説明

レンズユニットの製造方法

【課題】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。
【解決手段】2枚のレンズアレイ板IM1,IM2の間に注入された接着剤Bは、間隔Δ2である表面IM1a、IM2a間を、毛細管現象を利用して展開するが、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ので、光学特性に優れたレンズユニットを安価に大量生産できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2010-103493号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
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。
【0007】
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。
【課題を解決するための手段】
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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ことを特徴とする。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。
【0013】
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、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。
【0014】
請求項6に記載のレンズユニットの製造方法は、請求項1〜5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。
【0015】
請求項7に記載のレンズユニットの製造方法は、請求項1〜5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。
【0016】
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。
【0017】
請求項9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、前記接着材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。
【発明の効果】
【0018】
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。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】金型を用いた撮像レンズの成形工程を示す図である。
【図2】金型を用いた撮像レンズの成形工程を示す図である。
【図3】第1レンズアレイ板IM1の表側の斜視図である。
【図4】第1レンズアレイ板IM1の裏側の斜視図である。
【図5】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。
【図6】治具を突き当てた状態を示す図である。
【図7】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8】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。
【図9】第3レンズアレイ板IM3を切断する状態を示す図である。
【図10】レンズユニットの斜視図である。
【図11】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12】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。
【図13】変形例にかかるレンズアレイ板の周囲断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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、接着材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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【産業上の利用可能性】
【0035】
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。
【符号の説明】
【0036】
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

【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項4】
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。
【請求項5】
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1〜4のいずれかに記載のレンズユニットの製造方法。
【請求項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レンズ毎に縦横に切断することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のレンズユニットの製造方法。
【請求項7】
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1〜5のいずれかに記載のレンズユニットの製造方法。
【請求項8】
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1〜7のいずれかに記載のレンズユニットの製造方法。
【請求項9】
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、前記接着材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1〜8のいずれかに記載のレンズユニットの製造方法。

【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図1】
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【図2】
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【図8】
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【図12】
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【図13】
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【公開番号】特開2012−226202(P2012−226202A)
【公開日】平成24年11月15日(2012.11.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−94915(P2011−94915)
【出願日】平成23年4月21日(2011.4.21)
【出願人】(303000408)コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【Fターム(参考)】