JP3893070B2 - 位置合わせ装置および位置合わせ方法 - Google Patents
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Description
【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１１ａ・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１１ｂ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１７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・２６ｂ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１１ａ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１１ｃ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１１ｃ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１７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１１ｃの曲面の曲率に対応した所定の曲率を有しており、θｙ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θｙステージ１６は、θｘステージ１５とθｙステージ１６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３１ａから構成されている。アクチュエータ２３ｂ・２４ａ・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２３ａ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３１ａ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２４ａ・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θｘ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２６ａ・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・２５ｂ・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、θｙ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２６ａ・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１０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・２３ｂ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１１ａ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３１ｂ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１１ｂ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１１ｃ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・２４ｂ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１１ｃ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３２ｂ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〜１１ｃ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１２ａ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〜１１ｃを透過する光量（以下、実際に光学部品１１ａ〜１１ｃ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１２ｂ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・２３ｂ・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２３ａ・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・２４ｂ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。ＸＹ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ＸＹ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１１ｂ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ＸＹ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〜１１ｃの位置合わせの形態は、前述したように光学部品１１ａ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６１ｂ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１２ｃ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θｙ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θｘ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１６からなる第２ステージ部とに分けて、第１チャック１２ａ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１１ａ〜１３ｃが挟まれた形態となる。アクチュエータ２５ａ・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・２６ａ・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
【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１１ａ・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１１ｂ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１７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・２６ｂ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１１ａ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１１ｃ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１１ｃ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１７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１１ｃの曲面の曲率に対応した所定の曲率を有しており、θｙ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θｙステージ１６は、θｘステージ１５とθｙステージ１６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３１ａから構成されている。アクチュエータ２３ｂ・２４ａ・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２３ａ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３１ａ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２４ａ・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θｘ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２６ａ・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・２５ｂ・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、θｙ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２６ａ・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１０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・２３ｂ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１１ａ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３１ｂ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１１ｂ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１１ｃ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・２４ｂ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１１ｃ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３２ｂ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〜１１ｃ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１２ａ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〜１１ｃを透過する光量（以下、実際に光学部品１１ａ〜１１ｃ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１２ｂ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・２３ｂ・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２３ａ・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・２４ｂ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。ＸＹ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ＸＹ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１１ｂ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ＸＹ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〜１１ｃの位置合わせの形態は、前述したように光学部品１１ａ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６１ｂ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１２ｃ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θｙ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θｘ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１６からなる第２ステージ部とに分けて、第１チャック１２ａ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１１ａ〜１３ｃが挟まれた形態となる。アクチュエータ２５ａ・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・２６ａ・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
Claims (9)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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