JP2010204569A - レンズユニット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに溶け合わない熱可塑性樹脂を用いても、レンズと保持枠とを固定することができるレンズユニットを提供する。
【解決手段】本発明のレンズユニット１は、外周面に径方向外側に突出する突出部５を有するレンズ２と、突出部５を収容可能に形成された溝６Ｂを有する保持枠３と、溝６Ｂの底面の上方に突出するように形成された保持部８とを備え、突出部５が溝６Ｂに収容された状態で保持部８が溝６Ｂの底面の上方に突出することによって、レンズ２が保持枠３に対して固定されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学機器に用いられるレンズユニット及びその製造方法に関する。

カメラ等の光学機器において、小型軽量化や低コスト化が求められている。近年、それらを達成させる一手段として、熱可塑性樹脂のレンズや熱可塑性樹脂の保持枠を用いたレンズユニット化が進んでいる。
上述のようなレンズユニットの製造方法においては、接着剤を用いた固定方法が一般的に用いられている。しかし、接着の場合、固化時間が必要となり作業効率が良くないという問題がある。

これに対して、固化時間が不要な固定方法が注目され始めており、レーザー光を照射してレンズを保持枠に固定するレンズユニットおよびその製造方法が提案されている。
例えば、特許文献１では、熱可塑性樹脂のレンズと、レンズの外周縁部を保持するための熱可塑性樹脂の保持枠とを備え、且つレンズと保持枠との界面部分において少なくともレーザー光吸収可能であるレンズユニットであって、レンズと保持枠とがレーザー光の照射により界面部で固定されているレンズユニット及びその製造方法が提案されている。

特許文献１に記載のレンズユニット１００は、図１２に示すように、熱可塑性樹脂のレンズ１０１と、レンズ１０１を保持するための熱可塑性樹脂の保持枠１０２とを備えており、レンズ１０１の外周縁部１０１Ａと保持枠１０２との接触面において接合されている。すなわち、レンズ１０１は、レンズ本体部１０１Ｂと、その周囲の外周縁部１０１Ａとを有して構成されている。そして、外周縁部１０１Ａを保持するための保持枠１０２の開口上端面は、外周縁部１０１Ａに対して面接触してレンズ１０１を保持している。
そして、レーザー光を透過可能なレンズ１０１と、レーザー光を吸収可能な保持枠１０２とは、レーザー光Ｌの照射によりレンズ１０１の外周縁部１０１Ａと保持枠１０２との接触面を発熱させ、レンズ１０１と保持枠１０２とを部分的に溶融させることによって複数個所で固定されている。

特開２００６−２３５１２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載のレーザー光を用いる製造方法では、以下のような問題がある。
例えば、オレフィン系の熱可塑性樹脂からなるレンズと、ポリカーボネート系の熱可塑性樹脂からなる保持枠とを保持してレーザー光をレンズと保持枠の接触部に照射し固定させようとしても、これらは熱溶融しても互いに混ざり合わない材料なのでレンズを保持枠に溶着し固定することができない。このように特許文献１に記載の製造方法では、固定不能な材料の組み合わせがあり、レンズユニットの製造において、材料の選択の幅が制限されることになる。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、互いに溶け合わない熱可塑性樹脂を用いても、レンズと保持枠とを固定することができるレンズユニット及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様であるレンズユニットは、外周面に径方向外側に突出する突出部を有するレンズと、前記突出部を収容可能に形成された凹部を有する保持枠と、前記凹部の底面の上方に突出するように形成された保持部とを備え、前記突出部が前記凹部に収容された状態で前記保持部が前記凹部の底面の上方に突出することによって、前記レンズが前記保持枠に対して固定されていることを特徴とする。

本発明のレンズユニットによれば、凹部に収容されたレンズの突出部が保持部と物理的に当接することによって、レンズと保持枠とが一体に保持される。

前記保持部は熱可塑性樹脂で形成されてもよい。この場合、加熱変形によって保持部を容易に形成することができる。

前記保持枠は光を吸収する熱可塑性樹脂からなり、前記保持枠の一部が溶融固化されることによって前記保持部が形成されてもよい。この場合、レーザー光等によって保持部を容易に形成することができる。

前記突出部は、前記凹部の底面側に収容される第１端部から反対側の第２端部に近づくにしたがって、幅が小さくなるように形成されてもよい。この場合、突出部と保持部とが当接しやすくなり、より確実にレンズと保持枠とを固定することができる。
なお、突出部の「幅」とは、レンズの周方向における突出部の寸法を指す。

前記凹部は、底面から上方に行くにしたがって幅が大きくなるように形成されてもよい。この場合、凹部内にレーザー光等を照射することによって、より容易に保持部を形成することができる。

本発明の第２の態様であるレンズユニットの製造方法は、光を透過する樹脂を用いて外周面に径方向外側に突出する突出部を有するレンズを形成する第１工程と、樹脂を用いて前記突出部を収容可能に形成された凹部を有する保持枠を形成する第２工程と、前記突出部が前記凹部に収容されるように前記レンズを前記保持枠に組み付ける第３工程と、前記凹部の底面の上方に突出するように前記保持枠の一部を変形させて前記突出部を前記凹部内に固定する第４工程とを備えることを特徴とする。

本発明のレンズユニットの製造方法によれば、変形した保持枠の一部によってレンズの突出部が保持枠の凹部内に固定され、レンズと保持枠とが一体に保持される。

前記第２工程において、前記樹脂として光を吸収する熱可塑性樹脂が用いられ、前記第４工程において、前記保持枠にレーザー光が照射されて、前記保持枠の一部が溶融されてもよい。この場合、保持枠を容易に変形させてレンズを保持枠に対して固定することができる。

本発明のレンズユニット及びその製造方法によれば、互いに溶け合わない熱可塑性樹脂を用いても、レンズと保持枠とを固定することができる。

本発明の第１実施形態のレンズユニットを分解して示す斜視図である。 同レンズユニットの平面図である。 図２のＡ−Ａ線における断面図である。 同レンズユニットの製造手順を示すフローチャートである。 同レンズユニットの変形例の保持枠および突出部を示す拡大断面図である。 同レンズユニットの変形例の保持枠および突出部を示す拡大断面図である。 同レンズユニットの変形例の保持枠および突出部を示す拡大断面図である。 同レンズユニットの変形例の保持枠および突出部を示す拡大断面図である。 本発明の第２実施形態のレンズユニットの保持枠および突出部を示す拡大断面図である。 同レンズユニットに対するレーザー光の照射態様を示す図である。 本発明の第３実施形態のレンズユニットの保持枠および突出部を示す拡大断面図である。 従来のレンズユニットの固定態様を示す図である。

本発明の第１実施形態について、図１から図８を参照して説明する。図１は、本実施形態のレンズユニット１を分解して示す斜視図である。レンズユニット１は、レンズ２と、レンズ２が固定される保持枠３とから構成されている。

レンズ２は、光を透過する樹脂で形成されており、光学面４Ａを有するレンズ本体４と、レンズ本体４の外周面４Ｂに形成された突出部５とを有して構成されている。レンズ２を形成する樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の各種樹脂を採用することができる。

図２は、レンズユニット１の平面図である。突出部５は、レンズ本体４の光軸回りの外周面４Ｂに、径方向外側に突出するように複数設けられている。各突出部５は互いに等間隔で設けられており、光軸方向から見て略放射状に形成されている。

保持枠３は、光を吸収する熱可塑性樹脂を用いて略円筒状に形成されている。保持枠は、レンズ２が固定される大径部６と、大径部６と同軸に設けられた小径部７とを有して構成されている。

大径部６の内径は、レンズ本体４の外径と同一又は僅かに大きく設定されており、レンズ２を嵌合可能な形状となっている。大径部６の軸線方向において、小径部７と反対側の端面６Ａには、所定の深さで複数の溝（凹部）６Ｂが略放射状に形成されている。各溝６Ｂの設置間隔及び深さ（端面６Ａから溝６Ｂの底面までの長さ）は、レンズ２の各突出部５を収容可能に設定されている。各溝６Ｂの幅（保持枠３の周方向における寸法）は、突出部５の幅と同一又は僅かに大きく設定されると、レンズ２を保持枠３に組み付けた際にガタが発生しにくくなる。

小径部７の内径は、レンズ本体４の径よりも小さく設定されており、小径部７の軸線方向における一方の端面７Ａは、大径部６の内腔に露出している。端面７Ａは、保持枠３に嵌合されたレンズ２が当接して位置決めされる当接面として機能する。

図３は図２のＡ−Ａ線における拡大断面図である。図２及び図３に示すように、大径部６を構成する熱可塑性樹脂の一部は、溝６Ｂ内に突出しており、溝６Ｂ内に収容されたレンズの突出部５が溝６Ｂから逸脱することを防ぐ保持部８となっている。保持部８は大径部６にレーザー光線をスポット照射して部分的に溶融させることによって形成されている。本実施形態においては、溝６Ｂの幅方向の両端からそれぞれ突出するように、各溝６Ｂに２箇所の保持部８が形成されている。

上記のように構成されたレンズユニット１の製造手順について、以下に説明する。図４は、レンズユニット１の製造手順を示すフローチャートである。

まずステップＳ１の第１工程において、外周に突出部５を有するレンズ２が形成される。レンズ２は、熱可塑性樹脂を用い、公知の各種成形方法によって容易に成形することができるが、熱硬化性樹脂が用いられてもよいし、切削等の他の方法によって形成されてもよい。また、必要とする光学特性を確保するために、必要に応じて光学面４Ａに研磨等の後加工が施されてもよい。

次に、ステップＳ２の第２工程において、溝６Ｂを有する保持枠３が形成される。保持枠３は、後述する第４工程で保持部８を形成するために、光を吸収する熱可塑性樹脂で形成されるのが好ましい。それ以外の点については、レンズ２とほぼ同様の方法で容易に成形することができる。

次にステップＳ３の第３工程において、レンズ２の各突出部５を保持枠３の溝６Ｂに収容してレンズ２を保持枠３に対して組み付ける。そして、レンズ本体４の一方の面を大径部６の内腔に露出した小径部６の端面７Ａと当接させ、保持枠３の軸線方向におけるレンズ２の位置決めを行う。

続いて、ステップＳ４の第４工程において、各溝６Ｂの幅方向両端付近の端面６Ａにレーザー光をスポット照射して、大径部６の一部を溶融させる。溶融した大径部６の一部は、膨張して溝６Ｂ内に流れ込み、溝６Ｂ内に突出するように固化して保持部８が形成される。このようにしてレンズ２と保持枠３とが一体に固定されたレンズユニット１が完成する。

完成したレンズユニット１においては、レンズ２が保持枠３の軸線方向に移動しようとしても、突出部５の上面が溝６Ｂの底面の上方に突出した保持部８と当接するため、移動することはできない。したがって、レンズ２が保持枠３に対して確実に固定される。

本実施形態のレンズユニット１によれば、保持枠３の端面６Ａにレーザー光を照射し、レンズ２の突出部５が収容された溝６Ｂ内に突出する保持部８を形成するので、レンズ２が保持枠３から脱落することを確実に抑制することができる。

また、保持部８は、突出部５と物理的に当接することによってレンズ２を保持枠に固定しているので、レンズ２を保持枠３に固定するために、両者を形成する樹脂が溶融して互いに混ざり合う必要がない。したがって、レンズ２を形成する樹脂として保持枠３を形成する樹脂と混ざり合わない樹脂をも選択することができ、樹脂の選択の幅を大きくして、よりレンズユニットの製造を容易にすることができる。

本実施形態においては、各突出部５の形状は略直方体状となっているが、突出部の形状はこれに限定されない。例えば、図５ないし図７に示す変形例のように、突出部５Ａないし５Ｃの一部が、台形や、三角形、あるいは曲面を有する形状に形成され、溝６Ｂの底面側に収容される第１端部９Ａないし９Ｃから反対側の第２端部１０Ａないし１０Ｃに近づくにしたがって、幅が小さくなるように設定されてもよい。このようにすると、溝６Ｂに流れ込んで固化した保持部８と突出部とがより当接しやすくなって、確実に固定されるため好ましい。
また、突出部を上述の各変形例のように形成すると、成形後のレンズ雛形が型から外れやすくなり、製造性が向上するという利点もある。

さらに、保持枠の溝の形状も、図８に示す変形例の溝６Ｃのように、底面から上部に行くにしたがって幅が徐々に大きくなるように形成されてもよい。このようにすると、溝６Ｃ内にレーザー光Ｌを照射して保持部を作成することができるので、レーザー光Ｌの照射位置決めがしやすく、より容易に保持部を形成することができる。
また、成形後の保持枠の雛形が型から外れやすくなり、製造性が向上する点については、上述のレンズと同様である。

次に、本発明の第２実施形態について、図９及び図１０を参照して説明する。本実施形態のレンズユニット１１と、上述の第１実施形態のレンズユニット１との異なる点は、保持枠に収容されたレンズがガラスによって覆われているところである。なお、上述の第１実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

図９は、レンズユニット１１の保持枠３及び突出部５の拡大断面図である。溝６Ｂが形成された保持枠３の端面には、光透過性を有するガラス１２が取り付けられており、溝６Ｂ及び保持枠３に取り付けられたレンズ２は、ガラス１２によって覆われている。

この状態で、図１０に示すように、ガラス１２の上から、各溝６Ｂをまたぐように、リング状のレーザー光Ｌ１を照射すると、溶融した保持枠３の一部が溝６Ｂに流れ込んで固化し、各溝６Ｂ内に保持部８が形成される。

本実施形態のレンズユニット１１によっても、上述したレンズユニット１と同様の効果を得ることができる。
また、レーザー光Ｌ１によって溶融されて膨張した保持枠３の一部は、ガラス１２に押圧されているために、溝６Ｂが形成された保持枠３の端面上に盛り上がるように移動することはできない。したがって、溝６Ｂ内しか逃げ場がないため、溶融された保持枠３の一部がより多く溝６Ｂ内に流れ込んでより容積の大きい保持部８が形成される。よって、より確実にレンズ２を保持枠３に固定することができる。

また、リング状のレーザー光Ｌ１を用いて保持枠３を溶融させるので、各溝６Ｂにおいてレーザー光の照射位置の位置決めを行う必要がなく、より効率よくレンズユニットを製造することができる。
なお、リング状のレーザー光Ｌ１は、本実施形態にしか適用できないものではなく、上述の第１実施形態において使用されてもよい。

次に、本発明の第３実施形態について、図１１を参照して説明する。本実施形態のレンズユニット２１と、上述の第１実施形態のレンズユニット１との異なるところは、保持枠に保持部を形成するための突起部が設けられている点である。なお、上述の各実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１１は、レンズユニット２１の保持枠２２及び突出部５の拡大断面図である。溝６Ｂ付近の保持枠２２の端面上には、保持枠２２の他の部分と同一の樹脂で形成された突起部２３が突出して設けられている。

突起部２３は、後述するように溝６Ｂ上に折り曲げられることによって、溝６Ｂ内に収容されたレンズ２の突出部５を保持することができれば、形状や大きさ、数、位置等に特に制限はない。

上述のように構成された突起部２３は、例えば加熱された図示しない治具を押し当てることによって、図１１に矢印で示すように溝６Ｂ側に折り曲げられて溝６Ｂの底面の上方に突出し、保持部２４として機能する。加熱された治具に代えて、超音波装置が接続された治具を押し当てることによって加熱変形されてもよい。

本実施形態のレンズユニット２１によっても、上述したレンズユニット１と同様の効果を得ることができる。
また、突起部２３を加熱して折り曲げることによって保持部２４が形成されるので、レーザー光を使用せずに保持部を形成することができる。したがって、光を吸収する材料で保持枠２２を形成する必要がなくなり、保持枠を形成する材料の選択肢をさらに広くすることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述の各実施形態においては、保持枠に１つのレンズが固定されたレンズユニットの例を説明したが、これに代えて、深さの異なる複数の溝を保持枠に形成し、最も深い溝に対応するレンズから順に突出部を対応する溝に収容させて組み付け、すべての組みつけが終わったところでレーザー光等によって保持部を形成すれば、複数のレンズによって構成されるレンズ系を有するレンズユニットを作成することも可能である。このとき、溝の深さに応じて溝及び対応する突出部の幅等を異ならせれば、組みつけの間違いが起こりにくくなり、さらに好ましい。

また、上述の各実施形態においては、突出部が略放射状に複数形成されている例を説明したが、突出部の個数や形成位置はこれには限定されない。したがって、保持枠の小径部端面等によってレンズが確実に位置決めできれば、例えば１箇所の突出部を保持枠の溝に収容することによってレンズと保持枠とが一体に固定されてもよい。

１、１１、２１ レンズユニット
２ レンズ
３、２２ 保持枠
４Ｂ 外周面
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ 突出部
６Ｂ、６Ｃ 溝（凹部）
８、２４ 保持部
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ 第１端部
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 第２端部

Claims (7)

1. 外周面に径方向外側に突出する突出部を有するレンズと、
   前記突出部を収容可能に形成された凹部を有する保持枠と、
   前記凹部の底面の上方に突出するように形成された保持部と、
   を備え、
   前記突出部が前記凹部に収容された状態で前記保持部が前記凹部の底面の上方に突出することによって、前記レンズが前記保持枠に対して固定されていることを特徴とするレンズユニット。
2. 前記保持部は熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記保持枠は光を吸収する熱可塑性樹脂からなり、前記保持枠の一部が溶融固化されることによって前記保持部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のレンズユニット。
4. 前記突出部は、前記凹部の底面側に収容される第１端部から反対側の第２端部に近づくにしたがって、幅が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズユニット。
5. 前記凹部は、底面から上方に行くにしたがって幅が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズユニット。
6. 光を透過する樹脂を用いて外周面に径方向外側に突出する突出部を有するレンズを形成する第１工程と、
   樹脂を用いて前記突出部を収容可能に形成された凹部を有する保持枠を形成する第２工程と、
   前記突出部が前記凹部に収容されるように前記レンズを前記保持枠に組み付ける第３工程と、
   前記凹部の底面の上方に突出するように前記保持枠の一部を変形させて前記突出部を前記凹部内に固定する第４工程と、
   を備えることを特徴とするレンズユニットの製造方法。
7. 前記第２工程において、前記樹脂として光を吸収する熱可塑性樹脂が用いられ、
   前記第４工程において、前記保持枠にレーザー光が照射されて、前記保持枠の一部が溶融されることを特徴とする請求項６に記載のレンズユニットの製造方法。

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