JP2016075806A - レンズ固定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ固定装置において、熱カシメ時に、レンズ枠の過加熱や加熱不足を抑制できるようにする。
【解決手段】レンズ１２をレンズ枠１３に固定するためにレンズ枠１３の熱カシメを行うレンズ固定装置１であって、レンズ１２を搭載したレンズ枠１３を配置する受け台１１と、受け台１１と対向する位置に配置され、受け台１１に配置されたレンズ枠１３を加熱した状態でレンズ枠１３を押圧して変形させるホーン７と、ホーン７の温度を検出する熱電対８と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ固定装置に関する。

従来、熱可塑性樹脂製のレンズ枠にレンズを配置してから、加熱した状態のレンズ枠の端部をホーンによって熱カシメすることにより、レンズの固定を行うレンズ固定装置が知られている。
例えば、特許文献１には、ヒータヘッドの先端に固定された加圧部を、ヒータヘッドによって加熱して、レンズが収容されたレンズ枠の端部に押圧して、熱カシメを行う熱カシメ装置が記載されている。

特開２００７−２０３６２５号公報

しかしながら、上記のような従来技術には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、ヒータヘッドによって加熱された加圧部（ホーン部）が、レンズ枠の端部と当接することにより、レンズ枠の端部が加熱される。この状態で、加圧部をレンズ枠に押圧することにより、レンズ枠を熱変形させる。このとき、加圧部からレンズ枠に熱エネルギーが移動するため、加圧部の温度が急速に低下する。
したがって、熱カシメ装置においては、ホーン部の温度を、熱カシメが良好に行える温度に制御する必要がある。しかし、ヒータヘッドと熱カシメが行われるホーン部の先端部とは距離があるため、例えば、レンズ枠の種類の相違による加圧部の形状変化、熱カシメに要する消費熱量の相違などの種々の要因により、ホーン部の温度が変動する。このため、レンズ枠が加熱され過ぎたり、加熱が不足したりするおそれがある。
ホーン部にこのような温度変動が発生すると、レンズに伝搬する荷重が変動するため、レンズに過剰な荷重が作用して、レンズが歪んで光学性能が悪化するおそれがある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、熱カシメ時に、レンズ枠の過加熱や加熱不足を抑制できるレンズ固定装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の態様のレンズ固定装置は、レンズをレンズ枠に固定するために前記レンズ枠の熱カシメを行うレンズ固定装置であって、前記レンズを搭載した前記レンズ枠を配置する受け台と、該受け台と対向する位置に配置され、前記受け台に配置された前記レンズ枠を加熱した状態で前記レンズ枠の端部を押圧して変形させるホーン部と、該ホーン部の温度を検出する温度検出部と、を備える構成とする。

上記レンズ固定装置においては、前記温度検出部は、前記ホーン部の先端近傍の温度を検出することが好ましい。

上記レンズ固定装置においては、前記温度検出部は、前記ホーン部に設けられていることが好ましい。

上記レンズ固定装置においては、前記ホーン部を加熱する主ヒータと、該主ヒータよりも、前記ホーン部の先端に近い位置で、前記ホーン部を加熱する、前記主ヒータよりも低出力の補助ヒータと、を備えることが好ましい。

上記レンズ固定装置においては、前記ホーン部を保温する断熱材を備えることが好ましい。

上記レンズ固定装置においては、前記ホーン部を保持するホーン部支持部を備え、前記ホーン部は、前記ホーン部支持部に着脱可能に固定されていることが好ましい。

上記レンズ固定装置においては、前記温度検出部による検出出力に基づいて、前記ホーン部の温度制御を行う温度制御部を備えることが好ましい。

本発明のレンズ固定装置によれば、ホーン部の温度を検出する温度検出部を備えるため、熱カシメ時に、レンズ枠の過加熱や加熱不足を抑制できるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態のレンズ固定装置の主要部の構成の一例を示す模式的な構成図である。 本発明の第１の実施形態のレンズ固定装置の動作説明図である。 本発明の第２の実施形態のレンズ固定装置の主要部の構成の一例を示す模式的な構成図である。 本発明の第２の実施形態のレンズ固定装置の制御動作を説明する模式的なグラフである。 本発明の第３の実施形態のレンズ固定装置の主要部の構成の一例を示す模式的な構成図、およびそのＡ−Ａ断面図である。

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態のレンズ固定装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態のレンズ固定装置の主要部の構成の一例を示す模式的な構成図である。

図１に示すように、本実施形態のレンズ固定装置１は、レンズ１２をレンズ枠１３に固定するためにレンズ枠１３の端部の熱カシメを行う装置である。

レンズ１２は、熱カシメによって固定可能な適宜のレンズを採用することができる。図１には、一例として、レンズ１２が単レンズの場合を図示しているが、レンズ１２は、接合レンズでもよい。
レンズ１２の第１レンズ面１２ａは、後述するレンズ枠１３が熱カシメされるレンズ面である。第１レンズ面１２ａの面形状は、凸面には限定されず、凹面、あるいは平面であってもよい。
レンズ１２の第２レンズ面１２ｂは、熱カシメされる際に、レンズ枠１３によって受けられるレンズ面である。第２レンズ面１２ｂの面形状は、平面には限定されず、凸面あるいは凹面であってもよい。
レンズ１２は、ガラスレンズであることが好ましいが、熱カシメ時の加熱に耐える材料であれば合成樹脂製のレンズであってもよい。
以下では、一例として、レンズ１２の第１レンズ面１２ａが凸球面、第２レンズ面１２ｂが平面からなる凸平レンズの場合の例で説明する。

レンズ枠１３は、レンズ１２を内部に挿入可能な略筒状部材であり、軸方向の一端部（図１における下端部）の内方に、レンズ１２の第２レンズ面１２ｂの外周部を支持するレンズ受け面１３ｂが形成されている。
レンズ枠１３の軸方向の他端部（図１における上端部）には、レンズ１２の第１レンズ面１２ａよりも突出する先端部１３ａが形成されている。
先端部１３ａは、レンズ固定装置１によって熱カシメされる形状部分である。以下では、一例として、先端部１３ａが、レンズ枠１３の全周にわたって円筒状に設けられていてるものとして説明する。ただし、先端部１３ａは、周方向に離間する複数箇所において突片状に設けられていてもよい。
レンズ枠１３は、熱カシメ可能な熱可塑性の合成樹脂で形成されている。
レンズ枠１３の製造方法は、樹脂モールド成形でもよいし、切削加工でもよい。

レンズ固定装置１は、受け台１１と、熱カシメヘッド部１０と、温度制御部１４とを備える。
受け台１１は、レンズ１２を搭載したレンズ枠１３を配置する装置部分である。本実施形態では、受け台１１は、レンズ枠１３の先端部１３ａが上方に向くようにして、レンズ枠１３の一端部を軸方向および径方向の位置を固定した状態で、レンズ枠１３を保持する。受け台１１に保持されたレンズ枠１３の中心軸線は、鉛直軸に略平行（平行の場合を含む）になっている。

熱カシメヘッド部１０は、受け台１１に保持されたレンズ枠１３の上方において、鉛直方向に延ばされた、全体として軸状の装置部分である。
熱カシメヘッド部１０は、上端部に設けられた図示略の移動機構によって、図示略の支持部材に対して少なくとも鉛直方向に移動可能に支持されている。熱カシメヘッド部１０の中心軸線Ｃは、鉛直軸に平行に配置されている。
熱カシメヘッド部１０を鉛直方向に移動する図示略の移動機構としては、例えば、エアーシリンダ、モーターなどを採用することができる。
熱カシメヘッド部１０の移動機構は、荷重センサを備え、熱カシメ時に熱カシメヘッド部１０に発生する荷重に応じて、熱カシメヘッド部１０の移動量あるいは加圧力を制御することができる。

熱カシメヘッド部１０は、ヘッド本体２、ヒータ３、レンズ押え部材６、筒状部５、ホーン７（ホーン部）、熱電対８（温度検出部）、および断熱材９を備える。

ヘッド本体２は、少なくとも下端部において管状部２ｂが形成された管状または棒状の部材であり、熱伝導性が良好な金属で形成される。
ヘッド本体２の下端部には、中心軸線Ｃに直交する先端面２ａが形成されている。

ヒータ３は、ヘッド本体２の下端部を加熱する装置部分であり、ヘッド本体２の下端部の外周面に配置されている。
ヒータ３の構成は、ヘッド本体２を必要に応じて加熱できれば、特に限定されない。例えば、電熱ヒータなどを採用することができる。

レンズ押え部材６は、熱カシメ時に、レンズ１２が移動しないように、レンズ１２の第１レンズ面１２ａに当接される軸状部材である。
本実施形態では、ヘッド本体２の管状部２ｂの内部において、中心軸線Ｃと同軸に配置され、図示略の移動機構によって、中心軸線Ｃに沿って進退移動できるように保持されている。
レンズ押え部材６を移動する移動機構は、中心軸線Ｃに沿う熱カシメヘッド部１０の移動とは独立して、レンズ押え部材６を移動することができる。
レンズ押え部材６の先端部（図１における下端部）には、ヘッド本体２と当接するレンズ押え部６ａが形成されている。

筒状部５は、基端部（図１の図示上方の端部）がヘッド本体２の管状部２ｂの内周面とレンズ押え部材６との間に配置され、先端部が、ヘッド本体２の先端面２ａから突出された筒状部材からなる。
筒状部５の内周面５ａは、レンズ押え部材６を摺動可能に保持している。これにより、内周面５ａは、レンズ押え部材６の中心軸線Ｃに沿う方向の移動を案内している。
筒状部５において、先端面２ａよりも突出された外周面５ｂは、後述するホーン７を着脱可能に保持する装置部分になっている。

ホーン７は、受け台１１に配置されたレンズ枠１３を加熱した状態で、レンズ枠１３の先端部１３ａを押圧して変形させる装置部分である。
ホーン７は、筒状部７Ｂを有する、全体として筒状の部材からなる。
筒状部７Ｂの基端側（図１の図示上側）には、ヘッド本体２の先端面２ａと当接して固定されるフランジ部７Ｃが形成されている。フランジ部７Ｃのヘッド本体２側の端部は、ヘッド本体２の先端面２ａと密着して当接する平面からなる軸方向取付面７ｃが形成されている。
フランジ部７Ｃは、図示略のボルトなどに適宜の固定部材を介して、ヘッド本体２の先端部と着脱可能に固定されている。

筒状部７Ｂの先端側（図１の図示下側）には、レンズ枠１３の先端部１３ａを加熱するとともに、加圧する先端加圧部７Ａが形成されている。
先端加圧部７Ａの先端には、レンズ枠１３の先端部１３ａを加圧するための加圧面７ａが形成されている。加圧面７ａは、熱変形する先端部１３ａを、第１レンズ面１２ａの外周部の形状の略沿うように変形させるため、第１レンズ面１２ａの形状に対応する適宜形状に形成される。
本実施形態では、第１レンズ面１２ａの形状は、凸球面である。このため、加圧面７ａは、一例として、第１レンズ面１２ａの外周部の平均傾斜に近い傾斜を有する凹状の円錐面で形成されている。

筒状部７Ｂの内周面７ｂは、ホーン７の中心を軸方向に貫通する円筒面からなる。内周面７ｂの内径は、ヘッド本体２の先端面２ａから突出された筒状部５の外径よりもわずかに大きい。これにより、ホーン７は、内周面７ｂにおいて、筒状部５の突出部と着脱可能に嵌合される。
筒状部７Ｂの外周面７ｄは、フランジ部７Ｃの外径よりも小径の円筒面からなる。

熱カシメヘッド部１０においてヘッド本体２の先端面２ａと筒状部５の外周面５ｂとは、ホーン７を保持するホーン部支持部を構成している。

ホーン７の材質は、熱伝導性の良好且つカシメ時の圧力により変形しない適宜の金属を採用することができる。ホーン７に好適な材料の例としては、例えば、ステンレス、鉄等を挙げることができる。

熱電対８は、ホーン７の温度を検出する温度検出部である。
熱電対８は、加圧面７ａの温度を精度よく予測できるように、ホーン７の先端部に設けることが好ましい。例えば、ホーン７の先端部からホーン７の全長の５０％未満となる先端寄りの位置に設けることが好ましく、全長の１０％未満となる先端寄りの位置に設けることが、より好ましい。
さらに好ましい熱電対８の配置位置は、加圧面７ａが形成されている範囲における、外周面７ｄと加圧面７ａとの間、または外周面７ｄ上である。図１には、加圧面７ａが形成されている範囲における外周面７ｄと加圧面７ａとの間に熱電対８が埋め込まれる場合の例を図示している。この場合、熱電対８は、加圧面７ａの背面の近傍における温度を検出できる。
熱電対８は、配線８ａを介して、後述する温度制御部１４に電気的に接続されている。熱電対８の検出出力は、配線８ａを通して、温度制御部１４に送出される。

断熱材９は、ホーン７の外周面７ｄを覆って、ホーン７を保温する部材である。
断熱材９としては、例えば、アルミナ、窒化珪素、ジルコニア等を採用することができる。

温度制御部１４は、熱電対８による検出出力に基づいて、ホーン７の温度制御を行う装置部分である。
温度制御部１４には、加圧面７ａが、レンズ枠１３の材質や形状に応じて決まる熱カシメ温度の目標温度Ｔ_７ａになるように、ヒータ３の出力を調整して、熱電対８の検出出力に基づくフィードバック制御を行う。
具体的には、加圧面７ａにおいて、目標温度Ｔ_７ａが得られるように、熱電対８の固定位置から加圧面７ａまでの温度降下を考慮した制御目標温度Ｔ_８を設定し、熱電対８の検出出力が、制御目標温度Ｔ_８に相当する出力値になるように温度制御を行う。
本実施形態では、熱電対８が、加圧面７ａの背面の近傍に設けられているため、熱電対８の固定位置から加圧面７ａまでの間の温度降下量の誤差も小さくなる。このため、加圧面７ａにおける温度の予測誤差を低減することができる。

温度制御部１４の装置構成は、ハードウェアのみで構成してもよいし、適宜のハードウェアと、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータとから構成して、上記の制御機能を、コンピュータで制御プログラムを実行することで実現してもよい。

レンズ固定装置１の動作について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態のレンズ固定装置の動作説明図である。

レンズ固定装置１によって、レンズ１２をレンズ枠１３に固定するには、まず、図１に示すように、受け台１１に、先端部１３ａが上方を向く姿勢で、レンズ枠１３を保持させる。このとき、レンズ枠１３の中心軸は、熱カシメヘッド部１０の中心軸線Ｃと同軸となる位置に配置することが好ましい。
次に、レンズ１２の第２レンズ面１２ｂを、レンズ枠１３のレンズ受け面１３ｂに向けて、レンズ１２をレンズ受け面１３ｂ上に配置する。このとき、レンズ枠１３の先端部１３ａは、第１レンズ面１２ａの外縁部よりも上方に突出している。

次に、温度制御部１４の制御に基づいて、ヒータ３の出力を調整する。これにより、ホーン７の加圧面７ａの温度が熱カシメ可能な温度に温度制御される。
本実施形態では、ホーン７は加熱源を有しない。このため、ホーン７は、ヒータ３によって加熱されるヘッド本体２から先端面２ａを通して軸方向に熱伝導することにより加熱される。ホーン７を伝導する熱は、ホーン７の表面から放熱されるため、ホーン７には、軸方向に沿って温度分布が生じる。
本実施形態では、ホーン７の外周面７ｄに断熱材９が配置されているため、ホーン７の外周面７ｄからの放熱量が低減されるため、断熱材９を有しない場合に比べて、ヘッド本体２の温度と加圧面７ａの温度との差を低減することができる。

熱電対８の検出出力が目標制御温度Ｔ_８に相当する出力値に制御されていることが確認されたら、図示略の移動機構を駆動して、熱カシメヘッド部１０を下降させる。このとき、移動機構は、ホーン７の加圧面７ａがレンズ枠１３の先端部１３ａに当接するよりも先に、レンズ押え部材６のレンズ押え部６ａがレンズ１２の第１レンズ面１２ａに当接するように、ヘッド本体２とレンズ押え部材６との下降量を調整して下降させる。
移動機構は、レンズ押え部材６に作用する荷重を検出する図示略の荷重センサの検知出力によって、レンズ押え部６ａが第１レンズ面１２ａに当接したことを検知したら、予め決められたレンズ押え荷重を維持して、レンズ押え部材６の位置を固定する。

一方、移動機構は、ヘッド本体２に作用する荷重を検出する図示略の荷重センサの検知出力によって、ホーン７の加圧面７ａがレンズ枠１３の先端部１３ａに当接したことを検知するまで、ヘッド本体２をさらに下降させる。

加圧面７ａが先端部１３ａに当接すると、加圧面７ａから、先端部１３ａに熱伝導して、先端部１３ａが軟化し、加圧面７ａに沿って熱変形し始める。
このように、ホーン７からレンズ枠１３に熱伝導が開始されることで、ホーン７の先端部の温度が急速に降下していく。
本実施形態では、熱電対８が、加圧面７ａの近傍に配置されているため、ホーン７の基端部やヘッド本体２において温度検出を行う場合に比べると、ほとんど時間遅れがない状態で温度変化を検出することができる。この結果、温度制御部１４による温度制御が迅速に開始されるため、加圧面７ａの温度をただちに適正な温度範囲に回復させることができる。

先端部１３ａが第１レンズ面１２ａの上方の空間で熱変形する間は、ホーン７に作用する反作用は小さい。しかし、図２に屈曲部１３ｃとして示すように、変形した先端部１３ａが第１レンズ面１２ａに接触する状態では、屈曲部１３ｃが第１レンズ面１２ａと加圧面７ａとの間に挟まれる。このような状態になると、ホーン７に作用する反作用が増大する。
この状態からさらに、加熱が進むと屈曲部１３ｃの軟化が進行していくため、ホーン７に作用する反作用は減少する。

このため、移動機構は、荷重が所定の閾値を超えて、屈曲部１３ｃが第１レンズ面１２ａと加圧面７ａとの間に挟まれたことを検知したら、下降を停止し、変形を安定させるために、所定時間だけその位置を保ち、その後、ヘッド本体２を上昇させる。
ヘッド本体２の上昇とともに、ホーン７の加圧面７ａは屈曲部１３ｃから離間する。これにより、屈曲部１３ｃの放熱冷却が進んで、屈曲部１３ｃが、第１レンズ面１２ａに密着した状態で硬化する。
このようにして、レンズ１２は、熱カシメにより形成された屈曲部１３ｃを有するレンズ枠１３Ａに固定される。

レンズ固定装置１によれば、熱電対８により、加圧面７ａの近傍のホーン７の温度を検出するため、加圧面７ａの温度を迅速かつ正確に制御することができる。このため、熱カシメする間に、先端部１３ａまたは屈曲部１３ｃを加熱しすぎたり、加熱が不足したりすることなく熱カシメを行うことができる。
このため、先端部１３ａまたは屈曲部１３ｃの過加熱または加熱不足によって発生するレンズ１２の歪み、あるいはカシメ不良を防止することができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態のレンズ固定装置について説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態のレンズ固定装置の主要部の構成の一例を示す模式的な構成図である。

図３に示すように、本実施形態のレンズ固定装置２１は、上記第１の実施形態のレンズ固定装置１の熱カシメヘッド部１０、温度制御部１４に代えて、熱カシメヘッド部３０、温度制御部３４を備える。
熱カシメヘッド部３０は、熱カシメヘッド部１０に、温度センサ２４と、補助ヒータ２２とを追加したものである。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

温度センサ２４は、ヘッド本体２の下端部近傍の温度を検出する装置部分である。温度センサ２４は、例えば、ヘッド本体２の内部に埋め込まれた熱電対などを採用することができる。
温度センサ２４は、後述する温度制御部３４に配線２４ａを介して電気的に接続されている。温度センサ２４の検出出力は、配線２４ａを通して、温度制御部１４に送出される。

補助ヒータ２２は、ホーン７の外周面７ｄに配置されて、ホーン７を直接的に加熱するヒータである。本実施形態では、外周面７ｄの全周を覆うように設けられている。補助ヒータ２２の軸方向の長さは、外周面７ｄの全長にわたっていてもよいが、本実施形態では、一例として、熱電対８の取り付け位置を避けるように、先端部を除く範囲に設けられている。
本実施形態では、断熱材９は、外周面７ｄおよび補助ヒータ２２を覆うように配置されている。

本実施形態における補助ヒータ２２は、ホーン７における温度低下を迅速に回復するための加熱手段として設けられている。ホーン７の主たる加熱手段である主ヒータとしては、上記第１の実施形態と同様に、ヒータ３を用いている。
補助ヒータ２２の構成は、ホーン７が温度降下した際に加熱して、ホーン７の加圧面７ａの温度を回復することができれば、特に限定されない。したがって、ヒータ３と同様の種類の構成を採用することができる。ただし、補助ヒータ２２の出力は、ヒータ３よりも低出力で足りる。

温度制御部３４は、温度センサ２４による検出出力に基づいてヒータ３の出力を調整してヘッド本体２の温度制御を行うとともに、熱電対８による検出出力に基づいて補助ヒータ２２の出力を調整してホーン７の温度制御を行う装置部分である。
本実施形態では、ヘッド本体２は、温度制御部３４によって、一定の制御目標温度Ｔ_２に制御される。制御目標温度Ｔ_２は、ホーン７がレンズ枠１３に未接触の状態で、加圧面７ａの温度が熱カシメ温度の目標温度Ｔ_７ａになる温度である。このため、制御目標温度Ｔ_２は、ホーン７の自然放熱による温度降下を考慮して、目標温度Ｔ_７ａより高温に設定される。
しかし、ヘッド本体２が制御目標温度Ｔ_２に制御されて、加圧面７ａが目標温度Ｔ_７ａになっていても、加圧面７ａがレンズ枠１３に接触すると、加圧面７ａの近傍で急激に温度低下が起こる。
このとき、熱電対８の検出出力に基づいてヒータ３の温度制御を行う場合、ヘッド本体２およびホーン７の熱容量によっては、応答時間が遅くなり、熱カシメを行う間に、適正な温度に制御できないおそれがある。
そこで、本実施形態のレンズ固定装置２１では、熱電対８の検出出力が制御目標温度Ｔ_８に相当する出力値になるように、温度制御部３４によって補助ヒータ２２の出力を調整する温度制御を行う。

レンズ固定装置２１の動作について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態のレンズ固定装置の制御動作を説明する模式的なグラフである。図４において、グラフの横軸は時間、縦軸は温度を表す。

レンズ固定装置２１の動作は、温度制御部３４による温度制御のみが異なるため、温度制御部３４の動作を中心として説明する。
レンズ固定装置２１では、熱カシメを行う際、ヒータ３および補助ヒータ２２をそれぞれ適宜出力に調整して、温度センサ２４の検出出力が制御目標温度Ｔ_２に相当する出力値に、熱電対８の検出出力が制御目標温度Ｔ_８に相当する出力値になるように制御する。
このとき、図４に示すように、曲線１０１で表すヒータ３の温度Ｔ_３と、曲線１０２で表す補助ヒータ２２の温度Ｔ_２２とが、時刻ｔ０のように一定値になって、曲線１０３で表す熱電対８の検出出力が制御目標温度Ｔ_８に相当する出力値になる。
この後の時刻ｔ１において、ヘッド本体２の下降を開始する。

時刻ｔ２（ただし、ｔ２＞ｔ１）で、加圧面７ａが先端部１３ａに接触すると、ホーン７が急激に温度低下するため、曲線１０３は下降し始める。
温度制御部３４は、このように、熱電対８の検出出力が変化すると、曲線１０２に示すように、補助ヒータ２２の出力を調整して、熱電対８の検出出力が制御目標温度Ｔ_８に相当する出力値に戻るようにフィードバック制御する。こうして、時刻ｔ３には、熱電対８の検出出力が安定する。その後も、温度変化が生じるたびに自動的に温度制御が行われる。
熱電対８は、ヘッド本体２に設けられた温度センサ２４に比べて、加圧面７ａに格段に近い位置の温度を検出している。このため、熱電対８は、温度センサ２４で検出できない微量の変化や検出するのに時間がかかる変化も、精度よく迅速に検出することができる。
このようにして、本実施形態では、曲線１０１がほとんど変化しない状態で、熱電対８の検出出力が制御目標温度Ｔ_８に相当する出力値になるように、ホーン７の温度が制御される。このため、ホーン７の加圧面７ａの温度が目標温度Ｔ_７ａに保たれる。

レンズ固定装置２１によれば、熱電対８により、加圧面７ａの近傍のホーン７の温度を検出し、熱電対８の検出出力に基づいて補助ヒータ２２を用いた温度制御を行うため、加圧面７ａの温度を迅速かつ正確に制御することができる。このため、熱カシメする間に、先端部１３ａまたは屈曲部１３ｃを加熱しすぎたり、加熱が不足したりすることなく熱カシメを行うことができる。
このため、先端部１３ａまたは屈曲部１３ｃの過加熱または加熱不足によって発生するレンズ１２の歪み、あるいはカシメ不良を防止することができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態のレンズ固定装置について説明する。
図５（ａ）は、本発明の第３の実施形態のレンズ固定装置の主要部の構成の一例を示す模式的な構成図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

図５（ａ）に示すように、本実施形態のレンズ固定装置４１は、上記第２の実施形態のレンズ固定装置２１の熱カシメヘッド部３０、温度制御部３４に代えて、熱カシメヘッド部５０、温度制御部５４を備え、断熱材９を削除したものである。
熱カシメヘッド部５０は、熱カシメヘッド部３０の熱電対８、および補助ヒータ２２に代えて、熱電対８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ（温度検出部）、および補助ヒータ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄを備える。
以下、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。

熱電対８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、それぞれ熱電対８と同様の構成を有し、ホーン７の軸方向において熱電対８と同様な位置に配置される。ただし、図５（ａ）には、熱電対８Ｂ、８Ｄのみを図示している。
図５（ｂ）に示すように、熱電対８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、ホーン７の周方向においては、外周面７ｄを４等分する位置に、この順に配置される。このため、熱電対８Ａ、８Ｃが中心軸線Ｃを挟んで対向する位置に配置され、熱電対８Ｂ、８Ｄが中心軸線Ｃを挟んで対向する位置に配置される。
熱電対８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、それぞれ個別の配線８ａを介して、後述する温度制御部５４に電気的に接続されている。熱電対８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの各検出出力は、それぞれに接続された配線８ａを通して、温度制御部５４に独立に送出される。

補助ヒータ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄは、ホーン７の外周面７ｄを周方向に４等分する位置に配置され、それぞれが独立にホーン７を直接的に加熱するヒータである。
補助ヒータ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄは、いずれも、外周面７ｄの周方向の約４分の１の範囲を覆う大きさを有する。補助ヒータ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄにおいて、周方向の中心は、それぞれ熱電対８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの周方向の配置位置と一致されている。
補助ヒータ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄの軸方向の長さは、外周面７ｄの全長にわたっていてもよいが、本実施形態では、一例として、熱電対８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの取り付け位置を避けるように、先端部を除く範囲に設けられている。

補助ヒータ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄは、補助ヒータ２２と同様の種類のヒータの周方向の長さのみを変えた構成を採用することができる。

上記第２の実施形態の温度制御部３４が熱電対８の検出出力に基づいて補助ヒータ２２の温度制御を行う。これに対して、温度制御部５４は、熱電対８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの各検出出力に基づいて、それぞれ補助ヒータ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄの出力を独立に調整する点のみが異なる。
これにより、温度制御部５４は、ホーン７を周方向に４等分した部位（四半分）を、それぞれ独立に温度制御することにより、ホーン７の温度制御を行うことができる。
温度制御部５４による温度センサ２４およびヒータ３を用いたヘッド本体２の温度制御は、上記第２の実施形態と同様に行われる。
温度制御部５４による熱電対８Ａおよび補助ヒータ４２Ａを用いたホーン７の温度制御は、熱電対８および補助ヒータ２２を用いた上記第２の実施形態の温度制御部３４と同様に行われる。温度制御部５４による熱電対８Ｂ（８Ｃ，８Ｄ）および補助ヒータ４２Ｂ（４２Ｃ、４２Ｄ）を用いたホーン７の温度制御も同様である。

レンズ固定装置４１の動作について説明する。
レンズ固定装置４１の動作は、温度制御部５４によって、ホーン７の四半分が独立に温度制御される点のみが異なる。
このため、レンズ固定装置４１によれば、熱カシメ時における加圧面７ａの温度変化が、周方向に偏った温度分布を持つ場合でも、四半分の単位で独立に温度制御することができる。
例えば、ホーン７の中心軸線Ｃとレンズ枠１３の中心軸線とがずれたり、ホーン７が先端部１３ａに対して傾いたりすると、加圧面７ａと先端部１３ａとの接触状態が、周方向に不均一になる。このような場合、加圧面７ａから先端部１３ａへの熱伝導が周方向に不均一になって、加圧面７ａの温度分布が周方向に不均一になるおそれがある。
しかし、レンズ固定装置４１では、このような加圧面７ａにおける温度分布が発生しても、四半分単位で、迅速に温度制御がなされるため、周方向の温度分布を均一化することができる。
このため、熱カシメする間に、先端部１３ａまたは屈曲部１３ｃを加熱しすぎたり、加熱が不足したりすることをさらに抑制して、熱カシメを行うことができる。
この結果、先端部１３ａまたは屈曲部１３ｃの過加熱または加熱不足によって発生するレンズ１２の歪み、あるいはカシメ不良をより確実に防止することができる。

なお、上記各実施形態の説明では、レンズ枠１３に１つのレンズ１２を熱カシメする場合の例で説明したが、レンズ枠に固定されるレンズは複数でもよい。また、レンズが複数固定される場合、すべてのレンズを熱カシメによって固定してもよいし、一部のレンズのみを熱カシメによって固定してもよい。

上記各実施形態の説明では、温度制御部が、温度検出部の検出出力に基づいて、ヒータをフィードバック制御する場合の例で説明したが、ホーン部の温度変化を許容範囲内に制御することができれば、制御方法は、フィードバック制御には限定されない。例えば、ヒータのオンオフ制御によって、温度変化を許容範囲内に収めてもよい。

上記各実施形態の説明では、温度制御部を備え、ホーン部の温度を自動制御する場合の例で説明したが、例えば、温度検出部の検出出力に基づく温度を表示し、操作者がこの温度の表示を見ながら、加熱量の調整を行ってもよい。

上記各実施形態の説明では、温度検出部として、ホーン部に接触して、ホーン部の温度を検出する熱電対を用いた場合の例で説明した。しかし、温度検出部は、ホーン部の温度を検出できればよく、接触測定を行うことや、熱電対を用いることは必須ではない。
温度検出部として、例えば、サーミスタや半導体を利用した熱電対以外の接触型の温度計を採用することができる。
また、温度検出部として、例えば、赤外線を検出して、ホーン部の非接触温度測定を行うサーモグラフィを採用することもできる。

上記各実施形態の説明では、受け台を固定して、熱カシメヘッド部をホーン部とともに軸方向に移動して熱カシメを行う場合の例で説明した。しかし、熱カシメヘッド部と、受け台とは、互いに軸方向に相対移動できればよい。例えば、熱カシメを行う際、熱カシメヘッド部を固定して、受け台を軸方向に移動してもよいし、熱カシメヘッド部と受け台とが両方とも軸方向に移動してもよい。

上記各実施形態の説明では、ホーン部が、ホーン部支持部に着脱可能に設けられている場合の例で説明した。このような構成によれば、レンズあるいはレンズ枠の形状の形状に応じて、好適なホーン部を付け替えて使用することにより種々のレンズ、レンズ枠を用いた熱カシメを行うことができる。その際、ホーン部の形状に応じて、それぞれの先端近傍の温度が検出できる位置に温度検出部を設けておくことができる。
しかし、レンズやレンズ枠の形状が決まっている場合には、ホーン部を着脱可能に固定しない構成も可能である。

上記第３の実施形態の説明では、補助ヒータがホーン部の外周面を４等分する４箇所に設けられた場合の例で説明した。しかし、補助ヒータの個数と配置位置はこれには限定されない。例えば、２箇所や３箇所でもよいし、５箇所以上でもよい。
また、レンズ枠において、熱カシメする部位が、周方向に離間した突片からなる場合には、補助ヒータを、突片と接触するホーン部の加圧面の近傍に設けることが可能である。この場合、ホーン部の周方向の温度分布が不均一であっても、各突片の近傍の加圧面の温度が、略均一であれば、良好な熱カシメを行うことができる。

上記に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせを代えたり、削除したりして実施することができる。
例えば、上記第１および第２の実施形態において、上記第３の実施形態と同様に、断熱材９を削除した構成とすることが可能である。

１、２１、４１ レンズ固定装置
２ ヘッド本体
２ａ 先端面（ホーン部支持部）
３ ヒータ（主ヒータ）
５ 筒状部
５ｂ 外周面（ホーン部支持部）
６ レンズ押え部材
７ ホーン（ホーン部）
７ａ 加圧面
７ｄ 外周面
７Ａ 先端加圧部
７Ｂ 筒状部
７Ｃ フランジ部
７ｃ 軸方向取付面
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ 熱電対（温度検出部）
９ 断熱材
１０、３０、５０ 熱カシメヘッド部
１１ 受け台
１２ レンズ
１２ａ 第１レンズ面
１２ｂ 第２レンズ面
１３、１３Ａ レンズ枠
１３ａ 先端部
１３ｂ レンズ受け面
１３ｃ 屈曲部
１４、３４、５４ 温度制御部
２２、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ 補助ヒータ
２４ 温度センサ

Claims (7)

1. レンズをレンズ枠に固定するために前記レンズ枠の熱カシメを行うレンズ固定装置であって、
   前記レンズを搭載した前記レンズ枠を配置する受け台と、
   該受け台と対向する位置に配置され、前記受け台に配置された前記レンズ枠を加熱した状態で前記レンズ枠の端部を押圧して変形させるホーン部と、
   該ホーン部の温度を検出する温度検出部と、
   を備える、レンズ固定装置。
2. 前記温度検出部は、
   前記ホーン部の先端近傍の温度を検出する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のレンズ固定装置。
3. 前記温度検出部は、
   前記ホーン部に設けられている
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載のレンズ固定装置。
4. 前記ホーン部を加熱する主ヒータと、
   該主ヒータよりも、前記ホーン部の先端に近い位置で、前記ホーン部を加熱する、前記主ヒータよりも低出力の補助ヒータと、
   を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ固定装置。
5. 前記ホーン部を保温する断熱材を備える
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ固定装置。
6. 前記ホーン部を保持するホーン部支持部を備え、
   前記ホーン部は、前記ホーン部支持部に着脱可能に固定されている
   ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズ固定装置。
7. 前記温度検出部による検出出力に基づいて、前記ホーン部の温度制御を行う温度制御部を備える
   ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズ固定装置。

Images