JP4418295B2 - Optical element bonding device - Google Patents
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Description
本発明は、各種レンズやCCD(Charge Coupled Device)等の光学素子同士を接合す
る光学素子接合装置に関するものである。
The present invention relates to an optical element joining apparatus for joining optical elements such as various lenses and a CCD (Charge Coupled Device).
各種レンズやCCD等の光学素子同士を高精度に位置決めし、お互いを精度良く取り付ける方法として、例えば、撮像素子の光軸合わせの方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この撮像素子の光軸合わせの方法は、例えば、図18に示すように、第1の光学素子である撮像素子(パッケージ全体)100に対して、第2の光学素子である平面レンズ101を接着剤等により撮像素子100の上面に固定(図中に示す矢印)する工程に関するものである。なお、図18における符号102は、撮像素子100内の光を感じる有効画素面を示している。
As a method for positioning optical elements such as various lenses and CCDs with high accuracy and attaching them with high accuracy, for example, a method for aligning the optical axis of an imaging device is known (see, for example, Patent Document 1).
For example, as shown in FIG. 18, the
通常、撮像素子100は、焼成セラミックス製のパッケージであるため、その外形寸法にばらつきが生じる。そのため、撮像素子100の外形と有効画素面102との位置関係にばらつきが生じ、撮像素子100と平面レンズ101との光軸合わせは、それぞれの外形基準では精度良く合わせることが困難である。
そのため、上記特許文献1記載の光軸合わせの方法においては、有効画素面102の中心と、平面レンズ101の中心とをそれぞれ画像処理により検出し、お互いの中心をロボット等により一致させるように撮像素子100と平面レンズ101との組み立て(接合)を行っている。
また、同時に、撮像素子100の有効画素エッジラインの角度ズレの補正を行いながら有効画素枠の中心を演算により求めることで、光学中心のみならず、有効画素面102の角度ズレを補正しながら組み立てを行っている。
Usually, since the
Therefore, in the optical axis alignment method described in
At the same time, the center of the effective pixel frame is obtained by calculation while correcting the angular deviation of the effective pixel edge line of the
ところで、現在、光学製品の高精度化に伴い、光学素子同士を接合する際の位置決め精度の高精度化が要求されているが、上述したように、撮像素子100の外形は焼成セラミックスであるため、図19に示すように、撮像素子100の外形寸法が精度良く出ていない。よって、図20に示すように、治具等の保持部材103にて撮像素子100の外形を保持した際に、撮像素子100の上面及び有効画素面102が平面レンズ101に対して平行とならない場合がある。なお、図19及び図20においては、撮像素子100の外形の精度が極端に出ていない状態を示している。
この状態において、画像処理により撮像素子100の有効画素面102の中心位置を検出したとしても、図21に示すように、中心位置が精度良く検出できないばかりでなく、撮像素子100と平面レンズ101との間の接着層104が均一とならず、平面レンズ101に対して有効画素面102が傾いてしまう。従って、撮像素子100と平面レンズ101とを組み立てて製品にしたときに、画像全体にピントが合わない等の不具合が生じ、良好な画質が確保されない恐れがあった。
By the way, with the increase in accuracy of optical products, there is a demand for higher positioning accuracy when bonding optical elements to each other. However, as described above, the outer shape of the
In this state, even if the center position of the
また、平面レンズを接合する光学素子が、上記撮像素子100ではなく、例えば、図22に示すように、外形寸法が精度良く形成されたCCD110の場合でも、やはり上述したと同様に、接着層104が不均一になる恐れがあった。
即ち、通常CCD110は、図22に示すように、有効画素面111を保護するため、該有効画素面111の上面にガラス層112が設けられている。ところが、このガラス層112は、厚みが正確ではなく場所によって異なり、例えば、くさび状になる場合がある。このため、ガラス層112の上面が、平面レンズ101に対して平行とならない場合がある、従って、図23に示すように、やはり接着層104が不均一となる恐れがあった。なお、図22及び図23においては、ガラス層104の厚みが極端に異なりくさび状になっている状態を示している。
Further, even when the optical element that joins the planar lens is not the
That is, the
そこで、上述した問題に対応するため、第1の光学素子と第2の光学素子とを、互いの対向面を傾けることなく面合わせを行うことができる面合わせ装置が提供されている(例えば、特許文献2参照)。
この特許文献2に記載の面合わせ装置は、第1の光学素子(第1の被処理物)を固定するクランプ部と、一方の面にクランプ部を備え、一方の面の反対側に凸状の半球面を備えた凸球ブロックと、該凸球ブロックの半球面を受けて凸球ブロックを回転自在に保持する凹状部を備えたベースブロックと、第2の光学素子(第2の被処理物)の接合面を第1の光学素子の接合面に押圧する押圧手段と、ベースブロックを弾性的に支持する緩衝手段とを備えている。
Therefore, in order to cope with the above-described problem, a surface matching device capable of performing surface matching between the first optical element and the second optical element without inclining the opposing surfaces is provided (for example, Patent Document 2).
The surface aligning apparatus described in
この面合わせ装置においては、押圧手段によって第2の光学素子の接合面を第1の光学素子の接合面に押圧したときに、ベースブロックが緩衝手段により弾性的に支持されているので、押圧手段等に加わる負荷を逃がして容易に面合わせを行える。また、クランプ部は、凸球ブロックを介して回転自在に保持されているので、第2の光学素子の接合面に応じて第1の光学素子の接合面を合わせることができる。これにより、両光学素子の接合面同士を合わせる(平行にする)ことができる。
上述したように、上記特許文献2に記載の面合わせ装置においては、光学素子の接合面(対向面)同士を合わせることできる。
ここで、光学素子同士を接合して光学部品を作製するには、通常接着剤等を使用して光学素子を接合させる必要がある。この際、この接着剤は、光学部品の強度、即ち、両光学素子の接着強度を決定するものであり、また、両光学素子の間に介在しているため画像等の光学系に影響を与えるものである。従って、接着剤の膜厚を所定の膜厚にすることが重要とされている。
ところが、上記特許文献2記載の面合わせ装置においては、光学素子の接合面同士を合わせることが可能であるが、その後、膜厚を所定の厚さに調整しながら両光学素子を接合することは困難なものであった。
例えば、光学素子同士を接合させた光学部品である複合レンズを内視鏡に適用する場合、この内視鏡は高圧、高温下で滅菌(オートクレーブ滅菌)、即ち、所定の温度、圧力の飽和水蒸気で加熱することで微生物等を殺菌する必要がある。この際、上述したように、接着剤の膜厚が不均一な状態であると、光学素子同士の接着が剥離してしまう可能性があり、これにより干渉縞等が発生し、撮像した内視鏡画像に影響を与える恐れがあった。
As described above, in the surface matching apparatus described in
Here, in order to join the optical elements to produce an optical component, it is usually necessary to bond the optical elements using an adhesive or the like. In this case, the adhesive determines the strength of the optical component, that is, the adhesive strength between the two optical elements, and also affects the optical system such as an image because it is interposed between the two optical elements. Is. Therefore, it is important to set the thickness of the adhesive to a predetermined thickness.
However, in the surface aligning apparatus described in
For example, when a compound lens, which is an optical component in which optical elements are joined together, is applied to an endoscope, the endoscope is sterilized under high pressure and high temperature (autoclave sterilization), that is, saturated water vapor at a predetermined temperature and pressure. It is necessary to sterilize microorganisms and the like by heating with. At this time, as described above, if the film thickness of the adhesive is not uniform, there is a possibility that the adhesion between the optical elements may be peeled off. There was a risk of affecting the mirror image.
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、接着剤の膜厚を均一にした状態で両光学素子を接合し、接着強度の向上及び光学系への影響の低減化を図ることができる光学素子接合装置を提供することである。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is to join both optical elements in a state where the thickness of the adhesive is uniform, to improve the adhesive strength and to influence the optical system. An object of the present invention is to provide an optical element bonding apparatus capable of reducing the amount.
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の光学素子接合装置は、第1の光学素子と第2の光学素子とを一旦密着させて、互いの対向面同士が密着する位置関係を決定した後、両光学素子を離間させて両光学素子の少なくともどちらか一方の対向面に接着剤を塗布し、その後、両光学素子を接着剤を間に挟んだ状態で近接させて両光学素子を接着する光学素子接合装置であって、略水平に配されて、前記第1の光学素子を着脱可能に保持する第1の保持部と、該第1の保持部を移動自在に支持すると共に、前記第1の光学素子と前記第2の光学素子とが密着した際に第1の保持部を固定して前記位置関係を決定する支持手段と、前記第2の光学素子を着脱可能に保持する第2の保持部と、前記第1の保持部と前記第2の保持部との相対位置を変化させると共に、第1の光学素子と第2の光学素子とを互いの対向面同士を合わせて密着可能とする移動手段と、該移動手段を制御する制御部と、前記第1の光学素子又は前記第2の光学素子を通して、前記第1の光学素子又は前記第2の光学素子のいずれか一方の対向面に光を照射すると共に、該対向面で反射した光を撮像する撮像部を有し、前記撮像部によって撮像された反射光の干渉縞の変化パターンに基づいて密着したか否かを検出する検出手段と、を備え、前記制御部は、前記第1の光学素子と前記第2の光学素子とを密着させる際、第2の光学素子を第1の光学素子に対して当接した状態からさらに所定量押し込んだ状態で密着するよう前記移動手段の移動量を制御すると共に、両光学素子を近接させる際、所望する前記接着剤の膜厚に応じて移動手段の移動量を制御することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
In the optical element bonding apparatus according to the present invention, the first optical element and the second optical element are once brought into close contact with each other, and the positional relationship in which the opposing surfaces are brought into close contact with each other is determined. An optical element bonding apparatus for applying an adhesive to at least one of the opposing surfaces of an optical element, and then adhering both optical elements by bringing both optical elements close to each other with an adhesive interposed therebetween, A first holding portion that is horizontally disposed to hold the first optical element in a detachable manner; movably supports the first holding portion; and the first optical element and the second optical element. A support means for fixing the first holding portion and determining the positional relationship when the optical element is in close contact, a second holding portion for detachably holding the second optical element, and the first The relative position between the holding part and the second holding part is changed, and the first optical element is changed. A moving means for enabling close contact with the second optical element together opposing faces of each other, and a control unit for controlling the moving means, through said first optical element or said second optical element, the first Reflected light imaged by the imaging unit, which has an imaging unit that irradiates light to one of the opposing surfaces of the first optical element or the second optical element and images the light reflected by the opposing surface Detecting means for detecting whether the first optical element and the second optical element are in close contact with each other based on a change pattern of the interference fringes . The amount of movement of the moving means is controlled so that the optical element is brought into close contact with the first optical element from a state in which the optical element is in contact with the first optical element. Movement amount of the moving means according to the film thickness of the agent It is characterized by controlling.
この発明に係る光学素子接合装置においては、第1の保持部に第1の光学素子を保持させると共に、第2の保持部に第2の光学素子を保持させた後、移動手段により両保持部の相対位置を変化させ、両光学素子の互いの対向面同士を密着させる。この際、第1の保持部は、支持手段により移動自在に支持されているので、第1の光学素子は、第2の光学素子の位置や角度等に応じて姿勢が変化し、両光学素子の対向面同士がそれぞれ一致した状態(平行状態)で密着する。つまり、第1の光学素子の対向面が、第2の光学素子の対向面に倣った状態となる。また、制御部は、第2の光学素子を第1の光学素子に対して当接した状態から、さらに所定量押し込んだ状態となるよう移動手段を制御するので、確実に両光学素子の対向面同士を倣わせた状態で密着させることができる。 In the optical element bonding apparatus according to the present invention, the first optical element is held by the first holding part and the second optical element is held by the second holding part, and then both holding parts are moved by the moving means. The opposite positions of both optical elements are brought into close contact with each other. At this time, since the first holding unit is supported by the support means so as to be movable, the posture of the first optical element changes according to the position, angle, etc. of the second optical element, and both optical elements Are in close contact with each other in a state in which they face each other (parallel state). That is, the facing surface of the first optical element is in a state following the facing surface of the second optical element. In addition, since the control unit controls the moving unit so that the second optical element is pressed into the first optical element from the state in which the second optical element is in contact with the first optical element. They can be brought into close contact with each other.
互いの対向面同士が密着する位置関係が決定された際、支持手段は第1の保持部を固定して、上記位置関係を維持させる。その後、制御部は、移動手段を制御して第1の光学素子と第2の光学素子とを離間させる。離間後、両光学素子の少なくともどちらか一方の対向面に接着剤を塗布した後、制御部は、移動手段を制御して、第1の光学素子と第2の光学素子とを近接させる。この際、制御部は、所望する接着剤の膜厚に応じて第1の光学素子と第2の光学素子とを近接させる。例えば、所望する膜厚が20μmの場合には、それぞれの対向面の間隔が20μmとなるように、両光学素子を近接させる。そして、接着剤が固化するまで、この状態を維持することで両光学素子の接合が行える。その後、両光学素子を両保持部から取り外すことで、膜厚を均一にした状態で両光学素子を接合することができる。
上述したように、両光学素子の対向面同士を倣わせると共に接着剤の膜厚を均一にした状態で両光学素子を接合することができる。従って、接着強度の向上を図ることができると共に、光学系への影響を低減することができる。
さらに、検出手段により、第1の光学素子と第2の光学素子との密着状態の検出が行えるので、確実に両光学素子の対向面同士を倣わせることができる。
さらに、撮像部により撮像された反射光の干渉縞の変化パターンに基づいて、密着状態を検出することができる。例えば、第1の光学素子と第2の光学素子との間に若干の隙間が生じていた場合には、第1の光学素子又は第2の光学素子を通して対向面で反射する光の距離が異なるので、干渉縞が現れる。一方、密着している場合には、干渉縞が現れない。このように、干渉縞の変化パターンにより、密着しているか否かを検出することができる。
When the positional relationship in which the opposing surfaces are in close contact with each other is determined, the support means fixes the first holding unit and maintains the positional relationship. Thereafter, the control unit controls the moving means to separate the first optical element and the second optical element. After the separation, an adhesive is applied to at least one of the opposing surfaces of both optical elements, and then the control unit controls the moving means to bring the first optical element and the second optical element close to each other. At this time, the control unit brings the first optical element and the second optical element close to each other according to the desired film thickness of the adhesive. For example, when the desired film thickness is 20 μm, both optical elements are brought close to each other so that the distance between the opposing surfaces is 20 μm. The two optical elements can be joined by maintaining this state until the adhesive is solidified. Then, both optical elements can be joined in the state which made the film thickness uniform by removing both optical elements from both holding parts.
As described above, both optical elements can be bonded in a state where the opposing surfaces of both optical elements are copied and the thickness of the adhesive is uniform. Accordingly, the adhesive strength can be improved and the influence on the optical system can be reduced.
Further, since the close contact state between the first optical element and the second optical element can be detected by the detection means, the opposing surfaces of both optical elements can be surely followed.
Furthermore, the contact state can be detected based on the change pattern of the interference fringes of the reflected light imaged by the imaging unit. For example, when there is a slight gap between the first optical element and the second optical element, the distance of the light reflected on the facing surface through the first optical element or the second optical element is different. So interference fringes appear. On the other hand, no interference fringes appear when they are in close contact. In this way, it is possible to detect whether or not they are in close contact by the interference fringe change pattern.
また、本発明の光学素子接合装置は、前記第1の保持部と前記第2の保持部との相対的な移動量を測定する測定手段を備え、前記制御部は、前記検出手段の検出結果及び前記測定手段の測定結果に基づいて前記移動手段の移動量を制御することを特徴としている。 The optical element bonding apparatus of the present invention comprises a measurement means to measure the relative movement amount of the previous SL said second holding portion and the first holding portion, wherein the control unit of the detection means The moving amount of the moving means is controlled based on the detection result and the measurement result of the measuring means .
この発明に係る光学素子接合装置においては、支持手段を固定した後、第1の光学素子と第2の光学素子とを離間させる際に、測定手段により移動手段の移動量を測定するので、離間させた距離を正確に測定できる。従って、所望する接着剤の膜厚に応じて第1の光学素子と第2の光学素子とを接近させる際に、高精度に所望する膜厚に調整することができる。 In the optical element bonding apparatus according to the invention, after fixing the supporting lifting means, when moved away the first optical element and second optical element, so measuring the amount of movement of the moving means by measuring means, The separated distance can be accurately measured. Therefore, when the first optical element and the second optical element are brought close to each other according to the desired film thickness of the adhesive, the desired film thickness can be adjusted with high accuracy.
また、本発明の光学素子接合装置は、前記移動手段は、前記支持手段を水平方向及び鉛直方向に移動可能な移動ステージ、又は、前記第2の保持部を水平方向及び鉛直方向に移動可能な移動機構の少なくとも一方を備えていることを特徴としている。 In the optical element bonding apparatus according to the aspect of the invention, the moving unit can move the support unit in a horizontal direction and a vertical direction, or the second holding unit can move in the horizontal direction and the vertical direction. It is characterized by comprising at least one of the moving mechanisms .
この発明に係る光学素子接合装置においては、移動ステージ又は移動機構により、第1の保持部若しくは第2の保持部の一方、又は、第1の保持部及び第2の保持部の両方を移動させることで、両保持部、即ち、第1の光学素子と第2の光学素子との相対的な位置を、水平方向及び鉛直方向に向けて自由に変化させることができる。 In the optical element bonding apparatus according to the present invention, either the first holding unit or the second holding unit, or both the first holding unit and the second holding unit are moved by the moving stage or the moving mechanism. Thus, the relative positions of both holding portions, that is, the first optical element and the second optical element can be freely changed in the horizontal direction and the vertical direction.
また、本発明の光学素子接合装置は、前記支持手段は、前記第1の保持部を、水平方向及び鉛直方向に移動可能なXYZステージを備えていることを特徴としている。 Moreover, the optical element bonding apparatus of the present invention is characterized in that the support means includes an XYZ stage that can move the first holding portion in a horizontal direction and a vertical direction .
この発明に係る光学素子接合装置においては、第1の光学素子と第2の光学素子とを密着させた際に、XYZステージにより、第1の光学素子を水平方向及び鉛直方向に移動可能であるので、第2の光学素子の対向面の姿勢に応じて第1の光学素子の対向面を倣わせることができる。例えば、第2の光学素子の対向面が球面で、第1の光学素子の対向面が凸面である場合には、凸面が水平方向及び鉛直方向に移動して確実に球面に倣った状態となる。また、第2の光学素子を第1の光学素子に対して所定量押し込んだとしても、XYZステージが鉛直方向に移動するので、密着状態が確保される。
また、対向面同士が密着する位置関係が決定された後、XYZステージをロックすることで、容易に第1の保持部を上記位置関係で固定することができる。
In the optical element bonding apparatus according to the present invention, the first optical element can be moved in the horizontal direction and the vertical direction by the XYZ stage when the first optical element and the second optical element are brought into close contact with each other. Therefore, the facing surface of the first optical element can be made to follow the posture of the facing surface of the second optical element. For example, when the opposing surface of the second optical element is a spherical surface and the opposing surface of the first optical element is a convex surface, the convex surface moves in the horizontal direction and the vertical direction to reliably follow the spherical surface. . Even if the second optical element is pushed into the first optical element by a predetermined amount, the XYZ stage moves in the vertical direction, so that a close contact state is ensured.
In addition, after the positional relationship in which the opposing surfaces are in close contact with each other is determined, the first holding unit can be easily fixed in the positional relationship by locking the XYZ stage.
また、本発明の光学素子接合装置は、前記支持手段は、前記第1の保持部を、水平方向に平行なXY軸回り及び該XY軸に垂直なZ軸回りにそれぞれ回転可能な回転機構と、Z軸方向に移動可能なZステージとを備えていることを特徴としている。 Further, in the optical element bonding apparatus according to the present invention, the support means includes a rotation mechanism capable of rotating the first holding unit around the XY axis parallel to the horizontal direction and around the Z axis perpendicular to the XY axis. And a Z stage movable in the Z-axis direction .
この発明に係る光学素子接合装置においては、第1の光学素子と第2の光学素子とを密着させた際に、回転機構により、第1の光学素子がXYZ軸回りに回転可能であるので、第2の光学素子の姿勢に応じて第1の光学素子の対向面を倣わせることができる。特に、第2の光学素子の対向面が傾いていたとしても、該傾きに応じて第1の光学素子の対向面を確実に倣わせることができる。また、第2の光学素子を第1の光学素子に対して所定量押し込んだとしても、Zステージが鉛直方向に移動するので、密着状態が確保される。
また、対向面同士が密着する位置関係が決定された後、回転機構及びZステージをロックすることで、容易に第1の保持部を上記位置関係で固定することができる。
In the optical element bonding apparatus according to the present invention, when the first optical element and the second optical element are brought into close contact with each other, the first optical element can be rotated around the XYZ axes by the rotation mechanism. The facing surface of the first optical element can be traced according to the attitude of the second optical element. In particular, even if the facing surface of the second optical element is tilted, the facing surface of the first optical element can be reliably followed according to the tilt. Further, even if the second optical element is pushed into the first optical element by a predetermined amount, the Z stage moves in the vertical direction, so that a close contact state is ensured.
In addition, after the positional relationship in which the opposing surfaces are in close contact with each other is determined, the first holding unit can be easily fixed in the positional relationship by locking the rotation mechanism and the Z stage.
また、本発明の光学素子接合装置は、前記支持手段は、前記第1の保持部を、水平方向に平行なXY軸回り及び該XY軸に垂直なZ軸回りにそれぞれ回転可能な回転機構と、XYZ軸にそれぞれ移動可能なXYZステージとを備えていることを特徴としている。 Further, in the optical element bonding apparatus according to the present invention, the support means includes a rotation mechanism capable of rotating the first holding unit around the XY axis parallel to the horizontal direction and around the Z axis perpendicular to the XY axis. And an XYZ stage that can move on the XYZ axes .
この発明に係る光学素子接合装置においては、第1の光学素子と第2の光学素子とを密着させた際に、回転機構及びXYZステージにより、第1の光学素子がXYZ軸回りに回転可能であると共に水平方向及び鉛直方向に移動可能であるので、第2の光学素子の対向面の姿勢に応じて第1の光学素子の対向面を倣わせることができる。特に、第2の光学素子の対向面が傾くと共に位置がずれていたとしても、これらの傾き及び位置ずれに応じて第1の光学素子の対向面を確実に倣わせることができる。また、第2の光学素子を第1の光学素子に対して所定量押し込んだとしても、XYZステージが鉛直方向に移動可能するので、密着状態が確保される。
また、対向面同士が密着する位置関係が決定された後、回転機構及びXYZステージをロックすることで、容易に第1の保持部を上記位置関係で固定することができる。
In the optical element bonding apparatus according to the present invention, when the first optical element and the second optical element are brought into close contact with each other, the first optical element can be rotated around the XYZ axes by the rotation mechanism and the XYZ stage. In addition, since it can move in the horizontal direction and the vertical direction, the facing surface of the first optical element can be made to follow the posture of the facing surface of the second optical element. In particular, even if the facing surface of the second optical element is tilted and the position is shifted, the facing surface of the first optical element can be reliably traced according to the tilt and the position shift. Even if the second optical element is pushed into the first optical element by a predetermined amount, the XYZ stage can be moved in the vertical direction, so that a close contact state is ensured.
In addition, after the positional relationship in which the opposing surfaces are in close contact with each other is determined, the first holding unit can be easily fixed in the positional relationship by locking the rotation mechanism and the XYZ stage.
また、本発明の光学素子接合装置は、前記第2の保持部により前記第2の光学素子を保持したときに、該第2の光学素子の中心位置を検出すると共に、該中心位置と第2の保持部の保持位置とを比較して第2の光学素子の保持状態を検出する位置検出手段を備えていることを特徴としている。 The optical element bonding apparatus according to the present invention detects the center position of the second optical element when the second optical element is held by the second holding portion, and the center position and the second position. A position detecting means for detecting the holding state of the second optical element by comparing with the holding position of the holding unit is provided .
この発明に係る光学素子接合装置においては、第2の保持部により第2の光学素子を保持したときに、位置検出手段により保持状態の検出が行える。例えば、第2の保持部が第2の光学素子の中心位置から離れた位置を保持している等が検出可能である。この検出結果を受けて、例えば、第2の光学素子の保持を再度行わせることが可能であり、これにより最適な状態で第2の光学素子の保持を行うことができる。
このように、第2の光学素子の保持状態を検出することで、より安定した状態で第1の光学素子に対して接合を行うことができるので、信頼性の向上を図ることができる。
In the optical element bonding apparatus according to the present invention, when the second optical element is held by the second holding unit, the holding state can be detected by the position detecting means. For example, it can be detected that the second holding unit holds a position away from the center position of the second optical element. In response to this detection result, for example, the second optical element can be held again, whereby the second optical element can be held in an optimum state.
In this manner, by detecting the holding state of the second optical element, it is possible to perform bonding to the first optical element in a more stable state, and thus it is possible to improve reliability.
また、本発明の光学素子接合装置は、前記第1の光学素子の中心位置を検出する中心位置検出手段を備え、前記制御部は、前記位置検出手段と前記中心位置検出手段との検出結果に基づいて、前記第1の光学素子と前記第2の光学素子との中心位置を合わせた状態で両光学素子を近接するように前記移動手段を制御することを特徴としている。 The optical element bonding apparatus according to the present invention further includes a center position detecting unit that detects a center position of the first optical element, and the control unit is configured to detect a detection result of the position detecting unit and the center position detecting unit. Based on this, the moving means is controlled so that both optical elements come close to each other with the center positions of the first optical element and the second optical element being aligned .
この発明に係る光学素子接合装置においては、中心位置検出手段により第1の光学素子の中心位置の検出が行える。そして、制御部は、この検出結果及び位置検出手段からの検出結果に基づいて移動手段を制御することで、第1の光学素子と第2の光学素子との中心位置を合わせた状態で両光学素子を近接させることができる。従って、両光学素子を、互いの中心軸を合わせた状態で接合できる。 In the optical element bonding apparatus according to the present invention, the center position of the first optical element can be detected by the center position detecting means. Then, the control unit controls the moving means based on the detection result and the detection result from the position detecting means, so that the two optical elements are aligned with the center positions of the first optical element and the second optical element being matched. Elements can be brought close together. Therefore, both optical elements can be joined with their center axes aligned.
また、本発明の光学素子接合装置は、前記第1の光学素子は、有効画素面を有する光学素子であり、前記第1の光学素子の中心位置は、有効画素面の中心位置であることを特徴としている。 The optical element bonding apparatus of the present invention, the first optical element is an optical element having an effective pixel surface, said center position of the first optical element is a central position of the effective pixel surface It is a feature.
この発明に係る光学素子接合装置においては、第1の光学素子の有効画素面の中心位置に、第2の光学素子の中心位置を合わせることができる。特に、第1の光学素子が、CCD等の有効画素面を有する光学素子の場合には、好適である。 In the optical element bonding apparatus according to the present invention, the center position of the second optical element can be aligned with the center position of the effective pixel surface of the first optical element. In particular, it is suitable when the first optical element is an optical element having an effective pixel surface such as a CCD.
また、本発明の光学素子接合装置は、前記接着剤を塗布する接着手段を備えていることを特徴としている。 Moreover, the optical element bonding apparatus of the present invention is characterized by comprising an adhesive means for applying the adhesive .
この発明に係る光学素子接合装置においては、接着手段により、容易且つ正確に接着剤の塗布が行えるので、塗布にかける時間の短縮を図ることができると共に、高精度に接着剤の塗布を行うことができる。 In the optical element bonding apparatus according to the present invention, the adhesive can be easily and accurately applied by the adhesive means, so that the time required for the application can be shortened and the adhesive can be applied with high accuracy. Can do.
また、本発明の光学素子接合装置は、前記接着剤は、紫外線硬化型の接着剤であり、前記第1の光学素子及び前記第2の光学素子を近接させた際に、前記接着剤に向けて紫外線を照射する紫外線照射手段を備えていることを特徴としている。
In the optical element bonding apparatus of the present invention, the adhesive is an ultraviolet curable adhesive, and is directed to the adhesive when the first optical element and the second optical element are brought close to each other. It is characterized by comprising ultraviolet irradiation means for irradiating ultraviolet rays .
この発明に係る光学素子接合装置においては、紫外線照射手段により紫外線を接着剤に向けて照射することで、接着剤をすみやかに固化させるので、接合にかける時間の短縮を図ることができる。 In the optical element bonding apparatus according to the present invention, since the adhesive is quickly solidified by irradiating the adhesive with the ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation means, the time required for the bonding can be shortened.
本発明に係る光学素子接合装置によれば、両光学素子の対向面同士を倣わせると共に、接着剤の膜厚を均一にした状態で両光学素子を接合することができる。従って、接着強度の向上を図ることができると共に、光学的な性能を向上させることができる。 According to the optical element bonding apparatus according to the present invention, both optical elements can be bonded in a state where the opposing surfaces of both optical elements are copied and the thickness of the adhesive is uniform. Accordingly, the adhesive strength can be improved and the optical performance can be improved.
以下、本発明に係る光学素子接合装置の第1実施形態について、図1から図5を参照して説明する。
本実施形態の光学素子接合装置1は、図1に示すように、両凸レンズ(第1の光学素子)2と凹凸レンズ(第2の光学素子)3とを一旦密着させて、互いの対向面同士、即ち、両凸レンズ2の凸面2aと凹凸レンズ3の凹面3aとが密着する位置関係を決定した後、両レンズ2、3を離間させて少なくとも凸面2a又は凹面3aのどちらか一方に接着剤Aを塗布し、その後、両レンズ2、3を接着剤Aを間に挟んだ状態で近接させ、両レンズ2、3を接着して接合するものである。
Hereinafter, a first embodiment of an optical element bonding apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the optical
本実施形態の光学装置接合装置1は、略水平に配されて、両凸レンズ2を着脱可能に保持する第1の接合ヤトイ(第1の保持部)4と、該第1の接合ヤトイ4を移動自在に支持すると共に、両凸レンズ2と凹凸レンズ3とが密着した際に第1の接合ヤトイ4を固定して上記位置関係を決定するXYZステージ(支持手段)5と、凹凸レンズ3を着脱可能に保持する第2の接合ヤトイ(第2の保持部)6と、第1の接合ヤトイ4と第2の接合ヤトイ6との相対位置を変化させると共に、両凸レンズ2及び凹凸レンズ3を、凸面2aと凹面3aとを合わせて密着可能とする移動手段7と、該移動手段7を制御する制御部8と、上記接着剤Aを塗布する接着手段9と、該接着手段9により塗布された接着剤Aに紫外線Lを照射する紫外線照射手段10とを備えている。
The optical
上記第1の接合ヤトイ4は、図2に示すように、プラスチックやステンレス等の金属材料により、所定の厚みを持って円状に形成された基台部13と、該基台部13の上面の中心から突出するように形成された円柱状の突出部14とを有している。この突出部14の先端には、外縁部より中心に向かって窪んだテーパ部15が形成されている。このテーパ部15は、その中心軸(基台部13の中心軸でもある)Bが基台部13の下面に対して直交するように形成されている。上記両凸レンズ2は、このテーパ部15に載置されて図示しない、やに等の接着剤により接着されることで、着脱自在に保持されるようになっている。なお、本実施形態においては、両凸レンズ2は、テーパ部15に保持されたときに、テーパ部15の中心軸Bに光軸が合った状態で保持されるようになっている。これについては、後に詳細に説明する。
また、上記第2の接合ヤトイ6は、図1に示すように、第1の接合ヤトイ4と同様の材料により同一サイズ、同一形状に形成されている。即ち、第2の接合ヤトイ6は、基台部16、突出部17及びテーパ部18を有している。また、上記凹凸レンズ3は、凹面3aが露出するように、テーパ部18に保持されるようになっている。この際、凹凸レンズ3の光軸は、上述したと同様にテーパ部18の中心軸Bと合うように保持される。
As shown in FIG. 2, the first
Further, as shown in FIG. 1, the second jointed
上記XYZステージ5は、上記第1の接合ヤトイ4を、XY方向(水平方向)及びXY方向に直交するZ方向(鉛直方向)に移動可能とされている。
即ち、XYZステージ5は、図1に示すように、基台20上に固定されたZ軸受部21、該Z軸受部21内をZ軸方向に移動可能なZ軸可動部22、該Z軸可動部22の上部に設けられたXY軸受部23及び該XY軸受部23の上面に設けられてXY方向に移動可能なXY軸可動部24を備えている。
上記Z軸受部21は、例えば、断面四角状に形成されており、Z軸可動部22を周囲から囲むようになっている。Z軸可動部22は、Z軸受部21内を移動可能な四角柱状に形成されている。XY軸受部23及びXY軸可動部24は、断面四角状に形成されており、該XY軸可動部24の上面に上記第1の接合ヤトイ4が載置されるようになっている。なお、第1の接合ヤトイ4をXY軸可動部24の上面に載置したときに、基台部13の下面と上記基台20の上面とが平行になるように調整されている。
また、XYZステージ5は、Z軸受部21とZ軸可動部22との間、XY軸受部23とXY軸可動部24との間のそれぞれに空気を供給すると共に供給した空気を吸引可能な図示しない空気ポンプを備えている。この空気ポンプにより、空気を供給することでZ軸可動部22及びXY軸可動部24をそれぞれ移動自在にすると共に、空気を吸引することでZ軸可動部22及びXY軸可動部24を移動した位置で固定できるようになっている。
The
That is, as shown in FIG. 1, the
The
The
上記移動手段7は、上記第2の接合ヤトイ6をXY方向(水平方向)及びXY方向に直交するZ方向(鉛直方向)に移動可能な移動テーブル7a(移動機構)を有している。この移動テーブル7aは、下面側に第2の接合ヤトイ6を取り付けることができるようになっている。また、移動テーブル7aの下面は、上記基台20の上面と平行になるように調整されている。つまり、第1の接合ヤトイ4及び第2の接合ヤトイ6は、XY軸可動部24の上面及び移動テーブル7aの下面に取り付けられたときに、それぞれの中心軸Bが平行になるように調整されている。
The moving means 7 has a moving table 7a (moving mechanism) capable of moving the second
上記制御部8は、両凸レンズ2と凹凸レンズ3とを密着させる際、凹凸レンズ3を両凸レンズ2に対して当接した状態からさらに所定量押し込んだ状態で密着するように上記移動テーブル7aの移動量を制御するようになっている。本実施形態においては、制御部8は、図示しない入力部を有しており、この入力部に移動量を入力することで、移動テーブル7aを制御するようになっている。
また、制御部8は、両凸レンズ2と凹凸レンズ3とを近接させる際に、所望する接着剤Aの膜厚に応じて移動テーブル7aの移動量を制御するようになっている。この場合も上述したと同様に、入力部で移動量を入力することで、移動テーブル7aの制御を行うようになっている。
When the
Further, when the
上記接着手段9は、移動可能な吐出アーム9aを有しており、その先端から所定量の接着剤Aを吐出できるようになっている。この吐出アーム9aは、上記制御部8によって制御されるようになっている。また、本実施形態の接着剤Aは、紫外線Lを照射されると硬化する紫外線硬化型の接着剤とされている。
上記紫外線照射手段10は、移動可能な照射アーム10aを有しており、その先端から紫外線Lを照射できるようになっている。この照射アーム10aは、上記吐出アーム9aと同様に制御部8によって制御されるようになっている。
The bonding means 9 has a
The ultraviolet irradiation means 10 has a
このように構成された光学素子接合装置1により、両凸レンズ2と凹凸レンズ3とを接着剤Aにより接合する場合について説明する。
なお、本実施形態においては、第1の接合ヤトイ4及び第2の接合ヤトイ6を、それぞれXY軸可動部24の上面及び移動テーブル7aの下面に取り付け際に、予めそれぞれの中心軸Bが略同一軸線上に並ぶように調整されている。よって、制御部8は、移動テーブル7aの移動をZ軸方向にのみ制御するように設定されている。
A case where the
In the present embodiment, when the first and second jointed
まず、初めに、両凸レンズ2を第1の接合ヤトイ4のテーパ部15に、該第1の接合ヤトイ4の中心軸Bに光軸を合わせた状態で保持させる。この光軸合わせの一例を以下に説明する。まず、両凸レンズ2をテーパ部15に載置すると、該テーパ部15の形状により中心軸B上に裏面2bの球心が一致する。ここで、やに等の接着剤によりテーパ部15と両凸レンズ2とを仮接着した後、第1の接合ヤトイ4の基台部13の側面に図示しないVブロックを当接させた状態で回転させる。この際、テーパ部15は、中心軸Bが基台部13の下面に対して直交するように形成されているので、テーパ部15の中心軸Bは、回転軸となっている。
First, the
第1の接合ヤトイ4を回転させた状態で、テーパ部15の上方から両凸レンズ2に向けて光を照射すると共に、両凸レンズ2で反射した光の結像点の撮像を行う。そして、回転軸と結像点との位置を比較することで、両凸レンズ2の光軸とテーパ部15の回転軸(中心軸B)とのずれを確認することができる。例えば、光軸が回転軸に対して傾いている場合には、結像点が回転軸の回りを回転することになる。そして、このずれを見ながら、結像点が回転軸上に乗るように両凸レンズ2の保持位置を微調整した後、完全接着することで、光軸合わせを行うことができる。これにより、第1の接合ヤトイ4の基台部13の下面と両凸レンズ2の光軸を直交させる、即ち、中心軸Bと光軸を一致させることができる。
また、凹凸レンズ3も上述したと同様の方法により光軸合わせした状態で第2の接合ヤトイ6に保持させ、基台部16の下面と凹凸レンズ3の光軸を直交させる。
In a state where the first cemented joint 4 is rotated, light is irradiated from above the tapered
Further, the concave /
次に、第1の接合ヤトイ4を、XYZステージ5のXY軸可動部24の上面に取り付けると共に、第2の接合ヤトイ6を移動テーブル7aの下面に取り付ける。この際、第1の接合ヤトイ4及び第2の接合ヤトイ6の設置面であるXY軸可動部24の上面と、移動テーブル7aの下面とは、平行になるように調整されているので、両凸レンズ2の光軸と凹凸レンズ3の光軸とが平行になるようになっている。
両レンズ2、3の取付後、空気ポンプからXYZステージ5に空気を供給し、Z軸可動部22及びXY軸可動部24をそれぞれ移動自在な状態にセットする。
Next, the first
After the two
次いで、入力部に移動テーブル7aの移動量を入力する。なお、この移動量は、両凸レンズ2と凹凸レンズ3とが所定量押し込まれて密着する量である。そして、制御部8は、この移動量に基づいて、移動テーブル7aを下方に移動させ、図3に示すように、両凸レンズ2と凹凸レンズ3とを当接させると共に、所定量押し込んだ状態で密着させる。この際、第1の接合ヤトイ4は、XY軸可動部24及びZ軸可動部22によってXY方向及びZ方向に移動自在であるので、両凸レンズ2の凸面2aが凹凸レンズ3の凹面3aに倣った状態で確実に密着すると共に、押し込まれた状態で密着する。
Next, the movement amount of the movement table 7a is input to the input unit. The amount of movement is an amount by which the
両凸レンズ2及び凹凸レンズ3が密着した後、この状態で空気ポンプにより空気を吸引し、Z軸可動部22及びXY軸可動部24を移動した位置で固定させる。これにより、両凸レンズ2及び凹凸レンズ3の互いの対向面同士、即ち、凸面2aと凹面3aとが密着する位置関係が決定される。位置関係の決定後、制御部8は、移動テーブル7aを上方に所定量移動させて、両凸レンズ2と凹凸レンズ3とを離間させる。
離間後、制御部8は、図4に示すように、吐出アーム9aを移動させて、両凸レンズ2の凸面2aに所定量の接着剤Aを塗布する。なお、接着剤Aの塗布は、凹凸レンズ3の凹面3aにしても構わないし、凸面2a及び凹面3aの両方にしても構わない。
After the
After the separation, as shown in FIG. 4, the
接着剤Aの塗布後、再度入力部に移動テーブル7aの移動量を入力する。この際、所望する接着剤Aの膜厚に応じて移動量を入力する。例えば、膜厚が20±10μmとなるように移動量を入力する。
制御部8は、この移動量に基づいて移動テーブル7aを下方に移動させ、図5に示すように、凹凸レンズ3を接着剤Aを間に挟んだ状態で両凸レンズ2に近接させる。即ち、両凸レンズ2の凸面2aと凹凸レンズ3の凹面3aとの距離が20±10μmの距離となっている。
そして、制御部8は、照射アーム10aを移動させて、塗布された接着剤Aに向けて紫外線Lを照射させる。接着剤Aは、この紫外線Lの照射を受けて徐々に硬化し始め、所定時間経過後、接着剤Aが完全に硬化し、両凸レンズ2と凹凸レンズ3とが膜厚が均一な状態で接合する。
After application of the adhesive A, the moving amount of the moving table 7a is input to the input unit again. At this time, the amount of movement is input according to the desired film thickness of the adhesive A. For example, the movement amount is input so that the film thickness becomes 20 ± 10 μm.
The
And the
両凸レンズ2と凹凸レンズ3との接合後、空気ポンプから再度XYZステージ5に空気を供給し、XY軸可動部24及びZ軸可動部22を移動自在な状態にする。この状態後、凹凸レンズ3と第2の接合ヤトイ6との間の保持状態を解く。例えば、第2接合ヤトイのテーパ部15と凹凸レンズ3との間を加熱して、やに等の接着剤による接着状態を解く。
そして、移動テーブル7aを上方に移動させる。これにより、第2の接合ヤトイ6のみが上方に移動して、両凸レンズ2及び凹凸レンズ3から離間する。その後、上述したと同様に、第2の接合ヤトイ6のテーパ部18と両凸レンズ2との間を加熱し、保持状態(接着状態)を解く。これにより、両凸レンズ2と凹凸レンズ3とが接合した光学部品を取り出すことができる。
After the
Then, the moving table 7a is moved upward. As a result, only the second
上述したように、本発明に係る光学素子接合装置1によれば、両凸レンズ2の凸面2aと凹凸レンズ3の凹面3aとを倣わせると共に、接着剤Aの膜厚を20±10μmに均一させた状態で、両凸レンズ2と凹凸レンズ3とを接合させることができる。従って、接着強度の向上を図ることができると共に、光学的な性能を向上させることができる。
また、移動テーブル7aにより、確実且つ容易に第1の接合ヤトイ4及び第2の接合ヤトイ6を介して、両凸レンズ2と凹凸レンズ3との相対位置を自由に変化させることができる。
また、吐出アーム9aにより、容易且つ正確に接着剤Aの塗布が行えるので、塗布にかける時間の短縮を図ることができると共に、高精度に接着剤Aの塗布を行うことができる。更に、接着剤Aが紫外線硬化型の接着剤Aであり、照射アーム10aにより紫外線Lの照射が行えるので、接合にかける時間、即ち、接着剤Aを固化させる時間の短縮を図ることができる。
As described above, according to the optical
Moreover, the relative position of the
Also, since the adhesive A can be applied easily and accurately by the
なお、上記第1実施形態においては、第1の接合ヤトイ4及び第2の接合ヤトイ6を、それぞれXY軸可動部24の上面及び移動テーブル7aの下面に取り付けた際に、予めそれぞれの中心軸Bが略同一軸線上に並ぶように調整することで、移動テーブル7aをZ軸方向にのみ移動制御するよう構成したが、これに限らず、XY軸方向及びZ軸方向に向けて移動制御するように構成しても構わない。
また、接着剤Aの膜厚は、20±10μmとして説明したが、この距離に限らず任意に設定して構わない。特に、膜厚を20±10μm、10±5μmとすることで、両凸レンズ2と凹凸レンズ3とを接合した光学部品を内視鏡等に好適に使用することが可能である。
また、移動テーブル7aにより、第1の接合ヤトイ4と第2の接合ヤトイ6との相対的な位置を変化させたが、これに限らず、移動手段7が、XYZステージ5をXY方向及びZ軸方向に移動可能な移動ステージを備えていても構わないし、該移動ステージ及び移動テーブル7aの両方を備えていても構わない。
In the first embodiment, when the first
Moreover, although the film thickness of the adhesive agent A was demonstrated as 20 +/- 10micrometer, you may set arbitrarily not only this distance. In particular, by setting the film thickness to 20 ± 10 μm and 10 ± 5 μm, an optical component in which the
Moreover, although the relative position of the
更に、第1実施形態においては、空気ポンプからの空気を供給又は吸引に切り替えることで、XYZステージ5を移動自在又は固定状態にしたが、空気からの加圧力に限られるものではない。
例えば、図6に示すように、磁力及びバネ力を利用しても構わない。即ち、図6に示すXYZステージ5は、Z軸可動部22の下面に設けられ、Z軸可動部22を上方に付勢するスプリング30と、Z軸可動部22の側面に設けられたZ軸電磁石31と、該Z軸電磁石31に対向するようにZ軸受部21の側面に設けられたZ軸永久磁石32と、XY軸受部23の上面に設けられたXY軸電磁石33と、該XY軸電磁石33に対向するようにXY軸可動部24の下面に設けられたXY軸永久磁石34とを備えている。なお、両電磁石31、33及び両永久磁石32、34は、それぞれの面から突出しないように設けられている。
上記Z軸電磁石31は、制御部8によって作動が制御されており、作動したときに、Z軸永久磁石32との間に吸着力が働いてZ軸可動部22が固定するようになっている。
また、上記XY軸電磁石33は、制御部8によって極性が切り替わるように制御されており、この極性の切替によってXY軸可動部24が移動自在又は固定するようになっている。
Further, in the first embodiment, the
For example, as shown in FIG. 6, magnetic force and spring force may be used. That is, the
The operation of the Z-
The XY-axis electromagnet 33 is controlled so that the polarity is switched by the
このように構成されたXYZステージ5においては、Z軸電磁石31の不作動時の際、Z軸可動部22はスプリング30により付勢され、Z軸方向に移動自在となっている。また、XY軸電磁石33の極性をXY軸永久磁石34の極性と同じになるように制御、例えば、XY軸永久磁石34の極性がS極である場合に、XY軸電磁石33の極性をS極とすることで、両者の間に反発力が作用し、XY軸可動部24が移動自在となる。
また、両凸レンズ2と凹凸レンズ3とが密着状態となった後に、Z軸電磁石31を作動させることで、Z軸可動部22を吸着力により固定すると共に、XY軸電磁石33の極性をXY軸永久磁石34の極性と異なるように制御、例えば、XY軸永久磁石34の極性がS極である場合に、XY軸電磁石33の極性をN極とすることで、吸着力によりXY軸可動部24を固定することができる。
このように、空気力を利用する必要がないので、空気をチューブ等により引き回す必要がない。従って、より容易にXYZステージ5を構成することができる。また、制御部8により電磁石を制御することができるので、移動自在又は固定の切替が容易である。
In the
In addition, after the
Thus, since it is not necessary to use aerodynamic force, it is not necessary to draw air by a tube or the like. Therefore, the
更に、XYZステージ5を、上述したように磁力及びバネ力を利用するのではなく、図7に示すように、転がり軸受部を利用して構成しても構わない。
即ち、図7に示すXYZステージ5は、Z軸可動部22とZ軸受部21との間にZ軸転がり軸受部35が設けられ、Z軸可動部22がZ軸方向に移動可能になっている。また、Z軸可動部22の下面には、該Z軸可動部22を上方に付勢するスプリング36が設けられている。また、Z軸可動部22の上部は、Y軸可動部37をY軸転がり軸受部38を介して支持するY軸受部22aとなっている。また、Y軸可動部37は、X軸転がり軸受部39を介してX軸受可動部40を支持するX軸受部としての機能も有している。そして、X軸可動部40の上面に第1の接合ヤトイ4が配置されるようになっている。また、各転がり軸受部35、38、39は、図示しないロック機構により、移動した位置で固定されるようになっている。
Further, the
That is, the
このように構成されたXYZステージ5においては、両凸レンズと凹凸レンズ3とを密着させたときに、両凸レンズ2が第1の接合ヤトイ4を介してXYZの各方向に移動する。即ち、X軸可動部40、Y軸可動部37及びZ軸可動部22のそれぞれが、X軸転がり軸受部39、Y軸転がり軸受部38及びZ軸転がり軸受部35をより各方向に移動する。これにより、両凸レンズ2の凸面2aを凹凸レンズ3の凹面3aに確実に倣わせることができる。また、密着後、各転がり軸受部35、38、39をロック機構によりロックすることで、両凸レンズ2を固定することができる。特に、転がり軸受部を利用できるので、剛性を高くすることができる。
In the
次に、本発明の光学素子接合装置の第2実施形態を、図8から図14を参照して説明する。なお、この第2実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、第1の光学素子である両凸レンズ2と第2の光学素子である凹凸レンズ3とを密着させる際に、両凸レンズ2をXYZ方向に移動自在に保持して両凸レンズ2及び凹と凹凸レンズ3の対向面同士、即ち、凸面2a及び凹面3a同士を倣わせたが、第2実施形態の光学素子接合装置50は、第1の光学素子をXY軸及びZ軸回りに回転可能に保持した状態で、両光学素子の対向面同士を倣わせることである。
Next, a second embodiment of the optical element bonding apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that in the first embodiment, when the
即ち、本実施形態の光学素子接合装置50は、図10に示すように、CCD(第1の光学素子)51と平板状のフィールドレンズ(第2の光学素子)52とを一旦密着させて、互いの対向面同士、即ち、CCD51のガラス面51aとフィールドレンズ52の裏面52aとが密着する位置関係を決定した後、CCD51とフィールドレンズ52とを離間させて少なくともガラス面51a又は裏面52aのどちらか一方に接着剤Aを塗布し、その後、CCD51及びフィールドレンズ52を接着剤Aを間に挟んだ状態で近接させ、CCD51とフィールドレンズ52とを接着して接合するものである。
なお、CCD51は、有効画素面51b上に、該有効画素面51bの保護としてガラス層51cを有しており、このガラス層51cの上面が上記ガラス面51aとなっている。
また、本実施形態においては、ガラス層51cがくさび状になっているものとして説明する。特に、図10から図13においては、ガラス層51cが、くさび状になっている状態を極端に示している。
That is, as shown in FIG. 10, the optical
The
Moreover, in this embodiment, it demonstrates as what the
本実施形態の光学素子接合装置50は、略水平に配されて上記CCD51を着脱可能に保持する治具53(第1の保持部)と、該治具53を移動自在に保持すると共に、CCD51とフィールドレンズ52とが密着した際に治具53を固定して上記位置関係を決定する支持手段54と、上記フィールドレンズ52を着脱可能に保持する吸着筒(第2の保持部)55と、治具53と吸着筒55との相対位置を変化させると共に、CCD51とフィールドレンズ52とを互いの対向面同士、即ち、ガラス面51aと裏面52aとを合わせて密着可能とする移動手段56と、該移動手段56を制御する制御部8とを有している。
The optical
また、光学素子接合装置50は、図8から図10に示すように、上記吸着筒55によりフィールドレンズ52を保持したときに、フィールドレンズ52の中心位置、即ち、裏面52aの中心位置を検出すると共に、該中心位置と吸着筒55の保持位置とを比較してフィールドレンズ52の保持状態を検出する位置検出手段58と、CCD51の有効画素面51bの中心位置を検出する画像処理用カメラ(中心位置検出手段)59と、上記接着剤Aを塗布する接着装置(接着手段)60と、該接着装置60により塗布された接着剤Aに紫外線Lを照射する紫外線照射装置(紫外線照射手段)61とを備えている。
Further, as shown in FIGS. 8 to 10, the optical
上記治具53は、図10に示すように、CCD51のガラス面51aを露出させた状態でCCD51の外形を挟持固定できるようになっている。
上記支持手段54は、図9に示すように、上記治具53を、水平方向に平行なXY軸回り及び該XY軸に垂直なZ軸回りにそれぞれ回転可能な回転機構65と、Z軸方向に移動可能なZステージ66とを備えている。
また、回転機構65及びZステージ66は、第1実施形態と同様に、図示しない空気ポンプから空気が供給又は吸引されるようになっており、空気が供給されることでXYZ軸回りにそれぞれ回転自在とされていると共にZ軸方向に移動自在とされている。また、空気が吸引されることで回転機構65及びZステージ66を回転又は移動した位置で固定できるようになっている。
As shown in FIG. 10, the
As shown in FIG. 9, the support means 54 includes a
Similarly to the first embodiment, the
また、上記Zステージ66は、図8に示すように、底板67上に設けられた移動レール68上を移動可能な移動ステージ69上に載置されている。この移動ステージ69は、底板67に対してXY方向(水平方向)及びZ方向(鉛直方向)に移動可能とされている。
なお、図8において、X方向にのみ延びた移動レール69を示している。つまり、移動ステージ69は、支持手段54全体、即ち、回転機構65及びZステージ66を移動させることが可能とされている。なお、この移動ステージ69は、上記移動手段56を構成している一部である。
更に、移動手段56は、上記吸着筒55をXY方向及びZ方向に移動可能とする直交座標型ロボット(移動機構)70を備えている。
Further, as shown in FIG. 8, the
In FIG. 8, a moving
Furthermore, the moving
上記直交座標型ロボット70は、X軸移動機構71と、図示しないY軸移動機構と、Z軸移動機構72とから構成されている。X軸移動機構71は、X軸レール71aと該X軸レール71aに沿って移動可能なX軸移動部71bと、該X軸移動部71bを図示しない無端ベルト等を介して駆動させるX軸モータ71cとを有している。また、X軸レール71aは、例えば、その両端がY軸移動機構のY軸レールに移動可能に接続されており、これによりX軸移動機構71全体がY方向に向けて移動可能とされている。
また、X軸移動部71bには、上記Z軸移動機構72の伸張部72aが取り付けられており、該伸張部72aにプレート部材73が固定されている。そして、このプレート部材73の下面に、上記吸着筒55の基端側が取り付けられたハンドリングユニット74がぶら下がるように取り付けられている。つまり、吸着筒55は、X軸移動機構71、Y軸移動機構及びZ軸移動機構72により、XYZ方向に向けて自由に移動できるようになっている。更に、吸着筒55は、図10に示すように、ハンドリングユニット74によってZ軸回りに回転動作(θ操作)されるようになっている。
また、吸着筒55は、図示しない吸引ポンプに接続されており、該吸引ポンプを作動させることで、先端にフィールドレンズ52を脱着できるようになっている。
The orthogonal coordinate
The
Further, the
更に、上記プレート部材73の下面には、ハンドリングユニット74に隣接して上記画像処理用カメラ59がぶら下がるように取り付けられている。また、プレート部材73には、上記接着装置60及び上記紫外線照射装置61が互いに隣接するように取り付けられている。
これら画像処理用カメラ59、接着装置60及び紫外線照射装置61は、ハンドリングユニット74と同様に、直交座標型ロボット70により、同時にXYZ方向に移動できるようになっている。このうち、接着装置60及び紫外線照射装置61は、プレート部材73に、それぞれZ方向に移動可能なZプレート75を介して取り付けられており、それぞれ単独でZ方向に移動できるようになっている。
なお、紫外線照射装置61は、単独でXYZ方向に移動可能に構成しても構わないし、予め紫外線Lの照射位置近傍に設置しても構わない。
Further, the
Similar to the
The
また、上記底板67上には、移動ステージ69及び支持手段54に隣接して、吸着筒55に保持されたフィールドレンズ52の裏面52aの中心位置を撮影するXY位置検出カメラ76及び吸着筒55に保持されたフィールドレンズ52の保持状態を撮影する保持状態確認カメラ77が載置されている。なお、XY位置検出カメラ76及び保持状態確認カメラ77は、画像処理用カメラであり、上記位置検出手段58を構成している。
なお、底板67上には、移動ステージ69及び支持手段54を挟んで位置検出手段58の反対側に位置するように、フィールドレンズ52を一時的に上面に載置して保管するフィールドレンズ保管用架台78が載置されている。
On the
For field lens storage, the
また、上述した各構成品は、制御部8によって総合的に作動制御されている。また、上記位置検出手段58及び画像処理用カメラ59により検出された各検出結果は、制御部8に送られるようになっている。そして、制御部8は、この検出結果に基づいて、フィールドレンズ52の中心位置とCCD51の有効画素面51bの中心位置とを合わせた状態で、フィールドレンズ52とCCD51とを近接させるように移動手段56を制御する。
In addition, each component described above is comprehensively controlled by the
このように構成された光学素子接合装置50により、フィールドレンズ52とCCD51とを接着剤Aにより接合する場合について説明する。
まず、フィールドレンズ52をフィールドレンズ保管用架台78の上面にセットする(S1)すると共に、CCD51を回転機構65の上部に固定された治具53に固定する(S2)。固定後、直交座標型ロボット70を作動させて、ハンドリングユニット74をフィールドレンズ保管用架台78の上方に移動させる(S3)。そして、Z軸移動機構72を作動させて、ハンドリングユニット74及び吸着筒55を下降させると共に、吸着筒55の先端にフィールドレンズ52を吸着して保持する(S4)。
A case where the
First, the
フィールドレンズ52を保持した後、再度直交座標型ロボット70を移動させて、フィールドレンズ52を位置検出手段58に移動させる。即ち、フィールドレンズ52をXY位置検出カメラ76の真上で、且つ、保持状態確認カメラ77の側方に位置させる。
この状態で、両カメラ76、77によりフィールドレンズ52及び吸着筒55を撮影することで、フィールドレンズ52の裏面52aの中心位置と、吸着筒55の保持位置(中心位置)との検出を行う。これにより、フィールドレンズ52の保持状態の安定度の確認が行える。例えば、吸着筒55の中心位置とフィールドレンズ52の裏面52aの中心位置との距離が閾値以上である場合、即ち、吸着筒55がフィールドレンズ52の端部近傍を保持している場合には、保持状態が不安定であると判断して、制御部8が直交座標型ロボット70を元の位置に戻すと共に、吸着筒55により再度フィールドレンズ52の保持を行わせる。その後、再度位置検出手段58により保持状態の確認を行う。これにより、フィールドレンズ52を確実(安定して)に保持することができる。
After holding the
In this state, the
次に、フィールドレンズ52の保持の確実性を確認した後、直交座標型ロボット70を移動させて、図10に示すように、フィールドレンズ52をCCD51の真上に位置させる(S5)。この際、空気ポンプから回転機構65及びZステージ66に空気を供給し、回転機構65及びZステージ66を移動自在な状態にセットする。その後、制御部8の入力部にZ軸移動機構72の移動量を入力する。なお、この移動量は、平面レンズとCCD51とが所定量押し込まれて密着する量である。これにより、制御部8は、直交座標型ロボット70のZ軸移動機構72を作動させて、ハンドリングユニット74及び吸着筒55をZ軸方向にゆっくりと下降させる。そして、フィールドレンズ52の裏面52aをCCD51のガラス面51aに当接させると共に、所定量押し込んだ状態で密着させる。なお、必要に応じてハンドリングユニット74により、フィールドレンズ52をZ軸回りに回転(θ操作)させる。この際、治具53は、回転機構65及びZステージ66により、XYZ軸回りに回転可能であると共にZ軸方向に移動可能であるので、図11に示すように、フィールドレンズ52の裏面52aの傾きに応じて、CCD51がXYZ軸回りに回転(煽り動作)して、裏面52aに対してガラス面51aが倣った状態となると共に、確実に押し込まれて密着する(S6)。
Next, after confirming the certainty of holding the
フィールドレンズ52とCCD51とが密着した後、この状態で空気ポンプにより空気を吸引し、回転機構65及びZステージ66を回転及び移動した位置で固定させる(S7)。これにより、フィールドレンズ52及びCCD51の互いの対向面同士、即ち、裏面52a及びガラス面51aが密着する状態で位置関係が決定される。位置関係の決定後、Z軸移動機構72を作動させてハンドリングユニット74をZ方向に上昇させ、フィールドレンズ52をCCD51から離間させる。離間後、X軸移動機構71及びY軸移動機構を作動させて、画像処理用カメラ59をXY方向に移動させ、CCD51の真上に位置させる。そして、画像処理用カメラ59により、CCD51の有効画素面51bを撮影して、該有効画素面51bの中心位置の検出を行う(S8)。また、その後、X軸移動機構71及びY軸移動機構を作動させて、再度フィールドレンズ52をXY位置検出カメラ76の真上で、且つ、保持状態確認カメラ77の側方に位置させた後、両カメラ76、77によりフィールドレンズ52の裏面52aの中心位置の検出を行う(S9)。
なお、検出されたフィールドレンズ52の裏面52a及びCCD51の有効画素面51bの中心位置は、制御部8に送られる。また、有効画素面51bの中心位置を検出した後、フィールドレンズ52の中心位置を検出したが、この工程順序に限られず、フィールドレンズ52の中心位置を検出した後に、有効画素面51bの中心位置を検出しても構わない。
After the
The detected center positions of the
その後、制御部8は、Zプレート75をZ軸方向に下降させて、接着装置60の先端をCCD51のガラス面51aの上方近傍に位置させた後、図12に示すように、該ガラス面51aに所定量の接着剤Aを塗布する(S10)。接着剤Aの塗布後、制御部8は、Zプレート75をZ方向に上昇させて接着装置60を元の位置に戻す。なお、接着剤Aは、フィールドレンズ52の裏面52aに塗布しても構わないし、両方に塗布しても構わない。また、接着剤Aの塗布は、上述したフィールドレンズ52又はCCD51の中心位置の検出より先に行っても構わない。
そして、接着剤Aの塗布後、再度入力部にZ軸移動機構72の移動量を入力する。この際、所望する接着剤Aの膜厚に応じて移動量を入力する。例えば、膜厚が20±10μmとなるように移動量を入力する。制御部8は、この移動量に基づいて、図13に示すように、フィールドレンズ52を接着剤Aを間に挟んだ状態でCCD51に近接させる。即ち、フィールドレンズ52の裏面52aとCCD51のガラス面51aとの距離が20±10μmとなっている。また、この際、制御部8は、位置検出手段58及び画像処理用カメラ59からの検出結果に基づいて、有効画素面51bの中心位置とフィールドレンズ52の裏面52aの中心位置とが合うように近接させる(S11)。
Thereafter, the
Then, after applying the adhesive A, the movement amount of the Z-
フィールドレンズ52とCCD51とを近接させた後、制御部8は、Zプレート75をZ方向に下降させて、紫外線照射装置61をフィールドレンズ52及びCCD51の上方近傍に位置させる。そして、接着剤Aに紫外線Lを照射して(S12)、該接着剤Aを硬化させる。これにより、図13に示すように、フィールドレンズ52とCCD51とが、膜厚が均一な状態で接着により接合することができる(S13)。
After the
フィールドレンズ52とCCD51との接合後、空気ポンプから再度回転機構65及びZステージ66に空気を供給し、回転機構65及びZステージ66を移動自在な状態にする。この状態後、吸着筒55の保持状態を解くと共に、X軸移動機構71、Y軸移動機構及びZ軸移動機構72を動作させて、吸着筒55を退避位置に移動させる(S14)。これにより、治具53からCCD51とフィールドレンズ52とが接合した光学部品を取り出すことができる(S15)。また、光学部品を取り出す前に、移動ステージ69を移動レール68に沿って移動させることで、例えば、光学部品を組み立てライン等に搬出することも可能である。
After the
上述したように、本実施形態の光学素子接合装置50によれば、フィールドレンズ52の裏面52aとCCD51のガラス面51aとを倣わせると共に、接着剤Aの膜厚を20±10μmに均一させた状態で、フィールドレンズ52とCCD51とを接合させることができる。従って、接着強度の向上を図ることができると共に、光学的な性能を向上させることができる。
特に、CCD51は、回転機構65により移動自在に支持されているので、フィールドレンズ52が傾いていたとしても、該フィールドレンズ52の傾きに合わせて、即ち、姿勢に合わせてガラス面51aを確実に倣わせることができる。また、Zステージ66を備えているので、フィールドレンズ52とCCD51とを押し付けた状態で確実に密着させることができる。
また、直交座標型ロボット70により、確実且つ容易に吸着筒55及び治具53を介して、フィールドレンズ52とCCD51との相対位置を自由に変化させることができる。更に、吸着筒55によりフィールドレンズ52を保持した際、位置検出手段58によりフィールドレンズ52の保持状態の検出が行えるので、安定した最適な状態で接合を行うことができる。
As described above, according to the optical
In particular, since the
Further, the relative position between the
また、フィールドレンズ52とCCD51とを、膜厚を均一にした状態で接合する際に、位置検出手段58及び画像処理用カメラ59により、吸着筒55の中心位置と、CCD51の有効画素面51bの中心位置とを合わせた状態で接合することができる。
また、接着装置60により、容易且つ正確に接着剤Aの塗布が行えるので、塗布にかける時間の短縮を図ることができると共に、高精度に接着剤Aの塗布を行うことができる。
更に、接着剤Aが紫外線硬化型の接着剤Aであり、紫外線照射装置61により紫外線Lの照射が行えるので、接合にかける時間、即ち、接着剤Aを固化させる時間の短縮を図ることができる。
また、移動ステージ69により、フィールドレンズ52とCCD51とを接合した光学部品を、例えば、容易且つ速やかに組み立てライン等に搬出することが可能である。
Further, when the
Further, since the adhesive A can be applied easily and accurately, the time required for the application can be reduced, and the adhesive A can be applied with high accuracy.
Furthermore, since the adhesive A is an ultraviolet curable adhesive A and the
In addition, the optical component obtained by joining the
なお、上記第1実施形態においては、直交座標型ロボット70により、フィールドレンズ52とCCD51との相対位置を変化させると共に、接合後の光学部品を移動ステージ69により搬出した構成としたが、これに限らず、直交座標型ロボット70及び移動ステージ69を同時に作動させて、フィールドレンズ52とCCD51との相対位置を変化させても構わない。
また、接着剤Aの膜厚は、20±10μmとして説明したが、この距離に限らず、第1実施形態と同様に、任意に設定して構わない(例えば、10±5μm)。
In the first embodiment, the Cartesian coordinate
Moreover, although the film thickness of the adhesive agent A was demonstrated as 20 +/- 10micrometer, you may set arbitrarily similarly to 1st Embodiment not only this distance (for example, 10 +/- 5micrometer).
また、上記第2実施形態においては、フィールドレンズ52とCCD51とを密着させる際に、制御部8は、入力部に入力された値に基づいて、直交座標型ロボット70をZ方向に移動させたが、これに限らず、例えば、フィールドレンズ52とCCD51とが密着したか否かを検出する検出手段と、治具54と吸着筒55との相対的な移動量、即ち、フィールドレンズ52とCCD51との相対的な移動量を測定する測定手段とを備え、これらの検出結果及び測定結果に基づいて直交座標型ロボット70の移動量を制御しても構わない。
In the second embodiment, when the
例えば、図15に示すように、検出手段として、Zステージ66の下面に、フィールドレンズ52とCCD51との間の押し付け力を測定する複数の圧力センサ80と、これら複数の圧力センサ80をZステージ66の下面に付勢するスプリング81とで構成しても良い。また、測定手段として、フィールドレンズ52とCCD51との相対的な移動量を測定する図示しないゲージで構成しても構わない。
For example, as shown in FIG. 15, a plurality of
上記検出手段及び測定手段を有している際に、フィールドレンズ52とCCD51とを密着させる場合について説明する。
まず、制御部8は、直交座標型ロボットのZ軸移動機構72を作動させて吸着筒55をゆっくりと下降させ、フィールドレンズ52の裏面52aをCCD51のガラス面51aに当接させる。これにより、Zステージ66及び圧力センサ80がZ軸方向に押し込まれる。圧力センサ80が押し込まれると、スプリング81が短くなるので、ばね力が増大して、各圧力センサ80が測定する圧力値が大きくなる。そして、制御部8は、例えば、複数の圧力センサ80で測定された圧力値の平均値が閾値に達するまで、吸着筒55をZ方向にゆっくり下降させる。そして、複数の圧力センサ80で測定された圧力値の平均値が、閾値に達したときに、下降を停止させる。こうすることで、より確実にフィールドレンズ52の裏面52aとCCD51のガラス面51aとを倣わせると共に押し込んだ状態で密着させることができる。
なお、制御部8は、さらに複数の圧力センサ80で測定された圧力値が、それぞれ同一の値となったときに、Z軸移動機構72を停止させても構わない。こうすることで、さらに確実にフィールドレンズ52の裏面52aとCCD51のガラス面51aとを倣わせることができる。
A case where the
First, the
The
次に、支持手段54を固定して、フィールドレンズ52の裏面52aとCCD51のガラス面51aとが密着する位置関係を決定した後、Z軸移動機構72により吸着筒55を上昇させて、フィールドレンズ52とCCD51とを離間させる。この際、密着位置から離間位置までの距離をゲージで測定する。そして、接着剤Aを塗布した後、制御部8は、ゲージにより測定した距離から接着剤Aの膜厚を引いた距離だけ、吸着筒55を下降させてフィールドレンズ52をCCD51に近接させる。これにより、より高精度に膜厚の均一化を図ることができる。
このように、ゲージを有しているので、膜厚の制御がし易い。更に、制御部8は、フィールドレンズ52の裏面52aとCCD51のガラス面51aとの距離を正確に検出しているので、例えば、CCD51のガラス面51aからの所定距離に達するまでは、フィールドレンズ52を高速に下降させ、該所定距離に達した後はフィールドレンズ52をゆっくりと下降させる等の速度調整を行うことができる。これにより、接合にかける時間をより短縮することができる。
なお、圧力センサ80は、複数でなくても良く、少なくとも1つあれば構わない。
Next, after fixing the support means 54 and determining the positional relationship between the
Thus, since it has a gauge, it is easy to control the film thickness. Further, since the
Note that the
また、図15においては、複数の圧力センサ80により検出手段を構成したが、圧力センサ80に限られず、フィールドレンズ52とCCD51との密着状態を検出できるものであれば良い。
例えば、図16に示すように、検出手段は、フィールドレンズ52を通してCCD51のガラス面51aに光を照射すると共に、ガラス面51aで反射した光を撮像する画像処理用カメラ(撮像部)85を有しており、撮像した反射光の干渉縞の変化パターンに基づいて密着したか否かを検出するように構成しても構わない。なお、画像処理用カメラ85は、吸着筒55の内部を通して光の照射及び反射光の撮像を行うようになっている。
In FIG. 15, the detection means is configured by the plurality of
For example, as shown in FIG. 16, the detection means has an image processing camera (imaging unit) 85 that irradiates light onto the
この画像処理用カメラ85を備えている場合、フィールドレンズ52の裏面52aとCCD51のガラス面51aとが密着した際に、仮に裏面52aとガラス面51aとの間に若干の隙間が生じているときには、フィールドレンズ52の裏面52aとCCD51のガラス面51aとで反射する光の距離が、各箇所で異なる。これが位相差となり、撮像した反射光には、干渉縞が生じる。これにより、フィールドレンズ52の裏面52aとCCD51のガラス面51aとが倣った状態でないことが容易に判断することができる。
また、吸着筒55をさらにZ方向にゆっくり下降させて、フィールドレンズ52の裏面52aとCCD51のガラス面51aとを押し付けると、徐々にフィールドレンズ52の裏面52aとCCD51のガラス面51aとが倣った状態となるので、干渉縞が少ない状態となる。即ち、干渉縞が変化する。従って、画像処理用カメラ59により、この干渉縞の変化パターンを検出することで、密着状態を容易且つ確実に検出することができる。
なあ、上記画像処理用カメラ85は、CCD51を通してフィールドレンズ52の裏面52aに光を照射すると共に、裏面52aで反射した光を撮像するように構成しても構わない。
When the
Further, when the
The
次に、本発明の光学素子接合装置の第3実施形態を、図17を参照して説明する。なお、この第3実施形態においては、第2実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第3実施形態と第2実施形態との異なる点は、第2実施形態では、支持手段が、治具53を、水平方向に平行なXY軸回り及び該XY軸に垂直なZ軸回りにそれぞれ回転可能な回転機構65と、Z軸方向に移動可能なZステージ66とを備えていたのに対し、第3実施形態の支持手段90は、上記回転機構65に加え、治具53をXYZ軸にそれぞれ移動可能に支持するXYZステージ91を備えている点である。
この場合には、フィールドレンズ52の裏面52aの傾きや位置が共にずれていたとしても、CCD51のガラス面51aを確実に裏面52aに倣わせることができるので、より好適である。
Next, a third embodiment of the optical element bonding apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The difference between the third embodiment and the second embodiment is that in the second embodiment, the support means moves the
In this case, even if the inclination and position of the
なお、本発明の技術分野は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態において、第1の光学素子を両凸レンズ及びCCDとし、第2の光学素子を凹凸レンズ及びフィールドレンズとしたが、これらに限定されるものではなく、光学素子であれば構わない。
また、支持手段として、第1実施形態ではXYZ方向に移動可能なXYZステージを例にし、第2実施形態ではXYZ軸回りに回転可能な回転機構及びZ方向に移動可能なZステージを例とし、第3実施形態ではXYZ軸回りに回転可能な回転機構及びXYZ方向に移動可能なXYZステージを例として説明したが、これらの支持手段は各実施形態において限定されるものではない。例えば、第3実施形態で説明した支持手段を、第1実施形態又は第2実施形態に適用しても構わない。更に、支持手段は、これらのものに限定されるものではなく、第1の保持部を移動自在に支持すると共に、第1の光学素子及び第2の光学素子の対向面同士が密着する位置関係が決定した後、第1の保持部を固定可能な構成であれば構わない。
The technical field of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the above-described embodiments, the first optical element is a biconvex lens and a CCD, and the second optical element is an uneven lens and a field lens. However, the present invention is not limited to these, and any optical element may be used. Absent.
Further, as the support means, in the first embodiment, an XYZ stage movable in the XYZ directions is taken as an example, and in the second embodiment, a rotating mechanism rotatable around the XYZ axes and a Z stage movable in the Z direction are taken as examples. In the third embodiment, the rotation mechanism that can rotate around the XYZ axes and the XYZ stage that can move in the XYZ directions have been described as examples. However, these support means are not limited in each embodiment. For example, the support means described in the third embodiment may be applied to the first embodiment or the second embodiment. Further, the support means is not limited to these, and the positional relationship in which the first holding portion is movably supported and the opposing surfaces of the first optical element and the second optical element are in close contact with each other. After the determination, any configuration can be used as long as the first holding unit can be fixed.
また、第2実施形態で説明した検出手段及び測定手段を第1実施形態に適用しても構わない。
また、各実施形態において、接着剤を接着手段により塗布したが、該接着手段ではなく、手動により塗布しても構わない。また、接着剤は、紫外線硬化型の接着剤でなくても良い。
Further, the detection means and measurement means described in the second embodiment may be applied to the first embodiment.
Moreover, in each embodiment, although the adhesive agent was apply | coated with the adhesion | attachment means, you may apply by this manual instead of this adhesion | attachment means. The adhesive may not be an ultraviolet curable adhesive.
A 接着剤
1、50 光学素子接合装置
2 両凸レンズ(第1の光学素子)
2a 両凸レンズの凸面(対向面)
3 凹凸レンズ(第2の光学素子)
3a 凹凸レンズの凹面(対向面)
4 第1の接合ヤトイ(第1の保持部)
5 XYZステージ(支持手段)
6 第2の接合ヤトイ(第2の保持部)
7 移動手段
8 制御部
9 接着手段
10 紫外線照射手段
51 CCD(第1の光学素子)
51a CCDのガラス面(対向面)
51b 有効画素面
52 フィールドレンズ(第2の光学素子)
52a フィールドレンズの裏面(対向面)
53 治具(第1の保持部)
54、90 支持手段
55 吸着筒(第2の保持部)
56 移動手段
58 位置検出手段
59 中心位置検出手段
60 接着装置(接着手段)
61 紫外線照射装置(紫外線照射手段)
65 回転機構
66 Zステージ
69 移動ステージ
70 直交座標型ロボット(移動機構)
80 圧力センサ
85 画像処理用カメラ(撮像部)
91 XYZステージ
A
2a Convex surface (opposite surface) of a biconvex lens
3 Concave and convex lens (second optical element)
3a Concave lens surface (opposite surface)
4 First joint yatoi (first holding part)
5 XYZ stage (support means)
6 Second joint Yatoi (second holding part)
7 Moving means 8 Control unit 9 Adhesing means 10 Ultraviolet irradiation means 51 CCD (first optical element)
51a CCD glass surface (opposite surface)
51b
52a Back side (opposite side) of field lens
53 Jig (first holding part)
54, 90 Support means 55 Adsorption cylinder (second holding part)
56 moving means 58 position detecting means 59 center position detecting means 60 bonding apparatus (bonding means)
61 UV irradiation equipment (UV irradiation means)
65 Rotating mechanism 66
80
91 XYZ stage
Claims (11)
略水平に配されて、前記第1の光学素子を着脱可能に保持する第1の保持部と、
該第1の保持部を移動自在に支持すると共に、前記第1の光学素子と前記第2の光学素子とが密着した際に第1の保持部を固定して前記位置関係を決定する支持手段と、
前記第2の光学素子を着脱可能に保持する第2の保持部と、
前記第1の保持部と前記第2の保持部との相対位置を変化させると共に、第1の光学素子と第2の光学素子とを互いの対向面同士を合わせて密着可能とする移動手段と、
該移動手段を制御する制御部と、
前記第1の光学素子又は前記第2の光学素子を通して、前記第1の光学素子又は前記第2の光学素子のいずれか一方の対向面に光を照射すると共に、該対向面で反射した光を撮像する撮像部を有し、前記撮像部によって撮像された反射光の干渉縞の変化パターンに基づいて密着したか否かを検出する検出手段と、を備え、
前記制御部は、前記第1の光学素子と前記第2の光学素子とを密着させる際、第2の光学素子を第1の光学素子に対して当接した状態からさらに所定量押し込んだ状態で密着するよう前記移動手段の移動量を制御すると共に、両光学素子を近接させる際、所望する前記接着剤の膜厚に応じて移動手段の移動量を制御することを特徴とする光学素子接合装置。 After the first optical element and the second optical element are brought into close contact with each other and the positional relationship in which the opposing surfaces are in close contact with each other is determined, the two optical elements are separated to face at least one of the two optical elements. An optical element bonding apparatus that applies an adhesive to a surface, and then attaches both optical elements by bringing both optical elements close to each other with the adhesive interposed therebetween,
A first holding part arranged substantially horizontally and detachably holding the first optical element;
Support means for movably supporting the first holding portion and fixing the first holding portion and determining the positional relationship when the first optical element and the second optical element are in close contact with each other. When,
A second holding unit that detachably holds the second optical element;
A moving unit that changes a relative position between the first holding unit and the second holding unit, and that allows the first optical element and the second optical element to be in close contact with each other with their facing surfaces facing each other; ,
A control unit for controlling the moving means ;
The first optical element or the second optical element is used to irradiate light on one of the first optical element or the second optical element, and the light reflected on the opposite surface is irradiated with the light. An image pickup unit that picks up an image, and detecting means for detecting whether or not the image is in close contact based on a change pattern of interference fringes of reflected light imaged by the image pickup unit,
When the first optical element and the second optical element are brought into close contact with each other, the control unit further pushes the second optical element from a state in contact with the first optical element by a predetermined amount. An optical element bonding apparatus characterized by controlling the amount of movement of the moving means so as to be in close contact, and controlling the amount of movement of the moving means according to the desired film thickness of the adhesive when bringing both optical elements close to each other .
前記第1の保持部と前記第2の保持部との相対的な移動量を測定する測定手段を備え、
前記制御部は、前記検出手段の検出結果及び前記測定手段の測定結果に基づいて前記移動手段の移動量を制御することを特徴とする光学素子接合装置。 The optical element bonding apparatus according to claim 1,
Comprising a measuring means to measure the relative movement amount of the previous SL said second holding portion and the first holding portion,
The said control part controls the movement amount of the said moving means based on the detection result of the said detection means, and the measurement result of the said measurement means, The optical element joining apparatus characterized by the above-mentioned.
前記移動手段は、前記支持手段を水平方向及び鉛直方向に移動可能な移動ステージ、又は、前記第2の保持部を水平方向及び鉛直方向に移動可能な移動機構の少なくとも一方を備えていることを特徴とする光学素子接合装置。 In the optical element bonding apparatus according to claim 1 or 2 ,
The moving means includes at least one of a moving stage capable of moving the support means in a horizontal direction and a vertical direction, or a moving mechanism capable of moving the second holding portion in a horizontal direction and a vertical direction. An optical element bonding apparatus.
前記支持手段は、前記第1の保持部を、水平方向及び鉛直方向に移動可能なXYZステージを備えていることを特徴とする光学素子接合装置。 In the optical element bonding apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
The optical element joining apparatus, wherein the support means includes an XYZ stage capable of moving the first holding portion in a horizontal direction and a vertical direction.
前記支持手段は、前記第1の保持部を、水平方向に平行なXY軸回り及び該XY軸に垂直なZ軸回りにそれぞれ回転可能な回転機構と、Z軸方向に移動可能なZステージとを備えていることを特徴とする光学素子接合装置。 In the optical element bonding apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
The support means includes a rotation mechanism capable of rotating the first holding unit around an XY axis parallel to the horizontal direction and a Z axis perpendicular to the XY axis, and a Z stage movable in the Z axis direction. An optical element bonding apparatus comprising:
前記支持手段は、前記第1の保持部を、水平方向に平行なXY軸回り及び該XY軸に垂直なZ軸回りにそれぞれ回転可能な回転機構と、XYZ軸にそれぞれ移動可能なXYZステージとを備えていることを特徴とする光学素子接合装置。 In the optical element bonding apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
The support means includes a rotation mechanism capable of rotating the first holding unit around an XY axis parallel to the horizontal direction and a Z axis perpendicular to the XY axis, and an XYZ stage movable respectively to the XYZ axes. An optical element bonding apparatus comprising:
前記第2の保持部により前記第2の光学素子を保持したときに、該第2の光学素子の中心位置を検出すると共に、該中心位置と第2の保持部の保持位置とを比較して第2の光学素子の保持状態を検出する位置検出手段を備えていることを特徴とする光学素子接合装置。 The optical element bonding apparatus according to any one of claims 1 to 6 ,
When the second optical element is held by the second holding unit, the center position of the second optical element is detected, and the center position is compared with the holding position of the second holding unit. An optical element bonding apparatus comprising a position detection unit for detecting a holding state of the second optical element.
前記第1の光学素子の中心位置を検出する中心位置検出手段を備え、
前記制御部は、前記位置検出手段と前記中心位置検出手段との検出結果に基づいて、前記第1の光学素子と前記第2の光学素子との中心位置を合わせた状態で両光学素子を近接するように前記移動手段を制御することを特徴とする光学素子接合装置。 The optical element bonding apparatus according to claim 7 ,
A center position detecting means for detecting a center position of the first optical element;
Based on the detection results of the position detection means and the center position detection means, the control unit brings both optical elements close together in a state where the center positions of the first optical element and the second optical element are aligned. An optical element bonding apparatus characterized by controlling the moving means.
前記第1の光学素子は、有効画素面を有する光学素子であり、前記第1の光学素子の中心位置は、有効画素面の中心位置であることを特徴とする光学素子接合装置。 In the optical element bonding apparatus according to claim 8 ,
The optical element joining apparatus, wherein the first optical element is an optical element having an effective pixel surface, and a center position of the first optical element is a center position of the effective pixel surface.
前記接着剤を塗布する接着手段を備えていることを特徴とする光学素子接合装置。 The optical element bonding apparatus according to any one of claims 1 to 9 ,
An optical element bonding apparatus comprising an adhesive means for applying the adhesive.
前記接着剤は、紫外線硬化型の接着剤であり、
前記第1の光学素子及び前記第2の光学素子を近接させた際に、前記接着剤に向けて紫外線を照射する紫外線照射手段を備えていることを特徴とする光学素子接合装置。 The optical element bonding apparatus according to any one of claims 1 to 10 ,
The adhesive is an ultraviolet curable adhesive,
An optical element bonding apparatus comprising: an ultraviolet irradiation means for irradiating ultraviolet rays toward the adhesive when the first optical element and the second optical element are brought close to each other.
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