JP2009162833A - 光学装置の組立方法、光学装置の組立装置及び光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立て時間を短縮する。
【解決手段】光学素子１２，１３と、光学素子１２，１３をそれぞれ移動させるＳＩＤＭ装置２１，２２と、を有する光源ユニット１の組立方法は、光学素子１２，１３の光軸に対しオフセットされた位置に当該光学素子１２，１３の側を撮影するカメラ２３ａ〜２３ｃを配設し、完成状態の光源ユニット１中でカメラ２３ａ〜２３ｃの位置から撮影方向を見たときの当該光源ユニット１の部材間の位置関係を示す完成画像を予め用意し、カメラ２３ａ〜２３ｃによる撮影画像によって光学素子１２，１３の位置を検出し、この撮影画像と完成画像とを比較しつつＳＩＤＭ装置２１，２２により光学素子１２，１３を完成画像に合わせて配設する。
【選択図】図４

Description

本発明は、光学装置の組立方法、光学装置の組立装置及び光学装置に関する。

従来、プロジェクターやレーザー光源ユニットなどの光学装置には、光源から出射した出射光をＳＨＧや光ファイバー等の導波路の入射端面に結合させるための複数の光学素子が光軸を揃えて配設されている。これらの光学素子には、出射光を入射端面へ精度良く結合させるために移動手段が設けられ、温度変化による光学性能の変化などにも対応すべく構成されている。

ところで、このような光学装置を組み立てる際には、一般に、基準となる光学素子を配設した後、像側または物側に隣接する他の光学素子を順に位置決めして配設している（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開平７−２４８２０９号公報 特開平７−２８８３９９号公報 特開平９−１６０６２２号公報

しかしながら、上記のようにして光学装置を組み立てる場合には、１つの光学素子の配設が完了しないと、他の光学素子の配設を行うことができないため、組み立てに時間がかかってしまう。そして、このような問題は、光学素子が小型化された複雑な光学装置では、より顕著となってしまう。

本発明の課題は、組み立て時間を短縮することができる光学装置の組立方法、光学装置の組立装置及び光学装置を提供することである。

本発明の第１の形態は、
光源から出射された出射光を導波路の入射端面へ結合させるための複数の光学素子と、
前記複数の光学素子をそれぞれ移動させる複数の光学素子移動手段と、を有する光学装置の組立方法であって、
前記複数の光学素子の光軸に対しオフセットされた位置に、当該複数の光学素子の側を撮影するカメラを配設するカメラ配設工程と、
完成状態の前記光学装置中で前記カメラの位置から撮影方向を見たときの当該光学装置の部材間の位置関係を示す完成画像を予め用意する準備工程と、
前記カメラ配設工程及び前記準備工程の後に、前記カメラによる撮影画像によって各光学素子の位置を検出し、この撮影画像と前記完成画像とを比較しつつ、前記光学素子移動手段により各光学素子を前記完成画像に合わせて配設する光学素子配設工程と、を有することを特徴とする。

この第１の形態において、前記カメラは、拡大画像を撮影するものであり、
前記準備工程では、
前記完成画像として、前記カメラの倍率に対応する拡大倍率での画像を用意することが好ましい。

また、上記第１の形態において、前記カメラは、撮影の倍率が可変であり、
前記準備工程では、
前記完成画像として、複数の倍率での画像をそれぞれ用意し、
前記光学素子配設工程では、
前記カメラの倍率に対応する倍率の前記完成画像に合わせて、各光学素子を配設することが好ましい。

この場合、前記カメラ配設工程では、前記カメラの撮影可能領域に、予め寸法の計測された基準部材を配設し、
前記光学素子配設工程では、
前記カメラで撮影された前記基準部材及び前記光学素子の大きさと、前記カメラの倍率とに基づいて、前記光学素子の必要移動量を算出し、当該光学素子を前記必要移動量だけ移動させることが好ましい。

また、上記第１の形態において、前記カメラ配設工程では、
前記複数の光学素子の光軸方向に略一致する方向か、或いは当該光軸方向の直交方向に略一致する方向を少なくとも１つ含んで互いに直交する複数の方向から前記複数の光学素子を撮影するよう、複数の前記カメラを配設し、
前記準備工程では、
前記完成画像として、完成状態の前記光学装置中で各カメラの位置から撮影方向を見たときの当該光学装置の部材間の位置関係を示す完成画像を用意することが好ましい。

また、上記第１の形態において、前記カメラ配設工程では、
前記複数の光学素子に対して前記カメラの反対側に、前記複数の光学素子を当該カメラの側に向かって照射する照射手段を配設し、
前記光学素子配設工程では、
前記複数の光学素子を前記照射手段によって照射しつつ、前記カメラによる撮影画像により各光学素子の位置を検出することが好ましい。

この場合、前記照射手段は、点光源を有しており、平行光を照射することが好ましい。

また、上記第１の形態において、前記カメラを、向きを維持したまま前記複数の光学素子に対して少なくとも接離方向に移動させる第１移動工程か、或いは
前記複数の光学素子移動手段を、位置関係及び傾きを維持したまま前記カメラに対して少なくとも接離方向に一体的に移動させる第２移動工程、を有し、
前記準備工程では、
前記完成画像として、前記第１移動工程または前記第２移動工程での複数の移動位置での画像をそれぞれ用意し、
前記光学素子配設工程では、
前記第１移動工程または前記第２移動工程での移動位置に対応する前記完成画像に合わせて各光学素子を配設することが好ましい。

また、上記第１の形態において、前記複数の光学素子は、最大径が１０ｍｍ以下であることが好ましい。

また、上記第１の形態において、前記光学装置は、最大長さが１０ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明の第２の形態は、光学装置において、上記第１の形態の光学装置の組立方法によって組立られたことを特徴とする。

本発明の第３の形態は、
光源から出射された出射光を導波路の入射端面へ結合させるための複数の光学素子と、
前記複数の光学素子をそれぞれ移動させる複数の光学素子移動手段と、を有する光学装置の組立装置であって、
前記複数の光学素子の光軸に対しオフセットされた位置から、当該複数の光学素子の側を撮影するカメラと、
完成状態の前記光学装置中で前記カメラの位置から撮影方向を見たときの当該光学装置の部材間の位置関係を示す完成画像を予め記憶する完成画像記憶手段と、
前記カメラを配設した後、当該カメラによる撮影画像によって各光学素子の位置を検出し、この撮影画像と前記完成画像とを比較しつつ、前記光学素子移動手段を制御することにより各光学素子を前記完成画像に合わせて配設する組立制御手段と、を有することを特徴とする。

この第３の形態において、前記カメラは、拡大画像を撮影するものであり、
前記完成画像記憶手段は、
前記完成画像として、前記カメラの倍率に対応する拡大倍率での画像を記憶することが好ましい。

また、上記第３の形態において、前記カメラは、撮影の倍率が可変であり、
前記完成画像記憶手段は、
前記完成画像として、複数の倍率での画像をそれぞれ記憶し、
前記組立制御手段は、
前記カメラの倍率に対応する倍率の前記完成画像に合わせて、各光学素子を配設することが好ましい。

この場合、前記カメラの撮影可能領域に、予め寸法の計測された基準部材を有しており、
前記組立制御手段は、
前記カメラで撮影された前記基準部材及び前記光学素子の大きさと、前記カメラの倍率とに基づいて、前記光学素子の必要移動量を算出し、当該光学素子を前記必要移動量だけ移動させることが好ましい。

また、上記第３の形態において、前記カメラは、
前記複数の光学素子の光軸方向に略一致する方向か、或いは当該光軸方向の直交方向に略一致する方向を少なくとも１つ含んで互いに直交する複数の方向から前記複数の光学素子を撮影するよう複数設けられ、
前記完成図面記憶手段は、
前記完成画像として、完成状態の前記光学装置中で各カメラの位置から撮影方向を見たときの当該光学装置の部材間の位置関係を示す完成画像を記憶することが好ましい。

また、上記第３の形態において、前記複数の光学素子に対して前記カメラの反対側に、前記複数の光学素子を当該カメラの側に向かって照射する照射手段を有しており、
前記組立制御手段は、
前記照射手段及び前記カメラを配設した状態で、
前記複数の光学素子を前記照射手段によって照射させつつ、前記カメラによる撮影画像により各光学素子の位置を検出することが好ましい。

この場合、前記照射手段は、点光源を有しており、平行光を照射することが好ましい。

また、上記第３の形態において、前記カメラを、向きを維持したまま前記複数の光学素子に対して少なくとも接離方向に移動させる移動させるカメラ移動手段か、或いは
前記複数の光学素子移動手段を、位置関係及び傾きを維持したまま前記カメラに対して少なくとも接離方向に一体的に移動させる一体的移動手段、を有しており、
前記完成図面記憶手段は、
前記完成画像として、前記カメラ移動手段または前記一体的移動手段での複数の移動位置での画像をそれぞれ記憶し、
前記組立制御手段は、
前記カメラ移動手段または前記一体的移動手段での移動位置に対応する前記完成画像に合わせて各光学素子を配設することが好ましい。

また、上記第３の形態において、前記複数の光学素子は、最大径が１０ｍｍ以下であることが好ましい。

また、上記第３の形態において、前記光学装置は、最大長さが１０ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明によれば、完成状態の光学装置の部材間の位置関係を示す完成画像が予め用意（記憶）され、カメラによる撮影画像によって各光学素子の位置を検出し、この撮影画像と前記完成画像とを比較して光学素子の位置合わせを行うため、像側や物側に隣接する光学素子の位置が決定されていなくても、完成画像に合わせて各光学素子を配設することができる。つまり、配列順序とは無関係に光学素子を配設することができるため、従来と比較して、光学装置の組み立て時間を短縮することができる。
また、光学素子の位置合わせ対象は画像であるため、位置合わせ対象に対する種々の加工（例えば倍率や背景の色、各部品のエッジ処理等）を容易に行なうことができる。よって、位置合わせしやすい画像に変更すれば、従来と比べてより高精度に光学素子を配設することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。なお、本実施の形態においては、本発明に係る光学装置をレーザー光源ユニット（以下、光源ユニットとする）として説明するが、プロジェクター装置や光ピックアップ装置など、他の装置としても良い。

［光源ユニットの説明］
図１は、本実施の形態における光源ユニット１の概略構成を示す概念図である。
この図に示すように、光源ユニット１は、パッケージ１０の内部に、レーザー光を照射する赤外半導体レーザー１１と、赤外半導体レーザー１１からのレーザー光を平行光束化する光学素子（コリメータレンズ）１２と、光学素子１２からの光束を集光する光学素子（集光レンズ）１３と、ＳＨＧ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）素子としてとしてのＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ Ｐｏｌｅｄ Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｏｂａｔｅ）導波路１４とを、この順に備えている。ここで、図中の網掛け部分は、光束を示している。

なお、本実施の形態においては、光源ユニット１は最大長さが１０ｍｍ以下となっており、光学素子１２，１３は最大径が１０ｍｍ以下となっている。また、ＰＰＬＮ導波路１４には、当該ＰＰＬＮ導波路１４を温度制御する温度制御板１６が設けられている。光源ユニット１中のこれらの部材については、例えば以下の文献１，２に開示のものを用いることができる。

＜文献１＞ＩＱＥＣ／ＣＬＥＯ−ＰＲ ２００５，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ，Ｊｕｌｙ１１−１５，２００５，ｐｏｓｔ−ｄｅａｄｌｉｎｅ ｐａｐｅｒ ＰＤＧ−２「１０７−ｍＷ ｌｏｗ−ｎｏｉｓｅ ｇｒｅｅｎ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｂｙ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｕｂｌｉｎｇ ｏｆ ｒｅｌｉａｂｌｅ １０６０−ｎｍ ＤＦＢ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅｓ」

＜文献２＞２００６ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ １０６４−１０６５Ｐ「Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｍａｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ Ｔｕｎｉｎｇ ｉｎ Ｇｒｅｅｎ Ｌａｓｅｒ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｕｓｉｎｇ Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ」

以上の光源ユニット１において、光学素子１２，１３は支持部材１７によって支持されており、光学素子１２，１３と、支持部材１７との間には、光学素子１２，１３を移動させるＳＩＤＭ（Smooth Impact Drive Mechanisms）装置２１，２２と、ＳＩＤＭ装置２１，２２を支持するブラケット１８とが介在している。

ＳＩＤＭ装置２１，２２は、圧電素子を駆動源とする超小型高精度のアクチュエータであり、本実施の形態においては、光学素子１２，１３をそれぞれ図中のＸＹＺ方向に移動させることが可能となっている。なお、このようなＳＩＤＭ装置２１，２２としては、例えば特開平１０−２３７７１号公報や、特開２００２−３００７８９号公報に開示のものを用いることができる。但し、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、ＳＩＤＭ装置２１，２２は光学素子１２，１３をそれぞれＸＹＺ方向の何れか一方向のみに移動するものであっても良く、例えば、ＳＩＤＭ装置２１は光学素子１２をＸ方向のみに、ＳＩＤＭ装置２２は光学素子１３をＹ方向のみに、それぞれ移動するものであっても良い。

また、図２に示すように、光源ユニット１には、当該光源ユニット１の各部を制御する制御部２が備えられており、この制御部２には、調芯制御部２００が具備されている。

この調芯制御部２０は、組立後の光源ユニット１において、赤外半導体レーザー１１から出射した出射光を精度よくＳＨＧ導波路１４の入射端面に結合（結像）させるため（例えば温度変化による結合効率の劣化を防止するため）、ＳＩＤＭ装置２１，２２を駆動して光学素子１２，１３をそれぞれ移動させることにより、これら光学素子１２，１３の光軸を赤外半導体レーザー１１やＰＰＬＮ導波路１４の入射端面に対して合わせることができるようになっている。

以上のような光源ユニット１は、例えば、従来より公知の画像投影装置におけるグリーン光の光源として用いることができる。

［組立装置の説明］
続いて、上記の光源ユニット１を組み立てるための組立装置について説明する。
上述の図２に示すように、組立装置３は、カメラ２３ａ〜２３ｃと、照射装置２５ａ〜２５ｃと、完成画像記憶部３０と、複数のアーム部３１と、制御部３２とを備えている。

カメラ２３ａ〜２３ｃは、図３に示すように、光学素子１２，１３の側方に配設されている。これらカメラ２３ａ〜２３ｃは、光学素子１２，１３の光軸に対しオフセットされた位置から、当該光学素子１２，１３の側を撮影するようになっており、より詳細には、互いに直交し、かつ光学素子１２，１３の光軸と平行又は直交する方向と略一致する複数の方向から光源ユニット１の各部材を撮影するようになっている。また、本実施の形態においては、カメラ２３ａ〜２３ｃは、撮影の倍率が可変であり、複数の倍率の画像（例えば、数μｍ角を１画素分とする画像）を撮影するようになっている。このようなカメラ２３ａ〜２３ｃとしては、従来より公知のＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどを用いることができる。

カメラ２３ａ〜２３ｃの撮影可能領域には、予め寸法の計測された基準部材２４ａ〜２４ｃが光軸からオフセットして配設されている。なお、このような基準部材２４ａ〜２４ｃとしては、寸法が計測可能である限りにおいて、どのような部材を用いても良い。

照射装置２５ａ〜２５ｃは、光学素子１２，１３に対してカメラ２３ａ〜２３ｃの反対側に、それぞれ配設されている。これら照射装置２５ａ〜２５ｃは、点光源を用いて平行光を出射するものであり、光学素子１２，１３をカメラ２３ａ〜２３ｃの側に向かって照射するようになっている。なお、このような照射装置２５ａ〜２５ｃにおける光源としては、ＬＤやＬＥＤ、発光装置に接続された光ファイバー、ピンホールと組み合わせられた高輝度ランプなどを用いることができる。また、照射装置２５ａ〜２５ｃによる照射光の波長は、可変であることが好ましく、更に可変の仕方としては、組立てる部材の色に応じて変えることが好ましい。

完成画像記憶部３０は、図４（ａ）に示すように、完成状態の光源ユニット１中でカメラ２３ａ〜２３ｃの位置から撮影方向を見たときの当該光源ユニット１の部材間の位置関係を示す完成画像を予め記憶するものであり、本実施の形態においては、完成画像として、カメラ２３ａ〜２３ｃから見た複数の倍率での画像をそれぞれ記憶している。なお、本実施の形態においては、完成画像には、光源ユニット１の各部材の輪郭線と、光源ユニット１を組み立てる際に各光学素子の位置合わせの基準となる基準線Ｋとが表示されているが、輪郭線や基準線Ｋの他、光軸が表示されることとしても良い。また、このような完成画像としては、光源ユニット１の設計図（正面図，平面図，側面図）を元にした画像を用いても良いし、従来より公知の方法により製造した光源ユニット１内で実際にカメラ２３ａ〜２３ｃによって撮影した画像を用いても良い。

アーム部３１は、光源ユニット１を組み立てる際に、光学素子１２，１３や、カメラ２３ａ〜２３ｃ、照射装置２５ａ〜２５ｃ、ＰＰＬＮ導波路１４等を大まかに位置合わせして配設するものである。なお、本実施の形態においては、アーム部３１は、光学素子１２，１３をＳＩＤＭ装置２１，２２とともに真空吸着しつつ移動させ、配設を行なうようになっている。

制御部３２は、組立装置３の各部を制御するものであり、組立制御部３３を有している。
この組立制御部３３は、光源ユニット１の調芯制御部２０と電気的に接続可能となっており、当該調芯制御部２０を介してＳＩＤＭ装置２１，２２を駆動させ、光学素子１２，１３を正確に位置合わせして配設するようになっている。

［組立方法の説明］
続いて、上記の組立装置３によって行なわれる光源ユニット１の組立方法について、図４を参照しながら説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、完成状態の光源ユニット１中で各カメラ２３ａ〜２３ｃの位置から撮影方向を見たときの当該光源ユニット１の部材間の位置関係を示す完成画像を、複数の倍率、好ましくは複数の拡大倍率で予め用意し、完成画像記憶部３０に記憶させる（準備工程）。

次に、組立制御部３３が、アーム部３１を介して赤外半導体レーザー１１、ＰＰＬＮ導波路１４、温度制御板１６、照射装置２５ａ〜２５ｃ及びカメラ２３ａ〜２３ｃを配設する（カメラ配設工程）。また、組立制御部３３は、赤外半導体レーザー１１とＰＰＬＮ導波路１４との間に支持部材１７を配設するとともに、カメラ２３ａ〜２３ｃの撮影領域に基準部材２４ａ〜２４ｃを配設する。

次に、組立制御部３３は、光学素子１２，１３を照射装置２５ａ〜２５ｃによって照射させつつカメラ２３ａ〜２３ｃに撮影させ、当該光学素子１２，１３の位置を撮影画像により検出する。

次に、図４（ｂ）に示すように、組立制御部３３は、撮影画像と完成画像とを重ね合わせて比較しつつ、アーム部３１により光学素子１２，１３をＳＩＤＭ装置２１，２２とともに完成画像に合わせて配設して、光学素子１２，１３からアーム部３１を取り外す。なお、このとき、ＳＩＤＭ装置２１，２２の下面やブラケット１８の上面には、従来より公知の紫外線硬化型の接着剤が塗布されている。ここで、接着剤を塗布する際には、組立制御部３３は、塗布装置の先端部をカメラ２３ａ〜２３ｃによる撮影画像に合わせて移動させることが好ましい。また、図４（ｂ）や、後述の図４（ｃ）では、完成画像の内容を細線、撮影画像の内容を太線で示すことにより、完成画像と撮影画像とを重ね合わせた状態を図示しているが、この図示内容は組立制御部３３に出力される限りにおいて、ユーザに対して表示される必要はない。また、ここでの光学素子１２，１３の配設においては、組立制御部３３は、演算処理により細線（完成画像の線）と太線（撮影画像の線）との距離を数値化し、この値を所定値、例えばゼロにもっていくように配設を行なうことで、高精度な組立てを行なうことができ、その結果、所望の精度での光の結合効率を得ることができる。

次に、図４（ｃ）に示すように、組立制御部３３は、撮影画像と完成画像とを重ね合わせて更に詳細に比較しつつ、調芯制御部２０を介してＳＩＤＭ装置２１，２２により光学素子１２，１３を完成画像に合わせて正確に配設する（光学素子配設工程）。

より詳細には、このとき組立制御部３３は、完成画像としてカメラ２３ａ〜２３ｃの倍率に対応する倍率の画像を用いる。また、組立制御部３３は、カメラ２３ａ〜２３ｃで撮影された基準部材２４ａ〜２４ｃ及び光学素子１２，１３の大きさと、カメラ２３ａ〜２３ｃの倍率とに基づいて、光学素子１２，１３の必要移動量を算出し、当該光学素子１２，１３をＳＩＤＭ装置２１，２２により必要移動量だけ移動させる。具体的には、組立制御部３３は演算処理により細線（完成画像の線）と太線（撮影画像の線）との距離を数値化し、この値を所定値、例えばゼロにもっていくように配設を行なう。そして、組立制御部３３は、照射装置２５ａ〜２５ｃから紫外線を照射させて接着剤を硬化し、ＳＩＤＭ装置２１，２２を介して光学素子１２，１３をブラケット１８及び支持部材１７に固定して配設を完了する。ここで、本実施の形態においては、ＳＩＤＭ装置２１，２２は、組立後も光学素子１２，１３を調芯できるよう、駆動可能な状態となっている。

そして、組立制御部３３は、カメラ２３ａ〜２３ｃと、照射装置２５ａ〜２５ｃと、基準部材２４ａ〜２４ｃとを光学素子１２，１３の付近から取り除き、光源ユニット１の組み立てを完了する。

以上の光源ユニット１の組立方法によれば、完成状態の光源ユニット１中でカメラ２３ａ〜２３ｃの位置から撮影方向を見たときの当該光源ユニット１の部材間の位置関係を示す完成画像が予め完成画像記憶部３０に記憶され、カメラ２３ａ〜２３ｃによる撮影画像によって光学素子１２，１３の位置を検出し、この撮影画像と完成画像とを比較しつつ、光学素子１２，１３移動手段により光学素子１２，１３を完成画像に合わせて配設するので、像側や物側に隣接する他の光学素子（例えば赤外半導体レーザー１１やＰＰＬＮ導波路１４）の位置が決定されていなくても、完成画像に合わせて光学素子１２，１３を配設することができる、つまり、配列順序とは無関係に光学素子１２，１３を配設することができる。よって、従来と比較して、光源ユニット１の組み立て時間を短縮することができる。
また、カメラ２３ａ〜２３ｃは数μｍ角に１画素が相当する撮影画像を撮影するので、高精度の配設を行なうことができる。
また、光学素子１２，１３の位置合わせ対象は完成画像であるため、位置合わせ対象に対する種々の加工（例えば倍率や背景の色、各部品のエッジ処理等）を容易に行なうことができる。よって、位置合わせしやすい完成画像を用いることにより、従来と比べてより高精度に光学素子１２，１３を配設することができる。

また、組立装置３は互いに直交する複数の方向から光学素子１２，１３を撮影するカメラ２３ａ〜２３ｃを有しており、完成画像として、完成状態の光源ユニット１中で各カメラ２３ａ〜２３ｃの位置から撮影方向を見たときの当該光源ユニット１の部材間の位置関係を示す完成画像が完成画像記憶部３０に記憶されるので、一方向からの完成画像に合わせて光学素子１２，１３を配設する場合と比較して、正確に光学素子１２，１３を配設することができる。また、カメラ２３ａ〜２３ｃが撮影する複数の撮影方向は何れも光軸と平行又は直交する方向と略一致しており斜めから撮影する方向ではないため、三角法の設計図通りに光学素子１２，１３を配設することができる。よって、角度や位置について高精度で配設を行なうことができる。

また、カメラ２３ａ〜２３ｃが拡大画像を撮影するものであり、完成画像としてカメラ２３ａ〜２３ｃの倍率に対応する拡大倍率での画像が完成画像記憶部３０に記憶されるので、等倍や縮小倍率での完成画像に合わせて光学素子１２，１３を配設する場合と比較して、配設を容易化し、光源ユニット１の組み立て時間を短縮することができる。また、撮影画像及び完成画像の倍率を高くすることにより、高精度の配設を行なうことができる。具体的には、例えば、倍率を４倍にすれば、元の１画素に相当する長さの１/４単位で配設誤差をなくすことができるため、配設を容易、高精度に行うことができる。

また、カメラ２３ａ〜２３ｃは撮影の倍率が可変であり、完成画像として複数の倍率での画像がそれぞれ完成画像記憶部３０に記憶され、光学素子１２，１３の配設にあたっては、カメラ２３ａ〜２３ｃの倍率に対応する倍率の完成画像に合わせて光学素子１２，１３を配設するので、１種類の拡大倍率での完成画像のみに合わせて光学素子１２，１３を配設する場合と異なり、状況に応じてマクロな視点やミクロな視点で撮影を行いつつ光学素子１２，１３を配設することができる分、より配設を容易化することができる。従って、光源ユニット１の組み立て時間をいっそう短縮することができる。

また、組立装置３はカメラ２３ａ〜２３ｃの撮影可能領域に、予め寸法の計測された基準部材２４ａ〜２４ｃを有しており、光学素子１２，１３の配設にあたっては、カメラ２３ａ〜２３ｃで撮影された基準部材２４ａ〜２４ｃ及び光学素子１２，１３の大きさと、カメラ２３ａ〜２３ｃの倍率とに基づいて、光学素子１２，１３の必要移動量を算出し、当該光学素子１２，１３を必要移動量だけ移動させて配設するので、過不足なく精度良く光学素子１２，１３を移動させることができる。従って、光学素子１２，１３を完成画像に合わせるべく複数回移動する必要がないため、光源ユニット１の組み立て時間をいっそう短縮することができる。
また、基準部材２４ａ〜２４ｃの寸法が予め計測されており、これを基準として光学素子１２，１３の必要移動量を算出するので、撮影画像の倍率を変化させても、光学素子１２，１３の配設を高精度で行うことができる。

また、組立装置３は光学素子１２，１３に対してカメラ２３ａ〜２３ｃの反対側に、光学素子１２，１３を当該カメラ２３ａ〜２３ｃの側に向かって照射する照射装置２５ａ〜２５ｃを有しており、光学素子１２，１３の配設にあたっては、照射装置２５ａ〜２５ｃ及びカメラ２３ａ〜２３ｃを配設した後、光学素子１２，１３を照射装置２５ａ〜２５ｃによって照射しつつ、カメラ２３ａ〜２３ｃによる撮影画像によって光学素子１２，１３の位置を検出するので、光学素子１２，１３からの反射光やハレーションなどのノイズ光に影響を受けることなく、光学素子１２，１３のシルエットがカメラ２３ａ〜２３ｃで撮影され、実際の位置が正確に検出されることとなる。よって、部材のエッジが正確、明瞭に識別できる状態で撮影画像を完成画像に合わせることができるため、画像処理上の誤差を低減し、正確に光学素子１２，１３を配設することができる。

また、照射装置２５ａ〜２５ｃは点光源を用いて平行光を照射するので、部材のエッジのボケを極めて小さくし、光学素子１２，１３の実際の位置をより正確に検出することができる。従って、より正確に光学素子１２，１３を配設することができる。

また、光学素子１２，１３は最大径が１０ｍｍ以下、光源ユニット１は最大長さが１０ｍｍ以下となっているものの、ＳＩＤＭ装置２１，２２によって光学素子１２，１３を移動させるので、人間の手では小さすぎて扱えないような微小な光学素子であっても、光源ユニット１の組み立て時間を短縮し、組立精度を高めることができる。

また、光学素子１２，１３（ＳＩＤＭ装置２１，２２）をブラケット１８に対して固定する接着剤として紫外線硬化型のものを用いるので、光学素子１２，１３の大きさが小さく、接着面積が少ない場合であっても、確実に内部まで接着剤を硬化させることができる。

［実施の形態の変形例］
続いて、上記実施の形態の変形例を、図面を参照して説明する。なお、上記実施の形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図５〜図６は、本変形例における組立装置３Ａや、当該組立装置３Ａによる製造方法を示す概略図である。

この図に示すように、組立装置３Ａは、照射装置２５ｄ、組立基準部材１７Ａ、カメラ２３ｄを、この順に有している。
照射装置２５ｄは、点光源を有しており、平行なレーザー光を出射するようになっている。

組立基準部材１７Ａは、光学素子１２，１３の載置される板状部分１７０と、当該板状部分１７０の両端から立ち上がる立上り部１７５，１７５とによって側面視略Ｕ字状に形成されている。

板状部分１７０の上面には、ブラケット１８を嵌合させる溝１７１が高精度で設けられており、当該溝１７１の内部には、板状部分１７０の下面に開口した吸引口１７２が設けられている。

また、立上り部１７５，１７５には、照射装置２５ｄからのレーザー光を通過させる通過口１７６，１７６が設けられている。これら通過口１７６，１７６には、照射装置２５ｄからの平行光をそのまま透過させる窓部材１７７が配設されている。

カメラ２３ｄは、照射装置２５ｄの光軸上に配設され、当該照射装置２５ｄからの光束を撮影するようになっている。このようなカメラ２３ｄとしては、従来より公知のＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラなどを用いることができる。

続いて、組立装置３Ａによる光源ユニット１の組立方法について説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、組立制御部３３が、アーム部３１を介して照射装置２５ｄ、組立基準部材１７Ａをこの順で配設した後、組立基準部材１７Ａの窓部材１７７に向かって照射装置２５ｄからレーザー光を照射し、窓部材１７７からの反射光の向きを見つつ、レーザー光が窓部材１７７の中心に垂直に当たるよう、照射装置２５ｄの位置及び向きを調整する。これにより、照射装置２５ｄの光軸が組立基準部材１７Ａに対して正確に配設される。

次に、組立制御部３３は、アーム部３１を介して組立基準部材１７Ａに対して照射装置２５ｄとは反対の側にカメラ２３ｄを大まかに配設した後、照射装置２５ｄからレーザー光を照射し、レーザー光がカメラ２３ｄの撮影画像の中心にくるよう、当該カメラ２３ｄの位置及び向きを調整する。より詳細には、図７に示すように、組立制御部３３は、カメラ２３ｄの撮影画像を上下に４等分し、各領域の光強度によって撮影画像におけるレーザー光の中心を検出し、この検出結果に基づいてカメラ２３ｄの位置及び向きを調整する。これにより、照射装置２５ｄ及び組立基準部材１７Ａに対してカメラ２３ｄが正確に配設される。なお、図７では、レーザー光が円形で図示されている。

次に、図５（ｂ）に示すように、組立制御部３３は、組立基準部材１７Ａの溝１７１にブラケット１８を嵌合させ、吸引口１７２を介してブラケット１８を組立基準部材１７Ａの側に吸引して固定する。

次に、図６（ａ）に示すように、組立制御部３３は、アーム部３１により光学素子１２を大まかに配設した後、調芯制御部２０を介して光学素子１２に照射装置２５ｄからレーザー光を照射させつつカメラ２３ｄに当該レーザー光を撮影させ、レーザー光の中心を撮影画像により検出する。なお、このとき、ＳＩＤＭ装置２１，２２の下面やブラケット１８の上面には、従来より公知の紫外線硬化型の接着剤が塗布されている。

この状態で、組立制御部３３は、カメラ２３ｄの撮影画像におけるレーザー光の中心を検出しつつ、当該レーザー光が撮影画像の中心にくるよう、調芯制御部２０を介してＳＩＤＭ装置２１により光学素子１２を正確に配設する。なお、このとき、組立制御部３３は、必要に応じて組立基準部材１７Ａの立上り部１７５に設けられた吸引口１７５Ａを介して光学素子１２を当該立上り部１７５の側に吸引し、移動させる。
次に、組立制御部３３は、紫外線を照射して接着剤を硬化し、ＳＩＤＭ装置２１，２２を介して光学素子１２，１３をブラケット１８に固定する。

同様にして、組立制御部３３は、図６（ｂ）に示すように、ＳＩＤＭ装置２２などを介して光学素子１３を正確に配設し、ブラケット１８に固定する。

そして、組立制御部３３は、カメラ２３ｄを取り除くとともに、アーム部３１により組立基準部材１７Ａからブラケット１８と一体的に光学素子１２，１３を取り外した後、予め赤外半導体レーザー１１及びＰＰＬＮ導波路１４の間に位置決めされた支持部材１７上に当該ブラケット１８と光学素子１２，１３を配設する。なお、ここでは作業性の観点でカメラ２３ｄを取り除いたが、カメラ２３ｄをそのまま配設しておいても良い。この場合、カメラ２３ｄを固定状態としておくことにより、効率よく複数の光源ユニット１を組立てることができる。

以上の光源ユニット１の組立方法によれば、カメラ２３ｄによる撮影画像によって光学素子１２，１３の光軸を揃えることができるため、画素の大きさの精度で光学素子１２，１３を正確に配設することができる。また、光学素子１２，１３の光軸を揃えるためのパラメータを１台のカメラ２３ｄによって得ることができるため、組立装置３Ａを小型化することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

例えば、上記実施の形態においては、カメラ２３ａ〜２３ｃの撮影可能領域には、予め寸法の計測された基準部材２４ａ〜２４ｃが配設されることとして説明したが、例えば図８（ａ）に示すように、カメラ２３ａ〜２３ｃから見て光学素子１２や光学素子１３、ブラケット１８などの基準位置と同一面をなす複数の基準部材２９ａ〜２９ｄが配設されることとしても良い。ここで、基準部材２９ａ〜２９ｄは所定の間隔をあけて矩形状に配設されており、このうち基準部材２９ａ〜２９ｂは、図８（ｂ）に示すように、カメラ２３ａ〜２３ｄから見てブラケット１８の基準位置と同一面をなすよう直線的に配設されている。この場合には、カメラ２３ａ〜２３ｃから見て基準部材２９ａ〜２９ｂが重なるよう当該カメラ２３ａ〜２３ｃまたは基準部材２９ａ〜２９ｄの位置を調整しておき、当該基準部材２９ａ〜２９ｂの表面に合わせてブラケット１８を配設することにより、正確な配設を行なうことができるため、いっそう組み立て時間を短縮することができる。

また、カメラ２３ａ〜２３ｃを倍率可変として説明したが、倍率固定としても良い。但し、この場合には、図９に示すように、異なる固定倍率で撮像する２種類のカメラ２３０，２３１を用い、ビームスプリッタ２３２によって同一部分が撮像されるよう当該カメラ２３０，２３１を配設することが好ましい。更に、この場合には、一方のカメラ２３０を高倍率にして一部を詳細に撮影可能とし、他方のカメラ２３１を低倍率にして全体を撮像可能とすることが好ましい。なお、図９では、撮影対象の部材をハッチングして図示している。

また、アーム部３１やＳＩＤＭ装置２１，２２によって光学素子１２，１３を移動させることとして説明したが、カメラ２３ａ〜２３ｃを向きが変わらないよう光学素子１２，１３に対して少なくとも接離方向、好ましくはＸＹＺ方向にそれぞれ移動させるカメラ移動手段か、或いは、ＳＩＤＭ装置２１，２２を位置関係及び傾きが変わらないようカメラ２３ａ〜２３ｃに対して少なくとも接離方向、好ましくはＸＹＺ方向に一体的に移動させる一体的移動手段を光源ユニット１または組立装置３に設け、これらカメラ移動手段または一体的移動手段によって光学素子１２，１３とカメラ２３ａ〜２３ｃとを相対的に移動させることとしても良い。この場合には、準備工程では、カメラ移動手段または一体的移動手段での複数の移動位置での画像をそれぞれ完成画像として完成画像記憶部３０に記憶させ、光学素子配設工程では、カメラ移動手段または一体的移動手段での移動位置に対応する完成画像に合わせて光学素子１２，１３を配設することとなる。これによれば、光学素子１２，１３や他の部材と、カメラ２３ａ〜２３ｃとを近づけて拡大画像を撮影し、この拡大画像に対応する完成画像に合わせて光学素子１２，１３を配設することができるため、等倍や縮小倍率での完成画像に合わせて光学素子１２，１３を配設する場合と比較して、配設を容易化することができる。また、１種類の拡大倍率での完成画像のみに合わせて光学素子１２，１３を配設する場合と異なり、状況に応じてマクロな視点やミクロな視点で撮影を行いつつ光学素子１２，１３を配設することができる分、より配設を高精度且つ容易化することができる。よって、光源ユニット１の組み立て時間をいっそう短縮することができる。ここで、カメラ２３ａ〜２３ｃ（またはＳＩＤＭ装置２１，２２）を動かす場合の移動量の検知は、レーザースケールによって行なうこととしても良いし、予めカメラ２３ａ〜２３ｃ（またはＳＩＤＭ装置２１，２２）の位置と、カメラ移動手段（一体的移動手段）の駆動量及び移動量の関係とを求めておき、これらの情報によって行なうこととしても良い。

また、光学素子１２，１３に対してカメラ２３ａ〜２３ｃの反射側には照射装置２５ａ〜２５ｃが配設されることとして説明したが、平行光を出射するためのスペースがない場合には、照射装置２５ａ〜２５ｃの代わりに白又は黒など、光学素子１２，１３を際立たせる色の板を置くことにより、これら光学素子１２，１３のエッジを強調させることとしても良い。

また、準備工程の後にカメラ配設工程を行なうこととして説明したが、逆の順序で行うこととしても良い。
また、完成画像が組立装置３の完成画像記憶部３０に記憶されることとして説明したが、光源ユニット１内に記憶されることとしても良い。

本実施の形態における光源ユニットの概略構成を示す概念図である。 光源ユニット及び組立装置の概略構成を示すブロック図である。 カメラや照射装置、基準部材の位置関係を示す図である。 本実施の形態における光源ユニットの組立方法を説明するための図である。 変形例における光源ユニットの組立方法を説明するための図である。 変形例における光源ユニットの組立方法を説明するための図である。 変形例における光源ユニットの組立方法を説明するための図である。 基準部材の他の例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はカメラの撮影画面を示す図である。 固定倍率のカメラを用いる場合の組立方法を説明するための図である。

符号の説明

１ 光源ユニット（光学装置）
３ 組立装置（光学装置の組立装置）
１２，１３ 光学素子
２１，２２ ＳＩＤＭ装置（光学素子移動手段）
２３ａ〜２３ｃ カメラ
２４ａ〜２４ｃ 基準部材
２５ａ〜２５ｃ 照射装置（照射手段）
３０ 完成画像記憶部（完成画像記憶手段）
３３ 組立制御部（組立制御手段）

Claims (21)

1. 光源から出射された出射光を導波路の入射端面へ結合させるための複数の光学素子と、
   前記複数の光学素子をそれぞれ移動させる複数の光学素子移動手段と、を有する光学装置の組立方法であって、
   前記複数の光学素子の光軸に対しオフセットされた位置に、当該複数の光学素子の側を撮影するカメラを配設するカメラ配設工程と、
   完成状態の前記光学装置中で前記カメラの位置から撮影方向を見たときの当該光学装置の部材間の位置関係を示す完成画像を予め用意する準備工程と、
   前記カメラ配設工程及び前記準備工程の後に、前記カメラによる撮影画像によって各光学素子の位置を検出し、この撮影画像と前記完成画像とを比較しつつ、前記光学素子移動手段により各光学素子を前記完成画像に合わせて配設する光学素子配設工程と、を有することを特徴とする光学装置の組立方法。
2. 請求項１記載の光学装置の組立方法において、
   前記カメラは、拡大画像を撮影するものであり、
   前記準備工程では、
   前記完成画像として、前記カメラの倍率に対応する拡大倍率での画像を用意することを特徴とする光学装置の組立方法。
3. 請求項１または２記載の光学装置の組立方法において、
   前記カメラは、撮影の倍率が可変であり、
   前記準備工程では、
   前記完成画像として、複数の倍率での画像をそれぞれ用意し、
   前記光学素子配設工程では、
   前記カメラの倍率に対応する倍率の前記完成画像に合わせて、各光学素子を配設することを特徴とする光学装置の組立方法。
4. 請求項３記載の光学装置の組立方法において、
   前記カメラ配設工程では、
   前記カメラの撮影可能領域に、予め寸法の計測された基準部材を配設し、
   前記光学素子配設工程では、
   前記カメラで撮影された前記基準部材及び前記光学素子の大きさと、前記カメラの倍率とに基づいて、前記光学素子の必要移動量を算出し、当該光学素子を前記必要移動量だけ移動させることを特徴とする光学装置の組立方法。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の光学装置の組立方法において、
   前記カメラ配設工程では、
   前記複数の光学素子の光軸方向に略一致する方向か、或いは当該光軸方向の直交方向に略一致する方向を少なくとも１つ含んで互いに直交する複数の方向から前記複数の光学素子を撮影するよう、複数の前記カメラを配設し、
   前記準備工程では、
   前記完成画像として、完成状態の前記光学装置中で各カメラの位置から撮影方向を見たときの当該光学装置の部材間の位置関係を示す完成画像を用意することを特徴とする光学装置の組立方法。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の光学装置の組立方法において、
   前記カメラ配設工程では、
   前記複数の光学素子に対して前記カメラの反対側に、前記複数の光学素子を当該カメラの側に向かって照射する照射手段を配設し、
   前記光学素子配設工程では、
   前記複数の光学素子を前記照射手段によって照射しつつ、前記カメラによる撮影画像により各光学素子の位置を検出することを特徴とする光学装置の組立方法。
7. 請求項６記載の光学装置の組立方法において、
   前記照射手段は、点光源を有しており、平行光を照射することを特徴とする光学装置の組立方法。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の光学装置の組立方法において、
   前記カメラを、向きを維持したまま前記複数の光学素子に対して少なくとも接離方向に移動させる第１移動工程か、或いは
   前記複数の光学素子移動手段を、位置関係及び傾きを維持したまま前記カメラに対して少なくとも接離方向に一体的に移動させる第２移動工程、を有し、
   前記準備工程では、
   前記完成画像として、前記第１移動工程または前記第２移動工程での複数の移動位置での画像をそれぞれ用意し、
   前記光学素子配設工程では、
   前記第１移動工程または前記第２移動工程での移動位置に対応する前記完成画像に合わせて各光学素子を配設することを特徴とする光学装置の組立方法。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の光学装置の組立方法において、
   前記複数の光学素子は、最大径が１０ｍｍ以下であることを特徴とする光学装置の組立方法。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の光学装置の組立方法において、
    前記光学装置は、最大長さが１０ｍｍ以下であることを特徴とする光学装置の組立方法。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載の光学装置の組立方法によって組立られたことを特徴とする光学装置。
12. 光源から出射された出射光を導波路の入射端面へ結合させるための複数の光学素子と、
    前記複数の光学素子をそれぞれ移動させる複数の光学素子移動手段と、を有する光学装置の組立装置であって、
    前記複数の光学素子の光軸に対しオフセットされた位置から、当該複数の光学素子の側を撮影するカメラと、
    完成状態の前記光学装置中で前記カメラの位置から撮影方向を見たときの当該光学装置の部材間の位置関係を示す完成画像を予め記憶する完成画像記憶手段と、
    前記カメラを配設した後、当該カメラによる撮影画像によって各光学素子の位置を検出し、この撮影画像と前記完成画像とを比較しつつ、前記光学素子移動手段を制御することにより各光学素子を前記完成画像に合わせて配設する組立制御手段と、を有することを特徴とする光学装置の組立装置。
13. 請求項１２記載の光学装置の組立装置において、
    前記カメラは、拡大画像を撮影するものであり、
    前記完成画像記憶手段は、
    前記完成画像として、前記カメラの倍率に対応する拡大倍率での画像を記憶することを特徴とする光学装置の組立装置。
14. 請求項１２または１３記載の光学装置の組立装置において、
    前記カメラは、撮影の倍率が可変であり、
    前記完成画像記憶手段は、
    前記完成画像として、複数の倍率での画像をそれぞれ記憶し、
    前記組立制御手段は、
    前記カメラの倍率に対応する倍率の前記完成画像に合わせて、各光学素子を配設することを特徴とする光学装置の組立装置。
15. 請求項１４記載の光学装置の組立装置において、
    前記カメラの撮影可能領域に、予め寸法の計測された基準部材を有しており、
    前記組立制御手段は、
    前記カメラで撮影された前記基準部材及び前記光学素子の大きさと、前記カメラの倍率とに基づいて、前記光学素子の必要移動量を算出し、当該光学素子を前記必要移動量だけ移動させることを特徴とする光学装置の組立装置。
16. 請求項１２〜１５の何れか一項に記載の光学装置の組立装置において、
    前記カメラは、
    前記複数の光学素子の光軸方向に略一致する方向か、或いは当該光軸方向の直交方向に略一致する方向を少なくとも１つ含んで互いに直交する複数の方向から前記複数の光学素子を撮影するよう複数設けられ、
    前記完成図面記憶手段は、
    前記完成画像として、完成状態の前記光学装置中で各カメラの位置から撮影方向を見たときの当該光学装置の部材間の位置関係を示す完成画像を記憶することを特徴とする光学装置の組立装置。
17. 請求項１２〜１６の何れか一項に記載の光学装置の組立装置において、
    前記複数の光学素子に対して前記カメラの反対側に、前記複数の光学素子を当該カメラの側に向かって照射する照射手段を有しており、
    前記組立制御手段は、
    前記照射手段及び前記カメラを配設した状態で、
    前記複数の光学素子を前記照射手段によって照射させつつ、前記カメラによる撮影画像により各光学素子の位置を検出することを特徴とする光学装置の組立装置。
18. 請求項１７記載の光学装置の組立装置において、
    前記照射手段は、点光源を有しており、平行光を照射することを特徴とする光学装置の組立装置。
19. 請求項１２〜１８の何れか一項に記載の光学装置の組立装置において、
    前記カメラを、向きを維持したまま前記複数の光学素子に対して少なくとも接離方向に移動させる移動させるカメラ移動手段か、或いは
    前記複数の光学素子移動手段を、位置関係及び傾きを維持したまま前記カメラに対して少なくとも接離方向に一体的に移動させる一体的移動手段、を有しており、
    前記完成図面記憶手段は、
    前記完成画像として、前記カメラ移動手段または前記一体的移動手段での複数の移動位置での画像をそれぞれ記憶し、
    前記組立制御手段は、
    前記カメラ移動手段または前記一体的移動手段での移動位置に対応する前記完成画像に合わせて各光学素子を配設することを特徴とする光学装置の組立装置。
20. 請求項１２〜１９の何れか一項に記載の光学装置の組立装置において、
    前記複数の光学素子は、最大径が１０ｍｍ以下であることを特徴とする光学装置の組立装置。
21. 請求項１２〜２０の何れか一項に記載の光学装置の組立装置において、
    前記光学装置は、最大長さが１０ｍｍ以下であることを特徴とする光学装置の組立装置。

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