JP4824282B2 - 微小アライメント部材のアライメント装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば複数の微小光学素子等の微小アライメント部材同士を近距離に精度良くアライメントするための微小アライメント部材のアライメント装置に関するものである。

従来から微小アライメント部材としては、例えば導波路，光ファイバ，ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser、面発光レーザ）等の微小光学素子がある。

このＶＣＳＥＬにはレーザ射出口が例えば約１５μｍあるものがあり、光ファイバには外径が１２５μｍでコア部分が例えば約５０μｍのものがある。このようなＶＣＳＥＬと光ファイバ等の微小光学素子同士を互いに対向させて使用する場合、微小光学素子同士を精度良くアライメントする必要がある。

このようなアライメントのための装置としては、例えば望遠鏡テレビカメラを用いて微小部分のアライメント状態をモニターするようにしたものも考えられている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−５２７９５号公報

しかしながら、望遠鏡テレビカメラを用いて微小部分のアライメント状態を観察する装置では、２つの望遠鏡テレビカメラを直交する方向に配置したものであるために、上述した光ファイバとＶＣＳＥＬを対向させてアライメントするような場合には適しないものであった。

そこで、この発明は、微小アライメント部材同士を対向させてアライメントするような場合でも微小アライメント部材同士を精度良くアライメントすることができる微小アライメント部材のアライメント装置を提供することを目的とするものである。

上述した目的を達成するため、請求項１の発明の微小アライメント部材のアライメント装置は、直線状に延びるガイド部材と、前記ガイド部材が延びる方向をＸ方向とすると共に前記Ｘ方向に直交し且つ互いに直交する方向をＹ，Ｚ方向としたとき、前記ガイド部材の前記Ｚ方向における側方に配設され且つ前記Ｙ，Ｚ方向に移動調整可能に設けられた第１ステージと、前記ガイド部材を挟んで前記第１ステージに対応する位置に設けられ且つ前記Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動調整可能に設けられていると共に第１微小アライメント部材の取付部を有する第２ステージと、前記ガイド部材の前記Ｚ方向における側方に配設されていると共に光軸が前記Ｚ方向に延びる第１顕微鏡と、前記第１顕微鏡に対してＸ方向に間隔を置いて設けられていると共に光軸が前記Ｚ方向に延び且つ前記第１ステージに取り付けられた第２顕微鏡と、前記ガイド部材に前記Ｘ方向に進退動可能に取り付けられたスライドベースと、前記スライドベース上にＹ方向に調整可能に設けられ且つレチクル又は第２微小アライメント部材のホルダを選択的に取り付けるホルダ取付部材と、前記スライドベースを前記Ｘ方向に移動させる駆動モータと、前記駆動モータを駆動制御させる演算制御回路と、前記演算制御回路を操作して前記駆動モータを駆動させるスイッチと、前記スライドベース上に前記レチクルを取り付けた状態で前記スイッチより前記駆動モータを作動させ、前記スライドベースを前記駆動モータにより前記第１顕微鏡側から第２顕微鏡側に移動させたときに、前記レチクルの中心が前記第２顕微鏡に対向した位置を記憶させるメモリと、前記第1，第2の微小アライメント部材の一方からの光を他方で受光させたときに、前記他方の微小アライメント部材の受光量の変化を検出するセンサと、を備え、前記演算制御回路は、前記メモリに記憶された前記レチクルの中心の前記第２顕微鏡に対向する位置に基づいて前記スライドベースを前記第１顕微鏡側から前記第２顕微鏡側に移動制御することを特徴とする。

このような構成によれば、微小アライメント部材同士を対向させてアライメントするような場合でも微小アライメント部材同士を精度良くアライメントすることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ），図２（ａ）において、１は直線状に水平に延びる第１のガイドフレーム（ガイド部材）である。この第１のガイドフレーム１は、側壁２ａ，２ｂを有するチャンネル状のフレーム本体２と、フレーム本体２の長手方向の両端部にそれぞれ固定された端板（端壁）３，４を有する。そして、ガイドフレーム１の側壁２ａ，２ｂ間にはガイド溝５が形成されている。ここで、第１のガイドフレーム１の延びる方向をＸ方向、Ｘ方向に直交して上下方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。

このガイドフレーム１上には、図３に示したようなスライドベース（スライド台）６が配設されている。このスライドベース６は、ガイド溝５内に長手方向に移動可能に配設されたガイド突部６ａを下部に一体に有する。これによりスライドベース６は、ガイドフレーム１に長手方向に進退動自在に保持されている。

また、ガイド溝５内には側壁２ａ，２ｂと平行なボールネジ（送りネジ）７が配設されている。このボールネジ７は、図３に示したようにガイド突部６ａを貫通すると共に、図１（ａ），図２（ａ）に示したように端板３，４に両端部が回転自在に保持されている。このガイド突部６ａ内には、ボールネジ７のネジ溝（図示せず）に係合する複数のボール（図示せず）が保持されている。

これにより、ボールネジ７を正転又は逆転させることにより、スライドベース６がガイドフレーム１の長手方向に進退駆動されるようになっている。このボールネジ７は、パルスモータ等の駆動モータ８により正逆回転駆動可能になっている。尚、駆動モータ８は端板３に固定されている。

また、スライドベース６上には、図３に示したように上下方向（Ｙ方向）調整装置（昇降調整装置）９が取り付けられている。

この上下方向調整装置９は、図３に示したようにスライドベース６上に取り付けられた固定台１０と、固定台１０の中央に設けられた上下方向（Ｙ方向）に延びるガイド筒部１１と、固定台１０に固定されたブラケット１２と、ガイド筒部１１に昇降自在（上下動自在）に取り付けられた昇降台（ホルダ取付部材、ホルダ取付台）１３と、ブラケット１２に取り付けられて昇降台１３を上下に昇降操作するマイクロメータ１４を有する（図４参照）。

ガイドフレーム１の一端部の右側方には、ガイドフレーム１と直交する方向（Ｚ方向）に延びる第２のガイドフレーム１５が配設されている。

この第２のガイドフレーム１５上には図１（ａ）、図２（ａ）に示したようにスライド台１６が第２のガイドフレーム１５の長手方向（Ｚ方向）に移動調整可能に装着され、このスライド台１６上には光軸をＺ方向に向けた第１顕微鏡１７が取り付けられている。

また、ガイドフレーム１の他端部の両側には、ガイドフレーム１と直交する方向（Ｚ方向）に延びる第３，第４のガイドフレーム１８，１９が配設されている。

この第３のガイドフレーム１８上にはスライド台２０が第３のガイドフレーム１８の長手方向（Ｚ方向）に沿う方向に移動調整可能に装着されている。このスライド台２０上には、Ｘ−Ｙ調整手段（Ｘ−Ｙ調整機構）としてのＸ−Ｙ調整装置２１が装着されている。

このＸ−Ｙ調整装置２１は、図５に示したようにＹ方向移動機構（Ｙ方向移動手段）であるＹ方向移動装置２２と、このＹ方向移動装置２２上に装着されたＸ方向移動機構（Ｘ方向移動手段）であるＸ方向移動装置２３を有する。

Ｙ方向移動装置２２は、図５に示したようにスライド台２０上に固定された固定台２４、固定台２４の中央に設けられた上下方向（Ｙ方向）に延びるガイド筒部２５と、固定台２４に固定されたブラケット２６と、ガイド筒部２５に昇降自在に取り付けられた上下方向（Ｙ方向）に延びる昇降台（ホルダ取付部材、ホルダ取付台）２７と、ブラケット２６に取り付けられて昇降台２７を上下に昇降操作するマイクロメータ２８を有する。

Ｘ方向移動装置２３は、図５に示したように昇降台２７上に固定されたＸベース２９と、ガイドフレーム１の長手方向（Ｘ方向）に移動可能にＸベース２９上に装着されたＸテーブル３０と、Ｘベース２９に取り付けられたブラケット３１と、ブラケット３１に取り付けられてＸテーブル３０をＸ方向に進退移動操作するマイクロメータ３２を有する。このＸテーブル３０上には光軸をＺ方向に向けた第２顕微鏡３３が取り付けられている。

第４のガイドフレーム１９上にはスライド台３８が第４のガイドフレーム１９の長手方向（Ｚ方向）に沿う方向に移動調整可能に装着されている。この第１のガイドフレーム１９は、側壁３４ａ，３４ｂを有するチャンネル状のフレーム本体３４と、フレーム本体３４の長手方向の両端部にそれぞれ固定された端板（端壁）３５，３６を有する。そして、ガイドフレーム１９の側壁３４ａ，３４ｂ間にはガイド溝３７が形成されている。

このガイドフレーム１９上には、図１（ａ），図２（ａ）及び図６に示したようなスライドベース（スライド台）３８が配設されている。このスライドベース３８は、図６に示したようにガイド溝３７内に長手方向に移動可能に配設されたガイド突部３８ａを下部に一体に有する。これによりスライドベース３８は、ガイドフレーム１に長手方向に進退動自在に保持されている。

また、ガイド溝３７内には側壁３４ａ，３４ｂと平行なボールネジ（送りネジ）３９が配設されている。このボールネジ３９は、図６に示したようにガイド突部３８ａを貫通すると共に、図１（ａ），図２（ａ）に示したように端板３５，３６に両端部が回転自在に保持されている。このガイド突部３８ａ内には、ボールネジ３９のネジ溝（図示せず）に係合する複数のボール（図示せず）が保持されている。

これにより、ボールネジ３９を正転又は逆転させることにより、スライドベース３８がガイドフレーム１９の長手方向（Ｚ方向）に進退駆動されるようになっている。このボールネジ３９は、図１（ａ），図２（ａ）のパルスモータ等の駆動モータ４０により正逆回転駆動可能になっている。尚、駆動モータ８は端板３に固定されている。

このスライドベース３８上には、図６に示したようにＸ−Ｙ調整手段（Ｘ−Ｙ調整機構）としてのＸ−Ｙ調整装置４１が装着されている。

このＸ−Ｙ調整装置４１は、図６に示したようにＹ方向移動機構（Ｙ方向移動手段）であるＹ方向移動装置４２と、このＹ方向移動装置４２上に装着されたＸ方向移動機構（Ｘ方向移動手段）であるＸ方向移動装置４３を有する。

Ｙ方向移動装置４２は、スライドベース３８上に固定された固定台４４、固定台４４の中央に設けられた上下方向（Ｙ方向）に延びるガイド筒部４５と、固定台４４に固定されたブラケット４６と、ガイド筒部４５に昇降自在に取り付けられた上下方向（Ｙ方向）に延びる昇降台（ホルダ取付部材、ホルダ取付台）４７と、ブラケット４６に取り付けられて昇降台４７を上下に昇降操作するマイクロメータ４８を有する。

Ｘ方向移動装置４３は、図６に示したように昇降台４７上に固定されたＸベース４９と、ガイドフレーム１の長手方向（Ｘ方向）に移動可能にＸベース４９上に装着されたＸテーブル５０と、Ｘベース４９に取り付けられたブラケット５１と、ブラケット５１に取り付けられてＸテーブル５０をＸ方向に進退移動操作するマイクロメータ５２を有する。

このＸテーブル５０上には、図１（ａ），図２（ａ）に示したように傾動装置５３が取り付けられている。

この傾動装置５３は、Ｘテーブル５０に固定された固定テーブル５４と、固定テーブル５４上に水平回動可能に装着された水平回動テーブル５５と、この水平回動テーブル５５上に上下回動可能に装着された上下回動テーブル（第２ステージ）５６を有する。そして、水平回動テーブル５５はマイクロメータ５７により水平方向に進退回動操作できるようになっており、上下回動テーブル５６はマイクロメータ５８により上下方向に方向に進退回動操作できるようになっている。

この上下回動テーブル５６上にはホルダ５９が取り付けられ、このホルダ５９には光ファイバ６０の一端部６０ａが保持されている。この光ファイバ６０の一端部６０ａの光軸はＺ方向に向けられている。この光ファイバ６０は、コア６０ｂ及びその周囲のクラッド６０ｃを有する。そして、この光ファイバ６０のコア６０ｂの端面６０ｄには、図１５に示したような鏡面層６１が形成されている。６１ａは、鏡面層６１の端面である。

尚、水平回動テーブル５５及び上下回動テーブル５６は光ファイバ６０の先端を中心に回動できるようになっている。しかも、上述した構成とすることにより、光ファイバ６０用のホルダ５９はＸ，Ｙ，Ｚ方向移動と水平回動及び上下回動等の５軸の自由度を持つことになる。

上述した駆動モータ８及び４０は、図１（ａ）及び図２（ａ）に示した演算制御回路（演算制御手段）６２により作動制御されるようになっている。この演算制御回路６２には受光センサ（受光手段）６３からの出力信号が入力され、受光センサ６３には光ファイバ６０の他端からの光が入射するようになっている。

また、演算制御回路６２には、駆動モータ８を正転させるスイッチ８ａ及び駆動モータ８を逆転させるスイッチ８ｂが接続されていると共に、駆動モータ４０を正転させるスイッチ４０ａ及び駆動モータ４０を逆転させるスイッチ４０ｂが接続されている。更に、演算制御回路６２にはメモリ６２ａ及びスタートスイッチＳｗが接続されている。

次に、このような構成のアライメント方法について説明する。
（１）レチクルによる調整
＜第１顕微鏡１７によるアライメント＞
図１（ａ），（ｂ）に示したようなレチクル６４が取り付けられたレチクルホルダ６５を用意し、このレチクルホルダ６５を図１（ａ）に示したようにホルダ取付部材である昇降台１３上に取り付ける。

尚、このレチクル６４には図１（ｂ），図９（ｃ）に示したようにＸ方向線６６ａ及びＹ方向線６６ｂから十字状に形成された十字線（ターゲット、視標）６６が設けられている。ＯはＸ線６６ａとＹ線６６ｂとの交点である中心を示す。このレチクル６４の中心Ｏ１は、ボールネジ７の軸線７ａを含むＸ−Ｙ平面（鉛直面）内に位置させられている。

この状態で、作業者がスイッチ８ａを押すと、演算制御回路６２は駆動モータ８ａを正転させて、駆動モータ８によりボールネジ７が正転させられ、スライドベース６が第１のガイドフレーム（ガイド部材）１に沿って端板４側に移動させられる。一方、作業者がスイッチ８ａを押すと、演算制御回路６２は駆動モータ８ａを逆転させて、駆動モータ８によりボールネジ７が逆転させられ、スライドベース６が第１のガイドフレーム（ガイド部材）１に沿って端板３側に移動させられる。このような移動はスイッチ８ａ又は８ｂを押している間だけ行われる。

このスイッチ８ａ，８ｂの操作によりレチクル６４を第１顕微鏡１７に対向させる。この第１顕微鏡１７には、図９（ａ１）に示したような４５°傾斜した十字線（視標線）１７ａが設けられ、この十字線１７ａの中心が第１顕微鏡１７の光軸Ｏ１となる。

従って、レチクル６４を図９（ａ）の如く第１顕微鏡１７に対向させた後は、ピント調整のために、第１顕微鏡１７でレチクル６４を観察しながら、スイッチ８ａ，８ｂを操作してスライドベース６をＸ方向に進退動操作すると共に、スライド台１６を光軸Ｏ１方向に進退動操作して、第１顕微鏡１７の光軸Ｏ１をレチクル６４のＹ線６６ｂに一致させる。

次に、第１顕微鏡１７でレチクル６４を観察しながら、図９（ａ１）に示したようにレチクル６４の中心Ｏが第１顕微鏡１７の光軸Ｏ１に一致するように、マイクロメータ１４を操作して昇降台（ホルダ取付部材）１３を第１顕微鏡１７の光軸Ｏ１及びスライドベース６の移動方向と直交する方向（Ｙ方向）に移動調整（微動操作）する。
＜第２顕微鏡３３によるアライメント＞
このレチクル６４の中心Ｏが第１顕微鏡１７の光軸Ｏ１に一致した後は、スイッチ８ｂを押して、演算制御回路６２から駆動パルスを供給して駆動モータ８を逆転させ、ボールネジ７を逆転させることにより、スライドベース６を端板３の方向に移動させて、レチクル６４を図２（ａ），図９（ｂ）の如く第２顕微鏡３３に大まかに対向させる。

この際、演算制御回路６２は、レチクル６４の中心Ｏが第１顕微鏡１７の光軸Ｏ１に一致した位置からレチクル６４を図２（ａ），図９（ｂ）の如く第２顕微鏡３３に大まかに対向させた位置までの駆動パルス数をメモリ６２ａにアライメント駆動パルス数として記憶させておく。

尚、この第２顕微鏡３３には図９（ｂ１）に示したように４５°傾斜する十字線（視標線）３３ａが設けられている。この十字線（ターゲット、視標線）３３ａの中心が第２顕微鏡３３の光軸Ｏ２となる。

従って、レチクル６４を第２顕微鏡３３に大まかに対向させた後は、第２顕微鏡３３でレチクル６４を観察しながら、スイッチ８ａ，８ｂを操作してスライドベース６をＸ方向に進退動操作すると共に、スライド台２０を光軸Ｏ２方向に進退動操作して、第２顕微鏡３３の光軸Ｏ２を図９（ｂ１）のレチクル６４のＹ線６４ｂに略一致させる。

この後、作業者は、マイクロメータ２８を操作して昇降台２７を上下（Ｙ）方向に微動操作すると共に、マイクロメータ３２を操作してＸテーブル３０をＸ方向に微動操作して、図９（ｂ１）に示したように第２顕微鏡３３の光軸Ｏ２をレチクル４４の光軸Ｏ１に一致させる。

このような第１，第２顕微鏡１７，３３のレチクル６４に対する光軸合わせは一度行うだけでよい。
（２）第１微小アライメント部材のアライメント
次に、図２（ａ）のレチクルホルダ６５をスライドベース６から取り外すと共に、第１微小アライメント部材（微小光学素子）である光ファイバ６０の一端部６０ａを図２（ａ）に示したようにホルダ５９に保持させる。この際、光ファイバ６０はコア６０ｂ周囲のクラッド６０ｃが図１４の如く保持される。

この状態で、スイッチ４０ａを押して演算制御回路６２により駆動モータ４０を正転させ、ボールネジ３９を正転させることにより、スライドベース３８を端板３５側に移動させて、スライドベース３８上のＸ−Ｙ調整装置４１及びＸ−Ｙ微動装置５３を第１のガイドフレーム１のボールネジ７上に大まかに移動させる。

この後、作業者は、第２顕微鏡３３で光ファイバ６０の一端部６０ａの端面を観察しながら、マイクロメータ４８を操作して昇降台４７をＹ方向に昇降させると共に、マイクロメータ５２を操作してＸテーブル５０をＸ方向に進退動させて、第２顕微鏡３３の光軸Ｏ２を一端部６０ａのコア６０ｂの略端面中央である光軸Ｏ３に対して移動調整して、図１０（ａ），図１０（ａ１）に示したように一端部６０ａのコア６０ｂの端面中央を第２顕微鏡３３の光軸Ｏ２に一致させる。この位置では、ボールネジ７の軸線７ａを含むＸ−Ｙ平面（鉛直面）とコア６０ｂの端面が略一致する。
（３）第２微小アライメント部材のアライメント
＜第１顕微鏡に対するアライメント＞
次に、図７に示したようにスライドベース６を第１顕微鏡１７側に位置させと共に、図１３，図１４に示したような第２微小アライメント部材（微小光学素子）であるＶＣＳＥＬ６７が保持されたＶＣＳＥＬホルダ６８を用意する。尚、図１３，図１４に示したＶＣＳＥＬホルダ６８の下端からＶＣＳＥＬ６７の発光点６７ａまでの高さは、レチクルホルダ６５の下端からレチクル６４の光軸Ｏまでの高さと略一致するように予めセット（設定）されている。

実際には、ＶＣＳＥＬホルダ６８の下端からＶＣＳＥＬ６７の発光点６７ａまでの高さは、レチクルホルダ６５の下端からレチクル６４の光軸Ｏまでの高さと略一致するように作られていても、製造時の寸法誤差があるので完全に一致することはない。

従って、スライドベース６上のレチクルホルダ６５が取り付けられていた部分にＶＣＳＥＬホルダ６８を取り付けて、ＶＣＳＥＬホルダ６８に保持させたＶＣＳＥＬ６７の発光点６７ａを第１顕微鏡１７に対向させる。

この状態で、第１顕微鏡１７で発光点６７ａを観察しながら、スイッチ８ａ，８ｂを操作してスライドベース６をＸ方向に進退動操作すると共に、マイクロメータ１４を操作して昇降台（ホルダ取付部材）１３を第１顕微鏡１７の光軸Ｏ１及びスライドベース６の移動方向と直交する方向（Ｙ方向）に移動調整（微動操作）して、図１０（ｂ１）に示したようにＶＣＳＥＬ６７の中心Ｏを第１顕微鏡１７の光軸Ｏ１に一致させる。
＜第２顕微鏡に対するアライメント＞
次に、スイッチ４０ｂを押してスライドベース３８を端板３６側に所定量αだけ移動させ、ボールネジ７の軸線７ａを含むＸ−Ｙ平面と光ファイバ６０の鏡面層６１の端面６１ａとの距離を所定距離αだけ離間させる。

この後、スタートスイッチＳｗを押すと、演算制御回路６２はメモリ６２ａに記憶させたアライメント駆動パルス数だけ駆動パルスを駆動モータ８に供給して、駆動モータ８を所定回転数逆転させる。これに伴い、ボールネジ７が逆転させられて、スライドベース６を端板３の方向に移動させられ、ＶＣＳＥＬ６７が図１１の矢印６９で示したように光ファイバ６の一端部６０ａ側に移動させられる。

しかも、図２（ａ）の如くＶＣＳＥＬホルダ６８が光ファイバ６の一端部６０ａ側に移動させられて、図１５に示したようにＶＣＳＥＬ６７の発光点６７ａが光ファイバ６０の端面６０ｄに鏡面層６１を介して対向させられる。この位置では、図１６に示した如く鏡面層６１の端面６１ａとＶＣＳＥＬ６７の表面までの距離が所定距離αだけ離間した状態となっている。この所定距離αは、ＶＣＳＥＬ６７の発光点６７ａから出射される光が共振しない距離以上に設定されている。

尚、ＶＣＳＥＬ６７は反射ミラー６９，透明電極（中間層）７０，活性層７１及び発光点６７ａを規定する開口部７２ａが設けられた電極７２を有する。

そして、図１５に示したようにＶＣＳＥＬ６７の発光点６７ａが光ファイバ６０の端面６０ｄに鏡面層６１を介して対向すると、演算制御回路６２は電極７０，７２に駆動電圧を印加し、開口部７２ａから光を鏡面層６１に向けて出射させる。尚、開口部７２ａから出射する光には図１９（ａ）に示したように波長の短いものから波長の長いものまで含まれている。

更に、演算制御回路６２は、所定距離αだけ離間した位置からスライドベース３８を所定ピッチ毎に端板３５側に移動させる。これに伴い、図１７，図１８の如く光ファイバ６０とＶＣＳＥＬ６７が接近して、鏡面層６１の端面６１ａと反射ミラー６９との距離Ｚａが変化する。そして、開口部７２ａから鏡面層６１に向けて出射する光のうち距離Ｚａを１／２波長とする光が鏡面層６１の端面６１ａと反射ミラー６９との間で共振する。

この共振した光は、レーザー光として出力されて鏡面層６１を透過し、光ファイバ６を介して受光センサ６３に受光される。この際、受光センサ６３からの出力信号は、図１９（ｂ）に示したようなピーク波長Ｐとなる。距離Ｚａが変化することにより、共振する波長も変化するため、ピーク波長は距離Ｚａにより変化する。

尚、レーザ光が得られる位置で、マイクロメータ５７を操作して水平回動テーブル５５をＸ−Ｚ平面（水平面）内でθｘだけ水平方向に進退回動操作すると共に、マイクロメータ５８を操作して上下回動テーブル５６を鉛直面内で上下方向にθｙだけ進退回動操作することにより、光ファイバ６０の端面６１ａを開口部７２ａの発光点６７ａに平行に一致させると、ピーク出力Ｐの信号強度はより大きくなる。

以上説明したように、この発明の微小アライメント部材のアライメント装置は、ガイド部材（第１のガイドフレーム１）に進退動可能に保持されたスライドベース６と、前記スライドベース６上に取り付けられたホルダ取付部材（昇降台１３）と、前記ガイド部材（第１のガイドフレーム１）の側方にその長手方向に間隔を置いて配置された第１，第２顕微鏡１７，３３と、前記ガイド部材（第１のガイドフレーム１）を挟んで前記第２顕微鏡３３に対向するように配置された第１微小アライメント部材（光ファイバ６０の一端部６０ａ）を備えている。

そして、微小アライメント部材のアライメント方法は、前記ホルダ取付部材（昇降台１３）にレチクル６４を取り付け、前記スライドベース６をガイド部材（第１のガイドフレーム１）に沿って移動させて前記レチクル６４を前記第１顕微鏡１７に対向させると共に、前記第１顕微鏡１７で前記レチクル６４を観察しながら前記レチクル６４の中心Ｏが第１顕微鏡１７の光軸Ｏ１に一致するように前記ホルダ取付部材（昇降台１３）を前記第１顕微鏡１７の光軸Ｏ１及び前記スライドベース６の移動方向（Ｘ方向）と直交する方向に移動調整する第１ステップを有する。

また、この微小アライメント部材のアライメント方法は、前記スライドベース６を前記第２顕微鏡３３に対向させて、前記第２顕微鏡３３で前記レチクル６４を観察しながら前記レチクル６４の中心Ｏが第２顕微鏡３３の光軸Ｏ２に一致するように前記第２顕微鏡３３を光軸Ｏ２及び前記スライドベース６の移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に移動調整する第２ステップを有する。

更に、この微小アライメント部材のアライメント方法は、前記第１微小アライメント部材（光ファイバ６０の一端部６０ａ）の中心が第２顕微鏡３３の光軸Ｏ２に一致するよう前記第１微小アライメント部材（光ファイバ６０の一端部６０ａ）を前記第２顕微鏡３３の光軸Ｏ２及び前記スライドベース６の移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に移動調整する第３ステップを有する。

また、この微小アライメント部材のアライメント方法は、前記レチクル６４に変えて第２微小アライメント部材（ＶＣＳＥＬ６７）を前記ホルダ取付部材（昇降台１３）に取り付けて、第２微小アライメント部材（ＶＣＳＥＬ６７）を第１微小アライメント部材（光ファイバ６０の一端部６０ａの端面）に対向させる第４ステップを有する。

このような微小アライメント部材のアライメント方法によれば、微小アライメント部材同士を対向させてアライメントするような場合でも微小アライメント部材同士を精度良くアライメントすることができる。

また、この発明の実施の形態の微小アライメント部材のアライメント装置では、ガイド部材（第１のガイドフレーム１）に進退動可能にスライドベース６が取り付けられ、前記ガイド部材（第１のガイドフレーム１）が延びる方向に間隔をおくと共に光軸Ｏ１，Ｏ２を前記ガイド部材（第１のガイドフレーム１）が延びる方向（Ｘ方向）と直交させた第１，第２顕微鏡１７，３３が前記ガイド部材（第１のガイドフレーム１）の側方に配設されている。

また、このアライメント装置では、前記第２顕微鏡３３を支持する第１ステージ（Ｘテーブル３０）が設けられ、前記ガイド部材（第１のガイドフレーム１）を挟んで前記第１ステージ（Ｘテーブル３０）に対応する第２ステージ（Ｘ微動テーブル５０）が設けられ、前記第２ステージ（Ｘ微動テーブル５０）に第１微小アライメント部材（光ファイバ６０の一端部６０ａ）の取付部（ホルダ５９）が設けられている。

更に、このアライメント装置では、レチクル６４又は第２微小アライメント部材（ＶＣＳＥＬ６７）のホルダ（レチクルホルダ６５又はＶＣＳＥＬホルダ６８）を選択的に取り付けるホルダ取付部材（昇降台１３）が前記光軸Ｏ１，Ｏ２と直交する方向（Ｙ方向）に移動調整可能に前記スライドベース６に装着されている。

しかも、前記第１ステージ（Ｘテーブル３０）は前記スライドベース６の移動方向（Ｘ方向）及び前記ホルダ取付部材（昇降台１３）の移動方向（Ｙ方向）と同方向に前記第２顕微鏡３３を移動調整可能に設けられ、前記第２ステージ（Ｘ微動テーブル５０）は前記スライドベース６の移動方向（Ｘ方向）及び前記ホルダ取付部材（昇降台１３）の移動方向（Ｙ方向）と同方向に前記第１微小アライメント部材（光ファイバ６０の一端部６０ａ）の取付部（ホルダ５９）を移動調整可能に設けられている。
この構成によれば、上述したような第１ステップ〜第４ステップの手順を踏むことで、微小アライメント部材同士を対向させてアライメントするような場合でも微小アライメント部材同士を精度良くアライメントすることができる。
（その他１）
尚、上述した実施例では微小アライメント部材として光ファイバ６０の一端部６０ａ及びＶＣＳＥＬ６７を示したが、微小アライメント部材としては光ファイバ６０の一端部６０ａ及びＶＣＳＥＬ６７に限定されるものではない。例えば、微小アライメント部材としては光導波路等の光学素子がある。そして、アライメントする場合、光導波路（光学素子）と光ファイバ（光学素子）のアライメント、光ファイバ（光学素子）と光ファイバのアライメント（光学素子）の組み合わせ等も考えられる。また、微小アライメント部材としては、光導波路や光ファイバ等の光学素子に限定されるものではない。

また、上述したマイクロメータは１４，２８，３２，４８，５２，５７，５８の操作部はパルスモータ等の駆動モータに変えることができる。また、第１，第２顕微鏡１７，３３はテレビカメラに変えることができる。この場合、テレビカメラからの映像信号をモニターで観察することにより、上述したような位置決を行うことができる。
（その他２）
＜ＶＣＳＥＬ等の問題点＞
（ａ）ところで、ＶＣＳＥＬの表面には電極用パッドなどがあり、平面ではない。そのため、導波路−光ファイバ、光ファイバ−光ファイバのアライメントのように、上面、側面から直接観察を行うことができない。
（ｂ）ＶＣＳＥＬ６７は５〜１０ｍｍのチップの表面にアレイ状に並んでおり、その中から使用するＶＣＳＥＬを選択してアライメントを行う必要がある。しかし、光ファイバをＶＣＳＥＬに対向させた状態では、ＶＣＳＥＬ表面を観察する手段がないため、アライメントが行えない。
（ｃ）上述した光ファイバ６０の一端部６０ａの端面には鏡面層６１がコーティングしてあり、通常の状態では光が９９％以上通過しない。このため光を利用してのアライメントは不可能である。
（ｄ）ＶＣＳＥＬ６７と光ファイバ６０の一端部６０ａの端面との間隔は、１〜２μｍ程度にしなければならない。このＶＣＳＥＬ６７の表面の凹凸を避けて光ファイバ６０の一端部６０ａの端面をＶＣＳＥＬ６７の発光点６７ａに接近させるためには、光ファイバ６０の先端部を芯線（コア６０ｂ）だけにしておく必要がある。そのため、光ファイバ６０の一端部６０ａとフェルールの端面を揃えて接着することができない。光ファイバの先端はフリーな状態のため、端面はチルトしてしまうこともある。このため、チルト補正機構が必要となる場合もある。
（ｅ）ＶＣＳＥＬ６７と光ファイバ６０の端面の平行出しに利用できる面、及びエッジがない。
＜解決法＞
（i）予め相対的な位置決が行われた２つの顕微鏡（第１，第２顕微鏡１７，３３）を使用する。
（ii）ＶＣＳＥＬ６７と光ファイバ６０の端面の位置決は、それぞれの顕微鏡（第１，第２顕微鏡１７，３３）による直接観察を通して独立に行う。
(iii)ＶＣＳＥＬ６７と光ファイバ６０の端面の座標合わせは、この段階で終了となる。
(iV)ＶＣＳＥＬ６７若しくは光ファイバ６０の端面の一方を高性能ステージにより移動させることで、相対的な位置決が行われる。
(V)Ｘ微動テーブル（ステージ）３０上に水平回転する回転テーブルを取り付け、この回転テーブル上に上下に回動するホルダ取付部材を取り付けると共に、回転テーブルをマイクロメータやパルスモータ等の駆動手段で水平回転操作可能に設け、ホルダ取付部材をマイクロメータやパルスモータ等の駆動手段で上下回動操作可能に設けて、光ファイバ６０の一端部６０ａを保持するホルダ５９をホルダ取付部材に取り付けるようにすることもできる。

そして、ＶＣＳＥＬ６７の発光点６７ａの端面や光ファイバ６０の端面（鏡面層６１の端面６１ａ）の傾斜を第１，第２顕微鏡１７，３３でそれぞれ観察測定して、駆動手段の操作によりＶＣＳＥＬ６７の発光点６７ａと光ファイバ６０の端面が平行になるようにすることもできる。また、ＶＣＳＥＬ６７の発光点６７ａの端面や光ファイバ６０の端面の傾斜をテレビカメラ等で検出した場合には、この検出結果に基づいてパルスモータ等を駆動制御することで、ＶＣＳＥＬ６７の発光点６７ａの端面や光ファイバ６０の端面を平行に対向させることができる。
＜効果＞
（Ａ）段差形状を有する微小素子（微小アライメント部材）同士のアライメント、面合わせを容易に行うことができる。
（Ｂ）合わせ面を直接観察することができない微小素子（微小アライメント部材）同士のカップリングを容易に行うことができる。
（Ｃ）ＶＣＳＥＬ、光導波路のように合わせ面がアレイ状になっている場合でも、任意の点を選んでアライメントを行うことができる。
（Ｄ）ステージ構成の変更や顕微鏡の追加を行うことで、３面以上の同時アライメントも可能となる。
（Ｅ）光の強度変化を粗めに用いないため、多様な微小素子（微小アライメント部材）に応用が可能である。
（Ｆ）合わせ面の観察は１００倍（１００Ｘ）〜４００倍（４００Ｘ）程度の観察顕微鏡を使用するだけであり、コストを低く抑えることができる。

（ａ）はこの発明に係るレチクルが第１顕微鏡に対向している状態の微小アライメント部材同士のアライメント装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のレチクルと第１顕微鏡との関係を示す斜視図である。 （ａ）は図１のレチクルが第２顕微鏡に対向している状態の微小アライメント部材同士のアライメント装置の平面図、（ｂ）は（ａ）のレチクルと第２顕微鏡との関係を示す斜視図である。 図１（ａ）の第１のガイドフレーム及び昇降台等の部分斜視図である。 図３の昇降台の斜視図である。 図１（ａ）の第２顕微鏡を支持するためのＸテーブルを含む部分斜視図である。 図１（ａ）の光ファイバ端部保持用のＸ−Ｙ微動調整装置を支持するためのテーブル等を含む部分の部分斜視図である。 図１（ａ）のレチクルに変えてＶＣＳＥＬを第１のガイドフレーム上の昇降台上に取り付けた状態を示す微小アライメント部材同士のアライメント装置の平面図である。 図７（ａ）のＶＣＳＥＬが光ファイバに対向している状態を示す微小アライメント部材同士のアライメント装置の平面図である。 （ａ）は第１顕微鏡とレチクルとの関係を示す説明図、（ａ１）は第１顕微鏡でレチクルを観察したときの視標の説明図、（ｂ）は第２顕微鏡とレチクルとの関係を示す説明図、（ｂ１）は第２顕微鏡でレチクルを観察したときの視標の説明図、（ｃ）はレチクルの正面図である。 （ａ）は第２顕微鏡と光ファイバの一端部との関係を示す説明図、（ａ１）は第２顕微鏡で光ファイバの一端部端面を観察したときの視標の説明図、（ｂ）は第１顕微鏡とＶＣＳＥＬとの関係を示す説明図、（ｂ１）は第１顕微鏡でＶＣＳＥＬを観察したときの視標の説明図である。 第１，第２顕微鏡とＶＣＳＥＬ及び光ファイバの一端部との関係を示す説明図である。 第２顕微鏡と光ファイバの一端部との関係を示す概略斜視図である。 第１顕微鏡とＶＣＳＥＬとの関係を示す斜視図である。 ＶＣＳＥＬと光ファイバの一端部との関係を示す説明図である。 ＶＣＳＥＬと光ファイバの一端部との関係を示す断面図である。 ＶＣＳＥＬと光ファイバの一端部との関係を示す側面図である。 ＶＣＳＥＬと光ファイバの一端部との関係を示す側面図である。 光ファイバの一端部を保持するホルダを部分的に破断してＶＣＳＥＬとの関係を示した平面図である。 （ａ）は図１６の状態における光ファイバの光透過特性を示す特性線図、（ｂ）は図１５，図１７，図１８の状態における光ファイバの光透過特性を示す特性線図である。

符号の説明

１…第１のガイドフレーム（ガイド部材）
６…スライドベース
１３…昇降台（ホルダ取付部材）
１７…第１顕微鏡
３０…Ｘテーブル（第１ステージ）
３３…第２顕微鏡
５０…Ｘ微動テーブル（第２ステージ）
５９…ホルダ（取付部）
６０…光ファイバ６０
６０ａ…一端部（第１微小アライメント部材）
６４…レチクル
６５…レチクルホルダ（ホルダ）
６７…ＶＣＳＥＬ（第２微小アライメント部材）
６８…ＶＣＳＥＬホルダ（ホルダ）
Ｏ…中心
Ｏ１…光軸
Ｏ２…光軸

Claims (3)

1. 直線状に延びるガイド部材と、
   前記ガイド部材が延びる方向をＸ方向とすると共に前記Ｘ方向に直交し且つ互いに直交する方向をＹ，Ｚ方向としたとき、前記ガイド部材の前記Ｚ方向における側方に配設され且つ前記Ｙ，Ｚ方向に移動調整可能に設けられた第１ステージと、
   前記ガイド部材を挟んで前記第１ステージに対応する位置に設けられ且つ前記Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動調整可能に設けられていると共に第１微小アライメント部材の取付部を有する第２ステージと、
   前記ガイド部材の前記Ｚ方向における側方に配設されていると共に光軸が前記Ｚ方向に延びる第１顕微鏡と、
   前記第１顕微鏡に対してＸ方向に間隔を置いて設けられていると共に光軸が前記Ｚ方向に延び且つ前記第１ステージに取り付けられた第２顕微鏡と、
   前記ガイド部材に前記Ｘ方向に進退動可能に取り付けられたスライドベースと、
   前記スライドベース上にＹ方向に調整可能に設けられ且つレチクル又は第２微小アライメント部材のホルダを選択的に取り付けるホルダ取付部材と、
   前記スライドベースを前記Ｘ方向に移動させる駆動モータと、
   前記駆動モータを駆動制御させる演算制御回路と、
   前記演算制御回路を操作して前記駆動モータを駆動させるスイッチと、
   前記スライドベース上に前記レチクルを取り付けた状態で前記スイッチより前記駆動モータを作動させ、前記スライドベースを前記駆動モータにより前記第１顕微鏡側から第２顕微鏡側に移動させたときに、前記レチクルの中心が前記第２顕微鏡に対向した位置を記憶させるメモリと、
   前記第1，第2の微小アライメント部材の一方からの光を他方で受光させたときに、前記他方の微小アライメント部材の受光量の変化を検出するセンサと、を備え、
   前記演算制御回路は、前記メモリに記憶された前記レチクルの中心の前記第２顕微鏡に対向する位置に基づいて前記スライドベースを前記第１顕微鏡側から前記第２顕微鏡側に移動制御することを特徴とする微小アライメント部材のアライメント装置。
2. 請求項１に記載の微小アライメント部材のアライメント装置において、前記演算制御回路は、前記スライドベースを前記駆動モータにより前記第１顕微鏡側から第２顕微鏡側に移動させたときに、前記レチクルの中心が第１顕微鏡の光軸に一致した位置から第２顕微鏡に対向するまでの駆動量を前記レチクルの中心が前記第２顕微鏡に対向した位置として求めて前記メモリに記憶させることを特徴とする微小アライメント部材のアライメント装置。
3. 請求項２に記載の微小アライメント部材のアライメント装置において、前記駆動量は、前記スライドベース上に前記レチクルを取り付けた状態で前記スイッチより前記駆動パルスを発生させて前記駆動モータを作動させ、前記スライドベースを前記駆動モータにより前記第１顕微鏡側から第２顕微鏡側に移動させたときに、前記レチクルの中心が第１顕微鏡の光軸に一致した位置から第２顕微鏡に対向するまでの駆動パルス数であることを特徴とする微小アライメント部材のアライメント装置。

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