(57)【要約】【課題】平行光ビームの目標位置を維持する装置と方法を提供すること。【解決手段】光学システムは、ビーム経路に可動配置された１つ以上の受動光学素子を有する。ビーム位置は受動光学要素の少なくとも１つの移動に対して応答する。ビームの実際の位置は検出され、目標ビーム位置と比較される。エラー信号が生成され、ビーム経路は受動光学要素の少なくとも１つの移動に応じて変更される。更なる様相では、回折型光学系などのビーム整形光学系が検出ビーム部分を整形するために設けられる。更に別の様相では、レーザーの熱状態が監視され、熱状態による推定ビームドリフトを自動的に補償するために熱マップが設けられる。【選択図】図２
2006253671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザービームの目標位置を維持するための装置において、
前記ビームの経路に可動配置された１つ以上の受動光学要素を含み、前記受動光学要素の少なくとも１つの動作に対して前記ビームの位置が応答する光学システムと、
ビームの実際の位置を検出する検出器手段と、
ビームの実際の位置とビームの目標位置とを比較し、検出したビームの実際の位置とビームの目標位置の差を表現するエラー信号を発生する比較手段と、
前記１つ以上の可動受動光学要素の少なくとも１つを動作させて、該動作に応じてビームの光学的経路を変化させるための駆動手段と、
前記比較手段から受信したエラー信号に応答して、前記１つ以上の可動受動光学要素の少なくとも１つを動作させる手段に対する出力信号を生成してビームを目標位置に移動させる位置コントローラとからなる前記装置。
【請求項２】
前記１つ以上の可動受動光学要素が１つ以上の屈折型光学要素を含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記１つ以上の可動受動光学要素が１つ以上の反射型光学要素を含む請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記光学システムがビーム経路に可動配置したプリズムウェッジからなる請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記光学システムはビーム経路に間隔を置いて配置した第１、第２及び第３プリズムウェッジからなり、
前記第１プリズムウェッジはビーム経路に沿って可動であり、受光面となる第１面と第１面の反対側にある第２面を有し、前記第１面はビーム経路を横断するように配置され、第１プリズムウェッジはビーム経路に垂直な第１方向において先細にされ、
前記第２プリズムウェッジはビーム経路に沿って可動であり、受光面となる第１面と第１面の反対側にある第２面を有し、前記第２ウェッジ第２面はビーム経路を横断するように配置され、第２プリズムウェッジはビーム経路及び前記第１方向に垂直な第２方向において先細にされ、
前記第３プリズムウェッジは第１及び第２ウェッジの間に配置され、受光面となる第１面と第１面の反対側にある第２面を有し、第３ウェッジ第１面は第１ウェッジ第２面と向き合って位置合わせされ、第３ウェッジ第２面は第２ウェッジ第１面と向き合って位置合わせされる請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記光学システムはビーム経路に間隔を置いて配置した第１及び第２プリズムウェッジからなり、第１及び第２ウェッジはビーム経路を中心に一緒に回転可能であり、
前記第１プリズムウェッジはビーム経路に沿って可動であり、受光面となる第１面と第１面の反対側にある第２面を有し、前記第１面はビーム経路を横断するように配置され、第１プリズムウェッジはビーム経路に垂直な方向において先細にされ、
前記第２プリズムウェッジは、受光面となる第１面と第１面の反対側にある第２面を有し、前記第２ウェッジ第１面は第２ウェッジ第１面と向き合って位置合わせされ、第２ウェッジ第２面はビーム経路を横断するように配置される請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記光学システムは、ビーム経路に配置され、受光面となる第１面と第１面の反対側にある第２面を有する平面レンズからなり、前記平面レンズは回転第１軸及び回転第２軸を中心に独立回転可能であり、第１軸、第２軸及びビーム経路は相互に直交する請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記移動手段がジンバルサポートと運動プレートから選択した光学要素サポートからなる請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記光学システムは、
第１軸を中心に回転可能でビーム経路に配置され、前記回転第１軸に対して傾斜した第１反射型受光面を有する第１ウェッジと、
第２軸を中心に回転可能であり、前記第１ウェッジ受光面と光学的に連絡し、前記回転第２軸に対して傾斜した第２反射型受光面を有する第２ウェッジとからなる請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記検出器手段は、光センサアレイ、象限光検出器、鏡面を持つ角錐及び前記各鏡面と光学的に位置合わせされた光検出器、デュオラテラル位置検出光検出器、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、１次元位置敏感型検出器アレイ、線形光検出器アレイ、及び、熱電対アレイからなる群より選択した検出器を有する請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記ビームの一部を前記検出器手段に向けるためのビームスプリッタを更に有する請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記検出器手段に向けたビームの部分を整形するための回折型光学素子を更に有する請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記検出器手段に向けた前記ビームの部分を整形するためのビーム整形器を更に有する請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記ビーム整形器が回折型光学素子である請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記回折型光学素子は、前記検出器手段に向けた前記ビーム部分を反射及び整形するための反射部を有する請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
反射された整形済みビーム部分は連続リング及び分割リングより選択される請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記連続リングは連続円形及び連続矩形から選択され、前記分割リングは分割円形及び分割矩形から選択される請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記検出器手段は、１次元位置敏感型検出器のアレイ及び線形光検出器アレイのアレイから選択される光検出器アレイからなる請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
位置敏感型検出器は間隔を置いて前記整形済みビーム部分の軸を中心に放射状に伸びる請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
整形済みビーム部分及び入射ビームは同軸である請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
ビーム整形器は、前記ビームの一部を位置センサに向ける入力回折型光学素子と、事前に選択した形状と事前に選択した強度断面との一方又は両方を持つビームを出力する出力回折型光学素子とからなる複合回折型光学システムである請求項１３に記載の装置。
【請求項２２】
比較手段は、比較回路と、検出ビーム位置のデジタル画像表現と目標ビーム位置との差を計算する画像処理回路とからなる群から選択される比較回路を有する請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記ビームを生成するレーザー光源を更に有する請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記レーザー源の１つ以上の熱状態を検出する１つ以上熱センサと、
前記検出熱状態を推定ビームドリフトと相関させる熱マップと、
前記検出熱状態と前記熱マップに基づいて前記推定ビームドリフトを表現する熱ドリフト補償信号を生成する制御回路とを更に有し、
前記位置コントローラは前記１つ以上の可動受動光学素子の少なくとも１つを移動させて前記推定ビームドリフトを補償する量だけビームを移動させるために前記手段に対して信号を出力し、前記位置コントローラ出力信号は前記熱ドリフト補償信号に対して応答する請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
レーザービームドリフトを補償する方法において、
１つ以上の受動光学要素を含み、前記１つ以上の受動光学要素の少なくとも１つの移動に対してレーザービームの位置が応答するように前記受動光学要素の少なくとも１つを前記ビームの経路に可動配置したビームシフタに前記ビームを向ける工程と、
前記ビームの実際の位置を検出する工程と、
前記ビームの実際の位置を前記目標ビーム位置と比較する工程と、
検出した実際の位置が目標位置でない場合、ビームが目標位置を達成するまで１つ以上の受動光学要素の少なくとも１つを移動する工程とからなる前記方法。
【請求項２６】
ビームシフタが１つ以上の屈折型光学要素を含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
ビームシフタが１つ以上の反射型光学要素を含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
ビームシフタがプリズムウェッジを含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記ビームシフタは、ビーム経路に間隔を置いて配置した第１、第２及び第３プリズムウェッジからなり、
前記第１プリズムウェッジはビーム経路に沿って可動であり、受光面となる第１面と第１面の反対側にある第２面を有し、前記第１面はビーム経路を横断するように配置され、第１プリズムウェッジはビーム経路に垂直な第１方向において先細にされ、
前記第２プリズムウェッジはビーム経路に沿って可動であり、受光面となる第１面と第１面の反対側にある第２面を有し、前記第２ウェッジ第２面はビーム経路を横断するように配置され、第２プリズムウェッジはビーム経路及び前記第１方向に垂直な第２方向において先細にされ、
前記第３プリズムウェッジは第１及び第２ウェッジの間に配置され、受光面となる第１面と第１面の反対側にある第２面を有し、第３ウェッジ第１面は第１ウェッジ第２面と向き合って位置合わせされ、第３ウェッジ第２面は第２ウェッジ第１面と向き合って位置合わせされる請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１方向における実際のビーム位置と目標ビーム位置との偏差の範囲を表現する第１エラー成分と前記第２方向における前記偏差の範囲を表現する第２エラー成分とを有する前記偏差を決定する工程と、
第１プリズムウェッジをビーム経路に沿って移動することによって第１エラー成分を補償する工程と、
第２プリズムウェッジをビーム経路に沿って移動することによって第２エラー成分を補償する工程とを更に有する請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ビームシフタは、ビーム経路に間隔を置いて配置した第１及び第２プリズムウェッジからなり、第１及び第２ウェッジはビーム経路を中心に一緒に回転可能であり、
前記第１プリズムウェッジはビーム経路に沿って可動であり、受光面となる第１面と第１面の反対側にある第２面を有し、前記第１面はビーム経路を横断するように配置され、第１プリズムウェッジはビーム経路に垂直な方向において先細にされ、
前記第２プリズムウェッジは、受光面となる第１面と第１面の反対側にある第２面を有し、前記第２ウェッジ第１面は第２ウェッジ第１面と向き合って位置合わせされ、第２ウェッジ第２面はビーム経路を横断するように配置される請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
実際のビーム位置と目標ビーム位置との偏差を決定する工程と、
前記偏差を大きさ成分と角度成分とに分解する工程と、
第１プリズムウェッジをビーム経路に沿って移動することによって大きさ成分を補償する工程と、
第１および第２プリズムウェッジをビーム経路を中心に回転することによって角度成分を補償する工程とを更に有する請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ビームシフタは、ビーム経路に配置され、受光面となる第１面と第１面の反対側で位置合わせされた第２面を有する平面レンズからなり、前記平面レンズは回転第１軸及び回転第２軸を中心に独立回転可能であり、第１軸、第２軸及びビーム経路は相互に直交する請求項２５に記載の方法。
【請求項３４】
前記第１軸に沿った実際のビーム位置と目標ビーム位置との偏差の範囲を表現する第１エラー成分と前記第２軸における前記偏差の範囲を表現する第２エラー成分とを有する前記偏差を決定する工程と、
前記レンズを前記第２軸を中心に回転することによって第１エラー成分を補償する工程と、
前記レンズを前記第１軸を中心に回転することによって第２エラー成分を補償する工程とを更に有する請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記検出工程は、前記ビームの一部を位置検出装置に向けるようにビームスプリッタをビーム経路に沿って位置決めする工程を含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３６】
前記位置検出装置は、光センサアレイ、象限光検出器、鏡面を持つ角錐及び前記各鏡面と光学的に位置合わせされた光検出器、デュオラテラル位置検出光検出器、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ、１次元位置敏感型検出器アレイ、線形光検出器アレイ、及び、熱電対アレイからなる群より選択される請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記検出工程はビーム経路に沿って開口式ビーム整形器を配置する工程を含み、前記開口式ビーム整形器は前記開口にビームの第１部分を通過させ、ビームの第２部分を位置検出装置に向けるように構成される請求項２５に記載の方法。
【請求項３８】
前記第２ビーム部分は第１ビーム部分と同軸な整形リングである請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記整形リングは、入射ビームの進行方向と反対方向に進むように反射される請求項３８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーム位置を監視し、ビームの位置変化を光学的に補償してレーザービームを目標光学経路に方向付けるための光学ビームドリフト補償装置及び方法に関する。本発明は、レーザービームをワーク又は他の加工対象に対して送出する、工業用及び他のレーザービーム用途を含む、あらゆる種類のレーザービーム用途に関して特定の有用性を見出すものである。典型的な用途としては、レーザー加工、穿孔、アブレーションなど、照明、レーザー撮像、光接着あるいは光硬化用途、及び他のレーザー加工用途が含まれる。本発明は、レーザーあるいは他の平行光線経路を正確な目標位置に向けたり正確な伝播経路を維持したりすることが必要あるいは望ましい、あらゆる種類の光学系と共に用いることができることが分かるであろう。
【背景技術】
【０００２】
レーザービームの方向あるいは位置は、多くの理由で時間と共にずれてしまう傾向がある。これらの理由には、レーザー源内の熱効果、空気密度の変動、レーザー源を担持している表面あるいはプラットフォームの振動や運動、光学縦列における光学部品に対する運動や振動や熱効果が含まれる。ビームスプリッタを用いてビームの一部を象限検知器などの感光性位置センサに向けるレーザービームドリフト補償システムが公知である。検出位置と期待あるいは目標位置との差異は、複雑で高価な電気光学素子を用いて補償される。例えば、米国特許第５，３１５，１１１号を参照。ビーム位置及び方向を安定化する受動的な技術は、典型的には、振動防止と、熱効果を最小化する部品の使用とに依っている。しかし、このような技術は非常に高価で限定的な有効性しか持たない。例えば、米国特許５，３１５，１１１号及び５，９２３，４１８号を参照。
【特許文献１】米国特許５，３１５，１１１号明細書
【特許文献２】米国特許５，９２３，４１８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明は、安価で受動的な光学素子を用いてビームドリフト補償のための補償を行うための装置及び方法を検討する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
ここで図１を参照すると、レーザービーム１１０の位置を監視し調整するために用いられるビーム安定化システム１００の第１実施例が示されている。図示例は、プリズムウェッジ１１４及び１１６を用いるビームドリフト補償器１１２とビームスプリッタ１２０とを有する。ビームスプリッタ１２０は、例えば、入射ビーム１１０の一部１２２を透過し、一部１２４を位置検出用光センサ又は光イメージャ１２６に向けて反射する、折り畳み式ビームスプリッタミラー、回折型光学サンプラなどであって良い。
【０００５】
ここで説明された感光性検出器の代替として、熱検出器、焦電素子、熱電対センサなど、入射ビームの加熱効果を検知する位置検知用熱素子を代わりに用いても良いことは分かるであろう。熱センサを用いる代表的なビーム補償システムは以下に詳述される。
【０００６】
レーザー源発光は主として「ビーム」と称するが、ビームは連続ビームである必要はなく、パルス化されたビームでも良いことは分かるであろう。更にまた、限定するものではないが、プリズム、ミラー、レンズ、光ファイバ、光学結晶などや、それらの配列及び組合せなどを含む、レーザービームを目標光学経路に送出又は操舵するための追加手段を用いても良いことも分かるであろう。
【０００７】
反射ビーム１２４は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイ、フォトダイオードアレイ、相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）デジタル検出器アレイなどである光検出器１２６に向けられる。好適には、ビームの１小部分だけが反射される。
【０００８】
光学縦列における光学素子の代替構成が用いられても良いことが分かるであろう。例えば、代替実施例（図示せず）では、ビームスプリッタが位置検出及び補償のために入射ビームの一部を透過し、ビームの残りは例えばワーク又は他の目標に向けて反射されるように光センサを位置決め可能である。前記代替実施例では、ビームの１小部分だけがビームスプリッタから光センサに向けて透過され、入射ビームの大部分は反射されることが好ましい。更に別の実施例では、ビームドリフト補償装置は光学縦列における任意の位置に位置決め可能であることが分かるであろう。
【０００９】
光センサの出力はｘ及びｙ位置検出回路１２８に送られる。ｘ及びｙは、ここではｚ方向と称されるビームの進行方向に対して相互に直交する方向を指す。回路１２８はビームの目標位置に対するビーム１２２の実際の経路のずれのｘ及びｙ方向成分を決定する。ｘ及びｙ方向に関するエラー信号は、検出した位置エラーを補償する必要のある光学要素１１４及び／又は１１６の移動を引き起こす直線運動ステージなどの位置調整器１３２を順次制御するドライバ１３０に送られる。図１に示す２ウェッジシステムは、図５を参照して以下詳述される。例えばここで説明した受動屈折型及び反射型光学的補償光学系を含む他の補償光学系も同様に使用可能であることは分かるであろう。
【００１０】
ここで図２を参照すると、本発明の更なる実施例による補償システムが示されている。レーザー源１３４が発生したレーザービーム１１０は、第１可動ウェッジ１１４、第２固定位置ウェッジ１１５及び第３可動ウェッジ１１６を有する光学ウェッジシステム１３６に通される。ビーム１１０はビームスプリッタ１２０に送られる。ビームの一部１２２は透過され、一部１２４は反射される。
【００１１】
反射ビーム部分１２４はＣＣＤカメラ１３８を用いて撮像される。任意に、例えば、検出用に別の波長に入射ビームを変換する必要あるいは要請がある場合には、蛍光スクリーン１４０を用いても良い。例えば、ある種の場合には、紫外線レーザー源１３４を用いる時や、レーザー強度が光センサを損傷するかもしれない場合には、入射ビームを直接撮像したり検出したり出来ない。蛍光材で被覆したガラス板などの蛍光ガラス又はスクリーン１４０は、入射ビームの位置に応じた、蛍光出力を発生するためのビーム１２２の経路におけるビームスプリッタ１２４とＣＣＤカメラ１３８の間に位置決めされる。様々な波長及び／又は強度のレーザー源が使用されても良いことと、ある種の場合には入射ビームは直接撮像又は検出できることとは分かるであろう。
【００１２】
インターフェイス１４２は、撮像したビームのデジタル表現を受信するデジタル信号処理回路１４４にＣＣＤカメラを接続するのに用いられる。処理電子回路１４４は撮像フィールド内のビームの検出位置に基づいて目標ビーム位置からのｘ及びｙ方向のずれを決定する。デジタル信号の計算に関して集中処理を行うために専用のデジタル信号プロセッサを用いても良いが、デジタル信号処理機能は汎用の中央処理装置を用いて実行しても良いことは分かるであろう。他の実施例では、複数のプロセッサを用いても良く、例えば、１つ以上の専用デジタル信号プロセッサを用いて計算に関して集中処理を行う一方、汎用の中央処理装置を任意に用いて更に別の処理を行ったり、及び／又は、電子メモリや他のデジタル記憶媒体に処理済みの信号表現を記憶させたりすることもできる。更に別の実施例では、処理機能は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）やプログラム可能論理回路（ＰＬＤ）やフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などで実現可能な専用演算装置、ハードウェアロジック又は有限状態機械を用いて全部又は一部を実現可能である。
【００１３】
プロセッサ１４４は、例えば、撮像ビーム位置の重心と目標ビーム位置との差に基づいて位置エラーのｘ及びｙ成分を判定し、ドライバー回路１４６にｘ及びｙエラー信号を出力する。ドライバー回路１４６は、それぞれ、直線運動アクチュエータ１４８及び１５０を制御する。第１ウェッジ１１４は、固定二重ウェッジ１１５に対してｚ軸方向に第１ウェッジ１１４を進退させる直線アクチュエータ１４８上に移動可能に支持された運動ステージ１５２上に支持される。第２ウェッジ１１６は、固定二重ウェッジ１１５に対してｚ軸方向に第１ウェッジ１１６を進退させる直線アクチュエータ１５０上に移動可能に支持された運動ステージ１５４上に支持される。
【００１４】
図３で最適図示されるように、第１ウェッジ１１４はｘ方向に先細にされるので、ｘ−ｚ平面でビームの屈折偏向を生じる。第２ウェッジ１１６はｙ方向に先細にされるので、ｙ−ｚ平面でビームの方向変化を生じる。固定位置二重ウェッジ１１５は、ウェッジ１１４の対向面と位置合わせされる受光面となる第１面を有する。固定位置二重ウェッジ１１５は、ウェッジ１１６の対向面と位置合わせされる第１面の反対側に第２面も有する。二重ウェッジ１１５は、図４に示すように、それぞれ第１及び第２ウェッジ１１４及び１１６に対して相補的な１対のウェッジ１１４’及び１１６’に置き換えることができる。
【００１５】
稼働中、ビームはウェッジ１１４によってｚ軸から離れるようにｘ方向に偏向される。二重ウェッジ１１５の受光面はビームを屈折させ、ビームはｚ軸に概ね平行な経路に復帰するが、ｚ軸からはｘ方向にずれる。ビームのｘ方向へのずれの大きさはウェッジ１１４と二重ウェッジ１１５の距離によって決まる。ビーム１２２が二重ウェッジ１１５を出射する時に、ビームはｚ軸から離れるようにｙ方向に屈折する。第２ウェッジ１１６の受光面はビームを屈折させ、ビームはｚ軸に概ね平行な経路に復帰するが、ｚ軸からはｙ方向にずれる。ビームのｙ方向へのずれの大きさは二重ウェッジ１１５とウェッジ１１６の距離によって決まる。
【００１６】
あるいは、図２に示すような３要素ビームウェッジシステムを図５に示すような２要素ビームウェッジシステムに代えても良い。ビームの位置が上述のように検出され、位置エラーは、検出ビーム位置と目標位置とのずれが振幅又は径方向ずれ成分及び角ずれ成分によって定義される極座標に計算又は変換される。稼働中、ビームは第１ウェッジ１１４”によってｚ軸から離れるようにｘ方向に偏向される。第２ウェッジ１１６”はビームをｚ軸と概ね平行な経路に復帰するように屈折させるが、ビームはｚ軸からｘ方向にずれる。ウェッジ１１４”とウェッジ１１６”の距離は、ビームのｘ方向のずれの大きさが径方向ずれと一致するように調整される。その後、両ウェッジは角ずれに対応した角θだけ回転される。
【００１７】
更に別の代替実施例では、図２及び５のウェッジシステムを図６に示すような単一光学要素１５６に代えても良い。光学要素１５６は、水晶平板、バルク円筒レンズなど、平行平板又は平レンズであり、ｘ及びｙ軸１６０及び１６２をそれぞれ中心に独立して回転するように構成されたジンバルサポートあるいはプラットフォーム１５８に搭載される。これら軸１６０および１６２はｚ軸方向１６４に相互に直行する。図示の実施例では、プレート１５６は、固定点１６６に対して軸１６０及び１６２のどちらか一方又は両方を中心に独立して回転可能である。ｘ及びｙ方向エラー信号は、各軸１６０及び１６２を中心にした回転度を制御して目標ビーム経路に対する入射ビームのずれを補償するのに用いられる。ビーム１２２は、ｙ軸１６４を中心にしたプレート１５６の回転によってｘ軸１６０に沿って変位される。ビーム１２２は、ｘ軸１６０を中心にしたプレート１５６の回転によってｙ方向に変位される。あるいは、少なくとも２つの自由度を持つ運動板（例えば図１２〜１４参照）をジンバルサポート１５８の代わりに用いても良い。
【００１８】
検出ビーム位置と目標ビーム位置の位置ずれは、多くの方法によって判定可能である。ここで図７を参照すると、従来技術において公知である４象限スプリット光検出器１２６を含む象限光受信器主導型システムが示されている。光検出器１２６は象限Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを有し、象限Ａ及びＣはｘ方向に並べられ、象限Ｂ及びＤはｙ方向に並べられている。このシステムは、入射ビーム１２４が検出器１２６上の中心に配置され、従ってレーザービーム１２２が目標位置にある時には各象限によって検出される光度がほぼ同一となるように較正される。
【００１９】
検出器の代替構成としては、図８及び９に示すように、ビーム１２４は、４つのミラー面１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ及び１７０ｄを有する角錐１６８の頂点に向けられる。４つの光センサＡ、Ｂ、Ｃ及びＤが角錐１６８を中心に放射状に間隔を置いて配置され、それぞれ面１７０ａ〜１７０ｄの１つと光学的に位置合わせされる。入射ビーム１２４が角錐１６８の頂点に位置調節されると、各面によって各光センサ上に反射される光はほぼ同一となる。
【００２０】
使用センサが図７の象限光センサであるか図８及び９の角錐センサであるかに拘わらず、検出器Ａ〜Ｄは検出光の強度を表示する電気信号を生成する。これらの信号は、例えば、レーザービームドリフトの結果としての光度のばらつきを判定するために、ｘ−ｙエラー信号回復回路１２８に送られる。光センサＡ及びＣの出力は第１比較器回路１７２に送られ、象限Ａ及びＣに作用する光度の差に比例するｙ方向のエラー信号１７４を生成する。光センサＢ及びＤの出力は第２比較器回路１７６に送られ、象限Ｂ及びＤに作用する光度の差に比例するｘ方向のエラー信号１７８を生成する。出力信号１７４及び１７８はサーボ制御１３０に送られ、レーザービームドリフト効果が相殺されてビームが目標位置に復帰したことを示す、実質上等しい光度が各検出器象限によって検出されるまで補償光学系を上述のように調整する。
【００２１】
更に別の実施例では、デュオラテラル位置検出モジュールをビーム位置検出のために用いることができる。デュオラテラル位置センサは、ビームの位置を目標位置に復帰させるように補償光学系１３６を調整するために順次使用される検出面上のｘ及びｙ位置の電圧アナログを出力する位置検出フォトダイオードを用いる。本発明で使用可能な典型的なデュオラテラル位置検出モジュールは、カリフォルニア州ウェストレークヴィレッジのパシフィックシリコンセンサ社より入手可能なＤＬ１００−７ＰＣＢＡ３である。
【００２２】
図１０を参照すると、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳデジタル検出器アレイなどのフォトイメージャ主導型位置センサ１３８を用いる更に別の実施例が図示される。イメージャ１３８は、入射光（例えば、ビーム１２４あるいは蛍光ガラス１４０の蛍光出力、図１参照）の二次元画像を出力し、それをコンピュータ主導型情報処理システム１８０に送る。
【００２３】
任意に、フレームグラバー１８２を用いて映像信号を受信し、現在のビデオフレームをコンピュータシステム１８０のメモリ１８４に記憶可能なデジタルイメージ表現に変換しても良い。あるいは、イメージャ１２６は、取得した画像をデジタルデータとして直接コンピュータシステム１８０に送り、メモリ１８４に記憶させても良い。
【００２４】
二次元画像に基づく画像処理モジュール１８６は、例えば、画像画素値に基づいて入射ビームの重心を判定することによって、撮像フィールドにおける入射ビームの位置を計算する。ずれ回復処理モジュール１８８は検出ビーム位置と目標ビーム位置の差に基づいてｘ及びｙずれ回復値を計算する。これには、検出ビーム位置を以前に記憶されたデータあるいはルックアップテーブルに記憶されたデータと比較することが含まれる。ｘ及びｙ回復値を、光学補償器１３６の位置を制御するサーボモータなどのドライバ１３０に送られるアナログ制御信号１９２に変換するために、デジタルアナログ変換器及び関連制御ロジック１９０を設けても良い。あるいは、モータ制御信号１９２をデジタルモータ制御信号として出力しても良い。こうして、ビーム位置の目標位置からの如何なるドリフトも撮像フィールド内におけるビームの移動あるいは位置変化として検出される。モータ制御信号情報はコントローラ１３０に供給される。コントローラ１３０は、光学補償器１３６における可動光学素子の位置を制御可能な電子回路を含む。ここで使用される「処理モジュール」という用語は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの組合せで実現可能な機能モジュールを指すものとする。更にまた、処理モジュール１８４、１８６、１８８及び１９０はいずれも専用の処理回路を用いてもよく、あるいは、共通のハードウェアを共有するソフトウェアあるいはファームウェアとして用いられても良いということが分かるはずである。
【００２５】
ここで図１１を参照すると、レーザービーム位置を調整する、即ち、レーザービームずれあるいはドリフトを補償する方法を示すフローチャートが示されている。この方法は、レーザービームを発生することと、この教示（ステップ２００）に応じて光学補償器経由でビームを部分反射ミラーや光学サンプラーなどのビームスプリッタに向けることとからなる。ビームの一部は上述のように光センサあるいはフォトイメージャに向けられ、ビームの残りは加工あるいは照明対象上に送られる（ステップ２０４）。
【００２６】
光センサ上の検出光ビーム部分の二次元位置が検出される（ステップ２０８）。その後、センサ上の反射光ビームの検出二次元位置がビームの目標位置と比較される（ステップ２１２）。光ビーム位置の二次元位置は、上述した方法など、多くの方法で検出、目標位置と比較可能である。
【００２７】
ビームの検出位置とビームの目標位置の差に基づいて、ビームを目標位置に位置決めするのに必要なビーム移動のｘ及びｙ成分（あるいは、角度と大きさの極座標成分）を決定する（ステップ２１６）。ビームが目標位置にあるかどうかを判定する（ステップ２２０）。ビームが正しい位置にあると判定されれば、ステップ２０８に戻って上述の処理を続行する。ステップ２２０でビームが目標位置にないと判定されれば、ｘ及びｙずれ量を補償するように光学補償器の位置を調整し（ステップ２２４）、ステップ２０８に戻ってビームが目標位置になるまで処理を続行する。図１１の方法は、ビームを適当に位置決めするためにも、ビーム位置を監視して、ビーム位置がその後もドリフトしたりずれたりする場合に引き続き補正を行うことによって正しい位置決めを維持するためにも用いることができる。例えば、この処理は、目標ビーム位置を監視して維持するように、例えば、持続的にあるいは所定時間間隔で繰り返しても良い。
【００２８】
ここで図１２を参照すると、位置センサアレイ１２６に送出されるレーザービーム部分１２４の特性を変えるために回折型光学素子２３０を用いるビーム安定化システムの更なる実施例が示されている。レーザービーム１１０はレーザー源１３４によってビームドリフト補償光学系１５６に送出される。ビームドリフト補償光学系１５６は、上述のように、光学プレート又は光学ウェッジシステムでも良い。図示された図１２の実施例には、運動プレート１５９に搭載された平行板光学素子を用いる受動ビーム操舵光学系を制御する代替手段が示されている。運動プレート１５９は、制御回路１３０によって順次制御されるサーボアクチュエータ３１２によって制御される複数の調整ネジなど１６１を含む。運動プレートは、ｘ及びｙ軸を中心に独立回転を達成するために２つの自由度を提供する。あるいは、上述のようなウェッジシステムやジンバルプレートあるいは以下に説明するような反射型補償光学系を用いても良い。
【００２９】
その後レーザービーム１１０はビームスプリッタ１２０に進む。ビームスプリッタ１２０は入射ビーム１１０の一部１２２を透過し、一部１２４を回折型光学素子（ＤＯＥ）２３０へ反射する。好適には、ＤＯＥ２３０は、ホログラフィック光学素子として実現されるが、他の回折型光学系も考えられる。なお、ホログラフィック光学素子にはコンピュータ発生ホログラフィック光学素子も含まれるが、これに限定するものではない。単一ＤＯＥが示されているが、複数の回折型光学素子からなる複合回折型光学システムを用いても良いことは分かるであろう。ＤＯＥ２３０から出力される変更済みレーザービーム２３２は位置検出用光センサあるいはフォトイメージャ１２６を位置決めするために送られる。
【００３０】
ＤＯＥ２３０は、ビーム部分１２４の大小及び形状を変更して、その光を選択された位置センサアレイ１２６に適合させるように選択される。ＤＯＥ２３０の出力する照明フィールドはＨＯＥ２３０から特定の作業距離で生成される専用の形状で有り得る。特に図１３及び１４を参照し、引き続き図１２を参照すると、ビーム１２４に対して放射状に拡がり９０度ずつ間隔を置いた４つの線形あるいは一次元位置敏感型検出器２３６からなる代表的な光センサアレイ１２６が示されている。これらのセンサは、２００４年１１月２２日出願の自己名義米国仮特許申請第６０／６２９，９４１号に説明されているものであり、その全てを参照によってここに編入する。
【００３１】
位置敏感型検出器２３６は典型的には、約５〜１０ミクロンから段階的に増加させた測定値を提供し、それによって非常に高い位置測定解像度を提供する。検出器２３６は離散型検出器要素の線形アレイでも、線形（一次元）位置敏感型検出器でも良い。一次元位置敏感型検出器は、例えば、ニュージャージー州ブリッジウォーターのハママツ社から入手可能である。
【００３２】
他の数々の線形検出器も使用可能である。例えば、代替実施例では、それぞれビーム１２４軸を中心に放射状に拡がり４５度の間隔を置いた８つの線形検出器を用いても良い。放射状に拡がる線形検出器を用いると、変形ビーム形状は円形でも矩形リング状でもよく、連続していても分割されていても良い。しかし、ＤＯＥ２３０は光センサアレイ１２６を相補する他の幾何学形状を生じても良いことも分かるであろう。
【００３３】
引き続き図１２を参照すると、センサアレイ１２６からの出力は、検出ビーム位置と目標ビーム位置の如何なる偏差のｘ及びｙ方向成分も計算するためにセンサ電子回路１２８に送られる。ｘ及びｙ方向に関するエラー信号は、光学要素１５６を移動させて検出ビーム位置エラーを補償するようにサーボアクチュエータ１３２を順次制御するコントローラ１３０に送られる。
【００３４】
透過ビーム部分１２２は１つ以上のビーム整形器２３４によって整形され、加工あるいは照明対象などに送出されても良い。ビーム整形光学系は、例えば、ガウス・フラットトップ変換光学系などでも良い。
【００３５】
ここで図１３を参照すると、図１２の実施例と同様な代表的実施例が示されている。この実施例では、回折型光学素子２３０が４つの離散型照明フィールド又はセグメント２４０を生じる。レーザービーム１１０はレーザー源１３４によってビームドリフト補償光学系１５６に送出される。ビームドリフト補償光学系１５６は、運動プレート１５９に搭載された光学プレートでも、あるいは、本明細書で既に詳述のような回折型あるいは反射型光学ウェッジシステムでも良い。
【００３６】
レーザービーム１１０はビームスプリッタ１２０に進む。ビームスプリッタ１２０は、入射ビーム１１０の一部１２２を透過し、一部１２４を回折型光学要素（ＤＯＥ）２３０へ反射する。また、単一のＤＯＥが図示されているが、複数の回折型光学要素からなるＤＯＥシステムも考えられる。ＤＯＥ２３０から出力された変形されたレーザービーム２３２が送られ、位置検出光センサあるいは光イメージャ２３６に位置決めされる。
【００３７】
位置センサ１２６は、それぞれビーム１２４に対して放射状に拡がり９０度ずつ間隔をあけた４つの線形位置敏感型検出器２３６を有する。ＤＯＥ２３０はビーム部分１２４を変形して４つの離散照明セグメント２４０を生じる。あるいは、ビームセグメント２４０が連続した矩形リングの辺であっても良い。更に別の代替実施例では、セグメント２４０は、連続した円形リング（図１４参照）、あるいはそれぞれ対応する線形検出器２３６の１つと交差する分割円弧（図示せず）に置き換え可能である。
【００３８】
追加線形検出器を使用する代替実施例では、対応する追加セグメント又は多角形の辺を生じるＤＯＥも使用できる。例えば、放射状に拡がり等間隔を置いた８つのセンサを使用する場合、連続した円形又は八角形リングを生じるＤＯＥが使用される。あるいは、８つのセグメント又は円弧を生じるＤＯＥも同様に使用可能である。
【００３９】
稼働中、位置検出電子回路１２８は、水平に整列させた１対の線形検出器２３６上のセグメント２４０の位置を比較してｘ方向のビーム位置オフセットを生成し、垂直に整列させた１対の線形検出器２３６上のセグメント２４０の位置を比較してｙ方向のビーム位置オフセットを生成する。これらのｘ及びｙ位置オフセットは、光学要素１５６を動作させて検出ビーム位置エラーを補償するようにサーボアクチュエータ１３２を順次制御するモータ制御１３０に出力される。
【００４０】
ＤＯＥ２３０は、ＤＯＥ２３０からの選択距離（Ｐｓ）に任意サイズの照明形状あるいはパターンを生じるように構成しても良い。この場合、距離Ｐｓが大きくなればなるほど感度は増加することになる。
【００４１】
ここで図１４を参照すると、ホログラフィックあるいは回折アパーチャを有し逆反射された整形済みビームを出力する回折型光学素子２３１を使用することで、ビームの一部を位置センサに向けるためのビームスプリッタを必要としなくしている。
【００４２】
レーザービーム１１０はレーザー源１３４によってビームドリフト補償光学系１５６に送出される。ビームドリフト補償光学系１５６は、上述のような光学プレートあるいは光学ウェッジシステムであって良い。ビーム１１０は、ビーム１１０を中心に配置された複数の線形センサ２３６からなる光センサアレイ１２６に開けられた開口部２５０を通る。線形センサ２３６は、例えば、センサ２３６用の駆動電子回路を担持し、貫通した中央開口２５０を有する回路基板あるいは基板２３５に搭載される。ビーム１１０は、開口通過ビーム部分１２３と逆反射ビーム部分２３３を出力するＤＯＥ２３１に送られる。開口通過部分１２３は、照明や加工などのために目標物あるいは領域上に送られて良い。あるいは、図１５〜１８に示すように、ＤＯＥ２３１は２つ以上の回折型光学要素を組み込んだ複合回折型光学システムの一部であっても良い。この図示された実施例では、複合ビーム整形システムは、フラットトップビーム又は別の所望の形状あるいは強度断面を有するビームなどの所望の出力ビーム１２５を生成するために入力ＤＯＥ２３１と出力ＤＯＥ２３４とを有する。入力ＤＯＥ２３１は、はみ出したレーザービームを反射する逆反射型ビームリング整形器からなる外リング部２５２と開口通過ビーム部分１２３を整形する内ビーム整形器部２５４とを有する。
【００４３】
引き続き図１４を参照すると、ＤＯＥ２３１によって出力された逆反射部分２３３は整形済み照明フィールド２４２を有する。整形済み照明フィールド２４２は、図示の実施例では円形リングである。あるいは、逆反射部分２３３は、上述のように、矩形リング、線分、円弧区分などであっても良い。
【００４４】
位置センサ１２６は、それぞれビーム１１０に対して放射状に拡がり９０度の間隔を置いた４つの線形光センサ又はセンサアレイ２３６を有する。代替実施例では、他の数々の線形検出器も使用可能である。レーザー中心線が位置を変えると、逆反射ビーム部分２３２が同様に変位する。各アレイ２４０に沿った照明リングの位置を検出監視する。如何なるビーム位置ずれのｘ及びｙ成分も位置検出電子回路１２８によって計算される。訂正信号は、光学素子１５６を移動させて検出ビーム位置エラーを補償するようにサーボアクチュエータ１３２を順次制御するモータコントローラ１３０に出力される。あるいは、ここで説明したような他のビーム移動光学系を用いても良い。
【００４５】
ＤＯＥ２３１は、ＤＯＥ２３１からの選択距離に任意サイズの照明形状あるいはパターンを生じるように構成しても良い。この場合、ＤＯＥ２３１と位置センサアレイ１２６の距離が大きくなればなるほど感度は増加することになる。
【００４６】
代替実施例（図示せず）では、開口逆反射型ビーム整形器２３１を透過型ビーム整形器で置き換えても良い。この場合、整形済みリング状出力部分は中心部分と同軸に、且つ、入射ビームの進行方向に進む。このような実施例では、位置センサアレイ１２６は開口ビーム整形器の下流に配置される。
【００４７】
本開発の更なる様態では、ある種のレーザーに対しては、レーザーの熱状態の関数として可成り反復可能あるいは予測可能な形でビームドリフトが発生することが分かった。ここで図１９を参照すると、位置検出光センサ１２６と１つ以上の熱センサ２６２に基づいて補償光学系１５６を調整するためのコントローラ２６０が示されている。補償光学系１５６は、ここで説明済みのジンバル平行プレート光学系や調整可能ウェッジシステムや反射型光学系を含む、ここで説明済みの光学補償器ならどれでも良い。
【００４８】
１つ以上の熱センサ２６２は、レーザーの熱状態を監視するために設けられる。熱センサは、限定するものではないが、ポンプキャビティ、レーザー材料、高調波発生結晶、レーザーハウジング、周囲温度などを含む、レーザーの１つ以上の部品を監視するように設けても良い。センサ２６２によって監視される熱状態同士の関係は、予め決定しておいて、ルックアップテーブル２６６や他の電子記憶装置に記憶しておいて良い。あるいは、監視温度とビーム位置の関係は、記憶された等式の形で実現しても良い。
【００４９】
熱センサ電子回路２６４は、ルックアップテーブル又は他の記憶装置２６６に従って検出熱状態に基づいて推定ビームドリフトを計算し、熱状態による推定ビームドリフトを補償するように補償光学系１５６を調整するコントローラ１３０に送る信号を生成する。光センサ１２６と光検出電子回路１２８は同様に実際のビーム位置を監視して、ビームを目標位置に維持するように補償光学系１５６を調整する。検出した実際のビーム位置は、ルックアップテーブル２６６に定着あるいは更新するために検出熱状態と関連付けて用いても良い。概念を単純化するために機能ブロックとして示しているが、光センサ処理電子回路１２８及び熱センサ処理電子回路２６４は共通のハードウェアで実現できることは分かるはずである。
【００５０】
ここで図２０を参照すると、入射ビームの加熱効果を検出するために象限熱電対センサアレイ２７０を用いるビーム安定化システムの更なる実施例が示されている。熱電対アレイ２７０は、例えば、センサ駆動電子回路を追加的に担持可能な回路基板２７２に搭載された４つの熱電対センサ象限２７１ａ〜ｄを有する。レーザービーム１１０は、可動ビームドリフト補償光学系１５６に送出される。可動ビームドリフト補償光学系１５６は、上述のような光学プレート又は光学ウェッジシステムであっても良い。図示された実施例では、上述のように運動プレートにジンバル支持又は搭載可能なバルク円筒（平行プレート）光学素子が示されている。あるいは、図３〜５を参照して上述したような屈折型ウェッジシステムや図２１に示すような反射型ウェッジシステムを用いても良い。
【００５１】
レーザービーム１１０はその後、入射ビーム１１０の一部（好適には大部分）１２２を透過し一部１２４を熱電対センサアレイ２７０に反射する折り畳み式ビームスプリッタや回折型光学サンプラーなどのビームスプリッタ１２０に進む。熱電対センサアレイ２７０は、好適には、周囲温度に対して補償される。均一強度のビームを出力し、ビームドリフトの誤った検出に繋がりがちなビーム出力分布における如何なるホットスポットも排除するために、好適には、ビーム１２４は任意のＤＯＥ拡散器２７８に送られる。好適には、拡散器２７８の出力は任意の屈折レンズ２７６に送信される。屈折レンズ２７６は、例えば、長い作業距離を持つフィールドレンズや集光レンズである。分割部分１２４は一般にビーム１１０の相対的に小さな部分であるので、任意の屈折レンズは好都合にビームを集光して、ビーム強度や出力濃度を熱電対アレイの感度範囲内にし、及び／又は、動応答を改善して熱電対センサアレイ２７０のノイズ効果を低減するように出力濃度を増加させる。
【００５２】
ビーム部分１２４は回折型又は屈折型アキシコン２７４の頂点に送出される。図２０の実施例では正四角錐アキシコンが描かれているが、円錐アキシコン（円形リングの照明を生じる）や他の幾何学形状を持つアキシコンを含む、他のタイプのアキシコンも考えられる。ビーム１２４のうち、面２７５ａ、２７５ｂ、２７５ｃ及び２７５ｄの１つに入射した部分は屈折してそれぞれ象限センサアレイ２７０の筋向かい象限２７１ａ、２７１ｂ、２７１ｃ及び２７１ｄに衝突する。アキシコン２７４は、ビーム１１０が目標位置にある場合には、ビーム部分１２４がアキシコン２７４の頂点に向けられ、衝突した光、引いては各熱電対センサ象限の電圧出力がほぼ同一となるように位置決めされる。ビームがこのような目標位置経路からドリフトすると、分割ビーム部分１２４は最早アキシコン２７４の頂点に位置調節されなくなる。センサ電子回路１２８はセンサ象限２７１ａ〜ｄの出力同士を比較してビーム位置オフセットを決定する。ビーム位置オフセットは、光学要素１５６を移動させて検出ビーム位置エラーを補償するようにサーボアクチュエータを制御するモータ制御１３０に出力される
本開発はここでは主として受動的な屈折型ビーム補償光学系を参照して説明されるが、受動的な反射型ビーム補償光学系も使用可能であることは分かるであろう。本発明に関して反射型光学系を使用すれば、特に高出力レーザと共に、ガラス、水晶、セレン化亜鉛、ゲルマニウムなどからなる透過型光学系を使用することに伴う問題が都合良く回避される。これらの問題には、ビーム歪み、光学系の劣化、及び、透過型光学系の高コストが含まれる。
【００５３】
ここで図２１及び２２を参照すると、図２０の実施例と同様の一実施例が示されている。ただし、本実施例では、反射型補償光学系が使用される。入射レーザービーム１１０は、鏡面２８２を有する第１ウェッジ２８０に向けられる。ウェッジ２８０は軸２８４を中心に回転可能である。図２２に最適図示されるように、反射面２８２は軸２８４に対して傾斜している。また、鏡面２８８を有する第２ウェッジ２８６は、鏡面２８２及び２８８が光学的に連絡するように配置される。ウェッジ２８６は軸２９０を中心に回転可能であり、面２８８は軸２９０に対して傾斜している。可動ウェッジの反射面はそれぞれの回転軸に対して傾斜しているので、ウェッジが回転すると、入射ビームに対する各反射面の角度が変化して、ビーム経路の位置を変えることになる。
【００５４】
稼働中、レーザービーム１１０は第１鏡面２８２上に向けられ、第２鏡面２８８に向けて反射される。その後ビーム１１０はビームスプリッタ、ＤＯＥサンプラなど１２０に向けて反射される。ビームの第１部分１２２は目標物又は処理上に送られる、あるいは、届けられる。ビーム１１０の第２部分１２４は位置センサ及び関連光学系に向けられる。図示した実施例では、位置センサは上述のような熱電対アレイであり、ビーム部分１２４のためのセンサ光学系は、図２０を参照して上述した任意のＤＯＥ拡散器２７８，任意の屈折レンズ２７６及びアキシコン２７４を有する。しかし、ここで説明したような他の感光型検出器構成及び関連光学系を代わりに使用できることは分かるであろう。
【００５５】
センサ電子回路１２８はセンサ象限２７１ａ〜ｄの出力同士を比較してビーム位置オフセットを決定する。ビーム位置オフセットは、第１及び第２ウェッジ２８０及び２８６を各θ１及びθ２だけ回転して如何なるビームドリフトも補償してビーム経路を目標位置に移動させるモータ制御１３０に出力される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の様相に応じたビームずれ補償器装置の概略図である。
【図２】本発明の更なる様相に応じたビームずれ補償器装置の図である。
【図３】本発明による３要素ウェッジシステムを示す図である。
【図４】本発明による４要素ウェッジシステムを示す図である。
【図５】本発明の代替実施例による２要素ウェッジシステムを示す図である。
【図６】単一の平行平板を用いたビームずれ補償器を示す図である。
【図７】４象限分割光受信器を用いた本発明と共に使用するのに適当なビーム位置調節システムを示す図である。
【図８】４つの鏡面を持つ正四角錐と４つの整列させた光センサとを用いた本発明と共に使用するのに適当なビーム位置調節システムを示す図である。
【図９】図８における線９−９に沿って見た場合のビーム位置調節システムの側面図である。
【図１０】コンピュータ主導型情報処理システムと連係して光撮像システムを用いた本発明と共に使用するのに適当な更に別のビーム位置調節システムを示す図である。
【図１１】本発明による方法を説明するフローチャートである。
【図１２】ビームスプリッタと、ビーム位置センサに送出されたビームの一部を整形する回折型光学素子とを使用する本発明の更なる実施例を示す図である。
【図１３】ビームスプリッタと、ビーム位置センサに送出されたビームの一部を整形する回折型光学素子とを使用する本発明の更なる実施例を示す図である。
【図１４】入射ビームと同軸の位置センサに整形済みビーム部分を反射するために回折型光学素子を用いた別の実施例を示す図である。
【図１５】入射ビームと同軸の位置センサに整形済みビーム部分を反射するために回折型光学素子を用いた別の実施例を示す図である。
【図１６】入射ビームと同軸の位置センサに整形済みビーム部分を反射するために回折型光学素子を用いた別の実施例を示す図である。
【図１７】入射ビームと同軸の位置センサに整形済みビーム部分を反射するために回折型光学素子を用いた別の実施例を示す図である。
【図１８】入射ビームと同軸の位置センサに整形済みビーム部分を反射するために回折型光学素子を用いた別の実施例を示す図である。
【図１９】レーザー源の熱状態を監視し、検出熱状態と、熱状態と推定又は予想ビームドリフトとを連関させて予め記憶させた熱マップとに基づいてビーム位置を補正するように補償光学系を調整する本発明の更なる実施例を示す図である。
【図２０】平板ビーム操作用光学系と熱電対象限センサとを使用した本発明の別の実施例を示す図である。
【図２１】一対の反射型回転ウェッジを利用した本発明の更に別の実施例を示す図である。
【図２２】図２１に示す回転ウェッジの立面図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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