JP7396803B2 - レンズ用スペーサー、並びに、これを用いた積層遮光部材、遮光リング、レンズユニット及びカメラモジュール - Google Patents

レンズ用スペーサー、並びに、これを用いた積層遮光部材、遮光リング、レンズユニット及びカメラモジュール Download PDF

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Description

本発明は、レンズ用スペーサー、並びに、これを用いた積層遮光部材、遮光リング、レンズユニット及びカメラモジュール等に関する。
例えば携帯電話、スマートフォン等の情報通信端末やデジタルカメラ等の電子機器には、被写体を撮影して画像信号に変換するためのカメラモジュールが内蔵されている。このカメラモジュールは、被写体を撮像する撮像素子と、この撮像素子上に被写体の画像を結像するためのレンズユニットを備えている。レンズユニットは、通常、複数の光学レンズの組み合わせから構成されている。
この種のカメラモジュールでは、不要な入射光や反射光を除去し、ハレーション、レンズフレア、ゴースト等の発生を防ぎ、撮像画像の画質を向上させることが求められている。そのため、不要光をカットするための遮光板や遮光リング等をレンズ間に介在させたレンズユニットやカメラモジュール等が提案されている。
このような遮光部材としては、カーボンブラック、滑剤、微粒子及びバインダー樹脂を含有する遮光層をPETフィルム等の基材フィルムの両面に形成した遮光フィルムが提案されている(特許文献1及び2参照)。そして、この種の遮光フィルムを中空状に打ち抜くことで、遮光リング等として用いられている。
ところが、この種の遮光リングをレンズ間に介在させた場合、レンズを通じて入射される光がPETフィルムの露出した内周面で反射され、その結果、フレア現象を生じさせる場合がある。このようなフレア現象の発生を低減させるため、塩基性溶液等のエッチング液を用いて内周面をエッチング(腐食処理、化学処理)することで、PETフィルムの露出した内周面を湾曲形状にするとともに表面を粗面化する、PETフィルムの露出した内周面に無数の微細孔を形成して粗面化する等の方法が開示されている(特許文献3及び4参照)。
特開平9-274218号公報 WO2006/016555号公報 特開2000-301607号公報 韓国登録特許第10-1843401号公報
しかしながら、特許文献3及び4に記載の方法で得られる遮光リングは、エッチング時に塩基性溶液がフィルム内部に浸透し難いため、内周面がわずかに湾曲する程度でしか表面を腐食させることができない。また、その表面粗面化度も、せいぜいサブミクロンオーダー程度である。ここで、より深いエッチングを行うためには、腐食処理液のアルカリ性を高めたり処理温度や処理時間を増大したりすることが考えられる。しかしながら、このようにすると、基材フィルム上に設けられている遮光層等の他の層の物性が低下する、変形して寸法精度を維持できない等、他の要求性能を満たすことができなくなると記載されている。そのため、特許文献3及び4に記載の方法で得られるカメラレンズ用スペーサーや遮光羽根等は、実際には、フレア現象の低減効果が不十分なものであった。
しかも、特許文献3及び4に記載のカメラレンズ用スペーサーや遮光羽根等は、表面粗面化度がサブミクロンオーダー程度であるため、例えば広角撮影などの画角が広い場合には、玉状ないしは輪状または幾何学状のゴーストが生じ易く、この問題に対して何ら対応できていないという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。すなわち本発明の目的は、内周面での光の反射によるフレア現象の発生が抑制され、しかも、ゴーストの発生も抑制された、レンズ用スペーサー、並びに、これを用いた積層遮光部材、遮光リング、レンズユニット及びカメラモジュール等を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するべく、レンズ用スペーサーやこれを用いた積層遮光部材等の内周面形状について鋭意検討した結果、所定の樹脂フィルムがフィルムの面内方向への成形加工性(エッチング性)に優れることを見出し、この所定の樹脂フィルムの内周端面に所定深度を有する比較的に鋭利な尖状凹部を設けることで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下に示す種々の具体的態様を提供する。
(1)少なくとも1以上のレンズが前記レンズの光軸方向に積み重ねられたレンズユニットにおいて用いられるレンズ用スペーサーであって、樹脂及び顔料を含有する延伸樹脂フィルムを備え、断面視で中空板状の外形を有し、内周端面に、5μm以上の最大深度Laを有する尖状凹部が設けられた内周開口部を有することを特徴とする、レンズ用スペーサー。
(2)外周端面に、5μm以上の最大深度Lbを有する尖状凹部が設けられた外周開口部をさらに有する(1)に記載のレンズ用スペーサー。
(3)平面視で外周端面から外方へ延出する、位置決め用凸部をさらに有する(1)又は(2)に記載のレンズ用スペーサー。
(4)平面視で外周の一部が切り欠かれた、位置決め用凹部をさらに有する(1)~(3)のいずれか一項に記載のレンズ用スペーサー。
(5)一方の主面に表面粗面部及び/又は他方の主面に裏面粗面部をさらに有する(1)~(4)のいずれか一項に記載のレンズ用スペーサー。
(6)前記顔料の含有割合が、前記延伸樹脂フィルムに対して0.3~15質量%である(1)~(5)のいずれか一項に記載のレンズ用スペーサー。
(7)前記延伸樹脂フィルムが、3μm以上、150μm以下の厚みを有する(1)~(6)のいずれか一項に記載のレンズ用スペーサー。
(8)前記延伸樹脂フィルムが、二軸延伸ポリエステルフィルムである(1)~(7)のいずれか一項に記載のレンズ用スペーサー。
(9)前記延伸樹脂フィルムが、二軸延伸脂環式ポリイミドフィルム及び二軸延伸芳香族ポリイミドフィルムよりなる群から選択される1種である(1)~(8)のいずれか一項に記載のレンズ用スペーサー。
(10)1.5以上の光学濃度を有する(1)~(9)のいずれか一項に記載のレンズ用スペーサー。
(11)1.0以上の光学濃度を有する第一遮光層、及び基材をこの順に少なくとも備える積層構造を有し、前記基材は、樹脂及び顔料を含有する延伸樹脂フィルムを備え、断面視で中空板状の外形を有し、内周端面に、5μm以上の最大深度Laを有する尖状凹部が設けられた内周開口部を有するレンズ用スペーサーを備えることを特徴とする、積層遮光部材。
(12)1.0以上の光学濃度を有する第二遮光層をさらに備え、前記第一遮光層、前記基材、及び前記第二遮光層をこの順に少なくとも備える積層構造を有する(11)に記載の積層遮光部材。
ここで、上記(11)又は(12)に記載の積層遮光部材は、上記(2)~(10)のいずれか1以上の技術的特徴をさらに有することが好ましい。
(13)リング状の外形形状を有し、第一遮光層、及び基材をこの順に少なくとも備える積層構造を有し、前記基材は、樹脂及び顔料を含有する延伸樹脂フィルムを備え、断面視で中空板状の外形を有し、内周端面に、5μm以上の最大深度Laを有する尖状凹部が設けられた内周開口部を有するレンズ用スペーサーを備え、前記第一遮光層は、1.0以上の光学濃度を有することを特徴とする、遮光リング。
ここで、上記(13)に記載の遮光リングは、上記(2)~(10)のいずれか1以上の技術的特徴をさらに有することが好ましい。
(14)複数のレンズが前記レンズの光軸方向に積み重ねられたレンズユニットであって、上記(1)~(10)のいずれか一項に記載のレンズ用スペーサー、上記(11)及び(12)に記載の積層遮光部材、並びに(13)に記載の遮光リングよりなる群から選択される1以上が、少なくとも一対の前記レンズ間に配置された、レンズユニット。
(15)複数のレンズが前記レンズの光軸方向に積み重ねられたレンズユニットと、前記レンズユニットを通して被写体を撮像する撮像素子とを少なくとも有するカメラモジュールであって、上記(1)~(10)のいずれか一項に記載のレンズ用スペーサー、上記(11)及び(12)に記載の積層遮光部材、並びに(13)に記載の遮光リングよりなる群から選択される1以上が、少なくとも一対の前記レンズ間に配置された、カメラモジュール。
本発明によれば、内周面での光の反射によるフレア現象の発生が抑制され、しかも、ゴーストの発生も抑制された、レンズ用スペーサー、並びに、これを用いた積層遮光部材、遮光リング、レンズユニット及びカメラモジュール等を提供することができる。そしてこれらのレンズ用スペーサー等を用いることで、撮像画像の画質を向上させることができる。また、本発明の好適態様によれば、撮像画像の画質の向上のみならず組み込み時の位置決め精度をも向上することができる。そのため、スマートフォン等の情報通信端末やデジタルカメラ等の電子機器におけるモジュール製造現場における取扱性が向上され、部品管理の負担を軽減でき、組込不良等の製造故障の発生を抑制でき、歩留まりを向上させることもできる。
レンズ用スペーサー100を模式的に示す斜視図である。 図1のII-II断面図である。 変形例のレンズ用スペーサー200を模式的に示す斜視図である。 図3のIV-IV断面図である。 変形例のレンズ用スペーサー300を模式的に示す断面図である。 積層遮光部材400(遮光リング)を模式的に示す断面図である。 レンズ用スペーサー100,200,300や積層遮光部材400(遮光リング)を用いた、レンズユニット及びカメラモジュールを模式的に示す分解斜視図である。 本発明品の積層遮光リングの内周端面の一例を示す光学顕微鏡写真である。 本発明品の積層遮光リングの内周端面の一例を示す光学顕微鏡写真(拡大写真)である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。但し、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、本明細書において、例えば「1~100」との数値範囲の表記は、その上限値「100」及び下限値「1」の双方を包含するものとする。また、他の数値範囲の表記も同様である。
(第一実施形態)
図1は、本発明の第一実施形態のレンズ用スペーサー100を模式的に示す斜視図であり、図2は、レンズ用スペーサー100の要部を示す断面図(図1のII-II断面)である。このレンズ用スペーサー100は、少なくとも1以上のレンズが該レンズの光軸方向に積み重ねられたレンズユニットにおいて用いられるレンズ用スペーサーである。レンズ用スペーサー100は、基材フィルム11として樹脂及び顔料を含有する延伸樹脂フィルムを備えている。レンズ用スペーサー100は、平面視で外形が略円状に形成されるとともにその略中央に略円柱状の中空部13を有するリング状の外形を有しており、断面視で中空板状の外形を有している。
レンズ用スペーサー100の中空部13の内周端面には、基材として基材フィルム11の面内方向に向かって凸状に形成された尖状凹部31aを有する、内周開口部31が設けられている。この内周開口部31において、尖状凹部31aは、内周端面の開口から基材フィルム11の面内方向に向かって5μm以上の最大深度Laを有しており、これにより、内周面での光の反射によるフレア現象のみならず、内周面での光の反射によるゴーストの発生を効果的に抑制させている。尖状凹部31aの最大深度Laは、フレア現象及びゴーストの抑制、レンズ用スペーサー100の機械的強度等の観点から適宜調整することができ、特に限定されないが、好ましくは5μm以上20μm未満、より好ましくは7μm以上18μm未満、さらに好ましくは10μm以上16μm未満である。
一方、レンズ用スペーサー100の外周端面には、基材フィルム11の面内方向に向かって凸状に形成された尖状凹部41aを有する、外周開口部41が設けられている。この外周開口部41において、尖状凹部41aは、外周端面の開口から基材フィルム11の面内方向に向かって5μm以上の最大深度Lbを有しており、これにより、外周端面での光の反射によるフレア現象の発生を抑制させている。尖状凹部41aの最大深度Lbは、フレア現象の抑制、レンズ用スペーサー100の機械的強度等の観点から適宜調整することができ、特に限定されないが、好ましくは5μm以上20μm未満、より好ましくは7μm以上18μm未満、さらに好ましくは10μm以上16μm未満である。
基材フィルム11を構成する延伸樹脂フィルムの種類は、特に限定されない。延伸樹脂フィルムとしては、流れ方向(MD方向)に延伸された一軸延伸樹脂フィルムであっても、幅方向(TD方向)に延伸された一軸延伸樹脂フィルムであってもよく、また、MD方向及びTD方向に延伸された二軸延伸樹脂フィルムであってもよい。このような延伸樹脂フィルムは、例えばロール延伸法、テンター延伸法、逐次二軸延伸法、同時二軸延伸法、斜め延伸法等の公知の延伸方法により作製することができる寸法安定性、機械的強度及び軽量化等の観点から、延伸樹脂フィルムとしては、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリスチレンフィルム等の他、ポリカーボネート系、アクリル系、ナイロン系、ポリアミド系、ポリオレフィン系、セルロース系、ポリスルホン系、ポリフェニレンスルフィド系、ポリエーテルスルホン系、ポリエーテルエーテルケトン系のフィルム等が好適に用いることができる。これらの中でも、延伸樹脂フィルムとしては、ポリエステルフィルム、脂環式ポリイミドフィルム及び芳香族ポリイミドフィルムが好適に用いられる。これらは1種を単独で用いることができ、また2種以上を組み合わせて用いることもできる。
延伸樹脂フィルムに含まれる顔料の種類は、特に限定されない。例えばカオリン、焼成カオリン、焼成クレー、未焼成クレー、シリカ(例えば天然シリカ、溶融シリカ、アモルファスシリカ、中空シリカ、湿式シリカ、合成シリカ、アエロジル等)、アルミニウム化合物(例えばベーマイト、水酸化アルミニウム、アルミナ、ハイドロタルサイト、ホウ酸アルミニウム、窒化アルミニウム等)、マグネシウム化合物(例えば炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム等)、カルシウム化合物(例えば炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、ホウ酸カルシウム等)、モリブデン化合物(例えば酸化モリブデン、モリブデン酸亜鉛等)、タルク(例えば天然タルク、焼成タルク等)、マイカ(雲母)、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸ナトリウム、窒化ホウ素、凝集窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化炭素、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、錫酸亜鉛等の錫酸塩等が挙げられるが、これらに特に限定されない。また、黒色顔料としては、例えば、黒色樹脂粒子、マグネタイト系ブラック、銅・鉄・マンガン系ブラック、チタンブラック、カーボンブラック、アニリンブラック等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの顔料は、1種を単独で用いることができ、また2種以上を組み合わせて用いることもできる。これらの顔料は、1種を単独で用いることができ、また2種以上を組み合わせて用いることもできる。また、顔料として、黒色顔料を用いることで、基材フィルム11そのものに遮光性や隠蔽性を付与することができる。黒色顔料としては、黒色樹脂粒子、チタンブラック、カーボンブラック、アニリンブラックが好ましく、より好ましくはカーボンブラック、アニリンブラックである。
なお、カーボンブラックとしては、オイルファーネスブラック、ランプブラック、チャンネルブラック、ガスファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラック等、各種公知の製法で作製されたものが知られているが、その種類は特に制限されない。導電性を付与し静電気による帯電を防止する観点から、導電性カーボンブラックが特に好ましく用いられる。カーボンブラックの歴史は古く、例えば三菱化学株式会社、旭カーボン株式会社、御国色素株式会社、レジノカラー工業株式会社、Cabot社、DEGUSSA社等から、各種グレードのカーボンブラック単体及びカーボンブラック分散液が市販されており、要求性能や用途に応じて、これらの中から適宜選択すればよい。なお、カーボンブラックの粒子サイズは、要求性能等に応じて適宜設定でき、特に限定されない。例えば、カーボンブラックの平均粒子径D50は、0.01~2.0μmであることが好ましく、より好ましくは0.05~0.1.0μm、さらに好ましくは0.08~0.5μmである。なお、本明細書における平均粒子径とは、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、島津製作所社:SALD-7000等)で測定される、体積基準のメジアン径(D50)を意味する。
基材フィルム11として顔料を含有する延伸樹脂フィルムを用いることにより、上述した所定深度を有する尖状凹部31a或いは尖状凹部41aを形成することが可能となる。これは、顔料を含有する延伸樹脂フィルムでは、その延伸方向(TD方向及び/又はMD方向)に樹脂鎖が配向しておりその配向方向への成形加工性或いはエッチング性が高められていることに加えて、成形加工時或いはエッチング時に顔料が脱落することにより、基材フィルム11の面内方向に向かって比較的に鋭利に深堀りできることを利用したものである。
基材フィルム11中の顔料の含有割合は、要求性能及び用途に応じて適宜設定でき、特に限定されない。尖状凹部31a或いは尖状凹部41aの成形加工性やエッチング加工性、寸法安定性、機械的強度、軽量化等の観点から、顔料の含有割合は、延伸樹脂フィルムに対して0.3~15質量%であることが好ましく、より好ましくは0.4~12質量%、さらに好ましくは0.5~10質量%である。
基材フィルム11の厚みは、要求性能及び用途に応じて適宜設定でき、特に限定されない。軽量化及び薄膜化の観点からは、基材フィルム11の厚みは、3μm以上、150μm以下が好ましく、より好ましくは4μm以上、140μm以下、さらに好ましくは5μm以上、130μm以下である。また、特に薄膜化が要求される用途の場合は、基材フィルム11の厚みは、3μm以上が好ましく、より好ましくは5μm以上であり、上限は50μm以下が好ましく、より好ましくは25μm以下、さらに好ましくは15μm以下である。いずれの場合であっても、総厚みに対する基材フィルム11の割合は、小さいほうが好ましい。
基材フィルム11として、とりわけ黒色顔料を含有する延伸樹脂フィルムは、後述する遮光層を基材フィルム11上に別途設けなくとも、遮光性部材として利用可能であるため、殊に好ましい態様の一つである。このとき、黒色顔料を含有する延伸樹脂フィルムの光学濃度(OD)は、要求性能及び用途に応じて適宜設定でき、また、遮光層の有無に応じて適宜調整でき、特に限定されないが、1.5以上が好ましく、より好ましくは1.7以上、さらに好ましくは2.0以上であり、上限は6.0以下である。なお、本明細書において、光学濃度(OD)は、JIS-K7651:1988に準拠し、光学濃度計(TD-904:グレタグマクベス社)及びUVフィルターを用いて測定して得られた値とする。
上述したレンズ用スペーサー100は、顔料を含有する延伸樹脂フィルムを公知の方法により作製し或いは市販品として入手し、必要に応じて所望の外形形状及び中空形状に加工した後、上述した内周開口部31や外周開口部41を形成することにより得ることができる。内周開口部31や外周開口部41の形成方法としては、サンドブラスト加工、マイクロドリル加工、切削加工等の機械加工、エッチング液等を用いた腐食処理(化学処理)等の公知の方法により行うことができ、その種類は特に限定されない。基材フィルム11として顔料を含有する延伸樹脂フィルムを用いることにより、基材フィルム11の面内方向に向かって比較的に鋭利に深堀りできるため、上述した所定深度を有する比較的に鋭利な尖状凹部31a或いは尖状凹部41aを成形加工することができる。これらの中でも、エッチング液を用いた腐食処理(化学処理)は、比較的に生産性及び経済性に優れるため、特に好適に用いられる。
上述した腐食処理(化学処理)において用いるエッチング液は、使用する基材フィルム11の種類に応じて適宜調製すればよく、その種類は特に限定されないが、一般的には、塩基性水溶液が好ましく用いられる。塩基性水溶液としては、10~25質量%の水酸化ナトリウム水溶液、これにエチレンジアミン等の炭素数1~10の第一級脂肪族アミンを加えた水溶液(NaOH:エチレンジアミン=8~12:1)等が好ましい。腐食処理の処理条件は、基材フィルム11やエッチング液の種類などに応じて適宜調整することができ、特に限定されない。生産性等の観点から、一般的には、処理温度は10~80℃程度、処理時間は3~60分程度が目安となる。使用するエッチング液の種類や濃度、処理時間、処理温度等を変動させることで、尖状凹部31aの最大深度Laや尖状凹部41aの最大深度Lbを適宜調整することができる。
(作用)
本実施形態のレンズ用スペーサー100においては、内周面に5μm以上の最大深度Laを有する尖状凹部31aを有する内周開口部31が設けられている。そのため、これをレンズユニットやカメラモジュール等の光学機器用遮光部材として用いることで、不要な入射光や反射光の内周面での反射を効果的に抑制することができ、フレア現象の発生のみならずゴーストの発生をも抑制することが可能であるため、撮像画像の画質を向上させることができる。
(変形例)
なお、上記の第一実施形態においては、尖状凹部31a及び尖状凹部41aを設けた例を示したが、少なくとも内周面に尖状凹部31aを有する内周開口部31が設けられている限り、本発明のレンズ用スペーサーとして利用可能である。すなわち、尖状凹部41aを有する外周開口部41は、本発明において任意の要素である。図3及び4に、尖状凹部41aを有する外周開口部41が設けられておらず、尖状凹部31aを有する内周開口部31のみが設けられたレンズ用スペーサー200の例を示す。
また、上記の第一実施形態においては、リング状の外形を有するものを示したが、その外形形状はこれが組み込まれるレンズユニットの収納形状に応じて適宜変更可能である。さらに、図3及び図4に示すとおり、外周端面から外方へ延出する位置決め用凸部51を設けたり、外周の一部を切り欠いて位置決め用凹部61,62を設けたりしてもよい。このように位置決め用凸部51,52や位置決め用凹部61,62を設けると、複数枚のレンズ用スペーサーを重ね合わせる際や、レンズ用スペーサーをレンズ間に挟み込む際の、位置決め精度を向上させることができるため、取扱性が飛躍的に向上する。
さらに、上記の第一施形態においては、基材フィルム11の一方の主面(表面)及び他方の主面(裏面)については無加工の例を示したが、基材フィルム11の一方の主面(表面)及び/又は他方の主面(裏面)は粗面化処理されていてもよく、図5に示すとおり、表面粗面部11aや裏面粗面部11bが形成されていてもよい。このように表面粗面部11aや裏面粗面部11bを設けることで、表面光沢度を低減できるとともにマッドな質感が得られ易い。表面粗面部11aや裏面粗面部11bの形成方法としては、サンドブラスト加工、マイクロドリル加工、切削加工等の機械加工、エッチング液等を用いた腐食処理(化学処理)等の公知の方法により行うことができ、その種類は特に限定されない。例えば、基材フィルム11として顔料を含有する延伸樹脂フィルムを用い、これを塩基性水溶液等のエッチング液で腐食処理(化学処理)することにより、上述したとおり基材フィルム11の面内方向(図5の左右方向)に向かって比較的に鋭利に深堀りできるため、上述した所定深度を有する比較的に鋭利な尖状凹部31aや尖状凹部41aと、これらの最大深度La及び最大深度Lbよりも小さな表面粗さDa及びDb(例えばRa=0.1~2.0μm)を有する表面粗面部11aや裏面粗面部11bとを同時に成形加工することができる。
(第二実施形態)
図6は、本発明の一実施形態の積層遮光部材400(積層遮光リング)を模式的に示す断面図である。この積層遮光部材400は、1.0以上の光学濃度を有する第一遮光層21、基材としての基材フィルム11、及び1.0以上の光学濃度を有する第二遮光層22をこの順に少なくとも備える積層構造を有することを特徴とするものである。ここでは、基材フィルム11として、尖状凹部31aを有する内周開口部31及び尖状凹部41aを有する外周開口部41が設けられた、上述した第一実施形態のレンズ用スペーサー100を用いている。すなわち、前記基材フィルム11は、樹脂及び顔料を含有する延伸樹脂フィルムを備え、断面視で中空板状の外形を有し、内周端面に、5μm以上の最大深度Laを有する尖状凹部31aが設けられた内周開口部31を有し、外周端面に、5μm以上の最大深度Lbを有する尖状凹部41aが設けられた外周開口部41を有するレンズ用スペーサー100から構成されている。そして、第一遮光層21、及び第二遮光層22も、断面視で中空板状(平面視でリング状)の外形を有している。レンズ用スペーサー100については既に説明済みのため、ここでの重複した説明は省略する。
本実施形態の積層遮光部材400は、基材フィルム11の一方の主面11a側に設けられた第一の遮光層21と、他方の主面11b側に設けられた第二の遮光層22とを少なくとも備える。そして、積層遮光部材400は、第一遮光層21、基材フィルム11、及び第二遮光層22が、少なくともこの順に配列された積層構造(3層構造)を有するものとなっている。なお、この積層構造において、第一遮光層21は表側の最表面に配置されるとともに第二遮光層22は裏側の最表面に配置されており、図5に示すとおり、第一及び第二遮光層21,22は表側及び裏側の最表面にそれぞれ露出した状態で配置されている。なお、第一及び第二遮光層21,22は表側及び裏側の最表面は、導電性カーボンブラック等を付与する等の表面処理(帯電防止処理等)が施されていてもよい。
ここで本明細書において、「基材フィルムの一方(他方)の主面側に設けられた」とは、本実施形態のように基材フィルム11の表面(例えば第一遮光層21側の主面や第二遮光層22側の主面)に第一及び第二遮光層21,22がそれぞれ直接載置された態様のみならず、基材フィルム11の表面と第一及び第二遮光層21,22との間に任意の層(例えばプライマー層、接着層等)が介在した態様を包含する意味である。そのため、第一及び第二遮光層21,22を少なくとも備える積層構造とは、第一遮光層21及び第二遮光層22のみが直接積層した構造のみならず、上述した3層構造、及び、3層構造に任意の層をさらに設けた構造を包含する意味である。
第一及び第二遮光層21,22は、それぞれ1.0以上の光学濃度(OD)を有する遮光膜である。なお、本明細書において、光学濃度(OD)は、JIS-K7651:1988に準拠し、光学濃度計(TD-904:グレタグマクベス社)及びUVフィルターを用いて測定して得られた値とする。より高い遮光性を具備させる観点から、第一及び第二遮光層21,22、それぞれ単層で1.5以上の光学濃度(OD)を有することが好ましく、それぞれ単層で1.7以上の光学濃度(OD)を有することがより好ましい。また、第一及び第二遮光層21,22を積層させた場合、その積層体の光学濃度(OD)は、2.5~6.0が好ましく、4.5~6.0がより好ましく、さらに好ましくは5.0~6.0である。
このような第一及び第二遮光層21,22の素材としては、当業界で公知のものを用いることができ、その種類は特に限定されない。なお、光学濃度の高い遮光膜として、黒色、灰色、紫色、青色、茶色、赤色、緑色等の暗色系の顔料又は染料を1種以上施した暗色系の遮光膜が好ましく用いられる。例えば黒色系の遮光膜としては、バインダー樹脂並びに黒色顔料、及び必要に応じて配合される暗色系の顔料又は染料を少なくとも含有する黒色遮光膜(換言すれば、黒色遮光層21,22)が好ましく用いられる。以下、この黒色遮光膜を例に挙げて、詳述する。
バインダー樹脂としては、ポリ(メタ)アクリル酸系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、セルロース系樹脂、ポリスチレン/ポリブタジエン樹脂、ポリウレタン系樹脂、アルキド樹脂、アクリル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、ポリエーテルアクリレート系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂等の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が挙げられるが、これらに特に限定されない。また、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマー、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂等も用いることができる。これらは1種を単独で用いることができ、また2種以上を組み合わせて用いることもできる。なお、バインダー樹脂は、要求性能及び用途に応じて、適宜選択して用いることができる。例えば、耐熱性が求められる用途においては、熱硬化性樹脂が好ましい。
第一及び第二遮光層21,22中のバインダー樹脂の含有量(総量)は、特に限定されないが、接着性、遮光性、耐傷付性、摺動性及び艶消し性等の観点から、40~90質量%が好ましく、より好ましくは50~85質量%、さらに好ましくは60~80質量%である。
黒色顔料は、バインダー樹脂を黒色に着色して遮光性を付与するものである。黒色顔料の具体例としては、例えば、黒色樹脂粒子、マグネタイト系ブラック、銅・鉄・マンガン系ブラック、チタンブラック、カーボンブラック、アニリンブラック等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの中でも、隠蔽性に優れることから、黒色樹脂粒子、チタンブラック、カーボンブラック、アニリンブラックが好ましく、より好ましくはカーボンブラック、アニリンブラックである。これらは1種を単独で用いることができ、また2種以上を組み合わせて用いることもできる。また同様に、必要に応じて配合される暗色系の顔料又は染料についても、公知のものの中から適宜選択して用いればよい。
カーボンブラックとしては、オイルファーネスブラック、ランプブラック、チャンネルブラック、ガスファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ケッチェンブラック等、各種公知の製法で作製されたものが知られているが、その種類は特に制限されない。遮光層21,22に導電性を付与し静電気による帯電を防止する観点から、導電性カーボンブラックが特に好ましく用いられる。カーボンブラックの歴史は古く、例えば三菱化学株式会社、旭カーボン株式会社、御国色素株式会社、レジノカラー工業株式会社、Cabot社、DEGUSSA社等から、各種グレードのカーボンブラック単体及びカーボンブラック分散液が市販されており、要求性能や用途に応じて、これらの中から適宜選択すればよい。なお、カーボンブラックの粒子サイズは、要求性能等に応じて適宜設定でき、特に限定されない。カーボンブラックの平均粒子径D50は、0.01~2.0μmであることが好ましく、より好ましくは0.05~0.1.0μm、さらに好ましくは0.08~0.5μmである。なお、本明細書における平均粒子径とは、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、島津製作所社:SALD-7000等)で測定される、体積基準のメジアン径(D50)を意味する。
第一及び第二遮光層21,22中の黒色顔料の含有量(総量)は、特に限定されないが、分散性、製膜性、取扱性、接着性、滑り性、艶消し性、耐磨耗性等の観点から、第一及び第二遮光層21,22に含まれる全樹脂成分に対する固形分換算(phr)で、10~60質量%であることが好ましく、より好ましくは15~50質量%であり、さらに好ましくは20~40質量%である。
第一及び第二遮光層21,22の厚みは、要求性能及び用途に応じて適宜設定でき、特に限定されない。高い光学濃度、軽量化及び薄膜化の観点からは、それぞれ0.1μm以上が好ましく、より好ましくは0.2μm以上、さらに好ましくは0.5μm以上、特に好ましくは1μm以上であり、上限側は15μm以下が好ましく、より好ましくは12μm以下、さらに好ましくは9μm以下、特に好ましくは6μm以下である。
なお、軽量化及び薄膜化の観点からは、積層遮光部材400の総厚みは、0.5μm以上50μm以下が好ましく、より好ましくは1μm以上、さらに好ましくは5μm以上であり、より好ましくは40μm以下、さらに好ましくは25μm以下である。
なお、第一及び第二遮光層21,22は、当業界で公知の各種添加剤を含有していてもよい。その具体例としては、マット剤(艶消し剤)、滑剤、導電剤、難燃剤、抗菌剤、防カビ剤、酸化防止剤、可塑剤、レベリング剤、流動調整剤、消泡剤、分散剤等が挙げられるが、これらに特に限定されない。マット剤としては、架橋ポリメチルメタクリレート粒子、架橋ポリスチレン粒子等の有機系微粒子、シリカ、メタケイ酸アルミン酸マグネシウム、酸化チタン等の無機系微粒子等が挙げられるが、これらに特に限定されない。滑剤としては、ポリエチレン、パラフィン、ワックス等の炭化水素系滑剤;ステアリン酸、12-ヒドロキシステアリン酸等の脂肪酸系滑剤;ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド等のアミド系滑剤;ステアリン酸ブチル、ステアリン酸モノグリセリド等のエステル系滑剤;アルコール系滑剤;金属石鹸、滑石、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤;シリコーン樹脂粒子、ポリテトラフッ化エチレンワックス、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂粒子等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらの中でも、特に有機系滑剤が好ましく用いられる。また、バインダー樹脂として、紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂を用いる場合には、例えばn-ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-ブチルホスフィン等の増感剤や紫外線吸収剤等を用いてもよい。これらは1種を単独で用いることができ、また2種以上を組み合わせて用いることもできる。これらの含有割合は、特に限定されないが、第一及び第二遮光層21,22中に含まれる全樹脂成分に対する固形分換算で、一般的にはそれぞれ0.01~5質量%であることが好ましい。
また、第一及び第二遮光層21,22は、10.0%以下の可視光反射率を有することが好ましい。ここで可視光反射率とは、分光光度計(島津製作所社製、分光光度計SolidSpec-3700等)及び標準板として硫酸バリウムとを用い、遮光層21,22に対して入射角8°で光を入射したときの、相対全光線反射率を意味する。より高い遮光性を具備させる等の観点から、第一及び第二遮光層21,22の可視光反射率は、8%以下がより好ましく、さらに好ましくは6%以下、特に好ましくは4%以下である。積層遮光部材400としては、可視光以外の赤外(800~1000nm)範囲の拡散反射率が、10%以下であることが好ましく、より好ましくは8%以下、さらに好ましくは6%以下、特に好ましくは4%以下である。
さらに、第一及び第二遮光層21,22は、十分な帯電防止性能を具備させる観点から、1.0×108Ω未満の表面抵抗率を有することが好ましく、より好ましくは1.0×105Ω未満、さらに好ましくは5.0×104Ω未満である。なお、本明細書において、表面抵抗率は、JIS-K6911:1995に準拠して測定される値とする。このような第一及び第二遮光層21,22は、例えば顔料として導電性カーボンブラックを使用したり、第一及び第二遮光層21,22表面に導電性カーボンブラックを付与する帯電防止処理を行うことにより得ることができる。
積層遮光部材400の製造方法は、上述した構成のものが得られる限り、特に限定されない。基材フィルム11上に第一及び第二遮光層21,22を再現性よく簡易且つ低コストで製造する観点からは、ドクターコート、ディップコート、ロールコート、バーコート、ダイコート、ブレードコート、エアナイフコート、キスコート、スプレーコート、スピンコート等の従来公知の塗布方法が好適に用いられる。
例えば、上述したバインダー樹脂及び黒色顔料、並びに必要に応じて配合される任意成分としての添加剤を溶媒中に含有する塗布液を、基材フィルム11の主面上に塗布し、乾燥させた後、必要に応じて熱処理や加圧処理等を行うことにより、基材フィルム11上に第一及び第二遮光層21,22を製膜できる。ここで使用する塗布液の溶媒としては、水;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のエーテル系溶剤;メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール系溶剤、並びにこれらの混合溶媒等を用いることができる。なお、基材フィルム11と第一及び第二遮光層21,22との接着を向上させるため、必要に応じてアンカー処理やコロナ処理等を行うこともできる。さらに、必要に応じて、基材フィルム11と第一及び第二遮光層21,22との間にプライマー層や接着層等の中間層を設けることもできる。なお、圧縮成形、射出成形、ブロー成形、トランスファ成形、押出成形等の各種公知の成形方法により、所望形状を有する積層遮光部材400を簡易に得ることもできる。また、一旦シート状に成形した後、真空成形や圧空成形等を行うこともできる。
また、上述した内周開口部31や外周開口部41を形成するタイミングも、特に限定されない。上述した内周開口部31や外周開口部41を予め設けた基材フィルム11を用意し、この基材フィルム11上に第一及び第二遮光層21,22をそれぞれ形成してもよいし、中空部13や内周開口部31や外周開口部41を設ける前の基材フィルム11上に第一及び第二遮光層21,22を設けた後に、中空部13や内周開口部31や外周開口部41を形成してもよい。
(作用)
本実施形態の積層遮光部材400においても、内周面に5μm以上の最大深度Laを有する尖状凹部31aを有する内周開口部31が設けられている。そのため、これをレンズユニットやカメラモジュール等の光学機器用遮光部材として用いることで、不要な入射光や反射光の内周面での反射を効果的に抑制することができ、フレア現象の発生のみならずゴーストの発生をも抑制することが可能であるため、撮像画像の画質を向上させることができる。また、本実施形態の積層遮光部材400では、第一及び第二遮光層21,22が設けられているため、それ自体で十分な遮光性を備えており、レンズ用スペーサーのみならず、遮光リングや遮光板等として利用することができる。
(変形例)
なお、上記の第二実施形態においては、尖状凹部31a及び尖状凹部41aを設けたレンズ用スペーサー100を基材として用いた例を示したが、少なくとも内周面に尖状凹部31aを有する内周開口部31が設けられている基材を用いる限り、本発明の積層遮光部材として利用可能である。すなわち、尖状凹部41aを有する外周開口部41は、本発明において任意の要素である。例えば、尖状凹部41aを有する外周開口部41が設けられておらず、尖状凹部31aを有する内周開口部31のみが設けられた、上述したレンズ用スペーサー200を基材として用いて積層遮光部材を構成することができる。
また、上記の第二実施形態においては、リング状の外形を有するものを示したが、その外形形状はこれが組み込まれるレンズユニットの収納形状に応じて適宜変更可能である。また、図3や図4に示したとおり、位置決め用凸部51,52や位置決め用凹部61,62を設けた形状としてもよい。さらに、本発明の積層遮光部材は、レンズ用の絞り部材や絞り羽根の外形に形成し、これらを複数枚組み合わせる等してフォーカルプレーンシャッターやレンズシャッターとして使用することもできる。
さらに、上記の第一施形態においては、基材フィルム11の一方の主面(表面)及び他方の主面(裏面)については無加工の例を示したが、基材フィルム11の一方の主面(表面)及び/又は他方の主面(裏面)は粗面化処理されていてもよく、図5に示したとおり、表面粗面部11aや裏面粗面部11bが形成されていてもよい。
さらに、上述した第二実施形態では、基材フィルム11の表裏に第一遮光層21及び第二遮光層22を設けた態様を示したが、第一遮光層21のみ/第二遮光層22のみの構成としてもよい。
(第三実施形態)
図7は、本発明の第三実施形態のレンズユニット500及びカメラモジュール600を模式的に示す分解斜視図である。レンズユニット500は、レンズ群71(レンズ71A,71B,71C,71D,71E)と、多段円筒状のホルダー72と、レンズ用スペーサー100,300と、積層遮光部材400(レンズ用スペーサー200)とから構成されている。ホルダー72の内周部には複数の段差部72a,72b,72cが設けられている。そして、この段差部72a,72b,72cを利用して、レンズ群71、レンズ用スペーサー100,300、及び積層遮光部材400(レンズ用スペーサー200)が、同軸上(同一光軸上)に配置して積み重ねられた状態で、ホルダー72内の所定位置に収納配置されている。ここで、レンズ71A,71B,71C,71D,71Eとしては、凸レンズや凹レンズ等、種々のレンズを用いることができ、その曲面は、球面であっても、非球面であってもよい。一方、カメラモジュール600は、上述したレンズユニット500と、このレンズユニット500の光軸上に配置され、レンズユニット500を通して被写体を撮像する、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等の撮像素子81とから構成されている。
(変形例)
なお、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内で、任意に変更して実施することができる。例えば、積層遮光部材400(レンズ用スペーサー100,200,300)の外形形状は、例えば平面視で長方形状、正方形状、六角形状等の多角形状、楕円形状、不定形状等の任意の形状を採用することができる。また、積層遮光部材400(レンズ用スペーサー100,200,300)の中空部13の形状も、本実施形態では平面視で円状に形成されているが、その外形は特に限定されない。例えば平面視で長方形状、正方形状、六角形状等の多角形状、楕円形状、不定形状等の任意の形状を採用することができる。
(実験例)
基材として、厚み50μmの黒色PETフィルム(東レ社、商品名:ルミラーX30(登録商標)、カーボンブラック練り込みタイプ、光学濃度:2.0)、及び厚み125μmの黒色PETフィルム(東レ社、商品名:ルミラーX30(登録商標)、カーボンブラック練り込みタイプ、光学濃度:5.0)を使用し、その両面に、下記処方の塗布液をバーコート法によりそれぞれ塗布した後、乾燥を行って第一遮光層及び第二遮光層を形成し、第一遮光層、基材、及び第二遮光層をこの順に備える3層積層構造を有する積層遮光部材A及びBをそれぞれ作製した。また、厚み50μmの二軸延伸PETフィルム(東レ社製、商品名:ルミラーT50、顔料練り込みなしの高透明タイプ、全光線透過率(550nm):89.1)を使用し、その両面に、下記処方の塗布液をバーコート法によりそれぞれ塗布した後、乾燥を行って第一遮光層及び第二遮光層を形成し、第一遮光層、基材、及び第二遮光層をこの順に備える3層積層構造を有する積層遮光部材Cを作製した。得られた積層遮光部材A~Cを、直径1cm及び内径3mmのリング状に打ち抜き加工して、積層遮光リングA~Cをそれぞれ作製した。
<遮光膜形成用塗布液>
・アクリルポリオール(固形分50%) 153.8部
(アクリディックA807:DIC社)
・イソシアネート(固形分75%) 30.8部
(バーノックDN980:DIC社)
・カーボンブラック(平均粒径25nm) 24部
(トーカブラック#5500:東海カーボン社)
・メチルエチルケトン、トルエン 残部(固形分:20質量%)
次に、20%水酸化ナトリウム水溶液にエチレンジアミンを10:1の割合で加えたエッチング液を調整した。このエッチング液中に、上述した積層遮光リングA~Cを攪拌下で70℃20分間それぞれ浸漬し、内周端面及び外周端面の腐食処理(化学処理)を行うことで、図6と同等の構造を有する、腐食処理済み積層遮光リングA~Cをそれぞれ得た。得られた腐食処理済み積層遮光リングA~Cの内周端面の凹部の深さをそれぞれ測定した。結果を表1に示す。また、積層遮光部材Aの外周端面の光学顕微鏡写真、及び積層遮光部材Bの内周端面の光学顕微鏡写真(拡大写真)を図8及び図9に示す。さらに、腐食処理済み積層遮光リングA~Cをレンズユニットにそれぞれ組み込んでカメラモジュールを作成し、フレア現象及びゴーストの発生をそれぞれ確認した。結果を表1に示す。
本発明は、精密機械分野、半導体分野、光学機器分野、電子機器等における高性能な遮光部材として広く且つ有効に利用可能である。とりわけ、高性能一眼レフカメラ、コンパクトカメラ、ビデオカメラ、携帯電話、プロジェクタ、車載カメラ、車載センサ、光学センサ等に搭載されるレンズユニットやカメラモジュールやセンサユニット等に用いるスペーサーや遮光部材や絞り部材や絞り羽根等として、殊に有効に利用可能である。
11 ・・・基材(基材フィルム)
11a・・・表面粗面部
11a・・・裏面粗面部
13 ・・・中空部
21 ・・・遮光層
22 ・・・遮光層
31 ・・・内周開口部
31a・・・尖状凹部31
La ・・・最大深度
41 ・・・外周開口部
41a・・・尖状凹部
Lb ・・・最大深度
51 ・・・位置決め用凸部
61 ・・・位置決め用凹部
62 ・・・位置決め用凹部
71 ・・・レンズ群(レンズ71A,71B,71C,71D,71E)
72 ・・・ホルダー
72a・・・段差部
72b・・・段差部
72c・・・段差部
81 ・・・撮像素子
100 ・・・レンズ用スペーサー
200 ・・・レンズ用スペーサー
300 ・・・レンズ用スペーサー
400 ・・・積層遮光部材(積層遮光リング)
500 ・・・レンズユニット
600 ・・・カメラモジュール

Claims (18)

  1. 1.0以上の光学濃度を有する第一遮光層、及び基材をこの順に少なくとも備える積層構造を有し、
    前記基材は、樹脂及び顔料を含有する延伸樹脂フィルムを備え、断面視で中空板状の外形を有し、内周端面に、前記基材の面内方向に向かって5μm以上の最大深度Laを有する尖状凹部が設けられた内周開口部を有するレンズ用スペーサーを備える
    ことを特徴とする、積層遮光部材。
  2. 外周端面に、5μm以上の最大深度Lbを有する尖状凹部が設けられた外周開口部をさらに有する
    請求項1に記載の積層遮光部材。
  3. 平面視で外周端面から外方へ延出する、位置決め用凸部をさらに有する
    請求項1又は2に記載の積層遮光部材。
  4. 平面視で外周の一部が切り欠かれた、位置決め用凹部をさらに有する
    請求項1~3のいずれか一項に記載の積層遮光部材。
  5. 一方の主面に表面粗面部及び/又は他方の主面に裏面粗面部をさらに有する
    請求項1~4のいずれか一項に記載の積層遮光部材。
  6. 前記顔料の含有割合が、前記延伸樹脂フィルムに対して0.3~15質量%である
    請求項1~5のいずれか一項に記載の積層遮光部材。
  7. 前記延伸樹脂フィルムが、0.5μm以上、150μm以下の厚みを有する
    請求項1~6のいずれか一項に記載の積層遮光部材。
  8. 前記延伸樹脂フィルムが、二軸延伸ポリエステルフィルムである
    請求項1~7のいずれか一項に記載の積層遮光部材。
  9. 前記延伸樹脂フィルムが、二軸延伸脂環式ポリイミドフィルム及び二軸延伸芳香族ポリイミドフィルムよりなる群から選択される1種である
    請求項1~7のいずれか一項に記載の積層遮光部材。
  10. 1.5以上の光学濃度を有する
    請求項1~9のいずれか一項に記載の積層遮光部材。
  11. 1.0以上の光学濃度を有する第二遮光層をさらに備え、
    前記第一遮光層、前記基材、及び前記第二遮光層をこの順に少なくとも備える積層構造を有する
    請求項1~10のいずれか一項に記載の積層遮光部材。
  12. リング状の外形形状を有し、
    第一遮光層、及び基材をこの順に少なくとも備える積層構造を有し、
    前記基材は、樹脂及び顔料を含有する延伸樹脂フィルムを備え、断面視で中空板状の外形を有し、内周端面に、前記基材の面内方向に向かって5μm以上の最大深度Laを有する尖状凹部が設けられた内周開口部を有するレンズ用スペーサーを備え、
    前記第一遮光層は、1.0以上の光学濃度を有する
    ことを特徴とする、遮光リング。
  13. 複数のレンズが前記レンズの光軸方向に積み重ねられたレンズユニットであって、
    請求項1~11のいずれか一項に記載の積層遮光部材、並びに請求項12に記載の遮光リングよりなる群から選択される1以上が、少なくとも一対の前記レンズ間に配置された、
    レンズユニット。
  14. 複数のレンズが前記レンズの光軸方向に積み重ねられたレンズユニットと、前記レンズユニットを通して被写体を撮像する撮像素子とを少なくとも有するカメラモジュールであって、
    請求項1~11のいずれか一項に記載の積層遮光部材、並びに請求項12に記載の遮光リングよりなる群から選択される1以上が、少なくとも一対の前記レンズ間に配置された、
    カメラモジュール。
  15. 前記延伸樹脂フィルムは、TD方向及び/又はMD方向に延伸された一軸及び/又は二軸延伸樹脂フィルムである
    請求項1に記載の積層遮光部材。
  16. 前記延伸樹脂フィルムは、樹脂鎖が面内方向に配向している
    請求項15に記載の積層遮光部材。
  17. 前記延伸樹脂フィルムは、TD方向及び/又はMD方向に延伸された一軸及び/又は二軸延伸樹脂フィルムである
    請求項12に記載の遮光リング。
  18. 前記延伸樹脂フィルムは、樹脂鎖が面内方向に配向している
    請求項17に記載の遮光リング。
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