JP6000654B2 - Lens, lens unit, and lens array - Google Patents
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Description
本発明は、レンズ、複数のレンズを組み合わせて構成されたレンズユニット、およびウエハに複数のレンズが成形されてなるレンズアレイに関する。 The present invention relates to a lens, a lens unit configured by combining a plurality of lenses, and a lens array formed by molding a plurality of lenses on a wafer.
近年、小型の情報端末の市場が拡大している。そして、該情報端末の多くに、撮像機器が搭載されている。該撮像機器は、需要の拡大に伴い、小型化および高精度化が進んでいる。このため、該撮像機器のカメラモジュールに搭載されるレンズユニットに関しても、高精度の組み立てが求められている。こうした状況から、ウエハレベルレンズに代表されるレンズユニットの大量生産に係る技術、および高精度に複数のレンズを組み合わせてレンズユニットを構成する技術の開発が盛んになっている。 In recent years, the market for small information terminals has expanded. An imaging device is mounted on many of the information terminals. The imaging devices are becoming smaller and more accurate with increasing demand. For this reason, high-precision assembly is also required for the lens unit mounted on the camera module of the imaging device. Under these circumstances, development of a technology relating to mass production of lens units typified by wafer level lenses and a technology for constructing a lens unit by combining a plurality of lenses with high accuracy has become active.
高精度に複数のレンズを組み合わせてレンズユニットを構成するためには、複数のレンズ同士を適切に位置合わせすることが重要である。 In order to configure a lens unit by combining a plurality of lenses with high accuracy, it is important to properly align the plurality of lenses.
特許文献1には、円錐面を有する突出部分が設けられたコバと、レンズの有効口径の部分とが一体的に設けられたレンズが開示されている。さらに円錐受面を鏡筒に設け、コバの円錐面と鏡筒の円錐受面とを係合させることにより、レンズと鏡筒との相対的な位置決めを行うことが可能となる。また、さらに円錐面を別のレンズに設け、コバおよび別のレンズの円錐面同士を係合させることにより、これらのレンズの相対的な位置決めを行うことが可能となる。 Patent Document 1 discloses a lens in which an edge provided with a projecting portion having a conical surface and an effective aperture portion of the lens are integrally provided. Further, by providing a conical receiving surface on the lens barrel and engaging the conical surface of the edge and the conical receiving surface of the lens barrel, the lens and the lens barrel can be relatively positioned. Furthermore, by providing a conical surface in another lens and engaging the conical surfaces of the edge and the other lens, the relative positioning of these lenses can be performed.
特許文献2および3には、複数のレンズのそれぞれについて、光軸を中心とした錐面を有する突出部分をコバに設け、これらの錐面同士を面当接させることにより、これらのレンズの光軸方向における位置決めを行う技術が開示されている。
In
しかしながら、特許文献1〜3に開示されている技術では、レンズ等の製造プロセスが複雑になる虞が大きい。 However, with the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3, there is a high possibility that the manufacturing process of lenses and the like will be complicated.
すなわち、特許文献1に開示されている技術では、コバの円錐面および鏡筒の円錐受面の相対的な形状が、位置決めの精度に大きく影響する。このため、コバの円錐面および鏡筒の円錐受面の製造公差を極めて厳密にする必要があり、極めて高精度のレンズの成形が要求される。別のレンズに円錐面を設ける場合についても同様である。 That is, in the technique disclosed in Patent Document 1, the relative shapes of the conical surface of the edge and the conical receiving surface of the lens barrel greatly affect the positioning accuracy. For this reason, it is necessary to make the manufacturing tolerances of the conical surface of the edge and the conical receiving surface of the lens barrel extremely strict, and it is necessary to mold the lens with extremely high accuracy. The same applies to the case where a conical surface is provided on another lens.
同様に、特許文献2および3に開示されている技術では、複数のレンズに設けられた各錐面の相対的な形状が、位置決めの精度に大きく影響する。このため、各錐面の製造公差を極めて厳密にする必要があり、極めて高精度のレンズの成形が要求される。
Similarly, in the techniques disclosed in
一方、レンズに光を照射することによって得られた像に基づいて、レンズの位置決めを行う技術により、製造プロセスが複雑になる虞を低減することが可能であると考えられる。 On the other hand, it is considered that the possibility of complicating the manufacturing process can be reduced by a technique for positioning the lens based on the image obtained by irradiating the lens with light.
上記技術の一例として、特許文献4には、コバにコバ反射斜面部が設けられているレンズが開示されている。レンズを透過した光による像では、コバ反射斜面部に対応する部分と、それ以外に対応する部分との間にコントラスト差を生じる。特許文献4に開示されている技術では、このコントラスト差を、レンズの位置決めに利用している。 As an example of the above technique, Patent Document 4 discloses a lens in which an edge reflection slope portion is provided on the edge. In the image by the light transmitted through the lens, a contrast difference is generated between a portion corresponding to the edge reflection slope portion and a portion corresponding to the other portion. In the technique disclosed in Patent Document 4, this contrast difference is used for lens positioning.
特許文献4に係るレンズに設けられたコバ反射斜面部は、傾斜こそしているが、平坦な面である。このことに起因して、特許文献4に開示されている技術では、下記の問題が発生する。 The edge reflection slope portion provided on the lens according to Patent Document 4 is inclined but is a flat surface. Due to this, the technique disclosed in Patent Document 4 has the following problems.
まず、被成形物(樹脂等)にレンズを成形するための金型に、コバ反射斜面部の成形部分を形成する場合、先端径の小さな金型加工刃(ボールエンドミル等)を適用する必要がある。この結果、特許文献4に開示されている技術では、金型の製造が困難であるという問題が発生する。 First, when forming the molding part of the edge reflection slope part in a mold for molding a lens on a molding object (resin etc.), it is necessary to apply a die processing blade (ball end mill etc.) with a small tip diameter. is there. As a result, the technique disclosed in Patent Document 4 has a problem that it is difficult to manufacture a mold.
また、コバ反射斜面部が平坦な面である場合、コバ反射斜面部を透過した光は収束または発散されるわけではない。この結果、上記コントラスト差が不十分となり、レンズの位置決めが不正確または困難となる虞がある。 Further, when the edge reflection slope portion is a flat surface, the light transmitted through the edge reflection slope portion is not converged or diverged. As a result, the contrast difference becomes insufficient, and the lens positioning may be inaccurate or difficult.
なお、上記コントラスト差を十分得るためには、コバ反射斜面部の領域を大きくする必要がある。しかしながら、コバ反射斜面部の領域を大きくすると、コバの設計の自由度が低下することになり、レンズの光学特性を改善したり、位置決めのために他の部材と当接させたりする設計を採用することが困難となる。 In order to obtain a sufficient contrast difference, it is necessary to enlarge the edge reflection slope area. However, if the edge reflection slope area is increased, the design freedom of the edge will decrease, and the optical characteristics of the lens will be improved, or a design that will contact other members for positioning will be adopted. Difficult to do.
特許文献1〜3に開示されている技術についても、それぞれコバの円錐面または錐面におけるほとんどの領域が、平坦または略平坦な面であるため、特許文献4に開示されている技術と同様の問題が発生する。 The techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3 are also similar to the technique disclosed in Patent Document 4 because most of the regions in the conical surface or the conical surface of the edge are flat or substantially flat surfaces. A problem occurs.
本発明は、上記の問題に鑑みて為されたものであり、その目的は、レンズの金型の製造を容易とし、かつ、レンズの正確かつ容易な位置決めを省スペースにて実現することを可能とするレンズ、複数のレンズを組み合わせて構成されたレンズユニット、およびウエハに複数のレンズが成形されてなるレンズアレイを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to facilitate the manufacture of a lens mold and to realize accurate and easy positioning of the lens in a space-saving manner. And a lens unit formed by combining a plurality of lenses, and a lens array formed by molding a plurality of lenses on a wafer.
本発明のレンズは、上記の問題を解決するために、有効口径の外周部に、光軸と平行に突出する突出部が設けられているレンズであって、上記光軸と平行であって該光軸に対する法線方向に延びる断面に関し、上記突出部の側面が円弧からなり、上記突出部に光が入射し、上記レンズは、両面に上記突出部が設けられており、上記突出部は、上面および側面を備え、上記レンズの一方の面に設けられている上記側面の径は、上記一方の面と逆側の面である上記レンズの他方の面に設けられている上記側面の径より大きく、上記他方の面に設けられている上記突出部の上面は、上記一方の面に設けられている上記突出部の側面における、該側面に隣接する有効口径側の端部よりも、該光軸から離れる方向に延在しており、上記断面に関し、上記一方の面に設けられている上記突出部の側面における、該側面に隣接する有効口径側の端部と、上記他方の面に設けられている上記突出部の側面における、該側面に隣接する有効口径と反対側の端部とは、上記法線方向に10μm以上離されていることを特徴としている。
In order to solve the above-described problem, the lens of the present invention is a lens in which a protruding portion that protrudes in parallel with the optical axis is provided on the outer periphery of the effective aperture, and is parallel to the optical axis. Regarding the cross section extending in the normal direction with respect to the optical axis, the side surface of the projecting portion is an arc, light is incident on the projecting portion, the lens is provided with the projecting portion on both sides, and the projecting portion is The diameter of the side surface provided on one surface of the lens having an upper surface and a side surface is larger than the diameter of the side surface provided on the other surface of the lens, which is a surface opposite to the one surface. The upper surface of the protruding portion provided on the other surface is larger than the end portion on the side of the protruding portion provided on the one surface on the effective aperture side adjacent to the side surface. extends away from the axis, relates to the aforementioned cross section, the Effective side adjacent to the side surface of the projecting portion provided on the other side, the end portion on the effective diameter side adjacent to the side surface, and the side surface of the projecting portion provided on the other surface. The end opposite to the diameter is characterized by being separated by 10 μm or more in the normal direction.
上記の構成によれば、被成形物(樹脂等)にレンズを成形するための金型に、突出部の側面の成形部分を形成する場合、先端径の小さな金型加工刃(ボールエンドミル等)を適用することが可能となる。この結果、金型の製造を容易とすることが可能となる。 According to said structure, when forming the molding part of the side surface of a protrusion part in the metal mold | die for shape | molding a lens in a to-be-molded object (resin etc.), a metal mold | die blade (ball end mill etc.) with a small tip diameter Can be applied. As a result, the mold can be easily manufactured.
また、上記の断面に関し、側面が円弧からなる場合、側面は、レンズとして機能するため、透過した光を収束または発散させることが可能である。この結果、レンズを透過した光による像では、側面に対応する部分と、側面以外に対応する部分との間に十分なコントラスト差が得られるため、レンズの位置決めを正確かつ容易とすることが可能となる。すなわち、レンズに照射された光は側面にて屈折し、その透過像において明暗のコントラストが得られる。このコントラストから突出部の端部を検出することが可能である。レンズの偏芯が大きい場合、一方の突出部の側面に対応する透過像と、他方の突出部の側面に対応する透過像とが重なって、コントラスト差が十分明確とならない懸念がある。上記の構成によれば、このコントラスト差の不明確さを抑制することが可能となる。この結果、一般的な測定機器によって、容易に該コントラスト差を測定することができる。
In addition, regarding the cross section, when the side surface is formed of an arc, the side surface functions as a lens, so that transmitted light can be converged or diverged. As a result, in the image by the light transmitted through the lens, a sufficient contrast difference is obtained between the portion corresponding to the side surface and the portion corresponding to the side other than the side surface, so that the lens can be positioned accurately and easily. It becomes. That is, the light irradiated to the lens is refracted on the side surface, and a contrast of light and dark is obtained in the transmitted image. It is possible to detect the end of the protrusion from this contrast. When the eccentricity of the lens is large, there is a concern that the transmission image corresponding to the side surface of one protrusion and the transmission image corresponding to the side surface of the other protrusion overlap, and the contrast difference is not sufficiently clear. According to said structure, it becomes possible to suppress the ambiguity of this contrast difference. As a result, the contrast difference can be easily measured with a general measuring instrument.
また、上記の断面に関し、側面が円弧からなる場合、側面の領域の大きさに比して側面の形状変化量が大きくなり、より鮮明なコントラストが得られる。従って、このような側面は省スペース化が可能なものであると言える。この結果、コバ(有効口径の外周部)の設計の自由度の低下を抑制することができ、レンズの光学特性を改善したり、位置決めのために他の部材と当接させたりする設計を採用することも可能である。 Further, regarding the cross section, when the side surface is formed of an arc, the shape change amount of the side surface is larger than the size of the side surface region, and a clearer contrast is obtained. Therefore, it can be said that this aspect can save space. As a result, it is possible to suppress a decrease in the degree of freedom in designing the edge (outer peripheral portion of the effective diameter), and the design is adopted that improves the optical characteristics of the lens or contacts other members for positioning. It is also possible to do.
また、本発明のレンズの、上記突出部は、上記光軸を中心として回転対称に設けられているのが好ましい。 In the lens of the present invention, it is preferable that the protrusions are provided rotationally symmetrically about the optical axis.
また、本発明のレンズユニットは、本発明のレンズを2枚以上備えていることを特徴としている。また、本発明のレンズアレイは、ウエハに複数のレンズが成形されてなるレンズアレイであって、上記レンズは、本発明のレンズであることを特徴としている。 In addition, the lens unit of the present invention is characterized by including two or more lenses of the present invention. The lens array of the present invention is a lens array formed by molding a plurality of lenses on a wafer, and the lens is the lens of the present invention.
上記の各構成によれば、レンズユニットおよびレンズアレイにおいて、本発明のレンズと同様の効果を得ることができる。 According to each configuration described above, the lens unit and the lens array can achieve the same effects as the lens of the present invention.
以上のとおり、本発明のレンズは、有効口径の外周部に、光軸と平行に突出する突出部が設けられているレンズであって、上記光軸と平行であって該光軸に対する法線方向に延びる断面に関し、上記突出部の側面が円弧からなる。 As described above, the lens of the present invention is a lens in which an outer peripheral portion of an effective aperture is provided with a protruding portion that protrudes in parallel with the optical axis, and is parallel to the optical axis and normal to the optical axis. Regarding the cross section extending in the direction, the side surface of the projecting portion is an arc.
従って、レンズの金型の製造を容易とし、かつ、レンズの正確かつ容易な位置決めを省スペースにて実現することが可能であるという効果を奏する。 Therefore, it is possible to easily manufacture the lens mold, and to achieve accurate and easy positioning of the lens in a space-saving manner.
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.
〔従来一般的なレンズおよびレンズユニットの構成〕
まず、図2を参照して、本願が対象とするレンズおよびレンズユニットの一般的な構成について説明する。
[Conventional lens and lens unit configuration]
First, with reference to FIG. 2, a general configuration of a lens and a lens unit targeted by the present application will be described.
図2は、一般的なレンズおよびレンズユニットの構成を示す断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a general lens and a lens unit.
図2に示す組レンズ(レンズユニット)200は、第1レンズ(レンズ)101と第2レンズ(レンズ)102とが、接着剤103により接着されたものである。 A group lens (lens unit) 200 shown in FIG. 2 is obtained by bonding a first lens (lens) 101 and a second lens (lens) 102 with an adhesive 103.
第1レンズ101は、一方の面にレンズとして機能する有効口径104aを、他方の面にレンズとして機能する有効口径104bを備えている。また、有効口径104aの外周部分は、コバ(有効口径の外周部)105aであり、有効口径104bの外周部分は、コバ105bである。
The
第2レンズ102は、一方の面にレンズとして機能する有効口径106aを、他方の面にレンズとして機能する有効口径106bを備えている。また、有効口径106aの外周部分は、コバ107aであり、有効口径106bの外周部分は、コバ107bである。
The
具体的に、第1レンズ101と第2レンズ102とは、互いの光軸が一直線となるように接着されている。なおここでは、この一直線の関係にある第1レンズ101の光軸と第2レンズ102の光軸とを総じて、組レンズの光軸である光軸Laと称する。
Specifically, the
なお、図2では、互いに垂直な3方向である、X方向、Y方向、およびZ方向を定義している。Z方向は、光軸Laと平行な方向である。一方、X方向およびY方向はいずれも、光軸Laに対する法線方向のうちの1つである。換言すれば、光軸Laに対する法線方向とは、光軸Laから延び光軸Laと垂直な直線(法線)が延びている方向の総称である。 In FIG. 2, the X direction, the Y direction, and the Z direction, which are three directions perpendicular to each other, are defined. The Z direction is a direction parallel to the optical axis La. On the other hand, both the X direction and the Y direction are one of the normal directions with respect to the optical axis La. In other words, the normal direction with respect to the optical axis La is a general term for a direction in which a straight line (normal line) extending from the optical axis La and perpendicular to the optical axis La extends.
〔本実施の形態に係るレンズおよびレンズユニットの構成〕
続いて、図1を参照して、本実施の形態に係るレンズおよびレンズユニットについて説明する。
[Configuration of lens and lens unit according to the present embodiment]
Subsequently, the lens and the lens unit according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
図1は、本実施の形態に係るレンズおよびレンズユニットの構成を示す断面図、および同レンズユニットの透過像を示す平面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a lens and a lens unit according to the present embodiment, and a plan view showing a transmission image of the lens unit.
なお、図1中、図2と同様または実質同様の機能を有する部材については、図1と図2とで同じ部材番号を付しており、本項において詳細な説明を省略している。以下では、図1に示す組レンズ(レンズユニット)100における、組レンズ200(図2参照)と異なる点についてのみ説明する。 In FIG. 1, members having the same or substantially the same functions as those in FIG. 2 are given the same member numbers in FIG. 1 and FIG. 2, and detailed descriptions thereof are omitted in this section. Hereinafter, only the difference between the combined lens 200 (see FIG. 2) in the combined lens (lens unit) 100 shown in FIG. 1 will be described.
組レンズ100の第1レンズ101は、コバ105aに突出部108aが設けられており、コバ105bに突出部108bが設けられている。
As for the
突出部108aおよび突出部108bは、それぞれ、コバ105aおよびコバ105bにおいて、光軸Laと平行に突出するように設けられていると共に、光軸Laを中心として回転対称に設けられている。そして、突出部108aは、上面109aと側面110aとを備えており、突出部108bは、上面109bと側面110bとを備えている。
The protruding
上面109aは、突出部108aの頂点を含む平面であり、上面109bは、突出部108bの頂点を含む平面である。側面110aは、上面109aにおける有効口径104a側の縁から突出部108a全体における有効口径104a側の縁までの領域である。側面110bは、上面109bにおける有効口径104b側の縁から突出部108b全体における有効口径104b側の縁までの領域である。
The
組レンズ100の第2レンズ102は、コバ107aに突出部111aが設けられており、コバ107bに突出部111bが設けられている。
As for the
突出部111aおよび突出部111bは、それぞれ、コバ107aおよびコバ107bにおいて、光軸Laと平行に突出するように設けられていると共に、光軸Laを中心として回転対称に設けられている。そして、突出部111aは、上面112aと側面113aとを備えており、突出部111bは、上面112bと側面113bとを備えている。
The
上面112aは、突出部111aの頂点を含む平面であり、上面112bは、突出部111bの頂点を含む平面である。側面113aは、上面112aにおける有効口径106a側の縁から突出部111a全体における有効口径106a側の縁までの領域である。側面113bは、上面112bにおける有効口径106b側の縁から突出部111b全体における有効口径106b側の縁までの領域である。
The
そして、注目すべき点として、図1および図2に示す断面、すなわちY方向およびZ方向からなる断面に関し、側面110a、側面110b、側面113a、および側面113bはいずれも、円弧からなっている。上述したとおり、Z方向は光軸Laと平行な方向であり、Y方向は光軸Laに対する法線方向である。
It should be noted that the
つまり、側面110a、側面110b、側面113a、および側面113bはいずれも、光軸Laと平行であって光軸Laに対する法線方向に延びる断面に関し、該側面が円弧からなる。
That is, each of the
なお、図1には、例えば第1レンズ101側から、組レンズ100に光を透過させて得られた像(透過像)の平面図をさらに示している。図1に示すとおり、側面110a、側面110b、側面113a、および側面113bに対応する透過像の部分が暗くなり(図1中、光輪R1〜R4)組レンズ100における他の部分に対応する透過像の部分との間にコントラスト差を生じる。光輪R1〜R4の相対的な位置が適切となるように、第1レンズ101および第2レンズ102の位置決めを行うことにより、容易に位置決めを行うことができる。換言すれば、光輪R1〜R4の相対的な位置のずれ(ずれ量)を検出することにより、第1レンズ101および/または第2レンズ102の偏芯(偏芯量)を容易に検出することができる。なお、ここで偏芯とは、第1レンズ101の両面間、第2レンズ102の両面間、または、第1レンズ101と第2レンズ102との間の、光軸のずれである。該コントラスト差の詳細については後述する。
FIG. 1 further shows a plan view of an image (transmission image) obtained by transmitting light to the
また、第2レンズ102は、両面に突出部(すなわち、突出部111aおよび突出部111b)が設けられている。ここで、上記断面に関し、側面113bにおける側面113bに隣接する有効口径106b側の端部と、側面113aにおける側面113aに隣接する有効口径106aと反対側の端部とは、Y方向に10μm以上離されているのが好ましい。図1を参照すれば、距離Y1が10μm以上であるのが好ましい。
Further, the
組レンズ100の偏芯が大きい場合、側面113aに対応する透過像と、側面113bに対応する透過像とが重なって、コントラスト差が十分明確とならない懸念がある。上記の構成によれば、このコントラスト差の不明確さを抑制することが可能となる。この結果、一般的な測定機器によって、容易に該コントラスト差を測定することができる。
When the decentering of the combined
なお、組レンズ100において、偏芯検出を適用する対象となるレンズまたはレンズユニットにおいて想定される偏芯量は、粗い調芯であれば5〜10μm、微調整であれば1〜3μm程度になる。該レンズおよびレンズユニットにおいては、おおよそ10μm以上の離間距離を確保する程度の物理的制約は、許容されると考えられる。
In the
また、通常、プラスチックレンズは射出成形により製造される。この場合、射出成形時のプラスチックの流動性が良好である形状とするために、突出部108a、突出部108b、突出部111a、および突出部111bはいずれも、その丈が低くされる。
Usually, a plastic lens is manufactured by injection molding. In this case, in order to obtain a shape in which the fluidity of the plastic at the time of injection molding is good, all of the
図1では、レンズを2枚備えている組レンズ100について説明を行ったが、本発明に係るレンズユニットにおけるレンズの枚数は、2枚に限定されず、3枚以上であってもよい。すなわち、本発明に係るレンズユニットは、レンズを2枚以上備えた全ての組レンズを対象とするものであると言える。
In FIG. 1, the assembled
〔突出部の側面の具体的な構造〕
図3は、突出部108aの側面110aおよびその成形部分を示す断面図である。
[Specific structure of the side of the protrusion]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the
図4は、従来技術に係る、突出部の側面およびその成形部分を示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a side surface of a protruding portion and a molded portion thereof according to the prior art.
なお、本項では便宜上、突出部108aに関してのみ説明を行うが、突出部108b、突出部111a、および突出部111bについても、突出部108aと同様のことが言える。
In this section, only the protruding
図3に示すとおり、図1および図2に示す断面、すなわちこれらの図のY方向およびZ方向からなる断面に関し、側面110aは、円C1の円弧からなっており、その他の形状を含んでいない。
As shown in FIG. 3, with respect to the cross sections shown in FIGS. 1 and 2, that is, the cross sections formed in the Y direction and Z direction in these drawings, the
一方、図4に示す突出部208aは、図3に示す上面109aと実質同一の構成である上面209aと、側面110aと異なり、傾斜こそしているが略平坦な面である側面210aとを備えている。
On the other hand, the protruding
突出部208aにおいて、側面210aは、上面209aとの境目およびその近傍にて若干丸みを帯びているに過ぎず、上記の断面(図3と同じ断面)に関し、該境目およびその近傍というごくわずかな領域にて円C2の円弧を含んでいるに過ぎない。
In the protruding
突出部108aのサイズと突出部208aのサイズとが同じである場合、円C2より円C1のほうが大きいことは明らかである。また、側面110aは、側面210aと異なり、上記の断面に関し、円弧でない部分を含んでいない。
It is clear that the circle C1 is larger than the circle C2 when the size of the
〔金型の製造の容易化〕
図5は、第1レンズ101、および成形を行う金型301の構成を示す断面図である。
[Ease of mold manufacture]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the
図6は、金型301を製造する方法の具体例を示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a specific example of a method for manufacturing the mold 301.
なお、本項では便宜上、第1レンズ101に関してのみ説明を行うが、第2レンズ102についても、第1レンズ101と同様のことが言える。
In this section, only the
金型301は、被成形物(樹脂等)に第1レンズ101を成形するものである。図5に示すとおり、金型301は、一方の面に、有効口径104aを成形する成形部304a、コバ105aを成形する成形部305a、上面109aを成形する成形部309a、および側面110aを成形する成形部310aを備えている。また、図5に示すとおり、金型301は、他方の面に、有効口径104bを成形する成形部304b、コバ105bを成形する成形部305b、上面109bを成形する成形部309b、および側面110bを成形する成形部310bを備えている。
The mold 301 is for molding the
金型301における上記一方の面を製造する際、ここではボールエンドミルである金型加工刃302を用いて、図6に示すように、該一方の面の原型となる金属(図示しない)を加工する。 When manufacturing the one surface of the mold 301, a metal (not shown) as a prototype of the one surface is processed using a mold processing blade 302, which is a ball end mill, as shown in FIG. To do.
すなわち、まず上記金属を平坦にする(図6中の(1))。続いて、該平坦な部分の一部に窪みを設けることにより成形部309aを形成しつつ、成形部309aの終端にて、金型加工刃302または該金属を該平坦な部分と垂直な方向に回転させながら該金属と金型加工刃302とを沿わせることにより成形部310aを形成する(図6中の(2))。最後に、該平坦な部分の別の一部に成形部304aを形成する(図6中の(3))。成形部304a、成形部309a、または成形部310aのいずれにも加工されていない、残りの該平坦な部分が、成形部305aとなる。
That is, first, the metal is flattened ((1) in FIG. 6). Subsequently, while forming the
上記の構成によれば、金型301に、成形部310aを形成する場合、先端径の大きな金型加工刃302を適用することが可能となる。この結果、金型301の製造を容易とすることが可能となるため、生産性の向上が見込める。
According to said structure, when forming the shaping | molding
ここまでは、金型301における上記一方の面に関してのみ説明を行ったが、金型301における上記他方の面に関しても同様である。 Up to this point, only the one surface of the mold 301 has been described, but the same applies to the other surface of the mold 301.
〔コントラストの向上および省スペース化〕
図7は、光が突出部を透過する様子をグラフ形式にて示す図である。
[Improve contrast and save space]
FIG. 7 is a graph showing how light passes through the protrusions.
図8は、突出部における、レンズ平面方向の位置と、形状変化量との関係を示すグラフである。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the position in the lens plane direction and the shape change amount in the protrusion.
図7に示すグラフにおいて、横軸はレンズ平面方向(一般的には、光軸に対する法線方向)の位置であり、縦軸は光軸方向の位置である。レンズ平面方向と光軸方向とが垂直であることは言うまでも無い。 In the graph shown in FIG. 7, the horizontal axis is the position in the lens plane direction (generally, the normal direction to the optical axis), and the vertical axis is the position in the optical axis direction. Needless to say, the lens plane direction and the optical axis direction are perpendicular to each other.
レンズ401は、第1レンズ101および第2レンズ102のいずれかであり、便宜上、一方の面の突出部402を構成する、上面403および側面404のみを図示したものである。すなわち、側面404は、側面110a、側面110b、側面113a、および側面113bのいずれかである。
The lens 401 is either the
突出部402に光が入射されたとき、上面403に入射された光はほとんど屈折しない一方、側面404に入射された光は上面403側、すなわち図7の紙面左側に屈折する。
When light is incident on the
さらに、側面404は、凸レンズとして機能するため、透過した光、すなわち上面403側に屈折する光を収束させる。この結果、レンズ401を透過した光による像では、側面404に対応する部分(図7中の暗領域D1)と、側面404以外に対応する部分(図7中の明領域B1)との間に十分なコントラスト差が得られるため、レンズ401の位置決めを正確かつ容易とすることが可能となる。
Further, since the
すなわち、レンズ401に照射された光は側面404にて屈折し、その透過像において明暗のコントラストが得られる。このコントラストから突出部402の端部を検出することが可能である。
That is, the light irradiated to the lens 401 is refracted by the
図8に示すグラフにおいて、横軸はレンズ平面方向の位置であり、縦軸は光軸方向の形状変化量である。 In the graph shown in FIG. 8, the horizontal axis is the position in the lens plane direction, and the vertical axis is the amount of shape change in the optical axis direction.
図8に示す領域403´は、上面403と1対1に対応する、上面403における、レンズ平面方向の位置に対する光軸方向の形状変化量を示している。図8に示す領域404´は、側面404と1対1に対応する、側面404における、レンズ平面方向の位置に対する光軸方向の形状変化量を示している。
A
領域403´および領域404´から分かるように、側面404における、上面403と反対側(図8の紙面右側)の端部において、上記形状変化量が顕著に大きくなっている。これにより、該形状変化量が大きい側面404の部分において光をより収束させることが可能となるため、暗領域D1と明領域B1との区別を明確化し、これらの十分なコントラスト差を得ることができる。
As can be seen from the
〔レンズの変形例〕
図9は、変形例に係るレンズの構成を示す断面図である。
[Lens modification]
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a lens according to a modification.
図9に示す第1レンズ101´は、第1レンズ101の変形例である。第1レンズ101´は、側面110aのかわりに側面110a´を備えており、側面110bのかわりに側面110b´を備えている点を除けば、第1レンズ101と同じものである。
A
図1および図2に示す断面、すなわちY方向およびZ方向からなる断面に関し、側面110aおよび側面110bは、外側へ膨らむ円弧からなっていたが、側面110a´および側面110b´は、内側へくびれる円弧からなっている。
Regarding the cross section shown in FIGS. 1 and 2, that is, the cross section composed of the Y direction and the Z direction, the
なお、図9には、被成形物(樹脂等)に第1レンズ101´を成形する金型301´を併せて示している。第1レンズ101´と同様に、金型301´は、成形部310aのかわりに成形部310a´を備えており、成形部310bのかわりに成形部310b´を備えている点を除けば、金型301と同じものである。上記の断面に関し、成形部310aおよび成形部310bは、内側へくびれる円弧からなっていたが、成形部310a´および成形部310b´は、外側へ膨らむ円弧からなっている。
FIG. 9 also shows a mold 301 ′ for molding the
上記の構成によっても、金型の製造を容易にすることが可能である。 Also with the above configuration, it is possible to easily manufacture the mold.
〔レンズアレイ〕
図10は、本実施の形態に係るレンズアレイの構成を示す断面図である。
[Lens Array]
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the lens array according to the present embodiment.
図10に示すレンズアレイ500は、ウエハに複数の第1レンズ101が成形されてなるレンズアレイである。なお、図10には、被成形物(樹脂等)にレンズアレイ500を成形するための金型501をさらに示している。
A lens array 500 shown in FIG. 10 is a lens array formed by molding a plurality of
大量一括成形による高い生産方法および、その生産性から熱硬化性樹脂を用いた耐熱レンズを作製する方法としてウエハレベルレンズプロセスがある。複数の型で形成した空間に樹脂を流し込むことで成形を行う射出成形に対して、ウエハレベルレンズプロセスでは、図10に示すように、アレイ状となった一体金型2対を用いて形状を転写して、レンズアレイ500を製造する。 There is a wafer level lens process as a high production method by mass batch molding and a method for producing a heat-resistant lens using a thermosetting resin because of its productivity. In contrast to injection molding in which molding is performed by pouring resin into a space formed by a plurality of molds, in the wafer level lens process, as shown in FIG. 10, the shape is formed using two pairs of integrated molds in an array shape. The lens array 500 is manufactured by transferring.
ウエハレベルレンズプロセスでは、射出成形ほど樹脂の流動性を考慮する必要が無く、サグ量の大きな形状を適用可能である。 In the wafer level lens process, it is not necessary to consider the fluidity of the resin as in the case of injection molding, and a shape with a large sag amount can be applied.
なお、図10には、ウエハに複数の第1レンズ101が成形されている例について説明を行ったが、これに限定されず、第2レンズ102であってもよいし、それ以外のレンズであってもよい。また、1つのレンズアレイに成形されるレンズが1種類であることは、必須でない。
Note that FIG. 10 illustrates an example in which a plurality of
個々のレンズに検出パターン(すなわち、突出部の側面)を設けず、レンズと同ピッチもしくはレンズとの相対関係の判る位置に該検出パターンを配置することで、レンズアレイの調芯操作を容易に行うことができる(図11参照)。 Alignment of the lens array is facilitated by disposing a detection pattern (that is, the side surface of the protrusion) on each lens, and arranging the detection pattern at a position where the relative pitch between the lens and the lens is known. (See FIG. 11).
すなわち、図11に示すレンズアレイ600は、レンズとしてのレンズ光学面601がアレイ状に複数成形されている。そして、複数のレンズ光学面601の外周に、偏芯検出パターン602を備えている。偏芯検出パターン602は、少なくとも1つのレンズ光学面601の光軸と平行であって該光軸に対する法線方向に延びる断面(紙面と垂直な方向)に関し、円弧からなる(突出部の)側面、すなわち、例えば側面110aと同様の構造を有している。
That is, in the lens array 600 shown in FIG. 11, a plurality of lens optical surfaces 601 as lenses are formed in an array. An eccentricity detection pattern 602 is provided on the outer periphery of the plurality of lens optical surfaces 601. The eccentricity detection pattern 602 is a side surface (formed of a projecting portion) formed of an arc with respect to a cross section (a direction perpendicular to the paper surface) that is parallel to the optical axis of at least one lens optical surface 601 and extends in the normal direction to the optical axis. That is, for example, it has the same structure as the
本発明の特徴点は、下記のように解釈することもできる。 The features of the present invention can also be interpreted as follows.
レンズにおける少なくとも1面は、その外周に、レンズの光軸と平行に突出する突出部が形成されている。突出部は、突出部の頂点を含む平面である頂部と、頂部におけるレンズ側の縁から突出部におけるレンズ側の縁までの領域である側部とからなり、レンズの光軸に対する法線に沿って延びるレンズの光軸と平行な側部の断面の輪郭は、円弧からなる。 At least one surface of the lens is provided with a protruding portion that protrudes in parallel with the optical axis of the lens on the outer periphery thereof. The projecting portion is composed of a top portion that is a plane including the apex of the projecting portion and a side portion that is a region from the lens side edge at the top portion to the lens side edge at the projecting portion, and is along a normal to the optical axis of the lens. The contour of the cross section of the side portion parallel to the optical axis of the extending lens is an arc.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、レンズ、複数のレンズを組み合わせて構成されたレンズユニット、およびウエハに複数のレンズが成形されてなるレンズアレイに利用することができる。 The present invention can be used for a lens, a lens unit configured by combining a plurality of lenses, and a lens array formed by molding a plurality of lenses on a wafer.
100 組レンズ(レンズユニット)
101 第1レンズ(レンズ)
102 第2レンズ(レンズ)
104a 有効口径
104b 有効口径
105a コバ(有効口径の外周部)
105b コバ
106a 有効口径
106b 有効口径
107a コバ
107b コバ
108a 突出部
108b 突出部
110a 側面
110b 側面
111a 突出部
111b 突出部
113a 側面
113b 側面
401 レンズ
402 突出部
404 側面
500 レンズアレイ
600 レンズアレイ
601 レンズ光学面(レンズ)
La 光軸
Y1 距離
100 lenses (lens unit)
101 First lens (lens)
102 Second lens (lens)
104a
La optical axis Y1 distance
Claims (4)
上記光軸と平行であって該光軸に対する法線方向に延びる断面に関し、上記突出部の側面が円弧からなり、
上記突出部に光が入射し、
上記レンズは、両面に上記突出部が設けられており、
上記突出部は、上面および側面を備え、
上記レンズの一方の面に設けられている上記側面の径は、上記一方の面と逆側の面である上記レンズの他方の面に設けられている上記側面の径より大きく、
上記他方の面に設けられている上記突出部の上面は、上記一方の面に設けられている上記突出部の側面における、該側面に隣接する有効口径側の端部よりも、該光軸から離れる方向に延在しており、
上記断面に関し、
上記一方の面に設けられている上記突出部の側面における、該側面に隣接する有効口径側の端部と、
上記他方の面に設けられている上記突出部の側面における、該側面に隣接する有効口径と反対側の端部とは、上記法線方向に10μm以上離されていることを特徴とするレンズ。 A lens provided with a projecting portion projecting parallel to the optical axis on the outer periphery of the effective aperture,
With respect to a cross section that is parallel to the optical axis and extends in a direction normal to the optical axis, the side surface of the projecting portion is an arc,
Light is incident on the protrusion,
The lens has the protrusions on both sides,
The protrusion includes an upper surface and a side surface,
The diameter of the side surface provided on one surface of the lens is larger than the diameter of the side surface provided on the other surface of the lens, which is a surface opposite to the one surface,
The upper surface of the projecting portion provided on the other surface is closer to the optical axis than the end on the side of the projecting portion provided on the one surface is adjacent to the side surface of the effective aperture. Extending in the direction of leaving,
Regarding the above section,
In the side surface of the protruding portion provided on the one surface, an end portion on the effective diameter side adjacent to the side surface;
The lens according to claim 1, wherein a side surface of the protruding portion provided on the other surface is separated from an end opposite to the effective aperture adjacent to the side surface by 10 μm or more in the normal direction.
上記レンズは、請求項1または2に記載のレンズであることを特徴とするレンズアレイ。
A lens array formed by molding a plurality of lenses on a wafer,
The lens array according to claim 1, wherein the lens is the lens according to claim 1.
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