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