(57)【要約】【課題】ＶＣＳＥＬを回路基板に実装した後でも故障を簡単に検出できるＶＣＳＥＬの故障検出方法および故障検出装置を提供する。【解決手段】ＶＣＳＥＬ４３に高い電流を付加したり、ＶＣＳＥＬ４３を高温環境下に曝すことがないので、回路基板４１上に実装したＶＣＳＥＬ４３に適用することができる。また、発光像５１，５３を観察するだけで故障の発生を判断することができるので、高価な測定装置が不要である。また、暗部５２の存在は簡単に判別できるため、熟練した検査者でなくても簡単に故障の発生を判断することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定電流値以上の電流を供給するとレーザ発振するＶＣＳＥＬの故障検出方法であって、
ＶＣＳＥＬに所定電流値未満の電流を供給して、レーザ発振していないＶＣＳＥＬの非発振発光像を取得し、
前記非発振発光像中に暗部が存在するときにＶＣＳＥＬに故障が発生していると判断する、ＶＣＳＥＬの故障検出方法。
【請求項２】
前記非発振発光像中に暗部が存在しないと判断された場合に、
ＶＣＳＥＬに所定電流値以上の電流を供給して、レーザ発振しているＶＣＳＥＬの発振発光像を取得し、
前記発振発光像において高輝度領域が非対称であればＶＣＳＥＬに故障が発生していると判断する、請求項１に記載のＶＣＳＥＬの故障検出方法。
【請求項３】
前記非発振発光像中に暗部が存在しないと判断された場合に、
前記非発振発光像の発光強度が所定値よりも低いときにＶＣＳＥＬに故障が発生していると判断する、請求項１に記載のＶＣＳＥＬの故障検出方法。
【請求項４】
前記発振発光像において前記高輝度領域が対称形状と判断された場合に、
前記非発振発光像の発光強度が所定値よりも低いときにＶＣＳＥＬに故障が発生していると判断する、請求項２に記載のＶＣＳＥＬの故障検出方法。
【請求項５】
所定電流値以上の電流を供給するとレーザ発振するＶＣＳＥＬの故障検出装置であって、
ＶＣＳＥＬに電流を供給する給電部と、
ＶＣＳＥＬの発光面を撮影し発光像を取得する撮影手段と、
所定電流値未満の電流を前記給電部から給電しＶＣＳＥＬが発振しないように光らせ、レーザ発振していないＶＣＳＥＬの非発振発光像を前記撮影手段により撮影する制御部と、
前記非発振発光像に暗部が存在するときにＶＣＳＥＬに故障が発生していると判断する判断部と、を備える、ＶＣＳＥＬの故障検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＣＳＥＬの故障検出方法および故障検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器間の信号伝達速度を向上させるために、電子機器間を光接続することが知られている。このために、例えば特許文献１のように電気信号を光信号に変換する発光素子を備えた光コネクタモジュールを用いて電子機器間を配線することが知られている。
【０００３】
光コネクタモジュールに搭載される発光素子として、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ： Vertical Cavity Surface Emitting Laser）が採用されている。このＶＣＳＥＬはＥＳＤ（Electro-Static Discharge静電気放電）によりダメージを受けて、電気光学特性が劣化しやすい。
【０００４】
そこで、ＥＳＤによるダメージを検出する方法として、高温でＶＣＳＥＬに電流を負荷し、その前後における特性の変化を調べる方法（バーンイン）、逆方向リーク電流を測定する方法（特許文献１参照）、ＶＣＳＥＬの発光スペクトルを測定する方法（特許文献２参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５２０１１３号公報
【特許文献２】特開２０１１−９６９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、バーンインを行うときの温度に、ＶＣＳＥＬ以外の回路素子が耐えられないことがある。このため、ＶＣＳＥＬを回路基板上に実装した後では、この方法を採用することが難しい場合がある。また、バーンインは通常、数時間から数１０時間行われるため、時間的あるいは設備的にも量産には不向きである。
【０００７】
また、逆方向リーク電流を測定する方法については、通常リーク電流はＥＳＤダメージ前後でｐＡからｎＡレベルに変化するので、微弱電流が測定できる測定環境および高価な測定装置が必要となる。また、通常、ＶＣＳＥＬを回路基板に実装した後では、ＶＣＳＥＬと駆動用ＩＣが繋がっているため、ＶＣＳＥＬに逆バイアスを印加しｎＡレベルのリーク電流を測定することが原理上難しい。
【０００８】
さらに、ＶＣＳＥＬの発光スペクトルを測定する方法については、通常のＶＣＳＥＬでは複数の発光ピークが存在するため、ＶＣＳＥＬに熟練した検査者でなければ発光スペクトルからＶＣＳＥＬのダメージを判別することが難しい。
【０００９】
本発明の目的は、ＶＣＳＥＬを回路基板に実装した後でも故障を簡単に検出できるＶＣＳＥＬの故障検出方法および故障検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決することのできる本発明のＶＣＳＥＬの故障検出方法は、
所定電流値以上の電流を供給するとレーザ発振するＶＣＳＥＬの故障検出方法であって、
ＶＣＳＥＬに所定電流値未満の電流を供給して、レーザ発振していないＶＣＳＥＬの非発振発光像を取得し、
前記非発振発光像中に暗部が存在するときにＶＣＳＥＬに故障が発生していると判断することを特徴とする。
【００１１】
本発明のＶＣＳＥＬの故障検出方法において、
前記非発振発光像中に暗部が存在しないと判断された場合に、
ＶＣＳＥＬに所定電流値以上の電流を供給して、レーザ発振しているＶＣＳＥＬの発振発光像を取得し、
前記発振発光像において高輝度領域が非対称であればＶＣＳＥＬに故障が発生していると判断することが好ましい。
【００１２】
本発明のＶＣＳＥＬの故障検出方法において、
前記非発振発光像中に暗部が存在しないと判断された場合に、
前記非発振発光像の発光強度が所定値よりも低いときにＶＣＳＥＬに故障が発生していると判断することが好ましい。
【００１３】
本発明のＶＣＳＥＬの故障検出方法において、
前記発振発光像において前記高輝度領域が対称形状と判断された場合に、
前記非発振発光像の発光強度が所定値よりも低いときにＶＣＳＥＬに故障が発生していると判断することが好ましい。
【００１４】
本発明のＶＣＳＥＬの故障検出装置は、
所定電流値以上の電流を供給するとレーザ発振するＶＣＳＥＬの故障検出装置であって、
ＶＣＳＥＬに電流を供給する給電部と、
ＶＣＳＥＬの発光面を撮影し発光像を取得する撮影手段と、
所定電流値未満の電流を前記給電部から給電しＶＣＳＥＬが発振しないように光らせ、レーザ発振していないＶＣＳＥＬの非発振発光像を前記撮影手段により撮影する制御部と、
前記非発振発光像に暗部が存在するときにＶＣＳＥＬに故障が発生していると判断する判断部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＶＣＳＥＬの故障検出方法および故障検出装置によれば、所定電流値未満の電流を供給してレーザ発振していないＶＣＳＥＬの非発振発光像を取得し、この非発振発光像中に暗部が存在するか否かを観察するだけで、ＶＣＳＥＬの故障の有無を判断することができる。このため、ＶＣＳＥＬに高い電流を付加したり、ＶＣＳＥＬを高温環境下に曝すことがないので、回路基板上に実装したＶＣＳＥＬに適用することが容易である。また、発光像を観察するだけで故障の発生を判断することができるので、高価な測定装置が不要であり、また測定が簡単である。したがって、ＶＣＳＥＬを回路基板実装後でも故障を簡単に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るＶＣＳＥＬの故障検出装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＶＣＳＥＬの故障検出方法のフローチャートである。
【図３】（Ａ）は故障していないＶＣＳＥＬの非発振発光像の画像であり、（Ｂ）は故障しているＶＣＳＥＬの非発振発光像の画像である。
【図４】（Ａ）は故障していない発振発光像の画像であり、（Ｂ）は故障しているＶＣＳＥＬの発振発光像の画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るＶＣＳＥＬの故障検出方法および故障検出装置の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るＶＣＳＥＬの故障検出装置（以下、「故障検出装置」という。）１０を示す模式図である。故障検出装置１０は、所定電流値以上の電流を供給するとレーザ発振するＶＣＳＥＬ（検査対象）４３を有する光モジュール４０の故障を検出するものである。
【００１８】
光モジュール４０は、回路基板４１と、回路基板４１に実装された駆動用ＩＣ４２と、駆動用ＩＣ４２によって駆動されるＶＣＳＥＬ４３を有する。ＶＣＳＥＬ４３は、駆動用ＩＣ４２から供給される電流によって赤外光を出射する発光素子である。このＶＣＳＥＬ４３は、レーザ発振電流Ｉｅ（例えば１ｍＡ）以上の電流が印加されるとレーザ発振する。レーザ発振電流Ｉｅ未満の電流が印加された場合にはレーザ発振せずに発光する。
【００１９】
故障検出装置１０は、コンピュータ２０と、コンピュータ２０に接続されて光モジュール４０に所定の電流を供給する給電部２３と、コンピュータ２０に接続された撮影手段３０およびモニタ２４を有する。
【００２０】
コンピュータ２０は、制御部２１および判断部２２を有する。制御部２１は、給電部２３を介して光モジュール４０に電流を供給するとともに、モニタ２４および撮影手段３０を制御する。判断部２２は、撮影手段３０から得られた画像データに基づいて、光モジュール４０の故障を判断する。
【００２１】
撮影手段３０は、光モジュール４０が発する光の波長に対応した赤外線カメラ（ＣＣＤ）３１と、対物レンズ３３を備えた光学系３２を有する。撮像手段は、ＶＣＳＥＬ４３の発光面を撮影し、その発光像を取得する。
【００２２】
次に、上述した故障検出装置１０を用いた故障検出方法について説明する。図２は、故障検出方法の手順を示すフローチャートである。
まず、制御部２１は給電部２３を制御して、レーザ発振電流Ｉｅ未満の電流を光モジュール４０に供給して（ステップＳ１）、ＶＣＳＥＬ４３が発振しないように光らせる。レーザ発振せずに光ったＶＣＳＥＬ４３を赤外線カメラ３１によって撮影し、図３（Ａ）や図３（Ｂ）に示したような非発振発光像５１を取得する。取得された非発振発光像５１は、モニタ２４やコンピュータ２０の判断部２２に送られる。
【００２３】
次に、判断部２２は、得られた非発振発光像５１から、非発振発光像５１中に暗部５２が存在するか否かを判断する（ステップＳ２）。
図３（Ａ）は、検査温度Ｔが２５℃、印加電流値Ｉを０．６ｍＡ（＜Ｉｅ＝１ｍＡ）としたときの、正常なＶＣＳＥＬ４３から得られた非発振発光像５１Ａを示している。図３（Ａ）に示したように、ＶＣＳＥＬ４３が均一に発光している場合には、ＶＣＳＥＬ４３は故障していない。
【００２４】
図３（Ｂ）は、検査温度Ｔが２５℃、印加電流値Ｉを０．６ｍＡ（＜Ｉｅ＝１ｍＡ）としたときの、故障したＶＣＳＥＬ４３から得られた非発振発光像５１Ｂを示している。図３（Ｂ）に示したように、非発振発光像５１Ｂ中に、周囲よりも暗い暗部５２が存在すると認められる場合には、ＶＣＳＥＬ４３は故障している。
【００２５】
このように、非発振発光像５１中に暗部５２が存在するか否かを判別することにより、判断部２２はＶＣＳＥＬ４３の故障の有無を判別することができる。
例えば、判断部２２が非発振発光像５１の各画素中の発光強度を算出し、非発振発光像５１中に発光強度が予め定めた閾値よりも低い画素がある場合に、判断部２２は暗部５２が存在すると判断することができる。あるいは、判断部２２が非発振発光像５１中の各画素における発光強度の傾きを計算し、発光強度の負の傾きが予め定めた閾値よりも大きい画素があると検出した場合に、暗部５２があると判断することができる。
【００２６】
ステップＳ２において、非発振発光像５１中に暗部５２が存在していると判断部２２が判断した場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、判断部２２はＶＣＳＥＬ４３に故障が生じていると判断し（ステップＳ３）、処理を終了する。
ステップＳ２において、非発振発光像５１中に暗部５２の存在が確認できなかった場合、あるいは暗部５２の存在を確認することが難しい場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、判断部２２は次の処理（ステップＳ４）に移行する。
【００２７】
非発振発光像５１に暗部５２の存在が確認できなかった場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、制御部２１は給電部２３を制御して、レーザ発振電流Ｉｅ以上の電流を光モジュール４０に印加する（ステップＳ４）。そして、レーザ発振したＶＣＳＥＬ４３の発振発光像５３を取得し、モニタ２４やコンピュータ２０の判断部２２に送る。そして、発振発光像５３中に高輝度領域５４が非対称に存在するか否かを判断する（ステップＳ５）。
【００２８】
図４（Ａ）は、検査温度Ｔが２５℃、印加電流値Ｉを２ｍＡ（＞Ｉｅ＝１ｍＡ）としたときの、正常なＶＣＳＥＬ４３から得られた発振発光像５３Ａを示している。図４（Ａ）に示したように、周囲の画素の輝度よりも高い輝度を有する高輝度領域５４が対称に存在する場合には、ＶＣＳＥＬ４３に故障は生じていない。
【００２９】
図４（Ｂ）は、検査温度Ｔが２５℃、印加電流値Ｉを２ｍＡとしたときの、故障しているＶＣＳＥＬ４３から得られた発振発光像５３Ｂを示している。図４（Ｂ）に示したように、周囲の画素の輝度よりも高い輝度を有する高輝度領域５４が非対称に存在する場合には、ＶＣＳＥＬ４３に故障が生じている。
【００３０】
このように、発振発光像５３に高輝度領域５４が非対称に存在するか否かによって、判断部２２は、ＶＣＳＥＬ４３の故障の有無を判別することができる。
例えば、判断部２２は発振発光像５３中の各画素の輝度を参照し、予め定めた閾値よりも高い輝度を有する画素を特定して、その画素を高輝度領域５４と特定する。この高輝度領域５４が発振発光像５３の特定の線に関して線対称あるいは、特定の点に関して点対称であるかを算出し、判断部２２は高輝度領域５４の対称性を判断することができる。
【００３１】
図２に戻って、判断部２２が発振発光像５３に高輝度領域５４が非対称に存在していると判断した場合には（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、判断部２２はＶＣＳＥＬ４３に故障が生じていると判断し（ステップＳ３）、処理を終了する。
【００３２】
ステップＳ５において、発振発光像５３に高輝度領域５４が非対称に存在していると確認できなかった場合には（ステップＳ５：Ｎｏ）、判断部２２は次の処理（ステップＳ６）に移行する。
【００３３】
次に判断部２２は、ステップＳ６において、非発振発光像５１の発光強度が所定値未満か否かを判断する。ＶＣＳＥＬ４３が故障している場合には、レーザ発振電流Ｉｅ未満の電流をＶＣＳＥＬ４３に印加した場合、ＶＣＳＥＬ４３が故障していない場合と比べて発光強度が１／１０程度に大幅に低下する。この現象を利用して、判断部２２はＶＣＳＥＬ４３の故障の有無を判断することができる。
【００３４】
例えば、予め故障していないことがわかっているＶＣＳＥＬ４３の発光強度を測定しておく。そして、非発振発光像５１中の任意の複数の画素の発光強度の平均を算出し、故障していないことがわかっているＶＣＳＥＬ４３の発光強度と比較する。非発振発光像５１中の任意の複数の画素の発光強度の平均値が、故障していないことがわかっているＶＣＳＥＬ４３の発光強度の７割以下であった場合には、判断部２２は非発振発光像５１の発光強度が所定値未満であると判断する。
【００３５】
判断部２２が非発振発光像５１の発光強度が所定値未満であると判断した場合には（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、判断部２２はＶＣＳＥＬ４３に故障が生じていると判断し（ステップＳ３）、処理を終了する。
【００３６】
ステップＳ６において、非発振発光像５１の発光強度が所定値以上であると判断した場合には（ステップＳ６：Ｎｏ）、判断部２２はＶＣＳＥＬ４３に故障が生じていないと判断し（ステップＳ７）、処理を終了する。
【００３７】
以上のように、本発明の実施形態に係るＶＣＳＥＬ４３の故障検出方法によれば、ＶＣＳＥＬ４３を有する光モジュール４０に所定印加電流値Ｉｅ未満の電流を供給して、レーザ発振していないＶＣＳＥＬ４３の非発振発光像５１を取得する。そして、取得した非発振発光像５１中に暗部５２が存在するときに、ＶＣＳＥＬ４３に故障が発生していると判断する。
【００３８】
このように、本実施形態に係る故障検出方法は、ＶＣＳＥＬ４３に高い電流を負荷したり、ＶＣＳＥＬ４３を高温環境下に曝すことがない。このため、回路基板４１上に高温環境下に曝すことができない部品を搭載した光モジュール４０を対象として、ＶＣＳＥＬ４３の故障を検出することができる。
【００３９】
また本実施形態に係る故障検出方法は、非発振発光像５１を観察するだけでＶＣＳＥＬ４３の故障を判断することができる。このため、逆方向リーク電流を測定してＶＣＳＥＬ４３の故障を判断する場合と比べて、微弱電流を測定するような高価な測定装置が不要であり、低コストでＶＣＳＥＬ４３の故障を判断することができる。
【００４０】
また本実施形態に係る故障検出方法は、非発振発光像５１中に暗部５２が確認できなかった場合でも（ステップＳ２：Ｎｏ）、発振発光像５３中の高輝度領域５４の対称性によって、ＶＣＳＥＬ４３の故障を判断することができる（ステップＳ５）。このため、ＶＣＳＥＬ４３の故障検出精度を高めることができる。
【００４１】
さらに本実施形態に係る故障検出方法は、発振発光像５３中の高輝度領域５４の対称性が確認できなかった場合でも（ステップＳ５：Ｎｏ）、非発振発光像５１の発光強度が所定値未満であるか否かによって、ＶＣＳＥＬ４３の故障を判断することができる（ステップＳ６）。これにより、ＶＣＳＥＬ４３の故障検出精度を更に高めることができる。
【００４２】
なお、本発明のＶＣＳＥＬの故障検出方法および故障検出装置は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。例えば、各ステップＳ２，Ｓ５，Ｓ６で挙げた判断部２２の判断手法は一例であって、これらの例に限られない。
【００４３】
また、前述した実施形態においては、光モジュール４０を検査対象とした例を挙げて説明したが、本発明はＶＣＳＥＬ４３のみを対象として検査することができる。
【００４４】
さらに、前述した実施形態においては、判断部２２が自動的にＶＣＳＥＬ４３の故障の有無を判断した例を挙げて説明したが、手動で給電部２３から電流を供給し、撮影手段３０で取得した非発振発光像５１および発振発光像５３をモニタ２４に出力させ、検査者の目視によって、暗部５２の有無、高輝度領域５４の対称性および発光強度の明暗を判断し、ＶＣＳＥＬ４３の故障を判別してもよい。
【００４５】
この場合でも、暗部５２の有無、高輝度領域５４の対称性および発光強度の明暗は、熟練した検査者でなくとも簡単に判別することができる。このため、発光スペクトルによってＶＣＳＥＬ４３の故障を判断する場合と比べて、検査者の熟練度が要求されず、簡便に検査を実施することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１０：ＶＣＳＥＬの故障検出装置、１１：商用電源、２０：ＰＣ、２１：制御部、２２：判断部、２３：給電部、２４：モニタ、３０：撮影手段、３１：赤外線カメラ、３２：光学系、３３：対物レンズ、４０：光モジュール、４１：基板、４２：駆動ＩＣ、４３：ＶＣＳＥＬ（検査対象）、５１：非発振発光像、５２：暗部、５３：発振発光像、５４：高輝度領域
【図２】
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【図１】
2013251324.tif 000004
【図３】
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【図４】
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