JPH09127378A - 光モジュール組立体の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光モジュールに光ファイバを光学的に結合し
た光モジュール組立体を、効率的に組み立てる方法およ
び装置を提供する。 【解決手段】 光モジュール中の光能動素子の光学面
を、光モジュールの一部を構成するレンズ越しに撮影
し、取得された像にもとづいて光ファイバを光学的に結
合する最適位置を求め、レーザビームを照射して溶接す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に光モジュー
ルに関し、特に光モジュール中の発光素子あるいは受光
素子を光ファイバに光学的に結合する技術に関する。光
ファイバを使った通信ネットワークは大容量の情報を高
速に伝送することができ、動画を含む画像信号や音声信
号を情報の一部として扱ういわゆるマルチメディア用途
に関連して大きな発展が見込まれている。かかるマルチ
メディアが社会に普及するためには、光ネットワークお
よびそれに接続される情報処理端末装置をできるだけ安
価に提供することが必要である。

【０００２】特に、個々の情報処理端末装置を光ネット
ワークに接続するために、フォトダイオード等の受光素
子および／またはレーザダイオード等の発光素子を一体
化した光モジュールが使われるが、かかる光モジュール
では、受光素子あるいは発光素子と光ファイバとの最適
な光結合を達成するために、従来はかなり面倒な調整が
必要とされていた。

【０００３】

【従来の技術】例えば、レーザダイオードを発光素子と
して有する光モジュールを組み立てる場合、レーザダイ
オードから出射した光がレンズにより集束される点の位
置を、光ファイバ中のコア端面に対して０．１μｍ以下
の精度に調整する必要がある。従来は、かかる調整を、
レーザダイオードを駆動して発光させ、光ファイバに入
射する光ビームの強度が最大になるように、前記コア端
面に対するレーザダイオードの位置を、光ファイバ中の
光ビームの強度を観測しながら調整していた。

【０００４】図５１は、かかる従来の光モジュール組立
装置の構成を示す。図５１を参照するに、光モジュール
１は、レンズ３を保持するケース１Ａとレーザダイオー
ド２とよりなり、ケース１Ａにレーザダイオードのケー
ス（円筒部）をはめ込んでいる。なお、はめ込んだ後
は、レーザダイオード２とレンズ３の位置関係は一定で
ある。ケース１ａには、光ファイバ４の端部を保護する
フェルール５を保持するファイバホルダ６が衝合・固定
される。その際、前記ファイバホルダ６は、光ファイバ
が保持された状態で三軸ステージ７上に保持され、光フ
ァイバ他端においてレーザダイオード２からの光ビーム
強度を観測しながら三軸ステージ７を、前記光ビーム強
度が最大になるように、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸について調整
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
組立・調整工程では、前記Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸について、
調整に３０秒程度の時間がかかり、従って、前記三軸の
調整を行うには１分３０秒の時間を要していた。各軸に
ついてこのように長時間の調整を必要とする理由は、
（１）必要な光学的結合を達成するには、光ファイバ端
部と光モジュールとの間に０．１μｍ以内の非常に厳し
い精度が要求されること；（２）光ファイバのコア径は
約９μｍであり、レーザダイオードの出力光ビームが前
記コアに入射しない限り、前記調整ができないこと；
（３）レーザダイオードが出力する光ビームは赤外域に
波長を有し、目視による粗調整が出来ないこと；（４）
個々の部品の精度に実質的なばらつきがあり、最適位置
のばらつきが大きい（５００μｍ程度）等が考えられ
る。

【０００６】そこで、本発明は上記の課題を解決した、
新規で有用な光モジュールの組立方法およびかかる組立
方法を用いた組立装置を提供することを概括的目的とす
る。本発明のより具体的な課題は、光モジュールと光フ
ァイバとの間の光学的結合を効率的に実行する光モジュ
ールの組立方法および組立装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
請求項１に記載したように、光モジュールに光ファイバ
を結合する光モジュール組立体の製造方法において、 （ａ）前記光モジュール中の光素子の光学面を照明する
工程と； （ｂ）前記光学面の像を取得する工程と； （ｃ）前記光学面の像にもとづいて、前記光学面に光学
的に結合される光ファイバ端面および前記光素子の位置
を求める工程と； （ｄ）光ファイバの端面を、前記光素子に対して、前記
位置に位置決めする工程とを含むことを特徴とする光モ
ジュールの組立方法により、または請求項２に記載した
ように、前記光素子の光学面を照明する工程（ａ）は、
前記光ファイバ中を導波され前記光素子と相互作用する
光信号の波長の光ビームにより実行されることを特徴と
する請求項１記載の方法により、または請求項３に記載
したように、前記光素子の光学面を照明する工程（ａ）
は、前記光ファイバ中を導波され前記光素子と相互作用
する光信号の波長とは別の可視波長の単色光ビームによ
り実行されることを特徴とする請求項１記載の方法によ
り、または請求項４に記載したように、前記位置を求め
る工程（ｃ）は、前記単色光ビームについて、前記光素
子と前記光ファイバとの間の光結合効率が最大化する第
１の位置を、前記光ファイバ端面および前記光素子に対
して求める工程と、前記第１の位置にもとづいて、前記
光信号の波長の光ビームについて、前記素子と前記光フ
ァイバとの間の光結合効率が最大化する第２の位置を、
前記光ファイバ端面および前記光素子に対して求める工
程とよりなることを特徴とする請求項３記載の方法によ
り、または請求項５に記載したように、前記位置を求め
る工程（ｃ）は、前記光素子と前記光ファイバ端面との
間に設けられる光路変換素子を除外した状態について実
行され、前記光ファイバ端面と前記光素子との間の第１
の位置を、前記工程（ａ）および（ｂ）を実行すること
により得られた前記光素子の光学面の像にもとづいて求
める第１の工程と、前記第１の工程で得られた前記第１
の位置に基づいて、前記光路変換素子を設けた状態につ
いての第２の位置を計算する補正計算工程と、前記光フ
ァイバ端部と前記光素子とを、前記第２の位置に位置決
めする第２の工程とを含むことを特徴とする請求項１記
載の方法により、または請求項６に記載したように、前
記第１の工程は、前記光素子と、これに協働し前記光フ
ァイバ端面と前記光素子との間に介在するレンズとの間
の相対位置を、前記工程（ａ）を実行することにより前
記光素子の光学面を照明しつつ、前記工程（ｂ）におい
て前記レンズ越しに取得された像にもとづいて最適化す
るレンズ最適化工程をさらに含むことを特徴とする請求
項５記載の方法により、または請求項７に記載したよう
に、前記光素子は発光素子と、前記発光素子に対して離
間して設けられた受光素子とを含み、前記レンズ最適化
工程は、前記光素子を、前記光ファイバに対し、その光
軸の回りで回転させる工程と、前記光素子と前記レンズ
との間の相対的位置を、前記光軸に垂直な面内で変化さ
せることを特徴とする請求項６記載の方法により、また
は請求項８に記載したように、前記光素子は発光素子
と、前記発光素子に対して離間して設けられた受光素子
と、前記発光素子と受光素子に共通に設けられ、これら
に協働するレンズとを含み、前記位置を求める工程
（ｃ）は、前記光素子を構成する前記発光素子と受光素
子の各々に対して、前記光素子と前記光ファイバ端面と
の間に設けられる光路変換素子を除外した状態について
実行され、前記光ファイバ端面と前記光素子との間の第
１の位置を、前記光路変換素子を除外した状態につい
て、前記工程（ａ）および（ｂ）を、前記レンズを介在
させた状態で実行することにより得られる光素子の光学
面の像にもとづいて求める第１の工程と、前記第１の工
程で得られた前記第１の位置に基づいて、前記光路変換
素子を設けた状態についての第２の位置を、前記発光素
子と受光素子の各々について計算する補正計算工程と、
前記発光素子の第２の位置と前記受光素子の第２の位置
との間の差を、前記光ファイバ端面における光軸方向に
ついて求める工程と；前記差の値にもとづいて、前記レ
ンズの位置を、前記光軸方向に垂直な平面内で動かし、
前記発光素子の位置を前記受光素子の位置に、前記平面
内で一致させるレンズ微調整工程とを特徴とする請求項
１記載の方法により、または請求項９に記載したよう
に、前記レンズ微調整工程は、前記光ファイバの他端に
光を注入し、前記光ファイバの前記端面より出射する光
ビームの第１の位置を測定する工程と、前記光ビームが
前記端面より出射した後前記光路変換手段を通過し、さ
らに前記光路変換手段から出射する第２の位置を測定す
る工程と、前記第１および第２の位置より前記光路変換
手段を構成するプリズムの角度を計算する工程と、前記
差の値と前記プリズムの角度の値から、前記平面内にお
けるレンズの移動量を求める工程を含むことを特徴とす
る請求項８記載の方法により、または請求項１０に記載
したように、前記光学面を照明する工程（ａ）は、前記
光学面を照明する光ビームを、前記工程（ｂ）で使われ
る撮像光学系の光軸に略平行に導入する工程と、前記光
ビームのうち、前記光軸に一致する部分を、マスクによ
り、カットする工程とを含むことを特徴とする請求項１
記載の方法により、または請求項１１に記載したよう
に、さらに前記工程（ａ）は前記光学面を照明する光ビ
ームを第１の方向に偏光させる工程を含み、前記工程
（ｂ）は前記光学面から反射した光ビームを、前記第１
の方向に対して直交する第２の方向に検波する工程を含
むことを特徴とする請求項１０記載の方法により、また
は請求項１２に記載したように、前記光学面を照明する
工程（ａ）は、各々異なったマスクを使って実行される
複数の照明工程を含み、前記像取得工程（ｂ）は、前記
複数の照明工程で取得されて複数の像を重ね合わせて前
記光学面の像を合成する工程を含むことを特徴とする請
求項１１記載の方法により、または請求項１３に記載し
たように、前記光学面を照明する工程（ａ）は、前記光
学面を照明する光ビームを、前記光素子の一部を構成し
前記光学面と協働するレンズの光軸に略平行に導入する
工程と、前記光ビームを整形し、前記光軸に一致する部
分をマスクによりカットする工程と、前記整形された光
ビームを、前記光学面上において走査させる工程とを含
み、前記像取得工程（ｂ）は、前記光素子の光学面から
反射した光ビームから前記光学面の像を再生する工程
と、前記再生された光学面の像から、前記マスクに対応
した領域を、前記走査に同期して切り出す工程と、前記
切り出した領域から前記光学面の像を合成する工程とを
含み、前記切り出す工程は、前記レンズからの反射光を
回避して実行されることを特徴とする請求項１記載の方
法により、または請求項１４に記載したように、前記像
取得工程（ｂ）は、前記光素子の光学面の登録パターン
と、前記照明工程（ａ）により照明された前記光学面の
像との正規相関値を求める工程と、前記正規相関値が最
大になるように、前記像取得工程（ｂ）において使われ
る光学系の焦点を合わせる工程とをさらに含むことを特
徴とする請求項１記載の方法により、または請求項１５
に記載したように、さらに、前記焦点合わせ工程は、前
記光学面の像の輪郭に対して微分値を求め、像のシャー
プネスを確認する工程を含むことを特徴とする請求項１
４記載の方法により、または請求項１６に記載したよう
に、光モジュールを保持する保持手段と；前記保持手段
に保持された光モジュールを照明する照明手段と；前記
保持手段に保持された光モジュールの像を取得する撮像
手段と；前記照明手段および前記撮像手段を三軸方向に
移動自在に担持する三軸ステージ手段と；前記撮像手段
が取得した前記光モジュールの像にもとづいて、前記光
モジュールに光学的に整合する光ファイバの位置を算出
する画像処理手段とよりなり、光モジュールと光ファイ
バとを光学的に結合する光モジュール組立体の製造装置
により、または請求項１７に記載したように、前記保持
手段は、保持した前記光モジュールを、光軸の回りに回
動させる回動機構を備えていることを特徴とする請求項
１６記載の装置により、または請求項１８に記載したよ
うに、前記撮像手段は撮像光学系を備えたカメラよりな
り、前記照明手段は、光源と、前記光源で発生した照明
光を導く導波路と、前記導波路中の照明光を、前記撮像
手段の撮像光学系に注入し、前記撮像光学系の光軸に平
行に出射させる注入手段とを備えていることを特徴とす
る請求項１６記載の装置により、または請求項１９に記
載したように、前記保持手段は、前記光モジュールを保
持するジンバル機構と、前記ジンバル機構上に保持され
た光モジュールを光軸回りに回動させる回動機構を備
え、さらに、前記組立装置は前記光モジュールに協働す
るレンズを保持するレンズ保持手段を備え、前記レンズ
保持手段は、前記光軸に実質的に垂直な面内においてレ
ンズを移動自在に保持することを特徴とする請求項１６
記載の装置により、または請求項２０に記載したよう
に、前記照明手段は、前記光源と前記注入手段との間に
前記照射光を整形するマスク手段を含むことを特徴とす
る請求項１８記載の装置により、または請求項２１に記
載したように、前記マスク手段は、前記照明光のうち、
前記撮像光学系の光軸上を伝搬する部分を遮断するよう
な形状を有することを特徴とする請求項２０記載の装置
により、または請求項２２に記載したように、前記マス
ク手段は、各々前記照明光の一部を遮断するような形状
を有する相互に異なった複数のマスクと、前記複数のマ
スクの一つを前記照明光の光路に選択的に挿入するマス
ク切替え機構とよりなることを特徴とする請求項２０記
載の装置により、または請求項２３に記載したように、
前記マスク手段は、前記照明光の一部を遮断するような
形状を有するマスクと、前記マスクにより整形された照
明光により、前記光モジュールを走査する走査手段とよ
りなり、前記画像処理手段は、前記走査手段による走査
に同期して、前記撮像手段が撮影した画像を切り出し、
さらに切り出された画像から前記光モジュールの画像を
合成することを特徴とする請求項２０記載の装置によ
り、または請求項２４に記載したように、光素子と、レ
ンズと、光ファイバ接続ソケットとを一体化した光モジ
ュール組立体の製造装置において、ターンテーブルと；
前記ターンテーブルに隣接した第１の位置に設けられ、
光素子の上にレンズを光学的に整合して取り付ける第１
の組立装置と；前記ターンテーブルに隣接し、前記第１
の組立位置から離間した第２の位置に設けられ、前記光
素子上に取り付けられたレンズ上に、光ファイバ接続ソ
ケットを、光学的に整合して取り付ける第２の組立装置
と；前記ターンテーブル上に、前記ターンテーブルの第
１の角度状態において前記第１の組立装置に対応した第
１の角位置を占めるように設けられた第１の部品供給台
と、前記第１の角位置から第１の方向に離間した第２の
角位置を占めるように設けられた第２の部品供給台と、
前記第２の角位置から前記第２の方向に離間した第３の
角位置を占めるように設けられた第３の部品供給台と、
前記第３の角位置から離間した第４の角位置を占めるよ
うに設けられた第４の部品供給台とを備え、前記第３の
角位置は、前記ターンテーブルが前記第１の角度状態に
ある場合、前記第２の組立装置に対応するように形成さ
れており、前記第２および第４の各位置は、前記ターン
テーブルが第２の角度状態にある場合、前記それぞれ第
１および第２の組立装置に対応するように設定されてお
り、前記第１〜第４の部品供給台の各々は、前記光素子
と前記レンズと前記光ファイバ接続ソケットのいずれを
も保持できるように適合されており、前記第１の組立装
置は、前記第１〜第４の部品供給台のうち対応する位置
にあるものからレンズをピックアップし、さらにピック
アップしたレンズを、対応する位置にある別の部品供給
台中に保持された光素子上に、光学的に整合した状態で
取り付け、前記第２の組立装置は、前記第１〜第４の部
品供給台のうち対応する位置にあるものから光ファイバ
接続ソケットをピックアップし、さらにピックアップし
た光ファイバ接続ソケットを、ターンテーブルを回転さ
せた後、対応する位置にある別の部品供給台中に保持さ
れた光素子に取り付けられたレンズ上に、光学的に整合
した状態で取り付けることを特徴とする装置により、ま
たは請求項２５に記載したように、前記第１〜第４の部
品供給台は、相互に９０°離間して形成されており、前
記第１および第２の組立装置は相互に１８０°離間して
設けられていることを特徴とする請求項２４記載の装置
により、または請求項２６に記載したように、前記ター
ンテーブルの最大回転角は、一方向で１８０°を越えな
いことを特徴とする請求項２４または２５記載の装置に
より、または請求項２７に記載したように、共通平面上
に略正方形を形成するように配設された第１〜第４の回
動軸と；前記第１〜第４の回動軸を、一の軸の回動が他
の軸に伝達されるように機械的に結合する力伝達手段
と；前記回動軸の一を駆動する駆動手段と；前記第１〜
第４の回動軸上にそれぞれ設けられ、各々対応する回動
軸の回転運動を、前記平面上において前記回動軸に直交
する方向の直線運動に変換する第１〜第４の変換手段
と；前記第１〜第４の変換手段上にそれぞれ担持され、
出力光ビームを実質的に一点に集束されるように配設さ
れた第１〜第４のレーザ溶接機とよりなり、前記第１〜
第４の変換手段は、前記駆動手段の駆動に応じて前記第
１〜第４のレーザ溶接機を、前記一点に対して同時に近
接および離間させることを特徴とする請求項１６記載の
装置により、または請求項２８に記載したように、光素
子と、レンズとを一体化した光モジュールの組立装置に
おいて、光素子を回動自在に保持する保持台と；前記保
持台上に設けられた第１層のステージと；前記第１層の
ステージ上に設けられ、前記第１層のステージに対して
第１の方向に移動自在な第２層のステージと；前記第２
層のステージを前記第１層のステージに対して前記第１
の方向に駆動する第１の駆動機構と；前記第２層のステ
ージ上に設けられ、前記第２層のステージに対して、第
２の異なった方向に移動自在な第３層のステージと；前
記第３のステージを前記第２のステージに対して前記第
２の方向に駆動する第２の駆動機構と；前記第３層のス
テージ上に、上下に移動自在に設けられ、レンズを保持
するレンズ保持機構を担持したＺステージと；前記Ｚス
テージを前記第３層のステージ上で上下に駆動するＺ駆
動機構と；前記光素子と前記レンズとを溶接する溶接機
構とよりなり、前記第１〜３層のステージには、前記レ
ンズ保持機構が進入する第１〜第３の開口部がそれぞれ
形成され、前記Ｚステージには、前記光素子とレンズと
の光学的整合を検出する撮像手段が進入する開口部が形
成され、前記第１層のステージと前記第２層のステージ
との間には、前記第２の開口部を挟んだ横方向の両側
に、前記第２層のステージを前記第１層のステージに対
して前記第１の方向に案内する第１の案内機構が、複数
設けられ；前記第２層のステージと前記第３層のステー
ジとの間には、前記３の開口部を挟んだ横方向の両側
に、前記第３層のステージを前記第２層のステージに対
して前記第２の方向に案内する第２の案内機構が、複数
設けられていることを特徴とする光モジュールの組立装
置により、または請求項２９に記載したように、前記第
１の案内機構は、前記第２の開口部に対して略点対称に
形成され、前記第２の案内機構は、前記第３の開口部に
対して略点対称に形成されることを特徴とする請求項２
８記載の光モジュールの組立装置により、または請求項
３０に記載したように、前記溶接機構は複数のレーザよ
りなり、前記第１〜第３層ステージの各々には、前記複
数のレーザから出射した複数のレーザビームを通過させ
る複数の開口部が形成されていることを特徴とする請求
項２８または２９記載の光モジュールの組立装置によ
り、または請求項３１に記載したように、前記第２層の
ステージは、前記第１の案内機構を、その下側面に担持
し、さらに前記第２の案内機構を、その上側面に担持す
ることを特徴とする請求項２８〜３０のうちいずれか一
項記載の光モジュールの組立装置により、または請求項
３２に記載したように、前記第１および第２の案内機構
は、それぞれ第１および第２のモータを有し、前記第２
層のステージは、前記第１および第２のモータを、それ
ぞれの回転軸が実質的に直交するように担持することを
特徴とする請求項２８〜３１のうち、いずれか一項記載
の光モジュールの組立装置により、解決する。

【０００８】以下、本発明の原理を、図１を参照しなが
ら説明する。ただし、図１中、図５１に対応する部分は
同一の参照符号で示し、説明を省略する。図１を参照す
るに、本発明では、光モジュール１と光ファイバ４とを
結合・固定するのに先立って、光モジュール１中のレー
ザダイオード２の発光面の、レンズ３越しの像を、三軸
（ＸＹＺ）ステージ７上に保持されたカメラ８により取
得する。このために、カメラ８には外部の照明光が光フ
ァイバ９を介して供給される。照明光はレーザダイオー
ド２が形成する出力光ビームと同程度の波長を有するの
が好ましく、カメラ８内に設けられたビームスプリッタ
９ａで反射された後、カメラの撮像光学系８ａおよびレ
ンズ３を介してレーザダイオード２の発光面上に集束さ
れる。

【０００９】カメラ８で取得されたレーザダイオード２
の発光面の像は図示されていない画像処理系に送られ、
レンズ３越しに見た発光面の位置が求められる。かかる
レンズ３越しの発光面の位置は、光ファイバ４へ入射す
るレーザダイオード２の出力光が最大になる位置に一致
しており、従って、三軸ステージ７を駆動して光ファイ
バ４の端面の位置をかかるレンズ越しに見た発光面の位
置に設定することにより、光ファイバ４のコアに確実に
レーザダイオードの出力光を入射させることができる。
すなわち、カメラ８により、レーザダイオード２の発光
面をレンズ３越しに撮像することにより、光モジュール
１と光ファイバ４との間に概略的ながら最適化された光
結合が達成される。

【００１０】このようにして概略的光結合が達成された
後、光ファイバ４の他端においてレーザダイオード２の
出力光の強度をモニタしながらステージ７を微調整し、
光結合を最適化する。かかる最適化工程においては、光
ファイバ４へのレーザダイオード２からの光ビームの入
射が、カメラを使った概略的光結合工程により保証され
るため、非常に迅速な調整が可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、好
ましい実施例について詳細に説明する。

【００１２】

【実施例】

［第１実施例］図２は、本発明の第１実施例による、光
モジュール組立装置１０の構成を示す図である。

【００１３】図２を参照するに、光モジュール組立装置
１０は、レーザダイオード−レンズ組立体（以下ＬＤ組
立体と称する）１２を担持する第１のＸＹＺステージ１
１と、前記ＬＤ組立体１２に対向するように赤外線カメ
ラ１３を担持する第２のＸＹＺステージ１４とより構成
され、ＬＤ組立体１２は、チャック機構１１ａを介し
て、ＸＹＺステージ１１上に回動自在に設けられたθス
テージ１１ｂ上に、光軸がステージ１１ｂの回動軸に略
一致するように保持される。一方、赤外線カメラ１３
は、チャック１１ａ上に保持されたＬＤ組立体１２中の
レーザダイオード１２ｂの発光面をＬＤ組立体１２の一
部を構成するレンズ１２ａを介して撮像する撮像光学系
１３ａを有し、前記撮像光学系１３ａには、外部の赤外
光源１５から光ファイバ１５ａを介して供給される赤外
照明光を、前記撮像光学系１３ａの光軸に平行に導入
し、前記レーザダイオードの発光面を照明するハーフミ
ラー１３ｂが設けられている。

【００１４】赤外線カメラ１３の出力は画像処理装置１
６に送られ、レンズ１２ａを介して撮影したＬＤ組立体
１２中のレーザダイオード１２ｂの発光面の像が得られ
る。得られた発光面の像はさらにコンピュータ等の制御
装置１７に送られ、制御装置１７は前記像にもとづい
て、ＬＤ組立体１２に結合される光ファイバ１９の概略
的な最適位置が求められる。ＸＹＺステージ１４上に
は、前記撮像光学系に隣接して光ファイバ１９が保持さ
れており、制御装置１７はステージ１４を三軸コントロ
ーラ１８を介して駆動し、光ファイバ１９を前記概略的
最適位置に移動させる。

【００１５】この工程では、前記発光面のＸおよびＹ座
標のみならず、カメラ１３の自動焦点合わせを行うこと
により、発光面のＺ座標までが求められる。かかる焦点
合わせは発光面に対応する輝点と暗点のコントラストが
最大になるように実行される。このようにして得られた
Ｘ座標、Ｙ座標およびＺ座標の値は、前記概略的最適位
置として記憶される。

【００１６】さらに、ＬＤ組立体１２中のレーザダイオ
ード１２ｂを駆動し、光ファイバ１９の他端において前
記発光面から出力される光ビームの強度を観測しながら
前記ステージ１４をＸ軸，Ｙ軸およびＺ軸のそれぞれに
ついて微調整し、光ファイバ１９とＬＤ組立体１２とを
最大の結合効率が得られる状態で固定し、溶接する。溶
接工程の詳細は別の実施例において説明する。

【００１７】図２の構成において、赤外光源１５は、レ
ーザダイオード１２ｂが出力する波長と実質的に同一波
長の赤外線を照明光として出力する。その結果、撮像光
学系１３ａがＬＤ組立体１２中のレンズ１２ａを介して
撮影した像にもとづいて求められた前記概略的最適位置
は、そのまま、特別な補正を施すことなく光ファイバ１
９の概略的最適位置として使うことができる。

【００１８】また、図２の構成において、赤外光源のか
わりに可視波長の単色光源を用いることもできる。かか
る可視光により照明することにより、レーザダイオード
１２ｂの発光面の明瞭な像を、赤外光がレーザダイオー
ド１２に吸収されるような場合にも、容易に取得するこ
とが可能になる。ただし、この場合、得られた概略的最
適位置は、照明に使った波長が実際に使われる波長と異
なるため、レンズ１２ａの色収差に起因して、光ファイ
バ１９の概略的最適位置とは一般に異なっている。この
ため、可視波長の単色光源を光源１５として用いる場合
には、かかる波長の違いに起因して生じる最適位置のシ
フトが制御装置１７で計算され、その結果にもとづいて
ステージ１４は、光ファイバ１９を、かかる補正された
概略的最適位置へ移動させる。

【００１９】図２の構成では、カメラ１３で撮影した像
は標準的には６４０×４８０程度の解像度を有する。こ
のため、撮像光学系１３ａの倍率を適当に設定して１画
素当たりの分解能を１μｍに設定すると、得られた画像
がカバーする範囲は約０．６４ｍｍ×０．４８ｍｍとな
る。すなわち、カメラ１３の認識範囲は光ファイバのコ
ア径に比べて実質的に大きく、またレンズ越しにＬＤ組
立体の位置認識を１ｓｅｃ以下の精度で行うことが可能
である。その結果、カメラ１３で得られた像にもとづい
て、光ファイバ１９の位置を最適位置に対して５μｍ以
内に位置決めでき、効率的な光モジュールの組立が可能
になる。

【００２０】図３は図２の構成の一変形例を示す。ただ
し、図２中、図２で説明した部分に対応する部分は同一
の参照符号を付し、説明を省略する。図３の構成では、
光源１５が省略される。すなわち、図３の構成では駆動
電源１５’によりレーザダイオード１２ｂを駆動して発
光面からレーザビームを出射させ、これをカメラ１３で
レンズ１２ａ越しに撮影する。従って、前記概略的最適
位置は、このようにしてカメラ１３で撮影された像にも
とづいて求められる。 ［第２実施例］次に、本発明の第２実施例を説明する。

【００２１】図４は、本発明の第２実施例の対象となる
ＬＤ素子（１２ｂ〜１２ｆ）とレンズ（１２ａ，１２
ｇ）と光ファイバ１９との間の理想的な光学的結合状態
を示す。図４を参照するに、ＬＤ素子は基板１２ｅおよ
びケース１２ｆを有し、レーザダイオード１２ｂを、基
板１２ｅから延在するアーム１２ｃ上に保持し、さらに
基板１２ｅ上にはフォトダイオード１２ｄをも有する。
レンズは、レンズ１２ａとケース１２ｇからなる。ＬＤ
素子とレンズの調整により、レーザダイオード１２ｂは
レンズ１２ａの光軸Ｏから少しずれた位置に保持され、
光軸Ｏに平行に光ビームを発射する。

【００２２】一方、光ファイバ９は、そのコア９ａが前
記レンズ１２ａの光軸Ｏに対してオフセットするように
配置され、前記ＬＤ組立体１２に面する端面にプリズム
１９Ａを担持する。プリズム１９Ａは対向する一対の面
上にハーフミラー１９ｂと全反射ミラー１９ｃとを担持
し、レーザダイオード１２ｂから光軸Ｏに平行に出射し
た光は全反射ミラー１９ｃで反射した後ハーフミラー１
９ｂでさらに反射する。反射された光は光ファイバのコ
ア１９ａに入射する。

【００２３】また、光ファイバ１９のコア１９ａから出
射した光ビームはハーフミラー１９ｂを通過し、レンズ
１２ａで屈曲された後、フォトダイオード１２ｄに入射
する。かかる構成の光モジュールを組み立てる場合に
は、図５に示すように、レーザダイオード１２ｂおよび
フォトダイオード１２ｄを担持する基板１２ｅとレンズ
１２ａとの間の整合、および基板１２ｅとレンズ１２ａ
とよりなるＬＤ組立体１２と、端面にプリズムを担持し
た光ファイバ１９との間の整合を実現することが必要に
なる。特に、かかる構成においては、基板１２ｅの光軸
（すなわちＺ軸）回りの回転およびプリズム１９Ａの光
軸回りの回転の２軸、レンズ１２ａのＸ−Ｙ面内での並
進の２軸、さらにプリズム１９Ａ、従って光ファイバ１
９のＸ−Ｙ−Ｚ空間での並進の３軸、すなわち合計７軸
に対する調整が必要になる。ただし、レンズ１２ａはレ
ンズケース１２ｇとケース１２ｆを介して基板１２ｅと
係合しているため、レンズ１２ａと基板１２ｅとの間の
Ｚ軸方向への自由度は存在しない。

【００２４】従来は、かかる光学系の調整を、レーザダ
イオード１２ｂから出射する光ビームを光ファイバ１９
の他端で観測しながら行ってきたが、このような方法だ
と、前記７軸について同時に最適化する必要があるた
め、調整に非常に時間を要していた。また、そもそも、
調整以前の問題として、レーザダイオード１２ｂから出
射する光ビームを光ファイバ１９のコア１９ａに導入す
ることが困難であった。

【００２５】以下、かかる整合を実現する本発明の第２
実施例によるプロセスを説明する。以下のプロセスは、
後ほど図１１で説明する組立装置により実行するが、図
１１の組立装置は図２の組立装置と大略類似した構成を
有する。最初は素子の回転調整である。

【００２６】まず、図６に示すように、レーザダイオー
ド１２ｂおよびフォトダイオード１２ｄを照明光で照明
し、カメラ１３で撮影された画像からレーザダイオード
１２ｂの発光点Ａ（ｘ₁ ．ｙ₁ ，ｚ₁ ）とフォトダイオ
ード１２Ｄの受光中心Ｂ（ｘ ₂ ，ｙ₂ ，ｚ₂ ）を求め
る。そして、その座標にもとづいて基板12ｅをＺ軸回り
に回転し、レーザダイオード１２ｂの発光点Ａ（座標：
ｘ₁ ，ｙ₁ ，ｚ₁ ）およびフォトダイオード12ｄの中心
点Ｂ（座標：ｘ₂ ，ｙ₂ ，ｚ₂ ）をＸ平面上に乗せる
（ｙ₁ ＝ｙ₂ となるように回転する）。その結果、発光
点Ａおよび受光中心点Ｂは同一ＸＺ面上に乗る。

【００２７】次は、レンズのＹ位置微調整である。図７
（Ａ），（Ｂ）の工程において、赤外線カメラ１３によ
り、レンズ１２ａ越しに見た前記レーザダイオード１２
ｂの像を撮影し、レンズ１２ａ越しに見たレーザダイオ
ード１２ｂの像の位置Ｃ（座標：ｘ₃ ，ｙ₃ ，ｚ₃ ）を
求める。ただし、図７（Ａ）はＸＺ面に沿った断面図，
図７（Ｂ）はＹＺ面に沿った断面図である。そして、図
７のようにレーザダイオードの位置ａ（ｘ₁ ，ｙ₁ ，ｚ
₁ ）とレーザダイオードの像の位置Ｃ（ｘ₃ ，ｙ₃ ，ｚ
₃ ）のｘ，ｙが一致するように（ｘ₁ ＝ｘ₃ ，ｙ₁ ＝ｙ
₃ ）、レンズ１２ａの位置を調整する。

【００２８】この調整と、先の回転調整により、レーザ
ダイオード、フォトダイオード、連巣中心、レーザダイ
オードの像のｙ位置は全て一致し、この５つが同一ＸＺ
平面上にあることになる。この調整の後のレンズのｘ方
向の移動は、レーザダイオードの像、フォトダイオード
の像のｙ位置に影響せず、ｙ位置は変化しない。そのた
めに、レンズのＸ方向の位置調整とＹ方向の位置調整と
は独立に行える。

【００２９】最後はレンズのＸ位置微調整である。次
に、図８の工程で、レンズ１２ａをＸＹ面内で矢印の方
向Ｘに距離δだけ移動させ、レンズ１２ａ越しに見たレ
ーザダイオード１２ｂの像１２ｂ’の位置Ｄ（座標：ｘ
₄ 、ｙ₄ ，ｚ₄ ）およびフォトダイオード１２ｄの像１
２ｄ’の位置Ｅ（座標：ｘ₅ ，ｙ₅ ，ｚ₅ ）をカメラ１
３で撮影された画像から求める。その際、照明は、通常
赤外光源１５、照明系光ファイバ１５ａ、ビームスプリ
ッタ１３ｂによりつくられる同軸照明（カメラの光軸と
同軸）が使われる。ただし、フォトダイオードはレンズ
光軸から離れており、レンズを通した同軸照明が届かな
い場合がある。この場合は、斜め照明１５ａや後述の照
明用のマスク（１５ａ）が照明に用いられる。

【００３０】次に、図９の工程において、プリズム１９
Ａを想定して、前記位置ＤおよびＥより、レーザダイオ
ード１２ｂおよびフォトダイオード１２ｄのプリズムを
想定した結像１２ｂ”の位置Ｆ（座標：ｘ₆ ，ｙ₆ ，ｚ
₇ ）および１２ｄ”の位置Ｇ（座標：ｘ₇ ，ｙ₇ ，
ｚ₇ ）を、幾何光学的に計算する。そして、プリズムを
想定した位置Ｆ（ｘ₆ ，ｙ₆ ，ｚ₆ ），Ｇ（ｘ₇ ，
ｙ₇ ，ｚ₇ ）の位置が一致するように（ｘ₆ ＝ｘ₇ ，ｙ
₆ ＝ｙ₇ ），レンズ１２ａのＸ方向移動距離δを調整す
る。

【００３１】図１０（Ａ）は、レーザダイオードの像１
２ｂ’の位置Ｐ₁ （ｘ₁ ，ｙ₁ ，ｚ ₁ ）から、レーザダ
イオード１２ｂのプリズムを想定した結像１２ｂ”の位
置Ｐ ₅ （ｘ₅ ，ｚ₅ ）を求める計算を説明する図であ
る。ただし、図１０（Ａ）はＸＺ面内におけるレーザダ
イオード１２ｂから出射した光ビームの光路変換の様子
を示している。Ｙ座標は全ての点で同一なので省略し
た。

【００３２】図１０（Ａ）を参照するに、プリズム１９
Ａは屈折率ｎおよび長さｄを有し、Ｚ軸に対して角度θ
だけ傾いて設けられる。すると、レーザダイオード１２
ｂから出射しＸＺ面内でＺ軸に対して角度θ₁ で入射す
る光ビームについて、プリズム１９Ａ内における光線長
ｌ₁ に対して次の関係式が成立する。

【００３３】ｓｉｎ（θ₁ ＋θ）＝ｎ×ｓｉｎθ₃ ∴ θ₃ ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（θ₁ ＋θ）／ｎ） ｌ₁ ×ｃｏｓθ₃ ＝ｄ ∴ ｌ₁ ＝ｄ／ｃｏｓθ₃ ただし、角度θ₁ の値は、プリズムを想定した結像位置
Ｐ₅ に影響しないので、例えば一般的値であるθ₁ ＝４
°を仮定する。影響しない理由は、物体とレンズ越しの
物体の像の位置関係は１：１に対応しており、途中の光
線の傾きによらないからである。

【００３４】よって、レーザダイオード１２ｂから出射
した光ビームのプリズム１９Ａ内におけるＺ軸方向への
光路長ｌｚ₂ が、 ｌｚ₂ ＝（３×ｄ×ｃｏｓ（θ₃ −θ））／（ｎ×ｃｏ
ｓθ₃ ） となり、これからプリズム１９Ａとの交点Ｐ₃ の座標
（ｘ₃ ，ｙ₃ ），Ｐ₄ の座標（ｘ₄ ，ｙ₄ ），およびプ
リズム１９Ａを介した前記光ビームの結像位置Ｐ₅の座
標（ｘ₅ ，ｙ₅ ）が、以下のように求まる。

【００３５】ｘ₃ ＝ｘ₁ −ｌｚ₂ ×ｔａｎθ ｚ₃ ＝ｚ₁ −ｌｚ₂ ｘ₄ ＝ｘ₃ −ｄ×ｓｉｎθ ｚ₄ ＝ｚ₃ −ｄ×ｓｉｎθ ｘ₅ ＝ｘ₄ ＋３×ｌ₁ ×ｓｉｎθ₃ ×ｃｏｓθ ｚ₅ ＝ｚ₄ ＋３×ｌ₁ ×ｓｉｎθ₃ ×ｓｉｎθ ただし、結像位置Ｐ₅ は結像位置１２ｂ”に対応する。

【００３６】一方、フォトダイオード１２ｄのプリズム
を想定した結像１２ｄ”の位置Ｐ₇については、以下の
ように求められる。プリズム１９Ａを除外した場合のフ
ォトダイオード像１２ｄ’の位置をＰ₂ （座標：ｘ₂ ，
ｚ₂ ）とすると、プリズム１９Ａからフォトダイオード
１２ｄに向かってＺ軸に対してθ₂ の角度で出射する光
ビームについて、図１０（Ｂ）よりわかるように、関係 ｓｉｎ（θ₂ ＋θ）＝ｎ×ｓｉｎθ₄ ∴ θ₄ ＝ｓｉｎ^-1（ｓｉｎ（θ₂ ＋θ）／ｎ） ｌ₃ ×ｃｏｓθ₄ ＝ｄ ∴ ｌ₃ ＝ｄ／ｃｏｓθ₄ が成立する。

【００３７】ただし、角度θ₂ の値はプリズムを想定し
た結像位置Ｐ₇ に影響しないので、例えば一般的な値θ
₂ ＝４°を仮定する。影響しない理由は、物体とレンズ
越しの物体の像の位置関係は１：１に対応しており、途
中の光線の傾きによらないからである。上式でθ₂ とプ
リズム角度θが決まるとθ₄ が求められる。

【００３８】従って、プリズム１９Ａ内における前記光
ビームについてＺ軸方向への光路長が、 ｌｚ₃ ＝（ｄ×ｃｏｓ（θ₄ −θ））／（ｎ×ｃｏｓθ
₃ ） と求まり、光路長ｌｚ₃ より、前記光ビームの出射点Ｐ
₆ の座標およびかかる光ビームのプリズム１９Ａへの入
射点Ｐ₇ の座標が、 ｘ₆ ＝ｘ₂ −ｌｚ₃ ×ｔａｎθ₂ ｚ₆ ＝ｚ₂ −ｌｚ₃ ｘ₇ ＝ｘ₆ ＋ｌ₃ ×ｓｉｎ（θ₄ −θ） ｚ₇ ＝ｚ₆ ＋ｌ₃ ×ｃｏｓ（θ₄ −θ） により求まる。ただし、ｘ₂ ，ｚ₂ はレンズ越しフォト
ダイオード像１２ｄ’のＸ座標およびＹ座標の値であ
る。また、点Ｐ₇ は図９の結像位置１２ｄ”に対応す
る。

【００３９】さらに、レンズ１２ａを、前記プリズム１
９Ａを想定した点Ｐ₅ およびＰ₇ が光ファイバ１９のコ
ア端面を想定した所定位置に一致するようにＸ軸方向に
さらに調整することにより、ＬＤ素子（１２ｂ〜１２
ｆ）とレンズ（１２ａ，１２ｇ）間の調整が完了する。

【００４０】以上でレンズ調整を終了し、素子とレンズ
間を溶接等で接続し、ＬＤ組立体１２が作成される。次
が、ＬＤ組立体１２とファイバ１９間の調整である。こ
の工程では、上記の状態でレーザダイオード１２ｂを駆
動し、光ファイバの反対側端面において観測される光ビ
ーム強度が最大になるように光ファイバ１９ａを微調整
し、最適な光学的結合がられ得る。

【００４１】図１１は、本実施例において使われる光モ
ジュールの組立装置を示す。図１１中、先に説明した部
分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図１１
の組立装置では、ＸＹＺステージ１１が、ステージコン
トローラ１１Ａを介して制御装置１７により制御され、
ステージ１１上にはθステージ１１ｂおよびジンバルを
構成するチャック１１ａを介して、レーザダイオード１
２ｂおよびフォトダイオード１２ｄを担持する基板１２
ｅが保持される。

【００４２】本実施例では、レンズ１２ａはレーザダイ
オード１２ｂおよびフォトダイオード１２ｄとは別に、
ステージコントローラ２０Ａを介してコントローラ１７
により駆動されるＸＹステージ２０上に、ＸＹ面内で移
動自在に保持される。すなわち、本実施例では、レーザ
ダイオード１２ｂおよびフォトダイオード１２ｄに対す
るレンズ１２ａの光学的整合と、レーザダイオード１２
ｂ，フォトダイオード１２ｄおよびレンズ１２ａを一体
化した光モジュール１２に対するプリズム１９Ａを担持
した光ファイバ１９の光学的整合とが、別々に実行され
る。

【００４３】図１２は図１１の組立装置を使って先に説
明した組立工程を実行する際のフローチャートを示す。
図１２を参照するに、組立工程は、大まかにはＬＤ素子
基板１２ｅとレンズ１２ａとをそれぞれのステージにセ
ットするステップ１と、基板１２ｅとレンズ１２ａの傾
きを合わせるステップ２と、基板１２ｅの光軸回り回転
角を調整するステップ３と、レンズ１２ａ位置を粗調整
するステップ４と、レンズ１２ａのＹ軸方向位置を微調
整するステップ５と、さらにレンズ１２ａのＸ軸方向位
置を微調整するステップ６と、素子ケース１２ｆとレン
ズケース１２ｇとを溶接すステップ７と、ファイバ１９
を所定位置に移動するステップ８と、ファイバ１９を測
定光量が最大になるように位置調整するステップ９と、
ＬＤ組立体１２とファイバ１９を溶接するステップ１０
とよりなり、ステップ１は素子基板１２ｅをステージ１
１のチャック１１ａ上にセットするサブステップ１１
と、レンズ１２ａをステージ２０のチャック上にセット
するサブステップ１２とよりなる。また、ステップ２
は、チャック１１ａのジンバル支持機構を動かして素子
基板１２ｅとレンズ１２ａの傾き角を整合させるサブス
テップ２１と、整合した状態でレンズ１２ａと素子基板
１２ｅの一部を構成するケース１２ｆとを衝合させ、こ
の状態で全体の傾き角を所定角に合わせるサブステップ
２２と、基板１２ｅを保持するチャック機構１１ａのジ
ンバルを、整合状態で固定するサブステップ２３とより
なる。さらに、ステップ３の工程は、実際には、レンズ
１２ａをいったん視覚認識領域外へ退避させるサブステ
ップ３１と、レンズ１２ａを除外した状態で赤外線カメ
ラ１３を使ってレーザダイオード１２ｂに対して自動焦
点合わせを実行し、図６に示した点Ａの座標（ｘ₁ ，ｙ
₁ ，ｚ₁ ）を求めるサブステップ３２と、同じくレンズ
１２ａを除外した状態で赤外線カメラ１３を使ってフォ
トダイオード１２ｄに対して自動焦点合わせを実行し、
図６に示した点Ｂの座標（ｘ₂ ，ｙ₂ ，ｚ₂ ）を求める
サブステップ３３と、前記点Ａと点Ｂを結ぶ仮想的な線
分がＸＺ面に平行になるまで素子基板１２ｅを回転させ
るサブステップ３４と、回転後の点Ａと点Ｂの位置を認
識するサブステップ３５とよりなる。

【００４４】さらに、ステップ４の工程は、レンズ１２
ａを再び基板１２ｅ上の視覚認識領域内に移動させるサ
ブステップ４１と、赤外線カメラ１３による自動焦点合
わせにより、レンズ１２ａの枠を認識してレンズ位置を
取得するサブステップ４２と、取得されたレンズ位置に
もとづいてステージ２０を駆動してレンズ１２ａの位置
をＸＹ面内において概略的に整合させるサブステージ４
３とよりなり、さらにステップ５の工程は、レンズ１２
ａ越しに見たレーザダイオード１２ｂの像１２ｂ’を赤
外線カメラ１３で撮影し、自動焦点合わせを実行するこ
とにより位置Ｃの座標（ｘ₃ ，ｙ₃ ，ｚ₃ ）を求めるサ
ブステップ５１と、レンズ１２ａのＹ軸方向の位置を微
調整するサブステップ５２とよりなる。

【００４５】また、ステップ６の工程は、図８に示した
ように、レンズ１２ａをプリズム１９Ａを想定した設計
上の最適位置までＸ軸方向に移動させ、この状態で赤外
線カメラ１３によりレンズ１２ａ越しにレーザダイオー
ド１２ｂの像１２ｂ’を自動焦点合わせにより撮影し、
像１２ｂ’の位置Ｄの座標（ｘ₄ ，ｙ₄ ，ｚ₄ ）を求
め、さらにこれにもとづいてプリズム１９Ａを挿入した
状態での像１２ｂ”の位置Ｆの座標（ｘ₆ ，ｙ₆ ，
ｚ₆ ）を求めるサブステップ６１と、カメラ１３により
レンズ１２ａ越しにフォトダイオード１２ｄの像１２
ｄ’を自動焦点合わせにより撮影し、像１２ｄ’の位置
Ｅの座標（ｘ₅ ，ｙ₅ ，ｚ₅ ）を求めるサブステップ６
２と、前記位置Ｅの座標（ｘ₅ ，ｙ₅ ，ｚ₅ ）にもとづ
いて、プリズム１９Ａを設けた場合の像１２ｄ”の位置
Ｇの座標（ｘ₇ ，ｙ₇ ，ｚ₇ ）を計算するサブステップ
６３と、計算された位置ＦおよびＧの座標にもとづい
て、位置ＦおよびＧのＸ座標の値が一致するように、ス
テージ２０を駆動してレンズ１２ａの位置をＸ軸方向に
微調整するサブステージ６４とよりなる。ただし、位置
Ｆは図１０（Ａ）の位置Ｐ₅ に、また位置Ｇは図１０
（Ｂ）のＰ₇ に対応する。

【００４６】かかる図１２に示した調整の結果、図１３
に示すように位置Ｆと位置Ｇとが、一致する。さらにス
テップ７の工程は、ＹＡＧ溶接５１で素子ケース１２ｆ
とレンズケース１２ｇを溶接し、ＬＤ組立体１２を作成
する。さらに、ステップ８の工程では、位置Ｆ（Ｇも同
じ）に光ファイバのコア端面を位置決めすることによ
り、光モジュールを構成するレーザダイオード１２ｂあ
るいはフォトダイオード１２ｄと光ファイバとの間に高
い効率の光結合が達成される。さらに、ステップ９の工
程では、レーザダイオード１２Ｂに電流を流して発光さ
せるサブステップ９１と、この状態で、光ファイバ他端
においてレーザダイオード１２ｂから出射する光ビーム
を観測しながらファイバ位置の微調整を行うサブステッ
プ９２により、光結合を理想的に最適化する。さらに、
ステップ１０の工程で、光結合が理想的な状態で、ＬＤ
組立体１２と光ファイバ１９とを、ＹＡＧ溶接５１によ
り、固定する。

【００４７】先にも説明したように、かかる工程では、
レーザダイオード１２ｂ，フォトダイオード１２ｄとレ
ンズ１２ａとの光学的結合工程と、このようにして得ら
れたＬＤ組立体１２と光ファイバ１９との光学的結合工
程とが別々に実行されるため、両結合工程を別々の装置
で平行して行うことも可能であり、調整に要する時間を
実質的に短縮することができる。 ［第３実施例］ところで、レンズ１２ａ、プリズム１９
Ａ、レーザダイオード１２ｂ、フォトダイオード１２
ｄ、基板１２ｅあるいはフォトダイオード１２ｄを支持
するアーム１２ｃに工作精度等に起因する誤差がある場
合、実際には位置Ｇが位置Ｆに対して光軸方向すなわち
Ｚ軸方向にずれ、第２実施例による最適化の結果、図１
３の状態のかわりに図１４の状態が生じることがある。
このように位置Ｇと位置ＦとがＺ軸方向にずれると、一
般に位置ＧとＦのＸ座標もずれてしまい、プリズム１９
Ａに接続された光ファイバ１９と光モジュールとの間の
光の結合損失が増大してしまう。。

【００４８】そこで、本実施例では、このような光結合
損失を軽減する方法について説明する。図１５（Ａ）に
示すＬＤ組立体１２と光ファイバ１９とよりなる光モジ
ュールにおいて、実際の像１４ｂ”の位置Ｇ’の座標
（ｘ₇ ’，ｙ₇ ’，ｚ₇ ’）が、計算された位置Ｇの座
標（ｘ₇ ，ｙ₇ ，ｚ₇ ）に対してＺ軸方向に距離Δｚだ
けずれていたとすると、先に説明した屈折角の関係式 ｓｉｎ（θ₂ ＋θ）＝ｎ×ｓｉｎθ および図１５（Ｂ）より、位置Ｇ’はＸ軸方向にも、式 Δｘ＝Δｚ×ｔａｎθ₂ で得られる距離Δｘだけずれる。ただし、ｎはプリズム
１９Ａの屈折率、θは先にも定義したようにプリズム１
９Ａの傾き角である。。そこで、このようにして求めら
れたθ₂ ，Δｘ，Δｙを使うと、実際の像１４ｄ”の位
置は、式 ｘ₇ ’＝ｘ₇ ＋Δｘ ｙ₇ ’＝ｙ₇ ｚ₇ ’＝ｚ₇ ＋Δｚ で求められる。従って、本実施例では、このようにして
求められた、Ｚ軸方向のずれに伴うＸ軸方向のずれを勘
案しながら、レンズ１２ａの位置を、レーザダイオード
の像１２ｂ”の位置Ｆとフォトダイオードの像１２ｄ”
の位置Ｇとが、Ｘ軸およびＺ軸方向において一致するよ
うに調整する。

【００４９】より具体的には、まず位置Ｆと位置ＧのＺ
軸方向のずれが、式 Δ_z ＝ｚ₇ −ｚ₆ によって求められ、これから補正したフォトダイオード
位置Ｇ’の座標が、式 ｘ₇ ’＝ｘ₇ ＋（Δｚ×ｔａｎθ₂ ） ｙ₇ ’＝ｙ₇ ｚ₇ ’＝ｚ₇ ＋Δｚ により求められる。

【００５０】次に、補正したフォトダイオードの集光位
置Ｇ’とレーザダイオードの集光位置ＦのＸ軸方向への
ずれが、式 Δｘ＝ｘ₆ −ｘ₇ ’ によって求められ、この値がゼロになるように、レンズ
１２ａをＸ軸方向に移動させる。レンズ移動後、前記手
順を繰り返し、ずれΔｘがゼロになる位置にレンズ１２
ａを固定する。

【００５１】本実施例によれば、レンズ１２ａ、レーザ
ダイオード１２ｂ、フォトダイオード１２ｄ等に工作精
度に起因する誤差があっても、最適な光結合を、短時間
に達成することができる。次に、カメラ１３を使った撮
像工程において、照明に、実際にレーザダイオード１２
ｂが発生しまたフォトダイオード１２ｄが検出する赤外
波長の光ではなく、可視波長の単色光を使った場合の、
本実施例による光モジュールの組立方法について図１７
を参照しながら説明する。ただし、以下の説明は、可視
光を照明に使ったことに起因する特有の構成の変更に限
定し、先に説明した部分と重複する部分の説明は省略す
る。

【００５２】図１７を参照するに、レンズ１２ａはレー
ザダイオード１２ｂの波長の赤外光に対して焦点距離ｆ
₁ を、可視光に対して焦点距離ｆ₂ を有し、座標
（ｘ₈ ，ｙ ₈ ，ｚ₈ ）で表される位置に中心位置Ｈを有
する。中心位置Ｈはレーザダイオード１２ｂの発光面か
らＺ軸方向に距離ａ₂ だけ離間しており、レンズ１２ａ
はレーザダイオード１２ｂから出射する赤外波長の光ビ
ームを、位置Ｈから距離ｂ₁離れた位置Ｄに集束する。
これに対し、レーザダイオード１２ｂが仮に可視波長の
光ビームを出力したとすると、かかる光ビームは位置Ｈ
から距離ｂ₂ （ｂ₂ ＜ｂ₁ ）離れた位置Ｄ’に集束す
る。

【００５３】かかる構成では、可視光照明の下でカメラ
１３が撮影した像から求められるレーザビームの結像位
置はＤ’であり、従って位置Ｄ’の座標（ｘ₄ ’，
ｙ₄ ’，ｚ₄ ’）を位置Ｄの座標（ｘ₄ ，ｙ₄ ，ｚ₄ ）
に変換・補正する必要がある。このうち、図１７の関係
は同一のＹ平面上において成立しているため、Ｘ軸方向
およびＺ軸方向についてのみ補正すればよい。

【００５４】図１７より、次の関係が成立することがわ
かる。 ａ₂ ＝｜ｚ₁ −ｚ₈ ｜ ｂ₂ ＝｜ｚ₄ ’−ｚ₈ ｜ ｂ₁ ＝｜ｚ₄ −ｚ₈ ｜ （１／ａ₂ ）＋（１／ｂ₂ ）＝１／ｆ₂ （１／ａ₂ ）＋（１／ｂ₁ ）＝１／ｆ₁ ｂ₁ ／ａ₂ ＝｜ｘ₄ −ｘ₈ ｜／｜ｘ₁ −ｘ₈ ｜ ここで、レンズ位置ＨのＸＺ面内の座標（ｘ₈ ，
ｚ₈ ）、および可視光照明により求めたレーザダイオー
ドの像位置Ｄ’のＸＺ面内の座標（ｘ₄ ’，ｚ₄ ’）の
値は既知であるので、上記関係式より赤外光照明を行っ
た場合の像位置Ｄの座標（ｘ₄ ，ｚ₄ ）が求められる。

【００５５】その他のプロセスは先に説明したのと同様
である。先に図１６で説明した補正計算の際には、プリ
ズム１９Ａの傾き角θは既に求められていると仮定した
が、実際の傾き角θを求めることも可能である。図１８
を参照するに、光ファイバ１９の前記プリズム１９Ａを
担持する側とは反対側から光ビームを注入すると、注入
された光ビームはコア１９ａから出射してハーフミラー
１９ｂで反射され、さらに全反射ミラー１９ｃで反射さ
れてプリズム１９Ａから出射する。従って、プリズム１
９Ａの出射端側から見ると、ハーフミラー１９ｂを通過
した光ビームによる光点と、全反射ミラー１９ｃで反射
した光ビームによる光点の二つの点が、相互に距離ΔＬ
だけ離れて観測される。ここで、プリズム１９Ａの厚さ
をｄとすると、前記距離ΔＬは ΔＬ＝２×ｄ×ｃｏｓ² θ により与えられるため、距離ΔＬを測定することによ
り、正しい傾き角θを求めることができる。 ［第４実施例］図２あるいは図１１の構成においてカメ
ラ１３の撮像光学系１３ａに組み込まれる照明光学系
は、一般にビームスプリッタ１３ｂを含み、光源１５で
生成され、光ファイバ１５ａを伝送され先端のレンズ
（１５ａ）₁ から出射した光ビームを、レンズ（１３
ａ）₁ とレンズ（１３ａ）₂ とよりなる撮像光学系１３
ａ中に挿入されたビームスプリッタ１３ｂにより撮像光
学系１３ａの光軸に平行に偏向し、ＬＤ組立体１２を照
明する。

【００５６】かかる構成においては、ビームスプリッタ
１３ｂで偏向された照明光が、レンズ（１３ａ）₂ で反
射されるため、カメラ１３でＬＤ組立体１２の像を撮影
した場合、像の中央部に反射光によるハレーションが生
じ、明瞭な像の撮影が困難になる。このようなハレーシ
ョンの問題を回避するため、図２あるいは図１１の組立
装置では、図１９に示すように、前記同軸照明系１５の
他に、図１１で説明したような斜め照明光源１５Ａ、あ
るいはＬＤ組立体１２の中心部を避けて照明するリング
照明光源１５Ｂが使われている。

【００５７】これに対し、図２０は、本実施例による、
簡略化した照明系の構成を示す。図２０を参照するに、
光ファイバ１５ａの先端に設けられたレンズ（１５ａ）
₁ を出射した光ビームは、第１の偏光面を有する第１の
偏光子（１５ａ）₃ を通過した後マスク（１５ａ）₂ で
整形され、照明光のうち、レンズ（１３ａ）₂ の光軸付
近を通過する部分がカットされる。さらに、ＬＤ組立体
１２で反射した照明光は、レンズ（１３ａ）₂ およびレ
ンズ（１３ａ）₁ を順次通過した後、前記第１の偏光面
に直交する第２の偏光面を有する第２の偏光子（１５
ａ）₄ を通過した後カメラ１３に入射する。

【００５８】図２１は、前記マスク（１５ａ）₂ の一例
を示す。図２１の例では、マスク（１５ａ）₂ は、撮像
光学系１３ａの光軸に対応する光ファイバ１５ａの光軸
を外した位置に窓が形成され、レンズ（１３ａ）₂ の光
軸付近を通過する照明光を遮断する。その結果、レンズ
（１３ａ）₂ による照明光の反射に起因するハレーショ
ンの問題が解消する。

【００５９】図２２は、前記マスク（１５ａ）₂ の別の
一例を示す。図２２の例では、マスク（１５ａ）₂ は、
撮像光学系１３の光軸を外した位置に形成された一対の
スリットを含み、前記ＬＤ組立体１２を、レンズ（１３
ａ）₂ 中心部およびレンズ１２ａの中心部を避けて照明
する。

【００６０】図２３（Ａ），（Ｂ）は、図１９の従来の
照明光学系を使って撮影したレーザダイオード１２ｂの
像１２ｂ’と、図２２の照明光学系を使って撮影したレ
ーザダイオード１２ｂの像１２ｂ’とを、それぞれ比較
して示す図である。図２３（Ａ）を参照するに、従来の
照明光学系を使って照明した場合には、像全体がレンズ
（１３ａ）₂ あるいはレンズ１２ａの反射光によるハレ
ーションを受け、像１２ｂ’の認識は困難である。本発
明では、像１２ｂ’に対する焦点合わせにより、像１２
ｂ’の位置ＤのＺ座標を求めるため、かかるハレーショ
ンは、深刻な問題を生じる。かかる問題点を回避するた
め、本発明の第２あるいは第３実施例においては、斜め
照明光源１５Ａを使っていた。

【００６１】これに対し、図２３（Ｂ）の場合には、反
射光はレンズ（１３ａ）₂ の光軸を避けて生じるため、
非常に高いコントラストで、明瞭なレーザダイオードの
像１２ｂ’を得ることができる。図２４は、図２２の構
成に、さらに図２０に概略的に示した偏光子（１５ａ）
₃ および（１５ａ）₄ を設けた構成を示す。ただし、偏
光子（１５ａ）₃ は矢印で示した偏光面を有し、一方偏
光子（１５ａ）₄ は、別の矢印で示すように、前記偏光
子（１５ａ）₃ の偏光面に直交する偏光面を有する。か
かる構成により、図２３（Ｂ）に示した反射光を実質的
にカットすることが可能になる。

【００６２】図２５は、さらに別の、改良された照明系
を示す。図２５の例では、光源１５Ａで生成され、レン
ズ（１５ａ）₁ を通って出射した照明光を偏光させるガ
ルバノミラー（１５ａ）₅ が設けられ、照明光は、ガル
バノミラー（１５ａ）₅ の動きに応じてＬＤ組立体１２
を走査する。さらに、ガルバノミラー（１５ａ）₅ の動
きに同期して、同期信号が画像処理装置１６に送られ、
カメラ１３が出力する画像信号から、レンズ（１３ａ）
₂ による反射光をカットする。

【００６３】図２６（Ａ）〜（Ｃ）は、図２５の装置を
使って行う、カメラ１３によるＬＤ組立体１２の像の取
得の一例を示す。図２６（Ａ）を参照するに、図２５の
装置ではレンズ（１５ａ）₁ として円筒レンズを使い、
光源１５で生成した照明光をライン状に変形する。さら
に前記ガルバノミラー（１５ａ）₅ を駆動することによ
り、ライン状照明光により前記ＬＤ組立体１２を走査す
る。

【００６４】かかるライン状照明光による照明の結果、
カメラ１３が取得する画像にはレンズ（１３ａ）₂ から
の反射光に起因するライン状の飽和領域が、図２６
（Ａ）に示すように生じるが、図２５の構成では、画像
処理装置において、かかる飽和領域をカットし、様々な
走査位置について得られた画像を図２６（Ｂ）に示すよ
うに重ね合わせることにより、図２６（Ｃ）に示す明瞭
な像を得る。

【００６５】図２７（Ａ）〜（Ｃ）は、図２７の装置を
使って行う、カメラ１３によるＬＤ組立体１２の像の取
得の別の例を示す。図２７（Ａ）を参照するに、図２５
の装置では、前記ガルバノミラー（１５ａ）₅ は、照明
光を、前記ＬＤ組立体１２の第１〜第４象限の各々を照
明するように順次偏向し、前記画像処理装置１６では、
かかる照明の結果生じた飽和領域を、図２７（Ｂ）に示
すようにカットする。さらにこのようにして得られた第
１〜第４象限の画像を重ね合わせることにより、図２７
（Ｃ）に示す画像が合成される。

【００６６】図２６（Ｂ）あるいは図２７（Ｂ）におけ
る、飽和領域をカメラ１３の画像から除去する工程は、
画像処理装置１６で行う代わりに、図２８に示すよう
に、図２６の構成においてカメラ１３の前に遮光マスク
（１５ａ）₆ を設け、遮光マスク（１５ａ）₆ のパター
ンを前記ガルバノミラー（１５ａ）₅ の動きに同期した
同期信号により、一のパターンから他のパターンへと切
替えることにより実行してもよい。さらに、図２９に示
すように、カメラ１３としてＣＣＤアレイをイメージセ
ンサとして有するＣＣＤカメラを使い、図３０（Ａ）に
示すようにライン状の照明によりＬＤ組立体１２を走査
し、これに同期してカメラ１３のＣＣＤアレイを線順次
に走査し、ＬＤ組立体１２の画像から１次元画像を、ラ
イン状照明により飽和している部分を避けて切り出して
もよい。かかる１次元画像を図３０（Ｂ）に示すように
信号処理部１６において合成することにより、図３０
（Ｃ）に示す、ハレーションの無い出力画像を得ること
ができる。 ［第５実施例］次に、図２あるいは図１１の組立装置に
おいて使われる、カメラ１３の自動焦点合わせ方法につ
いて説明する。

【００６７】図３１は、図２あるいは図１１の組立装置
のうち、カメラ１３の自動焦点合わせに関係する部分を
示すブロック図である。図３１を参照するに、撮像光学
系１３ａで撮影され画像処理部１６で処理されたＬＤ組
立体１２の像にもとづいて、コンピュータ等の演算装置
１７が焦点が合っているかどうか判定し、合っていない
場合、ステージコントローラ１８を駆動してステージ１
４を、焦点が合うようにＺ軸方向に移動させる。

【００６８】ところで、通常のビデオカメラ等の撮影装
置では、焦点が合っているかどうかを、得られた像のシ
ャープネスを評価することにより判定しているが、本発
明が対象とするＬＤ組立体においては、フォトダイオー
ド１２ｄは傾斜した状態で基板１２ｅ上に取り付けられ
ており、このような場合には、いずれかの部分で必ず焦
点が合っていることになる。しかも、本発明では、得ら
れた合焦点位置にもとづいて、最適なＬＤ組立体１２と
光ファイバ１９との結合位置が求められるため、かかる
焦点合わせを確実に、かつ迅速に実行する必要がある。

【００６９】図３２（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施例による
撮像光学系１３ａの焦点合わせの原理を説明する図であ
る。図３２（Ａ）を参照するに、本実施例では、焦点合
わせを行いたい特定の部分に対応した登録パターンを演
算装置１７に保持し、さらにカメラ１３で撮影された像
と前記登録パターンの間のパターンマッチングを、像と
登録パターンの正規相関値を、ステージ１４の様々なＺ
位置について計算することにより求め、最大の正規相関
値を与えるＺ位置をもって合焦点位置とする。

【００７０】このような方法を使うと、図３２（Ｂ）〜
（Ｄ）に示す、ＬＤ組立体の面が傾斜している場合に
も、図３２（Ａ）に示す登録パターンにもとづいて、図
３２（Ｃ）に示すように、所望の部分について確実に焦
点合わせを行うことができる。ただし、図３２（Ｂ）お
よび図３２（Ｄ）は、図３２（Ｃ）の合焦点状態に対し
てそれぞれ異なった方向に焦点がずれている状態を示
し、図３２（Ｂ）の状態では×マークに焦点が合ってお
り、一方図３２（Ｄ）の状態ではリングマークに焦点が
合っている。

【００７１】図３３（Ａ），（Ｂ）は、実際のＬＤ組立
体１２の焦点合わせに使う登録パターンの切り出しの例
を示す。図３３（Ａ）を参照するに、レーザダイオード
１２ｂあるいはフォトダイオード１２ｄの発光点あるい
は受光点を含む領域Ｒを切り出すと同時に、パターンマ
ッチングにより求められた合焦点位置を確認するため、
微分によるシャープネスの検出に適したエッジ位置
Ｅ₁ ，Ｅ₂ が切り出され、図３３（Ｂ）に示すように演
算装置１７に、それぞれの座標Ｒ（ｘ，ｙ），Ｅ
₁ （ｘ，ｙ）およびＥ2 （ｘ，ｙ）とともに記憶され
る。

【００７２】パターンマッチングは、ステージコントロ
ーラ１８を介してステージ１４をＺ軸方向に駆動しなが
ら実行され、前記正規相関の最大値が求められる。図３
４（Ａ），（Ｂ）はこのような正規相関が最大になった
状態の一例を示す。ただし、図３４（Ａ）よりわかるよ
うに、この状態では実際には合焦点になっておらず、図
３４（Ｂ）の正規相関値も単に極大値のうちの一つにな
っているに過ぎない。このような誤った合焦点状態の検
出を回避するために、本実施例では、先に登録したエッ
ジ位置Ｅ₁ ，Ｅ₂ において得られた像の微分係数が求め
られ、微分係数にもとづいて、像のシャープネスが最大
になっているかどうかが判定される。図３４（Ａ），
（Ｂ）の場合には像のシャープネスは低く、従って得ら
れたＺ位置は真の合焦点位置ではないと判定される。

【００７３】これに対し、図３４（Ｃ），（Ｄ）の場合
には、領域Ｒでの正規相関値および領域Ｅ₁ ，Ｅ₂ にお
ける像のシャープネスのいずれもが最大となっており、
正しい合焦点状態であることがわかる。このように、本
実施例によれば、カメラ１３の正しい合焦点位置、およ
びそれにもとづくＬＤ組立体１２と光ファイバ１９との
間の最適光結合位置を、迅速、かつ確実に求めることが
できる。 ［第６実施例］ところで、図２あるいは図１１の組立装
置により光結合効率を最適化されたＬＤ組立体１２と光
ファイバ１９とは、前記最適位置において溶接・固定さ
れ、図３５に示した光モジュールが完成する。

【００７４】図３５を参照するに、レンズ１２ａは枠１
２Ａ中に保持され、レーザダイオード１２ｂあるいはフ
ォトダイオード１２ｄ（図示せず）を囲むケース１２ｆ
上に点Ｗ₁ において溶接される。さらに、光ファイバ１
９は、プリズム１９Ａとともにファイバホルダ１９Ｂ中
に保持され、ファイバホルダ１９Ｂは、前記レンズ枠１
２Ａ上に、点Ｗ₂ において溶接・固定される。また、フ
ァイバホルダ１９Ｂには、レンズ枠１２Ａに衝合する側
と反対側に、別の光ファイバとの接続のためのソケット
１９Ｃが形成されている。

【００７５】一般に、このような光モジュールの組立で
は、図３６に示すように、溶接はＺ軸回りの４方向か
ら、ＹＡＧレーザによりレーザビームを照射して行う
が、従来は、４個のＹＡＧレーザをそれぞれのＸＹＺス
テージ上に保持していたため、レーザビームの位置合わ
せが面倒になる問題点があった。ただし、図３６におい
て、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省
略する。

【００７６】しかし、図３５に示す構成の光モジュール
に溶接を行う場合には、ＹＡＧレーザの位置を図３６の
構成のように別々に調整する必要はなく、図３７に概略
的に示すように、半径がｒ₁ の一つの共通の円Ｏ₁ の円
周上に乗る溶接点Ｗ₁₁，Ｗ₁₂，Ｗ₁₃，Ｗ₁₄について溶接
を行い、さらに原点を移して半径がｒ₂ の他の円Ｏ₂の
円周上に乗る溶接点Ｗ₂₁，Ｗ₂₂，Ｗ₂₃，Ｗ₂₄について行
えばよいことがわかる。

【００７７】図３８は、このような円周上に配列した点
をＹＡＧレーザにより溶接するための溶接機構の構成を
示す。図３８を参照するに、溶接機構は、中心点Ｏを通
る対称軸の回りにおいて互いに対称的な位置関係で配置
され、中心をＯとする円周上の点Ｓ₁ 〜Ｓ₄ にレーザビ
ームを照射するそれぞれ第１〜第４のＹＡＧレーザ５１
〜５４を含み、各々のＹＡＧレーザ、例えばレーザ５１
は、前記対称軸に直交する平面上において前記中心点Ｏ
とレーザ５１を結ぶ方向に直交して延在するシャフト５
１ｂ上に、前記シャフト５１ｂの回動運動を、前記中心
点Ｏに対して前記平面上で近接・離間する直線運動に変
換する直線運動変換機構を介して保持される。シャフト
５１ｂはその両端を軸受け（５１ｂ）₁ ，（５１ｂ）₂
により支持され、さらにその一端にはベベルギア５１ｄ
が形成されている。さらに、ＹＡＧレーザ５１は、中心
点Ｏに向かって、バネ５１ａにより付勢される。

【００７８】同様な構成が、ＹＡＧレーザ５２，５３，
５４についても形成され、このうち、レーザ５２と協働
するシャフト５２ｂの一端に形成されたベベルギア５２
ｃは、前記シャフト５１ｂのベベルギア５１ｄと噛み合
う。同様に、ＹＡＧレーザ５３に協働するシャフト５３
ｂの一端に形成されたベベルギア５３ｃは、前記シャフ
ト５２ｂの他方のベベルギア５２ｄと噛み合う。さら
に、ＹＡＧレーザ５４に協働するシャフト５４ｂの一端
に形成されたベベルギア５４ｃは、前記シャフト５３ｂ
の他方のベベルギア５３ｄと噛み合う。

【００７９】シャフト５４ｂの他端にはモータ５５が結
合されており、モータ５５の駆動に応じてシャフト５１
ｂ〜５４ｂは一斉に回動し、ＹＡＧレーザ５１〜５４は
前記中心点Ｏに対して近接・離間を行う。かかるＹＡＧ
レーザ５１〜５４の近接・離間運動に伴い、前記点Ｓ₁
〜Ｓ₄ を含む円周の半径ｒが増大あるいは減少する。

【００８０】従って、図３８の溶接機構を図２あるいは
図１１の組立装置と組み合わせて使うことにより、モー
タ５５を単に適宜回動させるだけで、任意の半径ｒ上の
点Ｓ ₁ 〜Ｓ₄ にレーザビームを照射し、効率的な溶接を
行うことができる。図３９は図３８の構成の側面図を示
す。ただし、図３９は図３８の構成を図３８の紙面上手
前側から見た状態を示し、ＹＡＧレーザ５１，５３のみ
が示されているが、ＹＡＧレーザ５２，５４についても
同様な構成が形成されている。

【００８１】図３９を参照するに、ＹＡＧレーザ５１，
５３は共通のフレーム５０上に担持され、それぞれリニ
アガイド５１ｇおよび５３ｇにより、前記中心点Ｏに対
して近接・離間運動自在に保持されている。さらに、図
示の例では、回動シャフト５１ｂに対応して従動車５１
ｅが、また回動シャフト５３ｂに対応して従動車５３ｅ
が設けられ、ＹＡＧレーザ５１はリニアガイド５１ｇに
沿って、シャフト５１ｂと従動車５１ｅとの間に設けら
れたベルト５１ｆにより、シャフト５１ｂの回動に応じ
て駆動される。同様に、ＹＡＧレーザ５３は、リニアガ
イド５３ｇに沿って、シャフト５３ｂと従動車５３ｅと
の間に設けられたベルト５３ｆにより、シャフト５３ｂ
の回動に応じて駆動される。さらに、フレーム５０はＸ
ＹＺステージ６０上に担持され、図３７に示すように、
必要に応じて溶接の中心点Ｏを移動させる。

【００８２】図３９の構成を図２あるいは図１１の構成
と組み合わせて使うことにより、光モジュールの組立作
業の効率を著しく向上させることができる。 ［第７実施例］次に、図２あるいは図１１の組立装置
と、図３８あるいは３９の溶接装置を組み合わせて、図
３５に示す光モジュールを効率的に生産する光モジュー
ルの製造装置について説明する。

【００８３】図４０を参照するに、光モジュールの製造
装置は、回転軸７１ａ上に回動自在に設けられたターン
テーブル７１と、前記ターンテーブル７１を中心に相互
に対向する第１および第２の支柱７２，７３とを含み、
前記支柱７２上には、前記カメラ１３に対応するカメラ
７２Ｂを保持するＸＹＺステージ７２Ａと、ＹＡＧレー
ザ７２Ｄを含む溶接機構を担持するＸＹＺステージ７２
Ｃとが設けられ、前記ＸＹＺステージ７２Ｃには、前記
ＬＤ組立体１２のケース１２ｆ、あるいはレンズ１２ａ
の枠１２Ａ、あるいはファイバホルダ１９Ｂを保持する
ハンド７２Ｅが設けられる。

【００８４】同様に、前記支柱７３上には、前記カメラ
１３に対応するカメラ７３Ｂを保持するＸＹＺステージ
７３Ａと、ＹＡＧレーザ７３Ｄを含む溶接機構を担持す
るＸＹＺステージ７３Ｃとが設けられ、前記ＸＹＺステ
ージ７３Ｃには、前記ＬＤ組立体１２のケース１２ｆ、
あるいはレンズ１２ａの枠１２Ａ、あるいはファイバホ
ルダ１９Ｂを保持するハンド７３Ｅが設けられる。

【００８５】さらに、前記ターンテーブル７１に隣接し
て、レンズ１２ａを未装着の状態のＬＤ組立体１２と、
枠１２Ａに保持されたレンズ１２ａと、光ファイバ１９
を保持するファイバホルダ１９Ａとを供給する部品供給
パレット７４と、完成した光モジュールを回収する完成
品パレット７５とが設けられ、前記ターンテーブル７１
上には、前記回転軸に対向する位置に、前記ＬＤ組立体
１２の半製品を保持するＬＤ保持台７１Ａ，７１Ｂと、
前記保持台７１Ａ，７１Ｂを結ぶ方向に直交する方向上
に、前記回転軸に対して対向するように、前記レンズ枠
１２Ａおよび前記ファイバホルダ１９Ａを保持する保持
台７１Ｃ，７１Ｄが設けられる。ただし、レンズ枠１２
Ａおよびファイバホルダ１９Ａは同一の外形を有し、保
持台７１Ｃ，７１Ｄのいずれにおいても保持することが
できる。

【００８６】図４１（Ａ）は保持台７１Ａ，７１Ｂの構
成を示す。図４１（Ａ）を参照するに、保持台７１Ａ，
７１ＢはＬＤ組立体半製品１２のケース１２ｆを保持す
るチャック（７１Ａ）₁ と、バネにより上下移動自在に
保持された面倣い板（７１Ａ）₂ と、前記面倣い板（７
１Ａ）₂ を固定するクランプ部（７１Ａ）₃ とよりな
り、さらに保持されたＬＤ組立体半製品１２中のレーザ
ダイオード１２ｂをケーブル（７１Ａ）₄ に接続しこれ
を駆動するための接点（７１Ａ）₅ が形成されている。

【００８７】一方、保持台７１Ｃ，７１Ｄは実質的に同
一の構成を有し、図４１（Ｂ）に示すようにレンズ枠１
２Ａを、あるいは図４１（Ｃ）に示すようにファイバホ
ルダ１３Ａを保持する。以下、図４０の製造装置を使っ
た光モジュールの製造工程を説明する。

【００８８】図４２（Ａ）〜図４５（Ｊ）を参照する
に、図４２（Ａ）の工程でターンテーブル７１上の保持
台７１Ｃに記号Ｆで示すファイバホルダ１９Ａを供給
し、図４２（Ｂ）の工程でターンテーブル７１を時計回
り方向に９０°回転させ、保持台７１Ａに記号Ｄで示す
ＬＤ組立体１２の半製品を供給する。さらに図４２
（Ｃ）の工程でターンテーブル７１を時計回り方向に９
０°回転させ、前記保持台７１Ａ上に保持されたＬＤ組
立体半製品Ｄの位置をカメラ７２Ｂにより測定し、レン
ズ１２ａの最適位置を求める。また、この状態で、保持
台７１Ｄに記号Ｌで示すレンズ１２を、枠１２Ａと共に
供給する。

【００８９】次に、図４３（Ｄ）の工程でターンテーブ
ル７１をさらに時計回り方向に９０°回転させ、この状
態で保持台７１Ｄからハンド７２ＥによりレンズＬをピ
ックアップ、さらに保持台７１Ｃからハンド７３Ｅによ
りファイバホルダＦをピックアップする。さらに、図４
３（Ｅ）の工程でターンテーブル７１を反時計回り方向
に９０°回転させ、保持台７１Ａ上のＬＤ組立体半製品
Ｄ上の最適位置において、前記レンズＬを溶接・固定す
る。また、この状態で、保持台７１Ｄ上にファイバホル
ダＦが供給される。

【００９０】次に、図４４（Ｆ）の工程で、ターンテー
ブル７１を反時計回り方向に１８０°回転させ、前記図
４３（Ｅ）の工程で形成され保持台７１Ａ上に保持され
ているＬＤ組立体ＬＤの位置をカメラ７３Ｂで測定し、
先に図４３（Ｄ）の工程でハンド７３Ｅに保持されてい
たファイバホルダＦを、保持第７１Ａ上のＬＤ組立体Ｌ
Ｄ上に上に溶接・固定する。同時に、保持台７１Ｃにレ
ンズＬを供給する。さらに、保持台７１Ｂ上に保持され
ているＬＤ組立体半製品Ｄの位置を、カメラ７２Ｂによ
り測定する。

【００９１】次に、図４４（Ｇ）の工程で、ターンテー
ブル７１を時計回り方向に９０°回転させ、保持台７１
Ａから完成した光モジュールを取り出し、かわりに新し
いＬＤ組立体半製品Ｄを供給する。さらに保持台７１Ｃ
からレンズＬをハンド７２Ｅにより、また保持台７１Ｄ
からファイバホルダＦをハンド７３Ｅにより、ピックア
ップする。

【００９２】さらに、図４４（Ｈ）の工程で、ターンテ
ーブル７１を反時計回り方向に９０°回転させ、前記保
持台７１Ｂに保持されているＬＤ組立体半製品Ｄ上に前
記ハンド７２Ｅにより保持されているレンズＬを溶接・
固定する。同時に、空いている保持台７１Ｃにファイバ
ホルダＦを供給する。

【００９３】次に、図４５（Ｉ）の工程で、ターンテー
ブル７１を時計回り方向に１８０°回転させ、保持台７
１Ｂ上に保持されているＬＤ組立体ＬＤの位置をカメラ
７３Ｂにより測定し、先に図４４（Ｇ）の工程でハンド
７３ＥによりピックアップしていたファイバホルダＦ
を、保持台７１Ｂ上のＬＤ組立体ＬＤ上に溶接・固定す
る。同時に、保持台７１Ａ上に保持されているＬＤ組立
体半製品Ｄの位置をカメラ７２Ｂにより測定する。

【００９４】さらに、図４５（Ｊ）の工程で、ターンテ
ーブル７１を時計回り方向にさらに９０°回転させ、保
持台７１Ｂから完成した光モジュールＦＬＤを取り出
し、かわりに新しいＬＤ組立体半製品Ｄをセットする。
さらに保持台７１ＤからレンズＬをハンド７２Ｅによ
り、また保持台７１ＣからファイバホルダＦをハンド７
３Ｅによりピックアップし、図４３（Ｅ）の工程に戻
る。

【００９５】以下、図４３（Ｅ）〜図４５（Ｊ）の工程
を繰り返すことにより、連続して、効率的に、光モジュ
ールを生産することができる。特に、本実施例の工程で
は、ＬＤ組立体１２の半製品ＤとレンズＬの結合の最適
化、およびレンズを装着されたＬＤ組立体１２とファイ
バホルダ１９Ａの結合の最適化が別々に実行され、効率
的な最適化が可能である。

【００９６】図４６は、図４２（Ａ）〜図４５（Ｊ）に
示した工程におけるターンテーブル７１の回転軌跡を示
す。図４６を参照するに、ターンテーブル７１の回転角
の範囲は２７０°以内に限定されており、３６０°を越
える回転は生じない。このため、図４１（Ａ）に示すよ
うに、保持台７１Ａあるいは７１Ｂにレーザダイオード
１２ｂを駆動するケーブルが接続されていても、これが
断線する等の問題は生じない。

【００９７】なお、請求項に記載した、光素子は、レー
ザダイオード等の発光素子のみならず、受光素子やプリ
ズムあるいはレンズをも含む。 ［第８実施例］次に、図４０の構成において、ＬＤ素子
ケース１２ｆとレンズ枠１２Ａとを光学的に整合した状
態で溶接する機構を図４７〜５０を参照しながら説明す
る。ただし、以下に説明する構成は、図４０のターンテ
ーブルを使った構成に限定されるものではなく、単独で
も、また他の組立装置に付加して使用することも可能で
ある。

【００９８】図４７を参照するに、溶接機構は、前記タ
ーンテーブル７１等の基台上にθ軸の回りに回動自在に
形成され、ＬＤ素子ケース１２ｆを保持する保持台７１
Ａ，７１Ｂの上部に構成されており、ネジ穴８１ａを有
し基台（図示せず）に固定された第１層ステージ機構８
１と、前記第１層ステージ機構８１上にＸ軸方向に移動
自在に形成された第２層ステージ機構８２と、前記第２
層ステージ機構８２上にＹ軸方向に移動自在に形成され
た第３層ステージ機構８３とを含み、前記第３層ステー
ジ機構８３上には、さらに図４７には図示していないＺ
軸方向に移動自在なＺステージ８４が設けられる。ま
た、Ｚステージ８４の下側にはレンズ枠１２Ａを保持す
るハンド７２Ｅが形成され、ステージ機構８１〜８３に
は、それぞれの中央部に、ハンド７２Ｅが進入する略円
形の開口部８１Ａ〜８３Ａが、Ｚ軸方向に略整列して形
成される。

【００９９】かかる溶接機構では、第２層および第３層
のステージ機構８２，８３を駆動することにより、レン
ズ枠１２Ａの、ＬＤ素子ケース１２ｆ、従ってＬＤ素
子、に対する位置がＸ−Ｙ面内で調整され、さらにＺス
テージ８４を駆動することにより、ＬＤ素子に対するレ
ンズ枠１２Ａの距離が調整される。また、保持台７１
Ａ，７１Ｂをターンテーブル７１上において回動させる
ことにより、θ軸回りの調整がなされる。かかる調整
は、先に説明したように、カメラ７２Ｂを使って実行さ
れる。

【０１００】さらに、図４７の構成では、先に説明した
ＹＡＧレーザ７２Ｄとは別に、ＹＡＧレーザ９１Ａ〜９
１Ｄが設けられ、図３５に示した溶接点Ｗ₁ に、それぞ
れのレーザビーム９１ａ〜９１ｄを集束させる。レーザ
ビーム９１ａ〜９１ｄを通過させるため、ステージ機構
８１〜８３には、それぞれ光ビームの通路８１Ｂ〜８３
Ｂが形成される。かかる溶接の結果、ＬＤ素子のケース
１２ｆとレンズ枠１２Ａとが結合される。

【０１０１】図４８は、図４７の溶接機構の平面図を示
す。ただし、図４７は、図４８中の線Ｘ−Ｘ’に沿った
断面図である。図４８を参照するに、最上層の第３層ス
テージ機構８３上には、ＹＡＧレーザ９１Ａ〜９１Ｄが
配設され、ステージ機構８３上にはレーザから出射する
光ビーム９１ａ〜９１ｄの光路に対応して、窓８３Ｂが
形成されている。すなわち、四つの窓８３Ｂの各々を通
って、レーザ９１Ａ〜９１Ｄから出射したレーザビーム
が、ステージ機構８３を上側から下側に、斜めに通過す
る。

【０１０２】さらに、ステージ機構８３上には、Ｚステ
ージ８４をＺ軸方向にガイドするリニアガイド８４Ｂ〜
８４Ｄが形成され、さらに、Ｚステージ８４をＺ軸方向
に駆動する駆動機構８５が形成されている。駆動機構８
５は、図４８には図示されない駆動モータ８５Ａを含
み、Ｚステージ８４をＺ軸方向に上下させる。図４８
は、さらにステージ機構８３をＸ軸方向に駆動するモー
タ８３Ｍ、およびステージ機構８２をＹ軸方向に駆動す
るモータ８２Ｍを示す。

【０１０３】図４８よりわかるように、Ｚステージ８４
には、前記ハンド７２Ｅに対応して開口部８４Ｃが、略
中央部に形成されており、かかる開口部８４Ｃを介して
前記ハンド７２Ｅに保持されたＬＤ素子ケース１２ｆお
よびＬＤ素子１２ｂが、先の実施例で説明した撮像光学
系、例えばカメラ７２Ｂに対して露出される。また、ハ
ンド７２Ｅ上には、異常な力がハンド７２Ｅに加わった
場合にこれを検知する力センサ７２ｅが設けられ、これ
により、ハンド７２ＥとＬＤ素子ケース１２ｆとの間の
係合の異常が検出される。開口部８４Ｃは、ステージ８
３の中央開口部８３Ａに整合して形成されている。

【０１０４】図４９は、第２層ステージ機構８２の構成
を示す平面図である。図４９を参照するに、ステージ機
構８２には、前記中央開口部８３Ａに整合して中央開口
部８２Ａが形成されており、ハンド７２Ｅを収納する。
また、前記レーザビームの光路に対応して窓８２Ｂが形
成され、ステージ機構８３の窓８３Ｂを通過したレーザ
ビームは窓８２Ｂを通って、ステージ機構８２を、上側
から下側に、斜めに通過する。

【０１０５】ステージ機構８２には、さらにモータ８１
Ｍおよび８２Ｍが設けられ、このうちモータ８１Ｍは、
ステージ機構８２の下側に設けられたカップリング８１
ｐおよび軸受け８１ｑを介して、ステージ機構８１の上
側に固定されたボールナット機構８１Ｎを駆動する。そ
の結果、ステージ機構８２は、ステージ機構８１に対し
てＸ方向に駆動される。さらに、モータ８２Ｍは、ステ
ージ８２機構の上側に設けられたカップリング８２ｐお
よび軸受け８２ｑを介して、ステージ機構８３の下側に
ボルト８２ｎにより固定されたボールナット機構８３Ｎ
を駆動する。その結果、ステージ機構８３は、ステージ
機構８２に対してＹ軸方向に駆動される。

【０１０６】また、ステージ機構８２の上側には、前記
ハンド７２Ｅ中のＬＤ素子ケース１２ｆに対して略点対
称になるように、Ｙ軸方向のリニアガイド８２Ｃ〜８２
Ｆが設けられ、さらに下側には、前記素子ケース８２ｆ
に対して同じく略点対称になるように、Ｘ軸方向のリニ
アガイド８１Ｃ〜８１Ｆが設けられる。かかる構成で
は、リニアガイド８１Ｃ〜８１Ｆ、８２Ｃ〜８２Ｆは、
溶接がなされるケース１２ｆの両側からステージ機構８
１，８２を支持するため、溶接に際して膨張・収縮に伴
う反力が生じても、ステージの機械的な変形が最小化さ
れ、安定した溶接が可能である。また、かかる構成で
は、モータ８１Ｍ，８２Ｍおよび協働する力伝達系８１
ｐ，８１ｑあるいは８２ｐ，８２ｑが、同一のステージ
機構８２の上下面に設けられるため、各軸のステージ機
構を単純に重ね合わせた場合より、ステージ８１〜８３
の全体的な厚さが減少し、ＹＡＧレーザ９１Ａ〜９１Ｄ
の焦点距離が限られている場合でも、溶接点Ｗ₁ にレー
ザビームを集束させることが可能になる。

【０１０７】図４９に示すように、ハンド７２Ｅは、シ
リンダ７２ｅ’により駆動される可動錐部７２ｅを有
し、ケース１２ｆは、可動錐部７２ｅにより保持され
る。シリンダ７２ｅ’は、Ｚステージ８４の下面に、ハ
ンド７２Ｅと共に取り付けられる。

【０１０８】図５０は、図４８，４９の構成を、Ｘ軸方
向から見た側面図である。ただし、保持台７１Ａ，７１
Ｂおよびレーザ９１Ａ〜９１Ｄの図示は省略した。図５
０を参照するに、Ｚステージ８４は、ステージ機構８３
上において、リニアガイド８４Ｃ，８４Ｄおよび図示し
ていないガイド８４Ｂにより、上下自在に保持され、モ
ータ８５Ａを含む駆動機構８５により、上下に駆動され
る。また、Ｚステージ８４中に形成された中央開口部８
４Ａ中に納められた円錐形状のハンド７２Ｅは、その下
端にＬＤ素子ケース１２ｆを保持しており、さらに前記
ハンド７２中には、カメラ７２Ｂの光学系を構成する対
物レンズ１３ａが進入する。対物レンズ１３ａは、円錐
形状の先端を有し、対応する円錐形状のハンド７２Ｅ中
に進入してＬＤ素子の近接撮影を行うことが可能にな
る。

【０１０９】さらに、図４７〜５０の構成は、決して図
４０に示したターンテーブル７１を使った特定の自動化
組立工程に限定されるものではなく、他の自動化組立工
程、あるいはＬＤ素子ケース１２ｆおよびレンズ１２Ａ
を手動で着脱する手動組立工程に対しても適用可能であ
る。

【０１１０】また、以上に説明した実施例では、光ファ
イバ端面と光素子について、最も光結合効率が高い位置
を探索しているが、本発明は、かかる最適位置の探索に
限定されるものではなく、光結合効率がより低い非最適
位置を探索するのにも適用可能である。かかる非最適位
置の探索には、意図的に最適位置を避けた位置を探索す
る場合も含まれる。

【０１１１】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明は請求項に記載した要旨内において様
々な変形・変更が可能である。

【０１１２】

【発明の効果】請求項１，１６記載の本発明の特徴によ
れば、カメラにより光モジュールの光学面を撮影するこ
とにより、光モジュールに対して光ファイバを効率的に
位置決めすることができる。

【０１１３】請求項２記載の本発明の特徴によれば、カ
メラによる光モジュール光学面の撮影を行う際に、光モ
ジュール中の光能動素子、例えばレーザダイオードが出
力する光ビームと実質的に同一波長の照明光を使うこと
により、特別な波長の補正を行うことなく、最適の位置
に光ファイバを位置決めすることができる。

【０１１４】請求項３，４記載の本発明の特徴によれ
ば、カメラによる光モジュール光学面の撮影を行う際
に、可視波長の単色光を照明に使うことにより、照明光
が光モジュール中の光能動素子に吸収されることがな
く、明瞭な像を確実に取得することができる。

【０１１５】請求項５記載の本発明の特徴によれば、最
適な光ファイバ位置が、プリズム等の光路変換素子を光
路からを除外した状態で取得した像にもとづいて求めら
れるため、かかる光路変換素子を光路中に含んだ状態で
最適光ファイバ位置を探索する場合と比べて短時間に所
望の最適化が完了する。

【０１１６】請求項６，７記載の本発明の特徴によれ
ば、前記光モジュールを構成する光素子とレンズとの間
の位置関係の最適化と、光モジュールと光ファイバとの
間の位置関係の最適化が別々に実行されるため、これら
を同時に最適化する場合よりも最適化の作業効率が実質
的に向上する。

【０１１７】請求項８記載の本発明の特徴によれば、各
光学部品の製造誤差に起因して、求められた最適位置が
光モジュールを構成するレーザダイオードとフォトダイ
オードとで互いに異なる場合にも、レンズ位置を微調整
することにより、両者を一致させることが可能である。
その結果、レーザダイオードおよびフォトダイオードの
各々について、光ファイバとの最適な光結合を実現でき
る。

【０１１８】請求項９記載の本発明の特徴によれば、光
モジュールの組立の際に、光路変換手段を構成するプリ
ズムの実際の傾き角を最適化することが可能になり、プ
リズムの傾き角の誤差に伴う最適化位置からのずれを補
償することができる。請求項１０記載の本発明の特徴に
よれば、前記光素子の光学面をカメラで撮影する際に、
照明光のうち、カメラの撮像光学系の光軸に沿って入射
する部分をカットすることにより、ハレーションのな
い、コントラストの高い、明瞭な像を前記光学面につい
て取得することができる。

【０１１９】請求項１１記載の本発明の特徴によれば、
前記照明光のうち、前記撮像光学系により反射される照
明光が互いに直交する偏光板によりカットされ、取得さ
れる像のコントラストがさらに向上する。請求項１２，
１３，２０〜２３記載の本発明の特徴によれば、前記照
明光で照明された前記光素子の光学面を、ハレーション
を避けて撮影することにより、明瞭な像を得ることがで
きる。

【０１２０】請求項１４記載の本発明の特徴によれば、
所望の特定の登録パターンについて自動焦点合わせが可
能になり、その結果、カメラで撮影された像のうち所望
の部分の位置を簡単に求めることができる。その結果、
各光学部品の位置決めが、確実に、かつ効率的に実行で
きる。

【０１２１】請求項１５記載の本発明の特徴によれば、
さらに焦点合わせに像のシャープネスを併用することに
より、誤った最適位置を得る危険が回避される。請求項
１７記載の本発明の特徴によれば、光モジュールを光軸
回りに回動させる手段を設けることにより、光モジュー
ル内のレーザダイオード等の発光素子とフォトダイオー
ド等の受光素子とが設けられている場合にも、これらの
双方について光ファイバとの最適な結合位置をそれぞれ
求めることが可能になる。

【０１２２】請求項１８記載の本発明の特徴によれば、
照明光学系をカメラの撮像光学系に一致させることによ
り、カメラの外に様々な照明光学系を設ける必要がなく
なる。請求項２４〜２７記載の本発明の特徴によれば、
ターンテーブルに対して対向する第１および第２の位置
に、光モジュールを構成するレーザダイオードやフォト
ダイオード等の光素子にレンズを結合する第１の組立位
置と、組み立てられた光モジュール上に光ファイバを結
合する第２の組立位置とを形成することにより、連続的
な工程による、効率的な光モジュール組立体の組立が可
能になる。

【０１２３】請求項２８〜３０記載の本発明の特徴によ
れば、レンズと光素子とを溶接してＬＤ組立体を形成す
る組立装置において、溶接時にレンズを保持するハンド
に加わる反力が、ハンドに対して略点対称に配置した複
数のリニアガイドにより支承され、各ステージの機械的
変形が最小化され、安定した溶接が可能になる。

【０１２４】請求項３１，３２記載の本発明の特徴によ
れば、前記第２層のステージに第１および第２のモータ
を設けることにより、第１〜第３層のステージよりなる
ステージ機構の厚さが最小化され、溶接に使われるレー
ザビームを、前記第１〜第３のステージに形成した窓か
ら、被溶接部に集束させることが容易に可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明する図である。

【図２】本発明の第１実施例による光モジュール組立体
を組み立てる組立装置の構成を示す図である。

【図３】本発明の第１実施例による光モジュール組立体
を組み立てる別の組立装置の構成を示す図である。

【図４】本発明の第２実施例による光モジュールの組立
方法を説明する図である。

【図５】本発明の第２実施例による光モジュールの組立
方法を説明する別の図である。

【図６】本発明の第２実施例による光モジュールの組立
方法を説明する別の図である。

【図７】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第２実施例による光
モジュールの組立工程の一を示す図である。

【図８】本発明の第２実施例による光モジュールの組立
工程の一を示す別の図である。

【図９】本発明の第２実施例による光モジュールの組立
工程の一を示す別の図である。

【図１０】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第２実施例による
光モジュールの組立工程における補正計算の例を示す図
である。

【図１１】本発明の第２実施例による組立工程を実行す
る組立装置の構成を示す図である。

【図１２】図１１の組立装置を使って実行する本発明の
第２実施例による光モジュールの組立工程を説明するフ
ローチャートである。

【図１３】本発明の第２実施例による達成される理想的
な光結合状態を示す図である。

【図１４】図１３において、一般的に生じる光結合状態
の補正の必要性を説明する図である。

【図１５】本発明の第３実施例による補正計算を説明す
る図である。

【図１６】本発明の第３実施例による補正計算を説明す
る別の図である。

【図１７】本発明の第３実施例による波長補正計算を説
明する図である。

【図１８】本発明の第３実施例によるプリズムの傾き角
を求める方法を説明する図である。

【図１９】図２あるいは図１１の組立装置で使われる照
明光学系の構成を示す図である。

【図２０】本発明の第４実施例による、照明光学系の構
成を示す図である。

【図２１】図２０の照明光学系の具体的な構成の例を示
す図である。

【図２２】図２０の照明光学系の具体的な構成の別の例
を示す図である。

【図２３】（Ａ），（Ｂ）は図１９の照明光学系と図２
２の照明光学系で得られた像をそれぞれ示す図である。

【図２４】図２３の構成にされに偏光板を挿入して反射
光をカットする構成の照明光学系を示す図である。

【図２５】図２０の照明光学系のさらに別の例を示す図
である。

【図２６】（Ａ）〜（Ｃ）は図２０の照明光学系の動作
例を説明する図である。

【図２７】（Ａ）〜（Ｃ）は図２０の照明光学系の別の
動作例を説明する図である。

【図２８】図２０の照明光学系のさらに別の構成を示す
図である。

【図２９】図２０の照明光学系のさらに別の構成を示す
図である。

【図３０】図２９の照明光学系の動作例を説明する図で
ある。

【図３１】図２あるいは図１１の組立装置で使われる本
発明の第５実施例による撮像光学系の構成を示す図であ
る。

【図３２】（Ａ）〜（Ｄ）は登録パターンを使った本発
明の第５実施例による自動焦点合わせ工程を説明する図
である。

【図３３】（Ａ），（Ｂ）は登録パターンの切り出しの
例を示す図である。

【図３４】（Ａ），（Ｂ）は、登録パターンの正規相関
値を使った本発明の第５実施例による自動焦点合わせ工
程を説明する図である。

【図３５】完成し、溶接・固定された光モジュール組立
体の構成を示す図である。

【図３６】前記光モジュールを最適位置で溶接するため
の構成を示す図である。

【図３７】本発明の第６実施例による光モジュール組立
体の溶接機構の原理を説明する図である。

【図３８】本発明の第６実施例による溶接機構の構成を
示す図である。

【図３９】本発明の第６実施例による溶接機構の構成を
示す別の図である。

【図４０】本発明の第７実施例による、光モジュール組
立体の製造装置の構成を示す図である。

【図４１】（Ａ）〜（Ｃ）は図４０の製造装置で各部品
を保持するのに使われる保持台の構成を示す図である。

【図４２】（Ａ）〜（Ｃ）は図４０の製造装置を使った
光モジュール組立体の製造工程を示す図（その一）であ
る。

【図４３】（Ｄ），（Ｅ）は図４０の製造装置を使った
光モジュール組立体の製造工程を示す図（その二）であ
る。

【図４４】（Ｆ）〜（Ｈ）は図４０の製造装置を使った
光モジュール組立体の製造工程を示す図（その三）であ
る。

【図４５】（Ｉ），（Ｊ）は図４０の製造装置を使った
光モジュール組立体の製造工程を示す図（その四）であ
る。

【図４６】図４０の製造装置におけるターンテーブルの
回転軌跡を示す図である。

【図４７】本発明の第８実施例による、光モジュール組
立体の製造装置の概略的構成を示す図である。

【図４８】図４７の装置の一部を示す平面図である。

【図４９】図４７の装置の一部を示す平面図である。

【図５０】図４７の装置の側面図である。

【図５１】従来の光モジュール組立装置の構成を示す図
である。

【符号の説明】

１，１２ 光モジュール １ａ ケース ２ レーザダイオード ３ レンズ ４ 光ファイバ ５ フェルール ６ ファイバホルダ ７，１１，１４，２０，６０ ＸＹＺステージ ８，１３ カメラ ９，１５ａ 照明系光ファイバ ９ａ，１３ｂ ビームスプリッタ １０ 組立装置 １１Ａ，１８，２０ 三軸ステージコントローラ １１ａ チャック １１ｂ θステージ １２Ａ レンズ枠 １２ａ レンズ １２ｂ レーザダイオード １２ｃ アーム １２ｄ フォトダイオード １２ｅ 基板 １２ｆ ケース １２ｇ レンズケース １３ａ 撮像光学系 １５ 照明光源 １５Ａ 斜め照明 （１５ａ）₁ 照明系レンズ （１５ａ）₂ マスク （１５ａ）₃ ，（１５ａ）₄ 偏光板 （１５ａ）₅ ガルバノミラー （１５ａ）₆ マスク切替機構 １５’ レーザダイオード駆動電源 １６ 画像処理装置 １７ 制御装置 １９ 光ファイバ １９ａ ファイバコア １９ｂ ハーフミラー １９ｃ 全反射ミラー １９Ａ プリズム １９Ｂ ファイバホルダ １９Ｃ ソケット ５０ フレーム ５１〜５４ ＹＡＧレーザ ５１ａ〜５４ａ バネ ５１ｂ〜５４ｂ シャフト （５１ｂ）₁ ，（５１ｂ）₂ 〜（５４ｂ）₁ ，（５４
ｂ）₂ 軸受け ５１ｄ，５２ｃ，５２ｄ〜５４ｄ ベベルギア ５１ｆ，５３ｆ 駆動ベルト ５１ｇ，５３ｇ リニアガイド ５１ｅ，５３ｅ 従動車 ５５モータ ７１ ターンテーブル ７１ａ 回転軸 ７１Ａ〜７１Ｄ 保持台 ７２，７３ 支柱 ７２Ａ，７３Ａ，７２Ｃ，７３Ｃ ＸＹＺステージ ７２Ｂ，７３Ｂ カメラ ７２Ｄ，７３Ｄ ＹＡＧレーザ ７２Ｅ，７３Ｅ ハンド ７２ｅ ハンド可動部 ７２ｅ’ シリンダ ７４ 部品供給パレット ７５ 製品回収パレット ８１，８２，８３ ステージ機構 ８１ａ 固定ねじ穴 ８１Ａ，８２Ａ，８３Ａ 中央開口部 ８１Ｂ，８２Ｂ，８３Ｂ 窓 ８１Ｃ〜８１Ｆ，８２Ｃ〜８２Ｆ リニアガイド ８１Ｍ，８２Ｍ モータ ８１Ｎ，８３Ｎ ボールナット機構 ８４ Ｚステージ ８４Ｂ〜８４Ｃ リニアガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢吹 彰彦 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 中村 裕 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 平原 隆生 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 後藤 善朗 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光モジュールに光ファイバを結合する光
   モジュール組立体の製造方法において、 （ａ）前記光モジュール中の光素子の光学面を照明する
   工程と； （ｂ）前記光学面の像を取得する工程と； （ｃ）前記光学面の像にもとづいて、前記光学面に光学
   的に結合される光ファイバ端面および前記光素子の位置
   を求める工程と； （ｄ）光ファイバの端面を、前記光素子に対して、前記
   位置に位置決めする工程とを含むことを特徴とする光モ
   ジュールの組立方法。
2. 【請求項２】 前記光素子の光学面を照明する工程
   （ａ）は、前記光ファイバ中を導波され前記光素子と相
   互作用する光信号の波長の光ビームにより実行されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記光素子の光学面を照明する工程
   （ａ）は、前記光ファイバ中を導波され前記光素子と相
   互作用する光信号の波長とは別の可視波長の単色光ビー
   ムにより実行されることを特徴とする請求項１記載の方
   法。
4. 【請求項４】 前記位置を求める工程（ｃ）は、前記単
   色光ビームについて、前記光素子と前記光ファイバとの
   間の光結合効率が最大化する第１の位置を、前記光ファ
   イバ端面および前記光素子に対して求める工程と、前記
   第１の位置にもとづいて、前記光信号の波長の光ビーム
   について、前記素子と前記光ファイバとの間の光結合効
   率が最大化する第２の位置を、前記光ファイバ端面およ
   び前記光素子に対して求める工程とよりなることを特徴
   とする請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 前記位置を求める工程（ｃ）は、前記光
   素子と前記光ファイバ端面との間に設けられる光路変換
   素子を除外した状態について実行され、前記光ファイバ
   端面と前記光素子との間の第１の位置を、前記工程
   （ａ）および（ｂ）を実行することにより得られた前記
   光素子の光学面の像にもとづいて求める第１の工程と、
   前記第１の工程で得られた前記第１の位置に基づいて、
   前記光路変換素子を設けた状態についての第２の位置を
   計算する補正計算工程と、前記光ファイバ端部と前記光
   素子とを、前記第２の位置に位置決めする第２の工程と
   を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 前記第１の工程は、前記光素子と、これ
   に協働し前記光ファイバ端面と前記光素子との間に介在
   するレンズとの間の相対位置を、前記工程（ａ）を実行
   することにより前記光素子の光学面を照明しつつ、前記
   工程（ｂ）において前記レンズ越しに取得された像にも
   とづいて最適化するレンズ最適化工程をさらに含むこと
   を特徴とする請求項５記載の方法。
7. 【請求項７】 前記光素子は発光素子と、前記発光素子
   に対して離間して設けられた受光素子とを含み、前記レ
   ンズ最適化工程は、前記光素子を、前記光ファイバに対
   し、その光軸の回りで回転させる工程と、前記光素子と
   前記レンズとの間の相対的位置を、前記光軸に垂直な面
   内で変化させることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 前記光素子は発光素子と、前記発光素子
   に対して離間して設けられた受光素子と、前記発光素子
   と受光素子に共通に設けられ、これらに協働するレンズ
   とを含み、 前記位置を求める工程（ｃ）は、 前記光素子を構成する前記発光素子と受光素子の各々に
   対して、前記光素子と前記光ファイバ端面との間に設け
   られる光路変換素子を除外した状態について実行され、
   前記光ファイバ端面と前記光素子との間の第１の位置
   を、前記光路変換素子を除外した状態について、前記工
   程（ａ）および（ｂ）を、前記レンズを介在させた状態
   で実行することにより得られる光素子の光学面の像にも
   とづいて求める第１の工程と、 前記第１の工程で得られた前記第１の位置に基づいて、
   前記光路変換素子を設けた状態についての第２の位置
   を、前記発光素子と受光素子の各々について計算する補
   正計算工程と、 前記発光素子の第２の位置と前記受光素子の第２の位置
   との間の差を、前記光ファイバ端面における光軸方向に
   ついて求める工程と；前記差の値にもとづいて、前記レ
   ンズの位置を、前記光軸方向に垂直な平面内で動かし、
   前記発光素子の位置を前記受光素子の位置に、前記平面
   内で一致させるレンズ微調整工程とを特徴とする請求項
   １記載の方法。
9. 【請求項９】 前記レンズ微調整工程は、前記光ファイ
   バの他端に光を注入し、前記光ファイバの前記端面より
   出射する光ビームの第１の位置を測定する工程と、前記
   光ビームが前記端面より出射した後前記光路変換手段を
   通過し、さらに前記光路変換手段から出射する第２の位
   置を測定する工程と、前記第１および第２の位置より前
   記光路変換手段を構成するプリズムの角度を計算する工
   程と、前記差の値と前記プリズムの角度の値から、前記
   平面内におけるレンズの移動量を求める工程を含むこと
   を特徴とする請求項８記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記光学面を照明する工程（ａ）は、
    前記光学面を照明する光ビームを、前記工程（ｂ）で使
    われる撮像光学系の光軸に略平行に導入する工程と、前
    記光ビームのうち、前記光軸に一致する部分を、マスク
    により、カットする工程とを含むことを特徴とする請求
    項１記載の方法。
11. 【請求項１１】 さらに前記工程（ａ）は前記光学面を
    照明する光ビームを第１の方向に偏光させる工程を含
    み、 前記工程（ｂ）は前記光学面から反射した光ビームを、
    前記第１の方向に対して直交する第２の方向に検波する
    工程を含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記光学面を照明する工程（ａ）は、
    各々異なったマスクを使って実行される複数の照明工程
    を含み、 前記像取得工程（ｂ）は、前記複数の照明工程で取得さ
    れて複数の像を重ね合わせて前記光学面の像を合成する
    工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記光学面を照明する工程（ａ）は、
    前記光学面を照明する光ビームを、前記光素子の一部を
    構成し前記光学面と協働するレンズの光軸に略平行に導
    入する工程と、前記光ビームを整形し、前記光軸に一致
    する部分をマスクによりカットする工程と、前記整形さ
    れた光ビームを、前記光学面上において走査させる工程
    とを含み、前記像取得工程（ｂ）は、前記光素子の光学
    面から反射した光ビームから前記光学面の像を再生する
    工程と、前記再生された光学面の像から、前記マスクに
    対応した領域を、前記走査に同期して切り出す工程と、
    前記切り出した領域から前記光学面の像を合成する工程
    とを含み、前記切り出す工程は、前記レンズからの反射
    光を回避して実行されることを特徴とする請求項１記載
    の方法。
14. 【請求項１４】 前記像取得工程（ｂ）は、前記光素子
    の光学面の登録パターンと、前記照明工程（ａ）により
    照明された前記光学面の像との正規相関値を求める工程
    と、前記正規相関値が最大になるように、前記像取得工
    程（ｂ）において使われる光学系の焦点を合わせる工程
    とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
15. 【請求項１５】 さらに、前記焦点合わせ工程は、前記
    光学面の像の輪郭に対して微分値を求め、像のシャープ
    ネスを確認する工程を含むことを特徴とする請求項１４
    記載の方法。
16. 【請求項１６】 光モジュールを保持する保持手段と；
    前記保持手段に保持された光モジュールを照明する照明
    手段と；前記保持手段に保持された光モジュールの像を
    取得する撮像手段と；前記照明手段および前記撮像手段
    を三軸方向に移動自在に担持する三軸ステージ手段と；
    前記撮像手段が取得した前記光モジュールの像にもとづ
    いて、前記光モジュールに光学的に整合する光ファイバ
    の位置を算出する画像処理手段とよりなり、 光モジュールと光ファイバとを光学的に結合する光モジ
    ュール組立体の製造装置。
17. 【請求項１７】 前記保持手段は、保持した前記光モジ
    ュールを、光軸の回りに回動させる回動機構を備えてい
    ることを特徴とする請求項１６記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記撮像手段は撮像光学系を備えたカ
    メラよりなり、 前記照明手段は、光源と、前記光源で発生した照明光を
    導く導波路と、前記導波路中の照明光を、前記撮像手段
    の撮像光学系に注入し、前記撮像光学系の光軸に平行に
    出射させる注入手段とを備えていることを特徴とする請
    求項１６記載の装置。
19. 【請求項１９】 前記保持手段は、前記光モジュールを
    保持するジンバル機構と、前記ジンバル機構上に保持さ
    れた光モジュールを光軸回りに回動させる回動機構を備
    え、 さらに、前記組立装置は前記光モジュールに協働するレ
    ンズを保持するレンズ保持手段を備え、 前記レンズ保持手段は、前記光軸に実質的に垂直な面内
    においてレンズを移動自在に保持することを特徴とする
    請求項１６記載の装置。
20. 【請求項２０】 前記照明手段は、前記光源と前記注入
    手段との間に前記照射光を整形するマスク手段を含むこ
    とを特徴とする請求項１８記載の装置。
21. 【請求項２１】 前記マスク手段は、前記照明光のう
    ち、前記撮像光学系の光軸上を伝搬する部分を遮断する
    ような形状を有することを特徴とする請求項２０記載の
    装置。
22. 【請求項２２】 前記マスク手段は、各々前記照明光の
    一部を遮断するような形状を有する相互に異なった複数
    のマスクと、前記複数のマスクの一つを前記照明光の光
    路に選択的に挿入するマスク切替え機構とよりなること
    を特徴とする請求項２０記載の装置。
23. 【請求項２３】 前記マスク手段は、前記照明光の一部
    を遮断するような形状を有するマスクと、前記マスクに
    より整形された照明光により、前記光モジュールを走査
    する走査手段とよりなり、 前記画像処理手段は、前記走査手段による走査に同期し
    て、前記撮像手段が撮影した画像を切り出し、さらに切
    り出された画像から前記光モジュールの画像を合成する
    ことを特徴とする請求項２０記載の装置。
24. 【請求項２４】 光素子と、レンズと、光ファイバ接続
    ソケットとを一体化した光モジュール組立体の製造装置
    において、 ターンテーブルと；前記ターンテーブルに隣接した第１
    の位置に設けられ、光素子の上にレンズを光学的に整合
    して取り付ける第１の組立装置と；前記ターンテーブル
    に隣接し、前記第１の組立位置から離間した第２の位置
    に設けられ、前記光素子上に取り付けられたレンズ上
    に、光ファイバ接続ソケットを、光学的に整合して取り
    付ける第２の組立装置と；前記ターンテーブル上に、前
    記ターンテーブルの第１の角度状態において前記第１の
    組立装置に対応した第１の角位置を占めるように設けら
    れた第１の部品供給台と、前記第１の角位置から第１の
    方向に離間した第２の角位置を占めるように設けられた
    第２の部品供給台と、前記第２の角位置から前記第２の
    方向に離間した第３の角位置を占めるように設けられた
    第３の部品供給台と、前記第３の角位置から離間した第
    ４の角位置を占めるように設けられた第４の部品供給台
    とを備え、 前記第３の角位置は、前記ターンテーブルが前記第１の
    角度状態にある場合、前記第２の組立装置に対応するよ
    うに形成されており、 前記第２および第４の各位置は、前記ターンテーブルが
    第２の角度状態にある場合、前記それぞれ第１および第
    ２の組立装置に対応するように設定されており、 前記第１〜第４の部品供給台の各々は、前記光素子と前
    記レンズと前記光ファイバ接続ソケットのいずれをも保
    持できるように適合されており、 前記第１の組立装置は、前記第１〜第４の部品供給台の
    うち対応する位置にあるものからレンズをピックアップ
    し、さらにピックアップしたレンズを、対応する位置に
    ある別の部品供給台中に保持された光素子上に、光学的
    に整合した状態で取り付け、 前記第２の組立装置は、前記第１〜第４の部品供給台の
    うち対応する位置にあるものから光ファイバ接続ソケッ
    トをピックアップし、さらにピックアップした光ファイ
    バ接続ソケットを、ターンテーブルを回転させた後、対
    応する位置にある別の部品供給台中に保持された光素子
    に取り付けられたレンズ上に、光学的に整合した状態で
    取り付けることを特徴とする装置。
25. 【請求項２５】 前記第１〜第４の部品供給台は、相互
    に９０°離間して形成されており、前記第１および第２
    の組立装置は相互に１８０°離間して設けられているこ
    とを特徴とする請求項２４記載の装置。
26. 【請求項２６】 前記ターンテーブルの最大回転角は、
    一方向で１８０°を越えないことを特徴とする請求項２
    ４または２５記載の装置。
27. 【請求項２７】 共通平面上に略正方形を形成するよう
    に配設された第１〜第４の回動軸と；前記第１〜第４の
    回動軸を、一の軸の回動が他の軸に伝達されるように機
    械的に結合する力伝達手段と；前記回動軸の一を駆動す
    る駆動手段と；前記第１〜第４の回動軸上にそれぞれ設
    けられ、各々対応する回動軸の回転運動を、前記平面上
    において前記回動軸に直交する方向の直線運動に変換す
    る第１〜第４の変換手段と；前記第１〜第４の変換手段
    上にそれぞれ担持され、出力光ビームを実質的に一点に
    集束されるように配設された第１〜第４のレーザ溶接機
    とよりなり、 前記第１〜第４の変換手段は、前記駆動手段の駆動に応
    じて前記第１〜第４のレーザ溶接機を、前記一点に対し
    て同時に近接および離間させることを特徴とする請求項
    １６記載の装置。
28. 【請求項２８】 光素子と、レンズとを一体化した光モ
    ジュールの組立装置において、 光素子を回動自在に保持する保持台と；前記保持台上に
    設けられた第１層のステージと；前記第１層のステージ
    上に設けられ、前記第１層のステージに対して第１の方
    向に移動自在な第２層のステージと；前記第２層のステ
    ージを前記第１層のステージに対して前記第１の方向に
    駆動する第１の駆動機構と；前記第２層のステージ上に
    設けられ、前記第２層のステージに対して、第２の異な
    った方向に移動自在な第３層のステージと；前記第３の
    ステージを前記第２のステージに対して前記第２の方向
    に駆動する第２の駆動機構と；前記第３層のステージ上
    に、上下に移動自在に設けられ、レンズを保持するレン
    ズ保持機構を担持したＺステージと；前記Ｚステージを
    前記第３層のステージ上で上下に駆動するＺ駆動機構
    と；前記光素子と前記レンズとを溶接する溶接機構とよ
    りなり、 前記第１〜３層のステージには、前記レンズ保持機構が
    進入する第１〜第３の開口部がそれぞれ形成され、 前記Ｚステージには、前記光素子とレンズとの光学的整
    合を検出する撮像手段が進入する開口部が形成され、 前記第１層のステージと前記第２層のステージとの間に
    は、前記第２の開口部を挟んだ横方向の両側に、前記第
    ２層のステージを前記第１層のステージに対して前記第
    １の方向に案内する第１の案内機構が、複数設けられ；
    前記第２層のステージと前記第３層のステージとの間に
    は、前記３の開口部を挟んだ横方向の両側に、前記第３
    層のステージを前記第２層のステージに対して前記第２
    の方向に案内する第２の案内機構が、複数設けられてい
    ることを特徴とする光モジュールの組立装置。
29. 【請求項２９】 前記第１の案内機構は、前記第２の開
    口部に対して略点対称に形成され、前記第２の案内機構
    は、前記第３の開口部に対して略点対称に形成されるこ
    とを特徴とする請求項２８記載の光モジュールの組立装
    置。
30. 【請求項３０】 前記溶接機構は複数のレーザよりな
    り、前記第１〜第３層ステージの各々には、前記複数の
    レーザから出射した複数のレーザビームを通過させる複
    数の開口部が形成されていることを特徴とする請求項２
    ８または２９記載の光モジュールの組立装置。
31. 【請求項３１】 前記第２層のステージは、前記第１の
    案内機構を、その下側面に担持し、さらに前記第２の案
    内機構を、その上側面に担持することを特徴とする請求
    項２８〜３０のうち、いずれか一項記載の光モジュール
    の組立装置。
32. 【請求項３２】 前記第１および第２の案内機構は、そ
    れぞれ第１および第２のモータを有し、前記第２層のス
    テージは、前記第１および第２のモータを、それぞれの
    回転軸が実質的に直交するように担持することを特徴と
    する請求項２８〜３１のうち、いずれか一項記載の光モ
    ジュールの組立装置。