JP5149496B2 - レンズ溶着方法 - Google Patents

Description

この発明は、レンズ溶着方法に関する。

光学装置に用いられるレンズは一般に、レンズセルあるいは鏡筒と呼ばれる「筒状の保持部材」に固定的に保持される。レンズを保持部材に固定する方法の１つとして「レーザ光による溶着を利用するもの」が知られている（特許文献１、２等）。

レーザ光による溶着を利用して保持部材にレンズを固定する方法は、接着による固定方法の問題点である「作業効率の低さ」や、「熱かしめ」による固定方法の問題点である「必要部分以外の広い範囲にも熱が伝わり、レンズ枠の必要部分以外を変形させる恐れ」がなく、固定方法として優れている。

レンズには有効レンズ面領域の外側に「コバ部」とよばれる部分があり、レーザ光による溶着にもコバ部の面であるコバ面が使用される。レンズを保持部材に溶着するのに「レンズ外周部のコバ面部分」を利用すると、レンズ外周部と保持部材の内周部とが溶着しあうことになるので、保持部材に溶着用の専用部分を形成する必要がなく、保持部材の構造が簡素化される。従来「レンズ外周部のコバ面部分」を利用してレンズを保持部材に溶着する技術は知られていない。

特開２００５−３１６０４４ 特開２００６− １１２３４

この発明は、レンズの「レンズ外周部のコバ面部分」をレンズセルに溶着させた新規なレンズユニットに係り、これらレンズユニットを実現するためのレンズ溶着方法の提供を課題とする。

本発明に係る参考手段１、２、３のレンズユニットは「筒状のレンズセルに該レンズセルの内周面に少なくとも一部が摺接する１以上のレンズが固定的に保持され、レンズセルに保持されるレンズの少なくとも１つが樹脂レンズであって、溶着光によりレンズセルに光溶着されてなるレンズユニット」である。特に参考手段３のレンズユニットは、中空シリンダ形の筒状を有する。

即ち「レンズユニット」は、筒状のレンズセルに１以上のレンズを固定的に保持させてなる。レンズセルは上の説明における「保持部材」であり、上述の鏡筒であることもできる。レンズセルには１以上のレンズが固定的に保持されるので、レンズユニットに固定的に保持されるレンズは１枚であることもあるし、２枚以上の複数枚であることもある。

参考手段１のレンズユニットは、以下のごとき特徴を有する。
即ち、レンズセルが「溶着光を吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用開口を有するレンズ受け部を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部を有する構成」である。上記「光束通過用開口」は、レンズセルに保持されたレンズによるレンズ作用を受ける光束が通過する開口である。

レンズセルに溶着される樹脂レンズは、その有効レンズ面領域外に、レンズ形状の一部として溶着光反射面を形成されるとともに、レンズ光軸に平行もしくは傾いた最外周コバ面部分を有する。即ち「最外周コバ面」は、樹脂レンズのレンズ光軸から最も離れたレンズの最外周をなすコバ面であり、この最外周コバ面は樹脂レンズのレンズ光軸に対して平行であるか、レンズ光軸に対して傾いている。
そして、この樹脂レンズが「レンズ光軸に平行もしくは傾いた最外周コバ面部分においてレンズセルの内周面に帯状の領域をもって溶着固定」されている。

上述の如く「レンズセル」は、溶着光（レーザ光）を吸収して溶解する樹脂を材料として「筒状」に形成され、「光束通過用開口を有するレンズ受け部」を有し、少なくとも一端が「レンズ挿入用に開放したレンズ挿入部」とされた構成である。即ち、「レンズ受け部をレンズセルの一端に形成」し、他端を「レンズ挿入用に開放」した構成とすることもできるし、「レンズ受け部をレンズセルの内部に形成」し、レンズセル両端を「レンズ挿入用に開放」した構成とすることもできる。
筒状のレンズセルの「内周側の形状」は、保持されるレンズの形状に合わせられるのが一般で、例えば、保持されるレンズが円形状であるならば、内周面の断面形状も円形状であるのが一般的であるが、これに限らず、レンズ光軸に平行もしくは傾いた最外周コバ面部分を溶着できるような内周側形状であれば特に制限がない。また、レンズセルの外周形状は、円筒状であってもよいし多角柱形状でもよく、レンズユニットの使用形態に応じて適宜の形態とすることができる。

参考手段２のレンズユニットは以下のごとき特徴を有する。
即ち、レンズセルが、溶着光を吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用開口を有するレンズ受け部を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部を有する構成である。即ち、レンズセルは、参考手段１のレンズユニットにおけるレンズセルと同じものである。

レンズセルに溶着される樹脂レンズは、レンズ挿入部側の有効レンズ面領域外に、レンズ形状の一部として、レンズ光軸に対して傾いた屈折面を形成されるとともに、レンズ光軸に平行もしくは傾いた最外周コバ面部分を有する。そして、この樹脂レンズが、最外周コバ面部分においてレンズセルの内周面に帯状の領域をもって溶着固定されている。

参考手段３のレンズユニットは、以下のごとき特徴を有する。
即ち、中空シリンダ形のレンズセルが、溶着光を吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用開口を有するレンズ受け部を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部を有する構成である。即ち、レンズセルは、参考手段１のレンズユニットにおけるレンズセルと同じ構成を有するものである。

レンズセルに溶着される樹脂レンズはレンズ光軸に平行な最外周コバ面部分を有し、この樹脂レンズが「最外周コバ面部分」においてレンズセルに溶着固定されている。

参考手段４のレンズユニットは「筒状のレンズセルに該レンズセルの内周面に少なくとも一部が摺接する形状の１以上のレンズが、リング状の溶着用樹脂部材により固定的に保持されてなるレンズユニット」であり以下のごとき特徴を有する。

レンズセルは「溶着用樹脂部材を溶着する溶着光を吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用開口を有するレンズ受け部を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部を有する構成」であり、従って、参考手段１のレンズユニットにおけるレンズセルと同じものである。

レンズセルには該レンズセルの内周面に少なくとも一部が摺接する形状の１以上のレンズが配置され、配置されたレンズをレンズ受け部と挟むようにして、レンズセル内周面に接して配置された溶着用樹脂部材が、レンズセル内周面に帯状の領域をもって光溶着され、上記の如く配置された１以上のレンズをレンズセルに固定してなる。

参考手段１または２または３または４のレンズユニットは、レンズセルに２以上のレンズが固定的に保持され、少なくとも２枚のレンズの間に開口絞りとなる遮光板が配置された構成であることができる（参考手段５）。この場合において、少なくとも１枚のレンズがガラスレンズであることができる（参考手段６）。

参考手段１または２または３のレンズユニットにおいては、レンズセルに光溶着されるレンズは樹脂レンズであるが、レンズセルに２枚以上のレンズを保持する場合、レンズセルに複数レンズを挿入して光軸合せを行い、レンズ間にスペーサや絞り等を配し、レンズ間相互の位置関係を固定してしまえば、この状態では、レンズセルに最後に挿入されたレンズ、即ち「レンズ挿入部に最も近いレンズ」をレンズセルに溶着すれば、全てのレンズがレンズセルに固定的に保持されることになる。

従って、溶着される必要のないレンズ（溶着される樹脂レンズよりもレンズ受けに近いレンズ）は、必ずしも樹脂レンズに限らず、ガラスレンズでもよい。勿論、２枚以上のレンズを樹脂レンズとし、これら樹脂レンズを個別にレンズセルに溶着するようにしてもよい。

一方、参考手段４のレンズユニットにおいては、レンズセルに挿入された１以上のレンズは、それ自体がレンズセルに光溶着されるわけではないので、レンズセルに配置される１以上のレンズは樹脂レンズである必要がなく、これらレンズの一部もしくは全部をガラスレンズとすることができる。

上記参考手段１〜６の任意の１のレンズユニットにおける筒状のレンズセルは、レンズ受け部がレンズセルの一端に形成され、レンズセルの他端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部となっている構成であることができる（参考手段７）。

上記参考手段１〜６の任意の１のレンズユニットにおける筒状のレンズセルはまた、レンズ受け部がレンズセルの内部に形成され、レンズセルの両端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部となっており、レンズ受け部の両側にレンズが保持された構成であることができる（参考手段８）。

上記参考手段１〜８の任意の１のレンズユニットにおいて、レンズを光溶着もしくは固定されるレンズセルは「内周面が円筒面状」であっても良いが、筒状のレンズセルの内周面が「レンズ受け部側からレンズ挿入部側に向かって拡大するテーパ面」であり、最もレンズ挿入部側に挿入されたレンズの最外周コバ面が、上記テーパ面に摺接するようにレンズ光軸に対して傾いていることができる（参考手段９）。

参考手段１０のレンズ溶着方法は「筒状のレンズセルに該レンズセルの内周面に少なくとも一部が摺接する形状の１以上のレンズを固定的に保持させてなるレンズユニットにおいて、レンズセルに１以上のレンズを固定的に保持させるために、レーザ光を溶着光として、少なくとも１つのレンズを、最外周コバ面部分においてレンズセルに溶着固定する方法」であって以下の点を特徴とする。

即ち、レンズセルを、溶着光を吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用開口を有するレンズ受け部を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部を有する構成とし、レンズセルに光溶着されるレンズを樹脂レンズとする。
この樹脂レンズの有効レンズ面領域外に、レンズ形状の一部として溶着光反射面を形成しておき、レンズセルに光溶着される樹脂レンズが配置された側のレンズ挿入部から、溶着光を入射させ、溶着光反射面により最外周コバ面部分に向けて反射させることにより、溶着部に照射して光溶着を行う。

即ち、レンズセルは「保持されるレンズのレンズ光軸を中心軸とする筒状」であり、その一端部もしくは内部に「筒の直径より小さい開口を、光束通過用の開口として有する板状のレンズ受け部分」を有する。「レンズ受け部」がレンズセルの一端部に形成される場合には、レンズセルの他端部は「レンズ挿入用に開放されたレンズ挿入部」とされる。また「レンズ受け部」がレンズセル内部に形成される場合には、レンズセルの両端部が開放されて「レンズ挿入部」とされる。レンズセルに固定保持されるレンズは「レンズ挿入部」からセル内に挿入される。

樹脂レンズのレンズセルへの光溶着は、レーザ光を溶着光として照射して樹脂レンズの「レンズ光軸に平行もしくは傾いた最外周コバ面部分」とレンズセルの内周面とを融解させて固着させることにより行われる。即ち、溶着光はレンズセルの内壁に吸収されてレンズセルを発熱させ、レンズセル内壁部を融解させる。このとき、樹脂レンズのレンズ光軸に平行もしくは傾いた最外周コバ面部分（レンズセル内周部に摺接している。）もレンズセル側からの加熱で融解し、融解した部分同士が一体となり、固化することにより固着しあう。従って、光溶着が行われるためには、レンズセルと共に「溶着されるレンズも樹脂製である」ことが必要である。

レンズセルに２枚以上のレンズを保持する場合、レンズセルに複数レンズを挿入し、光軸合せをし、レンズ間にスペーサや絞り等を配し、レンズ間相互の位置関係を固定してしまえば、この状態では、レンズセルに最後に挿入されたレンズ、即ち「レンズ挿入部に最も近いレンズ」をレンズセルに溶着すれば、全てのレンズがレンズセルに固定的に保持される。従って、溶着される必要のないレンズ（溶着される樹脂レンズよりもレンズ受け部に近いレンズ）は、必ずしも樹脂レンズに限らずガラスレンズでもよい。

勿論、２枚以上のレンズを樹脂レンズとし、これら樹脂レンズを個別にレンズセルに溶着するようにしてもよい。
上記の如く、光溶着は、レンズセルの内周面と樹脂レンズの「最外周コバ面部分」とで行われるのであり、このように溶着が行われる部位が「溶着部」である。

上記参考手段１０のレンズ溶着方法において、溶着光は「溶着部に略直交するように照射する」ことが好ましい（参考手段１１）。即ち、溶着光反射面により溶着光を「レンズ光軸に略直交する方向」に反射するようにするのが好ましい。このようにすると、溶着部における溶着光の反射を有効に抑制でき、溶着光の持つ光エネルギを有効に光溶着に供することができる。
参考手段１０または１１のレンズ溶着方法においては、樹脂レンズにおける溶着光反射面を、溶着部に照射される溶着光が溶着部へ向かって集光もしくは発散される形状に形成し、溶着部に向かう溶着光の状態を調整することができる（参考手段１２）。

参考手段１０〜１２の任意の１のレンズ溶着方法においては、溶着光反射面により溶着光を全反射させることが好ましい（参考手段１３）。溶着光反射面は「有効レンズ面領域外に、レンズ形状の一部として」形成されるので、溶着される樹脂レンズのレンズ作用には影響を与えない。従って、溶着光反射面に「反射膜」を形成して、溶着光の反射率を高めることもできるが、溶着光反射面による反射を全反射とすれば「反射膜形成の必要」がなくレンズユニットの低コスト化が可能である。

参考手段１０〜１３の任意の１のレンズ溶着方法においては、溶着光反射面により溶着光をレンズ内部で内部反射させることが好ましい（参考手段１４）。このように内部反射させる場合、樹脂レンズの「溶着光入射側におけるレンズ面の有効レンズ面領域外」に、レンズ形状の一部として、溶着光に偏向作用及び／または「集光作用もしくは発散作用」を与える屈折面を形成し、樹脂レンズに入射して溶着光反射面に向かう溶着光の状態を調整することができる（参考手段１５）。

「溶着光に偏向作用」を与える屈折面は、例えば「溶着光の入射の向きに狭まるテーパ面」である。集光作用を与える屈折面は例えば「ドーナツ面状の凸面」であり、発散作用を与える屈折面は例えば「ドーナツ面状の凹面」である。

参考手段１０〜１５の任意の１のレンズ溶着方法においては、樹脂レンズの光溶着時に、樹脂レンズの溶着光入射側の有効レンズ面領域外を、筒状の押さえ部材により抑えて光溶着を行うことができる（参考手段１６）。

参考手段１５のレンズ溶着方法の場合には、有効レンズ面領域外の、溶着光に偏向作用及び／または「集光作用もしくは発散作用」を与える屈折面の外側の部分を押さえる。

参考手段１０〜１４の任意の１のレンズ溶着方法においては、樹脂レンズの光溶着時に、樹脂レンズの溶着光入射側の有効レンズ面領域外を、溶着光に対して透明な筒状の押さえ部材により抑え、溶着光を「押さえ部材を介して樹脂レンズに導光」することができる（参考手段１７）。

参考手段１０〜１７のレンズ溶着方法により樹脂レンズを含む１以上のレンズをレンズセルに固定的に保持させることにより、参考手段１のレンズユニットが得られる。

参考手段１８のレンズ溶着方法は「筒状のレンズセルに該レンズセルの内周面に少なくとも一部が摺接する形状の１以上のレンズを固定的に保持させてなるレンズユニットにおいて、レンズセルに１以上のレンズを固定的に保持させるために、レーザ光を溶着光として、少なくとも１つのレンズを、レンズ光軸に平行もしくは傾いた最外周コバ面部分においてレンズセルに溶着固定する方法」であって以下の点を特徴とする。

レンズセルは、溶着光を吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用開口を有するレンズ受け部を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部を有する構成とされる。即ち、レンズセルは参考手段１０〜１７のレンズ溶着方法において用いられるレンズセルと同じものである。

レンズセルに溶着されるレンズを樹脂レンズとし、この樹脂レンズの、レンズ挿入部側に位置するレンズ面の有効レンズ面領域外に、レンズ形状の一部として、レンズ光軸に対して傾いた屈折面を形成しておき、レンズセルに光溶着される樹脂レンズが配置された側のレンズ挿入部から溶着光を入射させ、上記屈折面により溶着光を「レンズ光軸に平行もしくは傾いた最外周コバ面部分」に向けて屈折させることにより、溶着部に照射して光溶着を行う。

参考手段１８のレンズ溶着方法においては、樹脂レンズの溶着時に、樹脂レンズの溶着光入射側の有効レンズ面領域外を、筒状の押さえ部材により抑えて光溶着を行うことができる（参考手段１９）。なお、押さえ部材の形状によっては、樹脂レンズの有効レンズ面領域とともに、有効レンズ面の一部をも押さえるようにすることができる。

参考手段１８、１９のレンズ溶着方法において、上記屈折面は「溶着光を発散させたり集光させたりする作用を持つ面」として構成してもよい。

参考手段１８、１９のレンズ溶着方法によりレンズセルにレンズを固定的に保持させることにより、参考手段２のレンズユニットを得ることができる。

請求項１記載のレンズ溶着方法は「筒状のレンズセルに該レンズセルの内周面に少なくとも一部が摺接する形状の１以上のレンズを固定的に保持させてなるレンズユニットにおいて、レンズセルに１以上のレンズを固定的に保持させるために、レーザ光を溶着光として、少なくとも１つのレンズを、レンズ光軸に平行もしくは傾いた最外周コバ面部分においてレンズセルに溶着固定する方法」であって、以下の点を特徴とする。

即ち、レンズセルを、溶着光を吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用開口を有するレンズ受け部を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部を有する構成とする。即ち、レンズセルの構成は上記参考手段１０〜１９の任意の１のレンズ溶着方法において用いられるレンズセルの構成と同じである。

レンズセルに溶着されるレンズは樹脂レンズとされ、レンズ挿入部側に位置する樹脂レンズ面の有効レンズ面領域外を、溶着光に対して透明な筒状の押さえ部材により抑えられる。押さえ部材の内周面は「樹脂レンズを抑える向きに広がるテーパ面」とされ、溶着光を、押さえ部材を介して導光し、押さえ部材のテーパ面により内部反射させて樹脂レンズに入射させることより溶着部（レンズセル内周面と樹脂レンズの最外周コバ面部分が摺接する部位）に照射して光溶着を行う。なお、押さえ部材の形状によっては、樹脂レンズの有効レンズ面領域とともに、有効レンズ面の一部をも押さえるようにしてもよい。

請求項１記載のレンズ溶着方法においては「押さえ部材における樹脂レンズを抑える面」に、樹脂レンズに対して屈折率を整合させる屈折率整合部材を設け、押さえ部材からの射出溶着光の内部反射を抑制しつつ、光溶着を行うことが好ましい（請求項２）。

請求項１記載のレンズ溶着方法においてはまた、樹脂レンズにおける、押さえ部材からの溶着光の入射面と、押さえ部材の溶着光射出面とに「傾斜が互いに実質的に等しい傾斜面」を形成し、押さえ部材から射出する溶着光を、傾斜面を介して樹脂レンズに入射させることができる（請求項３）。
請求項１〜３の任意の１に記載のレンズ溶着方法によりレンズセルにレンズを固定的に保持させることにより、参考手段３のレンズユニットを得ることができる。

参考手段１０〜１９および請求項１〜３の任意の１に記載のレンズ溶着方法において「溶着光」は、リング状に集光するレーザ光、もしくは「光溶着すべき複数点に順次もしくは同時に集光するレーザ光」であることができる（参考手段２０及び請求項４）。即ち、１点に集光するレーザ光を用いて、複数の溶着点を順次に光溶着するようにしてもよいし、複数の溶着点に同時に集光するレーザ光を用いて、複数の溶着点で同時に光溶着するようにしてもよい。
なお、上に説明した「溶着光を樹脂レンズに導光する押さえ部材（参考手段１７、２０及び請求項１〜４）」は、溶着光を導光するものであるから、溶着光を導光できるものである必要があるが、光溶着に必要な光エネルギを溶着部へ供給できる程度に「溶着光に対して透光性」であればよい。

参考手段２１の樹脂レンズは、参考手段１０〜２０及び請求項１〜４のレンズ溶着方法によりレンズセルに溶着される樹脂レンズである。従って、この樹脂レンズは、溶着光反射面や溶着光屈折面等を有する。

参考手段２２のレンズ固定方法は「筒状のレンズセルに該レンズセルの内周面に少なくとも一部が摺接する形状の１以上のレンズを固定的に保持させてなるレンズユニットにおいて、レンズセルに１以上のレンズを固定する方法」であって以下の特徴を有する。

即ち、レンズセルを、溶着光を吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用開口を有するレンズ受け部を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部を有する構成とする。即ち、レンズセルの構成は上記参考手段１０〜２０及び請求項１〜４の任意の１に記載のレンズ溶着方法において用いられるレンズセルの構成と同じである。

レンズ固定時に、レンズ挿入部側に挿入配置されたレンズの有効レンズ面領域外に、樹脂製で溶着光に対して透明なリング状の溶着用樹脂部材をレンズセルの内周面に接して配置し、且つ、溶着光に対して透明な筒状の押さえ部材により上記有効レンズ面領域外を抑え、押さえ部材の内周面を、レンズを抑える向きに広がるテーパ面とし、溶着光を、押さえ部材を介して導光し、上記テーパ面により内部反射させて溶着用樹脂部材に入射させることより溶着用樹脂部材とレンズセルとの光溶着を行う。

「押さえ部材」は、溶着用樹脂部材の光溶着に必要な光エネルギを溶着部へ供給できる程度に「溶着光に対して透光性」であればよい。

参考手段２２のレンズ固定方法における溶着光も、リング状に集光するレーザ光、もしくは「光溶着すべき複数点に順次もしくは同時に集光するレーザ光」であることができる（参考手段２３）。即ち、１点に集光するレーザ光を用いて、複数の溶着点を順次に光溶着するようにしてもよいし、複数の溶着点に同時に集光するレーザ光を用いて、複数の溶着点で同時に光溶着するようにしてもよい。

参考手段２２、２３の固定方法では、溶着用樹脂部材とレンズセルとが溶着しあうので、レンズ自体は、レンズセルのレンズ受け部と溶着用樹脂部材とによりレンズセルに固定されるのであり、レンズとレンズセルとの間に溶着は起こらない。従って、この固定方法では、固定されるレンズは樹脂レンズに限らずガラスレンズでもよい。

参考手段２２または２３のレンズ溶着方法によりレンズセルにレンズを固定することにより、参考手段４のレンズユニットを得ることができる。

以上に説明したように、この発明及び本発明に係る参考手段によれば、新規なレンズユニットを提供できる。
参考手段１〜３の任意の１のレンズユニットでは、樹脂レンズの「レンズ光軸に平行もしくは傾いた最外周コバ面部分」をレンズセルに溶着させ、レンズ外周部とレンズセルの内周部とが溶着しあうことになるので、レンズセルに溶着用の専用部分を形成する必要がなく、レンズセルの構造が簡素化され、製造が容易である。参考手段４のレンズユニットは、樹脂製のレンズセルにガラスレンズを固定した構成とすることができる。

この発明および本発明に係る参考手段のレンズ溶着方法・レンズ固定方法は、上記のレンズユニットを確実に実現させることができる。さらに、この発明の樹脂レンズは、樹脂製のレンズセルに、最外周コバ面部分で光溶着され、有効レンズ面領域外に溶着光反射面等を有するが、樹脂製であるので成形により容易に製造できる。

以下、実施の形態を説明する。
図１は、参考手段１のレンズユニットにおいて、樹脂レンズの溶着方法を説明するための図である。
図１において、符号１０はレンズセル、符号２０、３０はレンズ、符号４０は押さえ部材、符号５０は「開口絞りとなる遮光板」、符号ＭＬは溶着光を示している。

レンズセル１０は筒状であり、図における下方の端部の、符号１１で示す部分は「光束通過用開口を有するレンズ受け部」であり、レンズセル１０における図の上方の部分は、レンズ挿入用に開放した「レンズ挿入部」となっている。レンズ挿入部はまた「溶着光ＭＬの入射部」でもある。

図１の実施の形態においては、レンズセル１０に２枚のレンズ２０と３０とが挿入配置され、これらレンズ２０、３０の間に開口絞りとなる遮光板５０が配置されている。レンズ２０は、一方のレンズ面をレンズ受け部１１の開口位置に合せ「有効レンズ面領域」外の部分をレンズ受け部１１に受けられている。

図１の状態は「光溶着が行われている状態」を示しており、この状態においてレンズ２０、３０は「光軸合せ」されている。レンズ光軸方向は図の上下方向である。溶着が行われるときに、レンズセルに対する各レンズの光軸合せが行われていること、レンズ光軸が図の上下方向であることに関しては、以下の実施の各形態においても同様である。

遮光板５０は、レンズ２０、３０の間に配置され「レンズ周辺部を遮光する開口絞り」として機能する。
レンズ３０は、遮光板５０を介してレンズ２０に重なるように配置されている。
レンズ３０は、図に示す「有効レンズ面領域」の外側にコバ部（レンズ３０の一部をなすが、レンズとして機能しない部分）を有する。レンズ３０の「コバ部」は主として４つの「コバ面部分」を有する。即ち、レンズ光軸に平行なコバ面部分３１Ａと、図１において「上側レンズ面の、有効レンズ面領域の外側にあるコバ面部分３１Ｂと、下側レンズ面の有効レンズ面領域外にあるコバ面部分３１Ｃと、下側のレンズ面の有効レンズ面領域外でコバ面部分３１Ｃの内側にある斜面状のコバ面部分３２である。

レンズ光軸の平行なコバ面部分３１Ａは「最外周コバ面部分」であり、レンズセル１０の内周面に摺接している。以下、コバ面部分３１Ａを最外周コバ面部分３１Ａという。
押さえ部材４０は「筒状」であって、図１に示すように、レンズ３０のコバ部におけるコバ面部分３１Ｂの部分を図の上方から押圧し、レンズ２０、３０のレンズセル１０に対する位置関係を「光溶着される配置」に保持する。図１の例において、押さえ部材４０の下側端部面（底面部）は平面状であってコバ面部分３１Ｂに密着する。

ここで、レンズセルやレンズの形状について述べると、前述の如く、レンズセルに要求されるのは、筒状であって、樹脂レンズのレンズ光軸に平行なコバ面部分を溶着可能であることであり、このような条件を満たす限りにおいて形態や形状は自由であるが、以下では説明の具体性のために、レンズセル１０は中空シリンダ状であるとし、レンズ２０、３０は「レンズ光軸に平行なコバ面部分が、レンズセル１０の内周面に摺接する円筒面形状をなす円形状」であるとする。押さえ部材４０も中空シリンダ状であるとする。

レンズ３０においてコバ部のレンズ光軸方向の表面部分であるコバ面部分３１Ｂ、３１Ｃはレンズ光軸に直交する平面であり、斜面状のコバ面部分３２は円錐面状である。この斜面状のコバ面部分３２が「溶着光反射面」であり、従って、以下では溶着光反射面３２と言う。

溶着光ＭＬはレーザ光で、押さえ部材４０に導光されて図の上方のレンズ挿入部からレンズ光軸に平行に入射する。この実施の形態においては、溶着光ＭＬは「レンズ光軸に直交する平断面による光束断面がリング状で、リングの幅が伝搬方向に狭まる収束性を有する光束」である。このような光束形態をもった光束を「リング状収束光」と呼ぶ。リング状収束光を生成する方法に付いては後述する。
レンズセル１０は材質的には「溶着光を吸収して溶解する樹脂」であり、具体的には、レーザ光を吸収する色（黒や青）の色素を分散させたＰＭＭＡ等の樹脂で構成することができる。

レンズ２０、３０のうち、少なくともレンズ３０は「樹脂レンズ」である。レンズ３０をレンズセル１０に溶着すれば、レンズセル２０は「レンズセル３０とレンズ受け部１１とにより挟持」された状態でレンズセル１０に固定的に保持されることになるので、レンズセル２０は必ずしもレンズセル１０に溶着する必要が無い。従って、レンズ２０は樹脂レンズでもガラスレンズでもよい。以下では、レンズ３０を樹脂レンズ３０と言う。
押さえ部材４０は溶着光ＭＬに対して透明である。言うまでも無いが、樹脂レンズ３０も溶着光ＭＬに対して透明である。

さて、レンズセル１０に対してレンズ２０と樹脂レンズ３０を図１の如く挿入配置し、押さえ部材４０で抑えた状態において、図の如く、リング状収束光である溶着光ＭＬを抑え部材４０により導光すると、溶着光ＭＬは樹脂レンズ３０のコバ面部分３１Ｂから樹脂レンズ３０内に入射し、溶着光反射面３２により、レンズ光軸に平行な最外周コバ面部分３１Ａに向けて反射され、溶着部ＹＰ（レンズセルの内周面と最外周コバ面部分３１Ａとの摺接部）に照射される。

溶着光ＭＬはリング状収束光であるので、図１では、溶着光ＭＬは溶着部ＹＰにレンズ光軸に直交するリング状に集光しているが、溶着光ＭＬとレンズセル１０との位置関係を調整することにより、溶着部ＹＰに照射される溶着光ＭＬの照射状態を「帯状リング状」にすることもでき、溶着部ＹＰへの「溶着光のエネルギ集中状態」を調整できる。

溶着部ＹＰにおいて、溶着光ＭＬはレンズセル１０の内壁に吸収されてレンズセルを発熱させ、レンズセル内壁部を融解させる。このとき、樹脂レンズ３０の最外周コバ面部分３１Ａもレンズセル側からの熱で融解し、融解した部分同士が一体となる。その後、溶着光ＭＬの照射を停止し、溶融した部分を固化させれば、樹脂レンズ３０がレンズセル１０と一体化され、レンズ２０、３０がレンズセル１０に固定的に保持される。
光溶着は、例えば、数秒もしくはそれより短い時間で完了するようにできる。

図１を参照して上に説明したレンズ溶着方法は、筒状のレンズセル１０に１以上のレンズ２０、３０を固定的に保持させてなるレンズユニットにおいて、レンズセル１０に１以上のレンズ２０、３０を固定的に保持させるために、レーザ光を溶着光ＭＬとして、少なくとも１つのレンズ３０を、レンズ光軸に平行な最外周コバ面部分３１Ａにおいてレンズセル１０に溶着固定する方法であって、レンズセル１０を、溶着光ＭＬを吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用開口を有するレンズ受け部１１を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部を有する構成とし、レンズセル１０に溶着されるレンズ３０を樹脂レンズとし、この樹脂レンズ３０の有効レンズ面領域外に、レンズ形状の一部として溶着光反射面３２を形成しておき、レンズセル１０に光溶着される樹脂レンズ３０の一方のレンズ面側から、溶着光ＭＬを入射させ、溶着光反射面３２により最外周コバ面部分３１Ａに向けて反射させることにより、溶着部ＹＰに照射して溶着を行うものである（参考手段１０）。

また、図１に示すレンズユニットは、筒状のレンズセルに１以上のレンズが固定的に保持され、レンズセルに保持されるレンズの少なくとも１つが樹脂レンズであって、溶着光によりレンズセルに光溶着されてなるレンズユニットにおいて、レンズセル１０が、溶着光ＭＬを吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用開口を有するレンズ受け部１１を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部を有する構成であり、レンズセル１０に溶着される樹脂レンズ３０が、この樹脂レンズの有効レンズ面領域外に、レンズ形状の一部として溶着光反射面３２を形成されるとともに、レンズ光軸に平行な最外周コバ面部分３１Ａを有し、この樹脂レンズ３０が、最外周コバ面部分３１Ａにおいてレンズセル１０に溶着固定されている（参考手段１）。

以下に参考手段の実施の別形態を説明する。以下に説明する参考手段の実施の形態において、レンズセルに溶着される樹脂レンズは、そのレンズ形態が参考手段の実施の形態ごとに異なるが、混同の虞は無いと思われるので、溶着される樹脂レンズに対しては各図を通じて、図１におけると同一の符号３０を付し、図１に示す樹脂レンズ３０と形態上異なる部分について、各図において異なる符合を付するものとする。

図２は、参考手段１のレンズユニットと参考手段１０のレンズ溶着方法の参考手段の実施の別形態を説明するための図である。
繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものに付いては図１におけると同一の符号を付し、これらに対する説明は図１に関する説明を援用する。また、上述の如く、レンズセル１０に溶着される樹脂レンズには、図１におけると同じく符号３０を付し、図１の樹脂レンズ３０と異なる部分についてのみ符号を変える。

図２の参考手段の実施の形態が図１の参考手段の実施の形態と異なる点は、樹脂レンズ３０における溶着光反射面３２Ａが「溶着部ＹＰに照射される溶着光ＭＬが、溶着部ＹＰへ向かって集光される形状（この例において凹のトロイダル面）」となっていることである。このようにすると、リング状収束光である溶着光の「収束性が弱い」ような場合にも、溶着部ＹＰに容易に溶着光ＭＬを集光させることができる。

図３は、参考手段１のレンズユニットと参考手段１０のレンズ溶着方法の参考手段の実施の他の形態を説明するための図である。繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものに付いては図１におけると同一の符号を付し、これらに対する説明は図１に関する説明を援用する。

図３の参考手段の実施の形態が図１の参考手段の実施の形態と異なる点は、樹脂レンズ３０における溶着光反射面３２Ｂが「溶着部ＹＰに照射される溶着光ＭＬが、溶着部ＹＰへ向かって発散される形状（この例において凸のトロイダル面）」となっていることである。このようにすると、リング状収束光である溶着光の「収束性が強すぎ」て、溶着光の照射時間の制御が難しいような場合に、溶着部ＹＰに適量のエネルギをもった溶着光ＭＬを照射させることができる。また、溶着光ＭＬの照射範囲が広くなり、溶着領域が広がるので「堅固な溶着」を実現できる。

図４は、参考手段１のレンズユニットと参考手段１０のレンズ溶着方法の参考手段の実施の別形態を説明するための図である。
繁雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものに付いては図１におけると同一の符号を付し、これらに対する説明は図１に関する説明を援用する。

図４の参考手段の実施の形態が図１の参考手段の実施の形態と異なる点は、樹脂レンズ３０のコバ部のコバ面部分３１Ｂ１が図の上方へ開く円錐面形状となっており、図の下方へ向かって開く円錐面状の溶着光反射面３２１の円錐頂角が、図１の溶着光反射面３２のそれよりも大きくなっている点にある。コバ面部分３１Ｂ１が「図の上方へ開く円錐面形状」となっていることに対応して、押さえ部材４０のコバ面部分３１Ｂ１への押圧面（底面部）も図の上方へ開く円錐面形状となっている。

コバ面部分３１Ｂ１が図の上方へ開く円錐面形状となっていることにより、溶着光ＭＬは、コバ面部分３１Ｂ１から樹脂レンズ３０内へ入射する際に、屈折によりレンズ光軸から離れる向きに偏向されて溶着光反射面３２１へ入射するので、溶着光反射面３２１の円錐頂角が大きくなっていても、溶着部ＹＰへ向かって溶着光ＭＬを、図１の参考手段の実施の形態と同様に照射できる。

このように、溶着光反射面３２１の傾斜角が緩くなるので、樹脂レンズ３０の成形による製造が容易になる。

図５に示すのは、樹脂レンズ３０のコバ面部分３１Ｂ１を、図４の参考手段の実施の形態と同様に「図の上方へ開く円錐面形状」とすることにより、樹脂レンズ３０における溶着光反射面３２Ａ１（溶着部ＹＰに照射される溶着光ＭＬが、溶着部ＹＰへ向かって集光される形状（この例において凹のトロイダル面）となっている。）の傾斜角を、図２の参考手段の実施の形態における溶着光反射面３２Ａの傾斜角より小さくし、なおかつ、溶着部ＹＰへ向かって溶着光ＭＬを、図２の参考手段の実施の形態と同様に照射できるようにした例である。溶着光反射面３２Ａ１の傾斜角が緩くなるので、樹脂レンズ３０の成形による製造が容易になる。

図６に示すのは、樹脂レンズ３０のコバ部の面部分３１Ｂ１を、図４の参考手段の実施の形態と同様に「図の上方へ開く円錐面形状」とすることにより、樹脂レンズ３０における溶着光反射面３２Ｂ１（溶着部ＹＰに照射される溶着光ＭＬが、溶着部ＹＰへ向かって発散される形状（この例において凸のトロイダル面））となっている）の傾斜角を、図３の参考手段の実施の形態における溶着光反射面３２Ｂの傾斜角より小さくし、なおかつ、溶着部ＹＰへ向かって溶着光ＭＬを、図３の参考手段の実施の形態と同様に照射できるようにした例である。溶着光反射面３２Ｂ１の傾斜角が緩くなるので、樹脂レンズ３０の成形による製造が容易になる。

図７に示すのは、樹脂レンズ３０のコバ面部分３１Ｂ２を、レンズ３０のレンズ光軸を中心軸とするリング状の凸面とすることにより、樹脂レンズ３０における溶着光反射面３２へ向かって「より強く集光」しつつ入射するようにした例である。このようにすると、溶着光反射面３２を、図１の参考手段の実施の形態と同様に「円錐面」としても、図２の参考手段の実施の形態と同様に、溶着光ＭＬの集光性を高めることができる。

図８に示すのは、樹脂レンズ３０のコバ面部分３１Ｂ３を、レンズ３０のレンズ光軸を中心軸とするリング状の凹面とすることにより、樹脂レンズ３０における溶着光反射面３２へ向かって「発散」しつつ入射するようにした例である。このようにすると、溶着光反射面３２を、図１の参考手段の実施の形態と同様に「円錐面」としても、図３の参考手段の実施の形態と同様に、溶着光ＭＬに発散性を与えて溶着部ＹＰの溶着領域を広げることができる。
図７や図８のレンズ作用を持つコバ面部分３１Ｂ２や３１Ｂ３は、樹脂レンズ３０の溶着光入射側のレンズ面自体の外周部形状として形成することもできる。

図７、図８に符号４１で示す押さえ部材は、樹脂レンズ３における図の上方のコバ面部分３１Ｂ２、３１Ｂ３の外周部を押さえる。これらの例では、溶着光ＭＬは押さえ部材４１により導光されないので、押さえ部材４１は「溶着光ＭＬに対して透明」である必要はない。

図９に示す参考手段の実施の形態では、レンズセル１０に対してレンズ２０と樹脂レンズ３０とが押さえ部材４０で抑えられた状態で、樹脂レンズ３０がレンズセル１０に溶着されるが、この参考手段の実施の形態では樹脂レンズ３０における「図で上方のレンズ面」が凹面である。

この参考手段の実施の形態では、リング状収束光である溶着光ＭＬは、レンズ３０の凹面の側から図の如くレンズ光軸に対して傾いて入射し、レンズ３０の凹面の作用により、レンズ光軸から離れる向きに屈折され、遮光板５０に接する平面状のコバ面部分３１Ｃの部分で「全反射」し、溶着部ＹＰの部分に集光し、樹脂レンズ３０をレンズセル１０に溶着する。

この参考手段の実施の形態では、コバ面部分３１Ｃが「溶着光反射面」となっている。溶着光ＭＬは、コバ面部分３１Ｃによりレンズ内部で全反射されるので、遮光板５０に熱作用を及ぼさず、遮光板５０が溶着光ＭＬにより溶けることがない。

図２〜図９に示した各参考手段の実施の形態は何れも、筒状のレンズセルに１以上のレンズを固定的に保持させてなるレンズユニットにおいて、レンズセルに１以上のレンズを一体的に保持させるために、レーザ光を溶着光として、少なくとも１つのレンズを、レンズ光軸に平行なコバ面部分においてレンズセルに溶着固定する方法であって、レンズセル１０を、溶着光ＭＬを吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用の開口を有するレンズ受け部１１を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部である構成とし、レンズセル１０に溶着されるレンズを樹脂レンズ３０とし、この樹脂レンズの有効レンズ面領域外に、レンズ形状の一部として溶着光反射面３２、３２Ａ、３２Ｂ、３１Ｃ、３２１、３２Ａ１、３２Ｂ１を形成しておき、レンズセル１０に溶着される樹脂レンズ３０の一方のレンズ面側から、溶着光ＭＬを入射させ、溶着光反射面によりレンズ光軸に平行な最外周コバ面部分３１Ａに向けて反射させることにより、溶着部ＹＰに照射して溶着を行うレンズ溶着方法（参考手段１０）の参考手段の実施の形態である。

また、図１〜図８に示す参考手段の実施の形態では、溶着光ＭＬは、溶着部ＹＰに略直交するように照射される（参考手段１１）。このようにすることにより、溶着部における溶着光ＭＬの反射が有効に抑えられ、溶着光ＭＬの光エネルギを有効に溶着に利用できる。

また、図２、図３、図５、図６に示した参考手段の実施の形態では、樹脂レンズ３０における溶着光反射面３２Ａ、３２Ｂ、３２Ａ１、３２Ｂ１が、溶着部ＹＰに照射される溶着光を「溶着部へ向かって集光もしくは発散させる形状」に形成され、溶着部ＹＰに向かう溶着光の状態（集光状態・発散状態）が調整されている（参考手段１２）。

図１〜図９に示した参考手段の実施の形態では、溶着光反射面を「溶着光ＭＬを全反射させる」ように形成することができ（参考手段１３）、溶着光反射面により、溶着光ＭＬが樹脂レンズ３０内部で内部反射させられている（参考手段１４）。

また、図４〜図８に示す参考手段の実施の形態においては、樹脂レンズ３０の溶着光入射側におけるレンズ面の有効レンズ面領域外に、レンズ形状の一部として、溶着光に偏向作用及び／または集光作用もしくは発散作用を与える屈折面３１Ｂ１、３１Ｂ２、３１Ｂ３が形成され、樹脂レンズ３０に入射して溶着光反射面に向かう溶着光の状態が調整される（参考手段１５）。

図１〜図９に示した参考手段の実施の形態においては、樹脂レンズ３０の溶着時に、樹脂レンズ３０の溶着光ＭＬ入射側の有効レンズ面領域外が、筒状の押さえ部材４０、４１により抑えられて光溶着が行われる（参考手段１６）。

図１〜図６に示した参考手段の実施の形態では、樹脂レンズ３０の溶着時に、樹脂レンズ３０の溶着光入射側の有効レンズ面領域外が、溶着光ＭＬに対して透明な筒状の押さえ部材４０、４１により抑えられ、溶着光ＭＬが押さえ部材４０、４１を介して樹脂レンズ３０に導光される（参考手段１７）。

これらのレンズ溶着方法によりレンズ２０、３０をレンズセル１０に固定することにより、参考手段１のレンズユニットや、参考手段５、６、７のレンズユニットが得られる。

図１０以下を参照して、参考手段１８のレンズ溶着方法の参考手段の実施の形態を説明する。
図１０に示す参考手段の実施の形態のレンズ溶着方法は、筒状のレンズセル１０に１以上のレンズを固定的に保持させてなるレンズユニットにおいて、レンズセル１０に１以上のレンズ２０、３０を固定的に保持させるために、レーザ光を溶着光ＭＬとして、少なくとも１つのレンズ３０を、レンズ光軸に平行な最外周コバ面部分３１Ａにおいてレンズセル１０に溶着固定する方法であって、レンズセル１０を、溶着光ＭＬを吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用の開口を有するレンズ受け部１１を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部である構成とし、レンズセル１０に溶着されるレンズを樹脂レンズ３０とし、この樹脂レンズ３０の、溶着光入射側のレンズ面の有効レンズ面領域外に、レンズ形状の一部として、レンズ光軸に対して傾いた屈折面３１Ｄを形成しておき、樹脂レンズ３０に溶着光ＭＬを入射させ、屈折面３１Ｄにより溶着光を最外周コバ面部分３１Ａに向けて屈折させることにより、溶着部ＹＰに照射して光溶着を行うレンズ溶着方法である。

図１０には図示されていないが、樹脂レンズ３０のレンズセル１０への溶着時に、樹脂レンズ３０の溶着光入射側の有効レンズ面領域外（例えば、屈折面３１Ｄの外側のレンズ光軸に直交する平面状部分）を、例えば図７、図８に示す筒状の押さえ部材４１により抑えて溶着を行うことができることは言うまでもない（参考手段１９）。

図９、図１０に示されたレンズセルは参考手段２のレンズセルの参考手段の実施の１形態となっている。

図１１は請求項１記載のレンズ溶着方法の実施の１形態を説明するための図である。

このレンズ溶着方法は、筒状のレンズセルに１以上のレンズを固定的に保持させてなるレンズユニットにおいて、レンズセル１０に１以上のレンズ２０、３０を固定的に保持させるために、レーザ光を溶着光ＭＬとして、少なくとも１つのレンズ３０を、レンズ光軸に平行な最外周コバ面部分３１Ａにおいてレンズセル１０に溶着固定する方法である。

レンズセル１０は、溶着光ＭＬを吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用の開口を有するレンズ受け部１１を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部である構成とされ、レンズセルに溶着されるレンズは樹脂レンズ３０である。

樹脂レンズ３０の溶着時に、樹脂レンズの溶着光入射側の、有効レンズ面領域外のコバ面部分３１Ｂを、溶着光ＭＬに対して透明な筒状の押さえ部材４２により抑える。この押さえ部材４２の内周面は、樹脂レンズ３０を抑える向き（図で下向き）に広がるテーパ面４２Ａとされ、溶着光ＭＬは押さえ部材４２を介して導光される。

押さえ部材４２を導光される溶着光ＭＬ（リング状収束光である。）は、テーパ面４２Ａにより内部反射され、樹脂レンズ３０のコバ面部分３１Ａから樹脂レンズ３０内に入射して溶着部ＹＰに集光照射される。

押さえ部材４２のテーパ面４２Ａによる溶着光ＭＬの内部反射は全反射とすることが好ましいが、溶着光ＭＬを反射させるテーパ面部分に反射膜を形成して反射率を高めるようにしてもよい。

図１１の如き実施の形態においては、溶着部ＹＰの集光する溶着光ＭＬは最外周コバ面部分３１Ａに対して直交せず、最外周コバ面部分３１Ａに対して傾きを持つ。溶着光ＭＬのエネルギを溶着部ＹＰに溶着エネルギとして有効に集中させるには、最外周コバ面部分３１Ａに対してなるべく「傾き角が小さい（直交に近い）」ことが好ましい。溶着光ＭＬの溶着部ＹＰへの入射角が最外周コバ面部分３１Ａに対して傾くほど、最外周コバ面部分３１Ａでの反射成分が大きくなり、溶着に使用されるエネルギが減少するし、反射した溶着光が遮光板５０に入射して遮光板５０を損傷したりする虞がある。

このような理由で、溶着光ＭＬは最外周コバ面部分３１Ａに対してなるべく直交に近い状態で入射するのが好ましい。このとき、押さえ部材４２と樹脂レンズ３０のコバ面部分３１Ｂとの接触部が「完全に密着」し、なおかつ樹脂レンズ３０と押さえ部材４２の材質が同じで両者の屈折率が均しければ、テーパ面４２Ａで反射された溶着光ＭＬは完全に樹脂レンズ３０内に入射するが、両者間に屈折率差があったり、両者間に僅かにでも空気層が存在すると、溶着光ＭＬが抑え部材４２の底面部で反射されて、樹脂レンズ３０内に入射する成分が減少したり、あるいは、上記底面部で全反射されて樹脂レンズ３０内に入射せず、光溶着できない状態となることも考えられる。

このような状況を回避するには、図１２に示す実施の形態のように、押さえ部材４２における樹脂レンズ３０を抑える面（上に説明した「押さえ部材４２の底面部」）に、樹脂レンズ３０に対して屈折率を整合させる屈折率整合部材４２Ｂを設け、押さえ部材４２か
らの射出溶着光ＭＬの内部反射を抑制しつつ光溶着を行うことが好ましい（請求項２）

屈折率整合部材４２Ｂとしては「光透過性のシリコンゴム等」を用いることができる。押さえ部材４２により樹脂レンズ３０を押さえる押さえ力により、屈折率整合部材４２Ｂを変形させつつ樹脂レンズのコバ面部分３１Ｂに密着させ、密着部に空気層が存在しないようにするのである。

上記の如く「押さえ部材４２の底面部による反射」で溶着光ＭＬの樹脂レンズ３０内への入射成分が減少する問題は、溶着部ＹＰへ照射される溶着光の最外周コバ面部分３１Ａへの傾き角を小さく押さえるために、テーパ面４２Ａによる反射溶着光のコバ面部分３１Ｂへの入射角が大きくなることに起因するから、この問題はまた、溶着光ＭＬの樹脂レンズ３０への入射角を小さくすることによっても解決できる。

このような解決方法を実施する実施の２形態を、図１３、１４に示す。
図１３に示す実施の形態は、図１０に示した例の変形例となっている。
即ち、図１３に示すように、樹脂レンズ３０の溶着光入射側のレンズ面の有効レンズ面領域外にレンズ形状の一部として形成された「レンズ光軸に対して傾いた屈折面３１Ｄ」に合わせて、押さえ部材４３の光射出面４１Ｄを形成しておき、樹脂レンズ３０を抑えるとき光射出面４１Ｄと屈折面３１Ｄが摺り合うようにする。このようにすれば、押さえ部材４３を導光され、樹脂レンズ３０を抑える向きに広がるテーパ面４３Ａで内部反射された溶着光ＭＬは、屈折面３１Ｄからスムーズに樹脂レンズ３０内に入射して、溶着部ＹＰに照射される。図１３の場合のように、屈折面３１Ｄと光射出面４３Ｄとに対して溶着光ＭＬが直交するようにすれば、溶着光ＭＬの主光線の光路は屈折面３１Ｄにより屈折されない。

即ち、図１３に実施の形態を示すレンズ溶着方法では、樹脂レンズ３０における押さえ部材からの溶着光の入射面（３１Ｄ）と、押さえ部材４３の溶着光射出面４３Ｄとに、傾斜が互いに実質的に等しい傾斜面を形成し、押さえ部材４３から射出する溶着光を、傾斜面を介して樹脂レンズ３０に入射させる（請求項３）。

図１４は、図１３の変形例である。
即ち、図１４に示す実施の形態では、樹脂レンズ３０の溶着光入射側のレンズ面の有効レンズ面領域外のコバ面部分３１Ｅに、レンズ光軸を軸とするリング状のＶ字溝が同心円状に形成され、押さえ部材４４の底面部には、コバ面部分３１ＥのＶ字溝の個々と嵌りあう形状が形成されているのである。

このようにして、樹脂レンズ３０の溶着光入射面３１Ｅと押さえ部材４４の溶着光射出面４４Ｅとに、傾斜が互いに実質的に等しい傾斜面（Ｖ字溝の溝斜面）が形成され、押さえ部材４４から射出する溶着光が、傾斜面を介して樹脂レンズ３０に入射する。

図１５に示す実施の形態では、樹脂レンズ３０の、溶着光入射側のレンズ面の有効レンズ面領域外のコバ面部分３１Ｆ（屈折面）は、樹脂レンズ３０のレンズ光軸と平行に切り立っている。即ち、屈折面３１Ｆと押さえ部材４５の光射出面とは、傾斜角が９０度である。一方、押さえ部材４５の底面部近傍の内周面は、樹脂レンズ３０を抑える向きに広がるテーパ面４５Ａとして形成されている。

押さえ部材４５内を導光される溶着光ＭＬはテーパ面４５Ａにより樹脂レンズ３０のレンズ光軸に直交する方向へ反射され、コバ面部分３１Ｆから樹脂レンズ３０内に入射して溶着部ＹＰに照射される。この場合、溶着光ＭＬは樹脂レンズ３０のレンズ光軸に平行な最外周コバ面部分３１Ａに対して直交するように照射することができる。
図１１〜図１５に示されたレンズユニットは、参考手段３のレンズユニットの参考手段の実施の形態となっている。

図１６は参考手段２２のレンズ固定方法の参考手段の実施の１形態を説明するための図である。

このレンズ固定方法は、筒状のレンズセルに１以上のレンズを固定的に保持させてなるレンズユニットにおいて、レンズセル１０に１以上のレンズを一体的に保持させるために、レーザ光を溶着光ＭＬとして、少なくとも１つのレンズ２０、３０をレンズセル１０に固定する方法」である。

参考手段２２のレンズ固定方法では、前述の如く固定保持されるレンズは樹脂レンズである必要が無く、ガラスレンズでもよい。従って、図１６におけるレンズ３０は樹脂レンズである必要がないので、単にレンズ３０とする。

レンズセル１０は、溶着光ＭＬを吸収して溶解する樹脂を材料として、レンズ受けを兼ねた開口１１を有するとともに、少なくとも一端が溶着光入射用に開放した構成である。

図１６は、樹脂レンズ２０、３０の固定時の様子を示している。このとき、レンズ３０の溶着光入射側の有効レンズ面領域外に、樹脂製で溶着光ＭＬに対して透明な溶着用樹脂部材６０をレンズセル１０の内周面に接して配置する。溶着用樹脂部材６０はリング状である。

レンズ３０は、溶着光ＭＬに対して透明な筒状の押さえ部材４６により抑えられる。押さえ部材４６の内周面はレンズを抑える向きに広がるテーパ面４６Ａとされ、溶着光ＭＬは押さえ部材４６を介して導光され、テーパ面４６Ａにより内部反射され、溶着用樹脂部材６０に入射する。

溶着光ＭＬは溶着用樹脂部材６０を透過してレンズセル１０の内周面に入射し、レンズセル１０の内壁に吸収されてレンズセルを発熱させ、レンズセル内壁部を融解させる。このとき、溶着用樹脂部材６０もレンズセル側からの熱で融解し、融解した部分同士が一体となる。その後、溶着光ＭＬの照射を停止し、溶融した部分を固化させれば、溶着用樹脂部材６０がレンズセル１０と一体化され、レンズ２０、３０がレンズセル１０に固定的に保持される。

図１６に即して説明したレンズ固定方法によりレンズ２０、３０をレンズセル１０に固定することにより、参考手段４のレンズユニットが得られる。

上には、レンズを溶着もしくは固定するレンズセル１０として、筒状のレンズセルにおけるレンズ受け部１１がレンズセルの一端に形成され、他端が溶着光入射用に開放した構成であるものを例示したが、レンズセルはこのようなものに限らず「筒状のレンズセルにおける光束通過用の開口を有するレンズ受け部がレンズセルの内部に形成され、両端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部を有する構成」のものであることもできる。

図１７は、このようなレンズセルにレンズを溶着固定したレンズユニットの参考手段の実施の１形態を説明するための図である。
符号１００で示す筒状のレンズセルは、レンズ受け部１１０がレンズセル内部に形成され、レンズセルの両端はレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部である構成となっている。図示の例では、レンズ受け部１１０の片側にレンズ２０、３０が固定され、反対側にはレンズ７０が固定されている。レンズ２０、３０、７０のうち少なくともレンズ３０と７０とは樹脂レンズであり、先に説明したレンズ溶着方法によりレンズセル１００に溶着固定される。

樹脂レンズ３０の溶着が行われるとき、溶着光は図１７の上方のレンズ挿入部から導入され、樹脂レンズ７０の溶着が行われるときは、図７の上下を反対にして樹脂レンズ７０が上方になるようにして上方から溶着光を導入する。

なお、レンズセル１００に、レンズ２０、３０、７０を、参考手段２２のレンズ固定方法で固定することもでき、その場合には、これらのレンズ全てをガラスレンズとしてもよい。

図１〜図１５、図１７に示した例において、レンズ２０、３０等を溶着固定されたレンズセル１０、１００は、参考手段９〜２０、請求項１〜４の任意の１に記載のレンズ溶着方法により樹脂レンズをレンズセル１０、１００に溶着されたレンズユニット（参考手段１〜３）であり、図１６に示した例において、レンズ２０、３０を固定的に保持するレンズセル１０は、参考手段２２のレンズ固定方法により１以上のレンズがレンズセル１０に固定的に保持されてなるレンズユニット（参考手段４）である。

また、これらのレンズユニットでは、レンズセルに２以上のレンズ２０、３０、７０が固定的に保持され、少なくとも２枚のレンズの間に開口絞りとなる遮光板５０が配置されている（参考手段５）。上に説明したように、これらのレンズユニットのうち、レンズセル１０、１００が固定的に保持するレンズ２０、３０、７０のうちで、レンズ２０はガラスレンズであることができる（参考手段６）。

また、これらレンズユニットにおけるレンズセル１０は、筒状のレンズセルにおける光束通過用の開口を有するレンズ受け部開口１１がレンズセルの一端に形成され、他端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部である構成であり（参考手段７）、図１７に示すレンズユニットにおけるレンズセル１００は、レンズ受け部１１０がレンズセル内部に形成され、両端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部である構成であり、レンズ受け部１１の両側にレンズ２０、３０、７０が保持されている（参考手段８）。また、上に説明した実施の各形態における樹脂レンズ３０は、参考手段１０〜２０、請求項１〜４の任意の１のレンズ溶着方法によりレンズセルに溶着される樹脂レンズ（参考手段２１）である。

上に説明した実施の形態においては、レンズセルとして、中空シリンダ状のものを例示したが、レンズセルとしてはこのようなものに限らず、参考手段９に記載のように、レンズを光溶着もしくは固定される筒状のレンズセルは、内周面が「レンズ受け部側からレンズ挿入部側に向かって拡大するテーパ面」であるものを用いることができる。この場合には、最もレンズ挿入部側に挿入されたレンズの最外周コバ面は、上記テーパ面に摺接するようにレンズ光軸に対して傾いている。

図１８に、このような場合の参考手段の実施の１形態を示す。この例では、レンズセル１０Ａは、レンズ２０を受けるレンズ受け部１１の側から、図の上方のレンズ挿入部に向かって拡大するテーパ面となっており、溶着光ＭＬにより光溶着される樹脂レンズ３０における最外周コバ面部分３１Ａ１は、上記レンズセル１０Ａのテーパ面に摺接している。

溶着光ＭＬは、樹脂レンズ３０を押さえる筒状の押さえ部材４７により導光され、押さえ部材４７のテーパのついた内周面４７Ａで反射され、樹脂レンズ３０の「図で上方にむいて開く円錐面状のコバ面部分３１Ｄ１入射して溶着部ＹＰへ照射される。最外周コバ面部分３１Ａ１がレンズ光軸に対して傾いているので、最外周コバ面部分に対して直交するように溶着光ＭＬを照射できる。なお、レンズセル１０Ａの図１８の上端より更に上に、レンズ受け部１１側よりも拡径したシリンダ状部分が形成されていてもよい。

上に説明した実施の各形態において、溶着光ＭＬの例として「リング状に集光するレーザ光（上の説明におけるリング状収束光）」を挙げた。以下には、このようなリング状収束光を生成する溶着用光源装置の１例を説明する。

図１９は溶着用光源装置の１例を説明するための図である。
図中、符号ＬＤ１、ＬＤ２、・・ＬＤＮは複数個（Ｎ個）の半導体レーザを示す。
これら複数個の半導体レーザＬＤ１〜ＬＤＮからのレーザ光はビーム合成手段１０００により合成され、カップリング光ＣＰとなって単一の光ファイバＦの入射端ＦＩにカップリングし、光ファイバＦ内を伝搬して光ファイバＦの射出端ＦＯから射出する。

射出端ＦＯから射出する光は「溶着用光」であって発散光束であり、発散しつつレンズＬ１に入射し、レンズＬ１とこれに続くレンズＬ２を透過すると、レンズＬ１、Ｌ２の作用により集光光束となる。レンズＬ１、Ｌ２は「集光光学系」を構成する。

図において符号ＡＸは「集光光学系のレンズ光軸」を示し、ファイバＦの射出端ＦＯと集光光学系の位置関係は、射出端ＦＯから射出する発散光束（溶着用光）の「レンズ光軸光線」がレンズ光軸ＡＸと合致するように設定されている。

集光光学系のレンズＬ２から射出した集光光束は、集光の途上で光学素子ＢＤに入射する。光学素子ＢＤは、この例において入射側が平面、射出側が「レンズ光軸ＡＸを軸とする凹の円錐面」であり、上記溶着用光に対して透明である。

従って、溶着用光は光学素子ＢＤを透過すると、レンズ光軸ＡＸに対称なリング状の光束断面を持ち、光束断面をなすリング幅が伝搬方向に減少する光束、すなわち「リング状に集光するレーザ光」であるリング状収束光となる。リング状収束光は、集光光学系により射出端ＦＯと共役関係に結ばれる結像面３００上にリング線状に集光する。

このリング状収束光が上に説明した溶着光ＭＬとして使用され得ることは容易に理解されるであろう。図１９において、光学素子ＢＤを移動手段２０００によりレンズ光軸ＡＸ方向へ変位させれば、結像面３００上に結像するリング線状の像の半径を連続的に変化させることができる。

光学素子ＢＤの射出側の面を、レンズ光軸に対称な凹の角錐面（例えば４角錐面）とすれば、溶着光として「複数点（例えば４点）に同時に集光するレーザ光」を得ることができる。

なお、図９、図１０に示すような「伝搬方向へ向かってレンズ光軸から離れるようなリング状収束光（溶着光）」を得るには、例えば、光学素子ＢＤの射出側の面を凸の円錐面にすればよい。

レンズ溶着方法の参考手段の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の参考手段の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の参考手段の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の参考手段の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の参考手段の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の参考手段の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の参考手段の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の参考手段の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の参考手段の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法参考手段の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の実施の形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の実施の形態を説明するための図である。 レンズ固定方法の参考手段の実施の形態を説明するための図である。 レンズユニットの参考手段の実施の１形態を説明するための図である。 レンズ溶着方法の参考手段の実施の形態を説明するための図である。 溶着光を生成する溶着用光源装置の１例を説明するための図である。

符号の説明

１０ レンズセル
１１ レンズ受け部
２０ レンズ
３０ 樹脂レンズ
３１Ａ レンズ光軸に平行なコバ面部分
ＹＰ 溶着部
ＭＬ 溶着光
４０ 押さえ部材
ＭＬ 溶着光

Claims (4)

1. 筒状のレンズセルに該レンズセルの内周面に少なくとも一部が摺接する形状の１以上のレンズを固定的に保持させてなるレンズユニットにおいて、上記レンズセルに上記１以上のレンズを固定的に保持させるために、レーザ光を溶着光として、少なくとも１つのレンズを、レンズ光軸に平行もしくは傾いた最外周コバ面部分において上記レンズセルに溶着固定する方法であって、
   上記レンズセルを、上記溶着光を吸収して溶解する樹脂を材料として、光束通過用開口を有するレンズ受け部を有するとともに、少なくとも一端がレンズ挿入用に開放したレンズ挿入部を有する構成とし、
   上記レンズセルに溶着されるレンズを樹脂レンズとし、
   このレンズ挿入部側に位置するレンズ面の有効レンズ面領域外を、溶着光に対して透明な筒状の押さえ部材により抑え、
   上記押さえ部材の内周面を、樹脂レンズを抑える向きに広がるテーパ面とし、
   上記溶着光を、上記押さえ部材を介して導光し、上記テーパ面により内部反射させて樹脂レンズに入射させることより溶着部に照射して該レンズセルの内周面に帯状リング状の領域をもって光溶着を行うことを特徴とするレンズ溶着方法。
2. 請求項１記載のレンズ溶着方法において、
   押さえ部材における樹脂レンズを抑える面に、上記樹脂レンズに対して屈折率を整合させる屈折率整合部材を設け、押さえ部材からの射出溶着光の内部反射を抑制しつつ、光溶着を行うことを特徴とするレンズ溶着方法。
3. 請求項１記載のレンズ溶着方法において、
   樹脂レンズにおける、押さえ部材からの溶着光の入射面と、上記押さえ部材の溶着光射出面とに、傾斜が互いに実質的に等しい傾斜面を形成し、押さえ部材から射出する溶着光を、上記傾斜面を介して樹脂レンズに入射させることを特徴とするレンズ溶着方法。
4. 請求項１〜３の任意の１に記載のレンズ溶着方法において、
   溶着光が、リング状に集光するレーザ光、もしくは、光溶着すべき複数点に順次もしくは同時に集光するレーザ光であることを特徴とするレンズ溶着方法。

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