プリズムユニットの組付方法及び組付装置
【課題】プリズム間隔を簡単に調整する。
【解決手段】ステージ３１に基板１６を位置決めして保持し、さらにステージ３１に対して固定した第１プリズム係止板３５，３６と、第１押圧板３７とで第１プリズム１７を位置決めして基板１６に載置する。第１プリズム１７に近づく方向と遠ざかる方向に移動自在な第２プリズム係止板４１，第２押圧板４２に第２プリズム１８を保持し、顕微鏡５１でプリズム間隔を観察しながら第２プリズム１８を移動させる。プリズム間隔が所定範囲内となった状態で紫外線を照射し、基板１６と各プリズム１７，１８の間のＵＶ硬化型接着剤を硬化させる。
【解決手段】ステージ３１に基板１６を位置決めして保持し、さらにステージ３１に対して固定した第１プリズム係止板３５，３６と、第１押圧板３７とで第１プリズム１７を位置決めして基板１６に載置する。第１プリズム１７に近づく方向と遠ざかる方向に移動自在な第２プリズム係止板４１，第２押圧板４２に第２プリズム１８を保持し、顕微鏡５１でプリズム間隔を観察しながら第２プリズム１８を移動させる。プリズム間隔が所定範囲内となった状態で紫外線を照射し、基板１６と各プリズム１７，１８の間のＵＶ硬化型接着剤を硬化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のプリズムの間隔を調整して組み付けるプリズムユニットの組付方法及び組付装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像をプリズムユニットを用いて３色に分解して１色ごとに設けたイメージセンサで撮影を行うビデオカメラや、３色の画像をプリズムユニットを用いて合成して１つのカラー画像を生成するプロジェクタなどが知られている。このような光学機器に用いられるプリズムユニットは、複数のプリズムを組み合わせられている。
【０００３】
上記のように複数のプリズムを組み合わせる場合に、そのプリズムの面間隔を調整する手法としては、プリズムの接合面に形成する接着剤層の厚みを利用するもの、プリズム接合面に形成する光学膜（コート）の厚みを利用するもの、数ミクロンの薄いスペーサやガラスビーズをプリズムの面間に挟み込む手法などがある。特許文献１では、プリズムとプリズムとの間に所定間隔のエアギャップを確保した状態で、各プリズムの対向する面の四隅に塗布した接着剤で固定している。なお、この特許文献１では、さらに互いに接着されたエアギャップの上端縁及び下端縁を紫外線硬化樹脂で塞ぐとともに、一対の保持プレートで上下に挟み、各プリズムと一対の保持プレートとをそれぞれ接着している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４９４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように接着剤層やスペーサを利用してプリズムの間隔を調整する手法は、各プリズムの面を対向させる必要があるため、プリズムの稜線同士、あるいは面と稜線を極小な一定幅の間隙を設けて固定するプリズムユニットにおける間隙の調整手法としては採用することができなかった。なお、特許文献１のように、プリズム同士の間に接着剤や紫外線樹脂を配した状態で、各プリズムをそれぞれ保持プレートに接着する構成は、例えば保持プレートに熱収縮が生じた際に、接着剤や紫外線樹脂を圧縮する力が各プリズムに生じ、その力で各プリズムに歪みが発生して所期の性能が得られなくなる場合がある。
【０００６】
ところで、プリズム同士を接合することなく、各々のプリズムを共通の保持プレートなどの基部に固定することにより、プリズム間の間隙を確保する構成は、プリズムの面同士、プリズムの稜線同士、あるいは面と稜線を極小な一定幅の間隙を設けて固定する場合に利用できる。しかし、その基部が熱収縮をしたり、そのプリズムユニットに衝撃、振動が加わったりすると、プリズム同士の接合ではないので、各プリズムが接触して破損することがある。一方、プリズム間に予め大きな幅の間隙を設けると上記のような問題の発生を低減することが可能となるが、間隙が大き過ぎると基部が熱膨張した際に、さらに間隙が広がり、所期の性能が得られなくなってしまう。このため、プリズム間の間隙を適切な幅に設定して各プリズムを固定する簡単な手法が必要となっている。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、プリズムユニットを構成する複数のプリズム固定する際の間隙を簡単に調整して固定することができるプリズムユニットの組付方法及び組付装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために請求項１記載のプリズムユニットの組付方法は、基部をステージ上の一定の位置に位置決めして取り付ける取付工程と、ステージに対して一定の位置に位置決めする固定位置決め部材に、第１のプリズムを保持させて基部上に載置する第１の載置工程と、ステージに対しプリズムの並ぶ方向に移動自在な可動位置決め部材に、第２のプリズムを保持させて基部上に載置する第２載置工程と、第１及び第２プリズムの間の間隙の光学的な測定結果に基づいて、可動位置決め部材を移動させてプリズム間の間隙を所定幅とする調整工程と、基部と第１及び第２のプリズムのそれぞれの間に設けた接着剤を硬化させて、各プリズムを基部に固着する固着工程とを有するものである。
【０００９】
請求項２記載のプリズムユニットの組付方法では、調整工程を、第１及び第２プリズムの間隙に光を照射して、間隙を通過する光の受光量に基づいて間隙の幅を測定するようにしたものである。
【００１０】
請求項３記載のプリズムユニットの組付方法では、調整工程を、光を照射して透過させる位置を間隙の延びる方向に沿って移動させて間隙の幅を測定するようにしたものである。
【００１１】
請求項４記載のプリズムユニットの組付方法では、調整工程を、間隙の延びる方向に複数の受光素子を並べたラインセンセンサを用いて、各受光素子に対する間隙の各位置について間隙の幅を測定するようにしたものである。
【００１２】
請求項５記載のプリズムユニットの組付装置では、基部が載置されるステージと、ステージの一定の位置に基部を位置決めして保持する基部保持手段と、ステージに対して固定され、基部上に載置される第１のプリズムを一定の位置に位置決めして保持する固定位置決め部材と、ステージに対しプリズムの並ぶ方向に移動自在にされ、基部上に載置される第２のプリズムを保持する可動位置決め部材と、第１及び第２プリズムの間隙の幅を光学的に測定するための測定手段と、プリズムの並ぶ方向に可動位置決め部材を移動させる移動機構と、基部と第１及び第２のプリズムの間に形成した紫外線硬化型接着剤に各プリズムを介して紫外線を照射して硬化させる光源とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ステージに対して基部と、第１のプリズムを位置決めし、第２のプリズムを可動位置決め部材に保持させて移動してプリズムの間隙の幅を調整してから、各プリズムを固定するようにしたから、適切な間隙を設けた状態に第２プリズムの位置を簡単に調整して固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プリズムユニットが組み込まれた３Ｄプロジェクタの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の組付装置の概略を示す斜視図である。
【図３】組付装置のうちの調整機構部を示す平面図である。
【図４】基板とプリズムとの間に塗布されるＵＶ硬化型接着剤を示す説明図である。
【図５】顕微鏡の視野に表示される基準線とプリズムの稜線の関係を示す説明図である。
【図６】プリズムユニットの組み付け手順を示すフローチャートである。
【図７】プリズム間隔を上部、中央部、下部で測定する例を示す説明図である。
【図８】プリズム間隔を測定する際に用いるレチクルが十字パターンの例を示す説明図である。
【図９】ステージに設けたピンと基板に設けた孔とで位置決めをする例を示す斜視図である。
【図１０】フォトセンサと光源を用いてプリズム間隔を測定する例を示す斜視図である。
【図１１】フォトセンサと光源を用いてプリズム間隔を測定する例における調整手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】ラインセンサと光源を用いてプリズム間隔を測定する例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１にプリズムユニットを用いた３Ｄプロジェクタの概要を示す。この３Ｄプロジェクタ１０は、右目で観察する右画像と左目で観察する左画像とを同時に投影するものであり、プリズムユニット１２は、右画像の光軸と左画像の光軸との間隔を広げるための光学系の一部に用いている。画像表示部１３は、ＬＣＤや光源などで構成されている。画像表示部１３の表示エリア１３ａの上半分には右画像１４Ｒが、下半分には左画像１４Ｌがそれぞれ表示され、リレー光学系１５を介してプリズムユニット１２に入射する。
【００１６】
プリズムユニット１２は、基板（基部）１６と、この基板１６にそれぞれ固定された第１プリズム１7と第２プリズム１８とからなり、第１プリズム１７が右画像１４Ｒの光路を上方に折り曲げ、第２プリズム１８が左画像の光路を下方に折り曲げる。折り曲げられた各光路は、さらにミラー１９Ｒ，１９Ｌで折り曲げられて、適当な光軸間隔とされて対応する投影光学系２１Ｒ，２１Ｌに入射する。なお、この例では、上側の第１プリズム１７に右画像１４Ｒを、下側の第２プリズム１８に左画像１４Ｌを対応させているが、第１プリズム１７に左画像１４Ｌを、下側の第２プリズム１８に右画像１４Ｒを対応させてもよい。
【００１７】
投影光学系２１Ｒ，２１Ｌの前面には、互いに逆向きの回転方向に偏光をかける円偏光フィルタ２２Ｒ，２２Ｌが配されている。これらの円偏光フィルタ２２Ｒ，２２Ｌによって、右画像１４Ｒ，左画像１４Ｌは、回転方向が互いに逆向きの円偏光状態となって、スクリーン上にほぼ全範囲が重なるように拡大投影される。
【００１８】
基板１６は、長方形の板状であり、その一方の面に各プリズム１７，１８の端面を接着して固定してある。第１プリズム１7と第２プリズム１８としては、それぞれ直角プリズムを用いており、光軸の間隔を広げる方向に並べてある。各プリズム１７，１８は、斜面（プリズムの直角に対向する面）とリレー光学系１５からの光が入射する面とがなす角の稜線１７ａ，１８ａ（図２参照）の間に間隙が形成されるように設けられている。
【００１９】
図２にプリズムユニット１２の組付装置の概略を示し、図３に組付装置の調整機構部を示す。なお、以下の説明では、第１プリズム１７，第２プリズム１８が並べられる方向をＸ方向とし、このＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。また、説明の便宜上、各プリズム１７，１８の直角を挟む２面のうちＸ方向に平行な面をＸ面、Ｙ方向に平行な面をＹ面と称する。
【００２０】
組付装置２４は、大別して調整機構部２５と、顕微鏡ユニット２６と、光源部２７とからなる。調整機構部２５は、プリズムユニット１２の組み付ける作業台となるステージ３１を有している。ステージ３１には、基板係止板３２，３３を固定してあり、これら基板係止板３２，３３の先端に基板１６と接触する基板係止突起３２ａ，３３ａをそれぞれ設けてある。基板係止突起３２ａは、基板１６の一方の長辺に接触し、基板係止突起３３ａは、基板１６の一方の短辺に接触する。
【００２１】
また、ステージ３１には、基板１６を挟んで基板係止板３２の反対側にＹ方向に移動自在な押圧突起３４ａを、基板係止板３３の反対側に押圧突起３４ｂを配している。これら押圧突起３４ａ，３４ｂは、位置決めされた基板１６に接触する接触位置（図３参照）と、基板１６から離された退避位置（図２参照）との間で移動自在としてある。
【００２２】
バネ等の付勢手段によって押圧突起３４ａ，３４ｂを付勢してあり、その付勢力で押圧突起３４ａ，３４ｂが基板１６を押圧する。これにより、ステージ３１に位置決めした状態に基板１６を保持する。また、基板１６をステージ３１に載置し、またプリズムユニット１２を取り外すときには、付勢力に抗して押圧突起３４ａ，３４ｂを退避位置に移動させる。
【００２３】
第１プリズム１７を一定の位置に位置決めして保持するための固定位置決め部材として、第１プリズム係止板３５，３６と、第１押圧板３７とが設けられている。第１プリズム係止板３５，３６はそれぞれステージ３１に固定され、第１プリズム係止板３５はその先端に第１プリズム１７のＸ面と接触する一対の第１係止突起３５ａが設けられている。また、第１プリズム係止板３６の先端には、第１プリズム１７のＹ面と接触する第１係止突起３６ａが設けられている。これら第１係止突起３５ａ，３６ａにそれぞれＸ面，Ｙ面を接触させることによって、ステージ３１に対して位置決めされた基板１６の一定の位置に第１プリズム１７を位置決めして配することができる。
【００２４】
第１押圧板３７は、その先端に一対の第１押圧突起３７ａを備えている。第１押圧板３７は、ステージ３１上でＹ方向に移動自在に組み付けられ、一対の第１押圧突起３７ａが第１プリズム１７の斜面に接触する接触位置（図３参照）と、第１プリズム１７から離れた退避位置（図２参照）との間で移動自在である。
【００２５】
付勢手段３８は、第１押圧突起３７ａで第１プリズム１７の斜面を押圧するように第１押圧板３７を付勢する。第１押圧板３７を接触位置として付勢手段３８の付勢力で第１プリズム１７の斜面を押圧することにより、第１プリズム１７を位置決めして保持する。第１プリズム１７を基板１６上に載置するとき、及びプリズムユニット１２を取り出すときには、付勢手段３８の付勢に抗して第１押圧板３７は退避位置に移動される。
【００２６】
第２プリズム１８を保持する可動位置決め部材として、第２プリズム係止板４１と、第２押圧板４２とが設けられている。これら第２プリズム係止板４１と第２押圧板４２は、移動機構４３を構成する移動アーム４４に取り付けられ、プリズムの並ぶ方向（Ｘ方向）に移動自在となっている。
【００２７】
第２プリズム係止板４１は、「コ」字状に開いた移動アーム４４の一端に固定され、第２押圧板４２は、移動アーム４４の他端にＹ方向に移動自在に取り付けられている。移動アーム４４はＸ方向に移動自在に設けられ、これにより第２プリズム係止板４１と第２押圧板４２は移動アーム４４とともにステージ３１に対してＸ方向に移動自在となり、第２押圧板４２についてはＹ方向にも移動自在となっている。
【００２８】
第２プリズム係止板４１には、Ｌ字状とした先端に第２プリズム１８のＸ面に接触する一対の第２係止突起４１ａと、Ｙ面に接触する第２係止突起４１ｂが設けられている。この第２プリズム係止板４１は、一対の第２係止突起４１ａによって位置決めされる第２プリズム１８のＸ面が、第１係止突起３５ａによって位置決めされる第１プリズム１７のＸ面と同じ平面上となるように精度よく調整してある。なお、移動機構４３は、移動アーム４４がＸ方向に移動するときに、第２係止突起４１ａとＸ面との接触位置がＹ方向に移動しないようにしてある。
【００２９】
第２押圧板４２は、その先端に第２プリズム１８の斜面と接触する一対の第２押圧突起４２ａを備えている。この第２押圧板４２は、Ｙ方向については、図３に示すように、第２押圧突起４２ａを第２プリズム１８の斜面に接触させる接触位置と、図２に示すように、第２プリズム１８から離される退避位置との間で移動自在である。
【００３０】
なお、第１押圧板３７及び第２押圧板４２を、Ｙ方向にスライド自在に設けているが、第１押圧板３７は、第１プリズム１７のＸ面を第１係止突起３５ａに、Ｙ面を第１係止突起３６ａに押しつけ、また第２押圧板４２は、第２プリズム１８のＸ面を第２係止突起４１ａに、Ｙ面を第２係止突起４１ｂに押しつけるように力を作用させるのであれば、例えば回動して接触位置と退避位置との間で移動するような構成でもよい。
【００３１】
付勢手段４６は、第２押圧突起４２ａで第２プリズム１８の斜面を押圧するように第２押圧板４２を付勢する。第２押圧板４２を接触位置として付勢手段４６の付勢力で第２プリズム１８の斜面を押圧することにより、第２プリズム１８を第２係止突起４１ａ，４１ｂとの間に保持し、移動アーム４４の移動によって第２プリズム１８を保持しながらＸ方向に移動させる。第２プリズム１８を基板１６上に載置するとき、及びプリズムユニット１２を取り出すときには、付勢手段４６の付勢に抗して第２押圧板４２を退避位置に移動させる。
【００３２】
基板１６を押圧する押圧突起３４ａ，３４ｂ、プリズム１７，１８の斜面を押圧する押圧突起３７ａ，４２ａを付勢する手段としては、バネ等の各種のものを用いることができる。また、これらを例えばエアシリンダを用いて、接触位置と退避位置との間で移動させ、接触位置のときには空気圧で基板１６やプリズムの斜面を押圧するようにしてもよい。
【００３３】
移動機構４３は、上記の移動アーム４４の他に、マイクロメータヘッド４7、このマイクロメータヘッド４７の操作によってＸ方向にスライドするスライドテーブル４８から構成される。スライドテーブル４８には、移動アーム４４を取り付けてあり、マイクロメータヘッド４７の操作で、移動アーム４４をＸ方向に移動させることができる。
【００３４】
プリズム１７，１８のＸ面側に顕微鏡ユニット２６が配置される。この顕微鏡ユニット２６は、顕微鏡５１と、この顕微鏡５１が載せられた３軸ステージ５２とから構成されている。顕微鏡５１を通して、稜線１７ａと、稜線１８ａとの間に形成される間隙を拡大して肉眼で観察し、その幅（Ｘ方向の間隔。以下、プリズム間隔という）を測定できるようにしてある。顕微鏡５１の視野には、基準線５１ａ〜５１ｄ（図５参照）を表示するようにしてあり、この基準線５１ａ〜５１ｄを用いて、観察者がプリズム間隔を知ることができる。
【００３５】
３軸ステージ５２は、その操作部５２ａを操作することによって、顕微鏡５１をＹ方向を軸として回動させる。なお、顕微鏡５１の対物側の光軸はＹ方向と平行にしてある。また、操作部５２ｂを操作することによって、基準線５１ａ〜５１ｄに直交する方向に顕微鏡５１をスライドさせ、操作部５２ｃを操作することによって、基準線５１ａ〜５１ｄに平行な方向に顕微鏡５１をスライドさせる。
【００３６】
光源部２７は、紫外線を照射する一対の紫外線ランプ２７ａで構成してある。各プリズム１７，１８を基板１６に載置するのに先立って、図４に示すように、基板１６のプリズム１７，１８の載置面にＵＶ（紫外線）硬化型接着剤５５が塗布される。光源部２７は、プリズム間隔の調整後に点灯され、プリズム１７，１８を通してＵＶ硬化型接着剤５５に紫外線を照射して硬化させる。
【００３７】
図５に顕微鏡５１の視野の観察状態の一例を示す。顕微鏡５１の視野Ｆ内には、上述のように基準線５１ａ〜５１ｄを表示するようにしてある。３軸ステージ５２の操作によって、ライン状に観察される稜線１７ａ，１８ａに対する基準線５１ａ〜５１ｄの傾き、位置関係が変化する。プリズム間隔を測定する場合には、３軸ステージ５２に対して、図５（ａ）に示すように基準線５１ａが稜線１７ａに対して傾斜している状態から、図５（ｂ）に示すように基準線５１ａと稜線１７ａを平行にする操作、図５（ｂ）に示す状態から図５（ｃ）のように基準線５１ａに稜線１７ａを合致させた状態とする操作を適宜行い、その後に基準線５１ａ（稜線１７ａ）に沿って観察位置をずらす操作を行って、全体のプリズム間隔を測定する。基準線５１ａに稜線１７ａを合致させた状態であれば、稜線１８ａの基準線５１ａ〜５１ｄに対する位置関係でプリズム間隔の大きさを知ることができる。
【００３８】
この例では、熱による基板の膨張（伸び）が生じたときにプリズム間隔が大きくなり過ぎないこと、基板の熱収縮が生じたときにプリズム同士が接触して破損しないこと、衝撃や振動等が加わってもプリズム同士が接触して破損しないことなどの条件を考慮して、５０μｍをプリズム間隔の設計値とし、±２５μｍのズレを許容して調整する。これに対応して、視野Ｆには、基準線５１ａから５０μｍの位置に設計値に対応する基準線５１ｃを表示し、その前後の２５μｍ間隔の各位置に基準線５１ｂ、基準線５１ｄを表示している。
【００３９】
次に、上記のように構成される組付装置２４を用いたプリズムユニット１２の組み付け手順について図６を参照しながら説明する。まず、ステージ３１に基板１６を載せ、基板係止突起３２ａ，３３ａで基板１６を位置決めし、押圧突起３４ａ，３４ｂで基板１６を押圧することによって、基板１６をステージ３１に位置決めした状態に保持する。この後に、基板１６の表面にＵＶ硬化型接着剤５５を塗布する。なお、ステージ３１に基板１６を載置する前に、ＵＶ硬化型接着剤５５を基板１６に塗布してもよい。
【００４０】
次に、第１押圧板３７を退避位置としてから、第１プリズム１７の直角を挟む２面（Ｘ面、Ｙ面）をそれぞれ第１係止突起３５ａ，３６ａに接触させる姿勢にして、ステージ３１上の基板１６に載せる。そして、この後に第１押圧板３７を接触位置として、押圧突起３７ａで第１プリズム１７の斜面を押圧する。これにより、第１プリズム１７は、第１係止突起３５ａ，３６ａで位置決めされた状態となり、その状態に保持される。
【００４１】
一方、第２プリズム１８については、マイクロメータヘッド４７を操作して、第２プリズム係止板４１と第２押圧板４２とによる第２プリズム１８の保持位置を、第２プリズム１８が第１プリズム１７と接触しない程度に移動させておき、この状態で第２プリズム１８を基板１６に載せる。この場合にも、第１プリズム１７と同様に、第２押圧板４２を退避位置としてから、第２プリズム１８の直角を挟む２面（Ｘ面、Ｙ面）をそれぞれ第２係止突起４１ａ，４１ｂに接触させる姿勢にして、ステージ３１上の基板１６上に載せてから第２押圧板４２を接触位置として、押圧突起４２ａで第２プリズム１８の斜面を押圧する。これにより、第２プリズム１８は、そのＸ面が第１プリズム１７のＸ面と同一平面上になるようにして、基板１６上に載置される。
【００４２】
各プリズム１７，１８の載置後に、顕微鏡５１の視野Ｆで第１プリズム１７の稜線１７ａが観察されるように、３軸ステージ５２の操作部５２ａ〜５２ｃを操作する。この後、視野Ｆ内でライン状に観察されている稜線１７ａに基準線５１ａが合致するように３軸ステージ５２を操作して顕微鏡５１を調節する。
【００４３】
例えば、図５（ａ）に示されるように、稜線１７ａに対して基準線５１ａが傾いている場合には、まず操作部５２ａを操作してＹ方向を軸とする回動を行い、稜線１７ａに基準線５１ａが平行となるように顕微鏡５１を調節する。図５（ｂ）に示されるように、稜線１７ａに基準線５１ａが平行となっている場合で、稜線１７ａに基準線５１ａが重なっていないときには、操作部５２ｂを操作して、基準線５１ａと直交する方向に移動させる操作を行い、図５（ｃ）に示されるように稜線１７ａに基準線５１ａが重なるようにする。
【００４４】
顕微鏡５１の調節が完了した後、操作部５２ｃを操作して、顕微鏡５１の観察範囲を基準線５１ａに沿った方向、すなわち稜線１７ａに沿った方向に移動させながら視野Ｆを観察し、稜線１８ａと基準線５１ａ〜５１ｄとの位置関係からプリズム間隔を調べ、全ての部分でプリズム間隔が所定範囲内、すなわち設計値を中心にして許容されるズレの範囲内に収っているか否かを判断する。なお、視野Ｆ内に稜線１８ａが観察されない場合には、マイクロメータヘッド４７を操作して第２プリズム１８を適当長で第１プリズム１７に近づくようにすればよい。
【００４５】
例えば、プリズム間隔が所定範囲よりも広い場合（７５μｍ超）には、移動アーム４４が第１プリズム１７に近づく方向（図３の左方向）に移動させるようにマイクロメータヘッド４７を操作する。この操作により、移動アーム４４が移動すると、これと一体に第２プリズム係止板４１と第２押圧板４２とが移動し、これらに保持されている第２プリズム１８が第１プリズム１７に近づけられ、プリズム間隔が狭くなる。
【００４６】
一方、プリズム間隔が所定範囲よりも狭い場合（２５μｍ未満）には、移動アーム４４が第１プリズム１７から遠ざかる方向（図３の右方向）に移動させるようにマイクロメータヘッド４７を操作する。この操作により、第２プリズム係止板４１と第２押圧板４２とが移動し、これらに保持されている第２プリズム１８が第１プリズム１７から遠ざけられ、プリズム間隔が広くなる。
【００４７】
上記のような操作中では、プリズム間隔の増減が視野Ｆ内で観察することができる。そして、全ての部分でのプリズム間隔が所定範囲内になるようにし、それを確認した後には、光源部２７の各光源２７ａを点灯する。この点灯により各光源２７ａから照射される紫外線は、プリズム１７，１８を通してＵＶ硬化型接着剤５５に照射される。これにより、ＵＶ硬化型接着剤５５が硬化し、各プリズム１７，１８が基板１６に固着された状態となる。上記のようにプリズム間隔が調整されているから、そのプリズム間隔は所定範囲内に調整された状態でプリズム１７，１８が固定されたプリズムユニット１２となる。この後、各押圧板３７，４２、及び押圧突起３４ａ，３４ｂをそれぞれ退避位置としてから、プリズムユニット１２をステージ３１から取り外す。
【００４８】
上記実施形態では、プリズム間隔を測定する際に、顕微鏡を回動操作して一方のプリズムの稜線に対して顕微鏡の視野内の基準線を平行とする調整し、全ての部分でプリズム間隔が所定範囲内となっているか否かを判断しているが、調整を顕微鏡の回動を省略し、複数箇所、例えば図７に示すように上部、中央部、下部の３カ所の各プリズム間隔Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を測定して判断するようにしてもよい。また、このように顕微鏡の回動を省略する場合には、図８に示すように、目盛りの付いた十字パターンのレチクルＲを使用することもできる。
【００４９】
また、基板をステージ上の一定の位置に位置決めして保持するための構成や、その基板に対して各プリズムを保持する構成は、上記のものに限られない。例えば、図９に示すように、基板１６に２カ所設けた孔１６ａに、ステージ３１に設けた２本のピン３１ａを通すことにより、ステージ３１上に基板１６を位置決めして載置するようにしてもよい。
【００５０】
図１０は、プリズム間隔の光学的な測定手法として、フォトセンサと光源を用いたものである。なお、以下に説明する他は、上記実施形態と同様であり、実質的に同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
この例では、プリズム１７，１８のＸ面側に配したフォトセンサ６１と、斜面側に配した光源６２とからなるセンサユニット６０を設けてある。フォトセンサ６１は、光源６２から出力される光をプリズム間の間隙を通して受光し、その受光量に応じた光電信号を出力する。フォトセンサ６１が光源６２からの光の受光量は、フォトセンサ６１と光源６２に挟まれる位置のプリズム間隔に依存し、プリズム間隔が広いほど大きくなり、プリズム間隔が狭いほど小さくなる。なお、フォトセンサ６１と光源６２の配置を逆にしてもよい。
【００５２】
センサ移動機構６３は、フォトセンサ６１と光源６２との相互の位置関係を維持した状態で、これらを稜線１７ａ，１８ａに沿った方向、すなわちプリズム間の間隙の延びる方向に移動させて、プリズム間隔を走査する。また、センサ移動機構６３は、フォトセンサ６１と光源６２による走査位置を出力する。上記のようにフォトセンサ６１が光源６２からの光の受光量がフォトセンサ６１と光源６２に挟まれる位置のプリズム間隔に依存することに基づいて、制御部６４は、フォトセンサ６１からの光電信号から各走査位置についてのプリズム間隔を求める。
【００５３】
移動機構４３は、アクチュエータ６５によって駆動するようにしてある。制御部６４は、求めたプリズム間隔の分布に基づいてアクチュエータ６５を駆動し、プリズム間隔が所定の範囲内に入るように第２プリズム１８をＸ方向に移動させる。
【００５４】
上記構成による調整手順の一例を図１１に示す。まずセンサユニット６０を稜線に沿って（図１０の矢線Ａ方向に）、例えば上方から下方に移動させて、各位置でのプリズム間隔を測定する。そして測定したプリズム間隔のうちの最大置と最小値とを調べ、これらの各値がそれぞれ所定範囲内である場合には、紫外線を照射してＵＶ硬化型接着剤５５を硬化させ、各プリズム１７，１８を基板に固着する。
【００５５】
一方、プリズム間隔の最大置または最小値が所定範囲内ではない場合には、アクチュエータ６５を駆動して移動アーム４４を移動させ、プリズム間隔の最大置及び最小値が所定範囲内となるようにする。このときに、移動アーム４４は、例えばプリズム間隔の最大置が所定範囲よりも大きいときには、第２プリズム１８を第１プリズム１７に近づける方向に最大置と所定範囲の上限値の差だけ移動させ、またプリズム間隔の最小値が所定範囲よりも小さいときには、第２プリズム１８を第１プリズム１７から遠ざける方向に最小値と所定範囲の下限値の差だけ移動させる。なお、最大置と最小置の差が所定範囲の範囲幅よりも大きいときには、調整不可能と判断することもできる。
【００５６】
上記の例では、フォトセンサと光源を移動させて走査を行っているが、図１２に示すように、フォトセンサ６１に代えて、受光素子がプリズム１７，１８の稜線１７ａ，１８ａに沿った方向に多数並べたラインセンサ６８を用い、光源６２に代えて、稜線１７ａ，１８ａに沿って長くした光源６９を用いることもできる。このようにすれば、フォトセンサと光源を移動させる機構が不要にしつつ、受光素子に対する稜線１７ａ，１８ａの各位置についてのプリズム間隔の幅を測定することができる。
【００５７】
上記各実施形態では、プリズムを基板に固定する際にＵＶ硬化型接着剤を用いたが、プリズム間隔の調整後に瞬間接着剤などをプリズムと基板の境界部分に滴下して固定するようにしてもよい。
【００５８】
また、上記各実施形態で説明したプリズムや基板の形状、プリズムの配列などは一例であり、本発明は、種々の形状、配列のものに利用することができる。また、プリズム間の間隙としては、面同士、面と稜線でもよい。さらに、組付装置からプリズムを移動させる工程・機能を省略すれば、プリズム間隔を検査・確認するための方法、装置としても利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１２ プリズムユニット
１６基板
１７，１８ プリズム
２４ 組付装置
２７ 光源部
３１ ステージ
３２，３３ 基板係止板
３５，３６ 第１プリズム係止板
４１ 第２プリズム係止板
４３ 移動機構
５１ 顕微鏡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のプリズムの間隔を調整して組み付けるプリズムユニットの組付方法及び組付装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像をプリズムユニットを用いて３色に分解して１色ごとに設けたイメージセンサで撮影を行うビデオカメラや、３色の画像をプリズムユニットを用いて合成して１つのカラー画像を生成するプロジェクタなどが知られている。このような光学機器に用いられるプリズムユニットは、複数のプリズムを組み合わせられている。
【０００３】
上記のように複数のプリズムを組み合わせる場合に、そのプリズムの面間隔を調整する手法としては、プリズムの接合面に形成する接着剤層の厚みを利用するもの、プリズム接合面に形成する光学膜（コート）の厚みを利用するもの、数ミクロンの薄いスペーサやガラスビーズをプリズムの面間に挟み込む手法などがある。特許文献１では、プリズムとプリズムとの間に所定間隔のエアギャップを確保した状態で、各プリズムの対向する面の四隅に塗布した接着剤で固定している。なお、この特許文献１では、さらに互いに接着されたエアギャップの上端縁及び下端縁を紫外線硬化樹脂で塞ぐとともに、一対の保持プレートで上下に挟み、各プリズムと一対の保持プレートとをそれぞれ接着している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４９４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように接着剤層やスペーサを利用してプリズムの間隔を調整する手法は、各プリズムの面を対向させる必要があるため、プリズムの稜線同士、あるいは面と稜線を極小な一定幅の間隙を設けて固定するプリズムユニットにおける間隙の調整手法としては採用することができなかった。なお、特許文献１のように、プリズム同士の間に接着剤や紫外線樹脂を配した状態で、各プリズムをそれぞれ保持プレートに接着する構成は、例えば保持プレートに熱収縮が生じた際に、接着剤や紫外線樹脂を圧縮する力が各プリズムに生じ、その力で各プリズムに歪みが発生して所期の性能が得られなくなる場合がある。
【０００６】
ところで、プリズム同士を接合することなく、各々のプリズムを共通の保持プレートなどの基部に固定することにより、プリズム間の間隙を確保する構成は、プリズムの面同士、プリズムの稜線同士、あるいは面と稜線を極小な一定幅の間隙を設けて固定する場合に利用できる。しかし、その基部が熱収縮をしたり、そのプリズムユニットに衝撃、振動が加わったりすると、プリズム同士の接合ではないので、各プリズムが接触して破損することがある。一方、プリズム間に予め大きな幅の間隙を設けると上記のような問題の発生を低減することが可能となるが、間隙が大き過ぎると基部が熱膨張した際に、さらに間隙が広がり、所期の性能が得られなくなってしまう。このため、プリズム間の間隙を適切な幅に設定して各プリズムを固定する簡単な手法が必要となっている。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、プリズムユニットを構成する複数のプリズム固定する際の間隙を簡単に調整して固定することができるプリズムユニットの組付方法及び組付装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために請求項１記載のプリズムユニットの組付方法は、基部をステージ上の一定の位置に位置決めして取り付ける取付工程と、ステージに対して一定の位置に位置決めする固定位置決め部材に、第１のプリズムを保持させて基部上に載置する第１の載置工程と、ステージに対しプリズムの並ぶ方向に移動自在な可動位置決め部材に、第２のプリズムを保持させて基部上に載置する第２載置工程と、第１及び第２プリズムの間の間隙の光学的な測定結果に基づいて、可動位置決め部材を移動させてプリズム間の間隙を所定幅とする調整工程と、基部と第１及び第２のプリズムのそれぞれの間に設けた接着剤を硬化させて、各プリズムを基部に固着する固着工程とを有するものである。
【０００９】
請求項２記載のプリズムユニットの組付方法では、調整工程を、第１及び第２プリズムの間隙に光を照射して、間隙を通過する光の受光量に基づいて間隙の幅を測定するようにしたものである。
【００１０】
請求項３記載のプリズムユニットの組付方法では、調整工程を、光を照射して透過させる位置を間隙の延びる方向に沿って移動させて間隙の幅を測定するようにしたものである。
【００１１】
請求項４記載のプリズムユニットの組付方法では、調整工程を、間隙の延びる方向に複数の受光素子を並べたラインセンセンサを用いて、各受光素子に対する間隙の各位置について間隙の幅を測定するようにしたものである。
【００１２】
請求項５記載のプリズムユニットの組付装置では、基部が載置されるステージと、ステージの一定の位置に基部を位置決めして保持する基部保持手段と、ステージに対して固定され、基部上に載置される第１のプリズムを一定の位置に位置決めして保持する固定位置決め部材と、ステージに対しプリズムの並ぶ方向に移動自在にされ、基部上に載置される第２のプリズムを保持する可動位置決め部材と、第１及び第２プリズムの間隙の幅を光学的に測定するための測定手段と、プリズムの並ぶ方向に可動位置決め部材を移動させる移動機構と、基部と第１及び第２のプリズムの間に形成した紫外線硬化型接着剤に各プリズムを介して紫外線を照射して硬化させる光源とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ステージに対して基部と、第１のプリズムを位置決めし、第２のプリズムを可動位置決め部材に保持させて移動してプリズムの間隙の幅を調整してから、各プリズムを固定するようにしたから、適切な間隙を設けた状態に第２プリズムの位置を簡単に調整して固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プリズムユニットが組み込まれた３Ｄプロジェクタの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の組付装置の概略を示す斜視図である。
【図３】組付装置のうちの調整機構部を示す平面図である。
【図４】基板とプリズムとの間に塗布されるＵＶ硬化型接着剤を示す説明図である。
【図５】顕微鏡の視野に表示される基準線とプリズムの稜線の関係を示す説明図である。
【図６】プリズムユニットの組み付け手順を示すフローチャートである。
【図７】プリズム間隔を上部、中央部、下部で測定する例を示す説明図である。
【図８】プリズム間隔を測定する際に用いるレチクルが十字パターンの例を示す説明図である。
【図９】ステージに設けたピンと基板に設けた孔とで位置決めをする例を示す斜視図である。
【図１０】フォトセンサと光源を用いてプリズム間隔を測定する例を示す斜視図である。
【図１１】フォトセンサと光源を用いてプリズム間隔を測定する例における調整手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】ラインセンサと光源を用いてプリズム間隔を測定する例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１にプリズムユニットを用いた３Ｄプロジェクタの概要を示す。この３Ｄプロジェクタ１０は、右目で観察する右画像と左目で観察する左画像とを同時に投影するものであり、プリズムユニット１２は、右画像の光軸と左画像の光軸との間隔を広げるための光学系の一部に用いている。画像表示部１３は、ＬＣＤや光源などで構成されている。画像表示部１３の表示エリア１３ａの上半分には右画像１４Ｒが、下半分には左画像１４Ｌがそれぞれ表示され、リレー光学系１５を介してプリズムユニット１２に入射する。
【００１６】
プリズムユニット１２は、基板（基部）１６と、この基板１６にそれぞれ固定された第１プリズム１7と第２プリズム１８とからなり、第１プリズム１７が右画像１４Ｒの光路を上方に折り曲げ、第２プリズム１８が左画像の光路を下方に折り曲げる。折り曲げられた各光路は、さらにミラー１９Ｒ，１９Ｌで折り曲げられて、適当な光軸間隔とされて対応する投影光学系２１Ｒ，２１Ｌに入射する。なお、この例では、上側の第１プリズム１７に右画像１４Ｒを、下側の第２プリズム１８に左画像１４Ｌを対応させているが、第１プリズム１７に左画像１４Ｌを、下側の第２プリズム１８に右画像１４Ｒを対応させてもよい。
【００１７】
投影光学系２１Ｒ，２１Ｌの前面には、互いに逆向きの回転方向に偏光をかける円偏光フィルタ２２Ｒ，２２Ｌが配されている。これらの円偏光フィルタ２２Ｒ，２２Ｌによって、右画像１４Ｒ，左画像１４Ｌは、回転方向が互いに逆向きの円偏光状態となって、スクリーン上にほぼ全範囲が重なるように拡大投影される。
【００１８】
基板１６は、長方形の板状であり、その一方の面に各プリズム１７，１８の端面を接着して固定してある。第１プリズム１7と第２プリズム１８としては、それぞれ直角プリズムを用いており、光軸の間隔を広げる方向に並べてある。各プリズム１７，１８は、斜面（プリズムの直角に対向する面）とリレー光学系１５からの光が入射する面とがなす角の稜線１７ａ，１８ａ（図２参照）の間に間隙が形成されるように設けられている。
【００１９】
図２にプリズムユニット１２の組付装置の概略を示し、図３に組付装置の調整機構部を示す。なお、以下の説明では、第１プリズム１７，第２プリズム１８が並べられる方向をＸ方向とし、このＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。また、説明の便宜上、各プリズム１７，１８の直角を挟む２面のうちＸ方向に平行な面をＸ面、Ｙ方向に平行な面をＹ面と称する。
【００２０】
組付装置２４は、大別して調整機構部２５と、顕微鏡ユニット２６と、光源部２７とからなる。調整機構部２５は、プリズムユニット１２の組み付ける作業台となるステージ３１を有している。ステージ３１には、基板係止板３２，３３を固定してあり、これら基板係止板３２，３３の先端に基板１６と接触する基板係止突起３２ａ，３３ａをそれぞれ設けてある。基板係止突起３２ａは、基板１６の一方の長辺に接触し、基板係止突起３３ａは、基板１６の一方の短辺に接触する。
【００２１】
また、ステージ３１には、基板１６を挟んで基板係止板３２の反対側にＹ方向に移動自在な押圧突起３４ａを、基板係止板３３の反対側に押圧突起３４ｂを配している。これら押圧突起３４ａ，３４ｂは、位置決めされた基板１６に接触する接触位置（図３参照）と、基板１６から離された退避位置（図２参照）との間で移動自在としてある。
【００２２】
バネ等の付勢手段によって押圧突起３４ａ，３４ｂを付勢してあり、その付勢力で押圧突起３４ａ，３４ｂが基板１６を押圧する。これにより、ステージ３１に位置決めした状態に基板１６を保持する。また、基板１６をステージ３１に載置し、またプリズムユニット１２を取り外すときには、付勢力に抗して押圧突起３４ａ，３４ｂを退避位置に移動させる。
【００２３】
第１プリズム１７を一定の位置に位置決めして保持するための固定位置決め部材として、第１プリズム係止板３５，３６と、第１押圧板３７とが設けられている。第１プリズム係止板３５，３６はそれぞれステージ３１に固定され、第１プリズム係止板３５はその先端に第１プリズム１７のＸ面と接触する一対の第１係止突起３５ａが設けられている。また、第１プリズム係止板３６の先端には、第１プリズム１７のＹ面と接触する第１係止突起３６ａが設けられている。これら第１係止突起３５ａ，３６ａにそれぞれＸ面，Ｙ面を接触させることによって、ステージ３１に対して位置決めされた基板１６の一定の位置に第１プリズム１７を位置決めして配することができる。
【００２４】
第１押圧板３７は、その先端に一対の第１押圧突起３７ａを備えている。第１押圧板３７は、ステージ３１上でＹ方向に移動自在に組み付けられ、一対の第１押圧突起３７ａが第１プリズム１７の斜面に接触する接触位置（図３参照）と、第１プリズム１７から離れた退避位置（図２参照）との間で移動自在である。
【００２５】
付勢手段３８は、第１押圧突起３７ａで第１プリズム１７の斜面を押圧するように第１押圧板３７を付勢する。第１押圧板３７を接触位置として付勢手段３８の付勢力で第１プリズム１７の斜面を押圧することにより、第１プリズム１７を位置決めして保持する。第１プリズム１７を基板１６上に載置するとき、及びプリズムユニット１２を取り出すときには、付勢手段３８の付勢に抗して第１押圧板３７は退避位置に移動される。
【００２６】
第２プリズム１８を保持する可動位置決め部材として、第２プリズム係止板４１と、第２押圧板４２とが設けられている。これら第２プリズム係止板４１と第２押圧板４２は、移動機構４３を構成する移動アーム４４に取り付けられ、プリズムの並ぶ方向（Ｘ方向）に移動自在となっている。
【００２７】
第２プリズム係止板４１は、「コ」字状に開いた移動アーム４４の一端に固定され、第２押圧板４２は、移動アーム４４の他端にＹ方向に移動自在に取り付けられている。移動アーム４４はＸ方向に移動自在に設けられ、これにより第２プリズム係止板４１と第２押圧板４２は移動アーム４４とともにステージ３１に対してＸ方向に移動自在となり、第２押圧板４２についてはＹ方向にも移動自在となっている。
【００２８】
第２プリズム係止板４１には、Ｌ字状とした先端に第２プリズム１８のＸ面に接触する一対の第２係止突起４１ａと、Ｙ面に接触する第２係止突起４１ｂが設けられている。この第２プリズム係止板４１は、一対の第２係止突起４１ａによって位置決めされる第２プリズム１８のＸ面が、第１係止突起３５ａによって位置決めされる第１プリズム１７のＸ面と同じ平面上となるように精度よく調整してある。なお、移動機構４３は、移動アーム４４がＸ方向に移動するときに、第２係止突起４１ａとＸ面との接触位置がＹ方向に移動しないようにしてある。
【００２９】
第２押圧板４２は、その先端に第２プリズム１８の斜面と接触する一対の第２押圧突起４２ａを備えている。この第２押圧板４２は、Ｙ方向については、図３に示すように、第２押圧突起４２ａを第２プリズム１８の斜面に接触させる接触位置と、図２に示すように、第２プリズム１８から離される退避位置との間で移動自在である。
【００３０】
なお、第１押圧板３７及び第２押圧板４２を、Ｙ方向にスライド自在に設けているが、第１押圧板３７は、第１プリズム１７のＸ面を第１係止突起３５ａに、Ｙ面を第１係止突起３６ａに押しつけ、また第２押圧板４２は、第２プリズム１８のＸ面を第２係止突起４１ａに、Ｙ面を第２係止突起４１ｂに押しつけるように力を作用させるのであれば、例えば回動して接触位置と退避位置との間で移動するような構成でもよい。
【００３１】
付勢手段４６は、第２押圧突起４２ａで第２プリズム１８の斜面を押圧するように第２押圧板４２を付勢する。第２押圧板４２を接触位置として付勢手段４６の付勢力で第２プリズム１８の斜面を押圧することにより、第２プリズム１８を第２係止突起４１ａ，４１ｂとの間に保持し、移動アーム４４の移動によって第２プリズム１８を保持しながらＸ方向に移動させる。第２プリズム１８を基板１６上に載置するとき、及びプリズムユニット１２を取り出すときには、付勢手段４６の付勢に抗して第２押圧板４２を退避位置に移動させる。
【００３２】
基板１６を押圧する押圧突起３４ａ，３４ｂ、プリズム１７，１８の斜面を押圧する押圧突起３７ａ，４２ａを付勢する手段としては、バネ等の各種のものを用いることができる。また、これらを例えばエアシリンダを用いて、接触位置と退避位置との間で移動させ、接触位置のときには空気圧で基板１６やプリズムの斜面を押圧するようにしてもよい。
【００３３】
移動機構４３は、上記の移動アーム４４の他に、マイクロメータヘッド４7、このマイクロメータヘッド４７の操作によってＸ方向にスライドするスライドテーブル４８から構成される。スライドテーブル４８には、移動アーム４４を取り付けてあり、マイクロメータヘッド４７の操作で、移動アーム４４をＸ方向に移動させることができる。
【００３４】
プリズム１７，１８のＸ面側に顕微鏡ユニット２６が配置される。この顕微鏡ユニット２６は、顕微鏡５１と、この顕微鏡５１が載せられた３軸ステージ５２とから構成されている。顕微鏡５１を通して、稜線１７ａと、稜線１８ａとの間に形成される間隙を拡大して肉眼で観察し、その幅（Ｘ方向の間隔。以下、プリズム間隔という）を測定できるようにしてある。顕微鏡５１の視野には、基準線５１ａ〜５１ｄ（図５参照）を表示するようにしてあり、この基準線５１ａ〜５１ｄを用いて、観察者がプリズム間隔を知ることができる。
【００３５】
３軸ステージ５２は、その操作部５２ａを操作することによって、顕微鏡５１をＹ方向を軸として回動させる。なお、顕微鏡５１の対物側の光軸はＹ方向と平行にしてある。また、操作部５２ｂを操作することによって、基準線５１ａ〜５１ｄに直交する方向に顕微鏡５１をスライドさせ、操作部５２ｃを操作することによって、基準線５１ａ〜５１ｄに平行な方向に顕微鏡５１をスライドさせる。
【００３６】
光源部２７は、紫外線を照射する一対の紫外線ランプ２７ａで構成してある。各プリズム１７，１８を基板１６に載置するのに先立って、図４に示すように、基板１６のプリズム１７，１８の載置面にＵＶ（紫外線）硬化型接着剤５５が塗布される。光源部２７は、プリズム間隔の調整後に点灯され、プリズム１７，１８を通してＵＶ硬化型接着剤５５に紫外線を照射して硬化させる。
【００３７】
図５に顕微鏡５１の視野の観察状態の一例を示す。顕微鏡５１の視野Ｆ内には、上述のように基準線５１ａ〜５１ｄを表示するようにしてある。３軸ステージ５２の操作によって、ライン状に観察される稜線１７ａ，１８ａに対する基準線５１ａ〜５１ｄの傾き、位置関係が変化する。プリズム間隔を測定する場合には、３軸ステージ５２に対して、図５（ａ）に示すように基準線５１ａが稜線１７ａに対して傾斜している状態から、図５（ｂ）に示すように基準線５１ａと稜線１７ａを平行にする操作、図５（ｂ）に示す状態から図５（ｃ）のように基準線５１ａに稜線１７ａを合致させた状態とする操作を適宜行い、その後に基準線５１ａ（稜線１７ａ）に沿って観察位置をずらす操作を行って、全体のプリズム間隔を測定する。基準線５１ａに稜線１７ａを合致させた状態であれば、稜線１８ａの基準線５１ａ〜５１ｄに対する位置関係でプリズム間隔の大きさを知ることができる。
【００３８】
この例では、熱による基板の膨張（伸び）が生じたときにプリズム間隔が大きくなり過ぎないこと、基板の熱収縮が生じたときにプリズム同士が接触して破損しないこと、衝撃や振動等が加わってもプリズム同士が接触して破損しないことなどの条件を考慮して、５０μｍをプリズム間隔の設計値とし、±２５μｍのズレを許容して調整する。これに対応して、視野Ｆには、基準線５１ａから５０μｍの位置に設計値に対応する基準線５１ｃを表示し、その前後の２５μｍ間隔の各位置に基準線５１ｂ、基準線５１ｄを表示している。
【００３９】
次に、上記のように構成される組付装置２４を用いたプリズムユニット１２の組み付け手順について図６を参照しながら説明する。まず、ステージ３１に基板１６を載せ、基板係止突起３２ａ，３３ａで基板１６を位置決めし、押圧突起３４ａ，３４ｂで基板１６を押圧することによって、基板１６をステージ３１に位置決めした状態に保持する。この後に、基板１６の表面にＵＶ硬化型接着剤５５を塗布する。なお、ステージ３１に基板１６を載置する前に、ＵＶ硬化型接着剤５５を基板１６に塗布してもよい。
【００４０】
次に、第１押圧板３７を退避位置としてから、第１プリズム１７の直角を挟む２面（Ｘ面、Ｙ面）をそれぞれ第１係止突起３５ａ，３６ａに接触させる姿勢にして、ステージ３１上の基板１６に載せる。そして、この後に第１押圧板３７を接触位置として、押圧突起３７ａで第１プリズム１７の斜面を押圧する。これにより、第１プリズム１７は、第１係止突起３５ａ，３６ａで位置決めされた状態となり、その状態に保持される。
【００４１】
一方、第２プリズム１８については、マイクロメータヘッド４７を操作して、第２プリズム係止板４１と第２押圧板４２とによる第２プリズム１８の保持位置を、第２プリズム１８が第１プリズム１７と接触しない程度に移動させておき、この状態で第２プリズム１８を基板１６に載せる。この場合にも、第１プリズム１７と同様に、第２押圧板４２を退避位置としてから、第２プリズム１８の直角を挟む２面（Ｘ面、Ｙ面）をそれぞれ第２係止突起４１ａ，４１ｂに接触させる姿勢にして、ステージ３１上の基板１６上に載せてから第２押圧板４２を接触位置として、押圧突起４２ａで第２プリズム１８の斜面を押圧する。これにより、第２プリズム１８は、そのＸ面が第１プリズム１７のＸ面と同一平面上になるようにして、基板１６上に載置される。
【００４２】
各プリズム１７，１８の載置後に、顕微鏡５１の視野Ｆで第１プリズム１７の稜線１７ａが観察されるように、３軸ステージ５２の操作部５２ａ〜５２ｃを操作する。この後、視野Ｆ内でライン状に観察されている稜線１７ａに基準線５１ａが合致するように３軸ステージ５２を操作して顕微鏡５１を調節する。
【００４３】
例えば、図５（ａ）に示されるように、稜線１７ａに対して基準線５１ａが傾いている場合には、まず操作部５２ａを操作してＹ方向を軸とする回動を行い、稜線１７ａに基準線５１ａが平行となるように顕微鏡５１を調節する。図５（ｂ）に示されるように、稜線１７ａに基準線５１ａが平行となっている場合で、稜線１７ａに基準線５１ａが重なっていないときには、操作部５２ｂを操作して、基準線５１ａと直交する方向に移動させる操作を行い、図５（ｃ）に示されるように稜線１７ａに基準線５１ａが重なるようにする。
【００４４】
顕微鏡５１の調節が完了した後、操作部５２ｃを操作して、顕微鏡５１の観察範囲を基準線５１ａに沿った方向、すなわち稜線１７ａに沿った方向に移動させながら視野Ｆを観察し、稜線１８ａと基準線５１ａ〜５１ｄとの位置関係からプリズム間隔を調べ、全ての部分でプリズム間隔が所定範囲内、すなわち設計値を中心にして許容されるズレの範囲内に収っているか否かを判断する。なお、視野Ｆ内に稜線１８ａが観察されない場合には、マイクロメータヘッド４７を操作して第２プリズム１８を適当長で第１プリズム１７に近づくようにすればよい。
【００４５】
例えば、プリズム間隔が所定範囲よりも広い場合（７５μｍ超）には、移動アーム４４が第１プリズム１７に近づく方向（図３の左方向）に移動させるようにマイクロメータヘッド４７を操作する。この操作により、移動アーム４４が移動すると、これと一体に第２プリズム係止板４１と第２押圧板４２とが移動し、これらに保持されている第２プリズム１８が第１プリズム１７に近づけられ、プリズム間隔が狭くなる。
【００４６】
一方、プリズム間隔が所定範囲よりも狭い場合（２５μｍ未満）には、移動アーム４４が第１プリズム１７から遠ざかる方向（図３の右方向）に移動させるようにマイクロメータヘッド４７を操作する。この操作により、第２プリズム係止板４１と第２押圧板４２とが移動し、これらに保持されている第２プリズム１８が第１プリズム１７から遠ざけられ、プリズム間隔が広くなる。
【００４７】
上記のような操作中では、プリズム間隔の増減が視野Ｆ内で観察することができる。そして、全ての部分でのプリズム間隔が所定範囲内になるようにし、それを確認した後には、光源部２７の各光源２７ａを点灯する。この点灯により各光源２７ａから照射される紫外線は、プリズム１７，１８を通してＵＶ硬化型接着剤５５に照射される。これにより、ＵＶ硬化型接着剤５５が硬化し、各プリズム１７，１８が基板１６に固着された状態となる。上記のようにプリズム間隔が調整されているから、そのプリズム間隔は所定範囲内に調整された状態でプリズム１７，１８が固定されたプリズムユニット１２となる。この後、各押圧板３７，４２、及び押圧突起３４ａ，３４ｂをそれぞれ退避位置としてから、プリズムユニット１２をステージ３１から取り外す。
【００４８】
上記実施形態では、プリズム間隔を測定する際に、顕微鏡を回動操作して一方のプリズムの稜線に対して顕微鏡の視野内の基準線を平行とする調整し、全ての部分でプリズム間隔が所定範囲内となっているか否かを判断しているが、調整を顕微鏡の回動を省略し、複数箇所、例えば図７に示すように上部、中央部、下部の３カ所の各プリズム間隔Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を測定して判断するようにしてもよい。また、このように顕微鏡の回動を省略する場合には、図８に示すように、目盛りの付いた十字パターンのレチクルＲを使用することもできる。
【００４９】
また、基板をステージ上の一定の位置に位置決めして保持するための構成や、その基板に対して各プリズムを保持する構成は、上記のものに限られない。例えば、図９に示すように、基板１６に２カ所設けた孔１６ａに、ステージ３１に設けた２本のピン３１ａを通すことにより、ステージ３１上に基板１６を位置決めして載置するようにしてもよい。
【００５０】
図１０は、プリズム間隔の光学的な測定手法として、フォトセンサと光源を用いたものである。なお、以下に説明する他は、上記実施形態と同様であり、実質的に同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
この例では、プリズム１７，１８のＸ面側に配したフォトセンサ６１と、斜面側に配した光源６２とからなるセンサユニット６０を設けてある。フォトセンサ６１は、光源６２から出力される光をプリズム間の間隙を通して受光し、その受光量に応じた光電信号を出力する。フォトセンサ６１が光源６２からの光の受光量は、フォトセンサ６１と光源６２に挟まれる位置のプリズム間隔に依存し、プリズム間隔が広いほど大きくなり、プリズム間隔が狭いほど小さくなる。なお、フォトセンサ６１と光源６２の配置を逆にしてもよい。
【００５２】
センサ移動機構６３は、フォトセンサ６１と光源６２との相互の位置関係を維持した状態で、これらを稜線１７ａ，１８ａに沿った方向、すなわちプリズム間の間隙の延びる方向に移動させて、プリズム間隔を走査する。また、センサ移動機構６３は、フォトセンサ６１と光源６２による走査位置を出力する。上記のようにフォトセンサ６１が光源６２からの光の受光量がフォトセンサ６１と光源６２に挟まれる位置のプリズム間隔に依存することに基づいて、制御部６４は、フォトセンサ６１からの光電信号から各走査位置についてのプリズム間隔を求める。
【００５３】
移動機構４３は、アクチュエータ６５によって駆動するようにしてある。制御部６４は、求めたプリズム間隔の分布に基づいてアクチュエータ６５を駆動し、プリズム間隔が所定の範囲内に入るように第２プリズム１８をＸ方向に移動させる。
【００５４】
上記構成による調整手順の一例を図１１に示す。まずセンサユニット６０を稜線に沿って（図１０の矢線Ａ方向に）、例えば上方から下方に移動させて、各位置でのプリズム間隔を測定する。そして測定したプリズム間隔のうちの最大置と最小値とを調べ、これらの各値がそれぞれ所定範囲内である場合には、紫外線を照射してＵＶ硬化型接着剤５５を硬化させ、各プリズム１７，１８を基板に固着する。
【００５５】
一方、プリズム間隔の最大置または最小値が所定範囲内ではない場合には、アクチュエータ６５を駆動して移動アーム４４を移動させ、プリズム間隔の最大置及び最小値が所定範囲内となるようにする。このときに、移動アーム４４は、例えばプリズム間隔の最大置が所定範囲よりも大きいときには、第２プリズム１８を第１プリズム１７に近づける方向に最大置と所定範囲の上限値の差だけ移動させ、またプリズム間隔の最小値が所定範囲よりも小さいときには、第２プリズム１８を第１プリズム１７から遠ざける方向に最小値と所定範囲の下限値の差だけ移動させる。なお、最大置と最小置の差が所定範囲の範囲幅よりも大きいときには、調整不可能と判断することもできる。
【００５６】
上記の例では、フォトセンサと光源を移動させて走査を行っているが、図１２に示すように、フォトセンサ６１に代えて、受光素子がプリズム１７，１８の稜線１７ａ，１８ａに沿った方向に多数並べたラインセンサ６８を用い、光源６２に代えて、稜線１７ａ，１８ａに沿って長くした光源６９を用いることもできる。このようにすれば、フォトセンサと光源を移動させる機構が不要にしつつ、受光素子に対する稜線１７ａ，１８ａの各位置についてのプリズム間隔の幅を測定することができる。
【００５７】
上記各実施形態では、プリズムを基板に固定する際にＵＶ硬化型接着剤を用いたが、プリズム間隔の調整後に瞬間接着剤などをプリズムと基板の境界部分に滴下して固定するようにしてもよい。
【００５８】
また、上記各実施形態で説明したプリズムや基板の形状、プリズムの配列などは一例であり、本発明は、種々の形状、配列のものに利用することができる。また、プリズム間の間隙としては、面同士、面と稜線でもよい。さらに、組付装置からプリズムを移動させる工程・機能を省略すれば、プリズム間隔を検査・確認するための方法、装置としても利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１２ プリズムユニット
１６基板
１７，１８ プリズム
２４ 組付装置
２７ 光源部
３１ ステージ
３２，３３ 基板係止板
３５，３６ 第１プリズム係止板
４１ 第２プリズム係止板
４３ 移動機構
５１ 顕微鏡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２のプリズムを所定幅の間隙を設けた状態で並べて基部に固定するプリズムユニットの組付方法において、
基部をステージ上の一定の位置に位置決めして取り付ける取付工程と、
ステージに対して一定の位置に位置決めする固定位置決め部材に、第１のプリズムを保持させて基部上に載置する第１の載置工程と、
ステージに対しプリズムの並ぶ方向に移動自在な可動位置決め部材に、第２のプリズムを保持させて基部上に載置する第２載置工程と、
第１及び第２プリズムの間の間隙の光学的な測定結果に基づいて、可動位置決め部材を移動させてプリズム間の間隙を所定幅とする調整工程と、
基部と第１及び第２のプリズムのそれぞれの間に設けた接着剤を硬化させて、各プリズムを基部に固着する固着工程とを有することを特徴とするプリズムユニットの組付方法。
【請求項２】
前記調整工程では、第１及び第２プリズムの間隙に光を照射して、間隙を通過する光の受光量に基づいて間隙の幅を測定することを特徴とする請求項１記載のプリズムユニットの組付方法。
【請求項３】
前記調整工程では、光を照射して透過させる位置を間隙の延びる方向に沿って移動させて間隙の幅を測定することを特徴とする請求項２記載のプリズムユニットの組付方法。
【請求項４】
前記調整工程では、間隙の延びる方向に複数の受光素子を並べたラインセンセンサを用いて、各受光素子に対する間隙の各位置について間隙の幅を測定することを特徴とする請求項２記載のプリズムユニットの組付方法。
【請求項５】
所定幅の間隙を設けた状態で第１及び第２のプリズムを並べて基部に固定するプリズムユニットの組付装置において、
基部が載置されるステージと、
前記ステージの一定の位置に基部を位置決めして保持する基部保持手段と、
前記ステージに対して固定され、基部上に載置される第１のプリズムを一定の位置に位置決めして保持する固定位置決め部材と、
前記ステージに対しプリズムの並ぶ方向に移動自在にされ、基部上に載置される第２のプリズムを保持する可動位置決め部材と、
第１及び第２プリズムの間隙の幅を光学的に測定するための測定手段と、
プリズムの並ぶ方向に可動位置決め部材を移動させる移動機構と、
基部と第１及び第２のプリズムの間に形成した紫外線硬化型接着剤に各プリズムを介して紫外線を照射して硬化させる光源とを備えたことを特徴とするプリズムユニットの組付装置。
【請求項１】
第１及び第２のプリズムを所定幅の間隙を設けた状態で並べて基部に固定するプリズムユニットの組付方法において、
基部をステージ上の一定の位置に位置決めして取り付ける取付工程と、
ステージに対して一定の位置に位置決めする固定位置決め部材に、第１のプリズムを保持させて基部上に載置する第１の載置工程と、
ステージに対しプリズムの並ぶ方向に移動自在な可動位置決め部材に、第２のプリズムを保持させて基部上に載置する第２載置工程と、
第１及び第２プリズムの間の間隙の光学的な測定結果に基づいて、可動位置決め部材を移動させてプリズム間の間隙を所定幅とする調整工程と、
基部と第１及び第２のプリズムのそれぞれの間に設けた接着剤を硬化させて、各プリズムを基部に固着する固着工程とを有することを特徴とするプリズムユニットの組付方法。
【請求項２】
前記調整工程では、第１及び第２プリズムの間隙に光を照射して、間隙を通過する光の受光量に基づいて間隙の幅を測定することを特徴とする請求項１記載のプリズムユニットの組付方法。
【請求項３】
前記調整工程では、光を照射して透過させる位置を間隙の延びる方向に沿って移動させて間隙の幅を測定することを特徴とする請求項２記載のプリズムユニットの組付方法。
【請求項４】
前記調整工程では、間隙の延びる方向に複数の受光素子を並べたラインセンセンサを用いて、各受光素子に対する間隙の各位置について間隙の幅を測定することを特徴とする請求項２記載のプリズムユニットの組付方法。
【請求項５】
所定幅の間隙を設けた状態で第１及び第２のプリズムを並べて基部に固定するプリズムユニットの組付装置において、
基部が載置されるステージと、
前記ステージの一定の位置に基部を位置決めして保持する基部保持手段と、
前記ステージに対して固定され、基部上に載置される第１のプリズムを一定の位置に位置決めして保持する固定位置決め部材と、
前記ステージに対しプリズムの並ぶ方向に移動自在にされ、基部上に載置される第２のプリズムを保持する可動位置決め部材と、
第１及び第２プリズムの間隙の幅を光学的に測定するための測定手段と、
プリズムの並ぶ方向に可動位置決め部材を移動させる移動機構と、
基部と第１及び第２のプリズムの間に形成した紫外線硬化型接着剤に各プリズムを介して紫外線を照射して硬化させる光源とを備えたことを特徴とするプリズムユニットの組付装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１８６１２３（Ｐ２０１１−１８６１２３Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０３８９（Ｐ２０１０−５０３８９）
【出願日】平成２２年３月８日（２０１０．３．８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月８日（２０１０．３．８）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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