JPH0660404A - レーザー光軸制御方法及び制御装置 - Google Patents
レーザー光軸制御方法及び制御装置Info
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- JPH0660404A JPH0660404A JP11116291A JP11116291A JPH0660404A JP H0660404 A JPH0660404 A JP H0660404A JP 11116291 A JP11116291 A JP 11116291A JP 11116291 A JP11116291 A JP 11116291A JP H0660404 A JPH0660404 A JP H0660404A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 4分割中心付近でのレーザー光軸変位信号の
検出感度を上げ、制御精度を向上させる。 【構成】 光検出器(4分割フォトダイオード)5から
の信号を光軸検出回路6でアナログ演算することで、2
軸方向の変位信号(VX,VZ)を得る。変位信号
(VX,VZ)は制御回路7a,7bを通り、リニアアク
チュエータ8a,8bを駆動するように働く。前記4分
割フォトダイオードの中心部分に円形の不感帯を設けて
あるので、中心付近での変位検出感度が向上する。
検出感度を上げ、制御精度を向上させる。 【構成】 光検出器(4分割フォトダイオード)5から
の信号を光軸検出回路6でアナログ演算することで、2
軸方向の変位信号(VX,VZ)を得る。変位信号
(VX,VZ)は制御回路7a,7bを通り、リニアアク
チュエータ8a,8bを駆動するように働く。前記4分
割フォトダイオードの中心部分に円形の不感帯を設けて
あるので、中心付近での変位検出感度が向上する。
Description
【0001】
【技術分野】本発明は、レーザー光軸制御方法及び制御
装置に関し、より詳細には、Arレーザーを用いた光デ
ィスク原盤露光装置におけるレーザー光軸の安定化方法
及び安定化装置に関する。例えば、レーザー加工装置に
おける光軸の安定化に適用されるものである。
装置に関し、より詳細には、Arレーザーを用いた光デ
ィスク原盤露光装置におけるレーザー光軸の安定化方法
及び安定化装置に関する。例えば、レーザー加工装置に
おける光軸の安定化に適用されるものである。
【0002】
【従来技術】図5は、従来のレーザ光軸の変位信号を得
るための回路図である。光検出器である4分割各素子か
らの光電変換信号をアナログ演算する。その結果、Z方
向はVZ=A+B−(C+D)、X方向はVX=A+D−
(B+C)となる。一般的に光電変換信号は図6に素子
Aについてのみ示したが、素子Aに発生する光電流を演
算増幅器で電圧に変換して得ることができる。従って、
VZ,VXの検出感度を大きくしようとする場合、各演算
増幅器が飽和しない範囲で光軸変位の最大の箇所で上記
光電変換信号が最大となるように電流・電圧変換抵抗
(R)が決定される。しかし、図5に示すような4分割
素子の場合は電流・電圧変換抵抗を大きくし、検出感度
を上げることが困難である。なお、先に提案されたもの
としては、コーナーキューブからの出力レーザー光を4
分割光素子で受光し、アナログ演算することでX軸・Z
軸方向の変動信号を得て、コーナーキューブをX,Z軸
方向に駆動するサーボ回路を構成するものがある。
るための回路図である。光検出器である4分割各素子か
らの光電変換信号をアナログ演算する。その結果、Z方
向はVZ=A+B−(C+D)、X方向はVX=A+D−
(B+C)となる。一般的に光電変換信号は図6に素子
Aについてのみ示したが、素子Aに発生する光電流を演
算増幅器で電圧に変換して得ることができる。従って、
VZ,VXの検出感度を大きくしようとする場合、各演算
増幅器が飽和しない範囲で光軸変位の最大の箇所で上記
光電変換信号が最大となるように電流・電圧変換抵抗
(R)が決定される。しかし、図5に示すような4分割
素子の場合は電流・電圧変換抵抗を大きくし、検出感度
を上げることが困難である。なお、先に提案されたもの
としては、コーナーキューブからの出力レーザー光を4
分割光素子で受光し、アナログ演算することでX軸・Z
軸方向の変動信号を得て、コーナーキューブをX,Z軸
方向に駆動するサーボ回路を構成するものがある。
【0003】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、4分割中心付近でのレーザー光軸変位信号の検
出感度を上げ、制御精度を向上させるレーザー光軸制御
方法及び制御装置を提供することを目的としてなされた
ものである。
もので、4分割中心付近でのレーザー光軸変位信号の検
出感度を上げ、制御精度を向上させるレーザー光軸制御
方法及び制御装置を提供することを目的としてなされた
ものである。
【0004】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
コーナーキューブを通過したレーザー出射光の1部を光
検出器(4分割フォトダイオード)で受光し、該光検出
器からの信号をアナログ演算により、2軸方向の変位信
号をフィードバックし、前記コーナーキューブを駆動さ
せ、レーザー出射光軸を安定させるレーザー光軸制御方
法において、前記光検出器(4分割フォトダイオード)
の中心部分に円形の不感帯を設けたこと、或いは、
(2)2軸方向に移動させるコーナーキューブと、該コ
ーナーキューブを通過したレーザー出射光の1部を受光
する光検出器と、該光検出器からの信号をアナログ演算
する演算装置と、該演算装置による演算結果により2軸
方向の変位信号をフィードバックし、前記コーナーキュ
ーブを駆動させるアクチュエータとから成り、前記光検
出器の中心部分に円形の不感帯を設けたこと、更には、
(3)前記(2)において、前記光検出器の不感帯の半
径をレーザービーム径の略1/2としたこと、更には、
(4)前記(2)において、前記光検出器の不感帯の半
径を多種レーザービーム径に対応させるために可変可7
変能としたことを特徴としたものである。以下、本発明
の実施例に基づいて説明する。
コーナーキューブを通過したレーザー出射光の1部を光
検出器(4分割フォトダイオード)で受光し、該光検出
器からの信号をアナログ演算により、2軸方向の変位信
号をフィードバックし、前記コーナーキューブを駆動さ
せ、レーザー出射光軸を安定させるレーザー光軸制御方
法において、前記光検出器(4分割フォトダイオード)
の中心部分に円形の不感帯を設けたこと、或いは、
(2)2軸方向に移動させるコーナーキューブと、該コ
ーナーキューブを通過したレーザー出射光の1部を受光
する光検出器と、該光検出器からの信号をアナログ演算
する演算装置と、該演算装置による演算結果により2軸
方向の変位信号をフィードバックし、前記コーナーキュ
ーブを駆動させるアクチュエータとから成り、前記光検
出器の中心部分に円形の不感帯を設けたこと、更には、
(3)前記(2)において、前記光検出器の不感帯の半
径をレーザービーム径の略1/2としたこと、更には、
(4)前記(2)において、前記光検出器の不感帯の半
径を多種レーザービーム径に対応させるために可変可7
変能としたことを特徴としたものである。以下、本発明
の実施例に基づいて説明する。
【0005】図1は、本発明によるレーザー光軸制御装
置の一実施例を説明するための構成図で、図中、1はA
rレーザー、2,4は偏向ビームスプリッタ(PB
S)、3はコーナーキューブ、5は光検出器(4PD;
4分割フォトダイオード)、6は光軸検出回路、7a,
7bは制御回路(X軸、Z軸)、8a,8bはリニアア
クチュエータ(X軸,Z軸)である。
置の一実施例を説明するための構成図で、図中、1はA
rレーザー、2,4は偏向ビームスプリッタ(PB
S)、3はコーナーキューブ、5は光検出器(4PD;
4分割フォトダイオード)、6は光軸検出回路、7a,
7bは制御回路(X軸、Z軸)、8a,8bはリニアア
クチュエータ(X軸,Z軸)である。
【0006】入射レーザ光に光軸変動があっても、コー
ナーキューブ3をX軸,Z軸に移動させることで、その
変動を抑え、レーザー出射光軸を安定させることができ
る。光検出器(4PD;4分割フォトダイオード)5か
らの信号を光軸検出回路6でアナログ演算することによ
り2軸方向の変位信号(VX,VZ)を得る。変位信号V
X,VZは制御回路7a,7b(一般的に位相補償回路、
増幅回路で構成される)を通り、リニアアクチュエータ
(X軸,Z軸)8a,8bを駆動するように働く。リニ
アアクチュエータ(X軸)8aは左右方向に移動させる
ためのもので、リニアアクチュエータ(Z軸)8bは上
下方向に移動させるためのものである。
ナーキューブ3をX軸,Z軸に移動させることで、その
変動を抑え、レーザー出射光軸を安定させることができ
る。光検出器(4PD;4分割フォトダイオード)5か
らの信号を光軸検出回路6でアナログ演算することによ
り2軸方向の変位信号(VX,VZ)を得る。変位信号V
X,VZは制御回路7a,7b(一般的に位相補償回路、
増幅回路で構成される)を通り、リニアアクチュエータ
(X軸,Z軸)8a,8bを駆動するように働く。リニ
アアクチュエータ(X軸)8aは左右方向に移動させる
ためのもので、リニアアクチュエータ(Z軸)8bは上
下方向に移動させるためのものである。
【0007】図3は、光検出器の構成を示す図で、図
(a)は本発明の光検出器と比較するためのタイプ
(a)の従来の光検出器、図(b),図(c),図
(d)は中心に不感帯を有するタイプ(b),タイプ
(c),タイプ(d)の光検出器である。まず、図3
(a)に示す従来の光検出器を利用し、アナログ演算に
より、光軸変位信号を得る方法について説明する。この
素子を利用した場合の光軸変位と、変位信号(Z軸方
向)の関係は図2(a)のようになる。4分割フォトダ
イオードの中心付近での変位検出感度をS(mV/u
m)とすると、高制御精度を目標とする場合は、変位検
出感度を向上させなければならない。
(a)は本発明の光検出器と比較するためのタイプ
(a)の従来の光検出器、図(b),図(c),図
(d)は中心に不感帯を有するタイプ(b),タイプ
(c),タイプ(d)の光検出器である。まず、図3
(a)に示す従来の光検出器を利用し、アナログ演算に
より、光軸変位信号を得る方法について説明する。この
素子を利用した場合の光軸変位と、変位信号(Z軸方
向)の関係は図2(a)のようになる。4分割フォトダ
イオードの中心付近での変位検出感度をS(mV/u
m)とすると、高制御精度を目標とする場合は、変位検
出感度を向上させなければならない。
【0008】図3(b)の光検出器は、感度向上を狙っ
た素子形状で、4分割素子の中心にレーザービーム径の
1/2になる円形の不感帯を設けたものである。従って
制御の中心を4分割素子の中心とすればここでの各素子
の光電変換信号は小さくなるので電流・電圧変換抵抗を
大きくし、変位信号を大きく取り出せば検出感度が向上
する。又、不感帯の径がw/2(wはビーム径)なので
他の大きさに設定するよりも検出感度は向上する。不感
帯の径をビーム径の1/2と設定したのは、ビーム強度
分布でw/2の箇所が最大の強度傾きを示すからであ
る。図4に示すwはビーム径、Imaxの1/e2の箇所、
w/2で強度はImax/√eとなり最大の傾きとなる。
図2(b)に示すように急峻な傾きをもった変位検出特
性となる。
た素子形状で、4分割素子の中心にレーザービーム径の
1/2になる円形の不感帯を設けたものである。従って
制御の中心を4分割素子の中心とすればここでの各素子
の光電変換信号は小さくなるので電流・電圧変換抵抗を
大きくし、変位信号を大きく取り出せば検出感度が向上
する。又、不感帯の径がw/2(wはビーム径)なので
他の大きさに設定するよりも検出感度は向上する。不感
帯の径をビーム径の1/2と設定したのは、ビーム強度
分布でw/2の箇所が最大の強度傾きを示すからであ
る。図4に示すwはビーム径、Imaxの1/e2の箇所、
w/2で強度はImax/√eとなり最大の傾きとなる。
図2(b)に示すように急峻な傾きをもった変位検出特
性となる。
【0009】図3(c)は、図3(b)で使用するレー
ザービーム径よりも大きい場合に対応可能である。この
場合、VZ=A+B−(C+D),VX=A+D−(B+
C)となる。ビーム径が小さい場合(図3(b)と同じ
場合)は、VZ=A+B+E+F−(C+D+G+
H),VX=A+D+E+H−(B+C+G)として使
用する。又さらに分割数を増やせば、多種ビーム径に対
応できる。その例を図3(d)に示す。
ザービーム径よりも大きい場合に対応可能である。この
場合、VZ=A+B−(C+D),VX=A+D−(B+
C)となる。ビーム径が小さい場合(図3(b)と同じ
場合)は、VZ=A+B+E+F−(C+D+G+
H),VX=A+D+E+H−(B+C+G)として使
用する。又さらに分割数を増やせば、多種ビーム径に対
応できる。その例を図3(d)に示す。
【0010】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果がある。 (1)制御の中心となる光検出素子の中央部に円形の不
感帯を設けたので、中心付近での変位検出感度が向上
し、高精度制御が可能になる。 (2)円形不感帯の半径をビーム径の1/2に設定した
のでビーム変位に対して最大の検出感度が得られる。 (3)素子分割数を増やし、円形不感帯の半径を変えら
れるようにしたので多種ビーム径に対応できる。
と、以下のような効果がある。 (1)制御の中心となる光検出素子の中央部に円形の不
感帯を設けたので、中心付近での変位検出感度が向上
し、高精度制御が可能になる。 (2)円形不感帯の半径をビーム径の1/2に設定した
のでビーム変位に対して最大の検出感度が得られる。 (3)素子分割数を増やし、円形不感帯の半径を変えら
れるようにしたので多種ビーム径に対応できる。
【図1】 本発明によるレーザー光軸制御装置の一実施
例を説明するための構成図である。
例を説明するための構成図である。
【図2】 光検出器の光軸変位と変位信号の関係を示す
図である。
図である。
【図3】 光検出器の構成を示す図である。
【図4】 ビーム強度分布を示す図である。
【図5】 従来のレーザー光軸の変位信号を得るための
回路図である。
回路図である。
【図6】 光電変換回路を示す図である。
1…Arレーザー、2,4…偏向ビームスプリッタ(P
BS)、3…コーナーキューブ、5…光検出器(4P
D;4分割フォトダイオード)、6…光軸検出回路、7
a,7b…制御回路(X軸、Z軸)、8a,8b…リニ
アアクチュエータ(X軸,Z軸)。
BS)、3…コーナーキューブ、5…光検出器(4P
D;4分割フォトダイオード)、6…光軸検出回路、7
a,7b…制御回路(X軸、Z軸)、8a,8b…リニ
アアクチュエータ(X軸,Z軸)。
Claims (4)
- 【請求項1】 コーナーキューブを通過したレーザー出
射光の1部を光検出器で受光し、該光検出器からの信号
をアナログ演算により、2軸方向の変位信号をフィード
バックし、前記コーナーキューブを駆動させ、レーザー
出射光軸を安定させるレーザー光軸制御方法において、
前記光検出器の中心部分に円形の不感帯を設けたことを
特徴とするレーザー光軸制御方法。 - 【請求項2】 2軸方向に移動させるコーナーキューブ
と、該コーナーキューブを通過したレーザー出射光の1
部を受光する光検出器と、該光検出器からの信号をアナ
ログ演算する演算装置と、該演算装置による演算結果に
より2軸方向の変位信号をフィードバックし、前記コー
ナーキューブを駆動させるアクチュエータとから成り、
前記光検出器の中心部分に円形の不感帯を設けたことを
特徴とするレーザー光軸制御装置。 - 【請求項3】 前記光検出器の不感帯の半径をレーザー
ビーム径の略1/2としたことを特徴とする請求項2記
載のレーザー光軸制御装置。 - 【請求項4】 前記光検出器の不感帯の半径を多種レー
ザービーム径に対応させるために可変可能としたことを
特徴とする請求項2記載のレーザー光軸制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11116291A JPH0660404A (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | レーザー光軸制御方法及び制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11116291A JPH0660404A (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | レーザー光軸制御方法及び制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0660404A true JPH0660404A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=14554051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11116291A Pending JPH0660404A (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | レーザー光軸制御方法及び制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0660404A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6419997B1 (en) | 1995-03-09 | 2002-07-16 | Citizen Watch Co., Ltd. | Guide bush and method of forming hard carbon film over the inner surface of the guide bush |
| US6619848B2 (en) | 2001-02-13 | 2003-09-16 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic dynamic pressure bearing, motor with bearing, hard disc apparatus and polygon scanner |
| US6659647B2 (en) | 2001-03-08 | 2003-12-09 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic dynamic pressure bearing, motor with bearing, hard disk device, and polygon scanner |
| US7215508B2 (en) | 2001-03-08 | 2007-05-08 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ceramic dynamic-pressure bearing and hard disk drive using the same |
| US7682711B2 (en) | 2005-02-15 | 2010-03-23 | Tdk Corporation | Magnetic recording medium, magnetic recording and reproducing apparatus, and manufacturing method of magnetic recording medium |
| EP2549223A1 (en) | 2011-07-20 | 2013-01-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Laser light deflection amount detecting apparatus, displacement measuring apparatus, method for manufacturing mold for molding optical element, and optical element |
| JP2013061233A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | 光学式変位測定装置 |
| JP2017174933A (ja) * | 2016-03-23 | 2017-09-28 | 信越半導体株式会社 | 検出装置及び検出方法 |
-
1991
- 1991-04-16 JP JP11116291A patent/JPH0660404A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6419997B1 (en) | 1995-03-09 | 2002-07-16 | Citizen Watch Co., Ltd. | Guide bush and method of forming hard carbon film over the inner surface of the guide bush |
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| US8867036B2 (en) | 2011-07-20 | 2014-10-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Laser light deflection amount detecting apparatus, displacement measuring apparatus, method for manufacturing mold for molding optical element, and optical element |
| JP2013061233A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | 光学式変位測定装置 |
| JP2017174933A (ja) * | 2016-03-23 | 2017-09-28 | 信越半導体株式会社 | 検出装置及び検出方法 |
| US10365227B2 (en) | 2016-03-23 | 2019-07-30 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Detection device and detection method |
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