(57)【要約】【課題】プラスチック射出レンズを組み立てて制作される光学ユニットは手作業で組み立てられており、プラスチック射出レンズの寸法公差により焦点ズレが生じていた。【解決手段】本発明はプラスチック射出レンズ特有のゲートカット位置に着目し、最初にペアリングを行い焦点ズレが最小になるようにした光学ユニットを基本にして、ゲートカット位置の位相角を利用して焦点ズレの小さい光学ユニットを安価に量産しようとするものである。【選択図】図1
2008268652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のレンズのゲートカット位置に対する第二のレンズのゲートカット位置の位相角を設定する手順と、
前記第一のレンズを吸着して認識部に移送する手順と、
吸着された前記第一のレンズのゲートカット位置を計測する手順と、
吸着された前記第一のレンズのゲートカット位置が設定の位置になるように回転する手順と、
吸着されてゲートカット位置が設定の位置になった前記第一のレンズを移送してレンズホルダに挿入する手順と、
前記第二のレンズを吸着して認識部に移送する手順と、
吸着された前記第二のレンズのゲートカット位置を計測する手順と、
吸着された前記第二のレンズのゲートカット位置が、前記第一のレンズの前記ゲートカット位置の設定の位置に対して設定された前記位相角になるように回転する手順と、
吸着されてゲートカット位置が設定された前記位相角になった前記第二のレンズを移送し、前記第一のレンズの上に挿入する手順からなるプラスチック射出レンズ組立方法。
【請求項２】
レンズホルダ供給トレーに整列されているレンズホルダに複数のプラスチック射出レンズおよび部品を組み立てるプラスチック射出レンズ組立装置において、
レンズ供給トレーに整列されているレンズを吸着して回転・移動させるピックアップ部と
前記ピックアップ部の回転・移動・吸着を制御する制御部と、
前記ピックアップ部がピックアップしたレンズのゲートカット位置を認識する認識部と、
前記ピックアップ部がピックアップしたレンズの設定されたゲートカット位置を記憶する記憶部とを備え、
ピックアップしたレンズの前記ゲートカット位置を前記認識部で認識し、前記記憶部が記憶した設定されたゲートカット位置になるよう前記ピックアップ部を回転させ、前記レンズホルダ供給トレーに整列されている前記レンズホルダに挿入するよう前記制御部で制御して組込むようにしたことを特徴とするプラスチック射出レンズ組立装置。
【請求項３】
前記ピックアップ部がピックアップしたレンズの前記ゲートカット位置とレンズ干渉縞映像を認識する干渉縞認識部と、
あらかじめ設定されたレンズの設定ゲートカット位置とそのときの設定レンズ干渉縞映像を記憶する干渉縞記憶部と、
不良レンズを収納する不良品収納ボックスを備え、
前記干渉縞記憶部が設定した前記ゲートカット位置になるよう前記ピックアップ部を回転させたときの前記干渉認識部のレンズ干渉縞映像と前記干渉記憶部のレンズ干渉縞映像が異なるときは、不良品収納ボックスにレンズを収納するようにピックアップ部を制御するようにしたことを特徴とする請求項2記載のプラスチック射出レンズ組立装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック射出レンズ組立方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に光ディスクドライブやカメラ付携帯電話機等に用いられる小型の光学ユニットには、プラスチック射出で成型されたレンズやレンズホルダ等の部品が用いられている。これらの光学ユニットの組立は安価にするために、比較的人件費の安い国に下請けに出されて製作される。従って従来の組立方法は、人手によってレンズホルダにレンズやスペーサ等の部品をピンセットでつまんでレンズホルダに挿入後圧入され、接着して製作していた。
【０００３】
しかし、プラスチック射出で成型されたレンズはある程度の寸法公差を有しており、たとえそれが微細なものであっても、寸法公差の積み重なりによって組立精度が低下して、焦点ズレが発生してしまうという不都合が生ずる。そのために特開2004-287353のように測定装置と、傾斜装置と、回転装置を組み合わせて組み立てている例があるが、装置が高価になり、組立速度が遅くなり、安価な製作ができなくなってしまうという問題があった。
【０００４】
また、本光学ユニットに使用されるレンズは直径4ミリメートル程度の大きさであり、人手によってピンセットでつまんで組み立てる際、レンズの上下が逆に組み込まれたり、入れ忘れて組み込まれたり、傷をつけたりして不良品が多数発生すると共に、生産性が低下するという問題があった。 
【特許文献１】特開2004-287353
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、寸法公差による組立精度を向上させ、光学ユニットの焦点ズレをできる限り少なくしようとするものである。また、組込時の不良の発生を防止しながら自動組立できる装置を提供することによって生産性を向上させようとするものである。
また本件の考案の他の目的は各部品をピックアップした後、画像処理にて形状を認識した後中心座標値を演算し移送してレンズホルダへ正確に圧入、挿入して、レンズの逆方向検出機能とレンズの不良検出機能を保有することができるプラスチック射出レンズ組立装置を提供するものである。
【０００６】
そのためにプラスチック射出レンズ特有のゲートカット位置に着目し、最初にペアリングを行い焦点ズレが最小になるようにした光学ユニットを基本にして、ゲートカット位置の位相角を利用して焦点ズレの小さい光学ユニットを安価に量産しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第一のレンズのゲートカット位置に対する第二のレンズのゲートカット位置の位相角を設定する手順と、
前記第一のレンズを吸着して認識部に移送する手順と、吸着された前記第一のレンズのゲートカット位置を計測する手順と、吸着された前記第一のレンズのゲートカット位置が設定の位置になるように回転する手順と、吸着されてゲートカット位置が設定の位置になった前記第一のレンズを移送してレンズホルダに挿入する手順と、前記第二のレンズを吸着して認識部に移送する手順と、吸着された前記第二のレンズのゲートカット位置を計測する手順と、吸着された前記第二のレンズのゲートカット位置が、前記第一のレンズの前記ゲートカット位置の設定の位置に対して設定された前記位相角になるように回転する手順と、
吸着されてゲートカット位置が設定された前記位相角になった前記第二のレンズを移送し、前記第一のレンズの上に挿入する手順からなるプラスチック射出レンズ組立方法を提案するものである。
【０００８】
レンズホルダ供給トレーに整列されているレンズホルダに複数のプラスチック射出レンズおよび部品を組み立てるプラスチック射出レンズ組立装置において、レンズ供給トレーに整列されているレンズを吸着して回転・移動させるピックアップ部と前記ピックアップ部の回転・移動・吸着を制御する制御部と、前記ピックアップ部がピックアップしたレンズのゲートカット位置を認識する認識部と、前記ピックアップ部がピックアップしたレンズの設定されたゲートカット位置を記憶する記憶部とを備え、ピックアップしたレンズの前記ゲートカット位置を前記認識部で認識し、前記記憶部が記憶した設定されたゲートカット位置になるよう前記ピックアップ部を回転させ、前記レンズホルダ供給トレーに整列されている前記レンズホルダに挿入するよう前記制御部で制御して組込むようにしたことを特徴とするプラスチック射出レンズ組立装置を提供するものであり、
さらに前記ピックアップ部がピックアップしたレンズの前記ゲートカット位置とレンズ干渉縞映像を認識する干渉縞認識部と、あらかじめ設定されたレンズの設定ゲートカット位置とそのときの設定レンズ干渉縞映像を記憶する干渉縞記憶部と、不良レンズを収納する不良品収納ボックスを備え、前記干渉縞記憶部が設定した前記ゲートカット位置になるよう前記ピックアップ部を回転させたときの前記干渉認識部のレンズ干渉縞映像と前記干渉記憶部のレンズ干渉縞映像が異なるときは、不良品収納ボックスにレンズを収納するようにピックアップ部を制御するようにしたことを特徴とする請求項2記載のプラスチック射出レンズ組立装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明はプラスチック射出レンズの特性を利用して、レンズの寸法公差による組立精度を向上させ、光学ユニットの焦点ズレをできる限り小さくなるようペアリングして自動的に組立しようとするものである。
そのために複数のプラスチック射出レンズを組込む光学ユニット組立方法において、最初にプラスチック射出レンズのペアリングを行い焦点ズレを最小にしたときの、最初に組込まれるプラスチック射出レンズのゲートカット位置を基本ゲートカット位置にして、その後組込まれる各プラスチック射出レンズのゲートカット位置の位相角を前記基本ゲートカット位置と比較して記憶し、前記ペアリングと同じように各レンズの前記ゲートカット位置の前記位相角を一致させて各レンズを組込むようにしたことを特徴とするプラスチック射出レンズ組立方法をとることで位相角の計測だけで焦点ズレの少ない光学ユニットを完成することができるようになったものである。
また、測定装置と、傾斜装置と、回転装置を組み合わせて組み立てている例があるが、装置が高価になり、組立速度が遅くなり、安価な製作ができなくなってしまうという問題を解決することができたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
プラスチック射出レンズは、金型にプラスチックを充填し作成される。図4のプラスチック射出レンズ36の成型時は成型品37のゲート部38からプラスチックが充填され、図4の上図のような形状に成型される。その後ゲート部38がカットされ、ゲートカット36gのようにレンズ外周に直線にカットされた部分が形成された状態で完成される。
【００１１】
従ってプラスチック射出レンズ作成時は、ゲート部38のプラスチックの流動性が高く、充填が完了して固まるのでゲートカット36gの位置からのレンズ特性が偏った寸法公差で出来上がることが多い。つまりプラスチック射出レンズの焦点36cはゲートカット36gの位置に比例して寸法公差が発生していることが多い。そこで本発明は、プラスチック射出レンズのゲートカット位置を利用して組立精度を向上させ、光学ユニットの焦点ズレをできる限り小さくすることができる、プラスチック射出レンズ組立方法及び装置を提供しようとしたものである。
【実施例】
【００１２】
本件で組み立てられるような光学ユニットは、図3のようなプラスチック射出レンズ組立構造である。レンズホルダ61にまず第一のレンズ62が挿入され、次にスペーサー63、そして第二のレンズ64が挿入され、最後にふた65が挿入されてふた65の回りに接着剤が塗布されボンディング作業が完了し光学ユニットが完成する。
実施例では第一のレンズ62と、第二のレンズ64の組み合わせしか記載されていないが、中間にいくつかのプラスチック射出レンズが組み合わされることもある。
【００１３】
本発明におけるペアリングとは、図3の第二のレンズ64とスペーサー63と、第一のレンズ62をレンズホルダ61に組込まれる状態で重ね合わせ、第一のレンズ62と第二のレンズ64を水平回転させながら、焦点ズレの一番小さいときの組み込み位置を検出し、そのときの各レンズのゲートカット36gの位相角αを記憶することである。
このときの記憶方法は、第一のレンズ62のゲートカット位置を０度とし、それに対する第二のレンズ64のゲートカット位置の位相角αを計測し、記憶するものである。
また、各レンズの外周から中心の座標値を演算して、各レンズのゲートカット位置の位相角αを変更しながら、第一のレンズ62と第二のレンズ64をレンズホルダ61に組込まれる状態で重ね合わせ中心座標のが一番ずれない位置に位相角αを記憶しても良い。
【００１４】
次に、レンズホルダ61に第一のレンズ62のゲートカット位置がゼロ度になるように挿入し、次にスペーサー63を挿入する。次に第二のレンズ64のゲートカット位置が、第一のレンズ62のゲートカット位置ゼロ度に対して位相角αになるように挿入し、最後にふた65を挿入してボンディングし光学ユニットを完成させるものである。この方法であれば焦点ズレの少ない光学ユニットを安価で大量に生産することができるものである。
【００１５】
ゲートカット36gについて説明する。図4のようにプラスチック射出レンズ36が成型されるときは、成型品37のようにプラスチック射出レンズ36がつながった状態で製作される。その後ゲート部38がカットされてゲートカット部36gのようにレンズ外周にカットされた直線部分が形成される。ゲート部38はプラスチックが流れ込む入り口なのでゲートと呼ばれている。
【００１６】
1ロットで作られるプラスチック射出レンズ36のレンズ特性は殆んど同じで焦点36cの寸法公差はほぼ同一である。本発明はこの点に着目してゲートカット36gの位置を基準にしてペアリンクしたものと同じ位置になるように組込作業することで焦点ズレの少ない光学ユニットを安価に量産することができるようにしたものである。
【００１７】
図５のように、通常の光学ユニットの各部品はトレー33に整列して入れられて供給される。トレー33に部品34を整列して入れる作業は、手作業であったり振込機(特願平8-213366)のような自動機で振動させながら整列して入れられる。従ってプラスチック射出レンズ36のゲートカット36gの位置はばらばらの向きの状態でトレー33に部品34が入れられている。
【００１８】
次に図1と図2を用いてプラスチック射出レンズ組立装置について説明する。図1はプラスチック射出レンズ組立装置を上面から見た図である。レンズホルダトレー31の横には第一のレンズトレー３2が置かれており、各トレーは定められた位置に正確に設置されている。また、各トレーの整理されて並べられた部品の位置は事前に制御部8にプログラムされピックアップ部11は順次部品を移送できるようになっている。
各トレーの前方にピックアップ部11を撮影しデータを認識部に送ることができるカメラ41を備えレンズのゲートカット36gの位置を認識する認識部40と、あらかじめ設定されたレンズの設定ゲートカット位置を記憶する記憶部４５が備えられている。認識部40は記憶部45のデータとカメラ４１から送られてきた映像を比較することができ、良否の判定を制御部8に送信することができる。
【００１９】
また、レンズホルダトレー31の前方には、不良品収納ボックス５０が備えられている。ピックアップ部11は、モータもしくはアクチェータが取り付けられており、横方向ガイド15と縦方向ガイド１６によって作業面を自在に移動することができるようになっている。さらにピックアップ部１１は上下動モータ１２によって上下動することができるようになっている。
【００２０】
図2はプラスチック射出レンズ組立装置を正面から見た図である。ピックアップ部11は回転モータ１３によって回転することができるようになっている。また、ピックアップ部11は各部品を吸着できるようになっており、吸着制御部14で吸着圧を制御できるようになっている。
ピックアップ部11の移動及び上下動ならびに吸着は全て本体内部におかれたCPUである制御部8で制御できるようになっている。
【００２１】
以上のように構成されたプラスチック射出レンズ組立装置を使用して、光学ユニットを製作する工程を説明する。最初のプラスチック射出レンズ組立装置aのレンズホルダトレー３１にはレンズホルダ６１が整列して収納されている。第一のレンズトレー３２には第一のレンズ６２が整列して収納されている。しかし第一のレンズ62のゲートカット36gの位置はランダムになっており一定していない。
【００２２】
レンズホルダ61と第一のレンズ62が整理されたトレー33に入れられた位置はあらかじめ制御部8に記憶されている。ピックアップ部11が第一のレンズ62を１個ピックアップした後、認識部40のカメラ41の上部に移動し、ゲートカット36gの位置を認識する。その後記憶部45の記憶しているゲートカット位置にピックアップ部11を回転し、レンズホルダトレー31に整列されたレンズホルダ61に挿入する。以上の作業を順次行うことによって、レンズホルダトレー31のレンズホルダ61には、第一のレンズ62のゲートカット36gが同一方向にそろった状態で組込まれる。このときの第一のレンズ62のゲートカット36gの位置を０度とする。
【００２３】
次に同様のプラスチック射出レンズ組立装置bに第一のレンズ62のゲートカット36gが同一方向にそろった状態で組込まれたレンズホルダトレー31を設置し、整列トレーに整列したスペーサー63を組込む。スペーサー63は焦点ズレに影響しないのでゲートカット位置を認識する必要が無く、認識部40を通過することなくレンズホルダ61に挿入される。
【００２４】
第一のレンズ62とスペーサー６３が組込まれたレンズホルダ61が整列しているレンズホルダトレー31は、同様のプラスチック射出レンズ組立装置cに設置され、ピックアップ部11が第二のレンズ64をピックアップし認識部40のカメラ41の上部に移動し、ゲートカット36gの位置を認識する。そして記憶部45の記憶している第一のレンズ62と位相角αを与えるように回転され第二のレンズ64をレンズホルダ61に挿入する。
【００２５】
以上の作業によってペアリングされたのと同様に焦点ズレの一番小さい状態の組み合わせで光学ユニットが形成される。位相角αの計測だけで組立ができてしまうのである。
あとは同様のプラスチック射出レンズ組立装置dにレンズホルダトレー31を設置しふた65を挿入する。そして最後に同様のプラスチック射出レンズ組立装置eで接着剤を塗布し光学ユニットを完成する。
【００２６】
以上のように機構が同じプラスチック射出レンズ組立装置a〜eを用いることで焦点ズレの少ない光学ユニットが安価で大量に生産することができる。
プラスチック射出レンズ組立装置a〜eは殆んど同じ形状の組立装置なので簡単なプログラムの変更だけで作動させることができ、制御部8のプログラムが小さくなり制御装置も安価にすることができる。
また、ピックアップ部11の形状と制御部8、認識部40、記憶部45のデータとプログラムを入れ替えることで、多層レンズの組立をすることができる。かつ一台で全てをまかなうこともできる。
ひとつの作業ごとにプラスチック射出レンズ組立装置を交換するのは、部品によってピックアップ部11の形状と挿入深さが異なるため、時間をかけず、プラスチック射出レンズ組立装置を巨大化させないためである。
また、レンズホルダトレー31は図示しないが自動送りにすることができる。
【００２７】
以上の内容を具体的に説明する。
第一にレンズホルダ61をレンズホルダトレー31に整列して、プラスチック射出レンズ組立装置aにセットする。レンズホルダトレー61や第一のレンズトレー32やその他の部品のトレーにそれぞれの部品を整列して入れる作業は、振込機(特願平8-213366)などを使用する。また、レンズホルダトレー61や第一のレンズトレー32やその他の部品トレーに整列されている部品の位置は、あらかじめ制御部8が記憶しており順次第一のレンズ62やスペーサー63、第二のレンズ64、ふた65をそれぞれのプラスチック射出レンズ組立装置a〜eの装置のピックアップ部11で吸着して、レンズ類はカメラ41の上部に移送して回転して設定の位置にし、それ以外のものはそのままレンズホルダ61に挿入するようにプログラムしたものである。
【００２８】
第二にプラスチック射出レンズ組立装置aでレンズホルダトレー31に第一のレンズ62のゲートカット36gの位置が一方向に揃うように(これを０度とする)並べる。このときのピックアップ部11が吸着した第一のレンズ62は、一旦カメラ41の上部に移送し撮影する。このときの第一のレンズのゲートカット36gの位置を認識部40で認識し、設定された任意の角度(例えば０度)になるように、ピッアップ部11を回転してそのままの角度でレンズホルダ61に挿入するものである。
認識部40はカメラ４１の映像を認識し、記憶部45に記憶された映像と比較し、何度回転したら設定された任意の角度(例えば０度)になるか演算し制御部8にデータを送信するようになっている。該データに従ってピックアップ部11は回転するので、ゲートカット36gの位置はレンズホルダトレー31に対して全て一定の方向を向いて挿入され組込まれる。そして、第一のレンズが組込まれたレンズホルダトレー32aはプラスチック射出レンズ組立装置bに送られる。
【００２９】
第三にプラスチック射出レンズ組立装置bでスペーサー63をレンズホルダ61に挿入する。スペーサー63は第一のレンズ62と同様に整列してスペーサートレーに並べられている。スペーサー63がレンズホルた61に組込まれたレンズホルダトレー31bはプラスチック射出レンズ組立装置cに送られる。
【００３０】
第四にプラスチック射出レンズ組立装置cで第二のレンズ64を第一のレンズ62を組み立てたときと同様に、ピッアップ部11で吸着しカメラ41の上に移送し回転してゲートカット36g位置を第一のレンズ62のゲートカット63gの位置に対して位相角αになるように回転してスペーサー63の上に第二のレンズ64が組込まれる。このときの組立によって、レンズホルダトレー31cに組み立てられた光学ユニットは当初のペアリングが取れた焦点ズレが最小になった組み合わせになっている。そして、レンズホルダトレー31cはプラスチック射出レンズ組立装置dに送られる。
【００３１】
第五にプラスチック射出レンズ組立装置dはふた65をスペーサー63の組立と同じように、レンズホルダ61に挿入する。全ての部品が組込まれたレンズホルダ61が入ったレンズホルダトレー31dは、プラスチック射出レンズ組立装置を応用したボンディング装置eに送られ、ふた65の上部外周を接着され光学ユニットが完成する。
【００３２】
次に不良品収納ボックス５０について説明する。前述したようにトレー33に各部品34は、手作業や振込機を用いて整列して入れられる。場合によっては裏表逆であったり傷のついた不良品がまぎれ込まれることも多い。そこでペアリングしたときのレンズのゲートカット36gの位置と同じに干渉縞を映像として記憶部45に記憶させておき、ピックアップしたときのゲートカット36gの位置を認識部40のカメラ41を用いて一致させ同時に干渉縞を認識し、記憶部45の映像と異なるときは、不良品収納ボックス50に収納するようにしたものである。
また本件の考案の他の目的は各部品をピックアップした後、画像処理にて形状を認識した後中心座標値を演算し移送してレンズホルダへ正確に圧入、挿入して、レンズの逆方向検出機能とレンズの不良検出機能を保有することができるプラスチック射出レンズ組立装置を提供することができるものである。
【００３３】
これにより従来は、プラスチック射出レンズ36をレンズホルダ61に組み立てるとき、手作業でプラスチック射出レンズ36をピンセットでつまんでレンズホルダ61に挿入後、圧入されていて生産性が低下される問題を解決し、また、プラスチック射出レンズ36の裏表逆方向に組まれたり傷のついたプラスチック射出レンズレンズ36は不良品収納ボックス50に収納するようにしたので、光学ユニットの不良品の発生率を大幅に軽減することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のような方法とプラスチック射出レンズ組立装置によって安価に焦点ズレの少ない光学ユニットを大量生産することができる。仮に部品が増えてもプラスチック射出レンズ組立装置を増やすことで簡単に対応することができる。
また、本装置のピックアップ部11の形状を変化させることと、制御部8のプログラムを変更することでさまざまな部品に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】プラスチック射出レンズ組立装置を上面から見た図である。
【図２】プラスチック射出レンズ組立装置を正面から見た図である。
【図３】プラスチック射出レンズによる光学ユニット組立構造である。
【図４】成型時のプラスチック射出レンズ状態とプラスチック射出レンズの拡大図と位相角αを表した図である。
【図５】部品がトレーに挿入される状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
8                       
制御部(プラスチック射出レンズ組立装置本体内部)
11                   
ピックアップ部
12                   
上下動モータ
13                   
回転モータ
14          吸着制御部
15                   
横方向ガイド
16                   
縦方向ガイド
31                   
レンズホルダトレー
32                   
第一のレンズトレー
33                   
トレー
34                   
部品
36          プラスチック射出レンズ
36c        焦点
36g        ゲートカット
37                   
成型品
38                   
ゲート部
40          認識部
41          カメラ
45          記憶部
50          不良品収納ボックス
61          レンズホルダ
62          第一のレンズ
63          スペーサー
64          第二のレンズ
65          ふた
α          位相角
【図５】
2008268652.tif 000003
【図１】
2008268652.tif 000004
【図２】
2008268652.tif 000005
【図３】
2008268652.tif 000006
【図４】
2008268652.tif 000007