JP2002228870A - 光軸合わせ装置および光軸合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学部品の面合わせを簡単な機構を用いて容
易に行うことができ、また、光学部品を面合わせした状
態で光軸合わせを行うことができる光軸合わせ装置と光
軸合わせ方法を提供する。 【解決手段】 光軸合わせ装置１０は、光学部品１４を
把持するチャック１３と、光学部品１５を把持するチャ
ック１６と、光学部品１４と光学部品１５との間に所定
の摩擦力が生ずるようにチャック１３を押圧する押圧機
構と、アクチュエータ１８Ａ〜１８Ｄを有する。アクチ
ュエータ１８Ａ〜１８Ｄはそれぞれ圧電素子５１ｂを有
し、圧電素子５１ｂの急峻な伸縮によって発生する衝撃
的な慣性力を光学部品１４・１５の光軸が合うように光
学部品１４・１５の一方に加えて光軸合わせを行う。

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光軸合わせに用いられる光軸合
わせ装置と光軸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光軸合
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光軸合わ
せ、例えば、２個の光ファイバー部品の光軸合わせは、
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光軸合わせを行う。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
うな光軸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光軸合わせを行い、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は困難であ
る。このため、光ファイバー部品の光軸合わせは、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、従来の光軸合わせ装置では、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。

【０００５】また、従来の光軸合わせ装置では、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光軸合
わせ装置が大型化する問題がある。また、この場合に
は、光軸合わせ装置自体も高価なものとなる。

【０００６】本発明はこのような従来技術が有する問題
点に鑑みてなされたものであり、光学部品の面合わせを
簡単な機構を用いて容易に行うことができ、また、光学
部品を面合わせした状態で光軸合わせを行うことができ
る光軸合わせ装置と光軸合わせ方法を提供することを目
的とする。また、本発明は、安価な光軸合わせ装置を提
供することを目的とする。さらに、本発明は、光学部品
間の溶接等による接合を容易に行うことができる光軸合
わせ装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、圧電素子の急峻な伸縮によって発生する衝撃的な慣
性力を用いた光軸合わせ装置であって、第１の光学部品
を把持する第１の把持手段と、前記第１の光学部品と当
接する第２の光学部品を把持する第２の把持手段と、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
摩擦力が生ずるように前記第１の把持手段を押圧する押
圧機構と、圧電素子を有し、前記圧電素子の急峻な伸縮
によって発生する衝撃的な慣性力を利用して前記第１の
光学部品と前記第２の光学部品の光軸が合うように前記
第１の光学部品と前記第２の光学部品と前記第１の把持
手段と前記第２の把持手段の少なくとも１つを打叩対象
として打叩するアクチュエータと、を具備することを特
徴とする光軸合わせ装置、が提供される。

【０００８】また、本発明によれば、圧電素子の急峻な
伸縮によって発生する衝撃的な慣性力を用いた光軸合わ
せ装置であって、第１の光学部品を把持する第１の把持
手段と、前記第１の把持手段を載置する支持台と、前記
第１の光学部品と当接する第２の光学部品を把持する第
２の把持手段と、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摩擦力が生ずるように前記第２の把
持手段を押圧する押圧機構と、前記第２の把持手段と前
記押圧機構との間または前記第１の把持手段と前記支持
台との間のいずれか一方に設けられ、前記第１の光学部
品と前記第２の光学部品を面合わせされた状態で保持す
るあおり機構と、圧電素子を有し、前記圧電素子の急峻
な伸縮によって発生する衝撃的な慣性力を利用して前記
第１の光学部品と前記第２の光学部品の光軸が合うよう
に前記第１の光学部品と前記第２の光学部品と前記第１
の把持手段と前記第２の把持手段の少なくとも１つを打
叩対象として打叩し、前記打叩対象の位置を移動させる
アクチュエータと、を具備することを特徴とする光軸合
わせ装置、が提供される。

【０００９】さらに本発明によれば、複数の光学部品の
光軸合わせを行う方法であって、複数の光学部品が互い
に面合わせされるようにあおり機構を用い、かつ、前記
あおり機構に所定の予圧を印加して前記複数の光学部品
を摩擦保持する第１工程と、前記複数の光学部品の光軸
を通過する光量を計測しながら前記複数の光学部品の光
軸を通過する光量が大きくなるように、圧電素子の急峻
な伸縮によって発生する衝撃的な慣性力を利用して前記
複数の光学部品の少なくとも１つを打叩し、前記光学部
品が摩擦保持された状態を維持しながら前記打叩された
光学部品の位置を移動させる第２工程と、を有すること
を特徴とする光軸合わせ方法、が提供される。

【００１０】このような光軸合わせ装置および光軸合わ
せ方法によれば、光学部品どうしを面合わせした状態で
光軸合わせを行うことができることから、従来の光学部
品どうしを微小距離ほど離隔した状態で光軸合わせを行
い、その後に面合わせを行う場合と比較して、より高精
度な光軸合わせを短時間で行うことが可能となる。ま
た、光学部品間の面合わせは簡単な機構を用いて容易に
行うことができるために、装置構造を簡単なものとし
て、小型化することが容易である。さらに、光軸合わせ
が終了した状態では光学部品間が摩擦保持されているこ
とから、その状態において溶接等して光学部品を接合す
ることを容易に行うことができる。

【００１１】本発明の光軸合わせ装置においては、押圧
機構により印加される圧力によって光学部品どうしを押
し合わせたときに生ずる推力を利用してあおり機構を動
作させることで、光学部品どうしの面合わせを行うこと
ができる。また、打叩対象を打叩することであおり機構
を動作させることによっても、光学部品どうしの面合わ
せおよび光軸合わせを行うことが可能である。

【００１２】アクチュエータは、打叩対象１個あたり一
平面において直交するＸ方向とＹ方向の各方向に打叩対
象を挟んで２個ずつ配設することが好ましく、これによ
り打叩対象の二次元的移動が可能となって光軸合わせの
精度を高めることが可能となる。このとき、打叩対象を
ガイドによってＸ方向にのみ移動可能なＸ方向ステージ
とＹ方向にのみ移動可能なＹ方向ステージとからなるＸ
−Ｙステージに固定して、アクチュエータをＸ方向とＹ
方向の各方向において打叩対象を挟んで２個ずつ配設す
るか、および／または、Ｘ方向ステージを挟んでＸ方向
に２個配設し、かつ、Ｙ方向ステージを挟んでＹ方向に
２個配設した構造とすることも好ましい。この場合に
は、複数のアクチュエータのうちの１個を動作させるこ
とによって打叩対象を純粋にＸ方向またはＹ方向に移動
させることができるため、移動精度を高めることが可能
となる。

【００１３】なお、光学部品を回転させることができる
回転機構を設けて、光学部品どうしの光軸を合わせが終
了した後に光学部品どうしを複数箇所で溶接し、その後
に回転機構を動作させて光学部品どうしの全体的な溶接
を行うと、互いの光軸が合っている状態で光学部品どう
しを接合することができる。

【００１４】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と、打叩対象に接して
打叩対象に衝撃的な慣性力を加える先端部材部と、先端
部材部が打叩対象に押圧されるように先端部材部および
圧電素子を押圧する予圧機構とから好適に構成される。
アクチュエータの先端部材部に好適に用いられる材料と
しては、ステンレスまたは超硬材を挙げることができ
る。先端部材部と圧電素子との間に重りを設け、圧電素
子に発生する衝撃的な慣性力を増大させることも好まし
く、この重りは先端部材部と一体的に設けてもよい。

【００１５】なお、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し、伸縮方向の一端が打
叩対象に固定された圧電素子と、圧電素子の伸縮方向の
他端に設けられた重りからなるものを用いることによ
り、圧電素子を伸縮させたときに重りによって生ずる衝
撃的な慣性力によって打叩対象を所定方向に移動させる
ことも可能である。本発明の光軸合わせ装置において取
り扱うことができる光学部品の数は２個以上であれば制
限はないが、具体的には、２個または３個の光学部品の
光軸合わせに好適に用いられる。

【００１６】

【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。図１は光軸合わせ装置
１０の外観を示す斜視図であり、光軸合わせ装置１０
は、２個の光学部品１４・１５と、光学部品１４を把持
するチャック１３と、光学部品１５を把持するチャック
１６と、チャック１３を保持するユニバーサルジョイン
ト１２と、ユニバーサルジョイント１２を保持するジョ
イント保持部材１１と、チャック１６を載置する載置台
１７と、載置台１７が固定された回転ステージ１９と、
Ｘ方向において光学部品１５を挟んで配置された２個の
アクチュエータ１８Ａ・１８Ｂと、Ｙ方向において光学
部品１５を挟んで配置された２個のアクチュエータ１８
Ｃ・１８Ｄとを有しており、アクチュエータ１８Ａ〜１
８Ｄはそれぞれヘッド（先端部材部）５１ｃと、圧電素
子５１ｂと、エアーシリンダ５１ａとから構成されてい
る。なお、アクチュエータ１８Ａ〜１８Ｄは、図示しな
い保持部材によって保持されている。

【００１７】ジョイント保持部材１１には、図示しない
バネまたはエアーシリンダ等の押圧機構によって下方の
部材に所定の圧力が掛かるように予圧が掛けられてい
る。ユニバーサルジョイント１２はあおり機構の一形態
であり、ユニバーサルジョイント１２はチャック１３の
保持角度を変えることが可能である。チャック１３は光
学部品１４を把持しており、またチャック１６は光学部
品１５を把持しているが、これらのチャック１３・１６
における把持角度は変化しない。光学部品１４・１５間
は、ジョイント保持部材１１が押圧されることで摩擦保
持されており、チャック１６もまた載置台１７に摩擦保
持されている。

【００１８】なお、光学部品１４・１５にはそれぞれ図
示しない光ファイバーケーブルが取り付けられ、これら
の光ファイバーケーブルが発光部と受光部を有する光量
測定器に接続されて、光学部品１４・１５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。従って、
光学部品１４・１５の光軸が合っていない状態では光学
部品１４・１５の通過光量は小さく、この通過光量が大
きくなるように光学部品１４・１５の光軸合わせが行わ
れる。

【００１９】アクチュエータ１８Ａ〜１８Ｄを構成する
ヘッド５１ｃは、圧電素子５１ｂに発生する衝撃的な慣
性力（以下「インパクト力」という）を確実に光学部品
１５に印加でき、また、圧電素子５１ｂ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５１ｂとしては、積層型圧電素子が好適に用いら
れ、その伸縮方向はアクチュエータ１８Ａ〜１８Ｄの長
手方向（アクチュエータ１８Ａ・１８ＢについてはＸ方
向、アクチュエータ１８Ｃ・１８ＤについてはＹ方向）
に一致する。エアーシリンダ５１ａはヘッド５１ｃが光
学部品１５に当接するように圧電素子５１ｂとヘッド５
１ｃを所定の圧力で光学部品１５に押圧するが、この押
圧力によっては光学部品１５が移動することがないよう
に、押圧力および光学部品１５の摩擦保持力が調節され
ている。

【００２０】このように構成された光軸合わせ装置１０
を用いた光学部品１４・１５の光軸合わせは、先ず、チ
ャック１６に光学部品１５を把持させてチャック１６を
載置台１７の所定位置に載置し、また、光学部品１４を
把持したチャック１３をユニバーサルジョイント１２に
取り付け、ジョイント保持部材１１に圧力を印加して、
光学部品１４と光学部品１５が面接触するように押圧す
る。

【００２１】ここで、光学部品１５の端面に対して光学
部品１４の端面が傾斜していた場合には、光学部品１４
の一部が光学部品１５の端面に接触した後に、光学部品
１４を光学部品１５に向けて押圧する推力によって光学
部品１４の端面が光学部品１５の端面と平行となるよう
にユニバーサルジョイント１２が動作する。こうして、
光学部品１４・１５間の面合わせが行われるが、この状
態においては、光軸は合っていない場合が殆どである。

【００２２】次に、光学部品１５を打叩（打撃）するこ
とができるように、アクチュエータ１８Ａ〜１８Ｄを配
置する。光学部品１４・１５が面合わせされ、かつ、摩
擦保持された状態において、合計４個のアクチュエータ
１８Ａ〜１８Ｄのうちの１個を動作させて光学部品１５
を打叩し、光学部品１４・１５間の通過光量を測定しな
がら光学部品１５の位置をチャック１６とともにずら
す。例えば、アクチュエータ１８Ｃを用いて、そのエア
ーシリンダ５１ａによってヘッド５１ｃを光学部品１５
に押圧した状態で、圧電素子５１ｂに矩形波（台形波）
電圧等の電圧の立ち上がりが速い電圧パルスを印加し、
圧電素子５１ｂに急峻な伸縮変位を起こさせて、このと
きに発生するインパクト力で光学部品１５を瞬間的に打
叩する。

【００２３】このように光学部品１５を瞬間的に打叩す
ることで、光学部品１４と面接触して摩擦保持された状
態のまま光学部品１５を少しずつスライドさせることが
可能となる。逆にいえば、光学部品１４と面接触して摩
擦保持された状態の光学部品１５にエアーシリンダ５１
ａや圧電素子５１ｂを徐々に変位させて静的な押圧力を
加えた場合には、その押圧力が摩擦保持力を過ぎた時点
で急激に光学部品１５が大きくスライド移動してしまう
ために、光軸合わせ行うことができない。

【００２４】アクチュエータ１８Ｃを用いて光学部品１
５を打叩することで、光学部品１４・１５の通過光量が
一旦増大し、その後に減少した場合には、打叩するアク
チュエータをアクチュエータ１８Ｄに切り替えて、光学
部品１４・１５の通過光量が最大となる位置にまで光学
部品１５を打叩してスライドさせる。一方、アクチュエ
ータ１８Ｃを用いて光学部品１５を打叩することで、光
学部品１４・１５の通過光量が徐々に減少する場合に
は、打叩するアクチュエータをアクチュエータ１８Ｄに
切り替えて、光学部品１４・１５の通過光量が最大とな
る位置を探し、その位置を通過したら再びアクチュエー
タ１８Ｃを用いて、光学部品１４・１５の通過光量が最
大となる位置にまで光学部品１５を打叩してスライドさ
せる。

【００２５】こうして、Ｙ方向における光軸合わせが終
了した後には、アクチュエータ１８Ｃ・１８Ｄを用いた
光軸合わせと同様の方法を用いて、Ｘ方向における光軸
合わせをアクチュエータ１８Ａ・１８Ｂを用いて行うこ
とで光軸合わせが終了する。なお、上記方法では光学部
品１５を打叩したが、チャック１６が光学部品１５とと
もにスライドすることから、チャック１６を打叩しても
構わない。

【００２６】上述のようにして光学部品１４・１５の光
軸合わせが終了した後には、アクチュエータ１８Ａ〜１
８Ｄを退避させて、光学部品１４・１５を溶接するため
の溶接装置、例えば、ＹＡＧレーザ溶接装置を光軸合わ
せ装置１０にセットし、光学部品１４・１５の接触面の
少なくとも一部を溶接して光学部品１４・１５間の位置
ずれが起こらないようにする。その後に、回転ステージ
１９を回転させて光学部品１４・１５の接触面全体的に
ついて溶接を行えば、光軸が合い、接合損失が最小とな
る光学部品１４・１５の接合が可能となる。なお、光学
部品１４・１５の全体的な溶接作業は、例えば、チャッ
ク１３による光学部品１４の把持を解除した状態で行う
ことも可能である。

【００２７】次に、本発明の別の実施の形態について図
２を参照しながら説明する。図２は光軸合わせ装置２０
の構造を示した斜視図であり、光軸合わせ装置２０は、
２個の光学部品１４・１５と、光学部品１４を把持する
チャック１３と、光学部品１５を把持するチャック１６
と、チャック１３を保持するユニバーサルジョイント１
２と、ユニバーサルジョイント１２を保持するジョイン
ト保持部材１１と、チャック１６を固定し、Ｙ方向にス
ライド可能なスライドステージ２７と、スライドステー
ジ２７を載置し、Ｘ方向にスライド可能なスライドステ
ージ２８と、スライドステージ２８を載置する固定ステ
ージ２９と、を有している。

【００２８】また、２個のアクチュエータ２１Ａ・２１
ＢがＸ方向において光学部品１４を挟んで配置され、ま
た、Ｙ方向において２個のアクチュエータ２１Ｃ・２１
Ｄが光学部品１４を挟んで配置されており、さらに、Ｙ
方向においてスライドステージ２７をスライドさせるた
めのアクチュエータ２２Ａ・２２Ｂと、Ｘ方向において
スライドステージ２８をスライドさせるためのアクチュ
エータ２３Ａ・２３Ｂが配設されている。アクチュエー
タ２１Ａ〜２１Ｄ・２２Ａ・２２Ｂ・２３Ａ・２３Ｂは
光軸合わせ装置１０に用いられているアクチュエータ１
８Ａ〜１８Ｄと同等の構造を有しており、それぞれヘッ
ド（先端部材部）５１ｃと、圧電素子５１ｂと、エアー
シリンダ５１ａとから構成されている。

【００２９】なお、ジョイント保持部材１１には、図示
しないバネまたはエアーシリンダ等の押圧機構によって
下方の部材に所定の圧力が掛かるように予圧が掛けられ
ており、アクチュエータ２１Ａ〜２１Ｄ・２２Ａ・２２
Ｂ・２３Ａ・２３Ｂは図示しない保持部材により保持さ
れている。

【００３０】光軸合わせ装置２０が前記光軸合わせ装置
１０と比較して異なる第一点は、光学部品１４を打叩す
ることでユニバーサルジョイント１２におけるあおり調
節を行うことができるようになっていることである。ユ
ニバーサルジョイント１２は適度な剛性を有しており、
チャック１３に所定値より大きい力が掛からない限り、
現状のあおり状態を保持することができるようになって
いる。光学部品１４を打叩した場合には光学部品１４に
加えられたインパクト力によってユニバーサルジョイン
ト１２のあおり状態を変化させ、光学部品１４の姿勢を
制御してより精密な光軸合わせを行うことが可能とな
る。

【００３１】すなわち、前記光軸合わせ装置１０におい
ては、ジョイント保持部材１１を押圧した際に光学部品
１４・１５間に生ずる推力のみを用いてユニバーサルジ
ョイント１２を動作させて光学部品１４・１５間の面合
わせを行っていたために、例えば、光学部品１４・１５
の接触面の面粗さ等に起因して面合わせを良好に行うこ
とができない事態の発生も予想されるが、光軸合わせ装
置２０では、光学部品１４と光学部品１５との端面の面
合わせを確実に行うことが可能となる。

【００３２】第二点は、チャック１６がスライドステー
ジ２７に固定されているためにスライドステージ２７上
をスライドすることができない反面、スライドステージ
２７をＹ方向にのみ移動することができ、またＸ方向に
スライドステージ２８をスライドさせることで、チャッ
ク１６とスライドステージ２７を同時にＸ方向にのみス
ライドさせることができる点である。このような動作を
実現するために、スライドステージ２７とスライドステ
ージ２８との間には図示しないＹ方向リニアガイドが設
けられ、また、スライドステージ２８と固定ステージ２
９との間には図示しないＸ方向リニアガイドが設けられ
ている。なお、光軸合わせ装置１０と同様に、光学部品
１４・１５を回転させるために、固定ステージ２９の下
部に回転ステージを設けることも好ましい。

【００３３】光軸合わせ装置２０における光軸合わせ
は、アクチュエータ２１Ａ〜２１Ｄを用いて光学部品１
４またはチャック１３を打叩して、摩擦保持されている
ユニバーサルジョイント１２をあおらせて光学部品１４
のあおりを調節し、光学部品１５との面合わせを行う。
ジョイント保持部材１１には常に押圧力が印加されてい
ることから、あおり角度の変化は、光学部品１４と光学
部品１５に当接した状態で行われる。

【００３４】光学部品１４のあおり角度の調節が終了し
たら、例えば、スライドステージ２７をアクチュエータ
２２Ａ・２２Ｂを用いて打叩して光学部品１５をＹ方向
にのみ移動させ、またはスライドステージ２８をアクチ
ュエータ２３Ａ・２３Ｂを用いて打叩することで光学部
品１５をＸ方向にのみ移動させて、光軸合わせを行う。

【００３５】ここで、光軸合わせ装置１０の場合には、
アクチュエータ１８Ａ〜１８Ｄのいずれかを用いて光学
部品１５を打叩して光学部品１５をスライドさせたが、
このときにはアクチュエータ１８Ａ・１８Ｂを用いた場
合に光学部品１５は必ずしもＸ方向にのみスライドする
とは限らず、主にＸ方向に移動しながらもＹ方向にずれ
て移動し、また、アクチュエータ１８Ｃ・１８Ｄを用い
た場合に光学部品１５は必ずしもＹ方向にのみスライド
するとは限らず、主にＹ方向に移動しながらもＸ方向に
ずれて移動する場合が起こり得たが、光軸合わせ装置２
０では、確実にＸ方向またはＹ方向にのみ光学部品１５
を移動させることができることから、位置決め精度が向
上する。

【００３６】なお、光学部品１５の移動は、光学部品１
４・１５を通過する光量を測定しながら、スライドステ
ージ２７をＹ方向へスライドさせてＹ方向における最適
位置を決定した後にスライドステージ２８をＸ方向へス
ライドさせてＸ方向における最適位置を決定する方法、
またはこうして位置合わせする方向の順番を逆とした方
法や、光学部品１４・１５を通過する光量を測定しなが
ら、予め測定された光学部品１４・１５の最大通過光量
に近づくように、適宜、アクチュエータ２２Ａ・２２Ｂ
・２３Ａ・２３Ｂから適切なものを選択して駆動して光
軸合わせを行う方法のいずれを用いてもよい。

【００３７】光学部品１４・１５の光軸合わせが終了し
たら、アクチュエータ２１Ａ〜２１Ｄ・２２Ａ・２２Ｂ
・２３Ａ・２３Ｂを退避させて、ＹＡＧレーザ溶接機等
を用いて光学部品１４・１５を接合する。固定ステージ
２９が回転ステージ上に保持されている場合には、先に
説明した光軸合わせ装置１０の場合と同様にして光学部
品１４・１５間の接合を行うことができる。こうして、
光軸合わせ装置１０を用いた場合よりも、より高精度な
光軸合わせと光学部品１４・１５間の接合を行うことが
できる。

【００３８】次に、本発明のさらに別の実施の形態であ
る光軸合わせ装置３０の斜視図を図３に示す。光軸合わ
せ装置３０は、光学部品１４・１５・３５と、光学部品
１４を把持するチャック１３と、光学部品１５を把持す
るチャック１６と、光学部品３５を把持するチャック３
６と、チャック１３を保持するユニバーサルジョイント
１２と、ユニバーサルジョイント１２を保持するジョイ
ント保持部材１１と、チャック１６を載置する載置台１
７と、ユニバーサルジョイント１２を挟むようにＸ方向
とＹ方向に配置された４個のアクチュエータ３１Ａ〜３
１Ｄと、光学部品１４を挟むようにＸ方向とＹ方向に配
置された４個のアクチュエータ３２Ａ〜３２Ｄと、光学
部品１５を挟むようにＸ方向とＹ方向に配置された４個
のアクチュエータ３３Ａ〜３３Ｄとを有しており、アク
チュエータ３１Ａ〜３１Ｄ・３２Ａ〜３２Ｄ・３３Ａ〜
３３Ｄは、前記したアクチュエータ１８と同等の構造を
有している。

【００３９】なお、ジョイント保持部材１１には、図示
しないバネまたはエアーシリンダ等の押圧機構によって
下方の部材に所定の圧力が掛かるように予圧が掛けられ
ており、また、アクチュエータ３１Ａ〜３１Ｄ・３２Ａ
〜３２Ｄ・３３Ａ〜３３Ｄは図示しない保持部材により
保持されている。

【００４０】光軸合わせ装置３０は、先に説明した光軸
合わせ装置１０における光学部品１４・１５間に光学部
品３５を配置して、この光学部品３５をチャック３６に
より固定し、また、光学部品１４に対してアクチュエー
タ３２Ａ〜３２Ｄを配置し、ユニバーサルジョイント１
２に対してもアクチュエータ３１Ａ〜３１Ｄを配設した
構造を有している。

【００４１】さらに、光軸合わせ装置１０においてはユ
ニバーサルジョイント１２はジョイント保持部材１１に
固定されていたが、光軸合わせ装置３０においては、ユ
ニバーサルジョイント１２はジョイント保持部材１１に
印加される押圧力によって生ずる摩擦保持力を利用して
摩擦保持されている。このため、ジョイント保持部材１
１の位置を固定した状態でユニバーサルジョイント１２
の位置をアクチュエータ３１Ａ〜３１Ｄを駆動させるこ
とにより移動させることが可能となっている。なお、ユ
ニバーサルジョイント１２は適度な剛性を有しており、
また、チャック１３に所定値より大きい力が掛からない
限り、現状のあおり状態を保持することができるように
なっている。

【００４２】光学部品３５についてはその位置が移動し
ないように、ジョイント保持部材１１に押圧力を印加し
て光学部品１４・３５間および光学部品３５・１５間に
摩擦力保持力が作用した後には、チャック３６によって
固定保持される。また、光学部品１４をアクチュエータ
３２Ａ〜３２Ｄを用いて打叩することにより摩擦保持さ
れているユニバーサルジョイント１２をあおらせて光学
部品１４のあおりを調節し、光学部品３５との面合わせ
が行われる。なお、光学部品３５に対する光学部品１５
の光軸合わせはアクチュエータ３３Ａ〜３３Ｄを用いて
行われるが、ここで光学部品３５は固定されていること
から、光学部品３５・１５間の光軸合わせは、アクチュ
エータ３３Ａ〜３３Ｄを駆動して、光学部品１５をチャ
ック１６とともに載置台１７上をスライドさせることで
行われる。

【００４３】このような光軸合わせ装置３０において
は、光学部品１４・１５・３５の通過光量を測定しなが
ら、（１）アクチュエータ３１Ａ〜３１Ｄを用いてユニ
バーサルジョイント１２をジョイント保持部材１１の下
面に沿って移動させ、光学部品１４をＸ方向とＹ方向に
移動させること、（２）アクチュエータ３２Ａ〜３２Ｄ
を用いて光学部品１４を打叩し、ユニバーサルジョイン
ト１２をあおらせて光学部品１４のあおり角度を調節す
ること、（３）アクチュエータ３３Ａ〜３３Ｄを用いて
光学部品１５またはチャック１６を打叩し、光学部品１
５およびチャック１６をＸ−Ｙ面内でスライド移動させ
ること、の３つの動作を協調して行うことで光軸合わせ
を行うことができる。

【００４４】次に、本発明のさらに別の実施の形態であ
る光軸合わせ装置４０の斜視図を図４に示す。光軸合わ
せ装置４０は、２個の光学部品１４・１５と、光学部品
１４を把持するチャック１３と、光学部品１５を把持す
るチャック１６と、チャック１３を保持するユニバーサ
ルジョイント１２と、ユニバーサルジョイント１２を保
持するジョイント保持部材１１と、チャック１６を載置
する載置台１７と、載置台１７が固定された回転ステー
ジ１９と、Ｘ方向においてチャック１６を挟んで配置さ
れた２個のアクチュエータ４１Ａ・４１Ｂと、Ｙ方向に
おいてチャック１６を挟んで配置された２個のアクチュ
エータ４１Ｃ・４１Ｄとを有している。

【００４５】アクチュエータ４１Ａ〜４１Ｄはそれぞれ
圧電素子５２ｂと重り５２ａから構成され、圧電素子５
２ｂの伸縮方向の一端はチャック１６に固定され、他端
に重り５２ａが固定されている。なお、光軸合わせ装置
１０と同様に、ジョイント保持部材１１には、図示しな
いバネまたはエアーシリンダ等の押圧機構によって下方
の部材に所定の圧力が掛かるように予圧が掛けられてお
り、光学部品１４・１５間はジョイント保持部材１１が
押圧されることで摩擦保持されており、チャック１６も
また載置台１７に摩擦保持されている。

【００４６】光軸合わせ装置４０におけるチャック１６
の移動原理について、アクチュエータ４１Ａを用いた場
合を例として以下に説明する。最初に、アクチュエータ
４１Ａを駆動してチャック１６をアクチュエータ４１Ａ
からアクチュエータ４１Ｂに向かう方向（以下「−Ｘ方
向」という）へ移動させるには、圧電素子５２ｂに立ち
上がりの速い電圧を印加して圧電素子を急峻に伸長さ
せ、重り５２ａの慣性力の働きでチャック１６に−Ｘ方
向に向く衝撃的な慣性力を働かせてチャック１６を−Ｘ
方向に移動させる。

【００４７】続いて、圧電素子５２ｂが元の長さに収縮
するように圧電素子５２ｂに印加された電圧の立ち下げ
を行うが、このとき、圧電素子５２ｂの収縮によってチ
ャック１６にはアクチュエータ４１Ｂからアクチュエー
タ４１Ａへ向かう方向（以下「＋Ｘ方向」という）に慣
性力が働く。このチャック１６に働く＋Ｘ方向の慣性力
の大きさは圧電素子５２ｂの収縮速度に依存しており、
圧電素子５２ｂに印加された電圧の立ち下げ速度を遅く
して圧電素子５２ｂの収縮をゆっくりと行うと、チャッ
ク１６に働く＋Ｘ方向の慣性力の大きさを小さくするこ
とができる。

【００４８】従って、伸長した圧電素子５２ｂを元の長
さに戻す際に、チャック１６と載置台１７との間に働い
ている摩擦力の大きさがチャック１６に働く＋Ｘ方向の
慣性力の大きさよりも大きくなるように、チャック１６
と載置台１７との間の摩擦力を大きくするか、または、
圧電素子５２ｂに印加された電圧の立ち下げ速度を遅く
するかすることにより、チャック１６を＋Ｘ方向に移動
させることなく、圧電素子５２ｂを元の状態に戻すこと
ができる。このように、立ち上がりが速く立ち下がりの
遅い電圧パルスを圧電素子５２ｂに印加することによっ
て、チャック１６を−Ｘ方向に移動させることが可能と
なり、このような電圧パルスを連続的に圧電素子５２ｂ
に印加することで、連続的にチャック１６を−Ｘ方向に
移動させることができる。

【００４９】一方、アクチュエータ４１Ａを用いてチャ
ック１６を＋Ｘ方向に移動させる場合には、最初に圧電
素子５２ｂに立ち上がりの遅い電圧を印加することによ
って圧電素子５２ｂをゆっくりと伸長させる。このと
き、重り５２ａの慣性力によってチャック１６に−Ｘ方
向に向く力が働くが、ここで、チャック１６と載置台１
７との間に働いている摩擦力の大きさがチャック１６に
働く−Ｘ方向の力の大きさよりも大きくなるようにチャ
ック１６と載置台１７との間の摩擦力を大きくするか、
または、圧電素子５２ｂに印加される電圧の立ち上がり
速度を遅くするかすることにより、チャック１６を−Ｘ
方向に移動させることなく圧電素子５２ｂを伸長させる
ことが可能となる。

【００５０】続いて、圧電素子５２ｂが急峻に元の長さ
に収縮するように、圧電素子５２ｂに印加された電圧の
立ち下がりを速くすると、圧電素子５２ｂの急峻な収縮
によってチャック１６には＋Ｘ方向に衝撃的な慣性力が
働き、チャック１６を＋Ｘ方向に移動させることができ
る。つまり、圧電素子５２ｂに立ち上がりが遅く立ち下
がりの速い電圧パルスを印加することで、チャック１６
を＋Ｘ方向に移動させることができ、このような電圧パ
ルスを連続的に圧電素子５２ｂに印加することで、連続
的にチャック１６を＋Ｘ方向に移動させることができ
る。

【００５１】このように、アクチュエータ４１Ａの圧電
素子５２ｂに印加する電圧パルスの波形を選択すること
によって、チャック１６を−Ｘ方向または＋Ｘ方向に移
動させることが可能となる。このような駆動方法はアク
チュエータ４１Ｂ〜４１Ｄにも適用され、アクチュエー
タ４１Ｂを用いてチャック１６を−Ｘ方向または＋Ｘ方
向に移動させ、また、アクチュエータ４１Ｃを用いてチ
ャック１６をアクチュエータ４１Ｃからアクチュエータ
４１Ｄに向かう方向（以下「−Ｙ方向」という）または
アクチュエータ４１Ｄからアクチュエータ４１Ｃに向か
う方向（以下「＋Ｙ方向」という）に移動させ、さらに
アクチュエータ４１Ｄを用いてチャック１６を−Ｙ方向
または＋Ｙ方向に移動させることができる。

【００５２】光軸合わせ装置４０のように、チャック１
６を挟んでＸ方向にアクチュエータ４１Ａ・４１Ｂを配
し、Ｙ方向にアクチュエータ４１Ｃ・４１Ｄを配した場
合には、立ち上がりが速く立ち下がりの遅い電圧パルス
をアクチュエータ４１Ａ〜４１Ｄの駆動に適用した場合
には、アクチュエータ４１Ａではチャック１６を−Ｘ方
向へ、アクチュエータ４１Ｂではチャック１６を＋Ｘ方
向へ、アクチュエータ４１Ｃではチャック１６を−Ｙ方
向へ、アクチュエータ４１Ｄではチャック１６を＋Ｙ方
向へ、それぞれ移動させることができる。

【００５３】また、立ち上がりが遅く立ち下がりの速い
電圧パルスをアクチュエータ４１Ａ〜４１Ｄの駆動に適
用した場合には、アクチュエータ４１Ａではチャック１
６を＋Ｘ方向へ、アクチュエータ４１Ｂではチャック１
６を−Ｘ方向へ、アクチュエータ４１Ｃではチャック１
６を＋Ｙ方向へ、アクチュエータ４１Ｄではチャック１
６を−Ｙ方向へ、それぞれ移動させることができ、こう
して、チャック１６およびチャック１６に把持された光
学部品１５の位置を移動させて、光学部品１４・１５間
の光軸合わせを行うことができる。

【００５４】以上、本発明の実施の形態について説明し
てきたが、本発明が上記実施の形態に限定されるもので
はない。例えば、接合される光学部品は２個または３個
に限られず、３個以上であっても構わない。また、光軸
合わせ装置３０においては、光軸合わせ装置１０と同様
に載置台１７を回転ステージ１９上に配置することが可
能であり、これにより光学部品１４・３５間の溶接およ
び光学部品１５・３５間の溶接を容易に行うことが可能
となる。

【００５５】さらに、光軸合わせ装置３０において、載
置台１７の代わりに光軸合わせ装置２０に用いられてい
るスライドステージ２７・２８と固定ステージ２９を用
いることもでき、固定ステージ２９を回転ステージ上に
保持することも好ましい。このような構成においては、
アクチュエータ３３Ａ〜３３Ｄは光学部品１５を打叩す
るために用いるのではなく、アクチュエータ３３Ａ・３
３Ｂをスライドステージ２８をスライド移動させるため
に用い、アクチュエータ３３Ｃ・３３Ｄをスライドステ
ージ２７をスライド移動させるために用いればよい。

【００５６】

【発明の効果】上述の通り、本発明の光軸合わせ装置お
よび光軸合わせ方法によれば、光学部品どうしが面合わ
せされ、摩擦保持された状態で光軸合わせを行うことが
できることから、従来の光学部品どうしの離隔と当接を
繰り返して行う場合と比較して、より高精度で接合損失
の小さい光軸合わせを短時間で行うことが可能となると
いう優れた効果が得られる。また、光学部品どうしの面
合わせはユニバーサルジョイント等の簡単な機構を用い
て容易に行うことができるために、装置構造を簡単なも
のとして小型化することが容易であり、このことは光軸
合わせ装置を安価に提供することをも可能とする。さら
に、光軸合わせが終了した状態では光学部品どうしが摩
擦保持されていることから、その状態において光学部品
どうしを溶接等して接合することを容易に行うことがで
きるという効果をも奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光軸合わせ装置の一実施形態を示す斜
視図。

【図２】本発明の光軸合わせ装置の別の実施形態を示す
斜視図。

【図３】本発明の光軸合わせ装置のさらに別の実施形態
を示す斜視図。

【図４】本発明の光軸合わせ装置のさらに別の実施形態
を示す斜視図。

【符号の説明】

１０；光軸合わせ装置 １１；ジョイント保持部材 １２；ユニバーサルジョイント １３・１６；チャック １４・１５；光学部品 １７；載置台 １８Ａ〜１８Ｄ；アクチュエータ １９；回転ステージ ２０；光軸合わせ装置 ２１Ａ〜２１Ｄ・２２Ａ・２２Ｂ・２３Ａ・２３Ｂ；ア
クチュエータ ２７・２８；スライドステージ ２９；固定ステージ ３０；光軸合わせ装置 ３１Ａ〜３１Ｄ・３２Ａ〜３２Ｄ・３３Ａ〜３３Ｄ；ア
クチュエータ ３５；光学部品 ３６；チャック ４０；光軸合わせ装置 ４１Ａ〜４１Ｄ；アクチュエータ ５２ａ；重り ５２ｂ；圧電素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宗片 睦夫 千葉県千葉市若葉区千城台西２−19−51 (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 傅 寶▲莱▼ 東京都文京区本駒込５−11−２ 神栄荘 106号室 Ｆターム(参考） 2H036 MA11 NA06 2H043 AB02 AB08 AB14 AE01 AE14 AE21 5H680 BB01 BB13 BB20 BC10 DD02 DD23 DD37 DD53 DD66 DD83 DD95 EE22 FF30 FF32 FF38 GG27

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電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た光軸合わせ装置であって、 第１の光学部品を把持する第１の把持手段と、 前記第１の光学部品と当接する第２の光学部品を把持す
   る第２の把持手段と、 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
   の摩擦力が生ずるように前記第１の把持手段を押圧する
   押圧機構と、 圧電素子を有し、前記圧電素子の急峻な伸縮によって発
   生する衝撃的な慣性力を利用して前記第１の光学部品と
   前記第２の光学部品の光軸が合うように前記第１の光学
   部品と前記第２の光学部品と前記第１の把持手段と前記
   第２の把持手段の少なくとも１つを打叩対象として打叩
   するアクチュエータと、 を具備することを特徴とする光軸合わせ装置。
2. 【請求項２】 圧電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た光軸合わせ装置であって、 第１の光学部品を把持する第１の把持手段と、 前記第１の把持手段を載置する支持台と、 前記第１の光学部品と当接する第２の光学部品を把持す
   る第２の把持手段と、 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
   の摩擦力が生ずるように前記第２の把持手段を押圧する
   押圧機構と、 前記第２の把持手段と前記押圧機構との間または前記第
   １の把持手段と前記支持台との間のいずれか一方に設け
   られ、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品を面合
   わせされた状態で保持するあおり機構と、 圧電素子を有し、前記圧電素子の急峻な伸縮によって発
   生する衝撃的な慣性力を利用して前記第１の光学部品と
   前記第２の光学部品の光軸が合うように前記第１の光学
   部品と前記第２の光学部品と前記第１の把持手段と前記
   第２の把持手段の少なくとも１つを打叩対象として打叩
   し、前記打叩対象の位置を移動させるアクチュエータ
   と、 を具備することを特徴とする光軸合わせ装置。
3. 【請求項３】 前記押圧機構により印加される圧力によ
   って前記第１の光学部品と前記第２の光学部品を押し合
   わせたときに生ずる推力を利用して前記あおり機構を動
   作させ、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品の面
   合わせが行われることを特徴とする請求項２に記載の光
   軸合わせ装置。
4. 【請求項４】 前記打叩対象を打叩することで前記あお
   り機構を動作させ、前記第１の光学部品と前記第２の光
   学部品の面合わせおよび光軸合わせが行われることを特
   徴とする請求項２に記載の光軸合わせ装置。
5. 【請求項５】 前記アクチュエータは前記打叩対象１個
   あたり一平面において直交するＸ方向とＹ方向の各方向
   において前記打叩対象を挟んで２個ずつ配設され、前記
   アクチュエータを駆動することによって前記打叩対象の
   二次元的移動が可能であることを特徴とする請求項１か
   ら請求項４のいずれか１項に記載の光軸合わせ装置。
6. 【請求項６】 前記打叩対象はガイドによってＸ方向に
   のみ移動可能なＸ方向ステージとＹ方向にのみ移動可能
   なＹ方向ステージとからなるＸ−Ｙステージに固定さ
   れ、 前記アクチュエータは、Ｘ方向とＹ方向の各方向におい
   て前記打叩対象を挟んで２個ずつ配設され、および／ま
   たは、前記Ｘ方向ステージを挟んでＸ方向に２個配設さ
   れ、かつ、前記Ｙ方向ステージを挟んでＹ方向に２個配
   設され、 前記アクチュエータのいずれか１個を動作させることに
   より、前記打叩対象をＸ方向またはＹ方向のいずれか一
   方にのみ移動させることが可能であることを特徴とする
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光軸合わ
   せ装置。
7. 【請求項７】 前記第１の光学部品と前記第２の光学部
   品を回転させることができる回転機構を具備し、 前記第１の光学部品と前記第２の光学部品とを溶接する
   溶接手段を用いて、前記第１の光学部品と前記第２の光
   学部品の光軸合わせが終了した後に前記第１の光学部品
   と前記第２の光学部品の複数箇所を溶接するために前記
   回転機構を動作させて前記第１の光学部品と前記第２の
   光学部品の全体的な溶接を行うことが可能となっている
   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
   に記載の光軸合わせ装置。
8. 【請求項８】 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
   と、 前記打叩対象に接して前記打叩対象に前記衝撃的な慣性
   力を加える先端部材部と、 前記先端部材部が前記打叩対象に押圧されるように前記
   先端部材部および前記圧電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７のいず
   れか１項に記載の光軸合わせ装置。
9. 【請求項９】 前記先端部材部は、ステンレスまたは超
   硬材からなることを特徴とする請求項８に記載の光軸合
   わせ装置。
10. 【請求項１０】 前記先端部材部と前記圧電素子との間
    に重りを設け、前記圧電素子の急峻な伸縮によって前記
    圧電素子に発生する衝撃的な慣性力を増大させて前記打
    叩対象を打叩することを特徴とする請求項８または請求
    項９に記載の光軸合わせ装置。
11. 【請求項１１】 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し、伸縮方向
    の一端が前記打叩対象に固定された圧電素子と、 前記圧電素子の伸縮方向の他端に設けられた重りと、 を有し、 前記圧電素子を伸縮させたときには前記重りによって生
    ずる衝撃的な慣性力によって前記打叩対象を所定方向に
    移動させることを特徴とする請求項１から請求項７のい
    ずれか１項に記載の光軸合わせ装置。
12. 【請求項１２】 前記第１の光学部品と前記第２の光学
    部品との間に、固定された第３の光学部品が配置され、
    前記打叩対象を前記アクチュエータを用いて打叩し、前
    記第１から第３の光学部品の光軸合わせを行うことを特
    徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載
    の光軸合わせ装置。
13. 【請求項１３】 複数の光学部品の光軸合わせを行う方
    法であって、 複数の光学部品が互いに面合わせされるようにあおり機
    構を用い、かつ、前記あおり機構に所定の予圧を印加し
    て前記複数の光学部品を摩擦保持する第１工程と、 前記複数の光学部品の光軸を通過する光量を計測しなが
    ら前記複数の光学部品の光軸を通過する光量が大きくな
    るように、圧電素子の急峻な伸縮によって発生する衝撃
    的な慣性力を利用して前記複数の光学部品の少なくとも
    １つを打叩し、前記光学部品が摩擦保持された状態を維
    持しながら前記打叩された光学部品の位置を移動させる
    第２工程と、 を有することを特徴とする光軸合わせ方法。
14. 【請求項１４】 前記第２工程後に、前記光学部品の光
    軸を通過する光量が最大となった時点で前記光学部品の
    打叩を中止し、前記複数の光学部品が摩擦保持された状
    態において前記複数の光学部品どうしを溶接して一体化
    する第３工程を有することを特徴とする請求項１３に記
    載の光軸合わせ方法。