JP6875135B2 - 光学ユニットの組立方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る光学ユニットの構成を模式的に示す断面図である。図1は、当該光学ユニットの中心軸(光軸N1)を含む平面を切断面とする部分断面図である。同図に示す光学ユニット1は、保護ガラス2と、第一の光デバイスであるレンズ3と、保護ガラス2およびレンズ3を拘持する略筒状のレンズホルダ10と、外部からの光を受光する受光面4aを有し、受光した光を電気信号に変換する第二の光デバイスであるイメージセンサ4と、イメージセンサ4を拘持する筒状のセンサホルダ20とを備えている。図1では、レンズホルダ10の中心軸と、センサホルダ20の中心軸とは、互いに一致しており、かつ光学ユニット1の光軸N1にそれぞれ一致しているものとして説明する。光学ユニット1は、レンズ3が集光した外部の光を、イメージセンサ4が受光して光電変換を行って、画像信号を生成する。光学ユニット1は、例えば、被検体内に挿入される挿入部を備えた内視鏡に設けられる。なお、レンズホルダ10は第一の光デバイス拘持体、センサホルダ20は第二の光デバイス拘持体に相当する。
S=α(θmelt−θ0)w ・・・(1)
ここで、αは線膨張係数である。
例えば、レンズホルダ10およびセンサホルダ20がステンレス(SUS304)を用いて作製され、センサホルダ20の溶接幅w1が0.3mm、レンズホルダ10の溶接幅w2が0.1mmである場合、αはSUS304の線膨張係数である18.7×10-6、SUS304の融点θmeltは1450℃であり、常温θ0を20℃として、これらを式(1)に代入することによって、センサホルダ20の収縮量Sは0.008mm、レンズホルダ10の収縮量Sは0.003mmとなり、それぞれの収縮量を算出することができる。
図16は、本発明の実施の形態2に係るレーザ溶接装置の要部の構成を模式的に示す図である。図17は、本発明の実施の形態2に係るレーザ溶接装置によって形成される溶接部を説明する図である。図18は、本発明の実施の形態2に係るレーザ溶接装置によるレーザ照射を説明する図である。図19は、本発明の実施の形態2に係るレーザ溶接装置によって形成される溶接部を説明する図である。図16に示すように、本実施の形態2に係るレーザ溶接装置は、上述した保持ユニット110(図6参照)と、レーザ光を出射するレーザ発振ユニット220と、レーザ発振ユニット220から出射されたレーザ光を照射対象に導く光学系を有するレーザ光学ユニット230と、を備える。
図20は、本発明の実施の形態2の変形例1に係るレーザ溶接装置によって形成される溶接部を説明する図である。上述した実施の形態2では、軌跡LOのなす円の半径が、溶接ビード31aの半径、すなわちレーザ光のスポット径の1/2であるものとして説明したが、本変形例1では、軌跡LOのなす円の径が、溶接ビード31aの半径、すなわちレーザ光のスポット径の1/2よりも大きい場合について説明する。
図21は、本発明の実施の形態2の変形例2に係るレーザ溶接装置によって形成される溶接部を説明する図である。上述した実施の形態2では、レーザ光Lがパルス照射されるものとして説明したが、本変形例2では、連続的に照射する場合について説明する。本変形例2では、軌跡LOのなす円の半径が、一つの溶接ビードの形成領域RSPの半径、すなわちレーザ光のスポット径の1/2であるものとして説明する。
図22は、本発明の実施の形態2の変形例3に係るレーザ溶接装置によって形成される溶接部を説明する図である。上述した実施の形態2の変形例2では、軌跡LOのなす円の半径が、溶接ビードの形成領域RSPの半径、すなわちレーザ光のスポット径の1/2であるものとして説明したが、本変形例3では、レーザ光を連続的に照射する場合において、軌跡LOのなす円の径が、溶接ビードの形成領域RSPの半径、すなわちレーザ光のスポット径の1/2よりも大きい場合について説明する。
図23は、本発明の実施の形態2の変形例4に係るレーザ溶接装置の要部の構成を模式的に示す図である。上述した実施の形態2では、軌跡LOのなす形状が円であるものとして説明したが、本変形例4では、軌跡LOのなす形状が、ジグザグ状をなしている。二つのガルバノミラー(ガルバノミラー231、232)の傾斜角度を制御することによって、軌跡LOのなす形状を、円に限らず、図23に示すジグザグ状などとすることができる。この際、レーザ光の強度分布を図7に示す強度分布とすれば、上述した効果を得ることができる。
図24は、本発明の実施の形態2の変形例5に係るレーザ溶接装置の要部の構成を模式的に示す図である。図25は、本発明の実施の形態2の変形例5に係るレーザ溶接装置によるレーザ照射を説明する図である。図26は、本発明の実施の形態2の変形例5に係るレーザ溶接装置によって形成される溶接部を説明する図である。図24に示すように、本変形例5に係るレーザ溶接装置は、上述した保持ユニット110(図6参照)と、レーザ光を出射するレーザ発振ユニット220と、レーザ発振ユニット220から出射されたレーザ光を照射対象に導く光学系を有するレーザ光学ユニット230Aと、を備える。
図27は、本発明の実施の形態3に係る光学ユニットの構成を模式的に示す断面図である。図27は、当該光学ユニットの中心軸を含む平面を切断面とする部分断面図である。同図に示す光学ユニット1Aは、第一の光デバイスであるレンズ5と、レンズ5を拘持する略筒状のレンズホルダ11と、入力された電気信号に応じたレーザ光を出射する光源6aを有する第二の光デバイスである半導体レーザ6と、半導体レーザ6を拘持する筒状のレーザホルダ21とを備えている。図27では、レンズホルダ11の中心軸と、レーザホルダ21の中心軸とは、互いに一致しており、かつ光学ユニット1Aの光軸N2にそれぞれ一致しているものとして説明する。光学ユニット1Aは、光源6aが出射した光を、レンズ5を介して外部に出射する。なお、レンズホルダ11は第一の光デバイス拘持体、レーザホルダ21は第二の光デバイス拘持体に相当する。
3、5 レンズ
4 イメージセンサ
6 半導体レーザ
10、11 レンズホルダ
10a、11a 第1拘持部
10b、11b 第1嵌合代部
20 センサホルダ
20a、21a 第2拘持部
20b、21b 第2嵌合代部
21 レーザホルダ
30、31、32 溶接部
Claims (5)
- 内部に一つ以上の第一の光デバイスを拘持する第一の拘持部、および前記第一の拘持部から延設する第一の嵌合代部を有するスリーブ状の第一の光デバイス拘持体と、
内部に一つ以上の第二の光デバイスを拘持する第二の拘持部、および前記第二の拘持部から延設する第二の嵌合代部を有するスリーブ状の第二の光デバイス拘持体と、
を備える光学ユニットの組立方法において、
前記第一の嵌合代部と前記第二の嵌合代部を夫々嵌合し、前記第一の光デバイス拘持体と前記第二の光デバイス拘持体とを相対移動して、前記第一の光デバイスと前記第二の光デバイスの間隔を光路長調整する光学調整工程と、
前記光学調整工程に続き、前記光デバイスの光軸方向における領域であって、前記第一の拘持部を通過し、前記光デバイスの光軸と垂直な面である拘持面と、前記第二の拘持部を通過し、前記光軸と垂直な面である拘持面とに挟まれる領域から前記領域外の前記第一の嵌合代部と前記第二の嵌合代部との重ね部分に、前記光デバイスの光軸と略直交する方向から照射領域の単位面積当たりの蓄積エネルギーが略均一のレーザ光を照射して前記第一の光デバイス拘持体と前記第二の光デバイス拘持体とを溶接固定する溶接工程と、
を含むことを特徴とする光学ユニットの組立方法。 - 前記溶接工程は、前記レーザ光のピーク強度のビーム径をWP、前記レーザ光の加工下限強度のビーム径をWLとしたときに、ビーム径WPに対するビーム径WLの比(WL/WP)が1.0≦WL/WP≦1.5を満たす前記レーザ光を照射する
ことを特徴とする請求項1に記載の光学ユニットの組立方法。 - 前記溶接工程は、前記レーザ光の光軸を歳差運動させながら予め設定された時間間隔で複数回の前記レーザ光の照射を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の光学ユニットの組立方法。 - 前記溶接工程は、前記レーザ光の照射面上の焦点位置を中心点として前記レーザ光の光軸を歳差運動させる
ことを特徴とする請求項3に記載の光学ユニットの組立方法。 - 前記溶接工程は、パルス発振された前記レーザ光の照射を行う
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の光学ユニットの組立方法。
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