(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザをその発光点またはその近傍を回転中心として、前記半導体レーザの光軸方向に垂直な方向であるXY平面上を回転する被測定物回転ステージと、
前記半導体レーザから放射される放射光を受ける少なくとも１つの受光素子と、
前記半導体レーザの前記発光点またはその近傍を中心として前記受光素子を円運動させる受光素子回転手段とを有し、
前記被測定物回転ステージは、該被測定物回転ステージの上に前記半導体レーザが載置されるゴニオステージが載置され、前記ゴニオステージと前記被測定物回転ステージの回転により、前記放射光の光軸を含む平面及び前記放射光の光軸と直交する面内の両方において、前記半導体レーザの傾きを調整し、前記被測定物回転ステージを一定の範囲において回転する場合に、前記被測定物回転ステージの回転ピッチを高精度が必要である特定範囲においては小さく、前記特定範囲以外では大きくなるよう変更し、前記受光素子の各円弧位置における出力値を用いて前記放射光の強度の分布を測定することを特徴とする放射光強度分布測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射光強度分布測定装置において、前記半導体レーザの各回転位置における前記受光素子の出力値を計測し前記出力値の最大値を求め、前記受光素子の各円弧位置における前記出力値のうち前記最大値の特定割合の出力値を示す点を結ぶことにより前記放射光の強度の分布を測定することを特徴とする放射光強度分布測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の放射光強度分布測定装置において、
前記受光素子と前記受光素子に対応する前記受光素子回転手段とを複数組有し、前記複数組に含まれる各受光素子の各出力値を合成することにより前記放射光の強度の分布を測定することを特徴とする放射光強度分布測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射光強度分布測定装置において、
前記受光素子と前記受光素子に対応する前記受光素子回転手段とを複数組有し、
前記被測定物回転ステージを１８０度回転させて前記半導体レーザからの前記放射光を前記各受光素子が受けた時の前記各受光素子の出力値を用いて前記放射光の強度分布を測定することを特徴とする放射光強度分布測定装置。
【請求項５】
半導体レーザの放射光の強度の分布を測定する放射光強度分布測定方法であって、
前記半導体レーザから放射される放射光の光軸を含む平面及び前記放射光と直交する面内において、前記半導体レーザの傾きを調整する工程と、
前記半導体レーザの発光点またはその近傍を回転中心として、回転ピッチを高精度が必要である特定範囲においては小さく、前記特定範囲以外では大きくなるよう変更して、被測定物回転ステージを、前記半導体レーザの光軸方向に垂直な方向であるXY平面上において回転させ、前記被測定物回転ステージの回転により前記半導体レーザを回転させる工程と、
前記半導体レーザの発光点またはその近傍を中心として、前記半導体レーザの放射光を受光する少なくとも１つの受光素子を、受光素子回転手段により円運動させる工程と、
前記受光素子の各円弧位置における各出力値を検出する工程と、
を含むことを特徴とする放射光強度分布測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザをその発光点の近傍を回転中心として回転させながら、前記半導体レーザから放射される放射光を受光素子で受けて前記放射光の強度の分布を測定する放射光強度分布測定装置、及び放射光強度分布測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、放射光強度分布測定装置として、複数の受光素子からなるラインセンサと、半導体レーザの発光点を中心としてこの発光点を通る直線に対して円弧方向へ前記ラインセンサを運動させる駆動手段とを有し、前記受光素子の各円弧位置における出力値を用いて前記放射光の強度の分布を測定するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の放射光強度分布測定装置においては、半導体レーザの発光点と各受光素子との距離が異なるから、正確な計測値を得るためには各受光素子の出力値を補正する必要があるという問題がある。
また、従来の放射光強度分布測定装置においては、半導体レーザを取付ける時に半導体レーザの傾きを少なく設定するのが難しいという問題がある。また、従来の放射光強度分布測定装置においては、複数の受光素子の感度の調整が難しいという問題がある。
本発明の課題は、正確な計測値を得るためには各受光素子の出力値を補正する必要がない放射光強度分布測定装置及び測定方法を提供することにある。
また、本発明の他の課題は、半導体レーザの傾きを容易に調整することができる放射光強度分布測定装置及び測定方法を提供することにある。
また、本発明の他の課題は、複数の受光素子の感度の調整が容易である放射光強度分布測定装置及び測定方法を提供することにある。
また、本発明の他の課題は、測定時間を短縮することができる放射光強度分布測定装置及び測定方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、半導体レーザをその発光点またはその近傍を回転中心として、前記半導体レーザの光軸方向に垂直な方向であるXY平面上を回転する被測定物回転ステージと、前記半導体レーザから放射される放射光を受ける少なくとも１つの受光素子と、前記半導体レーザの前記発光点またはその近傍を中心として前記受光素子を円運動させる受光素子回転手段とを有し、前記被測定物回転ステージは、該被測定物回転ステージの上に前記半導体レーザが載置されるゴニオステージが載置され、前記ゴニオステージと前記被測定物回転ステージの回転により、前記放射光の光軸を含む平面及び前記放射光の光軸と直交する面内の両方において、前記半導体レーザの傾きを調整し、前記被測定物回転ステージを一定の範囲において回転する場合に、前記被測定物回転ステージの回転ピッチを高精度が必要である特定範囲においては小さく、前記特定範囲以外では大きくなるよう変更し、前記受光素子の各円弧位置における出力値を用いて前記放射光の強度の分布を測定することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放射光強度分布測定装置において、前記半導体レーザの各回転位置における前記受光素子の出力値を計測し前記出力値の最大値を求め、前記受光素子の各円弧位置における前記出力値のうち前記最大値の特定割合の出力値を示す点を結ぶことにより前記放射光の強度の分布を測定することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の放射光強度分布測定装置において、前記受光素子と前記受光素子に対応する前記受光素子回転手段とを複数組有し、前記複数組に含まれる各受光素子の各出力値を合成することにより前記放射光の強度の分布を測定することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射光強度分布測定装置において、前記受光素子と前記受光素子に対応する前記受光素子回転手段とを複数組有し、前記被測定物回転ステージを１８０度回転させて前記半導体レーザからの前記放射光を前記各受光素子が受けた時の前記各受光素子の出力値を用いて前記放射光の強度分布を測定することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、半導体レーザの放射光の強度の分布を測定する放射光強度分布測定方法であって、前記半導体レーザから放射される放射光の光軸を含む平面及び前記放射光と直交する面内において、前記半導体レーザの傾きを調整する工程と、前記半導体レーザの発光点またはその近傍を回転中心として、回転ピッチを高精度が必要である特定範囲においては小さく、前記特定範囲以外では大きくなるよう変更して、被測定物回転ステージを、前記半導体レーザの光軸方向に垂直な方向であるXY平面上において回転させ、前記被測定物回転ステージの回転により前記半導体レーザを回転させる工程と、前記半導体レーザの発光点またはその近傍を中心として、前記半導体レーザの放射光を受光する少なくとも１つの受光素子を、受光素子回転手段により円運動させる工程と、前記受光素子の各円弧位置における各出力値を検出する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の１つの実施の形態に係る放射光強度分布測定装置を示す概略図である。図１に示すように、本発明の１つの実施の形態に係る放射光強度分布測定装置は、測定台１と、被測定物回転ステージ２と、ゴニオステージ３とを備えている。被測定物回転ステージ２は、測定台１の上に載置されている。ゴニオステージ３は、被測定物回転ステージ２の上に載置されている。ゴニオステージ３は、Ｘ方向ゴニオステージ３ａおよびＹ方向ゴニオステージ３ｂで構成されている。Ｘ方向ゴニオステージ３ａは、被測定物回転ステージ２の上に載置されている。Ｙ方向ゴニオステージ３ｂは、Ｘ方向ゴニオステージ３ａの上に載置されている。
被測定物の半導体レーザ４は、Ｙ方向ゴニオステージ３ｂの中心部の上に放射光を放射するための放射窓を上にして載置されている。半導体レーザ４には、駆動電源５が接続されている。被測定物回転ステージ２は、Ｘ方向ゴニオステージ３ａおよびＹ方向ゴニオステージ３ｂを所定方向へ回転させることにより半導体レーザ４を所定方向へ回転させる。ゴニオステージ３は、半導体レーザ４の傾きすなわち半導体レーザ４の測定軸Ｚｃの傾きを調整するためのものである。
測定台１には、回転ステージ支持台６が垂直状に形成されている。この回転ステージ支持台６の被測定物回転ステージ２の側には、受光素子回転ステージ７が回転自在に配設されている。受光素子回転ステージ７には、アーム８が固定されている。このアーム８の先端部には、受光素子９がゴニオステージ３に載置される半導体レーザ４の上に位置することができるように取り付けられている。アーム８は、半導体レーザ４からの放射光を測定する放射光測定時に受光素子回転ステージ７の回転に伴ってこの受光素子回転ステージ７の回転中心を中心として回転される。アーム８は、放射光測地時にゴニオステージ３の上に載置された半導体レーザ４の発光点Ｐまたはその近傍を中心として受光素子９を円運動させる。受光素子回転ステージ７およびアーム８は、第１の受光素子回転手段を構成している。受光素子９およびアーム８は、放射光測定時でない時に一点鎖線で示す位置に退避される。
【０００６】
また、測定台２には、他の回転ステージ支持台１０が垂直状に形成されている。この回転ステージ支持台１０の被測定物回転ステージ２の側には、受光素子回転ステージ１１が回転自在に配設されている。受光素子回転ステージ１１の回転中心とゴニオステージ３の上に載置された半導体レーザ４の発光点Ｐとを結ぶ直線が、受光素子回転ステージ７の回転中心とゴニオステージ３の上に載置された半導体レーザ４の発光点Ｐとを結ぶ直線に対して上から見た場合に９０度の角度をなすように受光素子回転ステージ１１が配置されている。受光素子回転ステージ１１には、アーム１２が固定されている。このアーム１２の先端部には、受光素子１３がゴニオステージ３に載置される半導体レーザ４の上に位置することができるように取り付けられている。アーム１２は、半導体レーザ４からの放射光を測定する放射光測定時に受光素子回転ステージ１１の回転に伴ってこの受光素子回転ステージ１１の回転中心を中心として回転される。アーム１２は、放射光測定時にゴニオステージ３の上に載置された半導体レーザ４の発光点Ｐまたはその近傍を中心として受光素子１３を円運動させる。受光素子回転ステージ１１およびアーム１２は、第２の受光素子回転手段を構成している。受光素子１３およびアーム１２は、放射光測定時でない時に実線で示す位置に退避される。
被測定物回転ステージ２が所定の回転ピッチでゴニオステージ３を回転させることにより半導体レーザ４をその発光点Ｐまたはその近傍を回転中心として回転させながら、前記第１または第２の受光素子回転手段により半導体レーザ４の発光点Ｐまたはその近傍を中心として受光素子９または受光素子１３を円運動させて、受光素子９または受光素子１３の各円弧位置における出力値を用いて計測出力値を測定する。
受光素子９、１３は光量計測装置１４に接続されている。この光量計測装置１４は制御演算部１５に接続されている。この制御演算部１５は、コントローラ１６に接続されている。このコントローラ１６は、被測定物回転ステージ２と、Ｘ方向ゴニオステージ３ａと、Ｙ方向ゴニオステージ３ｂおよび受光素子回転ステージ７、１１とに接続されている。
光量計測装置１４は、受光素子９、１１からの出力値を受けて計測出力値を生成して制御演算部１５に与える。制御演算部１５は、光量計測装置１４からの前記計測出力値を受けてこれらの計測出力値の分布を演算して表示装置（図示せず）に表示させる。コントローラ１６は、予め記憶されているプログラムと入力装置（図示せず）から入力されるデータに基づいて被測定物回転ステージ２と、Ｘ方向ゴニオステージ３ａと、Ｙ方向ゴニオステージ３ｂおよび受光素子回転ステージ７、１１を制御する。なお、本発明の１つの実施の形態においては、制御演算部は、被測定物回転ステージ２の回転ピッチを一定として被測定物回転ステージ２を回転するように制御している。
【０００７】
次に、本発明の１つの実施の形態に係る放射光強度分布測定装置の動作を図１乃至図４に基づいて詳細に説明する。図２は本発明の１つの実施の形態に係る放射光強度分布測定装置により計測された出力値の分布を説明するための図である。
図３は本発明の１つの実施の形態に係る放射光強度分布測定装置により計測された出力値の分布を説明するための他の図である。図４は本発明の１つの実施の形態に係る放射光強度分布測定装置により計測された出力値の分布を説明するための他の図である。
先ず、駆動電源５により電力が半導体レーザ４に供給されて半導体レーザ４から放射光Ａが放射される。次に、制御演算部１５がＸ方向ゴニオステージ３ａおよびＹ方向ゴニオステージ３ｂを制御して受光素子９または１３の出力値が最大になるように半導体レーザ４の傾きすなわち測定軸Ｚｃの傾きを調整する。
次に、被測定物回転ステージ２により半導体レーザ４を所定の回転ピッチで回転させながら、各回転位置において受光素子回転ステージ７およびアーム８により受光素子９を測定位置の初期位置に配置してから半導体レーザ４の発光点Ｐまたはその近傍を中心に受光素子９を円運動させて受光素子９の各円弧位置における出力値を計測し、これらの計測された出力値を用いて放射光の強度の分布を測定する。
次に、受光素子回転ステージ７およびアーム８により受光素子９を計測位置から退避させて、受光素子回転ステージ１１およびアーム１２により受光素子１３を測定位置の初期位置に配置してから半導体レーザ４の発光点Ｐまたはその近傍を中心に受光素子を円運動させて受光素子１３の各円弧位置における出力値を計測し、これらの計測された出力値を用いて放射光の強度の分布を測定する。この場合には、計測された出力値として、例えば図２の曲線Ｂで示すものが得られる。
このような動作を被測定物回転ステージ２の各回転位置すなわち半導体レーザ４の各回転位置において繰り返えすことにより半導体レーザ４を９０度回転すると、２つの受光素子９、１３の出力値を合成することにより半導体レーザ４の全周の放射光の強度を計測することができ、例えば図３に示すような複数の曲線Ｂで示す三次元の計測出力値の分布を求めることができる。
また、半導体レーザ４の各回転位置における受光素子９、１３の出力値を計測して計測された出力値の最大値ＭＨを求め、受光素子９、１３の各円弧位置における出力値のうち前記最大値ＭＨの特定割合の出力値（設定値）を示す点を結ぶことにより放射光の強度の分布を測定することができる。例えば、図３および図４に示すように、前記最大値の５０％の出力値（設定値）を示す点を結ぶ線はＣで示され、前記最大値の７５％の出力値（設定値）を示す点を結ぶ線はＤで示される。これらの線Ｃ、Ｄは、各設定値における放射パターンを示している。また、前記各設定値の放射角度Ｅも計測することができる。
【０００８】
なお、本発明の実施の形態に係る放射光強度分布測定装置は、１つの受光素子９のみを有するように構成してもよく、この場合には被測定物回転ステージ２による半導体レーザ４の回転範囲は１８０度となる。また、本発明の実施の形態に係る放射光強度分布測定装置は、３以上の受光素子を有するように構成してもよいく、この場合には被測定物回転ステージ２による半導体レーザ４の回転範囲は小さくすることができ、測定時間を短縮することができる。
また、本発明の実施の形態において、制御演算部１５により制御される被測定物回転ステージ２の回転ピッチは、高精度が必要である特定範囲において小さく設定し、前記特定範囲以外の範囲において大きく設定してもよい。この場合には、測定時間を短縮することができる。
また、本発明の実施の形態において、複数の受光素子を有するように構成した場合には、放射光の測定前に、被測定物回転ステージ２を１８０度回転させて半導体レーザ４からの放射光を前記各受光素子が受けた時の前記各受光素子の出力値を比較してこの比較結果に基づいて前記各受光素子の感度を調整するように構成してもよい。この場合には、複数の受光素子の感度の調整が容易である。
【０００９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、放射光の測定時に半導体レーザの発光点と受光素子の距離を一定に保つことができるので、正確な計測値を得るためには各受光素子の出力値を補正する必要がない。また半導体の半導体レーザの傾きを容易に調整することができる。また、測定時間を短縮することができる。
請求項２に記載の発明によれば、最大値の特定割合の出力値の放射角度または放射パターンを計測することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、測定時間を短縮することができる。
請求項４に記載の発明によれば、複数の受光素子の感度の調整が容易である。
また請求項５に記載の発明によれば、半導体レーザから放射される放射光の強度の分布を測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る放射光強度分布測定装置を示す概略図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態に係る放射光強度分布測定装置により計測された出力値の分布を説明するための図である。
【図３】図３は本発明の１つの実施の形態に係る放射光強度分布測定装置により計測された出力値の分布を説明するための他の図である。
【図４】図４は本発明の１つの実施の形態に係る放射光強度分布測定装置により計測された出力値の分布を説明するための他の図である。
【符号の説明】
１  測定台、２  被測定物回転ステージ、３  ゴニオステージ、３ａ  Ｘ方向ゴニオステージ、３ｂ  Ｙ方向ゴニオステージ、４  半導体レーザ、５  駆動電源、６  回転ステージ支持台、７  受光素子回転ステージ、８  アーム、９  受光素子、１０  回転ステージ支持台、１１  受光素子回転ステージ、１２  アーム、１３  受光素子、１４  光量計測装置、１５  制御演算部、１６  コントローラ。
【図１】
0004102009.tif 000002
【図２】
0004102009.tif 000003
【図３】
0004102009.tif 000004
【図４】
0004102009.tif 000005