JP3454610B2 - 光モジュールの光軸測定方法 - Google Patents

光モジュールの光軸測定方法

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JP3454610B2
JP3454610B2 JP17871895A JP17871895A JP3454610B2 JP 3454610 B2 JP3454610 B2 JP 3454610B2 JP 17871895 A JP17871895 A JP 17871895A JP 17871895 A JP17871895 A JP 17871895A JP 3454610 B2 JP3454610 B2 JP 3454610B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光モジュールの光
軸測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】集光レンズや発光素子等の光部品が収納
されたパッケージに、集光レンズや光ファイバ等を組み
付けて光モジュールを組み立てる場合、自動組立装置が
使用されている。この自動組立装置においては、パッケ
ージの外周面、例えば、外側面や底面を基準面として光
軸測定装置の治具に固定し、治具の所定の軸に対して光
モジュールの光軸測定を行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
にして光モジュールの光軸測定を行う場合、パッケージ
の外側面や底面が光モジュールの光軸に対して平行ある
いは垂直でないと、パッケージ毎に治具への固定位置が
異なって位置再現性が低下してしまうという問題があっ
た。また、治具への固定に際してパッケージの外側面や
底面を光軸測定の際の基準面として使用すると、測定精
度を向上することができず、パッケージに他の光部品を
組み付けるときに、改めて光モジュールの光軸測定をし
直さなければならないという問題があった。
【0004】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、光モジュールの光軸測定に際し、パッケージ外周面
と光モジュールの光軸との間にずれがあっても、パッケ
ージの位置再現性に優れ、パッケージの外周形状とは無
関係に光モジュールの光軸を高い精度で測定することが
可能な光モジュールの光軸測定方法を提供することを課
題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
本発明の光モジュールの光軸測定方法によれば、発光素
子を含む光部品が収納され光モジュールパッケージ
開口側の基準面に対し、この基準面までの距離を基準
面上の3点以上の複数点にて光学測定系により測定し、
この測定結果に基づきパッケージの姿勢を変位させて
学測定系の基準光軸に対して基準面を修正し、この後、
前記光学測定系の基準光軸と前記パッケージの光軸との
なす変位角を測定する
【0006】好ましくは、前記基準面の修正時、パッケ
ージ、該パッケージの光軸に対してそれぞれ直交する
X軸及びY軸の軸回りに回動される。また好ましくは、
前記変位角は、前記光学測定系を基準光軸に沿って移動
させ、パッケージの基準面までの距離を異ならせて発光
素子の発光点を光学測定系によりそれぞれ撮像し、この
撮像結果により得られた発光点の位置ずれに基づき測定
される
【0007】光モジュールのためのパッケージの基準面
を光学測定系の基準光軸に対して垂直に修正した後、光
学測定系の基準光軸とパッケージの光軸とのなす変位角
を測定すると、変位角が精度良く測定され、パッケージ
の良否が判別される。このとき、パッケージを、このパ
ッケージの光軸に対してそれぞれ直交するX軸及びY軸
の軸回りに回動変位させ、パッケージの基準面を光学測
定系の基準光軸に対して垂直に修正すると、パッケージ
の基準面が光学測定系の基準光軸に対して細かに調整さ
れる。
【0008】また、光学測定系を基準光軸に沿ってパッ
ケージの基準面に対して離接させたときの発光点の位置
ずれに基づいて、光学測定系の基準光軸とパッケージの
光軸とのなす変位角を測定すると、変位角が精度良く測
定される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1乃
至図5に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の光
モジュールの光軸測定方法に用いる測定装置の一例に係
る概略構成を示すもので、測定装置1は、調整台10、
光学測定部20及び制御部30を備えている。
【0010】調整台10は、X軸スイベルステージ1
1、Y軸スイベルステージ12、X軸リニアステージ1
3、Y軸リニアステージ14が、上からこれらの順でZ
軸ステージ15に載置されている。X軸スイベルステー
ジ11は、パッケージ2を着脱自在に固定する固定具3
が上部に取り付けられ、操作軸11aによってX軸の回
りに回動される。Y軸スイベルステージ12は、X軸ス
イベルステージ11が載置され、操作軸12aにより前
記X軸と直交するY軸の回りに回動される。X軸リニア
ステージ13は、Y軸スイベルステージ12が載置さ
れ、操作軸13aよる操作によりX軸に沿って移動され
る。Y軸リニアステージ14は、X軸リニアステージ1
3が載置され、操作軸14aよる操作によりY軸に沿っ
て移動される。Z軸ステージ15は、Y軸リニアステー
ジ14が載置され、操作軸15aよる操作により前記X
軸及びY軸に直交するZ軸に沿って上下方向に昇降され
る。
【0011】光学測定部20は、昇降ステージ21、測
長センサ22、赤外線カメラ23を有する光学測定系で
ある。昇降ステージ21は、測長センサ22及び赤外線
カメラ23を取り付けて、Z軸方向に昇降させるステー
ジで、操作軸21aにより昇降操作される。測長センサ
22は、オートフォーカス機構を利用してパッケージ2
の基準面2aまでの距離を測定するセンサで、各操作軸
11a〜15a,21aと制御部30を介して接続され
ている。赤外線カメラ23は、パッケージ2の発光点を
波長0.8〜1.6μmの赤外線で撮影し、撮影した画像信
号を制御部30へ出力する。
【0012】制御部30は、光学測定部20の各操作軸
11a〜15a,21aを駆動してパッケージ2の基準
面2aがZ軸に対して垂直となるよう自動的に制御する
と共に、赤外線カメラ23から入力される画像信号に基
づいてパッケージ2の発光点に関する前記Z軸を中心と
するX,Y軸方向における位置並びに測長センサ22並
びに赤外線カメラ23の基準光軸AS とパッケージ2の
光軸との間の変位量(角度)を演算する電子制御装置
(ECU)である。
【0013】本発明の光モジュールの光軸測定方法は、
測定装置1を用いて以下のように実行される。先ず、測
定装置1をオンした後、X軸スイベルステージ11に取
り付けた固定具3に測定対象のパッケージ2を固定す
る。すると、制御部30は、測定装置1の作動を制御し
ながら、パッケージ2に関する以下の測定を自動的に行
う。
【0014】先ず、赤外線カメラ23がパッケージ2の
発光点を撮影し、発光点の画像信号を制御部30に出力
する。制御部30では、まず、パッケージ2の中心C
(図2(b),2(c)参照)と発光点との位置ずれを
測定し、次に、制御部30は、赤外線カメラ23から入
力される前記発光点の画像信号に基づき、各操作軸13
a,14aに駆動信号を出力し、発光点が基準光軸AS
と一致するようにX軸リニアステージ13及びY軸リニ
アステージ14を駆動する。
【0015】次に、制御部30は、測長センサ22を駆
動し、図3に示すように、パッケージ2の基準面2aま
での距離を複数点(3点以上)で測定し、その測定結果
である距離信号を制御装置30に出力する。次いで、制
御装置30は、入力された距離信号に基づいて、X軸ス
イベルステージ11及びY軸スイベルステージ12をX
軸及びY軸の回りに回動すべき回動量をそれぞれ演算す
る。
【0016】そして、制御装置30は、この演算結果に
基づき、各操作軸11a,12aに駆動信号を出力し、
複数点で測定した基準面2aまでの距離が等しくなるよ
うにX軸スイベルステージ11及びY軸スイベルステー
ジ12をそれぞれX軸及びY軸の回りに回動する。これ
により、測長センサ22から基準面2aまでの複数点で
測定した距離が等しく、即ち、パッケージ2の基準面2
aが基準光軸AS に対して垂直になるように修正され
る。
【0017】しかる後、制御装置30は、操作軸21a
に駆動信号を出力し、図2(a)に示すように、昇降ス
テージ21をZ軸方向に昇降させて、基準光軸AS とパ
ッケージ2の光軸とのなす変位角を測定する。即ち、制
御装置30は、図2(b),(c)に示すように、測長
センサ22と基準面2aとの距離がそれぞれL1,L2と
なる2つの位置で赤外線カメラ23が撮影したパッケー
ジ2の発光点PL1,PL2に基づき、両位置におけるX,
Y,Z軸方向の座標を演算すると共に、基準光軸AS に
対するパッケージ2の光軸とのなす角度、即ち、変位角
を演算し、その結果をメモリに記憶して本発明の光モジ
ュールの光軸測定方法が完了する。
【0018】上記光軸測定方法によって測定した変位角
及びこの測定前に行ったパッケージ2の中心Cと発光点
PL1,PL2との位置ずれが、予め設定した許容範囲より
も大きいパッケージ2は、不良品として排除される。一
方、測定した変位角及びパッケージ2の中心Cと発光点
PL1,PL2との位置ずれが許容範囲内のパッケージ2
は、例えば、図4に示すように、集光部5を基準面2a
で位置決めして垂直にマウントし、YAG溶接で溶接す
ると共に、ファイバ部6を集光部5に同様にして溶接し
て光モジュールに自動的に組み立てられる。
【0019】ここで、パッケージ2は、図4に示すよう
に、内部に配置される発光部2b内に第1集光レンズ2
cと発光素子2dが収納されており、基準面2aは開口
している。集光部5は、レンズケース5aと第2集光レ
ンズ5bを有している。レンズケース5aは、基準面2
aの開口よりも小径の嵌合部5cを有する筒体で、レン
ズケース5a内に第2集光レンズ5bが取り付けられて
いる。また、ファイバ部6は、ファイバケース6aと光
ファイバ6bを有し、ファイバケース6aの端部にはレ
ンズケース5aの端部に嵌め込まれる嵌合部6cが形成
され、ファイバ孔6dに光ファイバ6bの端部が接着さ
れている。
【0020】このとき、パッケージ2は、測定した変位
角がゼロであっても、パッケージ2の光軸と測長センサ
22及び赤外線カメラ23の基準光軸AS とが平行にず
れている場合がある。この場合には、パッケージ2に組
み付ける集光部5を光軸と直交する方向へ僅かに平行移
動させればよい。ところで、測長センサ22は、パッケ
ージ2の基準面2aまでの距離を求める精度が1/10
00mmあり、従って、1/1000mmの位置再現性
を有している。このことから、上記した本発明方法で
は、基準面2aの直径が4.2mmであるから、測長セン
サ22及び赤外線カメラ23の基準光軸AS の傾斜誤差
θとしては逆三角関数による計算からθ=0.0136゜
となる。
【0021】これに対し、パッケージの外周面、例え
ば、外側面や底面を基準面として光軸測定装置の治具に
固定して行う従来の測定方法では、位置再現性は1/1
00mm程度で、パッケージの底辺の長さが8.2mmで
あることから、傾斜誤差θを同様にして求めると、θ=
0.0699゜となり、本発明方法は光モジュールの光軸
を高い精度で測定することが分かった。
【0022】尚、上記実施例では、測長センサ22とパ
ッケージ2の基準面2aとの間の距離をオートフォーカ
ス機構を利用した測長センサで測定したが、これに限定
されるものでないことは言うまでもなく、例えば、図5
に示す反射型レーザ変位センサ25を使用することもで
きる。
【0023】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
光モジュールの光軸測定方法によれば、光モジュールの
光軸測定に際し、光学測定系によりパッケージの基準面
までの距離を基準面上の3点以上の複数点にて測定し、
この測定結果に基づき光学測定系の基準光軸にパッケー
ジの基準面を垂直に修正したから、パッケージ外周面と
光モジュールの光軸との間にずれがあっても、パッケー
ジの位置再現性に優れ、パッケージの外周形状とは無関
係に光モジュールの光軸を高い精度で測定することがで
きる。
【0024】基準面の修正時には、パッケージの光軸
対して直交するX軸及びY軸の軸回りにパッケージが回
動変位されるので、パッケージの基準面を光学測定系の
基準光軸に対して細かに調整することができる。また、
光学測定系を基準光軸に沿ってパッケージの基準面に対
して離接させたときの発光点の位置ずれに基づいて、光
学測定系の基準光軸とパッケージの光軸とのなす変位角
を測定するので、変位角を精度良く測定することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実行する測定装置の概略構成図で
ある。
【図2】光学測定系の基準光軸とパッケージの光軸との
なす変位角の測定方法を説明する説明図である。
【図3】パッケージの基準面と光学測定系との間の距離
を測定し、パッケージの基準面を光学測定系の基準光軸
に対して垂直に修正する方法を説明する斜視図である。
【図4】光軸測定が終了したパッケージに他の光部品を
組み付けて光モジュールを組み立てる状態を、これらの
部品類を断面にして示した分解図である。
【図5】パッケージの基準面と光学測定系との間の距離
を測定する他の測長センサの例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 測定装置 2 パッケージ 2a 基準面 3 固定具 5 集光部 6 ファイバ部 10 調整台 11 X軸スイベルステージ 12 Y軸スイベルステージ 13 X軸リニアステージ 14 Y軸リニアステージ 15 Z軸ステージ 20 光学測定部 21 昇降ステージ 22 測長センサ 23 赤外線カメラ 30 制御部 AS 基準光軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 G02B 6/42

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子を含む光部品が収納された光
    ジュールパッケージの開口側の基準面に対し、前記基
    準面までの距離を前記基準面上の3点以上の複数点にて
    光学測定系により測定し、この測定結果に基づき前記パ
    ッケージの姿勢を変位させて前記光学測定系の基準光軸
    に対して前記基準面を垂直に修正し、この後、前記光学
    測定系の基準光軸と前記パッケージの光軸とのなす変位
    角を測定することを特徴とする光モジュールの光軸測定
    方法。
  2. 【請求項2】 前記基準面の修正時、前記パッケージ
    、該パッケージの光軸に対してそれぞれ直交するX軸
    及びY軸の軸回りに回動される、請求項1の光モジュー
    ルの光軸測定方法。
  3. 【請求項3】 前記変位角は、前記光学測定系を前記
    準光軸に沿って移動させ、前記パッケージの前記基準面
    までの距離を異ならせて前記発光素子の発光点を前記光
    学測定系によりそれぞれ撮像し、この撮像結果により得
    られた前記発光点の位置ずれに基づき測定される、請求
    項1の光モジュールの光軸測定方法。
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