技术领域
[0001] 本
发明涉及一种由陶瓷制成的光学部件保持构件和该光学部件保持构件的制造方法。
背景技术
[0002] 带有
照相机的便携式电话已经普及，并且照相机越来越多地被安装在
汽车中用于倒行确认。对于构成被安装在配备有照相机的便携式电话和配备有照相机的汽车中的照相机的摄像透镜单元，需要相当高的可靠度。特别是，由于汽车全部在户外使用并且便携式电话经常在户外使用，因此必需提供在严酷的环境条件比如高温、低温和由
温度急剧变化引起的热震下的性能
稳定性和耐久性。
[0003] 因此，由受到温度变化影响最小的陶瓷制成的透镜保持构件已经吸引了注意。
[0004] 这里，作为保持光学部件比如透镜的保持构件，报道了其中使用拥有低
热膨胀、刚性和
耐磨性并且显示出黑色的Sposhmen或堇青石的陶瓷的情况(日本
专利申请公布2002-220277)。此外，例如，提出了用于保持光学部件的陶瓷，该陶瓷由于
碳内容物和堇青石基体(base)而显示黑色(日本专利申请公布H11-343168)。
[0005] 另外，尽管没有应用于光学部件保持构件，但是报道了通过使紧密堆积的陶瓷变黑抑制了在
烧结时的不均匀着色等。
[0006] 然而，在紧密堆积的陶瓷的情况下，烧结体的
精度由于在烧结时大的收缩而变化，这导致在例如其被用作需要高均匀性和高精度的光学部件保持构件时必须进行二次加工，并且造成成本增加的问题等。
[0007] 此外，提出了一种这样的技术，该技术通过结合使用多孔陶瓷部件的精密成型技术能够在实际应用中以低成本提供陶瓷制成的保持构件，所述多孔陶瓷部件在烧结后没有加工的情况下显示出黑色(日本专利申请公布2007-238430)。
[0008] 另外，对于户外应用，防止
露点冷凝(dew condensation)是另一个重要的问题。
[0009] 日本专利申请公布2006-19894和2006-350187公开了使用可渗透材料用于构成照相机装置中的透镜单元的部件来防止露点冷凝是有效的。但是，需要比如制造孔和将可渗透材料设置在孔中的复杂步骤和特殊材料。
[0010] 其尺寸随着温度变化几乎不变化的陶瓷对于实现性能相对环境变化的稳定性是有效的。但是，与
现有技术类似，由于气流的渗透性而难于进行其它处理和部件结合(part incorporation)，因为陶瓷具有高强度的同时易碎。
[0011] 因此，完全使用可渗透材料形成整体是一种有效的手段，因为它消除了后处理。但是，不能完全使用常规材料整体上形成部件。
[0012] 此外，任何专利文献均未描述在陶瓷
脱脂和烧结工序中产生的孔隙以及孔隙带来的渗透性，并且也未论述露点冷凝的有效性。
发明内容
[0013] 考虑到上述情形，本发明的目的是提供一种光学部件保持构件和该光学部件保持构件的制造方法，所述光学部件保持构件由陶瓷制成，该陶瓷具有防止露点冷凝的有效渗透性。
[0014] 根据本发明的一个方面，光学部件保持构件由氮化
硅陶瓷基
复合材料制成，用于保持光学部件，其中在氮化硅陶瓷基复合材料中含有碳化硅和
铁化合物，并且当在厚度为1mm的氮化硅陶瓷基复合材料的样品的两个表面之间加有压差为0.4MPa的气压(air2
pressure)时，在1.5cm 的有效气流面积内按每分钟计的气流量(airflow volume)为50ml以上。
[0015] 这里，证实了在由上述氮化硅陶瓷基复合材料制成的光学部件保持构件的情况下，充分防止了露点冷凝，在所述氮化硅陶瓷基复合材料中，当在厚度为1mm的样品的两个2
表面之间加有压差为0.4MPa的气压时，在1.5cm 的有效气流面积内按每分钟计的气流量为50ml以上。
[0016] 根据本发明的另一方面，制造光学部件保持构件的方法是制造用于保持光学部件的光学部件保持构件的方法，该光学部件保持构件由氮化硅陶瓷基复合材料制成，该氮化硅陶瓷基复合材料通过氮化方法而制备，在该氮化方法中，在作为成型体的主要内含物的硅和氮之间引起反应。为了获得上述光学部件保持构件，进行将碳化硅粉末和
氧化铁粉末混合到硅粉末中并且成型的氮化处理，之后作为主要内含物的硅在氮中被氮化，从而制备出其中根据各自组成控制气流量的氮化硅陶瓷基复合材料。
[0017] 这里，在制造光学部件保持构件的方法中，当制造成型体时，优选的是：制备混合粉末，使得相对于硅粉末，混合碳化硅粉末和少于10
质量％的氧化铁Fe3O4粉末，并且将这样得到的混合粉末用于成型。优选地，当制造成型体时，制备混合粉末，使得相对于硅粉末，混合30质量％的碳化硅粉末和5质量％以下的氧化铁Fe3O4粉末，并且将这样得到的混合粉末用于成型。
[0018] 更优选地，在根据本发明的另一个方面的制造光学部件保持构件的方法中，通过使用上述原料粉末并且通过使用在将有机
粘合剂以适当量添加到原料粉末中后由注射成型制造的成型体，之后通过移除有机粘合剂和其中作为主要内含物的硅在氮中被氮化的氮化工序，可以获得保持光学部件的光学部件保持构件，该光学部件保持构件由具有复杂形状的氮化硅陶瓷基复合材料制成，并且其中气流量得到了控制。
[0019] 根据本发明，制造了一种光学部件保持构件，其由陶瓷制成，所述陶瓷具有防止露点冷凝的有效渗透性。
附图说明
[0020] 图1是示出配置有由陶瓷制成的透镜保持器的透镜单元的构造的图；
[0021] 图2是示出在向硅和碳化硅的混合材料中进一步添加氧化铁时的通气量(permeable air volume)的图；和
[0022] 图3是示出在向硅和碳化硅的混合材料中进一步添加氧化铁时的开孔比率的图。
具体实施方式
[0023] 下面描述本发明的示例性实施方案。
[0024] 图1是示出配置有由陶瓷制成的透镜保持器的透镜单元的构造的图。
[0025] 在图1中示出的透镜单元1配置有透镜保持器10，并且透镜保持器10具有中空部100，中空部100具有物体侧开口101和图像形成侧开口102。在透镜保持器10的物体侧外围上形成的是阳
螺纹SR1。从物体侧开口101，将透镜L1至L4和间隔环SP1至SP3在沿着光轴对准的同时插入。在这个实例中，透镜L1至L4和间隔环SP1至SP3交替地设置并依次插入透镜保持器10的中空部100内。备选地，存在具有以下这样的构造的透镜单元：省略间隔环SP1至SP3，并且每一个透镜的
定位是通过使得透镜边缘相互
接触来进行的。
[0026] 此外，在图1中示出的透镜单元1配置有保持器盖11，该保持器盖11用于保持插入透镜保持器10的中空部100内的透镜L1至L4和间隔环SP1至SP3，以从物体侧开口101将它们固定。保持器盖11具有：装配开口110，其中插入有透镜保持器10的物体侧部分；和光学开口111，其用于暴露透镜L1的中央部分，所述透镜L1是在插入透镜保持器内的多个透镜之中最接近于物体侧插入的。在装配开口110内部的内壁上形成的是与阳螺纹SR1
啮合的阴螺纹SR2。通过将阳螺纹SR1啮合在阴螺纹SR2中，按压被设置在最接近物体侧的
位置上的透镜L1的物体侧表面的边缘。
[0027] 组装图1的透镜单元1，使得保持器盖11按压透镜保持器10中的透镜L1至L4和间隔环SP1至SP3朝向图像形成侧开口。
[0028] 这里，考虑到将透镜单元1安装在汽车中，将陶瓷用于透镜保持器10并且将玻璃透镜用于透镜L1至L4。而且，另外对于保持器盖11，也使用与透镜保持器10的陶瓷相同质量的陶瓷。另外，在该实例中，也使用由陶瓷制成的间隔环SP1至SP3。
[0029] 在图1的这个实例中，透镜保持器10(或透镜保持器10和保持器盖11的组合)对应本发明的光学部件保持构件的一个实例。
[0030] 对于透镜保持器10和保持器盖11，使用含有碳化硅和铁化合物的氮化硅陶瓷基-6复合材料。这种烧结的氮化硅基陶瓷的线性膨胀系数为约3×10 ，并且几乎等于作为透镜-6
L1至L4的材料的玻璃的线性膨胀系数(5-10×10 )。此外，间隔环SP1至SP3由具有锆的-6
陶瓷作为原料制成，并且其线性膨胀系数为约8-11×10 ，这几乎也等于玻璃的线性膨胀系-6
数(5-10×10 )。
[0031] 如所述的，在图1中示出的透镜单元1的情况下，对于透镜单元1中包括的透镜保持器10、保持器盖11、透镜L1至L4和间隔环SP1至SP3中的任一个，使用其线性膨胀系数显著小并且也几乎彼此相等的材料，从而实现可在宽范围的温度环境中使用的结构体。
[0032] 顺带提及，用于透镜保持器10和保持器盖11的烧结氮化硅基陶瓷为多孔陶瓷，并2
且当在厚度为1mm的样品的两个表面之间加有压差为0.4MPa的气压时，在1.5cm 的有效气流面积内按每分钟计的通气量为50ml以上。由于这种多孔性的渗透性，还有效地防止了露点冷凝。
[0034] 下面，将通过用于寻找适用于上述透镜保持器10(或，透镜保持器10和透镜盖11)的材料的一系列实验的说明来解释本发明的实施例。
[0035] 图2是示出氮化硅陶瓷基复合材料的通气量的图，该氮化硅陶瓷基复合材料是通过以下工序得到的：将其中氧化铁Fe3O4粉末进一步添加到硅粉末和碳化硅粉末中的混合粉末成型，然后将硅在氮中氮化。该图显示通气量相对于添加的Fe3O4的比率的变化。
[0036] 顺带提及，这里用于测量的陶瓷基化合物的各种类型的测量结果是通过使用测量设备得到的结果，该测量设备对于厚度为1mm并且直径为 的圆盘样品(disc)具有2
1.5cm 的有效气流面积，该圆盘样品是通过以下方法得到的：将有机粘合剂添加到上述原料粉末中，进行注射成型以制备板状成型体，然后脱脂并且氮
化成型体。测量设备通过用O环固定样品进行测量样品，且具有 的有效气流范围，当将有效气流范围换算为
2
有效气流面积时，这对应1.5cm 的有效气流面积。
[0037] 下面，材料比率的％全部指质量％。
[0038] 图2中的横轴表示在厚度为1mm的烧结板构件的2个表面之间增加的气压(MPa)，而纵轴表示按每分钟计的气流量(mL)。
[0039] 图2示出由各种改变氧化铁Fe3O4粉末相对于混合材料的添加比率的材料制成的烧结体的通气量，该混合材料由70％硅和30％碳化硅制成。
[0040] 例如，“氧化铁+5％”表示由70％硅和30％碳化硅制成的混合材料占95％，而氧化铁Fe3O4占5％。另外，在图2中的“硅和碳化硅30％”表示氧化铁为0％(未混合)，而“只有硅”表示硅为100％，而不含碳化硅和氧化铁。
[0041] 此外，图3是示出氧化铁进一步添加到硅和碳化硅的混合材料中时的开孔率的图。
[0042] 与图2类似，图3示出改变进一步添加到70％硅和30％碳化硅的混合材料中的氧化铁Fe3O4的比率的各种材料的烧结体的开孔率。
[0043] 图3中的横轴表示氧化铁Fe3O4的添加量(质量％)，而纵轴表示开孔率(％)。
[0044] 当Fe3O4的添加量增加时，开孔率在添加量小时随着添加量的增加而急剧下降，之后温和地下降，如图3中所示。但是，通气量随着添加量增加而急剧下降，如图2中所示，并且当“氧化铁Fe3O4的添加量为10％时”，通气量接近为0。
[0045] 这里，足够的防止露点冷凝的性能是在图1所示的透镜单元1由图1所示的透镜保持器11和保持器盖12组装时获得的，所述透镜保持器11和保持器盖12是由氮化硅陶瓷基复合材料制成的，该氮化硅陶瓷基复合材料是通过以下方法得到的：使用“5％的氧化铁Fe3O4”的原料粉末，向其中添加有机粘合剂，然后将其进行注射成型，脱脂和氮化。
[0046] 图2和3示出改变氧化铁Fe3O4粉末相对于70％硅粉末和30％碳化硅粉末的添加量的实例。备选地，通过改变硅粉末和碳化硅粉末混合的混合比率，同时保持氧化铁Fe3O4粉末的添加量恒定，可以调节通气量。但是，在如图2中所示在混合粉末中，包含在该混合粉末中的氧化铁Fe3O4粉末的量为10％时，这样得到的氮化硅陶瓷基复合材料的气流受到阻碍，因此优选在混合粉末中所含的氧化铁Fe3O4粉末的量低于10％。
[0047] 更优选地，添加到70％硅粉末和30％碳化硅粉末中的氧化铁Fe3O4粉末的量在混合材料中为5％以下。
