TWI776188B - 遮光構件、透鏡單元、相機模組及電子機器 - Google Patents
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Abstract
一種由環狀金屬製基材所形成的遮光構件，其具備：表面；背面，為表面的相反側；及外周端面，在遮光構件的外周緣中，將表面與背面繫接。在沿著與表面正交的平面之剖面中，外周端面係具有朝向遮光構件的徑向之外側，在外周端面中最突出的頂部。
Description
本發明係關於遮光構件、透鏡單元、相機模組及電子機器。
搭載於相機等光學機器、攜帶資訊終端裝置及個人電腦等的電子機器等之相機模組，係包含將複數個透鏡堆疊在透鏡座(lens holder)、即鏡筒的內部之後，與固態拍攝元件組合的透鏡單元。固態拍攝元件係為例如CCD及CMOS等的影像感測器(image sensor)。在此種透鏡單元中，於透鏡與透鏡之間，係使用遮光及光圈(aperture)定位用的遮光構件。光圈係規定光闌(diaphragm)的開口。
在製造遮光性能優異的遮光構件方面，已揭示有關於使用鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)、SUS(不鏽鋼)等的金屬製基材所製造之遮光構件的先前技術(例如，參照專利文獻1)。在專利文獻1中，為了使遮光性能更加確實，在遮光構件的表面，形成以既定尺寸、既定間距且既定的朝向配列而成之錐體狀的複數個突部即蛾眼(moth-eye)構造。此種遮光構件係在相機模組的透鏡單元中，防止漫射光(stray light)的進入及耀光和鬼影的產生，藉此遮斷對攝影有害的光，以提升相機模組的拍攝性能。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2017-15815號公報
[發明欲解決之課題]
使用具有厚度的金屬製基材製造遮光構件時，在衝切加工中，會導致於製造物產生歪曲及皺褶至少一者。又，在切斷加工中，會因為切斷加工而導致裁切面之具有金屬光澤的部分露出。因此，任何加工都會造成遮光性能降低。尤其，在對拍攝性能影響大的光圈部的成形面中，上述兩個加工對遮光性能降低所造成的影響甚大。
關於使用金屬製基材製造遮光構件的方法，也可考量採用光蝕刻。各向同性的光蝕刻由於伴隨朝向與蝕刻加工的進行方向垂直之方向之側蝕(side etching)，所以難以在具有厚度的金屬製基材形成垂直的貫通孔。然而，也可組合從金屬製基材的表面進行的光蝕刻和從背面進行光蝕刻，積極地應用側蝕來控制加工部的剖面形狀。
用以解除耀光及鬼影之光圈部的成形面、和規定遮光構件的外形之成形面，係分別具有較佳的剖面形狀。在從金屬製基材的表面進行的各向同性的光蝕刻和從背面進行的各向同性的光蝕刻之組合中，由於係以朝向金屬製基材的內部分別描繪大致圓弧的方式進行蝕刻，在從表面及背面進行形成的圓弧所交叉的貫通處，形成在剖面視圖下屬於蝕刻的交點之邊緣，即頂部。
本發明之目的係提案一種遮光構件，其係在藉由利用光蝕刻的貫通孔來形成環狀遮光構件中之規定屬於內周緣之光圈部的內徑及規定屬於外周緣之外形的外徑時，於透鏡單元的組裝工序中具有操縱性優異之外周緣的剖面形狀。
用以解決上述課題的遮光構件係由環狀金屬製基材所形成的遮光構件。具備：表面；背面，為前述表面的相反側；及外周端面，在前述遮光構件的外周緣中，將前述表面與前述背面繫接。在沿著與前述表面正交的平面之剖面中，前述外周端面具有朝向前述遮光構件的徑向之外側，在前述外周端面中最突出的頂部。
上述遮光構件中，前述頂部的位置亦可在前述金屬製基材的厚度方向上自前述厚度方向的中央部偏離。
上述遮光構件中，亦可為在前述遮光構件，外光係朝前述表面入射；具備在前述金屬製基材的厚度方向上貫通前述金屬製基材之開口部；前述開口部係由內周端面所圍繞；前述內周端面係具有在前述表面的孔徑比在前述背面的孔徑大之錐狀。
上述遮光構件中，前述頂部亦可在前述金屬製基材的厚度方向上位在靠前述背面處。
上述遮光構件中，亦可為在景深為0.4μm的拍攝條件中，在對焦於前述頂部的狀態下沿著前述遮光構件的前述徑向拍攝前述遮光構件時，對焦於前述遮光構件中包含前述頂部之第1厚度的部分；在前述拍攝條件中，在對焦於前述開口部的邊緣前端部的狀態下沿著前述遮光構件的前述徑向拍攝前述遮光構件時，對焦於前述遮光構件中包含前述邊緣前端部之第2
厚度的部分；前述第1厚度比前述第2厚度還厚。
上述遮光構件中，前述頂部向前述遮光構件的徑向外側突出的長度亦可比前述邊緣前端部向前述開口部的中心側突出的長度還短。
形成金屬製基材的材料係亦可選自包含鋁、鐵、銅、鉻、鎳、鈷、及其等的合金之群組之任一者。
形成金屬製基材的材料亦可為鐵-鎳系合金、或鐵-鎳-鈷系合金。
形成金屬製基材的材料亦可為恆範鋼或超恆範鋼。
用以解決上述課題的透鏡單元係具備：上述遮光構件、複數個透鏡、和透鏡座。
用以解決上述課題的相機模組係具備：上述透鏡單元和拍攝元件。
用以解決上述課題的電子機器係具備：上述相機模組。
根據本發明，可提供一種在透鏡單元的組裝工序中具有操縱性優異的剖面形狀之遮光構件。
[用以實施發明的形態]
［第1實施形態］
圖4係顯示相機模組100的一例。然而，可適用本揭示的遮光構件之相機模組並不限定於該相機模組100。圖4中，相機模組100具備︰透鏡單元50和拍攝元件(影像感測器)60。相機模組100內建於例如智慧手機及行動電話等。透鏡單元50具備︰第1透鏡片20、第2透鏡片22、遮光構件31、32、33、以及透鏡座(鏡筒)40。於透鏡座40組入透鏡片20、22及遮光構件31、32、33。
圖4所示的例子中，於第1透鏡片20的表背形成有透鏡部20a、20b，於第2透鏡片22的表背形成有透鏡部22a、22b。此外，透鏡片的片數不限於2個，即透鏡部的數量不限於4個，可依據透鏡單元50的設計適當地增減。遮光構件31、32、33為環狀薄片。遮光構件31、32、33係一個一個地配置在透鏡部22a上的光的入射面側、透鏡部22b與透鏡部20a之間、光從透鏡部20b射出的射出面側與拍攝元件60的密封玻璃板7之間。遮光構件31、32、33係遮斷與攝影無關的光。遮光構件31、32、33的每一者，係具有因應各遮光構件31、32、33所鄰接的透鏡之大小及開口尺寸。開口尺寸係為各遮光構件31、32、33所具有之開口部的孔徑。
在固態拍攝元件的矽基板1中，於矽基板1的上面即受光元件面，按各畫素形成有分色用的彩色濾光片26及聚光用的微透鏡27。藉固態拍攝元件獲得之畫像資訊的電氣信號，係經由鋁電極28並藉由被充填於矽穿孔(TSV)內或被覆TSV的內壁之導電物質2而導入矽基板1的背面。接著，電氣信號係藉由經圖案化的絶緣層3和導電層4，係被導入採用BGA方式的連接端子5，從連接端子5輸入外部電路。密封玻璃板7係隔介框壁6而位在矽基板1的上方。藉由密封玻璃板7貼合於框壁6，受光區域具有氣密性。框壁6是薄的，具有50μm左右的厚度。蓋玻璃板23位在相機模組100的最上部。
以下，說明關於遮光構件31、32、33的第1實施形態。如圖3的平面圖所示，遮光構件係成型為大致環狀的薄片。關於圖3(a)及圖3(b)中所顯示的遮光構件具有的形狀的差異將於後闡述。遮光構件31、32、33除了外徑、內徑及厚度以外，其餘為同樣的構成，故針對遮光構件33具體地說明，遮光構件31、32的說明則省略。
在遮光構件33的製造時，也可採用衝切法、雷射加工法、蝕刻法中任一方法，惟本揭示中在將成形加工面加工成合適的形狀方面係採用蝕刻法。
以形成遮光構件33的金屬製基材而言，厚度為10μm以上100μm以下的不鏽鋼製基材是合適的。不鏽鋼係以例如SUS304為代表。不鏽鋼係包含鉻、或鉻與鎳且以鐵為主成分之合金。
在遮光構件33的厚度為10μm以上的情況，可抑制金屬製基材的翹曲對遮光構件33的形狀造成影響。又，在遮光構件33的厚度為100μm以下的情況，形成開口部時的蝕刻精度降低之情況會受到抑制。此外，遮光構件33亦可藉由不鏽鋼以外的其他金屬形成。於此情況，只要不鏽鋼製的遮光構件所具有的遮光性能、和藉由不鏽鋼以外的金屬形成的遮光構件所具有遮光性能相同即可。
形成金屬製基材的其他金屬，亦可為選自包含鋁、鐵、銅、鉻、鎳、鈷、及其等的合金之群組的任一者。在對金屬製基材進行黑色系鍍敷及粗面化等的各種表面處理之觀點、或達成強度等特性的提升之觀點上，其他金屬宜為鋁。鋁在加工的容易度與操縱性方面優異。
形成金屬製基材的其他合金，亦可為鐵‐鎳系合金及鐵‐鎳-鈷系合金。鐵‐鎳系合金的熱膨脹係數小於不鏽鋼的熱膨脹係數。因此，鐵‐鎳系合金製的遮光構件伴隨外部氣溫的變化而產生的變形少，可抑制遮光構件中之翹曲的發生。再者，可抑制以伴隨遮光構件本身的翹曲、熱膨脹、及熱收縮所致之內徑的變形作為主因之伴隨外部氣溫的變化所致之外光的入射量的變化。此外，外光的入射量係指通過遮光構件而射入透鏡之外光的入射量。因此，遮光構件藉由鐵‐鎳系合金形成，對於抑制伴隨外光的入射量的變化而產生的鬼影及耀光是有效的。
此外，鐵‐鎳系合金係以鐵和鎳為主成分，且包含例如30質量%以上的鎳、和作為剩餘部分的鐵之合金。在鐵‐鎳系合金中，較佳為以包含36質量%的鎳之合金、即恆範鋼作為遮光構件形成用的材料。在恆範鋼中，相對於36質量%的鎳之剩餘部分係有包含為主成分之鐵以外的添加物的情況。添加物為例如鉻、錳、碳及鈷等。包含於鐵‐鎳系合金的添加物最大為1質量%以下。
鐵‐鎳‐鈷系合金的熱膨脹係數小於鐵‐鎳系合金的熱膨脹係數。因此，鐵‐鎳‐鈷系合金製的遮光構件伴隨外部氣溫的變化而產生的變形更小，可更加抑制遮光構件之翹曲的產生。再者，可更加抑制以伴隨遮光構件本身的翹曲或熱膨脹或熱收縮所致之內徑的變形作為主因之外部氣溫的變化所致之外光的入射量的變化。因此，遮光構件藉由鐵‐鎳‐鈷系合金所形成，對於抑制伴隨外光的入射量的變化而產生之鬼影及耀光更為有效。
此外，鐵‐鎳‐鈷系合金係以鐵、鎳及鈷為主成分，且包含例如30質量%以上的鎳、3質量%以上的鈷、及作為剩餘部分的鐵之合金。在鐵‐鎳‐鈷系合金中，較佳為以包含32質量%的鎳和4質量%以上5質量%以下的鈷之合金、即超恆範鋼作為遮光構件形成用的材料。在超恆範鋼中，相對於32質量%的鎳、及4質量%以上5質量%以下的鈷之剩餘部分，係有包含為主成分的鐵以外的添加物之情況。添加物為例如鉻、錳及碳等。包含於鐵‐鎳‐鈷系合金的添加物，最大為0.5質量%以下。
又，形成金屬製基材的合金亦可為不鏽鋼恆範鋼。在不鏽鋼恆範鋼中，鎳及鈷的含有量係比超恆範鋼之鎳及鈷的含有量大，且不鏽鋼恆範鋼包含鉻。不鏽鋼恆範鋼的熱膨脹係數係比超恆範鋼的熱膨脹係數更小。之後，主要說明採用不鏽鋼製基材。
遮光構件33係藉光微影術得到。光微影術中，以形成於板狀不鏽鋼製基材的主表面之阻劑圖案作為遮罩，藉由可蝕刻不鏽鋼製基材的蝕刻劑，將不鏽鋼製基材從一方的主表面、即表面蝕刻。然後，藉由從另一方的主表面、即背面蝕刻不鏽鋼製基材，可將具有所期望的形狀之遮光構件33從不鏽鋼製基材切下、即分離。此外，如後述，不鏽鋼製基材亦可從背面蝕刻後，再從表面蝕刻。
圖1係顯示將不鏽鋼製基材11蝕刻並切下成所期望形狀而得到的遮光構件33的一部分之放大圖。此外，圖1係將在圖3的符號15中以一點鏈線表示的外周緣的剖面構造予以放大顯示。圖1所示的遮光構件33具有︰相面對的一對主表面11a、11b和端面(外周端面)11c。在不鏽鋼製基材11的主表面11a、11b，分別形成阻劑圖案12a、12b，並以該阻劑圖案12a、12b作為遮罩來蝕刻不鏽鋼製基材11。藉此，蝕刻係從不鏽鋼製基材11之相面對的兩主表面11a、11b分別各向同性地進行，藉由從主表面11a(表面)的蝕刻和從主表面11b(背面)的蝕刻，在端面11c形成頂部15。
此蝕刻中，從剖面觀看下，係以從主表面11a及主表面11b朝不鏽鋼製基材11的內部描繪大致圓弧之方式進行蝕刻。因此，在切下不鏽鋼製基材11之際，端面11c係具有圓弧會在不鏽鋼製基材11的厚度方向的中央部附近交叉的形狀。如圖1(a)所示，頂部15係端面11c中最突出的部分。在主表面11a、11b與阻劑圖案12a、12b的界面，側蝕進行的部分為前端部。前端部係剝離了阻劑圖案12a、12b之遮光構件33各主表面11a、11b的邊緣部。前端部中，位於表面11a的前端部為表面前端部13a，位於背面11b的前端部為背面前端部13b。
圖5係顯示蝕刻手法的一例。此外，圖5中，因圖示上的限制，故方便起見將剖面省略，而僅記載關於1處的貫通孔。將不鏽鋼製基材11僅從一方的主表面11b側半蝕刻至中途後(圖5(b))，暫時中斷蝕刻。接著，在蝕刻加工而成的凹部埋入耐蝕刻用清漆19(圖5(c))，然後，將不鏽鋼製基材11僅從另一方的主表面11a側再度蝕刻到達上述耐蝕刻用清漆19為止(圖5(d))，藉此在不鏽鋼製基材11形成貫通孔(圖5(e))。在表面的蝕刻到達耐蝕刻用清漆19後，蝕刻液對不鏽鋼製基材11的供給係藉由耐蝕刻用清漆19控制。據此，在不鏽鋼製基材11為10μm以上100μm以下的廣範圍中，可形成精度高的剖面形狀。
根據上述的手法，可抑制過量的側蝕，將微細孔的尺寸正確地控制並成形。據此，也能夠控制被蝕刻加工之端面的剖面形狀。圖5中，阻劑圖案12a的孔徑係以大於阻劑圖案12b的孔徑之方式形成。在兩階段的蝕刻中，係採用在形成有第1孔、即小孔後，再形成第2孔、即大孔之蝕刻順序，但並受限於此。例如，事先以同一孔徑形成阻劑圖案12a、12b，藉由使兩階段的蝕刻時間及蝕刻劑的噴灑(spray)方法等具有差異等的變更，也能夠控制被蝕刻加工之孔的端面的剖面形狀。
圖1(a)中，在不鏽鋼製基材11的厚度方向，顯示頂部15位在從中央部稍微往下方偏心的位置之剖面形狀的圖。圖1(b)中，在不鏽鋼製基材11的厚度方向，顯示頂部15位於從中央部大幅往下方偏心的位置之剖面形狀的圖。即，頂部15係偏離不鏽鋼製基材11的厚度方向上的中央部。頂部15係在不鏽鋼製基材11的厚度方向上靠背面11b處。
主表面11a至頂部15之不鏽鋼製基材11的厚度ta
、與主表面11b至頂部15的不鏽鋼製基材11的厚度tb
之值，在圖1(a)中大致相同。相對於此，圖1(b)中，相對於厚度tb
，厚度ta
大幅地較大。厚度ta
與厚度tb
的關係之變更，係可依據形成於主表面11a、11b各自之阻劑圖案12a、12b之孔徑的設計、或者從主表面11a側蝕刻的時間和從主表面11b側蝕刻的時間之控制、或者其等組合的變更來進行。再者，也可藉由此等方法，變更銳角的頂部15的形狀。
圖2係方便起見使環狀的遮光構件33中的內周端面11d與外周端面11c接近以適合比較各自的剖面形狀的方式來顯示之說明圖。此外，遮光構件33的內周係圖3所示之開口的外形線即邊緣前端部16相連接的點線。又，遮光構件33的外周係圖3所示之環的外形線即頂部15相連接的一點鏈線。
形成於遮光構件33的光圈(aperture)，係決定構成透鏡單元之各透鏡的光闌(diaphragm)，正因為會直接影響透鏡單元的光學特性及拍攝性能，其邊緣形狀被要求嚴格的設計。亦即，關於圖2右側所示的內周端面11d中之邊緣前端部16，在邊緣前端部16的前端產生的反射光不會入射到透鏡單元內鄰接於正下方的透鏡，而且，被要求排除繞入邊緣前端部16與透鏡之間的雜訊光所產生的影響。在遮光構件33中，外光入射至表面11a。因此，要求於邊緣前端部16，在與正下方的透鏡鄰接之處(下側的主表面11b側)作成銳利的前端形狀(尖端)。因此，遮光構件33的開口部11h只要設成外光入射之側的孔徑比其相反側的孔徑大即可。亦即，較佳為在遮光構件33的開口部11h中，在表面11a的孔徑比在背面11b的孔徑大。又，邊緣前端部16係在遮光構件33所具備的開口部11h中之背面11b的開口。此外，開口部11h中，亦有在表面11a的開口為表面前端部14a，在背面11b的開口為背面前端部14b的情況。
相對地，圖2左側所示之端面(外周)11c的頂部15對透鏡單元的光學特性及拍攝性能產生的影響少。頂部15的剖面形狀，主要是從透鏡單元的組裝(assembly)工序之操縱性觀點設計。
圖4所示的透鏡單元50係藉由在透鏡座(鏡筒)40的內部，將遮光構件31、第1透鏡片20、遮光構件32、第2透鏡片22、遮光構件33、蓋玻璃板23依序投入並積層而形成。或者，透鏡單元50係藉由依此順序積層一體化而成的構造體蓋上鏡筒40的程序所形成。
操縱(handling)遮光構件31、32、33時，進行以冶具(例如鑷子(tweezers))挾持遮光構件31、32、33的操作。因為令冶具接觸於相當於遮光構件31、32、33的開口部11h(光圈)內壁之圖2所示的端面(內周)11d、及精細且銳利構造的邊緣前端部16，可能導致開口部11h及邊緣前端部16損傷，故必須避免。為此，遮光構件33中之冶具的接觸部必須是圖2所示之端面(外周)11c。本實施形態的遮光構件31、32、33由於具有頂部15，所以與沿著與遮光構件31、32、33的表面11a正交的平面之剖面中，外周端面11c為平坦的情況相比之下，容易藉由治具把持遮光構件31、32、33，所以可提高遮光構件31、32、33的操縱性。
又，在外周端面11c具有頂部15的情況，與外周端面11c為平坦的情況相比，當在外周端面11c塗布有接著劑時，接著劑容易留在外周端面11c上。在這點也是，藉由外周端面11c具有頂部15，可提高遮光構件的操縱性。
將圓形的外周中於直徑方向的端部的兩部位，分別以頂部15接觸並挾持時，為了確保不會引起冶具的挾持所致之變形及損傷的機械強度，頂部15的前端亦可不是極銳利的形狀，亦可為端面在圖示中接近90°之陡峭圓筒面(端面的錐形少)。即，包含頂部15的外周端面11c，在與遮光構件33的表面11a正交的剖面中，端面11c亦可具有直角三角形狀。惟，若頂部15在圖示中位於太下方處時，則冶具的接觸部成為下方，在透鏡單元的組裝(assembly)工序中，變成會有挾持遮光構件31、32、33的冶具與正下方的透鏡面接觸之風險。因此，頂部15較期望是位在與遮光構件31、32、33之下側的主表面11b適當地分離之厚度處。
為此，當以在自頂部15的前端保持一定距離L的面內方向上的遮光構件的厚度表示時，圖2所示之頂部15(外周側)的厚度tout
被要求比邊緣前端部16(內周側)的厚度tin
更厚。在使用厚度10～100μm的不鏽鋼製基材所成形而成之遮光構件的情況，頂部15(外周側)的厚度tout
，以實質厚度(可利用卡鉗等進行量測或利用冶具進行挾持之部位)而言，較佳為最小處也是3.0μm以上。又，圖1所示之從遮光構件的主表面11b到頂部15為止的厚度tb
期望不為0，亦即大於0。
換言之，頂部15的厚度tout
及邊緣前端部16的厚度tin
，係可定義如下。亦即，在景深為0.4μm的拍攝條件中，在對焦於頂部15的狀態下沿著遮光構件33的徑向拍攝遮光構件33時，在遮光構件33的厚度方向，對焦於遮光構件33中包含頂部15的第1厚度的部分。該第1厚度係頂部15的厚度tout
。
又，在上述拍攝條件中，在對焦於邊緣前端部16的狀態下沿著遮光構件33的徑向拍攝遮光構件33時，在遮光構件33的厚度方向，對焦於遮光構件33中包含邊緣前端部16之第2厚度的部分。該第2厚度係邊緣前端部16的厚度tin
。第1厚度即頂部15的厚度tout
，係比第2厚度即邊緣前端部16的厚度tin
還厚。
本實施形態中，由於頂部15的厚度tout
比邊緣前端部16的厚度tin
還厚，所以與頂部15的厚度tout
為邊緣前端部16的厚度tin
以下之情況相比，可提高藉由治具所把持之頂部15的機械強度。因此，可抑制因藉由治具的挾持所導致之遮光構件33的變形，又，可使藉由治具所進行之遮光構件33的挾持容易。
頂部15的角度較佳為大於邊緣前端部16的角度。頂部15的角度及邊緣前端部16的角度，例如係可利用以下的方式測定。亦即，藉由沿著與遮光構件33的表面11a正交之平面，切斷遮光構件33，使遮光構件33的剖面露出。其次，分別對遮光構件33中包含頂部15的部分、與包含邊緣前端部16的部分進行拍攝。此時，將包含頂部15的部分、與包含邊緣前端部16的部分以同一倍率拍攝。
接著，將形成頂部15的兩條直線設定在畫像上，測定藉由該兩條直線所形成之頂部15的角度。另一方面，將形成邊緣前端部16的兩條直線設定在畫像上，測定藉由該兩條直線所形成之邊緣前端部16的角度。
藉由頂部15的角度大於邊緣前端部16的角度，與頂部15的角度為邊緣前端部16的角度以下的情況相比，可提高頂部15的機械強度。據此，藉由治具挾持遮光構件33時，可提高遮光構件33的操縱性。
為了說明頂部15及邊緣前端部16的形狀所造成的光學影響，圖7係圖示了關於外周端面及內周端面假想地具有直線形狀的頂部以取代圓弧交叉的端面形狀、即利用蝕刻成形所產生的端面形狀之情況下的遮光構件的光學特性。此外，圖7中圖示了4種頂部、及4種邊緣前端部。各頂部的頂角θ係為30°、45°、60°、90°的任一者。
圖7左側係顯示具有4種頂角的頂部係分別上下地突出均等的角度之狀態。圖7右側係顯示具有4種頂角的頂部之每一者的一邊係突出成與遮光構件下方的主表面11b一致之狀態。此外，在頂角為90°的情況，形成頂部的兩邊沒有與下方的主表面11b一致。
在圖7左側，在頂角θ為90°的情況下，假定沿著頂部的斜面往左下45°入射之拍攝上不必要的有害光，係以雜訊光的形式到達遮光構件的下方。在頂角θ為30°、45°、60°的頂部，同樣地沿著頂部的斜面往左下45°入射之拍攝上不必要的有害光碰到各自的頂部斜面，朝上方被反射，可避免到達遮光構件的下方。
圖7右側中，假定沿著頂角θ為90°的頂部的斜面(相對於遮光構件的下方的主表面呈非直角地配置)往右下以不足90°入射之拍攝上不必要的有害光，係以雜訊光的形式到達遮光構件的下方之情況。在頂角θ為30°、45°、60°的頂部，同樣地沿著頂部的斜面往右下以不足90°入射之拍攝上不必要的有害光碰到各自的頂部而被反射。此外，在頂角θ為45°、60°的頂部中，碰到頂部的光係朝向比輔助線(點線)更下方，到達遮光構件的下方的雜訊光完全沒有被排除。
在圖4所示之透鏡單元的情況，在透鏡部20a、20b、22a、22b的有效區域外產生，且有可能入射至遮光構件的外周端面11c之有害光亦可忽視。對此，在形成於遮光構件的開口(光圈)內側產生，且有可能入射至透鏡部及影像感測器的有害光必須極力排除。因此，不僅是邊緣表面的黑化處理，關於決定開口(光圈)的邊緣形狀，被要求設為銳利的前端形狀(尖端)，其頂角較佳小於45°。
將由具有以上說明的剖面形狀、平面形狀的不鏽鋼製基材所構成的遮光構件利用蝕刻成形時，光學濃度(OD)雖然足夠，但是必須降低具有金屬光澤的部分所產生之雜訊光成分的反射，在遮光構件實施周知的黑化處理。以黑化處理而言，可例舉：使用含鎳的電場鍍敷液之電場鍍敷法、使用膦酸鹽作為還原劑之利用Ni‐P(鎳‐磷)鍍敷的無電場鍍敷法、藉由其等與氧化處理之氧化膜形成的併用、表面消光化、蛾眼構造的賦予等。黑化處理後的遮光構件較佳為具有以Macbeth濃度計為光學濃度2.0以上的濃度之遮光性能。
在遮光構件31、32、33的蝕刻成形時，如圖6所示，將依據作為成形對象的開口(光圈)尺寸各自相異的遮光構件31、32、33所成的阻劑圖案進行多片式排版(例示3列×2行)而形成在板狀不鏽鋼製基材11的主表面之後，以不會殘留保持各遮光構件31、32、33的橋接部(bridge)17之方式進行蝕刻，並切下成所期望的形狀。從蝕刻成形至黑化處理後，沿著同圖所示之點線的切割線裁切，藉此使各遮光構件31、32、33單片化。切割可為如切割刀般之機械式裁切的手段，也可為雷射切割。切割刀的裁切速度佳，但也是造成基材的變形等的原因。雷射切割雖可抑制基材的變形，但裁切速度比雷射切割差。
圖6中，DL1
、DL2
所例示的切割線，不僅是裁切不鏽鋼製基材11之處，因為通過沿著規定遮光構件31、32、33外形之輪帶狀空間部之處的比例也很多，所以施加在切割刀(刃)的負荷也變小，在單片化的作業上也具有優勢。若沿著DL1
的切割線裁切時，單片化的遮光構件係如圖3(a)所示成為沒有殘留橋接部17的環狀構成。另一方面，若沿著DL2
的切割線裁切時，如圖3(b)所示，遮光構件成為在外周部殘留有橋接部17之構成。由切割線所產生之遮光構件的外形，係可依據構成透鏡單元50時之鏡筒40的內壁形狀(引導溝的有無)等而適當地選擇。又，雷射切割(laser dicing)，在遮光構件的裁切中，於裁切橋接部或其周邊部位之類的微小區域上，不會產生變形，所以是有利的。再者，若是微小區域的裁切，與如切割刀所示般必然具有刀刃(blade)之類的大小的手段相較下，可進行精度佳的裁切。
如同圖的下層所示，可將表示各遮光構件31、32、33的規格之識別記號18等以蝕刻圖案的形式事先殘留在各遮光構件上。藉此，在單片化後的組裝(assembly)中，進行各遮光構件的辨識時不會誤認，可成為在正確的配置部位進行處理上之助力。搭載於智慧手機等行動終端之相機的透鏡單元中，被組裝複數片的遮光構件的開口(光圈)隨著接近影像感測器而變成大尺寸的情況，在要放大映照於影像感測器的圖像方面是較佳的，必須無誤且準確地識別配置部位不同的遮光構件。即便是同一遮光構件，也有在表背所形成的孔徑不同之情況，在表背的識別上也是有效的。
［第2實施形態］
參照圖8及圖9，說明遮光構件的第2實施形態。第2實施形態的遮光構件與第1實施形態的遮光構件相比，遮光構件的頂部及邊緣前端部之形狀是不同的。因此，以下，詳細說明此相異點，而省略除此之外的說明。
圖8係方便起見使環狀的遮光構件33中的內周與外周的端面11c、11d接近以適合比較各自的剖面形狀的方式來顯示之說明圖。此外，遮光構件33的內周係圖3所示之開口的外形線即邊緣前端部16相連接的點線。又，遮光構件33的外周係圖3所示之環的外形線即頂部15相連接的一點鏈線。
形成於遮光構件33的開口(光圈)，係決定構成透鏡單元之各透鏡的光圈，正因為會直接影響透鏡單元的光學特性及拍攝性能，其邊緣形狀被要求嚴格的設計。亦即，關於圖9右側所示之內周的端面11d中邊緣前端部16，在邊緣前端部16產生的反射光不會入射到透鏡單元內鄰接於正下方的透鏡，而且，被要求排除繞入邊緣前端部16的前端與透鏡之間的雜訊光所產生的影響。因此，要求於邊緣前端部16，在與正下方的透鏡鄰接的部位(下側的主表面側)作成銳利的前端形狀(尖端)。因此，遮光構件33的開口部只要設成外光入射之側的孔徑比其相反側的孔徑大即可。亦即，較佳為在遮光構件33的開口部中，在表面11a的孔徑比在背面11b的孔徑大。
相對地，圖8左側所示之端面(外周)11c的頂部15對透鏡單元的光學特性及拍攝性能產生的影響少。頂部15的剖面形狀，主要是從透鏡單元的組裝工序之操縱性觀點來設計。
圖4所示的透鏡單元50係藉由在透鏡座(鏡筒)40的內部，將遮光構件31、第1透鏡片20、遮光構件32、第2透鏡片22、遮光構件33、蓋玻璃板23依序投入並積層而形成。或者，透鏡單元50係藉由在依此順序積層一體化而成的構造體上蓋上鏡筒40的程序所形成。
操縱遮光構件31、32、33時，進行以冶具(例如，鑷子)挾持遮光構件的操作。令冶具接觸於相當於遮光構件的開口部(光圈)內壁之圖8所示的端面(內周)11d、及精細且銳利構造的邊緣前端部16，可能導致開口部及邊緣前端部16損傷，故必須避免。因此，遮光構件33中之冶具的接觸部必須是圖8所示的端面(外周)11c。
在將圓形的外周中的在直徑方向的端部的兩部位分別以頂部15接觸並挾持時，為了確保不會招致因利用冶具的挾持所致之變形及損傷的機械強度，頂部15的前端亦可不為極銳利的形狀，亦可為端面在圖示中接近90°之陡峭圓筒面(端面的錐形少)。即，包含頂部15的外周端面11c，在與遮光構件33的表面11a正交的剖面中，端面11c亦可具有直角三角形狀。惟，若頂部15在圖示中位於太下方時，則冶具的接觸部成為下方，在透鏡單元的組裝(assembly)工序中，變成會有挾持遮光構件的冶具與正下方的透鏡面接觸之風險。因此，頂部15較期望是位在與遮光構件的下側的主表面11b適當地分離的厚度處。亦即，背面11b與頂部15之間的距離L15，較佳為具有可藉由治具把持之程度的大小。
圖8所示的頂部15(外周側)向遮光構件的徑向外側突出之長度Lout，被要求是比邊緣前端部16(內周側)向開口部的中心側突出之長度Lin還短的構成。即便Lout是成為遮光構件的主表面中比起由端部(背面前端部)13b(下側)起算的長度還大之由表面前端部13a(上側)起算的長度，Lout仍宜比Lin還短。在Lout極短的剖面形狀中，可避免頂部15因與構成透鏡單元之鏡筒的內壁面接觸而損傷。
頂部15突出的長度Lout，在沿著與表面11a正交的平面之剖面中，是遮光構件33的表面11a與包含頂部15的端面11c相接的部分、和頂部15之間的距離，且是沿著遮光構件33的徑向之距離。邊緣前端部16突出的長度Lin，在沿著與表面11a正交的平面之剖面中，是開口部中之表面11a的開口和開口部中之背面11b的開口之間的距離，且是遮光構件33的徑向的距離。邊緣前端部16突出的長度Lin，在沿著與表面11a正交的平面之剖面中，是表面前端部14a和背面前端部14b之間的距離，且是遮光構件33的徑向的距離。
藉由頂部15突出的長度Lout
短於邊緣前端部16突出的長度Lin
，與頂部15突出的長度Lout
為邊緣前端部16突出的長度Lin
以上之情況相比，可抑制頂部15之機械強度的降低。據此，在藉由治具把持遮光構件33的情況下，可提高遮光構件33的操縱性。
在開口(光圈)的表背的孔徑、外周端面11c及內周端面11d所具有的頂部的形狀、其等的突出長度滿足以上說明的關係時，也可採用具有圖9所示之剖面形狀之遮光構件的設計變更例。亦即，邊緣前端部16也可以是以與頂部15相等或者為頂部15以上的方式，位於在從遮光構件的下側的主表面(背面)11b分離的厚度處。背面11b和邊緣前端部16之間的距離L16亦可與背面11b和頂部15之間的距離L15相等，亦可相異。
［變更例］
此外，上述的各實施形態係可以如下的方式變更來實施。
［外周端面］
・外周端面11c亦可在沿著與表面11a正交的平面之剖面中，具有朝向遮光構件33的徑向之外側突出的三角形狀。也就是說，在外周端面11c中，連接表面11a與頂部15的部分亦可具有直線狀，又，連接背面11b與頂部15的部分亦可具有直線狀。在此情況也是，藉由外周端面11c具有頂部15，可提高遮光構件33的操縱性。
［遮光構件］
・第1實施形態中之遮光構件33的構造係可與第2實施形態中之遮光構件33的構造組合來實施。亦即，遮光構件33亦可具有滿足上述之厚度tout
、tin
的關係與長度Lout
、Lin
的關係兩者。
11:不鏽鋼製基材
11a:主表面(表面)
11b:主表面(背面)
11c:端面(外周端面)
11d:端面(內周端面)
12a,12b:阻劑圖案
15:頂部
16:邊緣前端部
23:蓋玻璃板
40:透鏡座(鏡筒)
50:透鏡單元
20:第1透鏡片
20a,20b,22a,22b:透鏡部
22:第2透鏡片
31,32,33:遮光構件
100:相機模組
圖1(a)、(b)係顯示第1實施形態的遮光構件的一部分之放大剖面圖。
圖2係使圖1所示之遮光構件的內周與外周的端面接近而顯示之剖面圖。
圖3(a)、(b)係顯示圖1所示之遮光構件的構造之平面圖。
圖4係顯示具備遮光構件之相機模組的一例之構造之剖面圖。
圖5(a)～(e)係顯示蝕刻程序的一例之說明圖。
圖6係顯示在板狀不鏽鋼製基材的主表面，以多片式排版成形遮光構件的手法的一例之說明圖。
圖7係圖示關於依據設計變更之遮光構件的光學特性之概念圖。
圖8係使第2實施形態的遮光構件的內周和外周的端面接近而顯示之剖面圖。
圖9係第2實施形態的變更例中使遮光構件的內周和外周的端面接近而顯示之剖面圖。
11c:端面(外周端面)
11d:端面(內周端面)
11h:開口部
13a,14a:表面前端部
13b,14b:背面前端部
15:頂部
16:邊緣前端部
tout:頂部15的厚度
tin:邊緣前端部16的厚度
Claims (11)
- 一種遮光構件，係由環狀金屬製基材所形成的遮光構件，其具備：表面；背面，為前述表面的相反側；及外周端面，在前述遮光構件的外周緣中，將前述表面與前述背面繫接；在沿著與前述表面正交的平面之剖面中，前述外周端面具有朝向前述遮光構件的徑向之外側之在前述外周端面中最突出的頂部，具備在前述金屬製基材的厚度方向上貫通前述金屬製基材之開口部，在景深為0.4μm的拍攝條件中，在對焦於前述頂部的狀態下沿著前述遮光構件的前述徑向拍攝前述遮光構件時，對焦於前述遮光構件中包含前述頂部之第1厚度的部分，在前述拍攝條件中，在對焦於前述開口部的邊緣前端部的狀態下沿著前述遮光構件的前述徑向拍攝前述遮光構件時，對焦於前述遮光構件中包含前述邊緣前端部之第2厚度的部分，前述第1厚度比前述第2厚度還厚。
- 如請求項1之遮光構件，其中前述頂部的位置係在前述金屬製基材的前述厚度方向上自前述厚度方向的中央部偏離。
- 如請求項1之遮光構件，其中在前述遮光構件，外光係朝前述表面入射，前述開口部係由內周端面所圍繞， 前述內周端面係具有在前述表面的孔徑比在前述背面的孔徑大之錐狀。
- 如請求項3之遮光構件，其中前述頂部係在前述金屬製基材的前述厚度方向上位在靠前述背面處。
- 如請求項1之遮光構件，其中前述頂部向前述遮光構件的徑向外側突出的長度係比前述邊緣前端部向前述開口部的中心側突出的長度還短。
- 如請求項1之遮光構件，其中形成前述金屬製基材的材料係選自由鋁、鐵、銅、鉻、鎳、鈷、及其等的合金所構成的群組之任一者。
- 如請求項6之遮光構件，其中形成前述金屬製基材的材料係鐵-鎳系合金、或鐵-鎳-鈷系合金。
- 如請求項7之遮光構件，其中形成前述金屬製基材的材料為恆範鋼或超恆範鋼。
- 一種透鏡單元，其具備：如請求項1至8中任一項之遮光構件；複數個透鏡；和透鏡座，供前述遮光構件及前述透鏡被組入。
- 一種相機模組，其具備：如請求項9之透鏡單元；和拍攝元件，前述透鏡單元與前述拍攝元件被組合。
- 一種電子機器，其具備如請求項10之相機模組。
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