(57)【要約】  光学レンズホルダーを、直径８０ナノメートル以上３００ナノメートル以下、長さ１ミクロンメートル以上２００ミクロンメートル以下の多層チューブ形状のカーボンナノファイバーを添加物として含有する樹脂で成形し、この含有物の含有割合は１〜２０重量％の範囲とする。これによって、結像光学レンズユニットにおいて、樹脂に加える添加物に起因する流動性や、樹脂自体が持つ熱膨張率、熱伝導性に起因する要因による、光学レンズホルダーを射出成形する際の形成精度の問題を解消して、形状精度を高め、また、複数のレンズの中心軸の軸ズレを防いで、複数のレンズの中心軸の軸合わせを容易とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚以上の光学レンズと、該光学レンズのそれぞれを相対的に位置決めし固定するために成形された光学レンズホルダーを備え、
前記光学レンズのそれぞれは、レンズ光軸に垂直である垂直基準面と、前記レンズ光軸と平行かつ同心な中心軸を持つ同心基準面を備え、
前記光学レンズホルダーは、その中心軸に垂直かつ互いに平行で前記垂直基準面と当接する垂直座面と、前記中心軸と平行かつ同心な中心軸を持ち、かつ前記同心基準面の直径より小さい直径を持つ穴形状の同心基準壁とを備え、
前記光学レンズホルダーは樹脂で成形され、直径８０ナノメートル以上３００ナノメートル以下、長さ１ミクロンメートル以上２００ミクロンメートル以下の多層チューブ形状のカーボンナノファイバーを添加物として含有し、
当該含有物の含有割合は１〜２０重量％の範囲であることを特徴とする結像光学レンズユニット。
【請求項２】
請求の範囲第１項記載の結像光学レンズユニットにおいて、
前記光学レンズホルダーを構成する樹脂材料を熱可塑性の樹脂材料としたことを特徴とする、結像光学レンズユニット。
【請求項３】
請求の範囲第２項記載の結像光学レンズユニットにおいて、
前記光学レンズホルダーを構成する熱可塑性の樹脂材料をポリブチレンテレフタレートとしたことを特徴とする結像光学レンズユニット。
【請求項４】
請求の範囲第２項又は第３項記載の結像光学レンズユニットにおいて、
前記光学レンズホルダーは円盤状又は円筒状の形状体であり、
当該形状体は、射出成形樹脂注入用ゲートを、中心軸を取り囲む内壁に連続的又は等角度間隔で備えることを特徴とする結像光学レンズユニット。
【請求項５】
２枚以上の光学レンズと、当該光学レンズを相対的に位置決めし固定する結像光学レンズユニットの光学レンズホルダーにおいて、
当該光学レンズホルダーは、その中心軸に垂直かつ互いに平行な垂直座面と、前記中心軸と平行かつ同心な中心軸を持ち、レンズの直径より小さい直径を持つ穴形状の同心基準壁とを備え、
前記光学レンズホルダーは樹脂で成形され、直径８０ナノメートル以上３００ナノメートル以下、長さ１ミクロンメートル以上２００ミクロンメートル以下の多層チューブ形状のカーボンナノファイバーを添加物として含有し、
当該含有物の含有割合は１〜２０重量％の範囲であることを特徴とする結像光学レンズユニットの光学レンズホルダー。
【請求項６】
請求の範囲第５項記載の光学レンズホルダーにおいて、
前記ホルダーを構成する樹脂材料を熱可塑性の樹脂材料としたことを特徴とする、結像光学レンズユニットの光学レンズホルダー。
【請求項７】
請求の範囲第６項記載の光学レンズホルダーにおいて、
前記光学レンズホルダーを構成する熱可塑性の樹脂材料をポリブチレンテレフタレートとしたことを特徴とする、結像光学レンズユニットの光学レンズホルダー。
【請求項８】
請求の範囲第６項又は第７項記載の光学レンズホルダーにおいて、
前記光学レンズホルダーは円盤状又は円筒状の形状体であり、
当該形状体は、射出成形樹脂注入用ゲートを、中心軸を取り囲む内壁に連続的又は等角度間隔で備えることを特徴とする結像光学レンズユニットの光学レンズホルダー。
【請求項９】
円盤形状の光学レンズを内部に収納する円筒形状の光学レンズホルダーであって、
当該光学レンズホルダーを成形する成形部材は、直径８０ナノメートル以上３００ナノメートル以下、長さ１ミクロンメートル以上２００ミクロンメートル以下の多層チューブ形状のカーボンナノファイバーを添加物として含有する樹脂であり、
当該成形部材の縦弾性率及び／又は線膨張率は、前記光学レンズを成形する成形部材の縦弾性率及び／又は線膨張率よりもそれぞれ小さいことを特徴とする、光学レンズホルダー。
【請求項１０】
請求の範囲第９項記載の光学レンズホルダーにおいて、
前記成形部材の縦弾性率は、１．７ＧＰａ〜３．１ＧＰａの範囲であることを特徴とする、光学レンズホルダー。
【請求項１１】
請求の範囲第９項記載の光学レンズホルダーにおいて、
前記成形部材の線膨張率は、５×１０の−５乗〜９×１０の−５乗［ｍ／ｍ・ｋ］の範囲であることを特徴とする、光学レンズホルダー。
【請求項１２】
請求の範囲第９項記載の光学レンズホルダーにおいて、
成形材料はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）にカーボンナノファイバーを１〜７重量％混練したものであることを特徴とする光学レンズホルダー。
【請求項１３】
樹脂で成形される射出成形部品であって、前記樹脂は、少なくとも１種類以上の添加物を含有し、当該添加物は、直径８０ナノメートル以上３００ナノメートル以下、長さ１ミクロンメートル以上２００ミクロンメートル以下の多層チューブ形状のカーボンナノファイバーであり、その割合は１〜２０重量％の範囲である樹脂であり、
円盤状または円筒状の形状であり、射出成形樹脂注入用のゲートを、射出成形部品の中心軸を取り囲む内壁に連続的又は等角度間隔で備えることを特徴とする射出成形部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像光学レンズユニット、及び光学レンズホルダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラモジュールはＣＣＤやＣＭＯＳから構成されるイメージセンサなどの撮像センサーを備え、携帯電話や小型電子スチルカメラの撮像手段として採用されている。近年、このカメラモジュールは小型化や低価格化が進む一方で、市場はカメラモジュールに高い撮影画質も求めている。そのため、カメラモジュールが備える撮像センサーの画素数は増加してきている。【０００３】
カメラモジュールは、撮像センサーに結像光学レンズユニットを組み合わせることで構成される。【０００４】
このカメラモジュールの小型化は、結像光学レンズユニットが備えるレンズを薄くし、積層する構造とすることで進めている。【０００５】
また、非球面樹脂レンズを採用することによって高画質と低価格の両方に対応することもされている。さらに、そのレンズを位置決めする光学レンズホルダーを樹脂成形することで結像光学レンズユニットを安価としている。上記の構成を採用することで市場の要求に対応している。【０００６】
通常、結像光学レンズユニットは複数のレンズで構成される。このような結像光学レンズユニットにおいては、それぞれのレンズの相対的な位置関係が設計した位置にあるかどうかが非常に重要であることが知られている。このレンズの位置関係は、光学設計ツールによってシミュレーションを行うことができる。【０００７】
前述したように、複数のレンズで構成される結像光学レンズユニットにおいては、それぞれのレンズが相対的に設計した位置にあるかどうかが非常に重要である。しかし、従来の樹脂成形のレンズホルダーは、レンズの位置決め部品として十分な精度を持っていない。通常の射出成形の寸法精度は、数ｍｍの大きさの小型部品成形ではせいぜい１０〜２０ミクロンメートル程度である。また、幾何公差精度、例えば平面度に関しても同レベルである。【０００８】
ところが、レンズの設計上の要求からは、各レンズの光学軸の同心度は数ミクロンメートル以下であることが求められ、かつ、それぞれのレンズの光学軸が、結像光学レンズユニットの光学軸と数分以内の傾きでなければならないことが求められる。【０００９】
最近の結像光学レンズユニットのレンズ径は小さくなってきており、これに伴って、結像光学レンズユニットの鏡筒（光学レンズホルダー）についても、形状誤差が小さいことが要求されている。これに伴って、射出成形に用いられる樹脂についても、精密な形状を実現するための成形性が求められる。【００１０】
例えば、直径３ｍｍのレンズの傾きを７分以内にしたい場合は、レンズ直径の両端で６．４ミクロンメートル以内の高さの差しか許されない。【００１１】
これは、一般的な設備で通常の成形材料を使用して成形した場合においては達成することが難しい数値である。【００１２】
また、樹脂を構造材料とした場合、樹脂そのものの機械強度や剛性では不足な場合が多く、ほとんどの場合、ガラスファイバーを代表とする添加物を樹脂に混ぜて強度や剛性を確保している。【００１３】
通常、ガラスファイバーの直径は数ミクロンメートル以上であり、長さは数百ミクロンメートルある。そのため、微視的な視点で見た場合には、ガラスファイバーは大きな構成物と見なされ、ミクロンメートル単位で見たとき、生成された樹脂成形物は均質とは見なせない。【００１４】
図１９は、ＰＣ（ポリカーボネート）にガラスファイバーを混練して成形された材料の顕微鏡写真を示している。図１９に示すように、ガラスファイバーの周辺には、樹脂の充填が不足していることが観察される。【００１５】
樹脂に添加されたガラスファイバーは、成形時に金型とこすれながら流動する。金型は、通常、鉄系の材料を使用して形成される。そのため、ガラスファイバーとの摩擦力は大きく、狭い部分では流動速度が小さくなる。細密な空間には充填しにくく、射出成形時の流動性の悪さも手伝って、金型の微細な形状に対する正確な転写が困難であることが指摘されている。【００１６】
本発明が対象とする結像光学レンズユニットのような小型の部品においては、成形品の薄肉部分を形成する金型の流路部分は狭い。このように狭い流路部分は、樹脂の流れが相当に悪くなり、樹脂量が少なくなる。樹脂量が少ない部分は冷却速度が速くなるため、他の部分との間で冷えかたに差が生じる。この冷却状態の差異は、変形やヒケの原因となる。【００１７】
例えば、冷却が進むと樹脂の粘度が高くなる。粘度が高い流路部分では、樹脂を流動させるために射出圧力が浪費される。そのため、粘度が高い流路部分とその下流側との間では、大きな圧力勾配が生じる。この大きな圧力勾配によって、結果的に流動末端部分に十分な圧力が伝わらなくなり、樹脂の充填不良や気泡などの不良の発生要因となる。このように、樹脂の流動性は成形精度の一要因と成っている。【００１８】
薄肉の成形品の設計は、機能的・スペース的な要求から決まるものであるため、変形やヒケ、充填不良などがあるからと言って、簡単に設計変更することはできない。【００１９】
また、通常、射出成形では、生産性と金型からの離型性を確保するために、実際の工程では、樹脂が冷え切る前に取り出している。【００２０】
樹脂は熱膨張率が高いため、不均一な冷却速度は体積変化の不均一につながる。この不均一な体積変化は、成形品に内部応力を発生させることになる。したがって、成形品が完全に冷える前に金型から取り出した場合、前記した内部応力が解放される。このとき、高温の樹脂の剛性は低いため、解放された内部応力によって成形品は無視できない量で変形することがある。  【００２１】
また、一般に樹脂は熱伝導性が悪いため、強度が不足する高温での成形中や、取り出し直後において、冷えて縮まる量や方向に不均一が生じやすく、好ましくない変形やそりの原因となる。【００２２】
本発明が対象とする光学レンズホルダーのように、その形状が円盤状あるいは円筒状の形状体は中心軸に対して対称であり、このような中心軸に対して対称な部材では前記した変形は大きく影響し、これらを組み合わせる際に大きな支障となる。【００２３】
したがって、従来の結像光学レンズユニットおいては、光学レンズホルダーとレンズの良い位置関係を見つけるために、光学レンズホルダーやレンズの射出成形条件や、ゲート位置を含む金型の変更、修正をカットアンドトライ方式で繰り返すことによって、できるだけ単体での形状精度を高める努力がされている。成形されたレンズは、光学レンズホルダーに押し込むようにして組み立てが行われる。これによって、レンズと光学レンズホルダーとを組み合わせることで得られる結像光学レンズユニットが、目標とする性能を満足するようにしている。【００２４】
つまり、光学レンズや光学レンズホルダーの単体の製造工程の段階ではある程度の不良の発生を容認し、光学レンズと光学レンズホルダーとを組み合わせて成る結像光学レンズユニットの段階で検査することで、良不良の判定を行っている。各単体が製造された後には、せいぜいレンズの光軸回りの回転位置を管理する程度に過ぎない。【００２５】
光学レンズホルターの鏡筒を製造する成形技術において考慮される解決策の一つとしては、温度差や圧力勾配が大きくなる前に、できるだけ速く樹脂の充填を完了することが挙げられる。【００２６】
また、他の解決策としては、光学レンズホルダーの成形精度によらずに、レンズの組立方法を工夫することで相対位置精度を確保することも考えられる。この場合には、絵やチャートを撮影して得られる撮像画像を参照し、６自由度の位置制御可能な装置で各レンズの良好な位置を定め、その位置で接着などの方法によってレンズを固定する。このレンズの組み立て方法によれば、部品の形状精度に依存しないため、光学レンズホルダーはレンズの位置決め部品として求められる厳しい精度要求を考慮しなくてよいという利点がある。【００２７】
しかし、上記の方法は、数枚のレンズを摂動させながら最良の位置を探す必要があるため、組立に相当な時間がかかり、また必要とする設備価格も高価になる。そのため、採算面から見て好ましい方法でなく、現実的でない。【００２８】
また、成形の作業自体は簡単となるが、組み立てに要する機械的な基準面や穴にはやはり高い形状精度が必要とされるため、全体的には必ずしも作業が容易となるとは限らない。【００２９】
いずれにしても、成形品が現在の成形技術水準以上の成形品質であることが前提であり、金型の修正と成形条件の決定までに時間と費用がかかる。【００３０】
したがって、上記したように、従来の結像光学レンズユニットは、樹脂に加える添加物に起因する流動性や、樹脂自体が持つ熱膨張率、熱伝導性に起因する要因によって、光学レンズホルダーを射出成形する際の成形精度の点で問題を有している。【００３１】
また、この光学レンズホルダーの形成精度は、複数のレンズの中心軸に軸ズレを生じさせ、結像光学レンズユニットに求められる複数のレンズの中心軸の軸合わせに影響を与えることにもなる。【００３２】
今後、画素数の増加と小型化に伴って、ますます複数レンズに求められる相対位置精度は厳しくなることが予想される。そのため、従来の結像光学レンズユニットにおける上記問題はより深刻となり、多くの無駄が発生し、経済的な損失が増大するおそれがある。【００３３】
一方、上記したガラスファイバーの添加物に対して、最近、樹脂にカーボンナノファイバーを混ぜることにより、成形品の品質を向上させることが提案されている。【００３４】
カーボンナノファイバーは、サブミクロンメートルの直径を持ち長さが数十ミクロンメートルである高アスペクト比の炭素繊維である。カーボンナノファイバーは単に細く長いだけでなく、高い強度を持ち、さらに屈曲に対しては極めて高い切断耐性を持ち、鋭角に折り曲げても破断・切断しないことが確認されている。【００３５】
また、カーボンナノファイバーは金属並に高い熱伝導性を持っていることが知られている。また、熱的にも安定であり、樹脂の成形で使用する温度範囲では全く変性しないという特性を有している。さらに、ほぼ純粋な炭素原子のみで構成されているため、樹脂を汚染したり、化学変化を招いたりすることもない。【００３６】
また、樹脂に適度な量を混ぜた材料は射出成形時に高い流動性を持つことが知られており、これらの性質を生かして樹脂成形材料への添加物としての用途が期待されている（非特許文献１参照）。【００３７】
例えば、樹脂にカーボンナノファイバーを混ぜて射出成形したものの縦弾性係数は、そのカーボンナノファイバーの重量比率に沿ってほぼ線形に増加することが実験によって確認されている（非特許文献２のFig.3参照）。【００３８】
【非特許文献１】遠藤守信著  「野原の奥、科学の先。」文屋  ２００４年  第９９頁〜第１０４頁
【非特許文献２】日本機械学会（No03-11）材料力学部門講演会講演論文集  第１１１項〜第１１２項
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３９】
樹脂にカーボンナノファイバーを適切な量を混練した材料を用いて射出成形することで、流動性や熱伝導性を向上させ、これにより、前記した問題点を解決することが期待される。【００４０】
しかしながら、添加物として単にカーボンナノファイバーを用いただけでは、成形歪みを完全に無くすることは不可能であり、実際には、形状精度を高く維持しつつ、発生する形状の歪みを抑制するように、射出成形の諸条件を制御する必要がある。【００４１】
例えば、光学レンズホルダーのように円盤状あるいは円筒状の形状体を射出成形するにより生成するには、種々の問題が予想される。従来のガラスファイバー混練樹脂では、添加物であるガラスファイバーの影響で流動性が悪いため、金型キャビティに樹脂を注入するゲート開口サイズを小さく（例えば０．２ｍｍ）することができず、望ましいゲート配置を実現することが困難である。【００４２】
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、結像光学レンズユニットにおいて、樹脂に加える添加物に起因する流動性や、樹脂自体が持つ熱膨張率、熱伝導性に起因する要因による、光学レンズホルダーを射出成形する際の形成精度の問題を解消して、形状精度を高めることを目的とする。【００４３】
また、複数のレンズの中心軸の軸ズレを防ぎ、結像光学レンズユニットに求められる複数のレンズの中心軸の軸合わせを容易とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４４】
本発明は、光学レンズユニットの態様、及び光学レンズホルダーの態様において、前記した樹脂の添加物による流動性、樹脂の射出成形時の熱膨張率、熱伝導率に起因して生じる問題点を解決する。【００４５】
本発明は、光学レンズユニット及び光学レンズホルダーの態様における複数の形態に適用することができる。【００４６】
本発明は、この複数の形態として、射出成形による光学レンズホルダーの形状精度を向上させる第１の形態、円盤状あるいは円筒状の光学レンズホルダーに射出形成時に生じる歪みを抑制する第２の形態、及び光学レンズホルダーにおいて複数のレンズの中心軸を容易に合わせる第３の形態がある。【００４７】
本発明の第１の形態は、２枚以上の光学レンズと、この光学レンズのそれぞれを相対的に位置決めし固定するための光学レンズホルダーを備える。【００４８】
各光学レンズは、レンズ光軸に垂直である垂直基準面と、前記レンズ光軸と平行かつ同心な中心軸を持つ同心基準面を備える。【００４９】
一方、光学レンズホルダーは垂直座面と同心基準壁とを備える。垂直座面は、中心軸に垂直かつ互いに平行で、光学レンズの垂直基準面と当接し、同心基準壁は、中心軸と平行かつ同心な中心軸を持ち、かつ光学レンズホルダーの同心基準面の直径より小さい直径を持つ穴形状である。【００５０】
そして、光学レンズホルダーは樹脂で成形され、直径８０ナノメートル以上３００ナノメートル以下、長さ１ミクロンメートル以上２００ミクロンメートル以下の多層チューブ形状のカーボンナノファイバーを添加物として含有する。この含有物の含有割合は１〜２０重量％の範囲である。【００５１】
光学レンズホルダーを構成する樹脂材料は熱可塑性の樹脂材料とすることができ、例えば、ポリブチレンテレフタレートとすることができる。【００５２】
カーボンナノファイバーは、サブミクロンメートルの直径を持ち長さが数十ミクロンメートルである高アスペクト比の炭素繊維である。カーボンナノファイバーは単に細く長いだけでなく、高い引張強度を持ち、さらに屈曲にたいしても極めて高い耐性を持ち、鋭角に折り曲げても破断・切断しないことが確認されている。また、金属並に高い熱伝導性を持っていることも知られている。また、樹脂の成形で使用する温度範囲では熱的にも安定であり、樹脂に化学的な変性を引き起こすこともない。【００５３】
本発明の第１の形態では、上記の性質を持つカーボンナノファイバーを混ぜた樹脂を成形材料として射出成形することによって、以下の効果を得る。【００５４】
カーボンナノファイバーは、ガラスファイバーに比較して非常に細く、樹脂にくまなく分散することが可能である。【００５５】
樹脂に混ぜる量を適切に設定することにより、樹脂の金型内での流動が妨げられることなく、薄肉部分にも高速に充填することができる。【００５６】
【表１】
2006049164.tif 000002
【００５７】
上記表１は、ＰＢＴとＰＣの混合材料にＶＧＣＦ（カーボンナノファイバー）を５重量％混練した成形材料の射出成形時の条件と、ＶＧＣＦを添加しないＰＢＴとＰＣの混合材料を射出成形するときの条件を示している。【００５８】
なお、使用した射出成形装置はスクリュー計量してプランジャーで金型に充填するタイプの射出成形装置であり、ソディックプラスチック社のＴＲ１８Ｓ３を用いている。【００５９】
両者とも射出速度・ノズル温度などは同じ設定にしている。表１は、ＶＧＣＦを５重量％混練した成形材料はＰ−Ｖ切換圧力、最高充填圧力が低く、流動性が良いことを示している。また、ＶＧＣＦを５重量％混練した成形材料は背圧が半分以下であり、このことは成形材料が金型内にスムーズに充填されたことを示し、流動性が改善される。【００６０】
また、ＶＧＣＦの混練割合と流動性との関係は、測定により以下のデータを取得している。図１はＰＢＴにＶＧＣＦの混練割合と流動性との関係を示す測定データであり、表２はその数値を示している。なお、ここでは、流動性を保圧によって評価している。測定では、保圧として、成形終了直前のスクリュー位置（１０ｍｍ）での圧力値を用いている。【００６１】
【表２】
2006049164.tif 000003
【００６２】
測定データから、ＰＢＴのみの材料の圧力は高く、ＶＧＣＦの混練によって急減し、ＶＧＣＦ量の増加に従って高くなる傾向を示している。【００６３】
さらに、カーボンナノファイバーの高い熱伝導性により、成形時の樹脂温度は速やかに成形品全体に伝熱し、より均一な温度分布が期待でき、冷却速度の不均一による変形が少ないことが期待される。その結果、レンズを位置決めする円筒状の薄肉部分の形状精度が向上する。【００６４】
図２はＰＢＴにＶＧＣＦを５重量％混練した材料で成形されたものの破断面を示している。図２（ａ）の画像例は倍率が７０００倍であり、図２（ｂ）の画像例は倍率が５０００倍である。画像中で白い糸状の物体がＶＧＣＦであり、均一分散している状態を確認することができる。【００６５】
また、図３はＰＢＴにＶＧＣＦを混練した材料で成形された成形物の表面を示している。なお、図３は、前記した図１９と同じ倍率で示している。図３に示す表面画像では、ＶＧＣＦを確認することはできない。なお、画像中の斜めのスジは、金型表面に残る加工痕を転写したものであり、粒状構造は金型に付着するゴミによる影響であり、中央の線はウェルドラインである。【００６６】
また、カーボンナノファイバーは、高い引張強度を持ち、樹脂に混ぜた量に応じて機械的強度が向上することが期待される。【００６７】
図４と図５は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）とＰＣ（ポリカーボネート）にカーボンナノファイバーを混ぜた材料のヤング率を測定したグラフである。図４は混練割合が５重量％までを示し、図５は混練割合が５重量％〜２０重量％の場合を示している。【００６８】
また、表３はヤング率の値を示している。
【表３】
2006049164.tif 000004
【００６９】
これにより、ＰＢＴはＶＧＣＦ（カーボンナノファイバー）を１重量％含有することでヤング率が５０重量％増加し、その後５重量％までほぼ一定の値を維持した後、再び増加する。【００７０】
また、ＰＣはＶＧＣＦ（カーボンナノファイバー）の量にほぼ比例してヤング率は増加する。なお、ＰＢＴにＶＧＣＦを５重量％混ぜた材料のヤング率は、３．１ＧＰａである。このヤング率は、ＰＢＴに５重量％程度のガラスファイバーを混ぜた材料と同程度である。【００７１】
また、カーボンナノファイバーは、樹脂に混ぜた量に比例して線膨張率が低下することが知られている。そのため、成形品を金型から取り出す際の収縮は小さく、通常の成形より冷えた状態で取り出すことが可能である。一般的に樹脂の剛性は温度が低い程高いため、より低温で成形品を取り出すことによって、内部応力による成形品の変形を抑制することができる。【００７２】
図６はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）にカーボンナノファイバーを混ぜた材料の線膨張量を測定したグラフである。線膨張量はＶＧＣＦ（カーボンナノファイバー）の量に応じて小さくなっている。なお、測定した試験片長さは１０ｍｍ、温度範囲は２０℃〜１４０℃である。線膨張率は、縦軸の読み（μｍ）/（１４０℃−２０℃）×試験片長さ（１００００）μｍで与えられ、ＰＢＴにＶＧＣＦを５重量％混ぜた材料の線膨張率は、８０／１２０×１００００＝６．６×１０−５乗［ｍ／ｍ・ｋ］となる。これは、ＰＢＴに１０重量％程度のガラスファイバーを混ぜた材料と同等である。【００７３】
ＶＧＣＦを混練した材料は、ガラスファイバーを５〜１０重量％いれたものと同等の機械的性質を持つと共に、ガラスファイバーをいれない材料以上の流動性を持っている。その性質により、速く充填が可能でかつ高温での変形が少ない射出成形を実現できるものである。【００７４】
以上のように、本発明の第１の形態は、結像光学レンズユニット及びその光学レンズホルダーにカーボンナノファイバーを適用することにより、その良好な流動性、高い熱伝導性、高い引張強度、低い線膨張率によって、従来の樹脂材料で成形されたホルダーに比較して良好な形状精度で成形でき、レンズを設計値に近い位置に位置決めできることになり、良好な画像品質が得られる。【００７５】
さらに、組立後の検査で発生する不良が減少し採算性の向上が期待できる。また、それぞれのレンズ毎に６自由度の位置制御が可能な装置によって、絵やチャートを撮影しながら最も良く映るレンズ位置を決定し、接着などの方法によってレンズを固定するといった、従来要していた作業を不要とすることができ、より簡単な装置でレンズ位置を固定することができるようになる。【００７６】
また、カーボンナノファイバーは、高い熱伝導性を持つ。この高い熱伝導性により、完成した結像光学レンズユニットは熱が速やかに均一化し、熱応力の発生を押さえることができ、熱衝撃に強い性質となり、耐環境性の向上につながるという利点もある。【００７７】
カーボンナノファイバーは、ガラスファイバーに比較して非常に細く、また樹脂に混ぜる量を適切に設定すれば樹脂の金型内での流動を妨げない。これにより、結像光学レンズユニットの金型の微細構造部分にも充填が可能となるため、微細で詳細な設計が可能になり、成形肉厚の精度を高めることができ、より小型で精密な結像光学レンズユニットの設計ができるという利点もある。【００７８】
樹脂の流動性とカーボンナノファイバーを混ぜる範囲の関係は、樹脂材料によって差はあるが、１０重量％前後を越えると流動性は低下する。剛性と強度はカーボンナノファイバーを混ぜる量に比例して向上するため、強さが欲しい場合は量を多くし、流動性を優先する場合は少なめに設定しバランスをとる。【００７９】
上記したように、第１の形態によれば、形状精度を向上させることができる。
次に、本発明の第２の形態は、第１の形態において、光学レンズホルダーを円盤状又は円筒状の形状体とし、この形状体は、射出成形樹脂注入用ゲートを、中心軸を取り囲む内壁に連続的又は等角度間隔で備える構成とする。【００８０】
円盤状あるは円筒状の光学レンズホルダーは中心軸について対称である。この光学レンズホルダーを射出成形によって成形する場合、射出成形部品の中心から外に向かって放射状に樹脂を流す形状のゲート配置とした場合には、樹脂は中心から外周に向かって流れた後、外周部において中心軸と平行の方向に流れると想定される。【００８１】
本発明の第２の形態では、射出成形部品の中心から外に向かう放射状の樹脂の流れを、光学レンズホルダーの中心軸を取り囲む内壁に連続的又は等角度間隔で配列するゲート配置によって実現する。【００８２】
このゲート配置により、樹脂は円盤状あるは円筒状の光学レンズホルダーの中心軸について対称に流動する。その結果、少なくとも中心軸まわりで見たとき、樹脂の不均一の発生は抑制され、結果的に成形歪みの発生も小さく抑えられる。【００８３】
上記したゲート配置は、樹脂に添加する添加物として前記したカーボンナノファイバーを採用することで可能となる。従来のガラスファイバー混練樹脂では、添加物であるガラスファイバーの影響で流動性が悪く、金型キャビティに樹脂を注入するゲート開口サイズを小さく（例えば０．２ｍｍ）設定することができず、円盤状や円筒状の部品の中心軸を含む位置から放射状にゲート配置することは困難であるが、本発明のようにカーボンナノファイバーを１〜２０重量％の範囲の含有割合で樹脂に含有させることで、ゲート開口サイズを小径とし、放射状に配置することができる。【００８４】
光学レンズを保持する光学レンズホルダー（鏡筒）を本発明のゲート配置により成形することによって成形精度が高まり、実際に成形された鏡筒の円筒内径に内接する円の中心を鏡筒の設計上の中心に近くすることができる。また、発生する変形の形状についても、中心軸について対称であることが期待され、光学レンズホルダーにレンズを押し込んだ際に、そのレンズの中心は内接円の中心に近いところに収まり、レンズを正しく位置決めすることができる。【００８５】
また、本発明の第２の形態は、光学レンズホルダーに限らず射出成形部品に適応することができる。この射出成形部品の形態によれば、樹脂で成形される射出成形部品であって、前記樹脂は、少なくとも１種類以上の添加物を含有し、この添加物は、直径８０ナノメートル以上３００ナノメートル以下、長さ１ミクロンメートル以上２００ミクロンメートル以下の多層チューブ形状のカーボンナノファイバーであり、その割合は１〜２０重量％の範囲である樹脂であり、円盤状または円筒状の形状であり、射出成形樹脂注入用のゲートを、射出成形部品の中心軸を取り囲む内壁に連続的又は等角度間隔で備える構成とする。第２の形態によれば、円盤状又は円筒状の形状体の成形歪みを抑制することができる。【００８６】
次に、第３の形態は光学レンズホルダーに関し、円盤形状の光学レンズを内部に収納する円筒形状の光学レンズホルダーである。この光学レンズホルダーを成形する成形部材は、直径８０ナノメートル以上３００ナノメートル以下、長さ１ミクロンメートル以上２００ミクロンメートル以下の多層チューブ形状のカーボンナノファイバーを添加物として含有する樹脂とする。さらに、成形部材の縦弾性率及び線膨張率を、光学レンズを成形する成形部材の縦弾性率及び線膨張率よりも小さく設定する。成形部材の縦弾性率は、１．６ＧＰａ〜３．１ＧＰａの範囲とし、成形部材の線膨張率は、５×１０の−５乗〜９×１０の−５乗［ｍ／ｍ・ｋ］の範囲とすることで、光学レンズが持つ縦弾性率及び線膨張率に合わせて設定することができる。【００８７】
なお、ＰＰ（ポリプロピレン）にカーボンナノファイバー（ＶＧＣＦ）を混練した場合、縦弾性係数は混練比率１重量％あたり０．２ＧＰａずつ上昇することが知られている。ＰＰの素材の弾性率は１．４ＧＰａ程度であるため、ＶＧＣＦを５重量％程度混練した場合には材料の縦弾性率は２．４ＧＰａとなる。【００８８】
また、成形材料はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）にＶＧＣＦ（カーボンナノファイバー）を１〜７重量％混練することで、上記線膨張率を得ることができる。【００８９】
樹脂光学レンズに多く使用される材料に、ポリオフィレン樹脂がある。その材料の横弾性係数は１．７ＧＰａ〜３．１ＧＰａである。線膨張率は、６×１０の−５乗〜９×１０の−５乗［ｍ／ｍ・ｋ］である。【００９０】
上記した成形部材の縦弾性率の下限の１．６ＧＰａは、ポリオフィレン樹脂から成る光学レンズの縦弾性率の下限の１．７ＧＰａを基準とし、この値に同等であるがこの値よりも小さな値で定める。また、成形部材の縦弾性率の上限の３．１ＧＰａはポリオフィレン樹脂から成る光学レンズの縦弾性率の上限の３．１ＧＰａを基準とし、この値に同等であるがこの値よりも小さな値で定める。この値は、例えば、ＰＢＴにＶＧＣＦを５重量％混ぜることで得られる。【００９１】
ＰＣにガラスファイバーを混練して強化する場合、ガラスファイバーを２０重量％程度混ぜて得られる、通常の強化グレードの弾性係数は６ＧＰａであり、光学レンズよりも大きな弾性係数となる。これに対して、材料にＶＧＣＦを混練した樹脂を使って、弾性係数を１．７ＧＰａ〜３．１ＧＰａに調整すれば、剛性がガラスファイバー入りの材料の半分以下の柔軟な光学レンズホルダーを作ることができる。かつ、ポリオフィレン樹脂で作られたレンズと弾性係数を揃えることが可能となる。【００９２】
また、光学レンズホルダーの線膨張率を光学レンズの線膨張率以下で同等程度とすることによって、光学レンズ性能を向上させることができる。一般に、光学レンズホルダーの材料の線膨張率を光学レンズの材料の線膨張率よりも低く設定しておくことで、高温環境において、膨張した光学レンズを締め付けることで保持することができる。【００９３】
一般に、線膨張率の低い材料は高温においても剛性が高い。そのため、光学レンズホルダーの線膨張率を低く、光学レンズの線膨張率と大きく異なる場合には、光学レンズは光学レンズホルダーよりも膨張する程度が高い。そのため、光学レンズの膨張は光学レンズホルダーで強く抑制され、光学レンズに応力が発生し変形することになる。応力が降伏応力内である場合であれば常温復帰時に変形が復元するが、応力が降伏応力を超えた場合には常温復帰時に変形が復元しないおそれがある。【００９４】
また、逆に、光学レンズホルダーの線膨張率が光学レンズの材料の線膨張率よりも大きい場合には、高温時に光学レンズホルダーと光学レンズとの間に隙間が生じるという大きな問題が発生する。そこで、光学レンズホルダーの線膨張率を光学レンズの線膨張率以下で同等程度とすることで、光学レンズに復元不能と成らない程度の保持力を得ると共に、高温時においても光学レンズを確実に保持することができる。  【００９５】
本発明の第３の形態によれば、カーボンナノファイバーを添加物とすることで得られる、良好な流動性、高い熱伝導性、高い引張強度、低い線膨張率によって均一な形状の光学レンズホルダーを射出成形することができ、また、縦弾性係数及び線膨張率を光学レンズと同等でそれ以下とすることで、光学レンズを嵌め込む際の柔軟性を持たせることができる。【００９６】
また、光学レンズホルダーの内径部は、その柔軟性によって光学レンズの外径部に倣うように変形し、光学レンズホルダーの中心軸と光学レンズの中心軸とのずれを抑制することができる。これによって、複数のレンズを組み合わせる場合、それぞれのレンズの中心軸がずれる量を小さくし、結像光学レンズユニットとしての品質の低下を抑える。【００９７】
また、縦弾性係数を近い数値にすることによって、設計上において、光学レンズと光学レンズホルダーとを一体的に扱うことが可能となり、高品質なレンズユニットの開発が可能となる。さらには、線膨張率を近い数値にすることによって、結像光学レンズユニットの挙動が予想しやすくなり、さらに高品質なレンズユニットの開発が可能となる。【００９８】
第３の形態によれば、光学レンズホルダーにおいて複数のレンズの中心軸を容易に合わせることができる。
【発明の効果】
【００９９】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、結像光学レンズユニットにおいて、樹脂に加える添加物に起因する流動性や、樹脂自体が持つ熱膨張率、熱伝導性に起因する要因による、光学レンズホルダーを射出成形する際の成形精度の問題を解消して、形状精度を高めることができる。【０１００】
また、本発明によれば、複数のレンズの中心軸の軸ズレを防ぎ、結像光学レンズユニットに求められる複数のレンズの中心軸の軸合わせを容易とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】図１はＰＢＴにＶＧＣＦの混練割合と流動性との関係を示す測定データである。
【図２】図２はＰＢＴにＶＧＣＦを５重量％混練した材料で成形されたものの破断面を示す画像である。
【図３】図３はＰＢＴにＶＧＣＦを混練した材料で成形されたものの表面を示す画像である。
【図４】図４はＰＢＴ又はＰＣにカーボンナノファイバーを混ぜた材料のヤング率の測定グラフである。
【図５】図５はＰＢＴにカーボンナノファイバーを混ぜた材料のヤング率の測定グラフである。
【図６】図６はＰＢＴにカーボンナノファイバーを混ぜた材料の線膨張量の測定グラフである。
【図７】図７は結像光学レンズユニットの光軸に沿った断面図を示す図である。
【図８】図８は円筒状の射出成形部品の断面斜視図である。
【図９】図９は円筒状の射出成形部品の断面斜視図である。
【図１０】図１０は円筒状の射出成形部品を成形する際の樹脂の流れを示す中心軸方向の断面図である。
【図１１】図１１は円筒状の射出成形部品を成形する際の樹脂の流れを示す中心軸と直交する方向の断面図である。
【図１２】図１２は円盤状の射出成形部品の斜視図である。
【図１３】図１３は本発明の第２の形態による構成例を説明するための図である。
【図１４】図１４は各成形条件による各測定箇所での厚みのばらつきを示す図である。
【図１５】図１５は本発明の光学レンズホルダーに光学レンズを嵌め込んだ組立状態を説明するための図である。
【図１６】図１６は光学レンズホルダーの中心軸方向から見た図である。
【図１７】図１７は光学レンズを中心軸方向から見た図である。
【図１８】図１８は従来の光学レンズホルダーに光学レンズを嵌め込んだ組立状態を説明するための図である。
【図１９】図１９はＰＣ（ポリカーボネート）にガラスファイバーを混練して成形された材料の顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【０１０２】
１    光学レンズ
２    光学レンズ
３    光学レンズ
４    光学レンズホルダー
５    接着剤
６    接着剤
７    接着剤
８    光軸
９    垂直座面
１０    同心基準壁
１１    垂直座面
１２    同心基準壁
１３    垂直座面
１４    同心基準壁
１５    垂直基準面
１６    同心基準面
１７    垂直基準面
１８    同心基準面
１９    垂直基準面
２０    同心基準面
２１    射出成形部品
２２    ゲート
２３    中心軸
２４    樹脂フロー矢印
２５    樹脂フロー矢印
２６    射出成形部品
２７    ゲート
２８    中心軸
２９    樹脂フロー矢印
３１    光学レンズホルダー
３２    内径部
３３    中心軸
３４    光学レンズ
３５    外径部
３６    中心軸
３７    光学レンズ内径部
３８    レンズ外径部
３９    円
４０    光学レンズホルダー
４１    内径部
４２    中心軸
４３    光学レンズ
４４    外径部
４５    中心軸
４９    円
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０３】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良な形態における結像光学レンズユニット、及び光学レンズホルダーについて、図を参照しながら第１〜第３の実施の形態を詳細に説明する。【０１０４】
はじめに、本発明の結像光学ユニットの第１の実施の形態について図７，図８を用いて説明する。第１の形態は、射出成形による光学レンズホルダーの形状精度を向上させる形態に関する。【０１０５】
図７は、結像光学レンズユニットの光軸に沿った断面図を示している。図７において、結像光学レンズユニットは、光学レンズ１〜３と光学レンズホルダー４を備える。光学レンズ１〜３は、各光軸が光学レンズホルダー４の光軸と一致するように取り付けられる。図では、一致した状態の光軸８を一点鎖線で示している。各光学レンズ１〜３は光学レンズホルダー４に対して接着剤５〜７によって固定される。なお、光学レンズホルダー４は円筒形状であり、光学レンズ１〜３は平たい円板形状である。【０１０６】
図８は、結像光学レンズユニットの構成部品をわかりやすく見るために、それぞれの部品を分離して並べ、光軸に沿った断面で図示している。【０１０７】
各光学レンズは、レンズ光軸に垂直である垂直基準面と、レンズ光軸と平行で同心な中心軸を持つ同心基準面を備える。【０１０８】
例えば、光学レンズ１はレンズ光軸８に垂直な垂直基準面１５と、レンズ光軸８と平行で同心な中心軸を持つ同心基準面１６を備え、光学レンズ２はレンズ光軸８に垂直な垂直基準面１７と、レンズ光軸８と平行で同心な中心軸を持つ同心基準面１８を備え、光学レンズ３はレンズ光軸８に垂直な垂直基準面１９と、レンズ光軸８と平行で同心な中心軸を持つ同心基準面２０を備える。【０１０９】
一方、光学レンズホルダー４は、各光学レンズ１〜３を位置決めするために、その中心軸８に垂直かつ互いに平行で、光学レンズの垂直基準面と当接する垂直座面と、中心軸８と平行で同心な中心軸を持ち、かつ光学レンズの同心基準面の直径より小さい直径を持つ穴形状の同心基準壁とを備える。【０１１０】
例えば、光学レンズホルダー４は、光学レンズ１の垂直基準面１５と当接する垂直座面９と、光学レンズ２の垂直基準面１７と当接する垂直座面１１と、光学レンズ３の垂直基準面１９と当接する垂直座面１３の各垂直座面を備え、光学レンズ１の同心基準面１６に対応する同心基準壁１０と、光学レンズ２の同心基準面１８に対応する同心基準壁１２と、光学レンズ３の同心基準面２０に対応する同心基準壁１４の各同心基準壁を備える。【０１１１】
なお、図７，図８では、光学レンズホルダーと光学レンズの各光軸は光軸が一致しているものとして、共通する光軸８で示している。【０１１２】
光学レンズ１、光学レンズ２、光学レンズ３は、それぞれレンズ作用の非球面形状を備えている。この非球面形状は、図７，８において湾曲した線で示した部分である。なお、非球面形状そのものは本発明に直接関係しないため、説明を省略する。また、それぞれのレンズの垂直基準面と同心基準面は、光軸に対して正しくできているものとする。また、図７，図８において、本発明の説明に直接関係しないレンズ面形状や面取りなどの詳細な形状、スペーサの類は省略して図示してある。【０１１３】
光学レンズホルダー４は、少なくとも１種類以上の添加物を含有する。添加物として、直径８０ナノメートル以上３００ナノメートル以下、長さ１ミクロンメートル以上２００ミクロンメートル以下の多層チューブ形状の、いわゆるＶＧＣＦというカーボンナノファイバーを用いる。その混練割合は１〜２０重量％の範囲とし、樹脂に添加して成形される。樹脂にカーボンナノファイバーを混ぜることにより、機械的な剛性が向上する。【０１１４】
カーボンナノファイバーは、ガラス繊維に比較して非常に細いため、ガラスファイバーでは転写できない数ミクロンの微細な金型表面を転写することができる。剛性が高く、転写性に優れているため、金型の形状を正確に再現することができ、光学レンズそれぞれを設計した位置に保持するための基準面と基準壁を再現することが容易となる。また、流動性を損ねないため、低温で射出成形することが可能となり、冷却速度が速く時間がかからないため、生産性に優れている。【０１１５】
機械的な剛性の向上は微量であっても、流動性や縦弾性率や線膨張率などの他の機械的性質の向上は期待でき、混練するカーボンナノファイバーの重量％に応じて増加する。カーボンナノファイバーを混練する適正な範囲は、前記した図１，２の縦弾性率（ヤング率）のグラフで得られる特性と、線膨張率のグラフで得られる特性から、１重量％程度から２０重量％とすることができる。【０１１６】
一方、一般的なガラスファイバーを添加して得られる下位グレードに対応する特性を基準とする場合には、カーボンナノファイバーを３重量％程度から２０重量％までの範囲が相当する。【０１１７】
ここで、成形精度を確保するためには流動性については高いことが求められ、線膨張率については低いことが求められる。そこで、流動性を損ねず、かつ低線膨張率を得られる３〜１０重量％の範囲が好適である。【０１１８】
特にＰＢＴはＶＧＣＦの割合が１重量％から剛性が５０重量％程度向上する性質があり、流動性を確保しながら線膨張率の低減を図ることが可能であるため、光学レンズを保持する鏡筒材料に適している。【０１１９】
なお、結像光学レンズユニットの使用環境として高温環境が想定される場合は、流動性を多少犠牲にしてＶＧＣＦの割合を増やすことによって鏡筒に機械的な強さを増加させ、高温環境下での使用に耐えるように設定することができる。【０１２０】
以上のように、本発明の結像光学ユニットの第１の実施の形態によれば、カーボンナノファイバーを混ぜた樹脂材料で成形された結像光学レンズユニットのホルダーは、従来の方法で成形されたホルダーより優れた性能を発揮できるものである。【０１２１】
次に、本発明の結像光学ユニットの第２の実施の形態について図９〜図１２を用いて説明する。第２の形態は、光学レンズホルダー等の円盤状又は円筒状の形状体の成形歪みを抑制する形態に関する。以下では、円盤状又は円筒状の射出成形部品を例として説明するが、この射出成形部品の適用としては、円盤状の光学レンズを保持する光学レンズホルダーが好適である。【０１２２】
図９は円筒状の射出成形部品の断面斜視図である。射出成形部品２１は、中心軸２３として同心円状に筒状の壁部を有する円筒状体である。円筒状体は、射出成形する樹脂を注入するゲート２２を備える。図９に示すゲート２２は、円筒状体の一方の端部側の内壁に環状に連続的にあるいは等角度間隔で形成される。【０１２３】
図１０は、円筒状の射出成形部品を成形する際の樹脂の流れを示す断面図であり、中心軸を含む樹脂の流れを示している。図１０中の矢印２４は樹脂の流れを示し、ゲート２２から注入された樹脂は、中心から外周に向かって放射状に流れ、円筒状体の外壁部分に至った後、中心軸２３方向に沿って流れ、円筒状体の円筒壁部分を成形する。【０１２４】
円筒状体は中心軸２３を通る中心部分に筒状の開口部が形成される。円筒状体を光学レンズホルダーに適用した場合には、この開口部の内壁部分に光学レンズを保持する。【０１２５】
図１１は、円筒状の射出成形部品を成形する際の樹脂の流れを示す断面図であり、中心軸と直交する方向の流れを示している。図１１中の矢印２５は樹脂の流れる方向を示し、ゲート（図１１には示していない）から注入された樹脂は、中心から外周に向かって矢印２５の方向に放射状に流れる。【０１２６】
ここで、ゲート２２は射出成形部品２１の内壁に円を描くように薄い帯状に配置されている。ゲート２２は射出成形部品２１の中心軸２３の軸対称であるため、図１０及び図１１において、矢印２４，２５で示される樹脂の流れる方向は、中心軸２３からみて対称に流動し金型内に充填される。【０１２７】
図１２は、円盤状の射出成形部品の斜視図である。図１２において、円盤状の射出成形部品２６は中心軸２８を中心として、ほぼ円環状あるいはドーナツ状の形状であり、中心軸２８が通る中心部分に開口部が形成されている。円盤状体を光学レンズホルダーに適用した場合には、この開口部の内壁部分に光学レンズを保持する。【０１２８】
射出成形部品２６は、開口部の内壁部分にゲート２７を有する。このゲート２７から注入された樹脂は、中心から外周方向に向かって放射状に流れる。【０１２９】
ゲート２７は、射出成形部品２６の内壁に、中心軸２８を中心として等角度間隔で薄い帯状に配置されている。ゲート２７は射出成形部品２６の中心軸２８に軸対称であるため、樹脂は図１２中の樹脂フロー矢印２９で示した向きに中心軸２８からみて対称流動し充填される。【０１３０】
円盤状であるため、中心軸２８方向の寸法（厚み方向）は小さい。そのため、厚み方向の流れについては均一であると見なすことができる。【０１３１】
カーボンナノファイバーを混練した樹脂で成形される射出成形部品において、射出成形樹脂注入用のゲートを、中心軸を取り囲むように、連続的、または等角度間隔で、射出成形部品の内壁に配置することにより、中心軸に軸対称に樹脂を流動させて充填させることができる。【０１３２】
また、中心軸まわりで見たとき、樹脂が不均一に充填されたり、樹脂が不均一に冷却されるといった状態を低減し、結果的に成形歪みの発生を小さく抑えるという効果が期待できる。【０１３３】
第１の形態と同様に、カーボンナノファイバーは１重量％程度の混練で高い流動性を示すが、混練割合を工夫することによって剛性の向上や耐熱性の向上を実現できる。ただし、カーボンナノファイバーの混練割合が１０重量％を越えると流動性は悪くなるため、好ましくは３〜１０重量％の範囲が好適であり、強さと流動性のバランスを考えた適切な混練割合を設定する。【０１３４】
本発明の第２の形態は、特に、射出成形部品が小型で樹脂注入ゲートの設置に充分なスペースが得られない場合に有効であり、円盤状あるいは円筒状の射出成形部品の内壁に設けるゲートの断面の中心軸方向の厚みが０．２ｍｍ以下になるような場合でも射出成形が可能である。【０１３５】
ゲートを薄くすることで、射出成形後にゲートランナーと射出成形部品の切り離しが容易となり、切断による歪の発生が少なくなる効果が期待できる。【０１３６】
図１３は、本発明の第２の形態による構成例を説明するための図である。ここでは、０．１８ｍｍの厚みの薄肉部品の例を示している。図１３中の番号は、厚みのばらつきを測定する測定箇所を示している。【０１３７】
以下の表４は射出成形の成形条件を示し、表５は各成形条件による各測定箇所での厚みのばらつきを示している。【０１３８】
【表４】
2006049164.tif 000005
【０１３９】
【表５】
2006049164.tif 000006
【０１４０】
また、図１４は表５の結果を図示している。【０１４１】
表４，表５及び図１４に示すＮｏ．１及びＮｏ．２の測定例は、射出速度が高いほど厚み寸法のばらつきが少ないことを示している。【０１４２】
また、Ｎｏ．１及びＮｏ．２の測定例では、射出速度は樹脂の流動性が良くなると向上する。一方、Ｎｏ．３〜Ｎｏ．５の測定例では、射出圧力を上げても、流動速度が小さい場合には放熱により粘度が増大して良好な流れが得られないため、厚みが減少する。【０１４３】
次に、本発明の結像光学レンズユニットの第３の実施の形態について図１５〜図１８を用いて説明する。第３の形態は、光学レンズホルダーにおいて複数のレンズの中心軸を容易に合わせる形態に関する。【０１４４】
中心軸に軸対称に高精度で成形された円盤状や円筒状の部品であっても、他の円盤状や円筒状の部品を組み合わせると、それぞれの中心軸が微妙にずれてしまい、想定した精度が得られない場合がある。結像光学レンズユニットでは、数ミクロンメートルの位置精度の変動が光学性能に大きく影響する。そのため、上記した中心軸のずれは、結像光学レンズユニットにとって大きな問題となる。【０１４５】
図１５は本発明の光学レンズホルダーに光学レンズを嵌め込んだ組立状態を説明するための図である。なお、図１８は、従来の光学レンズホルダーに光学レンズを嵌め込んだ組立状態を示している。【０１４６】
ここでは、光学レンズホルダーの材料としてＶＧＣＦを混練した樹脂を使用している。光学レンズホルダー４０は内径部４１を備え、この内径部４１内に光学レンズ４３の外形部４４が嵌め込まれる。なお、光学レンズホルダー４０の中心軸４２と光学レンズ４３の中心軸４５とは必ずしも一致せず、軸ずれが発生している。なお、ここで、円４９は仮想の理想的な円を示している。【０１４７】
中心軸に軸対称に高精度で成形された光学レンズホルダーにレンズを嵌め込む場合を、図１６〜図１８を用いて説明する。【０１４８】
図１６は、光学レンズホルダーの中心軸方向から見た図である。図１６において、光学レンズホルダー３１は内径部３２と中心軸３３を備えている。一方、図１７は光学レンズを中心軸方向から見た図であり、光学レンズホルダー３１に嵌め込まれる。光学レンズ３４はレンズの外径部３５とレンズの中心軸３６を備えている。【０１４９】
図１８は、従来の光学レンズホルダーに光学レンズを嵌め込んだ組立状態を示しており、光学レンズホルダー３１の内径部３７及び光学レンズ３４の外径部３５は共に変形することにより、光学レンズホルダー３１に光学レンズ３４が嵌め込まれる。【０１５０】
光学レンズホルダー３１に光学レンズ３４を嵌め込んだものを中心軸方向から見た従来の組立状態図である。３７は光学レンズホルダー３１の少し変形した内径部，３８は光学レンズ３４の少し変形した外径部である。なお、図１６〜図１８では、仮想の理想的な円３９からの偏差を強調して描いてある。【０１５１】
前記した本発明の第１、２の形態に示したように、樹脂にカーボンナノファイバーを混練した材料で射出成形することで光学レンズホルダーの形状精度は向上するが、図１６，図１７に示すように数ミクロンメートルの誤差を完全になくすことはできない。【０１５２】
光学レンズホルダー３１の剛性が光学レンズ３４の剛性よりも高い場合には、光学レンズ３４を光学レンズホルダー３１に嵌め込むと、図１７に示すように、光学レンズ３４の外径部３５は変形し、中心軸３６は光学レンズホルダー３１の中心軸３３からずれてしまう。【０１５３】
複数のレンズを組み合わせる場合には、各レンズの中心軸３６が微妙にずれることになり、結像光学レンズユニットとしての品質が大きく低下するという問題が生ずる。【０１５４】
ＰＣにガラスファイバーを混練して強化する場合、ガラスファイバーを２０重量％程度混ぜた材料の弾性係数は６ＧＰａとなる。この弾性係数は通常の強化グレードである。この弾性係数の数値で表される剛性は、ポリオフィレン樹脂で作られた光学レンズの剛性よりも高くなる。このような剛性の高い光学レンズホルダー内に、剛性の低い光学レンズを組み込むと、中心軸の位置ずれを光学レンズ側で吸収することになるため、光学レンズの内部応力が発生して、光学特性が劣化するおそれがある。【０１５５】
一方、本発明の形態において、樹脂にＶＧＣＦを混練した生成材料を使って、弾性係数を１．７ＧＰａ〜３．１ＧＰａに調整すれば、剛性をガラスファイバー入りの材料の半分以下とする柔軟な光学レンズホルダーを作ることができ、さらに、ポリオフィレン樹脂で作られた光学レンズと弾性係数を揃えることが可能となる。【０１５６】
ポリオフィレン樹脂は樹脂光学レンズに多く使用される材料である。その材料の縦弾性係数は１．７ＧＰａ〜３．１ＧＰａであり、線膨張率は６×１０の−５乗〜９×１０の−５乗である。【０１５７】
ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）にＶＧＣＦを５重量％混練した樹脂で成形した光学レンズホルダーにおいては、縦弾性係数は３．１ＧＰａ程度になり、線膨張率は６．６×１０の−５乗程度である。この数値は、通常の光学レンズに近い値である。例えばポリオフィレン樹脂の或るグレードの縦弾性係数は２．１ＧＰａであり、線膨張率は７×１０の−５乗である。ＰＣにＶＧＣＦを１重量％混ぜた場合には、縦弾性係数は２．７ＧＰａとなり、光学レンズにより近づけることができる。【０１５８】
ＶＧＣＦは１重量％程度の混練で高い流動性を示すが、混練割合を工夫することによって剛性の向上や耐熱性の向上を実現できる。ただし、２０重量％を越えると流動性は悪くなることが知られており、剛性と流動性を考慮して適切な混練割合を採用する。例えば、１重量％〜７重量％程度が好適である。【０１５９】
カーボンナノファイバーは、ガラスファイバーに比較して非常に細く、また柔軟であり、樹脂の流動性を高めるため、狭い流路でも樹脂の流動が高速でかつスムーズであるため、成形肉厚の精度が従来の樹脂に比較して高い。【０１６０】
さらに、上記したように、カーボンナノファイバーの混練割合を調整することによって弾性係数を光学レンズよりも低く少なくとも同等とすることで、光学レンズホルダーを柔軟でかつ均一な形状とすることができる。【０１６１】
これによって、図１５において、光学レンズホルダー４０の内径部４１は、光学レンズ４３の外径部４４に倣うようにして、図１８の場合よりも大きく変形する。【０１６２】
したがって、光学レンズ４３側の変形を抑制し、光学レンズホルダー４０側を変形させることで、光学レンズ４３の光学特性の劣化を防ぐと共に、中心軸４２と中心軸４５とのずれを抑制する。【０１６３】
複数のレンズを組み合わせる場合、それぞれのレンズの中心軸４５がずれる量が小さくなるため、結像光学レンズユニットとしての品質の低下は少ない。【０１６４】
また、光学レンズホルダーと光学レンズの弾性係数を近い数値にすることによって、光学レンズホルダーと光学レンズの設計上において一体的に扱うことが可能となり、高品質な結像光学レンズユニットの開発が可能となる。【０１６５】
さらに、光学レンズホルダーと光学レンズの線膨張率を近い数値にすることによって、結像光学レンズユニットの挙動が予想しやすくなり、さらに高品質な結像光学レンズユニットの開発が可能となる。
【図１】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２】
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【図３】
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【図１３】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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