(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶対波長標準のレーザ光のみを吸収して蛍光を発する物質に同定対象であるレーザ光を照射して、前記物質の前記レーザ光が透過する部分を複数の画素で撮像し、前記画素毎の計測データのうち蛍光領域内にあるものを積算し、その値が閾値を超えた場合に蛍光が抽出されたと判断し、前記蛍光が抽出された場合には前記同定対象のレーザ光が前記絶対波長標準と同じ波長であると判断する一方、前記蛍光が抽出されなかった場合には前記同定対象のレーザ光が前記絶対波長標準以外の波長であると判断することを特徴とする絶対レーザ波長同定方法。
【請求項２】
前記蛍光の撮像と前記蛍光の抽出と前記同定対象のレーザ光の発光とを同期させることを特徴とする請求項１記載の絶対レーザ波長同定方法。
【請求項３】
撮像する前に前記蛍光を増強することを特徴とする請求項１または２記載の絶対レーザ波長同定方法。
【請求項４】
前記同定対象のレーザ光は前記物質内に集光されるようにしていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか記載の絶対レーザ波長同定方法。
【請求項５】
前記同定対象のレーザ光は前記物質外で反射されて前記物質内を複数回通過することを特徴とする請求項１から３までのいずれか記載の絶対レーザ波長同定方法。
【請求項６】
絶対波長標準のレーザ光のみを吸収して蛍光を発する物質を含む蛍光発生手段と、前記蛍光を複数画素で撮像する撮像手段と、該撮像手段が撮像した撮像画面の画素毎の計測データのうち蛍光領域内にあるものを積算しその値が閾値を超えるときに蛍光が抽出されたとする抽出手段と、前記蛍光発生手段に同定対象のレーザ光を照射して前記抽出手段により前記蛍光が抽出されたときに前記同定対象のレーザ光は前記絶対波長標準と同じ波長であると判定する判断手段とを備えることを特徴とする絶対レーザ波長同定装置。
【請求項７】
前記撮像手段はＣＣＤカメラであることを特徴とする請求項６記載の絶対レーザ波長同定装置。
【請求項８】
前記撮像手段による撮像と前記抽出手段による抽出と前記同定対象のレーザ光の発光とを同期させるディレイジェネレータを備えることを特徴とする請求項６または７記載の絶対レーザ波長同定装置。
【請求項９】
前記撮像手段は前記蛍光を増強するイメージインテンシファイアを備えることを特徴とする請求項６から８までのいずれか記載の絶対レーザ波長同定装置。
【請求項１０】
前記同定対象のレーザ光を前記物質内に集光する集光手段を有することを特徴とする請求項６から９までのいずれか記載の絶対レーザ波長同定装置。
【請求項１１】
前記同定対象のレーザ光を前記物質外で反射して前記物質内を複数回通過させる反射手段を備えることを特徴とする請求項６から９までのいずれか記載の絶対レーザ波長同定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光の波長が絶対標準波長に一致するか否かを判定する絶対レーザ波長同定方法およびこれを利用する装置に関する。さらに詳述すると、本発明は同位体分離や大気環境計測、あるいは分光計測等に使用されるレーザ波長測定装置の較正に適したレーザ波長同定方法およびこれを利用する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光の絶対波長を測定するレーザ波長測定装置としては、波長標準である安定化ヘリウムネオンレーザとファブリペローエタロンとを組み合わせた装置が知られている。ファブリペローエタロンは互いに向き合った広帯域ミラーから成る。ファブリペローエタロンに入射されたレーザ光は、各ミラーの間で多反射を繰り返して干渉し干渉縞を発生する。
【０００３】
そして、干渉縞の間隔、即ち自由スペクトル領域（ＦＳＲ:Free Spectral Range）は、その干渉縞を発生するレーザ光の波長と相関関係を有する。このため、安定化ヘリウムネオンレーザから成る波長標準であるリファレンスレーザと被測定レーザとのＦＳＲの比を求めて、数式１を利用して被測定レーザの波長を求めることができる。
【数１】
λ１＝（ｘ１／ｘ０）λ０
但し、λ１：被測定レーザの波長
ｘ１：被測定レーザのＦＳＲ
λ０：リファレンスレーザの波長（６３２ｎｍ）
ｘ０：リファレンスレーザのＦＳＲ
このように、リファレンスレーザの波長を参照しながら、ミラーの帯域に含まれる任意の波長を計測することができる。
【０００４】
このレーザ波長測定装置では、干渉縞を発生させるためにファブリペローエタロンを利用しているので、各広帯域ミラーの間隔や平行度が測定精度に直接関係する。このため、各広帯域ミラーを正確に位置決めして機械的に固定している。これにより、測定精度を高く維持するようにしている。
【０００５】
また、ファブリペローエタロンの広帯域ミラーの反射面においては、レーザ光の位相シフトが生じる。そして、この位相シフト量はレーザ光の波長によって変化するため、事前に補正データを用意しておく必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したレーザ波長測定装置では、ファブリペローエタロンの振動や温度変化により各広帯域ミラーの位置がずれると測定精度が低下してしまうと共に、広帯域ミラーの位相シフト量の補正データは半永久的に適正であるという保証は無く古いレーザ波長測定装置では測定結果の信頼性が低くなってしまうので、レーザ波長測定装置の精度を確認するためのいわゆるクロスチェックを行う必要がある。そして、このクロスチェックを行うために、波長標準であることが同定されたレーザ光を用意してレーザ波長測定装置に測定させてその測定結果と比較してレーザ波長測定装置を較正するようにする。
【０００７】
また、上述したレーザ波長測定装置では、ファブリペローエタロンを使用しているので、ミラー間隔を決定するために既知波長をもつマルチラインヘリウムネオンレーザやアルゴンイオンレーザが必要となってしまう。さらに、広帯域ミラーの反射面における位相シフト量の補正データを事前に用意しておかなければならない。
【０００８】
そこで、本発明は、経時的な測定精度の低下を抑制できると共に機械的な組み付け誤差による測定精度への影響が小さい絶対レーザ波長同定方法およびこれを利用する装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の絶対レーザ波長同定方法は、絶対波長標準のレーザ光のみを吸収して蛍光を発する物質に同定対象であるレーザ光を照射して、物質のレーザ光が透過する部分を複数の画素で撮像し、画素毎の計測データのうち蛍光領域内にあるものを積算し、その値が閾値を超えた場合に蛍光が抽出されたと判断し、蛍光が抽出された場合には同定対象のレーザ光が絶対波長標準と同じ波長であると判断する一方、蛍光が抽出されなかった場合には同定対象のレーザ光が絶対波長標準以外の波長であると判断するようにしている。また、請求項６記載の絶対レーザ波長同定装置は、絶対波長標準のレーザ光のみを吸収して蛍光を発する物質を含む蛍光発生手段と、蛍光を複数画素で撮像する撮像手段と、該撮像手段が撮像した撮像画面の画素毎の計測データのうち蛍光領域内にあるものを積算しその値が閾値を超えるときに蛍光が抽出されたとする抽出手段と、蛍光発生手段に同定対象のレーザ光を照射して抽出手段により蛍光が抽出されたときに同定対象のレーザ光は絶対波長標準と同じ波長であると判定する判断手段とを備えるようにしている。
【００１０】
したがって、レーザ光が絶対波長標準と同じ波長であるか否かを絶対波長標準のレーザ光のみを吸収する物質による蛍光の発生の有無に基づいて判定しているので、機械的あるいは経時的な影響を受けることなく常に正確に絶対波長の同定を行うことができる。すなわち、絶対波長標準のレーザ光のみを吸収する原子や分子気体等の物質は特有の絶対不変のスペクトルを有しているので、当該物質にレーザ光を当てて吸収線（蛍光）を観測できれば、そのレーザ光が絶対波長標準と同じ波長であると同定することができる。
【００１１】
また、発せられた蛍光は撮像されることにより平面的に取り込まれるので、蛍光とそれ以外のノイズとの弁別が容易でＳＮ比を高くすることができる。しかも、撮像面の任意の場所に蛍光を取り込んで測定することができるので、蛍光発生位置と撮像位置との厳密な位置合わせは必要なく、また機械的な組み付け誤差による測定精度への悪影響を極力小さくすることができる。
【００１２】
特に、請求項７記載の絶対レーザ波長同定装置のように撮像手段をＣＣＤカメラにすると、全画素のうちの蛍光領域に対応する画素のデータのみを取り出すことにより蛍光信号を弁別することができるので、蛍光の抽出を高精度に行うことができる。
【００１３】
そして、請求項２記載の絶対レーザ波長同定方法では、請求項１記載の絶対レーザ波長同定方法において、蛍光の撮像と蛍光の抽出と同定対象のレーザ光の発光とを同期させるようにしている。また、請求項８記載の絶対レーザ波長同定装置では、請求項６または７記載の絶対レーザ波長同定装置において、撮像手段による撮像と抽出手段による抽出と同定対象のレーザ光の発光とを同期させるディレイジェネレータを備えるようにしている。
【００１４】
したがって、同定対象のレーザ光がパルスレーザであるときにパルス発振が撮像のビデオレートより遅くても、蛍光の発生に合わせて撮像するようにタイミングを調整することができるようになる。
【００１５】
さらに、請求項３記載の絶対レーザ波長同定方法では、請求項１または２記載の絶対レーザ波長同定方法において、撮像する前に蛍光を増強するようにしている。また、請求項９記載の絶対レーザ波長同定装置では、請求項６から８までのいずれか記載の絶対レーザ波長同定装置において、撮像手段は蛍光を増強するイメージインテンシファイアを備えるようにしている。
【００１６】
したがって、蛍光強度が著しく弱い蛍光でも抽出して波長同定を行うことができるようになる。
【００１７】
一方、請求項４記載の絶対レーザ波長同定方法では、請求項１から３までのいずれか記載の絶対レーザ波長同定方法において、同定対象のレーザ光は物質内に集光されるようにしている。また、請求項１０記載の絶対レーザ波長同定装置では、請求項６から９までのいずれか記載の絶対レーザ波長同定方法において、同定対象のレーザ光を物質内に集光する集光手段を有するようにしている。したがって、同定対象のレーザ光を凸レンズ等を通過させることによりビーム径を絞るよう調整するので、蛍光の強度を大きくすることができる。
【００１８】
さらに、請求項５記載の絶対レーザ波長同定方法では、請求項１から３までのいずれか記載の絶対レーザ波長同定方法において、同定対象のレーザ光は物質外で反射されて物質内を複数回通過するようにしている。また、請求項１１記載の絶対レーザ波長同定装置では、請求項６から９までのいずれか記載の絶対レーザ波長同定装置において、同定対象のレーザ光を物質外で反射して物質内を複数回通過させる反射手段を備えるようにしている。したがって、撮像面のうちの蛍光領域の面積を大きくすることができるので、ＳＮ比を高くすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。図１〜図５に本発明の絶対レーザ波長同定装置１の実施形態を示す。この絶対レーザ波長同定装置１は、絶対波長標準のレーザ光２を受けて蛍光４を発する蛍光発生手段３と、この蛍光４を撮像する撮像手段５と、該撮像手段５で得られた画像信号から蛍光４を抽出する抽出手段６と、取り込んだレーザ光２が絶対波長標準と同じ波長であるか否かを判定する判断手段７とを備えている。
【００２０】
蛍光発生手段３は、絶対波長標準のレーザ光２のみを吸収して蛍光４を発する物質、例えばヨウ素を含んでいる。このため、レーザ光２が絶対波長標準と同じ波長であるか否かを絶対波長標準のレーザ光２のみを吸収する物質による蛍光４の発生の有無に基づいて判定しているので、機械的あるいは経時的な影響を受けることなく常に正確にレーザ波長の同定を行うことができる。また、蛍光発生手段３から発せられた蛍光４は撮像手段５により平面的に取り込まれるので、蛍光４とそれ以外のノイズとの弁別が容易でＳＮ比を高くすることができる。しかも、図４及び図５に示すように、撮像面の中であれば蛍光４をどこに取り込んでも同定することができるので、レーザ光２の照射位置と蛍光発生手段３と撮像手段５との位置合わせは大まかで良く、また機械的な組み付け誤差による測定精度への悪影響を極力小さくすることができる。
【００２１】
本実施形態ではレーザ光２として連続発振ガスレーザ（ＣＷレーザ）を利用している。このため、撮像を行うビデオレートの早さに関わらず蛍光４の撮像を行うことができる。
【００２２】
蛍光発生手段３としては、図１および図２に示すように例えば原子や分子の気体を断面矩形状の透明ガラス管内に封入して成るセルを使用している。本実施形態では原子や分子の気体としてヨウ素を使用しているので、５００ｎｍ〜６７５ｎｍに含まれる複数の特定の吸収線のいずれかと同じ波長のレーザ光２が蛍光発生手段３に照射されたときにのみ蛍光４が発せられる。また、本実施形態ではセルにヨウ素を封入しているが、これには限られずレーザ光２を同定する波長に合わせて原子や分子の気体の種類を変更することができる。
【００２３】
また、同定対象のレーザ光２を蛍光発生手段３に照射する光路中には、このレーザ光２を蛍光発生手段３の内部に集光する集光手段８が設けられている。集光手段８としては平凸レンズを使用している。このため、同定対象のレーザ光２のビーム径を絞るよう調整することができるので、レーザ光２の強度を大きくすることができる。これにより、特に同定対象のレーザ光２のビーム径が太い場合に、蛍光４を増強して抽出の精度を高めることができる。
【００２４】
さらに、蛍光発生手段３の撮像手段５側には、蛍光発生手段３の中央部分のみを視認できるよう図３に示すように開口された黒色のアルマイト処理を施したアパーチャ１０が設けられている。これにより、蛍光発生手段３におけるレーザ光２の入出射端面を撮像しないよう隠すことができるので、反射面の強い表面反射を撮像してしまうことを防止して、ＳＮ比を高くすることができる。
【００２５】
また、蛍光発生手段３の撮像手段５と反対側には、黒色のアルマイト処理を施したスクリーン９が設けられている。これにより、撮像時に蛍光４の周囲を暗くすることができるので、意味のないシグナル（ノイズ）をカットしてＳＮ比を高くすることができる。
【００２６】
撮像手段５としてはＣＣＤカメラを利用している。このため、全画素のうちで蛍光領域１６に対応する画素のデータのみを取り出すことにより、蛍光信号を高精度に抽出することができる。ＣＣＤカメラは、ＣＣＤ１１とカメラレンズ１２を備えたものとしている。
【００２７】
また、撮像手段５により取り込まれた画像はＣＣＤドライバ１３およびコンピュータ１５を介してビデオモニタ１４に映し出される。これにより、ＣＣＤカメラの絞りとピントは、撮影された画像をビデオモニタ１４で確認しながら調整することができる。このため、レーザ光２を直接見る必要が無いので、安全性を高くすることができる。
【００２８】
撮像手段５では、２次元的な撮像面の発光状態およびその時間的変化を撮影する。このため、撮像手段５により得られる計測データの関数は、数式２に示すように時間成分および２次元空間成分で少なくとも３つのパラメータｔ，ｘ，ｙを有している。また、ＣＣＤカメラの各画素では、受けた光を電荷蓄積効果により自動的に時間積分して出力するようにしている。すなわち、ＣＣＤ１１には積算およびゲートの両機能を持たせることができる。
【数２】
計測データ＝ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）
但し、ｔ：計測時間
ｘ，ｙ：ＣＣＤ撮像面における位置座標
【００２９】
このようにＣＣＤ１１を利用することにより時間成分のみならず空間成分も利用して計測データを決定できるので、単体のフォトダイオードのみを利用して時間的データのみで計測データを決定する場合に比べてノイズと蛍光シグナルとを容易に判別することができる。すなわち、単体のフォトダイオードではノイズとシグナルを時間的に区別しなければならず処理が困難になってしまうが、ＣＣＤ１１では図４及び図５に示すようにノイズ領域１７の中から蛍光領域１６の画素を選択してデータを抽出できるのでノイズを容易に排除することができる。しかも、単体のフォトダイオードのみを利用すると１ピクセルしか無いのでＳＮ比が小さくなってしまうが、ＣＣＤ１１は多ピクセルであるので各ピクセルを積算することによりＳＮ比を大きくできる。さらに、単体のフォトダイオードのみを利用するとレーザ光２を集光レンズで一点に合わせる必要がありアライメントが困難であるが、ＣＣＤカメラであれば撮像面のいずれかの位置に蛍光４が捉えられれば良いのでレーザ光２の照射位置はビデオモニタ１４を見ながら大まかに設定すれば良くアライメントが容易になる。
【００３０】
抽出手段６では、撮像手段５で得られた画像信号を処理して蛍光４を抽出するようにしている。ここでの処理手順は、例えばＣＣＤカメラの各画素から得られた計測データのうちで所定の閾値を超えたものについて、その計測データを積算する。すなわち、各画素がメモリのアドレスに対応しているので、必要なアドレスを指定してそこに記憶されている値を積分する。実際の画像処理では、ビデオモニタ１４で確認できる蛍光領域（光って見える領域）１６に記憶されている値のみ積算することになる。この積算は数式３に示すように行われる。
【数３】
Ｆ（Ｔ）＝∫（Ｔ〜Ｔ＋ΔＴ）ｄｔ・∫（Ｓ）ｄｘｄｙ・ｆ（ｘ，ｙ，ｔ）
但し、Ｆ：処理データ、Ｔ：離散化された計測時間、ΔＴ：ビデオレート、
Ｓ：ビデオモニタで確認できる蛍光領域
【００３１】
判断手段７では、抽出手段６により蛍光４が抽出されたときにレーザ光２は絶対波長標準と同じ波長であると判定する。ここで、抽出手段６により蛍光４が抽出されたか否かの判定は、例えば処理データＦ（Ｔ）が所定の閾値を超えたか否かにより決定するようにする。そして、処理データＦ（Ｔ）が所定の閾値を超えた場合に蛍光４が抽出されたものとして、この蛍光４を発生させたレーザ光２は絶対波長標準と同じ波長であると判定する。
【００３２】
また、抽出手段６および判断手段７は、具体的にはコンピュータ１５のアプリケーションにより実現するようにしている。ここでのコンピュータ１５は、例えば中央演算装置と、ＲＡＭやＲＯＭやハードディスク等の記憶装置と、ディスプレイやキーボード等の入出力装置を備えた汎用的なものとしている。このため、安価なパソコン等を利用して処理を行うことができる。本実施形態では抽出手段６および判断手段７をコンピュータ１５のアプリケーションにより実現するようにしているが、これには限られずシーケンス回路等により形成するようにしても良い。
【００３３】
上述した絶対レーザ波長同定装置１によりレーザ光２の波長を同定する作業手順を以下に説明する。
【００３４】
蛍光発生手段３に同定対象であるレーザ光２を集光手段８を介して照射する。そして、撮像手段５を作動させて蛍光発生手段３のレーザ光２が透過する部分を撮像する。このとき、ビデオモニタ１４でレーザ光２の照射位置を確認して蛍光４が撮像面に入るように設置する。また、撮像手段５への結像および露出調整はビデオモニタ１４を見ながら絞りとピントを調整することにより行う。
【００３５】
撮像手段５では、ＣＣＤ１１の電荷蓄積効果により時間積分がビデオレートで行なわれる。得られた画像データは抽出手段６へ送られて蛍光領域１６が抽出される。そして、閾値を超えたデータを蛍光領域１６として抽出して積算する。ここでの抽出方法としては、例えば初めはレーザ波長をゆっくりと掃引して蛍光４の強弱を測定する。これにより、大域的な蛍光量の山と谷の波長依存性を把握することができる。そして、隣り合う山の相対高さや間隔がデータブック等に記載された既知のデータの通りであることを確認して初めて絶対波長１点に対する蛍光ピークを特定することができる。
【００３６】
積算した結果が判断手段７に送られて蛍光４が抽出されたと判断されれば、同定対象のレーザ光２が絶対波長標準と同じ波長であると判断される。一方、蛍光４が抽出されなければ、同定対象のレーザ光２が絶対波長標準以外の波長であると判断される。
【００３７】
このように同定されたレーザ光２を利用して、他のレーザ波長測定装置のクロスチェックを行って較正することができる。但し、このレーザ波長同定装置１はレーザ波長測定装置の較正に使用することには限られず、一般的なレーザ波長の測定にも利用することができる。
【００３８】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、同定対象のレーザ光２から蛍光発生手段３への経路中に集光手段８を介在させているが、これには限られず図６に示すようにレーザ光２を蛍光発生手段３に直接照射するようにしても良い。この場合もレーザ光２が基準波長で有れば蛍光４を発生して撮像手段５により撮像される。
【００３９】
また、上述した実施形態ではレーザ光２が蛍光発生手段３を１回だけ通過する単パスとしているが、これには限られず図７に示すようにレーザ光２を反射する鏡等の反射手段１８を設けて蛍光発生手段３を複数回通過させる多重パスを形成するようにしても良い。この場合、撮像面のうちの蛍光領域１６の面積を大きくすることができるので、ＣＣＤ１１の有効利用を図りＳＮ比を高くすることができる。例えば図７に示したように７本の多重パスであれば単パスのときよりＳＮ比を７倍上げることができる。このため、特に同定対象のレーザ光２のビーム径が細い場合に蛍光４の抽出の精度を高めることができる。また、パスの相違は画像処理で用いるコンピュータプログラムで吸収できる。
【００４０】
一方、上述した実施形態では、撮像手段５による撮像と抽出手段６による抽出と同定対象のレーザ光２の発光とは独立したタイミングで行われているが、これには限られずこれらのタイミングを同期させるディレイジェネレータ１９を備えるようにしても良い。例えば同定対象のレーザ光２がパルスレーザ発光器２０により発せられるパルスレーザであるときは、繰り返し数がビデオレート（例えば３０Ｈｚ）より早ければ連続発振ガスレーザとして扱うことができるが、ビデオレートより遅い時は取り込みできたりできなかったり不安定に成り易いので、同期をかけてタイミング調整することが好ましい。これにより、パルス発振が撮像のビデオレートより遅くても、画像信号を安定して取り出すことができるようになる。
【００４１】
このレーザ波長同定装置１では、図９のタイムチャートに示すように、例えば大気環境計測で用いるレーザ光２の繰り返し周波数を１０Ｈｚ、パルス幅を５ｎｓとすると、ビデオ信号の６フィールドのうちの１つに蛍光画像が取り込まれる。先ず信号Ｔ０の立下りでＣＣＤ１１をリセットし適切な遅延時間を設けた後、同定対象のパルス光（被測定光）２を入射するための信号Ａを発生させる。続く信号Ｔ０の立ち上りで蛍光画像の取り込みを行うことで１パルス毎の画像計測を行うことができる。
【００４２】
また、上述した各実施形態では撮像手段５のカメラレンズ１２で捉えられた蛍光４をそのままＣＣＤ１１に入射しているが、これには限られず撮像手段５に蛍光４を増強するイメージインテンシファイア２１を備えるようにしても良い。これにより、強度が著しく弱い蛍光４でも抽出して波長同定を行うことができるようになる。
【００４３】
この場合、例えばディレイジェネレータ１９にイメージインテンシファイアドライバ２２を介してイメージインテンシファイア２１を接続し、ディレイジェネレータ１９を利用してイメージインテンシファイア２１をゲート動作させるようにする。そして、図１１のタイムチャートに示すように、信号Ｔ０の立下りでＣＣＤ１１をリセットし適切な遅延時間を設けた後、同定対象のパルス光（被測定光）２を入射するための信号Ａを発生させる。この時、パルス光の入射と同時にイメージインテンシファイア２１のゲートがかかるよう信号Ｂも発生させる。その後、信号Ｔ０の立ち上りで蛍光画像の取り込みを行うことで１パルス毎の画像計測を行うことができる。
【００４４】
また、上述した各実施形態では撮像手段５としてＣＣＤカメラを利用しているが、これには限られず画像を取り込むことのできる他の手段、例えばフォトダイオードを多数並べて時間成分だけでなく位置成分も検出できるようにしたものでも良い。この場合も、レーザ光２が絶対波長標準と同じ波長であるか否かを蛍光４の発生の有無に基づいて判定できるので、機械的あるいは経時的な影響を受けることなく常に正確にレーザ波長の同定を行うことができる。しかも、発せられた蛍光４は撮像されることにより平面的に取り込まれるので、蛍光４とそれ以外のノイズとの弁別が容易でＳＮ比を高くすることができる。
【００４５】
【実施例】
図１に示す絶対レーザ波長同定装置１を利用して、同定対象のレーザ光２が絶対波長標準と同じ波長であるか否かの判定を行った。蛍光発生手段３は、光路幅１０ｍｍ、外幅１２．５ｍｍ、高さ５０ｍｍ程度のヨウ素セルとした。アパーチャ１０は、開口幅７ｍｍ、開口高さ５０ｍｍ程度とした。集光手段８は、焦点距離１００ｍｍ程度の平凸レンズとした。撮像手段５であるＣＣＤカメラのカメラレンズ１２は、像転送距離３００ｍｍ程度とした。また、図４および図５に示すビデオモニタ１４の画像処理画面においては、例えば１画面を５１２×５１２（２００Ｈ×２００Ｈ）画素とし、１画素において２５６（００Ｈ〜ＦＦＨ）階調を想定した。
【００４６】
その結果、ビデオモニタ１４の画像処理画面において１４４×３（９０Ｈ×３Ｈ）画素で占められる領域１６に蛍光４が認められた。このとき、初めはレーザ波長をゆっくりと掃引して蛍光４の強弱を測定することにより大域的な蛍光量の山と谷の波長依存性を把握した。そして、隣り合う山の相対高さや間隔がデータブック等に記載された既知のデータの通りであることを確認して、５００ｎｍ〜６７５ｎｍのヨウ素に特定の波長のうちで絶対波長１点に対する蛍光ピークを特定した。したがって、このレーザ光２は絶対波長標準と同じ波長であると判定された。このように、レーザ光２は絶対波長標準と同じ波長であるか否かを蛍光４の発生の有無に基づいて判定しているので、機械的あるいは経時的な影響を受けることなく常に正確にレーザ波長の同定を行うことができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、請求項１記載の絶対レーザ波長同定方法および請求項６記載の絶対レーザ波長同定装置によれば、レーザ光が絶対波長標準と同じ波長であるか否かを蛍光の発生の有無に基づいて判定しているので、機械的あるいは経時的な影響を受けることなく常に正確にレーザ波長の同定を行うことができる。
【００４８】
また、撮像により得られた計測データには時間成分だけでなく２次元空間成分が加わるので、必要な画素をノイズから容易に弁別して積算が可能となりレーザ光が弱くても蛍光観測が可能となる。よって、ＳＮ比を高くすることができる。
【００４９】
しかも、撮像面の任意の場所に蛍光を取り込んで測定することができるので、蛍光発生位置と撮像位置との厳密なアライメントは必要なくなり、取り扱いの簡便さを高めることができる。また、機械的な組み付け誤差による測定精度への悪影響を極力小さくすることができる。そして、この自由度を利用すれば多重パスのような複雑な光軸でも、蛍光領域のみ効率よく抽出することが可能となる。
【００５０】
また、請求項７記載の絶対レーザ波長同定装置によれば、ＣＣＤカメラの利用により全画素のうちの蛍光領域に対応する画素のデータのみを取り出して蛍光信号を弁別することができるので、蛍光の抽出を高精度に行うことができる。
【００５１】
そして、請求項２記載の絶対レーザ波長同定方法および請求項８記載の絶対レーザ波長同定装置によれば、同定対象のレーザ光がパルスレーザであるときにパルス発振が撮像のビデオレートより遅くても、蛍光の発生に合わせて撮像するようにタイミングを調整することができるようになる。このため、パルス発振が撮像のビデオレートより遅くても、画像信号を安定して取り出すことができるようになる。
【００５２】
さらに、請求項３記載の絶対レーザ波長同定方法および請求項９記載の絶対レーザ波長同定装置によれば、蛍光強度が著しく弱い蛍光でも抽出して波長同定を行うことができるようになる。
【００５３】
一方、請求項４記載の絶対レーザ波長同定方法および請求項１０記載の絶対レーザ波長同定装置によれば、同定対象のレーザ光を凸レンズ等を通過させることによりビーム径を絞るよう調整するので、蛍光の強度を大きくすることができる。このため、特に同定対象のレーザ光のビーム径が太い場合に蛍光の抽出の精度を高めることができる。
【００５４】
さらに、請求項５記載の絶対レーザ波長同定方法および請求項１１記載の絶対レーザ波長同定装置によれば、撮像面のうちの蛍光領域の面積を大きくすることができるので、ＳＮ比を高くすることができる。このため、特に同定対象のレーザ光のビーム径が細い場合に蛍光の抽出の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の絶対レーザ波長同定装置を示すブロック図である。
【図２】蛍光発生手段を示す側面図である。
【図３】アパーチャを示す正面図である。
【図４】ビデオモニタの画面の一例を示す図である。
【図５】ビデオモニタの画面の他の例を示す図である。
【図６】蛍光発生手段の他の実施形態を示す側面図である。
【図７】蛍光発生手段の別の実施形態を示す側面図である。
【図８】絶対レーザ波長同定装置の他の実施形態を示すブロック図である。
【図９】パルス光を同定するときのタイムチャートを示す図である。
【図１０】絶対レーザ波長同定装置の他の実施形態を示すブロック図である。
【図１１】イメージインテンシファイアを利用するときのタイムチャートを示す図である。
【符号の説明】
１  絶対レーザ波長同定装置
２  レーザ光
３  蛍光発生手段
４  蛍光
５  撮像手段
６  抽出手段
７  判断手段
８  集光手段
１８  反射手段
１９  ディレイジェネレータ
２１  イメージインテンシファイア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003692003.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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