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OPTICAL LENS APPARATUS AND LASER APPARATUS AND METHOD OF POSITIONING OPTICAL LENS achieved

Patent code P110003340
File No. Y03-P450
Posted date Jun 20, 2011
Application number P2004-114544
Publication number P2005-300769A
Patent number P4672278
Date of filing Apr 8, 2004
Date of publication of application Oct 27, 2005
Date of registration Jan 28, 2011
Inventor
  • (In Japanese)新田 勇
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title OPTICAL LENS APPARATUS AND LASER APPARATUS AND METHOD OF POSITIONING OPTICAL LENS achieved
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To realize the stability of positioning accuracy in the optical axis direction of a lens, when ambient temperature varies, by holding the lens in the optical axis direction with a plastic or a resign ring.
SOLUTION: A shrink fitter 2 is formed with a polymer material whose thermal expansion coefficient is larger than that of a lens barrel 1, has a connection part whose inner diameter corresponds to the diameter of a collimator lens part 3, is provided between the barrel 1 and the collimator lens part 3 and connects the the barrel 1 and the collimator lens part 3 in the radial direction. A plastic ring 4 is formed with a polymer material whose thermal expansion coefficient is larger than that of the barrel 1, and holds the end face of the other end side of the collimator lens part 3 in the optical axis direction. A ring nut 5 is connected to the barrel 1 at the other end for fixing the plastic ring 4 on the other end side in the optical axis direction.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


一般に、コリメータレンズは、レーザスキャナ光学系において半導体レーザから射出されるレーザ光線を、平行光線束にするために使用されている。高精度のレーザスキャナではコリメータレンズの高い位置決め精度が要求される。
図16に、従来のすきまばめで接合したコリメータレンズの構成図を示す(非特許文献1参照)。コリメータレンズは光源側から順に4枚のレンズを備え、これをレンズCL1~CL4と呼ぶ。CL1、2とCL3、4はり合わせてあり、それぞれをはり合わせレンズCL12、CL34と呼ぶ。CL1とCL3はそれぞれCL2とCL4より外径が若干大きくなっている。この2つのはり合わせレンズをアルミ製の鏡筒にすきまばめで接合している。



また、本発明者等の研究(非特許文献2参照)により、レンズの光軸方向への移動とレンズの傾きがビームスポット径の増大に大きな影響を与えることが明らかになった。そこで本発明者等は、シュリンクフィッタを用いた高精度な締りばめ接合法(非特許文献3、4、特許文献1参照)をコリメータレンズと鏡筒の接合に適用することで、組み込み時のレンズの偏心と傾きの防止を検討した。



【非特許文献1】
Aness Ahmad:HANDBOOK of MECHANICAL ENGINEERING 、CRC Press(1997)、152-153
【非特許文献2】
新田、菅野、小俣、五十嵐:北陸信越学生会 第32回学生員卒業研究発表講演会(金沢)講演論文集
【非特許文献3】
新田、菅野、刈田、小俣、白井:精密工学会誌、67、10(2001)、1615
【非特許文献4】
Isami、N.、Akihiro、K.、Kimio、K.、Satoshi、I. New joining method for laserscanner lenses by using a shrink fitter 、2001/6/19 5th International conferenceon computational methods in contact mechanics 、Saville 、(Spain) 、2001
【非特許文献5】
新田、菅野、小俣:日本機械学会講演論文集、5、9(2002)、167
【非特許文献6】
新田、菅野、小俣:光アライアンス、13、7(2002)、47
【特許文献1】
特許第3422710号 公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、光学レンズ装置及びレーザ装置、光学レンズの位置決め方法に係り、特に、シュリンクフィッタを用いたコリメータレンズの温度補償のための光学レンズ装置及びレーザ装置、光学レンズの位置決め方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
第1の光学レンズ部と、第2の光学レンズ部と、前記第1及び第2のレンズ部の間のスペーサとを備え、光源からの光を平行光に変換するためのコリメータレンズ部と、
一端と他端を有し、前記コリメータレンズ部を内部に収容し、前記一端で直接又は間接的に前記コリメータレンズ部の端面を光軸方向に抑え、前記一端の開口部から光源からの光が入射され、前記他端から平行光を出射する鏡筒と、
熱膨張係数が前記鏡筒よりも大きい高分子材料で形成され、全部の半径方向の厚さで且つ一部の軸方向の長さにわたって、又は、一部の半径方向の厚さで且つ一部の軸方向の長さにわたって半径方向にスリットを備え、前記コリメータレンズ部の径に対応した内径の接合部分を有し、前記鏡筒と前記コリメータレンズ部との間に設けられて、前記鏡筒と前記コリメータレンズ部とを半径方向に接合し、前記コリメータレンズ部の第1及び第2の光学レンズ部を半径方向に締めつけ、締りばめにより前記コリメータレンズ部の第1及び第2の光学レンズ部の偏心及び傾きを防ぐための接合部材と、
熱膨張係数が前記鏡筒よりも大きい高分子材料で形成され、前記コリメータレンズ部の端面を押える断面が、L字形状、逆L字形状、斜め形状、曲線形状のいずれかであり、一部又は全部の厚さにわたって半径方向にスリットを備え、前記接合部材により締りばめされた前記コリメータレンズ部の前記他端の側の端面を光軸方向に押え、前記鏡筒の熱膨張による第1及び第2の光学レンズ部間の隙間の増大を押さえ込むためのプラスチックリングと、
前記プラスチックリングを前記他端の側で光軸方向に固定し、前記プラスチックリングにより前記鏡筒の熱膨張による第1及び第2の光学レンズ部間の隙間の増大を押さえ込むための、前記他端において前記鏡筒と結合されたリング部材と
を備えた光学レンズ装置。

【請求項2】
 
前記プラスチックリングの材料は、POM、ポリイミド、又は、アクリルである請求項1に記載の光学レンズ装置。

【請求項3】
 
前記第1及び第2の光学レンズ部は、複数のレンズを用いた張り合わせレンズであることを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載の光学レンズ装置。

【請求項4】
 
コリメータレンズ部の前記一端及び/又は前記他端に、又は、前記プラスチック部と前記リング部材との間に、さらにスペーサを備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光学レンズ装置。

【請求項5】
 
前記接合部材は、前記光学レンズをその外周の幅より狭い接合幅で接合するための接合面を備えた請求項1乃至4のいずれかに記載の光学レンズ装置。

【請求項6】
 
請求項1乃至5のいずれかに記載の光学レンズ装置と、
前記光学レンズ装置の前記一端の開口部側に配置されたレーザ光源と、
前記光学レンズ装置から出力された平行光を走査するためのポリゴンミラーと、
走査された平行光をビームに結像するためのレンズ部と
を備えたレーザ装置。

【請求項7】
 
第1の光学レンズ部と、第2の光学レンズ部と、前記第1及び第2のレンズ部の間のスペーサとを備え、光源からの光を平行光に変換するためのコリメータレンズ部と、前記コリメータレンズ部を収容する鏡筒とを備えた光学レンズ装置において、前記鏡筒内における光学レンズの位置決め方法であって、
鏡筒の一端で直接又は間接的に前記コリメータレンズ部の端面を光軸方向に抑え、
熱膨張係数が前記鏡筒よりも大きい高分子材料で形成され、全部の半径方向の厚さで且つ一部の軸方向の長さにわたって、又は、一部の半径方向の厚さで且つ一部の軸方向の長さにわたって半径方向にスリットを備え、前記コリメータレンズ部の径に対応した内径の接合部分を有し、前記鏡筒と前記コリメータレンズ部の間に設けられた接合部材により、前記鏡筒と前記コリメータレンズ部とを半径方向に接合し、前記コリメータレンズ部の第1及び第2の光学レンズ部を半径方向に締めつけ、締りばめにより前記コリメータレンズ部の第1及び第2の光学レンズ部の偏心及び傾きを防ぎ、
熱膨張係数が前記鏡筒よりも大きい高分子材料で形成され、前記コリメータレンズ部の端面を押える断面が、L字形状、逆L字形状、斜め形状、曲線形状のいずれかであり、一部又は全部の厚さにわたって半径方向にスリットを備えたプラスチックリングにより、前記接合部材により締りばめされた前記コリメータレンズ部の他端の側の端面を光軸方向に抑え、前記鏡筒の熱膨張による第1及び第2の光学レンズ部間の隙間の増大を押さえ込み、
リング部材により前記他端において前記鏡筒と結合し、前記プラスチックリングを前記他端の側で光軸方向に固定し、前記プラスチックリングにより前記鏡筒の熱膨張による第1及び第2の光学レンズ部間の隙間の増大を押さえ込むようにした
光学レンズの位置決め方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004114544thum.jpg
State of application right Registered
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