(57)【要約】【課題】光学素子を基板に実装する際に、精度良くそれらの位置関係を計測することができ、また、その計測結果を用いて光学素子を基板に精度良く実装することのできる方法及び装置を提供する。【解決手段】光学素子３および基板２に光を照射し、高さ算出器１１において、照射した光のうち光学素子３で反射したものと基板２で反射したものとの干渉具合を示すデータを生成し、生成したデータを平均化処理後に微分処理し、微分結果に基づいて光学素子と基板間の相対位置を算出する。そしてこの算出結果に基づいて光学素子３を保持移動手段１２で移動させる。【選択図】　　　　図１
2004077381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子および基板に光を照射する照射工程と、
光学素子で反射した光と基板で反射した光との干渉具合を示すデータを生成するデータ生成工程と、
生成したデータを平均化処理後に微分処理する微分工程と、
微分結果に基づいて光学素子および基板間の相対位置を算出する算出工程とを備えることを特徴とする、光学素子位置計測方法。
【請求項２】
前記照射工程では、光学素子および基板に対して波長の異なる波長λ１の光および波長λ２の光をそれぞれほぼ同位置に照射し、
前記データ生成工程では、光学素子で反射した光と基板で反射した光とが干渉した光を光学素子と基板間の高さ方向に光学素子を移動させながら前記各波長毎に測定することによって、干渉具合を示す測定データを各波長毎に生成し、
前記微分工程では、各波長毎に生成した測定データをそれぞれ平均化処理後に微分処理し、
前記算出工程では、各波長ごとの微分結果に基づいて光学素子と基板間の高さを算出することを特徴とする、請求項１記載の光学素子位置計測方法。
【請求項３】
前記照射工程では、光学素子および基板に所定波長の光を同時に照射し、
前記データ生成工程では、光学素子で反射した光と基板で反射した光とが干渉した光を撮像することによって、干渉具合を示す画像データを生成し、
前記微分工程では、生成した画像データを平均化処理後に微分処理し、
前記算出工程では、微分結果に基づいて光学素子と基板間の傾き角を算出することを特徴とする、請求項１記載の光学素子位置計測方法。
【請求項４】
請求項１記載の光学素子位置計測方法によって算出される光学素子と基板間の相対位置に基づいて、基板に実装された光源の光出射位置と光学素子中の導波路との相対位置、または基板と光学素子中の導波路との相対位置を調整することを特徴とする、導波路調整方法。
【請求項５】
所定波長の光を分岐させて光学素子および基準ミラーにそれぞれ照射する照射工程と、
光学素子で反射した光と基準ミラーで反射した光とが干渉した光を撮像することによって、干渉具合を示す画像データを生成するデータ生成工程と、
生成した画像データを平均化処理後に微分処理する微分工程と、
微分結果に基づいて光学素子中の導波路位置を算出する算出工程と、
算出した導波路位置に基づいて、基板に実装された光源の光出射位置と光学素子中の導波路との相対位置を調整する調整工程とを備えることを特徴とする、導波路調整方法。
【請求項６】
基板に光源を実装する工程と、基板に実装された光源の光出射位置と光学素子中の導波路位置とを請求項４または５記載の導波路調整方法によって調整する工程と、調整された位置に光学素子を実装する工程とを備えることを特徴とする、光モジュール製造方法。
【請求項７】
光学素子および基板に波長λ１の光を照射する第１の光源と、
前記波長λ１の光が光学素子および基板に照射される位置とほぼ同位置に波長λ１とは異なる波長λ２の光を照射する第２の光源と、
光学素子で反射した前記波長λ１の光と基板で反射した前記波長λ１の光とが干渉した光を受光する第１の受光素子と、
光学素子で反射した前記波長λ２の光と基板で反射した前記波長λ２の光とが干渉した光を受光する第２の受光素子と、
光学素子を移動させる保持移動手段と、
光学素子を前記保持移動手段によって光学素子と基板間の高さ方向に移動させながら前記第１の受光素子および前記第２の受光素子からの各波長毎のデータを測定し、該測定データを平均化処理後に微分処理し、該微分結果に基づいて光学素子と基板間の高さを算出する高さ算出器とを備えることを特徴とする、光学素子位置計測装置。
【請求項８】
光学素子および基板に所定波長の光を同時に照射する光源と、
光学素子で反射した前記所定波長の光と基板で反射した前記所定波長の光とが干渉した光を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子からの画像データを平均化処理後に微分処理し、該微分結果に基づいて光学素子と基板間の傾き角を算出する傾き角算出器とを備えることを特徴とする、光学素子位置計測装置。
【請求項９】
請求項７記載の光学素子位置計測装置に加えて、前記高さ算出器の算出結果に基づいて基板に実装された光源の光出射位置と光学素子中の導波路との相対位置を調整するための制御信号を出力するコントローラをさらに含み、
前記保持移動手段は、前記制御信号に基づいて光学素子と基板間の高さ方向に光学素子を移動させることを特徴とする、導波路調整装置。
【請求項１０】
請求項８記載の光学素子位置計測装置に加えて、前記傾き角算出器の算出結果に基づいて基板と光学素子中の導波路との相対位置を調整するための制御信号を出力するコントローラと、前記制御信号に基づいて光学素子を回転させる保持回転手段とをさらに備えることを特徴とする、導波路調整装置。
【請求項１１】
所定波長の光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を分岐するハーフミラーと、
前記ハーフミラーで分岐された一方の光を反射する基準ミラーと、
前記ハーフミラーを透過して光学素子で反射した光と前記ハーフミラーで反射して前記基準ミラーでさらに反射した光とが干渉した光を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子からの画像データを平均化処理後に微分処理し、該微分結果に基づいて光学素子中の導波路位置を算出する導波路位置算出器と、
前記導波路位置算出器の算出結果に基づいて基板に実装された光源の光出射位置と光学素子中の導波路との相対位置を調整するための制御信号を出力するコントローラと、
前記制御信号に基づいて光学素子を移動させる保持移動手段とを備えることを特徴とする、導波路調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子位置計測方法及び装置、導波路調整方法及び装置ならびに光モジュール製造方法に関し、さらに特定的には、低反射率の光学素子を基板に実装する際に精度良くそれらの位置関係を計測して実装することのできる方法及び装置に関し、例えば半導体レーザの光出射位置と導波路の位置合わせに好適に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に、従来の導波路調整装置の基本構成図を示す。図１０において、１０１は半導体レーザ等の光源であり、１０２は光源１０１が実装された基板であり、１０３は導波路であり、１０４は導波路１０３を有する低反射率の光学素子であり、１０５は基板１０２と光学素子１０４との高さおよび傾き角を測定するためのＴＶカメラであり、１０６はＴＶカメラ１０５からの画像データより基板１０２と光学素子１０４との高さ及び傾き角を算出する算出器であり、１０７は光学素子１０４を保持し、かつｙ軸の移動機構とθｘ方向の回転機構を有する保持移動回転手段であり、１０８は算出器１０６からのデータに基づいて光学素子１０４を所定量移動または回転させるための制御信号を保持移動回転手段１０７に出力するコントローラである。
【０００３】
以上のように構成された従来の導波路調整装置の動作について説明する。ＴＶカメラ１０５は、基板１０２の上面と光学素子１０４の下面を撮像する。算出器１０６は、ＴＶカメラ１０５で撮影された画像データに基づいて、基板１０２から光学素子１０４までの高さと、基板１０２と光学素子１０４との傾き角とを算出する。算出器１０６により求められた高さデータおよび傾き角データはコントローラ１０８に送られる。
【０００４】
コントローラ１０８は、予め求めておいた光源１０１の光出射位置と、光学素子１０４の底面から導波路１０３までの設計値と、算出器１０６から送られてきた高さデータとに基づいて、光学素子１０４の移動量を求める。またコントローラ１０８は、算出器１０６から送られてきた傾き角データに基づいて、基板１０２と光学素子１０４との傾き角がゼロとなるような移動角度を求める。コントローラ１０８により求められた移動量および移動角度は制御信号として保持移動回転手段１０７に出力される。
【０００５】
保持移動回転手段１０７は、コントローラ１０８から出力された移動量に基づいて光学素子１０４を移動させ、光源１０１の光出射位置と導波路１０３とを位置合わせする。また同様に保持移動回転手段１０７は、コントローラ１０８から出力された移動角度に基づいて光学素子１０４を傾け、基板１０２と光学素子１０４との角度を調整する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の導波路調整装置では次のような課題がある。
基板１０２および光学素子１０４はダイシング等により個片化されるため、それらの側面には数十ミクロン程度のチッピング（欠け）が発生している。基板１０２および光学素子１０４のエッジを画像処理によって測定する場合にはこのチッピングの影響を受けるため、サブミクロンオーダでエッジを測定することは困難である。したがって、画像処理による測定では基板１０２と光学素子１０４との高さを精度良く測定することはできない。基板１０２と光学素子１０４との傾き角の測定に関しても同様である。
【０００７】
上記の導波路調整装置では、このような画像処理によって得られた精度の悪い高さデータを用いて基板１０２と光学素子１０４との高さを調整するため、光源１０１の光出射位置と導波路１０３とが大きくずれてしまう可能性があり、この位置調整に時間がかかってしまうという問題がある。また同じく画像処理によって得られた精度の悪い傾き角データを用いて基板１０２と光学素子１０４との傾き角を調整するため、光源１０１からの光が効率良く導波路１０３に入射しないという問題がある。
【０００８】
また、基板１０２に光学素子１０４を実装する際には、基板１０２上に実装された光源１０１の光出射位置と光学素子１０４が有する導波路１０３とを正確に位置合わせする必要がある。ところが光学素子１０４は前述のようにダイシング等により切断されるため光学素子１０４のｘ軸方向（図１０参照）の大きさは個々に異なり、外形寸法からは導波路１０３の位置を精度良く求めることができない。また、ガラス等で作製された導波路１０３はコアとクラッドとの屈折率差が小さいため、画像処理では導波路１０３の位置を認識することができない。そのため、上記の導波路調整装置では、図１０のｘ軸方向に関する光源１０１の光出射位置と導波路１０３との位置調整に時間がかかってしまうという問題がある。
【０００９】
それゆえに本発明の目的は、光学素子を基板に実装する際に、精度良くそれらの位置関係を計測することができ、また、その計測結果を用いて光学素子を基板に精度良く実装することのできる方法及び装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の構成を採用した。
本発明の光学素子位置計測方法は、光学素子および基板に光を照射する照射工程と、照射した光のうち光学素子で反射したものと基板で反射したものとの干渉具合を示すデータを生成するデータ生成工程と、生成したデータを平均化処理後に微分処理する微分工程と、微分結果に基づいて光学素子と基板間の相対位置を算出する算出工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
なお、上記の光学素子位置計測方法は、例えば基板に実装された光源の光出射位置と光学素子中の導波路との相対位置を調整する場合や、また例えば基板と光学素子中の導波路との相対位置を調整する場合に好適に利用することができる。
【００１２】
また本発明の導波路調整方法は、所定波長の光を分岐させて光学素子および基準ミラーにそれぞれ照射する照射工程と、照射した光のうち光学素子で反射したものと基準ミラーで反射したものとが干渉した光を撮像することによって、干渉具合を示す画像データを生成するデータ生成工程と、生成した画像データを平均化処理後に微分処理する微分工程と、微分結果に基づいて光学素子中の導波路位置を算出する算出工程と、算出した導波路位置に基づいて、基板に実装された光源の光出射位置と光学素子中の導波路との相対位置を調整する調整工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
なお、以上の光学素子位置計測方法ないし導波路調整方法は、例えば光通信や光ディスクドライバなどで用いられる半導体レーザを含む光モジュールの製造に好適に利用することができる。
【００１４】
また本発明の光学素子位置計測装置は、光学素子および基板に波長λ１の光を照射する第１の光源と、波長λ１の光が光学素子および基板に照射される位置とほぼ同位置に波長λ１とは異なる波長λ２の光を照射する第２の光源と、波長λ１の光のうち光学素子で反射したものと基板で反射したものとが干渉した光を受光する第１の受光素子と、波長λ２の光のうち光学素子で反射したものと基板で反射したものとが干渉した光を受光する第２の受光素子と、光学素子を移動させる保持移動手段と、光学素子を保持移動手段によって光学素子と基板間の高さ方向に移動させながら第１の受光素子および第２の受光素子からの各波長毎のデータを測定し、この測定データを平均化処理後に微分処理し、この微分結果に基づいて光学素子と基板間の高さを算出する高さ算出器とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の他の光学素子位置計測装置は、光学素子および基板に所定波長の光を同時に照射する光源と、所定波長の光のうち光学素子で反射したものと基板で反射したものとが干渉した光を撮像する撮像素子と、撮像素子からの画像データを平均化処理後に微分処理し、この微分結果に基づいて光学素子と基板間の傾き角を算出する傾き角算出器とを備えることを特徴とする。
【００１６】
なお、上記の各光学素子位置計測装置は、例えば基板に実装された光源の光出射位置と光学素子中の導波路との相対位置を調整する装置や、また例えば基板と光学素子中の導波路との相対位置を調整する装置に好適に利用することができる。
【００１７】
また本発明のさらに他の導波路調整装置は、所定波長の光を出射する光源と、光源から出射された光を分岐するハーフミラーと、ハーフミラーで分岐された一方の光を反射する基準ミラーと、光源から出射された光のうちハーフミラーを透過して光学素子で反射したものとハーフミラーで反射して基準ミラーでさらに反射したものとが干渉した光を撮像する撮像素子と、撮像素子からの画像データを平均化処理後に微分処理し、この微分結果に基づいて光学素子中の導波路位置を算出する導波路位置算出器と、導波路位置算出器の算出結果に基づいて基板に実装された光源の光出射位置と光学素子中の導波路との相対位置を調整するための制御信号を出力するコントローラと、制御信号に基づいて光学素子を移動させる保持移動手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
なお「干渉具合を示すデータ」には、干渉した光の強度を記録したデータや干渉縞を撮像した画像データが含まれる。また「平均化処理」としては、データに含まれるノイズの影響を緩和することができる公知の任意の処理を使用することができ、例えばデータの移動平均処理や、メディアン法などの画像データの平滑化処理が含まれる。また「微分処理」としては、公知の微分処理またはそれに相当する処理を使用することができ、例えばある間隔でサンプリングされたデータの隣り合うデータの差分を順次求めて差分データを生成する処理や、ロバーツ法などの画像データの面内微分処理が含まれる。また「相対位置」とは、物体間の相対的な位置だけでなく物体間の相対的な角度をも含むものとする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の種々の実施形態を図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る導波路調整装置の基本構成図を示す。図１において、１は半導体レーザ等の光源であり、２は光源１が実装された基板であり、３は導波路を有する低反射率の光学素子であり、４は波長λ１のコヒーレント光を出射する第１の光源であり、５は波長λ２のコヒーレント光を出射する第２の光源であり、６は第１のダイクロイックミラーであり、７はハーフミラーであり、８は第２のダイクロイックミラーであり、９は波長λ１の光を受光する第１の受光素子であり、１０は波長λ２の光を受光する第２の受光素子であり、１１は第１の受光素子９および第２の受光素子１０からそれぞれ出力される信号に基づいて基板２と光学素子３との高さを算出する高さ算出器であり、１２は光学素子３を保持して紙面上下方向に移動させる保持移動手段であり、１３は高さ算出器１１からのデータに基づいて光学素子３を所定の高さに移動させるための制御信号を保持移動手段１２に出力するコントローラである。
【００２０】
上記の構成を有する導波路調整装置において、基板２から光学素子３までの高さを計測して導波路の位置を調整する仕組みについて以下に説明する。第１の光源４を出射した波長λ１の光と第２の光源５を出射した波長λ２の光は、第１のダイクロイックミラー６によって合波される。この光はハーフミラー７を透過して光学素子３と基板２に照射される。ここで、光学素子３の底面（基板２側）で反射した光と基板２の上面で反射した光は、波長毎に互いに干渉する。そして元来た光路をたどり、ハーフミラー７で反射される。ハーフミラー７で反射された光は第２のダイクロイックミラー８により波長分離される。つまり波長λ１の光は第２のダイクロイックミラー８を透過し、波長λ２の光は第２のダイクロイックミラー８で反射される。波長λ１の光は第１の受光素子９で受光され、波長λ２の光は第２の受光素子１０で受光される。
【００２１】
基板２と光学素子３との高さがｈの時、第１の受光素子９で受光される光強度Ｉ１は、下記の式１のように書ける。ただしＲ０は光学素子３での反射率であり、Ｒ１は基板２での反射率である。
Ｉ１∝Ｒ０＋Ｒ１＋（Ｒ０Ｒ１）１／２ｃｏｓ（４πｈ／λ１）・・・（式１）
同様に、第２の受光素子１０で受光される光強度Ｉ２は、下記の式２のように書ける。
Ｉ２∝Ｒ０＋Ｒ１＋（Ｒ０Ｒ１）１／２ｃｏｓ（４πｈ／λ２）・・・（式２）
【００２２】
これら式１および式２を用いて高さｈを算出できることは良く知られている。しかしながら、Ｓｉウエハーのような反射率Ｒ１の高い基板２にガラスやＬＮ素子等の反射率Ｒ０が低い光学素子３を実装する場合にはＩ１とＩ２の光強度の差が大きいため、図２の実線で示した測定データのように変調成分に対するバイアス値の割合が大きくなり、ビジビリティーの低い干渉となってしまう。このような測定データはノイズに対して弱く、このような測定データをそのまま用いたのでは精度良く高さが求められない。なお、図２の横軸は光学素子３と基板２間の高さｈを示しており、縦軸はデータの値を示している。
【００２３】
そこで本実施形態では、まず保持移動手段１２によって光学素子３を高さ方向に移動させながら、高さ算出器１１は、第１の受光素子９および第２の受光素子１０で受光される光の強度を適当な高さ間隔（ただし光学素子３を移動させる距離に比べて十分に小さい間隔）でそれぞれ記録し、測定データとして蓄積する。このとき保持移動手段１２によって光学素子３を移動させる距離は、例えば波長λ１／２以上かつ波長λ２／２以上とする。
【００２４】
上記の処理によって、各波長毎に図２の実線で示すような測定データ（ただし実際には所定のサンプリング間隔を有する離散データとなる）が蓄積されると、高さ算出器１１は、これらの測定データに対して移動平均を行い、図２の破線で示すような移動平均データをそれぞれ生成する。この移動平均処理により測定データに含まれているノイズの影響を緩和させることができる。
【００２５】
さらに高さ算出器１１は、各波長毎に移動平均データに対して隣接するデータ間の差分を求め、図２の一点鎖線で示すような差分データを生成する。もしも生成した差分データがばらつく場合には、さらに移動平均を行うことによってそのばらつきを低減すればよい。高さ算出器１１は、こうして得られた２波長の差分データを用いて光学素子３と基板２との高さｈを算出する。
【００２６】
高さ算出器１１が生成した差分データには測定データとは異なりバイアス値がなく、測定データに比べてビジビリティーの高いデータとなる。そのため、光学素子３の反射率Ｒ０が小さく、基板２で反射した光と光学素子３で反射した光との干渉がビジビリティーの低い干渉であったとしても、光学素子３の基板２からの高さｈをより精度良く計測することができる。さらに本実施形態では、光学素子３および基板２の側面を観察することなく高さを計測するため、光学素子３および基板２の側面にチッピングが存在していたとしても光学素子３の基板２からの高さｈを精度良く計測することができる。
【００２７】
こうして高さ算出器１１で生成された高精度の高さデータはコントローラ１３に送られる。コントローラ１３は、この高さデータに基づいて、予め求めておいた光源１の光出射位置と現在の光学素子３中の導波路位置との相対値を算出し、光学素子３を移動させるべき移動量を求め、この移動量に基づいて保持移動手段１２を制御するための制御信号を出力する。保持移動手段１２はこの制御信号に基づいて光学素子３を移動させる。こうして精度の良い高さデータを用いて光学素子３の位置を調整するため、光源１の出射位置と光学素子３の導波路位置とを高速に精度良く合わせることができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、基板から導波路を有する光学素子までの高さを計測したが、導波路を含む光学素子に限らず、任意の光学素子について本発明を適用してその光学素子と基板間の高さを精度良く計測することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
図３に、本発明の第２の実施形態に係る導波路調整装置の基本構成図を示す。なお図３において、図１と同一機能を有するものには同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００３０】
図３において、２１はコヒーレント光を出射する光源であり、２２は光源２１から基板２および光学素子３に向けて出射される光を透過するとともに、基板２および光学素子３で反射した光を反射するハーフミラーであり、２３はハーフミラー２２で反射した光を撮像するＴＶカメラであり、２４はＴＶカメラ２３で撮像された干渉縞画像に基づいて光学素子３と基板２間の傾き角を算出する傾き角算出器であり、２５は光学素子３を保持して光学素子３を紙面上下方向と直交する２軸方向（θｘ、θｚ）に回転させる保持回転手段であり、２６は傾き角算出器２４からのデータに基づいて光学素子３を所定の角度だけ傾けるための制御信号を保持回転手段２５に出力するコントローラである。
【００３１】
次に、光学素子３と基板２間の傾き角を計測して導波路の位置を調整する方法を図３を用いて説明する。光源２１を出射した光は、ハーフミラー２２を透過して光学素子３および基板２に照射される。ここで、光学素子３の底面（基板２側）で反射した光と基板２の上面で反射した光は干渉する。そして、この干渉した光は元来た光路をたどり、ハーフミラー２２で反射される。ハーフミラー２２で反射された光はＴＶカメラ２３により撮像される。
【００３２】
光学素子３と基板２が平行でない場合、ＴＶカメラ２３で撮像された画像には干渉縞が表れるが、この干渉縞を用いて光学素子３と基板２間の傾き角を求められることは良く知られている。しかしながら、Ｓｉウエハーのような反射率の高い基板２にガラスやＬＮ素子等の反射率が低い光学素子３の場合には、第一の実施形態で説明したように、ＴＶカメラ２３で観察される干渉縞はビジビリティーの低い干渉縞となる（図４参照）。このような画像データはノイズに対して弱く、このような画像データをそのまま用いたのでは精度良く傾き角が求められない。
【００３３】
そこで本実施形態では、ＴＶカメラ２３で撮像された画像データを、傾き角算出器２４で測定データとして蓄積する。傾き角算出器２４は、この測定データに対して、メディアン法等により近傍の画素との平滑化を行い、平滑化データを生成する。この平滑化処理により測定データに含まれているノイズの影響を緩和させることができる。
【００３４】
さらに傾き角算出器２４は、この平滑化データに対してロバーツ法などの面内微分処理を行い、微分データを生成する。傾き角算出器２４は、こうして得られた微分データを用いて光学素子３と基板２との傾き角を算出する。
【００３５】
傾き角算出器２４が生成した微分データには測定データとは異なりバイアス値がなく、測定データに比べてビジビリティーの高いデータとなる。そのため、光学素子３の反射率が小さく、基板２で反射した光と光学素子３で反射した光との干渉がビジビリティーの低い干渉であったとしても、光学素子３と基板２間の傾き角を精度良く計測することができる。図５は、ＴＶカメラ２３から出力される画像データのある走査線のデータを示している。なお、横軸は走査線上の各画素位置を示しており、縦軸はデータの値を示している。画像データはこのようにＴＶカメラ２３のＣＣＤ等の撮像素子によってサンプリングされたデータとなる。図から明らかなように、測定データからは極大点や極小点を正確に求めることは困難であるが、差分データからは、例えばその０クロス点（データの値が０となる点）を撮像素子の解像度によらずより正確に求めることができる。図６は、図４に示した画像データから上記の０クロス点を抽出した場合の画像データである。このようなビジビリティーの高いデータを用いることにより、光学素子３と基板２間の傾き角をより高精度に計測することができる。ただし図６に示したのは単なる一例であって、傾き角算出器２４は、必ずしも図６に示すような画像データを生成する必要はない。傾き角算出器２４は、図５に示すような差分データから傾き角を直接算出することができる。
【００３６】
さらに本実施形態では、光学素子３および基板２の側面を観察することなく傾き角を計測するため、光学素子３および基板２の側面にチッピングが存在していたとしても光学素子３と基板２間の傾き角を精度良く計測することができる。
【００３７】
こうして傾き角算出器２４で生成された高精度の傾き角データはコントローラ２６に送られる。コントローラ２６は、この傾き角度データに基づいて、光学素子３と基板２間の傾き角がゼロとなるような光学素子３の移動角度を求め、この移動量に基づいて保持回転手段２５を制御するための制御信号を出力する。保持回転手段２５はこの制御信号に基づいて光学素子３を傾ける。こうして精度の良い傾き角度データを用いて光学素子３と基板２間の傾き角を調整するため、光源１からの光が高効率に光学素子３中の導波路に入射されるように、光学素子３と基板２間の傾き角を高速に調整することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、導波路を有する光学素子と基板間の傾き角を計測したが、導波路を含む光学素子に限らず、任意の光学素子について本発明を適用してその光学素子と基板間の傾き角を精度良く計測することができる。
【００３９】
（第３の実施の形態）
図７に、本発明の第３の実施形態に係る導波路調整装置の基本構成図を示す。なお図７において、図１と同一機能を有するものには同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
図７において、３１はコヒーレント光を出射する光源であり、３２は光源３１からの光を２分岐するハーフミラーであり、３３は光源３１から出射されハーフミラー３２で反射した光を元来た光路に戻す基準ミラーであり、３４は光学素子３の下面（基板２側）で反射した光と基準ミラー３３で反射した光とがハーフミラー３２で合波されて干渉した光を受光するＴＶカメラであり、３５はＴＶカメラ３４で撮像された干渉縞画像に基づいて導波路位置を算出する導波路位置算出器であり、３６は光学素子３を保持して光学素子３を紙面上下方向と直交する２軸方向に移動させる保持移動手段であり、３７は導波路位置算出器３５からのデータに基づいて光学素子３を所定量移動させるための制御信号を保持移動手段３６に出力するコントローラである。
【００４１】
次に、基板２上に実装された光源１の光出射位置と光学素子３が有する導波路とを位置合わせする方法を図７を用いて説明する。光源３１を出射した光は、ハーフミラー３２により２方向に分岐される。ハーフミラー３２を透過した光は光学素子３に照射され、光学素子３の底面（基板２側）で反射した後、元来た光路をたどってハーフミラー３２で反射される。一方、ハーフミラー３２で反射した光は基準ミラー３３で反射され、再度ハーフミラー３２に入射する。基準ミラー３３で反射されてハーフミラー３２を透過した光と、光学素子３の底面で反射してハーフミラー３２で反射された光とは干渉し、その干渉縞がＴＶカメラ３４により撮像される。なお干渉縞が発生するように、導波路と基準ミラーは完全には平行にならないように調整されている。
【００４２】
こうしてＴＶカメラ３４で撮像された画像に表れた干渉縞を用いて光学素子３内の屈折率が異なる部分を求められることは、位相差干渉法として良く知られている。しかしながら、導波路のようにクラッドとコアとの屈折率差が小さい場合には、導波路位置を精度良く求めることが難しい。さらに、ガラスやＬＮ素子等の反射率が低い光学素子３の場合には、第一の実施形態で説明したように、ＴＶカメラ３４で観察される干渉縞はビジビリティーの低い干渉縞となる（図８参照）。このような画像データではノイズに対して弱く、このような画像データをそのまま用いたのでは導波路位置（例えば導波路３９の中心軸の位置）を精度良く求められない。
【００４３】
そこで本実施形態では、ＴＶカメラ３４で撮像された画像データを、導波路位置算出器３５で測定データとして蓄積する。導波路位置算出器３５は、この測定データに対して、メディアン法等により近傍の画素との平滑化を行い、平滑化データを生成する。この平滑化処理により測定データに含まれているノイズの影響を緩和させることができる。
【００４４】
さらに導波路位置算出器３５は、この平滑化データに対してロバーツ法などの面内微分処理を行い、例えば図９に示すような微分データを生成する。導波路位置算出器３５は、こうして得られた微分処理後の輝度データに基づいて導波路３９と同方向の導波路エッジ３８を抽出し、そのエッジ間の中点を導波路位置として算出する。
【００４５】
導波路位置算出器３５が生成した微分データには測定データとは異なりバイアス値がなく、測定データに比べてビジビリティーの高いデータとなる。そのため、光学素子３の反射率が小さく、ハーフミラー３２で合波された光の干渉がビジビリティーの低い干渉であったとしても、精度良く傾き角を求めることができる。さらに、微分を用いることにより、屈折率差が小さくても、導波路位置を精度良く計測することができる。
【００４６】
こうして導波路位置算出器３５で生成された高精度の導波路位置データはコントローラ３７に送られる。コントローラ３７は、この導波路位置データに基づいて、予め求めておいた光源１の光出射位置と現在の光学素子３中の導波路位置との相対値を算出し、光学素子３を移動させるべき移動量を求め、この移動量に基づいて保持移動手段３６を制御するための制御信号を出力する。保持移動手段３６はこの制御信号に基づいて光学素子３を移動させる。こうして精度の良い導波路位置データを用いて光学素子３の位置を調整するため、光源１の出射位置と光学素子３の導波路位置とを高速に精度良く合わせることができる。
【００４７】
なお、以上の第１〜第３の実施形態を組み合わせて用いることにより、光源１と光学素子３との位置合わせを精度良く行うことができることは言うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光学素子を基板に実装する際に、精度良くそれらの位置関係を計測することができ、また、その計測結果を用いて光学素子を基板に精度良く実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る導波路調整装置の基本構成図である。
【図２】第１の実施形態の測定原理を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る導波路調整装置の基本構成図である。
【図４】第２の実施形態においてＴＶカメラで撮像される画像に表れる干渉縞の例を示す図である。
【図５】第２の実施形態の測定原理を示す図である。
【図６】第２の実施形態における微分処理後の画像の一例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る導波路調整装置の基本構成図である。
【図８】第３の実施形態においてＴＶカメラで撮像される画像に表れる干渉縞の例を示す図である。
【図９】第３の実施形態における微分処理後の画像の一例を示す図である。
【図１０】従来の導波路調整装置の基本構成図である。
【符号の説明】
１　光源
２　基板
３　光学素子
４　第１の光源
５　第２の光源
６　第１のダイクロイックミラー
７　ハーフミラー
８　第２のダイクロイックミラー
９　第１の受光素子
１０　第２の受光素子
１１　高さ算出器
１２　保持移動手段
１３　コントローラ
２１　光源
２２　ハーフミラー
２３　ＴＶカメラ
２４　傾き角算出器
２５　保持回転手段
２６　コントローラ
３１　光源
３２　ハーフミラー
３３　基準ミラー
３４　ＴＶカメラ
３５　導波路位置算出器
３６　保持移動手段
３７　コントローラ
【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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