JP5436890B2 - レンズユニット、レンズモジュール、カメラモジュール、及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、レンズユニット、レンズモジュール、カメラモジュール、及び電子機器等に関する。

近年では、カメラモジュールは、携帯電話機、携帯型コンピュータ等の携帯型の電子機器等への搭載が進んでおり、いわゆるウェハレベルのカメラモジュールが提案されている。

このようなウェハレベルのカメラモジュールとして、ウェハレベル・チップサイズ・パッケージ構造の固体撮像素子チップと、固体撮像素子チップの周囲を覆う筒状の外枠体によって構成されたカメラモジュールが特許文献１に開示されている。当該カメラモジュールは、外枠体の一端に固体撮像素子チップにおける受光面に集光される複数のレンズを保持するレンズバレルが螺着固定され、他端に固体撮像素子チップの面一の端面が嵌合されている。そして、レンズの光軸が固体撮像素子チップの受光面の中心に垂直固定されるようにして、固体撮像素子チップをレンズバレルに取付ける際の光軸ずれを最小限に抑制している。

特開２００８−１６６９３９号公報

しかしながら、携帯電話等の電子機器に用いられるカメラモジュールは、電子機器の小型化に伴って、さらなる小型化、及びズームやオートフォーカス等の機能の具備等の高性能化も要請されている。また、カメラモジュールの小型化、高性能化に加えて、その製造工程を含むコストや手間の低減が求められている。特に、カメラモジュールのレンズバレルやオートフォーカス用アクチュエーターに組み込まれるレンズユニットの小径化、及び小径化したレンズユニットの大量生産の効率化の要請が高まっている。

本発明に係る幾つかの態様によれば、精度の高いレンズユニットを効率よく大量に製造できる。

本発明の一態様は、光軸方向に積層された複数のレンズを含むレンズユニットの製造方法であって、基板に複数のレンズが形成されたレンズ基板を形成するレンズ基板形成工程と、複数の前記レンズ基板を前記光軸方向に積層する積層工程と、前記積層された前記レンズ基板に形成された各レンズの周縁部のうち少なくとも前記各レンズの縁枠部を残して前記周縁部を切除する周縁部切除工程と、を含むレンズユニットの製造方法に関係する。

本発明の一態様によれば、積層されたレンズ基板に形成された各レンズの周縁部のうち、少なくとも各レンズの縁枠部を残して周縁部を切除するから、口径の小さいレンズユニットを複数まとめて効率よく製造することができる。

このとき、本発明の一態様では、前記周縁部切除工程では、互いに隣り合う前記各レンズの前記縁枠部を接続する架橋部を残してもよい。

このようにすれば、隣り合った各レンズの縁枠部の架橋部を残すことで、エッチングで分離された光学系がエッチング液中に散らばることを防止できる。

また、本発明の一態様では、前記周縁部切除工程の後に、前記架橋部を切断することによって、前記積層された複数の前記レンズ基板を前記レンズごとに切り分ける切断工程を含んでもよい。

このようにすれば、小径化したレンズユニットを効率よく大量生産できるようになる。

また、本発明の一態様では、前記積層工程は、前記各レンズの前記周縁部に対して前記光軸方向に厚みを付加する厚み付加工程を含んでもよい。

このようにすれば、積層工程でレンズの周縁部に厚みを持たせる厚み付加工程を経てからレンズユニットを形成することによって、光軸方向に厚みを持たせたレンズユニットをまとめて形成できる。

また、本発明の一態様では、前記厚み付加工程では、所定の厚さを有し前記レンズと当接する部分に開口部を形成したスペーサと前記レンズ基板とを積層してもよい。

このようにすれば、レンズの周縁部に厚みを持たせるためのスペーサを積層することによって、光軸方向に厚みを持たせたレンズユニットをまとめて形成できる。

また、本発明の一態様では、前記レンズ基板形成工程は、前記各レンズの前記周縁部に対して前記光軸方向に厚みを付加する厚み付加工程を含んでもよい。

このようにすれば、レンズの周縁部に厚みを持たせたレンズ基板を積層してからレンズユニットを製造することによって、光軸方向に厚みを持たせたレンズユニットをまとめて形成できる。

また、本発明の他の態様は、光軸方向に積層された複数のレンズを含むレンズユニットであって、基板に複数のレンズが形成されたレンズ基板から前記各レンズの周縁部のうち前記各レンズの縁枠部を残して切り分けることで形成された光学素子と、前記光学素子の前記レンズの前記縁枠部に対して前記光軸方向に厚みを付加するために設けられたスペーサと、を含むレンズユニットに関係する。

本発明の他の態様によれば、レンズユニットに含まれる光学素子をレンズの縁枠に沿った周縁部の一部を縁枠部として残し、かつ光軸方向に所定の厚みを持たせることによって、レンズユニットがレンズバレル等に直接取り付け易くなる。

また、本発明の他の態様では、前記スペーサは、前記光学素子の前記レンズの前記縁枠部に対して前記光軸方向に厚みを付加するように、前記光学素子と別体に設けられてもよい。

このようにすれば、レンズの縁枠部にスペーサを設けることによって、レンズユニットの光軸方向の厚みを確保できる。

また、本発明の他の態様では、前記スペーサとして、前記光学素子の前記レンズの前記縁枠部に、前記光軸方向に厚みを付加するための凸部が前記光学素子と一体に形成されてもよい。

このようにすれば、レンズの縁枠部に凸部を形成することによって、レンズユニットの光軸方向の厚みを確保できる。

また、本発明の他の態様は、前記光学素子及び前記スペーサの外周面には、ねじ溝が形成されてもよい。

このようにすれば、レンズユニットに含まれる光学素子をレンズの縁枠に沿った周縁部の一部を縁枠部として残し、かつ外周面にねじ溝を形成することによって、レンズユニットをレンズバレル等に直接取り付けることが可能になる。

また、本発明の他の態様は、上記のいずれかのレンズユニットを少なくとも１つ含むレンズモジュールに関係する。

また、本発明の他の態様は、上記に記載のレンズモジュールと、前記レンズモジュールにて結像された光を電気信号に変換する撮像素子と、を含むカメラモジュールに関係する。

また、本発明の他の態様は、上記に記載のカメラモジュールを含む電子機器に関係する。

図１（Ａ）は第１の実施形態のレンズユニットの外観斜視図、図１（Ｂ）は同実施形態のレンズユニットの平面図、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）のＡ−Ａ断面図。 図２（Ａ）は同実施形態のレンズユニットを含むカメラモジュールの第１構成例の平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図。 図３（Ａ）は同実施形態のレンズユニットを含むカメラモジュールの第２構成例の平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図。 同実施形態に係るレンズユニットの製造方法を示すフローチャート。 図５（Ａ）はレンズ基板形成工程の概略的な説明図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＤ−Ｄ断面図。 図６（Ａ）は積層工程の概略的な説明図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＥ−Ｅ断面図。 周縁部切除工程後のレンズ基板の状態を示す説明図。 図８（Ａ）は周縁部切除工程の概略的な説明図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＦ−Ｆ断面図。 図９（Ａ）はねじ部形成工程の概略的な説明図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＧ−Ｇ断面図。 同実施形態のレンズユニットの比較例の外観斜視図。 図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、同実施形態のレンズユニットと比較例の概略的な説明図。 図１２（Ａ）は同実施形態のレンズユニットの変形例の外観斜視図、図１２（Ｂ）は同変形例のレンズユニットの平面図、図１２（Ｃ）は図１２（Ｂ）のＨ−Ｈ断面図。 図１３（Ａ）は第２の実施形態のレンズユニットの外観斜視図、図１３（Ｂ）は同実施形態のレンズユニットの平面図、図１３（Ｃ）は図１３（Ｂ）のＩ−Ｉ断面図。 同実施形態に係るレンズユニットの製造方法を示すフローチャート。 第１又は第２の実施形態のレンズユニットを含むカメラモジュールが搭載された電子機器の斜視図。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．第１の実施形態
まず、本発明のレンズユニットの第１の実施形態の構成について説明する。図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）に本発明の第１の実施形態のレンズユニットの構成例を示す。図１（Ａ）は、本実施形態のレンズユニットの外観斜視図であり、図１（Ｂ）は、本実施形態のレンズユニットの平面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。

本実施形態のレンズユニット１００では、図１（Ｃ）に示すように、第１のレンズ１０２を含む第１の光学素子１０４と、第２のレンズ１０６を含む第２の光学素子１０８とが、スペーサ１１２を介して、光軸方向Ｄ１、Ｄ３に積層されている。第１の光学素子１０４は、図１（Ｂ）に示すように、第１のレンズ１０２と、第１のレンズ１０２の外周に沿って略円形に形成された縁枠部１０１とを含む。第２の光学素子１０８は、第１の光学素子１０４と略同一の形状であり、第２のレンズ１０６と、第２のレンズ１０６の外周に沿って略円形に形成された縁枠部１０５とを含む。本実施形態では、第１の光学素子１０４は、基板に複数の第１のレンズ１０２が形成されたレンズ基板から、第１のレンズ１０２を囲む周縁部のうち、第１のレンズ１０２の外周に沿った縁枠部１０１を残して、残りの周縁部を切除することによって形成される。第２の光学素子１０８は、第１の光学素子１０４と同様にして、基板に複数の第２のレンズ１０６が形成されたレンズ基板から、第２のレンズ１０６を囲む周縁部のうち、第２のレンズ１０６の外周に沿った縁枠部１０５を残して、残りの周縁部を切除することによって形成される。なお、本実施形態のレンズユニットに含まれる光学素子を製造する際に、レンズ基板に設けられるレンズの周縁部と縁枠部との関係は、後述で図７を参照しながら詳細に説明する。

また、本実施形態では、図１（Ｃ）に示すように、光学素子１０４、１０８のレンズ１０２、１０６の縁枠部１０１、１０５には、光軸方向Ｄ１、Ｄ３に厚みを付加するスペーサ１１０、１１２、１１４が設けられている。このように光学素子１０４、１０８にスペーサ１１０、１１２、１１４を積層することによって、レンズユニット１００の光軸方向Ｄ１、Ｄ３の厚みが確保される。このため、レンズユニット１００が取り付けられるカメラモジュールの小型化に伴って光学素子１０４、１０８が薄くなっても、レンズユニット１００に光軸方向Ｄ１、Ｄ３の厚みを持たせることができる。このようにレンズユニット１００が光軸方向Ｄ１、Ｄ３に厚みを有することによって、レンズユニット１００の設置箇所におけるレンズユニット１００を支持する部分を、より大きく確保できるようになる。

さらに、本実施形態では、図１（Ａ）、図１（Ｃ）に示すように、レンズユニット１００の外周面１１６にねじ溝１１８が形成されている。ねじ溝１１８を形成することによって、レンズユニット１００をレンズバレル１２２ａ（図３（Ｂ）参照）や、レンズホルダ（レンズユニット１００又はレンズバレル１２２ａを取り付ける相手部品）や、オートフォーカス用のアクチュエーター１２２（図２（Ｂ）参照）等に、直接取り付けることが可能になる。また、このようなレンズバレル１２２ａ等に直接取り付ける際に、レンズユニット１００を設置箇所に直接ねじ込むように取り付けることによって、その焦点位置の調整も同時に実行できるようになり、レンズユニット１００の用途の幅が広がる。

なお、図１（Ｃ）に示す例では、レンズユニット１００は光軸方向Ｄ１、Ｄ３に２つの光学素子１０４、１０８を含む構成であるが、レンズが形成される光学素子の数は、２つに限定されず、例えば１つの光学素子を含むレンズユニットにも、３つ以上の光学素子を含むレンズユニットにも適用可能である。また、レンズ１０２、１０６の縁枠部１０１、１０５に積層されるスペーサの設置個数や設置箇所も図１（Ｃ）に示す構成例に限定されない。さらに、本実施形態では、レンズユニット１００の外周面１１６にねじ溝１１８が形成されているが、ネジ溝１１８を形成しない場合でも、ネジ溝を所有するレンズバレル１２２ａや、レンズホルダや、アクチュエーター１２２に直接レンズユニット１００のかたまりを落とし込むようにして使用することも可能である。

図２（Ａ）、図２（Ｂ）に本発明の第１の実施形態のレンズユニットを含むカメラモジュールの第１の構成例を示す。図２（Ａ）は、本実施形態のレンズユニットを含むカメラモジュールの第１の構成例の平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

第１の構成例のカメラモジュール１３０は、図２（Ｂ）に示すように、レンズユニット１００、アクチュエーター１２２、撮像素子１２６、及びＩＲカットフィルタ１２８を含む。本構成例では、レンズユニット１００がアクチュエーター１２２によって光軸方向Ｄ１、Ｄ３に移動可能であり、レンズモジュール１２０にて結像された光を撮像素子１２６で電気信号に変換する。

撮像素子１２６は、例えばＣＣＤであり、受光した光に応じた信号を出力する。撮像素子１２６は、図２（Ｂ）に示すように、回路基板１２４に設けられ、撮像素子１２６とレンズユニット１００との間には、赤外線をカットするためのＩＲカットフィルタ１２８が設けられている。

本構成例では、レンズモジュール１２０に含まれるレンズユニット１００は、第１のレンズ１０２を含む第１の光学素子１０４と、第２のレンズ１０６を含む第２の光学素子１０８との間にスペーサ１１２が光軸方向Ｄ１、Ｄ３に設けられている。すなわち、レンズ１０２、１０６の縁枠部１０１、１０５が光軸方向Ｄ１、Ｄ３に厚くなるように、スペーサ１１２が設けられている。また、本構成例では、第１の光学素子１０４のＤ１方向側に、スペーサ１１０が積層され、第２の光学素子１０８のＤ３方向側に、スペーサ１１４が積層されて、レンズユニット１００の光軸方向Ｄ１，Ｄ３の厚みを確保している。

このように、光学素子１０４、１０８にスペーサ１１０、１１２、１１４を光軸方向Ｄ１、Ｄ３に積層することによって、カメラモジュール１３０の小型化に伴って光学素子１０４、１０８が薄くなっても、レンズユニット１００に光軸方向Ｄ１、Ｄ３の厚みを持たせることができる。このため、アクチュエーター１２２がレンズユニット１００を支持する部分を、より大きく確保できるようになる。これにより、レンズユニット１００をがたつかせることなく、また、レンズユニット１００に含まれるレンズ１０２、１０６をこじらせることなく、より安定した状態でアクチュエーター１２２によりレンズユニット１００を支持できるようになる。このため、レンズユニット１００がアクチュエーター１２２によって光軸方向Ｄ１、Ｄ３に移動する際に、レンズユニット１００が光軸方向に対してぶれることが抑制されるので、光軸方向Ｄ１、Ｄ３に対する偏芯の発生を防止できる。

また、本構成例では、前述したように、レンズユニット１００の外周面１１６にねじ溝１１８が形成されているので、単焦点の場合にアクチュエーター１２２にレンズユニット１００を直接ねじ込んで取り付ける際に、同時に焦点調整を実施することができる。このため、従来のカメラモジュールのように、レンズを保持するレンズバレルが不要となり、カメラモジュールの部品数の削減や、レンズユニットを含むカメラモジュールの小型化が実現されるようになる。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）に本発明の第１の実施形態のレンズユニットを含むカメラモジュールの第２の構成例を示す。図３（Ａ）は、本構成例のカメラモジュールの平面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

第２の構成例のカメラモジュール１３２は、図３（Ｂ）に示すように、第１のレンズユニット１００ａ、第２のレンズユニット１００ｂ、レンズバレル１２２ａ、オートフォーカス用アクチュエーター１２２ｂ、撮像素子１２６、及びＩＲカットフィルタ１２８を含む。本構成例では、カメラモジュール１３２は、本体となるベース枠１２３に嵌合したレンズバレル１２２ａに第１のレンズユニット１００ａがねじ込まれて設置された第１のレンズモジュール１２０ａと、オートフォーカス用アクチュエーター１２２ｂに第２のレンズユニット１００ｂがねじ込まれて設置された第２のレンズモジュール１２０ｂを含む。すなわち、レンズバレル１２２ａの光軸方向Ｄ１、Ｄ３の移動により、第１のレンズユニット１００ａの焦点調整が可能になり、オートフォーカス用アクチュエーター１２２ｂを介して第２のレンズユニット１００ｂを光軸方向Ｄ１、Ｄ３に移動可能な構成となっている。そして、第２のレンズモジュール１２０ｂにて結像された光を、撮像素子１２６で電気信号に変換する。

本構成例では、第１のレンズユニット１００ａには、先端側レンズ１０２ａを含む先端側光学素子１０４ａと、後端側レンズ１０６ａを含む後端側光学素子１０８ａとの間に、スペーサ１１２ａが光軸方向Ｄ１、Ｄ３に設けられている。すなわち、光学素子１０４ａ、１０８ａに含まれるレンズ１０２ａ、１０６ａの縁枠部１０１ａ、１０５ａの光軸方向Ｄ１、Ｄ３での厚さが厚くなるように、スペーサ１１２ａが光軸方向Ｄ１、Ｄ３に積層されている。また、本構成例では、第１の光学素子１０４ａのＤ１方向側には、スペーサ１１０ａが積層され、第２の光学素子１０８のＤ３方向側には、スペーサ１１４ａが積層されており、第１のレンズユニット１００ａの光軸方向Ｄ１，Ｄ３の厚みを確保している。そして、第１のレンズユニット１００ａは、レンズバレル１２２ａに対して外周面１１６ａに形成されたねじ溝１１８ａを介して光軸方向Ｄ１、Ｄ３に移動可能に嵌合されている。すなわち、第１のレンズユニット１００ａの外周面１１６ａにねじ溝１１８ａが形成されているので、レンズバレル１２２ａにひと固まりとなっているレンズユニット１００ａを落とし込むだけで第１のレンズモジュール１２０ａが形成されるので、組立てが容易となる。

第２のレンズユニット１００ｂには、第１のレンズユニット１００ａと同様に、先端側レンズ１０２ｂを含む先端側光学素子１０４ｂと後端側レンズ１０６ｂを含む後端側光学素子１０８ｂとの間に、スペーサ１１２ｂが光軸方向Ｄ１、Ｄ３に設けられている。すなわち、光学素子１０４ｂ、１０８ｂに含まれるレンズ１０２ｂ、１０６ｂの縁枠部１０１ｂ、１０５ｂの光軸方向Ｄ１、Ｄ３での厚さが厚くなるように、スペーサ１１２ｂが光軸方向Ｄ１、Ｄ３に積層されている。また、本構成例では、第１の光学素子１０４ｂのＤ１方向側には、スペーサ１１０ｂが積層され、第２の光学素子１０８のＤ３方向側には、スペーサ１１４ｂが積層されており、第２のレンズユニット１００ｂの光軸方向Ｄ１，Ｄ３の厚みを確保している。そして、第２のレンズユニット１００ｂは、オートフォーカス用アクチュエーター１２２ｂに対して外周面１１６ｂに形成されたねじ溝１１８ｂを介して嵌合されている。すなわち、第２のレンズユニット１００ｂの外周面１１６ｂにねじ溝１１８ｂが形成されているので、オートフォーカス用アクチュエーター１２２ｂにひと固まりとなっているレンズユニット１００ｂを落とし込むだけで第２のレンズモジュール１２０ｂが形成されるので、組立てが容易となる。

また、本構成例では、前述したように、光学素子１０４ａ、１０８ａ、１０４ｂ、１０８ｂにスペーサ１１０ａ、１１２ａ、１１４ａ、１１０ｂ、１１２ｂ、１１４ｂを光軸方向Ｄ１、Ｄ３に積層している。このため、カメラモジュール１３２の小型化に伴って光学素子１０４ａ、１０８ａ、１０４ｂ、１０８ｂが薄くなっても、レンズユニット１００ａ、１００ｂに光軸方向Ｄ１、Ｄ３の厚みを持たせることができる。従って、レンズユニット１００ａ、１００ｂを支持するレンズバレル１２２ａやオートフォーカス用アクチュエーター１２２ｂが支持する部分を、より大きく確保できるようになる。これにより、レンズユニット１００ａ、１００ｂを光軸方向Ｄ１、Ｄ３に移動させる際にがたつかせることなく、またレンズユニット１００ａ、１００ｂに含まれるレンズ１０２ａ、１０６ａ、１０２ｂ、１０６ｂをこじらせることなく、より安定した状態でレンズユニット１００ａ、１００ｂを支持できるようになる。このため、レンズユニット１００ａ、１００ｂがレンズバレル１２２ａやアクチュエーター１２２ｂによって光軸方向Ｄ１、Ｄ３に移動する際に、レンズユニット１００ａ、１００ｂが光軸方向Ｄ１、Ｄ３に対してぶれることが抑制されるので、光軸方向Ｄ１、Ｄ３に対する偏芯の発生を防止できる。

なお、上述したように、第１及び第２の構成例のカメラモジュールについて説明したが、第１の実施形態のレンズユニットが適用されるカメラモジュールは、これらの構成例のカメラモジュールに限定されない。

例えば、単焦点のカメラモジュールに適用した場合、本体となるベース枠に本実施形態のレンズユニットを直接ねじ込み、そのねじ溝に沿った移動により焦点調整を実施可能な構成としてもよい。また、本実施形態のレンズユニットを複数組み合わせてオートフォーカス用アクチュエーター等を含むズームユニットを構成することも可能である。

このように、本実施形態では、略円筒形状のレンズユニットの外周面に直接ねじ溝を形成することによって、所望のカメラモジュールの設置部位にレンズユニットを直接ねじ込むように取り付けることができる。このため、レンズユニットを取り付ける際に、焦点位置調整も同時に行うことができ、レンズユニットの用途の幅が広がる。また、本実施形態によって形成された数種類のレンズユニットを製造すれば、レンズユニットの構成の組み合わせバリエーションにより、単焦点タイプだけでなく、ズームユニットを構成することが可能となる。

図４は、第１の実施形態に係るレンズユニットの製造方法を示すフローチャートである。本実施形態に係るレンズユニットの製造方法は、主にウェハレベルのカメラモジュールに含まれるレンズモジュールの製造に使用され、図４に示すように、レンズ基板形成工程Ｓ１１、積層工程Ｓ１２、周縁部切除工程Ｓ１３、ねじ部形成工程Ｓ１４、及び切断工程Ｓ１５を含む。

図５（Ａ）は、レンズ基板形成工程Ｓ１１の概略的な説明図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＤ−Ｄ断面図である。レンズ基板形成工程Ｓ１１では、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、レンズ用硝材、例えば、ガラスや透明な樹脂、あるいはその複合材等からなる光学ウェハである基板１５０に複数（例えば数千個）のレンズ１５２を形成する。本実施形態では、レンズ基板１５０は、例えば半導体製造で一般的なリソグラフィ技術、エッチング技術等を使用して形成する。

図６（Ａ）は、積層工程Ｓ１２の概略的な説明図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＥ−Ｅ断面図である。積層工程Ｓ１２では、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、複数のレンズ基板１５０、１６０を光軸方向Ｄ１、Ｄ３に積層する。本実施形態では、レンズ基板１５０、１６０とスペーサ１７０、１８０、１９０（切断前）とを積層している。このとき、レンズ基板１５０、１６０とスペーサ１７０、１８０、１９０との当接する部位に接着材等を塗布して、レンズ基板１５０、１６０と切断前のスペーサ１７０、１８０、１９０を接着固定する接着工程を含んでもよい。このようにして、複数のレンズユニットを同時に形成するためのレンズアレイ１４０が形成される。

スペーサ１７０、１８０、１９０は、シリコンウェハ等の半導体基板やエポキシ系の樹脂等で形成されており、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、レンズ基板１５０、１６０と略同一の大きさであり、レンズ基板１５０、１６０に所定の厚さを有し、かつレンズ１５２、１６２と当接する部分に開口部１７２、１８２、１９２が形成されている。このように本実施形態の積層工程Ｓ１２では、図６（Ｂ）に示すように、レンズ基板１５０、１６０とスペーサ１７０、１８０、１９０とを積層することによって、レンズ１５２、１６２の周縁部１５３、１６３に厚みを付加する厚み付加工程を含む。なお、ここで説明する周縁部１５３、１６３とは、レンズ基板１５０、１６０のうち、レンズ１５２、１６２の周縁の部分の全体を指すものとする。

このように本実施形態では、レンズユニットの光軸方向Ｄ１、Ｄ３に厚みを持たせるために、図６（Ａ）に示すように、積層工程Ｓ１２で、レンズ基板１５０、１６０と、切断前のスペーサ１７０、１８０、１９０とを積層させる。なお、積層工程Ｓ１２で積層されるスペーサの枚数は、光軸方向Ｄ１、Ｄ３に厚さが確保されていれば何枚でもよく、例えば、スペーサを設けなくても光軸方向Ｄ１、Ｄ３に厚さが確保されていれば、０枚でもよい。

積層工程Ｓ１２が完了すると、周縁部切除工程Ｓ１３が開始される。ここで、周縁部切除工程Ｓ１３の具体例について、図面を用いながら説明する。図７は、周縁部切除工程後のレンズ基板１５０、１６０の状態を示す説明図である。なお、図７では、周縁部切除工程Ｓ１３の具体例を説明する便宜上、レンズアレイ１４０に含まれるレンズ基板１５０、１６０及びスペーサ１７０、１８０、１９０のうち、レンズ基板１５０を取り出して説明する。また、図７及び図７を用いた説明では、レンズ基板１６０の構成要素でレンズ基板１５０の構成要素に対応する部分は、括弧内にその符号を記載する。

周縁部切除工程Ｓ１３では、図７に示すように、各レンズ１５２（１６２）の縁枠部１５１（１６１）を残すように、図７の破線で示す周縁部１５３（１６３）を、エッチング等により切除する。このようにして、レンズ１５２（１６２）の縁枠部１５１（１６１）を円形状に形成する。このとき、エッチングで周縁部１５３（１６３）を除去したレンズ１５２（１６２）を含む光学素子がエッチング液中に散らばらないようにするために、各レンズ１５２（１６２）の縁枠部１５１（１６１）を互いに接続する部分を架橋部１５５（１６５）として残す。なお、ここで説明する縁枠部１５１（１６１）とは、レンズ基板１５０（１６０）に形成された各レンズ１５２（１６２）の周縁部１５３（１６３）のうち、少なくとも各レンズ１５２（１６２）の縁枠に沿って残された部分である。

図８（Ａ）は、周縁部切除工程Ｓ１３の概略的な説明図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＦ−Ｆ断面図である。周縁部切除工程Ｓ１３では、積層工程Ｓ１２で形成されたレンズアレイ１４０のうち、レンズ基板１５０、１６０は、縁枠部１５１、１６１を残すように、周縁部１５３、１６３が切除される。同様にして、スペーサ１７０、１８０、１９０は、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、開口部１７２、１８２、１９２の縁枠部を残すように、その周縁部が切除される。

このとき、周縁部切除工程Ｓ１３で縁枠部１５１、１６１及びスペーサ１７０、１８０、１９０の外周を円形状に形成する際に、図７に示すように、各レンズ１５２、１６２の縁枠部１５１、１６１を互いに接続する部分を架橋部１５５、１６５として残す。同様にして、図８（Ａ）に示すように、周縁部が切除されたスペーサ１７０、１８０、１９０を互いに接続する部分を、架橋部１７５、１８５、１９５として残す。すなわち、周縁部切除工程Ｓ１３では、レンズ基板１５０、１６０の縁枠部１５１、１６１、当該縁枠部１５１、１６１に積層されるスペーサ１７０、１８０、１９０、及び架橋部１５５、１６５、１７５、１８５、１９５を残すように、レンズ基板１５０、１６０及びスペーサ１７０、１８０、１９０を切除する。

このように、周縁部切除工程Ｓ１３でエッチングする際に、隣り合った光学系との架橋部１５５、１６５、１７５、１８５、１９５を残すことによって、エッチングで分離される前の互いに隣り合うレンズユニットがつながった状態となる。このため、エッチングで分離された光学素子がエッチング液中に散らばることを防止できる。なお、周縁部切除工程Ｓ１３では、各レンズ１５２、１６２の周縁部１５３、１６３の切除に、エッチング工法が使用されているが、エッチング工法の代わりに、レーザーカット等でのカット工法も可能である。しかしながら、レーザーカット等でのカット工法では、カット処理後のカット屑等の後処理が問題となるため、エッチング工法での周縁部切除が好ましい。

図９（Ａ）は、ねじ部形成工程Ｓ１４の概略的な説明図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）のＧ−Ｇ断面図である。ねじ部形成工程Ｓ１４では、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示すように、レンズアレイに形成された各レンズユニットの外周面１１６にエッチング等によりねじ溝１１８を形成する。すなわち、各レンズ１５２、１６２がつながった状態で個片化する前に、エッチング工法により、略円筒形状のレンズユニット１００の側面部となる外周面１１６にねじ溝１１８を形成する。なお、エッチング等によるねじ溝１１８の形成は、レンズ基板１５０、１６０を積層する前でも、積層した後でもよい。また、本実施形態では、レンズユニット１００の外周面１１６にねじ溝１１８が形成されているが、外周面１１６にネジ溝１１８を形成しない場合は、ねじ部形成工程Ｓ１４を省略して次の切断工程Ｓ１５を実行してもよい。

ねじ部形成工程Ｓ１４が完了すると、レンズユニットごとにダイシングして別個に切り離す（切断工程Ｓ１５）。本実施形態では、周縁部切除工程Ｓ１４では、図８（Ａ）に示すように、縁枠部１５１、１６１を接続する架橋部１５５、１６５、及び周縁部切除後のスペーサ１７０、１８０、１９０を接続する架橋部１７５、１８５、１９５を残すことによって、ダイシング前の互いに隣り合うレンズユニットがつながっている。このため、切断工程Ｓ１５では、当該架橋部１５５、１６５、１７５、１８５、１９５を切断することによって、各レンズ１５２、１６２を含むレンズユニットの各々に切り分ける。このようにして、本実施形態では、小径化したレンズユニットを効率よく大量生産できるようになる。

このように、本実施形態では、レンズが形成されたレンズ基板を積層した後に、各層を接着固定して積層したレンズアレイを固定した状態でエッチング工法を用いて光学素子の外周を円形状にしてから、個別化するためにダイシングして各レンズユニットを形成する。このため、本実施形態のレンズユニットの製造方法で製造されたレンズユニットが略円筒形状となり、レンズユニットに含まれるレンズの縁枠部を略円形にすることができる。

図１０に、本実施形態のレンズユニットの比較例となるレンズユニットの外観斜視図を示し、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に、本実施形態のレンズユニットと比較例レンズユニットの概略的な説明図を示す。通常のＷＬＰ（Wafer Level Package）では、積層したレンズ基板をダイシングカットするため、図１０に示すように、レンズユニット１００ｅは、通常では、そのレンズのレンズ枠（縁枠部）１９３が四角形状となる。レンズ１６２の形状は、丸型形状のため、カットされた四角形状のレンズ枠１９３の四隅が無駄なスペースとなってしまう。例えば、カメラモジュールが単焦点の場合、一般的な焦点調整をねじ嵌合で行う場合が多いが、その際にレンズユニットは、ねじ嵌合をしてねじ調整をする際に、回転体である必要がある。このため、レンズ枠１９３の四隅のスペース分の一般的なねじ調整を想定すると、図１１（Ａ）に示すように、四角形状のレンズ枠１９３の対角線の長さＲａを回転体の半径とすることになり、レンズ枠１９３の回転に要する面積が大きくなってしまう。同様に、ズーム系光学系を考えた場合、直進系の鏡枠は、回転運動をカムに伝達することにより、沈胴状態から繰り出して撮影状態にすることが可能となる。ズーム系光学系も単焦点と同様にレンズユニットが回転体である必要があり、四隅のスペース分一般的なカム機構を想定するとレンズ枠が大きくなってしまう。

これに対して、本実施形態のレンズユニットの製造方法によって製造されるレンズユニットは、前述したように略円筒形状となるので、そのレンズ枠（縁枠部）１６１が略円形となる。このため、図１１（Ｂ）に示すように、一般的なねじ調整を想定した場合に、ねじ調整する際の回転体の半径をＲｂとすると、当該回転体の半径Ｒｂがレンズ枠１６１の半径と同一となり、同じレンズの大きさに対して、四角形状のレンズ枠１９３の対角線の長さＲａよりも小さくすることができる。従って、光学素子に形成されるレンズのサイズが同一の場合でも、レンズユニットの口径を縮小することができる。すなわち、本実施形態のレンズユニットの製造方法で製造するレンズユニットを円筒形状にすることによって、同じ大きさのレンズとした場合に、通常のＷＬＰで形成されるレンズ枠が方形状とする場合よりも、レンズ枠を小さくできる。このように、通常のＷＬＰで製造された四角形状のレンズ枠のレンズユニットに対して、本実施形態のレンズユニットの製造方法によって製造されるレンズユニットは、前述したように略円筒形状となるので、特に回転するワクを多数有する直進系鏡枠で無駄なスペースの発生を抑制するので、有効である。

なお、本実施形態のレンズユニットのレンズ枠（縁枠部）は円形状に限定されず、レンズ枠（縁枠部）の少なくとも一部が円弧状となっていればよい。以下、本実施形態のレンズユニットの変形例を、図面を用いて説明する。図１２（Ａ）は本実施形態のレンズユニットの変形例の外観斜視図、図１２（Ｂ）は同変形例のレンズユニットの平面図、図１２（Ｃ）は図１２（Ｂ）のＨ−Ｈ断面図である。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すような略小判型形状のレンズ枠（縁枠部）１０３ｃのレンズユニット１００ｃの製造にもエッチング工法を用いれば容易に対応できる。このように、レンズユニットのレンズ枠の形状を略小判型形状とすることによって、例えば、レンズユニット１００ｃを折り曲げ系のズームユニットに使用した場合、図１２（Ｂ）に示すように、ユニット幅Ｗを抑制するのに有効である。

以上説明したように、本実施形態のレンズユニットの製造方法では、レンズが形成された光学素子に切り分ける前のレンズ基板を光軸方向に積層させて接着固定してレンズバレルを形成してから、ダイシングにより各レンズユニットに切り分けられる。このため、本実施形態のレンズユニットの製法で製造されたレンズユニットを使用して、例えば、単焦点レンズユニットに使用した場合に、積層レンズ群の各レンズ単体の偏心精度が高いため、群内の偏心調整が不要となり、組立て工数も削減できる。

また、レンズを積層した後、各層を接着固定し、積層したレンズアレイを固定した状態で、エッチング工法を用いてレンズ外形を円形状にして、その外周面にねじ溝を形成するので、例えば、単焦点の場合、ベース枠にレンズ群を直接ねじ込み、焦点調整をそのねじ込み動作により実施することができる。また、オートフォーカス機能を有するカメラモジュールに適用する場合にも、例えばＶＣＭのキャリアに直接レンズ群をねじ込むことができ、ねじ形状を利用することで、焦点位置調整も実施することができる。すなわち、本実施形態のレンズユニットをカメラモジュールの所望の設置箇所に直接ねじ込むことによって設置できるので、レンズユニットの着脱が容易となり、カメラモジュールの組立てが容易となる。

さらに、本実施形態のレンズユニットを使用する場合の利点としては、通常のカメラモジュールでは、レンズを保持するレンズバレル等が必要であるが、上記の場合はレンズ群に直接ねじを形成するため、レンズバレル等が不要となる。また、上記製法によって、形成された数種類のレンズ群を製作すれば、レンズ群の構成のバリエーションの組み合わせにより、単焦点タイプだけでなく、ズームユニットを構成することが可能である。

２．第２の実施形態
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）に本発明の第２の実施形態のレンズユニットの構成例を示す。図１３（Ａ）は、本実施形態のレンズユニットの外観斜視図であり、図１３（Ｂ）は、本実施形態のレンズユニットの平面図であり、図１３（Ｃ）は、図１３（Ｂ）のＩ−Ｉ断面図である。

レンズユニット２００は、図１３（Ｃ）に示すように、第１のレンズ２０２を含む第１の光学素子２０４と、第２のレンズ２０６を含む第２の光学素子２０８とが、光軸方向Ｄ１、Ｄ３に積層されている。本実施形態では、光学素子２０４、２０８は、基板に複数のレンズが形成されたレンズ基板から、レンズ２０２の周縁部の一部を残して、互いに積層されたレンズ２０２及び２０６を切り分けることで形成されている。これをレンズ２０２側から見た図１３（Ｂ）で説明すると、レンズ２０２を囲む周縁部のうち、レンズ２０２の外周に沿った部分を縁枠部２０３として残して、残りのレンズ基板の周縁部をリソグラフィ技術やエッチング技術、又はナノインプリント技術等により切除してレンズ２０２と略同一の形状となる略円形の縁枠部２０３とする。

また、本実施形態では、図１３（Ｃ）に示すように、光学素子２０４、２０８のレンズ２０２、２０６の縁枠部２０３、２０７には、光軸方向Ｄ１、Ｄ３に厚みを付加するための凸部２０５、２０９が形成されている。このように光学素子２０４、２０８に凸部２０５、２０９を形成することによって、レンズユニット２００の光軸方向Ｄ１、Ｄ３の厚みが確保されるようになる。このため、レンズユニット２００が取り付けられるカメラモジュールの小型化に伴って光学素子２０４、２０８が薄くなっても、レンズユニット２００を凸部２０５、２０７によって光軸方向Ｄ１、Ｄ３に厚みを持たせることができる。このようにレンズユニット２００が光軸方向Ｄ１、Ｄ３に厚みを有することによって、レンズユニット２００の設置箇所におけるレンズユニット２００を支持する部分を、より大きく確保できるようになる。

さらに、本実施形態では、図１３（Ａ）、図１３（Ｃ）に示すように、レンズユニット２００の外周面２１６にねじ溝２１８が形成されている。このように、レンズユニット２００の外周面２１６にねじ溝２１８を形成することによって、レンズユニット２００をレンズバレルやオートフォーカス用のアクチュエーター等に直接取り付けることが可能になる。また、このようなレンズバレル等に直接設置する際に、レンズユニット２００を直接ねじ込むように取り付けることによって、その焦点位置調整も同時に実行できるようになり、レンズユニット２００の用途の幅が広がる。

なお、図１３（Ｃ）に示す例では、レンズユニット２００は光軸方向Ｄ１、Ｄ３に２つの光学素子２０２、２０６を含む構成であるが、レンズユニットに含まれる光学素子の数は、２つに限定されず、例えば１つの光学素子を含むレンズユニットにも、３つ以上の光学素子を含むレンズユニットにも適用可能である。また、本実施形態では、レンズユニット２００の外周面２１６にねじ溝２１８が形成されているが、ネジ溝２１８を形成しない場合でも、ネジ溝があるレンズバレル等に直接レンズユニット２００のかたまりを落とし込むようにして使用することも可能である。

図１４は、本実施形態に係るレンズユニットの製造方法を示すフローチャートである。本実施形態では、レンズユニットの製造方法は、主にウェハレベルのカメラモジュールに含まれるレンズモジュールの製造に使用され、図１３に示すように、レンズ基板形成工程Ｓ２１、積層工程Ｓ２２、周縁部切除工程Ｓ２３、ねじ部形成工程Ｓ２４、及び切断工程Ｓ２５を含む。

レンズ基板形成工程Ｓ２１では、レンズ用硝材、例えば、ガラスや透明な樹脂、あるいはその複合材等からなる光学ウェハである基板に複数（例えば数千個）のレンズを形成する。本実施形態では、レンズ基板は、例えば半導体製造で一般的なリソグラフィ技術、エッチング技術等を使用して形成する。本実施形態では、レンズ基板形成工程Ｓ２１にレンズ基板に形成された各レンズの周縁部の光軸方向Ｄ１、Ｄ３での厚さが厚くなるように、周縁部に厚みを付加する厚み形成工程を含む。具体的には、レンズ基板の各レンズの周縁部のうち、レンズ２０２、２０６の外周に沿った縁枠部２０３、２０７には、光軸方向Ｄ１、Ｄ３に厚みを付加するための凸部が形成されている（図１３（Ｃ）の符号２０５、２０９）。すなわち、各レンズの縁枠部２０３、２０７を光軸方向Ｄ１、Ｄ３に厚くするための厚みを付加するために、第１の実施形態におけるスペーサを設ける代わりに、レンズの縁枠部２０３、２０７に凸部を光学素子２０４、２０８に切り分ける前のレンズ基板と一体に形成する。

次に、積層工程Ｓ２２で複数のレンズ基板を光軸方向に積層する。本実施形態では、図１３（Ｃ）に示すように、光学素子２０４、２０８を切り分ける前のレンズ基板のレンズ２０２、２０６の縁枠部２０３、２０７に光軸方向Ｄ１，Ｄ３に厚みを持たせるための凸部２０５、２０９がレンズ基板形成工程Ｓ２１で事前に形成されている。このため、当該凸部２０５、２０９が形成されたレンズ基板を積層することによって、レンズユニットの光軸方向Ｄ１、Ｄ３の厚さを確保できる。本実施形態では、積層する際に互いに当接する凸部２０５、２０９間に接着材等を塗布して、接着固定する接着工程を含んでもよい。このようにして、複数のレンズが形成されたレンズ基板を光軸方向Ｄ１、Ｄ３に接着しながら積層することによって、複数のレンズユニットが同時に形成するためのレンズアレイが形成される。

その後は、第１の実施形態と同様に、周縁部切除工程Ｓ２３、ねじ部形成工程Ｓ２４、及び切断工程Ｓ２５が実行され、レンズ基板の積層後に各層を接着固定して形成したレンズアレイを固定した状態で、エッチング等によりレンズ外径を円形状にしてから、ねじ溝を形成して、ダイシングして各レンズユニットに切り分ける。なお、本実施形態では、レンズユニット２００の外周面２１６にねじ溝２１８が形成されているが、外周面２１６にネジ溝２１８を形成しない場合は、ねじ部形成工程Ｓ２４を省略して次の切断工程Ｓ２５を実行してもよい。

本実施形態では、レンズユニットを構成する光学素子間にスペーサを設けず、第１の実施形態に比べて部品点数を少なくすることができるため、組立精度がよくなる他、生産コストの低減も見込まれる。

また、図１５は、第１又は第２の実施形態のレンズユニットを含むカメラモジュールが搭載された電子機器の一例である携帯電話機の斜視図である。本実施形態のカメラモジュール１６は、携帯電話機１０の操作部や表示画面が設けられる表面１２の裏側となる背面１４に設けられている。なお、カメラモジュール１６が設けられる部位は、携帯電話機１０の背面側に限定されず、他の部位に設置しても良い。また、本実施形態のカメラモジュールを搭載する電子機器は、携帯電話機に限定されず、例えば携帯型コンピュータ等の携帯型電子機器やその他の電子機器等にも適用可能である。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。

例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、レンズモジュール、カメラモジュール、及び電子機器の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１０ 携帯電話機（電子機器）、１６、１３０、１３２ カメラモジュール、
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、２００ レンズユニット、
１０１、１０５、１５１、１６１、２０３、２０７ 縁枠部、
１０２、１０６、１５２、１６２、２０２、２０６ レンズ、
１０４、１０８、１０４ａ、１０８ａ、１０４ｂ、１０８ｂ 光学素子、
１１０、１１２、１１８ スペーサ、１２０、１２０ａ、１２０ｂ レンズモジュール、
１２２ アクチュエーター、１２２ａ レンズバレル、１２４ 回路基板、
１２６ 撮像素子、１２８ ＩＲカットフィルタ、１４０ レンズアレイ、
１５０、１６０ レンズ基板、１５３、１６３ 周縁部、
１５５、１６５ （レンズ基板の）架橋部、
１７０、１８０、１９０ スペーサ（切断前）、
１７２、１８２、１９２ 開口部
１７５、１８５、１９５ （スペーサの）架橋部、２０５、２０９ 凸部、
Ｓ１１、Ｓ２１ レンズ基板形成工程、Ｓ１２、Ｓ２２ 積層工程、
Ｓ１３、Ｓ２３ 周縁部切除工程、Ｓ１４、Ｓ２４ ねじ部形成工程、
Ｓ１５、Ｓ２５ 切断工程

Claims (7)

1. 光軸方向に積層された複数のレンズとスペーサと、を含むレンズユニットであって、
   基板に複数のレンズが形成されたレンズ基板から前記各レンズの縁枠部を一部が円弧状となっている小判型形状に残して切り分けることで形成された光学素子と、
   前記光学素子の前記レンズの前記縁枠部の前記円弧状の部分のみに対して前記光軸方向に厚みを付加するために設けられた前記スペーサと、
   を含み、
   前記小判型形状の前記縁枠部は、前記レンズ基板に形成された前記各レンズの周縁部のうち、少なくとも前記各レンズの縁枠に沿って残された部分であることを特徴とするレンズユニット。
2. 請求項１において、
   前記スペーサは、前記光学素子の前記レンズの前記縁枠部に対して前記光軸方向に厚みを付加するように、前記光学素子と別体に設けられることを特徴とするレンズユニット。
3. 請求項１において、
   前記スペーサとして、前記光学素子の前記レンズの前記縁枠部に、前記光軸方向に厚みを付加するための凸部が前記光学素子と一体に形成されていることを特徴とするレンズユニット。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記光学素子及び前記スペーサの外周面には、ねじ溝が形成されていることを特徴とするレンズユニット。
5. 請求項１乃至４のいずれかのレンズユニットを少なくとも１つ含むレンズモジュール。
6. 請求項５に記載のレンズモジュールと、
   前記レンズモジュールにて結像された光を電気信号に変換する撮像素子と、
   を含むことを特徴とするカメラモジュール。
7. 請求項６に記載のカメラモジュールを含むことを特徴とする電子機器。

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