JP2009525493A5 - - Google Patents

Claims (35)

1. 光の放射経路（１０ａ）に沿ってレーザ光ビーム（１０）を放射する放射源（２）と、
   焦点距離（Ｄ）に位置する焦点（Ｆ）に前記レーザ光ビーム（１０）を合焦する第１の合焦手段（３）と、
   この装置（１）に対する前記焦点（Ｆ）の位置を調節する手段（４）と、
   前記調節手段（４）へのフィードバックに作用する前記焦点距離（Ｄ）を検出する手段（５）であって、前記第１の合焦手段（３）を出た光ビームの前記焦点距離（Ｄ）を表すパラメータ特性を検出する手段（５）とを備えたレーザ光ビームの焦点を調節する装置（１）において、
   前記特性パラメータは、前記第１の合焦手段（３）を出た光ビーム（１０）の波面曲率半径であることを特徴とする、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
2. 請求項１において、前記検出手段（５）が前記焦点距離（Ｄ）の値を計算する、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
3. 請求項１または２において、前記検出手段（５）は、
   所定の厚さおよび屈折率を有し、前記光の放射経路（１０ａ）の前記第１の合焦手段（３）の下流に配置され、前記光の放射経路（１０ａ）に対して傾斜した反射光経路に沿って伝搬する反射光ビーム（１４）を生成するガラスシート（２０）であって、前記反射光ビーム（１４）は部分的に重なり合って干渉領域を定める一対の光ビームによって画定されている、ガラスシート（２０）と、
   前記反射光経路に配置され、前記干渉領域（１５）のパラメータ特性を表す信号を生成する光検出器手段（３０）と、
   前記曲率半径を表す信号を生成するように前記信号を処理する手段とを備えたレーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
4. 請求項３において、前記干渉領域（１５）の前記パラメータ特性は、前記反射光経路に位置する観察面（Ｐ）上における前記干渉領域（１５）によって画定された複数の干渉縞の空間周波数である、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
5. 請求項４において、前記光検出器手段（３０）は、干渉縞が連続する方向（ｘ）に沿って前記観察面（Ｐ）上に配置された感光素子（３１）のアレイを備えた、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
6. 請求項４において、前記干渉領域（１５）の少なくとも一部分の通過を可能にする少なくとも１つのスリット（３４、３５、３７）を前記観察面（Ｐ）が備え、前記少なくとも１つのスリット（３４、３５、３７）の下流に配置された少なくとも１つの感光素子（３２、３３、３６）を前記光検出器手段（３０）が備えた、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
7. 請求項６において、前記少なくとも１つのスリット（３４、３５、３７）は、干渉縞が連続する方向（ｘ）に短辺が沿うように方向付けられた矩形である、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
8. 請求項７において、前記少なくとも１つのスリット（３４、３５、３７）の前記干渉縞が連続する方向（ｘ）に沿った寸法は、前記干渉縞の所定の周波数範囲について、干渉領域（１５）の前記少なくとも一部分における前記反射光ビーム（１４）の光強度の積分関数が単調関数であるような寸法である、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
9. 請求項６から８のいずれか一項において、前記観察面（Ｐ）は単一のスリット（３７）を備え、前記光検出器手段（３０）は単一の感光素子（３６）を備えた、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
10. 請求項７または８において、前記観察面（Ｐ）は単一のスリット（３７）を備え、前記光検出器手段（３０）は単一の感光素子（３６）を備え、前記単一のスリット（３７）は、前記干渉縞が連続する方向（ｘ）に対して直角である前記干渉領域（１５）の第１の対称軸（ｙ）に平行な一対の長辺を有し、前記単一のスリット（３７）は、さらに、前記干渉縞が連続する方向（ｘ）に平行である干渉領域（１５）の前記第２の対称軸（ｘ）を中心として、前記観察面（Ｐ）の両側にまたがっている、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
11. 請求項１０において、前記一対の長辺のうちの１つの長辺が、前記第１の対称軸（ｙ）に重なっている、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
12. 請求項６から８のいずれか一項において、前記観察面（Ｐ）は２つのスリット（３４、３５）を備え、前記光検出器手段（３０）は、前記２つのスリット（３４、３５）のそれぞれに１つずつ対応した、２つの感光素子（３２、３３）を備えた、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
13. 請求項７または８において、前記観察面（Ｐ）は２つのスリット（３４、３５）を備え、前記光検出器手段（３０）は、前記２つのスリット（３４、３５）のそれぞれに１つずつ対応した、２つの感光素子（３２、３３）を備え、前記２つのスリット（３４、３５）は、前記干渉縞が連続する方向（ｘ）に対して直角である前記干渉領域（１５）の第１の対称軸（ｙ）を中心として、前記観察面（Ｐ）の両側にまたがっている、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
14. 請求項１３において、前記２つのスリット（３４、３５）は、前記第１の対称軸（ｙ）に一致する長辺を有し、前記干渉縞が連続する方向（ｘ）に平行な前記干渉領域（１５）の第２の対称軸（ｘ）を中心として、両側にまたがっている、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
15. 請求項１３において、前記２つのスリット（３４、３５）は、前記干渉縞が連続する方向（ｘ）に平行な前記干渉領域（１５）の第２の対称軸（ｘ）を中心として、前記観察面（Ｐ）の両側に、前記第１の対称軸（ｙ）に対して対称にまたがっており、所定の距離だけ前記第１の対称軸（ｙ）から離間している、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
16. 請求項４から１５のいずれか一項において、さらに、
    前記シート（２０）と前記観察面（Ｐ）の間の前記反射光経路に配置された回転ポリゴンミラー（４０）を備えた、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
17. 請求項１６において、さらに、
    前記シート（２０）と前記回転ポリゴンミラー（４０）の間の前記反射光経路内に配置された少なくとも１つの偏向ミラー（４１）を備え、
    前記回転ポリゴンミラー（４０）は、前記シート（２０）によって生成された屈折光ビームにも作用する、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
18. 請求項３から１７のいずれか一項において、前記シート（２０）が、反射材料からなる背向する平行な平面（２０ａ、２０ｂ）を備えた、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
19. 請求項３から１７のいずれか一項において、前記シート（２０）が、互いに角度θをなし、反射材料からなる背向する平面（２０ａ、２０ｂ）を備えた、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
20. 請求項１または２において、前記検出手段（５）は、
    前記第１の合焦手段（３）の下流に配置され、合焦光ビーム（１０）の周縁部分（２０５）を前記放射源の位置とは異なる位置に戻すように、前記光の放射経路（１０ａ）に対して傾斜しているミラー状の表面（２００）と、
    前記戻される合焦光ビーム（１０）の前記周縁部分（２０５）の入射位置を感知し、この入射位置を表す信号を生成する検出器手段（２１０）であって、前記放射源（２）に一体に結合された検出器手段（２１０）と、
    前記焦点距離（Ｄ）を表す信号を生成するように、前記信号を処理する手段とを備えたレーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
21. レーザ光ビームを合焦する装置（１）であって、
    光の放射経路（１０ａ）に沿ってレーザ光ビーム（１０）を放射する放射源（２）と、
    焦点距離（Ｄ）に位置する焦点（Ｆ）に前記レーザ光ビーム（１０）を合焦する第１の合焦手段（３）と、
    この装置（１）に対する前記焦点（Ｆ）の位置を調節する手段（４）と、
    前記調節手段（４）へのフィードバックに作用する前記焦点距離（Ｄ）を検出する手段（５）であって、
    所定の厚さおよび屈折率を有し、前記光の放射経路（１０ａ）の前記第１の合焦手段（３）の下流に配置され、前記光の放射経路（１０ａ）に対して傾斜した反射光経路に沿って伝搬する反射光ビーム（１１１）を生成するシート（５０）と、
    前記反射光ビーム（１１１）を所定の距離において合焦させるように、前記反射光経路に配置された第２の合焦手段（６０）と、
    前記第２の合焦手段（６０）の前記反射光経路の下流に配置され、前記反射光ビーム（１１１）の中央部のみを通過させる前記反射光ビーム（１１１）と同心の開口（８０）を有するダイアフラム（７０）であって、前記開口（８０）の直径が、前記第１の合焦手段（３）が前記放射源（２）によって放射された光ビーム（１０）を最大または最小の焦点距離（Ｄ）に合焦させるときの、前記ダイアフラム（７０）における前記反射光ビーム（１１１）の直径に等しいダイアフラム（７０）と、
    前記ダイアフラム（７０）の前記光の反射経路内の下流に配置され、焦点距離（Ｄ）が増加または減少するときに、前記反射光ビーム（１１１）の前記中央部の光強度の変化を表す信号を生成する光検出器手段（９０）と、
    前記焦点距離（Ｄ）を表す信号を生成するように、前記信号を処理する手段とを備えた、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
22. 請求項２１において、前記処理手段が前記焦点距離（Ｄ）の値を計算する、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
23. 請求項２１または２２において、前記シート（５０）は背向する平行な平面を有しており、前記背向する平面の一方が反射防止コーティングで処理されている、レーザ光ビームの焦点調節装置（１）。
24. レーザ光ビーム（１０）を光の放射経路（１０ａ）に沿って放射する工程と、
    前記光ビーム（１０）を焦点距離（Ｄ）に位置する焦点（Ｆ）に合焦させる工程と、
    前記焦点距離（Ｄ）を検出する工程と、
    検出された焦点距離（Ｄ）に基づいて前記焦点（Ｆ）の位置を調節する工程とを備え、
    前記焦点距離（Ｄ）を検出する工程は、前記焦点距離（Ｄ）を表す、合焦光ビーム（１０）のパラメータ特性を検出する工程を含み、前記特性パラメータは前記合焦光ビーム（１０）の波面曲率半径である、レーザ光ビームの焦点調節方法。
25. 請求項２４において、前記焦点距離（Ｄ）を検出する工程、および前記検出された焦点距離（Ｄ）に基づいて焦点（Ｆ）の位置を調節する工程は、所望の焦点距離（Ｄ）に達するまで反復的に繰り返される、レーザ光ビームの焦点調節方法。
26. 請求項２４または２５において、前記焦点距離（Ｄ）を検出する工程は、この焦点距離（Ｄ）の値を計算する工程を含む、レーザ光ビームの焦点調節方法。
27. 請求項２４から２６のいずれか一項において、前記焦点距離（Ｄ）を検出する工程は、
    前記光の放射経路（１０ａ）に対して傾斜した光の反射経路に沿って伝搬する反射光ビーム（１４）であって、部分的に重なり合って干渉領域（１５）を定める一対の光ビーム（１２、１３）を含む反射光ビーム（１１）を生成する工程と、
    前記干渉領域（１５）のパラメータ特性を表す信号を生成するように、前記反射ビーム（１４）を検出する工程と、
    前記曲率半径を表す信号を生成するように、前記信号を処理する工程とを備えたレーザ光ビームの焦点調節方法。
28. 請求項２７において、前記処理工程は、前記光の反射経路に位置する観察面（Ｐ）において前記干渉領域（１５）によって画定される複数の干渉縞の空間周波数を測定する工程を含む、レーザ光ビームの焦点調節方法。
29. 請求項２８において、前記複数の干渉縞の空間周波数を測定する前記工程は、
    前記干渉領域（１５）の少なくとも一部分の光強度を表す信号を生成するように、前記干渉領域（１５）の少なくとも一部分を選択する工程と、
    前記干渉領域（１５）の少なくとも一部分の光強度の積分を計算する工程とを備えた、レーザ光ビームの焦点調節方法。
30. 請求項２９において、前記干渉領域（１５）の前記少なくとも一部分は、干渉縞が連続する方向（ｘ）に短辺が沿うように方向付けられた矩形である、レーザ光ビームの焦点調節方法。
31. 請求項３０において、前記干渉領域（１５）の前記少なくとも一部分の、前記干渉縞が連続する方向（ｘ）に沿った寸法は、所定の範囲の干渉縞の周波数について、干渉領域（１５）の前記少なくとも一部分の光強度の積分関数が単調関数であるような寸法である、レーザ光ビームの焦点調節方法。
32. 請求項２４から２６のいずれか一項において、前記焦点距離（Ｄ）を検出する工程は、
    前記合焦光ビーム（１０）の周縁部分（２０５）を、前記光の放射経路（１０ａ）に対して傾斜した光の経路に沿って戻す工程と、
    位置を表す信号を生成するように、前記戻されるレーザ光ビームの前記周縁部分（２０５）を検出手段（２１０）で検出する工程であって、前記戻された前記合焦光ビーム（１０）の前記周縁部分（２０５）は前記検出手段（２１０）に作用する、検出工程と、
    前記焦点距離（Ｄ）を表す信号を生成するように、前記信号を処理する工程とを備えた、レーザ光ビームの焦点調節方法。
33. レーザ光ビーム（１０）を光の放射経路（１０ａ）に沿って放射する工程と、
    前記光ビーム（１０）を焦点距離（Ｄ）に位置する焦点（Ｆ）に合焦させる工程と、
    前記焦点距離（Ｄ）を検出する工程と、
    検出された焦点距離（Ｄ）に基づいて前記焦点（Ｆ）の位置を調節する工程とを備え、
    前記焦点距離（Ｄ）を検出する工程は、
    前記光の放射経路（１０ａ）に対して傾斜した光の反射経路に沿って伝搬する反射光ビーム（１１１）を生成する工程と、
    前記反射光ビーム（１１１）を所定の距離に合焦させる工程と、
    前記反射光ビーム（１１１）と同心の円形開口（８０）を有するダイアフラム（７０）であって、前記円形開口（８０）の直径が、放射光ビーム（１０）が最大または最小の焦点距離（Ｄ）に合焦するときの前記反射光ビーム（１１１）の前記ダイアフラム（７０）における直径に等しいダイアフラム（７０）によって、前記反射光ビーム（１１１）の中央部を選択する工程と、
    前記反射光ビーム（１１１）の前記中央部の光強度の変化を表す信号を生成するように、焦点距離（Ｄ）が減少または増加するときに、前記反射光ビーム（１１１）の中央部を検出する工程と、
    前記焦点距離（Ｄ）を表す信号を生成するように、前記信号を処理する工程とを有する、レーザ光ビームの焦点調節方法。
34. 請求項３３において、前記焦点距離（Ｄ）を検出する工程が、この焦点距離（Ｄ）の値を計算する工程を含む、レーザ光ビームの焦点調節方法。
35. 請求項１から２３のいずれか一項に記載の焦点調節装置（１）を備えたコード化情報読取器。