JP2007140137A - 位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】調整ネジの調整時間を短縮し、手動で調整を行っても中心部の相対距離が変わらない位置決め装置を実現する。
【解決手段】円周を３等分した位置に３本のピンを有する第１部材と、
この第１部材に対向して配置され前記３本のピンに接触し所定の距離を隔てて支持された第２部材からなり、
前記第１部材の中心を軸として回転させたときに、前記第１，第２部材間の中心部の距離は一定に維持され、中心から離れた位置の部材間の距離は可変となるように構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば顕微鏡ステージのアライメント機構，調芯装置のアライメント機構，撮像素子のアライメント機構などに用いて好適な位置決め装置に関する。

カメラや顕微鏡を用いて被検査体の物性を検査したり、撮像するために位置決め装置を用いた先行文献としては次のようなものがある。

特開平７−１２８２４３号公報 特開平７−２８０５３７号公報 特開２００４−２０５３６６号公報

図４（ａ，ｂ）は位置決め装置として用いられている従来例を示し、顕微鏡にアラインメント調整ステージとＸＹθステージを取付けた構成を示すものである。図４において、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）図のＺ−Ｚ視図である。
これらの図において、１はカメラ、２は鏡筒、３はレンズ、４は支柱であり、レンズ３の先端には所定の距離を隔ててワークステージ５が配置され、ワークステージの中央付近にはワーク８が配置されている。

ワークステージ５には３本のねじ６が所定の位置にねじ込まれている。この３本のねじ６の先端はワークステージ５の下方に配置されたＸＹθ方向に移動するアライメント調整ステージの表面に接触している。

上述の構成において、レンズ３に対してワーク８の表面が傾いていた場合、３本のねじ６をそれぞれ回転させてワークステージ５からの突き出し長さを調整出し、その傾きを平面になるようにする。

ところで、このような構成においては、下記のような問題があった。
１）２平面のアライメントのために３個のネジの突き出し長を調整する必要がある。
２）手動の場合は試行錯誤しながら行わなければならないので時間がかかり、２平面間の相対距離も変わってしまう恐れがある。
３）自動化するには３個のアクチュエータが必要。

本発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、
１）調整ネジの調整時間を短縮する。
２）手動で調整を行っても相対距離が変わらないようにする。
３）自動化したときのアクチュエータの数を減少させる。
ことを目的とする。

このような課題を達成するために、本発明の位置決め装置は、
円周を３等分した位置に３本のピンを有する第１部材と、
この第１部材に対向して配置され前記３本のピンに接触し所定の距離を隔てて支持された第２部材からなり、
前記第１部材の中心を軸として回転させたときに、前記第１，第２部材間の中心部の距離は一定に維持され、中心から離れた位置の部材間の距離は可変となるように構成したことを特徴とする。

請求項２においては、請求項１記載の位置決め装置において、
前記第１部材は、
外周にギアが形成された第１円板と、
この円板の外周より内側の円周を３等分した位置に円板の表面および裏面に対して直角方向に両端が突出して設けられた３本のピンと、
前記第１円板に対向して配置され外周にギアが形成された第２円板と、
この第２円板の表面に設けられ、前記第１円板の中心を軸として回転させたときに前記３本のピンのうち２本は同方向に上昇（または下降）し、他の一本のピンは前記２本のピンとは逆方向に下降（または上昇）するように形成されたカムとして機能する溝と、
前記第１円板に対しては一方向にのみ回転させ、第２円板に対しては両方向への回転が可能なように係合するギアを有する第３円板を備えたことを特徴とする。

請求項３においては、請求項２に記載の位置決め装置において、
前記第１円板に設けられた３本のピンは円板の表面および裏面からの高さが同一になるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。

請求項４においては、請求項２または３に記載の位置決め装置において、前記第１円板の回転を規制する回転規制手段を設けたことを特徴とする。

請求項５においては、請求項２乃至４のいずれかに記載の位置決め装置において、
前記第１円板を一方向にのみ回転させる機構としてラチエットを用いたことを特徴とする。

以上説明したことから明らかなように本発明によれば次のような効果がある。
請求項１および２の発明によれば、
円周を３等分した位置に３本のピンを有する第１部材と、
この第１部材に対向して配置され前記３本のピンに接触し所定の距離を隔てて支持された第２部材からなり、
前記第１部材の中心を軸として回転させたときに、前記第１，第２部材間の中心部の距離は一定に維持され、中心から離れた位置の部材間の距離は可変となるように構成した
ので、第１部材を回転させるだけで第２部材との中心部との距離を変えることなく平面の傾きを調整することができる。

請求項３の発明によれば、第１円板に設けられた３本のピンは円板の表面および裏面からの高さが同一になるように配置したので、カムの形状を同じに形成することができ、加工が容易になる。

請求項４の発明によれば、第１円板の回転を規制する回転規制手段を設けたので、安定した撮影（検査）が可能となる。

請求項５の発明によれば、第１円板を一方向にのみ回転させる機構としてラチエットを用いたので構成を簡単にすることができる。

図１（ａ〜ｃ）は、本発明の実施形態の一例を示す構成説明図で、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は溝３２の底部の断面展開図である。
これらの図において、１０はワーク８を載置する第２部材で、３本のピン２２〜２４の一端で支持されている。なお、この第２部材１０は外周に設けたストッパ１０ａ（図では３箇所に設けてある・・・ｂ図参照）により回転が規制されている。

１９は第１部材で、第１円板２０、第２円板３０および支持部材４０から構成されている。
第１円板２０の中心から所定の距離はなれた円周上に円周を３等分した位置に同じ長さの３本のピン２２，２３，２４が固定されている。これら３本のピンは第１円板の表面および裏面から直角方向に同じ長さに突き出している。

３０は第２円板であり、この第２円板には第１円板２０に固定された３本のピンの他端が挿入される溝３２が形成されている。この溝３２は第１円板のピンが配置された円周と同じ大きさの円周上に形成されている。溝幅はピンの外径よりわずかなに大きなものとされ、第１円板２０を回転させたときに３本のピンが溝３２に沿ってスムーズに移動するようになっている。

第１，第２円板２１，３１および支持部材４０は図示しないスラストベアリング等を挟んで対向して配置されており、円板の中心を回転軸として同方向または逆方向に回転自在とされている。これら第１，第２円板の外周には第１ギア２１，第２ギア３１が形成されている。２５は第１円板２０の回転を規制するストッパである。

４１は第３円板で、第１円板に形成された第１ギア２１に対して一方向のみに回転を与えるラチェット機能を有する爪ギア５１および第２円板に形成された第２ギア３１に対して両方向に回転を与える送りギア５２で構成されている。これらのギア５１，５２は支軸５０ａを介して摘み５０ｂを有するハンドル５０に接続されている。

図（ｃ）は第２円板に形成された溝３２の底部の形状を示すもので、ａ,ｂ,ｃ〜ａ部までは溝の中心部の長さを３６０度展開した状態を示している。即ち、この例ではａ点からｂ点までの６０度まではＨの高さ下降し、ｂ点から６０度回転したｃ点まではＨの高さ上昇する。

そして、ｃ点から６０度回転したｄ点まではＨの高さ下降し、ｄ点から６０度回転したｅ点まではＨの高さ上昇する。次にｅ点から１２０度回転したａ点までは２Ｈの高さ下降する。なお、はじめの段階でピン２３はｂ，２４はｃ，２２はｆ点（これらの位置を原点とする）に配置しておくものとする。

上述の構成において、ハンドル５０を順方向に回すと第２円板３０だけが回転する。このときは第１円板２０はストッパ２５により回転が規制されている。この回転によってピン２３，２４は矢印イ、ロ方向に移動して持ち上げられ、ピン２２は、矢印ハ方向に移動して下降する。その結果、ピン２２，２３，２４に接触している第２部材１０が傾斜する。その場合、それぞれのピンは第２部材の中心を支点として上下動するので第２部材の中心の高さは変わらない。

次にハンドル５０を逆方向に回すと第１，第２円板両方が回転する。この回転では第２部材は傾きの大きさを保ったまま傾きの向きを変化させることができる。
このような回転により第２部材の上に載置されたワーク８の傾きを調整することができる。

上述の構成によれば、第２部材の上に載置されたワーク８の向きや傾きを自由に調整することができる。また、従来のねじを３本用いた方式では一つのねじを動かすと傾きの方向も変えてしまうが、本発明の方式では傾きの方向を固定したまま傾きの大きさを変更することができる。

更に、従来の３つのネジ調整方式では調整した結果、高さも変えてしまうが、本方式では基準の高さは一定となり、顕微鏡などで焦点を合わせたままアライメント調整ができる。また、従来は３つのネジを回して試行錯誤して調整していたのに比較し、調整時間を短縮することができる。

図２は他の実施例を示すもので、図１に示すハンドル５０をモータ６０に変更することで、自動ステージを構成したものである。

図３は本発明の位置決め装置をＦＰＤ画像検査装置に適用した例を示すもので、位置決め装置をカメラに組み込むことにより、画像処理で完全自動のアライメント調整を行うように構成したものである。図において６１は画像処理装置であり、モータ６０に対して駆動信号を送信し、カメラ１で撮影した検査対象ＦＰＤの画像を取り込んで画像を処理できるように構成したものである。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。例えば本実施例では溝の底部の形状を、ピンの２本を上昇させ他の一本を下降させるように形成したが、ピンの２本を下降させ他の一本を上昇させるように形成してもよく、要は第２円板を回転させることにより第２部材の中心を支点として傾斜が変化するような形状であればよい。なお、ワークの高さが高くなると中心の位置がずれるが、その場合は、第２部材のワークを載置する部分を掘り込むことにより中心位置のずれを軽減することができる。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

本発明の実施形態の一例を示す位置決め装置の構成説明図である。 他の実施例を示す構成説明図である。 本発明の適用例を示す構成説明図である。 従来の位置決め装置の一例を示す図である。

符号の説明

１ カメラ
２ 鏡筒
３ レンズ
４ 支柱
５ ワークステージ
６ ねじ
７ アライメント調整ステージ（ＸＹＺ）
８ ワーク
１０ 第２部材
１９ 第１部材
２０ 第１円板
２１ 第１ギア
２２，２３，２４ ピン
１０ａ，２５ ストッパ
３２ 溝
４１ 第３円板
５０ ハンドル
５０ａ 支軸
５０ｂ つまみ
５１ 爪ギア
５２ 送りギア
６０ モータ
６１ 画像処理装置
７０ 検査対象ＦＰＤ

Claims (5)

1. 円周を３等分した位置に３本のピンを有する第１部材と、
   この第１部材に対向して配置され前記３本のピンに接触し所定の距離を隔てて支持された第２部材からなり、
   前記第１部材の中心を軸として回転させたときに、前記第１，第２部材間の中心部の距離は一定に維持され、中心から離れた位置の部材間の距離は可変となるように構成したことを特徴とする位置決め装置。
2. 前記第１部材は、
   外周にギアが形成された第１円板と、
   この円板の外周より内側の円周を３等分した位置に円板の表面および裏面に対して直角方向に両端が突出して設けられた３本のピンと、
   前記第１円板に対向して配置され外周にギアが形成された第２円板と、
   この第２円板の表面に設けられ、前記第１円板の中心を軸として回転させたときに前記３本のピンのうち２本は同方向に上昇（または下降）し、他の一本のピンは前記２本のピンとは逆方向に下降（または上昇）するように形成されたカムとして機能する溝と、
   前記第１円板に対しては一方向にのみ回転させ、第２円板に対しては両方向への回転が可能なように係合するギアを有する第３円板を備えたことを特徴とする請求項１記載の位置決め装置。
3. 前記第１円板に設けられた３本のピンは円板の表面および裏面からの高さが同一になるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
4. 前記第１円板の回転を規制する回転規制手段を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の位置決め装置。
5. 前記第１円板を一方向にのみ回転させる機構としてラチエットを用いたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の位置決め装置。
   
   

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