説明

光学素子の接合方法

【課題】光学素子の接合方法において、光学素子の接合時における気泡の混入を簡素な構成により容易に防止することができるようにする。
【解決手段】光学素子表面の接合面を対向させ、接着剤を介して接合面同士を密着させて接合する光学素子の接合方法であって、接合面に対する接触角θが鋭角となる接着剤を、接合面の一方に塊状に塗布する塗布工程S1と、接合面同士を重ねた状態で、接合面同士を近づけて、塗布された接着剤の頂部を前記接合面の他方に接触させる接触工程S2と、光学素子同士の相対的な接近速度V(mm/sec)が0<V≦4sinθの範囲となるように接合面同士を相対移動させて、塗布された接着剤を接合面の間で押圧することにより、接着剤を接合面に塗り拡げる押圧工程S3と、接着剤が予め設定された接着範囲に塗り拡げられた後に、接合面同士の相対移動を停止して、接着剤を硬化させる硬化工程S5と、を備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学素子の接合方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば、レンズやプリズム等の光学素子では、複数の光学素子の光学面同士を接着剤によって接合して、接合レンズや接合プリズムなどの接合光学素子を形成することが行われている。
このような接合光学素子では、接合面において光を透過させたり反射させたりするため、接合面の間に気泡が閉じ込められた状態で接合されると、光学性能が損なわれる原因になる。
このため、気泡が閉じ込められた場合、接着剤を固化させる前に、接合された光学素子同士を接合面に沿って移動させることで、気泡を光学素子の外周部に移動させて排出する気泡抜き作業を行うことが多い。
一方、接合時の気泡の混入を防止するため、光学素子の接合作業を機械化する技術が種々提案されている。
例えば、特許文献1、2には、接合時に対向する光学素子間を減圧することによって、気泡が閉じ込められることを防止する技術が提案されている。
また、特許文献3には、接着剤を塗布した後に光学素子にいずれか一方に水平方向の振動を与えて気泡の混入を防止する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2002−193644号公報
【特許文献2】特開平6−157057号公報
【特許文献3】特開平7−41399号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、このような従来の光学素子の接合方法には以下のような問題があった。
気泡抜き作業は、目視して確認しながら手作業で行うため、気泡の混入状態や作業者の熟練度合いによっては作業時間が長くなり、光学素子の製造コストを増大させるという問題がある。
特許文献1、2に記載の技術では、光学素子間を減圧するため、例えば、接合面の側方から吸引する吸引ヘッドや光学素子を囲む可動式の密閉空間などからなる減圧機構を備えた組立装置が必要となる。
このような構成では、光学素子の保持部の構成が複雑になるため、光学素子のセットや取り出しに時間がかかるという問題がある。
また、減圧機構は、光学素子の形状、大きさ、接合面の位置などに合わせて設ける必要がある。このため、例えば、多種類の光学素子の接合を行う場合に、多くの組立装置を用意しなければならず、設置スペースを確保したり、製作コストが増大したりするという問題がある。
特許文献3に記載の技術では、光学素子に振動を与えて接着剤の層厚を均一化するため、加振装置などを備えた複雑な組立装置が必要となる。
また、接着剤の層厚を均一化すると、塗布された接着剤に接合する光学素子の接合面を当接させる場合に、接合面の全面で空気を介して一斉に接着剤と当接することになる。このため、接着剤層の表面の曲率と接合面の曲率との間に誤差が生じたり、光学素子のセット状態などによって接触タイミングのずれが生じたりすることにより、気泡が発生する可能性がある。
したがって、組立装置の性能維持や光学素子のセット状態の管理などに手間がかかるという問題がある。
【0005】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、光学素子の接合時における気泡の混入を簡素な構成により容易に防止することができる光学素子の接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本発明の光学素子の接合方法は、光学素子表面の接合面を対向させ、接着剤を介して前記接合面同士を密着させて接合する光学素子の接合方法であって、前記接合面に対する接触角θが鋭角となる接着剤を、前記接合面の一方に塊状に塗布する塗布工程と、前記接合面同士を重ねた状態で、前記接合面同士を近づけて、塗布された前記接着剤の頂部を前記接合面の他方に接触させる接触工程と、前記光学素子同士の相対的な接近速度V(mm/sec)が下記式(1)の範囲となるように前記接合面同士を相対移動させて、塗布された前記接着剤を前記接合面の間で押圧することにより、前記接着剤を前記接合面に塗り拡げる押圧工程と、前記接着剤が予め設定された接着範囲に塗り拡げられた後に、前記接合面同士の相対移動を停止して、前記接着剤を硬化させる硬化工程と、を備える方法とする。
0<V≦4sinθ ・・・(1)
【0007】
また、本発明の光学素子の接合方法では、前記接合面の一方が非凹面、前記接合面の他方が前記接合面の一方と同一の面形状を有する非凸面である場合に、前記接触工程および前記押圧工程では、前記接合面の一方を下側、前記接合面の他方を上側に配置した状態で対向させ、前記光学素子同士を鉛直方向に相対移動させることが可能である。
【0008】
また、本発明の光学素子の接合方法では、前記塗布工程終了後から前記接触工程が終了するまでの間に、塗布された前記接着剤の接触角θを測定して、該接触角θの測定値に基づいて、前記式(1)を満たす前記接近速度Vを決定する接触角測定工程を備えることが可能である。
【発明の効果】
【0009】
本発明の光学素子の接合方法によれば、塗布された接着剤の頂部に接合面の他方を接触させて、接近速度Vで光学素子同士を相対移動して接着剤を接合面に塗り拡げるため、光学素子の接合時における気泡の混入を簡素な構成により容易に防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第1の実施形態の光学素子の接合方法で接合された接合光学素子の構成を示す模式的な断面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態の光学素子の接合方法に用いる接合システムの模式的な構成図である。
【図3】本発明の第1の実施形態の光学素子の接合方法に用いる接合システムの制御ブロック図である
【図4】本発明の第1の実施形態の光学素子の接合方法の工程フローを示すフローチャートである。
【図5】本発明の第1の実施形態の光学素子の接合方法の作用を説明する模式説明図である。
【図6】本発明の第1の実施形態の変形例の光学素子の接合方法を説明する模式説明図である。
【図7】本発明の第2の実施形態の光学素子の接合方法に用いる接合システムの主要部の構成を示す模式的な構成図、および動作説明図である。
【図8】本発明の第2の実施形態の光学素子の接合方法に用いる接合システムの制御ブロック図である
【図9】本発明の第2の実施形態の光学素子の接合方法の工程フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【0012】
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態の光学素子の接合方法について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態の光学素子の接合方法で接合された接合光学素子の構成を示す模式的な断面図である。図2は、本発明の第1の実施形態の光学素子の接合方法に用いる接合システムの模式的な構成図である。図3は、本発明の第1の実施形態の光学素子の接合方法に用いる接合システムの制御ブロック図である
【0013】
本実施形態の光学素子の接合方法は、光学素子表面の接合面を対向させ、接着剤を介してこれら接合面同士を密着させて接合する光学素子の接合方法であり、光学素子同士の接合後に、接合面を光学面として用いる接合光学素子の製造に好適となる接合方法である。
本方法に用いる光学素子の種類は、接合光学素子を構成することができる光学素子であれば、特に限定されない。例えば、レンズ、プリズム、ガラス基板、光学フィルター、反射ミラー等の例を挙げることができる。また、接合相手の組合せは、接合面が同一の面形状を有していれば、特に限定されない。
接合面の面形状は、例えば、球面、非球面、自由曲面、平面など適宜の形状を採用することができる。
以下では、接合光学素子の一例として、図1に示すような接合レンズ1を製造する場合の例で説明する。
【0014】
接合レンズ1は、第1レンズ2(光学素子)と、第2レンズ3(光学素子)とが接着剤層4(接着剤)を介して接合された接合光学素子である。
第1レンズ2と第2レンズ3とのレンズ外径は、互いに異なっていてもよいが、図1には、一例として、同一のレンズ外径を有する場合の例を図示している。
【0015】
第1レンズ2は、それぞれ凸球面の面形状を有する第1面2a、第2面2b(接合面の一方)をレンズ面として有する両凸レンズである。第1面2a、第2面2bの曲率半径は、レンズ設計の必要に応じて適宜に設定することができる。
第2レンズ3は、それぞれ凹球面の面形状を有する第1面3a(接合面の他方)、第2面3bをレンズ面として有する両凹レンズである。
第1面3aは、接合レンズ1の接合状態では、接着剤層4を介して第1レンズ2の第2面2bと密着されるレンズ面であり、第2面3bと同一の曲率半径を有する凹球面からなる。第1面3aと、第1レンズ2の第2面2bとは、接合レンズ1の接合面を構成している。
第2面3bの曲率半径は、レンズ設計の必要に応じて適宜に設定することができる。
接着剤層4が設けられる範囲は、第2面2b、第1面3aの全面(面積が相違する場合はより小さい方の全面)に設けられることが好ましいが、少なくとも、接合レンズ1のレンズ有効径内に設けられていればよい。
【0016】
第1レンズ2、第2レンズ3の製造方法は、特に限定されず、例えば、ガラス母材をレンズ形状に加工してから、各レンズ面を研磨して製造してもよいし、各レンズの形状を転写する金型を用いた成形により製造してもよい。成形により製造する場合には、ガラスモールド成形でもよいし、合成樹脂の成形でもよい。
以下では、一例として、ガラス研磨レンズの場合であるとして説明する。
【0017】
また、第1レンズ2の第1面2a、第2面2b、第2レンズ3の第1面3a、第2面3bには、それぞれ必要に応じて、光学薄膜を成膜しておくことが可能である。
光学薄膜の種類としては、例えば、表面保護膜コート、反射防止膜コート、波長選択膜コートなどを挙げることができる。
【0018】
接着剤層4は、レンズ同士の接合に用いることができる光透過性の接着剤4A(図2参照)を第2面2bおよび第1面3aの間に塗布して硬化させたものである。
接着剤層4の層厚としては、1μm〜30μmの範囲が好適である。
接着剤4Aの種類としては、例えば、紫外線(UV)硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、湿気硬化型接着剤などを挙げることができる。
本実施形態では、UV硬化型接着剤を用いて形成するものとして説明する。
また、接着剤4Aの粘度としては、接合に要する分量を接合面の一方である第1レンズ2の第2面2bにまとめて吐出した際に、接触角θが鋭角となる濡れ性を備えており、かつ第2面2b上に塊状に塗布できる程度の粘度に設定している。
【0019】
ここで、「塊状」の塗布状態とは、接着剤4Aが塗布面である接合面の一方の一部分に塗布されるとともに、接着剤4Aの表面が表面張力で盛り上がることにより塗布位置の中心に塗布面に対する相対的な頂部が形成され、これにより、接合面の他方の面頂近傍において1点で点接触可能となる塗布状態を言う。
したがって、塗布面の全面に塗布される場合「塊状」ではない。また、塗布面の一部に塗布されていても、均一な層厚を有する場合や塗布位置の中心の層厚が外周側の層厚に比べて薄い場合は「塊状」ではない。
なお、「塊状」の塗布状態は、塗布面が凹面の場合には、塗布位置の中心部の接着剤4Aの表面が平面または凹面になる場合も含むものとする。この場合でも、接着剤4Aの表面と塗布面との曲率半径の大きさの違いにより、塗布面から測った接着剤4Aの層厚は、塗布位置の中心で最大となり、外周部に向かって層厚が低下するから、塗布位置の中心部の表面は、塗布面に対する相対的な頂部を構成している。
【0020】
次に、第1レンズ2、第2レンズ3を接合して、接合レンズ1を製造するために用いることができる接合システム50の構成について説明する。
接合システム50は、図2に示すように、搬送ロボット10を備え、搬送ロボット10の搬送方向における上流側(図2の左側)から下流側(図2の右側)に向かって、本実施形態の光学素子の接合方法を構成する各工程に対応する作業を並行して行うための第1作業エリアA1、第2作業エリアA2、および第3作業エリアA3がこの順に設けられている。
【0021】
搬送ロボット10は、複数の第1レンズ2を1つずつ、水平方向の一定方向に搬送する装置であり、間欠送りが可能な図示略の駆動部によって移動される複数の移動ステージ11を備える。
各移動ステージ11は、間欠送りによって、第1作業エリアA1、第2作業エリアA2、および第3作業エリアA3の中心位置(以下、停止位置と称する)に、順次停止されるようになっている。
【0022】
図2には、移動ステージ11として、第1作業エリアA1、第2作業エリアA2、および第3作業エリアA3にそれぞれ対応する位置に、移動ステージ11A、11B、11Cの3台のみが図示されているが、本実施形態では、搬送ロボット10は、図示略の待機位置に空の移動ステージを有するとともに、待機位置と搬送経路との間に図示略の循環搬送経路を有している。
このため、各移動ステージ11が搬送方向に間欠送りされると、最上流側に空の移動ステージ11が供給され、最下流側の移動ステージ11が待機位置に移動されるようになっている。
【0023】
また、搬送ロボット10は、図3に示すように、接合システム50の全体動作を制御する制御部30と電気的に接続され、制御部30からの制御信号に基づいて上記の動作が制御されるようになっている。
制御部30の装置構成は、ハードウェアのみで構成してもよいし、適宜のハードウェアと、CPU、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータとから構成して、上記および後述の制御機能を、コンピュータで制御プログラムを実行することで実現してもよい。
また、制御部30には、操作者が、接合システム50を制御するための情報を入力したり、制御動作の開始、変更、終了等の操作入力を行ったりするために用いる操作部21が接続されている。操作部21の構成としては、例えば、キーボード、マウス、操作パネルなどを挙げることができる。
【0024】
移動ステージ11A、11B、11C上には、図2に示すように、それぞれ、第1レンズ2の光軸が鉛直方向に沿うとともに、第2面2bが上側となる姿勢で、第1レンズ2を保持する下側レンズ保持部12A、12B、12Cが、それぞれ配置されている。
本実施形態の下側レンズ保持部12A、12B、12Cは、いずれも第1面2aを下方から支持するとともに、第1レンズ2のレンズ側面を径方向の中心に向かって保持する保持機構を備えている。
以下では、図示の位置関係に基づいて、移動ステージ、下側レンズ保持部を個別に指す場合には、移動ステージ11A、11B、11C、下側レンズ保持部12A、12B、12Cと称する。またこれらを総称する場合や、位置を限定する必要がない場合には、移動ステージ11、下側レンズ保持部12と称することにする。
【0025】
第1作業エリアA1における下側レンズ保持部12の停止位置の上方には、塗布用ロボット13によって鉛直方向に移動可能に支持された接着剤塗布装置14が設けられている。
接着剤塗布装置14は、接着剤4Aを収容し予め設定された一定量を押し出すシリンジ14bと、シリンジ14bから押し出される接着剤4Aを鉛直下方に吐出する吐出ノズル14aとを備える。
また、塗布用ロボット13および接着剤塗布装置14は、図3に示すように、制御部30と電気的に接続され、制御部30からの制御信号に基づいてそれぞれの動作が制御されるようになっている。
【0026】
第2作業エリアA2における下側レンズ保持部12の停止位置の上方には、下側レンズ保持部12に保持され、接着剤4Aが塗布された第1レンズ2に対して第2レンズ3を押圧するために第2レンズ3を保持する上側レンズ保持部16が設けられている。
上側レンズ保持部16は、押圧用ロボット15によって鉛直方向に移動可能に支持されている。
また、上側レンズ保持部16および押圧用ロボット15は、制御部30と電気的に接続され、制御部30からの制御信号に基づいてそれぞれの動作が制御されるようになっている。
本実施形態では、制御部30は、押圧用ロボット15によって上側レンズ保持部16を移動する際、押圧用ロボット15の移動速度を、接着剤4Aの第2面2bに対する接触角に応じて設定することができるようになっている。接触角に対する移動速度は、操作部21から適宜入力し、制御部30に記憶しておくことができるようになっている。
【0027】
上側レンズ保持部16は、第2レンズ3の光軸が鉛直軸に沿うとともに、第2作業エリアA2の停止位置に搬送された第1レンズ2の光軸と略同軸となる位置、姿勢で、第2レンズ3の第1面3aを下方に向けて上方から保持する保持機構を備えている。本実施形態では、一例として吸着吸引による保持機構を備えている。
このため、上側レンズ保持部16に保持された第2レンズ3は、押圧用ロボット15を駆動することにより、停止位置に搬送された第1レンズ2に向かって移動させることができる。これにより、上側レンズ保持部16に保持された第2レンズ3を第1レンズ2に対して、第2面2bと第1面3aとが重なって互いに対向した状態で接近させることが可能である。
【0028】
第3作業エリアA3における下側レンズ保持部12の停止位置の上方には、調芯検出装置保持部17によって鉛直方向に移動可能に支持された調芯検出装置18と、下側レンズ保持部12によって保持された第1レンズ2上に接着剤4Aを介して重ね合わされた第2レンズ3のレンズ側面を保持して、第2レンズ3を光軸に交差する方向に移動させる調芯治具19と、接着剤4Aを硬化させるUV光を照射するUV光照射装置20とが設けられている。
また、調芯検出装置保持部17、調芯検出装置18、および調芯治具19は、制御部30と電気的に接続され、制御部30からの制御信号に基づいてそれぞれの動作が制御されるようになっている。
【0029】
調芯検出装置18の構成は、偏芯を検出できれば特に限定されないが、本実施形態では、第2レンズ3の上方に配置された不図示の光源によって、測定光軸に沿う検査光を照射し、第2レンズ3から反射した検査光のスポット光の測定円を作成し測定光軸からのずれ量を測定することにより、偏芯量を検出する構成としている。
調芯検出装置18の測定光軸は、第3作業エリアA3における下側レンズ保持部12の停止位置における第1レンズ2の保持中心軸と同軸となる位置に予め設定されている。
【0030】
UV光照射装置20は、本実施形態では、第2レンズ3の上方において、調芯検出装置18の測定光軸を中心とした円周上に配置され、出射口が第2レンズ3に向けられた複数の光ファイバと、これら光ファイバにUV光を供給する図示略の光源部とからなる構成を採用している。
【0031】
次に、接合システム50の動作について、接合システム50を用いて行う本実施形態の光学素子の接合方法を中心として説明する。
図4は、本発明の第1の実施形態の光学素子の接合方法の工程フローを示すフローチャートである。図5(a)、(b)、(c)は、本発明の第1の実施形態の光学素子の接合方法の作用を説明する模式説明図である。
【0032】
発明者は、塗布された接着剤と接合面との接触時や、接合面を近接させて接着剤を塗り拡げる過程で気泡が混入することに着眼して、気泡の混入メカニズムについて鋭意研究を重ねた結果、接触開始時の接着剤の塗布状態と、接着剤を塗り拡げる際の接合面同士の接近速度の条件とを、適切に設定することにより、気泡の混入を防止できることを発見し、本発明に到った。
本実施形態の光学素子の接合方法は、図4に示すように、塗布工程S1、接触工程S2、押圧工程S3、調芯工程S4、および硬化工程S5を備える。
接合システム50では、これらの工程は、各作業エリアで分散して実施され、流れ作業によって接合が行われる。
例えば、第1作業エリアA1では、塗布工程S1が行われる。第2作業エリアA2では、接触工程S2と押圧工程S3とが行われる。第3作業エリアA3では、調芯工程S4と硬化工程S5とが行われる。
【0033】
塗布工程S1は、接合面の一方である第1レンズ2の第2面2bに対する接触角θが鋭角となる接着剤4Aを、第2面2bに塊状に塗布する工程である。
【0034】
本工程では、まず、接合システム50の待機位置で、人手または図示略の移載ロボット等を用いて、第1レンズ2を下側レンズ保持部12に保持させる。このとき、保持姿勢は、第1レンズ2の光軸が鉛直方向に沿うとともに第2面2bが上側となる姿勢とする。
操作者が、操作部21から動作開始を操作入力すると、制御部30は、搬送ロボット10を駆動して、図2に示すように、下側レンズ保持部12が搭載された移動ステージ11を、第1作業エリアA1に移動させる(図2における下側レンズ保持部12A、移動ステージ11A参照)。
下側レンズ保持部12の停止位置は、下側レンズ保持部12の保持中心軸が、接着剤塗布装置14の吐出ノズル14aの直下となる位置である。
【0035】
移動ステージ11が第1作業エリアA1の停止位置に停止したら、制御部30は、塗布用ロボット13に制御信号を送出して、吐出ノズル14aの先端が予め設定された吐出位置になるまで、接着剤塗布装置14を下降させる。
吐出位置は、接着剤4Aが吐出される際、第2面2b上に円滑に着地して、塊状に塗布されるように、接着剤4Aの第2面2bに対する衝突速度が大きくなりすぎない高さに設定されている。
【0036】
次に、制御部30は、接着剤塗布装置14に制御信号を送出して、シリンジ14bを加圧し、吐出ノズル14aから、接合に必要な一定量の接着剤4Aを吐出する。
吐出を終了した接着剤塗布装置14は、塗布用ロボット13によって、上方に退避して、次の吐出まで待機する。
吐出された接着剤4Aは、第2面2bの中心に着地し、濡れ性の大きさに応じて外周部に向かって、ある程度拡径した後、表面張力の平衡状態に達し、形状が安定する。このとき、接着剤4Aの粘度が調整されているため、図2に示すように、第2面2bの中心部で塊状の塗布状態が得られる。
本実施形態では、第1面2aが凸面のため、接着剤4Aは、塗布位置の中心の層厚が最大となって、凸状に盛り上がった形状となり、頂部Pが形成される。
接着剤4Aの表面は、略球面状の湾曲面であり、図5(a)に示すように、第2面2b上の塗布中心に対して平均半径(以下、単に、半径)Rの略円状(円の場合を含む)の濡れ面S2bを形成している。
ここで、濡れ面S2bの外周における接触角はθである。また、第1面2aの面頂Qからの頂部Pの高さはh(ただし、h<R)である。なお、図5(a)において符号Cは、第1レンズ2の光軸に整列した下側レンズ保持部12の保持中心軸を示し、本実施形態では、塗布中心に一致している(他図の符号Cも同様)。
このような形状の接着剤4Aの表面の曲率半径は、第2面2bの曲率半径より小さくなっている。
以上で、塗布工程S1が終了する。
【0037】
塗布工程S1が終了すると、制御部30は、搬送ロボット10に制御信号を送出して、移動ステージ11を下流側に移動させる。
移動ステージ11が、第2作業エリアA2の停止位置(図2の下側レンズ保持部12B参照)に移動すると、移動ステージ11Aを停止し、接触工程S2(図4参照)を開始する。
このとき、第1作業エリアA1には、次に塗布工程S1を行う第1レンズ2を保持した下側レンズ保持部12が移動している(図2の下側レンズ保持部12A参照)。
【0038】
接触工程S2は、接合面同士である第1レンズ2の第2面2bと第2レンズ3の第1面3aとを重ねた状態で、第2面2bと第1面3aとを近づけて、塗布された接着剤4Aの頂部Pを接合面の他方である第1面3aに接触させる工程である。
【0039】
本工程に先立ち、人手または図示略の移載ロボット等を用いて、第2レンズ3を上側レンズ保持部16に保持させておく。このとき、保持姿勢は、第2レンズ3の光軸が鉛直方向に沿うとともに第1面3aが下側となる姿勢とする。
このため、下側レンズ保持部12が第2作業エリアA2の停止位置に停止すると、第2面2bとの第1面3aとは、上下に重なった状態で、鉛直方向に互いに対向している。また、第1レンズ2の光軸と第2レンズ3の光軸とは同軸になっている。
【0040】
制御部30には、予め接触角θに対応して、第2面2bの面頂Qからの頂部Pの高さhの情報が記憶されている。また、制御部30は、押圧用ロボット15の現在位置の情報等から第2面2bおよび第1面3aの位置関係を取得する。
そして、制御部30は、上側レンズ保持部16を下降させて第1面3aが頂部Pの位置に到達した時に、第2面2bに対する第1面3aの相対的な接近速度V(mm/sec)が下記式(1)を満たし、下記式(1)の範囲内で適宜速度変化して、後述する押圧工程S3の終了時に停止するように、押圧用ロボット15の移動速度の制御値を設定する。
【0041】
0<V≦4sinθ ・・・(1)
【0042】
ここで、θは、接着剤4Aを塊状に塗布する接合面(接合面の一方)である第2面2bに対する接着剤4Aの接触角である。接触角θは、第1レンズ2を用いてあらかじめ求めておいた値を用いるのが最も好適であるが、第1レンズ2と同じ材料で、接合面である第2面2bの形状や膜処理が同じ接触角測定用レンズを用いて求めておいた値を用いても良いし、それが難しい場合は、第1レンズ2と同じ材料で形成された平面を用いて求めておいた値を用いても良い。
【0043】
移動速度の制御の例としては、例えば、頂部Pの誤差を考慮して頂部Pの予想高さより手前で上記式(1)の範囲の定速度となるように下降速度を制御し、形成すべき接着剤層4の層厚で決まる停止位置を検出したら下降を停止する、といった制御を採用することができる。
【0044】
上記式(1)の上限値4sinθ(mm/sec)は、後述する押圧工程S3で気泡の混入を防止するための条件である。
定速度となるまでの下降速度は、風圧によって接着剤4Aの形状がくずれない程度であれば、上記式(1)の上限を超える速度に設定してもよい。
【0045】
接近速度Vの下限値は、気泡混入の防止という点では、原理的には、0mm/secにいくら近い低速度でもよい。ただし、接近速度Vがあまり遅くなると、押圧工程S3に要する時間が長くなり工程タクトが延びてしまう。したがって、接近速度Vは、あまり小さくなりすぎないことが好ましい。
例えば、頂部Pの高さhは、第1レンズ2、第2レンズ3の大きさ等から決まる塗布量によっても異なるが、実用上は、例えば、0.1mm〜3.0mm程度になる場合が多い。また、工程タクト短縮のため、高さhを薄層化するための時間は、10sec以下とすることが好ましい。
例えば、接近速度Vをsinθ(mm/sec)以上とすれば、接触角17.5°の低粘度の接着剤4AでもV=0.3(mm/sec)以上となるため、10sec以下で押圧することが可能となるため好ましい。
【0046】
次に、制御部30は、このようにして決定した制御値に基づいて押圧用ロボット15に制御信号を送出して上側レンズ保持部16を下降させる。
第1面3aが頂部Pに接触したら、接触工程S2が終了する。
【0047】
次に、図4に示すように、押圧工程S3を行う。
本工程は、相対的な接近速度V(mm/sec)が上記式(1)の範囲となるように第2面2bに向かって第1面3aを移動して、第2面2bに塗布された接着剤4Aを第2面2bと第1面3aとの間で押圧することにより、接着剤4Aを第2面2bと第1面3aとに塗り拡げる工程である。
ただし、本実施形態では、接触工程S2の終了時に、上側レンズ保持部16が定速度で下降しているため、接触工程S2から押圧工程S3への移行は連続的に行われる。
接着剤4Aは、塗布工程S1において、第1面2aの面頂において塊状に塗布されているため、頂部Pと第1面3aとは接触の瞬間において、一点で点接触する。このため、接触の瞬間に気泡が巻き込まれることはない。
これに対して、接着剤4Aが層状に塗布されていると、第1面3aと面状に接触するため、接着剤4Aの表面と第1面3aとの間に介在する空気が閉じ込められて気泡になりやすい。
【0048】
また、本工程では、接触工程S2によって、気泡を挟むことなく第2面2b、第1面3aの間に挟まれた接着剤4Aを中心から外周に向かって同心円状に塗り拡げていく。これにより、外周から混入しようとする空気を外側に押し出していくことで、気泡混入の防止を行う。
発明者の研究によれば、特に、気泡が混入しやすいのは、押圧工程S3の初期であり、この初期段階の気泡混入には、接着剤4Aの接合面に対する接触角θと、接合面の接近速度の大きさとが密接に関係していることが明らかになった。
本実施形態の気泡防止作用について、図5(a)、(b)、(c)に示す模式図に基づいて説明する。なお、上記式(1)の数値範囲を具体例について検証した結果は、実施例欄に記載する。
【0049】
図5(a)に示すように、押圧工程S3の開始時には、接着剤4Aは、第2面2bに対して表面張力が平衡しており、第2面2b上に濡れ面S2bを形成している。濡れ面S2bの外周における接触角はθである。また、第1面2aの面頂Qからの頂部Pの高さはhである。
【0050】
このため、頂部Pと第1面3aとが接触した瞬間では、頂部Pにおける接触角は180°になっている。接着剤4Aの第1面3aに対する平衡時の接触角は鋭角であるため、このような状態は不安定である。
そこで、接着剤4Aは、図5(b)に接着剤4Bとして図示するように、第1面3aとの接触角φが平衡時の接触角と近づくように濡れ面S3aが形成される。濡れ面S3aは略円状(円の場合を含む)であり、この濡れ面S3aの平均半径(以下、単に、半径)をrとすると、半径rは、急速に増大する。
一方、この間に、第1面3aは第2面2bに向かって下降するため、接着剤4Bは高さ方向に押圧される。
このような過渡現象において、第1面3aが停止していれば、濡れ面S2bは一時的に縮径する傾向を持つ。しかし、第1面3aが下降すると、接着剤4Bの層厚を低下するため、濡れ面S3a、S2bは拡径する力も受ける。
【0051】
上記式(1)の接近速度Vは、過渡現象が収束するまでの時間内の下降量が小さいため、図5(c)に接着剤4C(実線参照)として示すように、一定量Δhだけ下降する間に過渡現象が収まるため、濡れ面S3a、S2bの外周部の接触角は略等しくなり、濡れ面S3a、S2bの半径r、Rも略等しくなる。
この結果、接着剤4Cは、塗布中心から外周方向に向かって略同心円状に塗り拡げられていくため、第2面2b、第1面3aと接着剤4Cとの間に気泡を巻き込むことなく塗り拡げられる。
接着剤4Cの濡れ面S3a、S2bが、第1面3a、第2面2bの外周に達すると、第1面3aと第1面2aとの間に接着剤4Cが充填される。
第1面3aと第1面2aとの間隔が一定値に達したら、制御部30は、押圧用ロボット15を停止して、上側レンズ保持部16の保持解除を行い、押圧用ロボット15を駆動して、上側レンズ保持部16を上方に退避させる。
このようにして、未硬化の接着剤層4を介して第1レンズ2と第2レンズ3とが貼り合わされた組立体1Aが形成される。
以上で、押圧工程S3が終了する。
【0052】
ここで、接近速度が、上記式(1)の上限よりも大きい接近速度Wの場合について説明する。
この場合、図5(c)に接着剤4D(破線参照)として示すように、一定量Δhだけ下降する間に過渡現象が収まらないため、濡れ面S3aの拡径が進んで半径rとなり、濡れ面S2bは拡径が遅れて半径R(ただし、R<r)になっている。
この結果、接着剤4Dは、濡れ面S3aが濡れ面S2bを上方から覆って、外周面は、全体としては、第2面2bから第1面3aに向かって斜め上方に向かう傾斜が発生し、濡れ面S2bの外周側の第2面2b上に、隙間Gが形成された状態となる。
このような状態で第1面3aの下降が進むと、やがて接着剤4Dの表面が下降して第2面2bと接触することで、隙間Gの空気が第2面2b上に巻き込まれることになる。
このため、第1面3aを接近速度Wで下降させると、接着剤4Dが気泡を巻き込んだ状態で塗り拡げられてしまう。
【0053】
押圧工程S3が終了すると、制御部30は、搬送ロボット10に制御信号を送出して、移動ステージ11を下流側に移動させる。
移動ステージ11が、第3作業エリアA3の停止位置(図2の下側レンズ保持部12C参照)に移動すると、移動ステージ11Aを停止し調芯工程S4(図4参照)を開始する。
このとき、第2作業エリアA2には、次に接触工程S2、押圧工程S3を行う他の第1レンズ2を保持した下側レンズ保持部12が移動し、上側レンズ保持部16には、第1レンズ2と接合する他の第2レンズ3が保持されている(図2の下側レンズ保持部12B参照)。
【0054】
調芯工程S4は、組立体1Aにおいて、第1レンズ2の光軸に交差する方向の第2レンズ3の位置を必要に応じて修正して、調芯(光軸合わせ)を行う工程である。
制御部30は、調芯検出装置保持部17に制御信号を送出して、調芯検出装置18を測定位置に移動させ、さらに調芯検出装置18に偏芯測定を開始する制御信号を送出して、偏芯測定を実行させる。
調芯検出装置18は、測定した偏芯量を、逐次、制御部30に送出する。
制御部30は、受信した偏芯量を、予め設定された許容値以下に収めるための補正量を算出して、調芯治具19の駆動制御を行う。
接着剤層4は未硬化であるため、調芯治具19に保持された第2レンズ3は、調芯治具19の移動量に追従して第1レンズ2に対して相対移動する。このようにして、調芯が行われる。
調芯検出装置18から送信された偏芯量が許容値以下になると、制御部30は、調芯検出装置保持部17に制御信号を送出して、調芯動作を終了させ、調芯検出装置18を待機位置に移動する。
このとき、調芯治具19は調芯終了時の位置に停止させておく。
以上で、調芯工程が終了する。
【0055】
次に、図4に示すように、硬化工程S5を行う。
本工程は、接着剤4Aが予め設定された接着範囲に塗り拡げられた後に、第2面2bに対する第1面3aの相対移動を停止して、接着剤4Aを硬化させる工程である。
【0056】
制御部30は、図2に示すように、UV光照射装置20を点灯し、UV光を組立体1Aに照射する。本実施形態では、UV光照射装置20から出射されたUV光は、第2レンズ3の第2面3b側から下方に向かって照射される。
これにより、接着剤層4が硬化して第1レンズ2と第2レンズ3とが接合され、接合レンズ1が形成される。
制御部30は、硬化終了したら、調芯治具19による第2レンズ3の保持を解除し、調芯治具19を退避させる。そして、搬送ロボット10を駆動して、接合レンズ1が保持された上側レンズ保持部16を、図示略の待機位置に移動する。
待機位置では人手または図示略の移載ロボット等を用いて、接合レンズ1を下側レンズ保持部12から取り外す。
接合レンズ1が取り外された下側レンズ保持部12は、空の下側レンズ保持部12として、循環使用される。
以上で、硬化工程S5が終了する。
【0057】
本実施形態の光学素子の接合方法によれば、塗布された接着剤4Aの頂部Pに第1面3aを接触させて、接近速度Vで第1レンズ2および第2レンズ3同士を相対移動して接着剤4Aを第2面2bおよび第1面3aに塗り拡げるため、第1レンズ2および第2レンズ3の接合時における気泡の混入を防止できる。
本方法によれば、例えば、減圧機構や加振装置などを用いることなく気泡混入を防止できるため、これらを有する場合に比べて簡素な構成により容易に防止することができる。
また、気泡の混入を防止できるため、混入した気泡を排出する気泡抜き作業が不要になる。これにより工程を簡素化することができる。
また、接合後、ただちに調芯工程S4、硬化工程S5を行うことができるため、生産性が向上する。
【0058】
また、本方法によれば、気泡の混入を確実に防止できる接近速度Vの範囲を用いるため、上記式(1)の範囲の上限または上限に近い接近速度で押圧工程S3を行うことにより、気泡の混入を防止しつつ、工程タクトを短縮することができる。このため、生産性を向上することができる。
【0059】
[変形例]
次に、本実施形態の変形例の光学素子の接合方法について説明する。
図6は、本発明の第1の実施形態の変形例の光学素子の接合方法を説明する模式説明図である。
【0060】
本変形例は、上記第1の実施形態と同様に接合システム50を用いて行う光学素子の接合方法であり、第1レンズ2と第2レンズ3との上下の位置関係を逆転させた点が、上記第1の実施形態と異なる。
すなわち、本変形例では、第1面3aを上側に向けた姿勢で第2レンズ3を下側レンズ保持部12に保持させ、第2面2bを下側に向けた姿勢で第1レンズ2を上側レンズ保持部16に保持させて、図4に示す工程フローを行う。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【0061】
本変形例の塗布工程S1では、図6に示すように、上側に向けて保持された凹面である第1面3aの中心部に接着剤4Aが塗布される点が上記第1の実施形態と異なる。このため、本実施形態では、第2レンズ3の第1面3aが接合面の一方、接合レンズ1の第2面2bが接合面の他方に相当する。
本変形例では、接着剤4Aは、第1面3aに対して塊状に塗布することができるように粘度を設定しておく。
ただし、第1面3aが凹面であるため、接着剤4Aの第1面3aに対する接触角が第2面2bに対する接触角θと等しい場合でも、塗布された接着剤4Aの形状は異なる。
図6には、参考のため、二点鎖線にて、上記第1の実施形態における第2面2bと第2面2bに塗布された接着剤4Aの形状を重ね合わせて示している。符号Nは、本変形例の濡れ面S3aの外周における法線であり、符号nは、これに対応する上記第1の実施形態の濡れ面S2bの外周における法線である。
本変形例の接着剤4Aは、塗布位置の中心の層厚が最大となって、頂部Pが形成されるが、高さhは、上記第1の実施形態における高さhよりも低い。また、濡れ面S3aの半径RA1は、上記第1の実施形態における半径Rよりも大きい。
また、図6の図示では、接着剤4Aの表面の曲率半径の大きさは、第1面3aの曲率半径より小さくなっているが、第1面3aの曲率半径によっては、接着剤4Aの表面が平面や凹面になる場合がある。
【0062】
次に、本変形例の接触工程S2では、押圧用ロボット15の移動速度の制御値の計算に用いる接触角θが、接着剤4Aの第1面3aに対する接触角である点が異なる。
本変形例の塗布された接着剤4Aの表面形状は、上記第1の実施形態と異なるが、塊状に塗布されていることは同様であるため、第2面2bを第1面3aに対する高さが高さh1となるまで下降させると、第2面2bが、接着剤4Aと1点で点接触する。
【0063】
次に、押圧工程S3、調芯工程S4、硬化工程S5は、第1レンズ2および第2レンズ3の配置位置が異なるのみで、同様にして各工程を行うことができる。
したがって、上記第1の実施形態と同様に、気泡を混入させることなく第1レンズ2と第2レンズ3との接合を行って、接合レンズ1を製造することができる。
【0064】
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態の光学素子の接合方法について説明する。
図7(a)、(b)は、本発明の第2の実施形態の光学素子の接合方法に用いる接合システムの主要部の構成を示す模式的な構成図、および動作説明図である。図8は、本発明の第2の実施形態の光学素子の接合方法に用いる接合システムの制御ブロック図である。
【0065】
本実施形態の光学素子の接合方法は、上記第1の実施形態と同様に、第1レンズ2と第2レンズ3とが接着剤層4を介して接合された接合レンズ1を製造する方法であって、上記第1の実施形態の接合システム50に代えて、接合システム60を用いて行うことができる方法である。
接合システム60は、図7(a)に示すように、上記第1の実施形態の接合システム50に、接触角測定装置61を追加し、図8に示すように、上記第1の実施形態の接合システム50の制御部30に代えて、制御部63を備えるものである。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【0066】
接触角測定装置61は、第2面2b上に塗布された接着剤4Aの接触角θを測定するものであり、第2作業エリアA2において、第1レンズ2の側方に位置して、第2作業エリアA2の停止位置に移動した下側レンズ保持部12上に保持された第1レンズ2の第2面2bおよびその上に塗布された接着剤4Aの画像を側方から取得できる高さになっている。
接触角測定装置61の構成は、第2面2bに塗布された状態での接触角θを測定できれば、特に限定されない。接触角測定装置61の一例としては、例えば、第2面2bに塗布された状態で接着剤4Aの形状を撮像して、その形状を画像処理することにより、接触角を算出する装置を挙げることができる。
接触角測定装置61は、図8に示すように、制御部63と電気的に接続され、制御部63からの制御信号に基づいて動作が制御されるようになっている。
【0067】
次に、接合システム60の動作について、接合システム60を用いて行う本実施形態の光学素子の接合方法を、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
図9は、本発明の第2の実施形態の光学素子の接合方法の工程フローを示すフローチャートである。
【0068】
本実施形態の光学素子の接合方法は、図9に示すように、塗布工程S11、接触角測定工程S12、接触工程S13、押圧工程S14、調芯工程S15、および硬化工程S16を備える。
接合システム60では、上記第1の実施形態と同様に、これらの工程は、各作業エリアで分散して実施され、流れ作業によって接合が行われる。
例えば、第1作業エリアA1では、塗布工程S11が行われる。第2作業エリアA2では、接触角測定工程S12、接触工程S13と押圧工程S14とが行われる。第3作業エリアA3では、調芯工程S15と硬化工程S16とが行われる。
【0069】
本実施形態の塗布工程S11は、上記第1の実施形態の塗布工程S1と同様の工程である。
【0070】
塗布工程S11が終了すると、制御部63は、搬送ロボット10に制御信号を送出して、移動ステージ11を下流側に移動させる。
このとき、上記第1の実施形態と同様にして、上側レンズ保持部16には第2レンズ3を保持させておく。また、制御部63は、図7(a)に示すように、接触角測定装置61によって接着剤4Aの接触角が測定できるように、第2レンズ3を上方の待機位置に位置付けておく。
移動ステージ11が、第2作業エリアA2の停止位置に移動すると、移動ステージ11を停止し、接触角測定工程S12を開始する。
【0071】
接触角測定工程S12は、塗布工程S11において塗布された接着剤4Aの接触角θを測定して、この接触角θの測定値に基づいて、上記式(1)を満たす接近速度Vを決定する工程である。
制御部63は、接触角測定装置61に制御信号を送出して、第2面2b上の接着剤4Aの接触角θの測定を実行させる。
接触角θを測定が終了したら、接触角測定装置61は測定値を制御部63に送出する。
制御部63は接触角測定装置61から接触角θの測定値が送出されると、上記式(1)の範囲となるように接近速度Vを設定する。
以上で、接触角測定工程S12が終了する。
【0072】
このように、上記第1の実施形態では制御部30が接着剤4Aの種類に応じて記憶された接触角θに基づいて接近速度Vを設定していたのに対して、本実施形態は、制御部63が接触角θの実測値に基づいて接近速度Vを設定する点が異なる。
【0073】
次に、接触工程S13、押圧工程S14、調芯工程S15、および硬化工程S16をこの順に行う。これらの工程は、それぞれ、上記第1の実施形態の接触工程S2、押圧工程S3、調芯 工程S4、および硬化工程S5と同様の工程である。
以上で、本実施形態の光学素子の接合方法が終了し、上記第1の実施形態と同様の接合レンズ1を製造することができる。このとき、上記第1の実施形態と同様の、接触工程S13、および押圧工程S14を有するため、接着剤層4には、気泡の混入が防止される。
【0074】
本実施形態の光学素子の接合方法によれば、接着剤4Aの接触角θを、第1レンズ2が第2作業エリアA2の停止位置に移動してから実測する。このため、例えば、接着剤4Aの粘度が保管中の経時変化が生じたり、接着剤4Aの塗布後に接着剤4Aの接触角が変化したりする場合でも、正確な接触角θに基づいて、接近速度Vを算出できる。このため、より適切な接近速度Vにより、押圧工程S14を行うことができるため、より確実に気泡の混入を防止できる。
また、例えば、接着剤4Aの蒸発が進行して粘度が高くなる場合、一般に接触角θは大きくなる。したがって、接触工程S13の直前に実測した接触角θに基づいて接近速度Vを設定することにより、塗布直後の接触角に基づいて接近速度を設定する場合に比べて、接近速度Vを大きく設定することができる。これにより、押圧工程S14に要する時間を短縮でき、工程タクトを短縮して生産性を向上することができる。
【0075】
なお、上記の各実施形態、変形例の説明では、第1レンズ2と第2レンズ3の外径が等しい場合の例で説明したが、外径は異なっていてもよい。この場合、接合面のうちより面積が小さい方の接合面を覆うように接着剤層4が形成されていればよい。
【0076】
また、上記の各実施形態、変形例の説明では、接合面が曲率を有している場合の例で説明したが、接合面は平面同士でもよい。この場合、接着剤の塗布位置は、接合面の中心とする。
【0077】
また、上記各実施形態、変形例の説明では、接触工程および押圧工程で、接着剤4Aが塗布される第1レンズ2の位置を固定して、第2レンズ3を接近させる場合の例で説明したが、第2レンズ3を固定して第1レンズ2を移動させてもよいし、第1レンズ2および第2レンズ3の両方を移動させてもよい。いずれの場合でも、接近速度Vは、相対的な接近速度を採用する。
【0078】
また、上記各実施形態、変形例の説明では、第1レンズ2を下側レンズ保持部12に保持させて、接合レンズ1を製造する場合の例で説明したが、例えば、接合レンズ1をレンズ鏡筒、レンズホルダなどの光学素子ホルダに接着固定する場合など、下側レンズ保持部12に代えて、光学素子ホルダを用いてもよい。
この場合、レンズを光学素子ホルダに接着する工程は、適宜のタイミングで行うことができる。
例えば、光学素子ホルダに第1レンズ2を接着固定してから、塗布工程以降を行ってもよい。さらに必要があれば、硬化工程後に、第2レンズ3を光学素子ホルダに接着固定してもよい。
また、第1レンズ2、第2レンズ3を光学素子ホルダに接着することなく、光学素子ホルダを下側レンズ保持部12の代わりに用いて接合レンズ1を形成し、硬化工程後に、接合レンズ1と光学素子ホルダとを接着する工程を行ってもよい。
【0079】
また、上記各実施形態、変形例の説明では、調芯工程を行う場合の例で説明したが、第1レンズ2、第2レンズ3の光軸ずれを必要な誤差範囲内に抑制した状態で押圧工程を行うことができる場合には、調芯工程は省略してもよい。
【0080】
また、上記各実施形態、変形例の説明では、接合システム50、60を用いて自動的または半自動的な流れ作業により接合を行う場合の例で説明したが、本発明の光学素子の接合方法は、1箇所の作業領域で、各工程を順次行うようにしてもよい。
また、本発明の光学素子の接合方法は、接近速度Vの設定を手動設定で行ってもよいし、押圧工程の開始、停止などを手動操作で行うようにしてもよい。
また、上記の変形例において、接触角θの測定、接近速度Vの設定を操作者が行ったり、操作者の手動操作を介して行ってもよい。
【0081】
また、上記の各実施形態、変形例で説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。
【実施例】
【0082】
次に、上記第1の実施形態の具体的な実施例について、比較例とともに説明する。
接合に用いた第1レンズ2、第2レンズ3は、いずれもガラスレンズであり、下記の表1に示す「構成1」、「構成2」を有している。
【0083】
【表1】

【0084】
「構成1」では、レンズ外径は、第1レンズ2、第2レンズ3ともに10mmであり、曲率半径は、第1レンズ2の第1面2aが10mm、第2面2bが12mm、第2レンズ3の第1面3aが12mm、第2面3bが10mmである。
「構成2」では、レンズ外径は、第1レンズ2が10mm、第2レンズ3が9mmであり、曲率半径は、第1レンズ2の第1面2aが10mm、第2面2bが8mm、第2レンズ3の第1面3aが8mm、第2面3bが10mmである。
【0085】
接合に用いた接着剤4Aは、接触角θが35°のUV硬化型接着剤と、接触角θが23°のUV硬化型接着剤とを用いた。
接着剤4Aの塗布量としては、0.7μgまたは1.0μgとした。
接近速度Vは、0.5(mm/sec)から3.0(mm/sec)まで、0.5(mm/sec)おきに合計6通りの速度に設定した。
【0086】
評価は、同一条件で50組の接合を実施し、接合後に接合部分を顕微鏡観察して、気泡の有無を調べることにより行った。50組のすべてに気泡が無かった場合を合格とし、後出の表2〜4に「無」と記載した。50組中1組以上に気泡が見られた場合には不合格とし、後出の表2〜4に「有」と記載した。
【0087】
[実施例1〜8、比較例1〜4]
実施例1〜8、比較例1〜4の条件および評価結果について、下記表2に示す。
【0088】
【表2】

【0089】
実施例1〜4、比較例1、2では、表2に示すように、いずれも構成1の第1レンズ2、第2レンズ3を接触角θが35°の接着剤4Aを、0.7μgを塗布して接合を行った。
実施例1〜4の接近速度Vは、それぞれ、0.5(mm/sec)、1.0(mm/sec)、1.5(mm/sec)、2.0(mm/sec)である。4sin35°=2.3であるため、これら実施例1〜4の接近速度Vは、上記式(1)の範囲内である。
また、比較例1、2の接近速度Vは、それぞれ、2.5(mm/sec)、3.0(mm/sec)である。これら比較例1、2の接近速度Vは、上記式(1)の上限を超えている。
【0090】
実施例5〜8、比較例3、4では、表2に示すように、実施例1〜4、比較例1、2の条件のうち、接着剤4Aの塗布量のみを1.0μgに変更した例である。
このため、実施例5〜8の接近速度Vは、それぞれ、0.5(mm/sec)、1.0(mm/sec)、1.5(mm/sec)、2.0(mm/sec)である。
また、比較例3、4の接近速度Vは、それぞれ、2.5(mm/sec)、3.0(mm/sec)である。
【0091】
実施例1〜8、比較例1〜4の評価結果は、上記表2に示すように、実施例1〜8がいずれも「無」と評価され、比較例1〜4はいずれも「有」と評価された。
このため、塗布量0.7μgまたは1.0μgに変わっても、接近速度Vが上記式(1)の範囲にあれば、気泡が混入しなかったことが分かる。
【0092】
[実施例9〜14、比較例5〜10]
実施例9〜14、比較例5〜10の条件および評価結果について、下記表3に示す。
【0093】
【表3】

【0094】
実施例9〜14、比較例5〜10は、接触角θが23°の接着剤4Aを用いて接合を行った以外は、実施例1〜8、比較例1〜4と同じ条件で接合を行っている。
共通する条件は、実施例9〜11、比較例5〜7が、それぞれ、実施例1〜4、比較例1、2に対応している。また、実施例12〜13、比較例8〜10が、それぞれ、実施例5〜8、比較例3、4に対応している。
4sin23°=1.6であるため、これら実施例9〜14の接近速度Vは、上記式(1)の範囲内である。
また、比較例5〜10の接近速度Vは、上記式(1)の上限を超えている。
【0095】
実施例9〜14、比較例5〜10の評価結果は、上記表3に示すように、実施例9〜14がいずれも「無」と評価され、比較例5〜10はいずれも「有」と評価された。
このため、接触角θが23°に変わっても接近速度Vが上記式(1)の範囲にあれば、気泡が混入しなかったことが分かる。
【0096】
[実施例15〜20、比較例11〜16]
実施例15〜20、比較例11〜16の条件および評価結果について、下記表4に示す。
【0097】
【表4】

【0098】
実施例15〜20、比較例11〜16は、レンズ構成に「構成2」を採用した以外は、実施例9〜14、比較例5〜10と同じ条件で接合を行っている。
共通する条件は、実施例15〜17、比較例11〜13が、それぞれ、実施例9〜11、比較例5〜7に対応している。また、実施例18〜20、比較例14〜16が、それぞれ、実施例12〜14、比較例8〜10に対応している。
したがって、実施例15〜20の接近速度Vは、上記式(1)の範囲内であり、比較例11〜16の接近速度Vは、上記式(1)の上限を超えている。
【0099】
実施例15〜20、比較例11〜16の評価結果は、上記表4に示すように、実施例15〜20がいずれも「無」と評価され、比較例11〜16はいずれも「有」と評価された。
このため、レンズ構成が構成2に変わって、接合面の曲率半径が8mmになっても接近速度Vが上記式(1)の範囲にあれば、気泡が混入しなかったことが分かる。
なお、実施例15〜20は、接合面の面積が相違する場合にも、接近速度Vが上記式(1)を満たすことにより、気泡の混入を防止できる場合の例になっている。
【符号の説明】
【0100】
1 接合レンズ(接合光学素子)
1A 組立体
2 第1レンズ(光学素子)
2b 第2面(接合面)
3 第2レンズ(光学素子)
3a 第1面(接合面)
4 接着剤層
4A、4B、4C、4D 接着剤
15 押圧用ロボット
30、63 制御部
50、60 接合システム
61 接触角測定装置
P、P1 頂部
S1、S11 塗布工程
S2、S13 接触工程
S3、S14 押圧工程
S4、S15 調芯工程
S5、S16 硬化工程
S12 接触角測定工程
V 接近速度
θ 接触角

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学素子表面の接合面を対向させ、接着剤を介して前記接合面同士を密着させて接合する光学素子の接合方法であって、
前記接合面に対する接触角θが鋭角となる接着剤を、前記接合面の一方に塊状に塗布する塗布工程と、
前記接合面同士を重ねた状態で、前記接合面同士を近づけて、塗布された前記接着剤の頂部を前記接合面の他方に接触させる接触工程と、
前記光学素子同士の相対的な接近速度V(mm/sec)が下記式(1)の範囲となるように前記接合面同士を相対移動させて、塗布された前記接着剤を前記接合面の間で押圧することにより、前記接着剤を前記接合面に塗り拡げる押圧工程と、
前記接着剤が予め設定された接着範囲に塗り拡げられた後に、前記接合面同士の相対移動を停止して、前記接着剤を硬化させる硬化工程と、
を備えることを特徴とする、光学素子の接合方法。
0<V≦4sinθ ・・・(1)
【請求項2】
前記接合面の一方が非凹面、前記接合面の他方が前記接合面の一方と同一の面形状を有する非凸面である場合に、
前記接触工程および前記押圧工程では、
前記接合面の一方を下側、前記接合面の他方を上側に配置した状態で対向させ、前記光学素子同士を鉛直方向に相対移動させる
ことを特徴とする、請求項1に記載の光学素子の接合方法。
【請求項3】
前記塗布工程終了後から前記接触工程が終了するまでの間に、
塗布された前記接着剤の接触角θを測定して、該接触角θの測定値に基づいて、前記式(1)を満たす前記接近速度Vを決定する接触角測定工程を備える
ことを特徴とする、請求項1に記載の光学素子の接合方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2013−109017(P2013−109017A)
【公開日】平成25年6月6日(2013.6.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−251532(P2011−251532)
【出願日】平成23年11月17日(2011.11.17)
【出願人】(000000376)オリンパス株式会社 (11,466)
【Fターム(参考)】