(57)【要約】【課題】光学素子を高精度に位置決めして固定することができる光学素子固定装置を提供する。【解決手段】光学素子固定装置１０１の保持部１２１上には半導体レーザ４１が固定されたベース部２２が載置され、半導体レーザ４１により基準光軸５が決定される。ベース部２２の溝には、はんだが付与されて溶融される。保持部１２１に対して互いに垂直な３つの移動軸に沿って相対移動、および、互いに垂直な３つの回動軸を中心に相対回動可能な支持アーム６１に支持されたコリメータレンズ４２はベース部２２の溝へと搬送される。半導体レーザ４１からの光ビームはコリメータレンズ４２を介して撮像部７へと導かれ、光学素子固定装置１０１では、取得される光ビームの状態を示す画像に基づいてコリメータレンズ４２を基準光軸５に対して高精度に位置決めして固定することができる。【選択図】        図３
2004157304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子をベース部に固定する光学素子固定装置であって、
第１光学素子を固定するための固定媒体が付与されるベース部を保持する保持部と、
第１光学素子を支持してベース部へと搬送し、固定後に前記第１光学素子から離れる支持部と、
第１光学素子、または、ベース部に取り付けられた第２光学素子を介して出射される基準光線を受光する受光部と、
前記保持部に対して前記支持部を相対的に移動または回動する機構と、
前記受光部からの出力に基づいて第２光学素子を基準とする位置に第１光学素子を位置させる制御部と、
を備えることを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子固定装置であって、
前記制御部が、固定媒体の硬化途上において第１光学素子の位置の制御を行うことを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学素子固定装置であって、
前記第１光学素子がコリメータレンズであることを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子固定装置であって、
前記第２光学素子が前記第１光学素子に向けて光を出射する半導体発光素子であることを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の光学素子固定装置であって、
前記第１光学素子がマイクロレンズアレイであることを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項６】
請求項１、２または５に記載の光学素子固定装置であって、
前記第２光学素子が前記第１光学素子に向けて光を出射する光導波路素子であることを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項７】
請求項１または２に記載の光学素子固定装置であって、
前記第１光学素子が光ファイバであることを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項８】
請求項１または２に記載の光学素子固定装置であって、
第１光学素子および第２光学素子のうち前記受光部に近い前方光学素子と前記受光部との間において光路に対して進退可能な切替レンズをさらに備え、
前記前方光学素子がレンズであり、前記切替レンズが前記光路上に配置された状態において前記前方光学素子と前記受光部内の受光素子面とが光学的に共役とされることを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項９】
光学素子をベース部に固定する光学素子固定装置であって、
光学素子を固定するための固定媒体が付与されるベース部を保持する保持部と、
光学素子を支持してベース部へと搬送し、固定後に前記光学素子から離れる支持部と、
前記保持部に対して前記支持部を少なくとも３つの軸に関して相対的に移動または回動する移動機構と、
を備えることを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光学素子固定装置であって、
前記移動機構が、前記保持部に対して前記支持部を３つの移動軸に沿って相対移動するとともに３つの回動軸を中心に相対回動することを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の光学素子固定装置であって、
前記光学素子が、半導体発光素子、コリメータレンズ、マイクロレンズアレイまたは光ファイバであることを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の光学素子固定装置であって、
前記支持部の温度を制御する温度制御部をさらに備え、
前記支持部がはんだを介して光学素子を支持することを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の光学素子固定装置であって、
固定媒体が樹脂成分を含む接着剤であり、
ベース部上の固定媒体を硬化させる硬化手段をさらに備えることを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の光学素子固定装置であって、
固定媒体がガラスパウダ、または、はんだであり、
前記保持部の温度を制御するもう１つの温度制御部をさらに備えることを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項１５】
光学素子をベース部に固定する光学素子固定装置であって、
光学素子を固定するための固定媒体が付与されるベース部を保持する保持部と、
光学素子を支持してベース部へと搬送し、固定後に前記光学素子から離れる支持部と、
光学素子を介して出射される基準光線を受光する受光部と、
前記保持部に対して前記支持部を相対的に移動または回動する機構と、
前記受光部からの出力に基づいてベース部を基準とする位置に光学素子を位置させる制御部と、
を備えることを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項１６】
光学素子をベース部に固定する光学素子固定方法であって、
第１光学素子を支持部により支持し、ベース部に対する所定位置に位置させる工程と、
前記第１光学素子、または、前記ベース部に取り付けられた第２光学素子を介して出射される基準光線を受光部により受光する工程と、
前記受光部からの出力に基づいて前記第２光学素子を基準とする位置に前記第１光学素子を位置させる工程と、
固定媒体により前記第１光学素子を前記ベース部に対して固定する工程と、
固定後の前記第１光学素子から前記支持部を離す工程と、
を有することを特徴とする光学素子固定方法。
【請求項１７】
光学素子をベース部に固定する光学素子固定方法であって、
光学素子を支持部により支持し、少なくとも３つの軸に関して相対的に移動または回動することによりベース部に対する所定位置に位置させる工程と、
固定媒体により前記光学素子を前記ベース部に対して固定する工程と、
固定後の前記光学素子から前記支持部を離す工程と、
を有することを特徴とする光学素子固定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子を位置決めして固定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学素子ユニット（すなわち、光学素子の組み立て部品であり、例えば、光ファイバの組み立て部品や光通信用デバイス等）において、微小な光学素子を所定の光軸に対して位置決めして固定する（いわゆる、アライメントであり、位置および姿勢を調整する）手法として、光学素子を保持部材の接触面に当接させつつ１または２方向に移動して位置決めし、はんだや接着剤（例えば、紫外線硬化樹脂を含む接着剤）を周囲に充填して固定したり、あるいは、ＹＡＧレーザ等の高エネルギのパルス光を照射するレーザ融着やガラスパウダを用いるガラス融着等により固定することが従来より行われている。
【０００３】
例えば、図１に示すように半導体レーザのベアチップ１９１（以下、「半導体レーザ」という。）と光ファイバ１９２とを位置決めして固定する際には、Ｖ型の断面形状を有する溝１９３ａが形成された保持部材１９３に対して、光ファイバ１９２の先端が溝１９３ａの側面に当接することにより位置決めされる。また、コレット（図示省略）に支持された半導体レーザ１９１は保持部材１９３の上面に当接しつつ、光ファイバ１９２に対して位置決めされ固定媒体（例えば、はんだ）により固定される。
【０００４】
また、図２に示すように光導波路素子１９４と複数の光ファイバ１９２とを位置決めして固定する、いわゆる、カップリングの場合には、光導波路素子１９４が保持部材１９５に対して位置決めされて固定される。Ｖ型の断面形状を有する複数の溝１９６ａが形成された位置決め部材１９６、および、同様の断面形状を有する溝１９７ａが形成された位置決め部材１９７には、複数の光ファイバ１９２がそれぞれ溝１９６ａ，１９７ａの側面に当接して接着剤等により固定され、各位置決め部材１９６，１９７が保持部材１９５に固定されることにより、各光ファイバ１９２が光導波路素子１９４に対して位置決めされる。
【０００５】
なお、関連する技術としては以下の文献に記載されたものがある。
【０００６】
【非特許文献１】
「光技術コンタクト」，社団法人日本オプトメカトロニクス協会，平成８年１２月２０日，Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．１２（１９９６），ｐ．６１９−６２７，６３６−６４０
【非特許文献２】
「ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ」，株式会社オプトロニクス社，平成１１年４月１０日，Ｎｏ．４（１９９９），ｐ．１２９−１３３，１４０−１４９
【非特許文献３】
「ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ」，株式会社オプトロニクス社，平成１１年７月１０日，Ｎｏ．７（１９９９），ｐ．１４９−１５５
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１に示す光学素子ユニットにおいて、光ファイバ１９２はＺ方向に関しては所望の位置に調整することが可能であるが、他の方向に関する位置および姿勢は溝１９３ａの形状により決定される。また、半導体レーザ１９１は、Ｘ，Ｚ方向への移動により光ファイバ１９２に対して位置決めされるが、Ｙ方向に関する位置については自在に決定することができない。その結果、Ｘ，Ｚ方向に関する相対的な位置決め精度を１〜２μｍと高精度にすることができるのに対して、Ｙ方向に関する相対的な位置決め精度は溝１９３ａの加工精度、および、固定媒体の厚みの再現性に依存するため、Ｘ，Ｚ方向よりも悪く（例えば、数μｍ）なってしまう。
【０００８】
また、図２に示す光学素子ユニットの場合には、各位置決め部材１９６，１９７と保持部材１９５との間に接着剤等を付与し、Ｘ，Ｚ方向については貼り付け位置を調整することにより光導波路素子１９４に対して０．２μｍ程度の位置決め精度とすることができるが、Ｙ方向については溝１９６ａ，１９７ａの加工精度や光ファイバ１９２の径のばらつき等により１μｍ程度の位置決め精度となってしまう。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、光学素子を高精度に位置決めして固定することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、光学素子をベース部に固定する光学素子固定装置であって、第１光学素子を固定するための固定媒体が付与されるベース部を保持する保持部と、第１光学素子を支持してベース部へと搬送し、固定後に前記第１光学素子から離れる支持部と、第１光学素子、または、ベース部に取り付けられた第２光学素子を介して出射される基準光線を受光する受光部と、前記保持部に対して前記支持部を相対的に移動または回動する機構と、前記受光部からの出力に基づいて第２光学素子を基準とする位置に第１光学素子を位置させる制御部とを備える。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光学素子固定装置であって、前記制御部が、固定媒体の硬化途上において第１光学素子の位置の制御を行う。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の光学素子固定装置であって、前記第１光学素子がコリメータレンズである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の光学素子固定装置であって、前記第２光学素子が前記第１光学素子に向けて光を出射する半導体発光素子である。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の光学素子固定装置であって、前記第１光学素子がマイクロレンズアレイである。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項１、２または５に記載の光学素子固定装置であって、前記第２光学素子が前記第１光学素子に向けて光を出射する光導波路素子である。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項１または２に記載の光学素子固定装置であって、前記第１光学素子が光ファイバである。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項１または２に記載の光学素子固定装置であって、第１光学素子および第２光学素子のうち前記受光部に近い前方光学素子と前記受光部との間において光路に対して進退可能な切替レンズをさらに備え、前記前方光学素子がレンズであり、前記切替レンズが前記光路上に配置された状態において前記前方光学素子と前記受光部内の受光素子面とが光学的に共役とされる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、光学素子をベース部に固定する光学素子固定装置であって、光学素子を固定するための固定媒体が付与されるベース部を保持する保持部と、光学素子を支持してベース部へと搬送し、固定後に前記光学素子から離れる支持部と、前記保持部に対して前記支持部を少なくとも３つの軸に関して相対的に移動または回動する移動機構とを備える。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の光学素子固定装置であって、前記移動機構が、前記保持部に対して前記支持部を３つの移動軸に沿って相対移動するとともに３つの回動軸を中心に相対回動する。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０に記載の光学素子固定装置であって、前記光学素子が、半導体発光素子、コリメータレンズ、マイクロレンズアレイまたは光ファイバである。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれかに記載の光学素子固定装置であって、前記支持部の温度を制御する温度制御部をさらに備え、前記支持部がはんだを介して光学素子を支持する。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の光学素子固定装置であって、固定媒体が樹脂成分を含む接着剤であり、ベース部上の固定媒体を硬化させる硬化手段をさらに備える。
【００２３】
請求項１４に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の光学素子固定装置であって、固定媒体がガラスパウダ、または、はんだであり、前記保持部の温度を制御するもう１つの温度制御部をさらに備える。
【００２４】
請求項１５に記載の発明は、光学素子をベース部に固定する光学素子固定装置であって、光学素子を固定するための固定媒体が付与されるベース部を保持する保持部と、光学素子を支持してベース部へと搬送し、固定後に前記光学素子から離れる支持部と、光学素子を介して出射される基準光線を受光する受光部と、前記保持部に対して前記支持部を相対的に移動または回動する機構と、前記受光部からの出力に基づいてベース部を基準とする位置に光学素子を位置させる制御部とを備える。
【００２５】
請求項１６に記載の発明は、光学素子をベース部に固定する光学素子固定方法であって、第１光学素子を支持部により支持し、ベース部に対する所定位置に位置させる工程と、前記第１光学素子、または、前記ベース部に取り付けられた第２光学素子を介して出射される基準光線を受光部により受光する工程と、前記受光部からの出力に基づいて前記第２光学素子を基準とする位置に前記第１光学素子を位置させる工程と、固定媒体により前記第１光学素子を前記ベース部に対して固定する工程と、固定後の前記第１光学素子から前記支持部を離す工程とを有する。
【００２６】
請求項１７に記載の発明は、光学素子をベース部に固定する光学素子固定方法であって、光学素子を支持部により支持し、少なくとも３つの軸に関して相対的に移動または回動することによりベース部に対する所定位置に位置させる工程と、固定媒体により前記光学素子を前記ベース部に対して固定する工程と、固定後の前記光学素子から前記支持部を離す工程とを有する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の第１の実施の形態に係る光学素子固定装置１０１を示す斜視図である。図３の光学素子固定装置１０１は、光ビームを出射する半導体レーザ４１が固定されたベース部２２に、コリメータレンズ４２（例えば、直径１ｍｍ程度のセルフォック（登録商標）マイクロレンズ、または、非球面プレスレンズにより形成される。）を位置決めして固定する装置であり、光学素子固定装置１０１により、光ビームを平行光として出射する光学素子ユニット（以下、「半導体レーザモジュール」という。）１１が製作される。光学素子固定装置１０１は、ベース部２２を保持する保持部１２１、コリメータレンズ４２を支持する支持アーム６１、および、各種演算処理を行うＣＰＵや各種情報を記憶するメモリ等により構成された制御ユニット１０５を備える。
【００２８】
保持部１２１は、図３中のＺ方向に延びるプレート１２０上に設けられ、保持部１２１の上面には（＋Ｙ）方向に突出しベース部２２の位置決めに利用されるベース部用補助部材１２２、および、Ｖ型の断面形状を有する溝が形成されたコリメータレンズ用補助部材１２３が設けられ、コリメータレンズ用補助部材１２３には組み立て前のコリメータレンズ４２が溝の側面に当接して載置される。保持部１２１には、保持部１２１を加熱する保持部ヒータ１２４、保持部１２１の表面温度を検出する温度センサ１２５、および、半導体レーザ４１に接続されるプローブピン１２６（アノード端子とカソード端子を有する）がさらに設けられ、保持部ヒータ１２４、温度センサ１２５およびプローブピン１２６は制御ユニット１０５に接続される。
【００２９】
支持アーム６１には制御ユニット１０５に接続されたアームヒータ１６１が設けられ、アームヒータ１６１により支持アーム６１の表面温度が調整される。また、支持アーム６１は後述する各種移動機構によりＹ方向への移動、および、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な回動軸（以下、それぞれα，β，γ軸と呼ぶ。）を中心として回動可能に支持されている。
【００３０】
光学素子固定装置１０１は、保持部１２１を図３中のＸ方向へと移動するＸ方向移動機構１３１、および、Ｚ方向へと移動するＺ方向移動機構１３４を有する。基台１１１上に設けられたＸ方向移動機構１３１は、マイクロメータを有するＸ方向調整機構１３２が固定されたＸステージ１３３を有し、Ｘ方向調整機構１３２を制御することによりＸステージ１３３が基台１１１との間に設けられたガイドレール（図示省略）に沿ってＸ方向へと移動する。また、Ｚ方向移動機構１３４も同様の構成となっており、マイクロメータを有するＺ方向調整機構１３５を制御することによりプレート１２０に固定されたＺステージ１３６がＺ方向へと移動する。なお、Ｘ方向移動機構１３１およびＺ方向移動機構１３４は制御ユニット１０５に接続される。
【００３１】
また、光学素子固定装置１０１は、支持アーム６１をＹ方向へと移動するＹ方向移動機構１３７、α軸を中心に回動するα回動機構１４１、γ軸を中心に回動するγ回動機構１４４、および、β軸を中心に回動するβ回動機構１４７を有する。Ｙ方向移動機構１３７は、基台１１１上に設けられたプレート１１２に取り付けられ、マイクロメータを有するＹ方向調整機構１３８が固定されたＹステージ１３９を有する。Ｙ方向調整機構１３８が制御されることにより、Ｙステージ１３９がＹ方向へと移動する。
【００３２】
Ｙステージ１３９にはα回動機構１４１の減速機構付モータ１４２が取り付けられ、減速機構付モータ１４２が制御されることによりαテーブル１４３がα軸を中心として回動する。αテーブル１４３にはＬ型部材１４０が固定される。Ｌ型部材１４０はＸ方向へと突出しつつ法線がＺ軸に平行な面１４０ａを有しており、面１４０ａにはγ回動機構１４４が取り付けられる。γ回動機構１４４は、α回動機構１４１と同様の構成とされ、減速機構付モータ１４５によりγテーブル１４６がγ軸を中心として回動する。γテーブル１４６には支持アーム６１をβ軸を中心に回動可能に支持するβ回動機構１４７が設けられ、β回動機構１４７の減速機構付モータ１４８により、支持アーム６１がβ軸を中心として回動する。なお、Ｙ方向移動機構１３７および各回動機構１４１，１４４，１４７は制御ユニット１０５へと接続される。
【００３３】
光学素子固定装置１０１は、プローブピン１２６が接続された半導体レーザ４１からの光ビームを受光する撮像部７（例えば、ＣＣＤカメラ）をさらに有し、撮像部７はプレート１２０上に保持部１２１に対向して設けられる。撮像部７は検出用レンズ１７１および撮像デバイス１７２を有し、半導体レーザ４１からの光ビームは検出用レンズ１７１を介して撮像デバイス１７２にて受光される。プレート１２０上には切替レンズ１７３がさらに設けられ、切替レンズ１７３は撮像部７とコリメータレンズ４２との間において光ビームの光路に対して進退可能とされる。切替レンズ１７３が光路上に配置された状態において、切替レンズ１７３および検出用レンズ１７１によりコリメータレンズ４２と撮像デバイス１７２（厳密には、撮像デバイス１７２の受光面）とが光学的に共役とされる。また、撮像部７の上方にはマクロレンズを有する保持部用撮像部１７４が設けられ、ベース部２２上のコリメータレンズ４２近傍が撮像される。
【００３４】
図４は、光学素子固定装置１０１の構成を示すブロック図であり、制御部１５１、画像処理部１５２およびアーム移動制御部１５３は図３中の制御ユニット１０５に格納されている。画像処理部１５２は撮像部７からの画像データに対して各種処理を施し、制御部１５１へと信号を出力する。アーム移動制御部１５３は制御部１５１からの信号に基づいて各移動機構１３１，１３４，１３７および各回動機構１４１，１４４，１４７（以下、「アーム移動機構１３０」と総称する。）を制御し、これにより、支持アーム６１が保持部１２１に対して互いに垂直な３つの移動軸（すなわち、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）に沿って相対移動するとともに、互いに垂直な３つの回動軸（すなわち、α，β，γ軸）を中心に相対回動する。光学素子固定装置１０１では、制御部１５１が他の構成をさらに制御することにより光学素子ユニットが製作される。
【００３５】
ここで、本発明に係る光学素子固定装置１０１により製作される光学素子ユニットの基本構成について説明を行う。図５（ａ）ないし（ｃ）は光学素子ユニットの基本構成を示す図である。図５（ａ）に示す第１の基本構成に係る光学素子ユニット１ａにおいて、所定の光軸５（すなわち、光学素子が位置決めされる際の基準となる軸であり、以下、「基準光軸５」という。）が相対的に固定されたベース部２の上方に基準光軸５に対して位置決めされた光学素子４が位置する。ベース部２と光学素子４との間には、はんだ３が介在し、光学素子４がベース部２に対して非接触にて固定される。光学素子４が位置決めされる際には、支持部６（支持アーム６１に対応する。）により支持されつつ、互いに直交する３軸方向（すなわち、図５（ａ）中のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向）に移動可能とされ、さらに、各軸に平行な回動軸（すなわち、α，β，γ軸）を中心として回動可能とされる。これにより、光学素子４は基準光軸５に対して位置決めされる。
【００３６】
図５（ｂ）に示す第２の基本構成に係る光学素子ユニット１ｂでは、２つの光学素子４のうち一方に相対的に固定された（すなわち、一方の光学素子４により決定される）基準光軸５に対して他方の光学素子４が位置決めされつつ、互いに非接触にてはんだ３を介して固定される。また、図５（ｃ）に示す第３の基本構成に係る光学素子ユニット１ｃでは、基準光軸５が相対的に固定されたベース部２の上方に基準光軸５に対してそれぞれ位置決めされた複数の光学素子４が位置し、各光学素子４は、はんだ３を介在させてベース部２に対して非接触にて固定される。光学素子ユニット１ａ，１ｂ，１ｃが製作される場合には、６軸の自由度を有する支持部６により各光学素子４が位置決めされる。
【００３７】
なお、第２の基本構成は、一方の光学素子４により他方の光学素子４の位置決めの基準となる基準光軸５が決定され、一方の光学素子４の一部が第１の基本構成におけるベース部２に相当すると捉えると、第２の基本構成は第１の基本構成の応用であるといえる。また、第３の基本構成においても、基準光軸５を決定する一方の光学素子４が固定されたベース部２に対して他方の光学素子４が位置決めされると捉えた場合、第３の基本構成は第１の基本構成の応用であるといえる。
【００３８】
図６は光学素子固定装置１０１により半導体レーザモジュール１１が製作される様子を示す図であり（但し、保持部１２１上の部材の一部、支持アーム６１および撮像部７のみを示している。）、図７は半導体レーザモジュール１１を製作する工程の流れを示す図である。以下、図３、図４および図６を参照しながら図７に沿って半導体レーザモジュール１１の製作工程および構造について説明する。
【００３９】
ベース部２２には、図６中の（＋Ｙ）方向に突出する固定部２２１が設けられ、固定部２２１にはＵ型の断面形状を有する溝２２２が形成される。光ビームを出射する半導体レーザ４１は事前にはんだ３２を介して板状のサブマウント２１に固定され、サブマウント２１は、はんだ３３（好ましくは、融点がはんだ３２より低いもの）を介してベース部２２に固定される。このとき、半導体レーザ４１の光ビームを出射する面が固定部２２１に対向するように配置される。半導体レーザ４１の取り付けにより、半導体レーザ４１が出射する光ビームに対応する基準光軸５がベース部２２に対して決定されることとなる（ステップＳ１１）。
【００４０】
半導体レーザ４１が取り付けられたベース部２２は固定部２２１側の側面がベース部用補助部材１２２に当接するようにして保持部１２１上に載置され（図３参照）、保持部１２１に対して位置決めされる。なお、ベース部２２が位置決めされる基準面は必要に応じて適宜変更されてもよく、例えば、ベース部２２の固定部２２１側の側面に直交する側面と当接する部材が保持部１２１上に設けられ、この部材と保持部１２１の上面（およびベース部用補助部材１２２）とによりベース部２２が位置決めされてもよい。すなわち、光学素子固定装置１０１ではベース部２２は一定の面を基準面として保持部１２１上に載置されればよい。
【００４１】
続いて、コリメータレンズ用補助部材１２３上のコリメータレンズ４２がはんだ６０を介して支持アーム６１により支持される（ステップＳ１２）。具体的には、制御部１５１の制御により支持アーム６１がアームヒータ１６１により加熱されつつ、アーム移動機構１３０によりコリメータレンズ用補助部材１２３に載置されたコリメータレンズ４２上へと移動し、さらに、支持アーム６１の先端にはんだ６０が付与される。そして、支持アーム６１の先端とコリメータレンズ４２とが当接して、アームヒータ１６１による加熱が停止される。コリメータレンズ４２はガラスにより形成されるが、はんだ６０を介して支持アーム６１の先端に固定するために外周面に金等の金属が予め蒸着されている（いわゆる、メタライズされている）。これにより、支持アーム６１は容易にコリメータレンズ４２を支持することができる。なお、コリメータレンズ４２はコリメータレンズ用補助部材１２３の溝に沿って載置されることから、所定の姿勢にて支持アーム６１に支持される。
【００４２】
固定部２２１の溝２２２には、粉末のはんだ３１（例えば、ボールはんだやクリームはんだ等）が付与される（あるいは、予め付与されている。）。はんだ３１は融点がはんだ３２，３３，６０の融点よりも低いもの（例えば、融点が１４０度のもの）が利用され、ベース部２２は保持部ヒータ１２４により保持部１２１を介してはんだ３１の融点まで加熱される。
【００４３】
図８は、温度センサ１２５により検出される保持部１２１の温度と時間との関係（すなわち、温度プロファイル）を示す図である。図８において、時刻Ｔ１が保持部ヒータ１２４の加熱が開始されたときであり、時刻Ｔ２において保持部１２１の温度がはんだ３１が溶融する温度Ａとされる。保持部１２１の温度がＡまで上昇すると保持部ヒータ１２４により保持部１２１が温度Ａ（または、Ａより若干高い温度）にて保持される。また、はんだ３１が溶融する様子は保持部用撮像部１７４により撮像され、取得された画像からも確認される。はんだ３１が溶融すると、支持アーム６１によりコリメータレンズ４２が溝２２２へと搬送される（ステップＳ１３）。
【００４４】
半導体レーザ４１には、プローブピン１２６を介して制御ユニット１０５に格納された半導体レーザ駆動部（図示省略）が電気的に接続され、半導体レーザ駆動部の制御により半導体レーザ４１から光ビームがコリメータレンズ４２（すなわち、図６中の（−Ｚ）方向）に向けて出射される。光ビームはコリメータレンズ４２を介してベース部２２の（−Ｚ）方向に位置する撮像部７へと導かれる。撮像部７では、コリメータレンズ４２から導出される光ビームの状態を示す画像が取得され（ステップＳ１４）、画像処理部１５２へと出力される（図４参照）。画像処理部１５２では、適宜、取得された画像に対して処理が施され、処理後の画像が制御部１５１へと出力される。制御部１５１が処理後の画像に基づいてアーム移動制御部１５３へ制御信号を出力することにより、支持アーム６１がコリメータレンズ４２をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動、および、α，β，γ軸を中心として回動し、半導体レーザ４１を基準として（すなわち、光ビームが基準光軸５に沿うように）コリメータレンズ４２の位置および姿勢が調整される（いわゆる、アクティブアライメントが行われる。）（ステップＳ１５）。
【００４５】
図９（ａ）ないし（ｄ）は、コリメータレンズ４２が位置決めされる様子を説明するための図である。図９（ａ）は、コリメータレンズ４２が適切に位置決めされた状態を示し、コリメータレンズ４２からの光ビームが基準光軸５に平行な平行光（すなわち、平行度（コリメート性）が良好な状態）とされており、光ビームは検出用レンズ１７１により撮像デバイス１７２上に小さなスポットを結ぶ（すなわち、取得される画像中の明るい領域の大きさが小さくなる）。また、光ビームは撮像デバイス１７２上の所定の位置に照射されることから光ビームの方向性についても良好であることが確認できる。
【００４６】
図９（ｂ）の状態では、光ビームのコリメート性が調整不足であるため、撮像デバイス１７２上では光ビームのスポットが大きくなり、取得される画像中の明るい領域が、いわゆる、ぼけた状態となる。図９（ｃ）の状態では、コリメータレンズ４２の位置や姿勢が適切でなく、光ビームの方向が基準光軸５からずれた状態となり、撮像デバイス１７２上の所定の位置に光ビームが照射されない。
【００４７】
また、半導体レーザモジュール１１が画像記録装置の光源等に利用される場合等では、コリメータレンズ４２から出射直後の光ビームが利用されるため、上述した光ビームのコリメート性および方向性の調整に加えて、図９（ｄ）に示すように切替レンズ１７３を光ビームの光路上に配置させた状態でコリメータレンズ４２の位置および姿勢が微調整される。すなわち、コリメータレンズ４２から導出された直後の光ビームの状態を示す画像が取得され、この画像（すなわち、導出された直後の光ビームの断面形状）に基づいてコリメータレンズ４２が位置決めされる。なお、ステップＳ１４およびＳ１５は必要に応じて繰り返される。
【００４８】
図１０は製作途上の半導体レーザモジュール１１を（−Ｚ）側から（＋Ｚ）方向を向いて見たときの様子を示す図である。図１０に示すように、高精度に（例えば、基準光軸５に対して０．１〜０．２μｍの精度にて）位置決めされたコリメータレンズ４２はベース部２２と非接触の状態とされており、コリメータレンズ４２とベース部２２との間には、はんだ３１が十分に行き渡って介在する。なお、この状態は保持部用撮像部１７４により取得される画像から確認される。コリメータレンズ４２が位置決めされると、続いて、保持部ヒータ１２４による加熱が停止され（図８中の時刻Ｔ３）、自然冷却によりはんだ３１の温度が低下し、硬化が開始される（ステップＳ１６）。
【００４９】
各部材の温度が低下すると、収縮によりコリメータレンズ４２の基準光軸５に対する相対的な位置が移動するが、はんだ３１の硬化途上においても撮像部７ではコリメータレンズ４２から導出される光ビームの画像が取得されるとともに（ステップＳ１７）、コリメータレンズ４２の位置が確認され（ステップＳ１８）、制御部１５１により基準光軸５に対する相対移動に追従してコリメータレンズ４２が位置決めされる（ステップＳ１９）。ステップＳ１７〜Ｓ１９は、はんだ３１の硬化が終了するまで繰り返され（ステップＳ２０）、これにより、コリメータレンズ４２の基準光軸５に対する相対的な位置および姿勢が維持される（すなわち、撮像部７により取得される画像がはんだ３１の硬化開始直前の状態をほぼ維持するように位置決めされる。）。
【００５０】
はんだ３１が硬化すると（図８中の時刻Ｔ４）撮像部７により取得される画像が一定の状態となり、保持部１２１の温度が所定の温度（図８中の温度Ｂ（例えば、温度Ａから数１０度低い温度））以下であることが温度センサ１２５により確認される。その後、支持アーム６１がアームヒータ１６１により加熱され、はんだ６０が融解し、支持アーム６１をコリメータレンズ４２から分離することにより（ステップＳ２１）、半導体レーザモジュール１１が完成する。
【００５１】
以上のように、光学素子固定装置１０１では、コリメータレンズ４２を基準光軸５に対して高精度に位置決めし、半導体レーザ４１に対して固定された部位であるベース部２２に非接触の状態ではんだ３１により固定することができる。その結果、光学素子固定装置１０１では方向性およびコリメート性に優れた適切な光ビームを出射する半導体レーザモジュール１１を製作することができるとともに、半導体レーザモジュール１１の構造の簡素化（および小型化）が実現される。
【００５２】
また、光学素子固定装置１０１では、コリメータレンズ４２の姿勢がコリメータレンズ用補助部材１２３により予め調整されるため、支持アーム６１が保持部１２１に対して少なくとも３つの軸（ここでは、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）に関して相対的に移動することによりコリメータレンズ４２が精度よく仮位置決めされる。コリメータレンズ４２が支持アーム６１に支持される際に姿勢が変化した場合であっても、支持アーム６１が３つの移動軸（すなわち、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）に沿って相対移動するとともに３つの回動軸（すなわち、α，β，γ軸）を中心に相対回動することにより、ベース部２２に非接触の状態で精度よく位置決めされる。
【００５３】
なお、半導体レーザモジュール１１は、図５（ａ）ないし（ｃ）の基本構成のうち第１の基本構成に係る光学素子ユニット１ａに対応している。すなわち、半導体レーザ４１を固定することでベース部２２に固定された基準光軸５に対してコリメータレンズ４２が位置決めされる。また、半導体レーザ４１（または、半導体レーザ４１が固定されたサブマウント２１）がベース部２２に対して想定される基準光軸に対して位置決めされ、はんだを介在させてベース部２２と非接触にて固定されてもよく、その場合、半導体レーザモジュールは図５（ｃ）の第３の基本構成に係る光学素子ユニット１ｃに対応する。
【００５４】
図１１は、上述の半導体レーザモジュール１１が利用された光学ヘッド８を示す図である。光学ヘッド８は、複数チャンネルの光源ユニット８１を有し、光源ユニット８１から出射される光ビームは両側テレセントリック光学系を形成するレンズ群８２を介して感光材料等が位置する露光領域へと照射される。光源ユニット８１は、半導体レーザモジュール１１を支持するモジュール支持部８１１、半導体レーザモジュール１１の駆動を制御する半導体レーザ駆動制御部８１２、および、半導体レーザモジュール１１の温度を調整する温度調整部８１３を有し、モジュール支持部８１１に二次元に配列形成された複数の穴に半導体レーザモジュール１１がそれぞれはめ込まれる。
【００５５】
このとき、半導体レーザモジュール１１はベース部２２の固定部２２１側の側面を基準面として調整されているため（すなわち、コリメータレンズ４２が位置決めされているため）、この側面がモジュール支持部８１１の面と当接することにより、光学ヘッド８において正確に位置決めされる。
【００５６】
光学ヘッド８では半導体レーザモジュール１１を利用することにより、複数チャンネルの光ビームを適切に（例えば、一定の方向性にて）出射できる小型の光学ヘッド８が実現され、画像記録装置（例えば、ラスタ走査型画像記録装置）の小型化および高精度な描画が実現される。
【００５７】
図１２は、光学素子固定装置１０１により製作される他の例に係る光学素子ユニット１２を示す図である。図１２に示す光学素子ユニット１２（例えば、マッハツェンダー型変調器）は、光ファイバ４３、リチウムナイオベート（ＬＮ）等の誘電体材料やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等の半導体材料により形成された光導波路素子４４、複数のレンズ４５１が配列形成されたマイクロレンズアレイ４５、および、ベース部２３を有し、外部の光源（例えば、半導体レーザ）に接続された光ファイバ４３から光ビームが光導波路素子４４へと導入される。光ビームは光導波路素子４４において分岐され、マイクロレンズアレイ４５に含まれるレンズ４５１へとそれぞれ導出され、変調された光が所定の位置へと導かれる。
【００５８】
図１３は、光学素子固定装置１０１上の光学素子ユニット１２を（＋Ｘ）側から（−Ｘ）方向を向いて見たときの様子を示す図であり、光学素子ユニット１２と支持アーム６１（または、支持アーム６２）のみを図示している。支持アーム６２は先端が把持部６２１となっている。なお、光学素子ユニット１２を製作する際には、光学素子固定装置１の支持アーム６１と支持アーム６２とが工程に応じて交換されるが、図９中では双方を図示している。光学素子ユニット１２では、光ファイバ４３が光導波路素子４４に対して位置決めされた後に、マイクロレンズアレイ４５が位置決めされる。以下、図７の製作工程の流れに準じて光学素子ユニット１２の製作工程および構造について詳述する。
【００５９】
光導波路素子４４は１つの光導波路入口４４１に対して複数の光導波路出口４４２を有し、ベース部２３に固定される。これにより、光導波路素子４４の光導波路入口４４１の向きに対応する基準光軸５ａがベース部２３に対して決定される（ステップＳ１１）。続いて、先端部がメタライズされた（または、金属製スリーブが設けられた）光ファイバ４３が支持アーム６１によりはんだ６０を介して保持部１２１上の別の場所（例えば、光ファイバ４３用に設けられた補助部材上）で支持される（ステップＳ１２）。ベース部２３上において光導波路素子４４の光導波路入口４４１側には、はんだ３１ａが付与され、ベース部２３がはんだ３１ａの融点まで加熱される（すなわち、保持部１２１が加熱される）ことによりはんだ３１ａが溶融される。そして、支持アーム６１により光ファイバ４３が光導波路入口４４１へと搬送される（ステップＳ１３）。
【００６０】
製作途上において光ファイバ４３には別途設けられた光源から光を導入することが可能とされており、光ファイバ４３へと導入された光ビームは、光導波路入口４４１から光導波路素子４４の内部へと導かれ、分岐された光が複数の光導波路出口４４２からそれぞれ導出される。導出された光は、別途設けられた専用のレンズ系を介して、撮像部７（図３参照）により受光され、画像が取得される（ステップＳ１４）。支持アーム６１は取得された画像が示す光の明るさや分布に基づいて、アーム移動機構１３０により光ファイバ４３をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動、および、α，β，γ軸を中心として回動し、光の状態を示す画像が所定の状態となるように（すなわち、光ファイバ４３の先端部が基準光軸５ａに沿うように）光ファイバ４３の先端部を位置決めする（ステップＳ１５）。このとき、光ファイバ４３とベース部２３との間は、はんだ３１ａが介在する状態となっている。
【００６１】
続いて、ベース部２３の加熱を停止することにより、はんだ３１ａの硬化が開始されるとともに（ステップＳ１６）、冷却による基準光軸５ａの相対移動に追従して光ファイバ４３の位置決めが繰り返される（ステップＳ１７〜Ｓ１９）。はんだ３１ａが硬化すると（ステップＳ２０）、支持アーム６１がアームヒータ１６１により加熱されてはんだ６０が溶融し、光ファイバ４３から分離される（ステップＳ２１）。
【００６２】
光ファイバ４３がベース部２３に固定されると、続いて、マイクロレンズアレイ４５が保持部１２１上の別の場所で支持アーム６２の把持部６２１にて把持される（ステップＳ１２）。なお、マイクロレンズアレイ４５の位置決めの基準となる複数の基準光軸５ｂは、光導波路素子４４の複数の光導波路出口４４２の向きに対応することから、光導波路素子４４がベース部２３に固定された時点で既に複数の基準光軸５ｂが決定されている（ステップＳ１１に相当）。
【００６３】
そして、ベース部２３の光導波路出口４４２側（すなわち、（−Ｚ）側）の側面２３１にはんだ３１ｂが付与されつつベース部２３がはんだ３１ｂの融点まで加熱され、マイクロレンズアレイ４５が支持アーム６２により側面２３１へと搬送される（ステップＳ１３）。マイクロレンズアレイ４５の各レンズ４５１間の距離は各光導波路出口４４２間の距離と等しくされており、各レンズ４５１が各光導波路出口４４２に対応する位置にてマイクロレンズアレイ４５が保持される。なお、マイクロレンズアレイ４５のベース部２３に対向する面はメタライズされており、はんだ３１ｂはその融点がはんだ３１ａの融点よりも低いものが使用される。
【００６４】
光導波路素子４４の光導波路出口４４２よりマイクロレンズアレイ４５に向けて導出される複数の光は、それぞれレンズ４５１を介して撮像部７（図３参照）へと導かれ、複数の光に対応する画像が取得される（ステップＳ１４）。制御部１５１の制御により支持アーム６２は取得された画像に基づいて、マイクロレンズアレイ４５を互いに直交する３方向に移動するとともに互いに直交する３軸を中心として回動し、導出される複数の光がそれぞれ基準光軸５ｂに沿いつつ、適切な状態となるようにマイクロレンズアレイ４５が位置決めされる（ステップＳ１５）。このとき、マイクロレンズアレイ４５とベース部２３との間は、はんだ３１ｂが介在する状態とされる。そして、はんだ３１ｂの硬化が開始され（ステップＳ１６）、マイクロレンズアレイ４５が基準光軸５ｂに対する相対移動に追従して位置決めされる（ステップＳ１７〜Ｓ１９）。はんだ３１ｂが硬化すると（ステップＳ２０）、支持アーム６２によるマイクロレンズアレイ４５の把持が解除される（ステップＳ２１）。
【００６５】
以上のように、光学素子固定装置１０１では、光ファイバ４３およびマイクロレンズアレイ４５を、はんだ３１ａ，３１ｂを介して非接触にてベース部２３に固定しつつ、光導波路素子４４が決定する基準光軸５ａ，５ｂに対して高精度にそれぞれ位置決めすることができる。その結果、光学素子固定装置１０１により光が効率よく導入され、分岐した光を適切な方向に出射することができる光学素子ユニット１２が容易に製作され、光学素子ユニット１２の構造を簡素化することができる。なお、光学素子ユニット１２は、ベース部２３と光ファイバ４３との関係では第１の基本構成に係る光学素子ユニット１ａ（図５（ａ））に対応し、ベース部２３、光ファイバ４３および光導波路素子４４を一体的に捉えた場合、光導波路素子４４とマイクロレンズアレイ４５との関係では第２の基本構成に係る光学素子ユニット１ｂ（図５（ｂ））に対応している。
【００６６】
図１４は光学素子固定装置１０１により製作されるさらに他の例に係る光学素子ユニット１３を示す図である。図１４に示す光学素子ユニット１３では、複数の半導体レーザ４１のそれぞれがマイクロレンズアレイ４６のレンズ４６１に対応する位置に固定され、複数チャンネルの光源ユニットとなっている。なお、図１４に示す光学素子ユニット１４を製作する際には、支持アーム６２として先端が（−Ｚ）方向へと向く把持部となったものが利用される。
【００６７】
図１５は、光学素子ユニット１３の縦断面図であり、光学素子ユニット１３の一部のみを示している。以下、図７に準じて光学素子ユニット１３の製作工程および構造について説明を行う。
【００６８】
光学素子ユニット１３では、製作の際の基準となる複数の基準光軸５がマイクロレンズアレイ４６のレンズ４６１の光軸に対応している（すなわち、図７中のステップＳ１１は不要とされる。）。半導体レーザ４１は予めサブマウント２１に固定され、サブマウント２１は補助板２４に固定される。続いて、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動可能、かつ、α，β，γ軸を中心として回動可能な支持アーム６２により補助板２４が把持される（ステップＳ１２）。マイクロレンズアレイ４６の一方の面４６２はメタライズされており、支持アーム６２により半導体レーザ４１が補助板２４とともに１つのレンズ４６１に対応する位置へと搬送される（ステップＳ１３）。
【００６９】
そして、補助板２４と主面４６２との間にはんだ３１が付与されつつ、補助板２４がアームヒータ１６１により支持アーム６２を介してはんだ３１の融点まで加熱される。これにより、図１５に示すように補助板２４とマイクロレンズアレイ４６との間にはんだ３１が介在する状態とされる。
【００７０】
半導体レーザ４１は半導体レーザモジュール１１の例と同様に、半導体レーザ駆動部へと電気的に接続され、半導体レーザ駆動部の制御により半導体レーザ４１から光ビームが出射される。光ビームはレンズ４６１を介して撮像部７（図３参照）へと導かれ、光ビームの状態に対応する画像が取得される（ステップＳ１４）。
【００７１】
支持アーム６２は制御部１５１の制御により取得された画像に基づいて、半導体レーザ４１を移動および回動し、基準光軸５に対して半導体レーザ４１が位置決めされる（ステップＳ１５）。このとき、マイクロレンズアレイ４６と補助板２４とは非接触の状態とされ、補助板２４の加熱を停止することにより、はんだ３１の硬化が開始され（ステップＳ１６）、半導体レーザ４１の位置決めが基準光軸５の相対移動に追従して繰り返される（ステップＳ１７〜Ｓ１９）。はんだ３１が硬化すると（ステップＳ２０）、支持アーム６２による補助板２４の把持が解除される（ステップＳ２１）。
【００７２】
ステップＳ１２〜ステップＳ２１の工程が、複数の基準光軸５のそれぞれに対して繰り返され、複数の半導体レーザ４１がマイクロレンズアレイ４６に固定される。
【００７３】
以上のように、光学素子固定装置１０１では、複数の半導体レーザ４１をそれぞれマイクロレンズアレイ４６の複数のレンズ４６１が決定する複数の基準光軸５に対して高精度に位置決めしつつ、はんだ３１を介してマイクロレンズアレイ４６に非接触にて固定することができる。これにより、光学素子固定装置１０１では、複数チャンネルの光源ユニットである光学素子ユニット１３を容易に製作でき、光学素子ユニット１３において、光ビームの出射方向を高精度に決定することができるとともに構造を簡素化することができる。なお、光学素子ユニット１３では、マイクロレンズアレイ４６が複数の基準光軸５を決定しつつ半導体レーザ４１を支持するベースとなっており、マイクロレンズアレイ４６の各レンズと半導体レーザ４１とは、図５（ｂ）の第２の基本構成に係る光学素子ユニット１ｂに対応する。
【００７４】
図１６は、さらに他の例に係る光学素子ユニット１４を光学素子固定装置１０１において製作する様子を示す図である。光学素子ユニット１４は、光通信用等の半導体レーザに接続された複数の光ファイバ４３がベース部２３上に高精度に配列されたものである。以下、光学素子ユニット１４をファイバアレイ１４と呼び、図１６を参照しながら図７に準じてファイバアレイ１４を製作する流れおよびファイバアレイ１４の構造上の特徴について言及する。
【００７５】
まず、ベース部２３が撮像部７に正対して配置され（すなわち、保持部１２１に載置され）、ベース部２３に対して想定される複数の基準光軸５が決定される（ステップＳ１１）。続いて、先端部がメタライズされた（または、先端部に金属製スリーブが設けられた）光ファイバ４３がはんだ６０を介して支持アーム６１により支持される（ステップＳ１２）。支持アーム６１はＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動、および、α，β，γ軸を中心として回動可能とされ、支持アーム６１により光ファイバ４３がベース部２３上方の複数の基準光軸５のうちの１つに対応する位置近傍へと移動する（ステップＳ１３）。
【００７６】
図１７は、製作途上のファイバアレイ１４を（−Ｚ）側から（＋Ｚ）方向を向いて見たときの様子を示す図である。図１７に示すように、ベース部２３には、はんだ３１が付与されており、ベース部２３をはんだ３１の融点まで加熱する（すなわち、保持部ヒータ１２４が保持部１２１を加熱する）ことによりはんだ３１を溶融し、光ファイバ４３とベース部２３との間にはんだ３１が介在する状態とされる。ここで、光ファイバ４３のコアから光ビームが出射され、撮像部７にて取得される光ビームの画像に基づいて支持アーム６１が移動し、光ファイバ４３がベース部２３を基準とする位置に（具体的には、光ファイバ４３の中心軸が基準光軸５に）位置決めされる（ステップＳ１４，Ｓ１５）。
【００７７】
このとき、半導体レーザモジュール１１の場合と同様に、切替レンズ１７３を光路上に配置させることにより、光ファイバ４３のコアの位置が確認され、光ファイバ４３が基準光軸５に対応して配列される。そして、切替レンズ１７３を別途設けられた他のレンズに切り替えて光ビームの方向性が確認される。続いて、ベース部２２の加熱を停止してはんだ３１の硬化が開始される（ステップＳ１６）。撮像部７において、光ビームの画像を確認しながら、基準光軸５の相対移動に追従して光ファイバ４３の位置決めが繰り返される（ステップＳ１７〜Ｓ１９）。
【００７８】
はんだ３１が硬化すると（ステップＳ２０）、支持アーム６１が加熱されて光ファイバ４３から分離される（ステップＳ２１）。そして、ステップＳ１２〜Ｓ２１が繰り返されることにより、次の光ファイバ４３が次の基準光軸５に対して位置決めされる。このようにして、ベース部２３上に複数の光ファイバ４３が高精度に配列される。なお、一度溶融し固化したはんだ３１は、直前に溶融された温度より高温にしなければ再溶融しないことが経験的に判っており、ベース部２３を加熱する温度を管理することで、複数の光ファイバ４３をベース部２３に固定することができる。
【００７９】
また、上記説明におけるステップＳ１８において基準光軸５の移動は既に取り付けられている光ファイバ４３からの光に基づいて検出されてもよく、別途設けられた検出器により検出されてもよい。
【００８０】
以上のように、光学素子固定装置１０１では、ベース部２３に相対的に固定された複数の基準光軸５に対して複数の光ファイバ４３をそれぞれ高精度に位置決めしつつ、はんだ３１を介在させてベース部２３と非接触にて固定することができる。これにより、光学素子固定装置１０１では、方向性に優れた複数の光ビーム（すなわち、出射角度が適切に調整された複数の光ビーム）を出射するファイバアレイ１４の構造を簡素化することができ、製作コストを削減することができる。なお、各光ファイバ４３とベース部２３とは、第１の基本構成に係る光学素子ユニット１ａに対応している。
【００８１】
また、光学素子固定装置１０１では、光学素子を固定する固定媒体としてはんだ３１に代えてガラスパウダが利用されてもよく、この場合、基準光軸５に対して位置決めされた光学素子（例えば、コリメータレンズ４２）がガラスパウダを介在させてベース部と非接触にて固定される。これにより、光学素子固定装置１０１では、光学素子がガラスパウダにより固定されつつ、高精度に位置決めされた光学素子ユニットを製作することができる。
【００８２】
図１８は本発明の第２の実施の形態に係る光学素子固定装置１０１ａを示す斜視図である。図１８に示す光学素子固定装置１０１ａでは、エア供給部１２７ａに接続されたエアノズル１２７ｂにより構成される冷却部１２７が設けられ、冷却部１２７により保持部１２１に向けてエア（または、窒素ガス）が付与される。他の構成は第１の実施の形態に係る光学素子固定装置１０１と同様であり、同符号を付している。
【００８３】
図１８の光学素子固定装置１０１ａでは、図３の光学素子固定装置１０１と比較して、はんだ３１を硬化する手法が異なる。具体的には、図７のステップＳ１６においてはんだ３１を硬化する際に、冷却部１２７から保持部１２１に向けてエアが付与される。すなわち、はんだ３１の硬化時には保持部ヒータ１２４による加熱が停止されつつ、冷却部１２７により強制冷却される。これにより光学素子固定装置１０１ａでは、はんだ３１を短時間で硬化することができる。なお、ステップＳ１７〜Ｓ２０において光学素子（例えば、コリメータレンズ４２）が基準光軸５に対する相対移動に追従して位置決めされる手法は、第１の実施の形態と同様である。
【００８４】
また、光学素子固定装置１０１ａがはんだ３１を硬化する他の例として、保持部１２１が保持部ヒータ１２４により常時加熱され、冷却部１２７により逐次エアが付与されてもよい。例えば、半導体レーザモジュール１１の例では、まず、保持部ヒータ１２４によりはんだ３１の溶融温度に維持された保持部１２１上に、半導体レーザ４１が固定されたベース部２２が載置され、はんだ３１が溶融される（すなわち、ステップＳ１３の一部の処理が行われる。）。半導体レーザ４１はプローブピン１２６を介して電気的に接続され、コリメータレンズ４２がＸ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動、および、α，β，γ軸を中心として回動可能な支持アーム６１により支持され（予め支持されていてもよい。）（ステップＳ１２）、溶融したはんだ３１を有する溝２２２へと搬送される（図６参照）（ステップＳ１３）。そして、第１の実施の形態と同様に、撮像部７により画像が取得され、画像に基づいてコリメータレンズ４２が迅速に位置決めされる（ステップＳ１４，Ｓ１５）。
【００８５】
続いて、保持部１２１が加熱されたままで冷却部１２７からエアが付与される。このとき、保持部１２１は冷却部１２７によりベース部２２を含む上面近傍のみが冷却され、温度が低下する。コリメータレンズ４２の位置決めが温度低下による基準光軸５の相対移動に追従して繰り返され、はんだ３１の硬化が終了してコリメータレンズ４２が固定される（ステップＳ１６〜Ｓ２０）。支持アーム６１は加熱されつつコリメータレンズ４２から離され（ステップＳ２１）、はんだ３１の固化温度以下に保たれた半導体レーザモジュール１１が保持部１２１から取り外される。そして、冷却部１２７からのエアの付与が停止され、保持部１２１の上面近傍の温度が迅速にはんだ３１の溶融温度に加熱される。このように、光学素子固定装置１０１ａの他の例に係る光学素子ユニット製作方法では、保持部１２１が常時加熱されながら、ベース部２２の温度プロファイル（すなわち、温度の経時変化）が第１の実施の形態に係る例と同様とされるため、適切に光学素子ユニット（例えば、光学素子ユニット１１〜１４）を製作することができる。
【００８６】
以上のように、第２の実施の形態に係る光学素子固定装置１０１ａでは、保持部ヒータ１２４および冷却部１２７により保持部１２１の温度が制御される。これにより、光学素子固定装置１０１ａでは、はんだ３１が迅速に溶融または固化され、光学素子が高精度に位置決めされた光学素子ユニットを適切に製作することができる。
【００８７】
図１９は本発明の第３の実施の形態に係る光学素子固定装置１０１ｂを示す斜視図である。光学素子固定装置１０１ｂでは、図３の光学素子固定装置１０１に比較して、保持部ヒータ１２４および温度センサ１２５が削除され、光照射部１２８が設けられる。光照射部１２８は光源１２８ａに接続された光ファイバ１２８ｂを有し、保持部１２１上の光学素子ユニットに向けて光（例えば、紫外線）が照射される。他の構成は第１の実施の形態に係る光学素子固定装置１０１と同様であり、同符号を付している。
【００８８】
光学素子固定装置１０１ｂでは、光学素子を固定する固定媒体として紫外線硬化樹脂を含む接着剤が利用される。以下、図６を参照しながら半導体レーザモジュール１１を製作する例において説明を行う（但し、図６中のはんだ３１を接着剤として説明する。）。第１の実施の形態と同様に、保持部１２１に対して互いに垂直な３つの移動軸に沿って相対移動、および、互いに垂直な３つの回動軸を中心に相対回動可能な支持アーム６１に支持されたコリメータレンズ４２がベース部２２の溝２２２へと移動し、撮像部７の出力に基づいて基準光軸５に対して位置決めされると（ステップＳ１１〜Ｓ１５）、溝２２２に接着剤（図６中の符号３１に対応する。）が付与され、光照射部１２８から溝２２２近傍へ向けて紫外線が照射される。これにより、接着剤の硬化が開始され（ステップＳ１６）、硬化が終了するまでの間（例えば、数１０秒間）、接着剤の収縮による基準光軸５の相対移動を撮像部７による画像から確認しつつ、コリメータレンズ４２の位置決めが相対移動に追従して繰り返される（ステップＳ１７〜Ｓ１９）。
【００８９】
画像から基準光軸５の相対移動が停止したことが確認されると（すなわち、接着剤が硬化したことが確認されると）（ステップＳ２０）、支持アーム６１が加熱されてコリメータレンズ４２から分離され、半導体レーザモジュール１１が保持部１２１から取り外される。なお、同様の手法により他の光学素子ユニット（例えば、光学素子ユニット１２〜１４）が光学素子固定装置１０１ｂにより製作されてもよい。
【００９０】
以上のように、第３の実施の形態に係る光学素子固定装置１０１ｂでは光照射部１２８が設けられることにより、光学素子とベース部との間に介在する接着剤が硬化されつつ、光学素子が高精度に位置決めされた光学素子ユニットを適切に製作することができる。なお、接着剤に含まれる樹脂成分は必ずしも紫外線硬化性樹脂である必要はなく、例えば、熱硬化性樹脂であってもよい。その場合、第１の実施の形態と同様に、保持部ヒータ１２４により接着剤が硬化されてもよい。
【００９１】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００９２】
支持アームは上記実施の形態に限定されず、真空吸着により光学素子を支持するコレットでもよい。コレットが使用される場合は、真空のＯＮ／ＯＦＦにより光学素子が支持または離された状態とされる。また、はんだを介在して光学素子を支持する支持アームでは、はんだに替えて接着剤が利用されてもよく、その場合、支持アームを回動することにより支持アームと光学素子とが分離されてもよい。
【００９３】
光学素子固定装置には、はんだ、または、接着剤を供給する固定媒体供給部が設けられ、制御部１５１の制御に基づいて固定媒体供給部からベース部に固定媒体が付与されてもよい。
【００９４】
支持アーム６１に支持される光学素子、または、ベース部に取り付けられた光学素子を介して出射される光は必ずしも撮像部７により受光される必要はなく、例えば、光の方向性のみに基づいて光学素子が位置決めされる際には、受光する光の位置を検出するＰＳＤ素子等により光が受光されてもよい。
【００９５】
光学素子固定装置に光ビームを出射する光源が設けられ、この光ビームを基準光軸として光学素子が位置決めされてもよい。
【００９６】
光学素子固定装置では、いかなる光学素子ユニットにおいても、基準光軸に対して位置決めされることに加えて、光学素子から導出される光の状態が所望の状態（例えば、コリメート調整がされた状態）となるように位置決めされてもよい。具体的には、複数の光学素子が固定される光学素子ユニットであって、撮像部７に近い光学素子（すなわち、光の進行方向に関して前方の光学素子）がレンズである場合には、前方の光学素子と撮像部７との間において切替レンズ１７３が配置された状態において、前方の光学素子と撮像部７の撮像デバイス１７２とが光学的に共役とされて、いずれかの光学素子が位置決めされてもよい。
【００９７】
光学素子ユニットが有する光学素子は、必ずしもコリメータレンズ、マイクロレンズアレイに含まれるレンズ、光ファイバ、半導体レーザまたは光導波路素子である必要はなく、他の光学素子（例えば、数１０ｎｍ〜数μｍの位置決め精度が要求される微小な光学素子）であってもよい。光学素子固定装置は、微小な光学素子であっても精度よく位置決めできる。また、基準光軸５を決定する光学素子は半導体レーザ、光導波路素子またはマイクロレンズアレイに含まれるレンズ以外の光学素子であってもよく、例えば、光を出射する光学素子としては、発光ダイオード等、半導体レーザとは異なる種類の半導体発光素子であってもよい。
【００９８】
複数の光学素子が位置決めされる光学素子ユニットにおいて、光学素子が配列される態様は上記実施の形態に限定されない。本発明に係る光学素子固定装置では、光学素子の位置および姿勢を自在に決定することが可能であるため（すなわち、多くの自由度にて調整が可能であるため）、光学素子を複雑に配列させつつ高精度な光軸調整が可能である。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば、光学素子を高精度に位置決めしてベース部に固定することができる。
【０１００】
また、請求項８の発明では、前方光学素子から出射直後の光の状態に基づいて光学素子を位置決めすることができる。
【０１０１】
また、請求項１０の発明では、光学素子を自在に位置決めすることができる。
【０１０２】
また、請求項１２の発明では、光学素子を容易に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光学素子ユニットを製作する様子を示す図である。
【図２】従来の光学素子ユニットを示す斜視図である。
【図３】第１の実施の形態に係る光学素子固定装置を示す斜視図である。
【図４】光学素子固定装置の構成を示すブロック図である。
【図５】（ａ）ないし（ｃ）は光学素子ユニットの基本構成を示す図である。
【図６】光学素子ユニットを製作する様子の例を示す図である。
【図７】光学素子ユニットを製作する工程の流れを示す図である。
【図８】保持部の温度プロファイルを示す図である。
【図９】（ａ）ないし（ｄ）はコリメータレンズが位置決めされる様子を説明するための図である。
【図１０】光学素子ユニットを製作する様子を示す図である。
【図１１】光学ヘッドを示す斜視図である。
【図１２】光学素子ユニットの他の例を示す斜視図である。
【図１３】光学素子ユニットを製作する様子を示す図である。
【図１４】光学素子ユニットを製作する様子のさらに他の例を示す図である。
【図１５】光学素子ユニットを製作する様子を示す図である。
【図１６】光学素子ユニットを製作する様子のさらに他の例を示す図である。
【図１７】光学素子ユニットを製作する様子を示す図である。
【図１８】第２の実施の形態に係る光学素子固定装置を示す斜視図である。
【図１９】第３の実施の形態に係る光学素子固定装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｃ，１１〜１４  光学素子ユニット
２，２２，２３  ベース部
３，３１，３１ａ，３１ｂ，３２，３３，６０  はんだ
４  光学素子
５，５ａ，５ｂ  基準光軸
７  撮像部
４１  半導体レーザ
４２  コリメータレンズ
４３  光ファイバ
４４  光導波路素子
４５，４６  マイクロレンズアレイ
６１，６２  支持アーム
１０１，１０１ａ，１０１ｂ  光学素子固定装置
１２１  保持部
１２４  保持部ヒータ
１２７  冷却部
１２８  光照射部
１３０  アーム移動機構
１５１  制御部
１６１  アームヒータ
１７２  撮像デバイス
１７３  切替レンズ
４５１，４６１  レンズ
Ｓ１１〜Ｓ２１  ステップ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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