JP4482608B2

JP4482608B2 - プラスチックレンズの製造方法

Info

Publication number: JP4482608B2
Application number: JP2009175080A
Authority: JP
Inventors: 基彦矢野; 新二東内; 良永見
Original assignee: Komatsulite Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Komatsulite Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2028-09-17
Also published as: JP2010072631A

Description

本発明は、プラスチックレンズ及びその製造方法、並びに撮像モジュールに関する。

従来から、デジタルカメラや携帯電話機等の撮像装置においては、プラスチックレンズや撮像素子を鏡筒に集約して構成された撮像モジュールを用いてコストダウンを図る技術が知られている。プラスチックレンズは、通常、金型を用いて射出成形されるが、その金型の開閉構造の構成上、レンズのフランジ部の側面（コバ面）にばりが生ずる。フランジ部は、鏡筒にプラスチックレンズを組み込む際にプラスチックレンズを位置決めする機能を有するところ、フランジ部に上記ばりが残っているとプラスチックレンズの位置決めが正確に行えなくなり、光軸にずれが生ずる。

そこで、特許文献１においては、フランジ部のばりと鏡筒の内面とを接触させることなく、鏡筒にプラスチックレンズを組み込むことができるように、鏡筒の内側面をテーパー状に形成した光学ユニットが示されている。

特開２００５−３０９０００号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の光学ユニットにおいては、鏡筒の手前側に存在するばりが、プラスチックレンズの固定に接着剤を塗布する作業の妨げとなるため、作業が困難となる。また、特許文献１の記載通りに、ばりに接着剤を塗布する場合にあっては、薄く強度の低いばりの破損によってプラスチックレンズの固定が不十分となり、プラスチックレンズが鏡筒から脱落する虞もある。また、破損したばりがゴミとなり、鏡筒へのプラスチックレンズの組み込みの作業性を低下させる。また、鏡筒内に複数のプラスチックレンズを組み込む構成とした場合に、それぞれのプラスチックレンズを異径に形成する（後から組み込むプラスチックレンズの外径を大きく形成する）必要があることから、鏡筒の径が肥大し、ユニットの小型化を図ることができないという問題が生ずる。

また、上記特許文献１とは別の従来技術として、エンドミル等の切削工具を接触させてばりを除去する技術も知られている。しかしながら、このような技術にあっては、切削時の振動に抗してプラスチックレンズを固定するための機構が複雑となり、製造コストの高騰を招来する。また、切削によるばり（かえり）が別途生ずることとなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、容易かつ強固にレンズを鏡筒に固定することができ、さらには鏡筒の小型化を図ることができる撮像モジュールを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、光学系を構成するレンズ部と、このレンズ部の外周に形成されたフランジ部とを備えたプラスチックレンズの製造方法において、前記フランジ部の側面において分割される金型を用いて前記プラスチックレンズを成形する成形工程と、前記成形工程によって成形されたプラスチックレンズの前記フランジ部の側面にレーザ光を照射して、前記フランジ部のレーザ光が照射された部分の樹脂をすり鉢状に除去し、前記フランジ部の全周に亘って面取り部を形成する面取り部形成工程と、レーザ光の焦点を、前記成形工程において前記フランジ部の側面に形成されているランナの根元より前記フランジ部の内側に合わせて前記ランナを切断し、フランジ部の側面に内方に退避された切断面を形成する切断面形成工程を有し、前記面取り部形成工程において前記レーザ光の照射によって除去されなかった前記フランジ部の側面が、前記成形工程において成形された形状のまま残存することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、成形工程の後、面取り部を形成する面取り部形成工程及び切断面を形成する切断面形成工程をすべてレーザ光の照射によって実行することができる。これにより、簡易かつ迅速に、面取り部及び切断面を形成することが可能となる。また、製造されたレンズを鏡筒に組み込む際に、鏡筒とレンズに囲まれた空間の空気を面取り部及び切断面から鏡筒の外部に逃がすことができる。従って、鏡筒への組み込みが容易なレンズを製造することが可能となる。また、フランジ部の厚み寸法は、ばりの厚み寸法よりも大きいことから、面取り部形成工程において面取り部を形成すると同時に非接触でばりを除去することができる。また、レーザ光の照射によって除去されなかったフランジ部の側面が、成形工程において成形された形状のまま残存するため、その側面をプラスチックレンズの位置決めに用いることができる。

本発明の一実施形態による撮像モジュールの構成を示す断面図。同モジュールに適用されるプラスチックレンズの構成を示す斜視図。同プラスチックレンズを射出成形するための金型の構成を示す断面図。同金型によって成型され、離型されたプラスチックレンズを示す斜視図。離型されたプラスチックレンズのアライメントデータを測定する要領を示す側面図。同プラスチックレンズのばりを除去する要領を示す側面図。

本発明の一実施形態による撮像モジュール及びプラスチックレンズについて図面を参照して説明する。図１は撮像モジュールの構成を示している。撮像モジュール１は、２個のプラスチックレンズ２，３と、赤外線をカットするフィルタ４と、プラスチックレンズ２，３及びフィルタ４を収容する鏡筒５と、プラスチックレンズ２，３によって集光された光を受けて光電変換し画像を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子６と、撮像素子６の表面に設けられたカバーガラス７等によって構成されている。プラスチックレンズ２，３は、常温で流動性を有する原料から形成される熱硬化性樹脂によって成り、光を集光させるレンズ部２１，３１とレンズ部２１，３１の外周に形成されたフランジ部２２，３２を有する。フランジ部２２は、鏡筒５の光軸に直交する前端面５ａ及び光軸に平行な内側面５ｂに、フランジ部３２は、内側面５ｂにそれぞれ当接して支持されている。各レンズは、プラスチックレンズ２、プラスチックレンズ３の順に鏡筒５に嵌挿される。プラスチックレンズ２，３を嵌挿した後、プラスチックレンズ３のフランジ部３２に形成されている面取り部３２ｄと鏡筒５の内側面５ｂとの間に接着剤８が塗布される。接着剤８によって、プラスチックレンズ３は鏡筒５に固定される。一方、プラスチックレンズ２は、鏡筒５の前端面５ａとプラスチックレンズ３に挟み込まれた状態で固定されている。

図２は、撮像素子６の側から視たプラスチックレンズ２を示している。プラスチックレンズ２は、後述する金型５１，５２（図３参照）を用いて射出成形によって形成される。フランジ部２２の後端面２２ｂと側面２２ｃとの角には、Ｃ面状の面取り部２２ｄが全周に亘って形成されている。また、フランジ部２２の後端面２２ｂには、鏡筒５にプラスチックレンズ３を組み込む際に、プラスチックレンズ２とプラスチックレンズ３によって閉じこめられた空気を鏡筒５の外部に逃がすための空気逃がし溝２２ｅが形成されている。また、側面２２ｃには、プラスチックレンズ２の射出成形に伴い形成されたランナ２４（図４参照）を切断する際に生じた切断面（退避面）２２ｆが形成されている。切断面２２ｆは、側面２２ｃの一部において、内方に退避して形成されている。空気逃がし溝２２ｅ、面取り部２２ｄ及び切断面２２ｆによって、プラスチックレンズ２とプラスチックレンズ３によって閉じこめられた空間と鏡筒５の外部とが連通されている。

プラスチックレンズ３の形状は、プラスチックレンズ２とは相違するが、フランジ部３２の後端面３２ｂと側面３２ｃとの角には、プラスチックレンズ２における面取り部２２ｄと同等の面取り部３２ｄが全周に亘って形成され、側面３２ｃには、プラスチックレンズ２における切断面２２ｆと同等の切断面（図示せず）が形成されている。

以下、図３乃至図７を参照して、プラスチックレンズ２の製造方法について説明する。なお、プラスチックレンズ３に関しても、プラスチックレンズ２と同等の工程によって製造できるため、その説明を省略する。

図３は、プラスチックレンズ２の射出成形金型を示している。プラスチックレンズ２は、固定金型５１と固定金型５１に対して移動可能な可動金型５２によって成形される（射出成形工程）。固定金型５１と可動金型５２とは、フランジ部２２の後端面２２ｂで分割されており、プラスチックレンズ２を形成するために区画されたキャビティ空間５３に樹脂を供給するためのゲート部５２ａを有している。なお、プラスチックレンズ２は、射出成形に限られることなく、例えば、トランスファー成形や注型成形等によっても成形することが可能である。

図４は、金型５１及び５２を用いて射出成形されたプラスチックレンズ２を示している。フランジ部２２の後端面２２ｂの外周には、固定金型５１と可動金型５２との分割面の隙間に樹脂が浸入して生じたばり２３が形成される。また、側面２２ｃからフランジ部２２の径方向にゲート部５２ａに充填された樹脂によって形成されたランナ２４が形成されている。

金型５１及び５２から離型されたプラスチックレンズ２は、図５に示すように、画像処理装置６０によって撮影され、プラスチックレンズ２の重心や回転方向等の各種のアライメントデータが測定される。

その後、画像処理装置６０を用いて測定されたアライメントデータに基づいて、図６に示すようにレーザ発生装置７０を用いてフランジ部２２の後端面２２ｂの側からばり２３に対してプラスチックレンズ２の光軸と平行にレーザ光を照射して、ばり２３を除去（ばり除去工程）し、ランナ２４を切断する。その際、フランジ部２２の厚みに応じてレーザ光の出力を適宜調整することにより、レーザ光が照射された部分の樹脂は、すり鉢状に除去され、図２に示した面取り部２２ｄがフランジ部２２の全周に亘って形成される。そして、レーザ光の焦点をフランジ部２２の径方向に移動させ、フランジ部２２の後端面の樹脂を除去し、空気逃がし溝２２ｅを形成する。同様の要領でフランジ部２２に金型のキャビティ番号等の情報を刻印することができる。その後、レーザ光の焦点をランナ２４の根元よりややフランジ部２２の内側に合わせてランナ２４を切断する。その際、フランジ部２２の側面２２ｃに内方に退避された切断面２２ｆが形成される。

以上のように、本実施形態の撮像モジュール１によれば、フランジ部３２の面取り部３２ｄと鏡筒５の内側面との間に塗布された接着剤８によってプラスチックレンズ３が鏡筒５に固定されるので、プラスチックレンズ５の固定を容易なものとすることができる。また、フランジ部３２の面取り部３２ｄと鏡筒５の内側面との間に塗布された接着剤８が硬化すると、くさび状となって面取り部３２ｄと鏡筒５の間に介在するので、プラスチックレンズ３を鏡筒５に強固に固定することができる。また、上記特許文献１のように鏡筒５の内側面５ｂをテーパー状に形成する必要がないので、鏡筒５に複数のプラスチックレンズ２，３を組み込む構成とした場合であっても、後から組み込むプラスチックレンズ３の外径を大きく形成する必要がなく、鏡筒５の小型化を図ることができる。

また、フランジ部２２の後端面２２ｂの側からばり２３にレーザ光を照射することにより、フランジ部２２の後端面２２ｂの外周に生じたばり２３を除去するので、製造したプラスチックレンズ２をフランジ部２２の側面２２ｃによって位置決めする際に、ばり２３がその妨げとなることがなくなり、プラスチックレンズ２を鏡筒５に対して正確に位置決めすることが可能となる。また、フランジ部２２の厚み寸法は、ばり２３の厚み寸法よりも大きいことから、フランジ部２２の側面２２ｃにはレーザ光の照射によって除去されなかった面が金型によって成形された形状のまま残存するため、その側面をプラスチックレンズ２の位置決めに用いることができる。また、レーザ光を用いて非接触でばり２３を除去することができるので、複雑な機構でプラスチックレンズ２を固定する必要がなく、かつ短時間でばりを除去することが可能となる。プラスチックレンズ３についても同様である。

また、プラスチックレンズ２，３は、熱硬化性樹脂によって形成されているので、レーザ光が照射された部分が軟化されることなく除去される。従って、レーザ光が照射された部分の周辺が盛り上がり凸状のかえりが生ずることを防止でき、プラスチックレンズ２，３の鏡筒５への組み付け精度の更なる向上を図ることができる。

また、フランジ部２２の後端面２２ｂにレーザ光を照射することにより、フランジ部２２の後端面２２ｂに空気逃がし溝２２ｅを形成できる。また、フランジ部２２の後端面２２ｂに刻印（例えば、金型のキャビィティ番号やロット等の情報）を形成することも可能となる。

なお、本発明の撮像モジュール１は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくともフランジ部３２の面取り部３２ｄと鏡筒５の内側面との間に塗布された接着剤８によってプラスチックレンズ３が鏡筒５に固定されていればよい。また、本発明は種々の変形が可能であり、例えば、プラスチックレンズ２，３は、熱硬化性樹脂で形成されているのが最も望ましいが、熱可塑性樹脂で形成されていてもよい。また、鏡筒５に組み込まれるプラスチックレンズの数は、いくつであってもよい。また、撮像モジュール１に組み込まれるレンズの材質は、プラスチック以外のガラスであってもよい。また、フランジ部２２の後端面２２ｂに形成する空気逃がし溝２２ｅ及び側面２２ｃに形成する切断面（退避面）２２ｆは、図２に示した形状に限られることなく、任意の形状とすることができる。

１撮像モジュール
２，３プラスチックレンズ
５鏡筒
６撮像素子
８接着剤
２１，３１レンズ部
２２，３２フランジ部
２２ｄ，３２ｄ面取り部

Claims

光学系を構成するレンズ部と、このレンズ部の外周に形成されたフランジ部とを備えたプラスチックレンズの製造方法において、
前記フランジ部の側面において分割される金型を用いて前記プラスチックレンズを成形する成形工程と、
前記成形工程によって成形されたプラスチックレンズの前記フランジ部の側面にレーザ光を照射して、前記フランジ部のレーザ光が照射された部分の樹脂をすり鉢状に除去し、前記フランジ部の全周に亘って面取り部を形成する面取り部形成工程と、
レーザ光の焦点を、前記成形工程において前記フランジ部の側面に形成されているランナの根元より前記フランジ部の内側に合わせて前記ランナを切断し、フランジ部の側面に内方に退避された切断面を形成する切断面形成工程を有し、
前記面取り部形成工程において前記レーザ光の照射によって除去されなかった前記フランジ部の側面が、前記成形工程において成形された形状のまま残存することを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。