(57)【要約】【課題】三次元空間内における部品の位置決め固定を少ない部品点数で行う。【解決手段】ベース面２１上に置かれる第１の位置決め部材１１と、第１の位置決め部材１１上に置かれる第２の位置決め部材１４と、第２の位置決め部材１４上に置かれ、位置決め対象部品３０が置かれる第３の位置決め部材１７とを備えている。第１の位置決め部材１１は、ベース面２１に平面接触する平面１２と、ベース面２１に対して傾き第２の位置決め部材１４と平面接触する傾斜平面１３とを有し、第２の位置決め部材１４は、第１の位置決め部材１１の傾斜平面１３と平面接触する傾斜平面１５と、球面１６とを有している。また、第三の位置決め部材１７は、半球状を成し、第二の位置決め部材１４の球面１６と球面接触する。【選択図】  図１
2004354616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を６自由度で位置決め固定する６自由度位置決め固定器具において、
平坦なベース面上に置かれる第１の位置決め部材と、
前記第１の位置決め部材上に置かれる第２の位置決め部材と、
前記第２の位置決め部材上に置かれ、前記部品が直接又は間接的に置かれる第３の位置決め部材と、
を備え、
前記第１の位置決め部材と前記ベース面との接触が平面接触で、
前記第１の位置決め部材と前記第２の位置決め部材との接触と、前記第２の位置決め部材と前記第３の位置決め部材との接触とのうち、一方の接触が、前記ベース面に対して傾いている平面による平面接触で、他方の接触が、球面との点接触、又は球面と円状の線との線接触、又は球面相互の球面接触である、
ことを特徴とする６自由度位置決め固定器具。
【請求項２】
請求項１に記載の６自由度位置決め固定器具において、
前記第１の位置決め部材と前記第２の位置決め部材との接触が前記ベース面に対して傾いている平面による面接触で、
前記第１の位置決め部材は、前記ベース面に平行な方向であって、前記第２の位置決め部材との接触面が該ベース面に近づいて行く方向に、付勢部材で付勢されている、
ことを特徴とする６自由度位置決め器具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の６自由度位置決め固定器具と、
前記ベース面に対して相対的な位置が固定されている固定部品と、
前記固定部品に対しての相対的な位置が、前記６自由度位置決め器具により位置決めされて固定される前記部品と、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、
前記部品及び前記固定部品は、それぞれ、一以上の光学部材を備え、該部品から該固定部品へ及び／又は該固定部品から該部品へ光が入射する、
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
部品を６自由度で位置決め固定する６自由度位置決め固定方法において、
前記部品を固定する固定器具として、
平坦なベース面上に置かれる第１の位置決め部材と、該第１の位置決め部材上に置かれる第２の位置決め部材と、該第２の位置決め部材上に置かれ、前記部品が直接又は間接的に置かれる第３の位置決め部材とを備え、
前記第１の位置決め部材と前記ベース面との接触が平面接触で、前記第１の位置決め部材と前記第２の位置決め部材との接触と、前記第２の位置決め部材と前記第３の位置決め部材との接触とのうち、一方の接触が、前記ベース面に対して傾いている平面による平面接触で、他方の接触が、球面との点接触、又は球面と円状の線との線接触、又は球面相互の球面接触ある、固定器具を予め準備し、
前記部品が目的の位置で且つ目的の向きで固定されるよう、前記ベース面に対する前記第１の位置決め部材の相対移動と、該第１の位置決め部材に対する前記第２の位置決め部材の相対移動と、該第２の位置決め部材に対する前記第３の位置決め部材の相対移動とのうち、少なくともいずれかを実行し、
前記部品が目的の位置で且つ目的の向きになると、前記ベース面に対する前記第１の位置決め部材の固定と、該第１の位置決め部材に対する前記第２の位置決め部材の固定と、該第２の位置決め部材に対する前記第三の位置決め部材の固定とを行う、
ことを特徴とする６自由度位置決め固定方法。
【請求項６】
一以上の光学部材を有する第１の光学部品及び第２の光学部品とを備え、該第１の光学部品から該第２の光学部品へ及び／又は該第２の光学部品から該第１の光学部品へ光が入射する光学装置の製造方法において、
前記第１の光学部品を固定する固定器具として、
平坦なベース面上に置かれる第１の位置決め部材と、該第１の位置決め部材上に置かれる第２の位置決め部材と、該第２の位置決め部材上に置かれ、前記第１の部品が直接又は間接的に置かれる第３の位置決め部材とを備え、
前記第１の位置決め部材と前記ベース面との接触が平面接触で、前記第１の位置決め部材と前記第２の位置決め部材との接触と、前記第２の位置決め部材と前記第３の位置決め部材との接触とのうち、一方の接触が、前記ベース面に対して傾いている平面による平面接触で、他方の接触が、球面との点接触、又は球面と円状の線との線接触、又は球面相互の球面接触ある、固定器具を予め準備し、
前記ベース面に対して前記第２の光学部品を固定し、
前記第１の光学部品が、前記第２の光学部品から光が入射及び／又は該第２の光学部品へ出射できる位置及び向きで固定されるよう、前記ベース面に対する前記第１の位置決め部材の相対移動と、該第１の位置決め部材に対する前記第２の位置決め部材の相対移動と、該第２の位置決め部材に対する前記第３の位置決め部材の相対移動とのうち、少なくともいずれかを実行し、
前記部品が目的の位置で且つ目的の向きになると、前記ベース面に対する前記第１の位置決め部材の固定と、該第１の位置決め部材に対する前記第２の位置決め部材の固定と、該第２の位置決め部材に対する前記第三の位置決め部材の固定とを行う、
ことを特徴とする光学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品を６自由度で位置決め固定する６自由度位置決め固定器具、これを備えた装置、６自由度位置決め固定方法、この方法による光学装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ある部品に対して、他の部品を三次元空間内で位置決め固定する方法としては、例えば、以下の特許文献１に記載されている方法がある。
【０００３】
この特許文献１では、光合成プリズムに対して、液晶パネルを固定する方法が開示されている。この方法では、矩形板状の液晶パネルの四隅に取付部材を固定し、４つの取付部材と光合成プリズムとの間に、それぞれ楔状のスペーサ部材を差し込むことで、光合成プリズムに対して液晶パネルを位置決めしつつ、この液晶パネルを固定している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３０５１７４号（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術では、光合成プリズムに対して、液晶パネルを三次元空間内で位置決め固定するため、液晶パネルに取り付ける４つの取付部材と、各取付部材と光合成プリズムとの間に差し込む４つのスペーサ部材とを必要とし、部品点数が多くなるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を鑑みてなされたもので、少ない部品点数で簡単に位置決め固定できる６自由度位置決め固定器具、これを備えた装置、６自由度位置決め固定方法、この方法による光学装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するための請求項１に係る発明の６自由度位置決め器具は、
平坦なベース面上に置かれる第１の位置決め部材と、前記第１の位置決め部材上に置かれる第２の位置決め部材と、前記第２の位置決め部材上に置かれ、部品が直接又は間接的に置かれる第３の位置決め部材と、を備え、
前記第１の位置決め部材と前記ベース面との接触が平面接触で、
前記第１の位置決め部材と前記第２の位置決め部材との接触と、前記第２の位置決め部材と前記第３の位置決め部材との接触とのうち、一方の接触が、前記ベース面に対して傾いている平面による平面接触で、他方の接触が、球面と３点以上の点との点接触、又は球面と円状の線との線接触、又は球面相互の球面接触であることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明の６自由度位置決め固定器具は、
請求項１に記載の６自由度位置決め固定器具において、
前記第１の位置決め部材と前記第２の位置決め部材との接触が前記ベース面に対して傾いている平面による面接触で、
前記第１の位置決め部材は、前記ベース面に平行な方向であって、前記第２の位置決め部材との接触面が該ベース面に近づいて行く方向に、付勢部材で付勢されていることを特徴とする。
【０００９】
前記問題点を解決するための請求項３に係る発明の装置は、
請求項１又は２に記載の６自由度位置決め固定器具と、前記ベース面に対して相対的な位置が固定されている固定部品と、前記固定部品に対しての相対的な位置が、前記６自由度位置決め器具により位置決めされて固定される前記部品と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明の装置は、
請求項３に記載の装置において、
前記部品及び前記固定部品は、それぞれ、一以上の光学部材を備え、該部品から該固定部品へ及び／又は該固定部品から該部品へ光が入射することを特徴とする。
【００１１】
前記問題点を解決するための請求項５に係る発明の６自由度位置決め固定方法は、
部品を固定する固定器具として、平坦なベース面上に置かれる第１の位置決め部材と、該第１の位置決め部材上に置かれる第２の位置決め部材と、該第２の位置決め部材上に置かれ、前記部品が直接又は間接的に置かれる第３の位置決め部材とを備え、
前記第１の位置決め部材と前記ベース面との接触が平面接触で、前記第１の位置決め部材と前記第２の位置決め部材との接触と、前記第２の位置決め部材と前記第３の位置決め部材との接触とのうち、一方の接触が、前記ベース面に対して傾いている平面による平面接触で、他方の接触が、球面と３点以上の点との点接触、又は球面と円状の線との線接触、又は球面相互の球面接触ある、固定器具を予め準備し、
前記部品が目的の位置で且つ目的の向きで固定されるよう、前記ベース面に対する前記第１の位置決め部材の相対移動と、該第１の位置決め部材に対する前記第２の位置決め部材の相対移動と、該第２の位置決め部材に対する前記第３の位置決め部材の相対移動とのうち、少なくともいずれかを実行し、
前記部品が目的の位置で且つ目的の向きになると、前記ベース面に対する前記第１の位置決め部材の固定と、該第１の位置決め部材に対する前記第２の位置決め部材の固定と、該第２の位置決め部材に対する前記第三の位置決め部材の固定とを行うことを特徴とする。
【００１２】
前記問題点を解決するための請求項６に係る発明の光学装置の製造方法は、
一以上の光学部材を有する第１の光学部品及び第２の光学部品とを備え、該第１の光学部品から該第２の光学部品へ及び／又は該第２の光学部品から該第１の光学部品へ光が入射する光学装置の製造方法において、
前記第１の光学部品を固定する固定器具として、
平坦なベース面上に置かれる第１の位置決め部材と、該第１の位置決め部材上に置かれる第２の位置決め部材と、該第２の位置決め部材上に置かれ、前記第１の部品が直接又は間接的に置かれる第３の位置決め部材とを備え、
前記第１の位置決め部材と前記ベース面との接触が平面接触で、前記第１の位置決め部材と前記第２の位置決め部材との接触と、前記第２の位置決め部材と前記第３の位置決め部材との接触とのうち、一方の接触が、前記ベース面に対して傾いている平面による平面接触で、他方の接触が、球面と３点以上の点との点接触、又は球面と円状の線との線接触、又は球面相互の球面接触ある、固定器具を予め準備し、
前記ベース面に対して前記第２の光学部品を固定し、
前記第１の光学部品が、前記第２の光学部品から光が入射及び／又は該第２の光学部品へ出射できる位置及び向きで固定されるよう、前記ベース面に対する前記第１の位置決め部材の相対移動と、該第１の位置決め部材に対する前記第２の位置決め部材の相対移動と、該第２の位置決め部材に対する前記第３の位置決め部材の相対移動とのうち、少なくともいずれかを実行し、
前記部品が目的の位置で且つ目的の向きになると、前記ベース面に対する前記第１の位置決め部材の固定と、該第１の位置決め部材に対する前記第２の位置決め部材の固定と、該第２の位置決め部材に対する前記第三の位置決め部材の固定とを行うことを特徴とする。
【００１３】
ここで、以上の６自由度位置決め固定方法及び光学装置の製造方法において、前記ベース面、前記第１の位置決め部材、前記第２の位置決め部材、前記第３の位置決め部材の相互の固定では、各種接着剤（ＵＶ硬化型、可視光硬化型、熱硬化型、常温硬化型、嫌気硬化型、湿気硬化型）やハンダ、或いはレーザ溶接を用いてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１５】
まず、図１及び図２を用いて、本発明に係る第一の実施形態としての６自由度位置決め固定器具について説明する。
【００１６】
本実施形態の６自由度位置決め固定器具１０は、図１に示すように、台座２０の平坦なベース面２１上に置かれる第１の位置決め部材１１と、第１の位置決め部材１１上に置かれる第２の位置決め部材１４と、第２の位置決め部材１４上に置かれ、位置決め対象部品３０が置かれる第３の位置決め部材１７と、第１の位置決め部材１１を特定の方向に付勢する圧縮バネ２２と、を備えている。
【００１７】
第１の位置決め部材１１は、ベース面２１に平面接触する平面１２と、ベース面２１に対して傾き第２の位置決め部材１４と平面接触する傾斜平面１３と、を有しており、楔形を成している。また、第２の位置決め部材１４も、第１の位置決め部材１１と同様に、楔形を成しており、傾斜平面１５が第１の位置決め部材１１の傾斜平面１３と平面接触する。この第２の位置決め部材１４は、傾斜平面１５から、この傾斜平面１５に対向する平面１５ａに向って円筒状の貫通孔が形成されている。傾斜平面１５に対向する平面１５ａと貫通孔との縁は、切り欠かれており、その切り欠き面が球面１６を成している。第三の位置決め部材１７は、半球状で、その球面１８の半径は第２の位置決め部材１４の球面１６の半径と実質的に同じである。位置決め対象部品３０は、この半球状の第３の位置決め部材１７の平面１９上に取り付けられる。
【００１８】
ここで、以下の説明の都合上、台座２０のベース面２１に平行な面をＸＹ平面とし、このＸＹ平面上の方向であって、第１の位置決め部材１１の傾斜平面１３がベース面２１に近づいて行く方向をＸ軸方向、このＸＹ平面上の方向でＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向、ＸＹ平面に対して垂直な方向をＺ軸方向とする。さらに、Ｘ軸回りの回転をθｘ、Ｙ軸回りの回転をθｙ、Ｚ軸回りの回転をθｚとする。
【００１９】
位置決め対象部品３０のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置は、ベース面２１に対して、第１の位置決め部材１１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることで、目的の位置になる。また、位置決め対象部品３０のＺ軸方向の位置は、第２の位置決め部材１４を第１の位置決め部材１１に対して相対的にＸ軸方向に移動させることで、第２の位置決め部材１４がＺ軸方向に移動し、これにより目的の位置になる。位置決め対象部品３０のＸ軸回りの角度θｘ、Ｙ軸回りの角度θｙ、Ｚ軸回りの角度θｚは、第２の位置決め部材１４に対して第３の位置決め部材１７を回転又は傾けることで、目的の角度になる。
【００２０】
以上のように、３つの位置決め部材１１，１４，１７を移動等させることで、６自由度で、具体的には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、角度θｘ、角度θｙ、角度θｚで、位置決め対象部材３０を自由に移動等させることができる。
【００２１】
なお、圧縮バネ２２は、第１の位置決め部材１１を（＋）Ｘ軸方向に押す付勢部材として機能する。この圧縮バネ２２は、第３の位置決め部材１７、第２の位置決め部材１４にかかる重力等、第２の位置決め部材１４の傾斜平面１５から、第１の位置決め部材１１の傾斜平面１３に対してかかる荷重により、第１の位置決め部材１１が（−）Ｘ軸方向に逃げて、各位置決め部材１１，１４，１７，２０，３０相互間での密着性が低下するのを防ぐために設けられている。
【００２２】
次に、以上で説明した６自由度位置決め固定器具１０を用いて、対象部品３０を位置決め固定する手順について説明する。
【００２３】
ここで、仮に、図３に示すように、対象部品３０が光学部品である光ファイバブロックであり、この光ファイバブロック３０の相対的な位置決めの相手が逆分散型二重分光器３３であるものとする。
【００２４】
光ファイバブロック３０は、複数の光ファイバ３１，３２，３２，…が束ねられたものである。これら複数の光ファイバ３１，３２，３２，…のうち、１つが入力用光ファイバ３１で、残りが出力用光ファイバ３２，３２，…である。
【００２５】
逆分散型二重分光器３３は、入力用光ファイバ３１からの光のうちの特定波長領域の光を出力用光ファイバ３２に導くものであり、入力用光ファイバ３１からの光を分光する回折格子３４と、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）３５と、入力用光ファイバ３１からの光を回折格子３４へ導き、回折格子３４を通過した光をＭＥＭＳ３５に導いた後、回折格子３４を介して出力用光ファイバ３２へ導く光学系３８と、を備えている。ＭＥＭＳ３５は、複数のマイクロミラーを１次元的に並べたマイクロミラーアレイ３６と、このマイクロミラーアレイ３６を構成する各マイクロミラーを個別に駆動させるミラードライバ３７と、を有している。
【００２６】
この逆分散二重分光器３３は、入力用光ファイバ３１からの光を回折格子３４で分光し、分光された光の各々の波長域の光をマイクロミラーアレイ３６のうちの前記波長域に対応する各々のマイクロミラーで反射して、光学系３８及び回折格子３４を介して、複数の出力用光ファイバ３２，３２，…のうちの所望の出力用光ファイバ３２へ入射させる。なお、図３では、回折格子３４で分光された各波長域のうちの１つの波長域の光路のみを例示している。
【００２７】
このように、対象部品である光ファイバブロック３０は、逆分散型二重分光器３３の特定の位置に特定の方向から光を入射し、逆分散型二重分光器３３の特定の位置で特定の方向から光を受光するので、逆分散型二重分光器３３に対して極めて正確に位置決めする必要がある。
【００２８】
光ファイバブロック３０を逆分散型二重分光器３３に対して位置決め固定する際には、図２（ａ）に示すように、先ず、台座２０のベース面２１上に、サブ台座２３を固定し、このサブ台座２３の上に逆分散型二重分光器３３を固定する。このサブ台座２３には、圧縮バネ２２を予め取り付けておく。或いは、同図（ｂ）に示すように、台座２０のベース面２１上に、直接逆分散型二重分光器３３を固定し、これとは別のベース面２１上の場所に突起部２３ａを形成し、この突起部２３ａに圧縮バネ２２を取り付けておく。
【００２９】
次に、対象部品である光ファイバブロック３０に接着剤又はハンダで第３の位置決め部材１７を固定する。なお、第３の位置決め部材１７は、光ファイバブロック３０のハウジング製造過程で、このハウジングに一体成形しておいてもよい。続いて、６軸精密ステージ２５のアーム２６に、第３の位置決め部材付きの光ファイバブロック３０をボルト２７で固定する。なお、このアーム２６に対する光ファイバブロック３０の固定は、アーム２６に対して光ファイバブロック３０が着脱可能であれば如何なる連結具でもよく、例えば、クリップ等でもよい。
【００３０】
以上で、対象部品である光ファイバブロック３０の位置決め固定の準備が終了する。
【００３１】
位置決め固定の準備が終了すると、第１の位置決め部材１１及び第２の位置決め部材１４をベース面２１上に配置する。なお、これら第１の位置決め部材１１及び第２の位置決め部材１４は、サブ台座２３及び逆分散型二重分光器３３を固定した段階で、ベース面２１上に配置してもよい。
【００３２】
続いて、６軸精密ステージ２５を駆動して、光ファイバブロック３０が逆分散型二重分光器３３に対して適切な位置及び適切な向きになるよう、光ファイバブロック３０を移動等させる。つまり、光ファイバブロック３０の位置を定める。この際、第１，２，３の位置決め部材１１，１４，１７は、台座２０のベース面２１と位置決め対象部品３０との間の拘束された空間に存在し、これら第１，２，３の位置決め部材１１，１４，１７は、この光ファイバブロック３０の位置を定める際の移動等の過程で、圧縮バネ２２の付勢により互いに安定した接触を保ちつつ相対移動し、位置決め対象部品３０の６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の変位に追従する。
【００３３】
具体的には、この光ファイバブロック３０の位置を定める際の移動等の過程で、第１の位置決め部材１１はベース面２１に対して相対移動し、第２の位置決め部材１４は第１の位置決め部材１１に対して相対移動し、第３の位置決め部材１７は第２の位置決め部材１４に対して相対回転する。図１に示すように、圧縮バネ２２は、（＋）Ｘ軸方向に第１の位置決め部材１１を押しているため、第２の位置決め部材１４から、第１の位置決め部材１１の傾斜平面１３に対してかかる荷重により、第１の位置決め部材１１が（−）Ｘ軸方向に逃げるのを防ぎ、各位置決め部材相互の密着性を維持できる。
【００３４】
なお、繰り返すことになるが、第１の位置決め部材１１の平面１２とベース面２１との接触は、ＸＹ平面に平面に平行な平面接触なので、この接触部分による相対移動により、ＸＹ軸方向の並進自由度及びθｚの回転自由度を確保できる。また、第１の位置決め部材１１の傾斜平面１３と第２の位置決め部材１４の傾斜平面１５との接触は、ＸＹ平面に対して傾斜した平面接触なので、この接触部分の相対移動により、Ｚ軸方向の並進自由度を確保でき、第２の位置決め部材１４の球面１６と第３の位置決め部材１７の球面１８との接触は、球面接触なので、この接触部分による相対移動により、θｘ、θｙ、θｚの回転自由度を確保できる。
【００３５】
光ファイバブロック３０を移動等により、光ファイバブロック３０が逆分散型二重分光器３３に対して適切な位置及び適切な向きになったか否かは、光ファイバブロック３０の入力用光ファイバ３１から逆分散型二重分光器３３へ光を入射させて、逆分散型二重分光器３３から特定波長領域の光が特定の出力用光ファイバ３２で受光し、この特定波長領域の光の光量が最大になったか否かで判断する。
【００３６】
光ファイバブロック３０が逆分散型二重分光器３３に対して適切な位置及び適切な向きになったら、ベース面２１と第１の位置決め部材１１の平面１２との接触部分の回り、第１の位置決め部材１１の傾斜平面１３と第２の位置決め部材１４の傾斜平面１５との接触部分の回り、第２の位置決め部材１４の球面１６と第３の位置決め部材１７の球面１８との接触部分の回りに、ＵＶ（紫外線）硬化型接着剤を塗布し、接着剤の塗布部分に紫外線を照射して、接着剤を硬化させる。なお、各位置決め部材相互の接触面に接着剤を塗布しないのは、接着剤の硬化過程で、接着剤の収縮によりその容積が小さくなり、この変化により位置決め部材相互間の相対位置が変化するのを回避するためである。また、各位置決め部材相互の接合は、以上のようなＵＶ硬化型接着剤ではなく、可視光硬化型、熱硬化型、常温硬化型、嫌気硬化型、湿気硬化型の接着剤や、ハンダ、さらにレーザ溶接でもよい。
【００３７】
接着剤の硬化後、６軸精密ステージ２５のアーム２６と光ファイバブロック３０とを連結していたボルト２７を外す。さらに、必要に応じて、圧縮バネ２２を外す。
【００３８】
以上で、対象部品である光ファイバブロック３０の位置決め固定が終了し、逆分散型二重分光装置が完成する。なお、この逆分散型二重分光装置は、台座２０と、台座２０上のサブ台座２３及び位置決め固定器具１０と、サブ台座２３上の逆分散型二重分光器３３と、位置決め固定器具１０上の光ファイバブロック３０と、を有して構成されている。
【００３９】
以上のように、本実施形態では、３つの位置決め部材１１，１４，１７で対象部品３０を位置決め固定することができ、従来技術よりも遥かに部品点数を少なくすることができる。このように、本実施形態では部品点数を少なくすることができる関係上、ファイバアレイのような小さな部品を狭いスペースに位置決めすることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、球面１６或いは球面１８の球の中心、すなわち回転中心点に位置する対象部品３０の部分は、第２の位置決め部材１４に対して第３の位置決め部材１７が相対回転しても、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の位置が変化しないので、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の位置決めのために、第１の位置決め部材１１及び第２の位置決め部材１４を移動させ、これら１１，１４を接着固定した後であっても、対象部品３０のθｘ、θｙ、θｚの調整を行うことができる。すなわち、本実施形態では、対象部品３０の角度θｘ、角度θｙ、角度θｚの調整と、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の位置調整とは、独立しているので、従来技術のように、複数の楔のみで、角度調整と位置調整を行うよりも容易に、三次元空間内での位置決め固定を行うことができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、第２の位置決め部材１４の貫通孔の縁の切欠き形状を球面にしたが、円錐形状にしてもよい。この場合、第３の位置決め部材１７と第２の位置決め部材１４とは、以下の第二の実施形態と同様に、球面と、円状の線との線接触となる。また、第２の位置決め部材１４の貫通孔の縁の切欠き形状を円錐形状にし、この円錐状の面上に３つ以上の突起を形成してもよい。この場合、第３の位置決め部材１７と第２の位置決め部材１４とは、球面と、３つ以上の突起の先端の点との点接触となる。
【００４２】
次に、図４を用いて、本発明に係る第二の実施形態としての６軸位置決め固定器具について説明する。なお、以下の各実施形態において、すでに説明した部材及び部分に関しては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４３】
本実施形態は、６軸精密ステージ２５のアーム２６に、位置決め対象部品３０ａをボルト等の連結具で直接取り付けることができない場合の適用例である。
【００４４】
本実施形態の６軸位置決め固定器具１０ａは、第一の実施形態と同様で楔形を成す第１の位置決め部材１１と、同じく楔形を成す第２の位置決め部材１４ａと、球形の第３の位置決め部材１７ａと、対象部品３０を６軸精密ステージ２５のアーム２６に取り付けるための補助支持部材２８と、第１の位置決め部材１１を特定の方向に付勢する圧縮バネ２２と、を備えている。
【００４５】
第２の位置決め部材１４ａは、傾斜平面１５が第１の位置決め部材１１の傾斜平面１３と平面接触し、この傾斜平面１５から、傾斜平面１５に対向する平面に向って円筒状の貫通孔が形成されている。第２の位置決め部材１４ａの傾斜平面１５に対向する平面と貫通孔との縁は、第一の実施形態のように切り欠かれていない。このため、この第２の位置決め部材１４ａと第３の位置決め部材１７ａとは、第２の位置決め部材１４ａの貫通孔と平面との縁の形状である円形の線と第３の位置決め部材１７ａの球面１８との接触となる。このように、本実施形態では、球面１８に対する接触が、第一の実施形態の第２の位置決め部材１４のように、球面１６ではなく、円形の線で接触しているので、第３の位置決め部材１７ａの球面１８を受けるために球面を形成する必要が無く、第２の位置決め部材１４ａの加工工数を抑えることができる。また、第３の位置決め部材１７ａは、球形であるため、第一の実施形態のように半球を形成するための球形の一部を平坦に加工する必要がなく、部品製作コストを抑えることができる。
【００４６】
また、補助支持部材２８は、直方体形状を成しており、その一面から対向面に貫通するネジ孔２９が形成されている。このネジ孔２９に対して、補助支持部材２８の一面側からは、この補助支持部材２８をアーム２６に取り付けるためのボルト２７が捩じ込まれ、補助支持部材２８の一面の対抗面側からは球形の第３の位置決め部材１７ａの一部がネジ孔２９の下孔に入り込む。
【００４７】
次に、以上で説明した６軸位置決め固定器具１０ａを用いて、対象部品３０を位置決め固定する手順について説明する。
【００４８】
まず、補助支持部材２８の一面に隣接する面に、対象部品３０を接着剤又はハンダで固定する。なお、この補助支持部材２８は、対象部品３０のハウジング等の製造過程で、このハウジング等に一体成形しておいてもよい。続いて、６軸精密ステージ２５のアーム２６に、対象部品付きの補助支持部材２８をボルト２７で固定する。
【００４９】
次に、ベース面２１上に、第１の位置決め部材１１、第２の位置決め部材１４ａ、第３の位置決め部材１７ａを、この順序で積み重ねる。そして、６軸精密ステージ２５を駆動して、対象部品３０が適切な位置及び適切な向きになるよう、対象部品３０を移動等させる。この対象部品３０の移動等に伴って、第１の位置決め部材１１はベース面２１に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に相対移動し、第２の位置決め部材１４ａは第１の位置決め部材１１に対してＺ軸方向に相対移動し、第３の位置決め部材１７ａは第２の位置決め部材１４ａに対して相対回転（角度θｘ、角度θｙ、角度θｚ）する。また、補助支持部材２８も、球形の第３の位置決め部材１７ａに対して相対回転（角度θｘ、角度θｙ、角度θｚ）する。したがって、第２の位置決め部材１４ａと第３の位置決め部材１７ａとの接触部と、第３の位置決め部材１７ａと補助支持部材１８との接触部とのうち、一方は、固定しておいても、対象部品３０の角度θｘ、角度θｙ、角度θｚに関する回転を確保することができる。このため、補助支持部材２８と第３の位置決め部材１７ａとを一体的に形成してもよく、また、第２の位置決め部材１４ａと第３の位置決め部材１７ａとを一体的に形成してもよい。なお、前者の場合は、第３の位置決め部材１７ａに直接対象部品３０が取り付けられている第一の実施形態と実質的に同じものとなり、後者の場合は、後述する第三の実施形態と実質的に同じものとなる。
【００５０】
対象部品３０が適切な位置及び適切な向きになると、第一の実施形態と同様に、接着剤又はハンダで、位置決め部材相互を接合する。
【００５１】
次に、図５を用いて、本発明に係る第三の実施形態としての６軸位置決め固定器具について説明する。
【００５２】
本実施形態の６軸位置決め固定器具１０ｂは、第一の実施形態と同様で楔形を成す第１の位置決め部材１１と、半球状を成す第２の位置決め部材１７ｂと、第二の実施形態における補助支持部材２８である第３の位置決め部材２８ｂと、第１の位置決め部材１１を特定の方向に付勢する圧縮バネ２２と、を備えている。
【００５３】
半球状の第２の位置決め部材１７ｂの平面は、傾斜平面１９ｂとして、第１の位置決め部材１１の傾斜平面１５と平面接触する。また、この第２の位置決め部材１７ｂの球面１８の一部は、第３の位置決め部材２８ｂのネジ孔２９の下孔に入り込み、このネジ孔２９の下孔の円形の縁と接触する。
【００５４】
次に、以上で説明した６軸位置決め固定器具１０ｂを用いて、対象部品３０を位置決め固定する手順について説明する。
【００５５】
まず、第３の位置決め部材２８ｂのネジ孔２９が形成されている面に隣接する面に、対象部品３０を接着剤又はハンダで固定する。続いて、６軸精密ステージ２５のアーム２６に、対象部品付きの第３の位置決め部材２８ｂをボルト２７で固定する。
【００５６】
次に、ベース面２１上に、第１の位置決め部材１１、第２の位置決め部材１７ｂを、この順序で積み重ねる。そして、６軸精密ステージ２５を駆動して、対象部品３０が適切な位置及び適切な向きになるよう、対象部品３０を移動等させる。この対象部品３０の移動等に伴って、以上の各実施形態と同様に、第１の位置決め部材１１はベース面２１に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に相対移動し、第２の位置決め部材１７ｂは第１の位置決め部材１１に対してＺ軸方向に相対移動し、第３の位置決め部材２８ｂは第２の位置決め部材１７ｂに対して相対回転（角度θｘ、角度θｙ、角度θｚ）する。
【００５７】
対象部品３０が適切な位置及び適切な向きになると、接着剤又はハンダで、位置決め部材相互を接合する。
【００５８】
次に、図６を用いて、本発明に係る第四の実施形態としての６軸位置決め固定器具について説明する。
【００５９】
本実施形態の６軸位置決め固定器具１０ｃは、第一の実施形態の第１の位置決め部材１１を第３の位置決め部材１１ｃとし、第一の実施形態の第２の位置決め部材１４をそのまま第２の位置決め部材１４ｃとし、第一の実施形態の第３の位置決め部材１７を第１の位置決め部材１７ｃとしたものである。
【００６０】
従って、半球状の第１の位置決め部材１７ｃの平面１９ｃは、ベース面２１と平面接触し、半球状の第１の位置決め部材１７ｃの球面１８は、第２の位置決め部材１４ｃと球面接触し、第２の位置決め部材１４ｃの傾斜平面１５は、第３の位置決め部材１１ｃの傾斜平面１３と平面接触する。
【００６１】
次に、以上で説明した６軸位置決め固定器具１０ｃを用いて、対象部品３０を位置決め固定する手順について説明する。
【００６２】
まず、対象部品３０に接着剤又はハンダで第３の位置決め部材１１ｃを固定する。
【００６３】
次に、ベース面２１上に、第１の位置決め部材１７ｃ、第２の位置決め部材１４ｃ、この順序で積み重ねる。そして、６軸精密ステージ２５を駆動して、対象部品３０が適切な位置及び適切な向きになるよう、対象部品３０を移動等させる。この対象部品３０の移動等に伴って、第１の位置決め部材１７ｃはベース面２１に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に相対移動し、第２の位置決め部材１４ｃは第１の位置決め部材１７ｃに対して相対回転（角度θｘ、角度θｙ、角度θｚ）し、第３の位置決め部材１１ｃは第２の位置決め部材１４ｃに対しＺ軸方向に相対移動する。
【００６４】
対象部品３０が適切な位置及び適切な向きになると、接着剤又はハンダで、位置決め部材相互を接合する。
【００６５】
以上のように、３つの位置決め部材相互の接触、具体的には、第１の位置決め部材と第２の位置決め部材との接触と、第２の位置決め部材と第３の位置決め部材との接触とは、一方が、ベース面２１に対して傾斜している平面接触で、他方が球面と円形の線との接触又は球面接触であればよい。
【００６６】
なお、以上では、対象部品３０として、光ファイバブロックを対象部品３０とし、この対象部品３０の位置決め基準となる相手部品３３を逆分散型二重分光器としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、一以上の光学部材を有するものを対象部品及び相手部品としても、また、光学部品を有さないもの対象部品及び相手部品としてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、三次元空間内での６自由度を確保するために、３つの位置決め部材で済むので、部品点数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第一の実施形態における６自由度位置決め固定器具の斜視図である。
【図２】本発明に係る第一の実施形態における６自由度位置決め固定器具及び対象部品の要部切欠き側面図である。
【図３】本発明に係る第一の実施形態における対象部品、及びこの対象部品の相対位置決め相手の部品の構成を示す説明図である。
【図４】本発明に係る第二の実施形態における６自由度位置決め固定器具及び対象部品の要部切欠き側面図である。
【図５】本発明に係る第三の実施形態における６自由度位置決め固定器具及び対象部品の要部切欠き側面図である。
【図６】本発明に係る第四の実施形態における６自由度位置決め固定器具及び対象部品の要部切欠き側面図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…６自由度位置決め固定器具
１１，１７ｃ…第１の位置決め部材      １２…平面
１３，１５，１９ｂ…傾斜平面
１４，１４ａ，１７ｂ，１４ｃ…第２の位置決め部材
１６，１８…球面
１７，１７ａ，２８ｂ，１１ｃ…第３の位置決め部材
２２…圧縮バネ                        ２５…６軸精密ステージ
２８…補助支持部材                    ３０…対象部品（光ファイバブロック）
３３…相手部品（逆分散型二重分光器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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