CN102053330A - 透镜模块和摄像单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种透镜模块和摄像单元，其结构简单，即使在回流工序时产生膨胀，也能够防止分辨率降低。该透镜模块，具有透射可视光的至少一个透镜和***述透镜的镜筒(20)，其中，具有设于所述透镜的任一个上的光学光阑(32)、和设于所述透镜的任一个上的遮光光阑(34)，镜筒(20)具有将透镜收容于内部的镜筒胴部(21)和用于向所述透镜入射可视光的开口部(22a)，在透镜的外侧面和镜筒(20)的镜筒胴部(21)内侧面之间设置有间隙，开口部(22a)的开口径(D)比光学光阑(32)和遮光光阑(34)之中的至少与光入射侧接近之侧的光阑大。

Description

透镜模块和摄像单元

技术领域

本发明涉及透镜模块和摄像单元。

背景技术

历来，在移动电话和监视用照相机等所使用的摄像单元中，所采用的结构是使进行摄像的照相机小型模块化、且与电路基板直接接合。该摄像单元一般是使CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等摄像传感器和摄像用的透镜模块相组合的结构。透镜模块是在镜筒的内部安装有1个或多个透镜的结构。

在制造摄像单元时，为了使工艺简略化，要求在电路基板上搭载有透镜模块的状态下使用焊料等的回流工序得以进行。回流工序是在200℃(一般为250℃～270℃)的高温的环境下曝露数秒至数十秒的时间的工序。为了使其耐受得住回流工序时的高温，如专利文献1，需要使构成透镜模块的透镜和镜筒的材料为耐热性材料。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】特开2009-53528号公报

但是，即使透镜模块由可耐受回流温度的耐热性材料形成，由于透镜和镜筒的线膨胀系数各不相同，导致在回流温度下所曝露时透镜与镜筒之间产生由热膨胀造成的差异。透镜模块中，虽然设于镜筒的光阑位置和透镜的光轴位置在适当的位置匹配，但是由于热膨胀导致透镜和镜筒的位置关系发生偏移。于是，即使加热后恢复常温，透镜和镜筒的位置关系仍处于错位的状态而不会复原，就有分辨率降低的问题。

在专利文献1中，在镜筒胴部的内径与透镜的外径之间设置间隙，以抑制回流时的热膨胀的影响。另外，在镜胴与透镜之间形成由凹部和凸部构成的调芯机构，以确保镜筒与透镜的位置精度。但是，因为在镜筒和透镜上设置凹部和凸部，所以其各自的形状变得复杂。另外，形成调芯机械时，需要以高精度加工，而这样的加工是困难的。

专利文献1的构成为，在第一透镜和第二透镜之间配置中间环，该中间环作为光阑发挥作用，而在假设使中间环发挥遮光光阑的功能时，具有光学光阑功能的光阑就成为镜筒的开口部。但是，若在回流工序时镜筒与透镜发生热膨胀，则在透镜的光轴和相当于镜筒的开口部的光学光阑之间发生位置偏移，引起分辨率降低之虞存在。

发明内容

本发明提供一种其结构简单即使在回流工序时产生膨胀也能够防止分辨率降低的透镜模块和摄像单元。

本发明是一种透镜模块，具有透射可视光的至少一个透镜和***述透镜的镜筒，其中，

所述透镜模块具有：

设于所述透镜的任一个上的光学光阑；

设于所述透镜的任一个上的遮光光阑，

所述镜筒具有：将所述透镜收容于内部的镜筒胴部、和用于向所述透镜入射可视光的开口部，

在所述透镜的外侧面和所述镜筒的所述镜筒胴部的内侧面之间设置间隙，

所述开口部的开口径比所述光学光阑和所述遮光光阑之中的至少与光入射侧接近之侧的光阑大。

根据该例结构的透镜模块，利用在透镜和镜筒胴部之间的间隙，即使回流工序时在高温环境下透镜发生热膨胀，也能够防止透镜和镜筒的变形和透镜的破损。这时，若透镜向间隙一方发生热膨胀，则透镜相对于镜筒的位置可能稍微发生偏移。但是，光学光阑和遮光光阑均不在镜筒侧而在透镜侧被设置，因此透镜和光阑不会错位。因此，能够防止分辨率降低。

根据本发明，能够提供一种透镜模块和摄像单元，其结构简单，即使在回流工序时发生热膨胀也能够防止分辨率的降低。

附图说明

图1是摄像单元的剖面图。

图2是表示透镜的有效直径和光面直径的关系的图。

图3是摄像单元的另一例的剖面图。

符号说明

1   摄像单元

20  镜筒

32  光学光阑

34  遮光光阑

L1、L2、L  透镜

LM  透镜模块

具体实施方式

以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式。

图1是摄像单元的剖面图。摄像单元1具有透镜模块LM和传感器基板B。透镜模块LM被接合在传感器基板B上。图1中，相对于透镜模块LM从图中上侧将光进行入射。

透镜模块LM具有透射可视光的2个透镜L1、L2和收容该透镜L1、L2的镜筒20。镜筒20由对可视光具有遮光性的材料构成。透镜L1、L2的光轴由图中点划线表示。

透镜L1、L2是在光轴方向观看的状态下以光轴为中心的圆形，透镜L1、L2的直径相同。透镜L1、L2在光轴的方向具有厚度，将与该厚度所相应的面作为外侧面。

镜筒20具有大致圆筒形的镜筒胴部21。在镜筒胴部21之内，将透镜L1和L2以各自光轴一致的方式收容。镜筒胴部21的传感器基板侧的端部与传感器基板B接合，在没有与传感器基板B接合的光入射侧的端部形成有镜筒端部22。在镜筒部22形成有从光入射侧观看呈正圆形的孔22a。在镜筒胴部21的内侧，形成有圆周状的内侧面21a。

就传感器基板B而言，在该传感器基板B的光入射侧的面形成有固体摄像元件S。传感器基板B例如是将由硅等半导体材料所形成的晶片以在俯视大致矩形状进行切割而形成的。将固体摄像元件S在传感器基板B的大致中央部进行设置。

固体摄像元件S是例如CCD图像传感器和MOS图像传感器。传感器基板B能够是贴装有被芯片化的固体摄像元件的结构。另外，就固体摄像元件而言，通过对传感器基板B重复公知的成膜工序、光刻工序、刻蚀工序、杂质添加工序等且在该传感器基板B上形成电极、绝缘膜、布线等来构成也可。

透镜L1中，在光入射侧的面和传感器基板侧的面分别形成有具有既定形状的透镜面11a、11b。透镜L1的光入射侧的透镜面11a形成为凸状，相对于透镜L1的光入射侧为相反对侧的透镜面11b形成为凹状。

同样，透镜L2在光入射侧的面和传感器基板侧的面分别形成有具有既定形成的透镜面12a、12b。透镜L2的光入射侧的透镜面12a形成为凹状，相对于透镜L2的光入射侧为相反对侧的透镜面12b形成为凸状。

在透镜L1的与光入射侧相反对侧的面设有嵌合部14。另外，在透镜L2的光入射侧的面设有嵌合部16。通过使透镜L1的嵌合部14和透镜L2的嵌合部16直接嵌合，将透镜L1和透镜L2以各自的光轴保持一致的方式定位。

在镜筒20的内部，设有圆环状的紧固板24。紧固板24中，其外周面与镜筒胴部21的内侧面21a嵌合。紧固板24与设于镜筒胴部21的内侧面21a的梯级部抵接，且将在镜筒胴部21的内部的相对于光轴的方向的位置固定。另外，紧固板24与透镜L2的光入射侧的相反对侧的面抵接，将与透镜L2嵌合的透镜L1按压在镜筒20的镜筒端部22上。如此，将透镜L1、L2按照在镜筒胴部21的内部在光轴的方向其位置不变的方式保持。

在镜筒20的内部，在镜筒胴部21的内侧面21a和透镜L1、透镜L2的外侧外之间设有间隙。

接着，对于透镜的材料进行说明。

作为透镜的材料，优选使用具有比回流工序的加热温度更高的耐热温度的材料。作为透镜的材料能够使用树脂。树脂加工性优异，适合由模具等简易且廉价地形成透镜面。用于透镜材料的树脂，优选具有比回流工序的加热温度更高的耐热温度，紫外线硬化性树脂、热硬化性树脂均能够使用。若考虑上述摄像单元的回流工序，则优选软化点例如为200℃以上的比较高的，更优选为250℃以上的。

作为透镜的材料所使用的树脂，能够例示环氧树脂、丙烯酸树脂、硅氧树脂、聚砜树脂等。

另外，作为透镜的材料，也可以使用玻璃。

作为镜筒的材料，优选使用对于可视光具有遮光性、且具有比回流工序的加热温度更高的耐热温度的材料。作为镜筒的材料，能够使用硅、金属、树脂(紫外线硬化性树脂、热硬化性树脂)。作为树脂，能够例示液晶聚合物、环氧树脂、烯酸树脂、硅氧树脂、聚砜树脂等。

接着，对于在透镜模块LM上所设置的光学光阑和遮光光阑进行说明。

光学光阑是具有限制入射光的光通量和光量的功能的光阑。遮光光阑是具有防止杂散光的功能的光阑。

在透镜L1的光入射侧的面设有光学光阑32。透镜L1、L2分别由光学功能面即透镜面、和形成于该透镜面的外周的凸缘构成。

图2是表示透镜的有效直径和光面直径的关系的图。如图2所示，为了确保在有效直径的优异的表面精度，透镜具有比有效直径大一些的光面直径。即，在形成透镜时，形成按照光面直径比有效有径大一些的方式所设计的透镜面，以确保有效直径的精度。光学光阑形成于透镜的有效直径以外的部分。参照图1，设于透镜1的光学光阑32被形成于有效直径以外的部分，该光学光阑32的开口部相当于有效直径。

作为设置光学光阑32的方法，例如能够在透镜形成后通过黑色印刷形成。或者通过在形成透镜时将由黑色的金属等构成的板构件***成型、与透镜形成为一体也可。

如图1所示，在透镜L1和透镜L2之间，形成有遮光光阑34。在遮光光阑34形成有开口部，遮光光阑34的开口部的开口径d2的中心与光学光阑32的开口部的开口径d1的中心相同。还有，遮光光阑34通过与光学光阑32相同的方法形成也可。

设于镜筒端部22的开口部22a的开口径D比透镜L1的光学光阑32的开口部的开口径d1大。即，设于镜筒端部22的开口部22a不具有作为光阑的功能，其单纯是为了使光向透镜L1、L2入射所形成的。

根据该例的这一结构的透镜模块LM，利用该透镜L1、L2和镜筒胴部21之间的间隙，即使回流工序时在高温环境下发生热膨胀，也能够防止透镜和镜筒的变形和透镜的破损。这时，若透镜向间隙一方发生热膨胀，则透镜相对于镜筒的位置可能稍微发生偏移。但是，由于光学光阑和遮光光阑均不在镜筒20侧而在透镜L1、L2侧被设置，因此透镜L1、L2与光阑不会错位。因此，分辨率不会降低。就镜筒20而言，通过预计在间隙作用下镜筒20和透镜L1、L2的位置偏移的量，将镜筒端部22的开口部22a的开口径D设计得大，就能够确保需要的光通量。

在上例中，也可以在透镜L1的光入射侧设置遮光光阑34，在透镜L1和透镜L2之间设置光学光阑32。即，无论将光学光阑32和遮光光阑34分别设于哪个透镜的哪一侧的面，只要构成为镜筒端部22的开口部22a的开口径D比光学光阑32和遮光光阑34之中的至少与光入射侧接近之侧的光阑大即可。

在上例中，虽然透镜模块LM是在镜筒20中收容2个透镜L1、L2的结构，但是透镜的数量并不受限定，也可以是3个以上。

另外，透镜模块LM如后述例，也可以是将单一的透镜收容在镜筒中的结构。

图3是表示摄像单元的另一例的剖面图。

图3的摄像单元1与图1的例子不同的点是，透镜模块LM具有单一的透镜L。还有，摄像单元1中的其他结构构件，基本上与图1的示例相同，因此适宜参照相同参照编号，简略或省略说明。

在该例中，在透镜L的光入射侧的面设置有光学光阑32。在透镜L的光入射侧的相反对侧的面设置有遮光光阑34。光学光阑32和遮光光阑34能够以上述例相同的方法形成。

在该摄像单元1中，就镜筒端部22的开口部22a而言，其开口径D比设于透镜L的光入射侧的光学光阑32的开口部的开口径d1大。

在图3的结构中，也可以是在透镜L的光入射侧的面设置遮光光阑34、在光入射侧的相反对侧设置光学光阑32的结构。在这样的结构中，只要使镜筒20的开口径D比遮光光阑34的开口部的开口径d2大即可。

根据该例的摄像单元1，透镜1和光阑不会错位，因此能够防止分辨率降低。通过将镜筒20的开口部22a的开口径D在适宜考虑透镜L和镜筒20的间隙下进行设计，能够确保需要的光通量。

本说明书公开以下的事项。

(1)一种透镜模块，具有透射可视光的至少一个透镜和***述透镜的镜筒，其中，所述透镜模块具有：

设于所述透镜的任一个上的光学光阑；

设于所述透镜的任一个上的遮光光阑，

所述镜筒具有：将所述透镜收容于内部的镜筒胴部、和用于向所述透镜入射可视光的开口部，

在所述透镜的外侧面和所述镜胴部的所述镜筒胴部的内侧面之间设有间隙，

所述开口部的开口径比所述光学光阑和所述遮光光阑之中的至少与光入射侧接近之侧的光阑大。

(2)根据(1)所述的透镜模块，其中，

多个所述透镜被收容在所述镜筒胴部，多个所述透镜各自的光轴相同，在多个所述透镜之中的与所述开口部最靠近的透镜的入射面，设置所述光学光阑和所述遮光光阑之中的一方，并且，将所述光学光阑和所述遮光光阑之中另一方设置于多个所述透镜彼此之间。

(3)根据上述(1)或(2)所述的透镜模块，其中，

所述透镜和所述镜筒均由具有比回流工序的加热温度高的耐热温度的材料构成。

(4)根据上述(1)～(4)中任一项所述的透镜模块，其中，

所述透镜和所述镜筒由树脂材料构成。

(5)一种摄像单元，具有上述(1)～(4)中任一项所述的透镜模块，其中，

该摄像单元具有：接合有所述透镜模块的传感器基板。

Claims (5)

1.一种透镜模块，具有透射可视光的至少一个透镜和***述透镜的镜筒，其中，

所述透镜模块具有：

设于所述透镜的任一个上的光学光阑；和

设于所述透镜的任一个上的遮光光阑，

所述镜筒具有：

将所述透镜收容于内部的镜筒胴部；和

用于向所述透镜入射可视光的开口部，

在所述透镜的外侧面与所述镜筒的所述镜筒胴部的内侧面之间设置间隙，

所述开口部的开口径比所述光学光阑和所述遮光光阑之中的至少与光入射侧接近之侧的光阑大。

2.根据权利要求1所述的透镜模块，其中，

多个所述透镜被收容在所述镜筒胴部，多个所述透镜各自的光轴相同，在多个所述透镜之中的与所述开口部最接近的透镜的入射面，设置所述光学光阑和所述遮光光阑之中的一方，并且，将所述光学光阑和所述遮光光阑之中另一方设置于多个所述透镜彼此之间。

3.根据权利要求1或2所述的透镜模块，其中，

所述透镜和所述镜筒均由具有比回流工序的加热温度高的耐热温度的材料构成。

4.根据权利要求1或2所述的透镜模块，其中，

所述透镜和所述镜筒由树脂材料构成。

5.一种摄像单元，具有权利要求1～4中任一项所述的透镜模块，其中，

该摄像单元具有：接合有所述透镜模块的传感器基板。

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