JP2005345654A - 光学ユニット及び光学部材の固定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保持部材に対する光学部材の抜け強度の優れた固定を可能とし、光学部材を保持部材に強固に固定することを可能にする。
【解決手段】
外周部に凹部１ａが形成された光学部材１と、該光学部材を保持する保持部材２と、前記光学部材の凹部に嵌入する係合部３とを有する光学ユニットであって、前記係合部がレーザ光に対して吸収性のある熱可塑性樹脂より成り、前記光学部材が前記保持部材に組み込まれた状態において、前記凹部に嵌入している前記係合部に前記レーザ光を照射して、該係合部を溶解させて前記光学部材と前記保持部材を溶着させ、前記光学部材を前記保持部材に固定するようにしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ光を利用して、撮影レンズなどの光学部材と保持部材をレーザ溶着してこれらを固定している光学ユニット及び光学部材の固定方法に関するものである。

従来、レンズの固定に関する技術として、
（１）レンズをレンズ保持部材に組み込んだ後、樹脂で構成されたレンズ保持部材の外周先端部分を公知の熱カシメ等により固定する
（２）レンズ外周部とレンズ保持部材を紫外線硬化型接着剤等により固定する
といったものが知られている。

しかし、上記（１）の従来例では、レンズ保持部材の外周先端部を、カシメ用治具により熱で溶かし、レンズ外周先端部を覆うように構成する。このため、カシメに要する時間が長くなり、組み立て工数が増大し、コストアップを招く問題が生ずる。また、カシメ治具によりレンズ保持部材外周部を熱により溶かし、レンズ外周先端部を固定する必要上、必然的にレンズ保持部材及びレンズに対して押圧する力がかかるため、組み立て後のレンズ位置精度が保証し難いという問題があった。

また、レンズ保持部材の外周先端部とレンズ外周部を紫外線硬化型接着剤により固定する、上記（２）の従来例では、紫外線硬化型接着剤を塗布した後、紫外線を照射するまでの間に液状の接着剤がレンズ保持部材の外周面に流れ出し、これが紫外線照射により固化すると、組み立て後に周囲の部品との干渉を生じ、作動不良の原因、特に光学性能の悪化を招くと言う問題があった。また液状接着剤が、レンズ保持部材とレンズ外周部との隙間からレンズ内部に流れ込み、レンズ光学性能を保証出来なくなる等の問題があった。

上記の種々の問題を改善できるものとして、レーザ溶着による樹脂同士の固定を行うものが開示されている（特許文献１）。これは、透明な熱可塑性樹脂で構成されたアウターレンズと、レーザ光に対して吸収性のある熱可塑性樹脂で構成されたハウジングとから成り、ハウジング外周とアウターレンズの側壁を当接させた状態で側壁側からレーザ光を照射する事で、これらを溶着固定するというものである。
特開２００３−１２３５１２号公報

しかしながら、上記特許文献１の従来例では、アウターレンズとハウジングをレーザ溶着により確実に溶着する事は出来るが、ハウジングの外周とアウターレンズの側壁をレーザ溶着により固定しているので、アウターレンズをハウジングに押し込むような方向に外力が掛かると、溶着面にせん断力が発生し、溶着が破壊され易いという課題を有していた。

（発明の目的）
本発明の目的は、保持部材に対する光学部材の抜け強度の優れた固定を可能とし、光学部材を保持部材に強固に固定することのできる光学ユニット及び光学部材の固定方法を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光学部材と、該光学部材を保持する保持部材と、前記光学部材の外周部もしくは前記保持部材の内周部に形成される凹部に嵌入する係合部とを有する光学ユニットであって、前記係合部がレーザ光に対して吸収性のある熱可塑性樹脂より成り、前記光学部材が前記保持部材に組み込まれた状態において、前記凹部に嵌入している前記係合部に前記レーザ光を照射して、該係合部を溶解させて前記光学部材と前記保持部材を溶着させ、前記光学部材を前記保持部材に固定するようにした光学ユニットとするものである。

同じく上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、光学部材と、該光学部材を保持する保持部材とを有し、前記光学部材と前記保持部材の一方の周囲に凹部が形成され、他方に前記凹部に嵌入する係合部が形成されている光学ユニットであって、前記係合部がレーザ光に対して吸収性のある熱可塑性樹脂より成り、前記光学部材が前記保持部材に組み込まれた状態において、前記凹部に嵌入している前記係合部に前記レーザ光を照射して、該係合部を溶解させて前記光学部材と前記保持部材を溶着させ、前記光学部材を前記保持部材に固定するようにした光学ユニットとするものである。

同じく上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、光学部材の外周部もしくは前記光学部材を保持する保持部材の内周部に形成された凹部に、レーザ光に対して吸収性のある熱可塑性樹脂より成る係合部を嵌入し、その後、前記光学部材を前記保持部材に組み込み、この状態において、前記凹部に嵌入している前記係合部に前記レーザ光を照射して、該係合部を溶解させて前記光学部材と前記保持部材を溶着させ、前記光学部材を前記保持部材に固定するようにした光学部材の固定方法を提供するものである。

同じく上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、光学部材と保持部材の一方の周囲に凹部が形成され、他方に前記凹部に嵌入する係合部が形成されたものにおいて、前記光学部材を前記保持部材に組み込んだ状態において、前記凹部に嵌入している、レーザ光に対して吸収性のある熱可塑性樹脂より成る係合部に、レーザ光を照射して、該係合部を溶解させて前記光学部材と前記保持部材を溶着させ、前記光学部材を前記保持部材に固定するようにした光学部材の固定方法を提供するものである。

上記の各構成においては、係合部にレーザ光を照射して、該係合部を溶解させて光学部材と保持部材を溶着させ、光学部材に保持部材を固定するようにしているので、レーザ溶着後、前記光学部材と前記保持部材は凹部を介してレーザ溶着により固定されるため、いわゆるアンダーカット部での固定が可能となり、抜け強度に優れた固定とすることができ、前記光学部材を前記保持部材に強固に固定できるものとなる。

本発明によれば、保持部材に対する光学部材の抜け強度の優れた固定を可能とし、光学部材を保持部材に強固に固定することができる光学ユニット又は光学部材の固定方法を提供できるものである。

以下の実施例１及び実施例２に示す通りである。

図１及び図２は本発明の実施例１に係わるカメラの光学ユニットを示す図であり、詳しくは、図１は光学ユニットの要部を示す断面斜視図、図２は光学ユニットの組み込み完了時の状態を示す要部断面図である。

これらの図において、１は被写体からの撮影光を不図示の撮像素子に結像させる光学部材の一つであるレンズであり、該レンズ１の外周面には、断面略Ｖ字状の凹部１ａが形成されている。２はレンズ１を保持する為のレンズ保持部材であり、レンズ受け部２ａを有している。３は、図２に示すように、組み込み完了時にレンズ１の凹部１ａとレンズ保持部材２のレンズ受け部２ａとの間に位置するリング状部材であり、熱可塑性を有すると共に近赤外光を吸収する機能を備えており、さらには、組み込みに先駆けて、レンズ１のレンズ外周部１ｂを乗り越えて凹部１ａに嵌入出来るよう、適度な弾性を有する部材により構成されている。

４はレーザ照射装置であり、レーザ光（近赤外光）５を後述のように照射し、前述のようにレンズ１の凹部１ａとレンズ保持部材２のレンズ受け部２ａとの間に介在しているリング状部材３を溶解させて、レンズ１をレンズ保持部材２に固定する為のものである。

次に、レーザ溶着により、レンズ１とレンズ保持部材２を固定する際の手順について説明する。

先ず、図２に示すように、リング状部材３を断面略Ｖ字状の凹部１ａに保持したレンズ１を保持部材２に組み込む。次に、レーザ照射装置４によりスポット状のレーザ光５をレンズ１の端部の複数個所を照射する。これにより、前記レーザ光５はレンズ１を透過し、リング状部材３の複数の個所をほぼ同時に照射することになる。このようにレーザ光５が照射されるリング状部材３は、上述のように近赤外光を吸収するような材料で構成されているので、前記レーザ光５を吸収することで発熱し、熱膨張を起こし、溶解して、レンズ保持部材２のレンズ受け部２ａと溶着されるとともにレンズ１の外周部の凹部１ａに充填され、レンズ１と密着固定される。

レーザ照射を終え、照射部が冷却されると、リング状部材３とレンズ保持部材２のレンズ受け部２ａは溶着により一体化された状態となり、リング状部材３はレンズ１の凹部１ａに充填された形で密着固定される事となる。この結果、レンズ１はレンズ保持部材２に対して凹部１ａを介して溶着固定される。よって、レンズ１に対して抜け方向の力が作用したとしても、該溶着部がいわゆるアンダーカットとなっている為、抜け強度に優れたレンズ固定が可能となる。

上記実施例１によれば、レンズ１の外周部に凹部１ａを設けるとともに、組み込み時、該凹部１１ａに嵌入する係合部であるリング状部材３を、リング保持部材２とは別の部材により形成し、レーザ光５をリング状部材３の複数の個所に照射することで、レンズ１とレンズ保持部材２とをレーザ溶着により固定するようにしている。よって、レーザ溶着後、レンズ１とレンズ保持部材２は凹部１ａを介してレーザ溶着により固定される為、いわゆるアンダーカット部での固定が可能となるため、抜け強度に優れた固定が可能となり、レンズ１をレンズ保持部材２へ強固に固定できるようになった。

尚、上述実施例１においては、レンズ１の外周部に凹部１ａを形成しているが、これに限定されるものではなく、レンズ保持部材１の内周部に、リング状部材３が嵌入する凹部が形成されていても、同様の効果を得ることができるものである。また、レーザ照射を複数個所で行うように構成したが、照射個所はこれに限定されるものではなく、上述のリング状部材３の全周に渡って照射しても良い。

また、上述のレンズ１に関しては、硝材から構成されたレンズであっても、また樹脂材料で構成されたレンズであっても良いことは云うまでもない。樹脂材料で構成されたレンズであった場合、レーザ照射が行われると、溶解したリング状部材３により樹脂レンズも一部溶解する事で、リング状部材３を介して、レンズ１とレンズ保持部材２のレーザ溶着が行われる。しかし上述のようにレンズ１の凹部１ａを介してレーザ溶着が行われるので、上述と同じく抜け強度に優れたレンズ固定が可能となることは同様である。

さらに、上述実施例１において、レンズ１の凹部１ａの表面状態に関する説明は行わなかったが、該表面は表面粗さの粗い、粗面として構成しても良い。該構成にする事で、レンズ１が硝材ガラスで構成されている時など、前述中間部材が該粗面の凸凹面に充填される事で、密着固定性を高めるように成すことが出来る。

更に、上述実施例１において、レンズ１は単に組み込まれた状態においてレーザ溶着を行うような構成での説明を行ったが、例えばレンズ１を真空吸引工具などにより保持した状態とし、偏芯及び傾き調整を行いその状態を保ったまま調整後にレーザ照射を行うような構成にする事も出来る事は言うまでもない。この時、レーザ照射によりリング状部材３は熱膨張をおこす事で、レンズ保持部材２のレンズ受け部２ａ及びレンズ１の外周の凹部１ａとレーザ溶着が行われるので、上述と同様に抜け強度に優れたレンズ固定が可能となる。

図３及び図４は本発明の実施例２に係わるカメラの光学ユニットを示す図であり、詳しくは、図３は光学ユニットの要部を示す断面斜視図、図４は光学ユニットの組立完了時の状態を示す要部断面図である。

これらの図において、１１は被写体からの撮影光を不図示の撮像素子に結像させる光学部材の一つであるレンズあり、外周面には断面略Ｖ字状の凹部１１ａが形成されている。１２は、後述のレーザ光（近赤外光）１４を吸収する熱可塑性を有した材料により構成され、レンズ１１を保持する為のレンズ保持部材であり、円周方向に略等分に光軸方向に突出した複数のレンズ受け部１２ａが形成され、さらにその先端部には図４に示すようにレンズ１１の外周凹部１１ａに嵌入可能なように内径方向に突出した凸部１２ｂが形成されている。また、この凸部１２ｂは、レンズ１１の外周１１ｂ（図３参照）を乗り越えて組み込みが出来るよう、弾性変形出来るように構成され、いわゆる軽圧入による組み込みが可能となっている。

１３はレーザ照射装置であり、近赤外光１４を後述のように照射するものである。

次に、レーザ溶着により、レンズ１１とレンズ保持部材１２の固定の手順について説明する。

先ず、図４に示されるように、レンズ１１をレンズ保持部材１２に組み込む。次に、レーザ照射装置１３よりレンズ１１の端部の複数個所よりスポット状のレーザ光１４を照射する。これにより、前記レーザ光１４はレンズ１１を透過し、レンズ保持部材１２の複数の凸部１２ｂをほぼ同時に照射することになる。このようにレーザ光１４が照射されるレンズ保持部材１２の凸部１２ｂは、上述のように近赤外光を吸収するような材料で構成されているので、前記レーザ光１４を吸収することで発熱し、熱膨張を起こし、溶解して、レンズ１１の凹部１１ａに充填されると共に密着固定される。

レーザ照射を終え、照射部が冷却されると、溶解していたレンズ保持部材１２の凸部１２ｂはレンズ１１の凹部１１ａに密着固定された状態で固化する。この結果、レンズ１１はレンズ保持部材１２に対して凹部１１ａを介して溶着固定されるので、レンズ１１に対して抜け方向の力が作用したとしても、該溶着部がいわゆるアンダーカットとなっている為、抜け強度に優れたレンズ固定が可能となる。

上記実施例２によれば、レンズ１１の外周部に凹部１１ａを設けるとともに、組み込み時、該凹部１１ａに嵌入する係合部である凸部１２ｂを、リング保持部材２と一体に形成し、レーザ光１４を複数の凸部１２ｂに照射することで、レンズ１１とレンズ保持部材１２とをレーザ溶着により固定するようにしている。よって、レーザ溶着後、レンズ１１とレンズ保持部材１２は凹部１１ａを介してレーザ溶着により固定される為、いわゆるアンダーカット部での固定が可能となるため、抜け強度に優れた固定が可能となり、レンズ１１をレンズ保持部材１２へ強固に固定できるようになった。

尚、上述したレンズ１１に関して、硝材から構成されたレンズであっても、また樹脂材料で構成されたレンズであっても良いことは云うまでもない。樹脂材料で構成されたレンズであった場合、レーザ照射が行われると、溶解した凸部１２ｂにより樹脂レンズも一部溶解する事で、レンズ１１とレンズ保持部材１２のレーザ溶着が行われる。しかし上述のようにレンズ１１の凹部１１ａを介してレーザ溶着が行われるので、上述と同じく抜け強度に優れたレンズ固定が可能となることは同様である。

また、上述実施例２においては、レンズ１１の外周部に凹部１１ａを形成し、レンズ保持部材１２に前記凹部１１ａに嵌入する係合部であるところの凸部１２ｂを形成しているが、これに限定されるものではなく、レンズ１１の外周部に凸部を形成し、レンズ保持部材１２に前記凸部が嵌入する凸部を形成しても同様の効果を得ることができるものである。

また、レンズ１１の凹部１１ａの表面状態に関する説明は行わなかったが、該表面は表面粗さの粗い、粗面として構成しても良い。該構成にする事で、レンズ１が硝材ガラスで構成されている時など、前述中間部材が該粗面の凸凹面に充填される事で、密着固定性を高めるように成すことが出来る。

更に、上述実施例２において、レンズ１１は単に組み込まれた状態においてレーザ溶着を行うような構成での説明を行ったが、例えばレンズ１１を真空吸引工具などにより保持した状態とし、偏芯及び傾き調整を行いその状態を保ったまま調整後にレーザ照射を行うような構成にする事も出来る事は言うまでもない。この時、レーザ照射により凸部１２ｂは熱膨張をおこす事で、レンズ１１の外周の凹部１１ａとレーザ溶着が行われるので、上述実施例１と同様に抜け強度に優れたレンズ固定が可能となる。

また、上記の実施例１及び２では、撮影光学系に関するレンズとレンズ保持部材を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば光学部材としてのフィルターを保持部材に固定するようなものや、光量調節部材としてのＮＤフィルターなどを、保持部材に固定するようなものにも適用できる。更に、上記の各実施例や上記光学部材の固定方法とは異なる実施例としても、請求項１や４の内容に沿ったものであれば、どのような形態であっても良いことは云うまでもない。

本発明の実施例１に係わる光学ユニットの要部を示す断面斜視図である。 本発明の実施例１に係わる光学ユニットの組み込み完了時の状態を示す要部断面図である。 本発明の実施例２に係わる光学ユニットの要部を示す断面斜視図である。 本発明の実施例２に係わる光学ユニットの組み込み完了時の状態を示す要部断面図である。

符号の説明

１，１１ レンズ（光学部材）
１ａ，１１ａ 凹部
２，１２ レンズ保持部材（保持部材）
３ リング状部材（係合部）
４，１３ レーザ照射装置
５，１４ レーザ光
１２ａ レンズ受け部１２ａ（光学部材受け部）
１２ｂ 凸部（係合部）

Claims (6)

1. 光学部材と、該光学部材を保持する保持部材と、前記光学部材の外周部もしくは前記保持部材の内周部に形成される凹部に嵌入する係合部とを有する光学ユニットであって、
   前記係合部は、レーザ光に対して吸収性のある熱可塑性樹脂より成り、
   前記光学部材が前記保持部材に組み込まれた状態において、前記凹部に嵌入している前記係合部に前記レーザ光を照射して、該係合部を溶解させて前記光学部材と前記保持部材を溶着させ、前記光学部材を前記保持部材に固定するようにしたことを特徴とする光学ユニット。
2. 光学部材と、該光学部材を保持する保持部材とを有し、前記光学部材と前記保持部材の一方の周囲に凹部が形成され、他方に前記凹部に嵌入する係合部が形成されている光学ユニットであって、
   前記係合部は、レーザ光に対して吸収性のある熱可塑性樹脂より成り、
   前記光学部材が前記保持部材に組み込まれた状態において、前記凹部に嵌入している前記係合部に前記レーザ光を照射して、該係合部を溶解させて前記光学部材と前記保持部材を溶着させ、前記光学部材を前記保持部材に固定するようにしたことを特徴とする光学ユニット。
3. 前記係合部は、弾性を有するリング状部材であり、前記光学部材が前記保持部材に組み込まれる前に、前記凹部に嵌入されることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
4. 前記係合部は、前記保持部材の複数の光学部材受け部の先端に形成される内径方向に突出した凸形状をしており、前記保持部材に組み込まれた際に、前記光学部材の凹部に嵌入することを特徴とする請求項２に記載の光学ユニット。
5. 光学部材の外周部もしくは前記光学部材を保持する保持部材の内周部に形成された凹部に、レーザ光に対して吸収性のある熱可塑性樹脂より成る係合部を嵌入し、その後、前記光学部材を前記保持部材に組み込み、この状態において、前記凹部に嵌入している前記係合部に前記レーザ光を照射して、該係合部を溶解させて前記光学部材と前記保持部材を溶着させ、前記光学部材を前記保持部材に固定するようにしたことを特徴とする光学部材の固定方法。
6. 光学部材と保持部材の一方の周囲に凹部が形成され、他方に前記凹部に嵌入する係合部が形成されたものにおいて、前記光学部材を前記保持部材に組み込んだ状態において、前記凹部に嵌入している、レーザ光に対して吸収性のある熱可塑性樹脂より成る係合部に、レーザ光を照射して、該係合部を溶解させて前記光学部材と前記保持部材を溶着させ、前記光学部材を前記保持部材に固定するようにしたことを特徴とする光学部材の固定方法。
   

Images