(57)【要約】      （修正有）【課題】微小光学素子を位置合わせして組み立てる技術を提供する。【解決手段】ニードルピンの先端を取り付ける光学部品の位置を決定するステップと、光学部品を所定の位置付近に移動させ、ニードルピンを用いて光学部品を恒久的に収容するステップと、ニードルピンを用いて、光学部品を別の部品に対して位置合わせするステップと、接着剤を用いて、光学部品を所定の位置に恒久的に接着するステップと、光学部品からニードルピンを取り外すステップと、を含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小光学素子を位置合わせして組み立てる方法であって、
ニードルピンの先端を取り付ける光学部品の位置を決定するステップと、
前記光学部品を所定の位置付近に移動させ、前記ニードルピンを用いて前記光学部品を恒久的に収容するステップと、
前記ニードルピンを用いて、前記光学部品を別の部品に対して位置合わせするステップと、
接着剤を用いて、前記光学部品を前記所定の位置に恒久的に接着するステップと、
前記光学部品から前記ニードルピンを取り外すステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記光学部品を恒久的に収容する前記所定の位置は、基材又は部品上に存在する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ニードルピンの先端を取り付ける前記光学部品の前記位置は、前記光学部品の、光ビームが影響しない上面又は側面である、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記光学部品の前記位置は、前記光学部品を限られた空間内で６つの自由度で動かすことができるように選択される、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ニードルピンは、真っ直ぐなニードルピン又は湾曲したニードルピンである、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ニードルピンは、手動又は自動で作動する多次元並進ステージ上の機械式延長アーム上に存在する、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記光学部品の角度的位置合わせは、回転ステージ及び角度計によって行われる、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記光学部品から前記ニードルピンを取り外す前記ステップは、前記光学部品に損傷を与えずに前記光学部品から前記ニードルピンを取り外す所定の条件をもたらすステップを含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記光学部品から前記ニードルピンを取り外す前記所定の条件は、所定の圧力又は熱である、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記光学部品は、ミラー、フィルタ、プリズム又はレンズである、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも２つのニードルピンのそれぞれの先端をそれぞれ取り付けることができる光学部品上の２つの位置を決定するステップと、
前記光学部品の前記２つの位置において、前記少なくとも２つのニードルピンのそれぞれの先端を取り付けるステップと、
前記光学部品を所定の位置付近に移動させ、前記光学部品の動きが制限されるように前記少なくとも２つのニードルピンを保持して動かすことによって前記光学部品を恒久的に収容するステップと、
前記光学部品を別の部品に対して位置合わせするステップと、
ある種の接着剤を用いて、前記光学部品を前記所定の位置に恒久的に接着するステップと、
前記所定の位置に恒久的に接着された前記光学部品から前記少なくとも２つのニードルピンを取り外すステップと、
をさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記光学部品を恒久的に収容する前記所定の位置は、基材又は部品上に存在する、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも２つのニードルピンのうちの１つ又は２つ以上は、真っ直ぐなニードルピン又は湾曲したニードルピンである、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも２つのニードルピンの各々は、手動又は自動で作動する多次元並進ステージ上の機械式延長アーム上に存在するニードルピンである、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記光学部品の角度的位置合わせは、回転ステージ及び角度計によって行われる、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記光学部品から前記少なくとも２つのニードルピンを前記取り外すステップは、前記光学部品に損傷を与えずに前記光学部品から前記少なくとも２つのニードルピンの各々を取り外す所定の条件をもたらすステップを含む、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記光学部品から前記少なくとも２つのニードルピンの各々を取り外す前記所定の条件は、所定の圧力又は熱である、
請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には光通信の分野に関する。具体的には、本発明は、限られた空間内における光学部品の位置合わせに関する。
【背景技術】
【０００２】
微小光学部品を組み立てる一連の過程では、位置合わせ手順が重要なステップである。この手順は、微小光学系のデバイス性能、必要な組み立て時間及び製造コストに直接影響を及ぼす。このため、各組み立て作業の特殊な要件に適合した位置合わせ手順のみがコストを節約し、最高の光学系性能を達成することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、光学部品は、ピンセット又は真空ピンセットによって手動で、又はステージ延長アームを用いて保持される。光学部品のサイズがますます小さくなるにつれ、従来の保持具を使用することは困難になってきている。光学部品によっては、そのサイズがミリメートル（例えば２．５×２．５ｍｍ）、さらにはサブミリメートルオーダにまで小型化し、ピンセットの先端部又は真空ピンセットの口部の方が光学部品の断面より大きいことも頻繁にある。
【０００４】
さらに、損傷や引っ掻き傷の可能性を避けるために多くの光学表面には触れるべきでなく、従って光学部品の保持領域はさらに制約される。従って、新たな光学部品保持方法が必要とされている。また、新たな保持具は、光学的光路を遮ることも、光学表面に損傷／引っ掻き傷を与えることもすべきではない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本項の目的は、本発明のいくつかの態様を要約して、いくつかの好ましい実施形態を手短に紹介することである。本節、並びに要約書及び発明の名称では、これらの箇所の目的を曖昧にしないように単純化又は省略を行っていることがある。このような単純化又は省略は、本発明の範囲を限定するものではない。
【０００６】
概略的には、本発明は、微小光学素子を位置合わせして組み立てる技術に関する。組み立てる予定の光学部品にニードルピンを取り付けることにより、限られた空間内に光学部品を配置して位置合わせすることができる。ニードルピンは、位置合わせした光学部品を基板又は別の部品に恒久的に接着した後に光学部品から取り外される。ユーザは、この技術によって小型の光学部品を所望の位置に配置して位置合わせすることができる。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、ニードルピンは、手動又は自動で作動する多次元並進ステージ上の機械式延長アーム上に存在するニードルピンである。
【０００８】
本発明のさらに別の態様によれば、光学的位置合わせを６つの自由度で行うために、光学部品を接着剤によって一時的にニードルピンに取り付け、そのＸＹＺ座標空間における位置を、ニードルピンを延長アームに接続する３Ｄ並進ステージによって制御して調整することができる。光学部品の角度的位置合わせは、回転ステージ及び角度計によって行われる。
【０００９】
１つの実施形態によれば、本発明は、微小光学素子を位置合わせして組み立てる方法であって、ニードルピンの先端を光学部品に取り付けることができる光学部品の位置を決定するステップと、その位置においてニードルピンを取り付けるステップと、光学部品を所定の位置付近に移動させ、ニードルピンを用いて光学部品を恒久的に収容するステップと、ニードルピンを用いて、光学部品を別の部品に対して位置合わせするステップと、ある種の接着剤を用いて、光学部品を所定の位置に恒久的に接着するステップと、所定の位置に接着された光学部品からニードルピンを取り外すステップとを含む方法である。
【００１０】
別の実施形態によれば、本発明は、微小光学素子を位置合わせして組み立てる方法であって、少なくとも２つのニードルピンのそれぞれの先端をそれぞれ取り付けることができる光学部品の少なくとも２つの位置を決定するステップと、光学部品の少なくとも２つの位置において、少なくとも２つのニードルピンを取り付けるステップと、光学部品を所定の位置付近に移動させ、光学部品の動きが制限されるように少なくとも２つのニードルピンを保持することによって光学部品を恒久的に収容するステップと、少なくとも２つのニードルピンを用いて光学部品を別の部品に対して位置合わせするステップと、ある種の接着剤を用いて、光学部品を所定の位置に恒久的に接着するステップと、所定の位置に接着された光学部品から少なくとも２つのニードルピンを取り外すステップとを含む方法である。
【００１１】
本発明の主題、特徴、利点のうちの１つは、微小光学素子を位置合わせして組み立てる技術を提供することである。
【００１２】
以下の本発明の実施形態の詳細な説明を添付図面と共に検討すれば、本発明のその他の主題、特徴、利点が明らかになるであろう。
【００１３】
本発明のこれらの及びその他の特徴、態様及び利点は、以下の説明、特許請求の範囲及び添付図面に関連してさらに良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本明細書に開示する１又は２以上の実施形態による、光学部品の上面に一時的にニードルピンを付着させた構成を示す図である。
【図２】本明細書に開示する１又は２以上の実施形態による、光学部品の側面に一時的にニードルピンを付着させた構成を示す図である。
【図３】本明細書に開示する１又は２以上の実施形態による、屈曲又は湾曲したニードルピンを一時的に光学部品に付着させた構成を示す図である。
【図４】本明細書に開示する１又は２以上の実施形態による、アクチュエータ（図示せず）によって光学部品を特定の軸に沿って回転させることができるように、２つのニードルピンを光学部品に一時的に付着させた構成を示す図である。
【図５】本明細書に開示する１又は２以上の実施形態による、光学部品を基材に恒久的に接着した後に光学部品から取り外したニードルピンを示す図である。
【図６】ニードルピンを用いて光学部品を取り付ける過程又はフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の詳細な説明を、主に光ネットワークにおいて使用できる光学素子又は光学系の動作を直接的又は間接的になぞらえた手順、ステップ、論理ブロック、処理又はその他の記号表現に関して示す。通常、これらの記述及び表現は、当業者が自らの研究内容を他の当業者に最も効果的に伝えるために使用するものである。
【００１６】
本明細書における「１つの実施形態」又は「ある実施形態」についての言及は、その実施形態に関連して説明する特定の特徴、構造又は特性を本発明の少なくとも１つの実施形態に含めることができることを意味する。本明細書の様々な箇所に出現する「１つの実施形態では」という表現は、必ずしも全てが同じ実施形態を示すものではなく、他の実施形態を互いに排除する別個の又は代替の実施形態を示すものでもない。
【００１７】
ここで、複数の図を通じて同じ部分を同じ数字によって示す図面を参照すると、まず図１に、本発明の１つの実施形態による構成１００を示している。光学部品１０２は、（図１には図示していない）基材上に配置されるものと想定する。光学部品１０２は、ミラー、フィルタ、プリズム又はレンズなどとすることができ、その少なくとも１つの側面をハンドラ１０４に取り付けることができる。ハンドラ１０４は、その物理的サイズからニードルピン１０４と呼ばれる。１つの実施形態によれば、光学部品１０２は、ある種の接着剤によってニードルピン１０４に取り付けられ、ニードルピン１０４は、特定の条件（例えば、熱又は圧力）下で光学部品１０２から取り外すことができる。
【００１８】
作業時には、基材又は別の部品に光学部品１０２を位置合わせして固定した後に除去することができる接着剤、エポキシ又は半田１１０を通じて、ニードルピン１０４のニードル先端を光学部品１０２の上面１０６に一時的に接着することができる。
【００１９】
ニードルピン１０４と光学部品１０２とを一時的に結合すると、ユーザは、ニードルピン１０４を保持して光学部品１０２を基材上に動かし、ニードルピン１０４を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った並進である３つの自由度と、Ｘ軸、Ｙ軸又はＺ軸を中心とした角回転である３つの自由度とからなる６つの自由度で動かすことによって位置合わせ過程を実行することができる。１つの実施形態では、ニードルピンに基づく整列器が、手動又は自動で作動する多次元並進ステージ（図示せず）上に存在する機械式延長アーム１２０上にニードルピン１０４を有する。
【００２０】
６つの自由度で光学的位置合わせを行うために、光学部品１０２を接着剤１１０によって一時的にニードルピン１０４に取り付け、そのＸＹＺ座標空間の位置を、ニードルピン１０４を延長アームに接続する３Ｄ並進ステージによって制御して調整することができる。光学部品１０２の角度的位置合わせは、回転ステージ及び角度計によって行われる。光学部品１０２は、その正しい位置に位置付けた後に、接着剤又は半田によって基材に恒久的に接着される。その後、所定の条件（例えば、熱、特殊な光又は圧力）下でニードルピン１０４を取り外す。
【００２１】
位置合わせを行う際には、利用可能な空間が制限されており、光学部品１０２の１又は２以上の光学表面をニードルピン１０４で遮らないことが望ましいため、光学部品１０２の特定の表面しか保持目的に使用することができない。図２に、光学部品１０２の側面１０８にニードルピン１０４を付着させる側面保持の実施形態を示す。
【００２２】
１つの実施形態によれば、ニードルピン１０４は、位置合わせ及び固定の幾何学的形状に適合するように、恐らくは複数の箇所で屈曲する（本明細書では湾曲するとも言う）。図３に、屈曲したニードルピン１０４を用いて保持した光学部品１０２を示す。図４には、２つのニードルピン１０４を使用する別の実施形態を示す。２つのニードルピンによる解決策では、光学部品をアクチュエータ（図示せず）によって特定の軸に沿って若干回転させることができる。
【００２３】
ニードルピン１０４は、光学部品１０２を光学的に位置合わせして基材に恒久的に接着した後に、所定の条件（例えば、熱的又は圧力的方法）下で光学部品から取り外される。一般に、ニードルピンと光学部品との間の結合は比較的弱い。従って、ニードルピン１０２と光学部品１０２との間の一時的な結合力は、光学部品と基材又は他の部品との間の恒久的な結合力よりもはるかに弱く、このため取り外し中及び取り外し後にニードルピン１０４が損傷することも、光学部品１０２が移動することもない。図５に、接着剤又は半田１１２を用いて基材５０４に恒久的に付着させた光学部品５０２と、光学部品５０２から取り外したニードルピン５０６とを示す。
【００２４】
図６には、光学部品を取り付ける過程又はフローチャート６００を示す。過程６００は、これまでの図面を併用するとさらに良く理解することができる。
【００２５】
ステップ６０２において、様々な光学部品を正しく位置合わせした後に接着する予定の基材が存在すると想定する。１つの実施形態によれば、この部品は小型であり、順に基材上に配置される。最初は、部品のサイズに比べて空間の方が相対的に広いので、いくつかの部品を基材上に配置することは比較的容易である。空間が比較的に広い時には、真っ直ぐなニードルピンを選択して光学部品をニードルピンに取り付ける。さらに多くの部品が基材上に配置されて空間が比較的狭くなった時には、湾曲したニードルピンを選択する。いずれにせよ、ニードルピンを取り付けることができる光学部品の正確な位置を慎重に決定する。ニードルピンを光学部品に取り付ける際には、しばしば限られた空間内に光学部品を配置して別の部品と位置合わせする位置合わせ過程をニードルピンが妨げたり、或いはこの過程に悪影響を与えたりすべきではない。１つの実施形態によれば、湾曲したニードルピンは、ユーザが限られた空間内で部品を所望の位置に動かして容易に位置合わせできるように湾曲する。
【００２６】
どのニードルピン（真っ直ぐな又は湾曲した）を使用するかに関わらず、ステップ６０４において、ユーザ又は使用する機械は、光学部品をその目的地付近（例えば、基材又は別の部品の付近）に配置して位置合わせを行い、基本的には光学部品を１又は２以上の他の部品と位置合わせする。通常、光学部品を位置合わせする際には、光ビームを注入又は使用して、この光ビームが１つの部品に入射し、例えばフィルタ処理され、屈折し、又は反射するようにする。このフィルタ処理され、屈折し、又は反射した光ビームは、１又は２以上の器具を用いて計測することができる。
【００２７】
ステップ６０６において、位置合わせした光学部品を、ある種の接着材（例えば、エポキシ）又は半田を用いて基材又は別の部品に恒久的に接着する。光学部品が基材又は別の部品に恒久的に接着されると、６０８においてニードルピンを除去する。接着された光学部品からニードルピンを取り外す過程は、どの材料を使用して光学部品をニードルピンに取り付けたかに応じて、基材又は別の部品に対する光学部品の接着に悪影響を与えずに開始される。
【００２８】
特定の実施形態を参照しながら本発明を説明したが、この説明は本発明を例示するものであり、本発明を限定するものではないと解釈されたい。当業者であれば、添付の特許請求の範囲に定める本発明の正確な要旨及び範囲から逸脱することなく、本発明に対する様々な修正を行って好ましい実施形態とすることができる。従って、本発明の範囲は、上述した実施形態の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって定められる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2018025719.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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