JP4190204B2

JP4190204B2 - 接合レンズアレイ

Info

Publication number: JP4190204B2
Application number: JP2002141070A
Authority: JP
Inventors: 徹井坂; 和男新田; 俊明林; 正敏小林
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: JP2003329808A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のレンズアレイが接合されることによって形成される接合レンズアレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１７〜図１９は、特開平７−１４９５２８号公報に記載されたレンズアレイの製造方法を工程順に示している。
【０００３】
この方法では、成形型１０１を用いて被成形材１０２にレンズアレイ１０７を成形するものであり、成形型１０１の表面には、レンズアレイ１０７を成形するための窪み状の成形部１０４が所定間隔で形成されている。また、成形型１０１及び被成形材１０２は、ヒータ（図示省略）によって任意の温度に調整されるようになっている。さらに、成形型１０１は図示を省略した型駆動手段によって任意の位置に調整可能となっており、成形型１０１は軟化状態にある被成形材１０２に接近して押圧することが可能となっている。
【０００４】
図１７の状態では、成形型１０１と被成形材１０２とは共にヒータにより所定の温度にまで加熱されており、被成形材２は軟化状態となっている。この状態に対し、図１８に示すように、型駆動手段が成形型１０１を被成形材１０２に近づけて、成形型１０１の下面で被成形材１０２を押圧し、成形型１０１の表面形状を被成形材１０２の表面に転写させる。
【０００５】
その後、成形型１０１と被成形材１０２をヒータによって所定の温度にまで下げ、図１９に示すように型駆動手段によって成形型１０１を被成形材１０２より離隔させる。これにより、被成形材１０２には、成形型１０１の成形部１０４に対応した複数のレンズ１０６を有するレンズアレイ１０７が形成される。そして、このようにして製作されたレンズアレイ１０７の外周を機械加工し、必要に応じて枠フレームや保護カバーなどを付加し、液晶パネルディスプレイや表示素子に直接取り付けて使用する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般的にレンズアレイは、液晶ディスプレイやＣＲＴ等の表示部分に配置することにより表示精度を向上させるように使用されている。しかしながら、従来技術によって製造されたレンズアレイは単レンズアレイであり、カメラレンズに代表されるような撮像光学系に使用できるような高性能な光学特性を有していない。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、良好な生産効率を保ちながら高性能な光学特性を有したレンズを製造することができる接合レンズアレイを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の接合レンズアレイは、複数の光学曲面を有した複数のレンズアレイが対応した光学曲面の光軸を一致させた状態で相互に重ねられて接合される接合レンズアレイにおいて、第１レンズアレイの周囲に設けられた凸部と、第２レンズアレイの周囲に設けられ、前記凸部に嵌合することによって、前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイとを重ね合わせた状態で位置決めする凹部と、前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイを接合したときに、前記第１レンズアレイの一つの光学曲面とこの光学曲面に対向する前記第２レンズアレイの一つの光学曲面との間に形成された空隙を囲んで密閉するように各光学曲面の周囲に設けた介在部と、を具備し、接合した前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイを、前記第１レンズアレイの一つの光学曲面の周囲に設けた介在部とこの光学曲面の隣の光学曲面の周囲に設けた介在部との間で切断することを特徴とする。
【０００９】
この発明では、対応した光学曲面の光軸が一致した状態でレンズアレイが重ねられるため、複数のレンズアレイを高精度に接合することができると共に、生産効率が高いものとなる。また、レンズアレイの間に介在部を設けて光学曲面の間に空隙を形成するため、光学曲面の間に空気層を設けることができる。このため、高性能な光学特性を付与することができ、撮像光学系等の光学系に好適に使用することができる。
さらに、介在部をレンズアレイの対向面に形成することにより、光学曲面の間に簡単、且つ確実に空隙を形成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１を示す。この実施の形態では、２枚のレンズアレイ１，２を用いて接合レンズアレイを製造するものである。
【００１９】
それぞれのレンズアレイ１，２には、球面或いは非球面からなる複数の光学曲面が対応するように形成されている。また、下側のレンズアレイ１の下面は、高精度な平面度の平面となっている。
【００２０】
レンズアレイ１，２の対向面には、レンズアレイ１，２の相互の位置決めを行う位置決め構造が設けられている。この実施の形態において、位置決め構造は、レンズアレイ１の周囲から凸状となって起立するキー突起３と、キー突起３と対向したレンズアレイ２の下面に形成されてキー突起３が嵌合するキー溝４とによって形成されている。これらのキー突起３及びキー溝４が嵌合することにより、光学曲面が対向するようにレンズアレイ１，２が位置決めされる。また、複数の光学曲面がなす複数の光軸の間隔は、キー突起３及びキー溝４によって高精度に決定されるようになっている。
【００２１】
重ねられるレンズアレイ１，２の対向面には、介在部としての突起部５，６が設けられている。突起部５，６はそれぞれのレンズアレイ１，２の対向面から相手側に突出するように形成されている。突起部５はレンズアレイ１の上面に設けられるものであり、その頂部には、溝状の凹部５ａが形成されている。突起部６は突起部５と対向するようにレンズアレイ２の下面に設けられており、その下端が突起部５の凹部５ａに嵌合する凸部６ａとなっている。そして、突起部６と突起部５とが嵌合することにより、レンズアレイ１，２の間に空隙８が形成される。
【００２２】
この実施の形態では、レンズアレイ１、２のそれぞれに形成された複数の光学曲面がなす複数の光軸と、突起部５，６と、キー突起３及びキー溝４との間隔はそれぞれが高精度に形成されていて、キー突起３及びキー溝４を嵌合させることにより、レンズアレイ１，２が有している複数の光学曲面がなす複数の光軸がそれぞれ一対一で対応しながら高精度に一致し、さらに対応する光学曲面の間には空隙８が形成されるようになっている。
【００２３】
この場合、突起部５，６の嵌合代は、キー突起３及びキー溝４を嵌合させてレンズアレイ１、２を重ね合わせた状態で、レンズアレイ１、２の間隙がキー突起３及びキー溝４によって決定されるように、これらの嵌合代よりも深く形成されている。
【００２４】
なお、図示を省略した接着剤塗布装置は、レンズアレイ１の突起部５の凹部５ａ内に接着剤９を適量塗布する。また、図示を省略した接着剤硬化装置は、突起部５，６の間に塗布された接着剤９を硬化させる。さらに、レンズアレイ２の上面には、レンズアレイ１、２を接合した後に切断しやすいように切断マーク７が形成されている。この実施の形態において、切断マーク７は溝状となっていると共に、レンズアレイ２の光学曲面を区切るように格子状に形成されている（図３参照）。
【００２５】
この実施の形態では、図１に示すように、水平な面の上にレンズアレイ１を固定し、接着剤塗布装置を用いることにより、レンズアレイ１の突起部５の凹部５ａに接着剤９を適量塗布する。そして、キー突起３及びキー溝４からなる位置決め構造によってレンズアレイ１に対するレンズアレイ２の位置決めをしながらレンズアレイ２をレンズアレイ１に重ね合わせる。
【００２６】
このとき、キー突起３及びキー溝４とレンズアレイ１、２の光軸との間隔はそれぞれ高精度に形成されているため、レンズアレイ１の上面に形成された複数の光学曲面がなす複数の光軸とレンズアレイ２の下面に形成された複数の光学曲面がなす複数の光軸がそれぞれ同軸となって一致する。さらに、対応する光学曲面の間には厚みの均一な空隙８が形成された状態となる。
【００２７】
突起部５、６の嵌合代は、キー突起３及びキー溝４からなる位置決め構造の嵌合代よりも深く形成されているため、対応する光学曲面の間に空隙８が形成されたままの状態で、突起部６の凸部６ａが突起部５の凹部５ａに塗布された接着剤９の内部に挿入された状態となる。これにより、レンズアレイ１、２にそれぞれ形成された複数の光学球面がなす複数の光軸がそれぞれ一致して、心出しが完了する。
【００２８】
次に、２枚のレンズアレイ１，２を押圧することにより、図２に示すように、余分な接着剤と気泡とを突起部５の凹部５ａの周辺に押し出す。レンズアレイ１、２を重ねて押圧したまま、接着剤硬化装置により接着剤９を硬化させてレンズアレイ１、２を接合して接合レンズアレイを作製する。作製された接合レンズアレイでは、図２に示すように、突起部５，６の嵌合によって光線有効領域と光線非有効領域とが封止される。これにより、空隙８が密閉構造となるため、空隙８内に接着剤やゴミ等の異物が侵入することがなく、良好な光学特性を付与することができる。
【００２９】
以上によって作製された接合レンズアレイに対し、図３に示すように切断装置１０を用いて切断を行う。切断は切断マーク７に沿って行う。切断装置１０はカッター刃１０ａを有しており、切断マーク７に沿って走行させることにより、一致した光学曲面を単位として接合レンズアレイを切断する。この切断では、切断マーク７と突起部５，６との間隔が高精度に形成されているため、光学曲面に影響を与えることなく切断が可能となっている。以上の工程によって、複数個のレンズの製作が完了する。なお、接合レンズアレイを切断する手段としては、レーザ光、超音波打ち抜き、イオンビーム、その他の手段を用いることができる。
【００３０】
このような実施の形態では、対応した光学曲面の光軸が一致した状態でレンズアレイ１，２が重なるため、複数のレンズアレイを高精度に接合することができ、しかも高い生産効率とすることができる。また、レンズアレイ１，２の光学曲面の間に空隙８を形成することにより光学曲面の間に空気層を設けるため、高性能な光学特性を付与することができ、撮像光学系のレンズとして好適に使用することができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図４〜図９は、本発明の実施の形態２を示す。この実施の形態では、３枚のレンズアレイ１１，１２，１３を接合することにより接合レンズアレイとするものである。
【００３２】
３枚のレンズアレイ１１，１２，１３はガラス、樹脂その他の材料によって、複数の光学球面を有するように成形されている。最下部のレンズアレイ１１の下面及び最上部のレンズアレイ１３の上面は、高精度な平面度の平面となっている。また、最上部のレンズアレイ１３の上面には、溝形状の切断マーク１７が格子状となって形成されている
【００３３】
重ねられるレンズアレイ１１，１２，１３の対向面には、相互の位置決めを行うための位置決め構造が設けられている。この実施の形態における位置決め構造は、いずれも下側に位置するレンズアレイ１１，１２に凸状となって起立するキー突起１４と、下側のレンズアレイ１１，１２と対向して上側に位置するレンズアレイ１２，１３に形成され、対向したキー突起１４が嵌合するキー溝１５とによって形成されている。そして、対向したキー突起１４とキー溝１５とが嵌合することにより、レンズアレイ１１，１２，１３にそれぞれ形成された複数の光学球面がなす複数の光軸は、それぞれ高精度に一対一で対応するようになっている。
【００３４】
重ねられるレンズアレイ１１，１２，１３の対向面には、介在部としての突起部１８，１９，２０，２１が相手側に突出するように形成されている。
【００３５】
突起部１８は最下部のレンズアレイ１１の上面に形成されており、その頂部には、溝状の凹部１８ａが形成されている。レンズアレイ１１において、この突起部１８と、光学球面がなす複数の光軸と、キー突起１４との間隔はそれぞれ高精度に形成されている。
【００３６】
突起部１９は中間部のレンズアレイ１２の下面に形成されており、その下端が突起部１８の凹部１８ａに嵌合する凸部１９ａとなっている。突起部２０はこのレンズアレイ１２の上面に設けられており、レンズアレイ１１の突起部１８と同様に、溝状の凹部２０ａがその頂部に形成されている。レンズアレイ１２において、その上面に形成された複数の光学球面がなす複数の光軸は、その下面に形成された複数の光学球面がなす複数の光軸とそれぞれ一対一で高精度に対応しながら、突起部１９，２０と、下面のキー溝１５及び上面のキー突起１４との間隔が高精度となるように形成されている。
【００３７】
突起部２１は、最上部のレンズアレイ１３の下面に形成されており、その下端が突起部２０の凹部２０ａに嵌合する凸部２１ａとなっている。レンズアレイ１３において、下面の光学球面がなす複数の光軸と、突起部２と、キー溝１５と、切断マーク１７との間隔はそれぞれ高精度に形成されていて、切断マーク１７と突起部２とは高精度に平行となるように形成されている。
【００３８】
なお、図６に示すように、突起部１８，２０における凹部１８ａ、２０ａ内には、接着剤２３が注入、塗布等によって充填されるようになっている。
【００３９】
この実施の形態において、介在部としての突起部１８，１９，２０，２１は、図４に示すように、対応したレンズアレイ１１，１２，１３の光学球面の周囲を区切るように格子状に形成されている。従って、対応した突起部１８，１９，２０，２１を嵌合させると、突起部１８，１９，２０，２１によって空隙２５，２６が密閉空間となるように形成され、これにより、レンズアレイ１１，１２，１３の光学球面が突起部１８，１９，２０，２１によって封止される。従って、接合レンズアレイにおける光線有効領域と光線非有効領域とが封止されるようになっている。
【００４０】
ここで、レンズアレイ１１，１２に形成された突起部１８，１９の嵌合代は、そのキー突起１４及びキー溝１５を嵌合させてレンズアレイ１１，１２を重ね合わせることにより対応する光学球面の間に密閉空間（空隙２５）を形成し、且つ突起部１８の凹部１８ａに充填された接着剤２３の内部に突起部１９の凸部１９ａが挿入されるようにキー突起１４及びキー溝１５の嵌合代よりも深く形成されている。
【００４１】
同様に、レンズアレイ１２，１３に形成された突起部２０，２１の嵌合代は、そのキー突起１４及びキー溝１５を嵌合させてレンズアレイ１２，１３を重ね合わせることにより対応する光学球面の間に密閉空間（空隙２６）を形成し、且つ突起部２０の凹部２０ａに充填された接着剤２３の内部に突起部２１の凸部２１ａが挿入されるようにキー突起１４及びキー溝１５の嵌合代よりも深く形成されている。
【００４２】
この実施の形態では、図６に示すように、水平な面の上にレンズアレイ１１及び１２を固定し、接着剤塗布装置（図示省略）を用いてレンズアレイ１１，１２の上面の突起部１８，２０の凹部１８ａ、２０ａに対し、熱硬化型接着剤２３を適量充填する。その後、対応しているキー突起１４及びキー溝１５を嵌合させることにより、レンズアレイ１１に対する位置決めを行いながらレンズアレイ１２をレンズアレイ１１に重ね合わせる。
【００４３】
このとき、キー突起１４及びキー溝１５とそれぞれの光学球面の光軸までの間隔が高精度に形成されているため、レンズアレイ１１の上面に形成された複数の光学球面がなす複数の光軸とレンズアレイ１２の上下面に形成された複数の光学球面がなす複数の光軸とがそれぞれ同軸となって一致する。
【００４４】
さらに、突起部１８，１９の嵌合代は、キー突起１４及びキー溝１５を嵌合させた状態で、突起部１９の凸部１９ａが突起部１８の凹部１８ａに充填された接着剤２３の内部に挿入されるように、キー突起１４及びキー溝１５の嵌合代よりも深く形成されているため、レンズアレイ１１の上面の光学球面とレンズアレイ１２の下面の光学球面の間隙はキー突起１４及びキー溝１５によって決定され、対応する光学球面間には密閉された空隙２５が形成される。
【００４５】
同様に、レンズアレイ１３をキー突起１４及びキー溝１５によってレンズアレイ１２に対する位置決めを行いながらレンズアレイ１２に重ね合わせる。
【００４６】
このとき、キー突起１４及びキー溝１５とそれぞれの光学球面の光軸までの間隔が高精度に形成されているため、レンズアレイ１２の上面に形成された複数の光学球面がなす光軸とレンズアレイ１３の下面に形成された複数の光学球面がなす光軸とがそれぞれ同軸となって一致する。
【００４７】
さらに、突起部２０，２１の嵌合代は、キー突起１４及びキー溝１５を嵌合させた状態で、突起部２１の凸部２１ａが突起部２０の凹部２０ａに充填された接着剤２３の内部に挿入されるように、キー突起１４及びキー溝１５の嵌合代よりも深く形成されているため、レンズアレイ１２の上面の光学球面とレンズアレイ１３の下面の光学球面の間隙はキー突起１４及びキー溝１５によって決定され、対応する光学球面間には密閉された空隙２６が形成される。
【００４８】
以上により、レンズアレイ１１，１２，１３にそれぞれ形成された複数の光学球面がなす複数の光軸がそれぞれ同軸となって一致して心出しが完了する。また、心出しが完了した状態では切断マーク１７と突起部１８，１９，２０，２１との結合ライン２７は高精度に平行となっている。その後、３枚のレンズアレイ１１，１２，１３を押圧して密着させ、余分な接着剤及び気泡を突起部１８，２０の凹部１８ａ、２０ａから、その周辺に押し出す（図７参照）。
【００４９】
そして、レンズアレイ１１，１２，１３を重ねて押圧したまま、ヒータ（図示省略）により熱を加えて接着剤２３を硬化させ、レンズアレイ１１，１２，１３を接合して接合レンズアレイとする。
【００５０】
接合レンズアレイでは、レンズアレイ１１，１２とレンズアレイ１２，１３の光学球面の間には密閉された空気層２５，２６が形成されている。
【００５１】
次に、図８に示すように接合レンズアレイに対し、切断装置１０によって切断マーク１７に沿った切断を行う。このとき、切断マーク１７と突起部１８，１９，２０，２１は高精度に平行となっているため、切断時に光学面に影響を与えることなく、且つ空気層２５，２６の密閉を破壊することなく切断することができる。
【００５２】
図９は切断によって作製された接合レンズ２８を示し、レンズアレイ１１に基づいたレンズ１１ａ、レンズアレイ１２に基づいたレンズ１２ａ及びレンズアレイ１３に基づいたレンズ１３ａが上下方向に接合されており、これらのレンズ１１ａ、１２ａ、１３ａの間に密閉状の空隙２５，２６が形成されている。空隙２５，２６は光線有効領域に設けられ、この光線有効領域が突起部１８，１９，２０，２１によって外側の光線非有効領域から封止されている。
【００５３】
この接合レンズ２８を発光素子或いは受光素子と組み合わせる際、レンズアレイ１１（レンズ１１ａ）の下面が高精度な平面になっているため、接合レンズ２８の焦点が発光素子の発光面或いは受光素子の受光面に一致するようにレンズアレイ１１の厚さを設定することにより、発光素子或いは受光素子に接合レンズアレイを当てつけるだけで良く、高さ位置の調整が不要となる。
【００５４】
このような実施の形態では、実施の形態１と同様に、複数のレンズアレイを高精度に接合することができると共に、複数のレンズアレイ１１，１２，１３における光学球面の間に空隙２５，２６を設けるため、高性能な光学特性を付与することができる。また、この実施の形態では、光線有効領域内に設けられている空隙２５，２６が密閉空間となって光線非有効領域と封止されているため、空隙２５，２６に接着剤やゴミ、ケバ等の異物が侵入することがなく、良好な光学特性を保持することが可能となっている。
【００５５】
この実施の形態では、レンズアレイ１１，１２の上面に凹部１８ａ、２０ａを有した突起部１８，２０が形成され、レンズアレイ１２，１３の下面に凸部１９ａ、２１ａを有した突起部１９，２１がそれぞれ形成されているが、凹凸の対応がなされていれば、レンズアレイ１１，１２の上面に凸部１９ａ、２１ａを有した突起部１９，２１を形成し、レンズアレイ１２，１３の下面に凹部１８ａ、２０ａを有した突起部１８，２０を形成しても良い。また、突起部１８，１９，２２０，２１をレンズアレイの位置決めを行う位置決め構造（すなわち、キー突起及びキー溝）として使用してもよく、この場合には、キー突起及びキー溝からなる位置決め構造が不要となる。
【００５６】
突起部１８，１９，２０，２１を連続した直線状としているが、中間に切り欠き部を設けても良い。この場合には、レンズアレイ１１，１２，１３に形成される空隙２５，２６は密閉空間ではなく、開放された空隙となる。このように開放された空隙では、急激な温度変化等によって空隙内の空気が膨張・収縮しても、レンズアレイ相互の接合面が剥離したり、亀裂を生じることがなくなるメリットがある。
【００５７】
レンズアレイ１１，１２，１３は、複数の球面を有しているが、複数の非球面を有していても良い、。さらに、レンズアレイ１１，１２，１３としては、複数の球面形状を有するものと、複数の非球面形状を有するものとを組み合わせて使用しても良く、例えば、複数の非球面形状を有するレンズアレイ１２と、複数の球面形状を有するレンズアレイ１１，１３との組み合わせでも良い。
【００５８】
また、接着剤塗布装置が用いる接着剤としては、紫外線硬化型、熱硬化型であっても良く、瞬間接着剤（反応性接着剤）のように空気中の水分と化学反応を行うことによって硬化するタイプの接着剤であっても良い。
【００５９】
また、ヒータとしては、接合に使用される接着剤に合わせて用いられるものであり、このため、紫外線硬化型接着剤を使用する場合は、ヒータに代えて紫外線照射装置が使用される。
【００６０】
さらに、レンズアレイ１３の上面に形成されている切断マーク１７は、接合レンズアレイを容易に切断できるように形成するものであり、従って、印刷や切り欠きのようなマークでも良い。
【００６１】
さらに、また、この実施の形態では、空気中で接合を行なっているが、高圧窒素ガスの雰囲気中で接合を行っても良い。この場合には、レンズアレイの間に形成される密閉空間の圧力を高めることができ、防水性や剛性を高めることができる。
さらに、接合レンズアレイの切断は、ダイシングソーやダイヤモンドカッタなどの機械加工やガスレーザ等を用いた切断であっても良い。
【００６２】
（実施の形態３）
図１０〜図１５は、本発明の実施の形態３を示す。この実施の形態では、いずれもガラス或いは樹脂からなる４枚のレンズアレイ３１，３２，３３，３４を接合して接合レンズアレイとするものであり、レンズアレイ３１，３２，３３，３４には複数の光学球面が形成されている。また、レンズアレイ３１，３２，３３，３４にそれぞれ形成された複数の光学球面がなす複数の光軸は、それぞれの間隔が高精度となるように形成されている。なお、レンズアレイ３２の光学有効面は平面であるが、便宜上、曲率半径が無限大の球面レンズが形成されていることとして説明を行う。
【００６３】
最下部のレンズアレイ３１の下面は、高精度な平面度の平面となっている。このレンズアレイ３１からは、円柱状の複数のアライメントキー３５が起立しており、その他のレンズアレイ３２，３３，３４には、アライメントキー３５が貫通する貫通孔が上下方向に形成されている。これらのアライメントキー３５及び貫通孔がレンズアレイ３１，３２，３３，３４の相互の位置決めを行う位置決め構造となっており、レンズアレイ３１，３２，３３，３４に形成されている光学球面がなす複数の光軸がそれぞれ一対一で高精度に対応するようになっている。
【００６４】
重ねられるレンズアレイ３１，３２，３３，３４の対向面には、介在部としての突起部４１，４２，４３，４４，４５，４６が相手側に突出するように形成されている。
【００６５】
突起部４１は最下部のレンズアレイ３１の上面に形成されており、その頂部には、溝状の凹部４１ａが形成されている。レンズアレイ３１において、この突起部４１と、光学球面がなす複数の光軸と、アライメントキー３５との間隔はそれぞれ高精度に形成されている。
【００６６】
突起部４２は２段目のレンズアレイ３２の下面に形成されており、その下端が突起部４１の凹部４１ａに嵌合する凸部４２ａとなっている。突起部４３はこのレンズアレイ３２の上面に設けられており、レンズアレイ３１の突起部４１と同様に、溝状の凹部４３ａがその頂部に形成されている。レンズアレイ３２において、複数の光軸と、突起部４２，４３と、アライメントキー３５が貫通する貫通孔との間隔はそれぞれ高精度に形成されている。なお、レンズアレイ３２の上下面における光線有効領域には、高精度な平面度の平面が形成されている。
【００６７】
突起部４４は３段目のレンズアレイ３３の下面に形成されており、その下端が突起部４３の凹部４３ａに嵌合する凸部４４ａとなっている。突起部４５はこのレンズアレイ３３の上面に設けられており、レンズアレイ３１の突起部４１と同様に、溝状の凹部４５ａがその頂部に形成されている。レンズアレイ３３において、それぞれの光学球面がなす複数の光軸と、突起部４４，４５と、アライメントキー３５が貫通する貫通孔との間隔はそれぞれ高精度に形成されている。これにより、レンズアレイ３２，３３を重ね合わせると、レンズアレイ３２，３３が有する複数の光学球面がなす複数の光軸がそれぞれ一対一で高精度に対応するようになっている。
【００６８】
突起部４６は、最上部のレンズアレイ３４の下面に形成されており、その下端が突起部４５の凹部４５ａに嵌合する凸部４６ａとなっている。レンズアレイ３４の上面には、格子状の切断マーク１７が形成されている。レンズアレイ３４において、それぞれの光学球面がなす複数の光軸と、突起部４６と、アライメントキー３５が貫通する貫通孔と、切断マーク１７との間隔はそれぞれ高精度に形成されている。従って、レンズアレイ３３，３４を重ね合わせることにより、切断マーク１７と突起部４６とが高精度に平行となるようになっている。
【００６９】
この実施の形態において、突起部４１，４２，４３，４４，４５，４６は、光学球面の周囲を囲むように形成されており、従って、突起部４１，４２，４３，４４，４５，４６は、対応した光学球面と同心円状となっている。また、突起部４１，４３，４５においては、その凹部４１ａ、４３ａ、４５ａの内部に接着剤３６が充填される。
【００７０】
レンズアレイ３１に形成された突起部４１とレンズアレイ３２に形成された突起部４２の嵌合代は、レンズアレイ３１，３２を重ね合わせた状態で、対応する光学球面の間に密閉空間（空隙３８）を形成しながら突起部４１の凹部４１ａに充填された接着剤３６の内部に突起部４２の凸部４２ａが挿入されるように、突起部４１，４２の高さと嵌合代とが形成されている。
【００７１】
レンズアレイ３２に形成された突起部４３とレンズアレイ３３に形成された突起部４４の嵌合代は、レンズアレイ３２，３３を重ね合わせた状態で、対応する光学球面の間に密閉空間（空隙３９）を形成しながら突起部４３の凹部４３ａに充填れた接着剤３６の内部に突起部４４の凸部４４ａが挿入されるように、突起部４３，４４の高さと嵌合代とが形成されている。
【００７２】
レンズアレイ３３に形成された突起部４５とレンズアレイ３４に形成された突起部４６の嵌合代は、レンズアレイ３３，３４を重ね合わせた状態で、対応する光学球面の間に密閉空間（空隙４０）を形成しながら突起部４５の凹部４５ａに充填された接着剤３６の内部に突起部４６の凸部４６ａが挿入されるように、突起部４５，４６の高さと嵌合代とが形成されている。
【００７３】
このように対応した突起部４１，４２，４３，４４，４５，４６が嵌合することにより、レンズアレイ３１，３２，３３，３４の光学球面の間に空隙３８，３９，４０が形成されるが、突起部４１，４２，４３，４４，４５，４６が光学球面を囲む同心円状に形成されているため、空隙３８，３９，４０は密閉空間となり、接合レンズアレイにおける光線有効領域と光線非有効領域とが封止される。
【００７４】
この実施の形態では、図１２に示すように、水平な面の上にレンズアレイ３１、３２及び、３３を固定し、レンズアレイ３１，３２，３３の上面に形成された突起部４１，４３，４５の凹部４１ａ、４３ａ、４５ａ内に接着剤塗布装置（図示省略）により、紫外線硬化型接着剤３６を適量充填する。
【００７５】
レンズアレイ３２をアライメントキー３５によってレンズアレイ３１に対する位置決めをしながらレンズアレイ３１に重ね合わせる。アライメントキー３５とそれぞれの光軸までの間隔が高精度に形成されているため、レンズアレイ３１の上面に形成された複数の光学球面がなす複数の光軸と、レンズアレイ３２の上下面に形成された複数の光学球面がなす複数の光軸がそれぞれ同軸となって一致する。
【００７６】
このとき、レンズアレイ３１，３２を重ねた状態で、突起部４２の凸部４２ａが突起部４１の凹部４１ａに充填された接着剤３６の内部に挿入されるように、突起部４１，４２の高さと嵌合代が形成されている。このため、レンズアレイ３１の上面の光学球面とレンズアレイ３２の下面の光学球面は接触することはなく、対応する光学球面の間に密閉された空隙３８が形成される。
【００７７】
同様に、レンズアレイ３３をアライメントキー３５によってレンズアレイ３２に対する位置決めをしながらレンズアレイ３２に重ね合わせる。アライメントキー３５とそれぞれの光軸までの間隔が高精度に形成されているため、レンズアレイ３２の上面に形成された複数の光学球面がなす光軸とレンズアレイ３３の下面に形成された複数の光学球面がなす光軸がそれぞれ同軸となって一致する。
【００７８】
これらのレンズアレイ３２，３３を重ねた状態では、突起部４４の凸部４４ａが突起部４３の凹部４３ａに充填された接着剤３６の内部に挿入されるように、突起部４３，４４の高さと嵌合代とが形成されているため、レンズアレイ３２の上面の光学球面とレンズアレイ３３の下面の光学球面は接触することなく、対応する光学球面の間には密閉された空隙３９が形成される。
【００７９】
同様に、レンズアレイ３４をアライメントキー３５によってレンズアレイ３３に対する位置決めをしながらレンズアレイ３３に重ね合わせる。アライメントキー３５とそれぞれの光軸までの間隔が高精度に形成されているため、レンズアレイ３３の上面に形成された複数の光学球面がなす光軸と、レンズアレイ３４の下面に形成された複数の光学球面がなす光軸がそれぞれ同軸となって一致する。
【００８０】
このとき、レンズアレイ３３，３４を重ねた状態で、突起部４６の凸部４６ａが突起部４５の凹部４５ａに充填れた接着剤３６の内部に挿入されるように、突起部４５，４６の高さと嵌合代とが形成されている。このため、レンズアレイ３３の上面の光学球面とレンズアレイ３４の下面の光学球面は接触することなく、対応する光学球面の間には密閉された空隙４０が形成される。
【００８１】
以上により、レンズアレイ３１，３２，３３，３４にそれぞれ形成された複数の光学球面がなす複数の光軸がそれぞれ同軸となって一致して心出しが完了する。心出しが完了した状態では、切断マーク１７と突起部４１，４２，４３，４４，４５，４６とは高精度に平行となっている。
【００８２】
そして、４枚のレンズアレイ３１，３２，３３，３４を押圧して密着させ、余分な接着剤及び気泡を突起部４１、４３、４５の凹部４１ａ、４３ａ、４５ａの周辺に押し出す（図１３参照）。その後、レンズアレイ３１，３２，３３，３４を重ねて押圧したまま、紫外線照射装置（図示省略）により接着剤３６を硬化させてレンズアレイ３１，３２，３３，３４を接合して接合レンズアレイとする。
【００８３】
接合レンズアレイの状態では、レンズアレイ３１，３２と、レンズアレイ３２，３３と、レンズアレイ３３，３４との光学球面の間には密閉された空気層３８，３９，４０がそれぞれ形成されている。
【００８４】
次に、図１４に示すように、切断装置１０によって接合レンズアレイを切断マーク１７に沿って切断する。切断マーク１７と突起部４１，４２，４３，４４，４５，４６は高精度に平行となっているため、切断時に光学面に影響を与えることなく、且つ空隙３８，３９，４０の密閉を破壊することなく切断することができる。なお、切断は、ダイシングソーやダイヤモンドカッタなどの機械加工やガスレーザ等を用いた切断によって行うことができる。
【００８５】
図１５は、以上によって作製された接合レンズ４８を示し、レンズアレイ３１に基づいたレンズ３１ａ、レンズアレイ３２に基づいたレンズ３２ａ、レンズアレイ３３に基づいたレンズ３３ａ及びレンズアレイ３４に基づいたレンズ３４ａが上下方向に接合されている。そして、これらのレンズ３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａの間に密閉状の空隙３８，３９，４０が形成されている。空隙３８，３９，４０は光線有効領域に設けられ、この光線有効領域が突起部４１，４２，４３，４４，４５，４６によって外側の光線非有効領域から封止されている。
【００８６】
このような実施の形態では、複数のレンズアレイを高精度に接合することができると共に、複数のレンズアレイ３１，３２，３３，３４における光学球面の間に空隙３８，３９，４０を設けるため、高性能な光学特性を付与することができる。
【００８７】
また、光線有効領域内に設けられている空隙３８，３９，４０が密閉空間となって光線非有効領域と封止されているため、空隙３８，３９，４０内に接着剤やゴミ、ケバ等の異物が侵入することがなく、良好な光学特性を保持することが可能となる。
【００８８】
さらに、レンズアレイ３１，３２，３３，３４に形成されている突起部４１，４２，４３，４４，４５，４６が光学球面に対して同心円状に形成されており、しかも、アライメントキー３５が円柱状であると共に貫通孔を貫通する構造であるため、レンズアレイの形状が比較的単純となる。このため、レンズアレイを安価に供給することができる。
【００８９】
なお、この実施の形態では、レンズアレイ３１，３２，３３の上面に、凹部４１ａ、４３ａ、４５ａを有した突起部４１，４３，４５を形成し、レンズアレイ３２，３３，３４の下面に凸部４２ａ、４４ａ、４６ａを有した突起部４２，４４，４６を形成しているが、凹凸の対応がなされていれば、これらの逆であっても良い。
【００９０】
また、突起部４１，４２，４３，４４，４５，４６をアライメントキー３５として使用してもよく、この場合には、アライメントキー３５が不要となる。
【００９１】
レンズアレイ３１，３２，３３，３４は、複数の球面を形成したレンズアレイを用いているが、複数の非球面を形成したレンズアレイを使用しても良い。さらに、レンズアレイ３１，３２，３３，３４としては、複数の球面形状を有するものと、複数の非球面形状を有するものとを組み合わせて使用しても良い。例えば、複数の非球面形状を有するレンズアレイ３２，３４と、複数の球面形状を有するレンズアレイ３１，３３との組み合わせでも良い。
【００９２】
また、接着剤塗布装置が用いる接着剤としては、熱硬化型であっても良く、瞬間接着剤（反応性接着剤）のように空気中の水分と化学反応を行うことによって硬化するタイプの接着剤であっても良い。同様に、使用する接着剤に合わせて紫外線照射装置を用いているが、熱硬化型接着剤を使用する場合は、ヒータ等の加熱装置が使用される。
【００９３】
また、レンズアレイ３４の上面に形成されている切断マーク１７は、接合レンズアレイを容易に切断できるものであれば、印刷や切り欠きのようなマークでも良い。
【００９４】
さらに、また、この実施の形態では、空気中で接合を行なっているが、高圧窒素ガスの雰囲気中で接合を行っても良い。この場合には、レンズアレイの間に形成される密閉空間の圧力を高めることができ、防水性や剛性を高めることができる。
【００９５】
【実施の形態４】
図１６は、本発明の実施の形態４を示す。この実施の形態では、介在部として中間プレート５４を用いるものである。
【００９６】
レンズアレイ５１，５２，５３は、複数の光学曲面を有している。また、最下部のレンズアレイ５１の下面及び最上部のレンズアレイ５３の上面には、高精度な平面度の平面となっている。
【００９７】
レンズアレイ５１，５２，５３における対向面には、実施の形態１及び２と同様に相互の位置決めを行う位置決め構造が設けられている。この位置決め構造は、レンズアレイ５１の上面から凸状となって起立するキー突起５５と、キー突起５５と対向したレンズアレイ５２の下面に形成されてキー突起５５が嵌合するキー溝５６と、レンズアレイ５２の上面から凸状となって起立するキー突起５７と、キー突起５７と対向したレンズアレイ５３の下面に形成されてキー突起５７が嵌合するキー溝５８とによって形成されている。そして、対応しているキー突起５５，５７及びキー溝５６，５８が嵌合することにより、光学曲面が対向するようにレンズアレイ５１，５２，５３が位置決めされる。また、複数の光学曲面がなす複数の光軸の間隔は、これらのキー突起及びキー溝によって高精度に決定されるようになっている。
【００９８】
介在部としての中間プレート５４は、レンズアレイ５１，５２，５３と独立した部材となっている。また、中間プレート５４には、複数の貫通光路５４ａが厚さ方向に形成されている。貫通光路５４ａはレンズアレイ５１，５２，５３における光学曲面（光線有効領域）との対応部分に形成されており、これにより光学曲面を透過する光線を遮ることが防止されている。
【００９９】
中間プレート５４には、接着剤が充填される接着剤溜まり５４ｂが上下面に形成されている。接着剤溜まり５４ｂは光学曲面以外の部分（光線非有効領域）に形成されており、レンズアレイ５１，５２，５３を接合したとき、光学曲面に接着剤が付着しないようになっている。
【０１００】
この実施の形態では、中間プレート５４の接着剤溜まり５４ｂに接着剤を充填し、貫通光路５４ａがレンズアレイ５１の光学曲面に対応するように中間プレート５４をレンズアレイ５１に載置する。そして、キー溝５６がキー突起５５に嵌合するように位置決めしながらレンズアレイ５２をレンズアレイ５１に重ね合わせる。このとき、貫通光路５４ａを有した中間プレート５４がレンズアレイ５１及び５２に挟まれるため、レンズアレイ５１及び５２における対応した光学曲面の間に空隙（図示省略）が形成される。
【０１０１】
その後、図示を省略するが、同様にレンズアレイ５２，５３の間に中間プレート５４を挿入し、レンズアレイ５３のキー溝５８がレンズアレイ５２のキー突起５７に嵌合するように位置決めしながらレンズアレイ５３をレンズアレイ５２に重ね合わせる。これにより接合レンズアレイを作製する。
【０１０２】
この実施の形態では、介在部としての中間プレート５４がレンズアレイとは独立した部材となっているため、中間プレート５４を種々のレンズアレイに適用することができる。このため、接合レンズアレイの設計の自由度が増大する。
【０１０３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、複数のレンズアレイを高精度に接合した接合レンズを効率良く製造することができる。また、レンズアレイの間に介在部を設けて光学曲面の間に空隙を形成するため、光学曲面の間に空気層を設けることができ、高性能な光学特性を付与することができる。従って、撮像光学系に好適に使用することができる。
【０１０６】
また、請求項１の発明によれば、光線有効領域に接着剤、ゴミ、ケバ等の異物が侵入することがなく、良好な光学特性を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の接合前の断面図である。
【図２】実施の形態１の接合時の断面図である。
【図３】実施の形態１の接合状態の斜視図である。
【図４】実施の形態２の接合前の斜視図である。
【図５】実施の形態２の接合前の断面図である。
【図６】実施の形態２の接着剤充填状態の断面図である。
【図７】実施の形態２の接合時の断面図である。
【図８】実施の形態２の切断時の斜視図である。
【図９】実施の形態２の接合レンズの側面図である。
【図１０】実施の形態３の接合前の斜視図である。
【図１１】実施の形態３の接合前の断面図である。
【図１２】実施の形態３の接着剤充填状態の断面図である。
【図１３】実施の形態３の接合時の断面図である。
【図１４】実施の形態３の切断時の斜視図である。
【図１５】（ａ）は実施の形態３の接合レンズの斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図１６】実施の形態４の接合前の断面図である。
【図１７】従来技術における型押し前の状態を示す断面図である。
【図１８】従来における型押し状態の断面図である。
【図１９】従来における離型状態の断面図である。
【符号の説明】
１，２，１１，１２，１３レンズアレイ
３１，３２，３３，３４，５１，５２，５３レンズアレイ
３，１４，５５，５７キー突起
４，１５，５６，５８キー溝
５，１８，４１，４３，４５突起部
６，１９，２１，４２，４４，４６突起部
８，２５，２６，３８，３９，４０空隙

Claims

複数の光学曲面を有した複数のレンズアレイが対応した光学曲面の光軸を一致させた状態で相互に重ねられて接合される接合レンズアレイにおいて、
第１レンズアレイの周囲に設けられた凸部と、
第２レンズアレイの周囲に設けられ、前記凸部に嵌合することによって、前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイとを重ね合わせた状態で位置決めする凹部と、
前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイを接合したときに、前記第１レンズアレイの一つの光学曲面とこの光学曲面に対向する前記第２レンズアレイの一つの光学曲面との間に形成された空隙を囲んで密閉するように各光学曲面の周囲に設けた介在部と、
を具備し、
接合した前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイを、前記第１レンズアレイの一つの光学曲面の周囲に設けた介在部とこの光学曲面の隣の光学曲面の周囲に設けた介在部との間で切断することを特徴とする接合レンズアレイ。