JP2005338862A - 基板に配置されたマイクロ光学構成素子を備えた装置、該装置を位置調整するための方法および該装置を備えた光学システム - Google Patents

Abstract

【課題】手間のかかる位置調整を回避する。
【解決手段】マイクロ光学構成素子５と基板１０との間の位置調整結合部が設けられており、該位置調整結合部が第１の結合エレメント１５と第２の結合エレメント２０とを有しており、両結合エレメント１５，２０が、互いに嵌合しかつ互いに接触している第１の表面１５Ａおよび第２の表面２０Ａを有しており、該第１の表面１５Ａおよび該第２の表面２０Ａが、種々の相対位置における位置調整を可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板に配置されたマイクロ光学構成素子を備えた装置、該装置を位置調整するための方法および該装置を備えた光学システムに関する。

マイクロ光学構成素子、たとえばレンズ、プリズム、ミラーまたは周波数２倍器のためには、当該マイクロ光学構成素子を光学構成素子の光路、たとえばレーザの光路内で適正な位置もしくは向きに調整する（以下、「位置調整（justieren）」と呼ぶ）ことを可能にする多数の種々の位置調整法が開発されている。

国際公開第９６／１５４６７号パンフレットに基づき、マイクロ光学構成素子のための機械的な固定システムが公知である。この公知の固定システムでは、各マイクロ光学構成素子が中央のプラットホームに被着される。このプラットホームはそれぞれ少なくとも１つのヒンジを介して、プラットホームに取付け可能な少なくとも３つの脚部を有している。プラットホーム上でのマイクロ光学構成素子の位置調整は、たとえばマニピュレーション・ロボットシステムを用いて前記少なくとも３つの脚部の位置調整によってプラットホームの正確な位置決めが達成されることにより行なわれ得る。この固定システムの欠点はとりわけ次の点にある。すなわち、少なくとも３つの位置調整可能な脚部に基づき３つのエレメントが互いに相対的に位置決めされなければならないので、この公知の固定システムを用いると、比較的手間のかかる位置調整しか可能とならない。
国際公開第９６／１５４６７号パンフレット

本発明の課題は、上で述べた欠点に関して改善され、手間のかかる位置調整が回避されているような、基板に配置されたマイクロ光学構成素子を備えた装置、該装置を位置調整するための方法および該装置を備えた光学システムを提供することである。

この課題を解決するために、基板に配置されたマイクロ光学デバイスもしくはマイクロ光学構成素子を備えた本発明の装置の構成では、マイクロ光学構成素子と基板との間の位置調整結合部が設けられており、該位置調整結合部が第１の結合エレメントと第２の結合エレメントとを有しており、両結合エレメントが、互いに嵌合しかつ互いに接触している第１の表面および第２の表面を有しており、該第１の表面および該第２の表面が、種々の相対位置における位置調整を可能にするようにした。

上記課題を解決するために、基板に配置されたマイクロ光学構成素子を位置調整するための本発明による方法では、以下の方法ステップ：
Ａ）マイクロ光学構成素子と基板とから成る、上記装置を準備し、
Ｂ）引き続き、両結合エレメントの位置を相対的に変化させることにより、マイクロ光学構成素子を位置調整する
を実施するようにした。

さらに上記課題を解決するために本発明の光学システムの構成では、該光学システムが、少なくとも１つの光学構成エレメントと、該光学構成エレメントの光路内に配置されている、上記少なくとも１つの装置とを有しているようにした。

基板に配置されたマイクロ光学構成素子を備えた本発明による装置では、マイクロ光学構成素子と基板との間の位置調整結合部が設けられており、該位置調整結合部が第１の結合エレメントと第２の結合エレメントとを有している。この場合、第１の位置調整結合部は第１の表面を有しており、第２の位置調整結合部は第２の表面を有している。これら両表面は互いに嵌合していて、かつ互いに接触しており、この場合、規定の種々の制限された数の相互相対位置において両結合エレメントの位置調整が可能となる。両結合エレメントのこれらの相互相対位置は第１の運動によって互いに移行可能である。

これにより、本発明による装置では、第１の結合エレメントと第２の結合エレメントとを種々の相互回転・傾動位置へもたらすことが特に簡単に可能となる。国際公開第９６／１５４６７号パンフレットに記載の機械的な固定システムとは異なり、本発明による装置では、位置調整可能な結合部（第１の結合エレメントおよび第２の結合エレメントの互いに嵌合しかつ互いに接触している第１の表面および第２の表面）しか存在していないので、特に簡単に位置調整が可能となる。この場合、第１の結合エレメントが第２の結合エレメントに可動に支承されていることが可能となる。

互いに嵌合しかつ互いに接触している第１の表面および第２の表面はこの場合、位置調整可能性に課せられた要求に応じて両結合エレメントの互いに相対的な自由な回転だけが保証されるか、または両結合エレメントの互いに相対的な傾動だけが保証されるか、または組み合わされた形で両結合エレメントの互いに相対的な自由な回転・傾動可能性が保証されるように形成されていてよい。

マイクロ光学構成素子はこの場合、第１の結合エレメントに結合されているか、または第２の結合エレメントに結合されていてよい。その場合、これに相応して、マイクロ光学構成素子とは結合されていない方の結合エレメントが基板と結合されている。したがって、基板に配置されたマイクロ光学構成素子の特に単純な装置が得られる。当該装置に課せられる要求に応じて、マイクロ光学構成素子と第１の結合エレメントまたは第２の結合エレメントとの間の結合を直接に行うことができる（マイクロ光学構成素子と結合エレメントとの直接的なコンタクト）か、または両者の間に別のエレメントが配置されていてよい。このエレメントは、たとえば付加的な運動自由度を可能にする。同様のことは相応して、結合エレメントと基板との間の結合にも云える。

本発明による装置では、第１の結合エレメントに設けられた第１の表面が凸面状に加工成形されており、第２の結合エレメントに設けられた第２の表面が凹面状に加工成形されていると有利である。第１の結合エレメントおよび第２の結合エレメントの互いに嵌合し合う凸面状および凹面状の表面に基づき、両結合エレメントの互いに相対的な自由な回転・傾動可能性が特に簡単に実現可能となる。本発明の枠内では、「凸面状の表面」とは外側へ向かって湾曲させられたあらゆる表面を意味する。この場合、このように湾曲させられた表面は必ずしも円弧または楕円である必要はなく、自由な回転可能性および場合によっては傾動可能性を保証する限りは、外側へ向かって湾曲させられた多数の別の表面、たとえばピン形の膨出部を備えた表面も使用され得る。凸面状の表面は互いに屈曲された平坦な面範囲、たとえば多角形として形成された面範囲をも包含することができる。

これに相応して、「凹面状の表面」とは内側へ向かって湾曲させられたあらゆる表面を意味する。この場合、このように湾曲させられた表面は、たとえば球面状の構成の他に、円筒状の孔、円錐状周面および方形溝をも包含することができる（たとえば図１、図９および図１０参照）。

第１の結合エレメントの第１の表面および第２の結合エレメントの第２の表面の構成に応じて、両表面の間には点状か、線状か、または面状のコンタクトが生じ得る。点状のコンタクトは、たとえば方形体が中空セグメント内に支承されている場合に成立し得る。凸面状の面が凹面状の面と接触していて、しかもこの場合、半径ｒに関してｒ_凹面＞ｒ_凸面の関係が成立する場合にも、点状のコンタクトが形生じる。線状のコンタクトは、たとえば図１に示した装置において、第２の結合エレメントが半球状の第２の表面を有していて、第１の結合エレメントが第１の表面として円錐状周面を有している場合に成立する。第１の表面と第２の表面との間の線状のコンタクトは、たとえば凸面状の表面と凹面状の表面とが、互いに異なる曲率を有する球面状の膨出部もしくは膨入部の形で使用されることによっても実現され得る（たとえば図２参照）。第１の表面と第２の表面との間の面状のコンタクトは、たとえば図８に示したように特に両表面が互いに相補的に形成されている場合に成立する。しかしこの場合、内側へ向かって湾曲させられた凹面状の表面が付加的になお、たとえば位置固定剤、たとえば接着剤を収容するために働くことのできる膨入部を有することも可能となる。

マイクロ光学構成素子の自由な回転可能性および／または傾動可能性の中心点がマイクロ光学構成素子の光学的に有効となる面の中心点と合致していると、マイクロ光学構成素子の特に簡単な位置調整が与えられている。

さらに、本発明による装置が自己支持能力（freitragend）を備えていると、つまり第１の結合エレメントおよび第２の結合エレメントの、位置調整により調節された互いに相対的な位置が別の支持部なしに位置固定されていると、特に有利である。このことは、たとえば位置固定剤が存在することにより達成され得る。位置固定剤は互いに接触している第１第２の両表面を互いに相対的に位置固定するので特に有利である。このような位置固定に基づき、第１の結合エレメントと第２の結合エレメントとの間の安定的な相対位置も得られる。位置固定剤は第１の結合エレメントおよび第２の結合エレメントのいずれか一方の表面もしくは両方の表面に施与されると好都合である。他方では、既に位置固定剤なしでも、無支持状態の装置、つまり自己支持能力を備えている装置を達成することが可能である。このことは、たとえば第２の結合エレメントが少なくとも部分的に第１の結合エレメントを取り囲むことにより、第１の結合エレメントと第２の結合エレメントとの間に特に安定的な「ジョイント結合」が生ぜしめられることにより行われ得る。さらに、第１の結合エレメントおよび第２の結合エレメントの、互いに接触している第１の表面および第２の表面は、両結合エレメントの間に特に高い摩擦が生ぜしめられて、単独に摩擦によってのみ既に本発明による装置の比較的強固な位置固定もしくは自己支持特性が達成され得るような性質を有する表面であってよい。すなわち、たとえば第１の結合エレメントおよび第２の結合エレメントは本発明による装置の１変化形では金属を有していてよく、この場合、この金属から成る第１の表面および第２の表面は粗面化されているので、特に高い摩擦が得られる。択一的には、ガラス面またはシリコン面も考えられる。これらの面は適当な前処理によってやはり特に簡単に粗面化され得る。さらに、第１の結合エレメントおよび第２の結合エレメントがプラスチックを有していてよい。その場合、第１のプラスチック表面および第２のプラスチック表面はやはり特に簡単に粗面化され得る。また、上で挙げた材料の組合せも可能である。すなわち、たとえば第１の金属表面と第２のプラスチック表面とが互いに接触していてよい。

本発明による装置の１構成では、第１の結合エレメントが、第１の表面である、相応する球面状の表面を備えた球体または半球体セグメントを有している。このような結合エレメントはその球面状の構成に基づき、第２の結合エレメントの加工成形に応じて自由な回転・傾動可能性を特に簡単に可能にする。

第２の結合エレメントが中空球体セグメントを有していて、この中空球体セグメントが第２の表面として相応する表面を備えており、この表面に第１の結合エレメントが支承されていると有利である。中空球体セグメントはこの場合、同じくその特殊な加工成形に基づき、第１の結合エレメントの加工成形に応じて第１の結合エレメントおよび第２の結合エレメントの互いに相対的な自由な回動可能性もしくは傾動可能性を可能にする。

いわゆる「ボールジョイント」が形成されていると特に有利である。この場合、第１の結合エレメントである球体セグメントもしくは半球体セグメントが、第２の結合エレメントである中空球体セグメント内に支承されている。このようなボールジョイントは特に安定した支承を可能にすると同時に、自由な回転・傾動可能性をも可能にする。

第１の結合エレメントか、または第２の結合エレメントが、第１のサブキャリヤに配置されていていよい。この第１のサブキャリヤはこのサブキャリヤと基板との間の付加的な相対運動を可能にする。この場合、基板の表面にわたって２つの付加的な並進自由度が可能にされるので有利である（たとえば図１〜図６参照）。一般に結合エレメントは可動の第１のサブキャリヤに配置されており、この第１のサブキャリヤは基板に隣接して配置されている。第１のサブキャリヤにより可能となるこのような相対運動は、第２の運動により互いに移行され得る。

第１のサブキャリヤはこの場合、付加的に中空室を有していてよい。この中空室は、この第１のサブキャリヤに配置されている結合エレメントの表面の一部であってよい。この中空室は、たとえば図７に図示したように、位置固定剤、たとえば第１の結合エレメントと第２の結合エレメントとの互いに相対的な位置固定を可能にする接着剤またははんだ金属を収容するために働くことができる。

第１のサブキャリヤには、付加的に通路が設けられていてよい。この通路は第１のサブキャリヤの表面から、第１のサブキャリヤに配置されている結合エレメントの表面にまで達している。このような通路は、たとえばやはり図７に図示されている。この通路は、両結合エレメントの相互の規定の相対位置の調節によって基板上でのマイクロ光学構成素子の位置調整が行われた後に、両表面の間のコンタクト個所に位置固定剤をあとから塗布するために使用され得る。さらに、この通路は、両表面が互いに結合されて位置調整される前に、位置固定剤塗布時の過剰量を流出させるために働くことができる。

基板上でのマイクロ光学構成素子の別の運動自由度は、特に有利には第２のサブキャリヤが設けられていることにより達成され得る。この第２のサブキャリヤにマイクロ光学構成素子が配置されている。第２のサブキャリヤはその場合、第１の結合エレメントと第２の結合エレメントとの間の固定の相対位置を維持しながら、基板の表面に対して相対的なマイクロ光学構成素子の運動を可能にする。このような本発明による装置の１例が図１１に図示されている。このような装置は回転自由度、傾動自由度および表面にわたる並進自由度に対して付加的に、基板表面上方でのマイクロ光学構成素子の高さの自由な調節可能性を提供する。マイクロ光学構成素子の位置調整を特にフレキシブルに形成するためには、マイクロ光学構成素子が付加的に第２のサブキャリヤに自由に回転可能にかつ／または傾動可能に支承されていてよい。

第１第２の両結合エレメントのうちのいずれか一方の結合エレメントがマイクロ光学構成素子と接触している場合、この結合エレメントをマイクロ光学構成素子に設けるための複数の手段が存在する。たとえば、マイクロ光学構成素子を、当該結合エレメントを有するハウジングまたはフレーム内に配置することが可能となる。ハウジングもしくはフレームは、たとえばガラスを有していてよいので、その場合、当該結合エレメントは研削、穿孔またはフライス削りによってハウジングもしくはフレームから特に簡単に加工成形され得る。択一的には、ハウジングもしくはフレームをプラスチックから成形し、かつ相応して１回の作業ステップで、別の結合エレメントに対する各コンタクト表面を備えた当該結合エレメントを加工成形することも可能である。さらに択一的には、これらの結合エレメントのうちの１つを成形部分、たとえば射出成形部分から製造し、次いでこの成形部分を接合、たとえば接着によってマイクロ光学構成素子に固定することも可能である。前記結合エレメントのうちの１つの結合エレメントが第１のサブキャリヤに配置される場合、この第１のサブキャリヤと当該結合エレメントとはダイカスト技術または射出成形技術につき１回のステップで金属またはプラスチックから成形され得るので好都合である。この場合、たとえばガラスの場合にも使用可能となる流込み・押込み成形技術も考えられる。しかし択一的には、結合エレメントと第１のサブキャリヤとを互いに別個に製作することも可能である。この場合、この結合エレメントはあとから第１のサブキャリヤに接合される。

第１の結合エレメントの第１の表面および第２の結合エレメントの第２の表面のうちの少なくとも一方の表面が金属層を有していてよい。この金属層は、たとえば基板上でマイクロ光学構成素子を位置調整した後に第１の結合エレメントと第２の結合エレメントとの間の相対位置を位置固定するために働くことができる。この位置固定は、前記金属層を溶融させることにより行われ得る。このためには、前記金属層が、低い温度で特に容易に溶融され得るはんだ金属を有していると有利である。しかし、第１の結合エレメントの第１の表面にも、第２の結合エレメントの第２の表面にも、金属層が設けられると有利である。この場合、これらの金属層の溶融時に、両表面の密な噛合い、ひいては位置固定が生ぜしめられるので特に有利である。

位置固定剤である金属またははんだ金属の代わりに、たとえば接着剤を使用することもできる。この接着剤は既に基板上でのマイクロ光学構成素子の最終位置調整の前に結合エレメントの第１の表面および／または第２の表面に被着され得る。そして位置調整が行われた後に、この接着剤はたとえば加熱またはＵＶ硬化によって硬化され得る。

本発明による装置のマイクロ光学構成素子は一般に約１３ｍｍよりも小さな延在長さ、有利には約５ｍｍよりも小さな延在長さを有している。約１ｍｍよりも小さな寸法も可能である。マイクロ光学構成素子はたいていの使用事例では１〜５ｍｍの延在長さを有している。マイクロ光学構成素子はレーザミラー、光学フィルタ、偏光コンポーネント、周波数２倍器、遅延プレート、変向ミラー、プリズム、ＬＥＤ、半導体レーザ、フォトダイオードまたはレンズを包含していてよい。

本発明の対象はさらに、基板に配置されたマイクロ光学構成素子を位置調整するための方法である。この場合、方法ステップＡ）において、基板に配置されたマイクロ光学構成素子の装置が準備される。この装置はこの場合、第１の結合エレメントと第２の結合エレメントとを有しており、両結合エレメントは互いに嵌合しかつ互いに接触している第１の表面および第２の表面を有しており、両表面は種々の相対位置における位置調整を可能にする。引き続き、方法ステップＢ）において、両結合エレメントの互いに接触し合った第１の表面および第２の表面を介して両結合エレメントを互いに相対的に回転させかつ／または傾動させることによって両結合エレメントの位置を相対的に変化させることにより、基板上のマイクロ光学構成素子が位置調整される。

選択的な方法ステップＣ）では、方法ステップＢ）の後に、第１の結合エレメントと第２の結合エレメントとが位置固定され得る。このことは、たとえば本発明による装置が自己支持能力を備えていない場合に特に有利である。位置固定は、たとえば位置固定剤が第１の表面と第２の表面とを互いに位置固定することにより行われ得る。択一的には、当該装置を安定化させる付加的な支持部を導入することもできる。

方法ステップＢ）では、マイクロ光学構成素子が、たとえばロボットアシストされたシステムの構成要素であるグリップアームによって特に簡単にかつ迅速に位置調整され得る。

本発明による方法の１実施態様では、方法ステップＡ）で第１の結合エレメントまたは第２の結合エレメントの互いに向かい合って位置する表面のうちの少なくともいずれか一方の表面に、硬化性の接着剤を被着され、方法ステップＢ）で基板上のマイクロ光学構成素子を位置調整した後に、方法ステップＣ）において硬化させられる。既に上で説明したように、この硬化は、たとえば接着剤の性質に応じてＵＶ照射または加熱によって行われ得る。

接着剤を用いた位置固定に対して択一的に、方法ステップＡ）で両結合エレメントの互いに向かい合って位置する第１の表面および第２の表面のうちの少なくともいずれか一方の表面に、金属層を形成し、次いで方法ステップＣ）で位置調整後にこの金属層を溶融させることも可能である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１〜図６および図８〜図１０は、それぞれ３つの部分図Ａ、Ｂ、Ｃを有しており、各部分図Ａはそれぞれ本発明による装置の正面図であり、各部分図Ｂは当該装置の側面図であり、各部分図Ｃは当該装置の平面図である。

図１には、基板１０に配置されたマイクロ光学構成素子５を備えたアッセンブリもしくは装置１が示されている。マイクロ光学構成素子５と基板１０との間の結合は、第１の結合エレメント１５と第２の結合エレメント２０とを介して成立する。第１の結合エレメント１５はこの場合、マイクロ光学構成素子５から加工成形されていて、第１の表面１５Ａとして軸受けである円錐面を有している。この円錐面には、第２の結合エレメント２０が支承されている。この第２の結合エレメント２０は第２の表面２０Ａとして、凸状球面状のコンタクト面を有している。円錐面である第１の表面１５Ａと、第２の表面２０Ａである凸状球面状に湾曲させられたコンタクト面との間には、線状もしくは環状のコンタクト３０Ａが生じる。第２の結合エレメント２０は第１のサブキャリヤ４０と共に、たとえば射出成形によって一体に加工成形されている。第２の結合エレメント２０を備えたサブキャリヤ４０はこの場合、基板１０にわたって自由に運動させられて（二重矢印）、この基板１０に、たとえばはんだ付けまたは接着によって位置固定され得る。また、アノーディックボンディング（陽極接合）、たとえばガラス・オン・シリコンまたはガラス・オン・ガラス、シリコンフュージョンボンディングおよび溶接も可能である。図１（Ａ）に書き込まれた、湾曲した二重矢印は、このような支承によって達成され得るマイクロ光学構成素子５の傾動可能性を示している。

図１（Ｂ）に示した側面図から判るように、図１（Ａ）に示したような側方に向けられた傾動の他に、前方もしくは後方へ向けられた傾動も行われ得る（二重矢印）。図１（Ｃ）の平面図から判るように、基板１０にわたる両並進自由度（交差した二重矢印）の他に、本発明による装置によってサブキャリヤ４０上でのマイクロ光学構成素子５の回転（湾曲された二重矢印）も可能となる。この場合、白色の円は第１の結合エレメント１５における第２の結合エレメント２０の、実際には見えていない支承部を表している。

図２には、本発明による装置の第２実施例が示されている。この第２実施例では、第１の結合エレメント１５の第１の表面１５Ａが、凹面状に湾曲させられた球面状の表面であり、第２の結合エレメント２０の第２の表面２０Ａが、凸面状に湾曲させられた球面状の表面である。この場合、凸面状に湾曲させられた表面と、凹面状に湾曲させられた表面とは互いに異なる曲率半径を有しているので、第１の表面１５Ａと第２の表面２０Ａとの間には線状のコンタクト３０Ｂが生ぜしめられる。また、凸面状の面が凹面状の面と接触していて、この場合、半径ｒに関して：ｒ_凹面＞ｒ_凸面であると、点状のコンタクトも可能となる。

図３に示した第３実施例による装置では、第１の表面１５Ａが円筒状の孔であり、第２の表面２０Ａが凸面状に湾曲させられた球面状の表面である。第１の表面１５Ａと第２の表面２０Ａとのこのような組合せの場合には、図１に示した第１実施例の場合と同様に、第１の表面１５Ａと第２の表面２０Ａとの間に線状もしくは環状のコンタクト３０Ａが生ぜしめられる。

図１〜図３に示した第１〜第３実施例では、第２の結合エレメント２０が、第１のサブキャリヤ４０に設けられた、外方へ向かって凸面状に湾曲させられた球面状の表面を有しているが、このような実施例とは異なり、図４〜図６に示した実施例では、サブキャリヤ４０に設けられた第２の結合エレメント２０が、第２の表面２０Ａとして内方へ向かって凹面状に湾曲させられた球面状の結合面を有している。この第２の表面２０Ａは図４に図示されているように凹状球面状に湾曲させられているか、または図５に図示されているように円錐状周面を有しているか、または図６に図示されているように円筒状の孔を有していてよい。

図７（Ａ）には、円錐形凹面状に加工成形された第２の表面２０Ａを有する第２の結合エレメント２０を備えた第１のサブキャリヤ４０の１実施例が側面図で示されている。この第２の表面２０Ａは直接に中空室５０に移行しており、この中空室５０は通路５５に接続されている。この通路５５は図７（Ｂ）に平面図で図示したように、第１のサブキャリヤ４０に設けられた２つの脚部４０Ａ，４０Ｂの間の第１のサブキャリヤの表面にまで達している。この通路５５は、第１の結合エレメントおよび第２の結合エレメントの位置調整が行われた後に、あとから接着剤を塗布することによって第１の結合エレメントと第２の結合エレメントとを位置固定するために働くことができる。この通路５５の別の機能は、過剰量の位置固定剤を流出させることにあってよい。図７（Ｃ）に示した平面図からは、グリップアーム６０によってマイクロ光学構成素子５を第１のサブキャリヤ４０上で回転（湾曲した二重矢印）によって位置調整することができることが判る。図７（Ｄ）の正面図および図７（Ｅ）の側面図からは、グリップアーム６０の種々の位置によって付加的にマイクロ光学構成素子５の側方の傾動運動もしくは前方または後方へ向けられた傾動運動を実施することができることが判る（湾曲させられた二重矢印）。中空室５０内には、既にマイクロ光学構成素子５の位置調整時に位置固定剤６５が配置されていてよい（たとえばはんだ金属または接着剤）。この位置固定剤は位置調整が行われた後に溶融（はんだ金属）または硬化（接着剤によって第１の結合エレメント１５および第２の結合エレメント２０の位置固定を生ぜしめる。

図８〜図１０には、直接に基板１０に搭載され得るマイクロボールの形の第２の結合エレメント２０が示されている。したがって、これらの実施例では、サブキャリヤ４０を用いて基板の表面にわたって可動性を得ることはもはや不可能となる。

図８の（Ａ）〜（Ｃ）に示した、サブキャリヤなしの構成の第１実施例では、第１の結合エレメント１５が、第１の表面１５Ａとして相応する中空球体面１５Ａを備えた中空球体を有しているので、自由な回転・傾動可能性を特に簡単に可能にするボールジョイントが得られる。第１の結合エレメント１５の中空球体に設けられた第１の表面１５Ａもしくは第２の結合エレメント２０のマイクロボールに設けられた第２の表面２０Ａの相応する構成において、既に自己支持能力を備えている（freitragend.）装置もしくはセルフサポート式の装置を得ることができる。

図９に示した、サブキャリヤなしの構成の第２の実施例では、第１の表面１５Ａを備えた第１の結合エレメント１５である円筒状の孔と、第２の結合エレメント２０であるマイクロボールとから成る組合せが設けられている。

図１０に示した、サブキャリヤなしの構成の第３の実施例では、第１の結合エレメント１５である、相応する第１の表面１５Ａを備えた方形溝と、第２の結合エレメント２０であるマイクロボールとから成る組合せが設けられている。

図１１に示した別の実施例では、第１のサブキャリヤ４０が第２のサブキャリヤ１００と組み合わされている。第１のサブキャリヤ４０には、凸状球面状の第２の表面２０Ａを備えた第２の結合エレメント２０が形成されている。この場合、前で説明した他の全ての実施例の場合と同様に、第１の結合エレメント１５は凹状球面状に湾曲させられた第１の表面１５Ａを介して第２の結合エレメント２０に可動に支承されている。この第１の結合エレメント１５には、ガイドレール１５Ｃを介して基板１０の表面に対して相対的に可動に移動可能に第２のサブキャリヤ１００が支承されており、この第２のサブキャリヤ１００には、マイクロ光学構成素子５が固定されている。このような装置は相変わらず、第２の結合エレメント２０に対する第１の結合エレメント１５の固定の相対位置がとられるやいなや、基板１０の表面に対して相対的なマイクロ光学構成素子５の相対的な位置決めを可能にする。第１のコンタクト面もしくは第１の表面１５Ａおよび第２のコンタクト面もしくは第２の表面２０Ａと同様に、第１の結合エレメント１５と第２のサブキャリヤ１００との間のコンタクト面も既に自己支持能力を備えているか、または位置調整が行われた後に位置固定剤によって位置固定され得る。

図１２には、基板１０の表面に対して相対的なマイクロ光学構成素子５の相対的な位置決めを可能にする別の装置が示されている。マイクロ光学構成素子５は、第１のサブキャリヤ４０に可動に支承されている。マイクロ光学構成素子５はこの第１のサブキャリヤ４０を介して、表面に対して直角に運動可能なキャリッジ１１０に配置されている。このように可能となる運動は鉛直な二重矢印により示されている。図１２に示した第１の表面１５Ａおよび第２の表面２０Ａの代わりに、別の図面に図示した別の表面対２０Ａ，１５Ａをこの装置において使用することもできる。

本発明による装置、特に図１〜図１２に示した装置は、図１３に平面図で示した光学システム８０の構成要素であってよい。この光学システム８０は光学構成エレメント７０、たとえばレーザ、特に国際公開第０１／９３３８６号パンフレットに記載されているような半導体ディスクレーザを有している。この光学構成エレメント７０は放射線の放出によって光路７０Ａを形成する。本発明による装置を用いて、マイクロ光学構成素子５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄを光路７０Ａに配置し、そして場合によっては正確に位置調整することができる。符号５Ａは、外部ミラーを有する本発明による装置を示している。符号５Ｃは、光路７０Ａを変向させるための部分透過性の凹面状の変向ミラーを示している。符号５Ｂおよび５Ｄで示した装置はこの場合、周波数２倍器（５Ｂ）もしくは周波数選択的な素子（５Ｂ）を有している。

本発明は図示の実施例に限定されるものではない。たとえば互いに嵌合し合う第１第２の両表面の構成に関して、別の構成も可能である。

基板にわたって運動可能な第１のサブキャリヤを備えた本発明による装置の第１実施例をそれぞれ正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）および平面図（Ｃ）で示す図である。 基板にわたって運動可能な第１のサブキャリヤを備えた本発明による装置の第２実施例をそれぞれ正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）および平面図（Ｃ）で示す図である。 基板にわたって運動可能な第１のサブキャリヤを備えた本発明による装置の第３実施例をそれぞれ正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）および平面図（Ｃ）で示す図である。 基板にわたって運動可能な第１のサブキャリヤを備えた本発明による装置の第４実施例をそれぞれ正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）および平面図（Ｃ）で示す図である。 基板にわたって運動可能な第１のサブキャリヤを備えた本発明による装置の第５実施例をそれぞれ正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）および平面図（Ｃ）で示す図である。 基板にわたって運動可能な第１のサブキャリヤを備えた本発明による装置の第６実施例をそれぞれ正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）および平面図（Ｃ）で示す図である。 特別に加工成形されたサブキャリヤを備えた本発明による装置の１実施例をそれぞれサブキャリヤの側面図（Ａ）、サブキャリヤの平面図（Ｂ）、装置全体の平面図（Ｃ）、装置全体の正面図（Ｄ）および装置全体の側面図（Ｅ）で示す図である。 サブキャリヤを有しない本発明による装置の第１実施例をそれぞれ正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）および平面図（Ｃ）で示す図である。 サブキャリヤを有しない本発明による装置の第２実施例をそれぞれ正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）および平面図（Ｃ）で示す図である。 サブキャリヤを有しない本発明による装置の第３実施例をそれぞれ正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）および平面図（Ｃ）で示す図である。 第１のサブキャリヤと第２のサブキャリヤとを備えた本発明による装置の１実施例を示す概略図である。 基板の表面に対して直角に運動可能である本発明による装置の別の実施例を示す概略図である。 少なくとも１つの本発明による装置を有する光学システムを示す概略図である。

符号の説明

１ 装置
５ マイクロ光学構成素子
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ マイクロ光学構成素子
１０ 基板
１５ 第１の結合エレメント
１５Ａ 第１の表面
１５Ｃ ガイドレール
２０ 第２の結合エレメント
２０Ａ 第２の表面
３０Ａ，３０Ｂ コンタクト
４０ 第１のサブキャリヤ
４０Ａ，４０Ｂ 脚部
５０ 中空室
５５ 通路
６０ グリップアーム
６５ 位置固定剤
７０ 光学構成エレメント
７０Ａ 光路
８０ 光学システム
１００ 第２のサブキャリヤ
１１０ キャリッジ

Claims (26)

1. 基板（１０）に配置されたマイクロ光学構成素子（５）を備えた装置（１）において、マイクロ光学構成素子（５）と基板（１０）との間の位置調整結合部が設けられており、該位置調整結合部が第１の結合エレメント（１５）と第２の結合エレメント（２０）とを有しており、両結合エレメント（１５，２０）が、互いに嵌合しかつ互いに接触している第１の表面（１５Ａ）および第２の表面（２０Ａ）を有しており、該第１の表面（１５Ａ）および該第２の表面（２０Ａ）が、種々の相対位置における位置調整を可能にすることを特徴とする、基板に配置されたマイクロ光学構成素子を備えた装置。
2. 第１の結合エレメント（１５）に設けられた第１の表面（１５Ａ）が凸面状に加工成形されており、第２の結合エレメント（２０）に設けられた第２の表面（２０Ａ）が凹面状に加工成形されている、請求項１記載の装置。
3. 第１の表面（１５Ａ）と第２の表面（２０Ａ）との間に点状のコンタクト（３０Ａ）が存在している、請求項１または２記載の装置。
4. 第１の表面（１５Ａ）と第２の表面（２０Ａ）との間に線状のコンタクト（３０Ｂ）が存在している、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 第１の表面（１５Ａ）と第２の表面（２０Ａ）との間に面状のコンタクト（３０Ｃ）が存在している、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 第１の表面（１５Ａ）と第２の表面（２０Ａ）とが、互いに相補的に加工成形されている、請求項１、２または５記載の装置。
7. 第１の結合エレメントの表面が球体表面またはその一部を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 第２の結合エレメントが中空球体を有しており、該中空球体内に第１の結合エレメントが支承されている、請求項７記載の装置。
9. 第１の結合エレメント（１５）か、または第２の結合エレメント（２０）が、基板（１０）に対するマイクロ光学構成素子（５）の付加的な相対運動を可能にする第１のサブキャリヤ（４０）に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 前記サブキャリヤ（４０）が付加的に中空室（５０）を有しており、該中空室（５０）の内面が、第１のサブキャリヤ（４０）に配置されている結合エレメント（２０）の表面（２０Ａ）の一部である、請求項９記載の装置。
11. 第１のサブキャリヤ（４０）内に、該第１のサブキャリヤ（４０）の表面にまで達する通路（５５）が付加的に設けられており、該通路（５５）が、第１のサブキャリヤ（４０）に配置されている結合エレメント（２０）の表面（２０Ａ）にまで達している、請求項９または１０記載の装置。
12. 第２のサブキャリヤ（１００）が設けられており、該第２のサブキャリヤ（１００）にマイクロ光学構成素子（５）が配置されており、該第２のサブキャリヤ（１００）が、第１の結合エレメント（１５）と第２の結合エレメント（２０）との間の相対位置を維持しながら基板（１０）の表面に対して相対的なマイクロ光学構成素子（５）の運動を可能にする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
13. 第２の結合エレメントが、以下の形状：
    円錐状周面、円筒状の孔または方形溝
    を有する第１の結合エレメントを支承するための凹面状の載置面を有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。
14. 第１の結合エレメント（１５）がマイクロ光学構成素子（５）に設けられている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置。
15. 第１の結合エレメント（１５）または第２の結合エレメント（２０）の少なくとも１つの表面が金属層を有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載の装置。
16. マイクロ光学構成素子（５）が、第１の結合エレメント（１５）か、または第２の結合エレメント（２０）を有するハウジング内に配置されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の装置。
17. マイクロ光学構成素子（５）がレーザミラー、光学フィルタ、偏光コンポーネント、周波数２倍器、遅延プレートまたはレンズを有している、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
18. 第１の結合エレメント（１５）と第２の結合エレメント（２０）とが互いに相対的に位置固定されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の装置。
19. 第１の結合エレメント（１５）と第２の結合エレメント（２０）とが：
    金属および接着剤
    から選択された位置固定剤（６５）によって位置固定されている、請求項１８記載の装置。
20. 基板（１０）に配置されたマイクロ光学構成素子（５）を位置調整するための方法において、以下の方法ステップ：
    Ａ）マイクロ光学構成素子（５）と基板（１０）とから成る、請求項１から１９までのいずれか１項記載の装置（１）を準備し、
    Ｂ）引き続き、両結合エレメント（１５，２０）の位置を相対的に変化させることにより、マイクロ光学構成素子（５）を位置調整する
    を実施することを特徴とする、基板に配置されたマイクロ光学構成素子を位置調整するための方法。
21. 方法ステップＢ）の後に行われる方法ステップＣ）で、第１の結合エレメント（１５）と第２の結合エレメント（２０）とを互いに位置固定する、請求項２０記載の方法。
22. 方法ステップＢ）でマイクロ光学構成素子（５）を、グリップアーム（６０）によって光学構成エレメント（７０）の光路（７０Ａ）内で位置調整する、請求項２１または２２記載の方法。
23. −方法ステップＡ）で第１の結合エレメントおよび／または第２の結合エレメントの互いに向かい合って位置する表面のうちの少なくともいずれか一方の表面に、硬化性の接着剤を被着させ、
    −該接着剤を方法ステップＣ）で硬化させる、
    請求項２０から２２までのいずれか１項記載の方法。
24. −方法ステップＡ）で第１の結合エレメントおよび／または第２の結合エレメントの互いに向かい合って位置する表面のうちの少なくともいずれか一方の表面に、金属層を形成し、
    −該金属層を方法ステップＣ）で溶融させる、
    請求項２０から２２までのいずれか１項記載の方法。
25. 光学システム（８０）において、該光学システム（８０）が、
    −少なくとも１つの光学構成エレメント（７０）と、
    −該光学構成エレメント（７０）の光路（７０Ａ）内に配置されている、請求項１から１９までのいずれか１項記載の少なくとも１つの装置（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ）と
    を有していることを特徴とする光学システム。
26. 光学構成エレメントがレーザ、特に半導体ディスクレーザを有している、請求項２５記載の光学システム。

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