用于成像设备的透镜模块的制作方法_5

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3 并且焦距 f2 为 f2_T3 时,保持了 f_Tl > fl_T3Xf2_T3/(fl_T3+f2_T3-d_Tl)的关系。即,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35k的折射率和35m的折射率的变化而变短。
[0261]如上文所述的折射率的变化和焦距的变化在满足下述条件㈧、⑶和(C)时可以用于由透镜35k和35m构成的透镜组件,例如:
[0262](A)对象侧透镜35k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35m中的折射率的变化的量和所产生的焦距的变化的量。
[0263](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。
[0264](C)焦距f2在操作温度范围内总是比透镜之间的距离d大。
[0265]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。
[0266]接下来,对由透镜35k和35m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12A中所示,透镜之间的距离d在透镜35k和35m在正常温度Tl时为d_Tl。如在前文中所解释的,透镜组件的焦点此时与固体成像元件33a的位置一致。
[0267]如图12B中所示,当透镜组件的温度增大至高温T2时,对象侧透镜35k变形。对象侧粘合剂36k的弹性模量比对象侧透镜35k的弹性模量大。即,对象侧粘合剂36k比对象侧透镜35k更硬。图像侧粘合剂36m的弹性模量比对象侧透镜35k的弹性模量小。SP,图像侧粘合剂36m比对象侧透镜35k更软。因此,对象侧透镜35k在与图像侧粘合剂36m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36k及其附近接触的表面处由于温度的升高而变形的量大。即,对象侧透镜35k在图像侧粘合剂36m的一侧处比在对象侧粘合剂36k的一侧处更自由地变形。
[0268]因此,由于对象侧透镜35k弯曲,对象侧透镜35k沿用于使其中央部靠近图像侧透镜35m的方向移动。因此,透镜之间的距离d从d_Tl减小至d_T2。如此以来,透镜之间的距离d随着透镜35k和35m的温度的升高而减小。
[0269]如图12C中所示,当透镜35k和35m的温度从正常温度Tl减小至低温T3时,对象侧透镜35k变形。对象侧透镜35k在与对象侧粘合剂36k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36m及其附近接触的表面处由于温度的降低而变形的量大。
[0270]因此,由于对象侧透镜35k弯曲,对象侧透镜35k沿用于使其中央部远离图像侧透镜35m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35k和35m的温度的降低而增大。
[0271]对图像侧透镜35m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35m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35m由玻璃制成时,图像侧透镜35m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35k的变形的量。
[0272]如前文所描述的,由透镜35k和35m构成的透镜组件的焦距f由等式f = flXf2/(fl+f2-d)给出。在本实施方式中,由于右侧的分子和分母两者为正,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减小。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增大。
[0273]如上文所解释的,当透镜35k的折射率和35m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35k的所产生的变形引起透镜组件的焦距f相反地减小。
[0274]同样,当透镜35k的折射率和35m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35k的所产生的变形引起透镜组件的焦距f相反地增大。
[0275]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35k和35m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。
[0276]如上文所解释的,相对更硬的粘合剂36k置于第一保持件31与透镜35k的与透镜35m相反的一侧上的表面之间。同样,相对更软的粘合剂36m置于第一保持件31与透镜35k的面向透镜35m的一侧上的表面之间。
[0277]通过将具有不同弹性模量的粘合剂36k和36m设置在透镜35k的不同侧上,可以调节透镜35k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36k和36m中的哪一者应该设置在透镜35k的不同侧中的哪一侧上,可以使透镜35k的折射率和35m的折射率的变化对焦距f的影响以及透镜35i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。
[0278]此外,由于用于补偿透镜35k的折射率和35m的折射率的装置正是通常用于固定透镜35k和35m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。
[0279]第七实施方式
[0280]接下来,参照图13A至图13C对本发明的第七实施方式进行描述。第七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35η和图像侧透镜35ρ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36η和图像侧粘合剂36ρ替换。在第七实施方式中,粘合剂36η和36Ρ不用于对象侧透镜35η,而用于图像侧透镜35Ρ。
[0281]第一保持件31、对象侧透镜35η、图像侧透镜35ρ、对象侧粘合剂36η和图像侧粘合剂36ρ构成透镜模块40。在第七实施方式中,对象侧透镜35η对应于第二透镜,图像侧透镜35ρ对应于第一透镜,对象侧粘合剂36η对应于第一粘合剂并且图像侧粘合剂36ρ对应于第二粘合剂。
[0282]在本实施方式中,对象侧透镜35η为由玻璃制成的透镜,而图像侧透镜35ρ为由树脂制成的透镜。
[0283]这两个透镜35η和35ρ构成透镜组件。图像侧透镜35Ρ比对象侧透镜35η更靠近图像形成侧或固体成像元件33a的一侧地设置。
[0284]对象侧粘合剂36η置于图像侧透镜35ρ的对象侧(图12Α至图12C中的左侧)上的表面的周缘部与第二内凸缘31d之间以使对象侧透镜35p粘附至第二内凸缘31d。图像侧粘合剂36p置于图像侧透镜35p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35P粘附至第三内凸缘31e。此处,图像形成侧为由透镜35η和透镜35ρ形成图像的一侧(图13Α至图13C的右侧)。
[0285]在环氧树脂粘合剂的弹性模量(例如,杨氏模量)比图像侧透镜35Ρ的弹性模量大的情况下,对象侧粘合剂36η可以是环氧树脂粘合剂。对象侧粘合剂36η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35ρ的弹性模量大。由于对象侧粘合剂36η的弹性模量比图像侧透镜35ρ的弹性模量大,对象侧粘合剂36η的线性膨胀系数比图像侧透镜35ρ的线性膨胀系数小。
[0286]在硅橡胶粘合剂的弹性模量比图像侧透镜35ρ的弹性模量小的情况下,图像侧粘合剂36ρ可以是娃橡胶粘合剂。图像侧粘合剂36ρ可以是除娃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35ρ的弹性模量小。由于图像侧粘合剂36ρ的弹性模量比图像侧透镜35ρ的弹性模量小,图像侧粘合剂36ρ的线性膨胀系数比图像侧透镜35ρ的线性膨胀系数大。
[0287]如此以来,图像侧透镜35ρ在其具有对象侧粘合剂36η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36p的图像侧(固体成像元件33a的一侧上)的表面处粘附至第三内凸缘31e。
[0288]对对象侧透镜35η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。
[0289]如上文所解释的,对象侧透镜35η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35η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。
[0290]接下来,对对象侧透镜35η和图像侧透镜35ρ的光学特性进行解释。当对象侧透镜35η的焦距为Π,图像侧透镜35ρ的焦距为f2,并且对象侧透镜35η与图像侧透镜35ρ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:[0291 ] f = flXf2/(fl+f2 - d)
[0292]在本实施方式中,flXf2的值为正。这是因为由于对象侧透镜35η和图像侧透镜35ρ两者为凸透镜,焦距fl和f2两者为正。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。此外,(fl+f2-d)的值在操作温度范围内总为正。因此,由透镜35η和35ρ构成的透镜组件的焦距f在操作温度范围内为正。
[0293]当对象侧透镜35η和图像侧透镜35ρ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35η和35ρ的温度为Tl时为d_Tl。
[0294]当对象侧透镜35η和图像侧透镜35ρ的温度从Tl增大时,发生下述情况。在这种情况下,透镜35η的折射率和35ρ的折射率随着温度的升高而改变以减小透镜组件的焦距fo这将在下文进行更具体地解释。
[0295]假定由透镜35η和35ρ构成的透镜组件的焦距f在透镜35η和35ρ的温度等于正常温度Tl时为f_Tl,并且焦距Π和f2在它们的温度已经增大至高温T2(例如,100C )时分别为 fl_T2 和 f2_T2。在这种情况下,保持了 f_Tl > fl_T2Xf2_T2/(fl_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处的值彼此相等的情况下,透镜组件的焦距f由于透镜35η的折射率和35ρ的折射率的变化而变短。
[0296]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Τ2的值为何,都保持上述关系,只要Τ2在操作温度范围内即可。当透镜35η和35ρ的温度从正常温度Tl降至低温Τ3时,保持了与上文的关系相反的关系。Τ3可以例如是-40°C。
[0297]即,在这种情况下,透镜35η的折射率和35ρ的折射率随着温度的降低而变化以增大透镜组件的焦距f。在透镜35η和35ρ的温度已经降至低温Τ3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。即,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35η的折射率和35ρ的折射率的变化而变长。
[0298]如上文所述的折射率的变化和焦距的变化在满足下述条件(A)、(B)和(C)时可以用于由透镜35η和35ρ构成的透镜组件,例如:
[0299](A)图像侧透镜35ρ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对象侧透镜35η中的折射率的变化的量和所产生的焦距的变化的量。
[0300](B)焦距f2由于折射率随着温度的升高的变化而减小,并且由于折射率随着温度的降低的变化而增大。
[0301](C)焦距fl在操作温度范围内总是比透镜之间的距离d大。
[0302]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。
[0303]接下来,对由透镜35η和35ρ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13A中所示,透镜之间的距离d在透镜35η和35ρ处于正常温度Tl时为d_Tl。如在前文中所解释的,透镜组件的焦点此时与固体成像元件33a的位置一致。
[0304]如图13B中所示,当透镜组件的温度增大至高温T2时,图像侧透镜35p变形。对象侧粘合剂36η的弹性模量比图像侧透镜35ρ的弹性模量大。即,对象侧粘合剂36η比图像侧透镜35ρ更硬。图像侧粘合剂36ρ的弹性模量比图像侧透镜35ρ的弹性模量小。SP,图像侧粘合剂36p比图像侧透镜35p更软。因此,图像侧透镜35p在与对象侧粘合剂36η及其附近接触的表面处由于温度的升高(热膨胀)而变形的量比在与图像侧粘合剂36ρ及其附近接触的表面处由于温度的升高而变形的量大。即,图像侧透镜35ρ在图像侧粘合剂36ρ的一侧处比在对象侧粘合剂36η的一侧处更自由地变形。
[0305]因此,由于图像侧透镜35η弯曲,图像侧透镜35η沿用于使其中央部远离对象侧透镜35η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35η和35ρ的温度的升高而增大。
[0306]如图13C中所示,当透镜35η和35ρ的温度从正常温度Tl减小至低温Τ3时,图像侧透镜35ρ变形。图像侧透镜35ρ在与对象侧粘合剂36η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36ρ及其附近接触的表面处由于温度的降低而变形的量小。
[0307]因此,由于图像侧透镜35p弯曲,图像侧透镜35p沿用于使其中央部靠近对象侧透镜35η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35η和35ρ的温度的降低而减小。
[0308]对对象侧透镜35η而言,由于用于粘附至第一内凸缘31c的粘合剂与用于粘附至第二内凸缘31d的粘合剂之间在特性上不存在差异,即使对象侧透镜35η热变形,对透镜之间的距离d的变化也没有实质贡献。当对象侧透镜35η由玻璃制成时,对象侧透镜35η由于温度变化而发生变形的量远远小于由树脂制成的图像侧透镜35ρ的变形的量。
[0309]如前文所描述的,由透镜35η和35ρ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两者为正,焦距f随着透镜之间的距离d的减小而减小。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增大。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减小。
[0310]如上文所解释的,当透镜35η的折射率和35ρ的折射率由于温度增大的变化引起透镜组件的焦距f减小时,图像侧透镜35p的所产生的变形引起透镜组件的焦距f相反地增大。
[0311]同样,当透镜35η的折射率和35ρ的折射率由于温度减小的变化引起透镜组件的焦距f增大时,图像侧透镜35p的所产生的变形引起透镜组件的焦距f相反地减小。
[0312]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35η和35ρ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。
[0313]如上文所解释的,相对更硬的粘合剂36η置于第一保持件31与透镜35ρ的面向透镜35η的一侧上的表面之间。同样,相对更软的粘合剂36ρ置于第一保持件31与透镜35ρ的与透镜35η相反一侧上的表面之间。
[0314]通过将具有不同弹性模量的粘合剂36η和36ρ设置在透镜35ρ的不同侧上,可以调节透镜35ρ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36η和36ρ中的哪一者应该设置在透镜35ρ的不同侧中的哪一侧上,可以使透镜35η的折射率和35ρ的折射率的变化对焦距f的影响以及透镜35p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。
[0315]此外,由于用于补偿透镜35η的折射率和35ρ的折射率的装置正是通常用于固定透镜35η和35ρ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。
[0316]第八实施方式
[0317]接下来,参照图14Α至图14C对本发明的第八实施方式进行描述。第八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35q和图像侧透镜35r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36q和图像侧粘合剂36r替换。在第八实施方式中,粘合剂36q和36r不用于对象侧透镜35q,而用于图像侧透镜35r。
[0318]第一保持件31、对象侧透镜35q、图像侧透镜35r、对象侧粘合剂36q和图像侧粘合剂36r构成透镜模块40。在第八实施方式中,对象侧透镜35q对应于第二透镜,图像侧透镜35r对应于第一透镜,对象侧粘合剂36q对应于第二粘合剂并且图像侧粘合剂36r对应于第一粘合剂。
[0319]在本实施方式中,对象侧透镜35q为由玻璃制成的透镜,而图像侧透镜35r为由树脂制成的透镜。
[0320]这两个透镜35q和35r构成透镜组件。图像侧透镜35r比对象侧透镜35q更靠近图像形成侧或固体成像元件33a的一侧设置。
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