(57)【要約】【解決手段】調心装置１は、光導波路１１を支持する固定ステージ２と、光ファイバアレイ１２をグリッパ３Ｇで把持する移動ステージ３とを備えており、両ステージ２，３は同じ材質から構成されている。固定ステージ２をカートリッジヒータ２１Ａ〜２１Ｄで加熱して、移動ステージ３と同じ温度にした状態で、移動ステージ３のグリッパ３Ｇを移動させて光ファイバアレイ１２を光導波路１１に対して調心する。その後、両光学部品間に接着剤を注入して、両光学部品を接合する。【効果】両ステージ２、３が同じ温度において両光学部品を調心しているので、接着剤が凝固する間に両光学部品が位置ずれすることを抑制して、製品の品質を向上させることができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の位置に固定して設けられて第１光学部品を支持する固定ステージと、第２光学部品を支持部材によって支持して上記第１光学部品に対して移動可能な移動ステージと、この移動ステージにおける支持部材を上記固定ステージに対して相対移動させる駆動機構とを備え、上記第１光学部品に対して第２光学部品を調心してから両光学部品を接着剤によって接合するように構成した光学部品の調心装置において、
上記固定ステージと上記移動ステージとを同じ材質で構成するとともに、上記固定ステージを加熱する加熱手段を設けて、上記固定ステージを上記移動ステージと略同じ温度になるまで上記加熱手段で加熱してから上記第１光学部品に対して第２光学部品を調心するように構成したことを特徴とする光学部品の調心装置。
【請求項２】
上記移動ステージおよび固定ステージの温度を計測する温度測定手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の光学部品の調心装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学部品の調心装置に関し、より詳しくは、一方の光学部品と他方の光学部品とを調心してから接合するようにした光学部品の調心装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光学部品の調心装置として、次のような構成を備えたものは知られている。すなわち、固定して設けられて第１光学部品を支持する固定ステージと、第２光学部品を支持して移動可能な移動ステージと、この移動ステージを上記固定ステージに対して相対移動させる駆動機構とを備え、上記第１光学部品に対して第２光学部品を調心してから両部品を接合するように構成した光学部品の調心装置は知られている（例えば特許文献１、特許文献２）。
このような従来の調心装置においては、第１光学部品および第２光学部品の端面を近接させて調心し、次にそれら両光学部品の端面の間に接着剤を注入した後に、接着剤が凝固するまで両光学部品を調心した状態に維持するようにしている。
【特許文献１】
特開２０００−１７０６５８号公報
【特許文献１】
特許第２８１４６２０号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の調心装置は、室内が一定温度と成るように温度管理されたクリーンルーム内に設置されている。そのため、発熱源となる駆動機構を備えていない固定ステージは、クリーンルーム内の気温とほぼ同じ温度になる。これに対して、上記移動ステージは複数の構成部材からなり、それらに連動させた合計６個のパルスモータを備えている。これら６個のパルスモータは、作動時は勿論、非作動時においても電流が流れているので、常時発熱状態となっている。そのため、これら６個のパルスモータからの発熱によって移動ステージは、固定ステージよりも高い温度になっている。
このように、固定ステージと移動ステージに温度差がある場合に、調心した状態の両光学部品の間に接着剤を注入して該接着剤が凝固するまでの間に、周囲の温度に変動があると両ステージが膨張・収縮する変化量が異なるために、それらに支持した両光学部品における端面が位置ずれすることになる。このように両光学部品の端面が位置ずれした状態で接着剤が凝固すると、両光学部品を接合して出来上がる製品の品質が低下するという欠点が指摘されていたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述した事情に鑑み、本発明は、所定の位置に固定して設けられて第１光学部品を支持する固定ステージと、第２光学部品を支持部材によって支持して上記第１光学部品に対して移動可能な移動ステージと、この移動ステージにおける支持部材を上記固定ステージに対して相対移動させる駆動機構とを備え、上記第１光学部品に対して第２光学部品を調心してから両光学部品を接着剤によって接合するように構成した光学部品の調心装置において、
上記固定ステージと上記移動ステージとを同じ材質で構成するとともに、上記固定ステージを加熱する加熱手段を設けて、上記固定ステージを上記移動ステージと略同じ温度になるまで上記加熱手段で加熱してから上記第１光学部品に対して第２光学部品を調心するように構成したものである。
【０００５】
このような構成によれば、同じ材質で構成した両ステージが略同じ温度となった状態で両光学部品を調心するので、調心してから両光学部品間に接着剤を注入して接合する際に、両ステージの周囲における雰囲気温度に変動が発生しても両ステージに温度差が生じることを抑制できる。そのため、接着剤が凝固するまでの間に両光学部品が位置ずれすることを抑制することができ、したがって、従来と比較して両光学部品を接合して完成する製品の品質を向上させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図示実施例について、本発明を説明すると、図１及び図２において、１は複数の光学部品を調心してから接合する光学部品の調心装置である。この調心装置１は、所定位置に鉛直上方に向けて立設した固定ステージ２と、この固定ステージ２を挟んで左右両側に配置した一対の移動ステージ３、３’と、上記固定ステージ２の上方に配置したツールベース４とを備えている。
後述するが、上記両移動ステージ３，３’およびツールベース４は、上記固定ステージ２に対して相対移動できるようになっており、これらを移動させる駆動機構の作動は図示しない制御装置によって制御するようにしている。また、ツールベース４には接着剤ディスペンサ５およびＵＶ照射手段６を鉛直下方に向けて取り付けてあり、これらの作動も制御装置によって制御するようにしている。
【０００７】
図２に示すように、本実施例においては、光学部品としての光導波路１１を固定ステージ２のグリッパ２ａで把持する一方、光学部品としての光ファイバアレイ１２を移動ステージ３のグリッパ３Ｇで把持して、移動ステージ３を移動させることで光導波路１１の一端の端面１１ａに光ファイバアレイ１２の端面１２ａを近接させてから調心して両端面１２ａ、１１ａの間に接着剤１４を注入して接合するようにしている。また、光学部品として光ファイバアレイ１３を他方の移動ステージ３’のグリッパ３Ｇ’で把持して、移動ステージ３’を移動させることで光導波路１１の他端の端面１１ｂに光ファイバアレイ１３の端面１３ａを近接させてから調心して、両端面１３ａ、１１ｂの間に接着剤１４を注入して接合するようにしている。
このように、光導波路１１とその両端面に接合した光ファイバアレイ１２，１３とによって製品としての光導波路モジュールＭを製造するようにしている。なお、本実施例においては、一方の光ファイバアレイ１２は１本の光ファイバを有するものを用いており、他方の光ファイバアレイ１３は４本の光ファイバを有するものを用いている。
【０００８】
次に、上記固定ステージ２は、その上端に従来公知のグリッパ２ａを所定の高さ位置に設けてあり、このグリッパ２ａにより光導波路１１の長手方向中央部を把持して、光導波路１１を水平に保持するようにしている。
固定ステージ２における上方側の側部には、鉛直上方に向けて第１カメラ１５を取り付けている。オペレータによって光導波路１１がグリッパ２ａに供給されて把持されると、この第１カメラ１５によって光導波路１１の両端面１１ａ、１１ｂとその周辺部分が撮影されるようになっており、この第１カメラ１５で撮影した画像データは、制御装置に入力されるようになっている。
次に移動ステージ３，３’について説明するが、これら両移動ステージ３、３’の構成は同一であるため、一方の移動ステージ３の構成についてのみ説明し、他方の移動ステージ３’の説明は省略する。なお、移動ステージ３’の各部材には、一方の移動ステージ３と対応する構成部材の番号にダッシュを付して示している。
すなわち、移動ステージ３は、上下に積層した二部材からなり最下方側に配置した第１部材３Ａと、上下に積層した二部材からなり上記第１部材３Ａ上に配置した第２部材３Ｂと、上下に積層した二部材からなり上記第２部材３Ｂ上に載置された第３部材３Ｃとを備えている。
第１部材３Ａには第１パルスモータＭ１を連結してあり、この第１パルスモータＭ１を正逆に回転させることにより、第１部材３Ａにおける上方部材を水平面のＺ軸方向に移動させるようにしている（図２）。また、第２部材３Ｂには第２パルスモータＭ２を連結してあり、この第２パルスモータＭ２を正逆に回転させることにより、第２部材３Ｂにおける上方部材を上記Ｚ軸と直交する水平方向のＸ軸方向に移動させるようにしている（図２）。また、第３部材３Ｃには第３パルスモータＭ３を連結してあり、この第３パルスモータＭ３を正逆に回転させることにより、第３部材３Ｃにおける上方部材が鉛直方向であるＹ軸方向に昇降されるようになっている。
【０００９】
また、移動ステージ３は、上下に積層した二部材からなり上記第３部材３Ｃ上に配置した第４部材３Ｄと、抱き合わせて配置した内外一対の部材からなり、外方側の部材を取付ブラケット７を介して上記第４部材３Ｄ上に連結した第５部材３Ｅと、さらに抱き合わせて配置した内外一対の部材からなり、外方側の部材を上記第５部材３Ｅに連結した第６部材３Ｆとを備えている。
第４部材３Ｄには第４パルスモータＭ４を連結してあり、この第４パルスモータＭ４を正逆に回転させることで、第４部材３Ｄにおける上方部材を上記Ｚ軸と平行なＺθ軸を回転中心として回転させることができる（図２）。
第５部材３Ｅには第５パルスモータＭ５を連結してあり、この第５パルスモータＭ５を正逆に回転させることで、第５部材３Ｅにおける内方部材を上記Ｙ軸と平行なＹθ軸を回転中心として回転させることができる（図２）。
第６部材３Ｆに第６パルスモータＭ６を連結してあり、またこの第６部材３Ｆにおける内方部材に光ファイバアレイ１２を略水平に把持するグリッパ３Ｇを取り付けている。第６パルスモータＭ６を正逆に回転させることにより、第６部材３Ｆにおける内方部材を上記Ｘ軸と平行なＸθ軸を回転中心として回転可能させるようにしている（図２）。
上記各パルスモータＭ１〜Ｍ６の作動は、図示しない制御装置によって制御されるようになっている。制御装置は、各パルスモータＭ１〜Ｍ６を作動させてそれらを所要量だけ正逆に回転させることにより、上記グリッパ３Ｇに把持した光ファイバアレイ１２を移動させて、その端面１２ａを、固定ステージ２のグリッパ２ａに把持した光導波路１１の端面１１ａと同じ高さで近接させて調心するようにしている。
【００１０】
なお、他方の移動ステージ３’も、上記移動ステージ３と同様に構成してあり、制御装置が各パルスモータＭ１’〜Ｍ６’の作動を制御することにより、移動ステージ３’のグリッパ３Ｇ’に把持した光ファイバアレイ１３の端面１３ａを、固定ステージ２側の光導波路１１の端面１１ｂと同じ高さで近接させて調心できるようにしている。
次に、ツールベース４は、図示しない駆動源によって上記Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向に移動できるようになっており、制御装置は上記ツールベース４の駆動源の作動を制御することにより、ツールベース４に設けた接着剤ディスペンサ５およびＵＶ照射手段６を固定ステージ２の上方となる所要位置に移動させるようにしている。
このツールベース４には、鉛直下方に向けた第２カメラ１６を取り付けている。この第２カメラ１６によって、固定ステージ２のグリッパ２ａで把持した光導波路１１および移動ステージ３のグリッパ３Ｇで把持した光ファイバアレイ１２を撮影するようにしてあり、この第２カメラ１６で撮影した画像データは制御装置に入力されるようになっている。この第２カメラ１６によって他方の移動ステージ３’のグリッパ３Ｇ’で把持した光ファイバアレイ１３も撮影できるようになっている。
第１カメラ１５と第２カメラ１６とによって、上下位置から光ファイバアレイ１２および光導波路１１を撮影し、これら両カメラ１５，１６の画像データをもとにして、制御装置は移動ステージ３に設けた各パルスモータＭ１〜Ｍ６の作動を制御することで、光導波路１１の端面１１ａに対して光ファイバアレイ１２の端面１２ａを調心するようにしている。
そして、このように光導波路１１の端面１１ａに対して光ファイバアレイ１２の端面１２ａを調心した状態において、それら両端面の間に接着剤ディスペンサ５から接着剤１４を注入するようにしている。この接着剤ディスペンサ５による接着剤１４の注入後には、該両端面の間の接着剤１４を含む領域に向けてＵＶ照射手段６からＵＶ（紫外線）を照射するようにしてあり、それによって接着剤１４の凝固を促進するようにしている。
以上の構成は従来公知の調心装置（例えば特開２０００−１７０６５８号公報）のものと同様のものである。
【００１１】
しかして、本実施例は、上述した構成を前提として温度計測手段および加熱手段を設けて、固定ステージ２の温度を移動ステージ３、３’と同じ温度となるように調整するように構成したものである。
すなわち、移動ステージ３には、第１部材３Ａ〜第４部材３Ｄにそれぞれ温度計測手段としての温度計１７Ａ〜１７Ｄを埋設している。
これらの温度計１７Ａ〜１７Ｄによって計測した各部材３Ａ〜３Ｄの温度は、常時制御装置に入力されるようになっている。
また、他方の移動ステージ３’にも上記一方の移動ステージ３と同様に温度計１７Ａ’〜１７Ｄ’を設けてあり、これらの温度計で計測した各部材３Ａ’〜３Ｄ’の温度も常時制御装置に入力されている。
固定ステージ２にも、移動ステージ３の各部材３Ａ〜３Ｄと対応する高さ位置にそれぞれ温度計１８Ａ〜１８Ｄを設けてあり、それらで計測した温度は、常時制御装置に入力されている。
さらに、固定ステージ２には、移動ステージ３（３’）の各部材３Ａ〜３Ｄと対応する高さとなる合計４箇所に加熱手段としてのカートリッジヒータ２１Ａ〜２１Ｄを埋設している。これらのカートリッジヒータ２１Ａ〜２１Ｄへ電源から供給する電力量は、制御装置によって制御するようにしてあり、それによって各カートリッジヒータ２１Ａ〜２１Ｄ毎に加熱温度を制御できるようになっている。
本実施例においては、各カートリッジヒータ２１Ａ〜２１Ｄに供給する電力量に関して、どれだけの電力量を各カートリッジヒータに供給した場合に固定ステージ２がどれだけ温度上昇するかという『供給電力量と固定ステージ２の温度上昇とに関するデータ』を予め実験を行なって求めてあり、このデータを予め制御装置に記憶させるようにしている。
また、本実施例においては、移動ステージ３（３’）に設けた合計６個のパルスモータに付いて、非作動状態でそれらに通電した時の移動ステージ３（３’）の安定した温度も温度計１７Ａ〜１７Ｄで計測して制御装置に入力するようにしている。
【００１２】
さらに、本実施例においては、例えば移動ステージ３を構成する各部材３Ａ〜３Ｆおよびグリッパ３Ｇを全て鉄製とした場合には、固定ステージ２全体を全て鉄製としている。また、例えば、移動ステージ３を構成する第１部材３Ａ，第２部材３Ｂを鉄製とし、残りの部材３Ｃ〜３Ｆおよびグリッパ３Ｇをアルミニウム製とした場合には、固定ステージ２は、第１部材３Ａおよび第２部材３Ｂと対応する高さの範囲の材質として鉄を用いるともに、それよりも上方側の高さと成る範囲はアルミニウム製としている。
そして、本実施例においては、温度計１７Ａ〜１７Ｄ（１７Ａ’〜１７Ｄ’、１８Ａ〜１８Ｄ）から入力される各ステージ２，３，３’の温度を基にして、制御装置はカートリッジヒータ２１の加熱温度を制御することで、固定ステージ２を加熱して、その温度を移動ステージ３あるいは移動ステージ３’の温度と一致させるようにしている。
【００１３】
以上のように構成した光学部品の調心装置１に基づいて光導波路１１に光ファイバアレイ１２，１３を接合する際の作動を説明する。
先ず、接合作業の開始前において、移動ステージ３，３’の各グリッパ３Ｇ、３Ｇ’を固定ステージ２側のグリッパ２ａと略同じ高さに維持して、両移動ステージ３のグリッパ３Ｇ，３Ｇ’の位置にオペレータが光ファイバアレイ１２、１３を順次供給して、グリッパ３Ｇにより光ファイバアレイ１２を把持させるとともに、グリッパ３Ｇ’により光ファイバアレイ１３を把持する。また、固定ステージ２のグリッパ２ａの位置にオペレータが光導波路１１を供給して、グリッパ２ａにより光導波路１１を水平となるように把持する。
なお、光ファイバアレイ１２における光ファイバの自由端の延長上には、図示しない光源を設けてあり、この光源から光ファイバアレイ１２の光ファイバの自由端に向けて光が入射されるようになっている。また、光ファイバアレイ１３における１つの光ファイバの自由端の延長上には、伝送される光の受光量を検出する光パワーモニタ（図示せず）を配置している。
この図２に示す状態の光導波路１１および各光ファイバアレイ１２、１３は、下方側の第１カメラ１５および上方側の第２カメラ１６によって同時に撮影されており、これら両カメラ１５、１６が撮影した画像データは、制御装置に入力されている。
【００１４】
上述したように、オペレータにより光導波路１１、両光ファイバアレイ１２，１３が調心装置１に供給される際には、各移動ステージ３，３’が備える各パルスモータＭ１−Ｍ６は、非作動状態ではあるが既に通電されている。
そして、この移動ステージ３，３’の非作動状態において、各温度計１７Ａ〜１７Ｄ（１７Ａ’〜１７Ｄ’、１８Ａ〜１８Ｄ）によって固定ステージ２および各移動ステージ３，３’の温度が計測されており、上記各温度計によって計測した温度は制御装置に入力されている。
ここで、移動ステージ３，３’の非作動状態であっても、各異動ステージ３，３’の各パルスモータＭ１―Ｍ６は通電されることにより発熱しており、そのため、移動ステージ３，３’の温度は、調心装置１の設置場所の気温よりも高くなっている。一方、固定ステージ２の各カートリッジヒータ２１はまだ作動されていないので、固定ステージ２の温度も調心装置１の設置場所の気温と同じ温度になっている。
【００１５】
ここで、制御装置は、各温度計１７Ａ〜１７Ｄ（１７Ａ’〜１７Ｄ’、１８Ａ〜１８Ｄ）から入力される温度を基に、移動ステージ３，３’と固定ステージ２との温度差を求めた後、予め記憶したデータに基づいて、上記温度差を無くすために必要な各カートリッジヒータ２１への電力量を演算して、その演算した電力量を電源から各カートリッジヒータ２１Ａ〜２１Ｄに供給させる。
これにより、カートリッジヒータ２１Ａ〜２１Ｄを介して固定ステージ２が加熱されて、該固定ステージ２の温度が移動ステージ３，３’と同じ温度になる。制御装置は、各温度計１７Ａ〜１７Ｄ（１７Ａ’〜１７Ｄ’、１８Ａ〜１８Ｄ）からの入力により、固定ステージ２の温度が移動ステージ３，３’と同じとなったことを確認すると、両カメラ１５，１６からの画像データを基にして上記移動ステージ３の各パルスモータＭ１〜Ｍ６を正逆に回転させて、グリッパ３Ｇに把持した光ファイバアレイ１２を移動させて、その端面１２ａを光導波路１１の端面１１ａに近接させて調心する。ここでは、光ファイバアレイ１２の光ファイバの自由端から上記光源により光を入射させて、この光を光導波路１１に伝送して、その伝送された光量を光パワーモニタで検出して最大光量となる位置を求める。この最大光量が得られる位置に光ファイバアレイ１２が位置したらそこで調心したことになる。
【００１６】
次に、移動ステージ３’側のグリッパ３Ｇ’に把持した光ファイバアレイ１３に付いて、制御装置によって移動ステージ３’を移動させて、上述した移動ステージ３側の調心作業にならって光ファイバアレイ１３を光導波路１１に調心させる。
この後に制御装置は、先ずツールベース４を移動させて、接着剤ディスペンサ５を上記調心した両端面１２ａ、１１ａの上方に位置させてこの接着ディスペンサ５により両端面１２ａ、１１ａの間に接着剤１４を注入し、次に、制御装置はツールベース４を移動させて接着剤ディスペンサ５を両端面１３ａ、１１ｂの上方に位置させて、それらの間に接着剤１４の注入する。
この後、制御装置はツールベース４を移動させて、ＵＶ照射手段６を光導波路１１の上方に位置させてからＵＶ照射手段６によって連続的に両端面１２ａ、１１ａおよび両端面１３ａ、１１ｂ間の接着剤１４に向けて所要時間だけ同時に紫外線を照射する。これにより、接着剤１４が凝固して光導波路１１の端面１１ａと光ファイバアレイ１２の端面１２ａとが接合されるとともに、光ファイバアレイ１３の端面１３ａと光導波路１１の端面１１ｂとが接合される。これまでの間、移動ステージ３によって継続して光導波路１１の端面１１ａと光ファイバアレイ１２の端面１２ａとの調心状態が維持される。また、移動ステージ３’によって継続して両端面１３ａ、１１ｂの調心状態が維持される。
この後、移動ステージ３のグリッパ３Ｇによる光ファイバアレイ１２の把持状態が解放されるとともに、移動ステージ３’のグリッパ３Ｇ’による光ファイバアレイ１３の把持状態が解放される。
これにより、光導波路１１に対する両光ファイバアレイ１２，１３の接合作業が完了して、製品である光導波路モジュールＭが完成する。
この後、製品である光導波路モジュールＭは、固定ステージ２のグリッパ２ａによる把持状態を解放されて、オペレータによって固定ステージ２上から排出される。
【００１７】
以上のように、本実施例においては、加熱手段としてのカートリッジヒータ２１Ａ〜２１Ｄにより固定ステージ２を加熱して、固定ステージ２の温度を移動ステージ３，３’と同じ温度にしてから上述した調心及び接合作業を行なうようにしている。
光導波路１１と光ファイバアレイ１２（１３）を調心してからそれらの間に接着剤１４を注入してそれを凝固させる間に、両ステージ２，３（３’）に温度差が生じることを抑制できる。そのため、接着剤１４が凝固するまでの間に光導波路１１と光ファイバアレイ１２（１３）とが位置ずれすることを抑制することができる。
したがって、本実施例によれば、従来と比較して光導波路１１と光ファイバアレイ１２（１３）を接合して完成する光導波路モジュールＭ（製品）の品質を向上させることができる。
なお、上記実施例においては、固定ステージ２に複数のカートリッジヒータ２１Ａ〜２１Ｄを設けているが、カートリッジヒータは固定ステージ２に１個だけ設けても良い。そのような構成であっても、上述したような光導波路１１と光ファイバアレイ１２（１３）との位置ずれを軽減することができる。
さらに、上述した実施例においては、固定ステージ２および移動ステージ３（３’）にそれぞれ複数の温度計を設けていたが、各ステージ２，３（３’）に１つだけ温度計を設けても良い。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、従来と比較して両光学部品を接合して完成する製品の品質を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す概略の構成図。
【図２】図１に示した調心装置１による光学部品の接合状態を示した斜視図。
【符号の説明】
１…調心装置                  ２…固定ステージ
３、３’…移動ステージ      ２１Ａ〜２１Ｄ…カートリッジヒータ
【図１】
2004294594.tif 000003
【図２】
2004294594.tif 000004