(57)【要約】【課題】  レーザ光の光軸と面受光素子の中心との位置合わせを行うことなく、レーザ光の光軸調整作業の簡素化を図る。【解決手段】  レーザ光を発光する発光部２と、該発光部から発光されたレーザ光を受光する面受光素子３と、該面受光素子で受光したレーザ光のビーム形状を判別するビーム形状判別部４と、該ビーム形状判別部によって判別されたビーム形状に基づいて基準点を決定すると共に該基準点を中心にしてビーム形状の対称性を判定する演算処理部５と、該演算処理部によって判定されたビーム形状の対称性に基づいて調整対象物８の位置若しくは傾き又はこれらの双方を調整してレーザ光の光軸を調整するアクチュエーター６とを設けた。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発光する発光部と、
該発光部から発光されたレーザ光を受光する面受光素子と、
該面受光素子で受光したレーザ光のビーム形状を判別するビーム形状判別部と、
該ビーム形状判別部によって判別されたビーム形状に基づいて基準点を決定すると共に該基準点を中心にしてビーム形状の対称性を判定する演算処理部と、
該演算処理部によって判定されたビーム形状の対称性に基づいて調整対象物の位置若しくは傾き又はこれらの双方を調整してレーザ光の光軸を調整するアクチュエーターとを備えた
ことを特徴とする光軸調整装置。
【請求項２】
レーザ光の光強度に閾値を設定し、
設定した閾値以上の光強度を有する部分の外形を上記ビーム形状として取得し、
取得したビーム形状の面積に基づいて演算した重心を上記基準点として決定した
ことを特徴とする請求項１に記載の光軸調整装置。
【請求項３】
レーザ光の光強度に閾値を設定し、
設定した閾値以上の光強度を有する部分の外形を上記ビーム形状として取得し、
取得したビーム形状の面積及び取得したビーム形状の各画素点に光強度を重み付けして得た数値に基づいて演算した重心を上記基準点として決定した
ことを特徴とする請求項１に記載の光軸調整装置。
【請求項４】
レーザ光の光強度に閾値を設定し、
設定した閾値以上の光強度を有する部分の外形を上記ビーム形状として取得し、
最大光強度を有する点を上記基準点として決定した
ことを特徴とする請求項１に記載の光軸調整装置。
【請求項５】
面受光素子で受光したレーザ光の外形全体を上記ビーム形状として取得し、
取得したビーム形状の面積に基づいて演算した重心を上記基準点として決定した
ことを特徴とする請求項１に記載の光軸調整装置。
【請求項６】
面受光素子で受光したレーザ光の外形全体を上記ビーム形状として取得し、
取得したビーム形状の面積及び取得したビーム形状の各画素点に光強度を重み付けして得た数値に基づいて演算した重心を上記基準点として決定した
ことを特徴とする請求項１に記載の光軸調整装置。
【請求項７】
面受光素子で受光したレーザ光の外形全体を上記ビーム形状として取得し、
最大光強度を有する点を上記基準点として決定した
ことを特徴とする請求項１に記載の光軸調整装置。
【請求項８】
上記基準点を中心にして分割したビーム形状の複数の領域のうちの２つの領域の全て又は特定の組み合わせにおける差分値をそれぞれ算出し、
算出した各差分値の総和又は特定の差分値の合計が最小となるように調整対象物の位置若しくは傾き又はこれらの双方を調整した
ことを特徴とする請求項１に記載の光軸調整装置。
【請求項９】
ビーム形状が所定の方向にのみ変化する場合において、
上記基準点を中心にして分割したビーム形状の複数の領域のうちの特定の組み合わせにおける差分値のみを算出し、
算出した特定の差分値の合計が最小となるように調整対象物の位置若しくは傾き又はこれらの双方を調整した
ことを特徴とする請求項１に記載の光軸調整装置。
【請求項１０】
ビーム形状の上記基準点に長軸と短軸の交点を合致させた状態で楕円をフィッティングし、
フィッティングした楕円の長軸と短軸の楕円比及びビーム形状に対する長軸と短軸の傾きに基づいてビーム形状の対称性を判定するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の光軸調整装置。
【請求項１１】
発光部から発光されたレーザ光を面受光素子で受光し、
該面受光素子で受光したレーザ光のビーム形状をビーム形状判別部によって判別し、
該ビーム形状判別部によって判別されたビーム形状に基づいて上記基準点を演算処理部によって決定し、
該基準点を中心にしてビーム形状の対称性を演算処理部によって判定し、
該演算処理部によって判定されたビーム形状の対称性に基づいて調整対象物の位置若しくは傾き又はこれらの双方をアクチュエーターによって調整してレーザ光の光軸を調整するようにした
ことを特徴とする光軸調整方法。
【請求項１２】
上記基準点を中心にして分割したビーム形状の複数の領域のうちの２つの領域の全て又は特定の組み合わせにおける差分値をそれぞれ算出してビーム形状の第１回目の対称性を演算処理部によって判定し、
上記基準点を中心にして第１回目の対称性の場合とは異なる方向に分割したビーム形状の複数の領域のうちの２つの領域の全て又は特定の組み合わせにおける差分値をそれぞれ算出してビーム形状の第２回目の対称性を演算処理部によって判定し、
上記基準点を中心にしたビーム形状の上記対称性の判定を行うようにした
ことを特徴とする請求項１１に記載の光軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光軸調整装置及びこれに用いられる光軸調整方法についての技術分野に関する。詳しくは、面受光素子で受光したレーザ光のビーム形状を画像処理によって判別し、レーザ光の光軸調整作業の簡素化を図る技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の反射鏡間にレーザ媒質が配置された固体レーザ発振器や光ピックアップ等に用いられる半導体レーザ等の発光部においては、出射されるレーザ光の光軸をアクチュエーター（光ピックアップにあっては２軸アクチュエーター等の対物レンズ駆動装置が該当する。）によって調整する必要がある。
【０００３】
例えば、固体レーザ発振器においては、その内部で発生したレーザ光を一対の平行な反射鏡の間で多重回往復させてレーザ発振器内の光エネルギーを増幅してから出力する。その際、一対の反射鏡間の光学的な平行度が悪いと、干渉による多重横モードやレーザ光の拡散等が生じて所定の出力が得られなくなるおそれがある。そこで、一般に、製造段階において、一方の反射鏡の角度調整や位置調整を行って光軸の調整を行う必要がある。
【０００４】
従来の光軸調整装置として、固体レーザ発振器から出射されたレーザ光を分割ディテクター（受光素子）で受光し、分割部分ごとに受光光量を測定し、この測定値から算出した数値に基づいて一方の反射鏡（ハーフミラー）の角度を調整してレーザ光の光軸調整を行うようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５１００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記した従来の光軸調整装置にあっては、分割ディテクターを用いているため、事前に、レーザ光の光軸とディテクターの中心との位置合わせを行うという初期調整工程が必要となり、作業工程が増え、反射鏡等を調整する際には、絶えず、光軸と分割ディテクターの中心との位置合わせを行わなければならない。また、当該初期調整工程において高精度な位置合わせが必要になるという問題がある。
【０００７】
また、光軸調整において、レーザ光の出射により反射鏡が配置される配置ベース等に熱膨張が生じると、レーザ光の光軸とディテクターの中心とのズレが生じる可能性があり、このような場合には再度初期調整工程を行う必要が生じたり、光軸調整精度の低下という不具合を生じるおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明光軸調整装置及び光軸調整方法は、上記した問題点を克服し、レーザ光の光軸と面受光素子の中心との位置合わせを行うことなく、レーザ光の光軸調整作業の簡素化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明光軸調整装置は、上記した課題を解決するために、レーザ光を発光する発光部と、該発光部から発光されたレーザ光を受光する面受光素子と、該面受光素子で受光したレーザ光のビーム形状を判別するビーム形状判別部と、該ビーム形状判別部によって判別されたビーム形状に基づいて基準点を決定すると共に該基準点を中心にしてビーム形状の対称性を判定する演算処理部と、該演算処理部によって判定されたビーム形状の対称性に基づいて調整対象物の位置若しくは傾き又はこれらの双方を調整してレーザ光の光軸を調整するアクチュエーターとを設けたものである。
【００１０】
本発明光軸調整方法は、上記した課題を解決するために、発光部から発光されたレーザ光を面受光素子で受光し、該面受光素子で受光したレーザ光のビーム形状をビーム形状判別部によって判別し、該ビーム形状判別部によって判別されたビーム形状に基づいて基準点を演算処理部によって決定し、該基準点を中心にしてビーム形状の対称性を演算処理部によって判定し、該演算処理部によって判定されたビーム形状の対称性に基づいて調整対象物の位置若しくは傾き又はこれらの双方をアクチュエーターによって調整してレーザ光の光軸を調整するようにしたものである。
【００１１】
従って、本発明光軸調整装置及び光軸調整方法にあっては、演算処理部によって決定された基準点を中心にしたビーム形状の対称性の判定に基づいてレーザ光の光軸調整が行われる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明光軸調整装置は、レーザ光を発光する発光部と、該発光部から発光されたレーザ光を受光する面受光素子と、該面受光素子で受光したレーザ光のビーム形状を判別するビーム形状判別部と、該ビーム形状判別部によって判別されたビーム形状に基づいて基準点を決定すると共に該基準点を中心にしてビーム形状の対称性を判定する演算処理部と、該演算処理部によって判定されたビーム形状の対称性に基づいて調整対象物の位置若しくは傾き又はこれらの双方を調整してレーザ光の光軸を調整するアクチュエーターとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
従って、レーザ光の光軸と面受光素子の中心とを高精度で位置合わせして光軸調整を行う必要がなく、簡便な光学系によってレーザ光の光軸調整を行うことができる。
【００１４】
また、基準点が画像処理によって相対的に決定されるため、光軸調整時に光軸の位置が変化する場合やビーム形状が大きく変化する場合においても、簡便に光軸調整作業を行うことができる。
【００１５】
請求項２に記載した発明にあっては、レーザ光の光強度に閾値を設定し、設定した閾値以上の光強度を有する部分の外形を上記ビーム形状として取得し、取得したビーム形状の面積に基づいて演算した重心を上記基準点として決定したので、面受光素子で受光したレーザ光に含まれる可能性のある散乱光成分やノイズ成分を除外して各処理を行うことができる。
【００１６】
請求項３に記載した発明にあっては、レーザ光の光強度に閾値を設定し、設定した閾値以上の光強度を有する部分の外形を上記ビーム形状として取得し、取得したビーム形状の面積及び取得したビーム形状の各画素点に光強度を重み付けして得た数値に基づいて演算した重心を上記基準点として決定したので、面受光素子で受光したレーザ光に含まれる可能性のある散乱光成分やノイズ成分を除外して各処理を行うことができる。
【００１７】
請求項４に記載した発明にあっては、レーザ光の光強度に閾値を設定し、設定した閾値以上の光強度を有する部分の外形を上記ビーム形状として取得し、最大光強度を有する点を上記基準点として決定したので、面受光素子で受光したレーザ光に含まれる可能性のある散乱光成分やノイズ成分を除外して各処理を行うことができる。
【００１８】
請求項５に記載した発明にあっては、面受光素子で受光したレーザ光の外形全体を上記ビーム形状として取得し、取得したビーム形状の面積に基づいて演算した重心を上記基準点として決定したので、画像処理を簡便に行うことができる。
【００１９】
請求項６に記載した発明にあっては、面受光素子で受光したレーザ光の外形全体を上記ビーム形状として取得し、取得したビーム形状の面積及び取得したビーム形状の各画素点に光強度を重み付けして得た数値に基づいて演算した重心を上記基準点として決定したので、画像処理を簡便に行うことができる。
【００２０】
請求項７に記載した発明にあっては、面受光素子で受光したレーザ光の外形全体を上記ビーム形状として取得し、最大光強度を有する点を上記基準点として決定したので、画像処理を簡便に行うことができる。
【００２１】
請求項８に記載した発明にあっては、上記基準点を中心にして分割したビーム形状の複数の領域のうちの２つの領域の全て又は特定の組み合わせにおける差分値をそれぞれ算出し、算出した各差分値の総和又は特定の差分値の合計が最小となるように調整対象物の位置若しくは傾き又はこれらの双方を調整したので、簡便な方法により、レーザ光の光軸の高精度な調整を行うことができる。
【００２２】
請求項９に記載した発明にあっては、ビーム形状が所定の方向にのみ変化する場合において、上記基準点を中心にして分割したビーム形状の複数の領域のうちの特定の組み合わせにおける差分値のみを算出し、算出した特定の差分値の合計が最小となるように調整対象物の位置若しくは傾き又はこれらの双方を調整したので、対称性の判定の簡素化を図ることができる。特に、光ピックアップにおいて、シリンドリカルレンズを用いてフォーカスサーボを行うような場合に好適である。
【００２３】
請求項１０に記載した発明にあっては、ビーム形状の上記基準点に長軸と短軸の交点を合致させた状態で楕円をフィッティングし、フィッティングした楕円の長軸と短軸の楕円比及びビーム形状に対する長軸と短軸の傾きに基づいてビーム形状の対称性を判定するようにしたので、対称性の判定を簡便に行うことができる。
【００２４】
本発明光軸調整方法は、発光部から発光されたレーザ光を面受光素子で受光し、該面受光素子で受光したレーザ光のビーム形状をビーム形状判別部によって判別し、該ビーム形状判別部によって判別されたビーム形状に基づいて基準点を演算処理部によって決定し、該基準点を中心にしてビーム形状の対称性を演算処理部によって判定し、該演算処理部によって判定されたビーム形状の対称性に基づいて調整対象物の位置若しくは傾き又はこれらの双方をアクチュエーターによって調整してレーザ光の光軸を調整するようにしたことを特徴とする。
【００２５】
従って、レーザ光の光軸と面受光素子の中心とを高精度で位置合わせして光軸調整を行う必要がなく、簡便な光学系によってレーザ光の光軸調整を行うことができる。
【００２６】
また、基準点が画像処理によって相対的に決定されるため、光軸調整時に光軸の位置が変化する場合やビーム形状が大きく変化する場合においても、簡便に光軸調整作業を行うことができる。
【００２７】
請求項１２に記載した発明にあっては、上記基準点を中心にして分割したビーム形状の複数の領域のうちの２つの領域の全て又は特定の組み合わせにおける差分値をそれぞれ算出してビーム形状の第１回目の対称性を演算処理部によって判定し、上記基準点を中心にして第１回目の対称性の場合とは異なる方向に分割したビーム形状の複数の領域のうちの２つの領域の全て又は特定の組み合わせにおける差分値をそれぞれ算出してビーム形状の第２回目の対称性を演算処理部によって判定し、上記基準点を中心にしたビーム形状の上記対称性の判定を行うようにしたので、対称性の判定精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明光軸調整装置及び光軸調整方法の最良の形態を添付図面に従って説明する。
【００２９】
先ず、光軸調整装置の第１の最良の形態について説明する（図１参照）。この第１の最良の形態は、本発明光軸調整装置を固体レーザ発振器を備えた光軸調整装置に適用したものである。
【００３０】
第１の最良の形態に係る光軸調整装置１は固体レーザ発振器２と面受光素子３とビーム形状判別部４と演算処理部５とアクチュエーター６とを備えている。
【００３１】
レーザ光を発光する発光部として機能する固体レーザ発振器２は、励起光源からの励起光によって励起発光するレーザ媒質７と該レーザ媒質７を挟んでそれぞれ反対側に配置された反射鏡８、９とを有している。反射鏡８は、例えば、全反射ミラーであり、反射鏡９は、例えば、ハーフミラーである。
【００３２】
レーザ媒質７からレーザ光が発光されると、レーザ光は反射鏡８、９間を数回往復してエネルギーを増幅し、反射鏡９を介してスクリーン１０へ向けて出射される。
【００３３】
スクリーン１０へ向けて出射されたレーザ光は、スクリーン１０上に投影され、図示しない結像系によって少なくとも一部が面受光素子３で受光される。面受光素子３は、例えば、撮像装置１１として設けられたＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラの受光部である。
【００３４】
面受光素子３で受光されたレーザ光は、撮像装置１１によって画像信号としてビーム形状判別部４に出力される。ビーム形状判別部４は、撮像装置１１から入力された画像信号に基づいて、面受光素子３で受光したレーザ光のビーム形状を判別する。ビーム形状の判別方法については後述する。
【００３５】
ビーム形状判別部４によってレーザ光のビーム形状が判別されると、判別されたビーム形状に基づいて演算処理部５の演算によって基準点が決定される。続いて、決定された基準点を中心にして、例えば、複数の領域に分割されたビーム形状の対称性が演算処理部５の演算によって判定される。基準点の決定方法及びビーム形状の対称性の判定方法については後述する。
【００３６】
演算処理部５によってビーム形状の対称性が判定されると、判定されたビーム形状の対称性に基づいてアクチュエーター６、例えば、マイクロメーターが駆動され、アクチュエーター６によって調整対象物となる反射鏡８の位置若しくは傾き（あおり）又はこれらの双方が調整されてレーザ光の光軸調整が行われる。
【００３７】
尚、上記には、レーザ光を投影するためのスクリーン１０を設けた例を示したが、スクリーン１０を設けずに、直接レーザ光を面受光素子３に入射させるようにしてもよい。
【００３８】
また、固体レーザ発振器２から出射されたレーザ光をビームスプリッター等の光分離素子を用いて分離し、分離した一方のレーザ光を面受光素子３に入射させるようにしてもよい。
【００３９】
さらに、上記には、反射鏡８を調整してレーザ光の光軸を調整する例を示したが、反射鏡８に代えて反射鏡９を調整することにより、レーザ光の光軸を調整するようにしてもよい。
【００４０】
次に、光軸調整装置の第２の最良の形態について説明する（図２参照）。この第２の最良の形態も、第１の最良の形態と同様に、本発明光軸調整装置を固体レーザ発振器を備えた光軸調整装置に適用したものである。
【００４１】
尚、以下に示す第２の最良の形態に係る光軸調整装置１Ａは、上記した光軸調整装置１と比較して、固体レーザ発振器の構成が異なることのみが相違するため、光軸調整装置１と比較して異なる部分についてのみ詳細に説明をし、その他の部分については光軸調整装置１における同様の部分に付した符号と同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４２】
第２の最良の形態に係る光軸調整装置１Ａは固体レーザ発振器２Ａと面受光素子３とビーム形状判別部４と演算処理部５とアクチュエーター６とを備えている。
【００４３】
レーザ光を発光する発光部として機能する固体レーザ発振器２Ａは、対向して位置する第１の保持体１２と第２の保持体１３を備え、第１の保持体１２の第２の保持体１３に対向する面が凸曲面１２ａとして形成され、第２の保持体１３の第１の保持体１２に対向する面が凸曲面１２ａに対応する凹曲面１３ａとして形成されている。第１の保持体１２の凸曲面１２ａと第２の保持体１３の凹曲面１３ａとの間には、微少な一定間隔が保持されている。
【００４４】
尚、上記には、第１の保持体１２に凸曲面１２ａが形成され、第２の保持体１３に凹曲面１３ａが形成されている例を示したが、逆に、第１の保持体１２に凹曲面が形成され、第２の保持体１３に凸曲面が形成されていてもよい。
【００４５】
第１の保持体１２には反射鏡８が保持され、第２の保持体１３にはレーザ媒質７及び反射鏡９が保持されている。反射鏡８、９はレーザ媒質７を挟んでそれぞれ反対側に配置されている。
【００４６】
レーザ媒質７からレーザ光が発光されると、レーザ光は反射鏡８、９間を数回往復してエネルギーを増幅し、反射鏡９を介してスクリーン１０へ向けて出射され、面受光素子３で受光されて撮像装置１１によって画像信号としてビーム形状判別部４に出力され、ビーム形状判別部４によってビーム形状が判別され、判別されたビーム形状に基づいて演算処理部５によって基準点の決定及び対称性の判定が行われ、ビーム形状の対称性に基づいてアクチュエーター６によって反射鏡８を保持した第１の保持体１２の位置若しくは傾き又はこれらの双方が調整されてレーザ光の光軸調整が行われる。
【００４７】
尚、光軸調整装置１Ａにあっては、光軸の調整時に、第１の保持体１２の凸曲面１２ａが第２の保持体１３の凹曲面１３ａに対して微少な一定間隔を保持した状態で任意の方向へ移動される。
【００４８】
次に、光軸調整装置の第３の最良の形態について説明する（図３参照）。この第３の最良の形態は、本発明光軸調整装置を半導体レーザを有する光ピックアップを備えた光軸調整装置に適用したものである。
【００４９】
尚、以下に示す第３の最良の形態に係る光軸調整装置１Ｂは、上記した光軸調整装置１と比較して、固体レーザ発振器に代えて光ピックアップが用いられていることのみが相違するため、光軸調整装置１と比較して異なる部分についてのみ詳細に説明をし、その他の部分については光軸調整装置１における同様の部分に付した符号と同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５０】
第３の最良の形態に係る光軸調整装置１Ｂは光ピックアップ１４と面受光素子３とビーム形状判別部４と演算処理部５とアクチュエーター６とを備えている。
【００５１】
光ピックアップ１４はレーザ光を発光する発光部として機能する半導体レーザ１５と調整対象物となる対物レンズ１６とアクチュエーター６とを備え、該アクチュエーター６は対物レンズ１６をフォーカシング制御及びトラッキング制御する２軸アクチュエーター等の対物レンズ駆動装置である。
【００５２】
半導体レーザ１５からレーザ光が発光されると、レーザ光は対物レンズ１６を介してスクリーン１０へ向けて出射され、面受光素子３で受光されて撮像装置１１によって画像信号としてビーム形状判別部４に出力され、ビーム形状判別部４によってビーム形状が判別され、判別されたビーム形状に基づいて演算処理部５によって基準点の決定及び対称性の判定が行われ、ビーム形状の対称性に基づいてアクチュエーター６によって対物レンズ１６の位置若しくは傾き又はこれらの双方が調整されてレーザ光の光軸調整が行われる。この例では、スクリーン１０を設けたものを示したが、スクリーン１０を設けずに、レーザー光を直接面受光素子３に入射させるようにしてもよい。
【００５３】
以上に記載した通り、光軸調整装置１、１Ａ、１Ｂにおいては、図４に示すように、順に、（Ｓ１）面受光素子３でのレーザ光の受光、（Ｓ２）ビーム形状判別部４によるビーム形状の判別、（Ｓ３）演算処理部５による基準点の決定、（Ｓ４）演算処理部５によるビーム形状の対称性の判定及び（Ｓ５）アクチュエーター６の駆動による光軸の調整が行われる。
【００５４】
以下に、ビーム形状判別部４によるビーム形状の判別方法について説明する（図５及び図６参照）。ビーム形状の判別方法として、第１のビーム形状判別方法及び第２のビーム形状判別方法の２つの方法を示す。
【００５５】
第１のビーム形状判別方法では、レーザ光の光強度に閾値Ｈを設定し（図５参照）、面受光素子３で受光されたビーム画像のうち閾値Ｈ以上の強度を有する部分の外形をビーム形状として取得する（図５及び図６に斜線で示す部分Ａ）。
【００５６】
閾値Ｈ以上の光強度を有する部分の外形の判別は、面受光素子３上の各画素点の位置情報を取得し、各画素点で受光されたレーザ光の光強度が閾値Ｈ以上であるかを判別し、この判別結果と位置情報とを照合することにより行う。
【００５７】
このように閾値Ｈを設定して閾値Ｈ以上の光強度を有する部分のみをビーム形状として取得しているので、面受光素子３で受光したレーザ光に含まれる可能性のある散乱光成分やノイズ成分を除外して各処理を行うことができる。従って、閾値Ｈは、レーザ光に含まれれる可能性のある散乱光成分やノイズ成分の光強度を考慮した値に設定することが望ましい。
【００５８】
第２のビーム形状判別方法では、レーザ光の光強度に閾値Ｈを設定せず、面受光素子３で受光されたビーム画像の全部分の外形をビーム形状として取得する（図６の実線で囲まれた部分Ｂ）。
【００５９】
このように閾値Ｈを設定せずに面受光素子３で受光されたビーム画像の全部分の外形をビーム形状として取得する方法を採用すれば、各画素点で受光されたレーザ光の光強度が閾値Ｈ以上であるかの判別を行う必要がないため、画像処理を簡便に行うことができる。
【００６０】
次に、演算処理部５による基準点の決定方法について説明する。基準点の決定方法として、第１の基準点決定方法乃至第３の基準点決定方法の３つの方法を示す。
【００６１】
第１の基準点決定方法では、取得したビーム形状の面積のみをパラメーターとして、ビーム形状の重心を基準点として決定する。
【００６２】
第２の基準点決定方法では、取得したビーム形状の面積と各画素点に光強度の重み付けをして得た数値とをパラメーターとして、ビーム形状の重心を基準点として決定する。
【００６３】
第３の基準点決定方法では、ビーム形状のうち光強度が最大となる点（画素点）を基準点として決定する。
【００６４】
尚、演算処理部５にあっては、面受光素子３で受光するビーム形状が時々刻々と変化する状態に対応するために、常に演算処理を行って最新の基準点に書き換えることが望ましい。このように常に演算処理を行って最新の基準点に書き換えることにより、光軸調整時に光軸の位置が変化した場合でも、以下において説明するビーム形状の対称性の判定を絶えず行うことができる。
【００６５】
次に、演算処理部５による対称性の判定方法について説明する（図７参照）。対称性の判定方法として、第１の対称性判定方法及び第２の対称性判定方法の２つの方法を示す。
【００６６】
第１の対称性判定方法では、図７に示すように、上記のようにして決定した基準点を中心としてビーム形状を判別する領域を、例えば、縦横に延びる分割線１７、１８によって４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分割する。続いて、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの領域におけるビーム形状の面積をそれぞれ演算して算出し、各領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおけるビーム形状パラメーターＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ１ｄを演算して算出する。
【００６７】
各領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおけるビーム形状パラメーターＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ１ｄを算出した後、これらのビーム形状パラメーターＰ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ、Ｐ１ｄのうちの２つのパラメーターの全ての組み合わせにおける差分値（絶対値）をそれぞれ算出する。従って、領域がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの場合には、｜Ｐ１ａ−Ｐ１ｂ｜、｜Ｐ１ａ−Ｐ１ｃ｜、｜Ｐ１ａ−Ｐ１ｄ｜、｜Ｐ１ｂ−Ｐ１ｃ｜、｜Ｐ１ｂ−Ｐ１ｄ｜及び｜Ｐ１ｃ−Ｐ１ｄ｜の６つの値を算出し、これらの差分値の総和Ｔｐを算出して対称性を判断する。差分値の総和Ｔｐが大きければ対称性は悪く、差分値の総和Ｔｐが小さければ対称性は良好である。
【００６８】
第２の対称性判定方法では、第１の対称性判定方法と同様に、上記のように決定した基準点を中心としてビーム形状を判別する領域を、例えば、縦横に延びる分割線１７、１８によって４つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに分割する（図７参照）。続いて、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの領域におけるビーム形状の面積をそれぞれ演算して算出し、これに加え、各画素点に光強度の重み付けをして各領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおけるビーム形状パラメーターＰ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄを演算して算出する。
【００６９】
各領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおけるビーム形状パラメーターＰ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄを算出した後、第１の対称性判定方法と同様に、これらのビーム形状パラメーターＰ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ、Ｐ２ｄのうちの２つのパラメーターの全ての組み合わせにおける差分値（絶対値）をそれぞれ算出する。従って、領域がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの場合には、｜Ｐ２ａ−Ｐ２ｂ｜、｜Ｐ２ａ−Ｐ２ｃ｜、｜Ｐ２ａ−Ｐ２ｄ｜、｜Ｐ２ｂ−Ｐ２ｃ｜、｜Ｐ２ｂ−Ｐ２ｄ｜及び｜Ｐ２ｃ−Ｐ２ｄ｜の６つの値を演算して算出し、これらの差分値の総和Ｔｐを算出して対称性を判定する。差分値の総和Ｔｐが大きければ対称性は悪く、差分値の総和Ｔｐが小さければ対称性は良好である。
【００７０】
上記のように、基準点を中心にして分割された複数の領域のうちの２つの領域の全ての組み合わせにおける差分値をそれぞれ算出し、算出した各差分値の総和Ｔｐが最小となるように調整対象物（反射鏡８又は対物レンズ１６）の位置若しくは傾き又はこれらの双方を調整することにより、簡便な方法により、レーザ光の光軸の高精度な調整を行うことができる。
【００７１】
尚、上記には、ビーム形状を判別する領域を縦横に延びる分割線１７、１８によって４つの領域に分割する例を示したが、領域の分割数は４つに限られることはなく、領域の分割数は基準点を中心として分割するのであれば任意である。
【００７２】
また、図８に示すように、予め、ビーム形状が所定の方向、例えば、横方向にのみ変形することが把握されているような場合には、分割線１７、１８の角度を変更することにより処理の簡素化を図ることができる。即ち、図８に示すように、例えば、分割線１７によって分割された一方の側の領域において分割線１８によって分割された領域ＥａとＥｂについての各パラメーターＰａとＰｂのみを算出し、両者の差分値｜Ｐａ−Ｐｂ｜のみを演算して算出することにより対称性の判定を行うことができる。尚、この場合には差分値｜Ｐａ−Ｐｂ｜＝差分値の総和Ｔｐとなる。
【００７３】
このような処理は、例えば、光ピックアップにおいて、シリンドリカルレンズを用いてフォーカスサーボを行うような場合に好適である。
【００７４】
また、上記には、ビーム形状を判別する領域を分割線１７、１８によって分割する例を示したが、ビーム形状を判別する領域を分割せずに、例えば、図９に示すように、ビーム画像上に楕円ＥＬをフィッティングし、楕円ＥＬの長軸ａと短軸ｂの楕円比及びビーム形状に対する長軸ａと短軸ｂの傾きにより対称性の判定を行うことも可能である。この場合には、楕円ＥＬの長軸ａと短軸ｂの交点を基準点に一致させることが必要である。
【００７５】
以上のようにして対称性の判定が行われ、上記で算出される差分値の総和Ｔｐが最小となるように、調整対象物となる反射鏡８又は対物レンズ１６の位置若しくは傾き又はこれらの双方が調整されてレーザ光の光軸調整が行われる。
【００７６】
以上に記載した通り、光軸調整装置１にあっては、面受光素子３で受光したレーザ光のビーム形状を判別して基準点を決定し、該基準点を中心にしてビーム形状の対称性を判定し、判定した対称性に基づいて調整対象物となる反射鏡８又は対物レンズ１６の位置若しくは傾き又はこれらの双方を調整してレーザ光の光軸を調整するようにしたので、レーザ光の光軸と面受光素子３の中心とを高精度で位置合わせして光軸調整を行う必要がなく、簡便な光学系によってレーザ光の光軸調整を行うことができる。
【００７７】
また、基準点が画像処理によって相対的に決定されるため、光軸調整時に光軸の位置が変化する場合やビーム形状が大きく変化する場合においても、簡便に光軸調整作業を行うことができる。
【００７８】
上記には、基準点を決定した後に、ビーム形状の対称性の判定を一度の演算で行う場合を例として示したが、以下のように、２回以上の演算を行うことにより対称性の判定を行うようにしてもよい。
【００７９】
例えば、先ず、取得したビーム形状Ｓを、基準点を通り縦方向に延びる分割線１７によって分割された２つの領域Ｓａ、Ｓｂと、基準点を通り横方向に延びる分割線１８によって分割された２つの領域Ｓｃ、Ｓｄのそれぞれついて演算を行って対称性を図る（図１０参照）。
【００８０】
次に、分割線１７、１８を基準点を中心として４５°回転し、分割された４つの領域の各隣り合う領域について演算を行って対称性を図る（図１１参照）。従って、ビーム形状Ｓが円形状になるような対称性の良好なレーザビームを得ることができる。
【００８１】
このように２度の対称性の判定を用いる例としては、レーザ共振器のフィネス測定のような長手方向の調整が必要となるような場合が考えられる。１度目の処理においては、例えば、アクチュエーター（マイクロメーター）６を駆動して反射鏡８の調整を行い、２度目の処理においては、アクチュエーター６とは別のアクチュエーター、例えば、圧電素子（ピエゾ素子）を用い、長手方向の変化により形状が変わるレーザビームに対して、圧電素子に対する電圧を変化させて長さを調整することによって、良好なビーム形状を得ることができる。
【００８２】
上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図２乃至図１１と共に本発明を実施するための最良の形態を示すものであり、本図は第１の最良の形態に係る光軸調整装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】第２の最良の形態に係る光軸調整装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】第３の最良の形態に係る光軸調整装置の構成を概略的に示す図である。
【図４】光軸調整方法の手順を示す図である。
【図５】レーザ光の光強度を示すグラフ図である。
【図６】ビーム画像を示す図である。
【図７】ビーム形状を判別する領域を分割線によって分割した状態を示す図である。
【図８】ビーム形状を判別する領域を分割線の角度を変更して分割した状態を示す図である。
【図９】ビーム画像上に楕円をフィッティングした状態を示す図である。
【図１０】図１１と共に２回の演算を行うことにより対称性の判定を行う処理を示すものであり、本図は１度目の対称性を図る処理を示す図である。
【図１１】２度目の対称性を図る処理を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１…光軸調整装置、２…固体レーザ発振器（発光部）、３…面受光素子、４…ビーム形状判別部、５…演算処理部、６…アクチュエーター、８…反射鏡（調整対象物）、１Ａ…光軸調整装置、２Ａ…固体レーザ発振器（発光部）、１Ｂ…光軸調整装置、１５…半導体レーザ（発光部）、１６…対物レンズ（調整対象物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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