(57)【要約】【課題】  接着剤を使用することなく、高い位置決め精度でレンズを強固に固定できる光学モジュールを提供する。【解決手段】  レンズ部および取付部を有するレンズ部材と、取付部でレンズ部材を保持する保持部材とを有する光学モジュールであって、取付部は、照射されたレーザー光を透過する被融着部と、レンズ部の光軸方向の位置決め基準となる第１位置決め部と、を有し、保持部材は、被融着部に対向して配置されてレーザー光により被融着部と融着する融着部と、融着した状態で第１位置決め部と当接してレンズ部材を位置決めする第２位置決め部と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ部および取付部を有するレンズ部材と、前記取付部で前記レンズ部材を保持する保持部材とを有する光学モジュールであって、
前記取付部は、前記保持部材との反対側から照射されたレーザー光を透過するレンズ側被融着部と、前記レンズ部の光軸方向の位置決め基準となる第１位置決め部と、を有し、
前記保持部材は、前記レンズ側被融着部に対向して配置されて前記レーザー光により前記レンズ側被融着部と融着する融着部と、前記融着した状態で前記第１位置決め部と当接して前記レンズ部材との相対距離を規制する第２位置決め部と、を有することを特徴とする光学モジュール。
【請求項２】
レンズ部および取付部を有するレンズ部材と、前記取付部で前記レンズ部材を保持する保持部材とを有する光学モジュールであって、
前記取付部は、照射されたレーザー光を透過する被融着部と、前記レンズ部の光軸方向の位置決め基準となる第１位置決め部と、を有し、
前記保持部材は、前記被融着部に対向して配置されて前記レーザー光により前記被融着部と融着する融着部と、前記融着した状態で前記第１位置決め部と当接して前記レンズ部材を位置決めする第２位置決め部と、を有することを特徴とする光学モジュール。
【請求項３】
前記取付部は、前記被融着部の厚さが前記第１位置決め部の厚さよりも薄く設定されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学モジュール。
【請求項４】
前記融着部は、前記被融着部よりも前記レーザー光の波長の吸収率が高く設定されてなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項５】
前記取付部は、前記被融着部の被融着面に向けて前記レーザー光を収束させる集光光学素子部をさらに有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項６】
前記取付部のレーザー光透過領域は、前記レンズ部と同等の透過性を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項７】
レンズ部を有するレンズ部材を、保持部材に保持する光学モジュールの製造方法であって、
前記レンズ部材と前記保持部材とを融着する際に、前記レンズ部材に設けた第１位置決め部と前記保持部材に設けた第２位置決め部とを当接させることにより前記レンズ部材を前記保持部材に位置決めすることを特徴とする光学モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記レンズ部材を前記保持部材に保持した状態で、前記レンズ部材を介して前記保持部材にレーザー光を照射することにより前記融着を行うことを特徴とする請求項７に記載の光学モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラ等に組み込まれる光学モジュールについて、該光学モジュールの光学部材と保持部材との取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ等に組み込まれる焦点検出装置では、二次結像レンズの位置ずれによって測距誤差が生じる。そのため、二次結像レンズを保持部材に高い精度で位置決め固定することが要求されている。通常、二次結像レンズの固定には接着剤が使用されるが、レンズの固定が必ずしも十分でない点や接着剤の付着により光学面の汚れが発生しうる点などで問題がある。そのため、二次結像レンズの固定に関して接着以外の固定方法がなお追求されている。
【０００３】
例えば、特開平７−２７２３０２号公報（以下特許文献１と称する）には、超音波溶着によって対物レンズをレンズホルダーに固定した対物レンズ装置が開示されている。
【特許文献１】特開平７−２７２３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１の場合には超音波溶着器の接触子で溶着箇所を局所加熱する必要があるが、組立作業において溶着箇所に接触子を当てて高い精度で位置決めを行うのは困難である。また、溶着箇所に接触子を当てるためにレンズおよび保持部材の形状やレイアウトにも制約が生じる点でも改善の余地がある。
本発明は上記従来技術の課題を解決するためのものであって、その目的は、接着剤を使用することなく、高い位置決め精度でレンズを強固に固定できる光学モジュールおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、レンズ部および取付部を有するレンズ部材と、取付部でレンズ部材を保持する保持部材とを有する光学モジュールであって、取付部は、保持部材との反対側から照射されたレーザー光を透過するレンズ側被融着部と、レンズ部の光軸方向の位置決め基準となる第１位置決め部と、を有し、保持部材は、レンズ側被融着部に対向して配置されてレーザー光によりレンズ側被融着部と融着する融着部と、融着した状態で第１位置決め部と当接してレンズ部材との相対距離を規制する第２位置決め部と、を有することを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は、レンズ部および取付部を有するレンズ部材と、取付部でレンズ部材を保持する保持部材とを有する光学モジュールであって、取付部は、照射されたレーザー光を透過する被融着部と、レンズ部の光軸方向の位置決め基準となる第１位置決め部と、を有し、保持部材は、被融着部に対向して配置されてレーザー光により被融着部と融着する融着部と、融着した状態で第１位置決め部と当接してレンズ部材を位置決めする第２位置決め部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
第３の発明は、第１または第２の発明において、取付部は、被融着部の厚さが第１位置決め部の厚さよりも薄く設定されてなることを特徴とする。
第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、融着部は、被融着部よりもレーザー光の波長の吸収率が高く設定されてなることを特徴とする。
第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明において、取付部は、被融着部の被融着面に向けてレーザー光を収束させる集光光学素子部をさらに有することを特徴とする。
【０００８】
第６の発明は、第１から第５のいずれかの発明において、取付部のレーザー光透過領域は、レンズ部と同等の透過性を有することを特徴とする。
第７の発明は、レンズ部を有するレンズ部材を、保持部材に保持する光学モジュールの製造方法であって、レンズ部材と保持部材とを融着する際に、レンズ部材に設けた第１位置決め部と保持部材に設けた第２位置決め部とを当接させることによりレンズ部材を保持部材に位置決めすることを特徴とする。
【０００９】
第８の発明は、第７の発明において、レンズ部材を保持部材に保持した状態で、レンズ部材を介して保持部材にレーザー光を照射することにより融着を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、被融着部を透過して融着部に照射されたレーザー光によって、レンズ部材を保持部材に融着させて強固に固定できる。また、融着状態では第１位置決め部と第２位置決め部との当接によって、レンズ部の光軸方向位置決めを高い精度で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第１実施形態の説明）
図１から図７は本発明の光学モジュールの第１実施形態を示す図である。第１実施形態では、光学モジュールがカメラの焦点検出装置を構成する。
図１に示すように、焦点検出装置は、レンズ保持部材１１と、入射光の赤外線成分を除去する赤外カットフィルタ１２と、絞りマスク１３と、セパレータレンズ１４と、光学センサパッケージ１５とを備えている。
【００１２】
レンズ保持部材１１は焦点検出装置の本体部分を構成し、焦点検出装置の各構成部品が位置決めされて取り付けられる。このレンズ保持部材１１は、黒色のように光の波長を吸収しやすい色の熱可塑性樹脂（プラスチックなど）で成形されている。
図１においてレンズ保持部材１１の上面側（入射側）および左下側（センサ取付側）には開口部が形成され、入射側の開口部には測距光束を分離して不要な光束を除去するための視野マスク１６が取り付けられている。視野マスク１６には被写体からの光束を通過させる矩形状の開口１６ａが複数形成されている。
【００１３】
また、レンズ保持部材１１の内部には、コンデンサレンズと、該コンデンサレンズを透過した光束をセンサ取付側の開口部１１ａに反射させる折り返しミラーとが配置されている（コンデンサレンズおよび折り返しミラーの図示は省略する）。
さらに、図２に示すようにセンサ取付側の開口部１１ａの周囲にはセパレータレンズ１４の外形に対応する凹陥部１１ｂが形成される。この凹陥部１１ｂには組み立て順に、赤外カットフィルタ１２、絞りマスク１３およびセパレータレンズ１４が配置される。そして、セパレータレンズ１４の取り付け後に、レンズ保持部材１１の凹陥部１１ｂの位置には外側から光学センサパッケージ１５が装着される。なお、レンズ保持部材１１とセパレータレンズ１４とはレーザー融着で固定される。
【００１４】
凹陥部１１ｂの、図２における奥行方向の底面には、赤外カットフィルタ１２を嵌め込むための段付部１１ｃが開口部１１ａの周囲に形成されている。また、凹陥部１１ｂの底面には、セパレータレンズ１４の挿入方向に突出する一組の軸部１７，１８と、融着部１９と、位置決め基部２０とが形成されている。
一組の軸部１７，１８は開口部１１ａを隔てて左右に配置される。図中左側に位置する一方の軸部１７は円形断面であって、図中右側に位置する他方の軸部１８は軸部１７と同形状の軸本体の上下２箇所に突起部が形成されている。軸部１８の各突起部は基端側から軸方向に沿ってそれぞれ延長し、各突起部の頂面は軸部幅方向に沿った水平面をなしている。
【００１５】
融着部１９および位置決め基部２０はいずれも凹陥部１１ｂの底面に形成されている。融着部１９は各軸部１７，１８の周辺に間隔をおいて配置されている。一方、位置決め基部２０はセパレータレンズ１４の上辺部近傍に２つ、下辺部近傍に２つ配置されている。
融着部１９およびレンズ位置決め基部２０はセパレータレンズ１４の挿入方向に突出した円筒状の台座であって、その先端部は凹陥部１１ｂの底面と平行な平坦面をなしている。なお、位置決め基部２０の高さ（凹陥部底面からの突出量）は融着部１９の高さよりもわずかに低く設定されている。
【００１６】
絞りマスク１３には、折り返しミラーからの光束を通過させる円形状の開口１３ａが中央部に複数形成されている。また、絞りマスク１３は融着部１９および位置決め基部２０と干渉する箇所は切り欠かれており、その両側部には軸部１７，１８との対応位置に挿通孔１３ｂがそれぞれ形成されている。焦点検出装置の組立時には各挿通孔１３ｂに軸部１７，１８がそれぞれ挿入される。
【００１７】
セパレータレンズ１４は透光性の熱可塑性樹脂（プラスチック等）で形成され、測距光束や後述のレーザー光が透過できるようになっている。セパレータレンズ１４は、１対のレンズを複数組配置して構成されたレンズ部１４ａと、レンズ部１４ａの外周部に形成される取付部１４ｂとを有している。なお、レンズ部１４ａは絞りマスク１３を通過した測距光束をセンサ上に結像させる役目を果たす。
【００１８】
取付部１４ｂには、レンズ部１４ａを隔てて軸部１７，１８の対応位置に位置決め穴２１，２２がそれぞれ形成されている。各位置決め穴２１，２２はレンズ部１４ａの光軸方向に沿って開口されている。そして、図中左側に位置する一方の位置決め穴２１は円形に形成され、図中右側に位置する他方の位置決め穴２２はセパレータレンズ１４の幅方向に延長する長穴に形成されている。この一方の位置決め穴２１は一方の軸部１７と嵌合し、レンズ部１４ａの光軸方向に垂直な面の並進方向移動を規定する。また、他方の位置決め穴２２は突起部を有する他方の軸部１８と嵌合し、レンズ部１４ａの光軸方向に垂直な面の回転方向移動を規定する。
【００１９】
取付部１４ｂの一面には融着部１９との対応位置にレンズ側被融着部２３が形成され、位置決め基部２０の対応位置にレンズ側位置決め基部２４がそれぞれ形成されている。レンズ側被融着部２３およびレンズ側位置決め基部２４は、レンズ部１４ａの光軸方向に突出した円筒状の台座であって、その先端部はレンズ部１４ａの光軸と垂直な平坦面をなしている。また、レンズ側位置決め基部２４の高さ（取付部１４ｂの一面からの突出量）はレンズ側被融着部２３の高さよりもわずかに低く設定されている。
【００２０】
また、取付部１４ｂの他面では、位置決め穴２１，２２およびレンズ側被融着部２３の裏側部分が矩形状に切り欠かれてくぼんでいる。そのため、レンズ側被融着部２３の光軸方向厚さは、レンズ側位置決め基部２４の光軸方向厚さよりも薄くなっている。
さらに、図７に示すように、セパレータレンズ１４の表面は、レンズ部１４ａの光学面とレンズ側被融着部２３の平坦面およびその裏面とを除き、研磨やブラスト処理等による粗面化処理が施されている。そのため、セパレータレンズ１４の粗面部分では、乱反射や迷光の発生が抑制されることとなる。一方、レンズ側被融着部２３の平坦面からその裏面までのレーザー光透過領域では、レンズ部１４ａと同等の光線の透過性が確保される。そのため、レンズ側被融着部２３の裏面に対してレーザー光をレンズ部１４ａの光軸と平行に照射すると、レーザー光は取付部１４ｂを透過してレンズ側被融着部２３の平坦面からほぼそのまま射出される。
【００２１】
ここで、レンズ保持部材１１とセパレートレンズ１４とのレーザー融着の工程を図５および図６を参照しつつ説明する。
図５はレンズ保持部材１１とセパレータレンズ１４との融着前の状態を示す縦断面図である。図５では、レンズ保持部材１１の凹陥部１１ｂに一面側を向けたセパレータレンズ１４が取り付けられており、この取付状態では融着部１９の先端とレンズ側被融着部２３の先端とが互いに接触している。一方、位置決め基部２０およびレンズ側位置決め基部２４の先端は、それぞれ間隔Ｌをおいて対向した状態となる。
【００２２】
融着時には、セパレータレンズ１４の他面側（レンズ保持部材１１との反対側）からレンズ側被融着部２３に対してレーザー光を照射する。レーザー光はレンズ側被融着部２３を透過し、レーザー光の波長の吸収率が高くなる保持部材１１との界面部分（レンズ側被融着部２３および融着部１９の先端面）を融解する。これによりレンズ保持部材１１とセパレータレンズ１４とが融着される。なお、融着時には融着部１９とレンズ側被融着部２３との接合箇所が溶解した樹脂で太径となるが、融着部１９およびレンズ側被融着部２３は軸部１７，１８や位置決め基部２０，２４から間隔をおいて配置されているため、融着時に部材間の干渉が生じることはない。
【００２３】
一方、上記の融解によってレンズ保持部材１１とセパレータレンズ１４とが間隔Ｌだけ接近し、位置決め基部２０の先端とレンズ側位置決め基部２４の先端とが互いに接触する。したがって、図６に示す融着後の状態では、位置決め基部２０およびレンズ側位置決め基部２４によってレンズ保持部材１１とセパレータレンズ１４との相対距離が規定されることとなる。
【００２４】
光学センサパッケージ１５には、セパレータレンズ１４と相対する面にラインセンサが複数組配置されている（ラインセンサの図示は省略する）。組立後の焦点検出装置では、光学センサパッケージ１５がセパレータレンズ１４で分割された２つの像を検出する。なお、この２像間の間隔に基づいて、図示しないＣＰＵが公知の演算式によるデフォーカス量（合焦位置からのズレ量）の演算を行う。
【００２５】
以下、第１実施形態の焦点検出装置の効果を説明する。
第１実施形態では、レンズ保持部材１１とセパレータレンズ１４とがレーザー融着で強固に固定されるので、融着後においてレンズ部１４ａのがたつきによる光学性能低下を防止できる。また、融着状態では位置決め基部２０とレンズ側位置決め基部２４とによってレンズ保持部材１１とセパレータレンズ１４との相対距離が規定されるので、レンズ部１４ｂの光軸方向位置決めが高い精度で行われる。
【００２６】
第１実施形態では、セパレータレンズ１４の他面側からレンズ側被融着部２３にレーザー光をピンポイントに照射して融着するので、容易に融着作業を行うことができる。また、融着作業のためにレンズ保持部材１１およびセパレータレンズ１４の形状やレイアウトに大きな制約が生じることもない。しかも、第１実施形態では固定に接着剤を用いないので、レンズ部１４ａの光学面が接着剤で汚れることもない。
【００２７】
第１実施形態ではレンズ側被融着部２３の光軸方向厚さを薄くすることで融着時のレーザー光の照射量をより少なくでき、取付部１４ｂでの不要な発熱が抑制される。さらに、融着部１９はレンズ側被融着部２３よりもレーザー光の波長の吸収率が高いので、レーザー光の照射時にはレンズ側被融着部２３と融着部１９との界面で高熱が発生し易くなり、より短時間で融着を行うことができる。
【００２８】
第１実施形態では、レーザー光透過領域となるレンズ側被融着部２３の平坦面およびその裏面は粗面化処理が施されておらず、上記のレーザー光透過領域はレンズ部１４ａと同様に光束を透過させる。そのため、セパレータレンズ１４に照射されるレーザー光は、レンズ側被融着部２３と融着部１９との界面まで効率的に到達する。したがって、融着時において、レーザー光によるセパレータレンズ１４の不要な熱変形は抑制される。
【００２９】
（第２実施形態の説明）
図８は第２実施形態においてレンズ保持部材にセパレータレンズを取り付けた状態を示す正面図である。図９は第２実施形態におけるレンズ保持部材１１とセパレータレンズ１４との融着前の状態を示す縦断面図である。なお、以下の第２実施形態の説明では、第１実施形態と共通の構成には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３０】
第２実施形態では、セパレータレンズ１４の取付部１４ｂに凸レンズ状の集光光学素子２５が一体成形されている。図８に示すように、集光光学素子２５は取付部１４ｂの他面側に４つ形成されている。各集光光学素子２５の形成位置は、一面側のレンズ側被融着部２３の位置にそれぞれ対応する（図９参照）。また、集光光学素子２５の光学面形状は、取付部１４ｂの他面側から入射する光束をレンズ側被融着部２３の平坦面（被融着面）の近傍に収束させるように設計されている。
【００３１】
また、第１実施形態と同様にセパレータレンズ１４の表面は、レンズ部１４ａおよび集光光学素子２５の光学面とレンズ側被融着部２３の平坦面とを除き、粗面化処理が施されている（粗面化処理を施した箇所の図示は図７とほぼ共通するので省略する）。すなわち、集光光学素子２５の光学面からレンズ側被融着部２３の平坦面までのレーザー光透過領域では、レンズ部１４ａと同等の光線の透過性が確保されている。
【００３２】
以下、第２実施形態でのレンズ保持部材１１およびセパレータレンズ１４の取付時の状態を説明する。まず、第１実施形態と同様に、レンズ保持部材１１の凹陥部１１ｂに、一面側を凹陥部１１ｂに向けてセパレータレンズ１４を配置する。次に、取付部１４ｂの他面側からレンズ側被融着部２３に対してレーザー光を照射する。このとき、集光光学素子２５がレンズ側被融着部２３の平坦面（被融着面）の近傍にレーザー光を収束させる。
【００３３】
そして、集光光学素子２５によって収束したレーザー光は、レーザー光の波長の吸収率が高くなる保持部材１１との界面部分を融解する。これによりレンズ保持部材１１とセパレータレンズ１４とが融着される。なお、上記のレーザー光透過領域はレンズ部１４ａと同様に光束を透過させるので、レーザー光は保持部材１１との界面部分まで効率的に到達し、この点でもレーザー光によるセパレータレンズ１４の不要な熱変形は抑制される。
【００３４】
また、第２実施形態においても、融着後には位置決め基部２０の先端とレンズ側位置決め基部２４の先端とが互いに接触し、位置決め基部２０およびレンズ側位置決め基部２４によってレンズ保持部材１１とセパレータレンズ１４との相対距離が規定される。
上記の第２実施形態は第１実施形態と同様の効果に加えて以下の効果を有する。第２実施形態では集光光学素子２５でレーザー光を収束させるので、第１実施形態よりも少ないエネルギ量でレンズ保持部材１１およびセパレータレンズ１４を効率的に融着できる。しかも、第２実施形態では、レーザー光によるセパレータレンズ１４の熱変形が第１実施形態よりも大幅に抑制されるので、より高い精度で光学モジュールを製造できる。
【００３５】
（実施形態の補足事項）
以上、本発明を上記の実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の光学モジュールは焦点検出装置のセパレータレンズとレンズ保持部材との位置決めに限定されることなく、一般的な光学部材の位置決め固定の場合に広く適用してもよい。
【００３６】
また、上記第２実施形態の集光光学素子は凸レンズの光学面に限定されることなく、例えば、集光作用のあるプリズムやフレネルレンズなどであってもよい。さらに、上記実施形態においてセパレータレンズの表面に施す粗面化処理は、塗装などの着色処理で代替してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】光学モジュールの１実施形態を示す分解斜視図
【図２】レンズ保持部材におけるセンサ取付側の開口部付近の拡大図
【図３】第１実施形態におけるセパレータレンズの取付状態を示す正面図
【図４】図３のＡ−Ａ断面図
【図５】第１実施形態におけるレンズ保持部材とセパレータレンズとの融着前の状態を示す縦断面図
【図６】レンズ保持部材とセパレータレンズとの融着状態を示す縦断面図
【図７】セパレータレンズにおいて粗面化処理が施される部分を示す図
【図８】第２実施形態におけるセパレータレンズの取付状態を示す正面図
【図９】第２実施形態におけるレンズ保持部材とセパレータレンズとの融着前の状態を示す縦断面図
【符号の説明】
【００３８】
１１…レンズ保持部材、１４…セパレータレンズ、１４ａ…レンズ部、１４ｂ…取付部、１９…融着部、２０…位置決め基部、２３…レンズ側被融着部、２４…レンズ側位置決め基部、２５…集光光学素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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