JP3003453B2 - 光素子モジュールの組立装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体レーザや発光ダ
イオード等の光素子とレンズを組立る作業に使用する光
素子モジュールの組立装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は対象とする光素子モジュールの構
造の一例を示す図である。図において、１は光素子、２
は光を収光するレンズ、３は光素子を保持する光素子ホ
ルダー、４はレンズを保持するレンズホルダー、５はコ
リメート光である。

【０００３】対象とする光素子モジュールの主な構成は
光素子１、レンズ２、光素子ホルダー３とレンズホルダ
ー４からなり、光素子１から発光された光をレンズ２で
収光してコリメート光５を外部に取り出せるようにする
物である。

【０００４】図５は従来の光素子モジュールの組立方法
を示す図である。図において、６は基準光線を発光する
基準光源、７は反射ビームの位置を読取るための方眼
紙、８はスリット、９は基準光線、１０は入射光の方向
を９０゜変換する固定ミラー、１１は入射光の方向を１
８０゜変換するミラー、３は光素子ホルダー、１２は基
準光線の戻り位置を表す照射点、１３は照射点の位置を
読取るための格子、１４は光素子ホルダーの上面を傾け
るあおり動作、１５は光素子照射点、１６は水平移動動
作、１７はカメラである。３、５は上記対象とする光素
子モジュールの構造の一例の説明と全く同一のものであ
る。

【０００５】図５（ａ）は従来の光素子モジュールの組
立方法の基準軸の設定方法を示す図である。基準光源６
から発射されて方眼紙７のスリット８を通過した基準光
線９を固定ミラー１０で入射光の方向を９０゜変換して
ミラー１１をのせた光素子ホルダー３の上面から反射さ
れて戻ってきた基準光線の方眼紙７の上での照射点１２
の位置を方眼紙７のに書かれた格子２０からのずれの程
度を作業者が読み取りながら、光素子ホルダー３の上面
を傾けるあおり動作１４を行って、照射点１２がスリッ
ト８に入るように作業者が目視で調整して設定する。な
お、スリット８の大きさは基準光線９が通過できる程度
の大きさである。

【０００６】図５（ｂ）は従来の光素子モジュールの組
立方法の光素子とレンズを組立てる方法を示す図であ
る。基準光源６をＯＦＦまたはビームを遮断して、ミラ
ー１１を取り外しレンズホルダー４を光素子ホルダー３
の上面に乗せ、光素子を発光させて、コリメート光５を
固定ミラー１０で反射されて方眼紙７の上での光素子照
射点１５の位置を方眼紙７に書かれた格子２０でずれの
程度を作業者が読み取りながら、光素子ホルダー３をＸ
Ｙ方向で移動する動作１６を行って、光素子照射点１５
がスリット８に重なるように作業者が目視で調整して設
定する。なお、光素子１が赤外光の場合は作業者が目視
で見ることができないので赤外光を撮像できるカメラ１
７を使用する必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の光素子モジュー
ルの組立方法は以上のような方法であるので、光素子ホ
ルダー３から方眼紙７までの距離を長く取らないと精度
が出ない、照射点１２および光素子照射点１５の中心を
目視で読み取るために精度が上がらない、照射点１２お
よび光素子照射点１５とスリット８の重なり具合を作業
者が目視で判断する為に、熟練作業者でも基準光線の軸
を基準にして光素子ホルダーの上面を直角になるように
設定する作業が難しく長時間を要し、製品の生産コスト
が高くつくという問題点があった。

【０００８】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、従来は熟練作業者が長時間をか
けていた基準光線を基準にして光素子ホルダーの上面を
直角になるように設定し光素子とレンズに位置関係を調
整固定する作業を簡単に行えるような組立装置を提供す
ることを目的としている。

【０００９】この発明の光素子モジュールの組立装置
は、カメラの前のビームスプリッターと光源の前のビー
ムスプリッター間で反射してカメラで撮像された２ケ以
上のスポットが１ケに重なるようにカメラを２軸方向で
傾けながら基準光軸を設定する手段と、上記で撮像した
スポットと光素子ホルダーの上面から反射されて戻って
きた基準光線を撮像したスポットとを同じ位置に重なる
ように２軸方向で傾けながら調整して、光素子ホルダー
の上面を基準光軸に直角になるように調整する手段と、
光素子から出てくる光線を撮像して、スポットが同じ位
置に重なるようにＸＹ方向でステージを移動して光素子
とレンズの位置関係を調整する手段とから構成する。

【００１０】

【作用】基準光線の軸を基準にして光素子ホルダーの上
面の法線が直角になるように毎回安定して設定でき、光
素子とレンズの位置関係を調整する手段により組立てが
精度良く短時間で可能になる。

【００１１】

【実施例】 実施例１．図１はこの発明の一実施例である光素子の組
立方法を示す図である。図において、１８はビームスプ
リッター、１９はＨｅＮｅ分割光、２０はハーフミラ
ー、２１はコリメートレンズ、２２はＣＲＴモニタ、２
３はＨｅＮｅスポット、２４はハーフミラー反射光、２
５は直角度測定用スポット、２６は光素子ハーフミラー
反射光、２７は光素子位置設定用スポットである。

【００１２】図１（ａ）はこの発明の一実施例である基
準光軸の設定方法を説明するための図であり、基準光源
６から発射された基準光線９をビームスプリッター１８
ａは透過する分割光１９ａと反射する分割光１９ｂに分
けて、透過する分割光１９ａはコリメートレンズ２１を
通ってカメラ１７で撮像し、ＣＲＴモニタ２２上の撮像
スポット２３ａとして表示する。また、反射した分割光
１９ｂはハーフミラー２０を透過してビームスプリッタ
ー１８ｂで反射してハーフミラー２０を透過して分割光
１９ｃとなり、ビームスプリッター１８ａを透過した分
割光１９ｄはカメラ１７で撮像されＣＲＴモニタ２２上
のスポット２３ｂとして表示される。

【００１３】ＣＲＴモニタ２２上に表示されたスポット
２３ａとスポット２３ｂのずれの程度を作業者が見なが
ら、カメラ１７を２軸方向で傾けるあおり動作を行っ
て、光源とカメラ間の基準光軸を設定を行って固定す
る。この設定は設備の設置時および定期点検時に行うも
のであり、製品の組立時に毎回行うものではないが、電
源立上げ時にずれていないかどうかの自主チェック機能
を持っている。

【００１４】ＣＲＴモニタ２２上に表示されたスポット
２３ａとスポット２３ｂのずれの程度を画像処理で自動
で行い、カメラ１７を２軸方向で傾けるあおり動作がモ
ータで制御可能な構成にすれば自動でこの設定が可能で
あることは言うまでもない。

【００１５】図１（ｂ）はこの発明の一実施例である光
素子ホルダー上面の設定方法を説明するための図であ
り、基準光源６から発射された基準光線９をビームスプ
リッター１８は透過する分割光１９ａと反射する分割光
１９ｂに分割して、透過する分割光１９ａはコリメート
レンズ２１を通ってカメラ１７で撮像し、ＣＲＴモニタ
２２上の撮像スポット２５ａとして表示する。また、反
射した分割光１９ｂはハーフミラー２０で反射されてハ
ーフミラー反射光２４ａとなり、ミラー１１で反射され
てハーフミラー反射光２４ｂとなり、ハーフミラー２０
で反射されてハーフミラー反射光２４ｃとなりコリメー
トレンズ２１を透過した分割光２４ｄはカメラ１７で撮
像され、ＣＲＴモニタ２２上の撮像スポット２５ｂとし
て表示される。

【００１６】ＣＲＴモニタ２２上に表示されたスポット
２５ａとスポット２５ｂのずれの程度を画像処理装置
で、光素子ホルダー３の上面を２軸方向で傾けるあおり
動作１４を行って、撮像スポット２５ａと撮像スポット
２５ｂが重なるように自動的に調整して設定する。

【００１７】図１（ｃ）はこの発明の一実施例である光
素子とレンズの位置関係の調整方法を説明するための図
であり、基準光源６をＯＦＦまたはビームを遮断して、
ミラー１１を取り外しレンズホルダー４を光素子ホルダ
ーの上面に乗せ、光素子を発光させて、コリメート光５
をハーフミラー２０で反射された光素子ハーフミラー反
射光２６ａとなり透過する光素子ハーフミラー反射光２
６ｂはコリメートレンズ２１を通ってカメラ１７で撮像
し、ＣＲＴモニタ２２上の光素子位置設定用スポット２
７ａとして表示される。

【００１８】ＣＲＴモニタ２２上に表示されたスポット
２７ａの位置のずれの程度を画像処理装置で測定し、光
素子ホルダー３をＸＹ方向で移動する動作１６を行っ
て、撮像スポット２７ａと基準光軸を設定する時に求め
たスポット２３ａの位置と同じであるスポット２７ｂが
重なるように調整して設定する。

【００１９】基準光源の一例としてレーザを使用し、レ
ーザの具体例としてはＨｅＮｅレーザ等の可視光が光素
子は赤外光が一般的であり、この場合には、ビームスプ
リッター、ハーフミラーは可視光と赤外光の双方の波長
での特性が考慮されたものであることが必要である。

【００２０】また、上記実施例では基準光線９のビーム
スプリッター１８ａからの反射光である分割光１９ｂを
ハーフミラー２０で９０゜方向変換することにより基準
光線９の軸に対して、光素子ホルダー３の上面での反射
光が直角になるように設定する場合を例にとり説明した
が、ハーフミラー２０を使用しない方法やミラーを追加
して、基準光線９の軸を基準にして光素子ホルダー３の
上面を平行になるように設定する場合も同様の方法およ
び装置で可能にできることが容易に推察できる。

【００２１】実施例２．図２はこの発明の実施例２であ
る光素子モジュールの組立装置を示す図である。図にお
いて、２８はカセット、２９はゴニオンステージ、３０
はＸＹステージ、３１はＺステージ、３２は回転微動
台、３３はあおり微動台である。

【００２２】基準光源６としてはＨｅＮｅレーザ等を使
用し、基準光源６からの基準ビームはハーフミラー２０
を透過してカメラ１７で撮像される。カメラ１７は回転
微動台３２とあおり微動台３３によりカメラの軸を微調
でき、調整後は機械的にロックされる。

【００２３】光素子ホルダー３はカセット２８に取り付
けられており、ゴニオンステージ２９を駆動することに
より光素子ホルダー３の上面を２軸方向であおることが
でき、ＸＹステージ３０を移動することにより、光素子
ホルダー３とレンズホルダー４の位置関係を調整するこ
とができる。

【００２４】レンズホルダー４は光素子ホルダー３の上
に置き、Ｚステージ３１からのアームでＸＹ方向の動き
を規制されているので、光素子ホルダー３はＸＹステー
ジ３０と一緒に移動するのでレンズホルダー４と光素子
ホルダー３の位置関係が調整できる。その調整後、Ｚス
テージ３１のアームを上方へ退避して、ＹＡＧレーザ溶
接や接着剤等でレンズホルダー４と光素子ホルダー３を
固定する。

【００２５】次に、上記実施例２の動作を図２、図３を
参照しながら説明する。図３は図２の装置を使用して行
う作業の動作フローを説明する図である。光素子ホルダ
ーの上面の設定のために光素子ホルダー３を光素子カセ
ット２８へ取り付ける動作である光素子取付３４を行
い、次に光素子カセット２８を装置に取付る光素子カセ
ット取付３６を行って、光素子ホルダー３の上にミラー
取付３５によりミラー１１を乗せた後、装置を動作させ
る。スポット２５の座標を画像処理３７とあおり動作３
８を繰り返し行ってスポット２５ａスポット２５ｂの２
ケが重なると、光素子ホルダー３の上面の方線が基準軸
に直角に設定されるので、ミラー１１を取り外しレンズ
ホルダー４を光素子ホルダー３の上にレンズ取付３９を
行う。光素子１を発光させるために光素子駆動４０して
スポット２７の座標を画像処理３７とＸＹ設定４１を繰
り返し行ってスポット２７ａをスポット２７ｂに重なる
と光素子１とレンズ２の位置関係が設定される。ＹＡＧ
溶接４２で固定して組立てを終わるが、画像処理３７に
よりスポットの座標および面積が変化していないことを
合否判定４３を行って光素子カセット２８を装置から取
外し４４して作業を終了する。

【００２６】

【発明の効果】この発明は以上説明したとおり、光素子
モジュール組立装置においては、基準光源からの基準光
線をコリメートレンズを通過した後カメラで撮像したス
ポットと、光素子ホルダーの上面から反射されて戻って
きた基準光線を撮像したスポットが、ＣＲＴモニタ上で
重なるように自動的に調整して、従来は熟練作業者が長
時間をかけていた光素子とレンズに位置関係を調整固定
する作業が簡単に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１である光素子モジュールの
組立方法を示す図である。

【図２】この発明の実施例２である光素子モジュールの
組立装置を示す図である。

【図３】この発明の一実施例である装置の動作フローを
示す図である。

【図４】対象とする光素子モジュールの構造の一例を示
す図である。

【図５】従来の光素子モジュールの組立方法を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 光素子 ２ レンズ ３ 光素子ホルダー ４ レンズホルダー ５ コリメート光 ６ 基準光源 ７ 方眼紙 ８ スリット ９ 基準光源 １０ 固定ミラー １１ ミラー １２ 照射点 １３ 格子 １４ あおり動作 １５ 光素子照射点 １６ 水平移動動作 １７ カメラ １８ ビームスプリッター １９ ＨｅＮｅ分割光 ２０ ハーフミラー ２１ コリメートレンズ ２２ ＣＲＴモニタ ２３ ＨｅＮｅスポット ２４ ハーフミラー反射光 ２５ 直角度測定用スポット ２６ 光素子ハーフミラー反射光 ２７ 光素子位置設定用スポット ２８ カセット ２９ ゴニオンステージ ３０ ＸＹステージ ３１ Ｚステージ ３２ 回転微動台 ３３ あおり微動台

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光素子モジュールの光素子とレンズの位
   置関係を光軸調整して固定する組立装置において、基準
   光源からの光線をカメラの前に有する第１のビームスプ
   リッターと上記光源の前に有する第２のビームスプリッ
   ター間で反射した光線をカメラで撮像して２ケ以上のス
   ポットが１ケに重なるように、２軸方向でカメラの傾き
   を変えながら基準光軸を設定する第１の手段と、上記基
   準光源からの光線で上記第１のビームスプリッターとハ
   ーフミラーと光素子ホルダーの上面で反射されて戻って
   きた光線を上記カメラで撮像したスポットが上記第１の
   手段で求めた位置に重なるように、２軸方向で当該光素
   子ホルダーの傾きを変えながら調整して当該光素子ホル
   ダーの上面の位置を設定する第２の手段と、光素子を発
   光させてレンズを通過してくる光線を上記カメラで撮像
   しスポットが上記第１の手段で求めた位置に重なるよう
   に光素子とレンズの位置関係を調整する第３の手段とか
   らなることを特徴とする光素子モジュールの組立装置。
2. 【請求項２】 光ビームを撮像するコリメートレンズ付
   きのカメラと光源とカメラの前に配置したビームスプリ
   ッターとを具備し、基準光軸を設定可能にする第１の手
   段と、基準光源とカメラ間に配置したハーフミラーと前
   記カメラで撮像されたスポットを画像処理して位置情報
   を計算して駆動系を制御するコントローラと２軸方向で
   光素子ホルダの傾きを変えるための駆動系とを具備し、
   光素子ホルダーの上面の位置を調整可能にする第２の手
   段と、光素子を発光できる回路部と２軸方向で移動でき
   る駆動系と前記カメラで撮像されたスポットを画像処理
   して位置情報を計算して制御するコントローラとを具備
   し、前記コントローラでスポットが基準位置に等しくな
   るように上記駆動系を制御する第３の手段とを具備した
   ことを特徴とする請求項１記載の光素子モジュールの組
   立装置。
3. 【請求項３】 基準光源としてのレーザと、基準光線を
   スポットでＣＲＴモニタに表示しスポットの中心位置の
   情報を計算する画像処理装置と、２軸方向で光素子ホル
   ダーの傾きを変えながら調整するために２軸方向に駆動
   可能でかつ上記画像処理装置からのスポットの中心位置
   の情報で制御されるゴニオンステージとを具備したこと
   を特徴とする請求項１又は２記載の光素子モジュールの
   組立装置。