(57)【要約】【課題】レンズ基板の裏面にレンズ用の光学樹脂が延在するように製造される場合に、光学樹脂の硬化収縮に起因する反り、及び光学樹脂により成形されるレンズ材料とレンズ基板等のフレーム材料との線膨張係数差に起因する反りを抑制し、高性能かつ高い信頼性を付与したプラスチックレンズ、プラスチックレンズウエハ、成形金型、プラスチックレンズユニット、撮像装置、電子機器、及びプラスチックレンズの製造方法を提供する。【解決手段】プラスチックレンズ１０は、第１の貫通孔１を有するレンズ基板２と光学樹脂からなるレンズ有効径部３とを備えている。第１の貫通孔１には光学樹脂が充填されている。光学樹脂はレンズ基板裏面２ａを覆うように延在されている。レンズ基板表面２ｂの第１の貫通孔１の周辺には、光学樹脂が充填された掘り込み部６が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の貫通孔を有するレンズ基板と光学樹脂からなるレンズとを備えたプラスチックレンズであって、
上記第１の貫通孔には光学樹脂が充填されており、かつ該光学樹脂はレンズ基板の裏面を覆うように延在されていると共に、
上記レンズ基板の表面における上記第１の貫通孔の周辺には、光学樹脂が充填された掘り込み部が形成されていることを特徴とするプラスチックレンズ。
【請求項２】
前記レンズ基板の掘り込み部には、レンズ基板を貫通する第２の貫通孔が設けられていると共に、
上記第２の貫通孔には、掘り込み部に充填された光学樹脂とレンズ基板の裏面を覆うように延在されている光学樹脂とを接続する光学樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１記載のプラスチックレンズ。
【請求項３】
前記レンズ基板の表面には、前記掘り込み部と第１の貫通孔との間を接続する溝が形成されていると共に、
上記溝には、前記掘り込み部に充填された光学樹脂と、前記レンズ基板の第１の貫通孔に形成された光学樹脂とを連通する光学樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１記載のプラスチックレンズ。
【請求項４】
前記レンズ基板の少なくとも一方の表面には突起部が形成されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載のプラスチックレンズ。
【請求項５】
前記掘り込み部の掘り込み深さは、上記レンズ基板における光軸方向の厚さの１／２以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラスチックレンズ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラスチックレンズがアレイ状に成形されていることを特徴とするプラスチックレンズウエハ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラスチックレンズを成形するために使用されていることを特徴とする成形金型。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラスチックレンズを備えていることを特徴とするプラスチックレンズユニット。
【請求項９】
請求項８記載のプラスチックレンズユニットを備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項９記載の撮像装置を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項７記載の成形金型の内部に前記レンズ基板を配置した後、前記第１の貫通孔及び前記掘り込み部に光学樹脂を成形することを特徴とするプラスチックレンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックレンズ、プラスチックレンズウエハ、成形金型、プラスチックレンズユニット、撮像装置、電子機器、及びプラスチックレンズの製造方法に関するものであり、詳細には、レンズ基板の裏面にレンズ用の光学樹脂が延在するように製造される場合に、光学樹脂の硬化収縮に起因する反り、及び光学樹脂により成形されるレンズ材料とレンズ基板等のフレーム材料との線膨張係数差に起因する反りを抑制するプラスチックレンズ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カメラモジュールには、レンズ、及びレンズによって結像された光を認識して画像信号に変換するイメージセンサが備えられる。この画像信号の精度には、レンズとイメージセンサとの相対的な位置精度が大きく影響する。このため、レンズとイメージセンサとの位置合わせには、高い位置精度が要求される。
【０００３】
しかしながら、レンズとイメージセンサとの相対的な位置精度は、多くの要素に依存するため、各カメラモジュールにおいて均一的な位置合わせを行うことは困難である。
【０００４】
そこで、カメラモジュールを製造した後に、各カメラモジュール単位で、レンズとイメージセンサとの相対的な位置のずれを検出し、相対位置の補正を行う工程が必要となる。
【０００５】
このようなカメラモジュール単位の相対位置の補正を行う工程は、カメラモジュールの製造工程数を増加させ、さらには製造コストを増大させる要因となる。
【０００６】
そこで、上記の問題を解決するために、例えば特許文献１には、図１２に示すように、インサート成形によって遮光部材である遮光レンズ枠１０１にレンズ１０２が組みつけられ、遮光レンズ枠１０１とレンズ１０２とが一体化されたプラスチックレンズ１００が開示されている。
【０００７】
このプラスチックレンズ１００では、遮光レンズ枠１０１の中心とレンズ１０２の光軸との心出しが極めて高い精度で実現されるため、製造コストが低減される。
【０００８】
また、例えば特許文献２には、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、カメラ・デバイス２０１をウエハスケールで製造する方法が開示されている。図１３（ａ）はカメラ・デバイス２０１の構成を示す断面図であり、図１３（ｂ）は個々のカメラ・デバイス２０１を切断する前の基板スタック２００を示す斜視図である。特許文献２では、ウエハスケールでカメラ・デバイス２０１…を製造することによって、カメラ・デバイス２０１を一度に大量生産する工程を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−８４３２８号公報（２００５年３月３１日公開）
【特許文献２】特表２００５−５３９２７６号公報（２００５年１２月２２日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の特許文献１に開示されたプラスチックレンズ１００は、図１２に示すように、遮光レンズ枠１０１の一方向に主に樹脂を充填して硬化させるため、樹脂の硬化収縮により遮光レンズ枠１０１の反りが発生する。つまり、遮光レンズ枠１０１の上下で充填樹脂量が異なるので、樹脂の硬化収縮により遮光レンズ枠１０１の反りが発生する。
【００１１】
また、レンズ１０２を成形する光学樹脂が熱硬化性樹脂である場合、高温で成形した後常温まで温度が低下したときに、遮光レンズ枠１０１とレンズ１０２とを成形する光学樹脂との線膨張差に起因した熱歪みが生じる。さらに、レンズ１０２を成形する光学樹脂と遮光レンズ枠１０１とが２５０℃以上の耐熱性を有する材料であれば、はんだリフロー工程を通すことができるが、この工程でも熱歪みが生じる。これらの熱歪みはプラスチックレンズ１００の反りや変形となって現れ、その面精度に影響を与えるため、高精度なレンズ形状を得ることができないという問題点を有している。
【００１２】
次に、特許文献２においては、図１３（ａ）に示すように、レンズ２１１・２２１は貫通穴付近にのみ位置し、複数のレンズ２１１・２２１はそれぞれレンズ基板２１０・２２０から独立している。このとき、レンズ基板２１０・２２０の剛性が小さければ、レンズの硬化収縮によりレンズ基板２１０・２２０の反りが発生する。また、レンズ２１１とレンズ基板２１０、及びレンズ２２１とレンズ基板２２０との各線膨張係数差が大きい場合、熱硬化性樹脂の成形段階及びリフロー工程で反りが顕著に現れる。
【００１３】
このレンズ樹脂の硬化収縮、又はレンズ２１１とレンズ基板２１０、及びレンズ２２１とレンズ基板２２０との各線膨張係数差により発生する反りは、各々のレンズ２１１・２２１で見た場合微小であってもレンズウエハ全体で見ると非常に大きくなる。ウエハサイズが大きくなるにしたがって、その反り量は二次関数的に増大するため、レンズウエハを精度よく貼り付けることができず、高精度なカメラモジュールを製造することができない。加えて、歩留まりが低下する課題も生じる。
【００１４】
また、上述したように、レンズ２１１・２２１はそれぞれレンズ基板２１０・２２０から独立しているため、レンズ部を成形する際には各レンズ２１１・２２１に対しそれぞれ個別にレンズ樹脂を充填する必要があり、生産性が悪いという課題が生じる。このとき、レンズ樹脂をレンズ基板２１０・２２０の少なくともどちらか一方に延在させ、フレームをインサートする形でレンズ２１１・２２１を成形すれば、個別にレンズ樹脂を充填する必要が無く、生産性が向上する。
【００１５】
しかし、レンズ基板２１０・２２０の一方の面のみにレンズ樹脂を延在させた場合、延在した樹脂が収縮することによって、ウエハには著しい反りが発生するという問題点を有している。
【００１６】
これに対し、レンズ基板２１０・２２０の両面にレンズ樹脂を延在させることができれば、レンズ樹脂の収縮に伴い発生するモーメントが上下面で釣合うため、一方の面にのみレンズ樹脂を延在させた場合よりも反りは低減できる。
【００１７】
しかし、実際にレンズ部をインサート成形する際には、どちらか一方の面が金型と接するため、レンズ基板２１０・２２０の両面にレンズ樹脂を延在させることは事実上困難である。また、両面にレンズ樹脂を延在させると、レンズ厚みが増加するという問題が生ずる。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、レンズ基板の裏面にレンズ用の光学樹脂が延在するように製造される場合に、光学樹脂の硬化収縮に起因する反り、及び光学樹脂により成形されるレンズ材料とレンズ基板等のフレーム材料との線膨張係数差に起因する反りを抑制し、高性能かつ高い信頼性を付与したプラスチックレンズ、プラスチックレンズウエハ、成形金型、プラスチックレンズユニット、撮像装置、電子機器、及びプラスチックレンズの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のプラスチックレンズは、上記課題を解決するために、第１の貫通孔を有するレンズ基板と光学樹脂からなるレンズとを備えたプラスチックレンズであって、上記第１の貫通孔には光学樹脂が充填されており、かつ該光学樹脂はレンズ基板の裏面を覆うように延在されていると共に、上記レンズ基板の表面における上記第１の貫通孔の周辺には、光学樹脂が充填された掘り込み部が形成されていることを特徴としている。
【００２０】
上記の発明によれば、第１の貫通孔には光学樹脂が充填されており、かつ該光学樹脂は、レンズ基板の裏面を覆うように延在されている。このため、この状態であれば、レンズ基板の裏面に延在された光学樹脂によって、レンズ基板の表裏面における光学樹脂量の差により、レンズ基板に、光学樹脂の硬化収縮に伴う反りが発生すると共に、高温で成形した後常温まで温度が低下したときの光学樹脂とレンズ基板との各線膨張係数差に基づく反りが発生する。
【００２１】
そこで、本発明では、上記レンズ基板の表面における上記第１の貫通孔の周辺には、掘り込み部が形成されていると共に、この掘り込み部には光学樹脂が充填されている。
【００２２】
この結果、レンズ基板の表裏面には、いずれも光学樹脂が設けられているので、レンズ基板の表裏面における光学樹脂の硬化収縮率、及び線膨張係数差に基づく収縮率が略等しくなる。
【００２３】
したがって、レンズ基板の裏面にレンズ用の光学樹脂が延在するように製造される場合に、光学樹脂の硬化収縮に起因する反り、及び光学樹脂により成形されるレンズ材料とレンズ基板等のフレーム材料との線膨張係数差に起因する反りを抑制し、高性能かつ高い信頼性を付与したプラスチックレンズを提供することができる。
【００２４】
本発明のプラスチックレンズでは、前記レンズ基板の掘り込み部には、レンズ基板を貫通する第２の貫通孔が設けられていると共に、上記第２の貫通孔には、掘り込み部に充填された光学樹脂とレンズ基板の裏面を覆うように延在されている光学樹脂とを接続する光学樹脂が充填されていることが好ましい。
【００２５】
これにより、レンズ基板の掘り込み部には、レンズ基板を貫通する第２の貫通孔が設けられている。このため、インサート成形を行う場合に、レンズ基板の表面に第１の金型をセットしておけば、レンズ基板の裏面側から第２の貫通孔を通して掘り込み部に光学樹脂を充填して、掘り込み部の光学樹脂を成形することができる。
【００２６】
したがって、掘り込み部に、レンズ基板の表面側から光学樹脂を別途充填するプロセスが不要となるため、生産工程が簡略化される。
【００２７】
本発明のプラスチックレンズでは、前記レンズ基板の表面には、前記掘り込み部と第１の貫通孔との間を接続する溝が形成されていると共に、上記溝には、前記掘り込み部に充填された光学樹脂と、前記レンズ基板の第１の貫通孔に形成された光学樹脂とを連通する光学樹脂が充填されているとすることができる。
【００２８】
これにより、レンズ基板に光学樹脂をインサート成形する場合に、レンズ基板の表面側に第１の金型を当接しておくだけで、第１の貫通孔に光学樹脂を充填することにより、その光学樹脂は溝を通して掘り込み部に流れていく。このため、掘り込み部に光学樹脂を充填し、成形することができる。
【００２９】
したがって、掘り込み部に別途樹脂を充填するプロセスが不要となるため、生産工程が簡略化される。例えば、レンズ基板に前述した第２の貫通孔を設ける必要がないため、レンズ基板を簡便で安価に製造することができる。
【００３０】
本発明のプラスチックレンズでは、前記レンズ基板の少なくとも裏面には突起部が形成されていることが好ましい。
【００３１】
これにより、プラスチックレンズが複数存在する場合に、各プラスチックレンズを積層するときに、突起部をスペーサとして利用することができる。
【００３２】
したがって、スペーサを作製する工程、及びスペーサを応力位置調整する工程を必要とせず、低コストでレンズを製造する方法を提供することができる。
【００３３】
また、リブ構造を必要としないため、内部応力の発生を考慮することなく、高精度・高信頼性のレンズモジュールを提供することができる。
【００３４】
本発明のプラスチックレンズでは、前記掘り込み部の掘り込み深さが、上記レンズ基板における光軸方向の厚さの１／２以下であることが好ましい。
【００３５】
これにより、レンズ基板におけるフレーム材料の剛性を著しく損なうことなく、プラスチックレンズの反り抑制効果を得ることができる。
【００３６】
また、フレームであるレンズ基板を成形により製造する場合のショートショット等の問題を回避することができる。さらに、フレーム材料からなるレンズ基板を機械加工により製造する場合に、レンズ基板の厚さが著しく小さくなることがないため、加工によるレンズ基板のチッピング不良等を低減し、生産性を向上することができる。
【００３７】
本発明のプラスチックレンズウエハは、上記課題を解決するために、上記記載のプラスチックレンズがアレイ状に成形されていることを特徴としている。
【００３８】
上記の発明によれば、プラスチックレンズウエハには、第１の貫通孔と掘り込み部とをアレイ状に設けた複数のプラスチックレンズが成形されている。すなわち、レンズ基板に光学樹脂にてレンズを一括成形することによって、プラスチックレンズアレイが得られる。このプラスチックレンズアレイ、絞り、スペーサを積層及び接着した後、プラスチックレンズウエハをダイシングし、各プラスチックレンズを個片化することによって、プラスチックレンズユニットを安価に大量生産することが可能である。
【００３９】
また、ＣＭＯＳ、ＣＣＤに代表される撮像素子をウエハレベルでプラスチックレンズアレイ、絞り、スペーサと共に積層及び接着した後、プラスチックレンズレンズウエハをダイシングし個片化することによって、撮像装置を安価に大量生産することができる。
【００４０】
すなわち、従来では、プラスチックレンズアレイを積層するときに、プラスチックレンズウエハの反りがプラスチックレンズウエハ同士の位置合わせや傾きに影響を与えていたが、本発明では、プラスチックレンズがアレイ状に並ぶプラスチックレンズウエハを使用することによって、高性能なプラスチックレンズユニット又は撮像装置を安価に大量生産することができる。
【００４１】
本発明の成形金型は、上記課題を解決するために、上記記載のプラスチックレンズを成形するために使用されていることを特徴としている。
【００４２】
上記の発明によれば、成形金型に予めレンズ基板をインサート設置しておくことによって、本発明の効果を有するプラスチックレンズを簡便にインサート成形にて製造することができる。また、プラスチックレンズの多数個取りが可能な成形金型の構造とすることによって、安価に大量生産する方法を提供することができる。
【００４３】
本発明のプラスチックレンズユニットは、上記課題を解決するために、上記記載のプラスチックレンズを備えていることを特徴としている。
【００４４】
上記の発明によれば、高精度のプラスチックレンズ及び高精度の組み立てにより、高性能なプラスチックレンズユニットを低コストで提供することができる。
【００４５】
本発明の撮像装置は、上記課題を解決するために、上記記載のプラスチックレンズユニットを備えていることを特徴としている。
【００４６】
上記の発明によれば、高精度のプラスチックレンズ及び高精度の組み立てにより、高性能な撮像装置を低コストで提供することができる。
【００４７】
本発明の電子機器は、上記課題を解決するために、上記記載の撮像装置を備えていることを特徴としている。
【００４８】
上記の発明によれば、高性能な電子機器を低コストで提供することができる。
【００４９】
本発明のプラスチックレンズの製造方法は、上記課題を解決するために、上記記載の成形金型の内部に前記レンズ基板を配置した後、前記第１の貫通孔及び前記掘り込み部に光学樹脂を成形することを特徴としている。
【００５０】
上記の発明によれば、レンズ基板の裏面にレンズ樹脂が延在するように製造される場合に、レンズ樹脂の硬化収縮に起因する反り、及び光学樹脂により成形されるレンズ材料とそのレンズ基板やフレームとなる材料との線膨張係数差に起因する反りを抑制し、高性能かつ高い信頼性を付与したプラスチックレンズの製造方法をインサート成形により提供することができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明のプラスチックレンズは、以上のように、第１の貫通孔には光学樹脂が充填されており、かつ該光学樹脂はレンズ基板の裏面を覆うように延在されていると共に、上記レンズ基板の表面における上記第１の貫通孔の周辺には、光学樹脂が充填された掘り込み部が形成されているものである。
【００５２】
本発明のプラスチックレンズウエハは、以上のように、上記記載のプラスチックレンズがアレイ状に成形されているものである。
【００５３】
本発明の成形金型は、以上のように、上記記載のプラスチックレンズを成形するために使用されているものである。
【００５４】
本発明のプラスチックレンズユニットは、以上のように、上記記載のプラスチックレンズを備えているものである。
【００５５】
本発明の撮像装置は、以上のように、上記記載のプラスチックレンズユニットを備えているものである。
【００５６】
本発明の電子機器は、以上のように、上記記載の撮像装置を備えているものである。
【００５７】
本発明のプラスチックレンズの製造方法は、以上のように、上記記載の成形金型の内部に前記レンズ基板を配置した後、前記第１の貫通孔及び前記掘り込み部に光学樹脂を成形する方法である。
【００５８】
それゆえ、レンズ基板の裏面にレンズ用の光学樹脂が延在するように製造される場合に、光学樹脂の硬化収縮に起因する反り、及び光学樹脂により成形されるレンズ材料とレンズ基板等のフレーム材料との線膨張係数差に起因する反りを抑制し、高性能かつ高い信頼性を付与したプラスチックレンズ、プラスチックレンズウエハ、成形金型、プラスチックレンズユニット、撮像装置、電子機器、及びプラスチックレンズの製造方法を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】（ａ）は本発明におけるプラスチックレンズの実施の一形態を示すものであって、プラスチックレンズの構成を示す平面図であり、（ｂ）はプラスチックレンズの構成を示す断面図である。
【図２】（ａ）は上記プラスチックレンズの変形例を示すものであって、ランナーを設けたプラスチックレンズの構成を示す平面図であり、（ｂ）はランナーを設けたプラスチックレンズの構成を示す断面図である。
【図３】（ａ）は上記プラスチックレンズの他の変形例を示すものであって、掘り込み部を第１の貫通孔に連続して設けたプラスチックレンズの構成を示す平面図であり、（ｂ）は掘り込み部を第１の貫通孔に連続して設けたプラスチックレンズの構成を示す断面図である。
【図４】（ａ）は上記プラスチックレンズのさらに他の変形例を示すものであって、突起部を設けたプラスチックレンズの構成を示す平面図であり、（ｂ）は突起部を設けたプラスチックレンズの構成を示す断面図である。
【図５】（ａ）は上記プラスチックレンズを複数個アレイ状に形成したプラスチックレンズウエハの構成を示す斜視図であり、（ｂ）はプラスチックレンズウエハの構成を示すものであって、（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図６】上記プラスチックレンズウエハを複数枚積層する場合における積層前の構成を示す断面図である。
【図７】上記プラスチックレンズウエハを複数枚積層する場合における積層後の構成を示す断面図である。
【図８】上記プラスチックレンズウエハを複数枚積層したものを個片化した撮像装置の構成を示す断面図である。
【図９】プラスチックレンズを製造するときに用いる成形金型の構成を示す断面図である。
【図１０】（ａ）はプラスチックレンズウエハの実施例を示すものであって、プラスチックレンズウエハの表面の構成を示す斜視図であり、（ｂ）はプラスチックレンズウエハの裏面の構成を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）はプラスチックレンズウエハの実施例を示すものであって、掘り込み部がない場合のプラスチックレンズウエハの構成を示す平面図であり、（ｂ）は掘り込み部が存在する場合のプラスチックレンズウエハの構成を示す平面図である。
【図１２】従来のプラスチックレンズの構成を示す断面図である。
【図１３】（ａ）は従来の積層されたプラスチックレンズの構成を示す断面図であり、（ｂ）は従来の積層されたプラスチックレンズウエハの構成を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
本発明の一実施形態について図１〜図１１に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００６１】
本実施の形態のプラスチックレンズの構成について、図１を用いて以下に説明する。図１（ａ）はプラスチックレンズを示す平面図であり、図１（ｂ）はプラスチックレンズの光軸中心と、プラスチックレンズのレンズ非有効径部における正方形形状の一辺の中点とを通り、光軸方向に平行な断面図である。
【００６２】
本実施の形態のプラスチックレンズ１０は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、第１の貫通孔１を有するレンズ基板２と、光学樹脂により光学機能を形成するレンズとしてのレンズ有効径部３とを有している。プラスチックレンズ１０の光軸方向から見た平面形状は、例えば正方形となっている。ただし、必ずしもこれに限らず、例えば、他の多角形、円形又はそれに類する形状でもよい。
【００６３】
上記レンズ有効径部３は、例えば、上面が凸状に盛り上がった凸メニスカスレンズとなっている。ただし、レンズ有効径部３は、必ずしもこれに限らず、凸レンズ、凹レンズ、凹メニスカスレンズ又は非球面形状のレンズであってもよい。
【００６４】
上記レンズ有効径部３の外側はレンズ基板２にて構成されるレンズ非有効径部４となっている。上記レンズ非有効径部４を構成するレンズ基板２の一方の面であるレンズ基板裏面２ａには、光学樹脂が延在して成形された光学樹脂延在部５が形成されている。
【００６５】
また、本実施の形態では、上記レンズ非有効径部４において、上記レンズ基板裏面２ａとは異なるレンズ基板２の他方の面であるレンズ基板表面２ｂには、掘り込み部６が凹部として設けられており、この掘り込み部６にも光学樹脂が充填されている。この掘り込み部６は、図１（ａ）（ｂ）においては、レンズ有効径部３の光学樹脂とは離間して、このレンズ有効径部３の外周に沿ってリング状に形成されている。
【００６６】
本実施の形態のプラスチックレンズ１０は、上述したように、光学樹脂が充填された掘り込み部６を有している。このため、プラスチックレンズ１０を成形した場合に、光学樹脂延在部５の収縮と共に、掘り込み部６に充填された光学樹脂も収縮する。すなわち、レンズ基板２のレンズ基板裏面２ａ及びレンズ基板表面２ｂの両面には、光学樹脂がそれぞれ設けられているので、レンズ基板２の表裏面における光学樹脂の硬化収縮率、及び線膨張係数差に基づく収縮率が略等しくなる。
【００６７】
したがって、レンズ基板２のレンズ基板裏面２ａにレンズ用の光学樹脂が延在するように製造される場合に、光学樹脂の硬化収縮に起因する反り、及び光学樹脂により成形されるレンズ材料とレンズ基板等のフレームとなる材料との線膨張係数差に起因する反りを抑制することができる。
【００６８】
また、プラスチックレンズ１０のセンサーモジュールへの位置合わせ及び貼り合わせ、並びにプラスチックレンズ同士の位置合わせ及び貼り合わせを高精度に行うことができるプラスチックレンズ１０を提供することができる。
【００６９】
さらに、光学樹脂をレンズ基板２の片面であるレンズ基板裏面２ａに延在させるように成形することによって、レンズ基板２の厚み誤差を光学樹脂で補正することができ、厚さ方向に高精度なプラスチックレンズ１０を提供することができる。
【００７０】
また、レンズ基板２のレンズ基板裏面２ａに光学樹脂を延在させることによって、レンズ基板２に光学樹脂を成形する場合に、レンズ基板２が上型及び下型の両面の金型と同時に接触することがないため、光学樹脂に金型の成形圧力を効率よく伝達させることができる。これにより、高精度なレンズ形状を得ることができる。
【００７１】
さらに、レンズ基板２が不透明材料であれば、プラスチックレンズ１０の遮光機能性を付与することができる。
【００７２】
また、掘り込み部６がレンズ有効径部３と接続していなければ、プラスチックレンズ１０を重ね合わせる場合に、掘り込み部６が接着部となることによって、掘り込み部６に充填された光学樹脂が原因となる撮像時の迷光やフレアを防止することができる。
【００７３】
ここで、上記プラスチックレンズ１０では、図１（ｂ）に示すように、レンズ基板２の掘り込み部６には、例えば、レンズ基板２を貫通する第２の貫通孔７が設けられていると共に、この第２の貫通孔７には、掘り込み部６に充填された光学樹脂とレンズ基板裏面２ａを覆うように延在されている光学樹脂延在部５の光学樹脂とを接続する光学樹脂が充填されているとすることができる。尚、第２の貫通孔７の数は、少なくとも１個は必要であるが、複数個でもよく、その数は問わない。
【００７４】
これにより、インサート成形を行う場合に、レンズ基板表面２ｂに後述する例えば下型４２をセットしておけば、レンズ基板裏面２ａ側から第２の貫通孔７を通して掘り込み部６に光学樹脂を充填して、掘り込み部６の光学樹脂を成形することができる。
【００７５】
したがって、掘り込み部６に、レンズ基板表面２ｂ側から光学樹脂を別途充填するプロセスが不要となるため、生産工程が簡略化される。
【００７６】
また、掘り込み部６がレンズ有効径部３と接続していないため、プラスチックレンズ１０を重ね合わせる場合に、掘り込み部６が接着部となることによって、掘り込み部６に充填された光学樹脂が原因となる撮像時の迷光やフレアを防止することができる。
【００７７】
上記掘り込み部６の深さは、フレーム材料であるレンズ基板２における光軸方向の厚さの１／２以下にすることが好ましい。これにより、フレーム材料であるレンズ基板２の剛性を著しく損なうことなく、プラスチックレンズ１０の反り抑制効果を得ることができる。また、フレームであるレンズ基板２を成形により製造する場合のショートショット等の問題を回避することができる。尚、ショートショットとは、成形品の一部が欠け、不完全な形状の成形品を生ずる現象をいう。
【００７８】
また、フレームであるレンズ基板２を機械加工により製造する場合には、フレームの厚さが著しく小さくなることがないため、加工によるフレームのチッピング不良等を低減し、生産性を向上することができる。尚、チッピング不良とは、チップが欠けることをいう。
【００７９】
ここで、本実施の形態のプラスチックレンズ１０は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【００８０】
例えば、上記の説明では、第１の貫通孔１の光学樹脂と掘り込み部６の光学樹脂とは完全に離間していたが、特にこれに限定するものではない。例えば、図２（ａ）（ｂ）に示すように、レンズ基板表面２ｂに、掘り込み部６と第１の貫通孔１との間を接続する溝としてのランナー８を形成すると共に、ランナー８には、掘り込み部６に充填された光学樹脂と、第１の貫通孔１に形成された光学樹脂とを連通する光学樹脂を充填しておくことが可能である。
【００８１】
これにより、レンズ基板２に光学樹脂を成形する場合に、ランナー８を通り、掘り込み部６に光学樹脂を充填して、掘り込み部６の光学樹脂を成形することができる。この結果、掘り込み部６に別途光学樹脂を充填するプロセスが不要となるため、生産工程が簡略化される。
【００８２】
また、図１（ｂ）に示す第２の貫通孔７を設ける必要がないため、レンズ基板２を簡便で安価に製造することができる。
【００８３】
一方、掘り込み部６は、例えば、図３（ａ）（ｂ）に示すように、レンズ有効径部３と接した形態の掘り込み部１６とすることも可能である。この場合、粘度の高い光学樹脂でもショートショットを生じることなく掘り込み部１６に充填することができる。
【００８４】
また、本実施の形態では、図４（ａ）（ｂ）に示すように、レンズ基板２の少なくともレンズ基板裏面２ａには突起部９を形成しておくことが好ましい。
【００８５】
これにより、少なくとも２つのプラスチックレンズ１０を貼り合わせる場合に、突起部９をスペーサとして利用することができる。この結果、スペーサを作製する工程、及びスペーサを応力位置調整する工程を必要とせず、低コストでプラスチックレンズ１０を製造する方法を提供することができる。
【００８６】
また、リブ構造を必要としないため、内部応力の発生を考慮することなく、高精度・高信頼性のレンズモジュールを提供することができる。
【００８７】
また、本実施の形態では、図５（ａ）（ｂ）に示すように、複数のプラスチックレンズ１０をアレイ状に成形したプラスチックレンズウエハ２０にて形成することが可能である。すなわち、プラスチックレンズウエハ２０には、第１の貫通孔１と掘り込み部６とをそれぞれ設けたプラスチックレンズ１０がアレイ状に複数個成形されている。
【００８８】
このように、レンズ基板２に熱硬化性の光学樹脂にてレンズであるレンズ有効径部３を一括成形することによって、プラスチックレンズアレイが得られる。したがって、図６〜図８に示すように、このプラスチックレンズアレイ、図示しない絞り、スペーサ２１を積層及び接着した後、プラスチックレンズウエハ２０をダイシングし、各プラスチックレンズ１０を個片化することによって、積層された複数のプラスチックレンズ１０からなるプラスチックレンズユニット３１を安価に大量生産することが可能である。
【００８９】
また、図６〜図８に示すように、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補形金属酸化膜半導体）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）に代表される撮像素子２２をウエハレベルでレンズアレイ、図示しない絞り、スペーサ２１と共に積層・接着した後、レンズウエハをワイヤやレーザーを用いてダイシングし個片化することによって、撮像装置３０を安価に大量生産することができる。
【００９０】
このように、レンズアレイを積層する場合に、プラスチックレンズウエハ２０には、アレイ状に並設された複数個のレンズ基板２…の各第１の貫通孔１…に対して熱硬化性光学樹脂により各レンズ有効径部３…が成形される一方、熱硬化性樹脂の線膨張係数はフレーム材料であるレンズ基板２よりも大きい。このため、プラスチックレンズウエハ２０の反りがプラスチックレンズウエハ２０同士の位置合わせや傾きに影響を与える。
【００９１】
しかし、本実施の形態では、プラスチックレンズ１０…がアレイ状に並ぶプラスチックレンズウエハ２０を使用しているので、その問題は発生せず、その結果、高性能なプラスチックレンズユニット３１及び撮像装置３０を安価に大量生産することができる。
【００９２】
上述のように、本実施の形態のプラスチックレンズユニット３１は、本実施の形態のプラスチックレンズ１０を備えている。これにより、高精度のプラスチックレンズ１０及び高精度の組み立てにより、高性能なプラスチックレンズユニット３１を低コストで提供することができる。
【００９３】
また、本実施の形態の撮像装置３０は、本実施の形態のプラスチックレンズユニット３１を備えている。これにより、高精度のプラスチックレンズ１０及び高精度の組み立てにより、高性能な撮像装置３０を低コストで提供することができる。
【００９４】
さらに、本実施の形態では、本実施の形態の撮像装置３０をカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に搭載することが可能である。これにより、高性能な電子機器を低コストで提供することができる。
【００９５】
ここで、上記構成のプラスチックレンズ１０の製造方法について説明する。
【００９６】
本実施の形態のプラスチックレンズ１０の製造方法では、例えば、図９に示すように、前記図１（ａ）（ｂ）に示すレンズ基板２を天地逆にして、上型４１及び下型４２からなる成形金型４０の下型４２に載置する。つまり、レンズ基板２をインサートする。次いで、上側から上型４１を下降し、上型４１と下型４２とを接触させる。そして、上型４１の中央に設けた樹脂注入口４１ａから熱硬化性樹脂からなる光学樹脂を注入する。
【００９７】
これにより、光学樹脂が、第１の貫通孔１及び光学樹脂延在部５に充填されると共に、光学樹脂延在部５に充填された光学樹脂は、第２の貫通孔７を通して掘り込み部６にまで充填される。
【００９８】
その後、光学樹脂の温度が常温になったのを見計らって、成形金型４０を離型し、完成したプラスチックレンズ１０を取り出す。
【００９９】
このように、本実施の形態では、成形金型４０に予めフレームであるレンズ基板２を設置しておくことによって、本実施の形態の効果を有するプラスチックレンズ１０を簡便に製造することができる。
【０１００】
また、上記の説明では、１個のプラスチックレンズ１０を製造するための成形金型４０について説明したが、プラスチックレンズ１０を多数個取りが可能な金型構造とすることによって、多数のプラスチックレンズ１０を安価に大量生産する方法を提供することができる。
【０１０１】
また、本実施の形態では、光学樹脂がレンズ基板２のレンズ基板裏面２ａを覆うことによって、レンズ基板２の厚みばらつきが生じても、そのばらつき分に対して樹脂が流入して補うこととなる。これにより、プラスチックレンズ１０の厚みは、成形金型４０の上型４１及び下型４２の位置合わせ精度で決まり、高精度の厚み精度を持ったプラスチックレンズ１０を製造する方法を提供することができる。
【０１０２】
さらに、レンズ基板２に不透明材料を用いることによって、遮光特性を持ったプラスチックレンズ１０を製造する方法を提供することができる。
【０１０３】
また、成形金型４０とレンズ基板２のレンズ基板裏面２ａが直接触れないため、成形金型４０を閉じるときの力を光学樹脂に圧力として伝達でき、成形金型４０に対して光学樹脂の転写精度が向上し、高品質のプラスチックレンズ１０を製造する方法を提供することができる。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態のプラスチックレンズ１０、プラスチックレンズウエハ２０、成形金型４０、プラスチックレンズユニット３１、撮像装置３０、電子機器、及びプラスチックレンズ１０の製造方法は、インサート成形や二色成形等によって、レンズ基板２の一方の面であるレンズ基板裏面２ａにレンズ用の光学樹脂が延在するように製造される場合に、レンズ基板２の形状を最適化することにより、レンズ用の光学樹脂の硬化収縮、及び光学樹脂により成形されるレンズ材料とフレーム材料であるレンズ基板２との線膨張係数差に起因する反りを抑制し、低コストで高性能かつ高い信頼性を付与したプラスチックレンズ１０、プラスチックレンズウエハ２０、成形金型４０、プラスチックレンズユニット３１、撮像装置３０つまり光学素子を備えたカメラモジュール、電子機器、及びプラスチックレンズ１０の製造方法を提供するものとなっている。
【０１０５】
尚、本発明は、上述した本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、本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。
【実施例】
【０１０６】
前記図５（ａ）（ｂ）に示すプラスチックレンズウエハ２０について、常温雰囲気での変形量及び変形モードを有限要素法（ＦＥＭ：Finite Element Method ）及び実験により検証した。尚、有限要素法（ＦＥＭ）は、解析領域を要素(Element )と呼ばれる最小単位の領域に分割して各々の要素内のポテンシャル分布を単純な関数で近似して解析する手法である。
【０１０７】
有限要素法（ＦＥＭ）に関しては、図１０（ａ）（ｂ）に示すモデルについて解析を実施した。このときの、プラスチックレンズウエハ２０の表面の斜視図を図１０（ａ）に示すと共に、プラスチックレンズウエハ２０の裏面を図１０（ｂ）に示す。尚、離型直後の変形はないものとし、成形温度１５０℃から常温（２４℃）になったときの変形量を計算した。
【０１０８】
変形については、図１０（ａ）（ｂ）に示すプラスチックレンズウエハ２０のたわみ量を評価した。光学樹脂の線膨張係数は２３０ｐｐｍ／℃、ヤング率は０．２ＧＰ、ポアソン比は０．４である。また、レンズ基板２はφ７００ｍｍ、厚み０．５ｍｍであり、第１の貫通孔１はφ５．４ｍｍであり、図１０（ａ）に示すように、５箇所設けられている。それぞれに設けられた掘り込み部６は、φ８．０ｍｍ、深さ０．２ｍｍとした。
【０１０９】
また、プラスチックレンズウエハ２０の材料は、線膨張係数４７ｐｐｍ／℃、ヤング率４．１ＧＰａ、ポアソン比０．４のものを使用した。
【０１１０】
プラスチックレンズウエハ２０の裏面に延在している光学樹脂は３０ｍｍ×３０ｍｍであり厚みは７０μｍである。
【０１１１】
このとき、掘り込み部６を設けない構造では、図１０（ａ）（ｂ）に示す反り測定箇所でのたわみ量は５２９μｍであった。一方、掘り込み部６を設けた構造では、そのたわみ量は９３μｍに低減することができた。
【０１１２】
有限要素法（ＦＥＭ）での解析の結果を踏まえ、上記と同様のモデルで成形実験を実施した。尚、反りの測定には、レーザーフォーカス変位計を使用した。このときの結果を、図１１（ａ）（ｂ）に示す。
【０１１３】
すなわち、図１１（ａ）は掘り込み部６を設けない構造での結果であり、そのたわみ量は３１９μｍであった。一方、図１１（ｂ）は掘り込み部６を設けた構造での結果であり、たわみ量を９０μｍに低減することができた。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明のプラスチックレンズは、各種光学機器に搭載される光学素子として、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１      第１の貫通孔
２      レンズ基板
２ａ    レンズ基板裏面
２ｂ    レンズ基板表面
３      レンズ有効径部
４      レンズ非有効径部
５      光学樹脂延在部
６      掘り込み部
７      第２の貫通孔
８      ランナー（溝）
９      突起部
１０      プラスチックレンズ
１６      掘り込み部
２０      プラスチックレンズウエハ
２１      スペーサ
２２      撮像素子
３０      撮像装置
３１      プラスチックレンズユニット
４０      成形金型
４１      上型
４１ａ    樹脂注入口
４２      下型
【図１】
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【図２】
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【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８】
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【図９】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１０】
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【図１１】
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