CN1227549C - 光收发机的制造方法及其调整装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够进一步简化制造工艺的光收发机的制造方法。本发明的光收发机的制造方法包括以下步骤：对具有安装支撑光纤一端的光插头用的嵌入孔(137b)的光插座(137)和与该光插座(137)共同组装的组装对象(130)进行组装；将拍摄组装对象(130)的光头(310)安装在光插座(137)的嵌入孔(137b)上，获取在嵌入孔(137b)露出的组装对象(130)的图像和该摄影画面内的基准位置信息；检测组装对象(130)的图像与基准位置信息的偏差；根据上述偏差，相对移动光插座(137)与组装对象(130)，从而减少上述偏差；固定组合对象(130)与光插座(137)。

Description

光收发机的制造方法及其调整装置
技术领域
本发明涉及一种以光纤为介质进行信号的发射或接收、或者既发射又接收的双向光收发机及其制造方法。
背景技术
有些局域网络(LAN)、计算机装置之间的直接连接、以及计算机装置与数字音频-视频装置之间的相互连接等采用光纤。像这种装置使用的光收发机是把电信号转换成光信号后向光纤输送，同时，又将从光纤收到的光信号，再转换成电信号。例如，可以由以下构成：安装在光纤的一端的可插入插头的插座；设置在该光纤的一端与光接收元件或发光元件等的光元件之间的，用于聚光的球透镜；以及，能将并行信号转换成串行信号后驱动光元件，或者放大光接收信号再从串行信号转换回并行信号的IC电路基板等。
这种现有的光收发机的制造方法通常包括：1)在封装外壳内安装激光二极管(LD)芯片，将该芯片与引线连接。另外，将球透镜粘贴固定在封装外壳的出射窗上，组装成带有透镜的封装外壳。2)把该封装外壳插入光插座一方的插入孔，从另一方插入带有光纤的箍圈。电流通过封装外壳的引线，使LD发光，测定与光纤耦合的光量，在耦合效率最好的位置上粘接固定封装外壳和光插座(有效校正)。3)将封装外壳的引线焊接在电路板上。
然而，采用这种光收发机的制造方法，必须在组装构成部件时，进行复杂的三维定位，而且，在制造过程中，手工作业占比例很大，其结果，增加了产品的成本。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种能够使简化制造工艺成为可能的光收发机的制造方法。
为了达到上述目的，本发明的光收发机的制造方法包括以下五个步骤：第一步骤，光插座与可以和所述光插座组装的组装对象进行组合，所述光插座具有用于安装支撑光纤一端的光插头的嵌入孔；第二步骤，将拍摄所述组装对象的光头安装在所述光插座的嵌入孔上，用于获取在所述嵌入孔露出的所述组装对象的图像与该摄影画面内的基准位置信息；第三步骤，检测所述组装对象的图像与所述基准位置信息的偏差；第四步骤，根据所述偏差，相对移动所述光插座与所述组装对象，从而减少所述偏差；以及第五步骤，固定所述组装对象与所述光插座。
根据这种方法，光插座与组装对象的相对位置关系，能够通过图像处理进行调整，因此，位置调整被简化，使实现位置调整的高速化及低成本成为可能。
优选上述组装对象包括透光衬底或封装外壳。这样，便可适应于各种构造的光收发机。
优选上述组装对象的图像包括以下任意一种：在上述组装对象上形成的布线图案、定位标记、定位孔、发光元件、光接收元件、透镜或封装外壳窗。当采用定位标记或定位孔的优点在于，为了进行调整可任意设定恰当的位置和形状等。另外，在采用布线图案或发光元件等时，不需要重新设置定位标记等，减少了设计等工时。
优选上述基准位置信息，是表示拍摄到的上述图像画面的中心位置或者上述图像画面内的特定位置的标识器。
优选上述第二步骤，在上述光头与组装对象之间配置调整图像成像位置的成像位置调整透镜，以此获得组装对象的图像。这样，使组装对象的图像更精确地成像成为可能。
本发明的光头包括，透光柱状体，包括在其一个端面上形成的定位标记；外壳，设置在所述柱状体的另一端面；摄像元件，设置在所述外壳内，用于将投影影像转换成图像信号；透镜，设置在所述外壳内，用于将所述柱状体的一个端面投影到所述摄像元件上。
如果将这样的光头置入光插座内，便可以同时看到插座底部(衬底)和定位标记，可以进行光插座与衬底的位置调整。
优选光头还具有：半反射镜，其设置在上述摄像元件与上述透镜之间；照明光源，其用于经上述半透反射镜，向上述柱状体一侧输送照明光。因此，照亮插座底部(衬底)，使获得明亮、优质的图像，提高图像识别精度成为可能。
最好有反射入射光的反射面，还应该具有在定位标记与透镜之间配置的反射板，以使该反射面与上述透镜的光轴的夹角成为锐角。另外，该反射板的最佳配置是反射面与透镜的光轴形成的角度大致为45度。依此，可以将上述透镜的光轴设定在非柱状体的长度方向上，确保外壳的配置空间，增加配置位置的设定自由度。因此，适应于各种构成方式的光收发机。
优选上述反射板与柱状体的另一端面的该柱状体构成一体，这样，能够实现构造简单化。
优选上述柱状体由中空筒状体形成。这样，在柱状体内部配置其他光元件等之后，使光路调整等成为可能，增加装置构成的自由度。
优选上述柱状体由光纤束形成。这样，外壳的位置可以设置在离开光插座的位置。
最好上述柱状体内部设有对该柱状体轴方向的光进行聚光的透镜。因此，可增加到达在摄像元件上成像的透镜的光量(增加数值孔径NA)，提高摄像的图像质量。
本发明的定位调整装置配备有：光头，其被插进光插座的支撑体上装载的光插座的嵌入孔内，拍摄该嵌入孔底部的对象，把该对象图像与表示摄影的基准位置的信息同时作为读出信号输出；图像处理装置，用于处理上述读出信号，检测上述对象与上述基准位置的偏差；移动装置，其根据上述偏差，相对移动上述支撑体和上述光插座，从而减少上述偏差。
由于这样的构成，使支撑体与光插座的位置调整自动化成为可能。而且，还有一个优点，就是像在进行所谓有效校正时那样，不需要对于组装对象采集电触点，可以使制造装置简化。另外，可以采用共同的调整装置，对应发射一侧的光插座和接收一侧的光插座的双方，可以实现调整装置简便化以及低成本化。
优选用被拍摄到的上述图像画面中心位置或者上述图像画面内的特定位置的标识器表示上述基准位置的信息。这种标识器，不仅可作为摄像元件投影的实像的标识器，也可以作为电信号输出的信号标识器，即在读取摄像元件的中心部位时，已事先包含在读出信号中的电信号输出信号标识器。
优选由定位标识器给出上述基准位置的信息，该定位标识器被插进上述光插座的嵌入孔，形成与上述对象相对的光头的插入部位的面对对象面。
优选上述对象包括以下任意一种，即，在上述支撑体上形成的布线图案、定位标记、定位孔、发光元件、光接收元件及透镜。可以将这些形状图案等作为定位调整比较用标记使用。
此外，最好还具有成像位置调整透镜，其设置在上述光头与组装对象之间，调整图像的成像位置。还有，最好该成像位置调整透镜配置在上述对象的表面。
附图说明
图1是说明本发明的光收发机的一个实施方式的示意图；
图2是说明具有两组端子的光插座部分的示意图；
图3是说明光插座与光插头的连接状态的示意图；
图4是说明具有一组端子的光插座部分的示意图；
图5是说明光收发机的制造步骤的工艺流程图；
图6是说明在光收发机的制造工艺中，进行光插座的配置位置调整的工艺流程图；
图7是说明在衬底形成布线图案的示例的示意图；
图8是说明将光插座安装到衬底上的示例的示意图；
图9是说明光头的示例的示意图；
图10是说明摄像元件读出的图像示例的示意图；
图11是说明光头的箍圈的其他构成示例(筒状体)的示意图；
图12是说明光头的箍圈的其他构成示例(内置透镜)的示意图；
图13是说明光头的箍圈的其他构成示例(使用光纤)的示意图；
图14是说明将金属模插入光插座的嵌入孔后形成透镜的示例的示意图；
图15是说明在衬底和光插座上分别设置安装孔及安装凸起，并组装的示例的示意图；
图16是说明在衬底上形成安装孔的示例的示意图；
图17是关于使用内置透镜型的光插座的实施方式子的示意图；
图18是关于使用内置透镜型的光插座的实施方式的示意图；
图19是说明对比例的光收发机示例的示意图；
图20是说明对比例的光连接器示例的示意图；
图21是说明第二实施方式的光收发机的构成示意图；
图22是说明第二实施方式的光收发机的构成示意图；
图23是说明第二实施方式的光收发机的制造工艺的工艺流程图；
图24是说明光头的构成示例的示意图；
图25是说明摄影图像的示例的示意图；
图26是说明用于调整定位标记影像的成像位置的透镜的构成示例示意图；以及
图27是说明用于调整定位标记影像的成像位置的透镜的构成示例示意图。
具体实施方式
下面就本发明的实施方式，参照附图进行说明。
(第一实施方式)
图1是表示光收发机的构成示例。图1(a)是表示水平方向剖开光收发机的内部配置的剖面图，图1(b)是图1(a)的I-I’方向的剖面图。
如图1所示，在光收发机1的外壳11的内部，设置了信号处理电路板12和光耦合单元13。信号处理电路板12包括如下设置：将外部供给的并行信号转换成串行信号的并行—串行信号转换电路121；将串行信号改变成发光元件133驱动信号的驱动电路122；对光接收元件134的光接收信号进行波形整形和放大电平的放大电路124；把光接收信号转换成并行信号的串行—并行信号转换电路123；以及无图示的与主板等进行布线连接与安装的引线架125等。
光耦合单元13的构成包括：由在透明的玻璃衬底131上配置布线膜132、发光元件133、光接收元件134、耦合透镜135及136等而形成的光电路基板130；与设置在无图示的光纤一端的光插头相连接的光插座137；以及用于光电路基板130上安装光插座137的接合膜138等。光插座137(或光耦合单元13)与光插头构成光连接器(参见图3)。
另外，通常，把插入端称插头，被插入端称插座，但在本案的说明里，仅将构成连接器的一端(光路径一侧)称为插头，另一方(衬底一侧)称插座，并不限定于雌雄形状。
图2是图1(a)所示的光耦合单元13的局部放大示意图。图2(a)是从插头插入孔一侧看的光耦合单元13的示意图。同图(b)是光耦合单元13的剖面图。在各个图中，与图1对应的部分用同样符号标注，这部分的说明予以省略。
光电路衬底130包括：可透过光信号的透明衬底131；在该透明衬底131的内侧(外壳内侧)表面上形成的布线图案132；该布线图案132所连接的发光元件133(或光接收元件134)；在透明衬底131的外侧(光插头一侧)表面配置的耦合透镜135。其中发光元件133，例如是发生激光束的表面发射激光器(VCSEL)。光接收元件134(参见图1(a))是按照光电晶体管或光电二极管等的光接收光量产生电流的光检测元件。支撑光插头的光纤的光插座137的箍圈(参见后述图3)所插入的套管137a，可形成环状或圆筒状。引导箍圈插入的套管137a的嵌入孔137b的底部中央为开口部分137c。在该开口部分137c处，露出衬底131上形成的耦合透镜135(或136)。嵌入孔137b为贯穿光插座137的孔。
图3表示光插座137上安装光插头200的状态。在光插座137的圆筒状套管137a内插入光插头200的圆柱状箍圈202，箍圈202由插头外壳进行保护。利用无图示的锁紧装置进行固定光插座137与光插头200。所谓锁紧装置，例如是在插头外壳201上设置可开闭的卡钩，以及在光插座137上设置的与该卡钩结合的双头螺栓。箍圈202支撑光纤203的端部，通过插入套管137a的圆筒内部，使得光纤203的中心轴(光轴)保持在该圆筒的中心轴上。光纤203的线路部分是通过保护层204进行保护。从光纤203纤芯放射的光，经套管137a底部的开口部分137c上设置的耦合透镜136和透明衬底131，在光接收元件134上会聚(或聚光)。另外，发光元件133的出射光，经透明衬底131和耦合透镜135，在光纤203端部的纤芯部分聚成光束。
图4是表示另外的光耦合单元(光连接器)13的示例。在图4中，与图2对应的部分采用同样符号标注，这部分的说明予以省略。
在上述图2的示例中，发送和接收分开使用光纤，即一个光连接器上连接两根光纤。该图4所示示例的设置构成是，在每一根发送或接收用、或是收发双用的光导纤维上都设置一个光耦合单元(光连接器)。
下面，就上述的光收发机的制造方法，参照附图进行说明。图5是说明实施方式的光收发机的制造步骤的工艺流程图。
首先，为了制作光电路基板130，如图5(a)所示，作为透光衬底，准备了玻璃衬底131。接着，如图5(b)所示，在玻璃衬底131的表面，采用喷射法或电铸等方法，堆积铝或者铜等导电材料，形成金属膜(导电膜)。将该金属膜与所希望的电路相对应，制成布线图案，形成布线膜132。
图7是表示在玻璃衬底131的多个子区S中分别形成多个金属布线膜图案132的示例。
如图5(c)所示，在玻璃衬底131的一个面上安装发光元件133(或光接收元件134)或集成电路等电路元件。安装可以采用倒装片连接、引线连接及焊锡逆流等方式进行。
如图5(d)所示，在玻璃衬底131的另一面，与发光元件133(或光接收元件134)对应的位置形成耦合透镜135(或136)。耦合透镜135(或136)的形成，可以采用：将透镜形状构件粘结、利用硬化性液体树脂的表面张力形成透镜，并且，还可以采用后面所述的透镜模具与2P法组合形成透镜等方法进行。就是像这样制作光电路基板130。
接着，如图5(e)所示，将光插座137安装到光电路基板130上。此安装是在光插座137与玻璃衬底131相对的一面，分别涂上粘合剂，或者在其中任一的一面，涂上粘合剂后，把光插座137粘贴固定到光电路基板130上。光插座137的安装，要使其套管137a的圆筒状的嵌入孔137b的中心轴与耦合透镜135(或136)以及发光元件133(或134)的中心位置大致一致。可以参照基板130的无图示标识器或透镜位置等进行此时的光插座137与光电路基板130的位置调整(粗调)。
接下来，如图6(a)所示，对光插座137与光电路基板130进行准确的位置调整。要想准确地进行位置调整，例如可使用位置调整装置300。位置调整装置300的构成包括：光头310，用于读取其后所述的定位标记和对象；计算机系统320，其通过图像处理检来检测定位标记与对象的位置偏差；调节器330，其由计算机系统320驱动，进行偏差补偿；传送臂(载物台)，其被安装在调节器上、能把玻璃衬底131或光头310输送到安装位置等。其中，光头310，是在光插座137的嵌入孔137b内插入箍圈(读出部分)，读取表示嵌入孔137b中心位置的定位标记以及对象，例如，衬底特定的电路图案或调整用标记等。根据其结果，可以对光插座137的嵌入孔137b的中心轴与耦合透镜135及光元件133(或者耦合透镜136及光元件134)的中心位置(光轴)进行准确的位置调整(微调)，以使其一致。如果在光插座137上装上光插头200，那么，箍圈202支撑的光纤203的纤芯，则位于嵌入孔137b的中心轴。关于位置调整装置300将在后面阐述。
如图6(b)所示，光插座137与光电路基板130的位置调整结束后，粘合剂138凝固，然后，将光插座137固定在光电路基板130上。粘合剂138，例如，可以使用光硬化性或热硬化性等树脂。
图5(e)、图6(a)及图6(b)的步骤，可根据需要反复进行，如图8所示，在光电路基板130的多个子区S中安装光插座137后，进行光收发机的组装。这样，对每一个子区S，沿切断线W切断组装后的基板130，便可获得多个光收发机。
图9是说明为了进行光插座137的安装位置调整而研制出的调整装置(光头)的示例示意图。在同一图上，与图2相对应的部分采用同样符号标注，这部分的说明予以省略。
光头310包括：插入光插座137的套管137a的嵌入孔(导槽)137b内，并透光的圆柱状构件的箍圈311；以及在该箍圈311的上端部位配置的外壳部分312。在箍圈311的下端面，形成了箍圈定位标记313。在外壳312内包括：读取标记用的CCD摄像元件314；在CCD摄像元件314上形成箍圈定位标记313及衬底上的定位标记(参见图10)读取影像的透镜315；根据需要对箍圈311下端面进行照明的LED、水银灯等的照明光源316；将照明光源316的光线导向箍圈311一侧的半反射镜317。
根据这样的构成，利用照明光源316照亮套管137a的嵌入孔137b的底部，CCD摄像元件314同时读取该底部的图像与箍圈定位标记313。
下面，围绕使用这种光头310的光插座137的安装位置调整进行说明。首先，光头310的箍圈311严丝合缝地插入套管137a内，由此，通过CCD摄像元件314可以得到图10所示的摄影图像。箍圈定位标记313位于嵌入孔137b的中央部位(圆筒部分311下端面的中心位置)或画面314a的中央部位。如上所述，通过照明光源316照亮嵌入孔137b的底部，并照射表面发射激光器133上的定位标记132a和箍圈定位标记313。定位标记132a是为了光插座137的安装调整而特地准备的定位标记，此外，例如，还可以把发光元件133的发光部分或光接收元件134的光接收部分的形状、安装发光元件133或光接收元件134用的安装定位标记、电极或布线图案以及安装的部件等作为定位标记使用。可以把这些作为对象体，成为CCD摄像元件314的摄影对象。反射照射定位标记的光，并入射透镜315，被聚光后，在CCD摄像元件314上形成各定位标记影像。CCD摄像元件314对多个读取的象素进行排列后，将定位标记影像转换成图像信号。由计算机系统320对该信号进行图像处理，判别各定位标记的位置，相对于基板130移动光插座137的位置，以使两个定位标记重合(参见图6(a))。如图10所示的示例，相对的适当移动光电路基板130和光插座137，使衬底上的“C”状的定位标记132a的中心位置和箍圈的定位标记313重合。然后，使粘合剂138凝固。光插座137具有多个套管137a，当连接多个光纤时，至少在两个套管137a的嵌入孔137b进行上述的位置调整，因此，可以进行多个光纤端子的光插座的安装位置调整。
这样，可以使光元件133和134、耦合透镜135和136以及光纤203都在一个光轴318上，并可以减少在光连接器中的连接损耗。另外，上述调整方法也适用于对现有的封装外壳安装光插座的情况。
对于光头310的其他构成例，参见附图进行说明。
图11是表示光头310的箍圈311的其他构成例。箍圈311，不仅可以是上述图9所示的圆柱状，还可以由图11所示的中空的圆筒状构件构成。
图12是表示光头310的箍圈311的其他构成例。在同一图中，与图9对应的部分，采用相同的附图标记，这部分的说明予以省略。
在该例中，还在使用中空的圆筒状构件构成的箍圈311内又设置了小型透镜311a。利用该透镜311a，使定位标记313或来自基板130的反射光线相对平行于透镜315的光轴318，从而增强入射CCD摄像元件318的光线和光量。这等于等效增加光学系统的数值孔径NA，可提高摄影图像的画质。
图13是表示光头310的箍圈311的其他构成例。在同一图中，与图9对应的部分，采用相同的附图标记，这部分的说明予以省略。
此例，箍圈311部分是由多根光纤束311b构成。根据这种构成，利用挠性光纤可以使外壳312的位置错开光电路基板130的位置，设置在希望的位置或希望的姿态。
图14是光电路板的透镜135、136的其他形成例示意图。此例是使用金属模形成透镜的。
首先，如图14(a)所示，对光电路基板130和光插座137进行位置校正(粗调)，并进行暂时性安装，光插座137是采用光硬化性树脂或热硬化性树脂，例如，涂敷照射紫外线而硬化的光硬化粘合剂138。在光插座137的套管137a内，沿嵌入孔137b插入圆柱状金属模具401。在该金属模具401的前端部形成了与耦合透镜135(或136)相对应的形状。如果沿嵌入孔137b塞入金属模具401，那么，嵌入孔137b内的树脂138就会聚在该模具上。另外，也可以对模具部分涂敷光硬化性粘合剂138后，插入套管137a的嵌入孔137b。被金属模401的前端部和套管137a的壁面以及光电路基板130的玻璃衬底表面所划定的部分空间形状，为折射透镜或菲涅耳透镜等的形状。圆柱状金属模401的中心轴与该透镜的中心轴(光轴)一致。
在这种状态下，根据需要，可使金属模401和光插座137相对于玻璃衬底131移动，准确地在透镜中心和衬底的光元件的定位标记(例如电极或布线图案)上进行定位(微调)。例如，因为可以从光电路基板130的光元件一侧，利用摄像机，通过玻璃衬底131，看到金属模401，从而，可以对基板130的定位标记与金属模进行比较，调整二者的位置。
接着，如图14(b)所示，照射紫外线使粘合剂138凝固，让光插座137固定到基板130上以及使透镜135形状固定。然后，拔下金属模401。
在该例中，由于使用金属模具401形成透镜和安装光插头是在同一个步骤中完成，所以上述的图5(d)至图6(a)的镜头安装、光插座安装、定位调整的各道工序也都可以同时进行。
图15是表示其他的实施方式。图15(a)是从光插头的插入口一侧看该实施方式的光耦合单元13的示意图。同图(b)是光耦合单元13的剖面图。两图中，与图2对应的部分，采用同样符号标注，这部分的说明予以省略。
在该实施方式，提高了插座137与光电路基板130的安装强度。另外，在确保了光插座137与光电路基板130的安装精度的同时，又使组装简单易行。
因此，本实施方式，如图15(a)及图15(b)所示，光插座137至少在两处形成凸起(导销)137d。这些导销137d插入与这些导销137d相对应的、在玻璃衬底130上形成的导孔131a。
在该实施方式的组装步骤中，如图16所示，在玻璃衬底131上，利用光刻等方法，在预定的位置上高精度地形成所需直径的导孔131a。光元件也可以以该导孔131a为基准，将光元件以及耦合透镜安装到指定的位置上。在该玻璃衬底131上形成布线图案132，贴装部件(参见图9)，并进行光插座137的安装(参见图10)。
光插座137，以导孔131a的中心为基准，在特定的位置，精密地形成特定深度的导销137d。把光插座137的导销137d嵌入衬底131的导孔131a后，在衬底131上安装插座137。然后，使用粘合剂138，将导销137d与玻璃衬底131牢固地固定。
另外，还可以采用内置耦合透镜的光插座，构成光收发机。
图17与图18，是关于采用内置透镜型式的光插座的实施方式的示意图。图17与图18给出了在内置透镜型式的光插座437上安装光插头200的状态。两图中，与图3对应的部分，采用同样符号标注，这部分的说明予以省略。
图17示出了光插座437内置了耦合透镜435。另外，在图17所示的实施方式中省略了在上述实施方式中配置在透明衬底131内侧表面的耦合透镜135。
在光插座437的圆筒状的套管437a内插入了光插头200的圆柱状的箍圈202，箍圈202由插头外壳201进行保护。光插座437与光插头200由无图示的锁紧装置进行固定。所谓锁紧装置，例如，在插头外壳201上设置的可开闭的卡钩和在光插座437上设置的与该卡钩结合的双头螺栓。从光纤203的纤芯出射的光经内置在套管437a中的透镜435和透明衬底131，在光接收元件134上聚成光束(或聚光)。另外，从发光元件133出射的光经透明衬底131和耦合透镜435，会聚到光纤203端部的纤芯部分。
图18所示的光插座437’与上述图17所示的光插座437具有同样的构造，但有一点不同是，至少在两处形成导销437d。这些导销437d插入与这些导销437d相对应的、在基板130上形成的导孔131a。该实施方式，与上述图15等说明的实施方式一样，可以提高光插座437与光电路基板130的安装强度，同时既确保了光插座437与光电路基板130的安装精度，又使组装工艺简单化。
采用图17所示的光插座437或者图18所示的光插座437’时的光收发机的制造步骤，基本上与在上述图5等说明的实施方式相同，但是，它不需要在透明衬底131上形成耦合透镜135，所以，实现了制造工艺简单化。
图19和图20是为了说明本发明的优点而出示的光收发机的对比例。图19是对比例光收发机的外壳剖面图，与图1(b)对应的部分，采用同样符号标注，这部分的说明予以省略。
在对比例中，同样是通过引线框125从外部向电路板121提供电信号。电路板121上安装了并行串行转换电路12及驱动激光二极管的驱动电路122等。激光二极管安装在金属封装外壳501内。从激光二极管出射的光束，通过安装在封装外壳501窗口的球形透镜502进行聚光，在光插座137的套管的插入孔中心部位聚光。
图20表示对比例的光连接器部分。将光纤203固定在中心的箍圈202插入光插头200的中心部位。如果光插头200接在插座137上，那么，由球透镜502聚集的光便入射到光纤203的纤芯的中心。
像这种对比例的构成，需要以下几个步骤，即，将激光二极管芯片安装到封装外壳501内、把该芯片和引线连接在一起，把球形透镜粘结到封装外壳窗口，以及组装带有透镜的封装外壳等。另外，将该封装外壳插入插座的套管一方的孔内，从另一方插入支撑光纤的箍圈，使发光二极管发光，在最佳效率的光传输位置，粘结固定封装外壳和套管。然后，把密封组件的导线焊接在电路板上后结束。
像对比例这种构成的光收发机，在为了形成三维结构进行组装构成部件时，必须进行复杂的位置调整。与此相反，根据本发明的实施方式，由于是利用透光衬底形成光收发机，因此，基本上采用二维的位置调整，就可以进行组装。
如上所述，根据本发明的实施方式，通过采用在透明衬底的一面配置布线和光元件，并在该衬底的另一面配置耦合透镜与套管这种结构获得光收发机的光耦合单元。根据这样的构成，可以在一块衬底上形成多组的布线图案或多组耦合透镜组合，然后将其切割成子衬底，适合于批量生产。
此外，为了使位置调整装置的箍圈定位标记在衬底的定位标记上重合，可采用手动或自动的方法，对固定前的套管与透镜的位置进行二维移动调整，既简单，又适合于自动化生产。
并且，可以一边滑动玻璃衬底，一边连续、高速地进行元件或套管的安装。
另外，一边滑动玻璃衬底，一边就可以进行每个临时结合部件的检查、表面发光激光器(VCSEL)的输出调整以及发光二极管(PD)的灵敏度调整。
还有，如果采用实施方式涉及的光头的调整方法，可以通过采用CCD摄像元件进行拍摄，例如，通过图像处理，准确地检测出箍圈定位标记与发光元件或光接收元件上的定位标记的相对位置关系，因此，减少了位置检测和移动的循环次数，可实现高速定位。
这样，与从前的一个个进行部件的安装和组合的方式相比，可显著地降低成本。
(第二实施方式)
图21及图22，是说明第二实施方式的光收发机的构成示意图。图21及图22，是表示本实施方式的光收发机的部分剖面图。图21所示的光收发机700的构成包括：光插座701，用于安装设置在光纤751一端的光插头750；耦合透镜703，用作进行聚光的聚光装置；光元件704，其由根据供给的电信号而发光的VCSEL等的发光元件或根据供给的光接收信号而产生电信号的光接收元件构成；透光衬底705，分别支撑使光纤751、耦合透镜703以及光元件704聚在一个光轴上的光插座701、耦合透镜703及光元件704。
而且，在本例中，光插座701配置在衬底705上，使光纤751的延长方向和衬底705大致平行，并在光插座701的一端侧配置反射板706，使光元件704的输出光或光纤751的出射光的路径变成大致90度。在光插座701的内部形成了具有矩形状断面的嵌入孔(导槽)，光插头750被插入该嵌入孔。另外，在本例中，在光插头750的一端设置了对光纤751的出射光或光元件704的出射光进行聚光的耦合透镜752。
另外，图22所示的光收发机700a，基本上与图21所示的光收发机700具有同样的构成，其构成为：省略了光插头750的一端的耦合透镜阵列752，通过耦合透镜703a及反射板706把来自光元件的出射光导向光纤751的端面，或者对来自光纤751的出射光进行聚光后，导向光元件704。
这样，在本发明中，除了称为“一个光轴”的直线状以外，也还包括如图21或图22所示在中途改变方向的情况，即使在这种情况下，如上所述也可以达到本发明的作用效果。
下面，就上述光收发机的制造，参照附图进行说明。本示例的光收发机的制造方法，基本上同上述第一实施方式的情况(参见图5)相同，因此，在说明时，有关重复的地方，适当予以省略。
图23是说明第二实施方式的光收发机的制造工艺流程图。首先，如图23(a)所示，准备了玻璃衬底705作为透光衬底。接着，采用喷射法或是电铸法等在玻璃衬底705的表面堆积铝或是铜等导电材料，形成金属膜(导电膜)。使该金属膜与所希望的电路相对应制成图案，进而如图23(b)所示，在玻璃衬底705的表面形成布线膜707。另外，如上述图7的情况相同，也可以在玻璃衬底131的多个子区，分别形成多个布线膜(金属布线膜图案)707。
接着，如图23(c)所示，在玻璃衬底131的一面，安装光元件(发光元件或光接收元件)704或其他电路元件(集成电路等)，安装可采用倒装片式连接、引线连接以及焊锡逆流等方法进行。
接着，如图23(d)所示，在玻璃衬底705的另一面，涂敷紫外线硬化树脂720，用于之后的光插座701的固定。另外，也可以利用热硬化性树脂等代替紫外线硬化树脂720。而且，此时，利用压模721，使硬化树脂720的部分成型，因此，在与光元件704对应的位置形成耦合透镜703。
接下来，如图23(e)所示，通过紫外线硬化树脂720，将光插座701安装到玻璃衬底705上。此时，光插座701的准确位置调整及安装，是采用与上述第一实施方式相同的位置调整装置300和本方式的光收发机700上最佳构成的光头进行的。关于光头的构成示例和利用该光头进行位置调整的详细情况，将在后面阐述。
接下来，凝固紫外线硬化树脂720，然后，将光插座701固定在玻璃衬底705上，如图23(f)所示，将安装有光插座701的玻璃衬底705按着每个特定区域切断，因此，可得到多个光收发机700。
图24是说明在上述图23(e)所示的步骤中使用的光头的构成示意图。同图示出的光头800的构成包括：探测器(箍圈)801、外壳部分802、支撑体803、CCD摄像元件804、透镜805、照明光源806以及半反射镜807。
探测器801，是在调整位置时，插入光插座701嵌入孔(导槽)701a的柱状的部分，是利用透光玻璃等材料形成的。在该探测器801的一端，设置了反射入射光，使其路径改变大致90度的反射部分808，在另一端(插入光插座701一侧)设置了用于位置调整的定位标记809。
外壳部分802，用于支撑CCD摄像元件804或透镜805等光元件，是上述探测器801一端，被配置在可接收上述反射部分808反射光的位置上。
支撑体803大致是L形状的构件，如图所示，支撑该探测器801和外壳802，以使探测器801的光轴(长方向)与外壳部分802内的光元件的光轴大致垂直。支撑体803的一部分和探测器801一起插入光插座701。
CCD摄像元件804，是通过包括上述探测器801等的光系统，将传输的光转换成电信号(图像信号)，用于上述定位标记809等的读出。透镜805，是在CCD射像元件804上形成定位标记809或设置在衬底上的定位标记(将在后面阐述)的读出图像。
照明光源806，根据需要采用LED、水银灯等，用来照明探测器801的另一端。半反射镜807，是把照明光源806出射的光导向探测器801一侧。根据半反射镜807引导的光，由探测器801一端的反射部分808进行反射，向探测器801的另一端行进。根据这种构成，利用照明光源806，可照亮玻璃衬底705上配置的光元件704区域周围，通过CCD射像元件804，该区域的图像与定位标记809可一起被读出。
下面，就利用图24所示的光头800对光插件137的安装位置调整进行说明。首先，光头800的探测器801无缝隙地插入嵌入孔701a内。因此，利用CCD射像元件804，便可获得图25所示的摄影图像。在本例中，嵌入孔701a的内侧(图中右侧)对应于“底部”。另外，通过反射板706，根据拍摄玻璃衬底705上安装的光元件704的位置及其周围的图像，可以获得作为“底部附近的对象”的衬底一侧的定位标记710的图像。
此外，如上述，利用照明光源806，照射在玻璃衬底705一侧设置的定位标记710和探测器801端部的定位标记809。另外，本例的定位标记710被设置在构成光元件704的元件芯片上。不过，除了像这样为光插座701的安装调整而特地准备的位置调整标记以外，例如，还可以将光元件704的形状、安装光元件704用的定位标记、电极或布线图案以及安装的零件等作为定位标记来利用。这些作为对象体，成为CCD摄像元件804的摄影对象。
照射定位标记的光进行反射，并在光收发机700的反射板706进行反射，通过探测器801，再经该探测器801端部的反射部分808反射后，入射到透镜805，并被聚光后在CCD摄像元件804上形成各定位标记的影像。CCD摄像元件804，对许多读出的象素进行排列，然后，把定位标记影像转换成图像信号。利用计算机系统320(参见图6)对这些信号进行图像处理，并判别各定位标记的位置，为了使两个定位标记的位置关系成为指定的状态，则相对于玻璃衬底705移动光插件701的位置。图25给出的示例是，相对适当移动玻璃衬底705和光插座701进行位置调整，以使光元件704的十字状定位标记710包含在由四个点形成的探测器801的定位标记809的区域内。这样，可以将耦合透镜703、光元件704及光纤751聚在一个光轴808上，以减少光连接器的连接损耗。
但是，在本实施方式的调整方法中，很重要的一点是，要使玻璃衬底705一侧的定位标记710的图像准确地在探测器801的顶端成像(使聚焦)。因此，为了调整该定位标记710图像的成像位置，通过在玻璃衬底705一侧的定位标记710与探测器801之间配置透镜，使调整更加方便。下面，就其详细情况进行说明。
图26及图27是说明调整定位标记710像的成像位置用透镜的构成示例。图26及图27给出的都是从上面一侧(耦合透镜703形成的一面)看的玻璃衬底705的光元件704的安装位置周围的平面图。
图26出示的示例是在玻璃衬底705的背面一侧，装有横向并排4个光元件704(图中用虚线表示)的元件芯片，在这4个光元件704的上侧，配置了两个定位标记710。另外，在玻璃衬底705的表面一侧，与每个光元件704分别相对应地配置了4个耦合透镜703，而且，与两个定位标记710分别相对应地配置了两个标记成像镜(成像位置调整镜)711。该标记成像镜711是为了定位标记710图像在探测器801的顶端面成像而设计的。
另外，图27出示的示例是，在玻璃衬底705的背面侧，装有四个光元件704，在这四个光元件704的左右两侧，配置了两个定位标记710。而且，在玻璃衬底705的表面侧，与每个光元件704分别相对应地配置了四个耦合透镜(物镜)703，并且，与两个定位标记710分别相呼应地配置了两个标记成像镜711。
在本实施方式中，各耦合透镜703与各标记成像镜711分别由衍射型透镜构成。通过设为衍射型透镜，可以很容易、方便地将多种透镜布图设计成任意尺寸或任意位置。而且，使用衍射型透镜等，还可以形成耦合透镜703。
像这样，通过使用成像位置调整镜，在玻璃衬底705一侧设置的定位标记711图像和在探测器801的顶端配置的定位标记809，可同时拍摄(即采用相同的摄像条件)，并且，位置调整更容易。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
附图标记说明
11          外壳
131         玻璃衬底
133、134    光元件
135、136    耦合透镜
137         光插座
200         光插头

Claims (20)

1.一种光收发机的制造方法，包括以下步骤：
第一步骤，光插座与可以和所述光插座组装的光电路衬底进行组合，所述光插座具有用于安装支撑光纤一端的光插头的嵌入孔；
第二步骤，将拍摄所述光电路衬底的光头安装在所述光插座的嵌入孔上，用于获取从所述嵌入孔露出的所述光电路衬底的图像与该摄影画面内的基准位置信息；
第三步骤，检测所述光电路衬底的图像与所述基准位置信息的偏差；
第四步骤，根据所述偏差，相对移动所述光插座与所述光电路衬底，从而减少所述偏差；以及
第五步骤，固定所述光电路衬底与所述光插座。
2.根据权利要求1所述的光收发机的制造方法，其中，所述光电路衬底包括透光衬底或封装外壳。
3.根据权利要求2所述的光收发机的制造方法，其中，所述光电路衬底的图像包含以下任意一种：在所述光电路衬底上形成的布线图案、定位标记、定位孔、发光元件、光接收元件、透镜或封装外壳窗。
4.根据权利要求1至3中任一所述的光收发机的制造方法，其中，所述基准位置信息是表示被拍摄的所述图像的画面中心位置的定位标记。
5.根据权利要求2所述的光收发机的制造方法，其中，所述第二步骤，在所述光头和所述光电路衬底之间配置用于调整图像的成像位置的成像位置调整透镜，从而获得所述光电路衬底的图像。
6.一种光头，包括：
透光柱状体，包括在其一个端面上形成的定位标记；
外壳，设置在所述柱状体的另一端面；
摄像元件，设置在所述外壳内，用于将投影影像转换成图像信号；
透镜，设置在所述外壳内，用于将所述柱状体的形成有定位标记的所述端面投影到所述摄像元件上。
7.根据权利要求6所述的光头，还包括：
半反射镜，其设置在所述摄像元件与所述透镜之间；
照明光源，其经半反射镜将照明光线送至所述柱状体一侧。
8.根据权利要求6或7所述的光头，还包括：
反射板，其具有反射入射光的反射面，配置在所述定位标记与所述透镜之间，该反射面与所述透镜的光轴的夹角为锐角。
9.根据权利要求8所述的光头，其中，所述反射板设置为对于所述反射面与所述透镜的光轴的夹角大致为45度。
10.根据权利要求8所述的光头，其中，所述反射板配置在所述柱状体的另一端面并与该柱状体构成一体。
11.根据权利要求6所述的光头，其中，所述柱状体由中空的筒状体形成。
12.根据权利要求6所述的光头，所述柱状体由光纤束形成。
13.根据权利要求6所述的光头，其中，所述柱状体由内部具有对该柱状体的轴方向的光进行聚光的透镜形成。
14.一种用于制造光收发机的定位调整装置，所述光收发机包括光电路衬底，以及在所述光电路衬底上装载的光插座，所述光插座具有嵌入孔，其中所述定位调整系统包括：
光头，其被插进所述光插座的嵌入孔内，拍摄所述嵌入孔底部附近的拍摄对象，并把所述拍摄对象的图像与表示摄影的基准位置的信息同时作为读出信号输出；
图像处理装置，耦合到所述光头，用于接收并处理所述读出信号，并检测所述对象与所述基准位置的偏差；
移动装置，耦合到所述图像处理装置，其根据所述偏差，相对移动所述光电路衬底和所述光插座，从而减少所述偏差。
15.根据权利要求14所述的定位调整装置，其中，表示所述基准位置的信息是被拍摄的所述图像画面中心位置的定位标记。
16.根据权利要求14所述的定位调整装置，其中，表示所述基准位置的信息是指被拍摄的所述图像画面内的特定位置的定位标记。
17.根据权利要求14至16中任一所述的定位调整装置，其中，表示所述基准位置的信息，是指在被插入所述光插座的嵌入孔并与所述拍摄对象相对的光头的柱状体端面上形成的定位标记。
18.根据权利要求14所述的定位调整装置，其中，所述拍摄对象可包含以下任意一种，在所述光电路衬底上形成的布线图案、定位标记、定位孔、发光元件、光接收元件及透镜。
19.根据权利要求14所述的定位调整装置，还包括，成像位置调整透镜，其被设置在所述光头与所述光电路衬底之间，用于调整图像成像位置。
20.根据权利要求19所述的定位调整装置，其中，所述成像位置调整透镜，其被配置在所述光电路衬底的表面。
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