JPH01147304A - 発光点位置評価装置 - Google Patents
発光点位置評価装置Info
- Publication number
- JPH01147304A JPH01147304A JP30610487A JP30610487A JPH01147304A JP H01147304 A JPH01147304 A JP H01147304A JP 30610487 A JP30610487 A JP 30610487A JP 30610487 A JP30610487 A JP 30610487A JP H01147304 A JPH01147304 A JP H01147304A
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- stage
- laser element
- optical box
- light
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体レーザ素子の発光点の位置を検出する評
価装置に関するものである。
価装置に関するものである。
半導体レーザ素子を光源として用いる応用光学系では、
その発光点の位置を光軸に一致させなければならない。
その発光点の位置を光軸に一致させなければならない。
例えばコンパクトディスク等のピックアップ光学系では
、その小型化、量産化のために、半導体レーザ素子はパ
ッケージを所定の位置にはめ込むだけで、光軸合わせは
無調整でなければならない。このため、半導体レーザ素
子の発光点をパッケージの中心に±５０μｍ程度の精度
で組み立てる技術とそれを評価する装置が必要となる。
、その小型化、量産化のために、半導体レーザ素子はパ
ッケージを所定の位置にはめ込むだけで、光軸合わせは
無調整でなければならない。このため、半導体レーザ素
子の発光点をパッケージの中心に±５０μｍ程度の精度
で組み立てる技術とそれを評価する装置が必要となる。
第５図は従来の装置を示す構成図であり、第６図は半導
体レーザ素子３を示す説明図である。次に、この装置を
用いて発光点の位置を評価する方法について述べる。こ
の発光点位置評価方法は原始的で、顕微鏡１とマイクロ
メータ付Ｘ−Ｙステージ２を用いて測定を行なう。顕微
鏡１と直交したマイクロメータ付Ｘ−Ｙステージ２上の
試料台４に半導体レーザ素子３を固定する。半導体レー
ザ素子３のパッケージ外径寸法Ｌ１をマイクロメータで
測定し、パッケージの中心位置４を求める。
体レーザ素子３を示す説明図である。次に、この装置を
用いて発光点の位置を評価する方法について述べる。こ
の発光点位置評価方法は原始的で、顕微鏡１とマイクロ
メータ付Ｘ−Ｙステージ２を用いて測定を行なう。顕微
鏡１と直交したマイクロメータ付Ｘ−Ｙステージ２上の
試料台４に半導体レーザ素子３を固定する。半導体レー
ザ素子３のパッケージ外径寸法Ｌ１をマイクロメータで
測定し、パッケージの中心位置４を求める。
パッケージ内の発光点位置５は半導体レーザチップ６の
外形寸法から目視で求め、マイクロメータで測定する。
外形寸法から目視で求め、マイクロメータで測定する。
上記測定結果から、発光点位置５のバ・７ケ一ジ中心位
置からの位置ずれ量ΔＸ、ΔＹを求める。なお、顕微鏡
１の中心軸りと試料台４の上面とは９０度の角度θをな
す。
置からの位置ずれ量ΔＸ、ΔＹを求める。なお、顕微鏡
１の中心軸りと試料台４の上面とは９０度の角度θをな
す。
従来の装置は以上のように構成されているので、半導体
レーザチップの発光点の位置は不正確で再現性が悪く、
測定に時間がかかっていた。また、この方法ではＸ−Ｙ
ステージ２と垂直な方向の位置ずれは測定できない等の
問題があった。
レーザチップの発光点の位置は不正確で再現性が悪く、
測定に時間がかかっていた。また、この方法ではＸ−Ｙ
ステージ２と垂直な方向の位置ずれは測定できない等の
問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、半導体レーザ素子の発光点の位
置を３次元的に精度良く短時間で簡単に測定できる装置
を得ることにある。
の目的とするところは、半導体レーザ素子の発光点の位
置を３次元的に精度良く短時間で簡単に測定できる装置
を得ることにある。
このような目的を達成するために本発明は、半導体レー
ザ素子を固定する試料台と、半導体レーザ素子を発光さ
せる駆動電源と、半導体レーザ素子のレーザ光を取り込
む光学箱と、この光学箱と試料台の相対位置を変えるス
テージと、信号処理回路と、ステージ駆動部と、アクチ
ュエータ制御部とを備え、光学箱にはアクチュエータと
コリメータレンズと第１および第２の４分割光検知器と
少なくとも１個以上の全反射ミラー、ハーフミラ−、シ
リンドリカルレンズ、平凸レンズとを設け、信号処理回
路は第１および第２の４分割光検知器の信号を処理し、
ステージ駆動部およびアクチュエータ制御部は信号処理
回路の出力に基づいて出力するようにしたものである。
ザ素子を固定する試料台と、半導体レーザ素子を発光さ
せる駆動電源と、半導体レーザ素子のレーザ光を取り込
む光学箱と、この光学箱と試料台の相対位置を変えるス
テージと、信号処理回路と、ステージ駆動部と、アクチ
ュエータ制御部とを備え、光学箱にはアクチュエータと
コリメータレンズと第１および第２の４分割光検知器と
少なくとも１個以上の全反射ミラー、ハーフミラ−、シ
リンドリカルレンズ、平凸レンズとを設け、信号処理回
路は第１および第２の４分割光検知器の信号を処理し、
ステージ駆動部およびアクチュエータ制御部は信号処理
回路の出力に基づいて出力するようにしたものである。
本発明による発光点位置評価装置においては、第１の４
分割光検知器により発光点の光軸ずれに相当する信号を
検出し、第２の４分割光検知器により発光点の焦点ずれ
に相当する信号および微小な光軸ずれに相当する信号を
検出する。ステージおよびアクチュエータを移動して上
記光軸ずれおよび焦点ずれに相当する信号が最小になる
ようにすることにより、発光点の光軸合わせと焦点合わ
せを行なうことができる。
分割光検知器により発光点の光軸ずれに相当する信号を
検出し、第２の４分割光検知器により発光点の焦点ずれ
に相当する信号および微小な光軸ずれに相当する信号を
検出する。ステージおよびアクチュエータを移動して上
記光軸ずれおよび焦点ずれに相当する信号が最小になる
ようにすることにより、発光点の光軸合わせと焦点合わ
せを行なうことができる。
以下、本発明に係わる発光点位置評価装置の一実施例を
図を用いて説明する。第１図は、本実施例の全体構成を
示す構成図である。第１図において、３は半導体レーザ
素子、４は半導体レーザ素子３を固定する試料台、１１
は半導体レーザ素子の駆動電源であり、本実施例では駆
動電源１１として定光出力駆動するためにＡ Ｐ Ｃ（
ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）電源
を用いている。１２はレーザ光を平行光にするためのコ
リメータレンズ、１３はコリメータレンズ１２を光軸方
向に移動するアクチュエータ、１４はレーザ光を検出す
る４分割光検知器、１５は４分割光検知器の出力信号を
演算処理し、発光点の光軸および焦点ずれを補正するた
めの信号処理回路、１６はアクチュエータ制御部、１７
は光学箱１９を光軸方向に対し垂直面内に移動するＸ−
Ｙステージである。なお、光学箱１９の光学系は光学箱
側面から見た場合の光学系である。１８は信号処理回路
１５によりｘ−ｙステージ１７を駆動するＸ−Ｙステー
ジ駆動部である。
図を用いて説明する。第１図は、本実施例の全体構成を
示す構成図である。第１図において、３は半導体レーザ
素子、４は半導体レーザ素子３を固定する試料台、１１
は半導体レーザ素子の駆動電源であり、本実施例では駆
動電源１１として定光出力駆動するためにＡ Ｐ Ｃ（
ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）電源
を用いている。１２はレーザ光を平行光にするためのコ
リメータレンズ、１３はコリメータレンズ１２を光軸方
向に移動するアクチュエータ、１４はレーザ光を検出す
る４分割光検知器、１５は４分割光検知器の出力信号を
演算処理し、発光点の光軸および焦点ずれを補正するた
めの信号処理回路、１６はアクチュエータ制御部、１７
は光学箱１９を光軸方向に対し垂直面内に移動するＸ−
Ｙステージである。なお、光学箱１９の光学系は光学箱
側面から見た場合の光学系である。１８は信号処理回路
１５によりｘ−ｙステージ１７を駆動するＸ−Ｙステー
ジ駆動部である。
第２図は、第１図の光学箱１９を上面から見た場合の光
学系の構成を示す構成図である。第２図において、コリ
メータレンズ１２で平行光にされたレーザ光は全反射ミ
ラー２０で全反射し、ビームスプリッタ２２で透過光と
反射光とに分離される。反射光は第２の全反射ミラー２
１で全反射し、平凸レンズ２５により大面積の第１の４
分割光検知器２６上へ集光される。一方、ビームスプリ
ンタ２２の透過光は小面積の第２の４分割光検知器１４
に対して４５度傾けたシリンドリカルレンズ２３と平凸
レンズ２４により小面積の４分割光検知器１４へ集光さ
れる。第２図のように構成された各光学部品は光軸が一
致するように配置され、コリメータレンズ１２の焦点位
置に光源が置かれたときには、集光スポットが４分割光
検知器１４および２６の中心に集光されるように設計さ
れている。
学系の構成を示す構成図である。第２図において、コリ
メータレンズ１２で平行光にされたレーザ光は全反射ミ
ラー２０で全反射し、ビームスプリッタ２２で透過光と
反射光とに分離される。反射光は第２の全反射ミラー２
１で全反射し、平凸レンズ２５により大面積の第１の４
分割光検知器２６上へ集光される。一方、ビームスプリ
ンタ２２の透過光は小面積の第２の４分割光検知器１４
に対して４５度傾けたシリンドリカルレンズ２３と平凸
レンズ２４により小面積の４分割光検知器１４へ集光さ
れる。第２図のように構成された各光学部品は光軸が一
致するように配置され、コリメータレンズ１２の焦点位
置に光源が置かれたときには、集光スポットが４分割光
検知器１４および２６の中心に集光されるように設計さ
れている。
第３図に４分割光検知器２６による信号処理の原理図、
第４図ｆａ）〜ｆｃ）に４分割光検知器１４による信号
処理の原理図を示す。第３図において、２７は光軸ずれ
している時の４分割光検知器２６上の集光スポットであ
る。第４図において、２８は光軸調整後に焦点ずれして
いる場合の４分割光検知器１４上の光スポツトダイヤグ
ラムである。
第４図ｆａ）〜ｆｃ）に４分割光検知器１４による信号
処理の原理図を示す。第３図において、２７は光軸ずれ
している時の４分割光検知器２６上の集光スポットであ
る。第４図において、２８は光軸調整後に焦点ずれして
いる場合の４分割光検知器１４上の光スポツトダイヤグ
ラムである。
次に、上記実施例の動作について説明する。アクチュエ
ータ１３が原点位置に静止している時、発光点がコリメ
ータレンズ１２の焦点位置から光軸方向にΔＺ、光軸方
向と垂直の面内のＸ、Ｙ軸方向にΔＸ、ΔＹだけ変位し
ているとする。ここで、ΔＸ、ΔＹ、ΔＺは、半導体レ
ーザ素子３のパッケージ中心位置４（第６図参照）に対
する発光点の位置ずれ量（最終的に測定する（Ｉｆｆ）
とする。
ータ１３が原点位置に静止している時、発光点がコリメ
ータレンズ１２の焦点位置から光軸方向にΔＺ、光軸方
向と垂直の面内のＸ、Ｙ軸方向にΔＸ、ΔＹだけ変位し
ているとする。ここで、ΔＸ、ΔＹ、ΔＺは、半導体レ
ーザ素子３のパッケージ中心位置４（第６図参照）に対
する発光点の位置ずれ量（最終的に測定する（Ｉｆｆ）
とする。
即ち、本装置の測定開始状態における原点位置ではパッ
ケージの中心位置４は上記コリメータレンズ１２の焦点
位置に一致させである。半導体レーザ素子３を３ｍＷ程
度の光出力で定出力駆動し、コリメータレンズ１２に入
射したレーザ光は全反射ミラー２０、ハーフミラ−２２
を経由し、平凸レンズ２５で大面積の４分割光検知器２
６上に集光される。第３図に示すように、その光強度分
布は２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄに対応して４分割
された光検知器によりＩｆ、１２．’１３．１４の４つ
の信号に分けられ、隣接した検知器の和信号（１１＋１
２）と（１３＋１４）の差（ＩＩ＋１２）−（１３＋１
４）および（ｒｌ＋＋４）と（１２＋１３）の差（Ｉ
１＋１４）−（１２＋ｉ）を信号処理回路１５で求める
ことにより、光軸ずれ（ΔＸ、ΔＹ）に対応した量が検
出される。従って、（１１＋１２） −（１３＋１４）
および（１１＋ｌ４）−（１２＋１３）の２つの値が最
小になるようにＸ−Ｙステージ１７をｘ−Ｙステージ駆
動部としてのパルスモータ１８で駆動することにより光
軸ずれ（ΔＸ、ΔＹ）の修正を行なう。
ケージの中心位置４は上記コリメータレンズ１２の焦点
位置に一致させである。半導体レーザ素子３を３ｍＷ程
度の光出力で定出力駆動し、コリメータレンズ１２に入
射したレーザ光は全反射ミラー２０、ハーフミラ−２２
を経由し、平凸レンズ２５で大面積の４分割光検知器２
６上に集光される。第３図に示すように、その光強度分
布は２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄに対応して４分割
された光検知器によりＩｆ、１２．’１３．１４の４つ
の信号に分けられ、隣接した検知器の和信号（１１＋１
２）と（１３＋１４）の差（ＩＩ＋１２）−（１３＋１
４）および（ｒｌ＋＋４）と（１２＋１３）の差（Ｉ
１＋１４）−（１２＋ｉ）を信号処理回路１５で求める
ことにより、光軸ずれ（ΔＸ、ΔＹ）に対応した量が検
出される。従って、（１１＋１２） −（１３＋１４）
および（１１＋ｌ４）−（１２＋１３）の２つの値が最
小になるようにＸ−Ｙステージ１７をｘ−Ｙステージ駆
動部としてのパルスモータ１８で駆動することにより光
軸ずれ（ΔＸ、ΔＹ）の修正を行なう。
光軸調整されたレーザ光はハーフミラ−２２を透過し、
シリンドリカルレンズ２３、平凸レンズ２４を通って小
面積の４分割光検知器１４に集光される。その光強度分
布は２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄに対応して４分割
された光検知器により１１，１２，１３．１４の４つの
信号に分けられる。第４図（ａｌ〜（Ｃ１に示すように
、光軸方向のずれ（ΔＺ）は４分割光検知器１４上に光
スポ７）ダイヤグラムとして表われるので、対向する検
知器の和信号（１１＋１３）と（＋２＋１４）の差（１
１＋１３）−（１２＋＋４）を信号処理回路１５で求め
ることにより焦点ずれの量（ΔＺ）が検出される。第４
図（ａ）は焦点ずれの量ΔＺが負の場合、（ｂ）はΔＺ
が略ゼロの場合、ｆｃ）はΔＺが正の場合を示す。従っ
て、この（Ｉ １＋１３）−（１２＋１４）の値が最小
となるようにアクチュエータ制御部１６の信号でアクチ
ュエータ１３を光軸方向に動かせば焦点ずれを修正する
ことができる。
シリンドリカルレンズ２３、平凸レンズ２４を通って小
面積の４分割光検知器１４に集光される。その光強度分
布は２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄに対応して４分割
された光検知器により１１，１２，１３．１４の４つの
信号に分けられる。第４図（ａｌ〜（Ｃ１に示すように
、光軸方向のずれ（ΔＺ）は４分割光検知器１４上に光
スポ７）ダイヤグラムとして表われるので、対向する検
知器の和信号（１１＋１３）と（＋２＋１４）の差（１
１＋１３）−（１２＋＋４）を信号処理回路１５で求め
ることにより焦点ずれの量（ΔＺ）が検出される。第４
図（ａ）は焦点ずれの量ΔＺが負の場合、（ｂ）はΔＺ
が略ゼロの場合、ｆｃ）はΔＺが正の場合を示す。従っ
て、この（Ｉ １＋１３）−（１２＋１４）の値が最小
となるようにアクチュエータ制御部１６の信号でアクチ
ュエータ１３を光軸方向に動かせば焦点ずれを修正する
ことができる。
さらに、小面積の４分割光検知器Ｉ４で再び光軸合わせ
の微調整を行ない、測定精度を上げる。
の微調整を行ない、測定精度を上げる。
以上の操作により、Ｘ−Ｙステージ１７の移動量および
アクチュエータ１３の変位をＸ−Ｙステージ駆動部１８
とアクチュエータ制御部１６で出力すれば、半導体レー
ザ素子発光点の位置ずれ量を３次元に評価することがで
きる。
アクチュエータ１３の変位をＸ−Ｙステージ駆動部１８
とアクチュエータ制御部１６で出力すれば、半導体レー
ザ素子発光点の位置ずれ量を３次元に評価することがで
きる。
なお、上記実施例では光軸方向の焦点ずれの調整にアク
チュエータ１３を用いているが、Ｘ−Ｙステージ１７を
Ｘ−Ｙ−Ｚステージに変更してもよい。
チュエータ１３を用いているが、Ｘ−Ｙステージ１７を
Ｘ−Ｙ−Ｚステージに変更してもよい。
また、上記実施例では光学箱１９をＸ−Ｙステージ１７
で移動しているが、半導体レーザ素子３を固定している
試料台４を移動してもよい。
で移動しているが、半導体レーザ素子３を固定している
試料台４を移動してもよい。
さらに、半導体レーザ素子３とコリメータレンズ１２と
の間を光ファイバで結合すれば、半導体レーザ素子３の
位置・向きは光学箱１９に対して何の制約も受けない等
の効果が生じる。そして、上記実施例では発光点の位置
の検出の場合について説明したが、本実施例は、光ファ
イバを用いた時に半導体レーザ素子のレーザ光を光ファ
イバに取り込むためのアライメントを行なう装置として
転用することもできる。
の間を光ファイバで結合すれば、半導体レーザ素子３の
位置・向きは光学箱１９に対して何の制約も受けない等
の効果が生じる。そして、上記実施例では発光点の位置
の検出の場合について説明したが、本実施例は、光ファ
イバを用いた時に半導体レーザ素子のレーザ光を光ファ
イバに取り込むためのアライメントを行なう装置として
転用することもできる。
以上説明したように本発明は、光学箱と信号処理回路と
ステージとアクチュエータとを設けたことにより、半導
体レーザ素子の発光点の位置を基準点に対して３次元に
測定できるので、発光点の位置ずれ量を正確、短時間、
３次元に評価できる効果がある。
ステージとアクチュエータとを設けたことにより、半導
体レーザ素子の発光点の位置を基準点に対して３次元に
測定できるので、発光点の位置ずれ量を正確、短時間、
３次元に評価できる効果がある。
第１図は本発明に係わる発光点位置評価装置の一実施例
を示す構成図、第２図は第１図の装置を構成する光学箱
を示す構成図、第３図および第４図は信号処理の原理を
説明するための説明図、第５図は従来の装置を示す構成
図、第６図は従来装置における発光点位置評価方法を説
明するだめの説明図である。 ３・・・半導体レーザ素子、４・・・試料台、１１・・
・ＡＰＣ電源、１２・・・コリメータレンズ、１３・・
・アクチュエータ、１４．２６・・・４分割光検知器、
１５・・・信号処理回路、１６・・・アクチュエータ制
御部、１７・・・Ｘ−Ｙステージ、１８・・・Ｘ−Ｙス
テージ駆動部、１９・・・光学箱、２０．２１・・・全
反射ミラー、２２・・・ビームスプリフタ、２３・・・
シリンドリカルレンズ、２４．２５・・・平凸レンズ。
を示す構成図、第２図は第１図の装置を構成する光学箱
を示す構成図、第３図および第４図は信号処理の原理を
説明するための説明図、第５図は従来の装置を示す構成
図、第６図は従来装置における発光点位置評価方法を説
明するだめの説明図である。 ３・・・半導体レーザ素子、４・・・試料台、１１・・
・ＡＰＣ電源、１２・・・コリメータレンズ、１３・・
・アクチュエータ、１４．２６・・・４分割光検知器、
１５・・・信号処理回路、１６・・・アクチュエータ制
御部、１７・・・Ｘ−Ｙステージ、１８・・・Ｘ−Ｙス
テージ駆動部、１９・・・光学箱、２０．２１・・・全
反射ミラー、２２・・・ビームスプリフタ、２３・・・
シリンドリカルレンズ、２４．２５・・・平凸レンズ。
Claims (1)
- 半導体レーザ素子を固定する試料台と、前記半導体レー
ザ素子を発光させる駆動電源と、前記半導体レーザ素子
のレーザ光を取り込む光学箱と、この光学箱と前記試料
台の相対位置を変えるステージと、信号処理回路と、ス
テージ駆動部と、アクチュエータ制御部とを備え、前記
光学箱はアクチュエータとコリメータレンズと第１およ
び第２の４分割光検知器と少なくとも１個以上の全反射
ミラー、ハーフミラー、シリンドリカルレンズ、平凸レ
ンズとを有し、前記信号処理回路は前記第１および第２
の４分割光検知器の信号を処理し、前記ステージ駆動部
およびアクチュエータ制御部は前記信号処理回路の出力
に基づいて出力することを特徴とする発光点位置評価装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30610487A JPH01147304A (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 発光点位置評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30610487A JPH01147304A (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 発光点位置評価装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01147304A true JPH01147304A (ja) | 1989-06-09 |
Family
ID=17953084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30610487A Pending JPH01147304A (ja) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | 発光点位置評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01147304A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH063125A (ja) * | 1992-06-19 | 1994-01-11 | Agency Of Ind Science & Technol | 光学式変位計 |
| JP2015119134A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電子部品実装システムおよび電子部品実装方法ならびに電子部品実装装置 |
-
1987
- 1987-12-02 JP JP30610487A patent/JPH01147304A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH063125A (ja) * | 1992-06-19 | 1994-01-11 | Agency Of Ind Science & Technol | 光学式変位計 |
| JP2015119134A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電子部品実装システムおよび電子部品実装方法ならびに電子部品実装装置 |
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