JP4815760B2 - 組み合わせレンズの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は，複数枚の透明樹脂レンズを組み合わせた組み合わせレンズの製造方法に関する。さらに詳細には，複数枚の樹脂レンズがそれらを覆う鏡筒に保持された組み合わせレンズの製造方法に関するものである。

従来より光学レンズとして，樹脂製の透明レンズが多く用いられている。特に，カメラ用のレンズ等では，複数個の樹脂レンズを組み合わせて使用されることが多い。そのため，樹脂レンズ同士，あるいは樹脂レンズとそれを保持する鏡筒とを互いに固定する必要がある。このような樹脂レンズでは，各レンズの有効領域の外周に接合のための領域を一体的に形成しておき，その部分において，接着剤や超音波ウェルダを利用した接合が行われていた。

これに対し，特許文献１，２には，レーザ光を利用して樹脂材料を接合する方法が開示されている。例えば，特許文献１には，レーザ光に対して吸収性の材料と非吸収性の材料とを重ね合わせ，非吸収性の材料の側からレーザ光を照射することによる接合方法が開示されている。また，特許文献２には，透明樹脂部材同士の間に薄い赤外線吸収透明フィルムを挟んでレーザ光を照射することによる接合方法が開示されている。また，特許文献３には，透明レンズに紫外線吸収剤や赤外線吸収剤を混入することにより，波長域ごとの透過率を調整したプラスチックレンズが開示されている。
特開昭６０−２１４９３１号公報 特開２００３−１８１９３１号公報 特開平７−９２３０１号公報

しかしながら，前記した従来の組み合わせレンズにおける接合には次のような問題点があった。まず，接着剤による接合方法では，接着剤の塗布・硬化に時間がかかる。また，接着剤のレンズ面への回り込み等による外観上の不具合が発生するおそれがあった。超音波ウェルダによる接合方法では，ホーンで押さえ込む必要があるため，レンズの形状や大きさに制約があった。さらに，携帯電話等の小型カメラ用に用いられる小型の組み合わせレンズ等では赤外線吸収透明フィルムを挟む作業は容易ではなく，部品点数の増加を招くとともに組立作業性を悪化させるおそれがあった。

本発明は，前記した従来の組み合わせレンズの製造方法が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，組立作業性が良好で，小型化が可能な組み合わせレンズの製造方法を提供することにある。

本発明の組み合わせレンズの製造方法は，中央部分の有効開口部と，その外周側に設けられた周辺部とを有する，２以上の透明樹脂レンズを組み合わせてなる組み合わせレンズの製造方法であって，少なくとも１つの透明樹脂レンズ（以下，「第１透明樹脂レンズ」という）として紫外線吸収剤を含有するものを用い，第１透明樹脂レンズと他の透明樹脂レンズとを，互いの有効開口部同士の間には空間を形成しつつ，周辺部同士で密着させ，紫外線吸収剤によって吸収され得る光線を，第１透明樹脂レンズの周辺部に照射して，周辺部同士を溶着させることにより接合するものである。
本発明の組み合わせレンズの製造方法によれば，紫外線吸収能を有する透明樹脂レンズを用いているので，溶着による接合は容易である。

さらに本発明では，各透明樹脂レンズを，これらの組み合わせ全体を保持する不透明な鏡筒に組み付けるとともに，組み付けられる透明樹脂レンズのうち，鏡筒との接合箇所を有するものを第１透明樹脂レンズとし，光線照射により，透明樹脂レンズ間の接合箇所と，透明樹脂レンズと鏡筒との接合箇所とをともに溶着することが望ましい。
このようにすれば，この組み合わせレンズの製造は容易である。

さらに本発明では，光線照射により，１つの透明樹脂レンズの両面の接合箇所を一度に溶着することが望ましい。
このようにすれば，比較的少ない回数の光線照射によって組み合わせレンズを製造できる。
さらに本発明では，溶着のために照射する光線は，紫外線レーザであることが望ましい。
このようにすれば，接合箇所に的確に光線を照射することができる。逆に，溶着のために照射する光線は，紫外線吸収剤によって吸収され得る光線であればよく，必ずしも紫外線でなくてもよい。紫外線吸収剤は，紫外線だけでなく，比較的短波長の可視光線に対しても吸収能を有する場合がある。この場合は，紫外線吸収剤に吸収され得る可視光線を照射しても，溶着させることができる。

また，本発明の組み合わせレンズの製造方法では，第１透明樹脂レンズと他の透明樹脂レンズとを光線照射によって溶着させることにより接合して組み合わせレンズとし，組み合わせレンズを，不透明な鏡筒に組み付け，光線照射により，組み合わせレンズと鏡筒とを溶着することが望ましい。
さらに，他の透明樹脂レンズとして，溶着のために照射する光線を吸収することなく透過させるものを用い，溶着のために照射する光線を，他の透明樹脂レンズを透過して第１透明樹脂レンズの周辺部に照射することが望ましい。

本発明の組み合わせレンズの製造方法によれば，組立作業性が良好で，小型化が可能となっている。

「第１の形態」
以下，本発明を具体化した第１の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，複数枚の光学レンズを組み合わせた光学レンズ組に本発明を適用したものである。

本形態の光学レンズ組１は，図１に示すように，透明の樹脂レンズ１１，１２が組み合わされて鏡筒１３に組み付けられたものである。この図では，図中左方が被写体側であり，図中右方に撮像面が配置される。鏡筒１３には，被写体側の中央部に貫通孔１４が設けられている。被写体側からこの貫通孔１４を通過した光は，樹脂レンズ１１，１２を介して撮像面に到達する。

樹脂レンズ１１は，一般的な透明レンズである。この樹脂レンズ１１は，可視領域，紫外領域のいずれにおいても光をよく透過する。樹脂レンズ１２は，透明樹脂に公知の紫外線吸収剤（例えば，ベンゾフェノン系，ベンゾトリアゾール系，フェニルサリシレート系，シアノアクリレート系などの化合物）を含有させて形成されている。この樹脂レンズ１２は，可視領域の光を透過し，紫外領域の光を部分的に吸収する。これらの樹脂レンズ１１，１２では，図１に示すように，中央部分の有効開口部とその外周側に設けられた周辺部とが一体的に形成されている。被写体側から貫通孔１４を通過した光が透過する範囲が各レンズの有効開口部となる。樹脂レンズ１１，１２は，周辺部において互いに接合されている。

鏡筒１３は，不透明な樹脂によって略筒状に形成されている。この鏡筒１３は，可視領域と紫外領域との光をともによく吸収する。鏡筒１３は，貫通孔１４の周囲または筒部内面において，樹脂レンズ１１，１２の周辺部に接触できるように形成され，それらの接触箇所において鏡筒１３と樹脂レンズ１１，１２とは接合されている。これにより，樹脂レンズ１１，１２，鏡筒１３は，それらの有効開口部の間に適切な距離をおいて，互いに固定されている。

従って，樹脂レンズ１１の有効開口部と樹脂レンズ１２の有効開口部との間には，図のように所定の空間が形成され，その周囲が接合された状態となっている。そのため，組立時に内部空気の逃げ道が無く組立バラツキが発生したり，溶着時に発生するガスにより樹脂レンズ１１，１２の透明性が失われたり，環境要因や熱等により内部空気が膨張して樹脂レンズ１１，１２が変形したりするおそれがある。そのために，樹脂レンズ１１の所定箇所に通気溝１５が設けられている。この通気溝１５によって，樹脂レンズ１１，１２で囲まれた空間は外部と連通されている。さらに，この通気溝１５により光学レンズ組１内部の結露も防止できる。あるいは，通気溝１５は樹脂レンズ１２に形成されていても良い。

ここで，樹脂レンズ１２に含有させる紫外線吸収剤の量により，図２に示すように，樹脂レンズ１２の各波長に対する透過率は異なるものとなる。グラフＬ１は，紫外線吸収剤を全く添加していない樹脂レンズ１２の透過率であり，波長３００ｎｍ程度以上の光はほぼ１００％透過する。また，グラフＬ２〜Ｌ４は，いずれも紫外線吸収剤を添加した樹脂レンズ１２であり，その添加量はＬ２＜Ｌ３＜Ｌ４の順に多くなっている。図２に示すように，紫外線吸収剤の添加量が多いほど，波長の長い紫外線を吸収できる。

例えば，図中に一点鎖線で示した波長４１０ｎｍの紫外線を利用した場合，グラフＬ２のタイプでは，ほとんど透過し，グラフＬ３のタイプでは透過率が約５０％であり，グラフＬ４のタイプではほとんど透過しない。この光学レンズ組１では，樹脂レンズ１２としてグラフＬ３のタイプとほぼ同じ添加量の紫外線吸収剤を添加したものを使用している。また，溶着のための紫外線レーザとしては，波長約４１０ｎｍの紫外線を利用する。これにより，紫外線レーザは樹脂レンズ１２によって部分的に吸収される。

次に，このような光学レンズ組１を製造する方法を説明する。まず，樹脂レンズ１１，樹脂レンズ１２，鏡筒１３を，それぞれの材料の樹脂によって形成する。次に，これらを所定の配置に組み合わせ，図３に示すように図中右方向から，樹脂レンズ１１，１２の周辺部に紫外線レーザを照射する。このようにすると，紫外線レーザは，樹脂レンズ１１を透過し，樹脂レンズ１１と樹脂レンズ１２との接合部Ｌ１に到達する。接合部Ｌ１において，樹脂レンズ１２は部分的に紫外線を吸収し，その部分は発熱して溶融される。この熱によって，接合部Ｌ１付近では樹脂レンズ１１も僅かに溶融し，樹脂レンズ１２と溶着される。

さらに，紫外線レーザは，少しずつ吸収されながら樹脂レンズ１２中を進み，樹脂レンズ１２に吸収されなかった部分が，樹脂レンズ１２と鏡筒１３との接合部Ｌ２に到達する。鏡筒１３は，紫外線をよく吸収するので，この紫外線レーザによって発熱溶融し，接合部Ｌ２において樹脂レンズ１２と鏡筒１３とが溶着接合される。

このとき，図４に示すように，周辺部の複数箇所を接合することにより，樹脂レンズ１１と樹脂レンズ１２との間，および樹脂レンズ１２と鏡筒１３との間の接合を確実なものとできる。図４は，図３の右方から見た図である。この図では，貫通孔１４を中心に互いに対称な６箇所に，接合部Ｌ１を設けている。これらの複数の接合部Ｌ１は，複数のレーザヘッドによって同時に接合しても良いし，１つのレーザヘッドで順に接合しても良い。

また，このような紫外線レーザによる接合では，以下のように各種の工夫をすることができる。例えば，樹脂レンズ１２の接合部Ｌ１，Ｌ２に相当する接合面にシボ形状を形成しておき，その部分のレーザ吸収をさらに良好にしても良い。あるいは，樹脂レンズ１１，１２の接合部Ｌ１をともに鏡面に形成し，樹脂同士の密着性を向上させても良い。これによりレーザ光を吸収しない樹脂レンズ１１にもよく熱が伝達し，溶着が確実なものとなる。また，紫外線レーザの照射によって，樹脂レンズ１１，１２のゲートカットも同時に行っても良い。

また，樹脂レンズ１１と樹脂レンズ１２との偏芯精度が高精度に要求される場合には，治具等によってこれらの樹脂レンズ１１，１２を精度良く固定しておき，紫外線レーザによってまず接合部Ｌ１のみの接合を行う。その後，接合された樹脂レンズ１１，１２を鏡筒１３に組み込み，接合部Ｌ２の接合を行うと良い。この場合には，接合部Ｌ１と接合部Ｌ２とを同一の位置でなく，接合部Ｌ１の間に接合部Ｌ２を設けるようにすることが好ましい。また，接合部Ｌ２の接合時には，樹脂レンズ１２による吸収量が少ない波長の紫外線レーザを選択することにより，樹脂レンズ１２の変形を防止することもできる。

また，鏡筒１３に，可視領域の光は遮断し，紫外領域の光は透過するような染料あるいは顔料を混入させれば，光学レンズ組１の外部から鏡筒１３を透過して樹脂レンズ１１，１２に紫外線レーザを照射できる。このようにすれば，被写体側から接合部Ｌ２における鏡筒１３の内面と樹脂レンズ１２との接合を行うこともできる。あるいは，外周側から樹脂レンズ１１と樹脂レンズ１２との接合面に紫外線レーザを照射して，両レンズの接合を行うこともできる。また，紫外線吸収剤は樹脂レンズ１２のうち，接合部Ｌ１，Ｌ２を含む周辺部のみに含有させても良い。

以上詳細に説明したように，本形態の光学レンズ組１によれば，樹脂レンズ１２に紫外線吸収剤を含有させることにより，樹脂レンズ１１と樹脂レンズ１２との間の接合部Ｌ１や，樹脂レンズ１２と鏡筒１３との間の接合部Ｌ２における接合を紫外線レーザによって行うことができる。従って，組立作業性が良好な光学レンズ組１となっている。

「第２の形態」
次に，本発明を具体化した第２の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，ＣＣＤ等の固体撮像素子を有するカメラ等に用いられる光学レンズ組であり，３枚以上の光学レンズを有する光学レンズ組に本発明を適用したものである。

本形態の光学レンズ組２は，図５に示すように，３枚の透明な樹脂レンズ２１，２２，２３が組み合わされたものである。この図では，図中左方が被写体側であり，図中右方にＣＣＤ等の撮像素子が配置される。被写体側からこれらの樹脂レンズ２１，２２，２３を通過した光が撮像素子の撮像面に結像する。

本形態の光学レンズ組２では，樹脂レンズ２１，２２，２３のいずれかに紫外線吸収剤を含有させる。紫外線吸収剤を含有させるレンズは１つでも複数でも良い。また，この場合の紫外線吸収剤の量は，図２に示したグラフＬ３のものに限らず，適宜調整すればよい。

ここで，樹脂レンズ２１，２２，２３のいずれに紫外線吸収剤を含有させるかについては，各種の条件を考慮して決定されればよい。例えば，最も体積の小さい樹脂レンズ２１に紫外線吸収剤を含有させることとすれば，その混入させる紫外線吸収剤の量を最小とすることができる。また，中央に配置される樹脂レンズ２２に紫外線吸収剤を含有させることとすれば，樹脂レンズ２１側と樹脂レンズ２３側の両側からのレーザ照射によって，同時に両側の樹脂レンズ２１，２３と接合させることが可能となる。また，最も撮像素子に近い位置に配置される樹脂レンズ２３に紫外線吸収剤を含有させることとすれば，このレンズ組２による光量の低下が最小限に抑えられる。

このレンズ組２では，樹脂レンズ２１，２２，２３のいずれかにより紫外線が吸収されるので，別部材を挟み込む必要はなく，光学レンズ２全体としての小型化が可能となっている。また，本形態の光学レンズ組２と第１の形態の光学レンズ組１とを併用して実施することもできる。また，１枚のレンズのみに紫外線吸収剤を含有させる代わりに，含有させる紫外線吸収剤の量を変えて，あるいは吸収する波長の異なる紫外線吸収剤を複数の樹脂レンズにそれぞれ含有させて，それぞれのレンズを形成しても良い。このようにすれば，溶着時に波長の異なる紫外線を照射することで，それぞれ希望の箇所のみの溶着をすることもできる。

以上詳細に説明したように，本形態の光学レンズ組２によれば，樹脂レンズ２１，２２，２３のいずれかによって紫外線が吸収されるので，別部材を挟み込む必要はない。従って，小型化が可能な光学レンズ組２となっている。

なお，上記の各形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の各形態に示した各レンズや鏡筒の形状や個数は一例であり，用途等に応じて適宜変更可能である。
また例えば，接合部Ｌ１，Ｌ２の配置や個数も適宜変更可能である。また，紫外線レーザを照射しつつレーザヘッドを円周状に移動させてもよい。
また例えば，溶着のために照射する光線は，紫外線吸収剤によって吸収される光線であればよく，必ずしも紫外線レーザでなくても良い。
また例えば，各レンズのいずれかに赤外線を吸収する吸収剤をさらに含有させれば，そのレンズによって赤外線カットフィルタの機能をも兼ねさせることができる。このようにすれば，赤外線カットフィルタが不要となるので，さらなる小型化が可能となる。

本形態に係る光学レンズ組を示す概略断面図である。 レンズに添加する紫外線吸収剤の量と透過率との関係を示すグラフである。 レーザ接合方法を示す説明図である。 レーザ接合方法を示す説明図である。 第２の形態の光学レンズ組を示す概略断面図である。

符号の説明

１，２ 光学レンズ組（組み合わせレンズ）
１１，１２，２１，２２，２３ 樹脂レンズ（透明樹脂レンズ）
１３ 鏡筒
１５ 通気溝

Claims (6)

1. 中央部分の有効開口部と，その外周側に設けられた周辺部とを有する，２以上の透明樹脂レンズを組み合わせてなる組み合わせレンズの製造方法において，
   少なくとも１つの透明樹脂レンズ（以下，「第１透明樹脂レンズ」という）として紫外線吸収剤を含有するものを用い，
   前記第１透明樹脂レンズと他の透明樹脂レンズとを，互いの有効開口部同士の間には空間を形成しつつ，周辺部同士で密着させ，前記紫外線吸収剤によって吸収され得る光線を，前記第１透明樹脂レンズの周辺部に照射して，周辺部同士を溶着させることにより接合することを特徴とする組み合わせレンズの製造方法。
2. 請求項１に記載の組み合わせレンズの製造方法において，
   各透明樹脂レンズを，これらの組み合わせ全体を保持する不透明な鏡筒に組み付けるとともに，
   組み付けられる透明樹脂レンズのうち，鏡筒との接合箇所を有するものを前記第１透明樹脂レンズとし，
   光線照射により，透明樹脂レンズ間の接合箇所と，透明樹脂レンズと鏡筒との接合箇所とをともに溶着することを特徴とする組み合わせレンズの製造方法。
3. 請求項１に記載の組み合わせレンズの製造方法において，
   光線照射により，１つの透明樹脂レンズの両面の接合箇所を一度に溶着することを特徴とする組み合わせレンズの製造方法。
4. 請求項１または請求項３に記載の組み合わせレンズの製造方法において，
   前記第１透明樹脂レンズと他の透明樹脂レンズとを光線照射によって溶着させることにより接合して組み合わせレンズとし，
   前記組み合わせレンズを，不透明な鏡筒に組み付け，
   光線照射により，前記組み合わせレンズと前記鏡筒とを溶着することを特徴とする組み合わせレンズの製造方法。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の組み合わせレンズの製造方法において，
   前記他の透明樹脂レンズとして，前記溶着のために照射する光線を吸収することなく透過させるものを用い，
   前記溶着のために照射する光線を，前記他の透明樹脂レンズを透過して前記第１透明樹脂レンズの周辺部に照射することを特徴とする組み合わせレンズの製造方法。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の組み合わせレンズの製造方法において，
   前記溶着のために照射する光線は，紫外線レーザであることを特徴とする組み合わせレンズの製造方法。

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