JP2010139627A - Member connecting mechanism and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、互いの位置関係が固定される複数の光学部材を備えた部材連結機構、および当該部材連結機構を備えた撮像装置に関する。 The present invention relates to a member connecting mechanism including a plurality of optical members whose positional relationship is fixed, and an imaging apparatus including the member connecting mechanism.
近年、携帯型電話機やコンパクトカメラなど、撮像機能を備えた各種装置(以下「撮像装置」という)に対する小型化の要望にともなって、当該撮像装置が搭載するレンズなどの光学部材あるいは当該光学部材を複数用いて構成される光学装置(光学系)が小型化される傾向にある。また、近年、携帯型電話機やコンパクトカメラなどのような小型の撮像装置においては撮像素子の高画素化が図られる傾向にあり、撮像素子の高画素化にともなって、小型でありながらも精度の高い光学装置が望まれている。 In recent years, with the demand for miniaturization of various devices having an imaging function (hereinafter referred to as “imaging device”) such as a portable phone and a compact camera, an optical member such as a lens mounted on the imaging device or the optical member is installed. There is a tendency that an optical device (optical system) constituted by using a plurality is miniaturized. In recent years, there has been a tendency to increase the number of pixels of an image pickup device in a small image pickup apparatus such as a mobile phone or a compact camera. High optical devices are desired.
たとえば投げ込み式の組み立て方法を採用した場合、光学装置を構成する各光学部材の部品公差を狭めることによって高精度化を図ることができる。一方で、各光学部材の部品公差を狭めることにより各光学部材の量産性が低下し、光学装置や当該光学装置を備えた撮像装置の量産に際しての歩留まりが低下してしまう。また、投げ込み式の組み立て方法を採用した場合、光学装置の精度(光学性能)は部品の製造精度に依存するため、量産性を向上させるため部品公差を広げると光学装置の精度(光学性能)が低下してしまう。 For example, when a throwing-type assembly method is employed, high accuracy can be achieved by narrowing the component tolerance of each optical member constituting the optical device. On the other hand, by reducing the component tolerance of each optical member, the mass productivity of each optical member is lowered, and the yield in mass production of the optical device and the imaging device including the optical device is lowered. In addition, when the throw-in assembly method is used, the accuracy (optical performance) of the optical device depends on the manufacturing accuracy of the component. Therefore, if the component tolerance is widened to improve the mass productivity, the accuracy (optical performance) of the optical device will increase. It will decline.
これに対して、樹脂材料を用いた射出成形によって形成された樹脂製品は、金型技術の高精度化や精密成型技術の向上によって、比較的高い製造精度を確保することができる。このため、従来、樹脂製の光学部材に、別の光学部材の位置決めをおこなうための位置決め構造を設け、この位置決め構造によって別の光学部材の位置決めをおこなうことによって、投げ込み式によって組み立てる場合の光学装置の精度(光学性能)を確保するようにした技術があった。 In contrast, a resin product formed by injection molding using a resin material can ensure a relatively high manufacturing accuracy by improving the precision of the mold technology and improving the precision molding technology. For this reason, conventionally, an optical device in the case of assembling by a throwing type by providing a positioning structure for positioning another optical member on a resin optical member and positioning another optical member by this positioning structure. There was a technology that ensured the accuracy (optical performance).
このような光学装置においては、投げ込み式によって組み立てた後に接着剤を用いて光学部材どうしの位置関係を固定している。具体的には、たとえば樹脂製のレンズの外周縁を樹脂製のレンズホルダによって保持することによってレンズとレンズホルダとの位置関係を決定する構成の光学装置において、レンズホルダにおけるレンズの外周縁との境界部分に切り欠き部を設け、この切り欠き部に接着剤を塗布することによってレンズとレンズホルダとの位置関係を固定するようにした技術があった。 In such an optical device, after assembling by a throwing type, the positional relationship between the optical members is fixed using an adhesive. Specifically, for example, in an optical apparatus configured to determine the positional relationship between a lens and a lens holder by holding the outer peripheral edge of a resin lens with a resin lens holder, the outer peripheral edge of the lens in the lens holder There has been a technique in which a notch portion is provided in the boundary portion, and the positional relationship between the lens and the lens holder is fixed by applying an adhesive to the notch portion.
接着剤としては、たとえば高い作業性を確保できる、UV硬化型の接着剤を用いることができる。UV硬化型の接着剤は紫外線が照射されることによって硬化反応を開始するため、レンズとレンズホルダとの固定に際しては、接着剤を塗布してから紫外線を照射するまでの間は調芯用のジグによってレンズとレンズホルダとの位置関係を仮固定している。調芯用のジグは、一般的に、塗布された接着剤にUV光を照射して1次硬化させた後に取り外す。 As the adhesive, for example, a UV curable adhesive that can ensure high workability can be used. Since the UV curable adhesive starts a curing reaction when irradiated with ultraviolet rays, when fixing the lens and the lens holder, it is necessary to align between applying the adhesive and irradiating the ultraviolet rays. The positional relationship between the lens and the lens holder is temporarily fixed by a jig. The alignment jig is generally removed after the applied adhesive is irradiated with UV light to be primarily cured.
UV硬化型の接着剤は、紫外線の照射による硬化反応の開始から硬化反応が完了するまでの間に収縮する性質を有している。このため、UV硬化型の接着剤における硬化反応が完了する前に調芯用のジグを取り外すと、硬化反応が完了するまでに進行する接着剤の収縮によって、レンズとレンズホルダとの相対的な位置関係がずれてしまうことがあった。このように、光学部材どうしの位置関係にずれが生じた場合、光学装置における光学性能が低下してしまう。 The UV curable adhesive has a property of shrinking from the start of the curing reaction by the irradiation of ultraviolet rays to the completion of the curing reaction. For this reason, if the alignment jig is removed before the curing reaction in the UV curable adhesive is completed, the relative shrinkage between the lens and the lens holder is caused by the shrinkage of the adhesive that progresses until the curing reaction is completed. The positional relationship sometimes shifted. As described above, when the positional relationship between the optical members is deviated, the optical performance of the optical device is deteriorated.
また、接着剤を複数箇所に塗布することによって光学部材どうしの位置関係を固定する場合、複数箇所において接着剤の塗布状態を一様にすることは困難であり、接着剤の塗布状態が塗布された箇所ごとにばらついてしまうことがあった。塗布状態のばらつきによっては、レンズにおける光学的な有効範囲内にまで接着剤がはみ出してしまうことがあった。レンズにおける光学的な有効範囲内に接着剤がはみ出した場合、当該レンズを用いた光学装置における光学性能が低下してしまう。 In addition, when fixing the positional relationship between optical members by applying an adhesive to a plurality of locations, it is difficult to make the applied state of the adhesive uniform at the plurality of locations, and the applied state of the adhesive is applied. There was a case where it fluctuated from place to place. Depending on the dispersion of the application state, the adhesive sometimes protrudes to within the optically effective range of the lens. When the adhesive protrudes within the optically effective range of the lens, the optical performance of the optical device using the lens is deteriorated.
この対策として、従来、硬化反応が完了するまでジグを取り付けておくようにした技術があった。一方で、硬化反応が完了するまでジグを取り付けておくと、レンズ、レンズホルダあるいは接着剤に当該接着剤の収縮に起因する応力が生じ、接着剤の収縮に起因する応力によってレンズ、レンズホルダなどの光学部材あるいは接着剤に歪みが発生してしまう。光学部材あるいは接着剤に歪みが発生すると光学部材どうしの位置関係にずれが生じ、光学装置における光学性能が低下してしまう。 As a countermeasure, there has been a technique in which a jig is attached until the curing reaction is completed. On the other hand, if the jig is attached until the curing reaction is completed, a stress caused by the shrinkage of the adhesive is generated in the lens, the lens holder or the adhesive, and the lens, the lens holder, etc. are caused by the stress caused by the shrinkage of the adhesive. The optical member or adhesive will be distorted. When distortion occurs in the optical member or the adhesive, the positional relationship between the optical members is shifted, and the optical performance of the optical device is degraded.
また、硬化反応が完了するまでの間ジグを取り付けておく場合、調芯用のジグを取り外すまでの長時間にわたって、組み立て作業を継続することができず、光学装置や撮像装置の量産における歩留まりが低下してしまうという問題が生じる。また、この場合、調芯用のジグを取り外すまでの長時間にわたって、調芯用のジグが取り付けられたレンズを保管する場所を確保しなくてはならず、生産コストが増加する一因となる。 In addition, when the jig is attached until the curing reaction is completed, the assembly work cannot be continued for a long time until the alignment jig is removed, and the yield in mass production of optical devices and imaging devices is reduced. The problem of deteriorating arises. Further, in this case, it is necessary to secure a place for storing the lens to which the alignment jig is attached for a long time until the alignment jig is removed, which causes an increase in production cost. .
光学部材どうしの位置関係を固定する方法として、従来、レーザ溶着を用いて光学部材どうしを接合するようにした技術があった(たとえば、下記特許文献1を参照。)。具体的には、たとえばレーザ光を透過する樹脂材料を用いてレンズを形成するとともにレーザ光を吸収する樹脂材料を用いて外装カバーを形成する。そして、レーザ光によってレンズと外装カバーとの当接部を照射する。レーザ光は、レンズを透過させることによって、レンズと外装カバーとの当接部を照射する。 As a method for fixing the positional relationship between optical members, there has been a technique in which optical members are joined using laser welding (see, for example, Patent Document 1 below). Specifically, for example, a lens is formed using a resin material that transmits laser light, and an exterior cover is formed using a resin material that absorbs laser light. And the contact part of a lens and an exterior cover is irradiated with a laser beam. Laser light irradiates the contact portion between the lens and the exterior cover by transmitting the lens.
また、具体的には、たとえば接合対象とする光学部材の間に中間部材を介在させ、レーザ光の照射によって溶解させた中間部材を介して光学部材どうしを溶着するようにした技術(たとえば、下記特許文献2を参照。)や、接合対象とする光学部材どうしを当接させず、光学部材の間に隙間を設けた状態でレーザ光を照射し、レーザ光が照射された箇所を溶解および膨張させることによって光学部材どうしを溶着するようにした技術があった(たとえば、下記特許文献3、4を参照。)。レーザ溶着を用いることによって、接着剤を用いる場合に生じる各種の不具合を防止することができる。 Specifically, for example, a technique in which an intermediate member is interposed between optical members to be bonded and the optical members are welded via an intermediate member melted by laser light irradiation (for example, the following) (See Patent Document 2), and the optical members to be joined are not brought into contact with each other, and a laser beam is irradiated with a gap between the optical members, and the portion irradiated with the laser beam is melted and expanded. There has been a technique in which optical members are welded to each other (see, for example, Patent Documents 3 and 4 below). By using laser welding, various problems that occur when using an adhesive can be prevented.
しかしながら、接合対象とする光学部材を形成する樹脂材料によっては、レーザ光が照射されることによって著しく膨張するものがある。このため、位置決め構造を設けた光学部材を高精度に製造したにもかかわらず、光学部材におけるレーザ光の照射箇所が膨張することによって、光学部材どうしの位置関係にずれが生じ、光学性能が低下してしまうという問題があった。 However, some resin materials that form the optical member to be bonded may significantly expand when irradiated with laser light. For this reason, despite the fact that the optical member provided with the positioning structure is manufactured with high precision, the optical member is displaced in the positional relationship between the optical members due to the expansion of the irradiated portion of the laser beam in the optical member, and the optical performance is deteriorated. There was a problem of doing.
これに対し、たとえば特許文献3、4のように光学部材どうしの間に隙間を設けた状態でレーザ光を照射するようにした場合、レーザ光を吸収する光学部材において発生した熱が、レーザ光を透過する光学部材に伝わりにくく、溶着不良が発生するという問題があった。 On the other hand, when the laser beam is irradiated with a gap between the optical members as in Patent Documents 3 and 4, for example, the heat generated in the optical member that absorbs the laser beam is generated by the laser beam. There is a problem in that it is difficult to be transmitted to an optical member that transmits light and poor welding occurs.
例外として、たとえばポリアミド(PA)系などのように加熱による溶解に際しての体積膨張率が比較的大きい樹脂材料を用いて、レーザ光を吸収する光学部材を形成した場合は、レーザ光を照射することによる体積膨張によって光学部材どうしの隙間を埋めることが可能となる。しかし、光学部材どうしをレーザ溶着によって接合するためには、レーザ光を複数箇所に照射しなくてはならず、複数あるレーザ光の照射箇所ごとの膨張度合いを等しくすることは困難である。そして、レーザ光の照射箇所ごとに膨張度合いが異なる場合、溶着強度にばらつきが生じ、光学部材どうしを安定して接合することが難しくなるという問題があった。 As an exception, when an optical member that absorbs laser light is formed using a resin material that has a relatively large volume expansion coefficient upon melting by heating, such as polyamide (PA), the laser light is irradiated. It becomes possible to fill the gap between the optical members by the volume expansion due to. However, in order to join the optical members by laser welding, it is necessary to irradiate a plurality of laser beams to a plurality of locations, and it is difficult to make the degree of expansion equal for each of the plurality of irradiated portions of the laser beams. When the degree of expansion differs for each laser light irradiation location, there is a problem in that the welding strength varies and it becomes difficult to stably join the optical members.
また、レーザ光の照射箇所ごとに膨張度合いが異なる場合、接合される光学部材に歪みが生じ、光学性能が低下するという問題があった。とくにPA系の樹脂材料は、吸水率や環境による寸法変化が大きいため、レンズホルダや鏡筒などのように高い製造精度が要求される光学部材を形成する材料としては不適切である。加えて、現状では、PA系の樹脂材料に対する相溶性およびレーザ光を透過する性質を兼ね備える樹脂材料の入手は困難である。 Further, when the degree of expansion is different for each laser beam irradiation location, there is a problem in that the optical member to be joined is distorted and the optical performance is lowered. In particular, a PA-based resin material is unsuitable as a material for forming an optical member such as a lens holder or a lens barrel that requires high manufacturing accuracy because of a large dimensional change due to water absorption and the environment. In addition, at present, it is difficult to obtain a resin material having compatibility with a PA-based resin material and a property of transmitting laser light.
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、固定する過程における部材どうしの相対的な位置関係のずれに起因する、当該部材によって構成される装置の性能低下を抑制することができる部材連結機構および撮像装置を得ることを目的とする。 In order to eliminate the above-described problems caused by the prior art, the present invention can suppress a decrease in the performance of the apparatus constituted by the members due to a relative positional shift between the members in the fixing process. An object is to obtain a member coupling mechanism and an imaging device.
また、この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、固定対象とする部材が光学装置を構成する光学部材である場合に、当該光学部材どうしの相対的な位置関係のずれに起因する、当該光学部材によって構成される光学装置における光学性能の低下を抑制することができる部材連結機構および撮像装置を得ることを目的とする。 In addition, in order to solve the above-described problems caused by the prior art, the present invention is caused by a relative positional shift between the optical members when the member to be fixed is an optical member constituting the optical device. An object of the present invention is to obtain a member coupling mechanism and an imaging device that can suppress a decrease in optical performance in an optical device constituted by the optical member.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる部材連結機構は、レーザ光を吸収する樹脂材料によって形成され、光軸方向における一端側に、周囲が溝で囲まれた第1の当接部が設けられた第1の部材と、前記光軸方向において前記第1の部材と隣り合って配置され、前記レーザ光を透過するとともに前記第1の部材を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成され、前記第1の当接部に対してレーザ溶着によって固定された第2の当接部および当該第2の当接部の周囲を囲む溝が設けられた第2の部材と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the member coupling mechanism according to the present invention is formed of a resin material that absorbs laser light, and is surrounded by a groove on one end side in the optical axis direction. A first member provided with an abutting portion and a material that is disposed adjacent to the first member in the optical axis direction and transmits the laser light and forms the first member. A second contact portion formed of a compatible resin material and fixed to the first contact portion by laser welding, and a groove surrounding the second contact portion is provided. And 2 members.
この発明によれば、レーザ溶着にかかわる第1の当接部および第2の当接部を挟む溝を設けることによって、第1の当接部と第2の当接部との溶着に際して第1の当接部や第2の当接部が体積膨張した場合にも、体積膨張分を溝に逃がすことができる。これによって、固定に際してのレーザ光の熱によって第1の当接部や第2の当接部が体積膨張した場合にも、第1の部材と第2の部材との相対的な位置関係がずれることを防止できる。 According to the present invention, the first abutting portion and the second abutting portion that are involved in laser welding are provided so as to sandwich the first abutting portion and the second abutting portion. Even when the abutting portion or the second abutting portion undergoes volume expansion, the volume expansion can be released to the groove. Thereby, even when the first contact portion and the second contact portion are volume-expanded by the heat of the laser beam at the time of fixing, the relative positional relationship between the first member and the second member is shifted. Can be prevented.
また、この発明によれば、レーザ溶着にかかわる第1の当接部および第2の当接部の近傍に設けた溝によって第1の当接部および第2の当接部の近傍に空間を形成することによって、第1の当接部と第2の当接部との溶着に際して発生する熱が周囲に伝達することを抑制することができる。これによって、溶着にかかわる部分以外への熱の伝達を抑制することができ、レーザ溶着に際して発生する熱による各部材の歪みを防止することができる。 According to the present invention, a space is provided in the vicinity of the first contact portion and the second contact portion by the grooves provided in the vicinity of the first contact portion and the second contact portion related to laser welding. By forming, it can suppress that the heat | fever which generate | occur | produces at the time of welding with a 1st contact part and a 2nd contact part is transmitted to circumference | surroundings. As a result, it is possible to suppress the transfer of heat to portions other than those involved in welding, and to prevent distortion of each member due to heat generated during laser welding.
また、この発明にかかる部材連結機構は、上記の発明において、前記第1の部材が、前記一端側であって前記第1の当接部とは異なる位置に設けられた第1の位置出し面を有し、前記第2の部材が、前記第1の部材側であって前記第2の当接部とは異なる位置に設けられた第2の位置出し面を有し、前記第1の当接部と前記第2の当接部とは、前記第1の位置出し面と前記第2の位置出し面とが当接した状態で固定されていることを特徴とする。 The member connecting mechanism according to the present invention is the first positioning surface according to the first aspect, wherein the first member is provided at a position different from the first contact portion on the one end side. And the second member has a second positioning surface provided at a position different from the second contact portion on the first member side, and the first contact The contact portion and the second contact portion are fixed in a state where the first positioning surface and the second positioning surface are in contact with each other.
この発明によれば、樹脂材料を用いることによって高精度に製造可能な第1の位置出し面と第2の位置出し面とを当接させることによって第1の部材と第2の部材との高精度な位置関係を確保することができる。また、この発明によれば、第1の当接部と第1の部材、第2の当接部と第2の部材とをそれぞれ異なる位置に設けることによって、固定に際してのレーザ光の熱によって第1の当接部や第2の当接部が体積膨張した場合にも、体積膨張による影響を受けることなく第1の位置出し面と第2の位置出し面とを安定して当接させることができる。これによって、第1の部材と第2の部材との位置関係がずれることを確実に防止することができる。 According to this invention, the first member and the second member can be made high by bringing the first positioning surface and the second positioning surface, which can be manufactured with high accuracy by using a resin material, into contact with each other. An accurate positional relationship can be ensured. Further, according to the present invention, the first contact portion and the first member, and the second contact portion and the second member are provided at different positions, respectively, so that the first contact portion and the first member are heated by the heat of the laser beam during fixing. Even when the first contact portion or the second contact portion expands in volume, the first positioning surface and the second positioning surface are stably contacted without being affected by the volume expansion. Can do. This can reliably prevent the positional relationship between the first member and the second member from shifting.
また、この発明にかかる部材連結機構は、上記の発明において、前記第1の当接部が、前記光軸方向において、前記第1の位置出し面よりも前記第2の当接部側に突出していることを特徴とする。この発明によれば、第1の当接部と第2の当接部とを確実に当接させ、第1の部材と第2の部材とを確実に固定することができる。 In the member coupling mechanism according to the present invention, in the above invention, the first abutting portion protrudes toward the second abutting portion from the first positioning surface in the optical axis direction. It is characterized by. According to this invention, the first contact portion and the second contact portion can be reliably contacted, and the first member and the second member can be reliably fixed.
また、この発明にかかる部材連結機構は、上記の発明において、前記第2の当接部が、前記光軸方向において、前記第2の位置出し面よりも前記第1の当接部側に突出していることを特徴とする。この発明によれば、第1の当接部と第2の当接部とを確実に当接させ、第1の部材と第2の部材とを確実に固定することができる。 In the member coupling mechanism according to the present invention, in the above invention, the second abutting portion protrudes closer to the first abutting portion than the second positioning surface in the optical axis direction. It is characterized by. According to this invention, the first contact portion and the second contact portion can be reliably contacted, and the first member and the second member can be reliably fixed.
また、この発明にかかる部材連結機構は、上記の発明において、前記第1の部材が、基剤となる樹脂材料にレーザ光を吸収する材料を混合した材料によって形成され、前記第2の部材が、前記基剤となる樹脂材料と同一種類の樹脂材料にレーザ光を吸収する材料を混合した材料によって形成されていることを特徴とする。 In the member coupling mechanism according to the present invention, in the above invention, the first member is formed of a material in which a resin material serving as a base is mixed with a material that absorbs laser light, and the second member is Further, it is characterized in that it is formed of a material obtained by mixing a material that absorbs laser light in the same type of resin material as the base resin material.
この発明によれば、第1の部材および第2の部材が同一種類の樹脂材料を基剤として形成されているため、環境温度の変化による各部材の膨張あるいは収縮などの体積変化の程度を近づけることができる。これによって、環境温度の変化によって各部材に体積変化が生じた場合にも、各部材の線膨張係数の違いによる各部材どうしの位置関係のずれや各部材における歪みの発生を防止することができる。 According to this invention, since the first member and the second member are formed using the same type of resin material as a base, the degree of volume change such as expansion or contraction of each member due to a change in environmental temperature is made closer. be able to. Accordingly, even when a volume change occurs in each member due to a change in environmental temperature, it is possible to prevent the positional relationship between the members from being displaced due to the difference in the linear expansion coefficient of each member and the occurrence of distortion in each member. .
また、この発明にかかる部材連結機構は、上記の発明において、前記第1の部材が、樹脂材料によって形成され、前記第2の部材を保持し、前記第2の部材が、樹脂材料によって形成されたレンズであることを特徴とする。 In the member coupling mechanism according to the present invention, in the above invention, the first member is formed of a resin material, holds the second member, and the second member is formed of a resin material. It is characterized by being a lens.
この発明によれば、樹脂材料によって形成されたレンズと第1の部材とをレーザ溶着によって直接固定する場合にも、固定に際してのレーザ光の熱によって第1の部材と第2の部材との相対的な位置関係がずれることを防止できる。 According to the present invention, even when the lens formed of the resin material and the first member are directly fixed by laser welding, the relative relationship between the first member and the second member due to the heat of the laser beam at the time of fixing. Can be prevented from shifting.
また、この発明にかかる部材連結機構は、上記の発明において、レーザ光を吸収する樹脂材料によって形成され、第1の当接部が設けられた第1の部材と、前記第1の部材と隣り合って配置され、前記レーザ光を透過するとともに前記第1の部材を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成され、前記第1の当接部に対してレーザ溶着によって固定された第2の当接部が設けられた第2の部材と、前記第1の当接部および前記第2の当接部の少なくとも一方を挟むように設けられた溝と、を備えたことを特徴とする。 In the above invention, the member connecting mechanism according to the present invention is formed of a resin material that absorbs laser light, and is adjacent to the first member provided with the first contact portion, and the first member. And is formed of a resin material that transmits the laser light and is compatible with the material forming the first member, and is fixed to the first contact portion by laser welding. A second member provided with a second contact part; and a groove provided so as to sandwich at least one of the first contact part and the second contact part. And
この発明によれば、レーザ溶着にかかわる第1の当接部および第2の当接部の少なくとも一方を溝で挟むことによって、第1の当接部と第2の当接部との溶着に際して第1の当接部や第2の当接部が体積膨張した場合にも、体積膨張分を溝に逃がすことができる。これによって、固定に際してのレーザ光の熱によって第1の当接部や第2の当接部が体積膨張した場合にも、第1の部材と第2の部材との相対的な位置関係がずれることを防止できる。 According to this invention, at least one of the first contact portion and the second contact portion involved in laser welding is sandwiched between the grooves, so that the first contact portion and the second contact portion are welded. Even when the first contact portion or the second contact portion undergoes volume expansion, the volume expansion can be released to the groove. Thereby, even when the first contact portion and the second contact portion are volume-expanded by the heat of the laser beam at the time of fixing, the relative positional relationship between the first member and the second member is shifted. Can be prevented.
また、この発明によれば、レーザ溶着にかかわる第1の当接部および第2の当接部の近傍に溝によって形成される空間を存在させることで、第1の当接部と第2の当接部との溶着に際して発生する熱が周囲に伝達することを抑制することができる。これによって、溶着にかかわる部分以外への熱の伝達を抑制することができ、レーザ溶着に際して発生する熱による各部材の歪みを防止することができる。 In addition, according to the present invention, the first contact portion and the second contact portion are formed in the vicinity of the first contact portion and the second contact portion related to the laser welding so that the space formed by the groove is present. It can suppress that the heat | fever generate | occur | produced at the time of welding with a contact part is transmitted to circumference | surroundings. As a result, it is possible to suppress the transfer of heat to portions other than those involved in welding, and to prevent distortion of each member due to heat generated during laser welding.
また、この発明にかかる撮像装置は、レーザ光を吸収する樹脂材料によって形成され、光軸方向における一端側に、周囲が溝で囲まれた第1の当接部が設けられた第1の部材と、前記光軸方向において前記第1の部材と隣り合って配置され、前記レーザ光を透過するとともに前記第1の部材を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成され、前記第1の当接部に対してレーザ溶着によって固定された第2の当接部および当該第2の当接部の周囲を囲む溝が設けられた第2の部材と、前記第1の部材および前記第2の部材を介して受光した外光を電気信号に変換する撮像用の光電変換素子と、を備えたことを特徴とする。 The image pickup apparatus according to the present invention is a first member that is formed of a resin material that absorbs laser light, and is provided with a first contact portion that is surrounded by a groove on one end side in the optical axis direction. And a resin material that is disposed adjacent to the first member in the optical axis direction, transmits the laser light, and is compatible with a material forming the first member, A second abutting portion fixed to one abutting portion by laser welding, a second member provided with a groove surrounding the periphery of the second abutting portion, the first member, And a photoelectric conversion element for imaging that converts external light received through the second member into an electric signal.
この発明によれば、固定に際してのレーザ光の熱によって第1の当接部や第2の当接部が体積膨張した場合にも、第1の部材と第2の部材との相対的な位置関係がずれることを防止し、安定した撮像性能を確保することができる。 According to this invention, even when the first contact portion and the second contact portion are volume-expanded by the heat of the laser beam during fixing, the relative positions of the first member and the second member are increased. The relationship can be prevented from shifting, and stable imaging performance can be ensured.
この発明にかかる部材連結機構および撮像装置によれば、光学部材の固定に際しての光学部材どうしの位置のずれあるいは光学部材の歪みを防止することができるという効果を奏する。これによって、固定する過程における光学部材どうしの相対的な位置関係のずれに起因する、部材連結機構における光学性能の低下を抑制することができる。 According to the member coupling mechanism and the imaging apparatus according to the present invention, it is possible to prevent the displacement of the positions of the optical members or the distortion of the optical members when the optical member is fixed. As a result, it is possible to suppress a decrease in optical performance in the member coupling mechanism due to a shift in the relative positional relationship between the optical members in the fixing process.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる部材連結機構の好適な実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態においては、この発明にかかる部材連結機構としてレンズ装置への適用例を示す。 Exemplary embodiments of a member coupling mechanism according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, an example of application to a lens apparatus is shown as a member connecting mechanism according to the present invention.
まず、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置の概略構成について説明する。この発明にかかる実施の形態のレンズ装置は、光学部材としてのレンズを備えている。レンズ装置が備えるレンズは、単数であってもよいし、複数であってもよい。レンズ装置が複数のレンズを備える場合、すべてのレンズが鏡筒に対して位置固定されていてもよいし、一部のレンズが光軸方向に沿って鏡筒に対して相対的に移動可能に設けられていてもよい。レンズの移動機構については、公知の技術を用いて容易に実現可能であるため説明を省略する。 First, a schematic configuration of a lens apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. The lens device according to the embodiment of the present invention includes a lens as an optical member. The lens provided in the lens device may be singular or plural. When the lens device includes a plurality of lenses, all the lenses may be fixed in position with respect to the lens barrel, or a part of the lenses can be moved relative to the lens barrel along the optical axis direction. It may be provided. Since the lens moving mechanism can be easily realized by using a known technique, a description thereof will be omitted.
レンズ装置は、図示を省略する撮像装置本体が備えるマウントなどに取り付けられる。撮像装置本体内には、撮像用の光電変換素子すなわち撮像素子(図示を省略する)が配置されている。撮像素子は、レンズ装置を介して入射した外光を光電変換し、入射光量に応じた電気信号を出力する。 The lens device is attached to a mount or the like included in the imaging device main body (not shown). An imaging photoelectric conversion element, that is, an imaging element (not shown) is disposed in the imaging apparatus main body. The image sensor photoelectrically converts external light incident through the lens device and outputs an electrical signal corresponding to the amount of incident light.
撮像素子は、具体的には、たとえばCCDイメージセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)やCMOSイメージセンサ(Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor)などの固体撮像素子によって実現することができる。 Specifically, the imaging device can be realized by a solid-state imaging device such as a CCD image sensor (Charge Coupled Device Image Sensor) or a CMOS image sensor (Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor).
つぎに、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置について説明する。図1および図2は、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置の一部を示す説明図である。図1においては、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置の一部を、光軸に直交する方向から見た状態を示している。図2においては、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置の一部を、光軸を通り光軸に平行な平面で切断した断面(図1におけるA−A断面)を示している。 Next, a lens apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. 1 and 2 are explanatory views showing a part of a lens apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state in which a part of the lens device according to the embodiment of the present invention is viewed from a direction orthogonal to the optical axis. FIG. 2 shows a cross section (a cross section taken along the line AA in FIG. 1) of a part of the lens device according to the embodiment of the present invention, taken along a plane passing through the optical axis and parallel to the optical axis.
図1および図2において、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置は、レンズ101を保持する鏡筒102を備えている。鏡筒102およびレンズ101は、樹脂材料を用いた射出成形によって形成されている。樹脂材料を用いた射出成形によって形成することにより、鏡筒102およびレンズ101を高精度に製造することができる。
1 and 2, the lens apparatus according to the embodiment of the present invention includes a
鏡筒102を形成する樹脂材料は、レーザ光を吸収する性質を有する。レーザ光を吸収する性質を有する樹脂材料は、具体的には、たとえば基剤となる樹脂材料に、レーザ光を吸収する性質を有する物質を混合あるいは分散させることによって実現することができる。この実施の形態においては、鏡筒102によって第1の部材を実現することができる。
The resin material forming the
レンズ101を形成する樹脂材料は、レーザ光を透過する性質を有する。レーザ光を透過する性質を有する樹脂材料は、具体的には、たとえば基剤となる樹脂材料に、レーザ光を透過する性質を有する物質を混合あるいは分散させることによって実現することができる。
The resin material forming the
また、レンズ101を形成する樹脂材料は、鏡筒102を形成する樹脂材料に対する相溶性を有している。この実施の形態において、鏡筒102およびレンズ101は、同一種類の樹脂材料を用いて形成されている。また、この実施の形態においては、レンズ101によって第2の部材を実現することができる。
Further, the resin material forming the
鏡筒102は、光軸Cを中心とする略円筒形状からなる。鏡筒102の内周には、鏡筒102の内周面から光軸Cに向かって突出するリブ103が設けられている。リブ103は、光軸Cを中心とするリング形状をなしている。リブ103における光軸側の端面によって形成される円の内径寸法は、レンズ101の外径寸法よりも小さい。
The
これにより、鏡筒102の内側には段差部201が形成されている。段差部201は、具体的には、たとえば内径寸法がレンズ101の外径寸法と略同一となる部分と、内径寸法がレンズ101の外形寸法よりも小さくなるリブ103の部分とによって構成することができる。
Thereby, a
レンズ101は、光軸方向における一端側から鏡筒102内に挿入されている。リブ103の部分においては内径寸法がレンズ101の外形寸法よりも小さくなるため、光軸方向における一端側から鏡筒102内に挿入されたレンズ101が、リブ103を通過して鏡筒102の内部に入り込むことを規制できる。リブ103は、光軸方向における一端側から鏡筒102内に挿入されたレンズ101の位置決めに供される位置出し部104を備えている。
The
位置出し部104は、リブ103において複数(この実施の形態においては3つ)設けられている。複数の位置出し部104は、それぞれ、リブ103におけるレンズ101側の面であって、光軸Cを中心とする同心円上に設けられている。また、複数の位置出し部104は、それぞれ、光軸Cを中心とする同心円上において等間隔に設けられている。
A plurality (three in this embodiment) of
複数の位置出し部104には、それぞれ、位置出し面105が設けられている。位置出し面105は、各位置出し部104にそれぞれ設けられ、光軸に直交する平面をなしている。各位置出し面105は、それぞれ、光軸方向における同一位置において平面をなしている。この実施の形態においては、位置出し面105によって第1の位置出し面を実現することができる。
Each of the plurality of
レンズ101は、光軸方向において位置出し面105に対向する位置出し面202を備えている。位置出し面202は、光軸に直交する平面をなし、複数の位置出し面105に対して対向している。各位置出し面202は、それぞれ、光軸方向における同一位置において平面をなしている。この実施の形態においては、位置出し面202によって第2の位置出し面を実現することができる。
The
この実施の形態における位置出し面202は、レンズ101におけるリブ103側の端面によって実現されている。位置出し面202は、すべての位置出し部104に対向するように設けられていることが好ましい。すべての位置出し部104に対向する位置出し面202は、複数の位置出し部104に個々に対向するように位置出し部104と同数設けられていてもよいし、連続した1つ(あるいはそれ以上)の平面によって実現してもよい。
The
レンズ101は、光軸方向における一端側から鏡筒102内に挿入され、位置出し面202を位置出し面105に当接させることによって、光軸方向における鏡筒102に対する位置決めがなされている。樹脂材料を用いた射出成形によって形成されているレンズ101および鏡筒102は、高い製造精度を確保することができるため、位置出し面105と位置出し面202とを当接させることによって鏡筒102とレンズ101との光軸方向における位置関係を高精度に決めることができる。
The
レンズ101の外形寸法は鏡筒102の内径寸法と略同一であるため、レンズ101を鏡筒102内に挿入することによって、光軸に直交する面内におけるレンズ101と鏡筒102との位置関係を決めることができる。レンズ101と鏡筒102との位置関係は、たとえばレンズ101の光軸が鏡筒102の中心に揃った状態に決められる。
Since the outer dimensions of the
高い製造精度が確保できる樹脂材料を用いた射出成形によってレンズ101および鏡筒102を形成することにより、位置出し面105と位置出し面202とが当接するようにレンズ101を鏡筒102内に挿入することによって、光軸方向および光軸に直交する面内におけるレンズ101と鏡筒102との相対的な位置関係を決めることができる。
By forming the
レンズ101は、鏡筒102内における位置決めがなされた状態で、鏡筒102に対して位置固定されている。具体的には、たとえばレンズ101は、リブ103にレーザ溶着されることによって鏡筒102に対する位置が固定されている。レーザ溶着は、熱可塑性の樹脂材料によって形成された接合対象部材を、当該樹脂材料の融点を超えるまでレーザ光を用いて昇温し、昇温した状態で圧力を加えることによって、複数の接合対象部材を分子レベルで結合する技術として知られている。
The
レーザ(LASER:Light Amplification Stimulated Emission of Radiation)光は、光(電磁波)を増幅したコヒーレントな光であり、たとえば近赤外領域の波長を用いることができる。具体的には、たとえばYAGレーザ(YAG LASER)を用いることができる。より具体的には、たとえばYAGレーザ、YVO4レーザ、半導体レーザなどを用いて、800〜1100nmのレーザ光を用いることが好ましい。 Laser (LASER: Light Amplification Stimulated Emission of Radiation) light is coherent light obtained by amplifying light (electromagnetic wave), and for example, a wavelength in the near infrared region can be used. Specifically, for example, a YAG laser can be used. More specifically, it is preferable to use a laser beam with a wavelength of 800 to 1100 nm using, for example, a YAG laser, a YVO4 laser, a semiconductor laser, or the like.
YAGレーザにおけるYAGとは、イットリウム(Yittrium)、アルミニウム(Aluminium)、ガーネット(Garnet)のそれぞれの頭文字に由来する。YVO4レーザにおけるYVO4とは、イットリウム・バナデート(YVO4)の略であり、固体レーザ発振器のレーザ媒質の一種を示している。レーザ光は、近赤外領域の波長に限るものではなく、紫外線やX線などの可視光よりも短い波長、また赤外線のような可視光よりも長い波長であってもよい。 YAG in a YAG laser is derived from the initials of yttrium, aluminum, and garnet. YVO4 in the YVO4 laser is an abbreviation for yttrium vanadate (YVO4) and represents a kind of laser medium of a solid-state laser oscillator. The laser light is not limited to the wavelength in the near infrared region, but may be a wavelength shorter than visible light such as ultraviolet rays or X-rays, or a wavelength longer than visible light such as infrared rays.
レーザ溶着に際しては、基本的には、レーザ光を吸収する性質を有する熱可塑性の樹脂材料によって形成された接合対象部材(以下、適宜「レーザ光吸収部材」という)と、レーザ光を透過する性質を有する熱可塑性の樹脂材料によって形成された接合対象部材(以下、適宜「レーザ光透過部材」という)とを当接させた界面に、レーザ光透過部材側からレーザ光を照射する。 In laser welding, basically, a joining target member (hereinafter referred to as “laser light absorbing member” as appropriate) formed of a thermoplastic resin material having a property of absorbing laser light, and a property of transmitting laser light. A laser beam is irradiated from the laser beam transmitting member side to an interface where a joining target member (hereinafter, referred to as “laser beam transmitting member” as appropriate) formed of a thermoplastic resin material having a contact is made.
熱可塑性の樹脂材料によって形成された接合対象部材を分子レベルで結合する技術としては、レーザ溶着の他にインパルス溶着、熱板溶着、非接触熱板溶着、超音波溶着、高周波溶着、振動溶着、赤外線溶着などがあるが、レーザ光の照射範囲を極めて小さくすることができるので、レーザ溶着を用いることによって接合対象部材が小さい場合にも確実に接合することができる。また、レーザ溶着は振動を利用することなく接合することができるので、接合時における振動によって接合対象部材が破損するなどの悪影響の発生を防止することができる。 In addition to laser welding, techniques for joining members to be joined formed of thermoplastic resin materials at the molecular level include impulse welding, hot plate welding, non-contact hot plate welding, ultrasonic welding, high frequency welding, vibration welding, Although there is infrared welding or the like, the irradiation range of the laser beam can be made extremely small. Therefore, even when the member to be joined is small, it is possible to reliably join by using laser welding. In addition, since laser welding can be joined without using vibration, it is possible to prevent the occurrence of adverse effects such as damage to the joining target member due to vibration during joining.
レーザ溶着に用いる樹脂材料は、基剤となる所定の材料に、各種の色材を含めて構成することができる。レーザ光を吸収する性質を有する熱可塑性の樹脂材料としては、具体的には、たとえば使用する波長域のレーザ光を吸収して熱に換える際の効率が良い色材を含有する樹脂材料を用いることができる。また、レーザ光を透過する性質を有する熱可塑性の樹脂材料としては、具体的には、たとえば使用する波長域のレーザ光をほとんど透過する染料系の色材を含有する樹脂材料を用いることができる。 The resin material used for laser welding can be configured by including various color materials in a predetermined material serving as a base. Specifically, as the thermoplastic resin material having the property of absorbing laser light, for example, a resin material containing a coloring material that is efficient in absorbing laser light in the wavelength range to be used and converting it to heat is used. be able to. Further, as the thermoplastic resin material having a property of transmitting laser light, specifically, for example, a resin material containing a dye-based coloring material that transmits almost the laser light in the wavelength range to be used can be used. .
レーザ溶着は、照射したレーザ光を、レーザ光透過部材の表面を溶かすことなくレーザ光吸収部材に到達させ、レーザ光吸収部材の温度をレーザ光吸収部材の融点より高く昇温させる。そして、レーザ光吸収部材の熱をレーザ光透過部材へ伝導させてレーザ光透過部材を溶解させる。レーザ光吸収部材とレーザ光透過部材とは、溶解した部分において互いの分子が混ざり合う。レーザ光の照射を停止すると、溶解した樹脂材料の温度が融点よりも下がり、溶着が完了する。 Laser welding causes irradiated laser light to reach the laser light absorbing member without melting the surface of the laser light transmitting member, and raises the temperature of the laser light absorbing member higher than the melting point of the laser light absorbing member. Then, the heat of the laser light absorbing member is conducted to the laser light transmitting member to dissolve the laser light transmitting member. The laser light absorbing member and the laser light transmitting member are mixed with each other in the melted portion. When the irradiation of the laser beam is stopped, the temperature of the melted resin material falls below the melting point, and the welding is completed.
レーザ溶着を用いて接合対象部材どうし(この実施の形態においては、レンズ101と鏡筒102)を接合することによって、接着剤を使用することなく接合対象部材どうしを接合することができる。これによって、接着剤を用いることに由来する、環境に対する悪影響を抑制することができる。また、接着剤が不要であるため、接着剤を用いる場合と比較して軽量化を図ることができる。
By joining the members to be joined (in this embodiment, the
位置出し部104は、位置出し面105と同一平面内に設けられた当接部106を備えている。当接部106は、位置出し部104において、位置出し面105よりも内側に設けられ、環状の溝107によって周囲を囲まれた突起形状をなしている。溝107は、当接部106を囲む環状をなすものに限らない。溝107は、当接部106に隣接して設けられていればよく、当接部106を挟み、当接部106を間にして対向するように設けられていることが好ましい。当接部106は、位置出し面105とは異なる位置に設けられている。この実施の形態においては、当接部106によって第1の当接部を実現することができる。
The
当接部106は、光軸方向において、位置出し面105と同一平面内において平面をなしている。当接部106は、光軸方向において位置出し面105と同一平面内において平面をなすように設けられているものに限らない。当接部106がなす平面は、光軸方向において位置出し面105よりもレンズ101側に突出した位置に設けられていてもよい。
The
レンズ101は、光軸方向におけるリブ103側の端面に設けられた当接部203を備えている。当接部203は、レンズ101において、光軸方向における位置出し面202と同じ側であって、位置出し面202とは異なる位置に設けられ、環状の溝204によって周囲を囲まれた突起形状をなしている。溝204は、当接部203を囲む環状をなすものに限らない。溝204は、当接部203に隣接して設けられていればよく、当接部203を挟み、当接部203を間にして対向するように設けられていることが好ましい。この実施の形態においては、当接部203によって第2の当接部を実現することができる。
The
当接部203は、光軸方向において、位置出し面202と同一位置において平面をなしている。当接部203は、光軸方向において位置出し面202と同一位置において平面をなしているものに限らない。当接部203がなす平面は、光軸方向において位置出し面202よりもリブ103側に突出した位置に設けられていてもよい。
The
レンズ101は、鏡筒102内において、位置出し面105と位置出し面202とが当接する状態において、当接部106と当接部203とが光軸方向において対向するように位置付けられる。光軸Cに直交する面内において平面をなす当接部106、203とすることにより、当接部106、203を良好に当接させることができる。
In the
つぎに、位置出し面105、位置出し面202、当接部106および当接部203の位置関係について説明する。図3は、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置の一部を示す説明図である。図3においては、図2に示した断面を一部拡大して示している。図3において、当接部106および当接部203は、位置出し面105と位置出し面202とが当接する状態においては当接している。
Next, the positional relationship among the
この実施の形態においては、光軸方向において、当接部106が位置出し面105と同一位置に設けられ、当接部203が位置出し面202と同一位置に設けられているため、位置出し面105と位置出し面202とが当接する状態において、当接部106と当接部203とを確実に当接させることができる。
In this embodiment, the
光軸方向に直交する平面における当接部106の大きさ(図3における符号301を参照)は、光軸方向に直交する平面における当接部203の大きさ(図3における符号302を参照)よりも小さい。当接部106の大きさを当接部203の大きさよりも小さくすることで、当接部106と当接部203との位置関係に多少のばらつきが生じた場合にも、当接部106、203を確実に当接させることができる。
The size of the
光軸方向において当接部106が位置出し面105よりもレンズ101側に突出している場合、あるいは光軸方向において当接部203が位置出し面202よりもレンズ101側に突出している場合、当接部106あるいは当接部203が当接部203あるいは当接部106に食い込むようにして、当接部106と当接部203とを当接させることができる。これによって、当接部106と当接部203とをより確実に当接させることができる。
When the
つぎに、鏡筒102とレンズ101との固定方法について説明する。図4および図5は、鏡筒102とレンズ101との固定方法を示す説明図である。図4および図5において、鏡筒102とレンズ101との固定に際しては、まず、光軸方向における一端側から鏡筒102内にレンズ101を挿入する。
Next, a method for fixing the
レンズ101の挿入に際しては、光軸方向において当接部106と当接部203とが対向するように鏡筒102に対するレンズ101の位置を調整する。レンズ101は、光軸方向において当接部106と当接部203とが対向した状態で、位置出し面105と位置出し面202とが当接するまで鏡筒102内に挿入する。
When the
そして、位置出し面105と位置出し面202とが当接し、当接部106と当接部203とが当接した状態までレンズ101を挿入した状態で、当接部106と当接部203との当接位置にレーザ光を照射する。レーザ光は、たとえばレンズ101を通過して当接部106と当接部203との当接位置(溶着面)を照射するように、レンズ101におけるリブ103とは反対側から照射する。
Then, in the state where the
レーザ光の照射は、図示を省略する、所定のレーザ光照射装置を用いておこなう。レーザ光照射装置は、レーザ光源やレーザ光源から発光されたレーザ光を集光するレンズ401などを備える。レーザ光照射装置については、公知の各種技術を用いて容易に実現可能であるため説明を省略する。
The laser light irradiation is performed using a predetermined laser light irradiation device (not shown). The laser light irradiation apparatus includes a laser light source and a
当接部106と当接部203との当接位置(溶着面)に照射されたレーザ光は、リブ103に到達する。リブ103すなわち鏡筒102を形成する樹脂材料はレーザ光を吸収する性質を有しているため、リブ103に到達したレーザ光はリブ103に吸収され、熱エネルギーに変換される。リブ103において光エネルギーから変換された熱エネルギーは、当接部106をなす突起部分を昇温させる。当接部106をなす突起部分においては、融点より高い温度まで昇温した箇所の樹脂材料のみが溶融し、溶融プール501が形成される。
The laser beam applied to the contact position (welded surface) between the
リブ103において、当接部106は周囲を溝107に囲まれた突起形状をなしているため、溶融プール501を形成する熱エネルギーが、位置出し面105を介して当接部106の周辺に伝達することを抑制することができる。これによって、レーザ光を照射した部分以外が溶融することを防止できる。
In the
また、リブ103において、当接部106をなす突起部分の周囲には、当該突起部分を囲む溝107が設けられているため、当接部106をなす突起部分が昇温によって膨張した場合には、膨張分を溝107に逃がすことができる。これによって、光軸方向においてリブ103とレンズ101とが離反する方向への付勢力が発生することを抑制することができる。そして、これにより、昇温による体積膨張が生じた場合にも、位置出し面105と位置出し面202との当接状態を維持することができ、鏡筒102に対するレンズ101の位置がずれることを防止できる。
Further, in the
突起部分の先端である当接部106には当接部203を介してレンズ101が当接しているため、リブ103において発生した熱エネルギーは、当接部203を介してレンズ101における突起部分に伝導し、レンズ101の温度を昇温させる。レンズ101においては、融点より高い温度まで昇温した箇所の樹脂材料のみが溶融し、溶融プール502が形成される。
Since the
レンズ101において、当接部203は周囲を溝204に囲まれた突起形状をなしているため、溶融プール502を形成する熱エネルギーが、位置出し面202を介して当接部203の周辺に伝達することを抑制することができる。これによって、レーザ光を照射した部分以外が溶融することを防止できる。
In the
また、レンズ101において、当接部203をなす突起部分の周囲には、当該突起部分を囲む溝204が設けられているため、当接部203をなす突起部分が昇温によって膨張した場合には、膨張分を溝204に逃がすことができる。これによって、光軸方向においてリブ103とレンズ101とが離反する方向への付勢力が発生することを抑制することができる。そして、これにより、昇温による体積膨張が生じた場合にも、位置出し面105と位置出し面202との当接状態を維持することができ、鏡筒102に対するレンズ101の位置がずれることを防止できる。
Further, in the
鏡筒102における溶融プール501を形成する樹脂材料とレンズ101における溶融プール502を形成する樹脂材料とは、相溶性を有しているため互いに混ざり合い、1つの溶融プール503を形成する。1つの溶融プール503は、鏡筒102を形成する樹脂材料およびレンズ101を形成する樹脂材料を含んでいる。
Since the resin material forming the
鏡筒102およびレンズ101は、相溶性を有する樹脂材料を用いて形成されているため、鏡筒102における溶融プール501とレンズ101における溶融プール502とによって形成される1つの溶融プール503内においては、鏡筒102を形成する樹脂材料およびレンズ101を形成する樹脂材料が均一にムラなく混ざり合う。
Since the
鏡筒102とレンズ101とによって1つの溶融プール503が形成された後、レーザ光の照射を停止すると、1つの溶融プール503における樹脂材料の温度が低下して固化する。固化した1つの溶融プールは、鏡筒102の一部をなすとともに、レンズ101の一部をなす。すなわち、1つの溶融プール503における樹脂材料の温度が低下して固化することにより、1つの溶融プール503を形成していた樹脂材料を介して鏡筒102およびレンズ101が接合される。
After one
レーザ光は、小さな照射範囲で正確な位置を照射することができるので、鏡筒102およびレンズ101において接合したい箇所のみに溶融プール503を形成し、接合することができる。これによって、接合箇所の美観を損ねることなく、鏡筒102とレンズ101とを接合することができる。
Since the laser beam can irradiate an accurate position within a small irradiation range, the
つぎに、溶着面におけるレーザ光の強度分布について説明する。図6は、レーザ光の照射位置と溶着面におけるレーザ光の強度分布との関係を示す説明図である。図6において、符号601は、レーザ光の光軸に沿って当接部203を見た場合の、当接部203におけるレーザ光の照射範囲(形状)を示している。
Next, the intensity distribution of the laser beam on the weld surface will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the irradiation position of the laser beam and the intensity distribution of the laser beam on the weld surface. In FIG. 6,
符号602は当接部106を形成する突起部分におけるレーザ光の強度分布を示し、符号603は溝107におけるレーザ光の強度分布を示している。符号602、603で示すように、レーザ光の強度は、レーザ光の照射範囲における中央部分ほど、レーザ光の照射範囲における周縁部分よりも高くなるように分布している。
当接部106を形成する突起部分においては、レーザ強度が高いほど溶融プール501が深くなるように溶解する。そして、レーザ光の照射範囲において、中央部分と比較してレーザ強度が低くなる周縁部分においては、中央部分と比較して溶融プール501の深さが浅くなるように溶解する。当接部106の周囲には溝107が設けられているため、当接位置(溶着面)から、当接部106をなす突起部分を介して溝107内に放出されたレーザ光は、溝107内において減衰される。このため、溝107内におけるレーザ強度は低くなる。
In the protruding portion forming the
溝107を設けることによって、当接位置(溶着面)を、当接位置(溶着面)の周囲よりもレーザ光源に近づけることができる。これによって、当接位置(溶着面)における溶融プール501の形成を確実におこなうとともに、不必要な部分まで溶解することを防止できる。
By providing the
以上説明したように、この発明にかかる部材連結機構の一例としてのレンズ装置は、第1の部材の一例としての鏡筒102と、第2の部材の一例としてのレンズ101と、を備えている。そして、レーザ光を吸収する樹脂材料によって形成された鏡筒102に周囲が溝107で囲まれた第1の当接部としての当接部106を設け、光軸方向において鏡筒102と隣り合って配置されるレンズ101を、レーザ光を透過するとともに鏡筒102を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成し、レンズ101における第2の当接部としての当接部203と当接部106とをレーザ溶着によって固定したことを特徴としている。
As described above, the lens device as an example of the member coupling mechanism according to the present invention includes the
この実施の形態のレンズ装置によれば、レーザ溶着にかかわる当接部106、203の周囲に溝107、204を設けることによって、当接部106と当接部203との溶着に際して当接部106や当接部203が体積膨張した場合にも、体積膨張分を溝107、204に逃がすことができる。これによって、固定に際してのレーザ光の熱によって当接部106や当接部203が体積膨張した場合にも、鏡筒102とレンズ101との相対的な位置関係がずれることを防止できる。
According to the lens device of this embodiment, by providing the
また、この実施の形態のレンズ装置によれば、レーザ溶着にかかわる当接部106、203と周囲とを溝107、204を介して分離することによって、当接部106と当接部203との溶着に際して発生する熱が周囲に伝達することを抑制することができる。これによって、溶着にかかわる部分以外への熱の伝達を抑制することができ、レーザ溶着に際して発生する熱によるレンズ101などの歪みを防止することができる。
Further, according to the lens device of this embodiment, the
このように、この発明にかかるレンズ装置によれば、固定に際してのレンズ101と鏡筒102との間における位置関係のずれ、あるいはレンズ101や鏡筒102における歪みの発生を防止することができる。そして、これによって、固定する過程におけるレンズ101や鏡筒102の相対的な位置関係のずれに起因する、レンズ装置における光学性能の低下を抑制することができる。
As described above, according to the lens device of the present invention, it is possible to prevent the positional relationship between the
また、この実施の形態のレンズ装置は、鏡筒102が、当接部106とは異なる位置に設けられた第1の位置出し面の一例としての位置出し面105を有し、レンズ101が、鏡筒102側であって当接部203とは異なる位置に設けられた第2の位置出し面の一例としての位置出し面202を有し、位置出し面105と位置出し面202とが当接した状態で当接部106と当接部203とが固定されていることを特徴としている。
In the lens device of this embodiment, the
この実施の形態のレンズ装置によれば、樹脂材料を用いることによって高精度に製造可能な位置出し面105と位置出し面202とを当接させることによって鏡筒102とレンズ101との高精度な位置関係を確保することができる。また、当接部106と鏡筒102、当接部203とレンズ101とを、それぞれ異なる位置に設けることによって、固定に際してのレーザ光の熱によって当接部106や当接部203が体積膨張した場合にも、体積膨張による影響を受けることなく位置出し面105と位置出し面202とを安定して当接させることができる。これによって、鏡筒102とレンズ101との位置関係のずれを確実に防止することができる。
According to the lens device of this embodiment, the
この実施の形態のレンズ装置においては、当接部106が、光軸方向において、位置出し面105よりも当接部203側に突出するように構成してもよい。このような構成とした場合、当接部106と当接部203とを確実に当接させ、鏡筒102とレンズ101とを確実に固定することができる。
In the lens apparatus according to this embodiment, the
また、この実施の形態のレンズ装置においては、当接部203が、光軸方向において、位置出し面202よりも当接部106側に突出するように構成してもよい。このような構成とした場合にも、当接部106と当接部203とを確実に当接させ、鏡筒102とレンズ101とを確実に固定することができる。
In the lens device of this embodiment, the
この実施の形態のレンズ装置において、鏡筒102は、基剤となる樹脂材料にレーザ光を吸収する材料を混合した材料によって形成されている。鏡筒102は、具体的には、たとえばたとえば黒色のポリカーボネート(PC:Polycarbonate)樹脂材料を用いることができる。また、この実施の形態のレンズ装置において、レンズ101は、基剤となる樹脂材料と同一種類の樹脂材料にレーザ光を透過する材料を混合した材料によって形成されていることを特徴としている。レンズ101は、具体的には、たとえばたとえば透明なポリカーボネート(PC:Polycarbonate)樹脂材料を用いることができる。
In the lens device of this embodiment, the
このように、鏡筒102およびレンズ101を同一種類の樹脂材料を基剤として形成することにより、環境温度の変化による各光学部材の膨張あるいは収縮などの体積変化の程度を近づけることができる。これによって、環境温度の変化によってレンズ101や鏡筒102に体積変化が生じた場合にも、レンズ101や鏡筒102の線膨張係数の違いによるレンズ101および鏡筒102間での位置関係がずれたり、レンズ101や鏡筒102における歪みの発生を防止することができる。
Thus, by forming the
また、このように、環境温度の変化による各部材の体積変化に起因して光学部材どうしの位置関係のずれや、各光学部材における歪みの発生を防止することにより、レンズ装置における光学性能の低下を抑制することができる。 In addition, the optical performance of the lens device is reduced by preventing the positional relationship between the optical members and the occurrence of distortion in each optical member due to the volume change of each member due to changes in the environmental temperature. Can be suppressed.
また、この実施の形態のレンズ装置は、鏡筒102が樹脂材料によって形成され、レンズ101を保持し、前記第2の部材が樹脂材料によって形成されたレンズであることを特徴としている。この実施の形態のレンズ装置によれば、樹脂材料によって形成された鏡筒102と鏡筒102とをレーザ溶着によって直接固定する場合にも、固定に際してのレーザ光の熱によって鏡筒102とレンズ101との相対的な位置関係がずれることを防止できる。
Further, the lens device of this embodiment is characterized in that the
また、この実施の形態のレンズ装置においては、レーザ光を吸収する樹脂材料によって形成され、当接部106が設けられた鏡筒102に設けられた当接部106、および、鏡筒102と隣り合って配置され、レーザ光を透過するとともに鏡筒102を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成され、当接部106に対してレーザ溶着によって固定された当接部203が設けられたレンズ101に設けられた当接部203の少なくとも一方を挟むように、溝107あるいは溝204が設けられていればよい。
Further, in the lens device according to this embodiment, the
このような構成とした場合にも、レーザ溶着にかかわる当接部106および当接部203の少なくとも一方を溝107、204で挟むことによって、当接部106と当接部203との溶着に際して当接部106や当接部203が体積膨張した場合にも、体積膨張分を溝に逃がすことができる。これによって、固定に際してのレーザ光の熱によって当接部106や当接部203が体積膨張した場合にも、鏡筒102とレンズ101との相対的な位置関係がずれることを防止できる。
Even in such a configuration, at least one of the
また、このような構成とした場合には、レーザ溶着にかかわる当接部106および当接部203の近傍に溝107および溝204の少なくとも一方が存在することで、当接部106および当接部203の近傍に空間を形成し、当接部106と当接部203との溶着に際して発生する熱が周囲に伝達することを抑制することができる。これによって、溶着にかかわる部分以外への熱の伝達を抑制することができ、レーザ溶着に際して発生する熱による各部材の歪みを防止することができる。
Further, in the case of such a configuration, at least one of the
このように、溝107および溝204の少なくとも一方を設ける構成とした場合にも、固定に際してのレンズ101と鏡筒102との間における位置関係のずれ、あるいはレンズ101や鏡筒102における歪みの発生を防止することができる。そして、これによって、固定する過程におけるレンズ101や鏡筒102の相対的な位置関係のずれに起因する、レンズ装置における光学性能の低下を抑制することができる。
As described above, even in a configuration in which at least one of the
また、この実施の形態のレンズ装置を備えた撮像装置は、当接部106を有する鏡筒102と、当接部203を有するレンズ101と、鏡筒102およびレンズ101を介して受光した外光を電気信号に変換する撮像用の光電変換素子と、を備えたことを特徴としている。このため、この実施の形態の撮像装置によれば、固定に際してのレーザ光の熱によって当接部106や当接部203が体積膨張した場合にも、鏡筒102とレンズ101との相対的な位置関係がずれることを防止し、安定した撮像性能を確保することができる。
In addition, an imaging apparatus including the lens device according to this embodiment includes a
上述した実施の形態においては、当接部106、203が、光軸Cに直交する面内において平面形状をなしているレンズ装置について説明したが、当接部106、203は光軸Cに直交する面内においてなす平面形状に限らない。当接部106、203は、光軸方向において突出あるいは凹むようにして湾曲した形状であってもよい。
In the embodiment described above, the lens device in which the
図7は、当接部106の変形例を示す説明図である。図7において、当接部106は、当接部203側に向けて突出するように湾曲した曲面形状をなしている。曲面形状は、少なくとも先端部分が、光軸方向における当接部203の位置よりもレンズ101側に突出していることが好ましい。これによって、当接部106、203を良好に当接させることができる。
FIG. 7 is an explanatory view showing a modified example of the
この場合、当接部106においてもっともレンズ101側に突出する位置が、当接位置(溶着面)に照射されるレーザ光における光軸(中心)の位置701に一致するように湾曲した曲面形状とすることが好ましい。これによって、照射されたレーザ光を当接部106をなす突起部分の中心に集光することができ、照射されたレーザ光を有効に利用することができる。
In this case, a curved surface shape that is curved so that the position of the
また、当接部106に代えて、当接部203が、当接部106の位置よりもリブ103側に突出していた湾曲形状をなしていてもよい。さらに、当接部106および当接部203の双方が、互いに突出するように湾曲した形状をなしていてもよい。当接部106や当接部203をこのような形状とすることによって、当接部106、203どうしを良好に当接させることができる。
Further, instead of the
また、当接部106、203は、たとえば当接部106、203の一方が突出し、他方が凹むようにして湾曲した形状としてもよい。この場合、突出する湾曲面と凹んだ湾曲面との曲率を調整することで、当接部106、203どうしが互いに嵌り合うように当接させ、当接部106、203を良好に当接させることができる。
Further, the
上述した実施の形態においては、レンズ装置などの光学装置への適用例を示したが、この発明にかかる部材連結機構は、光学装置への適用に限るものではない。この発明にかかる部材連結機構は、レーザ溶着を用いて固定される複数の部材を備えた各種の装置への適用することができる。 In the above-described embodiment, an example of application to an optical device such as a lens device has been described. However, the member coupling mechanism according to the present invention is not limited to application to an optical device. The member connecting mechanism according to the present invention can be applied to various apparatuses including a plurality of members fixed using laser welding.
以上のように、この発明にかかる部材連結機構および撮像装置は、互いの位置関係が固定される複数の光学部材を備えた部材連結機構および当該部材連結機構を備えた撮像装置に有用であり、特に、固定される光学部材どうしの位置関係に高い精度が要求される部材連結機構および当該部材連結機構を備えた撮像装置に適している。 As described above, the member coupling mechanism and the imaging device according to the present invention are useful for the member coupling mechanism including a plurality of optical members whose mutual positional relationship is fixed and the imaging device including the member coupling mechanism. In particular, the present invention is suitable for a member coupling mechanism that requires high accuracy in the positional relationship between optical members to be fixed and an imaging device including the member coupling mechanism.
101 レンズ
102 鏡筒
103 リブ
104 位置出し部
105、202 位置出し面
106、203 当接部
107、204 溝
Claims (8)
前記第1の部材と隣り合って配置され、前記レーザ光を透過するとともに前記第1の部材を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成され、前記第1の当接部に対してレーザ溶着によって固定された第2の当接部および当該第2の当接部を挟む溝が設けられた第2の部材と、
を備えたことを特徴とする部材連結機構。 A first member formed of a resin material that absorbs laser light and provided with a first contact portion sandwiched between grooves;
The first member is disposed adjacent to the first member, and is formed of a resin material that transmits the laser light and is compatible with a material forming the first member. A second abutting portion fixed by laser welding and a second member provided with a groove sandwiching the second abutting portion;
A member coupling mechanism comprising:
前記第2の部材は、前記第1の部材側であって前記第2の当接部とは異なる位置に設けられた第2の位置出し面を有し、
前記第1の当接部と前記第2の当接部とは、前記第1の位置出し面と前記第2の位置出し面とが当接した状態で固定されていることを特徴とする請求項1に記載の部材連結機構。 The first member has a first positioning surface provided at a position different from the first contact portion on the one end side,
The second member has a second positioning surface provided at a position different from the second contact portion on the first member side,
The first contact portion and the second contact portion are fixed in a state where the first positioning surface and the second positioning surface are in contact with each other. Item 2. The member connecting mechanism according to Item 1.
前記第2の部材は、前記基剤となる樹脂材料と同一種類の樹脂材料にレーザ光を吸収する材料を混合した材料によって形成されている請求項1〜4のいずれか一つに記載の部材連結機構。 The first member is formed of a material obtained by mixing a resin material serving as a base with a material that absorbs laser light,
The member according to any one of claims 1 to 4, wherein the second member is formed of a material obtained by mixing a material that absorbs laser light into the same type of resin material as the base resin material. Linkage mechanism.
前記第2の部材は、樹脂材料によって形成されたレンズであることを特徴とする請求項1〜5に記載の部材連結機構。 The first member is formed of a resin material, holds the second member,
The member coupling mechanism according to claim 1, wherein the second member is a lens formed of a resin material.
前記第1の部材と隣り合って配置され、前記レーザ光を透過するとともに前記第1の部材を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成され、前記第1の当接部に対してレーザ溶着によって固定された第2の当接部が設けられた第2の部材と、
前記第1の当接部および前記第2の当接部の少なくとも一方を挟むように設けられた溝と、
を備えたことを特徴とする部材連結機構。 A first member formed of a resin material that absorbs laser light and provided with a first contact portion;
The first member is disposed adjacent to the first member, and is formed of a resin material that transmits the laser light and is compatible with a material forming the first member. A second member provided with a second contact portion fixed by laser welding;
A groove provided to sandwich at least one of the first contact portion and the second contact portion;
A member coupling mechanism comprising:
前記光軸方向において前記第1の部材と隣り合って配置され、前記レーザ光を透過するとともに前記第1の部材を形成する材料に対して相溶性を有する樹脂材料によって形成され、前記第1の当接部に対してレーザ溶着によって固定された第2の当接部および当該第2の当接部の周囲を囲む溝が設けられた第2の部材と、
前記第1の部材および前記第2の部材を介して受光した外光を電気信号に変換する撮像用の光電変換素子と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 A first member formed of a resin material that absorbs laser light, and provided with a first contact portion surrounded by a groove on one end side in the optical axis direction;
The first member is disposed adjacent to the first member in the optical axis direction, and is formed of a resin material that transmits the laser light and is compatible with a material forming the first member. A second member provided with a second contact portion fixed to the contact portion by laser welding and a groove surrounding the periphery of the second contact portion;
A photoelectric conversion element for imaging that converts external light received through the first member and the second member into an electrical signal;
An imaging apparatus comprising:
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