JP2003270477A - 位置合わせ装置および位置合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品の角度調節を容易に行うことができ、か
つ、部品どうしを面合わせした状態で部品の位置合わせ
を行うことができる位置合わせ装置を提供する。 【解決手段】 位置合わせ装置10は、光学部品11aを保
持する第１チャック12a、光学部品11bを保持する第２チ
ャック12b、Ｘステージ13、Ｙステージ14、θｘステー
ジ15、θｙステージ16、これら各ステージを打叩して衝
撃的な慣性力を与えることにより各ステージを微小距離
スライドさせるアクチュエータ23a等、昇降／押圧機構1
8、を具備する。光学部品11cが光学部品11aと光学部品1
1bの間に挟まれ、光学部品11aと光学部品11cは曲面で接
し、光学部品11bと光学部品11cは平面で接し、光学部品
11a〜11cは昇降／押圧機構18によって摩擦保持される。
Ｘステージ13とＹステージ14をスライドさせて光学部品
11b・11cを位置合わせし、θｘステージ15とθｙステー
ジ16をスライドさせて光学部品11a・11cの位置合わせを
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバーや光
学レンズ等の光学部品の位置合わせに用いられる位置合
わせ装置と位置合わせ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバーを用いた通信技術が
広く普及しつつある。ここで、光ファイバーを用いた長
距離信号伝送を行うためには、光ファイバーどうしの接
合損失が小さくなるように、光ファイバー部品の位置合
わせを行って光ファイバー部品どうしを溶接等して連結
する必要がある。

【０００３】このような光ファイバー部品の位置合わ
せ、例えば、２個の光ファイバー部品の位置合わせは、
モータ駆動型で多自由度を有するステージの先端に各フ
ァイバー部品を固定し、このステージを移動させること
で２個の光ファイバー部品の位置合わせを行う。具体的
には、２個の光ファイバー部品を所定の微小間隔ほど離
隔して、２個の光ファイバー部品を通過する光量を測定
しながらステージの片方または両方を移動し、２個の光
ファイバー部品を通過する光量が最大となる位置を探索
してその位置において２個の光ファイバー部品を面合わ
せして溶接等し、２個の光ファイバー部品を固定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな位置合わせ方法を用いた場合には、光ファイバー部
品どうしを離隔した状態で位置合わせを行い、その後に
面合わせを行うために、光ファイバー部品を移動させる
際に微小な位置ずれを起こす可能性がある。これにより
光ファイバー部品間の接合損失を最小限に抑えることが
困難であり、また、最適な溶接位置を決定することも困
難であるとともに相当の時間を要する。

【０００５】このために、光ファイバー部品の位置合わ
せは、光ファイバー部品どうしを面合わせした状態で行
うことが好ましいが、従来の位置合わせ装置では、面合
わせされて面摩擦が存在している２個の光ファイバー部
品を一定の力で相対移動させようとすると、接触面の間
にスティックスリップ現象が発生して、光ファイバー部
品を安定して微小移動させることが困難であった。

【０００６】また、従来の位置合わせ装置では、光ファ
イバー部品の接合面が傾いていた場合には、接合面どう
しが確実に面合わせされるように光ファイバー部品の角
度を変化させなければならないが、このような角度調節
機構は接合面の角度を微細に調節できることが必要であ
り、このため角度調節機構の構造が複雑となって位置合
わせ装置が大型化する問題がある。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、部品の角度調節を容易に行うことができ、
かつ、部品どうしを面合わせした状態で部品の位置合わ
せを行うことができる位置合わせ装置と位置合わせ方法
を提供することを目的とする。また、本発明は短時間で
部品どうしの位置合わせを行うことができる位置合わせ
装置と位置合わせ方法を提供することを目的とする。さ
らに、本発明は、小型で正確な位置合わせを行うことが
できる位置合わせ装置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】すなわち、本発明の第１
の観点によれば、第１の部品と第２の部品の間に第３の
部品が挟まれ、前記第１の部品と前記第３の部品の接触
面と前記第２の部品と前記第３の部品の接触面の一方が
曲面であって他方が平面である前記第１，第２，第３の
部品の位置合わせを、圧電素子または磁歪素子の急峻な
伸縮によって発生する衝撃的な慣性力を用いて行う位置
合わせ装置であって、前記第１の部品を保持する第１の
保持手段と、前記第２の部品を保持する第２の保持手段
と、前記第１の部品と前記第３の部品の接触面および前
記第２の部品と前記第３の部品の接触面に所定の摩擦力
が生ずるように、前記第１の部品と前記第２の部品との
間に所定の押圧力を印加する押圧機構と、圧電素子また
は磁歪素子を有し、前記圧電素子または前記磁歪素子の
急峻な伸縮によって発生する衝撃的な慣性力を前記第
１，第２，第３の部品と前記第１の保持手段と前記第２
の保持手段の少なくとも１つに与えるアクチュエータ
と、を具備し、互いに接触している前記第１，第２，第
３の部品のいずれかを前記アクチュエータによって加え
られる衝撃的な慣性力によってスライドさせることによ
り前記第１，第２，第３の部品の位置合わせを行うこと
を特徴とする位置合わせ装置、が提供される。

【０００９】本発明の第２の観点によれば、第１の部品
と第２の部品の間に第３の部品が挟まれ、前記第１の部
品と前記第３の部品の接触面が曲面であり前記第２の部
品と前記第３の部品の接触面が平面である前記第１，第
２，第３の部品の位置合わせを、圧電素子または磁歪素
子の急峻な伸縮によって発生する衝撃的な慣性力を用い
て行う位置合わせ装置であって、前記第１の部品を保持
する第１の保持手段と、ＸステージとＹステージとθｘ
ステージとθｙステージとを有するステージ部と、前記
ステージ部の上面に保持され、前記第２の部品を保持す
る第２の保持手段と、前記第１の部品と前記第３の部品
の接触面および前記第２の部品と前記第３の部品の接触
面に所定の摩擦力が生ずるように、前記第１の部品と前
記第２の部品との間に所定の押圧力を印加する押圧機構
と、前記ステージ部を構成する４つのステージを個々に
打叩可能に配置され、圧電素子または磁歪素子を有し、
前記圧電素子または前記磁歪素子の急峻な伸縮によって
発生する衝撃的な慣性力を前記各ステージに加えて前記
各ステージを所定方向へ移動させるアクチュエータと、
を具備し、前記Ｘステージと前記Ｙステージを移動させ
て前記第２の部品と前記第３の部品の相対的な位置をず
らすことにより、前記第２の部品と前記第３の部品の位
置合わせが行われ、前記θｘステージと前記θｙステー
ジを移動させて前記第１の部品と前記第３の部品の相対
的な位置をずらすことにより、前記第１の部品と前記第
３の部品の位置合わせが行われることを特徴とする位置
合わせ装置、が提供される。

【００１０】本発明の第３の観点によれば、第１の部品
と第２の部品の間に第３の部品が挟まれ、前記第１の部
品と前記第３の部品の接触面および前記第２の部品と前
記第３の部品の接触面が曲率の異なる曲面である前記第
１，第２，第３の部品の位置合わせを、圧電素子または
磁歪素子の急峻な伸縮によって発生する衝撃的な慣性力
を用いて行う位置合わせ装置であって、前記第１の部品
を保持する第１の保持手段と、曲率の異なる第１および
第２のθｘステージと曲率の異なる第１と第２のθｙス
テージとを有するステージ部と、前記ステージ部の上面
に保持され、前記第２の部品を保持する第２の保持手段
と、前記第１の部品と前記第３の部品の接触面および前
記第２の部品と前記第３の部品の接触面に所定の摩擦力
が生ずるように、前記第１の部品と前記第２の部品との
間に所定の押圧力を印加する押圧機構と、前記ステージ
部を構成する４つのステージを個々に打叩可能に配置さ
れ、圧電素子または磁歪素子を有し、前記圧電素子また
は前記磁歪素子の急峻な伸縮によって発生する衝撃的な
慣性力を前記各ステージに加えて所定の方向へ移動させ
るアクチュエータと、を具備し、前記第１のθｘステー
ジと前記第１のθｙステージを移動させて前記第２の部
品と前記第３の部品の相対的な位置をずらすことによ
り、前記第２の部品と前記第３の部品の位置合わせが行
われ、前記第２のθｘステージと前記第２のθｙステー
ジを移動させて前記第１の部品と前記第３の部品の相対
的な位置をずらすことにより、前記第１の部品と前記第
３の部品の位置合わせが行われることを特徴とする位置
合わせ装置、が提供される。

【００１１】本発明の第４の観点によれば、第１の光学
部品と第２の光学部品の間に第３の光学部品が挟まれ、
前記第１の光学部品と前記第３の光学部品の接触面が曲
面であり前記第２の光学部品と前記第３の光学部品の接
触面が平面である前記第１，第２，第３の光学部品の位
置合わせを、圧電素子または磁歪素子の急峻な伸縮によ
って発生する衝撃的な慣性力を用いて行う位置合わせ装
置であって、前記第１の光学部品を保持する第１の保持
手段と、ＸステージとＹステージとθｘステージとθｙ
ステージとを有するステージ部と、前記ステージ部の上
面に保持され、前記第２の光学部品を保持する第２の保
持手段と、前記第１の光学部品と前記第３の光学部品の
接触面および前記第２の光学部品と前記第３の光学部品
の接触面に所定の摩擦力が生ずるように、前記第１の光
学部品と前記第２の光学部品との間に所定の押圧力を印
加する押圧機構と、前記ステージ部を構成する４つのス
テージを個々に打叩可能に配置され、圧電素子または磁
歪素子を有し、前記圧電素子または前記磁歪素子の急峻
な伸縮によって発生する衝撃的な慣性力を前記各ステー
ジに加えて所定の方向へ移動させるアクチュエータと、
前記Ｘステージと前記Ｙステージを移動させることによ
って前記第２の部品と前記第３の部品の相対的な位置を
ずらし、前記θｘステージと前記θｙステージを移動さ
せることによって前記第１の部品と前記第３の部品の相
対的な位置をずらして、前記第１，第２，第３の光学部
品を透過する光量が最大となる前記第１，第２，第３の
光学部品の状態を探し出す制御装置と、を具備すること
を特徴とする位置合わせ装置、が提供される。

【００１２】このような第３および第４の観点に係る位
置合わせ装置においては、第１，第２，第３の光学部品
の接触状態を保持した状態で、前記第１，第２，第３の
光学部品をその光軸回りに回転させることができる回転
機構を設けることによって、第１，第２，第３の光学部
品を位置合わせした状態で、これらを容易に溶接等する
ことが可能となる。アクチュエータを、ＸステージをＸ
方向で挟んで２個配置し、ＹステージをＹ方向で挟んで
２個配置し、θｘステージをＸ方向で挟んで２個配置
し、θｙステージをＹ方向で挟んで２個配置すると、各
ステージを各方向で容易に往復移動させることができ
る。

【００１３】なお、第３の観点に係る位置合わせ装置で
は、アクチュエータを、第１，第２のそれぞれのθｘス
テージを挟むように２個ずつ配置し、第１，第２のそれ
ぞれのθｙステージを挟むように２個ずつ配置すると、
各ステージを各方向で容易に往復移動させることができ
る。

【００１４】第１の観点から第４の観点に係る位置合わ
せ装置においては、アクチュエータとして、急峻な伸縮
によって衝撃的な慣性力を発生する圧電素子または磁歪
素子と、慣性力を加える対象物に接する先端部材と、先
端部材部が所定の力で対象物に押圧されるように先端部
材および圧電素子または磁歪素子を押圧する予圧機構と
を有するものが好適に用いられる。予圧機構としては、
例えば、エアーシリンダが好適に用いられ、これにより
アクチュエータの位置決めを容易に行うことができる。

【００１５】本発明の第５の観点によれば、第１の光学
部品と第２の光学部品の間に第３の光学部品が挟まれ、
前記第１の光学部品と前記第３の光学部品の接触面が曲
面であり、前記第２の光学部品と前記第３の光学部品の
接触面が平面である前記第１，第２，第３の光学部品の
位置合わせを行う位置合わせ方法であって、前記第１の
光学部品を第１の保持手段に保持する工程と、前記第２
の光学部品の第２の保持手段に保持する工程と、前記第
１の光学部品と前記第２の光学部品の間に第３の光学部
品を挟み、前記第１の保持手段を前記第２の保持手段側
に所定の力で押圧することにより、前記第１の光学部品
と前記第３の光学部品との接触面および前記第２の光学
部品と前記第３の光学部品の接触面に所定の摩擦力を生
じさせて、前記第１，第２，第３の光学部品を保持する
工程と、前記第１，第２，第３の光学部品を透過する光
量を測定しながら、前記第２の部品または前記第２の保
持手段に圧電素子または磁歪素子の急峻な伸縮によって
発生する衝撃的な慣性力を加えて、前記第２の光学部品
と前記第３の光学部品の接触面をずらすことにより、前
記第１，第２，第３の光学部品を透過する光量が最も多
くなる位置を探し出す工程と、前記第１，第２，第３の
光学部品を透過する光量を測定しながら、前記第１の部
品または前記第１の保持手段に圧電素子または磁歪素子
の急峻な伸縮によって発生する衝撃的な慣性力を加え
て、前記第１の光学部品と前記第３の光学部品の接触面
をずらすことにより、前記第１，第２，第３の光学部品
を透過する光量が最も多くなる位置を探し出す工程と、
を有することを特徴とする位置合わせ方法、が提供され
る。

【００１６】本発明の第６の観点によれば、第１の光学
部品と第２の光学部品の間に第３の光学部品が挟まれ、
前記第１の光学部品と前記第３の光学部品の接触面が曲
面であり、前記第２の光学部品と前記第３の光学部品の
接触面が平面である前記第１，第２，第３の光学部品の
位置合わせを行う位置合わせ方法であって、前記第１の
光学部品を第１の保持手段に保持する工程と、前記第２
の光学部品の第２の保持手段に保持する工程と、Ｘステ
ージとＹステージとθｘステージとθｙステージとを有
するステージ部の上面に前記第２の保持手段を保持する
工程と、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品の間
に第３の光学部品が挟まれ、前記第１の保持手段を前記
第２の保持手段側に所定の力で押圧することにより、前
記第１の光学部品と前記第３の光学部品との接触面およ
び前記第２の光学部品と前記第３の光学部品の接触面に
所定の摩擦力を生じさせて、前記第１，第２，第３の光
学部品を保持する工程と、前記第１，第２，第３の光学
部品を透過する光量を測定しながら、前記Ｘステージと
前記Ｙステージのいずれかに圧電素子または磁歪素子の
急峻な伸縮によって発生する衝撃的な慣性力を加えるこ
とによって、前記第２の部品と前記第３の部品の相対的
な位置をずらして、前記第１，第２，第３の光学部品を
透過する光量が最大となる前記第１，第２，第３の光学
部品の状態を探し出す工程と、前記第１，第２，第３の
光学部品を透過する光量を測定しながら、前記θｘステ
ージと前記θｙステージのいずれかに圧電素子または磁
歪素子の急峻な伸縮によって発生する衝撃的な慣性力を
加えることによって、前記第１の部品と前記第３の部品
の相対的な位置をずらして、前記第１，第２，第３の光
学部品を透過する光量が最大となる前記第１，第２，第
３の光学部品の状態を探し出す工程と、を有することを
特徴とする位置合わせ方法、が提供される。

【００１７】このような位置合わせ装置および位置合わ
せ方法によれば、部品を押圧することによって当接させ
るために、部品どうしを接触させる際の角度調節を容易
に行うことができる。また、圧電素子（特に、積層型圧
電アクチュエータ）または磁歪素子が発生する慣性的な
衝撃力を利用することにより、部品どうしを面合わせし
た状態で所定の部品だけをずらすことができる。これに
より部品どうしを微小距離離隔させた状態で位置合わせ
を行う場合と比較して、より正確な位置合わせを行うこ
とが可能となる。さらにこのような位置合わせ方法を用
いることにより、部品どうしを短時間で位置合わせする
ことができる。本発明の位置合わせ装置は従来の位置合
わせ装置と比較して、小型であるという特徴を有する。

【００１８】なお、本発明において、例えば、「前記第
１の部品と前記第３の部品の接触面が曲面である」とい
う場合には、これは、第１の部品と第３の部品の少なく
とも一方の部材が曲面を有しており、この曲面が他方の
部品と接触する場合をいい、必ずしも、この曲面全体が
他方の部品と接触することを要しない。具体的には、球
面に円錐面をかぶせて接触させる場合や曲率の異なる球
面を接触させる場合であるが、他方の部材において一方
の部材と接触する面は平面ではないことが必要である。
また、例えば、「前記第２の部品と前記第３の部品の接
触面が平面である」場合とは、第２の部品と第３の部品
の両方が平らな面を有しており、この平らな面で接触す
ることをいう。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。ここでは、３個の光学
部品を１列に並べ、これらの光学部品を透過する光量が
最大となるように、これらの光学部品の位置合わせを行
う位置合わせ装置について説明することとする。図１は
位置合わせ装置１０の概略平面図であり、図２はその概
略側面図である。

【００２０】位置合わせ装置１０は、３個の光学部品１
１ａ・１１ｂ・１１ｃの位置合わせを行う。図２に示さ
れるように、光学部品１１ｃは光学部品１１ａと光学部
品１１ｂの間に挟まれるように配置される。

【００２１】図３は、光学部品１１ａ〜１１ｃの構造を
より詳細に示す説明図である。光学部品１１ａは、筒状
部品６１ａと筒状部品６１ａの中央に設けられ、実際に
光を通す円柱部品６１ｂとから構成されている。これら
筒状部品６１ａと円柱部品６１ｂとは予め溶接されてお
り、一体化されているものとする。光学部品１１ｃには
円筒部品６１ａが当接する。この円柱部品６１ｂにおけ
る光学部品１１ｃとの接触面は略円錐状に加工されてい
る。また、光学部品１１ｃにおいて、円筒部品６１ｃに
接触する面は略球面状の曲面となっている。光学部品１
１ｂと光学部品１１ｃとの接触面は平面となっている。
光学部品１１ｂは、筒状部品６２ａと筒状部品６２ａの
中央に設けられ、実際に光を通す円柱部品６２ｂとを有
している。これら筒状部品６２ａと円柱部品６２ｂは予
め溶接されており、一体化されている。

【００２２】位置合わせ装置１０は、光学部品１１ａを
保持する第１チャック１２ａと、光学部品１１ｂを保持
する第２チャック１２ｂと、Ｘステージ１３とＹステー
ジ１４とθｘステージ１５とθｙステージ１６が上から
この順番で積み重ねられて構成されているステージ部１
７と、Ｘステージ１３を打叩する２個のアクチュエータ
２３ａ・２３ｂと、Ｙステージ１４を打叩する２個のア
クチュエータ２４ａ・２４ｂと、θｘステージ１５を打
叩する２個のアクチュエータ２５ａ・２５ｂと、θｙス
テージ１６を打叩する２個のアクチュエータ２６ａ・２
６ｂと、を有している。

【００２３】第１チャック１２ａは昇降／押圧機構１８
に保持されており、この昇降／押圧機構１８は第１チャ
ック１２ａを下方（Ｚ方向）に所定の力で押圧すること
ができるようになっている。また、第２チャック１２ｂ
はステージ部１７の上面（つまり、Ｘステージ１３の上
面）に保持されている。第１チャック１２ａ・１２ｂ
は、例えば、機械的な締め付け力によってそれぞれ光学
部品１１ａ・１１ｂを強固に保持する。なお、第１チャ
ック１２ａは光学部品１１ａを構成する筒状部品６１ａ
を保持し、第２チャック１２ｂは光学部品１１ｂを構成
する筒状部品６２ａを保持する。第１チャック１２ａと
第２チャック１２ｂとしては、エアーチャック（真空チ
ャック）を用いることもできる。

【００２４】第２チャック１２ｂに保持された光学部品
１１ｂの上に光学部品１１ｃを載置して、光学部品１１
ａを保持した第１チャック１２ａを昇降／押圧機構１８
により降下させることによって、光学部品１１ａと光学
部品１１ｃの接触面および光学部品１１ｂと光学部品１
１ｃの接触面に所定の摩擦力が生じて、光学部品１１ａ
〜１１ｃが保持される。光学部品１１ｂと光学部品１１
ｃとは互いに平面で接触するために、光学部品１１ｂと
光学部品１１ｃとの面合わせは、光学部品１１ｃを光学
部品１１ｂの上に載置するという単純な作業によって行
うことができ、複雑は角度調節機構を必要としない。ま
た、光学部品１１ａと光学部品１１ｃとの面合わせも、
光学部品１１ａを降下させるだけでこれらの部品間を摺
り合わせることができるために、複雑な角度調節を行う
必要がない。このように、位置合わせ装置１０は、光学
部品１１ａ〜１１ｃどうしの角度調整を容易に行うこと
ができる構造となっている。

【００２５】ステージ部１７は回転ステージ１９上に保
持されている。この回転ステージ１９は、ステージ部１
７をＺ軸回りに回転させることができるが、アクチュエ
ータ２３ａ・２３ｂ・２４ａ・２４ｂ・２５ａ・２５ｂ
・２６ａ・２６ｂ（以下「アクチュエータ２３ａ等」と
いう）を回転させることはない。後述するように、光学
部品１１ａ〜１１ｃの位置合わせが終了した後には、こ
れらの部品間の溶接を行う処理が行われるが、この回転
ステージ１９はこの溶接の際に光学部品１１ａ〜１１ｃ
をＺ軸回りに回転させるために用いられる。

【００２６】Ｘステージ１３はＸ方向にのみスライド自
在であり、Ｙステージ１４はＹ方向にのみスライド自在
である。θｘステージ１５は、光学部品１１ｃの曲面の
曲率に対応した所定の曲率を有しており、θｘ方向に振
り子のように動く。θｙステージ１６は、光学部品１１
ｃの曲面の曲率に対応した所定の曲率を有しており、θ
ｙ方向に振り子のように動く。

【００２７】なお、θｘ方向をＸ−Ｙ平面に投影した方
向はＸ方向と４５度ずれており、θｙ方向をＸ−Ｙ平面
に投影した方向はＹ方向と４５度ずれている。しかし、
θｘステージ１５とθｙステージ１６の配置はこのよう
な形態に限定されない。例えば、θｘステージ１５とθ
ｙステージ１６は、θｘステージ１５とθｙステージ１
６を図１に示す状態から０度超９０度未満の角度でＸ−
Ｙ面内で回転させた位置で保持することができる。

【００２８】アクチュエータ２３ａはＸステージ１３の
側面を打叩してＸステージ１３を＋Ｘの向きに微小距離
だけスライドさせる。また、アクチュエータ２３ｂはＸ
ステージ１３の側面を打叩してＸステージ１３を−Ｘの
向きに微小距離だけスライドさせる。Ｘステージ１３を
挟んで２個のアクチュエータ２３ａ・２３ｂを配置する
ことにより、例えば、Ｘステージ１３を＋Ｘの向きに移
動させ過ぎた場合に−Ｘの向きに戻す動作を容易かつ迅
速に行うことができる。

【００２９】アクチュエータ２３ａは、ヘッド（先端部
材部）３１ｃと、圧電素子３１ｂと、エアーシリンダ３
１ａから構成されている。アクチュエータ２３ｂ・２４
ａ・２４ｂ・２５ａ・２５ｂ・２６ａ・２６ｂもまたア
クチュエータ２３ａと同様の構造を有する。アクチュエ
ータ２３ａがＸステージ１３を打叩する際に、アクチュ
エータ２３ａは圧電素子３１ｂの急峻な伸縮によって発
生する衝撃的な慣性力（以下「インパクト力」という）
をＸステージ１３に与える。これによりＸステージ１３
を瞬時に微小距離だけスライドさせることができる。

【００３０】ヘッド３１ｃは、圧電素子３１ｂに発生す
るインパクト力を確実にＸステージ１３に与えることが
でき、また圧電素子３１ｂに発生するインパクト力の大
きさを増大することができるように、超硬やステンレス
鋼等の金属を用いて形成されている。圧電素子３１ｂと
しては、積層型圧電素子（積層型圧電アクチュエータ）
が好適に用いられ、その伸縮方向はアクチュエータ２３
ａの長手方向、つまりＸ方向に一致する。エアーシリン
ダ３１ａは、ヘッド３１ｃがＸステージ１３の側面に当
接するように、圧電素子３１ｂとヘッド３１ｃを所定の
力でＸステージ１３に押圧する。このエアーシリンダ３
１ａによる押圧力によっては、Ｘステージ１３はＸ方向
に移動することがないようになっている。なお、エアー
シリンダ３１ａに代えて、スプリングやウレタンゴム等
の弾性体を用いることもできる。

【００３１】同様に、アクチュエータ２４ａはＹステー
ジ１４の側面を打叩してＹステージ１４にインパクト力
を与え、Ｙステージ１４を＋Ｙの向きに微小距離だけス
ライドさせる。また、アクチュエータ２４ｂはＹステー
ジ１４の側面を打叩してＹステージ１４にインパクト力
を与え、Ｙステージ１４を−Ｙの向きにＹステージ１４
を微小距離だけスライドさせる。Ｙステージ１４がＹ方
向にスライドする際には、Ｘステージ１３もまたＹステ
ージ１４と一体的にＹ方向に移動する。

【００３２】アクチュエータ２３ａ・２３ｂはそれぞれ
保持治具３４ａに保持されており、アクチュエータ２４
ａ・２４ｂはそれぞれ保持治具３４ｂに保持されてい
る。保持治具３４ａと保持治具３４ｂは、アクチュエー
タ２３ａ・２３ｂとアクチュエータ２４ａ・２４ｂがそ
れぞれＸステージ１３とＹステージ１４を打叩できるよ
うに、アクチュエータ２３ａ・２３ｂとアクチュエータ
２４ａ・２４ｂを所定の高さに保持している。

【００３３】アクチュエータ２５ａはθｘステージ１５
の側面を打叩してθｘステージ１５にインパクト力を与
え、θｘステージ１５を＋θｘの向きに振り子状に微小
距離だけスライドさせる。また、アクチュエータ２５ｂ
はθｘステージ１５の側面を打叩してθｘステージ１５
にインパクト力を与え、θｘステージ１５を−θｘの向
きに微小距離だけスライドさせる。θｘステージ１５が
傾斜する際には、Ｘステージ１３とＹステージ１４もま
た一体的に傾斜する。

【００３４】アクチュエータ２６ａはθｙステージ１６
の側面を打叩してθｙステージ１６にインパクト力を与
え、θｙステージ１６を＋θｙの向きに振り子状に微小
距離だけスライドさせる。また、アクチュエータ２６ｂ
はθｙステージ１６の側面を打叩してθｙステージ１６
にインパクト力を与え、θｙステージ１６を−θｙの向
きに微小距離だけスライドさせる。θｙステージ１６が
傾斜する際には、Ｘステージ１３とＹステージ１４とθ
ｘステージ１５もまた一体的に傾斜する。

【００３５】アクチュエータ２５ａ・２５ｂはそれぞれ
保持治具３５ａに保持されており、アクチュエータ２６
ａ・２６ｂはそれぞれ保持治具３５ｂに保持されてい
る。保持治具３５ａと保持治具３５ｂは、アクチュエー
タ２５ａ・２５ｂとアクチュエータ２６ａ・２６ｂがそ
れぞれθｘステージ１５とθｙステージ１６を打叩でき
るように、アクチュエータ２５ａ・２５ｂとアクチュエ
ータ２６ａ・２６ｂを所定の高さに保持している。

【００３６】アクチュエータ２５ａ・２５ｂ・２６ａ・
２６ｂは、θｘステージ１５とθｙステージ１６の位置
に応じて配置すればよいが、アクチュエータ２５ａ・２
５ｂ・２６ａ・２６ｂは、図２に示すように水平姿勢で
保持しなければならないものではない。例えば、θｘ方
向の接線方向からθｘステージ１５を打叩することがで
きるように、アクチュエータ２５ａ・２５ｂを、そのヘ
ッド３１ｃが下側となりエアーシリンダ３１ａが上側と
なるように傾けて配置することも好ましい。さらに、θ
ｙステージ１６の上面の所定位置（θｘ方向側の側面近
傍）をアクチュエータ２５ａ・２５ｂによって、上側か
ら打叩することによっても、θｘステージ１５をθｘ方
向にスライドさせることができる。アクチュエータ２６
ａ・２６ｂについても同様に配置することが可能であ
る。

【００３７】このような構造を有する位置合わせ装置１
０においては、例えば、光学部品１１ａ〜１１ｃが摩擦
保持された状態において、アクチュエータ２３ａ・２３
ｂを駆動してＸステージ１３をＸ方向にスライドさせる
と、Ｘステージ１３に保持された第２チャック１２ｂお
よび第２チャック１２ｂに保持された光学部品１１ｂが
Ｘステージ１３とともにスライドする。このとき、光学
部品１１ｂと光学部品１１ｃの接触面が滑って、光学部
品１１ｂがＸ方向にずれることによって光学部品１１ｂ
と光学部品１１ｃの相対的な位置が変化する。一方、光
学部品１１ａと光学部品１１ｃは円錐面と球面で接する
ために、この接触面では滑りが発生せずに、光学部品１
１ａと光学部品１１ｃ相対的な位置関係は保持される。

【００３８】なお、エアーシリンダ３１ａや圧電素子３
１ｂを連続的に徐々に変位させて静的な押圧力をＸステ
ージ１３に加えた場合には、その押圧力が光学部品１１
ｂと光学部品１１ｃとの間の摩擦保持力を超えた時点で
急激に光学部品１１ｂが大きくスライドしてしまうため
に、光学部品１１ｂと光学部品１１ｃ間の微小な位置合
わせ行うことができない。

【００３９】同様に、アクチュエータ２４ａ・２４ｂを
駆動してＹステージ１４をＹ方向に微小にスライドさせ
た場合には、光学部品１１ａと光学部品１１ｃの相対的
な位置関係は変化せず、光学部品１１ｂと光学部品１１
ｃの相対的な位置がＹ方向において微小にずれる。この
ように、アクチュエータ２３ａ・２３ｂ・２４ａ・２４
ｂを駆動してＸステージ１３とＹステージ１４を微小に
スライドさせることにより、光学部品１１ｂと光学部品
１１ｃの位置合わせを行うことができる。

【００４０】一方、光学部品１１ａ〜１１ｃが摩擦保持
された状態において、例えば、アクチュエータ２５ａ・
２５ｂを駆動させてθｘステージ１５を振り子状に動か
した場合には、光学部品１１ｂと光学部品１１ｃの相対
的な位置関係は変化することなく、光学部品１１ｂと光
学部品１１ｃが共にθｘステージ１５の傾斜に伴って傾
斜するために、光学部品１１ａと光学部品１１ｃの接触
面において、光学部品１１ｃがθｘ方向に滑る。

【００４１】同様に、アクチュエータ２６ａ・２６ｂを
駆動させてθｙステージ１６を振り子状に動かした場合
には、光学部品１１ｂと光学部品１１ｃの相対的な位置
関係は変化することなく、光学部品１１ｂと光学部品１
１ｃが傾斜することによって、光学部品１１ａと光学部
品１１ｃの接触面において、光学部品１１ｃがθｙ方向
に滑る。このように、アクチュエータ２５ａ・２５ｂ・
２６ａ・２６ｂを駆動してθｘステージ１５とθｙステ
ージ１６をスライドさせることにより、光学部品１１ａ
と光学部品１１ｃの位置合わせを行うことができる。

【００４２】このような位置合わせ装置１０では、従来
の位置合わせ装置のように、光学部品を保持した複数の
機構を独立して動作させることによって光学部品を移動
させる必要がないために、構造が簡単で、小型化が容易
である。

【００４３】次に、位置合わせ装置１０を用いた光学部
品１１ａ〜１１ｃの位置合わせ作業工程について説明す
る。図４は位置合わせ装置１０を備えた位置合わせシス
テム１００の構成を示す説明図である。光学部品１１ａ
・１１ｂには、それぞれ光ファイバーケーブル２９ａ・
２９ｂが取り付けられており、これらの光ファイバーケ
ーブル２９ａ・２９ｂが発光部と受光部を有する光量測
定器３０に接続されて、光学部品１１ａ〜１１ｃを通過
する光量を測定することができるようになっている。光
量測定器３０は集中制御装置４０に接続されており、光
学部品１１ａ〜１１ｃの相対的な位置調整を行っている
光量測定器３０が計測する透過光量のデータが集中制御
装置４０に送られるようになっている。

【００４４】集中制御装置４０には、第１アクチュエー
タドライバ３２ａと、第２アクチュエータドライバ３２
ｂと、ステージドライバ３２ｃが接続されている。第１
アクチュエータドライバ３２ａは集中制御装置４０から
の信号を受けてアクチュエータ２３ａ・２３ｂ・２４ａ
・２４ｂを駆動し、第２アクチュエータドライバ３２ｂ
は集中制御装置４０からの信号を受けてアクチュエータ
２５ａ・２５ｂ・２６ａ・２６ｂを駆動する。ステージ
ドライバ３２ｃは集中制御装置４０からの信号を受けて
回転ステージ１９の回転動作や昇降／押圧機構１８の昇
降動作、第１チャック１２ａと第２チャック１２ｂの保
持／開放動作を行う。

【００４５】光学部品１１ａ〜１１ｃの位置合わせが終
了した後には、光学部品１１ａと光学部品１１ｃの間お
よび光学部品１１ｂと光学部品１１ｃの間をＹＡＧレー
ザを用いて溶接する。このためにＹＡＧレーザ装置５０
と集中制御装置４０との間で、位置合わせ装置１０にお
ける位置合わせ処理とＹＡＧレーザ装置５０による溶接
処理のそれぞれの処理の開始／終了等を示す制御信号の
交換が行えるようになっている。

【００４６】集中制御装置４０は、集中制御装置４０の
制御を行うためのソフトウエアがインストールされたパ
ーソナルコンピュータ（ＰＣ）４１と接続されている。
オペレータは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）４１か
ら、位置合わせシステム１００を運転することができる
ようになっている。

【００４７】このような位置合わせシステム１００で
は、初期化処理、サーチ、調芯、ＹＡＧ溶接という４種
の基本処理を、光学部品１１ａ〜１１ｃの形状等に応じ
て組み合わせることによって適切な処理フローを構成
し、この処理フローにしたがって光学部品１１ａ〜１１
ｃの位置合わせを行う。位置合わせ装置１０への光学部
品１１ａ〜１１ｃの取り付け、光学部品１１ａ〜１１ｃ
の取り出しは、オペレータによる手動操作か、またはロ
ボットによる自動操作によって行われる。また前記基本
処理の開始、中断、終了等を指示は、パーソナルコンピ
ュータ（ＰＣ）４１から行うことができるようになって
いる。

【００４８】初期化処理は、位置合わせ装置１０に設け
られた各種の可動部材を元の位置に戻す処理である。例
えば、第１チャック１２ａを上方に退避させるように昇
降／押圧機構１８を動作させ、ステージ部１７および回
転ステージ１９をずれのない状態に戻し、第１チャック
１２ａと第２チャック１２ｂを開放した状態とし、アク
チュエータ２３ａ等をステージ部１７からそれぞれ退避
させる。通常、この初期化処理は、ＹＡＧ溶接が終了し
た後に、光学部品１１ａ〜１１ｃを取り出す際に行われ
る。

【００４９】位置合わせ装置１０の初期化が終了してい
る状態において、第２チャック１２ｂに光学部品１１ｂ
を保持させ、また、光学部品１１ａを第１チャック１２
ａに保持させ、さらに光学部品１１ｃを光学部品１１ｂ
の上に載置した後に、昇降／押圧機構１８を動作させて
第１チャック１２ａを降下させる。これにより、光学部
品１１ａ〜１１ｃが所定の摩擦力で摩擦保持される。

【００５０】こうして摩擦保持された光学部品１１ａ〜
１１ｃどうしの光軸はお互いに合っていない場合がほと
んどであり、このような状態では光学部品１１ａ〜１１
ｃを透過する光量（以下、実際に光学部品１１ａ〜１１
ｃを透過する光量を「透過光量Ｐ」という）は、予め定
められた一定値（以下「判定用透過光値ＰＡ」という）
よりも小さい。そこで、次にサーチおよび調芯を行う。
サーチおよび調芯は連続的に行われ、これらの処理によ
って、透過光量Ｐが判定用透過光値ＰＡを超えるような
光学部品１１ａ〜１１ｃの位置を探索する。

【００５１】サーチには、ＸＹ方向において行うＸＹサ
ーチとθｘθｙ方向について行うθｘθｙサーチとがあ
り、同様に調芯にはＸＹサーチ後に行われるＸＹ調芯
と、θｘθｙサーチ後に行われるθｘθｙ調芯とがあ
る。サーチおよび調芯は、例えば、ＸＹサーチとＸＹ調
芯の１組の処理と、θｘθｙサーチとθｘθｙ調芯の１
組の処理を、交互に行い、その過程で、透過光量Ｐが予
め定められた値以上の一定の値に収束したときに終了す
る。ＸＹサーチの手順とθｘθｙサーチの手順は同じで
あり、また、ＸＹ調芯とθｘθｙ調芯の手順は同じであ
ることから、以下、ＸＹサーチとＸＹ調芯を例としてそ
の手順について説明する。

【００５２】ＸＹサーチは、Ｘステージ１３とＹステー
ジ１４をそれぞれＸ方向とＹ方向にスライドさせること
によって、光学部品１１ｂを光学部品１１ｃに対してス
ライドさせ、これにより透過光量Ｐを変化させ、透過光
量Ｐが判定用透過光量ＰＡ以上となる位置を探索する処
理である。

【００５３】このＸＹサーチのフローチャートを図５に
示す。また、図６にＸＹサーチの際の第２チャック１２
ｂの中心（つまり光学部品１１ｂの中心）である点Ｏの
位置の移動軌跡を示す説明図である。最初に、ＸＹサー
チのパラメータとして、（１）ＸＹサーチを行う最大エ
リアＳ、（２）判定用透過光量ＰＡの値、（３）サーチ
インパクト強度、（４）サーチステップＬ、（５）サー
チパルス周期、の設定を行う。

【００５４】ＸＹサーチを行う最大エリアＳの設定はア
クチュエータ２３ａ・２３ｂ・２４ａ・２４ｂの最大イ
ンパクト数（打叩回数）を設定することによって行われ
る。この最大インパクト数を大きく設定した場合には、
最大エリアＳは広くなる。判定用透過光量ＰＡの値は、
光学部品１１ａ〜１１ｃの位置合わせが終了した時点で
必要とされる透過光量の何割かの値に設定されるか、ま
たは経験的に定められる。

【００５５】サーチインパクト強度は、アクチュエータ
２３ａ・２３ｂ・２４ａ・２４ｂによりＸステージ１３
またはＹステージ１４を打叩する際のインパクト力の大
きさである。このサーチインパクト強度が小さい場合に
は、１回の打叩によるＸステージ１３またはＹステージ
１４のスライド量は小さくなるために、Ｘステージ１３
またはＹステージ１４を精密にスライドさせることがで
きる。サーチステップＬはアクチュエータ２３ａ・２３
ｂ・２４ａ・２４ｂによる１回または複数回の打叩によ
ってＸステージ１３またはＹステージ１４が移動する距
離であり、精密なサーチを行う場合には、サーチステッ
プＬを短く設定する。

【００５６】サーチパルス周期は、アクチュエータ２３
ａ・２３ｂ・２４ａ・２４ｂによるＸステージ１３また
はＹステージ１４の打叩間隔である。サーチパルス周期
は、確実に一定距離だけＸステージ１３またはＹステー
ジ１４を移動させることができるように、１度の打叩に
よるＸステージ１３またはＹステージ１４のスライドが
停止した後に次の打叩を行うように、設定することが好
ましい。

【００５７】ＸＹサーチの方法としては、図６に示すよ
うに、例えば、点Ｏが＋Ｘの向きに１サーチステップ
Ｌ、−Ｙの向きに１サーチステップＬ、−Ｘの向きに２
サーチステップ（２Ｌ）、＋Ｙの向きに２サーチステッ
プ（２Ｌ）、＋Ｘの向きに３サーチステップ（３Ｌ）、
−Ｙの向きに３サーチステップ（３Ｌ）、−Ｘの向きに
４サーチステップ（４Ｌ）、＋Ｙの向きに４サーチステ
ップ（４Ｌ）、というように渦巻状に移動するように、
アクチュエータ２３ａ・２３ｂ・２４ａ・２４ｂの中の
１個を選んでＸステージ１３またはＹステージ１４を打
叩する方法が挙げられる。

【００５８】このようして点Ｏを移動させていく過程に
おいて、アクチュエータ２３ａ・２３ｂ・２４ａ・２４
ｂによる１打叩毎に透過光量Ｐを測定し、判定用透過光
量ＰＡと比較する。Ｐ≧ＰＡとなった時点でＸステージ
１３とＹステージ１４の打叩は終了する。勿論、Ｘステ
ージ１３とＹステージ１４を全く移動させることなく、
最初の状態でＰ≧ＰＡの関係が満たされていれば、ＸＹ
サーチは行わずに次のＸＹ調芯を行う。一方、最大エリ
アＳ内においてＰ≧ＰＡとならなかった場合には、エラ
ーメッセージがパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４１に
表示される。この場合には、例えば、オペレータは光学
部品１１ａ〜１１ｃの取り付け状態等を確認し、処理を
最初から行う。

【００５９】このようにしてＸＹサーチが終了した後に
は、より精密に点ＯのＸＹ位置を定めるＸＹ調芯を行
う。図７はＸＹ調芯におけるＸ方向調芯のフローチャー
トである。なお、Ｙ方向調芯はＸ方向調芯と同様にして
行われる。ＸＹ調芯においては、パラメータとして、
（１）透過光量下限値ＰＢ、（２）調芯インパクト強
度、（３）最大繰り返し数、（４）収束範囲、（５）調
芯パルス周期、を設定する。

【００６０】透過光量下限値ＰＢは、ＸＹサーチ時に用
いられる判定用透過光量ＰＡよりも小さい値である。Ｘ
Ｙ調芯時に透過光量Ｐが透過光量下限値ＰＢを下回った
際には、例えば、ＸＹ調芯を中止してＸＹサーチから操
作をやり直すようにする。調芯インパクト強度は、アク
チュエータ２３ａ・２３ｂ・２４ａ・２４ｂによりＸス
テージ１３またはＹステージ１４を打叩する際のインパ
クト力の大きさであるが、この調芯インパクト強度は、
ＸＹサーチ時に設定されるサーチインパクト強度よりも
小さい値に設定される。

【００６１】なお、調芯インパクト強度としては、サー
チインパクト強度よりも小さい強度範囲において、最初
におおまかな位置合わせ（粗調芯）を行う際に用いる粗
調芯インパクト強度と、最終的な微調芯を行う微調芯イ
ンパクト強度の少なくとも２つの値を設定することが好
ましい。これにより効率的なＸＹ調芯が可能となる。

【００６２】後述するように、ＸＹ調芯においては、Ｘ
ステージ１３をＸ方向で往復させ、またＹステージ１４
をＹ方向で往復させて、透過光量Ｐが一定の値に収束す
る点を探し出す。最大繰り返し数は、その際にその透過
光量Ｐが一定の値に収束しない場合のＸステージ１３の
Ｘ方向移動とＹステージ１４のＹ方向移動の操作限度を
定めるものである。収束範囲は、Ｘステージ１３のＸ方
向移動とＹステージ１４のＹ方向移動を１セットとした
ときのセット毎の透過光量Ｐの値が満たすべき透過光量
の範囲である。

【００６３】ＸＹ調芯においては、最初に＋Ｘの向きに
調芯インパクト強度（好ましくは粗調芯インパクト強
度）にてＸステージ１３を設定回数（例えば、２回）打
叩し、このときに透過光量Ｐが上がった場合には＋Ｘの
向きに、一方、透過光量Ｐが下がった場合には−Ｘの向
きに、調芯インパクト強度にてさらにＸステージ１３を
打叩する。定められた向き（＋Ｘの向きまたは−Ｘの向
き）にＸステージ１３を打叩し続けて、透過光量Ｐが減
少したら、反対向きに調芯インパクト強度（好ましくは
微調芯インパクト強度）にてＸステージ１３を打叩し、
このときに透過光量Ｐが減少したならば、その時点でＸ
方向の調芯は一時的に終了する。このような処理がＸ方
向調芯である。同様の処理をＹ方向について、Ｙ方向調
芯を行う。

【００６４】１回のＸ方向調芯と１回のＹ方向調芯を１
セットとして、この処理が終了したときの透過光量Ｐの
値を記憶する。さらに、Ｘ方向調芯とＹ方向調芯を１セ
ットしてこの処理を繰り返して実行し、例えば、３セッ
トの透過光量Ｐの値が定められた収束範囲に入ったらＸ
Ｙ調芯の終了とする。

【００６５】なお、１セットのＸ方向調芯とＹ方向調芯
を予め定められた最大繰り返し数行っても透過光量Ｐが
収束しない場合には、ＸＹ調芯を終了し、パーソナルコ
ンピュータ（ＰＣ）４１にその結果を示すメッセージを
表示させる。この表示を解除するために、オペレータ
は、例えば、再度ＸＹ調芯を開始するか、またはＸＹサ
ーチからやり直すか、または処理を中止する。

【００６６】また、ＸＹ調芯において、判定用透過光量
ＰＡよりも透過光量Ｐが小さくなっても、Ｘ方向調芯と
Ｙ方向調芯を続行する。しかし、透過光量Ｐが透過光量
下限値ＰＢよりも小さくなった場合には、ＸＹ調芯が中
止され、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）４１にその旨
が表示される。この場合には、例えば、ＸＹサーチに戻
って処理がやり直される。

【００６７】上述したＸＹサーチとＸＹ調芯が１度終了
した後には、θｘθｙサーチとθｘθｙ調芯によって、
光学部品１１ａと光学部品１１ｃの位置合わせを行う。
θｘθｙサーチとθｘθｙ調芯によっては、光学部品１
１ｂと光学部品１１ｃの相対的な位置関係は変化しない
が、θｘθｙ調芯後には、透過光量Ｐが最大となるＸＹ
位置が先に決定されたＸＹ位置からずれる場合がある。
このために、θｘθｙ調芯後には、再びＸＹサーチとＸ
Ｙ調芯を行う。

【００６８】この２度目のＸＹ調芯後には、透過光量Ｐ
が最大となるθｘθｙ位置が先に決定されたθｘθｙ位
置からずれる場合がある。このために、２度目のＸＹ調
芯後には、再びθｘθｙサーチとθｘθｙ調芯を行う。
このようにして、ＸＹサーチおよびＸＹ調芯とθｘθｙ
サーチおよびθｘθｙ調芯を繰り返しても、透過光量Ｐ
が一定値に収束しているならば、その時点で、サーチお
よび調芯を終了する。

【００６９】こうして光学部品１１ａ〜１１ｃの位置合
わせが終了した後には、光学部品１１ａ〜１１ｃの位置
が合っている状態で、光学部品１１ａ・１１ｃ間および
光学部品１１ｂ・１１ｃ間をＹＡＧ溶接する。このとき
のＹＡＧ溶接は、最初に、光学部品１１ａ〜１１ｃの位
置関係がずれることがない程度に、部分的に行う。その
後に、第１チャック１２ａによる光学部品１１ａの保持
状態を解除し、回転ステージ１９を回転させながら、溶
接位置にＹＡＧレーザを照射して、必要な溶接位置での
溶接を行うか、または、光学部品１１ａ〜１１ｃを位置
合わせ装置１０から取り外して、別の装置を用いて最終
的な溶接を行ってもよい。

【００７０】このような位置合わせシステム１００によ
れば、光学部品１１ａ〜１１ｃの位置合わせの殆どを自
動で行うことができるために、短時間で正確な位置合わ
せを行うことが可能となる。

【００７１】なお、上述した３個の光学部品１１ａ〜１
１ｃの位置合わせの形態は、前述したように光学部品１
１ａは筒状部品６１ａと円柱部品６１ｂとが一体化され
た場合における位置合わせの形態である。しかし、光学
部品１１ａにおいて、筒状部品６１ａと円柱部品６１ｂ
が予め一体化されていない場合もあり得る。この場合に
は、ＸＹ調芯とθｘθｙ調芯を行った後に、円柱部品６
１ｂの高さ（筒状部品６１ａ内への挿入長さ）を調整す
る操作（Ｚ軸調芯）を行わなければならない。

【００７２】この場合には、図８に示されるように、ス
テッピングモータ７１によってＺ方向に昇降自在な第３
チャック１２ｃを位置合わせ装置１０に設けて、第１チ
ャック１２ａに筒状部品６１を保持させ、第３チャック
１２ｃに円柱部品６１ｂを保持させる。光学部品１１ａ
〜１１ｃの位置合わせは前述したサーチおよび調芯によ
って行われるが、このときに、円柱部品６１ｂはできる
だけ筒状部品６１ａの内部に挿入しておく。調芯が終了
した後に、円柱部品６１ｂをステッピングモータ７１を
動作させて所定のステップで上昇させながら、透過光量
Ｐを測定して、その最大となる位置で第３チャック１２
ｃを保持する。その後に所定の溶接位置へＹＡＧレーザ
を照射することにより、光学部品１１ａを一体化するこ
とができる。

【００７３】以上、本発明の実施の形態について説明し
てきたが、本発明はこのような形態に限定されるもので
はない。例えば、上記形態においては、アクチュエータ
２３等において、衝撃的な慣性力を発生させる素子とし
て圧電素子を用いた場合について示したが、磁歪素子の
ように、圧電素子と同様の動作が可能である素子を用い
ることが可能である。

【００７４】また、上記形態においては、ＸＹサーチと
θｘθｙサーチをパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４１
からの指示によって行う場合について説明したが、Ｘス
テージ１３、Ｙステージ１４、θｘステージ１５、θｙ
ステージ１６をそれぞれ所定方向にスライドさせるよう
にアクチュエータ２３ａ等を動作させるジョイスティッ
クを集中制御装置４０に設け、このジョイスティックを
オペレータがマニュアル操作することによって、透過光
量Ｐが判定用透過光量ＰＡ以上となる場所を検出しても
よい。この方法は、例えば、先に説明したＸＹサーチに
おいて、最大エリアＳの範囲内に透過光量Ｐが判定用透
過光量ＰＡ以上となる位置を検出できなかった場合に、
透過光量Ｐが判定用透過光量ＰＡ以上となる場所を検出
するための対処方法としても有効である。

【００７５】上記形態においては、光学部品１１ｃとし
て一面が曲面であり、一面が平面である場合について説
明したが、例えば、光学部品１１ａと光学部品１１ｃが
曲面（以下「曲面Ａ」という）で接触し、かつ、光学部
品１１ｂと光学部品１１ｃが曲面（以下「曲面Ｂ」とい
う）で接触するという場合がある。この場合には、光学
部品１１ａと光学部品１１ｃの位置合わせを行うため
に、曲面Ａの曲率に対応する曲率を有する第１のθｘス
テージおよび第１のθｙステージと、曲面Ｂの曲率に対
応する曲率を有する第２のθｘステージおよび第２のθ
ｙステージとを設けて、第１のθｘステージおよび第１
のθｙステージを用いたサーチおよび調芯と、第２のθ
ｘステージおよび第２のθｙステージを用いたサーチお
よび調芯とを、繰り返して行えばよい。

【００７６】さらに上記形態では、ステージ部１７を構
成する各ステージをアクチュエータ２３ａ等を用いて打
叩することにより、間接的に光学部品１１ａ〜１１ｃの
相対的な位置をずらして光学部品１１ａ〜１１ｃの位置
合わせを行う形態について説明したが、直接に光学部品
１１ａ・１１ｂを打叩してこれらの位置をずらすことに
よって、光学部品１１ａ〜１１ｃの位置合わせを行って
もよい。

【００７７】図３に示したように、光学部品１１ａと光
学部品１１ｃとが円錐面と球面で接し、光学部品１１ｂ
と光学部品１１ｃとが平面で接触する場合には、ステー
ジ部１７を、Ｘステージ１３とＹステージ１４からなる
第１ステージ部と、θｘステージ１５とθｙステージ１
６からなる第２ステージ部とに分けて、第１チャック１
２ａが第２ステージ部に固定され、第２チャック１２ｂ
が第１ステージ部に固定された形態とするとよい。この
場合には、第１ステージ部と第２ステージ部の間に第１
チャック１２ａと第２チャック１２ｂおよび光学部品１
１ａ〜１３ｃが挟まれた形態となる。アクチュエータ２
５ａ・２５ｂ・２６ａ・２６ｂは、第２ステージ部が配
置される高さ位置に合わせて、θｘステージ１５とθｙ
ステージ１６を打叩できる位置に保持される。

【００７８】さらにまた上記形態では、３個の光学部品
１１ａ〜１１ｃの位置合わせを行う場合について説明し
たが、位置合わせ装置１０は、２個の光学部品の位置合
わせにも用いることができる。例えば、２個の光学部品
が平面で接触する場合には、ＸＹサーチとＸＹ調芯を行
うことによってこれらの位置合わせを行えばよく、２個
の光学部品が曲面で接する場合には、θｘθｙサーチと
θｘθｙ調芯によってこれらの位置合わせを行えばよ
い。

【００７９】上記説明では光学部品１１ａ〜１１ｃの位
置合わせを行う位置合わせ装置と位置合わせ方法につい
て説明したが、位置合わせを行う部品は光学部品に限定
されるものではない。例えば、機械部品の位置合わせに
も本発明を適用することができる。

【００８０】

【発明の効果】上述の通り本発明によれば、曲面で接触
する部品どうしの角度調節と平面で接触する部品どうし
の角度調整を容易に行うことができ、かつ、部品どうし
を面合わせした状態で部品どうしの位置合わせを行うこ
とができるために、部品どうしの精密な位置合わせを行
うことが可能となる。また、本発明によれば、装置の小
型化が容易である。さらに本発明によれば、パーソナル
コンピュータを用いた自動処理によって短時間で部品ど
うしの位置合わせを行うことが可能であるために、生産
効率を高めることが可能である。なお、位置合わせ装置
の構成を部品どうしの位置合わせがマニュアル操作によ
って行うことも可能な構成とした場合には、自動処理時
に発生した不具合に迅速に対処することが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置合わせ装置の一実施形態を示す概
略平面図。

【図２】図１に示す位置合わせ装置の概略側面図。

【図３】図２に示す光学部品の構造を示す断面図。

【図４】図１に示す位置合わせ装置を備えた位置合わせ
システムの概略構成を示す説明図。

【図５】ＸＹサーチの工程を示す説明図（フローチャー
ト）

【図６】ＸＹサーチの際の第２チャックの中心である点
Ｏの位置の移動軌跡を示す説明図。

【図７】ＸＹ調芯の工程を示す説明図（フローチャー
ト）。

【図８】図３に示される光学部品の別の構造を示す断面
図。

【符号の説明】

１０；位置合わせ装置 １１ａ・１１ｂ・１１ｃ；光学部品 １２ａ；第１チャック １２ｂ；第２チャック １２ｃ；第３チャック １３；Ｘステージ １４；Ｙステージ １５；θｘステージ １６；θｙステージ １７；ステージ部 １８；昇降／押圧機構 １９；回転ステージ ２３ａ・２３ｂ・２４ａ・２４ｂ・２５ａ・２５ｂ・２
６ａ・２６ｂ；アクチュエータ ２９ａ・２９ｂ；光ファイバーケーブル ３０；光量測定器 ３１ａ；エアーシリンダ ３１ｂ；圧電素子 ３１ｃ；ヘッド（先端部材部） ３２ａ；第１アクチュエータドライバ ３２ｂ；第２アクチュエータドライバ ３２ｃ；ステージドライバ ３４ａ・３４ｂ・３５ａ・３５ｂ；保持治具 ４０；集中制御装置 ４１；パーソナルコンピュータ（ＰＣ） ５０；ＹＡＧレーザ装置 ６１ａ；筒状部品 ６１ｂ；円柱部品 ６２ａ；筒状部品 ６２ｂ；円柱部品 ７１；ステッピングモータ １００；位置合わせシステム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 502091434 高橋 文行 千葉県富津市亀田936 (72)発明者 飯田 克彦 静岡県清水市八木間町846−２ (72)発明者 樋口 俊郎 神奈川県横浜市都筑区荏田東３−４−26 (72)発明者 高橋 文行 千葉県富津市亀田936 Ｆターム(参考） 2H036 MA13 NA06 NA18 2H044 AC01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の部品と第２の部品の間に第３の部
   品が挟まれ、前記第１の部品と前記第３の部品の接触面
   と前記第２の部品と前記第３の部品の接触面の一方が曲
   面であって他方が平面である前記第１，第２，第３の部
   品の位置合わせを、圧電素子または磁歪素子の急峻な伸
   縮によって発生する衝撃的な慣性力を用いて行う位置合
   わせ装置であって、 前記第１の部品を保持する第１の保持手段と、 前記第２の部品を保持する第２の保持手段と、 前記第１の部品と前記第３の部品の接触面および前記第
   ２の部品と前記第３の部品の接触面に所定の摩擦力が生
   ずるように、前記第１の部品と前記第２の部品との間に
   所定の押圧力を印加する押圧機構と、 圧電素子または磁歪素子を有し、前記圧電素子または前
   記磁歪素子の急峻な伸縮によって発生する衝撃的な慣性
   力を前記第１，第２，第３の部品と前記第１の保持手段
   と前記第２の保持手段の少なくとも１つに与えるアクチ
   ュエータと、 を具備し、 互いに接触している前記第１，第２，第３の部品のいず
   れかを前記アクチュエータによって加えられる衝撃的な
   慣性力によってスライドさせることにより前記第１，第
   ２，第３の部品の位置合わせを行うことを特徴とする位
   置合わせ装置。
2. 【請求項２】 第１の部品と第２の部品の間に第３の部
   品が挟まれ、前記第１の部品と前記第３の部品の接触面
   が曲面であり前記第２の部品と前記第３の部品の接触面
   が平面である前記第１，第２，第３の部品の位置合わせ
   を、圧電素子または磁歪素子の急峻な伸縮によって発生
   する衝撃的な慣性力を用いて行う位置合わせ装置であっ
   て、 前記第１の部品を保持する第１の保持手段と、 ＸステージとＹステージとθｘステージとθｙステージ
   とを有するステージ部と、 前記ステージ部の上面に保持され、前記第２の部品を保
   持する第２の保持手段と、 前記第１の部品と前記第３の部品の接触面および前記第
   ２の部品と前記第３の部品の接触面に所定の摩擦力が生
   ずるように、前記第１の部品と前記第２の部品との間に
   所定の押圧力を印加する押圧機構と、 前記ステージ部を構成する４つのステージを個々に打叩
   可能に配置され、圧電素子または磁歪素子を有し、前記
   圧電素子または前記磁歪素子の急峻な伸縮によって発生
   する衝撃的な慣性力を前記各ステージに加えて前記各ス
   テージを所定方向へ移動させるアクチュエータと、 を具備し、 前記Ｘステージと前記Ｙステージを移動させて前記第２
   の部品と前記第３の部品の相対的な位置をずらすことに
   より、前記第２の部品と前記第３の部品の位置合わせが
   行われ、 前記θｘステージと前記θｙステージを移動させて前記
   第１の部品と前記第３の部品の相対的な位置をずらすこ
   とにより、前記第１の部品と前記第３の部品の位置合わ
   せが行われることを特徴とする位置合わせ装置。
3. 【請求項３】 第１の部品と第２の部品の間に第３の部
   品が挟まれ、前記第１の部品と前記第３の部品の接触面
   および前記第２の部品と前記第３の部品の接触面が曲率
   の異なる曲面である前記第１，第２，第３の部品の位置
   合わせを、圧電素子または磁歪素子の急峻な伸縮によっ
   て発生する衝撃的な慣性力を用いて行う位置合わせ装置
   であって、 前記第１の部品を保持する第１の保持手段と、 曲率の異なる第１および第２のθｘステージと曲率の異
   なる第１と第２のθｙステージとを有するステージ部
   と、 前記ステージ部の上面に保持され、前記第２の部品を保
   持する第２の保持手段と、 前記第１の部品と前記第３の部品の接触面および前記第
   ２の部品と前記第３の部品の接触面に所定の摩擦力が生
   ずるように、前記第１の部品と前記第２の部品との間に
   所定の押圧力を印加する押圧機構と、 前記ステージ部を構成する４つのステージを個々に打叩
   可能に配置され、圧電素子または磁歪素子を有し、前記
   圧電素子または前記磁歪素子の急峻な伸縮によって発生
   する衝撃的な慣性力を前記各ステージに加えて所定の方
   向へ移動させるアクチュエータと、 を具備し、 前記第１のθｘステージと前記第１のθｙステージを移
   動させて前記第２の部品と前記第３の部品の相対的な位
   置をずらすことにより、前記第２の部品と前記第３の部
   品の位置合わせが行われ、 前記第２のθｘステージと前記第２のθｙステージを移
   動させて前記第１の部品と前記第３の部品の相対的な位
   置をずらすことにより、前記第１の部品と前記第３の部
   品の位置合わせが行われることを特徴とする位置合わせ
   装置。
4. 【請求項４】 第１の光学部品と第２の光学部品の間に
   第３の光学部品が挟まれ、前記第１の光学部品と前記第
   ３の光学部品の接触面が曲面であり前記第２の光学部品
   と前記第３の光学部品の接触面が平面である前記第１，
   第２，第３の光学部品の位置合わせを、圧電素子または
   磁歪素子の急峻な伸縮によって発生する衝撃的な慣性力
   を用いて行う位置合わせ装置であって、 前記第１の光学部品を保持する第１の保持手段と、 ＸステージとＹステージとθｘステージとθｙステージ
   とを有するステージ部と、 前記ステージ部の上面に保持され、前記第２の光学部品
   を保持する第２の保持手段と、 前記第１の光学部品と前記第３の光学部品の接触面およ
   び前記第２の光学部品と前記第３の光学部品の接触面に
   所定の摩擦力が生ずるように、前記第１の光学部品と前
   記第２の光学部品との間に所定の押圧力を印加する押圧
   機構と、 前記ステージ部を構成する４つのステージを個々に打叩
   可能に配置され、圧電素子または磁歪素子を有し、前記
   圧電素子または前記磁歪素子の急峻な伸縮によって発生
   する衝撃的な慣性力を前記各ステージに加えて所定の方
   向へ移動させるアクチュエータと、 前記Ｘステージと前記Ｙステージを移動させることによ
   って前記第２の部品と前記第３の部品の相対的な位置を
   ずらし、前記θｘステージと前記θｙステージを移動さ
   せることによって前記第１の部品と前記第３の部品の相
   対的な位置をずらして、前記第１，第２，第３の光学部
   品を透過する光量が最大となる前記第１，第２，第３の
   光学部品の状態を探し出す制御装置と、 を具備することを特徴とする位置合わせ装置。
5. 【請求項５】 前記第１，第２，第３の光学部品の接触
   状態を保持した状態で、前記第１，第２，第３の光学部
   品をその光軸回りに回転させることができる回転機構を
   さらに具備することを特徴とする請求項４に記載の位置
   合わせ装置。
6. 【請求項６】 前記アクチュエータは、 前記ＸステージをＸ方向で往復移動させることができる
   ように前記ＸステージをＸ方向で挟んで２個配置され、 前記ＹステージをＹ方向で往復移動させることができる
   ように前記ＹステージをＹ方向で挟んで２個配置され、 前記θｘステージをθｘ方向で往復移動させることがで
   きるように前記θｘステージをＸ方向で挟んで２個配置
   され、 前記θｙステージをθｙ方向で往復移動させることがで
   きるように前記θｙステージをＹ方向で挟んで２個配置
   されていることを特徴とする請求項２から請求項４のい
   ずれか１項に記載の位置合わせ装置。
7. 【請求項７】 前記アクチュエータは、 急峻な伸縮によって衝撃的な慣性力を発生する圧電素子
   または磁歪素子と、 前記慣性力を加える対象物に接する先端部材と、 前記先端部材部が所定の力で前記対象物に押圧されるよ
   うに前記先端部材および前記圧電素子または前記磁歪素
   子を押圧する予圧機構と、 を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいず
   れか１項に記載の位置合わせ装置。
8. 【請求項８】 第１の光学部品と第２の光学部品の間に
   第３の光学部品が挟まれ、前記第１の光学部品と前記第
   ３の光学部品の接触面が曲面であり、前記第２の光学部
   品と前記第３の光学部品の接触面が平面である前記第
   １，第２，第３の光学部品の位置合わせを行う位置合わ
   せ方法であって、 前記第１の光学部品を第１の保持手段に保持する工程
   と、 前記第２の光学部品の第２の保持手段に保持する工程
   と、 前記第１の光学部品と前記第２の光学部品の間に第３の
   光学部品を挟み、前記第１の保持手段を前記第２の保持
   手段側に所定の力で押圧することにより、前記第１の光
   学部品と前記第３の光学部品との接触面および前記第２
   の光学部品と前記第３の光学部品の接触面に所定の摩擦
   力を生じさせて、前記第１，第２，第３の光学部品を保
   持する工程と、 前記第１，第２，第３の光学部品を透過する光量を測定
   しながら、前記第２の部品または前記第２の保持手段に
   圧電素子または磁歪素子の急峻な伸縮によって発生する
   衝撃的な慣性力を加えて、前記第２の光学部品と前記第
   ３の光学部品の接触面をずらすことにより、前記第１，
   第２，第３の光学部品を透過する光量が最も多くなる位
   置を探し出す工程と、 前記第１，第２，第３の光学部品を透過する光量を測定
   しながら、前記第１の部品または前記第１の保持手段に
   圧電素子または磁歪素子の急峻な伸縮によって発生する
   衝撃的な慣性力を加えて、前記第１の光学部品と前記第
   ３の光学部品の接触面をずらすことにより、前記第１，
   第２，第３の光学部品を透過する光量が最も多くなる位
   置を探し出す工程と、 を有することを特徴とする位置合わせ方法。
9. 【請求項９】 第１の光学部品と第２の光学部品の間に
   第３の光学部品が挟まれ、前記第１の光学部品と前記第
   ３の光学部品の接触面が曲面であり、前記第２の光学部
   品と前記第３の光学部品の接触面が平面である前記第
   １，第２，第３の光学部品の位置合わせを行う位置合わ
   せ方法であって、 前記第１の光学部品を第１の保持手段に保持する工程
   と、 前記第２の光学部品の第２の保持手段に保持する工程
   と、 ＸステージとＹステージとθｘステージとθｙステージ
   とを有するステージ部の上面に前記第２の保持手段を保
   持する工程と、 前記第１の光学部品と前記第２の光学部品の間に第３の
   光学部品が挟まれ、前記第１の保持手段を前記第２の保
   持手段側に所定の力で押圧することにより、前記第１の
   光学部品と前記第３の光学部品との接触面および前記第
   ２の光学部品と前記第３の光学部品の接触面に所定の摩
   擦力を生じさせて、前記第１，第２，第３の光学部品を
   保持する工程と、 前記第１，第２，第３の光学部品を透過する光量を測定
   しながら、前記Ｘステージと前記Ｙステージのいずれか
   に圧電素子または磁歪素子の急峻な伸縮によって発生す
   る衝撃的な慣性力を加えることによって、前記第２の部
   品と前記第３の部品の相対的な位置をずらして、前記第
   １，第２，第３の光学部品を透過する光量が最大となる
   前記第１，第２，第３の光学部品の状態を探し出す工程
   と、 前記第１，第２，第３の光学部品を透過する光量を測定
   しながら、前記θｘステージと前記θｙステージのいず
   れかに圧電素子または磁歪素子の急峻な伸縮によって発
   生する衝撃的な慣性力を加えることによって、前記第１
   の部品と前記第３の部品の相対的な位置をずらして、前
   記第１，第２，第３の光学部品を透過する光量が最大と
   なる前記第１，第２，第３の光学部品の状態を探し出す
   工程と、 を有することを特徴とする位置合わせ方法。