(57)【要約】【目的】高精度な貼り合わせを効率良く行うことが可能となり、生産性の向上を図ることができるとともに、接着剤の膨張収縮によるレンズの収差の変化を防止することができる積層型回折光学素子を提供すること。【構成】レンズ作用を有する同材質のレンズを貼り合わせた積層型回折光学素子において、各々のレンズの外周部に凸部又は凹部を形成し、この嵌合により締まり嵌め状態になることを特徴とする積層型回折光学素子。ここで、前記積層型回折光学素子の凸部又は凹部の嵌合は、各々のレンズに温度差を持たせた後、嵌合、冷却させ締まり嵌めにすることで結合力を得る。又、貼り合わせられた積層型回折光学素子の凸部又は凹部は、回折格子と同心円に形成されており、各々のレンズが嵌合した締まり嵌めの状態で回折格子が合致する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ作用を有する同材質のレンズを貼り合わせた積層型回折光学素子において、
各々のレンズの外周部に凸部又は凹部を形成し、この嵌合により締まり嵌め状態になることを特徴とする積層型回折光学素子。
【請求項２】
前記積層型回折光学素子の凸部又は凹部の嵌合は、各々のレンズに温度差を持たせた後、嵌合、冷却させ締まり嵌めにすることで結合力を得ることを特徴とする請求項１記載の積層型回折光学素子。
【請求項３】
前記貼り合わせられた積層型回折光学素子の凸部又は凹部は、回折格子と同心円に形成されており、各々のレンズが嵌合した締まり嵌めの状態で回折格子が合致することを特徴とする請求項１又は２記載の積層型回折光学素子。
【請求項４】
レンズの最外周に形成された嵌合部の凸部又は凹部の円周にスリットを入れることで、締まり嵌めで生じるレンズ中心部の歪みを無くすことを特徴とする請求項１，２又は３記載の積層型回折光学素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ作用を有する積層型回折光学素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回折光学素子には、回折構造がプリズムとして作用するものやレンズとして作用するもの等がある。このうちレンズとして作用する回折光学素子は、回折型レンズと呼ばれており、色収差の補正をする撮影レンズ等に使われる。
【０００３】
回折型レンズは、ガラスや光透過性の樹脂の屈折率と表面形状が光学的な形状を決める従来のレンズとは異なり、レンズ表面に成形された回折格子パターンに光が入射し、回折現象により入射光が一点に集まるレンズ作用を利用している。
【０００４】
ところで、回折型レンズをレンズホルダに組み込む場合、特許文献１に記載された発明では、レンズの中心に凸又は凹の突起を設けてレンズホルダとの位置合わせに使用している。又、特許文献２に記載された発明では、回折型光学素子の位置合わせを嵌め合いによって行っている。
【０００５】
従来の積層型回折光学素子は、その製造工程では、２枚の回析型レンズの回折格子の中心が一致するように確実な位置合わせを行い、その状態を保持しながら外周部にＵＶ系接着剤を塗布後に両者を貼り付けて、ＵＶ照射により硬化させている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２７４７０５号公報
【特許文献２】
特開２００１−２１７０５号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、接着剤を使用することにより、接着剤の硬化時間、塗布量等の管理、塗布及びＵＶ照射に関する設備が必要となる等、色々な問題が発生している。特に、硬化時間については、現在、ＵＶ照射に３分以上か掛かっているため、それだけで可成りのコストアップになると同時に、生産効率の悪化を引き起こしている。そこで、この回折レンズの貼り合わせに対して改善を図り、生産性を上げることが必要である。
【０００７】
又、環境変化により接着剤が膨張収縮し、貼り合わせた積層レンズの位置ずれが発生し、レンズの収差が変化する品質上の問題が生じており、これを解決することも必要である。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、高精度な貼り合わせを効率良く行うことが可能となり、生産性の向上を図ることができるとともに、接着剤の膨張収縮によるレンズの収差の変化を防止することができる積層型回折光学素子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、レンズ作用を有する同材質のレンズを貼り合わせた積層型回折光学素子において、各々のレンズの外周部に凸部又は凹部を形成し、この嵌合により締まり嵌め状態になることを特徴とする。
【００１０】
従って、本発明によれば、接着剤を使用しないので、ＵＶ照射による接着剤の硬化時間が冷却による締まり嵌めの時間に置き換わるため、その分の加工時間短縮ができる。又、レンズの収差が変化する問題に対しては、接着剤を使用しないので皆無となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
＜実施の形態１＞
図１は本発明に係る積層型回折光学素子としての積層型回折型レンズの接合形態を示している。図示の回折型レンズ１において、２，３がガラスレンズ、４，５は光硬化性樹脂でガラスレンズ２，３に接着されている、通称レプリカと呼ばれる回折光学素子である。
【００１３】
図１に示す凸側レンズの外周部６は、凹側レンズの外周部７の内側と締まり嵌めで嵌合させるため、凹側レンズを加熱膨張させて冷却後の十分な結合力が得られるオーバーラップ量を確保できるように、図２のφＤ１とφＤ２の値を決める。但し、φＤ１とφＤ２は回折光学素子４，５のそれぞれに形成された回折格子と同心円でなければならない。
【００１４】
例えば、φＤ１＝１８．０１ｍｍ、φＤ２＝１８ｍｍ、光硬化性樹脂の熱膨張係数は１．０×１０−４／℃とすれば、２０℃の温度差を持たせたときφＤ２＝１８．０３６ｍｍとなる。よって、φＤ１  と２６μｍの隙間ができるので十分に組み込み可能となり、常温になっても１０μｍの締まり代を得ることができる。但し、そのときの嵌め合い高さＴ１＞  １ｍｍにして両者を結合する。
【００１５】
又、アライメントマーク８，９は光学的に影響のない部分に凸凹の円形状でφＤ１とφＤ２と同心円で形成する。但し、アライメントマーク８，９は結合後に接触しないようにする。
【００１６】
回折格子の先端１０，１１の高さについては、外周部６が突き当たるため、Ｈ１とＨ２の寸法で位置が決まる。凹側レンズの外周部は基本的に薄肉で形成されるが、前述したように図３に示すスリット１２を外周部にレンズの歪み対策として設ける。又、スリットは図４に１３にて示すように凸側レンズ外周部或は凹凸側両方に設けても構わない。
【００１７】
次に、貼り合わせの方法であるが、装置にセットする前に凹側のレンズを前もって加熱膨張させるため、図示しないヒーター板加熱等で設定温度に加熱する。
【００１８】
図５は本実施の形態に係る回折型レンズの位置合わせ、結合するための方法及び装置概要を示す図である。
【００１９】
図５において、２，３はガラスレンズ、２０はガラスレンズ３を保持するための保持機能で、図示しないシリンダユニットにより駆動される。又、この保持機能は図示しないシリンダユニットにより、レンズ３をレンズ２に対して上下動可能になっている。更に、この保持部２０には、加熱用の熱電対付カートリッジヒータが組み込まれ、指示した温度に温調することにより前もって加熱膨張させた凹側レンズの温度を保持する機能を持たせておく。
【００２０】
２１，２２はガラスレンズに成形された円形状のアライメントマーク８，９を検出するための光学系であり、画像処理装置に検出データを送るためのＣＣＤカメラ、アライメントマークを照明するための落射照明等から成る。
【００２１】
２３，２４はガラスレンズ２を保持し、上下の凹凸のアライメントマーク８，９を元にガラスレンズ２をガラスレンズ３に対して位置調整するためのＮＣモータである。これらのＮＣモータ２３，２４は、図６に示すように、９０度に配置されている。又、図６に示すように、ＮＣモータ２３，２４に対して１８０度の位置でガラスレンズ３はばね付勢されている。
【００２２】
２５，２６，２７，２８は、レンズ３の上昇→レンズ２，３の合わせ終了後、レンズ２，３の結合部を冷却するためのエアー噴出し口である。エアー発射のタイミングはレンズ２，３の結合→凹部レンズ保持部２０のヒータ加熱ＯＦＦ後に、図示されていない電磁バルブに信号が入って行われる。
【００２３】
図７は本結合装置の制御系のブロック構成図である。
【００２４】
図７において、５０は中央処理演算装置（ＣＰＵ）であり、５２はＣＰＵ５０とバスで結合されて、一連の制御アルゴリズムのプログラム及びマンマシーンインターフェイスプログラムを含む不揮発性のメモリ（ＲＯＭ）である。５４は教示データを記憶可能な電源バックアップされたメモリ（ＲＡＭ）である。５６はカウンタであり、位置決めピンを駆動するＮＣモータ６０に連結されたエンコーダ５８に接続されてＮＣモータ６０の現在位置を検出すべくカウントする。
【００２５】
６２はトルクアンプ６４を介してＮＣモータ６０に接続されるＤ／Ａコンバータであり、ＣＰＵ５０の制御下に置いて電流指示をトルクアンプ６４へ出力する。６６はソレノイドバルブ７０、センサ７２等の情報をＣＰＵ５０へ取り込むためのＩ  ／Ｏインターフェイスである。
【００２６】
８４は画像処理装置８６等の他の装置との信号のやり取りを行うためのＲＳ２３２Ｃインターフェイスである。
【００２７】
７４は外部教示記憶装置７６、教示装置７８、ＣＰＵ５０を結ぶ通信用インターフェイスである。又、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５４、カウンタ５６、Ｄ／Ａコンバータ６２、インターフェイス６６，７４，８４はバス８２によってＣＰＵ５０に接続されている。
【００２８】
一方、ガラスレンズ３の保持部の温度はセンサー８８により検出され、その情報を温調器８７に送り、必要な温度が得られるようにカートリッジヒータ９０にＳＳＲ８９からそれに応じた電圧が掛けられる。
【００２９】
以上のような構成を採ることにより、図８に示すフローチャートに従ってガラスレンズの結合が行われる。
【００３０】
先ず、凹側のガラスレンズ３は結合装置にセットされる前に、加熱プレートで凸側のレンズ２が挿入可能な温度に加熱膨張させておく。更に、凹側のガラスレンズ３の保持部もレンズの膨張量を保つため、設定された温度に保てるように温調されている。
【００３１】
そこで、ガラスレンズ２、ガラスレンズ３の順でセット後、図５の保持機能によりガラスレンズ３は装置に位置決め保持される。次に、凸側のガラスレンズ２をＮＣモータ２３，２４を稼動させて保持する。
【００３２】
２枚のガラスレンズ２，３の装置への保持、位置決めが終了すると、凹と凸のアライメントマーク８，９の検出を図５のＣＣＤカメラ２１，２２によって行う。因に、この上下のＣＣＤカメラ２１，２２同士は予め光軸調整が行われている。又、ＣＣＤカメラ２１，２２はＮＣモータ２３，２４に対しての座標変換処理が施されているとする。例えば、図９のようにガラスレンズ３に対しガラスレンズ２が位置ずれしているとする。これを上下のＣＣＤカメラ２１，２２で検出し、それぞれ得られたアライメントマーク８−９の画像データを合成すると図１１のようになる。
【００３３】
ここで、実際には、画像データを合成する前に、各々のアライメントマーク８，９からガラスレンズ２，３の回析格子仮想中心２’，３’を演算し、求められた仮想中心２’，３’のみを合成する。ここで、座標系は図１のようにガラスレンズ２，３をＡ方向から見たとき、図６のようにＸＹ座標系を取ることとする。
【００３４】
次に、仮想中心３’をＸＹ座標系の原点位置に座標変換する。そうすることで、仮想中心２’の原点からのＸＹ座標を（−１）倍した値が、必然的にＮＣモータ２３，２４への駆動量データとなる。図１１の仮想中心の位置ずれ量をｘ１，ｙ１とすると、ＮＣモータ２３，２４の駆動量もｘ１，ｙ１となり、図６においてｘ軸に配置されたＮＣモータ２３を（−ｘ１）、ｙ軸に配置されたＮＣモータ２４を（−ｙ１）駆動する。
【００３５】
ここで、再度アライメントマーク８，９を検出し、仮想中心を求めて互いに合致しているかどうか確認する。ここで、合致していなければ、再度そのずれ量分ＮＣモータ２３，２４を駆動する。
【００３６】
最終的に、図１０に示すような合致した状態になれば、保持機能を上下するシリンダを駆動し、保持機能を上昇させてレンズ２，３の嵌合を行う。嵌合後、凹側レンズ保持部のヒータを切り、エアーを吹き掛けて冷却させ結合する。
【００３７】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００３８】
前述した積層型回折型レンズの結合において、図１のＣ１，Ｃ２の値の差が大きい場合、ＣＣＤカメラによる位置検出が不要となり、加熱膨張した凹側レンズに凸側レンズを載せて軽荷重を加えて挿入し、両者を突き当てて冷却するだけで積層レンズが生産できる。
【００３９】
例えば、Ｃ１＝０．７ｍｍ、Ｃ２＝０．２ｍｍの場合、熱膨張により図２におけるφＤ２＝１８．０３６ｍｍ、φＤ１＝１８．０１ｍｍならば、中心位置のずれが０．９ｍｍ以下の場合、Ｃ面に倣って互いに嵌合させることができる。よって、微妙な中心位置合わせを行わないで、レンズ外周を基準にした位置合わせでも十分に製造可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、積層型回折光学素子の接合が締まり嵌めの嵌合により組み立てられるようになっているため、高精度な貼り合わせを効率良く行うことが可能となり、生産性を向上することができる。又、接着剤を使用しないため、接着剤の膨張収縮によるレンズの収差の変化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層型回折光学素子としての積層型回折型レンズの接合形態を示す図である。
【図２】本発明に係る積層型回折光学素子としての積層型回折型レンズの接合形態を示す図である。
【図３】回折格子の範囲を示す図である。
【図４】回折格子の範囲を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る回折型レンズの位置合わせ、結合するための方法及び装置概要を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る回折型レンズの位置合わせ、結合するための方法及び装置概要を示す図である。
【図７】結合装置の制御系のブロック構成図である。
【図８】接合フローチャートである。
【図９】本発明に係る積層型回折光学素子としての積層型回折型レンズの接合形態を示す図である。
【図１０】本発明に係る積層型回折光学素子としての積層型回折型レンズの接合形態を示す図である。
【符号の説明】
１        回折型レンズ
２，３    ガラスレンズ
４，５    回折光学素子
６，７    レンズ外周部
８，９    アライメントマーク
【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】
2005031285.tif 000009
【図８】
2005031285.tif 000010
【図９】
2005031285.tif 000011
【図１０】
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