JPH10186195A - 光学素子の接合方法及び接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光方向によって光を分離する光分離面を備
えた光学素子と他の光学素子とを接合する場合におい
て、光学素子の光学特性を反映する構造に合わせて相互
間の位置決めを行うことにより、高精度の複合光学素子
を形成する。 【解決手段】 固定されたレンズアレイ２の上に載置さ
れた偏光ビームスプリッタ１を位置決め枠１１及び押さ
えアーム１２によって挟持し、画像を見ながら位置決め
調整点Ｐ，Ｑを基準位置１４，１５に合致させるよう
に、偏光ビームスプリッタ１の平面位置を位置調整す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学素子の接合方法
及び接合装置に係り、特に、少なくとも一方が光学特性
を決定する複数の光学面を備えている２つの光学素子を
相互に接合するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】２つ以上の光学素子を互いに接合させる
光学素子の接合技術は、従来から種々の方法によって実
施されている。例えば、光学レンズやプリズムを相互に
接着剤によって貼り合わせることは多く、このような貼
り合わせによる複合レンズやプリズムによって単一の光
学素子では実現のできない、或いは実現困難な様々な光
学特性を得ることができる。

【０００３】光学素子としては、光源の発散光を平行光
に修正するためのインテグレータが種々用いられてい
る。このインテグレータは、光を平行光に変換すること
によって光学系における所望の特性を得たり、光学系の
光学損失を低減させるために使用される。

【０００４】例えば、液晶プロジェクタにおいては、光
源の光射出側にインテグレータを構成し、光を平行光に
変換するとともに、後段における液晶シャッタを透過し
て最終的に外部へと投写される光量を増加させるため
に、偏光ビームスプリッタ（以下、単に「ＰＢＳ」とい
う。）によって光の偏光方向を揃え、光の利用効率を向
上させている。

【０００５】この場合、インテグレータを構成する光学
レンズ（例えば光透過面内に多数のマイクロレンズを有
するレンズアレイ）と、上記のＰＢＳとを相互に接着し
て、所望の光学特性を得ると同時に光学系の小型化を図
り、さらに光学損失を低減させるように構成する場合が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように光学素子を相互に接合する場合には、光学素子の
個々の光学特性を決定する光学構造の位置関係を相互に
正確に合致させた状態で接合しないと、複合素子として
の所望の光学特性を得ることができず、また、光学損失
も増大してしまうという問題点がある。

【０００７】通常は、２つの光学素子の外周部をそれぞ
れ精度良く加工し、これらの外周部を治具により固定す
ることによって光学素子相互間の位置決めを行ってい
る。しかしながら、光学素子の外周部を光学構造に合わ
せて精度良く加工することは困難であり、加工時に光学
特性を測定しながら加工を行わなければならないことか
ら、製造コストが高くなるという問題点がある。

【０００８】また、光学素子によっては、光学構造を機
械的加工によって形成するなどの理由から、光学構造そ
のものにある程度の誤差を含んでいる場合があり、例え
ば偏光方向によって光を分離する光分離面を備えた偏光
ビームスプリッタ等は、その機械的精度によって光学構
造と外形との間にばらつきが発生するという問題点があ
り、光学構造に対する外形精度そのものを得ることが困
難である。

【０００９】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、特に偏光方向によって光を分離する光分離面そ
の他の光学面を複数備えた光学素子と他の光学素子とを
接合する場合において、光学素子の光学特性を反映する
構造に合わせて光学素子相互間の位置決めを行うことに
より、高精度の複合光学素子を形成することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、少なくとも一方が光学特性を
決定する複数の光学面を備えている、第１光学素子と第
２光学素子とを接合する光学素子の接合方法において、
前記第１光学素子を所定平面内において固定し、前記第
２光学素子を前記第１光学素子に対して重ね合わせ、前
記光学面によって形成された境界位置を視認可能な状態
とし、前記境界位置を他方の光学素子の平面位置に対応
した基準平面位置に合致させるように前記第２光学素子
の平面位置を調節して位置決めし、その後前記第１光学
素子と前記第２光学素子とを接合することを特徴とす
る。

【００１１】この手段によれば、一方の光学素子に形成
された光学面による境界位置を他方の光学素子の平面位
置に対応した基準平面位置に合致させるように位置決め
するようにしているため、従来よりも高精度に光学的な
位置決めを行うことができ、複合光学素子の光学特性を
向上させることができる。また、従来のように、光学素
子の外形によって位置合わせを行う必要がないから、光
学素子自体の外形精度をそれ程必要としなくなり、光学
素子の加工コスト及び加工時間を低減することができ
る。

【００１２】なお、光学面とは、光学構造の少なくとも
一部を構成する面形状であり、光学面の境界位置とは、
光学面によって形成される種々の光学構造の境界を示す
位置であり、光の偏光方向に応じて透過特性の変化する
光分離面、光反射面、光屈折面等によって形成された、
例えば表面の曲率の変化する部分など、光学素子におけ
る光学構造の特異点或いは特異線を含むものである。こ
こで、視認する側の光学素子の表面に現れた境界線があ
る場合には、当該境界線を光学面の境界位置とすること
が視認性の点から見て好ましい。

【００１３】ここで、前記光学面を有する前記第１光学
素子又は前記第２光学素子の側から前記境界位置を視認
しながら位置決めを行うことが好ましい。

【００１４】この手段によれば、他方の光学素子の側か
ら視認しても位置調整は可能ではあるが、光学面を有す
る光学素子の側から視認して位置調整を行うことによっ
て境界位置をより明確に把握することができ、精度良く
位置決めを行うことが可能になる。

【００１５】また、前記光学面を有する光学素子内には
偏光方向に依存する光透過特性を有する光分離面が形成
されており、前記第１光学素子及び前記第２光学素子に
は偏光を照射し、その透過光又は反射光を用いることに
よって前記境界位置を視認容易にすることが好ましい。

【００１６】この手段によれば、偏光を照射することに
よって、照射された偏光の偏光方向に応じて光分離面に
て分離される２つの光束の光量比が変わるため、光学面
若しくは光分離面の境界位置をより容易に視認すること
ができるようになるので、より高精度に位置決めを行う
ことができる。

【００１７】さらに、前記第１光学素子と前記第２光学
素子との間に光硬化性接着剤を介挿し、位置決めが完了
した後に光を照射することによって前記第１光学素子と
前記第２光学素子とを接着することが好ましい。

【００１８】この手段によれば、位置決めが完了した後
に光を照射するだけで接合を行うことができるので、接
合工程及び接合設備が簡易なものとなる。

【００１９】次に、少なくとも一方が光学特性を決定す
る複数の光学面を備えている、第１光学素子と第２光学
素子とを接合する光学素子の接合装置としては、前記第
１光学素子を所定平面内において固定するための固定部
材と、前記第２光学素子を前記第１光学素子に対して重
ね合わせた状態で位置決め調整するための位置決め調整
手段と、前記第１光学素子及び前記第２光学素子から受
ける光によって前記光学面によって形成された境界位置
を視認可能な状態とする画像取得手段と、前記境界位置
に合致させるための他方の光学素子の平面位置に対応し
た基準平面位置を、前記画像取得手段による画像と比較
可能な状態で表示するための基準位置表示手段とを備え
ていることを特徴とする。

【００２０】この手段によれば、基準位置表示手段によ
って表示された基準平面位置と画像取得手段によって取
得された平面画像内の上記境界位置とを比較することが
できるため、容易かつ高精度に光学素子の位置決めを行
うことができる。

【００２１】ここで、前記光学面を有する光学素子内に
は偏光方向に依存する光透過特性を有する光分離面が形
成されており、前記第１光学素子と前記第２光学素子に
対し、前記境界位置を視認容易にするための偏光を照射
する偏光照射手段を備えていることが好ましい。

【００２２】また、前記第１光学素子と前記第２光学素
子とを相互に圧接させるための押圧手段と、前記第１光
学素子と前記第２光学素子との間に介挿された光硬化性
接着剤を硬化させるための光照射手段とを備えているこ
とが好ましい。

【００２３】この手段によれば、位置決め終了後に、押
圧手段によって第１光学素子と第２光学素子とを圧接さ
せながら光照射手段によって光硬化性接着剤を硬化させ
ることによって、精度良く光学素子の接合を行うことが
できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る実施形態について説明する。

【００２５】（第１実施形態）図１及び図２（ａ）は本
発明に係る光学素子の接合方法を示すための平面図及び
縦断面図である。本実施形態は、平面矩形状のＰＢＳ
（偏光ビームスプリッタ）１を平面矩形状のレンズアレ
イ２に接合する方法を示すものである。

【００２６】ＰＢＳ１は、図２（ｂ）に示すように、光
学ガラス又は樹脂からなる透光性板ＡとＢとを相互に貼
り合わせて形成されている。透光性板Ａの表裏には、そ
れぞれ偏光特性を備えた偏光分離膜１６及び反射被膜１
７がコーティングされている。透光性板Ａと透光性板Ｂ
とは、図示しない透明接着剤により交互に接着され、図
２（ｂ）に示すラインＴ１，Ｔ２で示される平面によっ
て切断される。この結果、図２（ａ）に示すように、Ｐ
ＢＳ１は、透光性板Ａの一部からなる角柱部１ａと、透
光性板Ｂの一部からなる角柱部１ｂとが交互に接着され
た平板状のものとなる。角柱部１ａと角柱部１ｂとの境
界面は、それぞれラインＴ１，Ｔ２によって示される平
面（すなわち、ＰＢＳ１の表面又は裏面）に対して４５
度の角度で傾斜し、上記偏光分離膜１６若しくは反射被
膜１７の存在する光学面となっている。光学面として
は、このように光学素子の内部に形成されたものは当然
のことながら、後述するレンズアレイのマイクロレンズ
を構成する、表面に形成された個々の光学曲面をも包含
する。

【００２７】上記偏光分離膜１６は、通常の偏光ビーム
スプリッタとして使用されるコーティング膜と同様に、
所定の偏光方向を備えた偏光成分に対してはそのまま透
過するとともに、当該偏光方向に対して直交する偏光方
向を備えた偏光成分に対しては反射する性質を備えてい
る。このため、図２（ｂ）に示すように、ＰＢＳ１に図
示下方から光が入射すると、角柱部１ａ内に侵入した光
は偏光分離膜１６に当り、所定の偏光方向Ｓを持つ偏光
成分はそのまま透過し、偏光方向Ｓとは反対の偏光方向
Ｐを持つ偏光成分は反射される。偏光方向Ｐを持つ偏光
成分は反射された後、角柱部１ａの内部を進行し、やが
て隣接した反射被膜１７によって再び反射され、角柱部
１ａから放出された後、後に貼着される位相差板１ｃを
透過することによって結果として偏光方向が９０度回転
して偏光方向Ｓの偏光成分として放出される。したがっ
て、ＰＢＳ１に特定の偏光方向を有しない光が入射する
と、ＰＢＳ１からは、特定の偏光方向（上記説明の場合
には偏光方向Ｓ）を有する偏光だけが通常の偏光板より
も高いエネルギーで放出されることとなる。

【００２８】レンズアレイ２は、光学樹脂によって形成
された平板状の素子であり、図２（ａ）に示す下面に、
特定の光学特性を持つように形成された複数の光学曲面
が配列形成されることによって、マイクロレンズが縦横
に配列された構造となっている。レンズアレイ２の上面
は精度の高い平坦面となっている。

【００２９】本実施形態においては、レンズアレイ２
は、図１に示すように、平面Ｌ字形の固定枠２１と、先
端が平面Ｌ字形の押圧シリンダ２２とによって挟持され
るようになっている。このように固定枠２１と押圧シリ
ンダ２２とによって位置決めされたレンズアレイ２の上
面に、上述のＰＢＳ１を重ねあわせて接着する。ＰＢＳ
１の下面には光硬化性樹脂からなる透明な接着剤が塗布
され、図２に示す接着層２３が形成される。ＰＢＳ１は
レンズアレイ２の上面上に載置された後、位置決め枠１
１と、押さえアーム１２とに挟持されることによって固
定される。固定枠２１と、位置決め枠１１との間には、
ＰＢＳ１とレンズアレイ２との相対的な位置関係を調節
するためのｘ，ｙ，θ方向の位置調整機構が形成され、
精度良く調整できるようになっている。

【００３０】一般的に、レンズアレイ２の光学構造は、
比較的高精度に形成することができる。例えば、レンズ
アレイ２は、通常、射出成形法によって各マイクロレン
ズと外周部とが一体成形されるため、外周部を固定枠２
１で固定することによって精度良く位置決めを行うこと
ができる。

【００３１】これに対して、上記ＰＢＳ１は、各透光性
板の切り出し、接着、切断等の加工を行う必要があり、
これらの加工時の加工誤差が複合することによって、上
記光学面面の形成位置及び形成周期において設計値に対
する誤差が生じるため、光学構造自体にばらつきが発生
するとともに、この光学構造の誤差が積算されることに
よって光学構造と外周部との位置関係は、各製品毎に大
きくばらつくことになる。

【００３２】したがって、従来のように、ＰＢＳ１とレ
ンズアレイ２との双方を、これらの外周部において治具
等によって位置決めしても、両者の光学構造の整合性が
得られず、複合光学素子としての性能が得られないとい
う問題点がある。このために本実施形態では、図１及び
図２に示すように、ＰＢＳ１におけるほぼ中央部に形成
された光学面（偏光分離膜１６で構成される光分離面で
も、反射被膜１７で構成される単なる反射面で構成され
る光学面のいずれでもよい。）の表面に現れた部分であ
る境界位置Ｗの両側の２つの端点を位置決め調整点Ｐ，
Ｑとし、この位置決め調整点Ｐ，Ｑを予め設定された基
準位置１４，１５（図１及び図２において一点鎖線によ
り示された十字の交点で示す。）に合わせるように、位
置決め枠１１をｘ，ｙ，θ方向に移動させることによっ
て調整する。

【００３３】このようにすることによって、ＰＢＳ１の
光学構造自体に基づいて位置決めすることができるの
で、ＰＢＳ１の形状のばらつきに基づく接合面のずれに
起因する光学特性の影響を最小限に抑制することができ
る。ここで、位置決め調整点の位置は、ＰＢＳ１の光学
構造に合わせて設定されたものであり、明確に視認でき
るようにするために、光学面の境界位置Ｗとする。上記
のように複数の光学面の境界位置Ｗのうち、最も中央の
境界位置を選定して位置決め調整点とすることが、全方
位的に光学構造のずれ量を低減できる点で最も好まし
い。

【００３４】上述のようにＰＢＳ１の位置決め調整を行
った後には、図２（ａ）の下方から光（例えば紫外線）
を照射して接着層２３を硬化させ、ＰＢＳ１とレンズア
レイ２とを完全に接着する。この硬化工程においては、
図示しないプレス機構によってＰＢＳ１とレンズアレイ
２とを圧着させた状態として行うことが接着精度の向上
のためには好ましい。

【００３５】位置決め調整点Ｐ，Ｑを基準位置１４，１
５に合わせる方法は種々考えられる。本実施形態では、
光をレンズアレイ２の側から照射し、ＰＢＳ１の側から
顕微鏡等で視認しながら位置決め調整を行う。基準位置
１４，１５は、好ましくは、レンズアレイ２を固定する
固定枠２１の位置に合わせて顕微鏡の視野内にグリッド
として予め組み込んでおく。作業者は視野に現れた位置
決め調整点Ｐ，Ｑをグリッドに合わせるように位置決め
枠１１のｘ，ｙ，θ軸をマイクロメータ等により調整す
る。

【００３６】基準位置１４，１５は、固定枠２１が可動
構造である場合には、固定枠２１と連動するように構成
されていることが好ましい。例えば、ＰＢＳ１の上方に
カメラを配置し、このカメラによって得られた画像をデ
ィスプレイ装置に映し出すとともに、固定枠２１の位置
を検出する位置検出センサを設け、この位置検出センサ
から入力した座標情報を上記ディスプレイ装置の画面上
にポインタとして表示することによって、常に基準位置
１４，１５を固定枠２１の平面位置と対応づけておくこ
とができる。

【００３７】基準位置１４，１５としては、ＰＢＳ１の
ｘ，ｙ，θ方向の調整が可能なように少なくとも２点を
設定する必要がある。基準位置としては、点状でなくて
も、例えば光学面の境界位置Ｗである角柱部１ａと１ｂ
との境界線に対応した線分状のものでもよい。この場合
には線分の長さが位置決め調整点の間隔と対応していれ
ば、単一の線分で基準位置を示すことが可能となる。

【００３８】基準位置１４，１５の設定は、レンズアレ
イ２毎に、レンズアレイ２の光学面の形成位置（特に、
当該光学面の境界位置）によって設定してもよい。この
場合には、例えば、予めレンズアレイ２のみを固定枠２
１に固定し、ＰＢＳ１をセットしていない状態で、ＣＣ
Ｄカメラ等によってレンズアレイ２内に形成されたマイ
クロレンズによる光量の平面分布を測定し、その分布に
基づいてレンズアレイ２の（外周部に対応したものでな
く）光学構造に対応した基準位置を算出するように構成
できる。

【００３９】本実施形態では、観察のための光を、上述
の説明のように透過光として使用するものでもよいが、
反射光として使用してもよい。すなわち、観察方向から
照明を当てても何ら差異はなく、同様の作用が得られ
る。

【００４０】本実施形態では、ＰＢＳ１の光学面は肉眼
で十分に視認可能であるが、より確実、明確、正確に位
置決め調整点Ｐ，Ｑを把握するためには、ＰＢＳ１の偏
光特性（一般には光学特性）を利用する方法もある。こ
の場合には、ＰＢＳ１を照射する光を特定方向の偏光成
分のみを含む光とすることによって、角柱部１ａと角柱
部１ｂとを明度によって判別することができるため、両
者の境界線もまたはっきりと視認できるようになる。

【００４１】なぜならば、偏光分離膜１６は所定方向の
偏光成分を持つ光のみを透過するため、照射光が同じ所
定方向の偏光成分のみを持つ場合には角柱部１ｂからは
多くの光が放出されるのに対し、反射被膜１７からの反
射光を放出するように構成された角柱部１ａからはほと
んど光が放出されないからである。一方、偏光分離膜１
６に対して透過せずに反射される偏光成分の光のみを照
射すると、上記とは逆に角柱部１ａからは光が放出され
るが、角柱部１ｂからはほとんど光が放出されなくな
り、同様に、境界線をはっきりと認識することができ
る。

【００４２】（第２実施形態）次に、本発明に係る光学
素子の接合装置の実施形態（第２実施形態）について図
３及び図４を参照して説明する。図３は本実施形態の装
置を側面から見た概略構造を示すものであり、図４は本
実施形態の装置を正面から見た概略構造を示すものであ
る。この実施形態は、基本的には上記第１実施形態に用
いたものと同じＰＢＳ１とレンズアレイ２とを接合する
ための装置である。

【００４３】本実施形態は、上記ＰＢＳ１及びレンズア
レイ２を位置決め又は固定するための取付台部１０と、
この取付台部１０の内部に収容された、ＰＢＳ１及びレ
ンズアレイ２に対して観測を行う際に光を照射するため
の観測用照明部３０と、取付台部１０の上方に配置され
たＰＢＳ１及びレンズアレイ２を観察するためのカメラ
ユニット４０と、取付台部１０に対して接着剤を硬化さ
せるための紫外線を下方から照射するための光源ユニッ
ト５０と、取付台部１０に装填されたＰＢＳ１をレンズ
アレイ２に対して押し付けるためのプレスユニット６０
とから概略構成される。

【００４４】取付台部１０は、図１及び図２に示すよう
に、レンズアレイ２を固定するための固定機構と、レン
ズアレイ２上に載置されるＰＢＳ１の位置決めを行うた
めの位置調整機構とから構成されている。固定機構は、
支柱１８によって支持された基盤１９の上に構成され、
上記第１実施形態と同様のレンズアレイ２を固定するた
めの固定枠２１と、この固定枠２１に対してレンズアレ
イ２を押し付け固定するための押圧シリンダ２２とが設
けられている。

【００４５】一方、位置調整機構は、固定機構の左右両
側に配置され、ｘ，ｙ，θ方向にそれぞれ可動に構成さ
れた位置調整部２４，２５と、これら位置調整部２４，
２５の上部に取付けられた連動板２６と、この連動板２
６に固定された、ＰＢＳ１を把持するための図１に示す
位置決め枠１１及び押さえアーム１２とから構成されて
いる。

【００４６】上記固定機構及び位置調整機構とは、ＰＢ
Ｓ１とレンズアレイ２とをそれらの外周部にて固定する
ようになっており、ＰＢＳ１とレンズアレイ２の表面は
上下方向に露出するようになっている。このため、後述
する観測用照明部３０と光源ユニット５０から発生する
光は、ＰＢＳ１とレンズアレイ２に対して直接照射さ
れ、また、後述するカメラユニット４０は観測用照明部
３０により照射される照明光の透過光を直接観測できる
ようになっている。

【００４７】観測用照明部３０は、上記取付台部１０の
支柱１８の内側に配置され、台板３２の上に形成された
案内レール３２ａに沿って前後方向に移動可能に構成さ
れている。案内レール３２ａに対して摺動する基台３３
の上には、案内レール３２ａとは直交する方向に伸びる
案内レール３３ａが形成され、この案内レール３３ａに
沿って照明台３４が左右方向に移動可能に構成されてい
る。基台３３は駆動シリンダ３７のシリンダロッド３７
ａに接続されており、駆動シリンダ３７を稼動させるこ
とによって、取付台部１０の内部位置から上記案内レー
ル３２ａに沿って後方へ移動して待避できるように構成
されている。

【００４８】照明台３４の上には、左右に並んだ２つの
光照射部３５，３５が取り付けられており、これらの光
照射部３５は、光ファイバ３６によって導かれた光を受
け、内部に配置された偏光板によって所定の偏光方向を
持つ光を上方に向けて照射するようになっている。

【００４９】取付台部１０の上方に配置されたカメラユ
ニット４０には、左右に並んだ２つの撮像部４１，４１
が設けられ、この撮像部４１から引き出された配線コー
ドは図示しないモニタに接続されている。撮像部４１は
それぞれ平面方向に移動自在に構成されたＸＹ移動機構
４２を介して共通の支持体４３に取り付けられている。
支持体４３は天板４４に対して前後方向に移動自在に吊
り下げられ、図示しない駆動シリンダのシリンダロッド
４５に接続されて、図示の撮影位置と、後方の待避位置
との間を移動可能に構成されている。

【００５０】取付台部１０の下方に配置された光源ユニ
ット５０は、紫外線ランプ５１と、その上方に配置され
た集光レンズ５２とから構成されている。

【００５１】取付台部１０の上方に配置されたプレスユ
ニット６０は、図示しない駆動シリンダによって、上方
の待避位置から、取付台部１０に装填されたＰＢＳ１を
押圧するプレス位置まで下降し、ＰＢＳ１をレンズアレ
イ２に対して押し付けることができるように構成されて
いる。

【００５２】上記実施形態による接合工程は以下のよう
に行われる。まず、取付台部１０の固定機構の底板（図
示せず）上にレンズアレイ２を載置し、その外周部を固
定枠２１の内側面に当接させる。次に、押圧シリンダ２
２を動作させてレンズアレイ２を固定枠２１に押し付
け、固定する。次に、下面に光硬化性の透明樹脂を塗布
したＰＢＳ１をレンズアレイ２上に載置する。この状態
で、ＰＢＳ１は位置決め枠１１と押さえアーム１２によ
って挟持される。

【００５３】次に、観測用照明部３０とカメラユニット
４０とを取付台部１０の下方及び上方の位置にまで繰り
出させ、光照射部３５から所定の偏光特性を備えた照明
光を上方に向けて照射させる。光照射部３５から照射さ
れる光は通常の可視光でもよいが、ＰＢＳ１の偏光分離
膜１６で構成される光分離面にて分離される一方の偏光
成分のみを備えた光であることが望ましい。このように
すると、カメラユニット４０にて検出される画像におい
て、偏光分離膜１６の透過光が放出される角柱部１ｂ
と、反射被膜の反射光が放出される角柱部１ａとの明暗
がはっきりとし、光学面としての偏光分離膜１６又は反
射被膜１７の境界位置Ｗが識別され易くなる。

【００５４】カメラユニット４０では、２つの撮像部４
１，４１において図１に示す位置決め調整点Ｐ，Ｑを中
心とする領域が撮影され、それらの画像が図示しないモ
ニタ上に映し出される。このモニタ上には、予め設定さ
れた図１に示す基準位置１４，１５がクロスライン状の
ポインタとして表示されている。ここで、位置決め調整
機構の位置調整部２４，２５に設けられたｘ，ｙ，θ方
向の３つのマイクロメータのダイヤルを回転させること
により、位置決め調整機構全体を固定枠に対して移動さ
せ、位置決め調整点Ｐ，Ｑが基準位置１４，１５に合致
するように調整する。ここで、モニタ上に映し出された
位置決め調整点１４，１５をマウス等の座標入力手段に
よって入力し、位置調整部２４，２５をステッピングモ
ータ等によって自動的に動作させることにより、自動調
整を行うことも可能である。

【００５５】次に、観測用照明部３０とカメラユニット
４０を後方へ待避させ、プレスユニット６０を降下させ
て、取付台部１０に装填されているレンズアレイ２に対
して位置決めされたＰＢＳ１を所定の圧力で押し付け
る。この状態で、光源ユニット５０の紫外線ランプ５１
を点灯させ、ＰＢＳ１とレンズアレイ２との間の接着層
２３を硬化させる。

【００５６】接着層２３の硬化が完了すると、紫外線ラ
ンプ５１は消灯し、プレスユニット６０は上方へ待避す
る。最後に、ＰＢＳ１を把持していた位置決め枠１１と
押さえアーム１２はＰＢＳ１を解放し、レンズアレイ２
を固定していた固定枠２１と押圧シリンダ２２もレンズ
アレイ２を解放する。

【００５７】上記実施形態によれば、光学素子の位置決
め工程において第１実施形態において記載した点と同様
の効果を得ることができるとともに、光学素子の固定工
程、接着工程を連続して行うことができるという効果が
得られる。

【００５８】（第３実施形態）次に、図５乃至図７を参
照して本発明に係る第３実施形態の装置を説明する。こ
の実施形態の装置は、図５及び図６に示すように、上記
第１及び第２実施形態と同様のレンズアレイ２に対して
２枚のＰＢＳ１Ａ、１Ｂを接合する場合に適合させたも
のである。２枚のＰＢＳ１ＡとＰＢＳ１Ｂとは線対称の
構造に形成されており、上述と同様に、それぞれ複数の
角柱部１Ａａ，１Ａｂ又は１Ｂａ，１Ｂｂを相互に接着
することによって形成されている。

【００５９】この実施形態では、図６に示すように、レ
ンズアレイ２の上に、ＰＢＳ１ＡとＰＢＳ１Ｂとをそれ
ぞれ独立に位置決めする必要があるため、それぞれの最
も内側の光学面の境界位置Ｗの端部にそれぞれ２つずつ
位置決め調整点ＰＡ，ＰＢ，ＱＡ，ＱＢを設け、これら
の位置決め調整点を図示しない基準位置と合致させるよ
うにしている。また、２つのＰＢＳ１Ａ，１Ｂの互いに
対向する内側端部は、それぞれ独立した位置決めを可能
にするために、相互に僅かな間隔を持って離反するよう
に予め余裕を持って設計されている。

【００６０】レンズアレイ２は、第２実施形態とほぼ同
様に構成された固定機構の底板７０上に載置され、平面
Ｌ字形の固定枠７１によってその２辺が当接固定されて
いる。この固定枠７１の反対側には、より小型の平面Ｌ
字形の押圧部７２ａを備えた押圧シリンダロッド７２が
所定の圧力で突出するようになっており、この押圧シリ
ンダロッド７２の圧力によって、レンズアレイ２は固定
枠７１と押圧部７２ａとに挟持されるようになってい
る。

【００６１】上記構造の左右にはそれぞれ位置調整部７
３，７４が設けられ、図７に示すように、これらの上端
部に水平方向に伸びる連動板７５，７６が取り付けられ
ている。位置調整部７３に接続された連動板７５は、装
置左側から右側へと伸び、レンズアレイ２の上に載置さ
れたＰＢＳ１Ａ，１Ｂを左右両側から取り囲むように平
面が迂回形状となっている。位置調整部７４に接続され
た連動板７６は、逆に、装置右側から左側へと伸びて、
やはりＰＢＳ１Ａ，１Ｂを左右両側から取り囲むように
平面が迂回形状となっている。

【００６２】連動板７５，７６の左右端部には、それぞ
れ２つずつのエアスライダ７７Ａ，７７Ｂ，７８Ａ，７
８Ｂが取り付けられ、その上に、それぞれ位置決めプレ
ート７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃ，７９Ｄが固定されてい
る。位置決めプレート７９Ａ，７９Ｂは内側に向けて舌
状に突出しており、位置決めプレート７９Ｃ，７９Ｄは
ＰＢＳ１Ａ，１Ｂの一つの角部を受け入れるように形成
されたＬ字状の嵌合形状を備えている。

【００６３】上記エアスライダ７７Ａ，７７Ｂ，７８
Ａ，７８Ｂの突出圧力は予め所定値に設定されており、
供給されたエア圧に応じた圧力で上記各位置決めプレー
トを内側へ移動させ、それらの端面でＰＢＳ１Ａ，１Ｂ
を挟持するようになっている。上記位置決めプレートに
よって把持されたＰＢＳ１Ａ，１Ｂは、位置調整部７
３，７４を調整することによって、レンズアレイ２に対
して平面方向（ｘ，ｙ，θ方向）に移動可能に構成され
ている。

【００６４】なお、図７に示すように、固定機構の底板
７０は、先に説明した実施形態と同様に、支柱８０によ
って支持されている。

【００６５】この実施形態においては、２つのＰＢＳを
一つのレンズアレイ２に接合する場合を示すものである
が、それぞれのＰＢＳについて光学構造に基づく位置調
整を行うことによって、上記と同様に高精度に位置決め
を行うことができる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば以下
の効果を奏する。

【００６７】請求項１によれば、一方の光学素子に形成
された光学面による境界位置を他方の光学素子の平面位
置に対応した基準平面位置に合致させるように位置決め
するようにしているため、従来よりも高精度に光学的な
位置決めを行うことができ、複合光学素子の光学特性を
向上させることができる。また、従来のように、光学素
子の外形によって位置合わせを行う必要がないから、光
学素子自体の外形精度をそれ程必要としなくなり、光学
素子の加工コスト及び加工時間を低減することができ
る。

【００６８】請求項２によれば、他方の光学素子の側か
ら視認しても位置調整は可能ではあるが、光学面を有す
る光学素子の側から視認して位置調整を行うことによっ
て境界位置をより明確に把握することができ、精度良く
位置決めを行うことが可能になる。

【００６９】請求項３又は請求項６によれば、偏光を照
射することによって、照射された偏光の偏光方向に応じ
て光分離面にて分離される２つの光束の光量比が変わる
ため、光学面若しくは光分離面の境界位置をより容易に
視認することができるようになるので、より高精度に位
置決めを行うことができる。

【００７０】請求項４によれば、位置決めが完了した後
に光を照射するだけで接合を行うことができるので、接
合工程及び接合設備が簡易なものとなる。

【００７１】請求項５によれば、基準位置表示手段によ
って表示された基準平面位置と画像取得手段によって取
得された平面画像内の境界位置とを比較することができ
るため、容易かつ高精度に光学素子の位置決めを行うこ
とができる。

【００７２】請求項７によれば、位置決め終了後に、押
圧手段によって第１光学素子と第２光学素子とを圧接さ
せながら光照射手段によって光硬化性接着剤を硬化させ
ることによって、精度良く光学素子の接合を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学素子の接合方法の第１実施形
態を説明するための平面説明図である。

【図２】第１実施形態を説明するための縦断面図
（ａ）、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）の構造を示す
説明図（ｂ）である。

【図３】本発明に係る光学素子の接合装置（第２実施形
態）の構造を説明するための概略構成側面図である。

【図４】第２実施形態の構造を説明するための概略構成
正面図である。

【図５】本発明に係る光学素子の接合装置（第３実施形
態）の取付部構造を示す概略平面図である。

【図６】第３実施形態の取付部における要部構造を示す
概略構成断面図である。

【図７】第３実施形態の取付部構造を示す概略縦断面図
である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ 偏光ビームスプリッタ １ａ，１ｂ 角柱部 ２ レンズアレイ １０ 取付台部 １１ 位置決め枠 １２ 押さえアーム １４，１５ 基準位置 １６ 偏光分離膜（光分離面） １７ 反射被膜（光学面） ２１ 固定枠 ２２ 押さえアーム ２４，２５ 位置調整部 ２６ 連動板 ３０ 観測用照明部 ４０ カメラユニット ５０ 光源ユニット ６０ プレス部 ７０ 底板 ７３，７４ 位置調整部 ７５，７６ 連動板 ７７Ａ，７７Ｂ，７８Ａ，７８Ｂ エアシリンダ ７９Ａ，７９Ｂ，７９Ｃ，７９Ｄ 位置決めプレート Ｐ，Ｑ 位置決め調整点

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｃ 65/48 Ｂ２９Ｃ 65/48 Ｂ２９Ｌ 11:00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方が光学特性を決定する複
   数の光学面を備えている、第１光学素子と第２光学素子
   とを接合する光学素子の接合方法において、 前記第１光学素子を所定平面内において固定し、前記第
   ２光学素子を前記第１光学素子に対して重ね合わせ、前
   記光学面によって形成された境界位置を視認可能な状態
   とし、前記境界位置を他方の光学素子の平面位置に対応
   した基準平面位置に合致させるように前記第２光学素子
   の平面位置を調節して位置決めし、その後前記第１光学
   素子と前記第２光学素子とを接合することを特徴とする
   光学素子の接合方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記光学面を有する
   前記第１光学素子又は前記第２光学素子の側から前記境
   界位置を視認しながら位置決めを行うことを特徴とする
   光学素子の接合方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記光学面を有する
   光学素子内には偏光方向に依存する光透過特性を有する
   光分離面が形成されており、前記第１光学素子及び前記
   第２光学素子には偏光を照射し、その透過光又は反射光
   を用いることによって前記境界位置を視認容易にするこ
   とを特徴とする光学素子の接合方法。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記第１光学素子と
   前記第２光学素子との間に光硬化性接着剤を介挿し、位
   置決めが完了した後に光を照射することによって前記第
   １光学素子と前記第２光学素子とを接着することを特徴
   とする光学素子の接合方法。
5. 【請求項５】 少なくとも一方が光学特性を決定する複
   数の光学面を備えている、第１光学素子と第２光学素子
   とを接合する光学素子の接合装置において、 前記第１光学素子を所定平面内において固定するための
   固定部材と、前記第２光学素子を前記第１光学素子に対
   して重ね合わせた状態で位置決め調整するための位置決
   め調整手段と、前記第１光学素子及び前記第２光学素子
   から受ける光によって前記光学面に形成された境界位置
   を視認可能な状態とする画像取得手段と、前記境界位置
   に合致させるための他方の光学素子の平面位置に対応し
   た基準平面位置を、前記画像取得手段による画像と比較
   可能な状態で表示するための基準位置表示手段とを備え
   ていることを特徴とする光学素子の接合装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記光学面を有する
   光学素子内には偏光方向に依存する光透過特性を有する
   光分離面が形成されており、前記第１光学素子と前記第
   ２光学素子に対し、前記境界位置を視認容易にするため
   の偏光を照射する偏光照射手段を備えていることを特徴
   とする光学素子の接合装置。
7. 【請求項７】 請求項５において、前記第１光学素子と
   前記第２光学素子とを相互に圧接させるための押圧手段
   と、前記第１光学素子と前記第２光学素子との間に介挿
   された光硬化性接着剤を硬化させるための光照射手段と
   を備えていることを特徴とする光学素子の接合装置。