JPH0695044B2 - 光波面を観測する装置 - Google Patents
光波面を観測する装置Info
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- JPH0695044B2 JPH0695044B2 JP764187A JP764187A JPH0695044B2 JP H0695044 B2 JPH0695044 B2 JP H0695044B2 JP 764187 A JP764187 A JP 764187A JP 764187 A JP764187 A JP 764187A JP H0695044 B2 JPH0695044 B2 JP H0695044B2
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- wavefront
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- pulse
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 21
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 6
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J11/00—Measuring the characteristics of individual optical pulses or of optical pulse trains
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ストリークカメラとパルスレーザを用いてリ
アルタイムで光波面を観測する装置に関する。
アルタイムで光波面を観測する装置に関する。
（従来の技術） アプライドオプティクス第22巻２号215〜232頁（1983年
２月15日発行）にアブラムソン氏によりコヒーレントな
極めて短いパルス幅のレーザあるいはコヒーレンス長の
短いレーザを用いることによって光波面のホログラム記
録がなされたことが報告されている。
２月15日発行）にアブラムソン氏によりコヒーレントな
極めて短いパルス幅のレーザあるいはコヒーレンス長の
短いレーザを用いることによって光波面のホログラム記
録がなされたことが報告されている。
第９図は、光波面のホログラム記録装置を示す略図であ
る。
る。
レーザＬを出た光の一部はＡ−Ｃ−Ｂを経て物体光を形
成する。
成する。
また、レーザＬからＡ−Ｅ−Ｄ−Ｂを通る光は参照光を
形成する。
形成する。
このようにして物体光と参照光の干渉縞が記録面Ｈに形
成される。
成される。
Ｈに乾板を置き、現像することによって、ホログラムが
作成される。この時、通常のホログラムと異なり、レー
ザＬをコヒーレンズ長が短い光源、あるいは、短パルス
光源とし、対象物Ｏを白ペンキを塗ったドアとすること
によって光波面自体を記録再生することが可能となる。
作成される。この時、通常のホログラムと異なり、レー
ザＬをコヒーレンズ長が短い光源、あるいは、短パルス
光源とし、対象物Ｏを白ペンキを塗ったドアとすること
によって光波面自体を記録再生することが可能となる。
すなわち、前記光源を用いることによって、Ｈ上には、
Ａ−Ｅ−Ｄ−ＢとＡ−Ｃ−Ｂを通過してきた光のうち、
互いに光路長がコヒーレンス長内，あるいはパルス幅内
で等しい光同志での干渉縞のみが形成され、光路長の異
なる光相互の干渉縞は形成されない。
Ａ−Ｅ−Ｄ−ＢとＡ−Ｃ−Ｂを通過してきた光のうち、
互いに光路長がコヒーレンス長内，あるいはパルス幅内
で等しい光同志での干渉縞のみが形成され、光路長の異
なる光相互の干渉縞は形成されない。
さらに詳しく述べれば、対象物Ｏ上のe0に達した物体光
は、Ｈ上h0にのみ干渉縞を記録する。同様にe1,e2に達
した物体光はそれぞれh1,h2のみに干渉縞を記録するこ
とになる。
は、Ｈ上h0にのみ干渉縞を記録する。同様にe1,e2に達
した物体光はそれぞれh1,h2のみに干渉縞を記録するこ
とになる。
このようにして作成されたホログラムに、前記参照光だ
けを照射すると、その参照光は、ホログラムＨ上の各部
分に記録された干渉縞によって回折され、その干渉縞を
形成した光を再生する。
けを照射すると、その参照光は、ホログラムＨ上の各部
分に記録された干渉縞によって回折され、その干渉縞を
形成した光を再生する。
したがって、この時、観測点をＨにそって変えていった
時、第10図に示すように、光波面を観測することができ
る。
時、第10図に示すように、光波面を観測することができ
る。
第10図は、このようにして観測された光波面であり、ミ
ラーで反射される様子をとらえたものである。
ラーで反射される様子をとらえたものである。
（従来技術の問題点） 前記学会誌に示されている装置では、ホログラム技術を
用いているため波面をリアルタイムで観測することがで
きない。
用いているため波面をリアルタイムで観測することがで
きない。
本発明の目的は、リアルタイムで光の波面を観察するこ
とができる光波面を観測する装置を提供することにあ
る。
とができる光波面を観測する装置を提供することにあ
る。
（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために本発明による光波面を観測す
る装置は、パルスレーザと、ストリークカメラと、前記
パルスレーザの動作に同期して前記ストリークカメラを
動作させるトリガ系と、前記パルスレーザの光パルスが
被観測波面を形成する要素を介して投影される反射板
と、前記レーザ光によって照射される反射板の像を前記
ストリークカメラの光電陰極に結像する光学系から構成
されている。
る装置は、パルスレーザと、ストリークカメラと、前記
パルスレーザの動作に同期して前記ストリークカメラを
動作させるトリガ系と、前記パルスレーザの光パルスが
被観測波面を形成する要素を介して投影される反射板
と、前記レーザ光によって照射される反射板の像を前記
ストリークカメラの光電陰極に結像する光学系から構成
されている。
前記反射板は平面の拡散反射板とすることができる。
（実施例） 本発明を図面等を参照して、さらに詳しく説明する。
第１図は、本発明による光波面を観測する装置の第１の
実施例の主要部分の平面図、第２図は、前記実施例装置
の主要部分の側面図である。
実施例の主要部分の平面図、第２図は、前記実施例装置
の主要部分の側面図である。
パルスレーザ１として、CPMリング色素レーザを使用す
る。
る。
これによれば、パルス幅100フェムト秒程度の短い光パ
ルスが得られる。
ルスが得られる。
ストリークカメラ３はストリーク管を応用した高速現象
撮影用のカメラである。
撮影用のカメラである。
ストリーク管はイメージ管の集束レンズ内に偏向電極を
設け、この電極に偏向電圧（単掃引）を印加して出力像
を走らせるようにしたものである。この偏向電圧は、前
記パルスレーザ１の単一パルスの発生動作に同期してト
リガ系４の発生するトリガ信号により動作させられる。
設け、この電極に偏向電圧（単掃引）を印加して出力像
を走らせるようにしたものである。この偏向電圧は、前
記パルスレーザ１の単一パルスの発生動作に同期してト
リガ系４の発生するトリガ信号により動作させられる。
パルスレーザ１の発生する単一パルスはハーフミラー11
により一部分離されてトリガ系４に導かれここでトリガ
パルスが発生させられる。前記ハーフミラー11を透過し
たパルスは、ストリークカメラ３の入射面の上側に設け
られているミラー12（第２図参照）により反射板２の方
向に反射させられる。
により一部分離されてトリガ系４に導かれここでトリガ
パルスが発生させられる。前記ハーフミラー11を透過し
たパルスは、ストリークカメラ３の入射面の上側に設け
られているミラー12（第２図参照）により反射板２の方
向に反射させられる。
反射板２として平板状の拡散反射面を用いる。ミラー12
と反射板の間には、断面が凹であるシリンドリカルレン
ズ14が配置されており光ビームは拡大されて反射板２に
照射させられる。
と反射板の間には、断面が凹であるシリンドリカルレン
ズ14が配置されており光ビームは拡大されて反射板２に
照射させられる。
前記レーザ光によって照射される反射板２の像は結像レ
ンズ13によりストリークカメラ３の光電陰極に結像させ
られる。
ンズ13によりストリークカメラ３の光電陰極に結像させ
られる。
ストリークカメラ３の入射スリットと同軸上にある平面
板２のライン部分は結像レンズ３により、ストリークカ
メラ３のスリット上に結像されている。
板２のライン部分は結像レンズ３により、ストリークカ
メラ３のスリット上に結像されている。
この時結像レンズ13と平面板２までの距離をＬとし、結
像レンズ13の像側焦点距離をｆとし、さらに、入射スリ
ット長さをS0とすると、平面板上のラインの長さＳの情
報に関し、光波面を観測することができる。
像レンズ13の像側焦点距離をｆとし、さらに、入射スリ
ット長さをS0とすると、平面板上のラインの長さＳの情
報に関し、光波面を観測することができる。
但し Ｓ＝（Ｌ−ｆ）S0/f となる。
ハーフミラー11で反射された光はトリガ系４に入射し、
ストリーク掃引のタイミングを合わせて掃引される。
ストリーク掃引のタイミングを合わせて掃引される。
得られたストリーク像は計測用テレビジョンカメラ５と
解析装置６とにより観測される。
解析装置６とにより観測される。
前記反射板２は、ストリークカメラ３の光電陰極面と正
確に平行に設置されており、光波面の情報は平面板で散
乱，反射された超短パルス光が、ストリークカメラへ入
射する時間遅れの情報に変換されて観測されることにな
る。
確に平行に設置されており、光波面の情報は平面板で散
乱，反射された超短パルス光が、ストリークカメラへ入
射する時間遅れの情報に変換されて観測されることにな
る。
次に第３図を参照して、前記実施例において観測される
ストリーク像を説明する。
ストリーク像を説明する。
第１図で示したようにレーザ光の光路の途中に、断面が
凹であるシリンドリカルレンズ14を配置すると、反射板
２の中心部分には光が速く到達し、端の部分は中心部分
に比べて相対的に遅く到達することになる。
凹であるシリンドリカルレンズ14を配置すると、反射板
２の中心部分には光が速く到達し、端の部分は中心部分
に比べて相対的に遅く到達することになる。
したがって、第３図に示すように中心に対して左右がΔ
ｔだけ遅れて現れるストリーク像が得られる。
ｔだけ遅れて現れるストリーク像が得られる。
この時のストリークカメラの時間分解能から、反射板に
到達した光パルスの波面の観測を行うことができる。
到達した光パルスの波面の観測を行うことができる。
この時、第２図で示すように、入射スリットと平面板の
視野を結ぶ軸上の情報ではなく、平面板とθの角をな
す、平面板の被観測ラインを含む平面、すなわち光軸を
含む平面の情波面の報が得られる。
視野を結ぶ軸上の情報ではなく、平面板とθの角をな
す、平面板の被観測ラインを含む平面、すなわち光軸を
含む平面の情波面の報が得られる。
前記実施例装置においてさらにストリークカメラ３と、
結像レンズ13を一体で上下させることにより凹レンズな
どによって広がった光の平面板位置での光波面の３次元
的観測が可能となる。
結像レンズ13を一体で上下させることにより凹レンズな
どによって広がった光の平面板位置での光波面の３次元
的観測が可能となる。
第４図は、本発明による光波面を観測する装置の第２の
実施例を示す略図である。
実施例を示す略図である。
反射板２に斜め方向から超短パルス波面を断面が凹であ
るシリンドリカルレンズ４を介して照射しこの反射板２
の像をレンズ13によりストリーク管３の表面に結像させ
て観測するようにしたものである。
るシリンドリカルレンズ４を介して照射しこの反射板２
の像をレンズ13によりストリーク管３の表面に結像させ
て観測するようにしたものである。
以上の装置により、リアルタイムで光波面を観測するこ
とができる。この光波面から光学要素の面精度を測定す
ることができる。これまでの実施例では光ビームが光学
要素の一部を通過した際の光波面の観測を行なうことが
でき、光学要素全体についてはビームをスキャンした
り、光学要素を移動したりする必要がある。そこで以下
のようにして一度に光学要素全体を通過した際の光波面
の観測が行なえる。
とができる。この光波面から光学要素の面精度を測定す
ることができる。これまでの実施例では光ビームが光学
要素の一部を通過した際の光波面の観測を行なうことが
でき、光学要素全体についてはビームをスキャンした
り、光学要素を移動したりする必要がある。そこで以下
のようにして一度に光学要素全体を通過した際の光波面
の観測が行なえる。
第５図は、本発明による光波面を観測する装置の第３の
実施例の主要部分の側面図である。
実施例の主要部分の側面図である。
ミラー12と反射板２の間にビームエキスパンダ15が配置
されている。
されている。
レーザービームは拡大させられて平行光となって反射板
２に達する。
２に達する。
他の構成は前述した実施例と異ならない。
このときのストリーク像は、第６図に示すようになる。
第７図は、第５図に示した第３の実施例装置により凸レ
ンズ16の測定例を示す配置図である。
第７図は、第５図に示した第３の実施例装置により凸レ
ンズ16の測定例を示す配置図である。
第７図で示すように、この系のビームエキスパンダ15
と、反射板２の間に被観測対象物である凸レンズ16が挿
入されている。
と、反射板２の間に被観測対象物である凸レンズ16が挿
入されている。
この時、凸レンズ16と反射板２との距離が凸レンズ16の
焦点距離以下であれば凸レンズ16によって集光される途
中の光波面が、また焦点距離以上であれば、一度集光さ
れて発散していく光波面が観測される。
焦点距離以下であれば凸レンズ16によって集光される途
中の光波面が、また焦点距離以上であれば、一度集光さ
れて発散していく光波面が観測される。
第８図に前記第３の実施例装置による光波面の観測例を
示す。両端は凸レンズ16を通過しなかった部分であり、
第６図の両端に対応する。なお、この部分は、アパーチ
ャなどでカットできる。
示す。両端は凸レンズ16を通過しなかった部分であり、
第６図の両端に対応する。なお、この部分は、アパーチ
ャなどでカットできる。
（発明の効果） 以上詳しく説明したように、本発明による光波面を観測
する装置は、パルスレーザと、ストリークカメラと、前
記パルスレーザの動作に同期して前記ストリークカメラ
を動作させるトリガ系と、前記パルスレーザの光パルス
が被観測波面を形成する要素を介して投影されると反射
板と、前記レーザ光によって照射される反射板の像を前
記ストリークカメラの光電陰極に結像する光学系から構
成されている。
する装置は、パルスレーザと、ストリークカメラと、前
記パルスレーザの動作に同期して前記ストリークカメラ
を動作させるトリガ系と、前記パルスレーザの光パルス
が被観測波面を形成する要素を介して投影されると反射
板と、前記レーザ光によって照射される反射板の像を前
記ストリークカメラの光電陰極に結像する光学系から構
成されている。
したがって、反射板に投影されたパルスレーザの単一パ
ルスの波面の観測をリアルタイムで行うことができる。
ルスの波面の観測をリアルタイムで行うことができる。
結像光学像や前記反射板の信号を調節することにより、
適当な倍率のストリーク像を得ることができる。
適当な倍率のストリーク像を得ることができる。
第１図は、本発明による光波面を観測する装置の第１の
実施例の主要部分の平面図である。 第２図は、前記実施例装置の主要部分の側面図である。 第３図は、前記実施例装置による観測波面の像を示す略
図である。 第４図は、第２の実施例のストリークカメラと入射波面
の位置関係を示す平面図である。 第５図は、本発明による光波面を観測する装置の第３の
実施例の主要部分の側面図である。 第６図は、前記実施例装置による観測波面の像を示す略
図である。 第７図は、第５図に示した光波面を観測する第３の実施
例装置で光路に挿入された凸レンズの形成する波面を被
測する例を示す側面図である。 第８図は、前記凸レンズの影響を受けた観測波面の像を
示す略図である。 第９図は、光波面のホログラム記録装置を示す略図であ
る。 第10図は、前記ホログラム記録装置で観測された光波面
を示す図である。 １……パルスレーザ ２……反射板（平板状の拡散反射面） ３……ストリークカメラ ４……ストリークカメラのトリガ系 ５……テレビジョンカメラ ６……解析装置 11……ハーフミラー 12……ミラー 13……結像レンズ 14……シリンドリカルレンズ 15……ビームエキスパンダ 16……凸レンズ
実施例の主要部分の平面図である。 第２図は、前記実施例装置の主要部分の側面図である。 第３図は、前記実施例装置による観測波面の像を示す略
図である。 第４図は、第２の実施例のストリークカメラと入射波面
の位置関係を示す平面図である。 第５図は、本発明による光波面を観測する装置の第３の
実施例の主要部分の側面図である。 第６図は、前記実施例装置による観測波面の像を示す略
図である。 第７図は、第５図に示した光波面を観測する第３の実施
例装置で光路に挿入された凸レンズの形成する波面を被
測する例を示す側面図である。 第８図は、前記凸レンズの影響を受けた観測波面の像を
示す略図である。 第９図は、光波面のホログラム記録装置を示す略図であ
る。 第10図は、前記ホログラム記録装置で観測された光波面
を示す図である。 １……パルスレーザ ２……反射板（平板状の拡散反射面） ３……ストリークカメラ ４……ストリークカメラのトリガ系 ５……テレビジョンカメラ ６……解析装置 11……ハーフミラー 12……ミラー 13……結像レンズ 14……シリンドリカルレンズ 15……ビームエキスパンダ 16……凸レンズ
Claims (2)
- 【請求項１】パルスレーザと、ストリークカメラと、前
記パルスレーザの動作に同期して前記ストリークカメラ
を動作させるトリガ系と、前記パルスレーザの光パルス
が被観測波面を形成する要素を介して投影される反射板
と、前記レーザ光によって照射される反射板の像を前記
ストリークカメラの光電陰極に結像する光学系から構成
した光波面を観測する装置。 - 【請求項２】前記反射板は平面の拡散反射板である特許
請求の範囲第１項記載の光波面を観測する装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP764187A JPH0695044B2 (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 光波面を観測する装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP764187A JPH0695044B2 (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 光波面を観測する装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63175730A JPS63175730A (ja) | 1988-07-20 |
| JPH0695044B2 true JPH0695044B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=11671453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP764187A Expired - Lifetime JPH0695044B2 (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 光波面を観測する装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0695044B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013007740A (ja) | 2011-05-23 | 2013-01-10 | Canon Inc | 波面測定装置及び波面測定方法、物体測定装置 |
-
1987
- 1987-01-16 JP JP764187A patent/JPH0695044B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63175730A (ja) | 1988-07-20 |
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