(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置と、
発光素子と、
レンズと、
該撮像装置を移動させる可動部と、
該レンズを移動させるレンズ調整部と、
該可動部及び該レンズ調整部を制御することにより、該撮像装置から該発光素子への第1焦点距離及び該撮像装置から該レンズへの第2焦点距離を求めた後、該レンズを該発光素子の中心軸に一致させた状態で該撮像装置から該レンズを通した発光素子像への第3焦点距離を求め、該レンズを該中心軸に垂直に所定距離移動させることにより該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装置の該中心軸に垂直な移動距離を求め、該第1〜第3焦点距離と該移動距離から該発光素子に対する該レンズの第4焦点距離を求める演算部と、
を備えることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
撮像装置と、
発光素子と、
レンズと、
該撮像装置を移動させる可動部と、
該レンズを移動させるレンズ調整部と、
該可動部及び該レンズ調整部を制御することにより、該発光素子と該レンズとによる中心軸に対する該発光素子の角度を該発光素子の端面位置から求め、該撮像装置から該発光素子への第1焦点距離及び該撮像装置から該レンズへの第2焦点距離を求めた後、該レンズを該中心軸に一致させた状態で該撮像装置から該レンズを通した発光素子像への第3焦点距離を求めると共にこの時までに該第2焦点距離を求めたときから該レンズが移動した該中心軸上の第1移動量を求め、該レンズを該中心軸に垂直に所定距離移動させることにより該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装置の該中心軸に垂直な移動距離を求めると共にこの時までに該第2焦点距離を求めたときから該レンズが移動した該中心軸に垂直な第2移動量を求め、該角度、該第1〜第3焦点距離、該第1及び第2移動量、及び該移動距離から該発光素子に対する該レンズの第4焦点距離を求める演算部と、
を備えることを特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項1又は2記載の光学装置において、
該レンズを、該第4焦点距離の位置に溶接固定するためのレーザ溶接部をさらに備える
ことを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学装置に関し、特に光モジュールのパッケージ内に組み込まれた光学部品の光軸調整を行う光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図23は、従来のＬＤ（Laser Diode）モジュールの構造を示している。ＬＤパッケージ501内にペルチェ素子502を設け、ペルチェ素子502の上にベース503を置く。このベース503に載置したＬＤ素子504からの発光出力を第一レンズ505で平行ビーム506に変換し第二レンズ507を介して光ファイバ508に入力させている。
【０００３】
図24は、図23に示したＬＤ素子504と第一レンズ505との光軸調整を行うために使用される光学装置を示している。すなわち、この光学装置は、図示されていないＬＤ素子（図23のＬＤ素子504に相当）をＬＤ素子付ベース608（同図のベース503に相当）上に設置すると共に、やはり図示されていない第一レンズ505と光軸調整するものである。
【０００４】
この光学装置においては、さらに、ベース固定部601は、ＬＤ素子付ベース608を基準位置に固定している。ＬＤ素子駆動部602は、ＬＤ駆動用ピン609をＬＤ素子504に接触させ、ＬＤ素子504を発光させる。レンズ調整部603は、第一レンズ505を把持するレンズホルダー611を固定するためのレンズチャック612を備えると共に、レンズ調整する3軸（Ｘ／Ｙ／Ｚ軸）微動台を備えている。
【０００５】
ファイバ調整部604は、基準ファイバ617を固定するもので、基準ファイバ617を調整する4軸（Ｘ／Ｙ／θ／φ軸）微動台を備えている。リファレンス調整部605は、光パワーメータ615のセンサーヘッド616を固定するもので、2軸（Ｘ／Ｙ軸）微動台を設けている。
【０００６】
発光パターン確認部606は、発光パターンを検出する赤外カメラ613及びこれに接続されたモニター614を備えている。そして、レーザ溶接部607は、レーザ溶接ヘッド618を固定し、溶接位置を2軸（Ｙ／Ｚ軸）微動台で位置合わせするものである。
【０００７】
次に、従来のＬＤパッケージ501内のＬＤ素子504及び第一レンズ505の調整方法を図24を用いて説明する。
ＬＤ素子付ベース608をベース固定部601の基準面に合わせて固定する。ＬＤ素子付ベース608の上側でＬＤ素子駆動部602のＬＤ駆動用ピン609を3軸（Ｘ／Ｙ／Ｚ軸）微動台で移動させてＬＤ素子に接触させ、ＬＤ素子にＬＤ駆動電源610から電流を供給してＬＤ素子を発光させる。
【０００８】
レンズを含むレンズホルダー611をレンズ固定部612のチャックで固定し、3軸（Ｘ／Ｙ／Ｚ軸）微動台でレンズ調整部603を所定の位置に移動させる。
赤外カメラ613の中心位置にＬＤ発光パターンが来るようにレンズ調整部603の2軸（Ｘ／Ｙ軸）微動台でレンズホルダー611の粗調整を行い、このレンズからの出射ビームを平行ビームにするため、オペレータがモニター614に表示される出射パターンを見ながら1軸（Ｚ軸）微動台で粗調整する。
【０００９】
さらに、光軸上に光パワーメータ615を光パワーメータセンサーヘッド616を用いて移動させて、検出したその光パワーが最大となるようにリファレンス調整部605を2軸（Ｘ／Ｙ軸）微動台で調整し、リファレンス測定する。
基準ファイバ617をファイバ調整部604にセットし、最大出力値が得られるまで4軸（Ｘ／Ｙ／θ／φ軸）微動台で調整する。調整終了後、最大出力値が得られるまでレンズ調整部603（Ｚ軸）とファイバ調整部604（Ｘ／Ｙ／θ／φ軸）の微調整を行い、再度、赤外カメラ613でＬＤ発光パターンが中心位置にあることを確認する。位置ズレがある場合はレンズ調整部603（Ｘ／Ｙ軸）で中心位置に移動させる。
【００１０】
この後、レーザ溶接ヘッド618を所定の位置に3軸（Ｘ／Ｙ／Ｚ軸）微動台で移動させて、ＬＤ素子付ベース608とレンズホルダー611とを溶接する。次に、レンズホルダー611を溶接する。
このようにして、ＬＤ素子とレンズとを載置したＬＤ素子付ベース608が出来上がったので、レンズチャック612を外し、ＬＤ素子504の電流値を0ｍＡにして、ＬＤ素子付ベース608を取り外す。
【００１１】
そして、このＬＤ素子付ベース608を、図23に示すベース503とすることにより、ＬＤモジュールが完成する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述の方法で光軸調整を行う場合、ＬＤ素子からの出射ビームを平行ビームにするため、赤外カメラによるＬＤ発光パターンが中心位置にあることの確認、及び光パワーメータや基準ファイバでの出力確認等の調整工程が必要となり、調整工程が複雑化し、工数が増大する。
【００１３】
また、このような調整工程は手作業によるものであるため、調整に手間取り時間がかかってしまうという問題があった。
従って本発明は、光学部品の光軸調整を行う光学装置において、光軸調整工程の自動化を図ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る光学装置は、撮像装置と、発光素子と、レンズと、該撮像装置を移動させる可動部と、該レンズを移動させるレンズ調整部と、該可動部及び該レンズ調整部を制御することにより、該撮像装置から該発光素子への第1焦点距離及び該撮像装置から該レンズへの第2焦点距離を求めた後、該レンズを該発光素子の中心軸に一致させた状態で該撮像装置から該レンズを通した発光素子像への第3焦点距離を求め、該レンズを該中心軸に垂直に所定距離移動させることにより該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装置の該中心軸に垂直な移動距離を求め、該第1〜第3焦点距離と該移動距離から該発光素子に対する該レンズの第4焦点距離を求める演算部とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
すなわち本発明においては、該演算部が該可動部及び該レンズ調整部を制御することで撮像装置とレンズを移動させながら以下の演算を実行する。
まず、撮像装置から発光素子への第1焦点距離を求め、そして該撮像装置からレンズへの第2焦点距離を求める。そして、該レンズと該発光素子の中心軸を一致させた状態で該撮像装置からの該レンズを通した発光素子像への第3焦点距離を求める。
【００１６】
さらに該レンズを、該中心軸に垂直な方向に所定距離だけ移動させて該発光素子像に焦点を合わせ、このときの該撮像装置の該中心軸に垂直な方向の移動距離を求める。そして、この移動距離と第1〜第3焦点距離とを用いることにより、該発光素子に対する該レンズとの間の第4焦点距離を求める。
【００１７】
このようにして該第4焦点距離を求めることにより、この第4焦点距離に該レンズを位置調整すれば、該レンズから該撮像装置に平行光を与えることができる。従って平行光を得るに当たって、赤外光画像での確認や基準ファイバでの出力確認等の調整工程が不必要となり、自動化が可能となるため、光軸調整時間の短縮化を図ることができる（請求項1／付記1）。
【００１８】
さらに、本発明に係る光学装置は、撮像装置と、発光素子と、レンズと、該撮像装置を移動させる可動部と、該レンズを移動させるレンズ調整部と、該可動部及び該レンズ調整部を制御することにより、該発光素子と該レンズとによる中心軸に対する該発光素子の角度を該発光素子の端面位置から求め、該撮像装置から該発光素子への第1焦点距離及び該撮像装置から該レンズへの第2焦点距離を求めた後、該レンズを該中心軸に一致させた状態で該撮像装置から該レンズを通した発光素子像への第3焦点距離を求めると共にこの時までに該第2焦点距離を求めたときから該レンズが移動した該中心軸上の第1移動量を求め、該レンズを該中心軸に垂直に所定距離移動させることにより該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装置の該中心軸に垂直な移動距離を求めると共にこの時までに該第2焦点距離を求めたときから該レンズが移動した該中心軸に垂直な第2移動量を求め、該角度、該第1〜第3焦点距離、該第1及び第2移動量、及び該移動距離から該発光素子に対する該レンズの第4焦点距離を求める演算部とで構成することもできる。
【００１９】
すなわち本発明においては、該演算部が該可動部及び該レンズ調整部を制御することで撮像装置とレンズを移動させながら以下の演算を実行する。
まず、該発光素子と該レンズとによる中心軸に対する該発光素子の角度を該発光素子の端面位置から求める。また、撮像装置から発光素子への第1焦点距離を求め、そして該撮像装置からレンズへの第2焦点距離を求める。
【００２０】
そして、該レンズと該発光素子の中心軸を一致させた状態で該撮像装置からの該レンズを通した発光素子像への第3焦点距離を求める。一方、該第2焦点距離を求めたときから第3焦点距離を求めるときまでに該レンズが移動した該中心軸上の第1移動量を求める。
【００２１】
さらに該レンズを、該中心軸に垂直な方向に所定距離だけ移動させて該発光素子像に焦点を合わせ、このときの該撮像装置の該中心軸に垂直な方向の移動距離を求める。一方、該第2焦点距離を求めたときから該移動距離を求めるときまでに該レンズが移動した該中心軸に垂直な第2移動量を求める。
【００２２】
そして、この角度、第1〜第3焦点距離、第1及び第2移動量、及び移動距離とを用いることにより、該発光素子に対する該レンズとの間の第4焦点距離を求める。
このようにして、中心軸に対して発光素子の向きが傾いている場合でも、傾きの分を修正して第4焦点距離を求めることができるため、この第4焦点距離に該レンズを位置調整すれば、該レンズから該撮像装置には平行光を与えることができる。
【００２３】
従って平行光を得るに当たって、発光素子の傾きを考慮することなく、調整工程を自動化することが可能となり、光軸調整時間の短縮化を図ることができる（請求項2／付記2）。
なお、該レンズを、該第4焦点距離の位置に溶接固定するためのレーザ溶接部をさらに備えてもよい（請求項3／付記3）。
【００２４】
なお、請求項1／付記1において、該第1焦点距離をＺ1とし、該第2焦点距離をＺ2とし、該第3焦点距離をＺ3とし、該レンズを該中心軸に垂直に移動させる所定距離をＸ3とし、該レンズをＸ3だけ移動させることにより該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装置の該中心軸に垂直な移動距離をＸ2とした上で、第4焦点距離ｆを以下の通り算出することもできる（付記4）。
【００２５】
ｆ＝ａ×ｂ／（ａ＋ｂ）                                …式（1）
但し、ａ＝（Ｚ1−Ｚ3）／ｍ                            …式（2）
ｂ＝Ｚ1−Ｚ3−ａ                                …式（3）
ｍ＝（(Ｚ1−Ｚ3）／Ｘ3）／（(Ｚ1−Ｚ2）／Ｘ2）  …式（4）
また、請求項2／付記2において、中心軸に対する該発光素子の角度をθ1とし、該第1焦点距離をＺ1とし、該第2焦点距離をＺ2とし、該第3焦点距離をＺ3とし、第1移動量をＺｒ1−Ｚｒ2とし、第2移動量をＸｒ5−Ｘｒ1とし、該レンズを該中心軸に垂直に移動させる所定距離をΔＸｒ5とし、該レンズをΔＸｒ5だけ移動させることにより該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装置の該中心軸に垂直な移動距離をΔＸ3とした上で、第4焦点距離ｆを以下の通り算出することもできる（付記5）。
【００２６】
ｆ＝ａ×ｂ／（ａ＋ｂ）                                …式（5）
但し、ａ＝（Ｚ1−Ｚ3）／ｍ                            …式（6）
ｂ＝Ｚ1−Ｚ3−ａ                                …式（7）
ｍ＝｛((cosθ1／（Ｚｒα−Ｚ1)）／（cosθ2×ΔＸｒ5))｝
／｛(cosθ1／（Ｚ3−Ｚ1）／（cosθ2×ΔＸ3))｝  …式（8）
但し、θ2＝arctan（Ｘｒ5−Ｘｒ1）／Ｚ2α              …式（9）
Ｚｒα＝（Ｚ1−Ｚ2）−（Ｚｒ1−Ｚｒ2）          …式（10）
Ｚ2α＝Ｚ2−（Ｚｒ1−Ｚｒ2）                    …式（11）
【００２７】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係る光学装置の一実施例の構成を示したものであり、この実施例においては、ベース固定部101とレンズ調整部102と可動部103とレーザ溶接部104と演算部114とこれらを固定する防振台115とで構成されている。
【００２８】
ベース固定部101は、図24の従来例と同様に、ＬＤ素子付ベース105を固定するもので、ＬＤ素子〜レンズ間のZ軸座標を調整する1軸（Ｘ軸）自動ステージを備えている。なお座標軸については、Ｘ軸は紙面上下方向、Ｙ軸は紙面垂直方向、Ｚ軸は紙面左右方向とする。
【００２９】
レンズ調整部102は、図24の従来例と同様に、レンズ（図示せず）を含むレンズホルダー106を固定するためのレンズチャック107を備えており、レンズ調整する3軸（Ｘ／Ｙ／Ｚ軸）自動ステージを備えている。
可動部103は、ＣＣＤカメラ109を移動させるもので、ＣＣＤカメラ109を移動させる3軸（Ｘ／Ｙ／Ｚ軸）自動ステージを備えている。ＣＣＤカメラ109は、先端に付けた対物レンズ108を通して画像を得る。
【００３０】
レーザ溶接部104は、レーザ溶接ヘッド113を固定するもので、レーザ溶接ヘッド113を溶接位置まで移動させるために2軸（Ｙ／Ｚ軸）自動ステージを備えている。
そして、演算部114は、ＣＣＤカメラ109で得た画像を画像処理部110で取り込み、この画像により演算処理部111で焦点位置等を求め、この焦点位置等により、自動ステージコントローラ112が、レンズ調整部102、可動部103、及びレーザ溶接部104ａ、104ｂを制御するものである。
【００３１】
以下、図1に示した本発明に係る光学装置の光軸調整手順の実施例を説明する。
実施例（1）：図2〜11
まず、ＬＤ素子端面が角度を有さない場合の図1に示した光学装置による光軸調整手順の実施例（1）について説明する。
【００３２】
図2〜9は、この実施例（1）におけるＬＤ素子付ベース105及びレンズホルダー106の配置を示したものであり、これらの手順を、図10及び11に示した演算部114で実行される光軸調整手順のフローチャート（ステップＳ1〜21）に沿って説明する。
【００３３】
まず、ＬＤ素子付ベース105をベース固定部101の基準面に合わせて固定する（ステップＳ1）。可動部103は、演算部114の自動ステージコントローラ112の出力により、ＣＣＤカメラ109をＬＤ素子201の端面203の初期位置まで移動させる（ステップＳ2）。
【００３４】
可動部103は、さらに、ＣＣＤカメラ109からの可視光をＬＤ素子端面203に当て、ＣＣＤカメラ109をＺ軸上でを数μｍピッチ単位で移動させる。演算部114は、ＬＤ素子端面203を画像認識し、ＬＤ素子端面203の画像データが予め用意した画像データと一致する位置まで自動ステージコントローラ112及び可動部103によりＣＣＤカメラ109を移動させ、Ｚ軸上の焦点合わせを行う（ステップＳ3）。
【００３５】
さらに、可動部103は、図2に示す如く、ＣＣＤカメラ109をＸ,Ｙ軸上で移動させ、ＬＤ素子端面203を画像認識してＣＣＤカメラ109の座標値（Ｘ1，Ｙ1）を読み取る（ステップＳ4）。
レンズ調整部102は、レンズホルダー106をレンズチャック107で固定し、自動ステージコントローラ112の制御の下に、図3（1）に示す如く、ＬＤ素子付ベース105上の所定の位置（Ｘｒ1，Ｙｒ1，Ｚｒ1）に移動させる（ステップＳ5）。
【００３６】
また、可動部103は、ＣＣＤカメラ109でレンズ外周の金属部分を画像認識するため、ＣＣＤカメラ109をＺ軸上で数μｍピッチ単位でレンズ認識位置（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ2）まで移動させる（ステップＳ6）。
可動部103は、同図（2）に示すように、レンズ202と金属部分204との境界部分Ａ（Ｘａ，Ｙａ）、Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）、Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ）を画像認識して予め用意した画像データと一致する位置までＸ，Ｙ軸上でＣＣＤカメラ109を移動させ、演算部114は、各座標値を読み取る（ステップＳ7〜9）。
【００３７】
なお画像認識は、同図（3）に示す正規化相関値法を用いて、パターンマッチングを行い、マッチング度（相関値）が最大になる位置を求める方法を用いればよい。
可動部103は、ＣＣＤカメラ109を上記のレンズ認識位置（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ2）に戻す（ステップＳ10）。演算部114は、上記のようにＣＣＤカメラ109をＸ，Ｙ軸上で移動させることにより、上記の境界部分Ａ（Ｘａ，Ｙａ）、Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）、Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ）の座標位置からレンズ中心位置（Ｘｄ，Ｙｄ）を算出する（ステップＳ11）。
【００３８】
レンズ調整部102は、ステップＳ4で求めたＣＣＤカメラ109の座標（Ｘ1，Ｙ1）に対応するＬＤ素子端面203の中心位置（図2参照）にレンズ202の中心位置（Ｘｄ，Ｙｄ）が来るよう、図4に示す如くレンズホルダー106を移動させる（ステップＳ12）。このときのレンズ202の中心座標は（Ｘｒ2，Ｙｒ2，Ｚｒ1）となる。
【００３９】
次に可動部103は、ＣＣＤカメラ109が、レンズ202越しにＬＤ素子端面203を画像認識できるようにするため、まず図5に示す如く、ＣＣＤカメラ109をＺ軸上で3ｍｍだけ仮移動させて座標Ｚ3の暫定位置に置く（ステップＳ13）。
レンズ調整部102は、さらに図6に示す如く、レンズ202をＺ軸上で移動させ、ＬＤ素子端面203を画像認識して、予め用意した画像データと一致する位置（Ｘｒ2，Ｙｒ2，Ｚｒ2）まで移動させる（ステップＳ14）。
【００４０】
これにより、ＬＤ素子端面203の画像を認識できるようになるが、レンズ202からの出力光は平行光にはなっていない。
そこでレンズ調整部102は、さらに図7に示す如く、レンズホルダー106をＸ軸上で所定の長さ（Ｘ3：100μｍ）だけ移動させる（ステップＳ15）。これにより、レンズ202越しのＬＤ素子端面203の焦点位置も移動するので、演算部114は、再度、ＬＤ素子端面203を画像認識してＣＣＤカメラ109のＸ軸上の座標位置（Ｘ２）を読み取り（ステップＳ16）、レンズ202越しのＬＤ素子201の像倍率（ｍ）を算出する（ステップＳ17）。
【００４１】
この場合の像倍率（ｍ）は、上記の式（4）に示す通り、上記の座標値Ｚ1〜Ｚ3と移動量Ｘ2，Ｘ3から求めることができる。
一方、レンズ202の焦点距離ｆは上記の式（1）で与えられ、この式（1）中のパラメータａ，ｂは図8に示す長さを有しており、上記の式（2）及び（3）で与えられる。
【００４２】
従って、式（2）〜（4）を用いれば焦点距離ｆが求められる。
レンズ調整部102は、式（1）で求めた焦点距離ｆの位置にレンズホルダー106を移動させる（ステップＳ18）。これにより、図9に示すように、ＬＤ素子201からの発光出力はレンズ202を通過して平行光になりＣＣＤカメラ109に与えられる。
【００４３】
そして、自動ステージコントローラ112は、溶接位置にレーザ溶接ヘッド113を固定しているレーザ溶接部104ａ，104ｂを移動させる。レーザ溶接部104ａ，104ｂは、レンズホルダー106を溶接固定する（ステップＳ19）。溶接の状況を確認し、溶接不充分であればステップＳ19にて溶接を再度行い、溶接の結果、ＬＤ素子付ベース105が不良な状態の場合、不良品として処理を終了する（ステップＳ20）。
【００４４】
溶接が良好に行われれば、レンズチャック107を外し、ＬＤ素子付ベース105を取り外す（ステップＳ21）。
実施例（2）：図12〜22
次に、ＬＤ素子端面が角度を持つ場合の図1に示した光学装置による光軸調整手順の実施例（2）について説明する。図12〜20は、この実施例（2）におけるＬＤ素子付ベース105及びレンズホルダー106の配置を示したものであり、これらの手順を、図21及び22に示した演算部114で実行される光軸調整手順のフローチャート（ステップＳ30〜55）に沿って説明する。
【００４５】
まず、ＬＤ素子付ベース105をベース固定部101の基準面に合わせて固定する（ステップＳ30）。可動部103は、図12（1）に示す如く、ＣＣＤカメラ109をＬＤ素子201を画像認識するための初期位置まで移動させる（ステップＳ31）。
可動部103は、ＣＣＤカメラ109から可視光をＬＤ素子端面203に当て、Ｚ軸上を数μｍピッチ単位で移動させ、ＬＤ素子端面203の角部ＥのＺ軸上の焦点（Ｚｅ）合わせを行う（ステップＳ32）。
【００４６】
可動部103は、同図（2）に示す如く、ＣＣＤカメラ109をＸ,Ｙ軸上でＬＤ素子端面203の角部Ｅの画像データが予め用意した複数の画像データの内、いずれか１つと一致する位置まで移動させ、ＬＤ素子端面203を画像認識してＣＣＤカメラ109の座標値（Ｘｅ，Ｙｅ，Ｚｅ）を読み取る（ステップＳ33）。
【００４７】
なお画像認識は、実施例（1）と同様に、同図（3）に示す正規化相関値法を用いてパターンマッチングを行い、マッチング度（相関値）が最大になる位置を求める方法を用いればよい。
可動部103は、角部Ｅの場合と同様に、ＬＤ素子端面203の角部ＦについてもＺ軸上の焦点（Ｚｆ）合わせ（ステップＳ34）、及び画像認識によるＣＣＤカメラ109の座標値（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）の読み取り（ステップＳ35）を行う。
【００４８】
演算部114は、ＬＤ素子201の角度及び中心位置を算出する。角度θ1は次式により算出される。
θ1＝arctan（（Ｚｅ−Ｚｆ）／（Ｘｅ−Ｘｆ））        …式（12）
可動部103は、図13に示す如く、ＬＤ素子端面203の中心位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ1）に焦点が合うようにＣＣＤカメラ109を移動させる（ステップＳ36）。
【００４９】
レンズ調整部102は、レンズホルダー106をレンズチャック107で固定し、図14（1）に示す如く、ＬＤ素子付ベース105上の所定の位置（Ｘｒ1，Ｙｒ1，Ｚｒ1）に移動させる（ステップＳ37）。
また、可動部103は、ＣＣＤカメラ109でレンズ外周の金属部分204を画像認識するため、ＣＣＤカメラ109をＺ軸上で数μｍピッチ単位でレンズ認識位置（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ2）まで移動させる（ステップＳ38）。
【００５０】
可動部103は、同図（2）に示すように、レンズ202と金属部分204との境界部分Ａ（Ｘａ，Ｙａ）、Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）、Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ）を画像認識して予め用意した画像データと一致する位置までＸ，Ｙ軸上でＣＣＤカメラ109を移動させ、演算部114は、その座標値（Ｚ2）を読み取る（ステップＳ39〜41）。
【００５１】
なお、この画像認識は、実施例（1）における図3（3）と同様に行えばよい。演算部114は上記のようにＣＣＤカメラ109をＸ，Ｙ軸上で移動させることにより、上記の境界部分Ａ（Ｘａ，Ｙａ）、Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）、Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ）の座標位置から、レンズ中心位置（Ｘｄ，Ｙｄ）を算出する（ステップＳ42）。可動部103は、ＣＣＤカメラ109を上記のステップＳ38に示したレンズ認識位置に戻す（ステップＳ43）。
【００５２】
レンズ調整部102は、レンズホルダー106をＬＤ素子端面203のＸ，Ｙ軸上の中心位置（Ｘ1，Ｙ1）（図13参照）にレンズ202の中心位置（Ｘｄ，Ｙｄ）が来るよう、図15に示す如くレンズホルダー106をＸ，Ｙ軸上で移動させる（ステップＳ44）。このときのレンズ202の中心座標は（Ｘｒ2，Ｙｒ2，Ｚｒ1）となる。
【００５３】
可動部103は、ＣＣＤカメラ109がレンズ202越しにＬＤ素子端面203を画像認識するため、まず図16に示す如く、Ｚ軸上で3ｍｍだけ仮移動して座標Ｚ3の暫定位置に置く（ステップＳ45）。
次に図17に示す如く、可動部103は、ＬＤ素子201が傾斜していることを考慮してレンズ202越しにＬＤ素子端面203を画像認識するため、まずＣＣＤカメラ109をＸ軸上で移動分ΔＸ2（例えば−1047μｍ）だけ移動させる（ステップＳ46）。
【００５４】
そして、レンズ調整部102は、レンズ202を、同図に示す如く、Ｘ軸上で移動分ΔＸｒ3（例えば−388μｍ）だけ移動させ（ステップＳ47）、さらに、図18に示す如く、Ｚ軸上で移動させ、以って演算部114がＬＤ素子端面203を画像認識して、予め用意した画像データと一致したときの座標位置（Ｘｒ4，Ｙｒ2，Ｚｒ2）を読み取る（ステップＳ48）。
【００５５】
これにより、ＣＣＤカメラ109はＬＤ素子201の端面画像を認識できるようになるが、レンズ202からの出力光は平行光にはなっていない。
そこで、レンズ調整部102は、さらに図19に示す如く、レンズホルダー106をＸ軸上で所定長さΔＸｒ5（例えば100μｍ）だけ移動させる（ステップＳ49）。この時のレンズ中心位置座標は（Ｘｒ5，Ｙｒ2，Ｚｒ2）となる。
【００５６】
これにより、レンズ202越しのＬＤ素子端面203の焦点位置も移動するので、演算部114は、再度、ＣＣＤカメラ109をＸ軸上で移動分ΔＸ3だけ移動させると共に、ＬＤ素子端面203を画像認識し、このときのＣＣＤカメラ109のＸ軸上の座標位置（Ｘ3）を読み取り（ステップＳ50）、レンズ202越しＬＤ素子201の像倍率（ｍ）を算出する（ステップＳ51）。
【００５７】
この場合の像倍率（ｍ）は、上記の式（8）に示す通り、上記の座標値Ｚ1〜Ｚ3、Ｘｒ1、Ｘｒ5、Ｚｒ1、Ｚｒ2、移動量Ｘ2、ΔＸ3、ΔＸｒ5、及び角度θ1（式（12））から求めることができる。一方、レンズ202の焦点距離ｆは、上記の式（5）で与えられ、この式（5）中のパラメータａ，ｂは、図8に示す長さを示しており、上記の式（6）及び（7）で与えられる。
【００５８】
従って、式（6）〜（11）を用いれば焦点距離ｆが求められる。
レンズ調整部102は、式（5）で求めた焦点距離ｆの位置にレンズホルダー106を移動させる。（ステップＳ52）。これにより、図20に示すように、ＬＤ素子201からの発光出力はレンズ202を通過して平行光になり、ＣＣＤカメラ109に与えられる。
【００５９】
この後、実施例（1）の図11に示したステップＳ19〜Ｓ21に対応したステップＳ53〜Ｓ55を実行する。
（付記１）
撮像装置と、
発光素子と、
レンズと、
該撮像装置を移動させる可動部と、
該レンズを移動させるレンズ調整部と、
該可動部及び該レンズ調整部を制御することにより、該撮像装置から該発光素子への第1焦点距離及び該撮像装置から該レンズへの第2焦点距離を求めた後、該レンズを該発光素子の中心軸に一致させた状態で該撮像装置から該レンズを通した発光素子像への第3焦点距離を求め、該レンズを該中心軸に垂直に所定距離移動させることにより該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装置の該中心軸に垂直な移動距離を求め、該第1〜第3焦点距離と該移動距離から該発光素子に対する該レンズの第4焦点距離を求める演算部と、
を備えることを特徴とする光学装置。
【００６０】
（付記２）
撮像装置と、
発光素子と、
レンズと、
該撮像装置を移動させる可動部と、
該レンズを移動させるレンズ調整部と、
該可動部及び該レンズ調整部を制御することにより、該発光素子と該レンズとによる中心軸に対する該発光素子の角度を該発光素子の端面位置から求め、該撮像装置から該発光素子への第1焦点距離及び該撮像装置から該レンズへの第2焦点距離を求めた後、該レンズを該中心軸に一致させた状態で該撮像装置から該レンズを通した発光素子像への第3焦点距離を求めると共にこの時までに該第2焦点距離を求めたときから該レンズが移動した該中心軸上の第1移動量を求め、該レンズを該中心軸に垂直に所定距離移動させることにより該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装置の該中心軸に垂直な移動距離を求めると共にこの時までに該第2焦点距離を求めたときから該レンズが移動した該中心軸に垂直な第2移動量を求め、該角度、該第1〜第3焦点距離、該第1及び第2移動量、及び該移動距離から該発光素子に対する該レンズの第4焦点距離を求める演算部と、
を備えることを特徴とする光学装置。
【００６１】
（付記３）付記１又は２において、
該レンズを、該第4焦点距離の位置に溶接固定するためのレーザ溶接部をさらに備えることを特徴とする光学装置。
（付記４）付記１において、
該第1焦点距離をＺ1とし、該第2焦点距離をＺ2とし、該第3焦点距離をＺ3とし、該レンズを該中心軸に垂直に移動させる所定距離をＸ3とし、該レンズをＸ3だけ移動させることにより該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装置の該中心軸に垂直な移動距離をＸ2とした場合の第4焦点距離ｆを以下の通り算出することを特徴とする光学装置。
【００６２】
ｆ＝ａ×ｂ／（ａ＋ｂ）                                …式（1）
但し、ａ＝（Ｚ1−Ｚ3）／ｍ                            …式（2）
ｂ＝Ｚ1−Ｚ3−ａ                                …式（3）
ｍ＝（（Ｚ1−Ｚ3）／Ｘ3）／（（Ｚ1−Ｚ2）／Ｘ2）…式（4）
（付記５）付記２において、
中心軸に対する該発光素子の角度をθ1とし、該第1焦点距離をＺ1とし、該第2焦点距離をＺ2とし、該第3焦点距離をＺ3とし、第1移動量をＺｒ1−Ｚｒ2とし、第2移動量をＸｒ5−Ｘｒ1とし、該レンズを該中心軸に垂直に移動させる所定距離をΔＸｒ5とし、該レンズをΔＸｒ5だけ移動させることにより該発光素子像に焦点を合わせたときの該撮像装置の該中心軸に垂直な移動距離をΔＸ3とした場合の第4焦点距離ｆを以下の通り算出することを特徴とする光学装置。
【００６３】
ｆ＝ａ×ｂ／（ａ＋ｂ）                                …式（5）
但し、ａ＝（Ｚ1−Ｚ3）／ｍ                            …式（6）
ｂ＝Ｚ1−Ｚ3−ａ                                …式（7）
ｍ＝｛((cosθ1／（Ｚｒα−Ｚ1)）／（cosθ2×ΔＸｒ5))｝
／｛(cosθ1／（Ｚ3−Ｚ1）／（cosθ2×ΔＸ3))｝  …式（8）
但し、θ2＝arctan（Ｘｒ5−Ｘｒ1）／Ｚ2α              …式（9）
Ｚｒα＝（Ｚ1−Ｚ2）−（Ｚｒ1−Ｚｒ2）          …式（10）
Ｚ2α＝Ｚ2−（Ｚｒ1−Ｚｒ2）                    …式（11）
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光学装置によれば、演算部が、撮像装置を移動させる可動部及びレンズを移動させるレンズ調整部を制御することにより、撮像装置から発光素子への第1焦点距離及び撮像装置からレンズへの第2焦点距離を求めた後、レンズを発光素子の中心軸に一致させた状態で撮像装置からレンズを通した発光素子像への第3焦点距離を求め、レンズを該中心軸に垂直に所定距離移動させることにより発光素子像に焦点を合わせたときの撮像装置の中心軸に垂直な移動距離を求め、該第1〜第3焦点距離と移動距離から発光素子に対するレンズの第4焦点距離を求めるように構成したので、この第4焦点距離にレンズを位置調整すれば、レンズから該撮像装置に平行光を与えることができる。従って平行光を得るに当たって、自動化が可能となるため、赤外光画像での確認や基準ファイバでの出力確認等の調整工程が不必要となり、光軸調整時間の短縮化を図ることができる。なお実験結果によると、調整時間は1個当たり5分とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学装置の一実施例による構成を示した斜視図である。
【図２】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（1）におけるＬＤ素子端面認識時の配置例を示した概略平面図である。
【図３】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（1）におけるレンズ端面認識時の配置例を示した概略平面図である。
【図４】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（1）におけるレンズ中心位置移動時の配置例を示した概略平面図である。
【図５】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（1）におけるレンズ越しＬＤ素子の認識に当たり、ＣＣＤカメラＺ軸の位置を移動させる場合の配置例を示した概略平面図である。
【図６】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（1）におけるレンズ越しＬＤ素子の認識に当たり、レンズＺ軸の位置を移動させる場合の配置例を示した概略平面図である。
【図７】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（1）における像倍率算出時の配置例を示した概略平面図である。
【図８】レンズ焦点距離算出時の配置例を示した概略平面図である。
【図９】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（1）によって平行ビームが得られた時の配置例を示した概略平面図である。
【図１０】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（1）を示したフローチャート図（その1）である。
【図１１】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（1）を示したフローチャート図（その2）である。
【図１２】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（2）におけるＬＤ素子端面角度算出時の配置例を示した概略平面図である。
【図１３】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（2）におけるＬＤ素子端面認識時の配置例を示した概略平面図である。
【図１４】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（2）におけるレンズ端面認識時の配置例を示した概略平面図である。
【図１５】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（2）におけるレンズ中心位置移動時の配置例を示した概略平面図である。
【図１６】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（2）におけるレンズ越しＬＤ素子の認識に当たり、ＣＣＤカメラＺ軸の位置を移動させる場合の配置例を示した概略平面図である。
【図１７】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（2）におけるレンズ越しＬＤ素子の認識に当たり、ＬＤ素子角度分を補正する場合の配置例を示した概略平面図である。
【図１８】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（2）におけるレンズ越しＬＤ素子の認識に当たり、レンズＺ軸の位置を移動させる場合の配置例を示した概略平面図である。
【図１９】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（2）における像倍率算出時の配置例を示した概略平面図である。
【図２０】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（2）によって平行ビームを得られた時の配置例を示した概略平面図である。
【図２１】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（2）を示したフローチャート図（その1）である。
【図２２】本発明に係る光学装置による光軸調整手順の実施例（2）を示したフローチャート図（その2）である。
【図２３】従来のＬＤモジュールの構造を示した図である。
【図２４】従来の光学装置の構成を示した斜視図である。
【符号の説明】
101  ベース固定部                        102  レンズ調整部
103  可動部                              104ａ，104ｂ  レーザ溶接部
105  ＬＤ素子付ベース                    106  レンズホルダー
107  レンズチャック                      108  対物レンズ
109  ＣＣＤカメラ                        110  画像処理部
111  演算処理部                          112  自動ステージコントローラ
113  レーザ溶接ヘッド                    114  演算部
115  防振台                              201  ＬＤ素子
202  レンズ                              501  ＬＤパッケージ
502  ペルチェ素子                        503  ベース
504  ＬＤ素子                            505  第一レンズ
506  平行レンズ                          507  第二レンズ
508  光ファイバ                          601  ベース固定部
602  ＬＤ素子駆動部                      603  レンズ調整部
604  ファイバ調整部                      605  リファレンス調整部
606  発光パターン確認部                  607  レーザ溶接部
608  ＬＤ素子用ベース                    609  ＬＤ駆動用ピン
610  ＬＤ駆動電源                        611  レンズ／レンズホルダー
612  レンズチャック                      613  赤外カメラ
614  モニター                            615  光パワーメータ
616  光パワーメータセンサーヘッド        617  基準ファイバ
618  レーザ溶接ヘッド                    619  防振台
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【図１】
0004155728.tif 000002
【図２】
0004155728.tif 000003
【図３】
0004155728.tif 000004
【図４】
0004155728.tif 000005
【図５】
0004155728.tif 000006
【図６】
0004155728.tif 000007
【図７】
0004155728.tif 000008
【図８】
0004155728.tif 000009
【図９】
0004155728.tif 000010
【図１０】
0004155728.tif 000011
【図１１】
0004155728.tif 000012
【図１２】
0004155728.tif 000013
【図１３】
0004155728.tif 000014
【図１４】
0004155728.tif 000015
【図１５】
0004155728.tif 000016
【図１６】
0004155728.tif 000017
【図１７】
0004155728.tif 000018
【図１８】
0004155728.tif 000019
【図１９】
0004155728.tif 000020
【図２０】
0004155728.tif 000021
【図２１】
0004155728.tif 000022
【図２２】
0004155728.tif 000023
【図２３】
0004155728.tif 000024
【図２４】
0004155728.tif 000025