專利名稱：透鏡和透鏡陣列及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透鏡和透鏡陣列及其制造方法。
背景技術(shù)：
在電子裝置如便攜式電話中的機(jī)載(onboard)成像裝置通常具有固態(tài)成像元件， 如CCD (電荷耦合裝置)圖像傳感器和CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器，和在固態(tài)成像元件上形成目標(biāo)圖像的光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)包括用于調(diào)節(jié)圖像的亮度的內(nèi)置光圈。通常采用回流處理用于在電子裝置的電路板上安裝成像裝置。回流處理是指這樣的技術(shù)預(yù)先將焊料放置在電路板的連接電子部件的位置，將電子部件放置在該位置，加熱這樣放置的電子部件，并且在已經(jīng)熔化焊料后冷卻焊料，從而焊接電子部件。專利文件1 (JP-B-3926380)包括了關(guān)于以下光學(xué)系統(tǒng)的描述，該光學(xué)系統(tǒng)包括被安置在除透鏡以外的位置并且安置為與光軸對(duì)齊的光圈。由于光圈暴露于回流處理中的高溫環(huán)境下，因此光圈通常由金屬如不銹鋼形成。專利文件2(JP-A-2009_301061)提供了關(guān)于以下光學(xué)系統(tǒng)的描述，該光學(xué)系統(tǒng)由整體上包括光圈的透鏡構(gòu)成。透鏡通過(guò)如下方法制造將金屬沉積在由玻璃或樹脂制成的透明基板的表面上，由所沉積的金屬膜形成光圈，并且將由樹脂形成的透鏡構(gòu)件疊置于光圈上。光圈設(shè)置在由透明基板和透鏡構(gòu)件構(gòu)成的透鏡體中。專利文件2中描述的構(gòu)造消除了在成像裝置的組裝中將光圈定位的必要性需要， 從而提高了生產(chǎn)率。但是，在構(gòu)成光圈的金屬的線膨脹系數(shù)和構(gòu)成透鏡體的樹脂的線膨脹系數(shù)之間通常存在大的差別。由于該原因，在光圈的熱膨脹量和透鏡體的熱膨脹量之間存在差別，這是由回流處理等所伴隨的溫度變化所導(dǎo)致的，并進(jìn)而導(dǎo)致畸變。該畸變可能引起透鏡體和光圈的變形以及透鏡體與光圈的分離，這使得透鏡的光學(xué)性能劣化。另外，形成用于制備光圈的沉積金屬膜需要成本。發(fā)明概述本發(fā)明是考慮到該情形而設(shè)計(jì)的，并且旨在防止與整體上具有光圈的透鏡和透鏡陣列(即透鏡的集合體)相關(guān)的由溫度變化而引起的光學(xué)性能的劣化。(1)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，透鏡是由耐熱性樹脂形成的，并且包括整體地設(shè)置于所述透鏡的表面上的光圈。所述光圈是作為將耐熱阻光性樹脂涂覆在所述表面上的結(jié)果而形成的涂層。( 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，透鏡陣列包括多個(gè)上述透鏡。所述多個(gè)透鏡以一維或二維的圖案形式排列并且互連。(3)根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于制造透鏡陣列的方法包括由耐熱性樹脂形成透鏡陣列，所述透鏡陣列包括以一維或二維的圖案形式排列的多個(gè)透鏡，和將所述多個(gè)透鏡連接在一起的基板部(block)；和使用耐熱阻光性樹脂涂布所述透鏡陣列的表面，從而形成阻光層，所述阻光層使所述各個(gè)透鏡的至少一部分暴露。(4)根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，用于制造透鏡的方法包括切割根據(jù)上述的方法制造的透鏡陣列的基板部，以將所述透鏡陣列分離為各個(gè)透鏡。根據(jù)上述構(gòu)造，透鏡和光圈均由耐熱性樹脂形成。當(dāng)與其中透鏡或光圈由樹脂形成且其中另一個(gè)由金屬形成的情況相比時(shí)，由回流處理等所伴隨的溫度變化所導(dǎo)致的透鏡熱膨脹量和光圈熱膨脹量之間的差別變得更小，因而抑制了畸變的發(fā)生。因此，可以抑制由在回流處理等中發(fā)生的溫度變化所引起的光學(xué)性能的劣化。光圈是通過(guò)將阻光性樹脂涂覆在透鏡部(block)表面上而制成的涂層，因此容易制造透鏡。


圖1是顯示用于說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)例性成像裝置的圖；圖2是顯示用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)例性透鏡陣列的圖；圖3是沿著圖2中所示的線III-III截取的截面圖；圖4是顯示制造圖2中所示的透鏡陣列的透鏡陣列體的一個(gè)實(shí)例性成型模具的圖；圖5A至5C是顯示使用圖4中所示的成型模具形成透鏡陣列體的一個(gè)實(shí)例性步驟的圖；圖6是顯示形成圖2中所示的透鏡陣列的阻光層的一個(gè)實(shí)例性涂布機(jī)的圖；圖7A和7B是顯示通過(guò)使用圖6中所示的涂布機(jī)形成阻光層的一個(gè)實(shí)例性步驟的圖；圖8A和8B是顯示用于制造圖1所示的成像裝置的一個(gè)實(shí)例性方法的圖；圖9A至9C是顯示圖8A和8B所示的用于制造成像裝置的方法的一個(gè)實(shí)例性變型的圖；和圖10是顯示用于制造圖1所示的成像裝置的另一個(gè)實(shí)例性方法的圖。
具體實(shí)施例方式圖1顯示了一個(gè)實(shí)例性成像裝置。圖1中所示的成像裝置1具有包括固態(tài)成像元件22和透鏡3的傳感器2。傳感器2具有晶片件21。晶片件21例如由半導(dǎo)體如硅形成，并且將固態(tài)成像元件 22放置在晶片件21的大致中心。固態(tài)成像元件22是例如CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器。將晶片件21重復(fù)地進(jìn)行屬于公知的膜形成步驟、光刻步驟、蝕刻步驟、雜質(zhì)摻雜步驟等的處理，由此在晶片件21上形成受光區(qū)域、電極、絕緣膜、線等。透鏡3具有透鏡體30和光圈31。透鏡體30由透鏡部32和凸緣部33構(gòu)成。透鏡部32和凸緣部33由耐熱性半透明樹脂整體形成。透鏡部32是執(zhí)行光學(xué)性能并且引起穿透射線束的會(huì)聚或發(fā)散的部分。光學(xué)表面34是在透鏡部32的前側(cè)和后側(cè)的每一側(cè)形成的。在所示的實(shí)施方案中，光學(xué)表面34的每一個(gè)是凸球形表面。但是，根據(jù)應(yīng)用，可以采用凸球形表面、凹球形表面、非球形表面和平面表面的各種組合。凸緣33以凸緣形式從透鏡部32的外周延伸，從而包圍透鏡部32。光圈31被安置在透鏡體30的一側(cè)(即，在所示的實(shí)施方案中的上側(cè)，以下稱為 “上表面”)。光圈31由通過(guò)使用耐熱阻光性樹脂涂覆透鏡體30的上表面而制備的涂層形成，從而防止進(jìn)入透鏡3的一部分射線束通過(guò)透鏡3。在所示的實(shí)施方案中，光圈31起著所謂的雜散(stray)光圈的作用，所述雜散光圈使得透鏡部32在透鏡體30的上表面上的光學(xué)表面34全部暴露，并且覆蓋凸緣部33，從而阻擋雜散光。在某些情況下，光圈31覆蓋透鏡部32的光學(xué)表面34的一部分(外周)。在這樣的情況下，光圈31是所謂的孔徑光圈，其限定透鏡3的有效直徑。透鏡3疊置于傳感器2上，其中隔體35被夾在透鏡體30的凸緣部33和傳感器2 的晶片件21之間。透鏡3在固態(tài)成像元件22的受光區(qū)域上產(chǎn)生目標(biāo)圖像。在所示的實(shí)例中，疊置于傳感器2上的透鏡3是一個(gè)。但是，存在多個(gè)透鏡3疊置于傳感器2上的情況。隔體35不限于任何具體的形狀，只要透鏡3在傳感器2上穩(wěn)定即可。優(yōu)選地，隔體35呈現(xiàn)出圍繞固態(tài)成像元件22的框架的形狀。如果使隔體35具有框架形狀，則在傳感器2和透鏡3之間存在的空間可以與外部隔開。阻止了異物如灰塵侵入到傳感器2和透鏡 3之間的空間中，從而使得可以防止異物附著至固態(tài)成像元件22和光學(xué)表面34。此外，在這種情況下，如果使隔體35不透明，則可以防止對(duì)于圖像形成多余的光從傳感器2和透鏡 3之間的空間進(jìn)入固態(tài)成像元件22如上所述構(gòu)造的成像裝置1通常通過(guò)回流處理被安裝在電子裝置的電路板上。具體地，預(yù)先在電路板上的要安裝成像裝置1的位置印刷膏狀焊料，并且將成像裝置1安裝在該位置。將包括成像裝置1的電路板暴露于紅外線輻射和熱處理如熱風(fēng)，由此熔化焊料，從而將成像裝置1安裝在電路板上。圖2和3顯示了一個(gè)實(shí)例性透鏡陣列。圖2和3中所示的透鏡陣列5具有透鏡陣列體36和阻光層37。透鏡陣列體36包括多個(gè)透鏡部32和基板部38。在所示的實(shí)施方案中，多個(gè)透鏡部32是以矩陣圖案的形式排列的，并且基板部38 填充透鏡部32之間的空間，從而將透鏡部32互連。多個(gè)透鏡部32和基板部38由耐熱性半透明樹脂整體地形成?；宀?8呈現(xiàn)出晶片(盤狀)的形狀，并且基板部的典型直徑包括6英寸，8英寸和12英寸。上千個(gè)透鏡部32典型地排列于具有上述尺寸中任何一個(gè)的基板部38中。基板部38不限于晶片的形狀，而是還可以呈現(xiàn)出矩形形狀。此外，多個(gè)透鏡部32不限于矩陣圖案，而還可以呈現(xiàn)出例如放射狀圖案、同心環(huán)圖案和另一種二維圖案。備選地，多個(gè)透鏡部32還可以呈現(xiàn)出一維圖案。將阻光層37放置在透鏡陣列體36的一個(gè)表面上(即，在所示的實(shí)施方案中的上側(cè)，以下稱為“上表面”)。阻光層37是通過(guò)將耐熱阻光性樹脂涂覆在透鏡陣列體36的上表面上而制備的涂層。在所示的實(shí)施方案中，阻光層37使每一個(gè)透鏡部32在透鏡陣列體 36的上表面上的整個(gè)光學(xué)表面34暴露，并且覆蓋基板部38。在某些情況下，阻光層37覆蓋每一個(gè)透鏡部32的光學(xué)表面34的一部分(外周)。透鏡3 (參見圖1)是作為將透鏡陣列5的基板部38切割并且將透鏡陣列5分離使得每一個(gè)透鏡陣列包括一個(gè)透鏡部32的結(jié)果而得到的。在另一種方式中，透鏡陣列5是透鏡3的集合體。作為基板部38的分離的結(jié)果得到的小片變成了單獨(dú)的透鏡3的凸緣部 33。作為阻光層37的分離的結(jié)果得到的小片變成了單獨(dú)的透鏡3的光圈31。例如，可以使用能量固化性樹脂組合物作為構(gòu)成透鏡陣列體36的樹脂。能量固化性樹脂組合物可以是任何一種樹脂組合物，例如，通過(guò)熱而固化的樹脂組合物，如硅氧烷樹脂，環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂，以及通過(guò)暴露于活性能量輻射(例如，UV輻射)下而固化的樹脂組合物，如環(huán)氧樹脂和丙烯酸類樹脂。出于模制特性如轉(zhuǎn)印成型模具的形狀的特性的觀點(diǎn)，在模制之前，構(gòu)成透鏡陣列體36的樹脂組合物優(yōu)選地具有適合的流動(dòng)性。具體地，優(yōu)選使用在室溫為液體形式并且具有約1000至50000mPa · s的粘度的樹脂組合物。另一方面，當(dāng)固化時(shí)，構(gòu)成透鏡陣列體36的樹脂組合物優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)了即使通過(guò)回流處理時(shí)也足以避免熱變形的耐熱性。出于該觀點(diǎn)，樹脂組合物的固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)選為250°C以上并且更優(yōu)選300°C以上。為了提供具有這樣的高耐熱性的樹脂組合物，必須在分子水平上限制遷移率(mobility)，用于該目的的有效方法的實(shí)例如下 (1)其中增加單位體積的交聯(lián)密度的方法；( 其中使用具有剛性環(huán)體系的樹脂(即，具有脂環(huán)族體系如環(huán)己烷、降冰片烷或四環(huán)十二烷，芳族環(huán)體系如苯或萘，軸節(jié)(cardo)體系如9，9’ -聯(lián)苯基芴或螺體系如螺聯(lián)茚滿的樹脂，并且更具體地，在例如JP-A-9-137043， JP-A-10-67970, JP-A-2003-55316, JP-A-2007-334018 或 JP-A-2007-238883 中公開的樹脂)的方法；和( 其中均勻地分散具有高Tg的物質(zhì)如無(wú)機(jī)粒子的方法(如在例如， JP-A-5-209027或JP-A-10498265中所述的)。多種這樣的方法可以組合使用，并且優(yōu)選調(diào)整每一種方法，只要其它特性如流動(dòng)性、收縮率和折射率特性不受損害即可。出于轉(zhuǎn)印形狀的精度的觀點(diǎn)，構(gòu)成透鏡陣列體36的樹脂組合物優(yōu)選在固化反應(yīng)中表現(xiàn)出小的體積收縮率。在固化中所導(dǎo)致的樹脂組合物的收縮率優(yōu)選為10%以下，更優(yōu)選為5%以下，并且特別優(yōu)選為3%以下。在固化中所引起的收縮率小的樹脂組合物的實(shí)例如下(1)包含聚合固化劑(如預(yù)聚物)的樹脂組合物(其具體實(shí)例描述于例如 JP-A-2001-19740, JP-A-2004-302293 和 JP-A-2007-211247 ；聚合固化劑的數(shù)均分子量?jī)?yōu)選為200至100，000，更優(yōu)選為500至50，000且特別優(yōu)選1，000至20，000，并且通過(guò)將固化劑的數(shù)均分子量除以其固化反應(yīng)性基團(tuán)的數(shù)量而計(jì)算的值優(yōu)選為50至10，000，更優(yōu)選100至5，000，且特別優(yōu)選200至3，000) ； (2)包含非反應(yīng)性物質(zhì)(如有機(jī)/無(wú)機(jī)粒子或非反應(yīng)性樹脂)的樹脂組合物(其具體實(shí)例描述于JP-A-6-298883，JP-A-2001-247793 和JP-A-2006-22M34中)；(3)包含低姿態(tài)(low profile)交聯(lián)反應(yīng)性基團(tuán)(例如，可開環(huán)聚合基團(tuán)(如環(huán)氧基(描述于例如，JP-A-2004-210932)，氧雜環(huán)丁烷基(描述于例如， JP-A-8-134405)，環(huán)硫化物基(描述于例如，JP-A-2002-105110)和環(huán)狀碳酸酯基(描述于例如，JP-A-7-62065))，硫醇/烯(ene)固化基團(tuán)(描述于例如，JP-A-2003-20334)或氫化硅烷化固化基團(tuán)(描述于例如，JP-A-2005-15666))的樹脂組合物；(4)包含剛性骨架樹脂 (如芴、金剛烷或異佛爾酮))的樹脂組合物(描述于例如，JP-A-9-137043) ； (5)包含具有不同可聚合基團(tuán)并且形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(即，所謂的IPN結(jié)構(gòu))的兩種單體的樹脂組合物 (描述于例如，JP-A-2006-131868)；以及(6)包含可膨脹物質(zhì)的樹脂組合物(描述于例如， JP-A-2004-2719和JP-A-2008-238417)，并且這些樹脂組合物中的任何一種可以適用于本發(fā)明。此外，出于物理性能的最優(yōu)化的觀點(diǎn)，在固化中的收縮率小的上述組合物中的一些優(yōu)選組合使用(例如，使用包含具有可開環(huán)聚合基團(tuán)的預(yù)聚物和粒子的樹脂組合物)。此外，優(yōu)選使用分別具有至少兩種(即較大和較小的)阿貝值的不同樹脂的混合物作為構(gòu)成透鏡陣列體36的樹脂組合物。具有較大的阿貝值的樹脂的阿貝值(vd)優(yōu)選為50以上，更優(yōu)選55以上且特別優(yōu)選60以上。這樣的樹脂的折射率(nd)優(yōu)選為1.52以上，更優(yōu)選為1. 以上且特別優(yōu)選1.57以上。作為這樣的樹脂，優(yōu)選使用脂族樹脂， 并且特別優(yōu)選脂環(huán)族體系的樹脂(即，具有環(huán)體系如環(huán)己烷、降冰片烷、金剛烷、三環(huán)癸烷或四環(huán)十二烷的樹脂，其具體實(shí)例描述于例如，JP-A-10-152551, JP-A-2002-212500, JP-A-2003-20334, JP-A-2004-210932， JP-A-2006-199790， JP-A-2007-2144, JP-A-2007484650和JP-A-2008-105999)。具有較小的阿貝值的樹脂的阿貝值(vd)優(yōu)選為 30以下，更優(yōu)選為25以下且特別優(yōu)選20以下。這樣的樹脂的折射率(nd)優(yōu)選為1. 60以上，更優(yōu)選為1. 63以上且特別優(yōu)選1. 65以上。作為這樣的樹脂，優(yōu)選使用芳族體系的樹脂， 并且優(yōu)選使用例如具有9，9’ - 二芳基芴，萘，苯并噻唑，苯并三唑等的體系的樹脂(其具體實(shí)例描述于例如，JP-A-60-38411, JP-A-10-67977, JP-A-2002-47335, JP-A-2003-238884, JP-A-2004-83855, JP-A-2005-325331 禾口 JP-A-2007—238883， W0-A-2006/095610 禾口 JP-B-2537540)。為了提高折射率或調(diào)節(jié)阿貝值，構(gòu)成透鏡陣列體36的樹脂組合物優(yōu)選包含分散在基體中的無(wú)機(jī)粒子。無(wú)機(jī)粒子的實(shí)例為氧化物粒子，硫化物粒子，硒化物粒子和碲化物粒子。更具體實(shí)例是氧化鋯、氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、氧化鈮、氧化鈰、氧化鋁、氧化鑭、氧化釔、硫化鋅等的粒子。特別是，在具有較大阿貝值的樹脂中，優(yōu)選分散氧化鑭、氧化鋁、氧化鋯等的粒子，而在具有較低阿貝值的樹脂中，優(yōu)選分散氧化鈦、氧化錫、氧化鋯等的粒子。這些無(wú)機(jī)粒子中的一種可以單獨(dú)使用，或者它們中的兩種以上可以一起使用。備選地，可以使用包含多種組分的復(fù)合材料的粒子。此外，為了降低光催化活性、降低水吸收等的各種目的，無(wú)機(jī)粒子可以摻雜有不同種類的金屬，在它們的表面層上被覆有不同的金屬氧化物如二氧化硅或氧化鋁，或使用硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、有機(jī)酸(如羧酸、磺酸、磷酸或膦酸)或具有有機(jī)酸基團(tuán)的分散劑進(jìn)行表面改性。無(wú)機(jī)粒子的數(shù)均初級(jí)粒子尺寸可以通常為約Inm至lOOOnm，并且當(dāng)它太小時(shí)，物質(zhì)的性能可能變化，并且當(dāng)它太大時(shí)，可能極大地表現(xiàn)出瑞利散射的影響，因此，數(shù)均初級(jí)粒子尺寸優(yōu)選為Inm至15nm，更優(yōu)選為2nm至IOnm且特別優(yōu)選3nm至7nm。此外，無(wú)機(jī)粒子的粒度分布優(yōu)選盡可能小。以這樣的方式，可以不同地限定單分散粒子，并且例如，在JP-A-2006-160992中所述的數(shù)值規(guī)定范圍對(duì)應(yīng)優(yōu)選的粒度分布。在該點(diǎn)，上述數(shù)均初級(jí)粒度可以使用例如，X射線衍射儀(XRD)，透射電子顯微鏡 (TEM)等測(cè)量。無(wú)機(jī)粒子在22°C和589nm的波長(zhǎng)的折射率優(yōu)選為1. 90至3. 00，更優(yōu)選為 1. 90至2. 70且特別優(yōu)選2. 00至2. 70。出于透明度和提高折射率的觀點(diǎn)，無(wú)機(jī)粒子在樹脂中的含量?jī)?yōu)選為5質(zhì)量％以上，更優(yōu)選為10至70質(zhì)量％且特別優(yōu)選30至60質(zhì)量％。為了均勻地分散樹脂組合物中的粒子，優(yōu)選通過(guò)適當(dāng)?shù)厥褂靡韵挛镔|(zhì)來(lái)分散粒子，例如，包含與形成基體的樹脂單體具有反應(yīng)性的官能團(tuán)的分散劑(描述于例如 JP-A-2007-238884的實(shí)施方案中)、包含疏水鏈部分和親水鏈部分的嵌段共聚物(描述于例如JP-A-2007-211164)、在高聚物分子的末端或側(cè)鏈中具有能夠與無(wú)機(jī)粒子形成任意的化學(xué)鍵的官能團(tuán)的樹脂(描述于例如，JP-A-2007-238929和JP-A-2007-238930)等。此外，構(gòu)成透鏡陣列體36的樹脂組合物可以適當(dāng)?shù)匕阎拿撃┤绻柘?、氟系或含長(zhǎng)鏈烷基的化合物或添加劑如抗氧化劑如受阻酚等?？梢愿鶕?jù)需要將構(gòu)成透鏡陣列體36的樹脂組合物與固化催化劑或引發(fā)劑混合。 具體地，可以提及通過(guò)熱或活性能量輻射的作用促進(jìn)固化反應(yīng)(自由基聚合或離子聚合) 的化合物如，例如JP-A_2005-92099(段落號(hào)W063]至W070])相關(guān)描述的化合物。固化反應(yīng)促進(jìn)劑的量根據(jù)催化劑類型和引發(fā)劑類型的差別或固化反應(yīng)性區(qū)域的位置的差別變化， 因此不能無(wú)條件地規(guī)定。通常，相對(duì)于固化反應(yīng)樹脂組合物的全部固體內(nèi)含物，固化反應(yīng)促進(jìn)劑的優(yōu)選量?jī)?yōu)選為0. 1至15質(zhì)量％，并且更優(yōu)選為0. 5至5質(zhì)量％。構(gòu)成透鏡陣列體36的樹脂組合物可以根據(jù)需要通過(guò)共混上述組合物制備。在這種場(chǎng)合下，當(dāng)可以將另一種組合物溶解于液體低分子單體(反應(yīng)性稀釋劑)等中時(shí)，不必另外加入溶劑。但是，當(dāng)上述由于某種情況不成立時(shí)，固化性樹脂組合物可以通過(guò)使用溶劑將各種組成組分溶解而制備。可以用于固化性樹脂組合物的溶劑不限于任何特定溶劑，而可以適當(dāng)?shù)剡x擇，只要組合物不形成沉淀物并且均勻地溶解或分散即可。具體地，可以提及例如，酮(例如，丙酮，甲基乙基酮和甲基異丁基酮)，酯(例如，乙酸乙酯和乙酸丁酯)，醚(例如，四氫呋喃和1，4_ 二曙烷)，醇(例如，甲醇，乙醇，異丙醇，丁醇和乙二醇)，芳族烴(例如，甲苯和二甲苯)，水等。當(dāng)固化性組合物包含溶劑時(shí)，優(yōu)選在干燥溶劑之后進(jìn)行模具形狀轉(zhuǎn)印操作。還可以使用用于形成透鏡陣列體36并且通過(guò)將黑色顏料如炭黑分散到用作基體材料的能量固化性樹脂組合物得到的樹脂，作為用于形成阻光層37的樹脂。透鏡陣列體36 和阻光層37均由樹脂形成。當(dāng)與透鏡陣列體或阻光層由樹脂形成而另一種由金屬形成時(shí)發(fā)生的熱膨脹的量相比時(shí)，由伴隨回流處理的溫度變化等所引起的透鏡陣列體36的熱膨脹量和阻光層37的熱膨脹量之間的差值降低。因此，抑制了變形的發(fā)生。構(gòu)成透鏡陣列體36的樹脂的線膨脹系數(shù)和構(gòu)成阻光層37的樹脂的線膨脹系數(shù)之間的差值為1X10_5/°C以下。因此，可以優(yōu)選使用包含與構(gòu)成透鏡陣列體36相同的樹脂作為基體材料并且作為將耐熱黑色顏料如炭黑分散到基體材料中的結(jié)果而變得不透明的樹脂，作為構(gòu)成阻光層37的樹脂。結(jié)果，構(gòu)成透鏡陣列體36的樹脂的線膨脹系數(shù)和構(gòu)成阻光層37的樹脂的線膨脹系數(shù)因而變得基本上相等。下面描述用于制造在圖2中所示的透鏡陣列的實(shí)例性方法。圖4顯示了用于制造圖2中所示的透鏡陣列的透鏡陣列體的一個(gè)實(shí)例性成型模具。圖4中所示的成型模具50包括上模具51和下模具52。將多個(gè)呈現(xiàn)出透鏡部32的一個(gè)光學(xué)表面34的相反幾何形狀的透鏡模制部M設(shè)置在上模具51的模制表面53中，并且與安置在透鏡陣列體36中的多個(gè)透鏡部32對(duì)齊。將多個(gè)呈現(xiàn)出透鏡部32的另一個(gè)光學(xué)表面34的相反幾何形狀的透鏡模制部56設(shè)置在下模具52的模制表面55中，并且與安置在透鏡陣列體36中的多個(gè)透鏡部32對(duì)齊。當(dāng)使用能量固化性樹脂組合物作為用于形成透鏡陣列主體36的樹脂時(shí)，在適當(dāng)時(shí)根據(jù)樹脂組合物選擇用于上模具51和下模具52的材料。具體地，當(dāng)使用熱固化性樹脂作為樹脂組合物時(shí)，使用表現(xiàn)出優(yōu)良的熱導(dǎo)率的金屬材料，例如鎳，或允許紅外線輻射透射的材料如玻璃，作為用于模具的材料。當(dāng)使用UV固化性樹脂材料作為樹脂材料時(shí)，使用允許UV輻射透射的材料例如玻璃作為用于模具的材料。圖5A至5C顯示使用圖4中所示的成型模具形成透鏡陣列體的一個(gè)實(shí)例性步驟。首先，將一定量的形成透鏡陣列體36所需的樹脂Ml進(jìn)料至下模具52的模制表面 55 上(圖 5A)。接著，下放上模具51。隨著上模具51的下放動(dòng)作的進(jìn)行，樹脂Ml被按壓在上模具51的模制表面53和下模具52的模制表面55之間。樹脂在被模制表面53和55變形的同時(shí)鋪展到模制表面53和55之間的空間中(圖5B)。在其中成型模具50隨著上模具51的完全下放而封閉的情形下，上模具51的模制表面53和下模具52的模制表面55之間的空間被樹脂Ml填充。在這種情形下，根據(jù)需要將用于固化目的的能量E施加于樹脂，從而固化樹脂Ml。從而形成透鏡陣列體36 (圖5C)。圖6顯示了形成圖2中所示的透鏡陣列的阻光層的一個(gè)實(shí)例性涂布機(jī)。如圖6中所示，涂布機(jī)60具有臺(tái)61，針62和注射器63。透鏡陣列體36被成型模具50的下模具52支持，其中透鏡陣列體36的暴露的上表面被安置在臺(tái)61的上表面上。臺(tái) 61通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置64在平行于上表面的X軸的方向上移動(dòng)。針62被放置在臺(tái)61上方的高位置并且通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置65在Y軸方向上被致動(dòng)，所述Y軸平行于臺(tái)61的上表面并且垂直于X軸。注射器63向針62進(jìn)料用于形成阻光層37 的樹脂。通過(guò)臺(tái)61在X軸方向上的致動(dòng)和針62在Y軸方向上的致動(dòng)，針62執(zhí)行被放置在臺(tái)61的上表面的透鏡陣列體36的上表面掃描。在掃描操作的同時(shí)，注射器63向針62進(jìn)料樹脂。將從針62噴射的樹脂涂覆在透鏡陣列體36的上表面上。圖7A和7B顯示通過(guò)使用圖6中所示的涂布機(jī)形成阻光層的一個(gè)實(shí)例性步驟。首先，針62執(zhí)行透鏡陣列體36的上表面的掃描。在掃描操作的同時(shí)，注射器63 向針62供應(yīng)樹脂M2，且將樹脂涂覆在透鏡陣列體36的上表面上的預(yù)定點(diǎn)(圖7A)。接著，根據(jù)需要施加用于固化目的的能量E，從而固化樹脂M2。從而在透鏡陣列體 36的上表面上形成阻光層37 (圖7B)。在所示的實(shí)例中，阻光層37使暴露的透鏡陣列體36 的上表面上的各個(gè)透鏡部32的光學(xué)表面34全部暴露并且覆蓋基板部38。優(yōu)選地，在透鏡陣列體36的上表面上被阻光層37覆蓋的區(qū)域(阻光區(qū)域)相對(duì)于樹脂M2的潤(rùn)濕性高于其它區(qū)域(半透明區(qū)域)相對(duì)于樹脂M2的潤(rùn)濕性。從而可以以優(yōu)良的精度形成阻光層37。在上述實(shí)施方案中，基板部38的潤(rùn)濕性高于光學(xué)表面34的潤(rùn)濕性。從而防止了濕分從樹脂M2向光學(xué)表面34的鋪展，因而整個(gè)光學(xué)表面34可以在沒(méi)有失效(fail)的情況下暴露。例如，提及用于使阻光區(qū)域變得比半透明區(qū)域更粗糙的技術(shù)，作為用于提高阻光區(qū)域的潤(rùn)濕性的方法。用于形成阻光層37的樹脂M2的涂布不限于通過(guò)使用圖6中所示的涂布機(jī)進(jìn)行的涂布操作。噴墨涂布，噴涂或旋涂也是可適用的。甚至當(dāng)涂布技術(shù)如噴涂和旋涂不涉及圖案化機(jī)構(gòu)的使用時(shí)，在透鏡陣列體36的上表面上的半透明區(qū)域中形成防水膜。在半透明區(qū)域中的透鏡陣列體36的上表面和樹脂M2之間的接觸角被設(shè)定為90°以上，從而可以防止樹脂M2殘留在半透明區(qū)域中。因在透鏡陣列體36上表面上的半透明區(qū)域?qū)?yīng)各個(gè)透鏡部 32的光學(xué)表面34，優(yōu)選防水膜應(yīng)以抗反射涂層形式形成。阻光層37使各個(gè)透鏡部32的整個(gè)光學(xué)表面34暴露，覆蓋基板部38且阻擋雜散光。為了阻擋雜散光，也可以通過(guò)所謂的二色模制由半透明樹脂整體地形成多個(gè)透鏡部32， 并且由與用于形成阻光層37的阻光樹脂類似的阻光樹脂整體地形成基板部38。備選地，也可以由半透明樹脂整體地形成透鏡部32和基板部38，并且使基板部38暴露于激光下，從而碳化基板部38的表面層以使其呈現(xiàn)出阻光特性。使用切割器等切割如上所述制造的透鏡陣列5的基板部38，從而將其分離為各自包含透鏡部32的多個(gè)透鏡3。透鏡3與如上所述的傳感器2組合構(gòu)成成像裝置1 (參見圖1)。圖8A和8B顯示用于制造圖1所示的成像裝置的一個(gè)實(shí)例性方法。首先沿著在以矩陣圖案安置的透鏡部32的多個(gè)行和列之間延伸的切割線L切割基板部38。從而將透鏡陣列5分為各自包含一個(gè)透鏡部32的多個(gè)透鏡3 (圖8A)。 通過(guò)隔體35將每一個(gè)透鏡3疊置于每一個(gè)傳感器2上。這樣制造了成像裝置1 (圖 8B)。圖9A至9C顯示了圖8A和8B所示的用于制造成像裝置的方法的一個(gè)實(shí)例性變型。 在圖9A至9C所示的實(shí)例中，將2個(gè)透鏡3疊置于每一個(gè)傳感器2上。首先，將多個(gè)隔體35安置成與被安置在透鏡陣列5中的多個(gè)透鏡部32對(duì)齊。將2 個(gè)透鏡陣列5與隔體陣列9相互疊置，該隔體陣列9由置于2個(gè)透鏡陣列5之間的隔體35 的互連得到，從而形成層狀透鏡陣列6(圖9A)。接著，沿著切割線L統(tǒng)一切割包括在層狀透鏡陣列6中的2個(gè)透鏡陣列5的基板部38和隔體陣列9。從而將層狀透鏡陣列6分離為多個(gè)層狀透鏡7，其每一個(gè)包括2個(gè)相互疊置的透鏡3(圖9B)。通過(guò)隔體35將每一個(gè)層狀透鏡7疊置于每一個(gè)傳感器2上。這樣制造了成像裝置1 (圖9C)。如上所述，將多個(gè)透鏡3預(yù)先層疊而成的層狀透鏡7疊置于每一個(gè)傳感器2上。當(dāng)與透鏡3依次疊置于各個(gè)傳感器2上的情況相比時(shí)，可以提高成像裝置1的生產(chǎn)率。圖10顯示了用于制造圖1所示的成像裝置的另一個(gè)實(shí)例性方法。在圖10所示的實(shí)施方案中，將透鏡陣列5疊置于傳感器陣列4上，從而制造層狀元件陣列8，層狀元件陣列 8是多個(gè)成像裝置1的集合體。隨后將層狀元件陣列8分為多個(gè)成像裝置1。傳感器陣列4具有由半導(dǎo)體金屬如硅形成的晶片20。將多個(gè)固態(tài)成像元件22在晶片20上安置成與透鏡陣列5中的多個(gè)透鏡部32對(duì)齊。晶片20的典型直徑包括6英寸， 8英寸和12英寸。安置上千個(gè)固態(tài)成像元件22。通過(guò)隔體陣列9將透鏡陣列5疊置于傳感器陣列4上，從而制造層狀元件陣列8。 包括在層狀元件陣列8內(nèi)的傳感器陣列4的晶片20，透鏡陣列5的基板部38，和隔體陣列 9沿著切割線L統(tǒng)一被切割。這樣將層狀元件陣列8分離為多個(gè)成像裝置1，其包括相應(yīng)的透鏡部32和相應(yīng)的固態(tài)成像元件22。如上所述，將一個(gè)以上的透鏡陣列5疊置于傳感器陣列4上。隨后，將傳感器陣列 4的晶片20和透鏡陣列5的基板部38統(tǒng)一切割為多個(gè)成像裝置1。當(dāng)與透鏡3或透鏡的層狀透鏡7被安裝在相應(yīng)的傳感器2上的情況相比時(shí)，可以進(jìn)一步提高成像裝置1的生產(chǎn)率。如上所述，本說(shuō)明書提供一種透鏡和透鏡陣列及其制造方法。(1)透鏡是由耐熱性樹脂形成的，并且包括整體地設(shè)置于所述透鏡的表面上的光圈。所述光圈是作為將耐熱阻光性樹脂涂覆在所述表面上的結(jié)果而形成的涂層。(2)在根據(jù)(1)所述的透鏡中，所述光圈是作為通過(guò)噴墨涂布將所述樹脂涂覆在所述表面上的結(jié)果而形成的涂層。(3)在根據(jù)(1)所述的透鏡中，所述表面的覆蓋有所述光圈的區(qū)域表現(xiàn)出的相對(duì)于構(gòu)成所述光圈的所述樹脂的潤(rùn)濕性高于其余區(qū)域。
(4)在根據(jù)C3)所述的透鏡中，所述表面的覆蓋有所述光圈的區(qū)域比所述其余區(qū)域更粗糙。(5)在根據(jù)(3)所述的透鏡中，在所述表面的除覆蓋有所述光圈的區(qū)域以外的區(qū)域中形成防水膜。(6)在根據(jù)( 所述的透鏡中，所述防水膜是抗反射涂層。(7)在根據(jù)⑴至(6)中任一項(xiàng)所述的透鏡中，用于形成所述透鏡的樹脂和用于形成所述光圈的樹脂都是能量固化性樹脂。(8)在根據(jù)⑴至(6)中任一項(xiàng)所述的透鏡中，用于形成所述透鏡的樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)和用于形成所述光圈的樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為250°C以上。(9)在根據(jù)⑴至(6)中任一項(xiàng)所述的透鏡中，用于形成所述透鏡的樹脂的線膨脹系數(shù)與用于形成所述光圈的樹脂的線膨脹系數(shù)之間的差值為1X10_5/°C以下。(10)在根據(jù)(9)所述的透鏡中，用于形成所述光圈的樹脂是通過(guò)將黑色顏料分散到用于形成所述透鏡的樹脂中而得到的。(11)透鏡陣列包括多個(gè)如(1)至(10)中任一項(xiàng)所述的透鏡。所述多個(gè)透鏡以一維或二維的圖案形式排列并且互連。(12)用于制造透鏡陣列的方法包括由耐熱性樹脂形成透鏡陣列，所述透鏡陣列包括以一維或二維的圖案形式排列的多個(gè)透鏡和將所述多個(gè)透鏡連接在一起的基板部；和使用耐熱阻光性樹脂涂布所述透鏡陣列的表面，從而形成阻光層，所述阻光層使所述各個(gè)透鏡的至少一部分暴露。(13)用于制造透鏡的方法包括切割根據(jù)(12)所制造的透鏡陣列的基板部，以將所述透鏡陣列分離為各個(gè)透鏡。
權(quán)利要求
1.一種透鏡，所述透鏡是由耐熱性樹脂形成的，并且包括整體地設(shè)置于所述透鏡的表面上的光圈，其中所述光圈是作為將耐熱阻光性樹脂涂覆在所述表面上的結(jié)果而形成的涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡，其中所述光圈是作為通過(guò)噴墨涂布將所述樹脂涂覆在所述表面上的結(jié)果而形成的涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透鏡，其中所述表面的覆蓋有所述光圈的區(qū)域表現(xiàn)出的相對(duì)于構(gòu)成所述光圈的所述樹脂的潤(rùn)濕性高于其余區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡，其中所述表面的覆蓋有所述光圈的所述區(qū)域比所述其余區(qū)域更粗糙。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的透鏡，其中在所述表面的除覆蓋有所述光圈的所述區(qū)域以外的區(qū)域中形成防水膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的透鏡， 其中所述防水膜是抗反射涂層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的透鏡，其中用于形成所述透鏡的樹脂和用于形成所述光圈的樹脂都是能量固化性樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的透鏡，其中所述的用于形成所述透鏡的樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)和所述的用于形成所述光圈的樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)為250°C以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的透鏡，其中所述的用于形成所述透鏡的樹脂的線膨脹系數(shù)與所述的用于形成所述光圈的樹脂的線膨脹系數(shù)之間的差值為1X10_5/°C以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的透鏡，其中所述的用于形成所述光圈的樹脂是通過(guò)將黑色顏料分散到所述的用于形成所述透鏡的樹脂中而得到的。
11.一種透鏡陣列，所述透鏡陣列包括多個(gè)如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的透鏡， 其中所述多個(gè)透鏡以一維或二維的圖案形式排列并且互連。
12.一種用于制造透鏡陣列的方法，所述方法包括由耐熱性樹脂形成透鏡陣列，所述透鏡陣列包括以一維或二維的圖案形式排列的多個(gè)透鏡和將所述多個(gè)透鏡連接在一起的基板部；和使用耐熱阻光性樹脂涂布所述透鏡陣列的表面，從而形成阻光層，所述阻光層使所述各個(gè)透鏡的至少一部分暴露。
13.一種用于制造透鏡的方法，所述方法包括切割根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法制造的透鏡陣列的所述基板部，以將所述透鏡陣列分離為各個(gè)透鏡。
全文摘要
本發(fā)明涉及透鏡和透鏡陣列及其制造方法。所述透鏡是由耐熱性樹脂形成的，并且包括整體地設(shè)置于所述透鏡的表面上的光圈。所述光圈是作為將耐熱阻光性樹脂涂覆在所述表面上的結(jié)果而形成的涂層。
文檔編號(hào)G02B1/11GK102193117SQ201110072658
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者榊毅史, 藤原隆行 申請(qǐng)人:富士膠片株式會(huì)社