(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状に配置された複数の素子の位置を光学的な検出手段を用いて検出する方法であって、
前記複数の素子からの光を、各素子に対応する光軸が互いにほぼ平行に配置された複数のレンズを有するレンズアレイにより取り出し、該レンズアレイの各レンズからの光を結像レンズで前記検出手段の受光領域内のほぼ同一点に結像し、結像された素子の像を検出し、検出信号よりそれぞれの素子の位置を求めるようにしたことを特徴とするアレイ素子検査方法。
【請求項２】
アレイ状に配置された複数の素子の位置を光学的な検出手段を用いて検出する方法であり、前記複数の素子からの光を、各素子に対応する光軸が互いにほぼ平行に配置された複数のレンズを有するレンズアレイにより取り出し、該レンズアレイの各レンズからの光を１つの結像レンズで前記検出手段の受光領域内に結像し、結像された素子の像を検出し、検出信号よりそれぞれの素子の位置を求めるようにしたアレイ素子検査方法であって、複数の素子が互いにほぼ平行な光軸を有し、前記光軸に対し垂直な面内におけるｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ、Ｎは素子の個数）の素子の座標が（Ｘｏi ，Ｙｏi ）と表されるようにアレイ状に配列したアレイ素子の位置を検出するようにし、前記複数の素子のそれぞれに対応し、互いにほぼ平行な光軸と等しい焦点距離ｆ1 を有する複数のレンズが、前記各レンズの光軸に対し垂直な面内にｉ番目のレンズの光軸の座標が（Ｘｌi ，Ｙｌi）と表されるように配列されたレンズアレイと、レンズアレイの各レンズからの光を結像する焦点距離ｆ2の結像レンズとを備え、レンズアレイ及び結像レンズにより、前記レンズアレイを構成するレンズの光軸に対し垂直な前記検出手段の受光領域内の検出面の面内に各素子の像を結像させる際に、複数の素子に対するレンズアレイ、結像レンズの配置を下記の式（１）〜（３）の関係を満たすようにして、前記複数の素子のうちｉ番目の素子からの光を、前記レンズアレイ中のｉ番目のレンズにより取り出し、取り出された光を結像レンズにより前記検出面の所望の位置（Ｘｓi ，Ｙｓi ）に結像し、結像されたそれぞれの素子の像を検出し、検出信号よりそれぞれの素子の位置を求めるようにしたことを特徴とするアレイ素子検査方法。
Ｘｏi −( ｋ×Ｘｌi ) ＝Ｘｓi ／Ｍ （１）
Ｙｏi −( ｋ×Ｙｌi ) ＝Ｙｓi ／Ｍ （２）
η＝｛( ｋ−１) ×( β＋ξ) −１｝×β／｛ξ×( ｋ−１)−１｝ （３）
ただし、
ｋ：各素子と、前記各素子に対応するレンズアレイ中のレンズの第１主点との距離をｆ1 で除算した値
β：結像レンズの焦点距離ｆ2 をｆ1 で除算した値
ξ：レンズアレイの各レンズの第２主点と結像レンズの第１主点との距離から焦点距離ｆ1 及びｆ2 を引いた距離をｆ1 で除算した値
η：結像レンズの第２主点と検出面との距離をｆ1で除算した値
Ｍ：レンズアレイと結像レンズからなる光学系の倍率であり、Ｍ＝−β／｛１＋（１−ｋ）×ξ｝と表される
Ｘ、Ｙ軸：レンズアレイを構成するレンズの光軸の方向（Ｚ軸方向）に対し垂直な方向を有し、互いに直交する座標軸であり、（Ｘｏi，Ｙｏi ）、（Ｘｌi，Ｙｌi ）、（Ｘｓi ，Ｙｓi ）の各座標も共通のＸ、Ｙ座標軸を基準としている
【請求項３】
前記レンズアレイ及び結像レンズからなる光学系がアフォーカル系となるように配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のアレイ素子検査方法。
【請求項４】
前記アレイ素子からの光を前記レンズアレイによりほぼ平行光として取り出すようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアレイ素子検査方法。
【請求項５】
アレイ状に配置された複数の素子の位置を検出するアレイ素子検査装置において、前記複数の素子のそれぞれに対応する光軸が互いにほぼ平行に配置された複数のレンズを有するレンズアレイと、該レンズアレイの各レンズからの光を検出手段の受光領域内に結像するための少なくとも一つの結像レンズと、結像された素子の像を検出する検出手段と、検出手段の検出信号よりそれぞれの素子の位置を求めるための演算回路とを備え、前記レンズアレイ、前記結像レンズ、前記検出手段が、前記レンズアレイの各レンズからの光を前記検出手段の受光領域内のほぼ同一点に結像するように配置されていることを特徴とするアレイ素子検査装置。
【請求項６】
アレイ状に配置された複数の素子の位置を検出するアレイ素子検査装置において、前記複数の素子のそれぞれに対応する光軸が互いにほぼ平行に配置された複数のレンズを有するレンズアレイと、該レンズアレイの各レンズからの光を検出手段の受光領域内に結像するための１つの結像レンズと、結像された素子の像を検出する検出手段と、検出手段の検出信号よりそれぞれの素子の位置を求めるための演算回路とを備え、前記レンズアレイ、前記結像レンズ、前記検出手段が、前記レンズアレイの各レンズからの光を前記検出手段の受光領域内に結像するように配置されており、複数の素子が互いにほぼ平行な光軸を有し、前記光軸に対し垂直な面内におけるｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ、Ｎは素子の個数）の素子の座標が（Ｘｏi ，Ｙｏi ）と表されるようにアレイ状に配列したアレイ素子の位置を検出するようにしたアレイ素子検査装置であって、前記複数の素子のそれぞれに対応し、互いにほぼ平行な光軸と等しい焦点距離ｆ1 を有する複数のレンズが、前記各レンズの光軸に対し垂直な面内にｉ番目のレンズの光軸の座標が（Ｘｌi ，Ｙｌi）と表されるように配列されたレンズアレイと、レンズアレイからの光を、前記レンズアレイを構成するレンズの光軸に対し垂直な前記検出手段の受光領域内の検出面の面内に結像させる焦点距離ｆ2 の結像レンズと、前記複数の素子に対するレンズアレイ、結像レンズの配置を下記の式（１）〜（３）の関係を満たすように設定することにより、前記複数の素子のうちｉ番目の素子からの光が前記レンズアレイ中のｉ番目のレンズ及び結像レンズにより前記検出面の所望の位置（Ｘｓi ，Ｙｓi ）に結像され、この結像されたそれぞれの素子の像を検出するための検出手段と、検出手段の検出信号よりそれぞれの素子の位置を求めるための演算回路とを備えたことを特徴とするアレイ素子検査装置。
Ｘｏi −( ｋ×Ｘｌi ) ＝Ｘｓi ／Ｍ （１）
Ｙｏi −( ｋ×Ｙｌi ) ＝Ｙｓi ／Ｍ （２）
η＝｛( ｋ−１) ×( β＋ξ)−１｝×β／｛ξ×( ｋ−１) −１｝ （３）
ただし、ｋ：各素子と、前記各素子に対応するレンズアレイ中のレンズの第１主点との距離をｆ1 で除算した値
β：結像レンズの焦点距離ｆ2 をｆ1 で除算した値
ξ：レンズアレイの各レンズの第２主点と結像レンズの第１主点との距離から焦点距離ｆ1 及びｆ2 を引いた距離をｆ1 で除算した値
η：結像レンズの第２主点と検出面との距離をｆ1 で除算した値Ｍ：レンズアレイと結像レンズからなる光学系の倍率であり、Ｍ＝−β／｛１＋（１−ｋ）×ξ｝と表される
Ｘ、Ｙ軸：レンズアレイを構成するレンズの光軸の方向（Ｚ軸方向）に対し垂直な方向を有し、互いに直交する座標軸であり、（Ｘｏi ，Ｙｏi ）、（Ｘｌi，Ｙｌi ）、（Ｘｓi ，Ｙｓi ）の各座標も共通のＸ、Ｙ座標軸を基準としている
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の素子があらかじめ決められた配置に並べられたアレイ素子の検査方法およびアレイ素子の検査装置に係り、特にファイバアレイブロックにおけるファイバの位置検査に好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアレイ素子の検査方法としては、例えばＣＣＤ  カメラなどによりアレイ素子全体を撮影し、この撮影信号を画像処理することによりそれぞれの素子の位置を求めていた。あるいは、移動ステージでそれぞれの素子を検出し、ステージの移動量より素子の相対位置を求めていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の検査方法は上述のように構成されていたが、近年素子の微細化が進み素子の位置精度も１  μｍ以下が要求されるようになりつつある。
【０００４】
この点でＣＣＤ  カメラによる画像処理では、複数の素子全体をそのまま撮影するために、高分解能を得るためには撮影範囲が制限されてしまい、例えば０．１  μｍの分解能を得るためには数十μｍの範囲に限られてしまう。
【０００５】
一方、移動ステージを用いる場合には測定範囲を拡大することは可能であるが、高い精度でステージを移動しなければならないため検査装置としては非常に高価となってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解消して、アレイ素子の位置を高分解能で広範囲かつ比較的安価に検査可能なアレイ素子検査方法及びアレイ素子検査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】
上記目的を達成するために、本発明の第１のアレイ素子検査方法は、アレイ状に配置された複数の素子の位置を光学的な検出手段を用いて検出する方法であって、前記複数の素子からの光を、各素子に対応する光軸が互いにほぼ平行に配置された複数のレンズを有するレンズアレイにより取り出し、該レンズアレイの各レンズからの光を結像レンズで前記検出手段の受光領域内に結像し、結像された素子の像を検出し、検出信号よりそれぞれの素子の位置を求めるようにしたものである。
【０００８】
複数の素子の光を検出手段の受光領域内に結像するようにしたので、複数の素子全体をそのまま撮影する方法に比べて、高分解能で広範囲に検査でき、比較的安価に測定できる。また、複数の素子にピッチ誤差等がないなど、測定系に誤差がなければ、複数の素子の像は検出手段の受光領域内の所定位置（同一点など）に結像されるが、ピッチ誤差等がある場合には前記所定位置からずれて結像され、そのずれ量からアレイ素子の良否を容易に判定できる。
【０００９】
また、本発明の第２のアレイ素子検査方法は、複数の素子が互いにほぼ平行な光軸を有し、前記光軸に対し垂直な面内におけるｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ、Ｎは素子の個数）の素子の座標が（Ｘｏｉ  ，Ｙｏｉ  ）と表されるようにアレイ状に配列したアレイ素子の位置を検出する上記第１のアレイ素子検査方法であって、前記複数の素子のそれぞれに対応し、互いにほぼ平行な光軸と等しい焦点距離ｆ１  を有する複数のレンズが、前記各レンズの光軸に対し垂直な面内にｉ番目のレンズの光軸の座標が（Ｘｌｉ  ，Ｙｌｉ  ）と表されるように配列されたレンズアレイと、レンズアレイの各レンズからの光を結像する焦点距離ｆ２  の結像レンズとを備える。
【００１０】
そしてレンズアレイ及び結像レンズにより、前記レンズアレイを構成するレンズの光軸に対し垂直な前記検出手段の受光領域内の検出面の面内に各素子の像を結像させる際に、複数の素子に対するレンズアレイ、結像レンズの配置を下記の式（１）〜（３）の関係を満たすようにして、前記複数の素子のうちｉ番目の素子からの光を、前記レンズアレイ中のｉ番目のレンズにより取り出し、取り出された光を結像レンズにより前記検出面の所望の位置（Ｘｓｉ  ，Ｙｓｉ  ）に結像し、結像されたそれぞれの素子の像を検出し、検出信号よりそれぞれの素子の位置を求めるようにしたものである。
【００１１】
Ｘｏｉ  −（  ｋ×Ｘｌｉ  ）  ＝Ｘｓｉ  ／Ｍ                                                            （１）
Ｙｏｉ  −（  ｋ×Ｙｌｉ  ）  ＝Ｙｓｉ  ／Ｍ                                                            （２）
η＝｛（  ｋ−１）  ×（  β＋ξ）  −１｝×β／｛ξ×（  ｋ−１）  −１｝        （３）
ただし、
ｋ：各素子と、前記各素子に対応するレンズアレイ中のレンズの第１主点との距離をｆ１  で除算した値
β：結像レンズの焦点距離ｆ２  をｆ１  で除算した値
ξ：レンズアレイの各レンズの第２主点と結像レンズの第１主点との距離から焦点距離ｆ１  及びｆ２  を引いた距離をｆ１  で除算した値
η：結像レンズの第２主点と検出面との距離をｆ１  で除算した値
Ｍ：レンズアレイと結像レンズからなる光学系の倍率であり、Ｍ＝−β／｛１＋（１−ｋ）×ξ｝と表される
Ｘ、Ｙ軸：レンズアレイを構成するレンズの光軸の方向（Ｚ軸方向）に対し垂直な方向を有し、互いに直交する座標軸であり、（Ｘｏｉ  ，Ｙｏｉ  ）、（Ｘｌｉ  ，Ｙｌｉ  ）、（Ｘｓｉ  ，Ｙｓｉ  ）の各座標も共通のＸ、Ｙ座標軸を基準としている
このように、各素子の像を検査面上の任意の位置に結像できるので、一度に複数の素子を観察することが可能である。また、上記式（３）における各パラメータを決定することにより、同じ焦点距離のレンズを用いても、光学系の倍率を変えられると共に、倍率の符号を変えることにより、正立、倒立の素子像を自由に選択できる。
【００１２】
上記第２のアレイ素子検査方法において、各素子からの光を検出面内のほぼ同一点に結像するようにすると、測定系を可動部なく構成でき、高精度の位置検出が行える。また、レンズアレイ及び結像レンズからなる光学系がアフォーカル系となるように配置すると、ξ＝０となり、倍率Ｍはｋに依存せずｋの誤差の影響を受けないなど、誤差の影響を受けにくくなり、正確な測定が可能となる。また、上記第１、第２のアレイ素子検査方法において、アレイ素子からの光をレンズアレイによりほぼ平行光として取り出すようにすると（すなわち、ｋ＝１のタンデム配置とすると）、レンズアレイと結像レンズとの間で平行光となるので、ξの大きさに依らなくなり、更に誤差の影響のない、正確な測定系を構築できる。更に、ξ＝０かつｋ＝１とすることにより、より正確な測定が可能になる。
【００１３】
本発明の第１のアレイ素子検査装置は、上記第１のアレイ素子検査方法を実施するための装置であって、アレイ状に配置された複数の素子の位置を検出するアレイ素子検査装置において、前記複数の素子のそれぞれに対応する光軸が互いにほぼ平行に配置された複数のレンズを有するレンズアレイと、該レンズアレイの各レンズからの光を検出手段の受光領域内に結像するための少なくとも一つの結像レンズと、結像された素子の像を検出する検出手段と、検出手段の検出信号よりそれぞれの素子の位置を求めるための演算回路とを備え、前記レンズアレイ、前記結像レンズ、前記検出手段が、前記レンズアレイの各レンズからの光を前記検出手段の受光領域内に結像するように配置されたものである。
【００１４】
素子の像は、例えばＣＣＤ  カメラで撮影したり、分割型フォトダイオードで検出することが好ましい。複数の素子の光を検出手段の受光領域内に結像するようにしたので、レンズアレイ、結像レンズ、検出手段、演算回路とから構成される可動部のない測定系とすることが可能であり、高精度に位置の検出が行える。
【００１５】
また、本発明の第２のアレイ素子検査装置は、上記第２のアレイ素子検査方法を実施するための装置であって、複数の素子が互いにほぼ平行な光軸を有し、前記光軸に対し垂直な面内におけるｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ、Ｎは素子の個数）の素子の座標が（Ｘｏｉ  ，Ｙｏｉ  ）と表されるようにアレイ状に配列したアレイ素子の位置を検出する上記第１のアレイ素子検査装置において、前記複数の素子のそれぞれに対応し、互いにほぼ平行な光軸と等しい焦点距離ｆ１  を有する複数のレンズが、前記各レンズの光軸に対し垂直な面内にｉ番目のレンズの光軸の座標が
（Ｘｌｉ  ，Ｙｌｉ  ）と表されるように配列されたレンズアレイと、レンズアレイからの光を、前記レンズアレイを構成するレンズの光軸に対し垂直な前記検出手段の受光領域内の検出面の面内に結像させる焦点距離ｆ２  の結像レンズとを備える。
【００１６】
さらに前記複数の素子に対するレンズアレイ、結像レンズの配置を下記の式
（１）〜（３）の関係を満たすように設定することにより、前記複数の素子のうちｉ番目の素子からの光が前記レンズアレイ中のｉ番目のレンズ及び結像レンズにより前記検出面の所望の位置（Ｘｓｉ  ，Ｙｓｉ  ）に結像され、この結像されたそれぞれの素子の像を検出するための検出手段と、検出手段の検出信号よりそれぞれの素子の位置を求めるための演算回路とを備えたものである。
【００１７】
Ｘｏｉ  −（  ｋ×Ｘｌｉ  ）  ＝Ｘｓｉ  ／Ｍ                                                            （１）
Ｙｏｉ  −（  ｋ×Ｙｌｉ  ）  ＝Ｙｓｉ  ／Ｍ                                                            （２）
η＝｛（  ｋ−１）  ×（  β＋ξ）  −１｝×β／｛ξ×（  ｋ−１）  −１｝        （３）
ただし、
ｋ：各素子と、前記各素子に対応するレンズアレイ中のレンズの第１主点との距離をｆ１  で除算した値
β：結像レンズの焦点距離ｆ２  をｆ１  で除算した値
ξ：レンズアレイの各レンズの第２主点と結像レンズの第１主点との距離から焦点距離ｆ１  及びｆ２  を引いた距離をｆ１  で除算した値
η：結像レンズの第２主点と検出面との距離をｆ１  で除算した値
Ｍ：レンズアレイと結像レンズからなる光学系の倍率であり、Ｍ＝−β／｛１＋（１−ｋ）×ξ｝と表される
Ｘ、Ｙ軸：レンズアレイを構成するレンズの光軸の方向（Ｚ軸方向）に対し垂直な方向を有し、互いに直交する座標軸であり、（Ｘｏｉ  ，Ｙｏｉ  ）、（Ｘｌｉ  ，Ｙｌｉ  ）、（Ｘｓｉ  ，Ｙｓｉ  ）の各座標も共通のＸ、Ｙ座標軸を基準としている
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は本発明のアレイ素子検査装置の構成概略図であり、レンズアレイ２、結像レンズ３、ＣＣＤ  カメラ４、表示装置を備えた演算回路としてのコンピュータ５から構成される。
【００２０】
検査対象としてのアレイ素子は２５０  μｍピッチで一列に並べられた直径１２５  μｍのファイバアレイ１である。図８にこのファイバアレイ１を構成するファイバアレイブロック１５の外観を示す。
【００２１】
ファイバアレイ１からの光を平行光にする対物レンズには屈折型レンズである一体型のレンズアレイ２を使用した。レンズアレイ２を構成するレンズ２ｂのピッチ精度レベルをファイバアレイ１のファイバ１ｂと同程度に確保するためである。レンズアレイ２はリソグラフィの技術を用い石英基板をエッチングすることにより作製し、ピッチ２５０  μｍ、直径２４６  μｍ、焦点距離２  ｍｍである。リソグラフィの技術を用いることによりピッチ誤差は０．１  μｍ以下の精度が得られている。ファイバ端面１ａはレンズアレイ２の焦点面に設定した。
【００２２】
結像レンズ３には焦点距離４０ｍｍ、直径３０ｍｍのアクロマチックレンズを用い、その像側焦点位置に像検出手段であるＣＣＤ  カメラ４を設置した。ファイバ端面像は、それぞれに対応するレンズアレイ２と結像レンズ３とによりＣＣＤ  カメラ４の受光領域内、より具体的には撮影面上のほぼ同―点に結像される。倍率はレンズアレイ２と結像レンズ３の焦点距離の比で決まり、本実施の形態では２０倍である。ＣＣＤ  カメラ４の画素サイズは１１×１３μｍ、１  画素当たりの分解能は０．５５及び０．６５μｍである。更にコンピュータ５で画像処理を行うことにより内挿処理を行い、上記値の１／１０の分解能としている。画像処理により結像位置を１画素単位で求め、画素単位を画素サイズをもとに長さ単位に換算し、長さ単位で求められた結像位置の相対的な位置を求める。ファイバアレイ１が正確に２５０  μｍピッチで並べられていればファイバ端面の像は全て同―点に結像されるが、ファイバアレイ１にピッチ誤差がある場合には、ずれ量が２０倍にされて結像される。これをコンピュータ５で処理することによりファイバアレイ１の良否の判定を行っている。なお、コンピュータ５の表示装置には、演算結果及びファイバ１ｂの像が表示される。
【００２３】
上記実施の形態においては結像レンズ３による像を直接ＣＣＤ  カメラ４で捉えたが、間に拡大光学系、例えばレンズを入れても良く、これにより更に分解能を向上させることができる。
【００２４】
あるいは図２のように結像レンズ３の第１  像面にスクリーン１６を配置してその像を撮影するような形でも良い。スクリーンに投影された像を撮影することにより、より鮮明な像の検出が可能である。
【００２５】
上記実施の形態ではレンズアレイ２の焦点位置は、レンズアレイ２を構成するレンズ基板２ａの外にあるような構成を用いたが、焦点が基板表面となるように作製し、ファイバアレイ１の端面をレンズ基板２ａに密着するような構成でも良い。これにより測定対象である素子のセッティング時の位置決め・位置合わせが容易になる。また、各ファイバ１ｂが対応するレンズ２ｂの焦点位置になるように配置されているため、簡単な光学系で同一点に結像させることができる。
【００２６】
上記実施の形態では同時に全てのファイバ１ｂの像が結像される場合について述べたが、例えば図３のように、１個のピンホール７を設けた遮光板６をファイバアレイ１とレンズアレイ２との間に光軸と直交する方向に移動自在に設け、この遮光板６のピンホール７を用いてファイバ１ｂを一つずつ結像させても良い。これにより各ファイバ１ｂ毎の位置の測定を行うことが可能となる。なお、ピンホールを複数個設けて複数ファイバ単位で位置測定を行うこともできる。なお、ピンホールは、レンズアレイ２と結像レンズ３との間に設けてもよい。
【００２７】
あるいは図４のように各ファイバ１ｂ毎に波長の異なる波長フィルタ８をレンズアレイ２の前に配置し、この波長フィルタ８を用いることで色により各ファイバ１ｂを区別することが可能となる。（なお、波長フィルタ８をレンズアレイ２の後ろに配置してもよい。）更に、図５に示すように、レンズアレイ２と結像レンズ３間に波長可変フィルタ９を用いれば、透過波長を制御することによりモノクロＣＣＤ  カメラでもファイバ１ｂの識別を行える。波長可変フィルタ９は液晶フィルタで構成することができる。また、上記のようにレンズアレイ２、結像レンズ３間に波長可変フィルタ９を配置する代りに、素子に対して透過もしくは反射する照明手段として波長可変光源（図示省略）を素子の照明に用いても良い。
【００２８】
上記実施の形態においては対物レンズに屈折型レンズを用いた場合について述べたが、より高い集光効率を得るために、図６(a)に示すような回折型のレンズ１０を用いても良い。回折型レンズを用いると、屈折型レンズに比べ、より設計の自由度が増す。
【００２９】
検査対象は不透明なものにも適用できるが、検査対象が光を透過する光ファイバの場合には、検査面の反対側より光（単色もしくは白色光）を入射させ、出射光を結像させることにより、コアの位置をより正確に検出することが可能となる。特に、この揚合には検出手段として、分割型フォトダイオードなどビームの位置検出手段を用いると構造が簡単になる。例えば図７に示すように、４分割型フォトダイオード１２の中点（前記同一点に相当）に各光ファイバが結像されるようにし、各フォトダイオード１２ａでそれぞれ検出した各光ファイバからの受光量の差を比較器１３で取り、その比較結果を演算回路１４に入力して受光量の差から、同一点からの各光ファイバの片寄りを検査する。これにより画像処理に比べ構造を簡素化でき、高速且つ安価に位置の検出を行うことができる。
【００３０】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。図９はアレイ素子検査装置の光学系における各パラメータを示す図である。この実施形態でも、検査対象であるファイバアレイの各ファイバ２１の像を、レンズアレイの対応する各レンズ２２及び結像レンズ２３で結像し、結像されたファイバ２１の像の位置を、ＣＣＤカメラ及びコンピュータを用いて求める構成となっている。なお、図９では、ファイバアレイの１本のファイバ２１と、これに対向するレンズアレイの１個のレンズ２２のみを示している。
【００３１】
一列に配列されたファイバアレイのファイバ２１の個数は８個であり、ｉ番目（ｉ＝１〜８、一端部のファイバ２１を１番目とする）のファイバ２１の座標を（Ｘｏｉ  ，Ｙｏｉ  ）とする。また、ｉ番目のファイバ２１に対向して設けられるレンズアレイのｉ番目のレンズ２２の座標を（Ｘｌｉ  ，Ｙｌｉ  ）とする。
【００３２】
更に、ファイバアレイの各ファイバ２１に対し、レンズアレイの各レンズ２２及び結像レンズ２３の配置を下記の式（１）〜（３）の関係をほぼ満たすようにして、ｉ番目のファイバ２１からの光を、ｉ番目のレンズ２２により取り出し、取り出された光を結像レンズ２３により結像面の所望の位置（Ｘｓｉ  ，Ｙｓｉ  ）に結像させる。（ここで、Ｘ―Ｙ軸は、結像レンズ２３の光軸の方向（Ｚ軸方向）に対し垂直な方向を有し、互いに直交する座標軸であり、（Ｘｏｉ  ，Ｙｏｉ  ）、（Ｘｌｉ  ，Ｙｌｉ  ）及び（Ｘｓｉ  ，Ｙｓｉ  ）の各座標も共通のＸ―Ｙ座標軸を基準としている。）
Ｘｏｉ  −（  ｋ×Ｘｌｉ  ）  ＝Ｘｓｉ  ／Ｍ                                                            （１）
Ｙｏｉ  −（  ｋ×Ｙｌｉ  ）  ＝Ｙｓｉ  ／Ｍ                                                            （２）
η＝｛（  ｋ−１）  ×（  β＋ξ）  −１｝×β／｛ξ×（  ｋ−１）  −１｝        （３）
ただし、
ｋ：各素子と、前記各素子に対応するレンズアレイ中のレンズの第１主点との距離をｆ１  で除算した値
β：結像レンズの焦点距離ｆ２  をｆ１  で除算した値
ξ：レンズアレイの各レンズの第２主点と結像レンズの第１主点との距離から焦点距離ｆ１  及びｆ２  を引いた距離をｆ１  で除算した値
η：結像レンズの第２主点と検出面との距離をｆ１  で除算した値
Ｍ：レンズアレイと結像レンズからなる光学系の倍率であり、倍率Ｍ＝−β／｛１＋（１−ｋ）×ξ｝
である。Ｚ軸方向の距離は上記のように全てレンズ２２の焦点距離ｆ１  で規格化している。なお、式（３）は、素子からの光がＺ軸に平行でなく傾斜していても、結像点が一定となるという条件を満足するものである。
【００３３】
図９において、実線で示す光線は、設計値通りに配置されたときの理想的な光線の軌跡であり、破線で示す光線は、ファイバ２１が位置ずれを生じたとき（このときのｉ番目のファイバ２１の座標は（Ｘ’  ｏｉ  ，Ｙ’  ｏｉ  ））の光線の軌跡である。
【００３４】
この実施形態のファイバアレイも上記図１の実施形態と同じ、直径125 μｍファイバ２１が250 μｍピッチで並べられたものである。また、レンズアレイも直径246 μｍ、焦点距離3 ｍｍのレンズ２２がピッチ250 μｍで設けられたもので、リソグラフィー技術によりピッチ誤差0.1 μｍ以下で作製されている。更に、この実施形態では、ファイバ２１の端面をレンズ２２の焦点面に設定した（従って、ｋ＝１）。また、結像レンズ２３には、焦点距離300 ｍｍのレンズを用い、その像側焦点位置にＣＣＤカメラを設置した。更に、ξは約-130とした（なお、ξは式（１）〜（３）に関係なく決めることができ、ξを負にすることで光学系を小型にできる）。ＣＣＤの画素サイズは、上記実施形態と同じく、11×13μｍ、一画素当たりの分解能は0.11及び0.13μｍであり、更に、コンピュータで内挿処理を行いことにより、上記値の1/10の分解能としている。
【００３５】
各ファイバ２１の端面像は、それぞれ対応するレンズ２２と結像レンズ２３により、ＣＣＤカメラの撮像面上のほぼ中心位置に結像される。ｋ＝１のタンデム配置なので、倍率Ｍは、レンズ２２と結像レンズ２３の焦点距離の比ｆ２  ／ｆ１  で決まり、本実施形態では、倍率は１００  倍となる。
【００３６】
ファイバアレイのファイバ２１が正確に２５０  μｍピッチで並べられていれば、ファイバ２１端面の像は全てほぼ同一点に結像されるが、ファイバ２１にピッチ誤差がある場合には、誤差量の１００  倍の距離だけずれた位置に結像される（式
（１）、（２）参照）。（なお、ｋ＝１とすることにより、光学系による誤差は０．０２μｍ以下に抑えられる。）各ファイバ２１の像を分離するために、ファイバ２１の入射側にスリットを設け、一度に１つのファイバ２１のみに光が入射するようにし、このスリットをスキャンすることで、順次、各ファイバの位置の検出をし、これをコンピュータで画像処理することで、ファイバアレイの各ファイバの良否を判定する。
【００３７】
図１０はレンズアレイの各レンズ２２の配置を調整して、各ファイバ２１の端面像を検出面の異なる位置に結像させるようにした実施形態を示す。この実施形態では、図１０（  ａ）  に示すように、上記実施例と同様に各ファイバ２１に対応させてレンズアレイの各レンズ２２をほぼ２５０  μｍの一定ピッチでＸ軸方向に並べるが、各レンズ２２の位置は正確に一定ピッチではなく、８個のレンズ２２をこの一定ピッチ位置（（０  μｍ，０  μｍ）、（２５０  μｍ，０  μｍ）、（５００  μｍ，０  μｍ）、…よりＸ、Ｙ方向にわずかに位置ずれさせている。すなわち、１番目のレンズ２２の位置座標を（０−１５μｍ，１０μｍ）とし、以下２番目から８番目までのレンズ２２の位置座標をそれぞれ（２５０−１５μｍ，−１０  μｍ）、（５００−７．５  μｍ，０  μｍ）、（７５０  μｍ，１０μｍ）、（１０００μｍ，−１０  μｍ）、（１２５０＋７．５μｍ，０  μｍ）、（１５００＋１５  μｍ，１０μｍ）、（１７５０＋１５  μｍ，−１０  μｍ）としている。他の条件は、上記図９の実施形態と同じである。
【００３８】
各レンズ２２が一定ピッチ位置に正確に配置され、かつ各ファイバ２１も位置ずれがなければ、各ファイバ２１の像は、ＣＣＤカメラの撮像面（検出面）３０の中心位置（図１０（  ｂ）  のＣ点）に結像される。しかし、この実施形態では、上述したように各レンズ２２の位置を一定ピッチ位置から位置ずれさせているので、各ファイバ２１端面の像３１（なお、３２はコアの像）は、図１０（  ｂ）  に示すように、分散されて結像される。例えば、１番目のファイバ２１の結像位置を考えてみると、このファイバ２１（位置ずれがないとする）に対向する１番目のレンズ２２の位置は、一定ピッチ位置からＸ方向に−１５  μｍ、Ｙ方向に＋１０  μｍずれているため、上記式（１）、（２）から、Ｘｓ１  ＝−１００×（  Ｘｏ１  −Ｘｌ１  ）  、Ｙｓ１  ＝−１００×（  Ｙｏ１  −Ｙｌ１  ）  であり、撮像面３０の中心位置のＣ点からＸ方向に−１．５ｍｍ、Ｙ方向に＋１．０ｍｍずれた位置に結像される。このように、各ファイバの像３１が撮像面３０に分散されて結像されるので、８個の像を同時に観察することができ、上記実施形態のようにスリットを移動するなどの必要がない。
【００３９】
なお、上記実施形態では、結像レンズは１枚であるが、複数のレンズを組み合わせて結像レンズとしてもよく、この場合、複数のレンズにより合成された１枚の結像レンズと考えて本発明を適用することができる。
【００４０】
また、上記実施の形態においては等間隔に並べられたファイバアレイについて述べたが、配置は不等間隔でも良く、検査対象としてはファイバ以外に半導体レーザ、発光ダイオード等でも良く、さらに種類の異なるものが並べられていても良い。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のアレイ素子検査方法によれば、各アレイ素子を検出手段の受光領域内の所定位置（ほぼ同―点など）又は所望の配置に結像させるようにしたので、高分解能で広範囲に検査でき、また結像された素子像の位置ずれ量からアレイ素子の良否を比較的安価に検査できる。特に、複数の素子の光をほぼ同―点に結像すると、複数の素子にピッチ誤差等がないか否かを、像の位置ずれによって容易に判定できる。また、各素子の像を検査面上の所望の配置に結像すると、一度に複数の素子を観察することが可能となる。
【００４２】
本発明のアレイ素子検査装置によれば、複数の素子の光を検出手段の受光領域内の所定位置（ほぼ同―点など）又は所望の配置に結像するようにしたので、レンズアレイ、結像レンズ、検出手段、演算回路とから構成される可動部のない測定系とすることが可能であり、高精度の位置検出を簡単な構造によって実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアレイ素子検査装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】結像レンズの後にスクリーンを配置した実施の形態を示す概略断面図である。
【図３】ピンホールを設けた遮光板をレンズアレイの前に移動自在に配置した実施の形態を示す概略構成図である。
【図４】波長フィルタをレンズアレイの前に配置したアレイ素子検査装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図５】波長フィルタをレンズアレイの前に配置し、波長可変フィルタをレンズアレイの後に配置したアレイ素子検査装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図６】対物レンズの実施の形態を示す光軸方向から見た正面図であり、（ａ）  は通常配置の光学系、（ｂ）  は軸外し光学系を示す。
【図７】検出手段に分割型フォトダイオードを用いた実施の形態を示す概略構成図である。
【図８】検査対象となるファイバアレイブロックの実施形態の要部斜視図である。
【図９】本発明に係るアレイ素子検査装置の一実施形態における光学系の各パラメータを示す図である。
【図１０】レンズアレイの各レンズの配置を調整して、各ファイバの端面像を検出面の異なる位置に結像させるようにした実施の形態を示すもので、（  ａ）  はレンズアレイの各レンズの配置を示す図、（  ｂ）  は撮像面に分散して結像された各ファイバの端面像を示す図である。
【符号の説明】
１        ファイバアレイ
１ｂ    ファイバ
２        レンズアレイ
２ｂ    レンズ
３        結像レンズ
４        ＣＣＤ  カメラ
５        コンピュータ
２１        ファイバ
２２        レンズ
２３        結像レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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