(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビーム、特にレーザー光のビームのビーム方向に離れた少なくとも２つの断面を、例えば検出器のような共通のターゲット（１６）上に結像するための、光ビーム（１２）のビーム光路内に配置された少なくとも１つの光学的結像エレメント（１８；３５、４１）からなる光学的結像システムであって、前記少なくとも１つの光学的結像エレメント（１８；３５、４１）は集光一次ミラー（Ｍ１；Ｍ１、Ｍ２）であり、前記集光一次ミラー（Ｍ１；Ｍ１、Ｍ２）の下流側にはビーム光路内に交互に導入できる少なくとも２つの二次ミラー（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）が配置され、１つの二次ミラー（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）によって１つの断面の結像が、また他の二次ミラー（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）によって光ビーム（１２）の他の断面の結像が、それぞれターゲット（１６）上に行えるように前記二次ミラー（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）が設計される、結像システム。
【請求項２】
前記二次ミラー（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）が相互に交換可能なように、光ビームのビーム光路内の同一または類似の位置に配置される、請求項１の結像システム。
【請求項３】
前記二次ミラー（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）が光ビーム（１２）のビーム光路内の異なる位置に配置される、請求項１の結像システム。
【請求項４】
前記二次ミラー（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）の少なくとも１つが一次ミラー（Ｍ１；Ｍ１、Ｍ２）の焦点に配置される、請求項１ないし３いずれか１項に記載の結像システム。
【請求項５】
前記一次ミラー（Ｍ１；Ｍ１、Ｍ２）からターゲット（１６）までの光路長（Ｌ）が、前記一次ミラー（Ｍ１；Ｍ１、Ｍ２）の焦点距離の２倍に等しい、請求項４に記載の結像システム。
【請求項６】
１つの二次ミラー（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）が光ビーム（１２）の近視野内での１断面のほぼ同一の結像を可能にするように設計され、他の二次ミラー（Ｓ１）が１つの断面の遠視野内での結像または光ビーム（１２）のターゲット（１６）上への集束を可能にするように設計される、請求項１ないし５いずれか１項に記載の結像システム。
【請求項７】
前記少なくとも２つの二次ミラー（Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４）が光ビームの近視野内でビーム方向に離れて置かれた２つの断面のほぼ同一の結像を可能にするように設計される、請求項１ないし５いずれか１項に記載の結像システム。
【請求項８】
少なくとも３つの二次ミラー（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）が存在し、そのうちの少なくとも２つは光ビームの近視野内でビーム方向に離れて置かれた２つの断面のほぼ同一の結像を可能にするように設計され、別の１つの二次ミラー（Ｓ１）は１断面を遠視野で結像するかまたは光ビーム（１２）をターゲット（１６）上に集束できるように設計される、請求項１ないし７いずれか１項に記載の結像システム。
【請求項９】
第二の一次ミラー（Ｍ１）が存在し、ビームスプリッター（３２）がビーム光路内に配置され、それぞれの場合において成分ビーム（３６、３８）が第一の一次ミラー（Ｍ２）と第二の一次ミラー（Ｍ１）上に入射し、また少なくとも１つの二次ミラー（Ｓ１）が前記第二の一次ミラー（Ｍ１）に割り当てられ、両方の成分ビーム（３６、３８）がターゲット（１６）上に結像される、請求項１ないし８いずれか１項に記載の結像システム。
【請求項１０】
前記両方の成分ビーム（３６、３８）がターゲット（１６）上に並んで結像される、請求項９に記載の結像システム。
【請求項１１】
前記第二の一次ミラー（Ｍ１）に割り当てられた前記別の二次ミラー（Ｓ１）が、１断面を遠視野で結像するかまたは光ビーム（１２）をターゲット（１６）上に集束できるように設計され、前記第一の一次ミラー（Ｍ２）に割り当てられた前記の二次ミラー（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）は光ビーム（１２）の近視野内でビーム方向に離れて置かれた少なくとも２つの断面の結像を可能にする、請求項９又は１０に記載の結像システム。
【請求項１２】
前記ビームスプリッター（３２）がウェッジプレート（３４）を有し、ビームスプリッター（３２）を通過した成分ビーム（３８）のビーム光路内に、前記ビームスプリッター（３２）の前記ウェッジプレート（３４）のウェッジ角度の半分のウェッジ角度を有する別のウェッジプレート（４０）が配置され、該別のウェッジプレート（４０）が、反射面を持ち、光ビームが該別のウェッジプレートを二回横断する、請求項９ないし１１いずれか１項に記載の結像システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの一次ミラー（Ｍ１；Ｍ１、Ｍ２）と前記少なくとも２つの二次ミラー（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）が、それぞれの光の入射方向に対してわずかに傾斜している、請求項１ないし１２いずれか１項に記載の結像システム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの一次ミラー（Ｍ１；Ｍ１、Ｍ２）と前記少なくとも２つの二次ミラー（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）が金属性の反射面を有する、請求項１ないし１３いずれか１項に記載の結像システム。
【請求項１５】
請求項１ないし１４いずれか１項記載の光学的結像システム（１０；３０）によって規定される、光ビーム、特にレーザー光のビームを分析および／または調整するため、および／またはレーザー共鳴装置を調整するための装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビーム、特にレーザー光のビームのビーム方向に離れた少なくとも２つの断面を、例えば検出器のような共通のターゲット上に結像するための光学的結像システムであり、光ビームのビーム光路内に配置された少なくとも１つの光学的結像エレメントからなるものに関する。
かかる光学的結像システムは、ＷＯ  ０１／５９４１４  Ａ１に開示されている。
【０００２】
最初に述べたようなタイプの光学的結像システムは、光ビーム、特にレーザー光のビームを分析および／または調整するため、および／またはレーザー共鳴装置を調整するための装置において使用されている。
本発明はまた、前に述べたタイプの光学的結像システムが使用される場合に、ビームを分析および／または調整する装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
光ビームを分析することは、光ビーム内、および／またはレーザー共鳴装置内の異なる断面および／または場所におけるレーザー光ビーム内での強度分布に関する情報を得ることにより、レーザーの品質および調整状態を評価する目的に資するものである。最初に述べた結像システムの目的は、光ビームのビーム方向に離れた少なくとも２つの断面を、例えば検出器のような共通のターゲット上に結像できるようにすることである。この場合、結像システムは、例えば光ビームの近視野(near field)における少なくとも２つの異なる場所でのレーザービームの断面、あるいは光ビームの近視野における１カ所での光ビームの断面と光ビームの遠視野(far field)内の１カ所での断面を、共通のターゲット上に結像できるようにするものである。光ビームの遠視野内の断面の結像により、光ビームの角度方向の分布、即ち発散に関する情報が得られる。遠視野における光ビームの断面を結像するためには、この場合通常は光ビームをターゲット上に集束させ、一方光ビームの近視野内の断面はターゲット上に１：１の比率で結像される。
【０００４】
前記のＷＯ  ０１／５９４１４  Ａ１に開示された結像システムでは、光源、つまり当該特許出願の場合はレーザー、からの光ビームを先ずビームスプリッターで２つの成分ビームに分割する。１つの成分ビームは近視野条件でターゲット上に結像され、他の成分ビームは遠視野条件で同じターゲット上に結像され、ターゲットにはカメラが配置される。各々の成分ビーム内では集光レンズが光学的結像エレメントとして使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光学的結像エレメントとしてレンズを使用することは、波長の異なる光ビームの結像を行う場合、分散のために結像システムを再調整しなければならないという欠点を有している。そのためこの既知の結像システムの場合、異なる波長の光を発する異なる光源を分析するたびに結像システムを再調整することが必要となり、調整作業は例えば光学的結像エレメントの機械的な位置調整になる。
【０００６】
更にこの既知の結像システムの場合、例えば光ビームの近視野内の２つの異なる断面を固定したターゲット上に結像する時、レンズの位置の変化による再調整も必要となる。
ＵＳ  ６，０１４，２０６に開示された別の光学的結像システムでは、結像レンズすなわち集束レンズも結像システムとして使用されているため、光ビームの異なる断面を近視野で結像するためには結像レンズの位置を変える必要があるため、前に述べた既知の結像システムの場合と同じ欠点がある。
【０００７】
しかし、システムを他の波長に適合させ、あるいは光ビームの他の断面をターゲット上に結像するためには、かかる結像システムを調整することは、作業者の側に特殊な経験を必要とし、また時間を要することである。一方かかる結像システムを顧客サービスにおいて使用する可能性があるので、結像システムをできるだけ少ない負担で使用できることが可能であるべきである。
そこで本発明の目的は、最初に述べたタイプの光学的結像システムを開発し、それを異なる波長で使用できるように、また光のビームのビーム方向に離れた少なくとも２つの断面の結像を調整の負担無しに可能にすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、最初に述べた光学的結像システムにおいて、少なくとも１つの光学的結像エレメントが集光一次ミラーであり、また交互にビーム光路内に導入することの出来る少なくとも２つの二次ミラーが前記一次ミラーの下流側に配置され、前記二次ミラーは１つの二次ミラーが１つの断面の結像を、また他の二次ミラーが光ビームの他の断面の結像をターゲット上に行えるように設計されていることにより、上記の目的が達成される。
【０００９】
１つ以上のレンズの代わりに、本発明による結像システムは少なくとも１つの光学的結像エレメントとして集光一次ミラーを有するが、これは例えば無コーティングまたは金属製のミラーであって良い。ミラーを光学的結像エレメントとして使用することには、光ビームの結像が波長から独立しているという利点を有する。したがって本発明による結像システムは異なる波長に適用できる。一次ミラーの下流側に配置され、交互にビーム光路内に導入することの出来る少なくとも２つの二次ミラーは、光ビーム内の少なくとも２つの断面の結像を行うために、この断面を結像するために備えられた二次ミラーがそれぞれビーム光路内に導入され、その結果、簡単な操作で２つの断面の結像の間で切り替えることだけが必要とされる。したがって本発明の結像システムによれば、波長が違うため、あるいは光ビームの異なる断面を結像するために結像システムを一々調整する必要がない。かくして本発明の結像システムを操作する手間は大幅に簡略化された。従来の既知の結像システムとは異なり、本発明の光学的結像システムによれば、近視野および遠視野条件での光ビームの結像がそれぞれ複数の二次ミラーのうちの１つに割り当てられるので、原則としてビームスプリッター無しでも動作可能である。例えば二次ミラーが２つしかない場合、例えば１つの二次ミラーを１断面を遠視野条件で結像できるかまたは光ビームがターゲットに集束させられるように設計し、一方他の二次ミラーを光ビームの近視野内の１つの断面のほぼ同一の結像ができるように設計することができる。この点に関する改良について、以下で述べる。
【００１０】
１つの好適な改良では、複数の二次ミラーが相互に交換可能なように、光ビームの光路内の同一または類似した位置に配置される。
この改良では、前記少なくとも２つの二次ミラー、好適には２つよりも多くの二次ミラーを例えば共通の断面内にある１つの回転輪の上に配置し、結像システムが取り付けられたハウジングを通して操作者が回転輪を回転させて、二次ミラーのうちの１つをビーム光路内に導入するようにできる。この改良では、各二次ミラーは光ビームの異なる断面を共通のターゲット上に結像できるようにするために、二次ミラーは互いに異なる曲率を有する。これらの二次ミラーは平面または凸の曲面であってよい。
【００１１】
しかしまた、光ビームのビーム光路内の異なる位置に二次ミラーを好適に配置することもできる。この場合、各二次ミラーは光ビームの異なる断面の結像を、例えば一次ミラーからの距離の違いに基づいて行うことを可能にする一方で、複数の二次ミラー自身が同じ曲率を有していてもよい。
特に好適な改良では、一次ミラーの焦点に少なくとも１つの二次ミラーを配置する。
【００１２】
この配置の利点は、少なくとも１つの二次ミラーの焦点距離が、結像の比率（像の大きさ）に影響しないということである。そのため、結像の比率は一次ミラーとターゲットの間の距離の選定によってのみ決定されることになる。使用される二次ミラーは全て、相互に交換可能なようにミラーの焦点に配置するのが好ましい。
更に特に好適な改良では、一次ミラーからターゲットまでの光路長が、一次ミラーの焦点距離の２倍に等しい。
【００１３】
一次ミラーとターゲットの間の間隔をこの様に設定することにより、結像すべき断面の一次ミラーからの距離および１つまたは複数の二次ミラーの焦点距離から独立に、結像の比率が１：１になるという利点が得られる。そのため、結像すべき物体面がターゲットの像平面上に鮮明に結像されるように、近軸光学系の方程式に従って二次ミラーの焦点距離を好適に選定できる。これにより倍率が１：１の結像が常に自動的に得られる結像システムが実現し、その場合二次ミラーの焦点距離を適宜選定することにより結像したい物体面を変更できるが、一次ミラーの調整は必要なく、そのため調整の手間が増えることはない。
【００１４】
近視野および／または遠視野でのお光ビームの結像を可能にするいくつかの好適な改良を、以下説明する。
１つの二次ミラーを、光ビームの近視野で１つの断面のほぼ同一の結像ができるように設計し、一方光ビームの遠視野内の断面をターゲット上に集束できるように他の二次ミラーを設計する。
この改良は本発明による結像システムの非常に単純な設計で構成されるという利点を有し、それによって近視野内の少なくとも１つの断面と、光ビーム（遠視野）の角度分布をターゲット上に結像することができる。
【００１５】
光ビームの近視野内での２つの断面だけを結像すればよい場合は、光ビームのビーム方向に離れた２つの断面の近視野におけるほぼ同一の結像を可能にするために、少なくとも２つの二次ミラーが設計されるように、システムを最も単純なケースに対して好適に設計できる。
そのため、例えば０.５ｍの間隔、また例えば結像システム内への光ビームの入力点から２ｍの距離にある光ビームの断面に対して、共通のターゲット上への結像が可能となる。これらの断面は例えばレーザー共鳴装置の前方および後方開口絞りに対応する。
【００１６】
別の好適な改良では、少なくとも３つの二次ミラーが備えられ、そのうちの少なくとも２つは光ビームのビーム方向に離れた２つの断面のほぼ同一の近視野での結像を可能にするように設計され、他の二次ミラーはある断面が遠視野内で結像され、または光ビームがターゲット上に集束されるように設計することが出来る。
従ってこの改良では、光ビームの近視野における２カ所での断面と、この光ビームの遠視野における角度分布を、共通のターゲット上に結像できる。
【００１７】
更に別の改良では、別の一次ミラーが備えられ、ビームスプリッターがビーム光路内に配置され、それぞれの場合において成分ビームが第一の一次ミラーと第二の一次ミラー上に入射し、また少なくとも１つの二次ミラーが別の一次ミラーに割り当てられ、両方の成分ビームがターゲット上に、好適には並んで結像されるようにする。
この改良によれば、切り替え動作をせずに光ビームの少なくとも２つの断面を共通のターゲット上に同時に結像することが可能になる。そのため例えば、両断面を並列状態でターゲット、例えば検出器の上に結像することが可能になり、従って光ビームの品質を短時間で調べることが出来る。
【００１８】
更にこの場合、別の一次ミラーに割り当てられた別の二次ミラーが１つの断面を遠視野条件下で桔蔵し、または光ビームをターゲット上に集束できるように設計されており、一方第一の一次ミラーに割り当てられた二次ミラーが光ビームの近視野においてビーム方向に間隔を置いて配置された少なくとも２つの断面の結像を可能にするのが望ましい。
この改良において、光ビームの近視野および遠視野を共通のターゲット上に同時に結像することができ、その結果二次ミラーを交換して近視野と遠視野を切り替える必要がない。
【００１９】
別の好適な改良では、ビームスプリッターがウェッジプレート（光学くさび）を有し、ビームスプリッターを通過する成分ビームのビーム光路内に、戦記ビームスプリッターの前記ウェッジプレートのウェッジ角度の半分のウェッジ角度を有する別のウェッジプレートが配置される。
ウェッジプレートをビームスプリッターとして使用することは一般に、ウェッジプレートの第二の界面上で起きる反射が、反射ビームに重ね合わされないという利点を有する。しかしウェッジプレートは分散性の要素であるから、別のウェッジプレートを２回横断する間にビームスプリッターを通過する光ビームの分散によって生じる分割が、このウェッジ角度の選択によって相殺され、そのため本発明による結像システムはかかるウェッジプレートの利用にも関わらず波長に依存しない独立性を維持する。
【００２０】
更に別の改良では、前記少なくとも１つの一次ミラーと前記少なくとも２つの二次ミラーが、それぞれの光入射方向に対してわずかに傾けられる。
本発明の光学的結像システムにおける各ミラーのそれぞれの光入射方向に対する傾斜という特徴により、陰を生じない結像が可能になる。しかしこの場合、傾斜角は非常に小さく設定されるので、結像の品質は傾斜によって生じる収差によって制限されずおよび／または各ミラーの収差は相互に相殺する。それに加えて、少なくとも２つの二次ミラーの傾斜角は好適には、少なくとも２つの二次ミラーがターゲットの中心での結像を生じるように選定される。
【００２１】
更に別の改良では、前記少なくとも１つの一次ミラーと前記少なくとも２つの二次ミラーが金属性の反射面を有する。
前に述べたように、波長から独立した結像に関して本発明による結像システムに最も適しているのは、金属性の反射面を有するミラーである。前に述べた改良の１つにおいて備えられるビームスプリッターを例外として、誘電体層内での光の通過のように、光がガラスを通過することは回避される。
【００２２】
そのため、本発明による結像システムは好適には反射性の光学的結像エレメントを使用し、レンズのような屈折性の結像エレメントを避ける。
本発明による結像システムは特にコンパクトに設計することができ、したがって例えば顧客サービスに使用できる携帯型の装置として設計するのに特に適している。
本発明によれば、光ビーム、特にレーザー光のビームを分析および／または調整するための装置は、前に述べた１つまたはそれ以上の改良による光学的結像システムを備える。
【００２３】
本発明の更に別の利点および特徴が、添付の図面を参照しながら以下の説明を読むことにより明らかになるであろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様を添付の図面を参照して更に詳細に説明する。
光ビーム１２のビーム方向に離れた少なくとも２つの断面の結像を行うための一般的に参照符１０で示される光学的結像システムを図１および２に示す。光ビーム１２は、特にレーザー１４によって放出されるレーザー光のビームである。光ビーム１２のビーム方向に離れた少なくとも２つの断面は共通のターゲット１６、ここでは検出器に結像される。
【００２５】
レーザー１４から出発した光ビーム１２は、２つの偏向ミラーＵ1およびＵ2を介して結像システム１０内に導入される。入射光ビーム１２の調整を可能にするために、偏向ミラーＵ1およびＵ2はその位置および角度が調整可能とする。
結像システム１０は、集光一次ミラーＭ1である少なくとも１つの光学的結像エレメント１８を有する。一次ミラーＭ1は球面の金属性反射面を有する。
光ビームの伝播方向には少なくとも２つ、本実施態様の場合は４つの二次ミラーＳ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4が一次ミラーＭ1の下流側に配置されているのが示されている。
【００２６】
二次ミラーＳ1〜Ｓ4は二重矢印２０で模式的に示されるように、交互に光ビーム１２のビーム光路内に導入され、あるいは光路から取り除くことができる。この目的のために、二次ミラーＳ1〜Ｓ4は詳しくは図示していないメカニズムによって結像システム１０内に移動可能に保持される。
図１および２に示す実施態様における二次ミラーＳ1〜Ｓ4は光ビーム１２のビーム光路における異なる位置に配置され、すなわち一方が他方に間隔を開けて配置されている。なお、二次ミラーＳ1〜Ｓ4を光ビーム１２のビーム光路内の同一の位置に配置でき、これらを相互に交換可能とすることが特に好適である。後者の配置の場合、二次ミラーＳ1〜Ｓ4は、回転輪として設計されて結像システム１０のハウジング（図示せず）上の操作具（詳しく図示せず）によって手で回転できるキャリア上に配置して、二次ミラーＳ1〜Ｓ4の１つを光ビーム１２のビーム光路内に導入できるようにすることができる。
【００２７】
二次ミラーＳ1〜Ｓ4は平面鏡、凸面鏡または集光用球面鏡であってよい。
一次ミラーＭ1と二次ミラーＳ1〜Ｓ4は好適には、どちらも金属性のミラーまたは無コーティングのミラーとして設計され、その場合結像システム１０は波長に依存せずに動作する。
図１および２に示した実施態様において、二次ミラーＳ1は光ビーム１２が１ｍの焦点距離で集束されるように設計される。これは、遠視野における光ビーム１２の１断面の結像に対応し、それを通じて遠視野における光ビーム角度分布がターゲット１６上に桔蔵される。
【００２８】
二次ミラーＳ2は同一の結像、すなわち光ビーム１２の近視野における１断面の１：１の結像、特に結像システム１０からの距離が例えば０.５ｍの結像を可能にするように設計される。
二次ミラーＳ3は、結像システム１０の入射点から１ｍの距離にある光ビーム１２の近視野における１断面のほぼ同一の結像を可能にし、また二次ミラーＳ4は２ｍの距離にある光ビーム１２の近視野における１断面のほぼ同一の結像を可能にするように設計される。
【００２９】
図１に結像システム１０の動作位置における状態を示すが、この場合光ビームは一次ミラーＭ1から二次ミラーＳ1に向けられ、後者によってターゲット１６上に集束される。したがって遠視野における光ビーム１２の角度分布の分析がこの動作位置で可能になる。
図２に結像システム１０の動作位置における状態を示すが、この位置では二次ミラーＳ1は光ビーム１２のビーム光路から外されて、光ビーム１２が一次ミラーＭ1によって反射されて二次ミラーＳ2に入射し、後者によってターゲット１６上に入射させられる。この動作位置では、光ビーム１２の１断面のほぼ同一の結像が、結像システム１０の入射点から０.５ｍの距離でターゲット１６上に、すなわち検出器上に行われる。二次ミラーＳ2が同様に光ビーム１２のビーム光路から外された場合は、光ビーム１２は一次ミラーＭ1によって反射されて二次ミラーＳ3に入射し、そして後者がビーム光路から外されている場合は二次ミラーＳ4上に入射させられ、そして再度後者によって反射されてターゲット１６上に入射させられる。
【００３０】
一次ミラーＭ1と二次ミラーＳ1〜Ｓ4は、光ビーム１２のこれらのミラーへの入射方向に対してわずかに傾斜している。しかしこの場合傾斜角は、結像の品質が傾斜によって生じる収差によって制限されないように選ばれる。更に二次ミラーＳ1〜Ｓ4の傾斜角は、像がターゲット１６の同一の点に集められるように選択される。
結像システム１０の光学的データは、補遺に例示したコードＶとして表形式で表される。これらのデータから、結像システム１０の各ミラーの結像特性、各ミラーへの光の入射方向に対するそれらの傾斜角、および個々のミラーの間の間隔が求められる。
【００３１】
別の実施態様による光学的結像システム３０を図３に示す。結像システム１０と同じかまたは類似する部品には結像システム１０の場合と同一の参照符を付ける。
この場合も、光ビーム１２のビーム光路内に偏向ミラーＵ1が結像システム３０の入力位置に配置される。偏向ミラーＵ1の下流側にはビームスプリッター３２が配置される。ビームスプリッター３２はウェッジプレート３４を有する。光ビーム１２はウェッジプレート３４によって第一の成分ビーム３６と第二の成分ビーム３８に分割される。ウェッジプレート３４の前面で反射された第一の成分ビーム３６は、遠視野条件での光ビーム１２の結像に使用される。
【００３２】
ウェッジプレート３４を通過した第二の成分ビーム３８は近視野条件での光ビーム１２の結像に使用される。
第一の成分ビーム３６のビーム光路内には少なくとも１つの光学的結像エレメント３５が集光一次ミラーＭ1の形で配置され、その下流側には、成分ビーム３６がターゲット１６上に集束されるように設計された二次ミラーＳ1が配置される。
【００３３】
反射性の後面を有する第二のウェッジプレート４０が第二の成分ビーム３８のビーム光路内に配置される。この場合、第二のウェッジプレート４０のウェッジ角度は第一のウェッジプレート３４のウェッジ角度の半分とし、ウェッジプレート３４を通過する成分ビーム３８の色傾斜は、第二のウェッジプレート４０の後面における第二の成分ビーム３８の反射とウェッジプレート４０内での２重の通過によって補償される。
【００３４】
第二の成分ビーム３８のビーム光路の更に先には少なくとも１つの光学的結像エレメント４１が集光一次ミラーＭ2の形で配置される。一次ミラーＭ2の下流側には３つの二次ミラーＳ2、Ｓ3およびＳ4が、第二の成分ビーム３８のビーム光路内に導入され、またそれから外すことが出来るように移動可能に配置される。二次ミラーＳ2〜Ｓ4は、結像システム１０の場合のように、ビーム方向に間隔を置いて配置された光ビーム１２の断面のターゲット１６への同一の結像が行われるように設計される。
【００３５】
第一の成分ビーム３６と第二の成分ビーム３８はターゲット１６上に並んで結像される。そのため光ビーム１２の近視野と遠視野が、結像システム３０によって共通のターゲット１６上に同時に結像される。
第一の成分ビーム３６のビーム光路内には更に追加の二次ミラーＳ5が、第一の成分ビーム３６のビーム光路内に光学的に導入され、またそれから外すことが出来るように移動可能に配置される。追加の二次ミラーＳ5は、例えば光ビーム１２の分光学的またはエネルギーの分析を行うために、成分ビーム３６を別のターゲットすなわち別の検出器４２上に集束できるように設計される。
【００３６】
結像システム３０の光学的データは、図１および２による結像システム１０と同じであるが、例外はミラーＭ2およびＳ2〜Ｓ4の傾斜角の符号が結像システム１０に対して反転していることである。
結像システム１０と結像システム３０は同様にコンパクトであり携帯用の構成に適している。
結像システム１０は光学図では説明のため模式的に示してある。
【００３７】
図１の結像システム１０（および図３の結像システム３０）の特に好適な実施態様では、二次ミラーＳ1〜Ｓ4が全て、図４に示すように焦点距離ｆ1を有する一次ミラーＭ1の焦点に配置される。
この場合、二次ミラーＳ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4、すなわち現在光路内に置かれている二次ミラーＳ1、Ｓ2、Ｓ3またはＳ4の焦点距離は、一次ミラーＭ1に平行光線として入射する光ビーム（レーザービームの場合に典型的なテレセントリック入射）に対する結像比率に何の影響も持たない。結像比率は、一次ミラーＭ1からターゲット１６までの光路長Ｌの選定によってのみ決められるものである。
【００３８】
一次ミラーＭ1からターゲット１６までの光路長Ｌが一次ミラーＭ1の焦点距離ｆ1の２倍に等しく選定されると、一次ミラーＭ1から結像すべき物体ｙまでの距離ｄOBJに関係なく、また二次ミラーＳ1、Ｓ2、Ｓ3またはＳ4の焦点距離に関係なく、１：１の結像比が得られる。図４には、物体ｙと同じ寸法の像ｙ‘が図示されている。従って物体面ＥOBJはターゲット１６上に１：１の比率で結像される。ここで一次ミラーＭ1の位置を変えることなく、互いに離れて置かれた物体面ＥOBJをターゲット１６上に１：１の比率で鮮明に結像するためには、二次ミラーＳ1、Ｓ2、Ｓ3およびＳ4の焦点距離を近軸光学系の方程式に従って適切に選定すればよい。すなわち、結像すべき各断面ＥOBJには焦点距離ｆ2を有する特定の二次ミラーＳ1、Ｓ2、Ｓ3またはＳ4が割り当てられ、ここで次の式が成り立つ。
【００３９】
【数１】
0004313612.tif 000002
【００４０】
その結果、望みの物体面ＥOBJは二次ミラーＳ1、Ｓ2、Ｓ3またはＳ4を互いに交換することにより、一次ミラーＭ1から望みの距離でターゲット１６上に結像することができる。言葉を換えれば、結像すべき物体面ＥOBJの間隔は、ビーム光路内に置かれる二次ミラーＳ1、Ｓ2、Ｓ3またはＳ4の焦点距離ｆ2の選定によって変更される。
二次ミラーＳ1〜Ｓ4が厳密に一次ミラーＭ1の焦点に配置されると前に述べたが、例えば二次ミラーＳ1〜Ｓ4への鮮明な光の集束による高い輻射負荷を避けるためには、二次ミラーＳ1〜Ｓ4を一次ミラーＭ1の焦点からわずかに外側に配置してもよい。
【００４１】
ターゲットすなわち検出器１６および、もしもあれば別の検出器４２と組み合わされて、結像システム１０または３０は光ビーム１２を分析および／または調整するため、および／または光ビーム１２を発生するレーザー共鳴装置を調整するための装置を形成する。
上記の特徴および以下で述べるものは説明された組み合わせで使用できるだけでなく、本発明の範囲から逸脱することなくその他の組み合わせで、あるいはそれら独自に使用できることは言うまでもない。
【００４２】
【表１】
0004313612.tif 000003
【００４３】
【表２】
0004313612.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施態様による光学的結像システムの第一の動作位置における状態を模式的に示す図である。
【図２】図１の結像システムの第二の動作位置における状態を示す図である。
【図３】別の実施態様による光学的結像システムを示す図である。
【図４】図１の結像システムの動作モードを説明する原理図である。
【符号の説明】
１２                    光ビーム
１６                    共通のターゲット
１８；３５、４１        光学的結像エレメント
Ｍ1；Ｍ1、Ｍ2            集光一次ミラー
Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4        二次ミラー
【図１】
0004313612.tif 000005
【図２】
0004313612.tif 000006
【図３】
0004313612.tif 000007
【図４】
0004313612.tif 000008