(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主光線（６）で表され、且つ該主光線を複数の付属光線と共に任意に備える電磁ビーム（５）の発散を可変調整可能に変更する発散変更装置（１）であって、
前記ビーム（５）を少なくとも前記複数の付属光線と共に提供する光源（１０）と、
第１焦点（１６）、第１システム領域（１７）及び第２システム領域（１８）を有する光学系（１５）を有する実質的にテレセントリックな配置（３１）と、を備え、
該テレセントリック配置（３１）は、前記第１焦点（１６）に又はそれに近接して配置されて、且つ前記ビーム（５）が前記光源（１０）から光偏向装置（３０）に当たるように配置及び構成された光偏向装置（３０）を有しており、前記主光線（６）は、前記第１焦点（１６）で又は前記第１焦点（１６）の近傍で前記光偏向装置（３０）に当たり、前記光偏向装置（３０）は、前記光源（１０）から来る前記ビーム（５）を前記光学系（１５）の前記第１システム領域（１７）に異なる入射角で供給するように配置及び構成されており、前記光学系（１５）は、前記ビーム（５）が前記第１システム領域（１７）によって結像されるように構成されており、前記結像は、前記第１システム領域（１７）に供給されたビーム（５）の前記主光線（６）が、前記第１システム領域（１７）から前記入射角とは実質的に無関係な方向に偏向されるように行われ、よって前記ビーム（５）の前記複数の付属光線が、結像前と比べて異なり且つ前記入射角に依存する、前記主光線（６）に対する発散角で結像され、
前記光学系（１５）の前記第１システム領域（１７）によって結像される前記ビーム（５）を、前記光学系の前記第２システム領域（１８）に偏向させるように構成された光折り曲げ装置（３４）であって、前記ビーム（５）は、該ビーム（５）が前記光偏向装置（３０）に再度当たるように前記光学系（１５）の前記第２システム領域（１８）によって結像されており、前記主光線（６）は、前記第１焦点（１６）で又は前記第１焦点（１６）の近傍で前記光偏向装置（３０）に再度当たり、前記複数の付属光線は、前記光偏向装置（３０）に再度当たり、再度当たる前記ビーム（５）は、その主光線（６）が実質的に固定状態であって共線状ではなく、及び／又は前記光源（１０）から光偏向装置（３０）に当たる前記ビーム（５）の主光線（６）から物理的に離れているように、前記光偏向装置（３０）によって偏向されているような光折り曲げ装置（３４）と、
を備えることを特徴とする発散変更装置（１）。
【請求項２】
前記第１システム領域（１７）によって結像される前記ビーム（５）の前記複数の付属光線は、前記結像前と比べて小さい、前記主光線（６）に対する発散角で結像されることを特徴とする請求項１に記載の発散変更装置（１）。
【請求項３】
前記光学系（１５）は、透過屈折系（２５）として形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の発散変更装置（１）。
【請求項４】
前記光学系（１５）は、反射系（２０）として形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の発散変更装置（１）。
【請求項５】
前記第１システム領域（１７）は、第１システム領域焦点を有しており、前記第２システム領域（１８）は、第２システム領域焦点を有しており、前記第１システム領域（１７）及び前記第２システム領域（１８）は、互いに物理的に離れるように配置されており、前記第１システム領域焦点及び前記第２システム領域焦点は、実質的に空間的に収束して、共に前記光学系（１５）の前記第１焦点（１６）を形成することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）。
【請求項６】
前記第１システム領域（１７）及び前記第２システム領域（１８）は、互いに一体的に形成されて、前記光学系（１５）を一体的に形成することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）。
【請求項７】
前記光学系（１５）は、反射系（２０）として形成されており、
前記第１システム領域（１７）及び前記第２システム領域（１８）は、互いに一体的に形成されて、前記光学系（１５）を一体的に形成し、
前記反射系（２０）の前記第１システム領域（１７）は、第１放物反射面（２１）として形成されており、前記反射系（２０）の前記第２システム領域（１８）は、第２放物反射面（２２）として形成される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発散変更装置（１）。
【請求項８】
前記光偏向装置（３０）は、第１鏡面（３０ａ）を有する回転可能な鏡（３０）を備え、前記ビーム（５）は、前記第１鏡面（３０ａ）によって前記第１システム領域（１７）に供給可能であり、前記ビーム（５）は、前記第２システム領域（１８）によって前記第１鏡面（３０ａ）に再結像されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）。
【請求項９】
前記光学系（１５）は、透過屈折系（２５）として形成され、
前記第１システム領域（１７）は、第１システム領域焦点を有しており、前記第２システム領域（１８）は、第２システム領域焦点を有しており、前記第１システム領域（１７）及び前記第２システム領域（１８）は、互いに物理的に離れるように配置されており、前記第１システム領域焦点及び前記第２システム領域焦点は、実質的に空間的に収束して、共に前記光学系（１５）の前記第１焦点（１６）を形成し、
前記第１システム領域（１７）及び前記第２システム領域（１８）は、前記第１焦点（１６）が前記第１システム領域（１７）及び前記第２システム領域（１８）の間に配置されるように配置及び構成されており、前記光偏向装置（３０）は、第１鏡面（３０ａ）及び第２鏡面（３０ｂ）を有する回転可能なダブルミラー（３０）を備えており、前記第１鏡面（３０ａ）及び前記第２鏡面（３０ｂ）の両方が、前記第１焦点（１６）に又はそれに近接して配置されており、前記ビーム（５）は、前記第１鏡面（３０ａ）によって前記第１システム領域（１７）に供給可能であり、前記ビーム（５）は、前記第２システム領域（１８）によって前記第２鏡面（３０ｂ）に再結像され、前記第１鏡面（３０ａ）の表面法線は前記第１焦点（１６）に又はそれに近接しており、その成分は、前記第１焦点（１６）の又はそれに近接する位置で、前記第２鏡面（３０ｂ）の表面法線の成分に実質的に対向している
ことを特徴とする請求項１、２、６又は８に記載の発散変更装置（１）。
【請求項１０】
光路は、前記光偏向装置（３０）、前記光学系（１５）の前記第１システム領域（１７）、前記光折り曲げ装置（３４）、前記光学系（１５）の前記第２システム領域（１８）及び再度前記光偏向装置（３０）を通過する前記ビーム（５）によって規定され、前記発散変更装置（１）は、前記光路において互いに離れるように配置された円柱状結像特性を有する少なくとも二の光学素子を備えており、前記ビーム（５）は、前記少なくとも二の光学素子によって結像され、前記光学素子は、一の光学素子による前記ビーム（５）の円柱状結像が、前記少なくとも更に一つの光学素子によって実質的に補償（補正）されるように構成及び配置されており、従って実質的に点状の焦点（５ａ／ｂ）が前記少なくとも二の光学素子の間で形成されるのを防止することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）。
【請求項１１】
円柱状結像特性を有する光学素子は、円柱状レンズであることを特徴とする請求項１０に記載の発散変更装置（１）。
【請求項１２】
前記光学系（１５）の前記第１システム領域（１７）によって結像される前記ビーム（５）は、収束的に結像されて任意の仮想焦点（５ａ／ｂ）を形成し、前記焦点（５ａ／ｂ）は、前記光学系（１５）の前記第１システム領域（１７）への前記ビーム（５）の入射角の関数として任意の仮想焦点領域（１５ａ／ｂ）の異なる位置にあり、前記焦点領域（１５ａ／ｂ）は、曲面状焦点領域（１５）又は平面状焦点領域（１５ａ／ｂ）であって、前記第１システム領域（１７）によって結像された前記ビーム（５）の前記主光線（６）が、前記平面状焦点領域（１５ａ／ｂ）の法線方向で前記平面状焦点領域（１５ａ／ｂ）に当たらないように形成されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）。
【請求項１３】
前記光学系（１５）の前記第１システム領域（１７）上への前記ビーム（５）の入射角及び／又は入射位置が、定方向に且つ選択可能に前記光偏向装置（３０）によって調節可能であるように、前記光偏向装置（３０）を制御するように構成されるコントローラ（５０）を更に備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）。
【請求項１４】
前記光折り曲げ装置（３４）は、第１光折り曲げ鏡（３５）と第２光折り曲げ鏡（４０）とを備えており、前記第１光折り曲げ鏡（３５）及び前記第２光折り曲げ鏡（４０）は、前記光偏向装置（３０）によって前記光学系（１５）に供給され且つ前記光学系（１５）の前記第１システム領域（１７）によって結像される前記ビーム（５）が、前記第１光折り曲げ鏡（３５）に当たり、該第１光折り曲げ鏡（３５）によって少なくとも一の光折り曲げ中間鏡（４１）を介して前記第２光折り曲げ鏡（４０）に偏向され、また前記第２光折り曲げ鏡（４０）によって前記第２システム領域（１８）に偏向されるように、配置及び構成されることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）。
【請求項１５】
光路は、前記光偏向装置（３０）、前記光学系（１５）の前記第１システム領域（１７）、前記光折り曲げ装置（３４）、前記光学系（１５）の前記第２システム領域（１８）及び再度前記光偏向装置（３０）を通過する前記ビーム（５）によって規定され、前記発散変更装置（１）は、前記光路において互いに離れるように配置された円柱状結像特性を有する少なくとも二の光学素子を備えており、前記ビーム（５）は、前記少なくとも二の光学素子によって結像され、前記光学素子は、一の光学素子による前記ビーム（５）の円柱状結像が、前記少なくとも更に一つの光学素子によって実質的に補償（補正）されるように構成及び配置されており、従って実質的に点状の焦点（５ａ／ｂ）が前記少なくとも二の光学素子の間で形成されるのを防止し、
前記光折り曲げ装置（３４）は、第１光折り曲げ鏡（３５）と第２光折り曲げ鏡（４０）とを備えており、前記第１光折り曲げ鏡（３５）及び前記第２光折り曲げ鏡（４０）は、前記光偏向装置（３０）によって前記光学系（１５）に供給され且つ前記光学系（１５）の前記第１システム領域（１７）によって結像される前記ビーム（５）が、前記第１光折り曲げ鏡（３５）に当たり、該第１光折り曲げ鏡（３５）によって少なくとも一の光折り曲げ中間鏡（４１）を介して前記第２光折り曲げ鏡（４０）に偏向され、また前記第２光折り曲げ鏡（４０）によって前記第２システム領域（１８）に偏向されるように、配置及び構成され、
前記第１光折り曲げ鏡（３５）は、円柱状結像特性を備えており、前記第２光折り曲げ鏡（４０）は、円柱状結像特性を備えており、従って前記第１光折り曲げ鏡（３５）及び前記第２光折り曲げ鏡（４０）は、前記少なくとも二の光学素子のうちの任意の二つである
ことを特徴とする請求項１から９及び１１から１３のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）。
【請求項１６】
前記光折り曲げ装置（３４）は、第１光折り曲げ鏡（３５）と第２光折り曲げ鏡（４０）とを備えており、前記第１光折り曲げ鏡（３５）及び前記第２光折り曲げ鏡（４０）は、前記光偏向装置（３０）によって前記光学系（１５）に供給され且つ前記光学系（１５）の前記第１システム領域（１７）によって結像される前記ビーム（５）が、前記第１光折り曲げ鏡（３５）に当たり、該第１光折り曲げ鏡（３５）によって少なくとも一の光折り曲げ中間鏡（４１）を介して前記第２光折り曲げ鏡（４０）に偏向され、また前記第２光折り曲げ鏡（４０）によって前記第２システム領域（１８）に偏向されるように、配置及び構成され、
前記光折り曲げ装置（３４）及び／又は前記第１光折り曲げ鏡（３５）及び／又は前記第２光折り曲げ鏡（４０）及び／又は前記少なくとも一の光折り曲げ中間鏡（４１）は、実質的に固定（静止）状態であり、前記光学系（１５）に対して耐トルク性がある
ことを特徴とする請求項１から１３及び１５のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）。
【請求項１７】
前記光源（１０）及び／又は前記光偏向装置（３０）及び／又は前記光学系（１５）及び／又は前記光折り曲げ装置（３４）は、材料加工用高性能レーザーと共に用いられるように形成されることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）。
【請求項１８】
前記光偏向装置（３０）は、回転可能な鏡（３０）として形成されることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）。
【請求項１９】
前記光偏向装置（３０）によって前記第１システム領域（１７）に供給され、前記光折り曲げ装置（３４）によって前記第１システム領域（１７）から前記第２システム領域（１８）に偏向され、前記第２システム領域（１８）によって前記ビーム（５）が前記光偏向装置（３０）に再度当たるように結像される前記ビーム（５）の主光線（６）は、３次元空間に広がることを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）。
【請求項２０】
前記主光線（６）が前記光偏向装置（３０）によって固定（静止）状態で偏向される前記ビーム（５）を結像し、且つ前記ビーム（５）が前記光偏向装置（３０）に再度当たるように配置及び構成されたレトロリフレクタ装置（６０）を更に備え、前記レトロリフレクタ装置（６０）から来る前記ビーム（５）の前記主光線（６）は、前記第１焦点（１６）で又は前記第１焦点の近傍で前記光偏向装置（３０）に再度当たり、従って前記ビーム（５）が前記発散偏向装置（１）を再通過し、前記レトロリフレクタ装置（６０）から来る前記ビーム（５）の前記主光線（６）は、前記光源（１０）から前記発散変更装置（１）を通過した前記ビーム（５）の前記主光線（６）が前記光偏向装置（３０）によって前記レトロリフレクタ装置（６０）に向かって結像される角度とは異なる角度で、前記光偏向装置（３０）に任意に当たることを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）を正確に二つ備えており、前記正確に二の発散変更装置（１）は、上流発散変更装置（１）と、その下流に、共通光路を有する発散変更装置（１）とを形成するように配置され、前記主光線（６）が前記上流発散変更装置（１）によって固定（静止）状態で結像される前記ビーム（５）は、前記下流発散変更装置（１）の前記光源（１０）を形成することを特徴とする発散変更配置（２）。
【請求項２２】
請求項１から２０のいずれか一項に記載の発散変更装置（１）又は請求項２１に記載の発散変更配置と、２Ｄスキャンシステムと、コントローラ（５０）とを備えており、前記発散変更装置（１）又は前記発散変更配置（２）と前記２Ｄスキャンシステムとは、前記発散変更装置（１）又は前記発散変更配置（２）が夫々備わった場合には前記２Ｄスキャンシステムの前に配置されるような共通光路を形成し、前記２Ｄスキャンシステムは、前記発散変更装置（１）又は前記発散変更配置から出射されて互いに無関係な二の空間次元で前記２Ｄスキャンシステムに当たるビーム（５）の伝搬方向を調整するように構成されており、前記コントローラ（５０）は、制御情報に応じて定方向に且つ選択可能に、前記２Ｄスキャンシステムによって前記伝搬方向を調整し、前記発散変更装置（１）又は前記発散変更配置（２）によって前記発散変更を調整するように構成されることを特徴とする光位置発散変更装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発散変更装置、特に、電磁ビームの発散角を可変調整可能に変更するための実質的にテレセントリックな光学配置を有する発散変更装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばレーザー光の電磁放射の発散を変更することは、材料加工や顕微鏡検査等の多くの分野において必要である。光線の発散変更は、例えば発散を変更して電磁放射の焦点を移動させるために必要である場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
レーザー材料加工においては、最適な加工効率を得るために、例えば、速やかに変化可能な焦点距離で加工される被加工物にレーザービームの作動焦点を合わせることが必要である場合がある。なぜなら、レーザービームは、制御可能且つ可動の複数の鏡によって高速で被加工物に向けられるからである。この点で、被加工物の寸法が原因で光源と被加工物との間の距離が異なってしまう場合がある。それ故、レーザービームから被加工物への効率的且つ正確なエネルギー伝達を達成するためには、レーザービームの焦点を迅速に合わせることが必要となる。
【０００４】
従って、電磁放射の発散を変更させるための発散変更装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的のため、本発明は、主光線で表され、且つ該主光線を複数の付属光線と共に任意に備える電磁ビームの発散を可変調整可能に変更する発散変更装置であって、前記ビームを少なくとも前記複数の付属光線と共に提供する光源と、第１焦点、第１システム領域及び第２システム領域を有する光学系を有する実質的にテレセントリックな配置と、を備え、該テレセントリック配置は、前記第１焦点に又はそれに近接して配置されて、且つ前記光源からの前記ビームが光偏向装置に当たるように配置及び構成された光偏向装置を有しており、前記主光線は、前記第１焦点で又は前記第１焦点の近傍で前記光偏向装置に当たり、前記光偏向装置は、前記光源から来る前記ビームを前記光学系の前記第１システム領域に異なる入射角で供給するように配置及び構成されており、前記光学系は、前記ビームが前記第１システム領域によって結像されるように構成されており、前記結像は、前記第１システム領域に供給されたビームの前記主光線が、前記第１システム領域から前記入射角とは実質的に無関係な方向に偏向されるように行われ、よって前記ビームの前記複数の付属光線が、結像前と比べて異なり且つ前記入射角に依存する、前記主光線に対する発散角で結像され、前記光学系の前記第１システム領域によって結像される前記ビームを、前記光学系の前記第２システム領域に偏向させるように構成された光折り曲げ装置であって、前記ビームは、該ビーム前記光偏向装置に再度当たるように前記光学系の前記第２システム領域によって結像されており、前記主光線は、前記第１焦点で又は前記第１焦点の近傍で前記光偏向装置に再度当たり、前記複数の付属光線は、前記光偏向装置に再度当たり、再度入射する前記ビームは、その主光線が実質的に固定状態であって共線状ではなく、及び／又は前記光源から光偏向装置に当たる前記前記ビームの主光線から物理的に離れているように、前記光偏向装置によって偏向されているような光折り曲げ装置と、を備えることを特徴とする発散変更装置を提供する。
【０００６】
本発明は、上記の発散変更装置を少なくとも又は正確に二つ備えており、前記少なくとも又は正確に二の発散変更装置は、上流発散変更装置と、その下流に、共通光路を有する発散変更装置とを形成するように配置され、前記主光線が前記上流発散変更装置によって固定状態で結像される前記ビームは、前記下流発散変更装置の前記光源を形成することを特徴とする発散変更配置を更に提供する。
【０００７】
また、本発明は、上記の発散変更装置及び／又は発散変更配置と、２Ｄスキャンシステムと、コントローラとを備えており、前記発散変更装置及び／又は前記発散変更配置と前記２Ｄスキャンシステムとは、前記発散変更装置及び／又は前記発散変更配置が夫々備わった場合には前記２Ｄスキャンシステムの前に配置されるような共通光路を形成し、前記２Ｄスキャンシステムは、前記発散変更装置又は前記発散変更配置から出射されて互いに無関係な二の空間次元で前記２Ｄスキャンシステムに当たるビームの伝搬方向を調整するように構成されており、前記コントローラは、制御情報に応じて定方向に且つ選択可能に、前記２Ｄスキャンシステムによって前記伝搬方向を調整し、前記発散変更装置及び／又は前記発散変更配置によって前記発散変更を調整するように構成されることを特徴とする光位置発散変更装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】屈折系として構成された光学系を備えた、本発明の発散変更装置を二つの視点から模式的に示す図である。
【図２】反射系として構成された光学系を備えた本発明の発散変更装置を模式的に示す図である。
【図３】反射系として構成された光学系を備えた本発明の発散変更装置の透視図を模式的に示す図である。
【図４】光線拡大機能が付加的に統合された、本発明の発散変更装置を模式的に示す図である。
【図５】他の例示的な実施形態に従って本発明の発散変更装置を模式的に示す図である。
【図６】本発明の二の発散変更装置を備えた発散変更装置配置を模式的に示す図である。
【図７】発散変更装置の各実施形態を備えた、本発明のレトロリフクレタ装置を有する発散変更装置配置を模式的に示す図である。
【図８】本発明の発散変更装置又は発散変更配置及びレトロリフクレタ装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照すると、本発明は、電磁ビーム５の発散を変更させる発散変更装置１を提供する。発散変更装置１は、電磁ビーム５を生成する光源１０を備える。光源１０は、直線偏光、円偏光、又は楕円偏光等の偏光を有する電磁ビーム５（以下、簡潔に「ビーム」とも称される）を供給又は生成するように構成されてよい。光源１０は、任意の波長を有するビーム５を供給するように構成されてよい。光源１０は、例えば、レーザービーム源１０、可視光線用光源１０、若しくは紫外線又は赤外線放射用光源１０であってよい。光源１０は、複数のパルス、即ち一時的に中断されるビーム５を生成するパルスレーザービーム源１０であってよい。或いは、光源１０は、連続ビーム５を生成するレーザービーム源１０であってよい。光源１０は、（例えばスチール等の金属を溶解又は気化させる）材料加工に適した放射線を生成する高性能光源であってよい。光源１０によって生成されたビーム５は、複数の（例えば多数の）光線（例えば個々の光線）を含み、円状、楕円状又は多角形状断面積等の任意の断面積を有してよい。ビーム５は、発散を含んでよい。発散は、ビームの複数の光線が互いに集光する又は広がる角度を表してよい。光源１０は、例えば２ｍＷよりも高い性能を有する（例えばレーザーパワークラス２を超えるレーザーパワークラスを有する）レーザービーム源１０であって、５００ｍＷよりも高く、１０Ｗよりも高く、及び／又は２０ｋＷに至る性能を有するレーザービーム源１０であってよい。レーザービーム源１０は、例えば１μｓよりも小さいパルス幅を有し、１００ｎＪ又は１ｍＪよりも大きいパルスエネルギーを有し、並びに／若しくは数ジュールよりも小さい（例えば５Ｊよりも小さい）パルスエネルギーを有するパルス放射線を生成してよい。レーザービーム源１０は、例えば本発明の装置が（例えば目の手術等を行うために）生物組織の処理又は相互作用に用いられる場合は、例えば１０ｐｓよりも小さいパルス幅を有し、約１から１０ｎＪのパルスエネルギーを有するパルス放射線も生成してよい。ここで、光源１０は、（例えば仮想の）入射瞳であってよく、これを介して発散変更装置１はビーム５を備えてよい。即ち、光源１０は、実際の物理的光源１０でなくてもよい。この場合、ビーム５は、上記の「物理的」光源１０によって生成された光線束５に対応する光源１０によって供給される。
【００１０】
ここで、平行ビーム５は、発散がゼロであってよく、発散ビームは、発散が正値をとり、集束ビームは、発散が負値をとってよい。従って、ビーム５は、例えば光源１０から離れる際に、平行（コリメート）であってよく（即ち、例えばビーム５の複数の光線が互いに実質的に平行に伸びる）、又は発散であってよく（即ち、例えば複数の光線が実質的に発散する）、若しくは集束（即ち、例えば複数の光線が実質的に収束する）であってよい。
【００１１】
発散変更装置１の動作モードの説明において、以下に、光学上通例であるが、光線束を数学的に表現する。該数学的表現は、ビーム５の実質中央に伸びてビーム５の伝搬方向を特徴づける主光線６と、主光線６の周りに束状に配置されてビーム５内の位置によって主光線６に対する方向が傾斜する複数の付属光線とにより行われる。これにより、ビーム５の発散が表される。ビーム５は、複数の付属光線とそのような主光線６とを含んでよい。或いは、主光線はビーム５内には存在しなくてもよく、（例えばブラインドによって）例えば遮られて中抜きされてよく、又は光源１０によって供給されなくてもよい。この場合、主光線６は、ビーム５の伝搬方向を実質的に記述する及び／又は特徴づける仮想の主光線であってよい。
【００１２】
しかしながら、機能説明に関するこの概念は、ビーム５の可能な特徴を制限するものではない。この点で、ビーム５は、幾何学的形状、波長及び偏光が異なる複数の部分ビームによって構成されてよい。同様に、複数のビーム５は本発明に応じて供給されてよく、その断面積の強度分布は不均質又は非対称であり、或いはその主光線６の領域での強度分布は最少又は最大であってよい。
【００１３】
以下、光線又はビームに関して「結像」（又は「結像する」）という文言が用いられる場合、これは、第１光線が、光学系に続く更なる進路内で、第２光線又はビームによって表されるように、光学系及び／又は光学素子を介して偏向又は方向付けられるという意味である。この文脈では、第１光線又は第１ビームは、第２光線又は第２ビームに対して結像される。この点に関して、「結像」（又は「結像する」）は、光学イメージングの意味の範囲で理解されてよい。
【００１４】
発散変更装置１は、光学系１５の第１焦点１６に又はその近傍に配置された光偏向装置３０と共に実質的にテレセントリックな配置３１を形成する光学系１５を備える。テレセントリック（光学）配置は、テレセントリック結像特性を有する配置として考えられる。テレセントリック結像特性は、例えば光学系１５の第１焦点１６を介して光学系１５に当たる光線が、光学系１５に当たる入射角及び／又は位置とは無関係に、ある方向に偏向される場合に存在する特性である。言い換えると、テレセントリック結像の場合、第１焦点１６を通過して光学系１５に当たる複数の光線は、光学系１５への入射角又は入射位置とは無関係な方向に互いに平行に偏向される。光学系１５は、放物面鏡の特性（例えば、入射ビームが、その発散に対して、あたかも放物面鏡によって反射されるかのように結像される）に対応する結像特性を有するように構成されてよい。本発明によれば、テレセントリック結像は、例えば反射系２０（例えばパラボラ反射器２０）又はテレセントリック反射系２５（例えばレンズ系）を備える光学系１５を有するテレセントリック配置３１によって、若しくは他の方法によって得られてよい。テレセントリック配置３１は、このような構造を有してよく、並びに／或いは高パワーを伝導するビーム５の結像に適した材料を用いて作られてよい。
【００１５】
光学系１５は、第１システム領域１７及び第２システム領域１８を備える。第１システム領域１７及び第２システム領域１８は、光学特性が相違して又は同一であってよく、互いに物理的に離れているように構成されてよく、或いは互いにモノリシックに(例えばモノリシックに一体的に)形成されてよい。例えば、第１システム領域１７及び第２システム領域１８は、夫々個別に分離した反射系（例えば放物面鏡）、又は夫々個別に分離した屈折系（例えば一又は複数の透過型光学素子又は例えばテレセントリック対物レンズを備える例えばレンズ系）により形成されてよい。
【００１６】
光学系１５を形成する第１システム領域１７及び第２システム領域１８は、光偏向装置３０と連携してテレセントリック配置３１のテレセントリック結像特性を提供してよい。これは、第１システム領域１７がテレセントリック結像特性を有しており、第２システム領域１８がテレセントリック結像特性を有してよいという意味である。但し、第１システム領域１７の一の（対象物側）焦点と第２システム領域１８の一の（画像側）焦点は、共に第１焦点１６を形成するように、第１焦点１６で実質的に一致する。
【００１７】
本発明によれば、第１焦点１６を介して光学系１５の第１システム領域１７に当たらない光線は、第１焦点１６を介して光学系１５の第１システム領域１７に当たる光線に対してある角度で、光学系１５の第１システム領域１７から偏向される。
【００１８】
本発明によれば、光線ビーム５のうち、第１焦点１６（又は第１焦点１６の近傍にある点）を介して光学系１５の第１システム領域１７に当たる光線は主光線６であり、光線ビームの他の光線は付属光線である。主光線６が存在しない、例えば遮られて中抜きされている、又は供給されていない場合、それに対応して概念的に及び／又は仮想的に存在する主光線６は、焦点１６、又はその近傍の焦点１６に当たるであろう。光源１０によって生成される全ての光線が、例えば第１システム領域１７、第２システム領域１８及び／又は光偏向装置３０に当たる光線ビーム５の一部を形成する必要はないが、光線ビーム５は、光源１０によって供給又は生成された光線のサブセットであってよい。
【００１９】
光線ビーム５の付属光線が第１システム領域１７から光線ビーム５の主光線６へと偏向される角度は、光線ビーム５が光学系１５の第１システム領域１７に当たる入射角（及び／又は入射位置）に依存する。従って、光学系１５の第１システム領域１７によって結像される光線ビーム５の発散は、光学系１５の第１システム領域１７による結像前の同じ光線ビーム５の発散とは異なる（例えば、より小さい又はより大きい）場合がある。上記のように、光学系１５の第１システム領域１７による結像に続いて主光線６と共に付属光線によって規定される角度は、光線ビーム５が光学系１５（及びその第１システム領域１７の夫々）に当たる位置及び／又は角度に依存する。
【００２０】
この結果、例えば、第１焦点１６を通過する主光線６は、主光線６が第１システム領域１７に当たる入射角及び／又は位置とは無関係の方向に偏向される。光学系１５の第１システム領域１７によって結像される、付属光線とここで称される光線ビーム５の他の光線は、第１焦点１６を通過するこの主光線６に関する角度を規定する。該角度は、光線ビーム５の第１システム領域１７上への入射角及び／又は入射位置に依存する。
【００２１】
光線ビーム５の主光線６と付属光線との間（又は、例えば、主光線と共に平面を決定する二の付属光線の間）で規定された角度（発散角）は、光学系１５の第１システム領域１７による結像後では、結像前の発散角とは異なり、例えば結像前の発散角よりも小さく又は大きくなる。この結果、例えば、第１焦点１６を介して光学系１５に当たり結像される発散又は平行ビーム５は、光学系１５の第１システム領域１７によって、集束ビーム５として結像される。或いは、発散ビーム５は、光学系１５の第１システム領域１７によって、発散がより低い発散ビーム５として結像される。同様に、例えば集束ビーム５は、光学系１５の第１システム領域１７によって、集束ビーム５として結像されてよい。この点では、光線ビーム５の収束性は、光学系１５の第１システム領域１７による結像後のほうが、結像前よりも更に特徴的であってよい。
【００２２】
光線ビーム５が光学系１５の第１システム領域１７によって集束ビーム５として結像される場合、この集束ビームは、焦点５ａ又は焦点線５ａを形成してよい。焦点５ａは、光線ビーム５が光学系１５の第１システム領域１７によって結像された後に、集束ビーム５のうちの幾つかの（例えば、全ての）光線が収束する点であってよい。焦点線５ａは、例えば、発散偏向装置の前、及び／又は内部、及び／又は後の光路の要素によって焦点形成が妨げられる際に現れる線であってよい。本発明に応じて光学系１５が付加的な円柱状レンズ又は付加的な放物面鏡を備える（又は適宜構成される）場合、又は光折り曲げ装置３４の複数の鏡が適当な円柱状の屈折力を有する（例えば放物面鏡として形成される）場合が、それに相当する。説明を簡単にするために、以下、文言「焦点」を焦点５ａと焦点線５ａとの両方に対して用いる。
【００２３】
焦点５ａは、正確な点として形成されている必要はないが、第１システム領域１７に起因する収差によって不明瞭であってもよい。収差は、例えば、第２システム領域１８を介した光線の適切な（例えば対照的な）方向によって、少なくとも一部補償されていてよい。反射系２０として形成される光学系１５が、屈折系２５として形成される光学系１５よりも、ある適用分野においてはより適している場合があるが、これは生成される色収差や画像欠陥が少ない又は全くないためである。不明瞭な「焦点」５ａ、即ち、空間的広がりが大きい点（即ち、焦点線の場合も含む）を形成する際に、焦点５ａの領域で光パワー密度が減少する。これは、例えば高パワー密度を有する光源に関して有利である。図２及び図３に示す実施例では、「不明瞭な」焦点５ａ／ｂが、第１システム領域１７での第１結像により形成され（この結果、焦点におけるパワー密度が低下し）、焦点５ａ／ｂの不明瞭性が第２システム領域１８での結像により再補償されることが有利である場合がある。
【００２４】
本発明によれば、焦点５ａは、発散変更装置１の光路で、発散変更装置１の外部のみにあってもよい。例えば、光学系１５の第１システム領域１７によって結像される光線ビーム５の発散は、光学系１５の第１システム領域１７によって結像される光線ビーム５が収束しているにもかかわらず、発散変更装置１の内部に実際の焦点５ａが存在しない（これは、例えば、後述されるように、光偏向装置３０による光線ビーム５の第２の偏向の前に、という意味である）ように構成されてよい。例えば、発散変更装置１の光路は、集束ビーム５が発散変更装置１の外部に至るまで焦点５ａを形成しない（例えば、作動焦点であってもよい）ように構成されてよく、或いは実焦点５ａを決して形成しないけれども、発散変更装置１の光路に、更なる干渉無しに仮想焦点５ｂを形成するように結像のみされるように構成されてよい。焦点５ａ／ｂは、焦点領域（例えば焦平面）上の光学系１５の第１システム領域１７上への光線ビーム５の入射角に応じて配置されてよい。即ち、焦点５ａ／ｂは、焦点領域の他の位置における光学系１５の第１システム領域１７上への光線ビーム５の入射角及び／又は入射位置に応じて配置されてよい。焦点領域は、湾曲焦点領域又は平面焦点領域（焦平面）であってよい。
【００２５】
仮想焦点５ｂへ準用すると、その結果、焦点領域も実焦点領域１５ａ又は仮想焦点領域１５ｂであってよい。光線ビーム５が発散変更装置１の構成要素と更なる相互作用を有さない場合には、仮想焦点５ｂは、実焦点領域１５ａ又は仮想焦点領域１５ｂ上に存在するであろう。
【００２６】
本発明によれば、仮想焦点５ｂ及び実焦点５ａ（図１参照）は、同時に存在してもよい。この点では、仮想焦点５ｂは、発散変更装置１の構成要素と何の相互作用も有さない場合には、光学系１５の第１システム小域１７によって結像される光線ビーム５によって形成される焦点であってよく、実焦点５ａは、光線ビーム５と発散変更装置１の構成要素との相互作用に起因して、仮想焦点５ｂの位置とは異なる位置にある焦点であってよい。
【００２７】
本発明によれば、光学的１５の第１システム領域１７に第１焦点１６（又はその近傍の点）を介して主光線６が当たり且つ光学系１５の第１システム領域１７によって結像される全ビーム５の焦点５ａ（及び焦点５ｂの夫々）が、焦点領域１５ａ（焦点５ｂに類推すると、焦点領域１５ｂ）上にあるように光学系１５が構成されてよい。焦点領域１５ａ／ｂの特性及び位置は、光学系１５の光学特性の結果である。光学系１５は、焦点領域１５ａ／ｂが曲面状焦点領域１５ａ／ｂであるように構成されてよい。或いは、光学系１５の光軸に対して傾斜した焦平面１５ａ／ｂであってよい（例えば、傾斜した焦平面は、光学系１５の第１システム領域１７によって結像されるビーム５の主光線６が、傾斜した焦平面１５ａ／ｂの法線方向ではない方向に、光学系１５の第１システム領域１７上へのビーム５の入射角とは無関係に、傾斜した焦平面１５ａ／ｂに当たるように構成されてよい）。或いは、他の焦平面１５ａ／ｂであってよい。
【００２８】
従って、光学系１５の第１焦点１６を通過し、光学系１５の第１システム領域１７によって結像される全ビーム５の焦点５ａ／ｂは、曲面状焦点領域１５ａ／ｂ上にあってよい。曲面状焦点領域１５ａ／ｂの曲率は、光学系１５の構成に起因するものであってよく、例えば、放物線的に湾曲した焦点領域１５ａ／ｂ、及び／又は放物面的に湾曲した焦点領域１５ａ／ｂであってよい。曲面状焦点領域１５ａ／ｂは、光学系１５の対応する構成と共に他の形状をとってもよい。例えば、曲面状焦点領域１５ａ／ｂは、（放物線の場合と同様に）２とは別の指数部を有する関数（例えば多項式）によって規定されてよい。例えば、指数部は４又は６（若しくは例えば３又は５）であってよく、或いは２から６の範囲の合理的な値であってもよい。また、曲線状焦点領域１５ａ／ｂを規定する関数の放物線的パラメーター又は他のパラメーター等のパラメーターは、任意に選択されてよい。
【００２９】
発散変更装置１のテレセントリック配置３１は、光偏向装置３０を備える。光偏向装置３０は、光学系１５の第１焦点１６に又はその近傍に（例えば隣接して、例えば隣り合って）配置され、光偏向装置３０に当たるビーム５を光学系１５の第１システム領域１７上に偏向するように設けられる。光偏向装置３０は、光学系１５の第１システム領域１７上に偏向されるビーム５の衝突位置及び／又は衝突角度を設定するように構成される。光偏向装置３０は、該光偏向装置３０によって光学系１５の第１システム領域１７上へのビーム５の衝突位置及び／又は衝突角度を設定することにより、光学系１５と協力して、（場合によっては仮想の）焦点領域１５ａ／ｂ上のビーム５の（場合によっては仮想の）焦点５ａ／ｂをオフセットする（中心線を外して配置する）ように動作してよい。
【００３０】
光偏向装置３０は、例えば、自由度を持つ（例えば、回転軸３２を有してよい）回転可能な鏡３０であってよい。回転可能な鏡３０を回転させるために、アクチュエータに（例えば耐トルク性で）接続されてよい。アクチュエータは、例えば、回転可能な鏡３０を高速に回転できるスキャナ又はガルバノメータードライブであってよい。光偏向装置３０は、ガルバノメータードライブに回転可能に接続された鏡を備えるガルバノメータースキャナであってよい。光偏向装置３０は、このような構成を有してよく、並びに／或いは、高エネルギー／パワーでビーム５を結像するのに適した材料を用いて製造されてよい。
【００３１】
加えて、発散変更装置１は、ビーム５の光学系１５上への入射角及び入射位置を選択的に且つ制御可能に設定できるように光偏向装置３０を制御するために、本発明に係るコントローラ５０（例えば、図２又は図４参照）を備えてよい。光偏向装置３０は、例えばアクチュエータによって回転可能な鏡３０を備えている。コントローラは、アクチュエータを制御可能であって、一方アクチュエータは、当該鏡の機械的な回転によって所定の回転角で鏡を回転できる。加えてコントローラ５０は、光源１０の動作を制御するために、光源１０に接続されてもよい。コントローラ５０は、第２システム領域１８から光偏向装置３０上に入射したビームの発散及び発散変更を、入力値及び／又はアルゴリズムの関数として夫々設定できるように構成されてよい。例えば、コントローラ５０は、ユーザ又は他のコントローラによる所望の発散値を備えてよく、コントローラは、フィードバック変数としてビーム５の実測された発散を用いる例えばフィードバック制御を用いて、光偏向装置３０における対応設定によって発散を設定してよい。
【００３２】
回転可能な鏡３０は、平面鏡として構成される第１鏡面３０ａを備えてよく、或いは例えばパラボリック鏡面、パラボラ鏡面又は自由形状鏡面としての他の形状を有する鏡面３０ａとして構成される第１鏡面３０ａを備えてよい。実施例によると、光偏向装置３０は、互いに実質的に平行に配置された第１鏡面３０ａ及び第２鏡面３０ｂを有する回転可能なダブルミラー３０としてとして構成されてもよく、これら鏡面の夫々の表面法線は、対向して配置される。第１鏡面３０ａは、第２鏡面３０ｂと共に角度を規定してもよい。
【００３３】
光偏向装置３０は、例えば、音響光学光偏向装置、電気光学光偏向装置又は圧電駆動式光偏向装置であってよく、或いは、加えて又は代わりとして、これらのうちの一つを備えてよい。
【００３４】
発散変更装置１は、光折り曲げ装置３４を備える。光折り曲げ装置３４は、光学系１５の第１システム領域１７によって結像されたビーム５を、光学系１５を介して、即ち光学系１５の第２システム領域１８を介して再度光偏向装置３０へ導くように構成される。例えば、光折り曲げ装置３４は、光偏向装置３０によって光学系１５の第１システム領域１７に偏向されて、光学系１５によって第１システム領域１７により結像されるビーム５を光学系１５の第２システム領域１８へ反射してよい。光折り曲げ装置３４は、該光折り曲げ装置３４に入射するビーム５の主光線６が、光折り曲げ装置３４から離れるビーム５の主光線６と実質的に平行であるように構成されてよく、出射ビーム５は、入射ビームと対向する伝搬方向を有してよい。光折り曲げ装置３４は、例えば、第１システム領域１７及び第２システム領域１８が互いに光軸に対して傾斜しており、且つ光折り曲げ装置３４がその傾斜を補償するように構成及び配置されている場合は、光折り曲げ装置３４に入射するビーム５の主光線６が、光折り曲げ装置３４から離れるビーム５の主光線６と平行ではないように構成されてもよい。
【００３５】
光折り曲げ装置３４は、該光折り曲げ装置３４に入射するビーム５の主光線６が、光折り曲げ装置３４から出射するビーム５の主光線６から離れているように構成及び配置されてよく、入射ビーム５の主光線６及び出射ビーム５の主光線６は、光軸を含む光学系１５の平面に対して対照的であってよい。例えば図４に示すように、光折り曲げ装置３４は、そのような対称性がないように構成及び配置されてもよい。
【００３６】
光折り曲げ装置３４は、光学系１５に対して、固定状態であり耐トルク性があってよい。光折り曲げ装置３４は、第１光折り曲げ鏡３５と第２光折り曲げ鏡４０とを備えてよい。第１光折り曲げ鏡３５及び第２光折り曲げ鏡４０は、光学系１５に対して固定状態であってよく、夫々、互いに及び／又は光学系と共に（例えば不変の）規定角度を規定してよい。第１光折り曲げ鏡３５及び／又は第２光折り曲げ鏡４０は夫々平面鏡を備えてよく、或いは平面鏡であってよい。光折り曲げ装置３４（例えば第１光折り曲げ鏡３５及び／又は第２光折り曲げ鏡４０）は、例えば材料加工に用いられる場合に高パワーでレーザー放射を反射させるのに適しているように構成されてよい。
【００３７】
第１光折り曲げ鏡３５は、ビーム５が、例えばテレセントリック配置３１の光学系１５の第１システム領域１７による実質的にテレセントリックな結像の後に、例えば主光線６に対して実質的に４５度の角度で、又は他の角度で、第１光折り曲げ鏡３５に当たるように配置されてよい。第１光折り曲げ鏡３５は、光学系１５によって収束的に結像されるビーム５が、収束的に（即ち、例えば幾何学的には、ビーム５が曲面状焦点領域１５ａ上に焦点５ａを形成する前に）第１光折り曲げ鏡３５に当たるように、若しくは発散的に（即ち、例えば幾何学的には、ビーム５が曲面状焦点領域１５ａ上に焦点５ａを形成してビーム５を発散した後に）第１光折り曲げ鏡３５に当たるように配置されてよい。第１光折り曲げ鏡３５は、該第１光折り曲げ鏡３５に入射するビームを、ある角度で偏向するように構成されてよく、第１光折り曲げ鏡３５に入射するビーム５が、第１光折り曲げ鏡３５から出射するビーム５と共に（例えば、ビーム５の主光線６に対して）ある角度を規定する。
【００３８】
第２光折り曲げ鏡４０は、第１光折り曲げ鏡３５によって偏向されるビーム５が、例えば主光線６に対して実質的に４５度の角度で、又は他の角度で、第２光折り曲げ鏡４０に当たるように配置されてよい。第２光折り曲げ鏡４０は、光学系１５の第１システム領域１７によって収束的に結像されて更に第１光折り曲げ鏡３５によって偏向されるビーム５が、収束的に（即ち、例えば幾何学的には、ビーム５が曲面状焦点領域１５ａ上に焦点５ａを形成する前に）第２光折り曲げ鏡４０に当たるように、若しくは発散的に（即ち、例えば幾何学的には、ビーム５が曲面状焦点領域１５ａ上に焦点５ａを形成してビーム５を発散した後に）第２光折り曲げ鏡４０に当たるように配置されてよい。第２光折り曲げ鏡４０は、該第２光折り曲げ鏡４０に入射するビームを、ある角度で偏向するように構成されてよく、第２光折り曲げ鏡４０に入射するビーム５が、第２光折り曲げ鏡４０から出射するビーム５と共に（例えば、ビーム５の主光線６に対して）ある角度を規定する。
【００３９】
他の光折り曲げ鏡が、第１光折り曲げ鏡３５と第２光折り曲げ鏡４０との間に配置されてよく、それを介して、ビーム５は、第１光折り曲げ鏡３５から第２光折り曲げ鏡４０へと偏向されてよい。
【００４０】
光折り曲げ装置３４は、二の光折り曲げ鏡以外に、多数の光折り曲げ鏡を備えてもよい。
【００４１】
本発明の実施例によれば、複数の光折り曲げ鏡（例えば、第１システム領域１７より後の光路にある第１光折り曲げ鏡３５と、第２システム領域１８よりも前の光路にある第２光折り曲げ鏡４０）は、高パワー／エネルギー密度を有する「点状の」焦点５ａが形成されるのを防ぐために、円柱状結像特性を備えてよい（即ち、例えば放物面鏡として形成されてよい）。
【００４２】
光折り曲げ装置３４は、光学系１５の第１システム領域１７から光学系１５の第２システム領域１８へビーム５を偏向させる複数のプリズムを備えてもよい。
【００４３】
光折り曲げ装置３４は、少なくとも一のレンズ（例えば集光レンズ）と、このレンズの焦点に（又は近傍に）位置する鏡とを備えてもよく、このレンズ及び鏡は、光学系１５の第１システム領域１７から光折り曲げ装置３４に当たるビーム５が、光折り曲げ装置３４によって、上記のように光学系１５の第２システム領域上に偏向されるように構成及び配置されてよい。
【００４４】
光折り曲げ装置３４を介してテレセントリック配置３１の光学系１５の第２システム領域１８に当たるビーム５は、光学系１５（及びその第２システム領域１８の夫々）によって機能上逆の方法で（例えば逆テレセントリック的に）結像されてよく、ビーム５の主光線６は、光学系１５の第２システム領域１８から光学系１５の第１焦点１６に再偏向されてよく、ビーム５の他の光線は、第１焦点１６上に結像される主光線に対してある角度で結像されてよい。これにより、集束ビーム、平行（コリメート）ビーム又は発散ビーム５が生成される。従って、発散変更装置から離れるビームの発散は、設定領域の光偏向装置の発散角を設定することにより設定することができる。
【００４５】
発散変更装置１の構成要素（例えば、光源１０、光学系１５、光偏向装置３０、光折り曲げ装置３４）は、光源１０によって生成されるビーム５が、任意に、光偏向装置３０に直接当たるように配置されてよい（ここで「直接」とは、空気又は他のガス等の媒体以外には、二の構成要素の間に他の光学素子が配置されないという意味であってよい）。
【００４６】
光偏向装置３０は、光学系１５の第１焦点１６に、又は第１焦点１６に隣接して（例えば近接して）配置され、ビーム５を光学系１５の第１システム領域１７上に偏向させるように構成される。ビーム５は、異なる入射角（及び／又は異なる位置）で、（光偏向装置３０として回転可能な鏡の場合は、例えば該回転可能な鏡３０の回転角に応じて）、光偏向装置３０によって光学系１５に当たってよい。この結果、上記のようにビーム５は、該ビーム５が光学系１５の第１システム領域１７から出射するように、結像前と比べて低い発散を有して第１システム領域１７によって結像される。ビーム５が集束ビーム５として結像される場合、ビームは、光学系１５の第１システム領域１７上へのビーム５の入射角に応じて、（場合によっては仮想の）曲面状焦点領域上にある、又は(場合によっては仮想の)傾斜した（例えば仮想の）焦平面１５ａ／ｂ上にある、（例えば仮想の）焦点５ａ／ｂを形成してよい。傾斜した焦平面１５ａ／ｂは、例えば、光学系１５の光軸に対して傾斜してよい。即ち、光軸は、傾斜した焦平面と、該焦平面の法線方向ではない方向で交差してよい。従って、ビーム５の（仮想の）焦点５ａ／ｂは、光偏向装置３０に応じて、（仮想の）焦点領域／焦平面１５ａ／ｂ上でオフセットされてよい。
【００４７】
発散変更装置１は、光偏向装置３０によって異なる入射角（及び／又は異なる入射位置）で光学的１５の第１システム領域１７へ供給されることにより、光源１０によって提供されるビーム５の（例えば被加工物表面上にある）作動焦点を設定するために設けられてよい。これにより、光学系１５によって結像されるビーム５の発散を設定できる。光学系１５の第１システム領域１７によって結像されるビーム５は、光折り曲げ装置３４によって光学系１５に（その第２システム領域１８上に）再偏向されてよく、光学系１５の第２システム領域１８によって機能上逆のテレセントリック的に結像されてよい。従って、結像されたビーム５の主光線６は、第１焦点１６（又は第１焦点１６の近傍の点）で、光偏向装置３０に再度当たる。これにより、（第２システム領域１８から来る）光偏向装置３０から出射する光線の出力位置及び出力方向は、ビーム５が光学系１５の第１システム領域１７に当たる入射角及び入射位置の夫々とは実質的に無関係に、一定に保たれる。従って、ビーム５の伝搬方向に沿った位置に調節可能な焦点は、付加的な焦点調整装置を備えた又は備えていない発散変更装置１を用いて、例えば発散変更装置１の外にある作業面で実現されてよい。ここで、光偏向装置３０から出射する光線の位置及び方向は、（光学系１５による２回の結像後は）一定であり且つ焦点位置に無関係であってよい。
【００４８】
言い換えれば、焦点領域１５ａ／ｂの曲率又は傾斜の結果、全体で発散変更装置１を通過する間に起きるビーム５の発散変更の全ては、設定された光変更装置３０の発散角に依存することになる。真の（即ち、実際の）焦点５ａ（中間の焦点）又は真の焦点線５ａ（中間の焦点線）が生成される実施例では、発散変更の理由は、焦点５ａから第２システム領域１８までの主光線６に沿った経路における調整可能な経路長にある（焦点及び焦点線５ａ夫々が仮想的にのみ形成される場合、この説明は類推により適用される）。この経路長は、焦点領域１５ａ／ｂの曲率又は傾斜により変化し、光偏向装置３０の発散角を選択することにより設定されてよい。これによって、焦点５ａ／ｂは、第２システム領域１８によって、異なる発散角に対応する異なる（正又は負の）距離の点上に結像される。この目的では、第２システム領域１８の結像特性が、第１システム領域１７に起因する焦点領域１５ａ／ｂの曲率又は傾斜を、十分に補償しない（例えば補強さえしない）ことが必要である。図１から図５に示した発散変更装置１では、例えば同じタイプの第１システム領域１７及び第２システム領域１８が用いられている。これらは、例えば二の対称的な又は類似な（例えば規模が類似）対物レンズの半体であり、又は等しく方向づけられた放物面セグメントである。或いは、第１システム領域１７及び第２システム領域１８は、モノリシックに一体的な軸対称レンズシステムである。
【００４９】
発散変更装置１は、ビーム５の焦点５ａが、光学系１５と第１光折り曲げ鏡３５との間、第１光折り曲げ鏡３５と第２光折り曲げ鏡４０との間（例えば光折り曲げ中間鏡（以下参照）の前又は後の光路に）、及び／又は第２光折り曲げ鏡４０と光学系１５との間に現れるように配置及び構成されてよい。並びに／或いは、発散変更装置１は、焦点が発散変更装置１の外部のみに現れるように構成されてよい。並びに／或いは、実焦点及び又は仮想焦点５ａ／ｂが全く現れないように構成されてよい。
【００５０】
発散変更装置１の全構成要素は、ビーム５の焦点５ａから離れて配置されるように配置されてよい。これにより、発散変更装置の構成要素がさらされる最大電磁力密度（強度）又は（パルス放射線を有する）最大電磁エネルギー密度は減少してよい。よって、発散変更装置１は、例えば材料加工で必要とされるように、強力な光源（例えば高性能光源）１０と共に用いられるのに適している場合がある。
【００５１】
発散変更装置１（及び光学系１５の夫々）は、光路に一又は複数の円柱状レンズ等の付加的な光学素子を備えてよい。それによって、「点状」焦点５ａが実際に形成されることが防止され、ある点での高パワー密度（エネルギー密度）を回避できる。例えば、第１光学素子は、第１光折り曲げ鏡３５の後の光路に円柱状結像特性を有して配置されてよく、第１光学素子に実質的に対応する機能上逆の円柱状結像特性を有する他の光学素子は、第２光折り曲げ鏡４０の前の光路に（又は、例えば更に一般的には、光学系１５による第２の結像前の光路にある最後の光折り曲げ鏡の前に）配置されてよい。従って、焦点は、仮想焦点線５ｂだってよく、及び／又は（実際の）焦点線５ａであってよい。
【００５２】
光源１０、光学系１５、光偏向装置３０及び光折り曲げ装置３４は、それらの間に他の光学素子が位置しないように任意に配置されてよい。即ち、光路において、直接続いて配置されてよい。例えば正の屈折力を有する光学素子（例えば集光レンズ）は、光源１０と光偏向装置３０との間の光路に、又は例えば光偏向装置３０による（第２の）偏向後に光学系１５による第２の結像後の光路に、若しくは他の位置に設けられてよい。並びに／或いは（同時に又は代わりとして）、負の屈折力を有する光学素子（例えば分散レンズ）は、光源１０と光偏向装置３０との間の光路に、又は例えば光偏向装置３０による（第２の）偏向後に光学系１５による第２の結像後の光路に、若しくは他の位置に設けられてよい。
【００５３】
本発明によれば、光偏向装置３０、光学系１５及び光折り曲げ装置３４は、光源１０から来て光偏向装置３０に最初に当たるビーム５の主光線６が、第１半直線（例えば直線）に沿って当たるように配置及び構成されてよい。第１半直線の端部は、第１焦点１６に又はその近くに存在してよく、ビーム５は、光源１０から来て第１半直線に沿って第１半直線の端部に向かって伸びて、光偏向装置３０に当たってよい。第２光折り曲げ鏡４０は、ビームが光学系１５に再度当たるように、即ち光学系１５の第２システム領域１８に当たるように、ビーム５を偏向するように配置されてよい。よって、ビーム５の主光線６は、第１焦点１６で（又はその近傍で）光偏向装置３０に再度当たるように、光学系１５の第２システム領域１８を介して第１焦点１６上に再偏向される。また、ビーム５の付属光線（又は付属光線の一部）は、光偏向装置３０に再度当たる。次にこのビーム５の主光線６は、端部が第２焦点１６に又はその近くにある第２半直線（例えば第２直線）に沿って光偏向装置３０から離れつつ偏向されてよく、第２半直線は、ビーム５の光学系１５上への入射角及び入射位置とは無関係である一定且つ独立した位置を実質的に有する。付属光線（又は付属光線の一部）は、対応して偏向されてよい。上記第２半直線は、多くても一の共通点（例えば第１半直線及び第２半直線の終点は、第１焦点１６に／その近くに収束されてよい）以外では、第１半直線とは一致しないが、（例えば以下に詳述され図５に示す実施例に基づく発散変更装置１において）第１半直線に対して共線状であってよい。これにより、光学系１５から来て光偏向装置３０から離れるビーム５は、光源１０から来るビーム５から物理的に離れており、実質的に一定方向及び位置で光偏向装置３０から離れてよい。
【００５４】
図１は、光学系１５が屈折系２５として備えられ、光偏向装置３０が第１鏡面３０ａを有する回転可能な鏡３０として備えられ、光折り曲げ装置３４が第１光折り曲げ鏡３５及び第２光折り曲げ鏡４０として形成されるような本発明の実施例を模式的に示す。ここで、屈折系２５は、モノリシックに一体的に形成された第１システム領域１７と第２システム領域１８とを備える。図１ａは、この発散変更装置１の上面図であり、図１ｂは、実質的に同じ発散変更装置１の側面図である。
【００５５】
屈折系２５は、例えば第１焦点１６を有する対物レンズ（例えばレンズシステム）であってよい。第１焦点１６は、屈折系２５まで有限の距離にあってよい。屈折系２５は、回転可能な鏡３０を片面テレセントリック配置３１として備える。ここで、屈折系２５は、第１焦点１６を介して屈折系２５の第１システム領域１７に当たるビーム５のうちの一の光線（主光線６）が、入射角とは無関係に実質的に一定方向に偏向されるように、また第１焦点１６を介して光学系１５の第１システム領域１７に当たらないビーム５のうちの他の光線（付属光線）が、屈折系２５による結像前の発散とは異なる（即ち、より大きい又は小さい）主光線６に対する発散を有して結像されるように構成される。収束的に屈折系２５の第１システム領域１７から離れるビーム５の場合（図１にも示すように）、ビーム５の焦点が生じてよい。図１ａ及び図１ｂから、ビーム５が、屈折系の第１システム領域１７によって仮想焦点５ｂ上に結像されることが分かるが、集束ビーム５は、第１光折り曲げ鏡の配置及び構成により、仮想焦点５ｂとは別の位置を有する実焦点５ａが生じるように偏向される。
【００５６】
屈折系２５（及びその第１システム領域１７の夫々）は、ビーム５の仮想焦点５ｂの全てが、曲面状仮想焦点領域１５ｂ上にあり、仮想焦点領域１５ｂ上の仮想焦点５ｂの位置が、ビーム５の屈折系２５に当たる入射角に依存するように構成される。従って、光折り曲げ鏡３５により仮想焦点領域１５ｂとは別の位置及び方向を有する実焦点５ａも、対応する曲面状仮想領域１５ａ（図１ｂ参照）上にある。
【００５７】
ビーム５の屈折系２５への入射角を調節するために、回転可能な鏡３０は、光源１０から回転可能な鏡３０（即ちその第１鏡面３０ａ）へ入射するビーム５が、回転可能な鏡３０（及び第１鏡面３０ａの夫々）によって第１システム領域１７における屈折系２５へ供給されるように、即ち屈折系２５の第１システム領域１７上へのビーム５の入射角が、回転可能な鏡３０（及び第１鏡面３０ａの夫々）の回転角に依存するように設けられる。上記のように、第１光折り曲げ鏡３５及び第２光折り曲げ鏡４０は、屈折系２５の第１システム領域１７によって結像されるビーム５が、屈折系２５上に、即ちその第２システム領域１８上に偏向されて戻ってくるように配置される。この点では、ビーム５は、第１システム領域１７において屈折系２５から離れた同じ側で屈折系２５の第２システム領域１８に当たるように偏向される。第２システム領域１８に当たるビーム５の主光線６は、第１焦点１６上に再偏向され、そこで（又はその近傍で）回転可能な鏡３０の第１鏡面３０ａに再度当たる。ビーム５の付属光線は、対応して偏向（結像）される。よって、ビーム５の複数光線の発散は、屈折系２５により繰り返される逆結像によって、増加され又は減少され又は不変であってよい。
【００５８】
図２は、テレセントリック配置３１の光学系１５が、放物面鏡２０を有する反射系２０として構成され、図１に類似して、光偏向装置３０として第１鏡面３０ａを有する回転可能な鏡３０を備え、光折り曲げ装置３４として第１光折り曲げ鏡３５及び第２光折り曲げ鏡４０を備える本発明の実施例を示す。放物面鏡２０は、第１焦点１６及び第１システム領域１７及び第２システム領域１８を有しており、第１焦点１６は、放物面鏡２０まで有限の距離である。放物面鏡２０は、第１焦点１６を介して（又はその近傍の点を介して）放物面鏡２０に当たる光線は、該光線の放物面鏡２０上への入射角（及び入射位置）とは実質的に無関係な方向に反射されるという特徴を有し、よってそのような光線は、互いに実質的に平行に、且つ互いにある距離を隔てて、一定方向に偏向される。ここで、放物面鏡２０は、放物面の式により実質的に夫々表される形状及び反射面を有する。図２及び図３に関して、放物面鏡２０は、放物面形状（及び反射面の夫々）を有してよい。例えば、回転放物面を有してよい。第１焦点１６を介して放物面鏡２０に当たる光線が、放物面鏡２０上への入射角及び入射位置に無関係な方向に偏向されることは、放物面鏡２０の位置の結像特性であり、第１焦点１６を介して放物面鏡２０に当たらない光線は、第１焦点１６を介して放物面鏡２０に当たる光線に対してある角度で偏向される。発散変更装置１の構成要素の幾何学的寸法（例えば、放物面鏡２０の幾何学的寸法、即ち、例えば本発明に係る（回転）放物面鏡２０が及ぶ回転角）は、必要最小限の寸法に実質的に対応するように、発散変更装置１の所望の特性に従って選択されてよい。
【００５９】
図２及び図３に示す発散変更装置１のテレセントリック配置３１は、第１鏡面３０ａを有する回転可能な鏡３０として形成される光偏向装置３０と、第１光折り曲げ鏡３５及び第２光折り曲げ鏡４０として形成される光折り曲げ装置３４とを備える。図２及び図３によれば、ビーム５は、光源１０から回転可能な鏡３０の第１鏡面３０ａに当たり、よって放物面鏡２０の第１システム領域１７上に偏向される。ここで、回転可能な鏡３０（及びその第１鏡面３０ａの夫々）は、第１焦点１６に又は第１焦点１６の近傍に（例えば隣接して）配置されてよい。回転可能な鏡３０の第１鏡面３０ａの回転角の関数として、ビーム５は、異なる入射角で（よって異なる入射位置で）、放物面鏡２０の第１システム領域１７に当たる。第１焦点１６を介して放物面鏡２０に当たる一の光線（主光線６）は、放物面鏡２０の第１システム領域１７によって、該光線の入射角及び入射位置の夫々とは実質的に無関係である一定の方向に反射される方向に反射され、第１焦点１６を（例えば直接）通過しない光線は、主光線６に対してある角度でずれる。光源１０から来るビーム５は、従って、放物面鏡２０の第１システム領域１７に当たる前にビーム５が有する発散よりもここでは小さい発散を有して放物面鏡２０から離れるように、放物面鏡２０の第１システム領域１７によって反射される。しかしながら、この点では、他の実施例における発散は、結像前の発散よりも大きくてもよい。集束ビーム５の場合には、焦点５ａは、ビーム５の主光線６に対してある角度で反射されるビーム５の複数の光線が交差する点に存在してよく、或いは仮想焦点５ｂは、該複数の光線がビーム５に更なる影響を与えることなく交差するであろう点に存在してよい。放物面鏡２０が例えばその反射面に沿って備える異なる曲率により、放物面鏡２０によって反射されるビーム５の発散は、該ビーム５の放物面鏡２０上への衝突点に依存してよい。集束ビーム５として放物面鏡２０によって結像されるビーム５の場合には、（例えば仮想の）曲面状焦点領域１５ａ／ｂが生じてよく、その上に反射されたビーム５の（仮想の）焦点５ａが存在してよい。仮想焦点領域１５ｂは、破線を用いて定性的且つ模式的に図２に示される。この点では、焦点領域は、異なる方法で形成されてもよい。例えば、焦点領域１５ｂは、図示された曲率とは異なる曲率を有してよい。本発明によれば、光路は、回転可能な鏡３０の回転（またその結果第１鏡面３０ａの回転）によって発散変更装置１において選択されてよく、これは（例えば仮想の）焦点領域１５ａ／ｂにおける（例えば仮想の）焦点５ａ／ｂの選択に対応する。
【００６０】
放物面鏡２０上で反射されるビーム５が、第１光折り曲げ鏡３５に入射して入射ビーム５に対してある角度で出射するよう偏向されるように構成及び配置される第１光折り曲げ鏡３５が設けられる。例えば、第１光折り曲げ鏡３５は、放物面鏡２０によって該放物面鏡２０の第２焦点に偏向されて第１光折り曲げ鏡３５に入射するビーム５の主光線６が、入射主光線６に対して実質的に約９０度の角度で偏向され、また、例えばビーム５の付属光線の全てが、夫々の入射角に従って対応して偏向されるように配置されてよい。
【００６１】
この実施例によれば、第１光折り曲げ鏡３５によって偏向されたビーム５が、第２光折り曲げ鏡４０に入射して第２光折り曲げ鏡４０によって偏向されるように構成及び配置される第２光折り曲げ鏡４０が設けられる。例えば、第２光折り曲げ鏡４０は、該第２光折り曲げ鏡４０から出射するビーム５の主光線６が、第１光折り曲げ鏡３５に当たるビーム５の主光線６と平行であるように配置及び構成されてよく、よって第２光折り曲げ鏡４０から出射する光線は、放物面鏡２０、例えばその第２システム領域１８に再度当たる。
【００６２】
放物面鏡２０の第２システム領域１８に入射する第２光折り曲げ鏡４０によって偏向されたビーム５は、次に放物面鏡２０によって、即ちその第２システム領域１８によって結像される。ビーム５は、第２光折り曲げ鏡４０から放物面鏡２０に入射するビーム５の主光線６が、放物面鏡２０の第２システム領域１８によって放物面鏡２０の第１焦点１６上に結像されるように、結像される。主光線６と平行ではないビーム５の付属光線は、第１焦点１６に結像された主光線に対してある角度で結像される。これにより、ビーム５の発散が変更されてよい。
【００６３】
放物面鏡２０の第２システム領域１８によって反射されるビーム５と、第１焦点１６条に結像されたビーム５の主光線は、回転可能な鏡３０の第１鏡面３０ａに再入射して偏向され、よって発散変更装置１から離れてよい（例えば図３参照）。ここでビーム５の主光線６は、回転可能な回転鏡３０の回転角とは無関係の（仮想）線上にのるように、回転可能な鏡３０の第１鏡面３０ａから偏向される。
【００６４】
光学系１５として放物面鏡２０を用いる際、発散変更装置１は、色彩に関する誤差や波長分散による影響を受けることなく実質的に動作されてよい。ビーム５が透過的に材料を透過することがないからである。加えて、発散変更装置１において非線形の光学的影響が回避されてよく、鏡像力場の曲率（例えば（仮想の）焦点領域１５ａ／ｂの特性）は、放物面鏡２０の幾何学的特性及び反射特性のみに実質的に影響される場合がある。これにより、正確な発散変更や、パルス高パワー光源に関連する動作が可能となる。
【００６５】
図４を参照すると、光学系１５は、複数の反射面２１、２２、例えば第１システム領域１７としての第１反射面２１と第２システム領域１８としての第２反射面２２とを有する放物面鏡２０を備えてよい。第１反射面２１及び第２反射面２２は、異なる放物面関数によって規定されてよい。即ち、異なる放物面変数及び／又は異なるベキ指数を有する関数によって規定されてよい。ベキ指数は、例えば、実質的に２の値をとってよく、若しくは例えば約１．８から約２．２の範囲の値をとってよい。第１反射面２１は、第１反射面焦点を有してよく、第２反射面２２は、第２反射面焦点を有してよい。第１反射面２１及び第２反射面２２は、それらの頂点が一点にある又は異なる複数の点に配置されるように配置されてよい。図４に示すように、第１反射面２１及び第２反射面２２は、夫々の焦点、即ち第１反射面焦点及び第２反射面焦点が、収束して一緒に光学系１５の第１焦点１６を形成するように配置されてよい。発散変更装置１の構成要素は、図４に応じて、ビーム５が、回転可能な鏡３０の第１鏡面３０ａから第１反射面２１（即ち、第１システム領域１７）に当たるように、且つビーム５が、第１光折り曲げ鏡３５及び第２光折り曲げ鏡４０による偏向の後に第２反射面２２（即ち、第２システム領域１８）に当たるように配置される。図４に示すように、例えば第１反射面２１及び第２反射面２２を規定する二の関数のパラメーター及び／又はベキ指数の選択を異ならせることより、発散変更に加えて、ビーム５の寸法の拡大（増加）又は縮小（減少）が実現されてよい。例えば、第２反射面２２を規定する関数の放物面パラメーターに対してよりも、第１反射面２１を規定する関数の放物面パラメーター（該放物面パラメーターは、例えば実質的に２の累乗に高められる変数により乗じられる定数であって、放物面を表す関数の一部を形成する）に対してより大きい値が選択される場合、光源１０から来るビーム５の直径の拡大が実現されてよい。例えば、第２反射面２２を規定する関数の放物面パラメーターに対してよりも、第１反射面２１を規定する関数の放物面パラメーターに対してより小さい値が選択される場合、光源１０から来るビーム５の直径の減少が実現されてよい。光線拡大及び発散変更をより効率的にするには、第１光折り曲げ鏡３５は、第２光折り曲げ鏡４０とは異なるサイズであってよい。例えば、第２光折り曲げ鏡４０は、第１光折り曲げ鏡３５の鏡面よりも大きな鏡面を有してよく、又は逆も同様である。もちろん、上記のように構成された同じ発散変更装置１は、光偏向装置３０によってビーム５を最初に第１反射面２１に向けるか、又は最初に第２反射面２２に向ける（この場合、ビーム５の更なる光路は上記のそれに対して反転される）かにより、ビーム５の直径の拡大及び縮小の両方が可能である。従って、ビーム５の断面変化における固定関係を有する光線拡大機能及び光線縮小機能が、夫々（ビーム５の断面積に対して）、本発明の発散変更機能に加えて備わってよい。
【００６６】
放物面鏡２０を有し、且つ光学特性の異なる第１システム領域１７及び第２システム領域１８を有する反射系２０として構成される光学系１５のみが、図４によって説明されるが、透過屈折系２５として構成される光学系１５も、光学特性の異なる第１システム領域１７及び第２システム領域１８を備えてよい。例えば、屈折系２５は、第１システム領域１７及び第２システム領域１８を夫々形成する（例えば、夫々一又は複数のレンズを有する）第１レンズ系及び第２レンズ系を備えてよく、夫々第１レンズ系焦点及び第２レンズ系焦点を有してよい。第１レンズ系は、第２レンズ系とは別の光学特性を有してよく、或いは第１及び第２レンズ系は、同じ光学特性を有してよい。第１レンズ系焦点は、第２レンズ系焦点と一致してよく、共に光学系１５の第１焦点１６を形成する。
【００６７】
図５は、発散変更装置１の他の実施例を示す。図５によれば、光偏向装置３０は、回転可能なダブルミラー３０として形成される。回転可能なダブルミラー３０は、第１の例えば実質的に平面状の鏡面３０ａと、第２の例えば実質的に平面状の鏡面３０ｂとを備え、第１鏡面３０ａの表面法線は、第２鏡面３０ｂの表面法線成分とは実質的に対向した成分を有している。例えば、第１鏡面３０ａは、第２鏡面３０ｂと平行に配置されてよい。光学系は、透過屈折系２５として構成され、第１システム領域１７及び第２システム領域１８は、互いに物理的に離れるように配置され、第１システム領域１７の焦点及び第２システム領域１８の焦点は一致し、共に光学系１５の第１焦点１６を形成する。図５によれば、光学系１５の第１焦点１６は、第１システム領域１７の焦点と第２システム領域１８との間に形成され、回転可能なダブルミラー３０は、第１鏡面３０ａと同時に第２鏡面３０ｂとの両方が第１焦点１６に又はその近傍であって第１システム領域１７の焦点と第２システム領域１８との間に配置されるように配置される。光折り曲げ装置３４は、第１光折り曲げ鏡３５と、第２光折り曲げ鏡４０と、光折り曲げ中間鏡４１とを備える（が、更に複数の光折り曲げ中間鏡４１を備えてもよい）。図５によれば、発散変更装置１は、光源１０から来るビーム５の主光線６が、光学系１５の第１焦点１６で又はその近傍でダブルミラー３０の第１鏡面３０ａに当たり、且つ付属光線が第１鏡面３０ａに当たるように構成される。ビーム５は、異なる角（及び異なる位置）でのダブルミラー３０の回転角に応じて、回転可能なダブルミラー３０（及びその第１鏡面３０ａの夫々）によって、第１システム領域１７に供給されてよく、ビーム５は、発散変更を有してテレセントリック的に、上記のように第１システム領域１７によって結像される。第１システム領域１７によって結像されるビーム５は、第１光折り曲げ鏡３５に当たり、これにより光折り曲げ中間鏡４１に偏向される。光折り曲げ中間鏡４１は、ビーム５を第２光折り曲げ鏡４０に偏向する。光折り曲げ中間鏡４１は、上記の第１光折り曲げ鏡３５又は第２光折り曲げ鏡４０と同じ（光学）特性を有してよい。ビーム５は、第２光折り曲げ鏡４０によって光学系１５の第２システム領域１８に偏向され、ビーム５の主光線６が、第１焦点１６で又はその近傍で回転可能なダブルミラー３０の第２鏡面３０ｂに当たり、且つ付属光線も第２鏡面３０ｂ（例えば一部）に当たるように上記のように第２システム領域１８によって結像される。ビーム５は、ビーム５の主光線６が、回転可能なダブルミラー３０の回転角とは無関係な実質的に一定の位置を有するように、第２鏡面３０ｂによって偏向される。図５に示すように、光源１０から第１鏡面３０ａに当たるビーム５と、第２システム領域１８から第２鏡面３０ｂに当たるビーム５とは、物理的に離れている。ダブルミラー３０と第１鏡面３０ａと第２鏡面３０ｂとが夫々対応して配置される場合、ビーム５は互いに対して共線状であってよい（例えば第１鏡面３０ａ及び第２鏡面３０ｂが互いに平行に、第１焦点１６から同じ距離に配置される場合（図示せず））。図５では、第１光折り曲げ鏡３５と光折り曲げ中間鏡４１との間に形成される焦点５ａが示される。上記のように、焦点５ａは別の位置に現れてもよく、或いは、例えば第１光折り曲げ鏡３５及び／又は第２光折り曲げ鏡４０並びに／若しくは光折り曲げ中間鏡４１が、円柱状結像特性を備える場合には、又は円柱状の屈折力を有するレンズが付加的に備わる場合には、点状焦点５ａは発散変更装置１の内部には生じなくてもよい。発散変更装置１の構成要素は、図５において一平面に示されるが、構成要素は、互いに３次元空間的にオフセットに配置されてよい。例えば、第１光折り曲げ鏡３５及び／又は第２光折り曲げ鏡４０並びに／若しくは光折り曲げ中間鏡４１は、図５の平面の上又は下に配置されてよく、よって、光折り曲げ装置３４の複数の鏡が、互いに且つ光学系１５に対して空間的に一列に並んでいる場合（図示せず）、例えば第２鏡面３０ｂによって偏向されるビーム５は、光折り曲げ鏡（及び光折り曲げ中間鏡の夫々、又は発散変更装置１の他の構成要素）の「上」又は「下」を通過してよい。
【００６８】
本発明によれば、光学特性の異なる二のシステム領域１７、１８を有する発散変更装置１は、光偏向装置３０として回転可能な鏡３０又は回転可能なダブルミラー３０を備え、並びに／若しくは光折り曲げ装置３４として第１光折り曲げ鏡３５又は第２光折り曲げ鏡４０を備える実施例に限定されないが、他の光偏向装置３０又は光折り曲げ装置３４を備えてもよい。
【００６９】
本発明によれば、光学系１５及び光偏向装置３０は、ビーム５の結像を２回行うために用いられてよい。これにより、本発明の発散変更装置１は、光偏向装置３０が機械的ストレスにさらされている唯一の構成部品であるので、出射するビームの伝搬方向に対する光偏向装置３０のドリフト効果に影響されず、誤差が生じにくい。
【００７０】
光偏向装置３０は、本発明の光学構造の折り曲げによりビーム５の発散（例えば集光）を偏向するために一台のみ必要である。これにより、ドリフト効果、熱的効果、ずれ及び許容誤差が最小限になり、高精度に且つ高い光伝搬の方向安定性をもって且つ高速に、発散が設定される。本発明によれば、光学系１５は一つのみ必要である。これにより、発散変更装置１の製造コストが減少される場合がある。例えば、発散の設定時に光偏向装置３４として回転可能な鏡３０（又はダブルミラー３０）を用いることにより、超高速度が達成される。なぜなら、低質量の回転可能な鏡３０のみが移動されなければならず、主光線は、本発明の鏡の中心に近い点を常に通過するからである。これにより、その表面サイズ及び慣性モーメントは最小限になる。唯一の光学系１５でビーム５の結像を２回行うことにより、光学系１５で起こりうるシステマティックなずれ及び誤差が、その２回の結像によって補償（補正）されてよい。本発明の発散変更装置１の他の利点は、発散変更装置が、光偏向装置３０及び光学系１５を含む構造によって、効率的に耐ガス性に構成されてよいことである（例えば、発散変更装置は、この目的のために耐ガス性ハウジングを備えてよい）。これにより、発散変更装置１は、真空で又は光学的には実質的に不活性なガスを充填して動作されてよく、よって空気等の周囲媒質と光路（例えば焦点５ａ）との間の摂動相互作用は、発散変更装置１において回避される。同様に、実焦点５ａが発散変更装置１に生じないが、例えば仮想焦点５ｂ又は焦点線のみが生じる場合には、ビーム５と発散変更装置１の構成要素との間の摂動相互作用は回避又は減少される。加えて、簡易な構造により発散変更装置１の構成要素（例えば反射系２０）は冷却装置により簡単に冷却され、本発明の発散変更装置１の構造により効率的な冷却が可能となる。
【００７１】
本発明によれば、発散変更装置１は、例えば材料加工に用いられるので２Ｄスキャンシステムと共に使用されてよい。２Ｄスキャンシステムは、例えば、ビーム５を互いに独立した二の空間方向に夫々偏向できる一又は二の光偏向装置を備えてよい。これにより、ビーム５の発散は、発散変更装置１によって調節可能であり、一方、ビーム５の伝搬方向は、２Ｄスキャンシステムによって付加的に調節可能である。これにより、例えばビーム５の伝搬方向に起こりうるずれは、２Ｄスキャンシステムによって（例えばコントローラに格納された補正テーブルを用いて）バランスがとられる。従って、発散変更装置１は、２Ｄスキャンシステム前の光路に配置されてよく、よってビームは、発散の異なる（作動焦点と光源との間の距離が異なる）光偏向装置３０に応じて２Ｄスキャンシステムに当たり、２Ｄスキャンシステムによって互いに独立した二の空間方向に偏向可能となる。これにより、例えばビーム５は、被加工物表面を横切って方向づけられてよく、光源と被加工物表面上の点との間の異なる距離は、発散変更装置１によって補償（補正）されてよい。この目的では、２Ｄスキャンシステム及び発散変更装置１（及びその光偏向装置３０の夫々）の両方に接続されるコントローラを設けて、それを制御してよい。
【００７２】
コントローラは、目標発散変更値に応じて第１光偏向装置３０（及びそれにより実現される発散変更の夫々）を制御してよい。この点では、目標発散変更値は、所望の発散及び／又は所望の発散変更に対応し、例えばユーザ入力又は他の制御装置、コンピュータ、プロセスオートメーションコントローラ等によってコントローラに提供されてよい。目標発散変更値は、光源１０からの作動焦点の距離に対応してもよい。この距離がビーム５の発散に依存するからである。目標発散変更値は、コントローラに格納されたデータ及びアルゴリズムを用いてコントローラによって算出されてよい。同時に、コントローラは、目標光線位置及び方向値に応じて２Ｄスキャンシステムを制御するように構成されてよい。目標光線位置及び方向値は、この点では、２Ｄスキャンシステムから出射するビーム５の所望の位置及び方向に対応してよい。目標光線位置及び方向値は、例えばユーザ入力又は他の制御装置、コンピュータ、プロセスオートメーションコントローラ等によってコントローラに提供されてよい。これは、コントローラが、発散変更が自由に選択可能且つ調節可能であるように、また同時に２Ｄスキャンシステムから出射するビーム５の位置及び方向が自由に選択可能且つ調節可能であるように、発散変更装置１を制御してよいという意味である。
【００７３】
目標発散値は、（作動）焦点が発散変更装置１の外部（例えば被加工物の表面上）に設けられるように選択／算出／格納されてよい。よって焦点は、例えば常に被加工物表面上に直接形成され、光源１０と、ビーム５が被加工物（及び被加工物表面の夫々）に当たる位置との間の光路長の変化に無関係な所定の断面を有する被加工物表面に当たる。
【００７４】
本発明によれば、例えば被加工物の幾何学が、点座標（例えばｘ、ｙ、ｚ）及び点座標間に伸びる線の形でコントローラに格納されてよく、同時に、どのような発散（及びどのようなビーム径の夫々）を有して、どの座標でビーム５が被加工物に当たるかに関する情報を含む加工プランが、コントローラに格納されてよい（加工プランは、ビーム５がある点に作用すべき期間、光源１０に関する性能要件等の更なる及び／又は他の情報を含んでもよい）。次にコントローラは、被加工物の幾何学及び加工プラン、同時に一の目標光線位置及び方向値（及び複数の値の夫々）から、一の目標発散変更値（及び複数の値の夫々）を算出してよく、加工プランを満たすように発散変更装置１及び２Ｄスキャンシステムを制御してよい。
【００７５】
コントローラは、他の構成要素を制御するために、他の構成要素、例えば光源１０と非加工物との間の光路を短時間中断するために光源１０又はブラインド及び「パルスピッカ」の夫々に、若しくは他の光偏向装置に、接続されてもよい。
【００７６】
言い換えれば、コントローラは、３Ｄ座標を処理してよく、これらの座標を、例えば座標変換及び補正テーブルによって、発散変更装置１及び任意に設けられた２Ｄ光偏向システムに対する制御値に変換してよく、それに対応してビーム５の伝搬方向及び発散変更を制御してよい。
【００７７】
本発明によれば、発散変更装置１から出射するビーム５の主光線６の方向及び位置を一定に保つ（且つそれらを夫々固定（静止）状態に保つ）ことは、発散変更装置１の光路における結像角の差を生じさせることにより達成される。但し、光路における結像角の「合計」は、光偏向装置３０の設定／位置とは無関係である光学系１５による結像後の、光偏向装置３０の第１の結像と光偏向装置３０の第２の結像の間の回転方向（即ち、符号）を考慮すると、一定のままである。これは、例えば光偏向装置３０の偏向角の正の変化が、同じ負の変化（差の計算）の追加によって、本発明の発散変更装置１の光路で補償（補正）され、また逆も同様という意味であり、該角度の総和は一定のままである。
【００７８】
以下、本発明に係る出射ビーム５の主光線６を固定（静止）状態に保つ処理を、発散変更にもかかわらずどのように達成するかについて、更に説明する。
【００７９】
光偏向装置３０の回転軸３２（図１ａ、図２、図３、図４、図５、図７及び図８参照）は、光偏向装置３０に当たるビーム５が、夫々回転且つ旋回的に結像される軸である（結像前後の主光線６の伝搬方向に関する）。これらの図では、これは、例えば回転可能な鏡３０の回転軸３２である。加えて、ビーム５の発散変更は、第１システム領域１７におけるテレセントリック結像と、本発明の発散変更装置１の第２システム領域１８における機能上逆のテレセントリック結像とによって、上記のように本発明に応じて達成される。この点では、第２システム領域１８に当たるまでの光路における焦点５ａの距離（図１参照）に対する、第１システム領域１７を離れてからの光路における（例えば仮想の）焦点５ａ／ｂの距離の比は、変化する。第１システム領域１７からの焦点５ａ／ｂの距離と第２システム領域１８までの距離との非対称性の結果、発散変更が生じる場合がある（例えば均等に形成された第１システム領域１７及び第２システム領域１８を有する場合）。
【００８０】
発散変更装置１から出射するビーム５が、主光線６に対して実質的に固定（静止）状態であり発散変更に無関係であることは、例えば図１から図４及び図７に示す実施例（詳細は以下に記載）では、光偏向装置３０の回転軸３２が、本発明によればビーム５の主光線６が光学系１５（その第２システム領域１８において）に再度当たるまで光学系１５（その第１システム領域１７において）による（第１の）結像に続くセクションで広がる平面に実質的に平行であることによって達成される（折り曲げ面）。この折り曲げ面は、例えば図１から図４及び図７に示す実施例では、光偏向装置３０によって生じる偏向角の変化によって、垂直平行にずれる（即ち、折り曲げ面の表面法線に沿ってずれる）。この結果、ビーム５の偏向角の変化（第１の発散から別の第２の発散への変化）を伴う発散変更の場合に、３次元光誘導が生じる。これは、発散変更装置１を離れた後に第１の発散を含むビーム５の折り曲げ面が、発散変更装置１を離れた後に第２の発散を含むビーム５の折り曲げ面に対して、垂直平行にずれるという意味である。
【００８１】
言い換えれば、折り曲げ面は、例えば図１から図４及び図７に示す実施例では、光偏向装置３０によって生じる偏向角の変化によって垂直平行にずれる。この３次元的に考慮されるべき光誘導のずれは、上記の第１システム領域１７及び第２システム領域１８夫々からの焦点５ａ／ｂの距離の関係において変化をもたらし、ビーム５の発散変更をもたらす（第１の発散から別の第２の発散への変化）。
【００８２】
これは、発散変更装置１を離れた後に第１の発散を有するビーム５の折り曲げ面が、発散変更装置１を離れた後に第２の発散を含むビーム５の折り曲げ面に対して、垂直平行にずれるという意味である。
【００８３】
折り曲げ面内部で同時に起こる焦点５ａ／ｂのずれと共に、この折り曲げ面の実質的に垂直平行なずれによって得られる、全ての可能な（場合によっては仮想の）焦点５ａ／ｂの位置は、上記のように、例えば（場合によっては仮想の）焦点面１５ａ／ｂを規定してよい。折り曲げ面の垂直平行なずれの結果、発散変更装置１の３次元光誘導が生じ、発散変更にもかかわらず固定（静止）状態である発散変更装置１から出射するビーム５の主光線６が生じる。言い換えれば、光偏向装置から出射するビーム５の主光線６は、折り曲げ面の（垂直）平行なずれにもかかわらず、本発明に係る３次元光誘導によって固定（静止）状態に保持できる。
【００８４】
図１ａは、折り曲げ面の上面図を示す。主光線６が、平面、即ち、第１システム領域１７を離れた後で第２システム領域１８に入る前のセクションの折り曲げ面上（よって第１光折り曲げ鏡３５と第２光折り曲げ鏡４０との間でもある）に伸びることが分かる。折り曲げ面の側面図を示す図１ｂは、回転可能な鏡３０の回転軸３２を横断する発散変更の場合に、この折り曲げ面が（垂直）平行にずれる様子を示す。
【００８５】
図２及び図４も、第１システム領域１７からの主光線６の出射点と第２システム領域１８への主光線６の入射点との間に伸びる光路のセクションに広がる夫々の折り曲げ面の上面図を示す。図２及び図４は、光偏向装置３０の回転軸３２が折り曲げ面と平行であることも示す。この点では、平面と軸との間の平行性は、軸が平面に決して交差しないか、又は任意には、完全に平面内にあるということをここに表すものである。
【００８６】
図３も、第１光折り曲げ鏡３５と第２光折り曲げ鏡４０との間の光路のセクション（但し、このセクションは折り曲げ面にある）で、折り曲げ面及びビームの主光線６の夫々に（実質的に）平行である光偏向装置３０の回転軸３２（ここでは回転可能な鏡３０の回転軸３２に対応する）を示す。
【００８７】
図５の実施例では、光偏向装置３０の回転軸３２（ここでは回転可能な鏡３０の回転軸）は、（第１システム領域１７と第１光折り曲げ鏡３５との間に更なる構成要素が配置されない場合、例えば少なくとも第１システム領域１７を離れてから第１光折り曲げ鏡３５に当たるまでの間は）折り曲げ面に垂直である。図５に係る実施例では、光偏向装置３０（ここでは第２鏡面３０ｂ）によって結像されるビーム５は、例えば互いに平行である逆方向に向けられた二の対向する鏡面３０ａ／ｂを用いることにより、主光線６に対して固定（静止）状態で保持される。この結果、上記のように差が生じる。
【００８８】
図６を参照すると、発散変更装置１から出射するビーム５（即ちその主光線６）の発散変更にもかかわらずに一定である方向及び位置によって、発散変更装置１から出射するビーム５が、他の発散変更装置１の光偏向装置３０に第１焦点１６で又はその近傍で当たる等の方法で他の発散変更装置に当たるように、複数の、例えば２、３、４又は任意の数の発散変更装置１を効率的に配置できる。これにより、二以上の発散変更装置１は、これら二以上の発散変更装置によって形成される光路に対して任意に「直列に」配置されてよい。よって図６に示すような発散変更配置２を形成され、この発散変更配置２と該発散変更配置２を実行する厳密に二以上の発散変更装置１の夫々を通過するビーム５の発散が、次第に又は進行的に変更されてよい。この点では、しかしながら、共通光路で生じる発散変更の総計は、連続的に（例えば段階無しで）調節可能である。
【００８９】
図６によれば、二の発散変更装置１は、該二の発散変更装置が発散変更配置２を形成するように共通光路に配置されてよい（模式的に図示、この点では本明細書で記載される各発散変更装置１が用いられてよい。但し、第１の上流発散変更装置１（図６の左側）は、発散変更「ΔＤＩＶ１」を生じ、第１発散変更装置の下流にある第２発散変更装置１（図６の左側）は、発散変更「ΔＤＩＶ２」を生じる。よって、共通光路を通過するビーム５（図６ではその主光線６で表される）は、最初に発散変更「ΔＤＩＶ１」（任意の発散変更でよい）を受け、次に発散変更「ΔＤＩＶ２」（任意の発散変更でもよい。両方の発散変更が同じ算術符号を有してよい）を受ける。よって、発散変更配置２から離れるビーム５は、全体で発散変更ΔＤＩＶ１＋ΔＤＩＶ２を受ける。
【００９０】
言い換えれば、他の発散変更装置１の後に又は続いてビーム５の伝搬方向において共通光路に配置された発散変更装置１の光源１０は、発散変更配置２における前記他の発散変更装置１から出射するビーム５によって実行される。
【００９１】
発散変更配置２では、図面を参照すると、全発散変更装置１は同じタイプ（例えば透過又は反射光学系１５を備える）であり、又は異なったタイプでもよい（即ち、レトロリフレクタ装置６０を有する前述及び後述の実施例の全ては、共に動作されてよく、ビーム５の発散用の共通光路を形成してよい）。従って、発散変更配置２の発散変更装置１は、明確にするために、図６では破線で模式的に図示される。
【００９２】
発散変更配置２の発散変更装置１は、同じ幾何学寸法を有してよく、又は異なる幾何学寸法を有してもよい。例えば、光源１０によって供給されるビーム５の発散が主に減少される場合には、共通光路にある発散変更装置１に続く発散変更装置１は、通常の動作条件で、前の光路に配置された発散変更装置１により、ビーム５の発散（また従って例えばビームの直径）が既に減少されていることが期待されるならば、例えばより小さく（即ち寸法を減少させて）設けられてよい。逆に、ビーム５の発散が例えば発散変更配置２によって主に増加される場合には、発散変更装置１は、夫々サイズを増加させて共通光路に沿って設けられてよい。
【００９３】
また、共通光路を通過するビーム５の光の断面を変化（例えば増加又は減少）させるために、又はビーム５を他の方法で操作するために、更なる光学素子が発散変更配置２の発散変更装置１間に配置されてよい。
【００９４】
本発明によれば、（例えばシフト可能なレンズを備える）従来の発散変更装置と本発明の発散変更装置１とのシーケンシャルな配置が可能であり、これらが発散変更配置２を形成する。これは、より低い発散量を有する（例えば発散変更がより低い／小さい）高度にダイナミックな（例えば高速の）発散変更と、より多くの発散量を有する（例えば発散変更がより多い／強い）比較的遅い発散変更とを結び付けるために、又は足し合わせるために、例えば意味をなす。
【００９５】
図７は、発散変更装置１の三つの異なる図ａ）、ｂ）及びｃ）を示す。ここで、該三つの図は、デカルト座標系の軸Ｘ、Ｙ、Ｚにより特徴づけられる。図７では、ビーム５は、その主光線６により表され、ビーム５の伝搬方向及び主光線６の伝搬方向は夫々矢印によって表される。
【００９６】
上記の発散変更装置１内の３次元光誘導が、図ａ）、ｂ）及びｃ）によって図７に改めて図示される。
【００９７】
発散変更装置１の構成要素は、例えば図２及び図３に関連して上記の構成要素に対応し、発散変更装置１は、任意の折り曲げ配置６０とレトロリフレクタ装置６０（以下レトロリフレクタ装置と称する）を夫々更に備える。
【００９８】
レトロリフレクタ装置６０は、（発散変更装置１の）光学系１５による少なくとも２回の結像の後に光偏向装置３０から出射するビーム５を光学光偏向装置３０上に再結像するように構成及び配置されるが、その再結像は、再結像されたビームの主光線６が第１光偏向装置３０に第１焦点１６で又はその近傍で再度当たり、且つビーム５の付属光線（又はその一部）が光偏向装置３０に再度当たるように行われる。レトロリフレクタ装置６０による再結像（結像）の結果、再結像されたビーム５は、光源１０から来るビーム５と同様に、発散変更装置１を再度／改めて通過する。これにより発散変更の増加が達成される。
【００９９】
光偏向装置３０から出射するビーム５は、固定（静止）状態であり、発散変更に無関係な方向及び位置を有するので、レトロリフレクタ装置６０の効率的な使用が可能である。従って、出射ビームが、第１焦点１６で又はその近傍で光偏向装置３０に再度当たり、発散変更装置１を再度／改めて通過するように、出射ビームを効率的に再結像する又は再方向付けることができる。これにより、任意に、発散変更を増加できる。
【０１００】
図８は、発散変更装置１、及びレトロリフレクタ装置６０を有する発散変更配置２夫々の模式的部分図を示す。図８において光偏向装置３０とレトロリフレクタ装置６０との間の主光線６で表されるビーム５の光路は、図７ａ）からｃ）に示した光路に対応する。図８に示す光偏向装置３０は、例えば図１から図７に示した複数の発散変更装置１のうちの一の発散変更装置の光偏向装置３０であり、又は発散変更配置２における発散変更装置１の光偏向装置３０である。図８は、実際には３次元である光路（図７ａ）、ｂ）及びｃ）を参照）の２次元投影を示す（図７ａと同様）。但し、図８に係る図では、発散変更装置１（及び発散変更配置２の夫々）の光源１０から来るビーム５と、発散変更装置１から出射するビーム５は、レトロリフレクタ装置６０の上又は下の平面に伸びている。図８では、光偏向装置３０からレトロリフレクタ装置６０に当たるビーム５と、レトロリフレクタ装置６０から光偏向装置３０に（再度／改めて）当たるビーム５は、光源１０から来るビーム５と発散変更装置１から出射するビーム５に含まれる。この点では、光源１０が、他の発散変更装置から出射する固定（静止）ビーム５によって実行されてもよいことに再度留意されたい。
【０１０１】
図７及び図８に示すように、レトロリフレクタ装置６０は、二の鏡６０ａ及び６０ｂによって形成されてよく、第１鏡６０ａは、光偏向装置３０によって再偏向されるビーム５が、第１鏡６０ａに当たり、それによって第２鏡６０ｂ上に結像されるように、配置及び構成されてよい。第２鏡６０ｂは、第１鏡６０ａから第２鏡６０ｂに入射するビーム５が、第２鏡６０ｂによって光偏向装置３０上に再結像されるように構成及び配置されてよく、またその再結像はその主光線６が第１焦点１６で又はその近傍で光偏向装置３０に再度当たるように行われてよく、少なくとも一部の付属光線が光偏向装置３０に再度当たることになる。
【０１０２】
レトロリフレクタ装置６０は、そこから光偏向装置３０に再度当たるビーム５を結像するように構成及び配置されてよく、その結像は、光偏向装置３０からレトロリフレクタ装置６０に当たるビーム５が光偏向装置３０によって（固定（静止）状態で）結像される角度とは異なる角度で、ビーム５が光偏向装置３０に当たるように行われる。
【０１０３】
これは、例えば、光偏向装置３０から来るビーム５の主光線６が第１鏡６０ａに当たる第１鏡６０ａ上の点が、第１鏡６０ａから来るビーム５の主光線６が第２鏡６０ｂに当たる該第２鏡６０ｂ上の点から、物理的な距離だけ離れているという点で実現されてよい。
【０１０４】
レトロリフレクタ装置６０（例えばその第１鏡６０ａ及び第２鏡６０ｂ）は、従って、図７及び図８に示すように、光偏向装置３０から来てレトロリフレクタ装置６０に入射するビーム５と、レトロリフレクタ装置６０から再度出射するビーム５とが、互いに物理的に離れているように構成されてよい（少なくとも主光線６に対して物理的に離れているが、ビーム５が交差する第１焦点１６及び／又はその近傍領域を除く）。
【０１０５】
光偏向装置３０からレトロリフレクタ装置６０に当たる主光線６及びレトロリフレクタ装置６０から再び／改めて光偏向装置３０に当たる主光線６の（例えば光偏向装置３０に関連する）異なる角度と、これらの主光線６の物理的距離との結果、光偏向装置３０を介してレトロリフレクタ装置６０から光学系１５に当たるビーム５は、光偏向装置３０を介して光源１０から来る光学系１５に当たるビーム５から、少なくとも主光線６に関して物理的に離れることになる。従って、本発明によれば、発散変更装置１に入射する又はそれから出射するビーム５の複数の光線を分離するために、装置が離れている必要はない。
【０１０６】
発散変更装置１に入射する又はそれから出射するビーム５の物理的分離により、光線の偏光光学分離を行わないことが可能であるが、しかしながら、本発明によれば、特定の応用事例で必要であれば、（例えば単一の鏡から成るレトロリフレクタ装置６０による）ビーム５の共線リダイレクションや、入射及び出射ビームの偏光光学分離も行われる。
【０１０７】
上記の実施例（例えば図７及び図８参照）では、発散変更装置１は２回通過されているが、本発明に係る夫々固定（静止）状態の出力ビームにより、同じ発散変更装置１を３回、４回、５回又はｎ回通過することが、対応するレトロリフレクタ装置を設けることで達成される。
【０１０８】
発散変更装置１を通過することによって、光偏向装置３０の設定が同じである状況で発散変更装置１を１回しか通過しない場合に比べて、発散変更装置１により得られる発散変更が増加してよい。よって、発散変更を同じにするためには、複数回の通過の場合には光偏向装置３０の偏向角を小さくすることが必要であり、発散変更を設定するためには、偏向角の変化を小さくすることが必要とされる。これは、発散変更の変動／設定において達成しうる速度に有利な影響を及ぼす場合がある。
【０１０９】
図７は、反射系２０として形成される光学系１５を備える発散変更装置１を示すが、透過屈折系２５及び／又は二の鏡面３０ａ及び３０ｂを有する光偏向装置３０を備える発散変更装置１（図１ａ／ｂ、図５参照）も、図８に模式的に示すように、レトロリフレクタ装置６０を備えてよい。本発明の発散変更装置１及び発散変更配置２から出射するビーム５が、その主光線６に対して実質的に固定（静止）状態であること、即ち、実質的に一定の方向及び位置を有することは、本発明の発散変更装置１及び発散変更配置２夫々の特徴であるからである。
【０１１０】
レトロリフレクタ装置６０を備える二以上の発散変更装置１は、共通光路（よって発散変更配置２）を形成するように、上記のように配置されてよく、並びに／或いはレトロリフレクタ装置６０を備える一以上の発散変更装置１は、レトロリフレクタ装置６０を備える／備えない一以上の発散変更装置１と共に共通光路及び発散変更配置２を夫々形成するように配置されてよい。
【０１１１】
これらの複数の発散変更装置１（及び／又は一の発散変更配置２）は、２Ｄスキャンシステムと共に光路に設けられてもよい。但し、複数の発散変更装置１及び一の発散変更配置２は、夫々、２Ｄスキャンシステムの前の光路に設けられてよい。任意には、発散変更配置２における発散変更装置１の各々に接続されるコントローラ５０も、発散変更装置１（例えば夫々の光偏向装置３０の制御によって発散変更装置１により生成される発散変化）を制御するために、例えば図２、図４及び図８に示して記載したように設けられてよい。またコントローラ５０は、ビーム５の方向変化が二の空間次元で制御されるように、上記のように２Ｄスキャンシステムを制御するために、任意に２Ｄスキャンシステムに接続されてもよい。
【０１１２】
付加的な光学要素は、発散変更装置１を介した複数回の通過の場合にも、通過の間の光路（例えば光偏向装置３０とレトロリフレクタ装置６０との間の光路）に配置されてよい。これは、例えばビーム５の光線直径、光偏光（例えば偏光回転）又は光プロファイル（例えば光プロファイルの回転）を操作／変化するのに役立つ場合がある。光線直径の減少は、必要な鏡の直径及び／又は発散変更装置１の他の構成要素の寸法の減少を引き起こす場合がある。偏光回転及び／又は光プロファイルは、所望しない偏光効果を減少させ、及び／又は収差を少なくとも一部補償（補正）し、よって光線の品質を向上させる。
【０１１３】
本発明によれば、ここに記載される発散変更装置１は、光路に付加的な光学素子を備えてよく、該光学素子は、発散変更装置１を介した複数回の通過において生成される収差（コマ及び／又はコマ様収差）を少なくとも一部補償（補正）するように構成及び配置されてよい。これは、本発明の発散変更装置１は、ビーム５が発散変更装置１を複数回通過する（例えばレトロリフレクタ装置６０を備える）場合に、非所望且つ非理想的な光学イメージング（収差）により発散変更装置１の構成要素上に生じうる誤差が夫々強化され「追加」されることを防ぐけれども、それらを少なくとも一部補償（補正）できる、光学素子を含んでよいという意味である。
【０１１４】
本発明によれば、これは、例えば主光線６（及び光線軸の夫々）に対するビーム５の回転及び／又は反射が発散変更装置１を介した２回の通過の間に生じることによって達成されてよい。これは、ビーム５の反射及び回転夫々の前及び後の通過の間に夫々生じる収差が、ビーム５の少なくとも一部の領域で逆方向に作用することを確実にする方法である。
【０１１５】
例えば、光回転装置（回転軸としての主光線６及び光線軸の夫々の周りでビーム５を回転又は回動させる装置）は、発散変更装置１を介したビーム５の第１の通過の後の光路に配置されてよい。次に、上記のように、ビーム５は、（例えば僅かに）変更された入射角で、レトロリフレクタ装置６０によって、発散変更装置１の光偏向装置３０に再供給される。この発散変更装置１を介した（例えば）第２の再通過中に、発散変更が上記のように合計される／強化される。しかしながら、本発明によれば、収差（例えばコマ及び／又はコマ様収差）は、光回転装置による前回の光回転により、回転された軸に沿って作用し、よって前回の（例えば第１の）通過の収差が少なくとも一部補償（補正）される。
【０１１６】
本発明によれば、ビーム５の光プロファイルを固定且つ所定量だけ又はダイナミックに選択可能／設定可能な量だけ回転させる光回転装置は、例えば複数回の反射を介した３次元光誘導によって実現されてよい。例えば、「ドーブ」プリズム及び／又はいわゆる「ｋミラー」配置が、本発明の光回転装置として用いられてよく、そしてビーム５は、光回転装置内で例えば３回以上反射される。ドーブプリズム又はｋミラー配置を光軸の周りに回転させる際、ビーム５は、（光線軸及び主光線６の夫々の周りに）２倍の回転角だけ回転する。本発明によれば、記載の光回転装置は、二の鏡（例えば鏡６０ａ／６０ｂ）を有するレトロリフレクタ（例えばレトロリフレクタ装置６０）を更に備えてよく、よって例えば全部で５回の反射が生じる。
【０１１７】
二の鏡のみの代わりに少なくとも三の鏡を有する光回転装置のレトロリフレクタの実施例は、本発明によれば、ビーム５の再反射と共にビーム５の光回転（例えば９０度）を可能にするので、ビームが光偏向装置５に再度当たるが、光線軸及び主光線６の周りで回転／回動され、及び／又は反射される。
【０１１８】
上記のような少なくとも一部の収差の補償（補正）は、所望しない偏光効果を減少させてもよい。光回転装置の代わりに、又はそれに加えて、発散変更装置１における所望しない偏光効果を直接補償（補正）するために、複数の偏光回転要素が発散変更装置１の光路に設けられてよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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