment 2)
Next, a lens according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram schematically showing a lens according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7A is a plan view of the lens viewed from the optical axis direction, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the lens of FIG. 7A taken along line XX. FIG. 8 is an enlarged view of a portion C in FIG. FIG. 9 is a view for explaining the visibility of the annular corner formed in the lens of the second embodiment of the present invention.
本実施形態のレンズ1の基本的な形状、材質、成形方法等については、第1の実施形態のレンズと同様である。本実施形態のレンズ1が第1の実施形態のレンズと異なる点は、インロー部8がコバ部6の外周端より少し内側から軸方向に立設され、その結果、インロー部8の基部の内周側だけでなく外周側にも角部が形成されている点である。すなわち、図7に示すように、コバ部6のレンズ面R2側の面には、外周側の角部3a及び内周側の角部3bが形成されている。
The basic shape, material, molding method and the like of the lens 1 of the present embodiment are the same as those of the lens of the first embodiment. The lens 1 of this embodiment is different from the lens of the first embodiment in that the
コバ部6のレンズ面R1側の面に形成された凹部4の幅はインロー部8の幅の2倍である。凹部4の底面及び外周側面で形成される外周側の角部4aとインロー部8の基部の外周側の角部3aとは同じ直径を有し、偏心がなければ平面視で重なるように形成されている。また、凹部4の外周側の角部4aと内周側の4bの間にインロー部8の内周側の角部3bが挟まれるように配置されている。
The width of the
したがって、実施形態1と同様にレンズ1を顕微鏡等にセットして光軸2の方向に平行光を照射したときに、4本の角部3a、3b、4a及び4bに対応する4本の円環が観察されるが、上述のように偏心がなければ角部3a及び4aに対応する2本の円環は重なって1本に見える。図7(a)はこの状態を示している。また、図8は、図7(a)におけるC部の拡大図である。
Accordingly, when the lens 1 is set on a microscope or the like and irradiated with parallel light in the direction of the
つまり、本実施形態のレンズ1は、実施形態1のレンズと同様に3本の角部3a(4a)、3b及び4bに対応する円環のピッチが均等であるか否か(周方向の一部での重なりの有無)を観察することによってレンズ面R1及びR2間の偏心の有無をチェックできるだけでなく、外周側の2本の円環3a及び4aに対応する円環が重なって1本に見えるか否かを観察することによってもレンズ面R1及びR2間の偏心の有無をチェックできる。
That is, in the lens 1 of the present embodiment, whether or not the pitches of the annular rings corresponding to the three
次に、図9を参照して、本実施形態に係るレンズのコバ部に形成された環状の角部の視認性を説明する。図9では、外周側の2本の環状の角部3a及び4aに対応する円環の一部が直線として模式的に示されている。2本の環状の角部3a及び4aに対応する円環の線が完全に重なっている状態(a)、少しずれて重なっている状態(b)、僅かに離れている状態(c)、及び線幅程度の間隔で離れている状態(d)をそれぞれ示している。このように、2本の環状の角部3a及び4aに対応する円環の線の重なり又はずれを評価すれば、レンズ面R1及びR2間の偏心の有無やその程度を評価することができる。つまり、偏心の大きさを第1の実施形態より更に詳細に評価することができる。
Next, with reference to FIG. 9, the visibility of the annular corner formed in the edge portion of the lens according to the present embodiment will be described. In FIG. 9, a part of the ring corresponding to the two
なお、上記のような第1及び第2実施形態を組合せ、あるいは適宜変形して実施することが可能である。図10は、本発明の実施形態の変形例に係るレンズの断面形状を示している。図10(a)及び(b)のレンズではレンズ有効部5の形状が凸凹レンズになっており、図10(c)及び(d)のレンズではレンズ有効部5の形状が図1及び図7と同様に両凸レンズである。レンズ有効部5の形状は本発明と直接的な関連はなく、任意の形状としてよい。
The first and second embodiments as described above can be combined or modified as appropriate. FIG. 10 shows a cross-sectional shape of a lens according to a modification of the embodiment of the present invention. In the lenses of FIGS. 10A and 10B, the shape of the lens
図10(a)のレンズでは、コバ部の一方の面から軸方向に突出するインロー部8の内周側に環状の凹部4が形成されていると共に、他方の面にも環状の凹部4が形成されている。したがって、合計4本の角部に対応する円環の線が得られる。これら4本の線の位置関係については、既述の実施形態のように、一方の面に形成された2本の線で他方の面に形成された1本を挟む配置としたり、両面の線が重なる配置としたりすることができる。
In the lens of FIG. 10A, an
図10(b)のレンズは、図10(a)のレンズにおいてインロー部8の先端面に段差を設け、更なる角部3を追加したものである。図10(c)のレンズは、コバ部の一方の面に形成されたインロー部8の外周側に環状の凹部4が形成され、内周側に角部3が形成されていると共に、他方の面に小型のインロー部8’が形成され、その内周側に環状の凹部4が形成されると共に外周側に環状の角部3が形成されている。
The lens in FIG. 10B is a lens in which a step is provided on the tip surface of the
図10(c)のレンズのレンズ有効部5は両凸レンズであるが、コバ部に形成されたインロー部8の先端面はレンズ有効部5よりも光軸方向に突出している。レンズの移動又は搭載等のハンドリングにおいて、例えば平面台の上にレンズを置く場合にインロー部8を下にして置けば、インロー部8の先端面が平面台に当接し、レンズ有効部5は当接しないので、レンズ面へのダメージが防止される。また、トレー等にレンズを収容する場合も同様である。
The lens
また、レンズを鏡筒に装着し、コバ部の接着固定を行う際に、インロー部(突起部)8、8’は接着剤がレンズ有効部へ侵入するのを防止する堤防として機能する。また、インロー部(突起部)8、8’の近傍に形成された環状の凹部4は余分な接着剤の溜まりとして機能する。インロー部(突起部)8、8’の外周側に形成された環状の凹部4は本来の接着剤溜まりとして機能し、内周側に形成された環状の凹部4はインロー部(突起部)8、8’を乗り越えた接着剤がレンズ有効部5へ侵入することを防止する堀として機能する。これにより、レンズ・鏡筒組立品の品質が安定すると共に接着剤の塗布量の管理が容易になる。
Further, when the lens is attached to the lens barrel and the edge portion is bonded and fixed, the inlay portions (projections) 8 and 8 ′ function as a bank that prevents the adhesive from entering the lens effective portion. Further, the
図10(d)のレンズは、図10(c)のレンズを変形したものである。コバ部の一方の面に形成されたインロー部(突起部)8の高さ(光軸方向寸法)が低くなり、他方の面に形成されたインロー部(突起部)8’の内周側の凹部4が省略されている。
The lens shown in FIG. 10D is a modification of the lens shown in FIG. The height (dimension in the optical axis direction) of the inlay portion (projection portion) 8 formed on one surface of the edge portion is reduced, and the inner periphery side of the inlay portion (projection portion) 8 ′ formed on the other surface is reduced. The
上記のような実施形態や変形例は、レンズの要求精度、測定上の制約、成形上の制約等に応じて適宜選択することができ、また、それらを組み合わせて実施してもよい。 The above-described embodiments and modifications can be appropriately selected according to the required accuracy of the lens, measurement restrictions, molding restrictions, and the like, or may be implemented in combination.
(実施形態3)
次に、本発明の第3の実施形態として、既述の実施形態や変形例のレンズを用いた撮像装置の例を説明する。図11は、本発明のレンズを用いた撮像装置の斜視図である。この撮像装置20は、携帯電話用カメラモジュールである。また、図12は、図11の撮像装置の鏡筒部分を側面から見た断面図である。
(Embodiment 3)
Next, as a third embodiment of the present invention, an example of an imaging device using the lenses of the above-described embodiments and modifications will be described. FIG. 11 is a perspective view of an imaging apparatus using the lens of the present invention. The
撮像装置20は、2枚のレンズ1A及び1Bを組み合わせたレンズユニット1Uとそれを保持する鏡筒31、光学フィルタ24及び半導体撮像素子25とこれらを保持する立体基板22、これに接続されて外部との間で信号の授受を行うフレキシブルプリント基板(FPC)30等を有する。立体基板22は、鏡筒31、半導体撮像素子25及び光学フィルタ24を保持する保持部材としての役割を兼ね備えている。レンズユニット1Uは、それを構成する上側のレンズ1Aの外周面及び上面が鏡筒31の内周面及び天井面に嵌め込まれるようにして固定されている。鏡筒31の天井面中央部に絞りを構成する開口27が形成されている。
The
レンズユニット1Uの下方に配置された半導体撮像素子25は、例えば画素数が約130万で画素サイズが約2.8μmの1/4インチ型CCDである。半導体撮像素子25は、立体基板22の表面に形成された導電パターンにSBB(Stud Bump Bond)によって電気的に接続される。立体基板22の導電パターンは、立体基板22から外へ引き出され、FPC30の導電パターン30aに半田付によって接続される。半導体撮像素子25の上に配置された光学フィルタ24は、可視光領域以外の光の透過を抑制する働きを有する。被写体からの光がレンズ1により集光され、光学フィルタ24を通って半導体撮像素子25に入射する。半導体撮像素子25は入射光に応じた電気信号を出力し、導電パターン30aを介して電気信号が外部に取り出される。
The
レンズユニット1Uを構成する2枚のレンズ1A及び1Bのうち、上側のレンズ1Aは、図10(a)に示したレンズに類似している。また、下側のレンズ1Bは、図10(c)に示したレンズに類似している。上側のレンズ1Aのインロー部8Aの内周壁が下側のレンズ1Bのインロー部8Bの外周壁に外嵌するようにして2枚のレンズ1A及び1Bが結合し、レンズユニット1Uを構成している。
Of the two
このように、2枚のレンズ1A及び1Bが直接結合し、軸方向及び径方向の位置決めがインロー部8A及び8Bの嵌合によって行われる。こうすることにより、2枚のレンズを個別に鏡筒に固定する場合に比べて、2枚のレンズの光軸合わせが精度良く行われる。しかも、各レンズのレンズ面の偏心に関して、前述のように5μm以下となるような精度を容易に確保することができるので、品質の安定と管理工数の低減が実現する。これにより、半導体撮像素子25の受光面の周辺部における像面湾曲等に起因する解像度の低下を防止することができる。また、2枚のレンズ1A及び1Bの固定は、これらの外周壁面と鏡筒31の内周壁面との間に接着剤15を充填し、硬化させることによって行なわれる。この際、前述のように、レンズ1Bの環状の突起部8B’は、余分な接着剤15が内側(レンズ有効部)へ侵入するのを防止する堤防として機能する。これにより、レンズ・鏡筒組立品の品質が安定すると共に接着剤の塗布量の管理が容易になる。
In this way, the two
上記のような撮像装置20をカメラ機能付携帯電話に使用すれば、撮影された画像の中心部から周辺部にわたって良好な画質が得られるので、携帯電話の付加価値の向上に寄与できる。
If the
1、1A、1B レンズ
2 光軸
3、3a、3b、4a、4b 環状の角部
4 環状かつ帯状の凹部
5 レンズ有効部
6 コバ部
8、8A、8B インロー部
20 撮像装置
22 立体基板
24 光学フィルタ
25 半導体撮像素子
27 絞り開口
30 プリント基板(FPC)
31 鏡筒
DESCRIPTION OF
31 Lens tube
Claims (7)
請求項1記載のレンズ。 The lens according to claim 1, wherein the annular corner portion is formed at a position having substantially the same radius around the optical axis on both surfaces of the edge portion.
請求項1又は2記載のレンズ。 3. The lens according to claim 1, wherein an annular and band-shaped recess is formed on at least one surface of the edge portion, and an angle formed by a bottom surface and a side surface of the recess corresponds to the corner portion.
請求項1、2又は3記載のレンズ。 4. The ring-shaped and band-shaped protrusions in plan view are formed on at least one surface of the edge part, and an angle formed by a side surface of the protrusion part and the surface of the edge part corresponds to the corner part. Lens.
請求項4記載のレンズ。 The lens of Claim 4. The front end surface of the said projection part protrudes in the said optical axis direction from the said lens surface.
請求項4又は5記載のレンズ。 6. The lens according to claim 4, wherein an annular and belt-like concave portion in plan view is formed in the vicinity of the annular and belt-like protrusion in plan view.
An imaging apparatus comprising: the lens according to claim 1; and a semiconductor imaging element that outputs an electric signal of an image formed by receiving light condensed by the lens.
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