JPS62215908A - 光学要素のマウントの構造および調整方法 - Google Patents
光学要素のマウントの構造および調整方法Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
-
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
光学要素のマウントの構造であって、光学要素を形状記
憶合金製のばねを介して支持部材にマウントすることに
より、光学要素のマウント調整をマウント後に且つ非機
械的に可能としたものである。
憶合金製のばねを介して支持部材にマウントすることに
より、光学要素のマウント調整をマウント後に且つ非機
械的に可能としたものである。
また、このマウントの調整方法として、それぞれのばね
の一部分を例えばレーザビームなどで局部加熱すること
により、マウント位置の微調整が可能としたものである
。
の一部分を例えばレーザビームなどで局部加熱すること
により、マウント位置の微調整が可能としたものである
。
本発明は光学要素のマウントの構造及び調整方法に関す
る。
る。
光学系あるいは光学機械においては、例えばレンズ等の
光学要素のマウントに高精度が要求される。特に、光伝
送または光通信のシステムにおいては、例えば半導体の
発光素子や光電素子と光ファイバとを組み合わせた光半
導体モジュールなどはそれらの光軸の位置合せに１μｍ
以下の精度が要求され、そのため高精度のマウント構造
あるいは高精度の位置合せが可能なマウント調整方法が
必要である。
光学要素のマウントに高精度が要求される。特に、光伝
送または光通信のシステムにおいては、例えば半導体の
発光素子や光電素子と光ファイバとを組み合わせた光半
導体モジュールなどはそれらの光軸の位置合せに１μｍ
以下の精度が要求され、そのため高精度のマウント構造
あるいは高精度の位置合せが可能なマウント調整方法が
必要である。
第４図は光通送システムにおける光半導体モジュール（
以下、単に「モジュール」とも略記）のマウントの構造
及び調整方法の従来の一例を示す。
以下、単に「モジュール」とも略記）のマウントの構造
及び調整方法の従来の一例を示す。
このモジュールは基本的に光半導体パッケージ１、レン
ズアセンブリ２、及び光フアイバアセンブリ３から構成
されている。光半導体パッケージ１はケース１１内に発
光素子（例えばレーザダイオード）や光電素子などの光
半導体素子１２及びレンズ１３をガラスや樹脂モールド
で固定保持したものである。符号１４はケース１１の窓
であり、また符号１５はリード端子である。また、レン
ズアセンブリ２は球形レンズ２１をリング状ホルダ２２
に固定したものである。更に、光フアイバアセンブリ３
は光ファイバ３１の先端コアを露出させてホルダ３２に
挿入し固定保持したものである。
ズアセンブリ２、及び光フアイバアセンブリ３から構成
されている。光半導体パッケージ１はケース１１内に発
光素子（例えばレーザダイオード）や光電素子などの光
半導体素子１２及びレンズ１３をガラスや樹脂モールド
で固定保持したものである。符号１４はケース１１の窓
であり、また符号１５はリード端子である。また、レン
ズアセンブリ２は球形レンズ２１をリング状ホルダ２２
に固定したものである。更に、光フアイバアセンブリ３
は光ファイバ３１の先端コアを露出させてホルダ３２に
挿入し固定保持したものである。
これらのモジュール構成部品１，２．３はそれらのケー
ス１１及びホルダ２２．３２を互いに溶接、半田付け、
接着などで固定することにより一体的−に結合され、モ
ジエールとして組み立てられる。
ス１１及びホルダ２２．３２を互いに溶接、半田付け、
接着などで固定することにより一体的−に結合され、モ
ジエールとして組み立てられる。
このモジュールの組立は、従来一般に、各部品１．２．
３をそれぞれあるいは少なくとも１つを図示のようなＸ
−Ｙ送り機構付き治具４で保持し、各部品の光軸が共通
の光軸ＯＡに整合するように調整した後、それらを相互
に固定することによりなされる。
３をそれぞれあるいは少なくとも１つを図示のようなＸ
−Ｙ送り機構付き治具４で保持し、各部品の光軸が共通
の光軸ＯＡに整合するように調整した後、それらを相互
に固定することによりなされる。
上記のような従来の光学要素のマウントの調整方法では
、まず光軸合せ調整後の各部品の固定の際の接着剤また
はろう材の硬化収縮により各部品間に微妙な位置ずれが
生じる。更に、モジュールが組立治具で保持されている
場合は治具自体の機械的誤差によりモジュールの各部に
内部応力や歪みが生じており、従って組立後にモジュー
ルを冶具から取り外した場合にそれらが解放されること
によってやはり微妙な位置ずれが生じる。このため、組
立前に最適状態に調整しても組立後に最適状態からの位
置ずれが生ずることになる。しかも、従来のマウント構
造では、組立後にマウント調整を行う手段がなく、結局
、光軸などが最適状態に位置合せされたモジュールを製
作することが極めて困難であった。
、まず光軸合せ調整後の各部品の固定の際の接着剤また
はろう材の硬化収縮により各部品間に微妙な位置ずれが
生じる。更に、モジュールが組立治具で保持されている
場合は治具自体の機械的誤差によりモジュールの各部に
内部応力や歪みが生じており、従って組立後にモジュー
ルを冶具から取り外した場合にそれらが解放されること
によってやはり微妙な位置ずれが生じる。このため、組
立前に最適状態に調整しても組立後に最適状態からの位
置ずれが生ずることになる。しかも、従来のマウント構
造では、組立後にマウント調整を行う手段がなく、結局
、光軸などが最適状態に位置合せされたモジュールを製
作することが極めて困難であった。
ｃ問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は上記
問題点を解決するため、光学要素を複数の形状記憶合金
製ばねを介して支持部社にマウントするマウント構造を
提供するものである。
問題点を解決するため、光学要素を複数の形状記憶合金
製ばねを介して支持部社にマウントするマウント構造を
提供するものである。
この構造によれば、ばねを選択的に加熱して原形に復元
させることにより、マウント後に且つ非機械的にマウン
ト調整を行うことが可能である。
させることにより、マウント後に且つ非機械的にマウン
ト調整を行うことが可能である。
また、そのマウント調整方法として、それぞれのばねを
例えばレーザビームなどで局部加熱してその一部分ずつ
原形に復元させる方法を提供するものである。かかる方
法によれば、ばねの全体の原形復元量の範囲内で多段階
に微調整可能であり、非常に積置なマウント調整を実現
し得る。
例えばレーザビームなどで局部加熱してその一部分ずつ
原形に復元させる方法を提供するものである。かかる方
法によれば、ばねの全体の原形復元量の範囲内で多段階
に微調整可能であり、非常に積置なマウント調整を実現
し得る。
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明のマウント構造を第４図に示したモジュ
ールのレンズアセンブリ２に適用した実施例を示し、（
Ａ）は光軸ＯＡの軸線に沿って見た正面図、（Ｂ）は光
軸ＯＡに沿った縦断面図である。このレンズアセンブリ
２は球形レンズ２１をリング状ホルダ２２に４本の形状
記憶合金製の圧縮コイルばね２３ （Ａ 、 Ｂ 、
Ｃ、Ｄ）を介してマウントしたものである。ばね２３（
Ａ、Ｂ、Ｃ。
ールのレンズアセンブリ２に適用した実施例を示し、（
Ａ）は光軸ＯＡの軸線に沿って見た正面図、（Ｂ）は光
軸ＯＡに沿った縦断面図である。このレンズアセンブリ
２は球形レンズ２１をリング状ホルダ２２に４本の形状
記憶合金製の圧縮コイルばね２３ （Ａ 、 Ｂ 、
Ｃ、Ｄ）を介してマウントしたものである。ばね２３（
Ａ、Ｂ、Ｃ。
Ｄ）はいずれも一端でホルダ２２の内側のボス２４ （
Ａ 、 Ｂ 、 Ｃ、Ｄ）に嵌着され、レンズ２１はそ
の周囲に形成された平坦なばね座面（第１図（Ｂ）にば
ね２３Ｄ用の座面２１Ｄを明示しである）でもってばね
２３の他端に当接して保持されている。
Ａ 、 Ｂ 、 Ｃ、Ｄ）に嵌着され、レンズ２１はそ
の周囲に形成された平坦なばね座面（第１図（Ｂ）にば
ね２３Ｄ用の座面２１Ｄを明示しである）でもってばね
２３の他端に当接して保持されている。
第２図はばね２３の加工方法を示し、（Ａ）に示すよう
な原形状態のものを（Ｂ）に示すように引張力Ｆを加え
て弾性限界以上に引き伸ばし、（Ｃ）に示すように塑性
変形が残った状態とする。
な原形状態のものを（Ｂ）に示すように引張力Ｆを加え
て弾性限界以上に引き伸ばし、（Ｃ）に示すように塑性
変形が残った状態とする。
尚、ばね２３は弾性率の大きいものとし、且つこｈを強
ｔ、１力で圧縮した状態でホルダ２２に組み付け、外部
から振動が作用してもレンズ２１が振動しないか、仮に
振動してもすぐに減衰し得るようにすることが必要であ
る。
ｔ、１力で圧縮した状態でホルダ２２に組み付け、外部
から振動が作用してもレンズ２１が振動しないか、仮に
振動してもすぐに減衰し得るようにすることが必要であ
る。
次に上記の本発明によるレンズアセンブリ２を組み込ん
だモジュールの組立及びマウント調整について第３図を
参照して説明する。尚、第３図のモジュールは光半導体
パッケージｌ及び光フアイバアセンブリ３は基本的に第
４図に示すものと同じである。モジュールはまず、基本
的には第４図のモジュールの場合と同様に部品１，２．
３を組立治具で位置合せした後、固定することによって
組み立てられる。但し、この組立時の位置合せは大まか
な粗調整で良く、最終的な微調整は組立後に行う。
だモジュールの組立及びマウント調整について第３図を
参照して説明する。尚、第３図のモジュールは光半導体
パッケージｌ及び光フアイバアセンブリ３は基本的に第
４図に示すものと同じである。モジュールはまず、基本
的には第４図のモジュールの場合と同様に部品１，２．
３を組立治具で位置合せした後、固定することによって
組み立てられる。但し、この組立時の位置合せは大まか
な粗調整で良く、最終的な微調整は組立後に行う。
この微調整はレンズアセンブリ２のばね２３（Ａ 、
Ｂ 、 Ｃ、Ｄ）を選択的に局部加熱することによって
なされる。図示実施例の場合は、光フアイバアセンブリ
３のホルダ３２のフランジに穴３３をあけ、これらの穴
からレーザビーム５を照射してばね２３を局部加熱する
。レーザビームはレーザ発振器８で発生され、光分配器
７で分配され、光ファイバ９でレーザビーム照射ヘッド
６に送られてそこから照射される。尚、穴３３及びヘッ
ド６は各ばね２３ （Ａ 、 Ｂ 、 Ｃ、Ｄ）ごとに
１つずつ対応させて設けであるが、第３図にばばね２３
（Ａ、Ｃ）と対応する穴３３（Ａ、Ｃ）及びヘッド６（
Ａ、Ｃ）Ｌか示してない。
Ｂ 、 Ｃ、Ｄ）を選択的に局部加熱することによって
なされる。図示実施例の場合は、光フアイバアセンブリ
３のホルダ３２のフランジに穴３３をあけ、これらの穴
からレーザビーム５を照射してばね２３を局部加熱する
。レーザビームはレーザ発振器８で発生され、光分配器
７で分配され、光ファイバ９でレーザビーム照射ヘッド
６に送られてそこから照射される。尚、穴３３及びヘッ
ド６は各ばね２３ （Ａ 、 Ｂ 、 Ｃ、Ｄ）ごとに
１つずつ対応させて設けであるが、第３図にばばね２３
（Ａ、Ｃ）と対応する穴３３（Ａ、Ｃ）及びヘッド６（
Ａ、Ｃ）Ｌか示してない。
例えばレーザビーム５Ｃをばね２３Ｃに照射した場合、
その照射部分が局部的に加熱されて原形に復帰する。つ
まり、ばね２３は第２図に示すように引き伸ばし加工し
たものであるから、照射部分が局部的に収縮する。この
ため、ばね２３Ｃの弾性力が微小減少し、反対側のばね
２３Ａ′の弾性との均合いによりレンズ２１は図で下方
へ少し移動することになる。反対にばね２３Ａにレーザ
ビーム５Ａを照射すればレンズ２１を上方へ移動させる
ことができる。一方、ばね２３Ｂ、２３Ｄにレーザビー
ムを照射すればレンズ２１を第１図において左右（第３
図では紙面に垂直な前後）へ移動させることができる。
その照射部分が局部的に加熱されて原形に復帰する。つ
まり、ばね２３は第２図に示すように引き伸ばし加工し
たものであるから、照射部分が局部的に収縮する。この
ため、ばね２３Ｃの弾性力が微小減少し、反対側のばね
２３Ａ′の弾性との均合いによりレンズ２１は図で下方
へ少し移動することになる。反対にばね２３Ａにレーザ
ビーム５Ａを照射すればレンズ２１を上方へ移動させる
ことができる。一方、ばね２３Ｂ、２３Ｄにレーザビー
ムを照射すればレンズ２１を第１図において左右（第３
図では紙面に垂直な前後）へ移動させることができる。
従ってばね２３（Ａ、Ｂ。
Ｃ，Ｄ）に適宜選択的にレーザビームを照射することに
よってレンズ２１のマウント位置を調整することが可能
である。
よってレンズ２１のマウント位置を調整することが可能
である。
レンズ２１の移動量はレーザビームの照射面積、照射時
間を変えて変化させることができる。尚、レーザビーム
のエネルギ及びエネルギ密度は、ばね２３が溶けない範
囲で且つそれの原形復元に必要な転移温度が得られる範
囲で適宜選択することは云うまでもない。−例として、
加熱温度はｌＯＯ°Ｃ程度が適当である。
間を変えて変化させることができる。尚、レーザビーム
のエネルギ及びエネルギ密度は、ばね２３が溶けない範
囲で且つそれの原形復元に必要な転移温度が得られる範
囲で適宜選択することは云うまでもない。−例として、
加熱温度はｌＯＯ°Ｃ程度が適当である。
また、それぞれのばねへの一度のレーザビーム照射だけ
でレンズ移動量が不足する場合、レーザビーム照射位置
を少しずつずらして照射を繰り返すことによって大きな
レンズ移動量を得ることができる。但し、この場合にば
ね２３の全領域が原形に復元してしまった後は調整が不
可能となるから、それまでに所要の調整が完了するよう
に調整アルゴリズムを事前に良く検討しておかなければ
ならない。
でレンズ移動量が不足する場合、レーザビーム照射位置
を少しずつずらして照射を繰り返すことによって大きな
レンズ移動量を得ることができる。但し、この場合にば
ね２３の全領域が原形に復元してしまった後は調整が不
可能となるから、それまでに所要の調整が完了するよう
に調整アルゴリズムを事前に良く検討しておかなければ
ならない。
尚、図示実施例のばね２３は圧縮コイルばねであるが、
引張コイルばねでも良い。この場合の加工方法は、原形
状態のばねを弾性限界以上に圧縮して塑性変形が残った
状態としたものを、大きな力で伸長させた状態でホルダ
２２に組み込んでレンズ２１を保持するようにする。但
し、この場合はばね両端部のホルダ２２及びレンズ２１
との結合構造に工夫を要する。引張コイルを用いた場合
、例えばばね２３Ｃはレーザビームの局部照射によりわ
ずかに伸長して弾性力が微増するので、レンズは第３図
において上方へ移動することになる。
引張コイルばねでも良い。この場合の加工方法は、原形
状態のばねを弾性限界以上に圧縮して塑性変形が残った
状態としたものを、大きな力で伸長させた状態でホルダ
２２に組み込んでレンズ２１を保持するようにする。但
し、この場合はばね両端部のホルダ２２及びレンズ２１
との結合構造に工夫を要する。引張コイルを用いた場合
、例えばばね２３Ｃはレーザビームの局部照射によりわ
ずかに伸長して弾性力が微増するので、レンズは第３図
において上方へ移動することになる。
尚、図示実施例では、４本のばね２３をレンズ２１を中
心に放射状に９０℃の等角度間隔で配置しであるが、３
本以上のばねを等角度間隔で配置すればマウント調整は
可能である。
心に放射状に９０℃の等角度間隔で配置しであるが、３
本以上のばねを等角度間隔で配置すればマウント調整は
可能である。
また、図示実施例は光軸ＯＡの位置合せしかできないが
、ホルダ２２を更に別のホルダに光軸ＯＡと平行に配置
した形状記憶合金製ばねでマウントすれば焦点位置調整
なども調整可能である。
、ホルダ２２を更に別のホルダに光軸ＯＡと平行に配置
した形状記憶合金製ばねでマウントすれば焦点位置調整
なども調整可能である。
本発明の光学要素のマウントの構造及び調整方法は次の
ような効果を奏する。
ような効果を奏する。
（イ）光学要素の調整をそのマウント後に行うことがで
き、また （口）マウント調整をばねの加熱により、つまり機械的
調整治具を用いずに非機械に行うことができる。従って
、 ■ 光学要素がマウントされた部品をいくつか結合して
モジュールに組み立てる場合に、部品結合時のずれや組
立治具から外した際の位置ずれを組立後に最終的に調整
することにより極めて高いマウント精度を実現可能であ
る。
き、また （口）マウント調整をばねの加熱により、つまり機械的
調整治具を用いずに非機械に行うことができる。従って
、 ■ 光学要素がマウントされた部品をいくつか結合して
モジュールに組み立てる場合に、部品結合時のずれや組
立治具から外した際の位置ずれを組立後に最終的に調整
することにより極めて高いマウント精度を実現可能であ
る。
■ マウントの微調整を光学要素のマウント及びモジュ
ールの組立のつど行う必要がなく、最終工程で行えばよ
く、従ってマウントから調整までの工程が簡略化され、
ひいては自動化が容易となる。
ールの組立のつど行う必要がなく、最終工程で行えばよ
く、従ってマウントから調整までの工程が簡略化され、
ひいては自動化が容易となる。
第１図は本発明のマウント構造の実施例を示す図、
第２図は形状記憶合金製コイルばねの加工方法を示す図
、 第３図は本発明のマウント調整方法の実施例を示す図、 第４図は従来技術の説明図である。 １・・・光半導体パッケージ、 ２・・・レンズアセンブリ、 ３・・・光フアイバアセンブリ、 ５・・・レーザビーム、 ６・・・レーザビーム照射ヘッド、 ２１・・・レンズ、 ２２・・・ホルダ、２
３（＾、Ｂ、Ｃ，Ｄ）・・・形状記憶合金製コイルばね
、ＯＡ・・・光軸。 本発明のマウント構造 第１図 Ｊ＞Ｆ （Ａ） （Ｂ） （Ｃ） 形状記憶合金製コイルばねの加工方法 第２図 従来技術の説明図 第４図
、 第３図は本発明のマウント調整方法の実施例を示す図、 第４図は従来技術の説明図である。 １・・・光半導体パッケージ、 ２・・・レンズアセンブリ、 ３・・・光フアイバアセンブリ、 ５・・・レーザビーム、 ６・・・レーザビーム照射ヘッド、 ２１・・・レンズ、 ２２・・・ホルダ、２
３（＾、Ｂ、Ｃ，Ｄ）・・・形状記憶合金製コイルばね
、ＯＡ・・・光軸。 本発明のマウント構造 第１図 Ｊ＞Ｆ （Ａ） （Ｂ） （Ｃ） 形状記憶合金製コイルばねの加工方法 第２図 従来技術の説明図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光学要素を複数の形状記憶合金製のばねを介して支
持部材にマウントしたことを特徴とする光学要素のマウ
ント構造。 ２、前記ばねを３本以上、光学要素を中心に等角度間隔
で放射状に配置した特許請求の範囲第１項記載のマウン
ト構造。 ３、光学要素を複数の形状記憶合金製ばねを介して支持
部材にマウントし、それぞれのばねを局部加熱してその
一部分ずつ原形に復元させることを特徴とする光学要素
のマウント調整方法。 ４、前記ばねの局部加熱にレーザビームを用いる特許請
求の範囲第３項記載のマウント調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5822886A JPS62215908A (ja) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | 光学要素のマウントの構造および調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5822886A JPS62215908A (ja) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | 光学要素のマウントの構造および調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62215908A true JPS62215908A (ja) | 1987-09-22 |
Family
ID=13078221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5822886A Pending JPS62215908A (ja) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | 光学要素のマウントの構造および調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62215908A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0536409U (ja) * | 1991-10-17 | 1993-05-18 | ミツミ電機株式会社 | 画像読取装置 |
| EP0717393A1 (en) * | 1994-12-16 | 1996-06-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of adjusting position of a member using shape memory materials |
| EP1308765B1 (en) * | 2001-11-06 | 2007-03-07 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Mount for ultra-high performance of optical components under thermal and vibrational distortion conditions |
| JP2008003221A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Pentax Corp | 保持機構 |
| JP2008527421A (ja) * | 2004-12-30 | 2008-07-24 | インテル コーポレイション | 光エレクトロニクス送信器又は受信器モジュールのためのシリコンパッケージ |
| US20220381311A1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-12-01 | National Taiwan University Of Science And Technology | Wave coil spring and method for additively manufacturing thereof |
-
1986
- 1986-03-18 JP JP5822886A patent/JPS62215908A/ja active Pending
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