WO2017170228A1 - レンズ固定方法、熱カシメ用工具、およびレンズ固定装置 - Google Patents

レンズ固定方法、熱カシメ用工具、およびレンズ固定装置 Download PDF

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WO2017170228A1
WO2017170228A1 PCT/JP2017/012019 JP2017012019W WO2017170228A1 WO 2017170228 A1 WO2017170228 A1 WO 2017170228A1 JP 2017012019 W JP2017012019 W JP 2017012019W WO 2017170228 A1 WO2017170228 A1 WO 2017170228A1
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lens
caulking
pressing
thermal caulking
pressing portion
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Inventor
小谷 一夫
Original Assignee
オリンパス株式会社
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/026Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses using retaining rings or springs

Definitions

  • the present invention relates to a lens fixing method, a thermal caulking tool, and a lens fixing device.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2016-067913, filed on March 30, 2016, the content of which is incorporated herein by reference.
  • Thermal crimping is known as one of methods for fixing a lens to a lens frame (see Patent Document 1).
  • the caulking projections provided on a part of the lens frame are softened by heat and pressed inward, thereby forming a caulking part for pressing the lens.
  • the caulking projection is pressed by a tool called a horn.
  • the pressing member (horn) described in Patent Document 1 has a conical pressing surface for pressing the caulking projection and a regulation portion which protrudes downward from the outer peripheral portion of the pressing surface.
  • the restricting portion is lowered along the outer peripheral surface while maintaining a predetermined distance from the outer peripheral surface of the lens frame.
  • Patent Document 1 describes that the provision of the restriction portion on the pressure member can prevent the occurrence of burrs in which the thermally deformed caulking portion overflows a large amount from the outer peripheral surface.
  • Patent Document 1 describes that temperature unevenness does not occur in the crimped portion.
  • a certain degree of temperature non-uniformity occurs depending on the change of the environmental temperature, the temperature control characteristic of the heater, and the like.
  • the rigidity of the crimping projection also changes. For example, in the case of a caulking projection portion (crimping portion) which is bent in a relatively low temperature state, a portion which is elastically deformed when the horn is detached tends to return. For this reason, there is a possibility that a part of caulking part will estrange from a lens.
  • the heating temperature of the crimped projection is too low, there is a possibility that part of the crimped part can not be in close contact with the lens because the pressing force is insufficient with respect to the rigidity of the crimped projected part. If the adhesion between the caulking portion and the lens is insufficient, for example, when the lens frame receives an impact or the like, the lens in the lens frame may rotate around the optical axis. In this case, there is a problem that the optical performance of the lens may change. In particular, for lenses requiring high performance, even a slight rotation of the lens may cause unacceptable performance degradation.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and a lens fixing method capable of improving the adhesion between a crimped portion formed by heat crimping and a lens, a tool for heat crimping, and a lens fixing It aims at providing an apparatus.
  • the lens is accommodated in the lens frame on which the heat caulking strip is formed, and the heat caulking tool is A lens fixing method for fixing the lens to the lens frame by pressing on a strip and performing heat caulking, the heat caulking tool being pressed against the heat caulking piece, Before the caulking tool abuts on the front end of the thermal caulking piece, the base end of the thermal caulking piece contacts the first pressing portion on the front end side of the thermal caulking tool. After the first pressing portion abuts on the heat caulking piece, the heat caulking piece is inclined toward the inner peripheral side by the first pressing portion.
  • the thermal caulking strip-like portion formed on the lens frame is held movably along the reference axis, and pressed against the lens housed in the lens frame.
  • a thermal caulking tool having a first tapered surface inclined toward the reference axis at a first angle with respect to the reference axis, and capable of pressing the outer circumferential surface of the thermal caulking piece
  • a second pressing portion having a tapered surface and capable of pressing the front end portion of the heat caulking piece portion.
  • the outer edge of the first pressing portion is outside the proximal end of the thermal caulking piece from the reference axis.
  • a tip surface is formed in a range equal to or less than the radius, and adjacent to the outer side from the outer edge of the first pressing portion, a tip surface forming a third angle larger than the first angle with respect to the reference axis.
  • the first angle may be larger than 0 ° and smaller than 45 °.
  • a third tapered surface may be provided which restricts the position of the inner peripheral side of the thermal caulking piece that deforms along the second tapered surface.
  • a lens frame holding portion for holding the lens frame so that the central axis of the lens frame formed with the thermal caulking strip is coaxial with the reference axis.
  • the thermal caulking tool according to any one of the second to fifth aspects, and the thermal caulking tool is moved along the reference axis, and the thermal caulking tool is moved to the thermal caulking piece.
  • a pressing unit to press.
  • the first pressing portion is configured to press the thermal caulking tool when the thermal caulking tool is pressed against the thermal caulking strip.
  • the caulking tool abuts on the base end of the thermal caulking piece before the caulking tool abuts on the distal end of the thermal caulking piece, and then the thermal caulking piece is on the inner circumferential side
  • the second pressing portion is in contact with the heat caulking piece, and the second pressing portion is configured to press the outer periphery of the heat caulking piece.
  • the tip of the thermal caulking piece may be pressed in the axial direction of the lens frame toward the caulking area on the lens.
  • the adhesion between the caulking portion formed by thermal caulking and the lens can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an example of a thermal caulking device used for the lens fixing method of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view A in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion B in FIG.
  • the thermal caulking device 50 has a lens frame holding portion 56, a support portion 52, a pressing portion 53, a heating portion 54, and a horn portion 55 (for thermal caulking) on a base 51 that supports the entire device. Equipped with a tool). Although not shown, the thermal caulking device 50 also controls the operation of the pressurizing unit 53 and the heating unit 54 based on the operation unit for operating the thermal caulking device 50 and the operation input of the operation unit. And a control unit.
  • the lens frame holding portion 56 is a device portion that holds the lens frame 2 in which the lens 1 is inserted.
  • the lens frame holding portion 56 holds the lens frame 2 so that the thermal caulking piece portion 2B of the lens frame 2 is directed upward.
  • the holding central axis of the lens frame holding portion 56 is coaxial with the reference axis Z extending in the vertical direction in the thermal caulking device 50.
  • an axial direction, a circumferential direction, and a radial direction may be used when describing a relative position of an axial or cylindrical member that can specify an axis such as an optical axis or a central axis.
  • the axial direction is a direction along the axis.
  • the circumferential direction is a direction of rotation around an axis.
  • the radial direction is a direction along a line intersecting the axis in a plane orthogonal to the axis.
  • the direction along the optical axis may be referred to as the optical axis direction.
  • the side farther from the axis with respect to the reference position may be referred to as the radially outer side.
  • the side closer to the axis may be referred to as radially inward.
  • the lens 1 has the 1st lens surface 1a and the 2nd lens surface 1b.
  • a lens side surface 1c which is a cylindrical surface coaxial with the optical axis O is formed on the outer peripheral portion between the first lens surface 1a and the second lens surface 1b.
  • the shapes of the first lens surface 1a and the second lens surface 1b are not particularly limited.
  • the shapes of the first lens surface 1a and the second lens surface 1b may be, for example, appropriate surface shapes such as a spherical surface, an aspheric surface, a free-form surface, and a flat surface.
  • the shapes of the first lens surface 1a and the second lens surface 1b may be any of a convex surface, a flat surface, and a concave surface.
  • the lens 1 is, as an example, a plano-convex lens having a first lens surface 1a having a convex spherical surface and a second lens surface 1b having a flat surface.
  • a chamfered portion 1d is formed at a corner adjacent to the first lens surface 1a and the lens side surface 1c.
  • the chamfered portion 1 d is a tapered surface which is inclined at an angle ⁇ 1 (where ⁇ 1 is an acute angle) with respect to the optical axis O in a cross section including the optical axis O. Assuming that the inclination of the tangent of the outer edge portion of the first lens surface 1a is ⁇ 2, ⁇ 1 is smaller than ⁇ 2.
  • the outside of the lens effective area on the first lens surface 1 a and the chamfered portion 1 d are a caulking area T in which heat caulking is possible.
  • the angle of the average inclination of the first lens surface 1a in the crimped region T is approximately ⁇ 2.
  • the shape of the crimping area T is not limited to the above-described shape.
  • the caulking area T may be configured of only the chamfered portion 1d.
  • a rounded portion may be formed in which the first lens surface 1a and the lens side surface 1c are rounded with an R surface or the like.
  • the crimped region T may be the rounded portion and the outer peripheral portion of the first lens surface 1a, or only the rounded portion.
  • the chamfered portion 1 d and the rounded portion may not be formed, and a corner portion where the first lens surface 1 a and the lens side surface 1 c intersect may be formed.
  • the first lens surface 1 a outside the lens effective area is the crimped area T in the crimped area T.
  • the caulking region T may be processed into a shape other than a chamfered portion or a rounded portion.
  • the caulking region T may be processed into a plane shape or the like orthogonal to the optical axis O.
  • the caulking region T may be constituted by the surface of the flange portion.
  • the material of the lens 1 may be glass or synthetic resin as long as it can be thermally caulked.
  • the glass lens may be a polished lens or a glass molded lens.
  • the lens frame 2 in the state before heat caulking is shown in FIG. 1 and FIG.
  • the lens 1 is accommodated in the lens frame 2 in the state before heat caulking.
  • the lens frame 2 is a member to which the lens 1 is fixed by heat caulking according to the lens fixing method of the present embodiment described later.
  • the lens frame 2 is a substantially cylindrical member.
  • the lens frame 2 includes a frame main body 2A and a thermal caulking strip 2B formed on one end (the upper end in FIG. 1) of the frame main body 2A.
  • the lens frame 2 is formed of a thermoplastic synthetic resin that can be heat-squeezed.
  • the lens frame 2 may be manufactured by resin molding or cutting.
  • an appropriate draft is provided depending on the mold structure of the mold.
  • draft angles necessary for molding are ignored.
  • "cylindrical” includes a shape that should be called a conical surface strictly because of the draft.
  • the shape of the lens frame 2 may be described based on the disposition attitude to the lens frame holding portion 56. For example, with respect to the relative position along the axial direction of the lens frame 2, the position near the thermal caulking strip 2B may be referred to as the upper side, the upper side, and the opposite side as the lower side, the lower side.
  • the frame main body 2A is a substantially cylindrical member as a whole. At the central portion of the frame main body 2A, an insertion hole is formed by the inner peripheral surface 2c.
  • the lens 1 is inserted into the inner circumferential surface 2c.
  • the optical axis O of the lens 1 inserted into the inner circumferential surface 2c is disposed substantially coaxially with the central axis C of the inner circumferential surface 2c.
  • the amount of radial deviation between the optical axis O and the central axis C is within an allowable range of decentering as an optical unit as an assembly.
  • the optical axis O and the central axis C are described as being coaxial with each other.
  • a lens receiving portion 2a is formed at an end portion (lower end portion in FIG. 1) opposite to the thermal caulking strip portion 2B in the axial direction of the frame main body 2A.
  • the lens receiving portion 2a extends inward toward the central axis C from the inner circumferential surface 2c.
  • the height of the inner peripheral surface 2c is substantially the same height as the end of the lens 1 accommodated in the lens frame 2 near the chamfered portion 1d of the lens side surface 1c.
  • the lens receiving portion 2 a supports the second lens surface 1 b of the lens 1 in the optical axis direction.
  • a through hole 2 b is axially penetrated at the center of the lens receiving portion 2 a.
  • the through hole 2 b is a cylindrical hole smaller in diameter than the lens outer diameter of the lens 1 and larger in diameter than the lens effective diameter of the second lens surface 1 b.
  • the thermal caulking piece-like portion 2B of the present embodiment is a cylindrical piece-like portion protruding from the upper end portion of the frame main body 2A.
  • the thermal caulking strip-like portion 2B may be configured by a plurality of protrusions such as a plurality of projecting pieces having the cross-sectional configuration described below.
  • the plurality of protrusions are projected from the plurality of positions spaced apart in the circumferential direction at the upper end portion of the frame main body 2A.
  • the thermal caulking strip-like portion 2B is constituted by a plurality of projections
  • the plurality of projections may be arranged at the upper end portion of the frame main body 2A at positions equally dividing the circumferential direction.
  • the external shape of the thermal caulking strip 2B of the present embodiment is the inner peripheral surface 2h of the strip, the tip surface 2e, the second outer peripheral surface 2g of the strip, and the first outer peripheral surface of the strip. It is formed of 2f.
  • the strip inner peripheral surface 2 h is a cylindrical surface extending upward along the inner peripheral surface 2 c of the frame main body 2 A.
  • the piece inner peripheral surface 2h may be formed in a tapered shape in which the diameter increases upward.
  • the distal end surface 2 e is formed of a plane orthogonal to the central axis C.
  • the front end surface 2 e is located above the lower end portion of the caulking region T of the lens 1 housed in the lens frame 2.
  • the strip-shaped second outer peripheral surface 2 g is an outer peripheral surface on the tip end side (upper end side) in the protrusion direction of the thermal caulking strip-shaped portion 2 B.
  • the strip second outer circumferential surface 2 g is inclined radially inward (to approach the central axis C) from the proximal end toward the distal end. That is, the strip-shaped second outer peripheral surface 2g is formed of a tapered surface whose diameter decreases from the proximal end toward the distal end.
  • the strip second outer circumferential surface 2 g may be parallel to the central axis C.
  • the strip-shaped first outer peripheral surface 2 f is an outer peripheral surface on the base end side (lower end side) in the protrusion direction of the thermal caulking strip-shaped portion 2 B.
  • the strip-shaped first outer peripheral surface 2 f is inclined radially outward (away from the central axis C) from the distal end toward the proximal end. That is, the strip-shaped first outer peripheral surface 2 f is formed of a tapered surface which increases in diameter toward the proximal end from the base end of the strip-shaped second outer peripheral surface 2 g.
  • the base end of the strip-shaped first outer peripheral surface 2f may be located on the upper end surface of the frame main body 2A. However, in the present embodiment, as an example, the base end of the first outer peripheral surface 2f of the strip-like portion is connected to the outer peripheral surface 2d of the frame main body 2A.
  • the thickness of the thermal caulking piece 2B of the present embodiment is continuously reduced from the thickness in the radial direction of the tip of the frame main body 2A toward the tip.
  • the thermal caulking strip portion 2B of the present embodiment is a cylindrical strip.
  • the piece-like portion first outer peripheral surface 2f forms a step-like portion which is inclined with respect to the outer peripheral surface 2d of the frame main body 2A.
  • the first outer peripheral surface 2f and the second outer peripheral surface 2g of the thermal caulking piece 2B are narrow portions which are recessed inward in the radial direction with respect to the outer peripheral surface 2d of the frame main body 2A. .
  • the support unit 52 is an apparatus portion in which a pressing unit 53, a heating unit 54, and a horn unit 55 described later are disposed above the lens frame holding unit 56.
  • the pressing portion 53 is a device portion that generates a pressing force for pressing the heat caulking strip portion 2B.
  • the pressure unit 53 includes a motor (not shown) as a drive source.
  • the upper end portion of the pressing portion 53 is supported by the support portion 52.
  • a heating unit 54 described later is connected to the lower end portion of the pressing unit 53.
  • the lower end portion of the pressurizing unit 53 can be advanced and retracted along the reference axis Z by a drive source (not shown).
  • the heating unit 54 is an apparatus portion for heating the heat caulking strip portion 2B via a horn unit 55 described later.
  • the upper portion of the heating unit 54 is fixed to the lower end portion of the pressing unit 53.
  • the heating unit 54 is movably supported by the pressing unit 53 along the reference axis Z.
  • a horn portion 55 described later is fixed to the lower surface side of the heating portion 54.
  • an appropriate device configuration may be adopted according to the method of thermal caulking.
  • the heating unit 54 includes a heater (not shown).
  • the heating unit 54 includes an ultrasonic transducer (not shown).
  • the heating unit 54 may include a heater in addition to the ultrasonic transducer.
  • the heating unit 54 includes a heater.
  • the horn portion 55 can heat and press the heat caulking piece portion 2B of the lens frame 2.
  • the horn portion 55 softens and bends the heat caulking piece-like portion 2B and shapes the outer shape of the heat caulking piece-like portion 2B into a shape of a crimped portion 2C described later.
  • the horn portion 55 is made of a substantially cylindrical metal member.
  • the horn portion 55 is fixed to the lower portion of the heating portion 54 so that the central axis of the horn portion 55 is coaxial with the reference axis Z.
  • an annular tip end surface 55a centering on the reference axis Z is formed at the lower end portion of the horn portion 55.
  • the distal end surface 55 a forms a third angle larger than a first angle formed by a first pressing portion 55 b described later with respect to the reference axis Z.
  • the tip end surface 55a is, as an example, a plane orthogonal to the reference axis Z.
  • the third angle is 90 degrees.
  • the inner diameter of the tip end surface 55a is equal to or less than the outer diameter of the upper end portion of the frame main body 2A.
  • a first pressing portion 55b, a second pressing portion 55c, and a relief portion 55f are formed in this order on the inside of the horn portion 55 toward the reference axis Z from the inner edge portion of the tip end surface 55a.
  • the first pressing portion 55 b, the second pressing portion 55 c, and the relief portion 55 f are formed in a concentric area centered on the reference axis Z.
  • the shapes of the first pressing portion 55b, the second pressing portion 55c, and the relief portion 55f are axially symmetrical with respect to the reference axis Z.
  • the first pressing portion 55b is a portion of the horn portion 55 that presses the outer peripheral portion of the thermal caulking piece 2B so that the thermal caulking piece 2B is inclined toward the inner peripheral side.
  • the first pressing portion 55b is formed of a first tapered surface which is reduced in diameter toward the upper side from the inner edge portion of the tip end surface 55a indicated by the point P1.
  • the first pressing portion 55 b is inclined at an angle ⁇ 1 (first angle) with respect to the reference axis Z in a cross section including the reference axis Z.
  • the angle ⁇ 1 is a reference by which the first pressing portion 55b presses the thermal caulking piece 2B when the first pushing portion 55b presses the thermal caulking piece 2B by moving along the reference axis Z.
  • the component force component directed inward in the radial direction for pressing the thermal caulking piece-like portion 2B is set to be larger than the component force component along the axis Z.
  • ⁇ 1 is greater than 0 ° and less than 45 °. More preferably, ⁇ 1 is smaller than the inclination angle on the outer peripheral side of the caulking region T of the lens 1.
  • the thermally caulking strip 2B of the lens frame 2 in which the horn 55 is disposed coaxially with the reference axis Z The first pressing portion 55b is formed in such a shape that the first pressing portion 55b abuts on the proximal end portion of the thermal caulking strip portion 2B before contacting the distal end portion.
  • the first pressing portion 55b is the tip of the thermal caulking strip 2B when the horn portion 55 descends to form a state in which the point P1 abuts on the strip outer peripheral surface 2f.
  • the inclination angle ⁇ 1 of the first pressing portion 55b and the length of the first pressing portion 55b are set so as not to abut on the portion.
  • the second pressing portion 55c since the second pressing portion 55c is disposed above the upper end (see the point P2 in FIG. 3) of the first pressing portion 55b, the second pressing portion 55c is also thermally crimped. It is separated from the tip of the strip 2B.
  • the first pressing portion 55b may or may not be in contact with the front end portion of the thermal caulking piece portion 2B before deformation.
  • the axis between the point P1 at the lower end of the first pressing portion 55b and the point P2 at the upper end of the first pressing portion 55b is parallel Setting in which the length in the direction is longer than the length in the axial direction of the piece-shaped first outer peripheral surface 2 f and the piece-shaped second outer peripheral surface 2 g (setting example 1) can be mentioned.
  • the position of the point P2 in the setting example 1 may be set lower depending on the inclination of the upper surface forming portion 55d of the second pressing portion 55c described later.
  • the axial length between the point P1 at the lower end and the point P2 at the upper end of the first pressing portion 55b is the axial direction of the first outer peripheral surface 2f and the second outer peripheral surface 2g.
  • a setting (setting example 2) which is equal to or less than the length in the above may be used.
  • the setting in which the inclination of the second outer peripheral surface 2g is smaller than the inclination of the first pressing portion 55b (setting example 3) ) May be used.
  • setting (setting 4) in which the inclination of the second outer peripheral surface 2g is larger than the inclination of the first pressing portion 55b may be used. The following description will be made based on setting example 1 as an example.
  • the second pressing portion 55c presses the thermal caulking piece-like portion 2B in the axial direction of the lens frame 2 toward the caulking region T on the base end side (upper end side) of the first pressing portion 55b. It is a site.
  • the second pressing portion 55c includes an upper surface forming portion 55d and an inner circumferential surface forming portion 55e.
  • the upper surface forming portion 55d is formed of a second tapered surface which is reduced in diameter toward the upper side and the inner side from the upper end portion of the first pressing portion 55b indicated by a point P2.
  • the upper surface forming portion 55d is inclined at an angle ⁇ 2 (a second angle, where ⁇ 2> ⁇ 1) with respect to the reference axis Z in a cross section including the reference axis Z.
  • the size of the angle ⁇ 2 is not particularly limited as long as a crimped portion 2C described later can be formed by the upper surface forming portion 55d to a thickness that secures a necessary strength.
  • the angle ⁇ 2 is respectively acute angle, right angle, obtuse angle It may be.
  • the angle ⁇ 2 may be 90 ° or less.
  • the thermal caulking strip portion 2B which is deformed at the time of pressing does not easily escape to the upper side in the radial direction outer side.
  • the angle ⁇ 2 may be set to an angle equal to or larger than the inclination angle of the inner circumferential area.
  • ⁇ 2 may be ⁇ 2 ⁇ 2.
  • the thickness of the outer peripheral portion of a crimped portion 2C described later formed by the horn portion 55 is increased, the crimped strength can be enhanced.
  • the inner circumferential surface forming portion 55e is a pressing portion that suppresses the deformation of the thermal caulking piece portion 2B.
  • the thermally caulking strip portion 2B in a deformed state which moves along the caulking region T by being pressed in the axial direction by the upper surface forming portion 55d is a lens effective area of the first lens surface 1a. Do not enter.
  • the inner circumferential surface forming portion 55e regulates the amount of projection on the inner circumferential side of a crimped portion 2C described later.
  • the inner circumferential surface forming portion 55e is formed of a third tapered surface whose diameter decreases inward as it goes downward from the inner edge portion of the upper surface forming portion 55d indicated by the point P3.
  • the position in the radial direction of the lower end edge of the inner circumferential surface forming portion 55e represented by a point P4 is outside the lens effective area of the first lens surface 1a of the lens 1 accommodated in the lens frame 2.
  • the position of the lower end edge of the inner circumferential surface forming portion 55e in the axial direction can be determined according to the thickness required for the tip portion of a crimped portion 2C described later.
  • the inclination angle of the inner circumferential surface forming portion 55e with respect to the reference axis Z is an angle ⁇ 3.
  • the size of the angle ⁇ 3 may be selected in the range of 0 ° or more and 90 ° or less.
  • the magnitude of the angle ⁇ 3 may be, for example, in the range of (90 ° ⁇ 2) ⁇ 20 ° so as to be close to the inclination of the normal to the upper surface forming portion 55d, for example.
  • the relief portion 55 f is an inner circumferential surface radially inward of the inner circumferential surface forming portion 55 e in the horn portion 55.
  • the relief portion 55f prevents contact with the first lens surface 1a on the inner peripheral side of the lower end edge of the inner peripheral surface forming portion 55e when the lower end edge of the inner peripheral surface forming portion 55e approaches the lens receiving portion 2a.
  • the relief portion 55f is formed of a tapered surface which is reduced in diameter toward the upper side and inward from the inner edge portion of the inner circumferential surface forming portion 55e indicated by a point P4.
  • a cylindrical surface 55g extending along the reference axis Z is connected to the upper end of the relief 55f.
  • FIG. 4 is an operation explanatory view of the thermal caulking device used in the lens fixing method of the embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5 (a), (b) and (c) are schematic views showing the state of deformation of the thermal caulking piece in the lens fixing method of the embodiment of the present invention.
  • the lens is accommodated in a lens frame in which a thermal caulking piece is formed, and the thermal caulking tool is pressed against the thermal caulking piece to perform thermal caulking. It is a method of fixing to a lens frame.
  • an operation including at least a first operation, a second operation, and a third operation described below is performed.
  • the first end of the thermal caulking tool is mounted on the proximal end of the thermal caulking piece. It is to abut the pressing part.
  • the thermal caulking piece is inclined such that the thermal caulking piece is inclined toward the inner circumferential side by the first pressing portion. It is to press the outer peripheral part of the protuberance.
  • the heat caulking is performed by the second pressing portion on the proximal side of the first pressing portion in the heat caulking piece. The tip of the strip is pressed in the axial direction of the lens frame toward the crimped area on the lens.
  • the lens frame 2 into which the lens 1 is inserted is fixed to the lens frame holding portion 56.
  • the lens frame 2 is positioned so that the central axis C is coaxial with the reference axis Z of the thermal caulking device 50.
  • the first pressing portion 55 b and the second pressing portion 55 c at the tip of the horn portion 55 are also disposed in a positional relationship coaxial with the central axis C.
  • the control unit of the thermal caulking device 50 heats the horn unit 55 by the heating unit 54.
  • the temperature of the horn portion 55 is set to a heating temperature at which the thermal caulking strip portion 2B in contact with at least the horn portion 55 is softened.
  • the heating temperature may be a temperature at which the thermal caulking strip-like portion 2B can be deformed by the pressing force of the pressing portion 53.
  • the heating temperature may be determined in accordance with the material characteristics of the resin material of the thermal caulking piece 2B.
  • the control unit of the thermal caulking device 50 drives the pressure unit 53 to lower the horn unit 55.
  • the heat caulking strip portion 2B is thermally caulked by the horn portion 55.
  • the control unit of the thermal caulking device 50 lowers the horn unit 55 to an appropriate position, the control of the pressing unit 53 is stopped.
  • the proper position of the horn unit 55 is determined, for example, by the control unit detecting at least one of the lowered position of the horn unit 55 and the reaction force received by the horn unit 55 and comparing it with a determination value stored in advance.
  • the thermal caulking strip portion 2B is pressed while being heated by the first pressing portion 55b and the second pressing portion 55c, so that the caulking region T on the lens 1 is In close contact.
  • a crimped portion 2C is formed in which the upper surface is deformed in accordance with the shapes of the first pressing portion 55b and the second pressing portion 55c. Details of the process will be described later.
  • the control portion of the thermal caulking device 50 drives the pressurizing portion 53 to raise the horn portion 55.
  • the lens 1 is fixed to the lens frame 2 by a crimped portion 2C.
  • the first operation described above corresponds to the horn portion 55 disposed coaxially with the lens frame 2. Is performed by lowering the
  • the tip of the first pressing portion 55b slides on the outer peripheral surface 2d of the frame main body 2A. Move along the axis Z At that time, the first pressing portion 55b is lowered to first press the strip-shaped first outer peripheral surface 2f in the normal direction of the first pressing portion 55b.
  • the thermal caulking strip-like portion 2B on the strip-like portion first outer peripheral surface 2 f is gradually squeezed in the radial direction by being sandwiched between the lens side surface 1 c of the lens 1 and the first pressing portion 55 b.
  • the tip end of the first pressing portion 55b which is a contact portion with the thermal caulking strip portion 2B, gradually moves downward.
  • the resin material is relatively stretched along the inclined surface of the first pressing portion 55b toward the proximal end.
  • the leading end of the first pressing portion 55b in contact with the outer peripheral portion of the thermal caulking piece 2B gradually contacts the frame main body 2A.
  • the frame main body 2A has a lower temperature and a thicker wall thickness than the thermal caulking piece 2B.
  • the crushed resin material does not move to the tip side of the tip surface 55a.
  • the tip end portion of the first pressing portion 55b has an effect of sealing the resin material which is crushed in the radial direction.
  • the lowering operation of the first pressing portion 55b is a swarming operation along the first pressing portion 55b on the outer peripheral surface of the thermal caulking strip portion 2B.
  • the distance between the first pressing portion 55b and the strip second outer circumferential surface 2g gradually decreases.
  • the first pressing portion 55b starts to abut from a portion where the distance to the strip second outer peripheral surface 2g is closest.
  • the first pressing portion 55b presses the strip second outer peripheral surface 2g in the normal direction. Since the first pressing portion 55b is inclined at an acute angle ⁇ 1 with respect to the reference axis Z, the pressing force acting on the heat caulking piece-like portion 2B from the outer peripheral side is a radial direction component rather than a component component in the axial direction. Power component is large.
  • the thermal caulking strip portion 2B is pressed radially inward from the proximal end side as the first pressing portion 55b descends.
  • the lens side surface 1c of the lens 1 is inserted into the frame main body 2A.
  • the frame main body 2A can not fall inside further than the position of the lens side surface 1c even if it is pressed from the outside in the radial direction.
  • the thermal caulking strip portion 2B protruding above the lens side surface 1c is pressed from the radial outer side, the radial inner side in the range of the gap between the strip inner peripheral surface 2h and the chamfered portion 1d Can fall down.
  • the thermal caulking piece-like portion 2B does not squeeze the resin material, but the chamfered portion 1d It will be in the deformation mode to be knocked down. Therefore, the thermal caulking strip portion 2B is inclined along the first pressing portion 55b from the base end toward the inner peripheral side.
  • the second operation described above is performed by further lowering the tip end of the first pressing portion 55b after the tip end of the first pressing portion 55b abuts on the base end portion of the thermal caulking piece 2B.
  • the upper surface forming portion 55d of the second pressing portion 55c is inclined with respect to the reference axis Z by an angle ⁇ 2 larger than the angle ⁇ 1. For this reason, the second pressing force acting from above on the heat caulking piece portion 2B from the second pressing portion 55c is the first pressing force acting on the heat caulking piece portion 2B from the first pressing portion 55b. In comparison, the axial component of force component to the radial component of force component is larger. As a result, the thermally caulking strip portion 2B is pressed from the tip end toward the caulking region T as the second pressing portion 55c descends (third operation).
  • the third operation is performed in parallel with the second operation. Therefore, as shown in FIG. 5 (b), the tip end of the thermal caulking piece 2B is placed on the caulking region T while being turned toward the central axis C centering on the base end of the chamfer 1d. It is pushed towards.
  • the third operation proceeds, the distance between the chamfered portion 1d and the piece-shaped portion inner circumferential surface 2h 'where the deformation of the piece-shaped portion inner circumferential surface 2h has progressed is from the proximal end side of the piece-shaped portion inner circumferential surface 2h' It will be narrowed gradually.
  • the piece-like portion inner circumferential surface 2 h ′ gradually comes in close contact with the chamfered portion 1 d from the base end side.
  • the thermal caulking strip portion 2B whose deformation has progressed forms the first pressing portion 55b, the upper surface forming portion 55d, and the inner circumferential surface. It is pressed by the part 55e.
  • a crimped portion 2C in close contact is formed in a crimped region T including the chamfered portion 1d and the outer peripheral portion of the first lens surface 1a.
  • a tapered side crimped surface 2i is formed at the upper end portion of the frame main body 2A by deformation of the second pressing portion 55c.
  • the side caulking surface 2i is formed so as to radially face a part of the lens side surface 1c of the fixed lens 1.
  • the tip end portion of the crimped portion 2C is sealed by an inner peripheral surface forming portion 55e which is close to the first lens surface 1a. For this reason, the burrs of the crimped portion 2C are prevented from extending into the lens effective area.
  • the base end of the crimped portion 2C is sealed by the tip of the first pressing portion 55b.
  • the resin material that flows due to deformation does not leak from the tip of the first pressing portion 55b. As a result, the resin material necessary for forming the crimped portion 2C does not run short.
  • the thermally caulking strip-like portion 2B ′ during deformation slides along the first pressing portion 55b, and a large component component in the radial direction from the entire first pressing portion 55b. receive.
  • the thermal caulking strip-like portion 2B ' is bent from the proximal end along the inclination of the first pressing portion 55b.
  • resin flowability such as in the case of squeezing and plastically deforming the thermal caulking piece-like portion 2B ′ in the thickness direction is not required.
  • the thermal caulking strip portion 2B ' is at a low temperature due to the variation of the heating temperature, it becomes easy to deform by the pressing force.
  • the adhesion failure of the crimped portion hardly occurs.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a result of numerical simulation of deformation of the thermal caulking strip according to the lens fixing method of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic view showing a result of numerical simulation of deformation of the thermal caulking piece according to the lens fixing method of the comparative example.
  • FIG. 8 is a schematic view for explaining the operation of the lens fixing method of the comparative example.
  • FIG. 6 shows an example of numerical simulation results based on the above-described embodiment.
  • the difference from the above embodiment is that the lower end edge (see point P4) of the inner circumferential surface forming portion 55e is in contact with the boundary between the first lens surface 1a and the chamfered portion 1d.
  • the inclination angle ⁇ 1 of the first pressing portion 55b is 15 °.
  • FIG. 6 a numerical simulation result in which the crimped portion 2C of the example is in close contact with the chamfered portion 1d, the second pressing portion 55c, and the first pressing portion 55b was obtained.
  • the burr 20 is formed by the resin portion which is deviated from the outer peripheral surface 2d by the tip end surface 55a.
  • the burr 20 was not formed by the resin material on the tip side of the frame body 2A leaking downward. Therefore, even if burrs 20 occur, it is considered that the fixing performance of the lens 1 is not affected. Since the burrs 20 are separated from the first lens surface 1a, they can be easily removed if necessary.
  • FIG. 7 shows the result of numerical simulation of a comparative example using the horn portion 65 having a shape different from that of the above-described embodiment.
  • the comparative example shown in FIG. 7 has a point that the length of the upper surface forming portion 55d of the second pressing portion 55c is shortened, and a first pressing portion whose inclination angle is changed instead of the first pressing portion 55b of the above embodiment.
  • the point provided with 65b differs from the said Example.
  • the reason why the upper surface forming portion 55d is shortened is that, when the length of the upper surface forming portion 55d is the same as in the embodiment, the contact area between the first pressing portion 65b and the thermal caulking strip portion 2B is too small.
  • the angle angle ⁇ 11 of the inclination of the first pressing portion 65b with respect to the reference axis Z is 65 °.
  • the inside diameter of the inner edge portion of the tip end surface 55a is the same as that of the above embodiment.
  • the position of the inner edge portion of the tip end surface 55a in the comparative example indicated by the point Q1 is the same as the point P1 in the radial direction, but the position in the axial direction is above the point P1.
  • the height was substantially the same as the lower end portion of the chamfered portion 1d.
  • the crimped portion 2D of this comparative example was formed only on the side of the chamfered portion 1d.
  • the crimped portion 2D of the comparative example only a part of the base end side (the upper end side in the drawing) of the first pressing portion 65b is in contact with the other.
  • An air gap 22 is formed between the end of the first pressing portion 65b (lower end in the drawing) and the surface of the crimped portion 2D.
  • On the lower surface side of the crimped portion 2D an air gap 21 was generated between the chamfered portion 1d.
  • the tip In the crimped portion 2D, only the tip is in contact with the lens 1 in the axial direction.
  • the tip of the crimped portion 2D was in line contact with the lens 1 in an annular shape. For this reason, the fixing strength of the lens 1 is considered to be much lower than that of the crimped portion 2C of the embodiment.
  • the leading end of the thermal caulking piece 2B is squeezed toward the chamfered portion 1d by the pressing force in the normal direction of the second pressing portion 55c (see the white arrow in the drawing).
  • the resin material to be crushed can move radially inward and radially outward along the second pressing portion 55c and the first pressing portion 65b, as shown by the solid line arrow in the figure. Therefore, the amount of resin directed to the chamfered portion 1 d is reduced as compared to the case where the resin material can not move along the first pressing portion 65 b. As a result, it is considered that the air gap 21 in FIG. 7 is generated.
  • the resin which escapes radially outward along the solid line arrow is not sealed by the first pressing portion 65b, it is swept out into the space opened at the radially outer side. Since the resin to be pressed out is not necessarily pressed toward the first pressing portion 65b, it solidifies in a state in which an irregular surface such as a corrugated surface is formed. As a result, it is considered that the void 22 is generated.
  • the adhesion between the crimped portion formed by thermal caulking and the lens can be improved.
  • first pressing portion 55b and the second pressing portion 55c are described as being tapered surfaces having different inclination angles. However, at least one of the first pressing portion 55b and the second pressing portion 55c may be formed by a curved surface.
  • the configuration of the horn portion 55 described in the above embodiment is also applicable to the case where the thermal caulking strip-like portion 2B is formed of protrusions separated in the circumferential direction.
  • a plurality of pressing portions may be provided in the circumferential direction according to the protrusion in the horn portion as well.
  • the outer circumferential surface of the thermal caulking piece-like portion 2B has been described as an example in the case where it is formed by the strip-like second outer circumferential surface 2g and the strip-like first portion outer circumferential surface 2f.
  • the shape of the outer peripheral surface of the thermal caulking strip can be other shapes.
  • the shape of the outer peripheral surface of the thermal caulking piece is such that the thermal caulking is performed on the base end of the thermal caulking piece before the thermal caulking tool abuts on the tip of the thermal caulking piece.
  • the shape may be any shape that allows the first pressing portion on the tip end side of the tool to abut.
  • the outer circumferential surface of the thermal caulking piece may be a tapered surface whose diameter decreases from the proximal end toward the distal end, or a curved surface whose amount of diameter reduction changes.
  • the lens frame is made of a synthetic resin.
  • the projection for caulking is formed of a thermoplastic synthetic resin
  • the material of the other portion in the lens frame is not particularly limited.
  • a lens frame in which a metal frame member and a resin material forming the caulking projection may be used may be used.

Abstract

レンズ固定方法は、熱カシメ用工具が熱カシメ用片状部の先端部に当接するよりも先に熱カシメ用片状部の基端部に第1押圧部を当接させることと、この後、熱カシメ用片状部の外周部を押圧することと、第2押圧部によって、熱カシメ用片状部の先端部をレンズ上のカシメ領域に向かってレンズ枠の軸方向に押圧することと、を含む。

Description

レンズ固定方法、熱カシメ用工具、およびレンズ固定装置
 本発明は、レンズ固定方法、熱カシメ用工具、およびレンズ固定装置に関する。
 本願は、2016年3月30日に日本に出願された特願2016-067913号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 レンズをレンズ枠に固定する方法の一つとして熱カシメが知られている(特許文献1参照)。
 熱カシメによるレンズ固定方法では、レンズ枠の一部に設けられたカシメ用突起部を熱で軟化させて内側に押圧することによって、レンズを押さえるカシメ部が形成される。このとき、カシメ用突起部は、ホーンと呼ばれる工具によって押圧される。
 特許文献1に記載の加圧部材(ホーン)は、カシメ用突起部を加圧する円錐状の加圧面と、加圧面の外周部から下方に突出された規制部とを有している。規制部は、レンズ枠の外周面と所定間隔を保って外周面に沿って降下される。
 特許文献1には、加圧部材に規制部が設けられていることによって、熱変形されたカシメ部が外周面より外側に大量にはみ出るバリの発生が防止できることが記載されている。
特開2007-223121号公報
 しかしながら、上記のような従来技術のレンズ固定方法には、以下のような問題がある。
 特許文献1には、カシメ部に温度ムラが発生することはないと記載されている。しかし、実際の生産工程では、環境温度の変化、ヒータの温度制御特性などに応じて、ある程度の温度ムラが生じることは避けられない。
 カシメ用突起部の加熱温度にムラが生じると、押圧されるカシメ用突起部の剛性も変化する。例えば、温度が相対的に低い状態で折り曲げられたカシメ用突起部(カシメ部)の場合、ホーンが外れたときに弾性変形している部位が元に戻ろうとする。このため、カシメ部の一部がレンズから離間するおそれがある。カシメ突起部の加熱温度が低すぎる場合には、カシメ突起部の剛性に対して押圧力が不足するためにカシメ部の一部がレンズに密着できないおそれがある。
 カシメ部とレンズとの密着性が不充分であると、例えば、レンズ枠が衝撃などを受けた場合に、レンズ枠内のレンズが光軸回りに回転するおそれがある。この場合、レンズの光学性能が変化するおそれがあるという問題がある。特に、高性能が要求されるレンズでは、レンズがわずかに回転しただけでも、許容できない性能劣化が生じる可能性がある。
 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、熱カシメによって形成されるカシメ部とレンズとの密着性を向上することができるレンズ固定方法、熱カシメ用工具、および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、本発明の第1の態様におけるレンズ固定方法によれば、熱カシメ用片状部が形成されたレンズ枠にレンズを収容し、熱カシメ用工具を前記熱カシメ用片状部に押しつけて熱カシメを行うことによって、前記レンズを前記レンズ枠に固定するレンズ固定方法であって、前記熱カシメ用工具を前記熱カシメ用片状部に押しつける際に、前記熱カシメ用工具が前記熱カシメ用片状部の先端部に当接するよりも先に、前記熱カシメ用片状部の基端部に、前記熱カシメ用工具の先端側の第1押圧部を当接させることと、前記第1押圧部が前記熱カシメ用片状部に当接した後、前記第1押圧部によって、前記熱カシメ用片状部が内周側に向かって傾くように、前記熱カシメ用片状部の外周部を押圧することと、前記第1押圧部が前記熱カシメ用片状部に当接している状態で、前記熱カシメ用片状部において前記第1押圧部よりも基端側の第2押圧部によって、前記熱カシメ用片状部の先端部を、前記レンズ上のカシメ領域に向かって前記レンズ枠の軸方向に押しつけることと、を含む。
 本発明の第2の態様における熱カシメ用工具によれば、基準軸線に沿って移動可能に保持され、レンズ枠に形成された熱カシメ用片状部を前記レンズ枠に収容されたレンズに押しつける熱カシメ用工具であって、前記基準軸線に対して第1の角度をなして前記基準軸線に向かって傾斜する第1テーパ面を有し、前記熱カシメ用片状部の外周面を押圧可能な第1押圧部と、前記第1テーパ面の内縁から内側に隣接し、前記基準軸線に対して前記第1の角度よりも大きい第2の角度をなして前記基準軸線に向かって傾斜する第2テーパ面を有し、前記熱カシメ用片状部の先端部を押圧可能な第2押圧部と、を備える。
 本発明の第3の態様における熱カシメ用工具によれば、上記第2の態様において、前記第1押圧部の外縁は、前記基準軸線から、前記熱カシメ用片状部の基端部の外半径以下の範囲に形成されており、前記第1押圧部の外縁から外側に隣接して、前記基準軸線に対して前記第1の角度よりも大きな第3の角度をなす先端面が形成されていてもよい。
 本発明の第4の態様における熱カシメ用工具によれば、上記第2または第3の態様において、前記第1の角度は、0°よりも大きく、45°よりも小さくてもよい。
 本発明の第5の態様における熱カシメ用工具によれば、上記第2から第4のいずれか1つの態様において、前記第2押圧部の内縁部には、前記第2テーパ面から突出し、前記第2テーパ面に沿って変形する前記熱カシメ用片状部の内周側の位置を規制する第3テーパ面が設けられていてもよい。
 本発明の第6の態様におけるレンズ固定装置によれば、熱カシメ用片状部が形成されたレンズ枠の中心軸線が基準軸線と同軸となるように、前記レンズ枠を保持するレンズ枠保持部と、上記第2から第5のいずれか1つの態様の熱カシメ用工具と、前記熱カシメ用工具を前記基準軸線に沿って移動し、前記熱カシメ用工具を前記熱カシメ用片状部に押しつける加圧部と、を備える。
 本発明の第7の態様におけるレンズ固定装置によれば、上記第6の態様において、前記第1押圧部は、前記熱カシメ用工具が前記熱カシメ用片状部に押しつけられる際に、前記熱カシメ用工具が前記熱カシメ用片状部の先端部に当接するよりも先に、前記熱カシメ用片状部の基端部に当接し、その後、前記熱カシメ用片状部が内周側に向かって傾くように、前記熱カシメ用片状部の外周部を押圧するように構成され、前記第2押圧部は、前記第1押圧部が前記熱カシメ用片状部に当接している状態で、前記熱カシメ用片状部の先端を前記レンズ上のカシメ領域に向かって前記レンズ枠の軸方向に押圧するように構成されていてもよい。
 上記各態様におけるレンズ固定方法、熱カシメ用工具、およびレンズ固定装置によれば、熱カシメによって形成されるカシメ部とレンズとの密着性を向上することができる。
本発明の実施形態のレンズ固定方法に用いる熱カシメ装置の一例を示す模式的な縦断面図である。 図1におけるA視図である。 図1におけるB部の拡大図である。 本発明の実施形態のレンズ固定方法に用いる熱カシメ装置の動作説明図である。 本発明の実施形態のレンズ固定方法における熱カシメ用片状部の変形の様子を示す模式図である。 本発明の実施形態のレンズ固定方法による熱カシメ用片状部の変形の数値シミュレーション結果を示す模式図である。 比較例のレンズ固定方法による熱カシメ用片状部の変形の数値シミュレーション結果を示す模式図である。 比較例のレンズ固定方法の作用を説明する模式図である。
 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。
 本発明の実施形態のレンズ固定方法に用いる熱カシメ装置50(レンズ固定装置)の構成について説明する。
 図1は、本発明の実施形態のレンズ固定方法に用いる熱カシメ装置の一例を示す模式的な縦断面図である。図2は、図1におけるA視図である。図3は、図1におけるB部の拡大図である。
 図1に示すように、熱カシメ装置50は、装置全体を支持するベース51上に、レンズ枠保持部56、支持部52、加圧部53、加熱部54、およびホーン部55(熱カシメ用工具)を備える。なお、図示は省略するが、熱カシメ装置50は、この他にも、熱カシメ装置50を操作する操作部と、操作部の操作入力に基づいて加圧部53および加熱部54の動作を制御する制御部と、を備えている。
 レンズ枠保持部56は、レンズ1が挿入されたレンズ枠2を保持する装置部分である。レンズ枠保持部56は、レンズ枠2の熱カシメ用片状部2Bが上向きになるようにレンズ枠2を保持する。
 レンズ枠保持部56の保持中心軸線は、熱カシメ装置50において鉛直方向に延びる基準軸線Zと同軸になっている。
 本明細書では、光軸や中心軸線等の軸線が特定できる軸状、筒状等の部材に関する相対位置について説明する場合に、軸方向、周方向、および径方向が用いられる場合がある。軸方向は、軸線に沿う方向である。周方向は、軸線回りに周回する方向である。径方向は、軸線に直交する平面において軸線に交差する線に沿う方向である。
 特に、光軸に沿う方向は、光軸方向と称される場合がある。径方向において、基準位置に対して軸線からより離れる側は径方向外側と称される場合がある。同じく、軸線により近づく側は径方向内側と称される場合がある。
 ここで、レンズ1と、レンズ1を固定するレンズ枠2との構成の一例について説明する。
 図1、図2に示すように、レンズ1は、第1レンズ面1aおよび第2レンズ面1bを有する。第1レンズ面1aおよび第2レンズ面1bの間の外周部には、光軸Oと同軸の円筒面であるレンズ側面1cが形成されている。
 第1レンズ面1a、第2レンズ面1bの形状は、特に限定されない。第1レンズ面1a、第2レンズ面1bの形状は、例えば、球面、非球面、自由曲面、平面等の適宜の面形状であってもよい。第1レンズ面1a、第2レンズ面1bの形状は、凸面、平面、凹面のいずれでもよい。
 以下の説明では、レンズ1は、一例として、凸球面からなる第1レンズ面1aと、平面からなる第2レンズ面1bと、を有する平凸レンズである。
 図3に示すように、第1レンズ面1aとレンズ側面1cと隣り合う角部には、面取り部1dが形成されている。面取り部1dは、光軸Oを含む断面において、光軸Oに対して角度θ1(ただし、θ1は鋭角)だけ傾斜したテーパ面である。第1レンズ面1aの外縁部の接線の傾きをθ2とすると、θ1はθ2よりも小さい。
 本実施形態では、一例として、第1レンズ面1aにおけるレンズ有効域の外側と、面取り部1dとは、熱カシメが可能なカシメ領域Tになっている。カシメ領域Tにおける第1レンズ面1aの平均傾きの角度は、略θ2である。
 ただし、カシメ領域Tの形状は、上述の形状には限定されない。
 例えば、カシメ領域Tは、面取り部1dのみで構成されていてもよい。
 例えば、レンズ1において、面取り部1dに代えて、第1レンズ面1aとレンズ側面1cとの間がR面等で丸められた丸め部が形成されてもよい。この場合、丸め部と第1レンズ面1aの外周部、または丸め部のみがカシメ領域Tであってもよい。
 例えば、レンズ1は、面取り部1dおよび丸み部が形成されず、第1レンズ面1aとレンズ側面1cとが交差する角部が形成されていてもよい。この場合、カシメ領域Tはレンズ有効域外の第1レンズ面1aがカシメ領域Tである。
 例えば、カシメ領域Tは、面取り部や丸め部以外の形状に加工されていてもよい。例えば、カシメ領域Tは、光軸Oに直交する平面等形状に加工されていてもよい。
 例えば、レンズ1がフランジ部を有する場合には、カシメ領域Tは、フランジ部の表面によって構成されてもよい。
 レンズ1の材質は、熱カシメが可能であれば、ガラスでもよいし、合成樹脂でもよい。ガラスレンズの種類としては、研磨レンズでもよいし、ガラスモールドレンズでもよい。
 図1、図2には、熱カシメ前の状態のレンズ枠2が示されている。熱カシメ前の状態のレンズ枠2には、レンズ1が収容される。レンズ枠2は、後述する本実施形態のレンズ固定方法による熱カシメによってレンズ1が固定される部材である。
 以下、熱カシメ前のレンズ枠2の形状について説明する。
 レンズ枠2は、略円筒状の部材である。レンズ枠2は、枠本体2Aと、枠本体2Aの一端部(図1の図示上端部)に形成された熱カシメ用片状部2Bとを備える。レンズ枠2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2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。
 レンズ枠2が樹脂モールド成形で製造される場合、成形型の型構造に応じて適宜の抜き勾配がつけられる。以下の説明では、簡単のため、特に断らない限り、成形上必要な抜き勾配は無視される。例えば、「円筒面状」には、抜き勾配が付いていることによって厳密には円錐面と言うべき形状も含まれる。
 以下では、簡単のため、レンズ枠2の形状は、レンズ枠保持部56への配置姿勢に基づいて説明される場合がある。例えば、レンズ枠2の軸方向に沿う相対位置に関して、熱カシメ用片状部2B寄りの位置が上側、上方、その反対側が下側、下方などと呼ばれる場合がある。
 枠本体2Aは、全体として略円筒状の部材である。枠本体2Aの中心部には、内周面2cによる挿入穴が形成されている。内周面2cには、レンズ1が挿入される。
 内周面2cに挿入されるレンズ1の光軸Oは、内周面2cの中心軸線Cと略同軸に配置される。光軸Oと中心軸線Cとの径方向のずれ量は、組立体である光学ユニットとしての偏芯の許容範囲内である。以下では、簡単のため、光軸Oと中心軸線Cとは互いに同軸になっているとして説明される。
 枠本体2Aの軸方向において熱カシメ用片状部2Bと反対側の端部(図1の図示下端部)には、レンズ受け部2aが形成されている。レンズ受け部2aは、内周面2cから中心軸線Cに向かう内方に延びる。
 図3に示すように、内周面2cの高さは、レンズ枠2内に収容されたレンズ1において、レンズ側面1cの面取り部1d寄りの端部と略同じ高さである。
 図1、図2に示すように、レンズ受け部2aは、レンズ1の第2レンズ面1bを光軸方向に支持する。レンズ受け部2aの中心部には、貫通孔2bが軸方向に貫通されている。貫通孔2bは、レンズ1のレンズ外径よりも小径、かつ第2レンズ面1bのレンズ有効径よりも大径の円筒孔である。
 本実施形態の熱カシメ用片状部2Bは、枠本体2Aの上端部から突出された円筒状の片状部である。
 ただし、熱カシメ用片状部2Bは、以下に説明する断面構成を備える複数の突片のような突起部で構成されていてもよい。この場合、複数の突起部は、枠本体2Aの上端部において、周方向に離間する複数の位置から突出される。熱カシメ用片状部2Bが複数の突起部で構成される場合、複数の突起部は、枠本体2Aの上端部において、周方向を等分する位置に配置されてもよい。
 図3に示すように、本実施形態の熱カシメ用片状部2Bの外形は、片状部内周面2h、先端面2e、片状部第2外周面2g、および片状部第1外周面2fで形成されている。
 片状部内周面2hは、枠本体2Aの内周面2cに沿って上方に延びる円筒面である。ただし、熱カシメ用片状部2Bの先端の径方向の厚さを低減するため、片状部内周面2hは、上方に向かって拡径するテーパ形状に形成されてもよい。
 先端面2eは、中心軸線Cに直交する平面からなる。先端面2eは、レンズ枠2に収容されたレンズ1のカシメ領域Tの下端部よりも上方に位置する。
 片状部第2外周面2gは、熱カシメ用片状部2Bの突出方向における先端側(上端側)の外周面である。本実施形態では、片状部第2外周面2gは、基端から先端に向かうにつれて、径方向内側に(中心軸線Cに近づくように)傾斜している。すなわち、片状部第2外周面2gは、基端から先端に向かうにつれて縮径するテーパ面で構成される。
 ただし、片状部第2外周面2gは、中心軸線Cに平行でもよい。
 片状部第1外周面2fは、熱カシメ用片状部2Bの突出方向における基端側(下端側)の外周面である。本実施形態では、片状部第1外周面2fは、先端から基端に向かうにつれて、径方向外側に(中心軸線Cから離れるように)傾斜している。すなわち、片状部第1外周面2fは、片状部第2外周面2gの基端から、より基端側に向かうにつれて拡径するテーパ面で構成されている。
 片状部第1外周面2fの基端部は、枠本体2Aの上端面上に位置してもよい。ただし、本実施形態では、一例として、片状部第1外周面2fの基端部は、枠本体2Aの外周面2dに接続している。
 このような構成により、本実施形態の熱カシメ用片状部2Bの肉厚は、枠本体2Aの先端部の径方向の肉厚から、先端側に向かって連続的に減少している。本実施形態の熱カシメ用片状部2Bは筒状の片状体になっている。
 熱カシメ用片状部2Bの外周部において、片状部第1外周面2fは、枠本体2Aの外周面2dに対して傾斜する段状部を形成している。熱カシメ用片状部2Bの片状部第1外周面2fおよび片状部第2外周面2gは、枠本体2Aの外周面2dに対して径方向内側に陥没する細径部になっている。
 ここで、熱カシメ装置50の説明に戻る。
 図1に示すように、支持部52は、後述する加圧部53、加熱部54、ホーン部55を、レンズ枠保持部56の上方に配置する装置部分である。
 加圧部53は、熱カシメ用片状部2Bを加圧するための加圧力を発生する装置部分である。加圧部53は、駆動源として図示略のモータを備えている。
 加圧部53の上端部は支持部52に支持されている。加圧部53の下端部には後述する加熱部54が連結されている。
 加圧部53の下端部は、図示略の駆動源により基準軸線Zに沿って進退することが可能である。
 加熱部54は、後述するホーン部55を介して熱カシメ用片状部2Bを加熱するための装置部分である。加熱部54の上部は、加圧部53の下端部に固定されている。加熱部54は、加圧部53によって、基準軸線Zに沿って移動可能に支持されている。加熱部54の下面側には、後述するホーン部55が固定されている。
 加熱部54の具体的な構成としては、熱カシメの方式に応じて、適宜の装置構成が採用されてよい。
 例えば、ホーン部55を加熱することにより熱カシメが行われる場合には、加熱部54は図示略のヒータを備える。
 例えば、ホーン部55に超音波振動を印加することにより熱カシメが行われる場合には、加熱部54は図示略の超音波振動子を備える。
 例えば、加熱部54は、超音波振動子に加えてヒータを備えてもよい。
 以下の説明では、一例として、加熱部54はヒータを備える。
 ホーン部55は、レンズ枠2の熱カシメ用片状部2Bを加熱するとともに加圧することができる。ホーン部55は、熱カシメ用片状部2Bを軟化させて折り曲げるとともに熱カシメ用片状部2Bの外形を後述するカシメ部2Cの形状に成形する。
 本実施形態では、ホーン部55は、略円筒状の金属部材からなる。ホーン部55は、ホーン部55の中心軸線が基準軸線Zと同軸となるように、加熱部54の下部に固定されている。
 図3に示すように、ホーン部55の下端部には、基準軸線Zを中心とする円環状の先端面55aが形成されている。先端面55aは、基準軸線Zに対して後述する第1押圧部55bがなす第1の角度よりも大きな第3の角度をなしている。本実施形態では、先端面55aは、一例として、基準軸線Zに直交する平面である。本実施形態では、第3の角度は90°である。
 先端面55aの内径は、枠本体2Aの上端部の外径以下である。
 ホーン部55において先端面55aの内縁部から基準軸線Zに向う内側には、第1押圧部55b、第2押圧部55c、および逃げ部55fが、この順に形成されている。第1押圧部55b、第2押圧部55c、および逃げ部55fは、基準軸線Zを中心とする同心円状の領域に形成されている。
 第1押圧部55b、第2押圧部55c、および逃げ部55fの形状は、本実施形態では、基準軸線Zに関して軸対称な形状とされている。
 第1押圧部55bは、熱カシメ用片状部2Bが内周側に向かって傾くように、熱カシメ用片状部2Bの外周部を押圧するホーン部55の部位である。
 第1押圧部55bは、点P1で示される先端面55aの内縁部から上方に向かうとともに内側に縮径する第1テーパ面で構成される。第1押圧部55bは、基準軸線Zを含む断面において、基準軸線Zに対して角度φ1(第1の角度)だけ傾斜している。
 角度φ1は、第1押圧部55bが基準軸線Zに沿って移動することによって熱カシメ用片状部2Bに押圧する際に、第1押圧部55bが熱カシメ用片状部2Bを押圧する基準軸線Zに沿う分力成分よりも、熱カシメ用片状部2Bを押圧する径方向内側に向く分力成分が大きくなる角度とされる。具体的には、φ1は、0°より大きく45°未満である。φ1は、レンズ1のカシメ領域Tの外周側の傾斜角度よりも小さいことがより好ましい。
 さらに、第1押圧部55bは、後述するように、基準軸線Zに沿って下方に移動するとき、ホーン部55が基準軸線Zと同軸に配置されたレンズ枠2の熱カシメ用片状部2Bの先端部に当接するよりも先に第1押圧部55bが熱カシメ用片状部2Bの基端部に当接するような形状に形成されている。
 本実施形態の場合、ホーン部55が下降することによって点P1が片状部第1外周面2fに当接する状態が形成されたときに第1押圧部55bが熱カシメ用片状部2Bの先端部と当接しないように、第1押圧部55bの傾斜角φ1と、第1押圧部55bの長さとが設定されている。後述するように、本実施形態では、第2押圧部55cは、第1押圧部55bの上端(図3の点P2参照)よりも上側に配置されているため、第2押圧部55cも熱カシメ用片状部2Bの先端部から離間している。
 第1押圧部55bは、さらにホーン部55を下降させるときに、変形前の熱カシメ用片状部2Bの先端部と当接してもよいし、当接しなくてもよい。
 このような設定の一例としては、例えば、第1押圧部55bは片状部第2外周面2gと平行であり、かつ第1押圧部55bの下端の点P1から上端の点P2間での軸方向における長さが片状部第1外周面2fおよび片状部第2外周面2gの軸方向における長さより長い設定(設定例1)が挙げられる。
 設定例1以外の設定としては、例えば、後述する第2押圧部55cの上面形成部55dの傾斜によっては、設定例1における点P2の位置がより低く設定されてもよい場合がある。すなわち、設定例1において第1押圧部55bの下端の点P1から上端の点P2間での軸方向における長さが片状部第1外周面2fおよび片状部第2外周面2gの軸方向における長さ以下となる設定(設定例2)が用いられてもよい。
 例えば、後述する第2押圧部55cの上面形成部55dの傾斜によっては、設定例1において片状部第2外周面2gの傾斜が第1押圧部55bの傾斜より小さくされた設定(設定例3)が用いられてもよい。
 例えば、設定例1において、片状部第2外周面2gの傾斜が第1押圧部55bの傾斜より大きくされた設定(設定4)が用いられてもよい。
 以下では、一例として、設定例1に基づいて説明する。
 第2押圧部55cは、第1押圧部55bよりも基端側(上端側)において、熱カシメ用片状部2Bをカシメ領域Tに向かってレンズ枠2の軸方向に押圧するホーン部55の部位である。
 本実施形態では、第2押圧部55cは、上面形成部55dと、内周面形成部55eとを備える。
 上面形成部55dは、点P2で示される第1押圧部55bの上端部から上方に向かうとともに内側に縮径する第2テーパ面で構成される。上面形成部55dは、基準軸線Zを含む断面において、基準軸線Zに対して角度φ2(第2の角度、ただし、φ2>φ1)だけ傾斜している。
 角度φ2の大きさは、上面形成部55dによって後述するカシメ部2Cを必要な強度が確保される厚さに形成できれば、特に限定されない。
 例えば、角度φ2は、基準軸線Zと同軸となるようにレンズ枠2に収容されたレンズ1のカシメ領域Tの傾斜角が、鋭角、直角、鈍角である場合に、それぞれ鋭角、直角、鈍角であってもよい。
 例えば、図3に示すように、カシメ領域Tの傾斜角が鋭角である場合、角度φ2は90°以下でもよい。この場合、押圧時に変形する熱カシメ用片状部2Bが径方向外側の上側に逃げにくくなる。
 例えば、角度φ2は、カシメ領域Tの傾斜角が内周側領域と外周側領域とで異なる場合に、内周側領域の傾斜角以上の角度にされてもよい。例えば、図3に示す例では、φ2は、φ2≧θ2とされてよい。この場合、ホーン部55によって形成される後述のカシメ部2Cの外周部の肉厚が大きくなるため、カシメ強度が高められることができる。
 内周面形成部55eは、熱カシメ用片状部2Bの変形を抑止する押圧部である。内周面形成部55eは、上面形成部55dにより軸方向に押圧されることによってカシメ領域Tに沿って移動する変形状態の熱カシメ用片状部2Bが、第1レンズ面1aのレンズ有効域内に進入しないようにする。内周面形成部55eは、後述するカシメ部2Cの内周側の突出量を規制する。
 内周面形成部55eは、点P3で示される上面形成部55dの内縁部から下方に向かうにつれて内側に縮径する第3テーパ面で構成される。
 点P4で表される内周面形成部55eの下端縁の径方向における位置は、レンズ枠2に収容されたレンズ1の第1レンズ面1aのレンズ有効域の外側である。
 内周面形成部55eの下端縁の軸方向における位置は、後述するカシメ部2Cの先端部に必要な肉厚に応じて決めることができる。
 内周面形成部55eの基準軸線Zに対する傾斜角は角度φ3である。角度φ3の大きさは、本実施形態の場合、0°以上90°以下の範囲で選ばれてもよい。角度φ3の大きさは、例えば、上面形成部55dの法線の傾斜に近くなるように、例えば、(90°-φ2)±20°の範囲でもよい。
 逃げ部55fは、ホーン部55において内周面形成部55eよりも径方向内側の内周面である。逃げ部55fは、内周面形成部55eの下端縁がレンズ受け部2aに近接した際に、内周面形成部55eの下端縁よりも内周側における第1レンズ面1aとの接触を防止する穴部を構成する。
 逃げ部55fは、点P4で示される内周面形成部55eの内縁部から上方に向かうとともに内側に縮径するテーパ面で構成される。逃げ部55fの上端部には、基準軸線Zに沿って延びる円筒面55gが接続されている。
 次に、このような構成の熱カシメ装置50を用いて行うことができる本実施形態のレンズ固定方法について説明する。
 図4は、本発明の実施形態のレンズ固定方法に用いる熱カシメ装置の動作説明図である。図5(a)、(b)、(c)は、本発明の実施形態のレンズ固定方法における熱カシメ用片状部の変形の様子を示す模式図である。
 本実施形態のレンズ固定方法は、熱カシメ用片状部が形成されたレンズ枠にレンズを収容し、熱カシメ用工具を熱カシメ用片状部に押しつけて熱カシメを行うことによって、レンズをレンズ枠に固定する方法である。
 本実施形態では、熱カシメ用工具を熱カシメ用片状部に押しつける際に、少なくとも、以下に説明する第1の動作、第2の動作、および第3の動作を含む動作が行われる。
 第1の動作は、熱カシメ用工具が熱カシメ用片状部の先端部に当接するよりも先に、熱カシメ用片状部の基端部に、熱カシメ用工具の先端側の第1押圧部を当接させることである。
 第2の動作は、第1押圧部が熱カシメ用片状部に当接した後、第1押圧部によって、熱カシメ用片状部が内周側に向かって傾くように、熱カシメ用片状部の外周部を押圧することである。
 第3の動作は、第1押圧部が熱カシメ用片状部に当接している状態で、熱カシメ用片状部において第1押圧部よりも基端側の第2押圧部によって、熱カシメ用片状部の先端部を、レンズ上のカシメ領域に向かってレンズ枠の軸方向に押圧することである。
 以下では、熱カシメ装置50を用いて、レンズ1をレンズ枠2に熱カシメする場合の例で、本実施形態のレンズ固定方法の一例について説明する。
 まず、図1に示すように、レンズ1が挿入されたレンズ枠2がレンズ枠保持部56に固定される。このとき、レンズ枠2は、中心軸線Cが熱カシメ装置50の基準軸線Zと同軸になるように位置決めされる。
 このような位置関係においては、ホーン部55の先端部における第1押圧部55bおよび第2押圧部55cも、中心軸線Cと同軸の位置関係に配置されている。
 次に、熱カシメ装置50の制御部は、加熱部54によってホーン部55を加熱する。ホーン部55の温度は、少なくともホーン部55に当接する熱カシメ用片状部2Bが軟化する程度の加熱温度に設定される。加熱温度は、加圧部53の加圧力によって熱カシメ用片状部2Bを変形させることができる温度であればよい。加熱温度は、熱カシメ用片状部2Bの樹脂材料の材料特性に応じて決められればよい。
 次に、図4に示すように、熱カシメ装置50の制御部は、加圧部53を駆動して、ホーン部55を下降させる。ホーン部55によって、熱カシメ用片状部2Bが熱カシメされる。このとき、熱カシメ装置50の制御部は、ホーン部55を適正な位置まで下降させたら、加圧部53の駆動を停止する。ホーン部55の適正位置は、例えば、制御部がホーン部55の下降位置およびホーン部55が受ける反力の少なくとも一方を検出して、予め記憶された判定値と比較することによって判定する。
 このような加圧部53の停止状態では、熱カシメ用片状部2Bは、第1押圧部55bおよび第2押圧部55cによって加熱されつつ押圧されることによって、レンズ1上のカシメ領域Tに密着する。この結果、上面が第1押圧部55bおよび第2押圧部55cの形状にならって変形したカシメ部2Cが形成される。その際の詳細の過程については後述する。
 カシメ部2Cが形成されたら、熱カシメ装置50の制御部は、加圧部53を駆動してホーン部55を上昇させる。
 以上で、熱カシメ装置50による熱カシメが終了する。レンズ1は、カシメ部2Cによって、レンズ枠2に固定される。
 ホーン部55の熱カシメ動作における詳細の動作および作用について説明する。
 図5(a)に実線で示すように、ホーン部55が下降していくと、熱カシメ用片状部2Bの基端部には、熱カシメ用片状部2Bの先端部よりも先に、ホーン部55の先端側の第1押圧部55bが当接する(第1の動作)。具体的には、第1押圧部55bの先端の点P1が片状部第1外周面2fの下端部に当接しており、熱カシメ用片状部2Bの先端部は、第1押圧部55bおよび第2押圧部55cから離間している。
 第1押圧部55bの先端の内径は片状部第1外周面2fの基端部の外径以下であるため、上述の第1の動作は、レンズ枠2と同軸に配置されたホーン部55が下降されることによって行われる。
 この後、例えば、図5(a)に二点鎖線で示すように、さらにホーン部55が下降すると、第1押圧部55bの先端は、枠本体2Aの外周面2d上を滑るように、基準軸線Zに沿って移動する。その際、第1押圧部55bが下降することによって、まず片状部第1外周面2fが第1押圧部55bの法線方向に押圧される。
 片状部第1外周面2fにおける熱カシメ用片状部2Bは、レンズ1のレンズ側面1cと第1押圧部55bとの間に挟まれることで、徐々に径方向に押しつぶされていく。その際、熱カシメ用片状部2Bとの当接部である第1押圧部55bの先端は、次第に下方に移動する。押しつぶされた樹脂材料は、第1押圧部55bから見ると、第1押圧部55bの傾斜面に沿って相対的に基端側に押し延ばされていく。
 熱カシメ用片状部2Bの外周部に当接している第1押圧部55bの先端部は、徐々に枠本体2Aと接触していく。枠本体2Aは、、熱カシメ用片状部2Bよりもより低温であり、かつより厚い肉厚を有する。押しつぶされた樹脂材料は先端面55aよりも先端側には移動しない。この結果、第1押圧部55bの先端部は、径方向に押しつぶされる樹脂材料を封止する作用を持つ。
 第1押圧部55bの下降動作は、熱カシメ用片状部2Bの外周面を第1押圧部55bに沿って、しごく動作になっている。
 ホーン部55の下降に伴って、第1押圧部55bと片状部第2外周面2gとの間隔は漸次減少する。第1押圧部55bは、片状部第2外周面2gとの距離が最も近い部位から当接し始める。第1押圧部55bは、その法線方向に片状部第2外周面2gを押圧する。
 第1押圧部55bは、基準軸線Zに関して鋭角φ1だけ傾斜しているため、熱カシメ用片状部2Bに外周側から作用する押圧力は、軸方向の分力成分よりも、径方向の分力成分が大きい。
 この結果、熱カシメ用片状部2Bは、第1押圧部55bが下降するにつれて基端側から径方向内側に向かって押圧されていく。
 枠本体2Aにはレンズ1のレンズ側面1cが挿入されている。このため、枠本体2Aは、径方向外側から押圧されてもレンズ側面1cの位置よりも内側に倒れることができない。しかし、レンズ側面1cよりも上方に突出する熱カシメ用片状部2Bは、径方向外側から押圧されると、片状部内周面2hと面取り部1dとの間の隙間の範囲で径方向内側に倒れることができる。
 この結果、第1押圧部55bによって押圧される部分が、熱カシメ用片状部2Bの先端側に移動すると、熱カシメ用片状部2Bは、樹脂材料が押しつぶされるというより、面取り部1dに向かって倒されるような変形モードになっていく。
 このため、熱カシメ用片状部2Bは、基端部から内周側に向かって第1押圧部55bに沿うように傾いていく。
 このように、第1押圧部55bの先端が熱カシメ用片状部2Bの基端部当接した後、さらに下降されることによって、上述の第2の動作が行われる。
 第2の動作が始まると、先端面2eと第2押圧部55cとの軸方向の距離が縮まる。このため、第2の動作が始まってからホーン部55が一定量だけ下降すると、図5(b)に示すように、第2押圧部55cの上面形成部55dが変形前の先端面2e(図5(b)の二点鎖線参照)よりも下側に移動する。この移動が行われる過程で、熱カシメ用片状部2Bの先端部は、第2押圧部55cの上面形成部55dの軸方向の移動によって押圧される。
 熱カシメ用片状部2Bに作用する押圧力は、第2押圧部55cの法線方向に作用する。
 第2押圧部55cの上面形成部55dは、基準軸線Zに関して角度φ1よりも大きな角度φ2だけ傾斜している。このため、第2押圧部55cから熱カシメ用片状部2Bに上方から作用する第2の押圧力は、第1押圧部55bから熱カシメ用片状部2Bに作用する第1の押圧力と比べると、径方向の分力成分に対する軸方向の分力成分がより大きくなっている。
 この結果、熱カシメ用片状部2Bは、第2押圧部55cが下降するにつれて先端側からカシメ領域Tに向かって押圧されていく(第3の動作)。
 第3の動作は、第2の動作と並行して行われる。このため、図5(b)に示すように、熱カシメ用片状部2Bの先端部は、面取り部1dの基端部を中心として、中心軸線Cに向かって倒されながら、カシメ領域Tに向かって押圧される。
 第3の動作が進むと、片状部内周面2hの変形が進んだ片状部内周面2h’と、面取り部1dとの間の間隔が、片状部内周面2h’の基端側から漸次狭まっていく。片状部内周面2h’は、基端側から面取り部1dと漸次密着する。
 図5(c)に示すように、ホーン部55の下降が停止されると、変形が進んだ熱カシメ用片状部2Bが、第1押圧部55b、上面形成部55d、および内周面形成部55eによって押圧される。面取り部1dと、第1レンズ面1aの外周部からなるカシメ領域Tには、密着したカシメ部2Cが形成される。
 カシメ部2Cにおいては、枠本体2Aの上端部に、第2押圧部55cが押圧されて変形したテーパ状の側方カシメ面2iが形成される。本実施形態では、側方カシメ面2iは、固定されたレンズ1のレンズ側面1cの一部と、径方向に対向して形成される。
 カシメ部2Cの先端部は、第1レンズ面1aに近接する内周面形成部55eによって、封止されている。このため、レンズ有効域内に、カシメ部2Cのバリが延びることが防止される。
 カシメ部2Cの基端部は第1押圧部55bの先端部によって封止されている。変形によって流動する樹脂材料は、第1押圧部55bの先端部から漏れださない。この結果、カシメ部2Cの形成に必要な樹脂材料が不足することがない。
 上述のように、第2の動作によって、変形中の熱カシメ用片状部2B’は、第1押圧部55bに沿って滑りながら第1押圧部55bの全体から径方向に大きい分力成分を受ける。熱カシメ用片状部2B’は、第1押圧部55bの傾斜に沿って基端部から折り曲げられる。
 このため、第2の動作においては、熱カシメ用片状部2B’を肉厚方向に押しつぶして塑性変形させる場合のような樹脂流動性は必要とされない。例えば、加熱温度のばらつきによって熱カシメ用片状部2B’が低温であっても、押圧力によって変形させることが容易になる。このため、加熱温度のばらつきによって樹脂材料の流動性が乏しい場合でも、カシメ部の密着不良が起こりにくくなる。
 このような本実施形態のレンズ固定方法の作用について、数値シミュレーション例に基づいて説明する。
 図6は、本発明の実施形態のレンズ固定方法による熱カシメ用片状部の変形の数値シミュレーション結果を示す模式図である。図7は、比較例のレンズ固定方法による熱カシメ用片状部の変形の数値シミュレーション結果を示す模式図である。図8は、比較例のレンズ固定方法の作用を説明する模式図である。
 図6には、上述の実施形態に基づいた数値シミュレーション結果の実施例が示されている。上述の実施形態との違いは、内周面形成部55eの下端縁(点P4参照)が第1レンズ面1aと面取り部1dとの境界に接していることである。
 第1押圧部55bの傾斜の角度φ1は、15°とされた。
 図6に示すように、実施例のカシメ部2Cは、面取り部1d、第2押圧部55c、および第1押圧部55bに密着するとの数値シミュレーション結果が得られた。ただし、先端面55aの先端には、先端面55aによって外周面2dからそがれた樹脂部分によるバリ20が形成された。しかし、シミュレーションの進行プロセスを見ると、バリ20は、枠本体2Aより先端側の樹脂材料が下方に漏れてできたものではなかった。したがって、バリ20が生じても、レンズ1の固定性能には影響しないと考えられる。バリ20は、第1レンズ面1aからは離れているため、必要があれば、容易に除去加工可能である。
 図7は、上述の実施形態と異なる形状を有するホーン部65を用いた比較例の数値シミュレーション結果である。
 図7に示す比較例は、第2押圧部55cの上面形成部55dの長さが短縮された点と、上記実施例の第1押圧部55bに代えて傾斜角が変更された第1押圧部65bを備えた点とが、上記実施例と異なる。上面形成部55dが短縮された理由は、上面形成部55dの長さが実施例と同じであると、第1押圧部65bと熱カシメ用片状部2Bとの接触面積が少なすぎて、第1押圧部65bの傾斜角の変化による作用の違いが分かりにくくなるためである。
 第1押圧部65bの基準軸線Zに対する傾斜の角度角φ11は、65°とされた。
 先端面55aは、内縁部の内径が上記実施例と揃えられた。このため、点Q1で示される比較例における先端面55aの内縁部の位置は、径方向においては、点P1と同一であるが、軸方向における位置は点P1よりも上側である。具体的には、図7に示すような押圧停止状態で、面取り部1dの下端部と略同じ高さであった。
 図7に示すように、この比較例のカシメ部2Dは、面取り部1dの側方にのみ形成された。比較例のカシメ部2Dは、第1押圧部65bの基端側(図示上端側)の一部が当接しているのみであった。第1押圧部65bの先端側(図示下端側)には、カシメ部2Dとの表面との間に空隙22が生じた。
 カシメ部2Dの下面側には、面取り部1dとの間に空隙21が生じた。
 カシメ部2Dは、軸方向においては、先端部のみがレンズ1と接触していた。カシメ部2Dの先端部はレンズ1と円環状に線接触していた。このため、レンズ1の固定強度は、実施例のカシメ部2Cに比べると格段に低いと考えられる。
 比較例のカシメ部2Dが、面取り部1dおよび第1押圧部65bに密着できなかった理由の考察について、図8を参照して説明する。
 図8に示すように、ホーン部65は、図示実線のように下降すると、比較例では、熱カシメ用片状部2Bの先端部が、第2押圧部55cと第1押圧部65bとの境界である点Q2に当接する。このとき、第1押圧部65bの先端部は熱カシメ用片状部2Bとは接触しない。
 点Q2の位置が径方向にずれると、熱カシメ用片状部2Bの先端部が当たる位置は、第2押圧部55cまたは第1押圧部65bに接触する。しかし、熱カシメ用片状部2Bが第2押圧部55cおよび第1押圧部65bのいずれに接触しても、第1押圧部65bの先端部は熱カシメ用片状部2Bとは接触しない。
 したがって、二点鎖線で示すように、ホーン部65がさらに下降されると、熱カシメ用片状部2Bの先端部が第2押圧部55cによって、軸方向に押しつぶされていく。このとき、熱カシメ用片状部2Bの先端部は、第2押圧部55cの法線方向の押圧力によって、面取り部1dの方に押しつぶされていく(図示白抜き矢印参照)。
 このとき、押しつぶされる樹脂材料は、図示実線矢印で示すように、第2押圧部55cおよび第1押圧部65bに沿って径方向内側および径方向外側に移動できる。このため、樹脂材料が第1押圧部65bに沿って移動できない場合に比べて、面取り部1dに向かう樹脂量が減少する。
 この結果、図7における空隙21が生じたと考えられる。
 一方、実線矢印に沿って径方向外側に逃げる樹脂は、第1押圧部65bによって封止されないため、径方向外側において開放された空間に、しごき出される。しごき出される樹脂は、第1押圧部65bに向かって押圧される訳ではないため、表面が波打ちしたような不定形の表面が形成された状態で固化する。これにより、空隙22が生じたと考えられる。
 比較例では、第1押圧部65bの傾斜が変更されたことによって本実施形態のレンズ固定方法の第1~第3の動作が行われなかったために、カシメ部2Dが面取り部1dに密着できなかったと考えられる。
 以上説明したように、本実施形態のレンズ固定方法によれば、上記第1~第3の動作が行われるため、熱カシメによって形成されるカシメ部とレンズとの密着性が向上できる。
 なお、上記の実施形態の説明では、第1押圧部55bおよび第2押圧部55cが、傾斜角の異なるテーパ面であるとして説明した。しかし、第1押圧部55bおよび第2押圧部55cの少なくとも一方が湾曲面で形成されてもよい。
 上記実施形態の説明では、レンズ枠2にレンズ1のみが固定される場合の例で説明した。しかし、レンズ枠には複数のレンズが固定されてもよい。この場合、複数のレンズのうちの一部のみが、本実施形態のレンズ固定方法を用いて固定されてもよい。
 上記実施形態の説明では、熱カシメ用片状部2Bが周方向に連続する円筒状の場合の例で説明した。しかし、熱カシメ用片状部2Bが周方向に離間した突片からなる場合にも、上記実施形態で説明したホーン部55の構成が適用可能である。
 ただし、熱カシメ用片状部2Bの突片形状によっては、ホーン部においても突片に合わせて周方向に複数の押圧部が設けられてもよい。
 上記実施形態の説明では、熱カシメ用片状部2Bの外周面が、片状部第2外周面2gおよび片状部第1外周面2fによって形成されている場合の例で説明した。しかし、熱カシメ用片状部の外周面の形状は他の形状も可能である。熱カシメ用片状部の外周面の形状は、熱カシメ用工具が熱カシメ用片状部の先端部に当接するよりも先に、熱カシメ用片状部の基端部に、前記熱カシメ用工具の先端側の第1押圧部を当接させることができる形状であればよい。例えば、熱カシメ用片状部の外周面は、基端側から先端側に向かって縮径するテーパ面、あるいは縮径量が変化する湾曲面であってもよい。
 上記実施形態の説明では、レンズ枠が合成樹脂からなる場合の例で説明した。しかし、カシメ用突起部が熱可塑性の合成樹脂で形成されていれば、レンズ枠における他の部分の材質は特に限定されない。例えば、金属製枠部材と、カシメ用突起部を構成する樹脂材料とが複合されたレンズ枠が使用されてもよい。
 以上、本発明の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はこのような実施形態、実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
 また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
 上記実施形態によれば、熱カシメによって形成されるカシメ部とレンズとの密着性を向上することができるレンズ固定方法、熱カシメ用工具、およびレンズ固定装置を提供できる。
 1  レンズ
 1a  第1レンズ面
 1c  レンズ側面
 1d  面取り部
 2  レンズ枠
 2A  枠本体
 2B  熱カシメ用片状部
 2C  カシメ部
 2d  外周面
 2e  先端面
 2f  片状部第1外周面
 2g  片状部第2外周面
 2h、2h’  片状部内周面
 2i  側方カシメ面
 21、22  空隙
 50  熱カシメ装置(レンズ固定装置)
 53  加圧部
 54  加熱部
 55  ホーン部(熱カシメ用工具)
 55b  第1押圧部
 55c  第2押圧部
 55d  上面形成部
 55e  内周面形成部
 C  中心軸線
 O  光軸
 T  カシメ領域
 Z  基準軸線
 φ1  角度(第1の角度)
 φ2  角度(第2の角度)

Claims (7)

  1.  熱カシメ用片状部が形成されたレンズ枠にレンズを収容し、熱カシメ用工具を前記熱カシメ用片状部に押しつけて熱カシメを行うことによって、前記レンズを前記レンズ枠に固定するレンズ固定方法であって、
     前記熱カシメ用工具を前記熱カシメ用片状部に押しつける際に、
     前記熱カシメ用工具が前記熱カシメ用片状部の先端部に当接するよりも先に、前記熱カシメ用片状部の基端部に、前記熱カシメ用工具の先端側の第1押圧部を当接させることと、
     前記第1押圧部が前記熱カシメ用片状部に当接した後、前記第1押圧部によって、前記熱カシメ用片状部が内周側に向かって傾くように、前記熱カシメ用片状部の外周部を押圧することと、
     前記第1押圧部が前記熱カシメ用片状部に当接している状態で、前記熱カシメ用片状部において前記第1押圧部よりも基端側の第2押圧部によって、前記熱カシメ用片状部の先端部を、前記レンズ上のカシメ領域に向かって前記レンズ枠の軸方向に押圧することと、を含む、レンズ固定方法。
  2.  基準軸線に沿って移動可能に保持され、レンズ枠に形成された熱カシメ用片状部を前記レンズ枠に収容されたレンズに押しつける熱カシメ用工具であって、
     前記基準軸線に対して第1の角度をなして前記基準軸線に向かって傾斜する第1テーパ面を有し、前記熱カシメ用片状部の外周面を押圧可能な第1押圧部と、
     前記第1テーパ面の内縁から内側に隣接し、前記基準軸線に対して前記第1の角度よりも大きい第2の角度をなして前記基準軸線に向かって傾斜する第2テーパ面を有し、前記熱カシメ用片状部の先端部を押圧可能な第2押圧部と、
    を備える、
    熱カシメ用工具。
  3.  前記第1押圧部の外縁は、
     前記基準軸線から、前記熱カシメ用片状部の基端部の外半径以下の範囲に形成されており、
     前記第1押圧部の外縁から外側に隣接して、前記基準軸線に対して前記第1の角度よりも大きな第3の角度をなす先端面が形成されている、
    請求項2に記載の熱カシメ用工具。
  4.  前記第1の角度は、0°よりも大きく、45°よりも小さい、
    請求項2または3に記載の熱カシメ用工具。
  5.  前記第2押圧部の内縁部には、
     前記第2テーパ面から突出し、前記第2テーパ面に沿って変形する前記熱カシメ用片状部の内周側の位置を規制する第3テーパ面が設けられている、
    請求項2~4のいずれか1項に記載の熱カシメ用工具。
  6.  熱カシメ用片状部が形成されたレンズ枠の中心軸線が基準軸線と同軸となるように、前記レンズ枠を保持するレンズ枠保持部と、
     請求項2~5のいずれか1項に記載の熱カシメ用工具と、
     前記熱カシメ用工具を前記基準軸線に沿って移動し、前記熱カシメ用工具を前記熱カシメ用片状部に押しつける加圧部と、
    を備える、レンズ固定装置。
  7.  前記第1押圧部は、
     前記熱カシメ用工具が前記熱カシメ用片状部に押しつけられる際に、
     前記熱カシメ用工具が前記熱カシメ用片状部の先端部に当接するよりも先に、前記熱カシメ用片状部の基端部に当接し、その後、前記熱カシメ用片状部が内周側に向かって傾くように、前記熱カシメ用片状部の外周部を押圧するように構成され、
     前記第2押圧部は、
     前記第1押圧部が前記熱カシメ用片状部に当接している状態で、前記熱カシメ用片状部の先端を前記レンズ上のカシメ領域に向かって前記レンズ枠の軸方向に押圧するように構成されている、
    請求項6に記載のレンズ固定装置。
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