JPS6239691B2 - - Google Patents
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- JPS6239691B2 JPS6239691B2 JP3872980A JP3872980A JPS6239691B2 JP S6239691 B2 JPS6239691 B2 JP S6239691B2 JP 3872980 A JP3872980 A JP 3872980A JP 3872980 A JP3872980 A JP 3872980A JP S6239691 B2 JPS6239691 B2 JP S6239691B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
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
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/4257—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はレーザ光のビーム径測定装置に関す
る。
る。
レーザ光は光通信、POS等の分野において利用
されているが、その光学系を構成する様々な装置
例えばレーザ光伝達媒体等にあつては、レーザビ
ームの径を正確に知り、これに応じた設計をする
必要があるため、従来よりビーム径を簡単迅速に
測定できる装置の開発が望まれている。このよう
なレーザ光のビーム径測定にあつては、従来ピン
ホールやナイフエツジ或は透明板に黒色の縞を多
数形成してなるロンキー板をレーザ光光路に置
き、その通過光を光検出器で検出し、その出力信
号の最大値と最小値を比較する方法が採用されて
いる。しかしながらかかる測定方法にあつては、
例えばピンホールの場合多数の径の異なるものを
用い、それぞれ通過光強度を測定していくもので
あるから操作が面倒であり、測定に時間がかかる
こと及び多数のピンホールを設けた遮蔽板が必要
であること、さらにレーザ光の出力変動により誤
差を生じ、正確なビーム径の測定ができないとい
う欠点があつた。
されているが、その光学系を構成する様々な装置
例えばレーザ光伝達媒体等にあつては、レーザビ
ームの径を正確に知り、これに応じた設計をする
必要があるため、従来よりビーム径を簡単迅速に
測定できる装置の開発が望まれている。このよう
なレーザ光のビーム径測定にあつては、従来ピン
ホールやナイフエツジ或は透明板に黒色の縞を多
数形成してなるロンキー板をレーザ光光路に置
き、その通過光を光検出器で検出し、その出力信
号の最大値と最小値を比較する方法が採用されて
いる。しかしながらかかる測定方法にあつては、
例えばピンホールの場合多数の径の異なるものを
用い、それぞれ通過光強度を測定していくもので
あるから操作が面倒であり、測定に時間がかかる
こと及び多数のピンホールを設けた遮蔽板が必要
であること、さらにレーザ光の出力変動により誤
差を生じ、正確なビーム径の測定ができないとい
う欠点があつた。
本発明は、このような欠点を解決するものでレ
ーザ光の出力変動の影響を受けず、かつレーザ光
のビーム径を自動的に測定できる装置を提供する
ものであり、さらに、レーザ光源が正常に発振し
ている状態を検知し、この正常時間にのみ測定を
可能としたものである。
ーザ光の出力変動の影響を受けず、かつレーザ光
のビーム径を自動的に測定できる装置を提供する
ものであり、さらに、レーザ光源が正常に発振し
ている状態を検知し、この正常時間にのみ測定を
可能としたものである。
以下図に基いて本発明実施例を説明する。第１
図において１はレーザ共振器、２はこのレーザ共
振器１の非出力側ミラーから出射されるレーザ光
（破線で示す）が入力する第１光検出器、３はレ
ーザ共振器１の出力側ミラーから出射されるレー
ザ光が入射する第２光検出器で、この第２光検出
器３の前面にはレーザ光遮蔽板４が取りつけら
れ、かつこのレーザ光遮蔽板４の光検出器受光面
に対応する位置には直径約50μの開口５が形成さ
れている。６はモータで、ロープ７により第２光
検出器３にその回転力が伝達される。これにより
第２光検出器３は、レーザ光の進行方向に対し直
角方向Ａに移動され、開口５がレーザ光を横断し
て走査されることとなる。８は、第２光検出器３
を、モータ６による引張り方向とは逆方向に弾性
力を付与するバネである。９，１０はそれぞれ第
１、第２光検出器２，３の出力信号を増幅する増
幅器、２０は、増幅器９の出力を入力端子に、
また、基準レベル信号源２１から出力される基準
レベル信号を入力端子に入力しレベル判定手段
としてはたらく差動増幅器で、増幅器９，１０の
出力側に設けられたスイツチング素子S1，S2をオ
ン・オフ制御する。このスイツチング素子S1，S2
としては、FET等半導体スイツチング素子が使
用できる。１１は、上記増幅器９，１０の出力が
スイツチング素子S1，S2を介して入力される除算
器で、増幅器９，１０の出力をそれぞれE2、E1
とすれば、スイツチング素子閉成時その出力とし
てｋ（E1／E2）（ｋは定数）が得られる。１２は
除算器１１出力のピーク値を検出しこれを保持す
るピーク値保持回路で、除算器出力を微分し、そ
のゼロクロス点を検出することによりピーク値が
判定される。１３は、このピーク値を入力し×１／ｅ２ の操作を行なう乗算器である。ここで付記する
と、通常レーザ光のビーム径は、それがシングル
モードの場合レーザ光強度がピーク値の１／ｅ２＝ 0.189（ｅ＝2.302585）、すなわち最大光強度の
18.9％までをそのビーム径と定義づけられてい
る。すなわち乗算器１３にてレーザビーム径を測
定する際の最小値が与えられることになる。１４
は除算器１１及び乗算器１３の２出力信号が加え
られ両信号の値が等しくなつたとき出力を発する
比較器、１５はモータ６に取りつけられたチヨツ
パでその回転はフオトカプラ１６にて検出され
る。
図において１はレーザ共振器、２はこのレーザ共
振器１の非出力側ミラーから出射されるレーザ光
（破線で示す）が入力する第１光検出器、３はレ
ーザ共振器１の出力側ミラーから出射されるレー
ザ光が入射する第２光検出器で、この第２光検出
器３の前面にはレーザ光遮蔽板４が取りつけら
れ、かつこのレーザ光遮蔽板４の光検出器受光面
に対応する位置には直径約50μの開口５が形成さ
れている。６はモータで、ロープ７により第２光
検出器３にその回転力が伝達される。これにより
第２光検出器３は、レーザ光の進行方向に対し直
角方向Ａに移動され、開口５がレーザ光を横断し
て走査されることとなる。８は、第２光検出器３
を、モータ６による引張り方向とは逆方向に弾性
力を付与するバネである。９，１０はそれぞれ第
１、第２光検出器２，３の出力信号を増幅する増
幅器、２０は、増幅器９の出力を入力端子に、
また、基準レベル信号源２１から出力される基準
レベル信号を入力端子に入力しレベル判定手段
としてはたらく差動増幅器で、増幅器９，１０の
出力側に設けられたスイツチング素子S1，S2をオ
ン・オフ制御する。このスイツチング素子S1，S2
としては、FET等半導体スイツチング素子が使
用できる。１１は、上記増幅器９，１０の出力が
スイツチング素子S1，S2を介して入力される除算
器で、増幅器９，１０の出力をそれぞれE2、E1
とすれば、スイツチング素子閉成時その出力とし
てｋ（E1／E2）（ｋは定数）が得られる。１２は
除算器１１出力のピーク値を検出しこれを保持す
るピーク値保持回路で、除算器出力を微分し、そ
のゼロクロス点を検出することによりピーク値が
判定される。１３は、このピーク値を入力し×１／ｅ２ の操作を行なう乗算器である。ここで付記する
と、通常レーザ光のビーム径は、それがシングル
モードの場合レーザ光強度がピーク値の１／ｅ２＝ 0.189（ｅ＝2.302585）、すなわち最大光強度の
18.9％までをそのビーム径と定義づけられてい
る。すなわち乗算器１３にてレーザビーム径を測
定する際の最小値が与えられることになる。１４
は除算器１１及び乗算器１３の２出力信号が加え
られ両信号の値が等しくなつたとき出力を発する
比較器、１５はモータ６に取りつけられたチヨツ
パでその回転はフオトカプラ１６にて検出され
る。
１７は、フオトカプラ１６からのパルス信号が
加えられたチヨツパ１５の回転数を計数する計数
回路で、この計数回路１７はさらにピーク値保持
回路１２の出力信号によりその計数動作が開始さ
れ、かつ比較器１４の出力信号を受けて計数動作
を停止するよう構成されている。なお上記フオト
カプラ１６のほか、ロータリーエンコーダを使用
してモータ回転数を検出してもよい。１８は一定
の倍率をもつ乗算器で計数回路１７の内容に一定
の定数をかけるもので、この定数は、計数回路入
力パルス数を、第２光検出器３の移動距離に換算
すべく決定される。１９は、乗算器１８にて距離
に変換された値が表示されるデイジタルメータ等
の表示器である。
加えられたチヨツパ１５の回転数を計数する計数
回路で、この計数回路１７はさらにピーク値保持
回路１２の出力信号によりその計数動作が開始さ
れ、かつ比較器１４の出力信号を受けて計数動作
を停止するよう構成されている。なお上記フオト
カプラ１６のほか、ロータリーエンコーダを使用
してモータ回転数を検出してもよい。１８は一定
の倍率をもつ乗算器で計数回路１７の内容に一定
の定数をかけるもので、この定数は、計数回路入
力パルス数を、第２光検出器３の移動距離に換算
すべく決定される。１９は、乗算器１８にて距離
に変換された値が表示されるデイジタルメータ等
の表示器である。
次に上記構成の測定装置の動作を第２図を用い
て説明する。いま時刻t0においてレーザ共振器１
が正常な発振状態すなわち、増幅器９出力が基準
レベルより大きく、したがつてスイツチング素子
S1，S2が閉じた状態でレーザ光を出射しており、
モータ６が駆動して第２光検出器３及び遮蔽板４
がレーザ光を横切つて移動開始したとすると、除
算器１１の出力は、第２図ａに示す如く徐々に上
昇し時刻t1にてピーク値保持回路１２にてピーク
値が検出、保持される。かかる時刻t0からt1まで
の期間T1は、ピーク値検出期間ということがで
きる。この時刻t1において検出された除算器出力
のピーク値は、次段の乗算器１３に加えられて×
１／ｅ２の演算がされ、その値は比較器１４に入力され る。この時刻t1を過ぎると、除算器１１出力は今
度は徐々に減少し始める。なお、この時刻t1以後
は、ピーク値検出出力ｂにより計数回路１７の計
数動作が開止され、フオトカプラ１６の出力パル
スｄの計数がなされる。このようにして除算器１
１の出力が減少しその値が乗算器１３の出力値と
等しくなつた時、（いまこの時刻をt2とする）、比
較器１４より出力ｃが発せられ、計数回路１７の
計数動作は停止する。したがつて計数回路１７
は、時刻t1からt2までのT2期間計数動作し、その
間計数されたパルス数（図ｄに実線で示す）は、
乗算器１８に入力されて第２光検出器３の実際の
移動距離に変換されて表示器１９に表示される。
ここで期間T2はビーム径検出期間ということが
でき、このようにして表示器１９に得られた数値
は、ビーム半径を表示するものである。
て説明する。いま時刻t0においてレーザ共振器１
が正常な発振状態すなわち、増幅器９出力が基準
レベルより大きく、したがつてスイツチング素子
S1，S2が閉じた状態でレーザ光を出射しており、
モータ６が駆動して第２光検出器３及び遮蔽板４
がレーザ光を横切つて移動開始したとすると、除
算器１１の出力は、第２図ａに示す如く徐々に上
昇し時刻t1にてピーク値保持回路１２にてピーク
値が検出、保持される。かかる時刻t0からt1まで
の期間T1は、ピーク値検出期間ということがで
きる。この時刻t1において検出された除算器出力
のピーク値は、次段の乗算器１３に加えられて×
１／ｅ２の演算がされ、その値は比較器１４に入力され る。この時刻t1を過ぎると、除算器１１出力は今
度は徐々に減少し始める。なお、この時刻t1以後
は、ピーク値検出出力ｂにより計数回路１７の計
数動作が開止され、フオトカプラ１６の出力パル
スｄの計数がなされる。このようにして除算器１
１の出力が減少しその値が乗算器１３の出力値と
等しくなつた時、（いまこの時刻をt2とする）、比
較器１４より出力ｃが発せられ、計数回路１７の
計数動作は停止する。したがつて計数回路１７
は、時刻t1からt2までのT2期間計数動作し、その
間計数されたパルス数（図ｄに実線で示す）は、
乗算器１８に入力されて第２光検出器３の実際の
移動距離に変換されて表示器１９に表示される。
ここで期間T2はビーム径検出期間ということが
でき、このようにして表示器１９に得られた数値
は、ビーム半径を表示するものである。
このような本発明測定装置は、レーザビームの
強度が、ガウス分布であり、ピーク値までに至る
部分（前半部分）と、ピーク値に達した時点以降
（後半部分）の分布が等しいことを前提とするも
ので、前半部分にてピーク値検出を、また後半部
分でピーク値からピーク値の１／ｅ２の値に減少するま での第２光検出器の移動距離の測定を行なつたも
のである。したがつて第２光検出器を１回走査す
るだけで、レーザビーム径を自動的に測定するこ
とができる。実際の測定では、モータ１回転に対
し180個のパルスを発生するロータリエンコーダ
を用い、モータ１回転が光検出器の移動量0.5mm
に対応するよう設計した場合、測定誤差は±１％
以下であつた。また本発明においては、レーザ光
の光強度が変動し、第２光検出器３の出力強度が
例えばaE1に変化したとしても、第１光検出器２
の出力も同様にaE2に変るので除算器１１におい
てこの変動分は相殺されその出力には影響を受け
ない。さらに本発明によれば、レーザ共振器が正
常に発振せず、第１光検出器にレーザ光が入射し
なかつた場合に発生する問題、すなわち除算器入
力の分母側入力E2が０、若しくは極端に小さい
値となつて、除算器出力が異常に大きな値となつ
て誤つたピーク値が保持され、これにより測定誤
差を生じるという問題も解消される。
強度が、ガウス分布であり、ピーク値までに至る
部分（前半部分）と、ピーク値に達した時点以降
（後半部分）の分布が等しいことを前提とするも
ので、前半部分にてピーク値検出を、また後半部
分でピーク値からピーク値の１／ｅ２の値に減少するま での第２光検出器の移動距離の測定を行なつたも
のである。したがつて第２光検出器を１回走査す
るだけで、レーザビーム径を自動的に測定するこ
とができる。実際の測定では、モータ１回転に対
し180個のパルスを発生するロータリエンコーダ
を用い、モータ１回転が光検出器の移動量0.5mm
に対応するよう設計した場合、測定誤差は±１％
以下であつた。また本発明においては、レーザ光
の光強度が変動し、第２光検出器３の出力強度が
例えばaE1に変化したとしても、第１光検出器２
の出力も同様にaE2に変るので除算器１１におい
てこの変動分は相殺されその出力には影響を受け
ない。さらに本発明によれば、レーザ共振器が正
常に発振せず、第１光検出器にレーザ光が入射し
なかつた場合に発生する問題、すなわち除算器入
力の分母側入力E2が０、若しくは極端に小さい
値となつて、除算器出力が異常に大きな値となつ
て誤つたピーク値が保持され、これにより測定誤
差を生じるという問題も解消される。
第１図は本発明実施例ブロツク図、第２図は同
実施例動作を説明するための波形図である。 １……レーザ共振器、２……第１光検出器、３
……第２光検出器、４……遮蔽板、５……開口、
６……モータ、１１……除算器、１２……ピーク
値保持回路、１３，１８……乗算器、１４……比
較器、１７……計数回路、１９……表示器、２０
……差動増幅器、２１……基準レベル信号源。
実施例動作を説明するための波形図である。 １……レーザ共振器、２……第１光検出器、３
……第２光検出器、４……遮蔽板、５……開口、
６……モータ、１１……除算器、１２……ピーク
値保持回路、１３，１８……乗算器、１４……比
較器、１７……計数回路、１９……表示器、２０
……差動増幅器、２１……基準レベル信号源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザ共振器と、該レーザ共振器の非出力側
から出射されるレーザ光を受光する第１光検出器
と、上記レーザ共振器の出力側から出射されるレ
ーザ光を受光する第２光検出器と、該第２光検出
器の受光部前面に設けられ開口を有するレーザ光
遮蔽板と、上記第２光検出器及び遮蔽板をレーザ
光進行方向に対し直角方向に走査する走査手段
と、上記第１光検出器の出力を所定の基準レベル
と比較し、該出力が基準レベルより大きいときの
み出力を発するレベル判定手段と、該レベル判定
手段により制御され、上記第１及び第２光検出器
の出力の比を算出する除算器と、該除算器の出力
のピーク値を検出しこれを保持するピーク値保持
回路と、上記ピーク値の１／ｅ２の出力を与える乗算器 と、該乗算器の出力と上記除算器の出力を比較す
る比較器と、上記走査手段による第２光検出器及
び遮蔽板の移動距離を計数する計数回路と、該計
数回路の計数内容を表示する表示器とを備え、上
記計数回路は、ピーク値保持回路からのピーク値
検出信号によつて計数開始され、比較器へ入力す
る２信号の値が等しくなつたとき出力される信号
により計数停止してなるレーザ光のビーム径測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3872980A JPS56133627A (en) | 1980-03-25 | 1980-03-25 | Measuring device for beam diameter of laser beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3872980A JPS56133627A (en) | 1980-03-25 | 1980-03-25 | Measuring device for beam diameter of laser beam |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56133627A JPS56133627A (en) | 1981-10-19 |
| JPS6239691B2 true JPS6239691B2 (ja) | 1987-08-25 |
Family
ID=12533411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3872980A Granted JPS56133627A (en) | 1980-03-25 | 1980-03-25 | Measuring device for beam diameter of laser beam |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56133627A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63142222A (ja) * | 1986-12-05 | 1988-06-14 | Nec Corp | レ−ザビ−ム径測定装置 |
-
1980
- 1980-03-25 JP JP3872980A patent/JPS56133627A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56133627A (en) | 1981-10-19 |
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