光学系统组装装置及光学系统组装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动组装将透镜、遮光板等光学元件嵌入透镜支架等镜筒而得到的透镜单元等光学系统的光学系统组装装置及光学系统组装方法。
【背景技术】
[0002]以往，使用了微型透镜的透镜单元(透镜模块)的自动组装通过使用所谓的水平关节型(SCARA)机器人或多轴(三轴以上)的正交机器人的被称为拾取和放置单元的组装装置来进行。
[0003]该组装装置通过在水平面(X-Y平面)上进行透镜支架(镜筒)的定位，并从上方(沿着Z方向)将透镜、遮光板等光学元件插入被定位的透镜支架内，从而进行透镜单元的自动组装。
[0004]在这样的组装装置中，在透镜支架的定位、向透镜支架插入光学元件时，要求高的定位精度。因此，例如，使用了具有定位精度高的昂贵的多轴驱动机构的机器人(水平关节型机器人或正交机器人等)，所述驱动机构具有检测镜筒位置的检测部等。
[0005]但是，即使是具有这样的定位精度高的多轴驱动机构的组装装置，也会因长时间的使用而导致各轴产生误差(位置变动)、摇晃，例如，存在光学元件以光学元件的光轴相对于透镜支架的光轴(中心轴)倾斜的状态被嵌入透镜支架等情况。
[0006]因此，在专利文献I记载的组装装置中，通过设置图像处理部，用该图像处理部拍摄透镜等部件而测量该部件的位置偏移量等，并进行修正该位置偏移量等的处理，从而能够保持光学系统的组装中的高的组装精度。
[0007]但是，由于上述组装装置除了具有定位精度高的昂贵的多轴驱动机构，还具有图像处理部，因此非常昂贵。而且，即使利用了基于图像处理部的图像处理，由于光学元件等部件的形状的偏差、防反射涂层的变化等的影响，因此也会产生部件的位置的误识别、部件本身的不识别。由此，也存在上述那样的光学元件以其光轴倾斜的状态被嵌入透镜支架等之中等、在透镜单元的自动组装中不能维持高的组装精度的情况。
[0008]在先技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开2008-3179号公报
【发明内容】
[0011]本发明鉴于上述情形而做出，其目的在于提供一种光学系统的组装精度高且廉价的光学系统组装装置及光学系统组装方法。
[0012]在本发明的光学系统组装装置及光学系统组装方法中，通过将光学元件压入镜筒来进行光学系统的组装。在该压入时，保持所述镜筒的镜筒保持用夹具能够摇动地被支承而所述光学元件被推下，由此，所述光学元件被压入所述镜筒。因此，这样的光学系统组装装置及光学系统组装方法的光学系统的组装精度高，且能够廉价地实现。
[0013]上述以及本发明的其他目的、特征及优点通过以下的详细记载和附图而变得明了。
【附图说明】
[0014]图1是表示利用实施方式的光学系统组装装置组装的透镜支架的结构的图。
[0015]图2是利用所述光学系统组装装置组装的透镜的放大立体图。
[0016]图3是表示所述光学系统组装装置所使用的输送用夹具的结构的图。
[0017]图4是所述光学系统组装装置的概略结构图。
[0018]图5是所述光学系统组装装置中的输送台的组装位置周围的立体图。
[0019]图6是用于说明由夹持部进行的定位的图。
[0020]图7是用于说明第一推下动作和第二推下动作的图。
[0021]图8是用于说明向透镜支架插入透镜的顺序的图。
[0022]图9是用于说明利用在透镜的周面与光学元件配置部之间产生的摩擦力在周向上的不平均，使透镜支架的光轴与相对于上下方向倾斜的透镜的光轴一致的工序的图。
[0023]图10是用于说明其他实施方式的输送用夹具和与之对应的顶起部件的图。
【具体实施方式】
[0024]以下，基于【附图说明】本发明的一实施方式。此外，在各图中标注了相同的附图标记的结构表示相同的结构，并适当省略其说明。在本说明书中，在总称的情况下以省略了下标的参照附图标记来表示，在指代单独的结构的情况下用附带了下标的参照附图标记来表
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[0025]本实施方式的光学系统组装装置10通过压入来将透镜、遮光板等光学元件60插入(嵌入)被保持于输送用夹具(保持件)70的状态下的透镜支架(镜筒)50，从而自动地组装透镜单元。此外，输送用夹具是以镜筒50的光轴朝向上下方向的姿势来保持镜筒50的镜筒保持用夹具的一例。在以下说明中，首先，说明构成透镜单元的透镜支架50及光学元件(在本实施方式的例子中为透镜)60、以及在光学系统组装装置10中组装透镜单元时用于透镜支架50的输送、定位等的夹具(输送用夹具)70，之后再说明光学系统组装装置10的详细情况。图1是表示利用实施方式的光学系统组装装置组装的透镜支架的结构的图。图1A是透镜支架的立体图，图1B是图1A的IB-1B剖视图。图2是利用所述光学系统组装装置组装的透镜的放大立体图。图3是表示所述光学系统组装装置所使用的输送用夹具的结构的图。图3A是输送用夹具的立体图，图3B是图3A的IIIB-1IIB剖视图。
[0026]透镜支架50是在内部配置了透镜、遮光板等一个或多个光学元件的筒状部件。该透镜支架50具有光轴(中心轴)C50朝向上下方向(垂直方向)的内周面52。该内周面52包括光学元件配置部54、设置于光学元件配置部54的上方的大径部56、以及设置于这些光学元件配置部54与大径部56之间的引导部58。
[0027]光学元件配置部54是在其内侧(光轴C50侧)区域配置透镜60的部位，并具有如下的形状:在插入了透镜60的情况下，在周向上包围该透镜60且在其与该透镜60的外周面(周面)62之间产生规定的摩擦力。本实施方式的光学元件配置部54具有圆柱的周面形状(圆柱面形状)。该光学元件配置部54的内径与透镜60的外径相同或比透镜60的外径稍小。由此，在插入了透镜60的情况下，在其与透镜60的周面62之间产生摩擦力。光学元件配置部54的内径及高度尺寸是与配置于该光学元件配置部54的透镜60的外径及高度尺寸对应的值。在本实施方式的光学元件配置部54中，内径例如为I?8mm，高度(上下方向上的尺寸)例如为0.2?2.0mm0
[0028]大径部56具有内径比光学元件配置部54的内径大的圆柱的周面形状。此外，大径部56的俯视时的形状不限定于圆形。大径部56只要是如下的俯视时的形状即可:在其内侧配置有与透镜60 (配置于光学元件配置部54的光学元件)不同的光学元件的情况下，与该光学元件的俯视时的形状对应。另外，在未配置所述光学元件的情况下，大径部的俯视时的形状比光学元件配置部54大即可(即，在俯视时，光学元件配置部54完全包含于大径部的内侧这样的大小及形状即可)，并未限定。
[0029]引导部58是连接光学元件配置部54的上端与大径部56的下端的面。S卩，引导部58与光学元件配置部54的上端连接，并且与大径部56的下端连接。该引导部58的内径朝向上方逐渐增大(即，朝向下方逐渐减小)。本实施方式的引导部58是在以光轴C50为中心在周向上的各位置、相对于光轴C50具有规定角度(例如45° )的倾斜的锥形面。在本实施方式中，引导部58具有朝向下方内径以一定的比例逐渐减小的形状，但引导部的形状不限定于该形状。引导部只要内径朝向下方逐渐减小即可，例如也可以是在通过光轴C50的剖面中向上方或下方鼓出的弯曲形状等。S卩，引导部只要是如下形状的面即可:在透镜60的下端周缘部(倒角部)64抵接的状态下，朝向下方的小的力(包括自重)施加于该透镜60，由此，在透镜60下降的同时，被向光轴(中心轴)C50侧(即，透镜支架50的光轴C50与透镜60的光轴C60 —致的方向)引导。
[0030]此外，透镜支架50的具体结构并未限定。只要透镜支架50具有筒形状且其内周面52在上下方向上至少包括引导部58和与其下侧连接的光学元件配置部54即可，也可以是其他形状。
[0031]透镜60具有大致圆柱形状的外观。该透镜60的光轴C60朝向上下方向(垂直方向)，并具有将该光轴C60作为中心的圆柱面状的外周面62。该透镜60的下端周缘部被倒角。即，透镜60在下端周缘部具有倒角部64。该透镜60(外周面62)具有与透镜支架50的光学元件配置部54的内径对应的外径(与光学元件配置部54的内径相同或稍大的外径)。在本实施方式的透镜60中，外径为I?8mm，高度(厚度)为0.2?2.0mm0
[0032]输送用夹具70具有大致长方体形状的外观，在本实施方式中，例如由树脂形成。另外，输送用夹具70具有:设置于顶面(上表面)71的中央部且朝向下方凹陷的保持用凹部72、以及设置于底面74的中央部且朝向上方凹陷的顶起用凹部75。该输送用夹具70具有在俯视时以四个角向外侧鼓出的方式弯曲的大致四边形(在本实施方式的例子中为大致正方形)的轮廓。所述四个角在俯视时沿着与输送用夹具70的中心(中心轴)C70同心的圆弧弯曲(参照图6A)。
[0033]保持用凹部72是供透镜支架50嵌入的部位，具有与透镜支架50对应的形状。通过将透镜支架50嵌入到该保持用凹部72，输送用夹具70以相对于水平面立起的姿势(光轴C50朝向上下方向的姿势)保持透镜支架50。
[0034]该保持用凹部72具有在俯视时与输送用夹具70的中心C70同心的圆形的内周面73。该内周面73的内径与被嵌入的透镜支架50的外径对应。本实施方式的内周面73的内径与透镜支架50的外径相同或稍小。
[0035]顶起用凹部75是在上下延伸的顶起部件126上升时其前端(上端)抵接的部位(凹部)。该顶起用凹部75是按如下方式设置的凹部:即使反复进行与顶起部件126的抵接(由顶起部件126进行的顶起)而在该部位产生凹凸，在将该输送用夹具70载置在输送面121上的情况下，该凹凸也不与该输送面121接触。通过设置该顶起用凹部75，即使是产生了所述凹凸的输送用夹具70，也能够顺畅地且以稳定的状态在输送面121上滑动地移动。因此，顶起用凹部75只要是即使产生了所述凹凸、在将该输送用夹具70载置在输送面121上时也不与输送面121接触的形状(例如，产生了所述凹凸的部位相比底面74位于上方这样的形状)即可，具体的形状并未限定。
[0036]输送用夹具70的底面(除顶起用凹部75之外的底面)74具有能够使保持了透镜支架50的状态(透镜支架50被嵌入保持用凹部72的状态)下的输送用夹具70以在水平面上滑动的方式移动的形状(例如水平面形状等)。
[0037]此外，输送用夹具70的具体的外观形状并未限定。即，输送用夹具只要是如下的外观形状即可:具有保持透镜支架50的保持用凹部72、以及用于防止因顶起部件126的顶起而产生的凹凸(因所述顶起而在顶起用凹部的底面(图3B中的上方侧的面)上产生的凹凸