レーザーの仕組みとは？普通の光との違いについても詳しく解説！
3Dレーザー計測で使用するレーザーは、一般的な光とどのような違いがあるのでしょうか。
通常の光と3Dレーザー計測のレーザーには、さまざまな違いがあります。
具体的に、どのような違いがあるのか詳しくご紹介します。
3Dレーザー計測とは
3Dレーザー計測のレーザーと普通の光との違いを知る前に、まずは3Dレーザー計測がどのような仕組みなのか確認しておきましょう。
3Dレーザー計測とは、レーザーを計測対象に照射し、反射された光の量によって対象物の形状やサイズを計測する方法です。
ここで使用するレーザーと言えば、どのようなものを想像するでしょうか。
講義で使用されるレーザーポインターやSFや近未来の世界でみられるレーザービームなどと同じものです。
レーザーはどのような光？
レーザーは、英語で「LASER」と表記するのですが、実は複数の単語のイニシャルから作られた造語です。
正式名称を「Light（光） Amplification（増幅） by Stimulated Emission（誘導放出） of Radiation（輻射）」といいます。
つまり、誘導放出によって増幅した光の放出を意味します。
つまり、レーザーはもともと普通の光であり、それを人工的に増幅させたものなのです。
レーザーの特徴
レーザーと言えば、バーコードスキャナーやレーザーポインター、コピー機のレーザーなどをイメージする方が多いのではないでしょうか。
このレーザーの特徴について、詳しく見ていきましょう。
増幅される波長によって色が異なる
レーザーには、赤色や緑色、青色のものがあります。
これらは、なぜ色が異なるのか疑問に思った方は多いのではないでしょうか。
レーザーを照射する部分に色を塗ることで色が変わる可能性もありますが、そのような仕組みではありません。
光を増幅する波長によって色が変わるのです。
例えば、赤色の波長が増幅されると赤色のレーザーとなります。
指向性
通常の光は四方八方に拡散していますが、レーザーは放出先に向かってまっすぐに飛びます。
これは、特定の色の光だけを増幅しているためです。
通常の光は、さまざまな光の波長が別々の方向に放出されています。
レーザーは1つの光だけが増幅されるため、一点に集中しているように見えるのです。
レーザーを放出する方向や出力は、レンズによって調整できます。
可干渉性
可干渉性とは、同じ構造の光同士を容易に干渉させられる状態のことです。
例えば、同じ赤色の光と光を重ね合わせることで、赤色の光が強くなります。
普通の光である懐中電灯の光とレーザーの光を重ね合わせても、光が強くなるようには見えません。
しかし、同じ色同士のレーザーを重ね合わせれば、光が強くなるように見えます。
単色性
普通の光には、複数の色が混ざっています。一方、レーザーは特定の色を強くしたものです。
例えば、太陽光はプリズムを通すと7色に分解され、複数の色が混ざっています。
レーザーは特定の色を強くすることで、実際には複数の色が混ざっているものの、1つの色のように見えるのです。
エネルギーの密度
普通の光はさまざまな波長を持つため、1点に集中させることが困難です。
レーザーは集約性・収束性が高いため、高密度のエネルギーを1点に集中させることができます。
3Dレーザー計測は普通の光ではできない？
3Dレーザー計測では、レーザーを対象物に照射し、反射光量から形状や大きさなどを読み取ります。
それでは、普通の光では計測することはできないのでしょうか。普通の光は遠くまで届くことはありません。
周囲に拡散してしまうため、対象物に届いたとしても機器が反射光量を読み取ることはできないのです。
3Dレーザー計測は、一直線に遠くまで届くレーザーだからこそ行える方法です。
使用する機器によって異なりますが、0.6～350mもの距離の対象物を計測できます。
レーザーに種類はあるの？
レーザーと光が明確に異なるものとお伝えしましたが、レーザーにも種類はあるのでしょうか。
レーザーは、製造業や医療などさまざまな分野で用いられています。
例えば、高速溶接や厚板溶接に使用するファイバーレーザー、透明の樹脂やガラスを加工できる炭酸ガスレーザー、微細な加工に適したUV固体レーザー、シリコンやポリマーなどの精密加工が可能なエキシマレーザーなどがあります。
まとめ
普通の光とレーザーは、指向性や可干渉性、エネルギー密度などさまざまな違いがあります。
レーザーだからこそ、3Dレーザー計測が可能であり、普通の光では実現できません。
また、レーザーにもさまざまな種類があり、各分野で役立てられています。
3Dレーザー計測については、ヤマイチテクノにお問い合わせください。
1989年入社以来、長年のCADシステムの営業経験を活かし現在3Dレーザースキャナーを中心に営業展開。東日本を担当する。
3Dレーザースキャナーの
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