JP2001083379A - Method and device for optical axis alignment of optical parts - Google Patents
Method and device for optical axis alignment of optical partsInfo
- Publication number
- JP2001083379A JP2001083379A JP2000196447A JP2000196447A JP2001083379A JP 2001083379 A JP2001083379 A JP 2001083379A JP 2000196447 A JP2000196447 A JP 2000196447A JP 2000196447 A JP2000196447 A JP 2000196447A JP 2001083379 A JP2001083379 A JP 2001083379A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- axis direction
- point
- optical fiber
- optical component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光部品と光ファイ
バとを接続する際に両者の光軸を迅速、正確かつ容易に
整合させる光軸合わせ方法およびその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical axis alignment method and an optical axis alignment method for quickly, accurately and easily aligning optical axes of an optical component and an optical fiber when connecting the optical component and the optical fiber.
【0002】[0002]
【関連する背景技術】発光素子、受光素子、光スイッ
チ、光変調器などの光素子を含む光デバイスの構築にあ
たり、光ファイバ同士あるいは光素子と光ファイバとが
接続される(以下、光ファイバに接続される光ファイバ
及び光素子を一括して光部品と称する)。そして、光フ
ァイバと光部品との接続に際して、両者の光軸を整合さ
せる光軸合わせが行われる。2. Related Art In the construction of an optical device including an optical element such as a light emitting element, a light receiving element, an optical switch, and an optical modulator, optical fibers are connected to each other or an optical element and an optical fiber. The optical fiber and the optical element to be connected are collectively referred to as an optical component.) Then, when connecting the optical fiber and the optical component, optical axis alignment for aligning the optical axes of both is performed.
【0003】例えば、発光素子としてのレーザダイオー
ド(以下、「LD」という)素子とこのLD素子からの
出射光を集光するレンズとを含むLDモジュールの場
合、LDモジュールと光ファイバとの接続に際して、L
Dモジュールの接続端面上の光出射位置と光ファイバの
光入射端面中心とを合致させると共にLDモジュールか
らの出射方向と光ファイバの長手方向軸線とを整合させ
る必要がある。換言すれば、LDモジュールの接続端面
に平行な平面をXY平面と称すると共にXY平面に垂直
な方向をZ軸方向と称すると、LDモジュールと光ファ
イバとをX軸、Y軸及びZ軸について相対的に位置決め
する必要がある。特に、LDモジュールとフェルール付
き光ファイバとをYAG溶接する場合のように光部品と
光ファイバとを固定的に接続する場合には、高い光軸合
わせ精度が要請される。For example, in the case of an LD module including a laser diode (hereinafter, referred to as “LD”) element as a light emitting element and a lens for condensing light emitted from the LD element, when connecting the LD module to an optical fiber, , L
It is necessary to match the light emission position on the connection end face of the D module with the center of the light incidence end face of the optical fiber, and to match the emission direction from the LD module with the longitudinal axis of the optical fiber. In other words, when a plane parallel to the connection end face of the LD module is called an XY plane and a direction perpendicular to the XY plane is called a Z-axis direction, the LD module and the optical fiber are relative to each other with respect to the X-axis, Y-axis, and Z-axis. It is necessary to position it. In particular, when the optical component and the optical fiber are fixedly connected, such as when the LD module and the optical fiber with a ferrule are YAG-welded, high optical axis alignment accuracy is required.
【0004】この様な光軸合わせにおいて、従来は、L
Dモジュールなどの光部品と光ファイバとを三次元的に
相対移動させつつ、光部品から光ファイバの接続端面へ
入射する光量を光ファイバの他端に接続した光パワーメ
ータにより測定して最大光量となる相対位置(最適相対
位置)を探し出すようにしている。In such optical axis alignment, conventionally, L
While moving the optical component such as D module and the optical fiber relative to each other three-dimensionally, measure the amount of light incident on the connection end face of the optical fiber from the optical component by using an optical power meter connected to the other end of the optical fiber, and the maximum amount of light Relative position (optimal relative position).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来法によれば、
XYZ空間での光部品と光ファイバとの最適相対位置を
精度良く探し出すには、XYZ空間内の多数の相対位置
において光量測定を行う必要があり、光軸合わせに時間
と労力を要するという問題がある。特に、光ファイバの
長手方向軸線(光軸)がZ軸からずれているときには、
Z軸方向の相対位置変化に伴ってX軸方向およびY軸方
向の最適相対位置が変化するので、XYZ空間での最適
相対位置を見出すことは困難である。すなわち、Z軸方
向相対位置を変える度にX軸方向およびY軸方向の相対
位置を変化させつつ光量を測定する作業を繰り返し、X
YZ空間での最適相対位置を求める必要がある。According to the above conventional method,
In order to accurately find the optimum relative position between the optical component and the optical fiber in the XYZ space, it is necessary to measure the light quantity at a number of relative positions in the XYZ space, and it takes time and effort to align the optical axis. is there. In particular, when the longitudinal axis (optical axis) of the optical fiber is shifted from the Z axis,
Since the optimum relative position in the X-axis direction and the Y-axis direction changes with the change in the relative position in the Z-axis direction, it is difficult to find the optimum relative position in the XYZ space. That is, every time the relative position in the Z-axis direction is changed, the operation of measuring the light amount while changing the relative position in the X-axis direction and the Y-axis direction is repeated, and X
It is necessary to find the optimum relative position in the YZ space.
【0006】また、光量測定点(光量測定を伴う相対位
置決め点)の数が不十分であると、光部品からの出射光
の光量分布が単峰でない場合には局所最適値に陥る虞も
あり、この場合、最大光量位置を見いだすことができな
い。上記の説明では発光素子と光ファイバとの光軸合わ
せにおける問題点を指摘したが、光ファイバと受光素子
との光軸合わせ及び光ファイバ同士の光軸合わせにおい
ても同様の問題がある。Further, if the number of light quantity measuring points (relative positioning points accompanied by the light quantity measurement) is insufficient, if the light quantity distribution of the light emitted from the optical component is not a single peak, there is a possibility that the light quantity may fall into a local optimum value. However, in this case, the maximum light amount position cannot be found. In the above description, a problem in the alignment of the optical axis between the light emitting element and the optical fiber has been pointed out. However, the same problem also occurs in the alignment of the optical axis between the optical fiber and the light receiving element and between the optical fibers.
【0007】本発明は、光部品と光ファイバとの光軸合
わせを迅速、正確かつ容易に行える光部品の光軸合わせ
方法及びその装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for aligning an optical axis of an optical component, which can quickly, accurately and easily align an optical axis of an optical component with an optical fiber.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】光部品と光ファイバとを
複数の相対位置に順次位置決めしつつ光部品および光フ
ァイバの一方から他方へ入射する光の量を測定し、最大
光量となる最適相対位置を求める光部品の光軸合わせ方
法において、請求項1の発明は、光部品または光ファイ
バの接続端面に平行な所定平面上の複数点での測定光量
に基づき所定平面での光量分布を二次曲面近似し、所定
平面での最適点を求める工程(a)と、光部品または光
ファイバの光軸方向あるいは所定平面に垂直な所定軸線
方向の複数点での測定光量に基づき光軸方向または所定
軸線方向の光量分布を二次関数近似し、光軸方向または
所定軸線方向の最適点を求める工程(b)とを備えるこ
とを特徴とする。The optical component and the optical fiber are sequentially positioned at a plurality of relative positions, and the amount of light incident on one of the optical component and the optical fiber is measured, and the optimum relative light intensity at which the maximum light amount is obtained is measured. In the method for aligning the optical axis of an optical component for obtaining a position, the invention according to claim 1 is a method for adjusting a light amount distribution on a predetermined plane based on measured light amounts at a plurality of points on a predetermined plane parallel to a connection end face of the optical component or optical fiber. Step (a) of approximating the next curved surface to obtain an optimum point on a predetermined plane; A step (b) of approximating the light quantity distribution in the predetermined axis direction by a quadratic function to obtain an optimum point in the optical axis direction or the predetermined axis direction.
【0009】従来法は、光部品と光ファイバとの接続に
先立つ光軸合わせにおいて、光部品と光ファイバとを三
次元空間(XYZ空間)の多数の点に順次相対的に位置
決めしつつ最大光量点(最適相対位置)を探索するもの
で、換言すれば、X軸、Y軸およびZ軸方向の相対位置
決めを同時に行うものとなっている。本発明の光軸合わ
せ方法は、所定平面(XY平面)での光量分布の二次曲
面近似に基づくXY平面での最適点の決定と光軸方向ま
たは所定軸線方向(Z軸方向)での光量分布の二次関数
近似に基づく光軸方向またはZ軸方向の最適点の決定と
を別個独立に行うもので、両最適点に基づきXYZ空間
での最適相対位置が従来法に比べて迅速かつ容易に行わ
れる。また、XY平面及びZ軸方向の最適相対位置(最
適点)は二次曲面近似および二次関数近似によりそれぞ
れ正確に求まり、従って、XYZ空間での最適相対位置
が正確に求まる。ここで、XY平面での最適相対位置や
Z軸方向の最適相対位置は、例えば、光部品または光フ
ァイバの目標位置決め位置のX、Y及びZ座標値で表さ
れ、より一般的には、光部品及び光ファイバの目標相対
位置決め位置を示す2組のX、Y及びZ座標値で表され
る。In the conventional method, in aligning the optical axis prior to the connection between the optical component and the optical fiber, the maximum light quantity is obtained while sequentially positioning the optical component and the optical fiber relatively at many points in a three-dimensional space (XYZ space). A search for a point (optimal relative position) is performed, in other words, relative positioning in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions is performed simultaneously. According to the optical axis alignment method of the present invention, the optimal point in the XY plane is determined based on the quadratic surface approximation of the light amount distribution in the predetermined plane (XY plane), and the light amount in the optical axis direction or the predetermined axis direction (Z axis direction). The determination of the optimum point in the optical axis direction or the Z-axis direction based on the quadratic function approximation of the distribution is performed independently and independently. Based on both optimum points, the optimum relative position in the XYZ space is quicker and easier than the conventional method. Done in Further, the optimum relative position (optimum point) in the XY plane and the Z-axis direction is accurately obtained by the quadratic surface approximation and the quadratic function approximation, and therefore, the optimum relative position in the XYZ space is accurately obtained. Here, the optimal relative position on the XY plane and the optimal relative position in the Z-axis direction are represented by, for example, X, Y, and Z coordinate values of a target positioning position of an optical component or an optical fiber. It is represented by two sets of X, Y and Z coordinate values indicating the target relative positioning position of the component and the optical fiber.
【0010】好ましくは、工程(a)は、所定平面を規
定する第1軸線の方向の複数点での測定光量に基づき第
1軸線方向の光量分布を二次関数近似する副工程(a1
1)と、第1軸線と共に所定平面を規定する第2軸線の
方向の複数点での測定光量に基づき第2軸線方向の光量
分布を二次関数近似する副工程(a12)と、第1軸線
方向の光量分布の二次関数近似と第2軸線方向の光量分
布の二次関数近似とから所定平面での最適点を求める副
工程(a13)とを含む。Preferably, the step (a) includes a sub-step (a1) of approximating the light quantity distribution in the first axis direction with a quadratic function based on the measured light quantities at a plurality of points in the direction of the first axis defining the predetermined plane.
1) a sub-step (a12) of approximating the light quantity distribution in the second axis direction by a quadratic function based on the measured light quantities at a plurality of points in the direction of the second axis that defines a predetermined plane together with the first axis; Sub-step (a13) of finding an optimum point on a predetermined plane from the quadratic function approximation of the light amount distribution in the direction and the quadratic function approximation of the light amount distribution in the second axis direction.
【0011】この好適方法では、所定平面での二次曲面
近似が比較的簡易に行われ、光部品と光ファイバの最適
相対位置が容易に求まる。また、第1及び第2軸線方向
のそれぞれの測定点の数を増やすことにより最適点決定
精度が向上し、測定点の数を減らすことにより最適点決
定に要する労力や時間が低減する。例えば、第1及び第
2軸線方向の各々の測定点は3つで良い。また、第1軸
線方向の測定点の一つを第2測定点方向の測定点の一つ
として利用しても良く、これにより測定点の数が低減す
る。In this preferred method, the quadratic surface approximation on a predetermined plane is relatively easily performed, and the optimum relative position between the optical component and the optical fiber can be easily obtained. Further, by increasing the number of measurement points in the first and second axis directions, the accuracy of determining the optimum point is improved, and by reducing the number of measurement points, the labor and time required for determining the optimum point are reduced. For example, the number of measurement points in each of the first and second axis directions may be three. In addition, one of the measurement points in the first axis direction may be used as one of the measurement points in the second measurement point direction, thereby reducing the number of measurement points.
【0012】より好ましくは、工程(a)は、所定平面
での最適点が第1及び第2軸線方向の複数点のうち所定
のものの近傍に収束した場合に所定平面での最適点を確
定する副工程(a14)と、最適点が確定しない場合に
は第1及び第2軸線方向の複数点の設定を更新して副工
程(a1)及び(a2)を再実行させる副工程(a1
5)とを含む。[0012] More preferably, the step (a) determines the optimum point on the predetermined plane when the optimum point on the predetermined plane converges on the vicinity of a predetermined one of a plurality of points in the first and second axial directions. A sub-step (a1) for re-executing sub-steps (a1) and (a2) by renewing the setting of a plurality of points in the first and second axial directions when the optimum point is not determined;
5).
【0013】この好適方法では、二次曲面近似に基づく
所定平面での最適点の決定にあたり、最適点決定上の所
要精度が許容値の形式で予め設定され、最適点が迅速に
且つ所要精度で決定される。或いは、工程(a)は、所
定平面での光量を所定平面上の位置座標の関数で表す多
項近似式に所定平面上の複数点での測定光量をそれぞれ
代入して得た連立方程式を解くことにより多項近似式の
それぞれの項の未知の係数を求める副工程(a21)
と、副工程(a13)で求めた所定平面での最適点にお
ける光量を測定する副工程(a22)と、副工程(a2
1)で係数が決定された多項近似式に所定平面での最適
点の位置座標を代入して所定平面での最適点における光
量の演算値を求める副工程(a23)と、副工程(a2
2)での測定光量が副工程(a23)で求めた演算値の
近傍に収束した場合に所定平面での最適点を確定する副
工程(a24)と、最適点が確定しない場合には第1及
び第2軸線方向の複数点の設定を更新して副工程(a
1)及び(a2)を再実行させる副工程(a25)とを
含む。In this preferred method, in determining the optimum point on a predetermined plane based on the quadratic surface approximation, the required accuracy in determining the optimum point is set in advance in the form of an allowable value, and the optimum point is quickly and accurately determined. It is determined. Alternatively, the step (a) is to solve simultaneous equations obtained by substituting the measured light amounts at a plurality of points on the predetermined plane into a polynomial approximation expression representing the light amount on the predetermined plane as a function of the position coordinates on the predetermined plane. Sub-step (a21) of obtaining unknown coefficients of each term of the polynomial approximation equation
A sub-step (a22) for measuring the amount of light at the optimum point on the predetermined plane obtained in the sub-step (a13);
Sub-step (a23) of substituting the position coordinates of the optimum point on the predetermined plane into the polynomial approximation equation whose coefficient has been determined in 1) to obtain the calculated value of the amount of light at the optimum point on the predetermined plane;
The sub-step (a24) for determining the optimum point on the predetermined plane when the measured light amount in 2) converges near the calculated value obtained in the sub-step (a23), and the first step when the optimum point is not determined. And the setting of a plurality of points in the second axis direction is updated to
Sub-step (a25) of re-executing 1) and (a2).
【0014】この好適方法では、二次曲面近似により求
めた所定平面での最適点における測定光量とこの最適点
での光量の演算値との差が許容範囲内に入ったときに最
適点を確定するので、正確な最適点が求まる。請求項2
の発明は、工程(a)で所定軸線方向位置を互いに異に
する2つの所定平面のそれぞれでの光量分布を二次曲面
近似して光軸方向を探索し、工程(b)では探索された
光軸方向の複数点での測定光量に基づき、探索された光
軸方向の光量分布を二次関数近似する。In this preferred method, the optimum point is determined when the difference between the measured light amount at the optimum point on the predetermined plane obtained by the quadratic surface approximation and the calculated value of the light amount at this optimum point falls within an allowable range. The exact optimal point is determined. Claim 2
According to the invention, in the step (a), the light amount distribution on each of two predetermined planes whose positions in the predetermined axial direction are different from each other is approximated by a quadratic surface to search for the optical axis direction. In the step (b), the search is performed. Based on the measured light amounts at a plurality of points in the optical axis direction, the searched light amount distribution in the optical axis direction is approximated by a quadratic function.
【0015】請求項2の発明では、2つの所定平面での
光量分布から光軸方向が探索され、更に、XYZ空間で
の最適相対位置に相当する光軸方向の最適点が光軸方向
における光量分布から迅速、正確且つ容易に求められ
る。請求項2の発明において、例えば、工程(a)では
2つの所定平面のそれぞれの光量分布の二次曲面近似か
ら両平面での最適点がそれぞれ求められ、工程(b)で
は所定軸線方向の光量分布の二次関数近似から所定軸線
方向の最適点が求められる。そして、2つの所定平面で
の最適点から、所定平面を規定する2つの軸線の方向の
それぞれにおける最適点ずれ量が求められ、更に、所定
軸線方向の最適点と2つの最適点ずれ量と少なくとも一
方の所定平面での最適点とに基づき、光部品と光ファイ
バの最適相対位置が求められる。この例の場合、所定軸
線方向位置を異にする2つの所定平面に係る光量測定結
果から、所定平面を規定する2つの軸線の方向(X軸及
びY軸方向)の最適点ずれ量が求められ、次に、所定軸
線方向(Z軸方向)の最適点が求められる。そして、Z
軸方向の最適位置におけるXY平面での最適点が、最適
点ずれ量と一つの所定平面での最適点とに基づいて求め
られる。このため、光部品と光ファイバをZ軸方向に相
対移動させる度にXY平面での最適点を求めるための光
量測定を行う必要がなく、XYZ空間での最適相対位置
が迅速且つ正確に求まる。また、Z軸方向位置を異にす
る2つの所定平面での最適点同士を結ぶ直線は光部品ま
たは光ファイバの光軸に対応し、従って、最適点ずれ量
に基づくXY平面での最適点の補正を伴うZ軸方向の最
適点の探索は、光軸方向の最適点を探索することと等価
である。すなわち、光部品または光ファイバの光軸が、
光部品または光ファイバの接続面に平行な所定平面(X
Y平面)に垂直な所定軸線(Z軸)からずれている光部
品及び光ファイバの支持状態において、光部品及び光フ
ァイバをZ軸方向に相対移動させつつZ軸方向の最適点
を求める場合にも、Z軸方向の最適点を決定した後にこ
のZ軸方向位置を有するXY平面での最適点を最適点ず
れ量を用いて補正することにより、光軸方向の最適点が
迅速且つ正確に求まる。According to the second aspect of the present invention, the optical axis direction is searched for from the light amount distribution on two predetermined planes, and the optimum point in the optical axis direction corresponding to the optimum relative position in the XYZ space is the light amount in the optical axis direction. Quickly, accurately and easily determined from the distribution. In the invention of claim 2, for example, in the step (a), optimal points on the two predetermined planes are respectively obtained from the quadratic surface approximation of the light amount distribution of the two predetermined planes, and in the step (b), the light amount in the predetermined axial direction is obtained. The optimum point in the direction of the predetermined axis is obtained from the quadratic function approximation of the distribution. Then, from the optimum points on the two predetermined planes, the optimum point shift amounts in the respective directions of the two axes defining the predetermined plane are obtained, and further, the optimum point in the predetermined axis direction and the two optimum point shift amounts are determined. The optimum relative position between the optical component and the optical fiber is determined based on the optimum point on one predetermined plane. In the case of this example, the optimum point shift amounts in the directions of the two axes defining the predetermined plane (X-axis and Y-axis directions) are obtained from the light quantity measurement results of the two predetermined planes having different positions in the predetermined axis direction. Next, the optimum point in the predetermined axis direction (Z-axis direction) is determined. And Z
The optimum point on the XY plane at the optimum position in the axial direction is obtained based on the optimum point shift amount and the optimum point on one predetermined plane. Therefore, every time the optical component and the optical fiber are moved relative to each other in the Z-axis direction, it is not necessary to measure the amount of light for finding the optimum point on the XY plane, and the optimum relative position in the XYZ space can be obtained quickly and accurately. Further, a straight line connecting the optimum points on the two predetermined planes having different positions in the Z-axis direction corresponds to the optical axis of the optical component or the optical fiber, and accordingly, the optimum point on the XY plane based on the optimum point shift amount is determined. Searching for the optimum point in the Z-axis direction with correction is equivalent to searching for the optimum point in the optical axis direction. That is, the optical axis of the optical component or optical fiber is
A predetermined plane (X) parallel to the connection surface of the optical component or optical fiber
When an optical component and an optical fiber that are deviated from a predetermined axis (Z-axis) perpendicular to the Y-plane) are supported and the optical component and the optical fiber are relatively moved in the Z-axis direction and the optimum point in the Z-axis direction is obtained. Also, the optimum point in the optical axis direction can be quickly and accurately determined by determining the optimum point in the Z-axis direction and then correcting the optimum point on the XY plane having the position in the Z-axis direction using the optimum point shift amount. .
【0016】請求項3の発明は、光部品または光ファイ
バの接続端面に平行な所定平面上の複数点での測定光量
に基づきシンプレックス法により所定平面での最適点を
求める工程(a)と、光部品または光ファイバの光軸方
向あるいは所定平面に垂直な所定軸線の方向の複数点で
の測定光量に基づき光軸方向あるいは所定軸線方向の光
量分布を二次関数近似して、光軸方向または所定軸線方
向の最適点を求める工程(b)とを備えることを特徴と
する。A third aspect of the present invention is a step (a) of obtaining an optimum point on a predetermined plane by a simplex method based on measured light amounts at a plurality of points on a predetermined plane parallel to an optical component or an optical fiber connection end face; The light quantity distribution in the optical axis direction or the predetermined axis direction is approximated by a quadratic function based on the measured light quantity at a plurality of points in the direction of the optical axis or the predetermined axis line perpendicular to the predetermined plane of the optical component or the optical fiber, and the optical axis direction or (B) obtaining an optimum point in a predetermined axial direction.
【0017】請求項3の発明は、シンプレックス法を用
いて所定平面での最適点(最大光量点)を求めるものと
なっている。シンプレックス法によれば、光部品からの
出射光の光量分布が単峰でない場合や光量分布を二次関
数近似で適切に表せない場合にも最大光量点が良好に求
まる。請求項3の発明において、好ましくは、工程
(a)は、所定平面上の所要数の第1設定点での測定光
量に基づき第1設定点のうち測定光量が最小である最小
光量点を選択し、また、最小光量点以外の2つの第1設
定点を選択する副工程(a11)と、最小光量点から2
つの第1設定点を結ぶ線分の中間点を通り最小光量点の
反対側へ延びる直線上に所要数の第2設定点を設定し、
また、それぞれの第2設定点での測定光量に基づき第2
設定点のうち測定光量が最大である最大光量点を選択す
る副工程(a12)と、最大光量点を最小光量点に代え
て新たな第1設定点として選択する副工程(a13)
と、新たな第1設定点の相隣るもの同士を結ぶ線分の各
々の長さが最大許容値を下回った場合、新たに選択され
た第1設定点を所定平面での最適点として求める副工程
(a14)と、線分の各々の長さが最大許容値を下回ら
ない場合、副工程(a11)及び(a12)を再実行さ
せる副工程(a15)とを含む。According to a third aspect of the present invention, an optimum point (maximum light amount point) on a predetermined plane is obtained by using the simplex method. According to the simplex method, even when the light amount distribution of the light emitted from the optical component is not a single peak, or when the light amount distribution cannot be appropriately represented by a quadratic function approximation, the maximum light amount point can be obtained well. In the invention of claim 3, preferably, the step (a) selects a minimum light quantity point having the minimum measured light quantity among the first set points based on a required number of measured light quantities at the first set points on a predetermined plane. A sub-step (a11) of selecting two first set points other than the minimum light intensity point;
Setting a required number of second set points on a straight line extending through the middle point of the line segment connecting the two first set points and opposite to the minimum light amount point;
Further, based on the measured light amount at each of the second set points, the second
A sub-step (a12) of selecting the maximum light quantity point where the measured light quantity is the maximum among the set points, and a sub-process (a13) of selecting the maximum light quantity point as a new first set point instead of the minimum light quantity point
If the length of each of the line segments connecting adjacent ones of the new first set point is smaller than the maximum allowable value, the newly selected first set point is determined as the optimum point on the predetermined plane. Sub-step (a14) and sub-step (a15) for re-executing sub-steps (a11) and (a12) when the length of each line segment does not fall below the maximum allowable value.
【0018】この好適方法は、所定平面での最適点の決
定に用いるシンプレックス法を具体化したものであり、
所定平面上の設定点のうちの最小光量点に代えて光量が
より多い新たな設定点を設定するという手順を繰り返す
ことにより、設定点を結ぶ多角形領域を所定平面上の光
量が大である側にシフトしつつ多角形領域を最大光量点
近傍に収束させるものとなっている。従って、この好適
方法によれば、所定平面での最適点(最大光量点)が迅
速かつ正確に求まる。This preferred method embodies a simplex method used to determine an optimum point on a predetermined plane.
By repeating the procedure of setting a new set point having a larger light amount instead of the minimum light amount point among the set points on the predetermined plane, the light amount on the predetermined plane is large in the polygon region connecting the set points. The polygon area is converged to the vicinity of the maximum light amount point while shifting to the side. Therefore, according to this preferred method, the optimum point (maximum light amount point) on the predetermined plane is quickly and accurately determined.
【0019】より好ましくは、副工程(a11)では所
定平面上に3つの第1設定点を設定し、副工程(a1
2)では最小光量点から残りの2つの第1設定点を結ぶ
線分の中点を通って延びる直線上において最小光量点と
中点との間に一つの第2設定点を設定すると共に中点に
関して最小光量点の反対側に2つの第2設定点を設定す
る。More preferably, in the sub-step (a11), three first set points are set on a predetermined plane, and the sub-step (a1)
In 2), one second set point is set between the minimum light intensity point and the middle point on a straight line extending from the minimum light intensity point to the middle point of the line connecting the remaining two first set points, and Two second set points are set on the opposite side of the point from the minimum light point.
【0020】この好適方法は、設定点の数をできる限り
低減して所定平面での最適点をより迅速かつ簡易に求め
るものとなっている。請求項4の発明では、工程(a)
で所定軸線方向位置を互いに異にする2つの所定平面の
それぞれでの最適点を求めて光軸方向を探索し、工程
(b)では探索された光軸方向の複数点での測定光量に
基づき、探索された光軸方向の光量分布を二次関数近似
する。In this preferred method, the number of set points is reduced as much as possible, and the optimum point on a predetermined plane is obtained more quickly and easily. In the invention according to claim 4, the step (a)
The optical axis direction is searched by searching for the optimum point on each of two predetermined planes having different positions in the predetermined axial direction from each other. In the step (b), based on the measured light amounts at a plurality of points in the searched optical axis direction. Then, the light amount distribution in the optical axis direction searched is approximated by a quadratic function.
【0021】請求項2のものと同様、請求項4の発明で
は、XYZ空間での最適相対位置に相当する光軸方向の
最適点が光軸方向の光量分布の二次関数近似から迅速且
つ正確に求まる。また、光部品または光ファイバの光軸
が所定軸線(Z軸)からずれている状態の下でZ軸方向
の最適点を求める場合にも、等価的には光軸方向の最適
点が迅速且つ正確に求まる。According to the fourth aspect of the present invention, the optimum point in the optical axis direction corresponding to the optimum relative position in the XYZ space is quickly and accurately obtained from the quadratic function approximation of the light quantity distribution in the optical axis direction. Is determined. Also, when the optimum point in the Z-axis direction is obtained in a state where the optical axis of the optical component or the optical fiber is deviated from the predetermined axis (Z-axis), the optimum point in the optical axis direction is equivalently quick and equivalent. Determined exactly.
【0022】請求項5の発明は、光部品と光ファイバと
を複数の相対位置に順次位置決めしつつ、各々の相対位
置における光部品および光ファイバの一方から他方へ入
射する光の量を測定し、最大光量となる最適相対位置を
求める光部品の光軸合わせ装置において、第1軸線に沿
って移動可能な第1ステージと、光部品および光ファイ
バの一方を支持すると共に第1ステージにより支持され
て第1軸線に直交する第2軸線に沿って移動可能な第2
ステージと、光部品および光ファイバの他方を支持する
と共に第1及び第2軸線に直交する第3軸線に沿って移
動可能な第3ステージと、光部品および光ファイバの一
方から他方へ入射する光量を測定する光量測定器と、第
1及び第2軸線により規定される所定平面上の複数点で
の測定光量に基づきシンプレックス法または所定平面で
の光量分布の二次曲面近似により所定平面での最適点を
求め、また、第3軸線方向の複数点での測定光量に基づ
き第3軸線方向の光量分布の二次関数近似により第3軸
線方向の最適点を求め、適宜、所定平面での最適点及び
第3軸線方向の最適点で光部品及び光ファイバが相対的
に位置決めされるように第1、第2及び第3ステージを
駆動する演算駆動装置とを備えることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, an optical component and an optical fiber are sequentially positioned at a plurality of relative positions, and the amount of light incident on one of the optical component and the optical fiber at each relative position is measured. A first stage movable along a first axis and one of an optical component and an optical fiber, and supported by the first stage. And movable along a second axis orthogonal to the first axis.
A stage, a third stage that supports the other of the optical component and the optical fiber, and is movable along a third axis orthogonal to the first and second axes, and an amount of light incident from one of the optical component and the optical fiber to the other And a light quantity measuring device for measuring the light quantity measured at a plurality of points on the predetermined plane defined by the first and second axes. The simplex method or the quadratic surface approximation of the light quantity distribution on the predetermined plane is optimal for the predetermined plane. A point is obtained, and an optimum point in the third axis direction is obtained by quadratic function approximation of a light amount distribution in the third axis direction based on the measured light amounts at a plurality of points in the third axis direction. And an arithmetic driving device for driving the first, second, and third stages so that the optical component and the optical fiber are relatively positioned at the optimum point in the third axial direction.
【0023】請求項5の光軸合わせ装置では、演算駆動
装置が、シンプレックス法または所定平面(XY平面)
での光量分布の二次曲面近似により所定平面での最適点
を求め、第3軸線方向(Z軸方向)の光量分布の二次関
数近似により第3軸線方向の最適点を求めるものとなっ
ており、XYZ空間での最適相対位置が迅速かつ正確に
求まる。そして、光軸合わせ装置の第1、第2及び第3
ステージが駆動されて、光部品および光ファイバが最適
相対位置に位置決めされて光軸合わせが完了する。According to a fifth aspect of the present invention, in the optical axis alignment device, the arithmetic driving device is a simplex method or a predetermined plane (XY plane).
The optimum point in the predetermined plane is obtained by the quadratic surface approximation of the light amount distribution in the above, and the optimum point in the third axis direction is obtained by the quadratic function approximation of the light amount distribution in the third axis direction (Z-axis direction). As a result, the optimum relative position in the XYZ space can be quickly and accurately determined. Then, the first, second, and third optical axis alignment devices are used.
The stage is driven, the optical component and the optical fiber are positioned at the optimal relative positions, and the optical axis alignment is completed.
【0024】請求項6の発明では、演算駆動装置は、第
3軸線方向位置を互いに異にする2つの所定平面のそれ
ぞれでの最適点と第1及び第2軸線方向の最適点ずれ量
とを求め、第3ステージの第3軸線方向への移動に応じ
て所定平面の最適点を最適点ずれ量により補正する。請
求項2のものと同様、請求項6の発明では、第3軸線方
向(Z軸方向)の最適点に対応するZ軸方向位置を有す
る所定平面(XY平面)での最適点が、最適点ずれ量と
所定平面での最適点とに基づいて求められ、これにより
XYZ空間での最適相対位置が迅速且つ正確に求まる。According to the sixth aspect of the present invention, the arithmetic driving device determines the optimum point on each of the two predetermined planes having different positions in the third axis direction and the optimum point shift amounts in the first and second axis directions. Then, the optimal point on the predetermined plane is corrected by the optimal point shift amount in accordance with the movement of the third stage in the third axis direction. Like the second aspect, in the sixth aspect, the optimum point on the predetermined plane (XY plane) having the position in the Z-axis direction corresponding to the optimum point in the third axis direction (Z-axis direction) is the optimum point. The optimum relative position in the XYZ space is quickly and accurately obtained based on the shift amount and the optimum point on the predetermined plane.
【0025】本発明によれば、発光素子や受光素子など
の各種光素子と光ファイバとの光軸合わせや光ファイバ
同士の光軸合わせを迅速、正確且つ容易に行える。According to the present invention, it is possible to quickly, accurately, and easily perform optical axis alignment between various optical elements such as a light emitting element and a light receiving element and an optical fiber and between optical fibers.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施態様によ
る光軸合わせ装置を説明する。図1に示すように、光軸
合わせ装置1は、図示しない基台に対してX軸方向(第
1軸線方向)に移動可能なXステージ2と、このXステ
ージ2により支持されXステージに対してY軸方向(第
2軸線方向)に移動可能なYステージ3と、Yステージ
3により支持されYステージに対して水平旋回可能なθ
zステージ4とを有し、光部品たとえばレーザダイオー
ドモジュール(LDモジュール)11を支持するワーク
載置台6がθzステージ4の上面に支持されている。Y
ステージ3およびθzステージ4は、光部品を支持する
と共にXステージ(第1ステージ)に対して移動可能な
第2ステージを構成している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical axis alignment device according to a first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, an optical axis alignment device 1 includes an X stage 2 movable in an X axis direction (a first axis direction) with respect to a base (not shown), and an X stage 2 supported by the X stage 2. Stage 3 that is movable in the Y-axis direction (second axis direction), and θ that is supported by the Y stage 3 and that can be turned horizontally with respect to the Y stage.
A work stage 6 having a z stage 4 and supporting an optical component such as a laser diode module (LD module) 11 is supported on the upper surface of the θz stage 4. Y
The stage 3 and the θz stage 4 constitute a second stage that supports the optical components and is movable with respect to the X stage (first stage).
【0027】光軸合わせ装置1において、Zステージ
(第3ステージ)5が基台によりZ軸方向(第3軸線方
向)に移動可能に支持され、このZステージ5の水平延
長部に設けられたワーク支持具7により、光ファイバた
とえばフェルール付き光ファイバ12の一端部が支持さ
れている。そして、光ファイバ12の他端は、LDモジ
ュール11内のレーザダイオード素子(図示略)から光
ファイバ12へ出射された光の量を測定する光パワーメ
ータ15に接続されている。また、Xステージ2、Yス
テージ3、θzステージ4及びZステージ5の各々に
は、各該ステージの移動位置または回転位置をそれぞれ
検出するための位置検出器(図示略)が設けられ、位置
検出器出力および光パワーメータ15出力は演算駆動装
置13に供給されるようになっている。演算駆動装置1
3は、例えば、図示しないコンピュータ、メモリ、入出
力回路などを含むコントローラからなり、位置検出器出
力および光パワーメータ出力に基づいて、ステージ2〜
5の移動位置または回転位置(すなわち、LDモジュー
ル11の目標移動・回転位置および光ファイバ12の下
端部の目標移動位置)を決定する演算機能と、これらの
目標位置にステージ2〜5を駆動する駆動機能とを奏す
るものとなっている。In the optical axis alignment apparatus 1, a Z stage (third stage) 5 is supported by a base so as to be movable in the Z axis direction (third axis direction), and is provided on a horizontal extension of the Z stage 5. The work support 7 supports one end of an optical fiber, for example, an optical fiber 12 with a ferrule. The other end of the optical fiber 12 is connected to an optical power meter 15 for measuring the amount of light emitted from the laser diode element (not shown) in the LD module 11 to the optical fiber 12. Further, each of the X stage 2, the Y stage 3, the θz stage 4 and the Z stage 5 is provided with a position detector (not shown) for detecting a moving position or a rotating position of each stage. The output of the optical device and the output of the optical power meter 15 are supplied to the arithmetic driving device 13. Arithmetic drive 1
Reference numeral 3 denotes a controller including, for example, a computer, a memory, and an input / output circuit (not shown).
5 for determining the moving or rotating position (ie, the target moving / rotating position of the LD module 11 and the target moving position of the lower end of the optical fiber 12), and driving the stages 2 to 5 to these target positions. It has a driving function.
【0028】本実施形態の光軸合わせ装置は、ステージ
2〜5を駆動制御して、θzステージ4のワーク載置台
6により支持されたLDモジュール11の光軸とZステ
ージ5のワーク支持具7により支持された光ファイバ1
2の下端部の光軸とを合致させるものであり、この光軸
合わせ状態の下で、LDモジュール11のスリーブ(図
示略)と光ファイバ12の下端部のフェルール(図示
略)とが図示しないYAGレーザ装置によりレーザ溶接
されるものとなっている。The optical axis alignment apparatus of this embodiment controls the driving of the stages 2 to 5 so that the optical axis of the LD module 11 supported by the work mounting table 6 of the θz stage 4 and the work support 7 of the Z stage 5 Optical fiber 1 supported by
In this state, the sleeve (not shown) of the LD module 11 and the ferrule (not shown) at the lower end of the optical fiber 12 are not shown. Laser welding is performed by a YAG laser device.
【0029】そして、本実施形態の光軸合わせ装置は、
Z軸方向に垂直な平面(XY平面)で光量の二次曲面近
似(例えば5点調心)を行った後でZ軸方向で二次関数
近似(例えば3点調心)を行うことを繰り返して、最大
光量点を求めることに特徴がある。以下、光軸合わせ装
置1の作用を説明する。The optical axis alignment device of the present embodiment
Repeatedly performing a quadratic surface approximation (for example, 5-point alignment) of the light amount on a plane (XY plane) perpendicular to the Z-axis direction and then performing a quadratic function approximation (for example, 3-point alignment) in the Z-axis direction It is characterized in that the maximum light point is obtained. Hereinafter, the operation of the optical axis alignment device 1 will be described.
【0030】LDモジュール11からの出射光の可観測
範囲は、直径約100μm程度と小さい。そこで、本実
施形態による光軸合わせ(調心)では、数ミリの範囲で
図1のステージ2〜5の対応するものを駆動して光を大
ざっぱに探索する「粗調心」をX軸、Y軸およびZ軸の
各々について例えば従来公知の渦巻き調心法や山登り調
心法により行い、次に、光量最大の位置を探索するべく
光軸合わせ装置1のコントローラ13の制御下で図2に
示す微調心ルーチンを実施する。The observable range of the light emitted from the LD module 11 is as small as about 100 μm in diameter. Therefore, in the optical axis alignment (alignment) according to the present embodiment, the “coarse alignment” for roughly searching for light by driving the corresponding one of the stages 2 to 5 in FIG. For each of the Y-axis and the Z-axis, for example, a conventionally known spiral centering method or a hill-climbing centering method is performed, and then, under the control of the controller 13 of the optical axis aligning apparatus 1, FIG. The fine centering routine shown is performed.
【0031】この微調心ルーチンのステップS1では、
図3及び図4に示すXY平面に係る微調心サブルーチン
が行われる。すなわち、この微調心サブルーチンでは同
サブルーチンの繰り返し回数判定に用いるパラメータN
を初期値「1」に設定し(ステップS11)、LDモジ
ュール11の現在のXY座標位置をX、Yステージ2、
3の位置検出器出力から検出する(ステップS12)。
次に、Xステージ2又はYステージ3を駆動して現在の
XY位置から所定のX軸及びY軸方向移動量ΔX、ΔY
だけ正負方向にそれぞれ偏倚した4つの位置(X+Δ
X,Y)、(X−ΔX,Y)、(X,Y+ΔY)、
(X,Y−ΔY)にLDモジュール11を順次位置決め
し、現在位置(X,Y)及びこれら4つの偏倚位置にお
ける光量Q0、Qx、Qx’、Qy及びQy’を光パワ
ーメータ15を介して測定する(ステップS13)。
尚、必要であれば点(X,Y)での光量を再度測定し、
この光量Q0'と光量Q0との平均を取り(Q0+Q
0')/2を点(X,Y)における光量Q0とする。In step S1 of the fine alignment routine,
A fine alignment subroutine according to the XY plane shown in FIGS. 3 and 4 is performed. That is, in the fine centering subroutine, the parameter N used for determining the number of repetitions of the subroutine is determined.
Is set to the initial value “1” (step S11), and the current XY coordinate position of the LD module 11 is set to the X, Y stage 2,
3 is detected from the position detector output (step S12).
Next, the X stage 2 or the Y stage 3 is driven to move a predetermined X-axis and Y-axis direction movement amount ΔX, ΔY from the current XY position.
Only four positions (X + Δ
X, Y), (X−ΔX, Y), (X, Y + ΔY),
The LD module 11 is sequentially positioned at (X, Y-ΔY), and the light amounts Q0, Qx, Qx ′, Qy, and Qy ′ at the current position (X, Y) and these four offset positions are transmitted via the optical power meter 15. Measure (Step S13).
If necessary, the light amount at the point (X, Y) is measured again, and
The average of the light quantity Q0 ′ and the light quantity Q0 is calculated (Q0 + Q
0 ') / 2 is the light amount Q0 at the point (X, Y).
【0032】次に、3点(X,Y)、(X+ΔX,
Y)、(X−ΔX,Y)での光量Q0、Qx、Qx'か
らX軸方向の光量分布を二次関数近似し(ステップS1
4)、また、別の3点(X,Y)、(X,Y+ΔY)、
(X,Y−ΔY)での光量Q0、Qy、Qy'からY軸
方向の光量分布を二次関数近似する(ステップS1
5)。更に、ステップS14で求められ且つX軸方向の
光量分布を近似する二次関数からX軸方向で最大光量を
与えるX軸方向位置CenXを求め、また、ステップS
15で求められ且つY軸方向の光量分布を近似する二次
関数からY軸方向で最大光量を与えるY軸方向位置Ce
nYを求める(ステップS16)。Next, three points (X, Y), (X + ΔX,
Y), the light amount distribution in the X-axis direction is approximated by a quadratic function from the light amounts Q0, Qx, and Qx ′ at (X−ΔX, Y) (step S1).
4) Another three points (X, Y), (X, Y + ΔY),
The light quantity distribution in the Y-axis direction is approximated by a quadratic function from the light quantities Q0, Qy, and Qy 'at (X, Y-ΔY) (step S1).
5). Further, an X-axis direction position CenX that gives the maximum light amount in the X-axis direction is obtained from a quadratic function obtained in step S14 and approximating the light amount distribution in the X-axis direction.
The position Ce in the Y-axis direction which gives the maximum light amount in the Y-axis direction from a quadratic function obtained in step 15 and approximating the light amount distribution in the Y-axis direction
nY is obtained (step S16).
【0033】そして、現在の基準X座標値Xと最適X座
標値CenXとの差の絶対値が許容値(収束閾値)αよ
りも大きいか否かを判別し、また、現在の基準Y座標値
Yと最適Y座標値CenYとの差の絶対値が、許容値α
と同一またはこれと異なる許容値βよりも大きいか否か
を判別する(ステップS17及びS18)。そして、ス
テップS17またはS18のいずれか一方での判別結果
が否定であれば、微調心回数Nを「1」だけインクリメ
ントし(ステップS19)、インクリメント後の回数N
が最大繰り返し回数Nmaxに達したか否かを判別する
(ステップS20)。微調心が最大繰り返し回数にわた
って行われていなければ、現在のXY位置を更新し(ス
テップS21)、ステップS13に戻って上記の微調心
を再実行する。Then, it is determined whether or not the absolute value of the difference between the current reference X coordinate value X and the optimum X coordinate value CenX is larger than an allowable value (convergence threshold) α. The absolute value of the difference between Y and the optimal Y coordinate value CenY is the allowable value α.
It is determined whether or not it is greater than or equal to the allowable value β (steps S17 and S18). If the result of the determination in either step S17 or S18 is negative, the number of fine alignment N is incremented by "1" (step S19), and the number of times N after the increment is incremented.
Is determined to have reached the maximum number of repetitions Nmax (step S20). If fine alignment has not been performed for the maximum number of repetitions, the current XY position is updated (step S21), and the process returns to step S13 to execute the above fine alignment again.
【0034】その後、X軸およびY軸方向の差の絶対値
が許容値α、βよりも小さくなれば、このときのX座標
値CenX及びY座標値CenYを最大光量点のXY位
置として決定し(ステップS22)、図3及び図4のX
Y平面に係る微調心サブルーチンを終了する。上記のよ
うにして、XY平面上の最大光量点すなわち最適点(C
enX,CenY)を求めた後、微調心手順は図2のス
テップS2へ移行する。ステップS2では、図5に示す
Z軸に係る微調心サブルーチンが行われる。すなわち、
Z軸微調心サブルーチンの繰り返し回数判定に用いるパ
ラメータNzを初期値「1」に設定し(ステップS3
0)、光ファイバ12の現在のZ座標位置をZステージ
5の位置検出出力から検出し(ステップS31)、この
Z位置での光量Qzを光パワーメータ15を介して測定
する(ステップS32)。Thereafter, when the absolute value of the difference in the X-axis and Y-axis directions becomes smaller than the allowable values α and β, the X coordinate value CenX and Y coordinate value CenY at this time are determined as the XY position of the maximum light amount point. (Step S22), X in FIGS. 3 and 4
The fine centering subroutine for the Y plane ends. As described above, the maximum light amount point on the XY plane, that is, the optimum point (C
enX, CenY), the fine alignment procedure proceeds to step S2 in FIG. In step S2, a fine alignment subroutine for the Z axis shown in FIG. 5 is performed. That is,
A parameter Nz used for determining the number of repetitions of the Z-axis fine centering subroutine is set to an initial value "1" (step S3).
0), the current Z coordinate position of the optical fiber 12 is detected from the position detection output of the Z stage 5 (step S31), and the light quantity Qz at this Z position is measured via the optical power meter 15 (step S32).
【0035】次に、Zステージ5を駆動して現在のZ位
置から負方向に偏倚した位置(Z−ΔZ)に光ファイバ
12を位置決めし(ステップS33)、このZ位置での
光量Qz’を測定する(ステップS34)。そして、光
量Qz’が光量Qzよりも小さくなければ(ステップS
35)、パラメータNzを「1」だけインクリメントし
(ステップS36)、インクリメント後のパラメータN
zが最大繰り返し回数Nzmaxに達したか否かを判定
する(ステップS37)。この判別結果が否定であれ
ば、光量Qz’を光量Qzとして記憶し、次に、上記ス
テップS33以降の手順を繰り返し、光ファイバ12を
LDモジュール11に徐々に近づけて行く。Next, the Z stage 5 is driven to position the optical fiber 12 at a position (Z-ΔZ) deviated in the negative direction from the current Z position (step S33), and the light amount Qz 'at this Z position is determined. The measurement is performed (Step S34). Then, if the light amount Qz 'is not smaller than the light amount Qz (step S
35) The parameter Nz is incremented by “1” (step S36), and the parameter Nz after the increment is incremented.
It is determined whether or not z has reached the maximum number of repetitions Nzmax (step S37). If the result of this determination is negative, the light amount Qz 'is stored as the light amount Qz, and then the procedure from step S33 is repeated to gradually bring the optical fiber 12 closer to the LD module 11.
【0036】その後、ステップS35において光量Q
z’が前回の光量Qzよりも小さいと判別されたなら
ば、現在のZ軸方向位置から正方向に移動量ΔZだけ移
動した位置に光ファイバ12を位置決めし(ステップS
39)、この位置決め位置ZをZ軸方向の仮の最大光量
点CenZ’として記憶し(ステップS40)、Z軸に
係る微調心サブルーチンすなわち図2のステップS2を
終了する。Thereafter, in step S35, the light amount Q
If it is determined that z ′ is smaller than the previous light quantity Qz, the optical fiber 12 is positioned at a position shifted by the movement amount ΔZ in the forward direction from the current position in the Z-axis direction (Step S).
39), this positioning position Z is stored as a temporary maximum light amount point CenZ 'in the Z-axis direction (step S40), and the fine centering subroutine for the Z-axis, that is, step S2 in FIG. 2 is ended.
【0037】次に、図2の微調心ルーチンでは、同ルー
チンにおいてステップS1及びS2の微調心手順が所定
回数たとえば2回繰り返されたか否かが判別され(ステ
ップS3)、判別結果が否定であればステップS1へ戻
る。上記ステップS1及びS2を2回繰り返した後、ス
テップS4ではXY平面に係る5点調心(二次曲面近
似)がステップS1の場合と同様にして行われる。但
し、ステップS4での5点調心は、ステップS1の場合
よりもXY平面における移動量ΔX及びΔYならびに収
束閾値α、βを小さくしてXY平面での最大光量点をよ
り正確に求めるものとなっている。Next, in the fine centering routine of FIG. 2, it is determined whether or not the fine centering procedure of steps S1 and S2 has been repeated a predetermined number of times, for example, twice (step S3), and if the determination result is negative. If so, the process returns to step S1. After repeating steps S1 and S2 twice, in step S4, five-point alignment (quadratic surface approximation) on the XY plane is performed in the same manner as in step S1. However, the five-point centering in step S4 is that the movement amounts ΔX and ΔY in the XY plane and the convergence thresholds α and β are made smaller than in the case of step S1 to more accurately obtain the maximum light amount point in the XY plane. Has become.
【0038】次いで、ステップS5では、Z軸上での最
大光量点を求めるために図6に示すZ軸の微調心サブル
ーチンが行われる。すなわち、光ファイバ12の現在の
Z軸座標値Z(図5のステップS39及びS40での位
置決め位置CenZ’に対応)が検出され(ステップS
41)、このZ位置での光量Qが測定される(ステップ
S42)。次いで、Zステージ5の駆動により光ファイ
バ12をZ軸方向位置Z+ΔZ’及びZ−ΔZ’に順次
位置決めし、各位置での光量Qz、Qz'を順に測定す
る(ステップS43)。また、必要であれば、光ファイ
バ12を当初の座標位置Zに再度位置決めした状態で光
量を再び測定し、最初の光量Qとの平均を取る。次い
で、座標位置Z、Z+ΔZ’及びZ−ΔZ’での光量
Q、Qz及びQz'からZ軸方向の光量分布を二次関数
近似し(ステップS44)、この二次関数に基づいてZ
軸方向の最大光量点CenZを求める(ステップS4
5)。そして、前々回のCenZがあればこれをCen
Z2として記憶し、また、前回のCenZがあればCe
nZ1として記憶し(ステップS46)、更に今回のC
enZを記憶し(ステップS47)、本サブルーチンを
終了する。Next, in step S5, the Z-axis fine centering subroutine shown in FIG. 6 is performed to obtain the maximum light amount point on the Z-axis. That is, the current Z-axis coordinate value Z of the optical fiber 12 (corresponding to the positioning position CenZ ′ in steps S39 and S40 in FIG. 5) is detected (step S40).
41), the light quantity Q at this Z position is measured (step S42). Next, by driving the Z stage 5, the optical fiber 12 is sequentially positioned at the Z-axis direction positions Z + ΔZ ′ and Z−ΔZ ′, and the light amounts Qz and Qz ′ at each position are sequentially measured (step S43). If necessary, the light amount is measured again while the optical fiber 12 is positioned again at the initial coordinate position Z, and the average with the initial light amount Q is obtained. Next, the light quantity distribution in the Z-axis direction is approximated by a quadratic function from the light quantities Q, Qz and Qz ′ at the coordinate positions Z, Z + ΔZ ′ and Z−ΔZ ′ (step S44), and Z is determined based on the quadratic function.
Find the maximum light amount point CenZ in the axial direction (step S4)
5). And if there is CenZ two times before, this is CenZ
Stored as Z2, and if there is a previous CenZ, Ce
nZ1 (step S46), and further stores the current C
enZ is stored (step S47), and the present subroutine ends.
【0039】次いで、図2の微調心ルーチンに戻り、ス
テップS6において、Z軸方向の最大光量点の今回値C
enZ、前回値CenZ1及び前々回値CenZ2をメ
モリから読み出し、これらの最大値と最小値との差が収
束閾値以内に収まっていれば、図2の微調心ルーチンを
終了し、そうでなければステップS4に戻る。図2では
図示を省略したが、ステップS6とステップS4との間
で繰り返し判定が行われ、ステップS4及びS5の繰り
返し回数が最大繰り返し回数に達すると図2の微調心ル
ーチンを終了する。Next, returning to the fine centering routine of FIG. 2, in step S6, the present value C of the maximum light amount point in the Z-axis direction is obtained.
The enZ, the previous value CenZ1, and the last-last value CenZ2 are read from the memory. If the difference between the maximum value and the minimum value is within the convergence threshold, the fine centering routine of FIG. Return to Although not shown in FIG. 2, repetition determination is performed between step S6 and step S4, and when the number of repetitions of steps S4 and S5 reaches the maximum number of repetitions, the fine centering routine of FIG. 2 ends.
【0040】この様に、XY平面での5点調心およびZ
軸に係る3点調心を繰り返して、XYZ空間での最大光
量点を求める。このような手法によれば、従来法よりも
少ないステージ動作回数で最大光量点を確実に見つける
ことができ、光軸合わせのタクトタイムを短縮できる。
上記第1実施形態の光軸合わせ装置は種々に変形可能で
ある。Thus, the five-point alignment on the XY plane and the Z
By repeating the three-point centering on the axis, the maximum light amount point in the XYZ space is obtained. According to such a method, the maximum light amount point can be reliably found with a smaller number of stage operations than the conventional method, and the tact time for optical axis alignment can be reduced.
The optical axis alignment device of the first embodiment can be variously modified.
【0041】図7は、第1実施形態の変形例による光軸
合わせ装置のコントローラにより実施されるXY平面に
係る微調心サブルーチンの一部を示す。第1実施形態で
は、XY平面上の5点での測定光量に基づいて求めたX
Y平面での最適点(CenX,CenY)が基準座標値
(X,Y)の近傍に収束したときに最適点を確定した
が、変形例は、5点での測定光量から求めた最適点(C
enX,CenY)における光量を実測すると共に下記
の算出式(1)に従って最適点での光量を算出し、実測
値と算出値との差が収束閾値内に入ったときに最適点を
確定するものとなっている。FIG. 7 shows a part of a fine centering subroutine on the XY plane executed by the controller of the optical axis aligning apparatus according to the modification of the first embodiment. In the first embodiment, X determined based on the measured light amounts at five points on the XY plane
The optimal point was determined when the optimal point (CenX, CenY) on the Y plane converged in the vicinity of the reference coordinate value (X, Y). In the modification, the optimal point (5) obtained from the measured light amount at five points ( C
enX, CenY), the light amount at the optimum point is calculated according to the following formula (1), and the optimum point is determined when the difference between the measured value and the calculated value falls within the convergence threshold. It has become.
【0042】 Q=aX2+bX+cY2+dY+e ・・・(1) 式(1)は、XY平面での光量分布の二次曲面近似に用
いるもので、記号Q、XおよびYは、光量、X軸座標値
およびY軸座標値をそれぞれ表し、また、記号aないし
eは係数である。この変形例におけるXY平面に係る微
調心サブルーチンでは、図3のステップS11ないしS
16の手順が実施され、これによりXY平面での最大光
量点(CenX,CenY)が求まる。次に、図7のス
テップS51以降の微調心手順が実施される。Q = aX 2 + bX + cY 2 + dY + e (1) Equation (1) is used for quadratic surface approximation of the light amount distribution on the XY plane, and symbols Q, X, and Y are light amount, X-axis coordinate value, and Y, respectively. The axis coordinate values are respectively represented, and symbols a to e are coefficients. In the fine alignment subroutine according to the XY plane in this modification, steps S11 to S11 in FIG.
Sixteen procedures are performed, whereby the maximum light amount point (CenX, CenY) on the XY plane is obtained. Next, a fine centering procedure after step S51 in FIG. 7 is performed.
【0043】すなわち、図3のステップS16で求めた
最大光量点(CenX,CenY)にLDモジュール1
1を位置決めした状態で、この最大光量点での光量Qm
が光パワーメータ15を介して測定される(ステップS
51)。次に、図3のステップS12またはS13にお
いて検出された座標値(X,Y)、(X+ΔX,Y)、
(X−ΔX,Y)、(X,Y+ΔY)または(X,Y−
ΔY)と各点での測定光量Q0、Qx、Qx’、Qyま
たはQy’とを式(1)に順次代入し、これにより5つ
の係数aないしeを未知数とする5元連立方程式をた
て、更にこれらの連立方程式を解いて係数a〜eを求め
る(ステップS52)。次に、5つの係数a〜eおよび
ステップS16で求めた最大光量点のX軸及びY軸座標
値CenX、CenYを式(1)に代入して最大光量点
(CenX,CenY)での光量の演算値Qcalを算
出する(ステップS53)。That is, the LD module 1 is positioned at the maximum light amount point (CenX, CenY) obtained in step S16 in FIG.
1 and the light amount Qm at this maximum light amount point.
Is measured via the optical power meter 15 (step S
51). Next, the coordinate values (X, Y), (X + ΔX, Y) detected in step S12 or S13 in FIG.
(X−ΔX, Y), (X, Y + ΔY) or (X, Y−
ΔY) and the measured light quantities Q0, Qx, Qx ', Qy or Qy' at each point are sequentially substituted into equation (1), whereby a five-element simultaneous equation is established with five coefficients a to e as unknowns. Then, the simultaneous equations are solved to obtain coefficients a to e (step S52). Next, the five coefficients a to e and the X-axis and Y-axis coordinate values CenX and CenY of the maximum light amount point obtained in step S16 are substituted into Expression (1) to calculate the light amount at the maximum light amount point (CenX, CenY). The calculation value Qcal is calculated (step S53).
【0044】次に、ステップS51で得た測定光量Qm
と演算値Qcalとの差の絶対値が収束閾値ΔQよりも
小さいか否かを判別し(ステップS54)、この判別結
果が否定であれば、図4のステップS19、S20及び
S21に対応するステップS55、S56及びS57を
順次実施し、更に、図3のステップS11に戻る。その
後、最大光量点(CenX,CenY)が収束し、或い
は本サブルーチンがその最大繰り返し回数にわたって実
施されると、そのときの最大光量点のX軸及びY軸座標
値CenX、CenYを確定する(ステップS58)。Next, the measured light quantity Qm obtained in step S51
It is determined whether or not the absolute value of the difference between the calculated value and the calculated value Qcal is smaller than the convergence threshold ΔQ (step S54). If the result of the determination is negative, steps corresponding to steps S19, S20 and S21 in FIG. Steps S55, S56, and S57 are sequentially performed, and the process returns to step S11 in FIG. Thereafter, when the maximum light amount points (CenX, CenY) converge or this subroutine is executed over the maximum number of repetitions, the X-axis and Y-axis coordinate values CenX, CenY of the maximum light amount point at that time are determined (step S58).
【0045】この変形例によれば、二次曲面近似により
求めたXY平面での最適点(CenX、CenY)にお
ける測定光量Qmとこの最適点での光量の演算値Qca
lとの差が許容範囲内に入ったときに最適点を確定する
ので、正確な最適点が求まる。以下、図8ないし図10
を参照して、本発明の第2実施形態による光軸合わせ装
置を説明する。According to this modification, the measured light amount Qm at the optimum point (CenX, CenY) on the XY plane obtained by the quadratic surface approximation and the calculated value Qca of the light amount at this optimum point
Since the optimum point is determined when the difference from 1 falls within the allowable range, an accurate optimum point is obtained. Hereinafter, FIGS. 8 to 10
An optical axis alignment device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0046】この実施形態では、二次曲面近似によるX
Y平面での微調心を行う第1実施形態に比べ、シンプレ
ックス法に基づいてXY平面に係る微調心を行う点が異
なり、その他の点は第1実施形態の場合と同様であり説
明を省略する。光部品または光ファイバの出射端面(X
Y平面に対応)における光量分布は、等高線状の閉曲線
たとえば図8に例示する閉曲線L1〜L4により表さ
れ、図8では外側の閉曲線L4から中央の閉曲線L1に
向けて光量が大きくなる。In this embodiment, X by the quadratic surface approximation
Compared to the first embodiment in which fine alignment is performed in the Y plane, the point in which fine alignment in the XY plane is performed based on the simplex method is different. Other points are the same as those in the first embodiment, and description thereof will be omitted. . Outgoing end face of optical component or optical fiber (X
The light amount distribution on the Y plane is represented by contour-shaped closed curves, for example, closed curves L1 to L4 illustrated in FIG. 8, and in FIG. 8, the light amount increases from the outer closed curve L4 toward the central closed curve L1.
【0047】シンプレックス法によるXY平面での最大
光量点の決定は、XY平面上の評価点(設定点)のうち
の最小光量点に代えて光量がより多い新たな設定点を設
定するという手順を繰り返すことにより、設定点を結ぶ
多角形領域(図8では3つの評価点を結ぶ正三角形領
域)をXY平面上の光量が大である側にシフトしつつ多
角形領域を最大光量点近傍に収束させて、XY平面での
最大光量点を迅速かつ正確に求めるものとなっている。The determination of the maximum light amount point on the XY plane by the simplex method involves a procedure of setting a new set point having a larger light amount in place of the minimum light amount point among the evaluation points (set points) on the XY plane. By repeating, the polygonal region connecting the set points (the equilateral triangular region connecting the three evaluation points in FIG. 8) converges to the vicinity of the maximum light amount point while shifting to the side where the light amount on the XY plane is large. Thus, the maximum light amount point on the XY plane is quickly and accurately obtained.
【0048】以下、図9及び図10を参照して、光軸合
わせ装置のコントローラの制御下で実行されるシンプレ
ックス法に基づくXY平面での微調心の手順を説明す
る。図9及び図10の微調心サブルーチンにおいて、X
Y平面上の任意の3つの評価点P1、P2及びP3とし
て例えば図8中の点A、B及びCを選び(ステップS6
1)、これらの評価点にLDモジュール11を順次位置
決めし、評価点P1〜P3(ここでは点A、Bおよび
C)の各々における光量QP1〜QP3を測定し(ステ
ップS62)、更に、これらの光量の最小値min(Q
P1、QP2、QP3)を決定し(ステップS63)、
この最小光量に対応する評価点Pi(図8の点Aに対
応)を選択する(ステップS64)。The procedure of fine centering in the XY plane based on the simplex method executed under the control of the controller of the optical axis alignment apparatus will be described below with reference to FIGS. 9 and 10. In the fine centering subroutine of FIG. 9 and FIG.
For example, points A, B, and C in FIG. 8 are selected as arbitrary three evaluation points P1, P2, and P3 on the Y plane (step S6).
1) The LD module 11 is sequentially positioned at these evaluation points, and the light quantities QP1 to QP3 at each of the evaluation points P1 to P3 (points A, B and C in this case) are measured (step S62). Minimum value of light amount min (Q
P1, QP2, QP3) are determined (step S63),
An evaluation point Pi (corresponding to point A in FIG. 8) corresponding to the minimum light quantity is selected (step S64).
【0049】そして、最小光量点Pi以外の2点をP1
及びP2と名付け(ステップS65)、点P1及びP2
(例えば図8の点B及びC)を結ぶ線分の中点Mを求め
(ステップS66)、更に、最小光量点Pi(図8の点
A)から中点Mを通り点Piの反対側へ延びる直線上に
3点P1’、P2’及びP3’を決める(ステップS6
7)。Then, two points other than the minimum light amount point Pi are defined as P1
And P2 (step S65), points P1 and P2
A midpoint M of a line segment (for example, points B and C in FIG. 8) is obtained (step S66), and further from the minimum light amount point Pi (point A in FIG. 8) to the opposite side of the point Pi through the midpoint M. Three points P1 ', P2' and P3 'are determined on the extending straight line (step S6).
7).
【0050】本実施形態では、この直線上に、最小光量
点Piと中点Mとを結ぶ線分の中点に対応する一つの点
を設定すると共に、中点Mから最小光量点Piの反対側
において上記の2点Pi、Mの間の距離に等しい距離だ
け離れた点とこの点から同距離だけ更に離れた別の点を
設定する。すなわち、図8では、点D、E及びFを設定
する。点Aと点D、EまたはFを結ぶ線分の長さは以下
のとおりである。AD=0.5AM、AE=2AM、A
F=3AMIn the present embodiment, one point corresponding to the midpoint of the line segment connecting the minimum light intensity point Pi and the midpoint M is set on this straight line, and the point opposite to the minimum light intensity point Pi from the midpoint M is set. On the side, a point separated by a distance equal to the distance between the two points Pi and M and another point further separated by the same distance from this point are set. That is, in FIG. 8, points D, E and F are set. The length of the line segment connecting point A and point D, E or F is as follows. AD = 0.5AM, AE = 2AM, A
F = 3AM
【0051】次いで、ステップS67で決定された3点
P1’、P2’、P3’にLDモジュール11を位置決
めしつつ3点での光量QP1’、QP2’、QP3’を
順次測定し(ステップS68)、計測光量の最大値ma
x(QP1’、QP2’、QP3’)を求め(ステップ
S69)、更に最大光量に対応する点Pi’(図8の点
Eに対応)を選択する(ステップS70)。Next, while positioning the LD module 11 at the three points P1 ', P2', P3 'determined in step S67, the light quantities QP1', QP2 ', QP3' at three points are sequentially measured (step S68). , The maximum value ma of the measured light amount
x (QP1 ′, QP2 ′, QP3 ′) is obtained (step S69), and a point Pi ′ (corresponding to point E in FIG. 8) corresponding to the maximum light quantity is selected (step S70).
【0052】次に、点Pi’を点P3として設定し(ス
テップS71)、この点P3とステップS65で設定し
た点P1及びP2との相隣るもの同士を結ぶ線分P1P
2、P2P3及びP1P3の各々の長さが収束閾値γよ
りも小さいか否かを判別し(ステップS72)、判別結
果が否定であれば図9のステップS62以降の微調心手
順を再実行する。すなわち、最初に設定された評価点の
うちの測定光量が最小である点に代えて、この点から延
びる直線上に設定した3点のうちの測定光量が最大であ
る点を選択することにより新たな光量測定領域を設定
し、この新たな光量測定領域(図8の場合、正三角形B
CE)に基づく微調心作業が行われる。図8の場合、3
つの評価点B、C及びEのうちの光量が最小である点C
から線分BEの中点Nを通る直線上に3つの点G、H及
びIが設定され、最大光量である点Gが点Cの代わりに
選ばれ、新たな評価点B、E及びGが設定される。Next, the point Pi 'is set as a point P3 (step S71), and a line segment P1P connecting the point P3 and the adjacent points P1 and P2 set in step S65.
2. It is determined whether or not each of the lengths of P2P3 and P1P3 is smaller than the convergence threshold γ (step S72). If the determination result is negative, the fine centering procedure from step S62 in FIG. 9 is executed again. In other words, instead of the point having the smallest measured light amount among the initially set evaluation points, a point having the largest measured light amount among the three points set on a straight line extending from this point is newly selected. A new light amount measurement area is set (in the case of FIG.
Fine alignment work based on CE) is performed. In the case of FIG.
Point C of the three evaluation points B, C and E where the amount of light is minimum
, Three points G, H, and I are set on a straight line passing through the midpoint N of the line segment BE, the point G having the maximum light amount is selected instead of the point C, and new evaluation points B, E, and G are set. Is set.
【0053】この様に、新たな評価点を設定する毎に3
つの評価点間の距離が縮まり、最終的に収束する。その
場合、評価点P1、P2及びP3のうちの最大光量を与
える評価点P3を最大光量点として決定する(ステップ
S73)。上述のように、多変数最適化手法の一つであ
るシンプレックス法を用いることにより、LDモジュー
ル11の光量分布が単峰でない場合や二次関数近似で巧
く表現できない場合にも、XY平面での最大光量点を正
確に求めることができる。As described above, every time a new evaluation point is set, three points are set.
The distance between the two evaluation points is reduced and finally converges. In that case, the evaluation point P3 that gives the maximum light amount among the evaluation points P1, P2, and P3 is determined as the maximum light amount point (step S73). As described above, by using the simplex method, which is one of the multivariable optimization methods, even when the light amount distribution of the LD module 11 is not a single peak or cannot be well represented by a quadratic function approximation, the XY plane is used. Can be accurately determined.
【0054】なお、XY平面での光量分布が同心円状で
あると見なせるときには、4点での光量測定結果から最
大光量点を求める4点調心を利用したり、LDモジュー
ルなどの光部品の移動中に光量を測定しながら最大光量
点を見つけ出し、移動後に最大光量点へ位置決めするス
キャン調心を利用することもでき、XY平面での最大光
量点の探索のためのタクトの更なる短縮を図り得る。When the light amount distribution on the XY plane can be considered to be concentric, a four-point alignment for obtaining the maximum light amount point from the light amount measurement results at four points can be used, or the movement of an optical component such as an LD module can be performed. It is also possible to use the scan alignment that finds the maximum light intensity point while measuring the light intensity during positioning and moves to the maximum light intensity point after moving, further shortening the tact for searching for the maximum light intensity point on the XY plane. obtain.
【0055】以下、図11及び図12を参照して、本発
明の第3実施形態による光軸合わせ装置を説明する。こ
の実施形態は、基本的には第1及び第2実施形態と同一
であり、粗調心に続き、XY平面に係る調心(図2)を
例えば二次曲面近似(5点調心)やシンプレックス法に
基づいて実施し、次にZ軸に係る調心を二次関数近似に
基づいて実施するものであるが、これに加えて、XY平
面での最大光量点を補正することにより、等価的に光軸
方向の調心を行うものとなっている。光ファイバ12の
支持形態によっては、図11に示すように、光ファイバ
の支持側端部において光ファイバの光軸がZ軸に対して
ずれを生じることがあり、この光軸とZ軸とのずれに起
因して正確な最大光量点を迅速に求められないおそれが
ある。Hereinafter, an optical axis alignment apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is basically the same as the first and second embodiments. Following the coarse alignment, the alignment (FIG. 2) on the XY plane is approximated by, for example, a quadratic surface approximation (5-point alignment) or the like. This is performed based on the simplex method, and then the centering related to the Z axis is performed based on the quadratic function approximation. In addition to this, by correcting the maximum light amount point on the XY plane, the equivalent is obtained. The centering is performed in the optical axis direction. Depending on the support mode of the optical fiber 12, as shown in FIG. 11, the optical axis of the optical fiber may be shifted from the Z axis at the support side end of the optical fiber. There is a possibility that an accurate maximum light amount point cannot be quickly obtained due to the deviation.
【0056】本実施形態では、図2の微調心ルーチンに
おいてステップS6に続いて図12に示す補正サブルー
チンを実施して、光軸とZ軸とのずれに起因して発生す
るXY平面に係る最大光量点の決定上の誤差を除去し、
光軸方向の調心を等価的に行うようにしている。図2の
微調心ルーチンでは、最終的には一つのXY平面での最
大光量点とZ軸方向の最大光量点とが決定されるが、こ
の決定過程において複数のXY平面に係る最大光量点が
求められる。そこで、本実施形態では、図2の微調心ル
ーチンの実行中に、これらのXY平面での最大光量点に
関するX軸、Y軸およびZ軸座標値を、Z軸方向の最大
光量点に係るZ軸座標値と共にメモリに格納しておき、
図12の補正サブルーチンの実行中にこれらの座標値を
利用するものとなっている。In the present embodiment, the correction subroutine shown in FIG. 12 is executed following the step S6 in the fine centering routine of FIG. 2 to obtain the maximum value on the XY plane caused by the deviation between the optical axis and the Z axis. Eliminates errors in determining the light point,
Alignment in the optical axis direction is equivalently performed. In the fine centering routine of FIG. 2, the maximum light amount point on one XY plane and the maximum light amount point in the Z-axis direction are finally determined. In this determination process, the maximum light amount points on a plurality of XY planes are determined. Desired. Therefore, in the present embodiment, during execution of the fine centering routine of FIG. 2, the X-axis, Y-axis, and Z-axis coordinate values of the maximum light amount point on the XY plane are changed to the Z-axis value of the maximum light amount point in the Z-axis direction. Store it in the memory along with the axis coordinate values,
These coordinate values are used during execution of the correction subroutine of FIG.
【0057】補正サブルーチンにおいて、2つのXY平
面(図11に記号XY1,XY2で示す)に係る最大光量
点のX軸、Y軸及びZ軸座標値がメモリから読み出さ
れ、X軸座標値の差δx、Y軸座標値の差δy及びZ軸
座標値の差δzがそれぞれ算出され(ステップS8
0)、更に、Z軸単位長さ当たりのX軸及びY軸方向の
ずれ量δx/δz及びδy/δzが算出される(ステッ
プS81)。In the correction subroutine, the X-axis, Y-axis, and Z-axis coordinate values of the maximum light amount point on two XY planes (indicated by symbols XY1, XY2 in FIG. 11) are read from the memory, and the X-axis coordinate values are read. The difference δx, the difference δy between the Y-axis coordinate values, and the difference δz between the Z-axis coordinate values are calculated (step S8).
0) Further, the shift amounts δx / δz and δy / δz in the X-axis and Y-axis directions per Z-axis unit length are calculated (step S81).
【0058】次に、図2の微調心ルーチンで最終的に求
められたZ軸方向の最大光量点のZ軸座標値がメモリか
ら読み出され、また、このZ軸座標値に最も近いZ軸座
標値を有するXY平面がメモリ内の座標値データに基づ
いて選択され、そのZ軸座標値がメモリから読み出され
る。そして、Z軸方向の最大光量点のZ軸座標値とXY
平面のZ軸座標値との差Δzが算出される(ステップS
82)。更に、ステップS81で算出したずれ量δx/
δz及びδy/δzにZ軸座標値の差Δzを乗じること
によりX軸及びY軸方向の補正量Δx及びΔyを求め
(ステップS83)、ステップS82で選択したXY平
面の最大光量点のX、Y座標値をメモリから読み出し、
両座標値を補正量Δx及びΔyでそれぞれ補正する(ス
テップS84)。Next, the Z-axis coordinate value of the maximum light amount point in the Z-axis direction finally obtained in the fine centering routine of FIG. 2 is read from the memory, and the Z-axis coordinate value closest to this Z-axis coordinate value is read out. An XY plane having coordinate values is selected based on the coordinate value data in the memory, and the Z-axis coordinate values are read from the memory. Then, the Z-axis coordinate value of the maximum light amount point in the Z-axis direction and XY
The difference Δz from the Z-axis coordinate value of the plane is calculated (Step S)
82). Further, the deviation amount δx /
By multiplying δz and δy / δz by the difference Δz between the Z-axis coordinate values, correction amounts Δx and Δy in the X-axis and Y-axis directions are obtained (step S83), and X, the maximum light amount point on the XY plane selected in step S82. Read the Y coordinate value from memory,
Both coordinate values are corrected by the correction amounts Δx and Δy, respectively (step S84).
【0059】本実施形態によれば、光ファイバ12をZ
軸方向に相対移動させる度にXY平面での最適点を求め
るための光量測定を行う必要がなく、また、光軸方向の
最適点が迅速且つ正確に求まる。本発明は上記実施形態
に限定されず、種々に変形可能である。例えば、上記第
1ないし第3実施形態では、発光素子を有するLDモジ
ュール素子と光ファイバとを接続する際の光軸合わせ装
置およびその作用(光軸合わせ方法)について説明した
が、本発明は、光ファイバ同士の光軸合わせや受光素子
と光ファイバとの光軸合わせにも適用可能である。ま
た、本発明を実施するためのの光軸合わせ装置の構成や
調心手順は上記実施形態のものに限定されない。例え
ば、図1に示すθzステージは必須ではない。また、L
Dモジュールなどの光部品をXY軸方向移動させ且つ光
ファイバをZ軸方向移動させる代わりに、光ファイバを
XY軸方向に移動させると共に光部品をZ軸方向に移動
させるようにしても良い。According to the present embodiment, the optical fiber 12 is
It is not necessary to measure the amount of light for finding the optimum point on the XY plane each time the relative movement is performed in the axial direction, and the optimum point in the optical axis direction is quickly and accurately obtained. The present invention is not limited to the above embodiment, and can be variously modified. For example, in the first to third embodiments, the optical axis alignment device and its operation (optical axis alignment method) when connecting the LD module element having the light emitting element to the optical fiber have been described. The present invention is also applicable to optical axis alignment between optical fibers and optical axis alignment between a light receiving element and an optical fiber. Further, the configuration and the alignment procedure of the optical axis alignment device for carrying out the present invention are not limited to those of the above-described embodiment. For example, the θz stage shown in FIG. 1 is not essential. Also, L
Instead of moving the optical component such as the D module in the XY-axis direction and moving the optical fiber in the Z-axis direction, the optical fiber may be moved in the XY-axis direction and the optical component may be moved in the Z-axis direction.
【0060】[0060]
【発明の効果】請求項1および5に記載の発明によれ
ば、XY平面において二次曲面近似により最大光量点を
探索するとともに、Z軸または光軸方向で二次関数近似
によって最大光量点を探索することによって、光部品と
光ファイバとの光軸合わせに要する時間を大幅に短縮す
ることが可能となる。これにより、調芯装置において少
ないステージ動作回数で最大光量を得る位置を確実に、
且つ容易に見つけることができ、光部品の組立装置の生
産性を大幅に向上することができる。According to the first and fifth aspects of the present invention, the maximum light intensity point is searched for by the quadratic surface approximation on the XY plane, and the maximum light intensity point is obtained by the quadratic function approximation in the Z axis or the optical axis direction. By searching, the time required for optical axis alignment between the optical component and the optical fiber can be significantly reduced. As a result, the position at which the maximum light amount is obtained with a small number of stage operations in the alignment device is ensured.
In addition, it can be easily found, and the productivity of the optical component assembling apparatus can be greatly improved.
【0061】請求項3及び6の発明によれば、XY平面
において最大光量を得る点を探索するためにシンプレッ
クス法を利用することで、光部品からの出射光の光量分
布が単峰でない場合や二次関数近似で巧く表現できない
場合にも対処することができる。請求項2、4及び6の
発明によれば、光軸とZ軸方向がずれているときでも、
そのずれを考慮して光軸合わせを行うことにより、調心
の繰り返し回数を減らすことができる。According to the third and sixth aspects of the present invention, the simplex method is used to search for the point at which the maximum amount of light is obtained on the XY plane. It is possible to cope with the case where it cannot be well represented by the quadratic function approximation. According to the invention of claims 2, 4 and 6, even when the optical axis and the Z-axis direction are shifted,
By performing optical axis alignment in consideration of the deviation, the number of times of alignment can be reduced.
【図1】本発明の第1ないし第3実施形態に係る光軸合
わせ装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical axis alignment device according to first to third embodiments of the present invention.
【図2】図1に示すコントローラの制御下で実施される
微調心ルーチンのフーローチャートである。FIG. 2 is a flowchart of a fine centering routine executed under the control of the controller shown in FIG. 1;
【図3】本発明の第1実施形態に係る微調心ルーチンの
一部をなすXY平面に係る微調心サブルーチンのフロー
チャートの一部である。FIG. 3 is a part of a flowchart of a fine alignment subroutine related to the XY plane, which is a part of the fine alignment routine according to the first embodiment of the present invention.
【図4】図3に続く微調心サブルーチンのフローチャー
トの残部である。FIG. 4 is the remaining part of the flowchart of the fine centering subroutine following FIG. 3;
【図5】図2の微調心ルーチンの一部をなすZ軸に係る
微調心サブルーチンのフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart of a fine centering subroutine related to the Z axis, which is a part of the fine centering routine of FIG. 2;
【図6】図2の微調心ルーチンの一部をなすZ軸に係る
別の微調心サブルーチンのフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart of another fine centering subroutine related to the Z axis, which is a part of the fine centering routine of FIG. 2;
【図7】本発明の第1実施形態の変形例によるXY平面
に係る微調心サブルーチンのフローチャートの一部であ
る。FIG. 7 is a part of a flowchart of a fine centering subroutine related to an XY plane according to a modification of the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第2実施形態におけるシンプレックス
法に基づくXY平面に係る微調心を説明するための概念
図である。FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining fine alignment on an XY plane based on a simplex method according to a second embodiment of the present invention.
【図9】シンプレックス法に基づくXY平面に係る微調
心サブルーチンのフローチャートの一部である。FIG. 9 is a part of a flowchart of a fine centering subroutine related to an XY plane based on a simplex method.
【図10】図9に続くフローチャートの残部である。FIG. 10 is the remaining part of the flowchart following FIG. 9;
【図11】本発明の第3実施形態による光軸方向の調心
を説明する概念図である。FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating alignment in the optical axis direction according to a third embodiment of the present invention.
【図12】第3実施形態における最大光量点補正サブル
ーチンのフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart of a maximum light amount point correction subroutine in a third embodiment.
1 光軸合わせ装置(調芯装置) 2 Xステージ 3 Yステージ 4 θzステージ 5 Zステージ 6 ワーク載置台 7 ワーク支持具 11 LDモジュール(光部品) 12 光ファイバ 13 コントローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical axis alignment apparatus (alignment apparatus) 2 X stage 3 Y stage 4 θz stage 5 Z stage 6 Work mounting table 7 Work support 11 LD module (optical component) 12 Optical fiber 13 Controller
Claims (6)
に順次位置決めしつつ前記光部品および前記光ファイバ
の一方から他方へ入射する光の量を測定し、最大光量と
なる最適相対位置を求める光部品の光軸合わせ方法にお
いて、 前記光部品または前記光ファイバの接続端面に平行な所
定平面上の複数点での測定光量に基づき前記所定平面で
の光量分布を二次曲面近似し、前記所定平面での最適点
を求める工程(a)と、 前記光部品または前記光ファイバの光軸方向あるいは前
記所定平面に垂直な所定軸線方向の複数点での測定光量
に基づき、前記光軸方向または前記所定軸線方向の光量
分布を二次関数近似し、前記光軸方向または前記所定軸
線方向の最適点を求める工程(b)とを備えることを特
徴とする光部品の光軸合わせ方法。An optical component and an optical fiber are sequentially positioned at a plurality of relative positions while measuring an amount of light incident from one of the optical component and the optical fiber to the other, and an optimum relative position at which a maximum light amount is obtained is determined. In the optical axis alignment method for the optical component to be determined, the light amount distribution on the predetermined plane is quadratic surface approximated based on the measured light amounts at a plurality of points on a predetermined plane parallel to the connection end face of the optical component or the optical fiber, (A) obtaining an optimum point on a predetermined plane, and based on the measured light amount at a plurality of points in the optical axis direction of the optical component or the optical fiber or in a predetermined axis direction perpendicular to the predetermined plane, A step (b) of approximating the light quantity distribution in the predetermined axis direction by a quadratic function to obtain an optimum point in the optical axis direction or the predetermined axis direction.
いに異にする2つの所定平面のそれぞれでの光量分布を
二次曲面近似して光軸方向を探索し、 前記工程(b)では前記探索された光軸方向の複数点で
の測定光量に基づき前記探索された光軸方向の光量分布
を二次関数近似することを特徴とする請求項1に記載の
光部品の光軸合わせ方法。2. In the step (a), a light intensity distribution on each of two predetermined planes having different positions in the predetermined axial direction is approximated by a quadratic surface to search for an optical axis direction. 2. The optical axis alignment method for an optical component according to claim 1, wherein the searched light amount distribution in the optical axis direction is approximated by a quadratic function based on the measured light amounts at a plurality of points in the searched optical axis direction. .
に順次位置決めしつつ前記光部品および前記光ファイバ
の一方から他方へ入射する光の量を測定し、最大光量と
なる最適相対位置を求める光部品の光軸合わせ方法にお
いて、 前記光部品または前記光ファイバの接続端面に平行な所
定平面上の複数点での測定光量に基づきシンプレックス
法により前記所定平面での最適点を求める工程(a)
と、 前記光部品または前記光ファイバの光軸方向あるいは前
記所定平面に垂直な所定軸線の方向の複数点での測定光
量に基づき前記光軸方向あるいは前記所定軸線方向の光
量分布を二次関数近似し、前記光軸方向または前記所定
軸線方向の最適点を求める工程(b)とを備えることを
特徴とする光部品の光軸合わせ方法。3. An optical component and an optical fiber are sequentially positioned at a plurality of relative positions, an amount of light incident on one of the optical component and the optical fiber is measured, and an optimum relative position at which a maximum light amount is obtained is determined. In the optical axis alignment method for the optical component to be determined, a step (a) of obtaining an optimum point on the predetermined plane by a simplex method based on measured light amounts at a plurality of points on a predetermined plane parallel to the connection end face of the optical component or the optical fiber. )
And a quadratic function approximation of the light amount distribution in the optical axis direction or the predetermined axis direction based on the measured light amounts at a plurality of points in the optical axis direction of the optical component or the optical fiber or in the direction of the predetermined axis perpendicular to the predetermined plane. And (b) obtaining an optimum point in the optical axis direction or the predetermined axis direction.
いに異にする2つの所定平面のそれぞれでの最適点を求
めて光軸方向を探索し、 前記工程(b)では前記探索された光軸方向の複数点で
の測定光量に基づき前記探索された光軸方向の光量分布
を二次関数近似することを特徴とする請求項3に記載の
光部品の光軸合わせ方法。4. In the step (a), the optical axis direction is searched for an optimum point on each of two predetermined planes having different predetermined axial positions, and in the step (b), the search is performed. 4. The optical axis alignment method for an optical component according to claim 3, wherein the searched light intensity distribution in the optical axis direction is approximated by a quadratic function based on the measured light intensity at a plurality of points in the optical axis direction.
に順次位置決めしつつ前記光部品および前記光ファイバ
の一方から他方へ入射する光の量を測定し、最大光量と
なる最適相対位置を求める光部品の光軸合わせ装置にお
いて、 第1軸線に沿って移動可能な第1ステージと、 前記光部品および前記光ファイバの一方を支持すると共
に前記第1ステージにより支持されて前記第1軸線に直
交する第2軸線に沿って移動可能な第2ステージと、 前記光部品および前記光ファイバの他方を支持すると共
に前記第1及び第2軸線に直交する第3軸線に沿って移
動可能な第3ステージと、 前記光部品および前記光ファイバの一方から他方へ入射
する光量を測定する光量測定器と、 前記第1及び第2軸線により規定される所定平面上の複
数点での測定光量に基づきシンプレックス法または前記
所定平面での光量分布の二次曲面近似により前記所定平
面での最適点を求め、また、第3軸線方向の複数点での
測定光量に基づき前記第3軸線方向の光量分布の二次関
数近似により前記第3軸線方向の最適点を求め、適宜、
前記所定平面での最適点及び前記第3軸線方向の最適点
で前記光部品及び光ファイバが相対的に位置決めされる
ように前記第1、第2及び第3ステージを駆動する演算
駆動装置とを備えることを特徴とする光部品の光軸合わ
せ装置。5. An optical component and an optical fiber are sequentially positioned at a plurality of relative positions, and an amount of light incident on one of the optical component and the optical fiber is measured. An optical axis alignment device for an optical component to be sought, a first stage movable along a first axis, and supporting one of the optical component and the optical fiber and being supported by the first stage and being coupled to the first axis. A second stage movable along a second orthogonal axis, a third stage supporting the other of the optical component and the optical fiber and movable along a third axis orthogonal to the first and second axes; A stage, a light amount measuring device for measuring a light amount incident on one side of the optical component and the optical fiber, and measurement at a plurality of points on a predetermined plane defined by the first and second axes The optimum point on the predetermined plane is obtained by the simplex method or the quadratic surface approximation of the light quantity distribution on the predetermined plane based on the quantity, and based on the measured light quantity at a plurality of points in the third axis direction, The optimal point in the third axis direction is obtained by quadratic function approximation of the light amount distribution, and
An arithmetic driving device that drives the first, second, and third stages such that the optical component and the optical fiber are relatively positioned at the optimum point on the predetermined plane and the optimum point in the third axis direction. An optical component alignment device for an optical component, comprising:
位置を互いに異にする2つの所定平面のそれぞれでの最
適点と前記第1及び第2軸線方向の最適点ずれ量とを求
め、前記第3ステージの第3軸線方向への移動に応じて
前記所定平面の最適点を前記最適点ずれ量により補正す
ることを特徴とする請求項5に記載の光部品の光軸合わ
せ装置。6. The arithmetic driving device obtains an optimum point on each of two predetermined planes having different positions in the third axis direction and an optimum point shift amount in the first and second axis directions. The optical axis alignment device for an optical component according to claim 5, wherein an optimum point on the predetermined plane is corrected by the optimum point shift amount in accordance with the movement of the third stage in the third axis direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000196447A JP2001083379A (en) | 1999-07-09 | 2000-06-29 | Method and device for optical axis alignment of optical parts |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19557899 | 1999-07-09 | ||
JP11-195578 | 1999-07-09 | ||
JP2000196447A JP2001083379A (en) | 1999-07-09 | 2000-06-29 | Method and device for optical axis alignment of optical parts |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001083379A true JP2001083379A (en) | 2001-03-30 |
Family
ID=26509215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000196447A Pending JP2001083379A (en) | 1999-07-09 | 2000-06-29 | Method and device for optical axis alignment of optical parts |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001083379A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100480262B1 (en) * | 2002-09-18 | 2005-04-07 | 삼성전자주식회사 | Optical fiber block alignment device |
JP2005345925A (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Fujitsu Ltd | Method for aligning optical components among each other, alignment program, and aligning device |
JP2009025640A (en) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Anritsu Corp | Method and device for adjusting optical axis of optical component, optical component adjusted by optical axis adjusting method, and manufacturing method of optical component |
JP2015087732A (en) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | 富士通株式会社 | Optical axis adjustment method |
JP2015152786A (en) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | 三菱電機株式会社 | Optical axis adjustment method of optical element |
-
2000
- 2000-06-29 JP JP2000196447A patent/JP2001083379A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100480262B1 (en) * | 2002-09-18 | 2005-04-07 | 삼성전자주식회사 | Optical fiber block alignment device |
JP2005345925A (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-15 | Fujitsu Ltd | Method for aligning optical components among each other, alignment program, and aligning device |
JP4595393B2 (en) * | 2004-06-04 | 2010-12-08 | 富士通株式会社 | Alignment method, alignment program, and alignment apparatus between optical components |
JP2009025640A (en) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Anritsu Corp | Method and device for adjusting optical axis of optical component, optical component adjusted by optical axis adjusting method, and manufacturing method of optical component |
JP4740907B2 (en) * | 2007-07-20 | 2011-08-03 | アンリツ株式会社 | Optical component optical axis adjusting method, optical axis adjusting apparatus, and optical component manufacturing method |
JP2015087732A (en) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | 富士通株式会社 | Optical axis adjustment method |
JP2015152786A (en) * | 2014-02-14 | 2015-08-24 | 三菱電機株式会社 | Optical axis adjustment method of optical element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3833889B2 (en) | Laser diode device and optical fiber alignment method, alignment device using the method, and laser diode module | |
CN109483047B (en) | Laser beam terminal pointing detection and correction method and laser processing device | |
CN108015428A (en) | Three-dimensional laser marking method and device and storage medium | |
US11926553B2 (en) | Self-learning fiber processing system and method | |
US20040008339A1 (en) | Method and apparatus for core alignment between optical components | |
JPH0322336A (en) | Magnification compensator for scanning electron microscope | |
US10379300B2 (en) | Method for assembling optical module | |
JP2001083379A (en) | Method and device for optical axis alignment of optical parts | |
US6809823B2 (en) | Method for the calibration and alignment of multiple multi-axis motion stages for optical alignment to a planar waveguide device and system | |
US6678047B1 (en) | Method and apparatus for aligning optical axes of optical components | |
CN113776789B (en) | Focal length test method of detector | |
JP3338275B2 (en) | Electron gun assembling apparatus and electron gun assembling method | |
JP3927063B2 (en) | Optical member array core position measuring method and core position measuring apparatus | |
JPH0894886A (en) | Method for adjusting optical axis of optical module | |
KR0124372B1 (en) | Photo-connector assembly apparatus and its control method | |
CN113776788A (en) | Parameter testing method and device for laser | |
JP2003098390A (en) | Method and device for adjusting optical axis | |
JPH0792422B2 (en) | Extinction ratio measuring method in assembly process of polarization maintaining optical fiber and semiconductor laser | |
JP2000146548A (en) | Apparatus and method for measurement | |
CN112379570B (en) | Projector assembling and adjusting method | |
JP3309363B2 (en) | Optical waveguide / optical fiber connection method and connection device | |
JP3516109B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing electron gun | |
JP2001280915A (en) | System and method for measuring image | |
Guo et al. | Fast active alignment in photonics device packaging | |
JP3993085B2 (en) | Collimator pair, optical components |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041117 |