JP5716958B2 - レンズユニットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンズユニットの製造方法に関し、例えば携帯端末等に用いると好適な撮像レンズ等を安価に大量に生産できるレンズユニットの製造方法に関する。

近年、小型で薄型の撮像装置が、携帯電話機やPDA（Personal Digital Assistant）等の小型で薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。

これらの撮像装置に使用される撮像素子としては、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が使用されている。近年では撮像素子の高画素化が進んでおり、高解像、高性能化が図られてきている。従って、これら撮像素子上に被写体像を形成するためのレンズは、収差等の光学性能を確保することはもちろんのこと、安価に大量生産できることも必要とされている。

これに対し、特許文献１には、互いに接着した第１レンズウエハおよび第２レンズウエハをそれぞれ切断して、第１レンズおよび第２レンズを有するレンズユニットを個片化する技術が開示されている。

特開2010-103493号公報

ここで、特許文献１の技術によれば、光学面への接着剤の入り込み防止と、レンズ間隔を決めるために第１レンズおよび第２レンズの周囲にそれぞれテーパ部を設け、テーパ部に接着剤を塗布することなく、その周囲に接着剤を塗布し、テーパ部同士を突き当てるようにして接着を行っている。しかしながら、特許文献１の技術によれば、切断位置をレンズに近づけるほど接着強度が低下するので、これを回避すべくレンズから遠い位置で切断を行うと、レンズユニットの外形が大きくなるという問題がある。又、１個片あたりのレンズユニットが大きいので、１枚のレンズアレイから限られた枚数のレンズしか生産できず、生産性が低いという問題がある。更には、テーパ部の突き当てでレンズアレイの間隔を決めているので、テーパ部の高さの精度がレンズユニットの光学性能を左右することとなり、製造後の検査で十分な光学性能を有しないことが判明したレンズユニットは廃却するしかなく、歩留まりが悪いという問題もある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、良好な光学性能を有しながらも、安価に大量生産を行えるレンズユニットの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載のレンズユニットの製造方法は、
複数の第１レンズを、第１周囲面を介して連結した第１レンズアレイ板と、複数の第２レンズを、第２周囲面を介して連結した第２レンズアレイ板とを成形する工程と、
前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板とを治具で保持することにより、前記第１レンズと前記第２レンズとを、その光学面間の距離が第１の間隔となるようにして、それぞれ対向させた状態で、前記第１周囲面と前記第２周囲面の間隔を、前記第１の間隔より小さい第２の間隔に位置決めする工程と、
前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板との間に接着剤を注入し、毛細管現象により、前記接着剤が前記第１レンズ及び前記第２レンズの光学面を避けて、前記第１周囲面と前記第２周囲面の間に展開させる工程と、
前記接着剤を固化させることにより、前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板とを一体化する工程と、
一体化された前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板とを、前記第１レンズ及び前記第２レンズ毎に切断する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、前記第２の間隔では前記接着剤が毛細管現象により展開するので、これを利用して、前記接着剤を前記第１周囲面と前記第２周囲面の間に展開させることで、前記第１レンズと前記第２レンズの光学面の近くまで前記接着剤を到達させることができ、これにより一体化された前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板との切断位置を、前記第１レンズと前記第２レンズに極力近づけることが出来、これによりレンズユニットの外形を小さく抑えることができると共に、小さい面積の前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板から多くのレンズユニットを切り出すことができる。一方、前記第１の間隔では前記接着剤が毛細管現象により展開することがないので、前記接着剤を前記第１レンズと前記第２レンズの光学面に到達させないようにでき、これによりレンズユニットの光学性能を抑制する恐れを回避できる。尚、第２の間隔とは、５〜１００μｍであり、好ましくは１０〜５０μｍである。また、かかる治具を用いることで、前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板とを所定の間隔で保持することが可能となり、前記接着剤を注入する際に便利である。

請求項２に記載のレンズユニットの製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記第１レンズと前記第２レンズの対向する光学面は、それぞれ凹面であることを特徴とする。これにより前記第１レンズと前記第２レンズの対向する光学面間距離は、前記第１周囲面と前記第２周囲面の間隔より広くなるので、本発明が有効になる。

請求項３に記載のレンズユニットの製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記第１レンズと前記第２レンズの対向する光学面の少なくとも一方は、凸面であり、前記第１周囲面と前記第２周囲面の少なくとも一方は、前記凸面の周囲より光軸方向外側に突出していることを特徴とする。これにより、前記第１レンズと前記第２レンズの対向する光学面間距離よりも、前記第１周囲面と前記第２周囲面の間隔を狭くできるので、本発明が有効になる。

請求項４に記載のレンズユニットの製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板のうち少なくとも一方において、前記接着剤を注入する部位には面取り又はフィレットが設けられていることを特徴とする。これにより、前記接着剤の注入が容易になる

請求項５に記載のレンズユニットの製造方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、一体化された前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板とを切断する際に、前記第１レンズ及び前記第２レンズ毎に縦横に切断することを特徴とする。これにより切断工程が容易になり、レンズユニットの大量生産が可能になる。

請求項６に記載のレンズユニットの製造方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、一体化された前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板とを切断する際に、前記第１レンズ及び前記第２レンズ毎に円形に切断することを特徴とする。これにより、極力外形の小さいレンズユニットを切り出すことが可能になり、これを搭載する装置のコンパクト化を図れる。

請求項７に記載のレンズユニットの製造方法は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記接着剤は、エネルギー硬化型の接着剤であることを特徴とする。一般的にエネルギー硬化型の接着剤は、常温では粘度が低く毛細管現象を利用して展開しやすいので好ましい。好ましい粘度の範囲は、常温（２０℃）で３００ｃｐｓ以下、好ましくは５０ｃｐｓ以下である。エネルギー硬化型の接着剤とは、例えばＵＶ硬化型樹脂や、熱硬化型樹脂を用いたものをいう。

請求項８に記載のレンズユニットの製造方法は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記第１周囲面と前記第２周囲面の少なくとも一方には、前記接着剤の濡れ性を高めるコーティングがなされていることを特徴とする。これにより、前記接着剤が毛細管現象を利用して展開することが支援される。「濡れ性を高めるコーティング」とは、例えばSiO等のプラズマによる成膜などがある。

本発明によれば、良好な光学性能を有しながらも、安価に大量生産を行えるレンズユニットの製造方法を提供することができる。

金型を用いた撮像レンズの成形工程を示す図である。 金型を用いた撮像レンズの成形工程を示す図である。 第１レンズアレイ板ＩＭ１の表側の斜視図である。 第１レンズアレイ板ＩＭ１の裏側の斜視図である。 第１レンズアレイ板ＩＭ１と第２レンズアレイ板ＩＭ２を治具に固定した状態を示す図である。 治具を突き当てた状態を示す図である。 第１レンズアレイ板ＩＭ１と第２レンズアレイ板ＩＭ２間に、接着剤を注入する状態を示す図である。 図７の構成をVIII-VIIで示す面で切断して矢印方向に見た図であり、第１レンズアレイ板ＩＭ１と第２レンズアレイ板ＩＭ２間に、接着剤が展開する状態を示している。 第３レンズアレイ板ＩＭ３を切断する状態を示す図である。 レンズユニットの斜視図である。 別な実施の形態にかかるレンズアレイ板の正面図である。 図１１の構成をXII-XIIで示す面で切断して矢印方向に見た図である。 変形例にかかるレンズアレイ板の周囲断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、レンズアレイ板の製造方法について、図１〜１０を参照して説明する。まず図１に示すように、コア２３を上端に取り付けたコア支持部材２１を４つの開口２２ａ内にそれぞれ組み付けた下金型２２を、ガラスを加熱溶融させた貯蔵部に連通する白金ノズルＮＺの下方に位置させ、白金ノズルＮＺから溶融したガラスＧＬ（樹脂でも良い）の液滴を、複数の成形面から等距離の位置に向けて上面２２ｂ上に一括滴下させる。かかる状態では、ガラスＧＬの粘度は低いので、落下したガラスＧＬは、上面２２ｂ上に広がり、コア２３の転写面２３ａ内に容易に進入してその形状を転写すると共に、溝２２ｅの形状も精度良く転写する。

次いで、ガラスＧＬが冷却する前に、コア１３を下端に取り付けたコア支持部材１１を４つの開口１２ａ内にそれぞれ組み付けた上金型１２の下方で対向する位置まで、下金型２２を接近させ、不図示の位置決めガイドを用いて上金型１２に整合させる。更に、上金型１２と下金型２２とを接近させて成形を行う。これにより、コア１３の転写面１３ａ（ここでは凸形状）の形状を転写する。尚、転写面１３ａの周囲には浅い円形段部が形成されているので、これも同時に転写する。このとき、上金型１２の下面１２ｂと下金型２２の上面２２ｂとが、所定の距離で離間するように保持してガラスＧＬを冷却させる。ガラスＧＬは、周囲に回り込んでテーパ部２２ｇを覆った状態で固化する。

その後、図２に示すように上金型１２と下金型２２とを離間させ、ガラスＧＬを取り出すことで、第１レンズアレイ板ＩＭ１が形成される。同様にして別な金型により、第２レンズアレイ板ＩＭ２を形成できる。図３は、第１レンズアレイ板ＩＭ１の表側の斜視図であり、図４は裏側の斜視図である。

図３，４に示すように、第１レンズアレイ板ＩＭ１は、全体として円盤形状であって、上金型１２の下面１２ｂにより転写成形された高精度な平面である表面（第１周囲面）ＩＭ１ａと、表面ＩＭ１ａに転写面１３ａにより転写形成された４つの凹状光学面ＩＭ１ｂとを有する。

また、第１レンズアレイ板ＩＭ１は、下金型２２の上面２２ｂにより転写成形された高精度な平面である裏面ＩＭ１ｄと、裏面ＩＭ１ｄに転写面２３ａにより転写形成された４つの凸状光学面ＩＭ１ｅと、溝２２ｅにより転写形成された凸部ＩＭ１ｆとを有する。尚、方向を示す凸状マークＩＭ１ｇを同時に形成しても良い。光学面ＩＭ１ｂと光学面ＩＭ１ｅとで、第１レンズＬ１を構成する。

上述と同様にして、第２レンズアレイ板ＩＭ２を形成できる。図５等を参照して、第２レンズアレイ板ＩＭ２は、全体として円盤形状であって、高精度な平面である表面（第２周囲面）ＩＭ２ａと、表面ＩＭ２ａに転写形成された４つの凹状光学面ＩＭ２ｂとを有する。また、第２レンズアレイ板ＩＭ２は、高精度な平面である裏面ＩＭ２ｄと、裏面ＩＭ１ｄに転写形成された４つの凸状光学面ＩＭ２ｅと凸部（不図示）とを有する。尚、以上は、第１レンズアレイ板ＩＭ１、第２レンズアレイ板ＩＭ２の製造工程の一例を示したものであり、レンズアレイ板の製造はこれに限られない。

次に、第１レンズアレイ板ＩＭ１と、第２レンズアレイ板ＩＭ２とを貼り合わせて、第３レンズアレイ板ＩＭ３を形成する工程を説明する。尚、表面ＩＭ１ａ、ＩＭ２ａには、接着剤の濡れ性を高めるコーティングとしてＳｉＯなどが成膜されているものとする。

図５に示すように、治具ＪＧ１は、エア吸引により第１レンズアレイ板ＩＭ１を下面に保持する本体ＪＧ１１と、本体ＪＧ１１から下方に突き出した突き出し部ＪＧ１２とを有する。突き出し部ＪＧ１２は、本体ＪＧ１１に対して螺合しており、その螺合量の変更により突き出し量を調整できると好ましい。一方、治具ＪＧ２は、エア吸引により第２レンズアレイ板ＩＭ２を上面に保持する本体ＪＧ２１と、本体ＪＧ２１に設けられた係止部ＪＧ１２とを有する。

図５に示すように、治具ＪＧ１で保持した第１レンズアレイ板ＩＭ１を、治具ＪＧ２で保持した第２レンズアレイ板ＩＭ２とを向かい合わせにして、凸部ＩＭ１ｆ又は凸状マークＩＭ１ｇなどを用いて精度良く位置決めする。その後、図６に示すように、治具ＪＧ１，ＪＧ２を相対的に接近させると、突き出し部ＪＧ１２が係止部ＪＧ２２に突き当たり、それ以上の相対移動が阻止される。かかる状態では、最も接近している表面ＩＭ１ａ、ＩＭ２ａ間の間隔Δ２（第２の間隔）が５〜３００μｍに保持される。このとき、対向する光学面ＩＭ１ｂ、ＩＭ２ｂとの間隔Δ１（第１の間隔）は、それより大きな値となる。

かかる状態を保持しつつ、図７に示すように、第１レンズアレイ板ＩＭ１と第２レンズアレイ板ＩＭ２の周囲のスキマより、表面ＩＭ１ａ、ＩＭ２ａに向かって、接着剤ノズルＢＺからＵＶ硬化型の接着剤Ｂを注入する。このとき、第１レンズアレイ板ＩＭ１と第２レンズアレイ板ＩＭ２の周囲に面取り部やフィレットを設けることで、注入がスムーズになる。注入された接着剤Ｂは、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、間隔Δ２である表面ＩＭ１ａ、ＩＭ２ａ間を、毛細管現象により展開するが、それより大きい間隔Δ１である光学面ＩＭ１ｂ、ＩＭ２ｂとの間には展開しない。

図８（ｄ）に示すように表面ＩＭ１ａ、ＩＭ２ａの全体に接着剤Ｂが展開したら、ノズルＢＺからの注入を停止する。その後、透明である第１レンズアレイ板ＩＭ１又は第２レンズアレイ板ＩＭ２を介して、外部より接着剤Ｂに紫外線を照射することで、接着剤Ｂが固化する。これにより第１レンズアレイ板ＩＭ１と第２レンズアレイ板ＩＭ２が貼り合わされて、第３レンズアレイ板ＩＭ３が形成される。尚、接着剤Ｂを黒色の熱硬化性樹脂などから構成すると、表面ＩＭ１ａ、ＩＭ２ａの間に充填固化させることで、絞りや遮光部材として機能させることができる。

その後、上方の治具ＪＧ１の吸引を停止し、且つ離間させることで、下方の治具ＪＧ２に保持された第３レンズアレイ板ＩＭ３を取り出すことができるので、図９に示すように、ダイシングブレードＤＢにより、個々の第１レンズＬ１，第２レンズＬ２を含むように、第３レンズアレイ板ＩＭ３を縦横に直線状に切断して、図１０に示すように、矩形フランジＦを有するレンズユニットＬＵを得ることができる。尚、個々の第１レンズＬ１，第２レンズＬ２を含むように、第３レンズアレイ板ＩＭ３を円形に切断しても良い。

図１１は、別な実施の形態にかかる製造方法に用いる２枚のレンズアレイ板を組み合わせたものの正面図であり、図１２は、図１１の構成をXII-XII線で切断して矢印方向に見た図である。図１２に示すように、２枚のレンズアレイ板ＩＭ１，ＩＭ２の第１レンズＬ１，第２レンズＬ２は、共に相手側に突出する凸状光学面ＩＭ１ｂ、ＩＭ２ｂ（ここでは光学面の有効径外周における相互の間隔Δ１）を有している。又、２枚のレンズアレイ板ＩＭ１，ＩＭ２の第１レンズＬ１，第２レンズＬ２の周囲には、凸状光学面ＩＭ１ｂ、ＩＭ２ｂより更に相手側に突出した周囲面ＩＭ１ａ’、ＩＭ２ａ’が形成されている。周囲面ＩＭ１ａ’、ＩＭ２ａ’の外側には、その間隔Δ２より高さｈがあり（即ち断面積が大きい）接着剤Ｂの供給路ＰＳが設けられている。金型の転写により同時に形成される供給路ＰＳは、直線状もしくは円形状であって、その端部はレンズアレイ板ＩＭ１，ＩＭ２の周囲に抜けている。

本実施の形態によれば、２枚のレンズアレイ板ＩＭ１，ＩＭ２の外部より、断面積が大きな供給路ＰＳを介して接着剤Ｂを供給すれば、２枚のレンズアレイ板ＩＭ１，ＩＭ２の中心部まで短時間で到達するので、接着剤Ｂの充填時間を短縮化でき、これにより多数のレンズを有する２枚のレンズアレイ板ＩＭ１，ＩＭ２の接着が可能になる。又、本実施の形態では、対向する凸状光学面ＩＭ１ｂ、ＩＭ２ｂを有するが、その間隔Δ１より小さい間隔Δ２を有するように、周囲面ＩＭ１ａ’、ＩＭ２ａ’を互いに接近するようにシフトさせているので、接着剤Ｂは周囲面ＩＭ１ａ’、ＩＭ２ａ’間を、毛細管現象を利用して展開するが、凸状光学面ＩＭ１ｂ、ＩＭ２ｂとの間には展開しない。尚、周囲面ＩＭ１ａ’、ＩＭ２ａ’を高くする代わりに、ドーナツ形状のスペーサを光学面の周囲に配置して、レンズアレイ板ＩＭ１，ＩＭ２とスペーサとの間隔を狭めるようにしても良い。この場合、間隔Δ２は、レンズアレイ板ＩＭ１又はＩＭ２とスペーサとの間隔になる。

図１３は、本実施の形態の変形例にかかるレンズアレイ板を示す図である。図１３に示す変形例では、２枚のレンズアレイ板ＩＭ１，ＩＭ２の外径を変えており、即ち上方のレンズアレイ板ＩＭ１の径が、下方のレンズアレイ板ＩＭ２の径よりも小さくなっている。この径差を利用して、レンズアレイ板ＩＭ２の露出した表面ＩＭ２ａ上にノズルＢＺより接着剤Ｂを吐出すれば、表面張力により表面ＩＭ１ａ、ＩＭ２ａの間に進入することとなり、接着剤塗布工程が効率化されることとなる。

本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。

１１ コア支持部材
１２ 上金型
１２ａ 開口
１２ｂ 下面
１３ コア
１３ａ 転写面
２１ コア支持部材
２２ 下金型
２２ａ 開口
２２ｂ 上面
２２ｅ 溝
２２ｇ テーパ部
２３ コア
２３ａ 転写面
Ｂ 接着剤
ＢＺ ノズル
ＢＺ 接着剤ノズル
ＤＢ ダイシングブレード
Ｆ 矩形フランジ
ＧＬ ガラス
ＩＭ１ 第１のレンズアレイ板
ＩＭ１ａ’ 周囲面
ＩＭ１ａ 表面
ＩＭ１ｂ 光学面
ＩＭ１ｄ 裏面
ＩＭ１ｅ 光学面
ＩＭ１ｆ 凸部
ＩＭ１ｇ 凸状マーク
ＩＭ２ レンズアレイ板
ＩＭ２ａ’ 周囲面
ＩＭ２ａ 表面
ＩＭ２ｂ 光学面
ＩＭ２ｄ 裏面
ＩＭ３ レンズアレイ板
ＪＧ１ 治具
ＪＧ１１ 本体
ＪＧ１２ 突き出し部
ＪＧ２ 治具
ＪＧ２１ 本体
ＪＧ２２ 係止部
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
ＬＵ レンズユニット
ＰＳ 供給路

Claims (8)

1. 複数の第１レンズを、第１周囲面を介して連結した第１レンズアレイ板と、複数の第２レンズを、第２周囲面を介して連結した第２レンズアレイ板とを成形する工程と、
   前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板とを治具で保持することにより、前記第１レンズと前記第２レンズとを、その光学面間の距離が第１の間隔となるようにして、それぞれ対向させた状態で、前記第１周囲面と前記第２周囲面の間隔を、前記第１の間隔より小さい第２の間隔に位置決めする工程と、
   前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板との間に接着剤を注入し、毛細管現象により、前記接着剤が前記第１レンズ及び前記第２レンズの光学面を避けて、前記第１周囲面と前記第２周囲面の間に展開させる工程と、
   前記接着剤を固化させることにより、前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板とを一体化する工程と、
   一体化された前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板とを、前記第１レンズ及び前記第２レンズ毎に切断する工程と、を有することを特徴とするレンズユニットの製造方法。
2. 前記第１レンズと前記第２レンズの対向する光学面は、それぞれ凹面であることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニットの製造方法。
3. 前記第１レンズと前記第２レンズの対向する光学面の少なくとも一方は、凸面であり、前記第１周囲面と前記第２周囲面の少なくとも一方は、前記凸面の周囲より光軸方向外側に突出していることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニットの製造方法。
4. 前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板のうち少なくとも一方において、前記接着剤を注入する部位には面取り又はフィレットが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレンズユニットの製造方法。
5. 一体化された前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板とを切断する際に、前記第１レンズ及び前記第２レンズ毎に縦横に切断することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレンズユニットの製造方法。
6. 一体化された前記第１レンズアレイ板と前記第２レンズアレイ板とを切断する際に、前記第１レンズ及び前記第２レンズ毎に円形に切断することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレンズユニットの製造方法。
7. 前記接着剤は、エネルギー硬化型の接着剤であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレンズユニットの製造方法。
8. 前記第１周囲面と前記第２周囲面の少なくとも一方には、前記接着剤の濡れ性を高めるコーティングがなされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレンズユニットの製造方法。