JP2001246583A - 光学部品の位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光学部品のハンドリングと位置決めを高精度に
実現する。 【解決手段】光学部品２をバンド１で搬送して所定位置
に位置決めする光学部品の位置決め装置において、バン
ド１は、光学部品２を当接させる当接部５と、当接部５
に当接した光学部品２の位置に対応する基準孔４と、光
学部品２を当接部５に保持させるために基準孔４に連通
して吸引力を伝達する吸引孔７と、光学部品２を所定位
置に位置決めするために基準孔４を吸引孔７の一部を介
して観察する透明部材８とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学部品を精度良
くハンドリングし位置決めする光学部品の位置決め装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学部品をハンドリングして位置
決めする光学部品の位置決め装置には、チャック装置と
して、特開平３−１１７５４７号公報所載の技術が開示
されている。図１１〜図１３を用いて、このチャック装
置について説明する。図１１および図１２において、こ
のチャック装置は、光学部品１０４を心出し把持する開
閉自在な把持爪１０２を有するアクチュエータ１０１
と、このアクチュエータ１０１の内側に同軸的に設けら
れ、光学部品１０４を吸着し、前記軸方向に移動可能な
先端部弾性体１０３ａを有する吸着筒１０３と、この吸
着筒１０３の外側にアクチュエータ１０１と同軸的に設
けられ、光学部品１０４の厚さ方向に位置決めし、流体
の流れる流路１０６を有する位置決めリング１０５と、
吸着筒１０３に吸着された光学部品１０４が位置決めリ
ング１０５に当接した状態にアクチュエータ１０１の軸
線上に移動可能な図示しない移動手段とからなってい
る。

【０００３】吸着筒１０３は、はじめ、図１３に示すよ
うに、チャック装置本体から突出した位置にあり、その
位置で光学部品１０４を真空吸着する。その状態からさ
らに吸引することにより、光学部品１０４を保持した吸
着筒１０３は、アクチュエータ１０１の軸線上に沿って
引き込まれ、光学部品１０４が位置決めリング１０５に
当接するまで移動し、図１１のような状態となる。この
とき、位置決めリング１０５の基準面（光学部品１０４
と当接する面）と光学部品１０４との間に異物１０８の
ようなものが介在し、光学部品１０４が吸着筒１０３に
正確に当接していない場合には、図１１に示すように、
光学部品１０４と位置決めリング１０５の基準面との間
に僅かな隙間ができ、その隙間から位置決めリング１０
５に設けられた流路１０６に大気が流れ込み、真空圧が
下がることになる。このように、真空ゲージで真空圧を
検出することにより、位置決めリング１０５の基準面と
光学部品１０４とが吸着筒１０３に正確に当接している
かどうかを判断する。以上の手段を用いて、光学部品１
０４と位置決めリング１０５とが正確に当接している場
合のみ、アクチュエータ１０１の把持爪１０２を閉じ
て、光学部品１０４をハンドリングして位置決めする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来技
術には、つぎのような問題点があった。すなわち、上記
従来技術においては、光学部品を吸着した後、開閉自在
な把持爪で吸着対象物の位置出しをするが、吸着機構と
開閉自在な把持爪とを組み合わせてチャック装置を構成
するためには、多くの部品を組み合わせて複雑な機構が
必要になり、スペース的にも吸着機構を取り囲む多くの
空間を必要とする。また、心出し保持した後、吸着対象
物は、ロボット等の搬送手段によりチャック装置を所望
の位置に移動させ、吸着対象物を位置決め設置するよう
になっているが、吸着対象物の移動先の位置は、ロボッ
ト等の搬送手段の位置決め精度に依存するため、ミクロ
ンオーダの位置決めは難しい。

【０００５】さらに、吸着対象物がレンズ等の光学部品
であって、この光学部品を光硬化型接着剤で被接合体に
接合する場合、ハンドリングして位置決め調整した後に
ロボット等の搬送アームが邪魔になり、光を接着面に照
射して光硬化型接着剤を硬化させるのが困難である。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、請求項１、２または３に係る発明の課題
は、光学部品のハンドリングと位置決めを高精度に実現
することができる光学部品の位置決め装置を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１、２または３に係る発明は、光学部品を搬
送手段で搬送して所定位置に位置決めする光学部品の位
置決め装置において、前記搬送手段は、前記光学部品を
当接させる当接部と、該当接部に当接した前記光学部品
の位置に対応する基準孔と、前記光学部品を前記当接部
に保持させるために前記基準孔に連通して吸引力を伝達
する吸引孔と、前記光学部品を所定位置に位置決めする
ために前記基準孔を前記吸引孔の一部を介して観察する
透明部材とを有する。

【０００８】請求項１、２または３に係る発明の光学部
品の位置決め装置では、搬送手段の当接部に光学部品を
当接させて位置出しし、吸引孔より光学部品を吸引して
当接部に光学部品を保持して搬送し、光学部品の位置に
対応する基準孔を吸引孔の一部および透明部材を介して
観察して位置決め精度を確認する。

【０００９】請求項２または３に係る発明の光学部品の
位置決め装置では、上記作用に加え、搬送手段の当接部
は、光学部品を基準孔に対して心出しするために、光学
部品の外径円に当接する凹テーパ状に形成されたことに
より、凹テーパ状の当接部に光学部品を当接すると、光
学部品の外径円で心出しされ、光学部品の中心軸と基準
孔の中心軸とが一致する。

【００１０】請求項３に係る発明の光学部品の位置決め
装置では、上記作用に加え、透明部材および吸引孔の一
部を介して基準孔を観察するように、透明部材に対向し
て配置された観察手段と、観察手段の観察結果に基づい
て搬送手段の当接部に保持された光学部品を所定位置に
位置決めする位置決め手段とをさらに具備することによ
り、観察手段により透明部材および吸引孔の一部を介し
て基準孔を観察し、位置決め手段により観察手段の観察
結果に基づいて搬送手段の当接部に保持された光学部品
を所定位置に位置決めする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜図３は、本発明の実施の形
態の概念を示し、図１は平面上に載置された光学部品と
ハンドの先端との配置を示す図、図２は光学部品を吸着
したハンドの吸着部の拡大図、図３は接着対象物とハン
ドに吸着された光学部品と画像処理用カメラとの配置を
示す図である。

【００１２】図１において、光学部品２は、例えばレン
ズやＣＣＤであって、平面上に載置されている。搬送手
段としてのハンド１（搬送アーム）が光学部品２に対し
て、大まかに位置決めされている状態で、上下動可能な
ハンド１を光学部品２に向かって下降させる。図２に示
すように、ハンド１の吸着部３には、基準孔４が穿設さ
れ、基準孔４の下面には、基準孔４の中心軸６に対して
回転対称をなす凹テーパ状の凹テーパ面（凹テーパ部）
５が形成され、光学部品２側に開口している。この凹テ
ーパ面５に接触した光学部品２は、凹テーパ面５への当
接作用により、凹テーパ面５の中心軸６側に移動し、中
心軸６と光学部品２の中心軸とを一致させる。

【００１３】図１に示すように、吸着部３は吸引孔とし
ての吸引流路７に連通し、吸引流路７は図示しない吸引
装置に図示しないパイプによって接続されている。この
吸引装置により、光学部品２を吸着し、ハンド１を上昇
させて光学部品２を上方に搬送する。その後、図３に示
すように、ハンド１に吸着された光学部品２を接着対象
物１０への載置位置の上まで移動させる。光学部品２
は、ハンド１に吸着されたままの状態で下降し、接着対
象物１０上に仮設置される。接着対象物１０には、予
め、光硬化型接着剤が適量塗布されていて、なおかつ、
ハンド１上方に設置された画像処理用カメラ９で、接着
対象物１０の画像を取り込み、位置を認識し、基準が求
められている。つぎに、画像処理用カメラ９で、吸着用
の吸引流路７へ空気がリークしないようにハンド１の上
部に密封固定されている透明部材８を通して、基準孔４
の位置を画像処理により検知する。

【００１４】この後、接着対象物１０の基準と光学部品
２の基準とを合わせるために、ハンド１または接着対象
物１０をＸＹ方向（場合によってはθ方向）に駆動し、
基準同士を一致させる。その後、ハンド１の透明部材８
を透過して、接着層に光が届くように、図示しない光照
射装置から光を照射して、光硬化型接着剤を硬化させ
る。これにより、光学部品を精度良くハンドリングし
て、精度よく位置決めを行い、光学部品と接着対象物と
を接合させる。以上、本発明の実施の形態の概念を説明
したが、以下、具体的な実施の形態について説明する。

【００１５】（実施の形態１）図４〜図６は実施の形態
１を示し、図４は光学部品の位置決め装置の構成図、図
５は搬送手段先端部の上面図、図６は搬送手段先端部の
縦断面図である。

【００１６】まず、光学部品の位置決め装置の一部であ
る搬送手段について説明する。図４において、搬送手段
としてのハンド３１は、その内部に吸引孔としての吸引
流路３５を設けており、吸引流路３５内の空気が吸引さ
れるようにになっている。詳しくは、図５および図６に
示すように、ハンド３１の先端内部には、上下方向（鉛
直方向）に上下流路３５ａが設けられており、ハンド３
１の基端内部には、水平方向に水平流路３５ｂが上下流
路３５ａと連通して設けられている。上下流路３５ａと
連通している水平流路３５ｂの反対側（基端側）は、ハ
ンド３１の外部に設けられた吸引装置である図示しない
真空ポンプに連結されている。また、上下流路３５ａの
上端側部は、ガラスやアクリル等からなる透明で板状の
透明部材３２によって塞がれており、外部から空気が侵
入しないように密封固定されている。

【００１７】一方、上下流路３５ａの下端部には、円板
形状にくり貫かれた基準孔５６が穿設され、基準孔５６
の内径は、上下流路３５ａの内径よりも小さく形成され
ている。さらに、基準孔５６の下端部には、下方に向か
って拡がった当接部としての凹テーパ部５５が開口して
いる。なお、凹テーパ部５５は、基準孔５６の中心軸３
４に対して回転対称となるように同軸で、精度良く凹テ
ーパ状に加工されている。そして、図４に示すように、
光学部品としてのレンズ３３（本実施の形態では、外径
１ｍｍの略円柱状の平凸微小レンズ）の凸面側をハンド
３１に吸着保持したときに、レンズ３３の外径円として
の外周縁が凹テーパ部５５（図６参照）に当接し、レン
ズ３３が凹テーパ部５５に沿って移動することにより、
レンズ３３の中心軸（光軸）と基準孔５６の中心軸３４
とが一致するようになっている。

【００１８】つぎに、ハンド３１の周辺の構成を説明す
る。図４において、ハンド３１の基端部には、その中心
軸をＹ軸（紙面に垂直な軸）と平行にした円柱状の回動
部３７が形成されている。このハンド３１の回動部３７
は、上フランジ部３８ａと下フランジ部３８ｂとを有す
る断面がコの字形のＺ軸テーブル３８に結合されてお
り、Ｚ軸テーブル３８に対して図４の紙面内で回動可能
となっている。また、ハンド３１の基端部付近の上下面
には、弾性部材としての一対のバネ３９が装着されてお
り、それぞれのバネ３９がＺ軸テーブル３８の上フラン
ジ部３８ａと下フランジ部３８ｂとに固着されている。
この一対のバネ３９により、ハンド３１とＺ軸テーブル
３８に対して予圧をかけた状態で結合され、ハンド３１
が回動部３７で回動するときにハンド３１に適切な力量
が加わるようになっている。

【００１９】Ｚ軸テーブル３８は、上下方向に立設した
ボールネジ４３を介してＺ軸ベース４２に取着されてい
る。また、Ｚ軸ベース４２の上端には、ボールネジ４３
を回動させるパルスモータ４４が取着されている。Ｚ軸
テーブル３８は、パルスモータ４４でボールネジ４３を
回動させることにより、Ｚ軸ベース４２に取着されたガ
イド４１に案内されて上下方向に定量送りできるように
なっている。なお、Ｚ軸テーブル３８、ガイド４１、Ｚ
軸ベース４２、ボールネジ４３およびパルスモータ４４
でＺ軸ステージ４０を構成している。

【００２０】このＺ軸ステージ４０の下部には、Ｚ軸ス
テージ４０と同一構成で、ガイド、ベース、ボールネジ
およびパルスモータからなるＸ軸ステージとＹ軸ステー
ジとが配設されている。このＸ軸ステージとＹ軸ステー
ジとを合わせて、位置決め手段としてのＸＹ軸ステージ
４５を構成している。

【００２１】ハンド３１の下方位置には、レンズ３３の
接合対象物となる光学部品としてのＣＣＤ４６がワーク
台４７に載置されている。なお、ワーク台４７の近傍に
は、ワーク台４７に載置されたＣＣＤ４６上に、紫外線
硬化型接着剤を供給する供給手段としての図示しないデ
ィスペンサが進退可能に配設されている。一方、ハンド
３１の上方位置、すなわちワーク台４７の上方位置に
は、観察手段としての画像処理用カメラ４８が配設され
ている。この画像処理用カメラ４８は、ワーク台４７に
載置されたＣＣＤ４６の画像およびレンズ３３をＣＣＤ
４６上に載置したときのハンド３１の基準孔５６の画像
が上方から取り込めるようになっている。この画像処理
用カメラ４８は、ＣＣＤ４６の画像と基準孔５６の画像
とに基づいてＣＣＤ４６の基準位置に対するハンド３１
の基準孔５６の位置ズレ量を演算する画像処理手段とし
ての画像処理装置２０を介してＺ軸ステージ４０のパル
スモータ４４とＸＹ軸ステージ４５のパルスモータ４５
Ａとに接続されている。

【００２２】また、ハンド３１と画像処理用カメラ４８
との間にはハーフミラー４９が配設されており、このハ
ーフミラー４９の側方にエネルギー照射手段としての紫
外線照射装置５０が配設されている。また、ハーフミラ
ー４９と紫外線照射装置５０との間には、紫外線の光路
上に挿脱（進退）可能なシャッタ５１が配設されてお
り、紫外線照射装置５０からの照射される紫外線を遮断
できるようになっている。そして、シャッタ５１を後退
させて開口することにより、紫外線照射装置５０から照
射された紫外線は、ハーフミラー４９で反射して下方に
向かい、レンズ３３とＣＣＤ４６との間に介在している
紫外線硬化型接着剤を硬化させることができるようにな
っている。

【００２３】以下、上記構成の光学部品の位置決め装置
を用いて、レンズをＣＣＤに対して位置決めして接着す
る方法について、図４を参照しながら説明する。

【００２４】まず、ＣＣＤ４６をワーク台４７に載置し
てから、図示しないディスペンサによりＣＣＤ４６上の
接合面である上面に紫外線硬化型接着剤を塗布する。な
お、ディスペンサにより、紫外線硬化型接着剤をＣＣＤ
４６の上面に塗布し、そのＣＣＤ４６をワーク台４７上
に載置しても良い。そして、このワーク台４７に載置さ
れたＣＣＤ４６の上面の画像を画像処理用カメラ４８で
取り込み、そのＣＣＤ４６の位置を基準位置として予め
画像処理装置２０で認識しておく。このとき、ハンド３
１は、画像処理用カメラ４８による画像の取り込みの邪
魔にならないように、ＸＹ軸ステージ４５により画像処
理用カメラ４８とワーク台４７との間から退避してい
る。この退避しているハンド３１を、ＸＹ軸ステージ４
５およびＺ軸ステージ４０によって図示しないレンズス
トッカに向けて３軸方向に移動させる。そして、レンズ
ストッカ上の複数のレンズから１個のレンズ３３を選択
し、図示しない真空ポンプによってハンド３１の凹テー
パ部５５（図６参照）、基準孔５６、上下流路３５ａお
よび水平流路３５ｂ内の空気を吸引し、レンズ３を凹テ
ーパ部５５に吸着保持する。

【００２５】レンズ３３をハンド３１で吸着保持する
と、レンズ３３の外周縁が凹テーパ部５５（図６参照）
に当接し、レンズ３３が凹テーパ部５５に沿って移動し
て、レンズ３３の中心軸と基準孔５６の中心軸３４とが
一致する。その後、ハンド３１に吸着保持されたレンズ
３３をＸＹ軸ステージ４５およびＺ軸ステージ４０によ
って画像処理用カメラ４８とワーク台４７との間に移動
させる。そして、ハンド３１に吸着保持されたレンズ３
３を、Ｚ軸ステージ４０によって徐々に下降させてい
き、ワーク台４７上のＣＣＤ４６に載置する。レンズ３
３をＣＣＤ４６に押し付ける圧力は、バネ３９の作用に
より適切な値になっている。これにより、ＣＣＤ４６上
の紫外線硬化型接着剤は、レンズ３３とＣＣＤ４６との
間で均一に拡がり所望の厚さになる。

【００２６】つぎに、レンズ３３をハンド３１で保持し
たまま、画像処理用カメラ４８によってハンド３１の基
準孔５６の画像を上下通路３５ａおよび透明部材３２を
経由して取り込み、基準孔５６の位置を画像処理装置２
０で認識する。そして、基準孔５６の位置と予め認識し
ておいたＣＣＤ４６の基準位置との位置ズレ量を、画像
処理装置２０で演算する。ここで、基準孔５６の中心軸
３４とレンズ３３の中心軸とが一致しているため、基準
孔５６の位置とＣＣＤ４６の基準位置とのズレ量を求め
れば、レンズ３３とＣＣＤ４６との位置ズレ量を求めた
ことになる。そして、画像処理装置２０は、上記位置ズ
レ量に基づいた信号をＸＹ軸ステージ４５のパルスモー
タ４５Ａに向かって出力する。ＸＹ軸ステージ４５のパ
ルスモータ４５Ａは、上記信号に応じて駆動し、ＸＹ軸
ステージ４５を上記位置ズレ量分だけ水平方向へ移動さ
せる。これにより、ハンド３１に吸着保持されているレ
ンズ３３は、水平方向の位置調節が行われ、ＣＣＤ４６
上の所定位置に位置決めされる。

【００２７】その後、ハンド３１でレンズ３３を位置決
めした状態のまま、シャッタ５１を後退させて開口する
ことにより、紫外線照射装置５０からの紫外線を、ハー
フミラー４９を経由して下方に向けて照射させる。この
紫外線は、透明部材３２、上下通路３５ａおよび基準孔
５６を経由して、レンズ３３とＣＣＤ４６との間に介在
している紫外線硬化型接着剤を照射し硬化させる。そし
て、レンズ３３とＣＣＤ４６とが一体となったものを、
ハンド３１によってワーク台４７から搬出する。このよ
うに、レンズ３３を吸引するための上下通路３５ａを、
画像処理用カメラ４８でハンド３１の基準孔５６の画像
を取り込むときの通路および紫外線照射装置５０から照
射された紫外線の通路として共用している。このため、
ハンド３１の先端部（吸着部）３６を小さくし、軽量化
できる。従って、外径１ｍｍ以下の微小レンズであって
も、正確にハンドリングして所定の位置に高精度に移動
させることができる。

【００２８】本実施の形態によれば、ハンドの凹テーパ
面にレンズを当接させて位置出しし、吸引流路によりレ
ンズを吸引して凹テーパ部にレンズを保持して搬送し、
レンズの位置に対応する基準孔を吸引通路の一部および
透明部材を介して観察して位置決め精度を確認し、位置
ズレがある場合は、位置ズレ量に基づいてレンズの位置
を修正しているので、レンズのハンドリングと位置決め
を高精度に実現することができる。また、レンズ載置時
の一対のバネによる加圧力機構が吸着部から離れた位置
にあるため、吸着部自体は非常に小さな構造にでき、特
に微小なレンズを扱うときに効果的なレイアウトが可能
となる。さらに、紫外線の照射を、ハーフミラーとシャ
ッタを配置することで実現したため、照射用の光学系を
移動させたり、画像処理用の光学系を退避させる必要が
なくなるため非常にコンパクトなレイアウトにすること
ができる。

【００２９】なお、本実施の形態では、位置決め装置を
レンズとＣＣＤとの位置決めに用いたが、光学部品同士
であれば、例えばレンズ同士の位置決めに用いてもよ
い。また、レンズ以外の光学部品を搬送して、所定位置
に位置決めするときに、本実施の形態の位置決め装置を
用いてもよい。さらに、本実施の形態では、バンドの先
端の形状すなわち吸引孔、基準孔および凹テーパ部でそ
れぞれ内径を異ならせているが、光学部品をバンドに対
して位置決めできれば、どのような形状でもよく、例え
ば、バンドの先端の形状を光学部品の外径よりも内径が
小さな円筒状にしてもよい。

【００３０】（実施の形態２）図７〜図１０は実施の形
態２を示し、図７は光学部品の位置決め装置の構成図、
図８は搬送手段先端部の上面図、図９は搬送手段先端部
の縦断面図、図１０は搬送手段先端部の下面図である。

【００３１】まず、光学部品の位置決め装置の一部であ
る搬送アームについて説明する。図７において、搬送手
段としてのハンド６０は、その内部に吸引孔としての吸
引流路６９を設けており、吸引流路６９内の空気が吸引
されるようになっている。このハンド６０は、第１アー
ムとしてのハンド本体６１と、このハンド本体６１に対
して上下方向へ滑らかに摺動可能な略円筒状の第２アー
ムとしての吸着筒６３とを有している。詳しくは、図
８、図９および図１０に示すように、ハンド本体６１の
先端内部には、上下方向に上下流路６９ａが設けられて
おり、ハンド本体６１の基端内部には、水平方向に水平
流路６９ｂが上下流路６９ａと連通して設けられてい
る。水平流路６９ｂの基端側は、ハンド本体６１の外部
に設けられた吸引装置である図示しない真空ポンプに連
結されている。また、上下流路６９ａの上端側部は、ガ
ラスやアクリル等からなる透明で板状の透明部材７０に
よって塞がれており、外部から空気が侵入しないように
密封固定されている。

【００３２】一方、吸着筒６３は、その外径が上下流路
６９ａの内径である摺動面６２と略同一であり、上下流
路６９ａの内部を気密に保ったまま上下方向へ摺動可能
となっている。また、吸着筒６３の内周有底穴６３ａ
は、上下流路６９ａと連通している。また、吸着筒６３
の内周有底穴６３ａの底面には、基準孔６８が穿設され
ている。基準孔６８の内径は、吸着筒６３の内周有底穴
６３ａの内径よりも小さく形成されている。さらに、基
準孔６８の下端部には、下方に向かって拡がった当接部
としての凹テーパ部６７が開口している。なお、凹テー
パ部６７は、基準孔６８の中心軸６６に対して回転対称
となるように同軸で、精度良く凹テーパ状に加工されて
いる。そして、図９に示すように、光学部品としてのレ
ンズ６５（本実施の形態では、外径１ｍｍの略円柱状の
平凸微小レンズの外周縁の一部を該レンズの中心軸（光
軸）から所定距離離れた位置で平行に２ヶ所切り欠いた
非円弧部６５ａ、６５ｂ（図１０参照）と切り欠いてい
ない円弧部とを有する小判形の非円形レンズ）の凸面側
を吸着筒６３に吸着保持したときに、レンズ６５の円弧
部が凹テーパ部６７に当接し、レンズ６５が凹テーパ部
６７に沿って移動することにより、レンズ６５の中心軸
と基準孔６８の中心軸６６とが一致するようになってい
る。

【００３３】吸着等６３の外周部には、渦巻き状に形成
された弾性部材としての２枚の平行板バネ６４Ａ、６４
Ｂが水平に固着されている。平行板バネ６４Ａ、６４Ｂ
の外周部は、ハンド本体６１の下面に穿設された支持穴
６１ａの内周壁に固着されている。この構造により、レ
ンズ６５を吸着筒６３に吸着するとき、または、レンズ
６５を吸着筒６３から所定位置（本実施の形態では後述
するＣＣＤ）に載置するときに吸着筒６３が上昇して、
レンズ６５に過負荷がかからないようになっている。

【００３４】つぎに、ハンド６０の周辺の構成を説明す
る。図７において、ハンド６０は、その基端部が回転軸
受け７２を介してＺ軸テーブル７１に結合されており、
Ｘ軸である水平軸７３を中心に回動可能となっている。
このＺ軸テーブル７１の上部には、パルスモータ７４が
取着されており、そのシャフトの先端に小ギヤ７５が取
着されている。この小ギヤ７５は、ハンド６０の外周部
に固着されている大ギヤ７６と噛合している。この構造
により、ハンド６０は、水平軸７３を中心に回動するた
め、ハンド本体６１の先端に取付けた吸着筒６３を下方
や上方に向けて反転させることができるようになってい
る。なお、パルスモータ７４、小ギヤ７５および大ギヤ
７６で反転手段を構成している。

【００３５】Ｚ軸テーブル７１は、上下方向に立設した
ボールネジ７９を介してＺ軸ベース７７に取着されてい
る。また、Ｚ軸ベース７７の上端には、ボールネジ７９
を回動させるパルスモータ８０が取着されている。Ｚ軸
テーブル７１は、パルスモータ８０でボールネジ７９を
回動させることにより、Ｚ軸ベース７７に取着されたガ
イド７８に案内されて上下方向に定量送りできるように
なっている。なお、Ｚ軸テーブル７１、ガイド７８、Ｚ
軸ベース７７、ボールネジ７９およびパルスモータ８０
でＺ軸ステージ８１を構成している。

【００３６】このＺ軸ステージ８１の下部には、Ｚ軸ス
テージ８１と同一構成で、ガイド、ベース、ボールネジ
およびパルスモータ８９ＡからなるＹ軸ステージ８９が
配設されている。このＹ軸ステージ８９は、装置ベース
８２上に固着されている。

【００３７】ハンド６０の下方位置には、レンズ６５の
接合対象物となる光学部品としてのＣＣＤ８３がワーク
台８４に載置されている。このワーク台８４の下部に
は、Ｚ軸ステージ８１と同一構成で、ガイド、ベース、
ボールネジおよびパルスモータ８５ＡからなるＸ軸ステ
ージ８５が配設されている。Ｘ軸ステージ８５は、パル
スモータ９１で、中心軸６６を軸にして回転可能な回転
ステージ９０に設置されている。この回転ステージ９０
は、装置ベース８２上に固着されている。なお、回転ス
テージ９０、Ｘ軸ステージ８５およびＹ軸ステージ８９
で位置決め手段を構成している。また、ワーク台８４の
近傍には、ワーク台４７に載置されたＣＣＤ８３上に、
紫外線硬化型接着剤を供給する供給手段としての図示し
ないディスペンサが進退可能に配設されている。

【００３８】一方、ハンド６０の上方位置には、観察手
段としての画像処理用カメラ８６が上下動可能に配設さ
れている。この画像処理用カメラ８６は、ワーク台８４
に載置されたＣＣＤ８３の画像と、レンズ６５をＣＣＤ
８３に載置したときの吸着筒６３の基準孔６８（図９参
照）の画像と、ハンド６０を反転させて吸着筒６３を上
方に反転させたときのレンズ６５の外形および基準孔６
８の画像とが取り込めるようになっている。この画像処
理用カメラ８６は、ＣＣＤ８３の画像、基準孔６８の画
像およびレンズ６５の画像に基づいてＣＣＤ８３の基準
位置に対する吸着筒６３の基準孔６８の位置ズレ量を演
算する画像処理手段としての画像処理装置３０を介して
Ｚ軸ステージ８１のパルスモータ８０、Ｙステージ８９
のパルスモータ８９Ａ、Ｘステージ８５のパルスモータ
８５Ａおよび回転ステージ９０のパルスモータ９１に接
続されている。

【００３９】また、ハンド６０と画像処理用カメラ８６
との間には、エネルギー照射手段としての紫外線照射装
置８７が水平方向に進退可能に配設されている。この紫
外線照射装置８７から下方に向けて照射されたエネルギ
ーとしての紫外線は、レンズ６５とＣＣＤ８３との間に
介在している紫外線硬化型接着剤を硬化させることがで
きるようになっている。

【００４０】以下、上記構成の光学部品の位置決め装置
を用いて、レンズをＣＣＤに対して位置決めして接着す
る方法について、図７を参照しながら説明する。

【００４１】まず、ＣＣＤ８３をワーク台８４に載置し
てから、図示しないディスペンサによりＣＣＤ８３上の
接合面である上面に紫外線硬化型接着剤を塗布する。な
お、ディスペンサにより、紫外線硬化型接着剤をＣＣＤ
８３の上面に塗布し、そのＣＣＤ８３をワーク台８４上
に載置しても良い。そして、このワーク台８４に載置さ
れたＣＣＤ８３の上面の画像を画像処理用カメラ８６で
取り込み、そのＣＣＤ８３の位置を基準位置として予め
画像処理装置３０で認識しておく。このとき、ハンド６
０は、画像処理用カメラ８６による画像の取り込みの邪
魔にならないように、Ｙ軸ステージ８９により画像処理
用カメラ８６とワーク台８４との間から退避している。
この退避しているハンド６０を、Ｙ軸ステージ８９およ
びＺ軸ステージ８１によって図示しないレンズストッカ
に向けて２軸方向に移動させる。そして、レンズストッ
カ上の複数のレンズから１個のレンズ６５を選択し、真
空ポンプによって吸着筒６３の凹テーパ部６７、基準孔
６８および内周有底穴６３ａ、ハンド本体６１の上下流
路６９ａおよび水平流路６９ｂ内の空気を吸引し、レン
ズ６５を凹テーパ部６７に吸着保持する。

【００４２】レンズ６５をハンド６０で吸着保持する
と、レンズ６５の円弧部が吸着筒６３の凹テーパ部６７
（図９参照）に当接し、レンズ６５が凹テーパ部６７に
沿って移動して、レンズ６５の中心軸と、基準孔６８の
中心軸６６とが一致する。その後、ハンド６０に吸着保
持されたレンズ６５をＹステージ８９およびＺ軸ステー
ジ８１によって画像処理カメラ８６とワーク台８４との
間に移動させる。つぎにパルスモータ７４により、小ギ
ヤ７５および大ギヤ７６を回動させ、ハンド６０を水平
軸７３を中心に回動させる。そして吸着筒６３に吸着保
持されたレンズ６５が下方から上方に向いた時点、すな
わちレンズ６５が画像処理カメラ８６に対向した時点
で、パルスモータ７４を停止させる。

【００４３】その後、画像処理用カメラ８６によって、
レンズ６５の外形と基準孔６８との画像を取り込み、レ
ンズ６５と基準孔６８との位置関係およびレンズ６５の
非円弧部６５ａ、６５ｂ（図１０参照）の中心軸６６を
軸とした回転方向の角度を画像処理装置３０で認識す
る。そして更に、ハンド６０を回動させて、吸着筒６３
に保持されたレンズ６５が上方から下方に向いた時点、
すなわち、レンズ６５がワーク台８４に対向した時点で
パルスモータ７４を停止させる。つぎに、ハンド６０に
吸着保持されたレンズ６５を、Ｚ軸ステージ８１によっ
て徐々に下降させていき、ワーク台８４上のＣＣＤ８３
に載置する。レンズ６５をＣＣＤ８３に押し付ける圧力
は、平行バネ６４Ａ、６４Ｂの作用により適切な値にな
っている。これにより、ＣＣＤ８３上の紫外線硬化型接
着剤は、レンズ６５とＣＣＤ８３との間で均一に拡がり
所望の厚さになる。

【００４４】つぎに、レンズ６５をハンド６０で保持し
たまま、画像処理用カメラ８６によってハンド６０内の
吸着筒６３の基準孔６８の画像を、吸着筒６３の内周有
底穴６３ａ、上下通路６９ａおよび透明部材７０を経由
して取り込み、基準孔６８の位置を画像処理装置３０で
認識する。そして、基準孔６８の位置すなわちレンズ６
５の位置と予め認識しておいたＣＣＤ８３の基準位置と
の位置ズレ量を、画像処理装置３０で演算する。そし
て、画像処理装置３０は、上記位置ズレ量に基づいた信
号をＸ軸ステージ８５のパルスモータ８５ＡとＹ軸ステ
ージ８９のパルスモータ８９Ａとに向かって出力する。
Ｘ軸ステージ８５のパルスモータ８５ＡとＹ軸ステージ
８９のパルスモータ８９Ａとは、上記信号に応じて駆動
し、Ｘ軸ステージ８５およびＹ軸ステージ８９を上記位
置ズレ量分だけ水平方向へ移動させる。これにより、ハ
ンド６０に吸着保持されているレンズ６５は、水平方向
の位置調節が行われる。

【００４５】これと同時に、ＣＣＤ８３の中心軸６６を
軸とした回転方向の角度と、レンズ６５の非円弧部６５
ａ、６５ｂの中心軸６６を軸とした回転方向の角度との
角度ズレ量を、画像処理装置３０で演算する。画像処理
装置３０は、角度ズレ量に基づいた信号を回転ステージ
９０のパルスモータ９１に向かって出力する。回転ステ
ージ９０のパルスモータ９１は、上記信号に応じて駆動
し、回転ステージ９０を上記角度ズレ量分だけ回転させ
る。これにより、レンズ６５の非円弧部６５ａ、６５ｂ
の角度合わせが終了し、レンズ６５がＣＣＤ８３上の所
定位置に位置決めされる。

【００４６】その後、紫外線照射装置８７を前進させ
て、画像処理用カメラ８６とハンド６０との間に位置さ
せる。そして、ハンド６０でレンズ６５を位置決めした
状態のまま、紫外線照射装置８７からの紫外線を、透明
部材７０、上下通路６９ａ、吸着筒６３の内周有底穴６
３ａおよび基準孔６８を経由して、レンズ６５とＣＣＤ
８３との間に介在している紫外線硬化型接着剤を照射し
硬化させる。そして、レンズ６５とＣＣＤ８３とが一体
となったものを、ハンド６０によってワーク台８４から
搬出する。

【００４７】本実施の形態によれば、ハンドの凹テーパ
面にレンズを当接させて位置出しし、吸引流路内の空気
を吸引して凹テーパ部にレンズを保持して搬送し、レン
ズの位置に対応する基準孔を吸引通路の一部および透明
部材を介して観察して位置決め精度を確認し、位置ズレ
がある場合は、位置ズレ量に基づいてレンズの位置を修
正しているので、レンズのハンドリングと位置決めを高
精度に実現することができる。また、ハンドを回動させ
て、レンズ自体の画像と基準孔の画像とを画像処理装置
に取り込んで、レンズと基準孔との位置関係を把握する
ことができるので、高精度な心出し接合が可能である。
また、ハンドを回動させて、レンズの画像を取り込むこ
とにより、小判状の非円形レンズの中心軸を軸とした回
転方向の位置合わせを行うことができる。さらに、平行
板バネを吸着筒に取付けたことにより、微小な圧力でレ
ンズを載置することができるので、特に微小なレンズを
接合するときに効果がある。

【００４８】なお、本実施の形態では、レンズを吸着筒
に保持させたときに、レンズの当接部である凹テーパ部
によって、レンズの中心軸と基準孔の中心軸を一致させ
ていたが、レンズの当接部をテーパ状にしないで、レン
ズの中心軸と基準孔の中心軸とを一致させなくとも良
い。この場合レンズを画像処理用カメラに対向させたと
き、画像処理カメラによって、レンズの外形と基準孔の
画像を取り込み、レンズと基準孔との位置関係を画像処
理装置で認識し、その位置関係すなわち基準孔の中心軸
とレンズの中心軸とのズレ量を考慮して、水平方向の位
置決めを行えばよい。

【００４９】（変形例１）次に、ハンド先端部の変形
例を図１１に基づいて説明する。変形例１は、ハンドの
吸着部９２をレンズ（図１１では平凸レンズ）９３の外
径よりも外径の大きい筒形状とし、この吸着部９２の外
方に水平方向に開閉可能な複数の爪９４を配設した。こ
の吸着部９２の中心軸と複数の爪９４の中心軸とは一致
している。

【００５０】そして、ハンドの上部には、ハンドに吸着
されたレンズ９３を所定位置に位置決めするために吸引
孔の一部を基準孔９２ａとして観察するための透明部材
９５が配設されている。

【００５１】次に、上記変形例１の作用を説明する。ま
ず、図示しないレンズストッカー上のレンズ９３の平面
側を、ハンドの吸着部９２に当接させて吸着する。次
に、複数の爪９４を閉じ、レンズ９３の外周面を保持す
ることにより、レンズ９３の中心軸と吸着部９２の中心
軸を一致させる。

【００５２】その後、レンズ９３を吸着したハンドを所
定の位置まで移動させ、図示しない画像処理用カメラに
よって基準孔９２ａの画像を透明部材９５を介して取り
込み、レンズ９３の位置合せを行う。

【００５３】この変形例１によれば、ハンド先端部の構
成が複雑になってしまうが、レンズを所定の位置に高精
度に移動させることができる。

【００５４】（変形例２）次に、変形例２を図１２に基
づいて説明する。変形例２は、ハンドの吸着部９６をレ
ンズ（図１２では両凸レンズ）９７の外径よりも外径の
小さい円筒形状とし、所定の位置にレンズ９７の外径よ
りも外径の小さい円筒形状の心出し部材９８を配設し
た。

【００５５】そして、ハンドの上部には、ハンドに吸着
されたレンズ９７を所定位置に位置決めするために吸引
孔の一部を基準孔９６ａとして観察するための透明部材
９９が配設されている。

【００５６】次に、上記変形例２の作用を鋭明する。ま
ず、図示しないレンズストッカー上のレンズ９７を、ハ
ンドの吸着部９６に当接させて吸着する。次に、ハンド
を移動させ、ハンドの吸着部９６に吸着されたレンズ９
７を円筒形状の心出し部材９８上に載置する。

【００５７】そして、レンズ９７の両凸面を吸着部９６
の先端と心出し部材９８の先端とで挟持するいわゆるベ
ル心出しにより、レンズ９７の中心軸と吸着部９６の中
心軸を一致させる。なお、レンズ９７の中心軸と吸着部
９６の中心軸を一致させるときは、吸着部９６の吸引を
弱めたり停止させても良い。

【００５８】その後、レンズ９７を吸着したハンドを所
定の位置まで移動させ、図示しない画像処理用カメラに
よって基準孔９６ａの画像を透明部材９９を介して取り
込み、レンズ９７の位置合わせを行う。

【００５９】この変形例２によれば、両凸レンズであっ
ても、所定の位置に高精度に移動させることができる。

【００６０】なお、上述した具体的な実施の形態から、
つぎのような技術的思想が導き出される。

【００６１】（付記） （１） 光学部品を吸引し、心出し保持手段の略中心位
置に移動させつつ吸着保持する光学部品の心出し保持装
置において、心出し保持手段を備えたアームと、該アー
ムに吸着保持するための吸引孔と、前記アームの吸引孔
をアーム上方より観察可能な透明部材とを具備したこと
を特徴とする光学部品の心出し保持装置。

【００６２】付記（１）の光学部品の心出し保持装置に
よれば、光学部品のハンドリングと位置決めを高精度に
実現することができる。

【００６３】（２） 前記心出し保持手段には、前記光
学部品の外径円に当接する凹テーパ部を形成しているこ
とを特徴とする付記（１）記載の光学部品の心出し保持
装置。

【００６４】付記（２）の光学部品の心出し保持装置に
よれば、付記（１）の効果に加え、基準孔の中心軸を光
学部品の中心軸として位置決め精度を確認することがで
きる。

【００６５】（３） 前記心出し保持手段は、位置を調
整する調整機構と、光学部品の位置を検出する画像処理
装置とをさらに具備したことを特徴とする付記（１）記
載の光学部品の心出し保持装置。

【００６６】付記（３）の光学部品の心出し保持装置に
よれば、付記（１）の効果に加え、光学部品の位置ズレ
を容易かつ迅速に修正することができる。

【００６７】（４） 一方の光学部品を搬送し、他方の
光学部品に対して位置決めして接着する光学部品の位置
決め装置において、一方の光学部品を当接させる当接部
とこの当接部に当接した光学部品の位置に対応する基準
孔と一方の光学部品を前記当接部に保持させるために前
記基準孔に連通して吸引力を伝達する吸引孔とを有する
搬送アームと、該搬送アームの基準孔を前記吸引孔の一
部を介して観察するために前記搬送アームに設けた透明
部材と、前記透明部材から前記吸引孔の一部を介して前
記基準孔を観察する観察手段と、前記観察手段の観察結
果に基づいて所定の信号を出力する画像処理手段と、前
記画像処理手段の出力に応じて前記搬送アームに保持さ
れた一方の光学部品および他方の光学部品に少なくとも
一方を移動させ一方の光学部品を他方の光学部品に対し
て位置決めする位置決め手段と、上記位置決め手段で位
置決めされた状態で一方の光学部品と他方の光学部品と
の間に介在する接着剤にエネルギーを照射しこの接着剤
を硬化させるエネルギー照射手段とを具備することを特
徴とする光学部品の位置決め装置。

【００６８】付記（４）の光学部品の位置決め装置によ
れば、光学部品のハンドリングと位置決めを高精度に実
現することができるとともに、搬送アームで光学部品を
位置決めしたまま双方の光学部品同士を接合することが
できる。

【００６９】（５） 前記搬送アームの当接部は、一方
の光学部品を前記基準孔に対して心出しするために、前
記光学部品の外径円に当接する凹テーパ状に形成された
ことを特徴とする付記（４）記載の光学部品の位置決め
装置。

【００７０】付記（５）の光学部品の位置決め装置によ
れば、付記（４）の効果に加え、基準孔の中心軸を光学
部品の中心軸として位置決め精度を確認することができ
る。

【００７１】（６） 前記エネルギー照射手段から照射
された光は、前記透明部材、前記吸引孔の一部および前
記基準孔を介して前記接着剤に導かれることを特徴とす
る付記（４）または（５）の光学部品の位置決め装置。

【００７２】付記（６）の光学部品の位置決め装置によ
れば、付記（４）または（５）の効果に加え、エネルギ
ー照射手段から照射された光を接着剤に容易に導くこと
ができる。

【００７３】（７） 前記搬送アームの当接部に保持さ
れた一方の光学部品を前記観察手段に対向させるため
に、前記搬送アームを反転させる反転手段をさらに具備
することを特徴とする付記（４）、（５）または（６）
記載の光学部品の位置決め装置。

【００７４】付記（７）の光学部品の位置決め装置によ
れば、付記（４）、（５）または（６）の効果に加え、
反転手段にて搬送アームを反転させて、搬送アームの当
接部に保持された一方の光学部品を観察手段に対向させ
ることにより、他方の光学部品の位置と一方の光学部品
の位置との位置ズレが観察手段に認識され、容易に位置
ズレを修正することができる。

【００７５】（８） 前記搬送アームの基端部付近に、
前記搬送アームを鉛直方向へ移動可能に支持する弾性部
材を設けたことを特徴とする付記（４）、（５）、
（６）または（７）記載の光学部品の位置決め装置。

【００７６】付記（８）の光学部品の位置決め装置によ
れば、付記（４）、（５）、（６）または（７）の効果
に加え、弾性部材が搬送アームを鉛直方向に支持して、
一方の光学部品が他方の光学部品に当接するときの衝撃
を緩和する。

【００７７】（９） 前記搬送アームは、前記吸引孔を
有する第１アームと、前記基準孔および前記当接部を有
する第２アームとに分割されており、前記第２アームを
前記第１アームに対して鉛直方向へ移動可能に支持する
ために、前記第１アームと前記第２アームとの間に弾性
部材を設けたことを特徴とする付記（４）、（５）、
（６）または（７）記載の光学部品の位置決め装置。

【００７８】付記（９）の光学部品の位置決め装置によ
れば、付記（４）、（５）、（６）または（７）の効果
に加え、弾性部材が第２アームを第１アームに対して鉛
直方向へ移動可能に支持して、一方の光学部品が他方の
光学部品に当接するときの衝撃を緩和する。

【００７９】

【発明の効果】請求項１、２または３に係る発明によれ
ば、搬送手段の当接部に光学部品を当接させて位置出し
し、吸引孔より光学部品を吸引して当接部に光学部品を
保持して搬送し、光学部品の位置に対応する基準孔を吸
引孔の一部および透明部材を介して観察して位置決め精
度を確認するので、光学部品のハンドリングと位置決め
を高精度に実現することができる。

【００８０】請求項２または３に係る発明によれば、上
記効果に加え、凹テーパ状の当接部に光学部品を当接す
ると、光学部品の外周で心出しされ、光学部品の中心軸
と基準孔の中心軸が一致するので、基準孔の中心軸を光
学部品の中心軸として位置決め精度を確認することがで
きる。

【００８１】請求項３に係る発明によれば、上記効果に
加え、観察手段により透明部材および吸引孔の一部を介
して前記基準孔を観察し、位置決め手段により観察手段
の観察結果に基づいて搬送手段の当接部に保持された光
学部品を所定位置に位置決めするので、光学部品の位置
ズレを容易かつ迅速に修正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態の平面上に載置された光学部
品とハンドの先端との配置を示す図である。

【図２】発明の実施の形態の光学部品を吸着したハンド
の吸着部の拡大図である。

【図３】発明の実施の形態の接着対象物とハンドに吸着
された光学部品と画像処理カメラとの配置を示す図であ
る。

【図４】実施の形態１の光学部品の位置決め装置の構成
図である。

【図５】実施の形態１のバンド先端部の上面図である。

【図６】実施の形態１のバンド先端部の縦断面図であ
る。

【図７】実施の形態２の光学部品の位置決め装置の構成
図である。

【図８】実施の形態２のバンド先端部の上面図である。

【図９】実施の形態２のバンド先端部の縦断面図であ
る。

【図１０】実施の形態２のバンド先端部の下面図であ
る。

【図１１】ハンド先端部の変形例１を示す縦断面図であ
る。

【図１２】ハンド先端部の変形例２を示す縦断面図であ
る。

【図１３】従来技術のチャック装置の縦断面図である。

【図１４】従来技術のチャック装置の下面図である。

【図１５】従来技術のチャック装置でレンズを吸着する
図である。

【符号の説明】

１ ハンド ２ 光学部品 ４ 基準孔 ５ 凹テーパ面 ７ 吸引流路 ８ 透明部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H043 AE02 AE24 3F059 AA01 AA03 BA09 CA05 DA02 DA08 DB04 DB08 DC08 DD01 FA03 FA05 FB12 FB16 FC04 FC13

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学部品を搬送手段で搬送して所定位置
   に位置決めする光学部品の位置決め装置において、 前記搬送手段は、前記光学部品を当接させる当接部と、
   該当接部に当接した前記光学部品の位置に対応する基準
   孔と、前記光学部品を前記当接部に保持させるために前
   記基準孔に連通して吸引力を伝達する吸引孔と、前記光
   学部品を所定位置に位置決めするために前記基準孔を前
   記吸引孔の一部を介して観察する透明部材とを有するこ
   とを特徴とする光学部品の位置決め装置。
2. 【請求項２】 前記搬送手段の当接部は、前記光学部品
   を前記基準孔に対して心出しするために、前記光学部品
   の外径円に当接する凹テーパ状に形成されたことを特徴
   とする請求項１記載の光学部品の位置決め装置。
3. 【請求項３】 前記透明部材および前記吸引孔の一部を
   介して前記基準孔を観察するように、前記透明部材に対
   向して配置された観察手段と、前記観察手段の観察結果
   に基づいて前記搬送手段の当接部に保持された光学部品
   を所定位置に位置決めする位置決め手段とをさらに具備
   することを特徴とする請求項１または２記載の光学部品
   の位置決め装置。