CN1680090A - 光学零件单元、光学零件的激光接合方法及装置 - Google Patents

光学零件单元、光学零件的激光接合方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种光学零件单元、光学零件的激光接合方法及装置，该光学零件，树脂流入长度相对于光学零件的半径的比例在0.25或其以下，从与光学零件的中央部相对的上侧位置向斜下方呈放射状地对激光照射部直接吹送气体。另外，由激光照射装置，使长边成为沿着内壁的方向的激光线束一边沿着长边方向移动一边照射。

Description

光学零件单元、光学零件的激光接合方法及装置
技术领域
本发明涉及具有沿着由树脂形成的收容零件的内壁收容着的光学零件的光学零件单元，用于将光学零件固定在内壁上的激光接合方法及其装置。
背景技术
作为将光学零件固定在热可塑性树脂制的收容零件上的以往的方法，有运用了热铆接的固定方法，其中所说的热铆接(热收缩)，是指在收容零件的收纳光学零件的机构上设有铆接量，将该收容零件固定在承载夹具上，并用由被称作砧座的设备施加的热和压力使铆接量变形，从而将光学零件固定在收容零件上。或者，已知有利用紫外线硬化性的粘接剂将光学零件粘接在收容零件上的固定方法。
一般地，在不太要求精度的情况下，采用运用了热铆接的固定方法，在要求精度的情况下，大多采用应用紫外线硬化性的粘接剂的固定方法。
利用了热铆接的光学零件的固定方法，存在有虽然能获得较高的固定强度，但却不能获得光学零件的位置精度的问题。另外，利用了紫外线硬化性的粘接剂的固定方法，存在有虽然能获得位置精度，但却不能获得较高的固定强度的问题。进而，还存在有在进行获得位置精度的固定情况下，必须延长紫外线照射时间，生产性降低的问题。
最近，提出了在收容零件的内壁上照射激光，将热熔融的树脂挤入到内壁和光学零件之间而固定光学零件的方案(特开2004-333946号公报)。若根据该方法，则高精度的光学零件的固定用几秒的较短的生产节拍(tact)就能够固定。另外，可缩短机种转换时的调机时间，提高生产性。
但是，上述的向收容零件的内壁照射激光而进行固定的方法，因为仅是将惰性气体以从光学零件的中心向端部流动的方式供给，所以，因热熔融而成为粘性流动状态的树脂，就会向光学零件的外周部上流动，甚至进入到比作为光学零件的有效直径更靠内侧的部位，随着激光照射的停止而冷却，变为固态的树脂，就会使作为光学零件的有效面积减小。此时，从光学零件端面起的树脂流入长度的相对于光学零件的半径的比例大于0.25，不能实现光学零件单元的小型化、轻量化。另外，由于被挤入到收容零件的内壁和光学零件之间的用于固定光学零件的树脂的一部分向光学零件上部流入，因此光学零件的固定强度降低，所以在振动和掉落等使用环境下光学零件就有脱落的可能性。
进而，在上述的特开2004-333946号公报所记载的将点(spot)直径φ0.6mm或0.6×20mm的激光照射在内壁上的情况下，在从光学零件的壁面上部到收容零件的内壁的上部的高度为1mm或其以下的小型的光学零件单元中，由于激光的照射，从内壁起的由熔融树脂形成的隆起(鼓起)就会大于0.2mm。这是因为，虽然激光为0.6mm的宽度，但树脂的熔融会通过热传导而向其周边部扩散，所以甚至在内壁上面也熔融固定。虽然只要降低照射功率就不会发生隆起，但被挤入到内壁和光学零件之间用于固定光学零件的树脂的量就会减少，导致不能固定或者固定强度非常低。近年来的使用光学零件单元的制品，明显倾向于小型化、薄型化，人们期望有内壁的高度比1mm还要低、而且没有隆起的光学零件单元，因此，内壁上面的隆起的发生，成了制品的小型化、薄型化的障碍。
另外，在使用了同样的激光的情况下，有使保持光学零件的承载面融化的可能性。在虽然激光靠近内壁但照射在光学零件的一部分上的情况下，由于折射率的不同，激光的行进方向会变化，向保持光学零件的承载面照射。此时承载面因熔融而隆起，其他的光学零件与光学零件的面的间隔就会变化，导致作为光学零件单元的性能降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过将树脂流入长度的相对于光学零件的半径的比例设为0.25或其以下，从而使光学零件的有效直径的增大成为可能，并且能够消除内壁的隆起，从而除了能够实现光学零件单元的小型化、薄型化以外，还能够消除收容零件的承载面的表面的凹凸，防止光学零件的性能降低的光学零件单元，光学零件的激光接合方法以及装置。
为达成上述目的，本发明按以下方式构成。
本发明的第一方案中记载的光学零件单元，是具备由树脂形成的收容零件和被沿着上述收容零件的内壁收容的光学零件的光学零件单元，其中，在上述收容零件的上述内壁上具有激光照射痕迹，上述激光照射痕迹，将局部地使上述内壁热熔融而成为粘性流动状态的树脂挤入上述光学零件和上述内壁之间而进行固定，且上述光学零件外侧上面上的从上述光学零件端面起的树脂流入长度相对于上述光学零件的半径的比例比0大且在0.25或其以下。
根据本发明的第二方案，提供一种如第一方案中所记载的光学零件单元，其中，从上述光学零件的壁面上部到上述收容零件的上述内壁的上部的高度在1mm或其以下，并且从上述内壁起的由熔融树脂形成的隆起在0.2mm或其以下。
根据本发明的第三方案，提供一种如第一或第二方案所记载的光学零件单元，其中，在上述收容零件的保持上述光学零件的承载面上没有熔融痕迹。
根据本发明的第四方案，提供一种光学零件单元的激光接合方法，其中，由激光照射装置向由树脂形成的收容零件的内壁照射激光，通过局部的热熔融使激光照射部的树脂成为粘性流动状态，使该粘性流动状态的树脂挤入沿着上述收容零件的上述内壁收容的光学零件和上述内壁之间；由气体喷射装置，使从上述光学零件的中央部的上方的位置向斜下方呈放射状地喷射的气体直接对上述激光照射部吹送，使被挤入到光学零件和上述内壁之间的上述粘性流动状态的树脂冷却固化。
根据本发明的第五方案，提供一种光学零件单元的激光接合方法，它是将沿着由树脂形成的收容零件的内壁收容的光学零件固定在上述内壁上的光学零件单元的激光接合方法，其中，由激光照射装置，使线束长边成为沿着由树脂形成的收容零件的内壁的方向的激光线束一边沿长边方向移动一边对上述内壁照射；通过局部的热熔融使激光照射部的树脂成为粘性流动状态，使该粘性流动状态的树脂挤入到沿着上述收容零件的上述内壁收容的光学零件和上述内壁之间。
根据本发明的第六方案，提供一种如第五方案所记载的光学零件单元的激光接合方法，其中，对上述内壁照射的上述激光线束的束宽在20μm或其以上300μm或其以下。
根据本发明的第七方案，提供一种光学零件单元的激光接合装置，其具备：保持沿着内壁收容有光学零件的树脂制的收容零件的保持部件；对上述收容零件的上述内壁照射激光，通过局部的热熔融使激光照射部的树脂成为粘性流动状态，使该粘性流动状态的树脂挤入上述光学零件和上述内壁之间而将上述光学零件固定在上述内壁上的激光照射装置；以及配置在上述光学零件的中央部的上方的位置上，且从上述光学零件的中央部的上方的位置向斜下方呈放射状地喷射气体而对上述激光照射部直接吹送的气体喷射装置。
根据本发明的第八方案，提供一种如第七方案所述的光学零件单元的激光接合装置，其中，上述气体喷射装置，在喷嘴单元上具有朝向上述激光照射部的环状的气体喷射口。
根据本发明的第九方案，提供一种如第七方案所述的光学零件单元的激光接合装置，其中，在具备多个上述激光照射装置的同时；上述气体喷射装置，在喷嘴单元上以与上述激光照射装置相同的数量具有朝向上述激光照射部的气体喷射口；并且还进一步具备使上述喷嘴单元与上述激光照射装置同时旋转的旋转机构。
根据本发明的第十方案，提供一种光学零件单元的激光接合装置，具备：保持沿着内壁收容有光学零件的树脂制的收容零件的保持部件；以及使线束长边成为沿着上述收容零件的上述内壁的方向且束宽在20μm或其以上300μm或其以下的激光线束，一边沿长边方向移动一边对上述内壁照射，通过局部的热熔融使激光照射部成为粘性流动状态，使该粘性流动状态的树脂挤入上述光学零件和上述内壁之间，从而将上述光学零件固定在上述内壁上的激光照射装置。
根据本发明，能够提供一种光学零件精度高且具有较高的固定强度、固定生产节拍短的生产性优异的、小型薄型的性能高的光学零件单元。
本发明的这些和其他的目的以及特征，可根据对所添加的附图的与优选的实施方式相关联的如下的记载加以阐明。
附图说明
图1A是表示作为本发明的第一实施方式的激光接合装置的一例的光学零件固定装置的构成的局部剖面示意图。
图1B是上述第一实施方式中上述光学零件固定装置的气体喷射装置的喷嘴单元的仰视图。
图1C是上述第一实施方式中由上述光学零件固定装置所固定的收容零件的一例的纵剖视图。
图1D是表示上述第一实施方式中图1C的收容零件被卡钳机构保持在保持部件上的状态的说明图。
图1E是表示在上述第一实施方式中图6的收容零件被卡钳机构保持在保持部件上并且收容零件内的凸透镜被透镜位置调整用卡钳调整位置的状态的局部剖开的说明图。
图1F是表示在上述第一实施方式中图6的收容零件被卡钳机构保持在保持部件上并且收容零件内的凸透镜被透镜位置调整用卡钳调整位置的状态的局部剖开的俯视图。
图2A是通过上述光学零件固定装置将光学零件固定在收容零件的内壁上的、用于说明上述第一实施方式的激光接合方法的剖视图。
图2B是用于说明将光学零件固定在收容零件的内壁上的以往的方法的剖视图。
图2C是表示用图2A的上述第一实施方式的激光接合方法将光学零件固定在图6的收容零件的被分成3块的内壁上的状态的局部剖开的俯视图。
图2D是表示用图2B的以往的方法将光学零件收容在收容零件的内壁上的状态的局部剖开的俯视图。
图2E是表示用图2A的上述第一实施方式的激光接合方法将光学零件收容在收容零件的内壁上的状态的局部剖开的俯视图。
图3A是用于说明在上述第一实施方式中熔融树脂的流入长度的剖视图。
图3B是表示用于说明在上述第一实施方式中熔融树脂的流入长度的图表。
图4A是表示作为本发明的第三实施方式的激光接合装置的一例的光学零件固定装置的构成的局部剖开示意图。
图4B是表示上述第三实施方式中上述光学零件固定装置的气体喷射装置的喷嘴单元和激光照射装置的关系的概略说明图。
图4C是表示作为本发明的第三实施方式的变形例的激光接合装置的一例的光学零件固定装置的构成的局部剖开示意图。
图5是表示本发明的第四实施方式的激光接合装置的光学零件固定装置的构成的示意图。
图6是用本发明的第一实施方式的变形例的激光接合装置及方法将光学零件固定在内壁被分成3块的收容零件上的状态的立体图。
具体实施方式
在继续本发明的说明之前，在所附附图中，对于相同的零件标以相同的参考标号。
下面，根据附图对本发明的实施方式进行详细说明。
本实施方式的光学零件单元，是具备由树脂形成的收容零件和沿着上述收容零件的内壁而被收容的光学零件的光学零件单元，在上述收容零件的内壁上具有激光照射痕迹，上述激光照射痕迹，是将使上述内壁局部地热熔融而成为粘性流动状态的树脂挤入到上述光学零件和上述内壁之间而被固定用的，且上述光学零件外侧上面上的从上述光学零件端面起的树脂流入长度的相对于上述光学零件的半径的比例大于0且在0.25或其以下。
光学零件单元，为了追求使用了它的设备的薄型化和小型化、轻量化，其自身也被期望薄型化和小型化、轻量化。根据其构成，如以前的那样，还具有精度高且能够以较短的生产节拍进行固定作业这样的特征，且因为从光学零件的周围端面向中心的树脂流入长度L相对于光学零件的半径r的比例(L/r)大于0、小于等于0.25，所以光学零件的有效面积不会被树脂遮挡，能够获得较大的有效面积，即便是具有相同有效面积的光学零件，也能够使用更小的光学零件，或者能够以更小的模具制造轻量的光学零件单元。另外，因为流入到光学零件的外侧的上面的树脂向光学零件和收容零件的内壁的间隙流入，所以还具有光学零件和树脂的接触面积比以往更大，光学零件的固定强度高这样的特征。进而，能够降低因流入到光学零件的外侧的上面的树脂由于装设有光学零件的设备(例如数字照相机等)的使用过程中的振动等而部分地剥离、从而进入到配置在光学零件上或例如光学零件单元的正上方的机械快门之间等、使作为光学零件单元的性能明显降低的危险性，外观方面也比较美观。
另外，优选为从上述光学零件的壁面上部到收容零件的内壁的上部的高度在1mm或其以下，且从上述内壁起的熔融树脂的隆起在0.2mm或其以下。
为了光学零件单元的薄型化，重要的是将从光学零件的壁面上部到收容零件的内壁的上部的高度设为1mm或其以下。另外，在数码相机等用的光学零件单元的正上方，配置有机械快门等其他的零件，优选为在光学零件的固定时产生的内壁的隆起较小，为0.2mm或其以下，更优选为不发生隆起。
另外，优选为在保持上述收容零件的光学零件的承载面上没有熔融痕迹。
在保持光学零件的收容零件的凹部的承载面(后述的图2中的5c的面)熔融的情况下，因为熔融的一部分隆起，并以此状态固化，所以承载面的一部分成为隆起的形状。此时，其他的透镜等光学零件或感光元件与光学零件的面间隔会发生变化，作为光学零件单元的性能就会降低。若在保持光学零件的承载面上没有熔融痕迹，则能够避免上述的不良状况。
本发明的光学零件单元的激光接合方法，是将沿着由树脂形成的收容零件的内壁收容的光学零件固定在上述内壁上的光学零件单元的激光接合方法，其具备，由激光照射装置向上述内壁照射激光，通过局部的热熔融使激光照射部的树脂成为粘性流动状态，使该粘性流动状态的树脂，挤入上述收容零件和上述内壁之间的激光照射工序；和由气体喷射装置使从与上述光学零件的中央部相对应的上侧位置向斜下方呈放射状地喷射的气体直接对上述激光照射部吹送的工序。
根据该构成，因为直接对激光照射部吹送的气体由内壁的上部向下部流动，所以可抑制熔融成粘性流动状态的树脂的向上方的流动，就不会有熔融的树脂向内壁上部抬起及向光学零件外侧上面流入的情况。另外，因为直接向激光照射部吹送气体，所以能够以较少流量的气体的喷射抑制树脂的流入。例如，在向光学零件的中央部吹送气体而后使气体向光学零件周边部流动等、没有直接向激光照射部吹送气体的情况下，由于气体的流动的距离产生流量的损耗，激光照射部的流量的控制变得困难，并且甚至气体的流动的方向的控制也不能进行，难以稳定地抑制熔融的树脂向内壁上部抬起及向光学零件外侧上面流入，难以进行激光照射部的树脂温度的控制。另外，吹送的气体流量也增大，成为成本增加的主要原因。通过对激光照射部直接吹送气体，树脂温度的控制变得容易，从而能够使流入光学零件和内壁之间的树脂量稳定，能够稳定地制作固定强度高且成本低的光学零件单元。气体流量到达稳定的时间也变短，生产性提高。进而，即便在从光学零件的中央部到端部的距离因机种而不同的情况下，只要准备从内壁到喷射口的距离相同的其他喷射装置，就能够缩短机种转换时的调机时间，提高生产性。
本实施方式的光学零件的激光接合方法，是将沿着由树脂形成的收容零件的内壁收容的光学零件固定在上述内壁上的光学零件单元的激光接合方法，由激光照射装置，使长边成为沿着上述内壁的方向的激光线束一边沿着长边方向移动一边对上述内壁照射；通过局部的热熔融使激光照射部的树脂成为粘性流动状态，使该粘性流动状态的树脂挤入到上述光学零件和上述内壁之间。
此时，因为激光线束的短边沿着与激光线束的移动方向相对的垂直方向相面对，所以熔融痕迹(熔融部的宽度)变小。在从光学零件的壁面上面到收容零件的内壁的上部的高度在1mm或其以下的光学零件单元中，从内壁上面起的由熔融树脂形成的隆起在0.2mm或其以下，薄型的光学零件单元的制作成为可能，能够降低与其他零件的干涉。另外，不会由激光线束对与光学零件的下面相面对的收容零件的承载面进行激光照射，也不会导致以光学零件间距离变动为起因的特性的降低，在要求固定精度的光学零件的固定上能得到较高的精度，并且获得较高的固定强度。在生产节拍方面也同样，通过使激光线束向长边方向移动，就能够缩短用于遍及内壁的必要长度地使树脂热熔融的时间。在照射该激光线束的方法中，不用使用专用夹具就能够将光学零件沿着收容零件的内壁固定。其结果是，能够缩短机种转换时的调机时间。
对上述内壁照射的激光线束，优选为束宽为20μm或其以上、且300μm或其以下。
这在以能够得到充分的固定强度的激光功率对从光学零件到内壁上面的高度为1mm的收容零件照射激光线束时是有效的，束宽，通过设为20μm或其以上，能够确保树脂熔融的强度，通过设为300μm或其以下，熔融痕迹(熔融部的宽度)就会变小，从内壁上面起的熔融痕迹的隆起就会在0.2mm或其以下，就能够降低与其他零件的干涉。另外，不会对与光学零件的下面相面对的收容零件的承载面进行激光照射，也不会因与其他的光学零件间距离变动而导致特性下降。
本实施方式的光学零件的激光接合装置，是将沿着由树脂形成的收容零件的内壁收容的光学零件固定在上述内壁上的光学零件单元的激光接合装置，其具备：保持收容有上述光学零件的收容零件的保持部件；对上述内壁照射激光而通过局部的热熔融使激光照射部的树脂成为粘性流动状态，使该粘性流动状态的树脂挤入上述光学零件和上述内壁之间的激光照射装置；以及配置在与上述光学零件的中央部相对应的上侧位置上的、将从喷嘴单元向斜下方呈放射状地喷射的气体直接对激光照射部吹送的气体喷射装置。
根据该构成，因为气体从光学零件的中央部上方向斜下方流动，所以可抑制熔融成粘性流动状态的树脂的向上方的流动，不会有熔融的树脂向内壁上部抬起以及向光学零件外侧上面流入的情况。另外，因为直接向激光照射部吹送气体，所以以较少流量的气体的喷射就能够抑制树脂的流入。通过对激光照射部直接吹送气体，树脂温度的控制变得容易，能够使流入光学零件和内壁之间的树脂量稳定，从而能够稳定地制作固定强度高且成本低的光学零件单元。另外气体流量达到稳定的时间也可以缩短，生产性提高。进而，即便在从光学零件的中央部到端部的距离根据机种而不同的情况下，只要准备从内壁到喷射口的距离相同的气体喷射装置，就能够缩短机种转换时的调机时间，提高生产性。
上述气体喷射装置，优选在喷嘴单元上具有朝向激光照射部的环状的喷射口。
上述气体喷射装置，优选在喷嘴单元上以与激光照射装置相同的数量具有朝向激光照射部的气体喷射口，并且构成喷嘴单元与上述激光照射装置同时旋转的机构。
本实施方式的光学零件的激光接合装置，是将沿着有树脂形成的收容零件的内壁收容的光学零件固定在上述内壁上的光学零件单元的激光接合装置，其具备：保持收容有上述光学零件的收容零件的保持部件；和使长边成为沿着上述内壁的方向的激光线束一边沿长边方向移动一边对上述内壁照射、通过局部的热熔融使激光照射部成为粘性流动状态、使该粘性流动状态的树脂挤入上述光学零件和上述内壁之间的、束宽在20μm或其以上、且300μm或其以下的激光照射装置。
根据这样的构成，激光线束的短边面向与激光线束的移动方向相对的垂直方向，束宽通过设为20μm或其以上可确保树脂熔融的强度，因为在300μm或其以下所以熔融痕迹(熔融部的宽度)变小。在从光学零件的壁面上面到收容零件的内壁的上部的高度在1mm或其以下的光学零件单元中，从内壁上面起的由熔融树脂形成的隆起就会在0.2mm或其以下，薄型的光学零件单元的制作成为可能，能够降低与其他的零件的干涉。另外，不会有由激光线束对与光学零件的下面相面对的收容零件的承载面进行激光照射的情况，也不会导致以光学零件间距离变动为起因的特性的降低，在要求固定精度的光学零件的固定上能够获得高精度，且获得较高的固定强度。在生成节拍方面也同样，通过使激光线束向长边方向移动，就能够缩短用于遍及内壁的必要长度地使树脂熔融的时间。在照射该激光线束的方法中，不必使用专用夹具就能够沿着收容零件的内壁将光学零件固定。其结果是，能够缩短机种转换时的调机时间。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行更具体的说明。
第一实施方式
图1A是作为本发明的第一实施方式的光学零件单元的激光接合装置的一例的光学零件固定装置100的示意图，上述光学零件固定装置100，构成上具备保持部件9、激光照射装置1和气体喷射装置49。
上述保持部件9，是保持树脂制的筒状收容零件5的部件，例如在嵌合凹部9a内嵌合保持着收容零件5；该树脂制的筒状收容零件5沿着内壁6收容有作为光学零件的一例的直径10mm、有效直径8.3mm的凸透镜8。在保持部件9上，如图1D所示，具备卡钳机构18，该卡钳机构18具有多个卡钳爪18a，多个卡钳爪18a的各自下端可摆动被支持且以各自的下端为中心可以如箭头所示的那样进行开闭，通过将卡钳机构18的多个卡钳爪18a闭合，可以进一步高精度地对被嵌合在嵌合凹部9a内的收容零件5进行位置保持。
收容零件5，呈在其上部形成有圆形凹部5a的圆筒形状，由热可塑性树脂、例如在聚碳酸酯中混入有碳黑的热可塑性树脂材料构成，其中该圆形凹部5a具有以向外扩展的方式倾斜的内壁6。凸透镜8被沿圆形凹部的内壁6保持，且该圆形凹部的弯曲的周侧面形成为收容零件5。内壁6，如上所述并不仅限于以向外扩展的方式倾斜的壁，也可以是不倾斜地沿着光轴方向的壁。
上述激光照射装置1，向上述收容零件5的上述内壁照射激光11，使被激光11照射的激光照射部20的树脂因局部的热熔融而成为粘性流动状态，将该粘性流动状态的树脂挤入上述光学零件8和上述内壁6之间，从而将上述光学零件8固定在上述内壁6上。激光照射装置1，具有激光光源3。激光光源3，向内壁6照射能够使构成形成于收容零件5上的内壁6的树脂熔融而成为粘性流动状态、且局部地成为产生分解的状态的波长810nm的激光11。
在激光装置1的激光光源3的激光出射侧设有聚光光学系统2。聚光光学系统2，是将从激光光源3射出的激光11，向收容零件5的内壁6，形成束宽50μm的激光线束的系统，为了小型轻量优选为1个非球面透镜。聚光光学系统2，只要能够束宽20μm或其以上、且300μm或其以下地聚光即可，无论是多个凸透镜及凹透镜或非球面透镜的组合都没关系。
光学零件固定装置100，进一步具有聚光光学系统驱动装置10，聚光光学系统10，通过使聚光光学系统2与xyz方向(其中，xy方向是在设置有光学零件固定装置100的场所的例如水平面内相互正交的2个方向，将与它们垂直的竖直方向设为z方向。)具有角度，从而调整聚光光学系统2的位置及斜度，从而使上述规定的激光线束能够照射到内壁6。
在光学零件固定装置100上，进一步设有照射位置移动装置4，照射位置移动装置4，以使从激光照射光源3照射的激光11相对于凸透镜8的周围全体进行照射的方式，改变激光11的照射到内壁6的位置。照射位置移动装置4，由支承激光照射装置1(即，激光照射光源3、聚光光学系统2和聚光光学系统驱动装置10)的框架4b和旋转驱动框架4b的马达等驱动装置4a构成，可通过驱动装置4a的旋转驱动，使被支承在框架4b上的激光照射装置1(即，激光照射光源3、聚光光学系统2和聚光光学系统驱动装置10)沿着收容零件5的内壁6的周向围绕凸透镜8的光轴旋转移动。其中所需说明的是，如图5所示那样将激光照射光源3配置在激光照射装置1的外侧，在通过连接激光照射光源3与激光照射装置1的光纤40将来自激光照射光源3的激光11导入到激光照射装置1中的情况下，激光照射光源3无需旋转。
上述气体喷射装置49，配置在上述光学零件8的中央部的上方的位置，并且，从上述光学零件8的中央部的上方的位置向斜下方呈放射状地喷射气体，从而对上述激光照射部20直接进行吹送。气体喷射装置49，由具有朝向内壁6的激光照射部20的环状的喷射口51的喷嘴单元51、储存气体的高压储气瓶56、和连接喷嘴单元50和高压储气瓶56的供给管54构成。作为气体喷射装置49，只要是具有向喷嘴单元50供给气体的功能，无论什么样的都可以应用。
喷嘴单元50，被配置在凸透镜8的中心线(光轴)上且不与激光11干涉的凸透镜8的上方的位置上，具有朝向收容零件5的内壁6的激光照射部20的环状的喷射口51(参照图1B)，从喷射口51向斜下方呈放射状地以总流量50(升/分)喷射气体、例如空气，起到使空气直接吹送到激光11所照射的内壁6上的功能。
以下，对上述的构成的光学零件固定装置100的动作进行说明。图2A是用于说明由第一实施方式的光学零件固定装置100将凸透镜8固定在收容零件5的内壁6上的方法的剖视图。
在此，作为收容零件5的更具体的例子，在图1C及图1D中表示了数码相机用的透镜单元30。对透镜单元30一方面在圆筒状收容零件5B的下部通过铆接固定有透镜17，另一方面在圆筒状收容零件5B的上部，将凸透镜8以与透镜17的光轴成为同轴的方式进行位置调整(实际上是以±1μm或其以内的精度进行位置调整)，然后通过激光将其固定的这种情况进行说明。
首先，将收容零件5B嵌合固定在保持部件9上。然后，将凸透镜8，以凸透镜8的光轴与透镜17的光轴同轴的方式进行位置调整(实际上是以±1μm或其以内的精度进行位置调整)而将其嵌合在收容零件5B的内壁6上。
接着，一边由照射位置移动装置4的驱动装置4a驱动旋转，一边由激光照射装置1从激光光源3射出激光11，使透过了聚光光学系统2的激光11照射在收容零件5B的内壁6的全周上。此时，同时，从气体喷射装置49的喷嘴单元50的环状的气体喷射口51，以50(升/分)的总流量向被激光11所照射的收容零件5B的内壁6的全周直接吹送作为气体的一例的空气。
在此，如图2A、图2C(其中，图2C的收容零件如图6所示是内壁6被分成3块的收容零件5A)及图2E(其中，图2E的收容零件如图1C所示是全周上具有未被分成3块的圆筒形状的内壁6的收容零件5或5B，图2E中作为代表以“5”表示)所示，照射有激光11的收容零件5A、5B的内壁6的激光照射部20，被所照射的激光11加热，内壁6的激光照射部20的树脂被软化·溶解。此时，通过热传导，在比照射激光11的幅度更宽的部分，引起构成内壁6的树脂的软化·溶解。图6是表示向被分成3块的内壁6照射作为激光11的激光线束的状况的示意图。宽度300μm的激光线束，被照射在内壁6的激光照射部20上。内壁6的树脂，一直熔融到激光照射部20的周边21，通过按箭头的方向使激光照射部20沿内壁6移动，从而使内壁6全部熔融。另外，在该图6中，作为收容零件5的另一例，表示了内壁6没有在整个周向上连续、而间隔120度地形成有用于插入透镜位置调整卡钳21的缺口部5b的内壁6被分成3块的收容零件5A。图1E及图1F是表示由卡钳机构18的3个爪18a将图6的收容零件5A保持在保持部件9上，并且以3个透镜位置调整用卡钳21对收容零件5A内的凸透镜8进行位置调整的状态的局部剖开的说明图及俯视图，该透镜位置调整用卡钳21从收容零件5A的3个缺口部5b向收容零件5A内插入前端接触部。在该图1E及图1F中，如上所述，透镜位置调整卡钳21分别插入内壁6的3个缺口部5b中，与凸透镜8的侧面抵接来保持凸透镜8，并且，3个透镜位置调整卡钳21分别可以利用xy方向移动装置21向xy方向移动，其结果，凸透镜8的xy方向的位置能够相对于收容部件5A进行调整。因而，通过驱动xy方向移动装置21，而能够相对于收容零件5A将由3个透镜位置调整卡钳21保持的凸透镜8调整到xy方向的任意的位置。在该图6的例子中，可通过使激光照射部20按箭头方向沿着内壁6从3个内壁6的各个内壁6的左端移动到右端，从而使各内壁6的整体熔融。
然后，软化·熔融的内壁6的树脂局部地开始分解。通过其分解时产生的向下的反作用力12(参照附图2A)，在收容零件5A、5B的内壁6上对处于粘性流动状态的树脂施加朝向重力的作用方向的力。因此，在内壁6的全周上处于粘性流动状态的树脂，被挤入凸透镜8和收容零件5A、5B的内壁6之间的数十微米(μm)的环状的间隙7中。其结果是，凸透镜8被固定在收容零件5A、5B上。此时的固定精度为±3μm左右(不过，与以往的紫外线硬化性的粘接剂的固定方法情况下的固定精度为同等程度，在铆接的情况下的固定精度为±10μm或其以上)。
此时，通过将从喷嘴单元50的环状的气体喷射口51喷出的空气15对着激光照射部20直接吹送，如图2A所示，使空气15从内壁6的上部向下部流动，通过抑制处于粘性流动状态的树脂6A向内壁6的上方的流动，从而将粘性流动状态的树脂6A高效率地向凸透镜8和收容零件5A、5B的内壁6之间的间隙7挤入。因此，熔融的粘性流动状态的树脂6A就不会向内壁6的上部隆起，降低成为与其他零件干涉的不良原因的隆起，降低成本，提高生产性。
另外，在凸透镜8的表面上，略微存在有一点没有被挤入凸透镜8和收容零件5A、5B的内壁6之间的间隙7中、而流动到凸透镜8的表面的周边部的树脂14。该处于粘性流动状态且向凸透镜8的表面的周边部上流动的树脂114，若流入到凸透镜8的有效直径19内则会变得不良(参照图2D的以往例)。
但是，该流动到凸透镜8的表面的树脂14，通过从喷嘴单元50吹送的空气15，也被向内壁6的方向挤入，防止到达凸透镜8的有效直径19内(参照图2A、图2C及图2E)。尤其，如图2E所示，在具有圆筒状的内壁6的收容零件5、5B的情况下，流入到上述凸透镜8的表面的树脂14在内壁6的全周上被形成大致相同宽度的连续的环状。与此相对，如图2C所示，在具有被分成3块的内壁6的收容零件5A的情况下，流入到上述凸透镜8的表面的树脂14除了内壁6的缺口部5b及其附近之外均被形成大致相同宽度的连续的环状。另外，可通过空气15，防止分解的树脂及灰尘等附着在凸透镜8的表面上。由此，不良减少、成本降低、生产性提高。
与此相对，在作为上述的以往例的、从凸透镜8的中央部的上方向下方喷射气体的以往的方法中，如图2B及图2D所示，熔融的树脂106A，没有充分地流入凸透镜8和收容零件5的内壁106的间隙107中，而成为沿着凸透镜8的表面流动的树脂114，向凸透镜8的周边部表面较多地流入。另外，空气115沿凸透镜8的表面向外侧流动，当碰到内壁106时就变为沿着内壁106向上方流动，将熔融树脂106A向上侧推起，从而如图2B所示，产生收容零件5的上面的隆起。
另外，在以往例中，因为流入到凸透镜8的表面的树脂114变薄而量增加，所以当树脂流入长度的相对于凸透镜8的半径的长度的比例大于0.25时，树脂106A流入到凸透镜8和收容零件5的内壁106的间隙107中的量，就急剧减少，固定强度极其下降。
另外，根据本发明的上述第一实施方式，通过照射位置移动装置4使激光照射装置1旋转移动，从而激光11照到的内壁6的位置，沿着围绕凸透镜8的光轴的周向移动，从激光照射光源3照射的激光11，对凸透镜8的周围全周照射，遍及凸透镜8的整个周缘地以数秒钟进行固定(另外，在以往的由紫外线硬化性的粘接剂进行的固定方法的情况下为15秒左右，在本实施方式的具体的实例中为4秒。)。其结果是，在收容零件5A、5B的内壁6上，呈圆周状地形成有由激光11形成的激光照射痕迹。
在作为光学零件的一例的凸透镜8的从中央部到端部的距离根据机种而不同的情况下，只要以从内壁6到喷射口51的距离相同的方式准备多种喷嘴单元50，就能够缩短机种转换时的调机时间，提高生产性。
另外，在该第一实施方式中，虽然作为喷射气体的例子使用了空气，但即便使用氮气或氩气等惰性气体也可获得同样的效果。
另外，在该第一实施方式中，虽然作为光学零件的例子采用了凸透镜，但即便使用凹透镜等其他透镜、反射镜、滤光片、起偏光镜等其他的光学零件，也可获得同样的效果。
第二实施方式
在本发明的第二实施方式中，除了透镜单元50的相对于激光照射部20的高度、喷射口51的径的大小、气体的总流量以外，与第一
实施方式相同。
在图3A中表示流入的树脂14的流入长度的示意。将从凸透镜8的端部到流入部分的前端的距离称为“树脂流入长度”，将除以凸透镜8(光学零件)的半径所得到的结果称为“相对于半径的比例”。在图3B的表中，分别表示相对于激光照射部20的气体的喷射高度、喷射口15的径的大小、气体的总流量和相对于凸透镜8的半径的树脂流入长度。气体的喷射高度，以凸透镜8的端部位于喷嘴单元50的延长线上的高度为基准(0：零)，将上侧设为+(正)。根据图3B的表，若改变喷射高度，则流入长度变大，当向下侧下降2mm时，流入变得非常大。这是向凸透镜的中心吹送的与以往接近的方法。若不相对于激光照射直接地吹送气体，则表现为难以抑制树脂流入长度。
在使喷射口径变化的情况下也同样，虽然存在有流量损失的不同，但与改变喷射高度的情况同样地，喷射高度变化。在使喷射口径减小的情况下，喷射高度变得比基准位置低，与上述同样低树脂流入长度变大。
空气流量，虽然说即使下降到基准的一半的25(升/分)，流入长度的比例也为0.25，空气流量的影响还是很小，但若减小到5(升/分)则树脂流入长度增大。
根据以上所述，可知树脂流入长度依赖于空气流量和喷射位置，为了降低树脂流入长度，相对于激光照射直接吹送气体是必要的。
另外，在本第二实施方式中，虽然作为光学零件使用了直径10mm的凸透镜，但使用直径不同的其他的光学零件也是同样的。该情况下的空气流量和激光照射条件，可根据光学零件的大小及形状、必要的固定强度任意地设定。
第三实施方式
图4A～图4B是表示本发明的第三实施方式的光学零件固定装置100的构成的示意图。对于在图1中所说明的光学零件固定装置100的构成要素相同的构成要素标以相同的标号，省略这些构成要素的详细的说明。
光学零件固定装置100，具备卡钳机构18，卡钳机构18，具有围绕收容零件5的中心轴以120度间隔地配置的、用来按压保持构成收容零件的内壁6的壁的外面的3个爪18a等把持装置，将凸透镜8经由收容零件5用3个爪18a把持，从而将相对于收容零件5的凸透镜8的位置以数μm等级或其以下的精度进行调整。卡钳机构18，只要是具有把持凸透镜8的机构，无论什么样的都可以应用。
围绕凸透镜8的光轴分别以120度均等分配地配置有具备激光光源3的3个激光照射装置1，照射位置移动装置4，通过马达等的驱动装置4a的旋转驱动，使各激光照射装置1同时旋转移动，以使从各激光照射装置1照射的激光11仅照射凸透镜8的周围的2/3、即3等分的内壁6。
喷嘴单元50，构成为以与激光照射装置1相同的数量具有分别朝向3个激光照射部20的3个气体喷射口52，且由照射位置移动装置4的马达等驱动装置4a旋转驱动，一边与激光照射装置1同时旋转、一边以40(升/分)的总流量向激光11所照射的内壁6直接吹送空气15。使喷嘴单元50旋转的机构，既可以通过将激光照射装置1和喷嘴单元50机械地连接而实现，也可以使用与照射位置移动装置4的驱动装置4a相分离地另外配置的马达等喷嘴单元旋转驱动装置，通过电气的同步装置使该喷嘴单元旋转驱动装置和照射位置移动装置4的驱动装置4a同步地旋转。
对这样构成的光学零件固定装置100的动作进行说明。
首先，将收容零件5固定在保持部件9上。并且，将凸透镜8嵌入在收容零件5的内壁6上。
接着，使从各激光照射装置1的各激光光源3射出而透过了聚光光学系统2的激光11，同时照射收容零件5的内壁6的3个部位，并且通过照射位置移动装置4使各激光照射装置1同步移动120度，由此对3等分的内壁6，以数秒将凸透镜8的周围的2/3固定。
在此期间，喷嘴单元50一边与激光照射装置1同时旋转，一边从朝向3个激光照射部20的3个气体喷射口52以40(升/分)的总流量直接吹送空气15，由此能够与先前的第一或第二实施方式同样地，抑制处于粘性流动状态的树脂向内壁6的上方流动，降低熔融的树脂向内壁6的上部隆起的情况，减小成为与其他零件干涉的不良原因上面隆起，提高生产性。另外，向该凸透镜8的表面流入的树脂14，也由从喷嘴单元50吹送的空气16向内壁6的方向推压，从而可防止到达凸透镜8的有效直径19内，且因为将树脂高效率地挤入凸透镜8和内壁6的间隙7中，所以凸透镜8的固定强度提高，能够防止分解的树脂或灰尘等附着在凸透镜8表面上。
在该第三实施方式中也同样，在凸透镜8的从中央部到端部的距离依据机种而不同的情况下，只要准备从内壁6到喷射口52的距离相同的各种喷嘴单元50即可，能够缩短机种转换时的调机时间，实现生产性的提高。
另外，在第三实施方式中，作为吹送的气体的例子使用了空气，但使用氮气或氩气等其他的惰性气体也能获得同样的效果。
另外，也可以代替使激光照射装置1和气体喷射装置49的喷嘴单元50旋转，而使保持部件9和喷嘴单元50旋转。图4C是表示作为本发明的第三实施方式的变形例的激光接合装置的一例的光学零件固定装置的构成的局部剖开的示意图。激光照射装置1被支承在固定着的支承框架4D上。另外，保持部件9，由保持部件移动装置4A的马达等驱动装置4c围绕其中心轴(凸透镜8的光轴)旋转驱动。由此，保持部件9，通过保持部件移动装置4A的马达等驱动装置4c而被围绕其中心轴(凸透镜8的光轴)旋转驱动，与第三实施方式同样地，可从3个激光照射装置1分别向由保持部件9保持着的收容零件5的3个激光照射部20的每一个照射激光11，且同时从喷嘴单元50的3个气体喷射口52分别以40(升/分)的总流量直接吹送空气15。
根据这样的构成，不必使激光照射装置1旋转，作为整体能够简化旋转驱动机构。
第四实施方式
在本发明的第四实施方式中，如图5所示，将从激光光源3照射的激光11，通过光纤40导入到激光照射装置1中并用由2组凸透镜构成的聚光光学系统2聚光，也可以将束宽300μm的汇聚的激光11照射到收容零件5的内壁6上。在这种情况下，其他的构成与第三实施方式相同。
另外，在使束宽更小的情况下，在聚光光学系统2的后侧(出射侧)设置具有用于使束宽更小的贯通口的掩模13，通过经由该贯通口照射激光11，即可使束宽更小。
如以上所述，本发明，因为熔融的树脂的流入长度小，所以可提供小型轻量的光学零件单元。因为树脂的流入不会到达有效直径内，所以不良减少，成本降低，生产性提高，因为不会有熔融的树脂隆起到内壁上部，即，因为可降低上面隆起，所以能够提供薄型的光学零件单元，进而因为不会产生与其他的零件干涉这样的不良状况，所以成本降低，生产性提高，机种转换时的调机时间缩短且生产性提高，因此，可利用于光学零件单元、光学零件单元的激光接合方法以及光学零件单元的激光接合装置。
另外，通过适当组合上述各种各样的实施方式之中的任意的实施方式，能够起到各自所具有的效果。
本发明，虽然参照所附附图对优选的实施方式充分地进行了记载，但本领域技术人员显然可以进行各种变形及修正。这样的变形及修正，只要不脱离所附技术方案中记载的本发明的范围，就应理解为被包含在其中。

Claims (10)

1.一种光学零件单元，该光学零件单元具备由树脂形成的收容零件(5)和被沿着上述收容零件的内壁(6)收容的光学零件(8)，其中，
在上述收容零件的上述内壁上具有激光照射痕迹，上述激光照射痕迹，将通过使上述内壁局部地热熔融成为粘性流动状态的树脂挤入上述光学零件和上述内壁之间而进行固定，且上述光学零件外侧上面的从上述光学零件端面起的树脂流入长度相对于上述光学零件的半径的比例大于0且在0.25或其以下。
2.如权利要求1所述的光学零件单元，其中，从上述光学零件的壁面上部到上述收容零件的上述内壁的上部的高度在1mm或其以下，并且从上述内壁起的由熔融树脂形成的隆起在0.2mm或其以下。
3.如权利要求1或2所述的光学零件单元，其中，在上述收容零件的保持上述光学零件的承载面(5c)上没有熔融痕迹。
4.一种光学零件单元的激光接合方法，其中，
由激光照射装置(1)向由树脂形成的收容零件(5)的内壁(6)照射激光(11)，通过局部的热熔融使激光照射部(20)的树脂成为粘性流动状态，将该粘性流动状态的树脂挤入沿着上述收容零件的上述内壁收容的光学零件(8)和上述内壁之间；
由气体喷射装置(49)，使从上述光学零件的中央部的上方的位置向斜下方呈放射状地喷射的气体直接对上述激光照射部吹送，使被挤入到光学零件和上述内壁之间的上述粘性流动状态的树脂冷却固化。
5.一种光学零件单元的激光接合方法，该激光接合方法是将沿着由树脂形成的收容零件的内壁收容的光学零件固定在上述内壁上的光学零件单元的方法，其中，
由激光照射装置(1)，使线束的长边成为沿着由树脂形成的收容零件(5)的内壁(6)的方向的激光线束一边沿着长边方向移动一边对上述内壁照射；
通过局部的热熔融使激光照射部(20)的树脂成为粘性流动状态，从而将该粘性流动状态的树脂挤入到沿着上述收容零件的上述内壁收容的光学零件和上述内壁之间。
6.如权利要求5所述的光学零件单元的激光接合方法，其中，照射在上述内壁上的上述激光线束的束宽在20μm或其以上、且300μm或其以下。
7.一种光学零件单元的激光接合装置，其具备：
保持部件(9)，其保持沿着内壁(6)收容有光学零件(8)的树脂制的收容零件(5)；
激光照射装置(1)，对上述收容零件的上述内壁照射激光(11)而通过局部的热熔融使激光照射部(20)的树脂成为粘性流动状态，从而将该粘性流动状态的树脂挤入上述光学零件和上述内壁之间将上述光学零件固定在上述内壁上；以及
气体喷射装置(49)，其配置在上述光学零件的中央部的上方的位置上，且从上述光学零件的中央部的上方的位置向斜下方呈放射状地喷射气体而对上述激光照射部直接吹送。
8.如权利要求7所述的光学零件单元的激光接合装置，其中，上述气体喷射装置，在喷嘴单元(50)上具有朝向上述激光照射部的环状的气体喷射口(51)。
9.如权利要求7所述的光学零件单元的激光接合装置，其中，在具备多个上述激光照射装置的同时；
上述气体喷射装置，在喷嘴单元(50)上具有与上述激光照射装置相同的数量的朝向上述激光照射部的气体喷射口(52)；并且
还具备使上述喷嘴单元与上述激光照射装置同时旋转的旋转机构(4)。
10.一种光学零件单元的激光接合装置，具备：
保持部件(9)，其保持沿着内壁(6)收容有光学零件(8)的树脂制的收容零件(5)；和
激光照射装置(1)，使线束长边成为沿着上述收容零件的上述内壁的方向、束宽为20μm或其以上且300μm或其以下的激光线束、一边沿长边方向移动一边对上述内壁照射，通过局部的热熔融使激光照射部(20)的树脂成为粘性流动状态，将该粘性流动状态的树脂挤入上述光学零件和上述内壁之间，从而将上述光学零件固定在上述内壁上。
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