專利名稱：光學元件及其成形方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在CCD及CMOS等傳感器中使用的光學元件，特別涉及能夠防止重像的光學元件及其成形方法。
背景技術：
近年來，隨著在移動電話中安裝的小型數(shù)碼相機的高性能化、高精度化，希望在其中所使用的小型傳感器透鏡高精度化。
圖1表示使用了在移動電話中安裝的小型數(shù)碼相機的傳感器(CCD及CMOS等)的透鏡的結構。
在圖1所示的傳感器透鏡100中，用粘結劑104將第1至第3光學元件101～103固定在鏡筒105上，同時，將帶有該鏡筒的光學元件安裝在帶有蓋玻璃107的安裝支架106上。在該傳感器透鏡100中，從鏡筒105的聚光口105a入射的光由上述第1至第3透鏡101～103聚焦，在傳感器成像面108上成像。
在傳感器透鏡中使用的光學元件，例如有玻璃研磨透鏡、玻璃模制透鏡、塑料透鏡等，這些光學元件由表面精度高的光學功能面和在其外周形成的凸緣構成。
在使用了由表面精度高的光學功能面和在其外周形成的凸緣構成的光學元件的傳感器透鏡中，由于入射到光學元件的光學功能面以外的光的散射等，對傳感器成像面產(chǎn)生惡劣影響，并且發(fā)生重像和光斑。例如，由于鏡筒等機械部件和光學元件等的內(nèi)面反射，發(fā)生規(guī)定以外的光(散射光)，該散射光到達傳感器成像面，發(fā)生重像和光斑。因此，已知設置遮斷因入射到凸緣等光學功能面以外的光線而引起的散射光行進到傳感器成像面上的中止器109，防止因上述散射光而引起的重像和光斑的傳感器透鏡(例如，實開平2-107111號公報和特開2003-298885號公報)。
但是，即使在設置了遮斷入射到凸緣等光學功能面以外的光的散射光的中止器109的傳感器透鏡中，也不能完全消除重像。而且，隨著小型數(shù)碼相機的高功能化、高精度化，即使微小的重像，也對它的功能和精度帶來很大影響。
作為防止上述微小重像的對應措施，考慮減小中止器109的內(nèi)徑的方法。但是，在減小中止器109的內(nèi)徑的情況下，與中央光束相比周邊光束的光通量降低，發(fā)生圖像的角隅處變暗的弊端。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供不減小中止器的內(nèi)徑而能夠防止重像的光學元件。
為達到上述目的，在由表面精度高的光學功能面和在其外周形成的凸緣構成的，為了確保有效直徑中的優(yōu)秀的表面精度，形成了具有比上述有效直徑大若干的光面直徑的光學功能面的光學元件中，本發(fā)明使成形模具的模具切開直徑大于上述光面直徑，將模具切開位置配置在光面直徑的外側(cè)。
按照本發(fā)明的光學元件，由于能夠不減小中止器的內(nèi)徑而防止重像，所以不減小周邊光束的光通量，沒有圖像角隅變暗的弊端。另外，能夠不施加特殊的后加工而取得防止重像的光學元件，能夠容易地使防止重像的光學元件成形。


圖1是表示使用了由現(xiàn)有技術制作的光學元件的傳感器透鏡的圖。
圖2是表示確保了有效直徑中的優(yōu)秀表面精度的光學元件的圖。
圖3是表示圖2所示的光學元件的成形模具的圖。
圖4是表示由光學元件的面反射發(fā)生的重像的圖。
圖5是表示在研究重像發(fā)生原因的實驗中使用的光學元件的圖。
圖6是表示在模具切開位置處發(fā)生的重像的發(fā)生圖。
圖7是說明本發(fā)明的光學元件及其成形模具的圖。
圖8是表示本發(fā)明的光學元件及其成形模具的圖。
圖9是表示使用了本發(fā)明的光學元件的傳感器透鏡的圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實施例。
如圖2所示，在由表面精度優(yōu)秀的光學功能面1和在其外周形成的凸緣2構成的光學元件10中，為了確保有效直徑中的優(yōu)秀的表面精度，形成具有比上述有效直徑大若干的光面直徑的光學功能面1。
也就是說，當成形光學元件10時，形成將光面直徑設計成比有效直徑大若干的光學功能面，確保有效直徑的精度。此外，為了確保有效直徑的精度，對于上述有效直徑，只要將光面直徑設計成大0.1mm左右(對有效直徑是2％左右)就是充分的。
圖3表示在使具有表面精度高的光學功能面的光學元件10成形時使用的成形模具20。
當使由表面精度高的光學功能面1和在其外周形成的凸緣2構成的光學元件10成形時，使用由具備有表面精度高的復制面22A、24A的型芯22、24的一對金屬模具(上模21和下模23)構成的成形模具20。而且，由上述型芯22、24的復制面22A、24A形成光學元件10的光學功能面1。
如圖3(a)所示，樹脂材料從鑄口26流入到被具備型芯22的上模21和具備型芯24的下模23包圍的模槽25中，使具有表面精度高的光學功能面的光學元件成形。
此外，如圖3(b)所示，以往是使用與光學元件10的光學功能面的光面直徑相同的模具切開直徑(復制面直徑)的型芯22、24，使具有表面精度高的光學功能面的光學元件成形。
本申請的發(fā)明人使用作為與光學元件的光學功能面的光面直徑相同的模具切開直徑(復制面直徑)的型芯，在使用形成了表面精度高的光學功能面的光學元件的傳感器透鏡中，進行為了探明發(fā)生重像原因的以下的研究。
圖4表示作為重像發(fā)生原因所考慮的光學元件的面反射。
如圖1所示，在具備第1至第3光學元件101～103的傳感器透鏡100中，設想被認為是重像發(fā)生原因的光學元件的面反射包括如圖4(a)所示，在第2光學元件102的光學功能面102a上發(fā)生的情況；如圖4(b)所示，在第2光學元件102的凸緣102b、102c上發(fā)生的情況；以及如圖4(c)所示，在第3光學元件的凸緣103a上發(fā)生的情況。
因此，首先研究重像的發(fā)生原因是否是由第2光學元件102的光學功能面102a中的面反射引起的。
對使用于傳感器透鏡中的光學元件實施抗反射用的涂敷。但是，即使在實施了抗反射涂層的光學元件中，也發(fā)生2～4％的反射。必須驗證這些微小的反射是不是發(fā)生重像的主要原因，在光學元件上涂敷其涂層特性不同的抗反射涂層，研究傳感器透鏡100的重像的位置和數(shù)量是否發(fā)生變化。(參照圖1)但是，即使在第2光學元件上涂敷其涂層特性不同的抗反射涂層，也未能看到重像的位置和數(shù)量發(fā)生變化。即，通過第2光學元件102的光學功能面102a中的面反射，驗證了沒有發(fā)生重像。
其次，研究重像發(fā)生原因是否是凸緣中的面反射所致。
在傳感器透鏡上設置中止器，進行設計使得利用上述中止器遮斷因入射到凸緣上的光線引起的散射光行進到傳感器成像面上。另外，凸緣的形狀被設計成進行內(nèi)面反射模擬，使之不發(fā)生重像。但是，凸緣中的內(nèi)面反射也有可能不能100％模擬。因此，對第2光學元件102和第3光學元件103的凸緣進行粗面加工或者遮光加工，研究傳感器透鏡100的重像位置和數(shù)量是否發(fā)生變化。(參照圖1)在該實驗中，當對光學元件的凸緣進行粗面加工或者遮光加工時，如圖5(a)所示，對第2光學元件102的第1凸緣面102b或者第2凸緣面102c進行粗面加工或者遮光加工，研究在各自的凸緣中的內(nèi)面反射(參照圖4(b)。另外，如圖5(b)所示，對第3光學元件103的凸緣面103a進行粗面加工或者遮光加工，研究在凸緣中的內(nèi)面反射(參照圖4(c))。
其結果是，在使用對第1凸緣面102b進行了粗面加工的第2光學元件102的情況下，傳感器透鏡100的重像的位置發(fā)生變化，另外，在使用對第1凸緣面102b進行了遮光加工的第2光學元件102的情況下，能夠防止傳感器透鏡100的重像。
而且，本申請的發(fā)明人在使用作為與光學元件的光學功能面的光面直徑相同的模具切開直徑(復制面直徑)的型芯、形成表面精度高的光學功能面的光學元件中，發(fā)現(xiàn)配置在光學功能面1與凸緣2的邊界處的模具切開位置3發(fā)生毛刺，并探明該毛刺是傳感器透鏡的重像的原因。
即，在為了使表面精度高的光學功能面成形，使用復制面的表面精度高的型芯22、24而成形的光學元件中，樹脂材料進入到上述型芯22、24和金屬模具(上模21、下模23)的邊界的些微間隙中，就發(fā)生毛刺，如圖6所示，發(fā)現(xiàn)由于在光學元件的光學功能面1與凸緣2的邊界(模具切開位置3)處所形成的毛刺而發(fā)生重像。
因此，在本發(fā)明中，相對于應確保表面精度高的有效直徑而設計的光面直徑，成形模具的模具切開直徑增大，在由表面精度高的光學功能面1和在其外周形成的凸緣2構成的光學元件10中，在光面直徑的外側(cè)配置模具切開位置，提供了防止傳感器透鏡中的重像的光學元件。
現(xiàn)參照圖7，說明本發(fā)明的光學元件及其成形方法。圖7是表示光學元件及其成形模具(上模21和型芯22)的圖。
如圖7(a)所示，在由表面精度高的光學功能面和在其外周形成的凸緣構成的，為了確保有效直徑中的高表面精度，使形成了具有比上述有效直徑大若干的光面直徑的光學功能面的光學元件10成形時，在使用與光學功能面的光面直徑相同的模具切開直徑(復制面直徑)的型芯22成形的光學元件中，光面直徑和模具切開直徑是相同的，模具切開位置3配置在光學功能面1與凸緣2的邊界處。
因此，在本發(fā)明中，在由表面精度高的光學功能面和在其外周形成的凸緣構成的，為了確保有效直徑中的高表面精度，使形成了具有比上述有效直徑大若干的光面直徑的光學功能面的光學元件10成形時，如圖7(b)所示，使用具有比光學功能面的光面直徑大的模具切開直徑(復制面直徑)的型芯24，使成形模具的模具切開直徑比光面直徑大，使將模具切開位置3配置在光面直徑的外側(cè)的光學元件10成形。
此外，相對于光學功能面的有效直徑，最好將模具切開直徑設計成大10％以上。在圖7(b)所示的實施例中，在透鏡直徑φ4～φ7的光學元件10中，相對于有效直徑，將模具切開直徑設計成大0.2～0.5mm左右。
圖8表示本發(fā)明的光學元件及其成形模具(上模21和型芯22)。
當使用具有表面精度高的復制面22A的型芯22，使具有表面精度高的光學功能面的光學元件10成形時，使用增大了型芯22的模具切開直徑(復制面直徑)的型芯，使之延長光學功能面的終端形狀，在進行設計使得模具切開位置配置在光學元件的光面直徑的外側(cè)的情況下，光學功能面的層厚和凸緣的形狀大幅度改變。
因此，在圖8所示的實施例中，在光學功能面的終端(光面直徑的端部)處，附加與光學功能面的終端形狀相反方向的R形狀，使將模具切開位置配置在光面直徑外側(cè)的光學元件成形。據(jù)此，能夠不大幅度地變更光學元件的形狀設計，使模具切開直徑比光面直徑大，將模具切開位置配置在光面直徑的外側(cè)。
此外，也可不用與光學功能面的終端形狀相反方向的R形狀，而附加與光學功能面的終端形狀相反方向的傾斜的直線形狀。
圖9表示使用了本發(fā)明的光學元件的傳感器透鏡100。
如圖9所示，通過在光學功能面的終端(光面直徑的端部)處附加與光學功能面的終端形狀相反方向的R，通過將其模具切開位置3配置在光面直徑外側(cè)的光學元件用于傳感器透鏡中，將上述光學元件的模具切開位置3配置在傳感器透鏡的中止器109的內(nèi)徑的外側(cè)，即使因在上述模具切開位置3處形成的毛刺而發(fā)生光的散射，散射光也被上述中止器109遮斷，能夠防止傳感器透鏡的重像。
權利要求
1.一種光學元件，它是由表面精度高的光學功能面和在其外周形成的凸緣構成的，為了確保有效直徑中的高表面精度，形成了具有比上述有效直徑大若干的光面直徑的光學功能面的光學元件，其特征在于使成形模具的模具切開直徑大于上述光面直徑，將模具切開位置配置在光面直徑的外側(cè)。
2.如權利要求1所述的光學元件，其特征在于相對于光學功能面的有效直徑，模具切開直徑大10％以上。
3.一種光學元件的成形方法，其特征在于當使用具備其復制面的表面精度高的型芯的一對金屬模具、使光學元件成形時，使用具有比光學功能面的光面直徑大的模具切開直徑的型芯，使將模具切開位置配置在光面直徑的外側(cè)的光學元件成形。
全文摘要
本發(fā)明的課題是，在用于CCD和CMOS等傳感器的光學元件中，提供能夠防止重像的光學元件。而且，在由表面精度高的光學功能面和在其外周形成的凸緣構成的，為了確保有效直徑中的高表面精度，形成了具有比上述有效直徑大若干的光面直徑的光學功能面的光學元件中，使成形模具的模具切開直徑比上述光面直徑大，將模具切開位置配置在光面直徑的外側(cè)。
文檔編號C03B11/08GK1627105SQ200410100390
公開日2005年6月15日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權日2003年12月9日
發(fā)明者伊藤敬志 申請人:富士能株式會社