JP3602437B2 - Method for determining laser beam focal point position, laser beam focal point position determining device, and hologram laser assembling device - Google Patents

Method for determining laser beam focal point position, laser beam focal point position determining device, and hologram laser assembling device Download PDF

Info

Publication number
JP3602437B2
JP3602437B2 JP2000388759A JP2000388759A JP3602437B2 JP 3602437 B2 JP3602437 B2 JP 3602437B2 JP 2000388759 A JP2000388759 A JP 2000388759A JP 2000388759 A JP2000388759 A JP 2000388759A JP 3602437 B2 JP3602437 B2 JP 3602437B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
light
focal point
laser beam
point position
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000388759A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002190135A (en
Inventor
明紀 上山
嘉之 伊藤
弘 田頭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2000388759A priority Critical patent/JP3602437B2/en
Publication of JP2002190135A publication Critical patent/JP2002190135A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3602437B2 publication Critical patent/JP3602437B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくともホログラム素子と集光レンズを有する光学系におけるレーザ光の集光点位置の決定方法およびレーザ光の集光点位置決定装置並びにホログラムレーザ組立装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザ光の集光点位置の決定方法としては、以下のようにして行うものがある。
【０００３】
まず、図６に示すように、図示しないレーザ発光素子を有するステム６１をステムクランプ機構６２でクランプした後、上記レーザ発光素子と接触子６３とを電気的に接触させる。この接触子６３を介してレーザ発光素子に電流を供給して、レーザ発光素子からレーザ光Ｌ２を出射させる。
【０００４】
次に、上記レーザ光Ｌ２を、集光レンズ６５を介してＣＣＤ（電荷結合素子）カメラ６８で受けることにより、レーザ発光画像を得る。
【０００５】
そして、上記集光レンズ６５をＺ方向に移動させて行くと、レーザ発光画像の点状光像の径が変化する。この変化に基づいてレーザ光Ｌ２の集光点位置を決定する。すなわち、上記点状光像の径が最小になるように、集光レンズ６５をＺ方向に移動させて、レーザ光Ｌ２の集光点位置を決定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記レーザ光Ｌ２の集光点位置を決定した後、そのレーザ光Ｌ２の集光点位置にハーフミラーを設置し、ホログラム素子をステム６１上に載置する。そして、上記ホログラム素子の光学調整を行って、ホログラム素子をステム６１に固定する。これにより、上記ホログラム素子が光路上に位置することになって、レーザ光Ｌ２の集光点位置がずれてしまう。このため、上記ホログラム素子を光路上に配置することを考慮して、集光レンズ６５の位置を計算により修正している。
【０００７】
しかしながら、上記集光レンズ６５の位置を計算により修正する場合、レーザ波長やホログラム素子の屈折率などを用いて計算するが、レーザ波長ばらつきやホログラム素子の屈折率ばらつきがあるために、集光レンズ６５の位置を計算により修正できないことがある。要するに、計算に用いた値と異なるレーザ波長,屈折率のレーザ発光素子,ホログラム素子であると、レーザ光Ｌ２の集光点位置がずれてしまうという問題がある。
【０００８】
また、上記計算ではレーザ光Ｌ２の集光点位置の決定時の室温も用いているが、後のホログラム素子の取付時において室温が計算値と異なると、レーザ光Ｌ２の集光点位置がずれてしまうという問題がある。
【０００９】
また、上記計算で補正するには、ホログラム素子からレーザ発光素子までの距離と、ホログラム素子の厚みとを実測する必要があるため、手間がかかるという問題がある。
【００１０】
このような問題を解決する方法としては、ステム６１上にホログラム素子を載置した状態で、レーザ発光画像をＣＣＤカメラ６８で獲得して、そのレーザ発光画像に基づいてレーザ光Ｌ２の集光点位置を決定する方法が考えられる。しかし、上記ホログラム素子を有する光学系でレーザ発光画像を得た場合、ホログラム素子内部で反射したレーザ光による干渉等によりレーザ発光画像の点状光像が不均一になり、レーザ発光点位置の認識精度が悪くなるという欠点がある。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、レーザ光の集光点位置のずれを阻止できると共に、レーザ光の集光点位置を簡単に決定できるレーザ光の集光点位置の決定方法およびレーザ光の集光点位置決定装置並びにホログラムレーザ組立装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のレーザ光の集光点位置の決定方法は、
レーザ発光素子から出射されたレーザ光が入射するホログラム素子と、このホログラム素子を通過した上記レーザ光が入射する集光レンズとを少なくとも有する光学系における上記レーザ光の集光点位置を決定するレーザ光の集光点位置の決定方法において、
上記レーザ発光素子に発振閾値より低い電流を流して、上記レーザ発光素子から光を出射させる工程と、
上記光学系を経由した光によって、少なくとも線状光像を含む発光画像を取得する工程と、
上記集光レンズを光軸方向に移動させる工程と、
上記集光レンズの移動に伴って生じる上記線状光像の変化に基づいて、レーザ光の集光点位置を決定する工程と
を備えたことを特徴としている。
【００１３】
上記構成のレーザ光の集光点位置の決定方法によれば、上記レーザ発光素子に発振閾値より低い電流を流して、レーザ発光素子からレーザ光でない光（ＥＬ光とか自然放出光）を出射させる。これにより、上記ホログラム素子および集光レンズを経由した光によって、少なくとも線状光像を含む発光画像を取得する。
【００１４】
発振閾値よりも低い電流をレーザ発光素子に流すことによって、線状光像と点状光像とからなる発光画像が生じる。この線状光像が最もクリアで強く、かつ、細いときが、光像が焦点を生じていることを意味する。したがって、上記線状光像が最も鋭く強い集光レンズの位置を定め、これを集光点位置とすることができる。もっとも、上記点状光像によっても、集光点位置を定めることができるが、この場合、最も強く鋭い光像の識別が困難であるという問題が生じる。
【００１５】
したがって、本発明では、ホログラム素子および集光レンズを経由したレーザ光によって、線状光像を得て、集光レンズの移動に伴って生じる線状光像の変化に基づいて、レーザ光の集光点位置を決定する。このように、上記レーザ光の集光点位置の決定を、ホログラム素子を有する光路系で行っているから、集光レンズの位置を計算により修正しなくてもよい。つまり、上記集光レンズの位置を直接決定できる。したがって、レーザ波長ばらつきやホログラム素子の屈折率ばらつきの影響を受けず、レーザ光の集光点位置がずれるのを阻止できる。
【００１６】
また、上記レーザ光の集光点位置の決定は、ホログラム素子を有する光路系で行なわれているから、レーザ光の集光点位置の決定時と同じ室温のもとで、ホログラム素子の取付を行える。したがって、上記ホログラム素子の取付時において、レーザ光の集光点位置がずれるの防止できる。
【００１７】
また、上記集光レンズの移動に伴って生じる線状光像の変化に基づいて、レーザ光の集光点位置を決定するから、ホログラム素子の厚み測定、および、レーザ発光素子とホログラム素子との間の距離測定が不要になる。したがって、手間がかからず、レーザ光の集光点位置を容易に決定できる。
【００１８】
一実施形態のレーザ光の集光点位置の決定方法では、上記線状光像の変化は、上記線状光像の光強度を微分した微分強度の変化である。
【００１９】
上記一実施形態のレーザ光の集光点位置の決定方法では、上記線状光像の光強度を微分した微分強度の変化に基づくことにより、線状光像の光強度の変化を精度高くかつ確実に検出できるから、レーザ光の集光点位置を正確に決定できる。
【００２０】
一実施形態のレーザ光の集光点位置では、上記微分強度の変化を示す曲線に対して曲線補間を行って、曲線補間された上記曲線のピーク値を求めて、レーザ光の集光点位置を求める。
【００２１】
上記一実施形態のレーザ光の集光点位置の決定方法では、上記微分強度の変化を示す曲線に対して曲線補間を行うことにより、微分強度の変化を示す曲線において正確なピーク値を求めることができるから、レーザ光の集光点位置を的確に決定できる。
【００２２】
一実施形態のレーザ光の集光点位置の決定方法では、上記微分強度の変化を示す曲線は２次曲線であると共に、上記微分強度における最大値を含む３以上の値を用いて上記曲線補間を行う。
【００２３】
上記一実施形態のレーザ光の集光点位置の決定方法では、上記微分強度における最大値を含む３以上の値を用いて２次曲線による補間を行うことにより、上記集光レンズの移動間隔を大きくしても、曲線補間を正確かつ簡単に行えて、レーザ光の集光点位置を正確に決定できる。
【００２４】
本発明のレーザ光の集光点位置決定装置は、レーザ発光素子から出射されたレーザ光が入射するホログラム素子と、このホログラム素子を通過した上記レーザ光が入射する集光レンズとを少なくとも有する光学系における上記レーザ光の集光点位置を決定するレーザ光の集光点位置決定装置において、上記レーザ発光素子に発振閾値より低い電流を供給する供給手段と、上記光学系を経由した光によって、少なくとも線状光像を含む発光画像を取得する画像取得手段と、上記集光レンズを光軸方向に移動させる移動手段とを備えたことを特徴としている。
【００２５】
上記構成のレーザ光の集光点位置決定装置によれば、上記供給手段を用いてレーザ発光素子に発振閾値より低い電流を供給して、レーザ発光素子から光を出射させる。そして、上記画像取得手段によって、ホログラム素子および集光レンズを経由したレーザ光から、少なくとも線状光像を含む発光画像を取得する。そして、上記集光レンズを光軸方向に移動させると、この集光レンズの移動に伴って線状光像が変化する。この線状光像の変化に基づいて、レーザ光の集光点位置を決定する。
【００２６】
このように、上記レーザ光の集光点位置の決定を、ホログラム素子を有する光路系で行っているから、集光レンズの位置を計算により修正しなくてもよい。つまり、レーザ波長、ホログラム素子の屈折率などの値を用いる計算により、集光レンズの位置を修正しなくても、直接に集光レンズの位置を定めることができる。したがって、レーザ波長ばらつきやホログラム素子の屈折率ばらつきの影響を受けず、レーザ光の集光点位置がずれるのを阻止できる。
【００２７】
また、上記レーザ光の集光点位置の決定は、ホログラム素子を有する光路系で行われているから、レーザ光の集光点位置の決定時と同じ室温のもとで、ホログラム素子の取付を行える。したがって、上記ホログラム素子の取付時において、レーザ光の集光点位置がずれるの防止できる。
【００２８】
また、上記集光レンズの移動に伴って生じる線状光像の変化に基づいて、レーザ光の集光点位置を決定するから、ホログラム素子の厚み測定、および、レーザ発光素子とホログラム素子との間の距離測定も行う必要がない。したがって、手間がかからず、レーザ光の集光点位置を容易に決定できる。
【００２９】
また、上記ホログラム素子の厚み測定、および、レーザ発光素子とホログラム素子との間の距離測定も行わないから、それらの測定に必要となる部材を省け、シンプルな構造にすることができると共に、コストダウンを実現できる。
【００３０】
本発明のホログラムレーザ組立装置は、上記レーザ光の集光点位置決定装置を備えたホログラムレーザ組立装置であって、上記ホログラム素子に関して上記集光レンズと反対側にある受光素子に、上記集光レンズからの戻りレーザ光が上記ホログラム素子を経由して入射するように、上記ホログラム素子の位置を調整する位置調整手段と、上記レーザ発光素子と上記受光素子とを収容するパッケージに対して上記ホログラム素子を固定するために、紫外線を照射する紫外線照射手段とを備えたことを特徴としている。
【００３１】
上記構成のホログラムレーザ組立装置によれば、上記パッケージに例えばＵＶ（紫外線硬化）樹脂を塗付し、このＵＶ樹脂が塗付された部分にホログラム素子を載置する。そして、上記レーザ光の集光点位置決定装置によってレーザ光の集光点位置を測定した後、ホログラム素子で回折されたレーザ光が受光素子に導かれるように、位置調整手段がホログラム素子の位置を調整する。上記ホログラム素子の位置調整が完了すると、紫外線照射手段がホログラム素子に向かって紫外線を照射して、ホログラム素子をパッケージに固定する。
【００３２】
このように、上記レーザ光の集光点位置の決定を、ホログラム素子を有する光路系で行っているから、レーザ光の集光点位置の決定時と同じ室温のもとで、ホログラム素子の光学調整を行える。したがって、上記レーザ光の集光点位置が室温の影響されず、ホログラム素子の光学調整を確実に行うことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザ光の集光点位置決定装置並びにホログラムレーザ組立装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３４】
図１に、本発明の実施の一形態のレーザ光の集光点位置決定装置の概略構成図を示している。なお、紙面に垂直な平面をＸ−Ｙ平面とし、そのＸ−Ｙ平面に垂直な方向をＺ軸方向としている。
【００３５】
上記レーザ光の集光点位置決定装置は、図１に示すように、パッケージとしてのステム１が有するレーザ発光素子（図示せず）に発振閾値より低い電流を供給する供給手段としての接触子３と、そのレーザ発光素子が出射した光Ｌ１から発光画像を取得する画像取得手段としてのＣＣＤカメラ８と、集光レンズ５を光軸方向に移動させる移動手段（図示せず）とを備えている。上記レーザ発光素子から出射された光Ｌ１は、ホログラム素子９、コリメートレンズ４、集光レンズ５、ハーフミラー６および顕微鏡レンズ７を順次経由した後、ＣＣＤカメラ８に達している。また、上記ステム１はステムクランプ機構２でクランプされており、そのステムクランプ機構２は水平方向つまりＸＹ方向に移動可能である。また、上記ステム１上にはホログラム素子９が載置されていて、このホログラム素子９と集光レンズ５の間にコリメートレンズ４を配置している。その集光レンズ５の上方つまり＋Ｚ方向には、ハーフミラー６が位置している。このハーフミラー６における集光状態は、顕微鏡レンズ７を介してＣＣＤカメラ８で認識することができる。図示しないが、上記ステム１内には受光素子が収容されている。また、上記接触子３は、図示しない定電流源に接続されている。
【００３６】
上記レーザ光の集光点位置決定装置は、以下の（１）〜（７）のようにしてレーザ光の集光点位置を決定する。
【００３７】
（１） まず、上記ステムクランプ機構２でステム１をクランプした後、ステム１に接触子３を接続することにより、レーザ発光端子と接触子３とを電気的に接触させる。そして、発振閾値より低い電流を、接触子３を介してレーザ発光素子へ流す。
【００３８】
（２） そして、上記集光レンズ５をＺ方向に移動させて、あらかじめ指定された位置に集光レンズ５を位置させる。このときの集光レンズ５のＺ位置は、レーザ発光ばらつきがあっても、ＣＣＤカメラ８でレーザ発光画像を認識できる位置である。つまり、上記集光レンズのＺ位置は、レーザ波長ばらつきがあっても、あるいは、ステム１に対するレーザ発光素子の取付高さにばらつきがあっても、ＣＣＤカメラ８でレーザ発光画像を常時認識できる位置である。
【００３９】
（３） 次に、上記ホログラム素子９、コリメートレンズ４、集光レンズ５、ハーフミラー６、および顕微鏡レンズ７を順次経由した光Ｌ１によってＣＣＤカメラ８でレーザ発光画像を得て、そのレーザ発光画像を表示装置１２に表示する。ここで、レーザ発光画像はレーザ発振前の光Ｌ１による像であるから、干渉による不均一が生じにくい。この表示装置１２の表示画面の中心に点状光像がくるように、ステムクランプ機構２をＸＹ方向に移動させて、ステム１のＸＹセンタリングを行う。
【００４０】
（４） 次に、上記集光レンズ５を、＋Ｚ方向つまりハーフミラー６側に向かって大きく移動させる。引き続いて、上記集光レンズ５を、−Ｚ方向つまりコリメートレンズ４側に向かって小さく移動させた後、レーザ発光画像をＣＣＤカメラ８で取得する。そして、上記集光レンズ５を−Ｚ方向に複数回移動させ、その集光レンズ５の各位置において、レーザ発光画像をＣＣＤカメラ８で取得する。なお、上記集光レンズ５は、少なくとも、光Ｌ１の集光点位置がばらつく範囲に対応する距離を移動させる。上記レーザ発光画像によれば、光Ｌ１の集光点位置付近にハーフミラー６がある場合は、図２（ａ）に示すように、点状光像の両側に線状光像が生じる一方、光Ｌ１の集光点位置から外れた位置にハーフミラー６がある場合は、図２（ｂ）に示すように、点状光像の両側に線状光像が生じない。
【００４１】
（５） そして、上記集光レンズ５のＺ軸位置を変えながら獲得した複数のレーザ発光画像の夫々において、図３に示すように、点状光像両側の線状光像の光強度を微分した微分強度（図３ではＹ軸微分値と記す）と、取込画像のＹ軸方向の位置との関係を得る。そして、上記集光レンズ５のＺ位置Ｚ１,Ｚ２,…の夫々においてＹ方向微分強度の最大値を選びし、その最大値を各Ｚ位置Ｚ１,Ｚ２,…における線状光像の微分強度Ｉｄとする。
【００４２】
（６） 次に、図４に示すように、上記集光レンズ５のＺ位置Ｚ１,Ｚ２,…と、線状光像の微分強度Ｉｄとの関係を示すグラフにおいて、線状光像の微分強度Ｉｄの最大値を示す点Ｐ１と、そのＰ１近傍のＰ２,Ｐ３とを用いて曲線補間を行った後、再度、線状光像の微分強度Ｉｄのピーク値を示す点を選択する。ここでは、点Ｐ１より大きな微分強度Ｉｄを示すＰMAXを得られる。このＰMAXに対応するＺ位置が、光Ｌ１の集光点位置となる。即ち、発光点の像がハーフミラー６に正しく結像する位置であり、レーザ光の集光点位置となる。
【００４３】
（７） 最後に、上記光Ｌ１の集光点位置に集光レンズ５のＺ軸位置が一致するように、集光レンズ５を移動させる。
【００４４】
このように、レーザ光の集光点位置の決定を、ホログラム素子９を有する光路系で行っているから、レーザ光の集光点位置の決定後、集光レンズ５の位置を計算により修正しなくてもよい。つまり、レーザ波長、ホログラム素子９の屈折率などの値を用いる計算により、集光レンズ５の位置を修正しなくても、集光レンズ５の位置を直接定めることができる。したがって、レーザ波長ばらつきやホログラム素子９の屈折率ばらつきの影響を受けず、光Ｌ１の集光点位置がずれるのを阻止できる。
【００４５】
また、上記レーザ光の集光点位置の決定は、ホログラム素子９を有する光路系で行われているから、レーザ光の集光点位置の決定時と同じ室温のもとで、ホログラム素子９の取付を行える。したがって、上記ホログラム素子９の取付時において、レーザ光の集光点位置がずれるのを防止できる。
【００４６】
また、上記集光レンズ５の移動に伴って生じる線状光像の変化に基づいて、レーザ光の集光点位置を決定するから、ホログラム素子９の厚み測定、および、レーザ発光素子とホログラム素子９との間の距離測定も行う必要がない。したがって、手間がかからず、レーザ光の集光点位置を容易に決定できる。
【００４７】
また、上記ホログラム素子９の厚み測定、および、レーザ発光素子とホログラム素子９との間の距離測定も行わないから、それらの測定に必要となる部材を省け、シンプルな構造にすることができると共に、コストダウンを実現できる。
【００４８】
また、上記線状光像の光強度を微分した微分強度Ｉｄの変化に基づくことにより、線状光像の光強度の変化を高精度かつ確実に検出できるから、レーザ光の集光点位置を正確に決定できる。
【００４９】
また、上記微分強度Ｉｄの変化を示す曲線に対して曲線補間を行うことにより、微分強度の変化を示す曲線において正確なピーク値を求めることができるから、レーザ光の集光点位置を的確に決定できる。
【００５０】
また、上記微分強度Ｉｄの最大値を示す点Ｐ１と、Ｐ２,Ｐ３との３点を用いて２次曲線による補間を行っているから、集光レンズ５の移動間隔を大きくしても、曲線補間を正確かつ簡単に行える。したがって、レーザ光の集光点位置を正確に決定できる。
【００５１】
上記実施の形態では、集光レンズ５を通過した光Ｌ１をハーフミラー６および顕微鏡レンズ７を介してＣＣＤカメラ８で受けていたが、集光レンズ５を通過した光Ｌ１を直接ＣＣＤカメラ８で受けてもよい。このように、集光レンズ５を通過した光Ｌ１を直接ＣＣＤカメラ８で受ける場合、集光レンズ５は移動させずに、ＣＣＤカメラ８を±Ｚ方向に移動させて、光Ｌ１の集光点位置を決定してもよい。
【００５２】
また、上記実施の形態では、線状光像の微分強度Ｉｄの最大値を示す点Ｐ１と、そのＰ１近傍のＰ２,Ｐ３との３点を用いて曲線補間を行ったが、点Ｐ１と、そのＰＰ２またはＰ３との２点を用いて曲線補間を行ってもよい。つまり、少なくとも最大値Ｐ１と、他の１点とを用いて、曲線補間を行えばよい。
【００５３】
図５に、上記レーザ光の集光点位置決定装置を備えたホログラムレーザ組立装置の概略構成図を示す。なお、図１と同じ構成部材には、同一参照番号を付して説明を省略する。また、表示装置１２の図示も省略している。
【００５４】
上記ホログラムレーザ組立装置は、図５に示すように、ホログラム素子９で回折された光Ｌ１が受光素子に導かれるように、ホログラム素子９のＸＹ位置および角度を調整する位置調整手段としての微動爪１０と、レーザ発光素子と受光素子とを収容しているステム１に対してホログラム素子９を固定するために、ＵＶを照射する紫外線照射手段としてのＵＶ照射装置１１とを備えている。上記ステム１に接触させる接触子５３は、レーザ発光素子への出力端子を有すると共に、受光素子からの入力端子を有している。また、上記接触子５３は、図示しない定電流源に接続されている。
【００５５】
上記構成のホログラムレーザ組立装置によれば、レーザ光の集光点位置決定装置でレーザ光の集光点位置を測定した後、レーザ発光素子をレーザ発振させ、受光素子の出力値が定格出力値になるように、レーザ発光素子の出力を調整する。そして、上記受光素子の出力値におけるフォーカス誤差信号が０になるようにホログラム素子９の位置を微調整する。上記ホログラム素子９のステム１に対する位置が決まると、ＵＶ照射装置１１から紫外線を照射する。これにより、あらかじめステムに塗付されたＵＶ樹脂が固化して、ホログラム素子がステムに固定される。
【００５６】
このように、レーザ光の集光点位置の決定を、ホログラム素子９を有する光路系で行っているから、レーザ光の集光点位置の決定時と同じ室温のもとで、ホログラム素子９の光学調整を行える。したがって、上記レーザ光の集光点位置が室温の影響されず、ホログラム素子９の光学調整を確実に行うことができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明のレーザ光の集光点位置の決定方法は、集光点位置の決定を、ホログラム素子を有する光路系で行っているから、レーザ波長ばらつきやホログラム素子の屈折率ばらつきの影響を受けず、レーザ光の集光点位置がずれるのを阻止できる。
【００５８】
また、上記レーザ光の集光点位置の決定は、ホログラム素子を有する光路系で行われていることによって、レーザ光の集光点位置の決定時と同じ室温のもとで、ホログラム素子の取付を行えるから、ホログラム素子の取付時において、レーザ光の集光点位置がずれるのを防止できる。
【００５９】
また、上記集光レンズの移動に伴って生じる線状光像の変化に基づいて、レーザ光の集光点位置を決定することにより、ホログラム素子の厚み測定、および、レーザ発光素子とホログラム素子との間の距離測定が不要になるから、手間がかからず、レーザ光の集光点位置を容易に決定できる。
【００６０】
一実施形態のレーザ光の集光点位置の決定方法は、上記線状光像の光強度を微分した微分強度の変化に基づくことにより、線状光像の光強度の変化を高精度かつ確実に検出できるから、レーザ光の集光点位置を正確に決定できる。
【００６１】
一実施形態のレーザ光の集光点位置の決定方法は、上記微分強度の変化を示す曲線に対して曲線補間を行うことにより、微分強度の変化を示す曲線において正確なピーク値を求めることができるから、レーザ光の集光点位置を的確に決定できる。
【００６２】
一実施形態のレーザ光の集光点位置の決定方法は、上記微分強度における最大値を含む３以上の値を用いて２次曲線による補間を行うことにより、上記集光レンズの移動間隔を大きくしても、曲線補間を正確かつ簡単に行えて、レーザ光の集光点位置を正確に決定できる。
【００６３】
本発明のレーザ光の集光点位置決定装置は、上記レーザ光の集光点位置の決定を、ホログラム素子を有する光路系で行っているから、レーザ波長ばらつきやホログラム素子の屈折率ばらつきの影響を受けず、レーザ光の集光点位置がずれるのを阻止できる。
【００６４】
また、上記レーザ光の集光点位置の決定は、ホログラム素子を有する光路系で行われているから、レーザ光の集光点位置の決定時と同じ室温のもとで、ホログラム素子の取付を行えて、ホログラム素子の取付時において、レーザ光の集光点位置がずれるのを防止できる。
【００６５】
また、上記集光レンズの移動に伴って生じる線状光像の変化に基づいて、レーザ光の集光点位置を決定するから、ホログラム素子の厚み測定、および、レーザ発光素子とホログラム素子との間の距離測定も行う必要がなく、レーザ光の集光点位置を容易に決定できる。
【００６６】
また、上記ホログラム素子の厚み測定、および、レーザ発光素子とホログラム素子との間の距離測定も行わないから、それらの測定に必要となる部材を省け、シンプルな構造にすることができると共に、コストダウンを実現できる。
【００６７】
本発明のホログラムレーザ組立装置は、上記レーザ光の集光点位置の決定を、ホログラム素子を有する光路系で行っているから、レーザ光の集光点位置の決定時と同じ室温のもとで、ホログラム素子の光学調整を行えて、レーザ光の集光点位置が室温の影響でされず、ホログラム素子の光学調整を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の一形態のレーザ光の集光点位置決定装置の概略構成図である。
【図２】図２（ａ）は、光Ｌ１の集光点位置付近にハーフミラーがある場合のレーザ発光画像であり、図２（ｂ）は、光Ｌ１の集光点位置から外れた位置にハーフミラーがある場合のレーザ発光画像である。
【図３】図３は、集光レンズのＺ位置とＹ軸微分値との関係を示す図である。
【図４】図４は、上記集光レンズのＺ位置と線状光像の微分強度との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の実施の一形態のホログラムレーザ組立装置の概略構成図である。
【図６】図６は、従来のレーザ光の集光点位置決定装置の概略構成図である。
【符号の説明】
５ 集光レンズ
８ ＣＣＤカメラ
９ ホログラム素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for determining a laser light focal point position in an optical system having at least a hologram element and a condenser lens, a laser light focal point position determining apparatus, and a hologram laser assembling apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of determining the focal point position of laser light, there is a method performed as follows.
[0003]
First, as shown in FIG. 6, after a stem 61 having a laser light emitting element (not shown) is clamped by a stem clamp mechanism 62, the laser light emitting element and the contact 63 are brought into electrical contact. A current is supplied to the laser light emitting element through the contact 63 to cause the laser light emitting element to emit a laser beam L2.
[0004]
Next, the laser light L2 is received by a CCD (Charge Coupled Device) camera 68 via a condenser lens 65, thereby obtaining a laser emission image.
[0005]
When the condenser lens 65 is moved in the Z direction, the diameter of the point light image of the laser emission image changes. The focal point position of the laser beam L2 is determined based on this change. That is, the condenser lens 65 is moved in the Z direction so that the diameter of the point light image is minimized, and the focal point position of the laser light L2 is determined.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, after determining the focal point position of the laser beam L2, a half mirror is installed at the focal point position of the laser beam L2, and the hologram element is mounted on the stem 61. Then, the hologram element is optically adjusted to fix the hologram element to the stem 61. As a result, the hologram element is located on the optical path, and the focal point position of the laser beam L2 is shifted. Therefore, the position of the condenser lens 65 is corrected by calculation in consideration of disposing the hologram element on the optical path.
[0007]
However, when correcting the position of the condenser lens 65 by calculation, calculation is performed using the laser wavelength, the refractive index of the hologram element, and the like. The position of 65 may not be corrected by calculation. In short, if the laser light emitting element or the hologram element has a laser wavelength and a refractive index different from the values used in the calculation, there is a problem in that the focal point position of the laser light L2 is shifted.
[0008]
In the above calculation, the room temperature at the time of determining the focal point position of the laser beam L2 is also used. However, if the room temperature differs from the calculated value when the hologram element is mounted later, the focal point position of the laser beam L2 is shifted. Problem.
[0009]
Further, in order to correct by the above calculation, it is necessary to actually measure the distance from the hologram element to the laser light emitting element and the thickness of the hologram element.
[0010]
As a method for solving such a problem, a laser emission image is acquired by the CCD camera 68 in a state where the hologram element is mounted on the stem 61, and the focal point of the laser light L2 is determined based on the laser emission image. A method for determining the position is conceivable. However, when a laser emission image is obtained by the optical system having the hologram element, the point light image of the laser emission image becomes non-uniform due to interference by laser light reflected inside the hologram element, and the position of the laser emission point is recognized. There is a disadvantage that accuracy is deteriorated.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of determining a laser light focusing point position and a method of determining a laser light focusing point position, which can prevent a shift of a laser light focusing point position and can easily determine a laser light focusing point position. An object of the present invention is to provide a point position determining device and a hologram laser assembling device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the method of determining the focal point position of laser light of the present invention,
Laser light emitted from the laser light emitting element enters Hologram element The laser light passing through this hologram element is incident Condenser lens When To at least In an optical system the above In the method of determining the focal point position of the laser light to determine the focal point position of the laser light,
Flowing a current lower than the oscillation threshold to the laser light emitting element, to emit light from the laser light emitting element,
A step of acquiring a luminescence image including at least a linear light image by light passing through the optical system,
Moving the condenser lens in the optical axis direction;
A step of determining the position of the focal point of the laser light based on a change in the linear light image caused by the movement of the condenser lens;
It is characterized by having.
[0013]
According to the method for determining the focal point position of laser light having the above-described configuration, a current lower than the oscillation threshold is applied to the laser light emitting element to cause the laser light emitting element to emit non-laser light (EL light or spontaneous emission light). . Thus, a light emission image including at least a linear light image is obtained by the light passing through the hologram element and the condenser lens.
[0014]
When a current lower than the oscillation threshold is passed through the laser light emitting element, a light emission image including a linear light image and a point light image is generated. When the linear light image is the clearest, strongest, and thinner, it means that the light image has a focus. Therefore, it is possible to determine the position of the condensing lens where the linear light image is sharpest and strong, and this is set as the condensing point position. Of course, the position of the light-converging point can be determined also by the point light image, but in this case, it is difficult to identify the strongest and sharp light image.
[0015]
Therefore, in the present invention, a linear light image is obtained by the laser light passing through the hologram element and the condensing lens, and the laser light is collected based on a change in the linear light image caused by the movement of the condensing lens. Determine the position of the light spot. As described above, since the position of the focal point of the laser beam is determined by the optical path system having the hologram element, the position of the condenser lens does not have to be corrected by calculation. That is, the position of the condenser lens can be directly determined. Therefore, it is possible to prevent the position of the laser light condensing point from being shifted without being affected by the variation in the laser wavelength or the variation in the refractive index of the hologram element.
[0016]
Further, since the position of the laser beam converging point is determined in an optical path system having a hologram element, the hologram element must be mounted at the same room temperature as when the laser beam converging point position is determined. I can do it. Therefore, when the hologram element is attached, it is possible to prevent the focal point position of the laser beam from being shifted.
[0017]
In addition, since the position of the laser light focusing point is determined based on the change in the linear light image generated due to the movement of the focusing lens, the thickness of the hologram element is measured, and the distance between the laser light emitting element and the hologram element is determined. Eliminates the need for distance measurement between them. Therefore, it is possible to easily determine the focal point position of the laser beam without any trouble.
[0018]
In one embodiment of the present invention, the change in the linear light image is a change in the differential intensity obtained by differentiating the light intensity of the linear light image.
[0019]
In the method of determining the focal point position of the laser light according to the one embodiment, the change in the light intensity of the linear light image is accurately performed based on the change in the differential intensity obtained by differentiating the light intensity of the linear light image. Since the detection can be performed reliably, the position of the focal point of the laser beam can be accurately determined.
[0020]
At the focal point position of the laser light according to one embodiment, the curve indicating the change in the differential intensity is subjected to curve interpolation to obtain the peak value of the curve-interpolated curve, and the focal point position of the laser light is obtained. Ask for.
[0021]
In the method for determining the focal point position of the laser light according to the one embodiment, by performing curve interpolation on the curve indicating the change in the differential intensity, an accurate peak value is obtained in the curve indicating the change in the differential intensity. Therefore, the position of the focal point of the laser beam can be accurately determined.
[0022]
In one embodiment of the present invention, the curve indicating the change in the differential intensity is a quadratic curve and includes a maximum value in the differential intensity. 3 The curve interpolation is performed using the above values.
[0023]
In the method of determining the focal point position of the laser light according to the one embodiment, the method includes the maximum value of the differential intensity. 3 By performing interpolation using a quadratic curve using the above values, even if the moving interval of the condenser lens is increased, the curve interpolation can be performed accurately and easily, and the position of the focal point of the laser beam can be accurately determined. it can.
[0024]
The laser light focal point position determining device of the present invention, Laser light emitted from the laser light emitting element enters Hologram element The laser light passing through this hologram element is incident Condenser lens When To at least In an optical system the above In a laser light focusing point position determining device for determining a laser light focusing point position, at least a linear form is provided by a supply unit that supplies a current lower than an oscillation threshold to the laser light emitting element, and light passing through the optical system. It is characterized by comprising image acquisition means for acquiring a light emission image including a light image, and movement means for moving the condenser lens in the optical axis direction.
[0025]
According to the laser beam converging point position determining device having the above-described configuration, a current lower than the oscillation threshold is supplied to the laser light emitting element using the supply means, and light is emitted from the laser light emitting element. Then, a light emission image including at least a linear light image is obtained from the laser light passing through the hologram element and the condenser lens by the image obtaining means. When the condenser lens is moved in the optical axis direction, the linear light image changes with the movement of the condenser lens. Based on this change in the linear light image, the focal point position of the laser light is determined.
[0026]
As described above, since the position of the focal point of the laser beam is determined by the optical path system having the hologram element, the position of the condenser lens does not have to be corrected by calculation. That is, the position of the condenser lens can be directly determined by a calculation using values such as the laser wavelength and the refractive index of the hologram element without correcting the position of the condenser lens. Therefore, it is possible to prevent the position of the laser light condensing point from being shifted without being affected by the variation in the laser wavelength or the variation in the refractive index of the hologram element.
[0027]
Further, since the position of the laser beam focal point is determined in an optical path system having a hologram element, the hologram element must be mounted at the same room temperature as when the laser beam focal point position is determined. I can do it. Therefore, when the hologram element is attached, it is possible to prevent the focal point position of the laser beam from being shifted.
[0028]
In addition, since the position of the laser light focusing point is determined based on the change in the linear light image generated due to the movement of the focusing lens, the thickness of the hologram element is measured, and the distance between the laser light emitting element and the hologram element is determined. There is no need to measure the distance between them. Therefore, it is possible to easily determine the focal point position of the laser beam without any trouble.
[0029]
In addition, since the thickness measurement of the hologram element and the distance measurement between the laser light emitting element and the hologram element are not performed, members required for the measurement can be omitted, and a simple structure can be achieved. Down can be realized.
[0030]
The hologram laser assembling apparatus according to the present invention is a hologram laser assembling apparatus provided with the laser beam focusing point position determining apparatus, wherein the hologram element On the opposite side of the condenser lens For the light receiving element, The return laser beam from the condenser lens enters via the hologram element. As described above, position adjusting means for adjusting the position of the hologram element, and ultraviolet irradiation means for irradiating ultraviolet light to fix the hologram element to a package containing the laser light emitting element and the light receiving element. It is characterized by having.
[0031]
According to the hologram laser assembling apparatus having the above configuration, the package is coated with, for example, UV (ultraviolet curing) resin, this The hologram element is placed on the portion where the UV resin is applied. Then, after measuring the focal point position of the laser beam by the laser beam focal point position determining device, the position adjusting means adjusts the position of the hologram element so that the laser beam diffracted by the hologram element is guided to the light receiving element. To adjust. When the position adjustment of the hologram element is completed, the ultraviolet irradiation means irradiates the hologram element with ultraviolet light to fix the hologram element to the package.
[0032]
As described above, the position of the laser beam converging point is determined by the optical path system having the hologram element. Adjustments can be made. Therefore, the position of the laser light focusing point is not affected by the room temperature, and the optical adjustment of the hologram element can be reliably performed.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a laser beam converging point position determining apparatus and a hologram laser assembling apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
[0034]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser light focal point position determining device according to an embodiment of the present invention. Note that the plane perpendicular to the paper is X − Y And a plane X − Y The direction perpendicular to the plane Z Axial direction.
[0035]
As shown in FIG. 1, the laser beam converging point position determining device includes a contact 3 as a supply unit for supplying a current lower than an oscillation threshold to a laser light emitting element (not shown) of a stem 1 as a package. A CCD camera 8 as an image acquisition unit for acquiring an emission image from the light L1 emitted from the laser light emitting element; and a movement unit (not shown) for moving the condenser lens 5 in the optical axis direction. . The light L1 emitted from the laser light emitting element sequentially passes through the hologram element 9, the collimating lens 4, the condenser lens 5, the half mirror 6, and the microscope lens 7, and then reaches the CCD camera 8. The stem 1 is clamped by a stem clamp mechanism 2, and the stem clamp mechanism 2 is movable in the horizontal direction, that is, in the XY directions. A hologram element 9 is mounted on the stem 1, and a collimator lens 4 is arranged between the hologram element 9 and the condenser lens 5. Above the condenser lens 5, that is, in the + Z direction, the half mirror 6 is located. The condensing state of the half mirror 6 can be recognized by the CCD camera 8 via the microscope lens 7. Although not shown, a light receiving element is accommodated in the stem 1. The contact 3 is connected to a constant current source (not shown).
[0036]
The apparatus for determining the focal point of the laser beam has the following (1) ~ (7) The position of the focal point of the laser beam is determined as described above.
[0037]
(1) First, after the stem 1 is clamped by the stem clamp mechanism 2, the contact 3 is connected to the stem 1 so that the laser light emitting terminal and the contact 3 are electrically contacted. Then, a current lower than the oscillation threshold is passed through the contact 3 to the laser light emitting element.
[0038]
(2) Then, the condenser lens 5 is moved in the Z direction to position the condenser lens 5 at a position designated in advance. At this time, the Z position of the condenser lens 5 is a position where the laser light emission image can be recognized by the CCD camera 8 even if the laser light emission varies. That is, the Z position of the condensing lens is a position where the CCD camera 8 can always recognize the laser emission image even if the laser wavelength varies or the mounting height of the laser light emitting element to the stem 1 varies. It is.
[0039]
(3) Next, a laser emission image is obtained by the CCD camera 8 using the light L1 sequentially transmitted through the hologram element 9, the collimating lens 4, the condenser lens 5, the half mirror 6, and the microscope lens 7, and the laser emission image is displayed. 12 is displayed. Here, the laser light emission image is an image formed by the light L1 before laser oscillation, and therefore, non-uniformity due to interference hardly occurs. The XY centering of the stem 1 is performed by moving the stem clamp mechanism 2 in the XY directions so that the point light image is located at the center of the display screen of the display device 12.
[0040]
(4) Next, the condenser lens 5 is largely moved in the + Z direction, that is, toward the half mirror 6. Subsequently, after the condenser lens 5 is slightly moved in the −Z direction, that is, toward the collimator lens 4, a laser emission image is acquired by the CCD camera 8. Then, the condenser lens 5 is moved a plurality of times in the −Z direction, and a laser emission image is acquired by the CCD camera 8 at each position of the condenser lens 5. The condensing lens 5 moves at least a distance corresponding to a range where the condensing point position of the light L1 varies. According to the laser light emission image, when the half mirror 6 is located near the focal point of the light L1, as shown in FIG. 2A, linear light images are generated on both sides of the point light image, When the half mirror 6 is located at a position deviated from the light condensing point of the light L1, as shown in FIG. Both No linear light image occurs on the side.
[0041]
(5) Then, in each of the plurality of laser emission images obtained while changing the Z-axis position of the condenser lens 5, as shown in FIG. 3, the differential intensity obtained by differentiating the light intensity of the linear light image on both sides of the point light image is obtained. (In FIG. 3, referred to as Y-axis differential value) and the position of the captured image in the Y-axis direction. The maximum value of the differential intensity in the Y direction is selected at each of the Z positions Z1, Z2,... Of the condenser lens 5, and the maximum value is determined as the differential intensity Id of the linear light image at each of the Z positions Z1, Z2,. And
[0042]
(6) Next, as shown in FIG. 4, in a graph showing the relationship between the Z positions Z1, Z2,... Of the condenser lens 5 and the differential intensity Id of the linear optical image, the differential intensity Id of the linear optical image is shown. After performing curve interpolation using the point P1 indicating the maximum value and P2 and P3 near the point P1, a point indicating the peak value of the differential intensity Id of the linear light image is selected again. Here, P indicating a differential intensity Id greater than point P1 MAX Can be obtained. This P MAX Is the focal point position of the light L1. That is, this is the position where the image of the light emitting point is correctly formed on the half mirror 6, and is the focal point position of the laser beam.
[0043]
(7) Finally, the condenser lens 5 is moved so that the Z-axis position of the condenser lens 5 coincides with the focal point position of the light L1.
[0044]
As described above, the focal point position of the laser beam is determined by the optical path system having the hologram element 9, and after the focal point position of the laser beam is determined, the position of the condenser lens 5 is corrected by calculation. It is not necessary. That is, the position of the condenser lens 5 can be directly determined without correcting the position of the condenser lens 5 by calculation using values such as the laser wavelength and the refractive index of the hologram element 9. Therefore, it is possible to prevent the position of the condensing point of the light L1 from being shifted without being affected by the laser wavelength variation and the refractive index variation of the hologram element 9.
[0045]
In addition, since the above-described determination of the focal point position of the laser beam is performed in the optical path system having the hologram element 9, the hologram element 9 is determined at the same room temperature as when the focal point position of the laser beam is determined. Can be mounted. Therefore, when the hologram element 9 is mounted, it is possible to prevent the focal point position of the laser beam from being shifted.
[0046]
In addition, since the position of the laser light focusing point is determined based on the change in the linear light image caused by the movement of the focusing lens 5, the thickness measurement of the hologram element 9, the laser light emitting element and the hologram element It is not necessary to measure the distance between the camera and the camera. Therefore, it is possible to easily determine the focal point position of the laser beam without any trouble.
[0047]
Further, since the thickness measurement of the hologram element 9 and the distance measurement between the laser light emitting element and the hologram element 9 are not performed, members required for the measurement can be omitted, and the structure can be simplified. And cost reduction can be realized.
[0048]
Further, based on the change in the differential intensity Id obtained by differentiating the light intensity of the linear light image, the change in the light intensity of the linear light image can be detected with high accuracy and certainty. Can be determined accurately.
[0049]
Also, by performing curve interpolation on the curve indicating the change in the differential intensity Id, an accurate peak value can be obtained in the curve indicating the change in the differential intensity. Can decide.
[0050]
In addition, since interpolation is performed using a quadratic curve using three points P1 and P2 and P3 that indicate the maximum value of the differential intensity Id, even if the moving distance of the condenser lens 5 is increased, the curve can be obtained. Interpolation can be performed accurately and easily. Therefore, the focal point position of the laser beam can be accurately determined.
[0051]
In the above embodiment, the light L1 passing through the condenser lens 5 is received by the CCD camera 8 via the half mirror 6 and the microscope lens 7, but the light L1 passing through the condenser lens 5 is directly received by the CCD camera 8. You may take it. As described above, when the light L1 that has passed through the condenser lens 5 is directly received by the CCD camera 8, the CCD camera 8 is moved in the ± Z direction without moving the condenser lens 5, and the focal point of the light L1 is The position may be determined.
[0052]
Further, in the above embodiment, the curve interpolation is performed by using the point P1 indicating the maximum value of the differential intensity Id of the linear light image and the points P2 and P3 near the point P1. Curve interpolation may be performed using the two points PP2 and P3. That is, curve interpolation may be performed using at least the maximum value P1 and another point.
[0053]
FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of a hologram laser assembling apparatus provided with the laser beam converging point position determining apparatus. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The illustration of the display device 12 is also omitted.
[0054]
As shown in FIG. 5, the hologram laser assembling apparatus has a fine moving claw as a position adjusting means for adjusting the XY position and angle of the hologram element 9 so that the light L1 diffracted by the hologram element 9 is guided to the light receiving element. 10 and a UV irradiation device 11 as an ultraviolet irradiation means for irradiating UV to fix the hologram element 9 to the stem 1 containing the laser light emitting element and the light receiving element. The contact 53 to be brought into contact with the stem 1 has an output terminal to the laser light emitting element and an input terminal from the light receiving element. The contact 53 is connected to a constant current source (not shown).
[0055]
According to the hologram laser assembling apparatus having the above-described configuration, the laser light converging point position is measured by the laser light converging point position determining device, and then the laser light emitting element is oscillated by the laser. The output of the laser light emitting element is adjusted so that Then, the position of the hologram element 9 is finely adjusted so that the focus error signal in the output value of the light receiving element becomes zero. When the position of the hologram element 9 with respect to the stem 1 is determined, ultraviolet light is irradiated from the UV irradiation device 11. As a result, the UV resin previously applied to the stem is solidified, and the hologram element is fixed to the stem.
[0056]
As described above, since the position of the laser beam converging point is determined by the optical path system having the hologram element 9, the hologram element 9 is illuminated at the same room temperature as when the laser beam converging point position is determined. Optical adjustment can be performed. Therefore, the position of the laser beam condensing point is not affected by the room temperature, and the optical adjustment of the hologram element 9 can be reliably performed.
[0057]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the method for determining the focal point position of the laser beam according to the present invention, the focal point position is determined in the optical path system having the hologram element. It is possible to prevent the position of the focal point of the laser beam from being shifted without being affected by the variation in the rate.
[0058]
Further, since the above-mentioned determination of the focal point position of the laser beam is performed in the optical path system having the hologram element, the mounting of the hologram element can be performed at the same room temperature as when determining the focal point position of the laser beam. When the hologram element is mounted, the position of the focal point of the laser beam is shifted. To Can be prevented.
[0059]
Further, based on the change in the linear light image caused by the movement of the condensing lens, the position of the condensing point of the laser light is determined, so that the thickness of the hologram element is measured, and the laser light emitting element and the hologram element are used. It is not necessary to measure the distance between the laser beams, so that it is possible to easily determine the focal point position of the laser beam without any trouble.
[0060]
In one embodiment, the method for determining the focal point position of the laser light is based on a change in the differential intensity obtained by differentiating the light intensity of the linear light image, so that the change in the light intensity of the linear light image can be accurately and reliably performed. Therefore, the position of the focal point of the laser beam can be accurately determined.
[0061]
In one embodiment, the method of determining the focal point position of the laser light is such that by performing curve interpolation on the curve indicating the change in the differential intensity, it is possible to obtain an accurate peak value in the curve indicating the change in the differential intensity. Therefore, the position of the focal point of the laser beam can be determined accurately.
[0062]
In one embodiment, the method of determining the focal point position of the laser beam includes a maximum value in the differential intensity. 3 By performing interpolation using a quadratic curve using the above values, even if the moving interval of the condenser lens is increased, the curve interpolation can be performed accurately and easily, and the position of the focal point of the laser beam can be accurately determined. it can.
[0063]
Since the laser light focusing point position determining apparatus of the present invention determines the laser beam focusing point position in an optical path system having a hologram element, the influence of the laser wavelength variation and the refractive index variation of the hologram element. Therefore, it is possible to prevent the focal point position of the laser beam from being shifted.
[0064]
Further, since the position of the laser beam focal point is determined in an optical path system having a hologram element, the hologram element must be mounted at the same room temperature as when the laser beam focal point position is determined. It is possible to shift the focal point of the laser beam when attaching the hologram element. To Can be prevented.
[0065]
In addition, since the position of the laser light focusing point is determined based on the change in the linear light image generated due to the movement of the focusing lens, the thickness of the hologram element is measured, and the distance between the laser light emitting element and the hologram element is determined. It is not necessary to measure the distance between them, and the position of the focal point of the laser beam can be easily determined.
[0066]
In addition, since the thickness measurement of the hologram element and the distance measurement between the laser light emitting element and the hologram element are not performed, members required for the measurement can be omitted, and a simple structure can be achieved. Down can be realized.
[0067]
Since the hologram laser assembling apparatus of the present invention determines the focal point position of the laser light in the optical path system having the hologram element, the hologram laser assembly apparatus is operated at the same room temperature as when determining the focal point position of the laser light. In addition, the optical adjustment of the hologram element can be performed, and the position of the focal point of the laser beam is not affected by the room temperature, and the optical adjustment of the hologram element can be reliably performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a laser light focal point position determining apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a laser emission image in the case where a half mirror is located near a focal point position of light L1, and FIG. 2B is a position deviated from the focal point position of light L1. 5 is a laser emission image when a half mirror is provided.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a Z position of a condenser lens and a Y-axis differential value.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a Z position of the condenser lens and a differential intensity of a linear light image.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a hologram laser assembling apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a conventional laser light focal point position determining device.
[Explanation of symbols]
5 Condensing lens
8 CCD camera
9 Hologram element

Claims (6)

レーザ発光素子から出射されたレーザ光が入射するホログラム素子と、このホログラム素子を通過した上記レーザ光が入射する集光レンズとを少なくとも有する光学系における上記レーザ光の集光点位置を決定するレーザ光の集光点位置の決定方法において、
上記レーザ発光素子に発振閾値より低い電流を流して、上記レーザ発光素子から光を出射させる工程と、
上記光学系を経由した光によって、少なくとも線状光像を含む発光画像を取得する工程と、
上記集光レンズを光軸方向に移動させる工程と、
上記集光レンズの移動に伴って生じる上記線状光像の変化に基づいて、レーザ光の集光点位置を決定する工程と
を備えたことを特徴とするレーザ光の集光点位置の決定方法。A hologram element which the laser light is incident emitted from the laser light emitting element, a laser for determining the focal position of the laser beam at least with the optical system and a condensing lens which enters the laser beam passing through the hologram element In the method of determining the focal point position of light,
Flowing a current lower than the oscillation threshold to the laser light emitting element, to emit light from the laser light emitting element,
A step of acquiring a luminescence image including at least a linear light image by light passing through the optical system,
Moving the condenser lens in the optical axis direction;
Determining a focal point position of the laser light based on a change in the linear light image caused by the movement of the condenser lens. Method. 請求項１に記載のレーザ光の集光点位置の決定方法において、
上記線状光像の変化は、上記線状光像の光強度を微分した微分強度の変化であることを特徴とするレーザ光の集光点位置の決定方法。The method for determining a focal point position of a laser beam according to claim 1,
A method of determining a focal point position of a laser beam, wherein the change in the linear light image is a change in a differential intensity obtained by differentiating the light intensity of the linear light image. 請求項２に記載のレーザ光の集光点位置の決定方法において、
上記微分強度の変化を示す曲線に対して曲線補間を行って、曲線補間された上記曲線のピーク値を求めて、レーザ光の集光点位置を求めることを特徴とするレーザ光の集光点位置の決定方法。3. The method for determining a focal point position of a laser beam according to claim 2,
Performing a curve interpolation on the curve indicating the change of the differential intensity, obtaining a peak value of the curve-interpolated curve, and obtaining a laser light focusing point position; How to determine the position. 請求項３に記載のレーザ光の集光点位置の決定方法において、
上記微分強度の変化を示す曲線は２次曲線であると共に、上記微分強度における最大値を含む３以上の値を用いて上記曲線補間を行うことを特徴とするレーザ光の集光点位置の決定方法。The method for determining the position of a focal point of a laser beam according to claim 3,
The curve indicating the change in the differential intensity is a quadratic curve, and the curve interpolation is performed using three or more values including the maximum value of the differential intensity, and the laser light focusing point position is determined. Method. レーザ発光素子から出射されたレーザ光が入射するホログラム素子と、このホログラム素子を通過した上記レーザ光が入射する集光レンズとを少なくとも有する光学系における上記レーザ光の集光点位置を決定するレーザ光の集光点位置決定装置において、
上記レーザ発光素子に発振閾値より低い電流を供給する供給手段と、
上記光学系を経由した光によって、少なくとも線状光像を含む発光画像を取得する画像取得手段と、
上記集光レンズを光軸方向に移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするレーザ光の集光点位置決定装置。A hologram element which the laser light is incident emitted from the laser light emitting element, a laser for determining the focal position of the laser beam at least with the optical system and a condensing lens which enters the laser beam passing through the hologram element In the device for determining the focal point of light,
Supply means for supplying a current lower than the oscillation threshold to the laser light emitting element,
By light passing through the optical system, image acquisition means for acquiring a light emission image including at least a linear light image,
And a moving means for moving the condensing lens in the optical axis direction. 請求項５に記載のレーザ光の集光点位置決定装置を備えたホログラムレーザ組立装置であって、
上記ホログラム素子に関して上記集光レンズと反対側にある受光素子に、上記集光レンズからの戻りレーザ光が上記ホログラム素子を経由して入射するように、上記ホログラム素子の位置を調整する位置調整手段と、
上記レーザ発光素子と上記受光素子とを収容するパッケージに対して上記ホログラム素子を固定するために、紫外線を照射する紫外線照射手段とを備えたことを特徴とするホログラムレーザ組立装置。A hologram laser assembling apparatus comprising the laser light focusing point position determining device according to claim 5,
A light receiving element on the opposite side of the condensing lens with respect to the hologram element, a so that the return laser beam from the condenser lens to the incident via the hologram element, the position adjustment for adjusting the position of the hologram element Means,
A hologram laser assembling apparatus, comprising: an ultraviolet irradiation means for irradiating ultraviolet light to fix the hologram element to a package containing the laser light emitting element and the light receiving element.
JP2000388759A 2000-12-21 2000-12-21 Method for determining laser beam focal point position, laser beam focal point position determining device, and hologram laser assembling device Expired - Fee Related JP3602437B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000388759A JP3602437B2 (en) 2000-12-21 2000-12-21 Method for determining laser beam focal point position, laser beam focal point position determining device, and hologram laser assembling device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000388759A JP3602437B2 (en) 2000-12-21 2000-12-21 Method for determining laser beam focal point position, laser beam focal point position determining device, and hologram laser assembling device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002190135A JP2002190135A (en) 2002-07-05
JP3602437B2 true JP3602437B2 (en) 2004-12-15

Family

ID=18855439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000388759A Expired - Fee Related JP3602437B2 (en) 2000-12-21 2000-12-21 Method for determining laser beam focal point position, laser beam focal point position determining device, and hologram laser assembling device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3602437B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3552060A1 (en) * 2016-12-09 2019-10-16 IMEC vzw A method and an imaging system for holographic imaging

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002190135A (en) 2002-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100490932B1 (en) Method and device for calibrating a laser processing machine for processing workpiece
JP5341351B2 (en) Measuring apparatus and method based on basic principle of confocal microscope system
JP2015186825A (en) Laser dicing device and dicing method
JP3766835B2 (en) Lens system adjusting device and lens system adjusting method using the same
CN116900470A (en) Laser processing apparatus
JP5162783B2 (en) Method and apparatus for phase correction of position and detection signals in scanning microscopy and scanning microscope
KR19980063666A (en) Auto focusing method and device
JP2006317428A (en) Face position detector
JP3688185B2 (en) Focus detection device and autofocus microscope
TWI422867B (en) Method for arranging an optical module in a measuring apparatus and a measuring apparatus
JP3602437B2 (en) Method for determining laser beam focal point position, laser beam focal point position determining device, and hologram laser assembling device
US10007193B2 (en) Projection exposure apparatus and method for controlling a projection exposure apparatus
JP2008158125A (en) Lens unit centering device
JP2006275971A (en) Lens meter
JP2000186912A (en) Method and device for measuring minute displacements
JPS61223604A (en) Gap measuring instrument
JP2663569B2 (en) Laser processing equipment
JP2625331B2 (en) Pinhole diameter control method for confocal optical system and its control device
CN114726995B (en) Detection method and detection system
JPH09258091A (en) Focus measuring method of laser beam emitting optical unit
JPH07249235A (en) Astigmatism correcting method for semiconductor laser optical system
JP3243784B2 (en) Work table positioning device
JP2659320B2 (en) Electron beam exposure equipment
JP2008032524A (en) Laser beam machining device, and focal point detection method of laser light for measurement
JPS61153502A (en) Height detecting device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040601

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040608

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040803

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040914

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040922

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3602437

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071001

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081001

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091001

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101001

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111001

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121001

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131001

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees