JPH06213766A - 散乱光と散乱角度分布の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射光軸近傍の散乱検出能力を向上させる光
学素子の散乱光を測定する方法と、同じ装置でその散乱
光の散乱角度分布を容易に測定することができる方法の
提供を目的とする。 【構成】 光学素子からの散乱光を積分球を用いて検出
する散乱光の測定方法において、反射光を逃がすための
積分球に設けられた穴から漏洩する反射光軸近傍の散乱
光を、積分球から離れた反射光軸の延長線上の周囲に配
設した散乱光反射用凹面鏡で反射させて積分球側へ戻
し、反射光軸近傍の散乱光の検出能力を向上させる。ま
た、光学素子からの散乱光を積分球を用いて検出する装
置における積分球または測定サンプルを入射光軸に沿っ
て平行に移動させ、積分球に取り込まれる散乱光の散乱
角度を制限した状態で各位置での散乱光を測定すること
で散乱光の散乱角度分布が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザ発振器や
レーザ加工機などで各種の光学機器に使用される光学素
子に対し、その散乱光と散乱角度分布とを測定する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】これらの光学素子では表面の粗さや傷な
どによって散乱光を発生し、この散乱光は反射または透
過エネルギーの損失を生じさせたり、ノイズ光として検
出されたりして光学性能を低下させるので、その散乱光
と散乱角度分布とが所望な範囲内であるか否かを定量的
に測定して確認しておく必要がある。

【０００３】従来、この種の散乱光を測定する方法とし
ては例えば図１で示すような積分球を用いたものがあ
る。この方法では、積分球に測定サンプルとなる光学素
子と散乱光を検出する検知器とを配設し、例えば入射角
０°の入射光に対する散乱光の検出を行う場合には、図
１（ａ）のように積分球に設けられた入反射光穴から光
を入射させて測定サンプル表面からの反射光を同じ穴か
ら逃がすようにし、入射角αの入射光に対する散乱光の
検出を行う場合には、図１（ｂ）のようにサンプル表面
からの反射光を入射光穴とは別の反射光穴から逃がすよ
うにし、散乱した光のみを積分球で捕らえてその散乱光
の光強度を検知器で検出するものである。尚、この散乱
強度の絶対値の校正は、測定サンプルの位置に１００％
散乱する散乱物体を置いて検出された散乱強度との比率
によって行われる。

【０００４】また、散乱光の全体量は積分球を用いた図
１の方法によって検出されるが、どの散乱角度方向にど
れだけ強い散乱強度があるか（散乱角度分布）について
は、積分球を用いない別の装置によって測定されてい
た。この散乱角度分布の測定方法は、例えば図２で示す
ように測定サンプルに対して直接入射光を照射し、この
測定サンプルの前方に配設した光検知器を所定角度位置
毎に順次移動させながら当該測定サンプル表面からの散
乱光を測定するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上記した
散乱光を測定する方法では、反射光の光軸近傍（散乱角
度θが０°に近いところ）の散乱光が反射光が通る穴を
介して外部へ抜け出すので、光軸近傍における散乱光の
検出能力が著しく低下する。尚、入射角がαの場合には
入射光が通る穴からも散乱光は漏れるが、入射光近傍の
散乱光に比べて反射光近傍の散乱光の方が格段に大きい
ため、実際上では反射光近傍の散乱光の漏れのみが問題
になる。この場合に検出能力を上げる手段として、穴の
径を反射光が通る光路までぎりぎりに小さく設定すれば
良いが、実際には調整上の問題などの理由である程度の
余裕を持った穴の径が必要であり、有効な解決手段では
なかった。また、測定サンプルと反射光が通る穴との距
離Ａを大きくすることによって分解能は向上されるが、
この場合には積分球の直径が大きくなって光検知器に入
る光強度が低下したり装置が大型化してコスト高になる
等の別な問題が発生するので、これらの制限を受けてむ
やみに距離Ａの長さを大きくすることができない。

【０００６】また、上記した散乱光の散乱角度分布を測
定する方法のように、積分球を用いた散乱光の測定装置
とは別の装置を用いる場合には、２種類の装置を用意す
る必要があり設備費用が嵩むと共に、その都度測定サン
プルを付け替えなければならないので作業が煩雑になる
などの問題があった。そこで本発明では、これらの従来
技術の課題を解決して反射光軸近傍の散乱検出能力を向
上させる光学素子の散乱光を測定する方法と、同じ装置
でその散乱光の散乱角度分布を容易に測定することがで
きる方法の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による散乱光の測
定方法では、光学素子からの散乱光を積分球を用いて検
出する散乱光の測定方法において、反射光を逃がすため
の積分球に設けられた穴から漏洩する反射光軸近傍の散
乱光を、積分球から離れた反射光軸の延長線上の周囲に
配設した散乱光反射用凹面鏡で反射させて積分球側へ戻
し、反射光軸近傍の散乱光の検出能力を向上させた。

【０００８】本発明による散乱光の散乱角度分布の測定
方法では、光学素子からの散乱光を積分球を用いて検出
する装置における積分球または測定サンプルを入射光軸
に沿って平行に移動させ、積分球に取り込まれる散乱光
の散乱角度を制限した状態で各位置での散乱光を測定す
る。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の方法を図示の実施例に基づ
いて詳細に説明する。図３は、反射光軸近傍の散乱検出
能力の向上を図るための実施例を示すものであり、この
図のように積分球に測定サンプルとなる光学素子と散乱
光の検知器とを配設し、例えば入射角０°の入射光に対
する散乱光の検出を行う場合には、図３（ａ）のように
積分球に設けられた入反射光穴から光を入射させて測定
サンプル表面からの反射光を同じ穴から逃がすように
し、入射角αの入射光に対する散乱光の検出を行う場合
には、図３（ｂ）のようにサンプル表面からの反射光を
入射光穴とは別の反射光穴から逃がすようにし、散乱し
た光のみを積分球で捕らえてその散乱光の光強度を検知
器で検出するものである。また、上記積分球から離れた
反射光軸の延長線上の周囲には、反射光を逃がす穴を介
して外部へ漏洩する反射光軸近傍の散乱光を積分球側へ
反射させる散乱光反射用凹面鏡が配設されている。

【００１０】この実施例では、散乱光反射用凹面鏡とし
て反射光軸と直交する態様で穴あき凹面鏡が配設され、
この穴あき凹面鏡は反射光軸上に位置する中央に穿設さ
れた通し穴を介して反射光がそのまま通過すると共に、
積分球の反射光穴を介して外部へ抜け出した反射光軸近
傍の散乱光は通し穴の両側の凹面部によって反射されて
積分球側へ戻される。これにより、測定サンプルと反射
光が通る穴との距離Ａを実質的に大きくしたことになっ
て反射光軸近傍の散乱光に対する検出能力が向上され
る。また、この方法では積分球の直径は小さくて済むの
で光検知器に対する光強度を高めたり装置を小型化して
コストダウンを図ることも可能である。尚、散乱光反射
用凹面鏡としては図示の実施例のように穴あき凹面鏡を
用いないで、反射光軸の延長線上の周囲に単に凹面鏡を
配設するようにしても良い。

【００１１】次に、図４は積分球を用いた散乱光の散乱
角度分布を測定する方法を示すものである。この方法に
は、上記した散乱光を測定する方法と同じ装置が用いら
れ、入射光軸に沿って積分球または測定サンプルが平行
移動できるようにしている。この装置の積分球と測定サ
ンプルのいずれか一方を入射光軸に沿って平行移動させ
ると、積分球と測定サンプルの間の距離に対応して積分
球内に取り込まれる散乱角度が変化するので、両者の相
対位置を変化させながらその都度検知器で散乱光を測定
すると、散乱角度分布が得られる。例えば、両者の距離
を離すと小さい散乱角度を持った散乱光のみが積分球内
に取り込まれ、両者の距離を近付けると大きな散乱角度
の散乱光まで積分球内に取り込むことができるので、両
者間の距離を種々に接離させた状態で積分球に取り込ま
れる散乱光の強度を検知器で順次測定し、各散乱角度に
対する散乱強度の依存性すなわち散乱角度分布を測定す
るものである。

【００１２】この積分球と測定サンプルを相対移動する
場合に、測定サンプルを固定にして積分球を移動させて
も、積分球を固定にして測定サンプルを移動させてもい
づれでも良いが、前者の方が機械的精度を維持した状態
で容易に測定することができるので望ましく、後者の場
合には移動時における機械的誤差で入射光に対する測定
サンプルの角度が変わると、反射光の方向が微妙に変化
する恐れがある。この散乱角度分布を測定する方法で
は、散乱光の測定と同じ装置を用いて積分球または測定
サンプルを入射光軸に沿って平行移動させるだけで散乱
角度分布を測定することができるので、従来の方法に比
べてその設備費を安価にすることができると共に、その
都度測定サンプルの付け替えをする必要がないので操作
がきわめて容易である。

【００１３】

【発明の効果】本発明による散乱光の測定方法では、積
分球から離れた反射光軸の延長線上の周囲に配設させた
散乱光反射用凹面鏡によって、反射光を逃がす穴を介し
て外部へ漏洩する反射光軸近傍の散乱光を積分球側へ反
射させるようにし、測定サンプルと反射光が通る穴との
距離Ａを実質的に大きくしたことで反射光軸近傍の散乱
光に対する検出能力を向上させると共に、使用する積分
球の直径を小さくして散乱の光検知器に対する光強度を
高め且つ装置を小型化してコストダウンを図ることが可
能である。また本発明による散乱光の散乱角度分布を測
定方法では、上記した散乱光の測定方法と同じ装置を用
いてその積分球または測定サンプルを入射光軸に沿って
平行移動させるだけで散乱角度分布を測定できるので、
従来の方法に比べてその設備費を安価にすることができ
ると共に、その都度測定サンプルの付け替えをする必要
がないので操作がきわめて容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例による散乱光の測定方法を示す説明図。

【図２】従来例による散乱光の散乱角度分布の測定方法
を示す説明図。

【図３】本発明の実施例による散乱光の測定方法を示す
説明図。

【図４】本発明の実施例による散乱光の散乱角度分布の
測定方法を示す説明図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学素子からの散乱光を積分球を用いて
   検出する散乱光の測定方法において、反射光を逃がすた
   めの積分球に設けられた穴から漏洩する反射光軸近傍の
   散乱光を、積分球から離れた反射光軸の延長線上の周囲
   に配設した散乱光反射用凹面鏡で反射させて積分球側へ
   戻し、反射光軸近傍の散乱光の検出能力を向上させるこ
   とを特徴とした散乱光の測定方法。
2. 【請求項２】 光学素子からの散乱光を積分球を用いて
   検出する装置における積分球または測定サンプルを入射
   光軸に沿って平行に移動させ、積分球に取り込まれる散
   乱光の散乱角度を制限した状態で各位置での散乱光を測
   定することを特徴とした散乱光の散乱角度分布を測定す
   る方法。