JP2671471B2 - 光軸調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、例えば発光ダイオードやレーザダイオー
ドのように、発光源上に集光レンズが装着されて成る発
光素子を製造するための装置に関連するもので、殊にこ
の発明は、前記発光源と集光レンズとの光軸調整に用い
られる光軸調整装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来のこの種光軸調整装置は、第10図に示す如く、支
持台１に発光源２を固定するためのテーブル３を設け、
このテーブル３上に支柱４を縦設してカメラ５を上方位
置で固定した構造のものであり、前記発光源２上に集光
レンズ６を位置させ、前記カメラ５を用いて発光源２と
集光レンズ６との光軸調整を行うものである。

この光軸調整に際して、まず発光源２を発光させてそ
の光像ａ（第11図（１）に示す）をカメラ５により撮像
し、その中心点Ｐの座標（X₀,Y₀）を求める。つぎに発
光源２上に接着樹脂を塗布した後、発光点付近に集光レ
ンズ６を置き、この集光レンズ６の表面に生成される集
光点の光像（第11図（２）に示す）をカメラ５により撮
像し、その中心点Ｑの座標（X_L,Y_L）を求める。最後に
両中心点P,Qが、第11図（３）に示す如く一致するよう
集光レンズ６の位置を微調整して位置決めする。

第12図（１）（２）は、従来の光軸調整装置の具体例
を示すもので、支持台１のテーブル３上にはステージ機
構７と接着樹脂塗布機構８とが配備してある。

ステージ機構７は、支持機構９によりXYステージ10を
水平移行可能に支持したので、XYステージ10の中央部に
は集光レンズ６を保持するための保持機構11が設けてあ
る。なおこのXYステージ10はＺ軸方向にも若干量移動可
能な構造となっている。

塗布機構８は、先端にノズル12を備えたアーム13を往
復回動可能に配備したもので、XYステージ10を退避させ
た状態で動作させ、発光源２上に接着樹脂を塗布する。

第13図は、上記各機構7,8の動作手順を示す。同図
（１）では、XYステージ10は退避状態にあり、支持台１
のテーブル３中央に発光源２を位置決めして発光させ、
カメラ５でその光像ａを検出して中心点Ｐの座標を求め
る。またXYステージ10には保持機構11により集光レンズ
６を保持させる。

つぎに塗布機構８のアーム13を回動させてノズル12を
発光源２上に位置させ、接着樹脂14を発光源２上に塗布
する（第13図（２）（３））。

つぎにアーム８を元の待機位置に戻した後（第13図
（３））、XYステージ10をテーブル３の中央へ移動させ
る。そして集光レンズ６の表面に生成される集光点の光
像ｂをカメラ５で撮像してその中心点Ｑを求めた後、こ
の中心点Ｑが前記中心点Ｐに一致するようXYステージ10
を微調整する（第13図（４））。しかる後、XYステージ
10をＺ軸方向に変位させて集光レンズ６を発光源２に接
合する（第13図（５））。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 上記の構成の光軸調整装置の場合、発光源２の中心点
Ｐを検出する際、ステージ機構７によって集光レンズ６
をテーブル３の中央位置より大きく退避させる必要があ
るため、ステージ機構７が複雑かつ大型化するという問
題がある。また発光源２の光像ａと集光レンズ６上の集
光点の光像ｂとを求めて光軸調整を行う方式であるた
め、発光素子の実装時に、集光レンズの部分で固定する
と、焦点位置が定まらない場合が生ずるなどの問題があ
る。

この発明は、上記問題に着目してなされたもので、発
光源の光像より光軸調整する方式を止め、集光レンズの
外形より中心点を求めて光軸調整する方式を採用するこ
とにより、構造が簡易かつ焦点位置を確実に決めること
のできる新規な光軸調整装置を提供することを目的とす
る。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記目的を達成するため、この発明の光軸調整装置で
は、前記集光レンズの外形およびレンズ面上の発光源の
集光点を検出するための画像検出部と、画像検出部の視
野内に集光レンズを位置決め保持するための保持機構部
と、画像検出部と保持機構部とを一体に支持するための
支持台と、前記保持機構部の下方位置の支持台上に配備
された水平移動可能な発光源固定機構部とを具備させて
いる。

＜作用＞ 光軸調整に際して、発光源固定機構部上に発光源を固
定した後、保持機構部で集光レンズを保持する。この状
態で集光レンズの外形を画像検出部で撮像してその画像
の中心点を求める。つぎに集光レンズを発光源の発光点
上に位置させ、発光源を発光させて集光レンズ上の集光
点の光像を画像検出部で撮像し、その光像の中心点を検
出する。その後集光レンズの画像の中心点と前記光像の
中心点とが一致するよう発光源固定機構部を微調整して
発光源を変位させる。

＜実施例＞ 第１図は、この発明の一実施例にかかる光軸調整装置
を示すもので、画像検出部20および保持機構部21を一体
に備えた支持第22と、支持台22のテーブル23上に配備さ
れた発光源固定機構部24および接着樹脂塗布機構25とを
具備している。

支持台22は、テーブル23上に支柱26を縦設して、この
支柱26の上端部に昇降機構27を介して画像検出部20のカ
メラ28を取り付けてある。

画像検出部20は、カメラ28と画像処理装置（図示せ
ず）とから成るもので、カメラ28は保持機構部21に保持
された集光レンズ29の外形を撮像する他、発光源固定機
構部24に固定された発光源30の集光レンズ29による集光
点を撮像する。なお集光レンズ29は縦長形状であり、一
端を平坦な接合面、他端を球面状のレンズ面31となして
いる。

第８図（１）（２）は、画像検出部20で得た集光レン
ズ29の外形画像Ａと、この集光レンズ29のレンズ面31上
に生成された発光源30の集光点の光像Ｂとをそれぞれ示
している。これらの画像は画像処理装置に取り込まれて
画像処理され、画像Ａおよび光像Ｂの重心演算により中
心点R,Sが求められると共に、これら中心点R,Sが第８図
（３）に示す如く一致するよう光軸調整がなされる。

第２図〜第６図は、前記保持機構部21の具体例であっ
て、第２図〜第４図は集光レンズ29を取り付ける前の状
態を、第5,6図は集光レンズ29を取り付けた後の状態
を、それぞれ示している。

この保持機構部21は、前記カメラ28の両側に側壁32,3
2を対向して設け、側壁32,32の下端にＵ字溝33を備えた
支持壁34を一体形成したものである。Ｕ字溝33は集光レ
ンズ29を定量させる部分であり、対向溝壁には集光レン
ズ29の側面を把持するための把持片35,35を出没動作可
能に配備すると共に、Ｕ字溝33の下方位置には集光レン
ズ29の端面を支持してＵ字溝33内に案内するための出没
動作が可能な構造のガイド板36,36が配備してある。な
お把持片35がガイド板36の出没動作は、ソレノイドなど
を用いて容易に実現できる。

第１図に戻って、発光源固定機構部24は支持台22のテ
ーブル23上に固定された支持機構37と、支持機構37上に
配備されたXYステージ38とから成るもので、XYステージ
38の上面中央部には例えば凹部を設けて発光源30を保持
している。

発光源30は、第７図（１）（２）に示す如く、上面に
発光点39を有し、その端面には２本の電極板40,40を突
出させたものである。

前記発光源固定機構部24には、通電機構41を構成する
板バネ状電極42,42が配備してあり、この板バネ状電極4
2,42に前記発光源30の各電極板40,40を電気接続するこ
とにより、発光源30に通電して発光点39を発光動作させ
ることができるようになっている。

なお、接着樹脂塗布機構部25の構成は、第12図に示す
従来例のものと同様であり、ここではその説明を省略す
る。

つぎに上記実施例の動作を説明すると、まず発光源固
定機構部24のXYステージ38上に発光源30を固定した後、
保持機構部21のＵ字溝33内にガイド板36,36に沿って集
光レンズ29を導いて把持片35,35を突出動作させ、集光
レンズ29を適正な姿勢で保持する。この状態で集光レン
ズ29の外形を上方よりカメラ28で撮像し、その画像を画
像処理装置に与える。画像処理装置では、この入力画像
を２値化処理して集光レンズ29の輪郭を抽出した後、重
心演算を行ってその画像Ａの中心点Ｒの座標を算出す
る。なお最適な２値画像を得るため、透明な集光レンズ
29に対してレンズ保持部分を濃色で塗装するが望まし
い。

この時点では集光レンズ29は昇降機構27により発光源
30の上方に位置し、接着樹脂塗布機構25の動作に待機し
ている。そして接着樹脂塗布機構25の作動により発光源
30の表面に接着樹脂が塗布されると、つぎに昇降機構27
により集光レンズ29は降下して、その下端面が発光源30
の発光点39上に当接する。

つぎに発光源30の発光点39を発光させて集光レンズ29
のレンズ面31上に生成される集光点をカメラ28で撮像
し、画像処理装置にてその光像Ｂの中心点Ｓを検出す
る。しかる後、XYステージ38を微調整して集光レンズ29
に対して発光源30を変位させ、前記集光レンズ29の画像
の中心点Ｒと前記光像の中心点Ｓとを一致させることに
より光軸の調整を完了させる。

第９図は、このような光軸調整を行って一体化された
発光源30と集光レンズ29とを、集光レンズ29の位置でケ
ース43に実装した状態を示すもので、集光レンズ29の位
置に対する焦点位置Ｆが確実に定まることになる。

＜発明の効果＞ この発明は上記の如く、集光レンズの外形およびレン
ズ面上の発光源の集光点を検出するための画像検出部
と、画像検出部の視野内に集光レンズを位置決め保持す
るための保持機構部と、画像検出部と保持機構部とを一
体に支持するための支持台と、前記保持機構部の下方位
置の支持台上に配備された水平移動可能な発光源固定機
構部とを具備させて、集光レンズの中心とレンズ面上の
発光源の集光点とにより光軸調整を行うようにしたか
ら、従来例のように集光レンズを支持台の中央位置より
大きく退避させる必要がなく、機構の複雑化や大型化を
防止し得る。また発光素子の実装時に、集光レンズの部
分で固定しても、確実に焦点位置が定まることができる
など、発明目的を達成した顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例にかかる光軸調整装置の正
面図、第２図は保持機構部を示す一部を破断した斜面
図、第３図は保持機構部の断面図、第４図はその平面
図、第５図は集光レンズを保持した状態を示す保持機構
部の断面図、第６図はその平面図、第７図は通電機構に
接続した状態を示す発光源の平面図および斜面図、第８
図はカメラで撮像した画像を示す説明図、第９図は発光
素子の実装状態を示す断面図、第10図は従来例の概略を
示す正面図、第11図はカメラで撮像した画像を示す説明
図、第12図は従来のステージ機構を示す断面図および平
面図、第13図は従来例のステージ機構の動作手順を示す
平面図である。 20……画像検出部 21……保持機構部 22……支持台 24……発光源固定機構部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光源と集光レンズとの光軸調整を行うた
   めの光軸調整装置であって、 前記集光レンズの外形およびレンズ面上の前記発光源の
   集光点を検出するための画像検出部と、 画像検出部の視野内に集光レンズを位置決め保持するた
   めの保持機構部と、 画像検出部と保持機構部とを一体に支持するための支持
   台と、 前記保持機構部の下方位置の支持台上に配備された水平
   移動可能な発光源固定機構部とを備えて成る光軸調整装
   置。