(57)【要約】本発明は、少なくとも１つの照射源（５）から照射されたレーザビームに（６）よってワーク面（２）における処理領域（１）内で熱処理を行うための装置及び方法に関する。少なくとも１つの照射源（５）とワーク面（２）の処理領域（１）との間にレーザビーム（６）のビーム経路が配置されている。少なくとも１つのエレメント（１０，１１，１２）が設けられており、このエレメントにより、処理領域（１）内においてレーザビーム（６）の強度が局所的に確定された手法で修正される。これに加えて、あるいは代替例では、少なくとも１つのレーザビーム（６）の強度は、局所的に確定された手法で、複数の照射源（５）の確定された作動により処理領域（１）内において修正可能である。これにより、ワーク面（２）に当たるレーザビーム（６）の局所的に定められた強度分布が処理領域（１）において実現する。
2019504770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの照射源（５）から照射されたレーザビーム（６）によりワーク面（２）における処理領域（１）内で熱処理を行うための装置であって、
前記少なくとも１つの照射源（５）と前記ワーク面（２）における前記処理領域（１）との間で前記レーザビーム（６）のビーム経路に、少なくとも１つのエレメント（１０，１１，１２）が配置され、
前記ワーク面（２）に当たる前記レーザビーム（６）の局所的に定められた強度分布が前記処理領域（１）内で実現するように、前記レーザビーム（６）の強度は、局所的に確定された手法で、前記エレメントにより前記処理領域（１）内において修正可能であり、かつ／あるいは、少なくとも１つのレーザビーム（６）の強度は、局所的に確定された手法で、複数の照射源（５）の確定された作動により前記処理領域（１）内において修正可能である、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記複数の照射源（５）により照射された複数のレーザビーム（６）は、別々のレーザビーム（６）として前記処理領域（１）に導かれる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の照射源（５）及び／又は複数のレーザビーム（６）はリング状に配置される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記複数の照射源（５）及び／又は前記複数のレーザビーム（６）は、少なくとも２つのリングからなるリング状に配置され、前記リングは好ましくは同心円である、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記複数のレーザビーム（６）のうち少なくとも１つのレーザビームは、他のレーザビーム（６）の焦点距離と異なる焦点距離を有して、前記処理領域（１）上／内に導かれる、ことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記複数のレーザビーム（６）のうち少なくとも１つのレーザビームの焦点距離は、屈折又は回折光学エレメント（１３）により影響を受ける、ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
各々のレーザビームを照射する前記照射源（５）に割り当てられた屈折又は回折光学エレメントにより、前記複数のレーザビーム（６）の各々の焦点距離が影響を受ける、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記複数のレーザビーム（６）のうち少なくとも１つのレーザビームは、他のレーザビーム（６）の出力と異なる出力で前記処理領域（１）に導かれる、ことを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記複数のレーザビーム（６）のうち少なくとも１つのレーザビームは、他のレーザビーム（６）のビーム断面と形状が異なるビーム断面を有している、ことを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記ビーム断面の形状は、光学軸に対して９０°から外れた所定の角度で配設された回折又は屈折光学エレメント（１３）により及び／又はストップにより影響を受ける、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記回折又は屈折光学エレメント（１３）は、電気機械作動エレメントにより移動可能である、ことを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
複数の照射源（５）は、光ガイドファイバ（１８）をそれぞれ有し、
少なくとも２つの光ガイドファイバ（１８）は、好ましくはファイババンドルを形成するように結合され、前記光ガイドファイバは、特に好ましくは互いに非常に近接して配置され前記ファイババンドルにコリメーション光学ユニットが用いられる、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記複数の照射源（５）は、各々の照射源（５）に割り当てられた調節可能な電気抵抗器により、及び／又は、各々の照射源（５）に割り当てられた電気又は電子バイパス回路により、互いに独立して作動可能であり、かつ／あるいは、
各々の照射源（５）は、制御可能又は調節可能な電子電源により個々に作動可能であり、かつ個々に停止可能である、ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の照射源（５）及び／又は複数のレーザビーム（６）は奇数個設けられている、ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の照射源（５）はそれぞれレーザビーム（６）を照射し、少なくとも１つのレーザビーム（６）の偏光は他のレーザビームの偏光と異なっている、ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
複数の照射源（５）を用いるとき、互いに対向して配置された複数の照射源（５）は、異なる波長のレーザビーム（６）を照射する、ことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
前記複数の照射源のうち少なくとも１つの照射源（５）は、各々の照射源により照射された前記レーザビーム（６）の波長だけを透過する波長フィルタを有する、ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記複数の照射源（５）のうち少なくとも１つの照射源は光学ダイオードを有する、ことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記光学ダイオードは、偏光フィルタ（２４）及び／又は偏光ビームスプリッタ及び偏光されたレーザビーム（６）のための円形偏光子（２５）、あるいは偏光フィルタ（２４）及び／又は円形に偏光されたレーザビーム（６）を線形に偏光された要素に分割するための偏光ビームスプリッタ及びファラデー回転子、並びに線形に偏光された要素を統合するための偏光ビームスプリッタ及び／又は偏光フィルタ（２４）を有する、ことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記処理領域（１）上／内に付加的な材料（３）を供給する装置（４）を備え、
前記レーザビーム／複数のレーザビーム（６）により照射されない自由領域（７）が前記処理領域（１）に生じるように、照射された少なくとも１つのレーザビーム（６）が前記処理領域（１）上／内に導かれ、
前記付加的な材料（３）は、好ましくは、前記自由領域（７）に供給される、ことを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記複数の照射源（５）及び／又は前記複数のレーザビーム（６）は、前記付加的な材料（３）を供給する装置（４）の周囲にリング状に配置される、ことを特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
複数の照射源（５）を備え、
前記複数のレーザビーム（６）は交差領域において交差し、前記付加的な材料（３）は、この交差領域を通して案内される、ことを特徴とする請求項２０又は２１に記載の装置。
【請求項２３】
リング状の照射領域を形成するように少なくとも１つのレーザビームのビーム経路に少なくとも１つのアキシコン（８，９）が配置され、
前記付加的な材料（３）を供給する装置（４）は、好ましくは、前記レーザビーム（６）により照射されない前記リング状の照射領域の前記自由領域（７）に配置される、ことを特徴とする請求項２０〜２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
前記エレメント（１０，１１，１２）は、偏光子、異なる偏光軸を有する偏光子対、カラーフィルタ、ストップ、照射トラップ又はシャッタである、ことを特徴とする請求項１〜２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記照射源（５）は、ダイオードレーザであり、好ましくはダイオードレーザスタック、ダイオードレーザバー及び／又は単一のエミッタレーザである、ことを特徴とする請求項１〜２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
前記照射源（５）又は前記複数の照射源（５）及び／又は前記少なくとも１つのエレメント（１０，１１，１２）は、ハウジング（１７）内に配置されている、ことを特徴とする請求項１〜２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
ワーク面（２）における処理領域内（１）で熱処理を行うための方法であって、
前記処理領域（１）において局所的に確定された手法で少なくとも１つの照射源（５）と前記ワーク面（２）における前記処理領域（１）との間に配置されたエレメント（１０，１１，１２）により、前記少なくとも１つの照射源（５）によって照射されたレーザビーム（６）の強度を修正し、
かつ／あるいは、
少なくとも１つのレーザビーム（６）の強度が局所的に確定された手法により前記処理領域（１）内において修正可能であり、前記ワーク面（２）に当たる前記レーザビーム（６）の局所的に定められた強度分布が前記処理領域（１）内で実現するように、複数の照射源（５）を作動させる、ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
複数の照射源（５）により照射された複数のレーザビーム（６）は、別々のレーザビーム（６）として前記処理領域（１）に導かれ、
前記複数のレーザビーム（６）のうち少なくとも１つのレーザビームは、他のレーザビーム（６）の焦点距離と異なる焦点距離を有し、
前記焦点距離は、前記少なくとも１つのレーザビーム（６）のビーム経路に配置され当該ビーム経路に沿って移動可能な屈折又は回折光学エレメント（１３）により設定され、かつ／あるいは、
前記少なくとも１つのレーザビーム（６）のビーム断面は、光学軸及び／又はストップに対して９０°から外れた所定の角度で配置された回折又は屈折光学エレメント（１３）により他のレーザビーム（６）のビーム断面と形状が異なっている、ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数の照射源（５）により照射された前記複数のレーザビーム（６）のうち少なくとも１つのレーザビームは、時間の経過とともに出力が変化し、
複数のレーザビームは、好ましくは、連続的に又は同時に停止するか、あるいは出力が変化する、ことを特徴とする請求項２７又は２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記処理領域（１）の温度は、温度測定システム（１６）によりモニタされる、ことを特徴とする請求項２７〜２９のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの照射源から照射されたレーザビームによってワーク面における処理領域で熱処理を行うための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ照射は、例えば、溶接、切断又はコーティングなど、ワークを処理するために用いられる。レーザ照射により導入されるエネルギーにより、所望のように材料を変化させることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、多くの方法では、強度、特に局所的な強度分布のためレーザ照射を外部から調節することができるが、その程度が不十分であるという欠点があった。通常、強度分布は焦点内のガウス分布に対応している。
【０００４】
したがって、本発明はワークの熱処理の間に、レーザビームの強度に定められた局所的な影響を及ぼす装置及び方法の改善を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、前記目的は、請求項１に記載の装置及び請求項２７に記載の方法によって実現する。有利な構成及び改良形態を従属の請求項に記載する。
【０００６】
少なくとも１つの照射源から照射されたレーザビームによりワーク面における処理領域内において熱処理を行うための装置は、レーザビームのビーム経路に少なくとも１つのエレメントを有している。前記エレメントは、ワーク面上の処理領域と少なくとも１つの照射源との間に配設されている。処理領域におけるレーザビームの強度は、少なくとも１つのエレメントにより局所的に確定された手法で処理領域内において修正される。これに加えて、あるいは代替例では、少なくとも１つのレーザビームの強度は、複数の照射源の確定された作動により局所的に確定された手法で処理領域内において修正される。したがって、ワーク面に当たるレーザビームの局所的に定められた強度分布を処理領域において実現することができる。
【０００７】
ワーク面において得られる局所的に定められた強度分布は、ワーク面又はワークにおける温度分布に影響を及ぼす。したがって、目標とする所望の表面処理を制御することができる。ビーム経路における一つ又は複数のレーザビームの強度を修正すること、又は、ワーク面において実現可能な強度を照射源の作動によって適切に適合させることにより、装置に関する費用をほとんど捻出することなくかつ効率的に表面処理を実行することができる。原理上、１つ又は好ましくは２つ又は２つ以上のレーザビームの強度は、外側又は外部から影響を受ける。ワーク面は所望とする空間分布で前記強度によって影響を受ける。ここで、処理領域とは、レーザビームが接触しかつ、好ましくは同時に少なくとも２つのレーザビームにより処理される領域を意味すると理解されたい。強度分布は、処理領域において均一又は不均一であってもよいし、対称又は非対称に設定してもよい。
【０００８】
複数の照射源により照射されたレーザビームは個々のレーザビームとして処理領域上に導かれ、これにより、所望の処理プロフィールを形成する局所的に定められた強度分布が処理領域だけにおいて実現する。したがって、対応する数の照射源又は単一の照射源により照射された少なくとも１つのレーザビームの対応する区画により、通常、処理領域において、少なくとも２つの、好ましくは少なくとも３つの、特に好ましくは少なくとも６つの焦点を得ることができる。空間分布はレーザビームの局所的に定められた強度分布を反映している。
【０００９】
好ましくは、可能な限り均一な照射場を処理領域に生じさせるため、複数の照射源及び／又はレーザビームはリング状に配置される。ここで、リング状の配置とは、照射源及び／又はレーザビームの中心がねじれ（Ｋｎｉｃｋｅｎ）のない閉じた線によって接続されている任意の配置を意味すると理解されたい。このため、楕円形、特に円形の配置が可能である。
【００１０】
特に好ましくは、さらに柔軟性を向上させるため、少なくとも２つのリングに複数の照射源及び／又はレーザビームが配置される。リングは、通常、同心円状に配置されており、共通の中心を有している。各々のリングに奇数個又は偶数個の照射源又はレーザビームが配置される。１つの照射源への逆反射を回避するため、照射源は、平均伝搬軸を中心として不規則に、特に対の関係において異なる角度で互いにオフセットして配置されてもよい。
【００１１】
複数のレーザビームは、共通の光学ユニット、つまり、ビームガイド光学エレメント及び／又はビーム形成光学エレメントを介して処理領域に導かれる。しかし、少なくとも１つのレーザビームについて、他のレーザビームと異なる専用の光学ユニットを設けてもよい。各々の照射源は、ビームガイド光学エレメント及び／又はビーム形成光学エレメントを有していることが好ましい。光学エレメントは互いに独立して調節可能である。これにより、各々の光学エレメントは、他のレーザビームから独立させて各々のレーザビームの特性に影響を与えることができる。
【００１２】
通常、複数の照射源は、それぞれ照射されたレーザビームの強度を修正するように、目標とする作動によって同時にかつ互いに独立して作動可能である。照射源を個々に作動させることにより、処理の選択の幅が広がる。前記複数の照射源の作動を時間の経過とともに変更してもよく、これにより、時間の経過とともに異なる強度分布を処理領域に生じさせることができる。したがって、例えば、進相軸の方向に隣接して又は前進運動方向の後方で強度が上昇するように、前進運動方向の前方における上昇した強度が修正される。また、処理領域における強度が上昇した領域の円形又は楕円の運動が実現する。
【００１３】
ワーク面における強度分布の付加的な調整を可能とするため、少なくとも１つのレーザビームは、他のレーザビームの焦点距離と異なる焦点距離を有して、処理領域上又は処理領域内に導かれる。
【００１４】
さらに、焦点距離を容易に設定することができるように、屈折又は回折光学エレメントを用いて１つのレーザビームの焦点距離に影響を与えるようにしてもよい。例えば、前記光学エレメントは、マイクロ構造が光学格子を形成するガラスキャリア又はレンズである。好ましくは、各々のレーザビームの焦点距離は、各々のレーザビームを照射する照射源に割り当てられる屈折又は回折光学エレメントによって影響を受ける。
【００１５】
これに加えて、あるいは代替例では、少なくとも１つのレーザビームが、他のレーザビームの出力と異なる所定の出力で処理領域に導かれる。したがって、レーザ照射源における出力を設定することにより、ワーク面における強度分布に影響を及ぼすことができる。
【００１６】
特に処理領域において焦点が重なる場合に、局所的に定められた強度分布を生じさせるため、少なくとも１つのレーザビームは、他のレーザビームと異なるビーム断面を有する。
【００１７】
これは、通常、光軸に対して９０°から外れた所定の角度で（換言すると、ビーム経路に対して傾斜して）配置された回折又は屈折光学エレメントにより、及び／又は、少なくとも１つのレーザビームの形状、特にビーム断面に影を生じさせるストップにより実現する。このため、特に回折光学エレメント（ＤＯＥ）を用いてもよい。この回折光学エレメントは、ビーム経路における光軸に対して任意の角度、好ましくは９０°をなすように配置される。
【００１８】
電気機械作動エレメント、好ましくは、少なくとも１つの回折又は屈折光学エレメントを作動させるモータ又はアクチュエータを配設してもよい。好ましくは、前記の動きは回転運動、つまり回転、傾斜又は傾きを含む。これに加えて、あるいは代替例では、少なくとも１つの回折又は屈折光学エレメントが３つの並進自由度及び３つの回転自由度で移動するように電気機械作動エレメントによって少なくとも１つの線形運動が生じる。これに加えて、あるいは代替例では、電気機械作動エレメントは、回折又は屈折光学エレメントに対して照射源自体を移動させることができる。
【００１９】
ワーク面に衝突するレーザビーム又は衝突するレーザビームの局所的に定められた強度分布は、通常、リング状の強度分布である。衝突するレーザビームの局所的に定められた強度分布は、好ましくは、照射源と処理領域との間における個々のレーザビームの平均伝播方向に対するリング状のレーザビームの配置により実現される。
【００２０】
また、レーザビームが照射源から照射されるため、光ファイバの出力源は照射源であると理解されたい。
【００２１】
通常、複数の照射源は、光ガイドファイバをそれぞれ有しているが、少なくとも１つの照射源が光ガイドファイバを有していてもよい。すなわち、光ガイドファイバが複数の照射源にそれぞれ割り当てられるか、あるいは、光ガイドファイバが１つの照射源に割り当てられる。少なくとも２つの光ガイドファイバを組み合せてファイババンドルを形成することが好ましい。ファイババンドルにおいて、光ガイドファイバは、特に好ましくは互いに非常に密に配置されているためファイババンドルにコリメーション光学ユニットを用いることができる。単一のコリメーション光学ユニットにより設計を簡略化することができる。例えば、全てのファイバに共通した単一のコリメーション光学ユニットを用いてもよい。さらに、光ガイドファイバを用いることにより、より柔軟にレーザを案内することができる。付加的な照射源、例えばファイババンドルに付与された付加的なレーザモジュール又はコリメーション光学ユニットを介して案内された付加的なレーザビームにより、処理領域に適用するレーザ照射の出力を容易に増加させることができる。同様に、光ガイドファイバを有する１つの照射源又は複数の照射源を設けてもよく、また光ガイドファイバを有していない照射源をさらに設け、作動させてもよい。
【００２２】
複数の光ガイドファイバを用いる場合であって、例えば、リング状の光ガイドファイバ出力の位置あるいは光学エレメントによるレーザ照射への影響によってワーク面にリング状の強度分布が実現するように複数の光ガイドファイバが配置されている場合、特に、照射源自体は任意の方向を有していてもよい。
【００２３】
各々の照射源に割り当てられ、上流に位置するか又は並列に接続された調整可能な又は制御可能な電気抵抗器により、複数の照射源は独立して作動可能である。あるいは、複数の照射源は、既定の電流又は電圧で個々に作動可能である。さらに、各々の照射源は、制御可能な又は調整可能な電流源により個々に操作可能でありかつ個々に動作可能である。また、複数の照射源は、各々の照射源に割り当てられた電気又は電子バイパス回路により互いに独立して作動可能である。このため、照射される各々のレーザビームの強度を所望のように迅速に設定することができる。複数の照射源を組み合わせてエミッタ群を形成する場合、このエミッタ群は調節可能な電気抵抗器及び電気抵抗器からの電流により調節可能である。
【００２４】
１つの照射源への直接的な逆反射又は照射源に対するダメージを回避するため、複数の照射源又はレーザビームを用いる場合、通常、奇数個の照射源及び／又はレーザビームが用いられる。これに加えて、あるいは代替例では、照射源及び／又はレーザビームを非対称に配置してもよい。
【００２５】
レーザビームをそれぞれ照射する複数の照射源を用いてもよい。少なくとも１つのレーザビームの偏光は、通常、他のレーザビームの偏光と異なっている。特に好ましくは、レーザビームの偏光は、各々の場合、対の関係で異なっている。
【００２６】
これに加えて又は代替例では、互いのダメージのリスクを低減させ、異なるタイプの処理を容易にするため、複数の照射源を用いる場合、互いに対向して配置された照射源は、異なる波長のレーザビームを照射する。
【００２７】
少なくとも１つの照射源は、各々の照射源により照射されたレーザビームの波長に対してのみ透過性（すなわち、他の波長に対して反射性）を持つ波長フィルタを有していてもよい。これにより、他の照射源からの迷光が侵入することを防止することができる。
【００２８】
散乱した照射又は逆反射によるダメージを回避するため、少なくとも１つの照射源は、通常、光学ダイオードを有する。線状に偏光された照射の場合、光学ダイオードは、通常、偏光フィルタ及び円形偏光子、例えばλ／４プレートから構成される。しかし、偏光フィルタの代わりに（又はこれに加えて）、偏光ビームスプリッタ、例えば偏光ビームスプリッタキューブを用いてもよい。
【００２９】
円形に偏光された照射の場合、光学ダイオードは、好ましくは、円形に偏光された照射を線状に偏光された要素に分割するための偏光ビームスプリッタ及び／又は偏光フィルタ及び／又はファラデー回転子、及び、線状に偏光された個々のビームを統合するための偏光ビームスプリッタ及び／又は偏光フィルタを有する。
【００３０】
照射源への逆反射を回避するため、波長フィルタ及び／又は光学ダイオードは、波長フィルタを有する各々の照射源の伝搬方向に対して傾斜していてもよい。波長フィルタ及び光学ダイオードに加えて又は代替例では、照射源を保護するための偏光フィルタを用いてもよい。
【００３１】
１つのレーザビーム又は複数のレーザビームが照射されない自由領域が処理領域内に生じるように、処理領域上又は処理領域内に付加的な材料を供給する装置を設け、処理領域上又は処理領域内に少なくとも１つのレーザビームを照射してもよい。この自由領域により、影を生じない材料の供給が促進される。好ましくは、付加的な材料は自由領域に直接供給される。その結果、強度を調節可能なレーザ照射及び付加的な材料により、ワークの同時処理が可能となる。
【００３２】
有利には、レーザ照射による付加的な材料の均一な衝突を可能とするため、付加的な材料を供給する装置の周囲に複数の照射源及び／又はレーザビームがリング状に配置される。好ましくは、照射源及び／又はレーザビームは、特に好ましくは同心円状の少なくとも２つのリングに沿って配置される。付加的な材料は、同心円状のリングの中心を通って案内されてもよい。
【００３３】
複数の照射源を用いる場合、照射源により照射された複数のレーザビームが交差部分の１つの領域又は交差部分の１つの点を横断するように照射源を配置してもよい。好ましくは、付加的な材料は交差部分の領域を通って案内される。これにより、付加的な材料は、交差部分の領域（例えば、処理領域に位置する）においてのみ加熱され、当該領域の上方及び下方の領域では加熱されない。
【００３４】
レーザビームのリング状の照射場を形成するため、点状のビームをリング状のビームに変換する少なくとも１つのアキシコン又は他の光学エレメントを少なくとも１つのレーザビームのビーム経路に配設してもよい。光学エレメントは、特別な円錐形に研削されたレンズ又はプリズム、円錐形のレンズ又は中空の円錐体としてもよい。また、光学エレメントは円環状面を有していてもよい。さらに、光学エレメントは、回折エレメント、屈折エレメントとして構成されてもよいし、回折エレメント及び屈折エレメントからなるハイブリッド構造としてもよい。ビーム形状を形成し、強度分布を適合させるため、前述の光学エレメント又はアキシコンを他のアキシコン、コリメーションレンズ、焦点レンズ又は他の光学エレメントと組み合わせてもよい。好ましくは、付加的な材料を供給する装置は、レーザビームにより照射されないリング状の照射場の自由領域に配置される。
【００３５】
レーザビームの強度に局所的に影響を及ぼすエレメントは、偏光子、異なる偏光軸を有する偏光子対、カラーフィルタ、ストップ、照射トラップ又はシャッタとしてもよい。また、前記の構成要素を組み合わせたものを一つ又は複数のレーザビームのビーム経路に配置してもよい。
【００３６】
照射源は、通常、ダイオードレーザ、ファイバレーザ、固体レーザ、エキシマレーザ、ＣＯ２レーザ又は他のガスレーザである。複数の照射源を用いる場合、タイプの異なるレーザを互いに組み合わせてもよい。好ましくは、少なくとも１つの照射源を連続波動作、準連続波動作又はパルス動作で動作させてもよい。レーザが所望の出力でかつコンパクトとなるため、照射源がダイオードレーザとして具備されることが好ましい。特に好ましくは、照射源は、ダイオードレーザスタック、ダイオードレーザバー又は単一の照射レーザとして設けられる。
【００３７】
好ましくは、照射源は、ワーク面において可能な限り高い強度を得るため、ファイバ結合を有することなく直接的にワーク面に照射するダイオードレーザ照射源である。
【００３８】
複数の個々の照射源が光軸を中心としてリング状に配置され、光軸に沿って自由空間が設けられるように、直接照射を行うダイオードレーザ照射源が構成される。自由空間は、付加的な材料又はガスを供給するために用いられ得る。これに加えて、あるいは代替例では、処理領域において表面処理を行う間に処理を監視する装置を自由空間に配置してもよい。
【００３９】
焦点レンズ又は少なくとも１つのミラーにより、１つのレーザビーム又は特に前述のレーザ照射源における複数のレーザビームの焦点を処理領域に合わせてもよい。このため、ミラーは部分的に透過性である。さらに、所望の強度分布を得るため、複数の部分的に透過性のミラーを連続的に配置してもよい。
【００４０】
個々の照射源及び／又は照射ビームは、通常、光軸の周囲における少なくとも２つの区域において配置される。この配置を規則的又は不規則的な角度比で繰り返してもよい。
【００４１】
さらに、前記区域は、ダイオードレーザの伝搬が遅い方向（「遅相軸」ともいう）が少なくとも２つの区域の間、好ましくは全ての区域の間で異なるように配置されている。ダイオードレーザ照射源がレーザロッド（「レーザスタック」ともいう）の形態で設けられていることが特に好ましい。通常、レーザロッドを形成する個々のダイオードレーザ照射源におけるダイオードレーザの伝搬が遅い方向は、レーザロッド全体におけるダイオードレーザの伝搬が遅い方向と平行をなすように位置している。レーザロッド自体は、１０個以下のダイオードレーザ照射源を有することが望ましい。
【００４２】
さらに、種々の区域において個々の照射源により照射されたレーザビームを波長多重化、偏光多重化又はビーム重合（空間多重化）により重ね合わせてもよい。
【００４３】
好ましくは、１つの照射源又は複数の照射源及び／又は少なくとも１つのエレメントはハウジング内に配置される。ハウジングを金属製としてもよいし、プラスチック製としてもよい。通常、１つのレーザビーム又は複数のレーザビームを照射するための構成要素又はレーザビームに影響を及ぼすための構成要素は全てハウジング内に配置される。
【００４４】
本発明に係る、ワーク面における処理領域内の熱処理方法では、少なくとも１つの照射源により照射されたレーザビームは、処理領域における局所的に確定された手法で、少なくとも１つの照射源とワーク面の処理領域との間に配置されたエレメントにより強度が修正される。これに加えてあるいは代替例では、少なくとも１つのレーザビームの強度が処理領域における局所的に確定された手法で修正されるように複数の照射源が作動され、これにより、ワーク面に当たるレーザビームの局所的に定められた強度分布が処理領域において実現する。
【００４５】
複数の照射源により照射された複数のレーザビームが個々のレーザビームとして処理領域上又は処理領域内に導かれる。少なくとも１つのレーザビームは、他のレーザビームの焦点距離と異なる焦点距離を有する。前記焦点距離は、このレーザビームのビーム経路に配置され、ビーム経路に沿って移動可能な屈折又は回折光学エレメントにより設定される。このように移動可能であることにより、処理領域における焦点距離及び出力密度を簡単かつ迅速に適応させることができる。
【００４６】
これに加えてあるいは代替例では、光軸及び／又はストップに対して９０°でない所定の角度を有して配置された回折又は屈折光学エレメントにより、少なくとも１つのレーザビームのビーム断面は、他のレーザビームのビーム断面と形状が異なっている。レーザビームのビーム断面形状を修正するため、回折又は屈折光学エレメントは、光軸に直交する回転軸を中心に回転することができる。
【００４７】
有利には、処理領域において異なる強度を実現するため、照射源により照射された少なくとも１つのレーザビームの出力を変化させることができる。好ましくは、複数のレーザビームは、連続してあるいは同時に各々の出力が変化するかあるいは停止する。
【００４８】
処理領域の温度は、温度測定システムによりモニタされる。温度測定システムは、好ましくは、光学赤外線センサ、高温測定用センサ及び／又はサーモグラフィセンサを含み、かつ／あるいは、イメージングサーモグラフィシステムとして具現化される。通常、１つのレーザビーム又は複数のレーザビームの強度は、温度測定システムの測定値に基づいてコントロールユニットにより調節される。この結果、処理領域において常に所望の温度プロフィールが実現される。
【００４９】
前記方法は、前述した装置により実行される。したがって、この装置は前記方法を実行するように構成されている。
【００５０】
前記方法及び装置は、付加的な製造、切断、溶接、はんだ付け、硬化、表面構造化、材料特性の修正及び／又はコーティングのために用いることができる。
【００５１】
本発明の例示的な実施例を図示し、図１〜２９に基づいて以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、熱処理のための装置の概略側面図である。
【図２】図２は、図１に対応した図であって、独立して作動可能な複数の照射源を示す図である。
【図３】図３は、図２に対応した図であって、ビーム経路において焦点距離を設定するためのエレメントを示す図である。
【図４】図４は、異なるビーム断面形状を有する２つのレーザビームを示す図である。
【図５】図５は、図３に対応した図であって、ビーム断面に影響を与える光学エレメントを示す図である。
【図６】図６は、図１に対応した図であって、付加的な材料を供給するための付加的な装置を備えた装置を示す図である。
【図７】図７は、レーザ照射源及び照射されたレーザビームの側面図である。
【図８】図８は、図４に対応した図であって、リング状に配置された照射源により照射された複数のレーザビームを示す図である。
【図９】図９は、図８に対応した図であって、マスクキングされたレーザビームを示す図である。
【図１０】図１０は、図９に対応した図であって、焦点面において重ねられたレーザビームを示す図である。
【図１１】図１１は、リング状に配置されたレーザ照射源の概略図である。
【図１２】図１２は、図７に対応した図であって、２つのアキシコンを示す図である。
【図１３】図１３は、図８に対応した図であって、２つのストップ及びレーザビームを示す図である。
【図１４】図１４は、図９に対応した図であって、図１３に示した構成により形成された照射場を示す図である。
【図１５】図１５は、図１０に対応した図であって、図１４に示した、焦点面におけるレーザビームを示す図である。
【図１６】図１６は、図７に対応した図であって、複数のファイバを示す図である。
【図１７】図１７は、図８に対応した図であって、リング状に配置されたレーザビームを示す図である。
【図１８】図１８は、図１７に対応した図であって、部分的にオーバラップしたレーザビームを示す図である。
【図１９】図１９は、図１８に対応した図であって、部分的にマスキングされたレーザビームを示す図である。
【図２０】図２０は、図１０に対応した図であって、焦点面において重ねられたレーザビームを示す図である。
【図２１】図２１は、図１に対応した図であって、ハウジング及び温度測定システムを有する装置を示す概略側面図である。
【図２２】図２２は、図１に対応した図であって、照射されたレーザのビーム経路に単一のレンズを有する照射源を示す概略側面図である。
【図２３】図２３は、レーザヘッドを有する産業ロボットを示す概略図である。
【図２４】図２４は、共通のコリメーション光学ユニットを有するファイババンドルを示す概略図である。
【図２５】図２５は、異なる波長を有する照射源を示す概略図である。
【図２６】図２６は、異なる偏光でレーザを照射する照射源を示す概略図である。
【図２７】図２７は、不均等に配置された照射源及び／又はレーザビームを示す平面図である。
【図２８】図２８は、図２７に対応した図であって、複数の非同心円として配置された照射源又はレーザビームを示す図である。
【図２９】図２９は、図２７に対応した図であって、異なる直径を有する円形に配置された照射源又はレーザビームを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図１は、ワーク面２上の処理領域１にレーザビーム６を照射する照射源５を示す概略側面図である。図示した例示的な実施例では、レーザビーム６は、照射源５から照射される際にワーク面２に焦点が合わされている。したがって、照射源５の外側でかつビーム経路にさらなる光学エレメントを配設する必要はない。レーザビーム６の強度を設定するため、フィルタ効果を調節可能な光学フィルタ１２が強度低減エレメントとして前記レーザビームのビーム経路に配設されている。しかし、他の例示的な実施例では、光学フィルタ１２に加えて又は光学フィルタ１２に代えて、偏光子、異なる偏光軸を有する偏光子対、ストップ、レーザビーム６を部分的に遮るビームトラップ、又は好ましくは回転シャッタを配設してもよい。図示した装置は、レーザ照射による材料の分離、溶接又は特性の変更のために使用される。
【００５４】
図２は、図１に対応した側面図であり、２つの照射源５を用いた構造を示している。当該構造において、各々の照射源は単一のレーザビーム６を照射する。この図及び以下の図では、同様の特徴部分には同一の参照符号を付している。レーザビーム６は、個々のレーザビーム６としてそれぞれ異なる角度で、処理領域１においてワーク面２に当たる。しかし、２つのレーザビーム６は、焦点がワーク面２に位置するように位置づけられている。つまり、２つのレーザビーム６は、焦点においてだけ一致するかあるいは重なる。２つの照射源５は、各々のコントロールユニット１４により、互いに独立して別々に作動可能である。しかし、１つのコントロールユニット１４を用いて複数の照射源５を別々に作動させるようにしてもよい。図示した例示的な実施例では、前記作動は、照射源５に対して異なる大きさの電流又は電圧を許容する可変式の電気抵抗器を用いて行われる。電気抵抗器は、コントロールユニット１４により作動又は調節される。また、供給される電流又は電圧に対応する各々のレーザビーム６の出力を変化させることができる。局所的に定められた強度分布は、対応する同様の温度分布とともに、所望とする材料処理の要件として設定される。この局所的に定められた強度分布は、ワーク面２におけるレーザビーム６の重なりによって処理領域１に形成される。これにより、進相軸方向に関して有利な温度分布が得られる。
【００５５】
複数の照射源５を利用し、かつ別々に作動させる場合、１つの照射源５は、可能な限りの最大の出力でレーザビーム６を照射してもよいし、常時レーザビームを照射しなくてもよい。これは、電流バイパス、対応する抵抗の設定又は制御された電流源によって行われる。
【００５６】
図３は、図２に対応しており、複数の照射源５を組み合わせた構成を示している。当該構成では、焦点距離を設定するためのエレメント１３が少なくとも１つの照射源５のビーム経路に配設されている。図示した例示的な実施例では、エレメント１３は、両凸レンズである。しかし、他の回折又は屈折光学エレメントを用いてもよい。さらに、この時、１つのレーザビーム６は、ワーク面２に焦点を合わせていない。代わりに、焦点面がワークの容積内に位置している。しかし、他の例示的な実施例では、少なくとも１つのレーザビーム６の焦点面をワーク面２の上方又はワークの下方に配置してもよい。
【００５７】
図４は、ワーク面２より上方の面、例えば図３の平面Ａに沿った２つのレーザビーム６のビーム断面を示している。２つのレーザビーム６は、ワーク面２に焦点を合わせており、処理領域１だけにおいて互いに重なっている。処理領域１におけるワーク面２において所定の強度分布を得るため、一方のレーザビーム６のビーム断面形状は他方のレーザビーム６のビーム断面形状と異なっている。この場合、前記強度分布は空間的に細長くなっている。一方のビーム断面は円形であり、他方のビーム断面は楕円形である。しかし、別の例示的な実施例では、他の断面形状を用いてもよい。
【００５８】
図５に示すように、少なくとも１つのレーザビーム６のビーム断面形状は、光学エレメント１３により影響を受ける。この光学エレメントは、照射源５の光軸に対して９０°でない角度αを有してビーム経路に配置されている。このため、光学エレメント１３は、ビーム経路において、光軸に直交する回転軸を中心として回転可能であり、これにより、異なるビーム断面を設定することができる。例えば、コントロールユニット１４、及びモータやアクチュエータ、好ましくは圧電アクチュエータなどの電気機械作動エレメントにより、光学エレメント１３の回転、傾斜又は傾きを実現する。
【００５９】
図６は、熱処理のための装置に係る例示的な実施例を示している。当該実施例では、レーザビーム６は、ワーク面２に対して直角に当たらない。複数のレーザビーム６のビーム経路の間に、処理領域１に付加的な材料３を供給する装置４が配置されている。付加的な材料３及びレーザビーム６は、別々に処理領域１に案内され、処理領域１だけにおいて一致する。通常、照射源５は、付加的な材料３を供給する装置４の周囲においてリング状に配置される。しかし、同心円状の複数のリングに沿って照射源５を配置してもよい。この構成では、付加的な材料３を供給する装置４は、同心円状のリングの中心に配置される。他の例示的な実施例では、付加的な材料３を供給する装置４を設けることなく、リング状の配置を実現してもよい。
【００６０】
図示した実施例において、全ての照射源５は、最大２００Ｗの調節可能なレーザ出力を有する。しかし、他の例示的な実施例では、異なる最大レーザ出力を用いてもよいし、調整を行わず設定されたレーザ出力を有する照射源５を用いてもよい。少なくとも１つの照射源５のレーザ出力を他の照射源５のレーザ出力と異ならせてもよい。異なる照射源５は、異なる波長のレーザビーム６を照射してもよい。すなわち、少なくとも１つの照射源５は、他の照射源５と異なる波長のレーザビームを照射する。さらに、個々の照射源５は、固体レーザ、エキシマレーザ、ガスレーザ、ファイバレーザ又は他のタイプのレーザなど、異なるタイプのレーザを照射してもよい。
【００６１】
図示した例示的な実施例では、付加的な材料３は、ワーク面２又は処理領域１に垂直に適用される。一方、レーザビーム６は、９０°でない所定の角度で処理領域１にそれぞれ照射される。この場合、付加的な材料３は、典型的には粉末形態であるが、液体を含む懸濁液であってもよいし、あるいはワイヤやバンドであってもよい。
【００６２】
図７は、互いに隣接して配置された照射源５及び照射されたレーザビームの側面図である。照射源５から照射された少なくとも１つのレーザビーム６は、交互に開閉するシャッタ１２を介して案内される。他の例示的な実施例では、シャッタ１２に代えて、ストップ又はビームトラップを用いてもよい。
【００６３】
図８は、図７の平面Ａに沿った断面図である。レーザビーム６は、互いに部分的にオーバラップしてリング状に配置されている。他の例示的な実施例では、付加的な材料３は、レーザビーム６の中央に位置した、レーザビームが接触しない領域７に供給される。レーザビーム６の数及び照射源５の数は、奇数又は偶数のいずれであってもよいが、奇数であると逆反射による個々の照射源５にダメージが生じ難い。
【００６４】
図９は、図８に対応した図であり、図７における平面Ｂに沿った断面を示している。いくつかのレーザビーム６は、１つのシャッタ又は複数のシャッタ１２によって覆われている。図７の平面Ｃでは、図１０に示すように、全てのレーザビーム６は一か所だけで重なっている（すなわち、焦点面）。個々のレーザビーム６を覆うことにより、局所的に定められ適用されるレーザ照射の強度分布を焦点面及び処理領域１にもたらすことができる。他の例示的な実施例では、同種、対称及び／又は非対称のレーザ照射の強度分布を形成してもよい。
【００６５】
図１１は、円形又はリング状に配置された照射源５を示す平面図である。照射源５の中心には付加的な材料３を供給する装置が配置されている。例示的な実施例において、照射源５はダイオードレーザを照射する。しかし、照射源５は、固体レーザ又は他のタイプのレーザを照射してもよい。また、一部の照射源５によりダイオードレーザを照射し、残りの照射源５により他のタイプのレーザ、例えば固体レーザを照射してもよい。原則として、異なるタイプのレーザの任意の組合せが可能である。
【００６６】
図１１に示した照射源５から照射されたダイオードレーザは、ファイバ結合を有することなくワーク面２に直接照射される。付加的な材料３を供給する装置の代わりに、又は当該装置に加えて、実行した処理を監視するカメラ又は他の撮像装置を照射源５の中央に配置してもよい。
【００６７】
図１１に示した例示的な実施例では、照射源５は、区域に分割されてリング状に配設されている。第１の区域における遅相軸の方向、すなわち、ダイオードレーザの伝搬が遅い方向は、第２の区域における遅相軸の方向と異なっている。さらに、それぞれ区域において個々の照射源により照射されたレーザビームは、波長多重化、偏光多重化又はビーム重合によって互いに重ね合わされてもよい。
【００６８】
他の例示的な実施例では、照射源５はレーザロッドであってもよい。
【００６９】
図１２は、図７に対応した図であり、別の例示的な実施例に係るレーザのビーム経路を示す側面図である。照射源５は単一のレーザビーム６．１を照射する。このレーザビーム６．１は、第１のアキシコン８に当たってリング状のレーザビーム６．２に変形する。レーザビーム６．２の内側には照射されない領域７が生じる。照射源５の下流側に設けられた第２のアキシコン８及びストップ９により、レーザビーム６．２の断面形状及び断面積が調整される。ストップ９は回転可能な形態を有している。図１３は、図１２の平面Ａに沿った断面を示している。図１３に示すように、ビーム経路におけるレーザの空間分布は、別のストップ１０，１１によって影響を受ける。
【００７０】
また、リング状のレーザビーム６を形成し、レーザビームの個々の領域をストップ１０，１１で覆ってもよい。次いで、図１４に示すように、付加的な材料３をリング状のレーザビーム６．２の中央に案内することができる。
【００７１】
図１５は、アキシコン８により影響を受けたレーザビーム６．２を示している。このレーザビーム６．２は焦点面において収束し、その後再び広がる。
【００７２】
図１６は、別の例示的な実施例を示している。当該実施例では、レーザビームが複数のファイバ１５により案内される。ファイバ１５は、リング状に配置されており、ファイバの中央にレーザビームが照射されない領域７が形成されている。
【００７３】
図１７は、図１６の平面Ａに沿った断面を示している。このとき、レーザビーム６は重なっていない。図１８は、図１６の平面Ｂに沿ったレーザビームの断面形状を示しており、焦点面に近づくにつれてレーザビーム６がどのように重なるかを示している。
【００７４】
さらなる例示的な実施例及び図１６に示した例示的な実施例において、個々のファイバはストップ、あるいは他のビームをブロック又は無効化するエレメントにより完全にブロックされている。このため、ビーム断面形状は図１９に示す状態となる。図２０は、図１６における平面Ｃに対応した図であり、焦点面において完全に重なっているレーザビーム６を示している。
【００７５】
図２１は、本発明の例示的な実施例を示す概略側面図である。本実施例では、２つのレーザ照射源５、コントロールユニット１４及び温度測定システム１６がハウジング１７内で処理領域１の上方に配設されている。ハウジング１７は開口部を有しており、この開口部を通して、レーザビーム６が処理領域１に照射される。温度測定システム１６は、温度分布に関して処理領域１をモニタする。このため、温度測定システム１６は赤外線センサとして具現化されている。赤外線センサは、２次元の測定を行い、ケーブル２２を介して測定値をコントロールユニット１４に伝送する。
【００７６】
照射源５の強度は、さらなるケーブル２２を介して計算ユニット１４により制御又は調整される。これにより、所望とする温度プロフィールが処理領域に常に生じる。他の実施例では、照射源５を作動させるため、あるいはレーザビーム６の光学的特性に影響を与えるために必要なさらなる構成要素又はアセンブリをハウジング１７に配設してもよい。さらに、レーザビーム６のビーム経路に配設されたコントロールユニット１４は、処理領域１おいてレーザビーム６の強度に影響をもたらすように、個々の光学エレメント１０，１１，１２又はレンズ１３を作動させることができる。
【００７７】
図２２は、凸レンズの形態をなすエレメント１３が各々のレーザビーム６のビーム経路に配置されている例示的な実施例を示している。この例示的な実施例では、各照射源５の下流に光学ファイバ１８が配設されている。照射されたレーザビームは、光学ファイバを介して光学エレメント１３に至り、光学エレメント１３から処理領域１に焦点を合わせる。各々の光学エレメント１３は、それぞれ調節可能であり、すなわち、特に他の光学エレメントから独立して調節可能である。例えば、光学エレメント１３は、３つの並進軸及び／又は３つの回転軸に沿って変位可能である。図２２が単一の光学エレメント１３だけを示す場合であっても、この光学エレメント１３は複数の構成要素を有していてもよく、例えば、レーザスポットを操作しかつ成形するために少なくとも１つのコリメータと少なくとも１つの焦点レンズとを組み合わせてもよい。これにより、レーザスポットの形状を線形又は楕円形、特に円形などに適応させる。このような構成により、収差を最小限に抑えつつ柔軟性を最大にすることができる。同様に、各々の照射源５の光学エレメント１３は、同一の構成を有していてもよいし、あるいは、対の関係において少なくとも１度異なる構成を有していてもよい。図２４に示すように、少なくとも２つの光学ファイバ１８を光ガイド移送ファイバとして組み合わせ、共通のコリメーションレンズ１３を有するファイババンドルをコリメーション光学ユニットとして形成してもよい。このため、通常、光学ファイバは互いに隣接している。換言すると、光学ファイバは直接接触している。代替例では、光学ファイバ１８の間に所定の距離を設けてもよい。当該距離は、最大で１つの光学ファイバ１８の直径に対応している。ファイバの配置は、中央の光学ファイバ１８の周囲に６つの光学ファイバ１８が位置する配置となっている。代替例では、中央の光学ファイバ１８のスペースを開放してもよい。
【００７８】
ファイババンドルを用いることにより、処理領域１に適用されるレーザ出力を容易に調整することができる。例えば、照射源５として６つのレーザモジュールが設けられている場合、レーザモジュールから照射されたレーザビームはファイババンドルを介して案内される。このように、６つのレーザモジュール及びファイババンドルを導入することにより出力を調整することができる。
【００７９】
図２３は、６自由度を有する移送アームを備えた産業ロボット２２を示している。出力源１８は、レーザを照射する照射源５に出力を供給する。また、移送アームに出力が適用される。照射されたレーザは、光学ファイバ１８の束（ファイババンドル）によりレーザヘッド２０に導かれる。交換可能ヘッド２１は、差し込み壁部（bayonet closure）を介してレーザヘッド２０に取り付けられている。交換可能ヘッド２１は、焦点距離又はレーザビームの強度を設定するための光学要素又はビーム形成光学ユニットを有する。必要な時に交換可能ヘッド２１を交換することができるため、システムをより柔軟なものとすることができる。光学ファイバ１８を使用することにより、ハウジング１７の内側又は外側において、照射源５及びビーム形成光学ユニットを空間的に隣接又は離間させて配置することができる。
【００８０】
光学ファイバ１８をファイババンドルとして配置することにより、出力が増大させることができるとともに、焦点スポットの径又は焦点の直径を適応させることができる。適応性高く照射源５をそれぞれ作動させるために、電流源１９及びレーザヘッド２０にパワーエレクトロニクスを配置してもよい。
【００８１】
図２５は、異なる波長でレーザビーム６を照射する照射源５の例示的な実施例を示す概略側面図である。図示した照射源５は、互いに対向して配置され、波長フィルタ２３をそれぞれ有している。波長フィルタ２３は、各々の照射源５により照射されたレーザビームの波長を通す一方、他の波長を反射又は吸収してワーク面２を逆反射から保護する。通常、各々の波長フィルタはそれぞれ異なる波長に対して感度がよいため、図示した波長フィルタは特性が異なっている。
【００８２】
図２６に示す例示的な実施例において、照射源５は、線形に偏光されたレーザ照射６又は偏光されていないレーザ照射をそれぞれ照射する。レーザ照射はワーク面２に当たる前に偏光子を通過する。逆反射を回避するため、各照射源２５とワーク面２との間に偏光フィルタ２４及び円形偏光子２５からなる光学ダイオードが配設されている。光学ダイオードは同一の構成を有していてもよいし、少なくとも１つの光学ダイオードが他の光学ダイオードと異なる構成を有していてもよい。
【００８３】
円形に偏光されたレーザ照射６を用いる場合、光学ダイオードは、通常、円形に偏光されたレーザ照射６を線形に偏光された要素に分割する偏光フィルタ２４、ファラデー回転子、及び線形に偏光された要素を統合する偏光フィルタ２４を有する。
【００８４】
図２７は、不規則に円形に配置された複数の照射源５、例えばレーザモジュール又は光学ファイバ１８の出力又は複数のレーザビーム６を示す平面図である。照射源５又はレーザビーム６は、単一の円上に配置されている。しかし、照射源５又はレーザビーム６は、均一な間隔を有していない。照射源５又はレーザビーム６は、他の照射源５又はレーザビーム６の真正面に位置しないように所定の角度でオフセットして配置されている。
【００８５】
図２８は、図２７に対応した図であり、複数の照射源５又はレーザビーム６を有する構成を示している。当該構成において、照射源５又はレーザビーム６は、同心円でない３つの円上に位置している。本実施例では、２つの照射源５又は２つのレーザビーム６が１つの円上にそれぞれ配置されている。
【００８６】
図２９は、図２７に対応した図であり、５つの照射源５又はレーザビーム６を有する構成を示している。当該構成では、各々の照射源５又は各々のレーザビーム６は、共通の中心軸又は共通の中心点との関係において、異なる直径を有して円形に配置されている。
【００８７】
例示的な実施例として開示した種々の実施例の全ての特徴部を互いに組み合わせてもよく、個々にクレームしてもよい。
【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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【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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