JP2012058630A

JP2012058630A - 光学系レンズユニット

Info

Publication number: JP2012058630A
Application number: JP2010203931A
Authority: JP
Inventors: Shinya Chiba; 真也千葉
Original assignee: Kantatsu Co Ltd
Current assignee: Kantatsu Co Ltd
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2012-03-22

Abstract

【課題】リフローハンダ工程時におけるレンズの熱膨張によるレンズの歪みやレンズの組付誤差を抑え、レンズの固定を安定した状態に保つようにする。
【解決手段】鏡筒２内にプラスチックレンズ７を組み込み、鏡筒２の後面からプラスチックレンズ７にレンズ押え１０を被せ、レンズ押え１０の腕片１３をボス部６に通し、ボス部６を加圧溶着し、レンズ押え１０でプラスチックレンズ７を光軸方向に押圧して鏡筒２に保持する。リフローハンダ工程時において、プラスチックレンズ７の熱膨張によってプラスチックレンズ７が変位しても、その変位をレンズ押え１０自体の弾性で吸収する。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話やモバイル用機器などに搭載されるカメラに用いるレンズユニット、特に、小型撮像モジュールとしてパッケージ化する際のリフローハンダ工程に耐え得る光学系レンズユニットに関するものである。

近年、撮像装置を備えた携帯端末の市場の拡大に伴い、この撮像装置には高画素数で小型の固体撮像素子が搭載されるようになった。このような撮像素子の小型化・高画素化に対応し、例えば、特許文献１，２で示すように、複数枚のレンズを鏡筒に収納して構成されるレンズモジュールが知られている。これら特許文献１及び特許文献２に示すレンズモジュールは、鏡筒に収納したレンズユニットを固定するため、レンズユニットを構成する各レンズの外径を鏡筒の内径より僅かに小さく形成して、鏡筒との間の径方向のクリアランスを保った状態で鏡筒の開口部から挿入し、鏡筒に挿入したレンズを光軸方向に押圧した状態で最後段レンズを接着剤によって固定、あるいは、鏡筒の開口部から鏡筒内にレンズ押え部材を圧入し、このレンズ押え部材と鏡筒の前面に形成する当接部とで各レンズを挟着することによって固定していた。

このような鏡筒にレンズを組み込んだレンズモジュールは、例えば特許文献３あるいは特許文献４などに示すように、ホルダに組み付けられ、そのホルダにＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子を実装した回路基板を組付けて最終的に小型撮像モジュールとしてパッケージ化するものであり、前記回路基板のハンダ付けなどに際し、レンズモジュールをホルダに組み付けた状態のままリフローハンダにより自動実装している。

特開２００２−８２２７２号公報特開２００６−２８４７８８号公報特開２００３−２８９４５６号公報特開２００９−２５８５６０号公報

従って、前記レンズモジュールは、小型撮像モジュールとしてパッケージ化する際のリフローハンダ工程に耐え得る耐熱性が求められる。具体的には、リフロー炉内の温度は、ハンダの再溶融を促すために最高温度は２６０℃以上に設定され、その後の温度低下に伴ってハンダ成分が固化することによりカメラモジュールの外部端子（電気接点）が回路基板上の導体パッドに接続され、電気的な接続が達成される。また、この種のレンズモジュールに採用されるレンズ、特に携帯電話やモバイル用機器などに搭載されるレンズモジュールのレンズは成形加工が容易で、かつ大量生産に適したプラスチックレンズが多く用いられる。このようなプラスチックレンズを鏡筒の内周面に接着固定、あるいは鏡筒内にレンズ押え部材を圧入し、このレンズ押え部材と鏡筒の前面に形成する当接部とで各レンズを挟着して固定する場合、プラスチックレンズと、鏡筒、接着剤、レンズ押え部材のそれぞれの素材が異なることから、その熱膨張係数の違いなどに起因して接着剤による接合部分で破断が発生し、最悪の場合、接着部分からのレンズの剥離を引き起こす。一方、鏡筒にレンズ押え部材を圧入してレンズを押える方法では、レンズ押え部材からレンズが離れたり、これとは逆にレンズがレンズ押え部材に強く押し付けられ、レンズとレンズ押え部材とが干渉してレンズに変形及び応力が発生するなど、レンズの光学的性能の低下及び組付け精度が著しく低下してしまう。この結果、各レンズと撮像素子との焦点距離にも狂いが生じ、光学的性能を確保することができない、という課題を有していた。

本発明は上記問題に鑑み、リフローハンダ工程に耐え得る耐熱性を備えるとともに、熱膨張係数の違いなどに起因する光学的性能の低下やレンズの組付不良を解消することができる光学系レンズユニットを提供することを目的とする。

請求項１の光学系レンズユニットは、鏡筒と、この鏡筒内に収納配置するレンズとを備え、前記鏡筒の開口部から前記レンズを挿入し、このレンズを前記鏡筒の前面側に形成する当接部に当接させた状態で前記レンズを後方側から押圧して該レンズを前記鏡筒に固定するようにした光学系レンズユニットであって、前記鏡筒の開口部側に弾性を有するレンズ押えを固定し、このレンズ押えで前記レンズを光軸方向に押圧して保持することを特徴とする。

請求項１の光学系レンズユニットによれば、鏡筒の後面にレンズ押えを固定すると、レンズ押えの弾性力によってレンズを光軸方向に押圧し、レンズは当接部とレンズ押えとで挟着保持される。

請求項２の光学系レンズユニットは、前記レンズ押えがリフローハンダ工程に耐え得る耐熱性を備えることを特徴とする。

請求項２の光学系レンズユニットによれば、リフローハンダ炉はハンダが溶融する２５０〜２５５℃程度に加熱される。この際、レンズと鏡筒との熱膨張係数の違いなどに起因してレンズが熱膨張したとしても、レンズ押えが撓んでレンズの熱膨張分を吸収することができるとともに、リフローハンダ後、常温状態となってプラスチックレンズが熱収縮したとしてもレンズ押えが弾性復帰してプラスチックレンズを光軸方向に押圧し、プラスチックレンズを鏡筒の当接部に押し当てた状態で保持することができる。

請求項３の光学系レンズユニットは、前記レンズ押えが遮光性を備え、該レンズ押えが前記レンズの後方遮光として機能することを特徴とする。

請求項３の光学系レンズユニットによれば、レンズ押えによって、撮像素子に到達する不要な光を遮光し、ゴーストやフレアの発生が抑えられる。

請求項４の光学系レンズユニットは、前記鏡筒の後面に複数の熱溶着用のボス部を一体形成し、前記レンズ押えは、前記鏡筒のコバ部の後方側を覆うリング状の押え部と、この押え部の外周から前記ボス部に対応して突出する複数の腕片と、この各腕片に形成した挿通孔とを備え、この挿通孔に前記ボス部を挿入し、該ボス部を加圧溶着して前記レンズ押えで前記レンズを押圧した状態で前記鏡筒に固定したことを特徴とする。

請求項４の光学系レンズユニットによれば、ボス部を加圧溶着してボス部を潰すことによって鏡筒の後面にレンズ押えがカシメ固定される。これにより押え部から延出した各腕片の弾性復元力によってレンズが光軸方向に押圧され、レンズは、レンズ押えによって弾性的に支持され、鏡筒に固定される。

本発明によれば、光学系レンズユニットは、光学系レンズユニットを構成する鏡筒、レンズ及びレンズ押えの素材が異なる。このため、撮像レンズモジュールとしてパッケージ化した状態でリフローハンダ炉にてハンダ付けする際、光学系レンズユニットの各構成部品の素材に応じてそれぞれの熱膨張係数が異なるため、リフローハンダ時のレンズの熱膨張及びリフローハンダ後のレンズの熱収縮に伴って、レンズと接触するレンズ押えにストレスが加わることになるが、レンズ押えがリフローハンダ固定に耐え得る耐熱性と弾性を備え材料によって成形され、レンズの熱膨張並びに熱収縮分はレンズ押えが撓んで吸収することができる。これにより、レンズがレンズ押えに強く突き当って干渉することもなく、レンズの歪みや光学的性能の低下を招くこともないとともに、レンズ押えによってレンズを確実に位置決め保持することができる。

また、遮光性を備えたレンズ押えによって、撮像素子に到達する不要な光が遮光され、ゴーストやフレアの発生を抑えることできる。これにより、別途、後方遮光リングを組み付ける必要がないため、組み付け部品点数を削減でき、組み付け作業性に優れる。

本発明の一実施例を示す光学系レンズユニットの斜視図である。同上、光学系レンズユニットを後方側から見た斜視図である同上、光学系レンズユニットの組み付け手順を示しており、図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は光学系レンズユニットを裏面側から見た状態を示す平面図である。同上、光学系レンズユニットの組み付け手順を示しており、図４（ａ）は鏡筒にレンズ押えをセットした状態を示す断面図、図４（ｂ）は光学系レンズユニットを裏面側から見た状態を示す平面図である。同上、光学系レンズユニットの組み付け手順を示しており、図５（ａ）はレンズ押えを固定した状態を示す断面図、図５（ｂ）は光学系レンズユニットを裏面側から見た状態を示す平面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について詳述する。図１において、１は光学系レンズユニットであり、鏡筒２と、この鏡筒２に組み込まれるプラスチックレンズ７、このプラスチックレンズ７のレンズ押え１０とから成る。

鏡筒２は、前面側に絞りとして機能する当接部３を有して後面に開口部４を有する筒型を成し、その外周面に図示しないホルダに螺着するためにネジ部２Ａを形成するとともに、鏡筒２の後端面に複数の段差溝５と、この段差溝５内に位置する複数の溶着用ボス部６とを一体形成している。

レンズ７は射出成形によって成形されたプラスチックレンズであり、物体側（図１において上側）と像側（図１において図示下側）にレンズ部８を有し、そのレンズ部８の周縁から平坦なコバ部９を形成している。このコバ部９の外形は鏡筒２の内径より僅かに小さく形成され、鏡筒２内にプラスチックレンズ７を組み込んだ際、鏡筒２とプラスチックレンズ７との間に径方向のクリアランスが形成される。また、鏡筒２内の高さは、プラスチックレンズ７のコバ部９の高さ（厚み）とほぼ同一寸法であり、鏡筒２内にプラスチックレンズ７を組み込んだ際、鏡筒２の後面とコバ部９とがほぼ面一に連続する。なお、本実施例では、鏡筒２内に１枚のプラスチックレンズ７を鏡筒２に組み込んだ場合を例として説明しているが、例えば２〜５枚のプラスチックレンズ７を鏡筒２内に組み込んでもよく、鏡筒２に組み込まれるプラスチックレンズ７の枚数は、特に限定されるものではない。

レンズ押え１０は、前記プラスチックレンズ７の後方側から光軸方向に押圧して該プラスチックレンズ７を鏡筒２に固定するものであり、リフロー炉内の温度（２６０℃以上）に耐え得る耐熱性と、プラスチックレンズ７を光軸方向に押圧して該プラスチックレンズ７を鏡筒２に保持し得る弾性、及びプラスチックレンズ７の後方遮光としての機能を持たせるために遮光性に優れた素材によって形成しており、本実施例ではＳＵＳ３０４系ステンレス鋼から成る金属製薄板によって成形しているが、前記耐熱性、弾性及び遮光性を備える樹脂あるいはその他の金属板などによってレンズ押え１０を成形してもよい。

また、前記レンズ押え１０はプラスチックレンズ７のレンズ部８を挿通する開口孔１１を有してプラスチックレンズ７のコバ部９の後面に当接させるリング状の押え部１２と、この押え部１２の外周から突出する複数の腕片１３とを備え、この腕片１３に前記鏡筒２の後面に一体成形した溶着用のボス部６の挿通孔１５を形成している。

次に図３〜図５を参照して本実施例の光学系レンズユニット１の組み立て手順について説明する。まず、図３に示すように、鏡筒２を反転させ、鏡筒２内にプラスチックレンズ７を組み込む。鏡筒２内のプラスチックレンズ７は、鏡筒２の当接部３とコバ部９が当接した状態で鏡筒２の内周面とクリアランスを保った状態で鏡筒２の後面からプラスチックレンズ７のコバ部９が僅かに突出して鏡筒２内に配置される。次に、図４に示すようにプラスチックレンズ７のコバ部９に押え部１２を被せ、レンズ押え１０の腕片１３に形成する挿通孔１５を鏡筒２の段差溝５に一体成形したボス部６に挿通し、鏡筒２にレンズ押え１０を位置決めする。この後、図５に示すようにボス部６を加圧溶着してボス部６を潰すことによって鏡筒２の後面にレンズ押え１０をカシメ固定する。この時、レンズ押え１０の腕片１３は段差溝５によって生じる鏡筒２とプラスチックレンズ７との段差Ｓによって、レンズ押え１０の各腕片１３が鏡筒２に向かって撓んだ状態で鏡筒２に固定され、この各腕片１３の弾性復元力によってプラスチックレンズ７を光軸方向に押圧した状態でプラスチックレンズ７を押圧保持している。

このようにしてユニット化された光学系レンズユニット１は、ホルダ（図示しない）に各種構成部品を組付けて撮像レンズモジュールとしてパッケージ化した状態でリフローハンダ炉にてハンダ付けする。リフローハンダ炉はハンダが溶融する２５０〜２５５℃程度に加熱される。この際、プラスチックレンズ７と鏡筒２とは異なる樹脂によって成形されているため、それぞれの熱膨張係数の違いなどに起因してプラスチックレンズ７が熱膨張したとしても、プラスチックレンズ７の光軸方向についてはレンズ押え１０が撓んでプラスチックレンズ７の熱膨張分を吸収することができるとともに、リフローハンダ後、常温状態となってプラスチックレンズ７が熱収縮したとしてもレンズ押え１０が弾性復帰してプラスチックレンズ７を光軸方向に押圧してプラスチックレンズ７を鏡筒２の当接部３に押し当てた状態で保持することができる。また、プラスチックレンズ７の径方向の熱膨張についてはプラスチックレンズ７とプラスチックレンズ７との間のクリアランスによって吸収される。これにより、プラスチックレンズ７がレンズ押え１０や鏡筒２の内周面に強く突き当って干渉することもなく、プラスチックレンズ７の歪みや光学的性能の低下を招くこともない。また、プラスチックレンズ７はレンズ押え１０によってリフローハンダ工程時の高温状態並びにリフローハンダ工程後の冷えた状態においても弾性変形可能なレンズ押え１０によって確実に位置決め状態で保持することができるため、プラスチックレンズ７の組付け精度に狂いが生じることなく、その光学的性能を良好に維持することができる。

また、プラスチックレンズ７は、レンズ部８の周縁に位置するコバ部９が遮光性のレンズ押え１０によって覆われており、レンズ押え１０によって、撮像素子に到達する不要な光を遮光する後方遮光として機能するため、ゴーストやフレアの発生を抑えることできる。これにより、別途、後方遮光リングを組み付ける必要がないため、組み付け部品点数を削減でき、組み付け作業性に優れる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、レンズ、鏡筒、レンズ押えの各部の形状あるいは鏡筒に組み込むレンズの枚数などは、光学系レンズユニットを組み込む機器に応じて適宜選定すればよい。また、鏡筒へのレンズ押えの固定手段も熱溶着に限らず、ビスなどによる固定手段や係止ピンと係止孔などによる係止構造あるいは超音波溶着など各種の固定構造が適用可能である。さらに、本実施例では鏡筒にネジ部を設けた例を示したが、ネジ部がない形状でもよい。

１光学系レンズユニット
２鏡筒
３当接部
４開口部
５段差溝
６溶着用ボス部
７プラスチックレンズ
８レンズ部
９コバ部
１０レンズ押え
１１開口孔
１２押え部
１３腕片
１５挿通孔

Claims

鏡筒と、この鏡筒内に収納配置するレンズとを備え、前記鏡筒の開口部から前記レンズを挿入し、このレンズを前記鏡筒の前面側に形成する当接部に当接させた状態で前記レンズを後方側から押圧して該レンズを前記鏡筒に固定するようにした光学系レンズユニットであって、前記鏡筒の開口部側に弾性を有するレンズ押えを固定し、このレンズ押えで前記レンズを光軸方向に押圧して保持することを特徴とする光学系レンズユニット。
前記レンズ押えがリフローハンダ工程に耐え得る耐熱性を備えることを特徴とする請求項１記載の光学系レンズユニット。
前記レンズ押えが遮光性を備え、該レンズ押えが前記レンズの後方遮光として機能することを特徴とする請求項１又は２記載の光学系レンズユニット。
前記鏡筒の後面に複数の熱溶着用のボス部を一体形成し、前記レンズ押えは、前記鏡筒のコバ部の後方側を覆うリング状の押え部と、この押え部の外周から前記ボス部に対応して突出する複数の腕片と、この各腕片に形成した挿通孔とを備え、この挿通孔に前記ボス部を挿入し、該ボス部を加圧溶着して前記レンズ押えで前記レンズを押圧した状態で前記鏡筒に固定したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光学系レンズユニット。