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WO2025224871A1 - 光学特性検査装置 - Google Patents

光学特性検査装置

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Publication number
WO2025224871A1
WO2025224871A1 PCT/JP2024/016044 JP2024016044W WO2025224871A1 WO 2025224871 A1 WO2025224871 A1 WO 2025224871A1 JP 2024016044 W JP2024016044 W JP 2024016044W WO 2025224871 A1 WO2025224871 A1 WO 2025224871A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
optical axis
detector
search
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/016044
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
優大 白取
哲宏 深尾
洋平 見上
崇之 大仲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2024551608A priority Critical patent/JP7661636B1/ja
Priority to PCT/JP2024/016044 priority patent/WO2025224871A1/ja
Publication of WO2025224871A1 publication Critical patent/WO2025224871A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/06—Restricting the angle of incident light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/58—Photometry, e.g. photographic exposure meter using luminescence generated by light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H10P74/00—
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 

Definitions

  • This disclosure relates to an optical property inspection device.
  • the optical signal emitted from the optical semiconductor element is received by the detector, the received optical signal is converted into an electrical signal, etc., and the optical axis is adjusted while checking the signal strength. Therefore, when done manually, there are issues such as the inspection results being dependent on the skill of the operator and the optical axis adjustment taking time.
  • the present disclosure aims to solve the above problem by providing an optical property inspection device that can adjust the optical axis by avoiding convergence at a local optimum point and finding a global optimum point with fewer steps.
  • the optical property inspection device disclosed herein comprises a detector that receives light emitted from an optical semiconductor element; a drive unit that drives and positions the measurement position of either the optical semiconductor element or the detector; and an optical axis adjustment unit that controls the drive of the drive unit and, each time positioning is performed, performs a search calculation for the position among the measurement positions at which the maximum light intensity is obtained from the optical semiconductor element based on position information indicating the measurement position obtained from the drive unit and light intensity information output from the detector, and adjusts the optical axis of the optical semiconductor element; the optical axis adjustment unit performs the search calculation using a regression method with nonlinear modeling, taking into account the amount of positional deviation caused by the drive unit.
  • the optical property inspection device disclosed herein can avoid convergence at a local optimum by performing processing that takes uncertainty into account in the explanatory variables, thereby obtaining an optical property inspection device that can adjust the optical axis by finding the global optimum with fewer steps.
  • 1 is a block diagram for explaining a configuration of an optical property inspection apparatus according to a first embodiment; 1 is a diagram simulating a two-dimensional distribution of the amount of light emitted from an optical semiconductor element to be inspected.
  • 3A and 3B are diagrams showing the transition of search points in optical axis adjustment by full search and the transition of search points in optical axis adjustment using Gaussian process regression, respectively.
  • 4A and 4B are diagrams showing the initial stage and further progress of the search for the range of twice the measured value, the predicted mean value, and the standard deviation based on the measured value in the optical axis adjustment using Gaussian process regression.
  • FIG. 10 is a diagram showing a state in which a search has been completed to some extent for measured values in optical axis adjustment using Gaussian process regression and a range twice the predicted mean value and standard deviation based on the measured values.
  • 4 is a flowchart for explaining the operation of the optical property inspection apparatus according to the first embodiment.
  • 10 is a flowchart for explaining an operation in an optical axis adjustment step in the operation of the optical property inspection apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of a part that executes arithmetic processing of the optical property inspection apparatus according to the first embodiment;
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of an optical property inspection apparatus according to a first modified example of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of an optical property inspection apparatus according to a second modified example of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of an optical property inspection apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of an optical property inspection device according to a modified example of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram for explaining a configuration at a pre-stage of an optical property inspection apparatus according to a third embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram for explaining the configuration of the optical property inspection apparatus at a later stage according to the third embodiment.
  • 10 is a flowchart for explaining the operation of the optical property inspection apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of an optical property inspection apparatus according to a second modified example of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of an optical property inspection apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of an optical
  • FIG. 11 is a block diagram for explaining the configuration of an optical property inspection apparatus according to a first modified example of the third embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram for explaining the configuration of an optical property inspection apparatus according to a second modified example of the third embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of an optical property inspection apparatus according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram for explaining the configuration of an optical property inspection apparatus according to a first modified example of the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram for explaining the configuration of an optical property inspection apparatus according to a second modified example of the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram for explaining the configuration of an optical property inspection apparatus according to a fifth embodiment.
  • the optical property inspection device disclosed herein can inspect modulators such as Mach-Zehnder modulators, in addition to light-emitting elements such as semiconductor lasers that emit light themselves and function as light sources.
  • modulators such as Mach-Zehnder modulators
  • light-emitting elements such as semiconductor lasers that emit light themselves and function as light sources.
  • the following description will use an example in which a semiconductor laser is used as the object to be inspected, but if a modulator is the target, a separate light source will be provided to input an optical signal into the modulator.
  • Embodiment 1. 1 to 7 are diagrams for explaining the configuration and operation of the optical property inspection device according to the first embodiment, and FIG. 1 is a block diagram illustrating the spatial arrangement of the object to be inspected and the part that detects light in order to explain the configuration of the optical property inspection device.
  • Figure 2 simulates the two-dimensional distribution of the amount of light emitted from the optical semiconductor element being inspected (object under inspection) on a plane perpendicular to the optical axis, with the stronger the light intensity, the whiter the image is.
  • Figure 3A shows the progression of search points during optical axis adjustment using a full search
  • Figure 3B shows the progression of search points during optical axis adjustment using Gaussian process regression.
  • Figures 4A, 4B, and 5 show the measured values (x), the predicted average value (solid line) based on the measured values, and the range twice the standard deviation (shaded) when adjusting the optical axis using Gaussian process regression.
  • Figure 4A shows the initial stage of the search
  • Figure 4B shows the state after the search has progressed further
  • Figure 5 shows the state when the search has been completed to a certain extent, and is the stage at which a re-search begins in processing that takes uncertainty into account.
  • Figure 6 is a flowchart explaining the overall operation of the optical property inspection device
  • Figure 7 is a flowchart explaining the operation during the optical axis adjustment process.
  • the optical characteristic inspection device 1 in embodiment 1 is a device that aligns (optical axis adjustment) the detector 2 that detects light with the optical axis Ao (optical axis position) relative to the output end face of an optical semiconductor element, which is the object 900, and inspects the optical characteristics of the object 900.
  • an object under test fixing jig 6 is provided to position and fix the object under test 900, and an object under test operating power supply 7 is provided to operate (emit light or modulate) the object under test 900.
  • the object under test fixing jig 6 may have a counterbore to match the maximum tolerance of the optical semiconductor element. By using such a design, it is possible to limit the optical axis adjustment range, and it is expected that the regression calculation will converge faster.
  • a temperature control element such as a Peltier element, may also be provided.
  • a vacuum suction mechanism may also be provided.
  • the system also includes a detector 2 arranged with its detection surface facing the emission surface of the object under test 900, a detector drive device 3 that mechanically drives the detector 2, and a photoelectric converter 5 that converts the optical signal So output by the detector 2 into an electrical signal Se. It also includes an optical axis adjustment unit 4 that sets a search point and controls the drive of the detector drive device 3 (outputting a drive signal Scd) based on the amount of light (electrical signal Se) detected by the detector 2 and the detector 2 position information Ipd output from the detector drive device 3. It also includes an inspection control unit 8 that controls the overall operation of the optical property inspection.
  • the detector 2 may be, for example, an optical fiber, a photodiode, a lensed fiber, or a bulb-tipped fiber. It is preferable to select the material of the detector 2 appropriately to match the wavelength of the light emitted from the object 900 under test.
  • the detector driver 3 drives the detector 2 horizontally (perpendicular to the optical axis Ao) and in the emission direction relative to the emission surface of the object under test 900.
  • a stepping motor for example, is used to drive the detector driver 3.
  • the optical axis position of a laser diode or the like is about 10 ⁇ m, so it is preferable to use equipment with a finer resolution than this.
  • a combination of stepping motors with different resolutions for the same direction may be used.
  • the optical axis adjustment unit 4 is equipped with an optimal position search unit 41 that uses Gaussian process regression with nonlinear modeling using a kernel function to set a search point based on the electrical signal Se and position information Ipd, and a variable processing unit 42 that processes explanatory variables taking uncertainty into account. It also has a convergence determination unit 43 that determines the state of convergence in two stages: semi-convergence and complete convergence, and a re-search position setting unit 44 that sets a re-search position when semi-convergence is determined.
  • an optimal position search unit 41 that uses Gaussian process regression with nonlinear modeling using a kernel function to set a search point based on the electrical signal Se and position information Ipd
  • a variable processing unit 42 that processes explanatory variables taking uncertainty into account. It also has a convergence determination unit 43 that determines the state of convergence in two stages: semi-convergence and complete convergence, and a re-search position setting unit 44 that sets a re-search position when semi-convergence is determined.
  • the detector 2 can be moved to coordinates that will provide a high output of light emitted from the object under test 900.
  • the optimal position is searched for and set, for example, using position coordinates (position information Ipd: for example, XYZ) as explanatory variables and the light intensity (electrical signal Se) as the objective variable.
  • position information Ipd for example, XYZ
  • the light intensity electrical signal Se
  • the detector drive device 3 may also be added with an angle adjustment function. In that case, angle information is also added to the explanatory variables.
  • Gaussian process regression is generally linear, but when there are multiple peaks, such as in optical semiconductor devices, linear modeling, including Gaussian process regression, is unsuitable, and Gaussian process regression, which uses a kernel function for nonlinear modeling, is preferable.
  • the optical property inspection device 1 disclosed herein overcomes the drawbacks of Gaussian process regression by, for example, adding processing (variable processing by the variable processing unit 42) that takes into account that the position information (explanatory variable) of the stepping motor is probabilistically distributed depending on the repeatability and reproducibility of the stepping motor.
  • the future positional deviation of the stepping motor is thought to be strongly dependent on the current motor position, and is therefore thought to have Markov properties. Therefore, difficulties can be avoided by adding processing that takes Markov properties into account in the explanatory variables. For example, once the optical axis search has been completed to a certain extent (quasi-convergence), an algorithm can be provided that performs processing (process A) to probabilistically visit a position thought to be the optimal point several times. Alternatively, an algorithm can be provided that performs processing (process B) to vary the probability of visiting several times based on the expected value at which maximum light intensity is obtained.
  • Semi-convergence is defined as the timing when it is confirmed that there is no point within the range where the search and variance calculation have converged at the current time where a higher expected value can be obtained. In other words, it is the timing when it is expected that the maximum amount of light will be obtained by re-searching.
  • the timing of semi-convergence is explained using Figures 4A to 5. Note that the calculations in the figures (average predicted values) all take noise in the objective variables into account, so the function (solid line) estimated from the measurement data does not necessarily pass through the measurement points (x).
  • the number of searches is still insufficient, and it is not known whether the x (explanatory variable) that will yield the maximum y (objective variable) is in the range of -3 to -2, or 1 to 2. Furthermore, the range of values that requires searching has not narrowed sufficiently. At this point, re-searching points that have already been searched is likely to be a waste of time, so quasi-convergence is not determined and re-searching is not performed.
  • Process A "probabilistically visit a position considered to be the optimal point a certain number of times” or Process B: “vary the probability of visiting a certain number of times based on the expected value at which maximum light intensity is obtained", using the case shown in Figure 5.
  • the object under test 900 is positioned and fixed to the object under test fixture 6 or the like (step S100). This operation may be performed manually using tweezers or the like, or automatically using a suction collet or the like based on commands from the inspection control unit 8.
  • the object under test 900 is connected to the object under test operating power supply 7 for operating the object under test 900 (step S110). This connection is made by bringing a probe or the like into contact with the electrodes of the object under test 900.
  • the device under test operating power supply 7 After connecting the device under test 900 to the device under test operating power supply 7, the device under test operating power supply 7 is turned on to operate the device under test 900 (step S120). This operation may also be performed manually or automatically based on commands from the inspection control unit 8. In this case, the operating conditions are not important, but it is preferable to operate the device under conditions that allow continuous light emission (or modulation) when performing optical axis adjustment.
  • step S200 the light emitted from the object under test 900 is received by detector 2 while search points are set sequentially, and the optical axis adjustment process is performed (step S200).
  • variable processing is first performed taking noise into account for the objective variable (step S210). Then, using Gaussian process regression with nonlinear modeling using a kernel function, variance calculations are performed based on the setting of search points and the light intensity measurement results when moving to the set search points (step S220).
  • step S220 motor drive may be controlled taking into account the above-mentioned Markov property, assuming positional deviation due to inertia.
  • step S230 The convergence state is determined (step S230), and if it is determined that convergence has not occurred, the process proceeds to step S220, where a re-search is performed.
  • the re-search position is set (step S250) using the above-mentioned processes A and B, and the process proceeds to step S220, where a re-search is performed. If it is determined that complete convergence has occurred, the optical axis adjustment process ends.
  • an optical characteristics inspection is performed (step S300: Figure 6).
  • the output of the inspected object operating power supply 7 is changed depending on the inspection item, or the detector drive device 3 is driven in a pattern different from the optical axis adjustment depending on the inspection item, to inspect the optical characteristics of the inspected object 900.
  • the inspected product is removed (step S400), and the inspection ends.
  • a section that performs calculation processing may be configured as a single piece of hardware 400 including a processor 401 and a storage device 402, as shown in FIG. 8.
  • the storage device 402 includes a volatile storage device such as random access memory and a non-volatile auxiliary storage device such as flash memory. It may also include a hard disk auxiliary storage device instead of flash memory.
  • the processor 401 executes a program input from the storage device 402. In this case, the program is input to the processor 401 from the auxiliary storage device via the volatile storage device.
  • the processor 401 may also output data such as calculation results to the volatile storage device of the storage device 402, or may store the data in the auxiliary storage device via the volatile storage device.
  • Fig. 9 is a block diagram simulating the spatial arrangement of the object under test and the part that detects light, in order to explain the configuration of the optical property inspection device according to the first modified example.
  • the internal configuration of the optical axis adjustment part will be omitted from here on, compared to Fig. 1.
  • the optical property inspection device 1 is provided with an inspected object drive mechanism 6M that movably supports the inspected object 900 instead of a fixing jig.
  • a signal Scs that controls the drive of the inspected object drive mechanism 6M is output from the optical axis adjustment unit 4 to the inspected object drive mechanism 6M, and position information Ips of the inspected object 900 is output from the inspected object drive mechanism 6M to the optical axis adjustment unit 4.
  • the movement direction (and position) of the light source which is the object under test 900
  • the movement direction (and position) of the light source is not limited to the XYZ directions of the Cartesian coordinate system, but may also be the r ⁇ directions of a spherical coordinate system.
  • a detector with the function of correcting the angle of incidence such as a bulb-tipped fiber, as the detector 2.
  • a global optimal solution can be obtained with a smaller amount of movement.
  • the object under test 900 and the object under test drive mechanism 6M have a function for fixing the object under test 900, such as a vacuum suction mechanism, so that the emission surface of the light source (the object under test 900) accurately follows the movement. Furthermore, since the light source side is moved, it is also necessary to have a mechanism for connecting the object under test 900 and the object under test operating power supply 7, such as a probe, that moves in the same way as the object under test 900.
  • a mechanism for moving the detector 2 is not shown in the first modified example, a mechanism for moving the detector 2 may be provided.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating the spatial arrangement of an object to be inspected and a part that detects light, in order to explain the configuration of an optical property inspection device according to the second modified example.
  • the optical property inspection device 1 has the same configuration as that described in the first modified example, but with a lens 2op inserted between the exit surface of the inspected object 900 and the detector 2.
  • the detector 2 does not necessarily need to have the function of correcting the angle of incidence of light.
  • a convex lens, a spherical-convex lens, or an aspherical lens is used for the lens 2op.
  • a mechanism for moving not only the detector 2 but also the object under test 900 and the lens 2op may be provided. It is preferable to provide an appropriate movement mechanism depending on the space available in the device and the emission characteristics of the light source.
  • Embodiment 2 In the second embodiment, instead of the single detector used in the first embodiment, a detector bundle is provided in which multiple detectors are bundled so that their incident surfaces are arranged in an arc shape.
  • Fig. 11 is a block diagram simulating the spatial arrangement of the object to be inspected and the part that detects light, in order to explain the configuration of the optical property inspection device according to the second embodiment. Note that the operation of setting the search points is the same as in the first embodiment, and Figs. 2 to 7 described in the first embodiment are used.
  • a detector bundle 2G is provided, in which multiple detectors 2 are bundled together so that their incident surfaces are arranged in an arc shape.
  • the optical axis adjustment unit 4 sets a search point based on the amount of light (electrical signal SeG) detected by each detector 2 in the detector bundle 2G and the position information IpG of the detector bundle 2G output from the detector drive device 3. Then, based on the set search point, the drive of the detector drive device 3 is controlled (drive signal ScG is output).
  • the detector bundle 2G is arranged so that its incident surface is arc-shaped in a plane including the optical axis Ao, and its position in the direction of the emitted light (distance from the light source) is shifted. This eliminates the need to move it in the direction of the emitted light. As a result, the detector bundle moving device 3G can be reduced by one axis compared to the detector bundle moving device 3G described in embodiment 1, and the reduction in the objective variable has the effect of allowing the regression calculation to converge faster.
  • each detector 2 that makes up the detector bundle 2G is shown as being convexly offset when viewed from the light source, but it may also be concave or have another structure, and it is preferable to determine the shape appropriately depending on the characteristics of the optical semiconductor element to be measured.
  • the arrangement of the incident surfaces of the detectors is not limited to an arc shape as long as the distances from the light source are different.
  • an example will be described in which the incident surfaces of multiple detectors are arranged in a line so that they are at different distances from the light source.
  • Figure 12 is a block diagram simulating the spatial arrangement of the object to be inspected and the part that detects light, in order to explain the configuration of the optical property inspection device according to the modified example.
  • the optical property inspection device 1 may be shifted in a straight line.
  • the distance of the detector bundle 2G from the light source is not changed in an arc shape with the center of the arrangement as the apex or base, but is changed monotonically, for example, from one edge to the opposite edge.
  • FIGS. 13 to 15 are used to explain the configuration and operation of an optical property inspection apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram simulating the spatial arrangement of the object to be inspected and the part that acquires the light intensity mapping when light intensity mapping information is acquired.
  • FIG. 14 is a block diagram simulating the spatial arrangement of the object to be inspected and the part that detects light in a state where the equipment has been swapped after the light intensity mapping information has been acquired.
  • FIG. 15 is a flowchart for explaining the operation of the optical property inspection apparatus. Note that the search point setting operation is the same as in the first embodiment, and FIGS. 2 to 6 described in the first embodiment are used.
  • the optical property inspection device 1 positions a camera 2C in a preliminary step relative to the emission surface of an object under test 900 fixed to an object under test fixing jig 6.
  • the sensor used for the camera 2C is a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor, a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) sensor, or the like.
  • the camera 2C is supported by a camera moving device 3C that can move in at least one axial direction (the direction of the arrow in the figure) to adjust the position of the camera 2C in the emission light direction. This allows the camera 2C to acquire light intensity mapping information for the light emitted from the light source (step S130), as shown in FIG. 15.
  • the equipment is rearranged to a configuration such as that shown in Figure 14 (step S140).
  • the movement range of the detector 2 only needs to be searched within the range of the resolution of the camera 2C and the stepping motor from the coordinate point where the maximum light intensity is obtained on the light intensity mapping.
  • accurate optical axis adjustment can be performed with fewer search points.
  • the device used to acquire the light intensity mapping information is not limited to a camera.
  • a phosphor is used instead of a camera.
  • Fig. 16 is a block diagram simulating the spatial arrangement of an object to be inspected, a part for acquiring light intensity mapping information, and a part for detecting light, of an optical property inspection device according to the first modified example.
  • a phosphor 2L may be used instead of a camera when acquiring light intensity mapping information, as shown in FIG. 16.
  • a phosphor 2L corresponding to the emission wavelength of the light source is positioned at the end of the light emitted from the light source (object under inspection 900) so that it extends perpendicular to the optical axis Ao.
  • a detector 2 is also positioned so that it passes through the center of the phosphor 2L.
  • the light source When adjusting the optical axis, the light source is illuminated and an image of the phosphor 2L is taken by the camera 2C. This allows mapping data regarding the spread of light from the light source to be obtained based on the light emission state of the phosphor 2L, and the optical axis is adjusted at the same time.
  • the light intensity distribution information acquisition (step S130) described in Figure 15 is performed in parallel in step S200, and the equipment replacement (step S140) is skipped.
  • the light emission state of the phosphor 2L is used as the objective variable, and the optical axis adjustment can be completed quickly by using a statistical method such as Gaussian process regression.
  • the phosphor 2L has an area that fully takes into consideration the spread of light emitted from the light source, specifically a light-receiving area of about 1 ⁇ 1 cm 2.
  • the optical axis may be adjusted in a darkroom in order to detect the light-emitting state of the phosphor 2L more precisely.
  • Fig. 17 is a block diagram simulating the spatial arrangement of the inspection object and the light detection unit of the optical property inspection device according to the second modified example.
  • the optical axis adjustment unit 4A is configured using a computer equipped with an AD conversion board. This electrically connects the computer and photoelectric converter 5 via the AD conversion board. For example, by synchronizing the motor movement period with the timing of signal acquisition from the AD conversion board, it is possible to continuously acquire the output of the photoelectric converter 5, which converts the optical output So at a specific position into an electrical signal Se.
  • This configuration makes it possible to acquire electrical signal data even while moving to a point where a statistically high output is obtained, resulting in regression using a large amount of data, which can be expected to result in rapid convergence of the regression calculation.
  • Embodiment 4 In this fourth embodiment, an example will be described in which equipment for measuring the position and angle of an object under test is provided for optical axis adjustment.
  • Fig. 18 is a block diagram illustrating the configuration and operation of an optical property inspection device according to the fourth embodiment, and is a model of the spatial arrangement of a part for checking the installation state of an object under test and a part for detecting light. Note that the optical axis adjustment operation is the same as in the first embodiment, and Figs. 2 to 5 and 7 described in the first embodiment, and Fig. 15 described in the third embodiment will be used.
  • the optical property inspection device 1 has a detector 2 supported by a detector drive device 3 on the emission surface side of an optical semiconductor element (light source) that is an object under inspection 900.
  • a single detector 2 may be used, or detectors 2 may be bundled together to increase the effective light receiving area.
  • the light source which is the object under inspection 900, is imaged using camera 6C before the optical axis is adjusted.
  • Image processing technology is then used to obtain the image information of the light source thus obtained, and position information such as the position information of the output end face and the tilt angle of the light source is obtained. This corresponds to replacing the light intensity distribution information acquisition (step S130) described in Figure 15 of embodiment 3 with light source position information acquisition. Furthermore, the equipment replacement (step S140) is skipped.
  • the range in which the detector 2 is moved is limited based on the light source position information obtained by image processing. This configuration allows the optical axis adjustment to be completed more quickly.
  • Machine learning can also be performed using the light source position information, tilt angle, and converged detector 2 (detector drive device 3) position information Ip obtained by image processing as learning data. Using machine learning makes it possible to set the initial position of the detector 2 to a point closer to the optimal point, and further limits the range in which the detector 2 is moved.
  • a laser displacement meter or the like may be used in combination with a camera.
  • this first modified example an example will be described in which the positional information of the light source is acquired by combining a camera and a one-dimensional laser displacement meter.
  • Fig. 19 is a block diagram simulating the spatial arrangement of an object to be inspected, a part for acquiring positional information of the object to be inspected, and a part for detecting light, of the optical property inspection device according to the first modified example.
  • a camera 6C and a one-dimensional laser displacement meter 6D are combined as a configuration for acquiring position information.
  • the one-dimensional laser displacement meter 6D is positioned so that it irradiates the main surface with laser light from a position away along the normal to the main surface.
  • the one-dimensional laser displacement meter 6D to acquire multiple points as light source height information, it is possible to acquire information on the vertical tilt of the light source.
  • the prediction algorithm By inputting the light source height information and vertical tilt information into the prediction algorithm, it becomes possible to predict an initial position closer to the optimal point, and optical axis adjustment can be completed more quickly. In this case, too, the initial position can be optimized using machine learning, etc.
  • FIG. 20 is a block diagram simulating the spatial arrangement of an object to be inspected in an optical property inspection device according to a second modified example, a part for acquiring positional information of the object to be inspected, and a part for detecting light.
  • the optical property inspection device 1 according to the second modified example is provided with a two-dimensional laser displacement meter 6D2 as shown in Fig. 20, instead of the combination of camera 6C and one-dimensional laser displacement meter 6D in the first modified example.
  • This configuration makes it possible to acquire the surface morphology of the light source, which is the object under inspection 900, and to acquire the tilt of the light source's emission surface, vertical tilt, and horizontal position information, i.e., placement information, all at once.
  • the initial position of the detector 2 based on the information obtained by the two-dimensional laser displacement meter 6D2
  • tilt information is available, it is also possible to reduce the search range. As a result, it is possible to reduce inspection time and calculation time.
  • Embodiment 5 In the above embodiments, examples have been described in which optical axis adjustment is performed one by one on optical semiconductor elements as objects to be inspected. In this fifth embodiment, an example will be described in which multiple light sources are inspected at once as objects to be inspected.
  • Figure 21 is a block diagram illustrating the configuration and operation of an optical property inspection device according to the fifth embodiment, simulating the spatial arrangement of two light sources as objects to be inspected and the light detection section. Note that the optical axis adjustment operation is the same as in the first embodiment, and Figures 2 to 7 described in the first embodiment are also used.
  • the optical property inspection device 1 uses two optical semiconductor elements 900a and 900b as the object under inspection 900. Furthermore, a detector bundle 2G consisting of a bundle of multiple detectors 2 is used as the detector. For simplicity, two light sources are used, but three or more may be used.
  • the power supply 7 for operating the device under test for example, alternately applies pulse signals with known periods to the optical semiconductor elements 900a and 900b, and the pulse signals are used as triggers to acquire the electrical signal SeG from the photoelectric converter 5.
  • This configuration makes it possible to distinguish and acquire the optical signals from the multiple optical semiconductor elements 900a and 900b without moving the detector bundle 2G.
  • detector bundle 2G Gaussian process regression using nonlinear modeling using the kernel function described above is used, and processing is performed taking uncertainty into account. For example, detector bundle 2G is first moved so that the regression calculation for one optical semiconductor element of the object under test 900 converges, and the information from the first movement is reused for the regression calculation from the second optical semiconductor element.
  • the optical axis adjustment unit 4 such as the specifications of the memory and CPU (Central Processing Unit), appropriately depending on the number of optical semiconductor elements. Furthermore, multiple computers may be used if necessary.
  • a bundle similar to detector bundle 2G may also be used.
  • the pitch between the light sources supported by the test object fixing jig 6 falls within a range of, for example, the pitch distance of approximately ⁇ 1 mm, it is possible to provide detectors or detector bundles according to the number of light sources that match the pitch spacing between the optical semiconductor elements.
  • the multiple optical semiconductor elements do not necessarily need to be arranged in a plane, but may be arranged three-dimensionally.
  • the object under test 900 may be imaged and height information obtained using a camera 6C, a one-dimensional laser displacement meter 6D, a two-dimensional laser displacement meter 6D2, etc., and this information may be used to determine the movement destination of the detector bundle 2G or to limit the movement range.
  • the camera 2C, phosphor 2L, etc. may be used to obtain information on the light intensity distribution of the light emitted from the light source in advance, and then the initial position may be determined.
  • the field of view of the camera 2C and the area of the fluorescent surface of the phosphor 2L used in this case are determined appropriately depending on the arrangement of the multiple light sources.
  • the optical property inspection device 1 disclosed herein comprises a detector 2 that receives light emitted from an optical semiconductor element (object under test 900), a drive device (detector drive device 6, detector bundle movement device 6G, camera movement device 3C, object under test drive mechanism 6M) that positions and drives the measurement position of either the optical semiconductor element (object under test 900) or the detector 2, and an optical axis adjustment unit 4 that controls the drive of the drive device and performs a search calculation for the position among the measurement positions at which the maximum light intensity is obtained from the optical semiconductor element (object under test 900) based on position information Ip indicating the measurement position obtained from the drive device and light intensity information (electrical signal Se) output from the detector 2 each time positioning is performed, and adjusts the optical axis of the optical semiconductor element (object under test 900).
  • the optical axis adjustment unit 4 takes into account the amount of positional deviation caused by the drive device and performs the search calculation using a regression method using nonlinear modeling (for example, linear process regression performed nonlinear modeling using
  • the influence of noise can be further reduced by providing the optical axis adjustment unit 4 with a convergence determination unit 43 that determines the convergence state of the search calculation, and a re-search position setting unit 44 that sets a re-search position when the convergence determination unit 43 determines that convergence has occurred to a certain extent.
  • the re-search position setting unit 44 sets the re-search position from among multiple positions that may exhibit the maximum light intensity by weighting using variance or by allocating using random numbers, the effects of noise can be reduced more reliably.
  • the detector is a detector bundle 2G consisting of detectors at different distances from the emission surface of the optical semiconductor element (object under test 900)
  • the objective variable can be reduced by eliminating movement in the bundled direction (overlapping detectors 2), allowing for faster regression calculations.
  • the number of calculations can be reduced, enabling faster regression calculations.
  • a phosphor 2L that receives the emitted light and a camera 2C that captures the light-emitting state of the phosphor 2L may be provided, and the optical axis adjustment unit 4 may narrow the range of the search calculation based on the light emission distribution information of the phosphor 2L obtained from the camera 2C, thereby reducing the number of calculations and enabling faster regression calculations.
  • the number of calculations can be reduced and regression calculations can be performed at high speed.
  • the system is equipped with laser displacement meters (one-dimensional laser displacement meter 6D, two-dimensional laser displacement meter 6D2) that measure the position of the optical semiconductor element (object under test 900), and the optical axis adjustment unit 4 sets the initial position in the search calculation based on information indicating the position of the optical semiconductor element (object under test 900) obtained from the laser displacement meter, thereby reducing the number of calculations and enabling high-speed regression calculations.
  • laser displacement meters one-dimensional laser displacement meter 6D, two-dimensional laser displacement meter 6D2
  • the optical axis adjustment unit 4 sets the initial position in the search calculation based on information indicating the position of the optical semiconductor element (object under test 900) obtained from the laser displacement meter, thereby reducing the number of calculations and enabling high-speed regression calculations.
  • the object under test 900 includes an object under test operating power supply 7 that operates multiple optical semiconductor elements 900a, 900b individually, and the optical axis adjustment unit 4 controls the object under test operating power supply 7 so that the multiple optical semiconductor elements 900a, 900b emit light at different times.
  • Optical property inspection device 2: Detector, 2C: Camera, 2G: Detector bundle, 2L: Phosphor, 2op: Lens
  • 3: Detector drive device 3C: Camera movement device
  • 3G: Detector bundle movement device 4: Optical axis adjustment unit, 41: Optimum position search unit, 42: Variable processing unit, 43: Convergence determination unit, 44: Re-search position setting unit, 5: Photoelectric converter, 6: Inspection object fixing jig, 6C: Camera (element camera), 6D: One-dimensional laser displacement meter (laser displacement meter), 6D2: Two-dimensional laser displacement meter (laser displacement meter), 6M: Inspection object drive mechanism, 7: Inspection object operating power supply, 8: Inspection control unit, 900: Inspection object (optical semiconductor element), Ip: Position information, Scd: Drive signal, Se: Electrical signal.

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Abstract

被検査体（９００）からの出射光を受光するディテクタ（２）、被検査体（９００）およびディテクタ（２）のうちのいずれかの測定位置を位置決め駆動する駆動装置、および位置決めを行うごとに駆動装置から取得した測定位置を示す位置情報（Ｉｐ）とディテクタ（２）から出力された電気信号（Ｓｅ）に基づいて、測定位置のうち、被検査体（９００）から最大光量が得られる位置の探索計算を行い、被検査体（９００）の光軸調整を行う光軸調整部（４）、を備え、光軸調整部（４）は、駆動装置に起因する位置ずれ量を考慮し、非線形モデリングによる回帰手法を用いて探索計算を実行する。

Description

光学特性検査装置
　本開示は、光学特性検査装置に関するものである。
　半導体レーザ、マッハツェンダー変調器等の光半導体素子といった素子の光学特性を検査する際、出射端面に対してディテクタを光軸位置に緻密に合わせる必要がある。しかし素子の特性によるばらつき、検査装置内での素子等の位置合わせ精度によるばらつき等により、検査のたびに光軸位置が異なる。
　例えば、光半導体素子の出射端面とディテクタの光軸調整を行う場合、光半導体素子から出射される光信号をディテクタで受光し、受光した光信号を電気信号等に変換して、その信号強度を確認しながら光軸調整を行う。そのため、手動で行う場合には、作業者の技量に検査結果が左右されるとともに、光軸調整に時間がかかるという課題がある。
　一方、プログラムでモータを動作させ、自動で光軸調整を行うことも可能であるが、決められた範囲内を全探索により探索することで最大光量が得られる点を取得する一般的な手法では、無駄な範囲も細かく信号を取得するため、光軸調整の時間が増大してしまう。あるいは、山登り法のようなアルゴリズムを使用し、光軸調整時間を短縮する手法も考えられる。しかし、検査前の素子、すなわちその素子の特性が未知である場合はピークが必ずしも１つであるとは限らず、山登り法のような手法では局所的最適解となってしまう可能性がある。
　そこで、ガウス過程回帰のような回帰手法を用いる（例えば、特許文献１参照。）ことで、局所的最適点での収束を回避し、大域的最適点を少ない手順で求めることが考えられる。　　　　　　
特開２００４－８５８０１号公報（段落００６０、図１２、図１４）
　しかしながら、一般的な回帰手法では、目的変数に対するノイズは考慮されるが、モータの繰り返し再現精度のような説明変数に不確実性がある場合、必ずしも大域的最適点に到達するとは限らなかった。
　本開示は、上記の課題を解決するものであり、局所的最適点での収束を回避し、少ない手順で求めた大域的最適点により光軸調整が可能な光学特性検査装置を得ることを目的とする。
　本開示の光学特性検査装置は、光半導体素子からの出射光を受光するディテクタ、前記光半導体素子および前記ディテクタのうちのいずれかの測定位置を位置決め駆動する駆動装置、および前記駆動装置の駆動を制御し、位置決めを行うごとに前記駆動装置から取得した前記測定位置を示す位置情報と前記ディテクタから出力された光量情報に基づいて、前記測定位置のうち、前記光半導体素子から最大光量が得られる位置の探索計算を行い、前記光半導体素子の光軸調整を行う光軸調整部、を備え、前記光軸調整部は、前記駆動装置に起因する位置ずれ量を考慮し、非線形モデリングによる回帰手法を用いて前記探索計算を実行することを特徴とする。
　本開示の光学特性検査装置によれば、説明変数に対して不確実性を考慮した処理を行うことで局所的最適点での収束を回避できるので、大域的最適点を少ない手順で求めることで光軸調整が可能な光学特性検査装置を得ることができる。
実施の形態１にかかる光学特性検査装置の構成を説明するためのブロック図である。 検査対象である光半導体素子から発せられる光量の二次元分布を模擬した図である。 図３Ａと図３Ｂは、それぞれ全探索による光軸調整での探索点の推移を示す図とガウス過程回帰を用いた光軸調整での探索点の推移を示す図である。 図４Ａと図４Ｂは、ガウス過程回帰を用いた光軸調整での測定値と測定値に基づく予測平均値と標準偏差の２倍の範囲について、探索初期の段階を示す図とさらに探索を進めた状態を示す図である。 ガウス過程回帰を用いた光軸調整での測定値と測定値に基づく予測平均値と標準偏差の２倍の範囲について、探索がある程度完了した段階の状態を示す図である。 実施の形態１にかかる光学特性検査装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１にかかる光学特性検査装置の動作における、光軸調整工程での動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１にかかる光学特性検査装置の演算処理を実行する部分のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施の形態１の第一変形例にかかる光学特性検査装置の構成を説明するためのブロック図である。 実施の形態１の第二変形例にかかる光学特性検査装置の構成を説明するためのブロック図である。 実施の形態２にかかる光学特性検査装置の構成を説明するためのブロック図である。 実施の形態２の変形例にかかる光学特性検査装置の構成を説明するためのブロック図である。 実施の形態３にかかる光学特性検査装置の前段階での構成を説明するためのブロック図である。 実施の形態３にかかる光学特性検査装置の後段階での構成を説明するためのブロック図である。 実施の形態３にかかる光学特性検査装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態３の第一変形例にかかる光学特性検査装置の構成を説明するためのブロック図である。 実施の形態３の第二変形例にかかる光学特性検査装置の構成を説明するためのブロック図である。 実施の形態４にかかる光学特性検査装置の構成を説明するためのブロック図である。 実施の形態４の第一変形例にかかる光学特性検査装置の構成を説明するためのブロック図である。 実施の形態４の第二変形例にかかる光学特性検査装置の構成を説明するためのブロック図である。 実施の形態５にかかる光学特性検査装置の構成を説明するためのブロック図である。
　本開示の光学特性検査装置では、半導体レーザといった自ら発光し光源として機能する発光素子に加え、マッハツェンダー変調器のような変調器が検査対象となる。ただし、以下では、被検査体として、半導体レーザを用いた場合を例にして説明するが、変調器を対象とする場合は、変調器に光信号を入力するために別途光源を設けることとする。
実施の形態１．
　図１～図７は実施の形態１にかかる光学特性検査装置の構成と動作について説明するためのもので、図１は光学特性検査装置の構成を説明するため、被検査体と光を検知する部分の空間配置を模したブロック図である。
　そして、図２は検査対象（被検査体）である光半導体素子から発せられる光量の光軸に垂直な面での二次元分布を模擬し、光強度が強くなるほど白くなるように表した図、図３Ａは全探索による光軸調整での探索点の推移を示す図、図３Ｂはガウス過程回帰を用いた光軸調整での探索点の推移を示す図である。
　また、図４Ａ、図４Ｂ、および図５は、ガウス過程回帰を用いた光軸調整での測定値（×）と測定値に基づく予測平均値（実線）と標準偏差の２倍の範囲（網掛け）を示すもので、図４Ａは探索初期の段階を示す図、図４Ｂはさらに探索を進めた状態を示す図、そして図５は不確実性を考慮した処理において、再探索を開始する段階として、探索がある程度完了した段階の状態を示す図である。図６は光学特性検査装置の全体動作を説明するためのフローチャート、図７は光軸調整工程での動作を説明するためのフローチャートである。
　実施の形態１における光学特性検査装置１は、図１に示すように、被検査体９００である光半導体素子の出射端面に対して、光を検知するディテクタ２を光軸Ａｏの位置（光軸位置）に合わせ（光軸調整）、被検査体９００の光学特性を検査する装置である。
　被検査体９００である光半導体素子に対しては、被検査体９００を位置決め固定する被検査体固定治具６と被検査体９００を動作（発光、または変調）させるための被検査体動作電源７を備えている。被検査体固定治具６は、光半導体素子の最大公差に合わせてざぐり穴を有してもよい。そのような設計にすることにより、光軸調整範囲を制限することが可能となり、より高速に回帰計算が収束することが期待できる。また、光半導体素子の検査を実施するために必要であれば、温度をコントロールする素子、例えばペルチェ素子などを備えていてもよい。また、使用環境により素子位置の固定が困難な場合は真空吸着するための機構を備えていてもよい。
　そして被検査体９００の出射面に検知面を対向させるように配置されるディテクタ２、ディテクタ２を機械的に駆動するディテクタ駆動装置３、ディテクタ２が出力する光信号Ｓｏを電気信号Ｓｅに変換する光電変換器５を備えている。そして、ディテクタ２が検知した光量（電気信号Ｓｅ）とディテクタ駆動装置３から出力されるディテクタ２の位置情報Ｉｐｄに基づいて、探索点を設定し、ディテクタ駆動装置３の駆動を制御（駆動信号Ｓｃｄを出力）する光軸調整部４を備えている。さらに、光学特性検査の全体動作を制御する検査制御部８を備えている。
　ディテクタ２には、例えば光ファイバ、フォトダイオード、レンズ付きファイバ、先球ファイバなどを用いる。また、ディテクタ２の材料は被検査体９００の出射光波長に合わせて適切に選定することが好ましい。
　ディテクタ駆動装置３は、ディテクタ２を被検査体９００の出射面に対して水平方向（光軸Ａｏに垂直）、および出射方向に駆動する。ディテクタ駆動装置３の駆動には、例えばステッピングモータなどを用いる。一般に、レーザダイオード等の光軸位置は１０μｍ程度であるため、それより分解能の細かい機器を使用することが好ましい。また、より緻密に調整が必要な方向に関しては、同じ方向に対して分解能の異なるステッピングモータ等を組み合わせて使用してもよい。
　光軸調整部４は、カーネル関数を用いた非線形モデリングによるガウス過程回帰を用い、電気信号Ｓｅと位置情報Ｉｐｄに基づいて、探索点を設定する最適位置探索部４１と、不確実性を考慮して説明変数を処理する変数処理部４２を備えている。さらに、収束の状態を準収束と完全収束に２段階で判定する収束判定部４３と、準収束と判定された際に再探索位置を設定する再探索位置設定部４４を備えている。
　ディテクタ駆動装置３を上述した光軸調整部４と連携動作させることで、被検査体９００から出射される光の高い出力を得られる座標にディテクタ２を移動させることができる。最適点の探索時には、例えば位置座標（位置情報Ｉｐｄ：例えばＸＹＺ）を説明変数、光量（電気信号Ｓｅ）を目的変数とし最適位置を探索、設定する。また、ディテクタ駆動装置３には、角度を調整する機能を追加してもよい。その場合は、角度情報も説明変数に加える。
　なお、ガウス過程回帰は、一般に線形であるが、光半導体素子のような複数のピークが存在する場合には、ガウス過程回帰を含め線形なモデリングは不向きであり、カーネル関数を用いることで非線形なモデリングを行ったガウス過程回帰が望ましい。
　ここで、光学特性検査装置１の動作説明の前に、一般的な探索（全探索）とガウス過程回帰の違い、および一般的なガウス過程回帰による探索点の設定における課題と不確実性を考慮した変数処理を行った探索点の設定について説明する。
　被検査体９００となる光半導体素子から発せられた光量分布が図２に示すように、ピークスプリットが生じてピークが２つある場合について検討する。例えば、全探索により光軸調整を実施した場合は、図３Ａに示すように、探索点（白丸）は、領域全体を網羅するように、順次設定される。この場合も、ピークにより近い点を再度細かく探索しなおすといった工夫は一般に行われると考えられる。
　一方、ガウス過程回帰により光軸調整を実施した場合は、図３Ｂに示すように、初めに境界付近（周縁部）を探索し、その後、期待値の高い点を探索点として設定していく。このような挙動により、全探索よりも少ない探索点で、高い光強度が得られる探索点に到達させることが期待できる。
　このようなガウス過程回帰ではあるが、一般的なガウス過程回帰でも、目的変数に対するノイズは考慮して設計される。しかし、今回のようなモータによる駆動を伴うケースでは、説明変数に対しても一定のノイズ、例えばステッピングモータの繰り返し再現精度に代表されるような不確実性を考慮する必要がある。
　このような入力変数に対するノイズの考慮は統計学では難しい問題とされており、単純にガウス過程回帰を適用するだけでは安定的に正確で高速な調整が実現できない可能性がある。すなわち、ある程度高速で光軸調整は完了するが、入力にノイズが含まれるため最大の光強度が得られる点で計算が収束しない可能性がある。
　そこで、本開示の光学特性検査装置１では、例えば、ステッピングモータの位置情報（説明変数）がステッピングモータの繰り返し再現精度分、確率的に分布することを考慮した処理（変数処理部４２による変数処理）を付加することにより、ガウス過程回帰の欠点を克服する。
　ステッピングモータの将来の位置ずれ量は、現在のモータ位置に強く依存すると考えられるためマルコフ性を有すると考えられる。したがって、説明変数にマルコフ性を考慮する処理を加えることにより、困難性を回避できる。そして例えば、光軸探索がある程度完了（準収束）したら、最適点と思われる位置に確率的に何度か立ち寄る処理（処理Ａ）を行うアルゴリズムを備えるようにする。あるいは、何度か立ち寄る確率を最大の光強度が得られる期待値により変動させる処理（処理Ｂ）を行うアルゴリズムを備えるようにする。
　準収束とは、現時点で探索および分散計算が収束している範囲において、これ以上の期待値が得られる点が存在しないことが確定したタイミングとして設定している。換言すれば、再探索で最大の光量が得られることが期待できるタイミングであり、図４Ａ～図５を用い、準収束のタイミングについて説明する。なお、図における計算（予測の平均値）では、すべて目的変数に対するノイズを考慮した計算を行っているため、測定データを推定した関数（実線）が必ずしも測定点（×）通る設定とはなっていない。
　図４Ａに示す段階では、まだ探索数が十分でなく、最大のｙ（目的変数）が得られるｘ（説明変数）が－３～―２の範囲か、１～２の範囲にあるのかわからない。また、探索が必要な値域も十分狭まっていない。このタイミングで、一度探索した点を再探索しても無駄な探索となる可能性が高いため、ここでは準収束とは判定されず、再探索は行わない。
　ここから、さらに探索をして、図４Ｂに示すような状態まで探索が進めば、大体ｘ＝（１．５～２．５）の範囲にｙの最大点がありそうなことがわかる。ただし、ここでｘ＝２のデータは、ステッピングモータの繰り返し精度分誤差を含んでいる。このタイミングで、再探索等の処理を付加することによりステッピングモータの繰り返し精度の影響を最小化することができる。
　また、準収束になった際に実施する、処理Ａ：「最適点と思われる位置に確率的に何度が立ち寄る」、あるいは処理Ｂ：「何度か立ち寄る確率を最大の光強度が得られる期待値により変動させる」の動作について、図５のような状態になったケースで説明する。
　この場合、ｘ＝－３．０付近とｘ＝２．０付近の２か所で、平均値＋２σが最大値を示しそうなことがわかる。ただし、ｘ＝－３．０で最大値を示しそうなのは、単に分散が大きいためである。したがって、このケースでは分散により重みづけをし、分散が小さいｘ＝２．０の方をより再探索しやすくなるように設計することが処理Ｂの動作に対応する。
　処理Ａについては、準収束のタイミングで確率的にＸ＝２．０またはＸ＝－３．０（どちらに行くかは乱数等で振り分ける）を再探索する動作に対応する。この確率は、実際に実物を用いて実験を行い最適な確率を設定することとなると考えられる。例えば、最適な確率とは、様々な測定対象を用いて確率を変化させ、自動光軸調整を実施し、ピーク調整が実現できかつ、タクトタイムが最も短くなる確率が適切であると考えられる。また、確率を固定するのではなく、前述の確率に加えて再探索点、あるいはその付近の分散の大きさを再探索の確率に影響させる工夫も可能であると考えられる。
　また、マルコフ性を考慮した動作について説明する。例えば上述した例において、ｘを増加させる方向に移動してｘ＝２．０の点を探索したとする。その際、ｘ＝０．０からｘを増大させる方向に移動した場合と、ｘ＝４．０からｘを減少させる方向に移動した場合では、物理的に考えれば慣性により位置精度は異なってくると考えられる。ｘ＝０．０からでは慣性により、ｘ＝２．０よりやや大きなところに停止しやすく、ｘ＝４．０からでは、逆にｘ＝２．０よりやや小さなところに停止しやすくなる。この慣性による位置ずれの起きやすさを想定した動作（処理）により、目的変数に対するノイズの影響を最小化することが可能になると考えられる。
　上述したように、カーネル関数を用いることで非線形なモデリングを行ったガウス過程回帰に対して、再探索等の付加処理を行うように構成した光軸調整部４を備えた光学特性検査装置の動作について、図６、７のフローチャートを参考にして説明する。
　まず、図６に示すように、被検査体９００を被検査体固定治具６等に位置決め固定する（ステップＳ１００）。この作業は、ピンセット等を用いた手作業、あるいは検査制御部８の指令に基づき、吸着コレット等を用いて自動で実施するようにしてもよい。つぎに、被検査体９００を動作させるための被検査体動作電源７に被検査体９００を接続する（ステップＳ１１０）。この接続には、被検査体９００の電極に対してプローブ等を接触させて実施する。
　被検査体９００を被検査体動作電源７に接続した後、被検査体動作電源７をＯＮし、被検査体９００を動作させる（ステップＳ１２０）。この作業も、手動、あるいは検査制御部８の指令に基づき、自動で実施するようにしてもよい。この際、動作条件は問わないが、光軸調整を実施するにあたり連続で発光（または変調）させる条件で動作させることが好ましい。
　つぎに、上述したように、探索点を順次設定しながら被検査体９００から出射される光をディテクタ２で受光、光軸調整の工程を実施する（ステップＳ２００）。光軸調整工程では、図７に示すように、はじめに目的変数に対するノイズを考慮した変数処理を実施すする（ステップＳ２１０）。そして、カーネル関数を用いることで非線形なモデリングを行ったガウス過程回帰を用いて、探索点の設定と設定した探索点へ移動しての光量測定結果に基づいて分散計算を実施する（ステップＳ２２０）。
　この際、ディテクタ２はディテクタ駆動装置３を用いて最適位置探索部４１が指定した位置（駆動信号Ｓｃｄ）に移動することで、統計的に高い出力が得られることが期待できる位置に移動させられる。なお、ステップＳ２２０では、上述したマルコフ性の考慮として、慣性による位置ずれを想定してモータ駆動を制御するようにしてもよい。
　収束状態を判定し（ステップＳ２３０）、未収束と判定した場合はステップＳ２２０に移行し、再探索を行う。一方、光軸探索がある程度完了している、つまり準収束と判定した場合は、上述した処理Ａ、処理Ｂにより、再探索位置を設定(ステップＳ２５０)し、ステップＳ２２０に移行し、再探索を行う。また、完全に収束したと判定した場合は、光軸調整工程を終了する。
　光軸調整工程を終了して光軸が調整されると、光学特性検査を実行する（ステップＳ３００：図６）。光学特性検査では、被検査体動作電源７の出力を検査項目に応じて変化させ、あるいは検査項目に応じて光軸調整とは異なるパターンでディテクタ駆動装置３を駆動し、被検査体９００の光学特性を検査する。検査が完了すると検査完了品を取り出し（ステップＳ４００）、検査を終了する。
　これにより、局所的最適点での収束を回避し、少ない手順で求めた大域的最適点により光軸調整が可能になる。また、ニューラルネットワークなどの非線形的な回帰手法の場合は、カーネル関数を用いて非線形化したガウス過程回帰と同様に、不確実性を考慮した処理を行うことで、局所的最適点での収束を回避し、少ない手順で求めた大域的最適点により光軸調整が可能になる。
　一方、群粒子最適化のような複数点を移動させることにより最適点を探索するようなアルゴリズムも、光学素子の検査には不適である。また、測定対象が単純な正規分布に近い光学ピークを有するものか不明であるため、確率的勾配降下法も不適である。さらに、一般に光学ピークと位置の関係は非線形であるため線形回帰手法単体では適用が困難であると考えられる。線形モデリング、確率的推定手法も複数のピークが存在する場合には不向きである。つまり、非線形モデリング手法を用い、不確実性を考慮した処理を行うことで、局所的最適点での収束を回避し、少ない手順で求めた大域的最適点により光軸調整が可能になる。
　本開示の光学特性検査装置１において、光軸調整部４、あるいは検査制御部８のように演算処理を行う部位は、図８に示すように、プロセッサ４０１と記憶装置４０２を備えたひとつのハードウェア４００によって構成することも考えられる。記憶装置４０２は、図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ４０１は、記憶装置４０２から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ４０１にプログラムが入力される。また、プロセッサ４０１は、演算結果等のデータを記憶装置４０２の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。
第一変形例．
　本第一変形例では、ディテクタの代わりに被検査体を駆動するようにした例について説明する。図９は第一変形例にかかる光学特性検査装置の構成を説明するため、被検査体と光を検知する部分の空間配置を模したブロック図である。簡潔化のため、以降は、図１と比べて光軸調整部については内部構成の描写を省略している。
　第一変形例にかかる光学特性検査装置１は、図９に示すように、被検査体９００に対して、固定治具に代えて、被検査体９００を移動可能に支持する被検査体駆動機構６Ｍを備えるようにした。そして、光軸調整部４から被検査体駆動機構６Ｍに対しては、被検査体駆動機構６Ｍの駆動を制御する信号Ｓｃｓが出力され、被検査体駆動機構６Ｍから光軸調整部４に対しては、被検査体９００の位置情報Ｉｐｓが出力されるようにしている。
　この際、被検査体９００である光源の移動方向（および位置）はデカルト座標系のＸＹＺに限らず、球座標系のｒθφ方向としてもよい。また、本第一変形例では、被検査体９００からディテクタ２への光の入射角を補正するために、ディテクタ２には先球ファイバ等の入射角を補正できる機能を有するディテクタを用いることが好ましい。本第一変形例において、光源側を移動させることにより、とくに角度方向に移動させた場合、より小さい移動量で大域的最適解が得られる。
　また、被検査体９００と被検査体駆動機構６Ｍは、被検査体９００である光源の出射面を移動に対して正確に追従させるために、真空吸着機構等の被検査体９００を固定するための機能を備えていることが好ましい。また、光源側を移動させるので、被検査体９００と被検査体動作電源７を接続する機構、例えばプローブ等も被検査体９００と同様に移動する機構を備える必要がある。
　また、本第一変形例ではディテクタ２を動かすための機構は図示していないが、ディテクタ２を動かすための機構を備えていてもよい。
第二変形例．
　本第二変形例では、ディテクタの前方にレンズを配置するようにした例について説明する。図１０は第二変形例にかかる光学特性検査装置の構成を説明するため、被検査体と光を検知する部分の空間配置を模したブロック図である。
　第二変形例にかかる光学特性検査装置１は、図１０に示すように、第一変形例で説明した構成に、被検査体９００の出射面とディテクタ２の間にレンズ２ｏｐを挿入した。このような構成とすることにより、ディテクタ２は必ずしも光の入射角を補正する機能を備えていなくともよくなる。
　レンズ２ｏｐには、例えば凸レンズ、球面凸レンズ、非球面レンズを使用する。また、本第二変形例において、ディテクタ２のみではなく、被検査体９００、レンズ２ｏｐに対して移動させる機構を備えてもよい。装置のスペース、光源の出射特性に応じて適切に移動機構を備えることが好ましい。
実施の形態２．
　本実施の形態２においては、実施の形態１で用いた単体のディテクタに代えて、複数のディテクタを入射面が円弧状に並ぶように束ねたディテクタ束を設けるようにした。図１１は実施の形態２にかかる光学特性検査装置の構成を説明するため、被検査体と光を検知する部分の空間配置を模したブロック図である。なお、探索点の設定動作については、実施の形態１と同様であり、実施の形態１で説明した図２～図７を援用する。
　実施の形態２にかかる光学特性検査装置１では、実施の形態１で説明した単体のディテクタ２ではなく、複数のディテクタ２を入射面が円弧状に並ぶように束ねたディテクタ束２Ｇを備えるようにした。そして、光軸調整部４は、ディテクタ束２Ｇのそれぞれのディテクタ２が検知した光量（電気信号ＳｅＧ）とディテクタ駆動装置３から出力されるディテクタ束２Ｇの位置情報ＩｐＧに基づいて、探索点を設定する。そして、設定した探索点に基づいて、ディテクタ駆動装置３の駆動を制御（駆動信号ＳｃＧを出力）する。
　ディテクタ束２Ｇは光軸Ａｏを含む平面において入射面が円弧状に配置され、出射光方向での位置（光源からの距離）がずれるように配置している。そのため、出射光方向に対して移動させる必要がなくなる。そのため、ディテクタ束移動装置３Ｇは、実施の形態１で説明したディテクタ束移動装置３Ｇに対して１軸分削減可能であり、また目的変数が削減できるので、より高速に回帰計算が収束する効果がある。
　なお、図では、ディテクタ束２Ｇを構成する各ディテクタ２の入射面は、光源から見て凸状にずれた構造としているが、凹状等の構造としてもよく測定対象である光半導体素子の特性に応じて形状を適切に決定することが好ましい。
変形例．
　なお、ディテクタの入射面の配置は、光源からの距離が異なるのであれば、円弧状に限るものではない。本第変形例では、複数のディテクタの入射面が光源からの距離が異なるように直線状に並ぶように配置した例について説明する。図１２は変形例にかかる光学特性検査装置の構成を説明するため、被検査体と光を検知する部分の空間配置を模したブロック図である。
　変形例にかかる光学特性検査装置１は、図１２に示すように、直線上にずらしてもよい。ディテクタ束２Ｇの光源からの距離を、配置の中央を頂点または底として円弧状に変化させるのではなく、例えば片側のエッジから反対側のエッジ方向へ単調に変化させる。このような形態とすることにより、ディテクタ束２Ｇの面積が十分大きい場合は１軸方向に移動させるだけで光軸調整が完了する。
実施の形態３．
　実施の形態１と２では、予備測定なしに光軸調整を行う例について説明した。本実施の形態３では、光量マッピング情報を取得してから光軸調整を行う例について説明する。図１３～図１５は実施の形態３にかかる光学特性検査装置の構成と動作を説明するためのもので、図１３は光量マッピング情報を取得する際の被検査体と光量マッピングを取得する部分の空間配置を模したブロック図、図１４は光量マッピング情報を得た後に装備を入れ替えた状態での被検査体と光を検知する部分の空間配置を模したブロック図である。また、図１５は光学特性検査装置の動作を説明するためのフローチャートである。なお、探索点の設定動作については、実施の形態１と同様であり、実施の形態１で説明した図２～図６を援用する。
　実施の形態３にかかる光学特性検査装置１は、図１３に示すように、被検査体固定治具６に固定された被検査体９００の出射面に対し、前段階としてカメラ２Ｃを配置する。カメラ２ＣのセンサにはＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）センサ等を用いる。カメラ２Ｃは、カメラ２Ｃの出射光方向での位置を調整するために少なくとも１軸方向（図中矢印方向）に移動可能なカメラ移動装置３Ｃに支持されている。これにより図１５に示すように、カメラ２Ｃで光源から出射された光の光量マッピング情報が取得できる（ステップＳ１３０）。
　ここで得られたマッピング情報を基に、例えば図１４に示すような構成に装備を入れ替える（ステップＳ１４０）。その際、光軸調整（ステップＳ２００）においては、ディテクタ２の移動範囲は光量マッピング上での最大光量が得られた座標点からカメラ２Ｃの分解能とステッピングモータの分解能の範囲だけ探索させればよい。つまり、光量マッピング情報を事前に取得することで、より少ない探索点で、正確な光軸調整ができるようになる。
　第一変形例．
　光量マッピング情報の取得に用いる機器は、カメラに限ることはない。本第一変形例では、カメラに代えて、蛍光体を用いる例について説明する。図１６は第一変形例にかかる光学特性検査装置の被検査体と、光量マッピング情報の取得部分と光を検知する部分の空間配置を模したブロック図である。
　第一変形例にかかる光学特性検査装置１では、光量マッピング情報を取得する際の構成として、カメラの代わりに図１６に示すように、蛍光体２Ｌを用いてもよい。光源（被検査体９００）の出射光の先に、光源の発光波長に対応した蛍光体２Ｌを光軸Ａｏに対して垂直に広がるように配置する。また、蛍光体２Ｌの中央を貫通するようにディテクタ２を配置する。
　光軸調整を実施する際、光源を発光させた状態で、カメラ２Ｃにより蛍光体２Ｌを撮像することにより、蛍光体２Ｌの発光状態を基に光源からの光の広がりに関するマッピングデータを取得し、同時に光軸調整を行う。つまり、図１５で説明した光量分布情報取得（ステップＳ１３０）は、ステップＳ２００のなかで並行して実施され、装備入れ替え（ステップＳ１４０）はスキップすることになる。この場合は、蛍光体２Ｌの発光状態を目的変数とし、ガウス過程回帰等の統計手法を使用することにより高速に光軸調整が完了できる。
　この際、蛍光体２Ｌは光源の出射光広がりを十分考慮した面積、具体的には１×１ｃｍ2程度の受光面積を有することが好ましい。また、本変形例において、蛍光体２Ｌの発光状態をより精緻に検出するために暗室下で光軸調整を実施してもよい。
　第二変形例．
　あるいは、光信号を電気信号に変換する光電変換器と光軸調整部との接続には、ＡＤ変換ボードを介してもよい。図１７は第二変形例にかかる光学特性検査装置の被検査体と光を検知する部分の空間配置を模したブロック図である。
　第二変形例にかかる光学特性検査装置１では、図１７に示すように、ＡＤ変換ボードを備えた計算機で光軸調整部４Ａを構成するようにした。これにより、ＡＤ変換ボートを介して計算機と光電変換器５を電気的に接続する。例えば、モータの移動周期とＡＤ変換ボードからの信号取得タイミングを同期させることにより、特定の位置における光出力Ｓｏを電気信号Ｓｅに変換する光電変換器５の出力を連続して取得することが可能となる。このような構成にすることにより統計的に高い出力が得られる点に移動するまでの間にも電気信号のデータを取得することが可能となり、結果として多量のデータによる回帰を実施、結果として高速で回帰計算の収束が期待できる。
実施の形態４．
　本実施の形態４では、光軸調整において、被検査体の位置と角度を測定する装備を備えた例について説明する。図１８は実施の形態４にかかる光学特性検査装置の構成と動作を説明するためのもので、被検査体の設置状態を確認する部分、および光を検知する部分の空間配置を模したブロック図である。なお、光軸調整動作については、実施の形態１と同様であり、実施の形態１で説明した図２～図５と図７、および実施の形態３で説明した図１５を援用する。
　実施の形態４にかかる光学特性検査装置１は、図１８に示すように、被検査体９００である光半導体素子（光源）に対し、出射面側にディテクタ駆動装置３に支持されたディテクタ２が設けられている。この際、ディテクタ２は単体のディテクタ２を用いてもよいし、ディテクタ２を束ねて実効的な受光面積を増大させてもよい。
　被検査体９００である光源は、光軸調整前にカメラ６Ｃを用いて撮像される。そこで得られた光源の画像情報から画像処理技術を用いて、出射端面の位置情報、および光源の傾き角度といった配置情報を取得する。これは、実施の形態３の図１５で説明した光量分布情報取得（ステップＳ１３０）を光源配置情報取得と読み代えることに対応する。また、装備入れ替え（ステップＳ１４０）はスキップすることになる。
　画像処理により得られた光源の配置情報を基にディテクタ２を移動させる範囲を制限する。このような構成にすることにより、より高速に光軸調整が終了する。また、画像処理により得られた光源の位置情報、傾き角度、収束したディテクタ２（ディテクタ駆動装置３）の位置情報Ｉｐを学習データとして、機械学習をさせてもよい。機械学習を用いることにより、ディテクタ２の初期位置をより最適点に近い点に設定することが可能となり、かつディテクタ２の移動範囲をより制限することが可能となる。
第一変形例．
　光源の配置情報の取得には、カメラと組み合わせてレーザ変位計などを用いてもよい。本第一変形例では、カメラと一次元レーザ変位計を組み合わせて光源の配置情報を取得する例について説明する。図１９は第一変形例にかかる光学特性検査装置の被検査体と、被検査体の配置情報の取得部分と光を検知する部分の空間配置を模したブロック図である。
　第一変形例にかかる光学特性検査装置１では、配置情報を取得する構成として、図１９に示すように、カメラ６Ｃと一次元レーザ変位計６Ｄを組み合わせるようにした。一次元レーザ変位計６Ｄは、被検査体９００である光源に対して、例えば光源として板状の光半導体素子を用いる場合、主面の法線に沿って離れた位置から主面に対してレーザ光を当てるように配置する。このような構成にすることにより、カメラ６Ｃで得られた光源の位置、傾き情報に加えて、一次元レーザ変位計６Ｄからの高さ情報を取得することができる。
　また、一次元レーザ変位計６Ｄにより、光源の高さ情報として複数点を取得することにより、光源の鉛直方向での傾き情報を取得することが可能となる。光源の高さ情報、鉛直方向の傾き情報も予想アルゴリズムに入力することにより、より最適点に近い初期位置予想が可能となり、より高速に光軸調整が完了する。また、この場合においても機械学習などを用いて初期位置の最適化を行ってもよい。
第二変形例．
　レーザ変位計として、二次元レーザ変位計を用いてもよい。図２０は第二変形例にかかる光学特性検査装置の被検査体と、被検査体の配置情報の取得部分と光を検知する部分の空間配置を模したブロック図である。第二変形例にかかる光学特性検査装置１は、第一変形例におけるカメラ６Ｃと一次元レーザ変位計６Ｄの組み合わせに代えて、図２０に示すように二次元レーザ変位計６Ｄ２を備えるようにした。
　このような構成とすることにより、被検査体９００である光源の表面モルフォロジー取得が可能となり、光源の出射面の傾き、鉛直方向の傾き、水平方向の位置情報、つまり配置情報を一度に取得することが可能となる。二次元レーザ変位計６Ｄ２で得られた情報を基にディテクタ２の初期位置を決定する際に、より最大光量が得られる点付近に初期位置を設定することが可能となる。また、傾きの情報があるため、探索範囲の削減も可能となる。結果として、検査時間および計算時間を削減することが可能となる。
実施の形態５．
　上記各実施の形態では、被検査体として光半導体素子をひとつずつ光軸調整を行う例について説明した。本実施の形態５では、被検査体として一度に複数の光源を検査する例について説明する。図２１は実施の形態５にかかる光学特性検査装置の構成と動作を説明するためのもので、被検査体としての２つの光源と、光を検知する部分の空間配置を模したブロック図である。なお、光軸調整動作については、実施の形態１と同様であり、実施の形態１で説明した図２～図７を援用する。
　実施の形態５にかかる光学特性検査装置１は、図２１に示すように、２つの光半導体素子９００ａと光半導体素子９００ｂを被検査体９００として用いる。また、ディテクタとしては複数のディテクタ２を束ねたディテクタ束２Ｇを用いる。なお、簡潔にするため光源は２つとしているが、３つ以上であってもよい。
　被検査体動作電源７としては、例えば、光半導体素子９００ａと光半導体素子９００ｂに対して周期が既知であるパルス信号を交互に印加し、そのパルス信号をトリガーとして光電変換器５から電気信号ＳｅＧを取得するようにする。このような構成にすることにより、ディテクタ束２Ｇを移動させることなく、複数の光半導体素子９００ａ、９００ｂそれぞれの光信号を区別して取得可能となる。
　また、ディテクタ束２Ｇの移動先の決定には、上述したカーネル関数を用いた非線形モデリングによるガウス過程回帰を用い、不確実性を考慮した処理を行う。そして、例えば、初めに被検査体９００のうち、ひとつの光半導体素子の回帰計算が収束するようディテクタ束２Ｇを移動させ、ふたつ目の光半導体素子からの回帰計算にはひとつ目で移動させた際の情報を再利用する。
　このような構成とすることにより、光半導体素子一つ当たりの平均的な回帰計算の収束時間を短縮させることが期待できる。この際、光軸調整部４として使用する計算機の性能、例えばメモリ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のスペックは、光半導体素子の数に応じて適切に選択することが好ましい。また、必要に応じて計算機は複数用いてもよい。
　本構成において、ディテクタとして光ファイバを使用する場合には、必ずしも１つのみを用いる必要はなく、ディテクタ束２Ｇと同様に束ねたものを使用してもよい。また、被検査体固定治具６に支持された光源同士のピッチが、例えばピッチ距離±１ｍｍ程度の範囲に収まる場合は、光半導体素子同士のピッチ間隔に合わせた光源数に応じたディテクタ、またはディテクタ束を備えていてもよい。
　また、複数の光半導体素子は必ずしも平面的に並んでいる必要はなく、立体的に配置されていてもよい。また、実施の形態４と同様に、被検査体９００をカメラ６Ｃ、一次元レーザ変位計６Ｄ、二次元レーザ変位計６Ｄ２等を用いて撮像、高さ情報を取得しておき、その情報を使用してディテクタ束２Ｇの移動先を決定あるいは移動範囲を制限してもよい。
　また、ディテクタ束２Ｇの初期位置の決定には、実施の形態２、またはその変形例のように、カメラ２Ｃ、蛍光体２Ｌ等を用いて光源からの出射光の光量分布情報を事前に取得しておき、初期位置を決定してもよい。この時使用するカメラ２Ｃの視野、蛍光体２Ｌの蛍光面の面積は、複数ある光源の配置に応じて適切に決定する。
　なお、本開示は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。したがって、例示されていない無数の変形例が、この明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
　以上のように、本開示の光学特性検査装置１によれば、光半導体素子（被検査体９００）からの出射光を受光するディテクタ２、光半導体素子（被検査体９００）およびディテクタ２のうちのいずれかの測定位置を位置決め駆動する駆動装置（ディテクタ駆動装置６、ディテクタ束移動装置６Ｇ、カメラ移動装置３Ｃ、被検査体駆動機構６Ｍ）、および駆動装置の駆動を制御し、位置決めを行うごとに駆動装置から取得した測定位置を示す位置情報Ｉｐとディテクタ２から出力された光量情報（電気信号Ｓｅ）に基づいて、測定位置のうち、光半導体素子（被検査体９００）から最大光量が得られる位置の探索計算を行い、光半導体素子（被検査体９００）の光軸調整を行う光軸調整部４、を備え、光軸調整部４は、駆動装置に起因する位置ずれ量を考慮し、非線形モデリングによる回帰手法（例えば、カーネル関数を用いて非線形モデリングを行ったが進過程回帰、ニューラルネットワーク）を用いて探索計算を実行するようにした。これにより、ノイズの影響を抑え、ピークスプリットが生じた場合でも局所的最適点での収束を回避し、少ない手順で求めた大域的最適点により光軸調整が可能となる。
　その際、光軸調整部４には、探索計算の収束状態を判定する収束判定部４３、および収束判定部４３がある程度収束したと判定すると、再探索位置を設定する再探索位置設定部４４、が設けられているようにすれば、ノイズの影響をより小さくできる。
　またさらに、再探索位置設定部４４は、最大光量を示す可能性のある複数の位置のなかから、分散による重みづけ、あるいは乱数による振り分けにより、再探索位置を設定するようにすれば、より確実にノイズの影響を小さくできる。
　光半導体素子（被検査体９００）とディテクタ２との間に角度補正用のレンズ２ｏｐが配置されていれば、入射角の補正が不要になる。
　ディテクタとして、光半導体素子（被検査体９００）の出射面からの距離が異なるディテクタを束ねたディテクタ束２Ｇを備えるようにすれば、束ねた（ディテクタ２を重ねた）方向の移動の省略により、目的変数が削減できるので、より高速に回帰計算ができる。
　出射光の光量分布を撮影するカメラ２Ｃを備え、光軸調整部４は、カメラ２Ｃから取得した出射光の光量分布情報に基づいて、探索計算における範囲の絞り込みを行うようにすれば、計算回数を削減でき、より高速に回帰計算ができる。
　あるいは、出射光を受光する蛍光体２Ｌ、および蛍光体２Ｌの発光状態を撮影するカメラ２Ｃを備え、光軸調整部４は、カメラ２Ｃから取得した蛍光体２Ｌの発光分布情報に基づいて、探索計算における範囲の絞り込みを行うようにしても、計算回数を削減でき、より高速に回帰計算ができる。
　光半導体素子（被検査体９００）を撮影する素子用カメラ（カメラ６Ｃ）を備え、光軸調整部４は、素子用カメラ（カメラ６Ｃ）から取得した光半導体素子（被検査体９００）の位置を示す情報に基づいて、探索計算における初期位置を設定するようにすれば、計算回数を削減でき、高速に回帰計算ができる。
　光半導体素子（被検査体９００）の位置を測定するレーザ変位計（一次元レーザ変位計６Ｄ、二次元レーザ変位計６Ｄ２）を備え、光軸調整部４は、レーザ変位計から取得した光半導体素子（被検査体９００）の位置を示す情報に基づいて、探索計算における初期位置を設定するようにしても、計算回数を削減でき、高速に回帰計算ができる。
　被検査体９００として、複数の光半導体素子９００ａ、９００ｂをそれぞれ個別に動作させる被検査体動作電源７を備え、光軸調整部４は、複数の光半導体素子９００ａ、９００ｂから、互いに異なるタイミングで出射するように、被検査体動作電源７を制御し、複数の光半導体素子９００ａ、９００ｂのうちのひとつの素子に対する探索計算の結果を他の素子に対する探索計算に利用するようにすれば、計算回数を削減でき、高速に回帰計算ができる。
　１：光学特性検査装置、　２：ディテクタ、　２Ｃ：カメラ、　２Ｇ：ディテクタ束、　２Ｌ：蛍光体、　２ｏｐ：レンズ、　　３：ディテクタ駆動装置、　３Ｃ：カメラ移動装置、　３Ｇ：ディテクタ束移動装置、　４：光軸調整部、　４１：最適位置探索部、　４２：変数処理部、　４３：収束判定部、　４４：再探索位置設定部、　５：光電変換器、　６：被検査体固定治具、　６Ｃ：カメラ（素子用カメラ）、　６Ｄ：一次元レーザ変位計（レーザ変位計）、　６Ｄ２：二次元レーザ変位計（レーザ変位計）、　６Ｍ：被検査体駆動機構、　７：被検査体動作電源、　８：検査制御部、　９００：被検査体（光半導体素子）、　Ｉｐ：位置情報、　Ｓｃｄ：駆動信号、　Ｓｅ：電気信号。

Claims (10)

  1. 　光半導体素子からの出射光を受光するディテクタ、
    　前記光半導体素子および前記ディテクタのうちのいずれかの測定位置を位置決め駆動する駆動装置、および
    　前記駆動装置の駆動を制御し、位置決めを行うごとに前記駆動装置から取得した前記測定位置を示す位置情報と前記ディテクタから出力された光量情報に基づいて、前記測定位置のうち、前記光半導体素子から最大光量が得られる位置の探索計算を行い、前記光半導体素子の光軸調整を行う光軸調整部、を備え、
    　前記光軸調整部は、前記駆動装置に起因する位置ずれ量を考慮し、非線形モデリングによる回帰手法を用いて前記探索計算を実行することを特徴とする光学特性検査装置。
  2. 　前記光軸調整部には、
    　前記探索計算の収束状態を判定する収束判定部、および
    　前記収束判定部がある程度収束したと判定すると、再探索位置を設定する再探索位置設定部、が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学特性検査装置。
  3. 　前記再探索位置設定部は、前記最大光量を示す可能性のある複数の位置のなかから、分散による重みづけ、あるいは乱数による振り分けにより、前記再探索位置を設定することを特徴とする請求項２に記載の光学特性検査装置。
  4. 　前記光半導体素子と前記ディテクタとの間に角度補正用のレンズが配置されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学特性検査装置。
  5. 　前記ディテクタとして、前記光半導体素子の出射面からの距離が異なるディテクタを束ねたディテクタ束を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学特性検査装置。
  6. 　前記出射光の光量分布を撮影するカメラを備え、
    　前記光軸調整部は、前記カメラから取得した前記出射光の光量分布情報に基づいて、前記探索計算における範囲の絞り込みを行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光学特性検査装置。
  7. 　前記出射光を受光する蛍光体、および
    　前記蛍光体の発光状態を撮影するカメラを備え、
    　前記光軸調整部は、前記カメラから取得した前記蛍光体の発光分布情報に基づいて、前記探索計算における範囲の絞り込みを行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光学特性検査装置。
  8. 　前記光半導体素子を撮影する素子用カメラを備え、
    　前記光軸調整部は、前記素子用カメラから取得した前記光半導体素子の位置を示す情報に基づいて、前記探索計算における初期位置を設定することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光学特性検査装置。
  9. 　前記光半導体素子の位置を測定するレーザ変位計を備え、
    　前記光軸調整部は、前記レーザ変位計から取得した前記光半導体素子の位置を示す情報に基づいて、前記探索計算における初期位置を設定することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光学特性検査装置。
  10. 　被検査体として、複数の前記光半導体素子をそれぞれ個別に動作させる被検査体動作電源を備え、
    　前記光軸調整部は、複数の前記光半導体素子から、互いに異なるタイミングで出射するように、前記被検査体動作電源を制御し、複数の前記光半導体素子のうちのひとつの素子に対する前記探索計算の結果を他の素子に対する前記探索計算に利用することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光学特性検査装置。
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