WO2009128519A1 - 撮像用レンズユニット - Google Patents

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WO2009128519A1
WO2009128519A1 PCT/JP2009/057701 JP2009057701W WO2009128519A1 WO 2009128519 A1 WO2009128519 A1 WO 2009128519A1 JP 2009057701 W JP2009057701 W JP 2009057701W WO 2009128519 A1 WO2009128519 A1 WO 2009128519A1
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lens
epoxy
lens unit
barrel
imaging
Prior art date
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PCT/JP2009/057701
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English (en)
French (fr)
Inventor
宮脇良広
村岡祐司
安道信行
中村潤一
辻野恭範
山下雅史
笠野晋広
Original Assignee
株式会社小松ライト製作所
株式会社日本触媒
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Filing date
Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/021Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses for more than one lens
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/002Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface
    • G02B13/0035Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having at least one aspherical surface having three lenses
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B13/001Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0055Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
    • G02B13/006Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element at least one element being a compound optical element, e.g. cemented elements
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    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/022Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses lens and mount having complementary engagement means, e.g. screw/thread

Definitions

  • the present invention relates to an imaging lens unit. More specifically, it is useful as a member constituting a camera module of a mobile phone or a digital camera, particularly for optical applications and optical devices, and for imaging devices that can be used as display device applications, mechanical parts, electrical / electronic parts, etc.
  • the lens unit is useful as a member constituting a camera module of a mobile phone or a digital camera, particularly for optical applications and optical devices, and for imaging devices that can be used as display device applications, mechanical parts, electrical / electronic parts, etc.
  • the lens unit is useful as a member constituting a camera module of a mobile phone or a digital camera, particularly for optical applications and optical devices, and for imaging devices that can be used as display device applications, mechanical parts, electrical / electronic parts, etc.
  • an imaging lens unit that constitutes a camera module or the like is desired to be further reduced in size, weight, and performance. Under such circumstances, it has been studied to adopt a plastic lens advantageous for reduction in size and weight in place of the glass lens for one or a plurality of lenses constituting the imaging lens unit.
  • soldering process in the production of electronic parts used for mobile phones and the like is replacing the so-called solder reflow process from the conventional process of melting and attaching the solder to the substrate surface.
  • solder reflow process usually, a component on which the solder is printed on the substrate surface in advance is mounted by a technique such as printing, and then placed in a reflow furnace for soldering.
  • This is an advantageous technique in terms of responding to miniaturization of electronic parts and productivity, and is effective in the production of a camera module mounted on an imaging lens unit reduced in size and weight.
  • the reflow furnace is heated by hot air, far-infrared rays, or the like. Therefore, the members provided for such a process are required to have heat resistance that can cope with the reflow temperature. .
  • the lens mounting part has an automatic centering structure, eliminating the restraint part of the lens, avoiding deformation, and easily centering.
  • a lens structure is disclosed (for example, see Patent Document 1). The purpose of this is to reduce deformation due to thermal expansion and mechanical pressure of the lens.
  • an air gap is provided between the lens frame and the outer diameter of the lens, an annular protrusion outside the effective diameter of the lens in the lens mounting portion, and an annular protrusion of the lens frame that contacts the effective diameter outside of the lens,
  • one of the contact surfaces is a tapered inclined surface or a spherical surface.
  • the lens installed in the lens frame has, for example, an annular protrusion provided outside the lens effective diameter on a tapered inclined surface provided on the lens frame or an annular protrusion that is a spherical surface. It is in a mounted state and not in a fixed state until centering is performed.
  • the lens After the centering is performed, the lens is fixed to the lens frame with an adhesive at the position of the annular protrusion provided outside the lens effective diameter. Also, the lens has a lens and a lens barrel for storing the lens, and after the lens is stored in the lens barrel, the inner wall of the lens barrel is deformed to form a fixing portion for fixing the lens to the inner wall.
  • a lens fixing structure is disclosed (for example, see Patent Document 2).
  • FIG. 1 Normally, when a camera module including an imaging lens unit including a plastic lens that can be reduced in size and weight is subjected to a solder reflow process (also referred to as a reflow process or a reflow process in this specification), FIG. 1, the entire outer periphery of the plastic lens is in contact with the inside of the lens barrel (also referred to as a barrel), whereby the lens is fixed in the lens barrel, and then subjected to a solder reflow process. Can be mentioned. However, in such a configuration, the lens and the lens barrel are thermally expanded in the reflow process, and a difference occurs between the center of the lens and the center of the aperture portion due to the difference in coefficient of thermal expansion.
  • the center alignment of the lens and the diaphragm is one of the most important characteristics that determines the optical performance in the imaging lens unit. Accordingly, there has been a demand for a compact and lightweight imaging lens unit that can be subjected to a solder reflow process while maintaining this optical characteristic.
  • Patent Document 1 The above-described lens structure disclosed in the prior art (Patent Document 1) simply has a lens mounting portion having an automatic alignment structure, and there is no disclosure about using this for a solder reflow process. Absent. If this lens structure is applied to the solder reflow process, it is difficult to handle in the reflow process unless the lens is fixed to the lens frame. Therefore, centering is performed and the lens is fixed to the lens frame with an adhesive and then used in the reflow process. Will be. However, if the lens is fixed to the lens frame with an adhesive, the center of the lens and the diaphragm portion is misaligned after the solder reflow process as described above, and the center cannot be aligned thereafter.
  • Patent Document 2 that discloses the lens fixing structure described above provides a lens fixing structure that can reduce the burden of fixing the lens, prevent the lens barrel from becoming large, and reduce the cost.
  • a statement intended for the reflow resistance specification of the unit is not allowed. That is, the present invention does not propose a lens unit having an inventive configuration that can withstand the solder reflow specification as in the present invention.
  • Is not made of a specific resin material, or the relationship between the diameter of the lens and the inner diameter of the lens barrel and the positional relationship are not optimized.
  • the lens fixing structure needs to form a fixing portion so that the lens is caulked for each lens fixing structure to prevent the lens from being detached, and the lens fixing structure is manufactured more advantageously industrially. There was room for contrivance to make it possible and to manufacture it particularly suitable for the reflow process.
  • the present invention has been made in view of the above-described situation, and is an imaging lens unit that can be used for a solder reflow process and can be reduced in size and weight.
  • the lens unit for imaging that can contribute to miniaturization and high performance by demonstrating excellent optical characteristics in terms of transmittance and refractive index without impairing the optical characteristics regarding the centering of the lens and the diaphragm. Is intended to provide.
  • the present inventor has made various studies on an imaging lens unit that can be used for a solder reflow process and can be reduced in size and weight.
  • a lens group including one or a plurality of lenses and a support for the lens group are provided.
  • a lens formed of an organic material is essential, and if the lens barrel is also formed of an organic material, a reduction in size and weight can be achieved.
  • the imaging lens unit essentially requires an epoxy cation curable resin lens formed of an epoxy cation curable resin material, and the lens barrel is formed of a thermoplastic resin material having a deflection temperature under load of 200 ° C.
  • the imaging lens unit is suitable for a high-resolution camera module or the like that is free from deterioration of the material constituting the lens and the lens barrel and mechanical and optical deterioration in the solder reflow process when manufacturing the camera module and the like.
  • the task was to provide a lens unit, and it was found that the following configuration could be used. That is, in the imaging lens unit having one or more lenses and a lens barrel for supporting the lens, the lens and the lens barrel are made of a specific resin material that can withstand the solder reflow temperature (excellent heat resistance).
  • the lens diameter and the lens barrel that supports the lens are configured to suppress mechanical damage of the lens and deterioration of the optical properties of the lens based on the difference in thermal expansion coefficient of each material during the solder reflow process.
  • the present inventors have found a configuration that can optimize the inner diameter and the positional relationship between the lens and the lens barrel. This is not a thermoplastic resin lens, but is hard and brittle compared to a thermoplastic resin. When a thermosetting resin lens is combined with a lens barrel, the lens is not mechanically or optically damaged during the solder reflow process. This is an essential requirement.
  • the above configuration greatly contributes to the miniaturization and high performance of the imaging lens unit, which is useful as a member constituting a camera module of an optical application or an optical device, particularly a mobile phone or a digital camera. It has been found that it can contribute, and has reached the present invention.
  • the present invention is an imaging lens unit that includes a lens group including one or a plurality of lenses, and a lens barrel that supports the lens group, and is subjected to a solder reflow process.
  • At least one of the epoxy-based cationic curable resin lenses has a structure in which a clearance is provided between the lens and the lens barrel, and the lens is supported by lens support portions provided at three or more locations inside the lens barrel.
  • the present invention is also a method for manufacturing an imaging lens unit including a process for manufacturing the imaging lens unit of the present invention. The present invention is described in detail below.
  • the imaging lens unit of the present invention includes a lens group including one or a plurality of lenses, and a lens barrel that supports the lens group. Since the lens is supported by the lens barrel, the center of the lens and the diaphragm portion can be prevented from being displaced and accommodated in the lens barrel.
  • the lens barrel is configured by being formed of a thermoplastic resin material having a deflection temperature under load (temperature when changed to 1/100 inch) of 200 ° C. or more.
  • a deflection temperature under load temperature when changed to 1/100 inch
  • the deflection temperature under load in the present invention refers to a value at a load of 0.45 MPa in ASTM D648.
  • the deflection temperature under load was measured using a heat distortion tester (trade name: 148-HD-PC, manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho Co., Ltd.) with a test piece having a length of 127 mm, a width of 12.7 mm, and a thickness of 6.4 mm.
  • a load of 0.45 MPa is applied to the middle point, and when the ambient temperature is increased at a constant rate, the load part changes by 1/100 inch.
  • the lens barrel preferably has solder reflow resistance.
  • the deflection temperature under load is preferably 230 ° C. or higher, and more preferably 260 ° C.
  • the upper limit value of the deflection temperature under load is preferably 500 ° C. or less. More preferably, it is 400 degrees C or less, More preferably, it is 350 degrees C or less. Further, even when the load applied in the measurement of the deflection temperature under load is higher, the deflection temperature under load (temperature when changing 1/100 inch) is more preferably 200 ° C. or higher. Specifically, the deflection temperature under load when the load is 0.45 MPa is more preferably 200 ° C. or more, and the deflection temperature when load is 1.8 MPa is more preferably 200 ° C. or more. More preferably, the deflection temperature under load when the load is 1.82 MPa is 200 ° C. or higher.
  • the preferable upper limit value and lower limit value of the load deflection temperature when the load is 1.8 MPa and the load deflection temperature when the load is 1.82 MPa are the loads when the above-described load is 0.45 MPa. It is the same as the preferable upper limit value and lower limit value of the deflection temperature.
  • thermoplastic resin constituting the lens barrel polyphenylene sulfide (PPS), liquid crystal polymer (LCP), polyether ether ketone (PEEK), aromatic polyamide and the like are preferable.
  • the thermoplastic resin material is preferably at least one selected from the group consisting of polyphenylene sulfide (PPS), liquid crystal polymer (LCP), polyether ether ketone (PEEK), and aromatic polyamide. More preferably, the thermoplastic resin constituting the lens barrel is at least one selected from the group consisting of LCP, PEEK and PPS, and more preferably LCP.
  • the lens barrel material is preferably a material harder than the epoxy-based cationic curable resin, which is a lens material supported at room temperature (25 ° C.).
  • a material made only of a thermoplastic resin can also be used, but it includes a so-called inorganic fiber such as glass fiber, inorganic particles such as metal oxide particles, and a thermoplastic resin component.
  • a thermoplastic resin made of an organic-inorganic composite such an inorganic-organic composite is also referred to as a thermoplastic resin in the present invention
  • a form in which the thermoplastic resin material is a thermoplastic resin made of an organic-inorganic composite is preferable.
  • thermoplastic resin material is a thermoplastic resin made of an organic-inorganic composite containing inorganic fibers as inorganic components
  • the reason is as follows. (1) The deflection temperature under load is high and the thermal expansion coefficient can be lowered. (2) Excellent heat-resistant dimensional stability and shape retention (resistance to solder reflow process). (3) A material harder than the epoxy-based cation-cured resin is easily industrially available, and it is easy to form a dent in the lens when the lens is loaded.
  • the content of the inorganic component is preferably 0.1 to 80% by mass with respect to 100% by mass of the material in the lens barrel.
  • thermoplastic resin made of an organic-inorganic composite comprising inorganic fibers as inorganic components, and has a deflection temperature under load of 230 ° C. or higher.
  • the lens barrel material preferably has a water absorption rate of 3% or less. More preferably, it is 1% or less, and particularly preferably 0.1% or less. If the water absorption is higher than 3%, the lens may become cloudy due to a change in wet heat. The water absorption is measured by holding the sample in water at 23 ° C. for 24 hours and evaluating the weight change.
  • the lens barrel material is equal to or less than the average thermal expansion coefficient ⁇ 2 in the temperature range of 25 to 260 ° C. of the epoxy-based cation-cured resin lens as described later. Since it is preferable, 150 ppm / ° C. or less is preferable, 100 ppm / ° C. or less is more preferable, and 50 ppm / ° C. or less is more preferable. Most preferably, it is 30 ppm / degrees C or less. Moreover, as a preferable lower limit, it is preferably 3 ppm / ° C. or more. More preferably, it is 5 ppm / ° C. or higher.
  • LCP examples include Sumika Super LCP series (trade name: E6008 (deflection temperature under load: 275 ° C., water absorption: 0.02%, etc.), manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Zenite series (manufactured by DuPont), Sibelas Series (manufactured by Toray Industries, Inc.), Zider series (manufactured by Nippon Oil Corporation), Vectra series (manufactured by Polyplastics), Octa series (trade name: Octa LD-235 (deflection temperature under load: 265 ° C. (1.82 MPa)), 280 ° C.
  • Sumika Super LCP series trade name: E6008 (deflection temperature under load: 275 ° C., water absorption: 0.02%, etc.
  • Zenite series manufactured by DuPont
  • Sibelas Series manufactured by Toray Industries, Inc.
  • Zider series manufactured by Nippon Oil Corporation
  • Vectra series manufact
  • PEEK Sumiploi K series (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), Victrex series (manufactured by Victrex) are suitable.
  • PPS Asahi PPS series (made by Asahi Glass Co., Ltd.), Idemitsu PPS series (made by Idemitsu Co., Ltd.), (trade name: Sumicon FM MK104 (load deflection temperature: 260 ° C.
  • nylon 6T examples include nylon 6I (hexamethylenediamine and isophthalic acid [I sophthalic copolycondensate with acid]), co-condensation polymer of nylon 9T (nonanediamine and terephthalic acid [T Erephthalic acid]), co-condensation of nylon M5T (methyl pentamethylene diamine and terephthalic acid [T Erephthalic acid] And the like).
  • nylon 6T and nylon 9T are preferable because they are easily available industrially and are excellent in heat resistance.
  • the method for forming the lens barrel is not particularly limited, and general molding methods such as injection molding, compression molding, cast molding, transfer molding, and the like can be used. More preferably, the lens barrel molding method is a melt injection molding method using a mold. In addition, it is difficult to use a thermoplastic resin having a deflection temperature under load of 200 ° C. or more as an optical member such as a lens from the viewpoint of precise processability and transparency.
  • the imaging lens unit of the present invention is subjected to a solder reflow process.
  • a solder reflow process By forming the imaging lens unit through the solder reflow process, it is possible to automatically mount electronic component mounting boards, etc. that need to be soldered. Compared to the manufacturing of the lens unit when the solder reflow process is not used. Productivity. Furthermore, since it can be performed automatically, the cost can be reduced.
  • the solder reflow process it is exposed to a temperature of about 250 to 270 ° C. Therefore, one or a plurality of lenses constituting the lens unit have heat resistance (hereinafter referred to as “the solder reflow process”). It is also preferable to have “solder reflow resistance”.
  • the one or more lenses preferably have solder reflow resistance.
  • “having solder reflow resistance” means holding the shape before and after heating at 250 ° C. for 3 minutes. More preferably, the shape is maintained before and after heating at 260 ° C. for 3 minutes. More preferably, the shape is held before and after heating at 270 ° C. for 3 minutes. In the case of not having solder reflow resistance, the lens shape changes and optical characteristics deteriorate when held under the above conditions. Further, “holding the shape” means that the shape / dimension change before and after applying heat is 20% or less of the original shape / dimension (the shape / dimension before the solder reflow process). The change in shape and dimensions is preferably 5% or less, and more preferably 1% or less.
  • the imaging lens unit of the present invention essentially requires an epoxy cation curable resin lens formed of an epoxy cation curable resin material.
  • optimization of the physical relationship and positional relationship between the lens and the support portion used in the solder reflow process such as a configuration in which the lens support portion described below supports the lens so as to bite into the lens, makes the support lens an epoxy system.
  • This is also the reason for specifying the cationically cured resin.
  • the following features (1) to (5) are obtained.
  • the epoxy-based cation-cured resin lens itself has no risk of thermal decomposition and melting at the temperature in the solder reflow process, has solder reflow resistance, and has a coefficient of thermal expansion from room temperature to the temperature in the solder reflow process.
  • thermoplastic resin that is the material of the lens barrel.
  • it cannot withstand the solder reflow process and heat deformation, melting, etc. occur. It is necessary to perform a mounting process.
  • the epoxy-based cationic curable resin constituting the lens is also preferable in that its coefficient of thermal expansion is usually higher than that of the resin of the lens barrel material (a thermoplastic resin having a deflection temperature under load of 200 ° C. or higher). This is because if the thermal expansion coefficient of the resin constituting the lens is smaller than the thermal expansion coefficient of the lens barrel material resin, the support part may not come into contact with the lens at the reflow temperature when heated in the solder reflow process. It is. As a result, the position of the lens may be shifted or the lens may fall. That is, a slight dimensional change creates a gap between the support portion and the lens, and as a result, the characteristics of the imaging lens unit may be impaired.
  • the resin of the lens barrel material a thermoplastic resin having a deflection temperature under load of 200 ° C. or higher.
  • the lens position can be avoided even with a slight deviation has a very great technical significance.
  • the epoxy-based cation-cured resin usually has a larger coefficient of thermal expansion than the resin of the lens barrel material, even if it is subjected to the solder reflow process, the positional relationship and the lens do not easily fall. It can be demonstrated. That is, in the present invention, the average thermal expansion coefficient ( ⁇ 1 ) in the temperature range of 25 to 260 ° C. of the lens barrel, which will be described later, and the average thermal expansion coefficient (25 to 260 ° C.
  • the epoxy-based cationic curable resin preferably includes a polyfunctional epoxy compound having two or more epoxy groups, and three-dimensional crosslinking is formed by a curing reaction. Therefore, in the solder reflow process, even if it expands and contracts due to heating and cooling, it has a restoring property that returns to its original shape.
  • the epoxy-based cation-curable resin When the epoxy-based cation-curable resin is placed in a lens barrel having a support portion, it can be slightly deformed by the support portion even at room temperature. It becomes possible. In addition, since the deformation occurs locally, the characteristic that it is difficult to form optical distortion in the substantial lens portion is exhibited.
  • the epoxy-based cation-curing resin is difficult to chemically bond both by forming a support structure with a thermoplastic resin, which is a lens barrel material, and by performing a solder reflow process. That is, it is difficult to interact chemically. Therefore, in the solder reflow process, expansion and contraction substantially occur depending on the expansion coefficient of each material. That is, the state before the solder reflow process is substantially restored.
  • the positional relationship is substantially maintained before and after the solder reflow process by using an epoxy-based cationic curable resin as the lens to be supported.
  • the transmittance for each wavelength in visible light is high (colorless and high transmittance), and it can be made transparent.
  • the lens when the lens is mounted on the lens barrel having the support portion, minute deformation by the support portion is possible. However, the deformation occurs locally, and there is substantially no influence on the lens shape and no function deterioration. Furthermore, the following can be mentioned as merits in manufacturing the lens itself.
  • the epoxy cation curable resin lens is produced from the epoxy cation curable resin material, the curing shrinkage is small, and the cured resin lens can be obtained in a short time. Thereby, an accurate lens can be obtained at low cost.
  • the epoxy-based cation-cured resin lens can have higher strength than an inorganic lens made of glass or the like.
  • the epoxy cation curable resin lens was controlled to have a complicated and precise shape that is difficult for inorganic lenses made of glass or the like because the epoxy cation curable resin material, which is a raw material, is liquid.
  • a lens can be manufactured with good reproducibility, in a short time, and at a low processing cost. For example, even if the processing temperature of the inorganic lens made of glass or the like is low, it is 450 ° C. or higher, the molding processing temperature is high, and it is necessary to cool slowly, so that the productivity is low. Moreover, since the mold processing temperature is high, the mold is easily fatigued, so the number of times of use is limited. Since the mold is expensive, the lens production cost increases. The physical properties, constituent materials, and the like of the epoxy cation cured resin lens will be described in detail later.
  • the imaging lens unit of the present invention can solve these problems as described above.
  • the lens to be supported is glass Since glass is hard, it is difficult to support and fix in a form in which the support portion bites in even if a support portion is formed in advance on the inner wall of the lens barrel. Furthermore, since glass has a smaller thermal expansion coefficient than the lens barrel material, the support portion does not contact the glass at the reflow temperature based on the difference in expansion coefficient between the glass and the lens barrel material when subjected to the solder reflow process. It can be done. As a result, the glass position may be displaced.
  • the lens to be supported is a thermoplastic resin
  • Tg glass transition temperature
  • the thermoplastic resin material proposed as the current lens resin melts and deforms at the solder reflow temperature, and therefore is difficult to apply as a lens material for solder reflow.
  • the imaging lens unit includes a lens group including one or a plurality of lenses, and at least one of the one or a plurality of lenses may be an epoxy-based cation curable resin lens.
  • a lens group including one or a plurality of lenses
  • at least one of the one or a plurality of lenses may be an epoxy-based cation curable resin lens.
  • one may be an inorganic glass mainly composed of silicon oxide, and the other may be an epoxy cation cured resin lens.
  • at least one of the plurality of lenses constituting the lens group may be an epoxy cation curable resin lens, but all the lenses constituting the lens group are epoxy cation curable resin lenses. It is preferable.
  • epoxy cation cured resin lenses for all lenses, it is possible to reduce the cost compared to the case of using lenses made of other materials, and to have lens units with excellent heat resistance and excellent strength.
  • the lens material is different in the solder reflow process, or if a crystalline material and an amorphous material are mixed, the thermal expansion / contraction behavior and the elastic behavior in the heating and cooling processes are greatly different, so the force between the lenses As a result, stress is generated inside the lens to cause distortion, so that problems such as a slight change in optical characteristics and a shift in the positional relationship of the lens are likely to occur. It is also preferable that all the lenses are epoxy-based cationic curable resin lenses, so that the above-described problems can be avoided.
  • the imaging lens unit is configured by forming a lens barrel from a thermoplastic resin material, and a clearance is provided between the epoxy cation cured resin lens supported by the lens support portion and the lens barrel.
  • the lens constituting the imaging lens unit is thermally expanded by the solder reflow process.
  • the thermoplastic resin material constituting the lens barrel has a smaller thermal expansion coefficient than the cured product obtained by curing the curable resin material. Therefore, when the clearance is not provided (for example, when the lens is mounted by a normal fitting press-fitting method), the epoxy-based cation-cured resin lens is thermally expanded and pressure is applied to the lens barrel. At this time, the lens is distorted by the pressure generated between the lens barrel and the lens.
  • the clearance is a gap provided between the end of the lens and the inner wall of the lens barrel when the lens is accommodated in the lens barrel.
  • the size of the clearance is the length in the direction perpendicular to the direction in which light enters (optical axis direction), in other words, the direction in which a plurality of lenses are arranged.
  • the clearance is provided with respect to all the epoxy type cation cured resin lenses.
  • the size of the clearance between the epoxy cation-cured resin lens supported by the lens support and the lens barrel satisfies the following formula (1).
  • a clearance is provided between the epoxy cationic curable resin lens supported by the lens support portion and the lens barrel so as to satisfy the following formula (1).
  • the clearance is satisfied so as to satisfy the following formula (1) between all the epoxy cation curable resin lenses constituting the imaging lens unit and the lens barrel.
  • a clearance is provided so as to satisfy the following formula (1) between all the lenses and the lens barrel.
  • the diameter and average thermal expansion coefficient of the lens may be used instead of L and ⁇ 2 in the following formula (1).
  • B Inner diameter (25 ° C.) of the lens barrel at the installation location of the epoxy-based cationic curable resin
  • L Diameter of the epoxy-based cationic cured resin lens (25 ° C.)
  • ⁇ 1 Average thermal expansion coefficient in the temperature range of 25 to 260 ° C. of the lens barrel
  • ⁇ 2 Average thermal expansion coefficient of the epoxy-based cationic curable resin lens in a temperature range of 25 to 260 ° C.
  • T An imaging lens unit is provided Highest temperature (° C) in the solder reflow process
  • X Clearance
  • the solder reflow process is usually performed at a temperature equal to or higher than the melting point of the solder material, the solder reflow process is normally performed at 250 ° C. or higher, and preferably performed at around 260 ° C. Therefore, in designing the clearance X, it is usually preferable to adopt 260 (° C.) as T (maximum temperature) in the formula (1).
  • the imaging lens unit of the present invention can be designed as being particularly suitable for the solder reflow process, and can be made more industrially advantageous.
  • the lens diameter and the radius described later mean a substantial lens diameter and radius in a non-contact portion such as a support portion.
  • the distance between the center of the lens and the point on the lens outer periphery where the distance between the lens outer periphery and the lens barrel is the shortest is adopted as the lens radius.
  • the inner diameter of the lens barrel (barrel) is defined as a region that does not include the height of the projection such as the support portion.
  • the inner diameter of the portion corresponding to the radius of the lens in other words, two points connecting the distance adopted as the radius of the lens, the point on the lens outer periphery and the center point
  • the diameter of the lens barrel on the straight line passing through is adopted as the diameter.
  • an actual imaging lens unit including a portion that is arranged in a lens barrel, not a diameter that targets only a portion that optically functions as a lens (portion for forming an image) This is the diameter of the cured molded product.
  • the linear expansion coefficient in the vicinity where clearance exists is used.
  • the lens is calculated with a large value and the lens barrel is calculated with a small value.
  • the imaging lens unit is configured to satisfy the above formula (1), even if the epoxy cation curable resin lens expands in the solder reflow process, pressure is applied between the lens barrel and the epoxy cation curable resin lens. Without this, the lens can be prevented from being deformed.
  • FIG. 2a) shows the barrel and lens at 25 ° C. In FIG.
  • B ⁇ ⁇ 1 ⁇ (T ⁇ 25) represents the length of the thermal expansion from the time when the lens barrel is 25 ° C. during the solder reflow process
  • L ⁇ ⁇ 2 ⁇ (T ⁇ 25) represents the length of thermal expansion of the lens from the time of 25 ° C. during the solder reflow process.
  • the two circles indicated by the broken lines represent the outer and inner circles, respectively, the barrel that was thermally expanded during the solder reflow process and the thermally expanded lens, and there is a clearance between the thermally expanded barrel and the thermally expanded lens. It is the above equation that is ensured.
  • a preferable range of the clearance X is 1 mm or less from the viewpoint of miniaturization of the imaging lens unit. More preferably, it is 0.5 mm or less, More preferably, it is 0.2 mm or less, Most preferably, it is 0.1 mm or less.
  • a preferred lower limit of the X it is for the X 0 1.01 times or more, more preferably 1.1 It is more than 1 time, More preferably, it is 1.5 times or more.
  • the lower limit is a preferable range for the size of the clearance between the epoxy-based cationic curable resin lens supported by the lens support and the lens barrel, but when the lens group includes a plurality of lenses, It is preferable that a clearance is provided so as to satisfy the above lower limit for the lens. If X / X 0 is less than 1.01, the lens and the lens barrel come into contact with each other during the reflow process, and the positional relationship between the lenses may be impaired, resulting in a decrease in resolution. That is, the reason why X / X 0 is 1.01 or more is that there is a possibility that contact between the lens and the lens barrel during reflow processing may occur depending on the degree of expansion due to reflow temperature fluctuation.
  • the imaging lens unit of the present invention requires high-precision molding technology for lenses and lens barrels in its manufacture.
  • X / X 0 is less than 1.01, there is very little variation in manufacturing. As a result, the production yield of the lens unit may be reduced.
  • Preferred upper limit of X is 100 times or less with respect to X 0, further preferably 10 times or less, still more preferably not more than 5 times.
  • the reason for the preferable upper limit of X / X 0 is that there is no particular adverse effect on the performance of the imaging lens unit of the present invention even if the upper limit is exceeded. In view of the downsizing of the unit, it is required that the upper limit is not exceeded.
  • the clearance is as small as possible and it is advantageous to reduce the thickness of the lens barrel.
  • the lens support The width (b) of the protrusion on the part must be reduced (FIG. 3). For example, as shown in FIG.
  • FIG. 3c shows an example of the height (c) of the protrusion of the lens support portion.
  • the height of the projection of the lens support portion is also referred to as the height of the lens support portion from the barrel.
  • the b / a is preferably 0.7 to 0.8. More preferably, it is substantially 0.8. As shown in FIGS.
  • the angle of the protrusion may be narrow to some extent from the viewpoint of reducing the biting area into the lens during the solder reflow process and reducing the burden.
  • the lens supported cationically-cured epoxy resin lens by the support portion (support lens) and a clearance size between the lens barrel be a preferable upper limit of the X / X 0 preferable.
  • the lens barrel inner diameter is constant as will be described later.
  • the diameter of the non-supporting lens is slightly smaller than the diameter of the supporting lens, because it is easier to manufacture at a lower cost, ease of mounting when mounting the lens, and ease of adjusting the position of the lens.
  • the upper limit value be the upper limit value.
  • the imaging lens unit of the present invention is composed of a plurality of lenses, it is more inexpensive to manufacture the lens barrel with a constant inner diameter than to make the inner diameter of the lens barrel different depending on the position where each lens is placed.
  • the inner diameter of the lens barrel is usually constant, and the clearance between each lens and the inner diameter of the lens barrel satisfies the above formula (1) and is within the above-mentioned preferable range.
  • the diameter of each lens is preferably determined according to the average thermal expansion coefficient of each lens.
  • the clearance is provided to suppress distortion of the lens due to the pressure generated between the thermally expanded lens and the lens barrel.
  • This is usually a mirror formed of the thermoplastic resin material.
  • This occurs when the average coefficient of thermal expansion of the cylinder is smaller than the average coefficient of thermal expansion of the epoxy cation-cured resin lens. That is, the imaging lens unit of the present invention is more advantageous when the average thermal expansion coefficient of the lens barrel formed of the thermoplastic resin is smaller than the average thermal expansion coefficient of the epoxy cation-cured resin lens. Will be demonstrated.
  • the average thermal expansion coefficient of the lens barrel and the epoxy-based cation-cured resin lens formed of the thermoplastic resin material preferably has a value of ⁇ 1 / ⁇ 2 satisfying 0.01 to 1.
  • the pressure generated between the lens and the lens barrel at the contact portion between the lens support and the lens may affect the inside of the lens. No pressure is generated between the lens barrel and the epoxy-based cation-cured resin lens, and the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited.
  • the more preferable upper limit of ⁇ 1 / ⁇ 2 is 0.5 or less.
  • the lower limit is 0.05 or more.
  • the lens group is composed of a plurality of epoxy-based cationic curable resin lenses, and the difference in average thermal expansion coefficient thereof is 50 ppm / ° C. or less.
  • the difference in average thermal expansion coefficient of the epoxy-based cationic curable resin lens constituting the lens group exceeds 50 ppm / ° C., the lens not supported by the lens support portion is fixed by fitting the lenses together as will be described later. In such a case, the pressure generated between the lenses in the solder reflow process is increased, which may cause a problem such as a decrease in lens resolution. More preferably, it is 30 ppm / ° C. or less, more preferably 20 ppm / ° C. or less, and particularly preferably 10 ppm / ° C. or less as a difference in coefficient of thermal expansion in each lens constituting the lens unit.
  • the epoxy-based cationic curable resin lens preferably has an average coefficient of thermal expansion of 200 ppm / ° C. or less from room temperature (25 ° C.) to 260 ° C. If the average thermal expansion coefficient exceeds 200 ppm / ° C., the resolution may be lowered during the solder reflow process.
  • the average thermal expansion coefficient of the epoxy-based cation-cured resin lens is more preferably 170 ppm / ° C. or less, further preferably 100 ppm / ° C. or less, and particularly preferably 95 ppm / ° C. or less.
  • the average thermal expansion coefficient from room temperature to the maximum temperature of the solder reflow process is preferably in the above range.
  • the average thermal expansion coefficient of the epoxy cation-cured resin lens is particularly preferably 100 ppm / ° C. or less.
  • the average thermal expansion coefficient of the epoxy-based cationic curable resin lens is preferably smaller. Specifically, it is preferably 95 ppm / ° C. or less.
  • the average thermal expansion coefficient of the epoxy cation-cured resin lens is preferably 10 ppm / ° C. or more, more preferably 30 ppm / ° C. or more, and still more preferably 50 ppm / ° C., because it is preferably equal to or higher than the average thermal expansion coefficient of the lens barrel material.
  • a preferable range of ⁇ 2 in the above formula (1) may be the same range as described above.
  • the average coefficient of thermal expansion can be measured at atmospheric pressure (1 atm) using a thermal expansion coefficient measuring device.
  • TMA4000SA thermal expansion coefficient measuring apparatus
  • the heating rate is 5 ° C./min
  • the measuring temperature range is 25 to 300 ° C.
  • the load is 1.0 g
  • the size of the test piece is 10 mm. It is preferable to measure as (vertical) ⁇ 10 mm (horizontal) ⁇ 3 mm (thickness).
  • the average thermal expansion coefficient is an average thermal expansion coefficient at 25 to 260 ° C., and is calculated on the basis of the thickness of a molded body of 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 3 mm (thickness) at 25 ° C.
  • the average coefficient of thermal expansion of the thermoplastic resin used for the lens barrel material can be measured in the same manner.
  • the glass transition temperature of the epoxy cation curable resin lens is preferably 80 ° C. or higher. According to this, it can be set as the lens excellent in heat resistance, and a thermal deformation, a fusion
  • the imaging lens unit has a structure in which the lens is supported by lens support portions provided at three or more locations inside the lens barrel.
  • the lens arrangement may be shifted due to the gap between the lens and the lens barrel, which may affect the characteristics of the lens unit.
  • FIG. 5A and FIG. 5B are schematic plan views when the lens unit is viewed from the optical axis direction.
  • the lens unit 1a is viewed in plan at four locations inside.
  • a lens support portion 5a having a triangular shape is sometimes provided, and the lens 4a is supported by the lens support portion 5a.
  • a lens support portion 5b having a square shape when viewed in plan is provided at four locations inside the lens barrel 1b, and the lens 4b is supported by the lens support portion 5b.
  • the lens support portion is provided in a convex shape raised on the inner wall of the lens barrel, and the lens support portion has a triangular shape when viewed in plan, or a rectangular shape when viewed in plan. Can be mentioned. From the viewpoint of sufficiently suppressing deformation due to thermal expansion of the epoxy-based cation curable resin lens, it is preferably provided in a triangular shape.
  • each lens support portion supports the lens at one point, so the area in contact with the lens is reduced, and the pressure generated between the lens and the lens support portion is reduced. be able to. For example, as shown in FIG.
  • the lens support portion when the lens support portion has a square shape, when the lens is thermally expanded, the ratio of the lens support portion existing in the expanding direction increases. There is a concern that the pressure generated in the lens support portion may be larger than in a case where the pressure is provided in a triangular shape.
  • the triangular and quadrangular corners include not only perfectly acute corners but also round corners, and include those that can be regarded as substantially triangular or quadrangular.
  • the lens support portion When viewed from a direction perpendicular to the optical axis, the lens support portion may have a continuous structure or an intermittent structure along the inner wall of the lens barrel in the optical axis direction.
  • Any structure can be used as long as it can support at least one of a single lens or a plurality of lenses, but it is continuous in the optical axis direction along the inner wall of the lens barrel corresponding to the position where the lens constituting the lens unit is accommodated.
  • the structure is preferable in that the support strength as the lens support portion can be made sufficient.
  • the structure in which the lens is supported is preferably a structure in which the lens support portion further supports the lens so as to bite into the supported lens. That is, at the time of the reflow process and thereafter, in order to prevent the lens position from changing, for example, from the position where the lens is mounted on the lens barrel, the distance from the lens center point to the outermost contour (lens radius) It is preferable that the distance from the lens center point to the apex of the lens support portion (the distance from the lens center point to the support portion) is slightly shorter. As a result, the lens support portion enters the inner side of the lens original shape at the portion in contact with the lens, and thereby the effects of the present invention can be exhibited more remarkably.
  • the distance from the lens center point to the top of the lens support portion is shorter than the distance from the lens center point to the outermost contour (lens radius), and the difference between these is It is preferably less than 0.05 mm, and preferably less than 0.02 mm.
  • the difference is preferably 0.001 mm or more, and more preferably 0.01 mm or more.
  • the height (c) of the projection of the lens support portion described above is preferably 1.001 times or more as a lower limit with respect to the clearance (X), and more preferably 1.01 times or more. .
  • the upper limit is preferably less than 3 times, more preferably less than 2 times, and still more preferably less than 1.5 times.
  • FIGS. 6A to 6E and FIG. 7 show an embodiment (optical microscope image) of the imaging lens unit of the present invention having a configuration in which the lens support portion is supported so as to bite into the supported lens.
  • FIG. 6A is a diagram showing an overall image of the imaging lens unit
  • FIGS. 6B and 6C are enlarged views of portions A and B in FIG. 6A, respectively. is there.
  • FIGS. 6D and 6E are diagrams showing contact portions (A portion contact location and B portion contact location) with the lens support portion of the lens in FIG. 6A, respectively.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a contact portion (B portion contact portion) of the lens in FIG. 6A with the lens support portion.
  • 6 (d), 6 (e), and 7 show traces of biting, that is, depressions in the contact portion with the lens support portion in the lens supported by the lens support portion.
  • the lens barrel material is a liquid crystal polymer (LCP) as described above and the lens material is an epoxy cation curable resin, such traces usually remain at the time of reflow.
  • 6 (d), 6 (e), and 7 show traces of biting after the reflow process. Even before the reflow process, the biting is performed by adjusting the light application and viewing angle. It is possible to confirm the traces. That is, there is a calculation bite from the diameter of the lens, the inner diameter of the barrel, and the height of the protrusion of the support part.
  • the imaging lens unit of the present invention has a dent in the contact portion with the lens support portion in the lens supported by the lens support portion.
  • the lens can be supported with a stronger fixing force by supporting the lens so as to bite in and the form having a dent in the contact portion with the lens support portion, and the support portion and the lens before and after the heating reflow process. It is possible to make the positional relationship of the lens 1 and the imaging lens unit of the present invention more excellent in optical characteristics.
  • FIGS. 6 (d), 6 (e), and 7. An example of the form of the biting portion (dented portion) is shown in FIGS. 6 (d), 6 (e), and 7.
  • FIG. 6 In the imaging lens unit shown in FIG. 6, the number of support portions is six in order to optimize the fixing of the members other than the lens to the barrel, which is almost related to the improvement of the support function. There is no. As described later, the four support portions are best from the viewpoint of productivity and the like.
  • the structure in which the lens is supported is preferably a structure obtained by mounting the lens on a lens barrel provided with a lens support portion.
  • the size of the support portion can be appropriately provided so that the support portion bites in.
  • the form in which the support part bites into the lens (resin lens) is a form that is not seen when the support part is formed after the lens is mounted. When the support portion is formed later, it may be difficult to fix the lens while maintaining the center position of the lens with high accuracy.
  • the support portion does not bite into the lens, there is a possibility that the fixing is insufficient.
  • a slight dimensional change may cause a gap between the support portion and the lens due to a difference in thermal expansion coefficient between the lens barrel and the lens.
  • the positional relationship between the lenses may be shifted, and the characteristics of the lens unit may be impaired.
  • the number of the lens support portions is not particularly limited as long as it is provided at three or more locations, but preferably 3 to 8 locations. According to this, while fixing a lens reliably, the ratio by which clearance is provided can be made sufficient, and it can suppress that a lens is distorted. When the lens support portions are provided in more than eight places, there is a possibility that the ratio of providing the clearance may not be sufficient, and the pressure generated between the lens and the lens support portion may not be sufficiently relaxed. is there. In addition, when the number of lens support portions is large, the precision required for processing the lens support portions is increased. Therefore, the number of support portions is preferably 3 to 8 from the viewpoint of productivity. .
  • the number of the positions where the lens is supported by the lens support portion is more preferably 3 to 6, more preferably 3 or 4, and most preferably 4.
  • the “ratio at which the clearance is provided” refers to the ratio of the length at which the lens support portion is not provided to the length of the inner periphery of the lens barrel.
  • the ratio at which the clearance is provided is preferably 70% or more. According to this, distortion caused by thermal expansion of the lens can be sufficiently suppressed. More preferably, it is 80% or more, further preferably 90% or more, particularly preferably 95% or more, and most preferably 98% or more.
  • the imaging lens unit of the present invention in a lens unit composed of a plurality of lenses, all of the lenses are supported by the lens support portion, and some of the lenses are supported by the lens support portion. Can also be suitably used, and is not particularly limited.
  • the imaging lens unit has a structure in which a lens group includes a plurality of epoxy cation-curing resin lenses, and at least one of the plurality of epoxy cation-curing resin lenses is supported by the lens support portion. It is preferable that the epoxy-based cationic cured resin lens has a structure that is supported by being fitted to a lens and / or a lens barrel having a structure that is supported by the lens support portion.
  • the lens unit can be formed without shifting the arrangement of the lenses that are not fixed by the lens support portion. Therefore, it is preferable in that the center of each lens, for example, the center of the light-shielding plate and the diaphragm portion does not shift.
  • a taper portion is provided in an epoxy-based cation-curing resin lens other than one or a plurality of epoxy-based cation-curing resin lenses supported by the lens support portion, and the lens support portion
  • a lens having a structure to be supported and / or an imaging lens unit having a structure supported by being fitted to a tapered portion provided in the lens barrel is also one of the preferred embodiments of the present invention. It is particularly preferable to fix the arrangement of the lenses that are not supported by the lens support portion by fitting the lenses together.
  • the lens When the lens is supported by fitting with the lens barrel, there is a possibility that the lens may be distorted due to a difference in thermal expansion coefficient when the lens is thermally expanded. Further, in this case, it is a more preferable form to combine lenses having similar thermal expansion coefficients, whereby it is possible to suppress the generation of pressure between the two lenses in contact with each other. can do.
  • the difference in average thermal expansion coefficient in each lens is 50 ppm / ° C. or less.
  • the taper portion preferably has an inclination angle of 5 to 80 ° with respect to the optical axis, and more preferably 10 to 50 °. In either case of the combination of the lens barrel and the lens or the combination of the lenses, the angle is preferably 5 to 85 degrees, more preferably 10 to 50 ° with respect to the optical axis.
  • the lens of P1 has the tapered portion.
  • it can be fixed by fitting with a tapered portion provided in the lens barrel.
  • at least one of P2 ⁇ Pn is supported by the lens support portion of the lens barrel.
  • Pn is supported by the lens support portion of the lens barrel.
  • Preferred form when the lens has a two-lens configuration Form in which P2 is supported by a lens support.
  • Preferred mode when the lens has a three-lens configuration a mode in which any one of P2 and P3 is supported by a lens support.
  • Preferred form when the lens has a four-lens configuration A form in which any one of P2 to P4 is supported by a lens support.
  • the relative length (diameter) of each lens in the direction perpendicular to the optical axis is not particularly limited, but it is usually preferable to make P1 the smallest.
  • P2 to Pn are not particularly limited, but they are preferably the same or designed so that the length of the lens disposed on the light exit side is large. This is because when the lens is accommodated in the lens barrel, the lens, the lens support portion provided in the lens barrel, and the like are not mechanically damaged by contact.
  • the imaging lens unit may or may not include other members as long as the effects of the present invention are achieved. For example, you may have light selective transmission filters, such as a light-shielding plate and an infrared cut filter.
  • the imaging lens unit is configured as a camera module by mounting electronic components such as a CCD (Charge Coupled Device) sensor and a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor.
  • CCD Charge Coupled Device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the light shielding plate is not particularly limited, and a commonly used light shielding plate can be used, but a hollow circular light shielding plate is preferable.
  • As the arrangement of the light shielding plate it is preferable to arrange a hollow circular light shielding plate between the two lenses.
  • the hollow circular light-shielding plate is a light-shielding plate having a hole formed in the center, and can be referred to as a donut-shaped light-shielding plate, for example.
  • an epoxy-type cation cured resin lens etc. expand
  • the hollow circular light shielding plate preferably has a thickness of 0.5 mm or less.
  • the imaging lens unit has a structure in which a hollow circular light shielding plate having a thickness of 0.5 mm or less is disposed between at least two of a plurality of lenses constituting the lens group.
  • the hollow circular light shielding plate is preferably made of metal, more preferably SUS such as SUS304.
  • the average thermal expansion coefficient of the light shielding plate at 25 to 260 ° C. of the hollow circular light shielding plate is preferably 1 to 100 ppm / ° C. More preferably, it is 10 to 80 ppm / ° C. According to this, deformation can be suppressed when the lens is thermally expanded.
  • the imaging lens unit preferably includes a light selective transmission filter (for example, an infrared cut filter, an ultraviolet cut filter, an infrared / ultraviolet cut filter, etc.).
  • a light selective transmission filter for example, an infrared cut filter, an ultraviolet cut filter, an infrared / ultraviolet cut filter, etc.
  • the imaging lens unit is particularly suitable for use in a camera module or the like.
  • the light selective transmission filter it is preferable that the light selective transmission filter has solder reflow resistance. Thereby, even if it uses for a solder reflow process in the state provided with the light selective transmission filter, the characteristic of a light selective transmission filter does not deteriorate by thermal deformation, melt
  • the imaging lens unit includes the light selective transmission filter and the light selective transmission filter has reflow resistance is also one of the preferable forms of the present invention. Since both the lens and the light selective transmission filter have sufficient heat resistance, automatic mounting is possible, the mounting cost is sufficiently reduced, and it can be suitably used for optical applications such as a camera module.
  • the thickness of the lens unit is preferably 50 mm or less. By setting it as such thickness, it can use suitably for various optical members, such as a camera module.
  • the thickness of the lens unit is more preferably 30 mm or less, and still more preferably 10 mm or less.
  • the light selective transmission filter is preferably arranged on the CMOS sensor side in the camera module. That is, a configuration in which one or two or more lenses, a light selective transmission filter, and a CMOS sensor are arranged in this order along the light traveling direction is also suitable. In the said lens unit, as long as the effect of this invention is exhibited, it will not specifically limit, You may provide the structure other than the above.
  • Optical characteristics preferable as the imaging lens unit shown below can be applied to all of a plurality of lenses constituting the lens group, and include not only an epoxy-based cationic cured resin lens but also a plurality of lenses, for example. Of these, when an inorganic glass is used, it can also be applied to the inorganic glass.
  • the lens group including one or a plurality of lenses has a lens whose Abbe number ⁇ d satisfies the following formula (2). 31 ⁇ ⁇ d ⁇ 62 (2) That is, it is preferable that at least one of the plurality of lenses constituting the lens group satisfies the Abbe number of the above formula (2).
  • the Abbe number is less than 31, chromatic aberration increases, and color blur may occur in the light transmitted through the lens.
  • the Abbe number exceeds 62 chromatic aberration decreases, but it is necessary to introduce a large amount of an additive (silica or the like) that increases the Abbe number into the epoxy resin in the cation-cured resin, which may inhibit curing.
  • a preferable range of the Abbe number is 33 to 60.
  • the lens group it is more preferable for the lens group to have a lens whose Abbe number ⁇ d satisfies the above formula (2) from the viewpoint of the chemical structure of the epoxy resin having a high curing speed.
  • the said lens group is comprised with the lens material in which Abbe number satisfies the said Formula (2).
  • the lens material means a material constituting the lens.
  • the lens material includes a plurality of types of materials, it is preferable that at least one of the plurality of types of materials satisfies the above (2). More preferably, the lens material as a whole satisfies the above formula (2), and more preferably, all of a plurality of types of materials constituting the lens material satisfy the above formula (2). That is.
  • the lens group is preferably composed of two lenses, and the Abbe number ⁇ d of each lens preferably satisfies the following formula (3). 50 ⁇ ⁇ d ⁇ 62 (3)
  • each lens has a high Abbe number, so that a lens unit with small chromatic aberration can be obtained, and color bleeding can be further suppressed.
  • the said lens group consists of two lenses, and the lens material which comprises each lens satisfy
  • the two lenses constituting the lens group have a high Abbe number, so that a lens unit with suppressed color blur can be obtained.
  • the lens material includes a plurality of types of materials
  • the lens group includes a plurality of lenses, and at least one of the plurality of lenses is preferably a positive lens, and at least one of the lenses is a negative lens.
  • the lens group includes a positive lens and a negative lens.
  • the positive lens is a lens having a positive refractive power
  • the negative lens is a lens having a negative refractive power.
  • a biconvex lens in which both surfaces of a region where an image is projected is convex is preferably used.
  • a biconcave lens in which both surfaces of an image capturing area are concave surfaces, or a lens in which one surface is concave and one surface is convex is preferably used.
  • the refractive index of the lens is preferably 1.48 or more in the case of a high Abbe lens. More preferably, it is 1.48 to 1.60, and still more preferably 1.50 to 1.55. In the case of a low Abbe lens, it is preferably 1.55 to 1.65. More preferably, it is 1.56 to 1.62.
  • the value of the said refractive index is measured by d line (589 nm) measured according to D542 method.
  • the transmittance of the lens is preferably 80% or more. More preferably, it is 85% or more, still more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more.
  • the lens preferably has a thickness of 1 mm or less.
  • the thickness of the lens is more preferably 800 ⁇ m or less, and further preferably 500 ⁇ m or less.
  • the epoxy cation curable resin lens is formed by cationically curing a cation curable resin composition containing an epoxy cation curable resin component as an epoxy cation curable resin material and a cation curing catalyst as essential components. is there.
  • the content of the epoxy cation curable resin component for forming the lens is preferably 60 to 100% by mass. More preferably, it is 80 to 99.9% by mass, and still more preferably 90 to 99% by mass.
  • the epoxy cation curable resin component is not particularly limited as long as it is a cation curable resin having at least one epoxy group, but a polyfunctional epoxy compound having two or more epoxy groups is preferably essential.
  • the epoxy cation curable resin component constituting the resin composition may be cationic curable, and is preferably a thermosetting resin or a photocurable resin.
  • a resin composition for forming the above-mentioned epoxy-based cationic curable resin lens a polyfunctional epoxy compound is used as a curing catalyst (photolatent curing catalyst, thermal latent curing catalyst, etc.) from the viewpoint of improving the curing rate. Those that are used and cationically cured are preferred.
  • the cationic curing catalyst will be described later.
  • Examples of the form of the resin composition include (1) a form comprising a liquid or solid curable resin component, and (2) a liquid or solid curable resin component and a curable resin having a lower molecular weight than the resin component.
  • Examples include a form containing a compound or a solvent (non-curable), and (3) a form containing a liquid or solid non-curable resin component and a curable compound having a lower molecular weight than the resin component.
  • Examples of the form containing (3) a liquid or solid non-curable resin component and a curable compound having a lower molecular weight than the resin component include, for example, an oligomer component of an acrylic resin such as PMMA, a (meth) acrylate monomer, and the like.
  • the “epoxy group” means a group containing an oxirane ring which is a 3-membered ether. Specifically, a glycidyl group containing an epoxy group or an epoxy group structure is preferred.
  • an epoxy group such as an epoxycyclohexyl group, a glycidyl group such as a glycidyl ether group, a glycidyl ester group, or the like can be preferably used.
  • the epoxy cation curable resin component preferably contains at least one selected from the group consisting of hydrogenated epoxy compounds, alicyclic epoxy compounds, aliphatic epoxy compounds, and aromatic epoxy compounds. That is, these compounds are preferably used alone or as a mixture of two or more.
  • a resin composition having a hydrogenated epoxy compound and / or an alicyclic epoxy compound as an essential component is preferable from the viewpoint of excellent thermosetting and easy control of the crosslinking density. Further, by using an alicyclic epoxy compound and / or a hydrogenated epoxy compound, the Abbe number can be improved, the optical properties can be improved, and it can be suitably used for various applications. .
  • the total mass of the hydrogenated epoxy compound and the alicyclic epoxy compound is preferably 30% by mass or more. More preferably, it is 50 mass% or more.
  • Examples of the alicyclic epoxy compound include epoxy resins having an epoxycyclohexane skeleton such as 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, bis- (3,4-epoxycyclohexyl) adipate, and cycloaliphatics.
  • epoxy resins having an epoxycyclohexane skeleton such as 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, bis- (3,4-epoxycyclohexyl) adipate, and cycloaliphatics.
  • alicyclic epoxides such as epoxy resins with epoxy groups added directly to hydrocarbons or via hydrocarbon groups, and epoxy resins containing heterocyclic rings such as triglycidyl isocyanurate, but epoxy resins having an epoxycyclohexane skeleton,
  • An epoxy resin in which an epoxy group is added directly to a cyclic aliphatic hydrocarbon or via a hydrocarbon group is more preferable.
  • More preferable as the hydrogenated epoxy compound is a completely or partially hydrogenated aromatic epoxy compound.
  • the hydrogenated epoxy compound is a hydrogenated product of an epoxy compound.
  • preferable compounds include bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, and bisphenol F type epoxy resin.
  • Hydrogenated products of aromatic polyfunctional glycidyl ether compounds such as epoxy resins (these hydrogenated products are referred to as hydrogenated bisphenol A type epoxy compounds, hydrogenated bisphenol S type epoxy compounds, and hydrogenated bisphenol F type epoxy compounds, respectively. .).
  • the resin composition for forming the epoxy-based cationic curable resin lens of the present invention contains an alicyclic epoxy compound containing an epoxy group and / or a hydrogenated epoxy compound containing an epoxy group.
  • a resin composition is preferred. That is, the epoxy cation curable resin lens is more preferably obtained by curing a resin composition in which the epoxy cation curable resin essentially includes an alicyclic epoxy compound and / or a hydrogenated epoxy compound.
  • the epoxy-based cation-cured resin lens is preferably formed by curing a resin composition having an epoxy equivalent average value in the range of 100 to 3000.
  • the average epoxy equivalent is more preferably 110 to 1400, still more preferably 150 to 1000.
  • an epoxy equivalent average value shows the mass of this resin composition corresponded to 1 mol of epoxy groups.
  • the thermal expansion coefficient of the lens that is a cured product increases. If it is less than 100, the cured lens may be mechanically fragile. That is, by controlling the epoxy equivalent, it is possible to obtain an average coefficient of thermal expansion that is preferable for the epoxy-based cationic cured resin lens as described above.
  • the epoxy equivalent with respect to the total amount of the resin composition is obtained by dividing the total mass of the resin composition by the number of moles of epoxy groups contained in the resin composition. That is, it becomes the mass of the resin composition corresponding to 1 mol of epoxy groups.
  • the difference in the epoxy equivalent average value is It is preferable that it is 200 or less.
  • the difference in epoxy equivalent exceeds 200, there is a possibility that the thermal expansion coefficient differs between lenses.
  • the difference in average epoxy equivalent is more preferably 100 or less, and particularly preferably 50 or less.
  • the epoxy resin component constituting the plurality of lenses included in the imaging lens unit is formed by curing a resin composition in which each lens essentially includes an epoxy compound composed of the same compound group. Moreover, in the resin composition for obtaining a lens, it is preferable that 50 mass% or more is the same epoxy compound in a resin component. Thereby, in each lens, since the difference of a thermal expansion coefficient becomes small, the damage to a lens can be prevented more.
  • the above resin composition is rich in processability (has high processing accuracy with high accuracy), and has excellent processing characteristics such that it does not crack when released after curing.
  • the resin component is low molecular weight epoxy resin component and high molecular weight. It is preferable that it contains an epoxy resin component.
  • the resin component preferably includes an epoxy compound having a molecular weight of less than 700 (low molecular weight component) and an epoxy compound having a molecular weight of 700 or more (high molecular weight component). According to this, it is possible to satisfy both characteristics such as excellent processing characteristics (viscosity and flowability) of the resin composition and excellent mechanical strength of a lens obtained by curing the resin composition.
  • the molecular weight of the compound contained in the resin composition can be measured, for example, using gel permeation chromatography (trade name “HLC-8220GPC” manufactured by Tosoh Corporation) under the following conditions. (Molecular weight measurement conditions) Column: “TSK-GEL SUPER HZM-N 6.0 * 150” ⁇ 4 manufactured by Tosoh Corporation Eluent: Tetrahydrofuran Flow rate: 0.6 mL / min Temperature: 40 ° C. Calibration curve: Prepared using polystyrene standard sample (manufactured by Tosoh Corporation).
  • the lens is a high Abbe number lens having an Abbe number of 50 or more (a low refractive index lens having a refractive index of less than 1.55)
  • a hydrogenated epoxy compound and / or an alicyclic epoxy compound is mainly used as a resin component. It is preferable to use a resin composition as a component.
  • the total amount of the hydrogenated epoxy compound and / or alicyclic epoxy compound in the resin component is preferably 90% by mass or more based on the total resin component.
  • the proportion of hydrocarbons constituting the double bond is less than 20% by mass. More preferably, it is less than 10% by mass.
  • the lens is a low Abbe number lens having a Abbe number of 40 or less (a high refractive index lens having a refractive index of 1.55 or more)
  • a resin composition in which an aromatic epoxy compound is essential as a resin component is used. It is preferable to use a resin composition having an aromatic epoxy compound content of 30% by mass or more in all resin components. More preferably, it is 40 mass% or more. The upper limit of the content is 100% by mass or less, and more preferably 80% by mass or less.
  • the ratio of the amount of hydrocarbons constituting the double bond is preferably 20% by mass or more based on the mass of the lens. More preferably, it is 25% by mass or more, and particularly preferably 40% by mass or more.
  • the upper limit of the content of hydrocarbons constituting the double bond is preferably 90% or less, more preferably 70% or less.
  • the resin composition and the obtained lens preferably contain a release agent.
  • a release agent a normal release agent can be suitably used, and it is at least one compound selected from the group consisting of alcohols having 8 to 36 carbon atoms, carboxylic acids, carboxylic acid esters, and carboxylate salts. It is preferable.
  • the mold can be easily peeled off when cured using a mold, and the appearance can be controlled without damaging the surface of the epoxy-based cationic cured resin lens. Since transparency can also be expressed, it is particularly useful as a material for electrical / electronic component materials and optical applications.
  • content of the said mold release agent it is preferable that it is 10 mass% or less with respect to 100 mass% of resin compositions.
  • the resin may be difficult to cure. More preferably, the content is 0.01 to 10% by mass, still more preferably 0.01 to 5% by mass, and particularly preferably 0.1 to 2% by mass. The same range is preferable for the lens.
  • the form containing an inorganic component is also preferable.
  • the resin composition contains an inorganic component
  • the lens obtained by curing has high strength, excellent moldability, and control of the Abbe number and refractive index (particularly, a silicon compound has a high Abbe number). Will be.
  • the content of the inorganic component is preferably 0.01 to 40% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass, and still more preferably 0.2 to 15% by mass.
  • inorganic fine particles such as metal oxide particles and inorganic components such as organopolysiloxane are preferable.
  • the resin component is essentially an epoxy compound having an Abbe number of 45 or more, a hydrogenated epoxy compound and / or an alicyclic epoxy compound.
  • the form is preferred. Thereby, it can be set as the epoxy type cation cured resin which has a high Abbe number.
  • the said resin composition can reduce a thermal expansion coefficient by containing an inorganic component.
  • an inorganic component by adjusting the refractive index of the inorganic component and the resin, it is possible to control the appearance of the resin composition and its lens and to develop transparency, which is particularly useful as a material for electrical / electronic component materials and optical applications. It can be.
  • a mold release effect can be exhibited by including an inorganic fine particle component.
  • a thermosetting resin particularly an epoxy compound
  • the resin component has an adhesive effect, and such a resin composition adheres to a mold when cured. There is a fear.
  • the inorganic fine particle is not particularly limited as long as it is a fine particle composed of an inorganic compound such as a metal or a metal compound, but is preferably a metal oxide, and is preferably silica.
  • the inorganic fine particles are not particularly limited as long as they are fine particles composed of an inorganic compound such as a metal or a metal compound.
  • Inorganic components in the inorganic fine particles include metal oxides, hydroxides, (acid) nitrides, (acid) sulfides, carbides, halides, sulfates, nitrates, (basic) carbonates, (basic) Examples include acetate. Among these, a metal oxide (metal oxide) is preferable.
  • the inorganic fine particles include particles that have been surface-treated for the purpose of improving the affinity of the fine particles with the resin and improving the dispersibility.
  • the surface treatment agent is not particularly limited, and various organic compounds, inorganic compounds, organometallic compounds, and the like are used for the purpose of introducing organic chains and polymer chains on the fine particle surfaces or controlling surface charge.
  • Coupling agents such as silane coupling agents, titanate coupling agents, aluminate coupling agents, zirconium coupling agents; metal alkoxides and (partial) hydrolysis / condensates thereof;
  • Organometallic compounds such as metal soaps; 2) Organic compounds such as organic amines, ⁇ -diketone compounds and carboxylic acids.
  • (Co) polymer-based polymers of vinyl monomers such as (meth) acrylic resin-based, polystyrene resin-based, polyolefin-based, vinyl acetate resin-based, acrylic silicone-based, in addition to conventionally known polymer dispersants; alkyds Resin polymer; Amino resin polymer; Epoxy resin polymer; Polyamide resin polymer; Polyimide resin polymer; Polyurethane resin polymer; Polyester resin polymer; Phenol resin polymer; Organopolysiloxane polymer; Polyalkylene glycol polymer A polymer compound such as a fluororesin and a modified product thereof. 4) Various surfactants (such as cationic, anionic, amphoteric and nonionic). 5) Alkali metal ions and halogen ions. Etc. are suitable.
  • the metal element (M) in the metal oxide is not particularly limited.
  • alkaline earth metal elements such as Be, Mg, Ca, Sr, Ba, and Ra
  • lanthanoid metal elements such as La and Ce
  • Actinoid metal elements such as Ac
  • Group IIIa metal elements such as Sc and Y
  • Group IVa metal elements such as Ti, Zr and Hf
  • Group Va metal elements such as V, Nb and Ta
  • VIa such as Cr, Mo and W
  • Group VIIIa metal elements such as Mn, Tc and Re
  • Group VIII metal elements such as Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir and Pt
  • Group lb metals such as Cu, Ag and Au Element
  • Group IIb metal element such as Zn, Cd, Hg
  • Group IIIb metal element such as Al, Ga, In, Tl
  • Group IVb metal element such as Si, Ge, Sn, Pb
  • Group Vb metal such as Sb, Bi Element
  • an epoxy cation cured resin lens having a high refractive index Ti, Zr, In, Zn, La, Al, etc. are preferable, and an epoxy cation cured resin lens having a low refractive index is preferably used. If it is desired to obtain, Si is preferable.
  • the shape of the inorganic fine particles is not particularly limited. Specific examples of the shape include a spherical shape, an elliptic spherical shape, a cubic shape, a rectangular parallelepiped shape, a pyramid shape, a needle shape, a column shape, a rod shape, a cylindrical shape, a flake shape, and a (hexagonal) plate shape.
  • inorganic fine particles inorganic fine particles obtained by a liquid phase synthesis method, particularly metal oxide fine particles obtained by a liquid phase synthesis method described later are preferable.
  • inorganic fine particles composed of a hydrolysis condensate of an alkoxide compound and / or a carboxylate compound described later are obtained by curing a resin composition and the inorganic fine particles obtained by a gas phase synthesis method. It is preferable at the point which is excellent in the dispersibility in an epoxy-type cation cured resin lens.
  • an external addition method and an internal precipitation method are preferably used as a method for blending the inorganic fine particles into the resin component.
  • the external addition method of the inorganic fine particles specifically, the addition form of inorganic fine particles to the resin composition and the dispersion will be described.
  • the form of the inorganic fine particles for example, metal oxide particles
  • the content of the inorganic fine particles in the solvent dispersion is not particularly limited, but is preferably 10 to 70% by weight, more preferably 20 to 50% by weight, based on the whole solvent dispersion. It is easy to handle in the content of.
  • the content of the solvent in the solvent dispersion is not particularly limited, but is preferably 90 to 30% by weight, more preferably 80 to 50% by weight, based on the entire solvent dispersion.
  • the inorganic fine particles in the solvent dispersion are preferably surface-treated with the above-described surface treatment agent because of excellent dispersibility in the lens.
  • organic solvent examples include alcohols, ketones, aliphatic and aromatic carboxylic acid esters, ethers, ether esters, aliphatic and aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, and mineral oils. , Vegetable oil, wax oil, silicone oil and the like.
  • the particle diameter of the fine particles in the inorganic fine particle powder and fine particle dispersion for preparing the resin composition a transparent resin composition is obtained that is fine, and the fine particles in the obtained resin composition are blended.
  • the effect (for example, the effect of reducing the coefficient of thermal expansion, the effect of improving the Abbe number, the effect of controlling the refractive index, etc.) is preferable.
  • the primary particle size of the fine particles is 1 nm to 400 nm, more preferably, It is 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and particularly preferably 20 nm or less.
  • the primary particle size of the fine particles is, for example, a method of measuring an inertia radius by a small angle X-ray scattering method, a method of measuring a particle size of an arbitrary particle from an electron microscope, and a specific surface area diameter Ds (nm) measured by a specific surface area measurement.
  • Ds 6000 / ( ⁇ ⁇ S) (However, ⁇ : true specific gravity of metal oxide-based particles, S: specific surface area (m 2 / g) of metal oxide-based particles measured by BET method), or crystalline Can be determined by measuring the crystallite diameter by X-ray diffraction measurement.
  • the dispersed particle size of the fine particles in the solvent dispersion is preferably distributed to a primary particle size or a size close thereto, specifically, the average particle size is 400 nm or less, more preferably 70 nm or less, particularly preferably. Is 30 nm or less.
  • the dispersed particle size can be evaluated by a dynamic light scattering method, a centrifugal sedimentation method, or the like.
  • the primary particle size and the dispersed particle size in the resin composition are preferably in the same range as in the case of the solvent dispersion, and can be evaluated by the small angle X-ray scattering method described above.
  • inorganic fine particles used in the external addition method inorganic fine particles obtained by a conventionally known liquid phase synthesis method, vapor phase synthesis method, solid phase synthesis method or the like can be adopted, but the lens has excellent transparency.
  • wet particles (wet inorganic fine particles) obtained by a liquid phase synthesis method are preferred.
  • resin composition for forming the epoxy-based cationic curable resin lens a form in which wet inorganic fine particles are essential is preferable.
  • a precipitation method such as an acid-alkali decomposition method, an organometallic compound hydrolysis / condensation method, a metal halide hydrolysis / condensation method, or a hydrothermal reaction may be preferably employed.
  • an acid-alkali decomposition method such as a method for producing silica particles by a neutralization reaction of an aqueous solution of water glass with an alkali, an organometallic compound, particularly an organometallic compound, an alkoxide compound (preferably a metal alkoxide) and / or
  • a hydrolysis / condensation method of a carboxylate compound preferably a carboxylic acid metal salt
  • the alkoxide compound and / or the carboxylic compound in the liquid medium containing the resin component described above may be used.
  • a method of obtaining inorganic fine particles by hydrolysis and condensation of an acid salt compound can also be suitably employed.
  • a hydrolysis-condensation product in a liquid medium containing a resin component a resin composition in which inorganic fine particles are finely dispersed in a resin as a matrix can be obtained. Therefore, the lens obtained from the resin composition prepared by the internal precipitation method is excellent in transparency.
  • Polyorganosiloxane is also suitable as the inorganic component contained in the lens.
  • a conventional polyorganosiloxane can be used.
  • a polysiloxane having a repeating structure such as polydimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, or polydiphenylsiloxane, a phenylsiloxane unit, a dialkylsiloxane unit, or an alkylphenylsiloxane unit.
  • Polysilsesquioxane compounds such as linear polysiloxane, cage-like, ladder-like, or particulate polymethylsilsesquioxane, polyphenylsilsesquioxane, etc., carboxyl group modification, alcohol modification And modified silicone compounds such as amine modification, polyether modification, and epoxy modification.
  • polyorganosiloxane When polyorganosiloxane is contained in the resin composition, its content is preferably in the range of 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 2% by mass, based on the total mass of the resin composition. The range of is preferable.
  • the polyorganosiloxane can be applied to both high Abbe number lenses and low Abbe number lenses.
  • the resin composition preferably contains a cation curing catalyst as an essential component. According to this, since the curing speed can be improved, productivity can be improved. By having a cationic curing catalyst, the storage stability of the resin composition is more excellent than that using a curing agent. Furthermore, the curing rate of the resin composition can be increased, and an epoxy-based cationic cured resin lens can be obtained with high productivity. Moreover, the obtained epoxy cation cured resin lens is excellent in heat resistance, transparency, and mechanical properties.
  • the cationic curing catalyst is preferably a thermal latent curing catalyst (thermal acid generator) or a photolatent curing catalyst (photo acid generator). There is no particular limitation as long as a cationic species that initiates polymerization is generated by heat or light.
  • the resin composition preferably contains a heat latent curing catalyst.
  • the heat latent curing catalyst is also called a heat latent curing agent or a heat latent cation generator, and exhibits a substantial function as a curing agent when a curing temperature is reached in the resin composition.
  • the thermal latent curing catalyst does not cause an increase in viscosity or gelation with time of the resin composition at room temperature even if it is contained in the resin composition.
  • the curing reaction can be sufficiently promoted, an excellent effect can be exhibited, and a one-component resin composition (one-component optical material) excellent in handling properties can be provided.
  • the organic resin component in the resin composition containing a cationic curing catalyst is preferably an alicyclic epoxy compound or a hydrogenated epoxy compound, and from the viewpoint of reducing the amount of the catalyst, an alicyclic epoxy compound. Is preferred.
  • the catalyst amount (amount used) of the heat latent curing catalyst is preferably 0.01 to 10% by mass in terms of solid content (excluding solvent and the like, in the amount of active ingredients) with respect to 100% by mass of the resin composition. . More preferably, it is 0.05 to 2.0% by mass, and still more preferably 0.2 to 1.0% by mass. If the amount of the catalyst is reduced too much to be less than 0.01% by mass, curing is slow, and if it exceeds 10% by mass, there is a risk of coloring during curing or heating of the epoxy cation cured resin lens that is the molded product. For example, when solder reflow mounting of the lens after obtaining an epoxy-based cation-cured resin lens, heat resistance of 200 ° C.
  • the amount of catalyst is necessary with the organic resin component 1 mass% or less is preferable with respect to 100 mass% of resin compositions which match
  • the moisture resistance of the epoxy-based cationic cured resin lens which is a cured product of the resulting resin composition
  • the resin composition has excellent characteristics even in harsh usage environments.
  • the optical characteristics can be maintained and can be suitably used for various applications.
  • water having a low refractive index is contained in a resin composition or a lens produced by the resin composition, it causes turbidity.
  • a thermal latent curing catalyst is used, excellent moisture resistance can be exhibited. Such turbidity is suppressed, and it can be suitably used for optical applications such as lenses.
  • the thermal latent curing catalyst includes the following general formula (5) (R 1 d R 2 e R 3 f R 4 g Z) + s (AXn) ⁇ s (5) (Wherein, Z represents at least one element selected from the group consisting of S, Se, Te, P, As, Sb, Bi, O, N and halogen elements.
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is the same or different and represents an organic group, d, e, f and g are 0 or a positive number, and the sum of d, e, f and g is equal to the valence of Z.
  • Cation (R 1 d R 2 e R 3 f R 4 g Z) + s represents an onium salt
  • A represents a metal element or metalloid which is a central atom of a halide complex
  • B P, As, Al, At least one selected from the group consisting of Ca, In, Ti, Zn, Sc, V, Cr, Mn, and Co.
  • X represents a halogen element
  • s is a net charge of a halide complex ion.
  • N is the number of halogen elements in the halide complex ion It is preferable that it is represented by.
  • anion (AXn) -s in the general formula (5) include tetrafluoroborate (BF 4 ⁇ ), hexafluorophosphate (PF 6 ⁇ ), hexafluoroantimonate (SbF 6 ⁇ ), hexafluoro Examples include arsenate (AsF 6 ⁇ ) and hexachloroantimonate (SbCl 6 ⁇ ). Furthermore, an anion represented by the general formula AXn (OH) 2 — can also be used.
  • anions include perchlorate ion (ClO 4 ⁇ ), trifluoromethyl sulfite ion (CF 3 SO 3 ⁇ ), fluorosulfonate ion (FSO 3 ⁇ ), toluenesulfonate ion, trinitrobenzenesulfone.
  • An acid ion etc. are mentioned.
  • Specific products of the above-mentioned heat latent curing catalyst include diazonium salt types: AMERICURE series (American Can), ULTRASET series (Adeka), WPAG series (Wako Pure Chemical Industries) Iodonium salt type: UVE series (manufactured by General Electric), FC series (manufactured by 3M), UV9310C (manufactured by GE Toshiba Silicone), Photoinitiator 2074 (manufactured by Rhone-Poulenc), WPI series (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) Sulfonium salt type: CYRACURE series (manufactured by Union Carbide), UVI series (manufactured by General Electric), FC series (manufactured by 3M), CD series (manufactured by Satomer), optomer SP series, optomer CP series (manufactured by Adeka) ), Sun Aid SI series (manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.),
  • the resin composition for forming the epoxy-based cation-cured resin lens in the present invention includes a reactive diluent, a saturated compound having no unsaturated bond, and a pigment in addition to the above-described resin, mold release agent, inorganic fine particles, and the like.
  • Adhesion improvers such as ring agents, heat stabilizers, antibacterial / antifungal agents, flame retardants, matting agents, antifoaming agents, leveling agents, wetting / dispersing agents, antisettling agents, thickeners / sagging agents, An anti-coloring agent, an emulsifier, an anti-slip / scratch agent, an anti-skinning agent, a drying agent, an antifouling agent, an antistatic agent, a conductive agent (electrostatic aid), and the like may be contained.
  • the resin composition As a method for curing the resin composition, various methods such as heat curing and photocuring can be suitably used.
  • the resin composition is coated on a mold that matches the shape of the epoxy cation-cured resin lens.
  • a method is preferably used in which the epoxy-based cationic cured resin lens is removed from the mold.
  • the viscosity of the resin composition does not increase remarkably because it is easy to handle. That is, it is preferable that the viscosity of the resin composition after storage at 25 ° C. for 3 days is 200% or less compared to immediately after mixing. If it exceeds 200%, it may be difficult to apply the liquid to the mold, and the fluidity in the mold may be adversely affected.
  • the resin composition a resin composition in which the viscosity increase rate of the mixture in one liquid is 200% or less after storage at 25 ° C. for 3 days as compared to immediately after mixing is also preferably used. Can do.
  • a method for producing an epoxy-based cation-cured resin lens by curing the resin composition a commonly used method can be suitably used.
  • the resin composition is cured within 5 minutes and the lens is used. It is preferable that it is the method of manufacturing. Specifically, it is preferable to apply the resin composition to a mold that matches the shape of the epoxy-based cation-curing resin lens and cure it within 5 minutes. By performing curing using a mold in a short time, it is possible to obtain a method with excellent economic efficiency.
  • a method for producing an epoxy-based cation-cured resin lens by curing the resin composition the method comprising producing an epoxy-based cation-cured resin lens by curing the resin composition within 5 minutes.
  • the resin composition curing method can also be adopted as a preferred production method.
  • the curing time (curing time using a mold) exceeds 5 minutes, the productivity is deteriorated. More preferably, it is within 3 minutes, More preferably, it is within 2 minutes, Most preferably, it is within 1 minute.
  • the curing temperature can be appropriately set according to the resin composition to be cured, but is preferably 80 to 200 ° C. More preferably, the temperature is 100 to 180 ° C, and still more preferably 110 to 150 ° C. Specifically, it is preferable to cure at 110 ° C. within 3 minutes.
  • the hardening method it should just be the hardness which can be taken out from a metal mold
  • the ratio of the shape change is preferably 1% or less, more preferably 0.1% or less, and still more preferably 0.01% or less.
  • the epoxy-based cationic cured resin lens is taken out of the mold and post-cured (baked).
  • the epoxy-based cation-cured resin lens has sufficient hardness and can be suitably used for various applications.
  • post-cure it is not necessary to use a mold in order to further cure an epoxy-based cationic cured resin lens having a certain degree of hardness. Therefore, a large amount of products can be post-cured in a small area.
  • the curing temperature and the curing time can be appropriately set according to the resin composition to be cured.
  • the curing temperature is preferably 80 to 260 ° C. More preferably, it is 100 to 220 ° C.
  • the curing time for the post cure is preferably 1 to 48 hours, although it depends on the curing temperature. More preferably, it is 1 to 10 hours, and further preferably 2 to 5 hours.
  • the imaging lens unit of the present invention may be a lens unit having a configuration (design) provided for a solder reflow process, that is, a lens unit before being provided for a solder reflow process.
  • the configuration in the present invention may be satisfied.
  • the imaging lens unit of the present invention one that is subjected to the solder reflow process, that is, one that substantially has the configuration of the present invention even after being subjected to the solder reflow process is one of the preferred embodiments of the present invention. It is.
  • the present invention is also a method for manufacturing an imaging lens unit including a process for manufacturing the imaging lens unit of the present invention.
  • the imaging lens unit manufacturing method of the present invention may be a method of manufacturing an imaging lens unit before performing the solder reflow process, or a method of manufacturing the imaging lens unit after performing the solder reflow process. It may be. This is a method including manufacturing of an imaging lens unit before and after the solder reflow process.
  • a preferred form of the manufacturing method of the present invention is a manufacturing method for obtaining an imaging lens unit to be subjected to a solder reflow process, wherein the manufacturing method includes a lens group including one or a plurality of lenses, and And an epoxy cation curable resin lens formed of an epoxy cation curable resin material, which is essential, and the lens barrel is made of a thermoplastic resin material having a deflection temperature under load of 200 ° C. or higher. At least one of the epoxy cation curable resin lenses is formed by a clearance between the lens and the lens barrel, and by lens support portions provided at three or more locations inside the lens barrel.
  • An imaging lens unit comprising an imaging lens unit having a structure in which the lens is supported It is also a production method.
  • it is especially preferable that it is a manufacturing method of the imaging lens unit for camera modules including the process of performing reflow processing in the state which mounted the imaging lens unit of this invention in the camera module.
  • a preferred embodiment of the present invention is also a method of using the imaging lens unit in which the imaging lens unit of the present invention is subjected to a solder reflow process.
  • the imaging lens unit of the present invention By using the imaging lens unit of the present invention in this way, it is possible to obtain a compact, lightweight and high-performance imaging lens unit without impairing optical characteristics.
  • the reflow furnace is heated by hot air, far-infrared rays, or the like.
  • the imaging lens unit since the imaging lens unit has the above-described configuration, the effect of performing the solder reflow process can be sufficiently exhibited.
  • a preferred embodiment of the present invention is also a camera module on which the imaging lens unit of the present invention is mounted and subjected to reflow processing. Furthermore, a method for manufacturing a camera module including a reflow process in a state where the imaging lens unit of the present invention is mounted is also a preferred embodiment of the present invention. That is, a preferred form of the imaging lens unit of the present invention is that the imaging lens unit is used for a camera module application by being subjected to a solder reflow process in a state where it is mounted on a camera module.
  • a preferable embodiment of the present invention is a mobile phone having the camera module of the present invention. A digital camera having the camera module of the present invention can also be mentioned.
  • Applying the imaging lens unit of the present invention to a camera module application and a product application including an optical member using the camera module is a preferred embodiment of the present invention, and thereby, a small size required for a camera module application or the like.
  • Light weight and high performance can be realized, and it is possible to manufacture with good productivity without impairing optical characteristics while taking advantage of manufacturing by the solder reflow process. As a result, it is possible to supply an inexpensive optical product that exhibits excellent optical characteristics and is excellent in productivity.
  • the imaging lens unit of the present invention has the above-described configuration, has heat resistance that can cope with the temperature of the solder reflow process, and has optical characteristics with respect to the centering of the lens and the diaphragm even if the solder reflow process is performed. It can contribute to miniaturization and high performance by demonstrating excellent optical properties in terms of transmittance and refractive index, etc. without losing damage, and is suitable for opto device use, display device use, mechanical parts, electrical / electronic parts. It is a lens unit used suitably for various uses, such as these.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a lens unit when the inner diameter of the lens barrel and the diameter of the lens are the same length.
  • FIG. 2a) is a schematic plan view showing the configuration of the imaging lens unit before and after the solder reflow process.
  • FIG. 2b) is a schematic plan view showing the configuration of the imaging lens unit during the solder reflow process.
  • 3A, 3B, and 3C are schematic plan views showing the configuration of the imaging lens unit.
  • 4a) and 4b are schematic plan views showing the configuration of the imaging lens unit.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of the lens unit in which the shape of the lens support portion is changed.
  • FIG. 6A is a plan view showing an optical microscope image of the lens unit.
  • FIG.6 (b) is an enlarged view which shows the optical microscope image of the A section in Fig.6 (a).
  • FIG.6 (c) is an enlarged view which shows the optical microscope image of the B section in Fig.6 (a).
  • FIG.6 (d) is a figure which shows the optical microscope image of the A section contact location (after a reflow process) in Fig.6 (a).
  • FIG.6 (e) is a figure which shows the optical microscope image of the B section contact location (after a reflow process) in Fig.6 (a).
  • FIG. 7 is a diagram showing an optical microscope image of the contact portion B (after the reflow process) in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the imaging lens unit according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic plan view taken along the line AB in FIG.
  • FIG. 10 is a graph showing a temperature sequence of the solder reflow process according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a graph showing the result of measuring the distortion of the lens after performing the solder reflow process in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a graph showing the result of measuring the resolution before and after the solder reflow process in the lens unit according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic plan view illustrating a configuration of an imaging lens unit according to Comparative Example 2.
  • FIG. 14 is a graph showing the result of measuring the distortion of the lens before performing the solder reflow process in Comparative Example 2.
  • FIG. 15 is a graph showing the results of measuring the resolution before and after the solder reflow process in the lens unit according to Comparative Example 2.
  • FIG. 16 is a schematic plan view illustrating a configuration of an imaging lens unit according to Comparative Example 3.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of an imaging lens unit according to the fourth embodiment.
  • FIG. 18 is a schematic plan view illustrating a configuration of an imaging lens unit according to Comparative Example 5.
  • FIG. 8A and 8B are schematic cross-sectional views of the imaging lens unit according to Embodiment 1.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view at the support portion position, and FIG. It is sectional drawing.
  • FIG. 9 is a schematic plan view taken along the line AB in FIG. 8A.
  • the imaging lens unit according to Embodiment 1 has a configuration in which the lens support portion 15 is in contact with the second lens 14 and supports the lens.
  • the first lens 13 and the second lens 14 are stacked inside a barrel 11 as shown in the schematic sectional views of FIGS. Are arranged.
  • the barrel 11 is formed in a quadrangular prism shape that is open at the top and bottom (here, the upper side in FIG. 8 is the upper side and the lower side in FIG. 8 is the lower side), and a cylindrical hollow is formed inside the rectangular column. Is provided. As shown in Figure 9, the length r 3 of one side in a plan view a square pillar of the barrel 11 is 4.5 mm, the inner diameter r 2 of the barrel 11 is 2.3 mm.
  • a diaphragm 12 is provided in the opening on the upper side of the barrel 11. From the diaphragm 12 side, a circular first having a diameter r 4 of 2.1 mm and a thickness d 1 at the center of the optical axis of 0.3 mm. A lens 13 and a circular second lens 14 having a diameter r 1 of 2.2 mm and a thickness d 2 at the center of the optical axis of 0.5 mm are arranged in this order. Further, between the first lens 13 and the second lens 14, a hollow having an inner diameter (hollow circular diameter) of 1.3 mm, an outer diameter (diameter of the light shielding plate) of 1.8 mm, and a thickness of 0.05 mm. A circular light shielding plate 16 is disposed.
  • a lens support 15 is provided on the inner wall of the barrel 11, and the second lens 14 is supported by the lens support 15.
  • the height of the lens support portion 15 from the inner wall of the barrel 11 is 0.06 (0.05 + 0.01) mm.
  • the first lens 13 and the second lens 14 are fitted together by the tapered portion 10, and the first lens 13 is fixed without being supported by the lens support portion.
  • the angle of the tapered portion 10 with respect to the horizontal plane is 45 °.
  • the barrel 11 is an LCP Octa LD-235 (trade name, heat deflection temperature (test method ASTM D648): the load deflection temperature when the load is 1.82 MPa is 265 ° C. The load is 0.45 MPa. The deflection temperature under load was 280 ° C. (made by DIC Corporation), and is composed of a thermoplastic resin having reflow resistance.
  • the average thermal expansion coefficient between 25 and 260 ° C. is the flowing water direction (MD direction): 10 ppm / ° C.
  • TD direction flowing water perpendicular direction
  • the opening formed on the upper side of the barrel 11 is designed so that the diaphragm 12 can be accommodated, and the lower opening includes the first lens 13, the second lens 14, and the hollow circular light shielding plate 16. Designed to be able to insert etc.
  • a sealing plate 17 provided with an infrared cut filter 18 is disposed on the lower side (the side opposite to the diaphragm 12 when viewed from the position where the second lens 14 and the first lens 13 are disposed).
  • the first lens 13 is an epoxy cation cured resin lens formed by the method described later, and the average thermal expansion coefficient between 25 and 260 ° C. is 115 ppm / ° C.
  • the material which comprises the said 2nd lens 14, and the content rate of the material which comprises this lens it is the same as that of the said 1st lens 13, and it is the same also about a linear expansion coefficient.
  • the hollow circular light shielding plate 16 is made of SUS304, and the average thermal expansion coefficient at 25 to 260 ° C. is 17 ppm / ° C.
  • the first lens and the second lens both having an average thermal expansion coefficient of 115 ppm /
  • the average thermal expansion coefficient of the barrel 11 was adopted values 10ppm of water flow direction (MD direction).
  • the manufacturing method of the barrel 11, the manufacturing method of the 1st lens 13 and the 2nd lens 14, and the assembly method of the imaging lens unit which concerns on Embodiment 1 are demonstrated.
  • a method for manufacturing the barrel 11 will be described. It is liquefied by heating at 350 ° C. using Octa LD-235 (trade name, manufactured by DIC), which is LCP, as a thermoplastic resin.
  • the liquefied thermoplastic resin is poured into a mold heated to 140 ° C., taken out from the mold and cooled to room temperature (injection molding).
  • liquid hydrogenated bisphenol A epoxy resin (trade name “Epicoat YX8000”, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) and organosilica sol (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., MEK-) 240 g of ST, a particle size of 10 to 15 nm, and a solid content of 30% were mixed uniformly, and the solvent was distilled off under reduced pressure at 80 ° C. using an evaporator. The yield was 249.7 g, and the viscosity was 40 Pa ⁇ s.
  • a cation curing catalyst (San-Aid SI-80L, manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) is added so as to be 1 wt% with respect to the total weight and mixed to be uniform.
  • an epoxy cation curable resin composition was prepared.
  • the epoxy equivalent of the epoxy cationic curable resin composition was 480 (g / eq). If necessary, the epoxy cation curable resin composition is degassed under reduced pressure, and the epoxy cation curable resin composition is applied to a mold in accordance with the shape of the lens. Was cured by heating for 3 minutes. Thereafter, the lens was taken out of the mold and post-cured (baked) at 180 ° C.
  • the refractive index at a wavelength of 486 nm was 1.5164
  • the refractive index at a wavelength of 589 nm was 1.5101
  • the refractive index at a wavelength of 656 nm was 1.5077.
  • the Abbe number was 58.6, and the transmittance when the wavelength was 500 nm was 90.2%.
  • the average coefficient of thermal expansion at 25 to 260 ° C. measured with a molded body of 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 3 mm (thickness) was 115 ppm.
  • a diaphragm 12 is attached to the upper opening of the barrel 11, and then the first lens 13, the hollow circular light shielding plate 16 and the second lens 14 are inserted in this order from the lower opening of the barrel 11.
  • a sealing plate (glass) 17 provided with an infrared cut filter 18 is disposed.
  • the second lens was fixed so as to be pushed into the lens support provided on the inner wall of the lens barrel.
  • the imaging lens unit according to Embodiment 1 was manufactured.
  • ⁇ Heat resistance test also called reflow process
  • the heat resistance test of the lens unit according to Embodiment 1 was performed by passing the temperature sequence of the solder reflow process shown in FIG.
  • the vertical axis represents temperature
  • the horizontal axis represents time
  • T 1 is 217 ° C.
  • T 2 is 230 ° C.
  • T 3 is 250 ° C.
  • T 4 is the maximum temperature of the solder reflow process, which is 260 ° C.
  • t1 is the time at which the above T 1 of the temperature is 60 seconds.
  • t2 is a time at which the T 2 temperatures above 50 seconds.
  • t3 is the time at which the T 3 temperature above 10 seconds.
  • FIG. 11 shows the measurement results of the shape change of the second lens 14 after the solder reflow process.
  • FIG. 11 shows a state after the solder reflow process.
  • the horizontal axis in FIG. 11 represents the aspherical diameter (mm) of the lens, and the vertical axis represents the deviation (PV value) from the optical design value (unit: “ ⁇ m”).
  • a UA3P manufactured by Panasonic Corporation was used, and the PV (PEEK to Valey) value was evaluated.
  • the amount of change before and after the reflow process is 2 [mu] m or less, which is good (O), and 2 [mu] m or more is bad (x).
  • O good
  • x bad
  • the cut resolution of the imaging lens unit when viewed in plan using an MTF measuring device (FOA201, manufactured by Opto Device Co., Ltd.) is in any part where the image height is between 0% and 100%.
  • the change in was 10% or less, it was judged as good ( ⁇ ), and when it exceeded 10%, it was judged as defective (x).
  • the measurement conditions were 1/4 of the Nyquist frequency.
  • 12A and 12B show an example in which the change in the position resolution of the center of the lens and the image height of 80% is measured before and after the solder reflow in the first embodiment.
  • the image height of 0% is the center of the diagonal of the sensor attached to the MTF measuring device
  • the image height of 100% is the diagonal end of the sensor attached to the MTF measuring device.
  • the vertical axis represents the value of MTF (Modulation Transfer Function)
  • the horizontal axis represents the distance in the vertical direction when the focal length of the center (center) of the lens is 0 mm. Is shown. “Right”, “Upper”, “Left”, and “Lower” in FIG.
  • FIGS. 12 (a) and 12 (b) are compared, the MTF when measured in the meridional direction is about 50%, and there is no significant change in the MTF measured after the solder reflow process. No deterioration of the optical characteristics of the lens unit was confirmed by the solder reflow process.
  • the lens unit according to Comparative Example 1 has an Iupilon S3000R (trade name, heat deflection temperature (test method ASTM D648)), which is polycarbonate (PC), which is a thermoplastic resin whose barrel does not have solder reflow resistance: load load 0.45 MPa.
  • the deflection temperature under load was 139 ° C.
  • the deflection temperature under load when the load load was 1.8 MPa was 124 ° C., except that it was formed by Mitsubishi Engineering Plastics Co., Ltd. 1 is the same configuration.
  • the conditions for the solder reflow process are the same as those in the first embodiment. In this case, the resolution after solder reflow deteriorates because the barrel has melted.
  • FIG. 13 is a schematic plan view of a lens unit according to Comparative Example 2.
  • the diameter of the positive lens 24 corresponding to the second lens 14 in the first embodiment is 2.3 mm, which is the same length as the inner diameter of the barrel 21, and no clearance is provided.
  • FIG. 14 shows the results of measurement of lens distortion before and after the solder reflow process. The amount of change of the lens before and after the solder reflow process was 2.72 ⁇ m, and it was confirmed that the lens was deformed through the solder reflow process.
  • 15A and 15B are graphs obtained by measuring the resolution before and after the solder reflow process.
  • FIG. 15A for example, Lower S was 58% at a defocus of 0 mm, but the MTF measured after the solder reflow process is shown in FIG. As shown in FIG. 4, it was confirmed that the resolution was reduced to about 41%, and it was confirmed that the resolution was changed by the solder reflow process.
  • FIG. 16 is a schematic plan view of a lens unit according to Comparative Example 3.
  • the lens unit according to Comparative Example 3 has the same configuration as that of Embodiment 1 except that the lens 21 is not provided on the barrel 21. is there.
  • the conditions for the solder reflow process are the same as those in the first embodiment. In this case, the resolution after the solder reflow process was deteriorated, and sufficient optical performance could not be obtained. The evaluation of resolution was performed in the same manner as in the first embodiment.
  • Embodiment 1 and Comparative Example 2 when an epoxy-based cation curable resin lens is used as a lens constituting an imaging lens unit, it is possible to prevent distortion by providing a clearance. Has been proven. Further, from the results of Embodiment 1 and Comparative Example 3, it is proved that when the clearance is provided, the lens displacement can be prevented by providing the lens support portion.
  • the lens unit according to Embodiment 2 has a DIC-PPS FZ-2140-D9 (trade name, heat deflection temperature (test method ASTM D648): the deflection temperature under a load of 1.82 MPa.
  • the deflection temperature under load when the load was 0.45 MPa was 265 ° C. or higher. It is.
  • the average coefficient of thermal expansion between 25 and 260 ° C. is 22 ppm / ° C.
  • the minimum clearance X 0 in the first lens and the second lens in the lens unit according to Embodiment 2 obtained in the same manner as in Embodiment 1 is 0.0245 mm, and is relative to the minimum clearance X 0 .
  • the size of the clearance in each lens with respect to X 0, if the first lens is 4.08 times, in the case of the second lens was 2.04 times.
  • 10 samples were made in the same manner as in the first embodiment, and a heat resistance test was performed on the 10 samples.
  • the evaluation results regarding the change in resolution, lens deformation, and barrel deformation after the reflow process were all good ( ⁇ ).
  • PPS was used as the material of the barrel, good optical characteristics could be obtained as in the first embodiment without melting the barrel. Measurement conditions such as resolution are the same as those in the first embodiment.
  • the manufacturing method of the barrel 31 using PPS is demonstrated. It is liquefied by heating at 330 ° C. using a thermoplastic resin composed mainly of DIC-PPS FZ-2140-D9 (trade name, manufactured by DIC), which is PPS. The liquefied thermoplastic resin is poured into a mold heated to 140 ° C., taken out from the mold, and then cooled to room temperature.
  • a thermoplastic resin composed mainly of DIC-PPS FZ-2140-D9 (trade name, manufactured by DIC), which is PPS.
  • the liquefied thermoplastic resin is poured into a mold heated to 140 ° C., taken out from the mold, and then cooled to room temperature.
  • Comparative Example 4 The imaging lens unit according to Comparative Example 4 is implemented except that the first lens 13 and the second lens 14 in Embodiment 1 are formed of a cycloolefin polymer (trade name: ZEONOR 1020R, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.). The configuration is the same as in the first mode. In the lens unit according to Comparative Example 4, the lens was melted and deformed by the solder reflow process.
  • a cycloolefin polymer trade name: ZEONOR 1020R, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
  • FIGS. 17A and 17B are schematic cross-sectional views of the imaging lens unit according to the third embodiment.
  • FIG. 17B is a cross-sectional view at the support portion position, and FIG. It is sectional drawing. It is.
  • the imaging lens unit 300 according to the third embodiment includes a first lens 33, a second lens 39, and a first lens in a barrel (lens barrel) 31, as shown in the schematic cross-sectional views of FIGS.
  • Three lenses 34 are arranged in an overlapping manner.
  • the barrel 31 is formed in a quadrangular prism shape that is open at the top and bottom (here, the upper side in FIG. 17 is the upper side and the lower side in FIG. 17 is the lower side). Is provided. Length of one side in a plan view a square pillar of the barrel 31 is 5.79 mm, the inner diameter r 8 of the barrel 31 is 4.7 mm.
  • a diaphragm 32 is provided in the opening on the upper side of the barrel 31. From the diaphragm 32 side, the diameter r 5 is 4.4 mm, and the thickness d 3 of the center of the optical axis is 0.3.
  • a circular first lens 33 having a diameter of 5 mm, a circular second lens 39 having a diameter r 6 of 4.4 mm and a thickness d 4 at the center of the optical axis of 0.3 mm, and a diameter r 7 of 4.5 mm.
  • the thickness d 3 of the central portion of the optical axis are arranged in the order of the circular third lens 34 is 0.9 mm.
  • a hollow circular light shielding plate 36a having an outer diameter of 3 mm, an inner diameter of 2 mm, and a thickness of 0.05 mm is disposed between the second lens 39 and the third lens 34.
  • a hollow circular light shielding plate 36b having a thickness of 0.05 mm is disposed between the first lens 31 and the second lens 39.
  • a clearance X that is a gap between the inner wall of the barrel 31 and the outer peripheral portion of the third lens 34 is 0.1 mm.
  • Clearances X, which are gaps between the inner wall of the barrel 31 and the outer peripheral portions of the first lens and the second lens, are 0.15 mm and 0.15 mm, respectively.
  • a lens support portion 35 is provided on the inner wall of the barrel 31, and the third lens 34 is supported by the lens support portion 35.
  • the height of the lens support portion 35 from the inner wall of the barrel 31 is 0.11 mm (0.1 mm + 0.01 mm).
  • the second lens 39 is fixed by being fitted by the third lens 34 and the tapered portion 30a, and the first lens 33 is fixed by being fitted by the second lens 39 and the tapered portion 30b. Yes.
  • the angle of the tapered portion 30a with respect to the horizontal plane is 45 °
  • the angle of the tapered portion 30b with respect to the horizontal plane is 45 °.
  • the barrel 31 is made of a reflow-resistant thermoplastic resin including LCP Octa LD-235 (trade name, manufactured by DIC).
  • LCP Octa LD-235 trade name, manufactured by DIC.
  • the average coefficient of thermal expansion between 25 and 260 ° C. is the flowing water direction (MD direction): 10 ppm / ° C.
  • the flowing water perpendicular direction (TD direction) is 33 ppm / ° C.
  • the opening formed on the upper side of the barrel 31 is designed so that the diaphragm 32 can be accommodated, and the lower opening has a first lens 33, a second lens 39 and a third lens 34, and is hollow. It is designed so that a circular light shielding plate 36 or the like can be inserted.
  • a sealing plate 37 provided with an infrared cut filter 38 is disposed on the lower side (the side opposite to the diaphragm 32 when viewed from the position where the third lens 34, the second lens 39, and the first lens 33 are disposed). Has been.
  • the materials constituting the first lens 33 and the third lens 34 are the same as those of the first lens and the second lens used in the first embodiment. The same applies to the average thermal expansion coefficient and the like.
  • the hollow circular light shielding plate 36 is composed mainly of SUS304, and the average coefficient of thermal expansion between 25 and 260 ° C. is 17 ppm / ° C.
  • the size of the clearance in each lens with respect to the minimum clearance X 0 is 0565 mm, and is 2.65 times in the case of the first lens and 1.77 times in the case of the third lens with respect to X 0 . It is.
  • the minimum clearance X 0 in the second lens (average thermal expansion coefficient 88 ppm / ° C.) is 0.042 mm, and the clearance size with respect to the minimum clearance X 0 is 3.57 times the X 0 . It is.
  • 10 samples were made in the same manner as in the first embodiment, and a heat resistance test was performed on the 10 samples.
  • an alicyclic epoxy resin manufactured by Daicel Chemical Industries, trade name “Celoxide 2021P”, epoxy equivalent 130
  • 25 g of alicyclic epoxy resin (Daicel Chemical Industries, trade name “EHPE-3150”, epoxy equivalent 177)
  • aromatic epoxy resin (trade name “Ogsol EG-210”, trade name “Ogsol EG-210”, epoxy equivalent 340) ) was weighed in an amount of 50 g and mixed uniformly at 130 ° C.
  • a silicon polymer (trade name “KF-56”, manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., weight average molecular weight 1750) was uniformly mixed to obtain a resin composition.
  • the viscosity at 40 ° C. was 251 Pa ⁇ s.
  • 2-ethylhexanoic acid as a release agent was mixed with the resin composition so as to be uniform at 80 ° C. so as to be 0.5 wt% with respect to the total weight.
  • a cation curing catalyst (San-Aid SI-80L, manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) was added so as to be 0.5 wt% with respect to the total weight and mixed to be uniform.
  • a system cationic curable resin composition was prepared.
  • the epoxy equivalent of the epoxy cation curable resin composition was 246 (g / eq).
  • defoaming is performed under reduced pressure as necessary for the epoxy cation curable resin composition, and the epoxy cation curable resin composition is applied to a mold in accordance with the shape of the lens.
  • the composition was cured by heating at a temperature of 3 minutes.
  • the lens was taken out of the mold and post-cured (baked) at 200 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to complete the lens.
  • curing was performed under the same conditions except that the molding die was different, and molded bodies for samples for various evaluations were produced.
  • the refractive index at a wavelength of 486 nm was 1.5824, the refractive index at a wavelength of 589 nm was 1.5701, and the refractive index at a wavelength of 656 nm was 1.5652.
  • the Abbe number was 33.1, and the transmittance was 90.7% when the wavelength was 500 nm.
  • the average coefficient of thermal expansion at 25 to 260 ° C. measured with a molded body of 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 3 mm (thickness) was 88 ppm.
  • FIG. 18 is a schematic plan view of a lens unit according to Comparative Example 5, which is at a position corresponding to the third lens in FIG.
  • the lens unit according to Comparative Example 5 has the same configuration as that of the third embodiment except that the lens 31 is not provided with the lens support portion.
  • the conditions for the solder reflow process are the same as those in the first embodiment. In this case, the resolution after the solder reflow process was deteriorated, and sufficient optical performance could not be obtained. The evaluation of resolution was performed in the same manner as in the first embodiment.
  • the diameter of the positive lens corresponding to the third lens 34 in Embodiment 3 is 4.6 mm, which is the same length as the inner diameter of the barrel, and no clearance is provided.
  • the configuration is the same as that of the third embodiment.
  • the conditions for the solder reflow process are the same as those in the first embodiment. In this case, since the clearance is not provided, the amount of change in the lens before and after the solder reflow process is 2 ⁇ m or more, the resolution after the solder reflow process is deteriorated, and sufficient optical performance cannot be obtained. It was. The evaluation of resolution was performed in the same manner as in the first embodiment.
  • the lens unit according to the fourth embodiment has the same configuration as that of the third embodiment except that the lens unit is configured by DIC-PPS FZ-2140-D9 (trade name, manufactured by DIC) whose barrel is PPS.
  • the following values were determined in the same manner as the embodiment 1, the first lens in the lens unit according to Embodiment 4, the minimum clearance X 0 in the third lens is 0.05mm none, to the minimum clearance X 0 , the size of the clearance in each lens with respect to X 0, in the case of the first lens, a 3.0-fold, in the case of the third lens is 2.0 times.
  • the minimum clearance X 0 in the second lens (average thermal expansion coefficient 88 ppm / ° C.) is 0.0355 mm, and the clearance size with respect to the minimum clearance X 0 is 4.2 times the X 0 .
  • 10 samples were made in the same manner as in the first embodiment, and a heat resistance test was performed on the 10 samples.
  • the conditions for the solder reflow process are the same as those in the first embodiment.
  • the lens unit can be manufactured without melting the barrel and without distorting the lens and disposing the lens, the completed lens unit has excellent optical characteristics.
  • the evaluation of resolution was performed in the same manner as in the first embodiment. As a result, in all 10 samples, the evaluation results regarding the change in resolution, lens deformation, and barrel deformation after the reflow process were all good ( ⁇ ).
  • Embodiments 5 to 9 and Comparative Example 7 were performed in the same manner as in Embodiment 1 except that the inner diameter of the barrel and / or the number of lens support portions in Embodiment 1 were changed as described below.
  • 10 samples were made in the same manner as in Embodiment 1, and a heat resistance test was performed on the 10 samples.
  • (Embodiment 5) Lens unit according to Embodiment 5, the inner diameter r 2 of the barrel as 2.25 mm, except that the height from the inner wall of the support portion 15 and 0.035mm (0.025mm + 0.01mm), as in Embodiment 1 It was prepared.
  • the minimum clearance X 0 in the second lens is 0.027mm any, to the minimum clearance X 0 , the size of the clearance in each lens with respect to X 0, if the first lens is 2.78 times, in the case of the second lens was 0.93 times.
  • 10 samples were made in the same manner as in the first embodiment, and a heat resistance test was performed on the 10 samples. As a result, in 7 samples, the evaluation results regarding the change in resolution, lens deformation, and barrel deformation after the reflow process were all good ( ⁇ ).
  • Embodiment 6 Lens unit according to Embodiment 6, the inner diameter r 2 of the barrel as 2.26 mm, except that the height from the inner wall of the support portion 15 and 0.04mm (0.03mm + 0.01mm), as in Embodiment 1 It was prepared.
  • the following values were determined in the same manner as the embodiment 1, the first lens in the lens unit according to Embodiment 6, the minimum clearance X 0 in the second lens is 0.027mm any, to the minimum clearance X 0 , the size of the clearance in each lens with respect to X 0, if the first lens is 2.96 times, in the case of the second lens was 1.11 times.
  • the lens unit of the sixth embodiment 10 samples were made in the same manner as in the first embodiment, and a heat resistance test was performed on the 10 samples. As a result, the 9 samples were all good ( ⁇ ) in the evaluation results regarding the resolution change, lens deformation, and barrel deformation after the reflow process. In one sample, the evaluation results regarding the deformation of the lens and the deformation of the barrel after the reflow process were all good ( ⁇ ), but the resolution was slightly lowered. This is probably because the lens was subjected to optical distortion due to stress.
  • (Embodiment 7) Lens unit according to Embodiment 7, the inner diameter r 2 of the barrel as 2.8 mm, except that the height from the inner wall of the support portion 15 and the 0.31mm (0.3mm + 0.01mm), as in Embodiment 1 It was prepared.
  • the following values were determined in the same manner as the embodiment 1, the first lens in the lens unit according to Embodiment 7, the minimum clearance X 0 in the second lens is 0.0335mm any, to the minimum clearance X 0 , the size of the clearance in each lens with respect to X 0, in the case of the first lens, a 10.45-fold, in the case of the second lens was 8.96 times.
  • the evaluation results regarding the change in resolution, lens deformation, and barrel deformation after the reflow process were all good ( ⁇ ).
  • (Embodiment 8) Lens unit of Embodiment 8, the inner diameter r 2 of the barrel as 2.7 mm, the height from the inner wall of the support portion 15 and 0.26mm (0.25mm + 0.01mm), 3 points the number of the lens support portion It was produced in the same manner as in Embodiment 1 except that the change was made.
  • the following values were determined in the same manner as the embodiment 1, the first lens in the lens unit according to Embodiment 8, the minimum clearance X 0 in the second lens is 0.0325mm any, to the minimum clearance X 0 , the size of the clearance in each lens with respect to X 0, if the first lens is 9.23 times, in the case of the second lens was 7.69 times.
  • the evaluation results regarding the change in resolution, lens deformation, and barrel deformation after the reflow process were all good ( ⁇ ).
  • (Embodiment 9) Lens unit according to Embodiment 9, the inner diameter r 2 of the barrel as 2.45 mm, the height from the inner wall of the support portion 15 and 0.135mm (0.125mm + 0.01mm), 8 points the number of the lens support portion It was produced in the same manner as in Embodiment 1 except that the change was made.
  • the following values were determined in the same manner as the embodiment 1, the first lens in the lens unit according to Embodiment 9, the minimum clearance X 0 in the second lens is 0.0295mm any, to the minimum clearance X 0 , the size of the clearance in each lens with respect to X 0, if the first lens is 5.93 times, in the case of the second lens was 4.24 times.
  • the evaluation results regarding the change in resolution, lens deformation, and barrel deformation after the reflow process were all good ( ⁇ ).
  • Comparative Example 7 The lens unit according to Comparative Example 7 was manufactured in the same manner as in Embodiment 1 and Comparative Example 3 except that the number of lens support portions was two. The following values were determined in the same manner as the embodiment 1, the first lens in the lens unit according to Comparative Example 7, the minimum clearance X 0 in the second lens is 0.0275mm any, to the minimum clearance X 0 , the size of the clearance in each lens with respect to X 0, if the first lens is 3.64 times, in the case of the second lens was 1.82 times. In all 10 samples, the evaluation results regarding lens deformation and barrel deformation after the reflow process were all good ( ⁇ ), but the resolution after the solder reflow process was degraded, and sufficient optical performance could be obtained. There wasn't.
  • the lens was removed from the barrel before and after the reflow test, and as a result of observation, a dent was confirmed in the portion corresponding to the support portion of the lens.
  • the same dent as shown in FIGS. 6D, 6E, and 7 was confirmed. Accordingly, it was found that the lens mounting position is not substantially displaced and the lens is mounted properly without impairing the optical characteristics.
  • the lens supported by the barrel support part (lens barrel support part) is fixed by the support part, and the size of the clearance does not change from that before the reflow test. was confirmed.
  • an epoxy-based cation-curing resin lens even if an epoxy-based cation-curing resin lens other than that used in the above-described embodiment is used, excellent lens unit characteristics can be obtained without being damaged in the solder reflow process. be able to.
  • the lenses A, B, and C that can be suitably used in place of the above-described lenses as the first lens 13 and the second lens 14 in the first embodiment, the first lens 33 and the third lens 34 in the third embodiment, and the like.
  • a manufacturing method will be described. Note that the viscosity, epoxy equivalent, and transparency, refractive index, and Abbe number of the resin composition in the following lenses A to D were measured in the same manner as the lens used in Embodiment 1.
  • Liquid hydrogenated bisphenol A epoxy resin (trade name “Epicoat YX8000” manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) 403 g, solid hydrogenated bisphenol A epoxy resin (trade name) “Epicoat YL7170 (YX8040)”, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) 268.66 g and butanol 6711.66 g were charged and stirred well at 80 ° C. to make it uniform.
  • the epoxy equivalent of the epoxy cation curable resin composition was 461 (g / eq).
  • a curing agent was mixed with the resin composition to form one solution, and the resin composition was applied to a mold matched to the shape of the lens, and heated at 140 ° C. for 3 minutes to be cured. Thereafter, the lens was taken out of the mold and post-cured (baked) at 200 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to complete the lens.
  • curing was performed under the same conditions except that the molding die was different, and molded bodies for samples for various evaluations were produced.
  • the refractive index at a wavelength of 486 nm was 1.5213, the refractive index at a wavelength of 589 nm was 1.5172, and the refractive index at a wavelength of 656 nm was 1.5116.
  • the Abbe number was 53.3, and the transmittance when the wavelength was 500 nm was 90.8%.
  • the average coefficient of thermal expansion at 25 to 260 ° C. measured with a 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 3 mm (thickness) molded body was 105 ppm.
  • 0.2 g of silicon polymer (trade name: “KF-6004”, manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., weight average molecular weight 77600) and 0.5 g of isopropyl acetate were mixed uniformly to obtain a resin composition.
  • the viscosity at 40 ° C. was 10 Pa ⁇ s.
  • stearic acid as a release agent was uniformly mixed at 80 ° C. with respect to the total weight with respect to the resin composition.
  • an epoxy catalyst is obtained by adding a curing catalyst (San-Aid SI-80L, manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) to 0.2 wt% with respect to the total weight and mixing uniformly.
  • a cationic curable resin was prepared.
  • the epoxy equivalent of the epoxy cation curable resin composition was 154 (g / eq).
  • the epoxy cation curable resin composition is defoamed under reduced pressure as necessary, and the epoxy cation curable resin composition is applied to a mold that matches the shape of the lens, It was cured by heating at a temperature for 3 minutes. Thereafter, the lens was taken out of the mold and post-cured at 180 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to complete the lens.
  • curing was performed under the same conditions except that the molding die was different, and molded bodies for samples for various evaluations were produced.
  • the refractive index at a wavelength of 486 nm was 1.5234, the refractive index at a wavelength of 589 nm was 1.5165, and the refractive index at a wavelength of 656 nm was 1.5143.
  • the Abbe number was 56.8, and the transmittance when the wavelength was 500 nm was 90.1%.
  • the average coefficient of thermal expansion at 25 to 260 ° C. measured with a molded body of 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 3 mm (thickness) was 90 ppm.
  • a cation curing catalyst (San-Aid SI-80L, manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) was added to 0.2 wt% with respect to the total weight and mixed to be uniform.
  • a system cationic curable resin composition was prepared.
  • the epoxy equivalent of the epoxy cationic curable resin composition was 268 (g / eq).
  • the epoxy cation curable resin composition is defoamed under reduced pressure as necessary, and the epoxy cation curable resin composition is applied to a mold matched to the shape of the lens, and the temperature is 140 ° C. Was cured by heating for 3 minutes. Thereafter, the lens was taken out from the mold and post-cured at 220 ° C.
  • the refractive index at a wavelength of 486 nm was 1.5158
  • the refractive index at a wavelength of 589 nm was 1.5092
  • the refractive index at a wavelength of 656 nm was 1.5065.
  • the Abbe number was 54.8
  • the transmittance when the wavelength was 500 nm was 91.1%.
  • the average coefficient of thermal expansion at 25 to 260 ° C. measured with a molded body of 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 3 mm (thickness) was 95 ppm.
  • a method for manufacturing a lens D that can be suitably used as the second lens 39 in Embodiment 3 instead of the above-described lens will be described.
  • Manufacturing method of lens D Four-necked flask with a gas inlet, a condenser, and a stirring rod 3L flask with 60 g of liquid bisphenol A epoxy resin (trade name “828EL”, Japan Epoxy Resin, epoxy equivalent 188) and solid bisphenol A epoxy resin (trade name) 20 g of “JER1007”, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., epoxy equivalent 1998) were weighed and mixed uniformly at 150 ° C.
  • alicyclic epoxy resin manufactured by Daicel Chemical Industries, trade name “Celoxide 2021P”, epoxy equivalent 130
  • phenyl silicon oligomer manufactured by Konishi Chemical Industries, trade name “PPSQ-E”, number An average molecular weight of 850
  • 10 g was mixed uniformly to obtain a resin composition.
  • the viscosity at 40 ° C. was 77 Pa ⁇ s.
  • the stearic acid as a mold release agent was mixed with the resin composition so as to be uniform at 80 ° C. so as to be 0.5 wt% with respect to the total weight.
  • a cationic curing catalyst (San-Aid SI-80L, manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) is added so as to be 1 wt% with respect to the total weight and mixed to be uniform.
  • a curable resin composition was prepared.
  • the epoxy equivalent of the epoxy cationic curable resin composition was 524 (g / eq).
  • the epoxy cation curable resin composition is defoamed under reduced pressure as necessary, and the epoxy cation curable resin composition is applied to a mold in accordance with the shape of the lens at a temperature of 150 ° C. Was cured by heating for 3 minutes. Thereafter, the lens was taken out of the mold and post-cured (baked) at 200 ° C.
  • the film-shaped molded product having a thickness of 250 ⁇ m had a refractive index of 1.5943 at a wavelength of 486 nm, a refractive index of 1.5816 at a wavelength of 589 nm, and a refractive index of 1.5766 at a wavelength of 656 nm.
  • the Abbe number was 32.9, and the transmittance when the wavelength was 500 nm was 90.9%.
  • the average coefficient of thermal expansion at 25 to 260 ° C. measured with a 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 3 mm (thickness) molded body was 92 ppm.
  • the lens unit for imaging to be subjected to the solder reflow process the epoxy-based cation-curing resin lens is essential, and the barrel is configured with LCP having a sufficiently high deflection temperature under load.
  • a clearance is provided between the lens barrel and a structure in which the lens is supported by lens support portions provided at four locations inside the lens barrel, and the resolution change and lens deformation after the reflow process are shown.
  • the evaluation results regarding the deformation of the barrel (lens barrel) are all good ( ⁇ ). When these are compared with the results of Comparative Examples 1 to 3, when the barrel is formed of PC having a sufficient deflection temperature under load, thermal deformation or the like occurs due to the solder reflow process, and precise processing cannot be performed.
  • the barrel 21 may be deformed by the pressure generated between the thermally expanded lens and the lens barrel, even if the clearance is provided.
  • the lens support portion is not provided in the case, or even if there are less than three lens support portions, displacement of the lens will occur. It has been proved to be indispensable for producing the effects.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the barrel is made of PPS, but the advantageous effects of the present invention can be exhibited as in the first embodiment. The same can be said for Embodiment 3 and Comparative Examples 5 and 6 that have different lens unit configurations.
  • Embodiment 4 is different from Embodiment 3 in that the barrel is made of PPS, the effect of the present invention can be exhibited in the same manner as Embodiment 3.
  • Embodiments 5 to 9 X / X 0 is variously changed, and even if the value of X / X 0 is increased, the imaging lens unit of the present invention has excellent performance, and the effects of the present invention It is shown that can be exhibited.
  • Embodiments 8 and 9 it is shown that the same effect can be obtained even if the number of lens support portions is changed from four to three to eight.
  • the manufacturing method thereof the usage method of the imaging lens unit in the preferred embodiment of the present invention, and the application thereof (camera module, mobile phone, digital camera), the advantageous effects of the present invention are achieved. It can be said that it will play.

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Abstract

半田リフロー工程に供される、小型軽量化が可能な撮像用レンズユニットであって、リフロー温度に対応できる耐熱性を持つとともに、リフロー化してもレンズと絞り部のセンター合わせに関して光学的な特性を損なうことなく、透過率や屈折率等においても優れた光学特性を発揮して小型・高性能化に寄与することができる撮像用レンズユニットを提供する。 1個又は複数個のレンズによって構成されるレンズ群、及び、これを支持する鏡筒を備え、半田リフロー工程に供される撮像用レンズユニットであって、上記撮像用レンズユニットは、エポキシ系カチオン硬化性樹脂材料により形成されるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを必須とし、該鏡筒は、荷重たわみ温度が200°C以上である熱可塑性樹脂材料により形成されることによって構成され、該エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの少なくとも1個は、該レンズと鏡筒との間にクリアランスが設けられるとともに、鏡筒内側の3箇所以上に設けられるレンズ支持部によって該レンズが支持される構造を有する撮像用レンズユニットである。

Description

撮像用レンズユニット
本発明は、撮像用レンズユニットに関する。より詳しくは、光学用途やオプトデバイス用途、特に携帯電話機やデジタルカメラのカメラモジュールを構成する部材として有用であり、その他、表示デバイス用途、機械部品、電気・電子部品等として用いることができる撮像用レンズユニットに関する。
近年、光学部材等においては、例えば、カメラモジュールは携帯電話機やデジタルカメラに搭載される等、小型・高性能化が進んでいるが、これら製品の小型軽量化が急速に進む中で一層の小型軽量・高性能化が求められている。それにともなって、カメラモジュール等を構成する撮像用レンズユニットもより一層の小型軽量・高性能化が望まれているところである。このような状況から、撮像用レンズユニットを構成する1個又は複数個のレンズに、ガラスレンズに代わって小型軽量化に有利なプラスチックレンズを採用することが検討されている。
ところで、携帯電話等に用いる電子部品等の生産における半田付け工程は、半田を溶融して基板表面に付けるという従来の工程から、いわゆる半田リフロー工程に取って代わりつつある。半田リフロー工程においては、通常では印刷等の手法によって予め基板表面に半田をプリントした部品を実装後、リフロー炉に入れて半田付けを行う。これは、電子部品の微細化への対応や生産性の面で有利な手法であり、小型軽量化された撮像用レンズユニットに搭載するカメラモジュールの生産において効果的である。このように半田リフロー工程による場合、リフロー炉は熱風や遠赤外線等によって加熱されることから、そのような工程に供される部材には、リフロー温度に対応できる耐熱性が要求されることになる。
これらのことから、カメラモジュール等を小型軽量化するためには、プラスチックレンズを採用するとともに、半田リフロー工程に供して生産する、いわゆるリフロー化への対応を検討しなければならない。この際に、光学的な特性を損なうことなく小型軽量・高性能化を達成することが肝要である。
従来技術においては、鏡枠とレンズの外径との間に空隙を設け、レンズ装着部を自動調芯構造となすことにより、レンズの拘束部分をなくし、変形をさけるとともに、芯出しを容易にするレンズ構体が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この目的とするところは、レンズの熱膨張や機械的圧力による変形を小さくするところにある。構造的には、鏡枠とレンズの外径との間に空隙を設け、レンズ装着部におけるレンズ有効径外部の環状突起部と、該レンズの有効径外部に当接する鏡枠の環状突起部、或はどちらか一方の当接面を、テーパ状斜面、或は球面としたものである。
このレンズ構体において、鏡枠内に設置されたレンズは、例えば、鏡枠に設けられたテーパ状斜面、或は球面である環状突起部の上にレンズ有効径外部に設けられた環状突起部が載置された状態にあり、芯出しが行われるまで固定された状態にはない。芯出しが行われた後に、レンズ有効径外部に設けられた環状突起部の箇所において接着剤で鏡枠に固定されることになる。
また、レンズと、レンズを収納するレンズ鏡筒とを有し、レンズをレンズ鏡筒に収納した後にレンズ鏡筒の内側壁を変形させて内側壁にレンズを固定するための固定部を形成するレンズ固定構造が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
特開昭61-121019号公報(第1-3頁) 特開2006-195139号公報(第2、5頁)
通常では、小型軽量化が可能なプラスチックレンズを備えた撮像用レンズユニットを搭載するカメラモジュールを半田リフロー工程に供する(本明細書中、リフロー工程に供する又はリフロー処理するともいう。)場合、図1に示されるようにプラスチックレンズの外周部全体が鏡筒(バレルともいう。)内側に沿って接し、これによってレンズが鏡筒内に固定され、その後に半田リフロー工程に供されるという形態を挙げることができる。
しかしながら、このような形態においては、リフロー工程においてレンズ及び鏡筒が熱膨張し、それらの熱膨張係数の違いからレンズのセンターと絞り部のセンターとに狂いが生じることになる。レンズと絞り部のセンター合わせは、撮像用レンズユニットにおいて光学性能を決定する最も重要な特性の一つとなっている。したがって、この光学特性を保ちながら半田リフロー工程に供することができる、小型軽量化された撮像用レンズユニットが求められるところであった。
従来技術(特許文献1)において開示されている上述したレンズ構体については、単にレンズ装着部を自動調芯構造となしたものであり、これを半田リフロー工程に供することについては、何ら開示されていない。
仮に、このレンズ構体を半田リフロー工程に適用するとすれば、レンズが鏡枠に固定されないとリフロー工程で取り扱いにくいため、芯出しが行われ、接着剤で鏡枠に固定された後にリフロー工程に供されることになる。ところが、接着剤で鏡枠に固定されると、上記と同様に半田リフロー工程後にレンズと絞り部のセンターが狂い、その後にセンター合わせをすることはできない。
また上述したレンズ固定構造を開示した特許文献2においては、レンズの固定作業負担の軽減、鏡筒の大型化の防止、コスト低減を図ることが可能なレンズ固定構造を提供するものであり、レンズユニットの耐リフロー仕様を意図する記載は認められない。すなわち、本発明のように半田リフロー仕様に耐える発明の構成からなるレンズユニットを提案するものではない。更に言えば、過酷な半田リフロー工程の条件下における、リフロー工程時のレンズと鏡筒との熱膨張係数の違いに基づくレンズの機械的ダメージ・光学物性低下を抑制するために、レンズや鏡筒を特定の樹脂材料から構成したり、レンズの直径と鏡筒の内径の関係、位置関係を最適化したりしたものではなかった。また、上記レンズ固定構造は、レンズ固定構造1個ずつについてレンズをかしめるように固定部を形成し、レンズの抜け止めをする必要があるものであり、工業的により有利にレンズ固定構造を製造できるようにし、特にリフロー工程に適するように製造するための工夫の余地があった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、半田リフロー工程に供される、小型軽量化が可能な撮像用レンズユニットであって、リフロー温度に対応できる耐熱性を持つとともに、リフロー化してもレンズと絞り部のセンター合わせに関して光学的な特性を損なうことなく、透過率や屈折率等においても優れた光学特性を発揮して小型・高性能化に寄与することができる撮像用レンズユニットを提供することを目的とするものである。
本発明者は、半田リフロー工程に供される、小型軽量化が可能な撮像用レンズユニットについて種々検討したところ、先ず、1個又は複数個のレンズによって構成されるレンズ群、及び、これを支持する鏡筒を備える撮像用レンズユニットにおいて、有機材料によって形成されるレンズを必須とし、鏡筒も有機材料によって形成されるものであれば、小型軽量化を達成することができるが、このような構成が半田リフロー工程における耐熱性や光学特性の保持に大きく影響することに着目した。そして、撮像用レンズユニットがエポキシ系カチオン硬化性樹脂材料により形成されるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを必須とし、上記鏡筒は、荷重たわみ温度が200℃以上である熱可塑性樹脂材料により形成されることによって構成されることによって、半田リフロー工程における耐熱性を良好にすることができることを見いだした。更に、レンズ直径に対する鏡筒内径の長さの規定、これらレンズと鏡筒との位置関係、レンズを支持する部分すなわちレンズと鏡筒とが接触する部分における、レンズ、鏡筒の形態的特徴を特定することによって、上記課題をみごとに解決することができることに想到した。
言い換えれば、撮像用レンズユニットにおいて、カメラモジュール等製造時の半田リフロー工程における、レンズ、鏡筒を構成する材料の劣化、及び、機械的、光学的劣化のない、高解像度カメラモジュール等に好適なレンズユニットを提供することを課題とし、次のように構成すればよいことを見いだした。すなわち、1個以上のレンズ及びレンズを支持するための鏡筒を有してなる、撮像用レンズユニットにおいて、レンズ及び鏡筒が、半田リフロー温度に耐える(耐熱性に優れる)特定の樹脂材料から構成されるとともに、半田リフロー工程時における各材料の熱膨張率の違いに基づく、レンズの機械的ダメージ及びそれに基づくレンズの光学物性低下を抑制するための、レンズ直径とレンズを支持する鏡筒の内径並びにレンズと鏡筒との位置関係を最適化できる構成を見いだしたものである。
これは、熱可塑性樹脂レンズではなく、熱可塑性樹脂と比較すると硬くて脆い、熱硬化樹脂レンズを、鏡筒と組み合わせたときに、半田リフロー工程でレンズが機械的、光学的ダメージを受けないための必須要件といえるものである。これによって、耐熱性の高い熱硬化樹脂レンズを用いつつ、撮像用レンズユニットにおいて重要な性能指標の一つである、レンズと絞り部のセンター合わせに関する光学的な特性を半田リフロー工程後も保つことができる。
このように、上記のように構成することによって、光学用途やオプトデバイス用途、特に携帯電話機やデジタルカメラのカメラモジュールを構成する部材として有用である、撮像用レンズユニットの小型・高性能化に大きく寄与することができることを見いだし、本発明に到達したものである。
すなわち本発明は、1個又は複数個のレンズによって構成されるレンズ群、及び、これを支持する鏡筒を備え、半田リフロー工程に供される撮像用レンズユニットであって、上記撮像用レンズユニットは、エポキシ系カチオン硬化性樹脂材料により形成されるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを必須とし、上記鏡筒は、荷重たわみ温度が200℃以上である熱可塑性樹脂材料により形成されることによって構成され、上記エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの少なくとも1個は、該レンズと鏡筒との間にクリアランスが設けられるとともに、鏡筒内側の3箇所以上に設けられるレンズ支持部によって該レンズが支持される構造を有する撮像用レンズユニットである。
本発明はまた、本発明の撮像用レンズユニットを製造する工程を含む撮像用レンズユニットの製造方法でもある。
以下に本発明を詳述する。
本発明の撮像用レンズユニットは、1個又は複数個のレンズによって構成されるレンズ群、及び、これを支持する鏡筒を備える。上記鏡筒によってレンズが支持されることによって、レンズ及び絞り部のセンターがずれることを防止して鏡筒内に収容することができる。
上記鏡筒は、荷重たわみ温度(1/100インチ変化したときの温度)が200℃以上である熱可塑性樹脂材料により形成されることによって構成されるものである。鏡筒を構成する材料として上記熱可塑性樹脂を用いることによって低コスト化、精密な加工を図ることができる。また、半田リフロー工程においても熱変形、溶融等が生じないものとすることができる。なお、本発明でいう荷重たわみ温度とは、ASTM D648において荷重0.45MPaにおける値をいう。荷重たわみ温度は、ヒートデストーションテスター(商品名:148-HD-PC、安田精機製作所製)を用いて、試験片を長さ127mm、幅12.7mm、厚さ6.4mmの大きさにして、2つの支点の上にこの試験片を置き、その中点に0.45MPaの荷重を負荷させておき、雰囲気温度を一定速度で昇温したときに荷重部が1/100インチ変化したときの温度をいう。更に、上記鏡筒は、耐半田リフロー性を有することが好ましい。耐半田リフロー性を有するためには、荷重たわみ温度が230℃以上であることが好ましく、260℃以上であることが更に好ましい。上記荷重たわみ温度の上限値は、500℃以下であることが好ましい。より好ましくは、400℃以下であり、更に好ましくは、350℃以下である。
また、荷重たわみ温度の測定において負荷する荷重がさらに高い場合においても荷重たわみ温度(1/100インチ変化したときの温度)が200℃以上であることがより好ましい。具体的には、荷重を0.45MPaとしたときの荷重たわみ温度が200℃以上であることがより好ましく、荷重を1.8MPaとしたときの荷重たわみ温度が200℃以上であることがさらに好ましく、荷重を1.82MPaとしたときの荷重たわみ温度が200℃以上であることがさらに好ましい。
また、荷重を1.8MPaとしたときの荷重たわみ温度、及び、荷重を1.82MPaとしたときの荷重たわみ温度の好ましい上限値、下限値は、上述した荷重を0.45MPaとしたときの荷重たわみ温度の好ましい上限値、下限値と同様である。
上記鏡筒を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、芳香族ポリアミド等が好ましい。これらの熱可塑性樹脂を用いることによって、耐熱性を充分なものとすることができ、半田リフロー工程によって熱変形等が生じないものとすることができる。すなわち、上記熱可塑性樹脂材料は、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、芳香族ポリアミドからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
上記鏡筒を構成する熱可塑性樹脂としてより好ましくは、LCP、PEEK及びPPSからなる群から選択される少なくとも1種であり、更に好ましくは、LCPである。
上記鏡筒材料は、常温(25℃)で支持されるレンズ材料である、エポキシ系カチオン硬化樹脂よりも硬い材料が好ましい。
上記鏡筒材料は、熱可塑性樹脂のみからなる材料も使用可能であるが、ガラス繊維等の無機繊維、金属酸化物粒子等の無機粒子等の無機質成分と、熱可塑性樹脂成分とを含む、いわゆる有機無機複合体からなる熱可塑性樹脂(このような無機有機複合体も本発明では熱可塑性樹脂という)であるものが好ましい。言い換えれば、上記熱可塑性樹脂材料が、有機無機複合体からなる熱可塑性樹脂である形態が好ましい。特に、上記熱可塑性樹脂材料が無機繊維を無機成分とする有機無機複合体からなる熱可塑性樹脂である形態が本発明の撮像用レンズユニットにおける好ましい形態である。その理由は、以下の通りである。
(1)荷重たわみ温度が高く、熱膨張係数を低くすることができる。
(2)耐熱寸法安定性、形状保持性に優れる(半田リフロー工程に対する耐性)。
(3)エポキシ系カチオン硬化樹脂よりも硬い材料が工業的に入手し易く、レンズ装填時にレンズに凹みを形成することが容易である。
上記無機質成分の含有量は、鏡筒の材料中、材料100質量%に対して、0.1~80質量%であることが好ましい。特に好ましくは、無機繊維を無機成分とする有機無機複合体からなる熱可塑性樹脂であって、荷重たわみ温度が230℃以上のものである。
上記鏡筒材料としては、吸水率が3%以下であることが好ましい。より好ましくは、1%以下であり、特に好ましくは、0.1%以下である。吸水率が3%より高いと、湿熱変化によりレンズの曇りを引き起こすおそれがある。吸水率の測定は、23℃で24時間水中にサンプルを保持し、その重量変化で評価を行う。
鏡筒材料の25~260℃の温度範囲における平均熱膨張係数αは、後述するようにエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの25~260℃の温度範囲における平均熱膨張係数α以下であることが好ましいことから、150ppm/℃以下が好ましく、100ppm/℃以下がより好ましく、50ppm/℃以下がさらに好ましい。特に好ましくは、30ppm/℃以下である。また、好ましい下限値としては、3ppm/℃以上であることが好ましい。より好ましくは、5ppm/℃以上である。
上記した中でも好ましい工業製品を以下に例示する。上記LCPとしては、スミカスーパーLCPシリーズ(商品名:E6008(荷重たわみ温度:275℃、吸水率:0.02%等)、住友化学工業社製)、ゼナイトシリーズ(デュポン社製)、シベラスシリーズ(東レ社製)、ザイダーシリーズ(新日本石油社製)、ベクトラシリーズ(ポリプラスチック社製)、オクタシリーズ(商品名:オクタ LD-235(荷重たわみ温度:265℃(1.82MPa)、280℃(0.45MPa)等)、DIC社製)であることがより好適である。
上記PEEKとしては、スミプロイKシリーズ(住友化学工業社製)、ビクトレックスシリーズ(ビクトレックス社製)等が好適である。
上記PPSとしては、アサヒPPSシリーズ(旭硝子社製)、出光PPSシリーズ(出光社製)、(商品名:スミコンFM MK104(荷重たわみ温度:260℃以上、吸水率:0.02%)等、住友ベークライト社製)、DIC-PPSシリーズ(商品名:FZ-2140-D9(荷重たわみ温度:265℃(1.82MPa)、265℃以上(0.45MPa)、吸水率:0.02%)等)、DIC社製)、サスティールシリーズ(東ソー社製)、フォートロンシリーズ(ポリプラスチック社製)等が好適である。
芳香族ポリアミド樹脂としては、ケブラー(商品名、デュポン社製)、ナイロン6T(ヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸〔Terephthalic acid〕との共縮重合体)、ナイロン6I(ヘキサメチレンジアミンとイソフタル酸〔Isophthalic acid〕との共縮重合体)、ナイロン9T(ノナンジアミンとテレフタル酸〔Terephthalic acid〕との共縮重合体)、ナイロンM5T(メチルペンタジアミンとテレフタル酸〔Terephthalic acid〕との共縮重合体)等が挙げられる。中でも、工業的に安価に入手し易く、耐熱性においても優れる点から、ナイロン6T、ナイロン9Tが好ましい。
上記鏡筒の成形方法としては、特に限定されず、射出成形、圧縮成形、注型成形、トランスファー成形等の一般的な成形方法を用いることができる。上記鏡筒の成形方法として、より好ましくは、金型を用いた溶融射出成型法である。なお、荷重たわみ温度が200℃以上である熱可塑性樹脂は、精密な加工性、透明性等の観点から、レンズ等の光学部材として用いることは困難である。
本発明の撮像用レンズユニットは、半田リフロー工程に供されるものである。半田リフロー工程により撮像用レンズユニットを形成することによって、半田付けを行うことが必要な電子部品実装基板等の自動実装化が可能となり、半田リフロー工程を用いない場合のレンズユニットの製造と比較して、生産性が格段に向上する。更に、自動で行うことができるため、低コスト化を図ることもできる。半田リフロー工程に供される場合、250~270℃程度の温度にさらされることとなるため、レンズユニットを構成する1個又は複数個のレンズは、半田リフロー工程に耐え得る耐熱性(以下、「耐半田リフロー性」ともいう。)を有することが好ましい。すなわち、上記1個又は複数個のレンズは、耐半田リフロー性を有することが好ましい。
本明細書中で、「耐半田リフロー性を有する」とは、250℃で3分間の加熱を行う前後で形状を保持することをいう。より好ましくは、260℃で3分間の加熱を行う前後で形状を保持することである。更に好ましくは、270℃で3分間の加熱を行う前後で形状を保持することである。耐半田リフロー性を有しない場合には、上記条件で保持した場合に、レンズの形状が変化し、光学特性が劣化することとなる。
また、「形状を保持する」とは、熱を加える前後での形状・寸法変化が、元の形状・寸法(半田リフロー工程の前の形状・寸法)の20%以下であることをいう。形状・寸法変化として好ましくは、5%以下であり、更に好ましくは、1%以下である。
本発明の撮像用レンズユニットは、エポキシ系カチオン硬化性樹脂材料により形成されるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを必須とする。ここで、後述するレンズ支持部がレンズに食い込むようにして支持する形態等の、半田リフロー工程に供されるレンズと支持部との物理的関係、位置関係の最適化が、支持レンズをエポキシ系カチオン硬化樹脂に特定する理由ともなる。これによれば、下記(1)~(5)のような特徴を有することになる。
(1)エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズがそれ自体、半田リフロー工程における温度で熱分解、溶融するおそれがなく、耐半田リフロー性を有し、また、常温から半田リフロー工程における温度で、熱膨張率が小さく、鏡筒の材料である熱可塑性樹脂の熱膨張率との差が小さいものとすることができる。例えば、熱可塑性樹脂を材料として用いたレンズを用いる場合、半田リフロー工程に耐えることができず、熱変形、溶融等が生じることとなるため、撮像用レンズユニットとして使用するためには、手動で実装工程を行う必要がある。
(2)レンズを構成するエポキシ系カチオン硬化樹脂は、その熱膨張係数が、鏡筒材料の樹脂(荷重たわみ温度が200℃以上である熱可塑性樹脂)よりも通常大きい点でも好ましい。この理由は、レンズを構成する樹脂の熱膨張係数が鏡筒材料樹脂の熱膨張係数より小さいと、半田リフロー工程で加熱した際に、リフロー温度で支持部がレンズに接触しない状態ができ得るからである。その結果、レンズの位置がずれたり、レンズが落ちてしまったりするおそれがある。すなわち、僅かな寸法変化により、支持部とレンズとの間に隙間ができ、その結果、撮像用レンズユニットの特性が損なわれるおそれがある。
撮像用レンズユニットにおいては、僅かな寸法のずれが大きく光学特性を損なわせることになるため、僅かであってもレンズの位置がずれることを避けることができるということは、極めて大きな技術的意義を持つことになる。このように、エポキシ系カチオン硬化樹脂は、鏡筒材料の樹脂よりも通常熱膨張係数が大きいために、半田リフロー工程に供されても、位置関係のずれやレンズの落下が起き難いという効果を発揮できるものである。
すなわち、本発明においては、後述する鏡筒の25~260℃の温度範囲における平均熱膨張係数(α)と該エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの25~260℃の温度範囲における平均熱膨張係数(α)との関係が、α≧αである形態が好ましい。より好ましくは、α>αである形態である。
(3)エポキシ系カチオン硬化性樹脂は、エポキシ基を2個以上有する多官能エポキシ化合物を必須とすることが好ましく、硬化反応により3次元架橋が形成される。そのため、半田リフロー工程の際、加熱・冷却により膨張、収縮しても元の形状に戻る復元性を有することになる。
(4)エポキシ系カチオン硬化樹脂は、支持部を有する鏡筒に収載する際に、常温でも、支持部による微少な変形が可能であるために、鏡筒支持部が食い込んだ構造の支持構造が可能となる。しかも、該変形は局部的に起こるため、実質のレンズ部分に光学的歪を形成しにくいという特性を発揮することになる。
(5)エポキシ系カチオン硬化樹脂は、鏡筒材料である熱可塑性樹脂と支持構造を形成することによっても、またこれを半田リフロー処理することによっても、化学的に接着し難い。すなわち、化学的に相互作用し難い。したがって、半田リフロー工程において、実質的に個々の材料の膨張係数に依存して膨張、収縮が起こるのみである。すなわち、実質的に半田リフロー工程前の状態に復元されることになる。
一方、レンズ材料と鏡筒材料とが接着する材料の組み合わせの場合は、例えば、半田リフロー工程における加熱(膨張)時に接着が起こると、収縮時に膨張率の異なる材料との接着状態での収縮となるため、相互に機械的な内部歪を及ぼしたり、レンズの位置関係がずれるといった不具合が起こり得る。
したがって、支持されるレンズをエポキシ系カチオン硬化樹脂とすることによって、半田リフロー工程前後で、実質的に位置関係が維持されることになる。
また、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを必須とすることにより、可視光における各波長に対する透過率が高く(無色で高透過率)、透明のものとすることができる。更に、レンズを、支持部を有する鏡筒に収載する際に、支持部による微小な変形が可能である。ただし変形は局部的に起こり、レンズ形状への影響、機能低下は実質的にない。
更に、レンズ自体の製造におけるメリットとしては、以下が挙げられる。エポキシ系カチオン硬化性樹脂材料からエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを製造する際の、硬化収縮率が小さく、短時間で硬化樹脂レンズが得られる。これにより、安価に精度のよいレンズを得ることができる。
また、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズは、ガラス等から構成される無機レンズと比較して、強度が高いものとすることができる。更に、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズは、原料であるエポキシ系カチオン硬化性樹脂材料が液状であるために、ガラス等から構成される無機レンズでは困難であるような複雑で精密な形状に制御されたレンズを再現性よく、短時間、かつ低い加工コストで製造することができる。例えば、ガラス等から構成される無機レンズの加工温度は、低いものでも450℃以上であり、成型加工温度が高く、ゆっくりと冷却する必要があるために、生産性が低い。また、成型加工温度が高いために金型が疲労し易いために使用回数が限られ、金型は高価であるために、レンズ生産コストが高くなる。エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの物性、構成材料等については後に詳述する。
なお、レンズ材料として他の材料を用いた場合の問題点を纏めると、以下のようである。本発明の撮像用レンズユニットは、これらの問題点を上述したように解消することができるものである。
(1)支持されるレンズがガラスの場合
ガラスは硬いために、鏡筒の内壁に支持部が予め形成されたものを用いても、支持部が食い込む形態で支持固定することは困難である。更に、ガラスは熱膨張係数が鏡筒材料よりも小さいために、半田リフロー工程に供した際のガラスと鏡筒材料の膨張率の違いに基づき、リフロー温度で支持部がガラスに接触しない状態ができ得る。その結果、ガラスの位置がずれてしまうおそれがある。すなわち、僅かな寸法変化により、支持部とレンズに隙間ができるおそれがある。
(2)支持されるレンズが熱可塑性樹脂の場合
ガラス転移温度(Tg)が同等の熱可塑性樹脂を用いた場合、半田リフロー工程に供した場合に、熱変形によって元の形状、大きさに復元し難い。また、現行レンズ樹脂として提案されている熱可塑性樹脂材料では、半田リフロー温度で、溶融し変形するために、半田リフロー用のレンズ材料としては適用し難い。
上記撮像用レンズユニットは、1個又は複数個のレンズからなるレンズ群を備えるものであり、1個又は複数個のレンズのうち少なくとも一つがエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズであればよい。例えば、2個のレンズをレンズユニットに備える場合、一つが酸化シリコンを主成分とする無機ガラスであり、もう一方がエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズである形態等であってもよい。
上記のように、レンズ群を構成する複数個のレンズは、少なくとも一つがエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズであればよいが、上記レンズ群を構成するレンズは、全てがエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズであることが好ましい。全てのレンズをエポキシカチオン硬化樹脂レンズとすることにより、他の材料により構成されたレンズを用いる場合よりも、低コスト化を図り、かつ優れた耐熱性、優れた強度を有するレンズユニットとすることができる。また、半田リフロー工程においてレンズ材質が異なったり、結晶性の材料と非晶質材料とが混在すると、加熱、冷却過程における、熱膨張・収縮挙動や弾性挙動が大きく異なるためにレンズ間に力が生じ、レンズの内部に応力が発生し歪を生じるため、光学特性が微妙に変化したり、レンズの位置関係がずれるといった問題が起きやすい。全てのレンズをエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズとすることにより、上記のような問題を回避できる点でも好ましい。
上記撮像用レンズユニットは、鏡筒が熱可塑性樹脂材料により形成されることによって構成され、上記レンズ支持部によって支持されるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズと鏡筒との間にクリアランスが設けられる。撮像用レンズユニットを構成するレンズは半田リフロー工程により熱膨張が生じることとなる。通常、鏡筒を構成する熱可塑性樹脂材料の方が硬化性樹脂材料を硬化させた硬化物よりも熱膨張係数が小さい。そのため、クリアランスが設けられていない場合(例えば、通常の嵌合圧入方式によりレンズを搭載する場合)には、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズが熱膨張し、鏡筒に圧力をかけることとなる。このとき、鏡筒とレンズとの間で生じる圧力によって、該レンズは歪むこととなる。そこで、本発明のように、鏡筒とレンズとの間にクリアランスを設けることによって、熱膨張によりレンズが歪むことを防止することができる。なお、クリアランスとは、レンズを鏡筒内に収容したときにレンズの端部と鏡筒の内壁との間に設けられる隙間のことである。クリアランスの大きさは、光が入射する方向(光軸方向)、言い換えると、複数個のレンズが並べられる方向に対して垂直な方向の長さとなる。なお、レンズ群が複数個のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズからなる場合、全てのエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズに対してクリアランスが設けられていることが好ましい。
本発明の撮像用レンズユニットは、上記レンズ支持部によって支持されたエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズと鏡筒との間におけるクリアランスの大きさが、下記式(1)を満たすことが好ましい。言い換えれば、レンズ支持部によって支持されるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズと鏡筒との間に下記式(1)を満たすようにクリアランスが設けられることが好ましい。
さらに、レンズ群が複数のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズからなる場合は、撮像用レンズユニットを構成するすべてのエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズと鏡筒との間に下記式(1)を満たすようにクリアランスが設けられることが好ましく、さらに、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズ以外のレンズを含む場合には、全てのレンズと鏡筒との間に下記式(1)を満たすようにクリアランスが設けられることが好ましい。
なお、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズ以外のレンズと鏡筒とのクリアランスの設定においては、下記式(1)において、L、αの代わりに、該レンズの直径、平均熱膨張係数を用いればよい。
{L×(T-25)×α-B×(T-25)×α}×(1/2)≦X    (1)
B:該エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの設置箇所における鏡筒の内径(25℃)
L:該エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの直径(25℃)
α:鏡筒の25~260℃の温度範囲における平均熱膨張係数
α:該エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの25~260℃の温度範囲における平均熱膨張係数
T:撮像用レンズユニットが供される半田リフロー工程における最も高い温度(℃)
X:クリアランス
ここで、半田リフロー工程は通常、半田材料の融点以上の温度で行われることから、半田リフロー工程は通常、250℃以上であり、好ましくは260℃前後で行われる。したがって、クリアランスXを設計するにあたり、前記式(1)におけるT(最高温度)としては、通常、260(℃)を採用することが好ましい。これにより、本発明の撮像用レンズユニットを半田リフロー工程に特に好適なものとして設計することができ、工業的により有利なものとすることができる。
レンズ直径、及び、後述する半径は、支持部等の接触のない部分における、実質のレンズ直径、及び、半径を意味する。楕円等の円に類似した形状の場合は、レンズの外周と鏡筒との距離が最も短い距離となる、レンズ外周上の点と中心点を結んだ距離をレンズの半径として採用する。
鏡筒(バレル)内径とは、支持部等の突起物の高さを含まない領域を内径とする。楕円等の円に類似した形状の場合は、上記レンズの半径に対応する部分の内径、言い換えれば、上記レンズの半径として採用した距離を結ぶ2点である、レンズ外周上の点と中心点とを通る直線上にある鏡筒内径を直径として採用する。
実際の撮像用レンズユニットにおいて、光学的にレンズとしての作用を発揮する部分(像を形成する為の部分)のみを対象とする直径ではなく、鏡筒内に配置してなる、該部分を含む硬化成型物の直径である。
上記式(1)においては、成型体の形状によって、線膨張率(熱膨張率)を複数持つ素材の場合には、クリアランスの存在する付近の線膨張率を使用する。但し、不明瞭な場合については、各材料について、線膨張率が方向によって複数個存在する(異方性等を有する)場合には、レンズは大きい値で、鏡筒は小さい値で計算する。
上記撮像用レンズユニットが上記式(1)を満たす構成であることによって、半田リフロー工程においてエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズが膨張したとしても、鏡筒とエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズとの間で圧力がかかることなく、該レンズが変形することなどを防止することができる。
上記式(1)は、半田リフロー工程時(熱膨張時)に鏡筒(バレル)とレンズとの間にクリアランスが確保されることを表す下記式;
B+B×α×(T-25)-{L+L×α×(T-25)}≧0
X=1/2(B-L)
から導き出されるものである(図2)。図2a)に、25℃時のバレル及びレンズを示す。また図2のb)において、B×α×(T-25)は、鏡筒が25℃の時から半田リフロー工程時に熱膨張した分の長さを表し、L×α×(T-25)は、レンズが25℃の時から半田リフロー工程時に熱膨張した長さを表す。破線で表された二つの円は、外側の円と内側の円がそれぞれ半田リフロー工程時に熱膨張したバレルと熱膨張したレンズを表し、熱膨張したバレルと熱膨張したレンズとの間にクリアランスが確保されるものとしたのが上記式である。半田リフロー工程に供した後は、通常は半田リフロー工程前の構成(バレルとレンズの位置関係)に実質的に復元することになる。
上記クリアランスXの好ましい範囲として、撮像用レンズユニットの小型化の観点からは、1mm以下である。より好ましくは、0.5mm以下であり、更に好ましくは、0.2mm以下であり、特に好ましくは、0.1mm以下である。
また、クリアランスXの好ましい範囲としては、下記式;
{L×(T-25)×α-B×(T-25)×α}×(1/2)=X
としたときに、上記式(1)を満たすXの最小値がXであるが、Xの好ましい下限値としては、Xに対して1.01倍以上であり、更に好ましくは1.1倍以上であり、更に好ましくは1.5倍以上である。上記下限値は、レンズ支持部によって支持されたエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズと鏡筒との間におけるクリアランスの大きさについての好ましい範囲であるが、レンズ群が複数のレンズからなる場合は、すべてのレンズについて上記下限値を満たすようにクリアランスが設けられることが好ましい。X/Xが1.01未満では、リフロー処理時にレンズと鏡筒が接触してレンズの位置関係が損なわれ解像度の低下が起こるおそれがある。つまり、X/Xが、1.01以上の理由としては、リフロー温度のふれによる膨張度合いによっては、リフロー処理時のレンズと鏡筒の接触の発生するおそれがあることが挙げられる。また、本発明の撮像用レンズユニットは、その製造において、レンズ、鏡筒の高精度な成形加工技術が要求されるが、X/Xが1.01未満では、極僅かな製造時のバラツキによって、レンズユニットの製造歩留まりが低下するおそれがあることが挙げられる。
Xの好ましい上限値としては、Xに対して100倍以下であり、更に好ましくは10倍以下であり、更に好ましくは5倍以下である。一方、X/Xの好ましい上限値の理由としては、当該上限値を超えても本発明の撮像用レンズユニットの性能自体に特に悪影響があるわけではないが、カメラモジュールの小型化に伴うレンズユニットの小型化の背景から、当該上限値を超えないものとすることが求められるところである。また、レンズユニットを小型化するためには、クリアランスは可能な限り小さく、鏡筒の肉厚を薄くすることが有利であるところ、鏡筒の肉厚(a)を薄くした場合は、レンズ支持部の突起の幅(b)は小さくせざるを得ない(図3)。例えば、図3b)に示されるように、aに対してbが大きくなりすぎると、鏡筒にヒケ6が発生するおそれがあるためである。突起の幅を小さくすると、その分レンズ支持部の突起の高さ(c)は大きくとり難くなる。図3cは、レンズ支持部の突起の高さ(c)の一例を示すものである。レンズ支持部の突起の高さは、本明細書中、レンズ支持部の鏡筒(バレル)からの高さともいう。
上記b/aは、0.7~0.8であることが好ましい。より好ましくは、実質的に0.8であることである。
なお、突起の角度は、図4a)、b)に示されるように、半田リフロー工程時におけるレンズへの食い込みの面積を小さくしてその負担を軽減する点からは、ある程度狭角であることが好ましい。
以上のような理由から、レンズ支持部によって支持されたエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズ(支持レンズ)と鏡筒との間におけるクリアランスの大きさを、上記X/Xの好ましい上限値とすることが好ましい。
一方、レンズ支持部によって支持されたエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズ以外のレンズ(非支持レンズ)に関しては、上記の上限値を必ずしも満足する必要はないが、後述するように鏡筒内径を一定とする方が安価に製造しやすいこと、該レンズを収載する場合の収載し易さ、該レンズの位置調整の行い易さなどから、好ましくは、非支持レンズの直径は支持レンズの直径より僅かに小さいものとすることが好ましく、上記上限値を上限値とすることが好ましい。
また、本発明の撮像用レンズユニットが、複数のレンズから構成される場合、鏡筒内径を各レンズを収載する位置によって異なるものとするよりも内径を一定とする方が鏡筒を安価に製造する点で有利であることから、通常は、鏡筒内径を一定とし、各レンズと鏡筒内径との間のクリアランスが上記式(1)を満足するように、また上述の好ましい範囲となるよう、各レンズの平均熱膨張係数の大きさに応じて、各レンズの直径を決めることが好ましい。
上記クリアランスは、熱膨張したレンズと鏡筒との間に生じる圧力により該レンズに歪が生じることを抑制するために設けられるものであり、これは通常、上記熱可塑性樹脂材料により形成される鏡筒の平均熱膨張係数が、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの平均熱膨張係数よりも小さい場合に生じるものである。つまり、本発明の撮像用レンズユニットは、熱可塑性樹脂により形成される鏡筒の平均熱膨張係数が、上記エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの平均熱膨張係数よりも小さい場合により好適に本発明の効果が発揮されることとなる。
上記熱可塑性樹脂材料により形成される鏡筒及びエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの平均熱膨張係数は、α/αの値が0.01~1を満たすことが好ましい。0.01より小さい場合には、レンズ支持部とレンズとの接触部分においてレンズと鏡筒との間に生じた圧力がレンズの内部にまで影響を及ぼす虞があり、1より大きい場合には、鏡筒と上記エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズとの間で圧力が生じず、本発明の効果が充分に発揮されないおそれがある。α/αのさらに好ましい上限は、0.5以下である。下限は、0.05以上である。複数のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズがレンズ群の中に含まれる場合には、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの平均熱膨張係数と、鏡筒の平均熱膨張係数との差異が最も大きいエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの平均熱膨張係数をαとしたときに上記式を満足することが好ましい。
上記撮像用レンズユニットは、レンズ群が複数のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズによって構成され、それらの平均熱膨張係数の差異が50ppm/℃以下であることが好ましい。レンズ群を構成するエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの平均熱膨張係数の差異が50ppm/℃を超える場合には、後述するようにレンズ同士をはめ合わせることによってレンズ支持部により支持されていないレンズを固定した場合に、半田リフロー工程においてレンズ間で生じる圧力が大きくなりレンズ解像度の低下等の不具合をもたらすおそれがある。
レンズユニットを構成する各レンズにおける、熱膨張係数の差異としてより好ましくは、30ppm/℃以下であり、更に好ましくは、20ppm/℃以下であり、特に好ましくは、10ppm/℃以下である。
上記エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズは、室温(25℃)から、260℃における平均熱膨張係数が200ppm/℃以下であることが好ましい。平均熱膨張係数が200ppm/℃を超えるものであると、半田リフロー工程時に解像度が低下するおそれがある。エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの平均熱膨張係数としては、170ppm/℃以下であることがより好ましく、更に好ましくは、100ppm/℃以下であり、特に好ましくは、95ppm/℃以下である。室温から半田リフロー工程の最高温度における平均熱膨張係数が上記範囲であることが好ましい。
また、上記レンズユニットにおいて、レンズが2枚構成である場合、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの平均熱膨張係数は、特に、100ppm/℃以下であることが好ましい。レンズが3枚構成である場合、高解像度が必要とされるため、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの平均熱膨張係数は、より小さいことが好ましい。具体的には、95ppm/℃以下であることが好ましい。エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの平均熱膨張係数は、鏡筒材料の平均熱膨張係数以上であることが好ましい理由から、10ppm/℃以上が好ましく、より好ましくは30ppm/℃以上、さらに好ましくは50ppm/℃以上である。また、上記式(1)中のα(該エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの25~260℃の温度範囲における平均熱膨張係数)の好ましい範囲としても、上述したものと同様の範囲が挙げられる。
なお、平均熱膨張係数は、熱膨張係数測定装置を用いて大気圧(1気圧)で測定することができる。具体的には、熱膨張係数測定装置(TMA4000SA、Bruker Axs社製)を用いて、昇温速度5℃/分、測定温度範囲25~300℃、荷重1.0g、試験片の大きさを10mm(縦)×10mm(横)×3mm(厚み)として測定することが好ましい。平均熱膨張係数は、25~260℃における平均の熱膨張係数であり、25℃における10mm×10mm×3mm(厚み)の成型体の厚みを基準として算出する。鏡筒材料に用いる熱可塑性樹脂の平均熱膨張係数も同様に測定することができる。
上記エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズのガラス転移温度としては、80℃以上であることが好ましい。これによれば、耐熱性に優れたレンズとすることができ、熱変形、溶融等をより抑制することができる。エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズのガラス転移温度としてより好ましくは、150℃以上であり、更に好ましくは180℃以上である。エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズのガラス転移温度の好ましい上限値としては、300℃未満が好ましく、250℃未満がより好ましく、220℃未満が更に好ましい。これは、レンズの成型時の生産スピードを上げるためで、Tgの高すぎる樹脂では生産性が低下する懸念がある。
上記撮像用レンズユニットは、鏡筒内側の3箇所以上に設けられるレンズ支持部によって該レンズが支持される構造を有する。上記クリアランスが設けられた場合、レンズと鏡筒との隙間によってレンズの配置がずれて、レンズユニットとしての特性に影響がでるおそれがある。鏡筒内側の3箇所以上でレンズを支持することによって、レンズの配置を固定することができ、製造を容易に行うことができることとなる。2箇所での支持ではレンズを確実に固定することができなくなる。
上記レンズ支持部は、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを固定することができるように設けられていればその形状は特に限定されるものではない。例えば、図5(a)及び図5(b)は、レンズユニットを光軸方向から見たときの平面模式図であり、図5(a)では、鏡筒1aの内側4箇所に平面視したときに三角形状であるレンズ支持部5aが設けられており、そのレンズ支持部5aによりレンズ4aが支持されている。また、図5(b)では、鏡筒1bの内側4箇所に平面視したときに四角形状であるレンズ支持部5bが設けられており、そのレンズ支持部5bによりレンズ4bが支持されている。このように、レンズ支持部は、鏡筒の内壁に盛り上がった凸状に設けられ、レンズ支持部は、平面視したときに三角形状であるものや、平面視したときに四角形状であるものが挙げられる。エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの熱膨張による変形を充分に抑制する観点からは、三角形状に設けられていることが好ましい。三角形状に設けられることによって、それぞれのレンズ支持部が一つの点でレンズを支持することとなるため、レンズと接触する面積が減少し、レンズとレンズ支持部との間で生じる圧力を少なくすることができる。例えば、図5(b)に示すように、レンズ支持部が四角形状である場合には、レンズが熱膨張したときに、膨張する方向に存在するレンズ支持部の割合が多くなるため、レンズとレンズ支持部とに生じる圧力が、三角形状に設けられる場合等と比較して大きくなるおそれがある。なお、上記三角形状、四角形状の角は完全に鋭角なものだけではなく、角が丸くなった形状も含めるものであり、実質的に三角形状、四角形状とみなせるものを含むものである。レンズ支持部は、光軸に垂直な方向から見た場合に、鏡筒内壁に沿って光軸方向に、連続した構造であっても、断続した構造であってもよい。1個又は複数個からなるレンズの少なくとも1個のレンズを支持できる構成であればよいが、レンズユニットを構成するレンズが収容される位置に対応する鏡筒内壁に沿って光軸方向に連続した構造であることがレンズ支持部としての支持強度を充分なものとできる点で好ましい。
本発明の撮像用レンズユニットにおいて、上記レンズが支持される構造は、更にレンズ支持部が、支持されるレンズに食い込むようにして支持する形態を有する構造であることが好ましい。すなわち、リフロー工程時及びその後において、レンズが鏡筒に装着された位置から落ちる等、レンズの位置が変化しないようにするために、レンズ中心点から最外郭までの距離(レンズ半径)よりも、レンズ中心点からレンズ支持部の頂点までの距離(レンズ中心点から支持部までの距離)の方がわずかに短くなるようにすることが好ましい。
それによって、レンズ支持部が、レンズに接触している部分においてレンズ原形よりも内側に入り込んだ状態となり、これにより本発明の効果をより顕著に発揮することができる。
レンズ中心点から最外郭までの距離(レンズ半径)よりも、レンズ中心点からレンズ支持部の頂点までの距離(レンズ中心点から支持部までの距離)が短いことが好ましく、これらの差が、0.05mm未満であることが好ましく、0.02mm未満であることが好ましい。また、該差は0.001mm以上であることが好ましく、0.01mm以上であることがより好ましい。
また、上述したレンズ支持部の突起の高さ(c)が、クリアランス(X)に対して、下限としては1.001倍以上であることが好ましく、1.01倍以上であることがより好ましい。上限としては、3倍未満が好ましく、2倍未満がより好ましく、1.5倍未満が更に好ましい。
図6(a)~(e)、図7に、レンズ支持部が支持されるレンズに食い込むようにして支持する形態を有する本発明の撮像用レンズユニットの一実施形態(光学顕微鏡像)を示す。図6(a)は、撮像用レンズユニットの全体像を示す図であり、図6(b)、図6(c)は、それぞれ図6(a)におけるA部、B部の部分拡大図である。図6(d)、図6(e)は、それぞれ図6(a)におけるレンズのレンズ支持部との接触部(A部接触箇所、B部接触箇所)を示す図である。図7は、図6(a)におけるレンズのレンズ支持部との接触部(B部接触箇所)の拡大図である。
食い込みの痕跡、すなわち、レンズ支持部によって支持されるレンズにおけるレンズ支持部との接触部の凹みを図6(d)、(e)、図7に示す。なお、鏡筒材料が上述したような液晶ポリマー(LCP)であり、レンズ材料がエポキシ系カチオン硬化性樹脂であれば、通常どのようなものでもリフロー時にこのような痕跡が残ることになる。
上記図6(d)、(e)、図7は、リフロー工程後の食い込みの痕跡を示すものであるが、リフロー工程前であっても、光の当て方や見る角度を調整することにより食い込みの痕跡を確認することが可能である。すなわち、レンズの直径、バレルの内径、支持部の突起の高さから計算上の食い込みがあり、この計算上の食い込みは、通常、数μmから10μm程度であり、大きくても20μmを超えないものである。
また本発明の撮像用レンズユニットは、レンズ支持部によって支持されるレンズにおける、レンズ支持部との接触部に凹みを有することが好ましい。
上記食い込むようにして支持する形態やレンズ支持部との接触部に凹みを有する形態とすることにより、レンズをより強い固定力で支持することができ、加熱リフロー工程の前後で支持部とレンズとの位置関係のずれを起きにくくし、本発明の撮像用レンズユニットの光学特性をより優れたものとできる。このような形態となるように、本発明の撮像用レンズユニットにおけるレンズ材料や鏡筒材料を選択したり、その位置や大きさを調整したりすることが好ましい。
上記食い込む形態や凹みの存在の確認は、以下のようにして行う。
レンズを鏡筒から離脱したときに、レンズが支持されていた部分、すなわち鏡筒内側に設けられたレンズ支持部がレンズに接触していた部分に、目視観察又は顕微鏡(光学顕微鏡、FE-SEM等の電子顕微鏡)により、レンズの原形とは異なった食い込む部分や凹み部分が確認できるものをいう。上記食い込む部分(凹み部分)の形態の一例を、図6(d)、(e)、図7に示す。
なお、図6に示す撮像用レンズユニットにおいて支持部が6箇所になっているのは、レンズ以外の部材のバレルへの固着を適正化するためであり、支持機能の向上等とは殆ど関連性がない。支持部としては、後述するように、生産性等の観点から4箇所が最良となる。
上記レンズ(樹脂レンズ)に支持部が食い込む形態で支持、固定されるためには、鏡筒の内部に支持部が予め形成されたものを用いることが好ましい。言い換えれば、本発明の撮像用レンズユニットにおいて、上記レンズが支持される構造が、レンズ支持部が設けられた鏡筒に、レンズを収載することにより得られる構造であることが好ましい。
上記支持部が食い込むように、支持部の大きさを適宜設けることができる。
上記レンズ(樹脂レンズ)に支持部が食い込む形態は、レンズが収載された後から支持部を形成する場合には見られない形態である。当該後から支持部を形成する場合は、レンズのセンター位置を精度よく維持しながら固定することが困難となるおそれがある。またレンズに支持部が食い込まないため、固定が不充分となるおそれがある。特に半田リフロー工程に供した後に、僅かな寸法変化により、鏡筒とレンズとの熱膨張率の違いによって支持部とレンズに隙間のできるおそれがある。これにより、レンズの位置関係がずれ、レンズユニットの特性が損なわれる可能性がある。
上記レンズ支持部は、3箇所以上に設けられていれば、その数は特に限定されないが、3~8箇所であることが好ましい。これによれば、レンズを確実に固定するとともに、クリアランスが設けられる割合を充分なものとすることができ、レンズが歪むことを抑制することができる。レンズ支持部が8箇所を超える数で設けられている場合、クリアランスが設けられる割合が充分にならないおそれがあり、充分にレンズとレンズ支持部との間に生じる圧力を緩和することができないおそれがある。更に、レンズ支持部の数が多い場合には、レンズ支持部の加工に必要とされる精密性が高くなるため、生産性の観点からも支持部の箇所は3~8個であることが好ましい。レンズ支持部によりレンズが支持される箇所として、より好ましくは、3~6箇所であり、更に好ましくは、3又は4箇所であり、最も好ましくは4箇所である。
なお、本明細書中で、「クリアランスが設けられる割合」とは、鏡筒の内周の長さに対して、レンズ支持部が設けられていない長さの割合をいう。
上記クリアランスが設けられる割合は、70%以上であることが好ましい。これによれば、レンズの熱膨張により生じる歪を充分に抑制することができる。より好ましくは、80%以上であり、更に好ましくは90%以上であり、特に好ましくは、95%以上であり、最も好ましくは、98%以上である。
本発明の撮像用レンズユニットでは、複数個のレンズからなるレンズユニットにおいて、全てのレンズが前記レンズ支持部に支持されている形態、一部のレンズが前記レンズ支持部により支持されている形態いずれも好適に使用し得るものであり、特に限定されるものではない。上記撮像用レンズユニットは、レンズ群が複数のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズによって構成され、該複数のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの少なくとも1個が該レンズ支持部によって支持される構造を有するとともに、残りのエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズは、上記レンズ支持部によって支持される構造を有するレンズ及び/又は鏡筒とはめ合わされることによって支持される構造を有することが好ましい。レンズ支持部によって支持される構造を有するレンズ及び/又は鏡筒とはめ合わされることによって、レンズ支持部によって支持されていない他のレンズがある場合にも、レンズ支持部で固定したレンズだけではなく、レンズ支持部で固定されていないレンズの配置についても配置がずれることなくレンズユニットを形成することができる。そのため、各レンズ同士の中心や、例えば、遮光板や、絞り部の中心がずれない点で好ましい。
また、はめ合わせの際には、レンズにテーパー部を設けることでレンズ同士、又は、レンズと鏡筒とをはめ合わせることが好ましい。すなわち、本発明の撮像用レンズユニットは、上記レンズ支持部によって支持される1個又は複数のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズ以外のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズにテーパー部が設けられ、上記レンズ支持部によって支持される構造を有するレンズ及び/又は鏡筒に設けられたテーパー部とはめ合わされることによって支持される構造を有する撮像用レンズユニットも本発明の好ましい形態の一つである。特に好ましくは、レンズ同士をはめ合わせることによって、レンズ支持部で支持されていないレンズについても配置を固定することである。鏡筒とはめ合わせることで、レンズを支持する場合には、レンズの熱膨張等が生じたときに、熱膨張係数の差異によってレンズに歪が生じるおそれがある。また、この場合、熱膨張係数が近いレンズ同士を組み合わせることがより好ましい形態であり、これにより、接触する2つのレンズの間で圧力が生じることを抑制することができ、レンズユニットとして好ましい形態とすることができる。具体的には、上述したように、各レンズにおける平均熱膨張係数の差異が50ppm/℃以下であることが好ましい。より好ましい範囲については、上述した平均熱膨張係数の差異と同様の範囲である。なお、テーパー部は、光軸に対して傾斜角が5~80°であることが好ましく、10~50°であることがより好ましい。なお、鏡筒とレンズの組み合わせ、レンズ同士の組み合わせのいずれの場合にも、光軸に対して、5~85度であることが好ましく、10~50°がより好ましい。
上記テーパー部を有する場合の好ましい形態としては、例えば、光入射面に配置されるレンズをP1、順次P2・・・Pn(Pn:光出射側)としたときに、P1のレンズがテーパー部を有し、鏡筒に設けられたテーパー部とのはめ合わせにより固定できることが好ましい。また、P2・・Pnの少なくとも1つが、前記鏡筒のレンズ支持部により支持される形態が好ましい。特にPnが前記鏡筒のレンズ支持部により支持される形態が好ましい。
上記の場合、全てのレンズ又は一部のレンズは、レンズ同士がレンズの一部に形成されたテーパー部によってはめ合わされる形態も好ましく採用し得る。以下にレンズを支持する好ましい形態について例示する。
レンズが2枚構成である場合の好ましい形態:P2がレンズ支持体により支持される形態。レンズが3枚構成である場合の好ましい形態:P2又はP3のいずれか1つがレンズ支持体により支持される形態。
レンズが4枚構成である場合の好ましい形態:P2~P4のいずれか1つがレンズ支持体により支持される形態。
各レンズの光軸に垂直な方向における相対的な長さ(直径)は、特に限定されないが、通常、P1を最も小さくすることが好ましい。P2~Pnについては特に限定されないが、これらは同じであるか、光出射側に配置されるレンズの長さを大きく設計することが好ましい。これは、鏡筒にレンズを収容する際にレンズ、鏡筒に設けられたレンズ支持部などに対して、接触による機械的ダメージを与えないためである。
上記撮像用レンズユニットは、本発明の作用効果を奏する限り、他の部材を含んでいてもいなくてもよい。例えば、遮光板、赤外カットフィルター等の光選択透過フィルター等を有していてもよい。撮像用レンズユニットは、CCD(Charge Coupled Device)センサー、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサー等の電子部品を実装してカメラモジュールとする。
上記遮光板としては、特に限定されるものではなく、一般的に用いられる遮光板を用いることができるが、好ましくは、中空円形状遮光板であることである。遮光板の配置としては、2個のレンズの間に中空円形状遮光板を配置することが好ましい。
中空円形状遮光板は、中央に穴が形成された遮光板であり、例えば、ドーナツ状の形状の遮光板ということができる。これにより、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズ等が熱膨張する際に、変形を抑制できることから好ましい。また、中空円形状遮光板は、厚みが0.5mm以下のものであることが好ましい。0.5mmを超える場合には、レンズ等が熱膨張するとレンズと遮光板が接触し、歪を生じるおそれがある。中空円形状遮光板の厚みとして、より好ましくは、0.4mm以下であり、更に好ましくは、0.3mm以下であり、特に好ましくは0.2mm以下である。上述のことから、上記撮像用レンズユニットは、レンズ群を構成する複数のレンズの少なくとも2個の間に厚み0.5mm以下の中空円形状遮光板が配置された構造を有することが好ましい。中空円形状遮光板としては、金属製からなるものが好ましく、SUS304などのSUS製がより好ましい。中空円形状遮光板の25~260℃における、遮光板の平均熱膨張係数としては、1~100ppm/℃であることが好ましい。より好ましくは10~80ppm/℃である。これによれば、レンズが熱膨張する際により変形を抑制できる。
上記撮像用レンズユニットは、光選択透過フィルター(例えば、赤外線カットフィルター、紫外線カットフィルター、赤外線・紫外線カットフィルター等)を備えることが好ましい。
上記光選択透過フィルターを備えることによって、所望の波長の光を透過させることができるため、カメラモジュール等に当該撮像用レンズユニットを用いる場合に特に好適な形態となる。
撮像用レンズユニットが光選択透過フィルターを備える場合、上記光選択透過フィルターは、耐半田リフロー性を有するものであることが好ましい。これにより、光選択透過フィルターを備えた状態で、半田リフロー工程に供したとしても、熱変形、溶解等により光選択透過フィルターの特性が劣化することがない。このように、撮像用レンズユニットが光選択透過フィルターを備え、該光選択透過フィルターが耐リフロー性を有するものである形態も本発明の好ましい形態の一つである。レンズ及び光選択透過フィルターの両方が、充分な耐熱性を有することにより、自動実装化が可能となり、実装コストが充分に低減され、カメラモジュール等の光学用途に好適に用いることができる。
上記レンズユニットの厚みとしては、50mm以下であることが好ましい。このような厚みとすることにより、カメラモジュール等の種々の光学部材に好適に用いることができる。レンズユニットの厚みとしてより好ましくは、30mm以下であり、更に好ましくは、10mm以下である。
カメラモジュールにおいては、上記光選択透過フィルターは、カメラモジュールにおけるCMOSセンサー側に配置される形態が好ましい。すなわち、光の進行方向に沿って、1枚又は2枚以上のレンズ、光選択透過フィルター、CMOSセンサーの順に配置される形態も好適である。
上記レンズユニットにおいては、本発明の作用効果を発揮する限り特に限定されず、上記以外の構成を備えていてもよい。
以下に、レンズユニットに備えられるレンズの好ましい特性等について説明する。以下に示す撮像用レンズユニットとして好ましい光学特性は、上記レンズ群を構成する複数個のレンズ全てに適用することができるものであり、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズのみならず、例えば、複数個のレンズのうち、一つに無機ガラスを用いている場合には、該無機ガラスにも適用することができるものである。
上記1個又は複数個のレンズによって構成されるレンズ群は、アッベ数νdが下記式(2)を満足するレンズを必須とすることが好ましい。
31≦νd≦62   (2)
すなわち、上記レンズ群を構成する複数個のレンズの少なくとも一つが上記式(2)のアッベ数を満たすことが好ましい。アッベ数が31未満である場合には、色収差が大きくなり、レンズを透過した光に色滲みが生じるおそれがある。アッベ数が62を超えると、色収差が小さくなるが、カチオン硬化樹脂にエポキシ樹脂にアッベ数を高くする添加剤(シリカ等)を多量に導入する必要があり、硬化を阻害するおそれがある。アッベ数の好適な範囲として、より好ましくは、33~60である。また、上記レンズ群は、硬化速度の速いエポキシ樹脂の化学構造の点からも、アッベ数νdが上記式(2)を満足するレンズを必須とすることがより好ましい。
また、上記レンズ群は、アッベ数が上記式(2)を満足するレンズ材料により構成されていることが好ましい。ここで、レンズ材料は、レンズを構成する材料を意味するものである。レンズ材料が複数種の材料を含む場合には、複数種の材料の少なくとも一つが上記(2)を満足するものであることが好ましい。より好ましくは、レンズ材料全体として上記式(2)を満足するものであることであり、更に好ましくは、レンズ材料を構成する複数種の材料の全てが上記式(2)を満足するものであることである。
上記レンズ群は2個のレンズからなり、各レンズのアッベ数νdが下記式(3)を満足することが好ましい。
50≦νd≦62   (3)
上記式(3)を満足するものであることによって、それぞれのレンズが高いアッベ数を有するものとなるため、色収差の小さいレンズユニットとすることができ、色滲みをより抑制することができる。
また、上記レンズ群が2個のレンズからなり、各レンズを構成するレンズ材料が上記式(3)を満たすことが好ましい。これによって、レンズ群を構成する2個のレンズが高いアッベ数を有するものとなるため、色滲みを抑制したレンズユニットとすることができる。
レンズ材料が複数種の材料を含む場合には、複数種の材料の少なくとも一つが上記(3)を満足するものであることが好ましい。より好ましくは、レンズ材料全体として上記式(3)を満足するものであることであり、更に好ましくは、レンズ材料を構成する複数種の材料の全てが上記式(3)を満足するものであることである。
上記レンズ群は、複数個のレンズからなるが、複数個のレンズのうち少なくとも一つが正レンズであることが好ましく、更に少なくとも一つが負レンズであることも好ましい形態の一つである。正レンズと負レンズとを組み合わせることで、色収差の小さいレンズユニットとすることができ、色の滲み等を抑制することができる。
また、上記レンズ群は、正レンズと負レンズとからなり、正レンズに使用するレンズ材料のアッベ数をνd+、負レンズに使用するレンズ材料のアッベ数をνd-、としたとき、正レンズが下記式(3)′を満足し、負レンズが下記式(4)を満足することが好ましい。
50≦νd+≦62   (3)′
31≦νd-≦40   (4)
上記式を満たす正レンズ及び負レンズを用いることによっても、色収差を低減することができ、色滲みの少ないレンズユニットとすることができる。
なお、正レンズとは、正の屈折力を持ったレンズのことであり、負レンズとは、負の屈折力を持ったレンズのことである。正レンズとしては、像を写す領域の両面が凸面である両凸面レンズが好ましく用いられる。負レンズとしては、像を写す領域の両面が凹面である両凹面レンズや、片面が凹面であり、片面が凸面であるレンズが好ましく用いられる。
上記レンズの屈折率としては、高アッベレンズである場合には、屈折率が1.48以上であることが好ましい。より好ましくは、1.48~1.60であり、更に好ましくは、1.50~1.55である。低アッベレンズである場合には、1.55~1.65であることが好ましい。より好ましくは、1.56~1.62である。
なお、上記屈折率の値は、D542法に準じて測定したd線(589nm)で測定したものである。
上記レンズの透過率としては、450~750nmの波長範囲における光の透過率が80%以上であることが好ましい。より好ましくは85%以上であり、更に好ましくは90%以上であり、特に好ましくは95%以上である。
上記レンズは、厚みが1mm以下であることが好ましい。レンズの厚み(像を写す領域の最大厚み)を1mm以下とすることにより、光路長を短くすることができ、レンズユニットをより小さくすることができる。レンズの厚みとしてより好ましくは、800μm以下であり、更に好ましくは、500μm以下である。
以下に、上記エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを構成するエポキシ系カチオン硬化性樹脂材料等について詳述する。
上記エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズは、エポキシ系カチオン硬化性樹脂材料としてのエポキシ系カチオン硬化性樹脂成分とカチオン硬化触媒とを必須として含むカチオン硬化性樹脂組成物をカチオン硬化させることによって形成したものである。レンズを形成するためのエポキシ系カチオン硬化性樹脂成分の含有量としては、60~100質量%であることが好ましい。より好ましくは、80~99.9質量%であり、更に好ましくは、90~99質量%である。
エポキシ系カチオン硬化性樹脂成分としては、エポキシ基を少なくとも一つ有するカチオン硬化性樹脂であれば特に限定されないが、エポキシ基を2個以上有する、多官能エポキシ化合物を必須とすることが好ましい。上記樹脂組成物を構成するエポキシ系カチオン硬化性樹脂成分としては、カチオン硬化性であればよく、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂であることが好適である。上記エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを形成するための樹脂組成物としては、硬化速度を向上させる観点等からは、多官能エポキシ化合物を硬化触媒(光潜在性硬化触媒、熱潜在性硬化触媒等)を用いてカチオン硬化するものが好ましい。カチオン硬化触媒については、後述する。
上記樹脂組成物の形態としては、例えば、(1)液状又は固形の硬化性の樹脂成分からなる形態、(2)液状又は固形の硬化性の樹脂成分と該樹脂成分よりも低分子量の硬化性化合物又は溶剤(非硬化性)等を含有する形態、及び、(3)液状又は固形の非硬化性の樹脂成分と該樹脂成分よりも低分子量の硬化性化合物とを含有する形態等が挙げられる。上記(3)液状又は固形の非硬化性の樹脂成分と該樹脂成分よりも低分子量の硬化性化合物を含有する形態としては、例えば、PMMA等のアクリル樹脂のオリゴマー成分と(メタ)アクリレートモノマー等を含有する形態を挙げることができる。なお、本明細書中で「エポキシ基」とは、3員環のエーテルであるオキシラン環を含む基を意味するものである。具体的には、エポキシ基、エポキシ基の構造を含むグリシジル基が好ましい。エポキシ基としては、エポキシシクロヘキシル基等のエポキシ基、グリシジルエーテル基、グリシジルエステル基等のグリシジル基等を好適に用いることができる。
上記エポキシ系カチオン硬化性樹脂成分は、水添エポキシ化合物、脂環式エポキシ化合物、脂肪族エポキシ化合物、芳香族エポキシ化合物からなる群より選ばれる少なくとも一つを含むものであることが好ましい。すなわち、これらの化合物を単独、又は、2種以上の混合物として使用することが好ましい。
上記エポキシ化合物の中でも、熱硬化性に優れ、架橋密度を制御しやすい点で、水添エポキシ化合物及び/又は脂環式エポキシ化合物を必須とする樹脂組成物が好適である。また、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物を用いることで、アッベ数の向上が可能であり、光学特性を優れたものとすることができ、種々の用途に好適に用いることができる。このような樹脂組成物では、水添エポキシ化合物及び脂環式エポキシ化合物の総質量(いずれか一方のみの場合には、一方の質量)が、30質量%以上であることが好ましい。より好ましくは、50質量%以上である。
上記脂環式エポキシ化合物としては、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス-(3,4-エポキシシクロヘキシル)アジペート等のエポキシシクロヘキサン骨格を有するエポキシ樹脂、環状脂肪族炭化水素に直接又は炭化水素基を介してエポキシ基が付加したエポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート等のヘテロ環含有のエポキシ樹脂等の脂環式エポキシド等があるが、エポキシシクロヘキサン骨格を有するエポキシ樹脂、環状脂肪族炭化水素に直接又は炭化水素基を介してエポキシ基が付加したエポキシ樹脂がより好適である。
水添エポキシ化合物としてより好ましくは、芳香族エポキシ化合物の完全又は部分水添物等がより好ましい。なお、上記水添エポキシ化合物とは、エポキシ化合物の水添物のことであり、好ましい化合物の具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂のような芳香族多官能グリシジルエーテル化合物の水添物(これらの水添物は、それぞれ、水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、水添ビスフェノールS型エポキシ化合物、水添ビスフェノールF型エポキシ化合物という。)が挙げられる。
上述したように、本発明のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを形成するための樹脂組成物としては、エポキシ基が含まれる脂環式エポキシ化合物及び/又はエポキシ基が含まれる水添エポキシ化合物を含有する樹脂組成物であることが好ましい。すなわち、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズは、上記エポキシ系カチオン硬化性樹脂が脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物を必須とする樹脂組成物を硬化してなるものがより好ましい。
上記エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズは、エポキシ当量平均値が100~3000の範囲である樹脂組成物を硬化してなるものであることが好ましい。エポキシ当量平均値として、より好ましくは、110~1400であり、更に好ましくは150~1000である。なお、エポキシ当量平均値は、エポキシ基1モルに相当する該樹脂組成物の質量を示す。エポキシ当量平均値が3000を超えると、硬化物であるレンズの熱膨張係数が大きくなる。100未満であると、硬化物であるレンズが機械的に脆くなるおそれがある。すなわち、エポキシ当量を制御することによって、上述したようなエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズとして好ましい平均熱膨張係数とすることもできる。なお、樹脂組成物総量に対するエポキシ当量は、樹脂組成物の総質量を、該樹脂組成物中に含有されているエポキシ基のモル数で割ることによって求められる。つまり、エポキシ基1モルに相当する樹脂組成物の質量となる。
上記レンズ群に複数個のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズが含まれる場合、撮像用レンズユニットを構成する各エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを製造するための樹脂組成物において、エポキシ当量平均値の差異が、200以下であることが好ましい。エポキシ当量の差異が200を超える場合には、レンズ同士で熱膨張係数が異なってくるおそれがあり、例えば、レンズにテーパー部を形成し、はめ合わせるときに、その熱膨張係数の相違によりレンズ同士で圧力がかかり、歪を生じるおそれがある。エポキシ当量平均値の差異として、より好ましくは、100以下であり、特に好ましくは50以下であることである。
上記撮像用レンズユニットが有する複数個のレンズを構成するエポキシ樹脂成分は、各レンズが同一の化合物群からなるエポキシ化合物を必須とする樹脂組成物を硬化してなるものであることが好ましい。また、レンズを得るための樹脂組成物において、樹脂成分中、50質量%以上が、同一のエポキシ化合物であることが好ましい。これにより、各レンズにおいて、熱膨張係数の差異が小さくなることから、よりレンズへのダメージを防止することができる。
上記樹脂組成物は、加工性に富み(高い精度での加工適正を有し)、硬化後の離型時に割れないという加工特性に優れる点で、樹脂成分が、低分子量エポキシ樹脂成分と高分子量エポキシ樹脂成分とを含有するものであることが好ましい。具体的には、樹脂成分が分子量が700未満のエポキシ化合物(低分子量成分)と、分子量が700以上のエポキシ化合物(高分子量成分)を必須とすることが好ましい。これによれば、樹脂組成物の加工特性(粘度、流れ性)に優れ、樹脂組成物を硬化したレンズの機械的強度に優れるといった、両特性を満足するものとすることができる。
<分子量の測定方法>
上記樹脂組成物に含まれる化合物の分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(東ソー社製、商品名「HLC-8220GPC」を用い、下記の条件で測定することができる。
(分子量の測定条件)
カラム:東ソー社製「TSK-GEL SUPER HZM-N 6.0*150」×4本
溶離液:テトラヒドロフラン
流速:0.6mL/分
温度:40℃
検量線:ポリスチレン標準サンプル(東ソー社製)を用いて作成。
上記レンズをアッベ数が50以上の高アッベ数レンズ(屈折率が1.55未満の低屈折率レンズ)とする場合には、樹脂成分として水添エポキシ化合物及び/又は脂環式エポキシ化合物が主成分である樹脂組成物を用いることが好適である。
樹脂成分に占める水添エポキシ化合物及び/又は脂環式エポキシ化合物の総量が、全樹脂成分に対して、90質量%以上であることが好適である。上記高アッベ数レンズは、二重結合を構成する炭化水素の割合が、20質量%未満であることが好適である。より好ましくは、10質量%未満である。
上記レンズをアッベ数が40以下の低アッベ数レンズ(屈折率が1.55以上の高屈折率レンズ)とする場合には、樹脂成分として芳香族エポキシ化合物を必須とする樹脂組成物を用いることが好ましく、全樹脂成分中の芳香族エポキシ化合物含有量が、30質量%以上である樹脂組成物を用いることが好ましい。より好ましくは、40質量%以上である。含有量の上限としては100質量%以下、より好適には80質量%以下である。カチオン硬化性を高める目的で樹脂成分として更に、脂環式エポキシ化合物及び/又は水添エポキシ化合物を併用することが好ましい。
上記低アッベ数レンズは、二重結合を構成する炭化水素量の割合が、該レンズの質量に対し、20質量%以上であることが好適である。より好適には25質量%以上であり、特に好適には40質量%以上である。二重結合を構成する炭化水素の含有量の上限としては、90%以下であることが好ましく、より好ましくは70%以下である。
上記樹脂組成物、並びに、得られるレンズは、離型剤を含むことが好ましい。上記離型剤としては、通常の離型剤を好適に用いることができ、炭素数8~36のアルコール、カルボン酸、カルボン酸エステル及びカルボン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一つの化合物であることが好ましい。このような離型剤を含有することで、金型を用いて硬化する際に、容易に金型を剥がすことができ、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの表面に傷をつけることなく外観を制御し、透明性を発現させることもできることから、電気・電子部品材料や光学用途における材料として特に有用である。
上記離型剤の含有量としては、樹脂組成物100質量%に対して、10質量%以下であることが好ましい。10質量%を超えると樹脂が硬化しにくくなる等のおそれがある。より好ましくは、0.01~10質量%であり、更に好ましくは、0.01~5質量%であり、特に好ましくは、0.1~2質量%である。また、レンズに対しても同様の範囲が好ましい。
上記エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを形成するための樹脂組成物としては、無機成分を含有する形態も好ましい。上記樹脂組成物が、無機成分を含むものであることにより、強度が高く、成型加工性に優れ、硬化して得られるレンズは、アッベ数・屈折率の制御(特に珪素化合物は高アッベ数となる)されたものとなる。無機成分の含有量としては、0.01~40質量%であることが好ましく、より好ましくは、0.1~20質量%であり、更に好ましくは、0.2~15質量%である。上記無機成分としては、金属酸化物粒子等の無機微粒子や、オルガノポリシロキサン等の無機成分が好ましい。
上記樹脂組成物としては、無機微粒子又はポリオルガノシロキサンとを含む場合、樹脂成分としては、アッベ数が45以上のエポキシ化合物とする形態、水添エポキシ化合物及び/又は脂環式エポキシ化合物を必須とする形態が好ましい。これにより、高いアッベ数を有するエポキシ系カチオン硬化樹脂とすることができる。
上記樹脂組成物は、無機成分を含有することで、熱膨張率を低下させることができる。また、無機成分と樹脂との屈折率をあわせることで樹脂組成物及びそのレンズの外観を制御し、透明性を発現させることもでき、電気・電子部品材料や光学用途における材料として特に有用なものとすることができる。更に、無機微粒子成分を含むことで離型効果を発揮することができる。具体的には、樹脂成分として例えば熱硬化性樹脂(特に、エポキシ化合物)を含む場合、樹脂成分が接着効果を有することとなり、このような樹脂組成物は硬化させた場合に金型に接着するおそれがある。無機微粒子成分を適量加えることにより、離型効果がみられ、金型から容易に剥がれることとなる。
上記無機微粒子としては、金属や金属化合物等の無機化合物から構成される微粒子であればよく、特に限定されるものではないが、金属酸化物であることが好ましく、シリカであることが好ましい。
以下に、上記エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを構成するための樹脂組成物に好適に用いることができる無機成分、無機微粒子について説明する。
上記無機微粒子としては、金属や金属化合物等の無機化合物から構成される微粒子であればよく、特に限定されるものではない。無機微粒子における無機成分としては、金属の酸化物、水酸化物、(酸)窒化物、(酸)硫化物、炭化物、ハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、(塩基性)炭酸塩、(塩基性)酢酸塩等が例示される。これらの中でも好ましくは、金属の酸化物(金属酸化物)である。
上記無機微粒子としては、微粒子の樹脂との親和性向上、分散性向上等の目的で、表面処理された粒子も包含される。表面処理剤としては、特に限定されず、微粒子表面に有機鎖、高分子鎖の導入又は表面電荷制御の目的で、各種の有機化合物、無機化合物、有機金属化合物等が用いられる。例えば、
1)カップリング剤;シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤等のカップリング剤;金属アルコキシド類及びこれらの(部分)加水分解・縮合物;金属石鹸;等の有機金属化合物。
2)有機アミン、βジケトン化合物、カルボン酸等の有機化合物。
3)従来公知の高分子系分散剤の他に、(メタ)アクリル樹脂系、ポリスチレン樹脂系、ポリオレフィン系、酢酸ビニル樹脂系、アクリルシリコーン系等のビニル系モノマーの(共)重合体系ポリマー;アルキド樹脂系ポリマー;アミノ樹脂系ポリマー;エポキシ樹脂系ポリマー;ポリアミド樹脂系ポリマー;ポリイミド樹脂系ポリマー;ポリウレタン樹脂系ポリマー;ポリエステル樹脂系ポリマー;フェノール樹脂系ポリマー;オルガノポリシロキサン系ポリマー;ポリアルキレングリコール系ポリマー;フッ素樹脂系等の高分子化合物及びこれらの変性物。
4)(カチオン系、アニオン系、両性、ノニオン系等の)各種界面活性剤。
5)アルカリ金属イオン、ハロゲンイオン。
等が好適である。
上記金属酸化物における金属元素(M)としては、特に限定はないが、例えば、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra等のアルカリ土類金属元素;La、Ce等のランタノイド系金属元素;Ac等のアクチノイド系金属元素;Sc、Y等のIIIa族金属元素;Ti、Zr、Hf等のIVa族金属元素;V、Nb、Ta等のVa族金属元素;Cr、Mo、W等のVIa族金属元素;Mn、Tc、Re等のVIIa族金属元素;Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt等のVIII族金属元素;Cu、Ag、Au等のIb族金属元素;Zn、Cd、Hg等のIIb族金属元素;Al、Ga、In、Tl等のIIIb族金属元素;Si、Ge、Sn、Pb等のIVb族金属元素;Sb、Bi等のVb族金属元素;Se、Te等のVIb族金属元素等を挙げることができ、これらが1種または2種以上併存していてもよい。例えば、光学物性のうち、高屈折率のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを得たい場合には、Ti、Zr、In、Zn、La、Al等が好ましく、低屈折率のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを得たい場合は、Siが好ましい。
上記無機微粒子の形状としては、特に限定されない。形状の具体例としては、球状、楕円球状、立方体状、直方体状、ピラミッド状、針状、柱状、棒状、筒状、りん片状、(六角)板状等の薄片状などが例示される。
上記無機微粒子としては、液相合成法で得られた無機微粒子、特に、後述する液相合成法で得られた金属酸化物微粒子が好ましい。例えば、後述するアルコキシド化合物及び/又はカルボン酸塩化合物の加水分解縮合物からなる無機微粒子は、気相合成法により得られる無機微粒子に比べて、樹脂組成物、並びに、これを硬化して得られるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズ中での分散性に優れる点で好ましい。
上記無機微粒子の樹脂成分への配合方法としては、外部添加法と内部析出法とが好適に用いられる。上記無機微粒子の外部添加法、具体的には、無機微粒子の樹脂組成物への添加形態、分散体について説明する。
上記無機微粒子(例えば、金属酸化物粒子等)の形態としては、粒子が有機溶媒に分散した形態(溶媒分散体)で、樹脂成分と混合することが好ましい。溶媒分散体における無機系微粒子の含有量については、特に限定はないが、好ましくは溶媒分散体全体の10~70重量%、更に好ましくは20~50重量%であり、溶媒分散体は、この程度の含有量において取扱いやすい。溶媒分散体における溶媒の含有量については、特に限定はないが、好ましくは溶媒分散体全体の90~30重量%、更に好ましくは80~50重量%である。溶媒分散体における無機微粒子は、前記した表面処理剤で表面処理されてなるものがレンズ中での分散性に優れるために好ましい。
上記有機溶媒としては、アルコール類、ケトン類、脂肪族および芳香族のカルボン酸エステル類、エーテル類、エーテルエステル類、脂肪族および芳香族の炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類のほか、鉱物油、植物油、ワックス油、シリコーン油等を挙げることができる。
上記樹脂組成物を調製するための上記無機微粒子粉体、微粒子分散体における微粒子の粒子径としては、微細であることが透明な樹脂組成物が得られ、得られた樹脂組成物における微粒子の配合効果(例えば、熱膨張係数の低減効果、アッベ数の向上効果、屈折率制御効果等)が大きくなる点から好ましく、具体的には、微粒子の一次粒径は、1nm~400nm、より好ましくは、100nm以下、更に好ましくは50nm以下、特に好ましくは20nm以下である。微粒子の一次粒径は、例えば、小角X線散乱法による慣性半径を測定する方法、電子顕微鏡より任意の粒子に関して粒子径を測定する方法、比表面積測定より測定される比表面積径Ds(nm);
Ds=6000/(ρ×S)
(但し、ρ:金属酸化物系粒子の真比重、S:B.E.T.法で測定される金属酸化物系粒子の比表面積(m/g))、又は、結晶質の場合にはX線回折測定による結晶子径の測定により、求めることができる。
上記溶媒分散体における微粒子の分散粒径は、一次粒径又はそれに近い大きさに分布していることが好ましく、具体的には、平均粒子径が、400nm以下、更に好ましくは70nm以下、特に好ましくは30nm以下である。また分散粒子径は、動的光散乱法、遠心沈降法等により評価することができる。樹脂組成物中における一次粒径並びに分散粒径に関しても溶媒分散体の場合と同様の範囲が好ましく、前記した小角X線散乱法等で評価することができる。
上記外部添加法に用いる無機微粒子としては、従来公知の液相合成法、気相合成法、固相合成法等の製法で得られた無機微粒子を採用し得るが、透明性に優れるレンズとなる点で液相合成法で得られた湿式粒子(湿式無機微粒子)が好ましい。エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを形成するための樹脂組成物においては、湿式無機微粒子を必須とする形態が好ましい。
液相合成法としては、酸アルカリによる分解沈殿法、有機金属化合物の加水分解・縮合法、金属ハロゲン化物の加水分解・縮合法、水熱反応などの沈殿法が好ましく採用し得る。中でも、水ガラスの水溶液のアルカリによる中和反応によるシリカ粒子の製造方法等の酸アルカリによる分解沈殿法や、有機金属化合物、特に有機金属化合物の中でも、アルコキシド化合物(好ましくは金属アルコキシド)及び/又はカルボン酸塩化合物(好ましくはカルボン酸金属塩)の加水分解・縮合法を好ましく適用し得る。
上記無機微粒子を含有する樹脂組成物の調整方法としては、上記無機微粒子を樹脂成分に添加する外部添加法以外に、上述した樹脂成分を含有してなる液体媒体中で、アルコキシド化合物及び/又はカルボン酸塩化合物を加水分解及び縮合して無機微粒子を得る方法(内部析出法)も好適に採用し得る。樹脂成分を含有する液体媒体中で加水分解縮合物を得ることによって、マトリックスである樹脂中に、無機微粒子が微細に分散した樹脂組成物を得ることができる。従って内部析出法により調整された樹脂組成物より得られるレンズは、透明性に優れるものとなる。
上記レンズに含有される上記無機成分としては、ポリオルガノシロキサンも好適である。ポリオルガノシロキサンとしては、従来のポリオルガノシロキサンが採用可能であり、例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリジフェニルシロキサンなどのフェニルシロキサン単位、ジアルキルシロキサン単位、アルキルフェニルシロキサン単位等を繰り返しの基本単位とする線状のポリシロキサン、かご状、ラダー状構造、あるいは、粒子状等のポリメチルシルセスキオキサン、ポリフェニルシルセスキオキサンなどのポリシルセスキオキサン化合物、カルボキシル基変成、アルコール変成、アミン変成、ポリエーテル変成、エポキシ変成などの変成シリコーン化合物などが挙げられる。ポリオルガノシロキサンを樹脂組成物中に含有させる場合には、その含有量は樹脂組成物の総質量に対して、0.01~10質量%の範囲が好ましく、更に、0.1~2質量%の範囲が好ましい。ポリオルガノシロキサンは、高アッベ数レンズ、低アッベ数レンズいずれにも適用可能である。
上記樹脂組成物は、カチオン硬化触媒を必須として含むことが好ましい。これによれば、硬化速度を向上させることができるため、生産性の向上を図ることができる。
カチオン硬化触媒を有することで、硬化剤を用いたものと比較して樹脂組成物の保存安定性がより優れたものとなる。更に、樹脂組成物の硬化速度を速くすることができ、生産性よくエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを得ることができる。また、得られるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズは、耐熱性、透明性、機械的特性に優れるものとなる。
上記カチオン硬化触媒としては、熱潜在性硬化触媒(熱酸発生剤)又は光潜在性硬化触媒(光酸発生剤)であることが好ましい。熱や光により、重合を開始させるカチオン種が発生するものであれば、特に限定されない。熱潜在性硬化触媒を用いることにより、加熱によりカチオン種を含む化合物が励起され、熱分解反応がおこり、熱硬化がすすむこととなる。また光潜在性硬化触媒を用いることにより、光によりカチオン種を含む化合物が励起され、光分解反応がおこり、光硬化がすすむこととなる。また、上記カチオン硬化触媒としては、熱潜在性硬化触媒が好適である。このように、上記樹脂組成物としては、熱潜在性硬化触媒を含むものが好ましい。
上記熱潜在性硬化触媒とは、熱潜在性硬化剤、熱潜在性カチオン発生剤とも呼ばれ、樹脂組成物において硬化温度になれば、硬化剤としての実質的な機能を発揮するものである。熱潜在性硬化触媒は後述する硬化剤と異なり、樹脂組成物に含まれていても、樹脂組成物の常温での経時的な粘度上昇やゲル化を引き起こすことなく、また、熱潜在性硬化触媒の作用として、硬化反応を充分に促進することができ、優れた効果を発揮することができ、ハンドリング性に優れた一液性樹脂組成物(一液性光学材料)を提供することができる。カチオン硬化触媒を含む樹脂組成物における有機樹脂成分は硬化速度の向上の観点からは、脂環式エポキシ化合物や水添エポキシ化合物が好ましく、触媒量を減量するという観点からは、脂環式エポキシ化合物が好ましい。
上記熱潜在性硬化触媒の触媒量(使用量)は、樹脂組成物100質量%に対し、固形分換算で(溶媒等を含まない、有効成分の量で)0.01~10質量%が好ましい。より好ましくは、0.05~2.0質量%であり、更に好ましくは、0.2~1.0質量%である。触媒量を減らしすぎて0.01質量%未満とすると、硬化が遅く、10質量%を超えて増やすと硬化時やその成形体であるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの加熱時に着色するおそれがある。例えば、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを得た後に該レンズを半田リフロー実装する場合には、200℃以上の耐熱性が必要であり、透明性の観点からは、触媒量は、有機樹脂成分と必要に応じてその他の成分とをあわせた樹脂組成物100質量%に対し、1質量%以下が好ましい。より好ましくは、0.6質量%以下である。
上記熱潜在性硬化触媒を用いると、また、得られる樹脂組成物の硬化物であるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの耐湿性が劇的に改善され、過酷な使用環境においても樹脂組成物が有する優れた光学特性を保持し、種々の用途に好適に用いることができるものとなる。通常、屈折率が低い水分が、樹脂組成物やそれにより製造されたレンズに含まれると、濁りの原因になるが、熱潜在性硬化触媒を用いると、優れた耐湿性が発揮できることから、このような濁りが抑制され、レンズ等の光学用途に好適に用いることができる。
上記熱潜在性硬化触媒としては、下記一般式(5)
(R Z)+s(AXn)-s    (5)
(式中、Zは、S、Se、Te、P、As、Sb、Bi、O、N及びハロゲン元素からなる群より選ばれる少なくとも一つの元素を表す。R、R、R及びRは、同一又は異なって、有機基を表す。d、e、f及びgは、0又は正数であり、d、e、f及びgの合計はZの価数に等しい。カチオン(R Z)+sはオニウム塩を表す。Aは、ハロゲン化物錯体の中心原子である金属元素又は半金属元素(metalloid)を表し、B、P、As、Al、Ca、In、Ti、Zn、Sc、V、Cr、Mn、Coからなる群より選ばれる少なくとも一つである。Xは、ハロゲン元素を表す。sは、ハロゲン化物錯体イオンの正味の電荷である。nは、ハロゲン化物錯体イオン中のハロゲン元素の数である。)で表されるものであることが好ましい。
上記一般式(5)の陰イオン(AXn)-sの具体例としては、テトラフルオロボレート(BF )、ヘキサフルオロホスフェート(PF )、ヘキサフルオロアンチモネート(SbF )、ヘキサフルオロアルセネート(AsF )、ヘキサクロロアンチモネート(SbCl )等が挙げられる。
更に一般式AXn(OH)で表される陰イオンも用いることができる。また、その他の陰イオンとしては、過塩素酸イオン(ClO )、トリフルオロメチル亜硫酸イオン(CFSO )、フルオロスルホン酸イオン(FSO )、トルエンスルホン酸イオン、トリニトロベンゼンスルホン酸イオン等が挙げられる。
上記熱潜在性硬化触媒の具体的な商品としては、ジアゾニウム塩タイプ:AMERICUREシリーズ(アメリカン・キャン社製)、ULTRASETシリーズ(アデカ社製)、WPAGシリーズ(和光純薬社製)
ヨードニウム塩タイプ:UVEシリーズ(ゼネラル・エレクトリック社製)、FCシリーズ(3M社製)、UV9310C(GE東芝シリコーン社製)、Photoinitiator 2074(ローヌプーラン社製)、WPIシリーズ(和光純薬社製)
スルホニウム塩タイプ:CYRACUREシリーズ(ユニオンカーバイド社製)、UVIシリーズ(ゼネラル・エレクトリック社製)、FCシリーズ(3M社製)、CDシリーズ(サトーマー社製)、オプトマーSPシリーズ・オプトマーCPシリーズ(アデカ社製)、サンエイドSIシリーズ(三新化学工業社製)、CIシリーズ(日本曹達社製)、WPAGシリーズ(和光純薬社製)、CPIシリーズ(サンアプロ社製)
等が挙げられる。
本発明におけるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを形成するための樹脂組成物は、上述した樹脂や離型剤、無機微粒子等の他に、反応性希釈剤、不飽和結合をもたない飽和化合物、顔料、染料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、可塑剤、非反応性化合物、連鎖移動剤、熱重合開始剤、嫌気重合開始剤、重合禁止剤、無機充填剤や有機充填剤、カップリング剤等の密着向上剤、熱安定剤、防菌・防カビ剤、難燃剤、艶消し剤、消泡剤、レベリング剤、湿潤・分散剤、沈降防止剤、増粘剤・タレ防止剤、色分かれ防止剤、乳化剤、スリップ・スリキズ防止剤、皮張り防止剤、乾燥剤、防汚剤、帯電防止剤、導電剤(静電助剤)等を含有してもよい。
上記樹脂組成物の硬化方法としては、熱硬化や光硬化等の種々の方法を好適に用いることができるが、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの形状に合わせた金型に該樹脂組成物を塗出して硬化させ、その後エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを金型から取り出す方法が好適に用いられる。このような方法においては、樹脂組成物の粘度は、取り扱いが容易であることから、著しく上昇しない方が好ましい。すなわち、混合直後に比べて25℃で3日間保存後の樹脂組成物の粘度が、200%以下であることが好ましい。200%を超えると、金型への液の塗出が困難となりうるおそれがあり、金型内での流動性にも悪影響を与えるおそれがある。より好ましくは、180%以下であり、更に好ましくは、150%以下である。このように、上記樹脂組成物としては、1液での混合物の粘度上昇率が、25℃で3日間保存後に混合直後に比べて200%以下となる樹脂組成物もまた、好適に使用することができる。
上記樹脂組成物を硬化してエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを製造する方法としては、通常用いられている方法を好適に使用することができ、上記樹脂組成物を5分以内で硬化させて該レンズを製造する方法であることが好ましい。具体的には、上記樹脂組成物をエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの形状に合わせた金型に塗出して、5分以内で硬化させることが好ましい。金型を用いた硬化を短時間で行うことにより、経済性に優れた方法とすることができる。このように、上記樹脂組成物を硬化してエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを製造する方法であって、該製造方法は、樹脂組成物を5分以内で硬化させてエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを製造する樹脂組成物の硬化方法もまた、好ましい製造方法として採用し得る。
上記硬化時間(金型を用いた硬化時間)が5分を超えると、生産性が悪くなる。より好ましくは、3分以内であり、更に好ましくは、2分以内であり、最も好ましくは、1分以内である。上記硬化温度としては、硬化させる樹脂組成物等に応じて適宜設定することができるが、80~200℃であることが好ましい。より好ましくは、100~180℃であり、更に好ましくは、110~150℃である。具体的には、110℃で3分以内で硬化させることが好適である。
上記硬化方法においては、金型から取り出し、形状を保てる程度の硬度であればよく、1kgf/cm以上の力で押し出したときの形状変化の割合が10%以下の硬化強度(硬度)であることが好ましい。上記形状変化の割合として好ましくは、1%以下であり、より好ましくは、0.1%以下であり、更に好ましくは、0.01%以下である。
上記樹脂組成物においては、上記のように金型を用いて5分以内で硬化させた後、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを金型から取り出し、ポストキュア(ベーク)を行うことか好ましい。ポストキュアを行うことにより、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズが充分な硬度をもち、種々の用途に好適に用いることができる。また、ポストキュアにおいては、ある程度の硬度を持つエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを更に硬化させる為に、金型を用いないでよい。従って、小さな面積で大量の製品をポストキュアできる。
上記ポストキュアにおいて、硬化温度及び硬化時間としては、硬化させる樹脂組成物等に応じて適宜設定することができる。例えば、硬化温度としては、80~260℃であることが好ましい。より好ましくは、100~220℃である。ポストキュアの硬化時間としては、硬化温度にも依存するが、1~48時間であることが好ましい。より好ましくは、1~10時間であり、更に好ましくは、2~5時間である。
本発明の撮像用レンズユニットは、半田リフロー工程に供される構成(設計)からなるレンズユニット、すなわち半田リフロー工程に供する前のものであってもよく、半田リフロー工程に供した後の構成が本発明における構成を満足するものであってもよい。
本発明の撮像用レンズユニットとしては、半田リフロー工程に供されてなるもの、すなわち半田リフロー工程に供した後においても本発明の構成を実質的に有するものも本発明の好ましい実施形態の1つである。
本発明はまた、本発明の撮像用レンズユニットを製造する工程を含む撮像用レンズユニットの製造方法でもある。本発明の撮像用レンズユニットの製造方法においては、半田リフロー工程を行う前の撮像用レンズユニットを製造する方法であってもよく、半田リフロー工程を行った後の撮像用レンズユニットを製造する方法であってもよい。これら半田リフロー工程前後の撮像用レンズユニットの製造を含む方法である。
本発明の製造方法における好ましい形態としては、半田リフロー工程に供する撮像用レンズユニットを得るための製造方法であって、上記製造方法は、1個又は複数個のレンズによって構成されるレンズ群、及び、これを支持する鏡筒を備え、エポキシ系カチオン硬化性樹脂材料により形成されるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを必須とし、該鏡筒は、荷重たわみ温度が200℃以上である熱可塑性樹脂材料により形成されることによって構成され、該エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの少なくとも1個は、該レンズと鏡筒との間にクリアランスが設けられるとともに、鏡筒内側の3箇所以上に設けられるレンズ支持部によって該レンズが支持される構造を有する撮像用レンズユニットを得ることを特徴とする撮像用レンズユニットの製造方法でもある。
また上記製造方法においては、本発明の撮像用レンズユニットをカメラモジュールに搭載した状態で、リフロー処理する工程を含む、カメラモジュール用撮像用レンズユニットの製造方法であることが特に好ましい形態である。
本発明の好ましい形態としてはまた、本発明の撮像用レンズユニットを半田リフロー工程に供する撮像用レンズユニットの使用方法でもある。
本発明の撮像用レンズユニットをこのように使用することによって、小型軽量・高性能化された撮像用レンズユニットを光学的な特性を損なうことなく得ることが可能となる。
上述したように半田リフロー工程による場合、リフロー炉は熱風や遠赤外線等によって加熱されることから、そのような工程に供される部材には、リフロー温度に対応できる耐熱性が要求されることになるが、本発明の撮像用レンズユニットの使用方法においては、撮像用レンズユニットが上述した構成よりなることから、半田リフロー工程を行うことによる効果を充分に発揮することができる。
また本発明の好ましい形態は、本発明の撮像用レンズユニットを搭載し、且つ、リフロー処理されてなるカメラモジュールでもある。
更に、本発明の撮像用レンズユニットを搭載した状態で、リフロー処理する工程を含むカメラモジュールの製造方法もまた本発明の好ましい形態である。
すなわち、本発明の撮像用レンズユニットの好ましい形態は、上記撮像用レンズユニットが、カメラモジュールに搭載した状態で半田リフロー工程に供されてなり、カメラモジュール用途に用いられることである。
そして、本発明の好ましい形態としては、本発明のカメラモジュールを有する携帯電話をあげることができる。また、本発明のカメラモジュールを有するデジタルカメラも挙げることができる。
カメラモジュール用途及びそれを用いた光学部材を備えた製品用途に本発明の撮像用レンズユニットを適用することは、本発明の好適な形態であり、これによって、カメラモジュール用途等に要求される小型軽量・高性能化を実現することができ、半田リフロー工程によって生産することの利点を生かしつつ、光学的な特性を損なわずに生産性よく製造することができることとなる。これによって、優れた光学的特性を発揮しつつ、生産性面にも優れた廉価な光学製品を供給することが可能となる。
本発明の撮像用レンズユニットは、上述の構成よりなり、半田リフロー工程の温度に対応できる耐熱性を持つとともに、半田リフロー工程を通したとしてもレンズと絞り部のセンター合わせに関して光学的な特性を損なうことなく、透過率や屈折率等においても優れた光学特性を発揮して小型・高性能化に寄与することができるものであり、オプトデバイス用途、表示デバイス用途、機械部品、電気・電子部品等の様々な用途に好適に用いられるレンズユニットである。
図1は、鏡筒の内径とレンズの直径とが同じ長さである場合のレンズユニットの構成を示す平面模式図である。 図2a)は、半田リフロー工程前後の撮像用レンズユニットの構成を示す平面模式図である。図2b)は、半田リフロー工程時の撮像用レンズユニットの構成を示す平面模式図である。 図3a)、b)、c)は、撮像用レンズユニットの構成を示す平面模式図である。 図4a)、b)は、撮像用レンズユニットの構成を示す平面模式図である。 図5は、レンズ支持部の形状を変化させたレンズユニットの平面模式図である。 図6(a)は、レンズユニットの光学顕微鏡像を示す平面図である。図6(b)は、図6(a)におけるA部の光学顕微鏡像を示す拡大図である。図6(c)は、図6(a)におけるB部の光学顕微鏡像を示す拡大図である。図6(d)は、図6(a)におけるA部接触箇所(リフロー工程後)の光学顕微鏡像を示す図である。図6(e)は、図6(a)におけるB部接触箇所(リフロー工程後)の光学顕微鏡像を示す図である。 図7は、図6(a)におけるB部接触箇所(リフロー工程後)の光学顕微鏡像を示す図である。 図8は、実施形態1に係る撮像用レンズユニットの構成を示す断面模式図である。 図9は、図8(a)中の線分A-Bで切断したときの平面模式図である。 図10は、実施形態1に係る半田リフロー工程の温度シーケンスを示したグラフである。 図11は、実施形態1において、半田リフロー工程を行った後にレンズの歪を測定した結果を示すグラフである。 図12は、実施形態1に係るレンズユニットにおいて、半田リフロー工程前後で解像度を測定した結果を示すグラフである。 図13は、比較例2に係る撮像用レンズユニットの構成を示す平面模式図である。 図14は、比較例2において、半田リフロー工程を行う前にレンズの歪を測定した結果を示すグラフである。 図15は、比較例2に係るレンズユニットにおいて、半田リフロー工程前後で解像度を測定した結果を示すグラフである。 図16は、比較例3に係る撮像用レンズユニットの構成を示す平面模式図である。 図17は、実施形態4に係る撮像用レンズユニットの構成を示す断面模式図である。 図18は、比較例5に係る撮像用レンズユニットの構成を示す平面模式図である。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
なお、実施形態1~9、比較例1~3、5~7は、それぞれ10サンプルを試作し評価した。比較例4は、後述するようにレンズが溶けて変形したため、リフロー後の解像度等を測定することができなかった。
(実施形態1)
図8(a)及び(b)は、実施形態1に係る撮像用レンズユニットの断面模式図であり、(a)は、支持部位置での断面図、(b)はそれに45°異なる角度における断面図である。図9は、図8(a)中の線分A-Bで切断したときの平面模式図である。図9で示されるように、実施形態1に係る撮像用レンズユニットは、レンズ支持部15が第二レンズ14に接触しており、レンズを支持する形態となっている。
実施形態1に係る撮像用レンズユニット100は、図8(a)及び(b)の断面模式図で示すように、バレル(鏡筒)11の内部に第一レンズ13及び第二レンズ14が重ねて配置されている。バレル11は、上下(ここでは、図8における上側を上とし、図8における下側を下とする。)を開口した四角柱状に形成されており、該四角柱の内部に円筒状の中空が設けられている。図9で示すように、バレル11の四角柱を平面視したときの一辺の長さrは、4.5mmであり、バレル11の内径rは、2.3mmである。
上記バレル11上側の開口には、絞り12が設けられており、絞り12側から、直径rが2.1mmであり光軸の中心部の厚みdが0.3mmである円形の第一レンズ13、直径rが2.2mmであり光軸の中心部の厚みdが0.5mmである円形の第二レンズ14の順に配置されている。また、第一レンズ13と第二レンズ14との間には、内径(中空円形の直径)1.3mm、外径(遮光板の直径)1.8mmであり、厚さが0.05mmの中空円形状遮光板16が配置されている。
また、バレル11の内壁には、レンズ支持部15が設けられており、レンズ支持部15により第二レンズ14が支持されている。レンズ支持部15のバレル11の内壁からの高さは、0.06(0.05+0.01)mmである。また、第一レンズ13と第二レンズ14とは、テーパー部10によってはめ合わせられており、第一レンズ13はレンズ支持部により支えられることなく固定されている。ここで、テーパー部10の水平面に対する角度は、45°である。
上記バレル11は、LCPであるオクタ LD-235(商品名、熱たわみ温度(試験法ASTM D648):負荷荷重1.82MPaとしたときの荷重たわみ温度は265℃であった。負荷荷重0.45MPaとしたときの荷重たわみ温度は280℃であった。DIC社製)を含む耐リフロー性を有する熱可塑性樹脂から構成されている。バレル11において、25~260℃の間における平均熱膨張係数は、流水方向(MD方向):10ppm/℃、流水直角方向(TD方向):33ppm/℃である。バレル11の上側に形成されている開口部は絞り12が収容されるように大きさを設計されており、下側の開口部は第一レンズ13、第二レンズ14、中空円形状遮光板16等を挿入することができるように設計されている。また、下側(第二レンズ14及び第一レンズ13が配置された位置からみて、絞り12の反対側)には、赤外線カットフィルター18が備えられた封止板17が配置されている。
上記第一レンズ13は、後述する方法で形成されたエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズであり、25~260℃の間における平均熱膨張係数は、115ppm/℃である。
上記第二レンズ14を構成する材料や、該レンズを構成する材料の含有率等については、上記第一レンズ13と同様であり、また、線膨張係数等についても同様である。
上記中空円形状遮光板16は、SUS304により構成されるものであり、25~260℃における平均熱膨張係数は、17ppm/℃である。
このとき、式(1)においてバレル内径(B)を2.3mmとしたときに、レンズ直径(L)を変数とした場合の、第一レンズ、第二レンズ(いずれも平均熱膨張係数115ppm/℃)に対する、最小のクリアランスXとなるレンズ直径は、2.245mmであり、X=0.0275mmである。
これに対し、バレル11の内壁と、レンズ支持部により支持された第二レンズ14の外周部分との間隙であるクリアランスXは0.05mmであり、Xに対してX=1.82*Xとなる。
また、バレル11の内壁と第一レンズ13の外周部分との間隙であるクリアランスXは0.1mmであり、Xに対してX=3.64Xとなる。
なお、上記X等の算定においては、バレル11の平均熱膨張係数としては、流水方向(MD方向)の値10ppmを採用した。
以下に、バレル11の製造方法、第一レンズ13並びに第二レンズ14の製造方法、及び、実施形態1に係る撮像用レンズユニットの組み立て方法について説明する。
まず、バレル11の製造方法について説明する。
熱可塑性樹脂としてLCPであるオクタ LD-235(商品名、DIC社製)を用いて350℃で加熱して液化させる。液化させた熱可塑性樹脂を140℃に加熱した金型に流し込み、金型から取り出して室温まで冷却する(射出成形)。
次に、第一レンズ13及び第二レンズ14の製造方法について説明する。
ガスインレット、冷却管、攪拌棒つきの四つ口フラスコ3Lフラスコに液状水添ビスフェノールAエポキシ樹脂(商品名「エピコートYX8000」、ジャパンエポキシレジン社製)168gとオルガノシリカゾル(日産化学工業社製、MEK-ST、粒子径10~15nm、固形分30%)240gを均一になるように混合し、80℃でエバポレーターを用いて溶媒の減圧留去を行った。収量249.7g、粘度は40Pa・sであった。上記樹脂組成物を34.7g、固体状水添ビスフェノールAエポキシ樹脂(商品名「エピコートYL7170(YX8040)」、ジャパンエポキシレジン社製)を25g、YX8000を41.6gそれぞれ秤量し、80℃で均一になるように混合した。収量101・3g、粘度130Pa・sであった。
その後、上記樹脂組成物に対して、離型剤としてステアリン酸を全重量に対して0.5wt%となるように、80℃で均一になるように混合した。樹脂組成物に対しては、50℃に冷却後、カチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI-80L)を全重に対して1wt%となるように添加し均一になるように混合することによりエポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を調整した。エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物のエポキシ当量は、480(g/eq)であった。
上記エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物に対して必要に応じて減圧による脱泡を行い、レンズの形状にあわせた金型に該エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を塗出して、130℃の温度で3分間の加熱を行い硬化させた。その後、レンズを金型から取り出し、窒素雰囲気下で180℃1時間のポストキュア(ベーク)を行うことでレンズを完成させた。
上記レンズの場合と同様のエポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を用いて、成型用金型が異なること以外は同様の条件で硬化させて、各種評価用の試料用成型体を作製した。250μmのフィルム状成型体において波長が486nmの屈折率が1.5164、波長が589nmの屈折率が1.5101、波長が656nmの屈折率が1.5077であった。また、アッベ数は58.6であり、波長が500nmの場合の透過率が90.2%であった。10mm×10mm×3mm(厚み)の成型体で測定した、25~260℃における平均熱膨張係数は115ppmであった。
以下にエポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物又は調整過程の樹脂組成物の粘度測定、エポキシ当量、及び、成型体の屈折率、アッベ数、透過率の評価方法について説明する。
<粘度>
上記樹脂組成物における40℃、回転速度D=1/s時の粘度をR/Sレオメーター(米国ブルックフィールド社製)にて評価した。粘度20Pa・s以上ではRC25-1の測定治具を使用し、20Pa・s未満ではRC50-1の治具を使用した。D=1/s時点の粘度が測定できないものについては、D=5~100/sの値を外挿して、樹脂組成物の粘度として評価した。
<エポキシ当量>
エポキシ当量については、樹脂組成物のカチオン硬化触媒を入れた後の樹脂組成物(硬化直前の樹脂組成物)のエポキシ当量をJIS K7236に準拠した方法で測定した。
<透過率>
透過率:分光光度計 UV-3100(島津製作所製)を用いて上記方法で製造した成型体(厚み250μmのフィルム)の波長500nmにおける透過率を20℃にて評価した。
<屈折率、アッベ数の評価>
屈折率計(アタゴ社製、DR-M2)を用いて20℃にて評価した。成型体は透過率を評価したものと同様である。
<平均熱膨張係数の評価方法>
測定用試料:10mm×10mm×3mm(厚み)の成型体
熱膨張係数測定装置(TMA4000SA、Bruker Axs社製)を用いて、下記条件下で測定し、得られた結果より、厚み方向の25℃に対する260℃の平均熱膨張係数を算出した。
昇温速度5℃/分
測定温度範囲25~300℃
荷重:1.0g
次に、撮像用レンズユニットの組み立て方法について説明する。
バレル11の上側開口部に絞り12を取り付け、その後、バレル11の下側開口部から第一レンズ13、中空円形状遮光板16、第二レンズ14をこの順番で挿入する。また、赤外線カットフィルター18が備えられた封止板(ガラス)17を配置する。第二レンズを挿入した際は、鏡筒内壁に設けられたレンズ支持部に押し込むようにして第二レンズを固定した。以上のようにして、上述の実施形態1に係る撮像用レンズユニットを製造した。
<耐熱性試験(リフロー工程ともいう)>
上述のようにして製造してなる実施形態1に係る撮像用レンズユニットについて耐熱性試験を以下のようにして実施した。すなわち、半田リフロー炉(静止型リフロー装置 RDT-250C、マルコム社製)において、図10に示す半田リフロー工程の温度シーケンスを通すことで、実施形態1に係るレンズユニットの耐熱性試験を実施した。図10において、縦軸が温度を示しており、横軸が時間を示している。Tは、217℃である。Tは230℃であり、Tは250℃であり、Tは、半田リフロー工程の最高温度であり、260℃である。t1は、T以上の温度になる時間であり、60秒である。t2は、T以上の温度になる時間であり、50秒である。t3は、T以上の温度になる時間であり、10秒である。
ここで、半田リフロー工程後の第二レンズ14の形状変化について測定した結果について図11に示す。図11は、半田リフロー工程後の状態を示す。図11の横軸は、レンズの非球面径(mm)であり、縦軸は光学設計値からのずれ(PV値)を表す(単位は「μm」)。測定にはパナソニック社製、UA3Pを用いて、PV(PEEK to Valey)値にて評価した。リフロー工程の前後の変化量が2μm以下は良好(○)、2μm以上は不良(×)とした。測定には図9に示すC-D線分(図11中のXaxis)、又は、E-F線分(図11中のYaxis)に沿って、4個設けられたレンズ支持部の間隙の一直線について測定した。XaxisとYaxisとで測定した結果は重なって示されており、光学設計値から殆どずれておらず、クリアランスを設けることにより、半田リフロー工程による歪はなく、レンズへのダメージ等がないレンズユニットを製造することができることがわかる。
また、クリアランスを設けても、レンズ支持部によってレンズが支持されているため、レンズの配置にずれが生じることはなかった。これにより、撮像用レンズユニットが耐半田リフロー性を有することがわかる。半田リフロー工程前のPV値は、0.2μmであり、半田リフロー工程後のPV値は0.23μmのため、半田リフロー工程によりレンズユニットへのダメージがないことが確認された。
解像度の評価については、MTF測定装置(オプトデバイス社製、FOA201)を用いて、平面視したときの撮像用レンズユニットのカット解像度が、像高0~100%の間のどの部分においてもリフロー前後での変化が10%以下を良好(○)とし、10%を超える場合を不良(×)とした。測定条件は、ナイキスト周波数の1/4とした。実施形態1において、半田リフロー前後においてレンズの中心と、像高80%の位置解像度の変化を測定した例を図12(a)及び12(b)に示す。像高0%は、MTF測定装置付属のセンサーの対角の中心であり、像高100%はMTF測定装置付属のセンサーの対角の端である。図12(a)及び12(b)において、縦軸は、MTF(Modulation Transfer Function)の値であり、横軸は、レンズの中心(センター)の焦点距離を0mmとしたときの縦方向の距離を示している。図12中の「Right」、「Upper」、「Left」、「Lower」は、レンズを平面視し、センターを中心としたときに90°異なる4つの方向の像高80%の位置で測定したことを示している。また、「S」は、サジタル方向の光で測定したときのものであり、「M」は、メリジオナル方向の光で測定したときのものである。このように、図12(a)及び(b)を比較した場合、メリジオナル方向で測定したときのMTFは50%程度となっており、また、半田リフロー工程後において測定したMTFについても大きな変化はなく、半田リフロー工程によりレンズユニットの光学特性の劣化は確認されなかった。
10サンプルを試作し、評価したところ、10サンプルともリフロー工程後の解像度の変化、レンズの変形、バレル(鏡筒)の変形に関する評価結果はいずれも良好(○)であった。すなわち、リフロー工程後の解像度の変化、レンズの変形、バレルの変形はいずれも認められず、いずれの評価結果も良好(○)であった。
(比較例1)
比較例1に係るレンズユニットは、バレルが耐半田リフロー性を有しない熱可塑性樹脂であるポリカーボネート(PC)であるユーピロンS3000R(商品名、熱たわみ温度(試験法ASTM D648):負荷荷重0.45MPaとしたときの荷重たわみ温度は139℃であった。負荷荷重1.8MPaとしたときの荷重たわみ温度は124℃であった。三菱エンジニアリングプラスチック社製)により形成されていること以外は、実施形態1と同様の構成である。また、半田リフロー工程の条件等については実施形態1と同様である。この場合、バレルが溶けてしまったことから半田リフロー後の解像度が劣化するものとなっていた。
(比較例2)
図13は、比較例2に係るレンズユニットの平面模式図である。比較例2に係るレンズユニットは、実施形態1における第二レンズ14に対応する正レンズ24の直径がバレル21の内径と同様の長さの2.3mmであり、クリアランスが設けられていないこと以外は、実施形態1と同様の構成である。また、半田リフロー工程の条件等については実施形態1と同様である。実施形態1と同様に、半田リフロー工程の前後でレンズの歪について測定した結果を図14に示す。半田リフロー工程前後のレンズの変化量は2.72μmであり、半田リフロー工程を通すことによりレンズが変形していることが確認された。また、図15(a)及び(b)は、半田リフロー工程前後における、解像度を測定したグラフである。半田リフロー工程前では、図15(a)で示すように、例えば、デフォーカスが0mmの点でLowerSは58%であったが、半田リフロー工程後において測定したMTFについては、図15(b)に示すように、41%程度まで低下していることが確認され、半田リフロー工程により解像度が変化していることが確認された。
(比較例3)
図16は、比較例3に係るレンズユニットの平面模式図であり、比較例3に係るレンズユニットは、バレル21にレンズ支持部が設けられていないこと以外は、実施形態1と同様の構成である。また、半田リフロー工程の条件等については実施形態1と同様である。この場合、半田リフロー工程後の解像度が劣化しており、充分な光学性能を得ることができなかった。解像度の評価については、実施形態1と同様に行った。
実施形態1及び比較例2の結果から、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを撮像用レンズユニットを構成するレンズとして用いた場合には、クリアランスを設けることで歪が生じることのないものとすることができることが立証されている。また、実施形態1及び比較例3との結果から、クリアランスを設ける場合、レンズ支持部を設けることでレンズの配置ずれを防止することができることも立証されている。
(実施形態2)
実施形態2に係るレンズユニットは、バレルの材質がPPSであるDIC-PPS FZ-2140-D9(商品名、熱たわみ温度(試験法ASTM D648):負荷荷重1.82MPaとしたときの荷重たわみ温度は265℃であった。負荷荷重0.45MPaとしたときの荷重たわみ温度は265℃以上であった。DIC社製)を主成分として構成されていること以外は、実施形態1と同様の構成である。バレルにおいて、25~260℃の間における平均熱膨張係数は、22ppm/℃である。なお、実施形態1の場合と同様にして求めた、実施形態2に係るレンズユニットにおける第一レンズ、第二レンズにおける最小のクリアランスXはいずれも0.0245mmであり、最小のクリアランスXに対する、各レンズにおけるクリアランスの大きさはXに対して、第一レンズの場合は、4.08倍であり、第二レンズの場合は、2.04倍である。
実施形態2のレンズユニットに関しても実施形態1と同様にして10サンプルを試作し、10サンプルに関して耐熱性試験を行った。その結果、リフロー工程後の解像度の変化、レンズの変形、バレルの変形に関する評価結果はいずれも良好(○)であった。
PPSをバレルの材質として用いた場合も同様に、バレルが溶けることなく、実施形態1と同様に良好な光学特性を得ることができた。解像度等の測定条件については、実施形態1と同様である。
以下に、PPSを用いたバレル31の製造方法について説明する。
PPSであるDIC-PPS FZ-2140-D9(商品名、DIC社製)を主成分として構成されている熱可塑性樹脂を用いて330℃で加熱して液化させる。液化させた熱可塑性樹脂を140℃に加熱した金型に流し込み、金型から取り出した後室温まで冷却する。
(比較例4)
比較例4に係る撮像用レンズユニットは、実施形態1における第一レンズ13及び第二レンズ14がシクロオレフィンポリマー(商品名:ZEONOR 1020R、日本ゼオン社製)により形成されていること以外は、実施形態1と同様の構成である。比較例4に係るレンズユニットでは、半田リフロー工程によってレンズが溶けて変形してしまっていた。
(実施形態3)
図17(a)及び(b)は、実施形態3に係る撮像用レンズユニットの断面模式図であり、(b)は、支持部位置での断面図、(a)はそれに45°異なる角度における断面図である。である。
実施形態3に係る撮像用レンズユニット300は、図17(a)及び(b)の断面模式図で示すように、バレル(鏡筒)31の内部に第一レンズ33、第二レンズ39及び第三レンズ34が重ねて配置されている。バレル31は、上下(ここでは、図17における上側を上とし、図17における下側を下とする。)を開口した四角柱状に形成されており、該四角柱の内部に円筒状の中空が設けられている。バレル31の四角柱を平面視したときの一辺の長さは、5.79mmであり、バレル31の内径rは、4.7mmである。
図17で示すように、上記バレル31上側の開口には、絞り32が設けられており、絞り32側から、直径rが4.4mmであり光軸の中心部の厚みdが0.5mmである円形の第一レンズ33、直径rが4.4mmであり光軸の中心部の厚みdが0.3mmである円形の第二レンズ39、直径rが4.5mmであり光軸の中心部の厚みdが0.9mmである円形の第三レンズ34の順に配置されている。また、第二レンズ39と第三レンズ34との間には、外径3mm、内径2mmであり、厚さが0.05mmの中空円形状遮光板36aが配置されている。第一レンズ31と第二レンズ39との間にも同様に、厚さが0.05mmの中空円形状遮光板36bが配置されている。このとき、バレル31の内壁と第三レンズ34の外周部分との間隙であるクリアランスXは0.1mmである。バレル31の内壁と第一レンズ、第二レンズの外周部分との間隙であるクリアランスXは、それぞれ、0.15mm、0.15mmである。
また、バレル31の内壁には、レンズ支持部35が設けられており、レンズ支持部35により第三レンズ34が支持されている。レンズ支持部35のバレル31の内壁からの高さは、0.11mm(0.1mm+0.01mm)である。また、第二レンズ39は、第三レンズ34とテーパー部30aによりはめ合わせられることで固定され、更に、第一レンズ33は、第二レンズ39とテーパー部30bではめ合わせられることで固定されている。ここで、テーパー部30aの水平面に対する角度は、45°であり、テーパー部30bの水平面に対する角度は、45°である。
上記バレル31は、LCPであるオクタ LD-235(商品名、DIC社製)を含む耐リフロー性を有する熱可塑性樹脂から構成されている。バレル31において、25~260℃の間における平均熱膨張係数は、流水方向(MD方向):10ppm/℃、流水直角方向(TD方向):33ppm/℃である。バレル31の上側に形成されている開口部は絞り32が収容されるように大きさを設計されており、下側の開口部は第一レンズ33、第二レンズ39及び第三レンズ34、中空円形状遮光板36等を挿入することができるように設計されている。また、下側(第三レンズ34、第二レンズ39及び第一レンズ33が配置された位置からみて、絞り32の反対側)には、赤外線カットフィルター38が備えられた封止板37が配置されている。
上記第一レンズ33及び第三レンズ34を構成する材料は、実施形態1で用いた第一レンズ及び第二レンズと同様である。また、平均熱膨張係数等についても同様である。
上記中空円形状遮光板36は、SUS304を主成分として構成されるものであり、25~260℃の間における平均熱膨張係数は、17ppm/℃である。なお、実施形態1の場合と同様にして求めた、実施形態3に係るレンズユニットにおける第一レンズ、第三レンズ(いずれも平均熱膨脹係数115ppm/℃)における最小のクリアランスXはいずれも0.0565mmであり、最小のクリアランスXに対する、各レンズにおけるクリアランスの大きさはXに対して、第一レンズの場合は、2.65倍であり、第三レンズの場合は、1.77倍である。
同様に、第二レンズ(平均熱膨張係数88ppm/℃)における最小のクリアランスXは0.042mmであり、最小のクリアランスXに対する、クリアランスの大きさはXに対して、3.57倍である。
実施形態3のレンズユニットに関しても実施形態1と同様にして10サンプルを試作し、10サンプルに関して耐熱性試験を行った。その結果、10サンプルともリフロー工程後の解像度の変化、レンズの変形、バレルの変形に関する評価結果はいずれも良好(○)であった。
また、実施形態1と同様に、レンズ支持部は鏡筒内壁に等間隔で4点設けられている。
次に、レンズの製造方法について説明する。
第一レンズ33及び第三レンズ34の製造方法については、成型用金型の形状が異なること以外は、実施形態1のレンズと同様である。第二レンズ39の製造方法としては、ガスインレット、冷却管、攪拌棒つきの四つ口フラスコに脂環式エポキシ樹脂(ダイセル化学工業社製、商品名「セロキサイド2021P」、エポキシ当量130)を25g、脂環式エポキシ樹脂(ダイセル化学工業社製、商品名「EHPE-3150」、エポキシ当量177)を25g、芳香族エポキシ樹脂(大阪ガスケミカル社製、商品名「オグソールEG-210」、エポキシ当量340)を50gとをそれぞれ秤量し、130℃で均一になるように混合した。更に、シリコンポリマー(信越シリコーン社製、商品名「KF-56」、重量平均分子量1750)1gを均一になるように混合し、樹脂組成物を得た。40℃での粘度は251Pa・sであった。
その後、上記樹脂組成物に対して、離型剤として2-エチルヘキサン酸を全重量に対して0.5wt%となるように、80℃で均一になるように混合した。更に、40℃に冷却後、カチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI-80L)を全重量に対して0.5wt%となるように添加し均一になるように混合することによりエポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を調整した。エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物のエポキシ当量は、246(g/eq)であった。
その後、上記エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物に対して必要に応じて減圧による脱泡を行い、レンズの形状にあわせた金型に該エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を塗出して、140℃の温度で3分間の加熱を行い硬化させた。その後、レンズを金型から取り出し、窒素雰囲気下で200℃1時間のポストキュア(ベーク)を行うことでレンズを完成させた。
上記レンズの場合と同様のエポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を用いて、成型用金型が異なること以外は同様の条件で硬化させて、各種評価用の試料用成型体を作製した。厚みが250μmのフィルム状成型体において波長が486nmの屈折率が1.5824、波長が589nmの屈折率が1.5701、波長が656nmの屈折率が1.5652であった。また、アッベ数は33.1であり、波長が500nmの場合の透過率が90.7%であった。10mm×10mm×3mm(厚み)の成型体で測定した、25~260℃における平均熱膨張係数は88ppmであった。
(比較例5)
図18は、比較例5に係るレンズユニットの平面模式図であり、図17における第三レンズに対応する位置のものである。比較例5に係るレンズユニットは、バレル31にレンズ支持部が設けられていないこと以外は、実施形態3と同様の構成である。また、半田リフロー工程の条件等については実施形態1と同様である。この場合、半田リフロー工程後の解像度が劣化しており、充分な光学性能を得ることができなかった。解像度の評価については、実施形態1と同様に行った。
(比較例6)
比較例6に係るレンズユニットは、実施形態3における第三レンズ34に対応する正レンズの直径がバレルの内径と同様の長さの4.6mmであり、クリアランスが設けられていないこと以外は、実施形態3と同様の構成である。また、半田リフロー工程の条件等については実施形態1と同様である。この場合、クリアランスが設けられていないことによって、半田リフロー工程の前後でレンズの変化量が2μm以上であり、半田リフロー工程後の解像度が劣化しており、充分な光学性能を得ることができなかった。解像度の評価については、実施形態1と同様に行った。
(実施形態4)
実施形態4に係るレンズユニットは、バレルがPPSであるDIC-PPS FZ-2140-D9(商品名、DIC社製)で構成されていること以外は、実施形態3と同様の構成である。なお、実施形態1の場合と同様にして求めた、実施形態4に係るレンズユニットにおける第一レンズ、第三レンズにおける最小のクリアランスXはいずれも0.05mmであり、最小のクリアランスXに対する、各レンズにおけるクリアランスの大きさはXに対して、第一レンズの場合は、3.0倍であり、第三レンズの場合は、2.0倍である。
同様に、第二レンズ(平均熱膨張係数88ppm/℃)における最小のクリアランスXは0.0355mmであり、最小のクリアランスXに対する、クリアランスの大きさはXに対して、4.2倍である。
実施形態4のレンズユニットに関しても実施形態1と同様にして10サンプルを試作し、10サンプルに関して耐熱性試験を行った。また、半田リフロー工程の条件等については実施形態1と同様である。この場合、バレルが溶けることなく、また、レンズの歪やレンズの配置がずれることなくレンズユニットを製造することができるため、完成したレンズユニットは優れた光学特性を示すものであった。解像度の評価については、実施形態1と同様に行った。
その結果、10サンプルともリフロー工程後の解像度の変化、レンズの変形、バレルの変形に関する評価結果はいずれも良好(○)であった。
実施形態5~9、比較例7については、実施形態1における、バレルの内径及び/又はレンズ支持部の個数を以下に示すように変更する以外は実施形態1と同様にして行った。またこれらの各実施形態のレンズユニットに関しても実施形態1と同様にして10サンプルを試作し、10サンプルに関して耐熱性試験を行った。
(実施形態5)
実施形態5に係るレンズユニットは、バレルの内径rを2.25mmとして、支持部15の内壁からの高さを0.035mm(0.025mm+0.01mm)とする以外は、実施形態1と同様に作製した。なお、実施形態1の場合と同様にして求めた、実施形態5に係るレンズユニットにおける第一レンズ、第二レンズにおける最小のクリアランスXはいずれも0.027mmであり、最小のクリアランスXに対する、各レンズにおけるクリアランスの大きさはXに対して、第一レンズの場合は、2.78倍であり、第二レンズの場合は、0.93倍である。
実施形態5のレンズユニットに関しても実施形態1と同様にして10サンプルを試作し、10サンプルに関して耐熱性試験を行った。その結果、7サンプルではリフロー工程後の解像度の変化、レンズの変形、バレルの変形に関する評価結果はいずれも良好(○)であった。
3サンプルは、リフロー工程後のレンズの変形、バレルの変形に関する評価結果はいずれも良好(○)であったが、若干、解像度の低下がみられた。リフロー試験により、支持レンズがバレルに接触したためにレンズが応力を受け、変形したため、焦点距離が変化したものと考えられる。
(実施形態6)
実施形態6に係るレンズユニットは、バレルの内径rを2.26mmとして、支持部15の内壁からの高さを0.04mm(0.03mm+0.01mm)とする以外は、実施形態1と同様に作製した。なお、実施形態1の場合と同様にして求めた、実施形態6に係るレンズユニットにおける第一レンズ、第二レンズにおける最小のクリアランスXはいずれも0.027mmであり、最小のクリアランスXに対する、各レンズにおけるクリアランスの大きさはXに対して、第一レンズの場合は、2.96倍であり、第二レンズの場合は、1.11倍である。
実施形態6のレンズユニットに関しても実施形態1と同様にして10サンプルを試作し、10サンプルに関して耐熱性試験を行った。その結果、9サンプルは、リフロー工程後の解像度の変化、レンズの変形、バレルの変形に関する評価結果はいずれも良好(○)であった。
1サンプルは、リフロー工程後のレンズの変形、バレルの変形に関する評価結果はいずれも良好(○)であったが、僅かに、解像度の低下がみられた。レンズが応力により光学的歪を受けたためと考えられる。
(実施形態7)
実施形態7に係るレンズユニットは、バレルの内径rを2.8mmとして、支持部15の内壁からの高さを0.31mm(0.3mm+0.01mm)とする以外は、実施形態1と同様に作製した。なお、実施形態1の場合と同様にして求めた、実施形態7に係るレンズユニットにおける第一レンズ、第二レンズにおける最小のクリアランスXはいずれも0.0335mmであり、最小のクリアランスXに対する、各レンズにおけるクリアランスの大きさはXに対して、第一レンズの場合は、10.45倍であり、第二レンズの場合は、8.96倍である。
10サンプルともリフロー工程後の解像度の変化、レンズの変形、バレルの変形に関する評価結果はいずれも良好(○)であった。
(実施形態8)
実施形態8に係るレンズユニットは、バレルの内径rを2.7mmとして、支持部15の内壁からの高さを0.26mm(0.25mm+0.01mm)とし、レンズ支持部の個数を3点に変更した以外は、実施形態1と同様に作製した。なお、実施形態1の場合と同様にして求めた、実施形態8に係るレンズユニットにおける第一レンズ、第二レンズにおける最小のクリアランスXはいずれも0.0325mmであり、最小のクリアランスXに対する、各レンズにおけるクリアランスの大きさはXに対して、第一レンズの場合は、9.23倍であり、第二レンズの場合は、7.69倍である。
10サンプルともリフロー工程後の解像度の変化、レンズの変形、バレルの変形に関する評価結果はいずれも良好(○)であった。
(実施形態9)
実施形態9に係るレンズユニットは、バレルの内径rを2.45mmとして、支持部15の内壁からの高さを0.135mm(0.125mm+0.01mm)とし、レンズ支持部の個数を8点に変更した以外は、実施形態1と同様に作製した。なお、実施形態1の場合と同様にして求めた、実施形態9に係るレンズユニットにおける第一レンズ、第二レンズにおける最小のクリアランスXはいずれも0.0295mmであり、最小のクリアランスXに対する、各レンズにおけるクリアランスの大きさはXに対して、第一レンズの場合は、5.93倍であり、第二レンズの場合は、4.24倍である。
10サンプルともリフロー工程後の解像度の変化、レンズの変形、バレルの変形に関する評価結果はいずれも良好(○)であった。
(比較例7)
比較例7に係るレンズユニットは、レンズ支持部の個数を2点とする以外は、実施形態1、比較例3と同様に作製した。なお、実施形態1の場合と同様にして求めた、比較例7に係るレンズユニットにおける第一レンズ、第二レンズにおける最小のクリアランスXはいずれも0.0275mmであり、最小のクリアランスXに対する、各レンズにおけるクリアランスの大きさはXに対して、第一レンズの場合は、3.64倍であり、第二レンズの場合は、1.82倍である。
10サンプルともリフロー工程後のレンズの変形、バレルの変形に関する評価結果はいずれも良好(○)であったが、半田リフロー工程後の解像度が劣化しており、充分な光学性能を得ることができなかった。
なお、実施形態1~9、及び、比較例1~3、5~7におけるレンズユニットを評価した結果を下記表1に示す。
なお、○は良好であること、×は不良であることを意味する。
表1におけるX、X/Xの値は、鏡筒内壁に備えられたレンズ支持部により支持されたレンズに対するクリアランス最小値Xと該レンズと鏡筒内壁との間に設けられたクリアランスXの値に基づいて算出されたX/Xの値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
実施形態1~9のレンズユニットにおいては、リフロー試験前、試験後において、レンズをバレルから取り外して、観察した結果、レンズの支持部分に当たる部分に、凹みが確認された。たとえば、実施形態1のレンズユニットのリフロー試験後のレンズ支持部分に当たる部分には、図6(d)、(e)、図7に示したのと同様の凹みが確認された。これによって、レンズの取り付け位置に実質的にずれがなく、光学的特性を損なうことなく良好に取り付けられていることがわかった。
また、各実施形態において、リフロー試験後においても、バレル支持部(鏡筒支持部)により支持されたレンズが支持部により固定されていること、クリアランスの大きさが、リフロー試験前と変化ないことが確認された。
更に、X/Xを種々変えて行った結果より、(1)クリアランスを大きくしても性能上は問題ないことが確認できた。(2)一方、上述した結果より、から、X≧Xにすることが好ましいこと、更に、XがXに対して1.1倍以上が好ましいことがいえる。
なお、X/Xの値が100を超える場合には、撮像用レンズユニットを小型化することができないこと等により、本発明の効果を充分に発揮することができないおそれがある。
また、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズとしては、上記実施形態で用いたもの以外のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを用いても同様に半田リフロー工程においてダメージを受けることなく、優れたレンズユニットの特性を得ることができる。
例えば、実施形態1における第一レンズ13、第二レンズ14、実施形態3における第一レンズ33、第三レンズ34等として前記したレンズの代わりに好適に用いることができるレンズA、B及びCの製造方法について説明する。なお、下記レンズA~Dにおける樹脂組成物の粘度、エポキシ当量、及び、成型体の透明性、屈折率、アッベ数については、実施形態1で用いたレンズと同様の方法で測定した。
(レンズAの製造方法)
ガスインレット、冷却管、攪拌棒つきの四つ口フラスコ3Lフラスコに液状水添ビスフェノールAエポキシ樹脂(商品名「エピコートYX8000」、ジャパンエポキシレジン社製)403g、固体状水添ビスフェノールAエポキシ樹脂(商品名「エピコートYL7170(YX8040)」、ジャパンエポキシレジン社製)268.66g、ブタノール671.66gを仕込み、80℃でよく攪拌して均一にした。その後、50℃まで降温し、フェニルトリメトキシシラン167.45g、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン133.06g、テトラメトキシシラン212.24gを投入し、均一に攪拌した。その後、水を133.15g投入し、均一に攪拌した。その後、ホウ酸トリメチル13.71gを投入し、均一に攪拌し、昇温した。85~90℃で6時間攪拌した後、減圧下で揮発成分として、メタノール、水、ブタノールを留去し、冷却後に樹脂組成物を得た。収量1020g、40℃での粘度は203Pa・sであった。
その後、上記樹脂組成物に対して、離型剤として2-エチルヘキサノールを全重量に対して1wt%となるように、80℃で均一混合し、樹脂組成物に対しては、40℃に冷却後、カチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI-60L)を全重量に対して1.5wt%となるように添加し均一になるように混合することによりエポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を調整した。エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物のエポキシ当量は、461(g/eq)であった。
上記樹脂組成物に硬化剤を混合して1液とし、レンズの形状に合わせた金型に該樹脂組成物を塗出して、140℃の温度で3分間の加熱を行い硬化させた。その後、レンズを金型から取り出し、窒素雰囲気下で200℃で1時間のポストキュア(ベーク)を行うことでレンズを完成させた。
上記レンズの場合と同様のエポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を用いて、成型用金型が異なること以外は同様の条件で硬化させて、各種評価用の試料用成型体を作製した。厚みが250μmのフィルム状成型体において波長が486nmの屈折率が1.5213、波長が589nmの屈折率が1.5172、波長が656nmの屈折率が1.5116であった。また、アッベ数は53.3であり、波長が500nmの場合の透過率が90.8%であった。10mm×10mm×3mm(厚み)の成型体で測定した、25~260℃における平均熱膨張係数は105ppmであった。
(レンズBの製造方法)
ガスインレット、冷却管、攪拌棒つきの四つ口フラスコ3Lフラスコに脂環式エポキシ樹脂(ダイセル化学工業社製、商品名「セロキサイド-2021P」、エポキシ当量130)を50g、脂環式エポキシ樹脂(ダイセル化学工業社製、商品名「EHPE-3150」、エポキシ当量177)を50g、140℃で均一になるように混合した。更に、シリコンポリマー(商品名:「KF-6004」、信越シリコーン社製、重量平均分子量77600)を0.2g、酢酸イソプロピル0.5gを均一になるように混合し、樹脂組成物を得た。40℃での粘度は10Pa・sであった。
その後、上記樹脂組成物に対して、離型剤としてステアリン酸を全重量に対して0.5wt%となるように、80℃で均一に混合した。更に、40℃に冷却後、硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI-80L)を全重量に対して0.2wt%となるように添加し均一になるように混合することによりエポキシ系カチオン硬化性樹脂を調整した。エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物のエポキシ当量は、154(g/eq)であった。
上記エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物に対して必要に応じて減圧による脱泡を行い、レンズの形状に合わせた金型に該該エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を塗出して、140℃の温度で3分間の加熱を行い硬化させた。その後、レンズを金型から取り出し、窒素雰囲気下で180℃で1時間のポストキュアベークを行うことでレンズを完成させた。
上記レンズの場合と同様のエポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を用いて、成型用金型が異なること以外は同様の条件で硬化させて、各種評価用の試料用成型体を作製した。厚みが250μmのフィルム状成型体において波長が486nmの屈折率が1.5234、波長が589nmの屈折率が1.5165、波長が656nmの屈折率が1.5143であった。また、アッベ数は56.8であり、波長が500nmの場合の透過率が90.1%であった。10mm×10mm×3mm(厚み)の成型体で測定した、25~260℃における平均熱膨張係数は90ppmであった。
(レンズCの製造方法)
ガスインレット、冷却管、攪拌棒つきの四つ口フラスコに液状水添ビスフェノールAエポキシ樹脂(商品名「エピコートYX8000」、ジャパンエポキシレジン社製)20g、固体状水添ビスフェノールAエポキシ樹脂(商品名「エピコートYL7170」、ジャパンエポキシレジン社製)10gを、それぞれ秤量し、140℃で均一になるように混合した。更に、130℃で脂環式エポキシ樹脂(ダイセル化学工業社製、商品名「セロキサイド-2021P」、エポキシ当量130)を40g、脂環式エポキシ樹脂(ダイセル化学工業社製、商品名「EHPE-3150」、エポキシ当量177)を20g加えて均一になるように混合した。更に加えて、70℃でメチルシリコンオリゴマー(商品名「PMSQ-E」、小西化学工業社製、数平均分子量1800)10gを均一に混合し、樹脂組成物を得た。40℃での粘度は4Pa・sであった。その後、上記樹脂組成物に対して、離型剤としてオクタン酸を全重量に対して1wt%となるように、80℃で均一に混合した。更に、40℃に冷却後、カチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI-80L)を全重量に対して0.2wt%となるように添加し均一になるように混合することによりエポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を調整した。エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物のエポキシ当量は、268(g/eq)であった。
上記エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物に対して必要に応じて減圧による脱泡を行い、レンズの形状に合わせた金型に該エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を塗出して、140℃の温度で3分間の加熱を行い硬化させた。その後、レンズを金型から取り出し、窒素雰囲気下で220℃で1時間のポストキュアベークを行うことでレンズを完成させた。
上記レンズの場合と同様のエポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を用いて、成型用金型が異なること以外は同様の条件で硬化させて、各種評価用の試料用成型体を作製した。厚みが250μmのフィルム状成型体において波長が486nmの屈折率が1.5158、波長が589nmの屈折率が1.5092、波長が656nmの屈折率が1.5065であった。また、アッベ数は54.8であり、波長が500nmの場合の透過率が91.1%であった。10mm×10mm×3mm(厚み)の成型体で測定した、25~260℃における平均熱膨張係数は95ppmであった。
また、実施形態3における第二レンズ39等として前記したレンズの代わりに好適に用いることができるレンズDの製造方法について説明する。
(レンズDの製造方法)
ガスインレット、冷却管、攪拌棒つきの四つ口フラスコ3Lフラスコに液状ビスフェノールAエポキシ樹脂(商品名「828EL」、ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量188)60gと、固体状ビスフェノールAエポキシ樹脂(商品名「JER1007」、ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量1998)20gとをそれぞれ秤量し、150℃で均一になるように混合した。更に、90℃で脂環式エポキシ樹脂(ダイセル化学工業社製、商品名「セロキサイド2021P」、エポキシ当量130)を10g、フェニルシリコンオリゴマー(小西化学工業社製、商品名「PPSQ-E」、数平均分子量850)10gを均一になるように混合し樹脂組成物を得た。40℃での粘度は77Pa・sであった。
その後、上記樹脂組成物に対して、離型剤としてステアリン酸を全重量に対して0.5wt%となるように、80℃で均一になるように混合した。更に、40℃に冷却後、カチオン硬化触媒(三新化学工業社製、サンエイドSI-80L)を全重量に対して1wt%となるように添加し均一になるように混合することによりエポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を調整した。エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物のエポキシ当量は、524(g/eq)であった。
上記エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物に対して必要に応じて減圧による脱泡を行い、レンズの形状にあわせた金型に該エポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を塗出して、150℃の温度で3分間の加熱を行い硬化させた。その後、レンズを金型から取り出し、窒素雰囲気下で200℃1時間のポストキュア(ベーク)を行うことでレンズを完成させた。
上記レンズの場合と同様のエポキシ系カチオン硬化性樹脂組成物を用いて、成型用金型が異なること以外は同様の条件で硬化させて、各種評価用の試料用成型体を作製した。厚みが250μmのフィルム状成型体において波長が486nmの屈折率が1.5943、波長が589nmの屈折率が1.5816、波長が656nmの屈折率が1.5766であった。また、アッベ数は32.9であり、波長が500nmの場合の透過率が90.9%であった。10mm×10mm×3mm(厚み)の成型体で測定した、25~260℃における平均熱膨張係数は92ppmであった。
上述した実施形態1においては、半田リフロー工程に供される撮像用レンズユニットであって、エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを必須とし、バレルが荷重たわみ温度が充分に高いLCPで構成され、該レンズと鏡筒との間にクリアランスが設けられるとともに、鏡筒内側の4箇所に設けられるレンズ支持部によって該レンズが支持される構造を有するものが示され、リフロー工程後の解像度の変化、レンズの変形、バレル(鏡筒)の変形に関する評価結果はいずれも良好(○)なものであったことが示されている。これらと比較例1~3の結果とを対比すると、バレルが荷重たわみ温度が充分でないPCにより形成されるものとする場合は、半田リフロー工程によって熱変形等が生じ、精密な加工ができず、リフロー後の解像度に劣るものとなること、クリアランスが設けられていない場合は、熱膨張したレンズと鏡筒との間に生じる圧力により該レンズが変形すること、クリアランスが設けられていてもバレル21にレンズ支持部が設けられていない場合やレンズ支持部があっても3個未満である場合は、レンズの配置ずれが生じることとなることから、上述した本発明における各発明特定事項が本発明の効果を奏するために必須であることが実証されている。なお、実施形態2は、バレルがPPSで構成される点で実施形態1と異なるが、実施形態1と同様に本発明の有利な効果を発揮することができる。
またレンズユニットの構成が異なる実施形態3と比較例5、6においても、上述したのと同様のことがいえる。なお、実施形態4は、バレルがPPSで構成される点で実施形態3と異なるが、実施形態3と同様に本発明の効果を発揮することができる。
実施形態5~9は、X/Xを種々変えたものであり、X/Xの値を大きくしても、本発明の撮像用レンズユニットが優れた性能を有し、本発明の効果を発揮できることを示すものである。実施形態8、9ではさらにレンズ支持部の個数を4個から3個、8個と変えても、同様の効果が得られることが示されている。
したがって、上述した実施形態及び比較例においては、過酷な半田リフロー工程の条件下における、リフロー工程時のレンズと鏡筒との熱膨張係数の違いに基づくレンズの機械的ダメージ・光学物性低下を抑制するために、レンズや鏡筒を特定の樹脂材料から構成したり、レンズの直径と鏡筒の位置関係を最適化したりという本発明における発明特定事項と効果との関連性が裏付けられている。上記課題を解決するための手段等に記載した本発明の効果を発揮する作用機構と上記実施形態及び比較例の結果とを考え合わせれば、本発明の必須の発明特定事項を備えるかぎりそのような作用を発揮することになる。したがって、本発明の撮像用レンズユニット、その製造方法や、本発明の好ましい形態における撮像用レンズユニットの使用方法及びその用途(カメラモジュール、携帯電話、デジタルカメラ)においては、本発明の有利な効果を奏することになるといえる。
1、1a、1b、11、21、31:バレル(鏡筒)
12、32:絞り部
4、4a、4b:レンズ
5a、5b、15、35:レンズ支持部
6:ヒケ
10、30a、30b:テーパー部
13、33:第一レンズ
14、24、39:第二レンズ
16、36、36a、36b:中空円形状遮光板
17、37:封止板(ガラス)
18、38:赤外線カットフィルター
34:第三レンズ
100、300:撮像用レンズユニット
X:クリアランス

Claims (15)

  1. 1個又は複数個のレンズによって構成されるレンズ群、及び、これを支持する鏡筒を備え、半田リフロー工程に供される撮像用レンズユニットであって、
    該撮像用レンズユニットは、エポキシ系カチオン硬化性樹脂材料により形成されるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズを必須とし、
    該鏡筒は、荷重たわみ温度が200℃以上である熱可塑性樹脂材料により形成されることによって構成され、
    該エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの少なくとも1個は、該レンズと鏡筒との間にクリアランスが設けられるとともに、鏡筒内側の3箇所以上に設けられるレンズ支持部によって該レンズが支持される構造を有することを特徴とする撮像用レンズユニット。
  2. 前記撮像用レンズユニットは、レンズ支持部によって支持されるエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズと鏡筒との間に下記式(1)を満たすようにクリアランスが設けられることを特徴とする請求項1に記載の撮像用レンズユニット。
    {L×(T-25)×α-B×(T-25)×α}×(1/2)≦X    (1)
    B:該エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの設置箇所における鏡筒の内径(25℃)
    L:該エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの直径(25℃)
    α:鏡筒の25~260℃の温度範囲における平均熱膨張係数
    α:該エポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの25~260℃の温度範囲における平均熱膨張係数
    T:撮像用レンズユニットが供される半田リフロー工程における最も高い温度(℃)
    X:クリアランス
  3. 前記熱可塑性樹脂材料により形成される鏡筒及びエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの平均熱膨張係数は、α/αの値が0.01~1を満たすことを特徴とする請求項2に記載の撮像用レンズユニット。
  4. 前記レンズが支持される構造は、更にレンズ支持部が、支持されるレンズに食い込むようにして支持する形態を有する構造であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の撮像用レンズユニット。
  5. 前記撮像用レンズユニットは、レンズ支持部によって支持されるレンズにおける、レンズ支持部との接触部に凹みを有することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の撮像用レンズユニット。
  6. 前記レンズが支持される構造は、レンズ支持部が設けられた鏡筒に、レンズを収載することにより得られる構造であることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の撮像用レンズユニット。
  7. 前記熱可塑性樹脂材料は、無機繊維を無機成分とする有機無機複合体からなる熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の撮像用レンズユニット。
  8. 前記撮像用レンズユニットは、レンズ群が複数のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズによって構成され、
    該複数のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズの少なくとも1個が前記レンズ支持部によって支持される構造を有するとともに、
    残りのエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズは、前記レンズ支持部によって支持される構造を有するレンズ及び/又は鏡筒とはめ合わされることによって支持される構造を有することを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の撮像用レンズユニット。
  9. 前記撮像用レンズユニットは、前記レンズ支持部によって支持される1個又は複数のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズ以外のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズにテーパー部が設けられ、前記レンズ支持部によって支持される構造を有するレンズ及び/又は鏡筒に設けられたテーパー部とはめ合わされることによって支持される構造を有することを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の撮像用レンズユニット。
  10. 前記撮像用レンズユニットは、レンズ群が複数のエポキシ系カチオン硬化樹脂レンズによって構成され、それらの平均熱膨張係数の差異が50ppm/℃以下であることを特徴とする請求項1~9のいずれかに記載の撮像用レンズユニット。
  11. 前記1個又は複数個のレンズによって構成されるレンズ群は、アッベ数νdが下記式(2)を満足するレンズを必須とすることを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載の撮像用レンズユニット。
    31≦νd≦62   (2)
  12. 前記撮像用レンズユニットは、レンズ群を構成する複数のレンズの少なくとも2個の間に厚み0.5mm以下の中空円形状遮光板が配置された構造を有することを特徴とする請求項1~11のいずれかに記載の撮像用レンズユニット。
  13. 前記撮像用レンズユニットは、半田リフロー工程に供されてなるものであることを特徴とする請求項1~12のいずれかに記載の撮像用レンズユニット。
  14. 前記撮像用レンズユニットは、カメラモジュールに搭載した状態で半田リフロー工程に供されてなり、カメラモジュール用途に用いられることを特徴とする請求項13に記載の撮像用レンズユニット。
  15. 請求項1~14のいずれかに記載の撮像用レンズユニットを製造する工程を含むことを特徴とする撮像用レンズユニットの製造方法。
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