光学透镜、成型模具、透镜单元以及摄影装置 |
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| 申请号 | CN201480004703.X | 申请日 | 2014-03-04 | 公开(公告)号 | CN104919341A | 公开(公告)日 | 2015-09-16 |
| 申请人 | 富士胶片株式会社; | 发明人 | 井藤英周; 松本斉也; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种可提高 光学透镜 的凸缘部的平坦性而获得稳定的性能的光学透镜、成型模具、层叠有多 块 光学透镜的透镜单元以及包括上述透镜单元的摄影装置。利用成型模具使光学 树脂 材料成型、 固化 而形成的光学透镜包括光学功能部、以及设置于光学功能部的周围的凸缘部，凸缘部包括在光学透镜的光轴方向上相对向的第一面及第二面，在第一面上设置有多个被按压部，上述多个被按压部被使光学透镜自成型模具脱模的顶出销所按压，在第二面上，在光学透镜的光轴方向上与被按压部分别相对向的区域内设置有多个凹部。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种光学透镜，利用成型模具使光学树脂材料成型、固化而形成，所述光学透镜包 括： 光学功能部；以及 凸缘部，设置于所述光学功能部的周围；且 所述凸缘部包括在所述光学透镜的光轴方向上相对向的第一面及第二面， 在所述第一面上设置有多个被按压部，所述多个被按压部被使所述光学透镜自所述成 型模具脱模的顶出销所按压， 在所述第二面上，在所述光轴方向上与所述被按压部分别相对向的区域内设置有多个 凹部。 |
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| 说明书全文 | 光学透镜、成型模具、透镜单元以及摄影装置技术领域[0001] 本发明涉及一种光学透镜、上述光学透镜的成型模具、包括上述光学透镜的透镜 单元以及摄影装置。 背景技术[0003] 塑料透镜是通过压缩成型或射出成型来制造。具体而言，塑料透镜是以如下方式 来制造：利用成型模具使光学树脂材料成型、固化为所需的形状，并利用顶出销（ejector Pin)对其进行按压而使其脱模。以如上所述方式而制造的塑料透镜通常包括具有折射力的 光学功能部、以及设置于光学功能部的周围的凸缘部，且凸缘部被顶出销所按压（例如参 照专利文献1、专利文献2)。 [0004] 而且，在层叠有多块塑料透镜的透镜单元中，例如使各塑料透镜的凸缘部抵接于 相邻设置的塑料透镜的凸缘部而对多块塑料透镜进行层叠，这些塑料透镜被收纳并保持于 镜筒内。 [0005] 在脱模时被顶出销所按压的凸缘部的被按压部上，通常会产生毛边（burr)。产生 于凸缘部的毛边有可能对塑料透镜装入至镜筒或镜框等保持体造成影响。因此，在专利文 献2所记载的塑料透镜中，将被按压部凹设于凸缘部，且以使产生于被按压部的毛边被收 纳至被按压部内的方式而构成。 [0006] 现有技术文献 [0007] 专利文献 [0008] 专利文献1 :日本专利特开2009-241531号公报 [0009] 专利文献2 :日本专利特开2012-056321号公报 发明内容[0010] 发明所要解决的问题 [0011] 伴随着搭载于便携式终端上的相机或车载相机的小型化，对用于此种摄影装置中 的透镜单元也要求小型化。伴随着透镜单元的小型化，对透镜单元的光轴方向的尺寸要求 高精度，且对会影响到透镜单元的光轴方向的尺寸精度的透镜间隔也要求高精度。例如，搭 载于便携式终端上的相机的透镜单元典型的是使用5块左右的塑料透镜，此时对透镜单元 的光轴方向的尺寸所容许的误差为土数μπι左右，对各透镜间隔所容许的误差为±1μπι 左右。 [0012] 并且，伴随着透镜单元的小型化，构成透镜单元的各个塑料透镜存在薄壁化的倾 向。例如，在搭载于便携式终端上的相机的透镜单元中，是使用凸缘部的厚度为1mm以下的 塑料透镜。 [0013] 然而，由于塑料透镜的薄壁化，存在如下担忧：伴随着设置于凸缘部的背面上的被 按压部被顶出销所按压，在凸缘部的表面上与被按压部重合的区域沿按压方向产生局部隆 起而在凸缘部上产生圆周方向上的起伏，从而破坏凸缘部的平坦性。而且，若凸缘部的平坦 性受到破坏，则透镜间隔的精度也下降，由此有导致透镜单元的光学性能下降，由摄影装置 所拍摄的图像的像质下降的担忧。 [0014] 本发明是鉴于上述情况而成的，其目的在于提高光学透镜的凸缘部的平坦性，从 而使层叠有多块光学透镜的透镜单元以及包括上述透镜单元的摄影装置获得稳定的性能。 [0015] 解决问题的技术手段 [0016] (1) 一种光学透镜，利用成型模具使光学树脂材料成型、固化而形成，上述光学透 镜包括光学功能部、以及设置于光学功能部的周围的凸缘部，凸缘部包括在光学透镜的光 轴方向上相对向的第一面及第二面，在第一面上设置有多个被按压部，上述多个被按压部 被使光学透镜自成型模具脱模的顶出销所按压，在第二面上，在光轴方向上与被按压部分 别相对向的区域内设置有多个凹部。 [0017] (2) -种透镜单元，对多个光学透镜使这些多个光学透镜的光轴相一致而进行层 叠，其中多个光学透镜中的至少一个光学透镜为根据（1)所述的光学透镜。 [0018] (3) -种摄影装置，包括：根据（2)所述的透镜单元；以及摄影元件，对利用透镜单 元而形成的光学图像进行拍摄。 [0019] (4) -种成型模具，使光学树脂材料成型为光学透镜，上述光学透镜包括光学功能 部、以及设置于光学功能部的周围的凸缘部，上述成型模具包括：第一模板及第二模板，彼 此相对向而配置，且设置有凸缘部成型面，上述凸缘部成型面将在光学透镜的光轴方向上 相对向的凸缘部的第一面及第二面的形状转印至光学树脂材料；以及多个顶出销，在第一 模板与第二模板的对向方向上受到进退驱动而自第一模板的凸缘部成型面能够突出地设 置于第一模板上；并且在第二模板的凸缘部成型面上，在与多个顶出销分别相对向的区域 内设置有多个凸部。 [0020] 发明的效果 [0022] 图1是表示用以说明本发明的实施形态的摄影装置的一例的构成的图。 [0023] 图2是表示图1的摄影装置的透镜单元中所含的光学透镜的构成的图。 [0024] 图3是表示图2中的III-III线剖面的图。 [0025] 图4是表示使图2的光学透镜成型的成型模具的构成的图。 [0026] 图5是表示使用了图4的成型模具的光学透镜的制造步骤的图。 [0027] 图6是表示继图5之后的光学透镜的制造步骤的图。 [0028] 图7是表示继图6之后的光学透镜的制造步骤的图。 [0029] 图8是放大表示图7中的由虚线圆VIII所围成的部分的图。 具体实施方式[0030] 图1表示用以说明本发明的实施形态的摄影装置的一例的构成。 [0031] 图1所示的摄影装置1包括：传感器基板2,封装有电荷耦合器件（Charge Coupled Device，CCD)图像传感器（image sensor)或互补金氧半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)图像传感器等固体摄影元件3 ;以及透镜单元4,在固体摄影元件3 的图像接受面上进行成像。上述摄影装置1可用作搭载于例如智能手机或移动电话机等便 携式终端上的相机。 [0032] 透镜单元4包括多块光学透镜10、以及收纳这些光学透镜10的镜筒11。多块光 学透镜10是使光轴相一致而加以层叠，且收纳于镜筒11内。在图示的示例中，在镜筒11 的内圆周上，设置有与各光学透镜10相对应的嵌合部12。通过各光学透镜10嵌合于所对 应的嵌合部12,来使多块光学透镜10的光轴相一致。 [0033] 各光学透镜10包括：光学功能部20,具有折射力；以及凸缘部21，设置于光学功 能部20的周围。在光轴方向上相对向的光学功能部20的第一面20a及第二面20b形成为 例如凸球面、凹球面或非球面等曲面或平面，利用这些面形状的适当组合，来对光学功能部 20赋予所需的折射力。 [0034] 各光学透镜10是使其凸缘部21抵接于相邻设置的光学透镜10的凸缘部21而加 以层叠。再者，也存在如下情况，即，在相邻的2块光学透镜10的凸缘部21之间介隔间隔 件（spacer)而对两光学透镜10进行层叠。并且，在图示的示例中，是通过各光学透镜10 与镜筒11的相对应的嵌合部12相嵌合，来使多块光学透镜10的光轴相一致，但是也可例 如通过使各光学透镜10的凸缘部21与抵接于上述凸缘部21的其他光学透镜10的凸缘部 21或间隔件相嵌合，来使多块光学透镜10的光轴相一致。 [0035] 图2及图3表示光学透镜10的构成。 [0036] 光学透镜10是利用成型模具使光学树脂材料成型、固化而形成的塑料透镜。 [0037] 在光轴方向上相对向的凸缘部21的第一面21a及第二面21b中的一个第一面21a 上，设置有被按压部22,上述被按压部22在自成型模具脱模时被下述成型模具的顶出销所 按压。被按压部22在圆周方向上空开间隔而凹设于凸缘部21的第一面21a的多个部位。 第一面21a的除被按压部22以外的区域成为与在透镜单元4中相邻设置的其他光学透镜 10的抵接部。 [0038] 在凸缘部21的与第一面21a为相反侧的第二面21b上，设置有多个凹部23。这些 凹部23设置于在光学透镜10的光轴方向上与被按压部22分别相对向的区域内。再者，凹 部23在图示的示例中形成为大致扇形形状，但上述凹部23的形状并无特别限定，例如可为 大致圆形状，也可为大致矩形形状。第二面21b的除凹部23以外的区域成为与在透镜单元 4中相邻设置的其他光学透镜10的抵接部。 [0039] 作为形成光学透镜10的光学树脂材料，例如可例示环烯烃聚合物（cycloolefin polymer，COP)、环稀径共聚物（cycloolefin copolymer，C0C)、聚甲基丙稀酸甲醋 (polymethylmethacrylate，PMMA)、聚碳酸醋（polycarbonate，PC)等热塑性树脂，环氧树 脂（epoxy，EP)等热硬化性或光硬化性树脂等。 [0040] 图4表示光学透镜10的成型模具的构成。 [0041] 成型模具30通过射出成型而使上述的光学树脂材料成型为光学透镜10,且包括 第一模板31及第二模板32、以及多个顶出销33。 [0042] 第一模板31及第二模板32彼此相对向而配置，且第二模板32可相对于第一模板 31而在对向方向上进退。在第一模板31及第二模板32的各自的对向面上，成一体地形成 有模腔（cavity)，设置有使填充于上述模腔内的光学树脂材料成型为光学透镜10的成型 面34、成型面35。 [0043] 第一模板31的成型面34的构成包括：光学功能部成型面36,形成为将光学透镜 10的光学功能部20的第一面20a的形状反转而成的形状；以及凸缘部成型面37,形成为将 凸缘部21的第一面21a的形状反转而成的形状。 [0044] 第二模板32的成型面35的构成包括：光学功能部成型面38,形成为将光学透镜 10的光学功能部20的第二面20b的形状反转而成的形状；以及凸缘部成型面39,形成为将 凸缘部21的第二面21b的形状反转而成的形状。 [0045] 在第一模板31的凸缘部成型面37上，在圆周方向上空开间隔而设置有多个凸部 40。各凸部40使凹设于光学透镜10的凸缘部21的第一面21a上的被按压部22成型。 [0046] 在第一模板31上，设置有分别收纳顶出销33的多个收纳孔41。各收纳孔41是在 第一模板31与第二模板32的对向方向上延伸，且在设置于凸缘部成型面37上的凸部40 的端面上形成开口而形成。 [0047] 各顶出销33被收纳至形成于第一模板31上的收纳孔41内，在第一模板31与第二 模板32的对向方向上受到进退驱动，可自收纳孔41所开口的凸部40的端面突出而设置。 [0048] 在第二模板32的凸缘部成型面39上，设置有多个凸部42。这些凸部42设置于与 在第一模板31的收纳孔41的开口内露出的顶出销33分别相对向的区域内。各凸部42使 凹设于光学透镜10的凸缘部21的第二面21b上的凹部23成型。 [0049] 图5至图7表示使用了成型模具30的光学透镜10的制造步骤。 [0050] 首先，如图5所示，在第一模板31与第二模板32密接而使成型模具30闭合的状 态下，对由两模板31、32的成型面34、成型面35所形成的模腔射出光学树脂材料。填充于 模腔内的光学树脂材料仿照成型面34、成型面35加以变形而成型为光学透镜10,且在模腔 内被固化。 [0051] 若光学树脂材料为热塑性树脂，则通过隔着模板31、模板32受到冷却而被固化， 若光学树脂材料为光硬化性树脂，则通过透过模板31、模板32受到光照射而被固化，并且 若光学树脂材料为热硬化性树脂，则通过隔着模板31、模板32受到加热而被固化。 [0052] 接着，如图6所示，使第二模板32后退而打开成型模具30。光学树脂材料经固化 而成的光学透镜10固着于第一模板31的成型面34上，而残留于第一模板31。 [0053] 接着，如图7所示，对顶出销33进行驱动。顶出销33自收纳孔41所开口的凸部 40的端面突出，且对利用上述凸部40而已成型于光学透镜10的凸缘部21的第一面21a上 的被按压部22进行按压。由此，使光学透镜10自第一模板31脱模。 [0054] 图8详细表示光学透镜10的凸缘部21的构成。 [0055] 在凸缘部21的第二面21b上，在相对于光轴方向而与被按压部22相对向的区域 内，伴随着被按压部22被顶出销33所按压，产生有在按压方向上隆起的隆起部25。此处， 在凸缘部21的第二面21b上在与被按压部22相对向的区域内设置有凹部23,从而隆起部 25可收纳于凹部23内而不会自凸缘部21的第二面21b突出，或可缩小自第二面21b的突 出量。因此，由隆起部25所产生的凸缘部21的起伏得以防止或抑制。由此，除凹部23以 外的第二面21b的平坦性得到确保，从而使凸缘部21彼此抵接而层叠的多块光学透镜10 的透镜间隔得以维持在与设计同样的精度。 [0056] 并且，在设置于凸缘部21的第一面21a上的被按压部22上，产生有毛边24。上 述毛边24是因浸入至成型模具30的收纳孔41内的光学树脂材料进行固化而形成，上述成 型模具30的收纳孔41中收纳有顶出销33。此处，被按压部22凹设于凸缘部21的第一面 21a，从而毛边24被收纳于被按压部22内而不会自凸缘部21的第一面21a突出。由此，除 被按压部22以外的第一面21a的平坦性得到确保，从而可更确实地维持使凸缘部21彼此 抵接而层叠的多块光学透镜10的透镜间隔的精度。 [0057] 优选为，凹部23如图示的示例般，在自光轴方向观察时形成为大于被按压部22， 以覆盖被按压部22。形成凹部23的第二模板32的凸部42在自第一模板31与第二模板 32的对向方向观察时，形成为大于顶出销33,以覆盖对被按压部22进行按压的顶出销33。 虽存在隆起部25的下缘（foot)也扩展至被按压部22的周围的情况，但是通过预先将凹部 23形成为大于被按压部22,可将隆起部25更确实地收纳于凹部23内。由此，可更确实地 确保凸缘部21的平坦性。 [0058] 存在凸缘部21越薄，隆起部25越高的倾向。并且，与凸缘部21的厚度相关，存在 如下倾向，即，因被顶出销33所按压而施加至被按压部22的压力越大，隆起部25越高。 [0059] 施加至被按压部22的压力取决于光学透镜10对第一模板31的固着力、对被按压 部22进行按压的各顶出销33的剖面积及其总和。因此，对与光学透镜10对第一模板31 的固着力相关的光学透镜10的外径与凸缘部21的厚度的比（光学透镜10的外径/凸缘 部21的厚度）以及各顶出销33的剖面积及其总和进行各种改变，使用小口径激光干涉仪 (laser interferometer)(富士胶片（Fujifilm)公司制FI251LN)对未设置凹部23时的凸 缘部21的平坦性进行评估。将评估结果示于表1。在本实施形态中，顶出销33形成为外径 大致均匀的柱状。因此，顶出销33的剖面积与和凸缘部21的第一面21a相接触的上述顶 出销33的面的面积相等。 [0060] 再者，在表1中，将在凸缘部21未观察到隆起的情况表示为A，将虽观察到隆起但 处于容许范围内的情况表示为B，将观察到隆起且超出容许范围的情况表示为C，将在凸缘 部21产生有破损的情况表示为D。并且，考虑到在搭载于便携式终端上的相机的透镜单元 中对透镜间隔所容许的误差，凸缘部21的隆起的容许范围设为1 μm。 [0061] [表 1] [0062] 表 1 [0063] [0066] 自表1所示的评估结果可知，当凸缘部21的厚度（凸缘厚度）为0.1mm以上且 1.0 mm以下时，凸缘部21的隆起显著（实验例7~实验例24、实验例37~实验例42)。当 凸缘部21的厚度大于1.0 mm时，凸缘部21的绝对强度充足，在凸缘部21上不产生隆起或 产生微小的隆起（实验例1~实验例6)。另一方面，当凸缘部21的厚度小于0.1 mm时，凸 缘部21的绝对强度过度不足，凸缘部21发生破损（实验例25~实验例30)。根据这些结 果，在通过在凸缘部21的第二面21b上与被按压部22相对向的区域内设置凹部23来确保 凸缘部21的平坦性的方面，凸缘部21的厚度适宜为0.1 mm以上且1.0 mm以下。 [0067] 而且可知，当光学透镜10的外径与凸缘部21的厚度的比（透镜外径/凸缘厚度） 为5. 0以上且50. 0以下时，凸缘部21的隆起显著（实验例7~实验例24、实验例37~实 验例42)。当光学透镜10的外径与凸缘部21的厚度的比小于5. 0时，相对于光学透镜10 对第一模板31的固着力，凸缘部21的相对强度充足，在凸缘部21不产生隆起或产生微小 的隆起（实验例1~实验例6、实验例31~实验例36)。另一方面，当光学透镜10的外径 与凸缘部21的厚度的比大于50. 0时，相对于光学透镜10对第一模板31的固着力，凸缘部 21的相对强度过度不足，凸缘部21发生破损（实验例25~实验例30)。根据这些结果，在 通过在凸缘部21的第二面21b上与被按压部22相对向的区域内设置凹部23来确保凸缘 部21的平坦性的方面，光学透镜10的外径与凸缘部21的厚度的比适宜为5.0以上且50. 0 以下。 [0068] 并且，各顶出销33的剖面积适宜为0. 07mm2以上且0. 20mm 2以下（换算成直径则 为0· 3mm以上且0· 5mm以下），多个顶出销33的剖面积的总和适宜为0· 2mm2以上且I. 5mm2 以下。 [0069] 如以上所说明，通过预先在光学透镜10的凸缘部21的第二面21b上的在光轴方 向上与被按压部22相对向的区域内设置凹部23,即使伴随着被按压部22被顶出销33所按 压而产生局部的隆起，也可确保凸缘部21的平坦性。由此，可将使凸缘部21彼此抵接而层 叠的多块光学透镜10的透镜间隔维持在与设计同样的精度，从而可使层叠有多块光学透 镜10的透镜单元4及包括上述透镜单元4的摄影装置1获得稳定的性能。 [0070] 再者，成型模具30是设为通过射出成型而使光学树脂材料成型为光学透镜10的 模具来进行说明，但上述成型模具30也可为通过压缩成型而使光学树脂材料成型为光学 透镜10的模具。 [0071] 并且，摄影装置1并不限于搭载于智能手机等便携式终端上的相机，也可适合用 作车载相机，而且也可适合用作具有与搭载于便携式终端上的相机相等的规格（例如，像 素数800万以上，F值2. 4以上，光学系统总长6mm以下）的相机。 [0073] (1) -种光学透镜，利用成型模具使光学树脂材料成型、固化而形成，上述光学透 镜包括光学功能部、以及设置于上述光学功能部的周围的凸缘部，上述凸缘部包括在光学 透镜的光轴方向上相对向的第一面及第二面，在上述第一面上设置有多个被按压部，上述 多个被按压部被使光学透镜自上述成型模具脱模的顶出销所按压，在上述第二面上，在光 学透镜的光轴方向上与上述被按压部分别相对向的区域内设置有多个凹部。 [0074] (2)根据（1)所述的光学透镜，其中上述凹部形成为大于上述被按压部，且自上述 光学透镜的光轴方向观察时覆盖着上述被按压部。 [0075] (3)根据⑴或⑵所述的光学透镜，其中上述凸缘部的厚度为0· Imm以上且Imm 以下。 [0076] (4)根据⑴至⑶中任一项所述的光学透镜，其中光学透镜的外径相对于上述凸 缘部的厚度的比为5. 0以上且50. 0以下。 [0077] (5)根据（1)至（4)中任一项所述的光学透镜，其中在上述第二面上，设置有与层 叠于光学透镜上的其他光学透镜的抵接部。 [0078] (6) -种透镜单元，对多个光学透镜使这些多个光学透镜的光轴相一致而进行层 叠，其中上述多个光学透镜中的至少一个光学透镜为根据（1)至（5)中任一项所述的光学 透镜。 [0079] (7) -种摄影装置，包括：根据（6)所述的透镜单元；以及摄影元件，对利用上述透 镜单元而形成的光学图像进行拍摄。 [0080] (8)根据（7)所述的摄影装置，其搭载于便携式终端上。 [0081] (9) -种成型模具，使光学树脂材料成型为光学透镜，上述光学透镜包括光学功 能部、以及设置于上述光学功能部的周围的凸缘部，上述成型模具包括：第一模板及第二模 板，彼此相对向而配置，且设置有凸缘部成型面，上述凸缘部成型面将在光学透镜的光轴方 向上相对向的凸缘部的第一面及第二面的形状转印至上述光学树脂材料；以及多个顶出 销，在上述第一模板与上述第二模板的对向方向上受到进退驱动而可自上述第一模板的上 述凸缘部成型面突出地设置于上述第一模板上；且在上述第二模板的上述凸缘部成型面 上，在与多个顶出销分别相对向的区域内，设置有多个凸部。 [0082] (10)根据（9)所述的成型模具，其中上述凸部形成为大于上述顶出销，且自上述 第一模板与上述第二模板的对向方向观察时覆盖着上述顶出销。 [0083] (11)根据（9)或（10)所述的成型模具，其中上述第一模板的上述凸缘部成型面与 上述第二模板的上述凸缘部成型面之间的间隔为〇. Imm以上且Imm以下。 [0084] (12)根据（9)至（11)中任一项所述的成型模具，其中上述顶出销的剖面积为 0· 07mm2以上且0· 2臟2以下。 [0085] (13)根据（9)至（12)中任一项所述的成型模具，其中上述多个顶出销的剖面积的 总和为0. 2mm2以上且I. 5mm 2以下。 [0086] (14)根据（9)至（13)中任一项所述的成型模具，其中上述第一模板的上述凸缘部 成型面的外径及上述第二模板的上述凸缘部成型面的外径相对于上述第一模板的上述凸 缘部成型面与上述第二模板的上述凸缘部成型面之间的间隔的比为5. O以上且50.0 以下。 [0087] 符号的说明 [0088] 1摄影装置 [0089] 4 透镜单元 [0090] 10光学透镜 [0091] 20光学功能部 [0092] 21凸缘部 [0093] 22被按压部 [0094] 23 凹部 [0095] 30成型模具 [0096] 31第一模板 [0097] 32第二模板 [0098] 33顶出销 [0099] 34成型面 [0100] 35成型面 [0101] 37凸缘部成型面 [0102] 39凸缘部成型面 [0103] 42 凸部 |
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