JP4125563B2

JP4125563B2 - Optical element position measuring method and apparatus, waveguide adjustment method and apparatus, and optical module manufacturing method

Info

Publication number: JP4125563B2
Application number: JP2002240650A
Authority: JP
Inventors: 正弥伊藤; 寛和古田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-08-21
Also published as: JP2004077381A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子位置計測方法及び装置、導波路調整方法及び装置ならびに光モジュール製造方法に関し、さらに特定的には、低反射率の光学素子を基板に実装する際に精度良くそれらの位置関係を計測して実装することのできる方法及び装置に関し、例えば半導体レーザの光出射位置と導波路の位置合わせに好適に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に、従来の導波路調整装置の基本構成図を示す。図１０において、１０１は半導体レーザ等の光源であり、１０２は光源１０１が実装された基板であり、１０３は導波路であり、１０４は導波路１０３を有する低反射率の光学素子であり、１０５は基板１０２と光学素子１０４との高さおよび傾き角を測定するためのＴＶカメラであり、１０６はＴＶカメラ１０５からの画像データより基板１０２と光学素子１０４との高さ及び傾き角を算出する算出器であり、１０７は光学素子１０４を保持し、かつｙ軸の移動機構とθｘ方向の回転機構を有する保持移動回転手段であり、１０８は算出器１０６からのデータに基づいて光学素子１０４を所定量移動または回転させるための制御信号を保持移動回転手段１０７に出力するコントローラである。
【０００３】
以上のように構成された従来の導波路調整装置の動作について説明する。ＴＶカメラ１０５は、基板１０２の上面と光学素子１０４の下面を撮像する。算出器１０６は、ＴＶカメラ１０５で撮影された画像データに基づいて、基板１０２から光学素子１０４までの高さと、基板１０２と光学素子１０４との傾き角とを算出する。算出器１０６により求められた高さデータおよび傾き角データはコントローラ１０８に送られる。
【０００４】
コントローラ１０８は、予め求めておいた光源１０１の光出射位置と、光学素子１０４の底面から導波路１０３までの設計値と、算出器１０６から送られてきた高さデータとに基づいて、光学素子１０４の移動量を求める。またコントローラ１０８は、算出器１０６から送られてきた傾き角データに基づいて、基板１０２と光学素子１０４との傾き角がゼロとなるような移動角度を求める。コントローラ１０８により求められた移動量および移動角度は制御信号として保持移動回転手段１０７に出力される。
【０００５】
保持移動回転手段１０７は、コントローラ１０８から出力された移動量に基づいて光学素子１０４を移動させ、光源１０１の光出射位置と導波路１０３とを位置合わせする。また同様に保持移動回転手段１０７は、コントローラ１０８から出力された移動角度に基づいて光学素子１０４を傾け、基板１０２と光学素子１０４との角度を調整する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の導波路調整装置では次のような課題がある。
基板１０２および光学素子１０４はダイシング等により個片化されるため、それらの側面には数十ミクロン程度のチッピング（欠け）が発生している。基板１０２および光学素子１０４のエッジを画像処理によって測定する場合にはこのチッピングの影響を受けるため、サブミクロンオーダでエッジを測定することは困難である。したがって、画像処理による測定では基板１０２と光学素子１０４との高さを精度良く測定することはできない。基板１０２と光学素子１０４との傾き角の測定に関しても同様である。
【０００７】
上記の導波路調整装置では、このような画像処理によって得られた精度の悪い高さデータを用いて基板１０２と光学素子１０４との高さを調整するため、光源１０１の光出射位置と導波路１０３とが大きくずれてしまう可能性があり、この位置調整に時間がかかってしまうという問題がある。また同じく画像処理によって得られた精度の悪い傾き角データを用いて基板１０２と光学素子１０４との傾き角を調整するため、光源１０１からの光が効率良く導波路１０３に入射しないという問題がある。
【０００８】
また、基板１０２に光学素子１０４を実装する際には、基板１０２上に実装された光源１０１の光出射位置と光学素子１０４が有する導波路１０３とを正確に位置合わせする必要がある。ところが光学素子１０４は前述のようにダイシング等により切断されるため光学素子１０４のｘ軸方向（図１０参照）の大きさは個々に異なり、外形寸法からは導波路１０３の位置を精度良く求めることができない。また、ガラス等で作製された導波路１０３はコアとクラッドとの屈折率差が小さいため、画像処理では導波路１０３の位置を認識することができない。そのため、上記の導波路調整装置では、図１０のｘ軸方向に関する光源１０１の光出射位置と導波路１０３との位置調整に時間がかかってしまうという問題がある。
【０００９】
それゆえに本発明の目的は、光学素子を基板に実装する際に、精度良くそれらの位置関係を計測することができ、また、その計測結果を用いて光学素子を基板に精度良く実装することのできる方法及び装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の構成を採用した。
本発明の光学素子位置計測方法は、光学素子および基板に光を照射する照射工程と、照射した光のうち光学素子で反射したものと基板で反射したものとの干渉具合を示すデータを生成するデータ生成工程と、生成したデータを平均化処理後に微分処理する微分工程と、微分結果に基づいて光学素子と基板との相対位置を算出する算出工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
なお、上記の光学素子位置計測方法は、例えば基板に実装された光源の光出射位置と光学素子中の導波路との相対位置を調整する場合や、また例えば基板と光学素子中の導波路との相対位置を調整する場合に好適に利用することができる。
【００１２】
また本発明の導波路調整方法は、上記の光学素子位置計測方法によって算出される光学素子と基板間の相対位置に基づいて、基板に実装された光源の光出射位置と光学素子中の導波路との相対位置、または基板と光学素子中の導波路との相対位置を調整することを特徴とする。
【００１３】
なお、以上の光学素子位置計測方法ないし導波路調整方法は、例えば光通信や光ディスクドライバなどで用いられる半導体レーザを含む光モジュールの製造に好適に利用することができる。
【００１４】
また本発明の光学素子位置計測装置は、光学素子および基板に波長λ１の光を照射する第１の光源と、波長λ１の光が光学素子および基板に照射される位置とほぼ同位置に波長λ１とは異なる波長λ２の光を照射する第２の光源と、波長λ１の光のうち光学素子で反射したものと基板で反射したものとが干渉した光を受光する第１の受光素子と、波長λ２の光のうち光学素子で反射したものと基板で反射したものとが干渉した光を受光する第２の受光素子と、光学素子を移動させる保持移動手段と、光学素子を保持移動手段によって光学素子と基板間の高さ方向に移動させながら第１の受光素子および第２の受光素子からの各波長毎のデータを測定し、この測定データを平均化処理後に微分処理し、この微分結果に基づいて光学素子と基板間の高さを算出する高さ算出器とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の他の光学素子位置計測装置は、光学素子および基板に所定波長の光を同時に照射する光源と、所定波長の光のうち光学素子で反射したものと基板で反射したものとが干渉した光を撮像する撮像素子と、撮像素子からの画像データを平均化処理後に微分処理し、この微分結果に基づいて光学素子と基板間の傾き角を算出する傾き角算出器とを備えることを特徴とする。
【００１６】
なお、上記の各光学素子位置計測装置は、例えば基板に実装された光源の光出射位置と光学素子中の導波路との相対位置を調整する装置や、また例えば基板と光学素子中の導波路との相対位置を調整する装置に好適に利用することができる。
【００１７】
また本発明のさらに他の導波路調整装置は、所定波長の光を出射する光源と、光源から出射された光を分岐するハーフミラーと、ハーフミラーで分岐された一方の光を反射する基準ミラーと、光源から出射された光のうちハーフミラーを透過して光学素子で反射したものとハーフミラーで反射して基準ミラーでさらに反射したものとが干渉した光を撮像する撮像素子と、撮像素子からの画像データを平均化処理後に微分処理し、この微分結果に基づいて光学素子中の導波路位置を算出する導波路位置算出器と、導波路位置算出器の算出結果に基づいて基板に実装された光源の光出射位置と光学素子中の導波路との相対位置を調整するための制御信号を出力するコントローラと、制御信号に基づいて光学素子を移動させる保持移動手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
なお「干渉具合を示すデータ」には、干渉した光の強度を記録したデータや干渉縞を撮像した画像データが含まれる。また「平均化処理」としては、データに含まれるノイズの影響を緩和することができる公知の任意の処理を使用することができ、例えばデータの移動平均処理や、メディアン法などの画像データの平滑化処理が含まれる。また「微分処理」としては、公知の微分処理またはそれに相当する処理を使用することができ、例えばある間隔でサンプリングされたデータの隣り合うデータの差分を順次求めて差分データを生成する処理や、ロバーツ法などの画像データの面内微分処理が含まれる。また「相対位置」とは、物体間の相対的な位置だけでなく物体間の相対的な角度をも含むものとする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の種々の実施形態を図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る導波路調整装置の基本構成図を示す。図１において、１は半導体レーザ等の光源であり、２は光源１が実装された基板であり、３は導波路を有する低反射率の光学素子であり、４は波長λ１のコヒーレント光を出射する第１の光源であり、５は波長λ２のコヒーレント光を出射する第２の光源であり、６は第１のダイクロイックミラーであり、７はハーフミラーであり、８は第２のダイクロイックミラーであり、９は波長λ１の光を受光する第１の受光素子であり、１０は波長λ２の光を受光する第２の受光素子であり、１１は第１の受光素子９および第２の受光素子１０からそれぞれ出力される信号に基づいて基板２と光学素子３との高さを算出する高さ算出器であり、１２は光学素子３を保持して紙面上下方向に移動させる保持移動手段であり、１３は高さ算出器１１からのデータに基づいて光学素子３を所定の高さに移動させるための制御信号を保持移動手段１２に出力するコントローラである。
【００２０】
上記の構成を有する導波路調整装置において、基板２から光学素子３までの高さを計測して導波路の位置を調整する仕組みについて以下に説明する。第１の光源４を出射した波長λ１の光と第２の光源５を出射した波長λ２の光は、第１のダイクロイックミラー６によって合波される。この光はハーフミラー７を透過して光学素子３と基板２に照射される。ここで、光学素子３の底面（基板２側）で反射した光と基板２の上面で反射した光は、波長毎に互いに干渉する。そして元来た光路をたどり、ハーフミラー７で反射される。ハーフミラー７で反射された光は第２のダイクロイックミラー８により波長分離される。つまり波長λ１の光は第２のダイクロイックミラー８を透過し、波長λ２の光は第２のダイクロイックミラー８で反射される。波長λ１の光は第１の受光素子９で受光され、波長λ２の光は第２の受光素子１０で受光される。
【００２１】
基板２と光学素子３との高さがｈの時、第１の受光素子９で受光される光強度Ｉ１は、下記の式１のように書ける。ただしＲ０は光学素子３での反射率であり、Ｒ１は基板２での反射率である。
Ｉ１∝Ｒ０＋Ｒ１＋（Ｒ０Ｒ１）^1/2ｃｏｓ（４πｈ／λ１）・・・（式１）
同様に、第２の受光素子１０で受光される光強度Ｉ２は、下記の式２のように書ける。
Ｉ２∝Ｒ０＋Ｒ１＋（Ｒ０Ｒ１）^1/2ｃｏｓ（４πｈ／λ２）・・・（式２）
【００２２】
これら式１および式２を用いて高さｈを算出できることは良く知られている。しかしながら、Ｓｉウエハーのような反射率Ｒ１の高い基板２にガラスやＬＮ素子等の反射率Ｒ０が低い光学素子３を実装する場合にはＩ１とＩ２の光強度の差が大きいため、図２の実線で示した測定データのように変調成分に対するバイアス値の割合が大きくなり、ビジビリティーの低い干渉となってしまう。このような測定データはノイズに対して弱く、このような測定データをそのまま用いたのでは精度良く高さが求められない。なお、図２の横軸は光学素子３と基板２間の高さｈを示しており、縦軸はデータの値を示している。
【００２３】
そこで本実施形態では、まず保持移動手段１２によって光学素子３を高さ方向に移動させながら、高さ算出器１１は、第１の受光素子９および第２の受光素子１０で受光される光の強度を適当な高さ間隔（ただし光学素子３を移動させる距離に比べて十分に小さい間隔）でそれぞれ記録し、測定データとして蓄積する。このとき保持移動手段１２によって光学素子３を移動させる距離は、例えば波長λ１／２以上かつ波長λ２／２以上とする。
【００２４】
上記の処理によって、各波長毎に図２の実線で示すような測定データ（ただし実際には所定のサンプリング間隔を有する離散データとなる）が蓄積されると、高さ算出器１１は、これらの測定データに対して移動平均を行い、図２の破線で示すような移動平均データをそれぞれ生成する。この移動平均処理により測定データに含まれているノイズの影響を緩和させることができる。
【００２５】
さらに高さ算出器１１は、各波長毎に移動平均データに対して隣接するデータ間の差分を求め、図２の一点鎖線で示すような差分データを生成する。もしも生成した差分データがばらつく場合には、さらに移動平均を行うことによってそのばらつきを低減すればよい。高さ算出器１１は、こうして得られた２波長の差分データを用いて光学素子３と基板２との高さｈを算出する。
【００２６】
高さ算出器１１が生成した差分データには測定データとは異なりバイアス値がなく、測定データに比べてビジビリティーの高いデータとなる。そのため、光学素子３の反射率Ｒ０が小さく、基板２で反射した光と光学素子３で反射した光との干渉がビジビリティーの低い干渉であったとしても、光学素子３の基板２からの高さｈをより精度良く計測することができる。さらに本実施形態では、光学素子３および基板２の側面を観察することなく高さを計測するため、光学素子３および基板２の側面にチッピングが存在していたとしても光学素子３の基板２からの高さｈを精度良く計測することができる。
【００２７】
こうして高さ算出器１１で生成された高精度の高さデータはコントローラ１３に送られる。コントローラ１３は、この高さデータに基づいて、予め求めておいた光源１の光出射位置と現在の光学素子３中の導波路位置との相対値を算出し、光学素子３を移動させるべき移動量を求め、この移動量に基づいて保持移動手段１２を制御するための制御信号を出力する。保持移動手段１２はこの制御信号に基づいて光学素子３を移動させる。こうして精度の良い高さデータを用いて光学素子３の位置を調整するため、光源１の出射位置と光学素子３の導波路位置とを高速に精度良く合わせることができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、基板から導波路を有する光学素子までの高さを計測したが、導波路を含む光学素子に限らず、任意の光学素子について本発明を適用してその光学素子と基板間の高さを精度良く計測することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
図３に、本発明の第２の実施形態に係る導波路調整装置の基本構成図を示す。なお図３において、図１と同一機能を有するものには同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００３０】
図３において、２１はコヒーレント光を出射する光源であり、２２は光源２１から基板２および光学素子３に向けて出射される光を透過するとともに、基板２および光学素子３で反射した光を反射するハーフミラーであり、２３はハーフミラー２２で反射した光を撮像するＴＶカメラであり、２４はＴＶカメラ２３で撮像された干渉縞画像に基づいて光学素子３と基板２間の傾き角を算出する傾き角算出器であり、２５は光学素子３を保持して光学素子３を紙面上下方向と直交する２軸方向（θｘ、θｚ）に回転させる保持回転手段であり、２６は傾き角算出器２４からのデータに基づいて光学素子３を所定の角度だけ傾けるための制御信号を保持回転手段２５に出力するコントローラである。
【００３１】
次に、光学素子３と基板２間の傾き角を計測して導波路の位置を調整する方法を図３を用いて説明する。光源２１を出射した光は、ハーフミラー２２を透過して光学素子３および基板２に照射される。ここで、光学素子３の底面（基板２側）で反射した光と基板２の上面で反射した光は干渉する。そして、この干渉した光は元来た光路をたどり、ハーフミラー２２で反射される。ハーフミラー２２で反射された光はＴＶカメラ２３により撮像される。
【００３２】
光学素子３と基板２が平行でない場合、ＴＶカメラ２３で撮像された画像には干渉縞が表れるが、この干渉縞を用いて光学素子３と基板２間の傾き角を求められることは良く知られている。しかしながら、Ｓｉウエハーのような反射率の高い基板２にガラスやＬＮ素子等の反射率が低い光学素子３の場合には、第一の実施形態で説明したように、ＴＶカメラ２３で観察される干渉縞はビジビリティーの低い干渉縞となる（図４参照）。このような画像データはノイズに対して弱く、このような画像データをそのまま用いたのでは精度良く傾き角が求められない。
【００３３】
そこで本実施形態では、ＴＶカメラ２３で撮像された画像データを、傾き角算出器２４で測定データとして蓄積する。傾き角算出器２４は、この測定データに対して、メディアン法等により近傍の画素との平滑化を行い、平滑化データを生成する。この平滑化処理により測定データに含まれているノイズの影響を緩和させることができる。
【００３４】
さらに傾き角算出器２４は、この平滑化データに対してロバーツ法などの面内微分処理を行い、微分データを生成する。傾き角算出器２４は、こうして得られた微分データを用いて光学素子３と基板２との傾き角を算出する。
【００３５】
傾き角算出器２４が生成した微分データには測定データとは異なりバイアス値がなく、測定データに比べてビジビリティーの高いデータとなる。そのため、光学素子３の反射率が小さく、基板２で反射した光と光学素子３で反射した光との干渉がビジビリティーの低い干渉であったとしても、光学素子３と基板２間の傾き角を精度良く計測することができる。図５は、ＴＶカメラ２３から出力される画像データのある走査線のデータを示している。なお、横軸は走査線上の各画素位置を示しており、縦軸はデータの値を示している。画像データはこのようにＴＶカメラ２３のＣＣＤ等の撮像素子によってサンプリングされたデータとなる。図から明らかなように、測定データからは極大点や極小点を正確に求めることは困難であるが、差分データからは、例えばその０クロス点（データの値が０となる点）を撮像素子の解像度によらずより正確に求めることができる。図６は、図４に示した画像データから上記の０クロス点を抽出した場合の画像データである。このようなビジビリティーの高いデータを用いることにより、光学素子３と基板２間の傾き角をより高精度に計測することができる。ただし図６に示したのは単なる一例であって、傾き角算出器２４は、必ずしも図６に示すような画像データを生成する必要はない。傾き角算出器２４は、図５に示すような差分データから傾き角を直接算出することができる。
【００３６】
さらに本実施形態では、光学素子３および基板２の側面を観察することなく傾き角を計測するため、光学素子３および基板２の側面にチッピングが存在していたとしても光学素子３と基板２間の傾き角を精度良く計測することができる。
【００３７】
こうして傾き角算出器２４で生成された高精度の傾き角データはコントローラ２６に送られる。コントローラ２６は、この傾き角度データに基づいて、光学素子３と基板２間の傾き角がゼロとなるような光学素子３の移動角度を求め、この移動量に基づいて保持回転手段２５を制御するための制御信号を出力する。保持回転手段２５はこの制御信号に基づいて光学素子３を傾ける。こうして精度の良い傾き角度データを用いて光学素子３と基板２間の傾き角を調整するため、光源１からの光が高効率に光学素子３中の導波路に入射されるように、光学素子３と基板２間の傾き角を高速に調整することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、導波路を有する光学素子と基板間の傾き角を計測したが、導波路を含む光学素子に限らず、任意の光学素子について本発明を適用してその光学素子と基板間の傾き角を精度良く計測することができる。
【００３９】
（第３の実施の形態）
図７に、本発明の第３の実施形態に係る導波路調整装置の基本構成図を示す。なお図７において、図１と同一機能を有するものには同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
図７において、３１はコヒーレント光を出射する光源であり、３２は光源３１からの光を２分岐するハーフミラーであり、３３は光源３１から出射されハーフミラー３２で反射した光を元来た光路に戻す基準ミラーであり、３４は光学素子３の下面（基板２側）で反射した光と基準ミラー３３で反射した光とがハーフミラー３２で合波されて干渉した光を受光するＴＶカメラであり、３５はＴＶカメラ３４で撮像された干渉縞画像に基づいて導波路位置を算出する導波路位置算出器であり、３６は光学素子３を保持して光学素子３を紙面上下方向と直交する２軸方向に移動させる保持移動手段であり、３７は導波路位置算出器３５からのデータに基づいて光学素子３を所定量移動させるための制御信号を保持移動手段３６に出力するコントローラである。
【００４１】
次に、基板２上に実装された光源１の光出射位置と光学素子３が有する導波路とを位置合わせする方法を図７を用いて説明する。光源３１を出射した光は、ハーフミラー３２により２方向に分岐される。ハーフミラー３２を透過した光は光学素子３に照射され、光学素子３の底面（基板２側）で反射した後、元来た光路をたどってハーフミラー３２で反射される。一方、ハーフミラー３２で反射した光は基準ミラー３３で反射され、再度ハーフミラー３２に入射する。基準ミラー３３で反射されてハーフミラー３２を透過した光と、光学素子３の底面で反射してハーフミラー３２で反射された光とは干渉し、その干渉縞がＴＶカメラ３４により撮像される。なお干渉縞が発生するように、導波路と基準ミラーは完全には平行にならないように調整されている。
【００４２】
こうしてＴＶカメラ３４で撮像された画像に表れた干渉縞を用いて光学素子３内の屈折率が異なる部分を求められることは、位相差干渉法として良く知られている。しかしながら、導波路のようにクラッドとコアとの屈折率差が小さい場合には、導波路位置を精度良く求めることが難しい。さらに、ガラスやＬＮ素子等の反射率が低い光学素子３の場合には、第一の実施形態で説明したように、ＴＶカメラ３４で観察される干渉縞はビジビリティーの低い干渉縞となる（図８参照）。このような画像データではノイズに対して弱く、このような画像データをそのまま用いたのでは導波路位置（例えば導波路３９の中心軸の位置）を精度良く求められない。
【００４３】
そこで本実施形態では、ＴＶカメラ３４で撮像された画像データを、導波路位置算出器３５で測定データとして蓄積する。導波路位置算出器３５は、この測定データに対して、メディアン法等により近傍の画素との平滑化を行い、平滑化データを生成する。この平滑化処理により測定データに含まれているノイズの影響を緩和させることができる。
【００４４】
さらに導波路位置算出器３５は、この平滑化データに対してロバーツ法などの面内微分処理を行い、例えば図９に示すような微分データを生成する。導波路位置算出器３５は、こうして得られた微分処理後の輝度データに基づいて導波路３９と同方向の導波路エッジ３８を抽出し、そのエッジ間の中点を導波路位置として算出する。
【００４５】
導波路位置算出器３５が生成した微分データには測定データとは異なりバイアス値がなく、測定データに比べてビジビリティーの高いデータとなる。そのため、光学素子３の反射率が小さく、ハーフミラー３２で合波された光の干渉がビジビリティーの低い干渉であったとしても、精度良く傾き角を求めることができる。さらに、微分を用いることにより、屈折率差が小さくても、導波路位置を精度良く計測することができる。
【００４６】
こうして導波路位置算出器３５で生成された高精度の導波路位置データはコントローラ３７に送られる。コントローラ３７は、この導波路位置データに基づいて、予め求めておいた光源１の光出射位置と現在の光学素子３中の導波路位置との相対値を算出し、光学素子３を移動させるべき移動量を求め、この移動量に基づいて保持移動手段３６を制御するための制御信号を出力する。保持移動手段３６はこの制御信号に基づいて光学素子３を移動させる。こうして精度の良い導波路位置データを用いて光学素子３の位置を調整するため、光源１の出射位置と光学素子３の導波路位置とを高速に精度良く合わせることができる。
【００４７】
なお、以上の第１〜第３の実施形態を組み合わせて用いることにより、光源１と光学素子３との位置合わせを精度良く行うことができることは言うまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光学素子を基板に実装する際に、精度良くそれらの位置関係を計測することができ、また、その計測結果を用いて光学素子を基板に精度良く実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る導波路調整装置の基本構成図である。
【図２】第１の実施形態の測定原理を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る導波路調整装置の基本構成図である。
【図４】第２の実施形態においてＴＶカメラで撮像される画像に表れる干渉縞の例を示す図である。
【図５】第２の実施形態の測定原理を示す図である。
【図６】第２の実施形態における微分処理後の画像の一例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る導波路調整装置の基本構成図である。
【図８】第３の実施形態においてＴＶカメラで撮像される画像に表れる干渉縞の例を示す図である。
【図９】第３の実施形態における微分処理後の画像の一例を示す図である。
【図１０】従来の導波路調整装置の基本構成図である。
【符号の説明】
１光源
２基板
３光学素子
４第１の光源
５第２の光源
６第１のダイクロイックミラー
７ハーフミラー
８第２のダイクロイックミラー
９第１の受光素子
１０第２の受光素子
１１高さ算出器
１２保持移動手段
１３コントローラ
２１光源
２２ハーフミラー
２３ＴＶカメラ
２４傾き角算出器
２５保持回転手段
２６コントローラ
３１光源
３２ハーフミラー
３３基準ミラー
３４ＴＶカメラ
３５導波路位置算出器
３６保持移動手段
３７コントローラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical element position measurement method and apparatus, a waveguide adjustment method and apparatus, and an optical module manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a positional relationship between an optical element with low reflectivity with high accuracy when mounted on a substrate. For example, it can be suitably used for alignment of the light emission position of a semiconductor laser and a waveguide.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 shows a basic configuration diagram of a conventional waveguide adjustment device. In FIG. 10, 101 is a light source such as a semiconductor laser, 102 is a substrate on which the light source 101 is mounted, 103 is a waveguide, 104 is a low reflectance optical element having the waveguide 103, 105 Is a TV camera for measuring the height and tilt angle between the substrate 102 and the optical element 104, and 106 calculates the height and tilt angle between the substrate 102 and the optical element 104 from the image data from the TV camera 105. A calculator 107 is a holding / moving / rotating unit 107 that holds the optical element 104 and has a y-axis moving mechanism and a θx-direction rotating mechanism, and 108 represents the optical element 104 based on data from the calculator 106. The controller outputs a control signal for moving or rotating a predetermined amount to the holding movement rotating means 107.
[0003]
The operation of the conventional waveguide adjustment device configured as described above will be described. The TV camera 105 images the upper surface of the substrate 102 and the lower surface of the optical element 104. The calculator 106 calculates the height from the substrate 102 to the optical element 104 and the tilt angle between the substrate 102 and the optical element 104 based on the image data captured by the TV camera 105. The height data and the tilt angle data obtained by the calculator 106 are sent to the controller 108.
[0004]
Based on the light emission position of the light source 101 obtained in advance, the design value from the bottom surface of the optical element 104 to the waveguide 103, and the height data sent from the calculator 106, the controller 108. The amount of movement 104 is obtained. Further, the controller 108 obtains a movement angle such that the inclination angle between the substrate 102 and the optical element 104 becomes zero based on the inclination angle data sent from the calculator 106. The movement amount and movement angle obtained by the controller 108 are output to the holding movement rotating means 107 as control signals.
[0005]
The holding movement rotating unit 107 moves the optical element 104 based on the movement amount output from the controller 108 and aligns the light emission position of the light source 101 with the waveguide 103. Similarly, the holding movement rotating means 107 tilts the optical element 104 based on the movement angle output from the controller 108 and adjusts the angle between the substrate 102 and the optical element 104.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described waveguide adjustment device has the following problems.
Since the substrate 102 and the optical element 104 are separated into pieces by dicing or the like, chipping (chips) of about several tens of microns occurs on their side surfaces. When the edges of the substrate 102 and the optical element 104 are measured by image processing, it is difficult to measure the edges on the order of submicrons because they are affected by this chipping. Therefore, the height between the substrate 102 and the optical element 104 cannot be measured with high accuracy by measurement using image processing. The same applies to the measurement of the tilt angle between the substrate 102 and the optical element 104.
[0007]
In the above waveguide adjustment device, the height of the substrate 102 and the optical element 104 is adjusted using the inaccurate height data obtained by such image processing. 103 may be greatly deviated, and this position adjustment takes time. Further, since the tilt angle between the substrate 102 and the optical element 104 is adjusted using the inaccurate tilt angle data obtained by the image processing, there is a problem that the light from the light source 101 does not enter the waveguide 103 efficiently. .
[0008]
Further, when the optical element 104 is mounted on the substrate 102, it is necessary to accurately align the light emission position of the light source 101 mounted on the substrate 102 and the waveguide 103 included in the optical element 104. However, since the optical element 104 is cut by dicing or the like as described above, the size of the optical element 104 in the x-axis direction (see FIG. 10) differs from one to another, and the position of the waveguide 103 must be accurately determined from the external dimensions. I can't. Further, since the waveguide 103 made of glass or the like has a small refractive index difference between the core and the clad, the position of the waveguide 103 cannot be recognized by image processing. Therefore, the above-described waveguide adjustment device has a problem that it takes time to adjust the position of the light emission position of the light source 101 and the waveguide 103 in the x-axis direction in FIG.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to accurately measure the positional relationship when mounting optical elements on a substrate, and to accurately mount optical elements on a substrate using the measurement results. It is to provide a method and apparatus that can.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
  The optical element position measuring method of the present invention includes an optical element and a substrate.LightThe irradiation process of irradiating the light, the light reflected by the optical element and the light reflected by the substrateData generation to generate data indicating the degree of interferenceProcess,Based on the differentiation process that differentiates the generated data after averaging, and the differentiation resultA calculation step for calculating a relative position between the optical element and the substrate.RuIt is characterized by that.
[0011]
The optical element position measurement method described above is used when adjusting the relative position between the light emission position of a light source mounted on a substrate and the waveguide in the optical element, or for example, the waveguide and the waveguide in the optical element. This can be suitably used when adjusting the relative position.
[0012]
  The waveguide adjustment method of the present invention isBased on the relative position between the optical element and the substrate calculated by the optical element position measuring method, the relative position between the light emission position of the light source mounted on the substrate and the waveguide in the optical element, or the substrate and the optical element Adjust the relative position to the waveguide insideIt is characterized by that.
[0013]
The optical element position measurement method or the waveguide adjustment method described above can be suitably used for manufacturing an optical module including a semiconductor laser used in, for example, optical communication or an optical disk driver.
[0014]
  Further, the optical element position measuring apparatus of the present invention includes a first light source that irradiates the optical element and the substrate with light of wavelength λ1, and light of wavelength λ1.Is different from the wavelength λ1 at substantially the same position as the optical element and the substrate are irradiated.A second light source for irradiating light of wavelength λ2, a first light receiving element for receiving light of light of wavelength λ1 reflected by the optical element and light reflected by the substrate, and light of wavelength λ2 A second light receiving element for receiving light which is reflected by the light reflected by the optical element and the light reflected by the substrate, and the optical elementMoveMoveRetentionTransportation means;Data for each wavelength from the first light receiving element and the second light receiving element is measured while moving the optical element in the height direction between the optical element and the substrate by the holding and moving means, and this measurement data is averaged after the averaging process. Height that performs differential processing and calculates the height between the optical element and the substrate based on this differential resultAnd a calculator.
[0015]
  Another optical element position measuring apparatus of the present invention isA light source that simultaneously irradiates the optical element and the substrate with light of a predetermined wavelength, an image sensor that captures the light of the predetermined wavelength reflected by the optical element and the light reflected by the substrate, and An inclination angle calculator for differentiating the image data after the averaging process and calculating the inclination angle between the optical element and the substrate based on the differentiation result.It is characterized by providing.
[0016]
Each of the optical element position measuring devices described above is, for example, a device that adjusts the relative position between the light emission position of a light source mounted on a substrate and a waveguide in the optical element, or, for example, a waveguide in the substrate and the optical element. It can utilize suitably for the apparatus which adjusts a relative position.
[0017]
  Still another waveguide adjustment device according to the present invention includes a light source that emits light of a predetermined wavelength, a half mirror that branches light emitted from the light source, and a reference mirror that reflects one light branched by the half mirror. An image sensor that captures an image of light emitted from the light source that is transmitted through the half mirror and reflected by the optical element, and light reflected by the half mirror and further reflected by the reference mirror; and The image data from is differentiated after averaging, and the waveguide position calculator that calculates the waveguide position in the optical element based on the differentiation result, and mounted on the substrate based on the calculation result of the waveguide position calculator A controller that outputs a control signal for adjusting the relative position between the light emission position of the light source and the waveguide in the optical element, and a holding and moving means that moves the optical element based on the control signal. It is characterized in.
[0018]
  The “data indicating the degree of interference” includes data that records the intensity of the interfered light and image data that captures interference fringes. As the “averaging process”, any known process that can reduce the influence of noise included in the data can be used. For example, the moving average process of data or the smoothing of image data such as the median method can be used. Processing is included. Further, as the “differentiation process”, a known differentiation process or a process corresponding thereto can be used. For example, a process of sequentially obtaining a difference between adjacent data of data sampled at a certain interval to generate difference data, Includes in-plane differentiation of image data such as the Roberts method. The “relative position” includes not only a relative position between objects but also a relative angle between objects.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a basic configuration diagram of a waveguide adjustment device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a light source such as a semiconductor laser, 2 is a substrate on which the light source 1 is mounted, 3 is a low-reflectance optical element having a waveguide, and 4 emits coherent light of wavelength λ1. 5 is a second light source that emits coherent light of wavelength λ2, 6 is a first dichroic mirror, 7 is a half mirror, and 8 is a second dichroic mirror. And 9 is a first light receiving element that receives light having a wavelength λ1, 10 is a second light receiving element that receives light having a wavelength λ2, and 11 is a first light receiving element 9 and a second light receiving element. Reference numeral 10 denotes a height calculator that calculates the height of the substrate 2 and the optical element 3 based on signals output from the respective elements. Reference numeral 12 denotes a holding and moving means that holds the optical element 3 and moves it in the vertical direction on the paper surface. , 13 are the values from the height calculator 11. A controller for outputting the held moving means 12 a control signal for moving the optical element 3 at a predetermined height based on the data.
[0020]
A mechanism for adjusting the position of the waveguide by measuring the height from the substrate 2 to the optical element 3 in the waveguide adjustment device having the above configuration will be described below. The light of wavelength λ1 emitted from the first light source 4 and the light of wavelength λ2 emitted from the second light source 5 are combined by the first dichroic mirror 6. This light passes through the half mirror 7 and is applied to the optical element 3 and the substrate 2. Here, the light reflected on the bottom surface (substrate 2 side) of the optical element 3 and the light reflected on the top surface of the substrate 2 interfere with each other for each wavelength. Then, it follows the original optical path and is reflected by the half mirror 7. The light reflected by the half mirror 7 is wavelength-separated by the second dichroic mirror 8. That is, the light with the wavelength λ 1 is transmitted through the second dichroic mirror 8, and the light with the wavelength λ 2 is reflected by the second dichroic mirror 8. The light having the wavelength λ1 is received by the first light receiving element 9, and the light having the wavelength λ2 is received by the second light receiving element 10.
[0021]
When the height of the substrate 2 and the optical element 3 is h, the light intensity I1 received by the first light receiving element 9 can be expressed by the following formula 1. However, R0 is the reflectance at the optical element 3, and R1 is the reflectance at the substrate 2.
I1∝R0 + R1 + (R0R1)^1/2cos (4πh / λ1) (Formula 1)
Similarly, the light intensity I2 received by the second light receiving element 10 can be written as the following formula 2.
I2∝R0 + R1 + (R0R1)^1/2cos (4πh / λ2) (Formula 2)
[0022]
It is well known that the height h can be calculated using these equations 1 and 2. However, when the optical element 3 having a low reflectance R0 such as glass or LN element is mounted on the substrate 2 having a high reflectance R1, such as a Si wafer, the difference in light intensity between I1 and I2 is large. Like the measurement data indicated by the solid line, the ratio of the bias value to the modulation component increases, resulting in interference with low visibility. Such measurement data is weak against noise, and if such measurement data is used as it is, the height cannot be obtained with high accuracy. The horizontal axis in FIG. 2 indicates the height h between the optical element 3 and the substrate 2, and the vertical axis indicates the data value.
[0023]
Therefore, in the present embodiment, the height calculator 11 first moves the optical element 3 in the height direction by the holding and moving means 12 while the light received by the first light receiving element 9 and the second light receiving element 10. Intensities are recorded at appropriate height intervals (which are sufficiently smaller than the distance to which the optical element 3 is moved), and stored as measurement data. At this time, the distance by which the optical element 3 is moved by the holding and moving means 12 is, for example, a wavelength λ1 / 2 or more and a wavelength λ2 / 2 or more.
[0024]
When measurement data as shown by the solid line in FIG. 2 is accumulated for each wavelength by the above processing (however, in actuality, it becomes discrete data having a predetermined sampling interval), the height calculator 11 Moving average is performed on the measurement data to generate moving average data as indicated by broken lines in FIG. By this moving average processing, the influence of noise included in the measurement data can be reduced.
[0025]
Further, the height calculator 11 obtains a difference between adjacent data with respect to the moving average data for each wavelength, and generates difference data as indicated by a one-dot chain line in FIG. If the generated difference data varies, the variation may be reduced by further performing a moving average. The height calculator 11 calculates the height h between the optical element 3 and the substrate 2 using the two-wavelength difference data thus obtained.
[0026]
Unlike the measurement data, the difference data generated by the height calculator 11 does not have a bias value, and has higher visibility than the measurement data. Therefore, even if the reflectance R0 of the optical element 3 is small and the interference between the light reflected by the substrate 2 and the light reflected by the optical element 3 is interference with low visibility, the height of the optical element 3 from the substrate 2 is high. h can be measured with higher accuracy. Furthermore, in this embodiment, since the height is measured without observing the side surfaces of the optical element 3 and the substrate 2, even if chipping is present on the side surfaces of the optical element 3 and the substrate 2, the substrate 2 of the optical element 3 is removed. Can be accurately measured.
[0027]
The high-precision height data thus generated by the height calculator 11 is sent to the controller 13. Based on the height data, the controller 13 calculates a relative value between the light emission position of the light source 1 obtained in advance and the current waveguide position in the optical element 3, and moves the optical element 3 to move. An amount is obtained, and a control signal for controlling the holding and moving means 12 is output based on the amount of movement. The holding and moving means 12 moves the optical element 3 based on this control signal. Thus, since the position of the optical element 3 is adjusted using the accurate height data, the emission position of the light source 1 and the waveguide position of the optical element 3 can be accurately matched at high speed.
[0028]
In this embodiment, the height from the substrate to the optical element having the waveguide is measured. However, the optical element and the substrate are not limited to the optical element including the waveguide, and the present invention is applied to any optical element. The height between them can be measured with high accuracy.
[0029]
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a basic configuration diagram of a waveguide adjustment device according to the second embodiment of the present invention. 3 that have the same functions as those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
[0030]
In FIG. 3, reference numeral 21 denotes a light source that emits coherent light, and 22 transmits light emitted from the light source 21 toward the substrate 2 and the optical element 3 and reflects light reflected by the substrate 2 and the optical element 3. 23 is a TV camera that images the light reflected by the half mirror 22, and 24 calculates the tilt angle between the optical element 3 and the substrate 2 based on the interference fringe image captured by the TV camera 23. 25 is a holding rotation means for holding the optical element 3 and rotating the optical element 3 in two axial directions (θx, θz) orthogonal to the vertical direction of the paper surface, and 26 is an inclination angle calculator. The controller outputs a control signal for tilting the optical element 3 by a predetermined angle to the holding and rotating means 25 based on the data from 24.
[0031]
Next, a method for adjusting the position of the waveguide by measuring the tilt angle between the optical element 3 and the substrate 2 will be described with reference to FIG. The light emitted from the light source 21 passes through the half mirror 22 and is irradiated on the optical element 3 and the substrate 2. Here, the light reflected on the bottom surface (substrate 2 side) of the optical element 3 interferes with the light reflected on the top surface of the substrate 2. The interfering light follows the original optical path and is reflected by the half mirror 22. The light reflected by the half mirror 22 is imaged by the TV camera 23.
[0032]
When the optical element 3 and the substrate 2 are not parallel, interference fringes appear in the image captured by the TV camera 23. It is well known that the inclination angle between the optical element 3 and the substrate 2 can be obtained using the interference fringes. It has been. However, in the case of the optical element 3 having a low reflectance such as glass or LN element on the substrate 2 having a high reflectance such as a Si wafer, it is observed by the TV camera 23 as described in the first embodiment. The interference fringes are low visibility interference fringes (see FIG. 4). Such image data is vulnerable to noise, and if such image data is used as it is, the tilt angle cannot be obtained with high accuracy.
[0033]
Therefore, in the present embodiment, image data captured by the TV camera 23 is accumulated as measurement data by the tilt angle calculator 24. The inclination angle calculator 24 smoothes the measurement data with neighboring pixels by the median method or the like to generate smoothed data. By this smoothing process, the influence of noise included in the measurement data can be reduced.
[0034]
Further, the inclination angle calculator 24 performs in-plane differential processing such as a Roberts method on the smoothed data to generate differential data. The tilt angle calculator 24 calculates the tilt angle between the optical element 3 and the substrate 2 using the differential data thus obtained.
[0035]
Unlike the measurement data, the differential data generated by the inclination angle calculator 24 has no bias value and is highly visible compared to the measurement data. Therefore, even if the reflectance of the optical element 3 is small and the interference between the light reflected by the substrate 2 and the light reflected by the optical element 3 is a low-visibility interference, the inclination angle between the optical element 3 and the substrate 2 is reduced. It can measure with high accuracy. FIG. 5 shows scanning line data having image data output from the TV camera 23. The horizontal axis indicates the position of each pixel on the scanning line, and the vertical axis indicates the data value. The image data is thus sampled by the image pickup device such as the CCD of the TV camera 23. As is clear from the figure, it is difficult to accurately determine the maximum point and the minimum point from the measurement data. It can be obtained more accurately regardless of the resolution of. FIG. 6 shows image data when the above-mentioned zero cross point is extracted from the image data shown in FIG. By using such highly visible data, the tilt angle between the optical element 3 and the substrate 2 can be measured with higher accuracy. However, the example shown in FIG. 6 is merely an example, and the inclination angle calculator 24 does not necessarily have to generate image data as shown in FIG. The inclination angle calculator 24 can directly calculate the inclination angle from the difference data as shown in FIG.
[0036]
Furthermore, in this embodiment, since the tilt angle is measured without observing the side surfaces of the optical element 3 and the substrate 2, even if chipping exists on the side surfaces of the optical element 3 and the substrate 2, the distance between the optical element 3 and the substrate 2 can be measured. Can be measured with high accuracy.
[0037]
The highly accurate tilt angle data thus generated by the tilt angle calculator 24 is sent to the controller 26. The controller 26 obtains the movement angle of the optical element 3 so that the inclination angle between the optical element 3 and the substrate 2 becomes zero based on the inclination angle data, and controls the holding and rotating means 25 based on the movement amount. Control signal for output. The holding rotation means 25 tilts the optical element 3 based on this control signal. In this way, the tilt angle data between the optical element 3 and the substrate 2 is adjusted using the tilt angle data with high accuracy, so that the light from the light source 1 is incident on the waveguide in the optical element 3 with high efficiency. The tilt angle between 3 and the substrate 2 can be adjusted at high speed.
[0038]
In this embodiment, the inclination angle between the optical element having the waveguide and the substrate is measured. However, the present invention is applied to any optical element, not limited to the optical element including the waveguide, and the optical element and the substrate. The inclination angle between them can be measured with high accuracy.
[0039]
(Third embodiment)
FIG. 7 shows a basic configuration diagram of a waveguide adjustment device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 7, components having the same functions as those in FIG.
[0040]
In FIG. 7, reference numeral 31 denotes a light source that emits coherent light, 32 denotes a half mirror that divides the light from the light source 31 into two, and 33 denotes an optical path from which light emitted from the light source 31 and reflected by the half mirror 32 is originally provided. Reference numeral 34 is a TV camera that receives the light that is reflected by the half mirror 32 and the light reflected by the lower surface (substrate 2 side) of the optical element 3 and the light reflected by the reference mirror 33. And 35 is a waveguide position calculator for calculating the waveguide position based on the interference fringe image captured by the TV camera 34, and 36 is the optical element 3 that holds the optical element 3 and is orthogonal to the vertical direction of the drawing. A holding / moving means 37 for moving in the biaxial direction, 37 is a controller that outputs a control signal for moving the optical element 3 by a predetermined amount to the holding / moving means 36 based on data from the waveguide position calculator 35. Is a La.
[0041]
Next, a method of aligning the light emission position of the light source 1 mounted on the substrate 2 and the waveguide of the optical element 3 will be described with reference to FIG. The light emitted from the light source 31 is branched in two directions by the half mirror 32. The light transmitted through the half mirror 32 is applied to the optical element 3, reflected on the bottom surface (substrate 2 side) of the optical element 3, and then reflected on the half mirror 32 along the original optical path. On the other hand, the light reflected by the half mirror 32 is reflected by the reference mirror 33 and enters the half mirror 32 again. The light reflected by the reference mirror 33 and transmitted through the half mirror 32 interferes with the light reflected by the bottom surface of the optical element 3 and reflected by the half mirror 32, and the interference fringes are imaged by the TV camera 34. The waveguide and the reference mirror are adjusted so as not to be completely parallel so that interference fringes are generated.
[0042]
It is well known as phase difference interferometry that a portion having a different refractive index in the optical element 3 can be obtained by using interference fringes appearing in an image captured by the TV camera 34 in this way. However, when the refractive index difference between the clad and the core is small as in a waveguide, it is difficult to accurately determine the waveguide position. Further, in the case of the optical element 3 having a low reflectance such as glass or an LN element, the interference fringes observed by the TV camera 34 are low visibility interference fringes as described in the first embodiment (FIG. 8). Such image data is weak against noise, and if such image data is used as it is, the waveguide position (for example, the position of the central axis of the waveguide 39) cannot be obtained with high accuracy.
[0043]
Therefore, in this embodiment, image data captured by the TV camera 34 is accumulated as measurement data by the waveguide position calculator 35. The waveguide position calculator 35 smoothes the measurement data with neighboring pixels by the median method or the like to generate smoothed data. By this smoothing process, the influence of noise included in the measurement data can be reduced.
[0044]
Further, the waveguide position calculator 35 performs in-plane differential processing such as a Roberts method on the smoothed data to generate differential data as shown in FIG. 9, for example. The waveguide position calculator 35 extracts the waveguide edge 38 in the same direction as the waveguide 39 based on the luminance data after the differential processing thus obtained, and calculates the midpoint between the edges as the waveguide position.
[0045]
Unlike the measurement data, the differential data generated by the waveguide position calculator 35 has no bias value, and is highly visible data compared to the measurement data. Therefore, even if the reflectance of the optical element 3 is small and the interference of the light combined by the half mirror 32 is interference with low visibility, the tilt angle can be obtained with high accuracy. Furthermore, by using the differentiation, the waveguide position can be measured with high accuracy even if the difference in refractive index is small.
[0046]
The highly accurate waveguide position data thus generated by the waveguide position calculator 35 is sent to the controller 37. Based on the waveguide position data, the controller 37 calculates a relative value between the light emission position of the light source 1 obtained in advance and the current waveguide position in the optical element 3, and should move the optical element 3. A movement amount is obtained, and a control signal for controlling the holding movement means 36 is output based on the movement amount. The holding and moving means 36 moves the optical element 3 based on this control signal. Thus, since the position of the optical element 3 is adjusted using the highly accurate waveguide position data, the emission position of the light source 1 and the waveguide position of the optical element 3 can be accurately matched at high speed.
[0047]
Needless to say, the light source 1 and the optical element 3 can be accurately aligned by using the first to third embodiments in combination.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the optical element is mounted on the substrate, the positional relationship between them can be measured with high accuracy, and the optical element is accurately mounted on the substrate using the measurement result. Can be implemented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a waveguide adjustment device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a measurement principle of the first embodiment.
FIG. 3 is a basic configuration diagram of a waveguide adjustment device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of interference fringes appearing in an image captured by a TV camera in the second embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a measurement principle of a second embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an example of an image after differentiation processing in the second embodiment.
FIG. 7 is a basic configuration diagram of a waveguide adjustment device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an example of interference fringes appearing in an image captured by a TV camera in the third embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an image after differentiation processing in the third embodiment.
FIG. 10 is a basic configuration diagram of a conventional waveguide adjustment device.
[Explanation of symbols]
1 Light source
2 Substrate
3 Optical elements
4 First light source
5 Second light source
6 First dichroic mirror
7 Half mirror
8 Second dichroic mirror
9 First light receiving element
10 Second light receiving element
11 Height calculator
12 Holding and moving means
13 Controller
21 Light source
22 half mirror
23 TV camera
24 Inclination angle calculator
25 Holding and rotating means
26 Controller
31 Light source
32 half mirror
33 Reference mirror
34 TV camera
35 Waveguide position calculator
36 Holding and moving means
37 controller

Claims

An irradiation step of irradiating the optical element and the substrate with light ;
A data generation step of generating data indicating the degree of interference between the light reflected by the optical element and the light reflected by the substrate;
A differentiation process for differentiating the generated data after averaging,
Wherein the Ru and a calculation step of calculating the relative position between the substrate and the optical element based on the differential results, the optical element position measuring method.

In the irradiation step, the optical element and the substrate are irradiated with light having a wavelength λ1 and light having a wavelength λ2 that are different from each other at substantially the same position,
In the data generation step, by measuring the light reflected by the optical element and the light reflected by the substrate for each wavelength while moving the optical element in the height direction between the optical element and the substrate, Generate measurement data indicating the degree of interference for each wavelength,
In the differentiation step, the measurement data generated for each wavelength is differentiated after the averaging process,
The optical element position measuring method according to claim 1, wherein in the calculating step, the height between the optical element and the substrate is calculated based on a differential result for each wavelength.

In the irradiation step, the optical element and the substrate are simultaneously irradiated with light of a predetermined wavelength,
In the data generation step, image data indicating the degree of interference is generated by imaging light in which light reflected by the optical element and light reflected by the substrate interfere with each other,
In the differentiation step, the generated image data is differentiated after the averaging process,
The optical element position measuring method according to claim 1, wherein in the calculating step, an inclination angle between the optical element and the substrate is calculated based on a differential result.

A relative position between a light emission position of a light source mounted on a substrate and a waveguide in the optical element based on a relative position between the optical element and the substrate calculated by the optical element position measuring method according to claim 1, or a substrate And a relative position between the optical element and the waveguide in the optical element.

An irradiation step of branching light of a predetermined wavelength and irradiating the optical element and the reference mirror,
A data generation step of generating image data indicating an interference state by imaging light in which light reflected by the optical element and light reflected by the reference mirror interfere with each other;
A differentiation step of differentiating the generated image data after averaging processing;
A calculation step of calculating a waveguide position in the optical element based on the differential result;
A waveguide adjustment method comprising: an adjustment step of adjusting a relative position between a light emission position of a light source mounted on a substrate and a waveguide in an optical element based on the calculated waveguide position.

Mounting a light source on the substrate;
Adjusting the light emission position of the light source mounted on the substrate and the waveguide position in the optical element by the waveguide adjustment method according to claim 4 ,
And a step of mounting the optical element at the adjusted position.

A first light source for irradiating the optical element and the substrate with light of wavelength λ1,
A second light source that irradiates light having a wavelength λ2 different from the wavelength λ1 at substantially the same position where the light having the wavelength λ1 is irradiated to the optical element and the substrate ;
A first light receiving element that receives light in which the light having the wavelength λ1 reflected by the optical element interferes with the light having the wavelength λ1 reflected by the substrate;
A second light receiving element that receives light in which the light having the wavelength λ2 reflected by the optical element and the light having the wavelength λ2 reflected by the substrate interfere with each other;
And holding moving means for moving the optical element,
Measuring the data for each wavelength from the first light receiving element and the second light receiving element while moving the optical element in the height direction between the optical element and the substrate by the holding and moving means, An optical element position measuring apparatus comprising: a height calculator that performs differential processing after the averaging process and calculates a height between the optical element and the substrate based on the differential result .

A light source for simultaneously irradiating the optical element and the substrate with light of a predetermined wavelength;
An image sensor that images light in which the light having the predetermined wavelength reflected by the optical element interferes with the light having the predetermined wavelength reflected by the substrate;
An optical element position measurement comprising: an inclination angle calculator for differentiating the image data from the imaging element after the averaging process and calculating an inclination angle between the optical element and the substrate based on the differentiation result apparatus.

In addition to the optical element position measuring apparatus according to claim 7, for adjusting the relative position between the light emission position of the light source mounted on the substrate and the waveguide in the optical element based on the calculation result of the height calculator. A controller that outputs a control signal of
The waveguide adjustment device, wherein the holding and moving means moves the optical element in a height direction between the optical element and the substrate based on the control signal.

9. A controller for outputting a control signal for adjusting a relative position between the substrate and the waveguide in the optical element based on the calculation result of the tilt angle calculator in addition to the optical element position measuring apparatus according to claim 8. And a holding and rotating means for rotating the optical element based on the control signal.

A light source that emits light of a predetermined wavelength;
A half mirror for branching the light emitted from the light source;
A reference mirror that reflects one light branched by the half mirror;
An imaging device that captures an image of light that is transmitted through the half mirror and reflected by an optical element and light reflected by the half mirror and further reflected by the reference mirror; and
A waveguide position calculator that performs differential processing after averaging processing of the image data from the image sensor, and calculates a waveguide position in the optical element based on the differentiation result;
A controller that outputs a control signal for adjusting the relative position between the light emission position of the light source mounted on the substrate and the waveguide in the optical element based on the calculation result of the waveguide position calculator;
Holding and moving means for moving the optical element based on the control signal.
A waveguide adjustment device characterized by the above.