JP2003344740A

JP2003344740A - 光学装置及び光学部品の接着方法

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Publication number: JP2003344740A
Application number: JP2002157644A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Masuda; 紀彦益田
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2003-12-03
Anticipated expiration: 2022-05-30
Also published as: JP3836401B2

Abstract

(57)【要約】【目的】互いに熱膨張率が異なるレンズとホルダを接着
剤で一体化した光学装置において、耐熱性と耐衝撃性を
両立させ、光学部品を精密に位置決めする。【構成】レンズ１とホルダ２の接着において、非弾性接
着部３をレンズ１の長手方向の中央に設け、これを挟む
二つの両端に弾性接着部４を設ける。非弾性接着部３は
ねじり変位を許容しない固定端となり、弾性接着部４は
ある程度のねじり変位を許容しうるローラ端となる。非
弾性接着剤Ｒと弾性接着剤Ｅが混ざらないように各部の
間のホルダ２にはスリット５が形成される。熱膨張によ
って壊れにくいレンズ１の中央部を非弾性接着部３と
し、その面積を熱膨張に耐えられる大きさに抑え、両端
を弾性接着部４としたので、全体としては支点の数が増
えて接着面積が増大して接着力が向上し、衝撃時の応力
が分散して耐衝撃性が向上した。光学部品を精密に位置
決めすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズのような光
学部品を被取り付け体に接着剤で接着してなる光学装置
と、レンズのような光学部品を被取り付け体に接着剤で
接着する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通信や計測に用いられる精密な光学部品
を有する光学装置においては、光学部品を装置内の所定
位置に固定するために、当該光学部品を保持部材に対し
て接着剤で接着して固定する手法を採用する場合があ
る。

【０００３】例えば、図５に本願の出願人が特願平１１
−１１２５７２号で提案した光学装置である変位測定装
置を示す。この変位測定装置は、測定対象面１０上に照
射された光で形成される照射点を一定の間隔で走査させ
ることにより、前記測定対象面１０の変位量を非接触で
測定する装置である。

【０００４】変位測定装置１の投光手段２は、レーザダ
イオード等の光源３と、偏向装置４と、収束レンズ５で
概略構成される。光源３は、偏向装置４にレーザ光を出
射する。偏向装置４は、入射したレーザ光を偏向させ、
一定のストロークでレーザ光を走査する。収束レンズ５
は、偏向装置４により扇形に走査されるレーザ光を平行
に収束させる。受光手段６は集光レンズアレイＣと結像
レンズアレイＦと受光素子群Ｐで構成される。集光レン
ズアレイＣには光軸廻りに均等な結像特性を有する複数
の集光レンズＣ１〜Ｃｎが照射光の走査方向に沿って構
成され、測定光を収束させる。結像レンズアレイＦは光
軸廻りに均等な結像特性を有する複数の結像レンズ部Ｆ
１〜Ｆｍ（この例ではＦ１，Ｆ２の二つ）が、照射光の
走査方向に沿って所定数（この例では６）の集光レンズ
部Ｃ１〜Ｃ６ごとに構成される。結像レンズアレイＦ
は、収束された測定光を受光素子群Ｐの受光面Ｐ１ａ〜
Ｐｍａ上に結像させる。受光素子群Ｐは結像レンズ部Ｆ
１〜Ｆｍごとに受光素子Ｐ１〜Ｐｍを有する。

【０００５】上記構成によれば、結像レンズ部Ｆ１〜Ｆ
ｍが照射光の走査方向に沿って所定数の集光レンズ部Ｃ
１〜Ｃ６ごとにアレイ状に構成されているので、照射点
の走査幅が拡大され、測定対象に対して高精度で高速か
つ短時間の変位測定が可能となる。

【０００６】この変位測定装置は、上述のように光学部
品として収束レンズ５、集光レンズアレイＣ、結像レン
ズアレイＦを有しているが、これらのレンズは装置の筐
体内に配置された図示しない板状のホルダに接着剤で取
り付けられている。

【０００７】図６（ａ）は、これらのレンズのホルダに
対する接着による取り付け構造を模式的に示したもので
あり、細長いレンズＬの略中央部分の一箇所をホルダＨ
に非弾性接着剤Ａで接着している。図６（ｂ）はその取
り付け構造の力学的状態を示す図であり、略中央の固定
部分に対してその細長い形状の両端が自由端になってい
る。

【０００８】このような接着構造にしたのは、次の理由
による。即ち、レンズＬはガラス等からなるものである
のに対し、ホルダＨはアルミニウム等の金属からなるも
のであり、両者は熱膨張率が相違する。このため、温度
差の生じる使用環境では接着面を許容応力に耐えうる最
小面積に抑えて部品の重心付近に集中させ、伸びによる
接着剤の剥離が起こりにくいようにする必要があるため
である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本願発
明者は、その提案に係る前記変位測定装置で採用した光
学部品としてのレンズの接着構造において、次のような
解決すべき課題を見出すにいたった。即ち、上記レンズ
の接着構造によれば、耐熱性と耐衝撃性の両立が難し
い。つまり、前記レンズの接着方法であると、接着部分
が略中央部の１箇所だけであるため耐衝撃性が弱い。耐
衝撃性を強くするために熱膨張に強い弾性接着剤を使っ
て広い面積で支持した場合であっても、接着剤の変形に
より精密な位置決めができない。

【００１０】そこで本発明は、互いに熱膨張率が異なる
光学部品と被取り付け体を接着剤で一体化した構造を有
する光学装置において、耐熱性と耐衝撃性を両立させ、
光学部品を精密に位置決めできるようにすることを目的
としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された光
学装置は、通信や計測に用いられる精密な光学部品１，
１１と、該光学部品１，１１を互いの接着面７，８で接
着剤により保持する保持部材２とを有し、前記光学部品
１，１１と前記保持部材２は、互いに熱膨張率が異なる
ような光学装置において、前記接着剤は、前記光学部品
１，１１と前記保持部材２を固定で保持するための非弾
性接着剤Ｒ及び前記光学部品１，１１と前記保持部材２
を弾性力を持って保持するとともに外部要因による両者
の位置ずれを吸収するための弾性接着剤Ｅであり、前記
それぞれの接着面に、前記非弾性接着剤Ｒを使用する一
つの非弾性接着部３と前記弾性接着剤Ｅを使用する一つ
以上の弾性接着部４を有することを特徴としている。

【００１２】請求項２に記載された光学装置は、請求項
１記載の光学装置において、前記非弾性接着部３を挟む
二つの位置に前記弾性接着部４を設けたことを特徴とす
る。

【００１３】請求項３に記載された光学装置は、請求項
１記載の光学装置において、前記光学部品の接着面上に
おける前記光学部品１の重心の位置に、前記非弾性接着
部３を配置したことを特徴とする。

【００１４】請求項４に記載された光学装置は、請求項
１記載の光学装置において、前記非弾性接着部３と前記
弾性接着部４の間において、前記保持部材２に接着部分
離領域５，６を形成したことを特徴とする。

【００１５】請求項５に記載された光学装置は、請求項
４記載の光学装置において、前記接着部分離領域が、前
記保持部材２に形成したスリット５又は溝６であること
を特徴とする。

【００１６】請求項６に記載された光学部品の接着方法
は、熱膨張率が異なる光学部品１と保持部材２を、非弾
性接着剤Ｒを用いて一箇所で接着するとともに、該非弾
性接着剤Ｒと混ざらないように所定間隔をあけて弾性接
着剤Ｅを用いて一個所以上で接着したことを特徴とす
る。

【００１７】請求項７に記載された光学部品の接着方法
は、請求項６記載の方法において、前記非弾性接着剤Ｒ
による一の接着位置３を挟む二つの接着位置４，４で前
記弾性接着剤Ｅを用いて接着したことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図１
〜図３を参照して説明する。これらの例では、光学部品
としてのレンズは前述した変位測定装置における集光レ
ンズアレイＣのような細長い形状（長手形状）であるも
のとする。ここで、細長い形状（長手形状）とは、互い
に交差する縦・横・長さの３つの方向についてレンズ形
状を見た場合、縦及び横方向の寸法に比して長さ方向の
寸法が相対的に大きく、長さ方向と直交する断面形状が
長さ方向について一定か、又は長さ方向について規則的
に変化する形状であることを意味するものとする。ま
た、各例において、レンズが接着される非取り付け体と
してのホルダは、例えばアルミニウム等の材質からなる
板材である。

【００１９】図１（ａ）は第１の例を示す。本発明によ
る光学部材の接着構造によれば、非弾性接着剤Ｒと弾性
接着剤Ｅをそれぞれ別々に使用して、それぞれ一以上の
位置でレンズ１とホルダ２を接着したものであるが、特
に本例では、非弾性接着部３をレンズ１の重心位置に対
応する長手方向の中央に設け、これを挟む二つの両端の
位置に弾性接着部４を設けたものである。

【００２０】非弾性接着剤Ｒには、例えばアクリル系、
ウレタン系、エポキシ系等の各接着剤があり、当該接着
剤が固化した後にはレンズ１とホルダ２の非弾性接着部
３はねじり変位を許容しない固定端としての性質を呈す
る。

【００２１】弾性接着剤Ｅには、例えばシリコン系等の
接着剤があり、当該接着剤が固化した後にはレンズ１と
ホルダ２の弾性接着部４はある程度のねじり変位を許容
しうるローラ端としての性質を呈する。

【００２２】従って、本例の力学的状態を示す図１
（ｂ）に示すように、中央の非弾性接着部３はねじりが
許容されない固定部分となり、その両端はねじりが許容
されるローラ端としての弾性接着部４になっている。

【００２３】本例では、中央の前記非弾性接着部３と両
端の２つの前記弾性接着部４は、レンズ１の長手方向に
ついて並べて配置されているが、各部の間のホルダ２に
は接着部分離領域としてのスリット５が形成され、非弾
性接着剤Ｒと弾性接着剤Ｅが混ざらないようになってい
る。

【００２４】これは２種類の接着剤の混合および接着面
に塗布した前処理剤の流入による接着力の低下を防ぐた
めである。すなわち、非弾性接着剤Ｒで接着するには、
接着面に前処理剤を塗布する場合があるが、この前処理
剤はシリコン系等の弾性接着剤Ｅを剥離しやすくするか
らである。

【００２５】非弾性接着部３と弾性接着部４の間隔を十
分取れるのであれば、ホルダ２の同一平面上に接着部分
離領域であるスリット５を設けることなく両部を接着し
てもよいが、本例のように３つの接着部４，３，４を二
本のスリット５，５で分ければ２種類の接着剤Ｒ，Ｅの
混合の問題は確実に回避でき、接着工程での作業も簡単
になる。また中央の非弾性接着部３のレンズ１の長手方
向についての長さを一定に設定できるので、熱膨張に耐
えられる面積を安定して確保し、接着力を一定に管理で
きる。なお、両側の弾性接着剤Ｅの場合は熱に比較的強
いので、接着長さの管理は中央の非弾性接着剤Ｒに比べ
てさほど重要ではない。

【００２６】本例のように長手形状のレンズ１を熱膨張
率の異なるホルダ２に固定した場合には、熱膨張によっ
て壊れやすいのはレンズ１を両端で固定した場合であ
り、中央で固定した場合には比較的壊れにくい。そこ
で、本例ではレンズ１の長手方向に関する重心位置であ
る中央部を非弾性接着部３とし、しかもその面積は熱膨
張に耐えられる大きさに抑え、両端を弾性接着部４とし
た。これによって全体としては支点の数が増えて接着面
積が増大して接着力が向上し、衝撃時の応力が分散して
耐衝撃性が向上した。また、各接着部３，４はスリット
５によって分離されているので、ホルダ２の熱膨張に対
して各接着部３，４が追随しうる自由度が向上する。従
って、本例によれば、耐熱性と耐衝撃性が両者共に高い
レベルで両立し、光学部品を精密に位置決めすることが
できる。

【００２７】図２は第２の例を示す。本例では、ホルダ
２に設けた接着部分離領域が溝６であり、その他の点は
第１の例と同じである。なお、非弾性接着部３と弾性接
着部４を分ける接着部分離領域は、切り欠き５や溝６の
他、ホルダ２の表面に段差を介して設けた凸面部であっ
てもよい。この場合、相対的に低いホルダ２の表面と、
相対的に高い凸面部の表面に、非弾性接着部３又は弾性
接着部４が設けられる。さらに、ホルダ２の同一平面内
に設けた非弾性接着部３と弾性接着部４の間を仕切るよ
うに、接着部分離領域としてホルダ２の表面に凸状を設
けてもよい。

【００２８】図３は第３の例を示す。本例では、ホルダ
２にスリット５や溝６等の接着部分離領域を設けず、板
状のホルダ２の平坦な面にレンズ１を接着したものであ
る。その他の点は第１の例と同じであるが、非弾性接着
部３と２つの弾性接着部４の間隔は十分であり、非弾性
接着剤Ｒと弾性接着剤Ｅが混ざるおそれはない。

【００２９】図４は第４の例を示す。例１〜例３におい
てホルダ２に接着されるレンズ１は、長手方向に直交す
る面での断面が一定の矩形状である一様な細長い棒状で
あったが、この第４の例では、レンズ１１は結像レンズ
アレイである。結像レンズアレイは、前述したように本
発明者が提案した変位測定装置でも用いられたレンズで
あって、本例では２個の結像レンズ部を走査方向となる
一方向についてアレイ状に連続させた形状のレンズであ
る。

【００３０】本例では、結像レンズアレイの２つの結像
レンズ部の各一縁部に接着面となる平坦面をそれぞれ形
成し、この２つの接着面にてホルダ２の面と接着した。
１つが非弾性接着部３、他方が弾性接着部４である。

【００３１】従って、本例の力学的状態を示す図４
（ｂ）に示すように、一つの接着部分はねじりが許容さ
れない非弾性接着部３となり、他の一つの接着部分はね
じりが許容される弾性接着部４となる。

【００３２】なお、本例においては、結像レンズアレイ
の２つの結像レンズ部ごとに１つの非弾性接着部３又は
１つの弾性接着部４を設けたが、図４（ｃ）に示すよう
な構成とすることもできる。この構成では、各結像レン
ズ部ごとに非弾性接着部３及び弾性接着部４を一箇所ず
つ設け、いずれの結像レンズ部においても非弾性接着部
３を内側、弾性接着部４を外側にする。この構成によれ
ばさらに好ましい効果が得られる

【００３３】以上第２〜第４の例によるレンズ１，１１
の接着による取り付け構造によっても、第１の例と略同
様の作用・効果が得られる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、互いに熱膨張率が異な
る光学部品と保持部材を接着剤で一体化した構造を有す
る光学装置において、一の非弾性接着部と、一以上の弾
性接着部を有しており、さらに好ましくは非弾性接着部
を挟む二つの位置に弾性接着部を設けたので、耐熱性と
耐衝撃性が両立し、光学部品を精密に位置決めすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】分図（ａ）は本発明の実施の形態の第１の例を
示す斜視図であり、分図（ｂ）は同例における力学的状
態を示す模式図である。

【図２】本発明の実施の形態の第２の例を示す斜視図で
ある。

【図３】本発明の実施の形態の第３の例を示す斜視図で
ある。

【図４】分図（ａ）は本発明の実施の形態の第４の例を
示す斜視図であり、分図（ｂ）は同例における力学的状
態を示す模式図であり、分図（ｃ）は同例の他の態様に
おける力学的状態を示す模式図である。

【図５】本願出願人が提案している光学装置としての変
位測定装置の光学部品を中心とした構成を示す説明図で
ある。

【図６】分図（ａ）は従来の光学部品の接着方法ないし
構造を示す斜視図であり、分図（ｂ）は同例における力
学的状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１…光学部品としてのレンズ、２…保持部材としてのホ
ルダ、３…非弾性接着部、４…弾性接着部、５…接着部
分離領域としてのスリット、６…接着部分離領域として
の溝、Ｒ…非弾性接着剤、Ｅ…非弾性接着剤。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通信や計測に用いられる精密な光学部品
（１，１１）と、該光学部品を互いの接着面（７，８）
で接着剤により保持する保持部材（２）とを有し、前記
光学部品と前記保持部材は、互いに熱膨張率が異なるよ
うな光学装置において、前記接着剤は、前記光学部品と前記保持部材を固定で保
持するための非弾性接着剤（Ｒ）及び前記光学部品と前
記保持部材を弾性力を持って保持するとともに外部要因
による両者の位置ずれを吸収するための弾性接着剤
（Ｅ）であり、前記それぞれの接着面に、前記非弾性接着剤を使用する
一つの非弾性接着部（３）と前記弾性接着剤を使用する
一つ以上の弾性接着部（４）を有することを特徴とする
光学装置。
【請求項２】前記非弾性接着部（３）を挟む二つの位
置に前記弾性接着部（４）を設けたことを特徴とする請
求項１記載の光学装置。
【請求項３】前記光学部品の接着面上における前記光
学部品（１）の重心の位置に、前記非弾性接着部（３）
を配置したことを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項４】前記非弾性接着部（３）と前記弾性接着
部（４）の間において、前記保持部材（２）に接着部分
離領域（５，６）を形成したことを特徴とする請求項１
記載の光学装置。
【請求項５】前記接着部分離領域が、前記保持部材
（２）に形成したスリット（５）又は溝（６）である請
求項４記載の光学装置。
【請求項６】熱膨張率が異なる光学部品（１）と保持
部材（２）を、非弾性接着剤（Ｒ）を用いて一箇所で接
着するとともに、該非弾性接着剤と混ざらないように所
定間隔をあけて弾性接着剤（Ｅ）を用いて一個所以上で
接着したことを特徴とする光学部品の接着方法。
【請求項７】前記非弾性接着剤（Ｒ）による一の接着
位置（３）を挟む二つの接着位置（４，４）で前記弾性
接着剤（Ｅ）を用いて接着したことを特徴とする請求項
６記載の光学部品の接着方法。