JPH098383A - レーザーパワー測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光パワーメーターもその切り替え部も不要と
し、レーザーパワー出力測定をリアルタイムにレーザー
光軸合わせと同時に行う。 【構成】レーザー素子１から照射されるレーザー光の光
スポットはレンズ２、スリット３さらにフィルタ４を介
してＣＣＤカメラ５の受光部に入射される。このＣＣＤ
カメラ５には画像処理装置６が接続され、画像処理装置
６は、その受光部に入射されたビームスポットの重心を
基準にビームスポットが充分収まる範囲でマスク処理
し、ビームスポットを含むマスク内の明るさのレベルを
すべて足し込んだ値から、ビームスポットがない状態の
上記範囲のマスク内の明るさのレベルをすべて足し込ん
だ値を差し引いてレーザーパワーの代替え値を得、この
レーザーパワーの代替え値とレーザーパワー値の相関関
係を示す変換式によりレーザーパワーの代替え値からレ
ーザーパワー値に換算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザービーム評価装
置、レーザービームプリンタ調整装置およびディジタル
複写機調整装置などに用いられ、レーザーパワー値を測
定するレーザーパワー測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に、レーザーパワー出力値の
測定およびその調整は、レーザー素子の光軸合わせの後
に行っており、専用の光パワーメーターによってレーザ
ー素子の焦点位置に光パワーメーターの受光部を配置す
るように切り替え装置にて切り替えを行っていた。この
光パワーメーターは、受光素子として、シリコンやゲル
マニュームなどよりなるフォトダイオードを用い、その
信号レベルによってレーザーパワー値を求めていた。

【０００３】また、従来、画像処理を用いたレーザービ
ーム評価装置はあるが、レーザーパワー値を測定できる
ものはなかった。つまり、この画像処理による測定は、
ＣＣＤ（charge coupled device：電荷結合素子）カメ
ラからの入力画像によって算出して、レーザービーム径
や輝度分布などの評価を行うためのものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の光パワーメ
ーターによるレーザーパワー出力値の測定では、レーザ
ー光軸合わせの後に、レーザー素子の焦点位置に光パワ
ーメーターの受光部を配置するように切り替えなければ
ならず、光パワーメーターも含めてその切り替え装置も
必要となり、その切り替え時間もかかっていた。

【０００５】また、従来のレーザービーム評価装置で
は、レーザービーム径や輝度分布などの評価のために画
像処理を用いているものの、レーザーパワー値を測定す
るものはなかった。

【０００６】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、光パワーメーターもその切り替え装置も不要とする
ことができ、レーザーパワー値の出力測定をリアルタイ
ムにレーザー光軸合わせと同時に行うことができるレー
ザーパワー測定装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のレーザーパワー
測定装置は、レーザー光のビームスポットを取込む電荷
結合素子を有するカメラ部と、該電荷結合素子に照射さ
れたビームスポットの画素濃度を総和演算処理したレー
ザーパワーの代替え値からレーザーパワー値を得る画像
演算処理部とを備えたものであり、そのことにより上記
目的が達成される。

【０００８】また、好ましくは、本発明のレーザーパワ
ー測定装置における画像演算処理部は、ビームスポット
の重心を基準に該ビームスポットが充分収まる範囲でマ
スク処理し、該ビームスポットを含むマスク内の明るさ
のレベルをすべて足し込んだ値から、該ビームスポット
がない状態の該範囲のマスク内の明るさのレベルをすべ
て足し込んだ値を差し引いてレーザーパワーの代替え値
を得、該レーザーパワーの代替え値とレーザーパワー値
の相関関係を示す変換式により該レーザーパワーの代替
え値から該レーザーパワー値に換算する。

【０００９】

【作用】本発明においては、画像処理にて得られるレー
ザーパワーの代替え値からレーザーパワー出力値が得ら
れ、従来の光パワーメーターを用いずに画像処理にてレ
ーザーパワー測定が可能となる。したがって、従来は、
レーザー素子の焦点位置に光パワーメーターの受光部を
配置するように切り替えていたが、光パワーメーターも
含めてその切り替え部も不要となり、その切り替え時間
も無くなる。

【００１０】また、例えばレーザービームプリンタやデ
ィジタル複写機などの調整装置として応用した場合、従
来は、ビーム位置やビーム径などのレーザー光軸合わせ
の後にするレーザーパワー値の測定を別々の装置で行っ
ていたが、リアルタイムに同時に測定・調整可能とな
り、レーザーパワー値の測定さらにその調整がレーザー
光軸合わせの時間中に行うことができて生産時間の短縮
化が図られる。

【００１１】さらに、ビームスポットを含むマスク内の
明るさのレベルをすべて足し込んだ値から、ビームスポ
ットがない状態の上記範囲のマスク内の明るさのレベル
をすべて足し込んだ値を差し引いてレーザーパワーの代
替え値を得るようにすれば、外乱光による誤差が少なく
なってより精度の高いレーザーパワー値の測定および調
整が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施例におけるレーザー
パワー測定装置によるレーザーパワー測定の様子を示す
構成図である。

【００１４】図１において、レーザー素子１から照射さ
れるレーザー光の光スポットはレンズ２、スリット３さ
らにフィルタ４を介してＣＣＤカメラ５の受光部に入射
され、受光部のＣＣＤに光スポットを取り込む。このＣ
ＣＤカメラ５には、その受光部に入射された光スポット
を含む周辺の画素濃度を総和演算処理してレーザーパワ
ーの代替え値を得、この代替え値からレーザーパワー値
を得る画像処理装置６が接続されている。これらＣＣＤ
カメラ５および画像処理装置６により本発明のレーザー
パワー測定装置７が構成される。

【００１５】ここで、上記レーザーパワー測定装置７の
画像処理によるレーザーパワー値の算出方法について説
明する。

【００１６】（１）被測定レーザー素子１からのレーザ
ー光のビーム径にあった倍率のレンズ２を取り付け、Ｃ
ＣＤカメラ５にてレーザー光の光スポットの画像をその
受光部に取り込む。

【００１７】（２）このレーザー光の光スポットの重心
を画像処理装置６によって算出し、これを基準に光スポ
ットが充分収まる範囲でマスク領域の広さを測定する。

【００１８】（３）そのマスク領域内の全画素濃度レベ
ル（０〜２５５）の総和を求める。本実施例では、図２
（ａ）に示すように、光スポットＡを中心とする１ｍｍ
角の領域Ｂ内の全画素濃度レベル（０〜２５５）の総和
を算出する。

【００１９】（４）次に、レーザー素子１による発光を
オフし、図２（ｂ）に示すように、同じマスク領域Ｂ内
の全画素濃度レベル（０〜２５５）である外乱光レベル
の総和を算出する。

【００２０】（５）（３）で求めた光スポットＡを含む
マスク領域Ｂの濃度レベル総和値から（４）で求めたマ
スク領域Ｂの濃度レベル総和値を差し引き、図２（ｃ）
に示すように、外乱光レベルを除いた光スポットＡの濃
度レベル総和値が得られ、これをレーザーパワー代替え
値とする。

【００２１】（６）このレーザーパワー代替え値を下記
の変換式によりワット換算してレーザーパワー値を算出
する。

【００２２】次に、このレーザーパワー値算出処理過程
について説明する。

【００２３】図１において、レーザー素子１の焦点位置
に光パワーメータ８を設置し、この光パワーメータ８に
より、レーザー素子１のレーザーパワーを徐々に変化さ
せてそのときのレーザーパワー値（μＷ）を測定する。
この光パワーメータ８によるレーザーパワー出力値と、
上記のようにして得た画像処理によるレーザーパワー代
替え値との相関性を調べる。その結果、光パワーメータ
８とレーザーパワー代替え値との相関関係は、下記の
（表１）および図３に示すようになった。

【００２４】

【表１】

【００２５】この相関関係を用いて、上記レーザーパワ
ー代替え値から光パワーメータ８によるレーザーパワー
出力値を容易に得ることができ、画像処理にてレーザー
パワー調整が可能となる。

【００２６】この場合、最小二乗法を用いて近似を行
い、変換式を求めると、次のようになる。ただし、Ｙ＝
画像処理によるレーザーパワー代替え値、Ｘ＝光パワー
メータ出力値とする。

【００２７】Ｙ＝７３８０・Ｘ＋１５１０ これは一次方程式であり直線で表される。この特性直線
からの各サンプルのバラツキを調べると、以下の範囲に
なった。

【００２８】−２．３４％≦特性直線≦＋１．６２％ 各サンプルのバラツキは、上記範囲内に入り、この程度
の誤差であれば、レーザーパワーの±１０％以内のレー
ザーパワー調整も十分可能である。

【００２９】以上のように、レーザーパワー値は、ビー
ムスポットをカメラで取込み、上記画像処理を行うこと
により容易に算出することができる。この画像処理によ
る算出は、ビームスポットの重心を基準にビームスポッ
トが充分収まる範囲でマスク処理し、そのマスク内の明
るさのレベル（０〜２５５）をすべて足し込んだ値を変
換式によりレーザーパワー値（ワット）に換算すること
ができる。したがって、従来は、ビーム位置、ビーム径
およびレーザーパワー値などそれぞれ別々の測定機で別
々に測定・調整していたが、これらをリアルタイムに同
時に調整することができる。

【００３０】なお、従来のレーザービーム評価装置で
は、画像処理装置自体の処理速度が低速であったため
に、レーザーパワー値算出のための画像処理にかなりの
時間を要するのも、レーザーパワー値算出ができなかっ
た原因の一つであると考えられるが、処理速度の高速化
に伴ってリアルタイムでレーザーパワーの測定をより容
易に達成することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、画像処理
にて得られるレーザーパワー代替え値とレーザーパワー
出力値との相関関係によって、レーザーパワー代替え値
からレーザーパワー出力値を容易に得ることができて、
画像処理にてレーザーパワー値の測定・調整をすること
ができる。

【００３２】したがって、例えばレーザービームプリン
タやディジタル複写機などの調整装置として応用した場
合、従来は、ビーム位置、ビーム径およびレーザーパワ
ー値などそれぞれ別々の測定機で別々に測定・調整して
いたが、これらをリアルタイムに同時に調整することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるレーザーパワー測定
装置によるレーザーパワー測定の様子を示す構成図であ
る。

【図２】図１の画像処理装置６においてレーザーパワー
代替え値算出時の画像処理の各画像を示しており、ａは
マスク領域内の光スポットと外乱光、ｂは外乱光、ｃは
光スポットを示す図である。

【図３】レーザーパワー代替え値と光パワーメータ出力
値（μＷ）の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ レーザー素子 ５ ＣＣＤカメラ ６ 画像処理装置 ７ レーザーパワー測定装置 ８ 光パワーメータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー光のビームスポットを取込む電
   荷結合素子を有するカメラ部と、該電荷結合素子に照射
   されたビームスポットの画素濃度を総和演算処理したレ
   ーザーパワーの代替え値からレーザーパワー値を得る画
   像演算処理部とを備えたレーザーパワー測定装置。
2. 【請求項２】 前記画像演算処理部は、前記ビームスポ
   ットの重心を基準に該ビームスポットが充分収まる範囲
   でマスク処理し、該ビームスポットを含むマスク内の明
   るさのレベルをすべて足し込んだ値から、該ビームスポ
   ットがない状態の該範囲のマスク内の明るさのレベルを
   すべて足し込んだ値を差し引いて前記レーザーパワーの
   代替え値を得、該レーザーパワーの代替え値とレーザー
   パワー値の相関関係を示す変換式により該レーザーパワ
   ーの代替え値から該レーザーパワー値に換算する請求項
   １記載のレーザーパワー測定装置。