(57)【要約】      （修正有）【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第１層のステージと第２層のステージと第１の駆動機構と第３層のステージと第２の駆動機構とレンズ保持機構を担持したＺステージとＺ駆動機構と溶接機構とよりなり、前記第１〜３層のステージには第１〜第３の開口部がそれぞれ形成され、前記Ｚステージには撮像手段が進入する開口部が形成され、第１の案内機構が、複数設けられ、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。【選択図】図４６
2006227635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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１記載の光モジュールの組立装置。
【請求項３】
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１または２記載の光モジュールの組立装置。
【請求項４】
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１〜３のうち、いずれか一項記載の光モジュールの組立装置。
【請求項５】
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１〜４のうち、いずれか一項記載の光モジュールの組立装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【背景技術】
【０００４】
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。
【０００５】
図５０は、かかる従来の光モジュール組立装置の構成を示す。
【０００６】
図５０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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を、
請求項１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２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１記載の光モジュールの組立装置により、または
請求項３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１または２記載の光モジュールの組立装置により、または
請求項４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１〜３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５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１〜４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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【００１２】
また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。
【００１３】
また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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
［第１実施例］
図１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。
【００１５】
図１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１１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。
【００１６】
赤外線カメラ１３の出力は画像処理装置１６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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
図１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１９の概略的最適位置として使うことができる。
【００２０】
また、図１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。
【００２１】
図１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。
【００２２】
図２は図１の構成の一変形例を示す。ただし、図２中、図１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。
【００２３】
図２の構成では、光源１５が省略される。すなわち、図２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。
【００２４】
図３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，１２ｇ）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。
【００２５】
図３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。
【００２６】
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１９ｂ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。
【００２７】
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。
【００２８】
かかる構成の光モジュールを組み立てる場合には、図４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１９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。
【００２９】
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。
【００３０】
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１０で説明する組立装置により実行するが、図１０の組立装置は図１の組立装置と大略類似した構成を有する。
【００３１】
最初は素子の回転調整である。
【００３２】
まず、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（ｘ２ ，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。
【００３３】
次は、レンズのＹ位置微調整である。
【００３４】
図６（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１２ｂ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６（Ａ）はＸＺ面に沿った断面図，図６（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 ，ｚ１ ）とレーザダイオードの像の位置Ｃ（ｘ３ ，ｙ３ ，ｚ３ ）のｘ，ｙが一致するように（ｘ１ ＝ｘ３ ，ｙ１ ＝ｙ３ ）、レンズ１２ａの位置を調整する。
【００３５】
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。
【００３６】
最後はレンズのＸ位置微調整である。
【００３７】
次に、図７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：ｘ４ 、ｙ４ ，ｚ４ ）およびフォトダイオード１２ｄの像１２ｄ'の位置Ｅ（座標：ｘ５ ，ｙ５ ，ｚ５ ）をカメラ１３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。
【００３８】
次に、図８の工程において、プリズム１９Ａ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 ，ｚ７ ）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 ，ｙ６ ＝ｙ７ ），レンズ１２ａのＸ方向移動距離δを調整する。
【００３９】
図９（Ａ）は、レーザダイオードの像１２ｂ'の位置Ｐ１ （ｘ１ ，ｙ１ ，ｚ１ ）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Ｐ５ （ｘ５ ，ｚ５ ）を求める計算を説明する図である。ただし、図９（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。
【００４０】
図９（Ａ）を参照するに、プリズム１９Ａ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１２ｂ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。
【００４１】
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。
【００４２】
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×ｃｏｓθ３ ）
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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９（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。
【００４６】
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θ２ ＝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。
【００４７】
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×ｃｏｓθ３ ）
と求まり、光路長ｌｚ３ より、前記光ビームの出射点Ｐ６ 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８の結像位置１２ｄ"に対応する。
【００４８】
さらに、レンズ１２ａを、前記プリズム１９Ａ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〜１２ｆ）とレンズ（１２ａ，１２ｇ）間の調整が完了する。
【００４９】
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。
【００５０】
次が、ＬＤ組立体１２とファイバ１９間の調整である。
【００５１】
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。
【００５２】
図１０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１０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。
【００５３】
図１０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１２ｂおよびフォトダイオード１２ｄを担持する基板１２ｅが保持される。
【００５４】
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１２ｂ，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。
【００５５】
図１１は図１０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。
【００５６】
図１１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１１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５に示した点Ａの座標（ｘ１ ，ｙ１ ，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５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。
【００５７】
さらに、ステップ４の工程は、レンズ１２ａ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４３とよりなり、さらにステップ５の工程は、レンズ１２ａ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。
【００５８】
また、ステップ６の工程は、図７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１２ｄ'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６２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９（Ａ）の位置Ｐ５ に、また位置Ｇは図９（Ｂ）のＰ７ に対応する。
【００５９】
かかる図１１に示した調整の結果、図１２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。
【００６０】
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１９Ａ、レーザダイオード１２ｂ、フォトダイオード１２ｄ、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１２の状態のかわりに図１３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１９Ａ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。
【００６１】
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。
【００６２】
図１４（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１４（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１９Ａ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。
【００６３】
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
Δｚ ＝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。
【００６４】
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１２ａを固定する。
【００６５】
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。
【００６６】
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１２ｂ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１６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。
【００６７】
図１６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ｆ１ を、可視光に対して焦点距離ｆ２ を有し、座標（ｘ８ ，ｙ８ ，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。
【００６８】
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１６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。
【００６９】
図１６より、次の関係が成立することがわかる。
【００７０】
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。
【００７１】
その他のプロセスは先に説明したのと同様である。
【００７２】
先に図１５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。
【００７３】
図１７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１９Ａ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１あるいは図１０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（１３ａ）１ とレンズ（１３ａ）２ とよりなる撮像光学系１３ａ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。
【００７４】
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１あるいは図１０の組立装置では、図１８に示すように、前記同軸照明系１５の他に、図１０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。
【００７５】
これに対し、図１９は、本実施例による、簡略化した照明系の構成を示す。
【００７６】
図１９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（１５ａ）４ を通過した後カメラ１３に入射する。
【００７７】
図２０は、前記マスク（１５ａ）２ の一例を示す。図２０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。
【００７８】
図２１は、前記マスク（１５ａ）２ の別の一例を示す。図２１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（１３ａ）２ 中心部およびレンズ１２ａの中心部を避けて照明する。
【００７９】
図２２（Ａ），（Ｂ）は、図１８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２１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。
【００８０】
図２２（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１２ｂ'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。
【００８１】
これに対し、図２２（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。
【００８２】
図２３は、図２１の構成に、さらに図１９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２２（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。
【００８３】
図２４は、さらに別の、改良された照明系を示す。
【００８４】
図２４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。
【００８５】
図２５（Ａ）〜（Ｃ）は、図２４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。
【００８６】
図２５（Ａ）を参照するに、図２４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。
【００８７】
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２５（Ａ）に示すように生じるが、図２４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２５（Ｂ）に示すように重ね合わせることにより、図２５（Ｃ）に示す明瞭な像を得る。
【００８８】
図２６（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。
【００８９】
図２６（Ａ）を参照するに、図２４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２６（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２６（Ｃ）に示す画像が合成される。
【００９０】
図２５（Ｂ）あるいは図２６（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２７に示すように、図２５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２８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２９（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２９（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２９（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１あるいは図１０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。
【００９１】
図３０は、図１あるいは図２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。
【００９２】
図３０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１４を、焦点が合うようにＺ軸方向に移動させる。
【００９３】
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。
【００９４】
図３１（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。
【００９５】
図３１（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。
【００９６】
このような方法を使うと、図３１（Ｂ）〜（Ｄ）に示す、ＬＤ組立体の面が傾斜している場合にも、図３１（Ａ）に示す登録パターンにもとづいて、図３１（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３１（Ｂ）および図３１（Ｄ）は、図３１（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３１（Ｂ）の状態では×マークに焦点が合っており、一方図３１（Ｄ）の状態ではリングマークに焦点が合っている。
【００９７】
図３２（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。
【００９８】
図３２（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３２（Ｂ）に示すように演算装置１７に、それぞれの座標Ｒ（ｘ，ｙ），Ｅ１ （ｘ，ｙ）およびＥ2 （ｘ，ｙ）とともに記憶される。
【００９９】
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。
【０１００】
図３３（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３３（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３３（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３３（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。
【０１０１】
これに対し、図３３（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。
【０１０２】
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１あるいは図１０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３４に示した光モジュールが完成する。
【０１０３】
図３４を参照するに、レンズ１２ａは枠１２Ａ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１９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１２Ａ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。
【０１０４】
一般に、このような光モジュールの組立では、図３５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３５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。
【０１０５】
しかし、図３４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３５の構成のように別々に調整する必要はなく、図３６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。
【０１０６】
図３７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。
【０１０７】
図３７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５１ｂ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。
【０１０８】
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５２ｃ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５３ｂ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。
【０１０９】
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５１ｂ〜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。
【０１１０】
従って、図３７の溶接機構を図１あるいは図１０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Ｓ１ 〜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。
【０１１１】
図３８は図３７の構成の側面図を示す。ただし、図３８は図３７の構成を図３７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。
【０１１２】
図３８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５１ｅ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ＸＹＺステージ６０上に担持され、図３６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。
【０１１３】
図３８の構成を図１あるいは図１０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１あるいは図１０の組立装置と、図３７あるいは３８の溶接装置を組み合わせて、図３４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。
【０１１４】
図３９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７２Ｃ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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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１２Ａ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。
【０１１７】
図４０（Ａ）は保持台７１Ａ，７１Ｂの構成を示す。
【０１１８】
図４０（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（７１Ａ）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。
【０１１９】
一方、保持台７１Ｃ，７１Ｄは実質的に同一の構成を有し、図４０（Ｂ）に示すようにレンズ枠１２Ａ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。
【０１２０】
以下、図３９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。
【０１２１】
図４１（Ａ）〜図４４（Ｊ）を参照するに、図４１（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４１（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４１（Ｃ）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、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。
【０１２２】
次に、図４２（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４２（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。
【０１２３】
次に、図４３（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４２（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４２（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ＬＤ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。
【０１２４】
次に、図４３（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７１Ａ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。
【０１２５】
さらに、図４３（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。
【０１２６】
次に、図４４（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７１Ｂ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４３（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。
【０１２７】
さらに、図４４（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７３Ｅによりピックアップし、図４２（Ｅ）の工程に戻る。
【０１２８】
以下、図４２（Ｅ）〜図４４（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。
【０１２９】
図４５は、図４１（Ａ）〜図４４（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。
【０１３０】
図４５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４０（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。
【０１３１】
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３９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４６〜４９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３９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。
【０１３２】
図４６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７１Ａ，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８１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４６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。
【０１３３】
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７１Ａ，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。
【０１３４】
さらに、図４６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〜９１Ｄが設けられ、図３４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〜８３Ｂ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。
【０１３５】
図４７は、図４６の溶接機構の平面図を示す。ただし、図４６は、図４７中の線Ｘ−Ｘ'に沿った断面図である。
【０１３６】
図４７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。
【０１３７】
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８５は、図４７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４７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。
【０１３８】
図４７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８３の中央開口部８３Ａに整合して形成されている。
【０１３９】
図４８は、第２層ステージ機構８２の構成を示す平面図である。
【０１４０】
図４８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。
【０１４１】
ステージ機構８２には、さらにモータ８１Ｍ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８１ｐ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。
【０１４２】
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〜８２Ｆ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８１，８２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、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８１ｐ，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。
【０１４３】
図４８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。
【０１４４】
図４９は、図４７，４８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，７１Ｂおよびレーザ９１Ａ〜９１Ｄの図示は省略した。
【０１４５】
図４９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８４Ａ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。
【０１４６】
さらに、図４６〜４９の構成は、決して図３９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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】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別の組立装置の構成を示す図である。
【図３】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別の図である。
【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】（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７】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】（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１０】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１１】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１２】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１３】図１２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１４】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１５】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１６】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１７】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１８】図１あるいは図１０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１９】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２０】図１９の照明光学系の具体的な構成の例を示す図である。
【図２１】図１９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２２】（Ａ），（Ｂ）は図１９の照明光学系と図２１の照明光学系で得られた像をそれぞれ示す図である。
【図２３】図２２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２４】図１９の照明光学系のさらに別の例を示す図である。
【図２５】（Ａ）〜（Ｃ）は図１９の照明光学系の動作例を説明する図である。
【図２６】（Ａ）〜（Ｃ）は図１９の照明光学系の別の動作例を説明する図である。
【図２７】図１９の照明光学系のさらに別の構成を示す図である。
【図２８】図１９の照明光学系のさらに別の構成を示す図である。
【図２９】図２８の照明光学系の動作例を説明する図である。
【図３０】図１あるいは図１０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３１】（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３２】（Ａ），（Ｂ）は登録パターンの切り出しの例を示す図である。
【図３３】（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３４】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３５】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３６】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３７】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３８】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３９】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４０】（Ａ）〜（Ｃ）は図３９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４１】（Ａ）〜（Ｃ）は図３９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４２】（Ｄ），（Ｅ）は図３９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４３】（Ｆ）〜（Ｈ）は図３９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４４】（Ｉ），（Ｊ）は図３９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４５】図３９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４６】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４７】図４６の装置の一部を示す平面図である。
【図４８】図４６の装置の一部を示す平面図である。
【図４９】図４６の装置の側面図である。
【図５０】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】
【０１５０】
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 ，（５４ｂ）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
【図１】
2006227635.tif 000003
【図２】
2006227635.tif 000004
【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】
2006227635.tif 000009
【図８】
2006227635.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2006227635.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2006227635.tif 000019
【図１８】
2006227635.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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