JPH11287633A - 光軸調整方法及び光伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光軸調整を自動的に行うことができる光軸調
整方法とそれを用いた光伝送装置を提供する。 【解決手段】 発光ユニット１と受光ユニット２にて構
成された光伝送装置において、発光ユニット１に、発光
回路６とレーザ光の発射角度を上下左右にスイング制御
する光軸Ｘ−Ｚ操作回路７を設け、受光ユニット２に、
受光回路１２と、波形振幅値を検出する受光量検出回路
１３と、検出した振幅値を監視し最大値を検出して記憶
するピーク光量検出回路１４と、検出した振幅値と上記
振幅値の最大値を比較して一致したと判断したときに光
軸一致信号を発信する比較回路１５を設け、受光ユニッ
ト２から光軸一致信号を発光ユニット１ヘ電気信号で伝
送する手段４（電線）を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種装置の可動部
と固定の制御部との間の制御信号や映像信号をレーザ光
を用いて伝送する光伝送装置における光軸調整方法と光
伝送装置、及びそれを用いた電子部品実装装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のレーザ光に可視半導体レーザを用
いた光伝送装置の一例として、特開平８−２２０４０５
号公報に開示されたものが知られている。その光伝送装
置の光軸を調整する部分の構成を図６、図７に示す。図
６は発光ユニット３１、図７は受光ユニット３２を示し
ている。図６、図７において、３３は集光レンズ、３４
はレーザ光の光軸調整を行う光軸調整ビス、３５は固定
ビスである。

【０００３】図８は発光ユニット３１と受光ユニット３
２を用いて、レーザ光を９０度反射させて使用する場合
の光軸調整方法を示す斜視図である。ここで、３６は発
光ユニット３１から発光されたレーザ光の進行方向を反
射により９０度変える反射ミラーである。３７は、発光
ユニット３１からのレーザ光の光軸を合わせる治具であ
り、＋マークプレートから成っている。

【０００４】光軸調整方法は、発光ユニット３１から発
光されたレーザ光を受光ユニット３２の集光レンズ３３
の中心にくるように発光ユニット３１の光軸調整ビス３
４、及び反射ミラー３６をそれぞれ調整する。そして、
集光レンズ３３の中心にレーザ光が当たっているか＋マ
ークプレート３７を使って確認する。

【０００５】また、他の従来例として、特開平５−２８
９００３号公報に記載のものが知られている。図９に示
すように、光を受発光する鏡筒４１をリニアモータ４
２、４３にて回動して光軸を矢印ａ、ｂ方向に調整でき
るように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の図６〜図８の光軸調整方法では、光軸を調整するた
めに複数本のねじ調整と、目視による確認を行い、光軸
が一致していない場合には再びねじ調整を行うという操
作を繰り返して光軸調整する必要があり、大変な手間と
時間を要するという問題があった。

【０００７】また、図９の従来技術では電源をオフする
と鏡筒４１がフリーになり、電源投入時再度長時間の光
軸合わせが必要であるという問題もあった。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、光軸
調整を自動的に行いその状態を保持することができる光
軸調整方法とそれを用いた光伝送装置、及びその光伝送
装置を適用した電子部品実装装置を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光軸調整方法
は、発光ユニットから受光ユニットに対してレーザ光を
上下方向と左右方向の動作範囲内で角度を変化させなが
ら発射する工程と、発射されたレーザ光を受光ユニット
で受信して振幅値を検出する工程と、上下方向と左右方
向の各々について振幅値の最大値を検出し記憶する工程
と、再度レーザ光を上下方向と左右方向に角度を変化さ
せながらレーザ光を発射して振幅値を検出し、検出され
た振幅値が上記振幅値の最大値と一致したと判断したと
きに光軸一致信号を発光ユニットに発信する工程と、発
光ユニットで光軸一致信号を検出したときに発光ユニッ
トの姿勢を保持させる工程とを備えたものである。

【００１０】また、本発明の光伝送装置は、発光ユニッ
トと受光ユニットを距離を隔てて設置して構成され、電
気信号をレーザ光に変換し、レーザ光を用いて空気中を
信号伝送する光伝送装置において、発光ユニットは、電
気信号を光信号に変換して受光ユニットに向けて発射す
る発光回路と、レーザ光の発射角度を上下方向と左右方
向にスイング制御する光軸Ｘ−Ｚ操作回路とを備え、受
光ユニットは、受光した光信号を電気信号に変換する受
光回路と、受光回路から電気信号波形の振幅値を検出す
る受光量検出回路と、検出した振幅値を監視し最大値を
検出して記憶するピーク光量検出回路と、検出した振幅
値と上記振幅値の最大値を比較して一致したと判断した
ときに光軸一致信号を発信する比較回路とを備え、受光
ユニットから光軸一致信号を発光ユニットヘ電気信号で
伝送する手段を設けたものである。

【００１１】本発明の光軸調整方法及び光伝送装置によ
れば、レーザ光の受光振幅値を検出し、最大値と比較す
ることによって光軸一致点を検出するので、人手を介さ
ずに光軸調整することができる。

【００１２】また、本発明の電子部品実装装置は、実装
ヘッド部をＸ−Ｙロボットの可動部に設けた電子部品実
装装置において、上記光伝送装置の発光ユニットと受光
ユニットを実装ヘッド部とＸ−Ｙロボットの固定部に配
設し、少なくとも１つの反射ミラーを介して発光ユニッ
トと受光ユニット間で信号を授受するように構成したも
のであり、電子部品実装装置における実装ヘッド部と制
御部との間の信号の授受を簡単でコンパクトな構成で行
うことができ、かつその光軸調整も自動的に行えるので
調整作業が容易になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光軸調整方法を用
いる光伝送装置を電子部品実装装置に適用した一実施形
態について、図１〜図５を参照して説明する。

【００１４】光伝送装置の構成を示す図１において、１
はレーザ光の発光ユニット、２はレーザ光の受光ユニッ
トである。３は発光ユニット１から受光ユニット２に光
信号を伝送するレーザ光、４は光軸一致時に受光ユニッ
ト２から発光ユニット１へ電気信号を伝送する電線であ
る。

【００１５】発光ユニット１は、送信データ５を電気信
号から光信号（レーザ光３）に変換する発光回路６と、
レーザ光３の発射角度を上下左右に制御し、また電線４
を介して受光ユニット２から光軸一致信号を受信したと
きにレーザ光３の発射姿勢角度を固定する光軸Ｘ−Ｚ操
作回路７にて構成されている。

【００１６】また、光軸Ｘ−Ｚ操作回路７からレーザ光
３の発射角度の指令を受けるモータドライバ８と、レー
ザ光発射角度を左右方向に回動させるＸ方向回転無励磁
ブレーキ式モータ９と、レーザ光発射角度を上下方向に
回動させるＺ方向回転無励磁ブレーキ式モータ１０とを
備えている。図２にレーザ光の発射角度の操作機構を示
す。１９はＸ方向回転無励磁ブレーキ式モータ９にて往
復回転するＸ方向回転台で、その上に発光ユニット１が
設置されている。２０はＺ方向回転無励磁ブレーキ式モ
ータ１０にて往復回転するＺ方向回転台で、その上にＸ
方向回転無励磁ブレーキ式モータ９が設置されている。

【００１７】一方、受光ユニット２は光信号（レーザ光
３）から電気信号へ変換し、受信データ１１を出力する
受光回路１２と、受光回路１２からの電気信号波形の振
幅を検出する受光量検出回路１３と、レーザ光発射角度
を上下方向と左右方向の動作範囲内で１スイングさせた
時の上下方向と左右方向のそれぞれについて受光量検出
回路１３から振幅値の最大値を検出して記憶するピーク
光量検出回路１４と、再度レーザ光発射角度を上下方向
と左右方向にそれぞれスイングさせた時に、受光量検出
回路１３の受光量振幅値とピーク光量検出回路１４で検
出された振幅値の最大値を比較し、両振幅値が一致した
と判断した時に光軸一致信号を光軸Ｘ−Ｚ操作回路７へ
電線４を介して送信する比較回路１５とから構成されて
いる。

【００１８】図３に上記構成の光伝送装置を適用した電
子部品実装装置を示す。２１は電子部品実装装置のＸ−
Ｙロボットであり、Ｙ軸テーブル２２にてＹ軸方向に移
動可能にＸ軸テーブル２３が配設され、Ｘ軸テーブル２
３に実装ヘッド部２４がＸ軸方向に移動可能に配設され
ている。そして、固定部のＹ軸テーブル２２の一端に発
光ユニット１が、実装ヘッド部２４に受光ユニット２が
配設され、Ｘ軸テーブル２３上の発光ユニット１と受光
ユニット２の光軸が交叉する位置に光軸を９０度屈折さ
せる反射ミラー２５が配設されている。２６は基板であ
る。

【００１９】次に、上記ピーク光量検出回路１４に記憶
されるレーザ光の受光量の振幅最大値を検出する工程を
図４のフローチャートを参照して説明する。ステップ＃
１で発光ユニット１よりレーザ光３を受光ユニット２へ
発射する。ステップ＃２〜＃５においてモータドライバ
８にてＸ方向回転無励磁ブレーキ付モータ９とＺ方向回
転無励磁ブレーキ付モータ１０のいずれか一方、例えば
Ｚ方向回転無励磁ブレーキ付モータ１０を固定した後、
Ｘ方向回転無励磁ブレーキ付モータ９を作動させてレー
ザ光発射角度を動作範囲内角度θmin よりθmax まで変
動させる。ステップ＃３でレーザ光発射角度を変動して
いる間に受光量検出回路１３での振幅値を検出し、ステ
ップ＃４で検出された振幅値の最大値を検出してデータ
記憶する。そして、ステップ＃５でレーザ光発射角度が
θmax になると、ステップ＃６でステップ＃４で検出さ
れた振幅値の最大値（Ｓmax ）を記憶する。続いてＺ方
向についても同様に振幅値の最大値を記憶する。こうし
て、振幅値の最大値（Ｓmax ）は、レーザ発射角度の上
下方向と左右方向の各々について記憶する。ここで、記
憶した振幅値の最大値はレーザ光発射角度の光軸が正確
に出ていることを示している。

【００２０】次に、上記発光ユニット１のレーザ光発射
角度姿勢を決める工程を図５のフローチャートを参照し
て説明する。ステップ＃１１で発光ユニット１よりレー
ザ光３を受光ユニット２に向けて発光する。次にステッ
プ＃１２で上記と同様にレーザ光発射角度を動作範囲内
角度θmin よりθmax まで変化させる。その間にステッ
プ＃１３で受光量検出回路１３での振幅値を検出する。
ステップ＃１４で、検出された振幅値が図４のフローチ
ャートで求めた振幅値の最大値（Ｓmax ）と一致するか
否かを判断する。一致しない場合はステップ＃１２に戻
って発射角度を変化し、一致するとステップ＃１５に移
行して光軸一致信号を光軸Ｘ−Ｚ操作回路７へ電線４を
介して送信する。そして、ステップ＃１６で光軸Ｘ−Ｚ
操作回路７がレーザ光３の発射角度を無励磁ブレーキで
固定する。こうして、レーザ光発射角度姿勢を一度決め
ることにより、以後電源をオフしても同様の光軸調整を
行うことなく、レーザ光発射角度の光軸が正確に一致し
た状態が維持される。

【００２１】本実施形態の光伝送装置によれば、以上の
ように発光ユニット１から発射角度を変化させてレーザ
光３を発光し、受光ユニット２でその受光振幅値を検出
し、最大値と比較することによって光軸一致点を検出す
るので、人手を介さずに光軸調整することができる。ま
た、本実施形態の電子部品実装装置においては、上記光
伝送装置を実装ヘッド部２４とＸ−Ｙロボット２１の固
定部との間の信号伝達に適用したので、電子部品実装装
置における実装ヘッド部と制御部との間の信号の授受を
簡単でコンパクトな構成で行うことができ、かつその光
軸調整も自動的に行えるので調整作業が容易になる。

【００２２】また、以上のように光軸一致点を求めるた
めに光量のピーク値で位置照合するようにし、θmin 〜
θmax の間で動作させる制御のみで位置が求められるよ
うにしたので、エンコーダ等を設けて位置決め制御する
場合のようにエンコーダを設けることによるコストアッ
プを避けることができる。

【００２３】なお、上記実施形態では、説明を簡単にす
るため、一方向にレーザ光を伝送する例を示したが、上
記発光ユニット１と受光ユニット２を、発光回路６と受
光回路１２をそれぞれ備えて双方向に送受信する光信号
伝送ユニットにて構成することができることは言うまで
もない。

【００２４】

【発明の効果】本発明の光軸調整方法及び光伝送装置に
よれば、以上の説明から明らかなように、発光ユニット
から発射角度を変化させてレーザ光を発光し、受光ユニ
ットでその受光振幅値を検出し、最大値と比較すること
によって光軸一致点を検出するので、人手を介さずに光
軸調整することができる。

【００２５】また、本発明の電子部品実装装置によれ
ば、上記光伝送装置を実装ヘッド部とＸ−Ｙロボットの
固定部との間の信号伝達に適用したので、実装ヘッド部
と制御部との間の信号の授受を簡単でコンパクトな構成
で行うことができ、かつその光軸調整を自動的に行える
ので調整作業が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光伝送装置における一実施形態の構成
を示すブロック図である。

【図２】同実施形態におけるレーザ光発射角度調整機構
の正面図である。

【図３】同実施形態の光伝送装置を適用した電子部品実
装装置の斜視図である。

【図４】同実施形態における受光量の振幅最大値を検出
する工程のフローチャートである。

【図５】同実施形態におけるレーザ光の発射角度を決め
る工程のフローチャートである。

【図６】従来例の発光ユニットの斜視図である。

【図７】従来例の受光ユニットの斜視図である。

【図８】従来例における光軸調整方法を示す斜視図であ
る。

【図９】他の従来例における光軸調整手段の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 発光ユニット ２ 受光ユニット ３ レーザ光 ４ 電線 ６ 発光回路 ７ 光軸Ｘ−Ｚ操作回路 １２ 受光回路 １３ 受光量検出回路 １４ ピーク光量検出回路 １５ 比較回路 ２１ Ｘ−Ｙロボット ２４ 実装ヘッド部 ２５ 反射ミラー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光ユニットから受光ユニットに対して
   レーザ光を上下方向と左右方向の動作範囲内で角度を変
   化させながら発射する工程と、発射されたレーザ光を受
   光ユニットで受信して振幅値を検出する工程と、上下方
   向と左右方向の各々について振幅値の最大値を検出し記
   憶する工程と、再度レーザ光を上下方向と左右方向に角
   度を変化させながらレーザ光を発射して振幅値を検出
   し、検出された振幅値が上記振幅値の最大値と一致した
   と判断したときに光軸一致信号を発光ユニットに発信す
   る工程と、発光ユニットで光軸一致信号を検出したとき
   に発光ユニットの姿勢を保持させる工程とを備えたこと
   を特徴とする光軸調整方法。
2. 【請求項２】 発光ユニットと受光ユニットを距離を隔
   てて設置して構成され、電気信号をレーザ光に変換し、
   レーザ光を用いて空気中を信号伝送する光伝送装置にお
   いて、発光ユニットは、電気信号を光信号に変換して受
   光ユニットに向けて発射する発光回路と、レーザ光の発
   射角度を上下方向と左右方向にスイング制御する光軸Ｘ
   −Ｚ操作回路とを備え、受光ユニットは、受光した光信
   号を電気信号に変換する受光回路と、受光回路から電気
   信号波形の振幅値を検出する受光量検出回路と、検出し
   た振幅値を監視し最大値を検出して記憶するピーク光量
   検出回路と、検出した振幅値と上記振幅値の最大値を比
   較して一致したと判断したときに光軸一致信号を発信す
   る比較回路とを備え、受光ユニットから光軸一致信号を
   発光ユニットヘ電気信号で伝送する手段を設けたことを
   特徴とする光伝送装置。
3. 【請求項３】 実装ヘッド部をＸ−Ｙロボットの可動部
   に設けた電子部品実装装置において、請求項２記載の発
   光ユニットと受光ユニットを実装ヘッド部とＸ−Ｙロボ
   ットの固定部に配設し、少なくとも１つの反射ミラーを
   介して発光ユニットと受光ユニット間で信号を授受する
   ように構成したことを特徴とする電子部品実装装置。