JPH08323879A - 光学素子の張り付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二つの光学素子の張り付けを精度良く行う。 【構成】 真空吸着機３でプリズム４を保持し、ＸＹス
テージ６の取付機構７でレンズ５を保持する。レンズ５
をプリズム４に接触させ、光源１から光束を出射し、プ
リズム４及びレンズ５を通過させる。プリズム４、レン
ズ５の光軸ずれが最小となるように、レンズ５を移動さ
せ、最小となった時点で、レンズ５をプリズム４に張り
付ける。光軸のずれを補正しながら張り付けを行うた
め、高精度に張り付けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２つの光学素子を張り
付ける光学素子の張り付け装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラあるいは光磁気ディスクプレイヤ
ー等の光学装置には、単体プリズムの射出面上もしくは
複数のプリズムを接着し組み合わせた接合プリズムの射
出面上に集光レンズを張り合わせた光学素子が用いられ
る。このような単体プリズム又は接合プリズムに集光レ
ンズを張り合わせる場合には、従来より部品精度を確保
した状態で、基準となる角又は辺を合わせて相互の位置
を決定していた。このため、この張り付けの後において
は、実際に光を張り合わせた光学素子に入射して光軸を
検査することにより、光軸のズレ量を測定し、良品であ
るか不良品であるか判定する必要がある。

【０００３】図９はこの検査を行うため、特開平２−１
４３１３５号公報に記載された検査装置を示す。この装
置は張り合わされた２枚のプリズムを検査対象とするも
のであり、対象となるプリズム１０１は保持手段１０２
に保持されて、照明手段１０３の光軸上にに配置され
る。照明手段１０３の前方にはプリズム１０１に対する
平行ビームの入射角を任意に設定するための拡大レンズ
１０４が配置され、これらが移動手段１０５に支持され
ている。移動手段１０５はスポット像の結像位置を調整
するものである。

【０００４】また、プリズム１０１に入射して射出した
ビームの光路上には、光束を拡大し集光する拡大光学系
１０６と、撮像手段１０７と、スポット像位置検出手段
１０８とが配置され、スポット像位置検出手段１０８に
は出射角度演算手段１０９が接続されている。

【０００５】この構造からなる検査装置において、照明
手段１０３からの光束は拡大レンズ１０４を通った後、
被検査プリズム１０１に入射する。この光束はプリズム
１０１で光路が変更した後、拡大光学系１０６で拡大さ
れ、撮像手段１０７でスポット像として撮影される。ス
ポット像位置検出手段１０８はこの撮影されたスポット
像から結像の重心が検出する。このとき。照明手段１０
３と拡大レンズ１０４は移動手段０５により光軸上を前
後することができ、光軸上の任意位置でのスポット断面
を撮影することができる。出射角度演算手段１０９はこ
の結像重心データに基づいてプリズム１０１からの出射
角度を演算し、これにより張り合わされたプリズム１０
１が良品か不良品かを判定する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
光学素子の張り付けは、プリズム等の光学素子相互の位
置をその形状から決定される当てつけ位置に張り合わせ
ることで行っていた。ところで近年の光学素子の小型化
・材質のプラスチック化等により、光学素子の加工精度
を維持することが難しくなってきている。従来の張り付
けでは、光学素子の加工精度のばらつきや接着時の位置
ずれ等で光束の出射角度が変わり易く、これにより光軸
がずれる。このため張り付けの後においては、張り付け
の良否を判定するための検査となると共に、検査の結
果、不良となった光学素子は、廃棄するか、剥がして再
度張り直す必要がある。

【０００７】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたものであり、光学素子の高精度の張り付けができる
と共に、張り付け後の検査・修理を不要とした張り付け
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するため、本発明は上述した光学素子の検査装置の構
成に加えて、光学素子の接着機構及び光学素子の相互移
動を行う機構を組み込んだものである。このため本発明
の光学素子の張り付け装置は、第１の光学素子に対して
平行光束を出射する光源と、第１の光学素子を前記光源
の光軸上に保持する保持手段と、前記第１の光学素子の
光学面上で第２の光学素子を保持しながら移動させる駆
動手段と、前記保持手段に保持された第１の光学素子及
び前記駆動手段に保持された第２の光学素子を通過した
光束の焦点位置を検出する位置検出手段と、この位置検
出手段で検出された焦点位置から第１の光学素子に対す
る第２の光学素子の光軸ズレ値を演算する演算手段と、
前記光軸ズレ値を最小とするため、前記第２の光学素子
の駆動手段を制御する制御手段と、この制御手段による
制御が完了した後に、前記第２の光学素子を第１の光学
素子に張り付ける接着手段と、を備えるものである。

【０００９】上記構成において、駆動手段は保持手段に
保持された第１の光学素子の光学面上に第２の光学素子
を保持する。光源はこれらの光学素子に対して、平行光
束を出射する。位置検出手段はこれらの光学素子を通過
した光束の焦点位置を検出し、演算手段はこの焦点位置
から光学素子の光軸ズレを算出する。制御手段はこの光
軸ズレを最小とするように駆動手段を制御し、これによ
り駆動手段は第２の光学素子を移動して、その光軸を第
１の光学素子の光軸に一致させる。接着手段はこの後、
第１及び第２の光学素子を接着する。これにより光学素
子は光軸が一致した状態で、相互に張り合せられるた
め、高精度で張り付けができる。また、光軸のズレを修
正しながら、光学素子の張り付けが行われるため、張り
付けの後においても検査を行う必要がなくなる。

【００１０】本発明をプリズムとレンズの張り付けに適
用した張り付け装置は、プリズムへ平行光束を出射する
光源と、前記プリズムの出射面上に張り付けられるレン
ズをプリズムの出射面上で移動させる駆動手段と、前記
プリズムに入射した後、前記レンズを通過する光束を集
光し拡大する拡大手段と、この拡大手段によって集光さ
れた光束の焦点位置を検出する位置検出手段と、この位
置検出手段によって検出された焦点位置から光軸ズレ値
を演算する演算手段と、前記プリズムの出射面に対して
レンズを張り付ける接着手段と、光軸ズレ値に対応した
駆動手段の動作及び接着手段の動作を制御する制御手段
とを備えるものである。

【００１１】このような構成において、光源から出射し
た平行光束はプリズムへ入射しプリズムの各辺で反射さ
れ、駆動手段によりプリズムの張り付け面に配置された
レンズから出射する。この出射光は拡大手段によって拡
大され、位置検出手段の検出面上に集光する。位置検出
手段からの入射光位置情報は演算手段により、例えば、
Ｘ，Ｙ座標値に変換され、光軸のズレとして表示され
る。この光軸ズレに応じた移動量で、駆動手段がレンズ
を移動し、プリズムとレンズの複合の出射光軸を一致さ
せる。光軸が一致した後、接着手段がレンズをプリズム
に接着して固定する。これにより、プリズムの加工精度
に依存することなく、レンズをプリズムに対して最適な
位置にセットしたまま、接着手段により張り合わせるこ
とができ、張り付け後の検査も不要となる。

【００１２】この後者の張り付け装置においては、レン
ズをプリズムの出射面上に押し付ける押し付け手段を駆
動手段と一体的に移動するように配置することができ
る。このような構成では、駆動手段によりレンズを移動
させる際、レンズは押し付け手段によりプリズムの張り
付け面へ押し付けられながら、駆動手段と一体的に移動
する。このため移動中に、レンズとプリズム双方の張り
付け面が傷付くことがなく、これらの張り付け面間に浮
きができないので測定した光軸ズレ値に比例した移動を
行うことができる。

【００１３】本発明においては、前記光源として白色光
束を出射する白色光源を用い、前記位置検出手段として
位置検出センサを用いることができる。安価である白色
光源と位置検出センサを用いることで、安価な装置とす
ることができる。また、時間を要する画像処理装置を用
いないため、短時間の測定が可能となる。

【００１４】

【実施例】

（第１実施例）図１〜図５は本発明の第１実施例を示
す。図１は第１実施例の全体構成であり、レーザー光源
１にコリメータレンズ２が取り付けられている。この光
源１の光路上には、第１の光学素子の保持手段としての
真空吸着機３が設けられている。真空吸着機３は真空圧
発生装置（図示省略）に連結されており、真空圧発生装
置で発生した負圧により、プリズム４を吸着して保持す
る。このプリズム４には第２の光学素子としてのレンズ
５が張り付けられる。このレンズ５は駆動手段としての
ＸＹステージ６に取付機構７を介して保持されている。

【００１５】プリズム４及びレンズ５を通過したレーザ
ー光束の光路上には、レーザー光束を集光し、拡大する
拡大手段としてのレンズ２８、２９が配置されている。
ＣＣＤカメラ２７はこのレンズ２８、２９を通過したレ
ーザー光束の焦点位置付近にに配置された位置検出手段
である。パソコン３０は制御手段であり、ＸＹステージ
６と接着手段としてのＵＶ光源３１を制御する。なお、
ＵＶ光源３１はレンズ５の上方に配置されており、プリ
ズム４におけるレンズ５の張り付け面に紫外線を照射す
る。パソコン３０には画像処理機能が付加されている。
ＣＣＤモニター３２はＣＣＤカメラ２７の像を表示し、
ディスプレイ３３は光軸のズレ量、張り付け後のチェッ
クの結果を○×表示により表示する。

【００１６】図２はプリズム４とレンズ５との関係を示
し、レンズ５はプリズム４の出射面８に張り付けられ
る。この張り付けは紫外線硬化型の接着剤９をプリズム
４の出射面８に塗布してレンズ５をプリズム４に当接
し、この状態でＵＶ光源３１から紫外線を照射して、硬
化することにより行われる。

【００１７】図３はＸＹステージ６及びこのステージ６
に配置された取付機構７を示す。ＸＹステージ６は直交
するＸＹ方向のボールネジ１６、１２を有しており、各
ボールネジ１６、１２はＹ軸パルスモータ１４、Ｙ軸パ
ルスモータ１０に連結されている。また、各ボールネジ
１６、１２はＹ軸移動部材１５、Ｘ軸移動部材１１に螺
合している。このような構成では、Ｙ軸パルスモータ１
０の駆動でＹ軸移動部材１１がＹ軸方向にスライド移動
し、Ｘ軸パルスモータ１０の駆動でＸ軸移動部材１１が
Ｘ軸方向にスライド移動する。この場合、各移動部材１
５、１１はそれぞれの方向に延びる直線ガイド１７、１
３によってスライド移動が案内される。

【００１８】ＸＹステージ６におけるＸ軸移動部材１１
の上部には、支持部材１８が取り付けられ、この支持部
材１８に取付機構７が取り付けられている。取付機構７
はエアチャック１９と、筒体２１を有している。エアチ
ャック１９は支持部材１８に取り付けられており、レン
ズ５を挟持する。このエアチャック１９は図示しない電
磁弁の制御でエアーの流入をオン・オフすることで開閉
してレンズ５の挟持及びその解除を行う。なお、このエ
アチャック１９の対向面にはゴム板２０が取り付けられ
て、レンズ５を緩衝状態で保持するようになっている。

【００１９】筒体２１はレンズ５をプリズム４の張り付
け面に押さえ付ける押し付け手段として作用する。この
筒体２１の内径は張り付けるレンズ５の外形より小径と
なっていると共に、レンズを押さえる側には筒体２１の
内径と同径のゴムリング２２が張り付けられている。係
る筒体２１はアーム２３を介して伝達部材２５に連結さ
れている。伝達部材２５はバネ３６を介してエアシリン
ダ２４に連結され、エアシリンダ２４の作動で上下動す
る。２６は支持部材１８から立設したポールであり、エ
アシリンダ２４を取り付けるものである。

【００２０】次に、本実施例の作動を説明する。レーザ
ー光源１から放射されるレーザー光はコリメータレンズ
２によって平行光束となり、真空吸着機３に吸着された
プリズム４に入射する。この光束はプリズム４の反射面
で反射され、出射面上から接着剤９の層を通り、プリズ
ム４に密着するように保持されているレンズ５に入射す
る。このレンズ５によって集光された光束は拡大レンズ
２８、２９を通った後、その焦点付近に設置されたＣＣ
Ｄカメラ２７に撮影される。ＣＣＤカメラ２７の映像は
パソコン３０によって重心が演算され、この演算結果か
らスポット像の位置を求めることができる。

【００２１】図４は光軸がずれてＣＣＤカメラ２７上に
結像した状態を示し、図５はＣＣＤモニタ３２画面に表
示される光軸がずれたスポット像３４と目的のスポット
像３５を示している。図５において、光軸のズレ量△
Ｘ、△Ｙは上述のように求められたスポット位置３４の
重心座標と、目的のスポット位置３５の重心座標の差と
して求められる。パソコン３０はこの光軸ズレ量△Ｘ、
△ＹをＯにするような移動量でＸＹステージ６のＸ軸及
びＹ軸のパルスモータ１０及び１４を制御する。

【００２２】レンズ５は図２のように配置された後、エ
アチャック１９によって外周を挟まれ、エアシリンダ２
４が下降するのに連動して、筒体２１が下降することに
よりプリズム４に密着する。筒体２１によりレンズ５を
プリズム４に押え付けるため、レンズ５とプリズム４の
張り付け面には隙間を生じることがなく、確実な測定が
可能となる。この場合、配置の変更でレンズ５が下向き
又は横向きになっても、筒体２１によりレンズ５をプリ
ズム４の張り付け面へ常に密着させることができる。

【００２３】取付機構７は筒体２１がレンズを押さえた
状態でＸＹステージ６と連動する。レンズ５をＸＹ平面
で移動させると、その移動量に比例してスポット像の重
心座標も変化する。筒体２１がレンズ５を押さえ付ける
圧力を変えるには弾性定数の異なるバネ３６に交換する
ことで可能である。ＸＹステージ６と連動する取付機構
７に保持されたレンズ５はＸＹステージ６と連動するの
で、ＸＹステージ６を移動させると、ＣＣＤカメラ２７
に撮影されるスポット像の位置も変位する。レンズ５は
紫外線硬化型の接着剤９が塗布されているので、密着し
ているにも関わらず、プリズム４とレンズ５の双方の張
り付け面に傷を付けないで、レンズ５を移動することが
可能である。

【００２４】以上の位置調整は光軸ズレ量がほぼ０にな
るまで行われ、その後、パソコン３０はＵＶ光源３１を
作動させる。ＵＶ光源３１から放射されるＵＶ光の照射
により、接着剤９が硬化してレンズ５の張り付けが完了
する。なお、接着剤の硬化が完了した後、再度、ＣＣＤ
カメラ２７でスポット像を撮影して光軸がずれていない
かチェックをし、ずれていない場合はディスプレイ３３
に○を、ずれている場合は×を表示する。

【００２５】このような本実施例では、ＣＣＤカメラ２
７で撮影され画像処理されて得られた光軸ズレ値に応じ
た移動量で、レンズを移動させるため、容易にプリズム
とレンズの複合の光軸を合わせることができる。また、
位置検出手段としてＣＣＤカメラ２７を用いているた
め、精度良く位置検出ができる。さらに、レンズ５から
の光軸が斜めになっている場合にも画像処理で認識する
ことができ、光束としてレーザーを用いるため、一定波
長の安定したスポット像をフィルターなしで得ることが
できる。

【００２６】（第２実施例）図６は本発明の第２実施例
を示し、第１実施例と同一の要素は同一の符号で対応さ
せてある。本実施例では第１実施例に対して平行光束の
光源と、焦点位置を検出する位置検出手段が異なってい
る。すなわち光源にはハロゲンランプ３７などのランプ
を用い、コリメータレンズ３８の出射面にはフィルター
３９が取り付けられている。

【００２７】また、コリメータレンズ３８の後方には集
光用レンズ４０が配置されている。このレンズ４０はス
テッピングモーター４１に支持されており、同モーター
４１により光軸に沿って前後に移動可能となっている。
焦点位置を検出する位置検出手段としてはフォトディテ
クター４２を用いている。このフォトディテクター４２
は４分割フォトディテクターであり、センサ面の中心が
目的の光軸上で且つ対物レンズ２９のほぼ焦点位置に設
置されている。

【００２８】図７はフォトディテクター４２のセンサ面
４３にスポット像が照射された状態を示す。このフォト
ディテクター４２のセンサ面４３の大きさは対物レンズ
２９の焦点におけるスポット像の大きさとほぼ同じであ
る。このフォトディテクター４２の電気信号を処理する
信号処理回路４４が図６に示すように、パソコン３０の
間に挿入されている。この信号処理回路４４はパソコン
３０により制御されるものである。

【００２９】このような本実施例では、ハロゲンランプ
３７から白色光が放射される。この白色光はコリメータ
レンズ３８に取り付けられたフィルター３９によって特
定波長の平行光束のみとなる。この波長の平行光束は集
光レンズ４０を通過してプリズム４へ入射する。この
時、ステッピングモータ４１により集光レンズ４０を光
軸上で前後に移動させることによりプリズム４への射光
集光状態を変えることができる。入射光集光状態を変え
ることでレンズ５の球面側の性能をチェックできる。

【００３０】本実施例において、焦点の位置検出にフォ
トディテクター４２を用いている。このフォトディテク
ター４２は４分割フォトディテクターであり、分割され
たセンサ面上の領域４５ＰＤ１、４６ＰＤ２、４７ＰＤ
３、４８ＰＤ４（図７参照）に入射した光量の出力信号
を領域別に取り出すことができる。図７は４分割フォト
ディテクターのセンサ面４３に光軸がずれたスポット像
４９が入射した場合と、目的の光軸で入射したスポット
像５０を示す。光軸のズレ量△Ｘ、△Ｙは各領域の出力
信号値に基づいて信号処理回路４４が計算する。分割領
域ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４の出力Ｐ１、Ｐ２、
Ｐ３、Ｐ４とすると、△Ｘ、△Ｙの計算式は、△Ｘ＝
（Ｐ１＋Ｐ２）−（Ｐ３＋Ｐ４）、△Ｙ＝（Ｐ１＋Ｐ
４）−（Ｐ２＋Ｐ３）となる。このズレ値△Ｘ、△Ｙを
０にするようにパソコン３０は張り付けるレンズ５を移
動して光軸合わせを行う。

【００３１】このような本実施例は第１実施例と同様な
効果を有しているが、第１実施例のような高価な画像処
理装置やレーザ光源を使用しないため、第１実施例より
安価に、しかも容易に張り付け装置を構成し作製できる
メリットがある。

【００３２】なお、以上の実施例では、プリズム４を第
１の光学素子とし、レンズ５を第２の光学素子としてい
るが、この逆であっても良く、第１及び第２の光学素子
の双方をプリズム或いはレンズとしても良い。また位置
検出手段として、ＣＣＤセンサ、フォトディテクタセン
サ以外の検出手段を用いても良く、光学素子に入射する
光束としては単色光であれば、特に限定するものではな
い。

【００３３】（第３実施例）図８は本発明の第３実施例
を示し、第１実施例と同一の要素は同一の符号により対
応させてある。この実施例は光学素子としてレンズを用
いるものであり、第１のレンズ５３に対して第２のレン
ズ５５が張り付けられる。図８において、５０は光源５
１、拡大光学系５２及び焦点の位置検出手段（図示省
略）、演算手段（図示省略）等が内蔵された本体ケース
である。

【００３４】本実施例における第１のレンズ５３は保持
枠５４に保持され、第２のレンズ５５はＸＹステージ６
に取り付けられた取付機構７（図３参照）に保持され
る。これにより、第２のレンズ５５はＸ軸及びＹ軸方向
に移動可能となっている。この第２のレンズ５５は第１
のレンズ５３の出射面上に当接される。５８は第１のレ
ンズ５３に入射した光束を第２のレンズ５５に反射する
ミラー光学系である。

【００３５】このような構成では、光源５１から出射し
た平行光束は第１のレンズ５３に入射した後、ミラー光
学系５８で反射され、再度、第１のレンズ５３を通過し
て、第２のレンズ５５に入射する。そして、この光束は
第２のレンズ５５によって集光された後、拡大光学系５
２に入射し、上述した処理が行われる。この本実施例で
は、第１実施例と同様な効果を有すると共に、ミラー光
学系５８を用いるため、双方の光学素子がレンズであっ
ても、その張り付けを行うことができる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明は第１の光学素子と
第２の光学素子との光軸のズレを最小とするように、第
２の光学素子を移動制御して張り付けるため、高精度に
光学素子を張り付けることができると共に、張り付け後
に検査を行う必要がない。

【００３７】請求項２記載の発明は、プリズムに対する
レンズの光軸ズレが最小となるように、プリズムに対し
てレンズを移動させて張り付けるため、プリズムとレン
ズとを精度良く、張り付けることができる。

【００３８】請求項３記載の発明は、押し付け手段がレ
ンズをプリズムに押し付けるため、これらが浮いたり、
離れたりすることがなく、光軸ズレの測定を高精度に行
うことができる。請求項４記載の発明は、安価な構成部
材を用いるため、装置を安価に作製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の全体構成図。

【図２】第１実施例における光学素子の張り付け状態を
示す斜視図。

【図３】第１実施例のＸＹステージの斜視図。

【図４】光軸がずれている場合の光路図。

【図５】第１実施例におけるスポット像の重心位置を示
す正面図。

【図６】第２実施例の全体の構成図。

【図７】第２実施例のスポット像を説明する正面図。

【図８】第３実施例の側面図。

【図９】プリズム検査装置の構成図。

【符号の説明】

１ レーザー光源 ３ 真空吸着機 ４ プリズム ５ レンズ ６ ＸＹステージ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の光学素子に対して平行光束を出射
   する光源と、 第１の光学素子を前記光源の光軸上に保持する保持手段
   と、 前記第１の光学素子の光学面上で第２の光学素子を保持
   しながら移動させる駆動手段と、 前記保持手段に保持された第１の光学素子及び前記駆動
   手段に保持された第２の光学素子を通過した光束の焦点
   位置を検出する位置検出手段と、 この位置検出手段で検出された焦点位置から第１の光学
   素子に対する第２の光学素子の光軸ズレ値を演算する演
   算手段と、 前記光軸ズレ値を最小とするため、前記第２の光学素子
   の駆動手段を制御する制御手段と、 この制御手段による制御が完了した後に、前記第２の光
   学素子を第１の光学素子に張り付ける接着手段と、を備
   えていることを特徴とする光学素子の張り付け装置。
2. 【請求項２】 プリズムへ平行光束を出射する光源と、 前記プリズムの出射面上に張り付けられるレンズをプリ
   ズムの出射面上で移動させる駆動手段と、 前記プリズムに入射した後、前記レンズを通過する光束
   を集光し拡大する拡大手段と、 この拡大手段によって集光された光束の焦点位置を検出
   する位置検出手段と、 この位置検出手段によって検出された焦点位置から光軸
   ズレ値を演算する演算手段と、 前記プリズムの出射面に対してレンズを張り付ける接着
   手段と、 光軸ズレ値に対応した駆動手段の動作及び接着手段の動
   作を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする
   光学素子の張り付け装置。
3. 【請求項３】 前記レンズをプリズムの出射面上に押し
   付ける押し付け手段が前記駆動手段と一体的に移動する
   ように配置されていることを特徴とする請求項２記載の
   光学素子の張り付け装置。
4. 【請求項４】 前記光源が白色光束を出射する白色光源
   であり、前記位置検出手段が位置検出センサであること
   を特徴とする請求項２記載の光学素子の張り付け装置。