JPH11161337A - ゴニオステージのワーク傾動中心位置補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークにおける任意の部位である傾動中心が
ゴニオステージの回転中心からずれていても、結果的
に、常にその傾動中心として定めた所要部位を傾動中心
としてワークを傾動させることができるようにする。 【解決手段】 ワーク取付け治具２１のワーク保持部２
２の近傍にアライメントマーク２４ｙが設けられ、アラ
イメントマークの位置を撮像する撮像系３１ｙ，３２ｙ
が設けられている。ゴニオステージ１５の駆動によりワ
ーク取付け治具２１を回転中心Ｏｙまわりに回転させて
ワーク６０を傾動させたときにアライメントマーク２４
ｙ′の位置を撮像系で検出し、検出したアライメントマ
ークの位置のデータと傾動角度θに基づいて傾動前のワ
ークの所要部位に対して傾動後のワークの所要部位を一
致させるための２軸方向の戻し寸法ΔＸ，ΔＺを演算
し、この戻し寸法だけ２軸のステージ１１，１３を移動
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転中心が外側に
あるステージ、すなわち対象ワークをステージ外に保持
しそのワークをワーク自体の一部を傾動中心にして傾動
させるゴニオステージにおけるワーク傾動中心位置補正
装置に関する。ゴニオステージは、例えば光素子（光フ
ァイバーなど）や半導体モジュールの精密なアライメン
トや計測データ取りを実施する際に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】図９の（ａ），（ｂ）は従来のゴニオス
テージの概略の構成を示す平面図と正面図である。この
図において、７１は例えばβ軸用ゴニオステージ、７２
はゴニオステージ７１にギアを介して回転自在に保持さ
れた旋回ブロック、７３は駆動回転により旋回ブロック
７２を回転させるための駆動源（モーター）である。旋
回ブロック７２の回転中心Ｏはゴニオステージ７１の外
側に位置している。８１はワーク取付け治具である。こ
のワーク取付け治具８１は、旋回ブロック７２に対して
着脱自在に取り付けられるベース板８１ａと、ベース板
８１ａから垂直に突設されたアーム部８１ｂとからな
り、アーム部８１ｂの先端に形成されたワーク保持部
（貫通孔）８２に対してワーク９０が着脱自在に保持さ
れるようになっている。ワーク保持部８２の中心線は旋
回ブロック７２の回転中心Ｏを通る状態となっている。

【０００３】駆動源７３を駆動して旋回ブロック７２を
外側の回転中心Ｏまわりに指定角度θだけ回転させる
と、ワーク取付け治具８１も一体となって同一角度回転
され、保持されているワーク９０が角度θだけ傾動す
る。この状態でワーク９０に何らかの作用を与えること
により、傾動角度θにおけるデータを取得する。傾動角
度θを適当に調整することにより、ワークにおける傾斜
特性が得られる。

【０００４】ゴニオステージ７１はワークのデータ取得
だけでなく、ワークのアライメントに使われる場合もあ
る。

【０００５】ワーク９０をワーク自体の一部を傾動中心
として傾動させるものであって、その傾動中心となるべ
き回転中心Ｏをステージ７１の外側に設定する関係上、
ワークを保持するためには外側へ突出するワーク取付け
治具８１を用いる必要がある。

【０００６】ワーク９０の所要の部位を傾動中心として
ワーク９０を傾動させるためには、そのワーク９０を保
持して旋回ブロック７２に取り付けられるワーク取付け
治具８１の加工公差だけでなく治具と旋回ブロックとの
取り付け精度を厳密に管理し調整しなければならない。
もしその条件が満たされないと、旋回ブロック７２を回
転させたときにワーク９０は所要の部位を中心にして傾
動しないことになるからである。ワークが所要の部位を
中心にして傾動しないときは、その所要部位は旋回ブロ
ック７２の回転中心Ｏまわりに回転移動することにな
り、ワークの所要部位が正規の位置からずれてしまう。
この位置ずれ状態でデータを取得すると、傾き要素と位
置ずれ要素が複合された形での取得データとなるためそ
のデータは正確さに欠けることになる。アライメントす
るときも、その位置精度が低下する。

【０００７】このような不都合を避けるため、現状で
は、ワーク９０の傾動中心としたいワークの所要部位を
常に旋回ブロック７２の回転中心Ｏと一致させるべく、
ワーク取付け治具８１の加工公差およびワーク取付け治
具と旋回ブロックとの取り付け精度が厳密なものとなる
ようにワーク取付け治具をきわめてシビアに製作してい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の技術に
おいては、次のような不都合が生じている。

【０００９】 ワークの傾動中心となるべき所要部位
をその場で変更した場合に、その変更後の所要部位を傾
動中心としてワークを傾動させることは、ゴニオステー
ジの機械的な制約から（傾動中心が回転中心Ｏからずれ
てしまうので）不可能となっている。

【００１０】 別のワークをもってきてワークの傾動
中心が変わるときには、そのワークの傾動中心を旋回ブ
ロックの回転中心に一致させるためのワーク取付け治具
が必要となり、新たにそのワーク取付け治具を製作しな
ければならない。

【００１１】 ワークの寸法が変わるときには、その
ワークの傾動中心を旋回ブロックの回転中心に一致させ
るためのワーク取付け治具が必要となり、新たにそのワ
ーク取付け治具を製作しなければならない。

【００１２】本発明はこのような事情に鑑みて創案され
たものであって、ワークにおける任意の部位を傾動中心
として定めたときに、その傾動中心がゴニオステージ
（旋回ブロック）の回転中心からずれていても、常にそ
の傾動中心として定めた所要部位を結果的に傾動中心と
してワークを傾動させることが可能となるゴニオステー
ジのワーク傾動中心位置補正装置を提供することを目的
としている。この目的の達成を通して、ワーク取付け治
具に要求される厳密な精度の緩和を図るとともに、ワー
ク条件が変わってもその都度新たにワーク取付け治具を
製作する必要性を解消しようとしている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１の
ゴニオステージのワーク傾動中心位置補正装置は次のよ
うな構成となっている。すなわち、ゴニオステージに対
してその回転中心付近にワーク取付け治具を介して対象
ワークが保持されるように構成され、ワーク取付け治具
にはワーク保持部の近傍にアライメントマークが設けら
れ、アライメントマークの位置を撮像する撮像系が設け
られている。ゴニオステージの駆動によりワーク取付け
治具を回転中心まわりに回転させてワークを傾動させた
ときにワーク取付け治具のアライメントマークの位置を
撮像系で検出し、検出したアライメントマークの位置の
データと傾動角度に基づいて傾動前のワークの所要部位
に対して傾動後のワークの所要部位を一致させるための
２軸方向の戻し寸法を演算し、この戻し寸法に基づいて
２軸のステージを移動させることにより傾動後のワーク
の所要部位を傾動前の所要部位に一致させるように構成
してある。ワークにおける任意の部位を傾動中心として
定めたときに、その傾動中心がゴニオステージの回転中
心からずれていても、結果的に、常にその傾動中心とし
て定めた所要部位を傾動中心としてワークを傾動させる
ことが可能となる。したがって、ワーク取付け治具に要
求される厳密な精度の緩和を図るとともに、ワーク条件
が変わってもその都度新たにワーク取付け治具を製作す
る必要性はなくなる。

【００１４】本発明に係る請求項２のゴニオステージの
ワーク傾動中心位置補正装置は次のような構成となって
いる。すなわち、ゴニオステージはＸ，Ｙ，Ｚの３軸の
ステージと、Ｘ軸に平行な軸まわりに回転するγ軸ステ
ージと、Ｙ軸に平行な軸まわりに回転するβ軸ステージ
とを備えており、ワーク取付け治具はＹ−Ｚ平面でのワ
ークの傾動を確認するための第１のアライメントマーク
とＺ−Ｘ平面でのワークの傾動を確認するための第２の
アライメントマークを有し、第１のアライメントマーク
に対する第１の撮像系と第２のアライメントマークに対
する第２の撮像系とを設けてある。β軸ステージの駆動
によりワーク取付け治具を回転中心まわりに傾動させた
ときに第２の撮像系により第２のアライメントマークの
位置を検出し、検出した第２のアライメントマークの位
置のデータと傾動角度に基づいて傾動前のワークの所要
部位に対して傾動後のワークの所要部位を一致させるた
めのＸ軸方向戻し寸法とＺ軸方向戻し寸法を演算し、こ
れらの戻し寸法に基づいてＸ軸ステージとＺ軸ステージ
を移動させることによりＺ−Ｘ平面で傾動後のワークの
所要部位を傾動前の所要部位に一致させるように構成し
てある。また、γ軸ステージの駆動によりワーク取付け
治具を回転中心まわりに傾動させたときに第１の撮像系
により第１のアライメントマークの位置を検出し、検出
した第１のアライメントマークの位置のデータと傾動角
度に基づいて傾動前のワークの所要部位に対して傾動後
のワークの所要部位を一致させるためのＹ軸方向戻し寸
法とＺ軸方向戻し寸法を演算し、これらの戻し寸法に基
づいてＹ軸ステージとＺ軸ステージを移動させることに
よりＹ−Ｚ平面で傾動後のワークの所要部位を傾動前の
所要部位に一致させるように構成してある。Ｚ−Ｘ平面
での傾動についてもＹ−Ｚ平面での傾動についても、請
求項１と同様の作用が発揮される。

【００１５】本発明に係る請求項３のゴニオステージの
ワーク傾動中心位置補正装置は次のような構成となって
いる。すなわち、請求項２の構成に加えて、ゴニオステ
ージはＺ軸に平行な軸まわりに回転するα軸ステージを
備えており、ワーク取付け治具はＸ−Ｙ平面でのワーク
の傾動を確認するための第３のアライメントマークを有
し、第３のアライメントマークに対する第３の撮像系を
設けている。α軸ステージの駆動によりワーク取付け治
具を回転中心まわりに傾動させたときに第３の撮像系に
より第３のアライメントマークの位置を検出し、検出し
た第３のアライメントマークの位置のデータと傾動角度
に基づいて傾動前のワークの所要部位に対して傾動後の
ワークの所要部位を一致させるためのＸ軸方向戻し寸法
とＹ軸方向戻し寸法を演算し、これらの戻し寸法に基づ
いてＸ軸ステージとＹ軸ステージを移動させることによ
りＸ−Ｙ平面で傾動後のワークの所要部位を傾動前の所
要部位に一致させるように構成してある。Ｚ−Ｘ平面、
Ｙ−Ｚ平面だけでなく、Ｘ−Ｙ平面での傾動について
も、請求項１と同様の作用が発揮される。

【００１６】本発明に係る請求項４のゴニオステージの
ワーク傾動中心位置補正装置は次のような構成となって
いる。すなわち、傾動前のワークの所要部位の座標を
（Ｗ１ｉ，Ｗ１ｊ）、傾動前のアライメントマークの座
標を（Ｍ１ｉ，Ｍ１ｊ）、撮像系で検出した傾動後のア
ライメントマークの座標を（Ｍ２ｉ，Ｍ２ｊ）、ワーク
の傾動角度をθとする。そして、ｉ方向の戻し寸法Δｉ
およびｊ方向の戻し寸法Δｊを、 Δｉ＝Ｗ１ｉ（１−cosθ）＋Ｗ１ｊsinθ−Ｍ２ｉ＋Ｍ
１ｉcosθ−Ｍ１ｊsinθ Δｊ＝−Ｗ１ｉsinθ＋Ｗ１ｊ（１−cosθ）−Ｍ２ｊ＋
Ｍ１ｉsinθ−Ｍ１ｊcosθ によって求め、ワークの所要部位の位置補正を行う。ワ
ークの傾動角度θがどのように変化しても、常に傾動後
のワークの所要部位を傾動前の所要部位にきわめて正確
に一致させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るゴニオステー
ジのワーク傾動中心位置補正装置の実施の形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１８】図１は６軸のゴニオステージ１０の全体的
な斜視図である。このゴニオステージ１０は、Ｘ軸ステ
ージ１１、Ｙ軸ステージ１２、Ｚ軸ステージ１３、γ軸
用θステージ１４、β軸用ゴニオステージ１５およびα
軸用ゴニオステージ１６を備えている。ゴニオステージ
１０にワーク取付け治具２１が着脱自在に取り付けられ
ている。ワーク取付け治具２１は、ゴニオステージ１０
に取り付けられるベース板２１ａと、ベース板２１ａか
ら垂直に突設されたアーム部２１ｂとからなり、アーム
部２１ｂの先端にはワーク保持部（貫通孔）２２が形成
されている。このワーク保持部２２は、対象ワークの一
例としての光ファイバー６０を挿入によって着脱自在に
保持するようになっている。６軸のゴニオステージ１０
は、光ファイバー６０を３次元方向で任意の位置に移動
させ、かつ任意の角度に傾動させることができる。

【００１９】図２はワーク取付け治具２１の斜視図、図
３は中心で切断したワーク取付け治具２１の断面図であ
る。ワーク取付け治具２１のアーム部２１ｂはＸ軸方向
に沿っており、そのＸ軸方向端面２３ｘにＹ−Ｚ平面用
の第１のアライメントマーク２４ｘが設けられている。
また、アーム部２１ｂのＹ軸方向側面２３ｙにはＺ−Ｘ
平面用の第２のアライメントマーク２４ｙが設けられ、
Ｚ軸方向側面２３ｚにはＸ−Ｙ平面用の第３のアライメ
ントマーク２４ｚが設けられている。第１のアライメン
トマーク２４ｘおよび第２のアライメントマーク２４ｙ
は、アーム部２１ｂのワーク保持部２２に保持されてい
る光ファイバー６０の端面である受光面６０ａの中心の
Ｘ軸方向およびＹ軸方向の投影箇所に設けられている。
第３のアライメントマーク２４ｚはワーク保持部２２の
近傍に設けられている。第１ないし第３のアライメント
マーク２４ｘ，２４ｙ，２４ｚはともに微小なものであ
り、例えばアーム部２１ｂをタッピングして円錐状の凹
部として構成したり、ペイントの塗布によりマーク付け
をしてもよい。

【００２０】図４はアライメントマーク位置認識装置３
０をワーク取付け治具２１とともに示す斜視図である。
このアライメントマーク位置認識装置３０は、第１のア
ライメントマーク２４ｘを撮像するための光軸がＸ軸方
向に沿った第１の鏡筒３１ｘおよび第１の撮像装置３２
ｘと、第２のアライメントマーク２４ｙを撮像するため
の光軸がＹ軸方向に沿った第２の鏡筒３１ｙおよび第２
の撮像装置３２ｙと、第３のアライメントマーク２４ｚ
を撮像するための光軸がＺ軸方向に沿った第３の鏡筒３
１ｚおよび第３の撮像装置３２ｚと、所要の画像処理に
基づいて撮像した各アライメントマーク２４ｘ，２４
ｙ，２４ｚの座標位置検出を行う画像処理装置３３とを
備えている。各撮像装置３２ｘ，３２ｙ，３２ｚはＣＣ
Ｄカメラで構成されている。画像処理装置３３は制御部
４０に接続されている。制御部４０については図５で説
明する。

【００２１】図５は６軸のゴニオステージ１０の全体的
な概略の構成を示すブロック図である。マイクロコンピ
ュータをもって構成された制御部４０は、ＣＰＵ（中央
演算処理装置）４１とＲＯＭ（リードオンリーメモリ）
４２とＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３から構成
され、操作部４４が接続されている。制御部４０の入力
ポートにはアライメントマーク位置認識装置３０の画像
処理装置３３が接続され、出力ポートには各ステージ１
１〜１６の駆動源（モーター）１１ａ〜１６ａが接続さ
れている。

【００２２】図６はワーク取付け治具２１を介してゴニ
オステージ１０に取り付けられた光ファイバー６０の受
光光量の角度特性評価装置５０の概略的な構成を示す。
５１は赤外線レーザ、５２は集光レンズ、５３は検査用
光ファイバー、５４は受光光量検出装置、５５は受光光
量記録装置である。赤外線レーザ５１の出射軸と集光レ
ンズ５２の光軸とが一致し、かつ鉛直になるように設定
されている。赤外線レーザ５１から出射され集光レンズ
５２で集光されたレーザ光５６を光ファイバー６０の受
光面６０ａ上の任意の特定位置である所要部位（これは
中心であってもよいが、そうでなくてもよい）に焦点を
結ぶように入射させる。入射されたレーザ光は光ファイ
バー６０および検査用光ファイバー５３を通って受光光
量検出装置５４に入力され受光光量が検出されて、受光
光量記録装置５５に記録される。受光光量の角度特性を
正確に測定するためには、光ファイバー６０が点線のよ
うに傾動しても受光面６０ａ上の全く同じ部位すなわち
所要部位にレーザ光５６を入射させなければならない。
その部位が結果的に光ファイバー６０の傾動中心となる
べき所要部位である。ここで「結果的に」と表現してい
るのは、光ファイバー６０の実際の傾動中心はゴニオス
テージ１０の回転中心であり、受光面６０ａ上の所要部
位ではなく、傾動後の所要部位をＸ軸ステージ１１やＺ
軸ステージ１３の移動によって傾動前の所要部位に一致
させることから、みかけ上は光ファイバー６０が所要部
位を傾動中心として傾動した状況となるからである。

【００２３】次に、以上のように構成されたゴニオステ
ージ１０の動作を説明する。一例として光ファイバー６
０をＺ−Ｘ平面において傾動させるときの動作を説明す
る。この場合はβ軸用ゴニオステージ１５を駆動するこ
とになる。図７を用いて説明する。１５ｂはβ軸用ゴニ
オステージ１５において駆動源１５ａによって回転中心
Ｏｙまわりに回転される旋回ブロックである。ワーク取
付け治具２１はこの旋回ブロック１５ｂに直接に取り付
けられているわけではないが、便宜上、ワーク取付け治
具２１が旋回ブロック１５ｂに取り付けられているもの
として説明する。

【００２４】ワーク取付け治具２１のワーク保持部２２
（図２、図３参照）に対象ワークである光ファイバー６
０を挿入して保持させる。ここでは便宜上、光ファイバ
ー６０のみかけ上の傾動中心を受光面６０ａの中心とす
る。すなわち受光面６０ａの中心が所要部位である。図
示のとおり、光ファイバー６０の受光面６０ａの中心は
旋回ブロック１５ｂの回転中心Ｏｙに対して一致してお
らず、ずれている。このように、本発明の場合には対象
ワークの傾動中心である所要部位を必ずしも旋回ブロッ
クの回転中心に一致させる必要がないのである。

【００２５】ワーク取付け治具２１が水平状態にあると
きにあらかじめ図４に示すアライメントマーク位置認識
装置３０における第２の鏡筒３１ｙと第２の撮像装置３
２ｙとによりワーク取付け治具２１のＹ軸方向側面２３
ｙの第２のアライメントマーク２４ｙを撮像し、この第
２のアライメントマーク２４ｙの位置と光ファイバー６
０の受光面６０ａ上の傾動中心とするべき所要部位（こ
こでは受光面６０ａの中心とする）との２次元的な相対
位置関係を測定しておき、そのデータを制御部４０にお
けるＲＡＭ４３に記憶させておく。図８のベクトル図に
示すように、この回転前の第２のアライメントマーク２
４ｙの位置ベクトルをＭ１、受光面６０ａの所要部位
（中心）の位置ベクトルをＷ１とする。なお、ベクトル
を表すときに、後記する数式中および図面中では文字の
上に矢印（→）を付加するが、説明文中では表記制約の
都合上、矢印を省略する。

【００２６】ワーク取付け治具２１が水平状態にあり光
ファイバー６０が鉛直姿勢にあるときに、受光光量の角
度特性評価装置５０の赤外線レーザ５１を駆動し、レー
ザ光５６を光ファイバー６０の水平な受光面６０ａに対
して入射させ、そのときの受光光量を受光光量検出装置
５４で検出し、受光光量記録装置５５によって記録して
おく。

【００２７】作業者は操作部４４において光ファイバー
６０に与えるべき傾動角度θを入力し、β軸用ゴニオス
テージ１５を起動する。入力された傾動角度θのデータ
はＲＡＭ４３に格納される。制御部４０はβ軸用ゴニオ
ステージ１５の駆動源（モーター）１５ａに対して駆動
信号と傾動角度θの信号を送出する。駆動源１５ａが駆
動され、旋回ブロック１５ｂを回転中心Ｏｙまわりに角
度θだけ回転して停止する。この旋回ブロック１５ｂの
回転に伴ってワーク取付け治具２１も回転中心Ｏｙまわ
りに同一角度だけ回転し、ワーク取付け治具２１に保持
されている光ファイバー６０も傾動角度θだけ傾動す
る。これに伴って、図７の部分拡大図に示すようにＹ軸
方向側面２３ｙに設けてある第２のアライメントマーク
２４ｙも回転中心Ｏｙまわりに角度θだけ回転移動す
る。この回転移動後の第２のアライメントマークを２４
ｙ′で表し、傾動後の受光面を６０ａ′で表す。

【００２８】旋回ブロック１５ｂの回転中に第２の鏡筒
３１ｙおよび第２の撮像装置３２ｙにより移動後の第２
のアライメントマーク２４ｙ′を撮像しているが、旋回
ブロック１５ｂが角度θだけ回転し駆動源１５ａが停止
した後に、画像処理装置３３により移動後の第２のアラ
イメントマーク２４ｙ′のＸ軸方向およびＺ軸方向の座
標を検出する。制御部４０はその座標の信号を入力し、
ＲＡＭ４３に格納する。図８において、移動後の第２の
アライメントマーク２４ｙ′の位置ベクトルをＭ２で表
し、傾動角度θの傾動後の光ファイバー６０の受光面６
０ａの中心の位置ベクトルをＷ２で表す。位置ベクトル
Ｍ２は位置ベクトルＭ１が角度θだけ回転したものに相
当し、位置ベクトルＷ２は位置ベクトルＷ１が角度θだ
け回転したものに相当する。

【００２９】回転前の位置ベクトルＭ１，Ｗ１の座標お
よび回転後の位置ベクトルＭ２の座標をそれぞれ次のよ
うに表す。上段はＸ座標値、下段はＺ座標値である。

【００３０】

【数１】

【００３１】

【数２】

【００３２】

【数３】

【００３３】また、単位行列をＥ、角度θの回転を示す
行列をＲ（θ）とすると、

【００３４】

【数４】

【００３５】

【数５】

【００３６】回転中心Ｏｙの位置ベクトルＹＯは、

【００３７】

【数６】

【００３８】で表すことができる。すなわち、位置ベク
トルＭ１から位置ベクトルＭ２への角度θの回転を計算
することに基づいて回転中心Ｏｙの位置ベクトルＹＯを
求めることができるのである。

【００３９】位置ベクトルＷ２とＷ１の関係は、

【００４０】

【数７】

【００４１】となる。すなわち、求めた回転中心Ｏｙの
位置ベクトルＹＯと元の受光面６０ａの位置ベクトルＷ
１と角度θとに基づいて傾動後の受光面６０ａ′の位置
ベクトルＷ２を求めている。

【００４２】傾動後の受光面６０ａ′の中心の位置ベク
トルＷ２から傾動前の原点としての位置ベクトルＷ１へ
の戻しベクトル（Ｗ１−Ｗ２）は、

【００４３】

【数８】

【００４４】となる。ここで、ΔＸはＸ軸方向戻し寸
法、ΔＺはＺ軸方向戻し寸法であり、（数１）〜（数
３）のＸ座標値・Ｚ座標値を用いて表すと、

【００４５】

【数９】

【００４６】

【数１０】

【００４７】となる。

【００４８】すでに述べたように、ＲＡＭ４３には回転
開始前にあらかじめ、Ｍ１＝（Ｍ１ｘ，Ｍ１ｚ）とＷ１
＝（Ｗ１ｘ，Ｗ１ｚ）と傾動角度θとが格納されてお
り、回転後の測定によって、Ｍ２＝（Ｍ２ｘ，Ｍ２ｚ）
がＲＡＭ４３に格納されるから、ＣＰＵ４１は（数
９），（数１０）の演算に基づいて、Ｘ軸方向戻し寸法
ΔＸとＺ軸方向戻し寸法ΔＺとを算出することができ
る。

【００４９】この演算が終わると、ＣＰＵ４１は続いて
Ｘ軸ステージ１１の駆動源１１ａに対して駆動信号とＸ
軸方向戻し寸法ΔＸの信号を送出するとともに、Ｚ軸ス
テージ１３の駆動源１３ａに対して駆動信号とＺ軸方向
戻し寸法ΔＺの信号とを送出する。すると、Ｘ軸ステー
ジ１１はＸ軸方向戻し寸法ΔＸだけ戻り移動して停止
し、Ｚ軸ステージ１３はＺ軸方向戻し寸法ΔＺだけ戻り
移動して停止する。これにより、角度θだけ傾動した光
ファイバー６０の受光面６０ａ′の中心は、光ファイバ
ー６０の傾動姿勢を保ったままで回転前の原点での受光
面６０ａの中心と一致することになる。これが図６で点
線で示す状態である。Ｘ軸方向とＺ軸方向への戻し修正
により、結果的に光ファイバー６０はレーザ光５６を入
射させるべき所要部位をみかけ上、傾動中心として傾動
されたことになる。

【００５０】以上のようにして光ファイバー６０を傾動
させた状態において、再び、受光光量の角度特性評価装
置５０の赤外線レーザ５１を駆動し、レーザ光５６を光
ファイバー６０の受光面６０ａに対して入射させ、その
ときの受光光量を受光光量検出装置５４で検出し、受光
光量記録装置５５によって記録する。この場合、光ファ
イバー６０が角度θの傾斜姿勢にあり受光面６０ａも水
平面に対して角度θの傾斜姿勢になっているが、レーザ
光５６が入射する受光面６０ａ上での部位は光ファイバ
ー６０を回転する前の受光面６０ａへの入射部位と全く
同じである。すなわち、光ファイバー６０の傾動にかか
わらずレーザ光５６の入射部位は不変であり、この部位
を所要部位と呼んでいるわけであり、常に所要部位にレ
ーザ光５６を入射させて受光光量を検出しているのであ
る。

【００５１】実際上は、傾動角度θを少しずつシフトさ
せながら、上記と同様にして光ファイバー６０を傾動
し、受光面６０ａの中心をレーザ光５６の入射部位に戻
す平面移動を行い、そして受光光量を検出・記録するこ
とにより、光ファイバー６０の受光光量の角度特性を計
測する。

【００５２】以上の説明から明らかなように、受光光量
の検出・記録に際して位置不変とすべき光ファイバー６
０の受光面６０ａの所要部位すなわち光ファイバー６０
の傾動中心は必ずしもβ軸用ゴニオステージ１５の回転
中心Ｏｙと一致していなくてもよいのである。傾動後の
受光面６０ａ′を元の受光面６０ａに一致させるための
Ｚ−Ｘ平面でのＸ軸方向戻し寸法ΔＸおよびＺ軸方向戻
し寸法ΔＺを自動的に計測し、その寸法だけ自動的に戻
すことにより受光面６０ａの傾動中心となるべき所要部
位を一致させることができるからである。

【００５３】光ファイバー６０の受光光量の角度特性は
受光面６０ａ上での２次元方向で行う必要がある。すな
わち、Ｙ−Ｚ平面において光ファイバー６０を傾動させ
て受光光量を測定する。この場合はγ軸用θステージ１
４を駆動することになる。撮像系は第１の鏡筒３１ｘお
よび第１の撮像装置３２ｘを用いて第１のアライメント
マーク２４ｘの位置を検出することになる。γ軸用θス
テージ１４の回転後の戻し移動は、Ｙ軸ステージ１２と
Ｚ軸ステージ１３の駆動となる。

【００５４】光ファイバーの受光光量の角度特性の測定
の場合はα軸用ゴニオステージ１６を駆動することはな
い。しかし、半導体モジュールなどのアライメントの場
合には、α軸用ゴニオステージ１６を駆動してワークを
Ｘ−Ｙ平面で回転させることがある。この場合、撮像系
は第３の鏡筒３１ｚおよび第３の撮像装置３２ｚを用い
て第３のアライメントマーク２４ｚの位置を検出する。
α軸用ゴニオステージ１６の回転後の戻し移動は、Ｘ軸
ステージ１１とＹ軸ステージ１２の駆動となる。

【００５５】いずれにしても、傾動後のワークの所要部
位を元のワークの所要部位に一致させるための２次元方
向での戻し寸法を自動的に計測し、その寸法だけ２軸方
向での移動により自動的に戻すことによりワークの傾動
中心となるべき所要部位を一致させることができるか
ら、傾動の前後で位置不変とすべきワークの所要部位す
なわち傾動中心は必ずしも回転用のステージの回転中心
と一致していなくてもよいのである。したがって、用い
るべきワーク取付け治具としては加工公差やゴニオステ
ージへの取り付け精度を厳密に管理されたものでなくて
もよい。また、ワークの傾動中心が変わったり、ワーク
の寸法が変わったとしても、それぞれに合わせて新たに
ワーク取付け治具を製作する必要もない。

【００５６】アライメントマーク２４ｘ，２４ｙ，２４
ｚを対象ワークの装着箇所であるワーク保持部２２の近
傍に設けているが、位置補正の精度をあげるためには、
アライメントマークはワーク保持部からある程度離れて
いた方がよい。同一の傾動角度θに対するアライメント
マークの移動量が大きくなり、位置検出上の分解能が向
上するためである。ただし、離れすぎるとステージの回
転時にアライメントマークが撮像系で認識できなくなる
ことを配慮して、必要な分解能と撮像系の光学倍率から
アライメントマークの位置を設定すればよい。

【００５７】

【発明の効果】本発明のゴニオステージのワーク傾動中
心位置補正装置によれば、ワークにおける任意の部位を
傾動中心として定めたときに、その傾動中心がゴニオス
テージの回転中心からずれていても、結果的に、常にそ
の傾動中心として定めた所要部位を傾動中心としてワー
クを傾動させることができるため、ワーク取付け治具に
要求される厳密な精度の緩和を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る６軸のゴニオステー
ジの全体的な斜視図

【図２】実施の形態におけるワーク取付け治具の斜視図

【図３】実施の形態におけるワーク取付け治具を中心で
切断した断面図

【図４】実施の形態におけるアライメントマーク位置認
識装置をワーク取付け治具とともに示す斜視図

【図５】実施の形態における６軸のゴニオステージの全
体的な概略の構成を示すブロック図

【図６】実施の形態におけるワーク取付け治具を介して
ゴニオステージに取り付けられた光ファイバーの受光光
量の角度特性評価装置の概略的な構成図

【図７】実施の形態においてβ軸用ゴニオステージを駆
動したときの動作の説明図

【図８】図７の場合の動作についての戻し寸法を求める
基礎となるベクトル図

【図９】従来のゴニオステージの概略の構成を示す平面
図と正面図

【符号の説明】

１０……６軸のゴニオステージ １１……Ｘ軸ステージ １２……Ｙ軸ステージ １３……Ｚ軸ステージ １４……γ軸用θステージ １５……β軸用ゴニオステージ １６……α軸用ゴニオステージ ２１……ワーク取付け治具 ２２……ワーク保持部 ２４ｘ…Ｙ−Ｚ平面用の第１のアライメントマーク ２４ｙ…Ｚ−Ｘ平面用の第２のアライメントマーク ２４ｚ…Ｘ−Ｙ平面用の第３のアライメントマーク ３０……アライメントマーク位置認識装置 ３１ｘ…第１の鏡筒 ３１ｙ…第２の鏡筒 ３１ｚ…第３の鏡筒 ３２ｘ…第１の撮像装置 ３２ｙ…第２の撮像装置 ３２ｚ…第３の撮像装置 ４０……制御部 ５０……受光光量の角度特性評価装置 ５１……赤外線レーザ ５４……受光光量検出装置 ５５……受光光量記録装置 ６０……光ファイバー（対象ワーク） ６０ａ…受光面（ワークの所要部位）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴニオステージに対してその回転中心付
   近にワーク取付け治具を介して対象ワークが保持される
   ように構成され、ワーク取付け治具にはワーク保持部の
   近傍にアライメントマークが設けられ、アライメントマ
   ークの位置を撮像する撮像系が設けられ、ゴニオステー
   ジの駆動によりワーク取付け治具を回転中心まわりに回
   転させてワークを傾動させたときにワーク取付け治具の
   アライメントマークの位置を撮像系で検出し、検出した
   アライメントマークの位置のデータと傾動角度に基づい
   て傾動前のワークの所要部位に対して傾動後のワークの
   所要部位を一致させるための２軸方向の戻し寸法を演算
   し、この戻し寸法に基づいて２軸のステージを移動させ
   ることにより傾動後のワークの所要部位を傾動前の所要
   部位に一致させるように構成してあるゴニオステージの
   ワーク傾動中心位置補正装置。
2. 【請求項２】 ゴニオステージはＸ，Ｙ，Ｚの３軸のス
   テージと、Ｘ軸に平行な軸まわりに回転するγ軸ステー
   ジと、Ｙ軸に平行な軸まわりに回転するβ軸ステージと
   を備えており、ワーク取付け治具はＹ−Ｚ平面でのワー
   クの傾動を確認するための第１のアライメントマークと
   Ｚ−Ｘ平面でのワークの傾動を確認するための第２のア
   ライメントマークを有し、第１のアライメントマークに
   対する第１の撮像系と第２のアライメントマークに対す
   る第２の撮像系とを設け、β軸ステージの駆動によりワ
   ーク取付け治具を回転中心まわりに傾動させたときに第
   ２の撮像系により第２のアライメントマークの位置を検
   出し、検出した第２のアライメントマークの位置のデー
   タと傾動角度に基づいて傾動前のワークの所要部位に対
   して傾動後のワークの所要部位を一致させるためのＸ軸
   方向戻し寸法とＺ軸方向戻し寸法を演算し、これらの戻
   し寸法に基づいてＸ軸ステージとＺ軸ステージを移動さ
   せることによりＺ−Ｘ平面で傾動後のワークの所要部位
   を傾動前の所要部位に一致させるように構成するととも
   に、γ軸ステージの駆動によりワーク取付け治具を回転
   中心まわりに傾動させたときに第１の撮像系により第１
   のアライメントマークの位置を検出し、検出した第１の
   アライメントマークの位置のデータと傾動角度に基づい
   て傾動前のワークの所要部位に対して傾動後のワークの
   所要部位を一致させるためのＹ軸方向戻し寸法とＺ軸方
   向戻し寸法を演算し、これらの戻し寸法に基づいてＹ軸
   ステージとＺ軸ステージを移動させることによりＹ−Ｚ
   平面で傾動後のワークの所要部位を傾動前の所要部位に
   一致させるように構成してあるゴニオステージのワーク
   傾動中心位置補正装置。
3. 【請求項３】 請求項２の構成に加えて、ゴニオステー
   ジはＺ軸に平行な軸まわりに回転するα軸ステージを備
   えており、ワーク取付け治具はＸ−Ｙ平面でのワークの
   傾動を確認するための第３のアライメントマークを有
   し、第３のアライメントマークに対する第３の撮像系を
   設け、α軸ステージの駆動によりワーク取付け治具を回
   転中心まわりに傾動させたときに第３の撮像系により第
   ３のアライメントマークの位置を検出し、検出した第３
   のアライメントマークの位置のデータと傾動角度に基づ
   いて傾動前のワークの所要部位に対して傾動後のワーク
   の所要部位を一致させるためのＸ軸方向戻し寸法とＹ軸
   方向戻し寸法を演算し、これらの戻し寸法に基づいてＸ
   軸ステージとＹ軸ステージを移動させることによりＸ−
   Ｙ平面で傾動後のワークの所要部位を傾動前の所要部位
   に一致させるように構成してある請求項２に記載のゴニ
   オステージのワーク傾動中心位置補正装置。
4. 【請求項４】 傾動前のワークの所要部位の座標を（Ｗ
   １ｉ，Ｗ１ｊ）、傾動前のアライメントマークの座標を
   （Ｍ１ｉ，Ｍ１ｊ）、傾動後のアライメントマークの座
   標を（Ｍ２ｉ，Ｍ２ｊ）、ワークの傾動角度をθとし、
   ｉ方向の戻し寸法Δｉおよびｊ方向の戻し寸法Δｊを、 Δｉ＝Ｗ１ｉ（１−cosθ）＋Ｗ１ｊsinθ−Ｍ２ｉ＋Ｍ
   １ｉcosθ−Ｍ１ｊsinθ Δｊ＝−Ｗ１ｉsinθ＋Ｗ１ｊ（１−cosθ）−Ｍ２ｊ＋
   Ｍ１ｉsinθ−Ｍ１ｊcosθ によって求める請求項１から請求項３までのいずれかに
   記載のゴニオステージのワーク傾動中心位置補正装置。