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用于成像設備的透鏡模塊的制作方法_5

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3 并且焦距 f2 為 f2_T3 時,保持了 f_Tl > fl_T3Xf2_T3/(fl_T3+f2_T3-d_Tl)的關系。即,在透鏡之間的距離d在正常溫度Tl處的值和在低溫T3處的值彼此相等的情況下,透鏡組件的焦距f由于透鏡35k的折射率和35m的折射率的變化而變短。
[0261]如上文所述的折射率的變化和焦距的變化在滿足下述條件㈧、⑶和(C)時可以用于由透鏡35k和35m構成的透鏡組件,例如:
[0262](A)對象側透鏡35k中的折射率的變化的量和所產生的焦距的變化的量遠遠大于圖像側透鏡35m中的折射率的變化的量和所產生的焦距的變化的量。
[0263](B)焦距fl由于折射率隨著溫度的升高的變化而增大,并且由于折射率隨著溫度的降低的變化而減小。
[0264](C)焦距f2在操作溫度范圍內總是比透鏡之間的距離d大。
[0265]由于樹脂透鏡滿足條件⑶,因此,由烯烴聚合物制成的透鏡是已知的。
[0266]接下來,對由透鏡35k和35m構成的透鏡組件的焦距f隨著溫度的變化而發生的變化進行詳細解釋。如圖12A中所示,透鏡之間的距離d在透鏡35k和35m在正常溫度Tl時為d_Tl。如在前文中所解釋的,透鏡組件的焦點此時與固體成像元件33a的位置一致。
[0267]如圖12B中所示,當透鏡組件的溫度增大至高溫T2時,對象側透鏡35k變形。對象側粘合劑36k的彈性模量比對象側透鏡35k的彈性模量大。即,對象側粘合劑36k比對象側透鏡35k更硬。圖像側粘合劑36m的彈性模量比對象側透鏡35k的彈性模量小。SP,圖像側粘合劑36m比對象側透鏡35k更軟。因此,對象側透鏡35k在與圖像側粘合劑36m及其附近接觸的表面處由于溫度的升高(熱膨脹)而變形的量比在與對象側粘合劑36k及其附近接觸的表面處由于溫度的升高而變形的量大。即,對象側透鏡35k在圖像側粘合劑36m的一側處比在對象側粘合劑36k的一側處更自由地變形。
[0268]因此,由于對象側透鏡35k彎曲,對象側透鏡35k沿用于使其中央部靠近圖像側透鏡35m的方向移動。因此,透鏡之間的距離d從d_Tl減小至d_T2。如此以來,透鏡之間的距離d隨著透鏡35k和35m的溫度的升高而減小。
[0269]如圖12C中所示,當透鏡35k和35m的溫度從正常溫度Tl減小至低溫T3時,對象側透鏡35k變形。對象側透鏡35k在與對象側粘合劑36k及其附近接觸的表面處由于溫度的降低(熱收縮)而變形的量比在與圖像側粘合劑36m及其附近接觸的表面處由于溫度的降低而變形的量大。
[0270]因此,由于對象側透鏡35k彎曲,對象側透鏡35k沿用于使其中央部遠離圖像側透鏡35m的方向移動。因此,透鏡之間的距離d從d_Tl增大至d_T3。如此以來,透鏡之間的距離d隨著透鏡35k和35m的溫度的降低而增大。
[0271]對圖像側透鏡35m而言,由于用于粘附至第二內凸緣31d的粘合劑與用于粘附至第三內凸緣31e的粘合劑之間在特性上不存在差異,即使圖像側透鏡35m熱變形,對透鏡之間的距離d的變化也沒有實質貢獻。當圖像側透鏡35m由玻璃制成時,圖像側透鏡35m由于溫度變化而變形的量遠遠小于由樹脂制成的對象側透鏡35k的變形的量。
[0272]如前文所描述的,由透鏡35k和35m構成的透鏡組件的焦距f由等式f = flXf2/(fl+f2-d)給出。在本實施方式中,由于右側的分子和分母兩者為正,焦距f隨著透鏡之間的距離d的減小而變長。因此,當透鏡之間的距離d隨著溫度的升高而變短時,導致透鏡組件的焦距f減小。另一方面,當透鏡之間的距離d隨著溫度的降低而變長時,導致透鏡組件的焦距f增大。
[0273]如上文所解釋的,當透鏡35k的折射率和35m的折射率由于溫度增大的變化引起透鏡組件的焦距f增大時,對象側透鏡35k的所產生的變形引起透鏡組件的焦距f相反地減小。
[0274]同樣,當透鏡35k的折射率和35m的折射率由于溫度減小的變化引起透鏡組件的焦距f減小時,對象側透鏡35k的所產生的變形引起透鏡組件的焦距f相反地增大。
[0275]S卩,折射率的變化的影響和所產生的變形的影響彼此抵消。因此,由透鏡35k和35m構成的透鏡組件的焦距f隨著溫度的升高或減小的變化可以被減小,并且透鏡組件的焦點與固體成像元件33a的位置之間的位置偏差可以被減小。
[0276]如上文所解釋的,相對更硬的粘合劑36k置于第一保持件31與透鏡35k的與透鏡35m相反的一側上的表面之間。同樣,相對更軟的粘合劑36m置于第一保持件31與透鏡35k的面向透鏡35m的一側上的表面之間。
[0277]通過將具有不同彈性模量的粘合劑36k和36m設置在透鏡35k的不同側上,可以調節透鏡35k的熱變形,并且因此,可以調節透鏡之間的距離d。S卩,通過適當地確定粘合劑36k和36m中的哪一者應該設置在透鏡35k的不同側中的哪一側上,可以使透鏡35k的折射率和35m的折射率的變化對焦距f的影響以及透鏡35i所產生的變形對焦距f的影響彼此抵消,從而減小焦距f隨著溫度的變化而發生的變化。
[0278]此外,由于用于補償透鏡35k的折射率和35m的折射率的裝置正是通常用于固定透鏡35k和35m的粘合劑,因此可以防止增加透鏡模塊40和成像設備I的部件的數量。
[0279]第七實施方式
[0280]接下來,參照圖13A至圖13C對本發明的第七實施方式進行描述。第七實施方式與第一實施方式的不同在于,對象側透鏡35a和圖像側透鏡35b分別由對象側透鏡35η和圖像側透鏡35ρ替換,并且對象側粘合劑36a和圖像側粘合劑36b由對象側粘合劑36η和圖像側粘合劑36ρ替換。在第七實施方式中,粘合劑36η和36Ρ不用于對象側透鏡35η,而用于圖像側透鏡35Ρ。
[0281]第一保持件31、對象側透鏡35η、圖像側透鏡35ρ、對象側粘合劑36η和圖像側粘合劑36ρ構成透鏡模塊40。在第七實施方式中,對象側透鏡35η對應于第二透鏡,圖像側透鏡35ρ對應于第一透鏡,對象側粘合劑36η對應于第一粘合劑并且圖像側粘合劑36ρ對應于第二粘合劑。
[0282]在本實施方式中,對象側透鏡35η為由玻璃制成的透鏡,而圖像側透鏡35ρ為由樹脂制成的透鏡。
[0283]這兩個透鏡35η和35ρ構成透鏡組件。圖像側透鏡35Ρ比對象側透鏡35η更靠近圖像形成側或固體成像元件33a的一側地設置。
[0284]對象側粘合劑36η置于圖像側透鏡35ρ的對象側(圖12Α至圖12C中的左側)上的表面的周緣部與第二內凸緣31d之間以使對象側透鏡35p粘附至第二內凸緣31d。圖像側粘合劑36p置于圖像側透鏡35p的圖像形成側(固體成像元件33a的一側)上的表面的周緣部與第三內凸緣31e之間以使圖像側透鏡35P粘附至第三內凸緣31e。此處,圖像形成側為由透鏡35η和透鏡35ρ形成圖像的一側(圖13Α至圖13C的右側)。
[0285]在環氧樹脂粘合劑的彈性模量(例如,楊氏模量)比圖像側透鏡35Ρ的彈性模量大的情況下,對象側粘合劑36η可以是環氧樹脂粘合劑。對象側粘合劑36η可以是除環氧樹脂粘合劑之外的粘合劑,但其彈性模量必須比圖像側透鏡35ρ的彈性模量大。由于對象側粘合劑36η的彈性模量比圖像側透鏡35ρ的彈性模量大,對象側粘合劑36η的線性膨脹系數比圖像側透鏡35ρ的線性膨脹系數小。
[0286]在硅橡膠粘合劑的彈性模量比圖像側透鏡35ρ的彈性模量小的情況下,圖像側粘合劑36ρ可以是娃橡膠粘合劑。圖像側粘合劑36ρ可以是除娃橡膠粘合劑之外的粘合劑,但其彈性模量必須比圖像側透鏡35ρ的彈性模量小。由于圖像側粘合劑36ρ的彈性模量比圖像側透鏡35ρ的彈性模量小,圖像側粘合劑36ρ的線性膨脹系數比圖像側透鏡35ρ的線性膨脹系數大。
[0287]如此以來,圖像側透鏡35ρ在其具有對象側粘合劑36η的對象側上的表面處粘附至第二內凸緣31d,并且在其具有圖像側粘合劑36p的圖像側(固體成像元件33a的一側上)的表面處粘附至第三內凸緣31e。
[0288]對對象側透鏡35η而言,置于對象側上的表面的周緣部與第一內凸緣31c之間的粘合劑和置于圖像側(固體成像元件33a的一側)上的表面的周緣部與第二內凸緣31d之間的粘合劑的材料和彈性模量彼此相同。
[0289]如上文所解釋的,對象側透鏡35η粘附至第一內凸緣31c,其中,粘合劑位于對象側上的表面處,并且對象側透鏡35η在具有相同粘合劑的圖像側上的表面處粘附至第二內凸緣31d。
[0290]接下來,對對象側透鏡35η和圖像側透鏡35ρ的光學特性進行解釋。當對象側透鏡35η的焦距為Π,圖像側透鏡35ρ的焦距為f2,并且對象側透鏡35η與圖像側透鏡35ρ之間的距離(下文稱為“透鏡之間的距離”)為d時,透鏡組件的焦距f由下述等式給出:[0291 ] f = flXf2/(fl+f2 - d)
[0292]在本實施方式中,flXf2的值為正。這是因為由于對象側透鏡35η和圖像側透鏡35ρ兩者為凸透鏡,焦距fl和f2兩者為正。flXf2 > O的關系總是保持在與第一實施方式的操作溫度范圍相同的操作溫度范圍內。此外,(fl+f2-d)的值在操作溫度范圍內總為正。因此,由透鏡35η和35ρ構成的透鏡組件的焦距f在操作溫度范圍內為正。
[0293]當對象側透鏡35η和圖像側透鏡35ρ的溫度等于預定正常溫度Tl (例如,20°C )時,預先將透鏡組件的焦點調節成與固體成像元件33a的位置一致。此處,假定透鏡之間的距離d在透鏡35η和35ρ的溫度為Tl時為d_Tl。
[0294]當對象側透鏡35η和圖像側透鏡35ρ的溫度從Tl增大時,發生下述情況。在這種情況下,透鏡35η的折射率和35ρ的折射率隨著溫度的升高而改變以減小透鏡組件的焦距fo這將在下文進行更具體地解釋。
[0295]假定由透鏡35η和35ρ構成的透鏡組件的焦距f在透鏡35η和35ρ的溫度等于正常溫度Tl時為f_Tl,并且焦距Π和f2在它們的溫度已經增大至高溫T2(例如,100C )時分別為 fl_T2 和 f2_T2。在這種情況下,保持了 f_Tl > fl_T2Xf2_T2/(fl_T2+f2_T2-d_Tl)的關系。附帶地,由于該不等式的右側的分母在正常溫度Tl處等于透鏡之間的距離d,因此右側的值在高溫T2處與透鏡組件的焦距f不同。即,在透鏡之間的距離d在正常溫度Tl處的值和在高溫T2處的值彼此相等的情況下,透鏡組件的焦距f由于透鏡35η的折射率和35ρ的折射率的變化而變短。
[0296]通常,透鏡的折射率大致為其操作溫度范圍內的溫度的線性函數。因此,無論Τ2的值為何,都保持上述關系,只要Τ2在操作溫度范圍內即可。當透鏡35η和35ρ的溫度從正常溫度Tl降至低溫Τ3時,保持了與上文的關系相反的關系。Τ3可以例如是-40°C。
[0297]即,在這種情況下,透鏡35η的折射率和35ρ的折射率隨著溫度的降低而變化以增大透鏡組件的焦距f。在透鏡35η和35ρ的溫度已經降至低溫Τ3之后,當假定焦距fl為fl_T3 并且焦距 f2 為 f2_T3 時,保持了 f_Tl < f 1_T3 X f2_T3/ (fl_T3+f2_Τ3 一 d_Tl)的關系。即,在透鏡之間的距離d在正常溫度Tl處的值和在低溫T3處的值彼此相等的情況下,透鏡組件的焦距f由于透鏡35η的折射率和35ρ的折射率的變化而變長。
[0298]如上文所述的折射率的變化和焦距的變化在滿足下述條件(A)、(B)和(C)時可以用于由透鏡35η和35ρ構成的透鏡組件,例如:
[0299](A)圖像側透鏡35ρ中的折射率的變化的量和所產生的焦距的變化的量遠遠大于對象側透鏡35η中的折射率的變化的量和所產生的焦距的變化的量。
[0300](B)焦距f2由于折射率隨著溫度的升高的變化而減小,并且由于折射率隨著溫度的降低的變化而增大。
[0301](C)焦距fl在操作溫度范圍內總是比透鏡之間的距離d大。
[0302]由于樹脂透鏡滿足條件⑶,因此,由烯烴聚合物制成的透鏡是已知的。
[0303]接下來,對由透鏡35η和35ρ構成的透鏡組件的焦距f隨著溫度的變化而發生的變化進行詳細解釋。如圖13A中所示,透鏡之間的距離d在透鏡35η和35ρ處于正常溫度Tl時為d_Tl。如在前文中所解釋的,透鏡組件的焦點此時與固體成像元件33a的位置一致。
[0304]如圖13B中所示,當透鏡組件的溫度增大至高溫T2時,圖像側透鏡35p變形。對象側粘合劑36η的彈性模量比圖像側透鏡35ρ的彈性模量大。即,對象側粘合劑36η比圖像側透鏡35ρ更硬。圖像側粘合劑36ρ的彈性模量比圖像側透鏡35ρ的彈性模量小。SP,圖像側粘合劑36p比圖像側透鏡35p更軟。因此,圖像側透鏡35p在與對象側粘合劑36η及其附近接觸的表面處由于溫度的升高(熱膨脹)而變形的量比在與圖像側粘合劑36ρ及其附近接觸的表面處由于溫度的升高而變形的量大。即,圖像側透鏡35ρ在圖像側粘合劑36ρ的一側處比在對象側粘合劑36η的一側處更自由地變形。
[0305]因此,由于圖像側透鏡35η彎曲,圖像側透鏡35η沿用于使其中央部遠離對象側透鏡35η的方向移動。因此,透鏡之間的距離d從d_Tl增大至d_T2。如此以來,透鏡之間的距離d隨著透鏡35η和35ρ的溫度的升高而增大。
[0306]如圖13C中所示,當透鏡35η和35ρ的溫度從正常溫度Tl減小至低溫Τ3時,圖像側透鏡35ρ變形。圖像側透鏡35ρ在與對象側粘合劑36η及其附近接觸的表面處由于溫度的降低(熱收縮)而變形的量比在與圖像側粘合劑36ρ及其附近接觸的表面處由于溫度的降低而變形的量小。
[0307]因此,由于圖像側透鏡35p彎曲,圖像側透鏡35p沿用于使其中央部靠近對象側透鏡35η的方向移動。因此,透鏡之間的距離d從d_Tl減小至d_T3。如此以來,透鏡之間的距離d隨著透鏡35η和35ρ的溫度的降低而減小。
[0308]對對象側透鏡35η而言,由于用于粘附至第一內凸緣31c的粘合劑與用于粘附至第二內凸緣31d的粘合劑之間在特性上不存在差異,即使對象側透鏡35η熱變形,對透鏡之間的距離d的變化也沒有實質貢獻。當對象側透鏡35η由玻璃制成時,對象側透鏡35η由于溫度變化而發生變形的量遠遠小于由樹脂制成的圖像側透鏡35ρ的變形的量。
[0309]如前文所描述的,由透鏡35η和35ρ構成的透鏡組件的焦距f由等式f = f I X f2/(fl+f2-d)給出。在本實施方式中,由于右側的分子和分母兩者為正,焦距f隨著透鏡之間的距離d的減小而減小。因此,當透鏡之間的距離d隨著溫度的升高而變長時,導致透鏡組件的焦距f增大。另一方面,當透鏡之間的距離d隨著溫度的降低而變短時,導致透鏡組件的焦距f減小。
[0310]如上文所解釋的,當透鏡35η的折射率和35ρ的折射率由于溫度增大的變化引起透鏡組件的焦距f減小時,圖像側透鏡35p的所產生的變形引起透鏡組件的焦距f相反地增大。
[0311]同樣,當透鏡35η的折射率和35ρ的折射率由于溫度減小的變化引起透鏡組件的焦距f增大時,圖像側透鏡35p的所產生的變形引起透鏡組件的焦距f相反地減小。
[0312]S卩,折射率的變化的影響和所產生的變形的影響彼此抵消。因此,由透鏡35η和35ρ構成的透鏡組件的焦距f隨著溫度的升高或減小的變化可以被減小,并且透鏡組件的焦點與固體成像元件33a的位置之間的位置偏差可以被減小。
[0313]如上文所解釋的,相對更硬的粘合劑36η置于第一保持件31與透鏡35ρ的面向透鏡35η的一側上的表面之間。同樣,相對更軟的粘合劑36ρ置于第一保持件31與透鏡35ρ的與透鏡35η相反一側上的表面之間。
[0314]通過將具有不同彈性模量的粘合劑36η和36ρ設置在透鏡35ρ的不同側上,可以調節透鏡35ρ的熱變形,并且因此,可以調節透鏡之間的距離d。S卩,通過適當地確定粘合劑36η和36ρ中的哪一者應該設置在透鏡35ρ的不同側中的哪一側上,可以使透鏡35η的折射率和35ρ的折射率的變化對焦距f的影響以及透鏡35p所產生的變形對焦距f的影響彼此抵消,從而減小焦距f隨著溫度的變化而發生的變化。
[0315]此外,由于用于補償透鏡35η的折射率和35ρ的折射率的裝置正是通常用于固定透鏡35η和35ρ的粘合劑,因此可以防止增加透鏡模塊40和成像設備I的部件的數量。
[0316]第八實施方式
[0317]接下來,參照圖14Α至圖14C對本發明的第八實施方式進行描述。第八實施方式與第一實施方式的不同在于,對象側透鏡35a和圖像側透鏡35b分別由對象側透鏡35q和圖像側透鏡35r替換,并且對象側粘合劑36a和圖像側粘合劑36b由對象側粘合劑36q和圖像側粘合劑36r替換。在第八實施方式中,粘合劑36q和36r不用于對象側透鏡35q,而用于圖像側透鏡35r。
[0318]第一保持件31、對象側透鏡35q、圖像側透鏡35r、對象側粘合劑36q和圖像側粘合劑36r構成透鏡模塊40。在第八實施方式中,對象側透鏡35q對應于第二透鏡,圖像側透鏡35r對應于第一透鏡,對象側粘合劑36q對應于第二粘合劑并且圖像側粘合劑36r對應于第一粘合劑。
[0319]在本實施方式中,對象側透鏡35q為由玻璃制成的透鏡,而圖像側透鏡35r為由樹脂制成的透鏡。
[0320]這兩個透鏡35q和35r構成透鏡組件。圖像側透鏡35r比對象側透鏡35q更靠近圖像形成側或固體成像元件33a的一側設置。
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