(57)【要約】少なくとも部分的に光ビーム中を通過してサンプル光ビームを反射する反射体と、反射されるサンプル光ビームを受光し、サンプル光ビームの特性を決定する少なくとも１つのセンサとを備える光ビーム監視装置及びその方法。反射体は、振動可能に設けられ、複数のセンサは、入射光ビームの軸に対して４５度又は９０度の角度に配置される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム中を少なくとも部分的に通過し、サンプル光ビームを反射する振動反射体と、反射されるサンプル光ビームを受光してサンプル光ビームの特性を決定する少なくとも１つのセンサとを備えることを特徴とする光ビーム監視装置。
【請求項２】
反射体は、ワイヤ又は針である請求項１に記載の光ビーム監視装置。
【請求項３】
反射体は、反射性材料により形成され、
反射体は、表面上に反射性被覆体を有する非反射性材料から形成される請求項１又は２に記載の光ビーム監視装置。
【請求項４】
反射体は、駆動装置上に設けられて光ビーム中を通過できる請求項１〜４の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５】
駆動装置は、モータである請求項５に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６】
光ビーム監視装置及び又は監視される光ビームに対する反射体の位置を決定し及び又は制御する手段を備える請求項１〜６何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７】
少なくとも１つのセンサは、熱電対列（サーモパイル）である請求項１〜７の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項８】
少なくとも１つのセンサは、焦電型赤外線センサ（パイロセンサ）である請求項１〜７の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項９】
少なくとも１つのセンサは、フォトダイオードである請求項１〜７の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１０】
光ビーム特性の複数の直角測定が可能に配置される２つのセンサを有する請求項１〜１０の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１１】
複数対のセンサを使用して、複数の光ビーム特性を同時に測定する請求項１１に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１２】
少なくとも一対のセンサは、入射光ビームに対して実質的に４５度の角度に配置される請求項１１又は１２に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１３】
少なくとも一対のセンサは、入射光ビームに対して実質的に直角に配置される請求項１１又は１２に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１４】
センサは減衰器を備える請求項１〜１４の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１５】
減衰器は、ゲルマニウムから形成される請求項１５に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１６】
減衰器は、ガリウム砒素から形成される請求項１５に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１７】
減衰器は、重合体材料から形成される請求項１５に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１８】
駆動装置は、入射光ビームに対して実質的に直角な平面内で反射体を平行に移動できる移動台上に設けられる請求項５〜１９の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１９】
いかなる対のセンサ間の挟角を実質的に二分する経路に沿って、入射光ビームに対して実質的に直角な平面内で反射体を移動させて移動台の方向を決定する請求項１９に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２０】
反射体の位置を検出しかつ制御する回路を含む請求項１〜２０の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２１】
単一又は複数のセンサからデータを捕集し、捕集した情報を記憶し及び又は処理する回路を含む請求項１〜２１の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２２】
表示装置を備える請求項１〜２２の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２３】
測定処理を開始し及び又は制御する制御モジュールを備える請求項１〜２３の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２４】
制御モジュールは、手動操作される請求項２４に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２５】
制御モジュールは、自動操作される請求項２４に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２６】
１又は２以上の光ビーム特性情報は、数値形式、画像形式又は可聴形式で示される請求項２３〜２６の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２７】
制御装置は、予め決められた時間間隔で自動操作される請求項２４〜２８の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２８】
制御装置は、要求時に動作される請求項１〜２８の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２９】
光ビーム中で２つの反対方向に反射体を少なくとも部分的に通過させて、サンプル光ビームの特性を決定するセンサに向かってサンプル光ビームを反射する過程を含むことを特徴とする光ビーム監視法。
【請求項３０】
導線又は針を反射体として使用する請求項３０に記載の光ビーム監視法。
【請求項３１】
駆動装置を使用して光ビーム中に反射体を通過させる過程を含む請求項３０又は３１に記載の光ビーム監視法。
【請求項３２】
駆動装置は、モータである請求項３２に記載の光ビーム監視法。
【請求項３３】
光ビーム監視装置及び又は監視される光ビームに対する反射体の位置を検出しかつ制御する過程を含む請求項３０〜３３の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項３４】
２つのセンサを使用して、光ビーム特性の複数の直角測定を可能にする請求項３０〜３４の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項３５】
複数対のセンサを同時に使用して複数の光ビーム特性を測定する過程を含む請求項３５に記載の光ビーム監視法。
【請求項３６】
入射光ビームに対し実質的に４５度の角度で反射される光ビームを使用して光ビーム特性を測定する請求項３５に記載の光ビーム監視法。
【請求項３７】
入射光ビームに対して実質的に９０度の角度で反射される光ビームを使用してビーム特性を測定する請求項３５に記載の光ビーム監視法。
【請求項３８】
反射される光ビームは、反射して検出する間に減衰される請求項３０〜３８の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項３９】
反射体は、入射光ビームに対して実質的に直角な平面内で平行に移動される請求項３０〜３９の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項４０】
いかなる対のセンサ間の挟角を実質的に二分する経路に沿って平行に移動する請求項４０に記載の光ビーム監視法。
【請求項４１】
単一又は複数のセンサからデータを捕集しかつ記憶する過程を含む請求項３０〜４１の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項４２】
センサにより捕集されるデータを処理する過程を含む請求項４２に記載の光ビーム監視法。
【請求項４３】
センサにより捕集されるデータを表示する過程を含む請求項４２又は４３に記載の光ビーム監視法。
【請求項４４】
反射体が光ビーム中を通過してデータを捕集する過程を自動で行う請求項４２〜４４の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項４５】
反射体が光ビーム中を通過してデータを捕集する過程は、予め決められた時間間隔で実行される請求項４２〜４５の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項４６】
反射体が光ビーム中を通過してデータを捕集する過程は、要求時に実行される請求項４２〜４４の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項４７】
少なくとも部分的に光ビーム中を通過してサンプル光ビームを反射する反射体と、入射光ビームに対して実質的に４５度の角度で配置されて、反射されるサンプル光ビームを受光し、サンプル光ビームの特性を決定する少なくとも１つのセンサとを備えることを特徴とする光ビーム監視装置。
【請求項４８】
反射体は導線又は針である請求項４８に記載の光ビーム監視装置。
【請求項４９】
反射体は、反射性材料により形成される請求項４８又は４９に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５０】
反射体は、表面上に反射性被覆体を有する非反射性材料から形成される請求項４８又は４９に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５１】
反射体は、駆動装置上に設けられて光ビーム中を通過できる請求項４８〜５１の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５２】
駆動装置は、モータである請求項５２に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５３】
光ビーム監視装置及び又は監視される光ビームに対する反射体の位置を決定し及び又は制御する手段を含む請求項４８〜５３の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５４】
少なくとも１つのセンサは、熱電対列である請求項４８〜５４の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５５】
少なくとも１つのセンサは、焦電型赤外線センサである請求項４８〜５４の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５６】
少なくとも１つのセンサは、フォトダイオードである請求項４８〜５４の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５７】
２つのセンサは、光ビーム特性の複数の直角測定が可能に配置される請求項４８〜５７の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５８】
複数対のセンサを使用して、複数の光ビーム特性を同時に測定する請求項５８に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５９】
少なくとも一対のセンサは、入射光ビームに対して実質的に直角に配置される請求項５８又は５９に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６０】
センサは、減衰器を備える請求項４８〜６０の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６１】
減衰器は、ゲルマニウムから形成される請求項６１に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６２】
減衰器は、ガリウム砒素から形成される請求項６１に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６３】
減衰器は、重合体材料から形成される請求項６１に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６４】
駆動装置は、移動台上に設けられ、入射光ビームに対して実質的に直角な平面内で反射体を平行移動させる請求項５２〜６４の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６５】
いかなる対のセンサ間の挟角を実質的に二分する経路に沿って、入射光ビームに対して実質的に直角な平面内で反射体を移動させて移動台の方向を決定する請求項６５に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６６】
反射体の位置を検出しかつ制御する回路を含む請求項４８〜６６の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６７】
単一又は複数のセンサからデータを捕集し、捕集した情報を記憶し及び又は処理する回路を含む請求項４８１〜６７の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６８】
表示装置を含む請求項４８〜６８の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６９】
測定処理を開始し及び又は制御する制御モジュールを備える請求項４８〜６９の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７０】
制御モジュールは、手動操作される請求項７０に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７１】
制御モジュールは、自動操作される請求項７０に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７２】
光ビーム特性情報は、１又は２以上の数値形式、画像形式又は可聴形式で示される請求項６９〜７２の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７３】
制御装置は、予め決められた時間間隔で自動操作される請求項４８〜７３の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７４】
制御装置は、要求時に動作される請求項４８〜７３の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７５】
少なくとも部分的に光ビーム中に反射体を通過させて、入射光ビームに対し実質的に４５度の角度に配置されるセンサの方向にサンプル光ビームを反射して、サンプル光ビームの特性を決定する過程を含むことを特徴とする光ビーム監視法。
【請求項７６】
導線又は針を反射体として使用する請求項７６に記載の光ビーム監視法。
【請求項７７】
駆動装置を使用して光ビーム中に反射体を通過させる過程を含む請求項７６又は７７に記載の光ビーム監視法。
【請求項７８】
駆動装置は、モータである請求項７８に記載の光ビーム監視法。
【請求項７９】
光ビーム監視装置及び又は監視される光ビームに対する反射体の位置を検出しかつ制御する過程を含む請求項７６〜７９の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８０】
２つのセンサを使用して、光ビーム特性の複数の直角測定を可能にする請求項７６〜８０の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８１】
複数対のセンサを使用して複数の光ビーム特性を同時に測定する過程を含む請求項８１に記載の光ビーム監視法。
【請求項８２】
反射される光ビームは、反射して検出する間に減衰される請求項７６〜８２の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８３】
反射体は、入射光ビームに対して実質的に直角な平面内で平行に移動される請求項７６〜８３の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８４】
いずれかの対のセンサ間の挟角を実質的に二分する経路に沿って平行に移動する請求項８４に記載の光ビーム監視法。
【請求項８５】
単一又は複数のセンサからデータを捕集しかつ記憶する過程を含む請求項７６〜８５の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８６】
センサにより捕集されるデータを処理する過程を含む請求項７６〜８６の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８７】
センサにより捕集されるデータを表示する過程を含む請求項８７に記載の光ビーム監視法。
【請求項８８】
反射体が光ビーム中を通過してデータを捕集する過程を自動で行う請求項７６〜８８の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８９】
反射体が光ビーム中を通過してデータを捕集する過程は、要求時に実行される請求項７６〜８９の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項９０】
反射体が光ビーム中を通過してデータを捕集する過程は、要求時に実行される請求項７６〜８９の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項９１】
実質的に、明細書に記載されかつ添付図面に図示されることを特徴とする光ビーム監視装置。
【請求項９２】
実質的に、明細書に記載されかつ添付図面に図示されることを特徴とする光ビーム監視法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビーム、特にレーザ光ビームの監視法及び監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザは、民生レベル並びに科学、産業及び製造の多くの領域で一般的な手段となった。レーザは、極めて汎用性があり、位置調整から溶接までの幅広い分野の応用例の他に、多数の他の応用例を見ることができる。近年、益々レーザの使用が一般的となったが、広範に適用されない重大な原因は、光ビーム自体が絶えず変動する特性を有するためである。この特性により、所与の処理の信頼性及び再現性の達成を困難となる。
【０００３】
光ビームの特性が所与の時点で既知の場合、レーザのパラメータ又は照準（アライメント）を高速で調節して変動を補償し、安定状態を維持できる。
【０００４】
現状の光ビーム診断技術は、光ビームの経路内に合成樹脂の分厚い平板又は他の吸収装置を配置し、合成樹脂が燃焼し又は溶解する深さを観察することである。合成樹脂が溶解又は燃焼する深さは、その時点でのエネルギ強度の指標であり、「燃焼特性」の位置及び大きさにより、光ビーム直径、光ビーム方式、光ビーム扁平率及び光軸の位置等の付加的な情報を得ることができる。この方法は、光ビーム特性（光ビームプロファイル）の質的評価を提供する。しかしながら、合成樹脂は、一定期間光ビームを事実上遮断するため、レーザ使用中に容易に光ビームを比較して前記検査を実行することができない。また、入射レーザ光ビームと蒸気との相互作用のために、利用可能な分解能及び精度が低下する欠陥がある。前記不確定な要因のため、背景情報から有用な光ビーム情報を抜き出すことも考えられるが、極めて困難である。
【０００５】
光ビームをサンプリングする他の一般的な方法は、光ビーム強度を検出できる１又は２以上のセンサを光ビーム経路内に配置する方法である。光ビーム特性に関する種々の点にセンサを移動させ又は異なる点での光強度を同時に決定するセンサアレイを設けてもよい。高出力の光ビームを使用する場合には、光ビームスプリッタと共にセンサを使用できる。光ビームスプリッタは、センサに向かって一部の入射光ビームのみ偏光するプリズム又は部分反射ミラーでもよい。この方法では、センサを破壊から保護しながら光ビームを分析できる。この場合、光ビームを完全に遮断するセンサによって又はセンサ方向に指向される有用な作動出力の測定可能な百分率によって、測定過程は、作動ビームに影響を与えた。
【０００６】
光ビーム特性を測定する第３の既知方法は、光ビーム中に針を高速で通過させて、針から反射する光を検出するセンサを配置するものである。この方法では、光ビーム中を通る反射体の通過時間が短いので、光ビームは、狭い反射体のために僅かにかつ短期間分離するに過ぎない。通常、光ビーム縁部から離間する距離に配置された針の回転点周りに光ビーム中を通って、針の末端部が回転する。典型的には、モータにより針を回転させて、光ビーム中を通過させる前に、定常回転速度まで回転速度を増加させる。モータ、針及びセンサの組立体は、一般的に回転針が光ビームを横切る装置に取り付けられる。複数のセンサにより収集されるデータは、メモリチップ又はディスクに記憶される。データは、その後又は高速に逆コンパイルされ、光ビームの画像及び又は数値表示を形成する。
【０００７】
光ビーム型式、特定の用途、経済性又は他の関連する制約に従い、熱電対列（サーモパイル）、フォトダイオード又は焦電型赤外線センサ（パイロセンサ）をセンサに使用できる。通常、用途又は空間制約に応じて、センサは、光ビーム端部の周囲の適当な位置に設けられる。また、状況に応じて、反射体は、鏡体、円筒状ワイヤ、中空針又はナイフエッジでもよい。
【０００８】
概要を説明した前記第３の方法とは別の実施の形態では、典型的に、針反射体の代わりに光ビームを通過する小型鏡体又は導波路を組み込むこともできる。その後、光ビームを鏡体により偏向し又は導波路内に導入して、モータの中心部付近に配置されたセンサに指向させる。データを捕集した後、第３の実施の形態と同様の方法によりデータを処理する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この方法によるデータ捕集は、「記憶情報集中」の傾向があり、常に多くの過剰な情報を捕集する欠点がある。また、この方法は、針速度を正しく較正すると共に、装置構造を正確に調整して、光ビーム特性を正しい表示しなければならない。更に、変動状態で読出しを行うため、針の進行方向に対して捕集データが歪むこともある。更に、一定期間以上針を加速する必要があり、かつ定常状態に到達するまで針を使用できないため、瞬時に又は要求時にこの方法を使用することができない。
【００１０】
また、装置の位置合わせ及び安全性に非常に重要な光ビーム経路の位置確認が困難な場合が多い。可視光ビームを使用している場合、可視光ビーム付近に煙幕又は可視気体を送風すれば、可視光ビームの軌跡に沿って明るくなる経路の所在位置を突き止めることができる。しかしながら、不可視光ビームを使用する場合、光ビームが存在すると推定される位置に光感受性材料又は絶縁薄紙等の表示材を配置しなければならない。光軸の位置は、表示材上に形成される小部分又は燃焼痕により表される。しかしながら、これは、光ビームが表示材と交差する位置をオペレータに示すに過ぎず、より有効な進入角を示すとはいえない。従って、３光軸移動ガントリ型（flying optic gantry）等の複合多軸光学装置の調整は、極めて難しく長時間を要する作業である。
【００１１】
本発明の目的は、レーザ光ビーム等の光ビームを監視する改良された光ビーム監視法及び改良された光ビーム監視装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の実施の形態では、少なくとも部分的に光ビーム中を２つの反対方向に反射体を通過させて、サンプル光ビームの特性を決定するセンサに向けてサンプル光ビームを反射させる過程を含む光ビーム監視法を提供する。
【００１３】
本発明の第２の実施の形態では、光ビーム中を少なくとも部分的に通過させて、サンプル光ビームを反射する振動反射体と、振動反射体で反射したサンプル光ビームを受光してサンプル光ビームの特性を決定する少なくとも１つのセンサとを含む光ビーム監視装置を提供する。
【００１４】
本発明の第３の実施の形態では、光ビーム中に少なくとも部分的に反射体を通過させて、入射光ビームに対して実質的に４５度の角度に配置されるセンサに向けてサンプル光ビームを反射させ、サンプル光ビームの特性を決定する過程を含む光ビーム監視法を提供する。
【００１５】
本発明による第４の実施の形態では、光ビーム中を少なくとも部分的に通過させて、サンプル光ビームを反射させる反射体と、サンプル光ビームの特性を決定するため、入射光ビームに対して実質的に４５度の角度に配置され、反射体で反射されたサンプル光ビームを受光する少なくとも１つのセンサとを備える光ビーム監視装置を提供する。
【００１６】
実質的に剛性のある金属等の材料から光ビームより実質的に狭い反射体を形成することが好ましい。また、ワイヤ又は針によって、反射体を製造することがより好ましい。
【００１７】
付加的に又は別法として、反射体を反射性材料から形成してもよいが、反射被覆体を表面に有する非反射性材料から反射体を形成してもよい。反射体又は反射被覆体は、光ビームによって、著しく光損傷を受けずに、監視される光ビームの波長に対する反射性を有することが好ましい。
【００１８】
光ビーム中で反射体を通過させる駆動装置（アクチュエータ）上に反射体を取り付けることが好ましく、反射体をモータで駆動することが最も好ましい。
【００１９】
依存型又は独立型の振動手段を１又は２以上の反射体に設けてもよい。複数の反射体を設ける場合、１又は２以上のセンサに向けて各反射体でサンプル光ビームを反射して、種々の部分の光ビーム特性を決定できる。とは言っても、単一の反射体を設けて簡素化することが好ましい。
【００２０】
また、監視される光ビーム及び又は監視装置に対して反射体の位置を決定し又は制御する手段を監視装置に設けることが好ましい。例えば位置エンコーダ又は他の電子装置若しくは光学装置を適正に使用する適切な手段により反射体の位置を決定できる。付加的に又は別法として、予め決められた時間間隔を通じて既知の速度で反射体が第１の位置から第２の位置に移動する時間の関数として反射体の位置を決定できる。
【００２１】
また、反射体の位置を制御する駆動装置に反射体の位置情報を帰還させて、光ビーム及び又は監視装置に対する反射体の位置を連続的に制御することがより好ましい。
【００２２】
特定の光特性に感応性のある単一又は複数のセンサ手段により検知手段を構成できる。本発明に使用する好適な検知手段は、熱電対列（サーモパイル）、焦電型赤外線センサ（パイロセンサ）及びフォトダイオードを含む。
【００２３】
複数のセンサを対で使用して垂直方向の光ビーム特性を測定できることが好ましいが、３素子組又は４素子組のセンサ組立体を使用してもよい。付加的に又は別法として、複数組のセンサを使用して、一定範囲の複数の光ビーム特性を同時に測定してもよい。
【００２４】
更に、他型式の光ビームに感応性のある付加的センサを設けてもよい。付加的センサを含む装置を適用すれば、主要な作動光ビームと、低電力の心合わせ光ビーム又は基準光ビームとを容易にの軸合わせすることができる。
【００２５】
更に、監視装置及び又は入射光ビームに対して特定の単数又は複数の機能を実行するのに最適な複数の位置に単一又は複数のセンサを配置することがより好ましい。本発明の好適な実施の形態では、入射光ビームに対して実質的に４５度の角度に複数の主センサを配置し、追加センサを入射光ビームに対して直角に配置する。
【００２６】
また、監視装置の電力範囲を変化させる減衰器（アテヌエータ）をセンサ上に配置できる。ゲルマニウム、ガリウム砒素又は重合体材料から減衰器を製造できる。
【００２７】
付加的に又は別法として、光ビームを通じて反射体を平行移動して、追加データを容易に捕集できる。入射光ビームに対して実質的に垂直な一平面内で反射体を平行に移動できる移動台に反射体と駆動装置とを取り付けることができる。前記一組のセンサ間の挟角を実質的に二分する一定の通路に沿う平面内で反射体を移動させる方向に移動台を移動することがより好ましい。
【００２８】
また、単一又は複数の反射体の位置を検出し及び又は制御する回路を設けることが好ましい。更に、単一若しくは複数のセンサからデータを捕集しかつ記憶し及び若しくは処理する回路又はコンピュータ若しくは表示装置等の外部装置にデータを送信する回路を設けてもよいが、本発明はこれらの例に限定されない。互いに連絡し又は離間する独立装置として前記２つの回路を動作させることができる。また、手動操作又は自動操作により測定装置を始動し又は制御する制御用モジュールを設けてもよい。
【００２９】
また、センサ若しくは針を交換する必要又はアンプパラメータを手動調整する必要がなく、広範囲の出力を有する光ビームの監視を可能にする制御回路を設けることが好ましい。
【００３０】
また、本発明の好適な実施の形態は、１又は２以上の数値形式、画像形式又は可聴形式で光ビーム特性情報を表示する装置を含む。しかしながら、最も好適な実施の形態では、オペレータが監視装置に情報を入力し、光ビームを通る反射体の移動を調整し、センサからデータを捕集し、データを処理し、必要な校正を実行し、有用な形式で情報を表示できる一体型の制御装置が設けられる。
【００３１】
付加的に又は別法として、予め決められた時間間隔等で自動的に動作する制御装置が設けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
添付図面に例示する本発明の好適な一実施の形態を以下説明する。
【００３３】
図１に示すように、光ビーム12を受光する全体を10で示す光ビーム検知装置は、振動モータ16に取り付けられた針14と、光ビーム12及び針14近傍に配置された少なくとも２つのセンサ18及び20とを備えている。光ビーム12は、ほぼ垂直方向に進行し、針14から離間する下方向かつ外方向のセンサ18及び20に向けて光ビーム12が反射される。
【００３４】
図２は、光ビーム軸に沿って見た光ビーム検知装置の幾何学的構成を示し、針14は、光ビーム12中を通過する。針14から離間する方向に反射される一部の光ビーム12は、針14から直角に反射される光を感知するセンサ18及び20により測定される。従って、センサ18及び20は、各々示す軌跡22及び24に沿って反射光を測定する。この方法では、実質的に直交する一対の軸に沿って光ビーム特性（光ビームプロファイル）を決定できる。また、測定軌跡22及び24が光ビーム12の端部と交差する複数の点の関数として、光ビームの直径及び焦点を決定できる。
【００３５】
図３ａ及び図３ｂに示すように、捕集されるデータは、針が移動する方向に依存するため、反対の両方方向に針を移動して測定が反復される。図３ａ及び図３ｂは、両方の反対方向に移動する針14により測定される「最高」光ビーム特性28に対して、典型的な光ビーム特性の測定値30を示す。光強度等の光ビーム特性は、針の位置yに対する垂直軸26について測定される。測定データ30は、実際の光ビーム特性28に対して傾斜し又は非対称32であり、超過量（オーバーシュート）34又は他のセンサ依存収差を示す。このように、光ビーム12を通り両方の反対方向に針14を通過させて得られるデータ集合体を組み合わせることにより、より正確な実際の光ビーム特性28の表示が得られる。
【００３６】
光ビームを通じて針14を平行移動させ測定を繰り返し、光ビーム12に対する種々の位置での一連の特性を確立できる。好適な平行移動の方向は、図２の矢印36により示すように、一対のセンサ間の挟角を二分する方向である。
【００３７】
光強度及び周波数等の種々の光ビーム特性を測定する多数のセンサが存在するが、複数の主センサは、光ビーム方向に対し４５度の角度で取り付けられる。図４は、入射光ビーム12に対し実質的に４５度の角度で配置される主センサ18及び20を示す。追加センサ38及び40は、角度Φで示す他の角度に配置される。光ビーム12に対して角度４５度で取り付けられる主センサは、光ビームの方向に対して最も小感度である。従って、光ビーム12に対する光ビーム検知装置10の偏位により、必ずしも不正なデータを捕集するわけではない。追加センサ38及び40は、光ビーム12の方向に対しより感度の高い位置で主センサ18及び20とは別の位置に配置される。従って、僅かな偏位は、追加センサ38及び40から捕集されるデータと、主センサ18及び20から捕集される高精度のデータとの間に大きな相違を生じる。従って、２組のデータ間で比較しかつ補間関数を実行することにより、光ビーム方向又は所謂照準ベクトルを確認できる。更に、既知の光ビーム照準ベクトルトによって、針が振動（振動回転）する平面が光ビーム軸に対して実質的に直角であるように光ビーム検知装置の配置を最適化することが可能である。
【００３８】
図５ａは、光ビームが通過する開口部44を有するハウジング42内に内蔵される光ビーム検知装置10の好適な実施の形態を示す。
【００３９】
図５ｂは、針14と、移動台46上に取り付けられたモータ16とを含むハウジング42内に配置される構成要素を示す。また、図５ｂに示すように、基板上回路48と、外部制御及び表示装置50とが設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】反射体、作動装置及びセンサの光ビームに対する位置を示す概略図
【図２】検知位置の幾何学的構成を示す平面図
【図３ａ】光ビームを通じて一方向に反射体を移動するときの光ビーム特性とセンサ応答出力との関係を示す図
【図３ｂ】図３ａに対して、光ビームを通じて逆方向に反射体を移動するときの光ビーム特性とセンサ応答出力との関係を示す図
【図４】入射光ビームに対するセンサの好適な位置を示す側面図
【図５ａ】内部に監視装置を収容しかつ光ビームが通過する開口部を形成した好適な一実施の形態を示す斜視図
【図５ｂ】図５ａのケースから蓋を除去して、制御及び表示装置を有する監視装置の構成要素の好適な配置状態を示す本発明の好適な実施の斜視図
【符号の説明】
【００４１】
(12)・・光ビーム、  (14)・・反射体、  (16)・・駆動装置、  (18,20,38,40)・・センサ、  (46)・・移動台、  (48)・・回路、  (50)・・表示装置、
【図１】
2005516208.tif 000002
【図２】
2005516208.tif 000003
【図３ａ】
2005516208.tif 000004
【図３ｂ】
2005516208.tif 000005
【図４】
2005516208.tif 000006
【図５ａ】
2005516208.tif 000007
【図５ｂ】
2005516208.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月24日(2003.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム中を少なくとも部分的に通過してサンプル光ビームを反射する反射体と、反射されるサンプル光ビームを受光してサンプル光ビームの特性を決定する少なくとも１つのセンサとを備え、反射体は、振動反射体であることを特徴とする光ビーム監視装置。
【請求項２】
反射体は、ワイヤ又は針である請求項１に記載の光ビーム監視装置。
【請求項３】
反射体は、反射性材料により形成される請求項１又は２に記載の光ビーム監視装置。
【請求項４】
反射体は、表面上に反射性被覆体を有する非反射性材料から形成される請求項１又は２に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５】
反射体は、駆動装置上に設けられて光ビーム中を通過できる請求項１〜４の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６】
駆動装置は、モータである請求項５に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７】
光ビーム監視装置及び又は監視される光ビームに対する反射体の位置を決定し及び又は制御する手段を備える請求項１〜６何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項８】
少なくとも１つのセンサは、熱電対列（サーモパイル）である請求項１〜７の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項９】
少なくとも１つのセンサは、焦電型赤外線センサ（パイロセンサ）である請求項１〜７の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１０】
少なくとも１つのセンサは、フォトダイオードである請求項１〜７の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１１】
光ビーム特性の複数の直角測定が可能に配置される２つのセンサを有する請求項１〜１０の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１２】
複数対のセンサを使用して、複数の光ビーム特性を同時に測定する請求項１１に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１３】
少なくとも一対のセンサは、入射光ビームに対して実質的に４５度の角度に配置される請求項１１又は１２に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１４】
少なくとも一対のセンサは、入射光ビームに対して実質的に直角に配置される請求項１１又は１２に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１５】
センサは減衰器を備える請求項１〜１４の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１６】
減衰器は、ゲルマニウムから形成される請求項１５に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１７】
減衰器は、ガリウム砒素から形成される請求項１５に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１８】
減衰器は、重合体材料から形成される請求項１５に記載の光ビーム監視装置。
【請求項１９】
駆動装置は、入射光ビームに対して実質的に直角な平面内で反射体を平行に移動できる移動台上に設けられる請求項５〜１９の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２０】
いかなる対のセンサ間の挟角を実質的に二分する経路に沿って、入射光ビームに対して実質的に直角な平面内で反射体を移動させて移動台の方向を決定する請求項１９に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２１】
反射体の位置を検出しかつ制御する回路を含む請求項１〜２０の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２２】
単一又は複数のセンサからデータを捕集し、捕集した情報を記憶し及び又は処理する回路を含む請求項１〜２１の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２３】
表示装置を備える請求項１〜２２の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２４】
測定処理を開始し及び又は制御する制御モジュールを備える請求項１〜２３の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２５】
制御モジュールは、手動操作される請求項２４に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２６】
制御モジュールは、自動操作される請求項２４に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２７】
１又は２以上の光ビーム特性情報は、数値形式、画像形式又は可聴形式で示される請求項２３〜２６の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２８】
制御装置は、予め決められた時間間隔で自動操作される請求項２４〜２８の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項２９】
制御装置は、要求時に動作される請求項１〜２８の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項３０】
少なくとも部分的に光ビーム中に反射体を通過させて、サンプル光ビームの特性を決定するセンサに向かってサンプル光ビームを反射する過程を含み、反射体は、少なくとも部分的に光ビーム中を２つの反対方向に通過することを特徴とする光ビーム監視法。
【請求項３１】
導線又は針を反射体として使用する請求項３０に記載の光ビーム監視法。
【請求項３２】
駆動装置を使用して光ビーム中に反射体を通過させる過程を含む請求項３０又は３１に記載の光ビーム監視法。
【請求項３３】
駆動装置は、モータである請求項３２に記載の光ビーム監視法。
【請求項３４】
光ビーム監視装置及び又は監視される光ビームに対する反射体の位置を検出しかつ制御する過程を含む請求項３０〜３３の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項３５】
２つのセンサを使用して、光ビーム特性の複数の直角測定を可能にする請求項３０〜３４の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項３６】
複数対のセンサを同時に使用して複数の光ビーム特性を測定する過程を含む請求項３５に記載の光ビーム監視法。
【請求項３７】
入射光ビームに対し実質的に４５度の角度で反射される光ビームを使用して光ビーム特性を測定する請求項３５に記載の光ビーム監視法。
【請求項３８】
入射光ビームに対して実質的に９０度の角度で反射される光ビームを使用してビーム特性を測定する請求項３５に記載の光ビーム監視法。
【請求項３９】
反射される光ビームは、反射して検出する間に減衰される請求項３０〜３８の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項４０】
反射体は、入射光ビームに対して実質的に直角な平面内で平行に移動される請求項３０〜３９の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項４１】
いかなる対のセンサ間の挟角を実質的に二分する経路に沿って平行に移動する請求項４０に記載の光ビーム監視法。
【請求項４２】
単一又は複数のセンサからデータを捕集しかつ記憶する過程を含む請求項３０〜４１の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項４３】
センサにより捕集されるデータを処理する過程を含む請求項４２に記載の光ビーム監視法。
【請求項４４】
センサにより捕集されるデータを表示する過程を含む請求項４２又は４３に記載の光ビーム監視法。
【請求項４５】
反射体が光ビーム中を通過してデータを捕集する過程を自動で行う請求項４２〜４４の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項４６】
反射体が光ビーム中を通過してデータを捕集する過程は、予め決められた時間間隔で実行される請求項４２〜４５の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項４７】
反射体が光ビーム中を通過してデータを捕集する過程は、要求時に実行される請求項４２〜４４の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項４８】
少なくとも部分的に光ビーム中を通過してサンプル光ビームを反射する反射体と、入射光ビームに対して実質的に４５度の角度で配置されて、反射されるサンプル光ビームを受光し、サンプル光ビームの特性を決定する少なくとも１つのセンサとを備えることを特徴とする光ビーム監視装置。
【請求項４９】
反射体は、導線又は針である請求項４８に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５０】
反射体は、反射性材料により形成される請求項４８又は４９に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５１】
反射体は、表面上に反射性被覆体を有する非反射性材料から形成される請求項４８又は４９に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５２】
反射体は、駆動装置上に設けられて光ビーム中を通過できる請求項４８〜５１の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５３】
駆動装置は、モータである請求項５２に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５４】
光ビーム監視装置及び又は監視される光ビームに対する反射体の位置を決定し及び又は制御する手段を含む請求項４８〜５３の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５５】
少なくとも１つのセンサは、熱電対列である請求項４８〜５４の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５６】
少なくとも１つのセンサは、焦電型赤外線センサである請求項４８〜５４の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５７】
少なくとも１つのセンサは、フォトダイオードである請求項４８〜５４の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５８】
２つのセンサは、光ビーム特性の複数の直角測定が可能に配置される請求項４８〜５７の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項５９】
複数対のセンサを使用して、複数の光ビーム特性を同時に測定する請求項５８に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６０】
センサは、減衰器を備える請求項４８〜５９の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６１】
減衰器は、ゲルマニウムから形成される請求項６０に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６２】
減衰器は、ガリウム砒素から形成される請求項６０に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６３】
減衰器は、重合体材料から形成される請求項６０に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６４】
駆動装置は、移動台上に設けられ、入射光ビームに対して実質的に直角な平面内で反射体を平行移動させる請求項５２〜６３の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６５】
いかなる対のセンサ間の挟角を実質的に二分する経路に沿って、入射光ビームに対して実質的に直角な平面内で反射体を移動させて移動台の方向を決定する請求項６４に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６６】
反射体の位置を検出しかつ制御する回路を含む請求項４８〜６５の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６７】
単一又は複数のセンサからデータを捕集し、捕集した情報を記憶し及び又は処理する回路を含む請求項４８〜６６の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６８】
表示装置を含む請求項４８〜６７の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項６９】
測定処理を開始し及び又は制御する制御モジュールを備える請求項４８〜６８の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７０】
制御モジュールは、手動操作される請求項６９に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７１】
制御モジュールは、自動操作される請求項６９に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７２】
光ビーム特性情報は、１又は２以上の数値形式、画像形式又は可聴形式で示される請求項６８〜７１の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７３】
制御装置は、予め決められた時間間隔で自動操作される請求項４８〜７２の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７４】
制御装置は、要求時に動作される請求項４８〜７２の何れか１項に記載の光ビーム監視装置。
【請求項７５】
少なくとも部分的に光ビーム中に反射体を通過させて、入射光ビームに対し実質的に４５度の角度に配置されるセンサと、入射光ビームに対し実質的に直角に配置されるセンサとの方向にサンプル光ビームを反射して、サンプル光ビームの特性を決定する過程を含むことを特徴とする光ビーム監視法。
【請求項７６】
導線又は針を反射体として使用する請求項７５に記載の光ビーム監視法。
【請求項７７】
駆動装置を使用して光ビーム中に反射体を通過させる過程を含む請求項７５又は７６に記載の光ビーム監視法。
【請求項７８】
駆動装置は、モータである請求項７７に記載の光ビーム監視法。
【請求項７９】
光ビーム監視装置及び又は監視される光ビームに対する反射体の位置を検出しかつ制御する過程を含む請求項７６〜７８の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８０】
２つのセンサを使用して、光ビーム特性の複数の直角測定を可能にする請求項７５〜７９の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８１】
複数対のセンサを使用して複数の光ビーム特性を同時に測定する過程を含む請求項８０に記載の光ビーム監視法。
【請求項８２】
反射される光ビームは、反射して検出する間に減衰される請求項７５〜８１の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８３】
反射体は、入射光ビームに対して実質的に直角な平面内で平行に移動される請求項７５〜８２の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８４】
いずれかの対のセンサ間の挟角を実質的に二分する経路に沿って平行に移動する請求項８３に記載の光ビーム監視法。
【請求項８５】
単一又は複数のセンサからデータを捕集しかつ記憶する過程を含む請求項７５〜８４の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８６】
センサにより捕集されるデータを処理する過程を含む請求項７５〜８５の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８７】
センサにより捕集されるデータを表示する過程を含む請求項８６に記載の光ビーム監視法。
【請求項８８】
反射体が光ビーム中を通過してデータを捕集する過程を自動で行う請求項７５〜８７の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項８９】
反射体が光ビーム中を通過してデータを捕集する過程は、要求時に実行される請求項７５〜８８の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項９０】
反射体が光ビーム中を通過してデータを捕集する過程は、要求時に実行される請求項７５〜８８の何れか１項に記載の光ビーム監視法。
【請求項９１】
実質的に、明細書に記載されかつ添付図面に図示されることを特徴とする光ビーム監視装置。
【請求項９２】
実質的に、明細書に記載されかつ添付図面に図示されることを特徴とする光ビーム監視法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第１の実施の形態では、少なくとも部分的に光ビーム中に反射体を通過させて、サンプル光ビームの特性を決定するセンサに向けてサンプル光ビームを反射させる過程を含み、反射体(14)は、少なくとも部分的に光ビーム(12)中を２つの反対方向に通過する光ビーム監視法を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第２の実施の形態では、光ビーム中を少なくとも部分的に通過させて、サンプル光ビームを反射する反射体と、反射体で反射したサンプル光ビームを受光して、サンプル光ビームの特性を決定する少なくとも１つのセンサとを含み、反射体は、振動反射体である光ビーム監視装置を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の第３の実施の形態では、光ビーム中に少なくとも部分的に反射体を通過させて、入射光ビームに対して実質的に４５度の角度に配置されるセンサと、入射光ビームに対して実質的に直角に配置されるセンサとに向けてサンプル光ビームを反射させ、サンプル光ビームの特性を決定する過程を含む光ビーム監視法を提供する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明による第４の実施の形態では、光ビーム中を少なくとも部分的に通過させて、サンプル光ビームを反射させる反射体と、入射光ビームに対して実質的に４５度の角度に配置される少なくとも１つのセンサと、入射光ビームに対して実質的に直角に配置される少なくとも１つのセンサと備え、各センサは、反射体で反射されたサンプル光ビームを受光してサンプル光ビームの特性を決定する光ビーム監視装置を提供する。


【国際調査報告】
2005516208.tif 000009
2005516208.tif 000010
2005516208.tif 000011
2005516208.tif 000012