JPS60119423A - 光ビ−ムの強度分布計測装置 - Google Patents
光ビ−ムの強度分布計測装置Info
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- JPS60119423A JPS60119423A JP58225421A JP22542183A JPS60119423A JP S60119423 A JPS60119423 A JP S60119423A JP 58225421 A JP58225421 A JP 58225421A JP 22542183 A JP22542183 A JP 22542183A JP S60119423 A JPS60119423 A JP S60119423A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims description 16
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 4
- 238000004867 photoacoustic spectroscopy Methods 0.000 claims description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
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- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Classifications
-
- 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
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/38—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using extension or expansion of solids or fluids
- G01J5/42—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using extension or expansion of solids or fluids using Golay cells
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光ビームの強度分布測定装置、特に光音響分
光法が適用可能な光ビームの強度分布測定装置に関する
。
光法が適用可能な光ビームの強度分布測定装置に関する
。
従来、光ビームの強度分布測定には、例えばピンホール
等を有する測定面の走査光を光検出器で把捉して光ビー
ムの強度分布を測定する光学系を用いてきた。即ち、第
１図に示すように、光ビーム１内の測定面２の上に、ピ
ンホール又はスリット４を設け、これを通過した光を測
定面の背後に配置した光検出器５で捉えてその位置にお
ける光ビームの強度とし、この測定面２を矢印乙の方向
に走査することにより、第２図に示すような光ビームの
強度分布を測定していた。
等を有する測定面の走査光を光検出器で把捉して光ビー
ムの強度分布を測定する光学系を用いてきた。即ち、第
１図に示すように、光ビーム１内の測定面２の上に、ピ
ンホール又はスリット４を設け、これを通過した光を測
定面の背後に配置した光検出器５で捉えてその位置にお
ける光ビームの強度とし、この測定面２を矢印乙の方向
に走査することにより、第２図に示すような光ビームの
強度分布を測定していた。
しかし光ビームの強度分布を高分解能をもって測定する
には、ピンホール径またはスリット幅を微小にする必要
があり、そのため、光検出器の感度を十分に高め、しか
も光ビームが常に光検出器に垂直に入射するように、入
射方向の調節も考慮しなければならなかった。しかし、
この場合、前記ピンホール径やスリット幅を余り小さく
すると、光の回折により、検出器内へ光が届かず、測定
困難になる欠点を含んでいる。
には、ピンホール径またはスリット幅を微小にする必要
があり、そのため、光検出器の感度を十分に高め、しか
も光ビームが常に光検出器に垂直に入射するように、入
射方向の調節も考慮しなければならなかった。しかし、
この場合、前記ピンホール径やスリット幅を余り小さく
すると、光の回折により、検出器内へ光が届かず、測定
困難になる欠点を含んでいる。
また、白色光に対して、各波長ごとの光ビーム径を測定
するには、光路中に特定波長選択性のフィルタを入れる
か、光検出器自体の分光感度特性を異にする検出器を所
要数用意し、所望により選択的に使用する必要があり、
これは計測誤差の原因となるものが多く、精度の高い測
定が困難であった。
するには、光路中に特定波長選択性のフィルタを入れる
か、光検出器自体の分光感度特性を異にする検出器を所
要数用意し、所望により選択的に使用する必要があり、
これは計測誤差の原因となるものが多く、精度の高い測
定が困難であった。
本発明は従来技術における上述の回折による影響を除去
し、さらに光ビームの入射方向を特に考慮することなく
、光ビームの強度分布を計測する手段を提供することを
目的とする。
し、さらに光ビームの入射方向を特に考慮することなく
、光ビームの強度分布を計測する手段を提供することを
目的とする。
以下に、本発明の実施例およびその変形実施例を示す附
図を参照しつつ本発明を説明する。
図を参照しつつ本発明を説明する。
第６図は本発明に係る光ビームの強度分布計測装置の１
実施例の構成図で、被測定光ビーム１の強度分布を測定
する断面２は矢印６で示す方向に走査運動が可能で、光
検出セルが、吸収のほとんど無い例えば石英ガラスで造
られた窓と、試料セル９と、マイクロホン１０によって
構成される。
実施例の構成図で、被測定光ビーム１の強度分布を測定
する断面２は矢印６で示す方向に走査運動が可能で、光
検出セルが、吸収のほとんど無い例えば石英ガラスで造
られた窓と、試料セル９と、マイクロホン１０によって
構成される。
試料セル９には空気その他の試料気体が封入されて後述
す光音響特性を発揮させる媒体を形成する。
す光音響特性を発揮させる媒体を形成する。
この試料セル９内には測定断面２−トに対象光ビームに
適合した吸収物質１１が配設される。ここに６はチョッ
パーで一般に光ビームが試料セル９に入射する前方７に
配置され選択される所定周波数をもって光ビームを断続
する。チョッパーの変調信号およびマイクロホン１０か
らの信号は、ロックインアンプ１２に送られ、該ロック
インアンプはレコーダ１６に接続されている。
適合した吸収物質１１が配設される。ここに６はチョッ
パーで一般に光ビームが試料セル９に入射する前方７に
配置され選択される所定周波数をもって光ビームを断続
する。チョッパーの変調信号およびマイクロホン１０か
らの信号は、ロックインアンプ１２に送られ、該ロック
インアンプはレコーダ１６に接続されている。
一般に物質が光を吸収して音響的反応を示す現象である
光音響効果は、該物質が光を吸収することにより、局部
的に温度が上昇し、それが圧力として物質中を伝搬する
ことであって、第４図にその基本原理を示す。変調され
た入射光ビーム１は、吸収物質に当り吸収されろ（プロ
セスＡ）。このエネルギーは無放射緩和過程により断続
的な熱を発生し、物質中を熱波として伝搬する（プロセ
スＢ）。物質表面に達した熱波は、接する気体を断続的
に熱し、音波を発生する（プロセスＣ）。又、物質中を
伝わる熱波は弾性波に変換され試料Ｍ内を伝搬する（プ
ロセス１））。
光音響効果は、該物質が光を吸収することにより、局部
的に温度が上昇し、それが圧力として物質中を伝搬する
ことであって、第４図にその基本原理を示す。変調され
た入射光ビーム１は、吸収物質に当り吸収されろ（プロ
セスＡ）。このエネルギーは無放射緩和過程により断続
的な熱を発生し、物質中を熱波として伝搬する（プロセ
スＢ）。物質表面に達した熱波は、接する気体を断続的
に熱し、音波を発生する（プロセスＣ）。又、物質中を
伝わる熱波は弾性波に変換され試料Ｍ内を伝搬する（プ
ロセス１））。
前記第１実施例の構成において、光ビーム１は、光チョ
ツノξ−６の断面位置７において、該チョツノ々−によ
り周期的な断続光に変調され、この変調された光ビーム
は、石英ガラス窓８を通り、試料セル９を経て、セル内
に配置された所定の吸収物質１１に当る。吸収物質によ
って光が吸収され、そのエネルギーは上記の如く断続的
な熱となり、吸収物質表面から放出される。この断続的
な熱により試料セル内の気体は断続的に圧力変化し、マ
イクロホンにより音として検出される。この光音響信号
の強度は、吸収物質に照射される光ビーム強度に比例す
ることが理論的にも確かめられている。従って、吸収物
質１１の位置を光ビーム測定面２上を６の方向のように
移動させると、それぞれの位置に対応した光ビーム強度
が得られろ。このようにしてめられる光音響信号は光変
調される変調周波数に等しいので、この光変調信号を参
照信号としてロックインアンプ１２を通し、増幅するこ
とができる。これを走査位置に対応してプロットすれば
、光ビーム強度分布をめることができる。
ツノξ−６の断面位置７において、該チョツノ々−によ
り周期的な断続光に変調され、この変調された光ビーム
は、石英ガラス窓８を通り、試料セル９を経て、セル内
に配置された所定の吸収物質１１に当る。吸収物質によ
って光が吸収され、そのエネルギーは上記の如く断続的
な熱となり、吸収物質表面から放出される。この断続的
な熱により試料セル内の気体は断続的に圧力変化し、マ
イクロホンにより音として検出される。この光音響信号
の強度は、吸収物質に照射される光ビーム強度に比例す
ることが理論的にも確かめられている。従って、吸収物
質１１の位置を光ビーム測定面２上を６の方向のように
移動させると、それぞれの位置に対応した光ビーム強度
が得られろ。このようにしてめられる光音響信号は光変
調される変調周波数に等しいので、この光変調信号を参
照信号としてロックインアンプ１２を通し、増幅するこ
とができる。これを走査位置に対応してプロットすれば
、光ビーム強度分布をめることができる。
吸収物質の大きさは自由に選択でき、小さくすることに
よって分解能を上げることができ、例えば０．１μｍの
広がりをもたせれば０．１μｍと々る。
よって分解能を上げることができ、例えば０．１μｍの
広がりをもたせれば０．１μｍと々る。
捷だ、測定したい波長に応じ、吸収特性の適合する物質
を選ぶことにより、任意の波長における光ビーム強度分
布、及びビーム径を測定することができる。
を選ぶことにより、任意の波長における光ビーム強度分
布、及びビーム径を測定することができる。
さらに、第５図に示すように、吸収物質１１を点装置と
せずに、光検出セル内の光ビーム測定面２上に、直線状
に配置し、該配列直線１１と直角方向乙に走査すれば、
従来のスリット使用の測定と同様な成果が得られる。こ
の場合、線幅の微細化により、開側分解能が向上される
。
せずに、光検出セル内の光ビーム測定面２上に、直線状
に配置し、該配列直線１１と直角方向乙に走査すれば、
従来のスリット使用の測定と同様な成果が得られる。こ
の場合、線幅の微細化により、開側分解能が向上される
。
光チョツ・ミー６の断続面７は、試料セル９入射前なら
ば任意に選定できる。光チョツノぐ−６の断続波長の変
調、光音響出力信号、および走査動作なコンピューター
制御により測定系を補正してさらに精度の高い処理が可
能である。
ば任意に選定できる。光チョツノぐ−６の断続波長の変
調、光音響出力信号、および走査動作なコンピューター
制御により測定系を補正してさらに精度の高い処理が可
能である。
第６図は、本発明ににる光ビームの強度分布計測装置の
別種実施例を示し、光音響信号の検出手段どして第１実
施例の如くマイクロホンを用いずに圧電素子を用いた構
造をもつ。この装置において変調された被測定光ビーム
１の測定断面２上に吸収物質１１をおき、その後ろに後
板１４、圧電素子１５を順次配置する。吸収物質１１に
にり吸収された光エネルギーにより、発生した断続的な
熱は、吸収物質１１及び後板１４を伝わるうちに弾性エ
ネルギーに変換され、圧電素子１５により検出される。
別種実施例を示し、光音響信号の検出手段どして第１実
施例の如くマイクロホンを用いずに圧電素子を用いた構
造をもつ。この装置において変調された被測定光ビーム
１の測定断面２上に吸収物質１１をおき、その後ろに後
板１４、圧電素子１５を順次配置する。吸収物質１１に
にり吸収された光エネルギーにより、発生した断続的な
熱は、吸収物質１１及び後板１４を伝わるうちに弾性エ
ネルギーに変換され、圧電素子１５により検出される。
この光音響信号は光ビーム強度に比例するので、平面２
上を方向乙のように走査することにより、光ビーム強度
分布を測定することができる。このとき、吸収物質１１
の捷わりは反射物質１６でかこむことにより、他の部分
による吸収の影響をとりのそくことができる。又、後板
１４は必ずしも必要でなく、１６と一体化してもよい。
上を方向乙のように走査することにより、光ビーム強度
分布を測定することができる。このとき、吸収物質１１
の捷わりは反射物質１６でかこむことにより、他の部分
による吸収の影響をとりのそくことができる。又、後板
１４は必ずしも必要でなく、１６と一体化してもよい。
この方法に」：れば、マイクロホン法では考慮する必要
があったガラス窓８の影響は無視することができる。
があったガラス窓８の影響は無視することができる。
吸収物質を第７図のような層構造にして、各層ごとに分
光吸収特性の異なった物質１１ａ−ｃを配置すれば、各
波長の信号を同時にとることができ、この場合各層にお
ける光音響信号は、各層から圧電素子１５捷での距離に
対応した位相遅れが生ずるため、それらを分離して測定
することができる。
光吸収特性の異なった物質１１ａ−ｃを配置すれば、各
波長の信号を同時にとることができ、この場合各層にお
ける光音響信号は、各層から圧電素子１５捷での距離に
対応した位相遅れが生ずるため、それらを分離して測定
することができる。
又、第８図のように、層ごとに吸収物質１１ｄ〜１１の
位置を変えてやれば、光ビーム内を走査すること々く、
位相遅れ成分から、各場所における強度分布を測定する
ことができる。
位置を変えてやれば、光ビーム内を走査すること々く、
位相遅れ成分から、各場所における強度分布を測定する
ことができる。
吸収層の厚さが、強度分布位置分解能より小さければ深
さ方向による測定断面からの影響は問題ない。
さ方向による測定断面からの影響は問題ない。
本発明は、以上述べた如く構成されかつ作用す７−
るから、光ビームの強度分布を、ビーム内に配置された
吸収物質の大きさのオーダー１で高分解能をもって、光
の回折の影響や光ビームの入射方向の如何に拘らず計測
でき、しかも吸収物質の吸収特性を選択配置することに
より、白色光の場合においても光ビーム強度分布を簡単
（で測定することかり能になった。さらに吸収物質の配
列パターンを適当に選定することにより、光ビーム内を
走査せずに、ビーム内の各部位における光ビームの強度
分布の測定感度および操作性が向上でき、ビームの形状
、性格を性能」二の基底とする光計測分野、ＯＡ機器等
の精度向上に顕著な効果を奏する。
吸収物質の大きさのオーダー１で高分解能をもって、光
の回折の影響や光ビームの入射方向の如何に拘らず計測
でき、しかも吸収物質の吸収特性を選択配置することに
より、白色光の場合においても光ビーム強度分布を簡単
（で測定することかり能になった。さらに吸収物質の配
列パターンを適当に選定することにより、光ビーム内を
走査せずに、ビーム内の各部位における光ビームの強度
分布の測定感度および操作性が向上でき、ビームの形状
、性格を性能」二の基底とする光計測分野、ＯＡ機器等
の精度向上に顕著な効果を奏する。
第１図は、従来型の光ビームの強度分布測定装置の構成
を示す概要図、第２図は、光ビームの強度分布形態、第
６図は、本発明による光ビームの強度測定装置の１実施
例の構成図、第４図は、光音響効果の原理図、第５図は
、直線状に配置した吸収物質を含む測定部の図、第６図
は、光ビームのエネルギー検出手段に圧電素子を用いた
本発明８− による装置の実施例、第７図は、白色光の光ビームの強
度を同時に測定する本発明による装置における吸収物質
の配置例、第８図は、機械的走査を行わずに光ビームの
強度分布の測定が可能外吸収物質の配列パターンを示す
。 １ 光ビーム ２ 測定断面 ４・ピンホールまたはスリット ５ 光検出器６・・・
光チヨツパ−７チョッソ面 ８・・・透明板 ９・・・試料セル １０・・マイクロホン １１吸収物質 １２・ ロックインアン−１’ １３・・レコーダー１
４・・・後板 １５・・圧電素子 １６・・・反射物質 １ 第１図 第２図 第３図
を示す概要図、第２図は、光ビームの強度分布形態、第
６図は、本発明による光ビームの強度測定装置の１実施
例の構成図、第４図は、光音響効果の原理図、第５図は
、直線状に配置した吸収物質を含む測定部の図、第６図
は、光ビームのエネルギー検出手段に圧電素子を用いた
本発明８− による装置の実施例、第７図は、白色光の光ビームの強
度を同時に測定する本発明による装置における吸収物質
の配置例、第８図は、機械的走査を行わずに光ビームの
強度分布の測定が可能外吸収物質の配列パターンを示す
。 １ 光ビーム ２ 測定断面 ４・ピンホールまたはスリット ５ 光検出器６・・・
光チヨツパ−７チョッソ面 ８・・・透明板 ９・・・試料セル １０・・マイクロホン １１吸収物質 １２・ ロックインアン−１’ １３・・レコーダー１
４・・・後板 １５・・圧電素子 １６・・・反射物質 １ 第１図 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被測定光ビームを断続的に遮断する手段と、光ビー
ム内に配置された吸収物質によって吸収されたエネルギ
ーを、熱的に検出する手段とを備えたことを特徴とする
光ビームの強度分布計測装置。 ２ エネルギーを熱的に検出する前記手段が、マイクロ
ホンセルによる光音響分光手法を含む特許請求の範囲第
１項記載の光ビームの強度分布計測装置。 ６、 エネルギーを熱的に検出する前記手段が、圧電素
子による光音響分光手法を含む特許請求の範囲第１項記
載の光ビームの強度分布計測装置。 ４ それぞれ分光吸収特性を異にする前記吸収物質を配
置し、被測定光ビームの各波長に対応した強度分布が同
時に測定可能である特許請求の範囲第１項記載の光ビー
ムの強度分布計測装置。 ５ 光ビーム内における前記吸収物質が任意に選択配置
可能であり、これにより向上された測定感度および操作
性が得られる特許請求の範囲第１項記載の光ビームの強
度分布計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58225421A JPS60119423A (ja) | 1983-12-01 | 1983-12-01 | 光ビ−ムの強度分布計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58225421A JPS60119423A (ja) | 1983-12-01 | 1983-12-01 | 光ビ−ムの強度分布計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60119423A true JPS60119423A (ja) | 1985-06-26 |
Family
ID=16829102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58225421A Pending JPS60119423A (ja) | 1983-12-01 | 1983-12-01 | 光ビ−ムの強度分布計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60119423A (ja) |
-
1983
- 1983-12-01 JP JP58225421A patent/JPS60119423A/ja active Pending
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