JP2003172851A - 面合わせ装置及び面合わせ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動化が可能で、上方光部品と下方光部品等
の面にずれが生ずることなく確実かつ容易に接合するこ
とができる面合わせ装置等を提供する。 【解決手段】 第１の被処理物２９を固定するクランプ
部３０と、一方の面にクランプ部３０を備え、一方の面
の反対側に凸状の半球面２２ａを備えた凸球ブロック２
２と、凸球ブロック２２の半球面２２ａを受けて凸球ブ
ロック２２を回転自在に保持する凹状部２３ａを備えた
ベースブロック２３と、第２の被処理物２８の接合面を
第１の被処理物２９の接合面に押圧する押圧手段２４
と、ベースブロック２３を弾性的に支持する緩衝手段と
を備える面合わせ装置２１。緩衝手段は、ＸＹ方向緩衝
手段３１と、Ｚ方向緩衝手段２６とで構成することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、面合わせ装置に関
し、特に、光部品の接合時の部品間の面及び中心軸の調
整等に用いられる面合わせ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光半導体モジュールを組み立てる
にあたって、レンズホルダー部側と光ファイバー側との
間の調芯を簡単に行うことができ、かつ組立結合時にも
互いの平行度がずれないようにして光学精度を向上させ
た光半導体モジュールの組立方法及び治具が特開平７−
６３９６１号公報に開示されている

【０００３】この公報に記載の方法では、図７に示すよ
うに、光半導体素子を有するレンズホルダー部９１を保
持するセット孔９２を上面に有するとともに、底面側が
凸状の半球面９３として形成されている第１のブロック
９４と、凸状の半球面９３を受けて第１のブロック９４
を回転自在に保持する凹状の半球面９５を有する第２の
ブロック９６とで構成される治具９７を使用し、半球面
９３と半球面９５との間に空気を流し、第１のブロック
９４が第２のブロック９６に対して摩擦抵抗を少なくし
て自由に回動可能な状態とし、第１のブロック９４のセ
ット孔９２に配置されたレンズホルダー部９１に光ファ
イバー９８側を接触させた状態で光ファイバー９８側と
レンズホルダー部９１側との間を固定する。

【０００４】また、光部品の接合時における部品間の面
及び中心軸を調整するため、例えば、特開平８−２８１
４６４号公報には、図８に示すような面合わせ装置が開
示されている。

【０００５】この面合わせ装置は、凸球面を有する台座
１０６に一方の被処理物（発光素子等）１０８を固定す
るクランプ部１０７が設置され、被処理物１０８の上方
から他方の被処理物１０９（金属フェルール等）を垂直
に降下させて双方の接合面同士を密着させる際に、凸球
面を有する台座１０６が凹状部を有するベースブロック
１０１に形成された台座支持部１０３に揺動自在に収容
され、空圧ポンプ１１３より圧送された空気が、切替え
弁１１２、空気導入路１１１、空気だまり１０２を介し
て台座支持部１０３に形成された空気孔１０４より導入
され、空気膜１０５を形成するように構成される。

【０００６】上記構成によって形成された空気膜１０５
により、凸球面を有する台座１０６が浮上し、台座支持
部１０３との間の摺動抵抗がなくなる。そして、被処理
物１０９に荷重を加えて被処理物１０８の上方から垂直
に降下させ、双方の接合面同士を密着させる際に、凸球
面を有する台座１０６が自在に揺動し、被処理物１０９
の接合面の傾きに対応して、被処理物１０８が倣い動作
を行う。

【０００７】これにより、被処理物１０８と被処理物１
０９とは、互いの接着面を加圧しながら面合わせができ
る。その後、噴出した空気を切替え弁１１２を介して真
空ポンプ１１４にて吸引し、台座１０６を台座支持部１
０３に吸着させて固定する。ここで、台座１０６は、接
合面の周辺に加圧機構が存在しないため、水平方向に近
い状態の任意の位置にレーザ光源１１０を設置すること
ができ、両被処理物１０８、１０９を精度良く溶着する
ことができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に記
載のような従来の面合わせ装置等においては、第１に、
上方の光部品等（図７の光ファイバー９８側、または図
８の被処理物１０９）の下方の光部品等（図７のレンズ
ホルダー部９１、または図８の被処理物１０８）に対す
る押し付けストロークは、光部品等のセットの方法、公
差等によってその都度異なるため、自動ステージを用い
て一定のストロークで押し付けることができず、面合わ
せ工程を自動化することができないという問題があっ
た。

【０００９】また、第２の問題点として、図９（ａ）に
示すように、上方光部品１２３と下方光部品１２４の両
面を倣わせた状態で、空気によって浮上していた凹状部
１２１と凸球面１２２との間の隙間が、図９（ｂ）に示
すように、凸球面１２２を凹状部１２１に対して吸着固
定する際に、凸球面１２２が沈み込んでなくなってしま
うため、図９（ｃ）に示すように、上方光部品１２３と
下方光部品１２４の接合面間に隙間θができてしまう。
これによって、凸球面１２２に加えられていた上方から
の力がなくなってしまい、凸球面１２２の吸着時に、凸
球面１２２が凹状部１２１に対してずれた状態で固定さ
れてしまう。尚、上記ずれを解消するため、上方光部品
１２３を、凸球面１２２が凹状部１２１に対して吸着、
固定されても隙間がないように過度に押し付けると、上
方光部品１２３または下方光部品１２４に歪が発生し、
上方光部品１２３と下方光部品１２４の接合面が再びず
れるおそれがあった。

【００１０】さらに、第３の問題点として、面合わせ工
程を仮に自動化したとしても、図１０（ａ）に示すよう
に、クランプアーム１２１の押付けストロークが長すぎ
ると、押し付けている上方光部品１２３を保持している
クランプアーム１２１と、クランプアーム１２１を保持
している図示しないエアシリンダ等に負荷がかかり、図
１０（ｂ）に示すように、クランプアーム１２１にたわ
みσが発生してしまう。

【００１１】そして、上方光部品１２３と、固定ブロッ
ク１２５に固定された下方光部品１２４との面合わせを
行った後、調芯工程の際に、上方光部品１２３を約１０
μｍ浮上させて上方光部品１２３と下方光部品１２４と
の間に面摩擦が発生しないような状態にした後、光軸調
芯を行うが、図１０（ｃ）に示すように、上方光部品１
２３を１０μｍ浮上させたときに、クランプアーム１２
１の歪が解除され、倣った面が再びずれてしまうという
問題があった。一方、クランプアーム１２１の押付けス
トロークが短いと、面合わせが不完全になってしまうと
いう問題があった。

【００１２】また、第４の問題点として、図１１に示す
ように、上方光部品１２３’と、特に長尺の下方光部品
１２４’との間で面合わせを行う際、両者１２３’、１
２４’の間の隙間をなくそうという動作を行うと、両者
１２３’、１２４’の面合わせ位置が回転中心から離れ
ていくため、両者１２３’、１２４’の間に摩擦抵抗を
生じ、回転中心から離れれば離れる程抵抗が大きくな
り、面合わせが困難となる。

【００１３】そこで、本発明は、上記従来の面合わせ装
置における問題点に鑑みてなされたものであって、自動
化が可能で、上方光部品と下方光部品等の面にずれが生
ずることなく確実かつ容易に接合することができる面合
わせ装置等を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、面合わせ装置であって、第
１の被処理物を固定するクランプ部と、一方の面に前記
クランプ部を備え、該一方の面の反対側に凸状の半球面
を備えた凸球ブロックと、該凸球ブロックの前記半球面
を受けて該凸球ブロックを回転自在に保持する凹状部を
備えたベースブロックと、第２の被処理物の接合面を前
記第１の被処理物の接合面に押圧する押圧手段と、前記
ベースブロックを弾性的に支持する緩衝手段とを備える
ことを特徴とする。

【００１５】そして、請求項１記載の発明によれば、緩
衝手段によって、ベースブロックを弾性的に支持するこ
とができるため、押圧手段によって、第２の被処理物の
接合面を第１の被処理物の接合面に押圧した際に、押圧
手段や両被処理物等に加わる負荷を逃がすことができ、
各部が撓んだり変形するのを防止することができるた
め、押圧手段による押し付けストロークを一定にするこ
とができ、面合わせ工程を自動化することができる。ま
た、手動で面合わせを行う場合でも、押圧手段による押
し付けストロークを両被処理物の面合わせが完了した状
態よりも若干長くすることにより、押圧手段の余剰スト
ロークを緩衝手段によって吸収することができ、第２の
被処理物の位置を位置決め手段等を使用して微調整する
必要もなく、容易に面合わせを行うことができる。

【００１６】請求項２記載の発明は、請求項１記載の面
合わせ装置において、前記緩衝手段は、前記ベースブロ
ックを弾性的に支持するとともに、該ベースブロックの
位置を固定することができることを特徴とする。

【００１７】請求項２記載の発明によれば、面合わせが
完了した後、緩衝手段によって、凸球ブロックの面合わ
せ位置と角度を変化させることなく、ベースブロックの
位置を固定することができるため、凸球ブロックをベー
スブロックに固定した後、緩衝手段によってベースブロ
ックの位置を固定することにより、第１の被処理物の位
置を面合わせが完了した状態に維持することができ、面
合わせをした状態で再度両被処理物の接合面を離間させ
るような場合でも、両接合面のクリアランスを一定にす
ることができるとともに、面合わせ後に調芯を行っても
両接合面がずれることもない。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項２記載の面
合わせ装置において、前記緩衝手段は、前記ベースブロ
ックを前記押圧手段の押圧方向に対して略々垂直な面内
において弾性的または摺動可能に支持するとともに前記
ベースブロックの位置を固定することができるＸＹ方向
緩衝手段と、前記ベースブロックを前記押圧手段の押圧
方向に略々平行な方向に弾性的に支持するとともに前記
ベースブロックの位置を固定することができるＺ方向緩
衝手段からなることを特徴とする。

【００１９】請求項３記載の発明によれば、ＸＹ方向緩
衝手段と、Ｚ方向緩衝手段とで前記緩衝手段を構成した
ため、上方に位置する第１の被処理物を下方に位置する
第２の被処理物に押し付けて面合わせを行う際に、両被
処理物の接触点が凸球ブロックの回転に伴って中心位置
からずれようとするのを両被処理物の間の摩擦力で規制
するとともに、この力をＸＹ方向緩衝手段で吸収するこ
とができるため、第１の被処理物の高さが一定でなく長
尺であっても対応することができる。また、３つ以上の
被処理物間の面合わせも容易に行うことができる。

【００２０】請求項４記載の発明は、請求項１、２また
は３記載の面合わせ装置において、前記凸球ブロックの
半球面と前記ベースブロックの凹状部との間に空気膜を
形成する空気膜形成手段を備えたことを特徴とする。

【００２１】請求項４記載の発明によれば、凸球ブロッ
クの半球面とベースブロックの凹状部との間の空気膜に
よって、ベースブロックに対して凸球ブロックが、摩擦
抵抗のない状態で揺動可能に支持されているため、押圧
手段によって第２の被処理物の接合面を前記第１の被処
理物の接合面に押圧するだけで容易に両接合面を倣わせ
ることができるとともに、両接合面を倣わせた状態で空
気膜を消滅させて両被処理物の位置を固定する場合に
は、緩衝手段によって凸球ブロックの位置を固定した状
態でベースブロックを移動させて両接合面が倣った状態
を維持することができる。これによって、従来空気膜を
消滅させる際に発生していた接合面のずれを防止するこ
とができる。また、面合わせをした状態で再度両被処理
物の接合面を離間させるような場合でも、両接合面のク
リアランスを一定にすることができるため、面合わせ後
に調芯を行っても両接合面がずれることもなく、被処理
物が光部品であって、これらを溶接するような場合で
も、溶接不良を防止することができ、溶接時に光部品を
構成している金属の熱収縮により光軸が曲がったり、隙
間が原因で調芯時の挿入損失が大きくなることを防止す
ることができる。

【００２２】請求項５記載の発明は、面合わせ方法であ
って、凸状の半球面を備えた凸球ブロックを凹状部を備
えたベースブロックによって回転自在に保持するととも
に、該ベースブロックを弾性的に支持し、第１の被処理
物を前記凸球ブロックに固定し、第２の被処理物の接合
面を前記第１の被処理物の接合面に押圧して両接合面を
倣わせ、前記ベースブロックに対して前記凸球ブロック
を固定することを特徴とする。

【００２３】請求項５記載の発明によれば、ベースブロ
ックを弾性的に支持しているため、第２の被処理物の接
合面を第１の被処理物の接合面に押圧した際に、両被処
理物等に加わる負荷を逃がすことができ、各部が撓んだ
り変形するのを防止することができるため、押圧ストロ
ークを一定にすることができ、面合わせ工程を自動化す
ることができる。また、手動で面合わせを行う場合で
も、押圧ストロークを両被処理物の面合わせが完了した
状態よりも若干長くすることにより、余剰ストロークを
吸収することができ、第２の被処理物の位置を位置決め
手段等を使用して微調整する必要もなく、容易に面合わ
せを行うことができる。

【００２４】請求項６記載の発明は、面合わせ方法であ
って、凸状の半球面を備えた凸球ブロックを凹状部を備
えたベースブロックによって空気膜を介して回転自在に
保持するとともに、該ベースブロックを弾性的に支持
し、第１の被処理物を前記凸球ブロックに固定し、第２
の被処理物の接合面を前記第１の被処理物の接合面に押
圧して両接合面を倣わせ、前記凸球ブロックと前記ベー
スブロックとの間の空気膜の厚さを減少させながら前記
ベースブロックを前記凸球ブロックの方向に押圧し、前
記空気膜が消滅したときに、前記ベースブロックに対し
て前記凸球ブロックを固定することを特徴とする。

【００２５】請求項６記載の発明によれば、凸状の半球
面を備えた凸球ブロックを凹状部を備えたベースブロッ
クによって空気膜を介して回転自在に保持しているた
め、第２の被処理物の接合面を前記第１の被処理物の接
合面に押圧するだけで容易に両接合面を倣わせることが
できるとともに、両接合面を倣わせた状態で空気膜を消
滅させて両被処理物の位置を固定する場合には、ベース
ブロックを弾性的に支持しているため、凸球ブロックの
位置を固定した状態でベースブロックを移動させて両接
合面が倣った状態を維持することができる。これによっ
て、従来空気膜を消滅させる際に発生していた接合面の
ずれを防止することができる。

【００２６】請求項７記載の発明は、請求項５または６
記載の面合わせ方法を利用した面合わせ調芯方法であっ
て、前記第２の被処理物の接合面を前記第１の被処理物
の接合面に押圧して両接合面を倣わせて前記ベースブロ
ックに対して前記凸球ブロックを固定した後、前記第２
の被処理物の接合面を前記第１の被処理物の接合面から
離間させて前記第１の被処理物と前記第２の被処理物の
調芯を行い、再度前記第２の被処理物の接合面を前記第
１の被処理物の接合面に当接させることを特徴とする。

【００２７】請求項７記載の発明によれば、請求項５ま
たは６記載の面合わせ方法を利用し、第１の被処理物と
第２の被処理物の接合面を倣わせてベースブロックに対
して凸球ブロックを固定した後、前記第２の被処理物の
接合面を前記第１の被処理物の接合面から離間させて前
記第１の被処理物と前記第２の被処理物の調芯を行うた
め、調芯作業中に両被処理物が接触することがなく、両
被処理物の損傷を防止することができる。また、調芯作
業終了後再度前記第２の被処理物の接合面を前記第１の
被処理物の接合面に当接させた場合でも両接合面がずれ
ることもない。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、本発明にかかる面合わせ装
置の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明す
る。尚、本実施例においては、２つの光部品の面合わせ
工程を自動化した場合について説明する。

【００２９】図１は、本発明にかかる面合わせ装置の第
１実施例を示し、この面合わせ装置１は、凸球面２ａを
有し下方光部品９を固定する凸球ブロック２と、凹状部
３ａを有するベースブロック３と、先端に上方光部品８
を固定するクランプアーム４と、クランプアーム４を上
下方向に移動させるＺ軸ステージ５と、ベースブロック
３を弾性的に支持するとともに、ベースブロック３の位
置を固定することができる緩衝手段としてのＺ軸可動ス
テージ６とで構成される。

【００３０】凸球ブロック２は、下部に凸球面２ａが形
成され、上部には、下方光部品９を固定することができ
るように、図示しないクランプ部が設けられる。

【００３１】ベースブロック３は、図示しない空圧ポン
プ等を介して凸球面２ａと凹状部３ａとの間に供給され
た空気膜を介して凸球ブロック２の凸球面２ａを揺動自
在に支持する。

【００３２】クランプアーム４は、自由端部に上方光部
品８を固定することができ、他端は、Ｚ軸ステージ５に
よって上下方向に移動可能に構成される。また、本実施
例では、２つの光部品８、９の面合わせ工程を自動化す
るため、クランプアーム４のストロークは一定に設定さ
れる。

【００３３】Ｚ軸可動ステージ６は、エアシリンダまた
はばねを有する緩衝装置に類似する装置であって、例え
ば、ハウジング内に上下方向に弾性的に移動可能な軸の
上部に取付けベース１４が設けられる。そして、取付け
ベース１４に上方から下向きの力が加わると、取付けベ
ース１４は、軸とともに下方に移動するが、上記押圧力
を解除すると、再び上方に移動することができる。

【００３４】また、Ｚ軸可動ステージ６には、軸の上下
方向の移動を規制する規制手段が備えられ、上下方向に
移動した軸を任意の位置で係止することができる。これ
によって、取付けベース１４を介してベースブロック３
の位置を固定することができる。

【００３５】次に、上記構成を有する面合わせ装置１の
動作について、図２の一部断面図、及び面合わせ装置１
の各部の上下方向の位置の変化を時間経過とともに示し
た図３を参照しながら説明する。

【００３６】まず、図２（ａ）に示すように、凸球ブロ
ック２に下方光部品９を固定し、クランプアーム４の先
端部に上方光部品８を固定する。この時、面合わせ装置
１の各部は、図３の（Ａ）の状態にある。また、凸球面
２ａと凹状部３ａとの間には、１０μｍ程度の空気膜１
０が形成され、凸球ブロック２が浮上しているため、凸
球ブロック２とベースブロック３との間には摺動抵抗が
ない。

【００３７】次に、面合わせを行うため、図２（ｂ）に
示すように、Ｚ軸ステージ５（図１参照）及びクランプ
アーム４を介して、上方光部品８を下方光部品９に押し
付ける。この際、凸球ブロック２とベースブロック３と
の間には摺動抵抗がないため、上方光部品８の接合面の
傾きに対応して、下方光部品９が倣い動作を行う。図３
（Ｂ）に示すように、上方光部品８（Ｚ軸ステージ５）
が下降し、上方光部品８と下方光部品９は点当接する。
その後、さらに、上方光部品８（Ｚ軸ステージ５）が下
降し、図３（Ｃ）に示すように、上方光部品８と下方光
部品９は面当接する。

【００３８】そして、図３（Ｄ）に示すように、クラン
プアーム４の余剰ストロークによって上方光部品８（Ｚ
軸ステージ５）がさらに下降すると、Ｚ軸可動ステージ
６がクランプアーム４の余剰ストロークを吸収して下降
し、これに伴って凸球ブロック２（下方光部品９）も下
降する。すなわち、クランプアーム４による下方への押
圧力は、凸球ブロック２、空気膜１０、ベースブロック
３を介してＺ軸可動ステージ６に加えられ、図２（ｃ）
に示すように、Ｚ軸可動ステージ６の取付けベース１４
が下方に移動した状態で面合わせが完了する。

【００３９】次に、図２（ｄ）に示すように、空気膜１
０を徐々に薄くして最終的に空気膜１０を消滅させる
が、本実施例では、ベースブロック３をＺ軸可動ステー
ジ６によって弾性的に支持しているため、従来のように
凸球ブロック２が下方に移動するのではなく、空気膜１
０の厚さが薄くなるに従ってＺ軸可動ステージ６の取付
けベース１４が上方に移動し、これによって凸球ブロッ
ク２が静止した状態で取付けベース１４及びベースブロ
ック３が上昇し、最終的に、図３（Ｅ）及び図２（ｄ）
に示すように、凸球ブロック２は全く移動せず、また、
ベースブロック３も面合わせ時の姿勢を保ったまま上下
方向に移動することにより、ベースブロック３に対して
凸球ブロック２が固定される。

【００４０】そして、図２（ｅ）に示すように、Ｚ軸可
動ステージ６によって取付けベース１４の位置を固定し
て、ベースブロック３に対して凸球ブロック２を固定
し、上方光部品８と下方光部品９との間の面合わせ状態
を維持する。

【００４１】以上説明したように、本実施例では、面合
わせ時の姿勢を保ったままベースブロック３に対して凸
球ブロック２が固定されるため、上方光部品８と下方光
部品９の面合わせを行った後、両者を離間させて調芯を
行った後、再度面合わせを行う必要がある場合でも、合
わせ面がずれることはない。

【００４２】また、上述のように、面合わせ工程を自動
化するため、クランプアーム４の押付けストロークを一
定にしても、クランプアーム４によって上方光部品８を
下方へ押圧する際に、クランプアーム４に生ずるたわみ
をＺ軸可動ステージ６によって下方に逃がすことができ
るため、クランプアーム４のたわみを極小にすることが
できる。

【００４３】尚、上記実施例においては、クランプアー
ム４を自動的に一定のストロークで下方に移動させる場
合について説明したが、クランプアーム４を手動で移動
させて上方光部品８及び下方光部品９の面合わせを行う
場合でも、クランプアーム４のストロークを上方光部品
８及び下方光部品９の面合わせが完了した状態よりも若
干長くして、クランプアーム４の余剰ストロークをＺ軸
可動ステージ６によって吸収することができ、上方光部
品８の位置をＺ軸ステージ５等を介して微調整する必要
もなく、容易に面合わせを行うことができる。また、Ｚ
軸可動ステージ６は、上記構成に限定されることなく、
ベースブロック３を弾性的に支持すること、また、これ
に加え、ベースブロック３の位置を固定することができ
れば、他の構成としても良い。

【００４４】図４は、本発明にかかる面合わせ装置の第
２実施例を示し、この面合わせ装置２１は、クランプブ
ロック３０を介して下方光部品２９を固定する凸球ブロ
ック２２と、ベースブロック２３と、先端に上方光部品
２８を固定するクランプアーム２４と、クランプアーム
２４を上下方向に移動させるＺ軸ステージ２５と、ベー
スブロック２３をＸＹ方向において弾性的または摩擦力
の働かない状態で摺動可能に支持するとともに、ベース
ブロック２３の位置を固定することができる緩衝手段と
してのＸＹ平面ステージ３１と、取付けベース３４を介
してＸＹ平面ステージ３１をＺ方向において弾性的に支
持するとともに、ＸＹ平面ステージ３１の位置を固定す
ることができる緩衝手段としてのＺ軸可動ステージ２６
とで構成される。すなわち、本実施例は、第１実施例の
構成要素にＸＹ平面ステージ３１を加えた構成としてい
る。

【００４５】ＸＹ平面ステージ３１は、エアシリンダま
たはばねを有する緩衝装置またはそれに類似する装置で
あって、例えば、取付けベース３４に固定された取付け
ベース３１ｂ上を浮上ステージ３１ａが薄い空気膜を介
して支持され、エアジャイロ的にＸＹ方向に摩擦力の働
かない状態で摺動可能にまたは弾性的に移動可能に構成
された緩衝装置である。そして、浮上ステージ３１ａに
ベースブロック２３を介してＸＹ方向の力が加わると、
浮上ステージ３１ａは、ＸＹ方向に移動する。

【００４６】また、ＸＹ平面ステージ３１には、浮上ス
テージ３１ａのＸＹ方向の移動を規制する規制手段が備
えられ、ＸＹ方向に移動した浮上ステージ３１ａと取付
けベース３１ｂとの間の空気膜を解消することで任意の
位置に浮上ステージ３１ａを係止することができる。こ
れによって、浮上ステージ３１ａを介してベースブロッ
ク２３の位置を固定することができる。

【００４７】次に、上記構成を有する面合わせ装置２１
の動作について、図５の一部断面図を参照しながら説明
する。

【００４８】まず、図５（ａ）に示すように、凸球ブロ
ック２２にクランプブロック３０を介して下方光部品２
９を固定し、クランプアーム２４の先端部に上方光部品
２８を固定する。また、凸球面２２ａと凹状部２３ａと
の間に空気を供給し、１０μｍ程度の空気膜４０を形成
する。空気膜４０を介して凸球ブロック２２が浮上して
いるため、凸球ブロック２２とベースブロック２３との
間には摺動抵抗がない。そして、Ｚ軸ステージ２５（図
４参照）によってクランプアーム２４を下降させて上方
光部品２８を下方光部品２９に接触させる。

【００４９】次に、面合わせを行うため、図５（ｂ）に
示すように、Ｚ軸ステージ２５（図４参照）及びクラン
プアーム２４を介して、上方光部品２８を下方光部品２
９に押し付ける。この際、凸球ブロック２２とベースブ
ロック２３との間には摺動抵抗がないため、上方光部品
２８の接合面の傾きに対応して下方光部品２９が倣い動
作を行う。同時に、上方光部品２８と下方光部品２９と
の接触点が凸球ブロック２２の回転に伴って中心位置か
らずれようとするが、この動きを上方光部品２８と下方
光部品２９との間の摩擦力で規制するとともに、この力
をＸＹ平面ステージ３１の浮上ステージ３１ａが取付け
ベース３１ｂ上をスライドして吸収し、上方光部品２８
と下方光部品２９とは面当接する。

【００５０】そして、図５（ｃ）に示すように、クラン
プアーム２４の余剰ストロークによって上方光部品２８
がさらに下降すると、Ｚ軸可動ステージ２６がクランプ
アーム２４の余剰ストロークを吸収して下降し、これに
伴って凸球ブロック２２及び下方光部品２９も下降す
る。すなわち、クランプアーム２４による下方への押圧
力は、凸球ブロック２２、空気膜４０、ベースブロック
２３、ＸＹ平面ステージ３１を介してＺ軸可動ステージ
２６に加えられ、Ｚ軸可動ステージ２６の取付けベース
３４が下方に移動した状態で面合わせが完了する。

【００５１】次に、図５（ｄ）に示すように、空気膜４
０を徐々に薄くして最終的に空気膜４０を消滅させる
が、本発明では、ベースブロック２３をＺ軸可動ステー
ジ２６によって弾性的に支持しているため、従来のよう
に凸球ブロック２２が下方に移動するのではなく、空気
膜４０の厚さが薄くなるに従ってＺ軸可動ステージ２６
の取付けベース３４が上方に移動し、これによって、凸
球ブロック２２が静止した状態で取付けベース３４、Ｘ
Ｙ平面ステージ３１及びベースブロック２３が上昇す
る。

【００５２】次に、図５（ｅ）に示すように、ＸＹ平面
ステージ３１の規制手段を介して浮上ステージ３１ａを
取付けベース３１ｂに固定する。この際にも、ＸＹ平面
ステージ３１をＺ軸可動ステージ２６によって弾性的に
支持しているため、浮上ステージ３１ａと取付けベース
３１ｂとの間の空気膜の厚さが薄くなるに従ってＺ軸可
動ステージ２６の取付けベース３４が上方に移動し、凸
球ブロック２２は全く移動せず、また、ベースブロック
２３も面合わせ時の姿勢を保ったまま上下方向に移動す
ることにより、ベースブロック２３に対して凸球ブロッ
ク２２が固定される。

【００５３】そして、最終的に、図５（ｆ）に示すよう
に、Ｚ軸可動ステージ２６によって取付けベース３４の
位置を固定して、ベースブロック２３に対して凸球ブロ
ック２２を固定し、上方光部品２８と下方光部品２９と
の間の面合わせ状態を維持する。

【００５４】以上説明したように、本実施例において
は、上方光部品２８を下方光部品２９に押し付けて面合
わせを行う際に、上方光部品２８と下方光部品２９との
接触点が凸球ブロック２２の回転に伴って中心位置から
ずれようとするが、このずれを上方光部品２８と下方光
部品２９との間の摩擦力で規制するとともに、この力を
ＸＹ平面ステージ３１の浮上ステージ３１ａが取付けベ
ース３１ｂ上をスライドして吸収しているため、上方光
部品２８の製品高さが一定でなく長尺であっても対応す
ることができる。

【００５５】次に、上記第２実施例にかかる面合わせ装
置２１を利用した面合わせ調芯装置４１によって３つの
光部品間の面合わせ及び調芯を行う場合について図６を
参照しながら説明する。

【００５６】同図に示すように、本装置４１では、上下
に配置されたファイバ付きの第１光部品５２と、中心部
に素子の入った第２光部品５１と、第３光部品としての
光ファイバ５５を貫通溶接固定したサポート５３の合計
３つの光部品間の面合わせを行う。この装置４１は、上
記面合わせ装置２１の構成に加え、Ｚ軸可動ステージ２
６の下方にモータ式回転ステージ６０及びモータ式ＸＹ
軸ステージ６１が設けられ、面合わせ装置２１に隣接し
て、光ファイバ５５を保持する第２クランプアーム５６
と、スイベルステージ５７と、モータ式Ｚステージ５８
とが設けられる。

【００５７】次に、上記面合わせ調芯装置４１の動作に
ついて説明する。まず、凸球ブロック２２にクランプブ
ロック５４を介して第１光部品５２を固定し、クランプ
アーム２４の先端部に第２光部品５１を固定する。さら
に、第２クランプアーム５６の先端部に光ファイバ５５
を固定する。そして、凸球ブロック２２とベースブロッ
ク２３間に空気を供給して空気膜を形成する。

【００５８】その後、第２光部品５１をＺ軸ステージ２
５によって下降させて第１光部品５２の上面と接触させ
ると、凸球ブロック２２が第２光部品５１と第１光部品
５２との間の隙間をなくす方向に回転し、ＸＹ平面ステ
ージ３１が移動することによって、両者５１、５２の面
が倣う。そして、Ｚ軸ステージ２５の余剰ストロークを
Ｚ軸可動ステージ２６で吸収し、凸球ブロック２２とＸ
Ｙ平面ステージ３１の空気膜による隙間を押し上げなが
ら凸球ブロック２２をベースブロック２３に吸着固定す
る。

【００５９】そして、上記第１の面合わせ終了後、第２
光部品５１を上昇させ、第１光部品５２をＸＹ軸方向、
光ファイバ５５をＸＹＺ軸方向にモータ式ステージ５
８、５９、６１によって光軸の調芯を行う。その後、第
２光部品５１を下降させ、ＹＡＧレーザ等で溶接固定を
行う。そして、光ファイバ５５を一旦上昇させてからサ
ポート５３に挿入し、Ｚ軸方向の位置決めを行った後、
サポート５３と光ファイバ５５の貫通溶接を行う。

【００６０】次に、サポート５３と第２光部品５１との
間の面合わせを行う。これも、凸球ブロック２２とベー
スブロック２３間に空気を供給して空気膜を形成した
後、サポート５３をモータ式Ｚ軸ステージ５８によって
下降させて第２光部品５１の上面と接触させ、凸球ブロ
ック２２が第２光部品５１とサポート５３との間の隙間
をなくす方向に回転し、ＸＹ平面ステージ３１が移動す
ることによって、両者５２、５３の面が倣う。そして、
第２クランプアーム５６の余剰ストロークをＺ軸可動ス
テージ２６で吸収し、凸球ブロック２２とＸＹ平面ステ
ージ３１の空気膜による隙間を押し上げながら凸球ブロ
ック２２をベースブロック２３に吸着固定する。

【００６１】そして、上記第２の面合わせ終了後、光軸
のずれを、サポート５３をモータ式ＸＹ軸ステージ５９
によってＸＹ方向に再調芯することによって修正し、第
２光部品５１とサポート５３との間をＹＡＧレーザで溶
接固定し、所望の光デバイスが完成する。

【００６２】以上説明したように、面合わせ調芯装置４
１によれば、３つの光部品５１、５２、５５間の面合わ
せ及び調芯を行うことができるため、段取り替えをする
ことなく、光部品の組立て及び調芯を行うことができ
る。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
自動化が可能で、上方光部品と下方光部品等の面にずれ
が生ずることなく確実かつ容易に接合することができる
面合わせ装置等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる面合わせ装置の第１実施例を示
す一部断面図である。

【図２】図１の面合わせ装置の動作を示す一部断面図で
ある。

【図３】図１の面合わせ装置の各部の上下方向の位置の
変化を時間経過とともに示したチャートである。

【図４】本発明にかかる面合わせ装置の第２実施例を示
す一部断面図である。

【図５】図１の面合わせ装置の動作を示す一部断面図で
ある。

【図６】本発明にかかる面合わせ調芯装置の一実施例を
示す一部断面図である。

【図７】従来の光半導体モジュールの組立方法の一例を
示す断面図である。

【図８】従来の面合わせ装置の一例を示す断面図であ
る。

【図９】従来の面合わせ装置の動作を示す断面図であ
る。

【図１０】従来の面合わせ装置のクランプアームの動作
を示す概略図である。

【図１１】従来の面合わせ装置の面合わせ動作を示す概
略図であって、（ａ）は全体断面図、（ｂ）は（ａ）の
Ａ部拡大図である。

【符号の説明】

１ 面合わせ装置 ２ 凸球ブロック ２ａ 凸球面 ３ ベースブロック ３ａ 凹状部 ４ クランプアーム ５ Ｚ軸ステージ ６ Ｚ軸可動ステージ ８ 上方光部品 ９ 下方光部品 １０ 空気膜 １４ 取付けベース ２１ 面合わせ装置 ２２ 凸球ブロック ２２ａ 凸球面 ２３ ベースブロック ２３ａ 凹状部 ２４ クランプアーム ２５ Ｚ軸ステージ ２６ Ｚ軸可動ステージ ２８ 上方光部品 ２９ 下方光部品 ３０ クランプブロック ３１ ＸＹ平面ステージ ３１ａ 浮上ステージ ３１ｂ 取付けベース ３４ 取付けベース ４０ 空気膜 ４１ 面合わせ調芯装置 ５１ 第２光部品 ５２ 第１光部品 ５３ サポート ５４ クランプブロック ５５ 光ファイバ（第３光部品） ５６ 第２クランプアーム ５７ スイベルステージ ５８ モータ式Ｚステージ ５９ モータ式ＸＹ軸ステージ ６０ モータ式回転ステージ ６１ モータ式ＸＹ軸ステージ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の被処理物を固定するクランプ部
   と、 一方の面に前記クランプ部を備え、該一方の面の反対側
   に凸状の半球面を備えた凸球ブロックと、 該凸球ブロックの前記半球面を受けて該凸球ブロックを
   回転自在に保持する凹状部を備えたベースブロックと、 第２の被処理物の接合面を前記第１の被処理物の接合面
   に押圧する押圧手段と、 前記ベースブロックを弾性的に支持する緩衝手段とを備
   えることを特徴とする面合わせ装置。
2. 【請求項２】 前記緩衝手段は、前記ベースブロックを
   弾性的に支持するとともに、該ベースブロックの位置を
   固定することができることを特徴とする請求項１記載の
   面合わせ装置。
3. 【請求項３】 前記緩衝手段は、前記ベースブロックを
   前記押圧手段の押圧方向に対して略々垂直な面内におい
   て弾性的または摺動可能に支持するとともに前記ベース
   ブロックの位置を固定することができるＸＹ方向緩衝手
   段と、前記ベースブロックを前記押圧手段の押圧方向に
   略々平行な方向に弾性的に支持するとともに前記ベース
   ブロックの位置を固定することができるＺ方向緩衝手段
   からなることを特徴とする請求項２記載の面合わせ装
   置。
4. 【請求項４】 前記凸球ブロックの半球面と前記ベース
   ブロックの凹状部との間に空気膜を形成する空気膜形成
   手段を備えたことを特徴とする請求項１、２または３記
   載の面合わせ装置。
5. 【請求項５】 凸状の半球面を備えた凸球ブロックを凹
   状部を備えたベースブロックによって回転自在に保持す
   るとともに、該ベースブロックを弾性的に支持し、 第１の被処理物を前記凸球ブロックに固定し、 第２の被処理物の接合面を前記第１の被処理物の接合面
   に押圧して両接合面を倣わせ、 前記ベースブロックに対して前記凸球ブロックを固定す
   ることを特徴とする面合わせ方法。
6. 【請求項６】 凸状の半球面を備えた凸球ブロックを凹
   状部を備えたベースブロックによって空気膜を介して回
   転自在に保持するとともに、該ベースブロックを弾性的
   に支持し、 第１の被処理物を前記凸球ブロックに固定し、 第２の被処理物の接合面を前記第１の被処理物の接合面
   に押圧して両接合面を倣わせ、 前記凸球ブロックと前記ベースブロックとの間の空気膜
   の厚さを減少させながら前記ベースブロックを前記凸球
   ブロックの方向に押圧し、 前記空気膜が消滅したときに、前記ベースブロックに対
   して前記凸球ブロックを固定することを特徴とする面合
   わせ方法。
7. 【請求項７】 前記第２の被処理物の接合面を前記第１
   の被処理物の接合面に押圧して両接合面を倣わせて前記
   ベースブロックに対して前記凸球ブロックを固定した
   後、前記第２の被処理物の接合面を前記第１の被処理物
   の接合面から離間させて前記第１の被処理物と前記第２
   の被処理物の調芯を行い、再度前記第２の被処理物の接
   合面を前記第１の被処理物の接合面に当接させることを
   特徴とする請求項５または６記載の面合わせ方法を利用
   した面合わせ調芯方法。