特許 7561187 球面光学部品を搭載するための装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-25

(45)【発行日】2024-10-03

(54)【発明の名称】球面光学部品を搭載するための装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/00 20210101AFI20240926BHJP

   G02B 3/00 20060101ALI20240926BHJP

【ＦＩ】

G02B7/00 F

G02B3/00 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022518948

(86)(22)【出願日】2020-09-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-05

(86)【国際出願番号】 EP2020075664

(87)【国際公開番号】W WO2021063664

(87)【国際公開日】2021-04-08

【審査請求日】2023-06-09

(31)【優先権主張番号】102019006980.3

(32)【優先日】2019-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】516087698

【氏名又は名称】トーツ・テクノロジーズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＴＯＯＺ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＧＭＢＨ

【住所又は居所原語表記】Ｔｕｒｎｓｔｒａｓｓｅ ２７， ７３４３０ Ａａｌｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】プロクナウ、イェンス

(72)【発明者】

【氏名】ピュッツ、イェルク

(72)【発明者】

【氏名】シンガー、ヴォルフガング

【審査官】瀬戸 息吹

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０６３５３９５０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ ５／００ － ５／０８

Ｈ０４Ｎ ５／２２２ － ５／２５７

Ｈ０４Ｎ ２３／００

Ｈ０４Ｎ ２３／４０ － ２３／７６

Ｈ０４Ｎ ２３／９０ － ２３／９５９

Ｇ０２Ｂ ７／００

Ｇ０２Ｂ ７／１８ － ７／２４

Ｇ０２Ｂ １／００ － １／０８

Ｇ０２Ｂ ３／００ － ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の半径（Ｒ１）を有する第１の球面凸面を有する第１の光学要素（３）用のマウントを備えた第１のホルダ（２）と、第２の半径（Ｒ２）を有する第２の球面凹面を有する第２の光学要素（５）用のマウントを備えた第２のホルダ（４）とを備える、球面光学部品を搭載するための装置（１）であって、
前記第１および第２のホルダ（２、４）の少なくとも１つは、第３の半径（Ｒ３）を有する球面座面（６）を有しており、
前記第１のホルダ（２）に前記第１の光学要素（３）が収容され、かつ前記第２のホルダ（２）に前記第２の光学要素（５）が収容されたときに、前記第１、第２、および第３の半径（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）が共通の中心点を有するように、前記第１のホルダ（２）が前記第２のホルダ（４）上に支持される、装置。

【請求項2】

前記第１および第２のホルダ（２、４）が、前記球面座面（６）において同軸に互いに相対的に移動可能である、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記球面座面（６）が球面キャップの形状を有する、請求項２に記載の装置。

【請求項4】

前記第１のホルダ（２）または前記第２のホルダ（４）は、座面としての３点支持を含む、請求項２に記載の装置。

【請求項5】

光学要素（３、５）の１つは、発生した真空を介して個々の前記第１または第２のホルダ（２、４）に収容されている、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

光学要素（３、５）の１つがばねクランプ（８）によって個々の前記第１または第２のホルダ（２、４）に固定される、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

前記第１の光学要素（３）の面と前記第２の光学要素（５）の面との間のギャップ（７）の距離を設定するための手段を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項8】

前記第１および第２のホルダ（２、４）のうちの１つに前記ギャップ（７）の距離を設定するための調整ネジ（９）が設けられており、
前記調整ネジは、光学要素（３、５）が配置される前記第１および第２のホルダ（２、４）のうちの１つの中央領域の外側に配置され、かつ前記第１および第２のホルダ（４、２）のうちの他の１つの前記球面座面（６）に作用する、請求項７に記載の装置。

【請求項9】

前記第１および第２のホルダ（２、４）のうちの１つにある調整ネジ（９）が、光学要素（３、５）が配置される中央領域の内側の周縁部に配置され、かつ光学要素（３、５）に作用する、請求項７に記載の装置。

【請求項10】

測定システム（１１）をさらに備え、前記測定システム（１１）は、中心厚さ（７）を決定するように、従って、前記第１の光学要素（３）が前記第１のホルダ（２）に収容され、かつ前記第２の光学要素（５）が前記第２のホルダ（２）に収容されているときの前記第１および第２の光学要素（３、５）の面間の距離を決定するように構成されている、請求項１に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２つの球面光学部品を搭載するための装置に関する。

【背景技術】

【0002】

接合する光学部品を３つの空間方向に互いに独立して位置決めすることが知られている。例えば、２つのレンズ要素の接合グループを作成する場合、接合する一方の表面に可溶性パテが塗布される。２つのレンズ要素は共に接合され、レンズ要素を互いに相対的に移動させることによって、閉じ込められた気泡が押し出される。次に、レンズ要素の光軸が互いに位置合わせされる。しかしながら、レンズ要素の表面間の接合ギャップの厚さを正確に再現することができない。さらに、光軸方向にレンズ要素を非常に正確に位置決めすることは非常に困難であり、横方向の変位は、同時に表面の曲率による距離の変化をもたらす可能性がある。

【0003】

特許文献１は、光学要素用の球面ホルダを調整するための装置を開示している。この装置は、光共振器内の光学要素を調整するために使用される。装置では、光学要素は球面凸状ホルダに保持される。球面凸状ホルダは、球面凹状マウント内に位置している。ホルダは、外縁部に互いに９０°オフセットされた４本の調整ネジによりマウントに接続されている。調整ネジを調整することで、マウント内の球面上でホルダを移動させて、所望の調整状態を設定することができる。設定された調整状態は、マウントの環状溝に挿入された非収縮性の接着剤によって恒久的に固定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】露国特許第２５９９５９８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、２つの球面光学部品を幾何学的に正確に、そして互いに規定された距離で調整して、それらを搭載するために、球面部品を搭載するための装置を提供するという課題を解決することを目的とする。距離は再現可能であり、任意選択的に調整可能であることが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0006】

目的は、請求項１の特徴的な構成により、本発明に従って達成される。従属請求項は、請求項１の特徴の有利な展開である。
球面光学部品を搭載するための装置は、半径Ｒ１を有する第１の球面凸面を有する第１の光学要素用のマウントを備えた第１のホルダと、半径Ｒ２を有する第２の球面光学凹面を有する第２の光学素子用のマウントを備えた第２のホルダとを備える。ホルダの少なくとも１つは、半径Ｒ３を有する座面を有し、第１の光学要素が第１のホルダに収容され、第２の光学要素が第２のホルダに収容されたときに、半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が共通の中心点を有するように第１のホルダが第２のホルダに支持される。

【0007】

半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、好ましくは、ギャップが第１の要素の光学面と第２の要素の光学面との間の規定された距離を確立するように寸法決定される。
もちろん、本発明による効果を維持しつつ、半径Ｒ１が凹状であり、かつ半径Ｒ２が凸状であってもよい。

【0008】

球面および座面（単数または複数）が同心円状に配置されているため、これらの面の共通の中心点の周りの変位が阻止され、この中心点を中心とした要素の相対的な変位のみが可能である。

【0009】

この種の座面配置により、光学要素またはそれらの光軸を、（ホルダの互いに対する相対的な調整可能性の範囲内で）互いに相対的に位置決めすることができ、そのような位置決め動作は、半径Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３によって決定される光学要素の球面間の距離の量に悪影響を与えるようなリスクがない。従って、本発明による装置によって、従来技術においてこれまで慣習的であったものよりもはるかに簡単かつ正確に、光学要素を相対的に位置決めすることが可能となる。

【0010】

位置決めは、特に、２つの光学要素を互いに位置合わせし、次に、それらを接着結合して基板複合体を形成する目的で行うことができる。
ホルダの座面は、好ましくは、光学要素が配置されるホルダの中央領域の外側に配置される。

【0011】

第１の実施形態では、座面は球面キャップの形態である。
第２の実施形態では、座面は３点支持によって形成される。
光学要素は、発生した真空によってホルダ内に収容することができる。

【0012】

代替的に、光学要素は、ばねクランプによってホルダに固定することができる。
有利には、第１の要素の光学面と第２の要素の光学面との間の距離を調整することができる。

【0013】

第１の実施形態では、調整ネジは、一方のホルダにおける光学要素が配置される中央領域の外側の周縁部に配置され、かつ他方のホルダの座面に作用する。
第２の実施形態では、調整ネジは、ホルダの１つにおける光学要素が配置される中央領域の内側の周縁部に配置され、かつ光学要素に作用する。

【0014】

好ましくは、光学要素間の規定された距離を決定するために、中心厚さを決定するように、従って、光学要素の光学表面間の距離を決定するように構成される測定システムが提供される。このようにして、光学要素を接合および位置決めするプロセスをチェックし、オープンループベースで制御し、必要に応じて、クローズドループベースで制御することができる。

【0015】

本発明による構成により、２つの光学要素を直列的なプロセスで位置決めおよび結合することが可能である。本発明による装置の支援により、光学要素の非常に正確かつ簡易な搭載を可能にしつつ、部品の相互に有利な球面座面配置を実現することができる。

【0016】

本発明は、図を参照して以下に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】球面部品を搭載するための本発明による装置の構成を示す図である。

【図2】球面部品を搭載するための本発明による装置のさらなる構成を示す図である。

【図3】本発明による装置の第１の詳細（光学要素のばねホルダ）を示す図である。

【図4】本発明による装置の第２の詳細（光学要素に作用する調整ネジ）を示す図である。

【図5】本発明による装置の第３の詳細（ホルダに作用する調整ネジ）を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、球面部品１を搭載するための装置の構成を示す。第１のホルダ２は、半径Ｒ１を有する光学要素３の球面光学面が自由にアクセス可能となるように第１の光学要素３を収容する。この例では、この光学面は凸面である。第２のホルダ４は、半径Ｒ２を有する第２の光学要素５の球面光学面が自由にアクセス可能となるように第２の光学要素５を収容する。この例では、この光学面は凹面である。

【0019】

第１のホルダ２は、光学要素３が配置される中央領域の外側の周縁に、半径Ｒ３を有する凸状に形成された座面６を有する。さらに、第２のホルダ４は、光学要素５が配置される中央領域の外側の周縁に座面６を同様に有するが、この座面６は、同様に半径Ｒ３を有して凹状に形成される。

【0020】

第２のホルダ４は、第２の光学要素５の光学面が上方に露出するように底部に配置されている。収容された光学要素３を有する第１のホルダ２は、光学要素３の露出された光学面が第２の光学要素５の露出された光学面の上方に位置するように配置される。２つの光学要素３および５の光学面の位置は、光学面間に規定されたギャップ７（例えば、１μｍまたは５μｍまたは２０μｍまたは５０μｍまたは１００μｍ）が実現されるように、ホルダ２および４の座面６によって所定の距離に設定されている。

【0021】

光学要素３および５の光学面の半径Ｒ１およびＲ２と、ホルダ２および４の座面６の半径Ｒ３とは、共通の中心点ＭＰを有することが不可欠である。説明されているようにホルダ２および４が重ねて配置されると、光学要素３および５の光学面および座面６は、互いに同軸の位置をとる。従って、光学要素３および５の径方向への移動は阻止され、光学面間の距離はギャップ７によって規定される。従って、半径Ｒ３の座面６上での光学要素３および５の回転運動または相対的な変位のみが可能である。

【0022】

図１は、光学面間の距離に対応するギャップ７の大きさを決定するために、測定システム１１を使用することが可能な例も示されている。このため、第１のホルダ２の中心には、穴１０が設けられ、その穴１によって光学要素３および５の互いからの距離（中心厚さとも呼ばれる）を測定システム１１を用いて決定することができる。中心厚さを決定するための測定システム１１を用いて、２つの光学要素３および５を接合および位置決めするプロセスをチェックし、オープンループベースで制御し、必要に応じて、クローズドループベースで制御することができる。このような接合プロセスは、スマートグラスの眼鏡レンズ上にフィルムを位置決めする場合に特に有用である。第１の光学要素３（例では、眼鏡レンズ）と、第２の光学要素５（例では、フィルム）との間のギャップ７は、５μｍ未満の精度で製造することが可能である。

【0023】

図２は、図１による装置の同心円状の構成をより明確に示す。第１の光学要素３の光学面の半径Ｒ１、第２の光学要素５の光学面の半径Ｒ２、および第１および第２のホルダ２，４の座面６の半径Ｒ３は、共通の中心点ＭＰを有する。この例では、第１の光学要素はスマートグラスのレンズであり、第２の光学要素５は第２のホルダ４上に載置された薄膜である。さらに、第１のホルダ２内に第１の光学要素３を保持する別の方法が図２に示されている。

【0024】

図３は、図２に示される第１の光学要素３の第１のホルダ２内の保持を示す。第１の光学要素３は、第１の光学要素３の凹状光学面の縁部に作用するばねクランプ８によって、第１の光学要素３の凸状光学面に作用する接触点１２に対して押圧される。例えば、接触点１２は、１２０度の角度で配置された３つのＶ溝であり、各Ｖ溝には、ボールが固定されている。この球状表面は座面６を形成している。

【0025】

図４は、図１および図２による球面部品１を搭載するための装置を示しており、調整ネジ９によってギャップ７の大きさを調整することができる。調整ネジ９は、ボール１４を介して第１の光学要素３の凹状光学面の縁部に作用する。第１の光学要素３の凸状光学面の縁部に配置された圧縮ばね１３は、第１の光学要素３を調整ネジ９に対して押圧する。
ギャップ７の大きさは、調整ネジ９を調整することにより設定することができる。

【0026】

図５は、ギャップ７の大きさを設定するための第２の変形例を示す。この例では、調整ネジ９は、ボールを介して第２のホルダ４の座面６に対して作用する。この変形例でも、ギャップ７の大きさは、調整ネジ９の調整により設定される。また、図５には、第１の光学要素３を保持するためのさらなる変形例が示されている。この例では、凸状光学面に作用するばねクランプ８によって、凹状光学面は、第１のホルダ２の接触点１２に対して押圧される。図５は、第１の光学要素が、凸状光学面の縁部に配置された圧縮ばね１３によって固定されていることを示している。圧縮ばね１３は、光学要素３の凹状光学面の縁部に配置された接触点１３に対して第１の光学要素３を押圧する。

【符号の説明】

【0027】

１…搭載装置
２…第１のホルダ
３…第１の光学要素
４…第２のホルダ
５…第２の光学要素
６…座面
７…ギャップ
８…ばねクランプ
９…調整ネジ
１０…穴
１１…測定システム
１２…接触点
１３…圧縮ばね
１４…ボール
Ｒ１…凸状光学面の半径
Ｒ２…凹状光学面の半径
Ｒ３…座面の半径
ＭＰ…中心点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】