JPS63144314A - 光学素子の調節方法 - Google Patents
光学素子の調節方法Info
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- JPS63144314A JPS63144314A JP62292274A JP29227487A JPS63144314A JP S63144314 A JPS63144314 A JP S63144314A JP 62292274 A JP62292274 A JP 62292274A JP 29227487 A JP29227487 A JP 29227487A JP S63144314 A JPS63144314 A JP S63144314A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010845 search algorithm Methods 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
-
- 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
- G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
- G02B6/4221—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements involving a visual detection of the position of the elements, e.g. by using a microscope or a camera
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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】
(発明の背景)
[発明の属する技術分野]
本発明は、光学素子、例えばオプトエレクトロニクス素
子めレンズへの調節方法に関する。
子めレンズへの調節方法に関する。
[従来技術の説明コ
多くの応用分野で、光学素子を光の伝搬軸に調節するの
は大変な仕事である。小さい調節許容差を実現するには
複雑な自動制御方法や探索アルゴリズムを搭載した高精
度機器がしばしば必要である。例えば、同じパッケージ
内にある発光ダイオード(LED)をレンズへ調節する
一つの方法は光フアイバプローブをパッケージに挿入し
、発光しているLEDを動かし、プローブで検出される
光の強度が最大になる所でそれを固定することが必要で
ある。
は大変な仕事である。小さい調節許容差を実現するには
複雑な自動制御方法や探索アルゴリズムを搭載した高精
度機器がしばしば必要である。例えば、同じパッケージ
内にある発光ダイオード(LED)をレンズへ調節する
一つの方法は光フアイバプローブをパッケージに挿入し
、発光しているLEDを動かし、プローブで検出される
光の強度が最大になる所でそれを固定することが必要で
ある。
この種の調節プロセスに使う探索アルゴリズムは時間の
かかるもので、比較的狭い近接放射パターンを有するL
EDでは長い時間が必要となる。
かかるもので、比較的狭い近接放射パターンを有するL
EDでは長い時間が必要となる。
例えば、いくつかのLEDをレンズへ調節するには数十
秒から数分、平均して百秒以上の時間がかかる。
秒から数分、平均して百秒以上の時間がかかる。
同様なことは光検出器のレンズへの調節にもいえる。光
検出器はLEDに比べると大きな活性領域を有し、多少
困難が和らげられるにもかかわらず同様である。
検出器はLEDに比べると大きな活性領域を有し、多少
困難が和らげられるにもかかわらず同様である。
光学素子の調節で探索アルゴリズムを最適化し、必要な
移動回数を最小にすることの主な困難さは調節できる可
動素子に対して正確で便利な参照物がないことである。
移動回数を最小にすることの主な困難さは調節できる可
動素子に対して正確で便利な参照物がないことである。
(発明の概要)
光学素子のレンズへの調節を簡単にするために必要な参
照物は本発明のしじ実施例として提供される。本発明で
は光がレンズに入射され、反射された光の一部で像(例
えば円、環あるいは多数の光点)を作る。それは一般に
レンズの中心に対して対称である。反射された光は検出
され、参照像を生成する。そして素子から出る光(例え
ばLEDの活性領域から放射される光あるいは光検出器
の活性領域から反射された光)は検出され、素子のある
領域(例えば活性領域)の物体像を形成する。二つの像
が互いに比較され、(例えば、操作者による実像比較あ
るいはコンピュータによる電子像比較)そして素子とレ
ンズの相対位置が調節され、物体像が実際にり照像の中
心にくるようにする。 パッケージプロセスでは、素子
が典型的にはヘッダーの上に、レンズはハウジングの中
にマウントされ、上述した調節を行った後、ヘッダーと
ハウジングが互いにエポキシや別の適当な方法を用いて
固定される。
照物は本発明のしじ実施例として提供される。本発明で
は光がレンズに入射され、反射された光の一部で像(例
えば円、環あるいは多数の光点)を作る。それは一般に
レンズの中心に対して対称である。反射された光は検出
され、参照像を生成する。そして素子から出る光(例え
ばLEDの活性領域から放射される光あるいは光検出器
の活性領域から反射された光)は検出され、素子のある
領域(例えば活性領域)の物体像を形成する。二つの像
が互いに比較され、(例えば、操作者による実像比較あ
るいはコンピュータによる電子像比較)そして素子とレ
ンズの相対位置が調節され、物体像が実際にり照像の中
心にくるようにする。 パッケージプロセスでは、素子
が典型的にはヘッダーの上に、レンズはハウジングの中
にマウントされ、上述した調節を行った後、ヘッダーと
ハウジングが互いにエポキシや別の適当な方法を用いて
固定される。
さらに本発明は正確で、便利な参照像を提供するのに加
えて、本発明はファイバプローブを必要としないから有
利である。従来の技術では、ファイバプローブを調節す
べき素子のあるパッケージに挿入し、その後引き出すこ
とが必要で、これは大変てしかも時間のかかる操作であ
った。
えて、本発明はファイバプローブを必要としないから有
利である。従来の技術では、ファイバプローブを調節す
べき素子のあるパッケージに挿入し、その後引き出すこ
とが必要で、これは大変てしかも時間のかかる操作であ
った。
(実施例の説明)
第1図に本発明に従って、光学素子■0をレンズ12に
調節するのに使用する装置を示す。索子1(]は図示さ
れるようにヘッダー14にマウントされ、このヘッダー
14は、可動台16、例えばX−Yテーブル16によっ
て支えられ、コンピュータ■8によって制御される。一
方、レンズ12はハウジング20の中にマウントされる
。このハウジング20は第1図には示されていないが第
3図と第4図に描かれている。
調節するのに使用する装置を示す。索子1(]は図示さ
れるようにヘッダー14にマウントされ、このヘッダー
14は、可動台16、例えばX−Yテーブル16によっ
て支えられ、コンピュータ■8によって制御される。一
方、レンズ12はハウジング20の中にマウントされる
。このハウジング20は第1図には示されていないが第
3図と第4図に描かれている。
レンズ12と素子lOは顕微鏡24によって観察され、
そしてレンズは例えば顕微m24を囲む環形光源22に
よって照明される。または光源22は顕微鏡24の中に
組み込まれ、顕微鏡24の対物レンズ26を通してレン
ズ12を照らすこともできる。顕微vt24に形成され
る光学像は適当な検出器、例えばCCD(charge
−couple−device)カメラ28によって電
気信号に変換される。操作者に視覚イメージを提供する
ため、電気信号はモニタ30あるいは他の適当なディス
プレー装置に与えられることかできる。
そしてレンズは例えば顕微m24を囲む環形光源22に
よって照明される。または光源22は顕微鏡24の中に
組み込まれ、顕微鏡24の対物レンズ26を通してレン
ズ12を照らすこともできる。顕微vt24に形成され
る光学像は適当な検出器、例えばCCD(charge
−couple−device)カメラ28によって電
気信号に変換される。操作者に視覚イメージを提供する
ため、電気信号はモニタ30あるいは他の適当なディス
プレー装置に与えられることかできる。
また操作者は操縦器32あるいは他の電気機械操縦器を
使ってコンピュータ18に制御信号を与え、X−Yテー
ブルI6を動かして素子10をレンズI2の中心に調節
することができる。このような半自動調節を容易にする
ため、公知の表示システム34が利用できる。例えば十
字線あるいは他の基準マークをモニタ上の参照像の中心
に表示する。
使ってコンピュータ18に制御信号を与え、X−Yテー
ブルI6を動かして素子10をレンズI2の中心に調節
することができる。このような半自動調節を容易にする
ため、公知の表示システム34が利用できる。例えば十
字線あるいは他の基準マークをモニタ上の参照像の中心
に表示する。
人を介せず、全自動操作をするには、カメラ28からの
電気信号が表示システム34に与えられ、そこで画像情
報が保存され、像の中心に対して決められた計算を行な
い、コンピュータ18に情報を提供する。コンピュータ
はテーブル16を動かすのに必要な制御信号を与えるよ
うにプログラミングされている。ふされしい表示システ
ムはカリフォルニヤのカールスベッド(Carlsbe
d)インターナションナルロボメーションインテリジェ
ンス(IRI)によって製造されたP256表示システ
ムである。
電気信号が表示システム34に与えられ、そこで画像情
報が保存され、像の中心に対して決められた計算を行な
い、コンピュータ18に情報を提供する。コンピュータ
はテーブル16を動かすのに必要な制御信号を与えるよ
うにプログラミングされている。ふされしい表示システ
ムはカリフォルニヤのカールスベッド(Carlsbe
d)インターナションナルロボメーションインテリジェ
ンス(IRI)によって製造されたP256表示システ
ムである。
表示システムの本発明は多くの分野、特に光量の変動、
干渉パターン及び画像で“雑音“が生じることのある所
で適用できる。表示システムはこのような画像を処理し
、そして必要なパターンと必要のないパターンを区別し
、信号対雑音比を改善することができる。
干渉パターン及び画像で“雑音“が生じることのある所
で適用できる。表示システムはこのような画像を処理し
、そして必要なパターンと必要のないパターンを区別し
、信号対雑音比を改善することができる。
素子JOとレンズ12の調節を可能にするための正確で
便利な参照像はつぎの方法で生成される。光源22から
の光は光線23によってレンズ12に入射される。この
光の一部はレンズ12によって光線25として反射され
、参照像を生成し、それは一般にはレンズI2の中心に
対して対称である。参照像はいくつかの対称形を呈する
ことができ、例えば円周上に等間隔に配置される多数の
光点42、光量42′あるいは円42″、これらはそれ
ぞれ第1図のモニタ30.30′及び30′の上に表示
される。光点42あるいは光量42′の形の参照像は例
えば環形光源22の上の適当なマスクによって得ること
ができる。
便利な参照像はつぎの方法で生成される。光源22から
の光は光線23によってレンズ12に入射される。この
光の一部はレンズ12によって光線25として反射され
、参照像を生成し、それは一般にはレンズI2の中心に
対して対称である。参照像はいくつかの対称形を呈する
ことができ、例えば円周上に等間隔に配置される多数の
光点42、光量42′あるいは円42″、これらはそれ
ぞれ第1図のモニタ30.30′及び30′の上に表示
される。光点42あるいは光量42′の形の参照像は例
えば環形光源22の上の適当なマスクによって得ること
ができる。
しかし、円形参照像42′は公知の技術で顕微鏡24の
レンズ26を通して照らすことによって得ることができ
る。
レンズ26を通して照らすことによって得ることができ
る。
球形レンズ12(あるいは他の対称レンズ)では、反射
された光は対称(たとえば円)でそして対称パターンの
中心(4L 41’ 、41’ )はレンズの実軸であ
る。
された光は対称(たとえば円)でそして対称パターンの
中心(4L 41’ 、41’ )はレンズの実軸であ
る。
どの場合でも、レンズ12から反射された光25はカメ
ラ28によって検出され、参照像を提供する。
ラ28によって検出され、参照像を提供する。
そして素子10から出る光27は同様に検出され、素子
のある領域の物体像を形成する。素子10から出る光は
例えばLEDの活性領域から放射される光、あるいは光
検出器の活性領域によって反射された光である。LED
の場合、第1図に示されるように光源22からの光がレ
ンズ12のみに集光すればよい。しかし、光検出器の場
合は光源の光がまずレンズに集光されてり照像を生成し
、(例えば表示システムのメモリに)蓄積される。
のある領域の物体像を形成する。素子10から出る光は
例えばLEDの活性領域から放射される光、あるいは光
検出器の活性領域によって反射された光である。LED
の場合、第1図に示されるように光源22からの光がレ
ンズ12のみに集光すればよい。しかし、光検出器の場
合は光源の光がまずレンズに集光されてり照像を生成し
、(例えば表示システムのメモリに)蓄積される。
そして次に光検出器に集光され、物体像を生成する。こ
れも蓄積できる。どの場合でも、二つの像が互いに比較
され、そして素子とレンズが相対的に動かされる。こう
して物体像が実際に参照像の中心にくる。
れも蓄積できる。どの場合でも、二つの像が互いに比較
され、そして素子とレンズが相対的に動かされる。こう
して物体像が実際に参照像の中心にくる。
2つの像の比較は操作者を介して半自動的に行うことが
でき、またコンピュータ制御で全自動に行うこともでき
る。前者の場合では、操作者はモニタ30.30′及び
30′上の画像を観測する。
でき、またコンピュータ制御で全自動に行うこともでき
る。前者の場合では、操作者はモニタ30.30′及び
30′上の画像を観測する。
簡単のため第1図ではレンズ12の円形像40.40′
、40″および参照像42.42’ 、42’ Lか示
されていない。しかし、第2図の拡大図では、具体例と
して物体像44も示されている。そこでは参照像は4つ
の光点である。レンズ像40.40′ と40′は参照
像42.42′ と42′より大きな直径を持つ。これ
は後者は集光された光によって形成されているからであ
る。操作者は物体像と参照像の相に・1位置を観ρ1し
、操縦器32を使ってX−Yテーブル16、つまり素子
lOを動かし、素子10の物体像44.44′ と44
′を参照像42.42′ と42′の中心に調節する。
、40″および参照像42.42’ 、42’ Lか示
されていない。しかし、第2図の拡大図では、具体例と
して物体像44も示されている。そこでは参照像は4つ
の光点である。レンズ像40.40′ と40′は参照
像42.42′ と42′より大きな直径を持つ。これ
は後者は集光された光によって形成されているからであ
る。操作者は物体像と参照像の相に・1位置を観ρ1し
、操縦器32を使ってX−Yテーブル16、つまり素子
lOを動かし、素子10の物体像44.44′ と44
′を参照像42.42′ と42′の中心に調節する。
一方、操作者の介在はづ照像と物体IL¥を直接表示シ
ステム34に与えることによって省略でき、それらは増
幅され、修正あるいは他の方法で処理される。表示シス
テムは市販の応用プログラムをill用して、二つの像
の中心を計算し、コンピュータ18に中心の座はを与え
る。コンピュータは索子10をレンズ】2に2J節する
のに必要なテーブル16の移動距離と角度をを決める。
ステム34に与えることによって省略でき、それらは増
幅され、修正あるいは他の方法で処理される。表示シス
テムは市販の応用プログラムをill用して、二つの像
の中心を計算し、コンピュータ18に中心の座はを与え
る。コンピュータは索子10をレンズ】2に2J節する
のに必要なテーブル16の移動距離と角度をを決める。
こうして!11−ステップの調節が考えられ、たたし、
X−Yテーブル16がその様な動作をできる場合に限ら
れる。そうでない場合には、多ステップ調節を使わなけ
ればならない。図心計算機として知られるこの様な応用
プログラムの一つはIRIシステムに与えられている。
X−Yテーブル16がその様な動作をできる場合に限ら
れる。そうでない場合には、多ステップ調節を使わなけ
ればならない。図心計算機として知られるこの様な応用
プログラムの一つはIRIシステムに与えられている。
それは照らされている絵素の領域に基すいて像の中心を
決める。池のプログラム、例えば照らされている領域(
像)から最良の円を決めるローパートのこう記法は接線
を計算する平明なプログラムと結合でき、基本的な幾何
学原理を使って物体像の中心を決める。表示システムが
中心を計算したら、コンピュータ18は素子lOをレン
ズ12に調節するための制御に利用できる。
決める。池のプログラム、例えば照らされている領域(
像)から最良の円を決めるローパートのこう記法は接線
を計算する平明なプログラムと結合でき、基本的な幾何
学原理を使って物体像の中心を決める。表示システムが
中心を計算したら、コンピュータ18は素子lOをレン
ズ12に調節するための制御に利用できる。
素子IOとレンズ12の調節が完成した後、多くの応用
例ではそれらの)D対位置を固定する必要がある。第3
図と第4図に示されるように、光学素子パッケージの製
造では位置はエポキシあるいは他の方法でヘッダー14
をハウジング20に付けることによって固定される。第
4図ではコネクタ52にマウントされている光ファイバ
50をも示した。コネクタはハウジング20に挿入され
、従ってファイバ50の伝搬軸はレンズ12と素子lO
に調節される二二で理解されたいのは上述の配置は単に
本発明の原理を応用した多くの=T能な発明の実例にす
ぎない。これらの原理にしたがって当業者によって多数
の異なる配置が発明できて、それらは本発明の精神と範
囲に含まれる。
例ではそれらの)D対位置を固定する必要がある。第3
図と第4図に示されるように、光学素子パッケージの製
造では位置はエポキシあるいは他の方法でヘッダー14
をハウジング20に付けることによって固定される。第
4図ではコネクタ52にマウントされている光ファイバ
50をも示した。コネクタはハウジング20に挿入され
、従ってファイバ50の伝搬軸はレンズ12と素子lO
に調節される二二で理解されたいのは上述の配置は単に
本発明の原理を応用した多くの=T能な発明の実例にす
ぎない。これらの原理にしたがって当業者によって多数
の異なる配置が発明できて、それらは本発明の精神と範
囲に含まれる。
第1図は本発明の一実施例を示す装置のブロック図、
第2図は1周節する前のレンズ1象、参照像と物体像を
示す図、 第3図はLEDをレンズに調節するのに使われる第1図
の装置の一部断面図、 第4図はレンズを通してLEDに結合される先ファイバ
コネクタを持つ第3図の装置を示す図である。 10・・・索子 12・・・レンズ14・
・・ヘッダ−18・・・X−Yy−1ルI8・・・コン
ピュータ 2o・・・ハウジング22・・・環形光
源 23・・・光線24・・・顕徹鏡
25・・・光線26・・・対物レンズ 26
・・・素子から出る光28・・・カメラ 30.30’ 、30’・・・モニタ 32・・・操縦器 34・・・表示システム
40.40’ 、40’・・・レンズ像41.41’
、41’・・・中心 42.42′、42′・・・参照像 44・・・物体像 50・・・光ファイバ5
2・・・コネクタ 出 願 人ニアメリカン テレフォン アンド一二一 FIC;、 3 3/3FIC
,4
示す図、 第3図はLEDをレンズに調節するのに使われる第1図
の装置の一部断面図、 第4図はレンズを通してLEDに結合される先ファイバ
コネクタを持つ第3図の装置を示す図である。 10・・・索子 12・・・レンズ14・
・・ヘッダ−18・・・X−Yy−1ルI8・・・コン
ピュータ 2o・・・ハウジング22・・・環形光
源 23・・・光線24・・・顕徹鏡
25・・・光線26・・・対物レンズ 26
・・・素子から出る光28・・・カメラ 30.30’ 、30’・・・モニタ 32・・・操縦器 34・・・表示システム
40.40’ 、40’・・・レンズ像41.41’
、41’・・・中心 42.42′、42′・・・参照像 44・・・物体像 50・・・光ファイバ5
2・・・コネクタ 出 願 人ニアメリカン テレフォン アンド一二一 FIC;、 3 3/3FIC
,4
Claims (8)
- (1)(a)光をレンズに入射し、レンズから反射され
た光の一部で、ほぼレンズの中心に対して対称である像
を生成するステップ、 (b)素子をレンズの中心に定めるため の参照像を提供するために反射された光を検出するステ
ップ、 (c)素子のある領域の物体像を形成す るために素子から出た光を検出するステップ、(d)参
照像と物体像を互いに比較する ステップ、 (e)物体像を参照像の中心に置く為に 素子とレンズとの相対位置を調節するステップからなる
ことを特徴とする光学素子の調節方法。 - (2)ステップ(a)で、ほぼ円である参照像を生成す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学素
子の調節方法。 - (3)ステップ(a)で、ほぼ環状である参照像を生成
することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学
素子の調節方法。 - (4)ステップ(a)で、ほぼ点列であ参照像を生成す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光学素
子の調節方法。 - (5)素子が発光ダイオード(light−emmit
ting diode)で、光はダイオードの活性領域
より放射されることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の光学素子の調節方法。 - (6)素子が光検出器で、光は光検出器の活性領域より
反射されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の光学素子の調節方法。 - (7)ファイバーの伝搬軸にレンズのほぼ中心を置くよ
うに、レンズと光ファイバの位置を定めるステップを含
むことを特徴とする特許請求の範囲第5項あるいは第6
項記載の光学素子の調節方法。 - (8)ステップ(e)の後に、素子とレンズの相対位置
を固定するステップを含むことを特徴とする特許請求の
範囲第1項から第6項記載の光学素子の調節方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US934198 | 1986-11-24 | ||
US06/934,198 US4772123A (en) | 1986-11-24 | 1986-11-24 | Alignment of optical components |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63144314A true JPS63144314A (ja) | 1988-06-16 |
Family
ID=25465142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62292274A Pending JPS63144314A (ja) | 1986-11-24 | 1987-11-20 | 光学素子の調節方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4772123A (ja) |
EP (1) | EP0269337A3 (ja) |
JP (1) | JPS63144314A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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