(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストかつ高精度にパッシブ調整による光伝送路の位置合わせを行なう方法を提供する。【解決手段】光伝送路の位置合わせ方法は、第１光伝送路１２と第２光伝送路２５の接合位置の斜め上方に配置したカメラ４０により、同一視野内で第１光伝送路１２と第２光伝送路２５の接合位置を観察して、カメラ座標上での第１光伝送路１２に対する第２光伝送路２５の相対位置を取得し、接合位置での第１光伝送路１２と第２光伝送路２５の間の端面間距離ｄを取得し、端面間距離ｄとカメラの観察角度φとに基づいて、カメラ座標上での相対位置と、実際の相対位置との間のずれ量を算出し、カメラ座標上での相対位置とずれ量とから、第１光伝送路１２に対する第２光伝送路２５の実際の相対位置を算出して第１光伝送路１２と第２光伝送路２５の位置合わせ量を決定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光伝送路と第２光伝送路の接合位置の斜め上方に配置したカメラにより、同一視野内で前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の前記接合位置を観察して、カメラ座標上での前記第１光伝送路に対する前記第２光伝送路の相対位置を取得し、
前記接合位置での前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の間の端面間距離を取得し、
前記端面間距離と前記カメラの観察角度とに基づいて、前記カメラ座標上での前記相対位置と、実際の相対位置との間のずれ量を算出し、
前記カメラ座標上での前記相対位置と前記ずれ量とから、前記第１光伝送路に対する前記第２光伝送路の前記実際の相対位置を算出して、前記第１光伝送と前記第２光伝送路の位置合わせ量を決定する
ことを特徴とする光伝送路の位置合わせ方法。
【請求項２】
前記端面間距離は、前記第１光伝送路の実像を取得するときの前記カメラの第１合焦位置と、前記第２光伝送路からの反射光により前記第１光伝送路の反射像を取得するときの前記カメラの第２合焦位置とに基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の位置合わせ方法。
【請求項３】
前記第１光伝送路と前記第２光伝送路はそれぞれ複数のチャンネルを有し、前記複数のチャンネルの少なくとも両端のチャンネルについて、前記ずれ量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の位置合わせ方法。
【請求項４】
前記少なくとも両端のチャンネルについて、前記ずれ量から前記実際の相対位置を計算し、前記実際の相対位置で表される前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の位置の差のトータルを最小にする前記位置合わせ量を求めることを特徴とする請求項３に記載の位置合わせ方法。
【請求項５】
第１光伝送路が形成された第１部材に対して、第２光伝送路が形成された第２部材を相対的に移動させる可動メカニズムと、
前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の接合位置の斜め上方に配置され、同一視野内で前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の前記接合位置を観察するカメラと、
前記カメラのカメラ座標上で前記第１光伝送路に対する前記第２光伝送路の相対位置を取得し、前記カメラの観察角度と、前記接合位置での前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の間の端面間距離とに基づいて、前記カメラ座標上での前記相対位置と実際の相対位置との間のずれ量を算出し、前記カメラ座標上の前記相対位置と前記ずれ量に基づいて前記第１光伝送と前記第２光伝送路を位置合わせするための移動量を決定する制御部と、
を有することを特徴とする位置合わせ装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記カメラが前記第１光伝送路の実像を取得するときの第１合焦位置と前記第２光伝送路からの反射光により前記第１光伝送路の反射像を取得するときの第２合焦位置とに基づいて、前記端面間距離を算出することを特徴とする請求項５に記載の位置合わせ装置。
【請求項７】
同一視野内で第１光伝送路と第２光伝送路の接合位置を斜め上方から観察するカメラのカメラ座標上で、前記第１光伝送路に対する前記第２光伝送路の相対位置を取得する手順と、
前記カメラの観察角度と、前記接合位置での前記第１光伝送路と前記第２光伝送路との間の端面間距離とから、前記カメラ座標上での前記相対位置と、実際の相対位置との間のずれ量を算出する手順と、
前記ずれ量に基づいて前記実際の相対位置を算出して、前記第１光伝送路と前記第２光伝送路を位置合わせするための移動量を算出する手順と、
を制御装置に実行させる位置合わせプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光伝送路の位置合わせ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光信号の送受信のために、レーザダイオードやフォトダイオードなどの光素子を一体化した光モジュールが用いられている。光モジュールには、光導波路と光ファイバが接合されているものがあるが、近年の波長多重技術などの発展により、複数チャンネルでの光信号の入出力が求められる。多チャンネルの光伝送路として、光ファイバをガラスブロック内に等間隔に配列させた光ファイバアレイが用いられている。光ファイバアレイと光導波路の接合には、光ファイバアレイを光導波路チップの端面に位置合わせして接着剤により固定するのが一般的である。
【０００３】
光モジュールのサイズを小さくするためには、光導波路チップの縮小や高密度化が必要であり、そのために光導波路コアを縮小して最小曲げ半径を小さくしている。光ファイバや光導波路を接合する場合、そのコア（モードフィールド径）が小さくなるにつれて、位置ずれ、特に光軸ずれに対する結合損失の増加率が大きくなる。微細化につれて、光導波路に対する光ファイバの位置ずれ許容範囲が狭くなってきており、現状では１μｍ以下の位置合わせ精度が要求されている。
【０００４】
一般的に行われている位置合わせとして、アクティブ調整と呼ばれる調整法がある。アクティブ調整は、実際に光の入出力を行って、パワー測定値を基準に位置合わせを行なう方法である。たとえば、光導波路チップの片側に光ファイバアレイを接合する場合、光導波路上のレーザダイオードやフォトダイオードを駆動し、光ファイバアレイを介して光パワーをモニタしながら位置合わせを行なう。光導波路の両側に光ファイバアレイを接合する場合は、一方の光ファイバアレイにレーザ光源を接続し、他方の光ファイバアレイにパワーメータを接続して、パワー変動をモニタしながら位置合わせを行なう。パワーが最大になる位置が選択されるので、高い位置合わせ精度が得られる。
【０００５】
しかし、アクティブ調整では、光導波路上のレーザダイオードやフォトダイオードを駆動するための電気的な接続が必要になる（片側接合の場合）、別途レーザ光源やパワーメータが必要になる（両側接合の場合）など、装置上の制約が大きい。
【０００６】
一方、光を入出力したときのパワーを基準としない方法は、パッシブ調整と呼ばれている。たとえば、図１に示すように、２台のカメラ１４１、１４２を用いて、それぞれ光導波路チップ１１０の光導波路１１２のコア位置と、光ファイバアレイ１２０の光ファイバ１２２のコア位置を認識する。空間座標上の位置に応じて、光ファイバアレイ１２０と光導波路チップ１１０を相対的に移動して位置合わせする。
【０００７】
パッシブ調整法は、一般的に位置合わせ精度が低い。アクティブ調整と同程度の位置合わせ精度を実現するには、ガラススケール等の精密リニアスケールを内蔵した高い繰り返し位置決め精度の制御ステージが必要となる。パッシブ調整では精度面、コスト面での制約が大きい。
【０００８】
光ファイバを介して光導波路に光を入射し、光導波路端面をカメラで観察しながらパッシブ調整を行い、最終的な位置調整を光ファイバアレイに接続したパワーメータを用いてアクティブ調整とする方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−４３６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
パッシブ調整により、低コストかつ高精度に異なる種類の光伝送路を位置合わせすることのできる構成と手法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ひとつの態様では、光伝送路の位置合わせ方法は、
第１光伝送路と第２光伝送路の接合位置の斜め上方に配置したカメラにより、同一視野内で前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の前記接合位置を観察して、カメラ座標上での前記第１光伝送路に対する前記第２光伝送路の相対位置を取得し、
前記接合位置での前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の間の端面間距離を取得し、
前記端面間距離と前記カメラの観察角度とに基づいて、前記カメラ座標上での前記相対位置と、実際の相対位置との間のずれ量を算出し、
前記カメラ座標上での前記相対位置と前記ずれ量とから、前記第１光伝送路に対する前記第２光伝送路の前記実際の相対位置を算出して、前記第１光伝送と前記第２光伝送路の位置合わせ量を決定する。
【発明の効果】
【００１２】
パッシブ調整により、異なる種類の光伝送路を低コストかつ高精度に位置合わせすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一般的なパッシブ調整の図である。
【図２】実施形態の位置合わせ装置の概略構成図である。
【図３】実施形態の位置合わせ方法を含む光モジュールの組立フローの図である。
【図４】図３の焦点調整（Ｓ１０３）を説明する図である。
【図５】図３のカメラからみた光導波路と光ファイバアレイの相対位置の算出（Ｓ１０７）を説明する図である。
【図６】図３の端面間距離の取得（Ｓ１０５）の一例を示す図である。
【図７】図６の端面間距離の取得の原理を説明する図である。
【図８】図２の装置における別のカメラ配置例を示す図である。
【図９】光導波路と光ファイバアレイの端面が傾斜している場合の端面間距離の取得を説明する図である。
【図１０】図９の場合の端面間距離の算出を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照して良好な実施形態を説明する。図２は、実施形態の位置合わせ装置１の概略構成図である。図２は、光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０を接合して光モジュールを組み立てる際の位置合わせの状態を示している。図２の位置合わせ装置１に、破線で示す接着剤充填ユニット５１と接着剤硬化ユニット５２を組み込んで、光モジュール組立装置を構成してもよい。この場合、位置合わせ後の光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０を接着剤で接合し、硬化して光モジュールを組み立てることができる。
【００１５】
光導波路チップ１０は、基板１１に光導波路１２が形成されている。図示はしないが、光導波路１２にレーザダイオード、フォトダイオード、波長分割多重用のフィルタ等の光素子が組み込まれていてもよい。
【００１６】
光ファイバアレイは、ガラスブロック２１に形成された溝（不図示）内に複数の光ファイバ２２が配置され、上部ブロック２３で光ファイバ２２の先端部が保持されている。光ファイバ２２の先端と光導波路１２を正確に位置合わせすることで、チャンネルごとに低損失で光信号を通すことができる。
【００１７】
位置合わせ装置１は、光導波路チップ１０を搭載するステージ３１と、光ファイバアレイ２０を搭載するステージ３２と、光導波路チップ１０の端面と光ファイバアレイ２０の端面を同一視野内で観察するカメラ４０と、制御装置５０を含む。
【００１８】
ステージ３１，３２は、それぞれ３軸の直動及び３軸の回転が可能である。３軸の直動は、たとえば、ステッピングモータ駆動のボールネジタイプで、繰り返し位置決め精度が±１μｍ以内、分解能が０．０５μｍの自動ステージで実現できる。３軸の回転は、たとえば２軸のゴニオステージと１軸の回転ステージをステッピングモータ駆動することで実現できる。回転の繰り返し位置決め精度は±0.005度以内、分解能は0.003度である。
【００１９】
図２では、光導波路１２の配列方向をｘ軸、光導波路１２の光軸方向をｙ方向、光導波路チップ１０の表面の法線方向をｚ軸とし、それぞれの軸を中心とした回転方向をθx、θy、θzとする。
【００２０】
カメラ４０は、たとえば５００万画素のＣＣＤカメラに２０倍の拡大レンズを装着したものである。カメラ４０は、３軸の直動が可能なカメラステージ４１に搭載されている。カメラステージ４１は、ステージ３１，３２の直動用の自動ステージと同等の性能を有する。カメラ４０は互いに近接する光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０の斜め上方に配置され、光導波路１２の端部と、光ファイバア２２の端面を同一視野内で観察する。カメラ４０の観察方向は、ｙ-ｚ平面内にあり、後述するように、カメラの観察方向と光導波路１２の光軸とのなす角度をφとする。観察角度φは、あらかじめ固定としてもよく、たとえば１０度とする。
【００２１】
カメラ４０は、制御装置５０の画像処理ユニット４５に接続されている。カメラステージ４１は、制御装置５０のカメラステージコントローラ４３に接続され駆動制御される。ステージ３１、３２は、制御装置５０のステージコントローラ３３に接続されて駆動制御される。
【００２２】
図３は、実施形態の位置合わせ方法を含む光モジュールの組立てフローである。まず、ステップＳ１０１で、光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０を接近させて、位置の粗調整を行う。この粗調整は、たとえば位置検出用のカメラ４０とは別に、光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０の接合部全体を撮影することのできる低解像、低倍率の汎用カメラを用いてもよいし、肉眼で行ってもよい。汎用カメラを用いる場合は、カメラを接合位置の真上に配置し、光導波路チップ１０の端面と光ファイバアレイ２０の端面が対向するように両者を接近させる。位置合わせ装置１において、光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０の初期位置があらかじめ設定されている場合は、所定の量だけステージ３１、３２の一方または両方を駆動して粗調整を行ってもよい。粗調整の精度は、１００〜数百μｍ程度でよい。また、光導波路チップ１０の表面のθx方向の角度と、光ファイバアレイ２０の上面のθx方向の角度を図示しないオートコリメータを用いて測定し、ステージコントローラ３３とステージ３１、３２であらかじめ合わせておくことが望ましい。
【００２３】
次に、Ｓ１０３で、近接させた光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０の少なくとも両端の２チャンネル、必要であれば全チャンネルのコア近傍をカメラ４０で観察して、光導波路１２と光ファイバ２２の配列をカメラ４０の同一視野内に入れる。たとえば観察角度φを固定にしたまま、カメラステージ４１と光導波路チップ１０を搭載するステージ３１を駆動して、光導波路チップ１０のエッジで少なくとも両端のチャネルの光導波路１２に焦点が合うように（あるいは全チャネルの光導波路１２に焦点が合うように）調整する。両端あるいは全部の光導波路１２に焦点が合った状態で、光ファイバアレイ２０を搭載するステージ３２を駆動して、光ファイバ２２配列の端面が合焦の範囲内に入る位置まで光ファイバアレイ２０を光導波路チップ１０の端面に接近させる。光導波路１２と光ファイバ２２の両方の端面に焦点を合わせることで、光導波路１２の端面と光ファイバ２２の端面をカメラ４０の同一視野内で観察することができる。
【００２４】
図４は、図３のＳ１０２の焦点調整を説明する図である。図４（Ａ）は、カメラ４０により観察される像、図４（Ｂ）はその模式図である。図４では、便宜上、１チャンネルの像を示す。この例では、リブ型の光導波路１２に対して、シングルモードの光ファイバ２２のコア２５の焦点位置を合わせ込む。チャネル型の光導波路などチップ表面に突起がない場合は、光導波路１２の近傍の表面端部にあらかじめ位置合わせ用の凸部や凹部を形成しておき、焦点調整用の像を取得する。
【００２５】
図４（Ａ）において、光ファイバアレイ２０に焦点が合っていない場合は、光ファイバ２２の像は映らない。ステージ３２を駆動して光ファイバアレイ２０を合焦位置まで接近させることで、光導波路１２と光ファイバコア２５がカメラ４０の同一視野内に入る。合焦位置の決定は、たとえば、制御装置５０の画像処理ユニット４５にて、所定のピクセル領域でコントラストレベルを取得し、コントラストがピークとなる位置を合焦位置として決定してもよい。
【００２６】
カメラ４０の観察方向で合焦しても、光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０は未だラフな位置合わせの状態にあるため、カメラ４０から見た光導波路１２と光ファイバコア２５は、カメラ４０の空間座標（以下、「カメラ座標」とする）でｘ軸方向（幅方向）にＷ0、ｚ軸方向（高さ方向）にＨ0、離れた位置にある。このカメラ座標上での光導波路１２に対する光ファイバコア２５の相対位置Ｈ0、Ｗ0を取得して格納する。カメラ座標での光導波路１２に対する光ファイバコア２５の相対位置（Ｈ0，Ｗ0）は、制御装置５０の画像処理ユニット４５により、パターンマッチングや重心検出などを用いて求めることができる。
【００２７】
図３に戻って、Ｓ１０５で、光導波路１２と光ファイバ２２が同一視野内にある状態（双方に焦点が合った状態）で、光導波路１２と光ファイバア２２の端面間の距離ｄを取得する。端面間距離ｄは、光導波路１２と光ファイ２２端面とのｙ軸方向（光軸方向）の距離である。距離ｄの取得は、たとえばステージ３２を駆動して光ファイバアレイ２０を光導波路チップ１０に接触するまで移動し、図示しない接触センサを用いて衝突した位置を検知する。このときのステージ３２の駆動量から光導波路位置での端面間距離ｄを取得する。
【００２８】
次に、Ｓ１０７で、光導波路１２に対する光ファイバコア２５の実際の相対位置を算出する。実際の相対位置は、カメラ座標上での相対位置（見かけ上の相対位置）と、端面間距離ｄ及び観察角度φとから求めることができる。
【００２９】
図５は、Ｓ１０７の実際の相対位置の算出を説明する図である。カメラ４０が光導波路１２の斜め上方から光導波路１２と光ファイバコア２５の接合部を観察する場合、光ファイバコア２５の位置は実際の位置よりも上側に見える。実際には光導波路１２と光ファイバコア２５のｚ軸方向（高さ方向）の位置が揃っている場合でも、カメラ４０の視野内では、光ファイバコア２５の位置がΔＨだけ光導波路１２よりも上側に観察される。このずれ量ΔＨは、カメラ４０の観察角度φと端面間距離ｄを用いて、ΔＨ＝ｄ×sinφで表わすことができる。
【００３０】
カメラ座標上での（みかけの）相対位置（Ｈ0、Ｗ0）は、式（１）により、ΔＨを用いて実際の相対位置（Ｈ1、Ｗ1）に変換することができる。
【００３１】
（Ｈ1、Ｗ1）＝（Ｈ0+ΔＨ，Ｗ0）            （１）
この計算を、少なくとも最外側の２つのチャネルで行う。必要であれば全チャネルについて行う。
【００３２】
図３に戻って、Ｓ１０９で、光導波路１２と光ファイバアレイ２５の位置合わせを行なう。両端（左右）のチャンネルでの光導波路１２と光ファイバコア２５の実際の相対位置を（Ｈ1L、Ｗ1L）及び（Ｈ1R、Ｗ1R）とすると、Ｈ1L2＋Ｗ1L2＋Ｈ1R2＋Ｗ1R2が最小、すなわち各チャネルでの光導波路１２と光ファイバコア２５の間の位置の差のトータルが最小となるように、光ファイバアレイ２０の位置を調整する。具体的には、画像処理ユニット４５が算出した移動量に基づいて、ステージコントローラ３３がステージ３２を制御して、光ファイバアレイ２０のｘ軸及びｚ軸方向の位置合わせを行なう。全チャネルで実際の相対位置（位置の差）を求めた場合も、すべての成分の二乗和を最小とするようにｘ軸及びｚ軸方向の移動量を算出する。
【００３３】
このとき、ｙ軸方向の位置合わせを行なってもよい。Ｓ１０５で端面間距離ｄを接触センサで取得した場合、光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０は互いに接触した状態にある。しかし、実際にマルチチャネルの光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０を接合する場合、光ファイバアレイ２０の端面での光ファイバ２２の先端位置（ｙ軸方向の位置）がばらつく場合がある。この場合、光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０の間にわずかな間隙を設けて光結合させたほうが、ばらつきを吸収してチャネル全体で低損失の接続が可能になる。
【００３４】
また、光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０を接着剤により接合する場合、端面間の毛細管現象を利用して接着剤を充填できることが望ましい。
【００３５】
これらの理由から、光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０の間のｙ軸方向の最適距離をあらかじめ設定しておき、ステージコントローラ３３により、光ファイバアレイ２０のｘ軸、ｚ軸方向の位置とともに、ｙ軸方向の位置を制御してもよい。
【００３６】
次に、Ｓ１１１で光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０の端面間に、たとえば紫外線硬化型接着剤を充填する。この例では、粘度が３００ｃＰ以下で屈折率が石英の屈折率と同等の接着剤を用いる。図１のように接着剤充填ユニット５１を用いる場合は、たとえば、チューブ式オートディスペンサ５１で光導波路１２の端面近傍に接着剤を滴下することで、毛細管現象により光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０の端面間に接着剤を充填することができる。
【００３７】
最後に、Ｓ１１３で充填した接着剤に紫外線を照射し、硬化させる。必要に応じて、硬化後の接合体をベーク炉などで熱キュアする。これにより、光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０の接合が完了する。
【００３８】
図６は、図３の端面間距離ｄの取得（Ｓ１０５）の別の方法を示す。上述した例では接触センサを用いて端面間距離ｄを取得していたが、図６では、非接触で端面間距離ｄを求める。
【００３９】
観察ステップＳ１０３のあと、Ｓ２０１で、光導波路１２の実像へのフォーカス位置を取得する。このフォーカス位置の取得は、Ｓ１０３で焦点調整するときに光導波路１２に合焦したときのカメラ４０の位置を記憶しておき、これを読み出してもよい。光導波路１２の実像は、図７に示すように、カメラ４０により観察角度φで光導波路１２のエッジを観察したときに、直接撮影される像である。このときのカメラ位置をｙ1とする。
【００４０】
次に、Ｓ２０２で、光導波路１２の反射像へのフォーカス位置を取得する。図７を参照すると、カメラステージ４１を駆動して、観察角度φを保ったままカメラ４０のｙ軸方向の位置を変えると、光導波路１２の実像はカメラ４０の視野から外れる。しかし、ある位置までカメラ４０を動かすと、光ファイバ２２の端面で反射した光が光導波路１２のエッジで焦点を結び、光導波路１２の反射像を得ることができる。このときのカメラ４０のｙ軸方向の位置をｙ2とする。
【００４１】
次に、Ｓ２０３でカメラ位置ｙ1、ｙ2を用いて光導波路１２と光ファイバアレイ２０の端面間距離ｄを算出する。図７に示すように、光ファイバ２２の端面で反射された反射光の光導波路１２のエッジまでの光路長をＬ2とする。光ファイバアレイ２０が存在しないと仮定したとき、光ファイバ２２の端面反射位置から、直進光と光導波路１０の延長線との交点までの光路長をＬ1とする。Ｌ1＝Ｌ2であり、カメラ４０の移動量は|ｙ2−ｙ1|であるから、端面間距離ｄは式（２）で求められる。
【００４２】
ｄ＝|ｙ2−ｙ1|                    （２）
このようにして算出した端面間距離ｄを用いて、ステップＳ１０７で相対位置を算出する。この方法は、接触センサなどの追加の機器を必要としないので、装置コストを低減できる。また非接触のため光導波路１２や光ファイバ２２への影響が少ない。また、光導波路チップ１０や光ファイバアレイ２０の端面に凹凸があって、光導波路１２と光ファイバ２２が接触できない場合にも有効である。
【００４３】
図７の方法で端面間距離ｄを算出した場合も、位置合わせ（図３のＳ１０９）の段階でｙ軸方向への位置調整を行うのが望ましい。光導波路１２と光ファイバコア２５を同一視野内に入れるための焦点調整で決まる端面間距離ｄ（Ｓ１０３、Ｓ１０５）は、必ずしも光結合や毛細管現象のための最適距離とはならないからである。マルチチャンネルでの光結合と、用いる接着剤の毛細管現象の観点から、別途ｙ軸方向への最適位置間隔を設定しておくのが望ましい。
【００４４】
図８は、カメラ４０の別の配置例を示す図である。観察角度φとカメラレンズの被写界深度によっては、光ファイバアレイ２０端面の一部の狭い領域にしか焦点が合わない場合がある。この場合、図８に示すように、カメラ４０のレンズの近傍にミラー６１を配置して折り返し光学系を構成し、水平に近い角度から観察してもよい。この場合も、観察角度φによるｚ軸方向（高さ方向）へのずれ量ΔＨを勘案して、光導波路１２と光ファイバコア２５の間のカメラ座標での見かけの相対位置から、実際の相対位置を計算して位置合わせを行なうことができる。
【００４５】
図９は、光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０の端面が、光軸との直交面に対して角度α（たとえば８度）の傾斜がついている場合の端面間距離の算出を示す。この場合は、カメラ４０の観察角度φを傾斜角度αよりも大きく設定する。光ファイバアレイ２０の端面に傾斜がついているため、光導波路１２のエッジの反射像を得るために、カメラ４０をｙ軸方向とｚ軸方向に動かす。
【００４６】
端面間距離ｄは、カメラ４０のｙ軸方向への移動距離|ｙ2−ｙ1|、ｚ軸方向への移動距離|ｚ1−ｚ2|、観察角度φ、及び傾斜角度αから算出することができる。図１０を参照して、端面間距離ｄの算出を説明する。
【００４７】
光ファイバ２２の端面で反射された反射光の光導波路１２のエッジまでの光路長をＬ2とする。光ファイバアレイ２０が存在しないと仮定したとき、光ファイバ２２の端面反射位置からＬ2と同じ光路長で直進する直進光の光路をＬ1とする。カメラ４０が移動しても観察角度φは同じであるから、
cosφ＝（|ｙ2−ｙ1|−ｄ）／Ｌ1                    （３）
である。
【００４８】
反射光Ｌ2と、光導波路１２の延長線（光軸）とがなす角度は、
π／２−α−[π／２−（φ−α）]＝φ−２α            （４）
であるから、
sin（φ−２α）＝[(|ｙ2−ｙ1|−ｄ)tanφ−|ｚ1−ｚ2|]／Ｌ2    （５）
である。
【００４９】
式（３）、（５）から、Ｌ１及びＬ２は、式（６）及び式（７）でそれぞれ表わされる。
【００５０】
【数１】
2015055788.tif 000003
ここで、Ｌ1＝Ｌ2であるから、端面間距離ｄは、式（８）で表わされる。
【００５１】
ｄ＝|ｙ2−ｙ1|＋［cosφ／{sin(φ−２α)−sinφ}］|ｚ1−ｚ2|    （８）
この方法によると、光導波路チップ１０と光ファイバアレイ２０の接合端面が傾斜している場合でも、非接触で端面間距離ｄを求め、光導波路１２と光ファイバ２２との相対位置を算出することができる。
【００５２】
位置合わせ装置１の制御装置５０は、位置合わせプログラムによって位置合わせ制御を行なってもよい。この場合、位置合わせプログラムは、制御装置５０に
(a) 同一視野内で光導波路と光ファイバの接合位置を斜め上方から観察するカメラのカメラ座標上で、前記光導波路に対する前記光ファイバの相対位置を取得する手順、
(b) 前記カメラの観察角度と、前記接合位置での前記光導波路と前記光ファイバの間の端面間距離とから、前記カメラ座標上での前記相対位置と、実際の相対位置との間のずれ量を算出する手順、及び
(c) 前記ずれ量に基づいて前記実際の相対位置を算出して、前記光導波路と前記光ファイバを位置合わせするための移動量を算出する手順、
を実行させる。
【００５３】
このように、実施形態の構成及び手法によると、高価な機器を用いずに、パッシブ調整により光伝送路同士を高精度に位置合わせすることができる。また、光モジュールの組立てを高精度に行うことができる。
【００５４】
以下の説明に対し、以下の付記を提示する。
（付記１）
第１光伝送路と第２光伝送路の接合位置の斜め上方に配置したカメラにより、同一視野内で前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の前記接合位置を観察して、カメラ座標上での前記第１光伝送路に対する前記第２光伝送路の相対位置を取得し、
前記接合位置での前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の間の端面間距離を取得し、
前記端面間距離と前記カメラの観察角度とに基づいて、前記カメラ座標上での前記相対位置と、実際の相対位置との間のずれ量を算出し、
前記カメラ座標上での前記相対位置と前記ずれ量とから、前記第１光伝送路に対する前記第２光伝送路の前記実際の相対位置を算出して、前記第１光伝送と前記第２光伝送路の位置合わせ量を決定する
ことを特徴とする光伝送路の位置合わせ方法。
（付記２）
前記端面間距離は、前記第１光伝送路の実像を取得するときの前記カメラの第１合焦位置と、前記第２光伝送路からの反射光により前記第１光伝送路の反射像を取得するときの前記カメラの第２合焦位置とに基づいて算出されることを特徴とする付記１に記載の位置合わせ方法。（請求項２）
（付記３）
前記同一視野内での観察は、前記カメラにより前記第１光伝送路に焦点を合わせ、前記第１光伝送路の合焦状態を維持したまま、前記第２光伝送路に焦点が合うまで前記第２光伝送路を前記第１光伝送路に接近させることを特徴とする付記１又は２に記載の位置合わせ方法。
（付記４）
前記第１光伝送路と前記第２光伝送路はそれぞれ複数のチャンネルを有し、前記複数のチャンネルの少なくとも両端のチャンネルについて、前記ずれ量を算出することを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の位置合わせ方法。
（付記５）
前記少なくとも両端のチャンネルについて、前記ずれ量から前記実際の相対位置を計算し、前記実際の相対位置で表される前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の位置の差のトータルを最小にする前記位置合わせ量を求めることを特徴とする付記４に記載の位置合わせ方法。
（付記６）
前記同一視野内での観察に先立って、前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の位置の粗調整を行うことを特徴とする付記１〜５のいずれかに記載の位置合わせ方向。
（付記７）
前記位置合わせ量に基づいて、前記第１光伝送路と前記第２光伝送路を位置合わせし、
前記位置合わせされた前記第１光伝送路と前記第２光伝送路を接合する、
ことを特徴とする付記１〜６のいずれかに記載の位置合わせ方法。
（付記８）
第１光伝送路が形成された第１部材に対して、第２光伝送路が形成された第２部材を相対的に移動させる可動メカニズムと、
前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の接合位置の斜め上方に配置され、同一視野内で前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の前記接合位置を観察するカメラと、
前記カメラのカメラ座標上で前記第１光伝送路に対する前記第２光伝送路の相対位置を取得し、前記カメラの観察角度と、前記接合位置での前記第１光伝送路と前記第２光伝送路の間の端面間距離とに基づいて、前記カメラ座標上での前記相対位置と実際の相対位置との間のずれ量を算出し、前記カメラ座標上の前記相対位置と前記ずれ量に基づいて前記第１光伝送と前記第２光伝送路を位置合わせするための移動量を決定する制御部と、
を有することを特徴とする位置合わせ装置。
（付記９）
前記制御部は、前記カメラが前記第１光伝送路の実像を取得するときの第１合焦位置と前記第２光伝送路からの反射光により前記第１光伝送路の反射像を取得するときの第２合焦位置とに基づいて、前記端面間距離を算出することを特徴とする付記８に記載の位置合わせ装置。
（付記１０）
同一視野内で第１光伝送路と第２光伝送路の接合位置を斜め上方から観察するカメラのカメラ座標上で、前記第１光伝送路に対する前記第２光伝送路の相対位置を取得する手順と、
前記カメラの観察角度と、前記接合位置での前記第１光伝送路と前記第２光伝送路との間の端面間距離とから、前記カメラ座標上での前記相対位置と、実際の相対位置との間のずれ量を算出する手順と、
前記ずれ量に基づいて前記実際の相対位置を算出して、前記第１光伝送路と前記第２光伝送路を位置合わせするための移動量を算出する手順と、
を制御装置に実行させる位置合わせプログラム。
（付記１１）
前記カメラが前記第１光伝送路の実像を取得するときの第１合焦位置と、前記第２光伝送路からの反射光により前記第１光伝送路の反射像を取得するときの第２合焦位置とに基づいて、前記端面間距離を算出する手順、
をさらに実行させることを特徴とする付記１０に記載の位置合わせプログラム。
【符号の説明】
【００５５】
１  位置合わせ装置
１０  光導波路チップ
１２  光導波路
２０  光ファイバアレイ
２２  光ファイバ
２５  光ファイバコア
３１、３２  ステージ
３３  ステージコントローラ
４０  カメラ
４１  カメラステージ
４３  カメラステージコントローラ
４５  画像処理ユニット
５０  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図４】
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