(57)【要約】【課題】簡単な構成のレンズずれ測定装置を用いて短時間で、枠体に対してレンズが偏芯していること或いは傾いていることに起因するレンズの集光スポットの位置ずれ量を求める。【解決手段】  レンズ２１と、レンズ２１を保持する枠体（例えばキャップ２２）とを有するレンズ付き部材（例えばレンズ付きキャップ２０）に対し、枠体からの反射光が生じるように光を照射する状態で、枠体からの反射光を撮像した撮像結果に基づいて、枠体における所定部位（例えば中心）の位置を求める。レンズ付き部材に対し、レンズ２１を透過する光がレンズ２１により集光された集光スポット３０が生じるように光を照射する状態で、レンズ２１を透過した光を撮像した撮像結果に基づいて、集光スポット３０の位置を求める。そして、その所定部位に対する集光スポット３０の位置のずれ量をレンズ２１のずれとして求める。【選択図】図１
2011075318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと、前記レンズを保持する枠体と、を有するレンズ付き部材に対し、前記枠体からの反射光と、前記レンズを透過する光が該レンズにより集光された集光スポットと、が生じるように光を照射する照射部と、
前記レンズ付き部材を撮像範囲に含む撮像部と、
前記撮像部による撮像結果に対する画像処理により前記レンズのずれを求める画像処理部と、
を有し、
前記撮像部は、前記枠体からの前記反射光と、前記レンズを透過した光と、を撮像し、
前記画像処理部が行う前記画像処理には、
前記反射光の撮像結果に基づいて、前記枠体における所定部位の位置を求める第１の処理と、
前記レンズを透過した光の撮像結果に基づいて、前記集光スポットの位置を求める第２の処理と、
前記第１及び第２の処理の処理結果に基づいて、前記所定部位に対する前記集光スポットの位置のずれ量を前記レンズのずれとして求める第３の処理と、
が含まれることを特徴とするレンズずれ測定装置。
【請求項２】
前記第３の処理では、前記第１及び第２の処理の処理結果に基づいて、前記所定部位に対する前記集光スポットのずれ方向も求めることを特徴とする請求項１に記載のレンズずれ測定装置。
【請求項３】
前記照射部は、
前記レンズ付き部材に対し、前記枠体からの反射光が生じるように第１の光を照射する第１の照射部と、
前記レンズ付き部材に対し、前記集光スポットが生じるように、第２の光を照射する第２の照射部と、
を有し、
前記撮像部は、前記枠体から反射した前記第１の光と、前記レンズを透過した前記第２の光と、を撮像し、
前記第１の処理では、前記第１の光の撮像結果に基づいて、前記枠体における所定部位の位置を求め、
前記第２の処理では、前記第２の光の撮像結果に基づいて、前記レンズにより集光された前記第２の光の集光スポットの位置を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズずれ測定装置。
【請求項４】
前記第１の光と前記第２の光とは互いに波長が異なり、
前記撮像部はカラー画像を撮像するカラー撮像部であり、
前記第１の照射部から前記第１の光を、前記第２の照射部から前記第２の光を、それぞれ照射する状態で、前記撮像部による撮像を行い、
前記画像処理部は、前記撮像部による撮像結果から、前記第１の光の撮像結果と、前記第２の光の撮像結果と、をそれぞれ抽出することを特徴とする請求項３に記載のレンズずれ測定装置。
【請求項５】
前記第１の照射部、前記第２の照射部、前記撮像部及び前記画像処理部の動作制御を行う制御部を更に有し、
前記制御部は、
前記第１の照射部から前記第１の光を照射させる一方で前記第２の照射部からの前記第２の光の照射を停止させた状態で、前記枠体から反射した前記第１の光を撮像する第１の撮像動作を前記撮像部に行わせ、前記第１の撮像動作による撮像結果に基づいて前記画像処理部に前記第１の処理を行わせる第１の制御と、
前記第２の照射部から前記第２の光を照射させる一方で前記第１の照射部からの前記第１の光の照射を停止させた状態で、前記レンズを透過した前記第２の光を撮像する第２の撮像動作を前記撮像部に行わせ、前記第２の撮像動作による撮像結果に基づいて前記画像処理部に前記第２の処理を行わせる第２の制御と、
を行うことを特徴とする請求項３に記載のレンズずれ測定装置。
【請求項６】
前記第２の照射部は、
前記第２の光を発光する第２の光源と、
前記第２の光源から発光される前記第２の光を前記レンズに達する前に平行光に変換する変換部と、
を有することを特徴とする請求項３乃至５の何れか一項に記載のレンズずれ測定装置。
【請求項７】
前記第１の照射部は、
前記第１の光を発光する第１の光源と、
前記第１の光源から発光される前記第１の光を前記レンズ付き部材側に反射させ、且つ、前記枠体から反射した前記第１の光を前記撮像部側に透過させるハーフミラーと、
を有し、
当該レンズずれ測定装置は、前記枠体から反射した前記第１の光と、前記レンズを透過した前記第２の光と、を前記撮像部において結像させる結像レンズを更に有することを特徴とする請求項３乃至６の何れか一項に記載のレンズずれ測定装置。
【請求項８】
前記第２の照射部と前記撮像部との間において前記レンズ付き部材を保持する保持部を有し、
前記保持部は、前記第２の光を透過させる材質により構成されていることを特徴とする請求項３乃至７の何れか一項に記載のレンズずれ測定装置。
【請求項９】
レンズと、前記レンズを保持する枠体と、を有するレンズ付き部材に対し、前記枠体からの反射光が生じるように光を照射する状態で、前記枠体からの反射光を撮像した撮像結果に基づいて、前記枠体における所定部位の位置を求める第１の工程と、
前記レンズ付き部材に対し、前記レンズを透過する光が該レンズにより集光された集光スポットが生じるように光を照射する状態で、前記レンズを透過した光を撮像した撮像結果に基づいて、前記集光スポットの位置を求める第２の工程と、
前記所定部位に対する前記集光スポットの位置のずれ量を前記レンズのずれとして求める第３の工程と、
を有することを特徴とするレンズずれ測定方法。
【請求項１０】
前記第３の工程では、前記所定部位に対する前記集光スポットのずれ方向も求めることを特徴とする請求項９に記載のレンズずれ測定方法。
【請求項１１】
互いに波長が異なる第１及び第２の光のうち、前記第１の光は前記枠体からの反射光が生じるように前記レンズ付き部材に対して照射し、前記第２の光は前記レンズを透過する前記第２の光が該レンズにより集光された集光スポットが生じるように前記レンズ付き部材に対して照射しながら、前記枠体から反射した前記第１の光と、前記レンズを透過した前記第２の光と、を一度にカラー画像として撮像する工程と、
前記一度の撮像による撮像結果から、前記第１の光の撮像結果と、前記第２の光の撮像結果と、をそれぞれ抽出する工程と、
を更に有し、
前記第１の工程では、前記抽出した前記第１の光の撮像結果に基づいて、前記所定部位の位置を求め、
前記第２の工程では、前記抽出した前記第２の光の撮像結果に基づいて、前記集光スポットの位置を求めることを特徴とする請求項９又は１０に記載のレンズずれ測定方法。
【請求項１２】
前記枠体からの反射光を撮像する工程と、前記レンズを透過した光を撮像する工程と、を互いに別のタイミングで行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載のレンズずれ測定方法。
【請求項１３】
レンズと、前記レンズを保持する枠体と、を有するレンズ付き部材に対し、前記枠体からの反射光が生じるように光を照射する状態で、前記枠体からの反射光を撮像した撮像結果に基づいて、前記枠体における所定部位の位置を求める第１の工程と、
前記レンズ付き部材に対し、前記レンズを透過する光が該レンズにより集光された集光スポットが生じるように光を照射する状態で、前記レンズを透過した光を撮像した撮像結果に基づいて、前記集光スポットの位置を求める第２の工程と、
前記所定部位に対する前記集光スポットの位置のずれ量及びずれ方向を前記レンズのずれとして求める第３の工程と、
ステムと、ステム上に設けられたキャリアと、前記キャリア上に設けられた発光素子と、を有するステムユニットの前記ステムと、前記レンズ付き部材の前記枠体と、を互いに接合する第４の工程と、
を有し、
前記第４の工程では、前記第３の工程により求められた前記ずれ量が補正されるよう、前記ステムユニットと前記レンズ付き部材との相対位置を補正して、前記ステムと前記枠体とを互いに接合することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズずれ測定装置、レンズずれ測定方法及び光モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、光通信用で使用される光半導体素子のＣＡＮパッケージは、光ファイバとの光結合、或いは光ファイバを接続するためのレセプタクルとの光結合を得るために、中央にレンズが気密接合されているキャップ（以下、レンズ付きキャップ）を用いてパッケージングすることが一般的に行われている。レンズ付きキャップは、半導体レーザなどのチップが搭載されている円盤状のブロック（ステム）に対して抵抗溶接などにより気密封止される。
【０００３】
この気密封止に際しては、ステムおよびレンズ付きキャップはその外形位置を基準として位置決めされて互いに溶接される。ここで、キャップに対してレンズが偏芯していると、ステム中心に搭載されている半導体レーザの発光点に対するレンズの位置がずれるので、レンズによって集光される半導体レーザの集光スポットの位置もＣＡＮパッケージの中心からずれてしまう。
【０００４】
このように半導体レーザの集光スポットの位置がＣＡＮパッケージ中心からずれると、その後の工程でＣＡＮパッケージを光ファイバ又はレセプタクルと接合して光モジュール（光半導体装置）とする際に光軸調整に時間がかかるといった問題や、光モジュールの光結合効率が低下するといった問題等が発生する。
【０００５】
このため、光モジュール用の光半導体素子等の組み立てにおいては、ＣＡＮパッケージの封止前にレンズ付きキャップのレンズ偏芯量を予め測定し、規格から外れた偏芯量のレンズ付きキャップを除外する、または測定した偏芯量に応じて封止の際に位置補正を行う、といった対応が必要となる。よって、レンズ付きキャップのレンズの偏芯等を測定する技術が重要となる。
【０００６】
特許文献１には、レンズの偏芯量を測定するレンズ偏芯測定装置が記載されている。特許文献１のレンズ偏芯測定装置は、レンズの偏芯を測定するときにレンズを保持するレンズ偏芯測定用治具を有している。このレンズ偏芯測定用治具は、レンズを枠体に保持したレンズ付き部材が載置される載置台と、載置台上に設けられレンズ付き部材の枠体の外周縁に接触してレンズ部材を位置決めする保持部材と、レンズ付き部材を回転させる回転機構と、を備えている。
【０００７】
特許文献１のレンズ偏芯測定装置による測定は、以下のようにして行う。先ず、レンズ付き部材を載置台上に載置し、レンズ付き部材を回転機構により回転させながら、レンズ付き部材のレンズに対してピンホールを介して測定光を照射し、レンズの表面からの戻り光を撮像することにより複数の画像データを取得する。次に、これら画像データに対する画像処理によりレンズ付き部材の枠体に対するレンズの偏芯量を算出する。具体的には、ピンホールを介してレンズに照射される点光源の虚像の位置の軌跡を複数の画像データに対する画像処理により検出し、その虚像の位置が変位しなければ偏芯していないと判断する。一方、虚像の位置が変位して円状の軌跡となる場合には、偏芯していると判断し、かつその軌跡の半径を枠体に対するレンズの偏芯量として算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２２１４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の技術では、以下の課題がある。
【００１０】
先ず、レンズ付き部材を回転させてレンズの偏芯量を測定するため、レンズ付き部材を回転させる回転機構が必要になり装置構成が複雑になるとともに高価になってしまう。
【００１１】
また、レンズ付き部材を回転させる過程で複数の画像データを取得し、それら画像データの処理結果に基づいて偏芯量を求めるため、測定に時間がかかってしまう。
【００１２】
さらに、測定光をレンズ表面に照射し、その反射光（戻り光）の位置を検出する方式であるため、レンズが枠体に対し傾いて取り付いた場合に発生するレンズの光軸のずれを測定することができない。このため、例えば、光モジュールを組み立てたときの、レンズによる半導体レーザの集光スポットの位置ずれを正確に見積もることができない。
【００１３】
このように、簡単な構成の装置を用いて短時間で、枠体に対してレンズが偏芯していることに起因するレンズの集光スポットの位置ずれ量を求め、且つ、枠体に対してレンズが傾いていることに起因するレンズの集光スポットの位置ずれ量も求めることは困難だった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、レンズと、前記レンズを保持する枠体と、を有するレンズ付き部材に対し、前記枠体からの反射光と、前記レンズを透過する光が該レンズにより集光された集光スポットと、が生じるように光を照射する照射部と、
前記レンズ付き部材を撮像範囲に含む撮像部と、
前記撮像部による撮像結果に対する画像処理により前記レンズのずれを求める画像処理部と、
を有し、
前記撮像部は、前記枠体からの前記反射光と、前記レンズを透過した光と、を撮像し、
前記画像処理部が行う前記画像処理には、
前記反射光の撮像結果に基づいて、前記枠体における所定部位の位置を求める第１の処理と、
前記レンズを透過した光の撮像結果に基づいて、前記集光スポットの位置を求める第２の処理と、
前記第１及び第２の処理の処理結果に基づいて、前記所定部位に対する前記集光スポットの位置のずれ量を前記レンズのずれとして求める第３の処理と、
が含まれることを特徴とするレンズずれ測定装置を提供する。
【００１５】
このレンズずれ測定装置では、レンズ付き部材の枠体からの反射光の撮像結果に基づいて、枠体における所定部位の位置を求め、レンズを透過した光の撮像結果に基づいてレンズによる集光スポットの位置を求め、更に、それら求めた位置に基づいて、枠体の所定部位に対する集光スポットの位置のずれ量を求めることができる。よって、レンズ付き部材を回転させずに、レンズのずれ（枠体に対するレンズの偏芯、ないしは、レンズの傾き）に起因する集光スポットの位置ずれ量を求めることができる。従って、レンズ付き部材を回転させる回転機構は不要であり、簡単な構成の装置を用いて、枠体に対してレンズが偏芯している又は傾いていることに起因するレンズの集光スポットの位置ずれ量を、レンズのずれとして求めることができる。
また、レンズ付き部材を回転させる過程で複数回に亘って撮像を行う必要が無く、レンズ付き部材の位置を固定したままで、１回の撮像を行うだけで良い。或いは、レンズ付き部材の位置を固定したままで、枠体からの反射光と、レンズを透過した光と、についてそれぞれ１回ずつの撮像を行うだけで良い。このため、集光スポットの位置ずれ量の測定を短時間で行うことができる。
また、レンズを透過した光の撮像結果に基づいて、レンズにより集光された光の集光スポットの位置を求めるので、レンズの傾きに起因する集光スポットの位置ずれも求めることができる。
すなわち、簡単な構成のレンズずれ測定装置を用いて短時間で、枠体に対してレンズが偏芯していることに起因するレンズの集光スポットの位置ずれ量を求め、且つ、枠体に対してレンズが傾いていることに起因するレンズの集光スポットの位置ずれ量も求めることができる。
【００１６】
また、本発明は、レンズと、前記レンズを保持する枠体と、を有するレンズ付き部材に対し、前記枠体からの反射光が生じるように光を照射する状態で、前記枠体からの反射光を撮像した撮像結果に基づいて、前記枠体における所定部位の位置を求める第１の工程と、
前記レンズ付き部材に対し、前記レンズを透過する光が該レンズにより集光された集光スポットが生じるように光を照射する状態で、前記レンズを透過した光を撮像した撮像結果に基づいて、前記集光スポットの位置を求める第２の工程と、
前記所定部位に対する前記集光スポットの位置のずれ量を前記レンズのずれとして求める第３の工程と、
を有することを特徴とするレンズずれ測定方法を提供する。
【００１７】
また、本発明は、レンズと、前記レンズを保持する枠体と、を有するレンズ付き部材に対し、前記枠体からの反射光が生じるように光を照射する状態で、前記枠体からの反射光を撮像した撮像結果に基づいて、前記枠体における所定部位の位置を求める第１の工程と、
前記レンズ付き部材に対し、前記レンズを透過する光が該レンズにより集光された集光スポットが生じるように光を照射する状態で、前記レンズを透過した光を撮像した撮像結果に基づいて、前記集光スポットの位置を求める第２の工程と、
前記所定部位に対する前記集光スポットの位置のずれ量及びずれ方向を前記レンズのずれとして求める第３の工程と、
ステムと、ステム上に設けられたキャリアと、前記キャリア上に設けられた発光素子と、を有するステムユニットの前記ステムと、前記レンズ付き部材の前記枠体と、を互いに接合する第４の工程と、
を有し、
前記第４の工程では、前記第３の工程により求められた前記ずれ量が補正されるよう、前記ステムユニットと前記レンズ付き部材との相対位置を補正して、前記ステムと前記枠体とを互いに接合することを特徴とする光モジュールの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡単な構成のレンズずれ測定装置を用いて短時間で、枠体に対してレンズが偏芯していることに起因するレンズの集光スポットの位置ずれ量を求め、且つ、枠体に対してレンズが傾いていることに起因するレンズの集光スポットの位置ずれ量も求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係るレンズずれ測定装置の模式的な正面断面図である。
【図２】落射照明光の撮像により得られるレンズ付きキャップ（レンズ付き部材）の画像等を示す図である。
【図３】透過照明光の撮像により得られるレンズ付きキャップ（レンズ付き部材）の画像を示す図である。
【図４】レンズのずれによる集光スポットの位置ずれを示すレンズ付きキャップ（レンズ付き部材）の模式的な正面断面図であり、このうち（ａ）はレンズが偏芯している場合を、（ｂ）はレンズが傾いている場合を、それぞれ示す。
【図５】第１の実施形態に係るレンズずれ測定方法の動作の流れを示すフローチャートである。
【図６】レンズ付きキャップ（レンズ付き部材）の中心位置を求める画像処理を説明するための図であり、画像内に３つ以上のウィンドウを配置した状態を示す。
【図７】図６のウィンドウ内の半径方向における画像の明るさの変化曲線の例を示す図である。
【図８】図７の変化曲線を一次微分して得られる曲線を示す図である。
【図９】第１の実施形態に係る光モジュールの製造方法により製造される光モジュールの例を示す模式的な断面図である。
【図１０】第２の実施形態に係るレンズずれ測定装置の模式的な正面断面図である。
【図１１】第２の実施形態に係るレンズずれ測定方法の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１２】変形例１に係るレンズずれ測定装置の模式的な正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００２１】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係るレンズずれ測定装置１００の模式的な正面断面図である。図５は第１の実施形態に係るレンズずれ測定方法の動作の流れを示すフローチャートである。図９は第１の実施形態に係る光モジュールの製造方法により製造される光モジュール１５０の例を示す模式的な断面図である。
【００２２】
本実施形態に係るレンズずれ測定装置１００は、レンズ２１と、レンズ２１を保持する枠体（例えば、キャップ２２）と、を有するレンズ付き部材（例えば、レンズ付きキャップ２０）に対し、枠体からの反射光と、レンズ２１を透過する光が該レンズ２１により集光された集光スポット３０（図４参照）と、が生じるように光を照射する照射部（例えば、落射照明光を照射する落射照明光源７、透過照明光を照射する透過照明光源１等により構成される）を有する。更に、レンズ付き部材を撮像範囲に含む撮像部（例えば、カラーＣＣＤカメラ８）と、撮像部による撮像結果に対する画像処理によりレンズ２１のずれを求める画像処理部（例えば、カラー画像処理部９）と、を有する。撮像部は、枠体からの反射光と、レンズ２１を透過した光と、を撮像する。画像処理部が行う画像処理には、以下の第１乃至第３処理が含まれる。第１処理は、前記反射光の撮像結果に基づいて、枠体における所定部位（例えば、キャップ２２の面状部２２ａの中心）の位置を求める処理である。第２処理は、レンズ２１を透過した光の撮像結果に基づいて、集光スポット３０の位置を求める処理である。第３処理は、第１及び第２の処理の処理結果に基づいて、所定部位に対する集光スポット３０の位置のずれ量をレンズ２１のずれとして求める処理である。
また、本実施形態に係るレンズずれ測定方法では、以下の第１乃至第３の工程を行う。第１の工程では、レンズ２１と、レンズ２１を保持する枠体（例えば、キャップ２２）と、を有するレンズ付き部材（例えば、レンズ付きキャップ２０）に対し、枠体からの反射光が生じるように光を照射する状態で、枠体からの反射光を撮像した撮像結果に基づいて、枠体における所定部位（例えば、キャップ２２の面状部２２ａの中心）の位置を求める。第２の工程では、レンズ付き部材に対し、レンズ２１を透過する光が該レンズ２１により集光された集光スポット３０が生じるように光を照射する状態で、レンズ２１を透過した光を撮像した撮像結果に基づいて、集光スポット３０の位置を求める。第３の工程では、所定部位に対する集光スポット３０の位置のずれ量をレンズ２１のずれとして求める。
また、本実施形態に係る光モジュールの製造方法では、以下の第１乃至第４の工程を行う。第１の工程では、レンズ２１と、レンズ２１を保持する枠体（例えば、キャップ２２）と、を有するレンズ付き部材（例えば、レンズ付きキャップ２０）に対し、枠体からの反射光が生じるように光を照射する状態で、枠体からの反射光を撮像した撮像結果に基づいて、枠体における所定部位（例えば、キャップ２２の面状部２２ａの中心）の位置を求める。第２の工程では、レンズ付き部材に対し、レンズ２１を透過する光が該レンズ２１により集光された集光スポット３０が生じるように光を照射する状態で、レンズ２１を透過した光を撮像した撮像結果に基づいて、集光スポット３０の位置を求める。第３の工程では、所定部位に対する集光スポット３０の位置のずれ量及びずれ方向をレンズ２１のずれとして求める。第４の工程では、ステム１６１と、ステム１６１上に設けられたキャリア１６２と、キャリア１６２上に設けられた発光素子（例えば、半導体レーザ１６３）と、を有するステムユニット１５３のステム１６１と、レンズ付き部材（例えば、レンズ付きキャップ２０）の枠体（例えば、キャップ２２）と、を互いに接合する。第４の工程では、第３の工程により求められたずれ量が補正されるよう、ステムユニット１５３とレンズ付き部材との相対位置を補正して、ステム１６１と枠体とを互いに接合する。
以下、詳細に説明する。
【００２３】
先ず、レンズずれ測定装置１００の構成を説明する。
【００２４】
図１に示すように、第１の実施形態に係るレンズずれ測定装置１００は、例えば、撮像部としてのカラーＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ８と、カラー画像処理部９と、撮像レンズ部１０と、を有している。
【００２５】
撮像レンズ部１０は、例えば、落射照明光（第１の光）を発光する落射照明光源７と、ハーフミラー６と、結像レンズ５と、を有している。
【００２６】
レンズずれ測定装置１００は、更に、例えば、レンズ付きキャップ（レンズ付き部材）２０が載置される載置台４と、透過照明光（第２の光）を発光する透過照明光源１と、ピンホール２ａが形成されたピンホール板２と、コリメータレンズ（変換部）３と、を有している。
【００２７】
ここで、レンズ付きキャップ２０は、レンズ２１と、このレンズ２１を保持する枠体としてのキャップ２２と、を有している。
【００２８】
このうちキャップ２２は、例えば、図２に示すように、面状部２２ａと、壁状部２２ｂと、フランジ部２２ｃと、を有している。面状部２２ａは、レンズ２１を中央に保持する略平坦な板状の部分であり、例えば、円形の外形を有している。壁状部２２ｂは、筒状（例えば円筒状）に形成され、その中心軸が面状部２２ａに対して直交するように、壁状部２２ｂの一端部（図１の上端部）が面状部２２ａの周縁部に連結されている。フランジ部２２ｃは、壁状部２２ｂの他端部（図１の下端部）より外周側に突出するように形成されたフランジ状の部分である。キャップ２２は、例えば金属により構成され、落射照明光及び透過照明光を通さないようになっている。
【００２９】
このようなレンズ付きキャップ２０は、載置台４上に載置される。載置台４は、例えば、ガラス或いは透明樹脂等の透明部材により構成されており、透過照明光源１からの透過照明光を透過させるようになっている。この載置台４は、透過照明光源１、ピンホール板２及びコリメータレンズ３と、カラーＣＣＤカメラ８との間に配置されている。レンズ付きキャップ２０は、フランジ部２２ｃが下、面状部２２ａ及びレンズ２１が上となるように、載置台４上に載置される。
【００３０】
ピンホール２ａは、コリメータレンズ３の焦点に配置されている。このピンホール２ａは、透過照明光源１から発光される透過照明光の一部を通過させることにより、透過照明光を絞る。コリメータレンズ３は、ピンホール２ａを通過した（ピンホール２ａによって絞られた）透過照明光を平行光に変換してレンズ２１に入射させる。つまり、コリメータレンズ３は、透過照明光源１から照射される透過照明光をレンズ２１に達する前に平行光に変換する。なお、透過照明光源１、ピンホール２ａ及びコリメータレンズ３により第２の照射部が構成されている。
【００３１】
ここで、コリメータレンズ３により平行光に変換された透過照明光は、レンズ２１の下面の全面に入射されるよう、十分な広さの範囲に照射される。すなわち、レンズ付きキャップ２０が撮像レンズ部１０の視野内に収まるように載置台４上に載置されていれば、載置台４上におけるレンズ付きキャップ２０の配置にかかわらず、コリメータレンズ３により平行光に変換された透過照明光がレンズ２１の下面の全面に入射されるようになっている。
【００３２】
レンズ付きキャップ２０の理想的な構造は、レンズ２１の光軸が筒状の壁状部２２ｂの中心軸と一致していることである。また、コリメータレンズ３により平行光に変換された透過照明光が、そのような理想的な構造のレンズ付きキャップ２０のレンズ２１の光軸とほぼ一致する方向の光となるように、透過照明光源１、ピンホール２ａ、コリメータレンズ３、載置台４及びレンズ付きキャップ２０がそれぞれ配置されている。換言すれば、第２の照射部（透過照明光源１、ピンホール２ａ及びコリメータレンズ３）は、レンズ２１を略正視できる方向から透過照明光を照射する。
【００３３】
ただし、レンズ付きキャップ２０の製造上の誤差により、レンズ２１の中心位置が面状部２２ａの中心からずれたり、或いは、レンズ２１が面状部２２ａに対して傾いたりする。レンズ２１が面状部２２ａに対して傾いて取り付いている場合には、レンズ２１の光軸は、コリメータレンズ３により平行光に変換された透過照明光に対してずれた向きとなる。
【００３４】
なお、例えば、載置台４の下方にコリメータレンズ３が配置され、更に、このコリメータレンズ３の下側にピンホール板２が配置され、更に、このピンホール板２の下側に透過照明光源１が配置され、透過照明光源１は透過照明光を上向きに発光（照射）する。ここで、レンズ２１に対する透過照明光の照射方向は、例えば、レンズ付きキャップ２０が光モジュール１５０（後述）として組み立てられた際に半導体レーザ１６３からの光がレンズ２１に照射される方向と同じ方向である。
【００３５】
一方、ハーフミラー６は、落射照明光源７から発光される落射照明光をレンズ付きキャップ２０側に反射させる。この落射照明光の反射光は、結像レンズ５を介してレンズ付きキャップ２０に照射される。なお、落射照明光源７、ハーフミラー６及び結像レンズ５により第１の照射部が構成されている。
【００３６】
ここで、落射照明光の反射光は、例えば、レンズ付きキャップ２０の全体に照射されるよう、十分な広さの範囲に照射される。すなわち、レンズ付きキャップ２０が撮像レンズ部１０の視野内に収まるように載置台４上に載置されていれば、載置台４上におけるレンズ付きキャップ２０の配置にかかわらず、落射照明光の反射光がレンズ付きキャップ２０の全体に照射されるようになっている。
【００３７】
また、ハーフミラー６からの落射照明光の反射光が、レンズ付きキャップ２０の面状部２２ａに対して略垂直に照射されるように、落射照明光源７、ハーフミラー６、結像レンズ５、載置台４及びレンズ付きキャップ２０が配置されている。すなわち、第１の照射部（落射照明光源７、ハーフミラー６及び結像レンズ５）は、面状部２２ａに対して略垂直に落射照明光が照射されるように、レンズ付きキャップ２０に対して落射照明光を照射する。
【００３８】
なお、例えば、落射照明光源７は、水平方向（図１の右向き）に落射照明光を発光（照射）し、ハーフミラー６は落射照明光源７の側方（図１における右側）に配置されて、その落射照明光を下方に向けて反射し、結像レンズ５はハーフミラー６の下方に配置され、結像レンズ５の更に下方に載置台４が配置されている。
【００３９】
本実施形態の場合、撮像レンズ部１０は、例えば、同軸落射照明光学系を構成している。すなわち、撮像レンズ部１０は、結像レンズ５と、結像レンズ５とカラーＣＣＤカメラ８との間に配置されたハーフミラー６と、を有し、落射照明光源７からの落射照明光がハーフミラー６によって結像レンズ５に入射されるように構成されている。
【００４０】
ここで、レンズ付きキャップ２０に対する落射照明光の照射方向は、例えば、透過照明光とは反対方向となっている。これにより、落射照明光の反射光と、レンズ２１を透過した透過照明光と、を固定的に配置された１つのカラーＣＣＤカメラ８によって撮像することができるようになっている。
【００４１】
カラーＣＣＤカメラ８は、撮像レンズ部１０により投影されたレンズ付きキャップ２０のカラー画像を撮像する。撮像レンズ部１０は、カラーＣＣＤカメラ８のピントがレンズ付きキャップ２０の上面（面状部２２ａの上面）に合うように、レンズ倍率等が設定されている。なお、カラーＣＣＤカメラ８が撮像できる画像の階調数は任意であり、例えば、各色（例えば、赤、青、緑）毎に、２５６階調、１２８階調或いは６４階調等であることが挙げられる。
【００４２】
また、カラー画像処理部９には、カラーＣＣＤカメラ８による撮像結果としてのカラー画像が入力される。カラー画像処理部９は、カラーＣＣＤカメラ８により撮像されたカラー画像に対して画像処理を行うことにより、面状部２２ａに対するレンズ２１のずれ（偏芯ないしは傾き）を求める。
【００４３】
ここで、レンズ２１に入射した透過照明光は、レンズ２１により集光されて、レンズ２１の上方に集光スポット３０（図４）を形成する。
【００４４】
カラーＣＣＤカメラ８は、撮像レンズ部１０のハーフミラー６及び結像レンズ５を介して、この集光スポット３０を含む画像（図３参照）を撮像する。つまり、結像レンズ５はレンズ２１を透過した透過照明光をカラーＣＣＤカメラ８において結像させる。
【００４５】
一方、レンズ付きキャップ２０に照射された落射照明光は、面状部２２ａの上面にて反射する。
【００４６】
カラーＣＣＤカメラ８は、撮像レンズ部１０のハーフミラー６及び結像レンズ５を介して、この反射光を含む画像（図２参照）を撮像する。つまり、結像レンズ５は面状部２２ａから反射した落射照明光をカラーＣＣＤカメラ８において結像させる。
【００４７】
本実施形態の場合、透過照明光源１から照射される透過照明光と、落射照明光源７から照射される落射照明光と、は互いに波長が異なる。そして、レンズ付きキャップ２０からの落射照明光の反射光と、集光スポット３０を含む透過照明光と、をカラーＣＣＤカメラ８により一度に撮像する。カラーＣＣＤカメラ８は、撮像結果としてのカラー画像をカラー画像処理部９へ出力する。カラー画像処理部９は、このカラー画像に対するフィルタ処理を行うことによって、透過照明光による画像（以下、透過照明画像）と、落射照明光による画像（以下、落射照明画像）と、をそれぞれ抽出する。
【００４８】
更に、カラー画像処理部９は、落射照明画像に対する画像処理によって、キャップ２２の所定部位（例えば、キャップ２２の面状部２２ａの中心）の位置を求める。一方、カラー画像処理部９は、透過照明画像に対する画像処理によって、レンズ２１によって集光された透過照明光の集光スポット３０の位置を求める。更に、カラー画像処理部９は、面状部２２ａの中心位置に対する集光スポット３０の位置ずれ量と、そのずれ方向と、を求める。
【００４９】
次に、動作を説明する。なお、この動作説明は、本実施形態に係るレンズずれ測定方法の説明を兼ねる。
【００５０】
本実施形態では、先ず、透過照明光源１からは透過照明光を、落射照明光源７からは落射照明光を、それぞれ照射する状態とする。
【００５１】
この状態で、透過照明光源１からの透過照明光はピンホール２ａにより絞られてからコリメータレンズ３により平行光に変換される。ここで、透過照明光をピンホール２ａに通す理由は、一般的に照明光源の光源径が大きくコリメータレンズ３のみでは精度の良い平行光を得にくいためである。透過照明光をコリメータレンズ３の焦点に配置されたピンホール２ａに通すことにより、透過照明光を精度よく平行光にすることができる。
【００５２】
コリメータレンズ３によって平行光にされた透過照明光は、載置台４を透過し、レンズ付きキャップ２０へ下方から照射される。この透過照明光はレンズ付きキャップ２０の壁状部２２ｂの内側を通過してレンズ２１に下方から入射し、該レンズ２１によって集光され、レンズ２１の上方に集光スポット３０（図４参照）を形成する。
【００５３】
ここで、光半導体素子のパッケージングに使用されるレンズ付きキャップ２０のレンズ２１の焦点距離は、高速・長伝送距離で高い結合効率が要求される高性能の光モジュール（例えば、レンズ２１が高屈折率材料の非球面レンズであるもの）では、一般的に短く、例えば、高々１ｍｍ未満である。そのため、レンズ２１により形成される透過照明光の集光スポット３０はレンズ２１の上方高々１ｍｍ未満に位置し、集光スポット３０とキャップ２２の上面との高さの差は撮像レンズ部１０の被写界深度以内となる。このため、カラーＣＣＤカメラ８は、撮像レンズ部１０を介して撮像を行うことにより、キャップ２２の面状部２２ａの上面にピントを合わせつつ、集光スポット３０にもピントを合わせて撮像することができる。すなわち、本実施形態では、レンズ２１の焦点距離が短いレンズ付きキャップ２０（例えば、レンズ２１が高屈折率材料の非球面レンズであるもの）を測定対象とする。
【００５４】
また、レンズ付きキャップ２０のレンズ２１は、例えば、半導体レーザの波長である近赤外領域で最適となるように設計されている。この場合、透過照明光源１からの透過照明光の波長も近赤外線に近い波長（可視光領域ならば赤色）であることが好ましい。また、透過照明光の波長（色）を赤色としたならば、落射照明光源７からの落射照明光の波長（色）は、例えば、緑色又は青色とすることが好ましい。
【００５５】
一方、落射照明光源７からの落射照明光はハーフミラー６によってレンズ付きキャップ２０側に（下方に）反射され、結像レンズ５を介してレンズ付きキャップ２０に照射される。この落射照明光は、レンズ付きキャップ２０の上面等で反射した後、結像レンズ５、ハーフミラー６をこの順に介してカラーＣＣＤカメラ８の撮像面で結像する。すなわち、カラーＣＣＤカメラ８は、落射照明光により、撮像レンズ部１０を介してレンズ付きキャップ２０の全体を撮像する。
【００５６】
なお、光半導体素子の標準的なパッケージに使用されるキャップ２２の外径はφ３〜４ｍｍ程度である。また、一般に市販されているカラーＣＣＤカメラ８の撮像面は、例えば、一辺の長さが５〜８ｍｍ程度の矩形状である。そのため、撮像レンズ部１０の光学倍率は、例えば、１〜２倍程度に設定されている。
【００５７】
本実施形態の場合、カラーＣＣＤカメラ８は、透過照明光源１と落射照明光源７の双方の照明光が合成された画像を一度の撮像でカラー画像として取得する。この撮像により得られた画像はカラー画像処理部９へ出力される。そして、本実施形態の場合、カラー画像処理部９でのフィルタ処理により、透過照明光源１からの透過照明光のみによる画像と落射照明光源７からの落射照明光のみによる画像とをそれぞれ抽出する。
【００５８】
図２の枠Ａ内の画像は、落射照明光の色で抽出した画像である。図２の枠Ａ外には、枠Ａ内の画像とレンズ付きキャップ２０の各部との対応関係を示すため、レンズ付きキャップ２０の断面形状を示している。
【００５９】
撮像レンズ部１０のピントはキャップ２２の面状部２２ａの上面に合わせているので、面状部２２ａの上面の円形のエッジ（外形線Ｂ）を鮮明に観察できる。これに対しキャップ２２のフランジ部２２ｃの上面にはピントが合っていないためそのエッジ（外形線Ｃ）は不鮮明である。また、レンズ２１の外形は曲面であるためレンズ２１の大部分からは落射照明光の反射光が戻ってこない。このため、レンズ２１と対応する画像はほぼ全体的に暗く見える。なお、レンズ２１の中央部分は落射照明光に対してほぼ直交するため、この部分からは反射光が戻るので、この部分と対応する画像は明るい輝点となる。ただし、この輝点は、レンズ２１がキャップ２２に対して傾いている場合、レンズ２１によって集光される集光スポット３０の位置とはずれるので、この輝点の位置に基づいてレンズ２１の偏芯を測定することは不適切である。
【００６０】
本実施形態では、キャップ２２の面状部２２ａの上面の鮮明な円形のエッジ（外形線Ｂ）における複数点の位置を検出し、それら検出した複数点の位置に基づいてレンズ付きキャップ２０の面状部２２ａの中心位置を算出する（詳細後述）。
【００６１】
図３は透過照明光源１からの透過照明光の色で抽出した画像を示す。キャップ２２は例えば金属製であり、透過照明光を透過させない。一方、レンズ２１を通った透過照明光はレンズ２１により集光されてレンズ２１の上方に集光スポット３０（図４）を形成し、この集光スポット３０と対応する画像は明るく小さな輝点（図３の中央部の白い部分）となる。
【００６２】
カラー画像処理部９は、この透過照明光のスポット位置（図３の中央部の白い部分）の位置と、前述したレンズ付きキャップ２０の中心位置との偏差（ずれ）を、このレンズ付きキャップ２０におけるレンズ２１のずれとして検出する。
【００６３】
図４はレンズ２１のずれによる集光スポット３０の位置ずれを示すレンズ付きキャップ２０の模式的な正面断面図である。このうち（ａ）はレンズ２１が水平方向に偏芯している場合を示し、（ｂ）はレンズ２１が面状部２２ａに対して傾いている場合を示す。
【００６４】
図４（ａ）はレンズ２１がキャップ２２に対して水平方向に偏芯している状態を示している。レンズ付きキャップ２０の下方から平行な透過照明光を照射すると、透過照明光はレンズ２１で集光されて集光スポット３０を形成する。この集光スポット３０の位置はレンズ２１の偏芯Ｅ１の分だけキャップ２２の面状部２２ａの中心Ｄからずれる。なお、この場合はレンズ２１の表面の曲面が水平になるレンズ頂点（図２に示したレンズ２１中央の輝点の位置）とレンズ２１で形成される集光スポット３０の位置は一致する。
【００６５】
図４（ｂ）はレンズ２１がキャップ２２に対して傾いている状態を示している。レンズ２１で集光される透過照明光の集光スポット３０の位置は、レンズ２１の光軸の傾きに応じたずれ量Ｅ２の分だけキャップ２２の面状部２２ａの中心Ｄから水平方向にずれる。なお、この場合はレンズ２１の頂点とレンズ２１で形成される集光スポット３０の位置は一致しない。
【００６６】
本実施形態に係るレンズずれ測定装置１００は、例えば、半導体レーザ１６３をレンズ付きキャップ２０で封止したときの、半導体レーザ１６３の集光スポットの位置ずれを抑制するために、集光スポット３０の位置ずれ量及びずれ方向を測定するものである。このことを鑑みると、レンズ２１の偏芯に起因する集光スポット３０の位置ずれだけでなく、レンズ２１の傾きに起因する集光スポット３０の位置ずれも測定できることは重要である。本実施形態に係るレンズずれ測定装置１００によれば、透過照明光がレンズ２１によって集光される集光スポット３０の位置を検出するので、レンズ２１の傾きに起因する集光スポット３０の位置ずれも容易に測定することができる。
【００６７】
次に、得られた画像からレンズ２１のずれを求めるための画像処理の流れについて図５のフローチャートを参照して説明する。
【００６８】
図５に示す画像処理は、以下に説明するステップＳ１〜Ｓ８の処理を含む。ステップＳ１では、透過照明光と落射照明光とが照射されるレンズ付きキャップ２０のカラー画像をカラーＣＣＤカメラ８で撮像し、この撮像により得られたレンズ付きキャップ２０のカラー画像をカラーＣＣＤカメラ８からカラー画像処理部９へ出力する。ステップＳ２〜Ｓ８の処理は、カラー画像処理部９が行う。先ず、ステップＳ２では、ステップＳ１にて撮像されたカラー画像の位置決めを行う。ステップＳ３では、ステップＳ２にて位置決めされたカラー画像から落射照明光の色のみを抽出する。ステップＳ４では、ステップＳ３にて落射照明光の色で抽出された画像からキャップ２２の面状部２２ａの上面のエッジを検出する。ステップＳ５では、ステップＳ４にて検出されたエッジが形成する円形の中心位置（つまり面状部２２ａの中心位置）を算出する。ステップＳ６では、ステップＳ２にて位置決めされたカラー画像から透過照明光の色のみを抽出する。ステップＳ７では、ステップＳ６にて透過照明光の色で抽出された画像から、レンズ２１によって集光された透過照明光の集光スポット３０の位置を検出する。ステップＳ８では、ステップＳ５で得られたキャップ２２の面状部２２ａの中心位置とステップＳ７で得られた集光スポット３０の位置から、面状部２２ａの中心位置に対するレンズ２１のずれ量及びずれ方向を算出する。
【００６９】
以下、カラー画像処理部９が行うステップＳ２〜Ｓ８の処理を詳述する。
【００７０】
ステップＳ２では、ステップＳ１にて撮像されたレンズ付きキャップ２０の画像の位置決めを行う。この位置決めは、この後の工程で画像内に配置するウィンドウ（画像処理を行う領域）を、レンズ付きキャップ２０の画像に対してある程度正確に配置するために行う。この位置決めは、例えば、パターンマッチングなどの手法を用いて行う。
【００７１】
このパターンマッチングでは、例えば、予めカラー画像処理部９が記憶保持している基準画像と、撮像により得られたレンズ付きキャップ２０の画像と、の相関値を計算し、両方の画像がどの程度似ているかを算出する。例えば、撮像により得られたレンズ付きキャップ２０の画像を順次に少しずつ移動させながら、それぞれの位置で基準画像との相関値を計算し、双方の画像が最も一致する位置に、撮像により得られたレンズ付きキャップ２０の画像を位置決めする。
【００７２】
次に、ステップＳ３では、先のステップＳ２で位置決めしたレンズ付きキャップ２０の画像から、落射照明光の色の画像を抽出するフィルタ処理を行う。この処理により、例えば図２の枠Ａ内に示すような画像が得られる。
【００７３】
図６はレンズ付きキャップ２０の面状部２２ａの中心位置を求める画像処理を説明するための図であり、画像内に３つ以上のウィンドウ（例えば、８つのウィンドウ１１ａ〜１１ｈ）を配置した状態を示す。
【００７４】
ステップＳ４では、図６に示すように、先のステップＳ３にて得られた画像に対してキャップ２２の面状部２２ａの外周部における３ヶ所以上（本実施形態の場合、例えば、８ヶ所）にウィンドウ１１ａ〜１１ｈを配置する。各ウィンドウ１１ａ〜１１ｈ内では、レンズ付きキャップ２０の中心から外側に向かって暗から明に変化する部分を面状部２２ａのエッジとして検出する。
【００７５】
図７に示す曲線Ｌ１は、面状部２２ａの半径方向における画像の明るさの変化曲線の例である。すなわち、曲線Ｌ１は、図６の何れか１つのウィンドウ１１ａ〜１１ｈ内で、面状部２２ａの中心側から外側にかけての画像の明るさの変化の一例を示す。
【００７６】
図２において面状部２２ａの外周に沿って円状で暗く見える部分（外形線Ｂ）が、図７の曲線Ｌ１において暗くなっている部分４１に対応する。面状部２２ａのエッジは、図７の曲線Ｌ１において暗から明に立ち上がる部分４２に対応する。面状部２２ａのエッジと対応する部分４２を正確に検出するために、例えば、以下に説明するように、曲線Ｌ１の微分を行う。
【００７７】
図８に示す曲線Ｌ２は、図７の曲線Ｌ１を半径方向に一次微分して得られる曲線である。
【００７８】
図８の曲線Ｌ２は、図７の曲線Ｌ１において明るさが負に変化する（暗くなる）部分４３（図７）と対応する部分４４（図８）で負になり、明るさが正に変化する（明るくなる）部分４５（図７）と対応する部分４６（図８）で正になる。
【００７９】
図７における暗から明に立ち上がる部分４２（面状部２２ａのエッジ）を検出するためには、例えば、図８において閾値Ｆを設定し、閾値Ｆ以上となる領域において、微分値が最大になるまたは二次微分値がゼロになる、などの判定を行い、面状部２２ａのエッジ位置Ｇを求める。
【００８０】
このようなエッジ位置Ｇの判定を、図６における各ウィンドウ１１ａ〜１１ｈ毎に個別に行うことにより、互いに異なる３つ以上（例えば８つ）のエッジ位置Ｇを求めることができる。これらエッジ位置Ｇは、面状部２２ａの外周に沿って円状に並んでいる。
【００８１】
ステップＳ５では、先のステップＳ４で検出された３つ以上（例えば８つ）のエッジ位置Ｇに基づいて、キャップ２２の面状部２２ａの中心位置を算出する。なお、円周上にあるエッジ位置Ｇからその円の中心を求めるには、最低３点のエッジ位置Ｇが必要となるので、ステップＳ４で設定するウィンドウ数は最低３つである。ウィンドウ数が４つ以上の場合は、各エッジ位置Ｇから最小二乗法などによって近似円を求め、その中心をキャップ２２の面状部２２ａの中心とすればよい。ステップＳ４においてエッジ位置Ｇを検出するウィンドウの数を増やすことにより、平均化の効果で面状部２２ａの中心位置の測定精度向上が期待できる。
【００８２】
一方、ステップＳ６では、先のステップＳ２で位置決めしたレンズ付きキャップ２０の画像から、透過照明光の色の画像を抽出するフィルタ処理を行う。この処理により、例えば図３に示すような画像が得られる。
【００８３】
図３に示す透過照明光による画像においては、レンズ２１により集光された透過照明光の集光スポット３０（図４参照）のみが明るく光って見える。このため、ステップＳ６に続くステップＳ７では、一般的なパターンマッチング或いは重心計算などにより集光スポット３０の位置を容易に検出することができる。すなわち、例えば、先のステップＳ４で求めた複数のエッジ位置Ｇを用いて、それらエッジ位置Ｇに対する集光スポット３０の位置を検出することができる。
【００８４】
なお、ステップＳ３〜Ｓ５の処理と、ステップＳ６〜Ｓ７の処理とは、互いに別個のタイミングで行うようにしても良いし、時系列において並列的に行うようにしても良い。
【００８５】
ステップＳ８では、先のステップＳ５により求めたキャップ２２の面状部２２ａの中心位置と、先のステップＳ７により求めた集光スポット３０の位置と、に基づいて、この中心位置に対する集光スポット３０の位置ずれ量及び位置ずれの方向を求める。
【００８６】
なお、ステップＳ２〜Ｓ８の一連の画像処理は、一般に市販されている汎用画像処理装置の機能で全て実現可能である。
【００８７】
次に、本実施形態に係る光モジュールの製造方法を説明する前に、図９を参照して光モジュール１５０の構成を説明する。
【００８８】
図９に示すように、光モジュール１５０は、ＣＡＮパッケージ１５１と、レセプタクル１５２と、を有する。
【００８９】
ＣＡＮパッケージ１５１は、例えば、ステム１６１と、キャリア１６２と、発光素子としての半導体レーザ１６３と、上述のレンズ付きキャップ２０と、を有する。ステム１６１の搭載面１６１Ａには該搭載面１６１Ａから突起するようにブロック１６５が形成されている。このブロック１６５の側面にはキャリア１６２が固定されている。キャリア１６２は、半導体レーザ１６３が搭載される絶縁性の基板である。キャリア１６２には半導体レーザ１６３が固定されている。このようにブロック１６５にキャリア１６２及び半導体レーザ１６３を搭載したときに、半導体レーザ１６３の発光点が搭載面１６１Ａの中心に位置するように、ブロック１６５の位置が設計されている。半導体レーザ１６３は、ステム１６１の搭載面１６１Ａに対して直交する方向にレーザ光１６４を照射する。ステム１６１上の各構成要素（キャリア１６２、半導体レーザ１６３など）は、レンズ付きキャップ２０によって気密封止されている。
【００９０】
レセプタクル１５２は、例えば、筒状固定部１７１と、光コネクタ差込部１７２と、を有する。光コネクタ差込部１７２は、円筒状の継ぎ手形状に形成されている。光コネクタ差込部１７２の奥部には、例えば、ＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ）スタブ１７３が挿入され固定されている。そして、この光コネクタ差込部１７２内に光コネクタ１８０を差し込み、該光コネクタ１８０の先端をＳＭＦスタブ１７３の図９における右端面に突き当てることにより、該光コネクタ１８０を光コネクタ差込部１７２内に位置決めできるようになっている。この位置決め状態では、光コネクタ１８０内の光ファイバ１８１とＳＭＦスタブ１７３内のＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ）１７４とが同軸上に位置するようになっている。
【００９１】
次に、本実施形態に係る光モジュールの製造方法を説明する。
【００９２】
先ず、上述のレンズ付きキャップ２０を準備する。次に、上述したレンズずれ測定方法により、レンズ付きキャップ２０のキャップ２２の面状部２２ａの中心位置に対するレンズ２１のずれとして、該中心位置に対する集光スポット３０のずれ量及びずれ方向を求める。
【００９３】
なお、このずれ量及びずれ方向は、レンズ付きキャップ２０をステム１６１の規定位置に取り付けた場合において、半導体レーザ１６３からの照射光をレンズ２１で集光することにより形成される集光スポット（図示略）が、面状部２２ａの中心位置に対してずれるずれ量及びずれ方向と一致又は相関するようになっている。
【００９４】
一方、ステム１６１上にキャリア１６２を固定し該キャリア１６２上に半導体レーザ１６３を搭載することにより、予めステムユニット１５３を構成しておく。
【００９５】
次に、レンズずれ測定方法により求められたずれ量が補正されるよう、ステムユニット１５３とレンズ付きキャップ２０との相対位置を補正（上述の規定位置から修正）し、レンズ付きキャップ２０によってステム１６１上の各構成要素（キャリア１６２、半導体レーザ１６３など）を気密封止する。すなわち、ステムユニット１５３に対するレンズ付きキャップ２０の位置を、求めたずれ方向と反対方向に、求めたずれ量と同じ量（距離）だけ、上述の規定位置から修正した状態で、ステムユニット１５３とレンズ付きキャップ２０とを相互に接合する。具体的には、ステム１６１とキャップ２２のフランジ部２２ｃとを、例えば抵抗溶接によって互いに接合する。これにより、ステムユニット１５３とレンズ付きキャップ２０とを有するＣＡＮパッケージ１５１を構成する。
【００９６】
次に、レセプタクル１５２の光コネクタ差込部１７２内に光コネクタ１８０を差し込み、該光コネクタ１８０内の光ファイバ１８１を半導体レーザ１６３に対して調芯する。ここでは、半導体レーザ１６３からの照射光がレンズ２１により集光されて形成される集光スポット３０の位置が既に補正されているので、この調芯を容易に行うことができ、しかも、半導体レーザ１６３とレセプタクル１５２（のＳＭＦスタブ１７３）との光結合効率を十分に得ることができる。
【００９７】
次に、調芯された位置で、レセプタクル１５２とＣＡＮパッケージ１５１とを相互に固定する。なお、ＣＡＮパッケージ１５１は、レセプタクル１５２の筒状固定部１７１の内周に対し、例えば、接着剤による接着によって固定する。
【００９８】
以上により、光モジュール１５０を製造することができる。
【００９９】
以上のような第１の実施形態によれば、レンズ付きキャップ２０の面状部２２ａから反射した落射照明光の撮像結果に基づいて、面状部２２ａにおける中心の位置を求め、レンズ２１を透過した透過照明光の撮像結果に基づいてレンズ２１による透過照明光の集光スポット３０の位置を求め、更に、それら求めた位置に基づいて、面状部２２ａの中心に対する集光スポット３０の位置のずれ量及びずれ方向を求めることができる。
【０１００】
よって、レンズ付きキャップ２０を回転させずに、レンズ２１のずれ（キャップ２２に対するレンズ２１の偏芯ないしは傾き）に起因する集光スポット３０の位置のずれ量及びそのずれ方向を求めることができる。つまり、レンズ付きキャップ２０を回転させる回転機構は不要であり、簡単な構成の装置を用いて、キャップ２２に対してレンズ２１が偏芯している又は傾いていることに起因する集光スポット３０の位置ずれ量及びそのずれ方向を求めることができる。
【０１０１】
また、レンズを回転させたときのレンズ中心の軌跡からレンズ偏芯を測定する代わりに、レンズ付きキャップ２０の画像を画像処理することによりキャップ２２の面状部２２ａの中心位置と集光スポット３０の位置からレンズ２１のずれを測定するので、高速な測定が可能であり、且つ、ずれ量だけでなくずれ方向も容易に求めることができる。
【０１０２】
すなわち、レンズ付きキャップ２０を回転させる過程で複数回に亘って撮像を行う必要が無く、レンズ付きキャップ２０の位置を固定したままで、１回の撮像を行うだけで良い。このため、集光スポット３０の位置ずれ量及びずれ方向の測定を短時間で行うことができる。また、レンズ２１を透過した透過照明光の撮像結果に基づいて、レンズ２１により集光された透過照明光の集光スポット３０の位置を求めるので、レンズ２１の傾きに起因する集光スポット３０の位置ずれも求めることができる。
【０１０３】
具体的には、例えば、平行光である透過照明光をレンズ２１により集光させた集光スポット３０の位置を求めるので、キャップ２２に対してレンズ２１が傾斜している場合でも、レンズ２１の光軸の傾きに起因する集光スポット３０のずれ量を正確に測定することができる。
【０１０４】
本実施形態に係るレンズずれ測定装置１００では、レンズ付きキャップ２０を光モジュール１５０として組み立てた際の、光モジュール１５０内の半導体レーザ１６３から出射されるレーザ光１６４による集光スポットの位置ずれ低減が１つの目的である。このため、レンズ２１の傾きに起因する集光スポット３０の位置ずれ量も測定でき、且つ、その位置ずれ量を正確に測定できることは重要である。レンズ２１として、特に高い光結合効率を狙った非球面レンズを用いたレンズ付きキャップ２０の場合、レンズ２１の光軸からの半導体レーザ１６３の発光点のずれによる結合効率の低下が著しいため、レンズ２１の位置を厳しく管理する必要がある。本実施形態では、集光スポット３０の位置ずれ量を正確に測定できるため、レンズ付きキャップ２０によるＣＡＮパッケージ１５１の気密封止の際におけるレンズ２１の位置補正も正確に行うことができるので、レンズ２１が非球面レンズの場合にも十分な光結合効率を得ることができる。
【０１０５】
このように、簡単な構成のレンズずれ測定装置１００を用いて短時間で、キャップ２２に対してレンズ２１が偏芯していることに起因するレンズ２１の集光スポット３０の位置ずれ量を求め、且つ、キャップ２２に対してレンズ２１が傾いていることに起因するレンズ２１の集光スポット３０の位置ずれ量も求めることができる。
【０１０６】
また、透過照明光は、ピンホール２ａとコリメータレンズ３によって平行光とされ、上述のように十分な広さの範囲に照射される。また、落射照明光も、上述のように、十分な広さの範囲に照射される。このため、レンズ付きキャップ２０が撮像レンズ部１０の視野内に配置されるならば、その位置によって測定されるずれ量が影響を受けないようにできる。従って、レンズ付きキャップ２０を所定の位置に正確に位置決めするような位置決め機構は不要である。
【０１０７】
また、透過照明光と落射照明光との波長を互いに異ならせており、透過照明光及び落射照明光を照射する状態で、レンズ付きキャップ２０のカラー画像をカラーＣＣＤカメラ８により撮像し、そのカラー画像から、透過照明光による画像と落射照明光による画像とをカラー画像処理部９によってそれぞれ抽出する。そして、抽出したそれぞれの画像について画像処理を行って集光スポット３０の位置と、面状部２２ａにおける中心位置とをそれぞれ求める。よって、透過照明光と落射照明光を切り替える必要がないので、その切り替えのための制御装置が不要となり、レンズずれ測定装置１００を安価に構成することができる。また、撮像も１回だけで良いので撮像時間を短縮できる。
【０１０８】
〔第２の実施形態〕
図１０は第２の実施形態に係るレンズずれ測定装置２００の模式的な正面断面図である。図１１は第２の実施形態に係るレンズずれ測定方法の動作の流れを示すフローチャートである。
【０１０９】
上記の第１の実施形態では、落射照明光と透過照明光の波長を異ならせ、１回の撮像により得られたカラー画像から、落射照明光の色の画像と透過照明光の色の画像とを抽出し、それぞれ画像処理を行う例を説明した。これに対し、第２の実施形態では、落射照明光による撮像と透過照明光による撮像とを別々のタイミングで行う例を説明する。
【０１１０】
本実施形態の場合、落射照明光源７からの落射照明光と透過照明光源１からの透過照明光とで波長が異なる必要は無い。落射照明光と透過照明光との波長は互いに同一でも互いに異なっていてもどちらでも良い。
【０１１１】
また、本実施形態の場合、レンズずれ測定装置２００は、カラーＣＣＤカメラ８（図１）に代えて、ＣＣＤカメラ９０を有している。このＣＣＤカメラ９０は、カラー画像を撮像する必要は無く、例えば、モノクロ画像を撮像するもので構わない。なお、ＣＣＤカメラ９０が撮像できる画像の階調数は任意であり、例えば、２５６階調、１２８階調或いは６４階調等であることが挙げられる。
【０１１２】
また、本実施形態の場合、レンズずれ測定装置２００は、カラー画像処理部９に代えて、画像処理部９１を有している。この画像処理部９１は、カラー画像を処理する必要は無く、例えば、モノクロ画像を処理するもので構わない。
【０１１３】
本実施形態に係るレンズずれ測定装置２００は、更に、制御部９３と、照明制御部９２と、昇降機構９４と、を有している。
【０１１４】
制御部９３は、画像処理部９１、照明制御部９２及び昇降機構９４の動作制御を行う。
【０１１５】
照明制御部９２は、制御部９３による制御下で透過照明光源１と落射照明光源７とを個別に点灯／消灯させる。
【０１１６】
ここで、ＣＣＤカメラ９０と撮像レンズ部１０とは相互に一体的に設けられている。そして、昇降機構９４は、例えば、ＣＣＤカメラ９０及び撮像レンズ部１０を載置台４に対して相対的に昇降させる。なお、昇降機構９４は、ＣＣＤカメラ９０及び撮像レンズ部１０と、載置台４と、の上下方向における距離を変更できるものであれば良く、例えば、載置台４を昇降させるように構成しても良いし、或いは、ＣＣＤカメラ９０及び撮像レンズ部１０と、載置台４と、の双方を昇降させるように構成しても良い。
【０１１７】
本実施形態の場合、レンズ付きキャップ２０の像は撮像レンズ部１０を介してＣＣＤカメラ９０により撮像される。ＣＣＤカメラ９０は、撮像結果としての画像を画像処理部９１へ出力する。画像処理部９１は、ＣＣＤカメラ９０から入力される画像に対して画像処理を行う。
【０１１８】
上記の第１の実施形態では、レンズ２１の焦点距離が短いレンズ付きキャップ２０（例えば、レンズ２１が高屈折率材料の非球面レンズであるもの）を測定対象とした。これに対し、第２の実施形態では、レンズ２１の焦点距離が長いレンズ付きキャップ２０（例えば、レンズ２１が通常の屈折率材料のボールレンズである安価なもの）も測定対象とすることができる。すなわち、レンズ２１の焦点距離が長いレンズ付きキャップ２０の場合、焦点スポット３０と、キャップ２２の上面との高さの差が撮像レンズ部１０の被写界深度外となってしまうが、昇降機構９４により焦点スポット３０にピントが合う位置へと撮像レンズ部１０及びＣＣＤカメラ９０を上昇させることにより、焦点スポット３０を明瞭に撮像することができる。
【０１１９】
以下、図１１を参照して、本実施形態の場合の動作を説明する。なお、この動作説明は、本実施形態に係るレンズずれ測定方法の説明を兼ねる。
【０１２０】
先ず、制御部９３は、例えば、照明制御部９２に対し、透過照明光源１を消灯させる一方で落射照明光源７を点灯させる制御信号を送る。この制御信号を受けた照明制御部９２は、透過照明光源１を消灯させる一方で落射照明光源７を点灯させる。よって、落射照明光源７からの落射照明光がハーフミラー６及び結像レンズ５をこの順に介してレンズ付きキャップ２０に照射される状態となる。なお、この段階では、撮像レンズ部１０のＣＣＤカメラ９０のピントがレンズ付きキャップ２０の上面（面状部２２ａの上面）に合うように、撮像レンズ部１０及びＣＣＤカメラ９０の上下位置が制御されている。
【０１２１】
この状態で、制御部９３は画像処理部９１に第１のトリガー信号を送る。この第１のトリガー信号を受けた画像処理部９１は、ＣＣＤカメラ９０により撮像された画像を取得する。すなわち、ＣＣＤカメラ９０がデジタル出力である場合には、画像処理部９１はＣＣＤカメラ９０に撮像指令を送り、この撮像指令を受けたＣＣＤカメラ９０はレンズ付きキャップ２０の画像を撮像してその画像データを生成し、該生成した画像データを画像処理部９１へ出力する。一方、ＣＣＤカメラ９０がアナログ出力である場合には、画像処理部９１はＣＣＤカメラ９０から入力されるアナログのビデオ信号を画像データに変換することにより、該画像データを得る（ステップＳ１１）。
【０１２２】
次に、画像処理部９１は、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理を行う。
【０１２３】
先ず、ステップＳ１２では、第１の実施形態でのステップＳ２（図５）での処理と同様に、先のステップＳ１１にて撮像されたレンズ付きキャップ２０の画像の位置決めを行う。
【０１２４】
次に、ステップＳ１３では、第１の実施形態でのステップＳ４（図５）での処理と同様に、キャップ２２の面状部２２ａのエッジ位置を検出する。
【０１２５】
次に、ステップＳ１４では、第１の実施形態でのステップＳ５（図５）での処理と同様に、キャップ２２の面状部２２ａの中心位置を求める。
【０１２６】
次に、制御部９３は、昇降機構９４に対して指令を送る。すると、昇降機構９４は撮像レンズ部１０及びＣＣＤカメラ９０を、焦点スポット３０にピントが合う位置へと上昇させる（ステップＳ１５）。
【０１２７】
次に、制御部９３は、照明制御部９２に対し、透過照明光源１を点灯させる一方で落射照明光源７を消灯させる制御信号を送る。この制御信号を受けた照明制御部９２は、透過照明光源１を点灯させる一方で落射照明光源７を消灯させる。よって、透過照明光源１からの透過照明光がピンホール２ａ及びコリメータレンズ３を介してレンズ２１に入射され、この透過照明光がレンズ２１により集光されてレンズ２１の上方に集光スポット３０が形成される。
【０１２８】
この状態で、制御部９３は画像処理部９１に第２のトリガー信号を送る。この第２のトリガー信号を受けた画像処理部９１は、ＣＣＤカメラ９０により撮像された画像を取得する（ステップＳ１６）。
【０１２９】
次に、画像処理部９１は、ステップＳ１７及びＳ１８の処理を行う。
【０１３０】
先ず、ステップＳ１７では、第１の実施形態でのステップＳ７（図５）での処理と同様に、集光スポット３０の位置を求める。
【０１３１】
次に、ステップＳ１８では、第１の実施形態でのステップＳ８（図５）での処理と同様に、キャップ２２の面状部２２ａの中心位置に対する集光スポット３０の位置ずれ量及びずれ方向を求める。
【０１３２】
その後、ステップＳ１９では、制御部９３は、昇降機構９４に対して指令を送る。すると、昇降機構９４は、撮像レンズ部１０及びＣＣＤカメラ９０を、キャップ２２の上面にピントが合う位置へと下降させる（ステップＳ１５）。
【０１３３】
なお、本実施形態では、上記の第１の実施形態と同様に、レンズ２１の焦点距離が短いレンズ付きキャップ２０（例えば、レンズ２１が高屈折率材料の非球面レンズであるもの）も測定対象とすることができる。このようなレンズ付きキャップ２０を測定対象とする場合には、上述した工程のうち、ステップＳ１５及びＳ１９を省略することができる。また、このようなレンズ付きキャップ２０のみを測定対象とするならば、昇降機構９４を有していないものとしてレンズずれ測定装置２００を構成することができる。
【０１３４】
なお、本実施形態に係る光モジュールの製造方法は、上記の第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【０１３５】
以上のような第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる他に、透過照明光源１からの透過照明光の照射と落射照明光源７からの落射照明光の照射とを照明制御部９２により時系列的に切り替えてキャップ２２の面状部２２ａの中心位置と集光スポット３０の位置とを別個の画像データから求めるので、ＣＣＤカメラ９０および画像処理部９１はカラーではなくモノクロのものが使用でき、ＣＣＤカメラ９０と画像処理部９１は安価にできる。
【０１３６】
＜変形例１＞
図１２は変形例１に係るレンズずれ測定装置３００の模式的な正面断面図である。上記の各実施形態では、撮像レンズ部１０は、結像レンズ５と、結像レンズ５と撮像部（カラーＣＣＤカメラ８又はＣＣＤカメラ９０）との間の光路中に配置されたハーフミラー６と、を有している構成を説明したが、この例に限らない。例えば、図１２に示すように、結像レンズ５とレンズ付きキャップ２０との間の光路中にハーフミラー６を設置する擬似同軸落射照明としても良い。
【符号の説明】
【０１３７】
１ 透過照明光源
２ ピンホール板
２ａ ピンホール
３ コリメータレンズ
４ 載置台
５ 結像レンズ
６ ハーフミラー
７ 落射照明光源
８ カラーＣＣＤカメラ
９ カラー画像処理部
１０ 撮像レンズ部
１１ａ〜１１ｈ ウィンドウ
２０ レンズ付きキャップ
２１ レンズ
２２ キャップ
２２ａ 面状部
２２ｂ 壁状部
２２ｃ フランジ部
３０ 集光スポット
９０ ＣＣＤカメラ
９１ 画像処理部
９２ 照明制御部
９３ 制御部
９４ 昇降機構
１００ レンズずれ測定装置
１５０ 光モジュール
１５１ ＣＡＮパッケージ
１５２ レセプタクル
１５３ ステムユニット
１６１ ステム
１６１Ａ 搭載面
１６２ キャリア
１６３ 半導体レーザ
１６４ レーザ光
１６５ ブロック
１７１ 筒状固定部
１７２ 光コネクタ差込部
１７３ ＳＭＦスタブ
１７４  ＳＭＦ
１８０ 光コネクタ
１８１ 光ファイバ
２００ レンズずれ測定装置
３００  レンズずれ測定装置
Ａ 枠
Ｂ 外形線
Ｃ 外形線
Ｄ 面状部の中心
Ｅ レンズの偏芯
Ｆ 閾値
Ｇ エッジ位置
Ｌ１ 曲線
Ｌ２ 曲線
【図１】
2011075318.tif 000003
【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】
2011075318.tif 000009
【図８】
2011075318.tif 000010
【図９】
2011075318.tif 000011
【図１０】
2011075318.tif 000012
【図１１】
2011075318.tif 000013
【図１２】
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