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JP5874965B2 - Micro lens array bonding device - Google Patents
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JP5874965B2 - Micro lens array bonding device - Google Patents

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JP5874965B2 JP2011268428A JP2011268428A JP5874965B2 JP 5874965 B2 JP5874965 B2 JP 5874965B2 JP 2011268428 A JP2011268428 A JP 2011268428A JP 2011268428 A JP2011268428 A JP 2011268428A JP 5874965 B2 JP5874965 B2 JP 5874965B2
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Description

本発明は、マイクロレンズが2次元的に配置された複数枚の単位マイクロレンズアレイを積層し、相互に接着して製造されるマイクロレンズアレイの製造装置におけるマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置に関し、特に、高精度で倍率及びフォーカス調整することができるマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置に関する。   The present invention relates to a microlens array bonding apparatus in a microlens array manufacturing apparatus in which a plurality of unit microlens arrays in which microlenses are two-dimensionally arranged are stacked and bonded to each other. The present invention also relates to a bonding apparatus for a microlens array capable of adjusting magnification and focus with high accuracy.

マイクロレンズアレイは、1枚のガラス基板の片面又は両面に凸状のマイクロレンズを2次元的に複数個形成し、得られた単位マイクロレンズアレイを相互に積層し、その相互間の間隔を所定の値にして相互に接着することにより製造されている。マイクロレンズアレイは、通常、4枚の単位マイクロレンズアレイを積層し、2枚目と3枚目の間に例えば6角形の6角視野絞りを配置し、この6角視野絞りの位置にて倒立等倍像が得られ、4枚の単位マイクロレンズアレイにより最終的に正立等倍像が得られるように、各単位マイクロレンズアレイ間の間隔等のレンズ設計がなされる。なお、マイクロレンズアレイの製造方法として、特許文献1がある。   A microlens array is formed by two-dimensionally forming a plurality of convex microlenses on one or both sides of a single glass substrate, and the resulting unit microlens arrays are stacked on top of each other, with a predetermined interval between them. It is manufactured by adhering to each other. A microlens array is usually composed of four unit microlens arrays, and a hexagonal field stop, for example hexagonal, is placed between the second and third sheets, and inverted at the position of this hexagonal field stop. Lens designs such as the spacing between the unit microlens arrays are made so that an equal magnification image is obtained and an erecting equal magnification image is finally obtained by the four unit microlens arrays. As a method for manufacturing a microlens array, there is Patent Document 1.

特開2000−304904号公報JP 2000-304904 A

しかしながら、従来のマイクロレンズアレイの製造装置においては、単位マイクロレンズアレイを所定の設計値で製造した後、そのまま単位マイクロレンズアレイ同士を接合していた。このため、各単位マイクロレンズアレイ同士を高精度で位置決めし、高精度で単位マイクロレンズアレイ間の間隔を調整することができず、また倍率及びフォーカス調整することができなかった。よって、従来のマイクロレンズアレイはその組レンズの性能を十分に高めることができないという問題点があった。特許文献1においても、単位マイクロレンズアレイ間の平面的な位置合わせは行っているが、単位マイクロレンズアレイ間に隙間がないように接合しており、従って倍率調整等はできない。   However, in a conventional microlens array manufacturing apparatus, unit microlens arrays are joined together as they are after the unit microlens arrays are manufactured with predetermined design values. For this reason, each unit microlens array cannot be positioned with high precision, the space | interval between unit microlens arrays cannot be adjusted with high precision, and the magnification and focus cannot be adjusted. Therefore, the conventional microlens array has a problem that the performance of the combined lens cannot be sufficiently improved. Also in Patent Document 1, planar alignment between unit microlens arrays is performed, but the unit microlens arrays are joined so that there is no gap between them, and therefore magnification adjustment and the like cannot be performed.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、マイクロレンズアレイの製造時に、単位マイクロレンズアレイ間の間隔を高精度で調整し、倍率及びフォーカス調整を行うことができ、レンズ性能が優れたマイクロレンズアレイを製造することができるマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and at the time of manufacturing a microlens array, the interval between unit microlens arrays can be adjusted with high accuracy, and magnification and focus adjustment can be performed. An object of the present invention is to provide a bonding apparatus for a microlens array that can produce an excellent microlens array.

本発明に係るマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置は、ガラス基板にマイクロレンズが形成された単位マイクロレンズアレイを複数枚所定間隔をおいて重ねて接着剤により相互に接合するマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置において、
複数個の前記単位マイクロレンズアレイを個別に保持する複数個の第1保持部材と、
前記単位マイクロレンズアレイの集合体の一方の側に配置され基準マスクパターンが設けられた基準マスクと、
前記単位マイクロレンズアレイの集合体の他方の側に配置され焦点板パターンが形成された焦点板と、
前記基準マスクを保持する第2保持部材と、
前記焦点板を保持する第3保持部材と、
前記第1乃至第3保持部材の位置を調整する駆動装置と、
前記基準マスクの基準マスクパターンが形成された第1面と前記焦点板の前記焦点板パターンが形成された第2面との間隔を測定する測定部材と、
前記基準マスクパターンの第1像と前記焦点板パターンの第2像とを同一視野内で検出する検出部と、
前記測定部材により測定された前記第1面と前記第2面との間隔が所定の設計値になるように前記第2保持部材及び前記第3保持部材の位置を調整し、更に前記検出部により検出された第1像及び第2像が合焦するように前記第1保持部材の位置を調整して前記単位マイクロレンズアレイの位置を調整する制御部と、
を有することを特徴とする。
A microlens array bonding apparatus according to the present invention is a microlens array bonding apparatus in which a plurality of unit microlens arrays each having a microlens formed on a glass substrate are stacked at a predetermined interval and bonded to each other with an adhesive. In
A plurality of first holding members for individually holding a plurality of the unit microlens arrays;
A reference mask disposed on one side of the assembly of unit microlens arrays and provided with a reference mask pattern;
A focusing screen disposed on the other side of the assembly of the unit microlens arrays and having a focusing screen pattern formed thereon;
A second holding member for holding the reference mask;
A third holding member for holding the focusing screen;
A drive device for adjusting the position of the first to third holding members;
A measuring member for measuring a distance between a first surface of the reference mask on which the reference mask pattern is formed and a second surface of the focusing screen on which the focusing screen pattern is formed;
A detector that detects the first image of the reference mask pattern and the second image of the focusing screen pattern in the same field of view;
The positions of the second holding member and the third holding member are adjusted so that the distance between the first surface and the second surface measured by the measuring member is a predetermined design value, and further, the detecting unit A controller that adjusts the position of the unit microlens array by adjusting the position of the first holding member so that the detected first image and second image are in focus;
It is characterized by having.

このマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置において、例えば、
前記単位マイクロレンズアレイには、アライメントマークが形成されており、前記単位マイクロレンズアレイの集合体に対し、前記アライメントマークを透過する透過照明光を照射する光源と、
前記アライメントマークを透過した透過照明光を検出する第2検出部と、
を有し、
前記制御部は、更に、前記第2検出部が検出した各単位マイクロレンズアレイのアライメントマークの位置が整合するように、前記第1保持部材により前記各単位マイクロレンズアレイの位置を調整するように構成することができる。
In this microlens array bonding apparatus, for example,
An alignment mark is formed on the unit microlens array, and a light source that irradiates the aggregate of the unit microlens array with transmitted illumination light that passes through the alignment mark;
A second detector for detecting transmitted illumination light transmitted through the alignment mark;
Have
The control unit further adjusts the position of each unit microlens array by the first holding member so that the position of the alignment mark of each unit microlens array detected by the second detection unit is aligned. Can be configured.

また、本発明のマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置は、
前記単位マイクロレンズアレイの周辺部に配置され、前記単位マイクロレンズアレイの周縁部に接着剤を注入するディスペンサと、
前記単位マイクロレンズアレイの周辺部に配置され、前記単位マイクロレンズアレイの周縁部に注入された接着剤に紫外光を照射して前記接着剤を固化させる紫外光光源と、
を有するように構成することができる。
Moreover, the bonding apparatus for the microlens array of the present invention includes:
A dispenser that is disposed in a peripheral portion of the unit microlens array and injects an adhesive into a peripheral portion of the unit microlens array;
An ultraviolet light source that is disposed in a peripheral portion of the unit microlens array and irradiates the adhesive injected into the peripheral portion of the unit microlens array with ultraviolet light to solidify the adhesive;
It can comprise so that it may have.

本発明によれば、CCDカメラ等の検出部により、基準マスクの第1面と焦点板の第2面とに設けられた基準マスクパターン及び焦点板パターンを利用して前記第1面及び第2面が合焦点の位置であることを確認し、測定部材により前記第1面と第2面との間の間隔を測定し、この第1面と第2面との間隔が、所定の設計値でない場合は、基準マスクと焦点板とを移動させてその間隔を所定の設計値に調整する。このとき、前記第1面と前記第2面とに焦点位置がない場合は、単位マイクロレンズアレイ間の間隔等を調整して、前記第1面と第2面とに焦点位置が存在するように調節する。このようにして、単位マイクロレンズアレイ間の間隔を高精度で調整して、倍率及びフォーカス調整を行うことができる。従って、本発明により、レンズ性能が優れたマイクロレンズアレイを製造することができる。   According to the present invention, the first surface and the second surface are detected by using a reference mask pattern and a focusing screen pattern provided on the first surface of the reference mask and the second surface of the focusing screen by a detection unit such as a CCD camera. It is confirmed that the surface is at the in-focus position, the distance between the first surface and the second surface is measured by the measuring member, and the distance between the first surface and the second surface is a predetermined design value. If not, the distance between the reference mask and the focusing screen is adjusted to a predetermined design value. At this time, when there is no focal position on the first surface and the second surface, the distance between the unit microlens arrays is adjusted so that the focal position exists on the first surface and the second surface. Adjust to. In this way, it is possible to adjust the magnification and the focus by adjusting the interval between the unit microlens arrays with high accuracy. Therefore, according to the present invention, a microlens array having excellent lens performance can be manufactured.

また、単位マイクロレンズアレイにアライメントマークを設けることにより、第2検出部により、このアライメントマークを検出して、各単位マイクロレンズアレイの平面的な位置のアライメントをとることができる。   Further, by providing an alignment mark on the unit microlens array, the second detection unit can detect the alignment mark and align the planar position of each unit microlens array.

本発明の第1実施形態のマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置を示す正面図である。It is a front view which shows the bonding apparatus of the micro lens array of 1st Embodiment of this invention. 同じくその一部を抽出して単位マイクロレンズアレイの配置態様を示す図である。It is the figure which similarly extracts the part and shows the arrangement | positioning aspect of a unit micro lens array. 各単位マイクロレンズアレイ間のギャップを測定する工程を示す図である。It is a figure which shows the process of measuring the gap between each unit micro lens array. (a)、(b)は、各単位マイクロレンズアレイによる焦点位置を調整する工程を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the process of adjusting the focus position by each unit micro lens array. (a)は接着剤の注入工程、(b)は接着剤の固化工程を示す図である。(A) is a figure which shows the injection | pouring process of an adhesive agent, and (b) is a figure which shows the solidification process of an adhesive agent.

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図1は本発明の実施形態に係るマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置を示す正面図である。本実施形態は3枚の単位マイクロレンズアレイ1,2,3の群を貼り合わせて3枚の単位マイクロレンズアレイ群からなるマイクロレンズアレイを製造する場合のものであるが、4枚の単位マイクロレンズアレイを貼り合わせる場合でも同様である。第1保持部材としての保持部材11,12,13に、単位マイクロレンズアレイ1,2,3が静電チャック又は真空チャック等の保持手段により保持されている。単位マイクロレンズアレイ1,2,3は、ガラス基板の表面及び/又は裏面に凸状のレンズ(マイクロレンズ)を形成したものであり、各単位マイクロレンズアレイ1,2,3の各マイクロレンズの光軸が一致するように積層配置され、接着剤により接合される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a front view showing a microlens array bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a group of three unit microlens arrays 1, 2, and 3 are bonded together to manufacture a microlens array composed of three unit microlens array groups. The same applies when the lens arrays are bonded together. Unit microlens arrays 1, 2, and 3 are held by holding means such as an electrostatic chuck or a vacuum chuck on holding members 11, 12, and 13 as first holding members. The unit microlens arrays 1, 2, and 3 are formed by forming convex lenses (microlenses) on the front surface and / or back surface of the glass substrate. Laminated layers are arranged so that the optical axes coincide with each other, and are joined by an adhesive.

X−Y直交座標を水平方向とし、Z方向を鉛直方向とした3次元座標軸において、第1保持部材としての保持部材11は鉛直方向(Z方向)、X軸に対する傾斜方向(Tx)、Y軸に対する傾斜方向(Ty)に移動可能であり、適宜の駆動手段(圧電素子等のアクチュエータ)により駆動されるようになっている。また、保持部材12はX方向及びY方向と、鉛直軸の周りの回転方向(θ軸)とに移動可能であり、適宜の駆動手段により駆動されるようになっている。更に、保持部材13はX方向、Y方向、θ方向、Z方向、Tx方向及びTy方向に移動可能であり、適宜の駆動手段により駆動されるようになっている。   In a three-dimensional coordinate axis in which the XY orthogonal coordinate is the horizontal direction and the Z direction is the vertical direction, the holding member 11 as the first holding member is the vertical direction (Z direction), the tilt direction (Tx) with respect to the X axis, and the Y axis Can be moved in a tilting direction (Ty) with respect to, and is driven by appropriate driving means (an actuator such as a piezoelectric element). Further, the holding member 12 is movable in the X direction and the Y direction, and the rotational direction (θ axis) around the vertical axis, and is driven by appropriate driving means. Further, the holding member 13 is movable in the X direction, the Y direction, the θ direction, the Z direction, the Tx direction, and the Ty direction, and is driven by appropriate driving means.

そして、これらの単位マイクロレンズアレイ群の下方に、基準マスク4が第2保持部材としての保持部材14に保持されて配置されている。更に、単位マイクロレンズアレイ群の上方に、焦点板5が第3保持部材としての保持部材15に保持されて配置されている。保持部材14はZ方向、Tx方向及びTy方向に移動可能であり、適宜の駆動手段により駆動されるようになっている。また、保持部材15もZ方向、Tx方向及びTy方向に移動可能であり、適宜の駆動手段により駆動されるようになっている。   Then, below these unit microlens array groups, the reference mask 4 is disposed while being held by a holding member 14 as a second holding member. Further, the focusing screen 5 is disposed above the unit microlens array group and held by a holding member 15 as a third holding member. The holding member 14 can move in the Z direction, the Tx direction, and the Ty direction, and is driven by appropriate driving means. Further, the holding member 15 is also movable in the Z direction, the Tx direction, and the Ty direction, and is driven by appropriate driving means.

一方、基準マスク4の下方には、測定部材としてのレーザ変位計31,32がその測定方向を真上に向けて配置されており、レーザ変位計31,32は、夫々、基準マスク4の上面と、焦点板5の下面との間の距離を測定する。この基準マスク4の上面には、基準マスクパターンP1が形成されており、焦点板5の下面には、焦点板パターンP2が形成されている。そして、これらの基準マスクパターンP1及び焦点板パターンP2は、焦点板5の上方に配置されたCCDカメラ21により同一視野内で観察される。但し、この基準マスクパターンP1と焦点板マスクパターンP2とは重ならない位置に観察されるようになっている。図4(b)は、このカメラ21により検出された焦点板パターンP2の像と、基準マスクパターンP1の像とを示す。カメラ21の検出センサはCCDであるが、カメラ21は落射型カメラであり、同一光軸上で照明光を照射すると共に、反射光を受光するものである。そして、カメラ21は、その焦点位置を焦点板5の下面に合わせて設置されており、従って、焦点板5の下面の焦点板パターンP2は、図4(b)に示すように、必ず、■状に合焦点で検出する。一方、基準マスク4上の基準マスクパターンP1は、カメラ21からの照明光が単位マイクロレンズアレイ1,2,3からなるマイクロレンズアレイを介して基準マスク4の上面上で焦点を結んだ場合に、ロ字型の像が観察される。これに対し、単位マイクロレンズアレイ1,2,3からなるマイクロレンズアレイの倍率が異常である場合は、ロ字型の像は、正常の場合の像よりも大きく観察される。また、マイクロレンズアレイのフォーカス異常の場合は、基準マスクパターンP1の像が焦点を結ばない非合焦点の状態で観察される。倍率異常及びフォーカス異常の場合は、制御装置(図示せず)は、単位マイクロレンズアレイ1,2,3の相互間隔を調整して、正常の合焦点画像が得られるようにする。   On the other hand, laser displacement meters 31 and 32 as measurement members are arranged below the reference mask 4 with their measurement directions facing directly above, and the laser displacement meters 31 and 32 are respectively arranged on the upper surface of the reference mask 4. And the distance between the lower surface of the focusing screen 5 is measured. A reference mask pattern P 1 is formed on the upper surface of the reference mask 4, and a focusing screen pattern P 2 is formed on the lower surface of the focusing screen 5. The reference mask pattern P1 and the focusing screen pattern P2 are observed within the same visual field by the CCD camera 21 disposed above the focusing screen 5. However, the reference mask pattern P1 and the focusing screen mask pattern P2 are observed at positions where they do not overlap. FIG. 4B shows an image of the focusing screen pattern P2 detected by the camera 21 and an image of the reference mask pattern P1. Although the detection sensor of the camera 21 is a CCD, the camera 21 is an epi-illumination camera, which irradiates illumination light on the same optical axis and receives reflected light. The camera 21 is installed with its focal position aligned with the lower surface of the focusing screen 5. Therefore, the focusing screen pattern P2 on the lower surface of the focusing screen 5 must be filled with ■ as shown in FIG. Detect at the focal point. On the other hand, the reference mask pattern P1 on the reference mask 4 is obtained when the illumination light from the camera 21 is focused on the upper surface of the reference mask 4 through the microlens array including the unit microlens arrays 1, 2, and 3. A square-shaped image is observed. On the other hand, when the magnification of the microlens array including the unit microlens arrays 1, 2, and 3 is abnormal, the square-shaped image is observed larger than the normal image. Further, when the focus of the microlens array is abnormal, the image of the reference mask pattern P1 is observed in a non-focused state where the focus is not achieved. In the case of magnification abnormality and focus abnormality, the control device (not shown) adjusts the mutual interval between the unit microlens arrays 1, 2, and 3 so that a normal focused image can be obtained.

各単位マイクロレンズアレイ1,2,3には、その4隅部にアライメントマークP3,P4(2個のみ図示)が設けられている。そして、基準マスク4の下方には、アライメントマークP3,P4を検出するための透過照明光源24,25が設置されており、この透過照明光源24,25からの照明光は、基準マスク4,単位マイクロレンズアレイ1.2.3及び焦点板5を透過して、焦点板5の上方に配置されたアライメントカメラ22,23により検出される。カメラ22,23は、この単位マイクロレンズアレイ1,2,3に設けたアライメントマークP3,P4を検出し、制御装置(図示せず)が各単位マイクロレンズアレイ1,2,3について整合するように、単位マイクロレンズアレイ1,2,3の平面的位置を調整する。   Each unit microlens array 1, 2, 3 is provided with alignment marks P3, P4 (only two are shown) at the four corners thereof. Below the reference mask 4 are transmitted illumination light sources 24, 25 for detecting the alignment marks P3, P4. The illumination light from the transmitted illumination light sources 24, 25 is the reference mask 4, unit. The light passes through the microlens array 1.2.3 and the focusing screen 5, and is detected by the alignment cameras 22 and 23 disposed above the focusing screen 5. The cameras 22 and 23 detect the alignment marks P3 and P4 provided on the unit microlens arrays 1, 2 and 3 so that a control device (not shown) aligns the unit microlens arrays 1, 2 and 3. Next, the planar positions of the unit microlens arrays 1, 2, and 3 are adjusted.

焦点板5の周辺部には、最上位の単位マイクロレンズアレイ3の上下方向の位置を検出する接触式変位計33,34が設置されている。この接触変位計33,34は、単位マイクロレンズアレイ3の上面に接触してその位置を検出し、制御装置は、この検出結果に基づいて、単位マイクロレンズアレイ間の間隔を求める。なお、接触式変位計33,34の代わりに、静電容量方式の非接触式変位計を使用することもできる。   Contact type displacement meters 33 and 34 for detecting the vertical position of the uppermost unit microlens array 3 are installed on the periphery of the focusing screen 5. The contact displacement meters 33 and 34 contact the upper surface of the unit microlens array 3 to detect the position thereof, and the control device obtains an interval between the unit microlens arrays based on the detection result. In place of the contact displacement meters 33 and 34, a capacitance-type non-contact displacement meter can be used.

最上位の単位マイクロレンズアレイ3の周辺部には、この単位マイクロレンズアレイ3とその下層の単位マイクロレンズアレイ2との間に、接着剤を注入するためのディスペンサ41,42が配置されており、このディスペンサ41,42から、流体状の接着剤が単位マイクロレンズアレイ3の周縁部と、単位マイクロレンズアレイ2の周縁部との間に注入される。なお、この接着剤には、単位マイクロレンズアレイ3と単位マイクロレンズアレイとの間の所定の間隔に一致する直径を有するビーズを混入しておくことが好ましい。つまり、単位マイクロレンズアレイ間の所定の間隔が10μmであれば、接着剤に樹脂製の直径が10μmに近いビーズを多数混入させておき、このビーズを含む接着剤を単位マイクロレンズアレイ間に介在させれば、ビーズが両単位マイクロレンズアレイの面に接触して、ビーズにより、単位マイクロレンズアレイ間の間隙を決めることができる。そして、図5(a)に示すように、ディスペンサ41,42による接着剤の注入が終了した後、図5(b)に示すように、紫外光源43,44により接着剤51に紫外光を照射し、接着剤51を固化させる。   Dispensers 41 and 42 for injecting adhesive are disposed between the unit microlens array 3 and the unit microlens array 2 below the unit microlens array 3 at the periphery of the uppermost unit microlens array 3. From the dispensers 41 and 42, a fluid adhesive is injected between the peripheral portion of the unit microlens array 3 and the peripheral portion of the unit microlens array 2. In addition, it is preferable that beads having a diameter corresponding to a predetermined interval between the unit microlens array 3 and the unit microlens array are mixed in the adhesive. In other words, if the predetermined interval between the unit micro lens arrays is 10 μm, a large number of resin-made beads having a diameter close to 10 μm are mixed in the adhesive, and the adhesive containing these beads is interposed between the unit micro lens arrays. By doing so, the beads contact the surfaces of both unit microlens arrays, and the bead can determine the gap between the unit microlens arrays. Then, as shown in FIG. 5A, after the injection of the adhesive by the dispensers 41 and 42 is finished, the adhesive 51 is irradiated with ultraviolet light by the ultraviolet light sources 43 and 44 as shown in FIG. 5B. Then, the adhesive 51 is solidified.

次に、上述のごとく構成されたマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置の動作について説明する。先ず、図2に示すように、保持部材11,12,13により、夫々、単位マイクロレンズアレイ1,2,3を、静電チャック又は真空チャック等の手段により、それらの縁部で保持する。そして、図3に示すように、保持部材11,12,13を本実施形態の貼り合わせ装置に移動させて、各単位マイクロレンズアレイ1,2,3をこの貼り合わせ装置に設置する。但し、この貼り合わせ工程においては、先ず、単位マイクロレンズアレイ2,3を単位マイクロレンズアレイ1上に配置する前に、接触式変位計33,34により、単位マイクロレンズアレイ1の上面の位置を検出する。次いで、単位マイクロレンズアレイ2を単位マイクロレンズアレイ1の上方に配置し、接触式変位計33,34により、単位マイクロレンズアレイ2の上面の位置を検出する。その後、単位マイクロレンズアレイ2の上方に単位マイクロレンズアレイ3を配置し、接触式変位計33,34により、単位マイクロレンズアレイ3の上面の位置を検出する。これにより、各単位マイクロレンズアレイ1,2,3の相互間のギャップgを測定することができる。即ち,図3に図示したように、単位マイクロレンズアレイ3の上面の位置と単位マイクロレンズアレイ2の上面の位置を測定することにより、その差dを求めることができる。そして、単位マイクロレンズアレイ3の厚さtは、別途単位マイクロレンズアレイ3の製造工程で把握しているので、d−tにより、単位マイクロレンズアレイ3と単位マイクロレンズアレイ2との間の間隔(ギャップ)gを求めることができる。また、同様にして、単位マイクロレンズアレイ1と単位マイクロレンズアレイ2との間のギャップgも測定することができる。そして、制御部は、このギャップgが所定の設計値になるように、保持部材11,12,13を駆動して、各単位マイクロレンズアレイ1,2,3の位置を一応決める。この場合に、単位マイクロレンズアレイ2の保持部材12はX方向,Y方向及びθ方向には移動可能であるが、Z方向には移動できないので、この単位マイクロレンズアレイ2を基準として、単位マイクロレンズアレイ1を保持する保持部材11をZ方向に移動させ、又はTx方向及びTy方向の傾斜角度を調節し、更に、単位マイクロレンズアレイ3を保持する保持部材13をZ方向に移動させ、又はTx方向及びTy方向の傾斜角度を調節することにより、各単位マイクロレンズアレイ1,2,3間の相互配置関係(平行及び間隔)を一応設定する。   Next, the operation of the microlens array bonding apparatus configured as described above will be described. First, as shown in FIG. 2, the unit microlens arrays 1, 2, and 3 are held by the holding members 11, 12, and 13 at their edges by means of an electrostatic chuck or a vacuum chuck, respectively. Then, as shown in FIG. 3, the holding members 11, 12, and 13 are moved to the bonding apparatus of this embodiment, and the unit microlens arrays 1, 2, and 3 are installed in the bonding apparatus. However, in this bonding step, first, before the unit microlens arrays 2 and 3 are arranged on the unit microlens array 1, the position of the upper surface of the unit microlens array 1 is determined by the contact displacement meters 33 and 34. To detect. Next, the unit microlens array 2 is disposed above the unit microlens array 1, and the position of the upper surface of the unit microlens array 2 is detected by the contact displacement meters 33 and 34. Thereafter, the unit microlens array 3 is disposed above the unit microlens array 2, and the position of the upper surface of the unit microlens array 3 is detected by the contact displacement meters 33 and 34. As a result, the gap g between the unit microlens arrays 1, 2, 3 can be measured. That is, as shown in FIG. 3, by measuring the position of the upper surface of the unit microlens array 3 and the position of the upper surface of the unit microlens array 2, the difference d can be obtained. Since the thickness t of the unit microlens array 3 is separately grasped in the manufacturing process of the unit microlens array 3, the distance between the unit microlens array 3 and the unit microlens array 2 is obtained by dt. (Gap) g can be obtained. Similarly, the gap g between the unit microlens array 1 and the unit microlens array 2 can also be measured. Then, the controller drives the holding members 11, 12, and 13 so that the gap g becomes a predetermined design value, and determines the positions of the unit microlens arrays 1, 2, and 3 for the time being. In this case, the holding member 12 of the unit microlens array 2 can move in the X direction, Y direction, and θ direction, but cannot move in the Z direction. The holding member 11 that holds the lens array 1 is moved in the Z direction, or the inclination angles in the Tx direction and the Ty direction are adjusted, and the holding member 13 that holds the unit microlens array 3 is moved in the Z direction, or By adjusting the tilt angles in the Tx direction and the Ty direction, the mutual arrangement relationship (parallel and spacing) between the unit microlens arrays 1, 2, and 3 is set temporarily.

その後、図4に示すようにして、透過照明光源24,25から透過照明光を、アライメントマークP3,P4に向けて照射し、透過光をアライメントカメラ22,23により検出する。制御部は、カメラ22,23により検出されたアライメントマークP3、P4が各単位マイクロレンズアレイ1,2,3について一致するように、保持部材11,12,13を駆動して、各単位マイクロレンズアレイ1,2,3の平面視での位置合わせを行う。   Thereafter, as shown in FIG. 4, transmitted illumination light is irradiated from the transmitted illumination light sources 24, 25 toward the alignment marks P 3, P 4, and the transmitted light is detected by the alignment cameras 22, 23. The control unit drives the holding members 11, 12, 13 so that the alignment marks P 3, P 4 detected by the cameras 22, 23 coincide with each other for the unit micro lens arrays 1, 2, 3, and thereby each unit micro lens. The alignment of the arrays 1, 2, and 3 in plan view is performed.

次いで、レーザ変位計31,32が基準マスク4の上面と焦点板5の下面との間の距離を測定する。制御部は、この基準マスク4の上面と焦点板5の下面との間の距離が、所定のマイクロレンズアレイの設計値と異なる場合は、保持部材14を駆動して、この基準マスク4の上面と焦点板5の下面との間の距離が所定の設計値に一致するように制御する。保持部材15の位置は、この保持部材15に保持される焦点板5の下面の位置が、カメラ21の焦点位置になるように設定されているので、基本的には変更しない。そして、落射型CCDカメラ21が基準マスク4の上面の基準マスクパターンP1の像と、焦点板5の下面の焦点板パターンP2の像とを検出する。その結果、図4(b)に示すように、カメラ21の焦点位置が焦点板5の下面にあるので、焦点板パターンP2の像は矩形の■状であり、合焦点であるが、基準マスク4の基準マスクパターンP1の像が大きくて倍率異常が生じている場合、又は基準マスクパターンP1の像が非合焦点でフォーカス異常が生じている場合は、制御部は、保持部材11,12,13を駆動して、各単位マイクロレンズアレイ1,2,3間の間隔を調整する。即ち、制御部は、この単位マイクロレンズアレイ1,2,3間の間隔を調整して、図4(b)に正常として示す基準マスクパターンP1の像を得る。これにより、焦点板5の下面で焦点を結ぶ光を、単位マイクロレンズアレイ1,2,3からなるマイクロレンズアレイに透過させると、この光は、単位マイクロレンズアレイ1,2,3を通過して、基準マスク4の上面に焦点を結ぶようになる。   Next, the laser displacement meters 31 and 32 measure the distance between the upper surface of the reference mask 4 and the lower surface of the focusing screen 5. When the distance between the upper surface of the reference mask 4 and the lower surface of the focusing screen 5 is different from the design value of the predetermined microlens array, the control unit drives the holding member 14 and the upper surface of the reference mask 4. And the distance between the focusing screen 5 and the lower surface of the focusing screen 5 is controlled so as to coincide with a predetermined design value. The position of the holding member 15 is basically not changed because the position of the lower surface of the focusing screen 5 held by the holding member 15 is set to be the focal position of the camera 21. Then, the incident-light CCD camera 21 detects an image of the reference mask pattern P1 on the upper surface of the reference mask 4 and an image of the focusing screen pattern P2 on the lower surface of the focusing screen 5. As a result, as shown in FIG. 4B, since the focal position of the camera 21 is on the lower surface of the focusing screen 5, the image of the focusing screen pattern P2 has a rectangular square shape and is in focus, but the reference mask When the image of the fourth reference mask pattern P1 is large and a magnification abnormality occurs, or when the image of the reference mask pattern P1 is out of focus and a focus abnormality occurs, the control unit performs the holding members 11, 12, 13 is driven to adjust the interval between the unit microlens arrays 1, 2, and 3. That is, the control unit adjusts the interval between the unit microlens arrays 1, 2, and 3 to obtain an image of the reference mask pattern P1 shown as normal in FIG. As a result, when the light focused on the lower surface of the focusing screen 5 is transmitted through the microlens array including the unit microlens arrays 1, 2, 3, this light passes through the unit microlens arrays 1, 2, 3. Thus, the upper surface of the reference mask 4 is focused.

即ち、この状態で、各単位マイクロレンズアレイ1,2,3の平面的な位置合わせがなされており、焦点位置が、焦点板5の下面及び基準マスク4の上面に一致し、これらの焦点間の間隔が所定の設計値通りとなる。そこで、ディスペンサ41,42から流体状の接着剤を各単位マイクロレンズアレイ1,2,3の縁部間に注入する(図1には、単位マイクロレンズアレイ2と単位マイクロレンズアレイ3との間のみ示す)。この接着剤間に、単位マイクロレンズアレイ間の所定の間隔に近い直径を有する樹脂製ビーズを混入しておくと、このビーズが単位マイクロレンズアレイ1,2,3の相互対向面に接触して、単位マイクロレンズアレイ1,2,3間の間隔を決めることができる。但し、前述のごとく,基準マスク4の上面及び焦点板5の下面にて合焦点になるように、保持部材11,12,13により各単位マイクロレンズアレイ1,2,3間の間隔を若干修正するので、樹脂製ビーズは、必要に応じて、若干押圧変形するようになっている。単位マイクロレンズアレイ1と単位マイクロレンズアレイ2との間に接着剤が注入された後、この接着剤に対し、紫外光源43,44から紫外光を接着剤に照射して、接着剤を固化させる。更に、図5(a)、(b)に示すように、単位マイクロレンズアレイ2と単位マイクロレンズアレイ3との間に接着剤を注入し、紫外光を接着剤51に照射して、接着剤51を固化させる。なお、ビーズとしては、樹脂製ビーズに限らず、ガラス製のものであってもよい。   That is, in this state, the unit microlens arrays 1, 2, and 3 are aligned in plane, and the focal position coincides with the lower surface of the focusing screen 5 and the upper surface of the reference mask 4. The interval is equal to a predetermined design value. Therefore, a fluid adhesive is injected from the dispensers 41 and 42 between the edge portions of the unit microlens arrays 1, 2, and 3 (in FIG. 1, between the unit microlens array 2 and the unit microlens array 3. Only). When resin beads having a diameter close to a predetermined interval between the unit microlens arrays are mixed between the adhesives, the beads come into contact with the mutually facing surfaces of the unit microlens arrays 1, 2, and 3. The interval between the unit microlens arrays 1, 2, 3 can be determined. However, as described above, the intervals between the unit microlens arrays 1, 2, and 3 are slightly modified by the holding members 11, 12, and 13 so that the focal point is on the upper surface of the reference mask 4 and the lower surface of the focusing screen 5. Therefore, the resin beads are slightly pressed and deformed as necessary. After the adhesive is injected between the unit microlens array 1 and the unit microlens array 2, the adhesive is irradiated with ultraviolet light from the ultraviolet light sources 43 and 44 to solidify the adhesive. . Further, as shown in FIGS. 5A and 5B, an adhesive is injected between the unit microlens array 2 and the unit microlens array 3, and the adhesive 51 is irradiated with ultraviolet light. 51 is solidified. The beads are not limited to resin beads but may be made of glass.

このようにして、焦点板5の下面と基準マスク4の上面とに焦点を結び、この焦点間距離が所定の設計値に一致すると共に、単位マイクロレンズアレイ1,2,3間の位置合わせが高精度でなされたマイクロレンズアレイを製造することができる。本実施形態においては、単位マイクロレンズアレイ1,2,3の貼り合わせの際に、マイクロレンズアレイの性能(焦点位置及び焦点間距離並びに倍率等)を試験して、必要に応じて、単位マイクロレンズアレイ1,2,3間の間隔を調整して,所定のレンズ性能が得られるようにするから、高性能のマイクロレンズアレイを製造することができる。   In this way, the lower surface of the focusing screen 5 and the upper surface of the reference mask 4 are focused, the distance between the focal points matches a predetermined design value, and the alignment between the unit microlens arrays 1, 2, 3 is performed. A microlens array made with high accuracy can be manufactured. In the present embodiment, when the unit microlens arrays 1, 2, and 3 are bonded together, the performance of the microlens array (focal position, interfocal distance, magnification, etc.) is tested, and if necessary, the unit microlens array Since the predetermined lens performance is obtained by adjusting the distance between the lens arrays 1, 2, and 3, a high-performance microlens array can be manufactured.

本発明は、高性能のマイクロレンズアレイの製造に有益である。   The present invention is useful in the manufacture of high performance microlens arrays.

1.2.3:単位マイクロレンズアレイ
11,12,13,14,15:保持部材
21:(落射型CCD)カメラ
22,23:(アライメント)カメラ
24,25:透過照明光源
31,32:レーザ変位計
33,34:接触式変位計
41,42:ディスペンサ
43,44:紫外光源
51:接着剤
P1:基準マスクパターン
P2:焦点板パターン
P3、P4:アライメントマーク
1.2.3: Unit microlens arrays 11, 12, 13, 14, 15: Holding member 21: (Ejecting CCD) camera 22, 23: (Alignment) camera 24, 25: Transmitted illumination light source 31, 32: Laser Displacement meter 33, 34: Contact displacement meter 41, 42: Dispenser 43, 44: Ultraviolet light source 51: Adhesive P1: Reference mask pattern P2: Focus plate pattern P3, P4: Alignment mark

Claims (3)

ガラス基板にマイクロレンズが形成された単位マイクロレンズアレイを複数枚所定間隔をおいて重ねて接着剤により相互に接合するマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置において、
複数個の前記単位マイクロレンズアレイを個別に保持する複数個の第1保持部材と、
前記単位マイクロレンズアレイの集合体の一方の側に配置され基準マスクパターンが設けられた基準マスクと、
前記単位マイクロレンズアレイの集合体の他方の側に配置され焦点板パターンが形成された焦点板と、
前記基準マスクを保持する第2保持部材と、
前記焦点板を保持する第3保持部材と、
前記第1乃至第3保持部材の位置を調整する駆動装置と、
前記基準マスクの基準マスクパターンが形成された第1面と前記焦点板の前記焦点板パターンが形成された第2面との間隔を測定する測定部材と、
前記基準マスクパターンの第1像と前記焦点板パターンの第2像とを同一視野内で検出する検出部と、
前記測定部材により測定された前記第1面と前記第2面との間隔が所定の設計値になるように前記第2保持部材及び前記第3保持部材の位置を調整し、更に前記検出部により検出された第1像及び第2像が合焦するように前記第1保持部材の位置を調整して前記単位マイクロレンズアレイの位置を調整する制御部と、
を有することを特徴とするマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置。
In a bonding apparatus for a microlens array in which a plurality of unit microlens arrays in which microlenses are formed on a glass substrate are stacked at a predetermined interval and bonded to each other with an adhesive,
A plurality of first holding members for individually holding a plurality of the unit microlens arrays;
A reference mask disposed on one side of the assembly of unit microlens arrays and provided with a reference mask pattern;
A focusing screen disposed on the other side of the assembly of the unit microlens arrays and having a focusing screen pattern formed thereon;
A second holding member for holding the reference mask;
A third holding member for holding the focusing screen;
A drive device for adjusting the position of the first to third holding members;
A measuring member for measuring a distance between a first surface of the reference mask on which the reference mask pattern is formed and a second surface of the focusing screen on which the focusing screen pattern is formed;
A detector that detects the first image of the reference mask pattern and the second image of the focusing screen pattern in the same field of view;
The positions of the second holding member and the third holding member are adjusted so that the distance between the first surface and the second surface measured by the measuring member is a predetermined design value, and further, the detecting unit A controller that adjusts the position of the unit microlens array by adjusting the position of the first holding member so that the detected first image and second image are in focus;
A bonding apparatus for a microlens array, comprising:
前記単位マイクロレンズアレイには、アライメントマークが形成されており、前記単位マイクロレンズアレイの集合体に対し、前記アライメントマークを透過する透過照明光を照射する光源と、
前記アライメントマークを透過した透過照明光を検出する第2検出部と、
を有し、
前記制御部は、更に、前記第2検出部が検出した各単位マイクロレンズアレイのアライメントマークの位置が整合するように、前記第1保持部材により前記各単位マイクロレンズアレイの位置を調整することを特徴とする請求項1に記載のマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置。
An alignment mark is formed on the unit microlens array, and a light source that irradiates the aggregate of the unit microlens array with transmitted illumination light that passes through the alignment mark;
A second detector for detecting transmitted illumination light transmitted through the alignment mark;
Have
The control unit further adjusts the position of each unit microlens array by the first holding member so that the position of the alignment mark of each unit microlens array detected by the second detection unit is aligned. The microlens array bonding apparatus according to claim 1, wherein the bonding apparatus is a microlens array bonding apparatus.
前記単位マイクロレンズアレイの周辺部に配置され、前記単位マイクロレンズアレイの周縁部に接着剤を注入するディスペンサと、
前記単位マイクロレンズアレイの周辺部に配置され、前記単位マイクロレンズアレイの周縁部に注入された接着剤に紫外光を照射して前記接着剤を固化させる紫外光光源と、
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のマイクロレンズアレイの貼り合わせ装置。
A dispenser that is disposed in a peripheral portion of the unit microlens array and injects an adhesive into a peripheral portion of the unit microlens array;
An ultraviolet light source that is disposed in a peripheral portion of the unit microlens array and irradiates the adhesive injected into the peripheral portion of the unit microlens array with ultraviolet light to solidify the adhesive;
The microlens array laminating device according to claim 1, wherein the microlens array laminating device is provided.
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