(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の光学有効径外の外周面と、その近傍の光学素子外側面と保持枠内側面の隙間とに跨るように接着剤を塗布して光学素子を保持した光学素子の保持機構において、
上記光学素子の光学有効径外の外周面と上記接着剤との間に、リング状部材を設けたことを特徴とする光学素子の保持機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ、双眼鏡、内視鏡、ピックアップ等の光学機器に対して光学素子を保持させる保持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学素子の従来の保持方法は、特開昭５９−１３５４０６号公報、特開平９−９６７４９号公報、特開昭５７−１３８６０６号公報に記載されている。
【０００３】
特開昭５９−１３５４０６号公報の保持は、レンズの材質よりもヤング率が小さな接着剤を使用するものであり、この接着剤をレンズ外周面と保持枠内周面との隙間に充填することによって、レンズを保持している。この構造では、レンズ外周面と保持枠内周面とを接着剤を介して接着することによってレンズを保持するものである。
【０００４】
特開平９−９６７４９号公報の保持は、かしめによって保持するものであり、レンズを保持枠の内部に挿入した状態で、保持枠の側面に設けたかしめ部をかしめ具等によって押圧してかしめることにより、レンズを保持枠に固定する構造となっている。
【０００５】
特開昭５７−１３８６０６号公報の保持は、押さえ部材を用いるものであり、レンズ保持枠に形成した胴付き部と、レンズを押さえる押さえ部材との間に、レンズより柔らかい材料で形成した弾性部材を介在させることによりレンズを保持枠に固定している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭５９−１３５４０６号公報の構造では、レンズ外周面と保持枠内周面とを接着剤を介在して接着保持しているため、接着剤のヤング率が極端に小さい場合やレンズの形状、特に外周面が極端に小さい場合には保持強度が十分に発現しない問題を有している。
【０００７】
光学材料に用いられる樹脂としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）或いは、耐熱性・耐湿性・低複屈折性に優れた熱可塑性ノルボルネン系樹脂等がある。これらの樹脂材料は射出成形により容易にレンズやプリズム等の光学素子形状に成形することが可能である。また、射出成形時の金型との離型性を向上させるため、離型剤を樹脂内に添加したり、表面に付着させることがある。これにより、離型し易く、成形効率が向上するが、反面、接着性が低下するため、光学素子を接着剤によって強固に固定することができなくなる。特に、熱可塑性ノルボルネン系樹脂は接着性が極端に低く、離型剤の有無に関わらず接着剤による強固な固定ができない。また、光学ガラスにおいても、フッ素原子が存在するガラス硝材は、他のガラス硝材に比べ極端に接着性が小さい。従って、特開昭５９−１３５４０６号公報の構造では、これらの材料からなる光学素子を十分な強度で保持することはできないものである。
【０００８】
特開平９−９６７４９号公報の構造では、機械的な保持のため、上述したようなレンズの材質に影響されることなく、安定した保持強度を得ることができる。ところが、かしめ時にレンズに応力を与えると共に、かしめ部がレンズと接触しているだけで密着していない。このため、長期的に安定してレンズを保持することができないと共に、各種の振動への耐久性がなく、位置精度を保ことができない問題を有している。
【０００９】
特開昭５７−１３８６０６号公報の構造では、保持枠に胴付き部を形成したり、押さえ部材を使用したり、弾性部材が必要である。このため、構造が複雑で、小型軽量化することが困難である。また、押さえ部材を設けることによって、光学設計上の自由度が極端に低下するばかりでなく、生産性も低下する問題を有している。
【００１０】
本発明は、以上の従来の問題点を考慮してなされたものであり、いかなる形状の光学素子に対しても、光学ひずみを低減することができる光学素子の保持機構を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、光学素子の光学有効径外の外周面と、その近傍の光学素子外側面と保持枠内側面の隙間とに跨るように接着剤を塗布して光学素子を保持した光学素子の保持機構において、上記光学素子の光学有効径外の外周面と上記接着剤との間に、リング状部材を設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１の発明は、光学素子の光学有効径外の外周面と、その近傍の光学素子外側面と保持枠内側面の隙間とに跨るように接着剤を塗布して光学素子を保持した光学素子の保持機構において、上記光学素子の光学有効径外の外周面と上記接着剤との間に、リング状部材を設けたことを特徴とする。
【００２１】
請求項１の発明では、光学素子の光学有効径外の外周面と接着剤との間にリング状部材を設けるため、接着剤が光学素子の光学面に与える応力を極力小さくすることができる。なお、リング状部材の形状はいかなるものでもよいが、厚みは薄いほど望ましい。そのため、接着力によるレンズの光学面への応力発生がすくなく、光学ひずみを低減することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１及び図２は本発明の実施の形態１を示し、光学素子としてはレンズが用いられている。また、保持枠１はレンズ受け部のない構造となっている。保持枠１はガラスフィラー入りポリカーボネートからなる内径φ１０．０ｍｍとなっている。
【００２６】
レンズ２はアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）からなる外径φ９．８ｍｍのレンズが使用されている。このレンズ２の光学有効径外３の境界を点線によって示す。接着剤４としては、１液型紫外線硬化と湿気硬化併用型のシリコーン系接着剤を使用している。この接着剤４は、保持枠１の内側面１ａと、レンズ２の外側面２ａと、レンズ２の光学有効径外の外周面３ａとを接着する。なお、５はレンズ２を保持枠１に接着かしめする際に使用する仮保持治具である。
【００２７】
次に、この実施の形態によるレンズの保持方法を説明する。まず、保持枠１を専用治具に設置する。この際、保持枠１の内部に仮保持治具５が配置される。その後、レンズ２を保持枠１内部の仮保持治具５に受けるように嵌め込む。次に、１液型紫外線硬化と湿気硬化併用型シリコーン系接着剤４を保持枠１の内側面１ａとレンズ２の外側面２ａと、レンズ２の光学有効径外３の外周部３ａに跨るように塗布する。
【００２８】
この塗布にあっては、レンズ２の光学有効径外３の外周面３ａへの塗布量を、保持枠１の内側面１ａ及びレンズ２の外側面２ａへの塗布量よりも少なくする。これにより、レンズ２の光学有効径外３の外周面３ａに対する接着面積が、保持枠１の内側面１ａ及びレンズ２の外側面２ａに対する接着面積よりも小さくなり、その接着力が相対的に小さくなる。
【００２９】
その後、スポット像により光学芯を調整し、紫外線を２０００ｍＪ照射して接着剤を硬化させる。この硬化により、レンズ２は接着かしめされて固定される。そして、レンズ２を接着かしめた保持枠１を仮保持治具５から取り出し、接着剤が湿気により完全硬化するまで静置する。
【００３０】
この実施の形態に使用する接着剤４は、保持枠１にレンズ受け部を設けていないため、レンズ受け部を設けている場合より硬化したときの硬度が大きいことが必要であり、ショアＤ型硬度計での硬度が４０以上を使用している。
【００３１】
この実施の形態では、保持枠１にレンズ受け部を設けていないが、塗布した接着剤４が保持枠１の内側面１ａと一体化すると共に、レンズ２の外側面２ａと強固に密着し、さらに、レンズ２の光学有効径外３の外周面３ａを押圧した接着かしめとなっているため、十分なレンズ保持強度を有したものとなる。また、接着かしめによる光学素子の保持構造であるため、接着剤４との接着性の低い材質からなる光学素子であっても確実に接着保持することができる。
【００３２】
さらに、レンズ２の光学有効径外３の外周面３ａに対する接着剤４の塗布面積が、保持枠１の内側面１ａ及びレンズ２の外側面２ａに対する塗布面積よりも小さくなっており、これによりレンズ２の光学有効径外３の外周面３ａの接着力が小さくなっている。レンズ２の光学有効径外３の外周面３ａはレンズ２の光学面と連設しており、このように光学有効径外３の外周面３ａの接着力が小さくなっていることにより、接着剤４の硬化収縮で生じる応力の光学面への作用が小さくなる。このため、接着剤４の硬化収縮による悪影響が光学面に作用することがなり、光学歪みのない良好な状態でレンズ２を保持することができる。
【００３３】
以上のように、この実施の形態では、保持枠１にレンズ受け部を有していないため、小型化が可能な耐久性に優れた光学素子の保持機構を容易に、且つ生産性良く作製することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図３及び図４は実施の形態２を示し、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して対応させてある。この実施の形態の保持枠１はガラスフィラー入りポリカーボネートからなる内径φ１６．２ｍｍの寸法であり、レンズ２は非晶質ポリオレフィンからなる外径φ１６．０ｍｍのレンズである。
【００３５】
接着剤４は１液型紫外線硬化型ゴム成分を有するウレタン変成アクリレート系接着剤であり、保持枠１の内側面１ａと、レンズ２の外側面２ａと、レンズ２の光学有効径外３の外周面３ａとに跨っている。この実施の形態において、接着剤４は光学芯を中心とした点対称な３点に配置されている。また、各点における接着剤４の塗布範囲は、中心角が３０〜６０度となっている。
【００３６】
この実施の形態において、保持枠１内部にはレンズ受け部６が形成されている。このレンズ受け部６は保持枠１の下部からレンズ２の光学芯方向に伸びるように形成されており、これによりレンズ２の外径部分の下面を受けるようになっている。
【００３７】
この実施の形態のレンズ２の保持方法を以下に示す。まず、レンズ２を保持枠１内部のレンズ受け部６に受けるように嵌め込む。次に、上述した接着剤４を保持枠１の内側面１ａと、レンズ２の外側面２ａと、レンズ２の光学有効径外３の外周部３ａとに跨るように光学芯を中心とした点対称の３点に塗布する。この際、１点の塗布範囲は中心角が３０〜６０度になるように行う。次に、スポット像により光学芯を調整し、紫外線を４００ｍＪ照射して接着剤４を硬化させる。
【００３８】
本実施の形態に使用する接着剤４は、レンズを保持枠に接着かしめによる十分な保持強度を発現させるため、ショアＤ型硬度計で２０以上の硬度のものを使用している。また、接着剤４が保持枠１とレンズ２との隙間の垂れ下がってレンズ受け部６まで達することを防ぐため、接着剤４の粘度としては４０００〜５００００ｃｐｓが良好であり、さらに、保持枠１の内側面１ａとレンズ２の外側面２ａとの隙間が最大０．２ｍｍであることを考慮した場合には、接着剤４の粘度は１５０００〜３００００ｃｐｓであることが望ましい。
【００３９】
このような実施の形態では、塗布した接着剤４が保持枠１の内側面と一体化すると共に、レンズ２の外側面２ａと強固に密着し、さらには、レンズ２の光学有効径外３の外周部３ａを押圧する接着かしめがなされているため、十分なレンズ保持強度を有することができる。また、接着剤４の接着かしめによってレンズ２を保持する構造のため、接着剤４との接着性の低い材質からなるレンズ２であっても、容易に接着保持することができると共に、レンズ２の外側面２ａが小さく保持枠１の内側面１ａとの接着面積が小さい場合でも十分な保持強度を有することができる。
【００４０】
（実施の形態３）
図５〜図７は、本発明の実施の形態３を示し、実施の形態１と同一の部分は同一の符号によって対応させてある。この実施の形態における保持部材１はガラスフィラー入りポリカーボネートからなる内径φ１２．０ｍｍのサイズとなっており、レンズ２はガラス製からなる外径φ１１．８ｍｍのサイズとなっている。接着剤４は１液型湿気硬化型シリコーン系接着剤からなり、保持枠１の内側面１ａと、レンズ２の外側面２ａ及びレンズ２の光学有効径外３の外周面３ａとに跨って塗布されている。
【００４１】
さらに、この実施の形態では、リング状部材７が組み込まれる。リング状部材７は、ポリイミド樹脂を外径φ１１．８ｍｍ、内径φ１０．９ｍｍ、厚さ０．１ｍｍに成形することによって構成されており、レンズ２の光学有効径外３の外周面３ａと接着剤４との間に設けられている。なお、リング状部材７の材質は、ポリイミドに限定するものでなく、いかなる材質のものでもよい。
【００４２】
この実施の形態では、レンズ２を保持枠１内部のレンズ受け部６に受けるように嵌め込む。そして、レンズ２の上面にリング状部材７を設置する。この設置により、リング状部材７はリング状となってレンズ２の光学有効径外３の外周面３ａを覆う。
【００４３】
次に、１液型湿気硬化型シリコーン系の接着剤４を保持枠１の内側面１ａと、レンズ２の外側面２ａ及びレンズ２の光学有効径外３の外周面３ａに跨るように塗布する。この塗布の後、接着剤４が硬化するまで静置する。
【００４４】
この実施の形態に使用する接着剤４としては、保持枠１への接着かしめによるレンズ２の十分な保持強度を発現させるため、ショアＤ型硬度計で２０以上の硬度のものが使用されている。また、保持枠１とレンズ２との隙間で垂れ下がってレンズ受け部６まで達することを防ぐため、接着剤４の粘度としては４０００〜５００００ｃｐｓが良好で、さらに好ましくは、保持枠１の内周面１ａと、レンズ２の外側面との隙間が最大０．２ｍｍであるところから、１５０００〜３００００ｃｐｓの粘度であることが望ましい。
【００４５】
このような実施の形態では、塗布した接着剤４が保持枠１の内側面１ａと一体化すると共に、レンズ２の外側面２ａと強固に密着し、さらには、レンズ２の光学有効径外３の外周部３ａを押圧する接着かしめがなされているため、十分なレンズ保持強度を有することができる。また、接着剤４の接着かしめによってレンズ２を保持する構造のため、接着剤４との接着性の低い材質からなるレンズ２であっても、容易に接着保持することができると共に、レンズ２の外側面２ａが小さく保持枠１の内側面１ａとの接着面積が小さい場合でも十分な保持強度を有することができる。
【００４６】
さらに、この実施の形態では、レンズ２の光学有効径外３の外周面３ａと接着剤４との間にリング状部材７を設けてあり、接着剤４とレンズ２の光学面とが直接に接着しない構造となっている。そのため、接着力によるレンズ２の光学面への応力発生が少なく、光学歪みを低減することができる。
【００４７】
以上のように、この実施の形態では、小型化が可能な耐久性に優れた光学素子の保持機構を容易に、且つ生産性良く作製することができる。
【００４８】
以上の説明から、本発明では以下の発明を含有している。
（１）  光学素子の保持構造において、光学素子外側面と保持枠内側面との隙間に充填された弾性を有する接着剤が、上記光学素子の光学有効径外の外周面とそれに対応する光学素子外側面と保持枠内側面とに跨るように接着されていることを特徴とする光学素子の保持構造。
【００４９】
この発明では、光学素子を確実に保持することができると共に、小型化が可能で、優れた耐久性を有したものとすることができる。
【００５０】
（２）  上記光学素子の光学有効径外の外周面と接着剤との間にリング状部材を設けたことを特徴とする上記（１）項記載の光学素子の保持構造。
【００５１】
この発明では、リング状部材によって光学素子と接着剤とが直接に接着されないため、接着剤の接着力に起因した光学歪みが光学素子に発生することがなくなる。
【００５２】
（３）  光学素子の光学有効径外の外周面と、その近傍の光学素子外側面と、保持枠内側面の隙間とに跨るように接着剤を塗布して固着保持した光学素子の保持機構において、
上記光学素子の光学有効径外の外周面と上記接着剤との間に、両者の接着力を低下させる手段を介在させたことを特徴とする光学素子の保持機構。
【００５３】
この発明では、接着剤の接着力が低下するため、光学素子への光学歪みを低減させることができる。
【００５４】
（４）  光学素子の光学有効径外の外周面と、その近傍の光学素子外側面と、保持枠内側面の隙間とに跨るように接着剤を塗布して固着保持した光学素子の保持機構において、
上記接着剤と光学素子の光学有効径外の外周面との接着力を、上記光学素子外側面と保持枠内側面の間の接着力よりも小さくしたことを特徴とする光学素子の保持機構。
【００５５】
この発明においても、光学歪みを低減させることができる。
【００５６】
（５）  上記光学素子の材質を、離型剤を添加した樹脂、熱可塑性ノルボルネン系樹脂、非晶質ポリオレフィン、又はフッ素原子を含むガラスのうちのいずれかとした上記（４）項記載の光学素子の保持機構。
【００５７】
光学素子が、このような接着剤との接着性が小さな材質であっても、確実の保持することができる。
【００５８】
（６）  上記保持枠の材質は、ポリカーボネート樹脂とした上記（４）項記載の光学素子の保持機構。
【００５９】
保持枠が硬質の樹脂であっても、光学素子を確実に保持することができる。
【００６０】
（７）  上記光学素子の光学有効径外の外周面との接着面積を、上記光学素子外側面と保持枠内側面の間の接着面積よりも小さくした上記（４）項記載の光学素子の保持機構。
【００６１】
この発明により、光学素子の光学有効径外の外周面の接着力を小さくすることができる。
【００６２】
（８）  上記接着剤の粘度は、４０００〜５００００ｃｐｓの範囲内である上記（４）項記載の保持機構。
【００６３】
この粘度の範囲とすることにより、光学素子と保持枠との間に接着剤を確実に充填することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、リング状部材によって接着剤が光学素子に与える応力を小さくでき、光学歪みの少ない状態で保持することができる光学素子の保持機構を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２の平面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３の平面図である。
【図６】図５の部分断面図である。
【図７】図６の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１  保持枠
２  光学素子（レンズ）
３  光学有効径外
４  接着剤
７  リング状部材
【図１】
0003819134.tif 000002
【図２】
0003819134.tif 000003
【図３】
0003819134.tif 000004
【図４】
0003819134.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003819134.tif 000007
【図７】
0003819134.tif 000008