(57)【要約】  例えば６自由度位置合わせ手順に基づいて、互いに対して精密に位置合わせされた装置の２つの構成要素を嵌合するために使用されるジョイントが記載される。例えば、精密に位置合わせされた構成要素は、非常に敏感な機械的公差を有する光学装置の一部である光学構成要素とすることができる。
2019515336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
前記装置の第１の構成要素と、
前記装置の第２の構成要素と、
前記第１の構成要素を前記第２の構成要素に結合するジョイントと
を備え、
前記第２の構成要素が、前記第１の構成要素と精密に位置合わせされており、
前記ジョイントが、
平坦面を画定する第１の側面と、
互いに対して異なる向きを有する傾斜面を画定する第２の側面と、
前記傾斜面の異なるものと前記平坦面との間に配置された３本以上のロッドであって、各ロッドが前記平坦面と前記ロッドの各傾斜面との間の接触線を形成するロッドと、
前記接触線に沿って配置された接着剤であって、前記装置の前記第１及び第２の構成要素をともに接着する接着剤と
を備える、装置。
【請求項２】
前記ロッドが、
前記装置の前記第１及び第２の構成要素の材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）と一致するＣＴＥを有する第１の材料を含む第１の種類の１つ以上のロッドと、
前記装置の前記第１及び第２の構成要素の材料のＣＴＥと一致しないＣＴＥを有する第２の材料を含む第２の種類の１つ以上のロッドと
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の種類のロッド及び前記第２の種類のロッドが、前記傾斜面に対して交互に配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の材料が、前記装置の前記第１及び第２の構成要素の材料と同じである、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の材料及び前記装置の前記第１及び第２の構成要素の材料が、熱伝導材料を含み、
前記第１の種類のロッドによって形成された前記接触線に沿って配置された前記接着剤が、熱伝導性接着剤を含む、
請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記第２の材料が、紫外線（ＵＶ）光に対して透明であり、
前記第２の種類のロッドによって形成された前記接触線に沿って配置された前記接着剤が、ＵＶ硬化性接着剤を含む、
請求項２に記載の装置。
【請求項７】
ＵＶ光に対して透明な前記第２の材料が、１つ以上の溶融シリカ又はホウケイ酸ガラスを含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ロッドが、
関連する対の接触線が円筒形ロッドの円筒面によって形成されるように円筒面を有する円筒形の１つ以上のロッドと、
関連する対の接触線の１つが円筒セクタ形状ロッドの円筒面によって形成され且つ前記関連する対の接触線の第２のものが前記円筒セクタ形状ロッドの平坦面によって形成される接触ストリップの一部であるように円筒面及び少なくとも１つの平坦面を有する円筒セクタ形状の１つ以上のロッドと
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記平坦面が、前記セクタ形状ロッド内に２つ以上の平坦面分離チャネルを備える、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記ロッドが中空管を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２の側面が、ベース面と傾斜面とを有するジョイントベースを含み、
前記ベース面に対する前記傾斜面の角度が鋭角である、
請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記傾斜面の角度が３０°から６０°である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記ジョイントの前記第２の側面が、３つ以上の傾斜面を画定する、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記３つ以上の傾斜面が６つの傾斜面である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記装置が光学装置である、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１の構成要素が、画像センサを含み、
前記第２の構成要素が、前記画像センサ上のシーンをイメージングするように構成されたレンズを含む、
請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１の構成要素が、シーンを照射するように構成されたレーザを含み、
前記第２の構成要素が、前記シーンをイメージングするように構成されたレンズを含む、
請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例えば６自由度位置合わせ手順に基づいて、互いに対して精密に位置合わせされた装置の２つの構成要素を嵌合するために使用されるジョイントが記載される。例えば、精密に位置合わせされた構成要素は、非常に敏感な機械的公差を有する光学装置の一部である光学構成要素とすることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、高精度に位置合わせされた２つの構成要素の接合は、大抵の場合、（ｉ）高精細部品、又は（ｉｉ）統合された位置合わせ調整を伴う複雑な部品の使用を必要とする。高精細部品には、熟練オペレータが操作する校正管理システムが付属した高精細試験装置が必要である。そのような高精細部品の公差は、機械加工性の端縁にあることから、頻繁な品質問題が発生する可能性がある。例えば、高精細部品は、部品の所望の品質を損なう可能性のある小さなバリ及び他の粗さを形成する損傷の扱いを受けやすい。構成要素のコスト及び複雑さの他に、統合された位置合わせ調整では、位置合わせの固定時に構成要素にロックされた応力によって信頼性が低下する可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書に記載されるジョイントの実装は、互いに精密に位置合わせされた装置の２つの構成要素を嵌合するために使用され、開示されたジョイントは、少数の低コスト及び低精細部品を含む。開示されたジョイントの部品の一部は、高熱伝導率を有することができ、接合されるべき装置の２つの構成要素の熱膨張係数（ＣＴＥ）とよく一致するＣＴＥを有する材料を含むことができる。そのような場合、開示されたジョイントは、低コストで低精細部品から形成されるが、高信頼性のジョイントである。
【０００４】
開示された技術の態様によれば、装置は、装置の第１の構成要素と、装置の第２の構成要素と、第１の構成要素を第２の構成要素に結合するジョイントとを含む。ここで、第２の構成要素は、第１の構成要素と精密に位置合わせされている。さらに、ジョイントは、平坦面を画定する第１の側面と、互いに異なる向きを有する傾斜面を画定する第２の側面と、傾斜面の異なるものと平坦面との間に配置された３本以上のロッドであって、各ロッドが平坦面とロッドの各傾斜面との間の接触線を形成するロッドと、接触線に沿って配置された接着剤であって、装置の第１及び第２の構成要素をともに接着する接着剤とを含む。
【０００５】
前述の実施形態及び他の実施形態は、それぞれ、単独で又は組み合わせて、以下の特徴のうちの１つ以上を必要に応じて含むことができる。いくつかの実装では、ロッドは、装置の第１及び第２の構成要素の材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）と一致するＣＴＥを有する第１の材料を含む第１の種類の１つ以上のロッドと、装置の第１及び第２の構成要素の材料のＣＴＥと一致しないＣＴＥを有する第２の材料を含む第２の種類の１つ以上のロッドとを含むことができる。場合によっては、第１の種類のロッド及び第２の種類のロッドは、傾斜面に対して交互に配置されることができる。場合によっては、第１の材料は、装置の第１及び第２の構成要素の材料と同じとすることができる。場合によっては、第１の材料及び装置の第１及び第２の構成要素の材料は、熱伝導材料を含むことができ、第１の種類のロッドによって形成された接触線に沿って配置された接着剤は、熱伝導性接着剤を含むことができる。場合によっては、第２の材料は、紫外線（ＵＶ）光に対して透明とすることができ、第２の種類のロッドによって形成された接触線に沿って配置された接着剤は、ＵＶ硬化性接着剤を含むことができる。例えば、ＵＶ光に対して透明な第２の材料は、１つ以上の溶融シリカ又はホウケイ酸ガラスを含むことができる。
【０００６】
いくつかの実装では、ロッドは、関連する対の接触線が円筒形ロッドの円筒面によって形成されるように円筒面を有する円筒形の１つ以上のロッドと、関連する対の接触線の１つが円筒セクタ形状ロッドの円筒面によって形成され且つ関連する対の接触線の第２のものが円筒セクタ形状ロッドの平坦面によって形成される接触ストリップの一部であるように円筒面及び少なくとも１つの平坦面を有する円筒セクタ形状の１つ以上のロッドとを含むことができる。場合によっては、平坦面は、セクタ形状ロッド内に２つ以上の平坦面分離チャネルを含むことができる。
【０００７】
いくつかの実装では、ロッドは、中空管を含むことができる。いくつかの実装では、第２の側面は、ベース面と傾斜面とを有するジョイントベースを含むことができ、ベース面に対する傾斜面の角度は鋭角である。場合によっては、傾斜面の角度は、３０°から６０°である。
【０００８】
いくつかの実装では、ジョイントの第２の側面は、３つ以上の傾斜面を画定することができる。場合によっては、３つ以上の傾斜面は、６つの傾斜面とすることができる。
【０００９】
いくつかの実装では、装置は光学装置とすることができる。場合によっては、第１の構成要素は、画像センサを含むことができ、第２の構成要素は、画像センサ上のシーンをイメージングするように構成されたレンズを含む。場合によっては、第１の構成要素は、シーンを照射するように構成されたレーザを含むことができ、第２の構成要素は、シーンをイメージングするように構成されたレンズを含む。
【００１０】
開示された技術の特定の態様は、以下の潜在的利点のうちの１つ以上を実現するように実装されることができる。例えば、開示されたジョイントは、約１〜５ミクロンのオーダーの小さいロック誤差によって２つの嵌合部品の非常に高精密の位置合わせを達成することができる。ロック誤差は、調整を固定する過程で発生する応力に起因して、一連の調整を行って得られた最適化位置からシフトする。ここで、開示されたジョイントに含まれる接着線は細くすることができ、各接触線においてほぼゼロの太さを有することから、ロック誤差は小さい。細い結合線は、硬化サイクルの間に接着剤の収縮によって引き起こされるロック誤差を最小にする。典型的には接着剤の大きいＣＴＥに起因して湿度又は温度にわたる膨張／収縮に起因して膨張する接着剤がほとんどないため、そのような細い接着線は、開示されたジョイントを非常に信頼性のあるものにする。
【００１１】
別の例として、開示されたジョイントは、さらに、撮像センサを含む光学装置のマウント、ジョイント及びハウジングの間でＣＴＥが一致することから、撮像センサを支持するマウントの安定性を向上させることができる。熱的に一致する構成要素と細い接着線とを有する開示されたジョイントに加えて、ジョイント構成要素のジョイント内の構成の対称性は、さらなる安定性を提供する。
【００１２】
さらに別の例として、ジョイントが、温度、湿度、及び機械的振動又は衝撃の環境変化に対して安定しているため、開示されたジョイントは、高い信頼性を有することができる。さらに別の例として、開示されたジョイントの熱伝導率は高くすることができ、例えば撮像センサなどの光学装置の発熱構成要素から熱を引き離すことを可能にする。このようにして、開示されたジョイントと装置ハウジングに結合された撮像センサとの接合温度が低下し、撮像センサの寿命向上及び光学装置のウォームアップ時間の削減を生じさせることができる。
【００１３】
さらに別の例として、開示されたジョイントは、少数の構成要素を使用し、これらのジョイント構成要素は、低精密で低コストとすることができる。これは、ジョイント構成要素の製造におけるコストならびにジョイント構成要素の品質をテストし、適格とし及び検証するために必要なインフラストラクチャにおけるコストの節約を生じさせることができる。
【００１４】
開示された技術の１つ以上の実装の詳細は、添付の図面及び以下の詳細な説明に記載されている。他の特徴、態様、説明及び潜在的な利点は、詳細な説明、図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、光学装置に使用されるジョイントの例を示している。
【図２Ａ】図２Ａは、光学装置に使用されるジョイントの例の１つの態様を示している。
【図２Ｂ】図２Ｂは、光学装置に使用されるジョイントの例の１つの態様を示している。
【図３】図３は、開示されたジョイントに含まれる構成要素の例を示している。
【図４Ａ】図４Ａは、開示されたジョイントの例の他の態様を示している。
【図４Ｂ】図４Ｂは、開示されたジョイントの例の他の態様を示している。
【図５Ａ】図５Ａは、開示されたジョイントの例の他の態様を示している。
【図５Ｂ】図５Ｂは、開示されたジョイントの例の他の態様を示している。
【図６】図６は、光学装置に使用されるジョイントの例の他のものの態様を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
開示された技術にかかるジョイントの特定の例示的な態様は、以下の詳細な説明及び添付の図面に関連して本明細書に記載される。しかしながら、これらの態様は、開示された技術の原理が使用されることができる様々な方法のうちのほんのいくつかを示すが、開示された技術は、そのような態様及びそれらの均等物の全てを含むことが意図される。開示された技術の他の利点及び新規な特徴は、図面と併せて考慮すると、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１７】
図１は、光学装置の各対の構成要素間にジョイント１５０の複数のインスタンスを含む光学装置１００の斜視図である。この例では、光学装置１００は、例えば、シーン１０５のプロファイルを判定するために使用される３Ｄレーザプロファイルセンサである。ここで、光学装置１００は、ハウジング１１０と、レーザ１２０と、イメージングレンズ１３０と、画像センサ１４０と、電子機器１４５とを含む。電子機器１４５は、レーザ１２０及び画像センサ１４０の動作を制御し、例えば、さらなる処理のために画像センサデータを遠隔端末に提供することができる。
【００１８】
ハウジング１１０は、光学装置１００の構成要素の全てをともに支持及び配置するための剛性の取り付けベースを形成する。いくつかの実装では、ハウジング１１０は、少なくとも部分的に、熱伝導性材料から構成される。そのような材料の例は、例えばＡｌなどの金属、又は例えば黄銅などの金属合金とすることができる。そのようなハウジング１１０は、画像センサ１４０又はレーザ１２０によって発生した熱を放散することができる。他の実装では、ハウジング１１０は、少なくとも部分的に、例えば、プラスチック、ガラス、炭素繊維複合材又はセラミックなどの誘電材料から構成される。
【００１９】
レーザ１２０は、以下のように、光線Ｒ１に沿って伝播するレーザビームによってシーン１０５を照射するように構成される。レーザ１２０は、レーザに関連するデカルト基準系（ｘ’，ｙ’，ｚ’）の平面ｙ’−ｚ’にレーザビームを扇状にする小半径の円筒レンズ１２５を組み込んでいる。この扇状ビームは、イメージングレンズ１３０の物体面を形成する。この物体面によって照射されたシーン１０５は、シーンの表面から散乱された光のみに基づいて、画像センサ１４０の平面内のイメージングレンズ１３０によってイメージングされる。散乱光が拡散されるので、特にシーン１０５の平滑な（反射性の金属表面）の場合には、シーンの表面に衝突するレーザ光のほんの僅かな部分のみがイメージングレンズ１３０によって集光される。集光を最大化するために、「高速」大開口（低Ｆ＃）イメージングレンズ１３０が使用される。この高速イメージングレンズ１３０は、デフォーカスに対して高い感度を生成する広いコーン角を有する。
【００２０】
上述した物体面は、イメージングレンズ１３０の光軸に対して角度αだけ傾斜しており、したがって、イメージングレンズの光軸に沿って（例えば、光線Ｒ２に沿って）伝播する散乱光の一部は、Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ原理にしたがって、光軸に対して角度γだけ傾斜している画像を形成する。図１に示す例では、イメージングレンズ１３０と画像センサ１４０との間に折り畳みミラー１３５がある。折り畳みミラー１３５の目的は、光線Ｒ２に沿って伝播する光を角度βだけ偏向させてハウジング１１０をよりコンパクトにすることである。さらに、画像センサ１４０は、画像センサがレーザ面と共役になるように、角度γだけさらに傾斜されてイメージングレンズ１３０の軸に対して平行移動される。したがって、光線Ｒ３に沿って画像センサ１４０に衝突する光は、画像センサに対する法線Ｎに対して角度γを形成し、法線Ｎは、画像センサに関連するデカルト座標系（ｘ，ｙ，ｚ）のｚ軸に平行である。
【００２１】
この例では、画像センサ１４０及びレーザ１２０は、それぞれ、ハウジング１１０に取り付けられたとき、例えば１から１０μｍのオーダーなどのイメージングレンズ１３０に対する非常に高精密の調整を必要とする一方で、他の構成要素は、イメージングレンズに対する位置合わせを必要とすることなく、それらの機械的公差のみに基づいてハウジングに取り付けられることができる。例えば、イメージングレンズ１３０は、ハウジング１１０に直接固定されることができる。画像センサ１４０をイメージングレンズ１３０と（ハウジング１１０を介して）結合する場合、画像センサは、まずジョイント１５０の一部であるジョイントベース１５２に結合され、その後、画像センサは、イメージングレンズ１３０に対して高精密に位置合わせされる。画像センサ１４０とイメージングレンズ１３０との間の位置合わせ誤差が十分に最小化されると、ジョイントベース１５２は、ジョイント１５０の他の構成要素を使用してハウジング１１０の平坦面に接合される。画像センサ１４０をイメージングレンズ１３０に結合するために使用されるジョイント１５０は、図２Ａ〜図２Ｂ、図３、図４Ａ〜図４Ｂ及び図５Ａ〜図５Ｂに関連して以下に詳細に説明される。さらに、レーザ１２０をイメージングレンズ１３０と（ハウジング１１０を介して）結合する場合、まずジョイントベース１５２がハウジング１１０に直接固定され、その後、レーザ１２０がイメージングレンズ１３０に対して高精密に位置合わせされる。レーザ１２０とイメージングレンズ１３０との間の位置合わせ誤差が十分に最小化されると、レーザの平坦面は、ジョイント１５０の他の構成要素を用いてジョイントベース１５２に接合される。レーザ１２０をイメージングレンズ１３０に結合するために使用されるジョイント１５０は、図３、図４Ａ〜図４Ｂ、図５Ａ〜図５Ｂ及び図６に関連して以下で詳細に説明される。
【００２２】
図２Ａは、ハウジング１１０の平坦面１１１に接合されたジョイントベース１５２を含むジョイント１５０を示す図１の斜視図の拡大図である。図２Ｂは、図２Ａのジョイント１５０の別の斜視図である。図２Ｂでは、ハウジング１１０は、透過的に示されていることに留意されたい。ここで、画像センサ１４０は、例えば止めねじなどの取り付け要素によってジョイントベース１５２の背面に順次固定される基板１４２に支持されている。
【００２３】
ジョイントベース１５２は、互いに対して異なる向きの面を有するペデスタルとも呼ばれる構造体１６０を含む。いくつかの実装では、ジョイントベース１５２はまた、平坦な背面１５４を有する。ここで、構造体１６０の面は、平坦面１５４に対して傾斜している。さらに、ジョイント１５０は、例えばロッド１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃなどの第１の種類、もしくは例えばロッド１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃなどの第２の種類、又は双方の種類のロッドの混合のいずれかである３本以上のロッドを含む。ロッドは、図４Ｂ及び図５Ｂに関連して以下に説明するように、ペデスタル１６０の各傾斜面とハウジング１１０の平坦面１１１との間に配置される。このようにして、各ロッドは、ロッドとその関連する傾斜面との間の第１の接触線及びロッドとハウジング１１０の平坦面１１１との間の第２の接触線である一対の接触線を形成する。さらにまた、ジョイントは、接触線に沿って配置された接着剤を含む。このようにして、接着剤は、ジョイントベース１５２のペデスタル１６０とハウジング１１０の平坦面１１１とをともに接着する。
【００２４】
図３は、図１、図２Ａ〜図２Ｂに関連して上述したジョイント１５０に含まれるもののようなジョイントベース１５２の斜視図を示している。いくつかの実装では、ジョイントベース１５２は、例えば金属などの熱伝導材料から構成されることができる。ジョイントベース１５２が構成される金属は、例えば、Ａｌ又はＴｉとすることができる。場合によっては、ペデスタル１６０は、ジョイントベース１５２の平坦面１５４から打ち抜かれることができる。他の場合には、ペデスタル１６０を含むジョイントベース１５２は鋳造されることができる。他の実装では、ジョイントベース１５２は、例えば、プラスチック、ガラス又はセラミックなどの誘電材料から鋳造されることができる。
【００２５】
ジョイントベース１５２のペデスタル１６０は、切頭多角錐台のようなペデスタル形状を形成するように配置された３つ以上の傾斜面１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃなどを有することができる。したがって、切頭多角錐台状のペデスタル１６０の各傾斜面は、台形のような形状をしている。各台形傾斜面１６２の短いベースは、ロッド１７０、１８０の長さに等しいか又はそれよりも長く、したがって、例えば、約５、１０、１５又は２０ｍｍの値を有することができる。一般に、傾斜面１６２の長さは、ジョイント１５０の所望の調節可能性及び基本的な幾何学的形状の範囲に依存する。例えば、調節可能範囲が小さい場合、傾斜面１６２は、非常に短くすることができる。各台形傾斜面１６２の高さは、ロッド１７０、１８０の直径（又は幅）よりも大きく、したがって、約２、５又は１０ｍｍの値、又は他の高さ値を有することができる。さらに、切頭多角錐台状のペデスタル１６０の各面は、背面１５４に対して鋭角の傾斜角θSだけ傾斜している（図４Ｂ及び図５Ｂに示すように）。例えば、傾斜角θSは、３０°〜６０°の範囲内とすることができる。さらに、図３に示す例では、ペデスタル１６０は、６つの傾斜面を有する切頭六角錐台として形成されている。他の例では、ペデスタル１６０は、３つの傾斜面を有する切頭三角錐台として形成されることができる。４つ、８つ、１２個又は他の数の傾斜面を有する切頭多角錐台状のペデスタルも可能である。
【００２６】
いくつかの実装では、ジョイントベース１５２のペデスタル１６０は、例えば、図３に示すフェンス１６４ａ、１６４ｂの形態の２つ以上の支持要素を含むことができる。例えば、図２Ａ〜図２Ｂ及び図３を参照すると、フェンス１６４ａは、ロッドが配置される傾斜面１６２ａの端縁１６３ａに沿って、接着剤が完全に硬化する前にロッドが摺動するのを防止する。別の例として、フェンス１６４ｂは、ロッドが配置される傾斜面１６２ｃの端縁１６３ｂに沿って、接着剤が完全に硬化する前にロッドが摺動するのを防止する。
【００２７】
図４Ａは、図２Ａ〜図２Ｂに関連して上記示したロッド１７０ａ、１７０ｂ及び１７０ｃのような第１の種類のロッド１７０の斜視図である。第１の種類のロッド１７０は、ベース１７２と円筒面１７４とを有する。図５Ａは、図２Ａ〜図２Ｂに関連して上記示したロッド１８０ａ、１８０ｂ及び１８０ｃのような第２の種類のロッド１８０の斜視図である。第２の種類のロッド１８０は、ベース１８２と円筒面１８４とを含む。さらに、第２の種類のロッド１８０は、１つ以上の平坦面１８６をさらに含む。図５Ａ（及び図２Ａ〜図２Ｂ）に示す例において、第２の種類のロッド１８０は、円筒のセクタとして形成され、２つの平坦面１８６ａ、１８６ｂを有する。さらに、２つの平坦面１８６ａ、１８６ｂによって形成される角度は、０°よりも大きく、１８０°までとすることができる。他の実装では、第２の種類のロッド１８０は、単一の平坦面１８６を有する円筒のセグメントとして形成されることができる。
【００２８】
ｚ軸に沿ったロッド１７０、１８０の長さは、約５、２０、１５又は２０ｍｍの値、又は他の長さ値を有することができる。ロッドの円筒面１７４、１８４の曲率半径は、約１、２．５又は５ｍｍの値、又は他の半径値を有することができる。いくつかの実装では、第１の種類のロッド１７０又は第２の種類のロッド１８０のいずれかは、固体材料とすることができ、すなわち固体プロファイルを有することができる。他の実装では、第１の種類のロッド１７０又は第２の種類のロッド１８０のいずれかは、中空材料とすることができ、すなわち、中空の管状プロファイルを有することができる。
【００２９】
図４Ｂは、図３に示すジョイントベース１５２の断面Ａ−Ａ’に沿ったジョイント１５０の側面図である。ここで、第１の種類のロッド１７０ａは、ジョイントベース１５２のペデスタル１６０の傾斜面１６２ａとハウジング１１０の平坦面１１１との間に着座している。この場合、第１の種類のロッド１７０ａの円筒面１７４は、ペデスタル１６０の傾斜面１６２ａによって第１の接触線ＣLa（例えば、ｙ軸に実質的に沿って配向されている）を形成し、ハウジング１１０の平坦面１１１によって（ここでは、またｙ軸に沿って実質的に配向されている）第２の接触線ＣLbを形成する。第１の接触線ＣLaに沿って配置された第１の接着線１９４ａは、第１の接触線ＣLaの近傍にある第１の種類のロッド１７０ａの円筒面１７４及び傾斜面１６２ａによって形成される。同様に、第２の接触線ＣLbに沿って配置された第２の接着線１９４ｂは、第１の種類のロッド１７０ａの円筒面１７４及び第２の接触線ＣLaの近傍の平坦面１１１によって形成される。
【００３０】
図５Ｂは、図３に示されるジョイントベース１５２の断面Ｂ−Ｂ’に沿ったジョイント１５０の別の側面図である。ここで、第２の種類のロッド１８０ａは、ジョイントベース１５２のペデスタル１６０の傾斜面１６２ｂとハウジング１１０の平坦面１１１との間に着座している。この場合、第２の種類のロッド１８０ａの円筒面１８４は、ペデスタル１６０の傾斜面１６２ｂによって接触線ＣL（例えば、ｙ軸に実質的に沿って配向されている）を形成し、第２の種類のロッドの平坦面１８６ａは、ハウジング１１０の平坦面１１１によって接触ストリップ（又はバンド）ＣS（ここでは、また実質的にｙ軸に沿って配向されている）を形成する。図４Ｂに関連して上述したように、接触線ＣLに沿って配置された第１の接着線１９４は、第２の種類のロッド１８０ａの円筒面１７４と、接触線ＣLの近傍の傾斜面１６２ｂとによって形成される。同様に、接触ストリップＣSに沿って配置された第２の接着線１９６は、第２の種類のロッド１８０ａの平坦面１８６ａ及び接触ストリップＣSの近傍の平坦面１１１によって形成される。第２の種類のロッド１８０ａの平坦面１８６ａ及び１８６ｂの任意のリッジ及びチャネル構造（図２Ａ〜図２Ｂに示すもの）は、ジョイント１５０の形成中にロッドの取り扱い及び第２の接着線１９６の広がりに役立つことに留意されたい。あるいは、第２の種類のロッド１８０ａの円筒面１７４は、代わりにハウジング１１０の平坦面１１１に接触することができる。
【００３１】
いくつかの実装では、ロッド１７０、１８０は、ジョイントベース１５２のペデスタル１６０の材料と及びハウジング１１０の平坦面１１１の材料と同じ材料から構成されることができる。いくつかの実装では、ロッド１７０、１８０は、ジョイントベース１５２のペデスタル１６０の材料及びハウジング１１０の平坦面１１１の材料とは異なる材料であるが、それらのＣＴＥと一致するＣＴＥを有する材料から構成されることができる。これらの場合のいずれにおいても、図２Ａ〜図２Ｂ、図４Ｂ及び図５Ｂに関連して上述したジョイント１５０は、ジョイントの熱圧縮又は膨張に影響されない。例えば、ジョイント１５０は、−接触線ＣL及び接触ストリップＣSに沿って−ジョイントのそれぞれの反対側に接触している剛性材料を有することから非圧縮性である。別の例として、ジョイント１５０は、接着線１９４、１９６が細いことから拡張しない。
【００３２】
いくつかの実装では、ジョイントベース１５２のペデスタル１６０の材料（例えば、Ａｌ）及びハウジング１１０の平坦面１１１の材料（例えば、Ａｌ）が良好な熱伝導特性を有する場合、良好な熱伝導特性もまた、少なくとも接着線１９４、１９６内の材料（例えば、熱エポキシ）に使用される。場合によっては、ロッド１７０、１８０もまた、良好な熱伝導特性を有する材料（例えば、Ａｌ）から構成される。これらの場合のいずれにおいても、図２Ａ〜図２Ｂ、図４Ｂ及び図５Ｂに関連して上述したジョイント１５０は、発熱源（例えば、画像センサ１４０又はレーザ１２０）及びハウジング１１０のバルクからの熱伝導経路を形成する。
【００３３】
いくつかの実装では、第１の種類のロッド１７０は、接着線１９４ａ、１９４ｂを硬化させるために使用される光に対して透明な材料から構成されることができる。例えば、接着線１９４ａ、１９４ｂに含まれる材料が紫外線（ＵＶ）硬化性エポキシである場合、第１の種類のロッド１７０は、溶融シリカ又はホウケイ酸ガラスの１つ以上から構成されることができる。この場合、ＵＶ硬化性エポキシ線１９４ａ、１９４ｂは、ガラスロッド１７０ａを介してＵＶ源から供給されたＵＶ光に曝されることができる。このようにして、第１の種類のロッド１７０及び第２の種類のロッド１７０の混合は、図２Ａ〜図２Ｂに示す例に示すように、ジョイント１５０を形成するために使用されることができる。ここで、ガラスロッド１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ及びアルミニウム四分円ロッド１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃは、交互に分布している：ガラスロッド１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ及びＵＶ硬化性エポキシ線の組み合わせは、ジョイント１５０の製造プロセスを簡略化するために使用され、アルミニウム四分円ロッド１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ及び熱エポキシの組み合わせは、ジョイント１５０のアルミニウムジョイントベース１５２をアルミニウムハウジング１１０に熱的に適合させるために使用される。
【００３４】
（ｉ）アルミニウムジョイントベース１５２、（ｉｉ）ガラスロッド１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ及びＵＶ硬化性エポキシ線の組み合わせ、及び（ｉｉｉ）アルミニウム四分円ロッド１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃ及び熱エポキシの組み合わせを含むジョイント１５０は、以下のようにして製造されることができる。位置合わせ誤差が十分に最小化され、したがってイメージングレンズ１３０によって形成された画像に対する画像センサ１４０の位置合わせが完了すると、−位置合わせされた画像センサ１４０を支持し且つそれ自体が位置合わせを行うために使用される位置合わせ装置によって保持される−アルミニウムジョイントベース１５２は、ハウジング１１０に接合される準備が整っている。例えば１７０ａなどのガラスロッドは−図４Ｂに示すように、ペデスタル１６０の例えば１６２ａなどの一方の傾斜面とハウジング１１０の平坦面１１１との間に配置される。ペデスタル１６０のフェンス１６４ａは、この製造段階で、ガラスロッド１７０ａがジョイント１５０から脱落することを防止するために使用される。図２Ｂ及び図４Ｂに示すように、ジョイント１５０の幾何学的形状は、ガラスロッド１７０ａとジョイントの２つの半体のそれぞれとの間に一対の接触線ＣLa、ＣLbを常に形成する。低粘性のＵＶ硬化性エポキシは、接触線ＣLa、ＣLbのそれぞれの両側に吸い込まれ、次にガラスロッド１７０ａを介してＵＶ光が加えられてエポキシを硬化させる。ガラスロッド１７０ａ及び細いＵＶ硬化性エポキシ線１９４ａ、１９４ｂによって形成される堅い界面のために、ＵＶ硬化性エポキシ収縮のために（ロック誤差を生じさせる）非常に小さな応力及び変位が生じる。これは、基板１４２とハウジング１１０の平坦面１１１との間の隙間を埋めるために、従来の方法で太い接着ジョイントが使用された場合にはあてはまらない。
【００３５】
上記プロセスのステップは、１〜２分で完了できることに留意されたい。次に、第２のガラスロッド１７０ｂは、（ｉ）ペデスタル１６０の例えば１６２ｃなどの非隣接傾斜面とハウジング１１０の平坦面１１１との間に配置され、（ｉｉ）第１のガラスロッド１７０ａの結合に関連して上述したのと同じ方法で適所に結合される。第２のガラスロッドが適所に配置されると、ジョイント１５０は、ジョイントベース１５２が位置合わせ装置から解放されることを可能にするように十分に安定している。この時点で、部分的に組み立てられたジョイント１５０を含む光学装置１００が反転されることができる。次に、第３の最後のガラスロッド１７０ｃが、（ｉ）ペデスタル１６０の例えば１６２ｅなどの残りの非隣接傾斜面とハウジング１１０の平坦面１１１との間に配置され、（ｉｉ）第１のガラスロッド１７０ａ及び第２のガラスロッド１７０ｂの結合に関連して上述したのと同じ方法で適所に結合される。
【００３６】
ジョイント１５０を仕上げるために、ペデスタル１６０の残りの未使用傾斜面１６２ｂ、１６２ｄ、１６２ｆとハウジング１１０の平坦面１１１との間に、３つのアルミニウム四分円ロッド１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃがそれぞれ結合される。この例では、アルミニウム四分円ロッド１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃは、熱伝導性エポキシによって結合される。図２Ｂ及び図５Ｂに示すように、アルミニウム四分円ロッド１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃのそれぞれについて、ジョイント１５０の幾何学的形状は、アルミニウム四分円ロッドとジョイントによって嵌合された各構成要素との間に接触線ＣL及び接触ストリップＣSを常に形成する。このようにして、アルミニウム四分円ロッド１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃのそれぞれについて、狭くて細い結合部１９４及び大きくて細い結合部１９６が形成され、その少なくとも後者は、優れた熱伝導率及び優れた信頼性を有する。さらに、ガラスロッドのＣＴＥとアルミニウム四分円ロッドのＣＴＥとのバランスをとることによって、「ジョイント１５０の有効ＣＴＥ」の値は、ジョイントによって嵌合される構成要素のＣＴＥの値に近くなる。
【００３７】
いくつかの実装では、ジョイント１５０は、ジョイントの内側にアルミニウム四分円ロッド１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃを結合した後にジョイントからガラスロッド１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃを除去することによってさらに変更される。ガラスロッド１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃをジョイント１５０から除去する１つの理由は、ガラスロッドがジョイントによって嵌合されたアルミニウム構成要素と比較して相対ＣＴＥを有するため、それらを残すことによって誘発される熱応力を潜在的に低減するためである。各傾斜面１６２ａ、１６２ｃ、１６２ｅとハウジング１１０の平坦面１１１との間のこれらの空の位置は、ブランクのままとすることができ、又は熱エポキシによって結合された追加のアルミニウム四分円ロッドによって充填されることができる。
【００３８】
図６は、レーザ１２０をハウジング１１０に接合するジョイント１５０を示す図１の斜視図の拡大図である。ここで、レーザ１２０は、レーザ支持部１２５によって支持され、ジョイント１５０は、ハウジング１１０に固定されたジョイントベース１５２を含む。ジョイントベース１５２の背面は、レーザ１２０のレーザ支持部１２５の平坦面１２６に面している。
【００３９】
図３に関連して上述したように、ジョイントベース１５２は、ジョイントベースの背面に対して傾斜した面を有するペデスタル１６０を含む。同様に、ジョイント１５０は、例えばロッド１７０ａ、１７０ｂなどの第１の種類のロッド、又はロッド１８０ａなどの第２の種類のロッド、又は双方の種類のロッドの混合である３本以上のロッドを含む。ロッドは、図４Ｂ及び図５Ｂに関連して上述したように、ペデスタル１６０の各傾斜面とレーザ支持部１２５の平坦面１２６との間に配置される。このようにして、各ロッドは、ロッドとその関連する傾斜面との間の１つの接触線及びロッドとレーザ支持部１２５の平坦面１２６との間の第２の接触線である一対の接触線を形成する。さらにまた、ジョイントは、接触線に沿って配置された接着剤を含む。このようにして、接着剤は、ジョイントベース１５２の傾斜面とレーザ支持部１２５の平坦面１２６とをともに結合する。
【００４０】
上記の説明では、開示された技術の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細が記載されている。他の例では、開示された技術を不必要に不明瞭にすることを回避するために、周知の構造及びプロセスは詳細に示されていない。しかしながら、本明細書で開示されるこれらの特定の詳細は、開示された技術を実施するために使用される必要はなく、特許請求の範囲に記載される以外は、開示された技術の範囲を限定するものではないことは、当業者にとって明らかであろう。開示された技術の全範囲の任意の一部を否定するように本明細書の一部が構成されるものではないことが意図されている。本開示の特定の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、開示された技術の全範囲を限定することを意図しない。
【００４１】
上記の図及び付随の説明は、装置の２つの構成要素を、位置合わせ精度を維持しながら確実に互いに嵌合するためのシステム及び装置の例を示している。これらの方法、システム、及び装置は、説明の目的だけのものであることが理解されよう。さらに、記載されたシステム／装置は、システム／装置が適切なままである限り、追加の部品、より少ない部品、及び／又は異なる部品を使用することができる。換言すれば、本開示は、特定の態様又は実装及び一般的に関連する方法に関して記載されているが、これらの態様又は実装の変更及び置換は、当業者にとって明らかであろう。したがって、実装の例の上記説明は、本開示を定義又は制限しない。さらなる実装は、以下の特許請求の範囲に記載されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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