(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物に向けて波長変調したレーザ光を照射すると共に、上記計測対象物にて反射した上記レーザ光が導入される半導体レーザ素子を用い、
前記計測対象物による反射光とは独立に、前記レーザ素子における自己結合効果により生じた干渉信号が重畳した前記レーザ素子からの照射光だけを受光して前記計測対象物の状態を検知すると共に、
前記レーザ素子からの照射光とは独立に、前記計測対象物による反射光だけを受光して前記計測対象物の有無を検出することを特徴とするレーザ計測方法。
【請求項２】
前記照射光とは独立に検出される前記計測対象物による反射光は、前記レーザ素子から前記計測対象物に向けて照射されたレーザ光の反射光成分であって、前記レーザ素子からの照射光の検出は前記計測対象物による反射光を遮断して行われ、且つ前記計測対象物による反射光の検出は前記レーザ素子からの照射光を遮断して行われるものである請求項１に記載のレーザ計測方法。
【請求項３】
前記照射光とは独立に検出される前記計測対象物による反射光は、前記レーザ素子とは異なる光源から前記計測対象物に向けて発せられた補助光の反射光成分であって、前記計測対象物による反射光は前記レーザ素子からの照射光を遮断して検出されるものである請求項１に記載のレーザ計測方法。
【請求項４】
計測対象物に向けて波長変調したレーザ光を照射すると共に、上記計測対象物にて反射した上記レーザ光が導入される半導体レーザ素子を用い、このレーザ素子における自己結合効果により生じた干渉信号が重畳した前記レーザ素子からの照射光を解析して前記計測対象物の状態を検知するレーザ状態検知機器であって、
前記レーザ素子からの照射光だけを受光可能に設けた状態検知用受光器と、前記対象物による反射光だけを受光可能に設けた対象物検出用受光器とを備えたことを特徴とするレーザ状態検知機器。
【請求項５】
前記状態検知用受光器は、前記レーザ素子からの照射光を受光可能で、且つ前記計測対象物による反射光が到達することのない位置に設けられ、
前記対象物検出用受光器は、前記計測対象物による反射光が到達し、且つ前記レーザ素子からの照射光が到達することのない位置に設けられるものである請求項４に記載のレーザ状態検知機器。
【請求項６】
計測対象物に向けて波長変調したレーザ光を照射すると共に、上記計測対象物にて反射した上記レーザ光が導入される半導体レーザ素子を用い、このレーザ素子における自己結合効果により生じた干渉信号が重畳した照射光を解析して前記計測対象物の状態を検知するレーザ状態検知機器であって、
前記レーザ素子の照射光だけを受光可能に設けた状態検知用受光器と、
前記計測対象物に向けて補助光を照射する光源と、
前記レーザ素子からの照射光を遮断して上記補助光の前記対象物による反射光だけを受光可能に設けた対象物検出用受光器と
を備えたことを特徴とするレーザ状態検知機器。
【請求項７】
前記レーザ素子は、対物レンズを介して計測対象物にレーザ光を照射するものであって、
前記対象物検出用受光器は、前記対象物に向けてレーザ光を照射するレーザ素子の背面側であって、前記対物レンズの焦点位置に設けられるものである請求項４または６に記載のレーザ状態検知機器。
【請求項８】
前記対物レンズは、前記レーザ素子から出力されたレーザ光を略平行光束として計測対象物に照射するものである請求項７に記載のレーザ状態検知機器。
【請求項９】
計測対象物に向けて波長変調したレーザ光を照射すると共に、上記計測対象物にて反射した上記レーザ光が導入される半導体レーザ素子を用い、このレーザ素子における自己結合効果により生じた干渉信号が重畳した前記レーザ素子からの照射光を解析して前記計測対象物の状態を検知する請求項４〜８のいずれかに記載のレーザ状態検知機器と、
上記計測対象物に向けて光を照射する投光素子、上記計測対象物からの反射光を受光する受光素子、およびこの受光素子の受光量から上記計測対象物の有無を識別する識別手段を有する光電スイッチと、
この光電スイッチの識別結果から前記レーザ状態検知機器の検知状態を判定する判定手段と
を具備したことを特徴とするレーザ状態検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ素子における自己結合効果（自己混合効果ともいう）を利用して計測対象物の状態を計測および検知するに好適なレーザ計測方法、レーザ状態検知機器およびレーザ状態検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学的な状態検知技術の１つにレーザ光の自己結合効果［Self mixing Effect］を利用したものがある（例えば特許文献１,２を参照）。この手法は、例えば図５に示すように所定の変調信号を用いて駆動したレーザ素子（以下、ＬＤ）１から計測対象物２にレーザ光を照射すると共に、計測対象物２により反射されて前記レーザ素子１に戻った反射光と前記照射光との自己結合効果により生じた干渉信号が重畳した照射光を受光器（以下、ＰＤ）３にて受光し、その出力を周波数分析する等して前記計測対象物２の状態を検知するものである。
【０００３】
即ち、レーザ素子１から出力光の発振波長を連続的に変化させると、検出対象物２により反射した戻り光と上記レーザ素子１の出力光とが干渉を生じ、共振条件を満たす波長においてはレーザ素子１の増幅効率が僅かに上がり、また減衰条件を満たす波長においては増幅効率が僅かに下がり、この結果、受光器３の出力が増減を繰り返す。例えば付与した電流値に応じてレーザ光の発振波長が変化するタイプの半導体レーザ素子を、例えば図６に示すような時間経過に伴って電流値が変化する三角波αを用いて波長変調すれば、電流値の連続的な増加に伴ってレーザ光の波長が連続的に増加し、また電流値がピークに達した後の上記電流値の連続的な減少に伴って上記レーザ光の波長が連続的に減少する。
【０００４】
このようにしてレーザ光の波長が連続的に増減する中で、上記照射光とその戻り光（反射光）との間の共振条件と減衰条件が何度も満たされる。この結果、前記受光器３からは上記三角波αに微小な干渉成分が重畳したビート波形（変調光）βが得られる。この干渉成分は、レーザ素子１と検出対象物２との距離Ｌ等の情報を含んでいる。従ってこのビート波形βを解析すれば、上記共振成分の周波数から対象物２までの距離や速度、振動等の状態を検知することが可能となる。例えば図５に示すように上記ビート波形βを微分して三角波αに重畳した信号成分を抽出し、この信号成分を計数することによって測定対象物の状態を検知することが可能となる。
【特許文献１】特開平１０−２４６７８２号公報
【特許文献２】特開平１１−２８７８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで上述した三角波αに重畳した干渉成分は微小な信号成分である。この為、前記受光器３の出力から前述した干渉成分を検出することができないとき、その原因が干渉成分が微弱過ぎるのか、或いは干渉自体が生じていないのかを判断することができないと言う問題がある。換言すればレーザ素子における自己結合効果により生じた干渉成分が微弱なためにこれを検出することができないのか、或いは計測対象物が存在しないので戻り光（反射光）がなく、この結果、自己結合効果（共振／減衰）が生じていないのかを識別することができないと言う問題がある。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、レーザ素子の自己結合効果を利用した状態検知を信頼性良く実行することのできるレーザ計測方法およびレーザ状態検知機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するべく本発明に係るレーザ計測方法は、計測対象物に向けて波長変調したレーザ光を照射すると共に、上記計測対象物にて反射した上記レーザ光が導入される半導体レーザ素子を用い、前記計測対象物による反射光とは独立に、前記レーザ素子における自己結合効果により生じた干渉信号が重畳した前記レーザ素子からの照射光だけを受光して前記計測対象物の状態を検知すると共に、上記照射光とは独立に、前記計測対象物による反射光だけを受光して前記計測対象物の有無を検出することを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
ちなみに前記照射光とは独立に検出する前記計測対象物による反射光として、前記レーザ素子から前記計測対象物に向けて照射されたレーザ光の反射光成分を検出する場合には、前記計測対象物による反射光を遮断して前記レーザ素子からの照射光だけを受光して状態検出を行い、且つ前記計測対象物による反射光については前記レーザ素子からの照射光を遮断して検出することが好ましい（請求項２）。また前記照射光とは独立に検出する前記計測対象物による反射光として、前記レーザ素子とは異なる光源から前記計測対象物に向けて発せられた補助光の反射光成分を検出する場合には、前記レーザ素子からの照射光を遮断することで上記反射光だけを検出することが望ましい（請求項３）。
【０００９】
また本発明に係るレーザ状態検知機器は、計測対象物に向けて波長変調したレーザ光を照射すると共に、上記計測対象物にて反射した上記レーザ光が導入される半導体レーザ素子を用い、このレーザ素子における自己結合効果により生じた干渉信号が重畳した照射光を解析して前記計測対象物の状態を検知するものであって、
特に前記レーザ素子からの照射光だけを受光可能に設けた状態検知用受光器と、前記対象物による反射光だけを受光可能に設けた対象物検出用受光器とを備えたことを特徴としている（請求項４）。
【００１０】
好ましくは前記レーザ素子が対物レンズを介して計測対象物にレーザ光を射出するものであるとき、
<ａ>  前記レーザ素子の照射光を直接受光または上記対物レンズにより反射された前記照射光の一部を受光可能で、且つ前記計測対象物による反射光が前記対物レンズを介して到達することのない位置に前記状態検知用受光器を設けると共に、
<ｂ>  前記計測対象物による反射光が前記対物レンズを介して到達し、且つ前記レーザ素子の照射光および上記対物レンズにより反射された前記照射光が到達することのない位置に前記対象物検出用受光器を設けることが望ましい。
【００１１】
また本発明に係るレーザ状態検知装置は、前記レーザ素子からの照射光だけを受光可能に設けた状態検知用受光器と、前記計測対象物に向けて補助光を照射する光源と、前記レーザ素子からの照射光を遮断して上記補助光の前記対象物による反射光だけを受光可能に設けた対象物検出用受光器とを備えたものとして構成することも可能である。
【００１２】
より好ましくは前記対象物検出用受光器を、前記対象物に向けてレーザ光を照射するレーザ素子の背面側であって、前記対物レンズの焦点位置に設けるようにすれば良い。尚、前記対物レンズについては、例えば請求項８に記載するように前記レーザ素子から出力されたレーザ光を略平行光束として計測対象物に照射するコリメートレンズとして実現することが好ましい。
【００１３】
また本発明は、上述したレーザ状態検知機器に加えて、前記計測対象物に向けて光を照射する投光素子、上記計測対象物からの反射光を受光する受光素子、およびこの受光素子の受光量から上記計測対象物の有無を識別する識別手段を有する光電スイッチと、この光電スイッチの識別結果から前記レーザ状態検知機器の検知状態を判定する判定手段と備えてレーザ状態検知システムを構築することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るレーザ計測方法によれば、レーザ素子から出力されるレーザ光とは独立に前記計測対象物による反射光を受光することで反射光の有無を判定し、この判定結果から前記レーザ素子においてレーザ光の自己結合効果による変調レーザ光が生じているか否かを判定することができる。従って自己結合効果により生じた干渉成分を検出することができない場合であっても、その原因が干渉成分が微弱であるのか、計測対象物が存在していないかを容易に判定して、その計測信頼性を高めることが可能となる。
【００１５】
また上記構成のレーザ状態検知機器によれば、状態検知用受光器にはレーザ素子から出力されたレーザ光、つまり計測対象物により反射されてレーザ素子に導入された戻り光により自己結合効果が生じて干渉信号が重畳した照射光だけが入射し、一方、対象物検出用受光器には計測対象物により反射された戻り光だけが導入されるので、上記対象物検出用受光器の出力をモニタすることで戻り光が存在するか否かを、ひいては計測対象物が存在するか否かを確実に検出することができる。また状態検知用受光器に戻り光が入り込むことがないので、レーザ素子における自己結合効果により生じた干渉成分を高感度に（Ｓ／Ｎ良く）検出することができる。
【００１６】
特にレーザ素子の前面（レーザ光射出面）に設けた対物レンズに対して前記状態検知用受光器および対象物検出用受光器を前述した位置関係にそれぞれ配置すれば、これらの２つの受光器を光学的に分離してコンパクトに位置付けることができるので、その全体構造のコンパクト化を容易に図ることが可能となる。また対象物検出用受光器をレーザ素子の裏面側であって対物レンズの焦点位置に配置すれば、戻り光の上記対象物検出用受光器による受光効率、ひいてはその受光強度を高めることができるので、その検出感度を十分に確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るレーザ計測方法と、このレーザ計測方法を適用して実現されるレーザ状態検知機器について説明する。
レーザ状態検知機器は、基本的には波長変調したレーザ光を出力して計測対象物２に照射すると共に、計測対象物２により反射された上記レーザ光の戻り光（反射レーザ光）が導入されて上記照射レーザ光との自己結合効果により共振する半導体レーザ素子１を備える。更にこのレーザ状態検知機器は、自己結合効果により共振した上記レーザ素子１の出力（レーザ光）を受光して、その受光強度を検出する状態検知用受光器３とを備えると共に、前記計測対象物２による反射光（戻り光）の有無を検出する対象物検出用受光器５を備えて構成される。ちなみに半導体レーザ素子１はＶＣＳＥＬ型のレーザダイオード（ＬＤ）からなる。また状態検知用受光器３および対象物検出用受光器５は、それぞれフォトダイオード（ＰＤ）からなる。
【００１８】
尚、ここではレーザ素子１から出力されて計測対象物２にて反射したレーザ光の戻り光（反射レーザ光）を前記対象物検出用受光器５にて検出するものとして説明するが、レーザ素子１と並べて設けた別の光源、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）１ａから計測対象物２に向けて前記レーザ光とは波長の異なる補助光を照射し、この補助光の計測対象物２による反射光を前記対象物検出用受光器５にて検出するようにしても良い。
【００１９】
例えば上記の別光源と対象物検出用受光器５とを、いわゆる反射形光電スイッチによって構成しても良い。市販されている代表的な反射形光電スイッチは、１つの筐体に投光素子（発光ダイオード）と受光素子（フォトダイオード）とを備えており、投光素子から対象空間へ向けて光を放射し、対象空間に対象物が存在する場合にその対象物によって反射した光を受光素子にて受光し、この受光量から対象物の有無を判定する機能を有するものとなっている。そこで反射形光電スイッチの投光素子を前述した「別の光源」と看做し、反射形光電スイッチの受光素子を対象物検出用受光器５と看做して、前述したレーザ素子１および状態検出用受光器３と共に用いるようにすれば本発明を実施することが可能となる。
【００２０】
この場合、補助光をパルス状に照射し、この補助光の照射タイミングに同期させて前記レーザ素子１から出力するレーザ光を波長変調することも有用である。即ち、補助光の立ち上がりと立ち下がりとを、レーザ素子１を波長変調するためのトリガとして利用する。このようにすれば非同期に入力する光に起因するノイズを抑えて、そのＳＮ比を向上させることが可能となる。換言すればレーザ光と補助光との不本意な干渉を抑えることが可能となる。
【００２１】
さてこのレーザ状態検知機器（レーザ測定方法）が特徴とするところは、図１にその光学的な概念を示すように、上記状態検知用受光器３を、前記レーザ素子１から射出するレーザ光を受光し、且つ計測対象物２による反射光（戻り光）を受光することがないように、つまり上記レーザ素子１から出力されるレーザ光だけを受光するように設けて構成される。また対象物検出用受光器５を、前記計測対象物２による反射光（戻り光）を受光し、且つレーザ素子１から射出されるレーザ光を受光することがないように、つまり上記反射光だけを受光するように設けて構成される。
【００２２】
具体的には、例えば図２に示すように前記レーザ素子１は、そのレーザ放射面を対物レンズ４に向けて配置されている。ちなみにこの対物レンズ４は非球面レンズであり、光軸近傍では焦点距離が短く、外周に近付くにつれて徐々に焦点距離が長くなるように形成されている。そしてレーザ放射面から円錐状または楕円錐状に放射されるレーザ光を対物レンズ４を介してほぼ平行光路として計測対象物２に照射し、計測対象物２により反射されたレーザ光（戻り光）を前記対物レンズ４を介して受光するように構成される。
【００２３】
尚、対物レンズ４として球面レンズを用いることも可能である。この場合、対物レンズ４の焦点位置にレーザ素子１を配置し、焦点位置よりも遠くに受光素子５を配置することが望ましい。また図２においてはレーザ光の光軸と対物レンズ４の光軸とは同軸に設けているが、非同軸に設けることもできる。更に図２においてはレーザ光の光軸と対物レンズ４の光軸とを互いに平行に設けているが、互いに角度を持たせて設けることもできる。
【００２４】
このような状態検知光学系を備えた反射形レーザ状態検知機器において前記状態検知用受光器３は、前記レーザ素子１の側方であり、該レーザ素子１から出力された照射光を直接受光または前記対物レンズ４により反射したレーザ光の一部が到達する領域であって、且つ前記計測対象物２にて反射された戻り光が前記対物レンズ４を介して集光される領域を避けた位置に設けられる。
【００２５】
尚、上記対物レンズ４による反射については、対物レンズ４のレーザ素子１側の表面で生じる反射を用いても、或いは対物レンズ４の計測対象物２側の表面で生じる反射を用いても良い。また対物レンズ４の表面での反射率を向上させるべく、例えば対物レンズ４の表面の一部に金属反射膜や反射鏡等の反射手段を設けても良い。更には対物レンズ４の計測対象物２側の表面で生じる全反射を用いれば、特段の反射手段を設けずとも大きな反射率を得ることができる。
【００２６】
また対象物検出用受光器５は、前記レーザ素子１から出力された照射光を直接受光または前記対物レンズ４により反射したレーザ光の一部が到達することのない領域であって、且つ前記計測対象物２にて反射された戻り光が前記対物レンズ４を介して集光される領域内に設けられる。
即ち、対象物検出用受光器５（フォトダイオード）としては、その受光面積がレーザ素子１（レーザダイオード）の外形よりも大きいものが用いられる。そして上記対象物検出用受光器５は、前記レーザ素子１から出力された照射光を直接受光しない領域、または前記対物レンズ４により反射したレーザ光の一部が到達することのない領域であって、且つ前記計測対象物２にて反射された戻り光が前記対物レンズ４を介して集光される領域内に設けられる。具体的には前記対象物検出用受光器５は、レーザ素子１の裏面側（レーザ放射面の反対側）であって、特に前記計測対象物２にて反射されて対物レンズ４を介して集光される反射光（戻り光）が収束する位置、換言すれば前記非球面対物レンズ４の外周部分による焦点位置近傍に設けられる。この際、レーザ素子１から放射された光軸近傍の光は、対物レンズ４の表面で反射して反射光としてレーザ素子１の方向へ戻る。しかし対象物検出用受光器５はレーザ素子１の陰に入っているので、上記反射光を受光することはない。
【００２７】
このようにして状態検知用受光器３および対象物検出用受光器５をそれぞれ設けて、レーザ素子１における自己結合効果により干渉信号が重畳した照射光、および計測対象物２による反射レーザ光をそれぞれ検出するように構成された反射形レーザ状態検知機器によれば、状態検知用受光器３の出力からその干渉成分を検出することができない事態が生じても、対象物検出用受光器５の出力を調べることによって計測対象物２による反射レーザ光が存在するか否か、つまり計測対象物２が存在するか否かを判定することができる。従ってレーザ素子１における自己結合効果による共振成分を検出することができない原因が、例えばレーザ素子１の駆動条件が不適切でその干渉成分か微弱であるのか、或いは計測対象物２自体が存在しないことに起因するのかを容易に、しかも確実に判定することができる。
【００２８】
特に上述した構成によれば、対物レンズ４の焦点位置に対象物検出用受光器５を設けているので、計測対象物２からの戻り光（反射レーザ光）が微弱であっても、その微弱な光を効果的に収束させて対象物検出用受光器５に導くことができるので、戻り光に対する受光効率を効果的に高めることができ、高感度な戻り光検出を行うことが可能となる。特にレーザ素子１の裏面側に対象物検出用受光器５を配置しているので、対物レンズ４を介して集光される戻り光が前記レーザ素子１の周囲を経て該レーザ素子１の裏面側に集光されるので、その戻り光を確実に検出することができる。しかも対象物検出用受光器５には、レーザ素子１からの出力レーザ光、および対物レンズ４にて反射したレーザ光が入り込むことがないので上述した戻り光の検出をＳ／Ｎ良く実行することができる。
【００２９】
一方、前記状態検知用受光器３には計測対象物２にて反射した戻り光が到達することがないので、該状態検知用受光器３においてはレーザ素子１から出力されたレーザ光（自己結合効果が生じている場合には、その干渉信号が重畳した照射光）だけを正確に検出することができる。従ってレーザ素子１での自己結合効果により生じた共振成分が微弱であっても、その干渉成分が外乱光成分等に埋もれることがないので上記干渉成分に対する検出精度を容易に高めることが可能となる。
【００３０】
また構造的にはレーザ素子１の裏面側に対象物検出用受光器５を配置し、上記レーザ素子１の側部に状態検知用受光器３を配置すれば良いので全体的にコンパクトな配置構造とすることができ、容易にその小型化を図ることが可能となる。従って、例えば図３に示すように有底筒状のメタルカン１１の先端開口部に対物レンズ４を装着すると共に、この対物レンズ４の裏面側凹部にレーザ素子１を埋め込んで配置し、更に上記メタルカン１１の裏面側開口部（基部）に状態検知用受光器３および対象物検出用受光器５を搭載した回路基板１２を装着すれば、反射形レーザ状態検知機器の、いわゆるＴＯパッケージ型のセンシングユニットを容易に構築することが可能となる。尚、図３においては、レーザ素子１の光軸を中心に２個の状態検知用受光器３を対称に設けた例を示している。またこの例では、レーザ素子１から出力されたレーザ光は、対物レンズ４の内面にて反射して状態検知用受光器３に導かれることになる。
【００３１】
また或いは、例えば図４に示すように構成すれば良い。即ち、金属製のケース１００は有底の円筒形状に形成されており、傾きαを呈する底部１０１に円形の開口１０２を有している。そして開口１０２のケース１００の内部側にガラス製の平凸のレンズ４が、その凸面を開口１０２に対峙させて斜めに設けられ、該レンズ４の外周全周を囲むように低融点ガラス１０３を溶融固化することでレンズ４がケース１００に固定されている。尚、ケース１００、レンズ４、および低融点ガラス１０３の材質としては、熱膨張率が互いに近似すると共に密着性に優れた材質がそれぞれ選択されており、レンズ４と開口１０２との間の密封状態が保たれる。
【００３２】
一方、ケース１００の端部は金属製の円板状の基板１１０で塞がれている。即ち、ケース１００の端部外周に形成されたフランジ形状の部分と基板１１０の外周に形成されたフランジ形状の部分とが密着して全周で溶接されて密封されている。基板１１０に形成された複数の貫通孔には、それぞれに金属製のピン１１１が挿入されている。それらの間は低融点ガラス１１２が溶融・固化されており、ピン１１１を基板１１０に固定している。基板１１０、ピン１１１、および低融点ガラス１１２の材質としては、熱膨張率が互いに近似すると共に密着性に優れた材質がそれぞれ選択されており、基板１１０とピン１１１との間の密封状態が保たれると共に、電気的絶縁性が保たれている。
【００３３】
また基板１１０の内側には、金属製の支柱１１３が固定されており、その先端部にはレーザ出射面１１をレンズ４へ向けて、レーザ素子１が接着固定されている。また基板１１０にはその受光面をレンズ４側に向けて受光素子３,５が接着固定されており、特に受光素子５は前記レーザ素子１の裏面側であって、該レーザ素子１から照射されてレンズ４にて反射されたレーザ光が到達することのない位置に設けられている。また受光素子３は、計測対象物２により反射されたレーザ光（戻り光）がレンズ４を介して集光されることのない位置、具体的には基板１１０の縁部側に設けられる。
【００３４】
そしてこれらのレーザ素子１および受光素子３,５のそれぞれの端子とピン１１１との間は導電性を持つワイヤ（図示せず）で電気的に接続されており、外部からの給電および外部への信号取り出しが可能となっている。尚、基板１１０には接地ピン１１５が設けられており、この接地ピン１１５は基板１１０および支柱１１３に電気的に導通している。そして、レーザ素子１はその裏面で基板１１０に接地され、受光素子３はその裏面で支柱１１３に接地されている。
【００３５】
レーザ素子１とレンズ４と受光素子３,５については、図２に示した位置関係が採用されている。即ち、レーザ素子１の光軸はレンズ４の主点を通らずにやや変位して設けられており、レーザ素子１の光軸とレンズ４の光軸とは傾きαを成している。レーザ素子１のレーザ出射面１１から円錐状に放射されるレーザ光の外縁部分１２０は、レンズ４の表面４４で反射されてレンズ４の側方へ出射し、受光素子３により受光される。尚、レーザ光１２０がレンズ４に入射するとき、その一部１２１はレンズ４の内側の表面４３で反射されるが、それが受光素子３に受光されないように、各部の位置関係が予め考慮されている。この際、カン・パッケージの内部空間に不活性ガスを充填しておけば、レーザ素子１の劣化を防いで長寿命化することができる。尚、平凸レンズ４の平面側をパッケージの外側へ向けて配置し、その平面側で生じる全反射を利用するようにしても良い。この場合、レンズ４の傾きαを小さくすることができる。また前述したようにレンズ４の凸面側をパッケージの外側へ向けて配置したときには、その凸面側で生じる全反射を利用するようにしても良い。
【００３６】
かくして上述した如く構成された反射形レーザ状態検知機器によれば、レーザ素子１における自己結合効果を利用して計測対象物２の状態を検知するに際し、計測対象物２による反射光だけを検出する対象物検出用受光器５を備え、状態検知用受光器３においてはレーザ素子１０から出力されるレーザ光だけを検出するように構成されるので、計測対象物２による反射光（戻り光）の有無、ひいては計測対象物２の存在を容易に確認しながら該計測対象物２の状態を正確に検出することができる。しかも対象物検出用受光器５をレーザ素子１の背面側に配置することで、レーザ素子１および受光器３,５のレイアウトのコンパクト化を図ることができ、特にこれらを一体にパッケージ化する場合には、容易にその小型化を図ることができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【００３７】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態においては対物レンズ４をレーザ素子１から射出されるレーザ光の光軸に対して直交させて配置したが、対物レンズ４を上記光軸に対して傾けて配置し、状態検知用受光器３に対するレーザ光の反射方向を更に外側に向けるようにしても良い。このようにして対物レンズ４を傾けても、該対物レンズ４を介して集光される戻り光の光路に殆ど変化が生じることがないので、対象物検出用受光器５については前述した実施形態と同様にレーザ素子１の背面側に配置すれば十分である。またレーザ素子１から出力された光の反射角を大きくすることができるので、状態検知用受光器３への戻り光の入射を確実に阻止することが可能となる。また対物レンズ４としては、例示した片面凸レンズに変えて両面凸レンズを用いることも勿論可能である。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ計測方法を実施する上での概略的な光学系を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係るレーザ状態検知機器の概略構成を示す図。
【図３】レーザ状態検知機器の具体的な構成例を示す図。
【図４】レーザ状態検知機器のより具体的な構成例を示す断面図。
【図５】自己結合効果を利用したレーザ状態検知機器の基本的な構成を示す図。
【図６】レーザ光の自己結合効果により生じる変調レーザ光の概念を示す図。
【符号の説明】
【００３９】
１  レーザ素子
１ａ  光源
２  計測対象物
３  状態検知用受光器
４  対物レンズ
５  対象物検出用受光器
【図１】
0004432084.tif 000002
【図２】
0004432084.tif 000003
【図３】
0004432084.tif 000004
【図４】
0004432084.tif 000005
【図５】
0004432084.tif 000006
【図６】
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