JP2012068383A - 光学部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】平面同士が平行ではない状態で光学部材同士が固定されることを抑制する光学部品の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】本実施例の光学部品の製造方法は、第１挟持力ＳＰ１でレンズＬを挟んだ状態でレンズＬの底面ＬＢをガラスＧの上面ＧＴに押圧してレンズＬをガラスＧに倣わせ、第１挟持力ＳＰ１よりも大きい第２挟持力ＳＰ２でレンズＬを挟んでレンズＬの姿勢を固定し、レンズＬを移動させてガラスＧにおけるレンズＬの位置を調整し、レンズＬをガラスＧに固定する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、光学部品の製造方法に関する。

光学部品には、互いに固定された複数の光学部材を備えたものがある。特許文献１には、光学部品の調芯方法が開示されている。

特開２００２−２１４４９７号公報

複数の光学部材の平面同士が互いに平行となるように光学部材同士が固定する場合がある。この場合に複数の光学部材の平面同士が平行ではない状態で固定されると、これら複数の光学部材を透過する光の進行方向に影響を及ぼす恐れがある。

本発明は、平面同士が平行ではない状態で光学部材同士が固定されることを抑制する光学部品の製造方法を提供することを目的とする。

本明細書に開示の光学部品の製造方法は、第１挟持力で第１光学部材を挟んだ状態で前記第１光学部材の平面を第２光学部材の平面に押圧して前記第１光学部材を前記第２光学部材に倣わせ、前記第１挟持力よりも大きい第２挟持力で前記第１光学部材を挟んで前記第１光学部材の姿勢を固定し、前記第１光学部材を移動させて前記第２光学部材における前記第１光学部材の位置を調整し、前記第１光学部材を前記第２光学部材に固定する。

平面同士が平行ではない状態で光学部材同士が固定されることを抑制する光学部品の製造方法を提供することを目的とする。

図１Ａ、１Ｂは、光学部品の製造装置の説明図である。 図２は、光装置の説明図である。 図３は、ハンド機構の説明図である。 図４は、ハンド機構の説明図である。 図５は、ハンド機構の説明図である。 図６は、挟持部、保持片の説明図である。 図７は、挟持部、保持片の説明図である。 図８は、挟持部、保持片の説明図である。 図９は、挟持部、保持片の説明図である。 図１０Ａ〜１０Ｃは、レンズをガラスに固定する方法の具体的な説明図である。 図１１Ａ〜１１Ｃは、レンズをガラスに固定する方法の具体的な説明図である。

図１Ａ、１Ｂは、光学部品の製造装置１の説明図である。図１Ａは、製造装置１を側面から見た図であり、図１Ｂは、製造装置１を上面から見た図である。製造装置１は、平板状の支持板１ａ、支持板１ａ上に配置された１ｂとステージ２、ステージ２上に配置されたステージ４、ステージ４上に配置されたステージ６、ステージ６に連結されたハンド機構１０、を含む。支柱１ｂはＺ方向に延びており、詳しくは後述する光装置１００を保持している。

ステージ２は、支持板１ａ上に固定された支持ステージ２ａ、支持ステージ２ａに対してＹ方向に移動可能に連結された可動ステージ２ｂ、回転操作により可動ステージ２ｂのＹ方向の位置を調整するアクチュエータ２ｃ、を含む。アクチュエータ２ｃの隣にはアクチュエータ２ｃに電力を供給するためのケーブル２ｄが設けられている。

ステージ４は、可動ステージ２ｂ上に固定された支持ステージ４ａ、支持ステージ４ａに対してＸ方向に移動可能に連結された可動ステージ４ｂ、回転操作により可動ステージ４ｂのＸ方向の位置を調整するアクチュエータ４ｃ、を含む。アクチュエータ４ｃの隣にはアクチュエータ４ｃに電力を供給するためのケーブル４ｄが設けられている。

ステージ６は、可動ステージ４ｂ上に固定されＺ方向に延びた支持ステージ６ａ、支持ステージ６ａに対してＺ方向に移動可能に連結された可動ステージ６ｂ、回転操作により可動ステージ６ｂのＺ方向の位置を調整するアクチュエータ６ｃ、を含む。可動ステージ６ｂには、Ｙ方向に延びた支持板６ｄが固定されている。支持板６ｄに支持されている可動ステージ２ｂがＹ方向に移動し、可動ステージ４ｂがＸ方向に移動し、可動ステージ６ｂがＺ方向に移動することにより、ハンド機構１０はＸＹＺ方向での移動が可能となる。

図２は、光装置１００の説明図である。
光装置１００は、ケース１１０、ケース１１０内に収納された光ファイバ１２０、基板１３０、ガラスＧ、レンズＬ、集光レンズ１４０、受光素子１５０、等を含む。詳しくは後述するが、ハンド機構１０により、レンズＬはガラスＧ上に配置される。ガラスＧは、基板１３０に固定されている。ガラスＧは、基板１３０と集光レンズ１４０との間に位置している。レンズＬは、コリメートレンズである。ガラスＧ上にレンズＬを固定する際には、レンズＬの光軸の調整が行われた上で固定される。

レンズＬの光軸の調整方法は、ガラスＧ、レンズＬ、を透過した光を受光素子１５０が受光することに出力する受光素子１５０の出力値に基づいて、行なわれる。具体的には、受光素子１５０の出力値が最大となるように、ガラスＧに対するレンズＬの位置を規定する。製造装置１は、ガラスＧにレンズＬを固定することにより、光装置１００を製造する。

尚、光ファイバ１２０を通過した光は、基板１３０上に形成された導波路１３５を通過して、ガラスＧ、レンズＬを通過して、集光レンズ１４０を通過し、受光素子１５０で受光する。受光素子１５０は、光の受光により電気信号を出力する。製造装置１は、ガラスＧにレンズＬを固定する際に用いられる。

図３〜５は、ハンド機構１０の説明図である。
ハンド機構１０は、アクチュエータ２０、挟持片４０、５０、保持片６０、７０等を含む。アクチュエータ２０は、支持板６ｄに支持されている。アクチュエータ２０は、Ｙ方向に延びＹ方向に進退可能な出力軸２２を備えている。アクチュエータ２０は、例えばリニアアクチュエータである。支持板６ｄの先端部には連結板３１が固定されている。出力軸２２は、連結板３１を貫通している。連結板３１の正面側には、支持板３２が固定されている。支持板３２は、挟持片４０、５０をＸ方向に移動可能に支持している。出力軸２２の先端には可動板２３が固定されている。可動板２３は、挟持片４０、５０に連結されている。挟持片４０、５０は、アクチュエータ２０の動力により開閉可能である。挟持片４０、５０は、保持片６０、７０を挟んで保持可能である。保持片６０、７０は、レンズＬを挟んで保持可能である。

挟持片４０、５０の開閉動作について説明する。
支持板３２の先端側には、Ｘ方向に延びたガイドレール３３が設けられている。挟持片４０、５０のそれぞれには、スライダ３４、３５が固定されている。スライダ３４、３５は、ガイドレール３３が延びたＸ方向に移動可能にガイドレール３３と係合している。これにより、挟持片４０、５０は、Ｘ方向に移動可能に支持板３２に支持されている。

図４、５に示すように、挟持片４０、５０には、それぞれ、ガイド溝４２、５２が設けられている。可動板２３の底面には、ガイド溝４２、５２とそれぞれ係合するガイドピン２４、２５が固定されている。アクチュエータ２０の動作により出力軸２２、可動板２３がＹ方向に移動すると、ガイドピン２４、２５もＹ方向に移動する。ここで、ガイドピン２４、２５間の距離は不変であり、ガイド溝４２、５２は、図４、５に示すように、Ｙ方向に対して斜めに延びている。詳細には、ガイド溝４２、５２は、挟持片４０、５０の基端側から先端側にかけて互いに離れる方向に延びている。従って、図４の状態から出力軸２２を後退させることにより、ガイドピン２４、２５は、それぞれガイド溝４２、５２の先端側から基端側に移動する。ガイドピン２４、２５間の距離は不変であるので、ガイドピン２４、２５の移動に伴って挟持片４０、５０は互いに離れるように移動する。これにより、図５に示すように、挟持片４０、５０は開く。尚、図５に示した状態から、出力軸２２が前進することにより、図４に示すように挟持片４０、５０は閉じる。

挟持片４０、５０について説明する。
挟持片４０、５０は、弾性変形可能な金属製である。挟持片４０は、基端部４１、薄厚部４３、幅狭部４４、挟持部４５を含む。同様に、挟持片５０は、気端部５１、薄厚部５３、幅狭部５４、挟持部５５を含む。基端部４１、５１は、図３に示すように、Ｚ方向の厚みが厚い平板状である。基端部４１、５１には、それぞれガイド溝４２、５２が形成されている。基端部４１、５１が比較的厚く形成されている理由は、基端部４１、５１での弾性変形を抑制するためである。

薄厚部４３、５３は、それぞれ基端部４１、５１に連続して形成されている。薄厚部４３、５３は、図３〜５に示すようにＺ方向の厚みが比較的薄い平板状に形成されている。薄厚部４３、５３でのＺ方向の弾性変形を容易にし、Ｘ方向の弾性変形については抑制するためである。また、薄厚部４３、５３には、それぞれひずみゲージ８２、８３が固定されている。ひずみゲージ８２、８３は、変形に応じて電気抵抗が変化する金属抵抗体である。ひずみゲージ８２、８３は、それぞれ薄厚部４３、５３に固定されているので、薄厚部４３、５３の弾性変形に応じて電気抵抗が変化する。従って、ひずみゲージ８２、８３の電気抵抗の変化を検出することにより、薄厚部４３、５３のＺ方向の弾性変形の度合を検出することができる。これにより、挟持片４０、５０のＺ方向の弾性変形の度合を検出できる。

幅狭部４４は、薄厚部４３に連続して形成されている。幅狭部４４、５４は、図３〜５に示すようにＺ方向の厚みが比較的厚く形成され、Ｘ方向の幅が比較的狭く形成されている。幅狭部４４、５４でのＸ方向の弾性変形を容易にし、Ｚ方向での弾性変形については抑制するためである。また、幅狭部４４、５４には、それぞれひずみゲージ８４、８５が固定されている。ひずみゲージ８４、８５の電気抵抗の変化を検出することにより、幅狭部４４、５４のＸ方向の弾性変形の度合を検出することができる。これにより、挟持片４０、５０のＸ方向の弾性変形の度合を検出することができる。

挟持部４５、５５は、それぞれ幅狭部４４、５４に連続している。挟持部４５、５５は、保持片６０、７０を挟んで保持している。

図６〜９は、挟持部４５、５５、保持片６０、７０の説明図である。
保持片６０、７０について説明する。保持片６０、７０はレンズＬを挟んで保持している。保持片６０は、本体部６１、本体部６１から突出した連結ピン６８、を含む。保持片７０も、本体部７１、連結ピン７８を含む。保持片６０、７０は、略同一形状である。本体部６１、７１は、互いにバネＳ１、Ｓ２によりレンズＬを挟んで保持するための挟持力が付勢されている。バネＳ１の一端は、本体部６１の係止穴６２ａに挿入され、バネＳ１の他端は、本体部７１の係止穴７２ａに挿入されている。バネＳ２の一端は、本体部６１の係止穴６２ｂに挿入され、バネＳ２の他端は本体部７１の係止穴７２ｂに挿入されている。バネＳ１、Ｓ２は、それぞれ略Ｍ字状である。本体部６１、７１には、それぞれ、バネＳ１を逃すための切欠部６４ａ、７４ａが形成されている。同様に、本体部６１、７１には、それぞれ、バネＳ２を逃すための切欠部６４ｂ、７４ｂが形成されている。

保持片６０、７０は、それぞれレンズＬと当接する内周面６３ａ、６３ｂ、７３ａ、７３ｂを有している。内周面６３ａ、６３ｂ、７３ａ、７３ｂは、平面である。内周面６３ａ、６３ｂは、互いに略直交し、内周面７３ａ、７３ｂも、互いに略直交している。

保持片６０は、球面６６ａ、６６ｂを有し、保持片７０は、球面７６ａ、７６ｂを有している。球面６６ａ、６６ｂは、互いに中心が同一の球面に相当する。球面７６ａ、７６ｂも同様に、互いに中心が同一の球面に相当する。

挟持部４５には、当接面４６ａ、４６ｂが形成され、挟持部５５には、当接面５６ａ、５６ｂが形成されている。当接面４６ａ、４６ｂ、５６ａ、５６ｂは、それぞれ平面である。図６に示すように、当接面４６ａ、４６ｂ、５６ａ、５６ｂは、それぞれ、球面６６ａ、６６ｂ、７６ａ、７６ｂに当接している。当接面４６ａ、４６ｂ、５６ａ、５６ｂは平面であり、球面６６ａ、６６ｂ、７６ａ、７６ｂは球面である。このため、両者の当接面積は、平面同士が当接する場合と比較して小さくなる。これにより、挟持片４０、５０の挟持力によっては、挟持片４０、５０に対して、保持片６０、７０が姿勢を変更することが可能である。この理由については後述する。

挟持部４５、５５の、それぞれには、孔４８、５８が形成されている。孔４８、５８には、それぞれ、保持片６０の連結ピン６８、保持片７０の連結ピン７８が貫通している。連結ピン６８、連結ピン６８の先端には、それぞれ鍔部６９、７９が形成されている、鍔部６９、７９は、それぞれ、孔４８、５８から離脱不能な大きさに設定されている。孔４８、５８は、それぞれ、連結ピン６８、７８の径よりも大きめに形成されている。具体的には、連結ピン６８、７８がそれぞれ孔４８、５８を貫通した状態で所定範囲内で傾くことが可能な程度に、連結ピン６８、７８の径、孔４８、５８の径の大きさが設定されている。

図９に示すように、挟持片４０、５０が開くことにより、鍔部６９と挟持部４５とが当接し７９と挟持部５５とが当接して、保持片６０、７０が引き離される。この際に、バネＳ１、Ｓ２の付勢力に抗して、保持片６０、７０が引き離される。これにより、保持片６０、７０はレンズＬを離す。

尚、図７に示すように、レンズＬは、Ｚ方向に突出した凸面ＬＴと、凸面ＬＴと反対側に位置する平面状の底面ＬＢとを有する。レンズＬは、略円柱状である。

挟持片４０、５０の挟持力の調整について説明する。
上述したように、幅狭部４４、５４は、Ｘ方向の弾性変形が容易である。この幅狭部４４、５４でのＸ方向の弾性変形の復元力を利用して、挟持片４０、５０の挟持力が調整される。例えば、挟持片４０、５０が保持片６０、７０を挟んだ状態で、更に挟持片４０、５０を互いに接近させるようにアクチュエータ２０を駆動した場合、薄厚部４３、５３では間隔が更に狭くなる。これにより、幅狭部４４、５４では、先端に向かうにつれて幅が広くなるように変形する。このようにして、幅狭部４４、５４は反った形状となる。この際、保持片６０、７０には、幅狭部４４、５４が元の形状に復帰しようとする復元力が作用する。この復元力は、弾性変形を維持している限り、変形量に略比例する。このため、幅狭部４４、５４の復元力を利用して、挟持片４０、５０の挟持力を調整できる。尚、上述したように、ひずみゲージ８４、８５により、挟持片４０、５０の挟持力を把握することができる。

挟持片４０、５０の押圧力の調整について説明する。
ここで、押圧力とは、レンズＬを挟んだ保持片６０、７０を挟んだ挟持片４０、５０をＺ方向に移動させて、ガラスＧにレンズＬを押し付ける時の力である。上述したように、薄厚部４３、５３は、Ｚ方向の弾性変形が容易である。この薄厚部４３、５３でのＺ方向の弾性変形の復元力を利用して、挟持片４０、５０の押圧力が調整される。例えば、レンズＬの底面ＬＢがガラスＧに当接した状態で、更に挟持片４０、５０をガラスＧに向けて下降させた場合、薄厚部４３、５３においては弓状に反るように弾性変形する。この際、ガラスＧには、薄厚部４３、５３が元の形状に復帰しようとする復元力が作用する。このように薄厚部４３、５３が反ることに伴う弾性変形の復元力を利用して、挟持片４０、５０の押圧力が調整される。尚、上述したように、ひずみゲージ８２、８３により、挟持片４０、５０の挟持力を把握することができる。

レンズＬをガラスＧに固定する方法について具体的に説明する。
図１０Ａ〜１０Ｃ、１１Ａ〜１１Ｃは、レンズＬをガラスＧに固定する方法の具体的な説明図である。ここで、ガラスＧの上面ＧＴが水平面に対して傾斜している場合について説明する。レンズＬは、第１光学部材に相当し、ガラスＧは、第２光学部材に相当する。図１０Ａに示すように、挟持片４０、５０により、保持片６０、７０を挟んで保持する。この状態においては、レンズＬの底面ＬＢとガラスＧの上面ＧＴとは平行ではない。この際の挟持片４０、５０の挟持力を挟持力ＳＰ１とする。この挟持力ＳＰ１を維持した状態で、挟持片４０、５０を、ガラスＧに向けてＺ方向に下降させる。これにより、レンズＬの底面ＬＢは、ガラスＧの上面ＧＴに当接する。

この際に、挟持片４０、５０のＺ方向での押圧力を押圧力ＰＰ１とする。押圧力ＰＰ１で挟持片４０、５０を下降すると、底面ＬＢと上面ＧＴとが平行になるように保持片６０、７０は、挟持片４０、５０に対して姿勢が変わる。具体的には、当接面４６ａ、４６ｂ、５６ａ、５６ｂのそれぞれに対し、球面６６ａ、６６ｂ、７６ａ、７６ｂが摺動する。換言すれば、このように保持片６０、７０の姿勢が変更可能な程度に、挟持力ＳＰ１、押圧力ＰＰ１は設定されている。挟持力ＳＰ１が大きすぎる、又は押圧力ＰＰ１が弱すぎると、挟持片４０、５０に対して保持片６０、７０が摺動せずに姿勢は変更されないからである。このようにして、レンズＬをガラスＧの上面ＧＴに倣わすことができる。挟持力ＳＰ１、押圧力ＰＰ１は、それぞれ、ひずみゲージ８４、８５、８２、８３の検出値に基づいて把握することができる。

次に、図１０Ｃに示すように、挟持片４０、５０の挟持力を挟持力ＳＰ２に設定する。挟持力ＳＰ２は、挟持力ＳＰ１よりも大きい。挟持力ＳＰ１よりも大きい挟持力ＳＰ２に設定する理由は、保持片６０、７０の姿勢を固定するためである。これにより、球面６６ａ、６６ｂ、７６ａ、７６ｂは、当接面４６ａ、４６ｂ、５６ａ、５６ｂに対して摺動しにくくなり、底面ＬＢと上面ＧＴとが平行の状態が維持される。尚、挟持力ＳＰ２の値については、ひずみゲージ８４、８５からの検出値に基づいて把握することができる。

そして、挟持片４０、５０の押圧力を、押圧力ＰＰ１よりも小さい押圧力ＰＰ２に設定し、挟持片４０、５０をＸＹ方向に移動させて上面ＧＴ上のレンズＬの位置を調整する。押圧力ＰＰ１よりも小さい押圧力ＰＰ２に設定する理由は、押圧力が大きすぎる状態のまま挟持片４０、５０をＸＹ方向に移動させると、上面ＧＴや底面ＬＢに傷がつく恐れがあるからである。尚、押圧力ＰＰ２の値については、ひずみゲージ８２、８３からの検出値に基づいて把握することができる。尚、位置の調整は、ガラスＧ、レンズＬを通過する光を受光する受光素子１５０の出力値が最大となるように、ガラスＧに対するレンズＬの位置を調整する。

位置が調整されると、ガラスＧとレンズＬとの周辺に接着剤Ａを塗布する。接着剤Ａは、例えば紫外線硬化性の樹脂であるがこれに限定されない。接着剤Ａを塗布した後に接着剤Ａに紫外線を照射して接着剤Ａを硬化させる。これにより、ガラスＧとレンズＬとが固定される。

次に、図１１Ｂに示すように、挟持片４０、５０を開く。挟持片４０、５０が、それぞれ、保持片６０、７０から離間しても、保持片６０、７０は上述したようにバネＳ１、Ｓ２によりレンズＬを挟むように付勢されている。

挟持片４０、５０が、それぞれ鍔部６９、７９に当接して、バネＳ１、Ｓ２の付勢力に抗して開かれると、図１１Ｃに示すように、挟持片４０、５０は、レンズＬを離す。

以上のように、第１挟持力ＳＰ１でレンズＬを挟んでガラスＧに倣わせ、その後に第１挟持力ＳＰ１より大きい第２挟持力ＳＰ２でレンズＬの姿勢を固定する。次に、ガラスＧに対するレンズＬの位置を調整して、レンズＬとガラスＧとを固定する。これにより、レンズＬの底面ＬＢとガラスＧの上面ＧＴとを平行の状態で固定することができる。このようにして、ガラスＧに対してレンズＬが傾いた状態で固定されることを抑制できる。従って、レンズＬとガラスＧとによる光学部品を透過する光の進行方向も所望の方向となる。これにより、光ファイバ１２０と受光素子１５０との光の結合損失が抑制される。

また、上述したように保持片６０、７０は、挟持片４０、５０に連動してレンズＬを離す。このため、手作業により保持片６０、７０からレンズＬを離す必要はないので、作業効率が向上している。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

保持片６０、７０は、上述したようにバネＳ１、Ｓ２の付勢力により挟持力が与えられているが、これに限定されない。例えば磁力により保持片６０、７０に挟持力を与えてもよい。具体的には、保持片６０、７０のそれぞれに、異極で対向する磁石を設けてもよい。また、保持片６０、７０の一方に、磁石を配置し、他方に磁石に吸着される金属を設けてもよい。

上記実施例において、レンズとガラスとを固定する例を説明したが、これに限定されない。例えば、光を透過可能な光学部材同士であれば、ガラス同士を固定してもよいし、レンズ同士を固定してもよい。

（付記１）
一対の保持片と、
前記一対の保持片に光学部材を挟んで保持可能な挟持力を付与する付与手段と、
前記一対の保持片を挟んで保持可能な一対の挟持片と、を備え、
前記一対の保持片は、それぞれ前記一対の挟持片に連結され、前記一対の挟持片が開くことにより前記挟持力に抗して引き離されて前記光学部材を離す、光学部品の製造装置。
（付記２）
前記一対の保持片のそれぞれは、前記一対の挟持片の一方に当接した球面を有し前記付与手段に挟持力を付与され前記第１光学部材を挟んで保持する本体部、前記本体部から突出し前記一対の挟持片の一方に連結された連結部、を備えている、付記１の光学部品の製造装置。
（付記３）
前記付与手段は、磁力又は付勢力により前記一対の保持片に挟持力を付与する、付記１の光学部品の製造装置。

１ 製造装置
１０ ハンド機構
２０ アクチュエータ
２２ 出力軸
２３ 可動板
２４ 、２５ ガイドピン
３１ 連結板
３２ 支持板
３３ ガイドレール
３４、３５ スライダ
４０、５０ 挟持片
４１、５１ 基端部
４２、５２ ガイド溝
４３、５３ 薄厚部
４４、５４ 幅狭部
４８、５８ 孔
６０、７０ 保持片
６１、７１ 本体部
６３ａ、６３ｂ、７３ａ、７３ｂ 内周面
６６ａ、６６ｂ、７６ａ、７６ｂ 曲面
６８、７８ 連結ピン
６９、７９ 鍔部
８２、８３、８４、８５ ひずみゲージ

Claims (2)

1. 第１挟持力で第１光学部材を挟んだ状態で前記第１光学部材の平面を第２光学部材の平面に押圧して前記第１光学部材を前記第２光学部材に倣わせ、
   前記第１挟持力よりも大きい第２挟持力で前記第１光学部材を挟んで前記第１光学部材の姿勢を固定し、
   前記第１光学部材を移動させて前記第２光学部材における前記第１光学部材の位置を調整し、
   前記第１光学部材を前記第２光学部材に固定する、光学部品の製造方法。
2. 前記第１光学部材の平面を第２光学部材の平面に第１押圧力で押圧して前記第１光学部材を前記第２光学部材に倣わせ、
   前記第１押圧力よりも小さい第２押圧力で前記第１光学部材を前記第２光学部材に押圧して前記第１光学部材を移動させて前記第２光学部材における前記第１光学部材の位置を調整する、請求項１の光学部品の製造方法。

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