JP2006185994A - 光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微小な光学部品同士を高い精度で位置調整でき、かつ容易に接合することが可能な光学素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】第１の部品１１と第２の部品１３とを有する光学素子１０の製造方法であって、第１の部品１１の上に、光学的に透明な部材を有する接合層３２、及び第２の部品１３を順次載置する載置工程と、接合層３２上で第２の部品１３を移動させることにより、第１の部品１１上における第２の部品１３の位置を修正する位置修正工程と、位置修正工程において修正された第１の部品１１上の位置に第２の部品１３を固着する固着工程と、を含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光学素子の製造方法、特に、微小な光学部品を接合することにより構成される光学素子の製造方法の技術に関する。

近年、エレクトロニクス分野において、光学技術の応用により付加価値を高める手法が盛んに取り入れられている。光学分野においては、機器の小型化や高付加価値化に対応するために、微小な光学素子を用いて新たな効果を得ようという思想が広まりつつある。複数の光学部品で微小な光学素子を構成する場合、微小な光学部品を接合する工程が必要になる。例えば、光を効率良くかつ正確に導くことが可能な光学素子を得るために、光学部品を高い精度で位置調整する必要がある場合が多い。微小な光学部品を高い精度で位置調整することは、きわめて困難であると考えられる。また、光学部品には汚れやキズに弱いものが多い上、微小な光学部品は軽量で紛失し易いことからも、取り扱いが難しいと考えられる。このため、微小な光学部品を接合するためには、作業者に高度な技能や負荷を要する場合や、多くの作業時間及びコストを要する場合がある。微小な光学部品同士を高い精度で位置調整しながら接合するために、接合剤の表面張力を用いて光学部品の位置を修正する、いわゆるセルフアライメント工法が提案されている。セルフアライメント工法を用いる技術は、例えば、特許文献１に提案されている。

特開平６−３４８５２号公報

特許文献１には、接合剤として半田を用いるセルフアライメント工法が開示されている。光学部品である半導体レーザは、光を出射する面とは異なる面を用いて、基板に接合される。これに対して、光学分野では、光学部品同士の接合部分に光を通過させる光学素子も多く用いられる。例えば、光の外部取出し効率を向上するために、光路中に微小な光学素子を配置する場合がある。通常、半田は光を透過させないことから、特許文献１の技術をそのまま適用しても、光学部品同士の接合部分に光を通過させる光学素子を形成することは難しい。また、半田を用いる場合、光学部材は、半田を軟化させる程度の高温にさらされることとなる。このため、特許文献１に提案される技術は、高温に弱い光学部品に適用することが困難であるとも考えられる。このように、従来の技術では、微小な光学部品を接合することが困難である場合があるため問題である。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、微小な光学部品同士を高い精度で位置調整でき、かつ容易に接合することが可能な光学素子の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、第１の部品と第２の部品とを有する光学素子の製造方法であって、第１の部品の上に、光学的に透明な部材を有する接合層、及び第２の部品を順次載置する載置工程と、接合層上で第２の部品を移動させることにより、第１の部品上における第２の部品の位置を修正する位置修正工程と、位置修正工程において修正された第１の部品上の位置に第２の部品を固着する固着工程と、を含むことを特徴とする光学素子の製造方法を提供することができる。

光学素子は、第１の部品及び第２の部品の少なくとも２つの部品を接合して構成されるものとする。位置修正工程において、接合層上で第２の部品を移動させることにより、第１の部材上における第２の部材の位置を修正する。接合層の表面張力により第２の部品を移動させるセルフアライメント工法を用いると、第１の部品と第２の部品との接続部分で蹴られる光が最小限となるように、光学的な接続を確実に行うことができる。また、光学的に透明な部材を有する接合層を用いることによって、第１の部品と第２の部品との接合部分に光を通過させるような光学素子を容易に形成することができる。接合層に用いる部材としては、光学的に透明、かつ位置修正工程において第２の部品を移動し得る流動性を備えるものであれば良い。このため、接合層には、比較的低温で加熱処理可能、若しくは加熱処理が不要な部材を用いることもできる。従って、高温に弱い光学部品にも本発明を適用することができる。これにより、微小な光学部品同士を高い精度で位置調整でき、かつ容易に接合して光学素子を製造できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、第１の部品の接合面と、第２の部品の接合面とは、形状及び大きさが略同一であることが望ましい。第１の部品及び第２の部品の接合面同士を略同一の形状及び大きさで構成すると、接合層の表面張力によって、第１の部品及び第２の部品の外縁同士が略一致するように第２の部品を移動させることができる。これにより、第１の部品上における第２の部品の位置を、第１の部品及び第２の部品の外縁同士が略一致するように修正することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、固着工程において、接合層を硬化させることにより第２の部品を第１の部品に固着することが望ましい。接合層を用いて第２の部品を第１の部品に固着させることにより、第１の部品と第２の部品とを接合させることができる。また、光学的に透明な部材を有する接合層を用いることから、硬化させた接合層は、光学部品として機能する。これにより、第１の部品、接合層、及び第２の部品を光が透過可能な光学素子を製造できる。

また、本発明の好ましい態様としては、接合層は、光を吸収することにより硬化する光硬化部材を有し、固着工程において、接合層に光を供給することにより接合層を硬化させることが望ましい。光硬化性部材を有する接合層に光を供給することにより、接合層を硬化させることができる。接合層に光硬化性部材を用いると、固着工程における加熱処理が不要である。これにより、高温に弱い光学部品であっても容易に接合することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、第１の部品及び第２の部品の少なくとも一方は、光を供給する発光部であって、固着工程において、発光部からの光を接合部に供給することが望ましい。第１の部品及び第２の部品の少なくとも一方から光を供給可能であれば、第１の部品と第２の部品との接合を容易に行うことができる。これにより、光学素子を容易に製造することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、接合層は、熱を吸収することにより硬化する熱硬化部材を有し、固着工程において、接合層に熱を供給することにより接合層を硬化させることが望ましい。熱硬化性部材を有する接合層に熱を供給することにより、接合層を硬化させることができる。これにより、第１の部品と第２の部品とを容易に接合することができる。熱硬化性部材として、比較的低い温度で硬化させることが可能な部材を選択することにより、高温に弱い光学部品を用いることもできる。

また、本発明の好ましい態様としては、第１の部品及び第２の部品の少なくとも一方は、熱を供給する発熱部であって、固着工程において、発熱部からの熱を接合部に供給することが望ましい。第１の部品及び第２の部品の少なくとも一方から熱を供給可能であれば、第１の部品と第２の部品との接合を容易に行うことができる。これにより、光学素子を容易に製造することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、接合層は、加熱により軟化する熱軟化性部材を有し、位置修正工程において、加熱により軟化した接合層上で第２の部品を移動させ、固着工程において、接合層を冷却することにより接合層を硬化させることが望ましい。熱軟化性部材を有する接合層を加熱することにより、接合層上で第２の部品を移動させることができる。また、接合層を冷却することにより、接合層を硬化させることができる。これにより、第１の部品上における第２の部品の位置を修正し、かつ第１の部品と第２の部品とを容易に接合することができる。熱軟化性部材として、比較的低温で第２の部品を移動させる程度の流動性を確保可能な部材を選択することにより、高温に弱い光学部品を用いることもできる。

また、本発明の好ましい態様としては、位置修正工程において修正された第１の部品上の位置に第２の部品が配置された状態で接合層を除去する接合層除去工程を含むことが望ましい。位置修正工程において第２の部品の位置を修正した状態で接合層を除去すると、第２の部品は、第１の部品との間の摩擦力によって、アライメントされた状態を保持する。そして、第２の部品と第１の部品とを固着することにより、第２の部品がアライメントされた状態で、第１の部品と第２の部品とを接合する。これにより、第１の部品及び第２の部品の接合部分を光が透過可能な光学素子を製造できる。

また、本発明の好ましい態様としては、接合層除去工程において、接合層に含まれる部材を揮発させることで接合層を除去することが望ましい。接合層に含まれる部材を揮発させることにより、第２の部品がアライメントされた状態を保持したまま接合層を除去することができる。また、接合層には、比較的低温で揮発可能な部材や、減圧によって揮発可能な部材を用いることにより、高温に弱い光学部品であっても容易に接合することができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る製造方法で製造された光学素子１０の斜視構成を示す。光学素子１０は、固体光源である発光ダイオード素子（以下、「ＬＥＤ」という。）１１からの光を所定の出射方向へ供給する光源装置である。光学素子１０は、ＬＥＤ１１、接合層１２、及びプリズム部１３を順次積層して構成されている。ＬＥＤ１１は、略矩形の出射面から光を供給する面発光光源である。ＬＥＤ１１は、光学素子１０を構成する第１の部品である。ＬＥＤ１１は、例えば、電極と、発光層と、透明基板とを積層して構成されている。

接合層１２は、光学的に透明な部材で構成されている。プリズム部１３は、四角錐形状を有する。プリズム部１３は、光学素子１０を構成する第２の部品である。プリズム部１３は、光学的に透明な硝子部材や樹脂部材により構成されている。ＬＥＤ１１を単独で用いる場合、ＬＥＤ１１と空気との界面で光が全反射することにより、光がＬＥＤ１１の内部に取り込まれる場合がある。ＬＥＤ１１の出射側に接合層１２及びプリズム部１３を設けることで、ＬＥＤ１１からの光をプリズム部１３へ進行させ、ＬＥＤ１１の内部に取り込まれる光を低減することができる。また、プリズム部１３の斜面で光を屈折させることにより、所定の出射方向へ進行する光を増加することができる。

ＬＥＤ１１からの光のうち一部の光は、プリズム部１３の界面で全反射することにより、ＬＥＤ１１の方向へ戻る。ここで、ＬＥＤ１１の電極に高反射性の金属部材を用いることにより、ＬＥＤ１１へ戻った光をプリズム部１３の方向へ反射させることができる。光学素子１０は、プリズム部１３を設けることにより、ＬＥＤ１１からの光を所定の出射方向へ効率良く進行させることができる。光学素子１０は、所定の方向へ光を供給するための光源装置として有用であり、例えばプロジェクタの光源装置に用いることができる。

図２は、第１の部品であるＬＥＤ１１の接合面Ｓ１と、第２の部品であるプリズム部１３の接合面Ｓ２とを説明するものである。ここでは接合面Ｓ１、Ｓ２の説明のために、接合層１２の図示を省略している。接合面Ｓ１は、ＬＥＤ１１の出射面である。接合面Ｓ２は、プリズム部１３の入射面である。接合面Ｓ１及び接合面Ｓ２は、接合層１２を介して互いに接合している。接合面Ｓ１と接合面Ｓ２とは、略同一の矩形形状、及び略同一の大きさを有する。また、ＬＥＤ１１とプリズム部１３とは、接合面Ｓ１の外縁と接合面Ｓ２の外縁とが略一致するように接合されている。接合面Ｓ１の外縁と接合面Ｓ２の外縁とを略一致させることにより、ＬＥＤ１１とプリズム部１３との間から損失する光を低減することができる。

図３は、光学素子１０の製造手順を説明するものである。まず、工程ａにおいて、第１の部品であるＬＥＤ１１の上に、接合層３２を載せる。接合層３２は、光学的に透明、かつ光を吸収することにより硬化する光硬化性部材を有する。工程ａにおいて、接合層３２は、光を照射する前の状態であって、流動性を有する液体状態をなしている。接合層３２には、例えば、透明かつ光硬化性を備える樹脂部材を用いることができる。

次に、工程ｂにおいて、接合層３２の上に、第２の部品であるプリズム部１３を載せる。プリズム部１３は、液体である接合層３２に浮遊させるように載せる。工程ａ及び工程ｂは、第１の部材であるＬＥＤ１１の上に、接合層３２及び第２の部品であるプリズム部１３を順次載置する載置工程である。なお、工程ｂにおいて、接合層３２におけるプリズム部１３の浮遊を促すために、接合層３２に振動を与えることとしても良い。

工程ｃでは、接合層３２にプリズム部１３を載せた状態で一定時間、例えば２〜３秒間放置する。このとき、プリズム部１３は、接合層３２の表面張力の作用により、接合層３２上を移動する。そして、プリズム部１３は、プリズム部１３の接合面Ｓ２（図２参照）の外縁と、ＬＥＤ１１の接合面Ｓ１の外縁とが略一致する位置で止まる。工程ｃは、接合層３２上でプリズム部１３を移動させることにより、ＬＥＤ１１上におけるプリズム部１３の位置を修正する位置修正工程である。

プリズム部１３の位置の修正には、接合層３２の表面張力の作用によりプリズム部１３をアライメントする、いわゆるセルフアライメント工法を用いている。接合層３２の表面張力によりプリズム部１３を移動させるためには、プリズム部１３とＬＥＤ１１との間に生じる摩擦力に対して、接合層３２の表面張力が十分に大きい必要がある。また、接合層３２は、プリズム部１３を移動させ得る流動性を備える必要がある。

ＬＥＤ１１の接合面Ｓ１、及びプリズム部１３の接合面Ｓ２について、形状及び大きさを略同一とすると、接合層３２の表面張力は、接合面Ｓ１の外縁と接合面Ｓ２の外縁とが一致する状態でつり合う。プリズム部１３は、平面上の位置のずれや回転ずれのみならず、立体的な傾きずれも修正することが可能である。このようにして、光学測定機器等を用いた精緻な位置調整を行うこと無く、プリズム部１３の位置のずれを自動的に修正することができる。

次に、工程ｄにおいて、接合層３２に光Ｌを供給することにより、接合層３２を硬化させる。接合層３２を硬化させることにより、プリズム部１３をＬＥＤ１１に固着する。工程ｄは、工程ｃにおいて修正されたＬＥＤ１１上の位置にプリズム部１３を固着する固着工程である。なお、接合層３２に供給する光Ｌは、接合層３２に用いる光硬化性部材を十分に硬化させることが可能な光であれば良く、可視光や紫外光を用いることができる。

接合層３２を硬化させることにより、工程ｅに示すように、液体状の接合層３２は、固体状の接合層１２に変化する。接合層３２を硬化させることにより、プリズム部１３をＬＥＤ１１に固着させる。このようにして、ＬＥＤ１１とプリズム部１３とを接合する。なお、接合層１２に気泡が封入されることを防ぐために、減圧環境下において接合層３２を硬化させることとしても良い。光学素子１０は、以上の製造手順により製造される。

接合層３２の表面張力によりプリズム部１３を移動させるセルフアライメント工法によると、ＬＥＤ１１とプリズム部１３との接続部分で蹴られる光が最小限となるように、光学的な接続を確実に行うことができる。また、透明部材を硬化することにより形成された接合層１２は、光学部品の一つとして機能させることができる。このため、ＬＥＤ１１とプリズム部１３との接合部分に光を通過させるような光学素子１０を容易に形成することができる。接合層３２に光硬化性部材を用いると、固着工程における加熱処理が不要となる。このため、高温に弱い光学部品であっても容易に接合することができる。

これにより、微小な光学部品同士を高い精度で位置調整でき、かつ容易に接合して光学素子１０を製造できるという効果を奏する。さらに、ＬＥＤ１１とプリズム部１３との位置合わせは、短時間、かつ少ない工程により行うことができることから、ＬＥＤ１１やプリズム部１３の汚染やキズによる劣化を低減することができる。プリズム部１３の位置修正を自動的に行うことが可能であるから、作業者に高度な技能や負荷を課す必要が無くなる上、製造工程の自動化も可能である。従って、光学素子１０の作業時間やコストを低減することができる。

上記の位置修正工程においてプリズム部１３を移動させるためには、プリズム部１３とＬＥＤ１１との間に生じる摩擦力に対して、接合層３２の表面張力が十分に大きいことが条件となる。接合層３２の表面張力は、接合層３２に用いる部材の、ＬＥＤ１１及びプリズム部１３に対する濡れ性に応じて変化する。濡れ性は、液滴と固体とが接する部分における液滴の接線と固体面とがなす接触角の値によって評価される。濡れ性は、ＬＥＤ１１及びプリズム部１３の表面自由エネルギーに依存する。この他、接合層３２の表面張力は、接合層３２の厚みにも依存する。プリズム部１３とＬＥＤ１１との間に生じる摩擦力は、プリズム部１３の重量に依存する。従って、接合層３２、ＬＥＤ１１及びプリズム部１３を構成する各部材の選択や諸条件の設定を適宜行うことにより、プリズム部１３のアライメントが可能となる。

プリズム部１３の位置修正は、無重力環境下で行うこととしても良い。無重力環境では、プリズム部１３の重量を略ゼロとし、プリズム部１３とＬＥＤ１１との間に生じる摩擦力を軽減することが可能となる。このため、プリズム部１３が比較的重い場合であっても、プリズム部１３のアライメントを行うことができる。例えば、上記の載置工程による形成物を入れた筐体を落下させることにより、プリズム部１３とＬＥＤ１１との間の摩擦力を軽減することができる。

固着工程において、接合層３２へはＬＥＤ１１からの光を供給することとしても良い。第１の部品及び第２の部品の少なくとも一方が光を供給する発光部である場合は、発光部からの光を接合層３２に供給することが可能である。光学素子１０の製造工程においてＬＥＤ１１から光を供給可能であれば、ＬＥＤ１１とプリズム部１３との接合を容易に行うことができる。これにより、光学素子１０を容易に製造することができる。

光学素子は、ＬＥＤ上で他の部品をアライメントすることによって製造するものに限られない。図４に示すように、他の部品であるロッドインテグレータ４１上で、ＬＥＤ４３をアライメントすることによって光学素子４０を製造しても良い。ロッドインテグレータ４１は、硝子や透明樹脂等の透明部材で構成される四角柱形状の構造物である。ロッドインテグレータ４１は、ＬＥＤ４３からの光を所定の方向へ導くほか、ロッドインテグレータ４１の界面で光を全反射することにより、ＬＥＤ４３からの光を均一化する。

工程ａでは、第１の部品であるロッドインテグレータ４１の上に接合層２２を載せる。接合層２２を載せるのは、ロッドインテグレータ４１のうち、ＬＥＤ４３からの光が入射する入射面となる面である。次に、工程ｂにおいて、接合層２２の上に、第２の部品であるＬＥＤ４３を載せる。ＬＥＤ４３は、予め基板４４に実装されている。ＬＥＤ４３は、基板４４を上に向けた状態で、接合層２２の上に載せられる。このように、載置工程において、ロッドインテグレータ４１の上に、接合層２２及びＬＥＤ４３を順次載置する。

次に、位置修正工程において、接合層２２上でＬＥＤ４３を移動させることにより、ロッドインテグレータ４１上におけるＬＥＤ４３の位置を修正する。そして、固着工程である工程ｃにおいて接合層２２を硬化させることにより、工程ｂにおいて修正されたロッドインテグレータ４１上の位置にＬＥＤ４３を固着する。液体状の接合層２２は、固体状の接合層４２に変化する。このようにして、ＬＥＤ４３とロッドインテグレータ４１とを接合する。光学素子４０は、以上の製造手順により製造される。このように、他の部品上でＬＥＤをアライメントする手順によって光学素子を製造することもできる。

第１の部品の接合面と第２の部品の接合面とは略同一の形状、大きさとする構成に限られない。図５及び図６を用いて以下に説明するように、第１の部品と第２の部品とは、それぞれの接合面が異なる形状、又は異なる大きさを有することとしても良い。図５に示す基板５１は、略平坦な平面形状をなす第１の部材である。図６に示すように、光学素子５０は、基板５１の接合面である平面上に複数のプリズム部５３を接合して構成されている。このように、基板５１の接合面とプリズム部５３の接合面とは、形状及び大きさが異なっている。プリズム部５３は、四角錐形状をなす第２の部材である。

図５に示すように、基板５１には、液状の接合層によって濡れる部分である領域Ｓ３と、液状の接合層をはじく部分である領域Ｓ４とが設けられている。接合層に親水性の部材を用いる場合、領域Ｓ３には親水処理が施される。親水処理は、例えば親水性部材の塗布や親水性部材の膜を形成することにより行うことができる。領域Ｓ３は、それぞれプリズム部５３を配置する部分であって、プリズム部５３の接合面と略同一の矩形形状を有する。これに対して、領域Ｓ４には撥水処理が施される。撥水処理は、例えば撥水性部材の塗布や撥水性部材の膜を形成することにより行うことができる。領域Ｓ４は、プリズム部５３を配置する部分以外の部分に対応している。

光学素子５０の製造手順としては、まず載置工程において、基板５１の各領域Ｓ３に、液体状の接合層５２を載置する。接合層５２は、表面張力の作用により、領域Ｓ３上にとどまる。接合層５２上には、プリズム部５３を載置する。次に、位置修正工程において、各接合層５２上でプリズム部５３を移動させることにより、基板５１上におけるプリズム部５３の位置を修正する。さらに、固着工程において、接合層５２を硬化させることにより、基板５１上にプリズム部５３を固着させる。このようにして、基板５１上の領域Ｓ３の位置に、正確にプリズム部５３を配置することができる。

第１の部品及び第２の部品は、それぞれの接合面が異なる形状、又は異なる大きさを有する場合であっても、一方の部品の接合面に対応して、他方の部品の接合面の一部に所定の処理を施すことにより、位置合わせを行うことができる。なお、基板５１上の領域Ｓ３及び領域Ｓ４は、接合層の性質に応じて、領域Ｓ３上に接合層をとどめることができるような処理を施すことが望ましい。例えば、接合層に撥水性の部材を用いる場合、領域Ｓ３には撥水処理、領域Ｓ４には親水処理が施される。

図７は、本実施例の変形例に係る製造方法を説明するものである。本変形例の製造方法で製造される光学素子７０は、上記の光学素子１０と同様の構成を有する。本変形例は、接合層６２に、熱Ｈを吸収することにより硬化する熱硬化性部材を用いることを特徴とする。工程ａ〜工程ｃは、熱硬化性部材を有する接合層６２を用いる以外は、図３の工程ａ〜工程ｃと同様である。接合層６２には、例えば、透明かつ熱硬化性を備える樹脂部材を用いることができる。

工程ｄでは、接合層６２に熱Ｈを供給することにより、接合層６２を硬化させる。接合層６２を硬化させることにより、プリズム部１３をＬＥＤ１１に固着する。工程ｄは、工程ｃにおいて修正されたＬＥＤ１１上の位置にプリズム部１３を固着する固着工程である。なお、接合層６２に供給する熱Ｈは、接合層６２に用いる熱硬化性部材を十分に硬化させることが可能な強度であれば良い。また、位置修正工程から固着工程にかけて、熱Ｈを徐々に供給することとしても良い。少しずつ熱Ｈを供給することによって、接合層６２は少しずつ硬化する。位置修正工程において接合層６２を少しずつ硬化させることで、プリズム部１３の位置を徐々に収束させ、正確にプリズム部１３をアライメントすることができる。

工程ｅに示すように、液体状の接合層６２は、固体状の接合層７２に変化する。接合層６２を硬化させることにより、プリズム部１３をＬＥＤ１１に固着させる。このようにして、ＬＥＤ１１とプリズム部１３とを容易に接合することができる。熱硬化性部材として、比較的低温、例えば１００度程度の温度で硬化させることが可能な部材を選択することにより、高温に弱い光学部品であっても容易に接合することができる。

固着工程において、接合層６２へはＬＥＤ１１からの熱を供給することとしても良い。第１の部品及び第２の部品の少なくとも一方が熱を供給する発熱部である場合は、発熱部からの熱を接合層６２に供給することが可能である。光学素子７０の製造工程においてＬＥＤ１１から熱を供給可能であれば、ＬＥＤ１１とプリズム部１３との接合を容易に行うことができる。これにより、光学素子７０を容易に製造することができる。

図８は、本発明の実施例２に係る光学素子の製造方法を説明するものである。本実施例の製造方法で製造される光学素子８０は、上記実施例１の光学素子１０と同様の構成を有する。上記実施例１の光学素子１０と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例は、接合層８２に、加熱により軟化する熱軟化部材を用いることを特徴とする。

工程ａにおいて、第１の部材であるＬＥＤ１１の上に、接合層８２を載せる。接合層８２は、光学的に透明、かつ加熱により軟化する熱軟化性部材を有する。工程ａにおいて、接合層８２は、加熱前のゲル状をなしている。ゲル状とは、接合層８２によってプリズム部１３を仮接合することが可能な状態であって、高粘性状態や半硬化状態を含む。接合層８２には、例えば、透明かつ熱軟化性を備える樹脂部材を用いることができる。また、接合層８２は、粒子状の透明樹脂部材に、揮発性の液体を混合して用いても良い。揮発性の液体を混合した接合層８２は、樹脂の軟化とともに、液体を気化させる。この他、接合層８２には、樹脂部材の軟化とともに、樹脂部材と混合して一体となるような液体を混合しても良い。

次に、工程ｂにおいて、接合層８２の上に、第２の部材であるプリズム部１３を載せる。プリズム部１３は、ゲル状の接合層８２によってＬＥＤ１１上に仮接合される。工程ａ及び工程ｂは、第１の部材であるＬＥＤ１１の上に、接合層８２及び第２の部品であるプリズム部１３を順次載置する載置工程である。

次に、工程ｃにおいて、加熱により接合層８２を軟化させる。接合層８２は、ゲル状から、さらに流動性が高い液体状へと変化する。そして、接合層８２を液体状として一定時間放置する。プリズム部１３は、接合層８２の表面張力の作用により、接合層８２上を移動する。そして、工程ｄに示すように、プリズム部１３の位置のずれを自動的に修正することができる。工程ｃ及び工程ｄは、加熱により軟化した接合層８２上でプリズム部１３を移動させることにより、ＬＥＤ１１上におけるプリズム部１３の位置を修正する位置修正工程である。なお、接合層８２の加熱は、接合層８２に用いる熱軟化性部材を軟化して液体状にすることが可能な温度で行えばよい。

次に、工程ｅにおいて、接合層８２を冷却することにより、接合層８２を硬化させる。接合層８２を硬化させることにより、プリズム部１３をＬＥＤ１１に固着する。工程ｅは、位置修正工程において修正されたＬＥＤ１１上の位置にプリズム部１３を固着する固着工程である。接合層８２の冷却は、加熱を停止した状態で放置するほか、冷却用空気を供給することによって行うことができる。また、位置修正工程から固着工程にかけて、接合層８２を徐々に冷却することとしても良い。少しずつ接合層８２を冷却することによって、接合層８２は少しずつ硬化する。位置修正工程において接合層８２を少しずつ硬化させることで、プリズム部１３の位置を徐々に収束させ、正確にプリズム部１３をアライメントすることができる。

工程ｅに示すように、接合層８２は、液体状から固体状へと状態が変化する。接合層８２を硬化させることにより、プリズム部１３をＬＥＤ１１に固着させる。このようにして、ＬＥＤ１１とプリズム部１３とを容易に接合することができる。熱軟化性部材として、比較的低温、例えば１００度程度の温度で硬化させることが可能な部材を選択することにより、高温に弱い光学部品であっても容易に接合することができる。

図９は、本発明の実施例３に係る光学素子の製造方法を説明するものである。本実施例の製造方法で製造される光学素子９０は、上記実施例１の光学素子１０と同様の構成を有する。上記実施例１の光学素子１０と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例は、接合層９２を除去して光学素子９０を製造することを特徴とする。接合層９２には、光学的に透明、かつ容易に揮発可能な液体である水やアルコール類等を用いることができる。

工程ａにおいて、第１の部材であるＬＥＤ１１の上に接合層９２を載せる。工程ｂでは、接合層９２の上に、第２の部材であるプリズム部１３を載せる。工程ａ及び工程ｂは、第１の部材であるＬＥＤ１１の上に、接合層９２及び第２の部品であるプリズム部１３を順次載置する載置工程である。次に、工程ｃにおいて、接合層９２の上にプリズム部１３をおいた状態で一定時間放置する。プリズム部１３は、接合層９２の表面張力の作用により、接合層９２上を移動する。そして、工程ｄに示すように、プリズム部１３の位置のずれを自動的に修正することができる。工程ｃ及び工程ｄは、接合層９２上でプリズム部１３を移動させることにより、ＬＥＤ１１上におけるプリズム部１３の位置を修正する位置修正工程である。プリズム部１３を位置調整するために、接合層９２には、沸点が作業環境より十分高い液体を用いることが望ましい。

次に、工程ｅにおいて、接合層９２を除去する。工程ｅは、位置修正工程において修正されたＬＥＤ１１上の位置にプリズム部１３が配置された状態で接合層９２を除去する接合層除去工程である。接合層９２は、揮発によって除去する。接合層９２の揮発は、加熱や減圧によって促進することができる。接合層９２を揮発させることにより、プリズム部１３がアライメントされた状態を保持したまま接合層９２を除去することができる。接合層９２が除去された後も、プリズム部１３は、プリズム部１３とＬＥＤ１１との間に働く摩擦力によって、アライメントされた状態を保持する。接合層９２には、比較的低温、例えば１００度程度の温度や、減圧によって容易に揮発可能な部材を用いることにより、高温に弱い光学部品であっても容易に接合することができる。

さらに、固着工程において、プリズム部１３をＬＥＤ１１に固着する。プリズム部１３とＬＥＤ１１とは、例えば接着剤により固着することができる。また、プリズム部１３を融解させ、プリズム部１３とＬＥＤ１１とを融着させることとしても良い。例えば、融点が比較的低い温度、例えば１００度程度である樹脂でプリズム部１３を構成することにより、プリズム部１３とＬＥＤ１１とを容易に融着することができる。この場合、接合層９２の蒸散と、プリズム部１３及びＬＥＤ１１の融着とを、加熱により同時に行うこととしても良い。このようにして、プリズム部１３がアライメントされた状態で、ＬＥＤ１１とプリズム部１３とを接合する。以上により、ＬＥＤ１１及びプリズム部１３の接合部分を光が透過可能な光学素子９０を製造できる。

本発明の製造方法は、各実施例で説明した光学素子を製造する場合に限らず、微小な光学部品を接合することにより構成される他の光学素子を製造する場合に用いても良い。また、２つの光学部品が接合された光学素子を製造する場合に限らず、３つ以上の光学部品が接合された光学素子を製造することとしても良い。

以上のように、本発明に係る光学素子の製造方法は、微小な光学部品を接合することにより構成される光学素子を製造する場合に有用である。

本発明の実施例１に係る製造方法で製造された光学素子の斜視構成図。 ＬＥＤの接合面とプリズム部の接合面とを説明する図。 光学素子の製造手順を説明する図。 ロッドインテグレータを有する光学素子の製造手順を説明する図。 他の光学素子の構成を説明する図。 他の光学素子の構成を説明する図。 実施例１の変形例に係る製造方法を説明する図。 本発明の実施例２に係る製造方法を説明する図。 本発明の実施例３に係る製造方法を説明する図。

符号の説明

１０ 光学素子、１１ ＬＥＤ、１２ 接合層、１３ プリズム部、Ｓ１、Ｓ２ 接合面、３２ 接合層、４０ 光学素子、４１ ロッドインテグレータ、２２ 接合層、４２ 接合層、４３ ＬＥＤ、４４ 基板、５０ 光学素子、５１ 基板、Ｓ３、Ｓ４ 領域、５２ 接合層、５３ プリズム部、６２ 接合層、７０ 光学素子、７２ 接合層、８０ 光学素子、８２ 接合層、９０ 光学素子、９２ 接合層

Claims (10)

1. 第１の部品と第２の部品とを有する光学素子の製造方法であって、
   前記第１の部品の上に、光学的に透明な部材を有する接合層、及び前記第２の部品を順次載置する載置工程と、
   前記接合層上で前記第２の部品を移動させることにより、前記第１の部品上における前記第２の部品の位置を修正する位置修正工程と、
   前記位置修正工程において修正された前記第１の部品上の位置に前記第２の部品を固着する固着工程と、を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
2. 前記第１の部品の接合面と、前記第２の部品の接合面とは、形状及び大きさが略同一であることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の製造方法。
3. 前記固着工程において、前記接合層を硬化させることにより前記第２の部品を前記第１の部品に固着することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
4. 前記接合層は、光を吸収することにより硬化する光硬化性部材を有し、
   前記固着工程において、前記接合層に光を供給することにより前記接合層を硬化させることを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
5. 前記第１の部品及び前記第２の部品の少なくとも一方は、光を供給する発光部であって、
   前記固着工程において、前記発光部からの光を前記接合部に供給することを特徴とする請求項４に記載の光学素子の製造方法。
6. 前記接合層は、熱を吸収することにより硬化する熱硬化性部材を有し、
   前記固着工程において、前記接合層に熱を供給することにより前記接合層を硬化させることを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
7. 前記第１の部品及び前記第２の部品の少なくとも一方は、熱を供給する発熱部であって、
   前記固着工程において、前記発熱部からの熱を前記接合部に供給することを特徴とする請求項６に記載の光学素子の製造方法。
8. 前記接合層は、加熱により軟化する熱軟化性部材を有し、
   前記位置修正工程において、加熱により軟化した前記接合層上で前記第２の部品を移動させ、
   前記固着工程において、前記接合層を冷却することにより前記接合層を硬化させることを特徴とする請求項３に記載の光学素子の製造方法。
9. 前記位置修正工程において修正された前記第１の部品上の位置に前記第２の部品が配置された状態で前記接合層を除去する接合層除去工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の製造方法。
10. 前記接合層除去工程において、前記接合層に含まれる部材を揮発させることで前記接合層を除去することを特徴とする請求項９に記載の光学素子の製造方法。

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