複合成形透鏡及其製造方法、模具以及攝像模塊的製作方法

2023-05-02 03:02:31

複合成形透鏡及其製造方法、模具以及攝像模塊的製作方法
【專利摘要】本發明提高透鏡主體與透鏡框之間的接合性。複合成形透鏡(10)在被按壓成形的透鏡主體(14)上一體化有被注塑成形的透鏡框(15)。透鏡主體(14)具有透鏡部(12)和將該透鏡部(12)包圍的凸緣部(13)。在凸緣部(13)的上表面，8個突條(16)呈放射狀地形成。越是在凸緣部(13)的外周側、突條(16)越高。在凸緣部(13)的外周端面上，在突條(16)的延長位置處形成有凹部(18)。利用該凹部(18)，接合面的扭轉耐力得以提升，接合力被強化。
【專利說明】複合成形透鏡及其製造方法、模具以及攝像模塊

【技術領域】
[0001] 本發明涉及通過按壓成形和注塑成形而形成的複合成形透鏡及其製造方法、模具 以及攝像模塊。

【背景技術】
[0002] 在數位相機、帶有相機的便攜終端等中，通過拍攝透鏡而將被攝體的圖像成像於 影像傳感器。另外，在投影儀中，顯示於液晶顯示器的圖像通過投影透鏡而被投影於屏幕。 拍攝透鏡、投影透鏡等光學透鏡大多使用一邊對預製件（透鏡原料）進行加熱一邊進行按 壓成形（衝壓成形）而成的成形透鏡。
[0003] 成形透鏡除了光學性能高之外，還具有不需要研磨等後序處理這樣的優點，但與 光軸垂直的定位面、供透鏡框嵌合的外周端面的形成困難，因此難以提高透鏡框或鏡筒內 的對位、透鏡的定心的精度。另外，近年來的成形透鏡隨著小型化、大口徑化進展而處於與 外徑尺寸相比厚度變薄的趨勢。當成形透鏡的薄型化進展時，尤其是在凸透鏡的情況下，其 外周部分變得極薄，透鏡框等的安裝變得困難，因此安裝精度進一步降低。
[0004] 因此，提出在透鏡的外周一體地形成透鏡框的方案。例如，在專利文獻1中，一邊 對透鏡原料（預製件）進行加熱一邊利用第一模具與第二模具進行加壓來成形光學元件 (透鏡主體）。此時，光學元件的外周部分從第一模具與第二模具的側面露出。在第一模具 與第二模具的側面形成有模腔，向該模腔注入熔融了的樹脂，注塑成形出光學元件框（透 鏡框）。由此，在光學元件的外周部分結合光學元件框，從而成形出與光學元件框一體化的 光學兀件（複合成形透鏡）。
[0005] 另外，在專利文獻2中記載有如下的技術方案，使用第一模具和第二模具，一邊對 玻璃進行加熱一邊進行按壓成形而製作光學透鏡（透鏡主體），然後對樹脂進行注塑成形 而一體成形出框體（透鏡框），從而製造光學元件器件（複合成形透鏡）。在該光學元件器 件中，為了在光學框體的注塑成形時避免樹脂旋入光學透鏡的表面，在光學透鏡的外周形 成有平坦部（凸緣部）。在該平坦部的外周端面密接結合有框體。
[0006] 在先技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本特公平07-98669號公報
[0009] 專利文獻2 :日本特開2007-22905號公報


【發明內容】

[0010] 發明要解決的課題
[0011] 當在按壓成形出的透鏡主體的外周通過注塑成形來形成透鏡框時，產生透鏡主體 的外周與透鏡框之間的接合面的接合性（密接結合性）不足這樣的問題。當接合性差時， 有時因基於環境溫度的變化的膨脹差、向鏡筒組裝時的扭轉等而導致接合面剝離。
[0012] 本發明的目的在於提供一種使接合面的接合性良好的複合成形透鏡及其製造方 法、模具以及攝像模塊。
[0013] 用於解決課題的方案
[0014] 為了實現上述目的，本發明的複合成形透鏡在凸緣部的至少單面設有朝向外周呈 放射狀地延伸的多個突條或槽或這雙方。複合成形透鏡具備被按壓成形而成的透鏡主體和 被注塑成形而成的透鏡框。透鏡主體具有透鏡部和將該透鏡部包圍的凸緣部，透鏡框以包 圍凸緣部的方式與透鏡主體一體化。
[0015] 優選地，突條越靠外周側形成得越高，而且槽越靠外周側形成得越深，由此在凸緣 部的外周端面上且位於突條或槽的延長線上的部分形成凹部或凸部。
[0016] 優選地，多個突條形成於凸緣部的兩面，並且以在上下方向上重疊的方式配置。
[0017] 優選地，多個突條按照恆定間距形成於凸緣部的單面，槽按照恆定間距形成於凸 緣部的另一單面，並且突條與槽以上下不重疊的方式錯開1/2間距。
[0018] 優選地，透鏡主體只要是能夠按壓成形的材質即可，玻璃也好、樹脂也好，可以自 由地選擇。另一方面，透鏡框通過注塑成形而成形，因此優選由樹脂構成。
[0019] 本發明的複合成形透鏡的製造方法包括預製件載置工序、按壓成形工序、突條或 槽的形成工序、透鏡框成形工序，在按壓成形出具有透鏡部和將該透鏡部包圍的凸緣部的 透鏡主體之後，以包圍凸緣部的方式注塑成形出透鏡框，從而製造出透鏡主體與透鏡框一 體化的複合成形透鏡。在預製件載置工序中，在由第一模具和第二模具構成的一對成形模 具之間載置透鏡原料的預製件。在按壓成形工序中，通過縮窄第一模具與第二模具之間的 間隔來按壓預製件直至預製件的外周部分從透鏡框的成形空間內露出為止來成形出透鏡 主體。在突條或槽的形成工序中，在透鏡主體的按壓成形期間，在凸緣部的至少單面形成朝 向外周呈放射狀延伸的多個突條或槽或這雙方。在透鏡框成形工序中，在保持第一模具及 第二模具保持完全封閉的狀態下，向透鏡框的成形空間內射出熔融了的樹脂而成形出透鏡 框。
[0020] 本發明的模具在第一模具及第二模具中的至少一方形成有：用於向透鏡部的單面 轉印光學面形狀的轉印面；用於形成凸緣部的空間；用於在凸緣部的至少單面形成朝向外 周呈放射狀地延伸的多個突條或槽或這雙方的凹部或凸部；成形透鏡框的透鏡框成形空 間。利用該第一模具和第二模具，由透鏡原料的預製件按壓成形出具有透鏡部和將該透鏡 部包圍的凸緣部的透鏡主體。向透鏡框成形空間內射出熔融了的樹脂，與透鏡主體一體地 形成包圍凸緣部的透鏡框。
[0021] 優選地，透鏡框成形空間和凹部或凸部形成於第一模具及第二模具這雙方。
[0022] 本發明的攝像模塊至少具有一片在凸緣部的至少單面上設有朝向外周呈放射狀 地延伸的多個突條或槽或這雙方的複合成形透鏡。
[0023] 發明效果
[0024] 根據本發明，由於在包圍透鏡主體的凸緣部上形成朝向外周呈放射狀地延伸的多 個突條或槽，因此透鏡主體與透鏡框之間的結合變得穩固，從而獲得良好的接合性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1是表示本發明的第一實施方式所涉及的複合成形透鏡的俯視圖。
[0026] 圖2是圖1的II-II線剖視圖。
[0027] 圖3是通過按壓成形而製造出的透鏡主體的俯視圖。
[0028] 圖4是透鏡主體的側視圖。
[0029] 圖5是模具的剖視圖。
[0030] 圖6是表示按壓成形期間的模具的剖視圖。
[0031] 圖7是第一模具的仰視圖。
[0032] 圖8是表示對第二實施方式所涉及的複合成形透鏡進行成形的模具的剖視圖。
[0033] 圖9是第二模具的俯視圖。
[0034] 圖10是第二實施方式所涉及的複合成形透鏡的後視圖。
[0035] 圖11是圖10的χι-χι線剖視圖。
[0036] 圖12是圖10所示的複合成形透鏡的透鏡主體的側視圖。
[0037] 圖13是第三實施方式所涉及的透鏡主體的俯視圖。
[0038] 圖14是第三實施方式所涉及的透鏡主體的側視圖。
[0039] 圖15是第四實施方式所涉及的透鏡主體的俯視圖。
[0040] 圖16是圖15的XVI-XVI線剖視圖。
[0041] 圖17是第四實施方式所涉及的透鏡主體的側視圖。

【具體實施方式】
[0042] [第一實施方式]
[0043] 在圖1及圖2中，複合成形透鏡10具備對透明的預製件進行按壓成形（衝壓成 形）而成的透鏡主體14、對透明的預製件進行注塑成形而成透鏡框（框體）15。透鏡主體 14具有透鏡部12和將透鏡部12包圍的凸緣部13。透鏡框15由PMMA、PC等樹脂注塑成形 而成，其與凸緣部13的外周部分牢固地密接結合。需要說明的是，通常使用不透明的樹脂。 另外，當進行注塑成形時，雖然形成澆口部19,但之後根據需要切除。
[0044] 在圖3及圖4中，透鏡主體14在凸緣部13的單面上將8個突條16以45°間隔呈 放射狀地配置。突條16的平面形狀呈扁平的半橢圓的形狀，橫截面呈向上凸出的圓弧或半 橢圓形。另外，突條16隨著從凸緣部13的中心側向外周側行進而變高。凸緣部13被擠壓 直至其外周部分17向透鏡框成形空間25 (參照圖5)內露出。向該透鏡框成形空間25突 出的外周部分17成為凸緣部13與透鏡框15的接合面。外周部分17的輪廓線在俯視觀察 下呈大致圓形，在突條16的延長線上形成有凹部18。
[0045] 由圖4可知，從側面觀察的話，外周部分17的端面呈被擠出而鼓起的自由曲面。在 突條16的延長線上的位置處，與其他位置相比，按壓力弱，因此形成有凹部18。需要說明的 是，該凹部18的形狀因預製件11的材質（硬度）、露出量而發生變化。
[0046] 如圖5?圖7所示，複合成形透鏡用模具20由第一模具21和第二模具24這一對 模具構成。在上述的第一模具21與第二模具24中內置有用於使預製件11加熱/軟化的 加熱器（未圖不）。在第一模具21上，向透鏡部12的一方的面形成光學面的轉印面22、形 成凸緣部13的凸緣部形成面23、透鏡框成形空間25呈同心圓狀地形成。另外，在透鏡框成 形空間25的外周側設有射出用於形成透鏡框15的光學樹脂的澆口 29。在凸緣部形成面 23上，隨著向外周側行進而變深的8個凹部26形成至透鏡框成形空間25為止。凹部26的 截面形狀為近似於橢圓的一部分的曲面形狀。在第二模具24上形成有向透鏡部12的另一 方的面形成光學面的轉印面27。需要說明的是，當在凸緣部13形成槽時，代替凹部26而設 有凸部。
[0047] 接下來，對複合成形透鏡10的製造方法進行說明。如圖5所示，預製件11載置於 第二模具24之上。縮窄第一模具21與第二模具24的間隔，在第一模具21與第二模具24 之間對預製件11進行按壓。此時，一邊利用內置加熱器對第一模具21及第二模具24進行 加熱一邊使預製件11軟化。如圖6所示，對預製件11進行衝壓直至預製件11的外周部分 向透鏡框成形空間25內露出來按壓成形出透鏡主體14。在該透鏡主體14的凸緣部13上， 越是靠外周側、越是變高的多個突條16呈放射狀地形成，另外，在外周部分17的外周端面 上，與突條16的位置對應地形成向徑向凹陷的凹部18。
[0048] 通過使第一模具21和第二模具24成為完全密接的狀態，由預製件11形成透鏡主 體14,按壓成形結束。
[0049] 接著，在保持第一模具21和第二模具24關閉的狀態下，從形成於第一模具21的 澆口 29向模具內注入樹脂，從而對透鏡框15進行注塑成形。最後，擴開第一模具21與第 二模具24的間隔，將成形加工好的複合成形透鏡10從第二模具24取出。
[0050] 在以上述方式製造出的複合成形透鏡10中，凸緣部13的外周部分17成為透鏡主 體14與透鏡框15接合的接合面。外周部分17的外周端面不是單純的自由曲面，與通過第 一模具21的槽26而釋放掉的按壓力相應地凹陷，由此在自由曲面上的8處位置形成有凹 部18。利用該凹部18,接合面的扭轉耐力提升，透鏡框15相對於透鏡主體11的接合力（密 接結合力）總體上變強。另外，通過利用多個突條16而凸緣部13的強度也提高。
[0051] [第二實施方式]
[0052] 在圖8?圖12所示的第二實施方式中，在凸緣部的兩面上以使突條重疊的方式形 成。需要說明的是，在各附圖中，對於與第一實施方式相同的構件標註相同的附圖標記。在 圖8及圖9中，模具30由第一模具31和第二模具34構成，澆口 39形成於第二模具34。第 一模具31除了與澆口 39的厚度相應地將下端側削去之外，其餘與第一實施方式的第一模 具21相同，且形成有轉印面22、凸緣部形成面23、透鏡框成形空間25、8個槽26。另外，如 圖9所示，第二模具34呈與第一實施方式的第一模具24相同的形狀，且形成有轉印面27、 凸緣部形成面33、透鏡框成形空間35、8個槽36。通過該模具30,成形出圖10所示的複合 成形透鏡40。
[0053] 如圖10?圖12所示，複合成形透鏡40具有透鏡主體44和透鏡框45。透鏡主體 44具有透鏡部12、凸緣部43。在凸緣部43的上表面上，8個突條16以等間隔呈放射狀地 形成，以與上述的突條16重疊的方式，在凸緣部43的下表面形成有8個突條46。通過形成 突條16及突條46,在凸緣部43的外周部分47的端面上，多個凹部48以恆定間距形成。
[0054] 與第一實施方式相同地，藉助多個凹部48來防止因以光軸49為中心旋轉的旋轉 力而導致的剝離，另外通過使外周部分47進入到透鏡框45內來防止因向光軸49方向施加 的作用力而導致的剝離，從而使透鏡框45相對於透鏡主體44的接合性提高。
[0055] [第三實施方式]
[0056] 在圖13及圖14所示的第三實施方式中，在透鏡主體51的凸緣部53上，上表面側 的突條16與下表面側的突條46以錯開1/2間距的方式（在旋轉了 22. 5°的位置處）形 成。如此一來，在凸緣部53的外周部分57處，在其外周端面交替產生上下錯開的凹部58a、 58b。因上述的凹部58a、58b而導致外周端面的自由曲面變得更為複雜，因此透鏡框相對於 透鏡主體51的接合力進一步提升。需要說明的是，透鏡框由圖1及圖2予以明確，因此僅 對透鏡主體51進行圖示。
[0057][第四實施方式]
[0058] 在圖15?圖17所示的第四實施方式中，透鏡主體61在凸緣部63的上表面上將4 個突條16與槽66以45°間隔交替形成。如此一來，在從模具露出的外周部分67中，在突 條16的延長線上形成有凹部68。另外，在槽66的延長線上形成有凸部69。上述的凹部68 及凸部69因預製件11的粘性度、向透鏡框成形空間露出的量而導致大小、形狀有所不同。 因此，成為凹部68、凸部69的變形範圍有時不到達外周部分67的外周端面。在該情況下， 凸緣部的外周端面的平面形狀因不存在凹凸而成為圓。
[0059] 突條16及槽66的個數並不局限於4個，也可以是任意的個數。另外，也可以將突 條16及槽66形成於凸緣部63的兩面，在該情況下，可以使突條16與槽66的位置在表背 不同，或者也可以設於稍微錯開的位置。如此一來，由於在外周部分67的端面上形成的凹 部或自由曲面變得更為複雜，因此透鏡主體與透鏡框的結合力進一步提升。
[0060] 也可以在凸緣部的單面形成多個槽。另外，也可以在凸緣部的單面形成多個突條， 且在相反面形成多個槽。上述突條或槽的截面形狀只要是適於按壓成形的形狀即可，除了 圓弧或半橢圓形等曲面之外，也可以是三角形、四邊形等。
[0061] 在各實施方式中，雖然透鏡主體呈兩凸面形狀，但透鏡面的形狀並不局限於此，也 可以是例如凸凹透鏡。另外，透鏡主體的原料可以根據透鏡的目的、用途而適當地選擇玻璃 或透明的塑料。
[0062] 本發明的複合成形透鏡除了能夠應用於數位相機的攝像模塊之外，還能夠在手 機、智慧型手機、可攜式遊戲機、PDA (Personal · Digital · Assistants)等移動終端裝置的攝 像模塊中利用。
[0063] 符號說明：
[0064] 10、40複合成形透鏡
[0065] 11預製件
[0066] 12透鏡部
[0067] 13、43、53、63 凸緣部
[0068] 14、44、51、61 透鏡主體
[0069] 15透鏡框
[0070] 16、46 突條
[0071] 17、47、57、67 外周部分
[0072] 18、48、58a、58b、68 凹部
[0073] 20、30複合成形透鏡用模具
[0074] 21、31 第一模具
[0075] 22、27 轉印面
[0076] 23,33凸緣部形成面
[0077] 24、34 第二模具
[0078] 25、35透鏡框成形空間
[0079] 26、36模具的凹部
[0080] 66 槽
[0081] 69 凸部
【權利要求】
1. 一種複合成形透鏡，其具備：透鏡主體，其具有透鏡部和將該透鏡部包圍的凸緣部， 且被按壓成形而成；透鏡框，其以包圍所述凸緣部的方式被注塑成形而成，且與所述透鏡主 體一體化，所述複合成形透鏡中， 在所述凸緣部的至少單面具有朝向外周呈放射狀地延伸的多個突條及槽中的至少一 方。
2. 根據權利要求1所述的複合成形透鏡，其中，所述突條越靠外周側形成得越高，而且 所述槽越靠外周側形成得越深，由此在所述凸緣部的外周端面上且位於所述突條或槽的延 長線上的部分形成凹部或凸部。
3. 根據權利要求2所述的複合成形透鏡，其中， 所述多個突條形成於凸緣部的兩面，並且以在上下方向上重疊的方式按照規定間距配 置。
4. 根據權利要求2所述的複合成形透鏡，其中， 所述多個突條按照恆定間距形成於所述凸緣部的單面，所述槽按照恆定間距形成於所 述凸緣部的另一單面，並且所述突條與所述槽以上下不重疊的方式錯開1/2間距。
5. -種複合成形透鏡用的製造方法，所述複合成形透鏡具備：透鏡主體，其具有透鏡 部和將該透鏡部包圍的凸緣部，且被按壓成形而成；透鏡框，其以包圍所述凸緣部的方式被 注塑成形而成，且與所述透鏡主體一體化，所述複合成形透鏡用的製造方法包括： 將透鏡原料的預製件載置於第一模具與第二模具之間的工序； 在所述第一模具與第二模具之間按壓所述預製件直至所述預製件的外周部分向所述 透鏡框的成形空間內露出來按壓成形出所述透鏡主體的工序； 在所述透鏡主體的按壓成形期間，在所述凸緣部的至少單面形成朝向外周呈放射狀地 延伸的多個突條及槽中的至少一方的工序； 不打開所述第一模具及第二模具而向所述透鏡框的成形空間內射出熔融了的樹脂來 成形所述透鏡框的工序。
6. 根據權利要求5所述的複合成形透鏡的製造方法，其中， 所述突條越靠外周側形成得越高，而且所述槽越靠外周側形成得越深，由此在所述凸 緣部的外周端面上且位於所述突條或槽的延長線上的部分形成凹部或凸部。
7. -種複合成形透鏡用模具，其用於在第一模具與第二模具之間按壓透鏡原料的預製 件，且在成形出具有透鏡部和將該透鏡部包圍的凸緣部的透鏡主體之後，射出熔融了的樹 脂而與透鏡主體一體地形成包圍所述凸緣部的透鏡框，所述複合成形透鏡用模具中， 所述第一模具及第二模具中的至少一方形成有： 用於向所述透鏡部的單面轉印光學面形狀的轉印面； 用於形成所述凸緣部的空間； 用於在所述凸緣部的至少單面形成朝向外周呈放射狀地延伸的多個突條及槽中的至 少一方的凹部或凸部； 成形所述透鏡框的透鏡框成形空間。
8. 根據權利要求7所述的複合成形透鏡用模具，其中， 所述透鏡框成形空間形成於所述第一模具及第二模具這雙方。
9. 根據權利要求8所述的複合成形透鏡用模具，其中， 所述凹部或凸部形成於所述第一模具及第二模具這雙方。
10. -種攝像模塊，其具有至少一片權利要求1至4中任一項所述的複合成形透鏡。
【文檔編號】B29C33/12GK104115038SQ201280069984
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年11月27日 優先權日:2012年3月8日
【發明者】小池和己, 渡邊清一, 藤原隆行, 平木靖人 申請人:富士膠片株式會社