JP2004340598A - アライメント治具 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光を基準面に対して垂直に入射させるための簡便かつ汎用的なアライメント治具を提供すること。
【解決手段】レーザ光を被照射体１５に照射させるに際して、該レーザ光の照射角を調整するためのアライメント治具１であって、レーザ光を透過させるピンホール３を備えた壁部４と、該壁部４に対向して配置された反射鏡８と、これら壁部４および反射鏡８を相互に固定した状態に保持する開口部９を有する治具本体２とを備え、治具本体２に、該治具本体２を前記被照射体１５に位置決めする位置決め手段を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光の傾きを調整するためのアライメント治具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種物体の大きさ、形状、速度や２物体間の距離などの情報を得るためにレーザ光を利用した種々のレーザ光学機器が提供されている。この種のレーザ光学機器においては、一定の方向にレーザ光を照射することを前提としており、特に、レーザ光照射面に対して光軸を垂直方向に照射することが要求されている。そのため、レーザ光の照射方向を測定し、光軸の傾きを調整する必要がある。
従来より、このような光軸の傾きを調整する装置として、以下のものが知られている。すなわち、ピンホールを透過したレーザ光をＣＣＤカメラ等の撮像素子で捕らえ、これをコンピュータに取り込んで、レーザ光の位置情報から傾き量を計算し、これを傾き調整機構にフィードバックしてレーザ光の傾きを自動調整するようにしたものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２８７５０２号公報（第２−６頁、第４図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光軸の調整装置では、取り付け誤差等によりピンホールの位置が撮像中心軸からずれている場合、撮像素子に投影されるレーザ光の位置にもずれが生じることになる。そのため、ずれたピンホールを通してレーザ光を撮像面に対して垂直に照射させたときに撮像素子のどの位置にレーザ光が投影されるか、すなわち傾き量を算出するための基準となる撮像中心点の位置を個々の調整装置に予め記憶させておく必要があり、作業負担を増大させる等の問題があった。また、このような調整装置では、レーザ光の投影位置を検知するための撮像素子や、撮像中心軸からの傾き量を算出し調整機構を制御するための制御部等の複雑かつ精密な装置が必要となってしまう。その結果、上記調整装置は、ある製品だけに対応する専用機とならざるを得なかった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、レーザ光を基準面に対して垂直に入射させるための簡便かつ汎用的なアライメント治具を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、レーザ光を被照射体に照射させるに際して、該レーザ光の照射角を調整するためのアライメント治具であって、レーザ光を透過させるピンホールを備えた壁部と、該壁部に対向して配置された反射鏡と、これら壁部および反射鏡を相互に固定した状態に保持する開口部を有する治具本体とを備え、治具本体に、該治具本体を前記被照射体に位置決めする位置決め手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係るアライメント治具によれば、前記位置決め手段により、治具本体を被照射体に設置し、この状態からレーザ光導入側の壁部にレーザ光を照射すると、レーザ光は、ピンホールを透過させられ、反射鏡に到達する。そして、そのレーザ光は、反射鏡により反射させられ、その光線が反射鏡に対して直交する場合には、ピンホールを介して元の光路をそのまま戻っていく。一方、直交しない場合、すなわちある入射角を有する場合には、反射させられたレーザ光が、レーザ光導入側の壁部の内面に到達し、その到達地点にレーザスポットを形成する。
【０００８】
そして、操作者は、開口部からそのレーザスポットの位置を確認し、レーザスポットがピンホールに一致する位置に配されるよう光軸の傾きを調整する。そして、その一致した状態でアライメント治具を取り外すことによって、レーザ光は被照射体に到達し、かつその光軸は被照射体の被照射面に対して直交することになる。
これにより、被照射面に対して、光軸を容易に垂直方向に向けることができるとともに、固有の製品にとらわれない汎用性を備えさせることが可能となる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のアライメント治具おいて、前記治具本体が、前記壁部と反射鏡とを両端に対向状態に固定する筒状部材からなり、該筒状部材のうち、前記反射鏡により反射させられたレーザ光の反射領域外に、前記開口部が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係るアライメント治具によれば、レーザ光が反射鏡に到達する際、ある入射角を有する場合には、上述のように、その反射光は、前記壁部の内面の到達地点にレーザスポットを形成する。そして、操作者は、開口部を介して、レーザスポットの位置を確認し、光軸の傾きを調整する。このときのレーザスポットは、反射鏡に対する入射角が大きくなるに従い、ピンホールから離れていくことになり、そのずれが大きくなると、壁部の内面の領域を越えて、筒状部材内面の領域上に現れることになる。すなわち、反射鏡により反射させられたレーザ光が筒状部材内面に到達するようになる。したがって、そのレーザ光の到達地点に上記開口部が形成されていると、レーザ光は開口部を経て外方へ放出されることになる。
本発明においては、レーザ光の反射領域が設定されその領域外に開口部が設けられているため、治具本体に導入されたレーザ光が外方へ放出されるのが防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るアライメント治具１について、図面を参照して説明する。
図１において、符号２０は干渉計、符号１は本実施形態に係るアライメント治具１を示している。
最初に、本実施形態に係るアライメント治具１を適用する干渉計２０について説明する。干渉計２０は、レーザ光を照射する光源部１７と、レーザ光を照射させる目標平面１５ａを有する被照射体１５とを備えている。光源部１７は、図２に示すように、レーザ光を照射するためのレーザポインタ２７、照射するレーザ光の傾きを調整する傾き調整機構２５および照射するレーザ光をＸＹ軸方向に移動させる位置ずれ調整機構２６を有している。そして、光源部１７と目標平面１５ａとは、レーザポインタ２７からレーザ光を照射させたときに双方が対向するように配置されている。そのため、光源部１７を駆動するとそのレーザ光は目標平面１５ａに向けて照射されるようになっている。
【００１２】
ここで、レーザポインタ２７からのレーザ光の光軸は、目標位置１６の地点において目標平面１５ａに対して直交する軸線（以下、基準軸線という。）となることが要求されている。そのため、レーザ光の光軸が基準軸線とずれている場合には、傾き調整機構２５もしくは位置ずれ調整機構２６またはその双方を作動させることにより、光軸の基準軸線に対する傾きと位置とが調整できるようになっている。そして、光軸と基準軸線とを一致させた状態で、干渉計２０を使用するようになっている。
【００１３】
次に、本実施形態に係るアライメント治具１の構成について説明する。
本実施形態に係るアライメント治具１は、図１に示されるように、光源部１７と被照射体１５との間に配されるものである。アライメント治具１の治具本体２は、光を透過させない非透過性物質からなっている。さらに、治具本体２は、中空円筒状に形成されており、その一方の端部を閉塞する第１の側壁部４と、他方の端部を閉塞する第２の側壁部６と、筒状の周壁部５とを有している。
第１の側壁部４には、図３に示すように、その径の中央部にピンホール３が形成され、そのピンホール３は、第１の側壁部４の外面４ａから内面４ｂまで貫通している。また、ピンホール３は、外方からのレーザ光の径を小さくして治具本体２内部に透過させるようになっている。レーザ光の径を小さくするのは、その傾き成分のみを抽出するためである。
【００１４】
第２の側壁部６の内面６ｂには、円形の平面ミラー８が配置されており、平面ミラー８の反射面８ａと第２の側壁部６とが平行した状態になっている。したがって、第２の側壁部６の外面６ａを基準面として目標平面１５ａに押し当てるようにして治具本体２を設置することにより、平面ミラー８の反射面８ａと目標平面１５ａとが平行した状態におかれるようになっている。すなわち、基準面としての外面６ａは位置決め手段として機能するものである。
さらに、治具本体２の周壁部５には、図４に示すように、第１の側壁部４側の近傍に開口部９が形成されている。そして、ピンホール３を透過させられ、平面ミラー８により反射させられたレーザ光が内面４ｂに到達する投影位置を、開口部９を通して観察できるようになっている。
【００１５】
次に、このように構成された本実施形態に係るアライメント治具１の使用方法について説明する。
干渉計２０を適正に使用するためには、上述したように、光源部１７からのレーザ光の光軸を基準軸線に合致させる必要がある。そこで、干渉計２０の使用の前に、まず、基準面としての外面６ａを目標平面１５ａに押し当てるようにしてアライメント治具１を干渉計２０に設置する。したがって、外面６ａが目標平面１５ａに沿って接触した状態となり、これにより、平面ミラー８の反射面８ａと目標平面１５ａとが平行した状態になる。このとき、治具本体２は、開口部９が上を向くようにして、図示しない支持部材で支持される。次に、この状態から光源部１７を駆動し、レーザポインタ２７からレーザ光を照射する。その照射されたレーザ光は、第１の側壁部４の外面４ａに入射し、ピンホール３を透過させられる。そして、ピンホール３によりその径を小さくさせられながら治具本体２内部を直進し、平面ミラー８の反射面８ａに到達する。そのレーザ光は、反射面８ａにより反射させられ、第１の側壁部４の内面４ｂに向かってさらに直進する。
【００１６】
そして、反射面８ａに対して直交する軸線（以下、反射面直交軸線という。）とレーザ光の光軸とがずれているときは、レーザ光は内面４ｂに到達し、その到達点にレーザスポットを形成する。このレーザスポットの位置は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、反射面８ａに対するレーザ光の入射角度によって決まることになる。すなわち、レーザ光の光軸と反射面直交軸線とがずれているときは、そのずれに応じた所定の位置にレーザスポットが形成される。一方、レーザ光の光軸と反射面直交軸線とが一致している場合には、図５（ｃ）に示すように、レーザ光は入射した元の光路を通り、レーザスポットを形成することなくピンホール３を経て治具本体２の外方へ出て行くことになる。
【００１７】
したがって、開口部９から内面４ｂを観察して、内面４ｂにレーザスポットが形成されているときには、傾き調整機構２５を駆動し、レーザスポットをピンホール３に一致させるように、すなわち光軸と反射面直交軸線を一致させるようにレーザポインタ２７の向きを調整する。そして、両軸が一致した状態になったとき、治具本体２を取り外すことにより、レーザポインタ２７から照射されたレーザ光は、目標平面１５ａに到達する。このとき、反射面８ａと目標平面１５ａとが平行に配されていることから、そのレーザ光の光軸は目標平面１５ａに対して直交した状態になる。
この状態から、そのレーザ光が目標位置１６に照射されているときには、干渉計２０を作動させる。一方、レーザ光が目標位置１６に照射されていないときは、位置ずれ調整機構２６のみを駆動し、レーザポインタ２７をＸＹ軸方向に移動させ、レーザ光を目標位置１６に到達させ、上記と同様、干渉計２０を作動させる。
【００１８】
以上より、本実施形態にかかるアライメント治具１によれば、従来のようなＣＣＤや制御部等の装置を必要とせず、簡易な構成により光軸の傾きを容易に調整することができる。さらに、アライメント治具１自体が簡易な構成からなるものであるため、その製造コストも抑えることができる。
また、光源部１７と目標平面１５ａとの間に簡単にセットすることができるため、固有の製品だけにとらわれず、広範囲な製品に対応することができる。
【００１９】
図６は、本発明の第２の実施形態を示したものである。
図６において、図１に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態に係るアライメント治具１には、第２の側壁部６の内面６ｂに、その内面６ｂの径寸法の略半分の径寸法からなる反射面１０ａを有する円形の平面ミラー１０が設置されている。平面ミラー１０は、その径の中心が内面６ｂの径の中心と一致する位置に、すなわち内面６ｂの中央部に配置されている。これにより、ピンホール３を経て平面ミラー１０の最縁部に到達したレーザ光は、反射させられた後、常に内面４ｂの最縁部に到達するようになっている。
【００２０】
以下、本実施形態に係るアライメント治具１の使用方法について説明する。
本実施形態にかかるアライメント治具１の使用方法は、上述と同様である。ここでは、上述と異なる作用、すなわち、平面ミラー１０により反射させられたレーザ光の光路等について説明する。
ピンホール３を透過させられ、平面ミラー１０により反射させられたレーザ光の投影位置は、光軸と反射面直交軸線とがずれるに従い、ピンホール３から離れていく。そして、所定の角度に向けられると、反射させられたレーザ光は、レーザスポットを形成することなく開口部９を経て外方に出て行くことになる。本実施形態に係るアライメント治具１によれば、平面ミラー１０の反射面１０ａの径寸法が内面６ｂの径寸法の半分のサイズに形成されていることから、ピンホール３を透過させられたレーザ光が反射面１０ａの最縁部に入射したとしても、反射させられたレーザ光は常に内面４ｂ内に到達する。
【００２１】
以上より、本実施形態にかかるアライメント治具１によれば、平面ミラー１０により反射させられたレーザ光は、必ず内面４ｂの領域内に投影され、開口部９を経てレーザ光が外方に放出されるのを防止することができる。
【００２２】
図７は、本発明の第３の実施形態を示したものである。
図７において、図１に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態に係るアライメント治具１は、平面ミラー８の露出する反射面８ａの径を小さくするため、光を通さない非透過性物質により反射面８ａの縁部を周方向に沿ってマスキングする被覆部１２を備えている。
これにより、第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００２３】
なお、上記実施形態においては、治具本体１を中空円筒状とし、ミラーを平面ミラー８としたが、これに代えて、治具本体１を有底円筒状とし、その長さ方向の一端を閉塞する第１の側壁部４に対向させるとともに、同他端に形成された開放部を閉塞するようにハーフミラーを設置してもよい。これにより、治具本体２を目標平面１５ａと離して設置すれば、レーザ光の一部がハーフミラーによって反射させられる一方で、他の一部はハーフミラーを透過し目標平面１５ａに到達する。そのため、治具本体２を設置したまま、光源部１７からのレーザ光を目標位置１６に照射させることができる。
また、干渉計２０としたが、これに限ることはなく、様々な光学機器に適用できることは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、レーザ光を被照射体に対して垂直に入射させることが要求される装置において、その光軸の傾きを簡便かつ汎用的に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアライメント治具の第１の実施形態の説明図である。
【図２】同実施形態における光源部を示す概略斜視図である。
【図３】同実施形態における側壁部を示す平面図である。
【図４】同実施形態における周壁部および開口部を示す平面図である。
【図５】同実施形態に係るアライメント治具の光路を示す図であり、（ａ）および（ｂ）は平面ミラーに対してある入射角を有している状態を示す説明図、（ｃ）は光路が平面ミラーに対して直交する状態を示す説明図である。
【図６】本発明に係るアライメント治具の第２の実施形態を示す説明図である。
【図７】本発明に係るアライメント治具の第３の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ アライメント治具
２ 治具本体
３ ピンホール
４ 第１の側壁部（壁部）
６ａ 外面（位置決め手段）
８ 平面ミラー（反射鏡）
９ 開口部
１０ 平面ミラー（反射鏡）
１５ 被照射体

Claims (2)

1. レーザ光を被照射体に照射させるに際して、該レーザ光の照射角を調整するためのアライメント治具であって、
   レーザ光を透過させるピンホールを備えた壁部と、該壁部に対向して配置された反射鏡と、これら壁部および反射鏡を相互に固定した状態に保持する開口部を有する治具本体とを備え、
   該治具本体に、該治具本体を前記被照射体に位置決めする位置決め手段を備えるアライメント治具。
2. 前記治具本体が、前記壁部と反射鏡とを両端に対向状態に固定する筒状部材からなり、
   該筒状部材のうち、前記反射鏡により反射させられたレーザ光の反射領域外に、前記開口部が設けられている請求項１に記載のアライメント治具。

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