JP2009283021A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度負荷環境での光学部品の位置ズレや剥離を防止する。
【解決手段】光学部品１を内部配置する開口部を備え、光学部品１の線膨張係数とは異なる線膨張係数を有する枠体１０を備え、枠体１０と光学部品１とが接着剤１５により接着固定された光学装置であって、枠体１０は、開口部の内面１２に光学部品１が密着し位置決めする位置決め部を備え、接着剤１５は、枠体１０のみと接着する第１の接着部と、光学部品１のみと接着する第２の接着部とでのみ、枠体１０及び光学部品１と接着し、第１の接着部と第２の接着部は内面１２に対して独立している。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、光学装置に関する。具体的には、光ピックアップ等の光学部品の接着構造に関する。

従来からＣＤプレーヤー、ＭＤプレーヤー、ＤＶＤプレーヤー、ＤＶＤレコーダーなどのディスク装置に搭載されている光ピックアップは、単波長レーザーだけのものから３波長レーザーを搭載したものまであり、多種多様な形態をとっている。また、光ピックアップが搭載される電子機器としては、ポータブルＤＶＤプレーヤー、ノートパソコンなどがある。この場合、これらに搭載される環境に応じて、光ピックアップ全体の形状や特性も制約を受け、設計において多くの課題が挙げられる。

その一つとして、ビームスプリッタ、コリメトリーレンズ、対物レンズ、検出レンズ、反射板等の光学部品の接着技術が、近年特に注目されるようになってきた。その背景には、ブルーレイディスク対応光ピックアップ（以下ＢＤピックと記載）の普及がある。ブルーレイディスクは、データの記録密度がＤＶＤ等に比べて大幅に高くなっており、これに伴いＢＤピックに対して高精度な駆動制御及び部品品質が要求される。この時に問題となるのは、ＢＤピックに対して温度による負荷がかかった際に基台に対するレンズの位置が変動することである。すなわち、ＢＤピックに搭載されているレンズとそのレンズを保持する基台とは線膨張係数に差があり、ＢＤピックに温度負荷がかかった際にレンズ及び基台の両方あるいはいずれか一方が膨張し、レンズと基台の接合部分が剥離して、レンズの位置が変動する。レンズの位置変動は、線膨張係数の影響のみならず、基台の形状や接着剤の問題など影響要因は多岐に渡る。

また、レンズの位置変動の許容範囲は数μｍ以内である。このため、レンズと基台との極めて高精度な接着と、温度変化に対する安定度とが要求される。このような問題及び要求は、ＢＤピックに限らず、様々な光ピックアップにおいても課題として常に挙げられるものである。

上記のような課題に対して、例えば特許文献１に開示された構成で対処することができる。特許文献１には、レンズ外側面付近に接着剤溜まりを形成して、丸形レンズを基台に固定する構成である。

図１１は、特許文献１に開示された技術を用いた従来の光学装置を示す断面図である。図１１に示すように、光学部品であるレンズ１０２と基台１０１とは、レンズ１０２の外周縁に一体形成されたリブ１０３の面１０３ｂで接面している。また、基台１０１には、接着剤溜まり１０１ｆ及び１０１ｇが形成されている。このような光学装置を組み立てる際は、面１０１ｂと面１０３ｂとが接するようにレンズ１０２を基台１０１上に配置し、接着剤溜まり１０１ｆ及び１０１ｇに接着剤１０４を注入する。注入された接着剤１０４は、基台１０１とレンズ１０２とに接するため、硬化することによりレンズ１０２と基台１０１とを接合することができる。
特開２００７−５８９１６号公報

しかしながら特許文献１に開示された構成では、外部から熱が加わった際に基台１０１とレンズ１０２との相対位置がずれてしまうという問題がある。

具体的には、特許文献１に開示されている光学装置が搭載される電子機器は、当該機器に内蔵されている電源回路やマイコンチップなどから発せされる熱により、機器内部の温度が上昇する。また、光学装置を搭載した光ピックアップにはレーザー光源が搭載されており、そのレーザー光源が発する熱により、機器内部の温度が上昇する。このように機器内部の温度が上昇すると、基台１０１及びレンズ１０２が熱膨張を起こしてしまう。基台１０１は金属で構成され、レンズ１０２はガラスで構成され、両者の線膨張係数は大きく異なるため、機器内部の温度が上昇すると基台１０１とレンズ１０２との相対的な位置がずれたり、レンズ１０２が基台１０１から離脱してしまう可能性がある。以下、基台１０１及びレンズ１０２の熱による位置変動のメカニズムについて説明する。

図１２Ａは、接着剤によりガラスレンズが金属基台に接着された構成を示し、説明の便宜上、図１１に示す構成よりも形状を簡素化して示す。図１２Ｂは、図１２ＡにおけるＺ部の拡大図である。図１２Ａに示すように、ガラスレンズ２０１は、接着剤２０３によって金属基台２０２に固定されている。ガラスレンズ２０１、金属基台２０２及び接着剤２０３は、線膨張係数が異なるめ、熱による負荷がかかった時にガラスレンズ２０１は線膨張係数が小さいので膨張量が小さく、金属基台２０２及び接着剤２０３は線膨張係数が大きいのでガラスレンズ２０１に比べると膨張量が大きくなる。例えば線膨張係数が、
ガラス２０１＜金属基台２０２＜接着剤２０３
の場合、図１２Ｂに示すように、ガラスレンズ２０１は金属基台２０２に対して相対的に矢印Ｙ１方向にずれ、また、金属基台２０２はガラスレンズ２０１に対して相対的に矢印Ｙ２方向にずれる。その結果、接着剤２０３の隅部２０６に引張応力が集中し、隅部２０６に剥離が発生する。

ガラスレンズ２０１および光学基台２０２の表面には、厳密に見ると微小な凹凸が形成されている。したがって、光学基台２０２にガラスレンズ２０１を接触させても全ての面で接触するわけではなく、一部接触しない部分が生じる。そのため、図１２Ｂのように、ガラスレンズ２０１と光学基台２０２との間には、微小な（数〜数十ｎｍ程度）隙間が生じる。したがって、接着剤２０３には、図１２Ｂに示すような隅部２０６が生じてしまう。

隅部２０６は、厳密に見ると接着剤２０３の薄肉部となっている。つまり、隅部２０６における、ガラスレンズ２０１から光学基台２０２までの接着剤の厚さが薄くなっている。そのため、接着剤２０３は弾性率が低く膨張しやすい（伸びやすい）とはいえ、自己の膨張で引張応力を緩和しきれず、ガラスレンズ２０１や光学基台２０２から接着剤２０３が剥離したり、接着剤２０３自身が破断したりしてしまう。特に、ガラスレンズ２０１の外側面と接着剤２０３との間の剥離が多く発生する。この剥離により、ガラスレンズ２０１と光学基台２０２との相対的なずれはさらに大きくなる。そのため、光学基台２０２に対するガラスレンズ２０１の固定位置が数μｍ変位する。このガラスレンズ２０１の位置の変位が、ＢＤピックでは致命的な問題となり、読み書き処理の際の誤動作を引き起こす原因となる。

本発明の目的は、温度負荷がかかった時の材料間の熱膨張差によって発生する接着剤の剥離を抑制し、剥離による光学部品の位置ずれを抑制することができる光学装置を提供することである。

本発明の光学装置は、光学有効面を有する光学部品と、前記光学部品を保持し、前記光学部品の線膨張係数とは異なる線膨張係数を有する枠体と、前記枠体に前記光学部品を固定する接着剤と、を備え、前記枠体は、前記光学部品と密着し、前記光学部品の位置決めをする位置決め部と、前記接着剤を介し、前記光学部品を固定する固定部と、を有し、前記位置決め部の少なくとも一部と前記固定部とが互いに独立している構成である。

本発明によれば、温度負荷がかかった時の材料間の熱膨張差によって発生する接着剤の剥離を抑制し、剥離による光学部品の位置ずれを抑制することができる光学装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態において同様の動作を行う構成要素に同じ符号を付し、再度の説明を省略する場合がある。

（実施の形態１）
図１Ａは、実施の形態１における光学装置の構成を示す概略斜視図である。図１Ｂは、接合後の光学装置の断面を示し、図１ＡにおけるＡ２−Ａ２部の断面である。本実施の形態の光学装置は、光学部品１と基台１０とを備えている。

光学部品１は、光学有効面を有しているものであり、例えば光ピックアップに搭載されているミラーやレンズなどで構成されている。本実施の形態では光学部品１は、反射ミラー、折り曲げミラー、ＰＢＳ（Polarized Beam Splitter）等で構成した。また、光学部品１は、略直方体形状を成しており、側面２、下面３、側面４、反射面５を備えている。また、光学部品１は、石英ガラス、樹脂などで形成されている。

基台１０は、光学部品１を保持することができる部材であり、枠体の一例である。また、基台１０は、光学部品１の線膨張係数とは異なる線膨張係数を有している。基台１０は、光軸方向から見た時に略コの字状を成すように形成され、内面１１，１２，１３に囲まれた開口部１４を備えている。内面とは、基台１０における光学部材１と対向する面である。実施の形態１では基台１０は、亜鉛合金、マグネシウム、亜鉛メッキ鋼、アルミ合金、樹脂等で形成されている。なお、内面１１と内面１３との間隔Ｗ２は、光学部品１の幅寸法Ｗ１よりも大きい。また、内面１２は、位置決め部の一例である。内面１２は、光学部品１の光軸方向に垂直な方向の位置を決めるものである。

光学部品１を基台１０に接合する場合は、まず図１Ａに示すように、光学部品１を矢印Ａ１で示す方向へ移動させて、基台１０の開口部１４内に挿入する。この時、図１Ｂに示すように、下面３と内面１２とが接し、側面２と内面１１とが離間し、側面４と内面１３とが離間するように、光学部品１を開口部１４内に配置する。

次に、図１Ｂに示すように、側面２と内面１１との間と、側面４と内面１３との間に接着剤１５を注入する。接着剤１５は、硬化した時にその一部（例えば下面１５ａ）が基台１０の内面１２に接せず、側面２と内面１１、側面４と内面１３にのみ接することを考慮して注入する。具体的には、下面１５ａと内面１２との間に空隙を有する位置に注入する。なお、内面１１および内面１３は、光学部品１を接着剤を介して固定する固定部の一例である。また、接着剤１５において、側面２及び４に接着する部分を第１の接着部、内面１１及び１３に接着する部分を第２の接着部とする。

次に、接着剤１５が硬化することにより、光学装置が完成する。この時、接着剤１５は、側面２と内面１１、側面４と内面１３にのみ接し、内面１２には接していない。なお、接着剤１５は、特にＵＶ硬化型の接着剤が用いるのが一般的である。ＵＶ硬化型樹脂としてはラジカル重合系、カチオン重合系、アニオン重合系等が考えられる。

また、接着剤１５は、光軸に対し対称となる位置に配されており、光軸に直交する方向における厚さが互いに同一となっている。

上記のようにして形成された光学装置に対して温度負荷がかかった際、光学部品１及び基台１０には熱膨張が生じる。光学部品１と基台１０とは線膨張係数が異なるため、温度負荷がかかった際の膨張量は互いに異なる。光学部品１の線膨張係数より基台１０の線膨張係数が大きい場合は、常温状態から加熱した時に側面２と内面１１との距離Ｗ３（側面４と内面１３との距離も同様）が広がる。また、光学部品１の線膨張係数より基台１０の線膨張係数が小さい場合には、常温状態から冷却した時に側面２と内面１１との距離Ｗ３（または、側面４と内面１３との距離）が広がる。

光学部品１及び基台１０の剛性は、接着剤１５の剛性よりも十分に高いため、光学装置に温度負荷がかかり光学部品１と基台１０との隙間が広がる際は、接着剤１５が厚み方向である矢印Ｂに示す方向に弾性変形する。これにより、光学部品１と接着剤１５との界面、および基台１０と接着剤１５との界面に発生する剥離応力を接着剤１５の弾性力で吸収することができる。

以上のように実施の形態１によれば、光学部品１と基台１０との間に接着剤１５を注入するために、側面２と内面１１とに挟まれた隙間および側面４と内面１３とに挟まれた隙間を設け、接着剤１５を内面１２に接しないように注入している。従来は、内面１２にまで接着剤１５が達していたので、内面１２は固定部と位置決め部の両方の役割を有していた。つまり、固定部と位置決め部とが一体となる構成だった。しかし、実施の形態１では、基台１０における固定部（側面２、側面４）と位置決め部（内面１２）が一体ではなく、互いに独立する構成としている。そのため、実施の形態１の光学装置には、剥離の原因となる接着剤１５の薄肉部が存在しない。したがって、光学装置に温度負荷がかかった際に光学部品１及び基台１０と接着剤１５との間に発生する剥離応力を、接着剤１５の弾性力で吸収することができるので、接着剤１５の剥離を抑制することができる。よって、接着剤の剥離による光学部品１と基台１０との間の相対位置に大幅な変動が生じず、基台１０に対する光学部品１の固定精度を高めることができる。

（実施の形態２）
図２Ａは、実施の形態２における光学装置の構成を示す斜視図である。図２Ｂは、接合後の光学装置の断面を示し、図２ＡにおけるＡ３−Ａ３部の断面である。なお、実施の形態２において、実施の形態１に示す構成と同様の構成要素については同一番号を付与して、詳しい説明は省略する。実施の形態２は、基台１０に溝部１６を形成したことを特徴とする。

溝部１６は、基台１０における内面１１及び１３において、内面１２から離間した位置に形成されている。具体的には、溝部１６は、内面１１及び１３において、内面１２上に載置された光学部材１の側面２及び４の略中央に対向する部位に形成されている。また、溝部１６は、内面１１及び１３において、光学部品１の光軸から離れる方向に窪んでいる。なお、溝部１６は、必ずしも光学部材１の側面２及び４の略中央に対向する部位に形成されている必要はなく、少なくとも溝部１６内に注入された接着剤１５が硬化後に内面１２に接しないような位置に形成されていればよい。

光学部品１を基台１０に接合する場合は、まず図２Ａに示すように、光学部品１を矢印Ａ１で示す方向へ移動させて、基台１０の開口部１４内に挿入する。この時、図２Ｂに示すように、下面３と内面１２とが接し、側面２と内面１１とが空隙を挟んで離間し、側面４と内面１３とが空隙を挟んで離間するように、光学部品１を開口部１４内に配置する。

次に、図２Ｂに示すように、溝部１６に接着剤１５を注入する。この時、光学部品１と基台１０との間には空隙があるため、接着剤１５は溝部１６に充填されるとともに光学部品１と基台１０とに接するように注入される。また、接着剤１５は、硬化した時にその一部（例えば下面１５ａ）が基台１０の内面１２に接せず、側面２と内面１１、側面４と内面１３にのみ接することを考慮して注入する。

次に、接着剤１５が硬化することにより、光学装置が完成する。この時、接着剤１５は、側面２、内面１１、側面４、内面１３にのみ接し、内面１２には接していない。

なお、実施の形態２の光学装置において、温度負荷がかかった際の挙動については、実施の形態１で説明した内容と同様であるため、詳しい説明は省略する。

ここで、図２Ａ及び図２Ｂに示す構成における留意点について説明する。

図２Ｃは、溝部１６の周辺の拡大図である。図２Ｄは、実施の形態１（図１Ｂ等参照）における接着部分の周辺の拡大図である。まず、図２Ｃに示す構成おいて、特徴的なのが、光学部品１と基台１０との間に注入された接着剤１５の厚みが均一でないことである。このように、接着剤１５の厚さＷ１１が厚い厚肉部１５ａと、接着剤１５の厚さＷ１２が薄い薄肉部１５ｂとが混在していると、光学部品１及び基台１０に熱が加わった時、薄肉部１５ｂにおける剥離が発生する可能性がある。すなわち、線膨張係数は長さに依存するので、厚肉部１５ａは膨張量が大きいが薄肉部１５ｂは膨張量が小さく、薄肉部１５ｂの接着剤内部で引張応力が発生する。この引張応力は、薄肉部１５ｂの接着界面１５ｃにおいて光学部品１と接着剤１５とを剥離させる力、および基台１０と接着剤１５とを剥離させる力であり、薄肉部１５ｂと光学部品１との剥離、および薄肉部１５ｂと基台１０との剥離を生じさせてしまう可能性が大きい。このような薄肉部１５ｂにおける剥離現象は、光学部品１や基台１０の線膨張係数とは関係なく、接着剤１５自身の厚さの差により起こる現象であり、このような現象を防ぐためには接着剤１５の厚さを調整することが重要となる。

また、厚肉部１５ａの幅寸法Ｗ１１と薄肉部１５ｂの幅寸法Ｗ１２との差Ｗ１３が極端に大きい場合（例えば従来技術）、接着剤１５の剥離の可能性が高くなるので、薄肉部１５ｂの厚さＷ１２に比べて厚肉部１５ａと薄肉部１５ｂとの差Ｗ１３を十分小さくするのが好適である。

なお、図２Ｄに示す実施の形態１の構成では、光学部品１と基台１０との幅寸法Ｗ１４が均一であるので、接着剤１５の厚さの差による引張応力が発生しないため、接着剤１５の剥離現象が発生せず、好適である。

以上のように実施の形態２によれば、基台１０における接着剤１５を注入する部分に溝部１６を形成したことにより、接着剤１５の注入後、硬化前の接着剤１５が自重によって内面１２に向かう方向（矢印Ａ４に示す方向）に移動するのを防ぐことができる。よって、接着剤１５の位置を安定させることができ、接着剤１５の下端１５ａと基台１０の内面１２とを離間させた状態で硬化させることができる。

また、接着剤１５を内面１２に接しないように配することにより、光学装置に温度負荷がかかった際に光学部品１及び基台１０と接着剤１５との間に発生する剥離応力を、接着剤１５の弾性力で吸収することができるので、接着剤１５の剥離を抑制することができる。よって、光学部品１と基台１０との間の相対位置に大幅な変動が生じず、基台１０に対する光学部品１の固定精度を高めることができる。

なお、実施の形態２では、基台１０は略コの字状とし、光学部品１を基台１０の上方から挿入可能な構成としたが、図２Ｅに示すように光軸方向から見た時に略ロの字状を成した構成としてもよい。図２Ｅに示す基台２０は、図２Ｂに示す基台１０と外郭形状が異なるだけで、内面２１〜２３、開口部２４、および溝部２６を備えた点では同一である。このような構成とすることで、光学部品１を矢印Ａ２に示す方向に移動させて、基台２０の開口部２４内に挿入することができる。図２Ｅに示す構成でも、実施の形態２と同様の作用効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図３Ａは、実施の形態３における光学装置の構成を示す斜視図である。図３Ｂは、接合後の光学装置の断面を示し、図３ＡにおけるＡ５−Ａ５部の断面である。なお、実施の形態３において、実施の形態１に示す構成と同様の構成要素については同一番号を付与して、詳しい説明は省略する。実施の形態３は、基台１０に凹部１７を形成したことを特徴とする。

凹部１７は、基台１０における内面１２における長手方向の略中央に形成されている。凹部１７は、３つの側面１７ａ，１７ｂ，１７ｄと、底面１７ｃとで構成されている。側面１７ａ、１７ｂ及び底面１７ｃは、光軸に対して平行な面である。また、側面１７ｄは、光軸に垂直な面である。互いに対向する側面１７ａと側面１７ｂとの間隔であるＷ４（図３Ｂ参照）は、光学部材１の幅寸法Ｗ１とほぼ同等に形成されているため、凹部１７には光学部材１を嵌合させることができる。さらに、凹部１７に嵌合された光学部材１は、側面２と側面１７ａとが当接し、側面４と側面１７ｂとが当接しているため、矢印Ｘに示す方向の位置決めがされている。また、凹部１７に嵌合された光学部材１は、側面５の裏面と側面１７ｄとが当接しているため、矢印Ｚに示す方向に位置決めがされている。なお、側面１７ｄは、光学部品１の光軸方向の位置を決める第１の位置決め面の一例である。また、側面１７ａ、１７ｂ及び底面１７ｃは、光学部品１の光軸に対して垂直な方向の位置決めをする第２の位置決め面の一例である。

なお、実施の形態３の光学装置の組み立て方法や、温度負荷がかかった際の挙動については、実施の形態１で説明した内容と同様であるため、詳しい説明は省略する。

ここで、実施の形態３のポイントについて説明する。図３Ｃは、図３ＢにおけるＰ部の拡大図である。図３Ｃに示すように、光学部品１の線膨張係数より基台１０の線膨張係数が大きい場合は、加熱時に光学部品１と基台１０との隙間Ｗ２１が広がる。また、光学部品１の線膨張係数より基台１０の線膨張係数が小さい場合には、冷却時に光学部品１と基台１０との隙間Ｗ２１が広がる。隙間Ｗ２１が広がる時、一般的に、接着剤１５よりも光学部品１及び基台１０の剛性（ヤング率）が十分に高いため、接着剤１５が優先的に厚さ方向に変形する。この場合、実施の形態３の構造では、接着剤１５の厚さ方向に十分な厚さを確保しているため、光学部品１などに比べてヤング率が低い接着剤１５が変形し、光学部品１と接着剤１５との界面および基台１０と接着剤１５との界面に発生する剥離応力を低減することができる。

この時、接着剤１５が基台１０の内面１２に達していないことが重要である。接着剤１５が内面１２に達し、光学部品１の側面４と基台１０に形成された凹部１７の側面１７ｂとの隙間に接着剤１５が流れ込んでいると、接着剤１５の薄肉部が発生し、従来構造と同じ剥離現象が発生するので好適ではない。

以上のように実施の形態３によれば、基台１０に光学部品１を嵌合可能な凹部１７を形成したことにより、光学装置の組立時に、容易に光学部品１を基台１０に位置決めすることができ、組立性を向上させることができる。

また、接着剤１５を内面１２に接しないように配することにより、固定部（側面１１、側面１３）と第１の位置決め面（底面１７ｃ）、及び、固定部（側面１１、側面１３）と第２の位置決め面（側面１７ｄ）が一体ではなく、互いに独立する構成としている。そのため、実施の形態３の光学装置には、剥離の原因となる接着剤１５の薄肉部が存在しない。したがって、光学装置に温度負荷がかかった際に光学部品１及び基台１０と接着剤１５との間に発生する剥離応力を、接着剤１５の弾性力で吸収することができるので、接着剤１５の剥離を抑制することができる。よって、光学部品１と基台１０との間の相対位置に大幅な変動が生じず、基台１０に対する光学部品１の固定精度を高めることができる。

また、基台１０に対して光学部品１を上部から挿入可能（矢印Ａ１に示す方向）にしたことにより、組立性を向上させることができる。すなわち、光学部品１は、側面５の法線方向に光軸を有することが多く、光学部品１を含む他の光学部品は光軸方向（法線方向）に近接配置されていることが多い。特に、光ピックアップの場合、小型化を優先するために、多数の小型の光学部品が小さい間隔で配置されている。このような構成の光学装置を組み立てる際、実施の形態３のように光軸方向（法線方向）に対して略直交する方向に光学部品１を基台１０に挿入する構成とすることにより、組立性を向上させることができる。

なお、実施の形態３では、基台１０は略コの字状とし、光学部品１を基台１０の上方から挿入可能な構成としたが、図３Ｄに示すように略ロの字状としてもよい。図３Ｄに示す基台２０は、図３Ｂに示す基台１０と外郭形状が異なるだけで、内面２１〜２３、開口部２４、および凹部２７を備えた点では同一である。このような構成とすることで、光学部品１を矢印Ａ２に示す方向に移動させて、基台２０の開口部２４内に挿入することができる。なお、図３Ｅは、光学部品１を基台２０の開口部２４内に配置した状態を示す。図３Ｆは、図３ＥにおけるＡ６−Ａ６部の断面図である。図３Ｄ〜図３Ｆに示す構成でも、実施の形態３と同様に、熱が加わった際の接着剤１５の剥離を防止することができるという作用効果を得ることができる。

また、実施の形態３では、固定部（側面１１、側面１３）と第１の位置決め面（底面１７ｃ）、及び、固定部（側面１１、側面１３）と第２の位置決め面（側面１７ｄ）が互いに独立する構成としたが、これに限られるものではない。第１の位置決め面と第２の位置決め面の少なくとも一方が、固定部に対して独立する構成であれば、少なくとも従来技術よりも剥離が起きにくいという効果がある。

（実施の形態４）
図４Ａは、実施の形態４における光学装置の構成を示す斜視図である。図４Ｂは、接合後の光学装置の断面を示し、図４ＡにおけるＡ７−Ａ７部の断面である。なお、実施の形態４において、実施の形態２及び３に示す構成と同様の構成要素については同一番号を付与して、詳しい説明は省略する。実施の形態４は、基台１０に、実施の形態２に示す溝部１６と、実施の形態３に示す凹部１７とを備えたことを特徴としている。

なお、実施の形態４において、溝部１６の構成は実施の形態２において説明したので省略する。また、凹部１７の構成は実施の形態３において説明したので省略する。また、実施の形態４の光学装置の組み立て方法は、実施の形態２で説明した内容と同様であるため詳しい説明は省略する。また、温度負荷がかかった際の挙動については、実施の形態１〜３で説明した内容と同様であるため、詳しい説明は省略する。

実施の形態４によれば、接着剤１５を内面１２に接しないように配することにより、光学装置に温度負荷がかかった際に光学部品１及び基台１０と接着剤１５との間に発生する剥離応力を、接着剤１５の弾性力で吸収することができるので、接着剤１５の剥離を抑制することができる。よって、光学部品１と基台１０との間の相対位置に大幅な変動が生じず、基台１０に対する光学部品１の固定精度を高めることができる。

また、基台１０における接着剤１５を注入する部分に溝部１６を形成したことにより、接着剤１５の注入後、硬化前の接着剤１５が自重によって矢印Ａ８に示す方向に移動するのを防ぐことができる。よって、接着剤１５の位置を安定させることができ、接着剤１５の下端１５ａと基台１０の内面１２とを離間させた状態で硬化させることができる。

また、基台１０に光学部品１を嵌合可能な凹部１７を形成したことにより、光学装置の組立時に、容易に光学部品１を基台１０に位置決めすることができ、組立性を向上させることができる。

（実施の形態５）
図５Ａは、実施の形態５における光学装置の構成を示す斜視図である。図５Ｂは、接合後の光学装置の断面を示し、図５ＡにおけるＡ９−Ａ９部の断面である。図５Ｃは、図５ＢにおけるＡ１０−Ａ１０部の断面である。なお、実施の形態５において、実施の形態２〜４に示す構成と同様の構成要素については同一番号を付与して、詳しい説明は省略する。

図５Ａ〜図５Ｃに示すように、金属基台４０は、実施の形態３に示す凹部１７と同様の凹部４７が形成されている。また、凹部４７は、ガラスレンズ３０が嵌合し、ガラスレンズ３０を位置決めしている。また、凹部４７は、互いに対向した側面４７ａ及び４７ｂと、側面４７ａ及び４７ｂに隣接しガラスレンズ３０の底面に当接する側面４７ｃと、側面４７ａ〜４７ｃに隣接しガラスレンズ３０の光学有効面３１（図５Ｃ参照）に当接する側面４７ｄとを備えている。また、金属基台４０は、図３Ｄに示す基台２０と同様に、内面４１〜４３、および開口部４４を備えている。

ガラスレンズ３０は、凹部４７に位置決めされた状態で、接着剤１５によって金属基台４０に接着固定されている。また、ガラスレンズ３０は、金属基台４０に接着固定されている状態において、図５Ｃに示すように金属基台４０の表面４８から光学有効面３５が寸法Ｗ３１の突出量を有するように配されている。なお、側面４７ｄは、第１の位置決め面の一例であり、金属基台４０の表面４８に対して光学部品１の光学有効面３５が突出するように、光学部品１を位置決めしている。具体的には、側面４７ｄは、光軸に対して略垂直な面である表面４８に対して、光学部品１の光学有効面３５が突出するように、光学部品１を位置決めしている。

なお、実施の形態５において、光学装置の組み立て方法は、実施の形態２で説明した内容と同様であるため詳しい説明は省略する。また、温度負荷がかかった際の挙動については、実施の形態１〜３で説明した内容と同様であるため、詳しい説明は省略する。

実施の形態５のガラスレンズ３０は、金属基台４０に押し当てられる面を光学有効面３１とすると、それと反対側の面である光学有効面３５が金属基台４０の表面４８からその法線方向に突出しており、ガラスレンズ３０の側面３２〜３４が金属基台４０から一部突出している。また、接着剤１５は、ガラスレンズ３０の側面３２及び３４に塗布されている。

このような構成により、接着剤の塗布面であるガラスレンズ３０の側面３２及び３４が露出しているため、側面３２及び３４に確実に接着剤１５を塗布することができ、ガラスレンズ３０の光学有効面３５に硬化前の接着剤１５が流出してしまう可能性が低くなるというメリットがある。また、実施の形態１および２に示す作用効果を実現することができる。また、寸法Ｗ３１で示す空間に位置する接着剤１５（すなわち、表面４８よりも盛り上がった接着剤１５）については、金属基台４０の外形やガラスレンズ３０の外形によって拘束を受けない自由膨張面があるため、温度変化に対する膨張収縮に対して、自由に変形し得る状態となっており、応力が発生しにくい
以上のように実施の形態５によれば、ガラスレンズ３０における接着剤１５の塗布面を、金属基台４０から突出して配し、塗布面を露出した構成とすることにより、接着剤１５の塗布作業性を向上させることができる。

また、接着剤１５の塗布時に、接着剤１５がガラスレンズ３０の光学有効面に付着する可能性を低くすることができるため、光学装置の信頼性を向上させることができる。

（実施例１）
以下、本発明の光学装置の実施例について説明する。

図６Ａは、本発明の光学装置の実施例１の構成を示す斜視図である。図６Ｂは、図６ＡにおけるＡ１１−Ａ１１部の断面である。

図６Ａ及び図６Ｂにおいて、リレーレンズ５０は、石英ガラス（線膨張係数：１ｐｐｍ／Ｋ）で形成されている。リレーレンズホルダー６０は、亜鉛ダイカスト（線膨張係数：２７ｐｐｍ／Ｋ）で形成されている。リレーレンズ５０は、リレーレンズホルダー６０の面６３ｂに押し当てられる状態で凹部６３に嵌合し、リレーレンズ５０の側面５１とリレーレンズホルダー６０の内面６１との隙間に注入される接着剤１５によってリレーレンズホルダー６０に接着固定されている。本実施例では、図６Ｂに示すように、リレーレンズ５０の外径Ｒ１よりもリレーレンズホルダー６０の内面６１の内径Ｒ２の方が大きく、側面５１と内面６１との距離は均一になっている。よって、側面５１と内面６１との間に配される接着剤１５の厚みも一定になるよう塗布されている。また、接着剤は、リレーレンズの光軸に対し対称となる位置に配されている。実施例１では、接着剤１５を図６Ｂに示すように２箇所に塗布されている。また、接着剤１５は、リレーレンズホルダ６０の内面６２およびリレーレンズ５０の位置決めをする凹部６３に接しないように塗布されている。

塗布されている接着剤１５は、エポキシ系の樹脂であり、ＵＶ硬化型の樹脂である。本実施例のリレーレンズ５０の直径は２．８ｍｍである。リレーレンズ５０の側面５１とリレーレンズホルダー６０の内面との間隔は８０μｍとした。

本実施例のリレーレンズホルダー６０でシミュレーションを行うと、加熱時（２５℃から７０℃に加熱）で、接着剤１５にかかる引張応力の最大値は３．３ＭＰａと低い値となった。また、温度負荷時の接着剤１５の剥離も観察されず、信頼性の高い接着構造が得られた。

また、図７Ａは、シミュレーション用のリファレンスとして従来構造の接着形態のモデルである。図７Ｂは、図７ＡにおけるＡ１２−Ａ１２部の断面である。図７Ｃは、図７ＡにおけるＡ１３−Ａ１３部の断面である。リレーレンズ５０をリレーレンズホルダー７０に嵌合接着し、接着剤ポケット７４に接着剤１５を塗布したモデルである。ここで構成されている部品の材料は、図６Ａ及び図６Ｂに示す構成と同じである。リレーレンズ５０は、内面７３により光軸方向の位置決めがされている。また、接着剤１５は、内面７３に達するように溝部７５内に塗布されている。また、最薄部でのリレーレンズ５０の側面５１とリレーレンズホルダー７０の内面７２との隙間は４０μｍであり、最厚部での隙間は４００μｍとした。

この条件で、前記解析条件と合わせてシミュレーションを行った場合、接着剤１５にかかる引張応力の最大値は１０．５ＭＰａとなった。また、図７Ａ及び図７Ｂに示す構造は、実験によりヒートサイクル試験をした時に、リレーレンズ５０における接着剤１５の剥離が見られた。

剥離が起きた原因は２つあると推測される。１つ目の原因は、光学装置を光軸方向から見たときの、接着剤１５の厚さが均一ではない点であると考えられる。リファレンスでは、最薄部でのリレーレンズ５０の側面５１とリレーレンズホルダー７０の内面７２との隙間は４０μｍであり、最厚部での隙間は４００μｍとなっている。そのため、最薄部では引張応力を緩和できず、剥離が生じたと考えられる。

また、２つ目の原因は、接着剤１５が内面７３に達していた点であると考えられる。リレーレンズ５０は内面７３と接することで光軸方向の位置決めがされているが、リレーレンズ５０と内面７３との間には、厳密に見ると微小な隙間が存在する。そのため、その隙間部分において、接着剤１５に薄肉部が生じることになる。したがって、薄肉部では引張応力を緩和できず、剥離が生じたと考えられる。

以上より、ガラスレンズ（線膨張係数：１ｐｐｍ／Ｋ）と亜鉛ダイカスト製基台（線膨張係数：２７ｐｐｍ／Ｋ）のような、線膨張係数に一桁以上の差がある被接着物を接着固定する時にでも、本実施例による接着構造にすることにより高い信頼性が得られ、従来構造に比して優位性が確認できた。

（その他の実施の形態）
実施の形態１〜５では、光学部品１を保持する基台の形状は略コの字状や、略ロの字状としたが、これに限られるものではない。例えば、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、基台３１０を略Ｌ字状としてもよい。この場合、光学部品３００は、面３１１に当接することにより光軸に対して垂直な方向の位置の位置決めがされる。また、光学部品３００は、接着剤１５を介して面３１２で固定される。このとき、接着剤１５は、面３１１と接しないように塗布されている。

また、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、面３１１に溝部３１３を設けてもよい。光学部品３００は、溝部３１３の内面に当接することにより光軸方向、及び、光軸に対して垂直な方向の位置の位置決めがされる。このような構成であっても、接着剤の剥離を防ぐことができる。

また、図１０に示すように、基台２１０の開口部を形成する面に傾斜面２１１が形成されていてもよい。具体的には、固定部側の開口部の径が、位置決め部側の開口部の径より大きくなっている。このような構成にすることで、光学部品２００を基台２１０の開口部に図中の矢印に示す方向に挿入しやすくなり、組立性を向上させることができる。また、傾斜面２１１と光学部品２００の側面との隙間が大きく開いているため、接着剤１５が塗布しやすい。

本発明による接着構造は種々の光ピックアップおよび多様なレンズ外形を有するレンズの接着部に対して展開可能である。その中でも特に、今後ＢＤ用光ピックアップで多用される可能性が高いガラスのレンズに対して効果を発揮する。商品展開に関してもノートパソコン、ディスクドライブを備えたオーディオ機器、ＤＶＤレコーダ、など多種の製品に展開可能である。

実施の形態１における光学装置の構成を示す斜視図 図１ＡにおけるＡ２−Ａ２部の断面図 実施の形態２における光学装置の構成を示す斜視図 図２ＡにおけるＡ３−Ａ３部の断面図 図２Ｂにおける要部拡大を示す断面図 実施の形態１における光学装置の要部拡大を示す断面図 実施の形態２における光学装置の他例の構成を示す斜視図 実施の形態３における光学装置の構成を示す斜視図 図３ＡにおけるＡ５−Ａ５部の断面図 図３Ｂにおける要部拡大を示す断面図 実施の形態３における光学装置の要部拡大を示す斜視図 実施の形態３における光学装置の要部拡大を示す斜視図 実施の形態３における光学装置の要部拡大を示す断面図 実施の形態４における光学装置の構成を示す斜視図 図４ＡにおけるＡ７−Ａ７部の断面図 実施の形態５における光学装置の構成を示す斜視図 図５ＡにおけるＡ９−Ａ９部の断面図 図５ＢにおけるＡ１０−Ａ１０部の断面図 本発明の光学装置の実施例を示す斜視図 図６ＡにおけるＡ１１−Ａ１１部の断面図 本発明の光学装置の対比例を示す斜視図 図７ＡにおけるＡ１２−Ａ１２部の断面図 図７ＡにおけるＡ１３−Ａ１３部の断面図 本発明の光学装置の他の実施形態を示す斜視図 図８ＡにおけるＡ１４−Ａ１４部の断面図 本発明の光学装置の他の実施形態を示す斜視図 図９ＡにおけるＡ１５−Ａ１５部の断面図 本発明の光学装置の他の実施形態を示す要部断面図 従来の光学装置の構成を示す断面図 従来の光学装置の構成を示す断面図 図１２ＡにおけるＺ部の要部拡大を示す断面図

符号の説明

１ 光学部品
１０，２０，３０ 基台
１５ 接着剤

Claims (9)

1. 光学有効面を有する光学部品と、
   前記光学部品を保持し、前記光学部品の線膨張係数とは異なる線膨張係数を有する枠体と、
   前記枠体に前記光学部品を固定する接着剤と、を備え、
   前記枠体は、
   前記光学部品と密着し、前記光学部品の位置決めをする位置決め部と、
   前記接着剤を介し、前記光学部品を固定する固定部と、を有し、
   前記位置決め部の少なくとも一部と前記固定部とが互いに独立している、
   光学装置。
2. 前記位置決め部は、
   前記光学部品の光軸方向の位置を決める第１の位置決め面を有し、
   前記第１の位置決め面と前記固定部とが互いに独立している、
   請求項１記載の光学装置。
3. 前記位置決め部は、
   前記光学部品の光軸に垂直な方向の位置決めをする第２の位置決め面を有し、
   前記第２の位置決め面と前記固定部とが互いに独立している、
   請求項１記載の光学装置。
4. 前記位置決め部は、
   前記光学部品の光軸方向の位置を決める第１の位置決め面と
   前記光学部品の光軸に垂直な方向の位置決めをする第２の位置決め面と、を有し、
   前記第１の位置決め部と前記固定部とが互いに独立し、かつ、前記第２の位置決め面と前記固定部とが互いに独立している、
   請求項１記載の光学装置。
5. 前記第１の位置決め面は、
   前記枠体に対して前記光学部品の前記光学有効面が突出するように、前記光学部品を位置決めする、請求項２または４に記載の光学装置。
6. 前記枠体は、
   前記光学部品を内部配置する開口部を有する、
   請求項１記載の光学装置。
7. 前記枠体は、
   前記固定部において、前記光学部品の光軸から離れる方向に窪んだ溝部が形成されている、請求項１から６のいずれかに記載の光学装置。
8. 前記接着剤は、前記固定部のみと接着する第１の接着部と、前記光学部品のみと接着する第２の接着部とでのみ、前記枠体および前記光学部品と接着し、
   前記第１の接着部と前記第２の接着部は、前記位置決め部に対して独立している
   請求項１から８のいずれかに記載の光学装置。
9. 前記接着剤は、
   前記光学部品の光軸に対し対称となる複数位置に配され、
   前記光軸に直交する方向における厚さが互いに同一である、
   請求項１から８のいずれかに記載の光学装置。

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