用于成像设备的透镜模块的制作方法_2

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于温度的降低而变形的量大。
[0085]因此,由于对象侧透镜35a弯曲,对象侧透镜35a沿用于使其中央部远离图像侧透镜35b的方向移动。因此,透镜之间的距离d从d_Tl增大至d_T3。如此以来,透镜之间的距离d随着透镜35a和35b的温度的降低而增大。
[0086]对图像侧透镜35b而言,由于用于粘附至第二内凸缘31d的粘合剂与用于粘附至第三内凸缘31e的粘合剂之间在特性上不存在差异,即使图像侧透镜35b热变形,对透镜之间的距离d的变化也没有实质贡献。当图像侧透镜35b由玻璃制成时,图像侧透镜35b由于温度变化而发生的变形的量远远小于由树脂制成的对象侧透镜35a的变形的量。
[0087]如前文所描述的,由透镜35a和35b构成的透镜组件的焦距f由等式f = f I X f2/(fl+f2 - d)给出。在本实施方式中,由于右侧的分子和分母均为负,焦距f随着透镜之间的距离d的减小而变长。因此,当透镜之间的距离d随着温度的升高而变短时,导致透镜组件的焦距f增大。另一方面,当透镜之间的距离d随着温度的降低而变长时,导致透镜组件的焦距f减小。
[0088]如上文所解释的,当透镜35a的折射率和透镜35b的折射率由于温度增大而发生的变化引起透镜组件的焦距f减小时,对象侧透镜35a的所产生的变形引起透镜组件的焦距f相反地增大。
[0089]同样,当透镜35a的折射率和35b的折射率由于温度减小而发生的变化引起透镜组件的焦距f增大时,对象侧透镜35a的所产生的变形引起透镜组件的焦距f相反地减小。
[0090]S卩,折射率的变化的影响和所产生的变形的影响彼此抵消。因此,由透镜35a和35b构成的透镜组件的焦距f随着温度的升高或降低的变化可以被减小,并且透镜组件的焦点与固体成像元件33a的位置之间的位置偏差可以被减小。
[0091]如上文所解释的,相对更硬的粘合剂36a置于第一保持件31与透镜35a的与透镜35b相反的一侧的表面之间。同样,相对较软的粘合剂36b置于第一保持件31与透镜35a的面向透镜35b的一侧的表面之间。
[0092]通过将具有不同弹性模量的粘合剂36a和36b设置在透镜35a的不同侧上,可以调节透镜35a的热变形,并且因此,可以调节透镜之间的距离d。S卩,通过适当地确定粘合剂36a和36b中的哪一者应该设置在透镜35a的不同侧中的哪一侧上,可以使透镜35a的折射率和35b的折射率的变化对焦距f的影响以及透镜35a所产生的变形对焦距f的影响彼此抵消,从而减小焦距f随着温度的变化而发生的变化。
[0093]此外,由于用于补偿透镜35a的折射率和35b的折射率的装置正是通常用于固定透镜35a和35b的粘合剂,因此可以防止增加透镜模块40和成像设备I的部件的数量。
[0094]第二实施方式
[0095]接下来,参照图8A至图8C对本发明的第二实施方式进行描述。第二实施方式与第一实施方式的不同在于,对象侧透镜35a和图像侧透镜35b分别由对象侧透镜35c和图像侧透镜35d替换,并且对象侧粘合剂36a和图像侧粘合剂36b由对象侧粘合剂36c和图像侧粘合剂36d替换。
[0096]第一保持件31、对象侧透镜35c、图像侧透镜35d、对象侧粘合剂36c和图像侧粘合剂36d构成透镜模块40。在第二实施方式中,对象侧透镜35c对应于第一透镜,图像侧透镜35d对应于第二透镜,对象侧粘合剂36c对应于第二粘合剂而图像侧粘合剂36d对应于第一粘合剂。
[0097]在本实施方式中,对象侧透镜35c为由树脂制成的透镜,而图像侧透镜35d为由玻璃制成的透镜。
[0098]这两个透镜35c和35d构成透镜组件。图像侧透镜35d比对象侧透镜35c更靠近图像形成侧或固体成像元件33a的一侧设置。
[0099]对象侧粘合剂36c置于对象侧透镜35c的对象侧(图8A至图8C中的左侧)上的表面的周缘部与第一内凸缘31c之间以使对象侧透镜35c粘附至第一内凸缘31c。图像侧粘合剂36d置于对象侧透镜35c的图像成像侧(图7A至图7C中的右侧)上的表面的周缘部与第二内凸缘31d之间以使对象侧透镜35c粘附至第二内凸缘31d。此处,图像成像侧为由透镜35c和透镜35d形成图像的一侧(图8A至图8C的右侧)。
[0100]在娃橡胶粘合剂的弹性模量(例如,杨氏模量)比对象侧透镜35c的弹性模量小的情况下,对象侧粘合剂36c可以是硅橡胶粘合剂。对象侧粘合剂36c可以是除硅橡胶粘合剂之外的粘合剂,但其弹性模量必须比对象侧透镜35c的弹性模量小。由于对象侧粘合剂36c的弹性模量比对象侧透镜35c的弹性模量小,对象侧粘合剂36c的线性膨胀系数比对象侧透镜35c的线性膨胀系数大。
[0101]在环氧树脂粘合剂的弹性模量比对象侧透镜35c的弹性模量大的情况下,图像侧粘合剂36d可以是环氧树脂粘合剂。图像侧粘合剂36d可以是除环氧树脂粘合剂之外的粘合剂,但其弹性模量必须比对象侧透镜35c的弹性模量大。由于图像侧粘合剂36d的弹性模量比对象侧透镜35c的弹性模量大,图像侧粘合剂36d的线性膨胀系数比对象侧透镜35c的线性膨胀系数小。
[0102]如此以来,对象侧透镜35c在其具有对象侧粘合剂36c的对象侧的表面处粘附至第一内凸缘31c,并且在其具有图像侧粘合剂36d的图像侧(固体成像元件33a的一侧)的表面处粘附至第二内凸缘31d。
[0103]对图像侧透镜35d而言,置于对象侧上的表面的周缘部与第二内凸缘3Id之间的粘合剂和置于图像侧上的表面的周缘部与第三内凸缘31e之间的粘合剂的材料和弹性模量彼此相同。
[0104]如上文所解释的,图像侧透镜35d粘附至第二内凸缘31d,其中,粘合剂位于对象侧上的表面处,并且图像侧透镜35d在具有相同粘合剂的图像侧上的表面处粘附至第三内凸缘31e。
[0105]接下来,对对象侧透镜35c和图像侧透镜35d的光学特性进行解释。当对象侧透镜35c的焦距为Π,图像侧透镜35d的焦距为f2,并且对象侧透镜35c与图像侧透镜35d之间的距离(下文称为“透镜之间的距离”)为d时,透镜组件的焦距f由下述等式给出:
[0106]f = flX f2/ (fl+f2 - d)
[0107]在本实施方式中,flXf2的值为负。这是因为焦距fl由于对象侧透镜35c为凸透镜而为正,并且焦距f2由于图像侧透镜35d为凹透镜而为负。在与第一实施方式的操作温度范围相同的操作温度范围内flXf2 < O的关系总是保持。此外,(fl+f2 - d)的值在操作温度范围内总为负。因此,由透镜35c和35d构成的透镜组件的焦距f在操作温度范围内为正。
[0108]当对象侧透镜35c和图像侧透镜35d的温度等于预定正常温度Tl (例如,20°C )时,预先将透镜组件的焦点调节成与固体成像元件33a的位置一致。此处,假定透镜之间的距离d在透镜35c和35d的温度为Tl时为d_Tl。
[0109]当对象侧透镜35c和图像侧透镜35d的温度从Tl增大时,发生下述情况。在这种情况下,透镜35c的折射率和35d的折射率随着温度的升高而改变以增大透镜组件的焦距fo这将在下文进行更具体地解释。
[0110]假定由透镜35c和35d构成的透镜组件的焦距f在透镜35c和35d的温度等于正常温度Tl时为f_Tl,并且焦距Π和f2在透镜35c和35d的温度已经增大至高温T2 (例如,100C )时分别为fl_T2和f2_T2o在这种情况下,保持了 f_Tl < f 1_T2Xf2_T2/(f 1_T2+f2_T2 - d_Tl)的关系。附带地,由于该不等式的右侧的分母在正常温度Tl处等于透镜之间的距离d,因此右侧的值在高温T2处与透镜组件的焦距f不同。即,在透镜之间的距离d在正常温度Tl处的值和在高温T2处的值彼此相同的情况下,透镜组件的焦距f由于透镜35c的折射率和35d的折射率的变化而变长。
[0111]通常,透镜的折射率大致为其操作温度范围内的温度的线性函数。因此,无论T2的值为何,都保持上述关系,只要T2在操作温度范围内即可。当透镜35c和35d的温度从正常温度Tl降低至低温T3时,保持了与上文的关系相反的关系。T3可以例如是-40°C。
[0112]S卩,在这种情况下,透镜35c的折射率和35d的折射率随着温度的降低而改变以减小透镜组件的焦距f。在透镜35c和35d的温度已经降至低温T3之后,当假定焦距fl为fl_T3 并且焦距 f2 为 f2_T3 时,保持了 f_Tl > f 1_T3 X f2_T3/ (fl_T3+f2_Τ3 一 d_Tl)的关系O
[0113]S卩,在透镜之间的距离d在正常温度Tl处的值和在低温T3处的值彼此相等的情况下,透镜组件的焦距f由于透镜35c的折射率和透镜35d的折射率的变化而变短。
[0114]如上文所述的折射率的变化和焦距的变化在同时满足下述条件(A)和(B)时可以用于由透镜35c和35d构成的透镜组件,例如:
[0115](A)对象侧透镜35c中的折射率的变化的量和所产生的焦距的变化的量远远大于图像侧透镜35d中的折射率的变化的量和所产生的焦距的变化的量。
[0116](B)焦距fl由于折射率随着温度的升高的变化而增大,并且由于折射率随着温度的降低的变化而减小。
[0117]由于树脂透镜满足条件⑶,因此,由烯烃聚合物制成的透镜是已知的。
[0118]接下来,对由透镜35c和35d构成的透镜组件的焦距f随着温度的变化而发生的变化进行详细解释。如图8A中所示,透镜之间的距离d在透镜35c和35d在正常温度Tl处为d_Tl。如在前文所解释的,透镜组件的焦点此时与固体成像元件33a的位置一致。
[0119]如图SB中所示,当透镜组件的温度增大至高温T2时,对象侧透镜35c变形。对象侧粘合剂36c的弹性模量比对象侧透镜35c的弹性模量小。即,对象侧粘合剂36c比对象侧透镜35c软。图像侧粘合剂36d的弹性模量比对象侧透镜35c的弹性模量大。S卩,图像侧粘合剂36d比对象侧透镜35c硬。因此,对象侧透镜35c在与图像侧粘合剂36d及其附近接触的表面处由于温度的升高(热膨胀)而变形的量比在与对象侧粘合剂36c及其附近接触的表面处由于温度的升高而变形的量小。即,对象侧透镜35c在对象侧粘合剂36c的一侧处比在图像侧粘合剂36d的一侧处更自由地变形。
[0120]因此,由于对象侧透镜35c弯曲,对象侧透镜35c沿用于使其中央部远离图像侧透镜35d的方向移动。因此,透镜之间的距离d从d_Tl增大至d_T2。如此以来,透镜之间的距离d随着透镜35c和35d的温度的升高而增大。
[0121]如图8C中所示,当透镜35c和35d的温度从正常温度Tl减小至低温T3时,对象侧透镜35c变形。对象侧透镜35c在与对象侧粘合剂36c及其附近接触的表面处由于温度的降低(热收缩)而变形的量比在与图像侧粘合剂36d及其附近接触的表面处由于温度的降低而变形的量大。
[0122]因此,由于对象侧透镜35c弯曲,对象侧透镜35c沿用于使其中央部靠近图像侧透镜35d的方向移动。因此,透镜之间的距离d从d_Tl减小至d_T3。如此以来,透镜之间的距离d随着透镜35c和35d的温度的降低而减小。
[0123]对图像侧透镜35d而言,由于用于粘附至第二内凸缘31d的粘合剂与用于粘附至第三内凸缘31e的粘合剂之间在特性上不存在差异,即使图像侧透镜35d热变形,对透镜之间的距离d的变化也没有实质贡献。当图像侧透镜35d由玻璃制成时,图像侧透镜35d由于温度变化而变形的量远远小于由树脂制成的对象侧透镜35c的变形的量。
[0124]如前文所描述的,由透镜35c和35d构成的透镜组件的焦距f由等式f = f I X f2/(fl+f2 - d)给出。在本实施方式中,由于右侧的分子和分母均为负,焦距f随着透镜之间的距离d的减小而变长。因此,当透镜之间的距离d随着温度的升高而变长时,导致透镜组件的焦距f减小。另一方面,当透镜之间的距离d随着温度的降低而变短时,导致透镜组件的焦距f增大。
[0125]如上文所解释的,当透镜35c的折射率和35d的折射率由于温度增大的变化引起透镜组件的焦距f增大时,对象侧透镜35c的所产生的变形引起透镜组件的焦距f相反地减小。
[0126]同样,当透镜35c的折射率和35d的折射率由于温度减小的变化引起透镜组件的焦距f减小时,对象侧透镜35c的所产生的变形引起透镜组件的焦距f相反地增大。
[0127]S卩,折射率的变化的影响和所产生的变形的影响彼此抵消。因此,由透镜35c和35d构成的透镜组件的焦距f随着温度的升高或减小的变化可以被减小,并且透镜组件的焦点与固体成像元件33a的位置之间的位置偏差可以被减小。
[0128]如上文所解释的,相对更硬的粘合剂36d置于第一保持件31与透镜35c的面向透镜35d的一侧上的表面之间。同样,相对更软的粘合剂36c置于第一保持件与透镜35c的与透镜35d相反的一侧上的表面之间。
[0129]通过将具有不同弹性模量的粘合剂36c和36d设置在透镜35c的不同侧上,可以调节透镜35c的热变形,并且因此,可以调节透镜之间的距离d。S卩,通过适当地确定粘合剂36c和36d中的哪一者应该设置在透镜35c的不同侧中的哪一侧上,可以使透镜35c的折射率和35d的折射率的变化对焦距f的影响以及透镜35c所产生的变形对焦距f的影响彼此抵消,从而减小焦距f随着温度的变化而发生的变化。
[0130]此外,由于用于补偿透镜35c的折射率和35d的折射率的装置正是通常用于固定它们的粘合剂,因此可以防止增加透镜模块40和成像设备I的部件的数量。
[0131]第三实施方式
[0132]接下来,参照图9A至图9C对本发明的第三实施方式进行描述。第三实施方式与第一实施方式的不同在于,对象侧透镜35a和图像侧透镜35b分别由对象侧透镜35e和图像侧透镜35f替换,并且对象侧粘合剂36a和图像侧粘合剂36b由对象侧粘合剂36e和图像侧粘合剂36f替换。在第三实施方式中,粘合剂36e和36f不用于对象侧透镜35e,而用于图像侧透镜35f。
[0133]第一保持件31、对象侧透镜35e、图像侧透镜35f、对象侧粘合剂36e和图像侧粘合剂36f构成透镜模块40。在第三实施方式中,对象侧透镜35e对应于第二透镜,图像侧透镜35f对应于第一透镜,对象侧粘合剂36e对应于第二粘合剂并且图像侧粘合剂36f对应于第一粘合剂。
[0134]在本实施方式中,对象侧透镜35e为由玻璃制成的透镜,而图像侧透镜35f为由树脂制成的透镜。
[0135]这两个透镜35e和35f构成透镜组件。图像侧透镜35f比对象侧透镜35e更靠近图像形成侧或固体成像元件33a的一侧设置。
[0136]对象侧粘合剂36e置于图像侧粘合剂36f的对象侧(图9A至图9C中的左侧)上的表面的周缘部与第二内凸缘31d之间以使图像侧透镜35f粘附至第二内凸缘31d。图像侧粘合剂36f置于图像侧透镜35f的图像形成侧(固体成像元件33a的一侧)上的表面的周缘部与第三内凸缘31e之间以使图像侧透镜35f粘附至第三内凸缘31e。此处,图像形成侧为由透镜35e和35f形成图像的一侧(图9A至图9C的右侧)。
[0137]在硅橡胶粘合剂的弹性模量(例如,杨氏模量)比图像侧透镜35f的弹性模量小的情况下,对象侧粘合剂36e可以是硅橡胶粘合剂。对象侧粘合剂36e可以是除硅橡胶粘合剂之外的粘合剂,但其弹性模量必须比图像侧透镜35f的弹性模量小。由于对象侧粘合剂36e的弹性模量比图像侧透镜35f的弹性模量小,对象侧粘合剂36e的线性膨胀系数比图像侧透镜35f的线性膨胀系数大。
[0138]在环氧树脂粘合剂的弹性模量比图像侧透镜35f的弹性模量大的情况下,图像侧粘合剂36f可以是环氧树脂粘合剂。图像侧粘合剂36f可以是除环氧树脂粘合剂之外的粘合剂,但其弹性模量必须比图像侧透镜35f的弹性模量大。由于图像侧粘合剂36f的弹性模量比对象侧透镜35f的弹性模量大,图像侧粘合剂36f的线性膨胀系数比对象侧透镜35f的线性膨胀系数小。
[0139]如此以来,图像侧透镜35f在其具有对象侧粘合剂36e的对象侧上的表面处粘附至第二内凸缘31d,并且在其具有图像侧粘合剂36f的图像侧(固体成像元件33a的一侧上)上的表面处粘附至第三内凸缘31e。
[0140]对对象侧透镜35e而言,置于对象侧上的表面的周缘部与第一内凸缘31c之间的粘合剂和置于图像侧(固体成像元件33a的一侧上)上的表面的周缘部与第二内凸缘31d之间的粘合剂的材料和弹性模量彼此相同。
[0141]如上文所解释的,对象侧透镜35e粘附至第一内凸缘31c,其中,粘合剂位于对象侧上的表面处,并且对象侧透镜35e在具有相同粘合剂的图像侧上的表面处粘附至第二内凸缘31d。
[0142]接下来,对对象侧透镜35e和图像侧透镜35f的光学特性进行解释。当对象侧透镜35e的焦距为Π,图像侧透镜35f的焦距为f2,并且对象侧透镜35e与图像侧透镜35f之间的距离(下文称为“透镜之间的距离”)为d时,透镜组件的焦距f由下述等式给出:
[0143]f = flXf2/(fl+f2 - d)
[0144]在本实施方式中,flXf2的值为负。这是因为焦距fl由于对象侧透镜35e为凸透镜而为正,并且焦距f2由于图像侧透镜35f为凹透镜而为负。flXf2 < O的关系总是保持在与第一实施方式的操作温度范围相同的操作温度范围内。
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