(57)【要約】【課題】複数の測定距離におけるレーザビーム特性を同時に且つ容易に測定する。【解決手段】第１ミラー（１）と第２ミラー（２）の間でレーザービーム（Ｂ）を往復させると共に、第１ミラー（１）を透過させたレーザービームの一部をカメラ（３）で撮影し、画像上の複数のビームスポットからレーザビーム特性を測定する。【効果】レーザ装置（Ｌ）も、ミラー（１，２）も、カメラ（３）も、移動させる必要がない。測定距離を変えて測定を繰り返す必要がない。【選択図】図１
2008292404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ装置（Ｌ）から出射されたレーザビーム（Ｂ）が入射する第１ミラー（１）と、前記第１ミラー（１）と対になって前記第１ミラー（１）との間でレーザビーム（Ｂ）を少なくとも１往復させうる第２ミラー（２）と、前記第１ミラー（１）および前記第２ミラー（２）の少なくとも一方の背後に設置されたカメラ（３）と、前記カメラ（３）で撮影した画像を基にレーザビーム特性を計測する処理装置（１１）とを具備し、前記カメラ（３）を設置したミラーは、入射したレーザビーム（Ｂ）の一部を背後へ透過させることを特徴とするレーザビーム特性測定装置（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザビーム特性測定装置（１００）において、前記カメラ（３）は、配列した複数の固体撮像素子を具備することを特徴とするレーザビーム特性測定装置（１００）。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のレーザビーム特性測定装置（１００）において、前記レーザビーム特性は、楕円軸、楕円率、ウエスト位置、ウエスト径、Ｍ2、広がり角のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とするレーザビーム特性測定装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザビーム特性測定装置に関し、さらに詳しくは、複数の測定距離におけるレーザビーム特性を同時に且つ容易に測定することが出来るレーザビーム特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源から出射された光をカメラに入射させ、カメラで撮影した画像を基に光の２次元強度分布を測定する光源の２次元配光分布測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開昭６２−９１８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の装置では、複数の測定距離においてそれぞれ測定したい場合は、光源またはカメラの少なくとも一方を移動して測定距離を変更し、所望の測定距離に設定する毎に測定を繰り返す必要があった。
しかし、光源またはカメラの少なくとも一方を移動して測定距離を変更し所望の測定距離に設定する作業は繁雑であり、測定を繰り返すために所要時間が長くかかる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、複数の測定距離におけるレーザビーム特性を同時に且つ容易に測定することが出来るレーザビーム特性測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の観点では、本発明は、レーザ装置（Ｌ）から出射されたレーザビーム（Ｂ）が入射する第１ミラー（１）と、前記第１ミラー（１）と対になって前記第１ミラー（１）との間でレーザビーム（Ｂ）を少なくとも１往復させうる第２ミラー（２）と、前記第１ミラー（１）および前記第２ミラー（２）の少なくとも一方の背後に設置されたカメラ（３）と、前記カメラ（３）で撮影した画像を基にレーザビーム特性を計測する処理装置（１１）とを具備し、前記カメラ（３）を設置したミラーは、入射したレーザビーム（Ｂ）の一部を背後へ透過させることを特徴とするレーザビーム特性測定装置（１００）を提供する。
上記第１の観点によるレーザビーム特性測定装置（１００）では、第１ミラー（１）と第２ミラー（２）の間でレーザービーム（Ｂ）を往復させると共にミラーを透過させたレーザービームの一部をカメラ（３）で撮影する。これにより、第１ミラー（１）と第２ミラー（２）を往復する距離ずつ異なる複数の測定距離におけるレーザビームプロファイルを同時に且つ容易に測定し、その測定結果に基づいて、レーザビーム特性を求めることが出来る。すなわち、光源またはカメラの少なくとも一方を移動して測定距離を変更し所望の測定距離に設定する繁雑な作業が不要になる。また、測定を繰り返す必要がないから、所要時間を短縮できる。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点によるレーザビーム特性測定装置（１００）において、前記カメラ（３）は、配列した複数の固体撮像素子を具備することを特徴とするレーザビーム特性測定装置（１００）を提供する。
上記第２の観点によるレーザビーム特性測定装置（１００）では、ビームプロファイルを固体撮像素子の画素ピッチの精度で測定することが出来る。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、前記第１または第２の観点によるレーザビーム特性測定装置（１００）において、前記レーザビーム特性は、楕円軸、楕円率、ウエスト位置、ウエスト径、Ｍ2、広がり角のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とするレーザビーム特性測定装置（１００）を提供する。
上記第３の観点によるレーザビーム特性測定装置（１００）では、楕円軸、楕円率、ウエスト位置、ウエスト径、Ｍ2、広がり角のうちの少なくとも１つを測定することが出来る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のレーザビーム特性測定装置によれば、光源またはカメラの少なくとも一方を移動して測定距離を変更し所望の測定距離に設定する繁雑な作業が不要になる。また、測定を繰り返す必要がないから、所要時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【０００９】
図１は、実施例１に係るレーザビーム特性測定装置１００を示す説明図である。
このレーザビーム特性測定装置１００は、測定対象のレーザ装置Ｌから出射されたレーザビームＢが入射する第１ミラー１と、第１ミラー１と対になって第１ミラー１との間でレーザビームＢを少なくとも１往復させうる第２ミラー２と、第１ミラー１の背後に設置されたカメラ３と、レーザビームＢを止めるビームストッパ４と、レーザ装置Ｌ，第１ミラー１，第２ミラー２，カメラ３およびビームストッパ４を支持する固定台５と、カメラ３で撮影した画像を基にレーザビーム特性を計測する処理装置１１とを具備する。
【００１０】
背後にカメラ３を設置した第１ミラー１は、入射したレーザビームＢの一部を背後へ透過させるように反射率が調整されている。一方、第２ミラー２は全反射ミラーである。
【００１１】
図２に示すように、カメラ３は、複数の固体撮像素子３ａをマトリクス状に並べたものである。固体撮像素子３は、例えば１万画素の１／３インチＣＣＤである。
【００１２】
図３に示すように、カメラ３によって、測定距離Ｄ０〜Ｄ６におけるレーザプロファイルＰ０〜Ｐ６を同時に撮影することが出来る。
【００１３】
図４に示すように、第１ミラー１の鏡面に垂直な方向での第１ミラー１からレーザ装置Ｌまでの距離をａとする。また、第１ミラー１の鏡面に垂直な方向での第１ミラー１の鏡面から第２ミラー２の鏡面までの距離をｂとする。さらに、第１ミラー１の鏡面に垂直な方向での第１ミラー１の鏡面からカメラ３までの距離をｃとする。
また、第１ミラー１の鏡面と第２ミラー２の鏡面とは平行であるとする。
また、レーザ装置Ｌから出射されたレーザビームＢの第１ミラー１への入射角をθとする。
第２ミラー２でレーザビームＢが反射した回数をｒとすると、回数ｒに対応するレーザプロファイルＰにおけるレーザ装置Ｌからカメラ３までの光路長すなわち測定距離Ｄｒは、
Ｄｒ＝（ａ＋（ｒ×２）×ｂ＋ｃ）／cosθ
となる。なお、ｒ＝０は、レーザ装置Ｌから第１ミラー１に直接入射し、第１ミラー１を透過してカメラ３に入射したレーザプロファイルＰにおける測定距離Ｄ０を表す。
上式から判るように、カメラ３で同時に撮影できる測定距離Ｄｒの間隔は、ｒ×２×ｂ／cosθ の等間隔となる。
【００１４】
数値例を挙げると、ａ＝９８ｃｍ、ｂ＝５０ｃｍ、ｃ＝２ｃｍとするなら、Ｄ０＝１ｍ、Ｄ１＝２ｍ、Ｄ３＝３ｍ、……となる。
【００１５】
図５は、処理装置１１によるレーザビーム特性測定処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、カメラ３で撮影した画像を取り込む。例えば図３に示す如き画像である。
ステップＳ２では、各測定距離Ｄ０，Ｄ１，……に対応するビームプロファイルＰ０，Ｐ１，……を切り出す。
ステップＳ３では、切り出した各ビームプロファイルＰ０，Ｐ１，……に基づいて、レーザビーム特性（楕円軸、楕円率、ウエスト位置、ウエスト径、Ｍ2、広がり角など）を求める。
各ビーム特性は、例えば次のように算出する。
１．楕円軸・楕円率の算出
カメラ３で得られたデータ値から、ガウシアンピーク値*13.5%、を求め、ピーク値（ビーム中心)からの距離が最大となる方向を長軸とする。長軸の傾き角は水平方向に対する傾きを表している。長軸の傾き角+90°の方向を短軸とする。そして、長軸・短軸のピクセル数からビーム径[mm]を求める。楕円率は長軸・短軸の比を求める。
２．ウエスト位置・ウエスト径・エムスクウェアの算出
【００１６】
【数１】
2008292404.tif 000003
上記伝播式を用いてフィッティングする。ウエスト位置・ウエスト径・エムスクウェアのパラメータ値を変化させて測定点との距離が最小となる時の値(最小二乗似近似)をウエスト位置・ウエスト径・エムスクウェアとする。
３．広がり角θの算出
次式から求める。
【００１７】
【数２】
2008292404.tif 000004
そして、処理を終了する。
【００１８】
図６に、測定で得られたビーム伝播特性を例示する。
実線が長軸長さ、破線が短軸長さである。
【００１９】
実施例１のレーザビーム特性測定装置１００によれば次の効果が得られる。
（１）第１ミラー１と第２ミラー２を往復する距離＝２×ｂ／cosθ ずつ異なる複数の測定距離Ｄｒにおけるレーザビーム特性を同時に且つ容易に測定することが出来る。
（２）レーザ装置Ｌも、ミラー１，２も、カメラ３も、移動させる必要がない。
（３）測定距離を変えて測定を繰り返す必要がない。
（４）所要時間を短縮できる。
（５）レーザビーム特性を固体撮像素子３ａの画素ピッチの精度で測定することが出来る。
（６）楕円軸、楕円率、ウエスト位置、ウエスト径、Ｍ2、広がり角を測定することが出来る。
【実施例２】
【００２０】
カメラ３として、２次元イメージセンサを用いてもよい。
【実施例３】
【００２１】
図７に示すように、第１ミラー１を全反射ミラーとすると共に、入射したレーザビームＢの一部を透過させるように第２ミラー２を構成し、かつ、第２ミラー２の背後にカメラ３を設置するように構成してもよい。
これによっても実施例１と同様の効果が得られる。
図８に示すように、第２ミラー２でレーザビームＢが反射した回数をｒとすると、回数ｒに対応するレーザプロファイルＰにおけるレーザ装置Ｌからカメラ３までの光路長すなわち測定距離Ｄｒは、
Ｄｒ＝（ａ＋（ｒ×２＋１）×ｂ＋ｄ）／cosθ
となる。
【実施例４】
【００２２】
図９に示すように、入射したレーザビームＢの一部を透過させるように第１ミラー１および第２ミラー２を構成すると共に第１ミラー１および第２ミラー２の背後に第１カメラ３ａおよび第２カメラ３ｂを設置してもよい。
これによれば、実施例１、３と同様のミラー間距離であっても、測定点のピッチを半分にすることが出来る。
第１カメラ３ａでの測定距離Ｄｒは実施例１と同様であり、第２カメラ３ｂでの測定距離Ｄｒは実施例３と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明のレーザビーム特性測定装置は、レーザ装置の検査に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１に係るレーザビーム特性測定装置を示す平面図である。
【図２】実施例１に係るカメラを示す正面図である。
【図３】実施例１に係るカメラに入射するレーザビームを示す正面図である。
【図４】実施例１に係るレーザビーム特性測定装置の部品間距離を示す平面図である。
【図５】実施例１に係るレーザビーム特性測定装置を用いた測定の手順を示すフロー図である。
【図６】楕円軸の測定結果を例示するグラフである。
【図７】実施例３に係るレーザビーム特性測定装置を示す平面図である。
【図８】実施例３に係るレーザビーム特性測定装置の部品間距離を示す平面図である。
【図９】実施例４に係るレーザビーム特性測定装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１              第１ミラー
２              第２ミラー
３              カメラ
３ａ            第１カメラ
３ｂ            第２カメラ
４              ビームストッパ
５              固定台
１１            処理装置
１００，２００，３００          レーザビーム特性測定装置
Ｌ              レーザ装置
Ｂ              レーザビーム
【図１】
2008292404.tif 000005
【図２】
2008292404.tif 000006
【図３】
2008292404.tif 000007
【図４】
2008292404.tif 000008
【図５】
2008292404.tif 000009
【図６】
2008292404.tif 000010
【図７】
2008292404.tif 000011
【図８】
2008292404.tif 000012
【図９】
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