WO2014157003A1 - 光学レンズ、レンズユニット、撮像モジュール、電子機器、及び光学レンズの製造方法、レンズ成形型、レンズ成形型の形状補正方法 - Google Patents

光学レンズ、レンズユニット、撮像モジュール、電子機器、及び光学レンズの製造方法、レンズ成形型、レンズ成形型の形状補正方法 Download PDF

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    • B29K2995/0026—Transparent

Definitions

  • the present invention relates to an optical lens, a lens unit, an imaging module, an electronic device, an optical lens manufacturing method, a lens mold, and a lens mold shape correction method.
  • the shape of the molded optical lens is not necessarily the same as the lens design value. This is because the material itself is affected by the shrinkage of the material itself during the cooling process of the molded product and the stress generated due to the molded shape. Therefore, in order to mold an optical lens according to the lens design value, after molding the optical lens using a lens mold, the shape of the molded optical lens is measured, and an appropriate lens mold is selected according to the measurement result. Perform correction processing to shape.
  • marking is provided outside the lens effective portion of the lens mold, and the surface shape of the lens molded product to which the marking is transferred is measured, and the measurement value and design of the surface shape are measured. It is described that a shape error, which is a deviation from the value, is calculated, and the shape of the lens mold is corrected according to information on the shape error.
  • Patent Document 3 a test lens molding die having concave markings is used to test-mold a lens molded product with a transfer mark onto which the marking has been transferred, and a lens curved surface using the transfer mark of the lens molded product. It is described that the shape is measured, and correction information is calculated from the measured lens curved surface shape, and a lens mold for this use is produced again.
  • JP-A-8-216272 Japanese Patent No. 397430 International Publication No. 2005/115712
  • aspherical lenses have been frequently used as optical lenses.
  • the lens surface of the lens molded product is an aspherical shape
  • the aspherical surface portion is uneven or curved, so that the lens molded product shrinks unevenly during the cooling stage of the molding process. Therefore, in order to transfer the aspheric shape of the lens mold to the molded product with high accuracy, the difference between the aspheric shape of the lens mold and the aspheric shape of the molded product is accurately grasped, and there is a difference between the two. In some cases, it is necessary to correct the lens mold.
  • the lens molded product molded by this lens mold may not have a surface shape as designed.
  • the mold is different from the mold used for the test, unlike when the mold is chucked on the same mold machine as when the test lens mold was fabricated. The mold will be newly chucked.
  • the tool may be processed with a tool different from the tool that processed the test mold. For this reason, the shape reproducibility of the mold does not always obtain the surface accuracy as expected because various machining conditions such as the chucking accuracy of the mold machine, the type of tool, and the wear state change.
  • it is necessary to produce a plurality of molds and there is a disadvantage that the molding process becomes complicated.
  • the present invention has been made on the basis of such a background. Even when high processing accuracy such as an aspherical lens is required, the lens performance is reliably and accurately designed without sacrificing lens performance.
  • Optical lens, lens unit, imaging module, electronic device, optical lens manufacturing method, lens molding die, and lens molding die shape correction capable of simplifying the molding process using the lens molding die It aims to provide a method.
  • the present invention has the following configuration.
  • An optical lens having a lens portion having refractive power In the lens effective optical surface that contributes to the image formation of the lens part, having a concave mark formed to be recessed from the surface of the lens part,
  • the concave lens is an optical lens having a width of 0.05 ⁇ m or more and 14 ⁇ m or less, and a depth of the depression of 0.05 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • An imaging module comprising: (4) An electronic device on which the imaging module is mounted.
  • a method for manufacturing an optical lens wherein an optical lens is molded using a lens molding die having a lens-shaped transfer surface, The lens mold has a convex transfer portion formed to protrude outward from the lens-shaped transfer surface, and the convex transfer portion has a lens effective optical surface that contributes to image formation of the lens portion. Molding an optical lens having a concave mark recessed from the surface of the lens part, A method for manufacturing an optical lens, wherein the concave mark is formed with a width of 0.05 ⁇ m or more and 14 ⁇ m or less and a depth of the depression of 0.05 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less. (6) The said lens shaping
  • a method for correcting the shape of the lens mold Using the lens mold produced based on the lens shape design data representing the specified lens surface shape, the optical lens having the concave mark is molded, Detecting the position of the concave mark of the molded optical lens to obtain surface shape measurement data representing the lens surface shape of the optical lens, Comparing the surface shape actual measurement data and the lens shape design data, obtaining difference data for matching the surface shape of the optical lens with the surface shape based on the lens shape design data, A shape correction method for a lens mold that re-creates the lens mold based on lens shape correction data obtained by correcting the lens shape design data with the difference data.
  • the lens surface shape as designed can be obtained reliably and with high accuracy without sacrificing the lens performance.
  • the molding process using the lens mold can be simplified.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a lens mold and an optical lens for explaining an embodiment of the present invention
  • FIG. 1A is an explanatory view showing a state in which the optical lens is taken out in a closed state
  • FIG. is there.
  • It is sectional drawing of an optical lens.
  • It is a top view of the optical lens which shows the arrangement pattern of a concave mark.
  • It is sectional drawing which shows the cross-sectional shape of a concave mark.
  • FIG. 7B are process explanatory views showing how the workpiece is processed. It is explanatory drawing which shows typically the mode of the shape measurement of the lens part by a shape measuring apparatus. It is explanatory drawing which shows typically the scanning system with respect to the optical lens of a stylus spin. 10A to 10C are cross-sectional views of various concave marks. It is a top view of the optical lens which shows the other arrangement pattern of a concave mark. It is explanatory drawing which shows typically the other scanning system with respect to the optical lens of a stylus spin. It is a top view which shows the concave mark extended radially. It is a perspective view which shows the cylindrical lens as an optical lens. It is a block diagram which shows an imaging module. It is a graph which shows the relationship between the ratio which the groove area of the concave mark occupies with respect to the area of a lens effective optical surface, and MTF reduction
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a lens mold and an optical lens for explaining an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A shows a state in which the lens mold is closed, and FIG. It is explanatory drawing which shows.
  • the lens mold 100 includes an upper mold 13 and a lower mold 15 for molding a disk-shaped optical lens 11.
  • the optical lens 11 is a meniscus lens made of transparent resin in which one lens surface 17 on the upper side in the drawing and the other lens surface 19 on the lower side have different shapes.
  • the upper mold 13 and the lower mold 15 shown in FIG. 1B each have a lens transfer portion 21 that transfers one lens surface 17 of the optical lens 11 and a lens transfer portion 23 that transfers the other lens surface 19.
  • the lens transfer portion 21 of the upper mold 13 is formed with a plurality of convex transfer portions 25 and 27, the details of which will be described later, protruding outward from the transfer surface, and the lens transfer portion 23 of the lower mold 15 will be described in detail later.
  • a plurality of convex transfer portions 29 and 31 are formed to protrude outward from the transfer surface.
  • the plurality of convex transfer portions 25, 27, 29, 31 transfer and form concave marks 33, 35, 37, 39, which will be described in detail later, on the lens surfaces 17, 19 of the optical lens 11.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the optical lens 11.
  • Each lens surface 17 and 19 of the optical lens 11 has a lens part A1 having refractive power and a lens peripheral part A2 extending on the outer periphery of the lens part A1.
  • the lens portion A1 is an aspheric lens, and the lens peripheral portion A2 is formed with flat portions 41, 43 and the like for joining the optical lens 11 to the lens holder and the lenses.
  • FIG. 3 shows a plan view of the optical lens showing the arrangement pattern of the concave marks 33 and 35.
  • a dot-like concave mark 33 formed at the position of the lens optical axis Ax, and a concave mark serving as a plurality of continuous grooves formed concentrically around the concave mark 33.
  • 35 35A, 35B, 35C, 35D).
  • the lens surface 19 of the optical lens 11 has a concave mark 37 formed at the position of the lens optical axis Ax, and a concave mark 39 (a plurality of continuous grooves formed concentrically around the concave mark 37). 39A, 39B, 39C).
  • These concave marks 33, 35, 37, 39 are recessed from the lens surfaces 17, 19 and are formed in the lens effective optical surface of the lens portion A 1 of the optical lens 11.
  • the concave marks 33, 35, 37, 39 coincide with the lens transfer portions 21, 23 of the lens mold 100, in which the lens shape in the lens portion A 1 of the optical lens 11 is produced based on the prescribed lens shape design data. It is a mark to measure whether or not.
  • the shape of the lens transfer portions 21 and 23 of the lens mold 100 is corrected according to the measurement result obtained by measuring the positions of the concave marks 33, 35, 37 and 39.
  • Fig. 4 shows the cross-sectional shape of the concave mark.
  • the cross-sectional shape of each concave mark 33, 35, 37, 39 is the width W of the radial groove from the lens optical axis toward the lens outer periphery when the diameter D of the lens portion A1 of the optical lens 11 is 1.5 mm to 4 mm. Is 0.05 ⁇ m or more and 14 ⁇ m or less.
  • the depth d of the groove is 0.05 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the total area of the concave marks in the lens effective optical surface of the lens portion A1 is set to 1.2% or less of the area of the lens effective optical surface.
  • the lens effective optical surface here means a lens range that transmits a light beam that contributes to generation of a captured image by an image sensor (see FIG. 15) described later.
  • the width W and the depth d of the groove are less than 0.05 ⁇ m, the accuracy of detecting the groove by the shape measuring device described later is lowered.
  • the depth d of the groove exceeds 5 ⁇ m, the amount of light directed to the image sensor decreases due to an increase in diffraction intensity of incident light, local refraction caused by the groove, or the like. As a result, the image quality is deteriorated in the captured image. Therefore, the groove depth d is preferably 5 ⁇ m or less.
  • the value of the modulation transfer function (MTF) representing the lens resolution of the lens portion A1 is not greatly reduced under the conditions of the dimension range of the concave mark and the total arrangement area. Specifically, by setting the groove width W and depth d in the above ranges, the concave mark is compared with the MTF value for the lens part having the same configuration except that the concave mark is not formed with the lens part. The rate of decrease from the MTF value when no film is formed is within 5%. If the reduction rate of MTF is within 5%, even if the concave mark is arranged in the lens effective optical surface that contributes to the image formation of the lens portion A1, the resolution of the actual lens is hardly affected.
  • MTF modulation transfer function
  • the concave marks 33 and 37 are preferably provided on the lens optical axis Ax because it is easy to grasp the rotationally symmetrical lens shape change, but the concave marks 33 and 37 may not be provided on the lens optical axis Ax. Even in this case, the position of the lens optical axis Ax can be obtained from the other concave marks 35 and 39.
  • the concave marks 35 and 39 are formed concentrically, so that each concave mark is arranged on a line that is equidistant from the lens optical axis Ax with the lens optical axis Ax as the center. Therefore, it becomes easy to calculate the amount of contraction of the lens, and it becomes easy to correct the shape of the molding die described later.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a procedure from the production of the lens mold to the molding of the optical lens.
  • a lens design for obtaining desired optical performance is performed, and the lens shape is determined (S1).
  • each shape of the lens mold that molds the determined lens shape is determined (S2).
  • the die processing apparatus 51 mainly fixes a spindle head 57 that rotates in the R direction and a tool 59 while a material that is a prototype of the upper mold 13 or the lower mold 15 that is the workpiece 53 is fixed by the chuck 55. And a carriage 61 that can move in the direction of the radius of rotation of the workpiece 53 (x direction).
  • the headstock 57 is movable in the advancing / retreating direction (z direction) with respect to the tool 59, and the headstock 57 and the carriage 61 are installed on a common base 63.
  • the workpiece 53 is fixed to the chuck 55 of the mold processing apparatus 51, and the workpiece 53 is driven to rotate. Then, the headstock 57 is moved in the z direction to cut the work 53 at the tip of the tool 59, and the carriage 61 is moved in the x direction to feed the tool 59.
  • FIGS. 7 (A) and 7 (B) The state of machining the workpiece 53 at this time is schematically shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B).
  • the tool 59 When cutting the workpiece 53 with the tool 59, as shown in FIG. 7A, while feeding the tool 59 along the end surface 67 of the workpiece 53, the tool 59 is cut in the cutting direction along the desired lens shape. Advance and retreat. Then, at the positions of the convex transfer portions 25, 27, 29, and 31 protruding from the end surface 67 in the lens shape, the tool 59 is advanced and retracted in the cutting direction along the shape of the convex transfer portions 25, 27, 29, and 31.
  • the convex shape of the convex transfer portions 25, 27, 29, 31 can be easily processed at the tip of the tool 59, but conversely, it is a concave shape. In some cases, problems arise.
  • Fig. 7 (B) shows a case where a concave shape is cut with a tool as a reference. If the tip edge of the tool 59 for cutting the workpiece 53 is too thick with respect to the concave shape to be formed, it cannot be processed into an accurate concave shape. That is, in order to form a desired concave shape on the surface of the workpiece 53, if the tip of the tool 59 is too thick with respect to the concave shape, the tip edge of the tool 59 cannot be applied to the cutting point. As a result, even if the tool 59 is moved along the desired concave shape and cut, the formed concave shape does not match the desired shape. In general, the blade width at the tip of the tool 59 is about 1 ⁇ m even if it is an extremely small type, and a groove narrower than this blade width cannot be machined.
  • the convex transfer portions 25, 27, 29, and 31 are formed on the lens transfer portions 21 and 23 of the upper die 13 and the lower die 15, so that the transfer portions with extremely narrow protrusion widths are formed. Can be easily formed.
  • the optical lens is test-molded using the upper mold 13 and the lower mold 15 produced by forming the desired lens shape and the convex convex transfer portion on the work 53 as described above (S4). ).
  • a translucent resin is supplied into the cavity between the upper mold 13 and the lower mold 15 thus manufactured, and the lens of the upper mold 13 is used.
  • the lens shape and convex transfer portions 25, 27, 29, and 31 are transferred to the translucent resin by the transfer portion 21 and the lens transfer portion 23 of the lower mold 15.
  • the optical lens 11 in which the lens portion having a desired shape and the concave marks 33, 35, 37, and 39 are formed on the lens effective optical surface that contributes to the image formation of the lens portion is obtained.
  • the optical lens 11 obtained by the test molding is attached to a shape measuring instrument for measuring the lens shape, and the three-dimensional shape of the lens portion is measured (S5).
  • a shape measuring instrument for measuring the lens shape
  • the shape measuring device for example, UA3P manufactured by Panasonic Corporation can be used, but the shape measuring device is not particularly limited.
  • FIG. 8 schematically shows how the shape of the lens portion is measured by the shape measuring device.
  • the shape measuring device scans the surface of the optical lens 11 with the tip of the stylus spin 69 in contact with it, and amplifies the displacement information obtained from the stylus spin 69 to detect the curved surface shape.
  • FIG. 9 schematically shows a scanning method for the styluspin optical lens.
  • the relative scanning of the optical lens 11 and the stylus spin 69 can be a scanning method in which scanning along a radial direction passing through the lens center O is repeated for a plurality of rotation angles ⁇ . That is, after scanning in the P1 direction along the radial direction, scanning in the P2 direction rotated by the rotation angle ⁇ from the P1 direction, and further scanning in the P3 direction rotated by the rotation angle ⁇ from the P2 direction are repeated.
  • the rotation angle ⁇ is made finer, the number of points intersecting the concave mark increases, and the lens shape measurement accuracy can be improved.
  • the relative movement between the stylus spin and the optical lens 11 only needs to move either one relative to the other. For example, the optical lens 11 moves in the horizontal plane, and the stylus spin is fixed with respect to the horizontal plane. Thus, it may be configured to be movable in the vertical direction according to the lens shape.
  • the shape of the lens portion of the optical lens 11 is measured, and the position data (rotation angle ⁇ , radius distance r) and height data (detected from the concave marks 33, 35, 37, 39 of the optical lens 11) and height data ( The surface shape measurement data including the height h) at the rotation angle ⁇ radius distance r is obtained.
  • the height h at the detection position ⁇ , r of the concave mark is known, and the positions other than the placement point of the concave mark are interpolated from the measurement data of the surrounding concave marks. The height can be determined. Therefore, the three-dimensional shape of the entire lens portion of the optical lens 11 can be grasped from the surface shape actual measurement data.
  • the obtained surface shape measurement data is compared with the lens shape design data used as a production standard for the lens mold.
  • the test-molded optical lens 11 does not match the shape of the prescribed lens shape design data due to the influence of shrinkage of the material itself in the cooling process, generation of stress, etc. due to the molded shape. Therefore, difference data for determining the surface shape of the test-molded optical lens 11 to match the surface shape based on the lens shape design data is obtained.
  • the optical lens 11 has a rotationally symmetric shape with respect to the lens optical axis Ax.
  • the optical lens 11 and the lens mold are formed with reference to a gate mark remaining on the surface of the optical lens at the gate connection position at the time of lens molding. A corresponding position around the lens optical axis Ax is obtained. Thereby, the corresponding position between the optical lens 11 and the lens mold can be uniquely determined.
  • the lens mold is processed again until it becomes smaller than that value (repeats S3 to S5). In that case, a lens mold is produced again based on the lens shape correction data obtained by correcting the prescribed lens shape design data with the difference data.
  • the optical lens 11 is molded using the lens mold used for the test molding as it is (S7).
  • the shape correction method of the lens mold and the method of molding the optical lens after correcting the shape of the lens mold, the lens shape of the optical lens formed by the test molding using the lens mold is measured, and the lens shape After confirming that the difference from the design data is less than a predetermined value, the optical lens 11 is molded using the lens mold for which the shape correction / difference has been confirmed. For this reason, the lens shape of the optical lens 11 finally obtained has been confirmed by test molding, and the same lens shape as the shape of the lens shape design data can be reliably obtained.
  • the shape of the lens portion is an aspherical shape
  • there is no reference for the aspherical portion so it is not possible to know which part is contracted in which direction and how much. For this reason, it is difficult to associate which part of the lens mold corresponds to which part of the optical lens.
  • the concave mark transferred by the convex transfer part of the lens mold is formed in the effective optical surface of the optical lens, so the corresponding position between the lens mold and the optical lens is accurately grasped. it can. Therefore, when measuring the aspherical shape of the optical lens after molding and feeding back the shape of the lens mold, it is possible to accurately determine what amount should be corrected at which position of the lens mold.
  • the lens mold can be corrected with high accuracy. Therefore, the shape of the optical lens can be molded with high accuracy according to the shape of the lens shape design data.
  • an aspherical lens requiring high resolution needs to achieve a strict target shape accuracy such as a shape error of 0.1 ⁇ m or less when the lens diameter is about 1 mm, for example. Even when such highly accurate molding is required, according to the present method, an optical lens having a target shape accuracy can be stably molded at a low cost while maintaining a high resolution.
  • the optical lens 11 finally obtained is a lens mold that has been confirmed that the shape of the test molded optical lens coincides with the lens shape design data at a satisfactory level after the correction of the lens mold described above. It is molded. Therefore, the reliability of the lens shape is high compared with the case where the final correction data is obtained and the lens mold is produced again.
  • the concave marks 33, 35, 37 and 39 transferred to the test molded optical lens remain as they are.
  • the size of these concave marks 33, 35, 37, and 39 is very small, and even if they remain in the effective optical range of the optical lens 11, they hardly affect the optical performance of the lens.
  • the concave mark remaining in the optical lens 11 can be used to serve as product quality traceability. For example, when continuously forming an optical lens with a lens transfer mold after correcting the shape, if a problem occurs in the lens properties, etc., the lens shape of each molded optical lens is measured using a concave mark. Thus, it is possible to confirm the occurrence of problems over time.
  • the concave marks 33, 35, 37, and 39 can change the shape of the concave surface to various shapes.
  • 10A to 10C are cross-sectional views of various concave marks.
  • the concave mark 71 shown in FIG. 10A has an aspheric concave surface, and the inclination angle ⁇ on the lens inner side with respect to the lens surface normal L at the boundary with the lens surface 73 is 40 ° or more and 80 ° or less. . Since the concave surface is aspherical, the width of the concave mark can be defined wider than when the concave surface is formed as a spherical surface. Therefore, when the stylus spin 69 of the shape measuring apparatus shown in FIG. 8 is brought into contact with the concave surface and scanned, the measurement distance can be made longer than that of the spherical surface, and the center position of the concave mark 71 can be easily obtained.
  • the concave mark 77 shown in FIG. 10B has a spherical concave surface, and an inclination angle ⁇ with respect to the lens surface normal L is 40 ° or more and 80 ° or less.
  • the concave mark 79 shown in FIG. 10C has a concave surface with a mountain-shaped cross section, and the inclination angle ⁇ with respect to the lens surface normal L is not less than 40 ° and not more than 80 °.
  • the opening angle ⁇ of the bottom portion 81 is an obtuse angle so that the stylus spin 69 can be scanned smoothly. Since the concave surface has a mountain-shaped cross section, the center position of the concave mark 79 can be easily detected as the bottom portion 81.
  • FIG. 11 is a plan view of an optical lens showing another arrangement pattern of concave marks.
  • the concave marks may be discontinuous concave marks 45 arranged in a distributed manner other than the continuous marks centered on the lens optical axis Ax.
  • the concave mark 45 in this case is formed along the circumference of a plurality of concentric circles centering on the lens optical axis Ax, and the concave mark is divided by providing a blank area for each specified center angle.
  • the dividing pattern is preferably the same in each concentric circle, in which case all the stylus spins of the shape measuring device are scanned along the radial direction where the concave mark 45 exists through the lens optical axis Ax.
  • the concave mark 45 on the concentric circle can be detected.
  • the concave mark 45 By dividing the concave mark 45, the total arrangement area of the concave mark 45 can be reduced. Therefore, when the concave mark 45 has the same total arrangement area, the concave mark can be formed into a high-density arrangement pattern in which the interval C between the concave mark groups at the same radial distance from the lens center is narrowed, and the measurement accuracy of the lens shape Can be improved.
  • the concave mark only needs to be formed along a simple closed curve that includes the lens optical axis Ax of the lens portion.
  • it may be an annular mark such as a polygonal shape or an elliptical shape in a plan view from the lens optical axis Ax direction. Since the concave mark is a simple closed curve, when the stylus spin of the shape measuring apparatus is scanned along an arbitrary radial direction passing through the lens optical axis Ax, the stylus spin always strikes any part of the concave mark. Therefore, the shape of the lens portion around the lens optical axis Ax can be reliably obtained.
  • the concave marks are arranged concentrically on the optical lens.
  • the following concave mark arrangement pattern can be obtained by changing the stylus spin scanning method. You can also.
  • FIGS. 12A and 12B schematically show other scanning methods for the styluspin optical lens.
  • the scanning method shown in FIG. 12A scans P1 to P5 along the circumference of a plurality of concentric circles centering on the lens center O.
  • this scanning method as shown in FIG. 13, it can be a concave mark 47 extending radially from the center of the optical lens 11.
  • the shape measuring device (FIG. 8) defines the center of the lens that is the intersection of the concave marks 47, and forms the radial distances r1, r2,... (FIG. 12A) for scanning the stylus spin 69. If managed accurately on the measuring device side, the lens shape can be measured in the same manner as the concave mark shown in FIG. As the rotation angle ⁇ is made finer, the number of points intersecting the concave mark increases, and the lens shape measurement accuracy can be improved.
  • the disk-shaped aspheric meniscus lens is used as the optical lens, but the present invention is not limited to this.
  • the lens may be a convex lens or a concave lens that is not a meniscus lens, or a spherical lens.
  • the cylindrical lens 83 shown in FIG. 14 may be used.
  • the line segment M1 that is the lens optical axis position of the lens portion A1 of the cylindrical lens 83, the line segments M2 and M2 that are parallel to the line segment M1 and are equidistant from the line segment M, and the line Concave marks are respectively formed on the minutes M3 and M3.
  • the concave marks are also arranged symmetrically along a line that is equidistant from the lens optical axis with the lens optical axis as the center. Then, the lens shape of the cylindrical lens 83 is measured by scanning the stylus spin 69 of the shape measuring device along the P direction perpendicular to each concave mark on each concave mark at the position of each line segment M1, M2, M3. it can.
  • the arrangement direction of the concave mark and the scanning direction of the stylus spin 69 may be reversed.
  • the above-described optical lens 11 can be used, for example, in the imaging module shown in FIG.
  • the imaging module 200 includes a lens unit 210 and an imaging unit 230 including an imaging element 220 that images a subject through the lens unit 210.
  • the lens unit 210 includes a lens holder 211 and at least one optical lens 11 held by the lens holder 211.
  • the optical lens 11 held by the lens holder 211 collects light from the lower subject side in the figure to the upper imaging unit 230 in the figure, and the imaging unit 230 captures an optical image of the subject and outputs a captured image signal. To do.
  • the imaging module 200 is supported by a support member such as a substrate (not shown), and is disposed in a housing of an electronic device such as a digital camera or a vehicle-mounted camera, and serves as an imaging device.
  • the imaging module 200 can be incorporated, for example, a PC (Personal Computer)
  • An electronic device such as a built-in or external PC camera, an interphone with a camera, or a portable terminal device having a photographing function can be given.
  • the portable terminal device include a mobile phone, a smartphone, a PDA (Personal Digital Assistants), a portable game machine, and the like.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can make changes and applications based on combinations of the configurations of the embodiments, descriptions in the specification, and well-known techniques. This is also the scope of the present invention, and is included in the scope for which protection is sought.
  • a concave mark As a concave mark, a first groove formed at the lens optical axis position and a second radius having a radius from the lens optical axis to the inside of the groove is 0.25 mm. A groove, a third groove of 0.50 mm, a fourth groove of 0.72 mm, a fifth groove of 1.00 mm, and a sixth groove of 1.25 mm.
  • the MTF measurement is performed in the form of an imaging module in which five optical lenses are housed, as in the imaging module shown in FIG. 15, and the concave mark is formed only on the optical lens closest to the subject. Measurement was made for each case where no mark was formed.
  • the MTF decrease rate is a value indicating how much the MTF value measured with the concave mark is lower than the MTF value measured without the concave mark.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the ratio of the groove area of the concave mark to the area of the lens effective optical surface and the MTF reduction rate.
  • a measuring instrument manufactured by Trioptics was used for measurement of MTF.
  • the groove width is in the range of 5 to 14 ⁇ m
  • the groove depth d is 5 ⁇ m
  • the concave mark in the lens effective optical surface is the total area of the lens effective optical surface.
  • An optical lens having a lens portion having refractive power In the lens effective optical surface that contributes to the image formation of the lens part, having a concave mark formed to be recessed from the surface of the lens part,
  • the concave lens is an optical lens having a width of 0.05 ⁇ m or more and 14 ⁇ m or less, and a depth of the depression of 0.05 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the total area of the concave mark in the lens effective optical surface of the lens unit is an optical lens in which a ratio of the area of the lens effective optical surface to the lens effective optical surface is 1.2% or less.
  • the optical lens according to (1) or (2), A plurality of the concave marks are formed along a line that is equidistant from the optical axis with the optical axis of the lens portion as a center.
  • the concave mark is an optical lens formed along a simple closed curve including the optical axis of the lens unit.
  • the optical lens according to (4), The concave mark is an optical lens formed along a circumference of a circle centered on the optical axis.
  • the optical lens according to (6), The concave lens is an optical lens formed at equal intervals along the circumference of a circle centered on the optical axis.
  • the optical lens according to any one of (1) to (7), The concave mark is an optical lens formed along a plurality of concentric circles centered on the optical axis.
  • the optical lens according to any one of (1) to (8), The concave lens is an optical lens having a width of 0.05 ⁇ m or more and 14 ⁇ m or less, and a depth of the depression of 0.05 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the lens unit is an optical lens that is an aspheric lens.
  • An electronic device in which the electronic device according to (14) is an in-vehicle camera.
  • An electronic device in which the electronic device according to (14) is a digital camera.
  • An optical lens manufacturing method for forming an optical lens using a lens mold having a lens-shaped transfer surface The lens mold has a convex transfer portion formed to protrude outward from the lens-shaped transfer surface, and the convex transfer portion has a lens effective optical surface that contributes to image formation of the lens portion. Molding an optical lens having a concave mark recessed from the surface of the lens part, A method for manufacturing an optical lens, wherein the concave mark is formed with a width of 0.05 ⁇ m or more and 14 ⁇ m or less and a depth of the depression of 0.05 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less. (18) The lens molding die used in the method for producing an optical lens according to (17).

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Abstract

光学レンズ、レンズユニット、撮像モジュール、電子機器、レンズ成形型、レンズ成形型の形状補正方法、及び非球面レンズ等の高精度な加工精度が必要となる場合でも、レンズ性能を犠牲にすることなく、確実かつ高精度に設計通りのレンズ表面形状を簡単に得る光学レンズの製造方法を提供する。屈折力を有するレンズ部を有する光学レンズ１１は、レンズ部の結像に寄与するレンズ有効光学面内に、レンズ部の表面から窪んで形成された凹状マーク３３，３５，３７，３９を有する。これら凹状マーク３３，３５，３７，３９を、幅が０．０５μｍ以上、１４μｍ以下、窪みの深さが０．０５μｍ以上、５μｍ以下とした。

Description

光学レンズ、レンズユニット、撮像モジュール、電子機器、及び光学レンズの製造方法、レンズ成形型、レンズ成形型の形状補正方法
　本発明は、光学レンズ、レンズユニット、撮像モジュール、電子機器、及び光学レンズの製造方法、レンズ成形型、レンズ成形型の形状補正方法に関する。
　一般に、規定のレンズ設計値に基づいて作製されたレンズ成形型を用いて、光学レンズの成形品を製造する場合、成形された光学レンズの形状は必ずしもレンズ設計値と同一にならない。これは、成形品の冷却過程における素材自体の収縮や、成形形状に起因して発生する応力等の影響を受けるためである。
　そこで、レンズ設計値通りの光学レンズを成形するには、レンズ成形型を用いて光学レンズを成形した後、この成形した光学レンズの形状を測定し、測定結果に応じてレンズ成形型に適切な形状にする補正加工を行なう。例えば、特許文献１、２には、レンズ成形型のレンズ有効部の外側にマーキングを設け、このマーキングが転写されたレンズ成形品の表面形状を測定すること、及び、表面形状の測定値と設計値とのずれである形状誤差を算出し、この形状誤差の情報に応じてレンズ成形型の形状を補正することが記載されている。
　特許文献３には、凹部形状のマーキングを有するテスト用のレンズ成形型を用い、マーキングが転写された転写マーク付のレンズ成形品をテスト成形し、このレンズ成形品の転写マークを用いてレンズ曲面形状を測定すること、及び、測定したレンズ曲面形状から補正情報を算出し、本使用のためのレンズ成形型を再度作製することが記載されている。
特開平８－２１６２７２号公報 特許第３９７３４３０号公報 国際公開第２００５／１１５７１２号
　近年になり、光学レンズには非球面のレンズが多用されるようになった。レンズ成形品のレンズ面が非球面形状である場合、その非球面部分は偏肉であったり湾曲した形状であったりするため、成形加工の冷却段階でレンズ成形品は不均一な収縮をする。そのため、レンズ成形型の非球面形状を高精度に成形品に転写するためには、レンズ成形型の非球面形状と成形品の非球面形状との差を正確に把握し、双方に差がある場合にレンズ成形型の補正加工を行なう必要がある。しかし、特許文献１、２による方法では、レンズの非有効光学面にマーキングを設けているため、レンズの光学有効面内における変位量を直接求めることができない。そのため、レンズの正確な収縮状態が分からず、成形型の補正加工が困難となる。
　また、特許文献３による方法では、補正情報に基づき本使用のためのレンズ成形型を作製しても、このレンズ成形型により成形されたレンズ成形品は、設計通りの表面形状にならない場合がある。本使用のためのレンズ成形型を作製する場合、成形型をテスト用のレンズ成形型を作製したときと同じ型加工機にチャッキングする場合と異なり、テスト用の成形型とは異なる他の成形型を新たにチャッキングすることになる。しかも、テスト用の成形型を加工した工具とは異なる工具で加工することもあり得る。そのため、成形型の形状再現性は、型加工機のチャッキング精度や工具の種類や摩耗状態等、種々の加工条件が変化して、必ずしも予期した通りの面精度が得られるとは限らない。また、複数の成形型を作製する必要があり、成形工程が煩雑となる不利がある。
　本発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、非球面レンズ等の高精度な加工精度が必要となる場合でも、レンズ性能を犠牲にすることなく、確実かつ高精度に設計通りのレンズ表面形状が得られ、しかも、レンズ成形型を用いる成形工程を簡単化できる光学レンズ、レンズユニット、撮像モジュール、電子機器、及び光学レンズの製造方法、レンズ成形型、レンズ成形型の形状補正方法を提供することを目的とする。
　本発明は下記構成からなる。
（１）　屈折力を有するレンズ部を有する光学レンズであって、
　上記レンズ部の結像に寄与するレンズ有効光学面内に、上記レンズ部の表面から窪んで形成された凹状マークを有し、
　上記凹状マークは、幅が０．０５μｍ以上、１４μｍ以下であり、窪みの深さが０．０５μｍ以上、５μｍ以下である光学レンズ。
（２）　上記光学レンズが少なくとも１枚、レンズホルダに保持されたレンズユニット。（３）　上記レンズユニットと、
　上記レンズユニットを通して被写体を撮像する撮像部と、
を備える撮像モジュール。
（４）　上記撮像モジュールが搭載された電子機器。
（５）　レンズ形状の転写面を有するレンズ成形型を用いて光学レンズを成形する光学レンズの製造方法であって、
　上記レンズ成形型は、上記レンズ形状の転写面から外側に突出して形成される凸状転写部を有し、その凸状転写部によって、レンズ部の結像に寄与するレンズ有効光学面内に、上記レンズ部の表面から窪んだ凹状マークを有する光学レンズを成形し、
　上記凹状マークを、幅が０．０５μｍ以上、１４μｍ以下であり、窪みの深さが０．０５μｍ以上、５μｍ以下で形成する光学レンズの製造方法。
（６）　上記光学レンズの製造方法に用いる上記レンズ成形型。
（７）　上記レンズ成形型の形状補正方法であって、
　規定のレンズ表面形状を表すレンズ形状設計データに基づいて作製された上記レンズ成形型を用いて、上記凹状マークを有する光学レンズを成形し、
　成形された上記光学レンズの上記凹状マークの位置を検出して、上記光学レンズのレンズ表面形状を表す表面形状実測データを求め、
　上記表面形状実測データと上記レンズ形状設計データとを比較して、上記光学レンズの表面形状を上記レンズ形状設計データに基づく表面形状に一致させる差分データを求め、
　上記レンズ形状設計データを上記差分データにより補正したレンズ形状補正データに基づいて、上記レンズ成形型を再度作製するレンズ成形型の形状補正方法。
　本発明によれば、非球面レンズ等の高精度な加工精度が必要となる場合でも、レンズ性能を犠牲にすることなく、確実かつ高精度に設計通りのレンズ表面形状が得られる。また、レンズ成形型を用いる成形工程を簡単化できる。
本発明の実施形態を説明するためのレンズ成形型と光学レンズの断面図であり、図１Ａはレンズ成形型の型閉じ状態、図１Ｂは型開き状態で光学レンズを取り出す様子を示す説明図である。 光学レンズの断面図である。 凹状マークの配置パターンを示す光学レンズの平面図である。 凹状マークの断面形状を示す断面図である。 レンズ成形型の作製と光学レンズの成形までの手順を示すフローチャートである。 金型加工装置の一例としての構成図である。 図７Ａ，図７Ｂはワークの加工の様子を示す工程説明図である。 形状測定装置によるレンズ部の形状測定の様子を模式的に示す説明図である。 スタイラスピンの光学レンズに対する走査方式を模式的に示す説明図である。 図１０Ａ～図１０Ｃは種々の凹状マークの断面図である。 凹状マークの他の配置パターンを示す光学レンズの平面図である。 スタイラスピンの光学レンズに対する他の走査方式を模式的に示す説明図である。 放射状に延出される凹状マークを示す平面図である。 光学レンズとしてのシリンドリカルレンズを示す斜視図である。 撮像モジュールを示す構成図である。 レンズ有効光学面の面積に対する凹状マークの溝面積の占める割合と、ＭＴＦ低下率との関係を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１は本発明の実施形態を説明するためのレンズ成形型と光学レンズの断面図であり、（Ａ）はレンズ成形型の型閉じ状態、（Ｂ）は型開き状態で光学レンズを取り出す様子を示す説明図である。
　図１（Ａ）に示すように、レンズ成形型１００は、円盤状の光学レンズ１１を成形する上型１３と下型１５とを有する。光学レンズ１１は、図中上側となる一方のレンズ表面１７と、下側となる他方のレンズ表面１９とが、互いに異なる形状とされた透明樹脂からなるメニスカスレンズである。
　図１（Ｂ）に示す上型１３と下型１５は、それぞれ光学レンズ１１の一方のレンズ表面１７を転写するレンズ転写部２１と他方のレンズ表面１９を転写するレンズ転写部２３とを有する。
　上型１３のレンズ転写部２１には、詳細を後述する複数の凸状転写部２５，２７が転写面から外側に突出して形成され、下型１５のレンズ転写部２３には、詳細を後述する複数の凸状転写部２９，３１が転写面から外側に突出して形成されている。これら複数の凸状転写部２５，２７、２９，３１は、光学レンズ１１のレンズ表面１７，１９にそれぞれ詳細を後述する凹状マーク３３，３５，３７，３９を転写形成する。
＜光学レンズの形状＞
　先ず、光学レンズ１１の形状について説明する。
　図２に光学レンズ１１の断面図を示す。光学レンズ１１の各レンズ表面１７，１９は、屈折力を有するレンズ部Ａ１と、レンズ部Ａ１の外周に延設されたレンズ周辺部Ａ２とを有する。レンズ部Ａ１は非球面レンズであり、レンズ周辺部Ａ２は光学レンズ１１をレンズホルダやレンズ同士と接合する平坦部４１，４３等が形成されている。
　図３に凹状マーク３３，３５の配置パターンを示す光学レンズの平面図を示す。光学レンズ１１のレンズ表面１７には、レンズ光軸Ａｘの位置に形成された点状の凹状マーク３３と、この凹状マーク３３を中心に同心円状に形成された複数本の連続溝となる凹状マーク３５（３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ）とを有する。
　光学レンズ１１のレンズ表面１９も同様に、レンズ光軸Ａｘの位置に形成された凹状マーク３７と、この凹状マーク３７を中心に同心円状に形成された複数本の連続溝となる凹状マーク３９（３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ）とを有する。
　これら凹状マーク３３，３５，３７，３９は、レンズ表面１７，１９から窪んで、光学レンズ１１のレンズ部Ａ１のレンズ有効光学面内に形成されている。各凹状マーク３３，３５，３７，３９は、光学レンズ１１のレンズ部Ａ１におけるレンズ形状が、規定のレンズ形状設計データに基づいて作製されたレンズ成形型１００のレンズ転写部２１，２３と一致しているかを測定するためのマークである。これら凹状マーク３３，３５，３７，３９の位置を測定した測定結果に応じて、レンズ成形型１００のレンズ転写部２１，２３の形状を補正加工する。
　図４に凹状マークの断面形状を示す。各凹状マーク３３，３５，３７，３９の断面形状は、光学レンズ１１のレンズ部Ａ１の直径Ｄを１．５ｍｍ～４ｍｍとした場合、レンズ光軸からレンズ外周に向かう半径方向の溝の幅Ｗを０．０５μｍ以上、１４μｍ以下とする。また、溝の深さｄは、０．０５μｍ以上、５μｍ以下とする。そして、レンズ部Ａ１のレンズ有効光学面内における凹状マークの総面積は、レンズ有効光学面の面積に占める割合を１．２％以下にする。ここでいうレンズ有効光学面とは、後述する撮像素子（図１５参照）による撮像画像の生成に寄与する光線を透過するレンズ範囲を意味する。溝の幅Ｗと深さｄは、０．０５μｍ未満である場合、後述する形状測定装置による溝の検出精度が低下するため、それぞれ０．０５μｍ以上とすることが好ましい。また、溝の深さｄが５μｍを超えると、入射光の回折強度が増加することや、溝により局所的な屈折が生じること等によって、撮像素子に向かう光量が低下する。その結果、撮像画像に画質劣化を招くことになるため、溝の深さｄは５μｍ以下とすることが好ましい。
　凹状マークの大きさや、レンズ部Ａ１のレンズ有効光学面への総配置面積は、上記範囲にすることでレンズ部Ａ１のレンズ性能には殆ど影響しなくなる。ブラッグの式（sinθ
＝λ／δ　：　θは回折角、λは光の波長）によれば、隣接する凹状マーク同士の間隔δが十分に大きい場合、回折角θが略ゼロとなる。そのため、上記した凹状マークの寸法範囲では実質的に回折は発生せず、レンズの結像に影響する不要光は発生しない。
　また、上記した凹状マークの寸法範囲と、総配置面積の条件では、レンズ部Ａ１のレンズ解像度を表す変調伝達関数（ＭＴＦ）の値が大きく低下することはない。具体的には、溝の幅Ｗと深さｄを上記範囲に設定することで、上記レンズ部とは凹状マークを形成しない他は同一構成のレンズ部に対するＭＴＦの値と比較して、凹状マークを形成しない場合のＭＴＦの値からの低下率は５％以内に収まる。ＭＴＦの低下率が５％以内であれば、凹状マークをレンズ部Ａ１の結像に寄与するレンズ有効光学面内に配置しても、実際のレンズの解像力には殆ど影響しない。
　凹状マーク３３，３７は、レンズ光軸Ａｘに設けることで、回転対称なレンズ形状の変化を把握しやすくなるため好ましいが、レンズ光軸Ａｘに凹状マーク３３，３７を設けなくてもよく、その場合でも、他の凹状マーク３５，３９からレンズ光軸Ａｘの位置を求めることができる。
　凹状マーク３５，３９は、それぞれ同心円状に形成されることで、一本一本の凹状マークが、レンズ光軸Ａｘを中心としてレンズ光軸Ａｘから等距離となる線上に配置される。そのため、レンズの収縮量の算出が容易になり、後述する成形型の形状補正がしやすくなる。
＜レンズ成形型の作製手順と光学レンズの成形＞
　次に、上記光学レンズ１１を成形するレンズ成形型の作製手順と、レンズ成形型による光学レンズの成形について説明する。
　図５は、レンズ成形型の作製と光学レンズの成形までの手順を示すフローチャートである。
　光学レンズ１１を成形するにあたり、先ず、所望の光学性能を得るためのレンズ設計を行い、レンズ形状を決定する（Ｓ１）。次に、決定したレンズ形状を成形するレンズ成形型の各形状を決定する（Ｓ２）。
　そして、レンズ成形型１００の上型１３、下型１５を上記の設計された形状に加工する（Ｓ３）。上型１３、下型１５の作製に際しては、例えば図６に示す金型加工装置５１を用いる。金型加工装置５１は、主に、ワーク５３となる上型１３又は下型１５の原型となる材料をチャック５５で固定した状態でＲ方向に回転駆動する主軸台５７と、ツール５９を固定してワーク５３の回転半径方向（ｘ方向）に移動可能な往復台６１とを有する。主軸台５７は、ツール５９に対する進退方向（ｚ方向）に移動可能とされ、主軸台５７、往復台６１は共通のベース６３上に設置される。
　この金型加工装置５１のチャック５５にワーク５３を固定し、ワーク５３を回転駆動する。そして、主軸台５７をｚ方向に移動させてツール５９の先端でワーク５３に切り込みを与え、往復台６１をｘ方向に移動させてツール５９に送りを与える。
　このときのワーク５３の加工の様子を図７（Ａ），（Ｂ）に模式的に示した。ワーク５３をツール５９で切削加工する場合に、図７（Ａ）に示すように、ワーク５３の端面６７に沿ってツール５９を送りながら、所望のレンズ形状に沿わせてツール５９を切り込み方向に進退させる。そして、レンズ形状に端面６７から突出する凸状転写部２５，２７，２９，３１の位置では、ツール５９を凸状転写部２５，２７，２９，３１の形状に沿って切り込み方向に進退させる。ここで、凸状転写部２５，２７，２９，３１である場合は、ツール５９の先端で凸状転写部２５，２７，２９，３１の凸形状を容易に加工できるが、逆に凹形状である場合は問題を生じる。
　図７（Ｂ）に参考として凹形状をツールで切削加工する場合を示す。ワーク５３を切削するツール５９の先端刃先が、形成しようとする凹形状に対して太すぎると、正確な凹形状に加工ができない。つまり、ワーク５３の表面に所望の凹形状を形成するには、ツール５９の先端が凹形状に対して太すぎると、ツール５９の先端刃先を切削点に当てることができない。その結果、ツール５９を所望の凹形状に沿って移動させて切削しても、形成される凹形状は所望の形状と一致しなくなる。一般に、ツール５９の先端の刃幅は極小のタイプでも１μｍ程度はあり、この刃幅より狭い溝を加工することはできない。
　このため、ワーク５３に加工を施すには、ワーク５３側の形状を凹形状とするより凸形状とする方が、より微細な加工が行なえる点で有利となる。本構成においては、上型１３，下型１５のレンズ転写部２１，２３に、凸形状の凸状転写部２５，２７，２９，３１を形成するものであるため、突起幅の極めて細い転写部が容易に形成できる。
　次に、上記のようにワーク５３に所望のレンズ形状と、凸形状の凸状転写部とを形成することで作製した上型１３，下型１５を用いて、光学レンズをテスト成形する（Ｓ４）。
　テスト成形では、前述の図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、作製された上型１３，下型１５との間のキャビティ内に透光性樹脂を供給して上型１３のレンズ転写部２１と、下型１５のレンズ転写部２３とによって透光性樹脂にレンズ形状と凸状転写部２５，２７，２９，３１を転写する。これにより、所望形状のレンズ部と、凹状マーク３３，３５，３７，３９がレンズ部の結像に寄与するレンズ有効光学面に形成された光学レンズ１１を得る。
　そして、テスト成形により得られた光学レンズ１１を、レンズ形状を測定する形状測定器に取り付け、レンズ部の３次元形状を測定する（Ｓ５）。形状測定器としては、例えば、パナソニック社製のＵＡ３Ｐ等を用いることができるが、形状測定装置については特に限定されるものではない。
　図８に形状測定装置によるレンズ部の形状測定の様子を模式的に示した。形状測定装置は、光学レンズ１１の表面に先端のスタイラスピン６９を接触させて走査し、スタイラスピン６９から得られる変位情報を増幅して曲面形状を検出するものである。
　図９にスタイラスピンの光学レンズに対する走査方式を模式的に示した。光学レンズ１１とスタイラスピン６９との相対走査は、例えばレンズ中心Ｏを通る径方向に沿って走査することを複数の回転角φに対して繰り返す走査方式とすることができる。即ち、径方向に沿ったＰ１方向に走査した後、Ｐ１方向から回転角φだけ回転したＰ２方向に走査し、更に、Ｐ２方向から回転角φだけ回転したＰ３方向に走査することを繰り返す。回転角φを細かくするほど、凹状マークと交差する点数が増加して、レンズの形状測定精度を高められる。なお、スタイラスピンと光学レンズ１１との相対移動は、いずれか一方を他方に対して移動するものであればよく、例えば、光学レンズ１１が水平面内で移動し、スタイラスピンが水平面に対して固定されて、レンズ形状に応じて鉛直方向へ移動自在な形態であってもよい。
　この形状測定装置により、光学レンズ１１のレンズ部の形状測定を行い、光学レンズ１１の凹状マーク３３，３５，３７，３９を検出した位置データ（回転角φ、半径距離ｒ）及び高さデータ（回転角φ半径距離ｒにおける高さｈ）を含む表面形状実測データを求める。得られた表面形状実測データによれば、凹状マークの検出位置φ、ｒにおける高さｈが分かり、また、凹状マークの配置点以外の位置については、周囲の凹状マークの測定データから補間して高さを求めることができる。そのため、表面形状実測データにより、光学レンズ１１のレンズ部全体の３次元形状を把握できる。
　次に、得られた表面形状実測データと、レンズ成形型の作製基準としたレンズ形状設計データとを比較する。テスト成形された光学レンズ１１は、冷却過程における素材自体の収縮や、成形形状に起因する応力等の発生等の影響により、規定のレンズ形状設計データの形状とは一致しない。そこで、テスト成形された光学レンズ１１の表面形状をレンズ形状設計データに基づく表面形状に一致させる差分データを求める。
　光学レンズ１１はレンズ光軸Ａｘに対して回転対称の形状であるが、例えば、レンズ成形時におけるゲート接続位置に光学レンズ表面に残るゲート跡を基準にして、光学レンズ１１とレンズ成形型とのレンズ光軸Ａｘ回りの対応位置が求められる。これにより、光学レンズ１１とレンズ成形型との対応位置を一義的に決定できる。
　そして、差分データを用いて、表面形状実測データとレンズ形状設計データとの差分が予め定めた値以上であるかを判定し（Ｓ６）、双方の差分が予め定めた値以上である場合は、その値より小さくなるまでレンズ成形型を再度加工する（Ｓ３～Ｓ５を繰り返す）。その場合、規定のレンズ形状設計データを差分データにより補正したレンズ形状補正データに基づいて、レンズ成形型を再び作製する。
　差分が予め定めた値未満である場合は、テスト成形に用いたレンズ成形型をそのまま用いて光学レンズ１１を成形する（Ｓ７）。
　このレンズ成形型の形状補正方法と光学レンズの成形方法によれば、レンズ成形型の形状を補正した後、このレンズ形成型を用いてテスト成形された光学レンズのレンズ形状を測定し、レンズ形状設計データとの差分が予め定めた値未満となったことを確認してから、この形状補正・差分の確認済のレンズ成形型を用いて光学レンズ１１を成形する。このため、最終的に得られる光学レンズ１１のレンズ形状は、テスト成形による形状確認済であり、レンズ形状設計データの形状と同じレンズ形状を確実に得ることができる。
　一般に、レンズ部の形状が非球面形状である場合、非球面部分には基準がないため、どの部位がどの方向にどれだけ収縮したかが分からない。そのため、レンズ成形型のどの部位が、光学レンズのどの部位に対応しているかの対応付けが困難となる。しかし、本構成の場合は、レンズ成形型の凸状転写部によって転写される凹状マークが光学レンズの有効光学面内に形成されるため、レンズ成形型と光学レンズとの対応位置を正確に把握できる。従って、成形後の光学レンズの非球面形状を測定して、レンズ成形型の形状をフィードバックする際に、レンズ成形型のどの位置にどれだけの量を補正したらよいかを正確に求めることができ、レンズ成形型を高精度で補正できる。よって、光学レンズの形状をレンズ形状設計データの形状通りに高精度に成形できる。
　特に、高い解像度を要求される非球面レンズは、例えばレンズ径が１ｍｍ程度である場合、形状誤差が０．１μｍ以下等の厳しい目標形状精度を達成する必要がある。このような高精度な成形が必要な場合でも、本方法によれば、高い解像度を維持しつつ低コストで目標形状精度の光学レンズを安定して成形できる。
　また、最終的に得られる光学レンズ１１は、上記したレンズ成形型の補正後に、テスト成形した光学レンズの形状がレンズ形状設計データと問題ないレベルで一致していることを確認したレンズ成形型で成形されたものである。従って、最終補正データを求めて再度レンズ成形型を作製する場合と比較して、レンズ形状の信頼性が高い。
　最終的に得られる光学レンズ１１には、テスト成形された光学レンズに転写される凹状マーク３３，３５，３７，３９がそのまま残存することになる。しかし、これら凹状マーク３３，３５，３７，３９の大きさは微小であり、光学レンズ１１の有効光学範囲に残存してもレンズの光学性能に殆ど影響を及ぼすことがない。更に、光学レンズ１１に残存する凹状マークを利用して、製品品質のトレーサビリティとして役立てることができる。例えば、形状を補正した後のレンズ転写型によって光学レンズを連続成形する際、仮にレンズ性状等に不具合を生じたとき、成形した各光学レンズのレンズ形状を、凹状マークを用いてそれぞれ測定することで、経時的に不具合の発生を確認できる。
＜凹状マーク（凸状転写部）の変形例＞
　次に、光学レンズ１１の凹状マーク（レンズ成形型の凸状転写部）の変形例について説明する。
（凹状マークの断面形状）
　凹状マーク３３，３５，３７，３９は、その凹面の形状を種々の形状に変更できる。図１０（Ａ）～（Ｃ）に種々の凹状マークの断面図を示した。図１０（Ａ）に示す凹状マーク７１は、凹面が非球面形状であり、レンズ面７３との境界部におけるレンズ面法線Ｌに対するレンズ内側の傾斜角αは４０°以上、８０°以下である。凹面が非球面形状であることにより、凹面を球面で形成する場合よりも凹状マークの幅を広く規定できる。そのため、図８に示す形状測定装置のスタイラスピン６９を凹面に接触させて走査した際に、測定距離を球面の場合よりも長くでき、凹状マーク７１の中心位置を求めやすい。
　図１０（Ｂ）に示す凹状マーク７７は、凹面が球面形状であり、レンズ面法線Ｌに対する傾斜角αは４０°以上、８０°以下である。また、図１０（Ｃ）に示す凹状マーク７９は、凹面が断面山形形状であり、レンズ面法線Ｌに対する傾斜角αは４０°以上、８０°以下である。また、底部８１の開き角βは鈍角であることがスタイラスピン６９をスムーズに走査させる上で好ましい。凹面が断面山形形状であることにより、凹状マーク７９の中心位置を底部８１として容易に検出できる。
（光学レンズ上の凹状マークの配置パターン）
　図１１に凹状マークの他の配置パターンを示す光学レンズの平面図を示す。凹状マークはレンズ光軸Ａｘを中心とする連続したマークである以外にも、分散配置された不連続の凹状マーク４５であってもよい。この場合の凹状マーク４５は、レンズ光軸Ａｘを中心とする複数の同心円の円周に沿って形成され、規定の中心角度毎に空白領域を設けることで、凹状マークを分断している。分断パターンは各同心円で同じであることが好ましく、その場合には、形状測定装置のスタイラスピンを、レンズ光軸Ａｘを通り凹状マーク４５が存在する半径方向に沿って走査することによって、全ての同心円上の凹状マーク４５を検出できる。
　凹状マーク４５を分断することで、凹状マーク４５の総配置面積を低減できる。そのため、凹状マーク４５を同じ総配置面積とした場合に、凹状マークをレンズ中心から等しい半径距離にある凹状マーク群同士の間隔Ｃをより狭めた高密度な配置パターンにでき、レンズ形状の測定精度を向上できる。
　つまり、凹状マークは、レンズ部のレンズ光軸Ａｘを内包する単純閉曲線に沿って形成されていればよい。例えば、レンズ光軸Ａｘ方向からの平面視で、多角形状、楕円形状等の環状のマークであってもよい。凹状マークが単純閉曲線であることで、形状測定装置のスタイラスピンをレンズ光軸Ａｘを通る任意の半径方向に沿って走査したときに、必ず凹状マークのいずれかの箇所にスタイラスピンが当たる。そのため、レンズ部のレンズ光軸Ａｘ周りの形状を確実に求めることができる。
　また、図９に示すスタイラスピンの相対走査方式においては、凹状マークを光学レンズ上に同心円状に配置しているが、スタイラスピンの走査方式を変更することで次のような凹状マークの配置パターンにもできる。
　図１２（Ａ），（Ｂ）にスタイラスピンの光学レンズに対する他の走査方式を模式的に示した。図１２（Ａ）の走査方式は、レンズ中心Ｏを中心とする複数の同心円の円周に沿って、Ｐ１～Ｐ５の走査を行なうものである。この走査方式である場合、図１３に示すように、光学レンズ１１の中心から放射状に延出される凹状マーク４７とすることができる。前述の形状測定装置（図８）により、各凹状マーク４７の交点となるレンズ中央を規定して、スタイラスピン６９を走査する半径距離ｒ１，ｒ２，・・・（図１２（Ａ））を形状測定装置側で正確に管理すれば、前述の図３に示す凹状マークと同様にレンズ形状を測定できる。なお、回転角φを細かくするほど、凹状マークと交差する点数が増加して、レンズの形状測定精度を高められる。
（他の光学レンズ）
　上記では、光学レンズとして円盤状の非球面メニスカスレンズを用いて説明したが、これに限らない。例えば、メニスカスレンズでない凸レンズ、凹レンズであってもよく、球面レンズであってもよい。また、図１４に示すシリンドリカルレンズ８３であってもよい。シリンドリカルレンズ８３とした場合、シリンドリカルレンズ８３のレンズ部Ａ１のレンズ光軸位置となる線分Ｍ１と、この線分Ｍ１と平行で、線分Ｍから等距離となる線分Ｍ２，Ｍ２、及び線分Ｍ３，Ｍ３とに、それぞれ凹状マークを形成する。線分Ｍ２，Ｍ３の位置は、線分Ｍ１に対して対称位置であるため、凹状マークもレンズ光軸を中心として、レンズ光軸から等距離となる線上に沿って対称に配置される。そして、各線分Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の位置の各凹状マーク上を、各凹状マークに直交するＰ方向に沿って形状測定装置のスタイラスピン６９を走査することで、シリンドリカルレンズ８３のレンズ形状を測定できる。なお、凹状マークの配置方向とスタイラスピン６９の走査方向とを逆転させた構成にしてもよい。
　なお、以上の凹状マークの各変形例は、レンズ成形型の凸状転写部の形状についても同様の形状となるが、ここではその説明は省略する。
　上記の光学レンズ１１は、例えば、図１５に示す撮像モジュールに用いることができる。撮像モジュール２００は、レンズユニット２１０と、レンズユニット２１０を通して被写体を撮像する撮像素子２２０を含む撮像部２３０とを備える。レンズユニット２１０は、レンズホルダ２１１と、レンズホルダ２１１に保持された少なくとも１枚の光学レンズ１１を有する。レンズホルダ２１１に保持された光学レンズ１１は、図中下側の被写体側から図中上側の撮像部２３０に集光し、撮像部２３０は、被写体の光学像を撮像して撮像画像信号を出力する。
　この撮像モジュール２００は、図示しない基板等の支持部材に支持され、デジタルカメラや車載用カメラ等の電子機器の筐体内に配置され、撮像装置として供される。撮像モジュール２００の組み込み対象としては、上記の他、例えば、ＰＣ（Personal Computer）
内蔵型又は外付け型のＰＣ用カメラ、カメラ付きインターフォン、或いは、撮影機能を有する携帯端末装置等の電子機器を挙げることができる。携帯端末装置としては、例えば、携帯電話機やスマートフォン、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)、携帯型ゲーム機
等が挙げられる。
　このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
　凹状マークの大きさがレンズの解像度に及ぼす影響について、凹状マークの溝の幅Ｗと、溝の深さｄを変更して測定した結果を表１に纏めて示す。実施例１～４，及び比較例１，２は、凹状マークとして、レンズ光軸位置に形成した第１の溝と、レンズ光軸からの溝の内側までの半径が０．２５ｍｍの第２の溝、０．５０ｍｍの第３の溝、０．７２ｍｍの第４の溝、１．００ｍｍの第５の溝、１．２５ｍｍの第６の溝とをそれぞれ有している。
　ＭＴＦの測定は、図１５に示す撮像モジュールのように、５枚の光学レンズが収納された撮像モジュールの形態とし、最も被写体側にある光学レンズだけに上記の凹状マークを形成したものと、凹状マークが形成されないものとをそれぞれ測定した。ＭＴＦ低下率は、凹状マークがあるものを測定したＭＴＦ値が、凹状マークがないものを測定したＭＴＦ値よりどれだけ低下したかを示す値である。図１６は、レンズ有効光学面の面積に対する凹状マークの溝面積の占める割合と、ＭＴＦ低下率との関係を示すグラフである。ＭＴＦの測定には、トライオプティクス社製の測定器を使用した。
　実施例１～４のように、溝の幅が５～１４μｍの範囲で、溝の深さｄが５μｍであり、レンズ有効光学面内における凹状マークは、その総面積のレンズ有効光学面の面積に占める溝占有割合が１．２％以下である場合、ＭＴＦ値の測定精度は５％以下となった。これら実施例１～４の場合は、実際のレンズ解像度に対する影響は殆どみられなかった。しかし、溝の幅が１４μｍの比較例１と、２０μｍの比較例２では、凹状マークの溝占有割合が１．２％を超え、ＭＴＦ低下率が５％を超えた。これら比較例１，２の場合は、レンズ解像度の低下が無視できないレベルとなった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）　屈折力を有するレンズ部を有する光学レンズであって、
　上記レンズ部の結像に寄与するレンズ有効光学面内に、上記レンズ部の表面から窪んで形成された凹状マークを有し、
　上記凹状マークは、幅が０．０５μｍ以上、１４μｍ以下であり、窪みの深さが０．０５μｍ以上、５μｍ以下である光学レンズ。
（２）　（１）に記載の光学レンズであって、
　上記レンズ部のレンズ有効光学面内における上記凹状マークの総面積は、上記レンズ有効光学面の面積に占める割合が１．２％以下である光学レンズ。
（３）　（１）又は（２）に記載の光学レンズであって、
　上記凹状マークは、上記レンズ部の光軸を中心として、その光軸から等距離となる線上に沿って複数形成された光学レンズ。
（４）　（１）又は（２）に記載の光学レンズであって、
　上記凹状マークは、上記レンズ部の光軸を内包する単純閉曲線に沿って形成された光学レンズ。
（５）　（４）に記載の光学レンズであって、
　上記凹状マークは、上記光軸を中心とする円の円周に沿って形成された光学レンズ。
（６）　（５）に記載の光学レンズであって、
　上記凹状マークは、上記光軸を中心とする円の円周に沿って複数形成された光学レンズ。
（７）　（６）に記載の光学レンズであって、
　上記凹状マークは、上記光軸を中心とする円の円周に沿って等間隔に形成された光学レンズ。
（８）　（１）乃至（７）のいずれか一項に記載の光学レンズであって、
　上記凹状マークは、上記光軸を中心とする複数の同心円に沿って形成された光学レンズ。
（９）　（１）乃至（８）に記載の光学レンズであって、
　上記凹状マークは、幅が０．０５μｍ以上、１４μｍ以下であり、窪みの深さが０．０５μｍ以上、５μｍ以下である光学レンズ。
（１０）　（１）乃至（９）のいずれか一項に記載の光学レンズであって、
　上記レンズ部は、非球面レンズである光学レンズ。
（１１）　（１）乃至（１０）のいずれか一項に記載の光学レンズであって、
　上記レンズ部は、メニスカスレンズであり、
　上記凹状マークは、上記レンズ部の両レンズ面にそれぞれ形成された光学レンズ。
（１２）　（１）乃至（１１）のいずれか一項に記載の光学レンズが少なくとも１枚、レンズホルダに保持されたレンズユニット。
（１３）　（１２）に記載のレンズユニットと、
　上記レンズユニットを通して被写体を撮像する撮像部と、
を備える撮像モジュール。
（１４）　（１３）に記載の撮像モジュールが搭載された電子機器。
（１５）　（１４）に記載の電子機器が車載用カメラである電子機器。
（１６）　（１４）に記載の電子機器がデジタルカメラである電子機器。
（１７）　レンズ形状の転写面を有するレンズ成形型を用いて光学レンズを成形する光学レンズの製造方法であって、
　上記レンズ成形型は、上記レンズ形状の転写面から外側に突出して形成される凸状転写部を有し、その凸状転写部によって、レンズ部の結像に寄与するレンズ有効光学面内に、上記レンズ部の表面から窪んだ凹状マークを有する光学レンズを成形し、
　上記凹状マークを、幅が０．０５μｍ以上、１４μｍ以下であり、窪みの深さが０．０５μｍ以上、５μｍ以下で形成する光学レンズの製造方法。
（１８）　（１７）に記載の光学レンズの製造方法に用いる上記レンズ成形型。
（１９）　（１８）に記載のレンズ成形型の形状補正方法であって、
　規定のレンズ表面形状を表すレンズ形状設計データに基づいて作製された上記レンズ成形型を用いて、上記凹状マークを有する光学レンズを成形し、
　成形された上記光学レンズの上記凹状マークの位置を検出して、上記光学レンズのレンズ表面形状を表す表面形状実測データを求め、
　上記表面形状実測データと上記レンズ形状設計データとを比較して、上記光学レンズの表面形状を上記レンズ形状設計データに基づく表面形状に一致させる差分データを求め、
　上記レンズ形状設計データを上記差分データにより補正したレンズ形状補正データに基づいて、上記レンズ成形型を再度作製するレンズ成形型の形状補正方法。
　１１　光学レンズ
　１３　上型
　１５　下型
　２１，２３　レンズ転写部
　２５，２７，２９，３１　凸状転写部
　３３，３５，３７，３９　凹状マーク
１００　レンズ成形型
２００　撮像モジュール
２１０　レンズユニット
２２０　撮像素子
２３０　撮像部
Ａ１　レンズ部
Ａｘ　レンズ光軸

Claims (19)

  1. 　屈折力を有するレンズ部を有する光学レンズであって、
    　前記レンズ部の結像に寄与するレンズ有効光学面内に、前記レンズ部の表面から窪んで形成された凹状マークを有し、
    　前記凹状マークは、幅が０．０５μｍ以上、１４μｍ以下であり、窪みの深さが０．０５μｍ以上、５μｍ以下である光学レンズ。
  2. 　請求項１に記載の光学レンズであって、
    　前記レンズ部のレンズ有効光学面内における前記凹状マークの総面積は、前記レンズ有効光学面の面積に占める割合が１．２％以下である光学レンズ。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の光学レンズであって、
    　前記凹状マークは、前記レンズ部の光軸を中心として、該光軸から等距離となる線上に沿って複数形成された光学レンズ。
  4. 　請求項１又は請求項２に記載の光学レンズであって、
    　前記凹状マークは、前記レンズ部の光軸を内包する単純閉曲線に沿って形成された光学レンズ。
  5. 　請求項４に記載の光学レンズであって、
    　前記凹状マークは、前記光軸を中心とする円の円周に沿って形成された光学レンズ。
  6. 　請求項５に記載の光学レンズであって、
    　前記凹状マークは、前記光軸を中心とする円の円周に沿って複数形成された光学レンズ。
  7. 　請求項６に記載の光学レンズであって、
    　前記凹状マークは、前記光軸を中心とする円の円周に沿って等間隔に形成された光学レンズ。
  8. 　請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の光学レンズであって、
    　前記凹状マークは、前記光軸を中心とする複数の同心円に沿って形成された光学レンズ。
  9. 　請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の光学レンズであって、
    　前記凹状マークは、幅が０．０５μｍ以上、１４μｍ以下であり、窪みの深さが０．０５μｍ以上、５μｍ以下である光学レンズ。
  10. 　請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の光学レンズであって、
    　前記レンズ部は、非球面レンズである光学レンズ。
  11. 　請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光学レンズであって、
    　前記レンズ部は、メニスカスレンズであり、
    　前記凹状マークは、前記レンズ部の両レンズ面にそれぞれ形成された光学レンズ。
  12. 　請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の光学レンズが少なくとも１枚、レンズホルダに保持されたレンズユニット。
  13. 　請求項１２に記載のレンズユニットと、
    　前記レンズユニットを通して被写体を撮像する撮像部と、
    を備える撮像モジュール。
  14. 　請求項１３に記載の撮像モジュールが搭載された電子機器。
  15. 　請求項１４に記載の電子機器が車載用カメラである電子機器。
  16. 　請求項１４に記載の電子機器がデジタルカメラである電子機器。
  17. 　レンズ形状の転写面を有するレンズ成形型を用いて光学レンズを成形する光学レンズの製造方法であって、
    　前記レンズ成形型は、前記レンズ形状の転写面から外側に突出して形成される凸状転写部を有し、該凸状転写部によって、レンズ部の結像に寄与するレンズ有効光学面内に、前記レンズ部の表面から窪んだ凹状マークを有する光学レンズを成形し、
    　前記凹状マークを、幅が０．０５μｍ以上、１４μｍ以下であり、窪みの深さが０．０５μｍ以上、５μｍ以下で形成する光学レンズの製造方法。
  18. 　請求項１７に記載の光学レンズの製造方法に用いる前記レンズ成形型。
  19. 　請求項１８に記載のレンズ成形型の形状補正方法であって、
    　規定のレンズ表面形状を表すレンズ形状設計データに基づいて作製された前記レンズ成形型を用いて、前記凹状マークを有する光学レンズを成形し、
    　成形された前記光学レンズの前記凹状マークの位置を検出して、前記光学レンズのレンズ表面形状を表す表面形状実測データを求め、
    　前記表面形状実測データと前記レンズ形状設計データとを比較して、前記光学レンズの表面形状を前記レンズ形状設計データに基づく表面形状に一致させる差分データを求め、
    　前記レンズ形状設計データを前記差分データにより補正したレンズ形状補正データに基づいて、前記レンズ成形型を再度作製するレンズ成形型の形状補正方法。
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