JPH08136781A - 射出光学装置およびその自動調整装置 - Google Patents
射出光学装置およびその自動調整装置Info
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- JPH08136781A JPH08136781A JP4028416A JP2841692A JPH08136781A JP H08136781 A JPH08136781 A JP H08136781A JP 4028416 A JP4028416 A JP 4028416A JP 2841692 A JP2841692 A JP 2841692A JP H08136781 A JPH08136781 A JP H08136781A
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Abstract
縮するとともに、部品点数の削減によってコストを低減
する。 【構成】 射出光学装置23は、固定板8aを介して所
定の位置決め固定治具に固定される固定ホルダ8と、固
定ホルダ8の円筒部に環状の隙間19をおいて外嵌さ
れ、かつコリメータレンズ2を保持する透明材料で形成
された鏡筒10と、固定ホルダ8に圧入された半導体レ
ーザー光源1等から構成されている。前記隙間19には
紫外線硬化接着剤18が一様に設けられており、この紫
外線硬化接着剤18が硬化していない状態では、鏡筒1
0は、固定ホルダ8に対して光軸方向Zおよび該光軸方
向Zと直交する平面上を二次元方向(矢印XおよびY方
向)に移動可能である。
Description
れたレーザービームを記録媒体上で走査して画像を記録
する画像記録装置等に用いられるレーザービームコリメ
ータユニットや、半導体レーザー光源を用いた光ディス
クのピックアップユニット等の射出光学装置およびその
自動調整装置に関する。
記録を行うレーザービームプリンタ(LBP)等の画像
記録装置が広く使用されている。先ず、図15を参照
し、この画像記録装置に用いられているレーザー走査装
置について説明する。
ズ2X、結像光学系3X、偏向器であるポリゴンミラー
4X、球面レンズやトーリックレンズから成るfθレン
ズ5Xおよび記録媒体である感光ドラム6Xが光路に沿
って順次配置されている。画像信号により変調された半
導体レーザー光源1Xからのレーザービームは、コリメ
ータレンズ2Xによって平行光とされ、該平行光は結像
光学系3Xを通過し、さらにポリゴンミラー4Xにより
偏向され、fθレンズ5Xによって感光ドラム6X上に
結像されて走査される。このように、一般に、半導体レ
ーザー光源1Xの射出光は発光点から放射状に広がる性
質を有するので、LBP等に用いる場合には、出射光を
コリメータレンズ2Xを用いて平行光束とする射出光学
装置(レーザーユニット)が用いられる。
(レーザーユニット)の一例の縦断面図である。半導体
レーザー光源1Xは電気回路基板9Xとばね11Xによ
り基台7Xに圧接されている。電気回路基板9Xはビス
13Xにより基台7Xに固定されている。略凸状に形成
された中空のホルダ8Xは、コリメータレンズ2Xを内
蔵する鏡筒10Xを内部に実装している。
ず、鏡筒10を光軸方向(矢印A方向)に移動させ、コ
リメータレンズ2Xを通過したレーザービームの径が最
小値になる位置に鏡筒10Xを保持した後、接着剤(不
図示)を穴14Xよりホルダ8X内に注入し、鏡筒10
Xをホルダ8Xに固着することで、ピント調整を行う。
次に、鏡筒10Xの中心軸(軸線)と半導体レーザー光
源1Xの光軸とが一致するように、半導体レーザー光源
1Xの基台7Xを、前記光軸と直交する平面上を二次元
方向に移動させ、位置調整した後に、基台7Xをビス1
2Xによりホルダ8Xにビス締めして固定することで、
照射位置調整を行う。
したりして、光軸方向のピントがずれた場合には、この
射出光学装置を不良品として破棄するか、あるいは前記
接着剤を除去して、再度、鏡筒10Xを光軸方向に移動
させてピントのずれを修正し、接着剤(不図示)を穴1
4Xよりホルダ8X内に注入し、鏡筒10Xをホルダ8
Xに固着する。
た従来の射出光学装置では、以下に記載する(1),
(2)および(3)のような問題点がある。
別の部材をそれぞれ移動させて行うものなので、ピント
調整後の照射位置調整の際、ピント方向の焦点がずれや
すく、再度ピント調整を行わなければならない。
光源を支持する基台をホルダにビス締め固定するため、
位置ずれが発生しやすく、その調整に時間と熟練度を要
する。
のホルダと、光軸と直角方向の照射位置の調整部材とし
ての基台とが必要なため、部品点数が多くなり、結果的
にコストアップの要因となる。
であり、その目的とするところは、同一部材を移動させ
てピントおよび照射位置調整を順次行うことにより、調
整時間の短縮化、部品点数の削減によるコストダウンを
可能にする射出光学装置を提供することにある。
び照射位置調整を自動化して、高精度の調整を可能にす
る、射出光学装置の自動調整装置を提供することを目的
とする。
の本発明の射出光学装置は、半導体レーザー光源と、該
半導体レーザー光源を保持する固定ホルダと、前記半導
体レーザー光源から出射されたレーザー光を平行光にす
るコリメータレンズと、該コリメータレンズを収容して
保持する、透明材料で形成された略中空体であって、か
つその外面に鍔を有するとともに、該鍔に対して前記コ
リメータレンズとは反対側の部位に、光軸方向に延びる
スリットが形成され、前記光軸方向および該光軸方向と
直交する平面上を二次元方向に移動可能なように、前記
スリットが形成された部位が前記固定ホルダに所定の隙
間を介して外嵌される鏡筒と、該鏡筒と前記固定ホルダ
との外嵌部の前記隙間に設けられた紫外線硬化接着剤
と、前記鏡筒を介して前記紫外線硬化接着剤に紫外線を
照射するための紫外線照射装置とを有する。
ホルダの部位がそれぞれ略円筒状になっている。
装置は、本発明の射出光学装置のピントおよび照射位置
の自動調整装置であって、固定ホルダを位置決め固定す
るための位置決め固定手段と、鏡筒の鍔を保持するため
のクランプ手段と、該クランプ手段を搭載し、前記クラ
ンプ手段によって保持された前記鏡筒を、光軸方向およ
び該光軸方向と直交する平面上を二次元方向にそれぞれ
移動および位置決めするための三次元位置決め機構と、
コリメータレンズを通過したレーザービームの前記二次
元方向における照射位置を粗検出するための第1の位置
検出手段と、コリメータレンズを通過したレーザービー
ムの外径および前記二次元方向における中心位置をそれ
ぞれ検出するための第2の位置検出手段と、前記第1の
位置検出手段によって検出された照射位置を入力して該
照射位置が規格範囲内にあるか否かを判定し、前記照射
位置が規格範囲内にあると検出した場合、前記レーザー
ビームの外径および前記二次元方向における中心位置が
前記第2の位置検出手段によってそれぞれ最小値、適正
位置であると検出される位置に鏡筒が移動されるよう
に、前記三次元位置決め機構を駆動制御し、一方、前記
照射位置が規格範囲外にあると検出した場合、前記レー
ザービームの照射位置が規格範囲内に入る位置に鏡筒が
移動されるように、前記三次元位置決め機構を駆動制御
した後、前記レーザービームの外径および前記二次元方
向における中心位置が前記第2の位置検出手段によって
それぞれ最小値、適正位置であると検出される位置に鏡
筒が移動されるように、前記三次元位置決め機構を駆動
制御する制御手段とを有する。
を位置決め固定するための位置決め固定手段と、鏡筒の
鍔を保持するためのクランプ手段と、該クランプ手段を
搭載し、前記クランプ手段によって保持された前記鏡筒
を、光軸方向および該光軸方向と直交する平面上を二次
元方向にそれぞれ移動および位置決めするための三次元
位置決め機構と、コリメータレンズを通過したレーザー
ビームの前記二次元方向における照射位置を粗検出する
ための第1の位置検出手段と、コリメータレンズを通過
したレーザービームの光量のピーク値および前記二次元
方向における中心位置をそれぞれ検出するための第2の
位置検出手段と、前記第1の位置検出手段によって検出
された照射位置を入力して該照射位置が規格範囲内にあ
るか否かを判定し、前記照射位置が規格範囲内にあると
検出した場合、前記レーザービームの光量のピーク値お
よび前記二次元方向における中心位置が前記第2の位置
検出手段によってそれぞれ最大値、適正位置であると検
出される位置に鏡筒が移動されるように、前記三次元位
置決め機構を駆動制御し、一方、前記照射位置が規格範
囲外にあると検出した場合、前記レーザービームの照射
位置が規格範囲内に入る位置に鏡筒が移動されるよう
に、前記三次元位置決め機構を駆動制御した後、前記レ
ーザービームの光量のピーク値および前記二次元方向に
おける中心位置が前記第2の位置検出手段によってそれ
ぞれ最大値、適正位置であると検出される位置に鏡筒が
移動されるように、前記三次元位置決め機構を駆動制御
する制御手段とを有する。
では、半導体レーザー光源に電流を供給して半導体レー
ザー光源を発光させると、半導体レーザー光源から出射
されたレーザービームは、鏡筒に内蔵されたコリメータ
レンズにより略平行光にされる。ピントおよび照射位置
の調整の際には、先ず、コリメータレンズを保持する鏡
筒の鍔を持って、鏡筒を光軸方向に移動させ、前記レー
ザービームの径が最小値になる位置に鏡筒を保持してピ
ント調整する。そして、半導体レーザー光源の光軸と鏡
筒の光軸とが一致するように、鏡筒を、前記光軸方向と
直交する平面上を二次元方向に移動させ、照射位置を調
整する。次に、紫外線照射装置により紫外線を鏡筒に照
射して紫外線硬化接着剤を硬化させ、鏡筒を固定ホルダ
に固着する。
1つの鏡筒を移動させることにより、ピントおよび照射
位置を調整できる。また、紫外線硬化接着剤を容易に硬
化させるため、紫外線が透過しやすいように鏡筒を透明
材料で形成し、しかも硬化時間の短縮および紫外線照射
による鏡筒の熱変形を低減するため、鏡筒の固定ホルダ
への外嵌部に光軸方向に延びるスリットを設けてある。
さらに、光軸方向のピント調整および光軸方向と直向す
る平面上で照射位置調整を行うため、固定ホルダの外面
と鏡筒の内面との間に隙間を設け、これらの調整時に鏡
筒を保持するための部材として、鏡筒が鍔を備えてい
る。
コリメータレンズを通過したレーザービームの照射位置
が規格範囲にあると検出した場合には、レーザービーム
の外径および照射位置が、第2の位置検出手段によって
それぞれ最小値および適正照射位置になるまで、三次元
位置決め機構を駆動制御する。これにより、三次元位置
決め機構によって鏡筒が、光軸方向および該光軸方向と
直交する平面上を二次元方向に順次移動され、三次元的
に適正な位置に保持され、ピントおよび照射位置の調整
が終了する。
ービームの照射位置が規格範囲にないと検出した場合に
は、制御手段は、レーザービームの照射位置が規格範囲
に入るまで、三次元位置決め機構を駆動制御する。これ
により、三次元位置決め機構によって鏡筒が、光軸方向
と直交する平面上を二次元方向に順次移動され、レーザ
ービームの照射位置が規格範囲に入る。こののち、制御
手段は、レーザービームの外径および照射位置がそれぞ
れ最小値および適正照射位置になるまで、三次元位置決
め機構を駆動制御する。これにより、三次元位置決め機
構によって鏡筒が、光軸方向および該光軸方向と直交す
る平面上を二次元方向に順次移動され、三次元的に適正
な位置に保持され、ピントおよび照射位置の調整が終了
する。
して説明する。
側面図、図2は図1の一部を断面にした上面図、図3は
図1および図2に示した鏡筒の斜視図である。
施例の射出光学装置23は、下方に固定板8aを一体的
に備えた金属製の固定ホルダ8と、この固定ホルダ8の
円筒部に装着された透明材料で形成された鏡筒10と、
固定ホルダ8の側板に取付けられた電気回路基板9等か
ら構成されている。
位置決め用孔22、位置決め用長孔21および固定用ビ
ス孔20が形成されている。また、固定ホルダ8の円筒
部の一端側には半導体レーザー光源1が圧入され、この
半導体レーザー光源1の3本の端子1a,1b,1cは
電気回路基板9にはんだ付けされている。端子1a,1
b,1cを介して電流が半導体レーザー光源1に供給さ
れると、半導体レーザー光源1からレーザービーム12
が矢印Z方向へ出射される。
部にコリメータレンズ2およびアパーチャー16を収容
保持する鏡筒10の他端部が外嵌されている。この鏡筒
10は後述する紫外線が透過しやすいようにポリサルフ
ォン等の透明樹脂材料で形成され、その外周面には保持
部としての2つの鍔17a,17bが一体的に突設され
ている。また、鏡筒10の固定ホルダ8への外嵌部位、
すなわち2つの鍔17a,17bに対してコリメータレ
ンズ2とは反対側の部位には、光軸方向(矢印Z方向)
に延びる6本のスリット15a,15b,15c(3本
のスリットは不図示)が等間隔に形成されている。鏡筒
10の前記外嵌部位の内周面と固定ホルダ8の円筒部の
外周面との間には隙間19が環状に形成され、該隙間1
9には紫外線硬化接着剤18が一様に設けられている。
この紫外線硬化接着剤18が硬化していない状態では、
鏡筒10は、固定ホルダ8に対して、光軸方向Zおよび
該光軸方向と直交する平面上を二次元方向(矢印Xおよ
びY方向)に移動可能である。
ザービームは、コリメータレンズ2によって平行光とさ
れ、さらに該平行光はアパーチャー16により円筒形に
ビーム整形されるが、ピントおよび照射位置の調整の際
には、先ず、鏡筒10を光軸方向Zに移動させ、レーザ
ービーム12の径が最小値になる位置に鏡筒10を保持
してピント調整する。そして、半導体レーザー光源1の
光軸と鏡筒10の光軸とが一致するように、鏡筒10
を、光軸方向Zと直交する面上を二次元方向(矢印Xお
よびY方向)に移動させ、照射位置を調整する。次に、
後述する紫外線照射装置(不図示)により紫外線を鏡筒
10の外嵌部に照射して紫外線硬化接着剤18を硬化さ
せ、鏡筒10を固定ホルダ8に固着する。
し、また紫外線照射による鏡筒10の熱膨張によりコリ
メータレンズ2の位置ずれを低減するために、上述のと
おり鏡筒10の周上に6本のスリット15a,15b,
15c設けてあり、また、半導体レーザー光源1の自己
発熱による放熱効果を持たせるため、固定ホルダ8を金
属部材で形成したのである。
よび照射位置の自動調整装置について説明する。
置と該射出光学装置のピントおよび照射位置の自動調整
装置の概略正面図、図5は図4に示した射出光学装置と
三次元位置決め機構の拡大正面図、図6は図4に示した
拡大光学系の拡大正面図、図7は図4に示した射出光学
装置のピントおよび照射位置の自動調整装置の制御ブロ
ック図、図8は図4に示した射出光学装置のピントおよ
び照射位置の自動調整装置の動作の前半部を説明するた
めのフローチャート、図9は前記動作の後半部を説明す
るためのフローチャートである。
学装置におけるピントおよび照射位置の自動調整装置
は、図1および図2に示した、支持台39の位置決め固
定治具41に固定された射出光学装置23と、射出光学
装置23の鏡筒10をクランプするクランプ手段を搭載
し、鏡筒10を三次元方向に移動および位置決めするた
めの三次元位置決め機構4と、第1の位置検出手段14
と、第2の位置検出手段としての拡大光学系44等から
構成されている。
置23を支持するための支持台39の上面には位置決め
固定治具41が固定されている。射出光学装置23の固
定ホルダ8(図1および図2参照)の位置決め用孔22
および位置決め用長孔21に、位置決め固定治具41の
ピン(不図示)がそれぞれ挿入されることで、固定ホル
ダ8は位置決め固定治具41に位置決めされる。固定ホ
ルダ8は、固定用ビス孔20(図1参照)を貫通する固
定ビス(不図示)によって位置決め固定治具41にビス
締め固定され、さらに、固定ホルダ8の円筒部は、支持
台39に搭載された押し付けエアシリンダー31の出力
軸に一端が連結された略L字形状の押圧部材31aの他
端によって位置決め固定治具41側へ押圧されている。
この状態では、鏡筒10内の紫外線硬化接着剤18(図
1参照)は、まだ硬化していない。また、支持台39に
は、3つの石英ファイバー30a,30b(1つの石英
ファイバーは不図示)や紫外線発生源等から成る紫外線
照射装置3が搭載されている。パワーメータ53はレー
ザービーム12の光量を測定し、該測定値は後述するパ
ーソナルコンピュータ(不図示)に取り込まれる。
スモータ5によってZ軸方向に移動されて位置決めされ
るZ軸調整用ステージ24と、該Z軸調整用ステージ2
4に搭載された、Y軸パルスモータ6によってY軸方向
に移動されて位置決めされるY軸調整用ステージ25
と、該Y軸調整用ステージ25に搭載された、X軸パル
スモータ7によってX軸方向に移動されて位置決めされ
るX軸調整用ステージ26等から構成されている。この
三次元位置決め機構4のX軸調整用ステージ26には、
後述するクランプ手段としての2つのクランプ用エアシ
リンダー28a,28bが搭載され、各クランプ用エア
シリンダー28a,28bの出力軸には、鏡筒10の2
つの鍔17a,17b(図1参照)をクランプして保持
するためのクランプ爪29a(1つのクランプ爪は不図
示)がそれぞれ連結されている。
め機構4の側方に設けられた支持台11と、該支持台1
1に搭載された、図示しないエアシリンダーによりY軸
方向に移動されるスライダー42と、このスライダー4
2に搭載されたビームスプリッター35および位置検出
センサ34等で構成されている。この位置検出センサ3
4はPSD(商品名、浜松フォトニクス(株)社製)で
ある。この第1の位置検出手段14では、前記エアシリ
ンダー(不図示)によってスライダー42とともにビー
ムスプリッター35がレーザービーム12の光軸上に移
動されると、半導体レーザー光源1(図1参照)より出
射されたレーザービーム12がビームスプリッター35
に入射され、このレーザービーム12の反射光(不図
示)の光軸位置が位置検出センサ34によって検出され
ることにより、前記入射したレーザービーム12の矢印
XおよびY方向における光軸位置すなわちレーザービー
ム12の照射位置を検出するものである。なお、ビーム
スプリッター35に代えて反射板を用いてもよい。
検出手段としての拡大光学系44は、パルスモータ51
によって矢印Z方向に移動されて位置決めされる光学系
移動用ステージ27と、この光学系移動用ステージ27
に支持台40を介して搭載された、拡大用の対物レンズ
36を保持する鏡筒37およびカメラ38等から構成さ
れている。この拡大光学系44では、レーザービーム1
2が対物レンズ36に入射されて拡大され、これがカメ
ラ38によって撮影され、さらに画像処理装置48(図
7参照)に取り込まれる。この画像処理装置48は、撮
影したレーザービーム12を画像処理して、レーザービ
ーム12の外径および矢印XおよびY方向の2次元方向
における中心位置(照射位置)をそれぞれ検出する。各
検出値は後述するコンピュータ(不図示)に転送され、
該検出された外径が最小値で、かつ検出された前記中心
位置が最適位置すなわち画像の中心位置にあるか否かの
検出が行われる。
上述した射出光学装置のピントおよび照射位置の自動調
整装置の制御手段について説明する。
されるレーザー光源49は、半導体レーザー1の各端子
1a,1b,1c(図1参照)に電流を供給するもので
ある。
ーザービーム12の2次元方向における照射位置はA/
D変換器47によってデジタル変換され、さらにパーソ
ナルコンピュータ50に入力される。Z軸,Y軸および
X軸パルスモータコントローラ45a,45b,45c
は、それぞれ三次元位置決め機構4の各Z軸,Y軸およ
びX軸パルスモータ5,6,7を駆動制御するものであ
り、パルスモータコントローラ51aは、拡大光学系4
4のパルスモータ51を駆動制御するものである。パー
ソナルコンピュータ50は、レーザービーム12の前記
照射位置、鏡筒10を三次元方向に移動するための各コ
ントローラ45a,45b,45c,51aおよび上述
した画像処理装置48を自動的に制御するものである。
さらに、このパーソナルコンピュータ50は、カメラ3
8を介して画像処理装置48で測定されたレーザービー
ム12の外径および中心位置に基づいて、レーザービー
ム12の外径が最小値で、かつ中心位置が最適位置にな
るように、各コントローラ45a,45b,45cを駆
動制御することにより、後述するピントおよび照射位置
調整が自動的に行なわれる。また、デジタルI/O46
は各エアシリンダー用の電磁弁52a等の開閉信号及び
各エアシリンダーの各前進及び後退検出センサ52bで
の検出値の入出力を行うものである。
置の動作について、図8および図9のフローチャートも
参照して説明する。
1上で前記2本のピン(不図示)が固定ホルダ8の固定
板8aの位置決め用長孔21および位置決め用孔22に
それぞれ挿入されて位置決めされ、さらにビス(不図
示)によって固定される(ステップ60)。押し付けエ
アシリンダー31が駆動され、射出光学装置23は押圧
部材31aによって位置決め固定治具41へ押し付け固
定されている(ステップ61)。この状態では、予め鏡
筒10に塗布された紫外線硬化接着剤18はまだ硬化し
ていない。また、第1の位置検出手段14のスライダー
24ひいてはビームスプリッター35は待機位置にあ
り、Z軸,Y軸およびX軸調整用ステージ24,25,
26および光学系移動用ステージ27も各々所定の待機
位置に待機している。
8a,28bが駆動され、2つのクランプ爪が閉じて鏡
筒10の2つの鍔17a,17bをクランプして保持す
る(ステップ62)。図示しないエアシリンダーにより
パワーメータ55を前進させ、半導体レーザー光源1の
出射光軸上に移動させる(ステップ63)。コンタクト
ピン移動用エアシリンダー32が駆動し、コンタクトピ
ン43を射出光学装置23の電気回路基板9の所定の部
位に接触させ(ステップ64)、半導体レーザー光源1
に、パーソナルコンピュータ50からの指令によりレー
ザー電源49により電流を徐々に供給して半導体レーザ
ー光源1を発光させる(ステップ65)。ここで、半導
体レーザー光源1から出射されるレーザービーム12の
光量をパワーメータ53により測定し(ステップ6
6)、該測定値がA/D変換器47を介してパーソナル
コンピュータ50に取り込まれ、レーザーパワーが規格
値になったら電流の増加が停止し(ステップ67)、こ
ののち、パワーメータ53が後退する(ステップ6
8)。出射されたレーザービーム12は、鏡筒10に内
蔵されたコリメータレンズ2により略平行光にされ、さ
らにアパーチャー16により円筒形にビーム整形された
後、工具用レンズ33により集光され、拡大光学系44
の対物レンズ36に入射する。
筒10の矢印XおよびY方向の位置が、レーザービーム
12が拡大光学系44の対物レンズ44に入射しないほ
どずれている場合がある。この場合、第1の位置検出手
段14のスライダー42が図示しないエアシリンダーで
駆動され、スライダー42上のビームスプリッター35
が前進してレーザービーム12の光軸上に移動される
(ステップ69)。ビームスプリッタ35によるレーザ
ービーム12の反射光(不図示)の矢印XおよびY方向
における照射位置が位置検出センサ34により検出され
る(ステップ70)。位置検出センサ34はレーザービ
ーム12の光量の矢印XおよびY方向のそれぞれの重心
位置をアナログ値としてA/D変換器47に出力し、さ
らに、A/D変換器47を介してパーソナルコンピュー
タ50に取り込まれる。
2の重心位置と照射位置原点との差が規格範囲内にない
ならば(ステップ71)、この算出値に基づいてパーソ
ナルコンピュータ50は、Y軸およびX軸パルスモータ
コントローラ45b,45cを駆動制御し、前記照射位
置の測定値が規格範囲内に入るまで、Y軸およびX軸調
整用ステージ25,26は矢印Y,X方向にそれぞれ移
動され、レーザービーム12が拡大光学系44に入射す
るように照射位置の粗調整が行われる。
ーで後退され、スライダー42上のビームスプリッタが
後退して待期位置に戻る(ステップ72)。
指令によりZ軸パルスモータコントローラ45aが駆動
制御され、Z軸調整用ステージ24ひいては鏡筒10が
矢印Z方向に、レーザーユニット外形より想定されるベ
ストピント位置±0.6mm程度の範囲を移動し、鏡筒
10の移動量と共に照射位置、ビーム径を取り込む。こ
の照射位置の測定は以下のようにして行なわれる。図1
0および図11に示すように、パーソナルコンピュータ
50は、取り込んだレーザービームを画像処理してセン
サ出力を矢印X方向およびY方向にヒストグラムをと
る。それらのヒストグラムのピーク値Vpをexp2で
除したものをスライスレベルとして、それを越えるデー
タについて矢印XおよびY方向におけるそれぞれの重心
位置が、パーソナルコンピュータ50で以下の(1)式
にて、算出される。鏡筒10の移動量はZ軸調整用ステ
ージ24の移動指令パルスをパーソナルコンピュータ5
0でカウントして行う。
および図13に示すように、カメラ38で取り込んだ画
像から、照射位置と同様にヒストグラムを矢印Xおよび
Y方向に共に取り、それぞれのピーク値を検出する。そ
のピーク値Vpより、スライラスレベルSLを以下の
(2)式により決定し、そのスライラスレベルSLとヒ
ストグラムの交点座標c,dからレーザービーム径の画
素数を算出し、該算出値にカメラ38の分解能をかけて
レーザービーム径が算出される(ステップ73)。ここ
で、eは自然対数の底である。
筒10の移動位置がジャストピントの位置であり、その
ときの鏡筒10の移動位置がパーソナルコンピュータ5
0内で算出されるとともに、そのときのビームの照射位
置も算出される(ステップ74)。
ルコンピュータ50は、Z軸,Y軸およびX軸パルスモ
ータコントローラ45a,45b,45cを駆動制御
し、Z軸,Y軸およびX軸調整用ステージ24,25,
26は、鏡筒が三次元的に適正ピント位置および最適照
射位置になるように、順次移動され、調整される(ステ
ップ75,76)。
イバ30a,30b(図示しないものも含めて3本あ
る)を介して紫外線を鏡筒10に照射し、紫外線硬化接
着剤18(図1参照)を硬化させホルダ8に鏡筒10を
固定する(ステップ77)。こののち、2つのクランプ
爪29aが開放され(ステップ78)、パーソナルコン
ピュータ50からの指令によりパルスモータコントロー
ラ51が駆動制御される。これにより、光学系移動用ス
テージ27によって拡大光学系44を矢印Z方向に移動
させ、上述した調整時と同様に、パーソナルコンピュー
タ50に拡大光学系44の移動位置が取り込まれるとと
もに、画像処理装置48で測定されたレーザービーム1
2の像照射位置およびビーム径もパーソナルコンピュー
タ50に転送される。パーソナルコンピュータ50はピ
ントおよび照射位置が規格内にあることを確認する(ス
テップ79)。これにより調整は終了する。最後、押し
付けエアシリンダーを後退させたり、ビスを取り外した
りして(ステップ80)、レーザーユニットとしての射
出光学装置23を位置決め固定治具41より取外(ステ
ップ81)して、次のサンプルを取付けたのち(ステッ
プ60)、ステップ61からステップ81までの動作を
繰返す。 (他の実施例)上述した実施例では、レーザービーム径
に基づいてピント測定を行うものを示したがこれに限ら
れず、レーザービーム光量のピーク値に基づいてもよ
い。以下に、レーザービーム光量の測定方法について、
図14も参照して説明する。
矢印Z方向に順次移動させ、コンピュータ50により移
動パルスをカウントすることにより鏡筒10の位置を測
定すると共に、カメラ38に入射するレーザービーム1
2の光量のピーク値(実際にはカメラ視野内全域でのピ
ーク値)を画像処理装置48を介してパーソナルコンピ
ュータ50に取り込む。図14に示すように、移動位置
をt,光量ピーク値をpとすると、(t1 ,p1 ),
(t2 ,p2 ),……(ti ,pi )……(tn,p
n )となる。ここで光量のノイズ成分を取るために移動
平均を行う。すなわち移動位置と光量ピーク値は(t
i ,((pi-1 )+(pi )+(pi+1 ))/3)とな
る。全光量ピーク値の最大値を算出しその90%をスラ
イスレベルとする。このスライスレベルと光量のヒスト
グラムとの交点の鏡筒10の移動位置をta ,tb とす
ると、ジャストピント位置は(ta +tb )/2とな
る。
筒のみを移動させることにより、射出光学装置のピント
および照射位置を順次調整できるため、調整時間が短縮
される上、調整歩留が向上し、しかも、部品点数の削減
によるコストダウンおよび装置の小型化が可能になると
いう効果を奏する。
トおよび照射位置の調整を自動化して高精度の調整が可
能になり、調整の信頼性が向上するという効果を奏す
る。
る。
光学装置におけるピントおよび照射位置調整装置の概略
正面図である。
構の拡大正面図である。
び照射位置の調整装置の制御ブロック図である。
び照射位置の調整装置の動作の前半部を説明するための
フローチャートである。
び照射位置の調整装置の動作の後半部を説明するための
フローチャートである。
照射位置の調整装置に係る、レーザービームの光量測定
を説明するための図である。
備えたレーザー走査装置の概略斜視図である。
縦断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体レーザー光源と、 該半導体レーザー光源を保持する固定ホルダと、 前記半導体レーザー光源から出射されたレーザー光を平
行光にするコリメータレンズと、 該コリメータレンズを収容して保持する、透明材料で形
成された略中空体であって、かつその外面に鍔を有する
とともに、該鍔に対して前記コリメータレンズとは反対
側の部位に、光軸方向に延びるスリットが形成され、前
記光軸方向および該光軸方向と直交する平面上を二次元
方向に移動可能なように、前記スリットが形成された部
位が前記固定ホルダに所定の隙間を介して外嵌される鏡
筒と、 該鏡筒と前記固定ホルダとの外嵌部の前記隙間に設けら
れた紫外線硬化接着剤と、 前記鏡筒を介して前記紫外線硬化接着剤に紫外線を照射
するための紫外線照射装置とを有する射出光学装置。 - 【請求項2】 鏡筒および該鏡筒が外嵌される固定ホル
ダの部位がそれぞれ略円筒状になっている請求項1に記
載の射出光学装置。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の射出光学装置
のピントおよび照射位置の自動調整装置であって、 固定ホルダを位置決め固定するための位置決め固定手段
と、 鏡筒の鍔を保持するためのクランプ手段と、 該クランプ手段を搭載し、前記クランプ手段によって保
持された前記鏡筒を、光軸方向および該光軸方向と直交
する平面上を二次元方向にそれぞれ移動および位置決め
するための三次元位置決め機構と、 コリメータレンズを通過したレーザービームの前記二次
元方向における照射位置を粗検出するための第1の位置
検出手段と、 コリメータレンズを通過したレーザービームの外径およ
び前記二次元方向における中心位置をそれぞれ検出する
ための第2の位置検出手段と、 前記第1の位置検出手段によって検出された照射位置を
入力して該照射位置が規格範囲内にあるか否かを判定
し、前記照射位置が規格範囲内にあると検出した場合、
前記レーザービームの外径および前記二次元方向におけ
る中心位置が前記第2の位置検出手段によってそれぞれ
最小値、適正位置であると検出される位置に鏡筒が移動
されるように、前記三次元位置決め機構を駆動制御し、
一方、前記照射位置が規格範囲外にあると検出した場
合、前記レーザービームの照射位置が規格範囲内に入る
位置に鏡筒が移動されるように、前記三次元位置決め機
構を駆動制御した後、前記レーザービームの外径および
前記二次元方向における中心位置が前記第2の位置検出
手段によってそれぞれ最小値、適正位置であると検出さ
れる位置に鏡筒が移動されるように、前記三次元位置決
め機構を駆動制御する制御手段とを有する射出光学装置
の自動調整装置。 - 【請求項4】 請求項1または2に記載の射出光学装置
のピントおよび照射位置の自動調整装置であって、 固定ホルダを位置決め固定するための位置決め固定手段
と、 鏡筒の鍔を保持するためのクランプ手段と、 該クランプ手段を搭載し、前記クランプ手段によって保
持された前記鏡筒を、光軸方向および該光軸方向と直交
する平面上を二次元方向にそれぞれ移動および位置決め
するための三次元位置決め機構と、 コリメータレンズを通過したレーザービームの前記二次
元方向における照射位置を粗検出するための第1の位置
検出手段と、 コリメータレンズを通過したレーザービームの光量のピ
ーク値および前記二次元方向における中心位置をそれぞ
れ検出するための第2の位置検出手段と、 前記第1の位置検出手段によって検出された照射位置を
入力して該照射位置が規格範囲内にあるか否かを判定
し、前記照射位置が規格範囲内にあると検出した場合、
前記レーザービームの光量のピーク値および前記二次元
方向における中心位置が前記第2の位置検出手段によっ
てそれぞれ最大値、適正位置であると検出される位置に
鏡筒が移動されるように、前記三次元位置決め機構を駆
動制御し、一方、前記照射位置が規格範囲外にあると検
出した場合、前記レーザービームの照射位置が規格範囲
内に入る位置に鏡筒が移動されるように、前記三次元位
置決め機構を駆動制御した後、前記レーザービームの光
量のピーク値および前記二次元方向における中心位置が
前記第2の位置検出手段によってそれぞれ最大値、適正
位置であると検出される位置に鏡筒が移動されるよう
に、前記三次元位置決め機構を駆動制御する制御手段と
を有する射出光学装置の自動調整装置。
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