JP2003090938A - Optical device - Google Patents

Optical device

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JP2003090938A
JP2003090938A JP2001283010A JP2001283010A JP2003090938A JP 2003090938 A JP2003090938 A JP 2003090938A JP 2001283010 A JP2001283010 A JP 2001283010A JP 2001283010 A JP2001283010 A JP 2001283010A JP 2003090938 A JP2003090938 A JP 2003090938A
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純 小島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily achieve automatization of an optical axis adjustment process in an optical device which performs optical axis adjustment of optical components. SOLUTION: An operation part 114 determines a first focal length from an image pick-up device 109 to a light emitting element 201 and a second focal length from the image pick-up device 109 to a lens 202 by controlling a movable part 103 which moves the image pick-up device 109 and a lens adjustment part 102 which moves the lens 202. The operation part 114 then determines a third focal length from the image pick-up device 109 to the image of the light emitting element 201 through the lens 202 in the state the lens 202 is placed in agreement with the central axis of the light emitting element 201, further determines the moving distance vertical to the central axis of the image pick-up device 109 when the focus is adjusted on the image of the light emitting element 202 by moving the lens 201 vertically to the central axis, and still further determines the fourth focal length of the lens 202 relative to the light emitting element 201 from the first to third focal lengths and the moving distance.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光学装置に関し、特
に光モジュールのパッケージ内に組み込まれた光学部品
の光軸調整を行う光学装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device, and more particularly to an optical device for adjusting an optical axis of an optical component incorporated in a package of an optical module.

【0002】[0002]

【従来の技術】図23は、従来のLD(Laser Diode)モ
ジュールの構造を示している。LDパッケージ501内に
ペルチェ素子502を設け、ペルチェ素子502の上にベース
503を置く。このベース503に載置したLD素子504から
の発光出力を第一レンズ505で平行ビーム506に変換し第
二レンズ507を介して光ファイバ508に入力させている。
2. Description of the Related Art FIG. 23 shows the structure of a conventional LD (Laser Diode) module. A Peltier element 502 is provided in the LD package 501, and a base is placed on the Peltier element 502.
Put 503. A light emission output from the LD element 504 mounted on the base 503 is converted into a parallel beam 506 by a first lens 505 and input to an optical fiber 508 via a second lens 507.

【0003】図24は、図23に示したLD素子504と第一
レンズ505との光軸調整を行うために使用される光学装
置を示している。すなわち、この光学装置は、図示され
ていないLD素子(図23のLD素子504に相当)をLD
素子付ベース608(同図のベース503に相当)上に設置す
ると共に、やはり図示されていない第一レンズ505と光
軸調整するものである。
FIG. 24 shows an optical device used for adjusting the optical axes of the LD element 504 and the first lens 505 shown in FIG. That is, this optical device uses an LD element (not shown) (corresponding to the LD element 504 in FIG. 23) as an LD.
It is installed on the element-equipped base 608 (corresponding to the base 503 in the same figure), and the optical axis is adjusted with the first lens 505 which is also not shown.

【0004】この光学装置においては、さらに、ベース
固定部601は、LD素子付ベース608を基準位置に固定し
ている。LD素子駆動部602は、LD駆動用ピン609をL
D素子504に接触させ、LD素子504を発光させる。レン
ズ調整部603は、第一レンズ505を把持するレンズホルダ
ー611を固定するためのレンズチャック612を備えると共
に、レンズ調整する3軸(X/Y/Z軸)微動台を備え
ている。
In this optical device, the base fixing portion 601 further fixes the LD element-equipped base 608 at the reference position. The LD element driving unit 602 sets the LD driving pin 609 to L
The LD element 504 is caused to emit light by bringing it into contact with the D element 504. The lens adjustment unit 603 includes a lens chuck 612 for fixing a lens holder 611 that holds the first lens 505, and a three-axis (X / Y / Z axis) fine movement table for lens adjustment.

【0005】ファイバ調整部604は、基準ファイバ617を
固定するもので、基準ファイバ617を調整する4軸(X/
Y/θ/φ軸)微動台を備えている。リファレンス調整
部605は、光パワーメータ615のセンサーヘッド616を固
定するもので、2軸(X/Y軸)微動台を設けている。
The fiber adjustment unit 604 fixes the reference fiber 617, and adjusts the reference fiber 617 by four axes (X /
(Y / θ / φ axis) fine movement table. The reference adjustment unit 605 fixes the sensor head 616 of the optical power meter 615, and is provided with a biaxial (X / Y axis) fine movement table.

【0006】発光パターン確認部606は、発光パターン
を検出する赤外カメラ613及びこれに接続されたモニタ
ー614を備えている。そして、レーザ溶接部607は、レー
ザ溶接ヘッド618を固定し、溶接位置を2軸(Y/Z軸)
微動台で位置合わせするものである。
The light emission pattern confirmation section 606 includes an infrared camera 613 for detecting the light emission pattern and a monitor 614 connected to the infrared camera 613. Then, the laser welding portion 607 fixes the laser welding head 618, and the welding position is biaxial (Y / Z axis).
The position is adjusted by the fine movement table.

【0007】次に、従来のLDパッケージ501内のLD
素子504及び第一レンズ505の調整方法を図24を用いて説
明する。LD素子付ベース608をベース固定部601の基準
面に合わせて固定する。LD素子付ベース608の上側で
LD素子駆動部602のLD駆動用ピン609を3軸(X/Y
/Z軸)微動台で移動させてLD素子に接触させ、LD
素子にLD駆動電源610から電流を供給してLD素子を
発光させる。
Next, the LD in the conventional LD package 501
A method of adjusting the element 504 and the first lens 505 will be described with reference to FIG. The LD element-equipped base 608 is fixed according to the reference surface of the base fixing portion 601. The LD driving pin 609 of the LD element driving unit 602 is provided with three axes (X / Y) on the upper side of the base 608 with the LD element.
/ Z axis) Move it on the fine movement table and bring it into contact with the LD element
A current is supplied to the element from the LD driving power supply 610 to cause the LD element to emit light.

【0008】レンズを含むレンズホルダー611をレンズ
固定部612のチャックで固定し、3軸(X/Y/Z軸)微
動台でレンズ調整部603を所定の位置に移動させる。赤
外カメラ613の中心位置にLD発光パターンが来るよう
にレンズ調整部603の2軸(X/Y軸)微動台でレンズホ
ルダー611の粗調整を行い、このレンズからの出射ビー
ムを平行ビームにするため、オペレータがモニター614
に表示される出射パターンを見ながら1軸(Z軸)微動
台で粗調整する。
A lens holder 611 including a lens is fixed by a chuck of a lens fixing portion 612, and a lens adjusting portion 603 is moved to a predetermined position by a triaxial (X / Y / Z axis) fine movement table. The two-axis (X / Y-axis) fine movement table of the lens adjustment unit 603 is used to roughly adjust the lens holder 611 so that the LD emission pattern comes to the center position of the infrared camera 613, and the beam emitted from this lens is made into a parallel beam. Operator to monitor 614
While observing the emission pattern displayed in, make a coarse adjustment with the 1-axis (Z-axis) fine movement table.

【0009】さらに、光軸上に光パワーメータ615を光
パワーメータセンサーヘッド616を用いて移動させて、
検出したその光パワーが最大となるようにリファレンス
調整部605を2軸(X/Y軸)微動台で調整し、リファレ
ンス測定する。基準ファイバ617をファイバ調整部604に
セットし、最大出力値が得られるまで4軸(X/Y/θ
/φ軸)微動台で調整する。調整終了後、最大出力値が
得られるまでレンズ調整部603(Z軸)とファイバ調整
部604(X/Y/θ/φ軸)の微調整を行い、再度、赤
外カメラ613でLD発光パターンが中心位置にあること
を確認する。位置ズレがある場合はレンズ調整部603
(X/Y軸)で中心位置に移動させる。
Further, the optical power meter 615 is moved along the optical axis by using the optical power meter sensor head 616,
The reference adjustment unit 605 is adjusted by a two-axis (X / Y-axis) fine movement table so that the detected optical power becomes maximum, and reference measurement is performed. Set the reference fiber 617 in the fiber adjustment unit 604 and set the four axes (X / Y / θ until the maximum output value is obtained.
/ Φ axis) Adjust with the fine motion table. After the adjustment is completed, the lens adjustment unit 603 (Z axis) and the fiber adjustment unit 604 (X / Y / θ / φ axis) are finely adjusted until the maximum output value is obtained, and the infrared camera 613 again outputs the LD emission pattern. Is in the center position. If there is misalignment, the lens adjustment unit 603
Move to the center position with (X / Y axis).

【0010】この後、レーザ溶接ヘッド618を所定の位
置に3軸(X/Y/Z軸)微動台で移動させて、LD素
子付ベース608とレンズホルダー611とを溶接する。次
に、レンズホルダー611を溶接する。このようにして、
LD素子とレンズとを載置したLD素子付ベース608が
出来上がったので、レンズチャック612を外し、LD素
子504の電流値を0mAにして、LD素子付ベース608を
取り外す。
After that, the laser welding head 618 is moved to a predetermined position by a triaxial (X / Y / Z axis) fine movement table to weld the LD element base 608 and the lens holder 611. Next, the lens holder 611 is welded. In this way
Since the base 608 with the LD element on which the LD element and the lens are mounted is completed, the lens chuck 612 is removed, the current value of the LD element 504 is set to 0 mA, and the base 608 with the LD element is removed.

【0011】そして、このLD素子付ベース608を、図2
3に示すベース503とすることにより、LDモジュールが
完成する。
The base 608 with the LD element is shown in FIG.
The LD module is completed by using the base 503 shown in FIG.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上述の方法で光軸調整
を行う場合、LD素子からの出射ビームを平行ビームに
するため、赤外カメラによるLD発光パターンが中心位
置にあることの確認、及び光パワーメータや基準ファイ
バでの出力確認等の調整工程が必要となり、調整工程が
複雑化し、工数が増大する。
When the optical axis is adjusted by the above-mentioned method, it is necessary to confirm that the LD light emission pattern by the infrared camera is at the center position in order to make the emitted beam from the LD element a parallel beam. An adjustment process such as output confirmation with an optical power meter or a reference fiber is required, which complicates the adjustment process and increases man-hours.

【0013】また、このような調整工程は手作業による
ものであるため、調整に手間取り時間がかかってしまう
という問題があった。従って本発明は、光学部品の光軸
調整を行う光学装置において、光軸調整工程の自動化を
図ることを目的とする。
Further, since such an adjusting process is performed manually, there is a problem that adjustment takes time and labor. Therefore, it is an object of the present invention to automate the optical axis adjustment process in an optical device that adjusts the optical axis of an optical component.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る光学装置は、撮像装置と、発光素子
と、レンズと、該撮像装置を移動させる可動部と、該レ
ンズを移動させるレンズ調整部と、該可動部及び該レン
ズ調整部を制御することにより、該撮像装置から該発光
素子への第1焦点距離及び該撮像装置から該レンズへの
第2焦点距離を求めた後、該レンズを該発光素子の中心
軸に一致させた状態で該撮像装置から該レンズを通した
発光素子像への第3焦点距離を求め、該レンズを該中心
軸に垂直に所定距離移動させることにより該発光素子像
に焦点を合わせたときの該撮像装置の該中心軸に垂直な
移動距離を求め、該第1〜第3焦点距離と該移動距離から
該発光素子に対する該レンズの第4焦点距離を求める演
算部とを備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, an optical device according to the present invention comprises an image pickup device, a light emitting element, a lens, a movable part for moving the image pickup device, and a moving part of the lens. After obtaining the first focal length from the image pickup device to the light emitting element and the second focal length from the image pickup device to the lens, by controlling the lens adjusting part, the movable part and the lens adjusting part. , With the lens aligned with the central axis of the light emitting element, obtain a third focal length from the image pickup device to the image of the light emitting element through the lens, and move the lens by a predetermined distance perpendicular to the central axis. By obtaining the moving distance perpendicular to the central axis of the image pickup device when focusing on the image of the light emitting element, the fourth to fourth focal length of the lens with respect to the light emitting element from the first to third focal lengths and the moving distance. It is characterized by having a calculation unit for obtaining the focal length It is.

【0015】すなわち本発明においては、該演算部が該
可動部及び該レンズ調整部を制御することで撮像装置と
レンズを移動させながら以下の演算を実行する。まず、
撮像装置から発光素子への第1焦点距離を求め、そして
該撮像装置からレンズへの第2焦点距離を求める。そし
て、該レンズと該発光素子の中心軸を一致させた状態で
該撮像装置からの該レンズを通した発光素子像への第3
焦点距離を求める。
That is, in the present invention, the arithmetic unit controls the movable unit and the lens adjusting unit to execute the following arithmetic while moving the image pickup apparatus and the lens. First,
A first focal length from the image pickup device to the light emitting element is obtained, and then a second focal length from the image pickup device to the lens is obtained. Then, in a state in which the central axes of the lens and the light emitting element are aligned with each other, a third image from the imaging device to the light emitting element image passing through the lens is provided.
Find the focal length.

【0016】さらに該レンズを、該中心軸に垂直な方向
に所定距離だけ移動させて該発光素子像に焦点を合わ
せ、このときの該撮像装置の該中心軸に垂直な方向の移
動距離を求める。そして、この移動距離と第1〜第3焦点
距離とを用いることにより、該発光素子に対する該レン
ズとの間の第4焦点距離を求める。
Further, the lens is moved by a predetermined distance in the direction perpendicular to the central axis to focus on the light emitting element image, and the moving distance of the image pickup device in the direction perpendicular to the central axis at this time is obtained. . Then, by using this movement distance and the first to third focal lengths, the fourth focal length between the light emitting element and the lens is obtained.

【0017】このようにして該第4焦点距離を求めるこ
とにより、この第4焦点距離に該レンズを位置調整すれ
ば、該レンズから該撮像装置に平行光を与えることがで
きる。従って平行光を得るに当たって、赤外光画像での
確認や基準ファイバでの出力確認等の調整工程が不必要
となり、自動化が可能となるため、光軸調整時間の短縮
化を図ることができる(請求項1/付記1)。
By thus obtaining the fourth focal length, if the position of the lens is adjusted to the fourth focal length, parallel light can be given from the lens to the image pickup device. Therefore, in obtaining parallel light, an adjustment process such as confirmation with an infrared light image or output confirmation with a reference fiber is unnecessary, and automation is possible, so that the optical axis adjustment time can be shortened ( Claim 1 / Appendix 1).

【0018】さらに、本発明に係る光学装置は、撮像装
置と、発光素子と、レンズと、該撮像装置を移動させる
可動部と、該レンズを移動させるレンズ調整部と、該可
動部及び該レンズ調整部を制御することにより、該発光
素子と該レンズとによる中心軸に対する該発光素子の角
度を該発光素子の端面位置から求め、該撮像装置から該
発光素子への第1焦点距離及び該撮像装置から該レンズ
への第2焦点距離を求めた後、該レンズを該中心軸に一
致させた状態で該撮像装置から該レンズを通した発光素
子像への第3焦点距離を求めると共にこの時までに該第2
焦点距離を求めたときから該レンズが移動した該中心軸
上の第1移動量を求め、該レンズを該中心軸に垂直に所
定距離移動させることにより該発光素子像に焦点を合わ
せたときの該撮像装置の該中心軸に垂直な移動距離を求
めると共にこの時までに該第2焦点距離を求めたときか
ら該レンズが移動した該中心軸に垂直な第2移動量を求
め、該角度、該第1〜第3焦点距離、該第1及び第2移動
量、及び該移動距離から該発光素子に対する該レンズの
第4焦点距離を求める演算部とで構成することもでき
る。
Further, the optical device according to the present invention includes an image pickup device, a light emitting element, a lens, a movable part for moving the image pickup device, a lens adjusting part for moving the lens, the movable part and the lens. By controlling the adjustment unit, the angle of the light emitting element with respect to the central axis of the light emitting element and the lens is obtained from the end face position of the light emitting element, and the first focal length from the imaging device to the light emitting element and the imaging After obtaining the second focal length from the device to the lens, the third focal length from the image pickup device to the light emitting element image passing through the lens is obtained while the lens is aligned with the central axis. By the second
When the first movement amount on the central axis from which the lens has moved from the focal length is obtained, and when the light emitting element image is focused by moving the lens by a predetermined distance perpendicular to the central axis The moving distance perpendicular to the central axis of the image pickup device is obtained, and the second moving distance perpendicular to the central axis moved by the lens from the time when the second focal length is obtained up to this time is obtained, and the angle, It can also be configured with a computing unit that obtains the fourth focal length of the lens with respect to the light emitting element from the first to third focal lengths, the first and second moving amounts, and the moving distances.

【0019】すなわち本発明においては、該演算部が該
可動部及び該レンズ調整部を制御することで撮像装置と
レンズを移動させながら以下の演算を実行する。まず、
該発光素子と該レンズとによる中心軸に対する該発光素
子の角度を該発光素子の端面位置から求める。また、撮
像装置から発光素子への第1焦点距離を求め、そして該
撮像装置からレンズへの第2焦点距離を求める。
That is, in the present invention, the arithmetic unit controls the movable unit and the lens adjusting unit to execute the following arithmetic while moving the image pickup apparatus and the lens. First,
The angle of the light emitting element with respect to the central axis formed by the light emitting element and the lens is determined from the end face position of the light emitting element. Also, a first focal length from the image pickup device to the light emitting element is obtained, and then a second focal length from the image pickup device to the lens is obtained.

【0020】そして、該レンズと該発光素子の中心軸を
一致させた状態で該撮像装置からの該レンズを通した発
光素子像への第3焦点距離を求める。一方、該第2焦点距
離を求めたときから第3焦点距離を求めるときまでに該
レンズが移動した該中心軸上の第1移動量を求める。
Then, the third focal length from the image pickup device to the image of the light emitting element passing through the lens is obtained with the central axes of the lens and the light emitting element aligned. On the other hand, the first amount of movement on the central axis by which the lens has moved is calculated from the time the second focal length is calculated to the time the third focal length is calculated.

【0021】さらに該レンズを、該中心軸に垂直な方向
に所定距離だけ移動させて該発光素子像に焦点を合わ
せ、このときの該撮像装置の該中心軸に垂直な方向の移
動距離を求める。一方、該第2焦点距離を求めたときか
ら該移動距離を求めるときまでに該レンズが移動した該
中心軸に垂直な第2移動量を求める。
Further, the lens is moved by a predetermined distance in the direction perpendicular to the central axis to focus the light emitting element image, and the moving distance of the image pickup device in the direction perpendicular to the central axis at this time is obtained. . On the other hand, a second amount of movement perpendicular to the central axis that the lens has moved is obtained from the time when the second focal length is obtained to the time when the movement distance is obtained.

【0022】そして、この角度、第1〜第3焦点距離、第
1及び第2移動量、及び移動距離とを用いることにより、
該発光素子に対する該レンズとの間の第4焦点距離を求
める。このようにして、中心軸に対して発光素子の向き
が傾いている場合でも、傾きの分を修正して第4焦点距
離を求めることができるため、この第4焦点距離に該レ
ンズを位置調整すれば、該レンズから該撮像装置には平
行光を与えることができる。
Then, at this angle, the first to third focal lengths,
By using 1 and the second movement amount, and the movement distance,
A fourth focal length between the light emitting element and the lens is obtained. In this way, even when the direction of the light emitting element is tilted with respect to the central axis, the tilt amount can be corrected to obtain the fourth focal length, so the position of the lens can be adjusted to this fourth focal length. Then, parallel light can be given from the lens to the imaging device.

【0023】従って平行光を得るに当たって、発光素子
の傾きを考慮することなく、調整工程を自動化すること
が可能となり、光軸調整時間の短縮化を図ることができ
る(請求項2/付記2)。なお、該レンズを、該第4焦点
距離の位置に溶接固定するためのレーザ溶接部をさらに
備えてもよい(請求項3/付記3)。
Therefore, in obtaining the parallel light, the adjusting process can be automated without considering the inclination of the light emitting element, and the optical axis adjusting time can be shortened (claim 2 / Appendix 2). . A laser welded portion for welding and fixing the lens at the position of the fourth focal length may be further provided (claim 3 / appendix 3).

【0024】なお、請求項1/付記1において、該第1焦
点距離をZ1とし、該第2焦点距離をZ2とし、該第3焦点
距離をZ3とし、該レンズを該中心軸に垂直に移動させ
る所定距離をX3とし、該レンズをX3だけ移動させるこ
とにより該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装
置の該中心軸に垂直な移動距離をX2とした上で、第4焦
点距離fを以下の通り算出することもできる(付記
4)。
In Claim 1 / Appendix 1, the first focal length is Z1, the second focal length is Z2, the third focal length is Z3, and the lens is moved perpendicularly to the central axis. The predetermined focal length is set to X3, and the moving distance perpendicular to the central axis of the image pickup device when the lens is moved by X3 to focus on the light emitting element image is set to X2. f can also be calculated as follows (Appendix
Four).

【0025】 f=a×b/(a+b) …式(1) 但し、a=(Z1−Z3)/m …式(2) b=Z1−Z3−a …式(3) m=((Z1−Z3)/X3)/((Z1−Z2)/X2) …式(4) また、請求項2/付記2において、中心軸に対する該発光
素子の角度をθ1とし、該第1焦点距離をZ1とし、該第2
焦点距離をZ2とし、該第3焦点距離をZ3とし、第1移動
量をZr1−Zr2とし、第2移動量をXr5−Xr1と
し、該レンズを該中心軸に垂直に移動させる所定距離を
ΔXr5とし、該レンズをΔXr5だけ移動させることに
より該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装置の
該中心軸に垂直な移動距離をΔX3とした上で、第4焦点
距離fを以下の通り算出することもできる(付記5)。
F = a × b / (a + b) Equation (1) where a = (Z1-Z3) / m Equation (2) b = Z1-Z3-a Equation (3) m = ((Z1 -Z3) / X3) / ((Z1-Z2) / X2) Formula (4) In Claim 2 / Appendix 2, the angle of the light emitting element with respect to the central axis is θ1, and the first focal length is Z1. And the second
The focal length is Z2, the third focal length is Z3, the first movement amount is Zr1-Zr2, the second movement amount is Xr5-Xr1, and the predetermined distance for moving the lens vertically to the central axis is .DELTA.Xr5. Then, the moving distance perpendicular to the central axis of the image pickup device when the light emitting element image is focused by moving the lens by ΔXr5 is ΔX3, and the fourth focal length f is as follows. It can also be calculated (Appendix 5).

【0026】 f=a×b/(a+b) …式(5) 但し、a=(Z1−Z3)/m …式(6) b=Z1−Z3−a …式(7) m={((cosθ1/(Zrα−Z1))/(cosθ2×ΔXr5))} /{(cosθ1/(Z3−Z1)/(cosθ2×ΔX3))} …式(8) 但し、θ2=arctan(Xr5−Xr1)/Z2α …式(9) Zrα=(Z1−Z2)−(Zr1−Zr2) …式(10) Z2α=Z2−(Zr1−Zr2) …式(11)[0026]   f = a × b / (a + b) Equation (5)   However, a = (Z1-Z3) / m ... Formula (6)         b = Z1−Z3−a Equation (7)         m = {((cos θ1 / (Zrα-Z1)) / (cosθ2 × ΔXr5))}         / {(Cos θ1 / (Z3−Z1) / (cos θ2 × ΔX3))} Equation (8)   However, θ2 = arctan (Xr5−Xr1) / Z2α Equation (9)         Zrα = (Z1-Z2)-(Zr1-Zr2) (10)         Z2α = Z2− (Zr1−Zr2) Equation (11)

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る光学装置の
一実施例の構成を示したものであり、この実施例におい
ては、ベース固定部101とレンズ調整部102と可動部103
とレーザ溶接部104と演算部114とこれらを固定する防振
台115とで構成されている。
1 shows the structure of an embodiment of an optical device according to the present invention. In this embodiment, a base fixing portion 101, a lens adjusting portion 102 and a movable portion 103 are shown.
The laser welding section 104, the calculation section 114, and the vibration isolation table 115 for fixing them.

【0028】ベース固定部101は、図24の従来例と同様
に、LD素子付ベース105を固定するもので、LD素子
〜レンズ間のZ軸座標を調整する1軸(X軸)自動ステー
ジを備えている。なお座標軸については、X軸は紙面上
下方向、Y軸は紙面垂直方向、Z軸は紙面左右方向とす
る。
The base fixing portion 101 is for fixing the LD element-equipped base 105 in the same manner as in the conventional example of FIG. 24, and is a 1-axis (X-axis) automatic stage for adjusting the Z-axis coordinate between the LD element and the lens. I have it. Regarding the coordinate axes, the X axis is the vertical direction of the paper, the Y axis is the vertical direction of the paper, and the Z axis is the horizontal direction of the paper.

【0029】レンズ調整部102は、図24の従来例と同様
に、レンズ(図示せず)を含むレンズホルダー106を固
定するためのレンズチャック107を備えており、レンズ
調整する3軸(X/Y/Z軸)自動ステージを備えてい
る。可動部103は、CCDカメラ109を移動させるもの
で、CCDカメラ109を移動させる3軸(X/Y/Z軸)
自動ステージを備えている。CCDカメラ109は、先端
に付けた対物レンズ108を通して画像を得る。
The lens adjustment unit 102 is provided with a lens chuck 107 for fixing a lens holder 106 including a lens (not shown), as in the conventional example shown in FIG. Equipped with a motorized stage (Y / Z axis). The movable unit 103 moves the CCD camera 109, and has three axes (X / Y / Z axes) for moving the CCD camera 109.
Equipped with a motorized stage. The CCD camera 109 acquires an image through the objective lens 108 attached to the tip.

【0030】レーザ溶接部104は、レーザ溶接ヘッド113
を固定するもので、レーザ溶接ヘッド113を溶接位置ま
で移動させるために2軸(Y/Z軸)自動ステージを備
えている。そして、演算部114は、CCDカメラ109で得
た画像を画像処理部110で取り込み、この画像により演
算処理部111で焦点位置等を求め、この焦点位置等によ
り、自動ステージコントローラ112が、レンズ調整部10
2、可動部103、及びレーザ溶接部104a、104bを制御す
るものである。
The laser welding portion 104 is a laser welding head 113.
And is equipped with a two-axis (Y / Z-axis) automatic stage for moving the laser welding head 113 to the welding position. Then, the calculation unit 114 takes in the image obtained by the CCD camera 109 by the image processing unit 110, calculates the focus position and the like by the calculation processing unit 111 from this image, and the automatic stage controller 112 adjusts the lens by the focus position and the like. Part 10
2. The movable part 103 and the laser welded parts 104a and 104b are controlled.

【0031】以下、図1に示した本発明に係る光学装置
の光軸調整手順の実施例を説明する。実施例(1):図2〜11 まず、LD素子端面が角度を有さない場合の図1に示し
た光学装置による光軸調整手順の実施例(1)について
説明する。
An embodiment of the optical axis adjusting procedure of the optical device according to the present invention shown in FIG. 1 will be described below. Embodiment (1): FIGS. 2 to 11 First, an embodiment (1) of the optical axis adjusting procedure by the optical device shown in FIG. 1 when the end surface of the LD element has no angle will be described.

【0032】図2〜9は、この実施例(1)におけるLD
素子付ベース105及びレンズホルダー106の配置を示した
ものであり、これらの手順を、図10及び11に示した演算
部114で実行される光軸調整手順のフローチャート(ス
テップS1〜21)に沿って説明する。
2 to 9 show the LD in this embodiment (1).
The arrangement of the element-equipped base 105 and the lens holder 106 is shown, and these procedures are described in accordance with the flowchart (steps S1 to 21) of the optical axis adjustment procedure executed by the calculation unit 114 shown in FIGS. Explain.

【0033】まず、LD素子付ベース105をベース固定
部101の基準面に合わせて固定する(ステップS1)。可
動部103は、演算部114の自動ステージコントローラ112
の出力により、CCDカメラ109をLD素子201の端面20
3の初期位置まで移動させる(ステップS2)。
First, the LD element-equipped base 105 is fixed according to the reference surface of the base fixing portion 101 (step S1). The movable unit 103 is an automatic stage controller 112 of the calculation unit 114.
Output from the CCD camera 109 to the end surface 20 of the LD element 201.
It is moved to the initial position of 3 (step S2).

【0034】可動部103は、さらに、CCDカメラ109か
らの可視光をLD素子端面203に当て、CCDカメラ109
をZ軸上でを数μmピッチ単位で移動させる。演算部11
4は、LD素子端面203を画像認識し、LD素子端面203
の画像データが予め用意した画像データと一致する位置
まで自動ステージコントローラ112及び可動部103により
CCDカメラ109を移動させ、Z軸上の焦点合わせを行
う(ステップS3)。
The movable section 103 further irradiates the visible light from the CCD camera 109 to the end surface 203 of the LD element so that the CCD camera 109
Is moved in units of several μm pitch on the Z axis. Arithmetic unit 11
4 recognizes the image of the LD element end surface 203,
The CCD camera 109 is moved by the automatic stage controller 112 and the movable part 103 to a position where the image data of (1) matches the image data prepared in advance, and the focus on the Z axis is adjusted (step S3).

【0035】さらに、可動部103は、図2に示す如く、C
CDカメラ109をX,Y軸上で移動させ、LD素子端面20
3を画像認識してCCDカメラ109の座標値(X1,Y1)
を読み取る(ステップS4)。レンズ調整部102は、レン
ズホルダー106をレンズチャック107で固定し、自動ステ
ージコントローラ112の制御の下に、図3(1)に示す如
く、LD素子付ベース105上の所定の位置(Xr1,Yr
1,Zr1)に移動させる(ステップS5)。
Further, the movable portion 103 is, as shown in FIG.
Move the CD camera 109 on the X and Y axes to move the LD element end face 20
Image recognition of 3 and coordinate value of CCD camera 109 (X1, Y1)
Is read (step S4). The lens adjustment unit 102 fixes the lens holder 106 with the lens chuck 107, and under the control of the automatic stage controller 112, as shown in FIG. 3 (1), a predetermined position (Xr1, Yr
1, Zr1) (step S5).

【0036】また、可動部103は、CCDカメラ109でレ
ンズ外周の金属部分を画像認識するため、CCDカメラ
109をZ軸上で数μmピッチ単位でレンズ認識位置(X
1,Y1,Z2)まで移動させる(ステップS6)。可動部
103は、同図(2)に示すように、レンズ202と金属部分2
04との境界部分A(Xa,Ya)、B(Xb,Yb)、
C(Xc,Yc)を画像認識して予め用意した画像デー
タと一致する位置までX,Y軸上でCCDカメラ109を
移動させ、演算部114は、各座標値を読み取る(ステッ
プS7〜9)。
The movable portion 103 is used by the CCD camera 109 for image recognition of the metal portion on the outer periphery of the lens.
The lens recognition position (X
(1, Y1, Z2) (step S6). movable part
103 is a lens 202 and a metal part 2 as shown in FIG.
Boundary part with 04 A (Xa, Ya), B (Xb, Yb),
The CCD camera 109 is moved on the X and Y axes to a position where C (Xc, Yc) is image-recognized and coincides with the image data prepared in advance, and the calculation unit 114 reads each coordinate value (steps S7 to 9). .

【0037】なお画像認識は、同図(3)に示す正規化
相関値法を用いて、パターンマッチングを行い、マッチ
ング度(相関値)が最大になる位置を求める方法を用い
ればよい。可動部103は、CCDカメラ109を上記のレン
ズ認識位置(X1,Y1,Z2)に戻す(ステップS1
0)。演算部114は、上記のようにCCDカメラ109を
X,Y軸上で移動させることにより、上記の境界部分A
(Xa,Ya)、B(Xb,Yb)、C(Xc,Yc)
の座標位置からレンズ中心位置(Xd,Yd)を算出す
る(ステップS11)。
For image recognition, a method of performing pattern matching by using the normalized correlation value method shown in FIG. 3C to find a position where the degree of matching (correlation value) is maximum may be used. The movable unit 103 returns the CCD camera 109 to the above lens recognition position (X1, Y1, Z2) (step S1).
0). The calculation unit 114 moves the CCD camera 109 on the X and Y axes as described above, and thereby the boundary portion A
(Xa, Ya), B (Xb, Yb), C (Xc, Yc)
The lens center position (Xd, Yd) is calculated from the coordinate position of (step S11).

【0038】レンズ調整部102は、ステップS4で求めた
CCDカメラ109の座標(X1,Y1)に対応するLD素
子端面203の中心位置(図2参照)にレンズ202の中心位
置(Xd,Yd)が来るよう、図4に示す如くレンズホ
ルダー106を移動させる(ステップS12)。このときの
レンズ202の中心座標は(Xr2,Yr2,Zr1)とな
る。
The lens adjusting unit 102 sets the center position (Xd, Yd) of the lens 202 to the center position (see FIG. 2) of the LD element end face 203 corresponding to the coordinates (X1, Y1) of the CCD camera 109 obtained in step S4. Lens holder 106 is moved as shown in FIG. 4 (step S12). The center coordinates of the lens 202 at this time are (Xr2, Yr2, Zr1).

【0039】次に可動部103は、CCDカメラ109が、レ
ンズ202越しにLD素子端面203を画像認識できるように
するため、まず図5に示す如く、CCDカメラ109をZ軸
上で3mmだけ仮移動させて座標Z3の暫定位置に置く
(ステップS13)。レンズ調整部102は、さらに図6に示
す如く、レンズ202をZ軸上で移動させ、LD素子端面2
03を画像認識して、予め用意した画像データと一致する
位置(Xr2,Yr2,Zr2)まで移動させる(ステッ
プS14)。
Next, in order to enable the CCD camera 109 to recognize the image of the LD element end face 203 through the lens 202, the movable portion 103 first temporarily moves the CCD camera 109 by 3 mm on the Z axis as shown in FIG. It is moved and placed at the temporary position of coordinate Z3 (step S13). The lens adjusting unit 102 further moves the lens 202 on the Z axis as shown in FIG.
03 is image-recognized and moved to a position (Xr2, Yr2, Zr2) that matches the image data prepared in advance (step S14).

【0040】これにより、LD素子端面203の画像を認
識できるようになるが、レンズ202からの出力光は平行
光にはなっていない。そこでレンズ調整部102は、さら
に図7に示す如く、レンズホルダー106をX軸上で所定の
長さ(X3:100μm)だけ移動させる(ステップS1
5)。これにより、レンズ202越しのLD素子端面203の
焦点位置も移動するので、演算部114は、再度、LD素
子端面203を画像認識してCCDカメラ109のX軸上の座
標位置(X2)を読み取り(ステップS16)、レンズ20
2越しのLD素子201の像倍率(m)を算出する(ステッ
プS17)。
As a result, the image on the end surface 203 of the LD element can be recognized, but the output light from the lens 202 is not parallel light. Therefore, the lens adjustment unit 102 further moves the lens holder 106 on the X axis by a predetermined length (X3: 100 μm) as shown in FIG. 7 (step S1).
Five). As a result, the focal position of the LD element end surface 203 passing through the lens 202 also moves, so the computing unit 114 again recognizes the image of the LD element end surface 203 and reads the coordinate position (X2) on the X axis of the CCD camera 109. (Step S16), lens 20
The image magnification (m) of the LD element 201 over 2 is calculated (step S17).

【0041】この場合の像倍率(m)は、上記の式
(4)に示す通り、上記の座標値Z1〜Z3と移動量X2,
X3から求めることができる。一方、レンズ202の焦点距
離fは上記の式(1)で与えられ、この式(1)中のパラ
メータa,bは図8に示す長さを有しており、上記の式
(2)及び(3)で与えられる。
The image magnification (m) in this case is, as shown in the above equation (4), the coordinate values Z1 to Z3 and the movement amount X2,
It can be calculated from X3. On the other hand, the focal length f of the lens 202 is given by the above equation (1), the parameters a and b in this equation (1) have the lengths shown in FIG. 8, and the above equation (2) and Given in (3).

【0042】従って、式(2)〜(4)を用いれば焦点距
離fが求められる。レンズ調整部102は、式(1)で求め
た焦点距離fの位置にレンズホルダー106を移動させる
(ステップS18)。これにより、図9に示すように、L
D素子201からの発光出力はレンズ202を通過して平行光
になりCCDカメラ109に与えられる。
Therefore, the focal length f can be obtained by using the equations (2) to (4). The lens adjustment unit 102 moves the lens holder 106 to the position of the focal length f calculated by the equation (1) (step S18). As a result, as shown in FIG.
The light emission output from the D element 201 passes through the lens 202, becomes parallel light, and is given to the CCD camera 109.

【0043】そして、自動ステージコントローラ112
は、溶接位置にレーザ溶接ヘッド113を固定しているレ
ーザ溶接部104a,104bを移動させる。レーザ溶接部10
4a,104bは、レンズホルダー106を溶接固定する(ス
テップS19)。溶接の状況を確認し、溶接不充分であれ
ばステップS19にて溶接を再度行い、溶接の結果、LD
素子付ベース105が不良な状態の場合、不良品として処
理を終了する(ステップS20)。
Then, the automatic stage controller 112
Moves the laser welding parts 104a and 104b fixing the laser welding head 113 to the welding position. Laser weld 10
The lens holder 106 is welded and fixed at 4a and 104b (step S19). After confirming the welding condition, if the welding is insufficient, perform the welding again in step S19.
If the element-equipped base 105 is in a defective state, the process ends as a defective product (step S20).

【0044】溶接が良好に行われれば、レンズチャック
107を外し、LD素子付ベース105を取り外す(ステップ
S21)。実施例(2):図12〜22 次に、LD素子端面が角度を持つ場合の図1に示した光
学装置による光軸調整手順の実施例(2)について説明
する。図12〜20は、この実施例(2)におけるLD素子
付ベース105及びレンズホルダー106の配置を示したもの
であり、これらの手順を、図21及び22に示した演算部11
4で実行される光軸調整手順のフローチャート(ステッ
プS30〜55)に沿って説明する。
If welding is performed well, lens chuck
107 is removed and the base 105 with the LD element is removed (step S21). Embodiment (2): FIGS. 12 to 22 Next, an embodiment (2) of the optical axis adjusting procedure by the optical device shown in FIG. 1 when the LD element end face has an angle will be described. 12 to 20 show the arrangement of the LD element-equipped base 105 and the lens holder 106 in this embodiment (2), and these procedures are shown in FIG.
The procedure will be described with reference to the flowchart (steps S30 to 55) of the optical axis adjustment procedure executed in step 4.

【0045】まず、LD素子付ベース105をベース固定
部101の基準面に合わせて固定する(ステップS30)。
可動部103は、図12(1)に示す如く、CCDカメラ109
をLD素子201を画像認識するための初期位置まで移動
させる(ステップS31)。可動部103は、CCDカメラ1
09から可視光をLD素子端面203に当て、Z軸上を数μ
mピッチ単位で移動させ、LD素子端面203の角部Eの
Z軸上の焦点(Ze)合わせを行う(ステップS32)。
First, the LD element-equipped base 105 is fixed to the reference surface of the base fixing portion 101 (step S30).
The movable part 103 is a CCD camera 109 as shown in FIG.
Is moved to the initial position for image recognition of the LD element 201 (step S31). The movable unit 103 is the CCD camera 1
Applying visible light from 09 to the end face 203 of the LD element, a few μ on the Z axis
It is moved in units of m pitches, and the focus (Ze) of the corner E of the LD element end face 203 on the Z axis is adjusted (step S32).

【0046】可動部103は、同図(2)に示す如く、CC
Dカメラ109をX,Y軸上でLD素子端面203の角部Eの
画像データが予め用意した複数の画像データの内、いず
れか1つと一致する位置まで移動させ、LD素子端面20
3を画像認識してCCDカメラ109の座標値(Xe,Y
e,Ze)を読み取る(ステップS33)。
The movable portion 103 is, as shown in FIG.
The D camera 109 is moved on the X and Y axes to a position where the image data of the corner portion E of the LD element end surface 203 matches any one of a plurality of image data prepared in advance, and the LD element end surface 20 is moved.
3 is recognized as an image and the coordinate value (Xe, Y
e, Ze) is read (step S33).

【0047】なお画像認識は、実施例(1)と同様に、
同図(3)に示す正規化相関値法を用いてパターンマッ
チングを行い、マッチング度(相関値)が最大になる位
置を求める方法を用いればよい。可動部103は、角部E
の場合と同様に、LD素子端面203の角部Fについても
Z軸上の焦点(Zf)合わせ(ステップS34)、及び画
像認識によるCCDカメラ109の座標値(Xf,Yf,
Zf)の読み取り(ステップS35)を行う。
Image recognition is performed in the same manner as in the embodiment (1).
A method may be used in which pattern matching is performed using the normalized correlation value method shown in FIG. 3C and a position at which the degree of matching (correlation value) is maximized is obtained. The movable portion 103 has a corner E
Similarly to the case of (3), the corner F of the LD element end face 203 is also focused (Zf) on the Z axis (step S34), and the coordinate values (Xf, Yf,
Zf) is read (step S35).

【0048】演算部114は、LD素子201の角度及び中心
位置を算出する。角度θ1は次式により算出される。 θ1=arctan((Ze−Zf)/(Xe−Xf)) …式(12) 可動部103は、図13に示す如く、LD素子端面203の中心
位置(X1,Y1,Z1)に焦点が合うようにCCDカ
メラ109を移動させる(ステップS36)。
The calculation unit 114 calculates the angle and center position of the LD element 201. The angle θ1 is calculated by the following equation. θ1 = arctan ((Ze−Zf) / (Xe−Xf)) Equation (12) The movable portion 103 is focused on the center position (X1, Y1, Z1) of the LD element end face 203 as shown in FIG. Thus, the CCD camera 109 is moved (step S36).

【0049】レンズ調整部102は、レンズホルダー106を
レンズチャック107で固定し、図14(1)に示す如く、L
D素子付ベース105上の所定の位置(Xr1,Yr1,Z
r1)に移動させる(ステップS37)。また、可動部103
は、CCDカメラ109でレンズ外周の金属部分204を画像
認識するため、CCDカメラ109をZ軸上で数μmピッ
チ単位でレンズ認識位置(X1,Y1,Z2)まで移動さ
せる(ステップS38)。
The lens adjusting unit 102 fixes the lens holder 106 with the lens chuck 107, and as shown in FIG.
Predetermined position (Xr1, Yr1, Z on the base 105 with D element)
It is moved to r1) (step S37). In addition, the movable part 103
Moves the CCD camera 109 to the lens recognition position (X1, Y1, Z2) in the unit of several μm pitch on the Z-axis in order to image-recognize the metal portion 204 around the lens with the CCD camera 109 (step S38).

【0050】可動部103は、同図(2)に示すように、レ
ンズ202と金属部分204との境界部分A(Xa,Ya)、
B(Xb,Yb)、C(Xc,Yc)を画像認識して予
め用意した画像データと一致する位置までX,Y軸上で
CCDカメラ109を移動させ、演算部114は、その座標値
(Z2)を読み取る(ステップS39〜41)。
As shown in FIG. 2B, the movable portion 103 has a boundary portion A (Xa, Ya) between the lens 202 and the metal portion 204,
B (Xb, Yb) and C (Xc, Yc) are image-recognized and the CCD camera 109 is moved on the X- and Y-axes to a position that coincides with the image data prepared in advance, and the calculation unit 114 causes the coordinate value ( Z2) is read (steps S39-41).

【0051】なお、この画像認識は、実施例(1)にお
ける図3(3)と同様に行えばよい。演算部114は上記の
ようにCCDカメラ109をX,Y軸上で移動させること
により、上記の境界部分A(Xa,Ya)、B(Xb,
Yb)、C(Xc,Yc)の座標位置から、レンズ中心
位置(Xd,Yd)を算出する(ステップS42)。可動
部103は、CCDカメラ109を上記のステップS38に示し
たレンズ認識位置に戻す(ステップS43)。
Note that this image recognition may be performed in the same manner as in FIG. 3C in the embodiment (1). The calculation unit 114 moves the CCD camera 109 on the X and Y axes as described above, and thereby the boundary portions A (Xa, Ya) and B (Xb,
The lens center position (Xd, Yd) is calculated from the coordinate positions of Yb) and C (Xc, Yc) (step S42). The movable unit 103 returns the CCD camera 109 to the lens recognition position shown in the above step S38 (step S43).

【0052】レンズ調整部102は、レンズホルダー106を
LD素子端面203のX,Y軸上の中心位置(X1,Y1)
(図13参照)にレンズ202の中心位置(Xd,Yd)が
来るよう、図15に示す如くレンズホルダー106をX,Y
軸上で移動させる(ステップS44)。このときのレンズ
202の中心座標は(Xr2,Yr2,Zr1)となる。
The lens adjustment unit 102 moves the lens holder 106 to the center position (X1, Y1) of the LD element end surface 203 on the X and Y axes.
As shown in FIG. 15, the lens holder 106 is moved to X, Y so that the center position (Xd, Yd) of the lens 202 comes to (see FIG. 13).
It is moved along the axis (step S44). Lens at this time
The center coordinates of 202 are (Xr2, Yr2, Zr1).

【0053】可動部103は、CCDカメラ109がレンズ20
2越しにLD素子端面203を画像認識するため、まず図16
に示す如く、Z軸上で3mmだけ仮移動して座標Z3の暫
定位置に置く(ステップS45)。次に図17に示す如く、
可動部103は、LD素子201が傾斜していることを考慮し
てレンズ202越しにLD素子端面203を画像認識するた
め、まずCCDカメラ109をX軸上で移動分ΔX2(例え
ば−1047μm)だけ移動させる(ステップS46)。
In the movable part 103, the CCD camera 109 has a lens 20.
First, in order to recognize the image of the LD element end face 203 over two, first, FIG.
As shown in (3), it is temporarily moved by 3 mm on the Z axis and placed at a temporary position of coordinate Z3 (step S45). Next, as shown in FIG.
The movable unit 103 recognizes the image of the LD element end face 203 through the lens 202 in consideration of the inclination of the LD element 201. Therefore, first, the CCD camera 109 is moved on the X axis by ΔX2 (for example, −1047 μm). It is moved (step S46).

【0054】そして、レンズ調整部102は、レンズ202
を、同図に示す如く、X軸上で移動分ΔXr3(例えば
−388μm)だけ移動させ(ステップS47)、さらに、
図18に示す如く、Z軸上で移動させ、以って演算部114
がLD素子端面203を画像認識して、予め用意した画像
データと一致したときの座標位置(Xr4,Yr2,Zr
2)を読み取る(ステップS48)。
Then, the lens adjustment unit 102
Is moved by a movement amount ΔXr3 (for example, -388 μm) on the X axis as shown in the figure (step S47).
As shown in FIG. 18, the calculation unit 114 is moved on the Z axis.
Recognizes the image of the end face 203 of the LD element, and the coordinate position (Xr4, Yr2, Zr when it matches the image data prepared in advance)
2) is read (step S48).

【0055】これにより、CCDカメラ109はLD素子2
01の端面画像を認識できるようになるが、レンズ202か
らの出力光は平行光にはなっていない。そこで、レンズ
調整部102は、さらに図19に示す如く、レンズホルダー1
06をX軸上で所定長さΔXr5(例えば100μm)だけ移
動させる(ステップS49)。この時のレンズ中心位置座
標は(Xr5,Yr2,Zr2)となる。
As a result, the CCD camera 109 is the LD element 2
Although the end face image of 01 can be recognized, the output light from the lens 202 is not parallel light. Therefore, as shown in FIG. 19, the lens adjusting unit 102 further includes the lens holder 1
06 is moved on the X axis by a predetermined length .DELTA.Xr5 (for example, 100 .mu.m) (step S49). At this time, the lens center position coordinates are (Xr5, Yr2, Zr2).

【0056】これにより、レンズ202越しのLD素子端
面203の焦点位置も移動するので、演算部114は、再度、
CCDカメラ109をX軸上で移動分ΔX3だけ移動させる
と共に、LD素子端面203を画像認識し、このときのC
CDカメラ109のX軸上の座標位置(X3)を読み取り
(ステップS50)、レンズ202越しLD素子201の像倍率
(m)を算出する(ステップS51)。
As a result, the focal position of the LD element end surface 203 passing through the lens 202 also moves, so the computing unit 114 again
The CCD camera 109 is moved on the X axis by the amount ΔX3, and the LD element end face 203 is image-recognized.
The coordinate position (X3) on the X axis of the CD camera 109 is read (step S50), and the image magnification (m) of the LD element 201 passing through the lens 202 is calculated (step S51).

【0057】この場合の像倍率(m)は、上記の式
(8)に示す通り、上記の座標値Z1〜Z3、Xr1、Xr
5、Zr1、Zr2、移動量X2、ΔX3、ΔXr5、及び角
度θ1(式(12))から求めることができる。一方、レ
ンズ202の焦点距離fは、上記の式(5)で与えられ、こ
の式(5)中のパラメータa,bは、図8に示す長さを示
しており、上記の式(6)及び(7)で与えられる。
The image magnification (m) in this case is, as shown in the above equation (8), the coordinate values Z1 to Z3, Xr1 and Xr.
5, Zr1, Zr2, movement amounts X2, ΔX3, ΔXr5, and angle θ1 (equation (12)). On the other hand, the focal length f of the lens 202 is given by the above equation (5), and the parameters a and b in this equation (5) indicate the lengths shown in FIG. 8, and the above equation (6) And given in (7).

【0058】従って、式(6)〜(11)を用いれば焦点
距離fが求められる。レンズ調整部102は、式(5)で求
めた焦点距離fの位置にレンズホルダー106を移動させ
る。(ステップS52)。これにより、図20に示すよう
に、LD素子201からの発光出力はレンズ202を通過して
平行光になり、CCDカメラ109に与えられる。
Therefore, the focal length f can be obtained by using the equations (6) to (11). The lens adjustment unit 102 moves the lens holder 106 to the position of the focal length f calculated by the equation (5). (Step S52). As a result, as shown in FIG. 20, the light emission output from the LD element 201 passes through the lens 202, becomes parallel light, and is given to the CCD camera 109.

【0059】この後、実施例(1)の図11に示したステ
ップS19〜S21に対応したステップS53〜S55を実行す
る。 (付記1)撮像装置と、発光素子と、レンズと、該撮像
装置を移動させる可動部と、該レンズを移動させるレン
ズ調整部と、該可動部及び該レンズ調整部を制御するこ
とにより、該撮像装置から該発光素子への第1焦点距離
及び該撮像装置から該レンズへの第2焦点距離を求めた
後、該レンズを該発光素子の中心軸に一致させた状態で
該撮像装置から該レンズを通した発光素子像への第3焦
点距離を求め、該レンズを該中心軸に垂直に所定距離移
動させることにより該発光素子像に焦点を合わせたとき
の該撮像装置の該中心軸に垂直な移動距離を求め、該第
1〜第3焦点距離と該移動距離から該発光素子に対する該
レンズの第4焦点距離を求める演算部と、を備えること
を特徴とする光学装置。
Thereafter, steps S53 to S55 corresponding to steps S19 to S21 shown in FIG. 11 of the embodiment (1) are executed. (Supplementary Note 1) By controlling an image pickup device, a light emitting element, a lens, a movable part for moving the image pickup device, a lens adjustment part for moving the lens, and the movable part and the lens adjustment part, After obtaining the first focal length from the image pickup device to the light emitting element and the second focal length from the image pickup device to the lens, the image pickup device from the image pickup device with the lens aligned with the central axis of the light emitting device. The third focal length of the light emitting element image through the lens is determined, and the central axis of the image pickup device when the light emitting element image is focused by moving the lens by a predetermined distance perpendicular to the central axis Calculate the vertical movement distance
An optical device comprising: a first to third focal lengths and a calculation unit that obtains a fourth focal length of the lens with respect to the light emitting element from the moving distance.

【0060】(付記2)撮像装置と、発光素子と、レン
ズと、該撮像装置を移動させる可動部と、該レンズを移
動させるレンズ調整部と、該可動部及び該レンズ調整部
を制御することにより、該発光素子と該レンズとによる
中心軸に対する該発光素子の角度を該発光素子の端面位
置から求め、該撮像装置から該発光素子への第1焦点距
離及び該撮像装置から該レンズへの第2焦点距離を求め
た後、該レンズを該中心軸に一致させた状態で該撮像装
置から該レンズを通した発光素子像への第3焦点距離を
求めると共にこの時までに該第2焦点距離を求めたとき
から該レンズが移動した該中心軸上の第1移動量を求
め、該レンズを該中心軸に垂直に所定距離移動させるこ
とにより該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装
置の該中心軸に垂直な移動距離を求めると共にこの時ま
でに該第2焦点距離を求めたときから該レンズが移動し
た該中心軸に垂直な第2移動量を求め、該角度、該第1〜
第3焦点距離、該第1及び第2移動量、及び該移動距離か
ら該発光素子に対する該レンズの第4焦点距離を求める
演算部と、を備えることを特徴とする光学装置。
(Supplementary Note 2) An image pickup device, a light emitting element, a lens, a movable part for moving the image pickup device, a lens adjusting part for moving the lens, and controlling the movable part and the lens adjusting part. The angle of the light emitting element with respect to the central axis formed by the light emitting element and the lens is obtained from the end face position of the light emitting element, and the first focal length from the imaging device to the light emitting element and the distance from the imaging device to the lens After determining the second focal length, determine the third focal length from the imaging device to the light emitting element image through the lens with the lens aligned with the central axis, From the time when the distance is obtained, the first movement amount on the central axis by which the lens is moved is obtained, and when the light emitting element image is focused by moving the lens by a predetermined distance perpendicularly to the central axis. Movement of the imaging device perpendicular to the central axis Obtains a second amount of movement perpendicular to the central axis of the lens is moved from the time of obtaining the second focal length by this time with obtaining the release, the angle, said 1
An optical device comprising: a third focal length, the first and second movement amounts, and a calculation unit that obtains a fourth focal length of the lens with respect to the light emitting element from the movement distance.

【0061】(付記3)付記1又は2において、該レン
ズを、該第4焦点距離の位置に溶接固定するためのレー
ザ溶接部をさらに備えることを特徴とする光学装置。 (付記4)付記1において、該第1焦点距離をZ1とし、
該第2焦点距離をZ2とし、該第3焦点距離をZ3とし、該
レンズを該中心軸に垂直に移動させる所定距離をX3と
し、該レンズをX3だけ移動させることにより該発光素
子像に焦点を合わせたときの該撮像装置の該中心軸に垂
直な移動距離をX2とした場合の第4焦点距離fを以下の
通り算出することを特徴とする光学装置。
(Supplementary Note 3) The optical apparatus according to Supplementary Note 1 or 2, further comprising a laser welded portion for welding and fixing the lens at the position of the fourth focal length. (Supplementary Note 4) In Supplementary Note 1, the first focal length is Z1 and
The second focal length is Z2, the third focal length is Z3, a predetermined distance for moving the lens vertically to the central axis is X3, and the lens is moved by X3 to focus on the light emitting element image. An optical device, wherein a fourth focal length f is calculated as follows, where X2 is a movement distance perpendicular to the central axis of the image pickup device when the above are combined.

【0062】 f=a×b/(a+b) …式(1) 但し、a=(Z1−Z3)/m …式(2) b=Z1−Z3−a …式(3) m=((Z1−Z3)/X3)/((Z1−Z2)/X2)…式(4) (付記5)付記2において、中心軸に対する該発光素子
の角度をθ1とし、該第1焦点距離をZ1とし、該第2焦点
距離をZ2とし、該第3焦点距離をZ3とし、第1移動量を
Zr1−Zr2とし、第2移動量をXr5−Xr1とし、該
レンズを該中心軸に垂直に移動させる所定距離をΔXr
5とし、該レンズをΔXr5だけ移動させることにより該
発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装置の該中心
軸に垂直な移動距離をΔX3とした場合の第4焦点距離f
を以下の通り算出することを特徴とする光学装置。
F = a × b / (a + b) Equation (1) where a = (Z1-Z3) / m Equation (2) b = Z1-Z3-a Equation (3) m = ((Z1 -Z3) / X3) / ((Z1−Z2) / X2) Equation (4) (Supplementary note 5) In Supplementary note 2, the angle of the light emitting element with respect to the central axis is θ1, and the first focal length is Z1. The second focal length is Z2, the third focal length is Z3, the first movement amount is Zr1-Zr2, the second movement amount is Xr5-Xr1, and the lens is moved vertically to the central axis. The distance is ΔXr
5 and the fourth focal length f when ΔX3 is the moving distance perpendicular to the central axis of the image pickup device when the light emitting element image is focused by moving the lens by ΔXr5.
Is calculated as follows.

【0063】 f=a×b/(a+b) …式(5) 但し、a=(Z1−Z3)/m …式(6) b=Z1−Z3−a …式(7) m={((cosθ1/(Zrα−Z1))/(cosθ2×ΔXr5))} /{(cosθ1/(Z3−Z1)/(cosθ2×ΔX3))} …式(8) 但し、θ2=arctan(Xr5−Xr1)/Z2α …式(9) Zrα=(Z1−Z2)−(Zr1−Zr2) …式(10) Z2α=Z2−(Zr1−Zr2) …式(11)[0063]   f = a × b / (a + b) Equation (5)   However, a = (Z1-Z3) / m ... Formula (6)         b = Z1−Z3−a Equation (7)         m = {((cos θ1 / (Zrα-Z1)) / (cosθ2 × ΔXr5))}         / {(Cos θ1 / (Z3−Z1) / (cos θ2 × ΔX3))} Equation (8)   However, θ2 = arctan (Xr5−Xr1) / Z2α Equation (9)         Zrα = (Z1-Z2)-(Zr1-Zr2) (10)         Z2α = Z2− (Zr1−Zr2) Equation (11)

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光学
装置によれば、演算部が、撮像装置を移動させる可動部
及びレンズを移動させるレンズ調整部を制御することに
より、撮像装置から発光素子への第1焦点距離及び撮像
装置からレンズへの第2焦点距離を求めた後、レンズを
発光素子の中心軸に一致させた状態で撮像装置からレン
ズを通した発光素子像への第3焦点距離を求め、レンズ
を該中心軸に垂直に所定距離移動させることにより発光
素子像に焦点を合わせたときの撮像装置の中心軸に垂直
な移動距離を求め、該第1〜第3焦点距離と移動距離から
発光素子に対するレンズの第4焦点距離を求めるように
構成したので、この第4焦点距離にレンズを位置調整す
れば、レンズから該撮像装置に平行光を与えることがで
きる。従って平行光を得るに当たって、自動化が可能と
なるため、赤外光画像での確認や基準ファイバでの出力
確認等の調整工程が不必要となり、光軸調整時間の短縮
化を図ることができる。なお実験結果によると、調整時
間は1個当たり5分とすることができた。
As described above, according to the optical device of the present invention, the arithmetic unit controls the movable unit for moving the image pickup device and the lens adjusting unit for moving the lens, so that the image pickup device emits light. After determining the first focal length to the element and the second focal length from the image pickup device to the lens, the third image from the image pickup device to the light emitting device image through the lens with the lens aligned with the central axis of the light emitting device. The focal length is obtained, the moving distance perpendicular to the central axis of the image pickup device when the lens is moved by a predetermined distance perpendicularly to the central axis and the light emitting element image is focused, and the first to third focal lengths are obtained. Since the fourth focal length of the lens with respect to the light emitting element is obtained from the moving distance, parallel light can be given from the lens to the image pickup apparatus by adjusting the position of the lens at the fourth focal length. Therefore, in obtaining parallel light, automation can be performed, and adjustment processes such as confirmation with an infrared light image and output confirmation with a reference fiber are unnecessary, and the optical axis adjustment time can be shortened. According to the experimental results, the adjustment time could be 5 minutes per piece.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る光学装置の一実施例による構成を
示した斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration according to an embodiment of an optical device according to the present invention.

【図2】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(1)におけるLD素子端面認識時の配置例を示し
た概略平面図である。
FIG. 2 is a schematic plan view showing an arrangement example at the time of recognizing an LD element end face in an embodiment (1) of an optical axis adjusting procedure by the optical device according to the present invention.

【図3】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(1)におけるレンズ端面認識時の配置例を示した
概略平面図である。
FIG. 3 is a schematic plan view showing an arrangement example at the time of recognizing a lens end face in the embodiment (1) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention.

【図4】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(1)におけるレンズ中心位置移動時の配置例を示
した概略平面図である。
FIG. 4 is a schematic plan view showing an arrangement example when the lens center position is moved in the embodiment (1) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention.

【図5】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(1)におけるレンズ越しLD素子の認識に当た
り、CCDカメラZ軸の位置を移動させる場合の配置例
を示した概略平面図である。
FIG. 5 is a schematic plan view showing an arrangement example when moving the position of the CCD camera Z axis in recognizing the LD element over the lens in the embodiment (1) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention. is there.

【図6】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(1)におけるレンズ越しLD素子の認識に当た
り、レンズZ軸の位置を移動させる場合の配置例を示し
た概略平面図である。
FIG. 6 is a schematic plan view showing an arrangement example when moving the position of the lens Z axis in recognizing the LD element over the lens in the embodiment (1) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention. .

【図7】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(1)における像倍率算出時の配置例を示した概略
平面図である。
FIG. 7 is a schematic plan view showing an arrangement example when calculating an image magnification in the embodiment (1) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention.

【図8】レンズ焦点距離算出時の配置例を示した概略平
面図である。
FIG. 8 is a schematic plan view showing an arrangement example when calculating a lens focal length.

【図9】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(1)によって平行ビームが得られた時の配置例を
示した概略平面図である。
FIG. 9 is a schematic plan view showing an arrangement example when a parallel beam is obtained by the embodiment (1) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention.

【図10】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(1)を示したフローチャート図(その1)である。
FIG. 10 is a flowchart diagram (No. 1) showing an embodiment (1) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention.

【図11】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(1)を示したフローチャート図(その2)である。
FIG. 11 is a flowchart diagram (No. 2) showing the embodiment (1) of the optical axis adjusting procedure by the optical device according to the present invention.

【図12】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(2)におけるLD素子端面角度算出時の配置例を
示した概略平面図である。
FIG. 12 is a schematic plan view showing an arrangement example at the time of calculating the LD element end face angle in the embodiment (2) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention.

【図13】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(2)におけるLD素子端面認識時の配置例を示し
た概略平面図である。
FIG. 13 is a schematic plan view showing an arrangement example at the time of recognizing an LD element end face in the embodiment (2) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention.

【図14】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(2)におけるレンズ端面認識時の配置例を示した
概略平面図である。
FIG. 14 is a schematic plan view showing an arrangement example at the time of recognizing a lens end face in an example (2) of an optical axis adjusting procedure by the optical device according to the present invention.

【図15】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(2)におけるレンズ中心位置移動時の配置例を示
した概略平面図である。
FIG. 15 is a schematic plan view showing an arrangement example when the lens center position is moved in the embodiment (2) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention.

【図16】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(2)におけるレンズ越しLD素子の認識に当た
り、CCDカメラZ軸の位置を移動させる場合の配置例
を示した概略平面図である。
FIG. 16 is a schematic plan view showing an arrangement example when moving the position of the CCD camera Z-axis in recognizing the LD element passing through the lens in the embodiment (2) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention. is there.

【図17】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(2)におけるレンズ越しLD素子の認識に当た
り、LD素子角度分を補正する場合の配置例を示した概
略平面図である。
FIG. 17 is a schematic plan view showing an arrangement example in the case of recognizing an LD element passing through a lens in an embodiment (2) of an optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention, when correcting the LD element angle.

【図18】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(2)におけるレンズ越しLD素子の認識に当た
り、レンズZ軸の位置を移動させる場合の配置例を示し
た概略平面図である。
FIG. 18 is a schematic plan view showing an arrangement example in the case of moving the position of the lens Z axis in recognizing the LD element over the lens in the embodiment (2) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention. .

【図19】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(2)における像倍率算出時の配置例を示した概略
平面図である。
FIG. 19 is a schematic plan view showing an arrangement example at the time of calculating the image magnification in the embodiment (2) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention.

【図20】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(2)によって平行ビームを得られた時の配置例を
示した概略平面図である。
FIG. 20 is a schematic plan view showing an arrangement example when a parallel beam is obtained by the example (2) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention.

【図21】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(2)を示したフローチャート図(その1)である。
FIG. 21 is a flowchart diagram (part 1) showing an embodiment (2) of the optical axis adjustment procedure by the optical device according to the present invention.

【図22】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実
施例(2)を示したフローチャート図(その2)である。
FIG. 22 is a flowchart diagram (No. 2) showing the embodiment (2) of the optical axis adjusting procedure by the optical device according to the present invention.

【図23】従来のLDモジュールの構造を示した図であ
る。
FIG. 23 is a diagram showing a structure of a conventional LD module.

【図24】従来の光学装置の構成を示した斜視図である。FIG. 24 is a perspective view showing a configuration of a conventional optical device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 ベース固定部 102 レン
ズ調整部 103 可動部 104a,10
4b レーザ溶接部 105 LD素子付ベース 106 レン
ズホルダー 107 レンズチャック 108 対物
レンズ 109 CCDカメラ 110 画像
処理部 111 演算処理部 112 自動
ステージコントローラ 113 レーザ溶接ヘッド 114 演算
部 115 防振台 201 LD
素子 202 レンズ 501 LD
パッケージ 502 ペルチェ素子 503 ベー
ス 504 LD素子 505 第一
レンズ 506 平行レンズ 507 第二
レンズ 508 光ファイバ 601 ベー
ス固定部 602 LD素子駆動部 603 レン
ズ調整部 604 ファイバ調整部 605 リフ
ァレンス調整部 606 発光パターン確認部 607 レー
ザ溶接部 608 LD素子用ベース 609 LD
駆動用ピン 610 LD駆動電源 611 レン
ズ/レンズホルダー 612 レンズチャック 613 赤外
カメラ 614 モニター 615 光パ
ワーメータ 616 光パワーメータセンサーヘッド 617 基準
ファイバ 618 レーザ溶接ヘッド 619 防振
台 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
101 Base fixing part 102 Lens adjusting part 103 Movable part 104a, 10
4b Laser welding part 105 Base with LD element 106 Lens holder 107 Lens chuck 108 Objective lens 109 CCD camera 110 Image processing part 111 Arithmetic processing part 112 Auto stage controller 113 Laser welding head 114 Arithmetic part 115 Vibration isolation table 201 LD
Element 202 lens 501 LD
Package 502 Peltier element 503 Base 504 LD element 505 First lens 506 Parallel lens 507 Second lens 508 Optical fiber 601 Base fixing part 602 LD element driving part 603 Lens adjusting part 604 Fiber adjusting part 605 Reference adjusting part 606 Light emitting pattern checking part 607 Laser weld 608 LD element base 609 LD
Drive pin 610 LD drive power supply 611 Lens / lens holder 612 Lens chuck 613 Infrared camera 614 Monitor 615 Optical power meter 616 Optical power meter sensor head 617 Reference fiber 618 Laser welding head 619 Vibration isolator A considerable part is shown.

フロントページの続き Fターム(参考) 2H037 BA03 BA11 DA03 DA05 DA22 2H044 AC01 5F073 AB27 AB28 FA25 Continued front page    F-term (reference) 2H037 BA03 BA11 DA03 DA05 DA22                 2H044 AC01                 5F073 AB27 AB28 FA25

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】撮像装置と、 発光素子と、 レンズと、 該撮像装置を移動させる可動部と、 該レンズを移動させるレンズ調整部と、 該可動部及び該レンズ調整部を制御することにより、該
撮像装置から該発光素子への第1焦点距離及び該撮像装
置から該レンズへの第2焦点距離を求めた後、該レンズ
を該発光素子の中心軸に一致させた状態で該撮像装置か
ら該レンズを通した発光素子像への第3焦点距離を求
め、該レンズを該中心軸に垂直に所定距離移動させるこ
とにより該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装
置の該中心軸に垂直な移動距離を求め、該第1〜第3焦点
距離と該移動距離から該発光素子に対する該レンズの第
4焦点距離を求める演算部と、 を備えることを特徴とする光学装置。
1. An image pickup device, a light emitting element, a lens, a movable part for moving the image pickup device, a lens adjusting part for moving the lens, and a movable part and the lens adjusting part are controlled, After obtaining the first focal length from the image pickup device to the light emitting element and the second focal length from the image pickup device to the lens, the lens is aligned with the central axis of the light emitting device from the image pickup device. The central axis of the image pickup device when the third focal length of the light emitting element image through the lens is obtained and the light emitting element image is focused by moving the lens by a predetermined distance perpendicular to the central axis. A moving distance perpendicular to the first to third focal lengths and the moving distance, and
4 An optical device comprising: a calculation unit for obtaining a focal length;
【請求項2】撮像装置と、 発光素子と、 レンズと、 該撮像装置を移動させる可動部と、 該レンズを移動させるレンズ調整部と、 該可動部及び該レンズ調整部を制御することにより、該
発光素子と該レンズとによる中心軸に対する該発光素子
の角度を該発光素子の端面位置から求め、該撮像装置か
ら該発光素子への第1焦点距離及び該撮像装置から該レ
ンズへの第2焦点距離を求めた後、該レンズを該中心軸
に一致させた状態で該撮像装置から該レンズを通した発
光素子像への第3焦点距離を求めると共にこの時までに
該第2焦点距離を求めたときから該レンズが移動した該
中心軸上の第1移動量を求め、該レンズを該中心軸に垂
直に所定距離移動させることにより該発光素子像に焦点
を合わせたときの該撮像装置の該中心軸に垂直な移動距
離を求めると共にこの時までに該第2焦点距離を求めた
ときから該レンズが移動した該中心軸に垂直な第2移動
量を求め、該角度、該第1〜第3焦点距離、該第1及び第2
移動量、及び該移動距離から該発光素子に対する該レン
ズの第4焦点距離を求める演算部と、 を備えることを特徴とする光学装置。
2. An image pickup device, a light emitting element, a lens, a movable part for moving the image pickup device, a lens adjusting part for moving the lens, and a movable part and the lens adjusting part for controlling, The angle of the light emitting element with respect to the central axis formed by the light emitting element and the lens is determined from the end face position of the light emitting element, and the first focal length from the imaging device to the light emitting element and the second focal length from the imaging device to the lens After obtaining the focal length, the third focal length from the image pickup device to the light emitting element image passing through the lens is obtained while the lens is aligned with the central axis, and the second focal length is set by this time. The image pickup device when the light-emitting element image is focused by obtaining a first movement amount on the central axis by which the lens has moved from the obtained time and moving the lens by a predetermined distance perpendicularly to the central axis. Find the distance traveled perpendicular to the central axis of Along with this time, the second movement amount perpendicular to the center axis from which the lens has moved is obtained from the time when the second focal length is obtained, and the angle, the first to third focal lengths, the first and No. 2
An optical device comprising: a calculation unit that obtains a fourth focal length of the lens with respect to the light emitting element based on a movement amount and the movement distance.
【請求項3】請求項1又は2において、 該レンズを、該第4焦点距離の位置に溶接固定するため
のレーザ溶接部をさらに備えることを特徴とする光学装
置。
3. The optical device according to claim 1, further comprising a laser welded portion for welding and fixing the lens at a position of the fourth focal length.
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