JP5149116B2 - セラミック成型品の製造方法、セラミック成型品および撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、セラミック成型品の製造方法、その製造方法により製作されたセラミック成型品およびそのセラミック成型品が搭載された撮影装置に関する。

最近、自動車にカメラが配備されるようになってきている。自動車に配備されるカメラの多くは、ナビゲーションシステムが普及し運転席に表示画面が設けられていることを利用して、ドライバの死角になる場所の状態をその表示画面上に表示するものである。

ところで、自動車は夏の炎天下や冬の厳寒屋外に野晒しにされることもあり、車載用のカメラはそのような極めて広範な温度環境下で正常に動作する必要がある。この正常動作を保証するために車載用のカメラに適用されるレンズ組立体に要求される性能としては、軽量性や頑強性などの一般的な性質のほか、温度変化に起因するピンボケを生じさせないために温度による伸縮が少ないことなどが挙げられる。これらの要求を満足するために、セラミック製の鏡胴が考えられている（例えば特許文献１，２参照）。また、本出願人は、多孔質セラミックを光学部品に適用することを提案している（特許文献３）。この特許文献３の明細書で言う、多孔質とは、気孔率１０％以上である多孔体である。

ここで特許文献４には、例えば、レンズ鏡胴の前側開口より、レンズ、間隔環を挿入し、押え環をレンズ鏡胴の前側にねじ込むことによって、レンズ鏡胴にレンズを固定したレンズ組立体を構成することが記載されている。その特許文献４の構成にセラミックの鏡胴を適用した場合の構成を説明する。

図１は、セラミック製の鏡胴を備えたレンズ組立体の構成の一例を示す図である。

図１のレンズ組立体１には鏡胴１０が備えられており、その鏡胴１０には対物側開口１０１と結像側開口１０２とを有する中空部１００が設けられている。この鏡胴１０の対物側外周には雄ネジＳＲ１が形成され、その対物側開口１０１から複数のレンズＬ１〜Ｌ４，複数の間隔環ＳＰ１〜ＳＰ３が光軸を揃えて装入される。この例では、複数の光学部材として複数のレンズＬ１〜Ｌ４と複数の間隔環ＳＰ１〜ＳＰ３とが交互に配置されるようにして鏡胴１０の中空部１００に順次に装入される。

更に図１のレンズ組立体１には、鏡胴１０の中空部１００の内部に装入された複数の光学レンズＬ１〜Ｌ４および間隔環ＳＰ１〜ＳＰ３を、対物側開口１０１から押さえ込んで固定するための押さえ環１１が備えられている。この押さえ環１１は、鏡胴１０の対物側の部分が入り込む装着開口１１０と、鏡胴内に装入された複数のレンズのうちの最も対物側に装入されたレンズＬ１の中央部を露出させる光学開口１１１とを有し、装着開口内側の内壁に、上記雄ネジＳＲ１と螺合する雌ネジＳＲ２が形成され、その雄ネジＳＲ１とその雌ネジＳＲ２との螺合により最も対物側に位置するレンズＬ１の対物側の面の周縁部を押えるものである。

この押え環１１によって鏡胴１０内の複数のレンズＬ１〜Ｌ４および複数の間隔環ＳＰ１〜ＳＰ３が結像側開口側に向かって押さえ込まれることにより図１のレンズ組立体１が組み立てられている。

ここで、上記した様に自動車に搭載することを考慮して、図１のレンズ組立体１の鏡胴１０にセラミック成型品を採用することを考えてみる。図１の鏡胴１０にセラミック成形品を採用すると、押え環１１に螺合させるためにセラミック成型品にネジを成形しなければならなくなる。

このようなセラミック部品は、切削加工等によりネジ部を形成するが、加工時間とコストがかかる。これに対し、射出成型によりネジを構成すればネジ部の加工が不要となり、加工時間とコストの面で有利である。しかし、射出成型した成型品を焼成すると、混合していた樹脂が成型品から抜け出た後に焼成反応が起こることから、ネジの頂点部が丸められるという問題が生じる。

図２は、押え環１１および鏡胴１０のネジ部ＳＲ１，ＳＲ２の構造を示す図である。

上記した様にネジ部を射出成型した後の成型を焼成すると、樹脂が成型品から抜け出た後に焼成反応が起こることから、図２（ａ）に示す様にネジの山や谷の頂点部がどうしても丸められてしまう。

図２（ｂ）からも分かるようにセラミック製の鏡胴１０側の谷の頂点部が丸められたときには、例えばアルミニウムで製作された押え環１１の山部をセラミック製の鏡胴１０の谷部に螺合させることができなくなってしまう。
特開２００６−２８４９９１号公報 特開２００６−２９２９２７号公報 特開２００７−２３８４３０号公報 特開２００７−２７９５５７号公報

本発明は、上記事情に鑑み、相手部品のネジを螺合させるのに必要なネジが確実に形成されるセラミック成型品の製造方法およびその製造方法により製造されたセラミック成型品、そのセラミック成型品が搭載された撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のセラミック成型品の製造方法は、
第１のネジが形成されたセラミック成型品の製造方法であって、
上記第１のネジの谷を形作る部分がその第１のネジと螺合する第２のネジが形成された相手部品の該第２のネジの山よりも高く突出した金型を用いてセラミックを成型し、
成型されたセラミックを焼成することを特徴とする。

上記本発明のセラミック成型品の製造方法によれば、上記第１のネジの谷を形作る部分が該第１のネジと螺合する第２のネジが形成された相手部品の該第２のネジの山よりも深く抉られた金型を用いてセラミック成型品が成形された後、金型で成形されたセラミック成型品が焼成される。

こうして上記第１のネジの谷を形作る部分がその第１のネジと螺合する第２のネジが形成された相手部品の第２のネジの山よりも高く突出した金型が用いられると、焼成された後のセラミック成型品の第１のネジの谷の部分がだれて丸められた状態になっても、その第１のネジの谷の部分を相手部品の鋭利な第２のネジの山を受け入れさせることが可能な形状にすることができる。

すなわち、相手部品のネジを確実に螺合させるのに必要なネジが確実に形成されるセラミック成型品の製造方法が実現する。

ここで、上記セラミックは、上述の多孔質セラミックであっても良い。

多孔質とは、気孔率１０％以上である多孔体である。

また、上記目的を達成する本発明のセラミック成型品は、
第１のネジが形成されたセラミック成型品であって、
上記第１のネジの谷部分がその第１のネジと螺合する第２のネジが形成された相手部品の第２のネジの山との干渉を避けた深さを有することを特徴とする。

上記セラミック成型品によれば、上記本発明の製造方法によって製造されることにより、相手部品の第２のネジの山との干渉を避けた深さを有することとなる。このため、第２のネジの山がセラミック成型品の第１のネジの谷部に滑らかに螺合する。

さらに、上記第１のネジの山が、上記第２のネジの谷との干渉を避けた高さを有することが好ましい。

図２に示した様にセラミックの山部については、上記第２のネジの谷と螺合する寸法の金型を用いても相手部品のネジの谷との干渉を避けた高さになる。

ここで、当該セラミック成型品が多孔質セラミックからなるものであっても良い。

また、図１に示したレンズ組立体において当該セラミック成型品が、対物側開口と結像側開口とを有するとともに対物側外周に上記第１のネジである雄ネジが形成され該対物側開口から複数の光学部材が光軸を揃えて装入されるセラミック製の鏡胴であり、
上記相手部品が、上記鏡胴の対物側の部分が入り込む装着開口と、上記鏡胴内に装入された複数の光学部材のうちの最も対物側に装入された第１の光学部在中央部を露出させる光学開口とを有し、上記装着開口内側の内壁に、上記雄ネジと螺合する、上記第２のネジである雌ネジが形成され、雄ネジと雌ネジとの螺合により第１の光学部材の対物側の面の周縁部を押える押え環であっても良い。

また上記目的を達成する本発明の撮影装置は、上記セラミック成型品と、そのセラミック成型品に装入された、結像光学系を形成する複数の光学部材と、その結像光学系の結像面に配置された撮像素子を、さらに備えたことを特徴とする。

上記本発明の撮影装置によれば、上記本発明の製造方法により製造された本発明のセラミック成型品のメリットが遺憾なく発揮される撮影装置が実現する。

以上、説明したように、相手部品のネジを螺合させるのに必要なネジが確実に形成されるセラミック成型品の製造方法、その製造方法により製造されたセラミック成型品、およびセラミック成型品が搭載された撮影装置が実現する。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図３は、セラミック成型品の製造方法を説明する図である。図４は、その製造方法によって製造されたセラミック成型品のネジ部の構造を示す図である。

図３には、セラミック成型品に形成されるネジ部分の金型２の構造が示されている。

図３に示す金型２は、ネジの谷を形作る部分２０がそのネジと螺合する相手部品のネジの山の高さよりも高い。その結果、セラミック成型品のネジの谷が、相手部品のネジの山よりも深く抉られる形状に成形される。この金型２によって成形されたセラミックが焼成され鏡胴１０Ａが製作されると、図４に示す様に鏡胴１０Ａの雄ネジＳＲ１Ａの谷部分２１が相手部品のネジの山との干渉を避けた深さを有するようになって従来のような干渉が回避される。なお、図３の金型２の山の部分は従来どおりの形であっても山部が好適に丸められて相手部品の谷部を受け入れるのに適した形になる。

図５は、図３の金型を用いて製造された鏡胴１０Ａを使ってレンズ組立体１Ａを構成した図である。

図５には図１と同じ構成の図が示されている。

図３に示す構造を持つ金型２で製作されたセラミック製の鏡胴１０Ａを用いると、押え環１１の雌ネジＳＲ２を鏡胴１０Ａの雄ネジＳＲ１Ａに確実に螺合させることができる。

最後に図５のレンズ組立体１Ａを撮影装置に適用した場合の例を説明する。

図６は、図５のレンズ組立体１Ａが組み込まれたカメラユニット３を示す図である。

図６には、カメラユニット３を光軸に沿って切断した面が示されている。

図６に示すカメラユニット３は、図５のレンズ組立体１Ａと、カメラ本体枠３０と、撮像素子３１とを備えており、その撮像素子３１は撮像素子基板３１０上に実装されカメラ本体枠３０に接着固定されている。この図４のレンズ組立体１Ａのレンズ枠１０の外周面およびカメラ本体枠３０の内周面には、それぞれ、ネジ部が形成されている。

このカメラユニット３を組み立てるときには、まずカメラ本体枠３０に図３のレンズ組立体１Ａをねじ込みながら挿入した後、そのレンズ組立体１Ａをカメラ本体枠３０に接着固定する。その後で、レンズ組立体１Ａが備える鏡胴１０に装入された複数のレンズにより構成された結像光学系の結像面に位置するようにＣＣＤ固体撮像素子等の撮像素子３１を搭載した基板３１０をカメラ本体枠３０に接着固定する。このような簡単な手順で図３のレンズ組立体１Ａをカメラユニット３に組み込むことができる。

また、ネジの中にはネジ部が台形状になっているものもある。

図７は、ネジ部が台形状になっているネジどうしを螺合させたときの螺合部のイメージを示す図である。また図８は、図７のイメージの形状を持つ金型で製作したセラミック成型品１０のネジ部と金属製品１１Ｂのネジ部とを螺合させた場合の不具合内容を説明する図である。さらに図９は、その不具合を改善するために製作されたセラミック成型品の金型２Ｂの構造を示す図であり、図１０は、図９の金型２Ｂで製作されたセラミック成型品１０Ｂ１のネジ部を、金属製のネジ部に螺合させたときの状態を示す図である。

なお図８には、従来のセラミック成型品１０Ｂのネジ部の谷部と山部とを区別するために谷部には符号１００Ｂが付され、山部には符号１０１Ｂが付されている。同様に金属製品１１Ｂのネジ部の山部と谷部にも、それぞれ、符号１１０Ｂ，符号１１１Ｂが付されている。

図８に示す様に、図７のイメージどおりの形状を持つ金型で製作された金属部品１１Ｂのネジ部とセラミック成型品１０Ｂのネジ部とを螺合させると、セラミック成型品１０Ｂのネジ部の谷部１００Ｂの２つの頂点部Ｋ１，Ｋ２が前述の理由によりそれぞれ丸められてしまって金属製品１１Ｂのネジ部の先鋭な山部１１０Ｂをセラミック成型品１０Ｂの谷部１００Ｂに螺合させることが出来なくなってしまう。

そこで、本実施形態ではセラミック成型品１０Ｂを成型する金型２Ｂを図９に示す形状にして、図８に示す金属製品のネジの山部１１０Ｂとセラミック成型品１０Ｂのネジの谷部１００Ｂとの干渉を回避することができるようにしている。

図９に示す金型２Ｂは、セラミック成型品１０Ｂ１のネジ部の谷部を形作る部分２０Ｂが、この金型２Ｂで成型されたネジと螺合する相手部品のネジの山部１１０Ｂの先端部が包含されるように突出し、突出した部分のネジの勾配が相手部品１１Ｂのネジ部の山部１１０Ｂの勾配と同じになるように構成されている。またセラミック成型品１０Ｂ１のネジ部の山部１０１Ｂを形作る部分２００Ｂについては相手部品の谷部１１１Ｂ（図１０参照）の形状と同じになるように構成されている。

この図９に示す金型２Ｂでセラミック成型品１０Ｂ１にネジ部を成型して焼成すると、前述の如く頂点部がそれぞれ丸められ、図１０に示す様にその谷側の部分２１Ｂには相手方の金属性のネジの山部１１０Ｂに大きさＲ１のＲが付与されているとしてそのＲ１よりも小さいＲ２が付与され、山側の部分２２Ｂには相手部品の谷部１１１Ｂを受け入れるのに適したＲ３が付与される。

ここで、図１０に示すセラミック成型品１０Ｂ１のネジ部の谷側のＲであるＲ２の大きさは、相手部品の山部のＲであるＲ１の大きさの略１／２以下の大きさになっていることが望ましい。そうすると、金属部品１１Ｂが台形状のネジを有していても、その金属製品１１Ｂのネジ部とセラミック成型品１０Ｂ１のネジ部との間に好適な螺合状態が得られる。

以上説明した様に、相手部品のネジを螺合させるのに必要なネジが確実に形成されるセラミック成型品の製造方法、その製造方法により製造されたセラミック成型品、およびセラミック成型品が搭載された撮影装置が実現する。

セラミック製の鏡胴を備えたレンズ組立体の構成の一例を示す図である。 押え環１１および鏡胴１０のネジ部ＳＲ１，ＳＲ２の構造を示す図である。 セラミック成型品の製造方法を説明する図である。 図２の製造方法によって製造されたセラミック成型品のネジ部の構造を示す図である。 図３の金型を用いて製造された鏡胴１０Ａを使ってレンズ組立体を構成した図である。 図５のレンズ組立体１Ａが組み込まれたカメラユニット３を示す図である。 ネジ部が台形状になっているネジどうしを螺合させたときの螺合部のイメージを示す図である。 図７のイメージの形状を持つ金型で製作したセラミック成型品のネジと金属製品のネジとを螺合させた場合の不具合内容を説明する図である。 図８で説明した不具合を改善するために製作されたセラミック成型品の金型の構造を示す図である。 図９の金型で製作されたセラミック成型品のネジを、金属製のネジに螺合させたときの状態を示す図である。

符号の説明

１ １Ａ レンズ組立体
１０ １０Ａ １０Ｂ １０Ｂ１ 鏡枠
１１ １１Ｂ 押え環（又は金属部品）
Ｌ１〜Ｌ４ レンズ
ＳＰ１〜ＳＰ３ 間隔環
２ ２Ｂ 金型
３ カメラユニット
３０ カメラ本体枠
３１ 撮像素子
３１０ 基板

Claims (7)

1. 第１のネジが形成されたセラミック成型品の製造方法であって、
   ネジの山の斜面が前記第１のネジの谷の斜面と接した状態で該第１のネジと螺合する第２のネジが形成された相手部品の該第２のネジの山よりも、前記第１のネジの谷を形作る部分が、該第１のネジの谷の全長にわたって高く突出した金型を用いてセラミックを成型し、
   成型されたセラミックを焼成することを特徴とするセラミック成型品の製造方法。
2. 前記セラミックが多孔質セラミックであることを特徴とする請求項１記載のセラミック成型品の製造方法。
3. 第１のネジが形成されたセラミック成型品であって、
   ネジの山の斜面が前記第１のネジの谷の斜面と接した状態で該第１のネジと螺合する第２のネジが形成された相手部品の該第２のネジの山との干渉を避けた深さを前記第１のネジの谷部分が該第１のネジの谷の全長にわたって有することを特徴とするセラミック成型品。
4. さらに、前記第１のネジの山が、前記第２のネジの谷との干渉を避けた高さを有することを特徴とする請求項３記載のセラミック成型品。
5. 当該セラミック成型品が多孔質セラミックからなるものであることを特徴とする請求項３又は４記載のセラミック成型品。
6. 当該セラミック成型品が、対物側開口と結像側開口とを有するとともに対物側外周に前記第１のネジである雄ネジが形成され該対物側開口から複数の光学部材が光軸を揃えて装入されるセラミック製の鏡胴であり、
   前記相手部品が、前記鏡胴の対物側の部分が入り込む装着開口と、前記鏡胴内に装入された複数の光学部材のうちの最も対物側に装入された第１の光学部材中央部を露出させる光学開口とを有し、前記装着開口内側の内壁に、前記雄ネジと螺合する、前記第２のネジである雌ネジが形成され、該雄ネジと該雌ネジとの螺合により該第１の光学部材の対物側の面の周縁部を押える押え環であることを特徴とする請求項３から５のうちのいずれか１項記載のセラミック成型品。
7. 請求項６記載のセラミック成型品と、該セラミック成型品に装入された、結像光学系を形成する複数の光学部材と、該結像光学系の結像面に配置された撮像素子を、さらに備えたことを特徴とする撮影装置。
   

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