(57)【要約】【課題】固定する過程における光学部材どうしの相対的な位置関係のずれ、および、環境温度の変化に起因する光学性能の低下を防止すること。【解決手段】光軸方向において隣り合って配置される第１レンズ１０１および第２レンズ１０２を備えたレンズ装置は、レーザ光を吸収する樹脂材料によって形成され、当該樹脂材料の弾性力によって第１レンズ１０１を保持する押さえ環１０３を備えている。そして、第２レンズ１０２を、レーザ光を透過するとともに押さえ環１０３を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成し、押さえ環１０３に対してレーザ溶着によって固定した。【選択図】図４
2010139626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向において隣り合って配置される第１の光学部材および第２の光学部材を備えた光学装置であって、
レーザ光を吸収する樹脂材料によって形成され、当該樹脂材料の弾性力によって前記第１の光学部材を保持する保持部材を備え、
前記第２の光学部材は、前記レーザ光を透過するとともに前記保持部材を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成され、前記保持部材に対してレーザ溶着によって固定されていることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記第１の光学部材は、ガラスによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記保持部材は、基剤となる樹脂材料にレーザ光を吸収する材料を混合した材料によって形成され、
前記第２の光学部材は、前記基剤となる樹脂材料と同一種類の樹脂材料に、前記レーザ光を透過する材料を混合した材料によって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
レーザ光を吸収する樹脂材料によって形成され、当該樹脂材料の弾性力によって第１の光学部材を保持する保持部材と、
光軸方向において前記第１の光学部材と隣り合って配置され、前記レーザ光を透過するとともに前記保持部材を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成され、前記保持部材に対してレーザ溶着によって固定された第２の光学部材と、
前記第１の光学部材および前記第２の光学部材を介して受光した外光を電気信号に変換する撮像用の光電変換素子と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
互いに線膨張係数が異なる材料を用いて形成され、光軸方向において隣り合って配置される第１の光学部材と第２の光学部材とを備え、前記第２の光学部材をレーザ光を透過する樹脂材料によって形成した光学装置の製造方法であって、
前記レーザ光を吸収するとともに前記第２の光学部材を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成された環形状をなす保持部材によって、前記第１の光学部材を保持する工程と、
前記第２の光学部材の光軸に対して、前記保持部材によって保持された前記第１の光学部材の光軸を揃える工程と、
前記第２の光学部材の光軸に対して前記第１の光学部材の光軸を揃えた状態で、前記保持部材と前記第２の光学部材とを当接させる工程と、
前記第２の光学部材を介して、前記第２の光学部材に当接している前記保持部材を前記レーザ光によって照射する工程と、
前記レーザ光の照射を停止する工程と、
を含んだことを特徴とする光学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、互いの位置関係が固定される複数の光学部材を備えた光学装置、および当該光学装置を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型電話機やコンパクトカメラなど、撮像機能を備えた各種装置（以下「撮像装置」という）に対する小型化の要望にともなって、当該撮像装置が搭載するレンズなどの光学部材あるいは当該光学部材を複数用いて構成される光学装置（光学系）が小型化される傾向にある。また、近年、携帯型電話機やコンパクトカメラなどのような小型の撮像装置においては撮像素子の高画素化が図られる傾向にあり、撮像素子の高画素化にともなって、小型でありながらも精度の高い光学装置が望まれている。
【０００３】
たとえば投げ込み式の組み立て方法を採用した場合、光学装置を構成する各光学部材の部品公差を狭めることによって高精度化を図ることができる。一方で、各光学部材の部品公差を狭めることにより各光学部材の量産性が低下し、光学装置や当該光学装置を備えた撮像装置の量産に際しての歩留まりが低下してしまう。また、投げ込み式の組み立て方法を採用した場合、光学装置の精度（光学性能）は部品の製造精度に依存するため、量産性を向上させるため部品公差を広げると光学装置の精度（光学性能）が低下してしまう。
【０００４】
樹脂材料を用いた射出成形によって形成された樹脂製品は、金型技術の高精度化や精密成型技術の向上によって、比較的高い製造精度を確保することができる。このため、従来、樹脂製の光学部材に、別の光学部材の位置決めをおこなうための位置決め構造を設け、この位置決め構造によって別の光学部材の位置決めをおこなうことによって、投げ込み式によって組み立てる場合の光学装置の精度（光学性能）を確保するようにした技術があった。
【０００５】
また、従来、たとえば光学装置の組み立てに際して光学性能にかかわる光学部材を、基準となる光学部材にあわせる、いわゆる調芯をおこなうことによって、光学装置に要求される精度（光学性能）を確保するようにした技術があった。このような調芯は、ガラス材料を用いたガラスモールド法などによって形成されたレンズなど、光学部材がガラス製である場合に有効となる。
【０００６】
すなわち、ガラス材料を用いたガラスモールド法などによって形成されたガラス製の光学部材は、ガラス製の光学部材単体で高い偏芯精度を確保することが困難であるため、光学系の組み立てに際して調芯を必要とする。たとえばレンズどうしを直接接合することによって小型化を図るようにしたレンズユニットなどの光学装置において、樹脂製のレンズとガラス製のレンズとが混在する場合、製造精度の高い樹脂製のレンズに対してガラス製のレンズの調芯をおこなうことによって樹脂製のレンズとガラス製のレンズとの位置関係を調整している。
【０００７】
また、ガラス製の光学部材は当該光学部材単体で製造精度を確保することが困難であるため、精度の高い位置決め構造をガラス製の光学部材に設けることは困難である。このため、たとえば樹脂製のレンズとガラス製のレンズとが混在する場合は、調芯用のジグを用いて調芯をおこなっている。調芯後は、たとえばレンズを接着する接着剤を用いることによって、樹脂製のレンズとガラス製のレンズとの位置関係を固定していた（たとえば、下記特許文献１を参照。）。
【０００８】
従来、たとえばＵＶ硬化型の接着剤を用いて樹脂製のレンズとガラス製のレンズとを固定するようにした技術があった。ＵＶ硬化型の接着剤は、調芯用のジグによって樹脂製のレンズとガラス製のレンズとの位置関係を固定した状態で、ポッティングなどの方法によって塗布する。調芯用のジグは、塗布された接着剤にＵＶ光を照射して、ＵＶ硬化型の接着剤を１次硬化させた後に取り外す。調芯用のジグを取り外した後のレンズは、２次硬化が促進される場所などに保管される。
【０００９】
また、従来、光学ピックアップにおいて、当該光学ピックアップの光路中に挿入された光学部品を、他の光学要素が取り付けられるベース部材に対して、このベース部材と線膨張係数の異なる材料により形成された保持部材を介して固定するようにした技術があった（たとえば、下記特許文献２を参照。）。
【００１０】
【特許文献１】特開昭６３−２６９３２３号公報
【特許文献２】特開平７−２１０８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した従来の技術は、樹脂製のレンズおよびガラス製のレンズのように、接着剤によって相互に固定される光学部材どうしの線膨張係数が異なる場合は環境温度の変化による伸縮の程度に差が生じるため、接着剤の部分に圧縮あるいは引っ張り方向の応力が作用して、接着剤が変形してしまうことがあった。そして、接着剤が変形することによって光学部材どうしの位置関係がずれてしまったり光学部材が歪んでしまったりして、光学性能が低下するという問題があった。
【００１２】
接着剤の変形は環境温度の変化が繰り返して起こるほど顕著になり、接着剤の変形が顕著であるほど光学部材どうしの位置関係のずれや光学部材の歪みが顕著に発生する。このため、環境温度の変化が繰り返して起こるほど、光学性能の低下が顕著になる。互いに固定された部材どうしの線膨張係数の違いによる不具合は、上述した特許文献２の技術においても同様に発生する。また、上述した特許文献２の技術においては、さらに調芯作業をおこなうことができないという問題があった。
【００１３】
また、ＵＶ硬化型の接着剤は一次硬化した後も硬化が完了するまでの間に収縮するため、ＵＶ硬化型の接着剤を１次硬化させた後に調芯用のジグを取り外すようにした上述した従来の技術では、２次硬化において収縮する接着剤によって、樹脂製のレンズとガラス製のレンズとの位置関係が崩れ、相対的な位置関係がずれてしまう。そして、光学部材間の相対的な位置関係がずれてしまうことによって光学装置における光学性能が低下してしまうという問題があった。
【００１４】
この対策として、２次硬化が完了した後に調芯用のジグを取り外すようにした場合、調芯用のジグを取り外すまでの長時間にわたって、組み立て作業を継続することができず、光学系すなわち当該光学系を備えた光学装置や撮像装置の量産における歩留まりが低下してしまうという問題が生じる。また、この場合、調芯用のジグを取り外すまでの長時間にわたって、調芯用のジグが取り付けられたレンズを保管する場所を確保しなくてはならず、生産コストが増加する一因となる。
【００１５】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、固定する過程における光学部材どうしの相対的な位置関係のずれ、および、環境温度の変化に起因する光学性能の低下を防止することができる光学装置、撮像装置および光学装置の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる光学装置は、光軸方向において隣り合って配置される第１の光学部材および第２の光学部材を備えた光学装置であって、レーザ光を吸収する樹脂材料によって形成され、当該樹脂材料の弾性力によって前記第１の光学部材を保持する保持部材を備え、前記第２の光学部材は、前記レーザ光を透過するとともに前記保持部材を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成され、前記保持部材に対してレーザ溶着によって固定されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、第１の光学部材を保持する保持部材と第２の光学部材とをレーザ溶着によって短時間で固定することができる。レーザ溶着によって短時間で固定することによって、たとえば硬化の途中で体積収縮をともなう接着剤を用いて固定する場合のように、固定に際して、第１の光学部材と第２の光学部材との相対的な位置関係がずれることを防止できる。
【００１８】
また、この発明によれば、環境温度の変化に起因する第１の光学部材の膨張や収縮などの形状変化にしたがって保持部材が弾性変形することにより、保持部材に対する第１の光学部材の位置を安定化することができる。
【００１９】
さらに、この発明によれば、保持部材と第２の光学部材との固定後に環境温度が変化した場合には、樹脂材料によって形成された保持部材および第２の光学部材とが変形することにより保持部材と第２の光学部材との位置関係のずれを抑制することができる。
【００２０】
また、この発明にかかる光学装置は、上記の発明において、前記第１の光学部材が、ガラスによって形成されていることを特徴とする。この発明によれば、第１の光学部材と第２の光学部材とをそれぞれ異なる材料によって形成した場合にも、ガラスによって形成されている第１の光学部材を保持する保持部材と第２の光学部材とをレーザ溶着によって固定することにより、固定後の環境温度の変化による第１の光学部材と第２の光学部材との位置関係のずれを抑制することができる。
【００２１】
また、この発明にかかる光学装置は、上記の発明において、前記保持部材が、基剤となる樹脂材料にレーザ光を吸収する材料を混合した材料によって形成され、前記第２の光学部材は、前記基剤となる樹脂材料と同一種類の樹脂材料に、前記レーザ光を透過する材料を混合した材料によって形成されていることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、保持部材および第２の光学部材が同一種類の樹脂材料を基剤として形成されているため、環境温度の変化によって各光学部材が膨張あるいは収縮して体積変化した場合にも、各部材の線膨張係数の違いによる各光学部材どうし位置関係のずれや各部材における歪みの発生を防止できる。
【００２３】
また、この発明にかかる撮像装置は、レーザ光を吸収する樹脂材料によって形成され、当該樹脂材料の弾性力によって第１の光学部材を保持する保持部材と、光軸方向において前記第１の光学部材と隣り合って配置され、前記レーザ光を透過するとともに前記保持部材を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成され、前記保持部材に対してレーザ溶着によって固定された第２の光学部材と、前記第１の光学部材および前記第２の光学部材を介して受光した外光を電気信号に変換する撮像用の光電変換素子と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、第１の光学部材を保持する保持部材と第２の光学部材とをレーザ溶着によって短時間で固定することができる。レーザ溶着によって短時間で固定することによって、たとえば硬化の途中で体積収縮をともなう接着剤を用いて固定する場合のように、固定に際して、第１の光学部材と第２の光学部材との位置関係のずれを防止し、安定した撮像性能を確保することができる。
【００２５】
また、この発明によれば、環境温度の変化に起因する第１の光学部材の膨張や収縮などの形状変化にしたがって保持部材が弾性変形することにより、保持部材に対する第１の光学部材の位置を安定化し、安定した撮像性能を確保することができる。
【００２６】
さらに、この発明によれば、保持部材と第２の光学部材との固定後に環境温度が変化した場合には、樹脂材料によって形成された保持部材および第２の光学部材とが変形することにより保持部材と第２の光学部材との位置関係のずれを抑制し、安定した撮像性能を確保することができる。
【００２７】
また、この発明にかかる光学装置の製造方法は、互いに線膨張係数が異なる材料を用いて形成され、光軸方向において隣り合って配置される第１の光学部材と第２の光学部材とを備え、前記第２の光学部材をレーザ光を透過する樹脂材料によって形成した光学装置の製造方法であって、前記レーザ光を吸収するとともに前記第２の光学部材を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成された環形状をなす保持部材によって、前記第１の光学部材を保持する工程と、前記第２の光学部材の光軸に対して、前記保持部材によって保持された前記第１の光学部材の光軸を揃える工程と、前記第２の光学部材の光軸に対して前記第１の光学部材の光軸を揃えた状態で、前記保持部材と前記第２の光学部材とを当接させる工程と、前記第２の光学部材を介して、前記第２の光学部材に当接している前記保持部材を前記レーザ光によって照射する工程と、前記レーザ光の照射を停止する工程と、を含んだことを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、互いに線膨張係数が異なる材料を用いて形成された複数の光学部材どうしの位置関係を、簡易かつ短時間で確実に固定することができる。また、この発明によれば、複数の光学部材どうしの位置関係を固定した後は、環境温度の変化に起因する膨張や収縮などの光学部材の形状変化があった場合にも、固定した後の複数の光学部材どうしの位置関係のずれを抑制し、安定した撮像性能を確保することができる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明にかかる光学装置および撮像装置によれば、固定する過程における光学部材どうしの相対的な位置関係のずれ、および、環境温度の変化に起因する光学性能の低下を防止することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光学装置および撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態においては、この発明にかかる光学装置としてレンズ装置への適用例を示す。
【００３１】
まず、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置の概略構成について説明する。この発明にかかる実施の形態のレンズ装置は、光学部材としてのレンズを複数備えている。複数のレンズは、それぞれ、略円筒形状からなる鏡筒の内側に設けられている。
【００３２】
複数のレンズの一部あるいはすべては、光軸方向に沿って鏡筒に対して相対的に移動可能に設けられている。鏡筒の形状および鏡筒内における各レンズの移動機構については、公知の技術を用いて容易に実現可能であるため説明を省略する。複数のレンズの一部のレンズは、ユニット化されたレンズ群を構成している。レンズ群は、光軸方向に沿って鏡筒に対して相対的に移動可能であってもよいし、鏡筒に対する相対的な位置が固定されていてもよい。
【００３３】
レンズ装置は、図示を省略する撮像装置本体が備えるマウントなどに取り付けられる。撮像装置本体内には、撮像用の光電変換素子すなわち撮像素子（図示を省略する）が配置されている。撮像素子は、レンズ装置を介して入射した外光を光電変換し、入射光量に応じた電気信号を出力する。撮像素子は、具体的には、たとえばＣＣＤイメージセンサ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）やＣＭＯＳイメージセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）などの固体撮像素子によって実現することができる。
【００３４】
つぎに、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置が備えるレンズ群について説明する。図１および図２は、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置が備えるレンズ群を示す説明図である。図１においては、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置が備えるレンズ群を、光軸に交差する方向から見た状態を示している。図２においては、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置が備えるレンズ群を、光軸を通り光軸に平行な平面で切断した断面（図１におけるＡ−Ａ断面）を示している。
【００３５】
図１および図２において、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置が備えるレンズ群１００は、第１レンズ１０１、第２レンズ１０２および第３レンズ２０１を備えている。第１レンズ１０１、第２レンズ１０２および第３レンズ２０１は、各レンズ１０１、１０２、２０１における光軸を揃えた状態で、鏡筒（図示を省略する）内に設けられる。この実施の形態においては、第１レンズ１０１、第２レンズ１０２および第３レンズ２０１における光軸を揃えることを「調芯」として説明する。
【００３６】
第１レンズ１０１は、ガラス材料を用い、ガラスモールド法によって形成されている。第１レンズ１０１は、ガラス材料を用いて形成してもよいし、たとえば樹脂材料などガラス材料以外の材料を用いて形成してもよい。この実施の形態においては、第１レンズ１０１によって第１の光学部材を実現することができる。第１レンズ１０１は、押さえ環１０３によって保持されている。
【００３７】
押さえ環１０３は、光軸Ｃを中心とする略環形状からなる。押さえ環１０３の内周面は、光軸Ｃを中心とする円の半径方向における寸法が第１レンズ１０１の半径よりも小さい小径部１０４と、光軸を中心とする円の半径方向における寸法が第１レンズ１０１の半径よりも大きい大径部１０５と、が円周方向に沿って交互に出現するような凹凸をなしている。小径部１０４と大径部１０５とは、連結部１０６を介して連結されている。
【００３８】
押さえ環１０３は、小径部１０４、大径部１０５および連結部１０６が順番に並んで連結されることによって環形状をなしている。小径部１０４、大径部１０５および連結部１０６は、それぞれ、光軸Ｃを中心とする同心円上において、等間隔で設けられている。この実施の形態においては、小径部１０４、大径部１０５および連結部１０６は、それぞれ、３箇所に設けられている。
【００３９】
押さえ環１０３における小径部１０４は、光軸Ｃに直交する面内において、光軸Ｃから離間する方向に向かって変位可能に設けられている。連結部１０６は、小径部１０４の変位にともなって変位する。小径部１０４および連結部１０６は、光軸Ｃを中心とする同一円周上において、大径部１０５の間に位置するような方向に変位する。これによって、押さえ環１０３は、小径部１０４および連結部１０６を変位させることによって、内径が拡開する方向に変形可能とされている。
【００４０】
第１レンズ１０１は、内径を拡開させるように変形した押さえ環１０３の内周部分に位置づけられている。押さえ環１０３は、小径部１０４を第１レンズ１０１の外周縁に当接させ、小径部１０４から光軸Ｃに向かう付勢力を第１レンズ１０１に作用させることによって、第１レンズ１０１を保持している。この実施の形態においては、押さえ環１０３によって保持部材を実現することができる。押さえ環１０３において、小径部１０４から光軸に向かう付勢力は、押さえ環１０３を形成する材料が有する弾性力に起因し、拡開された小径部１０４が元の位置に復帰しようとする復元力に起因している。
【００４１】
第１レンズ１０１の外径寸法は、小径部１０４によって形成される光軸Ｃを中心とする円の直径寸法よりも大きい。これにより、第１レンズ１０１を保持した状態の押さえ環１０３においては、押さえ環１０３を形成する樹脂材料が有する弾性によって、元の形状に復帰しようとする付勢力、すなわち内径寸法を収縮させる方向への付勢力が作用する。
【００４２】
このように、押さえ環１０３の内周側に、押さえ環１０３の内径寸法よりも外径が大きい第１レンズ１０１を位置付け、押さえ環１０３の弾性力によって第１レンズ１０１を保持することができる。押さえ環１０３の弾性力によって第１レンズ１０１を保持することにより、接着剤などを用いることなく、押さえ環１０３と第１レンズ１０１との位置関係を固定することができる。
【００４３】
押さえ環１０３は、押さえ環１０３の内周面から光軸方向に向かって突出する突起１０７を備えている。突起１０７は、複数（この実施の形態においては３つ）設けられており、それぞれが小径部１０４に設けられている。これにより、複数の突起１０７は、それぞれ、光軸Ｃを中心とする同心円上に、等間隔で設けられている。突起１０７は、押さえ環１０３によって第１レンズ１０１を保持した状態において、光軸方向における一端側から第１レンズ１０１に当接するように設けられている。
【００４４】
押さえ環１０３は、複数の突起１０７を第１レンズ１０１の一面側に当接させ、第１レンズ１０１に対して当該第１レンズ１０１を光軸方向における一方側（レンズホルダ側）に付勢する付勢力を作用させることによって、第１レンズ１０１を保持している。小径部１０４および突起１０７は、光軸Ｃを中心とする同一円周上において３箇所あるいは３箇所よりも多箇所において第１レンズ１０１に当接することが好ましい。
【００４５】
小径部１０４および突起１０７が第１レンズ１０１に当接する箇所は、３あるいは３の倍数箇所であることが好ましい。これにより、第１レンズ１０１全体に対して均等な付勢力を作用させることができ、第１レンズ１０１を安定して保持することができる。
【００４６】
押さえ環１０３は、樹脂材料を用い、射出成形法によって形成されている。樹脂材料を用いた射出成形法によって形成することにより、押さえ環１０３を高精度に形成することができる。押さえ環１０３を形成する樹脂材料は、レーザ光を吸収する性質を有している。
【００４７】
押さえ環１０３を形成する樹脂材料は、具体的には、たとえば基剤となる樹脂材料に、レーザ光を吸収する材料を混合あるいは分散させることによって構成することができる。この実施の形態においては、たとえば黒色のポリカーボネート（ＰＣ：Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）樹脂材料を用いることができる。
【００４８】
レーザ（ＬＡＳＥＲ：Ｌｉｇｈｔ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）光は、光（電磁波）を増幅したコヒーレントな光であり、たとえば近赤外領域の波長を用いることができる。具体的には、たとえばＹＡＧレーザ（ＹＡＧ  ＬＡＳＥＲ）を用いることができる。より具体的には、たとえばＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、半導体レーザなどを用いて、８００〜１１００ｎｍのレーザ光を用いることが好ましい。
【００４９】
ＹＡＧレーザにおけるＹＡＧとは、イットリウム（Ｙｉｔｔｒｉｕｍ）、アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ）、ガーネット（Ｇａｒｎｅｔ）のそれぞれの頭文字に由来する。ＹＶＯ４レーザにおけるＹＶＯ４とは、イットリウム・バナデート（ＹＶＯ４）の略であり、固体レーザ発振器のレーザ媒質の一種を示している。レーザ光は、近赤外領域の波長に限るものではなく、紫外線やＸ線などの可視光よりも短い波長、また赤外線のような可視光よりも長い波長であってもよい。
【００５０】
押さえ環１０３を形成する樹脂材料の線膨張係数は、第１レンズ１０１を形成するガラス材料の線膨張係数とは異なっている。これにより、たとえば膨張あるいは収縮などのように、第１レンズ１０１および押さえ環１０３に体積変化を生じさせるような環境温度の変化が生じた場合、第１レンズ１０１と押さえ環１０３とはそれぞれ異なる体積変化を示す。
【００５１】
第２レンズ１０２は、光軸方向に沿って第１レンズ１０１に隣り合って配置されている。第２レンズ１０２は、樹脂材料を用い、射出成形法によって形成されている。樹脂材料を用いた射出成形法によって形成することにより、第２レンズ１０２を高精度に形成することができる。
【００５２】
第２レンズ１０２を形成する樹脂材料は、押さえ環１０３を形成する樹脂材料に対して相溶性を有している。第２レンズ１０２を形成する樹脂材料は、具体的には、たとえば押さえ環１０３を形成する材料において基剤となる樹脂材料と同一種類の樹脂材料によって実現することができる。この実施の形態においては、たとえばＰＣを主体とする樹脂材料を用いることができる。また、第２レンズ１０２を形成する樹脂材料は、レーザ光を透過する性質を有している。
【００５３】
第２レンズ１０２を形成する樹脂材料は、具体的には、たとえば基剤となる樹脂材料にレーザ光を透過する材料を混合あるいは分散させることによって構成することができる。より具体的には、たとえば、押さえ環１０３を形成する材料において基剤となる樹脂材料と同一種類の樹脂材料に、レーザ光を透過する材料を混合あるいは分散させることによって、第２レンズ１０２を形成する樹脂材料を構成することができる。この実施の形態においては、たとえば透明のＰＣ樹脂材料を用いることができる。この実施の形態においては、第２レンズ１０２によって第２の光学部材を実現することができる。
【００５４】
第２レンズ１０２は、レーザ溶着によって押さえ環１０３に接合されている。図１および図２においては、レーザ溶着による第２レンズ１０２と押さえ環１０３との接合部分を、符号Ｗで示している。レーザ溶着は、熱可塑性の樹脂材料によって形成された接合対象部材を、当該樹脂材料の融点を超えるまでレーザ光を用いて昇温し、昇温した状態で圧力を加えることによって、複数の接合対象部材を分子レベルで結合する技術として知られている。
【００５５】
レーザ溶着に際しては、基本的には、レーザ光を吸収する性質を有する熱可塑性の樹脂材料によって形成された接合対象部材（以下、適宜「レーザ光吸収部材」という）と、レーザ光を透過する性質を有する熱可塑性の樹脂材料によって形成された接合対象部材（以下、適宜「レーザ光透過部材」という）とを当接させた界面に、レーザ光透過部材側からレーザ光を照射する。
【００５６】
熱可塑性の樹脂材料によって形成された接合対象部材を分子レベルで結合する技術としては、レーザ溶着の他にインパルス溶着、熱板溶着、非接触熱板溶着、超音波溶着、高周波溶着、振動溶着、赤外線溶着などがあるが、レーザ光の照射範囲を極めて小さくすることができるので、レーザ溶着を用いることによって接合対象部材が小さい場合にも確実に接合することができる。また、レーザ溶着は振動を利用することなく接合することができるので、接合時における振動によって接合対象部材が破損するなどの悪影響の発生を防止することができる。
【００５７】
レーザ溶着に用いる樹脂材料は、基剤となる所定の材料に、各種の色材を含めて構成することができる。具体的には、レーザ光を吸収する性質を有する熱可塑性の樹脂材料としては、たとえば使用する波長域のレーザ光を吸収して熱に換える際の効率がよい色材を含有する樹脂材料を用いることができる。また、具体的には、レーザ光を透過する性質を有する熱可塑性の樹脂材料としては、たとえば使用する波長域のレーザ光をほとんど透過する染料系の色材を含有する樹脂材料を用いることができる。
【００５８】
レーザ溶着は、照射したレーザ光を、レーザ光透過部材の表面を溶かすことなくレーザ光吸収部材に到達させ、レーザ光吸収部材の温度をレーザ光吸収部材の融点より高く昇温させる。そして、レーザ光吸収部材の熱をレーザ光透過部材へ伝導させてレーザ光透過部材を溶解させる。レーザ光吸収部材とレーザ光透過部材とは、溶解した部分において互いの分子が混ざり合う。レーザ光の照射を停止すると、溶解した樹脂材料の温度が融点よりも下がり、溶着が完了する。
【００５９】
レーザ溶着を用いて接合対象部材どうしを接合することによって、接着剤を使用することなく接合対象部材どうしを接合することができる。これによって、接着剤を用いることに由来する、環境に対する悪影響を抑制することができる。また、接着剤が不要であるため、接着剤を用いる場合と比較して軽量化を図ることができる。
【００６０】
第３レンズ２０１は、樹脂材料を用い、射出成形法によって形成されている。樹脂材料を用いた射出成形法によって形成することにより、第３レンズ２０１を高精度に形成することができる。第３レンズ２０１は、位置決め用の段差部２０２を備えている。位置決め用の段差部２０２は、第３レンズ２０１と第２レンズ１０２との位置関係を決定する。
【００６１】
第２レンズ１０２は第３レンズ２０１側に突出する突起１０７を備えており、第３レンズ２０１は段差部２０２を突起１０７に嵌め合わせることによって第２レンズ１０２に対する位置が決められる。段差部２０２を突起１０７に嵌め込んだ状態では、光軸方向において第２レンズ１０２と第３レンズ２０１との間の一部に空間が形成される。この空間は、光軸Ｃを中心とするリング状の形状をなしている。
【００６２】
この空間には、接着剤２０３が設けられており、第２レンズ１０２と第３レンズ２０１とは接着剤２０３によって互いの位置関係が固定されている。接着剤２０３は、リング状の形状をなす空間における一部に設けることが好ましい。これにより、レンズ群１００の軽量化を図るとともに、接着剤２０３の硬化にともなう体積変化によって第２レンズ１０２と第３レンズ２０１との位置関係にずれが生じることを防止できる。接着剤２０３は、たとえばＵＶ硬化型の接着剤を用いることにより、レンズ群１００の組み立て作業にかかる高い作業性を確保することができる。
【００６３】
つぎに、押さえ環１０３と第２レンズ１０２との接合方法について説明する。図３は、押さえ環１０３と第２レンズ１０２との接合方法を示す説明図である。図３において、押さえ環１０３と第２レンズ１０２との接合に際しては、まず、第２レンズ１０２に対する押さえ環１０３の位置を決定する。第２レンズ１０２に対する押さえ環１０３の位置は、具体的には、たとえば押さえ環１０３が保持する第１レンズ１０１の光軸が第２レンズ１０２の光軸に揃う位置とすることができる。
【００６４】
第２レンズ１０２の光軸に対する第１レンズ１０１の光軸の位置、すなわち第２レンズ１０２に対する押さえ環１０３の位置は、第１レンズ１０１を保持した状態の押さえ環１０３を、光軸に交差する面内において、第２レンズ１０２に対して相対的に移動させることによって調整する（矢印Ｓを参照）。
【００６５】
そして、押さえ環１０３と第２レンズ１０２との位置関係が、第１レンズ１０１の光軸が第２レンズ１０２の光軸に揃う位置関係となった場合に、押さえ環１０３と第２レンズ１０２との位置関係を所定のジグを用いて固定する。このジグは、押さえ環１０３と第２レンズ１０２との位置関係を、仮に固定することができればよく、レーザ溶着による接合後に取り外すことができるものが好ましい。
【００６６】
つぎに、ジグによって固定した押さえ環１０３および第２レンズ１０２に対して、第２レンズ１０２側からレーザ光を照射する。レーザ光の照射は、所定のレーザ光照射装置３０１を用いておこなう。レーザ光照射装置３０１は、レーザ光源３０２やレーザ光源３０２から発光されたレーザ光を集光するレンズ３０３などを備える。レーザ光照射装置３０１については、公知の各種技術を用いて容易に実現可能であるため説明を省略する。
【００６７】
照射されたレーザ光は、第２レンズ１０２を通過して押さえ環１０３に到達する。押さえ環１０３を形成する樹脂材料はレーザ光を吸収する性質を有しているため、押さえ環１０３に到達したレーザ光は押さえ環１０３に吸収され、押さえ環１０３において熱エネルギーに変換される。押さえ環１０３において光エネルギーから変換された熱エネルギーは、押さえ環１０３の温度を昇温させる。押さえ環１０３においては、融点より高い温度まで昇温した箇所の樹脂材料のみが溶融し、溶融プール３０４が形成される。
【００６８】
押さえ環１０３には第２レンズ１０２が当接しているため、押さえ環１０３において発生して溶融プール３０４を形成した熱エネルギーは、第２レンズ１０２に伝導し、第２レンズ１０２の温度を昇温させる。第２レンズ１０２においては、融点より高い温度まで昇温した箇所の樹脂材料のみが溶融し、溶融プール３０５が形成される。押さえ環１０３における溶融プール３０４を形成する樹脂材料と、第２レンズ１０２における溶融プール３０５を形成する樹脂材料とは、互いに混ざり合い、１つの溶融プール３０６を形成する。１つの溶融プール３０６は、押さえ環１０３を形成する樹脂材料および第２レンズ１０２を形成する樹脂材料を含んでいる。
【００６９】
押さえ環１０３および第２レンズ１０２は、相溶性を有する樹脂材料を用いて形成されているため、押さえ環１０３における溶融プール３０４と第２レンズ１０２における溶融プール３０５とによって形成される１つの溶融プール３０６内においては、押さえ環１０３を形成する樹脂材料および第２レンズ１０２を形成する樹脂材料が均一にムラなく混ざり合う。
【００７０】
押さえ環１０３と第２レンズ１０２とによって１つの溶融プール３０６が形成された後、レーザ光の照射を停止すると、１つの溶融プール３０６における樹脂材料の温度が低下して固化する。１つの溶融プール３０６は、押さえ環１０３を形成する樹脂材料および第２レンズ１０２を形成する樹脂材料が混ざり合っていることから、１つの溶融プール３０６における樹脂材料の温度が低下して固化することにより、１つの溶融プール３０６を形成していた樹脂材料を介して押さえ環１０３および第２レンズ１０２が接合される。
【００７１】
レーザ光は、小さな照射範囲で正確な位置を照射することができるので、押さえ環１０３および第２レンズ１０２において接合したい箇所のみに溶融プールを形成し、接合することができる。これによって、接合箇所の美観を損ねることなく、押さえ環１０３と第２レンズ１０２とを接合することができる。
【００７２】
レーザ光を照射する箇所は、１箇所であってもよいし複数箇所であってもよい。レーザ光を複数箇所に照射する場合、光軸Ｃを中心とする同一円周上にレーザ光を照射することが好ましい。また、レーザ光を複数箇所に照射する場合、光軸Ｃを中心とする同一円周上において、等間隔にレーザ光を照射することが好ましい。
【００７３】
レーザ光を照射する箇所は、大径部１０５とすることが好ましい。これによって、第１レンズ１０１の外径寸法の変化にともなう押さえ環１０３の変形、すなわち小径部１０４の変位に影響を与えることなく、押さえ環１０３とレンズホルダとをレーザ溶着によって固定することができる。
【００７４】
レーザ光を照射する箇所は、小径部１０４と第１レンズ１０１との当接箇所の個数と同数とし、小径部１０４と第１レンズ１０１との当接箇所と同一円周上であって当該当接箇所の中間位置とすることが好ましい。レーザ光を複数箇所に照射する場合、各照射箇所を同時に照射することが好ましい。レーザ光を複数箇所に照射する場合の照射方法は、各照射箇所を完全に一致するタイミングで照射することに限らず、ほぼ同時とみなせる程度の短時間内にすべての照射箇所を照射できればよい。
【００７５】
以上説明したように、この発明にかかる光学装置の一例としての実施の形態のレンズ装置は、光軸方向において隣り合って配置される第１の光学部材の一例としての第１レンズ１０１および第２の光学部材の一例としての第２レンズ１０２を備えたレンズ装置であって、レーザ光を吸収する樹脂材料によって形成され、当該樹脂材料の弾性力によって第１レンズ１０１を保持する保持部材の一例としての押さえ環１０３を備え、第２レンズ１０２は、レーザ光を透過するとともに押さえ環１０３を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成され、押さえ環１０３に対してレーザ溶着によって固定されていることを特徴とする。
【００７６】
上記の構成によれば、第１レンズ１０１を保持する押さえ環１０３と第２レンズ１０２とをレーザ溶着によって短時間で固定することができる。そして、レーザ溶着によって短時間で固定することによって、たとえば硬化の途中で体積収縮をともなう接着剤２０３を用いて固定する場合のように、固定に際して、第１レンズ１０１と第２レンズ１０２との相対的な位置関係がずれることを防止できる。
【００７７】
具体的には、たとえば線膨張係数が１２９×１０-7であるガラス（Ｋ−ＰＦＫ８５）を用いて第１レンズ１０１を形成し、線膨張係数が７００×１０-7であるＰＣ樹脂（ＡＤ５５０３）を用いて第２レンズ１０２を形成した場合では、環境温度が高くなるとガラス製のレンズである第１レンズ１０１よりも、樹脂製のレンズである第２レンズ１０２が膨張する。また、この場合、環境温度が低くなると、ガラス製のレンズである第１レンズ１０１が、樹脂製のレンズである第２レンズ１０２よりも収縮する。
【００７８】
図４は、従来のレンズ群を示す説明図である。図４においては、従来のレンズ群を、光軸に交差する方向から見た状態、および光軸を通り光軸に平行な平面で切断した断面を示している。従来のレンズ群においては、上述したレンズ群１００と同一あるいは同様の部分については同一符号で示す。図４において、従来のレンズ群においては、第１レンズ１０１および第２レンズ１０２が、接着剤４０１を用いた従来の固定方法によって固定されている。
【００７９】
上述したように、第１レンズ１０１および第２レンズ１０２の線膨張係数が異なるため、第１レンズ１０１と第２レンズ１０２との間には環境温度の変化による伸縮の程度に差が生じる。そして、伸縮の程度に差が生じると、接着剤４０１の部分に圧縮あるいは引っ張り方向の応力が作用し、接着剤４０１が変形してしまうことがある。
【００８０】
接着剤が変形した場合、第１レンズ１０１および第２レンズ１０２の位置関係がずれたり、第１レンズ１０１あるいは第２レンズ１０２が歪んだりすることがある。このように、接着剤４０１を用いた従来の固定方法では、環境温度の変化によって光学性能が低下してしまう場合があった。接着剤４０１の変形は、環境温度の変化が繰り返して起こるほど顕著になる。そして、接着剤４０１の変形が顕著であるほど第１レンズ１０１と第２レンズ１０２との位置関係のずれや、第１レンズ１０１あるいは第２レンズ１０２の歪みが顕著に発生する。このため、環境温度の変化が繰り返して起こるほど、光学性能の低下が顕著になる。
【００８１】
このような従来のレンズ群における不具合に対して、この実施の形態のレンズ装置によれば、環境温度の変化に起因する第１レンズ１０１の膨張や収縮などの形状変化にしたがって、押さえ環１０３が弾性変形する。すなわち、押さえ環１０３は第１レンズ１０１の形状変化にしたがって変形可能であるため、環境温度の変化に起因して第１レンズ１０１が第２レンズ１０２よりも大きく形状変化した場合における変化量の差分を押さえ環１０３の変形によって吸収することができる。これによって、押さえ環１０３に対する第１レンズ１０１の位置を安定化することができ、第１レンズ１０１と第２レンズ１０２との相対的な位置関係のずれを防止することができる。
【００８２】
また、この実施の形態のレンズ装置によれば、環境温度の変化に起因して第１レンズ１０１よりも第２レンズ１０２が大きく形状変化した場合における変化量の差分を押さえ環１０３の変形によって吸収することができ、第２レンズ１０２の変形を抑制することができる。これによって、第２レンズ１０２を基準として位置決めされている第３レンズ２０１において発生する内部応力を緩和することができる。そして、これによって、第２レンズ１０２における位置決め部に対する第１レンズ１０１の位置を常に安定化することができる。
【００８３】
さらに、この実施の形態のレンズ装置によれば、押さえ環１０３と第２レンズ１０２との固定後に環境温度が変化した場合には、樹脂材料によって形成された押さえ環１０３および第２レンズ１０２とが変形する。これによって、押さえ環１０３と第２レンズ１０２との位置関係のずれを抑制することができ、第１レンズ１０１と第２レンズ１０２との相対的な位置関係のずれを防止することができる。
【００８４】
また、この実施の形態のレンズ装置を備えた撮像装置によれば、第１レンズ１０１を保持する押さえ環１０３と第２レンズ１０２とをレーザ溶着によって短時間で固定することができる。これにより、たとえば硬化の途中で体積収縮をともなう接着剤４０１を用いて固定する場合のような、固定に際しての第１レンズ１０１と第２レンズ１０２との位置関係のずれを防止することができる。
【００８５】
また、この実施の形態のレンズ装置を備えた撮像装置によれば、環境温度の変化に起因する第１レンズ１０１の膨張や収縮などの形状変化にしたがって押さえ環１０３が弾性変形することにより、押さえ環１０３に対する第１レンズ１０１の位置を安定化することができる。さらに、この実施の形態のレンズ装置を備えた撮像装置によれば、押さえ環１０３と第２レンズ１０２との固定後に環境温度が変化した場合には、樹脂材料によって形成された押さえ環１０３および第２レンズ１０２とが変形することにより押さえ環１０３と第２のレンズ１０２との位置関係のずれを抑制することができる。
【００８６】
これによって、固定する過程における第１レンズ１０１と第２レンズ１０２との相対的な位置関係のずれや環境温度の変化に起因する部材間の位置関係のずれや各部材における歪みの発生によるレンズ装置における光学性能の低下を防止することができる。そして、レンズ装置における光学性能の低下を防止することにより、撮像画像の画質低下を防止することができる。
【００８７】
上述した実施の形態においては、レンズ装置などの光学装置への適用例を示したが、この発明にかかる部材連結機構は、光学装置への適用に限るものではない。この発明にかかる部材連結機構は、レーザ溶着を用いて固定される複数の部材を備えた各種の装置への適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、この発明にかかる光学装置および撮像装置は、互いの位置関係が固定される複数の光学部材を備えた光学装置および当該光学装置を備えた撮像装置に有用であり、特に、直接固定することが困難な複数の光学部材を備えた光学装置および当該光学装置を備えた撮像装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】この発明にかかる実施の形態のレンズ装置が備えるレンズ群を示す説明図（その１）である。
【図２】この発明にかかる実施の形態のレンズ装置が備えるレンズ群を示す説明図（その２）である。
【図３】押さえ環と第２レンズとの接合方法を示す説明図である。
【図４】従来のレンズ群を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９０】
１００  レンズ群
１０１  第１レンズ
１０２  第２レンズ
１０３  押さえ環
【図１】
2010139626.tif 000003
【図２】
2010139626.tif 000004
【図３】
2010139626.tif 000005
【図４】
2010139626.tif 000006