(57)【要約】【課題】ロッドレンズアレイを構成するロッドレンズの光軸を高精度で簡単かつ迅速に検査する装置及び方法の提供する。【解決手段】  光が入射する第１の端面と、該第１の端面の反対側に位置しロッドレンズに入射した光が出射する第２の端面とを有するロッドレンズの、第の１端面にロッドレンズの第１の端面側の焦点から広がる光を照射して、光を少なくとも１本のロッドレンズに入射させ、ロッドレンズの第２端面側の焦点位置に配置され、ロッドレンズから出射した光を検出する受光部により、少なくとも１本のロッドレンズから出射した光を測定し、ロッドレンズの光軸を検査することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の屈折率分布型のロッドレンズが互いに平行に配列されたロッドレンズアレイの検査方法であって、
前記ロッドレンズは、光が入射する第１の端面と、該第１の端面の反対側に位置し前記ロッドレンズに入射した光が出射する第２の端面とを有し
前記ロッドレンズの第１端面に、前記ロッドレンズの第１の端面側の焦点から広がる光を光源から照射して、前記光を少なくとも１本のロッドレンズに入射させ、
前記ロッドレンズの前記第２端面側に配置され、前記ロッドレンズの前記第２の端面から出射した光を検出する受光部により、前記少なくとも１本のロッドレンズから出射した光から、前記ロッドレンズの光軸を検査することを特徴とするロッドレンズアレイ検査方法。
【請求項２】
２本以上のロッドレンズに光を入射することを特徴とする、請求項１に記載のロッドレンズアレイの検査方法。
【請求項３】
前記ロッドレンズの第２端面側に配置され、前記ロッドレンズから出射した光を前記受光部に導く光学素子をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のロッドレンズアレイの検査方法。
【請求項４】
前記光学素子は、前記ロッドレンズの第２端面から出射した光のスポットを拡大する拡大光学系であることを特徴とする、請求項３に記載のロッドレンズアレイの検査装置。
【請求項５】
前記ロッドレンズアレイを、前記光源と前記受光部との距離を等しく保ったまま移動させ、前記ロッドレンズを連続して検査することを特徴とする、請求項１に記載のロッドレンズアレイの検査方法。
【請求項６】
複数の屈折率分布型のロッドレンズが互いに平行に配列されたロッドレンズアレイの製造方法であって、
前記ロッドレンズは、光が入射する第１の端面と、該第１の端面の反対側に位置し前記ロッドレンズに入射した光が出射する第２の端面とを有し
前記ロッドレンズの第１端面に、前記ロッドレンズの第１の端面側の焦点から広がる光を光源から照射して、前記光を少なくとも１本のロッドレンズに入射させ、
前記ロッドレンズの前記第２端面側の焦点位置に配置され、前記ロッドレンズの前記第２の端面から出射した光を検出する受光部により、前記少なくとも１本のロッドレンズから出射した光から、前記ロッドレンズの光軸を検査する工程を含むことを特徴とする、ロッドレンズアレイの製造方法。
【請求項７】
前記少なくとも一本のロッドレンズが２本以上のロッドレンズであることを特徴とする、請求項６に記載のロッドレンズアレイの製造方法。
【請求項８】
前記ロッドレンズの第２端面側に配置され、前記ロッドレンズから出射した光を前記受光部に導く光学系をさらに備えることを特徴とする、請求項６に記載のロッドレンズアレイの製造方法。
【請求項９】
前記光学素子は、前記ロッドレンズの第２端面から出射した光のスポットを拡大する拡大光学系であることを特徴とする、請求項８に記載のロッドレンズアレイの製造方法。
【請求項１０】
前記ロッドレンズアレイを、前記光源と前記受光部との距離を等しく保ったまま移動させ、前記ロッドレンズを連続して検査することを特徴とする、請求項６に記載のロッドレンズアレイの製造方法。
【請求項１１】
複数の屈折率分布型のロッドレンズが互いに平行に配列されたロッドレンズアレイの検査装置であって、
前記ロッドレンズは、光が入射する第１の端面と、該第１の端面の反対側に位置し前記ロッドレンズに入射した光が出射する第２の端面とを有し
前記ロッドレンズの第１端面に、前記ロッドレンズの第１の端面側の焦点から広がる光を光源から照射して、前記光を少なくとも１本のロッドレンズに入射させる光源部と、
前記ロッドレンズの前記第２端面側の焦点位置に配置され、前記ロッドレンズの前記第２の端面から出射した光を検出する受光部と、
前記受光部により検出された結果から、前記ロッドレンズの光軸を検査する判定部と、を備えるロッドレンズアレイの検査装置。
【請求項１２】
前記光源部は、
光を発する発光部と、
前記発光部から発せられた光を前記ロッドレンズの焦点位置に集光させ、前記焦点位置から広がる光が少なくとも一本以上のロッドレンズに入射させるレンズ部と、を備えることを特徴とする、請求項１１に記載のロッドレンズアレイの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の屈折率分布型のロッドレンズが配列されたロッドレンズアレイの光軸の検査装置及び方法に関し、より詳細には、ロッドレンズアレイを構成するロッドレンズの光軸のずれを高精度で効率よく検査する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光伝送路となる屈折率分布型のロッドレンズを二枚の基板間に互いに平行に配列して接着一体化したロッドレンズアレイが、各種イメージスキャナ、コピー機又はファクシミリ等におけるイメージセンサ用の光学部品として、或いは、プリンタ等の書き込みデバイス用の光学部品として広く用いられている。
このロッドレンズアレイは、隣り合ったロッドレンズの作る像の重ね合わせとして全体で１個の連続した正立等倍実像を結ぶように設計される。ところが、実際の量産製品においては、部品の寸法誤差や組立誤差により、ロッドレンズの光軸ずれが発生する場合がある。
【０００３】
ロッドレンズの外径が大きい従来のロッドレンズアレイであれば、上記の光軸ずれはロッドレンズの視野半径と比較して十分に小さい値であり、大きな問題は生じない。しかし、近年、ロッドレンズを用いた光学装置全体を小形化するためにロッドレンズを細径化することが検討されている。細径ロッドレンズを使用すると、上記の光軸ずれが相対的に大きくなり、設計値を大きく上回ってしまう場合がある。特にＬＥＤプリンタ等の書き込みヘッドとして使用されるロッドレンズアレイには、各ロッドレンズの光軸が高い精度で揃った状態で、ロッドレンズが配列されている必要がある。
【０００４】
ロッドレンズアレイを検査する方法としては、特許文献１に提案されている方法がある。この特許文献１に開示の検査方法によれば、ロッドレンズアレイ中の各ロッドレンズに平行光を入射し、各ロッドレンズから出射した光を、隣接するロッドレンズからの出射光の影響を排除して受光することにより、各ロッドレンズ単独の伝達光量又は光量分布を求め、それを予め設定した良否判定基準と比較して良品・不良品を選別する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１５０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、かかる検査方法では、疵等の不整要因が微小な場合、伝達光量の減少や、光量分布の変化も微小であるため、良否判定基準と伝達光量等との差が小さく、その検出が困難となる。そのうえ、ロッドレンズアレイには、複数のロッドレンズが配列されており、また複数のロッドレンズが、複数列重なって配列されたものも用いられているが、これらのロッドレンズ全てに、正確に平行光を入射し、測定した光量分布と予め設定した所定の光量分布との比較処理を個々のロッドレンズについて行うことは煩雑であり、ロッドレンズアレイの検査に時間がかかってしまう。また、ロッドレンズの開口径と合致する平行光を、個々のロッドレンズに正確に入射させるためには、高い位置合わせ精度が要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明は、ロッドレンズアレイを構成するロッドレンズの光軸を高精度で簡単かつ迅速に検査する方法及びロッドレンズアレイの製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明のロッドレンズアレイ検査方法は、複数の屈折率分布型のロッドレンズが互いに平行に配列されたロッドレンズアレイの検査方法であって、前記ロッドレンズは、光が入射する第１の端面と、該第１の端面の反対側に位置し前記ロッドレンズに入射した光が出射する第２の端面とを有し  前記ロッドレンズの第１端面に、前記ロッドレンズの第１の端面側の焦点位置から広がる検査光を光源から照射して、前記検査光を少なくとも１本のロッドレンズに入射させ、前記検査光を少なくとも１本のロッドレンズに入射させ、当該ロッドレンズの第２端面側の焦点位置に配置され、前記ロッドレンズから出射した光を検出する受光部により、前記少なくとも１本のロッドレンズから出射した光受光位置から、前記ロッドレンズの光軸を検査することを特徴としている。
【０００９】
上述のように、ロッドレンズの焦点位置から広がる光を検査光としてロッドレンズに入射する。このような光は、ボールレンズ等の光学素子を用いて検査光をロッドレンズの焦点位置に集光させることで、比較的容易に作成することが可能である。
【００１０】
また、屈折率分布型のロッドレンズは、その第１端面に、当該ロッドレンズの受光角の半角より小さな角度で光を入射した場合に、光伝送路として機能し、第２端面から光が出射される。これに対して、ロッドレンズの第１端面に、当該ロッドレンズの受光角の半角より大きな角度で検査光を照射しても、光はロッドレンズ中を伝送されず、第２端面から光は出射されない。
【００１１】
さらに、ロッドレンズアレイは、隣り合ったロッドレンズの作る像の重ね合わせとして全体で１個の連続した正立等倍実像を結ぶように設計される。従って、各ロッドレンズの受光角（照射範囲）は、隣接するロッドレンズと重なり合っている。これらの特性を利用すると、例えばレンズアレイの焦点位置の所定の一点から広がる光を、隣接する２本のロッドレンズに入射すると、それぞれのロッドレンズの受光角の範囲内の光は各ロッドレンズ内部を伝播した後に、第２の端面から出射して第２の端面側の焦点位置の一点に集光される。すなわち、第１の端面側の焦点位置から広がる光を入射する場合は、隣接するロッドレンズアレイに光が入射した場合であっても、これらの光も焦点位置に集光される。このように、厳密に１本のロッドレンズにのみ検査光を入射させる必要もなく、光の照射範囲等を厳密に制御する必要がなくなる。従って、本発明にかかる検査方法においては、より簡便かつ迅速にロッドレンズアレイを検査することが可能となる。
【００１２】
本発明の一態様においては、２本以上のロッドレンズに光が入射されることを特徴とする。このようなロッドレンズの検査方法においては、複数本のロッドレンズに検査光を入射することで、複数本のロッドレンズの光軸を同時に検査することが可能である。２本のロッドレンズの光軸がずれて配列されていると、２本のロッドレンズに入射した光は、それぞれの焦点位置に光を集光するために、第２の端面から出射した光は２つの焦点に集束されることになる。このように、ロッドレンズアレイの焦点位置から複数本のロッドレンズに検査光を入射し、出射光の集光位置を観察することにより、個々のロッドレンズに検査光を入射して検査する場合と比較してより簡便かつ迅速に、ロッドレンズアレイの光軸が設計通り配列されているかどうかを検査することが可能となる。
【００１３】
また、本発明によれば、個々のロッドレンズについて正確に光軸を合わせて光を入射する必要がない。すなわち、ロッドレンズの第１端面に、当該ロッドレンズの受光角の半角より大きな角度で検査光を照射しても、光はロッドレンズ中を伝送されず、第２端面から光は出射されないためである。このため、高い位置合わせ精度が不要であるので、簡単かつ迅速にロッドレンズの光軸を検査することができる。
【００１４】
本発明の一態様においては、ロッドレンズの第２端面側に配置され、ロッドレンズから出射した光を受光部に導く光学素子をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の一態様においては、上述の光学素子がロッドレンズの第２端面から出射した光のスポットを拡大する拡大光学系であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様においては、ロッドレンズアレイを、前記光源と前記受光部との距離を等しく保ったまま移動させ、ロッドレンズを連続して検査することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明においては、ロッドレンズアレイの製造方法が提供される。本発明にかかる複数の屈折率分布型のロッドレンズが互いに平行に配列されたロッドレンズアレイの製造方法においては、ロッドレンズは、光が入射する第１の端面と、該第１の端面の反対側に位置し前記ロッドレンズに入射した光が出射する第２の端面とを有している。また、ロッドレンズの第１端面に、ロッドレンズの第１の端面側の焦点から広がる光を光源から照射して、光を少なくとも１本のロッドレンズに入射させ、ロッドレンズの第２端面側の焦点位置に配置され、ロッドレンズの前記第２の端面から出射した光を検出する受光部により、少なくとも１本のロッドレンズから出射した光から、ロッドレンズの光軸を検査しロッドレンズアレイが製造される。
【００１８】
上述の製造方法においては、ロッドレンズアレイを構成するロッドレンズの光軸を高精度で簡単かつ迅速に検査することができ、効率よくロッドレンズアレイを製造することができる。
【００１９】
本発明の一態様においては、少なくとも一本のロッドレンズが２本以上のロッドレンズであることを特徴とする。
【００２０】
本発明の一態様においては、ロッドレンズの第２端面側に配置され、ロッドレンズから出射した光を前記受光部に導く光学系をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の一態様においては、上述の光学素子は、ロッドレンズの第２端面から出射した光のスポットを拡大する拡大光学系であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の一態様においては、ロッドレンズアレイを、前記光源と前記受光部との距離を等しく保ったまま移動させ、ロッドレンズを連続して検査することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係るロッドレンズアレイの検査装置は、複数の屈折率分布型のロッドレンズが互いに平行に配列されたロッドレンズアレイの検査装置であって、前記ロッドレンズは、光が入射する第１の端面と、該第１の端面の反対側に位置し前記ロッドレンズに入射した光が出射する第２の端面とを有し前記ロッドレンズの第１端面に、前記ロッドレンズの第１の端面側の焦点から広がる光を光源から照射して、前記光を少なくとも１本のロッドレンズに入射させる光源部と、前記ロッドレンズの前記第２端面側の焦点位置に配置され、前記ロッドレンズの前記第２の端面から出射した光を検出する受光部と、前記受光部により検出された結果から、前記ロッドレンズの光軸を検査する判定部と、を備える。
【００２４】
本発明の一態様に係る検査装置は、前記光源部が、光を発する発光部と、前記発光部から発せられた光を前記ロッドレンズの焦点位置に集光させ、前記焦点位置から広がる光が少なくとも一本以上のロッドレンズに入射させるレンズ部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のロッドレンズアレイ検査方法によれば、ロッドレンズアレイを構成するロッドレンズの光軸を高精度で簡単かつ迅速に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明のロッドレンズアレイ検査方法の検査原理の説明図である。
【図２】検査対象のロッドレンズアレイの斜視図である。
【図３】実施形態のロッドレンズアレイ検査装置の斜視図である。
【図４】実施形態のロッドレンズアレイ検査装置における光源部及び受光部の配置を示す模式図である。
【図５】実施形態の判定部６から出力されたデータの一例を示す図である。
【図６】図５に示された測定を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。まず、図１を参照して、本発明のロッドレンズアレイ検査方法の原理について説明する。
【００２８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に、ロッドレンズアレイを構成する屈折率分布型のロッドレンズ１０をそれぞれ模式的に示す。そして、それぞれのロッドレンズ１０の第１端面１０ａに、当該ロッドレンズ１０の受光角のコーンＣを示し、端面１０ａの法線Ｎに対する最大錐角の半角αを示す。
【００２９】
屈折率分布型のロッドレンズ１０は、屈折率が中心軸線から外周面に向かって次第に小さくなる屈折率分布を有する。前記屈折率分布は、中心軸に垂直な断面において、半径Ｒとしたとき、少なくとも中心軸から外周部に向かう０．３Ｒ〜０．７Ｒの範囲における屈折率分布が、下記式（１）で規定される２次曲線分布に近似されることが好ましい。
【００３０】
ｎ（Ｌ）＝ｎ0｛１−（ｇ2／２）Ｌ2｝              （１）
（式中、ｎ0はロッドレンズの中心軸における屈折率ｎＤ（中心屈折率）であり、Ｌはロッドレンズの中心軸からの距離（０≦Ｌ≦Ｒ）であり、ｇはロッドレンズの屈折率分布定数であり、ｎ（Ｌ）はロッドレンズの中心軸からの距離Ｌの位置における屈折率である。）
【００３１】
また、ロッドレンズ１０の端面１０ａ、１０ｂは、ロッドレンズの中心軸線に垂直な平行平面になるように、切削や研磨等により鏡面加工されている。このため、端面１０ａの法線Ｎは中心軸線と平行である。
【００３２】
屈折率分布型のロッドレンズ１０は、その第１端面１０ａに、当該ロッドレンズ１０の受光角の半角αより小さな角度で光を入射した場合に、屈折率分布による光伝送路として機能し、第２端面１０ｂから光が出射される。
【００３３】
開口数ＮＡは、ロッドレンズアレイの端面に入射する光線束の最大錐角（受光角）の半角の正弦で表され、下記の（１）式で示される。
ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎα  ・・・（１）
ここで、ｎは媒質（例えば空気）の屈折率、αは受光角の半角を表す。本実施形態で検査するロッドレンズアレイのロッドレンズの開口数ＮＡは、０．２２〜０．５が好ましく、例えば、０．１８であり、従って、受光角の半角αは、１２．５〜３０°が好ましく、例えば、約１０．４°である。
【００３４】
これに対して、図１（ａ）に示すように、ロッドレンズ１０の第１端面１０ａに、当該ロッドレンズ１０の受光角の半角αよりも、端面の法線Ｎに対して大きな角度θ（例えば、約６５°）で光を照射しても、光はロッドレンズ１０中を伝送されず、第２端面１０ｂから光は出射されない。
【００３５】
図１（ｂ）は、上述のようなロッドレンズが配列された状態を示している。ロッドレンズアレイは、隣り合ったロッドレンズ１０の作る像の重ね合わせとして全体で１個の連続した正立等倍実像を結ぶように設計される。例えば、図１（ｂ）に示されているように、それぞれのロッドレンズ１０の等倍像を結ぶ範囲Ｘ(視野半径の円)は重なり合うように設計される。ここで、３本のロッドレンズのうち、真ん中に位置するロッドレンズ１０の焦点Ｆから、角度βで広がる光をロッドレンズ１０に照射すると、真ん中のロッドレンズ１０に照射した光は第２の端面１０ｂから出射し、焦点Ｆ´に集光する。また、Ｆから照射された光は、隣接するロッドレンズ１０にも入射する。この隣接するロッドレンズ１０に入射した光のうち、それぞれのロッドレンズの受光角の範囲内にある光は、それぞれのロッドレンズ１０を伝播し第２の端面１０ｂから出射し、焦点Ｆ´に集光する。このように、複数のロッドレンズ１０の受光角の範囲内にある焦点上の１点Ｆから広がる光を、複数のロッドレンズ１０に入射させ、出射した光が１点Ｆ´に集光する場合、３本のロッドレンズ１０の光軸が正確に配列されている、と判断することができる。角度βは、複数本のロッドレンズに光を入射する観点から、ロッドレンズ１０の受光角αよりも大きな角度であることが好ましい。
【００３６】
一方、図１（ｃ）に示されているように、３本のロッドレンズ１０のうちいずれかの光軸がずれて配列されていると、出射した光は焦点Ｆ´の一点に集光されず、Ｆ´´にも集光されてしまう。
【００３７】
本発明では、かかる原理を用いて、ロッドレンズアレイを構成するロッドレンズ１０の第１端面１０ａに、ロッドレンズ１０の第１の端面側の焦点位置Ｆから複数のロッドレンズ１０に検査光を入射させ、ロッドレンズ１０の第２の端面側の焦点位置Ｆ´に集光するかどうかを検査することにより、複数本のロッドレンズ１０について同時に光軸がずれているかどうかの良否判定を行う。
【００３８】
そして、個々のロッドレンズについて一つ一つ正確に光軸を合わせて光を入射させる必要がない。図１（ａ）に示されたように、ロッドレンズ１０の受光角の半角αよりも、端面の法線Ｎに対して大きな角度θ（例えば、約６５°）で光を照射しても、光はロッドレンズ１０中を伝送されず、第２端面１０ｂから光は出射されないためである。このため、検査光を高い精度で制御する必要がない。さらに、ロッドレンズの受光角の範囲内で光が入射したロッドレンズ１０を一度に複数本検査できるため、簡単かつ迅速にロッドレンズ１０の光軸を検査することができる。
【００３９】
また、ロッドレンズアレイとしては、後述するように、二枚の基板の間に複数列のロッドレンズが重なって配列されている場合がある。従来のように、個々のロッドレンズに検査光を入射する方法においては、二列のロッドレンズが重なって配列されたロッドレンズアレイを検査する場合、一列のロッドレンズアレイと比較して２倍以上の時間が必要となる。しかしながら、本発明にかかる検査方法においては、ロッドレンズの等倍像を結ぶ範囲Ｘ（視野半径の円）が重なっているロッドレンズであれば、同時に複数本の検査が可能であるため、二列のロッドレンズが重なって配列されたロッドレンズアレイであっても、一列のロッドレンズと同等の時間で検査を実施することができる。
【００４０】
本発明にかかる検査方法では、出射した光の焦点Ｆ´の位置、光の強度の情報を取得し、ロッドレンズ１０の光軸がどのようにずれているのか判断することも可能である。例えば、焦点Ｆから広がる光の光軸と、出射した光の焦点Ｆ´との位置を比較することにより、ロッドレンズの光軸のずれ量などの情報を取得することも可能である。
【００４１】
また、ロッドレンズアレイは正立等倍像を結像するレンズが配列された光学素子であることから、焦点Ｆからの距離を一定に保ちながら、ロッドレンズアレイを配列方向に移動させても、ロッドレンズに入射した光が集束する焦点Ｆ´の位置は変化しない。すなわち、ロッドレンズアレイを配列方向に移動させながら、複数のロッドレンズに光を入射しても、出射した光の焦点Ｆ´の位置は変化しないため、ロッドレンズアレイを移動させながら連続してロッドレンズの光軸のずれ量などを検査することができる。
【００４２】
また、上述の説明では、複数本のロッドレンズに一度に光を入射して、光軸のずれ量を検査することについて説明したが、１本ずつのロッドレンズに光を入射し光軸のずれ量等を検査することも可能である。本発明にかかる方法においては、入射角度を超えた光は隣接するロッドレンズ内を伝播することがないため、厳密に１本のロッドレンズにのみに、厳密に制御された平行光を入射する場合と比較して、簡便にロッドレンズの検査を行うことが可能である。
【００４３】
次に、図２を参照して、検査対象のロッドレンズアレイについて説明する。図２に示すように、ロッドレンズアレイ１は、二枚の細長い矩形の基板１１間に、多数の円柱状のロッドレンズ１０を、各ロッドレンズの中心軸線と垂直方向に、互いに平行に配列して接着一体化した構成を有する。本実施形態では、直径３５０μｍ、屈折率分布定数ｇ＝０．８４ｍｍ-1のロッドレンズ１０を、有効長２２７ｍｍとなるように一列に密着させて並べている。また、基板として、厚さ０．３ｍｍ、縦４．４mm×横２２７ｍｍのフェノール樹脂製基板を用いている。また、ロッドレンズアレイ１には、ロッドレンズ１０が互いに密着して配列したもの、および所定の間隔を空けて並んでいるものがあるが、いずれについても使用可能である。
【００４４】
これらロッドレンズは、通常、一段で配列されているが、ロッドレンズの配列を複数段積層する場合もある。ロッドレンズ１０と基板１１との隙間には、接着剤が充填され、この接着剤により、ロッドレンズ１０を固定している。ロッドレンズ１０の材質は、プラスチックでもよいし、ガラスでもよい。また、基板１１の材質は、フェノール樹脂以外にも任意好適なものを用いることができる。
【００４５】
そして、ロッドレンズアレイ１は、その両端面１０ａ及び１０ｂを鏡面加工するための研磨工程の後、必要に応じて洗浄工程及び乾燥工程を経て、上述の方法によりロッドレンズアレイ１を構成するロッドレンズ１０の検査を実施する。
【００４６】
次に、図３を参照して、ロッドレンズアレイ検査装置の構成について説明する。図３は、本発明の実施形態にかかるロッドレンズアレイ検査装置を模式的に示す斜視図である。なお、図３では、個々の構成要素を所定の位置に設置するための支持部材や、ローラーの回転軸の図示を省略している。
【００４７】
図３に示すように、実施形態のロッドレンズアレイ検査装置は、光源部２及び受光部３を備える。さらに、本実施形態では、ロッドレンズアレイ１をロッドレンズの配列方向に沿って、即ち、各ロッドレンズの端面と平行な方向へ搬送する搬送手段４を備える。搬送手段４は、直線上に配列された複数のローラーから構成されている。ロッドレンズアレイ１は、下側のローラー４の回転により、図３の矢印Ａの方向に搬送される。
【００４８】
また、本実施形態では、受光部３の検出した結果が所定の閾値以上の場合に、そのロッドレンズアレイ１を不良と判定する判定部（図３では図示せず。）と、判定部により不良と判定されたロッドレンズアレイ１を、取り除く除去手段５とを備える。
【００４９】
図４に示すように、光源部２と、受光部３とは、ロッドレンズアレイ１の搬送経路を挟んで両側に、それぞれ互いに対向して配置されている。
【００５０】
すなわち、光源部２は、正面を通過するロッドレンズアレイ１の各ロッドレンズの第１端面に、順次に検査光を照射する。そして、受光部３は、光源部２によって照射されたロッドレンズの第２端面から出射した光を検出する。
【００５１】
光源部２は、光を発光する発光部２ａと、発光部２ａからの光を焦点Ｆに集光するレンズ２ｂとを備えている。発光部２ａとしては、平行光を出射するレーザー光源等を用いることができる。レンズ２ｂとしては、ボールレンズ等を用いることができる。光源２は、発光部２ａからの光をレンズ２ｂにより焦点Ｆに集光するが、この焦点Ｆは、ロッドレンズアレイ１を構成するロッドレンズの焦点位置と一致するように、発光部２ａおよびレンズ２ｂが配置される。このような構成とすることにより、ロッドレンズの焦点位置Ｆから広がる光を、ロッドレンズアレイ１を構成する複数のロッドレンズに入射することが可能となる。
【００５２】
ロッドレンズアレイ１に照射する光の広がり角度や焦点位置は、光源２ａおよびレンズ２ｂの構成を種々に変更することにより調節することができる。例えば、ボールレンズの大きさを変更することにより、光の広がり角度や焦点位置を種々に調節することが可能であり、発光部２ａから照射される光を平行光から所定の広がり角を有する光に変更すること等によっても、焦点Ｆの位置や光の広がり角を調節することができる。また、レンズ２ｂとしては、絞り値（Ｆ値）を変更することにより集光レンズの焦点から発する光源の開口数を可変可能なものを用いることが好ましい。
【００５３】
また、光源部２の構成は上述の構成に限定されるものではなく、例えばレンズ２ｂとしてボールレンズの代わりに凸レンズ等を用いても良い。また、焦点Ｆの位置に点状光源を配置し、焦点Ｆから広がる光を照射してもよい。また、光源部２は、レンズ２ｂと光源との距離、レンズ２ｂとロッドレンズアレイとの距離を調整できる調整機構を備えることが好ましい。調整機構は、レンズ２ｂとおよび光源とを水平方向、垂直方向の２方向に調節できる機構であることがより好ましい。
【００５４】
光源部２と受光部３とは、所定の間隔を隔てて、互いに対向して配置されている。受光部３は、ロッドレンズアレイ１を構成するロッドレンズ１０の第２の端面から出射した光の、第２の端面側の焦点位置に配置される。受光素子としてのフォトダイオード等のセンサから構成することができる。フォトダイオードの受光面は、光源部２から照射される光の光軸線に垂直に配置されている。なお、受光部３は、ロッドレンズの焦点位置と厳密に同一に配置される必要はなく、集光された光の焦点像が適切な大きさとなるように、フォトダイオードの解像能に応じて位置を微調節しても構わない。
【００５５】
例えば、フォトダイオードの解像能が十分に高くない場合、焦点位置から外れた位置にフォトダイオードを配置することができる。このように配置することで、ロッドレンズ１０から出射した光が集光するスポットの半径が大きくなるため、スポット径の位置等の検出がより容易になる場合がある。以降の説明においては、本発明の説明においては、第２の端面側の焦点位置近傍に受光部の受光面を配置することを、「焦点位置に配置する」と記載する場合がある。また、焦点位置から外れた位置で、集光した光のスポットを検出する場合も、焦点位置に集光された光を検出する、と記載する場合がある。
【００５６】
受光部３は、光源部２から照射される光の光軸が、受光面の中央において垂直に交わるように配置されることが好ましい。ロッドレンズの光軸は、受光面に表れる焦点の数によっても検査できるが、より厳密に検査を行う観点から、焦点の位置がどの程度ずれているのか測定できることが好ましい。光源部２から照射される光の光軸を、受光部３の受光面の中央に配置しておくことにより、受光面に集光した光の焦点位置が、受光面の中央から離れていた際に、焦点位置からロッドレンズの光軸ずれの程度を判断することが可能となる。また、ロッドレンズの光軸が連続して同程度所定の位置からずれていた場合、受光面に表れる光の焦点は一点となるが、受光面の中央から焦点位置がずれていた場合に、ロッドレンズの光軸が連続して同程度ずれていることを判定することもできる。
【００５７】
また、受光部３は、受光面上の光の焦点位置の強度も測定できるように構成してもよい。例えば、図１（ｂ）に示すように、３本のロッドレンズからの出射光が焦点Ｆ´一点に集光する場合の光の強度をIとする。また、図１（ｃ）のように、一本のロッドレンズの光軸がずれている場合、２本のロッドレンズから出射した光が焦点F´に集光する。この場合の焦点Ｆ´の光の強度Ｉ´は、光の強度Ｉと比較して低い値となる。光源部２から出射された光が、３本のロッドレンズの受光角の範囲内であれば、焦点が２つ測定されるために、容易に光軸ずれを観察できるが、１本のロッドレンズの光軸が大きくずれており、光源部２から出射された光が、一本のロッドレンズの受光角から外れていた場合、受光部３の受光面に表れる焦点はひとつのみとなる。この場合においても、焦点の光の強度を比較することにより、ロッドレンズの一本の光軸が大きくずれていることを判定することができる。
【００５８】
また、受光部３は、フォトダイオード等のセンサと切り替えて配置可能なスクリーンを備えていても構わない。ロッドレンズアレイの検査を始める前に、光源の焦点位置を調整する場合や、受光部の位置を調整する場合がある。この際に、検査光の集光位置が目視で確認できることが好ましい場合がある。このように、検査光の集光位置の確認が可能なスクリーンと、フォトダイオード等のポジショニングセンサーとを切り替えて使用できることで、目視で検査光の焦点位置等を確認することが可能となり、各部材の位置合わせがより容易になる。
【００５９】
受光部３は、フォトダイオード等のセンサとロッドレンズアレイとの距離を調整できる調整機構を備えることが好ましい。調整機構は、フォトダイオード等を水平方向、垂直方向の２方向に調節できる機構であることがより好ましい。
【００６０】
また、受光部３と、ロッドレンズとの間に、追加の光学部材を配置しても構わない。例えば、ロッドレンズの焦点位置近傍に対物レンズおよびリレーレンズ等の拡大光学系を配置し、一定倍率で受光部上にロッドレンズからの出射光を結像させる構成としても構わない。このように構成することで、出射光が集光したスポットを拡大して受光部で検出できるために、より高感度に焦点位置の位置ずれ等を検出することが可能となる。
【００６１】
また、ロッドレンズアレイ１は、光源部２と受光部３との間を、搬送手段４により図３の方向Ａに運搬される。この際、ロッドレンズアレイ１は、光源部２と受光部３との間を、通過する際に、ロッドレンズアレイ１の各ロッドレンズの光軸が、順次に光源部２及び受光部３の軸線とほぼ一致するように搬送される。ロッドレンズアレイ１は、光源部２と、受光部３と一定の距離を保ちながら搬送されることが好ましい。なお、ロッドレンズアレイが搬送される方向は、水平方向であることが好ましく、ロッドレンズアレイの光軸は、当該水平方向と直交することが好ましい。このように検査装置を構成することで、連続的にロッドレンズアレイ１を構成するロッドレンズの光軸を測定することができる。
【００６２】
運搬手段４がロッドレンズアレイ１を運搬する速度は、受光部３がデータを取得する単位時間を考慮して適宜設定することができる。例えば、発光部２からの照射光が３本のロッドレンズに入射され、受光部３のデータ取得間隔が３００ミリ秒／回に設定されている場合、３００ミリ秒毎にロッドレンズが図４の方向Ａに沿って３本移動されるような速度とすることで効率的にロッドレンズアレイ１を構成するロッドレンズの光軸を検査することができる。また、上述の場合においても、３００ミリ秒毎に、図４の方向Ａに沿って一本のロッドレンズを移動させる速度としてもよい。このような移動速度とすることにより、焦点位置や強度の異常が発生した位置と、ロッドレンズアレイ１を移動させていくと前述の移動が解消された位置とを特定することにより、どのロッドレンズの光軸が所定位置からずれているのかを容易に特定することができる。
【００６３】
判定部６は、受光部３からのデータを処理する装置である。判定部６は、受光部３から受信したデータを処理し、ロッドレンズアレイ１の光軸の良否を判定するように構成することができる。また、判定部６は、ロッドレンズアレイ１の光軸の測定結果を、ディスプレイ上に表示する装置等であってもよい。
【００６４】
また、本発明にかかる検査装置は、種々の追加の構成を備えていても構わない。例えば、ロッドレンズアレイの検査を始める前に、ロッドレンズアレイの端面から埃等を除去する装置等が備えられていても構わない。
【００６５】
ここで、図５に、受光部３から出力され、判定部６により処理されたデータの一例を示す。図５に示された例は、半径が６００μｍのロッドレンズが、ピッチ６２０μｍ（すなわちレンズ間の間隔が２０μｍ）で複数本、２段に配列されたロッドレンズの検査画像を示している。また、レーザー光源と、３ｍｍφのボールレンズとを用い、ロッドレンズの焦点位置Ｆでレーザー光を集光し、これを検査光とした。焦点位置Ｆで集光した検査光は、広がり角度が約３０度であり、ロッドレンズの第１端面が配置される位置で、半径１．２６ｍｍのスポットを形成した。すなわち、焦点Ｆから広がる光を、図６に模式的に示されるように複数本のロッドレンズに同時に入射する構成とした。図６の円ｃは、焦点Ｆから広がり、複数のロッドレンズ１に照射された光を示している。ロッドレンズ１０の出射面側には、対物レンズとリレーレンズとを配置し、出射した光のスポットを２０倍に拡大し、受光部で出射光のスポット位置、光量を測定した。この状態でロッドレンズを移動させながら連続的に測定を行い、ロッドレンズアレイの全長にわたって検査を行った。
【００６６】
図５は横軸がロッドレンズアレイの幅方向端部からの距離、縦方向がスポット位置のずれ量を示している。この例で示されるように、端部から３５ｍｍ、６０ｍｍ、１００ｍｍ、１４０ｍｍ、１６０ｍｍの位置近傍に、光軸がずれて配置されたロッドレンズがあることが分かる。このように、従来のように、ロッドレンズそれぞれに正確に制御された平行光を入手するのではなく、焦点位置から広がる光を複数のロッドレンズに一度に検査光を入射した場合であっても、正確にロッドレンズの光軸の検査を行うことが可能であることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明によれば、レンズアレイを構成する各ロッドレンズの光軸を高精度で、簡便かつ迅速に検出できるので、ロッドレンズアレイの良否判定を正確かつ速やかに行うことができる。よって、ロッドレンズアレイの出荷品の良品率の向上、及びロッドレンズアレイの検査コストの低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  ロッドレンズアレイ
２  光源部
２ａ  発光部
２ｂ  レンズ部
３  受光部
４  運搬手段
５  除去手段
６  判定部
１０  ロッドレンズ
１０ａ、１０ｂ  端面
１１  基板
Ｆ、Ｆ´、Ｆ´´  焦点
Ｘ  等倍像を結ぶ範囲（視野半径の円）
【図１】
2016017784.tif 000003
【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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