(57)【要約】【課題】入射したレーザ光を効率よく吸収して外部への漏洩を防止しつつ、光の吸収に伴う熱の発生を抑制して吸収体自身の損傷を防止できる光路変更ユニットと、これを組み合わせて構成した光ダンパを提供する。【解決手段】本発明の光路変更ユニット１は、入射したレーザ光の一部を透過するハーフミラー２と、該ハーフミラー１の透過面に近接して配置され、前記透過したレーザ光を吸収する吸収体３とから構成される。これを組み合わせて内面が反射面側とされた箱状とすれば、内部に不要光を導いて減衰する光ダンパ４として有用である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射されたレーザ光の一部を透過するハーフミラー（２）と、該ハーフミラーの透過面に近接して配置され、前記透過したレーザ光を吸収する吸収体（３）とから構成される光路変更ユニット（１）。
【請求項２】
前記吸収体（３）は、ニッケルリン光吸収体であることを特徴とする請求項１記載の光路変更ユニット。
【請求項３】
複数の反射体から構成されており、それぞれの反射体の反射面が互いに内向きになるように配置され、前記複数の反射面の１つに入射したレーザ光を前記複数の反射面の間で多重反射させることで減衰させる光ダンパにおいて、
前記反射体は請求項１または２記載の光路変更ユニット（１）であることを特徴とする光ダンパ（４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学測定器において、測定に不要な雑音光、特にレーザ光を受入れる光ダンパ（光吸収体）に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の精密測定では、迷光や散乱光は測定精度を劣化させる。特にレーザ光を測定に利用したり、レーザ光自身を測定対象とする測定器では、レーザ光の分岐や分離に伴い発生した不要なレーザ光はパワーが大きく高密度であるため、これが再度測定系の光路に入ると干渉を引き起し、誤った測定結果をもたらす。また、そのような不要なレーザ光が、例えば、測定器の壁面に当ることで散乱光が発生し、ＳＮを悪化させる。
【０００３】
したがって、このような不要なレーザ光や散乱光などによる迷光の発生を防止し、測定器への影響を極力抑えなければならない。
【０００４】
その対策として、レーザ光の光路上にミラーを配置し、測定計と干渉を引き起さない方向にレーザ光の進行方向を変える方法が用いられる。
【０００５】
また散乱光の発生を防止するためには、レーザ光の光路上に光を吸収するシートや黒色の塗装を施したシートなどの光吸収体を配置してレーザ光を吸収する方法を用いたり、より効果的には、複数の光吸収体の吸収面を内向きに対向して配置した構造とし、その複数の吸収体で形成された内部空間でレーザ光を多重反射させて散乱光の閉じ込め効果を高めた光ダンパが用いられる。
【０００６】
一例として、下記特許文献１の図８及び図９には吸収体で構成されたダンパーの構造が開示されている。このものは、第１の斜面と第２の斜面を有する吸収体からなり、第１の斜面でほとんどのレーザ光が吸収され、ここを反射した僅かなレーザ光は第２の斜面で吸収され、以下第１、第２の斜面を多重反射されつつ吸収体に吸収されることになる。
【特許文献１】特開２００４−１６５５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、以上の方法においても次のような解決すべき課題がある。
まず、反射ミラーで測定計と干渉しない方向に不要なレーザ光の進行を変える方法では、ミラーの反射面に存在する微細な凹凸によりレーザ光の全てが所望の方向に進行するわけではなく、一部は散乱光になる。この散乱光はミラーに入射されるレーザ光に比べて非常に小さいので一般には無視できるが、高エネルギーのレーザ光を扱う場合には無視できなくなる。なお、散乱光の影響を受けない程度まで反射面の面精度を高くする方法も考えられるが、面精度を上げるとミラーそのものが高価になるため、目標とする散乱光のレベルによっては現実的ではない。
【０００８】
また、吸収体でレーザ光を吸収する方法では、レーザ光の吸収に伴って発生する熱により、吸収体自身が損傷を受けるので、高エネルギーのレーザ光を直接照射することはできない。したがって、散乱光の発生が少なく、エネルギー許容値の高い迷光の防止方法が望まれていた。
【０００９】
本発明は以上の課題を解決するものであり、その目的とするところは、入射したレーザ光を効率よく吸収して外部への漏洩を防止する一方で、光の吸収に伴う熱の発生が抑制され、吸収体自身の損傷も防止できるようにした、小形かつ簡易な構造の光路変更ユニット及びこれを用いた光ダンパを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の目的を達成するため、請求項１記載の光路変更ユニット１は、入射されたレーザ光の一部を透過するハーフミラー２と、該ハーフミラー１の透過面に近接して配置され、前記透過したレーザ光を吸収する吸収体３とから構成されることを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の光路変更ユニットは、請求項１記載の光路変更ユニット１において、前記吸収体３がニッケルリン光吸収体であることを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の光ダンパ４は、複数の反射体から構成されており、それぞれの反射体の反射面が互いに内向きになるように配置され、前記複数の反射面の１つに入射したレーザ光を前記複数の反射面の間で多重反射させることで減衰させる光ダンパ４において、前記反射体が請求項１または２記載の光路変更ユニット１であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の光路変更ユニットによれば、入射されたレーザ光の一部がハーフミラーを透過するので、全反射ミラーを使用した場合と比較して、透過量の割合に応じて反射面の凹凸による散乱光の発生が抑制される。また光吸収体は、ハーフミラーを透過したレーザ光のみを吸収するので、従来の吸収体のみから構成される場合に比して、入射可能なレーザ光のパワーレベルが低下し、発熱が抑制される。よって、散乱光の発生が少なく、エネルギー許容値の高い光路変更ユニットを実現することができる。
【００１４】
請求項２記載の光路変更ユニットによれば、光エネルギーの吸収効果が高い光変更ユニットを実現することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、散乱光の発生が少なく、エネルギー許容値の高い光ダンパを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の最良の形態を添付図面を参照して説明する。図１は本発明に係る光路変更ユニットの説明図である。図１において、光路変更ユニット１は、ハーフミラー２と、ハーフミラー２の背面に所定間隔離して配置された光吸収体３からなっている。
【００１７】
ハーフミラー２は所定の反射率に設定されたもので、ハーフミラー２に入射されたレーザ光は、その表面より所定の屈折率で内部を透過して裏面側に到達し、この裏面側を反射面及び透過面として、その反射率に応じて一部は反射光として外部に出光し、残部は光吸収体３に到達し、ここに吸収される。なおハーフミラー２は、その裏面側が反射面及び透過面となっているため、裏面側に微細凹凸２ａが生じていた場合には、この部分で散乱光が発生し、その一部は外部に出光し、吸収体３に到達した残部は光吸収体３で吸収される。
【００１８】
前記光吸収体３は、金属板からなる基板３ａの表面にＮｉＰ化合物をメッキにより所定の厚さに形成した黒色不透明の層である。
【００１９】
但し、メッキにより形成する場合には、そのままでは銀色であるため、メッキ処理後に硝酸エッチングにより黒体化させたものを用いる。エッチングによりその表面には直径２μｍ、谷の深さ１０μｍ程度の寸法の孔が無数に形成され、これによって光吸収効率を高めることができる。
【００２０】
前記ハーフミラー２と光吸収体３とを密着することなく、所定間隔明けた理由は、密着させた場合には熱膨張の差により、両者の間にずれが生じ、ミラーが破損するのを防止するためである。すなわち、光学ガラスの線膨張率（熱膨張率）は、
７．６×１０-6［１／Ｋ］（２０〜６０℃の範囲）
である一方で、ＮｉＰの線膨張率（熱膨張率）は金属ニッケルとほぼ等しく、
０．１２５×１０-4［１／Ｋ］（０〜１００℃の間で）
と、桁違いに線膨張率が異なるからである。
【００２１】
両者を離して固定するための具体的なアッセンブリ方法としては、両者の熱膨張差を許容するような構造の枠体によってハーフミラー２及び光吸収体３を固定することで、両者の間隔を一定に保つことができる。
【００２２】
以上の光吸収体３の許容パワーと、ハーフミラー２の反射率と、入射するレーザ光の入力パワーとの関係は、以下の式により表される。
Ｗ＞（１−Ｒ／１００）ＷＩ
但し、Ｗ（Ｗ／ｃｍ2 ）：吸収体の許容パワー
Ｒ（％）：反射率
ＷＩ（Ｗ／ｃｍ2 ）：入射パワー
因みに、ハーフミラー２の反射率５０％（透過率５０％）の場合、光吸収体３の許容パワーＷは入射されるレーザ光の入力パワーＷＩの半分を上回る値でよく、入射されるレーザー光強度と及び光吸収体３の耐熱性に応じて前記ハーフミラー２の反射率を設定すればよい。
【００２３】
なお、前記ＮｉＰの場合には熱を受けてもガスの発生が僅少であるため、特に真空中での使用に好適である。
【００２４】
図２は本発明に係る光ダンパの第１の実施形態を示す説明図である。図２において、この光ダンパ４は、前記光路ユニット１を３枚組合せたもので、そのうち２枚をほぼ並行に対面させ、奧部にこれを塞ぐような形に組合せ、一辺側が開口したほぼ平行四辺形としたパネル形状となし、かつ奥部の光路ユニット１と、左右の光路ユニット１の突合わせ端外周に沿って細長状に形成された漏光防止用の光吸収体からなる遮光板５を設けたもので、その一辺に形成される開口部より所定角度でレーザ光を入射させ、その反射光が順次光ダンパで囲われた空間の内部に向けて多重に反射するよう各光路ユニット１の角度が設定されている。なお、図では光路ユニット１を構成するハーフミラー２と光吸収体３が密着したように描かれているが、実際は接近した状態で配置されていることは前記と同様である。なお。図２において、この光ダンパ４の紙面に平行な２つの面は開放されているものではなく、適当な板状の閉止部材で閉止されている。しかしながら、この閉止部材には光が入射しないので、必ずしも前記光路ユニット１を用いて構成する必要はない。すなわち、この光ダンパ４では、入射する光の方向は図２中に示すように紙面に平行である。
【００２５】
そして、例えばハーフミラー２の反射率が５０％の場合には、光ダンパ４内に入射したレーザ光は一回反射する毎にその入射パワーを１／２ずつ等比級数的に減衰しながら多重反射を繰返しつつ光吸収体３に吸収されることになる。また、光吸収体３側では最初の入射パワーの１／２を最大として、順次１／２ずつ等比級数的に負荷が軽くなるため、光吸収に伴う損傷も防止できる。
【００２６】
図３は本発明に係る光ダンパの第２の実施形態を示す説明図である。図３において、この光ダンパ４は、第１の実施形態と同様、一辺側が開口した略平行四辺形であるほか、その開口面の内側に左右一対の光吸収体からなる遮光板６を配置することにより、入射光の光路を制限している点が異なるのみで、他とは第１実施形態と同様である。この実施形態では、入射するレーザ光の光束の幅が狭い場合に好適であるとともに、発生した散乱光をこの光吸収体３の内面で捕捉吸収し、外部への漏洩を防止する上で好適である。
【００２７】
図４は本発明に係る光ダンパの第３の実施形態を示す説明図である。図４において、この光ダンパ４は、前記第２実施形態とは逆に、開口部の左右両側に光吸収体からなる遮光板７を配置しているほかは第１実施形態と同様である。この実施形態では入射するレーザ光の光束の幅が広い場合に好適である。
【００２８】
図５は本発明に係る光ダンパの第４の実施形態を示す説明図である。図５において、この光ダンパ４は、第１実施形態における左右の光路ユニット１の先端部延長上に、前記奥部の光路ユニット１とほぼ直交する光吸収体からなる一対の遮光板８を配置しているほかは第１実施形態と同様である。この実施形態では、光ダンパ４内で様々な方向に散乱する散乱光をこの遮光板８の内面で捕捉吸収し、外部への漏洩を防止する上で好適である。
【００２９】
なお、第２ないし第４実施形態において、遮光板６，７，８の配置は必ずしも固定的なものでなく、入射するレーザー光の幅や散乱光などの出光状態などに合わせて調整可能としても良い。また、実施形態１〜４において、光ダンパ４の形状は略平行四辺形であったが、これに限定するものではなく、内部に入射した光が多重反射して効果的な減衰が行われるような形状であればよい。
【００３０】
図６は、以上の光ダンパ４をマッハツェンダー干渉計（ＭＺ干渉計）１０内に適用した場合を示す。図６において、レーザダイオード（ＬＤ）１１から出光した光ａはレンズ１２を通じて、ＭＺ干渉計１０の筐体１４内に入射する。
【００３１】
筐体１４内には、その上部に、前記レンズ１２の航路上に左右対称に配置された第１、第２のハーフミラー１５、１６が配置され、その下部には、同じく左右対称に配置された前記第１のハーフミラーからの反射光を受ける第１の全反射ミラー１７と、第２のハーフミラー１６にその光を送る第２の全反射ミラー１８が配置されている。
【００３２】
レーザダイオード（ＬＤ）１１から出光した光ａは、前記ハーフミラー１５を通過した光路長Ｌ１の光と、ハーフミラー１５で反射された後に全反射ミラー１７，１８で反射された光路長Ｌ２の光となり、第２のハーフミラー１６における両光の合波により透過光ｂと反射光ｃが発生する。このＭＺ干渉計では、透過光ｂが検出器１９に入力されて検出される一方、反射光ｃは前記透過光ｂと等価でパワーレベルは同等であるが、使用しない光であるので、不要光として処理しなければならず、この光路に対応して前記光ダンパ４が配置され、ここで吸収されることになるのである。一般に、本例のように、ＭＺ干渉計ではレーザ光のようなエネルギー密度の高い光源を使用するので、本例のように不要光対策を施さなければ装置の測定精度が著しく劣化するが、本例のように光ダンパ４を設ければそのような恐れはなく、高い測定精度を担保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る光路変更ユニットの説明図である。
【図２】本発明に係る光ダンパの第１の実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明に係る光ダンパの第２の実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明に係る光ダンパの第３の実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明に係る光ダンパの第４の実施形態を示す説明図である。
【図６】本発明に係る光ダンパをマッハツェンダー干渉計に適用した説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  光路変更ユニット
２  ハーフミラー
３  光吸収体
４  光ダンパ
【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】
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【図６】
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