JP2018037438A - 調芯方法および調芯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度でかつ短時間でレーザー光源と光学素子との調芯が可能な調芯方法および調芯装置を提供する。【解決手段】発光素子から出射したレーザー光がレンズを通ってコリメートされるレーザーモジュールの調芯方法が、発光素子から出射したレーザー光が、レンズを通ってスクリーン上に投影されるように発光素子、レンズ、およびスクリーンを配置する配置工程と、発光素子の光軸方向に、発光素子またはレンズを移動させると共に、発光素子とレンズとの間の相対距離を測定する測定工程と、相対距離に対応して、スクリーンの上に投影されたレーザー光の投影像を取得する撮像工程と、投影像の形状および強度を解析して、スクリーン上でコリメータ光が得られる相対距離を特定する解析工程とを含む。【選択図】図３

Description

本発明は、調芯方法および調芯装置に関し、特にレーザーモジュールの製造に用いる調芯方法および調芯装置に関する。

光通信機器、レーザー加工機、レーザープロジェクタに代表されるレーザー機器に搭載される半導体レーザーモジュールでは、内蔵されるレーザー光源から放出されるレーザー光の放射方向、放射形状、および放射特性をコリメートレンズなどの光学素子によって最適化している。

レーザー光源と光学素子との位置を調整する方法は、パッシブアライメントとアクティブアライメントに大別される。前者は、光学素子の外形やターゲットマークを基準に調整したり、部材の嵌め合いにより機械的に位置決めする方法である。一方、後者は、レーザー光源の出射光を光学素子に入射させ、この状態での出射レーザー光の出射光量をパワーメータ等で検出し、その光量が最大となるようにレーザー光源または光学素子の位置を３次元方向に移動させて調整する方法である。例えば、従来の方法では、レーザー光源と光学素子とに設けた特徴点に基づいてそれらの相対位置を機械的に決定するパッシブアライメントを行った後に、ＹＡＧ溶接などにより固定することで短時間での調芯組立を実現している（例えば、特許文献１参照）。

特許第５３７３５７８号公報

しかしながら、従来の方法では、アクティブアライメントを行わないため、短時間で調芯組立を実現できるが、一方で、パッシブアライメントの機械的位置決めに影響を与える特徴点の加工精度や、レーザー発光に伴う発熱による部品の変形、光学素子特性の個体差による位置精度のバラツキにより、高精度の調芯が出来ないという問題があった。一方、アクティブアライメントは、レーザー光源または光学素子の位置を３次元方向に移動と停止を繰り返すことで調整するため、調芯に時間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、高精度で、かつ短時間でレーザー光源と光学素子との調芯が可能な調芯方法および調芯装置の提供を目的とする。

本発明は、発光素子から出射したレーザー光がレンズを通ってコリメートされるレーザーモジュールの調芯方法であって、
発光素子から出射したレーザー光が、レンズを通ってスクリーン上に投影されるように発光素子、レンズ、およびスクリーンを配置する配置工程と、
発光素子の光軸方向に、発光素子またはレンズを移動させると共に、発光素子とレンズとの間の相対距離を測定する測定工程と、
相対距離に対応して、スクリーンの上に投影されたレーザー光の投影像を取得する撮像工程と、
投影像の形状および強度を解析して、スクリーン上でコリメータ光が得られる相対距離を特定する解析工程と、を含むことを特徴とする調芯方法である。

また、本発明は、発光素子から出射したレーザー光がレンズを通ってコリメートされるレーザーモジュールの調芯装置であって、
発光素子を固定する第１ステージと、レンズを固定する第２ステージと、スクリーンとが、発光素子から出射したレーザー光が、レンズを通ってスクリーン上で投影像となるように配置され、
更に、撮像装置は、第１ステージまたは第２ステージを測定開始から終了までステージを停止させずに移動させ、発光素子とレンズとの相対距離を変えながら投影像を取得し、
投影像の形状および強度を解析して、スクリーン上でコリメータ光が得られる相対距離を特定することを特徴とする調芯装置である。

このように、本発明にかかる調芯方法および調芯装置では、レンズを通ったレーザー出力光をスクリーンやパワーメータに投影し、その投影像を取得して解析することにより、レーザー光源とレンズとのアクティブアライメントを、高精度かつ短時間で行うことが可能となる。

本発明の実施の形態１にかかる調芯装置の構成の概略図である。 本発明の実施の形態１にかかる調芯装置に用いる直動ステージの概略図である。 本発明の実施の形態１にかかる調芯装置に用いる撮像信号発生装置の概略図である。 本発明の実施の形態１にかかるレーザーモジュールの製造方法のフローチャートである。 図４の製造方法の光軸調芯工程（工程３）を詳細に示したフローチャートである。 本発明の実施の形態２にかかる調芯装置の構成の概略図である。 本発明の実施の形態２にかかる光軸調芯工程のフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１にかかる調芯装置の構成の概略図である。調芯装置１００は、レーザー光源ＡＳＳＹ（以下、単に「レーザー光源」という。）３に対してレンズ７を調芯して固定することを目的とする装置であり、調芯した状態でレーザー光源３にレンズ７が接着剤で接合されて半導体レーザーモジュールが作製される。

ここで調芯とは、レーザー光源３に含まれるレーザー発光素子１から放出されるレーザー光線の光軸と、レンズ７の光軸とを一致させると共に、レーザー発光素子１に対してレンズ７の光軸方向の相対的な位置を最適化（アライメント）することをいう。これにより、所望の光学特性を有する半導体レーザーモジュールを作製することができる。

図１において、レーザー光源３は、レーザー半導体素子等のレーザー発光素子１、レーザー発光素子１や他の構成部品を組み込むステム２、および他の電極や配線等の通電回路（図示せず）等からなる。レーザー光源３に含まれるレーザー発光素子１は、単一の素子でも、均一な間隔で配置された複数の素子でもよい。レーザー光源３の通電回路に電源装置６から電力を供給されることでレーザー光を放出できる状態になる。図１では、レーザー発光素子１がレーザー光５０を放出する方向を＋Ｚ軸方向、Ｚ軸方向に互いに垂直な２つの方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向としている。

なお、ここでは、レーザーモジュールの光源として半導体レーザー素子１を用いて説明するが、例えばレーザー結晶からなる固体レーザー素子や、光ファイバーに代表される導波路により周期配列化された液体や気体レーザー光源などを用いてもよい。

図１に記載の調芯装置１００は、レーザー光源３を固定するレーザー駆動ステージ４、および温調手段５を含む。温調手段５は、レーザー駆動ステージ４に固定されたレーザー光源３の温度調整を行い、温度上昇による特性劣化を防止する。温調手段５としては、例えば、放熱フィン、ヒートパイプ、ペルチェ素子等が用いられる。レーザー駆動ステージ４は、レーザー光源３の温度を測定するために、熱電対やサーミスタ等の温度センサ（図示せず）を有し、温調手段５のフィードバック制御を行うことが好ましい。

調芯装置１００は、また、レーザー光源３に電力を供給するための電源装置６を含む。電源装置６からレーザー光源３の通電回路に、ソケットやプローブ等のコンタクト部品を介して電力が供給される。電源装置６は、制御装置１４やインターロック装置等の外部制御装置により、電力の供給、停止を制御しても良い。

調芯装置１００は、更に、レンズ７を固定するため搬送ステージ８を含む。レンズ７は、レーザー発光素子１から出射したレーザー光５０をコリメートするような幾何学的形状を有するコリメートレンズであり、例えばシリンドリカルレンズ、１次元に配列したマイクロレンズアレイなどである。また、レンズ７は、樹脂、ガラスなどで形成されており、表面に反射防止コーティングが行われても良い。

搬送ステージ８は、レンズ７を固定するための把持部を有し、把持部はエアチャックやバネからなる。搬送ステージ８は、把持部を６軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θＸ、θＹ、θＺ）方向に動かすための直動ステージおよび回転ステージで構成される。搬送ステージ８を構成する直動ステージおよび回転ステージは、例えばステッピングモータにより駆動されるが、ステッピングモータに代えて、サーボモータや圧電アクチュエータを用いてもよい。

調芯装置１００は、更に、ステージ制御部１３、制御装置１４を含み、制御装置１４から送信される命令に従って、搬送ステージ８を構成する直動ステージまたは回転ステージを、各軸方向へ移動させるとともに、各ステージが有する原点に対する相対的なステージの移動位置を制御装置１４に出力できる。

なお、制御装置１４は、調芯装置１００の全体動作を制御するものであり、具体的には、ステージ制御部１３へのステージ動作命令の送信および動作状態の取得、撮像信号発生装置１０への信号発生条件設定の書き込みおよび動作命令の出力、更には、後述する撮像素子１２から出力されるデジタルデータ画像の取得、およびレーザー光の形状、強度から調芯位置を決定する画像処理等を行う。また、制御装置１４は、電源装置６からレーザー光源３への電力の供給開始および供給停止を制御する機能を有してもよい。更に、制御装置１４は、ステージ制御部１３と一体化してもよい。制御装置１４には一般的なパーソナルコンピューターやシーケンサが用いられる。

また、制御装置１４は、制御装置１４が決定した最適な調芯位置情報を組立対象の情報と併せて内部データベースに登録することもできる。制御装置１４は、データベースに蓄積された情報を分析することで、組立対象に応じて、最適な調芯初期位置（パッシブアライメント条件）と、最適な調芯走査範囲とを決定することもできる。ここで、撮像信号発生装置１０が内部に撮像命令の出力条件を保持するメモリ３１を有している場合、制御装置１４は、内部データベースの分析結果に基づいて、メモリ３１に記憶された組立対象や生産ロット毎に、撮像信号出力条件の切り替え、および書き換えを行うことができる。

図１に示すように、搬送ステージ８にレンズ７を固定する場合、レーザー駆動ステージ４に固定されたレーザー光源３の光軸と、レンズ７の光軸とが、略一致するように固定する。ただし、レンズ７は、搬送ステージ８からレーザー光源３側（図１では−Ｚ方向）に、若干はみ出した状態で固定することが好ましい。これにより、レーザー光源３に対してレンズ７を調芯する際に、搬送ステージ８とレーザー光源３との干渉を抑制することができる。また、レーザー光源３とレンズ７との接合に接着剤を用いる場合は、接合部から接着剤がはみ出して搬送ステージ８へ付着しないようにすることが好ましい。

なお、レーザー光源３から放出されるレーザー光は、レンズ７を通って空間に出射するため、把持部によりこのレーザー光が遮光されないようにする必要がある。

搬送ステージ８には、移動量検出装置９が、搬送ステージ８を構成する直動ステージおよび回転ステージのそれぞれに搭載され、移動量を取得する。

図２は、調芯装置１００の搬送ステージ８に含まれる直動ステージ２５をより詳しく示した概略図（側面図）である。直動ステージ２５は、ステージレール２１の上にステージ２２が載置され、ステージ２２は、モーター２４によりステージレール２１の上を（図２では、左右方向に）直動する。ステージレール２１とステージ２２には、それぞれ移動量検出装置９が設けられており、これにより、ステージ２２の移動量を電気信号として検出する。

ここで、移動量検出装置９には、例えばリニアスケール、リニアエンコーダ等の、物体の移動量を検出し、検出した移動量をデジタルまたはアナログの電気信号に変換できる一般的な変位センサを用いることができる。

調芯装置１００は、更に、撮像信号発生装置１０および撮像素子１２を含む。撮像信号発生装置１０では、移動量検出装置９から出力された搬送ステージ８の移動量を表す電気信号に対応して、所定のステージ移動量毎に、撮像信号を撮像素子１２に出力する。

図３は、調芯装置１００に用いられる撮像信号発生装置１０の構成の概略図である。図３に示すように、撮像信号発生装置１０は、メモリ３１、信号処理部３２、および電源部３３を含む。

信号処理部３２に書き換え可能な信号処理デバイスを用いることで、移動量検出装置９から受信した情報に対して、遅滞なく信号処理を行い、受信した移動量情報に対して所定の信号発生条件に従って、撮像素子１２に撮像信号を出力できる。信号処理部３２には、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などの信号処理デバイスを用いることができる。

なお、撮像信号発生装置１０から出力される撮像信号は、制御装置１４に搭載されるキャプチャボード等を介して撮像素子１２へ出力されてもよい。

撮像信号発生装置１０は、内部に撮像命令の出力条件を保持するメモリ３１を有するため、組立対象や生産ロット毎に最適な撮像信号出力条件を記憶しておき、組立対象等に応じて、最適な条件を呼び出すことができる。

電源部３３により、撮像信号発生装置１０に電力が供給される。

調芯装置１００は、また、レーザー光源３から放出されレンズ７を通って出射されたレーザー光５０が投影される位置にスクリーン１１を有する。スクリーン１１は、例えばすりガラス、セラミック、布、紙などからなる。

撮像素子１２は、撮像信号発生装置１０から出力される撮像命令に従って、スクリーン１１に投影されたレーザー光の投影像を撮像し、これをデジタルデータとして制御装置１４に出力する。ここで、撮像方向は、スクリーン１１の表面（−Ｚ方向面）または裏面（＋Ｚ方向面）のどちらでもよい。撮像素子１２にはＣＣＤやＣＭＯＳ等のトリガ信号に対応した一般的なデジタルカメラを用いることができる。ここでトリガ信号とは撮像タイミングをカメラへ通知する電気信号である。

次に、図４を用いて、本発明の実施の形態１にかかるレーザーモジュールの製造方法について説明する。図４は、調芯装置１００を用いたレーザーモジュールの製造方法のフローチャートであり、以下の工程Ｓ１〜Ｓ８を含む。

工程Ｓ１：前工程などで組み立てられたレーザー光源３を、レーザー駆動ステージ４に固定する。同様にレンズ７を搬送ステージ８が有する把持部に固定する。これらの作業は、専用の搬送装置を準備して、制御装置１４によってシーケンス制御することで、自動化してもよい。レーザー光源３およびレンズ７をそれぞれ固定することにより、レーザー光源３とレンズ７との相対位置が決定される。

工程Ｓ２：レーザー光源３に対して、搬送ステージ８を動かして、レンズ７を調芯開始位置へ移動させてレンズ位置の粗調整を行う。ここで、調芯開始位置は、レーザー駆動ステージ４と搬送ステージ８の相対距離等から事前に決定することができる。なお、この工程は、省略することができる。

工程Ｓ３：レーザー光源３とレンズ７の調芯を行う。図５は工程Ｓ３（光軸調芯工程）を更に詳細に示したフローチャートであり、図５を参照しながら工程３について説明する。

工程Ｓ３−ａ：レーザー光源３に対して、レンズ７の機械的な特徴点を検出することによる位置決め、所謂パッシブアライメントを実施する。パッシブアライメントの方法としては、レーザー光源３およびレンズ７の特徴点をカメラにより検出し、これらに応じて搬送ステージの各座標を決定する位置調整方法や、予め決められた座標に搬送ステージ８を移動させる方法のような、一般的な方法を用いることができる。また、このパッシブアライメントは必須ではなく、行わなくてもよい。

続いて、工程Ｓ３−ｂから工程Ｓ３−ｎにおいて、レーザー光源３から放出されたレーザー光５０がレンズ７を通過して出射されるビームの形状および強度を測定することで、レーザー光源３に対するレンズ７の相対位置を調整する工程、所謂アクティブアライメントを実施する。本発明の実施の形態１では、１軸（Ｚ）の動作についてのみ説明するが、必要に応じて搬送ステージ８が可動する６軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θＸ、θＹ、θＺ）に対して行ってもよい。

工程Ｓ３−ｂ：電源装置６からレーザー光源３に電力が供給され、レーザー光源３のレーザー発光素子１から＋Ｚ軸方向にレーザー光５０の放出が開始される。ここで、レーザー発光素子１の発光に伴いレーザー光源３の温度が上昇するが、レーザー駆動ステージ４に搭載された温調手段５により、レーザー光源３の温度は一定に保たれる。

工程Ｓ３−ｃ：制御装置１４からステージ制御部１３に、ステージの動作条件と動作命令が送信され、ステージ制御部１３は受信した命令に従って搬送ステージ８を移動させる。搬送ステージ８の移動に伴い、移動量検出装置９から搬送ステージ８の移動量が電気信号として撮像信号発生装置１０に出力される。搬送ステージ８の動作条件として、移動速度、移動距離、移動加速度、停止加速度（減速度）などが挙げられるが、必要に応じて他の条件を設定してもよい。ただし、搬送ステージ８の動作条件における移動距離は、目的とする調芯の走査範囲と等しくなる。

ここでは、ステージ制御部１３は、搬送ステージ８が、動作開始点から所定の移動距離だけ移動するまで、搬送ステージ８を停止させずに連続的に動作させる。

また、制御装置１４からステージ制御部１３に動作開始命令が送信されるのと同時に、制御装置１４から撮像信号発生装置１０に測定開始命令が送信される。撮像信号発生装置１０は、測定開始命令を受信すると、撮像信号を撮像素子１２に送信すると共に、移動量検出装置９から出力される移動量信号の監視を始める。撮像素子１２は、撮像信号を受信したタイミングでスクリーン１１に投射されたレーザー光のビーム形状およびビーム強度を撮影し、これをデジタル画像データとして制御装置１４に送信する。

好ましくは、搬送ステージ８を用いてレンズ７をＺ軸方向に一定の速度で移動させながら、所定のサンプリング間隔で、スクリーン１１に写った像を撮像素子１２で撮影する。

工程Ｓ３−ｄ：制御装置１４では、撮像素子１２から送信されたデジタル画像データに対して画像処理を行い、画像の２次元方向への輝度値の広がりと大きさ（２次元方向への広がりと、コントラスト）を抽出する。ただし、後に行われる工程Ｓ３−ｊにおいて取得したデジタル画像データと共に、一括で画像処理を行う場合は、工程Ｓ３−ｄは省略してもよい。

工程Ｓ３−ｅ：撮像信号発生装置１０は、移動量検出装置９から出力される移動量信号に基づいて撮像信号を送信した時点から、搬送ステージ８が所定の距離だけ移動しているかについて判断を行う。所定の距離だけ移動するまで工程Ｓ３−ｅが繰り返される。ここでいう所定の距離とは、調芯走査範囲内においてスクリーン１１に投射されるレーザー光のビーム形状および強度データを取得するサンプリング間隔をいい、制御装置１４から任意に設定できる撮像信号出力条件である。

工程Ｓ３−ｆ：撮像信号発生装置１０は、撮像素子１２に撮像信号を出力する。撮像素子１２は、撮像信号を受信したタイミングでスクリーン１１に投射されたレーザー光のビーム形状およびビーム強度を取得し、デジタル画像データとして制御装置１４に送信する。

工程Ｓ３−ｇ：制御装置１４では、撮像素子１２から送信されたデジタル画像データに対して画像処理を行い、画像の２次元方向への輝度値の広がりと大きさを抽出する。ただし、ステップＳ３−ｊにおいて取得したデジタル画像データと共に一括で画像処理を行う場合は、工程Ｓ３−ｇは省略してもよい。

工程Ｓ３−ｈ：ステージ制御部１３は、搬送ステージ８が動作開始から所定の動作距離の移動を完了しているか、即ち、サンプリング間隔の合計が所定の動作距離に達したか否かの判断を行う。条件を満たすまでステップＳ３−ｅ以降のステップが繰り返される。

工程Ｓ３−ｉ：工程Ｓ３−ｈで、条件を満たしたと判断した場合、即ち、搬送ステージ８の移動が調芯走査範囲に達した場合に、ステージ制御部１３は搬送ステージ８の動作を停止させる。

工程Ｓ３−ｊ：制御装置１４は、撮像素子１２から送信されたデジタル画像データに対して画像処理を行い、画像の２次元方向への輝度値の広がりと大きさを抽出する。ただし、工程Ｓ３−ｄおよび工程Ｓ３−ｇにおいて取得したすべてのデジタル画像データに対して既に画像処理が行われている場合は、ステップＳ３−ｊは省略してもよい。

工程Ｓ３−ｋ：撮像素子１２による画像取得枚数と、撮像信号発生装置１０の撮像信号発生間隔（サンプリング距離）から、各取得画像と、その取得位置情報の関連付けを行う。また、工程Ｓ３−ｄと工程Ｓ３−ｇ、または工程Ｓ３−ｊの画像処理結果から、最適な調芯位置を決定する。具体的には、画像処理の結果として、２次元方向への輝度値の広がり（面積）が最も小さく、かつ画像の明部と暗部の輝度値の差（コントラスト）が最も大きいものが、最もコリメートされたレーザー光の状態となる。ただし、レーザー光源３、またはレンズ７の光学特性によって、輝度値の広がりが最も小さい条件、またはコントラストが最も大きな条件を選択したり、他の条件を選択することも可能である。

工程Ｓ３−ｋの最適な調芯位置の決定プロセスにおいて、工程Ｓ３−ｅにおけるデータのサンプリング間隔が粗い場合、取得したデータを分析して補間することで最適な調芯位置を決定してもよい。ただし、データ補間による調芯位置の決定は、搬送ステージ８を構成するステージの繰り返し位置決め精度より高精度に算出して決定する必要はない。

工程Ｓ３−ｌ：前の工程Ｓ３−ｋで決定された最適な調芯位置に基づいて、移動命令をステージ制御部１３に送信する。ステージ制御部１３は受信した命令に従って搬送ステージ８を動作させる。

工程Ｓ３−ｍ：最適な調芯位置へ移動させた搬送ステージ８に固定されたレンズ７からスクリーン１１に投射されるビーム形状およびビーム強度の撮像信号を、制御装置１４から撮像信号発生装置１０を介して撮像素子１２に送信することで、最適な調芯位置と判断した画像との差異について比較し、検証することができる。ただし、この工程Ｓ３−ｍは省略しても構わない。

工程Ｓ３−ｎ：電源装置６から供給されている電力を停止し、レーザー光源３の発光を停止する。以上の工程で、光軸の調芯工程（図４の工程３）が完了する。

再び、レーザーモジュールの製造方法に関するフローチャートを示す図４を参照する。

工程Ｓ４：レーザー光源３またはレンズ７に接着剤を塗布するために、レンズ７が固定された搬送ステージ８を退避位置まで移動させる。制御装置１４は、ステージ制御部１３に退避位置座標への動作命令を送信し、ステージ制御部１３は、受信した動作命令に従って搬送ステージ８を退避位置の指定座標に移動させる。

工程Ｓ５：レーザー光源３またはレンズ７に接着剤を塗布する。ここで接着剤を塗布する工程は、専用の塗布装置を設けて、この塗布装置を制御装置１４によりシーケンス制御することで自動化してもよい。

工程Ｓ６：レーザー光源３とレンズ７とを接着するために、レンズ７を固定した搬送ステージ８を、工程Ｓ３で決定した最適な調芯位置に再度移動させる。制御装置１４は、ステージ制御部１３に工程Ｓ３で決定した最適な調芯位置への移動命令を送信し、ステージ制御部１３は、搬送ステージ８を受信命令に従って指定座標に移動させる。

工程Ｓ７：塗布した接着剤を硬化させて、レーザー光源３とレンズ７とを接着する。接着剤が紫外線硬化性樹脂である場合は、紫外線を照射し、接着剤が熱硬化性樹脂の場合は、加熱して接着剤を硬化させる。ここで、接着剤が十分に硬化し、レーザー光源３とレンズ７が互いに固定されるまでレーザー駆動ステージ４と搬送ステージ８によってそれらを保持し続ける。接着剤の硬化完了後、レンズ７を把持している搬送ステージ８の把持部を開放して、搬送ステージ８からレンズ７を放す。

工程Ｓ８：レーザー光源３にレンズ７を接着したレーザーモジュールを取り外す。以上の工程で、レーザーモジュールの製造工程が完了する。

このように、本発明の実施の形態１にかかるレーザーモジュールの製造方法では、調芯工程で、レンズ７を通ったレーザー光５０をスクリーン１１に投影され、その投影像を取得して解析することにより、レーザー光源３とレンズ７との高精度なアクティブアライメント動作を、短時間で行うことが可能となる。

特に、搬送ステージ８は、データサンプリング（撮像）毎に停止することなく移動すると共に、取得した画像を一括で処理することで、移動間隔および撮像画像から相対距離の最適値が決定できる。この結果、高精度かつ高速なアクティブアライメントが可能となる。

更に、撮像信号発生装置１０が出力する撮像信号の間隔が、取得した画像の処理時間より大きい場合、それらを並列処理することで更なる高速化が可能となる。

また、本発明の実施の形態１にかかる調芯装置１００を用いることにより、レーザー光源３とレンズ７とのアクティブアライメントにおいて、調芯速度および調芯精度を向上させることができる。

実施の形態２．
図６は、全体が２００で表される、本発明の実施の形態２にかかる調芯装置の構成の概略図である。図６中、図１と同一符号は、同一または相当箇所を示す。調芯装置２００では、調芯装置１００がスクリーン１１に投影された投影像を撮影するのに対し、レーザー光源３からレンズ７を介して出力されるレーザー光５０を直接パワーメータ４０に投影し、その強度をパワーメータ４０により取得して、最適な調芯位置を決定して調芯する。調芯装置２００の他の構成は、実施の形態１にかかる調芯装置１００と同一である。

パワーメータ４０では、搬送ステージ８がＺ軸方向に移動するのに伴って、移動量検出装置９から出力される移動量信号に基づいて、撮像信号発生装置１０が出力するサンプリングのタイミング信号に従い、レーザー発光素子１から放出され、レンズ７を通過したレーザー光の強度を検出する。

本発明の実施の形態２にかかるレーザーモジュールの製造方法は、実施の形態１にかかる調芯方法のフローチャート（図４）において、工程Ｓ３を、図７に示すフローチャートの工程に置き換えたものである。

図７に示すフローチャートを参照しながら、本発明の実施の形態２にかかるレーザーモジュールの製造方法、特に調芯方法について述べる。

工程Ｓ３−ｐ：ステージ制御部１３へ制御装置１４からステージの動作条件と動作命令が送信され、ステージ制御部１３は受信した命令に従って搬送ステージ８を動作させる。搬送ステージ８の移動に伴い、移動量検出装置９から搬送ステージ８の移動量が電気信号として撮像信号発生装置１０に出力される。ただし、ここでは撮像信号は、パワーメータでの検出信号となる。ステージの動作条件として動作速度、動作距離、動作加速度、停止加速度（減速度）などが挙げられるが、必要に応じて任意に設定してもよい。ただし、ステージの動作条件における動作距離は目的とする調芯の走査範囲と等しくなる。

ステージ制御部１３は、搬送ステージ８が動作開始点から所定の動作距離だけ移動するまで、搬送ステージ８を停止させずに連続的に動作させる。

また、制御装置１４からステージ制御部１３に、動作開始命令が送信されるのと同時に、制御装置１４から撮像信号発生装置１０に、測定開始命令が送信される。撮像信号発生装置１０は、測定開始命令を受信すると、サンプリングのタイミング信号をパワーメータ４０に送信すると共に、移動量検出装置９から出力される移動量信号の監視を始める。パワーメータ４０は、サンプリングのタイミング信号を受信したタイミングで、レーザー光のビーム強度を取得し、制御装置１４に送信する。

工程Ｓ３−ｑ：撮像信号発生装置１０は、パワーメータ４０にサンプリングタイミング信号を出力する。パワーメータ４０は、サンプリングタイミング信号を受信したタイミングでレーザー光のビーム強度を取得し、制御装置１４に送信する。

工程Ｓ３−ｒ：制御装置１４は、パワーメータ４０によるレーザー光強度取得データ数と撮像信号発生装置１０のサンプリングタイミング信号発生間隔から、各取得データへ位置情報の関連付けを行う。ここで、パワーメータ４０で検出したレーザー光強度が最大となる位置を、最適な調芯位置と決定する。

工程Ｓ３−ｓ：最適な調芯位置へ移動させた搬送ステージ８に把持されたレンズ７から出射されるレーザー光強度を、制御装置１４から撮像信号発生装置１０を介してパワーメータ４０に対してサンプリングタイミング信号を送信することで、最適な調芯位置と判断した位置におけるレーザー光強度と調芯位置決定時におけるレーザー光強度を比較することができる。ただし、必ずしもステップＳ３−ｓは必要ではない。

工程Ｓ３−ｎ：電源装置６から供給されている電力を停止し、レーザー光源３の発光を停止する。以上の工程で、光軸の調芯工程（図４の工程３）が完了する。

本発明の実施の形態２では、１つのレーザー発光素子１を有するレーザー光源３に対して、１つのパワーメータ４０によりレーザー光強度を取得する調芯方法について説明したが、複数のパワーメータ４０を用いることで、複数のレーザー発光素子１を有するレーザー光源３にレンズ７を調芯することもできる。

このように、本発明の実施の形態２にかかるレーザーモジュールの製造方法では、調芯工程で、レンズ７を通ったレーザー光５０をパワーメータ４０で取得して解析することにより、レーザー光源３とレンズ７との高精度かつ高速なアクティブアライメントが可能となる。

また、本発明の実施の形態２にかかる調芯装置２００を用いることにより、レーザー光源３とレンズ７との高精度なアクティブアライメントにおいて、調芯速度および調芯精度を向上できる。

なお、本発明の実施の形態１、２にかかる調芯方法では、レーザー光源３を固定し、レンズ７を移動することにより、レーザー光源３とレンズ７との調芯を行ったが、レンズ７を固定し、レーザー光源３を移動させてもよい。

また、調芯走査範囲で、搬送ステージ８を連続的に高速で移動させ、調芯位置の粗調整を実施した後、調芯走査範囲を再設定し、搬送ステージを連続的に低速で移動させて調芯位置の再調整を実施してもよい。

また、工程Ｓ１と工程２の間で工程Ｓ５を実施することで、接着剤を塗布した状態でレンズ７の位置決めを行うことができる。この場合、工程Ｓ４および工程Ｓ６は省略できる。

また、移動量検出装置９の移動量情報検出精度で決定される最小のサンプリング間隔により工程Ｓ３を実施することで、従来のステージ制御部より出力される情報に基づいた調芯工程と比較して、より高精度な調芯位置を決定できる。

１ レーザー発光素子、２ ステム、３ レーザー光源、４ レーザー駆動ステージ、５ 温調手段、６ 電源装置、７ レンズ、８ 搬送ステージ、９ 移動量検出装置、１０ 撮像信号発生装置、１１ スクリーン、１２ 撮像素子、１３ ステージ制御部、１４ 制御装置、２１ ステージレール、２２ ステージ、２４ モーター、２５ 直動ステージ、３１ メモリ、３２ 信号処理部、３３ 電源部、４０ パワーメータ、５０ レーザー光、１００、２００ 調芯装置。

Claims (10)

1. 発光素子から出射したレーザー光がレンズを通ってコリメートされるレーザーモジュールの調芯方法であって、
   該発光素子から出射した該レーザー光が、該レンズを通ってスクリーン上に投影されるように該発光素子、該レンズ、および該スクリーンを配置する配置工程と、
   該発光素子の光軸方向に、該発光素子または該レンズを移動させると共に、該発光素子と該レンズとの間の相対距離を測定する測定工程と、
   該相対距離に対応して、該スクリーンの上に投影された該レーザー光の投影像を取得する撮像工程と、
   該投影像の形状および強度を解析して、該スクリーン上でコリメータ光が得られる該相対距離を特定する解析工程と、を含むことを特徴とする調芯方法。
2. 発光素子から出射したレーザー光がレンズを通ってコリメートされるレーザーモジュールの調芯方法であって、
   該発光素子から出射した該レーザー光が、該レンズを通ってパワーメータ上に投影されるように該発光素子、該レンズ、および該パワーメータを配置する配置工程と、
   該発光素子の光軸方向に、該発光素子または該レンズを移動させると共に、該発光素子と該レンズとの間の相対距離を測定する測定工程と、
   該相対距離に対応して、該パワーメータの上に投影された該レーザー光の投影像を取得する撮像工程と、
   該投影像の形状および強度を解析して、該パワーメータ上でコリメータ光が得られる該相対距離を特定する解析工程と、を含むことを特徴とする調芯方法。
3. 上記測定工程は、上記発光素子を固定した第１ステージ、または上記レンズを固定した第２ステージのいずれか一方を、測定開始から終了までステージを停止させずに移動させる工程である請求項１または２に記載の調芯方法。
4. 上記撮像工程は、上記投影像を所定の間隔で取得する工程である請求項１〜３のいずれかに記載の調芯方法。
5. 上記所定の間隔は、上記発光素子および／または上記レンズの特性に応じて選択される請求項４に記載の調芯方法。
6. 上記解析工程は、２次元方向への広がりが最も小さく、かつコントラストが最も大きい上記投影像を選択し、該投影像に対応する上記相対距離を特定する工程である請求項１〜５のいずれかに記載の調芯方法。
7. 上記測定工程の前に、上記発光素子または上記レンズを、上記光軸方向に第１速度で移動させて、上記撮像工程を行う上記相対距離の範囲を絞り込む工程を含み、
   上記測定工程は、該第１速度より遅い第２速度で該発光素子または該レンズを移動させる工程であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の調芯方法。
8. 上記配置工程は、上記発光素子の光軸と上記レンズの光軸とをあわせるパッシブアライメント工程である請求項１〜７のいずれかに記載の調芯方法。
9. 発光素子から出射したレーザー光がレンズを通ってコリメートされるレーザーモジュールの調芯装置であって、
   該発光素子を固定する第１ステージと、該レンズを固定する第２ステージと、スクリーンとが、該発光素子から出射したレーザー光が、該レンズを通って該スクリーン上で投影像となるように配置され、
   更に、撮像装置は、該第１ステージまたは該第２ステージを動かして、該発光素子と該レンズとの相対距離を変えながら該投影像を取得し、
   該投影像の形状および強度を解析して、該スクリーン上でコリメータ光が得られる該相対距離を特定することを特徴とする調芯装置。
10. 発光素子から出射したレーザー光がレンズを通ってコリメートされるレーザーモジュールの調芯装置であって、
    該発光素子を固定する第１ステージと、該レンズを固定する第２ステージと、パワーメータとが、該発光素子から出射したレーザー光が、該レンズを通って該パワーメータ上で投影像となるように配置され、
    該パワーメータは、該第１ステージまたは該第２ステージを動かして、該発光素子と該レンズとの相対距離を変えながら該投影像を取得し、
    該投影像の形状および強度を解析して、該パワーメータ上でコリメータ光が得られる該相対距離を特定することを特徴とする調芯装置。

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