JP5540120B2

JP5540120B2 - スタック型レンズアレイ及びレンズモジュール

Info

Publication number: JP5540120B2
Application number: JP2012553587A
Authority: JP
Inventors: 亮松野; 聡米山; 理士小池; 一英長谷川
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2031-12-26
Also published as: CN103314313B; US8885258B2; JPWO2012098808A1; EP2667225A1; CN103314313A; US20130301140A1; WO2012098808A1; EP2667225A4

Description

本発明は、複数個のレンズが平面上に整列して形成された少なくとも２枚のレンズシートが積層され接着されて形成されたスタック型レンズアレイ及びそれを用いたレンズモジュールに関する。

カメラのレンズモジュールは、携帯電話などの超小型機器に搭載されるようになり、ますます小型化が要求されるようになっている。一般的に、レンズはあるいはレンズユニットは、レンズ面での反射によるゴーストやフレアといった不具合が起きないように、遮光部材や反射防止部材が設けられる。これは超小型レンズにおいても同じであるが、超小型レンズにおいては、遮光部材や反射防止部材は蒸着や塗布による遮光膜あるいは反射防止膜としてレンズに直接形成されることが多い。

一方、一度に大量のレンズ及びレンズモジュールを作製する方法が提案されている。下記特許文献１には、複数のレンズを一枚のシート状に整列して配置されたレンズシートを複数枚重ねて接着し形成したスタック型レンズアレイが示されている。各レンズの境界部分には光吸収性膜が形成され、レンズシートの四辺に形成された凹溝が互いに嵌合して２枚のレンズシートが位置決め重ねられ、四隅に設けられたピン挿通穴に挿通される溶着ピンによって固定される。

下記特許文献２には、複数個のレンズが配列されたレンズシート２枚と、複数個の受光素子が同様に配列されたセンサ基板とが重ねられ、その後、個々のレンズ毎にダイシングされて作製された受光素子付きカメラモジュールが示されている。各レンズは、レンズ用基板に設けられた開口に充填された樹脂に、金型によって光学面形状が転写され、前記開口が絞り開口となる。

特開２００３−３３７２０６号公報特開２００９−２７９７９０号公報

通常、複数枚のレンズが重ねられたレンズユニットでは、それぞれのレンズ面に迷光カット用の遮光膜が蒸着あるいは塗布され、フレアやゴーストを防止するが、前記特許文献２の構成では、レンズ面に遮光膜を形成することは困難性が高い。また、前記特許文献１のレンズシートは、２枚が外周部分で固定されているため、１つ１つのレンズユニットに切断することができない。ここで、前記特許文献１又は２に記載されたレンズシートのように遮光膜を蒸着したレンズシートを、２枚重ね合わせて接着した場合、遮光膜が形成されたところで接着されるために接着力が低く、ダイシング時のストレスやレンズモジュール化後の使用中の振動・衝撃で、２枚のレンズの接着が剥がれてしまうことがある。

本発明は上記問題に鑑み、ダイシング時のストレスや使用時の振動・衝撃で、レンズの接着が剥がれてしまうことのないスタック型レンズアレイを提供する。

本発明によるスタック型レンズアレイは、微小レンズが平板上に所定の間隔で整列して形成されており、少なくとも２枚が積層され接着されるレンズシートと、２枚のレンズシートの一方に設けられ積層時に向かい合う内側の面の一部に微小レンズのレンズ面が含まれるように形成される反射防止層又は微小レンズのレンズ面の中心に絞り開口を有するように形成される遮光層の少なくともいずれかと、レンズシートの一方に設けられ反射防止層及び遮光層の外周側に設けられた一方のレンズシートの露出面にパターニングされて形成される接着層と、レンズシートの他方に設けられ積層時に向かい合う内側の面の接着層と貼り合わされる他方のレンズシートの露出面と、を有し、接着層は、予めパターニングされて塗布された接着材、又は、予めパターニングされて切断され貼り付けられた両面粘着シート、又は、予めパターニングされた両面に接着材を転写したフィルム又はシートであることを特徴とする。

また、他方のレンズシートは、積層時に向かい合う内側の面に、反射防止層又は遮光層の少なくとも１つが設けられるようにすると良い。更に、反射防止層及び遮光層及び接着層は、隣合う前記微小レンズ毎に、レンズシートの露出面によって、隔離されるようにすると良い。更にまた、レンズシートは、少なくとも接着層が形成される露出面に接着性を向上させる処理が施されているようにすると良い。

加えてまた、本発明によるレンズモジュールは、スタック型レンズアレイが隣合う微小レンズの中間位置でダイシングされ、個片化されてなることを特徴とする。レンズモジュールは、スタック型レンズアレイがレンズシートの露出面でダイシングされるようにすると良い。また、本発明による撮像ユニットは、本発明によるレンズモジュールを備えることを特徴とする。

本発明によれば、反射防止膜や遮光膜などが蒸着されていないレンズシート上に接着層が直接形成されるので、接着材による２枚のレンズの接着力は強く、ダイシング時の振動・衝撃による接着剥がれが生じない。

スタック型レンズアレイの斜視外観図である。スタック型レンズアレイの一部を拡大した断面図である。レンズシートの微小レンズ部分を拡大した断面図である。反射防止膜、遮光膜、接着層、ダイシングラインの配置を示す模式図である。別の形状にパターン化された遮光膜、接着層の模式図である。遮光膜と接着層の間に隙間を設けたパターンの模式図である。遮光膜と接着層の間に隙間を設けた別のパターンの模式図である。接着層を４ヶ所にしたパターンの模式図である。レンズモジュールの断面図である。別のレンズモジュールの断面図である。レンズモジュールを組み込んだ撮像ユニットを、断面で示した模式図である。

図１に示されるように、スタック型レンズアレイ１０は、非球面の微小レンズ（以下、単にレンズという）１４が所定の間隔で平板部１５上に整列して形成されたレンズシート１１と、レンズシート１１を裏返して配置されたレンズシート１２が積層され、接着されて形成される。

図２に示されるように、レンズシート１１と１２は、表裏にレンズ１４のレンズ面である凸面１６と凹面１７とが形成されており、それぞれの凹面１７が内側で向き合うように重ねられる。レンズシート１１及び１２の凹面１７が形成された裏面側の平板部１５上には、例えば、紫外線硬化型接着材が塗布されて接着層２５が形成されており、レンズシート１１と１２が、それぞれのレンズ１４の中心を一致させるように位置決めされて重ねられたとき、それぞれの接着層２５が密着し、その後に紫外線が照射されて接着層２５が固化して、スタック型レンズアレイ１０が作製される。

平板部１５の裏面側の接着層２５が形成される範囲には、接着性を向上させる処理が施される。接着性を向上させる処理とは、例えば、水あるいは有機溶剤等による表面洗浄、研磨材等による表面研磨、酸・アルカリ等による表面酸化やエッチング、あるいはオゾンやプラズマ、紫外線等を照射して表面の改質やエネルギ向上を図る方法である。なお、表面の状態によってはこれらの処理を省略しても良い。また、レンズアレイ成形用の金型表面に微細な凹凸形状を形成し、その反転形状をレンズアレイに転写して少なくとも前記接着層２５が形成される範囲に接着性を向上させる微細な凹凸形状が形成されるようにしても良い。

図３に示されるように、レンズ１４の凸面（レンズ面）１６及び凹面１７からそれぞれ平板部１５にかけて反射防止膜（反射防止層）１８，１９が蒸着される。また、凹面１７の中心に円形の開口２２が形成されるように凹面１７の周辺部から平板部１５にかけて遮光膜（遮光層）２１が蒸着され、開口２２がレンズ１４の絞り開口となる。遮光膜２１の外周側には反射防止膜１９及び遮光膜２１のいずれも蒸着されていない状態の露出面２３が設けられ、遮光膜２１の縁より外周側に接着層２５が形成される。隣合うレンズ１４の接着層２５は接触しないように形成され（図５〜８参照）、その間に残された露出面２３の中央にダイシングライン２４が設定される。

図４に示すように、接着層２５として塗布される紫外線硬化型接着材２５ａは、遮光膜２１ａの外周縁からダイシングライン２４が設定された位置の手前までの範囲に塗布される。この接着材２５ａが塗布される範囲は、図５に示されるように、遮光膜２１ｂの外周縁が円形に形成される場合も、遮光膜２１ｂの外周縁からダイシングライン２４が設定された位置の手前までの範囲に接着材２５ｂが塗布されるようにすると良い。また、図６，７に示されるように、遮光膜２１ｃ，２１ｄの外周縁との間に隙間を設けて接着材２５ｃ，２５ｄが塗布されるようにしても良い。

図８に示されるように、接着材２５ｅが任意の形状にパターン化された範囲に塗布されるようにしても良い。また、接着材２５ａ〜２５ｅの形成にディスペンサやインクジェット装置、あるいはスクリーン印刷やオフセット印刷などを用いても良い。あるいは、図４〜８に示される接着材２５ａ〜２５ｅと同じ形状に切り取られた両面粘着シートを貼り付けるようにしても良い。あるいは、図４〜８に示される接着材２５ａ〜２５ｅと同じ形状に切り取られたフィルムやシートの両面に接着材が全体的もしくは部分的に転写されたものを貼り付けるようにしても良い。

接着層２５を形成する接着材はエネルギ硬化型以外の接着材であっても良い。なお、接着材２５ａ〜２５ｅがダイシングされることは好ましいことではないが、ダイシング装置あるいはダイシング方法によっては問題がないので、隣合う接着層２５の間に隙間を設けなくても良い。

図９に示されるように、スタック型レンズアレイ１０は、ダイシングライン２４（図２〜８参照）の位置で切断されて個片化され、レンズモジュール３０が作製される。それぞれの接着層２５が密着し固化しているので、レンズシート１１から切り取られたレンズ片３１とレンズシート１２から切り取られたレンズ片３２は、強固に接着された状態となっている。

反射防止膜、遮光膜、接着層は、２枚のレンズシートの両方に設けられていなくても良く、２枚のレンズシートの向かい合う面の少なくとも一方に反射防止膜又は遮光膜が蒸着され、その外周側に接着層が形成されていれば良い。なお、反射防止膜１８，１９及び遮光膜２１は蒸着によるものでなくても良く、塗布や印刷によって形成されるものであっても良い。

図１０に示されるように、例えば、レンズモジュール３５は、反射防止膜１８，１９、遮光膜２１、接着層２５が形成されたレンズ片３１と、反射防止膜１８，１９のみが形成されたレンズ片３６とから構成されている。レンズ片３６は、裏面側の反射防止膜１９の外周側に遮光膜２１も接着層２５も形成されていない。レンズ片３１の接着層２５と貼り合わされる部分はレンズシートの露出面２３であり、接着性を向上させる処理が施されている。なお、レンズ片３６は反射防止膜１８，１９が形成されていなくても良い。

図１１に示されるように、レンズモジュール３０にスペーサ４２を介して赤外線カットフィルタ４３を取り付け、その外周部分を遮光性のある筐体又は樹脂層４４で覆った後に、スペーサ４５を介して、イメージセンサ（撮像素子）４６が設けられた回路基板４７に固定し、一体化させて撮像ユニット４０が作製される。

前記実施形態は、２枚のレンズを積層した例を挙げたが、レンズモジュールを構成するレンズ片は３枚以上であっても良く、その場合は、レンズシートを３枚以上積層してスタック型レンズアレイを作製し、ダイシングしてレンズモジュールを作製すれば良い。

次に、本発明によるスタック型レンズアレイ１０及びレンズモジュール３０の作用効果について説明する。複数のレンズ１４を１枚のレンズシート１１又は１２として作製し、それを２枚重ね合わせて接着し、スタック型レンズアレイ１０を作製するので、製造効率が良く、レンズモジュール３０を１つ１つ作るのに比べて大幅なコストダウンとなる。

従来技術で説明したように、遮光膜２１や反射防止膜１９を蒸着したレンズシートによれば、遮光膜２１や反射防止膜１９に接着層２５が形成されていた。これでは、遮光膜２１や反射防止膜１９のような無機材料ではエネルギ硬化型接着剤の接着力が弱く、接着後に剥がれてしまうことがある。そこで、レンズ１４を個片化したときに外周部分となる平板部１５に前記露出面２３を設け、そこに接着層２５を形成することで接着層（接着剤）２５が直接有機材料であるレンズシート１１，１２の平板部１５に接触するように構成されている。それによって強力な接着力が保持され、ダイシング時のストレスが加えられても接着部分が剥がれることはない。

１０スタック型レンズアレイ
１１，１２レンズシート
１４レンズ（微小レンズ）
１５平板部
１６凸面
１７凹面
１８，１９反射防止膜
２１遮光膜
２２開口
２４ダイシングライン
２５接着層
２５ａ〜２５ｅ接着材
３０，３５レンズモジュール
３１，３２，３６レンズ片
４０撮像ユニット
４２，４５スペーサ
４３赤外線カットフィルタ
４４遮光性のある筐体又は樹脂層
４６イメージセンサ（撮像素子）
４７回路基板

Claims

微小レンズが平板上に所定の間隔で整列して形成されており、少なくとも２枚が積層され接着されるレンズシートと、
前記２枚のレンズシートの一方に設けられ、積層時に向かい合う内側の面の一部に、前記微小レンズのレンズ面が含まれるように形成される反射防止層又は前記微小レンズのレンズ面の中心に絞り開口を有するように形成される遮光層の少なくともいずれかと、
前記レンズシートの一方に設けられ、前記反射防止層及び遮光層の外周側に設けられた前記一方のレンズシートの露出面にパターニングされて形成される接着層と、
前記レンズシートの他方に設けられ、積層時に向かい合う内側の面の前記接着層と貼り合わされる前記他方のレンズシートの露出面と、を有し、
前記接着層は、予めパターニングされて塗布された接着材、又は、予めパターニングされて切断され貼り付けられた両面粘着シート、又は、予めパターニングされた両面に接着材を転写したフィルム又はシートであることを特徴とするスタック型レンズアレイ。
前記他方のレンズシートは、積層時に向かい合う内側の面に、前記反射防止層又は遮光層の少なくとも１つが設けられることを特徴とする請求項１記載のスタック型レンズアレイ。
前記反射防止層及び遮光層及び接着層は、隣合う前記微小レンズ毎に、前記レンズシートの露出面によって、隔離されていることを特徴とする請求項１又は２記載のスタック型レンズアレイ。
前記レンズシートは、少なくとも前記接着層が形成される露出面に接着性を向上させる処理が施されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスタック型レンズアレイ。
請求項１から４のいずれか一項に記載のスタック型レンズアレイが、隣合う前記微小レンズの中間位置でダイシングされ個片化されてなることを特徴とするレンズモジュール。
請求項３又は請求項３を引用する請求項４に記載のスタック型レンズアレイが、前記レンズシートの露出面で、かつ隣合う前記微小レンズの中間位置でダイシングされ個片化されたことを特徴とするレンズモジュール。
請求項５又は６に記載のレンズモジュールを備えることを特徴とする撮像ユニット。