JP2001066114A

JP2001066114A - レーザビームのビーム径測定方法および装置

Info

Publication number: JP2001066114A
Application number: JP24351199A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Sugimura; 圭一杉村
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザビームの進行方向の複数箇所におけるビ
ーム径を簡易・迅速に測定できるようにする。【解決手段】所定ピッチの格子列による光学格子６Ｂを
有し、ビーム径を測定すべきレーザビーム５の進行方向
に対して光学格子の格子配列方向を傾け、格子方向をレ
ーザビームの進行方向に略直交させて配備された光学格
子部材１２を、変位手段Ｍにより、レーザビームの進行
方向に略直交する方向へ変位させることにより、光学格
子６Ｂの格子列がレーザビーム５を横切る位置を、レー
ザビームの進行方向に変化させ、光学格子６Ｂの格子列
により強度変調されたレーザ光を受光して波状の信号を
得、この波状の信号における1周期ごとの最大値と最小
値とにより、格子列がレーザビームを横切る順次の位置
におけるビーム径を、観測・演算手段９，１０により演
算により算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザビームの
ビーム径測定方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームは、デジタル複写装置、レ
ーザプリンタ、レーザプロッタ、レーザ製版装置といっ
た各種の画像形成装置や、光ピックアップやバーコード
リーダ等の読取装置、レーザメス等の医療装置等、極め
て広範な技術分野に利用されており、現代社会に欠くこ
とのできない重要性を有している。レーザビームを適正
に使用するためには、使用されるレーザビームの「ビー
ム形態」が適正なものとなっていることが必要である。
例えば、レーザプリンタ等に使用されるレーザビーム
は、被走査面上に適正な光スポットを形成するために、
光スポット径に相当する径のビームウエストを形成する
集束ビームである必要がある。また、所望のビームウエ
スト径を実現するため集光レンズに入射させるレーザビ
ームは、一般に「所定のビーム径を持った平行ビーム」
であることが求められる。従って、上記各種装置の設計
段階や組み立て段階において、レーザビームのビーム形
態を測定する必要が生じる。レーザビームのビーム形態
（平行ビーム、集束ビーム、発散ビーム等）を知るに
は、レーザビーム進行方向の複数箇所におけるビーム径
の測定が必要になる。従来、このような測定は、レーザ
ビーム進行方向の複数位置において、ビーム径の測定を
一々繰り返して行っており、測定のたびに正確な位置合
わせを要するなど測定の能率が悪く、測定位置数が増大
すると測定に長時間を要する等の問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑み、レーザビームの進行方向の複数箇所における
ビーム径を簡易・迅速に測定できるようにすることを課
題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明のビーム径測定
方法は「レーザビームの進行方向における複数箇所でレ
ーザビームのビーム径を測定する方法」であって、以下
の如き特徴を有する。

【０００５】所定ピッチの格子列を有する光学格子を用
い、光学格子の格子配列方向を、ビーム径を測定すべき
レーザビームの進行方向に対して傾けるとともに、格子
方向（個々の格子の長手方向）をレーザビームの進行方
向に略直交させる。レーザビームの進行方向と格子配列
方向とがなす平面内において、レーザビームの進行方向
に略直交する方向へ、レーザビームと光学格子とを相対
的に変位せしめることにより、「光学格子の格子列がレ
ーザビームを横切る位置」をレーザビームの進行方向に
変化させる。そして、光学格子の格子列により強度変調
されたレーザ光を受光素子により受光して波状の信号を
得、この波状の信号における1周期ごとの最大値と最小
値とを順次に検出し、これら順次の最大値と最小値とに
より「格子列がレーザビームを横切る順次の位置におけ
るビーム径」を演算により算出する。

【０００６】この発明のビーム径測定装置は「レーザビ
ームの進行方向における複数箇所でレーザビームのビー
ム径を測定する装置」であって、光学格子部材と、変位
手段と、受光手段と、観測・演算手段とを有する。「光
学格子部材」は、所定ピッチの格子列による光学格子を
有し、ビーム径を測定すべきレーザビームの進行方向に
対して、光学格子の格子配列方向を傾けるとともに、格
子方向をレーザビームの進行方向に略直交させて配備さ
れる。「変位手段」は、レーザビームの進行方向と格子
配列方向とがなす平面内において、レーザビームの進行
方向に略直交する方向へ、レーザビームと光学格子とを
相対的に変位させることにより、光学格子の格子列がレ
ーザビームを横切る位置をレーザビームの進行方向に変
化させる手段である。「受光手段」は、光学格子の格子
列により強度変調されたレーザ光を受光して波状の信号
を得るための手段である。「観測・演算装置」は、受光
手段により得られる波状の信号を観測し、波状の信号に
おける1周期ごとの最大値と最小値とを順次に検出し、
これら順次の最大値と最小値とにより、「格子列がレー
ザビームを横切る順次の位置におけるビーム径」を演算
により算出する手段である。

【０００７】請求項2記載のビーム径測定装置におい
て、光学格子部材における光学格子の格子部分を非透過
部、非格子部分を光透過部とし、受光手段が、光学格子
を透過したレーザ光を受光するようにすることができる
（請求項３）。あるいはまた、光学格子の格子部分を光
反射部、非格子部分を非反射部とし、受光手段が、光学
格子で反射されたレーザ光を受光するようにしても良い
（請求項４）。上記請求項２または３または４記載のビ
ーム径測定装置において、光学格子部材における光学格
子は、レーザビームの進行方向に直交する平面に射影さ
れた格子部分幅および非格子部分幅を共にＷとすると
き、レーザビームにおけるビーム径：ｄの有効測定範囲
を「１．３Ｗ≦ｄ≦２．７Ｗ」とするのが好ましい（請
求項５）。即ち、測定対象となるレーザビーム径：ｄの
範囲に応じ、上記幅：Ｗを、上記条件式を満足するよう
に設定するのが良い。上記請求項2〜５の任意の１に記
載のビーム径測定装置において、光学格子部材を「光学
格子を有する回転平板で、光学格子から離れた位置に回
転中心を有し、回転中心を通り、光学格子の格子面の法
線方向に対して傾いた回転軸により軸支されたもの」と
し、変位手段を「回転軸により回転平板を回転させるこ
とにより、レーザビームの進行方向に略直交する方向へ
光学格子を変位させ、光学格子の格子列がレーザビーム
を横切る位置を、レーザビームの進行方向に変化させ
る」ものとすることができる（請求項６）。回転平板
は、光学格子を形成されることにより「光学格子を有
し」ても良いし、回転平板とは別体に形成された光学格
子を保持することにより「光学格子を有し」てもよい。
回転平板が、これとは別体の光学格子を保持する場合に
は「光学格子の格子面が回転平板に対して傾く」ように
保持することもできる。

【０００８】以下に、この発明において利用している
「光学格子によるビーム径測定」の原理を、図５を参照
して説明する。図5は、ビーム形態が「集束ビーム」で
あるレーザビーム５のビーム径：ｄを測定する場合を示
している。図５（ａ）において、レーザビーム５のビー
ム径測定位置に光学格子６を配備する。光学格子６は
「非格子部分」である光透過部２１と、「格子部分」で
ある非透過部２２とが図の上下方向に配列され（この方
向が「格子配列方向」である）ている。非格子部分２１
は、図面に直交する方向に長い「長方形のスリット状」
であり、その長手方向が「格子方向」である。レーザビ
ーム５を受光できる位置に受光素子７を配備し、その出
力を増幅器８で増幅してオシロスコープ等の波形観測装
置９に入力させるようにする。図5（ａ）の状態で、光
学格子６を図の下方へ向かって等速で変位（走査）す
る。レーザビーム５はガウス型の強度分布を有するの
で、これを光学格子６が横切ると、受光素子７が受光す
るレーザ光は「光学格子６の格子列により周期的に強度
変調されたもの」となり、従って、波形観測装置９では
図示の如き「波状の信号」が観測されることになる。図
5（ｂ）の上の図は、光学格子６のにおける光透過部２
１と非透過部２２を拡大して示している。光透過部２１
は光透過部幅：Ｗ１を持ち、非透過部２２は非透過部
幅：Ｗ２を有する。図５（ｂ）の下図は、光学格子6の
走査により得られた波状の信号２５を示している。上記
の如く、レーザビーム５に対し光学格子６を走査する
と、レーザビーム５は光学格子６の光透過部２１と非透
過部２２とを交互に通過することにより強度変調され、
光学格子６を透過したレーザ光の光量は、図５（ｂ）の
波状の信号２５のように周期的に変化し、信号変化の一
周期ごとの最大値：Ｐmaxは、光学格子６の光透過部２
１の中心２３に、最小値：Ｐminは光学格子６の遮光部
分２２の中心２４にそれぞれ対応して現れる。波状の信
号２５の１周期は、光学格子６の光透過部２１から非透
過部２２までの周期長さ：Ｈに対応し、最大値：Ｐmax
と最小値：Ｐminの間隔は（Ｈ／２）に対応する。図５
（ａ）に示した、光透過部２１の幅：Ｗ１と非透過部２
２の幅：Ｗ２を、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ０とすると、光学格子
６を透過したレーザ光５の「正弦波状の光量変化」の最
大値：Ｐmax、最小値：Ｐminを用いて、レーザビーム５
の光スポット径：ｄは「ｄ＝（２．２×Ｐmin／Ｐmax＋
１）×Ｗ０」で与えられ、光スポット径：ｄの値は
「１．３Ｗ≦ｄ≦２．７Ｗ」の範囲で、理論的に１％の
誤差となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図３は、この発明のビーム径測定
方法を、図5と同様「集束ビーム形態」のレーザビーム
５に対して行う場合の実施の形態を示している。煩雑を
避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについて
は、図５におけると同一の符号を用いている。図３
（ａ）に符号６Ａで示す「光学格子」は、格子方向（図
面に直交する方向）をレーザビーム５の進行方向に直交
させ、格子配列方向を上記進行方向に対して図示の傾き
角：θで傾けて配備されている。図３（ｂ）の上図は、
光学格子６Ａを「レーザビーム５の進行方向に直交する
平面」に射影した状態を示す。光学格子６Ａの非格子部
分（光透過部）２１の光透過部幅は、格子部分（非透過
部）２２の非透過部幅と等しく、これらの幅は上記平面
への射影状態において幅：Ｗを有する。従って、実際の
光透過部幅・非透過部幅は「Ｗ／ｓｉｎθ」である。図
３（ａ）の状態において、光学格子６Ａを図の下方へ向
けて一定速度で変位させると、光学格子６Ａの傾き角：
θに応じて、格子列がレーザビーム５を横切る位置がレ
ーザビーム５の進行方向に変位する。即ち、光学格子６
Ａが図３（ａ）下方へ距離：Ｌだけ変位すると「格子列
がレーザビーム５を横切る位置」は、レーザビーム５の
移動方向へ「Ｌ・ｔａｎθ」だけ変位することになる。

【００１０】光学格子６Ａの変位に伴い格子列がレーザ
ビーム５を横切る位置がレーザビーム５の進行方向へ変
位し、上記横切る位置におけるビーム径が増大すること
に伴い、図３（ｂ）下図に示すように、波形観察装置９
で観測される波状の信号２５Ａは波の振幅が次第に減少
する。即ち、上記横切る位置におけるビーム径が増大す
るに従い（図３（ｂ）下図の右方へ行くに従い）、波状
の信号２５Ａの最大値：Pmaxは次第に減少し、最小値：
Ｐminは次第に増大する。そこで、波状の信号２５Ａに
おける1周期ごとの最大値：Pmaxと最小値：Ｐminとを順
次に検出し、これら順次の最大値と最小値とにより、ビ
ーム径を、演算：ｄ＝（２．２×Ｐmin／Ｐmax＋１）×Ｗにより算出する。即ち、最大値：Ｐmaxを順番にＰmax
(1),Ｐmax(2),..,Ｐmax(I),..,Ｐmax(n)とし、最小値：
Ｐminを順番にＰmin(1),Ｐmin(2),..,Ｐmin(I),..,Ｐmi
n(n-1)とし、ビーム径：ｄ(ｉ)を演算：ｄ(ｉ)＝（２．２×Ｐmin(i)／Ｐmax(i)＋１）×Ｗおよび、ｄ(ｉ)＝（２．２×Ｐmin(i)／Ｐmax(i-1)＋１）×Ｗで演算する(i=1〜(n-1))と、全部で（ｎ−１）個のビー
ム径データが得られる。上記２つの式で算出されるｄ
(ｉ)を使用すると２（ｎ−１）個のビーム形データが得
られる。このように得られたビーム径を、光学格子６Ａ
の光透過部２１と非透過部２２の境界部のビーム径とす
る。

【００１１】図３の実施の形態では、上記ｉの増加とと
もにＰmax(i)は減少し、Ｐmin(i)は増大するので、Ｐmi
n(i)／Ｐmax(i)は全体としてｉとともに増大し、ｄ(ｉ)
も増大する。これらビーム径データの個々が得られる
「格子列がレーザビーム５を横切る位置」は、光学格子
6Ａの初期位置と傾き角：θと、格子ピッチ：Ｗ／ｓｉ
ｎθが定まれば一義的に定まるので、レーザビーム５の
進行方向における（ｎ−１）個の位置におけるビーム径
を一度に測定することができる。即ち、図３に実施の形
態を示したビーム形測定方法は、レーザビーム５の進行
方向における複数箇所で、レーザビーム５のビーム径を
測定する方法であって、所定ピッチの格子列を有する光
学格子６Ａの格子配列方向を、ビーム径を測定すべきレ
ーザビーム５の進行方向に対して傾けるとともに、格子
方向をレーザビームの進行方向に略直交させ、レーザビ
ーム５の進行方向と格子配列方向とがなす平面内におい
て、レーザビーム５の進行方向に略直交する方向へ、レ
ーザビーム５と光学格子６Ａとを相対的に変位せしめる
ことにより、光学格子６Ａの格子列がレーザビーム５を
横切る位置をレーザビームの進行方向に変化させ、光学
格子６Ａの格子列により強度変調されたレーザ光を受光
素子７により受光して波状の信号を得、この波状の信号
における1周期ごとの最大値と最小値とを順次に検出
し、これら順次の最大値と最小値とにより、格子列がレ
ーザビームを横切る順次の位置におけるビーム径を演算
により算出するビーム径測定方法である。

【００１２】図４は、ビーム径測定方法の実施の別形態
を説明するための図である。この実施の形態は、光走査
装置４において「書込み」を行うための偏向レーザビー
ム５のビーム径を「光スポット」に対応するビームウエ
スト位置の近傍の複数箇所で測定する方法である。図４
に略示されている光走査装置４は、光源である半導体レ
ーザ１からのレーザビームの光束形態を、図示されない
カップリングレンズとシリンダレンズとにより形態変換
し、回転多面鏡２の偏向反射面の近傍に主走査方向に長
い線像に結像させ、回転多面鏡２の回転により偏向する
偏向レーザビーム５を走査結像レンズ３２により、被走
査面上に光スポットとして集光させて光走査を行う装置
である。図４に示す実施の形態では、被走査面の近傍に
おいて、走査結像レンズ３２の光軸近傍における偏向レ
ーザビーム５のビーム径を複数箇所で測定する。この実
施の形態においては、測定位置に光学格子６Ａ（図４の
実施の形態におけるものと同様のものである）を固定的
に配備し、その背後に受光素子７を配備する。そして、
偏向レーザビーム５により光学格子６Ａを走査し、受光
素子7の出力を増幅器８で増幅した信号を波形観測装置
９で観測して得られる波状の信号における1周期ごとの
最大値と最小値とを順次に検出し、これら順次の最大値
と最小値とにより、格子列がレーザビームを横切る順次
の位置におけるビーム径を前記の演算により算出するこ
とにより、偏向レーザビームの進行方向における複数箇
所のビーム径を得ることができる。即ち、波形観測装置
９により観測された波状の信号をコントローラ１０に取
り込んで、前述の演算を実行し、その結果をアウトプッ
ト機器（モニタやプリンタ等）１１に出力することによ
り、測定結果を知ることができる。図３の実施の形態で
は、レーザビーム５を固定し、光学格子６Ａを変位させ
ているが、図４の実施の形態では、固定させた光学格子
6Ａに対して偏向レーザビームを走査している。このよ
うに、測定に際しては光学格子とレーザビームの何れを
変位させてもよく、両者を同時に変位させてもよい。即
ち「レーザビーム５と光学格子６Ａとを相対的に変位せ
しめる」ことにより、光学格子６Ａの格子列がレーザビ
ーム５を横切る位置をレーザビームの進行方向に変化さ
せることができれば良い。なお、図４の実施の形態の場
合、偏向レーザビーム５は回転的に変位するので、光学
格子６Ａとレーザビームの相対的な変位方向は、厳密に
は「レーザビームの進行方向に直交する方向」ではない
が、例えば、ビーム径として７０μｍ前後を測定する場
合、光学素子６Ａにおける上記幅：Ｗ＝４０μｍ程度
で、格子形成幅における格子配列数は４０〜５０程度で
あり、光学格子６Ａにおける「格子部分の配列長さ」は
３〜４ｍｍ程度で十分であるので、この程度の格子配列
幅の範囲では、偏向レーザビーム５が光学格子6Ａを走
査する範囲では、両者の相対的な移動方向は実質的にレ
ーザビームの進行方向に直交する方向であるとして差し
支えない。必要とあれば、偏向レーザビームの偏向角に
応じて、上記幅：Ｗを補正して演算を行い、測定制度を
高めることもできる。図４の例では、偏向レーザビーム
５の偏向角０の近傍での測定であるが、光学格子６Ａと
受光素子７との配備位置を変えることにより、任意の偏
向角においても測定が可能であることは言うまでも無
い。なお、上述したように、演算で算出されるビーム
径：ｄは「１．３Ｗ≦ｄ≦２．７Ｗ」の範囲で理論的に
１％の誤差となるのであるから、光学格子６Ａは「レー
ザビームの進行方向に直交する平面に射影された格子部
分幅および非格子部分幅：Ｗが、レーザビームにおける
ビーム径：ｄの測定範囲に対して、１．３Ｗ≦ｄ≦２．７Ｗとなるように設定するのが好ましい。

【００１３】図１は、この発明のビーム径測定装置の実
施の1形態を説明するための図である。この形態では、
レンズ31により集束される集束ビーム形態のレーザビー
ム５のビームウエスト位置近傍における複数箇所のビー
ム径が測定される。図１（ａ）において、測定対象とな
るレーザビーム５は空間的には固定的で、受光素子７
は、レーザビーム5の進行方向のレーザビームを受光で
きる位置に配備される。図１（ｂ）において符号１２で
示す「光学格子部材」は、円形状の回転平板で光学格子
６Ｂを形成され、光学格子６Ｂから離れた位置に回転中
心１２Ａを有する。そして図１（ａ）に示すように、回
転中心１２Ａを通り、回転平板の法線方向に対して傾い
た回転軸１２Ｂにより軸支されている。なお、この実施
の形態において光学格子部材１２はガラスの平行平板
で、光学格子６Ｂは「金属蒸着膜のパターニング」によ
り平板面に形成され、形態的には先に説明した光学格子
６Ａと同様のもので、格子部分幅・非格子部分幅：Ｗ
は、レーザビーム５におけるビーム径：ｄの測定範囲に
応じて「１．３Ｗ≦ｄ≦２．７Ｗ」を満足するように定
められている。符号Ｍで示す「変位手段」としてのモー
タは、回転軸１２Ｂにより光学格子部材１２を回転させ
る。すると、回転軸１２Ｂと光学格子部材１２の法線と
が合致していないため、回転される光学格子部材１２に
は「あおり」が生じ、光学格子部材１２がレーザビーム
５を横切る位置が、光学格子部材１２の回転に連れて、
レーザビーム５の進行方向に変化する。このため、光学
格子部材１２の回転により、光学格子６Ｂはレーザビー
ム５の進行方向に略直交する方向へ変位しつつ、光学格
子６Ｂの格子列がレーザビーム５を横切る位置がレーザ
ビーム５の進行方向に変化する。従って、レーザビーム
５を光学格子６Ｂが横切るときの受光素子7の出力を増
幅器８で増幅して波形観測装置９で波状の信号を観測
し、観測された波状の信号のデータ（波状の信号をサン
プリングしてデータ化したもの）をコントローラ９（演
算処理装置（ＣＰＵ）や各種の制御回路等）で取りこ
み、前述の演算を実行し、レーザビーム５の進行方向の
複数箇所におけるビーム径をアウトプット機器１１に出
力することにより測定結果を得ることができる。図2
に、この発明のビーム径測定装置の実施の別形態を示
す。この実施の形態においても、図1の実施の形態にお
けると同じ光学格子部材１２が用いられている。上に述
べたように、光学格子部材１２はガラスの平行平板の板
面に、金属蒸着膜のパターニングにより光学格子６Ｂを
形成されたものであるから、光学格子６Ｂの格子部分は
「光反射部」であるとともに「非透過部」であり、非格
子部分は「非反射部」であるとともに「光透過部」であ
る。そこで、図2の実施の形態においては、光学格子６
Ｂにより反射されたレーザ光を受光素子７により受光す
るように構成した。他の部分は、図1に示した実施の形
態と同様である。

【００１４】即ち、図1、図２に実施の形態を示したビ
ーム測定装置は、レーザビームの進行方向における複数
箇所でレーザビームのビーム径を測定する装置であっ
て、所定ピッチの格子列による光学格子６Ｂを有し、ビ
ーム径を測定すべきレーザビーム５の進行方向に対して
光学格子の格子配列方向を傾け、格子方向をレーザビー
ムの進行方向に略直交させて配備される光学格子部材１
２と、レーザビーム５の進行方向と格子配列方向とがな
す平面内において、レーザビームの進行方向に略直交す
る方向へ、レーザビーム５と光学格子６Ｂとを相対的に
変位させることにより、光学格子６Ｂの格子列がレーザ
ビーム５を横切る位置を、レーザビームの進行方向に変
化させる変位手段Ｍ、１２Ｂと、光学格子の格子列によ
り強度変調されたレーザ光を受光して波状の信号を得る
ための受光手段７，８と、この受光手段７，８により得
られる波状の信号を観測し、波状の信号における1周期
ごとの最大値と最小値とを順次に検出し、これら順次の
最大値と最小値とにより、格子列がレーザビーム５を横
切る順次の位置におけるビーム径を演算により算出する
観測・演算手段９，１０とを有する、レーザビームのビ
ーム径測定装置（請求項２）である。そして、図1に実
施の形態を示したビーム径測定装置は、光学格子部材１
２における光学格子６Ｂの格子部分が非透過部、非格子
部分が光透過部であって、受光手段７は、光学格子６Ｂ
を透過したレーザ光を受光し（請求項３）、図２に実施
の形態を示したビーム径測定装置は、光学格子部材１２
における光学格子６Ｂの格子部分が光反射部、非格子部
分が非反射部であって、受光手段７は、光学格子６Ｂで
反射されたレーザ光を受光する（請求項４）。さらに、
図1および図２に実施の形態を示したビーム形測定装置
においては、光学格子部材１２における光学格子６Ｂ
は、レーザビームの進行方向に直交する平面に射影され
た格子部分幅および非格子部分幅が共にＷで、レーザビ
ームにおけるビーム径：ｄの有効測定範囲を「１．３Ｗ
≦ｄ≦２．７Ｗ」とした測定装置であり（請求項５）、
光学格子部材１２は、光学格子６Ｂを有する回転平板
で、光学格子６Ｂから離れた位置に回転中心１２Ａを有
し、回転中心１２Ａを通り、光学格子６Ｂの格子面の法
線方向に対して傾いた回転軸１２Ｂにより軸支され、変
位手段Ｍは、回転軸１２Ｂにより回転平板を回転させる
ことにより、レーザビーム５の進行方向に略直交する方
向へ光学格子６Ｂを変位させ、光学格子６Ｂの格子列が
レーザビーム５を横切る位置をレーザビーム５の進行方
向に変化させるように構成されたビーム径測定装置であ
る（請求項６）。なお、図１、図２の実施の形態の変形
として、回転平板１２は「その中心を通り回転平板の法
線に平行な回転軸」で軸支し、光学格子６Ｂは「その格
子面の法線方向が上記回転軸に対して傾く」ように、回
転平板１２に保持させてもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば「レーザビームのビーム径測定方法および装置」を実
現できる。この発明のビーム測定方法および装置によれ
ば、上に説明したようにレーザビームの進行方向の複数
箇所におけるビーム径を１度の測定で容易かつ確実に測
定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ビーム径測定装置の実施の１形態を説明するた
めの図である。

【図２】ビーム径測定装置の実施の別形態を説明するた
めの図である。

【図３】ビーム径測定方法の実施の１形態を説明するた
めの図である。

【図４】ビーム径測定方法の実施の別形態を説明するた
めの図である。

【図５】光学格子によるビーム径測定の原理を説明する
ための図である。

【符号の説明】

５測定対象としてのレーザビーム６Ｂ光学格子７受光素子８増幅器（受光素子７と共に受光手段を構成す
る）９波形観測装置１０コントローラ（波形観測装置９と共に、観測・
演算手段を構成する）１２光学格子部材１２Ａ回転中心１２Ｂ回転軸Ｍモータ（変位手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザビームの進行方向における複数箇所
で、上記レーザビームのビーム径を測定する方法であっ
て、所定ピッチの格子列を有する光学格子の格子配列方向
を、ビーム径を測定すべきレーザビームの進行方向に対
して傾けるとともに、格子方向をレーザビームの進行方
向に略直交させ、上記レーザビームの進行方向と上記格子配列方向とがな
す平面内において、上記レーザビームの進行方向に略直
交する方向へ、上記レーザビームと上記光学格子とを相
対的に変位せしめることにより、上記光学格子の格子列
が上記レーザビームを横切る位置を上記レーザビームの
進行方向に変化させ、上記光学格子の格子列により強度変調されたレーザ光を
受光素子により受光して波状の信号を得、この波状の信
号における1周期ごとの最大値と最小値とを順次に検出
し、これら順次の最大値と最小値とにより、上記格子列が上
記レーザビームを横切る順次の位置におけるビーム径を
演算により算出することを特徴とする、レーザビームの
ビーム径測定方法。
【請求項２】レーザビームの進行方向における複数箇所
で、上記レーザビームのビーム径を測定する装置であっ
て、所定ピッチの格子列による光学格子を有し、ビーム径を
測定すべきレーザビームの進行方向に対して上記光学格
子の格子配列方向を傾けるとともに、格子方向をレーザ
ビームの進行方向に略直交させて配備される光学格子部
材と、上記レーザビームの進行方向と上記格子配列方向とがな
す平面内において、上記レーザビームの進行方向に略直
交する方向へ、上記レーザビームと上記光学格子とを相
対的に変位させることにより、上記光学格子の格子列が
上記レーザビームを横切る位置を、上記レーザビームの
進行方向に変化させる変位手段と、上記光学格子の格子列により強度変調された上記レーザ
光を受光して波状の信号を得るための受光手段と、この受光手段により得られる波状の信号を観測し、波状
の信号における1周期ごとの最大値と最小値とを順次に
検出し、これら順次の最大値と最小値とにより、上記格
子列が上記レーザビームを横切る順次の位置におけるビ
ーム径を演算により算出する観測・演算手段とを有する
ことを特徴とする、レーザビームのビーム径測定装置。
【請求項３】請求項2記載のビーム径測定装置におい
て、光学格子部材における光学格子の格子部分が非透過部、
非格子部分が光透過部であって、受光手段は、光学格子を透過したレーザ光を受光するこ
とを特徴とするレーザビームのビーム径測定装置。
【請求項４】請求項2記載のビーム径測定装置におい
て、光学格子部材における光学格子の格子部分が光反射部、
非格子部分が非反射部であって、受光手段は、光学格子で反射されたレーザ光を受光する
ことを特徴とするレーザビームのビーム径測定装置。
【請求項５】請求項２または３または４記載のビーム径
測定装置において、光学格子部材における光学格子は、レーザビームの進行
方向に直交する平面に射影された格子部分幅および非格
子部分幅が共にＷであり、レーザビームにおけるビーム径：ｄの有効測定範囲を、１．３Ｗ≦ｄ≦２．７Ｗとしたことを特徴とするレーザビームのビーム径測定装
置。
【請求項６】請求項2〜５の任意の１に記載のビーム径
測定装置において、光学格子部材は、光学格子を有する回転平板で、上記光
学格子から離れた位置に回転中心を有し、上記回転中心
を通り、上記光学格子の格子面の法線方向に対して傾い
た回転軸により軸支され、変位手段は、上記回転軸により回転平板を回転させるこ
とにより、レーザビームの進行方向に略直交する方向
へ、上記光学格子を変位させ、上記光学格子の格子列が
上記レーザビームを横切る位置を、上記レーザビームの
進行方向に変化させることを特徴とするレーザビームの
ビーム径測定装置。