JP2009251366A - 撮像レンズの製造方法、撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学特性を確保しながらも、レンズ全長を短縮できる撮像レンズの製造方法、撮像レンズ及び撮像装置を提供する。
【解決手段】基板素材に複数の貫通穴を設け、その内部にレンズ部を形成した後に切断しているので、レンズ基板を薄くすることなく、レンズ部の軸上厚を確保しながらも、撮像レンズの全長を抑えることが可能になる。また、レンズ部の材質をレンズ基板と異なる材質とすることが任意に出来、十分な収差補正が達成できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、CCD(Charge Coupled Devices)型イメージセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置に好適な撮像レンズに関するものであり、より詳しくは、大量生産に適するウェハスケールのレンズを用いた光学系における撮像レンズ製造方法、撮像レンズ及び撮像装置に関するものである。

コンパクトで薄型の撮像装置（以下、カメラモジュールとも称す）が、携帯電話機やＰＤＡ(Personal Digital Assistant)等のコンパクトで、薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。

これらの撮像装置に使用される撮像素子としては、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子が使用されている。近年では撮像素子の高画素化が進んでおり、高解像・高性能化が図られてきている。また、これら撮像素子上に被写体像を形成するためのレンズは、低コスト化のために、安価に大量生産できる樹脂材料で形成されるレンズが用いられるようになってきた。樹脂材料によって構成されるレンズは、加工性が良いにも関わらず複雑な非球面形状を精度良く転写形成できるため、高解像・高性能化された撮像素子にも対応できる。

ここで、撮像装置に用いる撮像レンズとして、樹脂材料レンズで構成される光学系や、ガラスレンズと樹脂材料レンズで構成される光学系が従来からよく知られている。しかるに、特に携帯端末の撮像装置に用いるためには、従来の光学系では不十分であり、これらの光学系の更なる超コンパクト化と携帯端末に求められる量産性を両立することが強く求められているが、かかる両立を低コストで実現することは困難であるといえる。

このような問題点を克服するため、数インチのウェハ上にレプリカ法によってレンズ要素を同時に大量に並べて成形し、それらのウェハをセンサウェハと組み合わせた後、切り離すことにより、カメラモジュールを大量生産する手法が提案されている。こうした製法によって製造されたレンズはウェハスケールレンズ、また、カメラモジュールはウェハスケールカメラモジュールと呼ばれることもある。このような技術に関して、特許文献１にレンズ基板上にレンズ部を備えた撮像レンズが開示されている。
特開２００６−３２３３６５号

ところで、製造容易性を確保する為には、基板の厚さを厚くして剛性を高める必要があるため、従来のウェハスケールレンズにおいては、撮像レンズの全長がある程度長くなる傾向がある。ところが、携帯電話等においてはコンパクト化を厳しく要求されており、撮像レンズの全長を極力短くしたいという要求がある。一方で、必要な光学特性を確保するために、レンズ部の光軸厚さを薄くすることには限界がある。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、光学特性を確保しながらも、レンズ全長を短縮できる撮像レンズの製造方法、撮像レンズ及び撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の撮像レンズの製造方法は、レンズ基板とレンズ部とを有する撮像レンズの製造方法において、
複数の貫通穴を設けた基板素材を作る工程と、
前記貫通穴内にレンズ部を形成する工程と、
前記レンズ部毎に前記基板素材を分割し、前記レンズ部と一体となったレンズ基板を製作する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、前記基板素材に複数の貫通穴を設け、その内部に前記レンズ部を形成した後に切断しているので、前記レンズ基板を薄くすることなく、前記レンズ部の軸上厚を確保しながらも、前記撮像レンズの全長を抑えることが可能になる。また、レンズ部の材質をレンズ基板と異なる材質とすることが任意に出来、十分な収差補正が達成できる。

請求項２に記載の撮像レンズは、貫通穴を有するレンズ基板と、前記貫通穴内に形成されたレンズ部とを有することを特徴とする。本発明によれば、さらに、前記レンズ基板の最大厚みを確保しながら、前記レンズ部の軸上厚を薄くすることが可能になり、前記撮像レンズの全長が短縮することができる。また、前記レンズ部の材質を前記レンズ基板と異なる材質とすることが任意に出来、十分な収差補正が達成できる。このような撮像レンズは、請求項１に記載の製造方法により製造されると好ましい。

請求項３に記載の撮像レンズは、請求項２に記載の発明において、前記レンズ基板の厚みをｄ１、前記レンズ部の空気と接する面と前記基板の厚み方向の中心面との距離の最小値をｄ２としたときに、下記の条件を満たすことを特徴とする。
０．０１＜ｄ２／ｄ１＜０．５ （１）

値ｄ２／ｄ１が上限を下回ることによって、前記レンズ部の空気と接する面のうち少なくとも一面の一部分が、前記貫通穴の内部に隠れることとなるため、前記撮像レンズの全長を短縮することが出来る。一方、値ｄ２／ｄ１が下限を上回ることよって、前記レンズ部の厚みが適度に厚くなり、製造が容易な形状となる。

請求項４に記載の撮像レンズは、請求項２又は３に記載の発明において、前記レンズ部の空気と接する面と前記基板の厚み方向の中心面との距離の最大値ｄ３が、下記の条件を満たすことを特徴とする。
０．０１＜ｄ３／ｄ１＜０．５ （２）

値ｄ３／ｄ１が上限を下回ることによって、前記レンズ部の空気と接する面のうち少なくとも一面が完全に前記貫通穴の内部に隠れるため、例えば２枚玉以上の撮像レンズとする場合において、前記レンズ基板同士を重ね合わせることで、鏡枠の機能を持たせることができる。そのため、前記撮像レンズの全長を短縮することが出来ると共に、光軸直交方向においてもコンパクトな構成を提供できる。また、部品点数を削減することができ、コスト削減を達成できる。一方、値ｄ３／ｄ１が下限を上回ることよって、前記レンズ部の厚みが適度に厚くなり、製造が容易な形状となる。

請求項５に記載の撮像レンズは、請求項２〜４のいずれかに記載の発明において、前記貫通穴内部に形成される前記レンズ部が、複数の光学部材から形成されていることを特徴とするので、これにより十分な収差補正が可能になる。

請求項６に記載の撮像レンズは、請求項５に記載の発明において、前記複数の光学部材の境界面は非球面であることを特徴とするので、境界面の形状を光軸からの距離に応じて最適な形状とすることが出来、十分な収差補正が可能となる。

請求項７に記載の撮像レンズは、請求項２〜６のいずれかに記載の発明において、前記貫通穴の側面に遮光層が形成されていることを特徴とするので、迷光の原因となる不要な光線を遮断することが可能になり、撮影画像の画質を向上させることが出来る。

請求項８に記載の撮像レンズは、請求項２〜７のいずれかに記載の発明において、前記レンズ部と前記基板部の境界面に開口絞りを有することを特徴とする。

前記レンズ基板に穴をあけた状態で、遮光性を有する部材を塗布あるいは真空蒸着することで、容易に開口絞りをレンズ基板上に形成することができる。特に前記レンズ部と前記基板部の境界面に、開口絞りを形成すると好ましい。これにより、光学部材を削減できると共に、レンズ基板へのIR（Infra Red）カットコートやAR（Anti-Reflection）コートの蒸着処理をする際に、開口絞りも同時に、蒸着処理をすることが可能となり、低コスト化と量産性を向上させることができる。

請求項９に記載の撮像レンズは、請求項２〜８のいずれかに記載の発明において、前記レンズ部における空気と接するレンズ面が非球面であることを特徴とする。

空気と接しているレンズ部の境界面において最も屈折率差が大きくなるため、空気と接するレンズ面を非球面形状とすることで、非球面の効果を最大限に活用できる。また、レンズ面をすべて非球面形状とすることで、諸収差の発生を最小限に押さえることができ、高性能化が容易に可能となる。

請求項１０に記載の撮像レンズは、請求項２〜９のいずれかに記載の発明において、前記レンズ基板と前記レンズ部が光学薄膜及び／又は接着剤（接着層）等を介して間接的に接着されていることを特徴とする。

前記レンズ部と前記レンズ基板との間に、開口絞りやＩＲカットコートといった光学薄膜を介して接着することにより、固有の機能を有する光学部材の簡略化が可能となり、低コスト化が実現できる。また、レンズ基板とレンズ部を直接固着することが困難な場合には、接着層等を介してレンズ基板上にレンズ部を形成することができ、これによりレンズ部の素材として密着性の悪い樹脂も用いることができるので、光学特性を優先して選択するなど選択の範囲が広がり、高性能化、高機能化が実現できる。

請求項１１に記載の撮像レンズは、請求項２〜１０のいずれかに記載の発明において、前記レンズ基板はガラス材料から形成されていることを特徴とする。

ガラスは樹脂に比べて軟化温度が高く、レンズ基板をガラス材料から形成することで、実装電子部品のハンダ付けのために高温下に曝される、いわゆるリフロー処理を撮像レンズと共に行っても容易に変形せず、また低コスト化できる。レンズ基板を高軟化温度のガラス材料から形成するとより望ましい。

請求項１２に記載の撮像レンズは、請求項２〜１０のいずれかに記載の発明において、前記レンズ基板は不透明な部材から形成されていることを特徴とするので、金属やセラミックなどを用いることができる。特に前記レンズ基板の材質を金属にした場合、ガラスや樹脂などと比較し厚みを薄くすることが出来るので、撮像レンズの全長を更に短くできる。

請求項１３に記載の撮像レンズは、請求項１２に記載の発明において、前記貫通穴の最大径をＳ１、前記レンズ部の直径をＳ２としたとき、下記の条件式を満たすことを特徴とする。
１．０＜Ｓ２／Ｓ１＜５．０ （３）

値Ｓ２／Ｓ１が下限を上回ることよって、レンズ面の有効径外となる端部部分が貫通穴径の外側に形成されることになるので、これによりレンズ面の有効径内での面精度を向上させることが出来る。一方、値Ｓ２／Ｓ１が上限を下回ることによって、レンズ面のうち有効径外の面積を削減することが出来るため、レンズ部の材料の使用量を削減することが出来、コストが削減できる。

請求項１４に記載の撮像レンズは、請求項２〜１３のいずれかに記載の発明において、一部が基板表面から突出した第１のレンズ部を有する第１のレンズ基板と、一部が基板表面から引っ込んだ第２のレンズ部を有する第２のレンズ基板とからなり、
前記第１のレンズ部と前記第２のレンズ部の光軸同士を一致させるように、前記第１のレンズ基板と前記第２のレンズ基板とを密着させてなることを特徴とする。

ウェハスケールレンズの製造工程においては、複数のレンズウェハを持った撮像レンズを製造する場合、大量にレンズ部が成形されたレンズウェハ上に、大量にレンズ部が成形された別のレンズウェハをスペーサ部材を介して積層させ接着するという方法が採られるが、この方法では例えば、第１レンズウェハ上に第２レンズウェハを積層させる際に、第１レンズウェハ上のレンズ部の内の一つと、第２レンズウェハ上のレンズ部の内の一つの光軸を合わせることで、他の第１レンズウェハ上に形成されたレンズ部と第２レンズウェハ上に形成されたレンズ部の光軸をも同時且つ同様の精度で合わせることができる。従って、例えば複数のガラスレンズまたはプラスチックレンズからなる撮像レンズを一つずつ作成する方法と比較し、ウェハスケールレンズの製造工程において撮像レンズを作成する方法は、各レンズウェハ上に形成されたレンズ部の光軸が高精度に合わせられた撮像レンズを短時間に大量生産することに向いているといえる。さらに、ウェハスケールレンズの製造工程では接着を行なうため、作成後に各レンズ部の光軸がずれてしまうことを阻止できる。このようなウェハスケールレンズの製造工程に本発明を適用すれば、第１のレンズ基板と前記第２のレンズ基板とを密着させることで、スペーサ部材が不要となり、部品点数の削減やコスト低減を図れる。

請求項１５に記載の撮像レンズは、請求項２〜１４のいずれかに記載の発明において、前記レンズ部が樹脂材料から形成されていることを特徴とするので、レンズ部を樹脂材料で構成することにより、ガラスを用いる場合に比べて、加工成形性がよくなり、また低コスト化できる。

請求項１６に記載の撮像レンズは、請求項２〜１４のいずれかに記載の発明において、前記レンズ部がエネルギー硬化型樹脂材料から形成されていることを特徴とする。

レンズ部をエネルギー硬化型の樹脂材料によって構成することにより、ウェハ状のレンズ基板に金型によって同時に大量にレンズ部を種々の手段によって硬化させることが可能となり、量産性を向上させることができるようになる。ここでエネルギー硬化型の樹脂材料とは、熱によって硬化する樹脂材料や光によって硬化する樹脂材料等を指す。なお、エネルギー硬化型の樹脂材料はUV硬化型の樹脂材料によって構成されることが望ましい。UV硬化型の樹脂材料で構成されることにより、硬化時間を短くでき量産性を改善できる。また、近年では耐熱性に優れた樹脂および硬化型の樹脂材料が開発されており、リフロー処理にも耐えるものがある。

請求項１７に記載の撮像レンズは、請求項１５又は１６に記載の発明において、前記樹脂材料には、長さ３０ナノメートル以下の無機微粒子が分散されていることを特徴とする。

前記レンズ部に、３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させることで、温度が変化しても性能の劣化や、像点位置変動を低減でき、しかも光透過率を低下させることなく、環境変化に関わらず優れた光学特性を有する撮像レンズを提供できる。

一般に、透明な樹脂材料に微粒子を混合させると、光の散乱が生じ透過率が低下するため、光学材料として使用することは困難であったが、微粒子の大きさを透過光束の波長より小さくすることにより、散乱が実質的に発生しないようにできる。また、樹脂材料はガラス材料に比べて屈折率が低いことが欠点であったが、屈折率の高い無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、屈折率を高くできることがわかってきた。

具体的には、母材となる樹脂材料に３０ナノメートル以下、なお、望ましくは、母材となる樹脂材料に２０ナノメートル以下、さらに望ましくは１５ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、任意の温度依存性を有する材料を提供できる。
さらに、樹脂材料は湿度が上昇することにより屈折率が低下してしまうが、温度が上昇すると屈折率が上昇する無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、これらの性質を打ち消しあうように作用するので、温度変化に対する屈折率変化を小さくできることも知られている。また、逆に、温度が上昇すると屈折率が低下する無機粒子を母材となる樹脂材料に分散させると、温度変化に対する屈折率変化を大きくできることも知られている。具体的には、母材となる樹脂材料に３０ナノメートル以下、なお、望ましくは、母材となる樹脂材料に２０ナノメートル以下、さら望ましくは１５ナノメートル以下の無機粒子を分散させることにより、任意の温度依存性を有する材料を提供できる。

例えば、アクリル系樹脂に酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）の微粒子を分散させることにより、高い屈折率の樹脂材料が得られるとともに、温度に対する屈折率変化を小さくすることができる。

次に、屈折率の温度変化Ａについて詳細に説明する。屈折率の温度変化Ａは、ローレンツ・ローレンツの式に基づいて、屈折率ｎを温度ｔで微分することにより、以下の数１で表される。

但し、αは線膨張係数、［Ｒ］は分子屈折である。

樹脂材料の場合は、一般に式中第１項に比べ第２項の寄与が小さく、ほぼ無視できる。例えば、ＰＭＭＡ樹脂の場合、線膨張係数αは７×１０^-5であり、上記式に代入すると、ｄｎ／ｄｔ＝−１．２×１０^-4［／℃］となり、実測値とおおむね一致する。
ここで、微粒子、望ましくは無機微粒子を樹脂材料中に分散させることによって実質的に上記式の第２項の寄与を大きくし、第１項の線膨張による変化と打ち消しあうようにさせている。具体的には、従来は−１．２×１０^-4程度であった変化を、絶対値で８×１０^-5未満に抑えることが望ましい。

また、第２項の寄与をさらに大きくして、母材の樹脂材料とは逆の温度特性を持たせることも可能である。つまり、温度が上昇することによって屈折率が低下するのではなく、逆に、届折率が上昇するような素材を得ることもできる。また、これと同様にして、樹脂材料は吸水によって屈折率が上昇してしまうが、逆に、屈折率が低下するような素材を得ることができる。

微粒子の混合割合は、屈折率の温度に対する変化の割合をコントロールするために、適宜増減できるし、複数種類のナノサイズの無機粒子をブレンドして分散させることも可能である。

請求項１８に記載の撮像装置は、請求項２〜１７のいずれかに記載の撮像レンズを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、基板の厚みを確保しながらも、光学系の全長が短縮できる撮像レンズの製造方法、撮像レンズ及びそれを用いた撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかる撮像装置５０の斜視図であり、図２は、図１の構成を矢印II-II線で切断して矢印方向に見た断面図である。図２に示すように、撮像装置５０は、光電変換部５１ａを有する固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型イメージセンサ５１と、このイメージセンサ５１の光電変換部５１ａに被写体像を撮像させる撮像レンズ１０と、イメージセンサ５１を保持すると共にその電気信号の送受を行う外部接続用端子（不図示）を有するプリント基板５２とを備え、これらが一体的に形成されている。尚、撮像レンズ１０は、レンズ基板ＬＳとレンズ部Ｌ１，Ｌ２とを有する。

上記イメージセンサ５１は、その受光側の平面の中央部に、画素（光電変換素子）が２次元的に配置された、受光部としての光電変換部５１ａが形成されており、不図示の信号処理回路に接続されている。かかる信号処理回路は、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部と、各信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、このデジタル信号を用いて画像信号出力を形成する信号処理部等から構成されている。また、イメージセンサ５１の受光側の平面の外縁近傍には、多数のパッド（図示略）が配置されており、不図示のワイヤを介してプリント基板５２に接続されている。イメージセンサ５１は、光電変換部５１ａからの信号電荷をデジタルＹＵＶ信号等の画像信号等に変換し、ワイヤ（不図示）を介してプリント基板５２上の所定の回路に出力する。ここで、Ｙは輝度信号、Ｕ（＝Ｒ−Ｙ）は赤と輝度信号との色差信号、Ｖ（＝Ｂ−Ｙ）は青と輝度信号との色差信号である。なお、固体撮像素子は上記ＣＭＯＳ型のイメージセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤ等の他のものを使用しても良い。

イメージセンサ５１を支持するプリント基板５２は、不図示の配線により、イメージセンサ５１に対して通信可能に接続されている。

プリント基板５２は、不図示の外部接続用端子を介して外部回路（例えば、撮像装置を実装した携帯端末の上位装置が有する制御回路）と接続し、外部回路からイメージセンサ５１を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたり、また、デジタルＹＵＶ信号を外部回路へ出力したりすることを可能とする。

イメージセンサ５１の上部は、筒状のスペーサ部材ＳＰを介してプリント基板５２の上面に固定されたレンズ基板ＬＳにより封止されている。ガラス製のレンズ基板ＬＳに形成された貫通穴ＨＬ内に、樹脂製のレンズ部Ｌ１，Ｌ２が嵌合するように配置されている。レンズ基板ＬＳと、物体側のレンズ部Ｌ１との間には、光学薄膜による開口絞りＳが形成されている。尚、レンズ基板ＬＳの側面、上面、及び貫通穴ＨＬの周面には、遮光層の塗布又は蒸着などがなされていると好ましい。レンズ基板ＬＳとレンズ部Ｌ１，Ｌ２とは接着されていても良い。

尚、レンズ部Ｌ１，Ｌ２は、最大長３０ナノメートル以下の無機微粒子を分散させたＵＶ硬化型樹脂材料からなると好ましい。

上述した撮像装置５０の使用態様について説明する。図３は、撮像装置５０をデジタル機器である携帯端末としての携帯電話機１００に装備した状態を示す図である。また、図４は携帯電話機１００の制御ブロック図である。

撮像装置５０は、例えば、撮像レンズの物体側端面が携帯電話機１００の背面（液晶表示部側を正面とする）に設けられ、液晶表示部の下方に相当する位置になるよう配設される。

撮像装置５０の外部接続用端子（不図示）は、携帯電話機１００の制御部１０１と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部１０１側に出力する。

一方、携帯電話機１００は、図４に示すように、各部を統括的に制御すると共に、各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）１０１と、番号等をキーにより支持入力するための入力部６０と、撮像した画像や映像等を表示する表示部７０と、外部サーバとの間の各種情報通信を実現するための無線通信部８０と、携帯電話機１００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）９１と、制御部１０１によって実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、或いは撮像装置５０による撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる一時記憶部（ＲＡＭ）９２とを備えている。

携帯電話機１００を把持する撮影者が、被写体に対して撮像装置５０の撮像レンズ１０を向けると、イメージセンサ５１に静止画又は動画の画像信号が取り込まれる。所望のシャッタチャンスで、図３に示すボタンＢＴを撮影者が押すことでレリーズが行われ、画像信号が撮像装置５０に取り込まれることとなる。撮像装置５０から入力された画像信号は、上記携帯電話機１００の制御系に送信され、記憶部９２に記憶されたり、或いは表示部７０で表示され、さらには、無線通信部８０を介して映像情報として外部に送信されることとなる。

本実施の形態にかかる撮像レンズの製造方法について説明する。図５は、本実施の形態にかかる撮像レンズを製造する工程を示す図である。まず、図５（ａ）に上面図を示し、図５（ｂ）に断面図を示す円盤状ガラス製の平行平板である基板素材ＬＳＰの面に対して、エッチング等により基板素材ＬＳＰを貫通する貫通穴ＨＬを所定の配列で並べて開ける。

次いで、図５（ｃ）に示すように、基板素材ＬＳＰの上面、下面及び貫通穴ＨＬの側面に、遮光層ＳＤＬを形成する。遮光層ＳＤＬの形成方法としては、塗布、蒸着、シート状の遮光材の貼り付けなどがある。基板素材ＬＳＰの上面に形成した遮光層ＳＤＬは、撮像レンズ１０の開口絞りＳ（図２）を形成し、貫通穴ＨＬの周面に形成した遮光層ＳＤＬは、ゴーストの原因となる不要光を遮る機能を有し、これにより画質の向上をはかることが出来る。特に、基板素材の材質がガラスなど透過性が高いものの場合、遮光層ＳＤＬを設けることは極めて重要である。

次に、図５（ｄ）に示すように、基板素材ＬＳＰの下面側から、上部が平面であり貫通穴ＳＤＬにほぼ等しい径を有する凸部Ｍ１ａを形成した型Ｍ１を接近させ、凸部Ｍ１ａを貫通穴ＨＬに挿入して固定する。型Ｍ１はガラス素材など透明であることが望ましい。一方、図５（ｅ）に示すように、基板素材ＬＳＰの上面側から、貫通穴ＨＬより大径の光学転写面Ｍ２ａを形成した型Ｍ２を接近させ、球面又は非球面形状の光学転写面Ｍ２ａを貫通穴ＨＬに対向させて固定する。

その後、不図示のランナー及びゲートを介して、貫通穴ＨＬと凸部Ｍ１ａの上面と光学転写面Ｍ２ａとで形成されるキャビティ内にＵＶ硬化型樹脂を注入し、型Ｍ１側から紫外線を照射する。これにより、キャビティ内で樹脂が硬化し、レンズ部Ｌ１が形成されることとなる（図５（ｅ）参照）。尚、一般的なＵＶ硬化型樹脂の常温での粘度は低いので、その表面が水平になる特性を利用して、水平に維持した基板素材ＬＳＰの下面側から、光学転写面Ｍ２ａを形成した型Ｍ２を型締めし、ＵＶ硬化型樹脂を、貫通穴ＨＬと光学転写面Ｍ２ａとで形成される上部が開放した空間に注入して紫外線を照射することでレンズ部の形成を行うことも出来、これにより型Ｍ１による密閉を不要とできる。

樹脂が固化した後、型Ｍ１、Ｍ２を離型し、更に図５（ｆ）に示すように、貫通穴ＨＬより大径の光学転写面Ｍ３ａを形成した型Ｍ３を接近させ、球面又は非球面形状の光学転写面Ｍ３ａを貫通穴ＨＬに対向させて固定する。更に、不図示のランナー及びゲートを介して、貫通穴ＨＬとレンズ部Ｌ１の下面と光学転写面Ｍ３ａとで形成されるキャビティ内にＵＶ硬化型樹脂を注入し、基板素材ＬＳＰの上面側から紫外線を照射する。レンズ部Ｌ１は透明であるので紫外線を遮ることがない。これにより、キャビティ内で樹脂が硬化し、レンズ部Ｌ２が形成されることとなる。

樹脂が固化した後、型Ｍ３を離型し、図５（ｇ）に示すように、中間生成物としてのレンズブロックユニットＵＴを得る。更に点線で示すように、レンズ部Ｌ毎に基板ＬＳＰを切断することで、図２に示すように、基板素材ＬＳＰの一部であるレンズ基板ＬＳとレンズ部Ｌ１，Ｌ２とからなる撮像レンズ１０を得ることができる。

ここで、基板素材ＬＳＰは金属やセラミックなど不透明な部材であっても良い。又、貫通穴ＨＬの最大径をＳ１、レンズ部Ｌ１，Ｌ２の直径をＳ２としたとき、下記の条件式を満たすと好ましい。
１．０＜Ｓ２／Ｓ１＜５．０ （３）

レンズ部Ｌ１，Ｌ２の樹脂の種類を異ならせても良いが、長さ３０ナノメートル以下の無機粒子が分散されていると好ましい。レンズ部Ｌ１，Ｌ２の空気と接する面は任意の球面形状もしくは非球面形状をとりうる。又、図６に示すようにレンズ部Ｌ１のみをレンズ基板ＬＳに形成しても良いし、逆にレンズ部Ｌ２のみをレンズ基板ＬＳに形成しても良い。

図７は、別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図であるが、遮光層は図示を省略している（以下同じ）。本実施の形態においては、レンズ部Ｌ１の下方で空気に接するレンズ面Ｌ１ｂは、基板素材ＬＳＰの下面と同一な平面であり、レンズ部Ｌ１の上方で空気に接するレンズ面Ｌ１ａは凸状であり、その外径が貫通穴ＨＬの内径以下となっている。基板素材ＬＳＰの厚み方向において、レンズ面Ｌ１ａの面頂点は、基板素材ＬＳＰの上面から突出しているが、レンズ面Ｌ１ａの外径部は、貫通穴ＨＬの上面から引っ込んだ位置にある。

図８は、別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。本実施の形態においては、図７の実施の形態に対して、レンズ部Ｌ１の上方で空気に接するレンズ面Ｌ１ａを凹状にした点が異なっている。基板素材ＬＳＰの厚み方向において、レンズ面Ｌ１ａの面頂点は、基板素材ＬＳＰの上面から引っ込んだ位置にあるが、レンズ面Ｌ１ａの外径部は、基板素材ＬＳＰの上面から突出している。ここで、基板素材ＬＳＰの厚みをｄ１、レンズ部Ｌ１の空気と接するレンズ面Ｌ１ａと基板素材ＬＳＰの厚み方向の中心面との距離の最小値をｄ２としたときに、下記の条件を満たすと好ましい。
０．０１＜ｄ２／ｄ１＜０．５ （１）

図９は、別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。本実施の形態においては、図７の実施の形態に対して、上方で空気に接する凸状のレンズ面Ｌ１ａの面頂点が、基板素材ＬＳＰの上面から引っ込んだ位置にある。ここで、レンズ部Ｌ１の空気と接するレンズ面Ｌ１ａと基板素材ＬＳＰの厚み方向の中心面との距離の最大値ｄ３が、下記の条件を満たすと好ましい。
０．０１＜ｄ３／ｄ１＜０．５ （２）

図１０は、別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。本実施の形態においては、図８の実施の形態に対して、レンズ面Ｌ１ａの外径部は、基板素材ＬＳＰの上面に一致している。尚、これに限らず、レンズ面Ｌ１ａの外径部を、基板素材ＬＳＰの上面から引っ込んだ位置にしても良く、それにより（２）式を満たすこととなる。

図１１は、別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。本実施の形態においては、図７の実施の形態に対して、レンズ部を貼り合わせた構成としている点が異なる。より具体的には、基板素材ＬＳＰの貫通穴ＨＬ内に、境界面Ｌ１２を密着させた正レンズ部Ｌ１と負レンズ部Ｌ２とを形成している。これにより、撮像レンズの光学特性を更に向上させることができる。正レンズ部Ｌ１と負レンズ部Ｌ２の素材は、同じでも異なっていても良い。

尚、正レンズ部Ｌ１と負レンズ部Ｌ２の境界面Ｌ１２は球面形状でも良いが、図１２の例に示すように、非球面形状とすると、より設計の自由度が広がる。

図１３は、別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。本実施の形態においては、図１１の実施の形態に対して、基板素材ＬＳＰの貫通穴ＨＬ内に、境界面Ｌ１２を密着させた負レンズ部Ｌ１と正レンズ部Ｌ２とを形成している点が異なる。

尚、負レンズ部Ｌ１と正レンズ部Ｌ２の境界面Ｌ１２は球面形状でも良いが、図１４の例に示すように、非球面形状とすると、より設計の自由度が広がる。

図１５は、別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。本実施の形態においては、図９に示す実施の形態を複数個（ここでは３つ）、重ねたレンズ部Ｌ１の光軸同士が一致するように重ね合わせて接着しており、これを点線で示す位置でレンズ部Ｌ１毎に切断することで、３枚玉の撮像レンズを容易に製造することができる。

なお、重ね合わせることができるレンズ部として、基板表面から引っ込んだものに限らず、基板素材の上面から突出したものも用いることができる。例えば、図１６に示すように、下側の基板素材ＬＳＰの貫通穴ＨＬに形成された第１のレンズ部Ｌ１は、図７の例のように、レンズ面Ｌ１ａの面頂点が基板素材ＬＳＰの上面から突出している。一方、上側の基板素材ＬＳＰの貫通穴ＨＬに形成された第２のレンズ部Ｌ２は、下側のレンズ面Ｌ２ａが凹状となっている。図１６に示すように、基板ＬＳＰ同士を密着するように重ね合わせたとき、下側のレンズ面Ｌ１ａの面頂点は、上側のレンズ面Ｌ２ａに接触しないか、或いは殆ど応力を発生することなく接触した状態に維持される。これを点線で示す位置でレンズ部Ｌ１、Ｌ２毎に切断することで、レンズ基板が薄く全長の短い２枚玉の撮像レンズを容易に製造することができる。

本実施の形態にかかる撮像装置５０の斜視図である。 図１の構成を矢印II-II線で切断して矢印方向に見た断面図である。 撮像装置５０を携帯端末としての携帯電話機１００に装備した状態を示す図である。 携帯電話機１００の制御ブロック図である。 本実施の形態に用いる撮像レンズを製造する工程を示す図である。 別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。 別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。 別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。 別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。 別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。 別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。 別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。 別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。 別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。 別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。 別の実施の形態にかかる、切断前の基板素材とレンズ部の断面図である。

符号の説明

１０ 撮像レンズ
５０ 撮像装置
５１ イメージセンサ
５１ａ 光電変換部
５２ 基板
６０ 入力部
７０ 表示部
８０ 無線通信部
９１ 記憶部
９２ 一時記憶部
１００ 携帯電話機
１０１ 制御部
ＬＳ レンズ基板
ＬＳＰ 基板素材
Ｌ１、Ｌ２ レンズ部

Claims (18)

1. レンズ基板とレンズ部とを有する撮像レンズの製造方法において、
   複数の貫通穴を設けた基板素材を作る工程と、
   前記貫通穴内にレンズ部を形成する工程と、
   前記レンズ部毎に前記基板素材を分割し、前記レンズ部と一体となったレンズ基板を製作する工程と、を有することを特徴とする撮像レンズの製造方法。
2. 貫通穴を有するレンズ基板と、前記貫通穴内に形成されたレンズ部とを有することを特徴とする撮像レンズ。
3. 前記レンズ基板の厚みをｄ１、前記レンズ部の空気と接する面と前記基板の厚み方向の中心面との距離の最小値をｄ２としたときに、下記の条件を満たすことを特徴とする請求項２に記載の撮影レンズ。
   ０．０１＜ｄ２／ｄ１＜０．５ （１）
4. 前記レンズ部の空気と接する面と前記基板の厚み方向の中心面との距離の最大値ｄ３が、下記の条件を満たすことを特徴とする請求項２又は３に記載の撮影レンズ。
   ０．０１＜ｄ３／ｄ１＜０．５ （２）
5. 前記貫通穴内部に形成される前記レンズ部が、複数の光学部材から形成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の撮影レンズ。
6. 前記複数の光学部材の境界面は非球面であることを特徴とする請求項５に記載の撮影レンズ。
7. 前記貫通穴の側面に遮光層が形成されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の撮像レンズ。
8. 前記レンズ部と前記基板部の境界面に開口絞りを有することを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の撮像レンズ。
9. 前記レンズ部における空気と接するレンズ面が非球面であることを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の撮像レンズ。
10. 前記レンズ基板と前記レンズ部が光学薄膜及び／又は接着剤等を介して間接的に接着されていることを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載の撮像レンズ。
11. 前記レンズ基板はガラス材料から形成されていることを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載の撮像レンズ。
12. 前記レンズ基板は不透明な部材から形成されていることを特徴とする請求項２〜１０のいずれかに記載の撮像レンズ。
13. 前記貫通穴の最大径をＳ１、前記レンズ部の直径をＳ２としたとき、下記の条件式を満たすことを特徴とする請求項１２に記載の撮影レンズ。
    １．０＜Ｓ２／Ｓ１＜５．０ （３）
14. 一部が基板表面から突出した第１のレンズ部を有する第１のレンズ基板と、一部が基板表面から引っ込んだ第２のレンズ部を有する第２のレンズ基板とからなり、
    前記第１のレンズ部と前記第２のレンズ部の光軸同士を一致させるように、前記第１のレンズ基板と前記第２のレンズ基板とを密着させてなることを特徴とする請求項２〜１３のいずれかに記載の撮像レンズ。
15. 前記レンズ部が樹脂材料から形成されていることを特徴とする請求項２〜１４のいずれかに記載の撮像レンズ。
16. 前記レンズ部がエネルギー硬化型樹脂材料から形成されていることを特徴とする請求項２〜１４のいずれかに記載の撮像レンズ。
17. 前記樹脂材料には、長さ３０ナノメートル以下の無機粒子が分散されていることを特徴とする請求項１５又は１６のいずれかに記載の撮像レンズ。
18. 請求項２〜１７のいずれかに記載の撮像レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。