JP2004279802A

JP2004279802A - Method and device for assembling optical module

Info

Publication number: JP2004279802A
Application number: JP2003072007A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Kodera; 秀和小寺; Yuji Kawahara; 裕司川原; Keiichi Fukuda; 圭一福田; Shinichi Takagi; 晋一高木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-17
Also published as: JP4046627B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an assembling device of an optical module in which positioning of optical parts such as an optical element, a reflection mirror and a lens or the like is conducted in a short time and productivity is improved. <P>SOLUTION: The assembling device is provided with a base fixing table 17 which is used to fix an optical element 4, a driving mechanism 19 which supports a reflection mirror 6 in a freely directive manner and adjusts the relative positional relationship between the element 4 and the mirror 6, an image pickup unit 11 which picks up light beams that are emitted from a light source 10 and reflected by the mirror 6 and an optical axis computing means 50 which computes the optical axis position of the mirror 6. The mechanism 19 conducts positioning of the mirror 6 with respect to the element 4 based on the computational result of the means 50. By conducting assembly by an optical axis reference employing an optical system (a light emitting light source [a point light source and a parallel light source] and a pickup) other than optical systems of light recieving and light emitting parts of products, optical part assembly of optical parts, which are required for highly precise assembling performance, such as lenses and reflection mirrors or the like is realized with good productivity. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子、受光素子等の光素子と、反射鏡、レンズ等の光学部品と、光ファイバとで構成される光モジュールに関し、特にこの光モジュールを組み立てる際に、光素子に対する光学部品の位置決めを行う組立方法及び組立装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光素子と反射鏡、レンズ等の光学部品及び光ファイバから構成される光モジュールにおいては、光出力を効率よく得るため、これら部品相互間の位置を精度よく合わせこむ必要がある。
【０００３】
このような光モジュールの組立工程において、従来、反射鏡、レンズ等の光学部品の位置決めに関しては、これら光学部品の外形位置を測定し、その外形位置を基準として光学部品の最適位置（反射鏡の場合、反射面の中心位置、レンズの場合、レンズ中心位置［主点位置］）の位置決めを行い、これら光学部品をベース部材に固定する方法が用いられていた。
【０００４】
しかしながら、上述の方法では、光学部品自体に外形ばらつきが存在する場合、これら光学部品を精度よく位置決めすることが難しい。そのため、光素子と光学部品の光軸がずれて固定され、光モジュールの結合効率低下の原因となることがあった。
【０００５】
この問題を解決するため、外部からの光を入射する光ファイバをハウジング内に仮固定した後、光ファイバを介して入射した光を実際に光学部品を介して、受光素子に取り込みながら、光学部品の位置を動かして正しい位置に調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２１３７２４号公報（第５−８頁、第１−９図）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この特許文献１等で提案された方法においては、前述の方法に比べ、受光素子と光学部品（特許文献１の場合、反射鏡）の光軸を精度よく合わせることができる反面、調整に多くの時間を要するという問題があった。すなわち、調芯精度は向上するが、調芯に多くの時間を要することとなり、そのため、生産性が悪くなるという問題があった。また、そのほかにハウジング、光ファイバ等のワークをハンドリングするのが容易ではないという問題もあった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高精度な調整が必要とされる光素子と反射鏡、レンズ等の光学部品との組立を生産性よく行うことができる光モジュールの組立方法及び組立装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光モジュールの組立方法は、光素子を搭載するベース部材及びベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う組立方法であって、光素子が基準位置となるようにベース部材を固定し、反射鏡を、任意の向きに指向可能に、且つ光素子と反射鏡の相対的な位置関係を調節可能に支持し、光素子に対して所定の位置に光源を配置し、光素子に対して所定の位置に配置された撮像装置にて、光源から発光され反射鏡にて反射された光を撮像し、撮像装置の出力する画像情報に基づいて反射鏡の光軸位置を算出し、算出した光軸位置の演算結果に基づいて、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う。
【００１０】
また、この発明に係る光モジュールの組立装置は、光素子を搭載するベース部材及びベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う組立装置であって、光素子が基準位置となるようベース部材を固定するベース固定台と、反射鏡を任意の向きに指向可能に支持するとともに、光素子と反射鏡の相対的な位置関係を調節する駆動機構と、光素子に対して所定の位置に配置された光源と、光素子に対して所定の位置に配置され光源から発光され反射鏡にて反射された光を撮像する撮像装置と、撮像装置の出力する画像情報に基づいて反射鏡の光軸位置を算出する光軸算出手段とを備え、駆動機構は、光軸算出手段の演算結果に基づいて、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の光モジュールの組立装置の全体構成図である。図２は光モジュールの要部を示す斜視図である。図３は点光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。図４は光ファイバから発光された光ビームがレンズを通過したのち反射鏡で反射されて受光素子に集光する様子を示す斜視図である。図５は図４の断面図である。図６は受光素子の位置検出工程の様子を示す斜視図である。尚、図４は反射鏡の斜め後方から見た様子を示す斜視図であるが理解しやすいように反射鏡を透かして記載している。
【００１２】
本実施の形態にて対象とする光モジュール１０１は、図４に示されるように、光ファイバ２から発光された光ビーム１をレンズ３、反射鏡６を介して、光素子としての受光素子４に取り込む構成をなしている。ここで、レンズ３から反射鏡６に至る光ビーム１は平行光線となっている。受光素子４は、ベース部材５上面の搭載基準面に実装されている。反射鏡６は、この搭載基準面に接着剤にて固定されている。このような構成の光モジュール１０１の組立に際して、本実施の形態は、受光素子４の中心位置と反射鏡６の反射面６ａの光軸を求め、双方の位置を合わせて両者を固定するものである。
【００１３】
図１において、本実施の形態の組立装置２０１は、受光素子４が基準位置となるようにベース部材５を固定するベース固定台１７と、反射鏡６を任意の向きに向かせることができるように支持するとともに、受光素子４と反射鏡６の相対的な位置関係を調節する駆動機構１９と、受光素子４に対して所定の位置に配置された光源としての点光源１０と、点光源１０から発光され反射鏡６にて反射された光ビーム２７を撮像する撮像装置１１と、撮像装置１１の出力する画像情報に基づいて反射鏡６の光軸位置を算出する光軸算出手段５０とを有している。
【００１４】
ベース部材５は、受光素子４を搭載し、ベース固定台１７に載置されて、例えば真空吸着により固定されている。一方、反射鏡６は、例えば駆動機構１９の先端に設けられた真空吸着装置１９ａに真空吸着されて支持されている。
【００１５】
駆動機構１９は、第一の基準軸（Ｘ軸）に沿って移動させるＸステージと、第一の基準軸と直交する第二の基準軸（Ｙ軸）に沿って移動させるＹステージと、第一及び第二の基準軸と直交する第三の基準軸（Ｚ軸）に沿って移動させるＺ軸ステージと第三の基準軸を中心に回転させるθステージと、第三の基準軸に直交する軸を支点に回動させるあおりステージ（θｙ）とを備えている。つまり、駆動機構１９は、反射鏡６を、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ（回転）、θｙ（あおり）の５自由度において指向可能に支持している。駆動機構１９は各軸毎にサーボモータを内蔵しており、後述する駆動指令部１５からの動作指令により数値制御されて動作する。
【００１６】
点光源１０は、具体的には光ビームを発光する光ファイバから構成されている。一方、点光源１０から発光された光ビームが反射鏡で反射された後の発光位置を撮像する撮像装置１１は、撮像装置本体１１ａと対物レンズ１１ｂとから構成され、光軸方向に移動可能な往復移動台２０上に配設されている。
【００１７】
受光素子４の位置を検出する撮像装置９は、ベース固定台１７の上方で、駆動機構１３により、フォーカス方向であるＺ軸方向に移動可能に設けられている。撮像装置９は、撮像装置９ａ及び対物レンズ９ｂから構成されている。
【００１８】
撮像装置１１及び撮像装置９は、画像処理部１４に電気的に接続されている。画像処理部１４は、入力画像データの重心演算等を行って、位置情報を算出する。画像処理部１４に接続される上記２つの撮像装置９、１１は、互いに切り替え可能となっている。主制御装置１６は、画像処理部１４が出力する位置情報に基づいて反射鏡６の位置補正量を算出し、そのデータを位置合わせ駆動指令部１５に出力する。画像処理部１４及び主制御装置１６は、撮像装置１１の出力する画像情報に基づいて反射鏡６の光軸位置を算出する光軸算出手段５０を構成している。駆動機構１９及び往復移動台２０は、駆動指令部１５によって、入力された移動指令に基づいて内蔵のサーボモータを駆動して反射鏡６の位置決めを行う。
【００１９】
次に、本実施の形態の受光素子４と反射鏡６の組立方法を説明する。
（１）受光素子４の位置検出工程
図６に示されるように、受光素子４を、受光素子４の上方に設置された撮像装置９により撮像し、画像データを画像処理部１４に取り込む。画像処理部１４は、取り込んだ画像データに基づいて重心演算を行い、受光素子４の中心位置を求める。
【００２０】
（２）反射面６ａの光軸位置検出工程
反射鏡６を真空吸着装置１９ａにより保持した後、点光源１０から発光された光ビームを反射鏡６の反射面６ａを介して撮像装置１１にて撮像し、撮像した画像データを画像処理部１４に取り込む。かかる後、往復移動台２０により、撮像装置１１を光軸方向に移動させながら、順次、発光点の画像データを画像処理部１４に取り込み、その光ビーム２７の形状を確認し、光ビーム２７の光軸を求める。
【００２１】
具体的には、求められた光ビーム２７のビーム形状及び光軸が、予め求めておいた当該光モジュール１０１における光ビーム１のビーム形状及び光軸と一致するよう、駆動機構１９を駆動させ、反射鏡６の位置を調整する。尚、本実施の形態の光モジュール１０１においては、レンズ３から反射鏡６に至る光ビーム１は平行光線であるため、光軸方向に撮像装置１１を移動させ、光ビーム２７の形状が平行光線となっていることを確認すればよい。
【００２２】
（３）受光素子４と反射鏡６の位置合わせ工程
駆動機構１９を駆動させ、（１）で算出した受光素子４の中心位置と（２）で算出した光ビーム２７の光軸が一致するように、反射鏡６をベース部材５の受光素子４の搭載基準面上に平行移動させる。これにより、反射鏡６の反射面６ａの最適位置と受光素子４の中心位置を精度良く合わせることができる。かかる後、図示しない接着塗布装置で接着剤を塗布し、接着剤が固化するまで反射鏡６を保持し、これによりベース部材５の搭載基準面に反射鏡６を固定する。
【００２３】
このように構成された光モジュールの組立装置２０１は、受光素子を搭載するベース部材５及びベース部材５に固定され曲面形状の反射面６ａを持つ反射鏡６を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０１の組立工程において、受光素子４に対する反射鏡６の位置決めを行う組立装置であって、受光素子４が基準位置となるようにベース部材５を固定するベース固定台１７と、反射鏡６を任意の向きに指向可能に支持するとともに、受光素子４と反射鏡６の相対的な位置関係を調節する駆動機構１９と、受光素子４に対して所定の位置に配置された点光源１０と、受光素子４に対して所定の位置に配置され点光源１０から発光され反射鏡６にて反射された光を撮像する撮像装置１１と、撮像装置１１の出力する画像情報に基づいて反射鏡６の光軸位置を算出する光軸算出手段５０とを備え、駆動機構１９は、光軸算出手段５０の演算結果に基づいて、受光素子４に対する反射鏡６の位置決めを行うので、高精度な調整が必要とされる受光素子４と反射鏡６との位置決めを短時間で行うことができ生産性を向上させることができる。
【００２４】
駆動機構１９は、反射鏡６を、第一の基準軸に沿って移動させるＸ軸ステージと、第一の基準軸と直交する第二の基準軸に沿って移動させるＹ軸ステージと、第一及び第二の基準軸と直交する第三の基準軸に沿って移動させるＺ軸ステージと、第三の基準軸を中心に回転させるθステージと、第三の基準軸に直交する軸を支点に回動させるあおりステージとを備えているので反射鏡６を適切な方向に容易に指向させることができ、さらに短時間で受光素子４と反射鏡６との位置決めを行うことができ、生産性をさらに向上させることができる。
【００２５】
さらにまた、光ビームを発光する光源が、点光源１０であるので、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０１の組立工程において、受光素子４に対する反射鏡６の位置決めを容易に行うことができる。
【００２６】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２の光モジュールの組立装置の全体構成図である。図８は平行光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。本実施の形態の組立装置２０２においては、光ビームを発光する光源として平行光源１８が所定の位置に配置されている。また、平行光源１８から発光され反射鏡６にて反射された光ビーム２８を撮像する撮像装置１２が、反射鏡６の下方に配置されている。
【００２７】
平行光源１８としては、例えば、光モジュール１０１を模擬し、光ファイバ１８ａにレンズ８ｂ（コリメートレンズ）を取り付けたものとすることができる。一方、平行光源１８から発光された光ビームが、反射鏡６で反射された後の発光位置を撮像する撮像装置１２は、撮像装置本体１２ａと対物レンズ１２ｂとから構成され、光軸方向に移動可能とするために往復移動台２１に配設されている。撮像装置１２が撮像した撮像データは、実施の形態１と同様に、画像処理部に入力される。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２８】
次に、本実施の形態の受光素子４と反射鏡６の組立方法を説明する。
（１）受光素子４の位置検出工程は、実施の形態１と同様である。
【００２９】
（２）反射面６ａの光軸位置検出工程
反射鏡６を真空吸着装置１９ａにより保持した後、平行光源１８からの発光を反射鏡６の反射面６ａを介して、撮像装置１２にて撮像し、撮像した画像データを画像処理部１４に取り込む。かかる後、往復移動台２１により、撮像装置１２を光軸方向に移動させながら、順次、発光点の画像データを画像処理部１４に取り込み、その光ビーム２８の形状を確認し、光ビーム２８の光軸及び焦点位置を求める。具体的には、求められた光ビーム２８のビーム形状、光軸及び焦点位置が、予め求めておいた当該光モジュール１０１における光ビーム２９（図４）のビーム形状及び光軸と一致するよう、駆動機構１９を駆動させ、反射鏡６の位置を調整する。
【００３０】
（３）受光素子４と反射鏡６の位置合わせ工程は、実施の形態１と同様である。
【００３１】
このように構成された光モジュールの組立装置２０２は、光源が平行光源１８であるので、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０１の組立工程において、受光素子４に対する反射鏡６の位置決めを容易に行うことができる。
【００３２】
尚、上述実施の形態１及び２は、図４に示される、光ファイバ２から発光された光ビーム１をレンズ３、反射鏡６を介して、光素子としての受光素子４に取り込む構成をなす光モジュール１０１を対象とするものであったが、光素子としての受光素子４の代わりに発光素子が設けられた光モジュールであっても対象とすることができる。すなわち、図９及び図１０に示す、発光素子２６、反射鏡６、レンズ３、光ファイバ２からなる光モジュール１０２においても、同様の方法で位置決めすることが可能である。さらには、図１１に示す、光モジュール１０１に対してレンズ３を有していない構成の光モジュール１０３や、図１２に示す、光モジュール１０２に対してレンズ３を有していない構成の光モジュール１０４を対象とすることも可能である。
【００３３】
実施の形態３．
図１３はこの発明の実施の形態３の光モジュールの組立装置の全体構成図である。図１４は光モジュールの要部を示す斜視図である。図１５は点光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。図１６は光ファイバから発光された光ビームがレンズを通過したのち受光素子に集光する様子を示す斜視図である。図１７は受光素子の位置検出工程の様子を示す斜視図である。
【００３４】
本実施の形態にて対象とする光モジュール１０５は、図１６に示されるように、光ファイバ２から発光された光ビーム１をレンズ３、レンズ７を介して、光素子としての受光素子４に取り込む構成をなしている。ここで、レンズ３からレンズ７に至る光ビーム１は平行光線となっている。受光素子４は、ベース部材５上面に立設された受光素子サブマウント８上に固定されている。レンズ３は、ベース部材５上に接着剤あるいは半田により固定されている。このような構成の光モジュール１０５の組立に際して、本実施の形態は、受光素子４の中心位置とレンズ７の最適位置の光軸を求め、双方の位置を合わせて両者を固定するものである。
【００３５】
本実施の形態の組立装置２０３は、レンズ７を任意の向きに向かせることができるように支持するとともに、受光素子４とレンズ７の相対的な位置関係を調節する駆動機構２２と、受光素子４に対して所定の位置に配置された光源としての点光源１０と、点光源１０から発光されレンズを介した後の光ビーム３０を撮像する撮像装置１１とを備えている。ここで、レンズ７は、例えば駆動機構２２の先端に設けられた真空吸着装置２２ａに真空吸着されて支持されている。
【００３６】
駆動機構２２は、第一の基準軸（Ｘ軸）に沿って移動させるＸステージと、第一の基準軸と直交する第二の基準軸（Ｙ軸）に沿って移動させるＹステージと、第一及び第二の基準軸と直交する第三の基準軸（Ｚ軸）に沿って移動させるＺ軸ステージと第三の基準軸を中心に回転させるθステージと、第三の基準軸に直交する軸を支点に回動させるあおりステージ（θｙ）とを備えている。つまり、駆動機構２２は、レンズ７を、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ（回転）、θｙ（あおり）の５自由度において指向可能に支持している。ここで、レンズ７として球レンズを用いる場合、駆動機構２２は、θステージ及びあおりステージ（θｙ）を省き、Ｘ、Ｙ、Ｚの３自由度にて構成する。駆動機構２２は各軸毎にサーボモータを内蔵しており、後述する駆動指令部１５からの動作指令により数値制御されて動作する。
【００３７】
受光素子４の位置を検出する撮像装置９は、受光素子に対し、フォーカス方向であるＸ軸方向に移動可能な駆動機構１３上に設けられている。撮像装置９は、撮像装置９ａ及び対物レンズ９ｂから構成されている。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３８】
次に、本実施の形態の受光素子４とレンズ７の組立方法を説明する。
（１）受光素子４の位置検出工程
図１７に示されるように、受光素子４を、受光素子４の対面に設置された撮像装置９により撮像し、画像データを画像処理部１４に取り込む。画像処理部１４は、取り込んだ画像データに基づいて重心演算を行い、受光素子４の中心位置を求める。
【００３９】
（２）レンズ７の光軸位置検出工程
レンズ７を真空吸着装置２２ａにより保持した後、点光源１０から発光された光ビームをレンズ７を介して撮像装置１１にて撮像し、撮像した画像データを画像処理部１４に取り込む。かかる後、往復移動台２０により、撮像装置１１を光軸方向に移動させながら、順次、発光点の画像データを画像処理部１４に取り込み、その光ビーム３０の形状を確認し、光ビーム３０の光軸を求める。
【００４０】
（３）受光素子４とレンズ７の位置合わせ工程
駆動機構２２を駆動させ、（１）で算出した受光素子４の中心位置と（２）で算出した光ビーム３０の光軸が一致するように、レンズ７をベース部材５の受光素子４の搭載基準面上に平行移動させる。これにより、レンズ７の最適位置と受光素子４の中心位置を精度良く合わせることができる。かかる後、接着剤もしくは半田を塗布し、レンズ７をベース部材５上に固定する。
【００４１】
このように構成された光モジュールの組立装置２０３は、受光素子を搭載するベース部材５及びベース部材５に固定されるレンズ７及び光ファイバからなる光モジュール１０５の組立工程において、受光素子４に対するレンズ７の位置決めを行う組立装置であって、受光素子４が基準位置となるようにベース部材５を固定するベース固定台１７と、レンズ７を任意の向きに支持するとともに、受光素子４とレンズ７の相対的な位置関係を調節する駆動機構２２と、受光素子４に対して所定の位置に配置された点光源１０と、受光素子４に対して所定の位置に配置され点光源１０から発光されレンズ７を介した後の光を撮像する撮像装置１１と、撮像装置１１の出力する画像情報に基づいてレンズ７の光軸位置を算出する光軸算出手段５０とを備え、駆動機構２２は、光軸算出手段５０の演算結果に基づいて、受光素子４に対するレンズ７の位置決めを行うので、高精度な調整が必要とされる受光素子４とレンズ７の位置決めを短時間で行うことができ生産性を向上させることができる。
【００４２】
さらにまた、光ビームを発光する光源が、点光源１０であるので、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０５の組立工程において、受光素子４に対するレンズ７の位置決めを容易に行うことができる。
【００４３】
尚、本実施の形態のレンズ３は、ベース部材上に接着剤あるいは半田により固定されているが、図示しない金属性のレンズホルダで挟持して、ベース部材５に溶接固定してもよい。
【００４４】
実施の形態４．
図１８はこの発明の実施の形態４の光モジュールの組立装置の全体構成図である。図１９は平行光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。本実施の形態の組立装置２０４においては、光ビームを発光する光源として平行光源１８が所定の位置に配置されている。また、平行光源１８から発光されレンズ７を介した光ビーム３１を撮像する撮像装置１２が、レンズ７と対向して配置されている。
【００４５】
平行光源１８は、例えば、光モジュール１０１を模擬し、光ファイバ１８ａにレンズ１８ｂ（コリメートレンズ）を取り付けたものとすることができる。一方、平行光源１８から発光され光ビームが、反射鏡６で反射された後の発光位置を撮像する撮像装置１２は撮像装置本体１２ａと対物レンズ１２ｂとから構成され、光軸方向に移動可能な往復移動台２１に配設されている。撮像装置１２が撮像した撮像データは、実施の形態１と同様に、画像処理部に入力される。
その他の構成は、実施の形態３と同様である。
【００４６】
次に、本実施の形態の受光素子４とレンズ７の組立方法を説明する。
（１）受光素子４の位置検出工程は、実施の形態１と同様である。
【００４７】
（２）レンズ７の光軸位置検出工程
レンズ７を真空吸着装置２２ａにより保持した後、平行光源１８からの発光をレンズ７を介して、撮像装置１２にて撮像し、撮像した画像データを画像処理部１４に取り込む。かかる後、往復移動台２１により、撮像装置１２を光軸方向に移動させながら、順次、発光点の画像データを画像処理部１４に取り込み、その光ビーム３１の形状を確認し、光ビーム３１の光軸及び焦点位置を求める。具体的には、求められた光ビーム３１のビーム形状、光軸及び焦点位置が予め求めておいた当該光モジュール１０５における光ビーム３２（図１６）のビーム形状及び光軸と一致するよう、駆動機構２２を駆動させ、レンズの位置を調整する。
【００４８】
（３）受光素子４と反射鏡６の位置合わせ工程は、実施の形態３と同様である。
【００４９】
このように構成された光モジュールの組立装置２０４は、光源が平行光源であるので、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０５の組立工程において、受光素子４に対するレンズ７の位置決めを容易に行うことができる。
【００５０】
尚、上述実施の形態３及び４は、図１６に示される、光ファイバ２から発光された光ビーム１をレンズ３、レンズ７を介して、光素子としての受光素子４に取り込む構成をなす光モジュール１０５を対象とするものであったが、光素子として受光素子４の代わりに発光素子が設けられた光モジュールであっても対象とすることができる。すなわち、図２０に示す、発光素子２６、レンズ３、レンズ７、光ファイバ２からなる光モジュール１０６においても、同様の方法で位置決めすることが可能である。さらには、図２１に示す、光モジュール１０５に対してレンズ３を有していない構成の光モジュール１０７や、図２２に示す、光モジュール１０６に対してレンズ３を有していない構成の光モジュール１０８を対象とすることも可能である。
【００５１】
また、本実施の形態１から４では、ビーム光を撮像装置にて検出し、ビーム形状、焦点位置等の情報から光軸位置を求めているが、撮像手段として例えば波面センサを用いた場合は、波面収差を評価してその光軸位置を算出するものとする。
【００５２】
【発明の効果】
このように、製品の受発光部品と別の光学系（発光光源［点光源、平行光源］、撮像装置）を用いて、光軸基準で組み立てることによって、高精度な組立性能が要求されるレンズ、反射鏡等の光学部品組立を生産性よく実現できる。
【００５３】
この発明に係る光モジュールの組立方法は、光素子を搭載するベース部材及びベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う組立方法であって、光素子が基準位置となるようにベース部材を固定し、反射鏡を、任意の向きに指向可能に、且つ光素子と反射鏡の相対的な位置関係を調節可能に支持し、光素子に対して所定の位置に光源を配置し、光素子に対して所定の位置に配置された撮像装置にて、光源から発光され反射鏡にて反射された光を撮像し、撮像装置の出力する画像情報に基づいて反射鏡の光軸位置を算出し、算出した光軸位置の演算結果に基づいて、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う。そのため、高精度な調整が必要とされる光素子と反射鏡との位置決めを容易にでき、光モジュールの組立作業が効率化される。
【００５４】
また、この発明に係る光モジュールの組立装置は、光素子を搭載するベース部材及びベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う組立装置であって、光素子が基準位置となるようベース部材を固定するベース固定台と、反射鏡を任意の向きに指向可能に支持するとともに、光素子と反射鏡の相対的な位置関係を調節する駆動機構と、光素子に対して所定の位置に配置された光源と、光素子に対して所定の位置に配置され光源から発光され反射鏡にて反射された光を撮像する撮像装置と、撮像装置の出力する画像情報に基づいて反射鏡の光軸位置を算出する光軸算出手段とを備え、駆動機構は、光軸算出手段の演算結果に基づいて、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う。そのため、高精度な調整が必要とされる光素子と反射鏡との位置決めを短時間で行うことができ生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の光モジュールの組立装置の全体構成図である。
【図２】実施の形態１の光モジュールの要部を示す斜視図である。
【図３】点光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。
【図４】光ファイバから発光された光ビームがレンズを通過したのち反射鏡で反射されて受光素子に集光する様子を示す斜視図である。
【図５】図４の光モジュールの断面図である。
【図６】受光素子の位置検出工程の様子を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態２の光モジュールの組立装置の全体構成図である。
【図８】平行光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。
【図９】発光素子から発光された光ビームが反射鏡で反射されたのちレンズを通過して光ファイバに集光する様子を示す斜視図である。
【図１０】図９の光モジュールの断面図である。
【図１１】図４の光モジュールからレンズを削除した構成の光モジュールの斜視図である。
【図１２】図９の光モジュールからレンズを削除した構成の光モジュールの斜視図である。
【図１３】この発明の実施の形態３の光モジュールの組立装置の全体構成図である。
【図１４】実施の形態３の光モジュールの要部を示す斜視図である。
【図１５】点光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。
【図１６】光ファイバから発光された光ビームがレンズを通過したのち受光素子に集光する様子を示す斜視図である。
【図１７】受光素子の位置検出工程の様子を示す斜視図である。
【図１８】この発明の実施の形態４の光モジュールの組立装置の全体構成図である。
【図１９】平行光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。
【図２０】発光素子から発光された光ビームがレンズを通過して光ファイバに集光する様子を示す斜視図である。
【図２１】図１４の光モジュールからレンズを削除した構成の光モジュールの斜視図である。
【図２２】図２０の光モジュールからレンズを削除した構成の光モジュールの斜視図である。
【符号の説明】
１光ビーム、２光ファイバ、３レンズ、４受光素子（光素子）、５ベース部材、６反射鏡、６ａ反射面、７レンズ、８受光素子サブマウント、９撮像装置、９ａ撮像装置本体、９ｂ対物レンズ、１０点光源（光源）、１１撮像装置、１１ａ撮像装置本体、１１ｂ対物レンズ、１２撮像装置、１２ａ撮像装置本体、１２ｂ対物レンズ、１３駆動機構、１４画像処理部、１５駆動指令部、１６主制御装置、１７ベース固定台、１８平行光源（光源）、１８ａ光ファイバ、１８ｂレンズ、１９駆動機構、１９ａ真空吸着装置、２０往復移動台、２１往復移動台、２２駆動機構、２２ａ真空吸着装置、２６発光素子（光素子）、２７〜３２光ビーム、５０光軸算出手段、１０１〜１０８光モジュール、２０１〜２０４組立装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical module including an optical element such as a light emitting element and a light receiving element, an optical component such as a reflecting mirror and a lens, and an optical fiber. Particularly, when assembling the optical module, an optical component for the optical element is used. And an assembling apparatus for performing positioning.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an optical module including an optical element, an optical component such as a reflecting mirror and a lens, and an optical fiber, it is necessary to accurately align the positions of these components in order to efficiently obtain an optical output.
[0003]
Conventionally, in the process of assembling such an optical module, regarding the positioning of optical components such as a reflecting mirror and a lens, the external positions of these optical components are measured, and the optimum position of the optical components (the reflecting mirror In such a case, a method has been used in which the center position of the reflection surface and, in the case of a lens, the lens center position [principal position]) are determined, and these optical components are fixed to the base member.
[0004]
However, in the above-described method, when the optical components themselves have variations in outer shape, it is difficult to accurately position these optical components. For this reason, the optical axes of the optical element and the optical component are fixed to be shifted from each other, which may cause a reduction in the coupling efficiency of the optical module.
[0005]
In order to solve this problem, after temporarily fixing the optical fiber into which light from the outside enters into the housing, the light incident through the optical fiber is actually taken into the light receiving element via the optical component while the optical component is A method has been proposed for adjusting the position to a correct position by moving the position (for example, Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 10-213724 (page 5-8, FIG. 1-9).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method proposed in Patent Document 1 and the like, the optical axis of the light receiving element and the optical component (in the case of Patent Document 1, a reflecting mirror) can be more accurately aligned than in the above-described method. There was a problem that it took a lot of time. That is, although alignment accuracy is improved, alignment takes a lot of time, and therefore, there is a problem that productivity is deteriorated. Another problem is that it is not easy to handle works such as a housing and an optical fiber.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and can assemble an optical element requiring high-precision adjustment with optical components such as a reflecting mirror and a lens with high productivity. An object of the present invention is to obtain a method and an apparatus for assembling an optical module.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An optical module assembling method according to the present invention includes a base member on which an optical element is mounted, and a reflecting mirror fixed to the base member and having a curved reflecting surface, and reflects the light incident from a predetermined direction. An assembling method for positioning a reflecting mirror with respect to an optical element in an assembling step of an optical module for forming an optical system having a positional relationship of focusing on an optical element, wherein a base member is positioned so that the optical element is at a reference position. Is fixed, the reflecting mirror can be directed in an arbitrary direction, and the relative positional relationship between the optical element and the reflecting mirror can be adjusted. The light source is arranged at a predetermined position with respect to the optical element. An imaging device arranged at a predetermined position with respect to the element captures light emitted from the light source and reflected by the reflecting mirror, and calculates an optical axis position of the reflecting mirror based on image information output from the imaging device. Calculation of the calculated optical axis position Based on the result, the positioning of the reflector with respect to the optical element.
[0010]
Further, an assembling apparatus for an optical module according to the present invention includes a base member on which an optical element is mounted, and a reflecting mirror fixed to the base member and having a reflecting surface having a curved surface, and which reflects light incident from a predetermined direction. An assembling apparatus for positioning a reflecting mirror with respect to an optical element in an assembling process of an optical module for forming an optical system having a positional relationship of reflecting and focusing on an optical element, wherein the base is positioned so that the optical element is at a reference position. A base fixing base for fixing the members, a reflecting mechanism that supports the reflecting mirror so that it can be directed in an arbitrary direction, and a driving mechanism that adjusts a relative positional relationship between the optical element and the reflecting mirror; An arranged light source, an imaging device arranged at a predetermined position with respect to the optical element, and imaging light emitted from the light source and reflected by the reflecting mirror, and light from the reflecting mirror based on image information output from the imaging device. Shaft position And an optical axis calculation means for calculating, the drive mechanism, according to the result of the optical axis calculation means, for positioning the reflecting mirror with respect to the optical device.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an optical module assembling apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the optical module. FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from a point light source is taken into an imaging device. FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from an optical fiber passes through a lens, is reflected by a reflecting mirror, and is focused on a light receiving element. FIG. 5 is a sectional view of FIG. FIG. 6 is a perspective view showing the state of the position detecting step of the light receiving element. Note that FIG. 4 is a perspective view showing a state seen obliquely from the rear of the reflector. However, the reflector is shown in a transparent manner for easy understanding.
[0012]
As shown in FIG. 4, an optical module 101 targeted in the present embodiment receives a light beam 1 emitted from an optical fiber 2 via a lens 3 and a reflecting mirror 6 through a light receiving element 4 as an optical element. It is configured to take in. Here, the light beam 1 from the lens 3 to the reflecting mirror 6 is a parallel light beam. The light receiving element 4 is mounted on a mounting reference surface on the upper surface of the base member 5. The reflecting mirror 6 is fixed to the mounting reference surface with an adhesive. In assembling the optical module 101 having such a configuration, in the present embodiment, the center position of the light receiving element 4 and the optical axis of the reflecting surface 6a of the reflecting mirror 6 are obtained, and both positions are matched to fix both. is there.
[0013]
In FIG. 1, the assembling apparatus 201 of the present embodiment can turn the base fixing base 17 for fixing the base member 5 so that the light receiving element 4 is at the reference position and the reflecting mirror 6 in any direction. , A driving mechanism 19 for adjusting the relative positional relationship between the light receiving element 4 and the reflecting mirror 6, a point light source 10 as a light source disposed at a predetermined position with respect to the light receiving element 4, and a point light source 10 An imaging device 11 for imaging the light beam 27 emitted from the light source and reflected by the reflecting mirror 6, and an optical axis calculating means 50 for calculating the optical axis position of the reflecting mirror 6 based on image information output from the imaging device 11. Have.
[0014]
The base member 5 has the light receiving element 4 mounted thereon, is mounted on a base fixing base 17, and is fixed by, for example, vacuum suction. On the other hand, the reflecting mirror 6 is vacuum-sucked and supported by, for example, a vacuum suction device 19 a provided at the tip of the drive mechanism 19.
[0015]
The drive mechanism 19 includes an X stage that moves along a first reference axis (X axis), a Y stage that moves along a second reference axis (Y axis) orthogonal to the first reference axis, A Z-axis stage that moves along a third reference axis (Z-axis) that is orthogonal to the first and second reference axes, a θ stage that rotates around the third reference axis, and a direction that is orthogonal to the third reference axis A tilt stage (θy) for rotating the shaft about a fulcrum. In other words, the drive mechanism 19 supports the reflecting mirror 6 so as to be able to be directed in five degrees of freedom of X, Y, Z, θ (rotation) and θy (tilt). The drive mechanism 19 has a built-in servomotor for each axis, and operates under numerical control by an operation command from a drive command unit 15 described later.
[0016]
The point light source 10 is specifically composed of an optical fiber that emits a light beam. On the other hand, an imaging device 11 that captures an emission position after a light beam emitted from a point light source 10 is reflected by a reflecting mirror includes an imaging device main body 11a and an objective lens 11b, and is movable in an optical axis direction. It is arranged on a reciprocating carriage 20.
[0017]
The imaging device 9 for detecting the position of the light receiving element 4 is provided movably in the Z-axis direction, which is the focus direction, by the driving mechanism 13 above the base fixing base 17. The imaging device 9 includes an imaging device 9a and an objective lens 9b.
[0018]
The imaging device 11 and the imaging device 9 are electrically connected to the image processing unit 14. The image processing unit 14 calculates the center of gravity of the input image data and calculates position information. The two imaging devices 9 and 11 connected to the image processing unit 14 can be switched with each other. Main controller 16 calculates the position correction amount of reflecting mirror 6 based on the position information output from image processing unit 14, and outputs the data to positioning drive instruction unit 15. The image processing unit 14 and the main control device 16 constitute an optical axis calculation unit 50 that calculates the optical axis position of the reflecting mirror 6 based on the image information output from the imaging device 11. The drive mechanism 19 and the reciprocating carriage 20 drive the built-in servomotor based on the input movement command by the drive command unit 15 to position the reflecting mirror 6.
[0019]
Next, a method of assembling the light receiving element 4 and the reflecting mirror 6 according to the present embodiment will be described.
(1) Step of detecting position of light receiving element 4
As shown in FIG. 6, the light receiving element 4 is imaged by the imaging device 9 installed above the light receiving element 4, and the image data is taken into the image processing unit 14. The image processing unit 14 calculates the center of gravity based on the captured image data, and obtains the center position of the light receiving element 4.
[0020]
(2) Optical axis position detection step of reflection surface 6a
After the reflecting mirror 6 is held by the vacuum suction device 19a, the light beam emitted from the point light source 10 is captured by the imaging device 11 via the reflecting surface 6a of the reflecting mirror 6, and the captured image data is processed by the image processing unit 14. Take in. Thereafter, while the imaging device 11 is moved in the optical axis direction by the reciprocating carriage 20, the image data of the light emitting point is sequentially taken into the image processing unit 14, the shape of the light beam 27 is confirmed, and the light beam 27 Find the optical axis.
[0021]
Specifically, the driving mechanism 19 is driven so that the determined beam shape and optical axis of the light beam 27 match the previously determined beam shape and optical axis of the light beam 1 in the optical module 101, The position of the reflecting mirror 6 is adjusted. In the optical module 101 of the present embodiment, since the light beam 1 from the lens 3 to the reflecting mirror 6 is a parallel light beam, the imaging device 11 is moved in the optical axis direction so that the shape of the light beam 27 becomes a parallel light beam. What is necessary is just to confirm that it is.
[0022]
(3) Step of aligning light receiving element 4 and reflecting mirror 6
The driving mechanism 19 is driven, and the reflecting mirror 6 is moved to the position of the light receiving element 4 of the base member 5 so that the center position of the light receiving element 4 calculated in (1) coincides with the optical axis of the light beam 27 calculated in (2). Translate on the mounting reference plane. Thereby, the optimum position of the reflecting surface 6a of the reflecting mirror 6 and the center position of the light receiving element 4 can be accurately matched. Thereafter, an adhesive is applied by an adhesive coating device (not shown), and the reflecting mirror 6 is held until the adhesive is solidified, thereby fixing the reflecting mirror 6 to the mounting reference surface of the base member 5.
[0023]
The optical module assembling apparatus 201 thus configured includes a base member 5 on which a light receiving element is mounted and a reflecting mirror 6 fixed to the base member 5 and having a curved reflecting surface 6a. An assembling apparatus that positions the reflecting mirror 6 with respect to the light receiving element 4 in an assembling process of the optical module 101 that forms an optical system having a positional relationship of reflecting the light to focus on the light receiving element 4. A base fixing base 17 for fixing the base member 5 so that the light receiving element 4 is located at a reference position, and the reflecting mirror 6 is supported so as to be able to be directed in an arbitrary direction, and the relative positional relationship between the light receiving element 4 and the reflecting mirror 6 , A point light source 10 arranged at a predetermined position with respect to the light receiving element 4, and a light emitted from the point light source 10 arranged at a predetermined position with respect to the light receiving element 4 and reflected by the reflecting mirror 6. Sa An imaging device 11 that captures the reflected light; and an optical axis calculation unit 50 that calculates the optical axis position of the reflecting mirror 6 based on image information output from the imaging device 11. Since the positioning of the reflecting mirror 6 with respect to the light receiving element 4 is performed based on the calculation result, the positioning between the light receiving element 4 and the reflecting mirror 6, which requires high-precision adjustment, can be performed in a short time, and productivity can be improved. Can be improved.
[0024]
The drive mechanism 19 includes: an X-axis stage that moves the reflecting mirror 6 along a first reference axis; a Y-axis stage that moves the reflecting mirror 6 along a second reference axis orthogonal to the first reference axis; A Z-axis stage that moves along a third reference axis that is orthogonal to the second reference axis, a θ stage that rotates about the third reference axis, and an axis that is orthogonal to the third reference axis. Since the pivoting stage is provided, the reflecting mirror 6 can be easily directed in an appropriate direction, and the positioning of the light receiving element 4 and the reflecting mirror 6 can be performed in a short time. It can be further improved.
[0025]
Furthermore, since the light source that emits the light beam is the point light source 10, light that forms an optical system having a positional relationship of reflecting light incident from a predetermined direction and focusing on the light receiving element 4. In the assembly process of the module 101, the positioning of the reflecting mirror 6 with respect to the light receiving element 4 can be easily performed.
[0026]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 7 is an overall configuration diagram of an optical module assembling apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 8 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from a parallel light source is taken into an imaging device. In the assembling apparatus 202 of the present embodiment, the parallel light source 18 is arranged at a predetermined position as a light source that emits a light beam. Further, an imaging device 12 that captures an image of the light beam 28 emitted from the parallel light source 18 and reflected by the reflecting mirror 6 is arranged below the reflecting mirror 6.
[0027]
For example, the parallel light source 18 may be a light source in which the optical module 101 is simulated and a lens 8b (collimating lens) is attached to an optical fiber 18a. On the other hand, the imaging device 12 that captures the light emission position after the light beam emitted from the parallel light source 18 is reflected by the reflecting mirror 6 includes an imaging device main body 12a and an objective lens 12b, and moves in the optical axis direction. It is arranged on a reciprocating carriage 21 to make it possible. The imaging data captured by the imaging device 12 is input to the image processing unit as in the first embodiment. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0028]
Next, a method of assembling the light receiving element 4 and the reflecting mirror 6 according to the present embodiment will be described.
(1) The step of detecting the position of the light receiving element 4 is the same as in the first embodiment.
[0029]
(2) Optical axis position detection step of reflection surface 6a
After the reflecting mirror 6 is held by the vacuum suction device 19a, light emitted from the parallel light source 18 is captured by the imaging device 12 via the reflecting surface 6a of the reflecting mirror 6, and the captured image data is taken into the image processing unit 14. . Thereafter, while the image pickup device 12 is moved in the optical axis direction by the reciprocating carriage 21, the image data of the light emitting point is sequentially taken into the image processing unit 14, the shape of the light beam 28 is confirmed, and the light beam 28 Find the optical axis and focus position. Specifically, the determined beam shape, optical axis, and focal position of the light beam 28 match the previously determined beam shape and optical axis of the light beam 29 (FIG. 4) in the optical module 101. The driving mechanism 19 is driven to adjust the position of the reflecting mirror 6.
[0030]
(3) The step of aligning the light receiving element 4 and the reflecting mirror 6 is the same as in the first embodiment.
[0031]
In the optical module assembling apparatus 202 configured as described above, since the light source is the parallel light source 18, the light that is incident from a predetermined direction reflects the light and focuses on the light receiving element 4. In the assembly process of the optical module 101 forming the system, the positioning of the reflecting mirror 6 with respect to the light receiving element 4 can be easily performed.
[0032]
In the first and second embodiments, the light beam 1 emitted from the optical fiber 2 is taken into the light receiving element 4 as an optical element via the lens 3 and the reflecting mirror 6 as shown in FIG. Although the optical module 101 is targeted, an optical module provided with a light emitting element instead of the light receiving element 4 as an optical element can also be targeted. That is, the optical module 102 including the light emitting element 26, the reflecting mirror 6, the lens 3, and the optical fiber 2 shown in FIGS. 9 and 10 can be positioned by the same method. Further, the optical module 103 shown in FIG. 11 without the lens 3 with respect to the optical module 101 and the optical module shown in FIG. 12 with the lens 3 without the lens 3 are shown. 104 can be targeted.
[0033]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 13 is an overall configuration diagram of an optical module assembling apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 14 is a perspective view showing a main part of the optical module. FIG. 15 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from a point light source is taken into an imaging device. FIG. 16 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from an optical fiber passes through a lens and is then focused on a light receiving element. FIG. 17 is a perspective view showing a state of the light receiving element position detecting step.
[0034]
As shown in FIG. 16, an optical module 105 targeted in the present embodiment transmits a light beam 1 emitted from an optical fiber 2 to a light receiving element 4 as an optical element via a lens 3 and a lens 7. It is configured to capture. Here, the light beam 1 from the lens 3 to the lens 7 is a parallel light beam. The light receiving element 4 is fixed on a light receiving element submount 8 erected on the upper surface of the base member 5. The lens 3 is fixed on the base member 5 with an adhesive or solder. In assembling the optical module 105 having such a configuration, in this embodiment, the optical axis at the center position of the light receiving element 4 and the optical axis at the optimal position of the lens 7 are obtained, and both positions are matched to fix them.
[0035]
The assembling apparatus 203 of the present embodiment supports the lens 7 so that the lens 7 can be turned in an arbitrary direction, and adjusts the relative positional relationship between the light receiving element 4 and the lens 7; 4 includes a point light source 10 as a light source disposed at a predetermined position, and an imaging device 11 that captures an image of a light beam 30 emitted from the point light source 10 and passed through a lens. Here, the lens 7 is vacuum-adsorbed and supported by, for example, a vacuum adsorption device 22 a provided at the tip of the drive mechanism 22.
[0036]
The drive mechanism 22 includes: an X stage that moves along a first reference axis (X axis); a Y stage that moves along a second reference axis (Y axis) orthogonal to the first reference axis; A Z-axis stage that moves along a third reference axis (Z-axis) that is orthogonal to the first and second reference axes, a θ stage that rotates around the third reference axis, and a direction that is orthogonal to the third reference axis A tilt stage (θy) for rotating the shaft about a fulcrum. That is, the drive mechanism 22 supports the lens 7 so as to be able to direct the lens 7 in five degrees of freedom of X, Y, Z, θ (rotation), and θy (tilt). Here, when a spherical lens is used as the lens 7, the drive mechanism 22 has three degrees of freedom of X, Y, and Z, omitting the θ stage and the tilt stage (θy). The drive mechanism 22 has a built-in servomotor for each axis, and operates under numerical control by an operation command from a drive command unit 15 described later.
[0037]
The imaging device 9 that detects the position of the light receiving element 4 is provided on a drive mechanism 13 that can move in the X-axis direction that is the focus direction with respect to the light receiving element. The imaging device 9 includes an imaging device 9a and an objective lens 9b.
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0038]
Next, a method of assembling the light receiving element 4 and the lens 7 according to the present embodiment will be described.
(1) Step of detecting position of light receiving element 4
As shown in FIG. 17, the light receiving element 4 is imaged by the imaging device 9 installed on the opposite side of the light receiving element 4, and the image data is taken into the image processing unit 14. The image processing unit 14 calculates the center of gravity based on the captured image data, and obtains the center position of the light receiving element 4.
[0039]
(2) Optical axis position detecting step of lens 7
After the lens 7 is held by the vacuum suction device 22a, the light beam emitted from the point light source 10 is imaged by the imaging device 11 through the lens 7, and the image data obtained is taken into the image processing unit 14. Thereafter, while the imaging device 11 is moved in the optical axis direction by the reciprocating carriage 20, the image data of the light emitting point is sequentially taken into the image processing unit 14, the shape of the light beam 30 is confirmed, and the light beam 30 Find the optical axis.
[0040]
(3) Positioning process of light receiving element 4 and lens 7
The drive mechanism 22 is driven, and the lens 7 is mounted on the base member 5 so that the center position of the light receiving element 4 calculated in (1) coincides with the optical axis of the light beam 30 calculated in (2). Translate on the reference plane. Thereby, the optimum position of the lens 7 and the center position of the light receiving element 4 can be accurately adjusted. After this, an adhesive or solder is applied to fix the lens 7 on the base member 5.
[0041]
The optical module assembling apparatus 203 configured as described above is used to mount the base member 5 on which the light receiving element is mounted, the lens 7 fixed to the base member 5, and the lens 7. An assembling apparatus for positioning the light receiving element 4, the base fixing base 17 for fixing the base member 5 so that the light receiving element 4 becomes a reference position, the lens 7 in an arbitrary direction, and the light receiving element 4 and the lens 7 A drive mechanism 22 for adjusting the relative positional relationship between the light source 4 and the point light source 10 disposed at a predetermined position with respect to the light receiving element 4; An imaging device 11 that captures light after passing through the lens 7 and an optical axis calculation unit 50 that calculates an optical axis position of the lens 7 based on image information output from the imaging device 11 Since the drive mechanism 22 positions the lens 7 with respect to the light receiving element 4 based on the calculation result of the optical axis calculating means 50, the positioning of the light receiving element 4 and the lens 7 that require high-precision adjustment can be shortened. It can be performed in a long time, and productivity can be improved.
[0042]
Furthermore, since the light source that emits the light beam is the point light source 10, light that forms an optical system having a positional relationship of reflecting light incident from a predetermined direction and focusing on the light receiving element 4. In the assembly process of the module 105, the positioning of the lens 7 with respect to the light receiving element 4 can be easily performed.
[0043]
Although the lens 3 of the present embodiment is fixed on the base member with an adhesive or solder, the lens 3 may be fixed by welding to the base member 5 by sandwiching it with a metal lens holder (not shown).
[0044]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 18 is an overall configuration diagram of an optical module assembling apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 19 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from a parallel light source is taken into an imaging device. In the assembling apparatus 204 of the present embodiment, the parallel light source 18 is disposed at a predetermined position as a light source that emits a light beam. Further, an image pickup device 12 for picking up an image of the light beam 31 emitted from the parallel light source 18 and passing through the lens 7 is arranged to face the lens 7.
[0045]
The parallel light source 18 can be, for example, a model in which the optical module 101 is simulated, and a lens 18b (collimating lens) is attached to an optical fiber 18a. On the other hand, the imaging device 12 for imaging the light emission position after the light beam emitted from the parallel light source 18 is reflected by the reflecting mirror 6 is composed of an imaging device main body 12a and an objective lens 12b, and is movable in the optical axis direction. The reciprocating carriage 21 is provided. The imaging data captured by the imaging device 12 is input to the image processing unit as in the first embodiment.
Other configurations are the same as those of the third embodiment.
[0046]
Next, a method of assembling the light receiving element 4 and the lens 7 according to the present embodiment will be described.
(1) The step of detecting the position of the light receiving element 4 is the same as in the first embodiment.
[0047]
(2) Optical axis position detecting step of lens 7
After the lens 7 is held by the vacuum suction device 22a, light emission from the parallel light source 18 is captured by the imaging device 12 via the lens 7, and the captured image data is taken into the image processing unit 14. Thereafter, while the image pickup device 12 is moved in the optical axis direction by the reciprocating carriage 21, the image data of the light emitting point is sequentially taken into the image processing unit 14, the shape of the light beam 31 is confirmed, and the light beam 31 Find the optical axis and focus position. Specifically, the driving is performed so that the obtained beam shape, optical axis, and focal position of the light beam 31 match the previously determined beam shape and optical axis of the light beam 32 (FIG. 16) in the optical module 105. The mechanism 22 is driven to adjust the position of the lens.
[0048]
(3) The step of aligning the light receiving element 4 and the reflecting mirror 6 is the same as in the third embodiment.
[0049]
In the optical module assembling apparatus 204 configured as described above, since the light source is a parallel light source, the optical system has a positional relationship in which light incident from a predetermined direction is reflected and focused on the light receiving element 4. In the process of assembling the optical module 105 that forms the lens, the positioning of the lens 7 with respect to the light receiving element 4 can be easily performed.
[0050]
In the above-described third and fourth embodiments, the light having the configuration shown in FIG. 16 in which the light beam 1 emitted from the optical fiber 2 is taken into the light receiving element 4 as an optical element via the lens 3 and the lens 7. Although the target is the module 105, an optical module in which a light emitting element is provided instead of the light receiving element 4 as the optical element can be also targeted. That is, the optical module 106 including the light emitting element 26, the lens 3, the lens 7, and the optical fiber 2 shown in FIG. 20 can be positioned in the same manner. Furthermore, the optical module 107 shown in FIG. 21 without the lens 3 with respect to the optical module 105 and the optical module shown in FIG. 22 with the lens 3 without the lens 3 are shown. It is also possible to target 108.
[0051]
Further, in the first to fourth embodiments, the light beam is detected by the imaging device, and the optical axis position is obtained from the information such as the beam shape and the focus position. The optical axis position is calculated by evaluating the wavefront aberration.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, a lens that requires high-precision assembly performance by assembling on the optical axis basis using a light receiving / emitting component of a product and another optical system (light emitting light source [point light source, parallel light source], imaging device). And assembly of optical components such as a reflecting mirror can be realized with high productivity.
[0053]
An optical module assembling method according to the present invention includes a base member on which an optical element is mounted, and a reflecting mirror fixed to the base member and having a curved reflecting surface, and reflects the light incident from a predetermined direction. An assembling method for positioning a reflecting mirror with respect to an optical element in an assembling step of an optical module for forming an optical system having a positional relationship of focusing on an optical element, wherein a base member is positioned so that the optical element is at a reference position. Is fixed, the reflecting mirror can be directed in an arbitrary direction, and the relative positional relationship between the optical element and the reflecting mirror can be adjusted. The light source is arranged at a predetermined position with respect to the optical element. An imaging device arranged at a predetermined position with respect to the element captures light emitted from the light source and reflected by the reflecting mirror, and calculates an optical axis position of the reflecting mirror based on image information output from the imaging device. Calculation of the calculated optical axis position Based on the result, the positioning of the reflector with respect to the optical element. Therefore, the positioning of the optical element and the reflecting mirror, which require high-precision adjustment, can be easily performed, and the assembling work of the optical module is made more efficient.
[0054]
Further, an assembling apparatus for an optical module according to the present invention includes a base member on which an optical element is mounted, and a reflecting mirror fixed to the base member and having a reflecting surface having a curved surface, and which reflects light incident from a predetermined direction. An assembling apparatus for positioning a reflecting mirror with respect to an optical element in an assembling process of an optical module for forming an optical system having a positional relationship of reflecting and focusing on an optical element, wherein the base is positioned so that the optical element is at a reference position. A base fixing base for fixing the members, a reflecting mechanism that supports the reflecting mirror so that it can be directed in an arbitrary direction, and a driving mechanism that adjusts a relative positional relationship between the optical element and the reflecting mirror; An arranged light source, an imaging device arranged at a predetermined position with respect to the optical element, and imaging light emitted from the light source and reflected by the reflecting mirror, and light from the reflecting mirror based on image information output from the imaging device. Shaft position And an optical axis calculation means for calculating, the drive mechanism, according to the result of the optical axis calculation means, for positioning the reflecting mirror with respect to the optical device. Therefore, the positioning of the optical element and the reflecting mirror, which require high-precision adjustment, can be performed in a short time, and the productivity can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an optical module assembling apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the optical module according to the first embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from a point light source is taken into an imaging device.
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from an optical fiber passes through a lens, is reflected by a reflecting mirror, and is focused on a light receiving element.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the optical module of FIG.
FIG. 6 is a perspective view illustrating a state of a position detecting step of the light receiving element.
FIG. 7 is an overall configuration diagram of an optical module assembling apparatus according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from a parallel light source is taken into an imaging device.
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from a light emitting element is reflected by a reflecting mirror, passes through a lens, and is focused on an optical fiber.
FIG. 10 is a sectional view of the optical module of FIG. 9;
11 is a perspective view of an optical module having a configuration in which a lens is removed from the optical module of FIG. 4;
FIG. 12 is a perspective view of an optical module having a configuration in which a lens is removed from the optical module of FIG. 9;
FIG. 13 is an overall configuration diagram of an optical module assembling apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 14 is a perspective view illustrating a main part of an optical module according to a third embodiment.
FIG. 15 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from a point light source is taken into an imaging device.
FIG. 16 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from an optical fiber passes through a lens and is then focused on a light receiving element.
FIG. 17 is a perspective view illustrating a state of a position detection step of the light receiving element.
FIG. 18 is an overall configuration diagram of an optical module assembling apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 19 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from a parallel light source is taken into an imaging device.
FIG. 20 is a perspective view showing a state in which a light beam emitted from a light emitting element passes through a lens and is focused on an optical fiber.
FIG. 21 is a perspective view of an optical module having a configuration in which a lens is removed from the optical module of FIG. 14;
FIG. 22 is a perspective view of an optical module having a configuration in which a lens is removed from the optical module of FIG. 20;
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 light beam, 2 optical fiber, 3 lens, 4 light receiving element (optical element), 5 base member, 6 reflecting mirror, 6a reflecting surface, 7 lens, 8 light receiving element submount, 9 imaging device, 9a imaging device main body, 9b Objective lens, 10 point light source (light source), 11 imaging device, 11a imaging device main body, 11b objective lens, 12 imaging device, 12a imaging device main body, 12b objective lens, 13 drive mechanism, 14 image processing unit, 15 drive command unit, Reference Signs List 16 main controller, 17 base fixed base, 18 parallel light source (light source), 18a optical fiber, 18b lens, 19 drive mechanism, 19a vacuum suction device, 20 reciprocating slide, 21 reciprocal slide, 22 drive mechanism, 22a vacuum suction Device, 26 light emitting elements (optical elements), 27 to 32 light beams, 50 optical axis calculation means, 101 to 108 optical modules, 201 to 204 Place.

Claims

A base member on which the optical element is mounted; and a reflecting mirror fixed to the base member and having a reflective surface having a curved surface, and a position where light incident from a predetermined direction is reflected to focus on the optical element. An assembling method for positioning the reflecting mirror with respect to the optical element, in an assembling step of an optical module forming an optical system to be related,
Fixing the base member so that the optical element is at a reference position,
The reflecting mirror can be directed in an arbitrary direction, and the optical element and the reflecting mirror are supported so that the relative positional relationship between the reflecting mirror can be adjusted,
Arranging a light source at a predetermined position with respect to the optical element,
An imaging device arranged at a predetermined position with respect to the optical element, images light emitted from the light source and reflected by the reflecting mirror,
Calculating the optical axis position of the reflecting mirror based on image information output by the imaging device,
A method for assembling an optical module, comprising: positioning the reflecting mirror with respect to the optical element based on a calculation result of the calculated optical axis position.

An optical system having a base member on which an optical element is mounted and a lens fixed to the base member, and having a positional relationship of condensing light incident from a predetermined direction and focusing on the optical element. In the assembly process of the optical module to be formed,
An assembly method for positioning the lens with respect to the optical element,
Fixing the base member so that the optical element is at a reference position,
Supporting the lens so that it can be directed in any direction, and the relative relationship between the optical element and the lens can be adjusted,
Arranging a light source at a predetermined position with respect to the optical element,
An imaging device arranged at a predetermined position with respect to the optical element, images light emitted from the light source and collected by the lens,
Calculating an optical axis position of the lens based on image information output by the imaging device;
A method for assembling an optical module, comprising: positioning the lens with respect to the optical element based on a calculation result of the calculated optical axis position.

A base member on which the optical element is mounted; and a reflecting mirror fixed to the base member and having a reflective surface having a curved surface, and a position where light incident from a predetermined direction is reflected to focus on the optical element. An assembling apparatus for positioning the reflecting mirror with respect to the optical element in an assembling step of an optical module forming an optical system to be related,
A base fixing base for fixing the base member so that the optical element is at a reference position,
A drive mechanism for supporting the reflecting mirror so as to be able to be directed in an arbitrary direction, and adjusting a relative positional relationship between the optical element and the reflecting mirror,
A light source arranged at a predetermined position with respect to the optical element,
An imaging device which is arranged at a predetermined position with respect to the optical element and which images light emitted from the light source and reflected by the reflecting mirror;
An optical axis calculation unit that calculates an optical axis position of the reflecting mirror based on image information output by the imaging device,
The optical module assembling apparatus, wherein the drive mechanism positions the reflection mirror with respect to the optical element based on a calculation result of the optical axis calculation unit.

Assembling an optical module having a base member on which an optical element is mounted and a lens fixed to the base member, and forming an optical system having a positional relationship in which light incident from a predetermined direction is focused on the optical element. In the step, an assembling apparatus for positioning the lens with respect to the optical element,
A base fixing base for fixing the base member so that the optical element is at a reference position,
A drive mechanism that supports the lens so that it can be directed in any direction, and adjusts the relative positional relationship between the optical element and the lens,
A light source arranged at a predetermined position with respect to the optical element,
An imaging device that is arranged at a predetermined position with respect to the optical element and that captures light emitted from the light source and passing through the optical lens;
An optical axis calculation unit that calculates an optical axis position of the lens based on image information output by the imaging device,
The optical module assembling apparatus, wherein the drive mechanism positions the lens with respect to the optical element based on a calculation result of the optical axis calculation unit.

The drive mechanism moves any one of the reflecting mirror and the lens along an X-axis stage that moves along a first reference axis, and moves along a second reference axis that is orthogonal to the first reference axis. A Y-axis stage, a Z-axis stage that moves along a third reference axis orthogonal to the first and second reference axes, a θ stage that rotates about a third reference axis, and a third reference The apparatus for assembling an optical module according to claim 3, further comprising a tilt stage that rotates about an axis perpendicular to the axis.

6. The optical module assembling apparatus according to claim 3, wherein said light source is a point light source.

6. The optical module assembling apparatus according to claim 3, wherein the light source is a parallel light source.