JP2007147560A

JP2007147560A - Ｆｆｐ測定装置及びｆｆｐ測定方法

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Publication number: JP2007147560A
Application number: JP2005345902A
Authority: JP
Inventors: Manabu Ozeki; 学大関; Yasuyuki Sato; 康之佐藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: JP4765588B2

Abstract

【課題】低コストで、迅速にレーザダイオードの放射光ＦＦＰ画像を得ること。
【解決手段】載置台(2)に載置したレーザダイオード(1)を直交座標系の第一軸(X軸)に平行な方向から撮像する第一撮像系(4)と、レーザダイオード(1)の発光点からの放射光を第一軸に直角な第二軸(Z軸)に平行な方向から撮像する第二撮像系(3)と、第一撮像系及び第二撮像系の出力する画像信号を入力するコンピュータ(5)とから成り、第一撮像系で得られるレーザダイオード(1)の発光点と第二撮像系(3)のレンズの焦点との距離の第一軸方向成分及び第二軸方向成分に基づいて、第二撮像系で得られた放射光画像を補正するための補正データを記憶している補正メモリ(13)をコンピュータ(5)に内蔵し、第一撮像系で得られ、レーザダイオードの外形を基準とする発光点からのレーザ放射方向に基づいてピーク値を補正するようにして、レーザダイオードの放射光の真のピーク値と半値全角を演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザダイオードの放射するレーザ光のＦＦＰ（FAR FIELD PATTERN）を測定する装置及び方法に関する。

従来、レーザダイオードのFFP測定では、受光部にフォトダイオードを用い、レーザダイオードの発光位置を中心にして、このフォトダイオードを回転させる方法がある（特開昭６２−２４５１２８）。然しこの方法では、一度に１次元の情報しか得られないため、三次元である放射光の形状が分からないという問題があり、また機械的に受光部を回転させるために測定時間が掛かり過ぎるという問題もある。

また複数の受光体を並列に並べ、これに対向して複数のレーザダイオードを並列に並べ、上記複数の受光体を複数のレーザダイオードの並列軸の周りに回動させる機構もある（特開昭６２−２５５８４３）が上記方法と同様な問題があり、また多数の受光体を用いるためコストが高くなる。

特開昭６２−２４５１２８号公報特開昭６２−２５５８４３号公報

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、低コストで、二次元的に迅速にFFP画像を測定することができるFFP測定装置及びFFP測定方法を提供とする事を課題とする。

以上の課題は、載置台に載置したレーザダイオードを直交座標系の第一軸に平行な方向から撮像する第一撮像系と、前記レーザダイオードの発光点からの放射光を前記第一軸に直角な第二軸に平行な方向から撮像する第二撮像系と、前記第一撮像系及び前記第二撮像系の出力する画像信号を入力するコンピュータとから成り、前記第一撮像系で得られる前記レーザダイオードの発光点と前記第二撮像系のレンズの焦点との距離の前記第一軸方向成分及び前記第二軸方向成分に基づいて、前記第二撮像系で得られた放射光画像を補正するための補正データを記憶している補正メモリを前記コンピュータに内蔵し、前記第一撮像系で得られ、前記レーザダイオードの外形を基準とする前記発光点からのレーザ放射方向に基づいて前記放射光画像のピーク値を補正するようにして、前記レーザダイオードの放射光の真のピーク値と半値全角を演算するようにしたことを特徴とするＦＰＰ測定装置、によって解決される。

また、以上の課題は、載置台に載置したレーザダイオードを直交座標系の第一軸に平行な方向から撮像する第一撮像工程と、前記レーザダイオードの発光点からの放射光を、前記第一軸に直角な第二軸に平行な方向から撮像する第二撮像工程と、前記第一撮像工程及び前記第二撮像工程で得られる第一,第二画像信号をコンピュータに入力する工程と、前記第一撮像工程で得られる前記レーザダイオードの発光点と前記第二撮像工程で用いるレンズの焦点との距離の前記第一軸方向成分と前記第二軸方向成分に基づいて、前記第二撮像工程で得られた放射光画像を補正するための補正データを記憶しているメモリに前記第二画像信号を供給する工程と、前記第一撮像工程で得られ、前記レーザダイオードの外形を基準とする前記発光点からのレーザ放射方向に基づいて前記放射光画像を補正する工程とを具備し、前記補正データによる補正及び前記外形基準による放射方向の補正により放射光画像の真のピーク値と半値全角を演算するようにしたことを特徴とするＦＰＰ測定方法、によって解決される。

レーザダイオードの放射光のＦＦＰを低コストで迅速に二次元的に測定することができる。

以下、本発明の実施の形態によるレーザダイオードのＦＦＰ測定装置及び測定方法について説明する。

図１はＦＦＰ測定装置の概略図を示すが、図においてレーザダイオード１はサブマウント２の上に載置されている。この横方向に放射光撮像用光学系３（レンズとカメラでなる）が配設されており、またレーザダイオード１の直上方にはレーザダイオード撮像用光学系４（レンズとカメラでなる）が配設されている。レーザダイオード撮像用光学系４及び放射光撮像用用光学系３からの画像信号はコンピュータ５に供給される。

図２に示すようにコンピュータ５は本発明に関わる焦点メモリ１１、焦点−発光位置間距離演算部１２、補正係数メモリ１３、放射方向演算部１４、暫定半値全角及び暫定ピーク値演算部１５及び、半値全角・ピーク値演算部１６、ピーク値補正部１７を備えている。次に、本発明の実施の形態のＦＦＰ測定装置の操作方法について説明する。

図３は放射光撮像用光学系３により撮像されたレーザダイオード１の放射光の画像を示す。

また、図４はレーザダイオード撮像用光学系４により撮像されたレーザダイオード１及びこれを載置するサブマウント２の撮像を示す。放射光撮像用光学系３に用いられるｆθレンズは公知のようにレーザダイオード１の発光点Ｑからのレーザ光の入射角に比例した位置にこの像を結ぶが、比例係数はｆθレンズの焦点距離ｆである。

従って、この光学原理により図３で示すようなＸ軸とＹ軸において、図５に示すように横軸に入射角、縦軸に光強度をとれば、光強度の位置、またピーク強度に対して両側で半分の値になる角度間の角度、すなわち半値幅も測定される。本発明の実施の形態では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向においてそれぞれ測定される。

なお、これらは後述するようにレーザダイオード１の放射光撮像用光学系３の撮像レンズの焦点Ｐとレーザダイオード１の発光位置Ｑとの距離により真のピーク値及び半値全角が求められる。補正する前は暫定半値全角及び暫定ピーク値とよび、コンピュータ５内ではこの暫定半値全角及び暫定ピーク値演算部１５に画像信号が供給される。

レーザダイオード１の放射光の撮像用光学系３のレンズの焦点Ｐは、レーザダイオード撮像用光学系４の視野のどこにあるかはコンピュータ５内に記憶されるが、例えば、以下のようにして求められる。放射方向及び半値幅が既知のレーザダイオードをサブマウント２上に置き、このレーザダイオード又は放射光撮像用光学系３の移動により、この既知のレーザダイオードの放射光の画像が既知の値に合うように得られるよう調整される。そのときの光学系４の画像内での発光点の位置が焦点Ｐである。図８はこの校正作業手順のフロ−チャートである。本願発明では、この位置がコンピュータ５の焦点メモリ１１に記憶される。

次いで、被測定用のレーザダイオード１がサブマウント２の上に載置される。そして上述したように直上方のレーザダイオード撮像用光学系４により撮像される。図４はこの撮像画像を示すものである。

更に本発明の実施の形態によれば、図２のコンピュータ５内の焦点−発光位置間距離演算部１２の出力により、撮像された放射光画像に対し、どれだけの補正係数を掛けて半値全角及びピーク値を求めるかを定めるために補正係数メモリ１３が設けられるが、この補正係数は上述の焦点を求めた校正用のレーザダイオードを使って予め設定されているものとする。

図９で示すように放射方向や半値幅が既知のレーザダイオードの発光点すなわち焦点Ｐ（これは焦点メモリに記憶されている）及び被測定用のレーザダイオード１の発光点位置をＱとすると、この間の距離Ｐ−Ｑの図示する座標軸においてＸ方向成分をＸ１及びＺ方向成分をＺ１とする。測定前に予め上述のレーザダイオードを使って実際に冶具を使ってＸ方向にＸ０移動したときの放射画像の半値全幅及びピーク値の変化量を測定し、このＸ方向における単位長さ当りの変化に対しての補正量を決めている。

更にＺ方向に関しても実際に冶具を使ってＺ軸方向にＺ０移動してやはり半値幅及びピーク値の変化量を求め、Ｚ方向における単位長さにおける補正量をもとめている。これらＸ方向及びＺ方向における単位長さにおける変化量を補正係数としてコンピュータ５内における図２に示す焦点−発光間距離演算部１２からの出力すなわち距離のＸ成分及びＺ成分に対しどれだけの補正をしたらよいかを求めるために補正係数メモリ１３に供給される。

上述したようにレーザダイオード１からのレーザ光線の画像（図３）からｆθレンズの原理に基づいてレーザ光からの各放射角度に応じた強度が計算され、よって図５に示すように入射角に対する強度曲線が得られる。図２におけるコンピュータ５内の暫定半値全角、暫定ピーク値演算部１５に供給され、この演算結果が半値全角、ピーク値演算部１６に供給される。この出力に上述の補正係数メモリ１３からの補正値が入力されており、これらは相乗することにより半値全角及びピーク値が演算部１６で演算される。

図６で示すように本発明によればレーザダイオードの外形を基準として発光点Ｑからのレーザ光線の放射角度を測定することができる。

図６−Ａに示すようにレーザダイオード１を図示するように長方形状とすれば長辺ｍに平行な直線をｄとする。これに対し、レーザ光線αのズレ角をαとすれば図示するようになるのだが、これはレーザダイオード１の短辺ｎに対して垂直ではなく図示するようにα方向に傾斜している。この傾斜角αを知りたいのであるが、本発明によれば図６−Ｂで示すようにレーザダイオード１はサブマウント２の上の撮像画像からわかるように傾斜してサブマウント２に載置されている。この傾斜角度は上述のレーザダイオード１の長辺ｍに平行な直線ｄに対してβとなる。このβは勿論実際のレーザダイオード１に対してはレーザ光線の傾斜角αではない。いまこのレーザダイオード１は図６−Ｂで示すようにレーザダイオード１の長辺ｍに平行な直線ｄ'に対してγ傾斜している。ここでγ−β＝αとして真の傾斜角α（放射方向）が定まる。

すなわちこの外形認識により上述のレーザダイオード１の発光点Ｑからのレーザ光線の放射方向がこの外形認識によりγ−βとしても求めることができる。この演算はコンピュータ５における放射方向演算部１４で演算されて、この結果がピーク値演算部１７の出力に対しピーク値のズレ角として補正することができる。

以上の操作を図７のフローチャートで示す。すなわち、ステップＳ０で画像処理を開始したとすると、次のステップＳ１でレーザダイオードの放射光撮像用光学系３とレーザダイオード撮像用光学系４によりそれぞれレーザ光の放射光画像及びサブマウント２上のレーザダイオード１の外形画像が取得される。次いで、ステップＳ２で放射光画像から暫定的ではあるが半値全角及びズレ角もしくはピーク値をもとめる。

次いで、ステップＳ３でレーザダイオード撮像用光学系４により撮像されたレーザダイオード１の発光点Ｑが入力される。すなわち、焦点Ｐとこの発光点Ｑとの距離が演算され、この演算結果から各Ｘ軸、Ｚ軸方向における距離成分Ｘ１、Ｚ１に補正係数をかけてこのレーザダイオード１の半値全角が補正される。更に、ステップＳ４で発光点Ｑと焦点Ｐとの距離Ｘ１成分及びＺ１成分によりこのレーザダイオード１のズレ角もしくはピーク値が演算される。

最後に、ステップＳ５でレーザダイオード撮像用光学系４により撮像されたレーザダイオード１の外形画像から上述の角αが演算され、この演算結果によりレーザダイオード１のズレ角もしくはピーク値の補正により正しいピーク値が得られる。以上によりステップＳｅで画像処理終了となる。

図７のフローチャートのルーティンで示されるように、以上の測定結果で所定の品質内にあるかどうかを判定する。この判定結果に基づいて良品を仕分ける。よって測定終了となる。

本実施の形態によれば図４に示すようにサブマウウント２の両端部にはアライメント１０ａ、１０ｂが形成されており、このアライメント１０ａ、１０ｂに基づいて後工程でのダイボンドでは本実施の形態で得られた放射方向や半値幅などのデータをコンピュータ５からダイボンド装置に供給して放射方向基準でダイボンド装置に位置設定することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。

例えば、図４ではサブマウント２、レーザダイオード１及びアライメント１０ａ、１０ｂのみしか図示されていないが、レーザダイオード１の出力調整用に一般にはＰＩＮダイオードを用いる。これをサブマウントの上に作りこんでもよい。

また、以上の実施の形態では直交方向においてＸ軸及びＺ軸（層方向Ｘ−Ｚ）に対してのみ説明したが、図１に示すレーザダイオード撮像用光学系４をレーザダイオード放射光撮像用光学系３の光軸の周りに９０度回転し、上述のＸ軸とＺ軸に代えてＺ軸とＹ軸でと定まる平面内においてレーザダイオード１の撮像により、放射光撮像用光学系３から得られる放射光画像のＸ軸及びＹ軸に対する半値幅及びピーク値のズレ角を求めるようにしてもよい。

然しながら、図１においては放射方向をＺ−Ｘ平面内で測定した。これに対して垂直方向のＹ−Ｚ平面に対しては放射方向は殆ど変化ないことが知られているのでこの操作は省略してもよい。この面内では製造プロセスとしてｎｍ単位で構造を制御することができるため、ずれ角の問題は殆どない。

以上の実施の形態では放射光撮像用光学系のレンズとしてはｆθレンズを用いたが、これに代えてフーリエ変換レンズを用いてもよい。この場合はレンズの特性から図８のフローチャトにおける半値幅全角の補正を省略することができる。然しながら、ｆθレンズの方がコスト上有利である。

本発明の実施の形態におけるＦＦＰ測定装置の概略図。図１におけるコンピュータ５内の本発明に関わる部分を示すブロック図。図１における放射光撮像用光学系によって得られた放射光画像の正面図。図１におけるレーザダイオード撮像用光学系によって得られた撮像画像の平面図。半値全幅の説明をするためのグラフ。レーザダイオードの外形を基準として放射方向を示す概略平面図。図６−Ａはレーザダイオードの発光点をレーザダイオードの長辺ｍに対して平行な直線上においた図。図６−Ｂは実際の撮像からレーザダイオードの傾きと放射方向を表す図で、これから放射方向を求めるための線図である。装置の操作手順を示すフローチャート。焦点を求めるための校正作業の手順を示すフローチャート。焦点Ｐとレーザダイオードの発光点位置Ｑとの間の距離のＸ成分及びＺ成分を示すチャート。

符号の説明

１・・・レーザダイオード、２・・・サブマウント、３・・・放射光撮像用光学系、４・・・レーザダイオード撮像用光学系、５・・・コンピュータ、１１・・・焦点メモリ、１２・・・焦点−発光位置間距離演算部、１３・・・補正係数メモリ、１４・・・放射方向演算部、１５・・・暫定半値全角、暫定ピーク値演算部、１６・・・半値全角、ピーク値演算部、１７・・・ピーク値補正部

Claims

載置台に載置したレーザダイオードを直交座標系の第一軸に平行な方向から撮像する第一撮像系と、前記レーザダイオードの発光点からの放射光を前記第一軸に直角な第二軸に平行な方向から撮像する第二撮像系と、前記第一撮像系及び前記第二撮像系の出力する画像信号を入力するコンピュータとから成り、前記第一撮像系で得られる前記レーザダイオードの発光点と前記第二撮像系のレンズの焦点との距離の前記第一軸方向成分及び前記第二軸方向成分に基づいて、前記第二撮像系で得られた放射光画像を補正するための補正データを記憶している補正メモリを前記コンピュータに内蔵し、前記第一撮像系で得られ、前記レーザダイオードの外形を基準とする前記発光点からのレーザ放射方向に基づいて前記放射光画像のピーク値を補正するようにして、前記レーザダイオードの放射光の真のピーク値と半値全角を演算するようにしたことを特徴とするＦＰＰ測定装置。
前記第二撮像系の撮像レンズはｆθレンズ又はフーリエ変換レンズであることを特徴とする請求項１に記載のＦＰＰ測定装置。
前記載置台にアライメントを設け、前記アライメントにより、前記レーザダイオードを載置させた前記載置台をヒートシンクに整列配置し、前記コンピュータから前記放射方向を表す信号を受けて放射方向基準でダイボンドさせるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載のＦＰＰ測定装置。
載置台に載置したレーザダイオードを直交座標系の第一軸に平行な方向から撮像する第一撮像工程と、前記レーザダイオードの発光点からの放射光を、前記第一軸に直角な第二軸に平行な方向から撮像する第二撮像工程と、前記第一撮像工程及び前記第二撮像工程で得られる第一、第二画像信号をコンピュータに入力する工程と、前記第一撮像工程で得られる前記レーザダイオードの発光点と前記第二撮像工程で用いるレンズの焦点との距離の前記第一軸方向成分と前記第二軸方向成分に基づいて、前記第二撮像工程で得られた放射光画像を補正するための補正データを記憶しているメモリに前記第二画像信号を供給する工程と、前記第一撮像工程で得られ、前記レーザダイオードの外形を基準とする前記発光点からのレーザ放射方向に基づいて前記放射光画像を補正する工程とを具備し、前記補正データによる補正及び前記外形基準による放射方向の補正により放射光画像の真のピーク値と半値全角を演算するようにしたことを特徴とするＦＰＰ測定方法。
前記第二撮像系の撮像レンズはｆθレンズ又はフーリエ変換レンズであることを特徴とする請求項４に記載のＦＰＰ測定方法。
前記載置台にアライメントを設け、前記アライメントにより、前記レーザダイオードを載置させた前記載置台をヒートシンクに整列配置し、前記コンピュータから前記放射方向を表す信号を受けて放射方向基準でダイボンドさせるようにしたことを特徴とする請求項４または５に記載のＦＰＰ測定方法。