JP5535262B2 - 光学部品の接着方法及び光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、紫外線を透過しない一組の光学部品同士を接着する光学部品の接着方法、及びこの接着方法を利用して接着された光学部品を備える光学装置に関する。

従来より、熱硬化性接着剤や半田を利用して光学部品同士を接着する方法が知られている。ところが、この方法では、光学部品間で熱膨張係数が異なる場合、熱硬化性接着剤や半田を室温まで冷却した際、接着部分に歪みが生じることによって、光学部品に位置ずれが生じたり、光学部品に応力が作用したりすることがある。このような現象は、光軸のずれを発生させて光学部品の特性劣化を招くことから、その発生を抑制することが望ましい。

このような背景から、近年、室温で接着可能な紫外線硬化性樹脂を利用して光学部品同士を接着する方法が提案されている。ところが、この方法は、紫外線硬化性樹脂を硬化させるために紫外線を照射する必要があることから、紫外線を透過しないルチル（TiO₂）等の材料によって形成された光学部品の接着には適用できない。

このため、特許文献１には、紫外線を透過しない一組の光学部品同士を紫外線硬化性樹脂で接着する方法が開示されている。この方法は、一組の光学部品の間に透明ブロックを介在させ、透明ブロックの内部に向けて紫外線を照射することによって、光学部品と透明ブロックとの間に介在する紫外線硬化性樹脂を硬化させる。

特許第２５０１１１９号公報

しかしながら、特許文献１記載の光学部品の接着方法によれば、透明ブロック内で紫外線が均一に拡散せず、結果として、光学部品と透明ブロックとの間に介在する紫外線硬化性樹脂に紫外線が均一に照射されない可能性がある。特に、光学部品の接着面積が大きい場合、透明ブロックの中心部付近まで紫外線が十分に拡散せず、中心部付近の紫外線硬化性樹脂に紫外線が十分に照射されない可能性がある。紫外線硬化性樹脂に紫外線が十分に照射されない場合、紫外線硬化性樹脂が十分に硬化していない領域が形成され、必要な接着強度を得ることができなくなることから、このような問題は早急に解決することが望ましい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、紫外線硬化性樹脂を十分に硬化させて必要な接着強度を得ることが可能な光学部品の接着方法及び光学装置を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学部品の接着方法は、紫外線を透過しない一組の光学部品同士を接着する光学部品の接着方法であって、一組の光学部品のうち、紫外線を透過する透過部を有する一方の光学部品の該透過部を含む表面上に紫外線を透過する中間部材を接着するステップと、前記透過部及び前記中間部材を透過した紫外線が到達する前記中間部材の表面上に紫外線硬化性樹脂を塗布するステップと、前記紫外線硬化性樹脂が塗布された前記中間部材の表面上に一組の光学部品のうちの他方の光学部品を載置するステップと、前記透過部及び前記中間部材を介して前記紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射することによって前記中間部材と前記他方の光学部品とを接着するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る光学部品の接着方法は、上記発明において、前記中間部材が、半田、低融点ガラス、及び熱硬化性接着剤のうちのいずれか一つを利用して前記一方の光学部品の表面上に接着されることを特徴とする。

本発明に係る光学部品の接着方法は、上記発明において、前記透過部が、前記一方の光学部品に形成された貫通孔であることを特徴とする。

本発明に係る光学部品の接着方法は、上記発明において、前記中間部材が、ガラス基板により形成されていることを特徴とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光学装置は、本発明に係る光学部品の接着方法を利用して接着された光学部品を備えることを特徴とする。

本発明に係る光学部品の接着方法及び光学装置によれば、紫外線硬化性樹脂を十分に硬化させて必要な接着強度を得ることができる。

図１は、本発明の一実施形態である光学部品の接着方法の流れを説明するための模式図である。 図２は、ホルダの模式的な構成を示す斜視図である。 図３は、ホルダ上における紫外線硬化性樹脂の塗布位置を示す平面図である。 図４は、ガラス基板上における紫外線硬化性樹脂の塗布位置を示す平面図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である光学部品の接着方法について詳細に説明する。なお、以下では、水平面内における任意の方向をＸ方向、水平面内においてＸ方向に直交する方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向（鉛直方向）をＺ方向と定義する。

図１は、本発明の一実施形態である光学部品の接着方法の流れを説明するための模式図である。本発明の一実施形態である光学部品の接着方法では、始めに図１（ａ）に示すように、ホルダ１を用意する。ここで、図２を参照して、ホルダ１の構成について説明する。図２は、ホルダ１の模式的な構成を示す斜視図である。図２に示すように、ホルダ１は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）基板等の紫外線を透過しない金属基板によって形成され、平面視矩形形状の平板部２と、平板部２の表面２ａ上に立設された一対の立設部３ａ，３ｂと、を備えている。平板部２には、Ｚ方向に延伸する貫通孔４が形成されている。ホルダ１は本発明に係る一方の光学部品に対応し、貫通孔４は本発明に係る透過部に対応する。

図１に戻る。貫通孔４が形成されたホルダ１を用意すると、次に図１（ｂ）に示すように、ホルダ１を構成する平板部２の表面２ａ上に紫外線硬化性樹脂１１を塗布する。紫外線硬化性樹脂１１としては、紫外線硬化型ウレタンアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート樹脂、紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂、又は紫外線硬化型エポキシ樹脂等を例示することができる。

ここで、図３を参照して、紫外線硬化性樹脂１１の塗布位置について説明する。図３は、平板部２の表面２ａ上における紫外線硬化性樹脂１１の塗布位置を示す平面図である。図３に示すように、紫外線硬化性樹脂１１は、一対の立設部３ａ，３ｂの延在方向であるＹ方向に沿って平板部２の表面２ａ上に塗布されている。但し、紫外線硬化性樹脂１１の塗布位置や塗布量は本実施形態に限定されることはなく、平板部２の周縁部や貫通孔４からはみ出さない限り、平板部２の表面２ａ上のどの位置に塗布してもよい。

図１に戻る。平板部２の表面２ａ上に紫外線硬化性樹脂１１を塗布すると、次に図１（ｃ）に示すように、平板部２の表面２ａ上に紫外線を透過するガラス基板１２を載置し、平板部２の表面２ａ側から紫外線（ＵＶ光）を照射することによって、ガラス基板１２を介して紫外線硬化性樹脂１１を硬化させる。これにより、平板部２の表面２ａ上にガラス基板１２を固定することができる。この処理の際、一対の立設部３ａ，３ｂは、ガラス基板１２を位置決めする機能と紫外線硬化性樹脂１１が側面（Ｙ−Ｚ側面）からはみ出すことを防止する機能とを有する。ガラス基板１２は、本発明に係る中間部材として機能する。

なお、平板部２とガラス基板１２とは、半田、低融点ガラス（ガラス転移点が摂氏６００℃以下程度のガラス）、熱硬化性接着剤等の紫外線硬化性樹脂以外の接着剤を用いて接着してもよい。半田、低融点ガラス、及び熱硬化性接着剤を接着剤として用いた場合、紫外線硬化性樹脂と比較して高い接着強度が得られる。従って、歪みの発生を抑制することよりも高い接着強度が求められる光学部品の接着には、半田、低融点ガラス、及び熱硬化性接着剤を用いることが望ましい。

平板部２の表面２ａ上にガラス基板１２を固定すると、次に図１（ｄ）に示すように、ガラス基板１２の表面１２ａ上に紫外線硬化性樹脂１３を塗布する。紫外線硬化性樹脂１３としては、紫外線硬化性樹脂１１と同様のものを用いることができる。ここで、図４を参照して、紫外線硬化性樹脂１３の塗布位置について説明する。図４は、ガラス基板１２の表面１２ａ上における紫外線硬化性樹脂１３の塗布位置を示す平面図である。図４に示すように、紫外線硬化性樹脂１３は、貫通孔４の鉛直上方位置に対応するガラス基板１２の表面１２ａ上、換言すれば、貫通孔４及びガラス基板１２を透過した紫外線が到達可能なガラス基板１２の表面１２ａ上に塗布されている。

図１に戻る。ガラス基板１２の表面１２ａに紫外線硬化性樹脂１３を塗布すると、次に図１（ｅ）に示すように、ガラス基板１２の表面１２ａ上に紫外線を透過しないルチル部材１４を載置し、平板部２の裏面２ｂ側から紫外線（ＵＶ光）を照射することによって、貫通孔４及びガラス基板１２を介して紫外線硬化性樹脂１３を硬化させる。これにより、ガラス基板１２の表面１２ａ上にルチル部材１４を固定することができる。つまり、図３及び図４からわかるように、平板部２にガラス基板１２を固定するための紫外線硬化樹脂１１の接着部と、ルチル部材１４をガラス基板１２に固定するための紫外線硬化樹脂１３の接着部とが、ガラス基板１２を鉛直上方又は鉛直下方から見た平面内において異なる部分（特に本実施形態においては、両者が重ならないよう）に形成されている。そして、紫外線硬化樹脂１３の接着部には、ガラス基板１２の裏面側の略鉛直下方から照射した紫外線がガラス基板１２を透過し到達できるように、平板部２には貫通孔４等のＵＶ光透過部が形成されている。なお、ルチル部材１４は、本発明に係る他方の光学部品に対応する。

なお、ルチル部材１４は、Ｙ方向から部材内に光を入射することによって、例えば波長選択スイッチ（Wavelength Selective Switch : WSS）における偏波合成／分離素子（Polarization Beam Combiner/Splitter）として機能する。この処理の際、一対の立設部３ａ，３ｂは、ルチル部材１４を位置決めする機能を有する。以後、例えばＹＡＧ溶接等の固定方法を利用して平板部２の裏面２ｂ側を光学装置基板に固定することによって、ＷＳＳ等の光学装置を製造することができる。

本実施形態におけるルチル部材１４は、１０ｍｍ角程度の大きさを有し、光学部品の中でも比較的大きな接着面積を有する光学部品である。このため、特許文献１記載の方法を用いてガラス基板１２とルチル部材１４とを接着した場合、ガラス基板１２の中心部付近に紫外線が十分に拡散せず、中心部付近の紫外線硬化性樹脂に紫外線が十分に照射されない可能性がある。これに対して、本実施形態では、平板部２の裏面２ｂ側から紫外線を照射することによって、貫通孔４及びガラス基板１２を介して紫外線硬化性樹脂１３を硬化させるので、紫外線硬化性樹脂１３に紫外線を十分に照射して必要な接着強度を得ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、本実施形態では、ホルダ１に貫通孔４を形成することによって紫外線を透過させたが、紫外線硬化性樹脂１３に紫外線が到達すれば、ホルダ１に切り欠きを形成する等の貫通孔４を形成する方法以外の方法によって紫外線を透過させてもよい。また、本実施形態では、平板部２の表面２ａ上にガラス基板１２を接着したが、貫通孔４の内部にガラス基板１２を配置し、貫通孔４の周縁部とガラス基板１２とを接着してもよい。この場合、平板部２の表面位置とガラス基板１２の上面位置とを一致させ、ガラス基板１２の上面に紫外線硬化性樹脂１３を塗布してルチル部材１４を接着することによって、光学装置の薄型化を実現できる。このように、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。

１ ホルダ
２ 平板部
３ａ，３ｂ 立設部
４ 貫通孔
１１，１３ 紫外線硬化性樹脂
１２ ガラス基板
１４ ルチル部材

Claims (5)

1. 紫外線を透過しない一組の光学部品同士を接着する光学部品の接着方法であって、
   一組の光学部品のうち、紫外線を透過する透過部を有する一方の光学部品の該透過部を含む表面上に紫外線を透過する中間部材を接着するステップと、
   前記透過部及び前記中間部材を透過した紫外線が到達する前記中間部材の表面上に紫外線硬化性樹脂を塗布するステップと、
   前記紫外線硬化性樹脂が塗布された前記中間部材の表面上に一組の光学部品のうちの他方の光学部品を載置するステップと、
   前記透過部及び前記中間部材を介して前記紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射することによって前記中間部材と前記他方の光学部品とを接着するステップと、
   を含むことを特徴とする光学部品の接着方法。
2. 前記中間部材は、半田、低融点ガラス、及び熱硬化性接着剤のうちのいずれか一つを利用して前記一方の光学部品の表面上に接着されることを特徴とする請求項１に記載の光学部品の接着方法。
3. 前記透過部は、前記一方の光学部品に形成された貫通孔であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学部品の接着方法。
4. 前記中間部材は、ガラス基板により形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の光学部品の接着方法。
5. 請求項１〜４のうち、いずれか１項に記載の光学部品の接着方法を利用して接着された光学部品を備えることを特徴とする光学装置。

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