接合光学素子の製造方法
【課題】光学素子の変形を抑制できる接合光学素子製造方法
【解決手段】接合光学素子の製造方法は、上基材レンズ９１と下基材レンズ９２とを樹脂を含む接合剤９５で接合することにより接合レンズ９０を製造する方法であって、下基材レンズ９２に接合剤９５を塗布する塗布段階と、上基材レンズ９１と下基材レンズ９２とを対向させた状態で、上基材レンズ９１および下基材レンズ９２を、外力を加えない状態よりも互いの中央部分が離れるように変形させる変形段階と、変形を保って、上基材レンズ９１と下基材レンズ９２とを近接させる近接段階と、上基材レンズ９１と下基材レンズ９２とを近接させた状態で、接合剤９５を硬化させる硬化段階とを備える。
【解決手段】接合光学素子の製造方法は、上基材レンズ９１と下基材レンズ９２とを樹脂を含む接合剤９５で接合することにより接合レンズ９０を製造する方法であって、下基材レンズ９２に接合剤９５を塗布する塗布段階と、上基材レンズ９１と下基材レンズ９２とを対向させた状態で、上基材レンズ９１および下基材レンズ９２を、外力を加えない状態よりも互いの中央部分が離れるように変形させる変形段階と、変形を保って、上基材レンズ９１と下基材レンズ９２とを近接させる近接段階と、上基材レンズ９１と下基材レンズ９２とを近接させた状態で、接合剤９５を硬化させる硬化段階とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の接合レンズの製造方法では、接合剤が塗布された一方のレンズを規正爪によって保持するとともに、他方のレンズを真空吸着する。この後、これらのレンズを互いに接近させた後、レンズとレンズとの間の接合剤を紫外線または熱等により硬化させてレンズ同士を接合する。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開平４−２４９１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の技術では、光学部材同士を接合する時に使用する熱、紫外線、接合剤の収縮等により、接合された光学部材が大きく変形するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、一の光学基材と他の光学基材とを樹脂で接合することにより接合光学素子を製造する方法であって、前記一の光学基材および前記他の光学基材の少なくとも一方に樹脂を塗布する塗布段階と、前記一の光学基材と前記他の光学基材とを対向させた状態で、前記一の光学基材および前記他の光学基材の少なくとも一方を、外力を加えない状態よりも互いの中央部分が離れるように変形させる変形段階と、前記変形を保って、前記一の光学基材と前記他の光学基材とを近接させる近接段階と、前記一の光学基材と前記他の光学基材とを近接させた状態で、前記樹脂を硬化させる硬化段階とを備える接合光学素子の製造方法である。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】レンズ接合装置の全体構成図である。
【図２】接合レンズの製造方法の変形段階を示す。
【図３】接合レンズの製造方法の近接段階及び硬化段階を示す。
【図４】製造された接合レンズを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、レンズ接合装置の全体構成図である。図１に矢印で示す上下左右をレンズ接合装置の上下左右方向とする。
【０００９】
図１に示すように、レンズ接合装置１は、上基材レンズ９１と下基材レンズ９２とを樹脂で接合して接合レンズを製造する。レンズ接合装置１は、接合部２と、光干渉部３と、撮像素子４と、制御部５とを備える。
【００１０】
接合部２は、上部本体１１と、下部本体１２と、昇降機構１３と、吸引部１４と、位置決め機構１５と、紫外線照射部１６とを備える。
【００１１】
上部本体１１は、上円筒部２１と、上水平部２２とを備える。上部本体１１は、上基材レンズ９１を真空吸引して保持する。
【００１２】
上円筒部２１は、上面が塞がれた中空部２３が形成された円筒形状を有する。上円筒部２１の下面には、上基材レンズ９１を真空吸引するために、上基材レンズ９１の直径よりも小さい開口が形成される。上円筒部２１の上端部近傍の側面には、上排気口２４が形成される。上円筒部２１は、紫外線を透過可能な材料からなる。上円筒部２１の下部には、中空部２３の真空度を保つためのシーリング２５が設けられる。
【００１３】
上水平部２２は、水平方向に延びる板状または梁状であり、上円筒部２１の下端部の左右の側面に連結される。上水平部２２には、上部本体１１を上下方向にガイドする一対のガイド孔２６、２７が形成される。ガイド孔２６は、上円筒部２１を挟みガイド孔２７の反対側に配置される。ガイド孔２６、２７は、上水平部２２を上下方向に貫通している。上水平部２２の左側端部には、ネジ孔２８が形成される。ネジ孔２８は、昇降機構１３から上部本体１１へと上下方向の駆動力を伝達する。左側の上水平部２２の中央部には、位置決め機構１５の移動を規制するための上押圧突起２９が形成される。
【００１４】
下部本体１２は、下円筒部３１と、下水平部３２と、一対のガイド軸３３及びガイド軸３４とを備えて。下部本体１２は、下基材レンズ９２を真空吸引して保持する。
【００１５】
下円筒部３１は、上下面が開口された中空部３５が形成された円筒形状を有する。下円筒部３１は、上円筒部２１の略真下に配置されている。下円筒部３１の上面の開口の直径は、下基材レンズ９２を真空吸引することを目的として、下基材レンズ９２の直径よりも小さい。下円筒部３１の下面の開口は、後述する光干渉部３の参照部材６５によって塞がれる。下円筒部３１の下端部近傍の側面には、下排気口３６が形成される。下円筒部３１の上部には、中空部３５の真空度を保つためのシーリング３７が設けられる。
【００１６】
下水平部３２は、水平方向に延びる板状または梁状であって、下円筒部３１の上端部の左右の側面に連結されている。左側の下水平部３２の中央部には、位置決め機構１５の移動を規制する下押圧突起３８が形成される。
【００１７】
一対のガイド軸３３及びガイド軸３４は、下水平部３２の上面に固定される。ガイド軸３３は、下円筒部３１を挟みガイド軸３４の反対側に配置される。ガイド軸３３及びガイド軸３４は、ガイド孔２６、２７に摺動可能に挿入されており、これにより上部本体１１を上下方向にガイドする。
【００１８】
昇降機構１３は、昇降モータ４１と、ボールネジ４２とを備える。昇降モータ４１は、下水平部３２の左端部に固定される。昇降モータ４１は、ボールネジ４２の下端部に設けられ、ボールネジ４２を回転駆動させる。ボールネジ４２の上端部は、上部本体１１の上水平部２２のネジ孔２８に螺合される。これにより、ボールネジ４２が昇降モータ４１により回転駆動されると、この回転駆動が、ネジ孔２８を介して、上部本体１１に上下方向の駆動力として伝達される。これにより、昇降機構１３は、上部本体１１を下部本体１２に対して上下方向に移動させる。
【００１９】
吸引部１４は、真空ポンプ４５と、吸引管４６と、上圧力調整器４７と、下圧力調整器４８とを備える。真空ポンプ４５は、吸引管４６を介して、上円筒部２１及び下円筒部３１の空気を排気する。吸引管４６の一端部は、真空ポンプ４５に接続される。吸引管４６の他端部は分岐して、上円筒部２１の上排気口２４及び下円筒部３１の下排気口３６に接続される。これにより、吸引管４６は、真空ポンプ４５と上円筒部２１の中空部２３及び下円筒部３１の中空部３５とを繋ぐ。上圧力調整器４７は、吸引管４６の分岐点と上円筒部２１との間に設置される。そして、上圧力調整器４７は、上円筒部２１の中空部２３の圧力を調整する。下圧力調整器４８は、吸引管４６の分岐点と下円筒部３１との間に設置される。そして、下圧力調整器４８は、下円筒部３１の中空部３５の圧力を調整する。これにより、吸引部１４は、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形に対応させて、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２を真空吸引する。
【００２０】
位置決め機構１５は、上押圧部材５１と、上基準突起５２と、下押圧部材５３と、下基準突起５４とを備える。位置決め機構１５は、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の水平方向の位置決めをして固定する。
【００２１】
上押圧部材５１は、弾性部材を有する。上押圧部材５１は、上水平部２２の下面であって、上押圧突起２９と上円筒部２１との間に配置されている。上基準突起５２は、上水平部２２の下面であって、上円筒部２１を挟み上押圧部材５１と反対側に固定されている。上押圧部材５１は、上基材レンズ９１を上基準突起５２へと押圧する。上押圧部材５１の弾性部材の弾性力により、上基材レンズ９１は水平方向に位置決めされて固定される。
【００２２】
下押圧部材５３及び下基準突起５４は、設置される箇所が下水平部３２の上面である以外は、上押圧部材５１及び上基準突起５２と略同様の構成である。下押圧部材５３は、下基材レンズ９２を下基準突起５４へと押圧する。下押圧部材５３の弾性部材の弾性力により、下基材レンズ９２は水平方向に位置決めされて固定される。
【００２３】
紫外線照射部１６は、紫外線８１を透過可能な上円筒部２１の上方に配置される。紫外線照射部１６は、下基材レンズ９２の上面に塗布された紫外線硬化樹脂を含む接合剤９５に紫外線８１を照射する。
【００２４】
光干渉部３は、レーザ６１と、発散レンズ６２と、ビームスプリッター６３と、コリメータレンズ６４と、参照部材６５とを備える。光干渉部３は、参照部材６５の参照面６６と下基材レンズ９２の下面である被検面９３との間で光を干渉させる。以下の説明において、上流及び下流は、レーザ６１から出射されて、参照部材６５または下基材レンズ９２によって反射される前の光の進行方向の上流及び下流を示す。
【００２５】
レーザ６１の一例は、約６３３ｎｍの波長のレーザ光を照射可能なＨｅ−Ｎｅレーザである。レーザ６１は、Ｈｅ−Ｎｅレーザに限定するものではないが、紫外線以外のレーザ光を照射可能なレーザが好ましい。これにより、硬化用の紫外線との干渉を避けることができる。
【００２６】
発散レンズ６２は、レーザ６１の下流側であって、レーザ６１とビームスプリッター６３との間に配置される。発散レンズ６２は、点状のレーザ光を発散させて広げることにより、後述する参照部材６５の上面である参照面６６及び下基材レンズ９２の下面である被検面９３の略全面に光を照射する。
【００２７】
ビームスプリッター６３は、発散レンズ６２の下流側であって、発散レンズ６２とコリメータレンズ６４との間に配置される。ビームスプリッター６３は、上方向に進行する光の一部を透過して、下方向に進行する光の一部を右方向へと反射する。これにより、レーザ６１から照射された光８２は、ビームスプリッター６３を透過して、参照面６６及び被検面９３に達する。また、参照面６６及び被検面９３によって反射された光８３、８４は、ビームスプリッター６３により反射されて、撮像素子４に達する。
【００２８】
コリメータレンズ６４は、ビームスプリッター６３の下流側であって、ビームスプリッター６３と参照部材６５との間に配置される。コリメータレンズ６４は、ビームスプリッター６３から進行する光８２を平行光に変換するとともに、参照面６６及び被検面９３によって反射された光８３、８４をビームスプリッター６３へと集光する。
【００２９】
参照部材６５は、コリメータレンズ６４の下流側であって、コリメータレンズ６４と下基材レンズ９２との間に配置される。参照部材６５は、光を透過可能な材料からなる。参照部材６５を構成する材料の屈折率は、下基材レンズ９２を構成する材料の屈折率と等しいことが好ましい。これにより、下基材レンズ９２の被検面９３の反射率と参照面６６の反射率とを等しくして、参照面６６によって反射される光量と下基材レンズ９２の被検面９３によって反射される光量とを略等しくする。
【００３０】
参照部材６５は、略円柱形状を有し、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２よりも厚い。参照部材６５は、下円筒部３１の下面の開口を塞ぐように設けられる。参照部材６５の上面は、下基材レンズ９２の面形状を観察するための参照面６６として機能する。
【００３１】
参照面６６は、接合前において外力を加えない状態での下基材レンズ９２の被検面９３の面形状と等しい形状を有する。また、参照面６６が被検面９３と平行になるように、参照部材６５は配置される。
【００３２】
参照部材６５は、コリメータレンズ６４から進行する平行光である光８２の一部を参照面６６によって反射し、残りの光８２を透過する。透過した光８２は、下基材レンズ９２の被検面９３によって反射される。参照面６６によって反射された光８３と被検面９３によって反射された光８４の干渉によって、下基材レンズ９２の反り等の面形状の変形が制御部５によって観察及び検出される。
【００３３】
撮像素子４は、ビームスプリッター６３によって反射される光８３、８４の進行方向側に配置されている。撮像素子４は、参照面６６及び被検面９３によって反射された光８３、８４を撮像して電気的な信号に変換する。撮像素子４は、その信号を制御部５へと出力する。
【００３４】
制御部５は、撮像素子４、紫外線照射部１６、昇降モータ４１、真空ポンプ４５、上圧力調整器４７、下圧力調整器４８、および、レーザ６１と電気的な信号を送受信可能に接続される。これにより、制御部５は、真空ポンプ４５を駆動して、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２を真空吸引する。制御部５は、昇降モータ４１を駆動して、上部本体１１を上下駆動させる。制御部５は、接合時に、紫外線照射部１６を起動して、紫外線８１を照射する。制御部５は、レーザ６１を起動して、参照面６６及び被検面９３にレーザ光である光８２を照射する。制御部５は、参照面６６によって反射された光８３及び被検面９３によって反射された光８４を撮像した撮像素子４から送られる電気的な信号を受信する。これにより、制御部５は、参照面６６と被検面９３との間での光の干渉の有無または干渉縞の間隔を判定して、下基材レンズ９２の面形状の変形を観察する。更に、制御部５は、下基材レンズ９２の面形状の変形に基づいて、上圧力調整器４７及び下圧力調整器４８を制御して、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形を調整する。
【００３５】
次に、接合する上基材レンズ９１、下基材レンズ９２、機能性樹脂９４及び接合用の接合剤９５を例示する。上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２は、光を透過可能なガラスからなる。上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の直径は、２０ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは２３ｍｍ〜２８ｍｍである。上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の厚みは２ｍｍ〜３ｍｍである。下基材レンズ９２の下面は、下基材レンズ９２の変形を観察するための被検面９３としても機能する。被検面９３は、参照面６６によって反射された光８２と干渉させるための光８３を反射する。機能性樹脂９４は、光学的な機能を有する樹脂からなる。また、機能性樹脂９４は上基材レンズ９１に形成する際、その表面に回折格子形状を形成することで、回折によるレンズ機能を持たせるようにしても良い。接合剤９５は、機能性樹脂９４とは異なる屈折率を有する紫外線硬化樹脂を含む材料からなる。接合剤９５は、紫外線８１が照射されると、硬化するとともに収縮する。これにより、外力を加えない状態で上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２を接合剤９５により接合すると、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２は、接合剤９５の収縮により、その中央部が内側に突出するように変形する。
【００３６】
図２は、接合レンズの製造方法の変形段階を示す。図３は、接合レンズの製造方法の近接段階及び硬化段階を示す。図４は、製造された接合レンズを示す。この製造方法は、上基材レンズ９１と下基材レンズ９２とを樹脂を含む接合剤９５によって接合することにより接合レンズ９０を製造する。
【００３７】
まず、塗布段階において、上基材レンズ９１の下面に機能性樹脂９４を塗布するとともに、下基材レンズ９２の上面に接合剤９５を塗布する。
【００３８】
次に、図１に示すように、固定段階において、シーリング２５を介して、上円筒部２１の下面の開口部に上基材レンズ９１を配置した後、上押圧部材５１によって上基材レンズ９１を上基準突起５２へと押圧する。また、シーリング３７を介して、下円筒部３１の上面の開口部に下基材レンズ９２を配置した後、下押圧部材５３によって下基材レンズ９２を下基準突起５４へと押圧する。これにより、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の位置決めが完了する。この結果、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２が、外力を与えない状態で、互いに離間して対向した状態で固定される。
【００３９】
次に、変形段階において、制御部５は、真空ポンプ４５を起動する。これにより、上円筒部２１の中空部２３及び下円筒部３１の中空部３５の気体が吸引管４６を介して排気される。この結果、上基材レンズ９１の下基材レンズ９２に対向する裏面、および、下基材レンズ９２の下基材レンズ９２に対向する裏面が負圧になる。また、制御部５は、上圧力調整器４７及び下圧力調整器４８を制御して、上円筒部２１の中空部２３及び下円筒部３１の中空部３５を所定の圧力に設定する。これにより、図２に示すように、上基材レンズ９１の中央部は上方に所定量移動する。また、下基材レンズ９２の中央部は、下方に所定量移動する。この所定量は、接合剤９５の硬化収縮によって接合後に接合レンズ９０が目的の形状となるように、実験的に予め求めておくことが好ましい。この結果、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２は、外力を加えない状態よりも、互いの中央部分が離れるように変形する。
【００４０】
次に、近接段階において、制御部５は、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形を保った状態で、昇降モータ４１を駆動して、ボールネジ４２を回転駆動させる。これにより、ボールネジ４２が螺合されている上水平部２２を有する上部本体１１が、上基材レンズ９１とともに下方へと移動する。この結果、図３に示すように、上基材レンズ９１が下基材レンズ９２へと近接して、上基材レンズ９１に塗布された機能性樹脂９４と下基材レンズ９２に塗布された接合剤９５とが密着する。
【００４１】
次に、硬化段階において、制御部５は、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２を近接させた状態で、紫外線照射部１６を起動する。これにより、紫外線８１が、紫外線照射部１６から照射される。この紫外線８１は、上円筒部２１の上面、上基材レンズ９１及び機能性樹脂９４を順に透過した後、接合剤９５に照射される。これにより、紫外線硬化樹脂からなる接合剤９５が、徐々に硬化する。
【００４２】
また、制御部５は、近接段階後の硬化段階中に、接合剤９５に紫外線８１を照射する方向の下流側から下基材レンズ９２の面形状を観察する観察段階を実行する。観察段階では、制御部５は光干渉部３のレーザ６１を起動する。これにより、レーザ光である光８２がレーザ６１から照射される。光８２は、発散レンズ６２によって広げられた後、ビームスプリッター６３に達して透過する。この後、光８２はコリメータレンズ６４を透過して平行光に変換される。次に、光８２は参照部材６５に達する。光８２の一部は参照部材６５の参照面６６によって反射される。残りの光８２は、下基材レンズ９２に達して、被検面９３によって反射される。ここで、参照部材６５の屈折率と下基材レンズ９２の屈折率は略等しいので、参照面６６の反射率と被検面９３の反射率は略等しい。従って、参照面６６によって反射された光８３と被検面９３によって反射された光８４は、略同じ強度となる。
【００４３】
この後、参照面６６によって反射された光８３と被検面９３によって反射された光８４は、コリメータレンズ６４によって集光されて、ビームスプリッター６３によって撮像素子４へと反射される。撮像素子４に達した光８３、８４は、撮像素子４によって電気信号である画像データに変換されて、制御部５へと出力される。
【００４４】
制御部５では、画像データを解析して、参照面６６に反射された光８３と被検面９３に反射された光８４との干渉により、下基材レンズ９２の面形状を観察する。そして、制御部５では、観察結果に基づいて、上圧力調整器４７及び下圧力調整器４８を調整することにより、反り等の上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形を低減する。
【００４５】
例えば、図１から図３に示すように、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の互いに向かい合う面が平行である場合には、貼り合わせ後の下基材レンズ９２の被検面９３の面形状は、接合前において外力を加えない状態での下基材レンズ９２の被検面９３の面形状と等しくなることが好ましい。すなわち、この場合には、貼り合わせ後の下基材レンズ９２の被検面９３の面形状は、参照面６６の面形状と等しくなることが好ましい。よって制御部５は、被検面９３によって反射された光８３と参照面６６によって反射された光８４との間の干渉縞の間隔が広がるように、より好ましくはなくなるように、上圧力調整器４７及び下圧力調整器４８を制御して、上円筒部２１の中空部２３及び下円筒部３１の中空部３５の気圧を調整する。これにより、下基材レンズ９２の被検面９３が、目的の形状である参照部材６５の参照面６６と略平行になる。尚、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形が反りの場合、その反りが１μｍ以下、好ましくは０．９μｍ以下となるように、上円筒部２１の中空部２３及び下円筒部３１の中空部３５の気圧を調整することが好ましい。
【００４６】
この後、接合剤９５が完全に硬化した後、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２が接合された接合レンズ９０を取り出す。これにより、図４に示すように、反りが低減された接合レンズ９０が完成する。
【００４７】
上述した実施形態では、吸引部１４によって、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の中央部が外側に突出するように変形させることができる。これにより、接合剤９５の硬化収縮により中央部が内側に突出する上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形を低減することができる。更には、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形に対して吸引部１４によって対応することにより、昇降機構１３を固定することができる。この結果、接合中の上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の位置ずれ等を抑制できる。
【００４８】
上述した実施形態では、光干渉部３によって光８３、８４を干渉させることにより、接合段階中に、制御部５は、下基材レンズ９２の面形状を観察することができる。これにより、硬化収縮による接合中の上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形に対応させて、制御部５は吸引部１４の上圧力調整器４７及び下圧力調整器４８を制御して、中空部２３及び中空部３５の圧力を調整できる。この結果、レンズ接合装置１は、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形に接合中に且つ柔軟に対応できる。
【００４９】
上述した実施形態では、参照部材６５の参照面６６を、外力が加わっていない状態の下基材レンズ９２の被検面９３と同じ形状に形成している。これにより、下基材レンズ９２の被検面９３を参照面６６と平行にすると、参照面６６及び被検面９３に反射された光８３、８４の干渉縞がなくなる。この結果、制御部５は、下基材レンズ９２の面形状が、外力が作用していない状態の面形状であることを容易に判定できる。
【００５０】
上述した実施形態では、参照部材６５及び下基材レンズ９２を同じ屈折率の材料によって構成している。これにより、参照部材６５の参照面６６によって反射される光８３と下基材レンズ９２の被検面９３によって反射される光８４の強度を略等しくすることができる。この結果、干渉縞をより容易に観察することができる。
【００５１】
上述した実施形態では、参照部材６５を下基材レンズ９２よりも厚く構成している。これにより、同じ負圧に接している下基材レンズ９２が変形しても、参照部材６５の変形を抑制できる。
【００５２】
なお、上述した実施形態では、両方の上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２を吸引部１４によって吸引したが、一方の上基材レンズ９１または下基材レンズ９２のみを吸引部１４によって吸引するように構成してもよい。
【００５３】
また、上述した実施形態では、下基材レンズ９２の面形状を観察するように構成したが、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の両方の面形状を観察可能に構成してもよい。更に、上述した実施形態では、基材はそれぞれレンズと称しているが、必ずしもレンズ形状を有した基材でなくても良い。
【００５４】
また、上述した実施形態では、参照部材６５の参照面６６を、外力を加えていない状態での下基材レンズ９２の被検面９３と同じ形状にしたが、参照面６６を、接合後における下基材レンズ９２の目標とすべき面形状にしてもよい。この場合にも、硬化段階中に、吸引部１４の吸引により変形させた状態の下基材レンズ９２の形状を観察し、干渉縞がなくなるように吸引部１４を制御する。これにより、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の互いに向かい合う面が平行でない場合であっても、結合後に目標とする下基材レンズ９２の面形状を確実に得ることができる。
【００５５】
さらに別例として、参照面６６を、変形段階および近接段階であって硬化段階前において、下基材レンズ９２を変形させるときに目標とすべき形状にしてもよい。この場合、目標とすべき形状は、結合の実験データに基づいて決めてもよい。この場合には、変形段階および近接段階であって硬化段階前に、吸引部１４の吸引により変形させた状態の下基材レンズ９２の形状を観察し、干渉縞がなくなるように吸引部１４を制御する。これにより、紫外線照射後の下基材レンズ９２の形状観察を省略できるので、観察中に光干渉部３または撮像素子４へ紫外線が入射することを抑制できる。
【００５６】
さらに別例として、参照面６６を平板等の任意の形状にしてもよい。この場合には、観察時点に応じて目標とすべき下基材レンズ９２の形状と当該参照面６６との間に発生する望ましい干渉縞を実験等により予め求めておく。そして、当該観察時点において観察された干渉縞が望ましい干渉縞に一致するように、吸引部１４を制御する。これにより、参照面６６が任意の形状であっても結合後に目標とする下基材レンズ９２の面形状を確実に得ることができる。よって、例えば結合後に目標とする面形状が異なる複数種類の下基材レンズ９２に対しても、一の参照面６６で対応することができる。
【００５７】
上述した実施形態において、不要な面によって反射された光を遮断する遮光部材を設けてもよい。例えば、下基材レンズ９２の上面、参照部材６５の下面等によって反射された光を遮断するために、参照部材６５と撮像素子４との間の光の経路上に、特定の光を遮断する遮光部材を配置することができる。
【００５８】
上述した実施形態において、紫外線を遮蔽する紫外線遮蔽部材を、下基材レンズ９２と撮像素子４との間の光の経路上に配置してもよい。これにより、接合剤９５を硬化させるための紫外線８１が、撮像素子４に入射することを抑制できる。
【００５９】
上述した実施形態において、ビームスプリッター６３と参照部材６５との間に１／２波長板として機能する光学部品を配置するとともに、ビームスプリッター６３に偏光ビームスプリッターを適用してもよい。これにより、反射されてビームスプリッター６３に戻る光の偏光方向を、ビームスプリッター６３を透過する光の偏光方向から９０°回転させることができるので、光をより効率よく活用することができる。
【００６０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６１】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６２】
１ レンズ接合装置
２ 接合部
３ 光干渉部
４ 撮像素子
５ 制御部
１１ 上部本体
１２ 下部本体
１３ 昇降機構
１４ 吸引部
１５ 位置決め機構
１６ 紫外線照射部
２１ 上円筒部
２２ 上水平部
２３ 中空部
２４ 上排気口
２５ シーリング
２６ ガイド孔
２７ ガイド孔
２８ ネジ孔
２９ 上押圧突起
３１ 下円筒部
３２ 下水平部
３３ ガイド軸
３４ ガイド軸
３５ 中空部
３６ 下排気口
３７ シーリング
３８ 下押圧突起
４１ 昇降モータ
４２ ボールネジ
４５ 真空ポンプ
４６ 吸引管
４７ 上圧力調整器
４８ 下圧力調整器
５１ 上押圧部材
５２ 上基準突起
５３ 下押圧部材
５４ 下基準突起
６１ レーザ
６２ 発散レンズ
６３ ビームスプリッター
６４ コリメータレンズ
６５ 参照部材
６６ 参照面
８１ 紫外線
８２ 光
８３ 光
８４ 光
９０ 接合レンズ
９１ 上基材レンズ
９２ 下基材レンズ
９３ 被検面
９４ 機能性樹脂
９５ 接合剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の接合レンズの製造方法では、接合剤が塗布された一方のレンズを規正爪によって保持するとともに、他方のレンズを真空吸着する。この後、これらのレンズを互いに接近させた後、レンズとレンズとの間の接合剤を紫外線または熱等により硬化させてレンズ同士を接合する。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開平４−２４９１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の技術では、光学部材同士を接合する時に使用する熱、紫外線、接合剤の収縮等により、接合された光学部材が大きく変形するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、一の光学基材と他の光学基材とを樹脂で接合することにより接合光学素子を製造する方法であって、前記一の光学基材および前記他の光学基材の少なくとも一方に樹脂を塗布する塗布段階と、前記一の光学基材と前記他の光学基材とを対向させた状態で、前記一の光学基材および前記他の光学基材の少なくとも一方を、外力を加えない状態よりも互いの中央部分が離れるように変形させる変形段階と、前記変形を保って、前記一の光学基材と前記他の光学基材とを近接させる近接段階と、前記一の光学基材と前記他の光学基材とを近接させた状態で、前記樹脂を硬化させる硬化段階とを備える接合光学素子の製造方法である。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】レンズ接合装置の全体構成図である。
【図２】接合レンズの製造方法の変形段階を示す。
【図３】接合レンズの製造方法の近接段階及び硬化段階を示す。
【図４】製造された接合レンズを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、レンズ接合装置の全体構成図である。図１に矢印で示す上下左右をレンズ接合装置の上下左右方向とする。
【０００９】
図１に示すように、レンズ接合装置１は、上基材レンズ９１と下基材レンズ９２とを樹脂で接合して接合レンズを製造する。レンズ接合装置１は、接合部２と、光干渉部３と、撮像素子４と、制御部５とを備える。
【００１０】
接合部２は、上部本体１１と、下部本体１２と、昇降機構１３と、吸引部１４と、位置決め機構１５と、紫外線照射部１６とを備える。
【００１１】
上部本体１１は、上円筒部２１と、上水平部２２とを備える。上部本体１１は、上基材レンズ９１を真空吸引して保持する。
【００１２】
上円筒部２１は、上面が塞がれた中空部２３が形成された円筒形状を有する。上円筒部２１の下面には、上基材レンズ９１を真空吸引するために、上基材レンズ９１の直径よりも小さい開口が形成される。上円筒部２１の上端部近傍の側面には、上排気口２４が形成される。上円筒部２１は、紫外線を透過可能な材料からなる。上円筒部２１の下部には、中空部２３の真空度を保つためのシーリング２５が設けられる。
【００１３】
上水平部２２は、水平方向に延びる板状または梁状であり、上円筒部２１の下端部の左右の側面に連結される。上水平部２２には、上部本体１１を上下方向にガイドする一対のガイド孔２６、２７が形成される。ガイド孔２６は、上円筒部２１を挟みガイド孔２７の反対側に配置される。ガイド孔２６、２７は、上水平部２２を上下方向に貫通している。上水平部２２の左側端部には、ネジ孔２８が形成される。ネジ孔２８は、昇降機構１３から上部本体１１へと上下方向の駆動力を伝達する。左側の上水平部２２の中央部には、位置決め機構１５の移動を規制するための上押圧突起２９が形成される。
【００１４】
下部本体１２は、下円筒部３１と、下水平部３２と、一対のガイド軸３３及びガイド軸３４とを備えて。下部本体１２は、下基材レンズ９２を真空吸引して保持する。
【００１５】
下円筒部３１は、上下面が開口された中空部３５が形成された円筒形状を有する。下円筒部３１は、上円筒部２１の略真下に配置されている。下円筒部３１の上面の開口の直径は、下基材レンズ９２を真空吸引することを目的として、下基材レンズ９２の直径よりも小さい。下円筒部３１の下面の開口は、後述する光干渉部３の参照部材６５によって塞がれる。下円筒部３１の下端部近傍の側面には、下排気口３６が形成される。下円筒部３１の上部には、中空部３５の真空度を保つためのシーリング３７が設けられる。
【００１６】
下水平部３２は、水平方向に延びる板状または梁状であって、下円筒部３１の上端部の左右の側面に連結されている。左側の下水平部３２の中央部には、位置決め機構１５の移動を規制する下押圧突起３８が形成される。
【００１７】
一対のガイド軸３３及びガイド軸３４は、下水平部３２の上面に固定される。ガイド軸３３は、下円筒部３１を挟みガイド軸３４の反対側に配置される。ガイド軸３３及びガイド軸３４は、ガイド孔２６、２７に摺動可能に挿入されており、これにより上部本体１１を上下方向にガイドする。
【００１８】
昇降機構１３は、昇降モータ４１と、ボールネジ４２とを備える。昇降モータ４１は、下水平部３２の左端部に固定される。昇降モータ４１は、ボールネジ４２の下端部に設けられ、ボールネジ４２を回転駆動させる。ボールネジ４２の上端部は、上部本体１１の上水平部２２のネジ孔２８に螺合される。これにより、ボールネジ４２が昇降モータ４１により回転駆動されると、この回転駆動が、ネジ孔２８を介して、上部本体１１に上下方向の駆動力として伝達される。これにより、昇降機構１３は、上部本体１１を下部本体１２に対して上下方向に移動させる。
【００１９】
吸引部１４は、真空ポンプ４５と、吸引管４６と、上圧力調整器４７と、下圧力調整器４８とを備える。真空ポンプ４５は、吸引管４６を介して、上円筒部２１及び下円筒部３１の空気を排気する。吸引管４６の一端部は、真空ポンプ４５に接続される。吸引管４６の他端部は分岐して、上円筒部２１の上排気口２４及び下円筒部３１の下排気口３６に接続される。これにより、吸引管４６は、真空ポンプ４５と上円筒部２１の中空部２３及び下円筒部３１の中空部３５とを繋ぐ。上圧力調整器４７は、吸引管４６の分岐点と上円筒部２１との間に設置される。そして、上圧力調整器４７は、上円筒部２１の中空部２３の圧力を調整する。下圧力調整器４８は、吸引管４６の分岐点と下円筒部３１との間に設置される。そして、下圧力調整器４８は、下円筒部３１の中空部３５の圧力を調整する。これにより、吸引部１４は、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形に対応させて、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２を真空吸引する。
【００２０】
位置決め機構１５は、上押圧部材５１と、上基準突起５２と、下押圧部材５３と、下基準突起５４とを備える。位置決め機構１５は、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の水平方向の位置決めをして固定する。
【００２１】
上押圧部材５１は、弾性部材を有する。上押圧部材５１は、上水平部２２の下面であって、上押圧突起２９と上円筒部２１との間に配置されている。上基準突起５２は、上水平部２２の下面であって、上円筒部２１を挟み上押圧部材５１と反対側に固定されている。上押圧部材５１は、上基材レンズ９１を上基準突起５２へと押圧する。上押圧部材５１の弾性部材の弾性力により、上基材レンズ９１は水平方向に位置決めされて固定される。
【００２２】
下押圧部材５３及び下基準突起５４は、設置される箇所が下水平部３２の上面である以外は、上押圧部材５１及び上基準突起５２と略同様の構成である。下押圧部材５３は、下基材レンズ９２を下基準突起５４へと押圧する。下押圧部材５３の弾性部材の弾性力により、下基材レンズ９２は水平方向に位置決めされて固定される。
【００２３】
紫外線照射部１６は、紫外線８１を透過可能な上円筒部２１の上方に配置される。紫外線照射部１６は、下基材レンズ９２の上面に塗布された紫外線硬化樹脂を含む接合剤９５に紫外線８１を照射する。
【００２４】
光干渉部３は、レーザ６１と、発散レンズ６２と、ビームスプリッター６３と、コリメータレンズ６４と、参照部材６５とを備える。光干渉部３は、参照部材６５の参照面６６と下基材レンズ９２の下面である被検面９３との間で光を干渉させる。以下の説明において、上流及び下流は、レーザ６１から出射されて、参照部材６５または下基材レンズ９２によって反射される前の光の進行方向の上流及び下流を示す。
【００２５】
レーザ６１の一例は、約６３３ｎｍの波長のレーザ光を照射可能なＨｅ−Ｎｅレーザである。レーザ６１は、Ｈｅ−Ｎｅレーザに限定するものではないが、紫外線以外のレーザ光を照射可能なレーザが好ましい。これにより、硬化用の紫外線との干渉を避けることができる。
【００２６】
発散レンズ６２は、レーザ６１の下流側であって、レーザ６１とビームスプリッター６３との間に配置される。発散レンズ６２は、点状のレーザ光を発散させて広げることにより、後述する参照部材６５の上面である参照面６６及び下基材レンズ９２の下面である被検面９３の略全面に光を照射する。
【００２７】
ビームスプリッター６３は、発散レンズ６２の下流側であって、発散レンズ６２とコリメータレンズ６４との間に配置される。ビームスプリッター６３は、上方向に進行する光の一部を透過して、下方向に進行する光の一部を右方向へと反射する。これにより、レーザ６１から照射された光８２は、ビームスプリッター６３を透過して、参照面６６及び被検面９３に達する。また、参照面６６及び被検面９３によって反射された光８３、８４は、ビームスプリッター６３により反射されて、撮像素子４に達する。
【００２８】
コリメータレンズ６４は、ビームスプリッター６３の下流側であって、ビームスプリッター６３と参照部材６５との間に配置される。コリメータレンズ６４は、ビームスプリッター６３から進行する光８２を平行光に変換するとともに、参照面６６及び被検面９３によって反射された光８３、８４をビームスプリッター６３へと集光する。
【００２９】
参照部材６５は、コリメータレンズ６４の下流側であって、コリメータレンズ６４と下基材レンズ９２との間に配置される。参照部材６５は、光を透過可能な材料からなる。参照部材６５を構成する材料の屈折率は、下基材レンズ９２を構成する材料の屈折率と等しいことが好ましい。これにより、下基材レンズ９２の被検面９３の反射率と参照面６６の反射率とを等しくして、参照面６６によって反射される光量と下基材レンズ９２の被検面９３によって反射される光量とを略等しくする。
【００３０】
参照部材６５は、略円柱形状を有し、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２よりも厚い。参照部材６５は、下円筒部３１の下面の開口を塞ぐように設けられる。参照部材６５の上面は、下基材レンズ９２の面形状を観察するための参照面６６として機能する。
【００３１】
参照面６６は、接合前において外力を加えない状態での下基材レンズ９２の被検面９３の面形状と等しい形状を有する。また、参照面６６が被検面９３と平行になるように、参照部材６５は配置される。
【００３２】
参照部材６５は、コリメータレンズ６４から進行する平行光である光８２の一部を参照面６６によって反射し、残りの光８２を透過する。透過した光８２は、下基材レンズ９２の被検面９３によって反射される。参照面６６によって反射された光８３と被検面９３によって反射された光８４の干渉によって、下基材レンズ９２の反り等の面形状の変形が制御部５によって観察及び検出される。
【００３３】
撮像素子４は、ビームスプリッター６３によって反射される光８３、８４の進行方向側に配置されている。撮像素子４は、参照面６６及び被検面９３によって反射された光８３、８４を撮像して電気的な信号に変換する。撮像素子４は、その信号を制御部５へと出力する。
【００３４】
制御部５は、撮像素子４、紫外線照射部１６、昇降モータ４１、真空ポンプ４５、上圧力調整器４７、下圧力調整器４８、および、レーザ６１と電気的な信号を送受信可能に接続される。これにより、制御部５は、真空ポンプ４５を駆動して、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２を真空吸引する。制御部５は、昇降モータ４１を駆動して、上部本体１１を上下駆動させる。制御部５は、接合時に、紫外線照射部１６を起動して、紫外線８１を照射する。制御部５は、レーザ６１を起動して、参照面６６及び被検面９３にレーザ光である光８２を照射する。制御部５は、参照面６６によって反射された光８３及び被検面９３によって反射された光８４を撮像した撮像素子４から送られる電気的な信号を受信する。これにより、制御部５は、参照面６６と被検面９３との間での光の干渉の有無または干渉縞の間隔を判定して、下基材レンズ９２の面形状の変形を観察する。更に、制御部５は、下基材レンズ９２の面形状の変形に基づいて、上圧力調整器４７及び下圧力調整器４８を制御して、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形を調整する。
【００３５】
次に、接合する上基材レンズ９１、下基材レンズ９２、機能性樹脂９４及び接合用の接合剤９５を例示する。上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２は、光を透過可能なガラスからなる。上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の直径は、２０ｍｍ〜１００ｍｍ、好ましくは２３ｍｍ〜２８ｍｍである。上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の厚みは２ｍｍ〜３ｍｍである。下基材レンズ９２の下面は、下基材レンズ９２の変形を観察するための被検面９３としても機能する。被検面９３は、参照面６６によって反射された光８２と干渉させるための光８３を反射する。機能性樹脂９４は、光学的な機能を有する樹脂からなる。また、機能性樹脂９４は上基材レンズ９１に形成する際、その表面に回折格子形状を形成することで、回折によるレンズ機能を持たせるようにしても良い。接合剤９５は、機能性樹脂９４とは異なる屈折率を有する紫外線硬化樹脂を含む材料からなる。接合剤９５は、紫外線８１が照射されると、硬化するとともに収縮する。これにより、外力を加えない状態で上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２を接合剤９５により接合すると、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２は、接合剤９５の収縮により、その中央部が内側に突出するように変形する。
【００３６】
図２は、接合レンズの製造方法の変形段階を示す。図３は、接合レンズの製造方法の近接段階及び硬化段階を示す。図４は、製造された接合レンズを示す。この製造方法は、上基材レンズ９１と下基材レンズ９２とを樹脂を含む接合剤９５によって接合することにより接合レンズ９０を製造する。
【００３７】
まず、塗布段階において、上基材レンズ９１の下面に機能性樹脂９４を塗布するとともに、下基材レンズ９２の上面に接合剤９５を塗布する。
【００３８】
次に、図１に示すように、固定段階において、シーリング２５を介して、上円筒部２１の下面の開口部に上基材レンズ９１を配置した後、上押圧部材５１によって上基材レンズ９１を上基準突起５２へと押圧する。また、シーリング３７を介して、下円筒部３１の上面の開口部に下基材レンズ９２を配置した後、下押圧部材５３によって下基材レンズ９２を下基準突起５４へと押圧する。これにより、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の位置決めが完了する。この結果、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２が、外力を与えない状態で、互いに離間して対向した状態で固定される。
【００３９】
次に、変形段階において、制御部５は、真空ポンプ４５を起動する。これにより、上円筒部２１の中空部２３及び下円筒部３１の中空部３５の気体が吸引管４６を介して排気される。この結果、上基材レンズ９１の下基材レンズ９２に対向する裏面、および、下基材レンズ９２の下基材レンズ９２に対向する裏面が負圧になる。また、制御部５は、上圧力調整器４７及び下圧力調整器４８を制御して、上円筒部２１の中空部２３及び下円筒部３１の中空部３５を所定の圧力に設定する。これにより、図２に示すように、上基材レンズ９１の中央部は上方に所定量移動する。また、下基材レンズ９２の中央部は、下方に所定量移動する。この所定量は、接合剤９５の硬化収縮によって接合後に接合レンズ９０が目的の形状となるように、実験的に予め求めておくことが好ましい。この結果、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２は、外力を加えない状態よりも、互いの中央部分が離れるように変形する。
【００４０】
次に、近接段階において、制御部５は、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形を保った状態で、昇降モータ４１を駆動して、ボールネジ４２を回転駆動させる。これにより、ボールネジ４２が螺合されている上水平部２２を有する上部本体１１が、上基材レンズ９１とともに下方へと移動する。この結果、図３に示すように、上基材レンズ９１が下基材レンズ９２へと近接して、上基材レンズ９１に塗布された機能性樹脂９４と下基材レンズ９２に塗布された接合剤９５とが密着する。
【００４１】
次に、硬化段階において、制御部５は、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２を近接させた状態で、紫外線照射部１６を起動する。これにより、紫外線８１が、紫外線照射部１６から照射される。この紫外線８１は、上円筒部２１の上面、上基材レンズ９１及び機能性樹脂９４を順に透過した後、接合剤９５に照射される。これにより、紫外線硬化樹脂からなる接合剤９５が、徐々に硬化する。
【００４２】
また、制御部５は、近接段階後の硬化段階中に、接合剤９５に紫外線８１を照射する方向の下流側から下基材レンズ９２の面形状を観察する観察段階を実行する。観察段階では、制御部５は光干渉部３のレーザ６１を起動する。これにより、レーザ光である光８２がレーザ６１から照射される。光８２は、発散レンズ６２によって広げられた後、ビームスプリッター６３に達して透過する。この後、光８２はコリメータレンズ６４を透過して平行光に変換される。次に、光８２は参照部材６５に達する。光８２の一部は参照部材６５の参照面６６によって反射される。残りの光８２は、下基材レンズ９２に達して、被検面９３によって反射される。ここで、参照部材６５の屈折率と下基材レンズ９２の屈折率は略等しいので、参照面６６の反射率と被検面９３の反射率は略等しい。従って、参照面６６によって反射された光８３と被検面９３によって反射された光８４は、略同じ強度となる。
【００４３】
この後、参照面６６によって反射された光８３と被検面９３によって反射された光８４は、コリメータレンズ６４によって集光されて、ビームスプリッター６３によって撮像素子４へと反射される。撮像素子４に達した光８３、８４は、撮像素子４によって電気信号である画像データに変換されて、制御部５へと出力される。
【００４４】
制御部５では、画像データを解析して、参照面６６に反射された光８３と被検面９３に反射された光８４との干渉により、下基材レンズ９２の面形状を観察する。そして、制御部５では、観察結果に基づいて、上圧力調整器４７及び下圧力調整器４８を調整することにより、反り等の上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形を低減する。
【００４５】
例えば、図１から図３に示すように、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の互いに向かい合う面が平行である場合には、貼り合わせ後の下基材レンズ９２の被検面９３の面形状は、接合前において外力を加えない状態での下基材レンズ９２の被検面９３の面形状と等しくなることが好ましい。すなわち、この場合には、貼り合わせ後の下基材レンズ９２の被検面９３の面形状は、参照面６６の面形状と等しくなることが好ましい。よって制御部５は、被検面９３によって反射された光８３と参照面６６によって反射された光８４との間の干渉縞の間隔が広がるように、より好ましくはなくなるように、上圧力調整器４７及び下圧力調整器４８を制御して、上円筒部２１の中空部２３及び下円筒部３１の中空部３５の気圧を調整する。これにより、下基材レンズ９２の被検面９３が、目的の形状である参照部材６５の参照面６６と略平行になる。尚、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形が反りの場合、その反りが１μｍ以下、好ましくは０．９μｍ以下となるように、上円筒部２１の中空部２３及び下円筒部３１の中空部３５の気圧を調整することが好ましい。
【００４６】
この後、接合剤９５が完全に硬化した後、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２が接合された接合レンズ９０を取り出す。これにより、図４に示すように、反りが低減された接合レンズ９０が完成する。
【００４７】
上述した実施形態では、吸引部１４によって、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の中央部が外側に突出するように変形させることができる。これにより、接合剤９５の硬化収縮により中央部が内側に突出する上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形を低減することができる。更には、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形に対して吸引部１４によって対応することにより、昇降機構１３を固定することができる。この結果、接合中の上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の位置ずれ等を抑制できる。
【００４８】
上述した実施形態では、光干渉部３によって光８３、８４を干渉させることにより、接合段階中に、制御部５は、下基材レンズ９２の面形状を観察することができる。これにより、硬化収縮による接合中の上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形に対応させて、制御部５は吸引部１４の上圧力調整器４７及び下圧力調整器４８を制御して、中空部２３及び中空部３５の圧力を調整できる。この結果、レンズ接合装置１は、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の変形に接合中に且つ柔軟に対応できる。
【００４９】
上述した実施形態では、参照部材６５の参照面６６を、外力が加わっていない状態の下基材レンズ９２の被検面９３と同じ形状に形成している。これにより、下基材レンズ９２の被検面９３を参照面６６と平行にすると、参照面６６及び被検面９３に反射された光８３、８４の干渉縞がなくなる。この結果、制御部５は、下基材レンズ９２の面形状が、外力が作用していない状態の面形状であることを容易に判定できる。
【００５０】
上述した実施形態では、参照部材６５及び下基材レンズ９２を同じ屈折率の材料によって構成している。これにより、参照部材６５の参照面６６によって反射される光８３と下基材レンズ９２の被検面９３によって反射される光８４の強度を略等しくすることができる。この結果、干渉縞をより容易に観察することができる。
【００５１】
上述した実施形態では、参照部材６５を下基材レンズ９２よりも厚く構成している。これにより、同じ負圧に接している下基材レンズ９２が変形しても、参照部材６５の変形を抑制できる。
【００５２】
なお、上述した実施形態では、両方の上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２を吸引部１４によって吸引したが、一方の上基材レンズ９１または下基材レンズ９２のみを吸引部１４によって吸引するように構成してもよい。
【００５３】
また、上述した実施形態では、下基材レンズ９２の面形状を観察するように構成したが、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の両方の面形状を観察可能に構成してもよい。更に、上述した実施形態では、基材はそれぞれレンズと称しているが、必ずしもレンズ形状を有した基材でなくても良い。
【００５４】
また、上述した実施形態では、参照部材６５の参照面６６を、外力を加えていない状態での下基材レンズ９２の被検面９３と同じ形状にしたが、参照面６６を、接合後における下基材レンズ９２の目標とすべき面形状にしてもよい。この場合にも、硬化段階中に、吸引部１４の吸引により変形させた状態の下基材レンズ９２の形状を観察し、干渉縞がなくなるように吸引部１４を制御する。これにより、上基材レンズ９１及び下基材レンズ９２の互いに向かい合う面が平行でない場合であっても、結合後に目標とする下基材レンズ９２の面形状を確実に得ることができる。
【００５５】
さらに別例として、参照面６６を、変形段階および近接段階であって硬化段階前において、下基材レンズ９２を変形させるときに目標とすべき形状にしてもよい。この場合、目標とすべき形状は、結合の実験データに基づいて決めてもよい。この場合には、変形段階および近接段階であって硬化段階前に、吸引部１４の吸引により変形させた状態の下基材レンズ９２の形状を観察し、干渉縞がなくなるように吸引部１４を制御する。これにより、紫外線照射後の下基材レンズ９２の形状観察を省略できるので、観察中に光干渉部３または撮像素子４へ紫外線が入射することを抑制できる。
【００５６】
さらに別例として、参照面６６を平板等の任意の形状にしてもよい。この場合には、観察時点に応じて目標とすべき下基材レンズ９２の形状と当該参照面６６との間に発生する望ましい干渉縞を実験等により予め求めておく。そして、当該観察時点において観察された干渉縞が望ましい干渉縞に一致するように、吸引部１４を制御する。これにより、参照面６６が任意の形状であっても結合後に目標とする下基材レンズ９２の面形状を確実に得ることができる。よって、例えば結合後に目標とする面形状が異なる複数種類の下基材レンズ９２に対しても、一の参照面６６で対応することができる。
【００５７】
上述した実施形態において、不要な面によって反射された光を遮断する遮光部材を設けてもよい。例えば、下基材レンズ９２の上面、参照部材６５の下面等によって反射された光を遮断するために、参照部材６５と撮像素子４との間の光の経路上に、特定の光を遮断する遮光部材を配置することができる。
【００５８】
上述した実施形態において、紫外線を遮蔽する紫外線遮蔽部材を、下基材レンズ９２と撮像素子４との間の光の経路上に配置してもよい。これにより、接合剤９５を硬化させるための紫外線８１が、撮像素子４に入射することを抑制できる。
【００５９】
上述した実施形態において、ビームスプリッター６３と参照部材６５との間に１／２波長板として機能する光学部品を配置するとともに、ビームスプリッター６３に偏光ビームスプリッターを適用してもよい。これにより、反射されてビームスプリッター６３に戻る光の偏光方向を、ビームスプリッター６３を透過する光の偏光方向から９０°回転させることができるので、光をより効率よく活用することができる。
【００６０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６１】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６２】
１ レンズ接合装置
２ 接合部
３ 光干渉部
４ 撮像素子
５ 制御部
１１ 上部本体
１２ 下部本体
１３ 昇降機構
１４ 吸引部
１５ 位置決め機構
１６ 紫外線照射部
２１ 上円筒部
２２ 上水平部
２３ 中空部
２４ 上排気口
２５ シーリング
２６ ガイド孔
２７ ガイド孔
２８ ネジ孔
２９ 上押圧突起
３１ 下円筒部
３２ 下水平部
３３ ガイド軸
３４ ガイド軸
３５ 中空部
３６ 下排気口
３７ シーリング
３８ 下押圧突起
４１ 昇降モータ
４２ ボールネジ
４５ 真空ポンプ
４６ 吸引管
４７ 上圧力調整器
４８ 下圧力調整器
５１ 上押圧部材
５２ 上基準突起
５３ 下押圧部材
５４ 下基準突起
６１ レーザ
６２ 発散レンズ
６３ ビームスプリッター
６４ コリメータレンズ
６５ 参照部材
６６ 参照面
８１ 紫外線
８２ 光
８３ 光
８４ 光
９０ 接合レンズ
９１ 上基材レンズ
９２ 下基材レンズ
９３ 被検面
９４ 機能性樹脂
９５ 接合剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の光学基材と他の光学基材とを樹脂で接合することにより接合光学素子を製造する方法であって、
前記一の光学基材および前記他の光学基材の少なくとも一方に樹脂を塗布する塗布段階と、
前記一の光学基材と前記他の光学基材とを対向させた状態で、前記一の光学基材および前記他の光学基材の少なくとも一方を、外力を加えない状態よりも互いの中央部分が離れるように変形させる変形段階と、
前記変形を保って、前記一の光学基材と前記他の光学基材とを近接させる近接段階と、
前記一の光学基材と前記他の光学基材とを近接させた状態で、前記樹脂を硬化させる硬化段階と
を備える接合光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記変形段階において、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方を、他方に対向する面の裏面を負圧にすることに変形させる請求項１に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項３】
少なくとも前記近接段階の後に、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方の面形状を観察する観察段階をさらに備える請求項１または２に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記硬化段階は、前記樹脂に紫外線を照射する段階を含み、
前記観察段階において、前記樹脂に紫外線を照射する方向の下流側から前記面形状を観察する請求項３に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記観察段階は、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方の一の面と、参照部材の参照面との干渉により前記面形状を観察する請求項３または４に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記参照面は、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方における、接合前であって、外力を加えない状態の前記一の面の面形状を有する請求項５に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記参照面は、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方における、接合後であって、外力を加えない状態の前記一の面の面形状を有する請求項５に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記参照面は、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方における、前記変形段階で目標とすべき変形に応じた面形状を有する請求項５に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記参照部材は、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方の厚みよりも大きい厚みを有する請求項５から８のいずれかに記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項１】
一の光学基材と他の光学基材とを樹脂で接合することにより接合光学素子を製造する方法であって、
前記一の光学基材および前記他の光学基材の少なくとも一方に樹脂を塗布する塗布段階と、
前記一の光学基材と前記他の光学基材とを対向させた状態で、前記一の光学基材および前記他の光学基材の少なくとも一方を、外力を加えない状態よりも互いの中央部分が離れるように変形させる変形段階と、
前記変形を保って、前記一の光学基材と前記他の光学基材とを近接させる近接段階と、
前記一の光学基材と前記他の光学基材とを近接させた状態で、前記樹脂を硬化させる硬化段階と
を備える接合光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記変形段階において、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方を、他方に対向する面の裏面を負圧にすることに変形させる請求項１に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項３】
少なくとも前記近接段階の後に、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方の面形状を観察する観察段階をさらに備える請求項１または２に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記硬化段階は、前記樹脂に紫外線を照射する段階を含み、
前記観察段階において、前記樹脂に紫外線を照射する方向の下流側から前記面形状を観察する請求項３に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記観察段階は、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方の一の面と、参照部材の参照面との干渉により前記面形状を観察する請求項３または４に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記参照面は、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方における、接合前であって、外力を加えない状態の前記一の面の面形状を有する請求項５に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記参照面は、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方における、接合後であって、外力を加えない状態の前記一の面の面形状を有する請求項５に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記参照面は、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方における、前記変形段階で目標とすべき変形に応じた面形状を有する請求項５に記載の接合光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記参照部材は、前記一の光学基材および前記他の光学基材の前記少なくとも一方の厚みよりも大きい厚みを有する請求項５から８のいずれかに記載の接合光学素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−４０８５５（Ｐ２０１２−４０８５５Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６６６０（Ｐ２０１０−１８６６６０）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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