(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部品と固定枠との間に介在する熱可塑性接着剤を加熱して前記光学部品を前記固定枠に固定する光学部品の固定方法であって、
前記固定枠に、前記光学部品の光軸方向の位置決めを行う位置決め部、および前記位置決め部より前記光軸方向の上面の高さが低く、前記光学部品が接着される接着部を形成しておき、
前記光学部品を前記固定枠に固定する前に、前記熱可塑性接着剤を前記光学部品および前記接着部の少なくとも一方に塗布し、塗布した前記熱可塑性接着剤を固化させた後、固化させた前記熱可塑性接着剤を介して前記接着部と前記光学部品とを接触させるとともに、前記熱可塑性接着剤が存在しない前記位置決め部に前記光学部品を接触させない第１の状態にする第１の工程と、
前記第１の状態で、加熱手段により前記熱可塑性接着剤を加熱して溶融させることで、前記位置決め部に前記光学部品を接触させた第２の状態にする第２の工程と、
前記加熱手段による加熱を停止し、溶融させた前記熱可塑性接着剤を固化させることで、前記光学部品を前記接着部に接着する第３の工程と、を有することを特徴とする光学部品の固定方法。
【請求項２】
請求項１記載の光学部品の固定方法であって、
前記固定枠の異なる同心円上に、前記位置決め部および前記接着部をそれぞれ形成しておくことを特徴とする光学部品の固定方法。
【請求項３】
請求項１記載の光学部品の固定方法であって、
前記固定枠の略同一円周上に、前記位置決め部および前記接着部を複数箇所に形成しておくことを特徴とする光学部品の固定方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の光学部品の固定方法であって、
前記光学部品および前記固定枠の少なくとも一方の周囲に、接着剤溜まり用の溝部を形成しておくことを特徴とする光学部品の固定方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光学部品の固定方法であって、
前記加熱手段は赤外線レーザであり、前記熱可塑性接着剤および前記固定枠の少なくとも一方に、赤外線吸収性の材料が含まれることを特徴とする光学部品の固定方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光学部品の固定方法であって、
前記第１の工程にて、塗布した前記熱可塑性接着剤は、乾燥により常温下で固化させることを特徴とする光学部品の固定方法。
【請求項７】
請求項６記載の光学部品の固定方法であって、
前記熱可塑性接着剤の厚みは、２０±５μｍの範囲であることを特徴とする光学部品の固定方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の光学部品の固定方法によって前記光学部品が前記固定枠に固定されたことを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品を固定枠に固定する際に用いられる光学部品の固定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラ等の撮影装置の小型化が進む一方、大画面で鑑賞したり、Ａ４サイズ以上の大きさで印刷して鑑賞する機会が増えている。このため、撮影画像の高画質化が求められている。撮影画像の画質を向上させるためには、撮像装置におけるレンズ設計の最適化の他、加工精度や組立位置精度を向上させる必要がある。しかし、このことは製造、組立および調整を煩雑化し、また、部品点数を増やすことはコストの増加を招いてしまう。
【０００３】
現在、レンズの設計ツールの進歩や非球面加工の低コスト化などにより、少ないレンズ枚数で収差の少ない良好なレンズが得られるようになっているが、レンズの固定方法については、依然として、紫外線硬化型の接着剤を用いることが一般的である。しかし、この接着剤は液状であるので、塗布時の取り扱いが不便であり、適量を適所に塗布する技術が必要となる。さらに、硬化に必要な紫外線照射時間が数十秒とかかり、偏芯調整などのレンズ位置調整を行っても、接着剤が完全に硬化するまでの間、硬化収縮の不均一によりレンズ位置が徐々に変化してしまう。この結果、レンズ位置が所望の位置からずれてしまうおそれがあった。
【０００４】
これに対し、様々な工夫により高速化、高精度化を図ったレンズ固定方法が提案されている。例えば、熱かしめによりレンズを固定する方法（特許文献１参照）では、レンズの一方の面を位置決め面として固定枠に当接させた状態で、他方の面をかしめる際、かしめ部に熱可塑性接着剤を予め塗布しておく。加熱時の熱で熱可塑性接着剤を溶融させ、この接着剤によりレンズを固定枠に接着する機能を付与することで、レンズが外乱を受けても位置ずれし難くなる。
【０００５】
また、本願発明者は、先に次のようなレンズ固定方法を提案している（特許文献２参照）。このレンズ固定方法では、レンズ固定部と位置決め部を固定枠上に別々に設け、レーザをレンズ固定部に照射することで、レンズ固定枠を溶融させてレンズとの接合を瞬時に行うとともに、樹脂の収縮力を利用した位置決め部への引き込み作用により高精度な位置決めを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−９６８４２号公報
【特許文献２】特開２００５−３１６０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の光学部品の固定方法では、以下に掲げる問題があった。即ち、特許文献１の熱かしめによるレンズ固定方法では、必要部分（箇所）以外の広い範囲に熱が伝わり、レンズ枠の必要部分以外を変形させるおそれがあった。また、レンズやレンズ枠が小型になり、他の部品の取り付け部等が近接している場合、その影響が更に増すことになった。また、かしめ部の占める空間がレンズ外周およびレンズ上面に必要となり、部品同士を接近させる際に制約が生じ、レンズ鏡筒の小型化への障壁になることも考えられた。
【０００８】
一方、特許文献２のレーザを用いたレンズ固定方法では、レンズ固定枠の必要部位にのみ瞬間的にレーザを照射してレンズ固定枠を溶融、膨張させることで、レンズとレンズ固定枠を溶融させて接合する。これにより、レンズ固定枠の広範囲に伝わる熱の影響も無く、接合工程の大幅な短縮が図れる。また、この接合とともに、レーザ照射停止後の接合部の収縮により、接合したレンズがレンズ固定枠の当接面への押し当て力を得ることで、位置決め精度を向上させている。しかし、接着剤を介さない接合であるので、特に、ガラスレンズの場合、必要な接合強度を得るための条件設定が困難であった。この結果、環境温度によっては、レンズとレンズ固定枠の膨張率差が生じ、剥離してしまうおそれがあった。また、樹脂の収縮力を利用した位置決め構造であるので、条件を一定に揃えることが難しく、位置決め精度を十分に高めることができなかった。
【０００９】
そこで、本発明は、光学部品を高速かつ高精度に固定することができ、十分な強度を得ることができる光学部品の固定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の光学部品の固定方法は、光学部品と固定枠との間に介在する熱可塑性接着剤を加熱して前記光学部品を前記固定枠に固定する光学部品の固定方法であって、前記固定枠に、前記光学部品の光軸方向の位置決めを行う位置決め部、および前記位置決め部より前記光軸方向の上面の高さが低く、前記光学部品が接着される接着部を形成しておき、前記光学部品を前記固定枠に固定する前に、前記熱可塑性接着剤を前記光学部品および前記接着部の少なくとも一方に塗布し、塗布した前記熱可塑性接着剤を固化させた後、固化させた前記熱可塑性接着剤を介して前記接着部と前記光学部品とを接触させるとともに、前記熱可塑性接着剤が存在しない前記位置決め部に前記光学部品を接触させない第１の状態にする第１の工程と、前記第１の状態で、加熱手段により前記熱可塑性接着剤を加熱して溶融させることで、前記位置決め部に前記光学部品を接触させた第２の状態にする第２の工程と、前記加熱手段による加熱を停止し、溶融させた前記熱可塑性接着剤を固化させることで、前記光学部品を前記接着部に接着する第３の工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る光学部品の固定方法によれば、光学部品を高速かつ高精度に固定することができ、十分な強度を得ることができる。また、光学部品の光軸方向の位置決め精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態におけるレンズ固定枠の構造を示す斜視図である。
【図２】レンズおよびレンズ固定枠の外観を示す斜視図である。
【図３】レンズ２がレンズ固定枠１に固定された状態を示す図である。
【図４】レンズ２をレンズ固定枠１に固定する際の要部を拡大して示す図である。
【図５】第２の実施形態におけるレンズ固定枠２１の形状を示す正面図である。
【図６】レンズ固定枠２１の形状を示す斜視図である。
【図７】レンズ２２をレンズ固定枠２１に固定する様子を示す断面図である。
【図８】レンズ２２の光軸方向の位置決めを行う際の要部を示す断面図である。
【図９】第３の実施形態におけるレンズ固定枠３１の形状を示す正面図である。
【図１０】レンズ固定枠３１の形状を示す斜視図である。
【図１１】レンズ３２をレンズ固定枠３１に固定する様子を示す断面図である。
【図１２】レンズ３２の光軸方向の位置決めを行う際の要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の光学部品の固定方法の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の光学部品の固定方法は、レンズをレンズ固定枠に固定する際のレンズの固定方法に適用される。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態におけるレンズ固定枠の構造を示す斜視図である。同図（Ａ）はレンズが固定される表側のレンズ固定枠の構造を示し、同図（Ｂ）は裏側のレンズ固定枠の構造を示す。
【００１５】
レンズ固定枠１は略リング形状を有する。レンズ固定枠１の表側開口部の周囲には、それぞれ３つの位置決め部１１および接着剤印刷部１２が略同一円周上に設けられている。また、その外側の円周上には３つの壁部１４が設けられている。さらに、これらの円周上を横切るように、６つの溝部１３が形成されている。なお、これらの数は特に限定されない。位置決め部１１はレンズ２の光軸方向への位置決めを行う。接着剤印刷部（接着部）１２には、レンズ２と接合するための接着剤が印刷により塗布されている。溝部１３は接着剤印刷部１２を板ばね状に形成するためのものである。壁部１４はレンズ２の光軸に対して垂直な平面内の位置決めを行う。一方、接着剤印刷部１２の裏側である板ばね形成用薄肉部１２ｂは薄肉に形成されており、接着剤印刷部１２に板ばね性を付与する（弾性率を下げる）。
【００１６】
図２はレンズおよびレンズ固定枠の外観を示す斜視図である。レンズ２をレンズ固定枠１に固定する場合、まず、接着剤印刷部１２の上に熱可塑性接着剤３を印刷により塗布する。ここでは、一例として、タンポ印刷法により接着剤を印刷する方法を示す。印刷時の接着剤３は接着剤固形成分が溶剤に溶けた液状であり、タンポ印刷に適した粘度となるよう調整されている。接着剤を版から転写し、所定の位置に印刷する際に使用されるタンポの形状は、自由に加工可能である。また、シリコンゴム等の弾性材で成形されているので、印刷部の形状および位置が任意である。例えば、多少の凹凸やＲ面形状でも印刷が可能である。また、接着剤の粘度や印刷条件を適切に設定して管理することで、印刷部の厚みを数μｍのばらつきで管理することができる。レンズ固定枠１の所定の位置に接着剤３を印刷した後、乾燥させることで、溶剤が揮発し、常温下で接着剤が固化する。この場合、乾燥方法として、自然乾燥で乾燥させてもよいし、所定の高温炉に入れて乾燥させてもよい。
【００１７】
ここで、本実施形態の熱可塑性接着剤でレンズを固定する場合と、従来のＵＶ接着剤や熱硬化型接着剤でレンズを固定する場合とを比較する。従来、光軸に対して垂直な平面部でレンズとレンズ固定枠を当接させて位置決めを行い、レンズ側面とレンズ固定枠の壁部との隙間に接着剤を塗布することが一般的に行われていた。しかし、本実施形態のように、レンズとレンズ固定枠の当接面との接着面を同一平面上に設けることが可能になると、レンズ側面の接着に必要な壁部が無くなり、レンズ鏡筒の小径化を図ることができる。
【００１８】
一方、熱かしめによるレンズ固定方法では、レンズの外周部に壁部が必須である他、かしめ爪部がレンズ上面から突出することとなり、レンズ鏡筒の光軸方向の寸法を短縮させる場合、弊害となるおそれもあった。
【００１９】
また、従来のＵＶ接着剤や熱硬化型接着剤の場合、一度硬化させてしまうと、化学反応によりその性質が変わり、再度、ＵＶ照射や加熱等を行っても接着性を発揮させることはできない。このため、液状の接着剤を塗布したまま放置すると、ゴミの付着、液だれ、はみ出し等の懸念が生じてしまう。従って、塗布工程と接着工程を連続して行うことが必然であった。
【００２０】
本実施形態で熱可塑性接着剤を使用するもう１つの理由は、硬化反応を伴わないので、硬化・収縮が小さく、接着した部品との界面で発生する内部応力を小さくすることができるからである。つまり、接着剥がれを防止することができる。ここで、内部応力は、接着剤の弾性率と接着部材の膨張率差に比例する。ガラスレンズと樹脂製のレンズ固定枠とでは、膨張率が大きく異なり、このような異種材料を固定する場合、初期の接着強度が十分であっても、本硬化後や環境温度の変化で剥がれてしまうという問題が生じやすくなる。そこで、なるべく弾性率の低い接着剤を介在させ、内部応力を小さくして接着剥がれを防止することが必要となる。
【００２１】
本実施形態で使用される接着剤の弾性率は１ＧＰａ程度である。一方、例えば熱硬化性のエポキシ接着剤の場合、弾性率は１０ＧＰａを超えるものが多い。従って、熱可塑性接着剤を使用することで、内部応力を１／１０以下に小さくすることができる。しかし、熱可塑性接着材の弾性率が低過ぎると、温度環境によっては、位置精度が悪化してしまうおそれがあるので、弾性率は１ＧＰａ程度であることが望ましい。
【００２２】
また、その他の最適な接着剤の特性として、接着力を発揮する温度が１５０℃〜２００℃であることが望ましい。これ以上の加熱温度が接着時に必要となると、加熱に際して大きな電力や長い時間が必要となってしまい、高速に固定するという効果が得られなくなる。また、レンズ固定枠等への熱の影響も防ぐ必要がある。
【００２３】
このように、レンズ固定枠１の所定の位置に熱可塑性接着剤３が印刷された後、レンズ固定枠１の壁部１４によって、光軸に対して垂直な平面内におけるレンズ２の位置決めが行われる。さらに、レンズ２が位置決め部１１に押し当てられることによって、レンズ２の光軸方向の位置決めが行われる。図３はレンズ２がレンズ固定枠１に固定された状態を示す図である。同図（Ａ）は正面図を示し、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の矢印Ｅ−Ｅ線方向から視た断面図を示す。
【００２４】
つぎに、レンズ２をレンズ固定枠１に固定する様子を示す。図４はレンズ２をレンズ固定枠１に固定する際の要部を拡大して示す図である。レンズ２がレンズ固定枠１の位置決め部１１に当接して位置決めが行われた状態では、接着剤印刷部１２および接着剤３はレンズ２と当接していない（同図（Ａ）参照）。
【００２５】
この状態で、レンズ２をその上面から下面方向にレンズ押さえ冶具４で押圧する。このとき、レンズ２は、レンズ固定枠１の位置決め部１１と当接しているので、動くことはない。続いて、レンズ固定枠１の下面方向から板ばね形成用薄肉部１２ｂを溶着冶具５で押圧して変形させることにより、接着剤３をレンズ２に当接させる。そして、この状態のまま、レンズ２がレンズ固定枠１に当接した部分であるレンズ固定部に向けて、レンズ２を通して赤外線レーザ光６を照射し、レーザ溶着を行う（同図（Ｂ）参照）。
【００２６】
レーザ照射停止後、レンズ押さえ冶具４および溶着冶具５を取り外しても、レンズ２、接着剤３およびレンズ固定枠１は強固に接合している（同図（Ｃ）参照）。また、レンズ固定枠１の板ばね状の接着剤印刷部（接着部）１２が変形した状態のままであるので、レンズ２を位置決め部１１に押し当てる力（接着部１２の弾性による復元力）が働くこととなる。接着部（板ばね部）１２の弾性力については、材料および形状による最適化が行われる。従って、板ばね部は、本実施形態の形状に限定されず、任意の形状を有してよい。
【００２７】
ここで、レーザ溶着によるレンズ固定方法の詳細を示す。レンズ固定枠１の接着剤印刷部１２に印刷された接着剤３には、カーボンブラック等の赤外線吸収性の材料が含まれている。従って、赤外線レーザ光６の照射により接着剤３が発熱する。但し、カーボンブラック等の赤外線吸収性の材料は、接着剤３の添加量として多く加えられ過ぎると、急激な発熱を起こしたり、接着力を低下させてしまうので、カーボンブラックの接着剤に対する添加量は、１〜５重量％程度がよい。そして、レーザの照射強度および照射時間を適切に制御することにより、接着剤３が溶融して接着力を発揮し、レンズ２はレンズ固定枠１に固定される。
【００２８】
赤外線レーザとして、波長８００ｎｍ〜１１００ｎｍの半導体レーザやＹＡＧレーザが用いられる。また、照射部のスポット径をφ０．２〜φ０．８程度に集光する状態とし、レンズ外周部を順次１〜２ｗ程度の出力で１０〜２０ｍｍ／ｓの速度で照射すると、所定の接着強度が得られる。あるいは、円錐プリズム等を利用した光学系により、レーザ光を幅０．２〜０．８ｍｍ程度のリング状に分割し、レンズ外周部全体に同時に照射されるようにしてもよく、１０ｗ〜２０ｗ程度の出力で２〜５秒照射すると、所定の接着強度が得られる。
【００２９】
また、位置決め部１１等の部材には、レーザ光が照射されないように、レーザ射出タイミングを同期させ、その射出部をレンズ外径円周上に走査させてもよい。あるいは、レーザ照射が必要な範囲外を金属板などで遮蔽した状態とし、前述した方法で、その上方からレンズ全周を走査、あるいは前述した光学系を用いてリング状に形成されたレーザ光を照射してもよい。
【００３０】
このように、第１の実施形態の光学部品の固定方法では、レンズ固定枠１の接着部である接着剤印刷部１２を板ばね形状とし、レンズ当接方向に変形させた状態で（加圧）、赤外線レーザ照射により瞬時にレンズ２が固定される。この板ばね部の変形を解除すると、接着部では板ばねの復元力が常に生じ、接着剤を介さない（が存在しない）位置決め部でレンズとレンズ枠が当接した状態となる。従って、レンズの光軸方向の位置決め精度を高めることができる。即ち、熱可塑性接着剤とレーザ溶着を利用することで、レンズを高速かつ高精度に固定することができるとともに、十分な強度を得ることができる。
【００３１】
なお、これらの条件は、デジタルカメラ等に用いられるφ５〜φ１５程度の大きさのレンズが１〜５ｋｇ程度の接着強度を持つようにするための一例である。従って、上記実施形態に限定されるものではなく、固定されるレンズの形状などの各種条件に応じて、適切に設定可能である。
【００３２】
また、本実施形態では、接着剤の印刷はレンズ固定枠側に対して行われたが、これに限定されるものではなく、レンズ側に対して接着剤の印刷が行われるようにしてもよい。また、本実施形態では、タンポ印刷によりレンズ固定枠もしくはレンズに接着剤を印刷したが、これに限定されるものではない。例えば、吸着手段を有した回転軸にレンズを保持したまま心出しを行った後、接着剤を付着させた塗布具をレンズに近接させ、レンズを回転しながらレンズ外周面および端面に塗布するようにしてもよい。
【００３３】
また、接着剤としては、接着工程前の位置決め調整時に固体であり、レーザ照射等の加熱手段により発熱し、接着力を発揮する材料であればよく、特に限定されない。例えば、接着剤として、ホットメルトシートをレンズ固定枠とレンズの間に配置してもよい。また、本実施形態では、接着剤として、赤外線吸収性を有するものを用いたが、レンズ固定枠に赤外線吸収性を付与し、レンズ固定枠を赤外線レーザで発熱させることで、間接的に接着剤が発熱するようにしてもよい。
【００３４】
また、本実施形態では、位置決め部および接着剤印刷部は、レンズ外側の略同一円周上に設けられたが、異なる同心円上に設けられてもよい。
【００３５】
［第２の実施形態］
図５は第２の実施形態におけるレンズ固定枠２１の形状を示す正面図である。図６はレンズ固定枠２１の形状を示す斜視図である。レンズ固定枠２１の開口部周囲には、レンズ２２の光軸方向の位置決めを行うレンズ位置決め部２１ａ、接着剤２３が印刷される接着剤印刷部２１ｂ、およびレンズ２２を案内してその径方向の位置決めを行う壁部２１ｅが同心円上に形成されている。また、レンズ位置決め部２１ａと接着剤印刷部２１ｂの間、および接着剤印刷部２１ｂと壁部２１ｅの間には、それぞれ接着剤溜まり用の溝部２１ｃ（図８参照）が設けられている。
【００３６】
図７はレンズ２２をレンズ固定枠２１に固定する様子を示す断面図である。レンズ固定枠２１は、２つのレンズ２２、２４を固定するための枠部材である。レンズ固定枠２１には、熱かしめによりレンズ２４が予め固定されている。レンズ固定枠２１のレンズ固定部である接着剤印刷部２１ｂには、タンポ印刷により熱可塑性接着剤２３が均一な厚さで印刷されている。
【００３７】
接着剤２３は、前記第１の実施形態と同様、印刷する際、接着剤固形成分が溶剤に溶けた液状であり、タンポ印刷に適した粘度となるよう調整されている。接着剤を版から転写し、所定の位置に印刷する際に使用されるタンポの形状は自由に加工可能である。また、シリコンゴム等の弾性材で成形されているので、印刷部の形状および位置が任意である。例えば、多少の凹凸やＲ面形状でも印刷が可能である。また、接着剤の粘度や印刷条件を適切に設定して管理することで、印刷部の厚みを数μｍのばらつきで管理することができる。
【００３８】
レンズ固定枠２１の所定の位置に接着剤２３を印刷した後、乾燥させることで、溶剤が揮発し、常温下で接着剤が固化する。この場合、乾燥方法として、自然乾燥で乾燥させてもよいし、所定の高温炉に入れて乾燥させてもよい。
【００３９】
固定枠２１の壁部２１ｅに案内されるように、レンズ２２をレンズ固定枠２１にはめ込んだ際、レンズ２２は接着剤２３と接触する（同図（Ａ）参照）。このとき、接着剤２３は固体化しているので、レンズ２２は光軸に対して垂直な平面内を若干移動自在である。一方、レンズ２４は、熱かしめ等により予めレンズ固定枠２１に固定されているが、レンズ固定枠２１の形状のばらつき、熱かしめ時の条件等により、その固定位置がばらついている。従って、レンズ２２の光軸をレンズ２４の光軸に合わせるように、工具等を使ってレンズ２２の精密な位置決め調整が行われる。
【００４０】
ここで、本実施形態の熱可塑性接着剤でレンズを固定する場合と、従来のＵＶ接着剤や熱硬化型接着剤でレンズを固定する場合とを比較する。従来、光軸に対して垂直な平面部でレンズとレンズ固定枠を当接させて位置決めを行い、レンズ側面とレンズ固定枠の壁部との隙間に接着剤を塗布することが一般的に行われていた。しかし、本実施形態のように、レンズとレンズ固定枠の当接面との接着面を同一平面上に設けることが可能になると、レンズ側面の接着に必要な壁部が無くなり、レンズ鏡筒の小径化を図ることができる。
【００４１】
本実施形態で用いられる熱可塑性接着剤の代わりに、従来のＵＶ接着剤や熱硬化型接着剤を用いた場合、上記のような位置決め調整が困難となってしまう。つまり、従来のＵＶ接着剤や熱硬化型接着剤の場合、一度硬化させてしまうと、化学反応によりその性質が変わり、再度、ＵＶ照射や加熱等を行っても接着性を発揮させることはできない。従って、レンズとレンズ固定枠の間に液状の接着剤を介在させたまま、レンズを移動させて位置決め調整を行う必要が生じる。この液状の接着剤が位置決め調整精度を悪化させるので、工具等でレンズの調整状態を３次元座標内に保持する必要が生じる。また、当接部が設けられることで、レンズの光軸方向への座標を決定する際、接着剤が必要範囲外にはみ出すことを考慮する必要も生じる。
【００４２】
本実施形態で熱可塑性接着剤を使用するもう１つの理由は、硬化反応を伴わないので、硬化・収縮が小さく、接着した部品との界面で発生する内部応力を小さくすることができるからである。つまり、接着剥がれを防止することができる。ここで、内部応力は、接着剤の弾性率と接着部材の膨張率差に比例する。ガラスレンズと樹脂製のレンズ固定枠とでは、膨張率が大きく異なり、このような異種材料を固定する場合、初期の接着強度が十分であっても、本硬化後や環境温度の変化で剥がれてしまうという問題が生じやすくなる。そこで、なるべく弾性率の低い接着剤を介在させ、内部応力を小さくして接着剥がれを防止することが必要となる。
【００４３】
本実施形態で使用される接着剤の弾性率は１ＧＰａ程度である。一方、例えば熱硬化性のエポキシ接着剤の場合、弾性率は１０ＧＰａを超えるものが多い。従って、熱可塑性接着剤を使用することで、内部応力を１／１０以下に小さくすることができる。しかし、熱可塑性接着材の弾性率が低く過ぎると、温度環境によっては、位置精度が悪化してしまうおそれがあるので、弾性率は１ＧＰａ程度であることが望ましい。
【００４４】
また、その他の最適な接着剤の特性として、接着力を発揮する温度が１５０℃〜２００℃であることが望ましい。これ以上の加熱温度が接着時に必要となると、加熱に際して大きな電力や長い時間が必要となってしまい、高速に固定するという効果が得られなくなる。また、レンズ固定枠等への熱の影響も防ぐ必要がある。
【００４５】
レンズ２２の位置決めが完了した後、同図（Ｂ）に示すように、レンズ２２をレンズ固定枠２１のレンズ固定部（接着剤印刷部）２１ｂに力Ｆで押し当て、その状態でレンズ２２を通して赤外線レーザ光２５をレンズ固定部２１ｂに向けて照射する。
【００４６】
レンズ固定部２１ｂに印刷された接着剤２３には、カーボンブラック等の赤外線吸収性の材料が含まれている。従って、赤外線レーザ２５の照射により接着剤２３が発熱する。但し、カーボンブラック等の赤外線吸収材は、接着剤２３の添加量として多く加えられ過ぎると、急激な発熱を起こしたり、接着力を低下させてしまうので、カーボンブラックの接着剤に対する添加量は、１〜５重量％程度がよい。そして、レーザの照射強度および照射時間を適切に制御することにより、接着剤３が溶融して接着力を発揮し、レンズ２２はレンズ固定枠２１に固定される。
【００４７】
赤外線レーザとして、波長８００ｎｍ〜１１００ｎｍの半導体レーザやＹＡＧレーザが用いられる。また、照射部のスポット径をφ０．２〜φ０．８程度に集光する状態とし、レンズ外周部を順次１〜２ｗ程度の出力で１０〜２０ｍｍ／ｓの速度で照射すると、所定の接着強度が得られる。あるいは、円錐プリズム等を利用した光学系により、レーザ光を幅０．２〜０．８ｍｍ程度のリング状に分割し、レンズ外周部全体に同時に照射されるようにしてもよく、１０ｗ〜２０ｗ程度の出力で２〜５秒照射すると、所定の接着強度が得られる。
【００４８】
なお、これらの条件は、デジタルカメラ等に用いられるφ５〜φ１５程度の大きさのレンズが１〜５ｋｇ程度の接着強度を持つようにするための一例である。従って、上記実施形態に限定されるものではなく、固定されるレンズの形状などの各種条件に応じて、適切に設定可能である。
【００４９】
図８はレンズ２２の光軸方向の位置決めを行う際の要部を示す断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図７（Ａ）、（Ｂ）に対応する。レンズ固定枠２１には、前述したように、レンズ有効径から外径に向かって同心円上に、レンズ位置決め部２１ａ、接着剤印刷部２１ｂおよび壁部２１ｅが順次設けられている。接着剤印刷部２１ｂには、接着剤２３が印刷されている。このとき、レンズ２２が当接する光軸方向の面の高さは、接着剤２３の上面＞レンズ位置決め部２１ａの上面＞接着剤印刷部２１ｂの上面となる関係を有する。上記３つの面の各段差はそれぞれ５〜３０μｍ程度である。
【００５０】
例えば、具体的な設計形状および印刷厚み規定量として、レンズ固定枠２１のレンズ位置決め部２１ａを基準面とした場合、接着剤印刷部２１ｂの段差は１０±４μｍ、その上に印刷される接着剤２３の厚みは２０±５μｍとなるように設定する。これにより、赤外線レーザによる接着工程前の状態では、レンズ２２は位置決め部２１ａに接することなく、接着剤２３の面に接することになる（図８（Ａ）参照）。
【００５１】
この状態でレンズ２２の光軸偏芯調整が完了した後、レンズ２２をレンズ固定枠２１に押し当て、赤外線レーザ光を接着剤２３の当接部に照射する。接着剤２３は赤外線吸収性を有するので、発熱する。そして、接着剤２３がガラス転移温度を超えると、軟化して変形が起こる。レンズ固定枠２１に押し当てられている力Ｆ（図７参照）により、レンズ２２はレンズ位置決め部２１ａと密着した状態となり、所定の位置決めが行われる（図８（Ｂ）参照）。
【００５２】
また、接着剤２３は、レンズ２２との密着力を増しながら変形・流動化する。所定時間後、レーザ照射を止めることで、接着剤２３は冷却・固化し、レンズ２２との接着が完了する。接着剤印刷部２１ｂの周囲には、前述したように、接着剤溜まり用の溝部２１ｃが設けられているので、接着時、接着剤印刷部２１ｂから溢れた接着剤がレンズ位置決め部２１ａに付着することはない。
【００５３】
このように、第２の実施形態のレンズの固定方法では、接着剤２３を介してレンズ２２とレンズ固定枠２１が密着した状態から、レーザ照射により瞬時にレンズ２２が固定される。また、接着剤２３を介さないレンズ位置決め部２１ａでレンズ２２とレンズ固定枠２１が当接した状態となる。従って、レンズの光軸方向の位置決め精度を高めることができる。また、接着剤２３が印刷される接着剤印刷部２１ｂの周囲には、溝部２１ｃが形成されているので、接着剤２３が必要な範囲外にはみ出すことを防止できる。
【００５４】
なお、本実施形態では、レンズ位置決め部２１ａおよび接着剤印刷部２１ｂは、全周に設けられていたが、全周でなくてもよく、円周上の複数箇所（例えば、３箇所）に分割して設けられてもよい。また、接着剤溜まり部用の溝部２１ｃは、特に設けなくてもよく、印刷位置、接着剤の量、範囲等から必要に応じて設けられればよい。例えば、接着剤の印刷面積が印刷面全体に比べて小さくても、必要な接着力が得られ、接着時に接着剤が周囲に流動しても位置決め部に付着するおそれがない場合、接着剤溜まり用の溝部を設けなくても、特に問題は生じない。
【００５５】
また、接着剤の印刷はレンズ固定枠側に対して行われたが、これに限定されるものではなく、レンズ側に対して接着剤の印刷が行われるようにしてもよく、レーザ照射による接着前に本実施形態と同様の位置関係が満たされていればよい。また、接着剤溜まり用の溝部は、レンズ固定枠側に設けられていたが、レンズ側に設けられてもよいし、レンズ側およびレンズ固定枠側の両方に設けられてもよい。
【００５６】
［第３の実施形態］
第３の実施形態のレンズの固定方法では、前記第２の実施形態と比べ、主にレンズ固定枠の形状が異なる。前記第２の実施形態と同様の構成要素については省略する。図９は第３の実施形態におけるレンズ固定枠３１の形状を示す正面図である。図１０はレンズ固定枠３１の形状を示す斜視図である。レンズ固定枠３１のレンズ外周（略同一円周）上には、レンズ３２の光軸方向の位置決めを行うためのレンズ位置決め部３１ａ、および接着剤３３が印刷される接着剤印刷部３１ｂが複数箇所（本実施形態では、各３箇所）設けられている。また、装着の際にレンズ３２を案内する壁部３１ｅが同心円上に形成されている。さらに、接着剤印刷部３１ｂの周囲には、接着剤溜まり用の溝部３１ｃが形成されている。レンズ有効径から外径までの幅が狭く、前記第２の実施形態のように、径方向外側へ順次、レンズ位置決め部および接着部を設けるスペースが無い場合、本実施形態の構造が有効である。なお、本実施形態では、位置決め精度、接着面積の確保等を考慮し、レンズ位置決め部および接着剤印刷部がそれぞれ３箇所ずつ設けられているが、その数およびその構造自体に限定されるものではない。
【００５７】
図１１はレンズ３２をレンズ固定枠３１に固定する様子を示す断面図である。前記第２の実施形態と同様、レンズ固定枠３１は、２つのレンズ３２、３４を固定するための枠部材である。レンズ３４は、予めレンズ固定枠３１に熱かしめにより固定されている。レンズ固定枠３１のレンズ固定部（接着剤印刷部）３１ｂに、タンポ印刷により熱可塑性接着剤３３を均一な厚さで印刷する（同図（Ａ）参照）。レンズ３２の位置決めが完了した後、レンズ３２をレンズ固定枠３１のレンズ固定部に力Ｆで押し当て（同図（Ｂ）参照）、その状態でレンズ３２を通して赤外線レーザ光３５をレンズ固定部（接着剤印刷部）３１ｂに向けて照射する（同図（Ｃ）参照）。
【００５８】
なお、レーザ照射方法については特に限定されない。例えば、必要箇所のみレーザ光が照射されるように、レーザ射出部を走査させてもよいし、位置決め部などレーザ照射が必要でない範囲を金属板などで遮蔽した状態にし、その上方からレンズ全周を走査あるいはリング状に形成されたレーザ光を照射してもよい。
【００５９】
レンズ固定部（接着剤印刷部）３１ｂに印刷された接着剤３３には、カーボンブラック等の赤外線吸収性の材料が含まれており、赤外線レーザ照射により接着剤３３が発熱する。レーザの照射強度と照射時間を適切に制御することにより、接着剤３３は溶融してその接着力を発揮する。これにより、レンズ３２はレンズ固定枠３１に固定される。
【００６０】
図１２はレンズ３２の光軸方向の位置決めを行う際の要部を示す断面図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に対応する。前述したように、レンズ固定枠３１には、レンズ外径の略同一円周方向に、レンズ位置決め部３１ａおよび接着剤印刷部３１ｂが交互に３箇所設けられている。接着剤印刷部３１ｂには、接着剤３３が印刷されている。このとき、レンズ３２が当接する光軸方向の面の高さは、接着剤３３の上面＞レンズ位置決め部３１ａの上面＞接着剤印刷部３１ｂの上面となる関係を有する。上記３つの面の各段差はそれぞれ５〜３０μｍ程度である。
【００６１】
また、赤外線レーザによる接着工程前の状態では、レンズ３２は位置決め部３１ａに接することなく、接着剤３３の面に接することになる（同図（Ｂ）参照）。この状態で、レンズ３２の光軸偏芯調整が完了した後、レンズ３２をレンズ固定枠３１に押し当て、赤外線レーザ光を接着剤３３に照射する。
【００６２】
前述したように、接着剤は、赤外線吸収性を有するので、発熱し、ガラス転移温度を超えると、軟化して変形が起こる。レンズ３２がレンズ固定枠３１に押し当てられている力により、レンズ３２はレンズ位置決め部３１ａと密着した状態となり、所定の位置決めが行われる。また、接着剤３３は、レンズ３２との密着力を増しながら変形・流動化し、所定時間後、レーザ照射を止めることで、接着剤３３が冷却・固化し、レンズ３２との接着が完了する。
【００６３】
また、このとき、接着剤印刷部３１ｂの周囲に設けられた接着剤溜まり用の溝部３１ｃには、接着剤印刷部３１ｂから溢れた接着剤が溜まるので、位置決め部３１ａに付着せず、また、レンズの有効径内およびレンズ固定枠の開口部内にも付着しない。なお、接着剤溜まり部用の溝部３１ｃは、特に設けられなくてもよく、印刷する位置、接着剤の量、範囲等から必要に応じて設けられればよい。
【００６４】
このように、第３の実施形態のレンズの固定方法では、前記第２の実施形態と同様の効果が得られる他、レンズ有効径から外径までの幅が狭い場合にも有効である。
【００６５】
なお、前記第２、第３の実施形態では、接着剤はレンズ固定枠もしくはレンズに印刷されたが、これに限定されない。接着工程前の位置決め調整時に固体であり、レーザ照射等の加熱手段により発熱し、接着力を発揮する材料であればよく、例えば厚みのあるホットメルトシートをレンズ固定枠とレンズの間に配置し、接着剤としてもよい。
【００６６】
また、接着剤に赤外線吸収性を付与したものを用いたが、レンズ固定枠に赤外線吸収性を付与し、レンズ固定枠を赤外線レーザで発熱させることで、間接的に接着剤を発熱させるようにしてもよい。
【００６７】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。
【００６８】
例えば、上記各実施形態では、位置決め精度の向上および接着工程の時間短縮を図るべく、固定する部品としてレンズを用いた。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、その他の光学部品、例えば光学機器に用いられるフィルタやガラス板を固定する場合にも、本発明は同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１、２１  レンズ固定枠
２、２２、３２  レンズ
３、２３、３３  熱可塑性接着剤
５  溶着治具
６、２５、３５  赤外線レーザ光
１１、２１ａ、３１ａ  位置決め部
１２、２１ｂ、３１ｂ  接着剤印刷部（接着部）
２１ｃ、３１ｃ  溝部
【図１】
0005484432.tif 000002
【図２】
0005484432.tif 000003
【図３】
0005484432.tif 000004
【図４】
0005484432.tif 000005
【図５】
0005484432.tif 000006
【図６】
0005484432.tif 000007
【図７】
0005484432.tif 000008
【図８】
0005484432.tif 000009
【図９】
0005484432.tif 000010
【図１０】
0005484432.tif 000011
【図１１】
0005484432.tif 000012
【図１２】
0005484432.tif 000013