JP5608402B2 - 複合光学素子の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、２つの光学基材が樹脂層を有する複合光学素子において、光学基材間の偏芯を調整する複合光学素子の製造方法及びその製造装置に関する。

例えば、２つの光学基材を接合して得られる複合光学素子において、光学性能を保つためには、製造する際に、夫々の光学基材の光軸を高精度に調芯することが必要である。このような複合光学素子の調芯を行う従来例として、例えば特許文献１に記載の技術が公知である。

この特許文献１では、第１レンズ体と、第２レンズ体と、それら２枚のレンズ面同士が対面する状態で、第１レンズ体上に載置された第２レンズ体を保持する保持部材と、第２レンズ体を第１レンズ体に押し付けながら第２レンズ体を摺動させるＸＹＺ軸ステージと、を有している。そして、第１レンズ体と第２レンズ体を透過した光の焦点像から光軸のずれを検出し、そのずれがなくなるまで第２レンズ体の光学面を第１レンズ体の光学面に沿って摺動させて光軸合わせを行うものである。

特許第３５４７６４７号公報

しかしながら、特許文献１では、第１レンズ体と第２レンズ体とが光学面で当接し、第２レンズ体が第１レンズ体の光学面に沿って摺動する構成である。このため、例えば、第１レンズ体と第２レンズ体とが当接せず、レンズ体間に樹脂層がある複合光学素子を作成する場合、樹脂の厚さを制御しつつ、第１レンズ体の貼り合わせ面の球芯の光軸方向位置と、第２レンズ体の貼り合わせ面における球芯の光軸方向位置とを一致させることができない。

すなわち、特許文献１では、第１レンズ体と第２レンズ体の光学面を沿わせる必要があるため、レンズ体間の樹脂の厚みは一義的に決まってしまう。このため、レンズ体の形状制約を受けずに、樹脂の厚みを所望の厚さに制御しつつ、偏芯精度を高精度に調芯することは困難である。

本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、第１の光学基材と第２の光学基材との間に樹脂を配した状態で夫々の光学面の光学基材を当接させずに光学芯を独立して調整することにより、光学基材の形状制御を受けずに樹脂の厚みを所望の厚さに制御しつつ、高精度に偏芯調整を行うことが可能な複合光学素子の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。

本発明は、第１の光学基材及び第２の光学基材の間に樹脂層を有する複合光学素子の製造方法であって、偏芯調整の基準となる基準光軸を設定する工程と、前記第１の光学基材を前記基準光軸に対して垂直方向に移動させ、前記第１の光学基材の有する一方の光学芯を前記基準光軸に一致させる工程と、前記第１の光学基材を前記基準光軸に対して傾斜方向に移動させ、前記第１の光学基材の有する他方の光学芯を前記基準光軸に一致させる工程と、前記第２の光学基材を前記基準光軸に対して垂直方向に移動させ、前記第２の光学基材の有する一方の光学芯を前記基準光軸に一致させる工程と、前記第２の光学基材を前記基準光軸に対して傾斜方向に移動させ、前記第２の光学基材の有する他方の光学芯を前記基準光軸に一致させる工程と、前記第１と第２の光学基材の少なくとも一方の貼り合わせ面に樹脂を供給する工程と、前記第１と第２の光学基材間で前記樹脂を押延する工程と、前記樹脂を硬化させる工程と、を備える。

また、特に前記第１と第２の光学基材間で前記樹脂を押延する工程として、前記第１の光学基材の空間位置と、前記第２の光学基材の空間位置と、から樹脂厚を所望の厚さにするための距離制御の値を算出する工程と、算出された前記距離制御の値に従って前記第１の光学基材と前記第２の光学基材の少なくとも一方を移動させる工程と、を備えることが好ましい。

また、本発明は、第１の光学基材及び第２の光学基材が樹脂を介して接合された複合光学素子の製造装置であって、基準光軸を設定する基準光軸設定手段と、前記第１の光学基材を前記基準光軸に対して垂直方向に移動し、前記基準光軸に対して調整を行う第１の調整手段と、前記第１の光学基材を前記基準光軸に対して傾斜方向に移動し、前記基準光軸に対して調整を行う第２の調整手段と、前記第２の光学基材を前記基準光軸に対して垂直方向に移動し、前記基準光軸に対して調整を行う第３の調整手段と、前記第２の光学基材を前記基準光軸に対して傾斜方向に移動し、前記基準光軸に対して調整を行う第４の調整手段と、前記第１と第２の光学基材の少なくとも一方の貼り合わせ面に樹脂を供給する供給手段と、前記樹脂を硬化させる硬化手段と、前記第１〜第４の調整手段を制御する制御手段と、を備える。

また、この際、前記第１の調整手段は前記第１の光学基材の反貼り合わせ面を保持し、前記第３の調整手段は前記第２の光学基材の反貼り合わせ面を保持するのが好ましい。
さらに、この際、前記制御手段は、前前記第１の光学基材の空間位置と、前記第２の光学基材の空間位置と、から樹脂厚を所望の厚さにするための距離制御の値を算出する演算を行い、算出された前記距離制御の値に従って前記第１〜第４の調整手段の少なくとも一つを制御することが好ましい。

本発明によれば、第１の光学基材と第２の光学基材との間に樹脂を配した光学素子において、夫々の光学面の光学芯を独立して調整することにより、高精度に偏芯調整を行った上で、光学基材の接合を行うことが可能な複合光学素子の製造方法及びその製造装置を提供することができる。

樹脂で貼り合わせる前の第１の光学基材と第２の光学基材の断面図である。 第１の実施の形態の複合光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。 フローチャートを示す図である。 光学芯の調整方法の説明図である。 光学芯の調整方法の説明図である。 光学芯の調整方法の説明図である。 光学芯の調整方法の説明図である。 光学芯の調整方法の説明図である。 光学芯の調整方法の説明図である。 第２の実施の形態の複合光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。 第３の実施の形態の複合光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］

（光学面の偏芯の説明）
図１は、紫外線硬化型樹脂１６で貼り合わせる前の第１の光学基材１２と第２の光学基材１４の断面図である。
複合光学素子１０（図２参照）は、第１の光学基材１２と第２の光学基材１４とを紫外線硬化型樹脂１６により貼り合わせて得られる。

この複合光学素子１０において、第１の光学基材１２は光学面１２ａ、１２ｂを、第２の光学基材１４は光学面１４ａ、１４ｂを有している。ここで、複合光学素子１０の光学芯は、光学面１２ａ、１２ｂが有する第１及び第２の光学芯ｃ１、ｃ２と、光学面１４ａ、１４ｂが有する第３及び第４の光学芯ｃ３、ｃ４と、全部で４個存在する。そして、複合光学素子１０が所望の光学性能を発揮するため、これらの第１〜第４の光学芯（ｃ１〜ｃ４）が全て同一直線上に結ばれるように各光学芯（ｃ１〜ｃ４）を調整（偏芯調整）することが求められている。

すなわち、第１の光学芯ｃ１と第２の光学芯ｃ２を結ぶ光学基材１２の光軸Ｌ１と、第３の光学芯ｃ３と第４の光学芯ｃ４を結ぶ光学基材１４の光軸Ｌ２とが、基準光軸Ｌ０と高精度に一致していなければならない。なお、この基準光軸Ｌ０とは、偏芯調整の基準となる光軸のことである。

また、光学芯とは、理想像が得られる光学面位置を表すものであって、光学面形状が球面で構成される場合は、球面の曲率中心をいい、光学面形状が非球面で構成される場合は、非球面中央部の球面近似における曲率中心をいうものとする。また、理想像とは、光学基材に光を透過させた際に測定できる、チャート像、波面収差像、軸上コマ収差像についての理想像である。

これら光学基材を透過する像は、基材の球芯の位置ズレ、光学基材内部の屈折率分布および複屈折が大きくなることで、理想像から乖離した像が形成される。
すなわち、本実施の形態の偏芯とは、理想像から乖離した像（理想像ズレ）が形成された状態を指し、偏芯調整とは、当該理想像ズレを解消するために基材球芯位置を調整することを指す。

また、光学基材の貼り合わせ面とは、他方の光学基材と樹脂を挟んで対向する光学面のことをいい、反貼り合わせ面とは、他方の光学基材と対向しない光学面をいう。
さらに、シフトとは光軸に対する光学面の光学芯の平行移動をいい、チルトとは光軸に対する光学面の光学芯の傾きをいう。

（光学基材の形状）
第１の光学基材１２は、近似曲率半径Ｒ１＝２５mmの非球面形状を持つ反貼り合わせ面１２ａと、近似曲率半径Ｒ２＝２８mmの非球面形状を持つ貼り合わせ面１２ｂを有する両凹形状のレンズである。また、中心肉厚ｔ１＝３mm、外径Ｄ１＝５０mmのガラス成形レンズである。また、材質は、Ｓ−ＬＡＨ５３（オハラ（株）社製）である。

第２の光学基材１４は、近似曲率半径Ｒ３＝４６mmの非球面形状を持つ反貼り合わせ面１４ａと、近似曲率半径Ｒ４＝３５mmの非球面形状を持つ貼り合わせ面１４ｂを有する凸メニスカス形状のレンズである。また、中心肉厚ｔ２＝７mm、外径Ｄ２＝３６mmのガラス成形レンズである。また、材質は、Ｓ−ＢＡＬ４２（オハラ（株）社製）である。

（製造装置の構成）
図２は、第１の実施の形態の複合光学素子の製造装置２０の全体構成を示す図である。なお、図１と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。
複合光学素子の製造装置２０は、紫外線硬化型樹脂１６を挟んで対向配置された第１の光学基材１２及び第２の光学基材１４に光を透過し、夫々の光学面の光学芯ｃ１〜ｃ４を求めて偏芯調整を行い、第１と第２の光学基材１２，１４を接合する装置である。この製造装置２０は、第１〜第４の調整手段２１、２５、２９、３３と、制御手段としての制御パソコン４４とを備えている。

第１の調整手段２１は、第１の光学基材１２を移動可能に保持する。そして、第１の光学基材１２の反貼り合わせ面１２ａが有する第１の光学芯ｃ１（図１参照）が基準光軸Ｌ０と一致するよう、後述される方法により（基準光軸設定手段である光源３８、計測用の像形成部材（十字チャート）４０、像検出器４２を用いて）形成される基準光軸Ｌ０に対して垂直方向（ｘｙ平面と平行な方向）に第１の光学基材１２を移動させる。

この第１の調整手段２１は、第１の光学基材１２を保持する第１の治具２２と、駆動ロッド２３と、駆動ロッド２３を介して第１の治具２２を移動させる第１のモータ２４とを有している。

第１の治具２２は、第１の光学基材１２をｘｙ方向に位置規制する治具であり、端部が尖った円筒形状となっているベルクランプ機構を有している。第１の治具２２は、このベルクランプ機構により、第１の光学基材１２を点で保持する。本実施の形態ではベルクランプ機構により、光学基材の球面部分を保持しているが、他の実施の形態で用いられるスクロールチャック機構や、光学基材の側面や球面の外周部を保持するような保持機構等を用いても良い。

第２の調整手段２５は、第１の光学基材１２の側面に当接する。そして、第１の光学芯ｃ１（図１参照）を基準光軸Ｌ０に一致させたまま、第１の光学基材１２の貼り合わせ面１２ｂが有する第２の光学芯ｃ２（図１参照）が基準光軸Ｌ０と一致するよう、基準光軸Ｌ０に対して傾斜方向（θ方向）に第１の光学基材１２を傾斜移動させる。

この第２の調整手段２５は、第１の光学基材１２を保持する第２の治具２６と、駆動ロッド２７と、駆動ロッド２７を介して第２の治具２６を移動させる第２のモータ２８とを有している。

第３の調整手段２９は、第２の光学基材１４を移動可能に保持する。そして、第２の光学基材１４の反貼り合わせ面１４ａが有する第３の光学芯ｃ３（図１参照）が基準光軸Ｌ０と一致するよう、基準光軸Ｌ０に対して垂直方向（ｘｙ平面と平行な方向）に第２の光学基材１４を移動させる。

この第３の調整手段２９は、第２の光学基材１４を保持する第３の治具３０と、駆動ロッド３１と、駆動ロッド３１を介して第３の治具３０を移動させる第３のモータ３２とを有している。
第３の治具３０は、第２の光学基材１４をｘｙ方向に位置規制する治具であり、第１の治具２２と同様に、ベルクランプ機構を有している。

第４の調整手段３３は、第２の光学基材１４の側面に当接する。そして、第３の光学芯ｃ３を基準光軸Ｌ０に一致させたまま、第２の光学基材１４の貼り合わせ面１４ｂが有する第４の光学芯ｃ４（図１参照）が基準光軸Ｌ０に一致するように基準光軸Ｌ０に対して傾斜方向（θ方向）に第２の光学基材１４を傾斜移動させる。

この第４の調整手段３３は、第２の光学基材１４を保持する第４の治具３４と、駆動ロッド３５と、駆動ロッド３５を介して第４の治具３４を移動させる第４のモータ３６とを有している。

さらに、これら第１〜第４の調整手段２１、２５、２９、３３は、制御パソコン４４によって制御される。この制御パソコン４４は、ＣＰＵやＲＯＭ等を備えた一般に使用されているパソコンである。

例えば、この制御パソコン４４は、基準光軸Ｌ０と第１の光学芯ｃ１の間の差分がなくなるように演算して第１のモータ２４を駆動し、偏芯調整が行われる。同様に、第２のモータ２８、第３のモータ３２及び第４のモータ３６も同様にして制御駆動される。

また、図２において、符号３８は偏芯計測に用いる光源、４０は計測用の像形成部材、４２は像検出器、４６はハーフミラー、４８は紫外線照射に用いられる光源である。
なお、本構成において、光源３８にはレーザ光源を使用しているが、コリメート光を放出する光源であればどのような光源でもよい。また、光源３８とハーフミラー４６、及び像検出器４２を結ぶ基準光軸Ｌ０と、光源４８とハーフミラー４６とを結ぶ照射軸（成形軸）とが、予め高精度に調整されていることは勿論である。なお、ハーフミラー４６の代わりに、紫外線光を折り曲げるグラスファイバーを用いてもよい。

更に、像形成部材４０は、本構成では十字チャートを用いたが、公知の透過光観察手段を付与させるものであれば任意の形状、方式であればよく、治具レンズおよびフォーカス機構を具備してもよい。同様に、本構成の像検出器４２では対物レンズを含むＣＣＤカメラを用いているが、光を検出できる機器であればどのような機構でもよい。

（基材保持方法）
反貼り合わせ面１２ａの非球面形状部に第１の治具２２を当接させ、不図示の真空吸着装置により真空吸着を行うことで、第１の治具２２は、第１の光学基材１２を保持する。そして、第１のモータ２４の駆動が駆動ロッド２３を介して第１の治具２２に伝わり、第１の光学基材１２が、第１の治具２２とともに基準光軸Ｌ０に対するｘｙ軸方向の移動をする。

同様の方法で、反貼り合わせ面１４ｂの非球面形状部に第３の治具３０を当接させ、第２の治具３０は、第２の光学基材１４を保持する。これにより、第３のモータ３２の駆動が駆動ロッド３１を介して第１の治具３０に伝わり、第２の光学基材１４が、第３の治具３０とともに基準光軸Ｌ０に対するｘｙ軸方向の移動をする。

（調芯及び成型方法）
以下、図２を参照しながら、図３の偏芯調整に関するフローチャートを示す図、及び図４Ａ〜図４Ｆの光学芯の調整方法の説明図に基づき、本実施の形態の複合光学素子の製造方法について説明する。

ここで、光源３８から発したコリメート光が、像形成部材（十字チャート）４０を通過して、像検出器４２にてコリメート光を検出することで基準光軸Ｌ０が設定される。
次に、第１の光学基材１２の有する第１の光学芯ｃ１、第２の光学芯ｃ２の偏芯調整を行う。

第１の光学基材１２が、第１の治具２２に保持されるとき、図４Ａに示すように、第１の光学芯ｃ１は基準光軸Ｌ０に必ずしも一致していない。
そのため、図４Ｂに示すように、第１の光学芯ｃ１を基準光軸Ｌ０に一致させるように第１の治具２２を移動させる。

この場合、図２に示すように、光源３８から像形成部材（十字チャート）４０を通過したコリメート光は、第１の光学基材１２を透過して、像検出器４２において像が検出される。ここで得られた像と、透過光を用いた公知の偏芯調整量算出方法（例えば、特開２００８−２５６９００号公報参照）によって得られた偏芯調整量に基づき、制御パソコン４４を介して第１の光学基材１２及び第１の治具２２を基準光軸Ｌ０に対してｘｙ軸方向に移動させる。こうして、第１の光学芯ｃ１を基準光軸Ｌ０に一致させる（図３のＳ１）。

本実施の形態では、以下の光学芯と基準光軸の一致は、全て制御パソコン４４を介した偏芯調整量の算出によって行う。

次に、像形成部材４０のパターンを変更し、第２の光学芯ｃ２についての偏芯像を検出し、第１の光学基材１２の貼り合わせ面１２ｂの偏芯調整量を算出する。この後、第１の光学基材１２の側面に第２の治具２６を当接させる。そして、図４Ｃに示すように、第１の治具２２に保持された第１の光学基材１２を、第２の治具２６により基準光軸Ｌ０に対してθ方向に傾斜移動させて、第２の光学芯ｃ２を基準光軸Ｌ０に一致させる（図３のＳ２）。

なお、第１の光学基材１２はベルクランプ機構を有する第１の治具２２により保持されているため、すでに調整した第１の光学芯ｃ１は、移動することはない。
これで、第１の光学基材１２において、反貼り合わせ面１２ａが有する第１の光学芯ｃ１と、貼り合わせ面１２ｂが有する第２の光学芯ｃ２とが、基準光軸Ｌ０に一致する。

なお、本実施例では第１の光学芯を基準光軸Ｌ０に対してｘｙ方向に移動させ、第２の光学芯を基準光軸Ｌ０に対してθ方向に傾斜移動させて偏芯調整を行った。しかし、これに代えて第１の光学芯を基準光軸Ｌ０に対してθ方向に傾斜移動させ、第２の光学芯を基準光軸Ｌ０に対してｘｙ方向に移動させて偏芯調整を行っても良い。これは他の実施の形態においても同様である。

同様に、第２の光学基材１４の偏芯調整を行うが、ここで、不図示の供給手段により、第１の光学基材１２の貼り合わせ面１２ｂに紫外線硬化型樹脂１６を吐出する。
本実施の形態では、Ｓ２の工程後に、紫外線硬化型樹脂１６を第１の光学基材１２上へ供給している（図４Ｄ参照）。そして、第２の光学基材１４の偏芯調整と同時に、第２の光学基材１４が、紫外線硬化型樹脂１６の押延を行う。

また、紫外線硬化型樹脂１６の供給は、全ての光学基材間の偏芯調整が完了する前ならいつでも良く、例えば最初の偏芯調整前や偏芯調整途中で供給を行っても良い。

紫外線硬化型樹脂１６の供給後、第２の光学基材１４の有する第３の光学芯ｃ３、第４の光学芯ｃ４の偏芯調整を行う。図２、図４Ｄに示すように、第３の治具３０が、第２の光学基材４の反貼り合わせ面１４ａを移動可能に保持する。

次に、図４Ｅに示すように、第３の治具３０が基準光軸Ｌ０に対して垂直方向（ｘｙ軸方向）に移動することによって、第３の光学芯ｃ３を基準光軸Ｌ０と一致させる。
この際、第３のモータ３２をｚ軸方向にも動かすことにより、第３の光学芯ｃ３を基準光軸Ｌ０と一致させると共に、基準光軸Ｌ０と平行方向（ｚ軸方向）の移動によって、第２の光学基材１４を第１の光学基材１２に接近させる（図４Ｅ参照）。

次に、第２の光学基材１４の側面に第４の治具３４を当接させる。さらに、図４Ｆに示すように、第３の光学芯ｃ３を基準光軸Ｌ０に一致させたまま、この第３の光学芯ｃ３を中心として第４の光学芯ｃ４を基準光軸Ｌ０に対してθ方向に傾斜移動させて、第４の光学芯ｃ４を基準光軸Ｌ０に一致させる（図３のＳ４）。この時、第４の治具３４の第４の光学芯ｃ４を基準光軸Ｌ０に一致させながら第２の光学基材１４と紫外線硬化型樹脂１６とを接触させ、所定の樹脂肉厚になるまで押し広げる（図４Ｆ参照）。

なお、第２の光学基材１４はベルクランプ機構を有する第３の治具により保持されているため、すでに調整した第２の光学基材１４の反貼り合わせ面１４ａの第３の光学芯ｃ３は、移動することはない。

これで、第２の光学基材１４において、反貼り合わせ面１４ａが有する第３の光学芯ｃ３と、貼り合わせ面１４ｂが有する第４の光学芯ｃ４とが、基準光軸Ｌ０と一致する。
なお、前述した第１の光学基材と同様に、第２の光学基材の偏芯調整においても、これに代えて第３の光学芯を基準光軸Ｌ０に対してθ方向に傾斜移動させ、第４の光学芯を基準光軸Ｌ０に対してｘｙ方向に移動させて偏芯調整を行っても良い。これは他の実施の形態においても同様である。

以上により、第１〜第４までの各光学芯が、基準光軸Ｌ０に一致し、これによって、それぞれの光学面の高精度な偏芯調整が完了する。

（肉厚の制御方法）
紫外線硬化型樹脂１６の供給は、Ｓ３の工程の前であればいつでも良く、Ｓ１の前であっても良い。例えば、Ｓ２の工程の完了後に紫外線硬化樹脂１６を不図示の供給手段により、第１の光学基材１２上へ供給した後に（図４Ｄ参照）、第３の光学芯ｃ３を基準光軸Ｌ０に一致させながら基準光軸Ｌ０の方向に第２の光学基材１４を第１の光学基材１２に接近移動させ（図４Ｅ参照）、第４の光学芯ｃ４を基準光軸Ｌ０に一致させながら第２の光学基材１４と紫外線硬化型樹脂１６とを接触させつつ所定の樹脂肉厚になるまで押し広げる（図４Ｆ参照）。

尚、紫外線硬化型樹脂１６の肉厚の制御方法は、制御パソコン４４を介して第１の治具２２と第３の治具３０の距離制御によって行うことができる。すなわち、第１の光学基材１２の反貼り合わせ面１２ａの第１の光学芯ｃ１及び貼り合わせ面１２ｂの第２の光学芯ｃ２が基準光軸Ｌ０に一致した後、固定されている第１の治具２２の位置により第１の光学基材１２の第１の光学芯ｃ１の高さ位置が決定される。

次に、第１の光学基材１２の第１の光学芯ｃ１の高さ位置に対する第２の光学基材１４の光学芯ｃ３の高さ位置は、所望の複合光学素子の形状として一義的に求まる。このため、第１の光学基材１２の空間位置と、第２の光学基材１４の空間位置から、樹脂厚を所望の厚さにするための夫々の治具の距離制御の値が、制御パソコン４４によって算出される。

そして、第２の光学基材１４の第３の光学芯ｃ３の高さが第１の光学芯ｃ１の高さに対して所望の間隔となるように、先ほど算出された距離制御の値に従って、制御パソコン４４を介して第２の光学基材１４を保持した第２の治具３０を第１の治具２２に近づける（基準光軸Ｌ０に平行方向な移動）。これにより、第１の光学基材１２と第２の光学基材１４の間隔（樹脂肉厚）を仮決定する。

このように、光学基材１２，１４間の基準光軸Ｌ０と平行方向の位置において、仮決定を行うことで、素早く光学基材１２，１４間の間隔調整を行うことができる。
なお、この仮決定のための移動は、第１の治具２２及び第２の治具３０のどちらを動かしても良いし、両方を一度に動かしても良い。

仮決定の後は、制御パソコン４４による第２の光学基材１４の偏心調整を行う際に、理想像が得られるように、治具３０がシフト方向、チルト方向の少なくとも一方において動く。
これにより、第１の光学基材１２と第２の光学基材１４の間隔は本決定される。（図４Ｆ参照）。

（硬化方法）
調芯作業の終了後、制御パソコン４４を介して硬化手段である光源４８（本実施の形態ではメタルハライドランプを用いた）を起動させ、ハーフミラー４６を介して紫外線硬化型樹脂１６へ紫外線照射を行う。これにより、任意時間の照射後、第１の光学基材１２、紫外線硬化型樹脂１６、及び第２の光学基材１４からなる３層の複合光学素子１０が得られる。本実施の形態では、樹脂層を形成するために紫外線硬化型樹脂１６を用いたが、熱硬化型樹脂や熱可塑性樹脂でもよく、その場合、紫外線照射のための光源４８に代えて、熱源を用いて樹脂の硬化、可塑を行う。

なお、本実施の形態では、第１の光学基材１２と第２の光学基材１４との間に樹脂を配した複合光学素子１０について説明したが、これに限らない。例えば、複数（３つ以上）の夫々の光学基材の間に樹脂を配した複合光学素子に対しても、同様に適用することができる。

本実施の形態によれば、第１の光学基材１２と第２の光学基材１４との間にエネルギー硬化型樹脂１６を配した状態で当該各レンズ面の各光学芯を独立して調整することができる。

また、得られた複合光学素子１０は、第１の光学基材１２における、反貼り合わせ面１２ａの第１の光学芯ｃ１と貼り合わせ面１２ｂの第２の光学芯ｃ２とを結ぶ軸と、第２の光学基材１４における、反貼り合わせ面１４ａの第３の光学芯ｃ３と貼り合わせ面１４ｂの第４の光学芯ｃ４とを結ぶ軸とのズレ（偏芯精度）は、シフト３μｍ、チルト２分であった。こうして、偏芯精度の優れた複合光学素子１０が得られた。

［第２の実施の形態］
図５は、第２の実施の形態の複合光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。

（光学基材の形状）
第１の光学基材１２は、近似曲率半径Ｒ１＝２４．１mmの非球面形状を持つ反貼り合わせ面１２ａと、近似曲率半径Ｒ２＝１３．６mmの非球面形状を持つ貼り合わせ面１２ｂを有する両凸形状のレンズである。また、中心肉厚ｔ１＝３mm、外径Ｄ１＝３０mmのプラスチック成形レンズである。また、材料はＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂（ゼオネックス４８０Ｒ：日本ゼオン（株）社製）である。

第２の光学基材１４は、近似曲率半径Ｒ３＝５６．５mmの非球面形状を持つ反貼り合わせ面１４ａと、近似曲率半径Ｒ４＝１５．１mmの非球面形状を持つ貼り合わせ面１４ｂを有する凸メニスカス形状のレンズである。また、中心肉厚ｔ２＝４mm、外径Ｄ２＝２８mmのプラスチック成形レンズである。また、材料は、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂（ゼオネックス３３０Ｒ：日本ゼオン（株）社製）である。

（製造装置の構成）
この複合光学素子の製造装置２０は、紫外線硬化型樹脂１６を挟んで対向配置された第１の光学基材１２及び第２の光学基材１４に光を透過し、夫々の光学面の光学芯ｃ１〜ｃ４を求めて偏芯調整を行い、第１と第２の光学基材１２，１４を接合する。次いで、第１の光学基材１２を剥離して、第２の光学基材１４に紫外線硬化型樹脂１６が接合された複合光学素子１０を得る装置である。この製造装置２０は、第１〜第４の調整手段２１、２５、２９、３３と、制御手段としての制御パソコン４４と、剥離手段５１とを備えている。

第１の実施の形態においては、第１〜第４の調整手段２１、２５、２９、３３は夫々独立していた。しかし、本実施の形態においては、図５のように、第２の調整手段２５の先に、ロッドを介して第１の調整手段２１が設けられている。また、第４の調整手段３３の先に、ロッドを介して第３の調整手段２９が設けられている。このように、本実施の形態では、１つの光学基材における、ｘｙ方向を調整する調整手段と、θ方向を調整する調整手段が一体に形成されている。

また、第１の実施の形態では、調整手段としてベルクランプ機構が用いられていたが、本実施の形態では、スクロールチャック機構が用いられている。これらの機構により、光学基材の球面部分が広くてベルクランプで光学面を保持できない基材形状であっても、球面部の外周を保持することで偏心調整を行うことができる。

また、剥離手段５１は、第１の光学基材１２の貼り合わせ面１２ｂに爪をかける離型爪治具５２と、駆動ロッド５３と、駆動ロッド５３を介して離型爪治具５２を移動させる第５のモータ５４とを有している。また、第１の実施の形態では、像形成部材に十字チャートを用いていたが、本実施の形態では輪帯穴を用いている。これらの点が前述した第１の実施の形態と相違している。

その他の構成は、第１の実施の形態と同様であり、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。

（基材保持方法）
基材保持方法は、第１の光学素子の円周部に第１の治具２２を当接させ、不図示の真空吸着装置により真空吸着を行うことで、第１の治具２２は、第１の光学基材１２を保持する。そして、第１のモータ２４の駆動が駆動ロッド２３を介して第１の治具２２に伝わり、第１の光学基材１２が、第１の治具２２とともに基準光軸Ｌ０に対するｘｙ軸方向の移動をする。

同様の方法で、第２の光学素子の円周部に第３の治具３０を当接させ、第３の治具３０は、第２の光学基材１４を保持する。これにより、第３のモータ３２の駆動が駆動ロッド３１を介して第１の治具３０に伝わり、第２の光学基材１４が、第３の治具３０とともに基準光軸Ｌ０に対するｘｙ軸方向の移動をする。

（調芯及び成型方法）
本実施の形態の複合光学素子の製造方法について説明する。先ず、第１の実施の形態と同様に、第１の治具２２によって第１の光学基材１２を保持（真空吸着）する。
その後、像形成部材（輪帯穴）４０を通過したコリメート光が第１の光学基材１２を透過することで得られた像を、像検出器４２が検出する。さらに、得られた像と、公知の偏芯調整量算出方法によって導きだした偏芯調整量に基づき、制御パソコン４４を介して第１の治具２２を基準光軸Ｌ０に対してｘｙ軸方向に移動させる。こうして、第１の光学基材１２の反貼り合わせ面１２ａの第１の光学芯ｃ１を基準光軸Ｌ０に対して調整する。これにより、第１の光学芯ｃ１と基準光軸Ｌ０との調整が完了する。

次に、像形成部材４０のパターンを変更し、第２の光学芯ｃ２についての偏芯像を検出し、基準光軸Ｌ０との偏芯量を算出する。この後、第１の治具２２を含む第１の調整手段２１を第２の治具２６により移動させて、第１の光学基材１２と第１の治具２２の両方を基準光軸Ｌ０に対してθ方向に傾斜移動させる。そして、第２の光学芯ｃ２を基準光軸Ｌ０に一致させる。

以上で、基準光軸Ｌ０と第１の光学基材１２の光軸（第１の光学芯ｃ１と第２の光学芯ｃ２を結ぶ軸）は高精度な調芯が完了する。
次に、同様にして、第２の光学基材１４の光軸（第３の光学芯ｃ３と第４の光学芯ｃ４を結ぶ軸）と基準光軸Ｌ０とを調整する。

すなわち、第３の光学芯ｃ３を、第３の治具３０のｘｙ面内での移動により偏芯調整を行う。さらに、第３の治具３０を含む第３の調整手段２９を第４の治具３４により移動させることで、第２の光学基材１４と第３の治具３０の両方がθ方向に移動し、第４の光学芯ｃ４が、基準光軸Ｌ０に一致する。以上により、第１〜第４までの各光学芯が、基準光軸Ｌ０に一致し、これによって、それぞれの光学面の高精度な偏芯調整が完了する。

第１の実施の形態と異なり、本実施の形態では、樹脂の押延を第１の光学基材１２の偏芯調整前に行う。紫外線硬化型樹脂１６を不図示の供給手段により、第１の光学基材１２に供給する。その後、第２の光学基材１４を（基準光軸Ｌ０と平行な方向に）移動させ、第２の光学基材１４と当該樹脂１６とを接触させ、更に所定の樹脂肉厚になるまで接近移動（下降）させる。

そして、第１の光学基材１２の調芯を実施し、その後、第２の光学基材１４の調芯を実施し、樹脂層を含む４つの面１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂの光学芯ｃ１〜ｃ４についての偏芯調整が完了する。

（硬化、剥離方法）
調芯後、制御パソコン４４を介して硬化手段である光源４８（本実施の形態ではメタルハライドランプを用いた）を起動させ、ハーフミラー４６を介して紫外線硬化型樹脂１６に紫外線照射を行う。

更に、当該樹脂１６の硬化後に離型爪治具５２を第１の光学基材１２のコバ部に当接させた後に、第２の光学基材１４を基準光軸Ｌ０の方向に上昇させて第２の光学基材１４を樹脂層から離間させる。これにより、第１の光学基材１２と紫外線硬化型樹脂１６からなる２層の複合光学素子１１が得られる。

本実施の形態によれば、得られた複合光学素子１１は、第１の光学基材１２の反貼り合わせ面１２ａの第１の光学芯ｃ１と貼り合わせ面１２ｂの第２の光学芯ｃ２とを結ぶ軸と、第２の光学基材１４の貼り合わせ面１４ｂから転写された樹脂層上の第４の光学芯ｃ４とを結ぶ軸とのズレ（偏芯精度）は、シフト５μｍ、チルト１分であった。こうして、偏芯精度の優れた２層からなる複合光学素子１１が得られた。

［第３の実施の形態］
図６は、第３の実施の形態の複合光学素子の製造装置の全体構成を示す図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付して説明する。

（光学基材の形状）
第１の光学基材１２は、近似曲率半径Ｒ１＝２４．１mmの非球面形状の面を持つ反貼り合わせ面１２ａと、近似曲率半径Ｒ２＝１３．６mmの非球面形状を持つ貼り合わせ面１２ｂを有する両凹形状のレンズである。また、中心肉厚ｔ１＝３mm、外径Ｄ１＝２５．２mmのガラス成形レンズである。また、材料はＳ−ＬＡＨ５３（オハラ（株）社製）である。

第２の光学基材１４は、近似曲率半径Ｒ３＝５６．５mmの非球面形状を持つ反貼り合わせ面１４ａと、近似曲率半径Ｒ４＝１５．１mmの非球面形状を持つ貼り合わせ面１４ｂと、を有する両凸形状のレンズである。また、中心肉厚ｔ２＝４mm、外径Ｄ２＝２５．２mmのガラス成形レンズである。また、材料は、Ｓ−ＢＡＬ４２（オハラ（株）社製）である。

（製造装置の構成）
図６において、装置構成は第１の実施の形態と略同様である。本実施の形態では、調整光としてのレーザ光を照射する光源３８、及びその反射光を検出する像検出器４２を有している。本実施の形態では、この像検出器４２で照射したレーザ光の反射光を検出するようにした点が前述した各実施の形態と相違している。

（基材保持方法）
基材保持方法は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

（調芯及び成型方法）
第１の実施の形態で説明したように、第１の治具２２によって第１の光学基材１２を保持（真空吸着）した後、光源３８からコリメートレーザー光源を照射し、第１の光学基材１２の反貼り合わせ面１２ａにより反射したコリメート光を像検出器４２が検出する。

こうして、得られた反射像により公知の偏芯調整量算出方法に基づき、制御パソコン４４を介して第１の治具２２をｘｙ面内で移動させて、第１の光学基材１２の反貼り合わせ面１２ａの第１の光学芯ｃ１を基準光軸Ｌ０に対して補正する。これにより、第１の光学基材１２の反貼り合わせ面１２ａの第１の光学芯ｃ１と基準光軸Ｌ０との調整が完了する。

次に、第１の光学基材１２の貼り合わせ面１２ｂの第２の光学芯ｃ２についての反射像を像検出器４２で検出し、第１の光学基材１２の貼り合わせ面１２ｂの第２の光学芯ｃ２の偏芯量を算出する。この後、第１の光学基材１２のコバ部に第２の治具２６を当接移動させる。次いで、ベルクランプ機構を有する第１の治具２２により保持された第１の光学基材１２を、第１の光学芯ｃ１を基準光軸Ｌ０に一致させたまま基準光軸Ｌ０に対してθ方向移動させる。こうして、第１の光学基材１２の貼り合わせ面１２ｂの第２の光学芯ｃ２を基準光軸Ｌ０に対して補正する。

これにより、基準光軸Ｌ０と第１の光学基材１２の光軸（第１の光学芯ｃ１と第２の光学芯ｃ２を結ぶ軸）とは、高精度に調芯される。

次に、同様にして、第２の光学基材１４の光軸（第３の光学芯ｃ３と第４の光学芯ｃ４を結ぶ軸）と基準光軸Ｌ０とを調整する。
すなわち、第２の光学基材１４の反貼り合わせ面１４ａの第３の光学芯ｃ３は、第３の治具３０をｘｙ面内で移動させることにより偏芯調整される。そして、第２の光学基材１４の貼り合わせ面１４ｂの第４の光学芯ｃ４は、第４の治具３４を移動させることにより、第３の光学芯ｃ３を基準光軸Ｌ０に一致させたまま、第２の光学基材１４をθ方向に移動させ、偏芯調整を行う。

また、成形方法に関しては、第２の実施の形態と同様、両方の光学基材の偏芯調整後に行うため、その説明を省略する。

本実施の形態によれば、得られた複合光学素子１０は、第１の光学基材１２の反貼り合わせ面１２ａの第１の光学芯ｃ１と貼り合わせ面１２ｂの第２の光学芯ｃ２とを結ぶ軸と、第２の光学基材１４の反貼り合わせ面１４ａの第３の光学芯ｃ３と貼り合わせ面１４ｂの第４の光学芯ｃ４とを結ぶ軸とのズレ（偏芯精度）は、シフト７μｍ、チルト２分であった。こうして、偏芯精度の優れた複合光学素子１０が得られた。

１０ 複合光学素子
１１ 複合光学素子
１２ 第１の光学基材
１２ａ 反貼り合わせ面
１２ｂ 貼り合わせ面
１４ 第２の光学基材
１４ａ 反貼り合わせ面
１４ｂ 貼り合わせ面
１６ 紫外線硬化型樹脂
２０ 複合光学素子の製造装置
２１ 第１の調整手段
２２ 第１の治具
２３ 駆動ロッド
２４ 第１のモータ
２５ 第２の調整手段
２６ 第２の治具
２７ 駆動ロッド
２８ 第２のモータ
２９ 第３の調整手段
３０ 第３の治具
３１ 駆動ロッド
３２ 第３のモータ
３３ 第４の調整手段
３４ 第４の治具
３５ 駆動ロッド
３６ 第４のモータ
３８ 光源
４０ 像形成部材
４２ 像検出器
４４ 制御パソコン
４６ ハーフミラー
４８ 光源
５１ 剥離手段
５２ 離型爪治具
５３ 駆動ロッド
５４ 第４のモータ
Ｌ０ 基準光軸
Ｃ１ 第１の光学芯
Ｃ２ 第２の光学芯
Ｃ３ 第３の光学芯
Ｃ４ 第４の光学芯

Claims (5)

1. 第１の光学基材及び第２の光学基材の間に樹脂層を有する複合光学素子の製造方法であって、
   偏芯調整の基準となる基準光軸を設定する工程と、
   前記第１の光学基材を前記基準光軸に対して垂直方向に移動させ、前記第１の光学基材の有する一方の光学芯を前記基準光軸に一致させる工程と、
   前記第１の光学基材の前記一方の光学芯を前記基準軸に一致させる工程の後に、前記第１の光学基材の前記一方の光学芯を前記基準光軸に一致せた状態を保持しながら、前記第１の光学基材を前記基準光軸に対して傾斜方向に移動させ、前記第１の光学基材の有する他方の光学芯を前記基準光軸に一致させる工程と、
   前記第２の光学基材を前記基準光軸に対して垂直方向に移動させ、前記第２の光学基材の有する一方の光学芯を前記基準光軸に一致させる工程と、
   前記第２の光学基材の前記一方の光学芯を前記基準軸に一致させる工程の後に、前記第２の光学基材の前記一方の光学芯を前記基準光軸に一致せた状態を保持しながら、前記第２の光学基材を前記基準光軸に対して傾斜方向に移動させ、前記第２の光学基材の有する他方の光学芯を前記基準光軸に一致させる工程と、
   前記第１と第２の光学基材の少なくとも一方の貼り合わせ面に樹脂を供給する工程と、
   前記第１と第２の光学基材間で前記樹脂を押延する工程と、
   前記樹脂を硬化させる工程と、
   を備える
   ことを特徴とする複合光学素子の製造方法。
2. 前記第１と第２の光学基材間で前記樹脂を押延する工程として、
   前記第１の光学基材の空間位置と、前記第２の光学基材の空間位置と、から樹脂厚を所望の厚さにするための距離制御の値を算出する工程と、
   算出された前記距離制御の値に従って前記第１の光学基材と前記第２の光学基材の少なくとも一方を移動させる工程と、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の複合光学素子の製造方法。
3. 第１の光学基材及び第２の光学基材が樹脂を介して接合された複合光学素子の製造装置であって、
   基準光軸を設定する基準光軸設定手段と、
   前記第１の光学基材を前記基準光軸に対して垂直方向に移動可能に保持し、前記基準光軸に対して、前記第１の光学基材の有する一方の光学芯を一致させる調整を行う第１の調整手段と、
   前記第１の光学基材を前記基準光軸に対して傾斜方向に移動可能に保持し、前記第１の調整手段が前記第１の光学基材の前記一方の光学芯を前記基準光軸に一致せた状態を保持しながら、前記基準光軸に対して、前記第１の光学基材の有する他方の光学芯を前記基準光軸に一致させる調整を行う第２の調整手段と、
   前記第２の光学基材を前記基準光軸に対して垂直方向に移動可能に保持し、前記基準光軸に対して、前記第２の光学基材の有する一方の光学芯を一致させる調整を行う第３の調整手段と、
   前記第２の光学基材を前記基準光軸に対して傾斜方向に移動可能に保持し、前記第３の調整手段が前記第２の光学基材の前記一方の光学芯を前記基準光軸に一致せた状態を保持しながら、前記基準光軸に対して、前記第２の光学基材の有する他方の光学芯を前記基準光軸に一致させる調整を行う第４の調整手段と、
   前記第１と第２の光学基材の少なくとも一方の貼り合わせ面に樹脂を供給する供給手段と、
   前記樹脂を硬化させる硬化手段と、
   前記第１〜第４の調整手段を制御する制御手段と、を備える
   ことを特徴とする複合光学素子の製造装置。
4. 前記第１の調整手段は前記第１の光学基材の反貼り合わせ面を保持し、
   前記第３の調整手段は前記第２の光学基材の反貼り合わせ面を保持する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の複合光学素子の製造装置。
5. 前記制御手段は、前記第１の光学基材の空間位置と、前記第２の光学基材の空間位置と、から樹脂厚を所望の厚さにするための距離制御の値を算出する演算を行い、算出された前記距離制御の値に従って前記第１〜第４の調整手段の少なくとも一つを制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の複合光学素子の製造装置。