JP3287767B2 - レーザ発光点認識装置及びその認識方法 - Google Patents
レーザ発光点認識装置及びその認識方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザユニットの
発光点認識装置及びその認識方法に関するものである。
発光点認識装置及びその認識方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザユニットの発光点認
識装置の概略構成図の一例を図４に示す。図４におい
て、従来の半導体レーザユニットの発光点認識装置の構
成は次のようなものである。レーザユニット５０のレー
ザ光の出射方向に対して、ビームスプリッタ５１及び５
２とレンズ５３、反射鏡５４とを一直線上（Ｚ軸上）に
配置する。レーザユニット５０から出射されたレーザ光
５５は、ビームスプリッタ５１及び５２を通過し、レン
ズ５３で集光されて反射鏡５４に収束する。反射鏡５４
で反射されたレーザ光５６は、ビームスプリッタ５２に
より分岐されて、ＣＣＤカメラ５９に行くレーザ光５７
と直進して次のビームスプリッタ５１に行くレーザ光５
８とに分けられる。更に、レーザ光５８は、ビームスプ
リッタ５１により、分岐してピンホール６２及び受光素
子６３に行くレーザ光６０と更に直進して元のレーザユ
ニット５０に戻るレーザ光６１とに分けられる。そし
て、反射鏡５４をＺ軸上で駆動する反射鏡移動機構６４
とから構成されている。
識装置の概略構成図の一例を図４に示す。図４におい
て、従来の半導体レーザユニットの発光点認識装置の構
成は次のようなものである。レーザユニット５０のレー
ザ光の出射方向に対して、ビームスプリッタ５１及び５
２とレンズ５３、反射鏡５４とを一直線上（Ｚ軸上）に
配置する。レーザユニット５０から出射されたレーザ光
５５は、ビームスプリッタ５１及び５２を通過し、レン
ズ５３で集光されて反射鏡５４に収束する。反射鏡５４
で反射されたレーザ光５６は、ビームスプリッタ５２に
より分岐されて、ＣＣＤカメラ５９に行くレーザ光５７
と直進して次のビームスプリッタ５１に行くレーザ光５
８とに分けられる。更に、レーザ光５８は、ビームスプ
リッタ５１により、分岐してピンホール６２及び受光素
子６３に行くレーザ光６０と更に直進して元のレーザユ
ニット５０に戻るレーザ光６１とに分けられる。そし
て、反射鏡５４をＺ軸上で駆動する反射鏡移動機構６４
とから構成されている。
【０００３】所で、半導体レーザユニットの半導体レー
ザチップからの発光点のＸ、Ｙ、Ｚの位置は図５に示さ
れるように定義される。上記構成による従来のレーザユ
ニットの発光点認識装置において、レーザの発光点の
Ｘ、Ｙ、Ｚの位置の認識は次のようにしてなされる。
ザチップからの発光点のＸ、Ｙ、Ｚの位置は図５に示さ
れるように定義される。上記構成による従来のレーザユ
ニットの発光点認識装置において、レーザの発光点の
Ｘ、Ｙ、Ｚの位置の認識は次のようにしてなされる。
【０００４】まずＺ位置認識ができるＸ、Ｙ位置への認
識と位置決めが必要である。これは、ビームスプリッタ
５２により分岐されたレーザ光５７をＣＣＤカメラ５９
により測定する。レーザ光強度の最も大きい部分をＣＣ
Ｄ素子で検知し、そのレーザ発光点ＸＹ位置を画像認識
により検知し、その検知したＸＹ位置を規定の光軸ＸＹ
軸にくるようにレーザユニット５０をＸ方向及びＹ方向
に移動させる。
識と位置決めが必要である。これは、ビームスプリッタ
５２により分岐されたレーザ光５７をＣＣＤカメラ５９
により測定する。レーザ光強度の最も大きい部分をＣＣ
Ｄ素子で検知し、そのレーザ発光点ＸＹ位置を画像認識
により検知し、その検知したＸＹ位置を規定の光軸ＸＹ
軸にくるようにレーザユニット５０をＸ方向及びＹ方向
に移動させる。
【０００５】次に、ビームスプリッタ５１により分岐さ
れたレーザ光６０をピンホール６２を通した後、受光素
子６３により光強度を測定し光強度が最も大きくなるま
で反射鏡移動機構６４により反射鏡５４を移動させて、
反射鏡５４の移動距離からレーザ発光点のＺ位置を検知
する。
れたレーザ光６０をピンホール６２を通した後、受光素
子６３により光強度を測定し光強度が最も大きくなるま
で反射鏡移動機構６４により反射鏡５４を移動させて、
反射鏡５４の移動距離からレーザ発光点のＺ位置を検知
する。
【０００６】また従来の画像処理によるＺ位置認識の場
合、図６に示されるように、「画像データ取り込み」→
「画像データ処理」→「レンズ移動（ΔＺ）」の繰り返
しによりデータを積上げて、最終的な処理を実行するフ
ローであった。また、従来方法による位置認識後、レー
ザユニット５０の特性信号の計測を行う場合、別の場所
に移動して特性信号の計測をする必要があり、設定位置
精度の点でも問題があった。このようにして、レーザ発
光点を認識するようになっている。
合、図６に示されるように、「画像データ取り込み」→
「画像データ処理」→「レンズ移動（ΔＺ）」の繰り返
しによりデータを積上げて、最終的な処理を実行するフ
ローであった。また、従来方法による位置認識後、レー
ザユニット５０の特性信号の計測を行う場合、別の場所
に移動して特性信号の計測をする必要があり、設定位置
精度の点でも問題があった。このようにして、レーザ発
光点を認識するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の発光点認識装置は、レーザユニット５０の発光点ＸＹ
位置の認識にはＣＣＤカメラ５９を用い、Ｚ位置の認識
にはピンホール６２と受光素子６３を用いて、発光点Ｚ
位置の認識をするようになっている。そして、従来の構
造では、受光素子６３とピンホール６２による発光点Ｚ
位置の認識は、まずＺ位置が認識できるＸ、Ｙ位置の範
囲内にＸ、Ｙ位置を位置決めする必要であり、Ｚ位置認
識のための受光素子６３及びピンホール６３の光学系に
加えて、ＣＣＤカメラ５９によるＸＹ位置認識光学系も
必要であった。このため、光学系の部品点数が多くコス
ト高になり光学系調整の負担も大きかった。
の発光点認識装置は、レーザユニット５０の発光点ＸＹ
位置の認識にはＣＣＤカメラ５９を用い、Ｚ位置の認識
にはピンホール６２と受光素子６３を用いて、発光点Ｚ
位置の認識をするようになっている。そして、従来の構
造では、受光素子６３とピンホール６２による発光点Ｚ
位置の認識は、まずＺ位置が認識できるＸ、Ｙ位置の範
囲内にＸ、Ｙ位置を位置決めする必要であり、Ｚ位置認
識のための受光素子６３及びピンホール６３の光学系に
加えて、ＣＣＤカメラ５９によるＸＹ位置認識光学系も
必要であった。このため、光学系の部品点数が多くコス
ト高になり光学系調整の負担も大きかった。
【０００８】また、従来の画像処理によるＺ位置認識の
場合、先ず、「画像データ取り込み」→「画像データ処
理」→「レンズ移動（ΔＺ）」の繰り返しによりデータ
を積上げて、設定されたＺ位置の範囲にあることを認識
する最終的な処理を実行する演算の流れであり、処理方
法がシーケンシャルのため長い時間を要していた。
場合、先ず、「画像データ取り込み」→「画像データ処
理」→「レンズ移動（ΔＺ）」の繰り返しによりデータ
を積上げて、設定されたＺ位置の範囲にあることを認識
する最終的な処理を実行する演算の流れであり、処理方
法がシーケンシャルのため長い時間を要していた。
【０００９】更に従来例において、ＣＣＤカメラによる
位置認識後、レーザユニットの特性信号の計測を行う場
合、別の場所にレーザユニットを移動して設定し、特性
信号の計測をする必要があり、移動設定に時間がかか
り、また移動による位置精度のばらつきも問題であっ
た。
位置認識後、レーザユニットの特性信号の計測を行う場
合、別の場所にレーザユニットを移動して設定し、特性
信号の計測をする必要があり、移動設定に時間がかか
り、また移動による位置精度のばらつきも問題であっ
た。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
レーザ発光点認識装置は、レーザユニットからのレーザ
光が分岐されたレーザ光のうちの一方の光学軸上に固定
レンズ、可動レンズ及びＣＣＤカメラを配設すると共
に、前記分岐されたレーザ光のうちの他方の光学軸上に
可動反射鏡を配設し、前記ＣＣＤカメラによる画像デー
タを処理する画像データ処理装置と、前記可動反射鏡で
反射されたレーザ光を受光して電気信号に変換する光検
出器とを備えたことを特徴とするものである。
レーザ発光点認識装置は、レーザユニットからのレーザ
光が分岐されたレーザ光のうちの一方の光学軸上に固定
レンズ、可動レンズ及びＣＣＤカメラを配設すると共
に、前記分岐されたレーザ光のうちの他方の光学軸上に
可動反射鏡を配設し、前記ＣＣＤカメラによる画像デー
タを処理する画像データ処理装置と、前記可動反射鏡で
反射されたレーザ光を受光して電気信号に変換する光検
出器とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】本発明の請求項２記載のレーザ発光点認識
装置は、レーザユニットのレーザ光をビームスプリッタ
により分岐し、発光点のＸＹＺ位置認識ができる光学系
とレーザユニットの電気光学的特性を計測する光学系と
から構成され、前記電気光学的特性を計測する光学系
は、反射鏡を光学軸上で駆動し、その反射光を光検出器
により検知し、レーザの電気光学的特性を計測すること
を特徴とするものである。
装置は、レーザユニットのレーザ光をビームスプリッタ
により分岐し、発光点のＸＹＺ位置認識ができる光学系
とレーザユニットの電気光学的特性を計測する光学系と
から構成され、前記電気光学的特性を計測する光学系
は、反射鏡を光学軸上で駆動し、その反射光を光検出器
により検知し、レーザの電気光学的特性を計測すること
を特徴とするものである。
【００１２】また、本発明の請求項３記載のレーザ発光
点認識方法は、レーザユニットを載置したＸＹ移動機構
を調整してＸＹ位置を計測後、可動レンズの移動により
Ｚ点を計測することを特徴とするものである。
点認識方法は、レーザユニットを載置したＸＹ移動機構
を調整してＸＹ位置を計測後、可動レンズの移動により
Ｚ点を計測することを特徴とするものである。
【００１３】また、本発明の請求項４記載のレーザ発光
点認識方法は、可動レンズを定ピッチで移動させ、それ
ぞれに対応したＣＣＤカメラからの画像データを演算処
理によりＺ点を算出することを特徴とするものである。
点認識方法は、可動レンズを定ピッチで移動させ、それ
ぞれに対応したＣＣＤカメラからの画像データを演算処
理によりＺ点を算出することを特徴とするものである。
【００１４】また、本発明の請求項５記載のレーザ発光
点認識方法は、レーザユニットを載置したＸＹ移動機構
を調整してＸＹ位置を計測後、可動レンズの移動により
Ｚ点を計測し、画像データ取り込みと画像データの処理
とを並列処理することを特徴とするものである。
点認識方法は、レーザユニットを載置したＸＹ移動機構
を調整してＸＹ位置を計測後、可動レンズの移動により
Ｚ点を計測し、画像データ取り込みと画像データの処理
とを並列処理することを特徴とするものである。
【００１５】さらに、本発明の請求項６記載のレーザ発
光点認識方法は、レーザユニットのレーザ光をビームス
プリッタにより分岐し、発光点のＸＹＺ位置認識ができ
る光学系とレーザユニットの電気光学的特性を計測する
光学系とから構成されるレーザ発光点認識装置を用いた
レーザ発光点の認識方法であって、反射鏡を光学軸上で
駆動し、その反射光を光検出器内の受光素子により検知
し、レーザの電気光学的特性を計測することを特徴とす
るものである。請求項７に記載のレーザ発光点認識装置
は、レーザユニットからのレーザ光が分岐されたレーザ
光のうちの一方を平行光とする固定レンズと、該固定レ
ンズを通過したレーザ光の光軸上に該光軸の方向（Ｚ方
向）に移動可能に配設されており、該固定レンズを通過
したレーザ光を集光する可動レンズと、該可動レンズに
よって集光されたレーザ光を受光するＣＣＤカメラと、
該ＣＣＤカメラによる画像データを処理する画像処理装
置と、前記分岐されたレーザ光のうちの他方の光軸上に
該光軸の方向（Ｚ方向）に移動可能に配設されており、
該分岐された他方のレーザ光を反射する可動反射鏡と、
該可動反射鏡で反射したレーザ光を受光して電気信号に
変換する光検出器と、を備えたことを特徴とするもので
ある。また、請求項８に記載のレーザ発光点の認識方法
は、ＣＣＤカメラにおける発光点の画像データに基づ
き、前記レーザユニットをＸＹ方向に移動させて、前記
発光点を規定の光軸ＸＹ位置へと調整してから、前記可
動レンズを移動させて、ＣＣＤ信号が最大となるＺ方向
の位置探索することを特徴とするものである。
光点認識方法は、レーザユニットのレーザ光をビームス
プリッタにより分岐し、発光点のＸＹＺ位置認識ができ
る光学系とレーザユニットの電気光学的特性を計測する
光学系とから構成されるレーザ発光点認識装置を用いた
レーザ発光点の認識方法であって、反射鏡を光学軸上で
駆動し、その反射光を光検出器内の受光素子により検知
し、レーザの電気光学的特性を計測することを特徴とす
るものである。請求項７に記載のレーザ発光点認識装置
は、レーザユニットからのレーザ光が分岐されたレーザ
光のうちの一方を平行光とする固定レンズと、該固定レ
ンズを通過したレーザ光の光軸上に該光軸の方向（Ｚ方
向）に移動可能に配設されており、該固定レンズを通過
したレーザ光を集光する可動レンズと、該可動レンズに
よって集光されたレーザ光を受光するＣＣＤカメラと、
該ＣＣＤカメラによる画像データを処理する画像処理装
置と、前記分岐されたレーザ光のうちの他方の光軸上に
該光軸の方向（Ｚ方向）に移動可能に配設されており、
該分岐された他方のレーザ光を反射する可動反射鏡と、
該可動反射鏡で反射したレーザ光を受光して電気信号に
変換する光検出器と、を備えたことを特徴とするもので
ある。また、請求項８に記載のレーザ発光点の認識方法
は、ＣＣＤカメラにおける発光点の画像データに基づ
き、前記レーザユニットをＸＹ方向に移動させて、前記
発光点を規定の光軸ＸＹ位置へと調整してから、前記可
動レンズを移動させて、ＣＣＤ信号が最大となるＺ方向
の位置探索することを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１乃至図３は本発明の一実施の
形態に関する図である。以下、図面に従って本発明の一
実施の形態よりなる例を説明する。
形態に関する図である。以下、図面に従って本発明の一
実施の形態よりなる例を説明する。
【００１７】ここで言うレーザユニットとは、ホログラ
ム素子とモニター用受光素子と信号受信用受光素子を有
するホログラムレーザユニットや、レーザチップとモニ
ター用受光素子を有するレーザユニットなどである。
ム素子とモニター用受光素子と信号受信用受光素子を有
するホログラムレーザユニットや、レーザチップとモニ
ター用受光素子を有するレーザユニットなどである。
【００１８】図１に本発明の一実施例のレーザ発光点認
識装置の光学系構成を示す。この実施例のレーザ発光点
認識方法は、図４の従来方法のものと比べ、受光素子６
３とピンホール６２の光学系を省き、レンズやビームス
プリッタの配置を工夫した独特のものである。
識装置の光学系構成を示す。この実施例のレーザ発光点
認識方法は、図４の従来方法のものと比べ、受光素子６
３とピンホール６２の光学系を省き、レンズやビームス
プリッタの配置を工夫した独特のものである。
【００１９】図１において、本発明の一実施の形態より
なる半導体レーザユニットの発光点認識装置の構成は次
のようなものである。レーザユニット１のレーザ光の出
射方向に対して、レンズ２、ビームスプリッタ３、レン
ズ４及び反射鏡５が一直線上（Ｚ軸上）に配置されてい
る。レーザユニット１から出射されたレーザ光６は、レ
ンズ２により平行光となり、ビームスプリッタ３を通過
して、直進するレーザ光７及び分岐されるレーザ光８と
に分けられる。直進したレーザ光７はレンズ４で集光さ
れて反射鏡５に収束する。反射鏡５で反射されたレーザ
光９は、ビームスプリッタ３により、分岐されて、光検
出器１０内の受光素子１１に行くレーザ光１２と直進し
て元のレーザユニット１に向かうレーザ光１３とに分け
られる。そして、反射鏡５をＺ軸上で駆動する反射鏡移
動機構１８が設けられている。
なる半導体レーザユニットの発光点認識装置の構成は次
のようなものである。レーザユニット１のレーザ光の出
射方向に対して、レンズ２、ビームスプリッタ３、レン
ズ４及び反射鏡５が一直線上（Ｚ軸上）に配置されてい
る。レーザユニット１から出射されたレーザ光６は、レ
ンズ２により平行光となり、ビームスプリッタ３を通過
して、直進するレーザ光７及び分岐されるレーザ光８と
に分けられる。直進したレーザ光７はレンズ４で集光さ
れて反射鏡５に収束する。反射鏡５で反射されたレーザ
光９は、ビームスプリッタ３により、分岐されて、光検
出器１０内の受光素子１１に行くレーザ光１２と直進し
て元のレーザユニット１に向かうレーザ光１３とに分け
られる。そして、反射鏡５をＺ軸上で駆動する反射鏡移
動機構１８が設けられている。
【００２０】一方、分岐したレーザ光８は、反射させる
のためのビームスプリッタ１４で上方に曲げられ、集光
レンズ１５及び１６を通過して、ＣＣＤカメラ１７のＣ
ＣＤ素子上に集光される。集光レンズ（可動レンズ）１
６には移動調整部品１９に取り付けられ、レンズ移動機
構２０によって制御されている。ＣＣＤカメラ１７には
テレビモニタ２１及び画像データ処理装置２２が接続さ
れている。また、光検出器１０内の受光素子１１には受
光信号処理装置２３が接続されている。また、レーザユ
ニット１はＸＹ移動機構２５上に装着されており、レー
ザユニット１の発光素子（レーザ素子）を発光制御する
発光制御器２４が接続されている。そして、これらの機
構及び信号処理装置、即ち、反射鏡移動機構１８、レン
ズ移動機構２０、ＸＹ移動機構２５、画像データ処理装
置２２、受光信号処理装置２３及び発光制御器２４はシ
ステム制御装置２６によって制御されている。
のためのビームスプリッタ１４で上方に曲げられ、集光
レンズ１５及び１６を通過して、ＣＣＤカメラ１７のＣ
ＣＤ素子上に集光される。集光レンズ（可動レンズ）１
６には移動調整部品１９に取り付けられ、レンズ移動機
構２０によって制御されている。ＣＣＤカメラ１７には
テレビモニタ２１及び画像データ処理装置２２が接続さ
れている。また、光検出器１０内の受光素子１１には受
光信号処理装置２３が接続されている。また、レーザユ
ニット１はＸＹ移動機構２５上に装着されており、レー
ザユニット１の発光素子（レーザ素子）を発光制御する
発光制御器２４が接続されている。そして、これらの機
構及び信号処理装置、即ち、反射鏡移動機構１８、レン
ズ移動機構２０、ＸＹ移動機構２５、画像データ処理装
置２２、受光信号処理装置２３及び発光制御器２４はシ
ステム制御装置２６によって制御されている。
【００２１】次に位置認識方法について説明する。ＸＹ
Ｚの位置認識は図１のＣＣＤカメラ１７を中心とした左
半分の光学系が用いられる。まず、レーザ発光点ＸＹ位
置認識を行う。レーザ発光点ＸＹ位置認識方法はＣＣＤ
カメラ１７の発光点の画像データの最も大きい画素を見
つけ、これを（ｘｍ、ｙｍ）とする。そして、ＣＣＤカ
メラ１７の予め設定した光軸上の発光点のＸＹ位置を
（ｘｏ、ｙｏ）とすると、ΔＸ＝│ｘｍ−ｘｏ│、ΔＹ
＝│ｙｍ−ｙｏ│、とし、このΔＸ及びΔＹの大きさが
規定の値、例えば、ΔＸ≦０．５〜５．０μｍ、ΔＹ≦
０．５〜５．０μｍ、の規定の値となるまで画像データ
からＸＹ位置のずれを算出し、ＸＹ移動機構２５をＸ方
向、Ｙ方向に移動させて、発光点と光軸との調整を行
う。調整前のＸ位置、Ｙ位置のずれはＸ＝約±１００μ
ｍ程度、Ｙ＝約±１００μｍ程度であった。 レーザ発
光点ＸＹ位置が規定の光軸ＸＹ位置（ｘｏ、ｙｏ）に調
整できた後、次にレーザ発光点Ｚ位置認識を行う。ＣＣ
Ｄカメラ１７によるレーザ発光点Ｚ位置認識方法は可動
レンズ１６をレンズ移動機構２０による移動調整部品１
９により移動させながら、ＣＣＤカメラ１７の発光点強
度の画像データを取り込む。
Ｚの位置認識は図１のＣＣＤカメラ１７を中心とした左
半分の光学系が用いられる。まず、レーザ発光点ＸＹ位
置認識を行う。レーザ発光点ＸＹ位置認識方法はＣＣＤ
カメラ１７の発光点の画像データの最も大きい画素を見
つけ、これを（ｘｍ、ｙｍ）とする。そして、ＣＣＤカ
メラ１７の予め設定した光軸上の発光点のＸＹ位置を
（ｘｏ、ｙｏ）とすると、ΔＸ＝│ｘｍ−ｘｏ│、ΔＹ
＝│ｙｍ−ｙｏ│、とし、このΔＸ及びΔＹの大きさが
規定の値、例えば、ΔＸ≦０．５〜５．０μｍ、ΔＹ≦
０．５〜５．０μｍ、の規定の値となるまで画像データ
からＸＹ位置のずれを算出し、ＸＹ移動機構２５をＸ方
向、Ｙ方向に移動させて、発光点と光軸との調整を行
う。調整前のＸ位置、Ｙ位置のずれはＸ＝約±１００μ
ｍ程度、Ｙ＝約±１００μｍ程度であった。 レーザ発
光点ＸＹ位置が規定の光軸ＸＹ位置（ｘｏ、ｙｏ）に調
整できた後、次にレーザ発光点Ｚ位置認識を行う。ＣＣ
Ｄカメラ１７によるレーザ発光点Ｚ位置認識方法は可動
レンズ１６をレンズ移動機構２０による移動調整部品１
９により移動させながら、ＣＣＤカメラ１７の発光点強
度の画像データを取り込む。
【００２２】次に、図２に示すように、規定の光軸ＸＹ
位置（ｘｏ、ｙｏ）における画像データをレーザ光強度
として画像エリア内のＣＣＤ信号の最大値を見つけ、移
動調整部品１９のＺ方向の移動の中でどの位置で画像エ
リア内のＣＣＤ信号が最大になるかを探索し、その画像
エリア内のＣＣＤ信号が最大となるＺ位置（ｚｐ）をレ
ーザ発光点のＺ位置（ｚｏ）として認識する。この探索
時の画像エリアは任意のスレッショルドレベルでの発光
点のＸＹ方向の大きさで決定される。移動調整部品１９
をＺ方向に設定した定ピッチΔｚで移動させて、これに
対応するデータサンプルを最小二乗法による二次回帰分
析によりＺ位置（ｚｐ）を正確に計算により算出する。
画素１つだけでなく画像エリア内の最大値をみつけてい
くことでレーザユニット１のレーザ出射光の光軸ずれに
よるＣＣＤカメラ１７の画像処理認識ズレを無くすこと
ができる。調整前のＺ位置のずれは、Ｚ＝約±２０〜３
０μｍ程度であり、調整後のＺ位置のずれは約±数μｍ
程度以内である。
位置（ｘｏ、ｙｏ）における画像データをレーザ光強度
として画像エリア内のＣＣＤ信号の最大値を見つけ、移
動調整部品１９のＺ方向の移動の中でどの位置で画像エ
リア内のＣＣＤ信号が最大になるかを探索し、その画像
エリア内のＣＣＤ信号が最大となるＺ位置（ｚｐ）をレ
ーザ発光点のＺ位置（ｚｏ）として認識する。この探索
時の画像エリアは任意のスレッショルドレベルでの発光
点のＸＹ方向の大きさで決定される。移動調整部品１９
をＺ方向に設定した定ピッチΔｚで移動させて、これに
対応するデータサンプルを最小二乗法による二次回帰分
析によりＺ位置（ｚｐ）を正確に計算により算出する。
画素１つだけでなく画像エリア内の最大値をみつけてい
くことでレーザユニット１のレーザ出射光の光軸ずれに
よるＣＣＤカメラ１７の画像処理認識ズレを無くすこと
ができる。調整前のＺ位置のずれは、Ｚ＝約±２０〜３
０μｍ程度であり、調整後のＺ位置のずれは約±数μｍ
程度以内である。
【００２３】さらに、従来の画像処理によるＺ位置認識
方法において、「画像データ取り込み」→「画像データ
処理」→「レンズ移動（ΔＺ）」・・・・の繰り返しに
よりデータを積上げて、設定されたＺ位置の範囲にある
ことを認識する最終的な処理を実行する演算の流れであ
り、処理方法がシーケンシャルのため長い時間を要して
いた。
方法において、「画像データ取り込み」→「画像データ
処理」→「レンズ移動（ΔＺ）」・・・・の繰り返しに
よりデータを積上げて、設定されたＺ位置の範囲にある
ことを認識する最終的な処理を実行する演算の流れであ
り、処理方法がシーケンシャルのため長い時間を要して
いた。
【００２４】一方、本発明は「画像データ取り込み」→
「レンズ移動（ΔＺ）」・・・・の処理サイクルであ
り、「画像データ処理」はこのレンズ移動の処理サイク
ルから分離して、「画像データメモリ転送」→「画像デ
ータ処理」→・・・・のように、画像取り込み後画像デ
ータ処理せずに１回目の画像取り込み後次の測定位置へ
移動している間に一旦取り込んだデータを別のメモリ上
に移しておき、２回目以降の画像取り込みからは、取り
込みと同時に前回の画像データを移したメモリのデータ
を処理してこれを繰り返すことで画像処理分の時間を短
縮している。この様子を図３に示す。
「レンズ移動（ΔＺ）」・・・・の処理サイクルであ
り、「画像データ処理」はこのレンズ移動の処理サイク
ルから分離して、「画像データメモリ転送」→「画像デ
ータ処理」→・・・・のように、画像取り込み後画像デ
ータ処理せずに１回目の画像取り込み後次の測定位置へ
移動している間に一旦取り込んだデータを別のメモリ上
に移しておき、２回目以降の画像取り込みからは、取り
込みと同時に前回の画像データを移したメモリのデータ
を処理してこれを繰り返すことで画像処理分の時間を短
縮している。この様子を図３に示す。
【００２５】このように、従来の図４の受光素子６３及
びピンホール６２の光学系を省き、レンズやビームスプ
リッタの配置を変えＣＣＤカメラによるレーザ発光点Ｘ
ＹＺ位置認識方法を使う構成により、ＸＹＺ位置の認識
と位置決めがＣＣＤカメラの光学系構成だけでできるよ
うになり、Ｚ位置認識時間や移動時間を短縮し、レーザ
発光点ＸＹＺ位置認識と特性信号計測が両方できる。
びピンホール６２の光学系を省き、レンズやビームスプ
リッタの配置を変えＣＣＤカメラによるレーザ発光点Ｘ
ＹＺ位置認識方法を使う構成により、ＸＹＺ位置の認識
と位置決めがＣＣＤカメラの光学系構成だけでできるよ
うになり、Ｚ位置認識時間や移動時間を短縮し、レーザ
発光点ＸＹＺ位置認識と特性信号計測が両方できる。
【００２６】また、従来の光学系では、ＣＣＤカメラに
よる位置認識後、レーザユニットの特性信号の計測を行
う時には別の測定系に移動していたため、位置精度のば
らつきが大きかったが、本発明ではこれらの問題点も解
決している。
よる位置認識後、レーザユニットの特性信号の計測を行
う時には別の測定系に移動していたため、位置精度のば
らつきが大きかったが、本発明ではこれらの問題点も解
決している。
【００２７】次に、レーザユニットの特性測定について
説明する。これには図１の反射鏡移動機構１８及び光検
出器１０を中心とした右半分の光学系が用いられる。
説明する。これには図１の反射鏡移動機構１８及び光検
出器１０を中心とした右半分の光学系が用いられる。
【００２８】図１において、本発明の一実施の形態より
なる半導体レーザユニットの発光点認識装置の構成は次
のようなものである。レーザユニット１から出射された
レーザ光６は、レンズ２により平行光となり、ビームス
プリッタ３を通過し、直進したレーザ光７はレンズ４で
集光されて反射鏡５に収束する。反射鏡５で反射された
レーザ光９は、ビームスプリッタ３により分岐されて、
レーザ光１２となり、光検出器１０内の受光素子１１に
より電気信号に変換される。
なる半導体レーザユニットの発光点認識装置の構成は次
のようなものである。レーザユニット１から出射された
レーザ光６は、レンズ２により平行光となり、ビームス
プリッタ３を通過し、直進したレーザ光７はレンズ４で
集光されて反射鏡５に収束する。反射鏡５で反射された
レーザ光９は、ビームスプリッタ３により分岐されて、
レーザ光１２となり、光検出器１０内の受光素子１１に
より電気信号に変換される。
【００２９】反射鏡移動機構１８の制御により反射鏡５
を調整して、レーザユニット１から出射されたレーザ光
６の電気光学特性、例えば、レーザ発振開始電流Ｉｔ
ｈ、動作電流Ｉｏｐなどがレーザ動作電圧Ｖｏｐ、モニ
タ電流Ｉｍとの関係において測定される。
を調整して、レーザユニット１から出射されたレーザ光
６の電気光学特性、例えば、レーザ発振開始電流Ｉｔ
ｈ、動作電流Ｉｏｐなどがレーザ動作電圧Ｖｏｐ、モニ
タ電流Ｉｍとの関係において測定される。
【００３０】さらに、レーザ光１２をビームスプリッタ
により分岐し、分光器を中心とした光学系を装備するこ
とにより、レーザユニットのその他のレーザの光学特性
である発振波長λ、垂直拡がり角θ⊥や水平拡がり角θ
‖などを同時に測定することができる。
により分岐し、分光器を中心とした光学系を装備するこ
とにより、レーザユニットのその他のレーザの光学特性
である発振波長λ、垂直拡がり角θ⊥や水平拡がり角θ
‖などを同時に測定することができる。
【００３１】一実施の形態よりなるホログラムレーザの
場合、従来法では約２０〜３０秒／個の測定時間を要し
ていたものが、本発明の場合は約４〜５秒／個程度まで
計測時間を短縮することができた。
場合、従来法では約２０〜３０秒／個の測定時間を要し
ていたものが、本発明の場合は約４〜５秒／個程度まで
計測時間を短縮することができた。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１のレー
ザ発光点認識装置によれば、レーザ発光点のＸ、Ｙ、Ｚ
位置認識とレーザユニットの電気光学的特性の計測を高
精度で、且つ迅速にすることができる。
ザ発光点認識装置によれば、レーザ発光点のＸ、Ｙ、Ｚ
位置認識とレーザユニットの電気光学的特性の計測を高
精度で、且つ迅速にすることができる。
【００３３】また、本発明の請求項２のレーザ発光点認
識装置によれば、レーザ発光点のＸ、Ｙ、Ｚ位置認識と
レーザユニットの電気光学的特性の計測をそれぞれ独立
に平行して処理することができると共に、計測時間の短
縮及び高精度化を行うことができる。
識装置によれば、レーザ発光点のＸ、Ｙ、Ｚ位置認識と
レーザユニットの電気光学的特性の計測をそれぞれ独立
に平行して処理することができると共に、計測時間の短
縮及び高精度化を行うことができる。
【００３４】また、本発明の請求項３のレーザ発光点認
識方法によれば、レーザユニットを載置したＸＹ移動機
構を調整してＸＹ位置を計測後、可動レンズの移動によ
りＺ点を計測することにより、レーザ発光点のＸ、Ｙ、
Ｚ位置認識を高精度で、且つ迅速にすることができる。
識方法によれば、レーザユニットを載置したＸＹ移動機
構を調整してＸＹ位置を計測後、可動レンズの移動によ
りＺ点を計測することにより、レーザ発光点のＸ、Ｙ、
Ｚ位置認識を高精度で、且つ迅速にすることができる。
【００３５】また、本発明の請求項４のレーザ発光点認
識方法によれば、可動レンズを定ピッチで移動させ、そ
れぞれに対応したＣＣＤカメラからの画像データを演算
処理によりＺ点を算出することにより、レーザ発光点の
Ｘ、Ｙ、Ｚ位置認識を高精度で、且つ迅速にすることが
できる。
識方法によれば、可動レンズを定ピッチで移動させ、そ
れぞれに対応したＣＣＤカメラからの画像データを演算
処理によりＺ点を算出することにより、レーザ発光点の
Ｘ、Ｙ、Ｚ位置認識を高精度で、且つ迅速にすることが
できる。
【００３６】また、本発明の請求項５のレーザ発光点認
識方法によれば、画像データ取り込みと画像データの処
理とを並列処理することにより、計測時間の短縮及び高
精度化を行うことができる。
識方法によれば、画像データ取り込みと画像データの処
理とを並列処理することにより、計測時間の短縮及び高
精度化を行うことができる。
【００３７】さらに、本発明の請求項６のレーザ発光点
認識方法によれば、レーザ発光点のＸ、Ｙ、Ｚ位置認識
とレーザユニットの電気光学的特性の計測をそれぞれ独
立に平行して処理することができると共に、計測時間の
短縮及び高精度化を行うことができることに加えて、反
射鏡を光学軸上で駆動し、その反射光を光検出器内の受
光素子により検知し、レーザの電気光学特性を計測する
ことにより、レーザユニットを取り外すことなく、さら
に迅速且つ高精度でレーザの電気光学特性を計測するこ
とができる。また、本発明の請求項７のレーザ発光点認
識装置によれば、レーザ発光点のＸ、Ｙ、Ｚ位置認識と
レーザユニットの電気光学的特性の計測を高精度で、且
つ迅速にすることができる。さらに、請求項８のレーザ
発光点の認識方法によれば、レーザ発光点のＸ、Ｙ、Ｚ
位置認識を高精度で、且つ迅速にすることができる。
認識方法によれば、レーザ発光点のＸ、Ｙ、Ｚ位置認識
とレーザユニットの電気光学的特性の計測をそれぞれ独
立に平行して処理することができると共に、計測時間の
短縮及び高精度化を行うことができることに加えて、反
射鏡を光学軸上で駆動し、その反射光を光検出器内の受
光素子により検知し、レーザの電気光学特性を計測する
ことにより、レーザユニットを取り外すことなく、さら
に迅速且つ高精度でレーザの電気光学特性を計測するこ
とができる。また、本発明の請求項７のレーザ発光点認
識装置によれば、レーザ発光点のＸ、Ｙ、Ｚ位置認識と
レーザユニットの電気光学的特性の計測を高精度で、且
つ迅速にすることができる。さらに、請求項８のレーザ
発光点の認識方法によれば、レーザ発光点のＸ、Ｙ、Ｚ
位置認識を高精度で、且つ迅速にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態よりなるレーザ発光点認
識の光学系構成を示すものである。
識の光学系構成を示すものである。
【図２】本発明の一実施の形態よりなるレーザ発光点認
識装置の発光点認識方法を説明する図であり、横軸に集
光レンズ１６の位置を採り、縦軸にＣＣＤ面受光状態及
びＣＣＤ信号最大値を採り、画像エリア内のＣＣＤ信号
が最大となるＺ位置（ｚｐ）をレーザ発光点のＺ位置
（ｚｏ）として認識することを説明する図である。
識装置の発光点認識方法を説明する図であり、横軸に集
光レンズ１６の位置を採り、縦軸にＣＣＤ面受光状態及
びＣＣＤ信号最大値を採り、画像エリア内のＣＣＤ信号
が最大となるＺ位置（ｚｐ）をレーザ発光点のＺ位置
（ｚｏ）として認識することを説明する図である。
【図３】本発明の一実施の形態よりなるレーザ発光点認
識方法の処理サイクルを示す図であり、「画像データ取
り込み」→「レンズ移動（ΔＺ）」→・・・・の処理サ
イクルと「画像データメモリ転送」→「画像データ処
理」→・・・・の処理サイクルから構成されている。
識方法の処理サイクルを示す図であり、「画像データ取
り込み」→「レンズ移動（ΔＺ）」→・・・・の処理サ
イクルと「画像データメモリ転送」→「画像データ処
理」→・・・・の処理サイクルから構成されている。
【図４】従来の半導体レーザユニットの発光点認識装置
の概略構成図の一例を示す図である。
の概略構成図の一例を示す図である。
【図５】半導体レーザユニットの半導体レーザチップか
らの発光点のＸ、Ｙ、Ｚの位置を定義する図である。
らの発光点のＸ、Ｙ、Ｚの位置を定義する図である。
【図６】従来の半導体レーザユニットの発光点認識装置
における画像処理の流れを示す図である。
における画像処理の流れを示す図である。
１ レーザユニット ２ レンズ ３ ビームスプリッタ ４ レンズ ５ 反射鏡 ６ レーザユニット１から出射されたレーザ光 ７ 直進するレーザ光 ８ 分岐されるレーザ光 ９ 反射鏡５で反射されたレーザ光 １０ 光検出器 １１ 受光素子 １２ レーザ光 １３ レーザユニット１に向かうレーザ光 １４ 反射させるのためのビームスプリッタ １５ 集光レンズ １６ 移動調整部品１９に取り付けられた集光レンズ
（可動レンズ） １７ ＣＣＤカメラ １８ 反射鏡移動機構 １９ 移動調整部品 ２０ レンズ移動機構 ２１ テレビモニタ ２２ 画像データ処理装置 ２３ 受光信号処理装置 ２４ 発光制御器 ２５ レーザユニット１を載置するＸＹ移動機構 ２６ システム制御装置
（可動レンズ） １７ ＣＣＤカメラ １８ 反射鏡移動機構 １９ 移動調整部品 ２０ レンズ移動機構 ２１ テレビモニタ ２２ 画像データ処理装置 ２３ 受光信号処理装置 ２４ 発光制御器 ２５ レーザユニット１を載置するＸＹ移動機構 ２６ システム制御装置
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−32202（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−52528（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−195538（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−35328（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−5032（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−78230（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 1/00 - 1/60 G01M 11/00 - 11/08 H01S 5/00 - 5/50
Claims (8)
- 【請求項１】 レーザユニットからのレーザ光が分岐さ
れたレーザ光のうちの一方の光学軸上に固定レンズ、可
動レンズ及びＣＣＤカメラを配設すると共に、前記分岐
されたレーザ光のうちの他方の光学軸上に可動反射鏡を
配設し、 前記ＣＣＤカメラによる画像データを処理する 画像デー
タ処理装置と、前記可動反射鏡で反射されたレーザ光を
受光して電気信号に変換する光検出器とを備えたことを
特徴とするレーザ発光点認識装置。 - 【請求項２】 レーザユニットのレーザ光をビームスプ
リッタにより分岐し、発光点のＸＹＺ位置認識ができる
光学系とレーザユニットの電気光学的特性を計測する光
学系とから構成され、 前記電気光学的特性を計測する光学系は、反射鏡を光学
軸上で駆動し、その反射光を光検出器により検知し、レ
ーザの電気光学的特性を計測する ことを特徴とするレー
ザ発光点認識装置。 - 【請求項３】 請求項１記載のレーザ発光点認識装置を
用いたレーザ発光点の認識方法であって、レーザユニッ
トを載置したＸＹ移動機構を調整してＸＹ位置を計測
後、可動レンズの移動によりＺ点を計測することを特徴
とするレーザ発光点認識方法。 - 【請求項４】 請求項１記載のレーザ発光点認識装置を
用いたレーザ発光点の認識方法であって、可動レンズを
一定ピッチで移動させ、それぞれに対応したＣＣＤカメ
ラからの画像データを演算処理によりＺ点を算出するこ
とを特徴とするレーザ発光点認識方法。 - 【請求項５】 請求項３記載のレーザ発光点認識方法に
おいて、画像データ取り込みと画像データの処理とを並
列処理することを特徴とするレーザ発光点認識方法。 - 【請求項６】 レーザユニットのレーザ光をビームスプ
リッタにより分岐し、発光点のＸＹＺ位置認識ができる
光学系とレーザユニットの電気光学的特性を計測する光
学系とから構成されるレーザ発光点認識装置を用いたレ
ーザ発光点の認識方法であって、反射鏡を光学軸上で駆
動し、その反射光を光検出器内の受光素子により検知
し、レーザの電気光学的特性を計測することを特徴とす
るレーザ発光点認識方法。 - 【請求項７】 レーザユニットからのレーザ光が分岐さ
れたレーザ光のうちの一方を平行光とする固定レンズ
と、 該固定レンズを通過したレーザ光の光軸上に該光軸の方
向（Ｚ方向）に移動可能に配設されており、該固定レン
ズを通過したレーザ光を集光する可動レンズと、 該可動レンズによって集光されたレーザ光を受光するＣ
ＣＤカメラと、該 ＣＣＤカメラによる画像データを処理する画像処理装
置と、前記分岐されたレーザ光のうちの他方の光軸上に該光軸
の方向（Ｚ方向）に移動可能に配設されており、該分岐
された他方のレーザ光を反射する可動反射鏡と、 該可動反射鏡で反射したレーザ光を受光して電気信号に
変換する光検出器と、 を備えたことを特徴とするレーザ
発光点認識装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載の画像処理装置を用いた
レーザ発光点の認識方法であって、Ｃ ＣＤカメラにおける発光点の画像データに基づき、前
記レーザユニットをＸＹ方向に移動させて、前記発光点
を規定の光軸ＸＹ位置へと調整してから、 前記可動レンズを移動させて、ＣＣＤ信号が最大となる
Ｚ方向の位置探索することを特徴とするレーザ発光点の
認識方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14542496A JP3287767B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | レーザ発光点認識装置及びその認識方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14542496A JP3287767B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | レーザ発光点認識装置及びその認識方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09329489A JPH09329489A (ja) | 1997-12-22 |
| JP3287767B2 true JP3287767B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=15384938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14542496A Expired - Fee Related JP3287767B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | レーザ発光点認識装置及びその認識方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3287767B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111708172A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-09-25 | 宁波傲视智绘光电科技有限公司 | 激光发射端的光斑位置调节方法及系统 |
-
1996
- 1996-06-07 JP JP14542496A patent/JP3287767B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111708172A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-09-25 | 宁波傲视智绘光电科技有限公司 | 激光发射端的光斑位置调节方法及系统 |
| CN111708172B (zh) * | 2020-05-08 | 2022-06-21 | 宁波傲视智绘光电科技有限公司 | 激光发射端的光斑位置调节方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09329489A (ja) | 1997-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |