JPH06268261A - 発光素子の発光位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】１台の撮像装置を用いて基準点と発光点を同時
に精度よく検出することのできる発光素子の発光位置検
出方法を提供する。 【構成】支持台７上に置かれた発光素子の発光位置検出
方法において、撮像装置５を上記発光素子の発光面に対
して垂直方向に配置して上記発光面からの光を撮像し、
上記撮像装置５により撮像した画像を画像処理して上記
発光素子１の発光位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発光素子の発光位置検出
方法に係り、特にレーザーダイオードの発光点の位置を
その支持台の基準点からの所定の位置に位置合わせする
ための発光位置検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザーダイオードは、コンパクトディ
スクや光磁気ディスク等の光学ヘッド装置の光源として
広く利用されている。

【０００３】図８はｎ−ＧａＡｓ基板４１上に作成され
たダブルヘテロ構造を有するレーザーダイオードの断面
図である。活性層４３はバンドギャップの小さい半導体
で、この活性層４３を挟んだｎ−クラッド層４２、Ｐ−
クラッド層４４および２ｎｄＰ−クラッド層４６はバン
ドギャップの大きい半導体で構成されている。

【０００４】Ｐ−電極４８に正電圧、ｎ−電極４９に負
電圧の電圧をかけると、ｎ−クラッド層４２からは電子
が、Ｐ−クラッド層４４からは正孔が活性層４３に流れ
込む。これらは、ヘテロ接合でバンドギャップ差からく
るエネルギー障壁によって活性層４３内に閉じ込められ
る。このキャリアの閉じ込めは、効率の良い電子とホー
ルの再結合を促し、自然放出光を発生させる。その自然
放出光が次の電子とホールの再結合を促す。一方、活性
層４３の端面が光共振器の反射鏡の役目をするので、光
が共振器内を往復する間に誘導放出と光増幅が進む。

【０００５】また、ダブルヘテロ結合であるので活性層
４３の屈折率がｎ−クラッド層４２およびＰ−クラッド
層４４の屈折率よりも大きいので、活性層４３が光導波
路の役目をするので、光が活性層４３に閉じ込められ光
損失が少なくなる。

【０００６】ここで、注入電流をある程度大きくすると
レーザー発振に至り、発光の出力強度が急に大きくな
り、指向性がありスペクトル幅の狭いレーザー光が放射
される。

【０００７】ｎ−ＧａＡｓ層４５は電流を閉じ込めるた
めの層であり、キャップ層４７はＰ−電極４８との電気
抵抗を小さくするためのものである。

【０００８】上述したレーザーダイオードは、電極等が
構成された支持台としてのフォトダイオード上に支持さ
れる。図９はフォトダイオード上に支持されたレーザー
ダイオードを示す斜視図である。図９に示すように、レ
ーザーダイオード１はフォトダイオード７上に支持され
るが、この時レーザーダイオード１の活性層４３の発光
領域の中心（以下、発光点と呼ぶ）がフォトダイオード
７の基準点から所定の位置に位置した状態で支持され
る。これはレーザーダイオード１がパッケージされたと
き、その発光点の位置がずれていると、このレーザーダ
イオード１を例えば光学ヘッド装置の光源に用いた場
合、光学ヘッド装置のサーボ系の誤差となるからであ
る。

【０００９】そこで、レーザーダイオード１の発光点の
位置検出を行い、この発光点と基準点との位置関係を求
めて、基準点に合わせてレーザーダイオード１をフォト
ダイオード７に固定・支持する。

【００１０】ところが、レーザーダイオード１の発光面
には通常ひずみがあるので、発光面で基準点を求められ
る場合は少なく、例えば電極３等の発光面以外で基準点
を求める場合が多い。従来では１台のＣＣＤカメラをレ
ーザーダイオード１の発光面に平行に取り付けて、この
ＣＣＤカメラによりレーザーダイオード１から発光する
光を撮像し、この撮像した画像を二値画像処理により発
光点の位置検出を行う。もう一台のＣＣＤカメラで電極
３等の基準点を撮像し、この撮像した画像をパターン比
較し基準点の位置検出を行う。更に上述した２台のＣＣ
Ｄカメラが共通に撮像する部位を２台のＣＣＤカメラの
共通の原点として求め（以下、２台のＣＣＤカメラの原
点合わせと呼ぶ）、基準点からの発光点の位置を２台の
ＣＣＤカメラの原点を介して求めていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
では２台のＣＣＤカメラの原点合わせを行い、１台のＣ
ＣＤカメラで原点からの発光点の位置を求め、もう１台
のＣＣＤカメラで原点からの基準点の位置を求めて、発
光点の基準点からの位置を求めるものであるが、このた
めに２台のＣＣＤカメラが必要となり装置が複雑であ
り、しかもＣＣＤカメラ間の原点合わせの必要があり調
整が難しく問題となっていた。また、発光点の位置の検
出は二値画像処理によるものであったので、検出精度が
十分であるとはいえなかった。

【００１２】そこで本発明は、１台の撮像装置を用いて
基準点と発光点を同時に精度良く検出することのできる
発光素子の発光位置検出方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、支持台上に置かれた発光素子の発光位置検出方法に
おいて、撮像装置を前記発光素子の発光面に対して垂直
方向に配置して前記発光面からの光を撮像し、前記撮像
装置により撮像した画像を画像処理して前記発光素子の
発光位置を検出することを特徴とする発光素子の発光位
置検出方法によって解決される。

【００１４】また、上記課題は本発明によれば、支持台
上に置かれ、対向した発光面に第１の発光点と第２の発
光点を有する発光素子の発光位置検出方法において、前
記発光素子の発光面に平行に配置される前記支持台上の
所定の面に対して垂直方向に撮像装置を配置して前記対
向した発光面からの光を撮像し、前記撮像装置により撮
像した画像を画像処理して前記第１の発光点および第２
の発光点の位置を検出し、検出された前記第１の発光点
と第２の発光点の位置より前記発光素子の発光面の前記
支持台の所定面からの位置ずれを確認することを特徴と
する発光素子の発光位置検出方法によって解決される。

【００１５】また、上記課題は本発明によれば、前記撮
像装置の焦点を前記発光素子の活性層に合わせることを
特徴とする発光素子の発光位置検出方法によって解決さ
れる。

【００１６】また、上記課題は本発明によれば、前記発
光素子の発光位置の基準となる前記支持台上のパターン
が撮像できるように前記撮像装置を配置して前記パター
ンを撮像し、前記撮像装置により撮像した画像を画像処
理して、前記発光素子の発光位置の基準となる基準点を
検出することを特徴とする発光素子の発光位置検出方法
によって解決される。

【００１７】上記課題は本発明によれば、前記発光素子
の光量を前記撮像装置の感度範囲内に収めるための光量
調整に光学フィルタを用いることを特徴とする発光素子
の発光位置検出方法によって解決される。

【００１８】また上記課題は本発明によれば、前記撮像
装置による画像をディジタル画像に変換し、前記発光素
子の発光方向に対応する前記ディジタル画像を演算処理
して光の強度分布波形を得ることにより前記発光素子の
発光位置検出を行うことを特徴とする発光素子の発光位
置検出方法によって解決される。

【００１９】

【作用】本発明によれば、図１に示すように撮像装置５
が発光素子１の発光面８に対して垂直方向に配置されて
いる。この撮像装置５の焦点を発光素子１の活性層に合
わせて、発光素子１からの光２を撮像してこの撮像画像
をディジタル画像に変換し、発光素子１の発光方向をＹ
方向にしたとき、Ｙ方向に対応するディジタル画像の各
走査線に対し同一の走査線上に位置する画像を演算処理
することにより光の強度分布が得られる。この光の強度
分布においてピークの光の強度をもつ点が発光点に対応
する。

【００２０】また撮像装置５により発光素子１の発光位
置の基準となるパターン３を撮像して撮像画像をディジ
タル画像に変換し画像処理するので、パターン３の基準
点が求められ、この基準点からの発光素子１の発光位置
を求めることができる。

【００２１】また、図５に示すように、撮像装置５が発
光素子１０の発光面８ａに対して平行に配置される支持
台７の面２０に対して垂直方向に配置される。この撮像
装置５により、対向した発光面８ａと８ｂからの光２ａ
と２ｂを撮像して、この撮像画像をディジタル画像に変
換して上述したと同様の画像処理をすることにより、発
光面８ａと８ｂの第１の発光点と第２の発光点の各々の
位置が求められる。支持台の面２０の法線方向と撮像装
置５の方向のいずれの方向とも直交する方向をＸ方向と
したとき、第１の発光点と第２の発光点のＸ方向の座標
の値が一致すれば発光素子１０の発光方向と支持台７の
面２０とが直交するので、第１の発光点と第２の発光点
のＸ座標のずれより発光素子の発光方向と支持台７の面
の直交からのずれを確認することができる。

【００２２】また、光学フィルタ４を用いて発光素子１
の光量を撮像装置５の感度範囲内に収めるように光量調
整することによって、発光素子１の出射光量を変更せず
に、発光素子１の発光位置を検出することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２４】図１は本発明に係る第１実施例によるレー
ザーダイオードの発光位置検出方法を説明するための構
成図である。図１に示すように、発光位置を検出するた
めの装置には、発光素子としてのレーザーダイオード１
の発光面８に対して垂直方向に、レーザーダイオード１
からの光２および発光点の発光位置の基準となるパター
ンとして例えば電極３を撮像するための撮像装置として
のＣＣＤカメラ５が配設されている。またレーザーダイ
オード１からの光量をＣＣＤカメラの感度範囲内に収め
るための光学フィルタ４およびＣＣＤカメラ５から出力
される撮像画像を画像処理するための画像処理装置６が
それぞれ設けられている。

【００２５】レーザーダイオード１は電極３等が構成さ
れた支持台としてのフォトダイオード７上に支持された
状態でレーザーダイオード１の発光位置が検出される。
本実施例で使用するレーザーダイオード１は活性層が上
面から１１５μｍ位置にあり、活性層の幅は３０μｍ程
度のものである。

【００２６】以下、レーザーダイオードの発光位置検出
方法を図１を用いて説明する。

【００２７】まず、発光位置の基準となる電極３のパタ
ーンの基準点を求める。

【００２８】レーザーダイオード１の発光を止めて、フ
ォトダイオード７の上面をハロゲンランプ（図示せず）
により照射して、電極３のパターンをＣＣＤカメラ５に
よって撮像する。ＣＣＤカメラ５は撮像した光信号を電
気信号に変換した後、Ａ／Ｄコンバータ（図示せず）に
より電気信号をディジタル信号に変換してディジタル画
像として画像処理装置６に入力する。画像処理装置６は
このディジタル画像と予め登録されている電極３のパタ
ーンとをパターンマッチングしてディジタル画像上での
電極３のパターンを識別する。基準点は電極３のパター
ンの所定の位置に設定されているので、ディジタル画像
上での基準点の位置が求められる。

【００２９】次に、レーザーダイオード１の発光位置を
検出する。まず、ハロゲンランプの電源を落し、レーザ
ーダイオード１を発光させる。レーザーダイオード１の
活性層に焦点位置が合わせられたＣＣＤカメラ５は、レ
ーザーダイオード１から発光した光２を撮像する。ＣＣ
Ｄカメラ５は撮像した光信号を電気信号に変換した後、
Ａ／Ｄコンバータにより電気信号をディジタル信号に変
換してディジタル画像として画像処理装置６に入力す
る。

【００３０】図２は、画像処理装置６に入力されたディ
ジタル画像をモニタ画面に出力したものである。発光画
像９はレーザーダイオード１から発光した光をＣＣＤカ
メラ５で撮像し、ディジタル変換した光の強度の濃淡画
像である。Ｙはレーザーダイオード１の発光方向に対応
するディジタル画像の走査線方向であり、Ｘはレーザー
ダイオード１の上面に平行でかつレーザーダイオード１
の発光方向に垂直な方向に対応するディジタル画像の走
査線方向である。また、既に求められた基準点がこのデ
ィジタル画像の所定の位置に位置する。

【００３１】画像処理装置６では、図２に示す最も光の
強度が強いと想定される予め決められたサンプリングラ
インＡ上の光強度分布波形を図３に示すようにモニタ画
面に出力する。このモニタ画面に出力される光強度分布
波形よりレーザーダイオード１の光量がＣＣＤカメラ５
の感度範囲内にあるかどうかを確認し、感度範囲内にな
い場合は光学フィルタ４により調整する。

【００３２】調整されたら、図２に示す発光画像９を含
むように予め決められたウィンドウＷ内のディジタル画
像をＹ走査線方向に加算し、加算した画像の光強度分布
波形を図４に示すようにモニタ画面に出力する。そして
求めるレーザーダイオード１の発光点の位置は、図４に
示す光強度分布波形の光強度のピークである。この発光
点の位置は光強度分布波形により得られるので、正確な
発光点の位置が求められる。

【００３３】また基準点の位置は既に求められているの
で、基準点からの発光点の位置が求まり基準点から所定
の位置に発光点が位置するようにレーザーダイオード１
をフォトダイオード７に固定することができる。

【００３４】図５は第２実施例によるレーザーダイオー
ドの発光位置検出方法を説明するための構成図である。
本実施例は、レーザーダイオード１０の対向する発光面
８ａと８ｂに第１の発光点と第２の発光点をもつ場合で
ある。２ａは発光面８ａからの光であり、２ｂは発光面
８ｂからの光である。このように、発光点を２つもつレ
ーザーダイオード１０は光ヘッド装置においては、発光
面８ａからの光２ａは光源として、一方発光面８ｂから
の光２ｂは出力光量のモニタとして用いられ、出力光量
をモニタするために発光面８ｂに対向して光検出器が設
けられる。本実施例では、第１の発光点の位置と第２の
発光点の位置を求め、発光面８ａからの発光方向がフォ
トダイオード７の面２０と直角方向からのずれ量を確認
する方法を示すものである。

【００３５】図６は発光面８ａからの発光方向がフォト
ダイオード７の面２０と直角方向からのずれ量θを確認
する原理を説明するための平面図である。図６におい
て、Ｘ′はフォトダイオード７の面２０の方向であり、
Ｙ′はＸ′と直交する方向である。図６に示すように、
第１の発光点と第２の発光点のＸ′座標値の差ΔＸ′に
より、レーザーダイオード１０の発光面８ａの発光方向
とフォトダイオード７の面２０との直角方向からのずれ
量θを求めることができる。

【００３６】以下、このずれ量θを求める方法を説明す
る。

【００３７】図５に示す構成図では、フォトダイオード
７の面２０に対して垂直方向に、レーザーダイオード１
０からの光２ａ，２ｂおよび発光点の発光位置の基準と
なるパターンとして例えば電極３を撮像するためのＣＣ
Ｄカメラ５が配設されている。その他の構成は、図１に
示した第１実施例と同様である。

【００３８】まず、発光位置の基準となる電極３のパタ
ーンの基準点を第１実施例と同様にして求める。

【００３９】次に、レーザーダイオード１０の第１の発
光点および第２の発光点の位置を検出する。まず、ハロ
ゲンランプの電源を落し、レーザーダイオード１０を発
光させる。レーザーダイオード１０の活性層に焦点位置
が合わせられたＣＣＤカメラ５は、レーザーダイオード
１０から発光した光２ａと２ｂを撮像する。ＣＣＤカメ
ラ５は撮像した光信号を電気信号に変換した後、Ａ／Ｄ
コンバータにより電気信号をディジタル信号に変換して
ディジタル画像として画像処理装置６に入力する。

【００４０】図７は、画像処理装置６に入力されたディ
ジタル画像をモニタ画面に出力したもである。発光画像
１５は、レーザーダイオード１０から発光した光２ａ
を、発光画像１６は発光した光２ｂをＣＣＤカメラ５で
撮像しディジタル変換した光の強度の濃淡画像である。
Ｙはレーザーダイオード１０の発光方向に対するディジ
タル画像の走査線方向であり、Ｘはレーザーダイオード
１０の上面に平行でかつレーザーダイオード１０の発光
方向に垂直な方向に対応するディジタル画像の走査線方
向である。また、既に求められた基準点がこのディジタ
ル画像の所定の位置に位置する。

【００４１】画像処理装置６では、図７に示す発光画像
１５の最も光の強度が強いと想定される予め決められた
サンプリングラインＡ1上の光強度分布波形をモニタ画
面に出力する。このモニタ画面に出力される光強度分布
波形よりレーザーダイオード１０から発光した光２ａの
光量がＣＣＤカメラ５の感度範囲内にあるかどうかを確
認し、感度範囲内にない場合は光学フィルタ４により調
整する。

【００４２】調整されたら、図７に示す発光画像１５を
含むように予め決められたウィンドウＷ1内のディジタ
ル画像をＹ走査線方向に加算し、加算した画像の光強度
分布波形を得る。この光強度分布波形より第１の発光の
位置が求められる。

【００４３】同様に、発光画像１６上のサンプリングラ
インＡ2上の光強度分布波形より光学フィルタ４により
レーザーダイオード１０から発光した光２ｂの光量がＣ
ＣＤカメラ５の感度範囲内に入るように調整する。

【００４４】調整されたら、図７に示す発光画像１６を
含むように予め決められたウィンドウＷ2内のディジタ
ル画像をＹ走査線方向に加算し、加算した画像の光強度
分布波形を得る。この光強度分布波形より第２の発光の
位置が求められる。

【００４５】図６に示したように第１の発光点の位置と
第２の発光点の位置ずれから、レーザーダイオード１０
の発光面８ａの発光方向とフォトダイオード７の面２０
との垂直方向からのずれ量θを求めることができる。

【００４６】また、既に基準点の位置が求められている
ので、基準点からの第１の発光点および第２の発光点の
位置が求まる。

【００４７】従って、第１の発光点を基準点から所定の
位置に位置し、しかも第１の発光点からの発光方向がフ
ォトダイオード７の面２０に対して垂直方向となるよう
にレーザーダイオード１０をフォトダイオード７に固定
できる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、１
台のＣＣＤカメラを用いて基準点と発光素子の発光位置
を求めるので、発光素子の発光位置検出が容易にでき
る。発光素子の発光位置を光強度分布波形により検出す
るので、検出精度を向上させることができる。ＣＣＤカ
メラの感度範囲内に納まるように光量を光学フィルタに
より調整するので、発光素子の発光出力を調整しなくて
すむようになる。

【００４９】また、レーザーダイオードの発光面と平行
に配置されるフォトダイオードの面に対して垂直方向に
正確にレーザーダイオードを発光させるように調整する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例によるレーザーダイオードの発光位
置検出方法を説明するための構成図である。

【図２】画像処理装置のモニタ画面に出力されたディジ
タル画像を示す図である。

【図３】サンプリングライン上での光強度分布を示す図
である。

【図４】ウィンドウ領域での光強度分布を示す図であ
る。

【図５】第２実施例を説明するための構成図である。

【図６】発光方向とフォトダイオードの面とが垂直方向
からのずれを説明するための図である。

【図７】第２実施例を説明するための画像処理装置のモ
ニタ画面に出力されたディジタル画像を示す図である。

【図８】レーザーダイオードの断面図である。

【図９】フォトダイオード上のレーザーダイオードの斜
視図である。

【符号の説明】

１，１０ レーザーダイオード（発光素子） ２，２ａ，２ｂ レーザーダイオードから発光した光 ３ 電極（パターン） ４ 光学フィルタ ５ ＣＣＤカメラ（撮像装置） ６ 画像処理装置 ９，１５，１６ 発光画像

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持台上に置かれた発光素子の発光位置
   検出方法において、 撮像装置を前記発光素子の発光面に対して垂直方向に配
   置して前記発光面からの光を撮像し、 前記撮像装置により撮像した画像を画像処理して前記発
   光素子の発光位置を検出することを特徴とする発光素子
   の発光位置検出方法。
2. 【請求項２】 支持台上に置かれ、対向した発光面に第
   １の発光点と第２の発光点を有する発光素子の発光位置
   検出方法において、 前記発光素子の発光面に平行に配置される前記支持台上
   の所定の面に対して垂直方向に撮像装置を配置して前記
   対向した発光面からの光を撮像し、 前記撮像装置により撮像した画像を画像処理して前記第
   １の発光点および第２の発光点の位置を検出し、 検出された前記第１の発光点と第２の発光点の位置より
   前記発光素子の発光面の前記支持台の所定面からの位置
   ずれを確認することを特徴とする発光素子の発光位置検
   出方法。
3. 【請求項３】 前記撮像装置の焦点を前記発光素子の活
   性層に合わせることを特徴とする請求項１または２のい
   ずれかに記載の発光素子の発光位置検出方法。
4. 【請求項４】 前記発光素子の発光位置の基準となる前
   記支持台上のパターンが撮像できるように前記撮像装置
   を配置して前記パターンを撮像し、 前記撮像装置により撮像した画像を画像処理して、前記
   発光素子の発光位置の基準となる基準点を検出すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光素子
   の発光位置検出方法。
5. 【請求項５】 前記発光素子の光量を前記撮像装置の感
   度範囲内に収めるための光量調整に光学フィルタを用い
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発
   光素子の発光位置検出方法。
6. 【請求項６】 前記撮像装置による画像をディジタル画
   像に変換し、 前記発光素子の発光方向に対応する前記ディジタル画像
   を演算処理して光の強度分布波形を得ることにより前記
   発光素子の発光位置検出を行うことを特徴とする請求項
   １〜５のいずれかに記載の発光素子の発光位置検出方
   法。