(57)【要約】【課題】レンズ固定方法において、熱カシメによ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ようにする。【解決手段】レンズ固定方法は、ホーン部５５を熱カシメ用片状部２Ｂに押しつける際に、ホーン部５５が熱カシメ用片状部２Ｂの先端部に当接するよりも先に、熱カシメ用片状部２Ｂの基端部に第１押圧部５５ｂを当接させることと、第１押圧部５５ｂが熱カシメ用片状部２Ｂに当接した後、第１押圧部５５ｂによって、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ことと、第２押圧部５５ｃが熱カシメ用片状部２Ｂに当接している状態で、熱カシメ用片状部２Ｂにおいて第１押圧部５５ｂよりも基端側の第２押圧部５５ｃによって、熱カシメ用片状部２Ｂの先端部を、レンズ上のカシメ領域Ｔに向かってレンズ枠の軸方向に押圧することと、を含む。【選択図】図５
2017181734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ固定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、規制部が設けられていることにより、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を防止できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２３１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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）は、ホーンが外れたたときに弾性変形している部位が元に戻ろうとするため、カシメ部の一部がレンズから離間するおそれがある。また、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して、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。
【０００５】
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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の態様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。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のレンズ固定方法によれば、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という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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】図１におけるＡ視図である。
【図３】図１におけるＢ部の拡大図である。
【図４】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】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。
【図６】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】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】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。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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、加熱部５４、の動作を制御する制御部とを備えている。
【００１１】
レンズ枠保持部５６は、レンズ１を挿入したレンズ枠２を、熱カシメ用片状部２Ｂを上向きにして、保持する装置部分である。
レンズ枠保持部５６の保持中心軸線は、鉛直方向に延びる熱カシメ装置５０の基準軸線Ｚと同軸になっている。
【００１２】
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、軸線に沿う方向を軸方向、軸線回りに周回する方向を周方向、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を径方向と称する。また、特に、光軸に沿う方向を光軸方向と称する場合がある。また、径方向においては、基準位置に対して軸線からより離れる側を径方向外側、軸線により近づく側を径方向内側と称する場合がある。
【００１３】
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、特に限定されず、例えば、球面、非球面、自由曲面、平面等の適宜の面形状を採用することができる。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。
以下では、レンズ１は、一例として、第１レンズ面１ａが凸球面、第２レンズ面１ｂが平面からなる平凸レンズであるとして説明する。
【００１４】
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。
【００１５】
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のみがカシメ領域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、例えば、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、カシメ領域Ｔは、レンズ１がフランジ部を有する場合には、フランジ部の表面で構成されてもよい。
【００１６】
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。
【００１７】
図１、図２に熱カシメ前の状態を示すレンズ枠２は、レンズ１を収容し、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、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とを備える略円筒状の部材である。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。
【００１８】
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形成される場合、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を無視した形状で説明する。例えば、円筒面状と言う場合、抜き勾配が付いた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の形状を説明する場合に、レンズ枠保持部５６への配置姿勢に基づいて、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寄りの位置を上側、その反対側を下側として説明する場合がある。
【００１９】
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、レンズ１が挿入される内周面２ｃによる挿入穴が形成されている。
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する。
【００２０】
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、内周面２ｃから内方に延びるレンズ受け部２ａが形成されている。
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側の端部と略同じ高さである。
【００２１】
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、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貫通孔２ｂが軸方向に貫通されている。
【００２２】
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されてもよい。
【００２３】
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とで形成されている。
【００２４】
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、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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が、本実施形態では、一例として、枠本体２Ａの外周面２ｄに接続している。
【００２８】
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、先端側に向かって肉厚が連続的に減少する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。
【００２９】
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。
【００３０】
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り、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。
【００３１】
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は、その上部に加圧部５３の下端部に固定されることにより、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の具体的な構成は、熱カシメの方式によって、適宜の装置構成を採用することができる。
例えば、ホーン部５５を加熱することにより熱カシメを行う場合には、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を行う場合には、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。
以下では、一例として、加熱部５４がヒータを備える場合の例で説明する。
【００３２】
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により、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、そ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。
【００３３】
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の内径は、枠本体２Ａの上端部の外径以下である。
先端面５５ａの内縁部から内側には、第１押圧部５５ｂ、第２押圧部５５ｃ、および逃げ部５５ｆが、基準軸線Ｚに向かって、この順に同心円状に形成されている。
これらの形状は、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。
【００３４】
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、熱カシメ用片状部２Ｂを基準軸線Ｚに沿って押圧する分力成分よりも、熱カシメ用片状部２Ｂを径方向内側に押圧する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。
【００３５】
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したとき、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、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を下降させたときに、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。
【００３６】
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間での軸方向の長さが片状部第１外周面２ｆおよび片状部第２外周面２ｇの軸方向の長さより長い設定（設定例１と言う）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において、点Ｐ２が先端面２ｅより低くてもよい場合がある。同様に、片状部第２外周面２ｇの傾斜が第１押圧部５５ｂの傾斜より小さくてもよい場合がある。
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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（ただし、φ２＞φ１）だけ傾斜している。
【００３９】
角度φ２は、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、それぞれ同様の鋭角、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の傾斜角が内周側と外周側とで異なる場合に、内周側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、カシメ強度を高めることができる。
【００４０】
内周面形成部５５ｅは、上面形成部５５ｄによって軸方向に押圧され、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、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、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の下端縁の径方向の位置は、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の下端縁の軸方向の位置は、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。
【００４１】
内周面形成部５５ｅの傾斜角は、基準軸線Ｚに対して角度φ３である。角度φ３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。
【００４２】
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内周面である。
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に接続されている。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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動作である。
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動作である。
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動作である。
【００４６】
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がなされる。
このような位置関係によって、ホーン部５５の先端部における第１押圧部５５ｂ、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。
【００４７】
次に、加熱部５４によってホーン部５５を加熱し、ホーン部５５の温度を、少なくともホーン部５５に当接する熱カシメ用片状部２Ｂが軟化する程度の温度に設定する。この加熱温度は、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にすればよい。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ることができる。
【００４８】
次に、図４に示すように、加圧部５３を駆動して、ホーン部５５を下降させて、熱カシメ用片状部２Ｂを熱カシメする。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に密着し、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、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し、レンズ１がカシメ部２Ｃによって、レンズ枠２と固定される。
【００４９】
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の先端部よりも先に、熱カシメ用片状部２Ｂの基端部にホーン部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を下降することによって行われる。
【００５０】
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。同時に、第１押圧部５５ｂが下降すると、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ため、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。
【００５１】
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、より低温で肉厚が厚い枠本体２Ａと接触していく。押しつぶされた樹脂材料が先端面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。
【００５２】
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は、レンズ１のレンズ側面１ｃが挿入されているため、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よりも、面取り部１ｄに向かって、倒される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。
【００５３】
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だけ傾斜しているため、熱カシメ用片状部２Ｂに上方から作用する押圧力は、第１押圧部５５ｂから作用する押圧力に比べると、軸方向の分力成分の方が径方向の分力成分よりも大きい。
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）。
【００５４】
図５（ｂ）に示すように、第３の動作においては、第２の動作が並行しているため、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。
このため、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。
【００５５】
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、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、密着したカシメ部２Ｃが形成される。
【００５６】
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。
【００５７】
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。このため、変形によって流動する樹脂材料が、第１押圧部５５ｂよりも先端部に漏れだして、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。
【００５８】
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の全体から径方句に大きい分力成分を受けて、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、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。このため、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。
【００５９】
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。
【００６０】
図６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である。上述の実施形態と異なるのは、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点である。
第１押圧部５５ｂの傾斜の角度φ１は、１５°とされた。
【００６１】
図６に示すように、この実施例のカシメ部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、このバリ２０は、シミュレーションの進行プロセスを見ると、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、除去加工することができる。
【００６２】
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、軸方向の位置は点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。
【００６３】
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、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と円環状の線接触しているのみであった。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。
【００６４】
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に接触するが、いずれの場合でも、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さらにホーン部６５が下降されると、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、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、径方向外側の開放された空間に、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、表面が波打ちしたりした不定形の表面を形成して、固化する。これにより、空隙２２が生じたと考えられる。
【００６５】
比較例では、第１押圧部６５ｂの傾斜が変更されることで、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。
【００６６】
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の動作の動作が行われることによって、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。
【００６７】
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が、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。
【００６８】
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が、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で固定されてもよい。
【００６９】
上記実施形態説明では、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が、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。
【００７０】
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によって形成させ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、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、他の形状も可能である。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。
【００７１】
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が、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、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を使用することも可能である。
【００７２】
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。
【符号の説明】
【００７３】
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
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
【図１】
2017181734.tif 000003
【図２】
2017181734.tif 000004
【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】
2017181734.tif 000009
【図８】
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