JP5514630B2 - レンズの製造装置及びレンズの製造方法、レンズ、撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズの製造装置及びレンズの製造方法、該製造方法により製造されたレンズ、該レンズを組み込んだ撮像装置に関する。

携帯電話や監視カメラなどに用いられる撮像装置は、一般に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal−Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子と、固体撮像素子の受光面に結像するレンズユニットとで構成される。レンズユニットに含まれるレンズは、近年、安価で成形性に優れる樹脂で形成されたレンズが用いられている。

上記の撮像装置は、一般に、モジュール化されて回路基板に実装される。そして、実装プロセスの簡略化を図るべく、撮像装置の実装にリフローが採用されるようになっている。リフローとは、回路基板板上で部品を実装する箇所に予めハンダを配置し、そこに部品を配置して回路基板ごと加熱し、それによってハンダを溶融させて部品を回路基板にハンダ付けする手法を言う。

リフローにおいて、撮像装置は、数秒〜数十秒の間、２００℃以上の温度に晒される。そのため、撮像装置を構成するレンズユニットのレンズにも、耐熱性が求められる。そこで、レンズを、熱硬化性や光硬化性といったエネルギー硬化性の樹脂で形成するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

樹脂レンズは、一般に、上型及び下型並びに上型及び下型の周囲を囲む胴型で構成される成形型で樹脂を圧縮成形して製造され、まず、下型の成形面の中央部に樹脂を盛り、次いで、上型を降下させて、下型の成形面と上型の成形面との間で樹脂を展延させながら圧縮成形される。

ここで、図８に、熱硬化性の樹脂を加熱した際の樹脂の粘度の経時変化を示す。

図８に示すように、熱硬化性の樹脂は硬化前に一旦粘度が低下する。光硬化性の樹脂もまた同様の傾向を示す。粘度が低下した樹脂は、下型の成形面と上型の成形面との間で広げられて胴型の内周面に達すると、上型及び下型と胴型とのギャップに浸入し易く、これが硬化されると、レンズにバリが形成され、また、レンズの離型を阻害する。

特許文献２には、熱重合開始剤及び光重合開始剤の両方を含有するエネルギー硬化性の樹脂を使用し、成形前に光重合させて樹脂の粘度をある程度まで高めておき、その状態で圧縮成形し、その後に熱重合させて硬化させることで、上型及び下型と胴型との隙間に樹脂が浸入することを防止する技術が記載されている。しかし、この技術は、熱重合開始剤及び光重合開始剤の両方を含有する特殊な樹脂に限られる。

特開２００９−９８６１４号公報 特開２００９−１２６０１１号公報

本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、一般的なエネルギー硬化性の樹脂でレンズを製造するにあたって、バリの発生を防止し、レンズの離型を円滑なものとすることを目的とする。

（１）エネルギー硬化性の樹脂からなるレンズの製造装置であって、前記レンズの表面形状を反転した形状の成形面をそれぞれ有する上型及び下型、並びに前記上型及び前記下型の周囲を囲む胴型を含む成形型と、前記下型の成形面上に前記樹脂を供給する樹脂供給手段と、前記上型及び前記下型の少なくとも一方を移動させて前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を拡縮させる駆動手段と、間隔を縮小された前記上型の成形面と前記下型の成形面とで挟まれて成形された前記樹脂に硬化エネルギーを供給するエネルギー供給手段と、を備え、前記上型の成形面及び前記下型の成形面には、その縁に全周にわたって凸条がそれぞれ設けられており、前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を縮小する際に、前記上型の成形面の前記凸条と前記下型の成形面の前記凸条との間に前記レンズの表裏の光学面で挟まれるレンズ部を除いたコバ部の厚みの１／５〜１／１０の隙間を残して、前記上型及び前記下型のうち前記駆動手段によって駆動される被駆動型の移動を停止させる停止手段を更に備えるレンズの製造装置。
（２）上型及び下型並びに該上型及び該下型の周囲を囲む胴型を含む成形型を用い、エネルギー硬化性の樹脂でレンズを製造する方法であって、前記上型及び前記下型は、前記レンズの表面形状を反転した形状の成形面をそれぞれ有し、前記上型の成形面及び前記下型の成形面には、その縁に全周にわたって凸条がそれぞれ設けられており、前記下型の成形面上に前記樹脂を供給する供給工程と、前記上型及び前記下型を相対移動させて前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を縮小し、前記下型の成形面上に供給された前記樹脂を前記上型の成形面と前記下型の成形面とで挟んで成形する成形工程と、成形された前記樹脂に硬化エネルギーを供給して硬化させる硬化工程と、前記上型及び前記下型を相対移動させて前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を拡大し、硬化された前記樹脂からなるレンズを前記成形型から取り出す離型工程と、を備え、前記成形工程で前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を縮小する際に、前記上型の成形面の前記凸条と前記下型の成形面の前記凸条との間に前記レンズの表裏の光学面で挟まれるレンズ部を除いたコバ部の厚みの１／５〜１／１０の隙間を残して、前記上型及び前記下型の相対移動を停止させるレンズの製造方法。

本発明によれば、上型の成形面及び下型の成形面の各々において、その縁の全周にわたって凸条を設けることにより、上型の成形面と下型の成形面との間隔を縮小し、両成形面の間で樹脂を挟んで展延する際に、樹脂が胴型の内周面に達するのを抑制することができる。それにより、上型及び下型と胴型とのギャップに樹脂が浸入してレンズにバリが形成されるのを阻止し、レンズを円滑に離型することができる。そして、上型の成形面と下型の成形面との間隔を縮小する際に、両成形面の凸条の間に隙間を残しておくことで、樹脂の硬化収縮に起因するひけを、この隙間に入り込んだ樹脂によって補填することができる。

本発明の実施形態を説明するための、撮像装置の一例を示す図。 図１の撮像装置に含まれるレンズを製造する製造装置の一例を示す図。 図２の製造装置を用いたレンズの製造方法を示す図。 図３において円IVで囲まれた部分を拡大して示す図。 図２の製造装置の変形例を示す図。 図２の製造装置の他の変形例を示す図。 図２の製造装置の他の変形例を示す図。 熱硬化性の樹脂を加熱した際の樹脂の粘度の経時変化を示す図。

図１は、撮像装置の一例を示す。

図１に示す撮像装置１は、センサ２と、レンズユニット３とを備えている。

センサ２は、シリコンなどの半導体で形成された基板１０と、その略中央部に設けられた固体撮像素子１１とで構成されている。固体撮像素子１１は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどであり、基板１０に対して周知の成膜工程、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程、不純物添加工程、等を繰り返し、基板１０上に受光領域、電極、絶縁膜、配線、等を形成して構成されている。

レンズユニット３は、一つ以上のレンズを含む光学系４と、光学系４を保持する鏡筒５とを含んでいる。光学系４は、図示の例では、入射側に配置される第１レンズ２０と、出射側に配置される第２レンズ２１と、第１レンズ２０と第２レンズ２１との間に配置された絞り２２とで構成されている。第１レンズ２０及び第２レンズ２１は、いずれも透光性の樹脂で形成されている。また、絞り２２は、遮光性の材料からなり、例えばステンレスなどの金属板で形成される。なお、光学系４の構成は、図示の例に限定されず、例えばレンズの枚数は１枚又は３枚以上であってもよく、また、絞り２２は、第１レンズ２０の入射面上など、適宜な箇所に配置されてもよい。

第１レンズ２０は、表裏に光学面を有するレンズ部３０と、レンズ部３０の周囲に鍔状に広がるコバ部３１とで構成されている。第２レンズ２１もまた、同様に、表裏に光学面を有するレンズ部３２と、レンズ部３２の周囲に鍔状に広がるコバ部３３とで構成されている。第１レンズ２０と第２レンズ２１とは、レンズ部３０，３２の光軸を一致させた状態で重ねられている。

対向する第１レンズ２０のコバ部３１及び第２レンズ２１のコバ部３３の対向面には、互いに嵌合する嵌合部がそれぞれ設けられている。第１レンズ２０のコバ部３１に設けられた嵌合部３４は、レンズ部３０の光軸を中心とする円環状の凸部である。また、第２レンズ２１のコバ部３３に設けられた嵌合部３５は、レンズ部３２の光軸を中心とする円環状の凸部であり、第１レンズ２０の嵌合部３４に内嵌する。そして、第１レンズ２０の嵌合部３４の内周面及び第２レンズ２１の嵌合部３５の外周面は、互いに整合するテーパ面とされている。第１レンズ２０と第２レンズ２１とは、嵌合部３４，３５を嵌合させることにより、レンズ部３０，３２の光軸が一致するように互いに位置決めされる。

鏡筒５は、筒部４０と、筒部４０の軸方向の一方の端部に設けられた蓋部４１と、筒部４０の軸方向の他方の端部に設けられた台座部４２と、筒部４０内で蓋部４１に対向して配置された押さえ部材４３とで構成されている。鏡筒５は、遮光性の材料で形成され、例えば黒色の液晶ポリマーなどの樹脂で形成される。

光学系４は、その光軸を筒部４０の中心軸に一致させた状態で筒部４０内に配置され、蓋部４１と押さえ部材４３とによって挟まれ、鏡筒５に保持されている。光学系４の光軸が通過する蓋部４１の中央部には開口部４４が設けられており、この開口部４４を通して光学系４に光が入射する。

対向する光学系４の第１レンズ２０のコバ部３１及び蓋部４１の対向面には、互いに嵌合する嵌合部がそれぞれ設けられている。第１レンズ２０のコバ部３１に設けられた嵌合部３６は、光学系４の光軸（レンズ部３０の光軸）を中心とする円環状の凸部である。また、蓋部４１に設けられた嵌合部４５は、筒部４０の中心軸を中心とする円環状の凸部であり、第１レンズ２０の嵌合部３６に内嵌する。そして、第１レンズ３２の嵌合部３６の内周面及び蓋部４１の嵌合部４５の外周面は、互いに整合するテーパ面とされている。光学系４は、第１レンズ２０の嵌合部３６を蓋部４１の嵌合部４５に嵌合させることにより、その光軸が筒部４０の中心軸に一致するように位置決めされる。

鏡筒５に対する光学系４の位置決めは、上述のとおり第１レンズ２０の嵌合部３６を蓋部４１の嵌合部４５に嵌合させることでなされるので、光学系４の外周面（第１レンズ２０及び第２レンズ２１の外周面）と筒部４０の内周面との間には隙間がおかれている。この隙間は、後述するリフロー処理において、光学系４と鏡筒５との熱膨張に差が生じた場合に、その熱膨張差を吸収して光学系４に作用する応力を緩和する。

レンズユニット３は、鏡筒５の台座部４２をセンサ２の基板１０に接合され、センサ２と一体とされる。鏡筒５の開口部４４を通して光学系４に入射した光は、センサ２の固体撮像素子１１の受光面に結像する。

以上のように構成された撮像装置１は、リフロー処理によって電子機器の回路基板に実装される。即ち、回路基板には、撮像装置１が実装される位置に予めペースト状の半田が印刷され、そこに撮像装置１が載せられる。そして、この撮像装置１を含む回路基板に赤外線の照射や熱風の吹付けといった加熱処理が施され、それにより半田を溶かして撮像装置１は回路基板に実装される。

リフロー処理では撮像装置１全体がリフロー温度で加熱されることから、第１レンズ２０及び第２レンズ２１を形成する樹脂は、硬化後にはリフロー処理によっても熱変形しない程度の耐熱性を有する。そのような樹脂としては、エネルギー硬化性の樹脂を用いることができ、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、等の熱により硬化する熱硬化性の樹脂、あるいはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、等の紫外線の照射により硬化する光硬化性の樹脂を用いることができる。

レンズ２０，２１を形成する樹脂の耐熱性は、硬化物のガラス転移温度が２００℃以上であることが好ましく、２５０℃以上であることがより好ましく、３００℃以上であることが特に好ましい。樹脂にこのような高い耐熱性を付与するためには、分子レベルで運動性を束縛することが必要であり、有効な手段としては、（１）単位体積あたりの架橋密度を上げる手段、（２）剛直な環構造を有する樹脂を利用する手段（例えばシクロヘキサン、ノルボルナン、テトラシクロドデカン等の脂環構造、ベンゼン、ナフタレン等の芳香環構造、９，９’−ビフェニルフルオレン等のカルド構造、スピロビインダン等のスピロ構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平９−１３７０４３号公報、同１０−６７９７０号公報、特開２００３−５５３１６号公報、同２００７−３３４０１８号公報、同２００７−２３８８８３号公報等に記載の樹脂）、（３）無機微粒子など高Ｔｇの物質を均一に分散させる手段（例えば特開平５−２０９０２７号公報、同１０−２９８２６５号公報等に記載）等が挙げられる。これらの手段は複数併用してもよく、流動性、収縮率、屈折率特性など他の特性を損なわない範囲で調整することが好ましい。

また、レンズ２０，２１を形成する樹脂は、成形型の形状転写適性等、成形性の観点から硬化前には適度な流動性を有していることが好ましい。具体的には常温で液体であり、粘度が１０００〜５００００ｍＰａ・ｓ程度のものが好ましい。

また、レンズ２０，２１を形成する樹脂は、形状転写精度の観点からは硬化反応による体積収縮率が小さい樹脂が好ましい。樹脂の硬化収縮率としては１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、３％以下であることが特に好ましい。硬化収縮率の低い樹脂としては、例えば（１）高分子量の硬化剤（プレポリマ−など）を含む樹脂（例えば特開２００１−１９７４０号公報、同２００４−３０２２９３号公報、同２００７−２１１２４７号公報等に記載、高分子量硬化剤の数平均分子量は２００〜１００，０００の範囲であることが好ましく、より好ましくは５００〜５０，０００の範囲であり、特に好ましくは１，０００〜２０，０００の場合である。また該硬化剤の数平均分子量／硬化反応性基の数で計算される値が、５０〜１０，０００の範囲にあることが好ましく、１００〜５，０００の範囲にあることがより好ましく、２００〜３，０００の範囲にあることが特に好ましい。）、（２）非反応性物質（有機/無機微粒子，非反応性樹脂等）を含む樹脂（例えば特開平６−２９８８８３号公報、同２００１−２４７７９３号公報、同２００６−２２５４３４号公報等に記載）、（３）低収縮架橋反応性基を含む樹脂（例えば、開環重合性基（例えばエポキシ基（例えば、特開２００４−２１０９３２号公報等に記載）、オキセタニル基（例えば、特開平８−１３４４０５号公報等に記載）、エピスルフィド基（例えば、特開２００２−１０５１１０号公報等に記載）、環状カーボネート基（例えば、特開平７−６２０６５号公報等に記載）等）、エン／チオール硬化基（例えば、特開２００３−２０３３４号公報等に記載）、ヒドロシリル化硬化基（例えば、特開２００５−１５６６６号公報等に記載）等）、（４）剛直骨格樹脂（フルオレン、アダマンタン、イソホロン等）を含む樹脂（例えば、特開平９−１３７０４３号公報等に記載）、（５）重合性基の異なる２種類のモノマーを含み相互貫入網目構造（いわゆるＩＰＮ構造）が形成される樹脂（例えば、特開２００６−１３１８６８号公報等に記載）、（６）膨張性物質を含む樹脂（例えば、特開２００４−２７１９号公報、特開２００８−２３８４１７号公報等に記載）等を挙げることができ、本発明において好適に利用することができる。また上記した複数の硬化収縮低減手段を併用すること（例えば、開環重合性基を含有するプレポリマーと微粒子を含む樹脂など）が物性最適化の観点からは好ましい。

また、レンズ２０，２１を形成する樹脂は、高−低２種類以上のアッベ数の異なる樹脂の混合物が望まれる。高アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が５０以上であることが好ましく、より好ましくは５５以上であり特に好ましくは６０以上である。屈折率（ｎｄ）は１．５２以上であることが好ましく、より好ましくは１．５５以上であり、特に好ましくは１．５７以上である。このような樹脂としては、脂肪族の樹脂が好ましく、特に脂環構造を有する樹脂（例えば、シクロヘキサン、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等の環構造を有する樹脂、具体的には例えば、特開平１０−１５２５５１号公報、特開２００２−２１２５００号公報、同２００３−２０３３４号公報、同２００４−２１０９３２号公報、同２００６−１９９７９０号公報、同２００７−２１４４号公報、同２００７−２８４６５０号公報、同２００８−１０５９９９号公報等に記載の樹脂）が好ましい。低アッベ数側の樹脂は、アッベ数（νｄ）が３０以下であることが好ましく、より好ましくは２５以下であり特に好ましくは２０以下である。屈折率（ｎｄ）は１．６０以上であることが好ましく、より好ましくは１．６３以上であり、特に好ましくは１．６５以上である。このような樹脂としては芳香族構造を有する樹脂が好ましく、例えば９,９’−ジアリールフルオレン、ナフタレン、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール等の構造を含む樹脂（具体的には例えば、特開昭６０−３８４１１号公報、特開平１０−６７９７７号公報、特開２００２−４７３３５号公報、同２００３−２３８８８４号公報、同２００４−８３８５５号公報、同２００５−３２５３３１号公報、同２００７−２３８８８３号公報、国際公開第２００６／０９５６１０号パンフレット、特許第２５３７５４０号公報等に記載の樹脂等）が好ましい。

また、レンズ２０，２１を形成する樹脂には、屈折率を高めたり、アッベ数を調整したりするために、無機微粒子をマトリックス中に分散させることが好ましい。無機微粒子としては、例えば、酸化物微粒子、硫化物微粒子、セレン化物微粒子、テルル化物微粒子が挙げられる。より具体的には、例えば、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ランタン、酸化イットリウム、硫化亜鉛等の微粒子を挙げることができる。特に上記高アッベ数の樹脂に対しては、酸化ランタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましく、低アッベ数の樹脂に対しては、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム等の微粒子を分散させることが好ましい。無機微粒子は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。また、複数の成分による複合物であってもよい。また、無機微粒子には光触媒活性低減、吸水率低減などの種々の目的から、異種金属をドープしたり、表面層をシリカ、アルミナ等異種金属酸化物で被覆したり、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、有機酸（カルボン酸類、スルホン酸類、リン酸類、ホスホン酸類等）又は有機酸基を持つ分散剤などで表面修飾してもよい。無機微粒子の数平均粒子サイズは通常１ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とすればよいが、小さすぎると物質の特性が変化する場合があり、大きすぎるとレイリー散乱の影響が顕著となるため、１ｎｍ〜１５ｎｍが好ましく、２ｎｍ〜１０ｎｍが更に好ましく、３ｎｍ〜７ｎｍが特に好ましい。また、無機微粒子の粒子サイズ分布は狭いほど望ましい。このような単分散粒子の定義の仕方はさまざまであるが、例えば、特開２００６−１６０９９２号に記載されるような数値規定範囲が好ましい粒径分布範囲に当てはまる。ここで上述の数平均１次粒子サイズとは、例えばＸ線回折（ＸＲＤ）装置あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などで測定することができる。無機微粒子の屈折率としては、２２℃、５８９ｎｍの波長において、１．９０〜３．００であることが好ましく、１．９０〜２．７０であることが更に好ましく、２．００〜２．７０であることが特に好ましい。無機微粒子の樹脂に対する含有量は、透明性と高屈折率化の観点から、５質量％以上であることが好ましく、１０〜７０質量％が更に好ましく、３０〜６０質量％が特に好ましい。

樹脂に微粒子を均一に分散させるためには、例えばマトリックスを形成する樹脂モノマーとの反応性を有する官能基を含む分散剤（例えば特開２００７−２３８８８４号公報実施例等に記載）、疎水性セグメント及び親水性セグメントで構成されるブロック共重合体（例えば特開２００７−２１１１６４号公報に記載）、あるいは高分子末端又は側鎖に無機微粒子と任意の化学結合を形成しうる官能基を有する樹脂（例えば特開２００７−２３８９２９号公報、特開２００７−２３８９３０号公報等に記載）等を適宜用いて微粒子を分散させることが望ましい。

また、レンズ２０，２１を形成する樹脂には、シリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有化合物等の公知の離型剤やヒンダードフェノール等の酸化防止剤等の添加剤が適宜配合されていてもよい。

また、レンズ２０，２１を形成する樹脂には、必要に応じて硬化触媒又は開始剤を配合することができる。具体的には、例えば特開２００５−９２０９９号公報（段落番号〔００６３〕〜〔００７０〕）等に記載の熱又は活性エネルギー線の作用により硬化反応（ラジカル重合あるいはイオン重合）を促進する化合物を挙げることができる。これらの硬化反応促進剤の添加量は、触媒や開始剤の種類、あるいは硬化反応性部位の違いなどによって異なり一概に規定することはできないが、一般的には硬化反応性樹脂の全固形分に対して０．１〜１５質量％程度が好ましく、０．５〜５質量％程度がより好ましい。

レンズ２０，２１を形成する樹脂は、上記成分を適宜配合して製造することができる。この際、液状の低分子モノマー（反応性希釈剤）等に他の成分を溶解することができる場合には別途溶剤を添加する必要はないが、このケースに当てはまらない場合には溶剤を用いて各構成成分を溶解することにより硬化性樹脂を製造することができる。該硬化性樹脂に使用できる溶剤としては、組成物が沈殿することなく、均一に溶解又は分散されるものであれば特に制限はなく適宜選択することができ、具体的には、例えば、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等）、エステル類（例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等）、エーテル類（例えば、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン等）アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール等）、芳香族炭化水素類（例えば、トルエン、キシレン等）、水等を挙げることができる。硬化性樹脂が溶剤を含む場合には溶剤を乾燥させた後に成形を行うことが好ましい。

以下、第１レンズ２０を例に、レンズの製造について説明する。

図２に、レンズの製造装置の一例を示す。

製造装置１００は、成形型５０と、樹脂供給手段１０１と、駆動手段１０２と、エネルギー供給手段１０３と、停止手段とを備えている。

成形型５０は、上型５１と、下型５２と、胴型５３とで構成されている。胴型５３は筒状に形成されている。上型５１は、胴型５３内に挿入される柱状の本体部５４と、本体部５４の基端部に設けられ本体部５４の周囲に鍔状に広がるフランジ部５５とで構成されている。フランジ部５５は、胴型５３の軸方向の上側の端部に当接し、胴型５３内への本体部５４の挿入量を規定する。下型５２もまた、同様に、胴型５３内に挿入される柱状の本体部５６と、本体部５６の基端部に設けられ、本体部５６の周囲に鍔状に広がるフランジ部５７とで構成されている。フランジ部５７は、胴型５３の軸方向の下側の端部に当接し、胴型５３内への本体部５６の挿入量を規定する。上型５１の本体部５４の外周面及び下型５２の本体部５６の外周面と胴型５３の内周面６４との間には、本体部５４，５６の挿抜を可能とするために僅かなギャップがそれぞれ設けられる。

上型５１の本体部５４の先端面は、成形面６０とされ、第１レンズ２０の表裏のいずれか一方の面形状を反転した形状を有し、上型５１の成形面６０の略中央部には、第１レンズ２０のレンズ部３０の一方の光学面を反転した形状の光学面成形部６１が設けられる。下型５２の本体部５６の先端面もまた、成形面６２とされ、第１レンズ２０の表裏の他方の面形状を反転した形状を有し、下型５２の成形面６２の略中央部には、レンズ部３０の他方の光学面を反転した形状の光学面成形部６３が設けられる。図１に示す第１レンズ２０のレンズ部３０は、入射側の光学面が凸の球面とされ、出射側の光学面が凹の球面とされており、図示の例では、上型５１の光学面成形部６１は、出射側の光学面を反転した凸の球面状に成形され、下型５２の光学面成形部６３は、入射側の光学面を反転した凹の球面状に成形されている。

上型５１の成形面６０には、その縁の全周にわたって凸条６５が設けられている。凸条６５と成形面６０とで囲まれる部分の容積は、レンズ２０の体積よりも小さくなっている。そして、凸条６５の突端の面６５ａと内周面６５ｂとの接続箇所にはエッジ６５ｃが設けられている。また、下型５２の成形面６２にも、その縁の全周にわたって凸条６６が設けられている。凸条６６と成形面６２とで囲まれる部分の容積は、レンズ２０の体積よりも小さくなっている。そして、凸条６６の突端の面６６ａと内周面６６ｂとの接続箇所にはエッジ６６ｃが設けられている。

上型５１の本体部５４及び下型５２の本体部５６が、それぞれ胴型５３内に挿入された状態で、上型５１の成形面６０及び下型５２の成形面６２、並びに胴型５３の内周面６４で囲まれてキャビティＣが形成され、成形型５０は、キャビティＣに上述の樹脂を収容して成形する。

樹脂供給手段１０１は、例えばディスペンサ等が用いられ、第１レンズ２０を形成するための上述の樹脂を、下型５２の成形面６２上に定量供給する。

駆動手段１０２は、例えばプレス機等が用いられ、上型５１及び下型５２の少なくとも一方を移動させて上型５１の成形面６０と下型５２の成形面６２との間隔を拡縮させる。図示の例では、下型５２は、プレス機のテーブル上に載置されて固定されており、上型５１が、プレス機のピストンに取り付けられて下型５２に対して昇降移動される。

エネルギー供給手段１０３は、成形型５０に供給された樹脂に硬化エネルギーを供給する。エネルギー供給手段１０３は、樹脂によって適宜選択され、樹脂が熱硬化性のものであれば、例えばヒーター等の熱源が用いられ、また、樹脂が光硬化性のものであれば、紫外線ランプ等の光源が用いられる。

図３に、製造装置１００を用いた第１レンズ２０の製造方法の一例を示す。

（供給工程）
まず、下型５２の本体部５６に胴型５３を被せ、下型５２の成形面６２の周囲を胴型５３で囲む。そして、樹脂供給手段１０１により、下型５２の成形面６２上の中央部に、上述の樹脂Ｍを定量供給する。なお、下型５２の成形面６２上に樹脂Ｍを供給した後に、下型５２の本体部５６に胴型５３を被せるようにしてもよい。（ＦＩＧ．３Ａ）

（成形工程）
次いで、駆動手段１０２により上型５１を降下させて、上型５１の本体部５４を、フランジ部５５が胴型５３の端部に当接するまで、胴型５３内に挿入する。本体部５４の挿入に伴い、上型５１の成形面６０と下型５２の成形面６２との間隔が狭まっていき、樹脂Ｍは、両成形面６０，６２の間で挟まれる。それにより、樹脂Ｍは、両成形面６０，６２の間で展延されながら、両成形面６０，６２に倣って変形される。両成形面６０，６２にそれぞれ設けられている光学面成形部６１，６３で、第１レンズ２０のレンズ部３０が成形され、また、両成形面６０，６２の光学面成形部６１，６３を除く部分で、第１レンズ２０のコバ部３１が成形される。（ＦＩＧ．３Ｂ）

（硬化工程）
次いで、エネルギー供給手段１０３により、成形された樹脂Ｍに硬化エネルギーＥを供給し、樹脂Ｍを硬化させる。樹脂Ｍが熱硬化性の樹脂である場合には、ヒーター等の熱源で成形型５０を加熱し、成形型５０を介して樹脂Ｍに熱を供給する。また、樹脂Ｍが光硬化性の樹脂である場合には、成形型５０を構成する上型５１及び下型５２並びに胴型５３の少なくとも一つをガラス等の透光性の材料で形成し、紫外線ランプ等の光源で成形型５０に光を照射し、成形型５０を透過させて樹脂Ｍに光を供給する。（ＦＩＧ．３Ｃ）

（離型工程）
次いで、駆動手段１０２により上型５１を上昇させて上型５１の本体部５４を胴型５３から抜去し、硬化された樹脂Ｍからなる第１レンズ２０を成形型５０から取り出す。第１レンズ２０の取り出しは、例えばロボットアーム等を用いて自動的に行うことができる。（ＦＩＧ．３Ｄ）

図４に、上述した製造方法における成形工程を詳細に示す。

上型５１の成形面６０と下型５２の成形面６２との間隔が縮小されるのに伴い、樹脂Ｍは、両成形面６０，６２の間で展延されるが、重力下において、樹脂Ｍは、下型５２の成形面６２側で若干先行して広がる。そこで、樹脂Ｍは、まず、下型５２の成形面６２の縁に設けられた凸条６６に接触する。凸条６６は、その突端の面６６ａと内周面６６ｂとの接続箇所にエッジ６６ｃを有しており、樹脂Ｍは、表面張力によってエッジ６６ｃを越えて広がることを抑制される。よって、成形面６２上における樹脂Ｍの外縁はエッジ６６ｃにとどまる。（ＦＩＧ.４Ａ）

そして、下型５２の成形面６２側での広がりを抑制されている間に、樹脂Ｍは、上型５１の成形面６０側で広がり、上型５１の成形面６０の縁に設けられた凸条６５に接触する。その後に、凸条６５のエッジ６５ｃ及び凸条６６のエッジ６６ｃを越えて広がる。（ＦＩＧ．４Ｂ）

上型５１の本体部５４を、フランジ部５５が胴型５３の端部に当接するまで、胴型５３内に挿入した状態で（図３参照）、上型５１の成形面６０に設けられた凸条６５と下型５２の成形面６２に設けられた凸条６６との間には隙間が残される。ここで、上述した供給工程で供給される樹脂Ｍの量は、上型５１の本体部５４を、フランジ部５５が胴型５３の端部に当接するまで、胴型５３内に挿入した後（上型５１の成形面６０と下型５２の成形面６２との間隔を縮小した後）の成形面６０，６２及び胴型５３の内周面６４で囲まれるキャビティＣの容積に対して若干少ない量とされる。そこで、樹脂Ｍは、凸条６５のエッジ６５ｃ及び凸条６６のエッジ６６ｃを越えて広がり、凸条６５と凸条６６との間に残される隙間に入り込むが、胴型５３の内周面６４には達しない。（ＦＩＧ．４Ｃ）

上型５１の成形面６０と下型５２の成形面６２との間隔を縮小した後において、樹脂Ｍが胴型５３の内周面６４に達していないことで、上型５１の本体部５４の外周面及び下型５２の本体部５６の外周面と胴型５３の内周面６４とのギャップに樹脂が浸入することが抑制される。それにより、レンズ２０にバリが形成されるのを阻止することができ、レンズ２０を円滑に離型することができる。

また、硬化工程において樹脂Ｍには硬化収縮が生じ得るが、凸条６５と凸条６６との間に残された隙間に入り込んだ樹脂ＭがキャビティＣの中央部側に流動し、キャビティＣのうち該隙間以外の領域にある樹脂Ｍの収縮分を補填することができる。それにより、第１レンズ２０のレンズ部３０やコバ部３１（特に嵌合部３４や嵌合部３６）を精度よく形成することができる。凸条６５と凸条６６との隙間に入り込んだ樹脂Ｍで、キャビティＣの他の領域にある樹脂Ｍの硬化収縮分を補填するという観点から、凸条６５と凸条６６との間に残す隙間は、好ましくは、レンズ２０のコバ部３１の厚みｔの１／５〜１／１０である。

なお、上述した製造方法では、上型５１のフランジ部５５を胴型５３の端部に当接させて上型５１の移動を停止させ、上型５１の成形面６０の凸条６５と下型５２の成形面６２の凸条６６との間に隙間を残すようにしているが、フランジ部５５と胴型５３との当接に限らず、例えば上型５１を移動させる駆動手段１０２の制御によって上型５１の移動を停止させてもよい。

また、図５に示すように、上型５１のフランジ部５５と胴型５３の端部との間にスペーサ９０を挟み込み、フランジ部５５をスペーサ９０に当接させることで、上型５１の移動を停止させるようにしてもよい。それによれば、スペーサ９０の厚みを種々に変えることで、上型５１の成形面６０の凸条６５と下型５２の成形面６２の凸条６６との間に残される隙間を変更することができる。また、上型５１のフランジ部５５と胴型５３の端部との間にスペーサ９０を挟み込むことに替えて、図６に示すように、製造装置１００の適宜な箇所にストッパ９１を固定し、フランジ部５５をストッパ９１に当接させることで、上型５１の移動を停止させるようにしてもよい。

また、図７に示すように、上型５１の本体部５４に胴型５３を被せて上型５１と胴型５３とを一体としておき、上型５１とともに胴型５３を移動させ、上型５１の移動に伴って胴型５３内に下型５２の本体部５６が挿入されるようにしてもよい。その場合に、下型５２のフランジ部５７が胴型５３の下側の端部に当接して上型５１の移動が停止され、上型５１の成形面６０の凸条６５と下型５２の成形面６２の凸条６６との間に隙間が残される。なお、下型５２のフランジ部５７を省き、下型５２が載置されるテーブルに胴型５３の下側の端部を当接させて上型５１の移動を停止させるようにしてもよい。

以上説明したように、本明細書には、エネルギー硬化性の樹脂からなるレンズの製造装置であって、前記レンズの表面形状を反転した形状の成形面をそれぞれ有する上型及び下型、並びに前記上型及び前記下型の周囲を囲む胴型を含む成形型と、前記下型の成形面上に前記樹脂を供給する樹脂供給手段と、前記上型及び前記下型の少なくとも一方を移動させて前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を拡縮させる駆動手段と、間隔を縮小された前記上型の成形面と前記下型の成形面とで挟まれて成形された前記樹脂に硬化エネルギーを供給するエネルギー供給手段と、を備え、前記上型の成形面及び前記下型の成形面の各々には、その縁に全周にわたって凸条が設けられており、前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を縮小する際に、前記上型の成形面の前記凸条と前記下型の成形面の前記凸条との間に隙間を残して、前記上型及び前記下型のうち前記駆動手段によって駆動される被駆動型の移動を停止させる停止手段を更に備えるレンズの製造装置が開示されている。

また、本明細書に開示されたレンズの製造装置は、前記停止手段が、前記被駆動型に当接する当接体を含む。

また、本明細書に開示されたレンズの製造装置は、前記被駆動型が、その成形面よりも外径側に広がるフランジ部を有し、前記当接体が、前記胴型であって、その端部において前記被駆動型の前記フランジ部に当接する。

また、本明細書に開示されたレンズの製造装置は、前記被駆動型が、その成形面よりも外径側に広がるフランジ部を有し、前記当接体が、前記被駆動型の前記フランジ部と、前記フランジ部に対向する前記胴型の端部との間におかれるスペーサである。

また、本明細書に開示されたレンズの製造装置は、前記停止手段が、前記上型の成形面の前記凸条と前記下型の成形面の前記凸条との間に、前記レンズの表裏の光学面で挟まれるレンズ部を除いたコバ部の厚みの１／５〜１／１０の隙間を残して、前記被駆動型の移動を停止させる。

また、本明細書に開示されたレンズの製造装置は、前記樹脂供給手段が、間隔を縮小された後の前記上型の成形面と前記下型の成形面、及び前記胴型の内周面で囲まれるキャビティの容積未満の量の前記樹脂を供給する。

また、本明細書に開示されたレンズの製造装置は、前記樹脂が、熱重合開始剤又は光重合開始剤のいずれか一方のみを含有する。

また、本明細書には、上型及び下型並びに該上型及び該下型の周囲を囲む胴型を含む成形型を用い、エネルギー硬化性の樹脂でレンズを製造する方法であって、前記上型及び前記下型は、前記レンズの表面形状を反転した形状の成形面をそれぞれ有し、前記上型の成形面及び前記下型の成形面の各々には、その縁に全周にわたって凸条が設けられており、前記下型の成形面上に前記樹脂を供給する供給工程と、前記上型及び前記下型を相対移動させて前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を縮小し、前記下型の成形面上に供給された前記樹脂を前記上型の成形面と前記下型の成形面とで挟んで成形する成形工程と、成形された前記樹脂に硬化エネルギーを供給して硬化させる硬化工程と、前記上型及び前記下型を相対移動させて前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を拡大し、硬化された前記樹脂からなるレンズを前記成形型から取り出す離型工程と、を備え、前記成形工程で前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を縮小する際に、前記上型の成形面の前記凸条と前記下型の成形面の前記凸条との間に隙間を残して、前記上型及び前記下型の相対移動を停止させるレンズの製造方法が開示されている。

また、本明細書には、上記のレンズの製造方法で製造されたレンズが開示されている。

また、本明細書には、固体撮像素子と、前記固体撮像素子の受光面に結像するレンズユニットと、を備える撮像装置であって、前記レンズユニットが、上記のレンズを少なくとも一つ含む撮像装置が開示されている。

１ 撮像装置
２ センサ
３ レンズユニット
４ 光学系
５ 鏡筒
１０ 基板
１１ 固体撮像素子
２０ 第１レンズ
２１ 第２レンズ
３０ レンズ部
３１ コバ部
３２ レンズ部
３３ コバ部
３４ 嵌合部
３５ 嵌合部
３６ 嵌合部
４０ 筒部
４１ 蓋部
４２ 台座部
４３ 押さえ部材
４４ 開口部
４５ 嵌合部
５０ 成形型
５１ 上型
５２ 下型
５３ 胴型（停止手段）
５４ 本体部
５５ フランジ部（停止手段）
５６ 本体部
５７ フランジ部
６０ 成形面
６１ 光学面成形部
６２ 成形面
６３ 光学面成形部
６４ 内周面
６５ 凸条
６６ 凸条
１００ 製造装置
１０１ 樹脂供給手段
１０２ 駆動手段
１０３ エネルギー供給手段

Claims (9)

1. エネルギー硬化性の樹脂からなるレンズの製造装置であって、
   前記レンズの表裏の面のうち一方の面の形状を反転した形状の成形面を有する上型、及び前記レンズの表裏の面のうち他方の面の形状を反転した形状の成形面を有する下型、並びに前記上型及び前記下型の周囲を囲む胴型を含む成形型と、
   前記下型の成形面上に前記樹脂を供給する樹脂供給手段と、
   前記上型及び前記下型の少なくとも一方を移動させて前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を拡縮させる駆動手段と、
   間隔を縮小された前記上型の成形面と前記下型の成形面とで挟まれて成形された前記樹脂に硬化エネルギーを供給するエネルギー供給手段と、
   を備え、
   前記上型の成形面及び前記下型の成形面には、その縁に全周にわたって凸条がそれぞれ設けられており、
   前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を縮小する際に、前記上型の成形面の前記凸条と前記下型の成形面の前記凸条との間に前記レンズの表裏の光学面で挟まれるレンズ部を除いたコバ部の厚みの１／５〜１／１０の隙間を残して、前記上型及び前記下型のうち前記駆動手段によって駆動される被駆動型の移動を停止させる停止手段をさらに備えるレンズの製造装置。
2. 請求項１に記載のレンズの製造装置であって、
   前記停止手段は、前記被駆動型に当接する当接体を含むレンズの製造装置。
3. 請求項２に記載のレンズの製造装置であって、
   前記被駆動型は、その成形面よりも外径側に広がるフランジ部を有し、
   前記当接体は、前記胴型であって、その端部において前記被駆動型の前記フランジ部に当接するレンズの製造装置。
4. 請求項２に記載のレンズの製造装置であって、
   前記被駆動型は、その成形面よりも外径側に広がるフランジ部を有し、
   前記当接体は、前記被駆動型の前記フランジ部と、前記フランジ部に対向する前記胴型の端部との間におかれるスペーサであるレンズの製造装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレンズの製造装置であって、
   前記樹脂供給手段は、間隔を縮小された後の前記上型の成形面と前記下型の成形面、及び前記胴型の内周面で囲まれるキャビティの容積未満の量の前記樹脂を供給するレンズの製造装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のレンズの製造装置であって、
   前記樹脂は、熱重合開始剤又は光重合開始剤のいずれか一方のみを含有するレンズの製造装置。
7. 上型及び下型並びに該上型及び該下型の周囲を囲む胴型を含む成形型を用い、エネルギー硬化性の樹脂でレンズを製造する方法であって、
   前記上型は、前記レンズの表裏の面のうち一方の面の形状を反転した形状の成形面を有し、前記下型は、前記レンズの表裏の面のうち他方の面の形状を反転した形状の成形面を有し、前記上型の成形面及び前記下型の成形面には、その縁に全周にわたって凸条がそれぞれ設けられており、
   前記下型の成形面上に前記樹脂を供給する供給工程と、
   前記上型及び前記下型を相対移動させて前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を縮小し、前記下型の成形面上に供給された前記樹脂を前記上型の成形面と前記下型の成形面とで挟んで成形する成形工程と、
   成形された前記樹脂に硬化エネルギーを供給して硬化させる硬化工程と、
   前記上型及び前記下型を相対移動させて前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を拡大し、硬化された前記樹脂からなるレンズを前記成形型から取り出す離型工程と、
   を備え、
   前記成形工程で前記上型の成形面と前記下型の成形面との間隔を縮小する際に、前記上型の成形面の前記凸条と前記下型の成形面の前記凸条との間に前記レンズの表裏の光学面で挟まれるレンズ部を除いたコバ部の厚みの１／５〜１／１０の隙間を残して、前記上型及び前記下型の相対移動を停止させるレンズの製造方法。
8. 請求項７に記載のレンズの製造方法で製造されたレンズ。
9. 固体撮像素子と、前記固体撮像素子の受光面に結像するレンズユニットと、を備える撮像装置であって、
   前記レンズユニットは、請求項８に記載のレンズを少なくとも一つ含む撮像装置。

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