CN100374893C - 固定光学构件的方法及光学单元 - Google Patents

Abstract

在用于将光学构件固定到支承构件上的固定光学构件的方法中，在所述光学构件和所述支承构件之间配置当照射光线时熔融的中间构件。通过将透射过所述光学构件的光线照射到所述中间构件上，所述中间构件熔融，并将所述光学构件固定到所述支承构件上。

Description

固定光学构件的方法及光学单元

技术领域

本发明涉及一种用于将诸如摄影透镜等光学构件固定到支承构件上的光学构件的固定方法，或者涉及一种将光学构件相互固定的方法，并且还涉及一种光学单元。

背景技术

传统上，作为将透镜固定到用于支承透镜的透镜支承框架上的方法，已知一种方法，该方法将透镜安装到由树脂材料制成的透镜框架上，然后借助已知的诸如热敛缝等方法使透镜框架的外周端部变形，从而将透镜固定到透镜框架上。

此外，已知采用紫外线固化粘合剂等将透镜的外周部固定到透镜框架上的方法。

另外，作为将透镜固定到透镜框架上的方法，其中，在透镜的一个表面上将透镜定位，存在这样一种方法：在对位置进行调整之后，将粘合剂引入到透镜的侧表面和透镜框架之间的部分中，以便在透镜的侧表面上将透镜粘结到透镜框架上。

进而，已知这样一种方法：使透镜与由吸收激光的塑料制成的透镜框架的熔接面接触，经由透镜将激光束照射到透镜框架的熔接面上，以便将透镜固定到透镜框架上。

发明内容

根据本发明，作为用于将第二透镜固定到第一透镜上的固定光学构件的方法，在第一透镜和第二透镜之间配置通过暴露于光线下能够熔融的中间构件，通过将该中间构件暴露于光线下并从而将该中间构件熔融，对第一透镜和第二透镜进行固定。

根据本发明的第一方面，一种固定光学构件的方法，用于将光学构件固定到支承构件上，其特征在于，在所述光学构件和所述支承构件之间设置中间构件，该中间构件采用当被加热时粘合强度增大的材料，所述支承构件采用当照射红外激光时产生热的材料，调节所述光学构件相对于所述支承构件的位置，透射过所述光学构件和所述中间构件的红外激光被照射到所述支承构件上，并且所述中间构件被熔融，以便将所述光学构件固定到所述支承构件上。

根据本发明的另一个方面，一种光学单元，所述光学单元由光学构件和用于支承所述光学构件的支承构件构成，其特征在于：所述光学单元包括配置在所述光学构件和所述支承构件之间的中间构件，该中间构件采用当被加热时粘合强度增大的材料，所述支承构件采用当照射红外激光时产生热的材料，并且，所述红外激光透射过所述光学构件和所述中间构件；并且，所述中间构件被熔融，以便固定所述光学构件和所述支承构件。

通过下面的描述和附图，本发明的其它目的和特点将会变得更加明显。

附图说明

图1是主要部分剖视透视图，用于表示根据本发明第一个实施例的固定光学构件的方法中所用的结构部件；

图2是主要部分剖视图，表示透镜被图1所示的中间构件固定的状态；

图3是主要部分剖视透视图，表示根据本发明的第二个实施例的固定光学构件的方法用的结构部件；

图4是主要部分剖视图，表示透镜被图3中所示的中间构件固定的状态；

图5A、5B和5C是主要部分剖视图，表示用于本发明的第二个实施例的中间构件的各种形状的例子；

图6是主要部分剖视透视图，表示根据本发明的第三个实施例的固定光学构件的方法中所用的结构部件；

图7是平面图，表示本发明的第三个实施例中所用的中间构件的形状的例子；

图8A和8B是平面图，分别表示在本发明的第三个实施例中使用的另一种中间构件的形状的例子；

图9A是主要部分剖视透视图，表示根据本发明的第四个实施例的固定光学构件的方法所使用的中间构件的形状的例子；

图9B和9C是主要部分剖视图，分别表示根据本发明的第四个实施例的透镜被中间构件固定的状态；

图10是主要部分剖视透视图，表示根据本发明的第五个实施例的固定光学构件的方法所使用的结构部件；

图11A是主要部分剖视图，表示在透镜被图10所示的中间构件固定之前的状态；

图11B是主要部分剖视图，表示在透镜被图10所示的中间构件固定之后的状态；

图12A和12B是主要部分剖视透视图，分别表示在使用图10所示的复合构件的情况下固定光学构件的方法；

图13是主要部分剖视透视图，表示在根据本发明的第五个实施例的固定光学构件的方法中使用不同形状的中间构件的情况下的结构部件；

图14A和14B是主要部分剖视透视图，分别表示在使用图13所示的结构部件的情况下固定光学构件的方法；

图15是分解透视图，表示透镜组件的主要部分的结构，所述透镜组件采用根据本发明的第六个实施例的固定光学构件的方法；

图16A是纵剖视图，表示将中间构件113装入到透镜框架112中的状态；

图16B是纵剖视图，表示将透镜111装入到透镜框架112中的状态；

图16C是纵剖视图，表示在将透镜111固定到透镜框架112上时激光光束的照射状态；

图17是纵剖视图，表示其中凹透镜固定到透镜框架上的透镜组件的主要部分；

图18A是平面图，表示中间构件的另一个例子；

图18B是平面图，表示中间构件的另一个例子；

图18C是平面图，表示中间构件的再一个例子；

图19是分解透视图，表示采用根据本发明的第七个实施例的固定光学构件的方法的透镜组件的主要部分的结构；

图20是纵剖视图，表示图19所示的透镜经由中间构件固定到透镜框架上的状态；

图21A是纵剖视图，表示中间构件装入到图19所示的透镜框架中的状态；

图21B是纵剖视图，表示中间构件和透镜装入到图19所示的透镜框架中的状态；

图22是平面图，表示中间构件装入到图19所示的透镜框架中的状态；

图23是根据本发明的第八个实施例的固定光学构件的方法所使用的中间构件的平面图和侧视图；

图24A是纵剖视图，表示中间构件装入到透镜框架中的状态；

图24B是纵剖视图，表示透镜装入到透镜框架中的状态；以及

图24C是纵剖视图，表示在将透镜固定到透镜框架上时激光束的照射状态。

具体实施方式

下面，通过本发明第一个实施例到第八个实施例，说明实施本发明的最佳方式。

第一个实施例

图1是主要部分剖视透视图，表示根据本发明的第一个实施例的固定光学构件的方法所使用的结构部件。

在图1中，参考标号10和12分别表示光学玻璃透镜，参考标号11表示中间构件，该中间构件由形成圆形的片状材料制成，在组装时，将该中间构件介于透镜10和透镜12的光线入射/出射面之间。中间构件11由对可见光不透明的材料制成。中间构件11还起着光阑的作用，该光阑具有遮蔽除摄影光束之外的、从例如周边部分或者结构部件(未示出)反射的有害光束的作用。中间构件11由加热时粘合强度增大的材料制成(将显著吸收近红外线的材料(例如碳黑、染料或颜料等规定的着色材料)混合到包括例如聚酯、聚酰亚胺、聚氨基甲酸乙酯、离聚物树脂、或者乙烯和甲基丙烯酸的共聚树脂作为主要成分的热熔性片和热粘合片(热固型)中形成的材料)。

图2表示主要部分剖视图，表示透镜10、透镜12和中间构件11结合起来的状态。参考标号13表示激光束，该激光束用于通过以下面描述的方式照射近红外线，从而增加中间构件11的粘合强度，对透镜10和透镜12进行固定。

在根据本发明第一个实施例的固定光学构件的方法中，透镜10和透镜12按照下面所述的步骤进行固定。

如上所述，在透镜10经由中间构件11与透镜12结合的状态下，借助加压装置(未示出)使透镜10和12与中间构件11相互紧密接触。这时，在透镜10和透镜12的周缘部，借助定位校准框(未示出)沿着垂直于光轴的方向调节之间夹持着中间构件11的透镜10和透镜12的位置。因而，无需插入到透镜10和12的有效直径内就可以将中间构件11定位。在这种状态下，从激光束照射装置(未示出)通过透镜12的光线入射/出射面发射点状激光束13，然后透射过透镜12并照射到中间构件11上。如上面所述，中间构件11是由吸收近红外线的材料构成的，通过加热，所述材料的粘合强度增大。从而，当中间构件11吸收激光束13时，中间构件11的粘合强度瞬时增大。这时，中间构件11被粘结并固定到透镜10和透镜12上。应当注意，在预定的照射时间之后，结束激光束的照射，完成固定透镜的步骤。

如上所述，通过加热中间构件11将透镜10和12直接固定，从而能够以高精度将透镜10和12固定，并节省空间。另外，可以缩小支承透镜10和12的透镜框架的尺寸。

应当注意，在中间构件11与透镜10和12之间的接触部，如果将借助加压装置(未示出)进行的透镜10和12与中间构件11之间的压力接触释放，并且将定位校准框(未示出)移去，则借助中间构件11的粘合强度，将透镜10和透镜12恒定地相互固定在一起。因此，以高精度并且没有晃动地将透镜10和透镜12定位。进而，可以获得这样一种效果，即，通过由中间构件11的弹性变形将冲击吸收，即使当施加强烈的冲击时，透镜10和透镜12也不会破裂。因此，两个透镜10和12在它们的校准位置上保持固定到中间构件11上。

在上面描述的第一个实施例中，对于将透镜10、透镜12和中间构件11在它们仅仅是被结合起来的状态下暴露于激光束的照射之下的结构进行了说明。但是，不言而喻，该实施例也可以采用这样的结构，即，由真空吸引工具等支承透镜10，将中间构件的位置校准，对透镜12的偏心度和倾斜度进行调节，并且在保持校准状态的情况下校准之后，照射激光束。

根据本发明的第一个实施例，在多个位置处以点状的形状照射激光束。但是，照射位置并不局限于此。可以根据中间构件11的形状照射激光束13。

在多个位置处照射点状激光束时，优选地，以彼此相等的位置间隔将激光束照射到中间构件11上。如果中间构件11未形成例如圆筒状等环形形状，照射位置的间隔可以不彼此相等，即，激光束可以照射到中间构件11的各侧的中间位置上。这时，优选地，每一个点的位置位于一个圆的圆周上，所述圆的中心位于光轴上。

进而，激光束可以以点状形状同时照射于多个位置，如果激光束不在同一时刻照射，则激光束可以依次地以点状形状照射到沿着对角线排列的位置上。

另外，可以通过旋转透镜10和透镜12或者旋转移动激光束照射位置来进行固定，例如，通过在将激光束的照射方向以60度的角度沿着顺时针或者逆时针旋转之前，同时在三个等间隔的位置(相互以120度的角度排列)处照射激光束，从而在共计六个位置上进行固定。

除此之外，可以设定激光束的照射角度，使得激光束垂直地照射到中间构件11的表面上。激光束也不一定必须垂直地照射。激光束可以从其它的方向照射到中间构件11的表面上。

进而，在同时于多个部位照射激光束的情况下，可以以不影响透镜10和透镜12的位置精度的时间差照射激光束。在这种情况下，时间差例如可以是几十毫秒到几百毫秒。

不言而喻，即使上述透镜是由玻璃材料或者树脂材料制成的，透镜的结构也不会与本发明的目的相抵触。

另外，在如上所述的固定光学构件的方法中，是在透镜的光线入射/出射面上进行固定的，从而，透镜的外直径尺寸不必高精度地配置。从而，所述透镜可以是未进行对中工序的透镜。这里，对中工序是通过将透镜的曲率中心与透镜的外形中心进行匹配、对透镜的外径进行精加工的工序。

从而，当利用本实施例的固定光学构件的方法将透镜和透镜框架相互固定时，无需在透镜的外径部将透镜固定到透镜框架上。从而，无需将透镜框架形成沿着透镜框架的外周包围透镜的形状，因此，可以缩小透镜框架的尺寸。

进而，借助传统的方法或者借助本发明的方法，通过将中间构件置于透镜支承构件与透镜之间，可以进行透镜框架(未示出)和透镜的固定。

另外，可以在利用本发明的方法将透镜相互固定之后，将透镜安装到透镜支承构件上。或者，也可以在安装其它的透镜之前，将透镜中的一个安装到透镜支承构件上。

因为中间构件11为具有几个微米到几十微米厚度的片状的形状，所以根据本实施例的固定光学构件的方法几乎不会受到精度方面的影响。

中间构件11的熔点与透镜10和透镜12的熔点相比足够低，从而透镜10和透镜12不会受到由激光束的照射引起的热的影响。

在该实施例中，借助经由中间构件11的表面接触进行透镜10和12的定位。但是，本发明不局限于此。不言而喻，可以借助线接触和点接触进行定位。

第二个实施例

图3是主要部分的剖视透视图，表示用于根据本发明第二个实施例的固定光学构件的方法的结构部件。图4是剖视图，表示透镜和中间构件被结合起来的状态。

在本发明的第二个实施例中，采用和本发明的第一个实施例相同的结构部件，将中间构件31的表面沿着透镜30和透镜32的光线入射/出射面的曲率成形。例如，在将平坦的片冲压成圆环形之后，将中间构件31形成沿着透镜30和透镜32的光线入射/出射面的曲率的形状。因此，将中间构件31形成没有任何皱褶地随着光线入射/出射面的形状与其上具有凸凹的透镜的光线入射/出射面紧密接触的形状。

本发明的第二个实施例的固定光学构件的方法，基本上和本发明的第一个实施例相同，因此省略其说明。

如上所述，如图4所示，将中间构件31与透镜30和透镜32接触的表面形成沿着透镜30和透镜32的光线入射/出射面的形状，从而可以容易地使中间构件31与透镜30和透镜32紧密接触。

另外，在本发明的第二个实施例中，在冲压形成中间构件31的片状构件之后，借助形成中间构件31的方法，沿着透镜的光线入射/出射面的曲率形成中间构件31的表面形状。但是，中间构件31并不局限于这种结构。不言而喻，为了获得类似的效果，可以借助其它的方法形成中间构件31的形状。

作为这种情况的一个例子，也可以通过沿着待固定的透镜形状形成中间构件31的形状，将图5A、5B、和5C所示的组合的透镜固定。图5A是主要部分的剖视图，表示凹透镜50和凹透镜52被中间构件51固定的状态。图5B是主要部分的剖视图，表示凸透镜53和凸透镜55被中间构件54固定的状态。图5C是主要部分的剖视图，表示凹透镜56和凸透镜58被中间构件57固定的状态，其中，所述凹透镜56和凸透镜58的每一个具有相互不同的曲率。

这里，例如，对于如图5A所示的固定凹透镜50和凹透镜52的情况进行了说明。中间构件51以这样一种方式形成，即，将凹透镜50和凹透镜52接触的表面沿着透镜的光线入射/出射面的曲率形成，使得易于使中间构件51与凹透镜50和凹透镜52紧密接触。类似地，如图5B所示在固定凸透镜53和凸透镜55的情况下，以及如图5C所示在固定具有相互不同的曲率的凹透镜56和凸透镜58的情况下，将每个中间构件54和57的表面沿着透镜的光线入射/出射面成形，从而易于使中间构件与透镜紧密接触。

进而，不言而喻，为了获得类似的效果，也可以将中间构件的形状形成其它的形状。

不言而喻，如果上述透镜是用玻璃材料或者树脂材料制成的，则透镜的结构不会与本发明的目的相抵触。

所述透镜可以是未进行对中工序的透镜。

第三个实施例

图6是主要部分的剖视透视图，表示根据本发明的第三个实施例的固定光学构件的方法所使用的结构部件。

本发明的第三个实施例的固定光学构件的方法与本发明的第一个实施例的相同，从而，省略其说明。

如图7所示，用于本发明的第三个实施例的中间构件61，在其外周部和内周部分别具有缺口部。从而，可以使中间构件61容易地没有皱褶地沿着透镜的光线入射/出射面的形状与其上具有凸凹的透镜60和62的光线入射/出射面接触。

另外，本发明的第三个实施例，通过在中间构件61的外周部和内周部的每一个上形成缺口部，实现中间构件61与透镜的紧密接触。但是，不言而喻，可以将缺口部形成另外的形状。图8A和8B表示缺口部的另外的形状和切口部的形状的一些其它的例子。图8A表示缺口部的形状的一个例子，图8B表示切口部的形状的一个例子。

可以配置透镜60和62以及中间构件61，使它们的整个表面相互接触。进而，可以配置透镜60和62以及中间构件61，使它们的一些部分相互接触。另外，如果根据透镜之间的空气间隔设定中间构件61的厚度，可以不用间隔件等将透镜之间的空气间隔校准。

第四个实施例

图9A是主要部分的剖视透视图，表示本发明的第四个实施例的固定光学构件的方法所使用的结构部件，图9B和9C是主要部分的剖视图，其中的每一个表示透镜被中间构件固定的状态。图9A是表示透镜90、透镜92和中间构件91的视图，图9B是表示在其固定之后的状态的视图，图9C是表示在利用另外一种形式的中间构件93将透镜90和透镜92固定之后地方状态的视图。

在本发明的第四个实施例中，采用和本发明的第一个实施例相同的结构部件，将中间构件91和93形成包围透镜90的形状，或者形成包围透镜90和透镜92的外周表面的形状。

第四个实施例的固定光学构件的方法与本发明的第一个实施例的方法相同，所以，省略对它的描述。

如图9A所示，以沿着透镜90和透镜92的光线入射/出射面的表面的形状，形成用于本发明第四个实施例的中间构件91，并且将其形成包围透镜90的外周端面。从而，如图9B所示，透镜90和透镜92被中间构件91固定，并且，中间构件91具有遮挡除有效光束之外的光束、例如来自于透镜90的外周端面的杂散光的作用。

中间构件91设有切口部，从而可以使中间构件91没有任何皱褶地随着透镜90和透镜92的光线入射/出射面的表面形状与其上具有凸凹的透镜表面紧密接触。

进而，如图9C所示的中间构件93那样，在将中间构件成形为包围透镜90和透镜92的外周面的形状的情况下，利用中间构件将透镜90和透镜92固定。同样地，在这种情况下，中间构件具有相对于透镜90和透镜92的外周端面遮挡光线的作用，从而遮挡例如来自于透镜90和透镜92的透镜外周端面的杂散光。

第五个实施例

图10是主要部分的剖视透视图，表示用于根据本发明第五个实施例的固定光学构件的方法的结构部件。在图10中，参考标号100和102分别表示透镜。参考标号101表示形成环状的中间构件，该中间构件在结合时插入到透镜100和透镜102之间。参考标号104表示中间构件101的外周端部。

在本发明第五个实施例中，采用和本发明第一个实施例相同的结构部件，并且将透镜100和中间构件101的固定位置定位在与透镜102和中间构件101的固定位置不同的位置上。

例如，如图10所示，利用本实施例的方法固定的透镜100和透镜102，其外径相互不同。将中间构件101的外周端部104的直径被设定成基本上近似于透镜92的外径的数值。从而，对中间构件101进行定位，以便使中间构件101的外周端部104与透镜102的外周端部匹配。图11A和11B分别表示透镜100和透镜102被中间构件101固定的状态。图11A是表示被中间构件101定位和固定之前的状态的视图。图11B是表示被中间构件101定位和固定之后的状态的视图。如图11A所示，在被定位之前中间构件101具有平坦的形状，而在将中间构件101定位之后，如图11B所示，中间构件101的形状沿着透镜100和透镜102的光线入射/出射面的曲率形成。

在根据本发明第五个实施例的固定光学构件的方法中，按照以下的步骤固定透镜100和透镜102。

如图12A所示，来自于激光束照射装置9未示出)的激光束103照射到被定位的透镜102和中间构件101上。如上面所述，中间构件101由吸收近红外线且其粘合强度随着加热而增大的构件制成。从而，中间构件101通过吸收激光束103而被加热，并且中间构件101的粘合强度增大。因此，通过激光束103的照射，中间构件101被固定到透镜102上。

然后，如图12B所示，将透镜100定位到被固定的透镜102和中间构件101上，借助加压装置(未示出)使透镜100、中间构件101和透镜102相互紧密接触。这时，中间构件101被固定到透镜102上，从而，即使当对透镜100的位置进行校准时，中间构件101也不会相对于透镜102移动。

如图12B所示，在透镜100被定位的状态下照射激光束103。在这种情况下，激光束103的照射在下述位置中进行，所述位置处于相同的直径上，并且与在以图12A所示的上面所述的状态照射激光束103的情况下激光束103的照射位置不同。在激光束照射的部分上，中间构件101受热。但是，所述热被施加到与透镜100和中间构件101的固定位置不同的位置，从而，中间构件101不会从其固定位置上偏离。在经过预定的照射时间之后，结束激光束的照射，完成透镜的固定工序。

在该实施例的固定光学构件的方法中，在作为第二透镜的透镜100被定位和固定之前，将作为基础和第一透镜的透镜102和中间构件101定位和固定。这时，将第一透镜和中间构件的固定位置(换句话说，激光束103的照射位置)设定在与第二透镜的固定位置(换句话说，激光束103的照射位置)不同的位置上，从而，经由中间构件将第一透镜和第二透镜固定。这里，对于作为基础的透镜是第一透镜的结构进行了说明。但是，不言而喻，作为基础的透镜可以是第一透镜，也可以是第二透镜。

另外，在本实施例的固定光学构件的方法中，第一透镜和中间构件的固定位置与第二透镜和中间构件的固定位置位于相同的直径的不同位置上。但是，不言而喻，为了获得相似的效果，固定位置可以定位在其它的位置上。

下面说明固定位置的另外一种配置的例子。图13是主要部分的剖视透视图，表示本发明的第五个实施例的改型的结构部件。在图13中，参考标号130和132分别表示透镜，参考标号131表示中间构件。参考标号133表示激光束，参考标号134表示中间构件131的外周端部。将中间构件131的外径设定成基本上等于透镜132的外径的直径值。图14A和14B是主要部分的剖视透视图，分别表示固定后的状态。图14A是表示透镜132和中间构件131被固定的状态的视图。图14B是表示透镜130、中间构件131、和透镜132被固定的状态的视图。

透镜130和透镜132按照以下描述的步骤进行固定。

如图13所示，中间构件131由具有环形形状的片状材料构成，在其外周部和内周部的每一个上分别具有切口部。透镜132和中间构件131沿着中间构件131外周端部134的未形成缺口部的部分定位。当用激光束133在中间构件131外周部的未形成缺口部的部位照射如14A所示被定位的透镜132和中间构件131时，中间构件131受热。结果，中间构件131的粘合强度增大。因此，透镜132和中间构件131被固定。

然后，如图14B所示，将透镜130定位到被固定的透镜132和中间构件131上，借助加压装置(未示出)使透镜130、中间构件131和透镜132相互紧密接触。这时，中间构件131被固定到透镜132上，从而即使当对透镜130的位置进行校准时，中间构件131也不会相对于透镜132移动。

在透镜130被定位的状态下，照射激光束133。如图14B所示，在这种情况下，激光束133的照射在下述位置处进行，所述位置与在上面所述的图14A所示的状态下激光束照射时的激光束133的俄照射位置处于直径相同的不同的位置处，并且所述激光束133的照射位置处于中间构件131内周部的未形成缺口部的位置处。中间构件131在照射激光束的部分中受热。但是，所述热被施加到与透镜130和中间构件131的固定位置不同的位置上，所以，中间构件131不会偏离其固定位置。在经过预定的照射时间之后，结束激光束的照射，完成透镜的固定工序。

不言而喻，不管上述透镜是用玻璃材料制造的还是用树脂制造的，都不会与本发明的目的相抵触。

进而，透镜可以是未进行过对中工序的透镜。

另外，在上面描述的五个实施例中，对光学透镜相对于摄影光学系统的固定进行了描述。但是，本发明并不局限于在上面的实施例中描述的结构。例如，本发明不仅可以应用于将两个透镜固定的情况，也可以应用于将三个或更多个透镜固定时的情况。进而，如果本发明的结构不同于上述五个实施例的结构的话，毋庸赘言，只要该结构与本发明的权利要求的内容相一致，当然可以采用任何一种形式的实施例。

第六个实施例

图15是分解透视图，表示透镜组件的主要部分的结构，根据本发明的第六个实施例的固定光学构件的方法用于该透镜组件。

如图15所示，该透镜组件设有：由用玻璃材料或者树脂材料制成凹透镜构成的透镜111，透镜框架112，以及插入到透镜111与透镜框架112之间的中间构件113。

透镜框架112由具有圆柱形的构件制成，并且是由通过吸收近红外线而被加热的材料制成的。例如，透镜框架112由热塑性树脂材料制成。构成透镜框架112的热塑性树脂材料的基体材料，例如是下面所述的树脂：诸如尼龙6(PA6)或者尼龙66(PA66)等聚酰胺(PA)；聚乙烯(PE)；聚丙烯(PP)；苯乙烯-丙烯腈共聚物；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；聚苯乙烯；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；聚碳酸酯(PC)；聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)；聚苯硫醚(PPS)；在上面所述的基体材料中，并且在其中混合入诸如碳黑、染料或颜料等预定的着色材料，作为激光束吸收剂。通过混合入着色材料，获得吸收近红外线的显著的特性。这里，在这些热塑性树脂材料中，聚碳酸酯特别适合于透镜框架112。

另外，作为制造材料，对于透镜框架112可以使用玻璃纤维加强的热塑性树脂材料或者碳纤维加强的热塑性树脂材料。进而，在不偏离本发明的目的的范围内，所述树脂也可以包含有除上面所描述的之外的组分，即，可以包含有一种或多种填充剂以及通常用作抗静电剂、耐气候性稳定剂或者石蜡等添加剂，其中，所述填充剂包括无机物或者有机物，例如，玻璃、二氧化硅、滑石或者碳酸钙等。

进而，作为用于对透镜框架112所使用的热塑性树脂进行着色的着色材料，可以采用例如用作辅助剂的石墨等以碳为基础的材料，以及诸如以多组分氧化物为基础的颜料等无机着色材料。进而，如果有机着色材料足以吸收激光束的话，则可以采用有机着色材料。这种着色材料的例子，包括酞菁铜系统颜料。

此外，优选地，热塑性树脂相对于被照射的激光束具有5％或者更低的透射系数。这是因为，如果透射系数超过5％，则被树脂材料吸收的激光束的能量由于所照射的激光束的透射而降低，发生激光束的能量损失。

进而，透镜框架112的材料并不局限于上面描述的材料。透镜框架112的材料可以是不允许激光束透过、而能够吸收作为热源的激光束的材料。

中间构件113由形成环形的片材(例如，具有几个微米到几百微米的厚度)构成。所述片状材料具有这样的特征，即，随着加热其粘合强度增大。

透镜框架112在其内周面上设有两个定位部114和115。定位部114是用于将中间构件113和透镜111相对于光轴方向定位的部分。定位部114由从透镜框架112的内周面突出的部分构成，并形成沿着透镜111的光线入射/出射面的形状。定位部115是用于将中间构件113相对于垂直于光轴的方向定位、以便不允许中间构件113被定位到透镜111的有效直径内的部分。定位部115的内径尺寸基本上等于中间构件113的外径尺寸。

下面，参照图16A、16B和16C，说明固定透镜111和透镜框架112的方法。图16A是纵剖视图，表示中间构件113被装到透镜框架112中的状态。图16B是纵剖视图，表示透镜111被装到透镜框架112内的状态。图16C是纵剖视图，表示在将透镜111固定到透镜框架112上时激光束的照射状态。

在将中间构件111固定到透镜框架112上的过程中，首先，如图16A所示，将中间构件113插入到透镜框架112中，并定位于定位部114。从而，中间构件113相对于光轴方向定位。另外，还将中间构件113沿着垂直于光轴方向的方向定位，以便不将其定位于以后将被插入的透镜111的有效直径内。

然后，如图16B所示，将透镜111插入到设置有中间构件113的透镜框架112中，并经由中间构件113将其定位于定位部114。这时，中间构件113沿着定位部114的表面的形状(沿着与透镜111的光线入射/出射面的表面相反的表面的形状)弹性变形，并被保持在透镜框架112的定位部114和透镜111的光线入射/出射面的表面之间。

当因此将透镜111经由中间构件113装到透镜框架112中时，透镜111被加压装置(未示出)沿着透镜111的光轴方向压向中间构件113。从而，透镜111、中间构件113和透镜框架112以它们相互紧密接触的状态被支承。

此后，如图16C所示，从激光束照射装置(未示出)向透镜框架112中的定位部114照射具有近红外线波长的激光束116。在这种情况下，激光束116透射过透镜111和中间构件113，达到透镜框架112的定位部114。如上面所述，透镜框架112由吸收近红外线的构件构成，所以，由于吸收激光束116，定位部114被加热。中间构件113被在定位部114处产生的热量加热、熔融，由于中间构件113的特性，产生中间构件113的粘合强度。然后，在该时刻，结束激光束116的照射。

当激光束116的照射结束时，中间构件113与透镜111接触的部分和中间构件113与透镜框架112接触的部分立即冷却凝固。从而，它们分别被固定。在这种情况下，即使当由上述加压装置对透镜111施加的压力被释放，由于中间构件113的粘合强度的缘故，透镜111也不会脱离透镜框架112。因此，透镜111没有晃动地相对于透镜框架112以高精度定位，并固定到预定的位置上，即，固定到定位部114上。

另外，中间构件113可以弹性变形，从而，即使当强烈的冲击施加到透镜111或者透镜框架112上，所施加的冲击也被中间构件113的弹性变形所吸收。从而，由于中间构件113的特性，可以获得防止透镜111被打破或者裂成碎片的效果。进而，如上面所述，中间构件113由具有几个微米到几十微米厚度的片材构成，所以，中间构件113很难受到精度的影响。进而，中间构件113的熔点与透镜111的熔点相比足够低，所以透镜111不会受到由于激光束的照射而引起的热的影响。

因此，根据本实施例，由于通过使用中间构件113将透镜111的光线入射/出射面的表面和透镜框架112的定位部114固定，所以，可以在不使光学性能劣化的情况下将透镜框架112小型化。

进而，中间构件113由因加热而粘合强度增大的片材构成，所以，例如，可以省略在将透镜111的位置校准之后填充粘合剂的工序。从而，可以以简单的结构和高的精度将透镜111和透镜框架112固定。

在本实施例中，对于和透镜111对向的定位部114的表面的形状沿着透镜111的光线入射/出射面的表面形状形成的例子进行了说明。但是，本发明并不局限于此。例如，毋庸赘言，也可以将与透镜111对向的定位部114的表面形成这样的形状，即，使得所述对向的表面与透镜111的光线入射/出射面的表面线接触或者点接触。

进而，在本实施例中，对于固定凸透镜和透镜框架的例子进行了说明。但是，所述透镜当然可以是其它形状的，例如凹透镜。下面，参照图17说明将凹透镜和透镜框架固定的例子。图17是一个纵剖视图，表示透镜组件的主要部分，在该透镜组件中，凹透镜被固定到透镜框架上。

正如上面在透镜组件的情况下所描述的那样，中间构件133被插入到凹透镜131和圆柱形透镜框架132之间。另外，透镜框架132在透镜框架132的内周表面上设有两个定位部134和135。定位部134是将透镜131和中间构件133以和定位部114的情况类似的方式相对于光轴方向定位用的定位部。定位部134形成这样的形状：与凹透镜131对向的定位部134的表面形成沿着凹透镜131的光线入射/出射面的表面的形状。定位部135与定位部115类似，是用于将中间构件133沿着垂直于光轴的方向定位的部分，以便不允许将中间构件133定位在凹透镜131的有效直径内。

如图17所示，以和凸透镜的情况类似的方式，通过来自于激光束照射装置(未示出)的具有近红外线波长的激光束136向透镜框架132中的定位部134照射，将凹透镜131固定。中间构件133借助由激光束136的照射在透镜框架132的定位部134处产生的热量所加热。因此，由中间构件133产生粘合强度，从而，将凹透镜131粘结并固定到透镜框架132上。因此，固定凹透镜131的方法和固定凸透镜的方法相同，所以省略其详细的说明。

另外，在本实施例中，采用具有环状形状的中间构件113和133。但是，也可以采用其它形状的中间构件。下面，参照图18A、18B和18C说明具有其它形状的中间构件。图18A是平面图，表示中间构件的另外的例子。图18B是平面图，表示中间构件的又一个的例子。图18C是平面图，表示中间构件的再一种的例子。

对于中间构件，可以采用具有图8A所示的形状的中间构件143。中间构件143以和中间构件113和133类似的方式，基本上用形成环形形状的片材构成。中间构件143在其内周部设有多个缺口部。由于在其上设有多个缺口部，所以，没有任何皱褶地使中间构件143与凹透镜或者凸透镜的光线入射/出射面的表面紧密接触，从而，可以改善中间构件143和凹透镜或凸透镜的接触的紧密性。

另外，为了获得如中间构件143的情况那样的紧密接触，可以分别采用具有图18B和图18C所示形状的中间构件143b和143c。这里，中间构件143b由片材基本上形成C形。此外，中间构件143b形成有一个从其外周部延伸到其内周部的缺口部。进而，中间构件143c由片材形成环形形状，并且在其内周部和外周部的每一个上设有多个缺口部。

中间构件的形状并不局限于在上面的例子中描述的形状，也可以采用其它形状。此外，可以将中间构件配置成使得其与透镜对向的表面完全与透镜的表面接触，或者，也可以将中间构件配置成使得其与透镜对向的表面部分地与透镜的表面接触。

在本实施例中，对于激光束的照射图案没有特别的限制。但是，对于激光束的照射图案，可以采用将点光束照射到多个位置上的图案，或者采用将环形激光束照射到中间构件113和133的整个外周上的图案。进而，在同时将点光线照射到多个位置上的情况下，无需精确地同时进行每一个点光线的照射。即，可以以不会影响透镜111的位置精度的时间差照射激光束。在这种情况下，例如，可以以几十毫秒到几百毫秒的时间差照射每一个点光线。

在本实施例中，作为加热中间构件113和133的机构，该机构允许透镜框架112和132受到激光束的照射，并且借助激光束的照射所产生的热量加热中间构件113和133。或者，也可以采用这样的机构，在该机构中，利用通过将颜色涂敷到诸如热熔性片和热粘合片等粘合片材(热固型)上制造的材料构成中间构件，以便吸收激光束，或者，也可以采用将诸如碳黑、染料、和颜料等预定的着色材料混合到粘合片材中作为激光束吸收剂而制成的材料构成中间构件，以便通过将激光束照射到中间构件上而将中间构件加热。在这种情况下，透镜框架可以不必由激光束吸收构件制成。进而，通过利用这种中间构件，可以更自由地选择粘结部，可以缩短用于粘结的时间。

第七个实施例

下面，参照图19至图22说明本发明的第七个实施例。图19是分解透视图，表示透镜组件的主要部分的结构，根据本发明的第七个实施例的固定光学构件方法用于该透镜组件。图20是纵剖视图，表示图19所示的透镜经由中间构件固定到透镜框架上的状态。图21A是纵剖视图，表示中间构件装到图19所示的透镜框架中的状态。图21B是纵剖视图，表示中间构件和透镜装到图19所示的透镜框架中的状态。图22是平面图，表示中间构件装到图19所示的透镜框架中的状态。

如图19和20所示，该透镜组件设有：由凸透镜构成的透镜151、透镜框架152、以及介于透镜151和透镜框架152之间的中间构件153。透镜框架152由圆柱形构件构成，并且其材料与上面描述的第六个实施例的结构中的材料相同。中间构件153由形成环状形状的薄片材构成(例如，具有几个微米到几十个微米的厚度)，其材料与本发明的第六个实施例的结构中的材料相同。另外，中间构件153被加工成与图18C所示的中间构件143c的形状相同的形状。此外，中间构件153对于其内周部和外周部的每一个，设有六个缺口部。

在透镜框架152的一个端部，设有：用于在光轴方向上将透镜151定位的多个第一定位部154，用于在垂直于中间构件153的光轴方向的方向上将中间构件153定位的多个第二定位部155，以及固定部156，在该定位部处照射激光束，以便将透镜框架152和透镜151固定。

这里，固定部156由沿着透镜框架152的一个端部的内周部延伸的部分构成，并形成沿着透镜151的光线入射/出射面的表面的形状。

第二定位部155由从固定部156向上突出的部分构成。第二定位部155形成如图22所示的矩形平坦形状。另外，第二定位部155以相等间隔沿着圆周方向布置在固定部156中。在本实施例中，与中间构件153的内周部上的六个缺口部中的三个缺口部相对应地形成三个第二定位部155。

第一定位部154的每一个由形成在与之对应的第二定位部155的上表面上的凸部构成，并且如图22所示以相等的间隔配置。在本实施例中，形成三个第一定位部154。

在本实施例中，在透镜框架152的外周部中，没有包围透镜151的外径(边缘)的壁面，将透镜框架152的外径和透镜151的外径设定成彼此非常接近的数值。

在将透镜151固定到透镜框架152上时，首先，如图21A所示，将中间构件153定位于定位部156处，并利用第二定位部155将中间构件153相对于透镜框架152在垂直于光轴的方向上垂直的方向上定位。如图22所示，通过将形成在中间构件153的内周部中的缺口部插入并配合到第二定位部155中，进行所述定位。

然后，如图21B所示，将透镜151定位，使之与透镜框架152的第一定位部154接触，其中，中间构件153被定位在该透镜框架152上。这里，对中间构件153的厚度进行设定，使得当将透镜151被装到透镜框架152中时，将透镜151定位得比第一定位部154稍低。借助这种设定，在透镜151与透镜框架152的第一定位部154接触的状态下，在中间构件153与透镜151之间形成微小的间隙。另外，在这种状态下，中间构件153沿着透镜151的光线入射/出射面的表面的形状弹性变形，并与透镜151紧密接触。

这样，在透镜151和中间构件153被装入到透镜框架152中的状态下，从激光照射装置(未示出)照射具有近红外线成分的激光束。即，激光束透射过透镜151并经由(透射过)中间构件153照射到固定部156上，从而，通过吸收激光束，透镜框架152被加热。在这种状态下，中间构件153被透镜框架152的热量所加热。然后，中间构件153热膨胀，填充到中间构件153和透镜151之间的间隙中。然后，使中间构件153与固定部156和透镜151的光线入射/出射面的表面的每一个紧密接触，从而透镜151和中间构件153，以及透镜框架152和中间构件153分别通过粘结而被固定。在这一阶段，结束激光束的照射。

当激光束的照射结束时，中间构件153和透镜151的接触部分，以及中间构件153和透镜框架152的接触部分被固定。进而，中间构件153立即冷却并收缩。在这一点上，因为中间构件153与透镜151之间的接触部和中间构件153与透镜框架152之间的接触部紧密接触，所以中间构件153不能收缩与所述间隙等量的体积。从而，即使在激光束照射之后，还残留有在压力下压迫透镜151和透镜框架152之间的接触部的力，藉此，能够以很高的精度固定透镜151以便由透镜框架152进行支承。

另外，在透镜框架152的外周部，没有包围透镜151的外径(边缘)的壁面，从而，即使当透镜151没有对中时，也可以将透镜151固定到透镜框架上，而不要求部件的高质量，。

在本实施例中，对于当透镜151和中间构件153仅仅简单地装入到透镜框架152中时照射激光束的情况进行了描述。但是，例如，也可以在借助真空吸引工具等支承透镜151，对透镜框架152的位置进行校准的状态下，并保持这种状态不变地进行激光束的照射。

第八个实施例

下面，参照图23、24A、24B和24C，说明本发明的第八个实施例。图23是用于根据本发明的第八个实施例的固定光学构件的方法的中间构件的平面图和侧视图。图24A是纵剖视图，表示中间构件装入到透镜框架中的状态。图24B是纵剖视图，表示透镜装入到透镜框架中的状态。图24C是纵剖视图，表示在将透镜固定到透镜框架上时激光束的照射状态。

如图24A、24B和24C所示，根据本实施例的透镜组件设有：由凸透镜构成的透镜191、透镜框架192、以及介于透镜191与透镜框架192之间的中间构件193。透镜框架192由圆柱形构件构成，并设有定位部194，用于将透镜191和中间构件193定位到透镜框架192的内周面中。定位部194由从透镜框架192的内周面突出的部分构成，与透镜191对向的突出部的表面形成沿着透镜191的R面的形状。中间构件193由定位部194相对于透镜框架192定位，从而中间构件193不推入到透镜191的有效直径内。另外，将透镜191和中间构件在透镜框架192的光轴方向上定位。

在本实施例中，如图23所示，采用具有盘状形状、其中心部敞开的中间构件193。中间构件193的外周部沿着透镜191的R面的形状形成。进而，在将平面片材冲裁成圆环状形状之后，将中间构件193形成沿着透镜191的R面的形状。从而，如图24B所示，在具有凹凸的透镜191的R面和透镜框架192的定位部194之间，使中间构件193没有任何皱褶地与透镜191的R面和定位部194的每一个紧密接触。

当将透镜191固定到透镜框架192上时，首先，如图24A所示，将中间构件193插入透镜框架192，中间构件193被定位部194定位在透镜框架192内。然后，如图24B所示，将透镜191插入到布置有中间构件193的透镜框架192内，并且透镜191被定位部194定位于透镜框架192内。在这种情况下，中间构件193弹性变形，以被保持在透镜框架192的定位部194和透镜191的R面之间。

当透镜191以这种方式经由中间构件193装入到透镜框架192中时，透镜191被加压装置(未示出)沿着透镜191的光轴方向压向中间构件193。然后，如图24C所示，从激光照射装置(未示出)向透镜框架192中的定位部194照射具有近红外线波长的激光束196。通过照射激光束196，中间构件193与透镜191之间的接触部和中间构件193与透镜框架192之间的接触部被固定。从而，透镜191以高精度没有晃动地定位并固定到透镜框架192上。

在本实施例中，对于形成中心部敞开的盘状中间构件193的方法进行了描述，在所述方法中，将片材冲裁成圆环状的形状，然后将圆环部形成沿着透镜191的R面的形状。但是，本发明并不局限于此。也可以采用其它的方法形成其中心部敞开的盘状中间构件。

本申请要求2004年12月27日提出的日本专利申请JapanesePatent Application No.2004-376819和2004年12月28日提出的日本专利申请Japanese Patent Application No.2004-380786的优先权，所述专利在这里被结合作为参考。

Claims (6)

1.一种固定光学构件的方法，用于将光学构件固定到支承构件上，其特征在于，在所述光学构件和所述支承构件之间设置中间构件，该中间构件采用当被加热时粘合强度增大的材料，所述支承构件采用当照射红外激光时产生热的材料，调节所述光学构件相对于所述支承构件的位置，透射过所述光学构件和所述中间构件的红外激光被照射到所述支承构件上，并且所述中间构件被熔融，以便将所述光学构件固定到所述支承构件上。

2.如权利要求1所述的固定光学构件方法，其特征在于：在所述支承构件上形成定位部，所述定位部用于通过与所述光学构件直接接触而对所述光学构件定位；以及

将所述中间构件配置成使其不介于所述光学构件与所述定位部之间。

3.如权利要求1或2所述的固定光学构件的方法，其特征在于：所述中间构件形成环状形状；以及

所述中间构件由环状形状的片状材料构成，在所述片状材料的内周部和所述片状材料的外周部之一中形成至少一个缺口部。

4.一种光学单元，所述光学单元由光学构件和用于支承所述光学构件的支承构件构成，其特征在于：所述光学单元包括配置在所述光学构件和所述支承构件之间的中间构件，该中间构件采用当被加热时粘合强度增大的材料，所述支承构件采用当照射红外激光时产生热的材料，并且，所述红外激光透射过所述光学构件和所述中间构件；并且，所述中间构件被熔融，以便固定所述光学构件和所述支承构件。

5.如权利要求4所述的光学单元，其特征在于：在所述支承构件上形成定位部，该定位部用于通过与所述光学构件直接接触而对所述光学构件进行定位；以及

将所述中间构件配置成使其不介于所述光学构件和定位部之间。

6.如权利要求4或5所述的光学单元，其特征在于：所述中间构件形成环状形状；以及

所述中间构件由形成环状形状的片状材料构成，在所述片状材料的内周部和所述片状材料的外周部之一中形成至少一个缺口部。

Images