JPH06265313A - 集光点位置検出装置 - Google Patents
集光点位置検出装置Info
- Publication number
- JPH06265313A JPH06265313A JP5449993A JP5449993A JPH06265313A JP H06265313 A JPH06265313 A JP H06265313A JP 5449993 A JP5449993 A JP 5449993A JP 5449993 A JP5449993 A JP 5449993A JP H06265313 A JPH06265313 A JP H06265313A
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- light amount
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- focusing point
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レンズで集光されたレーザ光の集光点位置を
正確に検出する。 【構成】 レーザダイオード５から出射するレーザ光を
集光する集光レンズ６と、集光点の空中像を拡大する顕
微鏡１と、拡大した空中像を撮影するカメラ１と、顕微
鏡１とカメラ２とを移動させる一軸ステージ８と、一軸
ステージ８の駆動を制御するステージコントローラ９
と、カメラ２で撮った映像を画素ごとの光量データに変
換するイメージメモリ３と、イメージメモリ３からの光
量データより求めた集光点像の総光量が極小値となる位
置を集光点像の焦点位置と判断し、かつ光量を重みとす
る重心演算により集光点像の位置を算出するパーソナル
コンピュータ４とを備える。これにより、焦点位置を検
出し、これを基に集光点位置を求めるため、光軸の傾き
の影響がなく集光点位置を正確に検出できる。
正確に検出する。 【構成】 レーザダイオード５から出射するレーザ光を
集光する集光レンズ６と、集光点の空中像を拡大する顕
微鏡１と、拡大した空中像を撮影するカメラ１と、顕微
鏡１とカメラ２とを移動させる一軸ステージ８と、一軸
ステージ８の駆動を制御するステージコントローラ９
と、カメラ２で撮った映像を画素ごとの光量データに変
換するイメージメモリ３と、イメージメモリ３からの光
量データより求めた集光点像の総光量が極小値となる位
置を集光点像の焦点位置と判断し、かつ光量を重みとす
る重心演算により集光点像の位置を算出するパーソナル
コンピュータ４とを備える。これにより、焦点位置を検
出し、これを基に集光点位置を求めるため、光軸の傾き
の影響がなく集光点位置を正確に検出できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集光点位置検出装置に
関し、特にレンズで集光したレーザの集光点位置を求め
る検出装置に関する。
関し、特にレンズで集光したレーザの集光点位置を求め
る検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の集光点位置検出装置は、図３に示
すように、レーザ光の照射した位置を電気信号に変換す
る光半導体位置検出素子１０と、この光半導体位置検出
素子１０が出力する電気信号を位置信号に変換する光学
軸検出回路１１とを含んで構成される。
すように、レーザ光の照射した位置を電気信号に変換す
る光半導体位置検出素子１０と、この光半導体位置検出
素子１０が出力する電気信号を位置信号に変換する光学
軸検出回路１１とを含んで構成される。
【０００３】この従来の集光点位置検出装置の動作は、
レーザダイオード５から出射するレーザ光が集光レンズ
６により集光され、レーザダイオード５との相対的位置
を固定した光半導体位置検出素子１０に照射される。そ
して、光学軸検出回路１１は、光半導体位置検出素子１
０が出力する電気信号に基づいて、レーザ光が光半導体
位置検出素子１０のどの位置に照射されるかを検出する
（例えば、特開昭６３−２２９４１０号公報）。
レーザダイオード５から出射するレーザ光が集光レンズ
６により集光され、レーザダイオード５との相対的位置
を固定した光半導体位置検出素子１０に照射される。そ
して、光学軸検出回路１１は、光半導体位置検出素子１
０が出力する電気信号に基づいて、レーザ光が光半導体
位置検出素子１０のどの位置に照射されるかを検出する
（例えば、特開昭６３−２２９４１０号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の集光点
位置検出装置は、あらかじめ光半導体位置検出素子１０
とレーザダイオード５との相対的位置が固定してある
が、レーザダイオード５のケース内のレーザの発光点で
あるレーザダイオードチップ（図示せず）とレーザダイ
オード５のケースとの位置誤差が通常数１０μｍ程度あ
る。
位置検出装置は、あらかじめ光半導体位置検出素子１０
とレーザダイオード５との相対的位置が固定してある
が、レーザダイオード５のケース内のレーザの発光点で
あるレーザダイオードチップ（図示せず）とレーザダイ
オード５のケースとの位置誤差が通常数１０μｍ程度あ
る。
【０００５】そのため、集光点の位置を精度よく検出し
ようとしても、光軸方向への位置ずれ、すなわち焦点位
置を検出しないために光軸の傾きの影響を受け、焦点か
ら外れた位置では、光軸の傾き分だけ真の集光点位置か
ら外れた位置を、集光点位置として認識するという欠点
がある。
ようとしても、光軸方向への位置ずれ、すなわち焦点位
置を検出しないために光軸の傾きの影響を受け、焦点か
ら外れた位置では、光軸の傾き分だけ真の集光点位置か
ら外れた位置を、集光点位置として認識するという欠点
がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の集光点位置検出
装置は、レーザの集光点の空中像を拡大する顕微鏡と、
この顕微鏡に接続し拡大した空中像を撮影するカメラ
と、前記顕微鏡と前記カメラとを搭載し光軸方向に移動
させる光学系駆動手段と、前記カメラで撮った映像を画
素ごとの光量データに変換するイメージメモリと、この
イメージメモリの前記画素ごとの光量データより求めた
集光点像の総光量が極小値となる位置を集光点像の焦点
位置と判断する焦点位置判断手段と、光量を重みとする
重心演算を行い集光点像の位置を算出する集光点位置算
出手段とを備えている。
装置は、レーザの集光点の空中像を拡大する顕微鏡と、
この顕微鏡に接続し拡大した空中像を撮影するカメラ
と、前記顕微鏡と前記カメラとを搭載し光軸方向に移動
させる光学系駆動手段と、前記カメラで撮った映像を画
素ごとの光量データに変換するイメージメモリと、この
イメージメモリの前記画素ごとの光量データより求めた
集光点像の総光量が極小値となる位置を集光点像の焦点
位置と判断する焦点位置判断手段と、光量を重みとする
重心演算を行い集光点像の位置を算出する集光点位置算
出手段とを備えている。
【０００７】また、前記イメージメモリが所定の光量を
超えると前記光量データが飽和値となるイメージメモリ
であることを特徴とする。
超えると前記光量データが飽和値となるイメージメモリ
であることを特徴とする。
【０００８】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００９】図１は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。また、図２（ａ），（ｂ）は図１の集光点位置検出
装置による集光点の検出方法を説明する図である。本発
明の集光点位置検出装置は、図１に示すように、レーザ
ダイオード５と、このレーザダイオード５から出射する
レーザ光を集光する集光レンズ６と、レーザ光の集光点
の空中像を拡大する顕微鏡１と、この顕微鏡１に接続し
拡大した空中像を撮影するカメラ１と、顕微鏡１とカメ
ラ２とを光軸方向に移動させる一軸ステージ８と、この
一軸ステージ８の駆動を制御するステージコントローラ
９と、カメラ２で撮られた映像を画素ごとの光量データ
に変換するイメージメモリ３とを有している。また、こ
のイメージメモリ３は、所定の光量を超えると光量デー
タが飽和値となるイメージメモリである。
る。また、図２（ａ），（ｂ）は図１の集光点位置検出
装置による集光点の検出方法を説明する図である。本発
明の集光点位置検出装置は、図１に示すように、レーザ
ダイオード５と、このレーザダイオード５から出射する
レーザ光を集光する集光レンズ６と、レーザ光の集光点
の空中像を拡大する顕微鏡１と、この顕微鏡１に接続し
拡大した空中像を撮影するカメラ１と、顕微鏡１とカメ
ラ２とを光軸方向に移動させる一軸ステージ８と、この
一軸ステージ８の駆動を制御するステージコントローラ
９と、カメラ２で撮られた映像を画素ごとの光量データ
に変換するイメージメモリ３とを有している。また、こ
のイメージメモリ３は、所定の光量を超えると光量デー
タが飽和値となるイメージメモリである。
【００１０】そして、パーソナルコンピュータ４により
イメージメモリ３の画素ごとの光量データより求めた集
光点像の総光量が極小値となる位置を集光点像の焦点位
置７であると判断するとともに、光量を重みとする重心
演算を行って集光点像の位置を算出する。
イメージメモリ３の画素ごとの光量データより求めた集
光点像の総光量が極小値となる位置を集光点像の焦点位
置７であると判断するとともに、光量を重みとする重心
演算を行って集光点像の位置を算出する。
【００１１】次に、本実施例の集光点位置検出装置の動
作について説明する。
作について説明する。
【００１２】まず、レーザダイオード５から出射したレ
ーザ光が集光レンズ６によって集光され、その集光点の
空中像を顕微鏡１により拡大し、この拡大像をカメラ２
で撮像する。集光点の正確な位置を求めるに当り、レー
ザダイオード５のケースと、レーザダイオード５内のレ
ーザダイオードチップとの位置の“ばらつき”や、レー
ザダイオード５と集光レンズ６との位置関係によって光
軸に傾きが生じて集光点像の焦点位置から外れると、光
軸の傾き分だけカメラ２に写る集光点像が移動し、焦点
位置における集光点像の位置とずれ、正しい集光点位置
が求められなくなるため、集光点像の焦点を求め、その
位置の集光点像に対し光量を重みとする重心演算により
正しい集光点位置を求める。
ーザ光が集光レンズ６によって集光され、その集光点の
空中像を顕微鏡１により拡大し、この拡大像をカメラ２
で撮像する。集光点の正確な位置を求めるに当り、レー
ザダイオード５のケースと、レーザダイオード５内のレ
ーザダイオードチップとの位置の“ばらつき”や、レー
ザダイオード５と集光レンズ６との位置関係によって光
軸に傾きが生じて集光点像の焦点位置から外れると、光
軸の傾き分だけカメラ２に写る集光点像が移動し、焦点
位置における集光点像の位置とずれ、正しい集光点位置
が求められなくなるため、集光点像の焦点を求め、その
位置の集光点像に対し光量を重みとする重心演算により
正しい集光点位置を求める。
【００１３】この集光点像は空中像であり、レーザダイ
オード５の非点隔差や集光レンズ６の各種収差によっ
て、焦点および焦点前後でのコントラストの差が少な
く、像のコントラストを検出して焦点位置を判定するオ
ートフォーカス装置は安定動作が困難である。
オード５の非点隔差や集光レンズ６の各種収差によっ
て、焦点および焦点前後でのコントラストの差が少な
く、像のコントラストを検出して焦点位置を判定するオ
ートフォーカス装置は安定動作が困難である。
【００１４】本発明の集光点位置検出装置は、図２
（ａ）の，，に示すように、一定強度以上の光は
イメージメモリ３の光量データが飽和する。このため、
イメージメモリ３の光量データから算出した総光量は、
図２（ｂ）に示すように、焦点が定まるに従って集光点
像が小さくなるとともに減少する（→→の方向
へ）。そして、焦点位置では総光量が極小値（の位
置）となる。
（ａ）の，，に示すように、一定強度以上の光は
イメージメモリ３の光量データが飽和する。このため、
イメージメモリ３の光量データから算出した総光量は、
図２（ｂ）に示すように、焦点が定まるに従って集光点
像が小さくなるとともに減少する（→→の方向
へ）。そして、焦点位置では総光量が極小値（の位
置）となる。
【００１５】従って、この極小値を持つ位置を焦点位置
とすることにより、どの場合でも同じ状態で集光点位置
を検出することができる。これにより、図１に示すよう
に、パーソナルコンピュータ４を用いてステージコント
ローラ９に制御命令を出力し、イメージメモリ３の画素
ごとの光量データより求めた集光点像の総光量が極小値
となる位置を求める。
とすることにより、どの場合でも同じ状態で集光点位置
を検出することができる。これにより、図１に示すよう
に、パーソナルコンピュータ４を用いてステージコント
ローラ９に制御命令を出力し、イメージメモリ３の画素
ごとの光量データより求めた集光点像の総光量が極小値
となる位置を求める。
【００１６】また、光軸方向をＺ軸とし、焦点位置にお
ける集光点像の位置を、光量を重みとする重心演算によ
り求める。これにより、集光点の位置はＸ，Ｙ，Ｚ軸の
座標、すなわち３次元で求めることができる。
ける集光点像の位置を、光量を重みとする重心演算によ
り求める。これにより、集光点の位置はＸ，Ｙ，Ｚ軸の
座標、すなわち３次元で求めることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の集光点位
置検出装置は、焦点位置を検出することによって、どの
ようなレーザダイオードと集光レンズに対しても、常に
光軸方向に関し、同じ位置で集光点の位置を検出するた
め、光軸の傾きの影響を受けることなく、集光点位置を
精度よく検出できるという効果がある。
置検出装置は、焦点位置を検出することによって、どの
ようなレーザダイオードと集光レンズに対しても、常に
光軸方向に関し、同じ位置で集光点の位置を検出するた
め、光軸の傾きの影響を受けることなく、集光点位置を
精度よく検出できるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】図１の集光点位置検出装置による集光点の検出
方法を説明する図である。
方法を説明する図である。
【図３】従来例を示す構成図である。
１ 顕微鏡 ２ カメラ ３ イメージメモリ ４ パーソナルコンピュータ ５ レーザダイオード ６ 集光レンズ ７ 集光点位置 ８ 一軸ステージ ９ ステージコントローラ １０ 光半導体位置検出素子 １１ 光学軸検出回路
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザの集光点の空中像を拡大する顕微
鏡と、この顕微鏡に接続し拡大した空中像を撮影するカ
メラと、前記顕微鏡と前記カメラとを搭載し光軸方向に
移動させる光学系駆動手段と、前記カメラで撮った映像
を画素ごとの光量データに変換するイメージメモリと、
このイメージメモリの前記画素ごとの光量データより求
めた集光点像の総光量が極小値となる位置を集光点像の
焦点位置と判断する焦点位置判断手段と、光量を重みと
する重心演算を行い集光点像の位置を算出する集光点位
置算出手段とを備えることを特徴とする集光点位置検出
装置。 - 【請求項２】 前記イメージメモリが所定の光量を超え
ると前記光量データが飽和値となるイメージメモリであ
ることを特徴とする請求項１記載の集光点位置検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5449993A JPH0792366B2 (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 集光点位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5449993A JPH0792366B2 (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 集光点位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06265313A true JPH06265313A (ja) | 1994-09-20 |
| JPH0792366B2 JPH0792366B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=12972334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5449993A Expired - Fee Related JPH0792366B2 (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 集光点位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792366B2 (ja) |
-
1993
- 1993-03-16 JP JP5449993A patent/JPH0792366B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0792366B2 (ja) | 1995-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960423 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |