光學特性測量裝置和光學式位移計的製作方法
2023-07-15 19:52:46 2
專利名稱：光學特性測量裝置和光學式位移計的製作方法
技術領域：
本發明涉及測量入射的雷射的光學特性的光學特性測量裝置和應用其原理的光學式位移計。
背景技術：
用於光記錄媒體的信息記錄、再現的雷射頭裝置通過聚光光學系統使光電二極體等半導體雷射發光元件的出射光成束匯集到光記錄媒體上。這時，光記錄媒體上成束匯集的光斑直徑越小越好。這方面涉及各種技術要素，尤其是聚光光學系統中，需要優化聚光透鏡入射光的入射光軸、平行度、強度分布。因此，為了評價聚光的光學特性，提出各種光學特性測量裝置。
作為這種光學特性測量裝置，已經知道圖17～圖20所示的測量裝置。圖17示出的光學特性測量裝置具有使半導體雷射發光元件出射的發散光成為平行光的準直透鏡102、檢測此準直透鏡102出射的光的雷射自準直器110和顯示裝置111，利用此測量裝置能測量雷射的光軸和平行度。
圖18示出的光學特性測量裝置具有使半導體發光元件101出射的發散光成為平行光的準直透鏡102、此準直透鏡102的出射光對應的物鏡103、CCD(攝像元件)121、分析此CCD121的檢測結果用的圖像處理裝置122和顯示裝置123，利用此測量裝置能測量雷射的光量分布。
圖19示出的光學特性測量裝置具有使半導體發光元件101出射的發散光成為平行光的準直透鏡102、檢測此準直透鏡102出射的光的光電變換式的位置檢測元件131、將此位置檢測元件131的檢測結果變換成電信號的光電變換裝置132和顯示裝置133，利用此測量裝置能測量雷射的光路分布。
圖20示出的光學特性測量裝置具有使半導體發光元件101出射的發散光成為平行光的準直透鏡102、幹涉儀140和顯示裝置141，利用此測量裝置，能測量像差。
近年來，在小型光學製品的情況下，由於空間上的限制，配置對雷射的光軸、平行度和強度分布各自的光學特性測量裝置日益困難，又因為以各種要素折衷的關係設計產品，要求組裝調整時能測量多個要素，而且要求光學特性測量裝置的結構價廉。
然而，已有的光學特性測量裝置不能透射測量入射光軸和強度分布兩者，當然也不能同時測量雷射的光軸、平行度和強度分布等3要素。
圖17和圖18示出的測量裝置一般對CRT輸出。因此，要從其上顯示的數據在數值上讀取光軸和強度分布中心時，操作者除了從顯示畫面讀取外，沒有別的方法，存在操作者的讀取容易產生差錯的問題。
根據圖19示出的測量裝置，則評價具有通過開口的直線傳播特性的雷射光源在開口位置上的光強度分布時，如果入射光的軸稍微偏離傳感器，就會由於開口與位置傳感器感光面的距離的關係，使強度分布中心的測量值留有測量誤差。存在問題。
圖20示出的測量裝置雖然能在數值上評價強度分布，但測量和數據處理需要長時間。因此，要在製造工序中使用，則需要相當多的光學特性測量裝置，存在需要非常多的設備費用的問題。
而且，已有的光學特性測量裝置都昂貴，不經濟。尤其在圖20的情況下，由於是新開發的設備，存在需要大量設備的問題。
鑑於以上的問題，本發明的課題是提供一種結構，可在測量入射雷射的光學特性的光學特性測量裝置和應用其原理的光學式位移計中，用簡易的光學系統進行各種測量。
發明內容
為了解決上述課題，本發明的光學特性測量裝置，結構上做成具有通過開口入射形成平行光束的雷射的光路分離元件、接收該光路分離元件透射的雷射的第1面狀光檢測器、以及接收所述光路分離元件反射的雷射的第2面狀光檢測器，並且從所述開口到第1面狀光檢測器的光路長度與從所述第2面狀光檢測器的光路長度不同。
利用這種測量裝置，則可根據所述第1面狀光檢測器的基準位置到感光中心的距離、所述第2面狀光檢測器的基準位置到感光中心的距離、從所述開口到所述第1面狀光檢測器的光路長度、以及從所述開口到所述第2面狀光檢測器的光路長度，來測量所述雷射的入射角和通過所述開口時的光量分布中心位置。
本發明中，最好具有配置在從所述光路分離元件往所述第1面狀光檢測器的光路上或從所述光路分離元件到所述第2面狀光檢測器上的光路組合元件、通過所述光路組合元件往所述光路分離元件出射校正用的平行光的校正光源、以及將所述光路分離元件出射的所述校正用的平行光反射到該光路分離元件並且使所述第1面狀光檢測器和所述第2面狀光檢測器接收該返回的光的校正反射面。
本發明中，最好具有檢測入射到所述光路分離元件的雷射的幹涉儀。這樣組成時，能測量雷射的平行度。
本發明中，可採用所述第1面狀光檢測器和第2面狀光檢測器都是位置檢測光電二極體等光電變換式的位置檢測元件(PSDPosition SensitiveDetector)的結構，可採用所述第1面狀光檢測器和所述第2面狀光檢測器中的一個是位置檢測元件，而另一個是攝像元件(CCDCharge Couple Device)的結構，還可採用所述第1面狀檢測器和所述第2面狀檢測器都是攝像元件的結構。
本發明的光學系統可用於光學式位移計。即，本發明的光學式位移計，其中具有出射測量位移用的平行光束的位移測量光源、入射該位移測量光源出射的平行光束的光路分離元件、將光路分離元件透射或反射的平行光束反射到該光路分離元件的反射面、以及接收所述光路分離元件反射或透射後從所述反射面返回的光的面狀光檢測器；可通過所述反射面進行相對於所述光路分離元件以規定的角度保持傾斜的位移，根據該反射面的傾向角度和位移前後所述面狀光檢測器中的感光位置的移動量，來測量所述反射面的位移量。
根據本發明，作為光學特性測量裝置的結構，可用作位移計，而且這種結構的位移計可使結構簡化。
本發明另一形態的測量裝置，包括入射形成平行光束的雷射的聚光透鏡和配置在該聚光透鏡的焦點位置附近的攝像元件。
利用這種結構的測量裝置，可根據所述攝像元件的基準位置到感光中心的距離和所述聚光透鏡到所述面狀光檢測器的光路長度，測量所述雷射對所述聚光透鏡的入射角。
本發明中，最好具有檢測對所述聚光透鏡的入射光的幹涉儀，這樣就能測量入射光的平行度。
本發明又一形態的測量裝置，包括通過開口入射形成平行光束的雷射的光路分離元件、接收該光路分離元件透射或反射出來的雷射的第1面狀光檢測器、接收所述光路分離元件反射或透射出來的雷射的第2面狀光檢測器、以及配置在從所述光路分離元件到所述第2面狀光檢測器的光路上的聚光透鏡，並且所述第2面狀光檢測器配置在所述聚光透鏡的焦點位置附近。
利用本發明的測量裝置，可根據所述第2面狀光檢測器的基準位置到感光中心的距離、以及從所述聚光透鏡到所述第2面狀光檢測器的光路長度，來測量所述平行光束對所述光路分離元件的入射角，而且可根據該入射角、所述第1面狀光檢測器的基準位置到感光中心的距離、以及從所述開口到所述第1面狀光檢測器的光路長度，來測量通過所述開口時的光量分布的中心位置。
本發明中，最好具有檢測對所述光路分離元件入射的雷射的幹涉儀。這樣構成，就能測量雷射的平行度。
本發明中，可採用所述第1面狀光檢測器和第2面狀光檢測器都是位置檢測光電二極體等光電變換式的位置檢測元件的結構，可採用所述第1面狀光檢測器和所述第2面狀光檢測器中的一個是位置檢測元件，而另一個是攝像元件的結構，還可採用所述第1面狀檢測器和所述第2面狀檢測器都是攝像元件的結構。
圖1是本發明實施形態1的光學特性測量裝置的總體組成圖。
圖2是示出光學特性測量裝置中各光學元件的布局的說明圖。
圖3是示出圖1所示光學特性測量裝置的測量原理的說明圖。
圖4是在共用光路上展示光學特性測量裝置用的各光學元件的說明圖。
圖5(A)、(B)、(C)分別是示出本發明實施形態2的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖、此光學特性測量裝置用作位移計時的組成圖和示出作為位移計的原理的說明圖。
圖6是示出本發明實施形態3的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖。
圖7(A)、(B)分別是示出本發明實施形態4的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖和此光學特性測量裝置用作第1面狀光檢測器的CCD(攝像元件)中的檢測結果的說明圖。
圖8(A)、(B)分別是示出本發明實施形態5的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖和此光學特性測量裝置用作第2面狀光檢測器的CCD(攝像元件)中的檢測結果的說明圖。
圖9(A)、(B)分別是示出本發明實施形態6的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖和此光學特性測量裝置用作面狀光檢測器的CCD(攝像元件)中的檢測結果的說明圖。
圖10(A)、(B)分別是示出本發明實施形態7的光學特性測量裝置中各光學元件的布局的說明圖和以此光學特性測量裝置為基礎添加光軸位置測量功能時各光學元件的布局的說明圖。
圖11是示出圖10(B)的光學特性測量裝置的測量原理的說明圖。
圖12是在共用光路上展示圖10(B)所示光學特性測量裝置用的各光學元件的說明圖。
圖13(A)、(B)分別是示出本發明實施形態8的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖和本實施形態的另一光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖。
圖14(A)、(B)分別是示出本發明實施形態9的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖和此光學特性測量裝置用作第1面狀光檢測器的CCD中的檢測結果的說明圖。
圖15是示出本發明實施形態10的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖。
圖16是示出本發明實施形態11的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖和此光學特性測量裝置用作面狀光檢測器的CCD中的檢測結果的說明圖。
圖17是示出已有的第1光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖。
圖18是示出已有的第2光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖。
圖19是示出已有的第3光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖。
圖20是示出已有的第4光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖。
附圖中，1A～1K是光學特性測量裝置，11是開口，12、13是分光器(光路分離元件)，21是第1位置檢測元件(第1面狀光檢測器)，22是第2位置檢測元件(第2面狀光檢測器)，31是半透明反射鏡(光路組合元件)，32是基準光源，33是基準反射面，41是幹涉儀，51是第1CCD(第1面狀光檢測器/攝像元件)，52是第2CCD(第2面狀光檢測器/攝像元件)，61是聚光透鏡。
具體實施例方式
下面參照
應用本發明的光學特性測量裝置和光學式位移計。
實施形態1圖1和圖2分別是示出應用本發明的光學特性測量裝置的總體組成圖和此光學特性測量裝置中各光學元件的布局的說明圖。圖3和圖4分別是示出圖1所示光學特性測量裝置的測量原理的說明圖和在共用光路上展示此光學特性測量裝置用的各光學元件的說明圖。
如圖1和圖2所示，本形態的光學特性測量裝置1A具有半導體雷射發光元件(圖中未示出)出射的雷射L0以由準直透鏡(圖中未示出)形成平行光的狀態入射的開口11、由配置在此開口1的出射光的傳播路由上的稜鏡組成的分光器12(光路分離元件)、接收此分光器12的透射反射膜透射出來的光的光電變換式的第1位置檢測元件21(第1面狀光檢測器)以及接收稜鏡12的透射反射膜上反射出來的光的光電變換式的第2位置檢測元件22(第2面狀光檢測器)。第1位置檢測元件21和第2位置檢測元件22中的檢測結果通過信號處理電路81輸出到數據存儲部82，同時在顯示裝置83顯示測量結果。作為信號處理電路和顯示裝置，結構上可做成通過A/D變換器86輸入到個人計算機87。
這樣組成的光學特性測量裝置1A中，如圖3所示，半導體雷射發光元件出射的雷射L0由開口11匯聚成規定的光束後，其一部分穿透稜鏡12的透射反射膜，在第1位置檢測元件21上檢測出來，其它部分在稜鏡12的透射反射膜上反射，被第2位置檢測元件22檢測出來。
這裡，在共用光路上展開各光學元件，則如圖4所示。因此，本形態的光學特性測量裝置1中，假設相對於機械設定的假想基準線L1(點劃線表示的線)的雷射L0的光軸傾斜(入射角)和從該假想基準線L1看時開口11的光量分布中心位置分別為θ、L，而且第1位置檢測元件21和第2位置檢測元件22從假想基準線L1的偏移量分別為P1、P2，同時假設從開口1經分光器12的透射反射膜透射到第1位置檢測元件21的距離和從開口1經分光器12的透射反射面反射到第2位置檢測元件22的距離分別為D1、D2(D1≠D2)時，利用下面的公式求入射角θ。
θ＝arctan{(P2-P1)/(D2-D1)} …(1)L＝P1-D1*tanθ …(2)因此，利用2個位置檢測元件21、22和1個分光器12能求出雷射L0的光軸，並且能根據2個位置檢測元件21、21中的1個位置檢測元件21中的檢測結果求出光量分布的中心位置。
實施形態2圖5(A)、(B)、(C)分別是示出本形態的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖、此光學特性測量裝置用作位移計時的組成圖和作為位移計的原理的說明圖。下面說明的各實施形態，其基本組成與實施形態1相同，因而具有共同功能的部分在圖中標註相同的符號示出，省略其詳細說明。
實施形態1根據機械設定的假想基準線L1設定2個位置檢測元件21、22的角度和原點位置(基準位置)，但本實施形態2結構上做成能以光學的方式校正2個位置檢測元件21、22的焦點和原點位置。
即，如圖5(A)所示，與實施形態1相同，本形態的測量裝置1B具有由半導體雷射發光元件(圖中未示出)出射的雷射L0通過準直透鏡和開口(圖中均未示出)入射的稜鏡組成的分光器12、接收此分光器12的透射反射膜透射出來的光的光電變換式的第1位置檢測元件21(第1面狀光檢測器)和接收此分光器12的透射反射膜反射的光的光電變換式的第2位置檢測元件22(第2面狀光檢測器)。
本形態中，結構上做成在從分光器12到第2位置檢測元件22的光路上配置半透明反射鏡31(光路組合元件)，同時從基準光源32往此半透明反射鏡31出射平行光。還可在配置開口11的位置配置基準反射面33。
基準光源32出射的光在半透明反射鏡31上反射後，在分光器12上往基準反射面33反射。此基準反射面33上的反射光，一部分由分光器2的透射反射膜透射後，在第1位置檢測元件21中檢測出來，另一部分穿透半透明反射鏡31後，在第2位置檢測元件22中檢測出來。
設定基準光源32、半透明反射鏡31、基準反射面33，使其能根據這時的第1位置檢測元件21和第2位置檢測元件22中的檢測結果(傳感器輸出)，對第1位置檢測元件21和第2位置檢測元件22調整角度和原點位置。因此，能根據第1位置檢測元件21和第2位置檢測元件22的檢測結果(傳感器輸出)正確地進行校正。
利用這種校正原理，圖5(A)所示的光學特性測量裝置能如圖5(B)所示那樣，組成光學式位移計。此光學式位移計中，基準反射面33配置成對基準水平面稍微傾向角度φ，而且該基準反射面33能與作為位移計測量對象的工件(圖中未示出)合為一體地移動。因此，如圖5(C)所示，工件的移動使基準反射面33在光軸方向從位置d1位移到位置d2，隨著該移動，第1位置檢測元件21中的測量值從測量值X1變化到測量值X2時，根據測量值的變化量δX(X1-X2)，利用下面的公式求測量值的變化量δd(d2-d1)。
δd＝δX/(tan(2φ)) …(3)實施形態3圖6是示出實施形態3的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖。如圖6所示，本形態中，與實施形態1相同，也具有由半導體雷射發光元件(圖中未示出)出射的光L0通過準直透鏡和開口(圖中均未示出)入射的稜鏡組成的分光器12、接收此分光器12的透射反射膜透射出來的光的光電變換式的第1位置檢測元件21(第1面狀光檢測器)和接收此分光器12的透射反射膜反射的光的光電變換式的第2位置檢測元件22(第2面狀光檢測器)。
本形態中，還在從半導體雷射發光元件到稜鏡12的光路上配置稜鏡13，並且使該稜鏡13透射的光朝向稜鏡12。稜鏡12的透射反射膜上反射的光則入射到簡易幹涉儀41。其它結構與實施形態1大致相同。
因此，利用本形態的光學特性測量裝置1C，則如實施形態1中說明的那樣，可用2個位置檢測元件21、21和分光器12求出雷射L0的光軸，而且可根據2個位置檢測元件21、22中的一個位置檢測元件21的檢測結果，求出光量分布的中心位置。還可用分光器13和簡易幹涉儀41測量雷射L0的平行度。
實施形態4圖7(A)、(B)分別是示出實施形態4的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖和此光學特性測量裝置用作第1面狀光檢測器的CCD(攝像元件)中的檢測結果的說明圖。
如圖7(A)所示，本形態中，與實施形態1相同，也具有由半導體雷射發光元件(圖中未示出)出射的光L0通過準直透鏡和開口(圖中均未示出)入射的稜鏡組成的分光器12、接收此分光器12的透射反射膜透射的光的第1面狀光檢測器和接收此分光器12的透射反射膜反射的光的位置檢測元件22(第2面狀光檢測器)。實施形態1中，作為第1面狀光檢測器，採用位置檢測元件，但本形態中採用CCD51。
這樣組成的光學特性測量裝置1D中，用作第1面狀光檢測器的CCD51也能得到圖7(B)那樣的數據，因而與實施形態1相同，也能求出雷射L0的光軸和光量分布的中心位置。
實施形態5圖8(A)、(B)分別是示出實施形態5的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖和此光學特性測量裝置用作第2面狀光檢測器的CCD中的檢測結果。
如圖8(A)所示，本形態中，與實施形態1相同，也具有由半導體雷射發光元件(圖中未示出)出射的光L0通過準直透鏡和開口(圖中均未示出)入射的稜鏡組成的分光器12、接收此分光器12的透射反射膜透射的光的位置檢測元件21(第1面狀光檢測器)和接收此分光器12的透射反射膜反射的光的第2面狀光檢測器。實施形態1中，作為第2面狀光檢測器，採用位置檢測元件，但本形態中採用CCD52。
這樣組成的光學特性測量裝置1E中，用作第2面狀光檢測器的CCD51也能得到圖8(B)那樣的數據，因而與實施形態1相同，也能求出雷射L0的光軸和光量分布的中心位置。
實施形態6圖9(A)、(B)分別是示出實施形態6的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖和此光學特性測量裝置用作面狀光檢測器的CCD中的檢測結果。
如圖9(A)所示，本形態中，與實施形態1相同，也具有由半導體雷射發光元件(圖中未示出)出射的光L0通過準直透鏡和開口(圖中均未示出)入射的稜鏡組成的分光器12、接收此分光器12的透射反射膜透射的光的第1面狀光檢測器和接收此分光器12的透射反射膜反射的光的第2面狀光檢測器。實施形態1中，作為第1和第2面狀光檢測器，採用位置檢測元件，但本形態中作為第1面狀光檢測器，採用第1CCD51，作為第2面狀光檢測器，採用第2CCD52。
這樣組成的光學特性測量裝置1F中，用作面狀光檢測器的CCD151、52也能得到圖9(B)所示的數據，因而與實施形態1相同，能求出雷射L0的光軸和光量分布的中心位置。
又可根據第1CCD51和第2CCD52的檢測結果是發散光、平行光或集束光，求出不同的圖像數據。因此，如果比較第1CCD51和第2CCD52中的檢測結果，並求出其比率等，則能測量並評價平行光的平行度。
實施形態7
圖10(A)、(B)分別是示出實施形態7的光學特性測量裝置中各光學元件的布局的說明圖和以此光學特性測量裝置為基礎添加光軸位置測量功能時的各光學元件的布局的說明圖。圖11和圖12分別是示出圖10(B)所示光學特性測量裝置的測量原理的說明圖和在共用光路上展示此光學特性測量裝置用的各光學元件的說明圖。
如圖10(A)所示，本形態的光學特性測量裝置1G具有由半導體雷射發光元件(圖中未示出)出射的光L0通過準直透鏡和開口(圖中均未示出)入射的稜鏡組成的分光器12和接收此分光器12的透射反射膜反射的光的第2位置檢測元件22(第2面狀光檢測器)。本形態的光學特性測量裝置1G還在從分光器12到第2位置檢測元件22的光路中間的位置上配置聚光透鏡61，並且使第2位置檢測元件22配置在該聚光透鏡61的焦點位置附近。
如後文所述，這樣組成的光學特性測量裝置1G能根據第2位置檢測元件22中的檢測結果，求出入射光的光軸(入射角)。
又，本形態如圖10(B)所示，對光學特性測量裝置1G設置接收分光器12的透射反射膜透射的光的第1位置檢測元件21(第2面狀光檢測器)，則除能求出入射光軸外，還能求出光量分布的中心。
這樣組成的光學特性測量裝置1G中，如圖11所示，半導體雷射發光元件出射的雷射L0由開口11匯聚成規定的光束後，一部分經分光器12的透射反射膜透射，在第1位置檢測元件21中檢測出來，另一部分在分光器12的透射反射膜上反射後，聚光透鏡61使其成為集束光，並且在第2位置檢測元件22中檢測出來。
這裡，在共用光路上展開各光學元件，則如圖12所示。因此，本形態的光學特性測量裝置1G中，假設相對於假想基準線L1(點劃線所示的線)的雷射L0的光軸傾斜(入射角)為θ，而且從第2位置檢測元件22的基準位置的偏移量為P2，同時假設從聚光透鏡61到第2位置檢測元件22的距離為D3時，利用下面的公式求出入射角θ。
θ＝arctan{P2/D3}…(4)能求出入射角θ，則設第1位置檢測元件21上的偏移量為P1，並且根據從開口11穿透分光器12的透射反射膜，到達第1位置檢測元件21的距離D1，利用下面的公式能求出開口11中的光量分布的中心位置L。
L＝P1-D1*tanθ …(5)
因此，利用1個位置檢測元件22和1個聚光透鏡61能求出雷射L0的光軸(入射角)，並且根據此入射角和1個位置檢測元件22的檢測結果，能求出光量分布的中心位置。
實施形態8圖13(A)、(B)分別是示出實施形態8的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖和本形態的另一光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖。
圖13(A)所示的光學特性測量裝置1H是圖10(A)所示測量裝置的改進例，其中具有由半導體雷射發光元件(圖中未示出)出射的光L0通過準直透鏡和開口(圖中均未示出)入射的稜鏡組成的分光器12和接收此分光器12的透射反射膜反射的光的第2位置檢測元件22(第2面狀光檢測器)。本形態的光學特性測量裝置1G還在從分光器12到第2位置檢測元件22的光路中間的位置上配置聚光透鏡61，並且使第2位置檢測元件22配置在該聚光透鏡61的焦點位置附近。
對這樣組成的光學特性測量裝置，如實施形態3那樣，添加簡易幹涉儀41時，可在分光器12光入射側的相反側的位置上設置簡易幹涉儀41。這樣組成時，分光器12的透射反射膜透射的光能入射到簡易幹涉儀41，因而能測量平行度。
與此相對應，在圖10(B)所示的裝置結構的情況下，結構上可做成如圖13(B)所示，在半導體雷射發光元件到分光器12的光路上配置分光器13，並且使簡易幹涉儀41檢出該分光器13的透射反射膜上反射的光。
這樣的結構，能對實施形態7的光學特性測量裝置添加測量平行度的功能。
實施形態9圖14(A)、(B)分別是示出實施形態9的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖和此光學特性測量裝置用作第1面狀光檢測器的CCD中的檢測結果的說明圖。
如圖14(A)所示，本形態與實施形態7形態相同，具有由半導體雷射發光元件(圖中未示出)出射的光L0通過準直透鏡和開口(圖中均未示出)入射的稜鏡組成的分光器12、接收此分光器12的透射反射膜透射的光的第1面狀光檢測器和接收此分光器12的透射反射膜反射的光的位置檢測元件22(第2面狀光檢測器)。實施形態1中，作為第1面狀光檢測器，採用位置檢測元件，但本形態中採用CCD51。
這樣組成的光學特性測量裝置1I，其用作第1面狀光檢測器的CCD51也能得到圖14(B)所示那樣的數據，因而與實施形態7相同，也能求出雷射L0的光軸和光量分布的中心位置。
實施形態10圖15是示出實施形態10的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖。
如圖15所示，本形態與實施形態7形態相同，具有由半導體雷射發光元件(圖中未示出)出射的光L0通過準直透鏡和開口(圖中均未示出)入射的稜鏡組成的分光器12、接收此分光器12的透射反射膜透射的光的位置檢測器(第1面狀光檢測器)和接收此分光器12的透射反射膜反射的光的第2面狀光檢測器。實施形態1中，作為第2面狀光檢測器，採用位置檢測元件，但本形態中採用CCD52。
這樣組成的光學特性檢測裝置1J，與實施形態7相同，也能求出雷射L0的光軸和光量分布的中心位置。
實施形態11圖16(A)、(B)分別是示出實施形態11的光學特性測量裝置的關鍵部分的說明圖和此光學特性測量裝置用作面狀光檢測器的CCD中的檢測結果的說明圖。
如圖16(A)所示，本形態與實施形態7形態相同，具有由半導體雷射發光元件(圖中未示出)出射的光L0通過準直透鏡和開口(圖中均未示出)入射的稜鏡組成的分光器12、接收此分光器12的透射反射膜透射的光的第1面狀光檢測器和接收此分光器12的透射反射膜反射的光的第2面狀光檢測器。實施形態1中，作為第1和第2面狀光檢測器，採用位置檢測元件，但本形態中作為第1面狀光檢測器，採用第1CCD51，並且，作為第2面狀光檢測器，採用第2CCD52。
這樣組成的光學特性測量裝置1K，其用作面狀光檢測器的CCD51、52也能得到圖16(B)所示那樣的數據，因而與實施形態7相同，也能求出雷射L0的光軸和光量分布的中心位置。
這裡，根據第1CCD51中檢測結果是發散光、平行光或集束光，可求出不同的圖像數據。而且，光斑的峰值因第2CCD52中的檢測結果是發散光、平行光或集束光而不同。因此，比較第1CCD51和第2CCD52的檢測結果，就能測量並評價入射光的平行度。
綜合上文所述，本發明的光學特性測量裝置具有形成平行光束的雷射通過開口入射的光路分離元件、接收該光路分離元件透射出來的雷射的第1面狀檢測器、以及接收所述光路分離元件反射出來的雷射的第2面狀光檢測器，因而能根據所述第1面狀光檢測器的基準位置到感光中心的距離、從所述開口到所述第1面狀光檢測器的光路長度和從所述開口到所述第2面狀光檢測器的光路長度，測量所述雷射的入射角和通過所述開口時的光量分布的中心位置。
又，本發明另一形態的光學特性測量裝置具有形成平行光束的雷射通過開口入射的光路分離元件、接收該光路分離元件透射出來的雷射的第1面狀檢測器、接收所述光路分離元件反射出來的雷射的第2面狀光檢測器、以及配置在所述開路分離元件往所述第2面狀光檢測器的光路上的聚光透鏡，並且所述第2面狀光檢測器配置在所述聚光透鏡的焦點位置附近，因而能根據所述第2面狀光檢測器的基準位置到感光中心的距離和從所述聚光透鏡到所述第2面狀光檢測器的光路長度，測量所述平行光束對所述光路分離元件的入射角，而且可根據該入射角、所述第1面狀光檢測器的基準位置到感光中心的距離和從所述開口到所述第1面狀光檢測器的光路長度，測量通過所述開口時的光量分布的中心位置。
又，本發明的光學式位移計具有出射位移計測量用的平行光束的位移測量光源、入射該位移測量光源出射的平行光束的光路分離元件、將該光路分離元件透射或反射出來的平行光束往該光路分離元件反射的反射面和接收所述光路分離元件反射或透射出來後從所述反射面返回的光的面狀光檢測器，並且通過所述反射面進行相對於所述光路分離元件以規定角度保持傾斜的位移，根據該反射面的傾斜角和位移前後所述面狀光檢測器中的感光位置的移動量，測量所述反射面的位移量。因此，作為所述光學特性測量裝置的結構，可用作位移計，而且這種結構的位移計，可為結構簡化的光學式位移計。
權利要求
1.一種光學特性測量裝置，其特徵在於，結構上做成具有通過開口入射形成平行光束的雷射的光路分離元件、接收該光路分離元件透射的雷射的第1面狀光檢測器、以及接收所述光路分離元件反射的雷射的第2面狀光檢測器，並且從所述開口到第1面狀光檢測器的光路長度與從所述第2面狀光檢測器的光路長度不同；結構上做成可根據所述第1面狀光檢測器的預定基準位置到感光中心的距離、所述第2面狀光檢測器的預定基準位置到感光中心的距離、從所述開口到所述第1面狀光檢測器的光路長度、以及從所述開口到所述第2面狀光檢測器的光路長度，來測量所述雷射的入射角和通過所述開口時的光量分布的中心位置。
2.如權利要求1中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，包括檢測入射到所述光路分離元件的雷射的幹涉儀。
3.如權利要求1中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，所述第1面狀光檢測器和第2面狀光檢測器都是光電變換式的位置檢測元件。
4.如權利要求1中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，所述第1面狀光檢測器和所述第2面狀光檢測器中的一個是光電變換式的位置檢測元件，另一個是攝像元件。
5.如權利要求1中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，所述第1面狀光檢測器和第2面狀光檢測器都是攝像元件。
6.如權利要求1中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，包括配置在從所述光路分離元件往所述第1面狀光檢測器的光路上或從所述光路分離元件到所述第2面狀光檢測器的光路上的光路組合元件、通過所述光路組合元件往所述光路分離元件出射校正用的平行光的校正光源、以及將所述光路分離元件出射的所述校正用的平行光反射到該光路分離元件並且使所述第1面狀光檢測器和所述第2面狀光檢測器接收該返回的光的校正反射面。
7.如權利要求6中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，包括檢測入射到所述光路分離元件的雷射的幹涉儀。
8.如權利要求6中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，所述第1面狀光檢測器和第2面狀光檢測器都是光電變換式的位置檢測元件。
9.如權利要求6中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，所述第1面狀光檢測器和所述第2面狀光檢測器中的一個是光電變換式的位置檢測元件，另一個是攝像元件。
10.如權利要求6中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，所述第1面狀光檢測器和第2面狀光檢測器都是攝像元件。
11.一種光學特性檢測裝置，其特徵在於，結構上做成具有入射形成平行光束的雷射的聚光透鏡和配置在該聚光透鏡的焦點附近的攝像元件，並且可根據所述攝像元件的基準位置到感光中心的距離和從所述聚光透鏡到所述面狀光檢測器的光路長度，測量所述雷射對所述聚光透鏡的入射角。
12.如權利要求11中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，包括檢測所述聚光透鏡的入射光的幹涉儀。
13.一種光學特性檢測裝置，其特徵在於，具有通過開口入射形成平行光束的雷射的光路分離元件、接收該光路分離元件透射或反射的雷射的第1面狀光檢測器、接收所述光路分離元件反射或透射的雷射的第2面狀光路分離元件和配置在從所述光路分離元件往所述第2面狀光檢測器的光路上的聚光透鏡，所述第2面狀光檢測器配置在所述聚光透鏡的焦點位置附近；結構上做成可根據所述第2面狀光檢測器的基準位置到感光中心的距離、以及從所述雷射透鏡到所述第2面狀光檢測器的光路長度，來測量所述平行光束對所述光路分離元件的入射角，而且結構上還做成可根據該入射角、所述第1面狀光檢測器的基準位置到感光中心的距離和從所述開口到所述第1面狀光檢測器的光路長度，來測量通過所述開口時的光量分布的中心位置。
14.如權利要求13中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，包括檢測入射到所述光路分離元件的雷射的幹涉儀。
15.如權利要求13中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，所述第1面狀光檢測器和第2面狀光檢測器都是光電變換式的位置檢測元件。
16.如權利要求13中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，所述第1面狀光檢測器和所述第2面狀光檢測器中的一個是光電變換式的位置檢測元件，另一個是攝像元件。
17.如權利要求13中所述的光學特性測量裝置，其特徵在於，所述第1面狀光檢測器和第2面狀光檢測器都是攝像元件。
18.一種光學特性測量裝置，其特徵在於，結構上做成具有通過開口入射形成平行光束的雷射的光路分離元件、接收該光路分離元件透射的雷射的第1面狀光檢測器和接收所述光路分離元件反射的雷射的第2面狀光檢測器，並且從所述開口到第1面狀光檢測器的光路長度與從所述第2面狀光檢測器的光路長度不同。
19.一種光學式的位移計，其特徵在於，結構上做成具有出射測量位移用的平行光束的位移測量光源、入射該位移測量光源出射的平行光束的光路分離元件、將光路分離元件透射或反射的平行光束反射到該光路分離元件的反射面、以及接收所述光路分離元件反射或透射後從所述反射面返回的光的面狀光檢測器；可通過所述反射面進行相對於所述光路分離元件以規定的角度保持傾斜的位移，根據該反射面的傾向角度和位移前後所述面狀光檢測器中的感光位置的移動量，測量所述反射面的位移量。
全文摘要
本發明揭示一種光學特性測量裝置和光學式位移計，可在測量入射雷射的光學特性的光學特性測量裝置和應用其原理的光學式位移計中，用簡易的光學系統測量各種光學特性。其中光學特性測量裝置(1A)具有半導體雷射發光元件產生的雷射(L0)以利用準直透鏡形成平行光的狀態入射的開口(11)、配置在此開口(11)的出射光路由上的並且由稜鏡組成的分光器(12)、接收此稜鏡(12)的透射反射膜透射出來的光的第1位置檢測元件(21)(第1面狀光檢測器)和接收稜鏡(12)的透射反射膜反射出來的光的第2位置檢測元件(22)(第2面狀光檢測器)。
文檔編號G01M11/00GK1499185SQ20031010463
公開日2004年5月26日 申請日期2003年10月31日 優先權日2002年10月31日
發明者巖波孝志, 柳原英次, 次 申請人:株式會社三協精機製作所