WO2016117472A1 - 光学装置の光軸調芯方法および装置ならびに光学装置の製造方法 - Google Patents

光学装置の光軸調芯方法および装置ならびに光学装置の製造方法 Download PDF

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真也 下野
秀和 小寺
大輔 森田
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical axis alignment method and apparatus for an optical device, and a method for manufacturing the optical device.
  • Patent Document 1 discloses a small optical communication module that optically couples four laser light sources having different wavelengths and one optical multiplexer using four lenses, has a high communication capacity, and is small. It is disclosed. In this conventional optical communication module, it is necessary to mount the four laser light sources so as to reduce the variation in optical coupling efficiency and optical coupling efficiency, respectively. For this reason, it is required to assemble four laser light sources, a lens, and an optical multiplexer with high accuracy.
  • Patent Document 1 discloses a method of performing optical axis alignment by moving the position of a lens while detecting light from a laser light source, and fixing the lens by soldering or YAG welding.
  • the lens is moved and fixed while detecting the light from the laser light source, so that it is possible to absorb the effects of member tolerances and the effects of misalignment that occurred in the previous process, resulting in high optical coupling efficiency. It is done.
  • the optical coupling efficiency is reduced due to the positional shift that occurs when the lens is fixed.
  • a variation occurs in the amount of displacement of each lens, resulting in a variation in optical coupling efficiency between the laser light sources. There is.
  • Patent Document 2 discloses a method of increasing optical coupling efficiency by applying an external force to the lens holder after the lens is fixed to plastically deform the lens holder and correcting the lens fixing position.
  • an optical communication module that is required to be miniaturized and integrated, when an external force is applied by tweezers or the like, it interferes with an adjacent lens holder and is difficult to adjust. Further, since such correction work is manual work, there remains a problem that the work time becomes long.
  • Patent Documents 3 and 4 disclose methods for adjusting the optical axis using contraction associated with melting and solidification of an irradiation point by laser light irradiation.
  • fine alignment can be performed by irradiating a laser beam from any direction to a cylindrical housing containing one light emitting element.
  • the lens holder is plastically deformed, and YAG laser is used as means for correcting the lens fixing position, and the correction work is performed without contact with the lens holder. Further, by limiting the irradiation direction of the YAG laser to a certain direction, it is possible to correct individual lens positions even when a plurality of lenses are mounted in one optical communication module.
  • An object of the present invention is to provide an optical axis alignment method and apparatus for an optical device and an optical device manufacturing method capable of performing optical axis alignment with high accuracy and in a short time.
  • an optical axis alignment method for an optical device includes: A lens having an optical axis; A holding member for holding the lens; An optical axis alignment method of an optical device comprising a base member to which the holding member is fixed, Detecting first position information of an optical path along which a light beam emitted from the lens travels; Capturing the outer shapes of the holding member and the base member and obtaining them as first contour information; Based on the first position information and the first outer shape information, at least one of the holding member and the base member is plastically deformed by irradiating laser light to the lens in a plane perpendicular to the optical axis. And adjusting the irradiation position or irradiation amount when the laser beam is next irradiated.
  • detecting second position information of an optical path along which a light beam emitted from the lens after the position adjustment travels Imaging the outer shape of the holding member and the base member after the position adjustment to obtain second outer shape information;
  • the lens horizontally When adjusting the lens horizontally, the upper surface of the holding member holding the lens is irradiated with laser light, and when adjusting the lens vertically downward, the upper surface of the holding member and the center of the lens
  • the lens in the step of changing the irradiation position or irradiation amount, it is preferable to irradiate laser light to a position between the lens and the two fixed positions where the holding member and the base member are fixed to the left and right.
  • the optical device comprises: One or more light sources; As the lens, a collimating lens optically coupled with the light source, An optical multiplexer that optically couples with the collimating lens; It is preferable that it is an optical communication module provided with the said light source, the said base member, and the board
  • An optical axis aligning device for an optical device comprises: A lens having an optical axis; A holding member for holding the lens; An optical axis alignment device of an optical device comprising a base member to which the holding member is fixed, A position information detector for detecting position information of an optical path along which a light beam emitted from the lens travels; A laser beam irradiator for irradiating at least one of the holding member and the base member with a laser beam to cause plastic deformation; Based on the position information detected by the position information detection unit, a controller unit for setting the irradiation position or irradiation amount of the laser beam, An external imaging unit that captures the external shape of the holding member and the base member and acquires external information, The controller unit changes the irradiation position or irradiation amount of the laser beam based on the outer shape information acquired by the outer shape imaging unit.
  • the position information detection unit includes a light receiving element, An imaging lens for condensing the light beam emitted from the lens on the light receiving surface of the light receiving element;
  • the imaging lens preferably has an infinite focal length on the incident side.
  • a method for manufacturing an optical device includes: Providing a lens having an optical axis; Providing a holding member for holding the lens; Providing a base member to which the holding member is fixed; Assembling the lens, the holding member and the base member; Detecting first position information of an optical path along which a light beam emitted from the lens travels; Capturing the outer shapes of the holding member and the base member and obtaining them as first contour information; Based on the first position information and the first outer shape information, at least one of the holding member and the base member is plastically deformed by irradiating laser light to the lens in a plane perpendicular to the optical axis. And adjusting the irradiation position or irradiation amount when the laser beam is next irradiated.
  • the positional information regarding the optical path of the light beam is acquired, thereby associating the irradiation condition of the laser light with the optical path change of the light beam. It becomes possible. Therefore, it is possible to optimize the laser light irradiation conditions when adjusting the lens position, and it is possible to perform optical axis alignment with high accuracy and in a short time.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of an assembly procedure of the optical communication module shown in FIG. It is explanatory drawing which shows a mode that a collimating lens is position-corrected in + Y direction. It is explanatory drawing which shows a mode that a collimating lens is position-corrected in -Y direction. It is explanatory drawing which shows a mode that a collimating lens is position-corrected in -X direction. It is explanatory drawing which shows the structure of the optical axis alignment apparatus which concerns on this invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of an optical transmission module to which the present invention can be applied.
  • the optical communication module has a function of simultaneously transmitting optical signals through a plurality of communication channels, such as wavelength division multiplexing.
  • a plurality of communication channels such as wavelength division multiplexing.
  • four communication channels are illustrated, but two to three or five or more communication channels can be similarly configured.
  • the optical communication module includes four laser light sources 1, four lens holders 4, an optical multiplexer 10, a carrier substrate 6, and the like.
  • the optical axis direction of the laser light source 1 is defined as the Z direction
  • the direction perpendicular to the optical axis direction and parallel to the main surface of the carrier substrate 6 is defined as the X direction
  • the optical axis is defined as a Y direction.
  • the laser light source 1 is composed of a semiconductor laser, and generates light having different center wavelengths (1300 nm to 1500 nm) in the case of the wavelength division multiplexing method.
  • the laser light source 1 is bonded to a submount (not shown) with solder, an adhesive or the like, and the submount is fixed to the carrier substrate 6 with solder, an adhesive or the like.
  • the laser light source 1 is connected to a drive circuit, a modulation circuit, and the like, and generates an optical pulse that is modulated at high speed based on an external digital signal.
  • the laser light source 1 has one laser light emitting unit formed for one element, but an element in which a plurality of laser light emitting units are formed in one element may be used.
  • the lens holder 4 holds a collimating lens 2 that converts a laser beam output from each laser light source 1 into parallel light 11.
  • the laser light converted into the parallel light 11 is ideally collected at the same location on the XY plane by the optical multiplexer 10, and subsequently condensed in a spot shape by the condenser lens 12, and an optical fiber (not shown).
  • the position on the XY plane of the parallel light 11 obtained by actually converting the light flux from each laser light source 1 by the collimator lens 2 is a manufacturing variation and a mounting position variation of each laser light source 1 and the optical multiplexer 10.
  • it is desirable that the light output measured through the optical fiber is not lowered when coupled to the optical fiber by the condenser lens 12.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the configuration of the lens holder 4.
  • the collimating lens 2 is formed of a material that can transmit infrared light, such as glass and silicon.
  • the collimating lens 2 is housed in the lens tube 3 and held by the lens holder 4.
  • the collimating lens 2 may be directly held by the lens holder 4 without the lens tube 3.
  • the lens tube 3 is made of metal and is fixed to the lens holder 4.
  • the fixing method with respect to the lens holder 4 includes soldering, an adhesive, and YAG laser welding.
  • soldering it is desirable to apply gold plating to the joint surface between the lens barrel 3 and the lens holder 4.
  • gold plating is not given.
  • the lens barrel 3 and the lens holder 4 are preferably formed of stainless steel, silicon steel plate or the like having a high absorption rate with respect to the wavelength of the YAG laser light. Only one of 4 may be formed of stainless steel, silicon steel plate or the like.
  • the collimating lens 2 is directly held by the lens holder 4 without using the lens tube 3, it is desirable not to use YAG laser welding but to hold it by soldering or an adhesive.
  • the lens barrel 3 and the lens holder 4 are fixed by YAG laser welding, and the case where both materials are made of a material having high absorptance to YAG laser light, such as stainless steel and silicon steel plate, is described. is doing.
  • the lens holder 4 includes a horizontal member 41 extending along the X direction and two vertical members 42a and 42b extending along the Y direction from both ends of the horizontal member 41, and is formed in a so-called gate shape.
  • the collimating lens 2 is housed in the lens tube 3 and fixed to the horizontal member 41 of the lens holder 4 so as to have an optical axis in the Z direction, while the vertical members 42a and 42b are attached to the holder base 5 that functions as a base member.
  • the lens mechanism component 7 is configured as a whole. Since the lens holder 4 is fixed to the holder base 5 by welding, it is preferable to secure a welding allowance on the lower end surface of the lens holder 4 and the side surface of the holder base 5.
  • the lens mechanism component 7 is fixed on the carrier substrate 6.
  • the collimating lens 2 to be fixed to the lens holder 4 may have a square shape suitable for the inner shape of the lens holder 4 without using the lens tube 3 as shown in FIG.
  • the lens 2 and the lens holder 4 are fixed by soldering or an adhesive.
  • the lens mechanism component 7 and the carrier substrate 6 can be fixed by soldering, an adhesive, or YAG laser welding.
  • gold plating is not given.
  • the holder base 5 and the carrier substrate 6 are preferably formed of stainless steel, silicon steel plate or the like having a high absorption rate with respect to the wavelength of the YAG laser light, but only the holder base 5 is made of stainless steel. It may be formed of steel, a silicon steel plate, or the like, and a material having a low absorptance with respect to YAG laser light, for example, copper tungsten may be used as the material of the carrier substrate 6.
  • the optical combiner 10 collects each parallel light 11 emitted from the collimator lens 2 ideally on the XY plane on the output side of the optical combiner 10, and makes the beam angles of the parallel light 11 coincide with each other. And has a function of making it incident on the condenser lens 12.
  • the optical multiplexer 10 only needs to allow the plurality of parallel lights 11 to enter the condenser lens 12 at the same angle, and the angles of the parallel lights 11 incident on the optical multiplexer 10 are as follows. It suffices if they are at the same angle on the exit side of the optical multiplexer 10.
  • the optical multiplexer 10 that corrects the angular variation of the parallel light 11 at the time of incidence and has the same angle on the emission side may be used.
  • the optical multiplexer 10 according to the present invention can collect the parallel lights 11 at the same location on the XY plane on the emission side without changing the angle of the incident parallel lights 11. Is.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of an assembly procedure of the optical communication module shown in FIG.
  • step S1 the lens holder 4 holding the collimating lens 2 and the holder base 5 are gripped using a lens mechanism component gripping mechanism.
  • step S ⁇ b> 2 the position of the lens mechanism component 7 in the XYZ directions is adjusted with respect to the plurality of laser light sources 1 mounted in advance on the carrier substrate 6 so that the light emitted from the laser light source 1 becomes parallel light 11. Align the optical axis. At this time, the angle of the parallel light 11 is desirably adjusted so as to be parallel to the X axis of the carrier substrate 6 and perpendicular to the Y axis.
  • step S3 the lens holder 4 is fixed to the holder base 5.
  • the fixing method include soldering, an adhesive, and YAG laser welding.
  • soldering and an adhesive agent as mentioned above, it is necessary to perform surface treatments, such as gold plating, on the joint surface of the lens holder 4 and the holder base 5.
  • a mechanism for applying solder, an adhesive, and a mechanism (heating or ultraviolet irradiation) for curing the bonding agent are required.
  • the lens holder 4 and the holder base 5 are fixed, the adjusted collimating lens 2 causes a slight displacement. Therefore, when both are fixed, it is desirable to shift the adjustment position in consideration of the amount of positional deviation after fixing.
  • step S4 the optical axis alignment of the lens mechanism component 7 fixed as described above is performed again.
  • optical axis alignment is performed only in the XZ direction.
  • step S5 the lens mechanism component 7 is fixed on the carrier substrate 6.
  • the fixing method to the carrier substrate 6 include the method described in the fixing of the lens holder 4 and the holder base 5 (soldering, adhesive, YAG laser welding).
  • the fixing method is YAG laser welding. ing. At this time, it is desirable that the holder base 5 and the carrier substrate 6 are aligned with each other.
  • step S6 the misalignment of the collimating lens 2 when the holder base 5 is fixed to the carrier substrate 6 is corrected.
  • the lens holder 4 holding the collimating lens 2 and the holder base 5 are irradiated with YAG laser light and thermally deformed to correct the position of the collimating lens 2.
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 2013-231937
  • the YAG laser beam 13 is irradiated to the A portion on the holder base 5 as shown in FIG.
  • the YAG laser beam 13 is applied to the B portion on the axis a of the horizontal member 41 of the lens holder 4 as shown in FIG. .
  • the position of the collimating lens 2 can be corrected in the ⁇ X direction by shifting the C portion which is the YAG laser irradiation position from the axis a which is the central axis of the collimating lens 2 in the + X direction. Further, by shifting the C portion from the central axis of the collimating lens 2 in the ⁇ X direction, the position of the collimating lens 2 can be corrected in the + X direction.
  • the position of the collimating lens 2 can be corrected in the ⁇ X direction and the ⁇ Y direction by changing the position where the lens holder 4 and the holder base 5 are irradiated with the YAG laser light 13. Furthermore, by changing the irradiation amount of the YAG laser beam 13, the position correction amount of the collimating lens 2 can be adjusted on the order of sub ⁇ m.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of the lens holder 4 in the present embodiment.
  • the collimating lens 2 is formed of a material that can transmit infrared light, such as glass and silicon, and is housed in the lens tube 3.
  • the lens tube 3 is held by the lens holder 4, as an alternative, the lens tube 3 may be omitted and the collimating lens 2 may be held directly by the lens holder 4.
  • the lens tube 3 is made of metal and is fixed to the lens holder 4.
  • the lens holder 4 is L-shaped when viewed from the X direction, and is YAG laser welded to the holder base 5 at a welding position 8.
  • the welding position 8 is YAG laser welded at the same time at least two positions symmetrical to the YZ plane passing through the central axis of the collimating lens 2.
  • the lens holder 4 When the position of the collimating lens 2 is corrected in the ⁇ Y direction, that is, in the vertically downward direction, the lens holder 4 is positioned between the collimating lens 2 and the two welding positions 8 on the left and right sides where the holding member and the base member are fixed as shown in FIG. It can also be adjusted by irradiating the region where the holder base 5 is in contact with YAG laser light.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view in the YZ plane passing through the central axis of the lens 2 in FIG.
  • the broken line portion in FIG. 12 is the laser light irradiation region described above.
  • the collimating lens 2 is irradiated by irradiating the laser beam at two points simultaneously at a position symmetrical to the YZ plane passing through the central axis of the collimating lens 2. The position can be corrected in the -Y direction.
  • the YAG laser head adjustment unit 130 does not require a rotation mechanism, and the apparatus configuration can be simplified.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of the optical axis alignment device according to the present invention
  • FIG. 8 is a block diagram showing the electrical configuration thereof.
  • the optical axis alignment device 100 includes a lens gripping unit 110, an optical element alignment unit 120, a YAG laser head adjustment unit 130, a photodetector 140, a workpiece recognition unit 150, and a controller that controls the operation of the entire apparatus. 101 or the like.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of the lens gripping part 110.
  • the lens holding unit 110 includes a holder holding mechanism 111 that holds the lens holder 4, a base holding mechanism 112 that holds the holder base 5, a holder holding mechanism 111 and a base holding mechanism 112, and a Y-axis stage that is driven by a motor. 113 and a Y-axis substage 114 that can adjust the holder gripping mechanism 111 in the Y-axis direction with respect to the base gripping mechanism 112.
  • the Y-axis stage 113 is movable in the Y-axis direction perpendicular to the main surface of the carrier substrate 6.
  • the holder gripping mechanism 111 and the base gripping mechanism 112 are fixed on the Y-axis stage 113 via a slide mechanism 115.
  • the slide mechanism 115 is provided with the Y-axis substage 114 described above.
  • the holder base 5 when the holder base 5 is fixed to the carrier substrate 6, the Y-axis stage 113 is driven in the Y-axis direction and the holder base 5 is pressed against the carrier substrate 6. Therefore, it is desirable that a contact sensor 116 that detects that the holder base 5 and the carrier substrate 6 are in contact be mounted on the lens gripping part 110.
  • the slide mechanism 115 When the holder base 5 comes into contact with the carrier substrate 6, the slide mechanism 115 is displaced in the direction opposite to the stage moving direction, and the contact sensor 116 detects the displacement at this time.
  • the contact sensor 116 is, for example, a contact type displacement sensor capable of measuring a displacement amount, but is not limited thereto.
  • the optical element alignment unit 120 includes an optical element mounting cassette that holds the carrier substrate 6 on which the laser light source 1 is placed, an optical element alignment stage, and the like.
  • the optical element mounting cassette includes a mechanism (not shown) for holding the carrier substrate 6 and a power supply mechanism (not shown) for the laser light source 1.
  • the optical element alignment stage is a mechanism that can move and rotate in a total of five axes in the three axes of rotation directions Sx, Sy, and Sz around the XYZ axes in addition to the two axes of XY.
  • a mechanism for holding the optical multiplexer 10 and a mechanism for adjusting the holding position of the optical multiplexer 10 may be provided.
  • the number of adjustment axes is not specifically limited.
  • the YAG laser head adjustment unit 130 is installed on a stage that can adjust the position of the YAG laser head, preferably in the XYZ directions.
  • the YAG laser head is installed at a plurality of locations so as to be symmetric with respect to the lens gripping portion 110.
  • the photodetector 140 receives light emitted from the laser light source 1, for example, a two-dimensional light receiving element having high sensitivity to infrared light, and parallel light 11 converted by the collimator lens 2.
  • the imaging lens uses a lens having an infinite focal length on the incident side of the parallel light 11 with respect to the imaging lens so that the angle of the parallel light 11 can be detected.
  • the workpiece recognition unit 150 is installed on the Y-axis stage 113 of the lens gripping unit 110, and includes a camera 151 that images the lens holder 4 and the holder base 5 that are workpieces from above.
  • An image captured by the camera 151 is captured by the controller 101 of the optical axis alignment device 100, and a fixed position of the workpiece is calculated by image processing.
  • the relationship between the workpiece position and the YAG laser beam irradiation position, and the YAG laser beam irradiation condition (irradiation amount and YAG laser beam irradiation position on the workpiece) are measured in advance.
  • the controller 101 as a database. It is also possible to capture the image and calculate the work position with a dedicated image processing device and capture only the calculated position into the controller 101.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of the optical axis alignment method according to the present invention.
  • Step Q1 the lens holder 4 and the holder base 5 are imaged using the camera 151, and outline information before laser light irradiation, for example, outline shape, surface inclination, and the like are acquired and stored as a database.
  • step Q2 the laser light source 1 of the optical communication module is turned on, the light beam is incident on the collimating lens 2, and the position information of the optical path where the light beam emitted from the collimating lens 2 using the photodetector 140 travels, for example, The light intensity distribution, the maximum intensity position, etc. are detected and stored as a database.
  • step Q3 the controller 101 plastically deforms at least one of the lens holder 4 and the holder base 5 by irradiating at least one of the lens holder 4 and the holder base 5 in accordance with specific laser light irradiation conditions, for example, the irradiation position and the irradiation amount.
  • the position of the collimating lens 2 is adjusted in the XY plane perpendicular to the optical axis. By adjusting the position of the lens, the irradiation position and irradiation amount when the laser beam is next irradiated are changed.
  • step Q4 the lens holder 4 and the holder base 5 are imaged using the camera 151, new external shape information after laser light irradiation is acquired, and stored as a database.
  • step Q5 new position information of the optical path along which the light beam emitted from the collimating lens 2 travels is detected using the photodetector 140, and stored as a database.
  • step Q6 the controller 101 determines whether the error of the optical axis alignment of the collimating lens 2 is within a predetermined allowable range based on the detected light beam position information. If it is within the allowable range, the optical axis alignment is terminated. If it is not within the allowable range, the process proceeds to the next step Q7. Here, the lens position is adjusted based on the outer diameter information and the optical path position information obtained in steps Q1 and Q2.
  • step Q7 the controller 101 changes the laser light irradiation conditions at the time of lens position adjustment, for example, the irradiation position, the irradiation amount, etc., based on the outer shape information and / or position information obtained before and after the laser light irradiation, Save as a database. Then, returning to step Q3, the optical axis alignment is repeated. By carrying out such optical axis alignment for each collimating lens 2, it becomes possible to assemble and manufacture an optical communication module.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2-308209 discloses.
  • the angle shift amount and shift direction of the parallel light 11 can be measured without applying an external force to the collimator lens 2, the correction direction of the collimator lens 2 can be easily detected.
  • the fixed position of the workpiece is photographed by the camera 151 of the workpiece recognition unit 150, and the YAG laser beam irradiation condition is automatically determined based on the relationship between the YAG laser beam irradiation condition obtained in advance, the workpiece correction amount and the correction direction.
  • the optical axis alignment operation of the collimating lens 2 can be easily performed.
  • the present invention is extremely useful industrially in that the optical axis alignment can be performed with high accuracy and in a short time.
  • 1 laser light source 2 collimating lens, 3 lens barrel, 4 lens holder, 5 holder base, 6 carrier substrate, 7 lens mechanism parts, 8 welding position, 9 laser irradiation area, 10 optical multiplexer, 11 parallel light, 12 condensing Lens, 13 YAG laser light, 41 horizontal member, 42a, 42b vertical member, 100 optical axis alignment device, 101 controller, 110 lens gripper, 111 holder gripping mechanism, 112 base gripping mechanism, 113 Y-axis stage, 114 Y-axis Substage, 115 slide mechanism, 116 contact sensor, 120 optical element alignment unit, 130 YAG laser head adjustment unit, 140 photodetector, 150 work recognition unit, 151 camera.

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Abstract

　本発明は、光学装置の光軸調芯方法などに関する。最初にレンズホルダおよびホルダベースを撮像して、レーザ光照射前の外形情報を取得する（Ｑ１）。次に、コリメートレンズから出射した光束の位置情報を検出する（Ｑ２）。次に、レーザ光を照射して塑性変形させ、コリメートレンズの位置を調整する（Ｑ３）。次に、レンズホルダおよびホルダベースを撮像して、レーザ光照射後の新たな外形情報を取得する（Ｑ４）。次に、コリメートレンズから出射した光束が進行する光路の新たな位置情報を検出する（Ｑ５）。光軸調芯が許容範囲でなければ、レーザ光照射の前後で得られた外形情報及び／又は位置情報に基づいて、レーザ光照射条件を変更し（Ｑ７）、レーザ光照射によるレンズ位置調整（Ｑ３）を繰り返す。こうした手法により、光軸調芯を高精度かつ短時間で実施できる。

Description

光学装置の光軸調芯方法および装置ならびに光学装置の製造方法
　本発明は、光学装置の光軸調芯方法および装置ならびに光学装置の製造方法に関する。
　近年、光ネットワークの通信トラフィック量は増大しており、高い通信容量を持ち、より小型で、低消費電力である光通信モジュールが求められている。例えば、下記特許文献１には、波長の異なる４つのレーザ光源と１つの光合波器とを、４つのレンズを用いて光学的に結合し、高い通信容量を持ち、かつ小型の光通信モジュールが開示されている。この従来の光通信モジュールでは、４つのレーザ光源を、それぞれ高い光結合効率、かつ光結合効率のばらつきが小さくなるように実装する必要がある。このため、４つのレーザ光源とレンズと光合波器を高精度に組み立てることが要求される。
　以下、複数のレーザ光源を１つの光合波器によって、光結合させる構造の光集積モジュールの組立方法について、先行事例を紹介しながら、説明する。
　特許文献１には、レーザ光源からの光を検出しながら、レンズの位置を移動させることによって光軸調芯を行ない、半田付けまたはＹＡＧ溶接によりレンズを固定するという方法が開示されている。この方法では、レーザ光源からの光を検出しながら、レンズを動かして固定するため、部材公差の影響および前工程で生じた位置ずれの影響を吸収することが可能となり、高い光結合効率を得られる。しかしながら、レンズ固定の際に生じた位置ずれによって、光結合効率が低下するという問題がある。さらに、複数のレーザ光源と１つの光合波器とを光結合させる際に、各レンズの位置ずれ量にばらつきが発生するため、各レーザ光源間の光結合効率にばらつきが生じてしまうという問題点がある。
　特許文献２では、レンズ固定後に、レンズホルダに対して外力を加えることによって、レンズホルダを塑性変形させ、レンズ固定位置を補正することで光結合効率を上げる方法が開示されている。しかしながら、小型化集積化を求められる光通信モジュールにおいては、ピンセット等で外力を与える際に、隣のレンズホルダと干渉し、調整が困難である。また、こうした補正作業は人手作業のため、作業時間が長くなるという課題が残る。
　さらに、特許文献３，４では、レーザ光照射による照射点の溶解・凝固に伴う収縮を用いて光軸を調整する方法が開示されている。この手法では、１つの発光素子を収納した円筒筐体に対してあらゆる方向からレーザ光を照射して微調芯を行うことが可能である。複数の発光素子と複数のレンズを同一基板上に配置することにより、当該基板と素子、光合波器の実装精度向上が図れるが、同一の基板上に複数のレンズホルダを配置した場合、あらゆる方向からレーザ照射による調芯は困難である。
　特許文献５では、レンズホルダを塑性変形させ、レンズ固定位置を補正する手段としてＹＡＧレーザを用いて、レンズホルダに対して非接触で補正作業を実施している。また、ＹＡＧレーザの照射方向を一定方向に限定することで、１つの光通信モジュール内に複数のレンズを実装する場合でも、個々のレンズ位置を補正することが可能である。
米国特許出願公開第２０１１／００１３８６９号明細書 特開平２－３０８２０９号公報 特開２００５－４３４７９号公報 特開２００５－２１４７７６号公報 特開２０１３－２３１９３７号公報
　集積型光通信モジュール内に複数のレンズを、サブμｍオーダーの精度で実装する場合、レンズを固定した際に生じる位置ずれが問題となる。こうした位置ずれに対しては、固定後にレンズ位置を再び補正することによって、サブμｍオーダーの精度でレンズを実装することが可能である。
　しかしながら、レンズ位置を再補正する回数が増加するほど、光軸調芯時間が長くなり、その結果、生産性が低下することになる。
　本発明の目的は、光軸調芯を高精度かつ短時間で実施できる光学装置の光軸調芯方法および装置ならびに光学装置の製造方法を提供することである。
　上記目的を達成するために、本発明に係る光学装置の光軸調芯方法は、
　光軸を有するレンズと、
　該レンズを保持する保持部材と、
　該保持部材が固定されるベース部材とを備える光学装置の光軸調芯方法であって、
　前記レンズから出射した光束が進行する光路の第１位置情報を検出するステップと、
　前記保持部材および前記ベース部材の外形を撮像して第１外形情報として取得するステップと、
　前記第１位置情報および前記第１外形情報に基づいて、前記保持部材および前記ベース部材の少なくとも一方にレーザ光を照射して塑性変形させることにより、光軸に対して垂直な面内で前記レンズの位置を調整して、次にレーザ光を照射する時の照射位置または照射量を変更するステップと、を含むことを特徴とする。
　本発明において、前記位置調整した後の前記レンズから出射した光束が進行する光路の第２位置情報を検出するステップと、
　前記位置調整した後の前記保持部材および前記ベース部材の外形を撮像して、第２外形情報を取得するステップと、
　前記第１位置情報および前記第２位置情報、並びに前記第１外形情報および前記第２外形情報に基づいて、次にレーザ光を照射する時の照射位置または照射量を変更するステップと、をさらに含むことが好ましい。
　本発明において、前記照射位置または照射量を変更するステップにおいて、
　前記レンズを水平方向に調整する場合にはレンズを保持する保持部材の上面にレーザ光を照射し、前記レンズを垂直下方向に調整する場合には、前記保持部材の上面でかつ前記レンズの中心軸上にレーザ光を照射し、前記レンズを垂直上方向に調整する場合には前記保持部材が固定されるベース部材の上面にレーザ光を照射することが好ましい。
　本発明において、前記照射位置または照射量を変更するステップにおいて、
　前記レンズを垂直下方向に調整する場合に、前記保持部材と前記ベース部材を固定する左右２か所の固定位置と前記レンズの間の位置にレーザ光を照射することが好ましい。
　本発明において、前記光学装置は、
　１つ以上の光源と、
　前記レンズとして、該光源と光結合するコリメートレンズと、
　該コリメートレンズと光結合する光合波器と、
　前記光源、前記ベース部材および前記光合波器が搭載される基板とを備える光通信モジュールであることが好ましい。
　また本発明に係る光学装置の光軸調芯装置は、
　光軸を有するレンズと、
　該レンズを保持する保持部材と、
　該保持部材が固定されるベース部材とを備える光学装置の光軸調芯装置であって、
　前記レンズから出射した光束が進行する光路の位置情報を検出する位置情報検出部と、
　前記保持部材および前記ベース部材の少なくとも一方にレーザ光を照射して塑性変形させるためのレーザ光照射部と、
　前記位置情報検出部で検出した位置情報に基づいて、レーザ光の照射位置または照射量を設定するコントローラ部と、
　前記保持部材および前記ベース部材の外形を撮像して、外形情報を取得する外形撮像部とを備え、
　前記コントローラ部は、前記外形撮像部で取得した外形情報に基づいて、レーザ光の照射位置または照射量を変更することを特徴とする。
　本発明において、前記位置情報検出部は、受光素子と、
　前記レンズから出射した光束を該受光素子の受光面上に集光するための結像レンズとを
備え、
　該結像レンズは、入射側の焦点距離が無限大であることが好ましい。
　また本発明に係る光学装置の製造方法は、
　光軸を有するレンズを用意するステップと、
　該レンズを保持する保持部材を用意するステップと、
　該保持部材が固定されるベース部材を用意するステップと、
　前記レンズ、前記保持部材および前記ベース部材を組み立てるステップと、
　前記レンズから出射した光束が進行する光路の第１位置情報を検出するステップと、
　前記保持部材および前記ベース部材の外形を撮像して第１外形情報として取得するステップと、
　前記第１位置情報および前記第１外形情報に基づいて、前記保持部材および前記ベース部材の少なくとも一方にレーザ光を照射して塑性変形させることにより、光軸に対して垂直な面内で前記レンズの位置を調整して、次にレーザ光を照射する時の照射位置または照射量を変更するステップと、を含むことを特徴とする。
　本発明によれば、レーザ光を照射してレンズの位置を調整するステップの前後において、光束の光路に関する位置情報をそれぞれ取得することによって、レーザ光の照射条件と光束の光路変化との関連付けが可能になる。そのため、レンズ位置調整の際にレーザ光の照射条件の最適化を図ることができ、光軸調芯を高精度かつ短時間で実施することが可能になる。
本発明が適用可能な光送信用モジュールの一例を示す構成図である。 レンズホルダの構成の一例を示す斜視図である。 図１に示す光通信モジュールの組立手順の一例を示すフローチャートである。 コリメートレンズを＋Ｙ方向に位置補正する様子を示す説明図である。 コリメートレンズを－Ｙ方向に位置補正する様子を示す説明図である。 コリメートレンズを－Ｘ方向に位置補正する様子を示す説明図である。 本発明に係る光軸調芯装置の構成を示す説明図である。 本発明に係る光軸調芯装置の電気的構成を示すブロック図である。 レンズ把持部の構成を示す説明図である。 本発明に係る光軸調芯方法の一例を示すフローチャートである。 レンズホルダの構成の一例を示す斜視図である。 コリメートレンズを－Ｙ方向に位置補正する様子を示す説明図である。
実施の形態１．
　図１は、本発明が適用可能な光送信用モジュールの一例を示す構成図である。光通信モジュールは、波長分割多重方式など、光信号を複数の通信チャネルで同時に送信できる機能を備える。ここでは、４本の通信チャネルについて例示するが、２～３本または５本以上の通信チャネルについても同様に構成できる。
　光通信モジュールは、４つのレーザ光源１と、４つのレンズホルダ４と、光合波器１０と、キャリア基板６などで構成される。本実施形態では、理解容易のため、レーザ光源１の光軸方向をＺ方向とし、光軸方向に対して垂直で、キャリア基板６の主面に対して平行な方向をＸ方向とし、光軸方向に対して垂直で、キャリア基板６の主面に対して垂直な方向をＹ方向とする。
　レーザ光源１は、半導体レーザで構成され、波長分割多重方式の場合、互いに異なる中心波長（１３００ｎｍ～１５００ｎｍ）を有する光を発生する。レーザ光源１は、サブマウント（不図示）上に半田、接着剤などで接合されており、サブマウントは、キャリア基板６上に半田、接着剤などで固定される。レーザ光源１には、駆動回路、変調回路等が接続され、外部からのデジタル信号に基づいて高速変調された光パルスを発生する。図１においては、レーザ光源１は、１つの素子に対して１つのレーザ発光部が形成されているが、１つの素子内で複数のレーザ発光部が形成された素子を用いてもよい。
　レンズホルダ４は、各レーザ光源１から出力されるレーザ光束を平行光１１に変換するコリメートレンズ２を保持している。平行光１１にされたレーザ光は、光合波器１０によって、理想的にはＸＹ平面上で同一箇所に集められ、続いて集光レンズ１２によってスポット状に集光され、光ファイバ（不図示）に結合される。ここで、実際には各レーザ光源１からの光束をコリメートレンズ２により変換して得られる平行光１１のＸＹ平面上の位置は、各レーザ光源１、光合波器１０の製造ばらつき、実装位置ばらつきによって必ずしも一致しないが、集光レンズ１２によって光ファイバに結合される際に、光ファイバを介して測定される光出力が低下しない程度に抑えることが望ましい。
　図２は、レンズホルダ４の構成の一例を示す斜視図である。コリメートレンズ２は、ガラス、シリコンなどの赤外光を透過できる材料で形成されている。図２において、コリメートレンズ２は、レンズ筒３に収納され、レンズホルダ４により保持されているが、代替として、レンズ筒３を省いてコリメートレンズ２をレンズホルダ４により直接保持してもよい。なお、レンズ筒３は、金属で形成されており、レンズホルダ４に固定されている。
　レンズホルダ４に対する固定方法は、半田付け、接着剤、ＹＡＧレーザ溶接が挙げられる。半田付けで固定する場合は、レンズ鏡筒３とレンズホルダ４の接合面に金メッキを施すことが望ましい。また、接着剤で固定する場合は、金メッキを施さない。また、ＹＡＧレーザ溶接で固定する場合は、レンズ筒３およびレンズホルダ４は、ＹＡＧレーザ光の波長に対する吸収率の高いステンレス鋼、珪素鋼板などで形成するのが望ましいが、レンズ筒３およびレンズホルダ４のどちらか一方だけをステンレス鋼、珪素鋼板などで形成してもよい。また、レンズ筒３を介さずに、コリメートレンズ２をレンズホルダ４にて直接保持する場合は、ＹＡＧレーザ溶接は使用せず、半田付け、接着剤などで保持することが望ましい。
　本実施の形態では、レンズ筒３およびレンズホルダ４はＹＡＧレーザ溶接にて固定されており、両者の材質はステンレス鋼、珪素鋼板など、ＹＡＧレーザ光に対する吸収率が高い材料を用いた場合について説明している。
　レンズホルダ４は、Ｘ方向に沿って延びる水平部材４１と、水平部材４１の両端からＹ方向に沿って延びる２つの垂直部材４２ａ，４２ｂなどを備え、いわゆる門型の形状に形成される。コリメートレンズ２は、レンズ筒３に収納され、Ｚ方向に光軸を有するようにレンズホルダ４の水平部材４１に固定され、一方、垂直部材４２ａ，４２ｂは、ベース部材として機能するホルダベース５に固定され、全体としてレンズ機構部品７を構成している。なお、レンズホルダ４は、ホルダベース５と溶接固定されるため、レンズホルダ４の下端面およびホルダベース５の側面に溶接代を確保することが好ましい。
　さらに、レンズ機構部品７は、キャリア基板６上に固定されている。ここで、レンズホルダ４に固定するコリメートレンズ２は、図２に示すようなレンズ筒３を使用せずに、レンズホルダ４の内側形状に適合した角型形状でも良い。この場合、レンズ２とレンズホルダ４は、半田付けまたは接着剤で固定する。また、レンズ機構部品７とキャリア基板６の固定は、半田付け、接着剤、ＹＡＧレーザ溶接が挙げられる。半田付けで固定する場合は、キャリア基板６とレンズ機構部品７の接合面、即ち、キャリア基板６の上面およびホルダベース５の底面に金メッキを施すことが望ましい。また、接着剤で固定する場合は、金メッキを施さない。また、ＹＡＧレーザ溶接で固定する場合は、ホルダベース５およびキャリア基板６は、ＹＡＧレーザ光の波長に対する吸収率の高いステンレス鋼、珪素鋼板などで形成するのが望ましいが、ホルダベース５だけをステンレス鋼、珪素鋼板などで形成してもよく、キャリア基板６の材料として、ＹＡＧレーザ光に対する吸収率が低い材料、例えば、銅タングステンを用いてもよい。
　光合波器１０は、コリメートレンズ２から出射した各平行光１１を光合波器１０の出射側においてＸＹ平面上で、理想的には同一箇所に集め、かつ上記平行光１１のビーム角度を一致させて、集光レンズ１２に入射させる機能を有する。ここで、光合波器１０は、上述のように、複数の平行光１１を同一角度にて集光レンズ１２に入射させればよく、光合波器１０に入射する各平行光１１の角度が、光合波器１０の出射側にて同一角度になっていればよい。即ち、光合波器１０に同一角度の平行光１１を入射し、それぞれの角度を変えずに光合波器１０の出射側にてＸＹ平面上の同一箇所に各平行光１１を集めることができればよい。代替として、入射時の平行光１１の角度ばらつきを補正し、出射側にて同一角度になるような光合波器１０を用いてもよい。なお、本実施形態においては、本発明に係る光合波器１０は、入射する平行光１１の角度を変えずに出射側にてＸＹ平面上の同一箇所に各平行光１１を集めることが可能なものである。
［組立手順の説明］
　図３は、図１に示す光通信モジュールの組立手順の一例を示すフローチャートである。まずステップＳ１において、コリメートレンズ２を保持したレンズホルダ４とホルダベース５をレンズ機構部品把持機構を用いて把持する。
　次にステップＳ２において、キャリア基板６上に予め実装した複数のレーザ光源１に対してレンズ機構部品７のＸＹＺ方向の位置を調整し、レーザ光源１から出射される光が平行光１１になるように光軸調芯を行う。このとき平行光１１の角度は、キャリア基板６のＸ軸周りに対して平行かつ、Ｙ軸周りに垂直となるように調整することが望ましい。
　次にステップＳ３において、ホルダベース５に対してレンズホルダ４を固定する。ここで、上記固定方法は、半田付け、接着材、ＹＡＧレーザ溶接が挙げられるが、本実施形態では、ＹＡＧレーザ溶接で固定する場合について説明している。なお、半田付け、接着剤を用いる場合は、前述の通り、レンズホルダ４およびホルダベース５の接合面に金メッキ等の表面処理を施す必要がある。さらに、後述する本組立手順を用いた光軸調芯組立装置においても、半田、接着剤の塗布機構、上記接合剤を硬化させるための機構（加熱または紫外線照射）が必要となる。ここで、レンズホルダ４とホルダベース５を固定した際に、調整したコリメートレンズ２は僅かな位置ずれを引き起こす。そのため、両者を固定する際は、予め固定後の位置ずれ量を考慮し、調整位置をずらしておく方が望ましい。
　次にステップＳ４において、上記で固定したレンズ機構部品７を再度光軸調芯する。ここで、Ｙ方向については、レンズホルダ４とホルダベース５が既に固定されており調整できないため、ＸＺ方向のみ光軸調芯を行う。
　次にステップＳ５において、レンズ機構部品７をキャリア基板６上に固定する。キャリア基板６への固定方法は、レンズホルダ４とホルダベース５の固定にて説明した方法（半田付け、接着剤、ＹＡＧレーザ溶接）が挙げられるが、本実施形態では、ＹＡＧレーザ溶接で固定している。このとき、ホルダベース５とキャリア基板６の面合わせを行っておくことが望ましい。
　最後にステップＳ６において、キャリア基板６に対してホルダベース５を固定した際のコリメートレンズ２の位置ずれを補正する。このときコリメートレンズ２を保持したレンズホルダ４およびホルダベース５にＹＡＧレーザ光を照射し、熱変形させることでコリメートレンズ２の位置を補正する。
　レーザ光照射により光軸調芯を行う手法は、特許文献５（特開２０１３－２３１９３７号公報）に記載されており、以下ではその一例について説明する。＋Ｙ方向、つまり垂直上方向にコリメートレンズ２を位置補正する場合は、図４に示すように、ホルダベース５上のＡ部にＹＡＧレーザ光１３を照射する。また、－Ｙ方向、つまり垂直下方向にコリメートレンズ２を位置補正する場合は、図５に示すように、レンズホルダ４の水平部材４１の軸ａ上のＢ部にＹＡＧレーザ光１３を照射する。
　次に、Ｘ方向、つまり水平方向にコリメートレンズ２を位置補正する場合は、図６に示すように、レンズホルダ４の水平部材４１のＣ部にＹＡＧレーザ光１３を照射する。このときＹＡＧレーザ照射位置であるＣ部を、コリメートレンズ２の中心軸である軸ａから＋Ｘ方向にずらすことで、コリメートレンズ２の位置を－Ｘ方向に補正できる。また、Ｃ部をコリメートレンズ２の中心軸から－Ｘ方向にずらすことで、コリメートレンズ２位置を＋Ｘ方向に補正できる。
　以上のように、レンズホルダ４およびホルダベース５にＹＡＧレーザ光１３を照射する位置を変えることで、±Ｘ方向および±Ｙ方向にコリメートレンズ２の位置を補正することができる。さらに、ＹＡＧレーザ光１３の照射量を変えることで、コリメートレンズ２の位置補正量をサブμｍオーダーで調整可能となる。
　図１１は、本実施形態におけるレンズホルダ４の構成を示す斜視図である。実施の形態１と同様に、コリメートレンズ２は、ガラス、シリコンなどの赤外光を透過できる材料で形成され、レンズ筒３に収納されている。レンズ筒３はレンズホルダ４により保持されているが、代替として、レンズ筒３を省いてコリメートレンズ２をレンズホルダ４により直接保持してもよい。なお、レンズ筒３は、金属で形成されており、レンズホルダ４に固定されている。本実施形態では、レンズホルダ４はＸ方向からみてＬ字型となっており、ホルダベース５とは溶接位置８にてＹＡＧレーザ溶接されている。溶接位置８はコリメートレンズ２の中心軸を通るＹＺ平面に対称な位置を少なくとも２点同時にＹＡＧレーザ溶接されている。
　－Ｙ方向つまり垂直下方向にコリメートレンズ２を位置補正する場合に、図１１に示す保持部材とベース部材が固定される左右２か所の溶接位置８とコリメートレンズ２の間で、レンズホルダ４とホルダベース５が接する領域にＹＡＧレーザ光を照射することでも調整できる。
　図１２は図１１のレンズ２の中心軸を通るＹＺ平面における断面図である。図１２の破線箇所が前述するレーザ光の照射領域である。本領域をレンズホルダ４とホルダベース５をＹＡＧレーザ溶接固定する際と同様に、コリメートレンズ２の中心軸を通るＹＺ平面に対称な位置に２点同時レーザ光を照射することでコリメートレンズ２を－Ｙ方向に位置補正することができる。本実施形態によって、コリメートレンズ２の位置補正だけでなく、レンズホルダ４とホルダベース５の固定、ホルダベース５とキャリア基板６の固定に関してもＹＡＧレーザの照射方向を一定方向（＋Ｙ方向）から行うことができ、図７に示す光軸装置において、ＹＡＧレーザヘッド調整部１３０に回転機構が不要となり装置構成を簡略化できる。
［光軸調芯組立装置の説明］
　図７は、本発明に係る光軸調芯装置の構成を示す説明図であり、図８は、その電気的構成を示すブロック図である。光軸調芯装置１００は、レンズ把持部１１０と、光素子位置合わせ部１２０と、ＹＡＧレーザヘッド調整部１３０と、光検出器１４０と、ワーク認識部１５０と、装置全体の動作を制御するコントローラ１０１などで構成される。
　図９は、レンズ把持部１１０の構成を示す説明図である。レンズ把持部１１０は、レンズホルダ４を把持するホルダ把持機構１１１と、ホルダベース５を把持するベース把持機構１１２と、ホルダ把持機構１１１およびベース把持機構１１２を搭載し、モータにより駆動するＹ軸ステージ１１３と、ベース把持機構１１２に対してホルダ把持機構１１１をＹ軸方向に調整可能なＹ軸サブステージ１１４などで構成される。ここで、Ｙ軸ステージ１１３は、キャリア基板６の主面に対して垂直なＹ軸方向に移動可能である。さらに、上記のホルダ把持機構１１１およびベース把持機構１１２は、スライド機構１１５を介してＹ軸ステージ１１３上に固定されている。また、このスライド機構１１５には、上記のＹ軸サブステージ１１４が設置される。
　なお、前述の組立手順において、キャリア基板６に対してホルダベース５を固定する際に、Ｙ軸ステージ１１３をＹ軸方向に駆動させ、ホルダベース５をキャリア基板６に押し付けている。そこで、ホルダベース５とキャリア基板６が接触したことを検知する接触センサ１１６を、レンズ把持部１１０に搭載していることが望ましい。ホルダベース５がキャリア基板６に接触すると、スライド機構１１５がステージ移動方向とは逆方向に変位することから、このときの変位を接触センサ１１６が検知する。接触センサ１１６は、例えば、変位量を測定可能な接触式の変位センサであるが、これに限定されない。
　図７に戻って、光素子位置合わせ部１２０は、レーザ光源１を載せたキャリア基板６を保持する光素子取り付け用カセットと、光素子調芯ステージなどで構成される。光素子取り付け用カセットは、キャリア基板６を把持する機構（図示せず）とレーザ光源１への給電機構（図示せず）を備えている。光素子調芯ステージは、ＸＹの２軸方向に加え、ＸＹＺ軸回りの回転方向Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚの３軸方向で、計５軸方向に移動、回転が可能な機構である。ここで、光素子位置合わせ部１２０においては、光合波器１０を把持する機構と、光合波器１０の把持位置を調整する機構とを設けてもよい。なお、光合波器１０の把持位置調整機構を設ける場合は、調整軸数は特に限定しない。
　ＹＡＧレーザヘッド調整部１３０は、ＹＡＧレーザヘッドの位置を、好ましくはＸＹＺ方向に調整可能なステージに設置される。ＹＡＧレーザヘッドは、レンズ把持部１１０に対して対称となるように複数個所に設置される。
　光検出器１４０は、レーザ光源１から出射される光、例えば、赤外光に対して感度の高い２次元状の受光素子と、コリメートレンズ２によって変換された平行光１１を該受光素子の受光面上に集光するための結像レンズと、受光素子および結像レンズをＸＹＺ方向に調整可能なステージと、ＸＹＺ周りにそれぞれ調整可能な回転ステージなどで構成されている。ここで、結像レンズは、平行光１１の角度を検出可能なように、結像レンズに対する平行光１１の入射側の焦点距離が無限大のレンズを用いている。
　ワーク認識部１５０は、レンズ把持部１１０のＹ軸ステージ１１３上に設置されており、ワークであるレンズホルダ４およびホルダベース５を上方から撮像するカメラ１５１を備える。このカメラ１５１によって撮像された画像は、光軸調芯装置１００のコントローラ１０１に取り込まれ、画像処理によってワークの固定位置を算出する。ここで、ワーク位置とＹＡＧレーザ光の照射位置の関係、およびＹＡＧレーザ光の照射条件（照射量およびワークに対するＹＡＧレーザ光の照射位置）とワーク補正量と補正方向の関係を予め測定し、これらの関係をデータベースとしてコントローラ１０１に保存しておく必要がある。また、上記画像の取り込みおよびワーク位置の算出を専用の画像処理機器で行い、算出した位置のみをコントローラ１０１に取り込むことも可能である。
　図１０は、本発明に係る光軸調芯方法の一例を示すフローチャートである。まずステップＱ１において、カメラ１５１を用いてレンズホルダ４およびホルダベース５を撮像して、レーザ光照射前の外形情報、例えば、輪郭形状、面の傾きなどを取得し、データベースとして保存する。次にステップＱ２において、光通信モジュールのレーザ光源１を点灯して、光束をコリメートレンズ２に入射し、光検出器１４０を用いてコリメートレンズ２から出射した光束が進行する光路の位置情報、例えば、光強度分布、最大強度位置などを検出し、データベースとして保存する。
　次にステップＱ３において、コントローラ１０１は、特定のレーザ光照射条件、例えば、照射位置、照射量などに従って、レンズホルダ４およびホルダベース５の少なくとも一方にレーザ光を照射して塑性変形させることにより、光軸に対して垂直なＸＹ面内でコリメートレンズ２の位置を調整する。レンズの位置調整をすることで、次にレーザ光を照射する場合の照射位置、照射量を変更する。次にステップＱ４において、カメラ１５１を用いてレンズホルダ４およびホルダベース５を撮像して、レーザ光照射後の新たな外形情報を取得し、データベースとして保存する。次にステップＱ５において、光検出器１４０を用いてコリメートレンズ２から出射した光束が進行する光路の新たな位置情報を検出し、データベースとして保存する。
　次にステップＱ６において、コントローラ１０１は、検出した光束位置情報に基づいて、コリメートレンズ２の光軸調芯の誤差が予め定めた許容範囲内にあるか否かを判定する。許容範囲であれば、光軸調芯を終了する。許容範囲でなければ、次のステップＱ７に移行する。ここで、レンズの位置の調整は、ステップＱ１、ステップＱ２で求めた外径情報と光路の位置情報を元に調整される。
　ステップＱ７において、コントローラ１０１は、レーザ光照射の前後で得られた外形情報及び／又は位置情報に基づいて、レンズ位置調整時のレーザ光照射条件、例えば、照射位置、照射量などを変更し、データベースとして保存する。そして、ステップＱ３に戻って光軸調芯を繰り返す。こうした光軸調芯を各々のコリメートレンズ２について実施することによって、光通信モジュールの組立、製造が可能になる。
　以上のように、レーザ光源１とコリメートレンズ２によって得られる平行光１１を検出する際、焦点距離が無限大の結像レンズを用いることによって、特許文献２（特開平２－３０８２０９号公報）のようにコリメートレンズ２に外力を加えることなく、平行光１１の角度ずれ量およびずれ方向を測定できるため、コリメートレンズ２の補正方向を容易に検出できる。
　さらに、ワークの固定位置をワーク認識部１５０のカメラ１５１で撮影し、予め求めたＹＡＧレーザ光照射条件とワーク補正量および補正方向の関係に基づいてＹＡＧレーザ光照射条件を自動的に決定することにより、コリメートレンズ２の光軸調芯作業を容易に行うことが可能となる。
　本発明は、光軸調芯を高精度かつ短時間で実施できる点で、産業上極めて有用である。
　１　レーザ光源、　２　コリメートレンズ、　３　レンズ筒、　４　レンズホルダ、　５　ホルダベース、　６　キャリア基板、　７　レンズ機構部品、　８　溶接位置、　９　レーザ照射領域、　１０　光合波器、　１１　平行光、　１２　集光レンズ、　１３　ＹＡＧレーザ光、　４１　水平部材、　４２ａ，４２ｂ　垂直部材、　１００　光軸調芯装置、　１０１　コントローラ、　１１０　レンズ把持部、　１１１　ホルダ把持機構、　１１２　ベース把持機構、　１１３　Ｙ軸ステージ、　１１４　Ｙ軸サブステージ、　１１５　スライド機構、　１１６　接触センサ、　１２０　光素子位置合わせ部、　１３０　ＹＡＧレーザヘッド調整部、　１４０　光検出器、　１５０　ワーク認識部、　１５１　カメラ。

Claims (8)

  1. 　光軸を有するレンズと、
    　該レンズを保持する保持部材と、
    　該保持部材が固定されるベース部材とを備える光学装置の光軸調芯方法であって、
    　前記レンズから出射した光束が進行する光路の第１位置情報を検出するステップと、
    　前記保持部材および前記ベース部材の外形を撮像して第１外形情報として取得するステップと、
    　前記第１位置情報および前記第１外形情報に基づいて、前記保持部材および前記ベース部材の少なくとも一方にレーザ光を照射して塑性変形させることにより、光軸に対して垂直な面内で前記レンズの位置を調整して、次にレーザ光を照射する時の照射位置または照射量を変更するステップと、
    　を含むことを特徴とする光学装置の光軸調芯方法。
  2. 　前記位置調整した後の前記レンズから出射した光束が進行する光路の第２位置情報を検出するステップと、
    　前記位置調整した後の前記保持部材および前記ベース部材の外形を撮像して、第２外形情報を取得するステップと、
    　前記第１位置情報および前記第２位置情報、並びに前記第１外形情報および前記第２外形情報に基づいて、次にレーザ光を照射する時の照射位置または照射量を変更するステップと、
    　をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の光学装置の光軸調芯方法。
  3. 　前記照射位置または照射量を変更するステップにおいて、
    　前記レンズを水平方向に調整する場合にはレンズを保持する保持部材の上面にレーザ光を照射し、前記レンズを垂直下方向に調整する場合には、前記保持部材の上面でかつ前記レンズの中心軸上にレーザ光を照射し、前記レンズを垂直上方向に調整する場合には前記保持部材が固定されるベース部材の上面にレーザ光を照射する
    　ことを特徴とする請求項１または２記載の光学装置の光軸調芯方法。
  4. 　前記照射位置または照射量を変更するステップにおいて、
    　前記レンズを垂直下方向に調整する場合に、前記保持部材と前記ベース部材を固定する左右２か所の固定位置と前記レンズの間の位置にレーザ光を照射する
    　ことを特徴とする請求項３に記載の光学装置の光軸調芯方法。
  5. 　前記光学装置は、
    　１つ以上の光源と、
    　前記レンズとして、該光源と光結合するコリメートレンズと、
    　該コリメートレンズと光結合する光合波器と、
    　前記光源、前記ベース部材および前記光合波器が搭載される基板とを備える光通信モジュールであることを特徴とする請求項１記載の光学装置の光軸調芯方法。
  6. 　光軸を有するレンズと、
    　該レンズを保持する保持部材と、
    　該保持部材が固定されるベース部材とを備える光学装置の光軸調芯装置であって、
    　前記レンズから出射した光束が進行する光路の位置情報を検出する位置情報検出部と、
    　前記保持部材および前記ベース部材の少なくとも一方にレーザ光を照射して塑性変形させるためのレーザ光照射部と、
    　前記位置情報検出部で検出した位置情報に基づいて、レーザ光の照射位置または照射量を設定するコントローラ部と、
    　前記保持部材および前記ベース部材の外形を撮像して、外形情報を取得する外形撮像部とを備え、
    　前記コントローラ部は、前記外形撮像部で取得した外形情報に基づいて、レーザ光の照射位置または照射量を変更することを特徴とする光学装置の光軸調芯装置。
  7. 　前記位置情報検出部は、受光素子と、
    　前記レンズから出射した光束を該受光素子の受光面上に集光するための結像レンズとを
    備え、
    　該結像レンズは、入射側の焦点距離が無限大であることを特徴とする請求項６記載の光学装置の光軸調芯装置。
  8. 　光軸を有するレンズを用意するステップと、
    　該レンズを保持する保持部材を用意するステップと、
    　該保持部材が固定されるベース部材を用意するステップと、
    　前記レンズ、前記保持部材および前記ベース部材を組み立てるステップと、
    　前記レンズから出射した光束が進行する光路の第１位置情報を検出するステップと、
    　前記保持部材および前記ベース部材の外形を撮像して第１外形情報として取得するステップと、
    　前記第１位置情報および前記第１外形情報に基づいて、前記保持部材および前記ベース部材の少なくとも一方にレーザ光を照射して塑性変形させることにより、光軸に対して垂直な面内で前記レンズの位置を調整して、次にレーザ光を照射する時の照射位置または照射量を変更するステップと、
    　を含むことを特徴とする光学装置の製造方法。
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