JP4046627B2 - 光モジュールの組立方法及び組立装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子、受光素子等の光素子と、反射鏡、レンズ等の光学部品と、光ファイバとで構成される光モジュールに関し、特にこの光モジュールを組み立てる際に、光素子に対する光学部品の位置決めを行う組立方法及び組立装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光素子と反射鏡、レンズ等の光学部品及び光ファイバから構成される光モジュールにおいては、光出力を効率よく得るため、これら部品相互間の位置を精度よく合わせこむ必要がある。
【０００３】
このような光モジュールの組立工程において、従来、反射鏡、レンズ等の光学部品の位置決めに関しては、これら光学部品の外形位置を測定し、その外形位置を基準として光学部品の最適位置（反射鏡の場合、反射面の中心位置、レンズの場合、レンズ中心位置[主点位置]）の位置決めを行い、これら光学部品をベース部材に固定する方法が用いられていた。
【０００４】
しかしながら、上述の方法では、光学部品自体に外形ばらつきが存在する場合、これら光学部品を精度よく位置決めすることが難しい。そのため、光素子と光学部品の光軸がずれて固定され、光モジュールの結合効率低下の原因となることがあった。
【０００５】
この問題を解決するため、外部からの光を入射する光ファイバをハウジング内に仮固定した後、光ファイバを介して入射した光を実際に光学部品を介して、受光素子に取り込みながら、光学部品の位置を動かして正しい位置に調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２１３７２４号公報（第５−８頁、第１−９図）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この特許文献１等で提案された方法においては、前述の方法に比べ、受光素子と光学部品（特許文献１の場合、反射鏡）の光軸を精度よく合わせることができる反面、調整に多くの時間を要するという問題があった。すなわち、調芯精度は向上するが、調芯に多くの時間を要することとなり、そのため、生産性が悪くなるという問題があった。また、そのほかにハウジング、光ファイバ等のワークをハンドリングするのが容易ではないという問題もあった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高精度な調整が必要とされる光素子と反射鏡、レンズ等の光学部品との組立を生産性よく行うことができる光モジュールの組立方法及び組立装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光モジュールの組立方法は、光素子を搭載するベース部材及びベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う組立方法であって、光素子が基準位置となるようにベース部材を固定し、反射鏡を、任意の向きに指向可能に、且つ光素子と反射鏡の相対的な位置関係を調節可能に支持し、光素子に対して所定の位置に光源を配置し、光素子に対して所定の位置に配置された撮像装置にて、光源から発光され反射鏡にて反射された光を撮像し、撮像装置の出力する画像情報に基づいて反射鏡の光軸位置を算出し、算出した光軸位置の演算結果に基づいて、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う。
【００１０】
また、この発明に係る光モジュールの組立装置は、光素子を搭載するベース部材及びベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う組立装置であって、光素子が基準位置となるようベース部材を固定するベース固定台と、反射鏡を任意の向きに指向可能に支持するとともに、光素子と反射鏡の相対的な位置関係を調節する駆動機構と、光素子に対して所定の位置に配置された光源と、光素子に対して所定の位置に配置され光源から発光され反射鏡にて反射された光を撮像する撮像装置と、撮像装置の出力する画像情報に基づいて反射鏡の光軸位置を算出する光軸算出手段とを備え、駆動機構は、光軸算出手段の演算結果に基づいて、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の光モジュールの組立装置の全体構成図である。図２は光モジュールの要部を示す斜視図である。図３は点光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。図４は光ファイバから発光された光ビームがレンズを通過したのち反射鏡で反射されて受光素子に集光する様子を示す斜視図である。図５は図４の断面図である。図６は受光素子の位置検出工程の様子を示す斜視図である。尚、図４は反射鏡の斜め後方から見た様子を示す斜視図であるが理解しやすいように反射鏡を透かして記載している。
【００１２】
本実施の形態にて対象とする光モジュール１０１は、図４に示されるように、光ファイバ２から発光された光ビーム１をレンズ３、反射鏡６を介して、光素子としての受光素子４に取り込む構成をなしている。ここで、レンズ３から反射鏡６に至る光ビーム１は平行光線となっている。受光素子４は、ベース部材５上面の搭載基準面に実装されている。反射鏡６は、この搭載基準面に接着剤にて固定されている。このような構成の光モジュール１０１の組立に際して、本実施の形態は、受光素子４の中心位置と反射鏡６の反射面６ａの光軸を求め、双方の位置を合わせて両者を固定するものである。
【００１３】
図１において、本実施の形態の組立装置２０１は、受光素子４が基準位置となるようにベース部材５を固定するベース固定台１７と、反射鏡６を任意の向きに向かせることができるように支持するとともに、受光素子４と反射鏡６の相対的な位置関係を調節する駆動機構１９と、受光素子４に対して所定の位置に配置された光源としての点光源１０と、点光源１０から発光され反射鏡６にて反射された光ビーム２７を撮像する撮像装置１１と、撮像装置１１の出力する画像情報に基づいて反射鏡６の光軸位置を算出する光軸算出手段５０とを有している。
【００１４】
ベース部材５は、受光素子４を搭載し、ベース固定台１７に載置されて、例えば真空吸着により固定されている。一方、反射鏡６は、例えば駆動機構１９の先端に設けられた真空吸着装置１９ａに真空吸着されて支持されている。
【００１５】
駆動機構１９は、第一の基準軸（Ｘ軸）に沿って移動させるＸステージと、第一の基準軸と直交する第二の基準軸（Ｙ軸）に沿って移動させるＹステージと、第一及び第二の基準軸と直交する第三の基準軸（Ｚ軸）に沿って移動させるＺ軸ステージと第三の基準軸を中心に回転させるθステージと、第三の基準軸に直交する軸を支点に回動させるあおりステージ（θｙ）とを備えている。つまり、駆動機構１９は、反射鏡６を、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ（回転）、θｙ（あおり）の５自由度において指向可能に支持している。駆動機構１９は各軸毎にサーボモータを内蔵しており、後述する駆動指令部１５からの動作指令により数値制御されて動作する。
【００１６】
点光源１０は、具体的には光ビームを発光する光ファイバから構成されている。一方、点光源１０から発光された光ビームが反射鏡で反射された後の発光位置を撮像する撮像装置１１は、撮像装置本体１１ａと対物レンズ１１ｂとから構成され、光軸方向に移動可能な往復移動台２０上に配設されている。
【００１７】
受光素子４の位置を検出する撮像装置９は、ベース固定台１７の上方で、駆動機構１３により、フォーカス方向であるＺ軸方向に移動可能に設けられている。撮像装置９は、撮像装置９ａ及び対物レンズ９ｂから構成されている。
【００１８】
撮像装置１１及び撮像装置９は、画像処理部１４に電気的に接続されている。画像処理部１４は、入力画像データの重心演算等を行って、位置情報を算出する。画像処理部１４に接続される上記２つの撮像装置９、１１は、互いに切り替え可能となっている。主制御装置１６は、画像処理部１４が出力する位置情報に基づいて反射鏡６の位置補正量を算出し、そのデータを位置合わせ駆動指令部１５に出力する。画像処理部１４及び主制御装置１６は、撮像装置１１の出力する画像情報に基づいて反射鏡６の光軸位置を算出する光軸算出手段５０を構成している。駆動機構１９及び往復移動台２０は、駆動指令部１５によって、入力された移動指令に基づいて内蔵のサーボモータを駆動して反射鏡６の位置決めを行う。
【００１９】
次に、本実施の形態の受光素子４と反射鏡６の組立方法を説明する。
（１）受光素子４の位置検出工程
図６に示されるように、受光素子４を、受光素子４の上方に設置された撮像装置９により撮像し、画像データを画像処理部１４に取り込む。画像処理部１４は、取り込んだ画像データに基づいて重心演算を行い、受光素子４の中心位置を求める。
【００２０】
（２）反射面６ａの光軸位置検出工程
反射鏡６を真空吸着装置１９ａにより保持した後、点光源１０から発光された光ビームを反射鏡６の反射面６ａを介して撮像装置１１にて撮像し、撮像した画像データを画像処理部１４に取り込む。かかる後、往復移動台２０により、撮像装置１１を光軸方向に移動させながら、順次、発光点の画像データを画像処理部１４に取り込み、その光ビーム２７の形状を確認し、光ビーム２７の光軸を求める。
【００２１】
具体的には、求められた光ビーム２７のビーム形状及び光軸が、予め求めておいた当該光モジュール１０１における光ビーム１のビーム形状及び光軸と一致するよう、駆動機構１９を駆動させ、反射鏡６の位置を調整する。尚、本実施の形態の光モジュール１０１においては、レンズ３から反射鏡６に至る光ビーム１は平行光線であるため、光軸方向に撮像装置１１を移動させ、光ビーム２７の形状が平行光線となっていることを確認すればよい。
【００２２】
（３）受光素子４と反射鏡６の位置合わせ工程
駆動機構１９を駆動させ、（１）で算出した受光素子４の中心位置と（２）で算出した光ビーム２７の光軸が一致するように、反射鏡６をベース部材５の受光素子４の搭載基準面上に平行移動させる。これにより、反射鏡６の反射面６ａの最適位置と受光素子４の中心位置を精度良く合わせることができる。かかる後、図示しない接着塗布装置で接着剤を塗布し、接着剤が固化するまで反射鏡６を保持し、これによりベース部材５の搭載基準面に反射鏡６を固定する。
【００２３】
このように構成された光モジュールの組立装置２０１は、受光素子を搭載するベース部材５及びベース部材５に固定され曲面形状の反射面６ａを持つ反射鏡６を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０１の組立工程において、受光素子４に対する反射鏡６の位置決めを行う組立装置であって、受光素子４が基準位置となるようにベース部材５を固定するベース固定台１７と、反射鏡６を任意の向きに指向可能に支持するとともに、受光素子４と反射鏡６の相対的な位置関係を調節する駆動機構１９と、受光素子４に対して所定の位置に配置された点光源１０と、受光素子４に対して所定の位置に配置され点光源１０から発光され反射鏡６にて反射された光を撮像する撮像装置１１と、撮像装置１１の出力する画像情報に基づいて反射鏡６の光軸位置を算出する光軸算出手段５０とを備え、駆動機構１９は、光軸算出手段５０の演算結果に基づいて、受光素子４に対する反射鏡６の位置決めを行うので、高精度な調整が必要とされる受光素子４と反射鏡６との位置決めを短時間で行うことができ生産性を向上させることができる。
【００２４】
駆動機構１９は、反射鏡６を、第一の基準軸に沿って移動させるＸ軸ステージと、第一の基準軸と直交する第二の基準軸に沿って移動させるＹ軸ステージと、第一及び第二の基準軸と直交する第三の基準軸に沿って移動させるＺ軸ステージと、第三の基準軸を中心に回転させるθステージと、第三の基準軸に直交する軸を支点に回動させるあおりステージとを備えているので反射鏡６を適切な方向に容易に指向させることができ、さらに短時間で受光素子４と反射鏡６との位置決めを行うことができ、生産性をさらに向上させることができる。
【００２５】
さらにまた、光ビームを発光する光源が、点光源１０であるので、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０１の組立工程において、受光素子４に対する反射鏡６の位置決めを容易に行うことができる。
【００２６】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２の光モジュールの組立装置の全体構成図である。図８は平行光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。本実施の形態の組立装置２０２においては、光ビームを発光する光源として平行光源１８が所定の位置に配置されている。また、平行光源１８から発光され反射鏡６にて反射された光ビーム２８を撮像する撮像装置１２が、反射鏡６の下方に配置されている。
【００２７】
平行光源１８としては、例えば、光モジュール１０１を模擬し、光ファイバ１８ａにレンズ８ｂ（コリメートレンズ）を取り付けたものとすることができる。一方、平行光源１８から発光された光ビームが、反射鏡６で反射された後の発光位置を撮像する撮像装置１２は、撮像装置本体１２ａと対物レンズ１２ｂとから構成され、光軸方向に移動可能とするために往復移動台２１に配設されている。撮像装置１２が撮像した撮像データは、実施の形態１と同様に、画像処理部に入力される。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２８】
次に、本実施の形態の受光素子４と反射鏡６の組立方法を説明する。
（１）受光素子４の位置検出工程は、実施の形態１と同様である。
【００２９】
（２）反射面６ａの光軸位置検出工程
反射鏡６を真空吸着装置１９ａにより保持した後、平行光源１８からの発光を反射鏡６の反射面６ａを介して、撮像装置１２にて撮像し、撮像した画像データを画像処理部１４に取り込む。かかる後、往復移動台２１により、撮像装置１２を光軸方向に移動させながら、順次、発光点の画像データを画像処理部１４に取り込み、その光ビーム２８の形状を確認し、光ビーム２８の光軸及び焦点位置を求める。具体的には、求められた光ビーム２８のビーム形状、光軸及び焦点位置が、予め求めておいた当該光モジュール１０１における光ビーム２９（図４）のビーム形状及び光軸と一致するよう、駆動機構１９を駆動させ、反射鏡６の位置を調整する。
【００３０】
（３）受光素子４と反射鏡６の位置合わせ工程は、実施の形態１と同様である。
【００３１】
このように構成された光モジュールの組立装置２０２は、光源が平行光源１８であるので、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０１の組立工程において、受光素子４に対する反射鏡６の位置決めを容易に行うことができる。
【００３２】
尚、上述実施の形態１及び２は、図４に示される、光ファイバ２から発光された光ビーム１をレンズ３、反射鏡６を介して、光素子としての受光素子４に取り込む構成をなす光モジュール１０１を対象とするものであったが、光素子としての受光素子４の代わりに発光素子が設けられた光モジュールであっても対象とすることができる。すなわち、図９及び図１０に示す、発光素子２６、反射鏡６、レンズ３、光ファイバ２からなる光モジュール１０２においても、同様の方法で位置決めすることが可能である。さらには、図１１に示す、光モジュール１０１に対してレンズ３を有していない構成の光モジュール１０３や、図１２に示す、光モジュール１０２に対してレンズ３を有していない構成の光モジュール１０４を対象とすることも可能である。
【００３３】
実施の形態３．
図１３はこの発明の実施の形態３の光モジュールの組立装置の全体構成図である。図１４は光モジュールの要部を示す斜視図である。図１５は点光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。図１６は光ファイバから発光された光ビームがレンズを通過したのち受光素子に集光する様子を示す斜視図である。図１７は受光素子の位置検出工程の様子を示す斜視図である。
【００３４】
本実施の形態にて対象とする光モジュール１０５は、図１６に示されるように、光ファイバ２から発光された光ビーム１をレンズ３、レンズ７を介して、光素子としての受光素子４に取り込む構成をなしている。ここで、レンズ３からレンズ７に至る光ビーム１は平行光線となっている。受光素子４は、ベース部材５上面に立設された受光素子サブマウント８上に固定されている。レンズ３は、ベース部材５上に接着剤あるいは半田により固定されている。このような構成の光モジュール１０５の組立に際して、本実施の形態は、受光素子４の中心位置とレンズ７の最適位置の光軸を求め、双方の位置を合わせて両者を固定するものである。
【００３５】
本実施の形態の組立装置２０３は、レンズ７を任意の向きに向かせることができるように支持するとともに、受光素子４とレンズ７の相対的な位置関係を調節する駆動機構２２と、受光素子４に対して所定の位置に配置された光源としての点光源１０と、点光源１０から発光されレンズを介した後の光ビーム３０を撮像する撮像装置１１とを備えている。ここで、レンズ７は、例えば駆動機構２２の先端に設けられた真空吸着装置２２ａに真空吸着されて支持されている。
【００３６】
駆動機構２２は、第一の基準軸（Ｘ軸）に沿って移動させるＸステージと、第一の基準軸と直交する第二の基準軸（Ｙ軸）に沿って移動させるＹステージと、第一及び第二の基準軸と直交する第三の基準軸（Ｚ軸）に沿って移動させるＺ軸ステージと第三の基準軸を中心に回転させるθステージと、第三の基準軸に直交する軸を支点に回動させるあおりステージ（θｙ）とを備えている。つまり、駆動機構２２は、レンズ７を、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ（回転）、θｙ（あおり）の５自由度において指向可能に支持している。ここで、レンズ７として球レンズを用いる場合、駆動機構２２は、θステージ及びあおりステージ（θｙ）を省き、Ｘ、Ｙ、Ｚの３自由度にて構成する。駆動機構２２は各軸毎にサーボモータを内蔵しており、後述する駆動指令部１５からの動作指令により数値制御されて動作する。
【００３７】
受光素子４の位置を検出する撮像装置９は、受光素子に対し、フォーカス方向であるＸ軸方向に移動可能な駆動機構１３上に設けられている。撮像装置９は、撮像装置９ａ及び対物レンズ９ｂから構成されている。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３８】
次に、本実施の形態の受光素子４とレンズ７の組立方法を説明する。
（１）受光素子４の位置検出工程
図１７に示されるように、受光素子４を、受光素子４の対面に設置された撮像装置９により撮像し、画像データを画像処理部１４に取り込む。画像処理部１４は、取り込んだ画像データに基づいて重心演算を行い、受光素子４の中心位置を求める。
【００３９】
（２）レンズ７の光軸位置検出工程
レンズ７を真空吸着装置２２ａにより保持した後、点光源１０から発光された光ビームをレンズ７を介して撮像装置１１にて撮像し、撮像した画像データを画像処理部１４に取り込む。かかる後、往復移動台２０により、撮像装置１１を光軸方向に移動させながら、順次、発光点の画像データを画像処理部１４に取り込み、その光ビーム３０の形状を確認し、光ビーム３０の光軸を求める。
【００４０】
（３）受光素子４とレンズ７の位置合わせ工程
駆動機構２２を駆動させ、（１）で算出した受光素子４の中心位置と（２）で算出した光ビーム３０の光軸が一致するように、レンズ７をベース部材５の受光素子４の搭載基準面上に平行移動させる。これにより、レンズ７の最適位置と受光素子４の中心位置を精度良く合わせることができる。かかる後、接着剤もしくは半田を塗布し、レンズ７をベース部材５上に固定する。
【００４１】
このように構成された光モジュールの組立装置２０３は、受光素子を搭載するベース部材５及びベース部材５に固定されるレンズ７及び光ファイバからなる光モジュール１０５の組立工程において、受光素子４に対するレンズ７の位置決めを行う組立装置であって、受光素子４が基準位置となるようにベース部材５を固定するベース固定台１７と、レンズ７を任意の向きに支持するとともに、受光素子４とレンズ７の相対的な位置関係を調節する駆動機構２２と、受光素子４に対して所定の位置に配置された点光源１０と、受光素子４に対して所定の位置に配置され点光源１０から発光されレンズ７を介した後の光を撮像する撮像装置１１と、撮像装置１１の出力する画像情報に基づいてレンズ７の光軸位置を算出する光軸算出手段５０とを備え、駆動機構２２は、光軸算出手段５０の演算結果に基づいて、受光素子４に対するレンズ７の位置決めを行うので、高精度な調整が必要とされる受光素子４とレンズ７の位置決めを短時間で行うことができ生産性を向上させることができる。
【００４２】
さらにまた、光ビームを発光する光源が、点光源１０であるので、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０５の組立工程において、受光素子４に対するレンズ７の位置決めを容易に行うことができる。
【００４３】
尚、本実施の形態のレンズ３は、ベース部材上に接着剤あるいは半田により固定されているが、図示しない金属性のレンズホルダで挟持して、ベース部材５に溶接固定してもよい。
【００４４】
実施の形態４．
図１８はこの発明の実施の形態４の光モジュールの組立装置の全体構成図である。図１９は平行光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。本実施の形態の組立装置２０４においては、光ビームを発光する光源として平行光源１８が所定の位置に配置されている。また、平行光源１８から発光されレンズ７を介した光ビーム３１を撮像する撮像装置１２が、レンズ７と対向して配置されている。
【００４５】
平行光源１８は、例えば、光モジュール１０１を模擬し、光ファイバ１８ａにレンズ１８ｂ（コリメートレンズ）を取り付けたものとすることができる。一方、平行光源１８から発光され光ビームが、反射鏡６で反射された後の発光位置を撮像する撮像装置１２は撮像装置本体１２ａと対物レンズ１２ｂとから構成され、光軸方向に移動可能な往復移動台２１に配設されている。撮像装置１２が撮像した撮像データは、実施の形態１と同様に、画像処理部に入力される。
その他の構成は、実施の形態３と同様である。
【００４６】
次に、本実施の形態の受光素子４とレンズ７の組立方法を説明する。
（１）受光素子４の位置検出工程は、実施の形態１と同様である。
【００４７】
（２）レンズ７の光軸位置検出工程
レンズ７を真空吸着装置２２ａにより保持した後、平行光源１８からの発光をレンズ７を介して、撮像装置１２にて撮像し、撮像した画像データを画像処理部１４に取り込む。かかる後、往復移動台２１により、撮像装置１２を光軸方向に移動させながら、順次、発光点の画像データを画像処理部１４に取り込み、その光ビーム３１の形状を確認し、光ビーム３１の光軸及び焦点位置を求める。具体的には、求められた光ビーム３１のビーム形状、光軸及び焦点位置が予め求めておいた当該光モジュール１０５における光ビーム３２（図１６）のビーム形状及び光軸と一致するよう、駆動機構２２を駆動させ、レンズの位置を調整する。
【００４８】
（３）受光素子４と反射鏡６の位置合わせ工程は、実施の形態３と同様である。
【００４９】
このように構成された光モジュールの組立装置２０４は、光源が平行光源であるので、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０５の組立工程において、受光素子４に対するレンズ７の位置決めを容易に行うことができる。
【００５０】
尚、上述実施の形態３及び４は、図１６に示される、光ファイバ２から発光された光ビーム１をレンズ３、レンズ７を介して、光素子としての受光素子４に取り込む構成をなす光モジュール１０５を対象とするものであったが、光素子として受光素子４の代わりに発光素子が設けられた光モジュールであっても対象とすることができる。すなわち、図２０に示す、発光素子２６、レンズ３、レンズ７、光ファイバ２からなる光モジュール１０６においても、同様の方法で位置決めすることが可能である。さらには、図２１に示す、光モジュール１０５に対してレンズ３を有していない構成の光モジュール１０７や、図２２に示す、光モジュール１０６に対してレンズ３を有していない構成の光モジュール１０８を対象とすることも可能である。
【００５１】
また、本実施の形態１から４では、ビーム光を撮像装置にて検出し、ビーム形状、焦点位置等の情報から光軸位置を求めているが、撮像手段として例えば波面センサを用いた場合は、波面収差を評価してその光軸位置を算出するものとする。
【００５２】
【発明の効果】
このように、製品の受発光部品と別の光学系（発光光源［点光源、平行光源］、撮像装置）を用いて、光軸基準で組み立てることによって、高精度な組立性能が要求されるレンズ、反射鏡等の光学部品組立を生産性よく実現できる。
【００５３】
この発明に係る光モジュールの組立方法は、光素子を搭載するベース部材及びベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う組立方法であって、光素子が基準位置となるようにベース部材を固定し、反射鏡を、任意の向きに指向可能に、且つ光素子と反射鏡の相対的な位置関係を調節可能に支持し、光素子に対して所定の位置に光源を配置し、光素子に対して所定の位置に配置された撮像装置にて、光源から発光され反射鏡にて反射された光を撮像し、撮像装置の出力する画像情報に基づいて反射鏡の光軸位置を算出し、算出した光軸位置の演算結果に基づいて、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う。そのため、高精度な調整が必要とされる光素子と反射鏡との位置決めを容易にでき、光モジュールの組立作業が効率化される。
【００５４】
また、この発明に係る光モジュールの組立装置は、光素子を搭載するベース部材及びベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う組立装置であって、光素子が基準位置となるようベース部材を固定するベース固定台と、反射鏡を任意の向きに指向可能に支持するとともに、光素子と反射鏡の相対的な位置関係を調節する駆動機構と、光素子に対して所定の位置に配置された光源と、光素子に対して所定の位置に配置され光源から発光され反射鏡にて反射された光を撮像する撮像装置と、撮像装置の出力する画像情報に基づいて反射鏡の光軸位置を算出する光軸算出手段とを備え、駆動機構は、光軸算出手段の演算結果に基づいて、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う。そのため、高精度な調整が必要とされる光素子と反射鏡との位置決めを短時間で行うことができ生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の光モジュールの組立装置の全体構成図である。
【図２】 実施の形態１の光モジュールの要部を示す斜視図である。
【図３】 点光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。
【図４】 光ファイバから発光された光ビームがレンズを通過したのち反射鏡で反射されて受光素子に集光する様子を示す斜視図である。
【図５】 図４の光モジュールの断面図である。
【図６】 受光素子の位置検出工程の様子を示す斜視図である。
【図７】 この発明の実施の形態２の光モジュールの組立装置の全体構成図である。
【図８】 平行光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。
【図９】 発光素子から発光された光ビームが反射鏡で反射されたのちレンズを通過して光ファイバに集光する様子を示す斜視図である。
【図１０】 図９の光モジュールの断面図である。
【図１１】 図４の光モジュールからレンズを削除した構成の光モジュールの斜視図である。
【図１２】 図９の光モジュールからレンズを削除した構成の光モジュールの斜視図である。
【図１３】 この発明の実施の形態３の光モジュールの組立装置の全体構成図である。
【図１４】 実施の形態３の光モジュールの要部を示す斜視図である。
【図１５】 点光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。
【図１６】 光ファイバから発光された光ビームがレンズを通過したのち受光素子に集光する様子を示す斜視図である。
【図１７】 受光素子の位置検出工程の様子を示す斜視図である。
【図１８】 この発明の実施の形態４の光モジュールの組立装置の全体構成図である。
【図１９】 平行光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。
【図２０】 発光素子から発光された光ビームがレンズを通過して光ファイバに集光する様子を示す斜視図である。
【図２１】 図１４の光モジュールからレンズを削除した構成の光モジュールの斜視図である。
【図２２】 図２０の光モジュールからレンズを削除した構成の光モジュールの斜視図である。
【符号の説明】
１ 光ビーム、２ 光ファイバ、３ レンズ、４ 受光素子（光素子）、５ ベース部材、６ 反射鏡、６ａ 反射面、７ レンズ、８ 受光素子サブマウント、９ 撮像装置、９ａ 撮像装置本体、９ｂ 対物レンズ、１０ 点光源（光源）、１１ 撮像装置、１１ａ 撮像装置本体、１１ｂ 対物レンズ、１２ 撮像装置、１２ａ 撮像装置本体、１２ｂ 対物レンズ、１３ 駆動機構、１４ 画像処理部、１５ 駆動指令部、１６ 主制御装置、１７ ベース固定台、１８平行光源（光源）、１８ａ 光ファイバ、１８ｂ レンズ、１９ 駆動機構、１９ａ 真空吸着装置、２０ 往復移動台、２１ 往復移動台、２２ 駆動機構、２２ａ 真空吸着装置、２６ 発光素子（光素子）、２７〜３２ 光ビーム、５０ 光軸算出手段、１０１〜１０８ 光モジュール、２０１〜２０４ 組立装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子、受光素子等の光素子と、反射鏡、レンズ等の光学部品と、光ファイバとで構成される光モジュールに関し、特にこの光モジュールを組み立てる際に、光素子に対する光学部品の位置決めを行う組立方法及び組立装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光素子と反射鏡、レンズ等の光学部品及び光ファイバから構成される光モジュールにおいては、光出力を効率よく得るため、これら部品相互間の位置を精度よく合わせこむ必要がある。
【０００３】
このような光モジュールの組立工程において、従来、反射鏡、レンズ等の光学部品の位置決めに関しては、これら光学部品の外形位置を測定し、その外形位置を基準として光学部品の最適位置（反射鏡の場合、反射面の中心位置、レンズの場合、レンズ中心位置[主点位置]）の位置決めを行い、これら光学部品をベース部材に固定する方法が用いられていた。
【０００４】
しかしながら、上述の方法では、光学部品自体に外形ばらつきが存在する場合、これら光学部品を精度よく位置決めすることが難しい。そのため、光素子と光学部品の光軸がずれて固定され、光モジュールの結合効率低下の原因となることがあった。
【０００５】
この問題を解決するため、外部からの光を入射する光ファイバをハウジング内に仮固定した後、光ファイバを介して入射した光を実際に光学部品を介して、受光素子に取り込みながら、光学部品の位置を動かして正しい位置に調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２１３７２４号公報（第５−８頁、第１−９図）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この特許文献１等で提案された方法においては、前述の方法に比べ、受光素子と光学部品（特許文献１の場合、反射鏡）の光軸を精度よく合わせることができる反面、調整に多くの時間を要するという問題があった。すなわち、調芯精度は向上するが、調芯に多くの時間を要することとなり、そのため、生産性が悪くなるという問題があった。また、そのほかにハウジング、光ファイバ等のワークをハンドリングするのが容易ではないという問題もあった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高精度な調整が必要とされる光素子と反射鏡、レンズ等の光学部品との組立を生産性よく行うことができる光モジュールの組立方法及び組立装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光モジュールの組立方法は、光素子を搭載するベース部材及びベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う組立方法であって、光素子が基準位置となるようにベース部材を固定し、反射鏡を、任意の向きに指向可能に、且つ光素子と反射鏡の相対的な位置関係を調節可能に支持し、光素子に対して所定の位置に光源を配置し、光素子に対して所定の位置に配置された撮像装置にて、光源から発光され反射鏡にて反射された光を撮像し、撮像装置の出力する画像情報に基づいて反射鏡の光軸位置を算出し、算出した光軸位置の演算結果に基づいて、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う。
【００１０】
また、この発明に係る光モジュールの組立装置は、光素子を搭載するベース部材及びベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う組立装置であって、光素子が基準位置となるようベース部材を固定するベース固定台と、反射鏡を任意の向きに指向可能に支持するとともに、光素子と反射鏡の相対的な位置関係を調節する駆動機構と、光素子に対して所定の位置に配置された光源と、光素子に対して所定の位置に配置され光源から発光され反射鏡にて反射された光を撮像する撮像装置と、撮像装置の出力する画像情報に基づいて反射鏡の光軸位置を算出する光軸算出手段とを備え、駆動機構は、光軸算出手段の演算結果に基づいて、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の光モジュールの組立装置の全体構成図である。図２は光モジュールの要部を示す斜視図である。図３は点光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。図４は光ファイバから発光された光ビームがレンズを通過したのち反射鏡で反射されて受光素子に集光する様子を示す斜視図である。図５は図４の断面図である。図６は受光素子の位置検出工程の様子を示す斜視図である。尚、図４は反射鏡の斜め後方から見た様子を示す斜視図であるが理解しやすいように反射鏡を透かして記載している。
【００１２】
本実施の形態にて対象とする光モジュール１０１は、図４に示されるように、光ファイバ２から発光された光ビーム１をレンズ３、反射鏡６を介して、光素子としての受光素子４に取り込む構成をなしている。ここで、レンズ３から反射鏡６に至る光ビーム１は平行光線となっている。受光素子４は、ベース部材５上面の搭載基準面に実装されている。反射鏡６は、この搭載基準面に接着剤にて固定されている。このような構成の光モジュール１０１の組立に際して、本実施の形態は、受光素子４の中心位置と反射鏡６の反射面６ａの光軸を求め、双方の位置を合わせて両者を固定するものである。
【００１３】
図１において、本実施の形態の組立装置２０１は、受光素子４が基準位置となるようにベース部材５を固定するベース固定台１７と、反射鏡６を任意の向きに向かせることができるように支持するとともに、受光素子４と反射鏡６の相対的な位置関係を調節する駆動機構１９と、受光素子４に対して所定の位置に配置された光源としての点光源１０と、点光源１０から発光され反射鏡６にて反射された光ビーム２７を撮像する撮像装置１１と、撮像装置１１の出力する画像情報に基づいて反射鏡６の光軸位置を算出する光軸算出手段５０とを有している。
【００１４】
ベース部材５は、受光素子４を搭載し、ベース固定台１７に載置されて、例えば真空吸着により固定されている。一方、反射鏡６は、例えば駆動機構１９の先端に設けられた真空吸着装置１９ａに真空吸着されて支持されている。
【００１５】
駆動機構１９は、第一の基準軸（Ｘ軸）に沿って移動させるＸステージと、第一の基準軸と直交する第二の基準軸（Ｙ軸）に沿って移動させるＹステージと、第一及び第二の基準軸と直交する第三の基準軸（Ｚ軸）に沿って移動させるＺ軸ステージと第三の基準軸を中心に回転させるθステージと、第三の基準軸に直交する軸を支点に回動させるあおりステージ（θｙ）とを備えている。つまり、駆動機構１９は、反射鏡６を、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ（回転）、θｙ（あおり）の５自由度において指向可能に支持している。駆動機構１９は各軸毎にサーボモータを内蔵しており、後述する駆動指令部１５からの動作指令により数値制御されて動作する。
【００１６】
点光源１０は、具体的には光ビームを発光する光ファイバから構成されている。一方、点光源１０から発光された光ビームが反射鏡で反射された後の発光位置を撮像する撮像装置１１は、撮像装置本体１１ａと対物レンズ１１ｂとから構成され、光軸方向に移動可能な往復移動台２０上に配設されている。
【００１７】
受光素子４の位置を検出する撮像装置９は、ベース固定台１７の上方で、駆動機構１３により、フォーカス方向であるＺ軸方向に移動可能に設けられている。撮像装置９は、撮像装置９ａ及び対物レンズ９ｂから構成されている。
【００１８】
撮像装置１１及び撮像装置９は、画像処理部１４に電気的に接続されている。画像処理部１４は、入力画像データの重心演算等を行って、位置情報を算出する。画像処理部１４に接続される上記２つの撮像装置９、１１は、互いに切り替え可能となっている。主制御装置１６は、画像処理部１４が出力する位置情報に基づいて反射鏡６の位置補正量を算出し、そのデータを位置合わせ駆動指令部１５に出力する。画像処理部１４及び主制御装置１６は、撮像装置１１の出力する画像情報に基づいて反射鏡６の光軸位置を算出する光軸算出手段５０を構成している。駆動機構１９及び往復移動台２０は、駆動指令部１５によって、入力された移動指令に基づいて内蔵のサーボモータを駆動して反射鏡６の位置決めを行う。
【００１９】
次に、本実施の形態の受光素子４と反射鏡６の組立方法を説明する。
（１）受光素子４の位置検出工程
図６に示されるように、受光素子４を、受光素子４の上方に設置された撮像装置９により撮像し、画像データを画像処理部１４に取り込む。画像処理部１４は、取り込んだ画像データに基づいて重心演算を行い、受光素子４の中心位置を求める。
【００２０】
（２）反射面６ａの光軸位置検出工程
反射鏡６を真空吸着装置１９ａにより保持した後、点光源１０から発光された光ビームを反射鏡６の反射面６ａを介して撮像装置１１にて撮像し、撮像した画像データを画像処理部１４に取り込む。かかる後、往復移動台２０により、撮像装置１１を光軸方向に移動させながら、順次、発光点の画像データを画像処理部１４に取り込み、その光ビーム２７の形状を確認し、光ビーム２７の光軸を求める。
【００２１】
具体的には、求められた光ビーム２７のビーム形状及び光軸が、予め求めておいた当該光モジュール１０１における光ビーム１のビーム形状及び光軸と一致するよう、駆動機構１９を駆動させ、反射鏡６の位置を調整する。尚、本実施の形態の光モジュール１０１においては、レンズ３から反射鏡６に至る光ビーム１は平行光線であるため、光軸方向に撮像装置１１を移動させ、光ビーム２７の形状が平行光線となっていることを確認すればよい。
【００２２】
（３）受光素子４と反射鏡６の位置合わせ工程
駆動機構１９を駆動させ、（１）で算出した受光素子４の中心位置と（２）で算出した光ビーム２７の光軸が一致するように、反射鏡６をベース部材５の受光素子４の搭載基準面上に平行移動させる。これにより、反射鏡６の反射面６ａの最適位置と受光素子４の中心位置を精度良く合わせることができる。かかる後、図示しない接着塗布装置で接着剤を塗布し、接着剤が固化するまで反射鏡６を保持し、これによりベース部材５の搭載基準面に反射鏡６を固定する。
【００２３】
このように構成された光モジュールの組立装置２０１は、受光素子を搭載するベース部材５及びベース部材５に固定され曲面形状の反射面６ａを持つ反射鏡６を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０１の組立工程において、受光素子４に対する反射鏡６の位置決めを行う組立装置であって、受光素子４が基準位置となるようにベース部材５を固定するベース固定台１７と、反射鏡６を任意の向きに指向可能に支持するとともに、受光素子４と反射鏡６の相対的な位置関係を調節する駆動機構１９と、受光素子４に対して所定の位置に配置された点光源１０と、受光素子４に対して所定の位置に配置され点光源１０から発光され反射鏡６にて反射された光を撮像する撮像装置１１と、撮像装置１１の出力する画像情報に基づいて反射鏡６の光軸位置を算出する光軸算出手段５０とを備え、駆動機構１９は、光軸算出手段５０の演算結果に基づいて、受光素子４に対する反射鏡６の位置決めを行うので、高精度な調整が必要とされる受光素子４と反射鏡６との位置決めを短時間で行うことができ生産性を向上させることができる。
【００２４】
駆動機構１９は、反射鏡６を、第一の基準軸に沿って移動させるＸ軸ステージと、第一の基準軸と直交する第二の基準軸に沿って移動させるＹ軸ステージと、第一及び第二の基準軸と直交する第三の基準軸に沿って移動させるＺ軸ステージと、第三の基準軸を中心に回転させるθステージと、第三の基準軸に直交する軸を支点に回動させるあおりステージとを備えているので反射鏡６を適切な方向に容易に指向させることができ、さらに短時間で受光素子４と反射鏡６との位置決めを行うことができ、生産性をさらに向上させることができる。
【００２５】
さらにまた、光ビームを発光する光源が、点光源１０であるので、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０１の組立工程において、受光素子４に対する反射鏡６の位置決めを容易に行うことができる。
【００２６】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２の光モジュールの組立装置の全体構成図である。図８は平行光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。本実施の形態の組立装置２０２においては、光ビームを発光する光源として平行光源１８が所定の位置に配置されている。また、平行光源１８から発光され反射鏡６にて反射された光ビーム２８を撮像する撮像装置１２が、反射鏡６の下方に配置されている。
【００２７】
平行光源１８としては、例えば、光モジュール１０１を模擬し、光ファイバ１８ａにレンズ８ｂ（コリメートレンズ）を取り付けたものとすることができる。一方、平行光源１８から発光された光ビームが、反射鏡６で反射された後の発光位置を撮像する撮像装置１２は、撮像装置本体１２ａと対物レンズ１２ｂとから構成され、光軸方向に移動可能とするために往復移動台２１に配設されている。撮像装置１２が撮像した撮像データは、実施の形態１と同様に、画像処理部に入力される。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２８】
次に、本実施の形態の受光素子４と反射鏡６の組立方法を説明する。
（１）受光素子４の位置検出工程は、実施の形態１と同様である。
【００２９】
（２）反射面６ａの光軸位置検出工程
反射鏡６を真空吸着装置１９ａにより保持した後、平行光源１８からの発光を反射鏡６の反射面６ａを介して、撮像装置１２にて撮像し、撮像した画像データを画像処理部１４に取り込む。かかる後、往復移動台２１により、撮像装置１２を光軸方向に移動させながら、順次、発光点の画像データを画像処理部１４に取り込み、その光ビーム２８の形状を確認し、光ビーム２８の光軸及び焦点位置を求める。具体的には、求められた光ビーム２８のビーム形状、光軸及び焦点位置が、予め求めておいた当該光モジュール１０１における光ビーム２９（図４）のビーム形状及び光軸と一致するよう、駆動機構１９を駆動させ、反射鏡６の位置を調整する。
【００３０】
（３）受光素子４と反射鏡６の位置合わせ工程は、実施の形態１と同様である。
【００３１】
このように構成された光モジュールの組立装置２０２は、光源が平行光源１８であるので、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０１の組立工程において、受光素子４に対する反射鏡６の位置決めを容易に行うことができる。
【００３２】
尚、上述実施の形態１及び２は、図４に示される、光ファイバ２から発光された光ビーム１をレンズ３、反射鏡６を介して、光素子としての受光素子４に取り込む構成をなす光モジュール１０１を対象とするものであったが、光素子としての受光素子４の代わりに発光素子が設けられた光モジュールであっても対象とすることができる。すなわち、図９及び図１０に示す、発光素子２６、反射鏡６、レンズ３、光ファイバ２からなる光モジュール１０２においても、同様の方法で位置決めすることが可能である。さらには、図１１に示す、光モジュール１０１に対してレンズ３を有していない構成の光モジュール１０３や、図１２に示す、光モジュール１０２に対してレンズ３を有していない構成の光モジュール１０４を対象とすることも可能である。
【００３３】
実施の形態３．
図１３はこの発明の実施の形態３の光モジュールの組立装置の全体構成図である。図１４は光モジュールの要部を示す斜視図である。図１５は点光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。図１６は光ファイバから発光された光ビームがレンズを通過したのち受光素子に集光する様子を示す斜視図である。図１７は受光素子の位置検出工程の様子を示す斜視図である。
【００３４】
本実施の形態にて対象とする光モジュール１０５は、図１６に示されるように、光ファイバ２から発光された光ビーム１をレンズ３、レンズ７を介して、光素子としての受光素子４に取り込む構成をなしている。ここで、レンズ３からレンズ７に至る光ビーム１は平行光線となっている。受光素子４は、ベース部材５上面に立設された受光素子サブマウント８上に固定されている。レンズ３は、ベース部材５上に接着剤あるいは半田により固定されている。このような構成の光モジュール１０５の組立に際して、本実施の形態は、受光素子４の中心位置とレンズ７の最適位置の光軸を求め、双方の位置を合わせて両者を固定するものである。
【００３５】
本実施の形態の組立装置２０３は、レンズ７を任意の向きに向かせることができるように支持するとともに、受光素子４とレンズ７の相対的な位置関係を調節する駆動機構２２と、受光素子４に対して所定の位置に配置された光源としての点光源１０と、点光源１０から発光されレンズを介した後の光ビーム３０を撮像する撮像装置１１とを備えている。ここで、レンズ７は、例えば駆動機構２２の先端に設けられた真空吸着装置２２ａに真空吸着されて支持されている。
【００３６】
駆動機構２２は、第一の基準軸（Ｘ軸）に沿って移動させるＸステージと、第一の基準軸と直交する第二の基準軸（Ｙ軸）に沿って移動させるＹステージと、第一及び第二の基準軸と直交する第三の基準軸（Ｚ軸）に沿って移動させるＺ軸ステージと第三の基準軸を中心に回転させるθステージと、第三の基準軸に直交する軸を支点に回動させるあおりステージ（θｙ）とを備えている。つまり、駆動機構２２は、レンズ７を、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ（回転）、θｙ（あおり）の５自由度において指向可能に支持している。ここで、レンズ７として球レンズを用いる場合、駆動機構２２は、θステージ及びあおりステージ（θｙ）を省き、Ｘ、Ｙ、Ｚの３自由度にて構成する。駆動機構２２は各軸毎にサーボモータを内蔵しており、後述する駆動指令部１５からの動作指令により数値制御されて動作する。
【００３７】
受光素子４の位置を検出する撮像装置９は、受光素子に対し、フォーカス方向であるＸ軸方向に移動可能な駆動機構１３上に設けられている。撮像装置９は、撮像装置９ａ及び対物レンズ９ｂから構成されている。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００３８】
次に、本実施の形態の受光素子４とレンズ７の組立方法を説明する。
（１）受光素子４の位置検出工程
図１７に示されるように、受光素子４を、受光素子４の対面に設置された撮像装置９により撮像し、画像データを画像処理部１４に取り込む。画像処理部１４は、取り込んだ画像データに基づいて重心演算を行い、受光素子４の中心位置を求める。
【００３９】
（２）レンズ７の光軸位置検出工程
レンズ７を真空吸着装置２２ａにより保持した後、点光源１０から発光された光ビームをレンズ７を介して撮像装置１１にて撮像し、撮像した画像データを画像処理部１４に取り込む。かかる後、往復移動台２０により、撮像装置１１を光軸方向に移動させながら、順次、発光点の画像データを画像処理部１４に取り込み、その光ビーム３０の形状を確認し、光ビーム３０の光軸を求める。
【００４０】
（３）受光素子４とレンズ７の位置合わせ工程
駆動機構２２を駆動させ、（１）で算出した受光素子４の中心位置と（２）で算出した光ビーム３０の光軸が一致するように、レンズ７をベース部材５の受光素子４の搭載基準面上に平行移動させる。これにより、レンズ７の最適位置と受光素子４の中心位置を精度良く合わせることができる。かかる後、接着剤もしくは半田を塗布し、レンズ７をベース部材５上に固定する。
【００４１】
このように構成された光モジュールの組立装置２０３は、受光素子を搭載するベース部材５及びベース部材５に固定されるレンズ７及び光ファイバからなる光モジュール１０５の組立工程において、受光素子４に対するレンズ７の位置決めを行う組立装置であって、受光素子４が基準位置となるようにベース部材５を固定するベース固定台１７と、レンズ７を任意の向きに支持するとともに、受光素子４とレンズ７の相対的な位置関係を調節する駆動機構２２と、受光素子４に対して所定の位置に配置された点光源１０と、受光素子４に対して所定の位置に配置され点光源１０から発光されレンズ７を介した後の光を撮像する撮像装置１１と、撮像装置１１の出力する画像情報に基づいてレンズ７の光軸位置を算出する光軸算出手段５０とを備え、駆動機構２２は、光軸算出手段５０の演算結果に基づいて、受光素子４に対するレンズ７の位置決めを行うので、高精度な調整が必要とされる受光素子４とレンズ７の位置決めを短時間で行うことができ生産性を向上させることができる。
【００４２】
さらにまた、光ビームを発光する光源が、点光源１０であるので、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０５の組立工程において、受光素子４に対するレンズ７の位置決めを容易に行うことができる。
【００４３】
尚、本実施の形態のレンズ３は、ベース部材上に接着剤あるいは半田により固定されているが、図示しない金属性のレンズホルダで挟持して、ベース部材５に溶接固定してもよい。
【００４４】
実施の形態４．
図１８はこの発明の実施の形態４の光モジュールの組立装置の全体構成図である。図１９は平行光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。本実施の形態の組立装置２０４においては、光ビームを発光する光源として平行光源１８が所定の位置に配置されている。また、平行光源１８から発光されレンズ７を介した光ビーム３１を撮像する撮像装置１２が、レンズ７と対向して配置されている。
【００４５】
平行光源１８は、例えば、光モジュール１０１を模擬し、光ファイバ１８ａにレンズ１８ｂ（コリメートレンズ）を取り付けたものとすることができる。一方、平行光源１８から発光され光ビームが、反射鏡６で反射された後の発光位置を撮像する撮像装置１２は撮像装置本体１２ａと対物レンズ１２ｂとから構成され、光軸方向に移動可能な往復移動台２１に配設されている。撮像装置１２が撮像した撮像データは、実施の形態１と同様に、画像処理部に入力される。
その他の構成は、実施の形態３と同様である。
【００４６】
次に、本実施の形態の受光素子４とレンズ７の組立方法を説明する。
（１）受光素子４の位置検出工程は、実施の形態１と同様である。
【００４７】
（２）レンズ７の光軸位置検出工程
レンズ７を真空吸着装置２２ａにより保持した後、平行光源１８からの発光をレンズ７を介して、撮像装置１２にて撮像し、撮像した画像データを画像処理部１４に取り込む。かかる後、往復移動台２１により、撮像装置１２を光軸方向に移動させながら、順次、発光点の画像データを画像処理部１４に取り込み、その光ビーム３１の形状を確認し、光ビーム３１の光軸及び焦点位置を求める。具体的には、求められた光ビーム３１のビーム形状、光軸及び焦点位置が予め求めておいた当該光モジュール１０５における光ビーム３２（図１６）のビーム形状及び光軸と一致するよう、駆動機構２２を駆動させ、レンズの位置を調整する。
【００４８】
（３）受光素子４と反射鏡６の位置合わせ工程は、実施の形態３と同様である。
【００４９】
このように構成された光モジュールの組立装置２０４は、光源が平行光源であるので、所定方向から入射する光に対してこれを反射して受光素子４上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュール１０５の組立工程において、受光素子４に対するレンズ７の位置決めを容易に行うことができる。
【００５０】
尚、上述実施の形態３及び４は、図１６に示される、光ファイバ２から発光された光ビーム１をレンズ３、レンズ７を介して、光素子としての受光素子４に取り込む構成をなす光モジュール１０５を対象とするものであったが、光素子として受光素子４の代わりに発光素子が設けられた光モジュールであっても対象とすることができる。すなわち、図２０に示す、発光素子２６、レンズ３、レンズ７、光ファイバ２からなる光モジュール１０６においても、同様の方法で位置決めすることが可能である。さらには、図２１に示す、光モジュール１０５に対してレンズ３を有していない構成の光モジュール１０７や、図２２に示す、光モジュール１０６に対してレンズ３を有していない構成の光モジュール１０８を対象とすることも可能である。
【００５１】
また、本実施の形態１から４では、ビーム光を撮像装置にて検出し、ビーム形状、焦点位置等の情報から光軸位置を求めているが、撮像手段として例えば波面センサを用いた場合は、波面収差を評価してその光軸位置を算出するものとする。
【００５２】
【発明の効果】
このように、製品の受発光部品と別の光学系（発光光源［点光源、平行光源］、撮像装置）を用いて、光軸基準で組み立てることによって、高精度な組立性能が要求されるレンズ、反射鏡等の光学部品組立を生産性よく実現できる。
【００５３】
この発明に係る光モジュールの組立方法は、光素子を搭載するベース部材及びベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う組立方法であって、光素子が基準位置となるようにベース部材を固定し、反射鏡を、任意の向きに指向可能に、且つ光素子と反射鏡の相対的な位置関係を調節可能に支持し、光素子に対して所定の位置に光源を配置し、光素子に対して所定の位置に配置された撮像装置にて、光源から発光され反射鏡にて反射された光を撮像し、撮像装置の出力する画像情報に基づいて反射鏡の光軸位置を算出し、算出した光軸位置の演算結果に基づいて、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う。そのため、高精度な調整が必要とされる光素子と反射鏡との位置決めを容易にでき、光モジュールの組立作業が効率化される。
【００５４】
また、この発明に係る光モジュールの組立装置は、光素子を搭載するベース部材及びベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う組立装置であって、光素子が基準位置となるようベース部材を固定するベース固定台と、反射鏡を任意の向きに指向可能に支持するとともに、光素子と反射鏡の相対的な位置関係を調節する駆動機構と、光素子に対して所定の位置に配置された光源と、光素子に対して所定の位置に配置され光源から発光され反射鏡にて反射された光を撮像する撮像装置と、撮像装置の出力する画像情報に基づいて反射鏡の光軸位置を算出する光軸算出手段とを備え、駆動機構は、光軸算出手段の演算結果に基づいて、光素子に対する反射鏡の位置決めを行う。そのため、高精度な調整が必要とされる光素子と反射鏡との位置決めを短時間で行うことができ生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１の光モジュールの組立装置の全体構成図である。
【図２】 実施の形態１の光モジュールの要部を示す斜視図である。
【図３】 点光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。
【図４】 光ファイバから発光された光ビームがレンズを通過したのち反射鏡で反射されて受光素子に集光する様子を示す斜視図である。
【図５】 図４の光モジュールの断面図である。
【図６】 受光素子の位置検出工程の様子を示す斜視図である。
【図７】 この発明の実施の形態２の光モジュールの組立装置の全体構成図である。
【図８】 平行光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。
【図９】 発光素子から発光された光ビームが反射鏡で反射されたのちレンズを通過して光ファイバに集光する様子を示す斜視図である。
【図１０】 図９の光モジュールの断面図である。
【図１１】 図４の光モジュールからレンズを削除した構成の光モジュールの斜視図である。
【図１２】 図９の光モジュールからレンズを削除した構成の光モジュールの斜視図である。
【図１３】 この発明の実施の形態３の光モジュールの組立装置の全体構成図である。
【図１４】 実施の形態３の光モジュールの要部を示す斜視図である。
【図１５】 点光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。
【図１６】 光ファイバから発光された光ビームがレンズを通過したのち受光素子に集光する様子を示す斜視図である。
【図１７】 受光素子の位置検出工程の様子を示す斜視図である。
【図１８】 この発明の実施の形態４の光モジュールの組立装置の全体構成図である。
【図１９】 平行光源から発光された光ビームが撮像装置に取り込まれる様子を示す斜視図である。
【図２０】 発光素子から発光された光ビームがレンズを通過して光ファイバに集光する様子を示す斜視図である。
【図２１】 図１４の光モジュールからレンズを削除した構成の光モジュールの斜視図である。
【図２２】 図２０の光モジュールからレンズを削除した構成の光モジュールの斜視図である。
【符号の説明】
１ 光ビーム、２ 光ファイバ、３ レンズ、４ 受光素子（光素子）、５ ベース部材、６ 反射鏡、６ａ 反射面、７ レンズ、８ 受光素子サブマウント、９ 撮像装置、９ａ 撮像装置本体、９ｂ 対物レンズ、１０ 点光源（光源）、１１ 撮像装置、１１ａ 撮像装置本体、１１ｂ 対物レンズ、１２ 撮像装置、１２ａ 撮像装置本体、１２ｂ 対物レンズ、１３ 駆動機構、１４ 画像処理部、１５ 駆動指令部、１６ 主制御装置、１７ ベース固定台、１８平行光源（光源）、１８ａ 光ファイバ、１８ｂ レンズ、１９ 駆動機構、１９ａ 真空吸着装置、２０ 往復移動台、２１ 往復移動台、２２ 駆動機構、２２ａ 真空吸着装置、２６ 発光素子（光素子）、２７〜３２ 光ビーム、５０ 光軸算出手段、１０１〜１０８ 光モジュール、２０１〜２０４ 組立装置。
Claims (7)
- 光素子を搭載するベース部材及び該ベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して前記光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、前記光素子に対する前記反射鏡の位置決めを行う組立方法であって、
前記光素子が基準位置となるように前記ベース部材を固定し、
前記反射鏡を、任意の向きに指向可能に、且つ前記光素子と前記反射鏡の相対的な位置関係を調節可能に支持し、
前記光素子に対して所定の位置に光源を配置し、
前記光素子に対して所定の位置に配置された撮像装置にて、前記光源から発光され前記反射鏡にて反射された光を撮像し、
前記撮像装置の出力する画像情報に基づいて前記反射鏡の光軸位置を算出し、
算出した前記光軸位置の演算結果に基づいて、前記光素子に対する前記反射鏡の位置決めを行う
ことを特徴とする光モジュールの組立方法。 - 光素子を搭載するベース部材及び該ベース部材に固定されるレンズを有し、所定方向から入射する光に対してこれを集光して前記光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、前記光素子に対する前記レンズの位置決めを行う組立方法であって、
前記光素子が基準位置となるように前記ベース部材を固定し、
前記レンズを、任意の向きに指向可能に、且つ前記光素子と前記レンズの相対的な関係を調節可能に支持し、
前記光素子に対して所定の位置に光源を配置し、
前記光素子に対して所定の位置に配置された撮像装置にて、前記光源から発光され前記レンズを通過した光を撮像し、
前記撮像装置の出力する画像情報に基づいて前記レンズの光軸位置を算出し、
算出した前記光軸位置の演算結果に基づいて、前記光素子に対する前記レンズの位置決めを行う
ことを特徴とする光モジュールの組立方法。 - 光素子を搭載するベース部材及び該ベース部材に固定され曲面形状の反射面を持つ反射鏡を有し、所定方向から入射する光に対してこれを反射して前記光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、前記光素子に対する前記反射鏡の位置決めを行う組立装置であって、
前記光素子が基準位置となるよう前記ベース部材を固定するベース固定台と、
前記反射鏡を任意の向きに指向可能に支持するとともに、前記光素子と前記反射鏡の相対的な位置関係を調節する駆動機構と、
前記光素子に対して所定の位置に配置された光源と、
前記光素子に対して所定の位置に配置され前記光源から発光され前記反射鏡にて反射された光を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置の出力する画像情報に基づいて前記反射鏡の光軸位置を算出する光軸算出手段とを備え、
前記駆動機構は、前記光軸算出手段の演算結果に基づいて、前記光素子に対する前記反射鏡の位置決めを行う
ことを特徴とする光モジュールの組立装置。 - 光素子を搭載するベース部材及び該ベース部材に固定されるレンズを有し、所定方向から入射する光に対して前記光素子上に焦点を結ぶ位置関係となる光学系を形成する光モジュールの組立工程において、前記光素子に対する前記レンズの位置決めを行う組立装置であって、
前記光素子が基準位置となるよう前記ベース部材を固定するベース固定台と、
前記レンズを任意の向きに指向可能に支持するとともに、前記光素子と前記レンズの相対的な位置関係を調節する駆動機構と、
前記光素子に対して所定の位置に配置された光源と、
前記光素子に対して所定の位置に配置され前記光源から発光され前記光学レンズを通過した光を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置の出力する画像情報に基づいて前記レンズの光軸位置を算出する光軸算出手段とを備え、
前記駆動機構は、前記光軸算出手段の演算結果に基づいて、前記光素子に対する前記レンズの位置決めを行う
ことを特徴とする光モジュールの組立装置。 - 前記駆動機構は、前記反射鏡及び前記レンズのいずれかを、第一の基準軸に沿って移動させるＸ軸ステージと、前記第一の基準軸と直交する第二の基準軸に沿って移動させるＹ軸ステージと、前記第一及び第二の基準軸と直交する第三の基準軸に沿って移動させるＺ軸ステージと、第三の基準軸を中心に回転させるθステージと、第三の基準軸に直交する軸を支点に回動させるあおりステージとを備える
ことを特徴とする請求項３または４に記載の光モジュールの組立装置。 - 前記光源が、点光源である
ことを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の光モジュールの組立装置。 - 前記光源が、平行光源である
ことを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の光モジュールの組立装置。
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