JP2012073403A - Lens unit and manufacturing method of lens unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズユニット及びレンズユニットの製造方法に関する。 The present invention relates to a lens unit and a method for manufacturing the lens unit.
携帯電話や監視カメラなどに用いられる撮像装置は、一般に、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサなどの固体撮像素子と、固体撮像素子の受光面に結像するレンズユニットと一体化してなる撮像ユニットを含んで構成される。 Imaging devices used for mobile phones and surveillance cameras generally form images on solid-state imaging devices such as CCD (Charge Coupled Device) image sensors and complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) image sensors and on the light-receiving surface of the solid-state imaging device. And an imaging unit formed integrally with the lens unit.
レンズユニットは、複数のレンズと、金属やプラスチックからなる筒状の鏡筒とを備え、複数のレンズが鏡筒に並べて収容されたものがある(例えば、特許文献1参照)。 Some lens units include a plurality of lenses and a cylindrical lens barrel made of metal or plastic, and a plurality of lenses are accommodated in a lens barrel (see, for example, Patent Document 1).
撮像ユニットを回路基板に実装する方法としては、リフロー方式の半田付けを採用することが考えられる。リフロー方式とは、回路基板板上で部品を実装する箇所に予め半田を配置し、そこに部品を配置して回路基板ごとリフロー槽で加熱し、それによって半田を溶融させて部品を回路基板に半田付けする手法をいう。 As a method for mounting the imaging unit on the circuit board, it is conceivable to employ reflow soldering. In the reflow method, solder is placed in advance on the circuit board board where the parts are mounted, the parts are placed there, the whole circuit board is heated in the reflow tank, and the solder is melted thereby to place the parts on the circuit board. A soldering technique.
従来、熱可塑性の樹脂を用いて射出成形等で成形されたレンズは、リフロー槽の高温(230℃程度)では、熱膨張や変形などの不具合が生じてしまうためレンズを備えるレンズユニットをリフロー槽に通すことができなかった。このため、撮像ユニットにおけるレンズユニットと固体撮像素子とを先にモジュール化することが困難であり、また、他の電気部品(集積回路、抵抗、コンデンサ等)と同じようにリフロー槽で加熱できないため、製造工程の効率化が図れなかった。よって、リフロー方式の半田付けの際に高温に晒されても不具合が生じない耐熱性に優れたレンズ及びレンズユニットが要望されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a lens molded by injection molding or the like using a thermoplastic resin has a problem such as thermal expansion or deformation at a high temperature (about 230 ° C.) of the reflow tank. Could not pass through. For this reason, it is difficult to modularize the lens unit and the solid-state imaging device in the imaging unit first, and it cannot be heated in the reflow tank like other electrical components (integrated circuits, resistors, capacitors, etc.). The efficiency of the manufacturing process could not be improved. Therefore, there is a demand for a lens and a lens unit having excellent heat resistance that do not cause problems even when exposed to high temperatures during reflow soldering.
本発明は、リフロー処理の際の耐熱性に優れたレンズユニット及びレンズユニットの製造方法を提供する。 The present invention provides a lens unit having excellent heat resistance during reflow treatment and a method for manufacturing the lens unit.
鏡筒と、前記鏡筒の内側に光軸が位置する少なくとも1つのレンズとを備えるレンズユニットであって、
前記鏡筒は、前記レンズに形成するレンズ材料と同じ材料に光を透過させない着色材料を含有させたものであるレンズユニット。
A lens unit comprising a lens barrel and at least one lens having an optical axis located inside the lens barrel,
The lens barrel is a lens unit in which a coloring material that does not transmit light is contained in the same material as the lens material formed on the lens.
本発明によれば、リフロー処理の際の耐熱性に優れたレンズユニット及びレンズユニットの製造方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the lens unit excellent in the heat resistance in the case of a reflow process, and a lens unit can be provided.
図1は、撮像ユニットの一例を示す。 FIG. 1 shows an example of an imaging unit.
撮像ユニット100を構成するレンズユニット10は、光学系を構成する複数のレンズと、複数のレンズを収容する鏡筒1とを備えている。複数のレンズは、光の入射側から順に第1レンズ11と、第2レンズ21とで構成されている。複数のレンズは、3枚でもあってもよい。また、レンズは1枚であってもよい。
The
第1レンズ11は、表裏に光学面を有するレンズ部12と、レンズ部12の周囲に鍔状に広がるフランジ部13とで構成されている。同様に、第2レンズ21も、表裏に光学面を有するレンズ部22と、レンズ部22の周囲に鍔状に広がるフランジ部23とで構成されている。
The
第1レンズ11は、第2レンズ21に比べて、僅かに径が小さい。第1レンズ11と、第2レンズ21は、各レンズ部12,22の光軸Aを一致させた状態で鏡筒1により保持される。
The
鏡筒1は、筒状の筒部2を含む。この例では、筒部2は円筒形状である。筒部2の軸方向における一方の端部と他方の端部はそれぞれ開口端である。光入射側である一方の開口端の径が、他方の開口端の径と等しい。鏡筒1の内面には、該鏡筒1の筒部2の中心軸を中心とする円環状の2つの嵌合部1a,1bが設けられている。嵌合部1aが嵌合部1bよりも光入射側に形成されている。嵌合部1aの内径が嵌合部1bの内径よりも小さい。
The
第1レンズ11は、筒部2の内周面と嵌合部1aによって位置決めされる。筒部2には、その内周面に嵌合するように、筒部2の中心軸を中心とする円環状のスペーサ3がくみつけられている。スペーサ3は、第1レンズ11のフランジ部13と、第2レンズ21のフランジ部23とに当接する。第2レンズ21は、筒部2の他方の端部から組みこまれて筒部2の嵌合部1bに突き当てられる。筒部2には、その内周面に嵌合するように、筒部2の中心軸を中心とする円環状の押さえ部材6がくみつけられている。押さえ部材6は、第2レンズ21のフランジ部23に当接する。第2レンズ21は、鏡筒1の内周面、嵌合部1b、及び押さえ部材6によって位置決めされる。こうして、第1レンズ11と、第2レンズ21とは、互いに光軸方向に間隔をおいて鏡筒1の内部に配列される。
The
鏡筒1の筒部2の一方の端部には、第1レンズ11に入射光を取り込むための開口部が形成されている。開口部は、筒部2の中心軸を中心とする円形状である。
An opening for taking incident light into the
レンズユニット10は、鏡筒1の他方の端部をセンサ40の基板41に接合し、センサ40と一体とされる。鏡筒1の入射側の一方の端部から光学系に入射した光は、センサ40の固体撮像素子42の受光面に結像する。
The
撮像ユニット100は、後述するように耐リフロー性を有する樹脂で成形されたレンズを用い、リフロー槽の高熱による破損が発生しないように、後述するようにレンズ、鏡筒を構成しているので通常の電子部品と同様にリフロー処理を行うことができる。そして、撮像ユニット100は、リフロー処理によって、電子機器の回路基板に実装される。具体的には、回路基板には、撮像ユニット100が実装される位置に予めペースト状の半田が印刷され、そこに撮像ユニット100が載せられる。そして、撮像ユニット100を含む回路基板に約200℃の高温で加熱処理が施され、半田を溶かして撮像ユニット100は回路基板に実装される。
Since the
鏡筒1を形成する鏡筒材料は、レンズに形成するレンズ材料と同じ材料に光を透過させない着色材料を含有させたものである。
The lens barrel material forming the
このレンズユニットを備える撮像ユニットにおいては、鏡筒の遮光性を確保することができ、また、鏡筒とレンズそれぞれの材料が同じであるため線膨張係数がほぼ等しくなり、リフロー処理の際に、レンズや鏡筒に破損や変形が生じてしまうことが抑えられる。また、リフロー処理後に撮像ユニットを常温に戻した場合、鏡筒の開口部の中心とレンズの光軸とがずれてしまうことが抑えられる。よって、このレンズユニット及び撮像ユニットは、リフロー処理の際の耐熱性に優れている。 In the imaging unit including this lens unit, the light shielding property of the lens barrel can be ensured, and since the material of each of the lens barrel and the lens is the same, the linear expansion coefficients are substantially equal, and during reflow processing, It is possible to prevent the lens and the lens barrel from being damaged or deformed. Further, when the imaging unit is returned to room temperature after the reflow process, it is possible to prevent the center of the opening of the lens barrel from deviating from the optical axis of the lens. Therefore, the lens unit and the imaging unit are excellent in heat resistance during the reflow process.
次に、レンズ材料について説明する。レンズ材料としては樹脂を用いることができる。
リフロー処理では、撮像ユニット100全体が高温に晒されるため、第1レンズ11,第2レンズ21を形成する樹脂は、硬化後には高温に晒されても熱変形しない程度の耐熱性を有する。そのような樹脂としては、エネルギー硬化性の樹脂を用いることができ、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、等の熱により硬化する熱硬化性の樹脂、あるいはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、等の紫外線の照射により硬化する光硬化性の樹脂を用いることができる。
Next, the lens material will be described. A resin can be used as the lens material.
In the reflow process, since the
第1レンズ11,第2レンズ21を形成する樹脂の耐熱性は、硬化物のガラス転移温度が200℃以上であることが好ましく、250℃以上であることがより好ましく、300℃以上であることが特に好ましい。樹脂にこのような高い耐熱性を付与するためには、分子レベルで運動性を束縛することが必要であり、有効な手段としては、(1)単位体積あたりの架橋密度を上げる手段、(2)剛直な環構造を有する樹脂を利用する手段(例えばシクロヘキサン、ノルボルナン、テトラシクロドデカン等の脂環構造、ベンゼン、ナフタレン等の芳香環構造、9,9’−ビフェニルフルオレン等のカルド構造、スピロビインダン等のスピロ構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平9−137043号公報、同10−67970号公報、特開2003−55316号公報、同2007−334018号公報、同2007−238883号公報等に記載の樹脂)、(3)無機微粒子など高Tgの物質を均一に分散させる手段(例えば特開平5−209027号公報、同10−298265号公報等に記載)等が挙げられる。これらの手段は複数併用してもよく、流動性、収縮率、屈折率特性など他の特性を損なわない範囲で調整することが好ましい。
As for the heat resistance of the resin forming the
第1レンズ11,第2レンズ21を形成する樹脂は、成形型の形状転写適性等、成形性の観点から硬化前には適度な流動性を有していることが好ましい。具体的には常温で液体であり、粘度が1000〜50000mPa・s程度のものが好ましい。
It is preferable that the resin forming the
また、第1レンズ11,第2レンズ21を形成する樹脂は、形状転写精度の観点からは硬化反応による体積収縮率が小さい樹脂が好ましい。樹脂の硬化収縮率としては10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、3%以下であることが特に好ましい。硬化収縮率の低い樹脂としては、例えば(1)高分子量の硬化剤(プレポリマ−など)を含む樹脂(例えば特開2001−19740号公報、同2004−302293号公報、同2007−211247号公報等に記載、高分子量硬化剤の数平均分子量は200〜100,000の範囲であることが好ましく、より好ましくは500〜50,000の範囲であり、特に好ましくは1,000〜20,000の場合である。また該硬化剤の数平均分子量/硬化反応性基の数で計算される値が、50〜10,000の範囲にあることが好ましく、100〜5,000の範囲にあることがより好ましく、200〜3,000の範囲にあることが特に好ましい。)、(2)非反応性物質(有機/無機微粒子,非反応性樹脂等)を含む樹脂(例えば特開平6−298883号公報、同2001−247793号公報、同2006−225434号公報等に記載)、(3)低収縮架橋反応性基を含む樹脂(例えば、開環重合性基(例えばエポキシ基(例えば、特開2004−210932号公報等に記載)、オキセタニル基(例えば、特開平8−134405号公報等に記載)、エピスルフィド基(例えば、特開2002−105110号公報等に記載)、環状カーボネート基(例えば、特開平7−62065号公報等に記載)等)、エン/チオール硬化基(例えば、特開2003−20334号公報等に記載)、ヒドロシリル化硬化基(例えば、特開2005−15666号公報等に記載)等)、(4)剛直骨格樹脂(フルオレン、アダマンタン、イソホロン等)を含む樹脂(例えば、特開平9−137043号公報等に記載)、(5)重合性基の異なる2種類のモノマーを含み相互貫入網目構造(いわゆるIPN構造)が形成される樹脂(例えば、特開2006−131868号公報等に記載)、(6)膨張性物質を含む樹脂(例えば、特開2004−2719号公報、特開2008−238417号公報等に記載)等を挙げることができ、本発明において好適に利用することができる。また上記した複数の硬化収縮低減手段を併用すること(例えば、開環重合性基を含有するプレポリマーと微粒子を含む樹脂など)が物性最適化の観点からは好ましい。
Further, the resin forming the
また、第1レンズ11,第2レンズ21を形成する樹脂は、高−低2種類以上のアッベ数の異なる樹脂から成形されることが望まれる。高アッベ数側の樹脂は、アッベ数(νd)が50以上であることが好ましく、より好ましくは55以上であり特に好ましくは60以上である。屈折率(nd)は1.52以上であることが好ましく、より好ましくは1.55以上であり、特に好ましくは1.57以上である。このような樹脂としては、脂肪族の樹脂が好ましく、特に脂環構造を有する樹脂(例えば、シクロヘキサン、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等の環構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平10−152551号公報、特開2002−212500号公報、同2003−20334号公報、同2004−210932号公報、同2006−199790号公報、同2007−2144号公報、同2007−284650号公報、同2008−105999号公報等に記載の樹脂)が好ましい。低アッベ数側の樹脂は、アッベ数(νd)が30以下であることが好ましく、より好ましくは25以下であり特に好ましくは20以下である。屈折率(nd)は1.60以上であることが好ましく、より好ましくは1.63以上であり、特に好ましくは1.65以上である。このような樹脂としては芳香族構造を有する樹脂が好ましく、例えば9,9’−ジアリールフルオレン、ナフタレン、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール等の構造を含む樹脂(具体的には例えば、特開昭60−38411号公報、特開平10−67977号公報、特開2002−47335号公報、同2003−238884号公報、同2004−83855号公報、同2005−325331号公報、同2007−238883号公報、国際公開第2006/095610号パンフレット、特許第2537540号公報等に記載の樹脂等)が好ましい。
In addition, it is desirable that the resin forming the
また、第1レンズ11,第2レンズ21を形成する樹脂には、屈折率を高めたり、アッベ数を調整したりするために、無機微粒子をマトリックス中に分散させることが好ましい。無機微粒子としては、例えば、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、硫化亜鉛等の微粒子を挙げることができる。特に上記高アッベ数の樹脂に対しては、酸化ランタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましく、低アッベ数の樹脂に対しては、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましい。無機微粒子は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。また、複数の成分による複合物であってもよい。また、無機微粒子には光触媒活性低減、吸水率低減などの種々の目的から、異種金属をドープしたり、表面層をシリカ、アルミナ等異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、有機酸(カルボン酸類、スルホン酸類、リン酸類、ホスホン酸類等)又は有機酸基を持つ分散剤などで表面修飾してもよい。無機微粒子の数平均粒子サイズは通常1nm〜1000nm程度とすればよいが、小さすぎると物質の特性が変化する場合があり、大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となるため、1nm〜15nmが好ましく、2nm〜10nmが更に好ましく、3nm〜7nmが特に好ましい。また、無機微粒子の粒子サイズ分布は狭いほど望ましい。このような単分散粒子の定義の仕方はさまざまであるが、例えば、特開2006−160992号公報に記載されるような数値規定範囲が好ましい粒径分布範囲に当てはまる。ここで上述の数平均1次粒子サイズとは、例えばX線回折(XRD)装置あるいは透過型電子顕微鏡(TEM)などで測定することができる。無機微粒子の屈折率としては、22℃、589nmの波長において、1.90〜3.00であることが好ましく、1.90〜2.70であることが更に好ましく、2.00〜2.70であることが特に好ましい。無機微粒子の樹脂に対する含有量は、透明性と高屈折率化の観点から、5質量%以上であることが好ましく、10〜70質量%が更に好ましく、30〜60質量%が特に好ましい。
Further, in the resin forming the
樹脂に微粒子を均一に分散させるためには、例えばマトリックスを形成する樹脂モノマーとの反応性を有する官能基を含む分散剤(例えば特開2007−238884号公報実施例等に記載)、疎水性セグメント及び親水性セグメントで構成されるブロック共重合体(例えば特開2007−211164号公報に記載)、あるいは高分子末端又は側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する樹脂(例えば特開2007−238929号公報、特開2007−238930号公報等に記載)等を適宜用いて微粒子を分散させることが望ましい。 In order to uniformly disperse the fine particles in the resin, for example, a dispersant containing a functional group having reactivity with the resin monomer forming the matrix (for example, described in Examples of JP-A-2007-238884), hydrophobic segment And a block copolymer composed of a hydrophilic segment (for example, described in JP-A-2007-2111164), or a resin having a functional group capable of forming an arbitrary chemical bond with inorganic fine particles at the polymer terminal or side chain ( For example, it is desirable to disperse the fine particles by appropriately using JP-A-2007-238929, JP-A-2007-238930, and the like.
また、第1レンズ11,第2レンズ21を形成する樹脂には、シリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有化合物等の公知の離型剤やヒンダードフェノール等の酸化防止剤等の添加剤が適宜配合されていてもよい。
In addition, the resin forming the
また、第1レンズ11,第2レンズ21を形成する樹脂には、必要に応じて硬化触媒又は開始剤を配合することができる。具体的には、例えば特開2005−92099号公報(段落番号〔0063〕〜〔0070〕)等に記載の熱又は活性エネルギー線の作用により硬化反応(ラジカル重合あるいはイオン重合)を促進する化合物を挙げることができる。これらの硬化反応促進剤の添加量は、触媒や開始剤の種類、あるいは硬化反応性部位の違いなどによって異なり一概に規定することはできないが、一般的には硬化反応性樹脂の全固形分に対して0.1〜15質量%程度が好ましく、0.5〜5質量%程度がより好ましい。
Moreover, the resin which forms the
第1レンズ11,第2レンズ21を形成する樹脂は、上記成分を適宜配合して製造することができる。この際、液状の低分子モノマー(反応性希釈剤)等に他の成分を溶解することができる場合には別途溶剤を添加する必要はないが、このケースに当てはまらない場合には溶剤を用いて各構成成分を溶解することにより硬化性樹脂を製造することができる。該硬化性樹脂に使用できる溶剤としては、組成物が沈殿することなく、均一に溶解又は分散されるものであれば特に制限はなく適宜選択することができ、具体的には、例えば、ケトン類(例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)、エステル類(例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等)、エーテル類(例えば、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等)アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール等)、芳香族炭化水素類(例えば、トルエン、キシレン等)、水等を挙げることができる。硬化性樹脂が溶剤を含む場合には溶剤を乾燥させた後に成形を行うことが好ましい。
The resin forming the
鏡筒を形成する鏡筒材料としては、上述したレンズ材料と同じ材料に着色材料を含有させたものを用いる。 As a lens barrel material for forming the lens barrel, a material in which a coloring material is contained in the same material as the lens material described above is used.
着色材料としては、黒色顔料を用いることが好ましい。黒色顔料としては、カーボンブラックを用いることが好ましい。 A black pigment is preferably used as the coloring material. Carbon black is preferably used as the black pigment.
次に、図1の撮像ユニットの製造方法の一例を説明する。本実施例では、レンズ材料及び鏡筒材料に熱硬化性の樹脂を用いることとする。 Next, an example of a method for manufacturing the imaging unit in FIG. 1 will be described. In this embodiment, a thermosetting resin is used for the lens material and the lens barrel material.
先ず、第1レンズ11及び第2レンズ21をそれぞれ樹脂で成形する。樹脂の成形には成形型を用いる。図示しないが、成形型は、上型と下型との一対で構成され、これら上型及び下型によって形成されるキャビティで樹脂を硬化、成形する。また、鏡筒1を、レンズ材料である樹脂と同じ樹脂に着色材料を含有させたものを用いて、別の成形型によって成形する。
First, the
図2は、図1のレンズユニット10を示し、鏡筒にレンズを組む込む前の状態を示している。
第1レンズ11及び第2レンズ21の成形工程と、鏡筒1の成形工程の後、
成形された鏡筒1に、第1レンズ11、スペーサ3、第2レンズ21、押さえ部材6をこの順に組み込む。こうすることで、レンズユニット10を得ることができる。
FIG. 2 shows the
After the molding process of the
The
図1及び図2に示すように、鏡筒1の筒部2の内径面には溝4が形成されていることが好ましい。溝4は、筒部2の内周面において嵌合部1bから該筒部2の他方の端部と端部の端面にわたって形成されている。また、図示しないが、スペーサ3には一部開口が設けられ、溝4とスペーサ3の内側とが連通する構成となっている。このレンズユニット10を備える撮像ユニット100にリフロー処理を施した場合、第1レンズ11と第2レンズ21との間で熱膨張した空気を、溝4を通じて、レンズユニット10の外部へ排出することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, a groove 4 is preferably formed on the inner diameter surface of the
次に、レンズユニットの製造方法の他の実施例を説明する。 Next, another embodiment of the lens unit manufacturing method will be described.
この例で説明する製造方法は、第1レンズ及び第2レンズに鏡筒をインサート成形することでレンズユニットを得る。以下の例でも上述したレンズ材料を用いることとし、鏡筒材料としては、レンズ材料と同じ材料に着色材料を含有させたものを用いることとする。 In the manufacturing method described in this example, a lens unit is obtained by insert-molding a lens barrel in the first lens and the second lens. In the following examples, the above-described lens material is used, and the lens barrel material is the same material as the lens material containing a coloring material.
図3は、第1レンズ、スペーサ、及び第2レンズの断面図を示している。
先ず、上述の例のように樹脂で成形された第1レンズ11と第2レンズ21とを用意する。スペーサ30は、円環形状を有し、該スペーサ30の中心軸の方向における両端に、該中心軸を中心とする円環状の嵌合部30a,30bが形成されている。第1レンズ11は、フランジ部13がスペーサ30の一方の嵌合部30aに嵌め込まれる。第2レンズ21は、フランジ部23がスペーサ30の嵌合部30bに嵌め合わされる形状であり、該フランジ部23がスペーサ30の他方の嵌合部30bに嵌め込まれる。こうして、第1レンズ11と第2レンズ21とがスペーサ30に一体的に嵌め合わされてなるレンズ組Mが得られる。ここで、第2レンズ21のフランジ部23の径がスペーサ30の径より大きいため、該フランジ部23の周面がスペーサ30よりも外径側に突出している。
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the first lens, the spacer, and the second lens.
First, the
図4及び図5は、レンズ組に鏡筒をインサート成形する状態を示す断面図である。
図4に示すように、レンズ組Mは保持部材201によって保持される。保持部材201には、板状の部材で、その表面から立設された円環状の保持部204を有する。レンズ組Mは、第2レンズ21のフランジ部23が保持部204に嵌め込まれることによって保持される。
4 and 5 are cross-sectional views showing a state in which a lens barrel is insert-molded into a lens set.
As shown in FIG. 4, the lens set M is held by the holding
次に、鏡筒をインサート成形するための成形型200を用意する。成形型200には、鏡筒を成形するためのキャビティを構成する成形部Sが形成されている。また、成形型200には、キャビティに対して進退する可動部202が形成されている。可動部202は、円柱状に形成され、周方向の外径が、鏡筒の一方の端部に形成される開口部の開口径に相当する。
Next, a forming
図4に示すように、成形型200から進出した可動部202がレンズ組Mの第1レンズ11のフランジ部13に当接することで、レンズ組Mが保持部材201に押し付けられる。そして、成形型200を保持部材201に被せて、レンズ組Mが成形部Sの内部に収容される。そして、成形型200の成形部Sの内部における、成形型200の内側面と保持部材201及びレンズ組Mとの隙間に、鏡筒を形成するための樹脂R1を注入する。
As shown in FIG. 4, when the
図5に示すように、保持部材201を成形部Sに押し込むことで、可動部202がレンズ組Mに押し込まれて成形型200内部に退き、保持部材201が成形型200に突き当てられ、成形部Sが密閉された状態となる。このとき、成形部Sの内部において、可動部202、保持部材201及びレンズ組Mの外側面、成形部Sの内側面がキャビティを形成する。そして、成形型200を加熱することで樹脂R1を硬化させる。硬化した樹脂R1によって鏡筒1が形成される。その後、成形型200の可動部202を成形部Sへ進出させることで、成型された鏡筒1、レンズ組M、及び保持部材201を成形型200から取り出す。次いで、鏡筒1及びレンズ組Mから保持部材201を取り外す。こうして、レンズユニット10を得られる。レンズユニット10において、第2レンズ21のフランジ部23の径が鏡筒1の内周側の径よりも大きくなるように構成されているため、レンズ組Mが鏡筒1から脱落することなくより強固に結合される。
As shown in FIG. 5, when the holding
図6に示すように、レンズユニット10をセンサ40に接合して、撮像ユニットが完成する。
As shown in FIG. 6, the
図7は、レンズユニットの構成を示す断面図である。レンズユニット100は、複数のレンズ体を結合させてなるレンズユニット10と、センサ40とを備えている。この例では、レンズユニット10は、第1レンズ体m1と第2レンズ体m2とで構成されている。複数のレンズ体は3つ以上であってもよく、または1つであってもよい。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of the lens unit. The
第1レンズ体m1は、光を透過する透明材料で形成された透明部51と、透明材料と同じ材料に着色材料を含有させた不透明材料からなる遮光部54とを備え、透明部51と遮光部54とが一体に成形されている。第1レンズ体m1の透明部51は、表裏に光学面を有するレンズ部52と、レンズ部52の周囲に鍔状に広がるフランジ部53とを有する。遮光部54は、フランジ部53に一体に形成され、レンズ部52の光軸を中心軸とする円筒状に形成される。ここで、透明材料として光透過性を有する樹脂を使用し、また、不透明材料として該樹脂に着色材料を含有させたものを使用する。
The first lens body m1 includes a
第2レンズ体m2は、光を透過する透明材料で形成された透明部61と、透明材料と同じ材料に着色材料を含有させた不透明材料からなる遮光部64とを備え、透明部61と遮光部64とが一体に成形されている。第2レンズ体m2の透明部61は、表裏に光学面を有するレンズ部62と、レンズ部62の周囲に鍔状に広がるフランジ部63とを有する。遮光部64は、フランジ部63に一体に形成され、レンズ部62の光軸を中心軸とする円筒状に形成される。
The second lens body m2 includes a
図8は、図7のレンズユニットにおける第1レンズ体と第2レンズ体とを示す断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing a first lens body and a second lens body in the lens unit of FIG.
第1レンズ体m1の遮光部54には、レンズ部52の光軸を中心とする円環状の嵌合部54aが形成されている。第2レンズ体m2の透明部61のフランジ部63と第1レンズ体m1の嵌合部54aを嵌め合わせることで、レンズユニット10が得られる。
An annular
レンズユニット10において、レンズ部52の光軸とレンズ部62の光軸とが一致する。また、第1レンズ体m1の遮光部54と第2レンズ体m2の遮光部64の外周面の径と、内周面の径とがそれぞれ一致する。この例では、遮光部54と遮光部64が、遮光性を有する鏡筒を形成する。
In the
次に、図9及び図10を参照して、第1レンズ体m1を成形する手順を説明する。 Next, a procedure for molding the first lens body m1 will be described with reference to FIGS.
第1レンズ体m1を成形する成形型は、下型300と、上型400と、胴型500を備える。
A mold for molding the first lens body m1 includes a
胴型500は、円筒状に形成されている。下型300及び上型400は、円柱状に形成され、胴型500内に挿入される。下型300の先端面及び上型400の先端面は、成形面である。
The
下型300の成形面の略中央部に第1レンズ体m1のレンズ部52の一方の光学面を反転した形状の光学面成形部301が形成され、上型400の成形面の略中央部に第1レンズ体m1のレンズ部52の他方の光学面を反転した形状の光学面成形部401が形成されている。下型300の成形面において光学面成形部301の周囲に平坦部302が形成され、上型400の成形面において光学面成形部401の周囲に平坦部402が形成されている。下型300の光学面成形部301と上型400の光学面成形部401はいずれも、第1レンズ体m1のレンズ部52の凸状の光学面を反転させた凹の球面状に形成されている。
An optical
下型300の平坦部302の周囲には筒体成形部303が形成されている。筒体成形部303は、下型300の中心軸を中心とする円環状の溝部である。
A
下型300及び上型400が、それぞれ胴型500内に挿入された状態で、下型300の成形面と、上型400の成形面と、胴型500の内周面で囲まれてキャビティが形成される。このキャビティで樹脂を成形する。
With the
第1レンズ体m1を成形する手順としては、先ず、下型300の光学面成形部301上にレンズ部52を形成するための透明な樹脂R10を供給する。また、下型300の筒体成形部303に遮光部54を形成するための不透明な樹脂R20を供給する。樹脂R10,R20はそれぞれ、図示しないディスペンサノズルを用いて、レンズ部52及び遮光部54の容積に応じた所定の量だけ供給される。
As a procedure for molding the first lens body m1, first, a transparent resin R10 for forming the
次いで、上型400を下降させ、上型400の成形面を下型300に供給された樹脂R10に押し付けると、樹脂R10が上型400の成形面と下型300の成形面に倣って変形する。そして、樹脂R10には、下型300及び上型400の各成形面に設けられている光学面成形部301,401で、レンズ部52の表裏の光学面が成形される。また、下型300及び上型400の各成形面の平坦部302,402で、第1レンズ体m1のフランジ部53が成形される。さらに、樹脂R20が、筒体成形部303で、遮光部54に成形される。
Next, when the
ここで、透明な樹脂R10は、少なくともレンズ部52の有効径を含むように成形される。そして、樹脂R10及び樹脂R20は、両者の境界が、レンズ部52の有効径に含まれない範囲で、該有効径と遮光部54との間に位置するように、成形される(なお、後述する第2レンズ体m2の樹脂R10及び樹脂R20についても同様である。)。
Here, the transparent resin R10 is molded so as to include at least the effective diameter of the
樹脂R10,R20を成形した状態で、加熱を行い、樹脂R10,R20を完全に硬化させる。 Heating is performed in a state where the resins R10 and R20 are molded, and the resins R10 and R20 are completely cured.
その後、成形された第1レンズ体R10で形成されたレンズ部52と、不透明な樹脂R20で形成された遮光部54とを備える第1レンズ体m1を得ることができる。
Thereafter, the first lens body m1 including the
次に、図11及び図12を参照して、第2レンズ体m2を成形する手順を説明する。 Next, a procedure for molding the second lens body m2 will be described with reference to FIGS.
第2レンズ体m2を成形する成形型は、下型600と、上型700と、胴型500を備える。
A mold for molding the second lens body m2 includes a
胴型500は、円筒状に形成されている。下型600及び上型700は、円柱状に形成され、胴型500内に挿入される。下型600の先端面及び上型700の先端面は、成形面である。
The
下型600の成形面の略中央部に第2レンズ体m2のレンズ部62の一方の光学面を反転した形状の光学面成形部601が形成され、上型700の成形面の略中央部に第2レンズ体m2のレンズ部62の他方の光学面を反転した形状の光学面成形部701が形成されている。上型700の成形面において光学面成形部701の周囲に平坦部702が形成されている。下型600の光学面成形部601と上型700の光学面成形部701はいずれも、第2レンズ体m2のレンズ部62の凸状の光学面を反転させた凹の球面状に形成されている。
An optical
下型600の光学面成形部601の周囲には筒体成形部603が形成されている。筒体成形部603は、下型600の中心軸を中心とする円環状の溝部である。なお、第2レンズ体m2のフランジ部63の形状によっては、型600の成形面において光学面成形部601の周囲に平坦部が形成され、その平坦部の周囲に筒体成形部603が形成されていてもよい。
A cylindrical
下型600及び上型700が、それぞれ胴型500内に挿入された状態で、下型600の成形面と、上型700の成形面と、胴型500の内周面で囲まれてキャビティが形成される。このキャビティで樹脂を成形する。
With the
第2レンズ体m2を成形する手順として、上述の第1レンズ体m1と同様の手順により、1回の成形工程によって、透明な樹脂R10で形成されたレンズ部62と、不透明な樹脂R20で形成された遮光部64とを備える第2レンズ体m2を得ることができる。
As a procedure for molding the second lens body m2, the
第1レンズ体m1と第2レンズ体m2を、図7のように重ね合わせることで、レンズユニット10を得ることができる。このレンズユニット10をセンサ40に接合することで撮像ユニットが完成する。
The
上述の例では、レンズユニットにおいて、鏡筒の材料はレンズに形成するレンズ材料と同じ材料に光を透過させない着色材料を含有させた構成とし、着色材料を含有させることによる線膨張係数の変化派少ないことを前提とした。しかし、樹脂と着色材料との組合せでは、鏡筒が十分な遮光性持つように十分な割合で着色材料を含有させると線膨張率が変化してしまう場合が考えられる。このような場合には、リフロー処理の際の、レンズユニットのレンズと鏡筒との熱膨張率差に起因する不具合を防止する目的で、レンズ材料と鏡筒材料との線膨張係数の差が10×10−6以下となるように、レンズ材料、着色材料を選択し、着色材料の含有率を下げるとよい。 In the above example, in the lens unit, the material of the lens barrel is the same material as the lens material formed on the lens, and a coloring material that does not transmit light is included. It was assumed that there were few. However, in the combination of the resin and the coloring material, the linear expansion coefficient may change if the coloring material is contained at a sufficient ratio so that the lens barrel has a sufficient light shielding property. In such a case, there is a difference in the linear expansion coefficient between the lens material and the lens barrel material for the purpose of preventing problems caused by the difference in thermal expansion coefficient between the lens of the lens unit and the lens barrel during the reflow process. It is preferable to select a lens material and a coloring material so as to be 10 × 10 −6 or less and to reduce the content of the coloring material.
このような構成のレンズユニットは、図3から6に示すインサート成形を用いた製造方法や、図7から12に示す複数の樹脂を同じ工程で成形する製造方法を用いて製造することができる。 The lens unit having such a configuration can be manufactured using a manufacturing method using insert molding shown in FIGS. 3 to 6 or a manufacturing method for molding a plurality of resins shown in FIGS. 7 to 12 in the same process.
本明細書は、次の事項を開示する。
(1)鏡筒と、前記鏡筒の内側に光軸が位置する少なくとも1つのレンズとを備えるレンズユニットであって、
前記鏡筒の材料は、前記レンズに形成するレンズ材料と同じ材料に光を透過させない着色材料を含有させたものであるレンズユニット。
(2)(1)に記載のレンズユニットであって、
前記着色材料は、黒色顔料であるレンズユニット。
(3)(2)に記載のレンズユニットであって、
前記黒色顔料は、カーボンブラックであるレンズユニット。
(4)(1)から(3)のいずれか1つに記載の前記レンズユニットを製造する製造方法であって、
前記レンズと前記鏡筒とをそれぞれ別々に成形し、その後、成形された前記鏡筒の内部に、成形されたレンズを組み込むことによって前記レンズユニットを得るレンズユニットの製造方法。
(5)(1)から(3)のいずれか1つに記載の前記レンズユニットを製造する製造方法であって、
レンズ材料を用いて前記レンズを成形するステップと、
少なくとも1つの前記レンズを保持部材に保持させ、前記保持部材に保持された前記レンズに前記着色材料を含む樹脂を用いて前記鏡筒を一体に成形するステップと、
前記レンズから前記保持部材を取り外すステップと、を有するレンズユニットの製造方法。
(6)(1)から(3)のいずれか1つに記載の前記レンズユニットを製造する製造方法であって、
成形型のキャビティ内に、光を透過する透明材料と、前記透明材料と同じ材料に着色材料を含有させた不透明材料とを配置するステップと、
少なくとも前記レンズの有効径を含む部分は前記透明材料を成形して前記レンズを得ると同時に、前記透明材料と一体となるように前記不透明材料を成形して前記鏡筒を得るステップと、を有するレンズユニットの製造方法。
The present specification discloses the following matters.
(1) A lens unit comprising a lens barrel and at least one lens having an optical axis located inside the lens barrel,
The lens unit is a lens unit in which a coloring material that does not transmit light is contained in the same material as the lens material formed on the lens.
(2) The lens unit according to (1),
The lens unit, wherein the coloring material is a black pigment.
(3) The lens unit according to (2),
The lens unit, wherein the black pigment is carbon black.
(4) A manufacturing method for manufacturing the lens unit according to any one of (1) to (3),
A method of manufacturing a lens unit, wherein the lens and the lens barrel are separately molded, and then the lens unit is obtained by incorporating the molded lens into the molded lens barrel.
(5) A manufacturing method for manufacturing the lens unit according to any one of (1) to (3),
Molding the lens with a lens material;
Holding the at least one lens on a holding member, and forming the lens barrel integrally with the lens held on the holding member using a resin containing the coloring material;
Removing the holding member from the lens.
(6) A manufacturing method for manufacturing the lens unit according to any one of (1) to (3),
Disposing a transparent material that transmits light and an opaque material containing a coloring material in the same material as the transparent material in the cavity of the mold; and
At least a portion including the effective diameter of the lens has the step of molding the transparent material to obtain the lens, and simultaneously molding the opaque material so as to be integrated with the transparent material to obtain the lens barrel. A manufacturing method of a lens unit.
1 鏡筒
10 レンズユニット
11 第1レンズ
21 第2レンズ
1
Claims (6)
前記鏡筒の材料は、前記レンズに形成するレンズ材料と同じ材料に光を透過させない着色材料を含有させたものであるレンズユニット。 A lens unit comprising a lens barrel and at least one lens having an optical axis located inside the lens barrel,
The lens unit is a lens unit in which a coloring material that does not transmit light is contained in the same material as the lens material formed on the lens.
前記着色材料は、黒色顔料であるレンズユニット。 The lens unit according to claim 1,
The lens unit, wherein the coloring material is a black pigment.
前記黒色顔料は、カーボンブラックであるレンズユニット。 The lens unit according to claim 2,
The lens unit, wherein the black pigment is carbon black.
前記レンズと前記鏡筒とをそれぞれ別々に成形し、その後、成形された前記鏡筒の内部に、成形されたレンズを組み込むことによって前記レンズユニットを得るレンズユニットの製造方法。 A manufacturing method for manufacturing the lens unit according to any one of claims 1 to 3,
A method of manufacturing a lens unit, wherein the lens and the lens barrel are separately molded, and then the lens unit is obtained by incorporating the molded lens into the molded lens barrel.
レンズ材料を用いて前記レンズを成形するステップと、
少なくとも1つの前記レンズを保持部材に保持させ、前記保持部材に保持された前記レンズに前記着色材料を含む樹脂を用いて前記鏡筒を一体に成形するステップと、
前記レンズから前記保持部材を取り外すステップと、を有するレンズユニットの製造方法。 A manufacturing method for manufacturing the lens unit according to any one of claims 1 to 3,
Molding the lens with a lens material;
Holding the at least one lens on a holding member, and forming the lens barrel integrally with the lens held on the holding member using a resin containing the coloring material;
Removing the holding member from the lens.
成形型のキャビティ内に、光を透過する透明材料と、前記透明材料と同じ材料に着色材料を含有させた不透明材料とを配置するステップと、
少なくとも前記レンズの有効径を含む部分は前記透明材料を成形して前記レンズを得ると同時に、前記透明材料と一体となるように前記不透明材料を成形して前記鏡筒を得るステップと、を有するレンズユニットの製造方法。 A manufacturing method for manufacturing the lens unit according to any one of claims 1 to 3,
Disposing a transparent material that transmits light and an opaque material containing a coloring material in the same material as the transparent material in the cavity of the mold; and
At least a portion including the effective diameter of the lens has the step of molding the transparent material to obtain the lens, and simultaneously molding the opaque material so as to be integrated with the transparent material to obtain the lens barrel. A manufacturing method of a lens unit.
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KR20210078748A (en) * | 2019-12-19 | 2021-06-29 | 주식회사 세코닉스 | Small camera lens with improved internal reflection |
EP3904922A4 (en) * | 2018-12-28 | 2022-08-17 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Optical lens and method for manufacturing same |
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