JPS63243839A - 赤外線散乱強度測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、赤外線映像装置の光学系に使用されるレンズ
、窓などの赤外透過材料を赤外光が透過した時、フレア
と呼ばれる透過材料内からの光の散乱強度を定量評価す
るための赤外線散乱強度測定装置であって、前記赤外透
過材料の被測定部品からの散乱光と前記赤外透過材料を
透過しない参照光との干渉スペクトルが、一定の波長間
隔で特徴的に現れる、レーザの可干渉性を利用し、この
振幅から散乱強度を求めるものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は赤外透過材料内部での散乱強度を定量的に測定
できるようにした赤外線散乱強度測定装置に関するもの
である。

赤外線映像装置等で問題になるレンズ、窓などの赤外透
過材料内部での散乱は入射光量に比較して非常に小さな
量で、散乱強度を測定できる装置が要求されているが、
現在その測定手段がないため、熱映像の形でシステム評
価している。このため、部品段階で、散乱強度を容易に
測定できる評価装置が要求されている。

〔従来の技術〕

赤外線映像装置においては主にゲルマニウムが赤外透過
材料のレンズや真空容器の窓として使用され、ゲルマニ
ウムの材質として多結晶が単結晶かで赤外熱映像におけ
るフレアと呼ばれるゝ′ボケ″（目標物体の映像とその
周囲とのコントラストがなくなる状態）が発生し、映像
の大きさに差が出ることが知られている。

しかし、その結晶内部での散乱が非常に小さいため、赤
外熱光源で直接その強度を求める方法は未だ報告されて
いない。

そこで、従来、例えば、レンズの散乱強度を求める場合
は、赤外線映像装置に被測定レンズを設置し、該赤外線
映像装置によって規定の大きさの基準熱源を熱映像で表
示し、次に同じ赤外線映像装置に標準レンズを設置して
基準熱源の熱映像を表示し、これ等画表示画像の大きさ
やボケ状態を比較して散乱強度の大、小を判定していた
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の散乱強度の測定においては、被測定材料を赤外線
映像装置に設置する際、映像装置の光学系特性が変わっ
てしまうために正確な比較測定ができない。

また、この測定は、あくまでも標準品と比較して散乱強
度が大きいか小さいかの判定測定であって散乱強度の絶
対値が得られないといった問題がある。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、被測
定材料が部品段階で、容易に散乱強度測定できる赤外散
乱強度測定装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明は赤外線散乱強度測定装置の原理ブロッ
ク図を示しており、可変波長のレーザ光を出力するレー
ザ光源１と、該可変波長のレーザ光を正弦波変調すると
ともに、該正弦波変調を走査する変調、走査手段２と、
前記走査されたレーザ光を参照光路３と測定光路４に分
岐するビームスプリッタ５と反射鏡６とより成る分岐手
段７と、前記測定光路４に被測定透過材料８を挿入し該
被測定透過材料８の散乱光９と前記参照光路３の透過光
を合成する合成手段１０と、前記合成光を受光して電気
信号に変換する検知器１１と、該検知器１１の出力電気
信号から受信パワー信号と微分信号を検出する信号検出
回路１２と、該信号検出回路１２の出力受信パワー信号
と微分信号とから前記被測定材料の散乱強度を算出する
散乱強度算出部１３とを備えた構成としている。

〔作用〕

第３図（ａｌ、　（ｂ）は本発明の干渉発生の原理を説
明するための図、第４図は本発明の赤外線散乱強度の測
定原理を説明するための図である。

第３図において、参照光路と測定光路の差分距離はＬ２
−ＬＬとし、レーザ波長をλとすると検知器１１上の受
信パワーは、（ａｌに示すように、（Ｌ２−Ｌｌ　）　
＝ｎλで強め合い、（ｂｌに示すように、（Ｌ２−Ｌｌ
　）　＝　（ｎ　＋１／２）λで弱め合う。

また、第４図に示すように、レーザ波長を走査すると、
約Δλ−λ　／　　（Ｌ２−Ｌｌ　）の波長間隔で受信
パワーは強弱の変化をする。

但し、ｎは整数 この受信パワーの変化は非常に小さいので、ＤＣパワー
レベルを除くために、正弦波変調、走査手段２により、
レーザ光源１より出力されるし一ザ光の波長を正弦波変
調し、信号検出回路１２においてこの正弦波の周波数と
位相同期検波して第４図の微分信号を得ている。

散乱強度算出回路１３は信号検出回路１２で検出された
微分信号量と受光パワーとから光路差による干渉周期と
干渉強度とを求めて被測定材料の散乱強度を算出してい
る。

〔実施例〕 第２図は本発明の一実施例の赤外線散乱強度測定装置の
ブロック図である。

一実施例の赤外線散乱強度測定装置は、可変波長のレー
ザ光を出力するレーザ光源Ｉと、該可変波長のレーザ光
を正弦波変調するとともに、該正弦波変調を走査するレ
ーザ電源１４と、前記走査されたレーザ光を平行光とす
るコリメートレンズ１８と、前記コリメートレンズ１８
の出力平行光を参照光路３と測定光１ｉ８４に分岐する
ビームスプリンタ５と反射鏡６とより成る分岐手段７と
、前記測定光路４に被測定透過材料８を挿入し該被測定
透過材料８の散乱光９と前記参照光路３の透過光を合成
する合成手段１０に反射鏡１５とビームスプリッタ１６
と集光鏡１７を用いた構成とし、前記合成光を受光して
電気信号に変換する検知器１１と、該検知器１１の出力
電気信号から受信パワー信号と微分信号を検出する信号
検出回路１２と、該信号検出回路１２の出力受信パワー
信号と微分信号とから前記被測定材料の散乱強度を算出
する散乱強度算出部１３とを設けた構成としている。

レーザ光源ｌより出力された正弦波で変調されたレーザ
光はコリメートレンズ１８で平行光となり、ビームスプ
リッタ５により参照光路３と測定光路４に分離される。

測定光路４を通る光は反射鏡６により反射されて被ＩＩ
Ｉ定材料８を透過する。その際、被測定材料８の内部よ
り散乱する散乱光９　（点線で示す）を反射鏡１５で反
射しビームスプリッタ１６に入射する。

ビームスプリッタ１６は、参照光路３を通ったレーザ光
と被測定材料８の散乱光９を合成し、該合成光を集光鏡
１７を介して集光し、検知器１１で受光される。検知器
１１は合成光を検知し、受光量に対応した受光パワー信
号を発生して信号処理部１２に出力する。

検知器上の受光パワーは、第３図（ａ）、（ト））に示
すように、（Ｌ２−ＬＬ　）＝ｎλで強め合い、（Ｌ２
−　ＬＬ　）　＝　（ｎ　＋１／２）λで弱め合う。ま
た、第４図に示すように、レーザ波長を走査すると、約
Δλ＝λ’／　　（Ｌ２−Ｌｌ　）の波長間隔で受信パ
ワーは強弱の変化をする。

但し、ｎは整数 この受光パワーの変化は非常に小さいので、ＤＣパワー
レベルを除くために、レーザ１ｉｆｉ１４によってレー
ザ光源１より出力されるレーザ光の波長を正弦波変調し
、信号検出回路１２において前記正弦波の周波数と位相
同期検波して微分信号を得ている。なお、レーザ電源１
４および信号検出回路１２の変調正弦波の周波数および
位相同期検波は散乱強度算出部の制御によって行われる
。

信号検出回路１２より出力される微分信号と受光パワー
信号は散乱強度算出回路１３に入力される。

散乱強度算出回路１３は、次の算出式により散乱強度を
算出する。いま、参照光路３の光強度をＩＩ。

散乱光路９の光強度を１２とすると干渉強度は次式によ
って求める。

ｒ３＝２石Ｔ璽丁ｘｃｏｓθ ここでθは参照光路３．散乱光路９の光の位相差である
このＩ３の変化を光源の波長で示すと第５図のようにな
る。従って、光源の波長を正弦波変調して、受信パワー
で微分信号を規格化すると、第４図の微分波形となり、
次の関係になる。

微分信号／受信パワー＝ｋｘ　（１３）　　′／ｆｌ但
し、（１３）　　′の′は波長微分を意味し、Ｉ２が非
常に小さい量であるから受信パワーと１１はほとんど同
じである。

、°、（微分信号／受信パワー）のＰｅａｋ　ｔｏ　Ｐ
ｅａｋ値＝ｋ　Ｘ　（４丑丙…）／ｒ１ −４　ｋｘ　Ｘ／ｒ２／ｕ　となる。

但し、ｋは正弦波変調幅で決まる定数であるから、求め
る散乱強度Ｉ２／１１は、 １２／ＩＩ　＝　（（微分信号）／（受信パワー）Ｐｅ
ａｋ　ｔ。

Ｐｅａｋ値／４ｋ）　となる。

ここで、（微分信号）／（受信パワー）のＰｅａｋ　ｔ
。

Ｐｅａｋ値を求めるのに第４図に示した周期性を利用し
、測定スペクトルから干渉周期をピーク値間隔の平均値
で求め、その周期成分のＰｅａｋ　ｔｏ　　Ｐｅａｋ値
を求める。このことにより、微分信号のベースライン（
干渉が無い場合のスペクトル）の変動を除くことができ
る。

なお、反射鏡１５は、被測定材料８が有する特有の散乱
パターンに対応して設けられ、被測定材料８よりの散乱
光を受光する。また、被測定材料に特有の散乱パターン
がない場合は複数個所での散乱光を受光する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、従来できなかった
微弱な散乱光を直接測定でき、部品段階でレンズ、窓な
どの性能チェックができるため、赤外線映像装置の性能
の安定化やコスト低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の赤外線散乱強度測定装置の原理ブロッ
ク図、 第２図は一実施例の赤外線散乱強度測定装置のブロック
図、 第３図は本発明の干渉発生の原理を説明するための図、 第４図および第５図は本発明の赤外線散乱強度の測定原
理の説明図である。 図において、１はレーザ光源、２は正弦波変凋。 走査手段、３は参照光路、４は測定光路、５，１６はビ
ームスプリッタ、６，１５は反射鏡、７は分岐手段、８
は被測定材料、９は散乱光、１０は合成手段、１１は検
知器、１２は信号検出回路、１３は散乱強度算出部、１
４はレーザ電源、１７は集光鏡、１８はコリメートレン
ズを示している。 第１図 −ｌこオル停・Ｊ／ｌｆ・りＬ１丈１ムヌと度多シ′ツ
カー〜鳴ｌめフ”０−ｔ７（Ｊσ第２図 り 、￥−ハ胎千手発玄つ原理４咬明１Ｆ＾植）第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可変波長のレーザ光を出力するレーザ光源（１）と、該
   可変波長のレーザ光を正弦波変調するとともに、該正弦
   波変調を走査する変調、走査手段（２）と、前記走査さ
   れたレーザ光を参照光路（３）と測定光路（４）に分岐
   する分岐手段（７）と、前記測定光路（４）に被測定透
   過材料（８）を挿入し該被測定透過材料（８）の散乱光
   （９）と前記参照光路（３）の透過光を合成する合成手
   段（１０）と、前記合成光を受光して電気信号に変換す
   る検知器（１１）と、該検知器（１１）の出力電気信号
   から受信パワー信号と微分信号を検出する信号検出回路
   （１２）と、該信号検出回路（１２）の出力受信パワー
   信号と微分信号とから前記被測定材料の散乱強度を算出
   する散乱強度算出部（１３）とを備えてなることを特徴
   とする赤外線散乱強度測定装置。