JPH06202038A - 光学ビームディバイダ - Google Patents
光学ビームディバイダInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強度に関してのみ最初のビームＡと異なる少
なくとも２つのビームＢ，Ｃに、再分割する、レーザビ
ーム用の光学ビームディバイダを提供する。 【構成】 ビームの経路に配置され、そのミラー面に垂
直な軸線の周りを回動され得ると共にビームの断面を掃
引するダイアフラム形式で構築される偏向ミラーを有す
る、レーザビームＡ用の光学ビームディバイダにおい
て、偏向ミラーは、ビームＡの総断面の１つのセグメン
トをカバーし且つ偏向ミラー２の回動時にビームＡの総
てのセグメントを連続的に掃引する少なくとも１つの窓
２ｃを有する。
なくとも２つのビームＢ，Ｃに、再分割する、レーザビ
ーム用の光学ビームディバイダを提供する。 【構成】 ビームの経路に配置され、そのミラー面に垂
直な軸線の周りを回動され得ると共にビームの断面を掃
引するダイアフラム形式で構築される偏向ミラーを有す
る、レーザビームＡ用の光学ビームディバイダにおい
て、偏向ミラーは、ビームＡの総断面の１つのセグメン
トをカバーし且つ偏向ミラー２の回動時にビームＡの総
てのセグメントを連続的に掃引する少なくとも１つの窓
２ｃを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学ビームディバイダ
に関し、更に詳細には、ビームの経路に配置され、その
ミラー面に垂直な軸線の周りを回動され得ると共にビー
ムの断面を掃引（ｓｗｅｅｐ）するダイヤフラム形式で
構築される偏向ミラーを有する、レーザビームのための
光学ビームディバイダに関する。
に関し、更に詳細には、ビームの経路に配置され、その
ミラー面に垂直な軸線の周りを回動され得ると共にビー
ムの断面を掃引（ｓｗｅｅｐ）するダイヤフラム形式で
構築される偏向ミラーを有する、レーザビームのための
光学ビームディバイダに関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザビームの他方面の可能な応用は、
一般的に公知である。レーザビームは、例えば、連続的
に移動するストリップ、詳細には金属ストリップの分断
に適する。最近、多数の平行切断は、例えばスプリッテ
ィング設備やストリップ縁部の切断においてストリップ
に実施されねばならない。通例的に切断の同時的な実行
は、平行に案内されたレーザビームを必要とする。各切
断のために独立したレーザビーム源を用いることは、極
めて高価である。単一のレーザビーム源が首尾よく再分
割され得るならば、経費は、低減され得る。しかしなが
ら、そのようなビームディバイダにおいて、要素的ビー
ムの断面は、最初の断面と比較して不変的に保持されね
ばならず、エネルギは、該断面に対して出来るだけ均一
に分配されねばならない。しかしながら、この要求を満
たすようなビームディバイダは、産業的利用に有益でな
い。
一般的に公知である。レーザビームは、例えば、連続的
に移動するストリップ、詳細には金属ストリップの分断
に適する。最近、多数の平行切断は、例えばスプリッテ
ィング設備やストリップ縁部の切断においてストリップ
に実施されねばならない。通例的に切断の同時的な実行
は、平行に案内されたレーザビームを必要とする。各切
断のために独立したレーザビーム源を用いることは、極
めて高価である。単一のレーザビーム源が首尾よく再分
割され得るならば、経費は、低減され得る。しかしなが
ら、そのようなビームディバイダにおいて、要素的ビー
ムの断面は、最初の断面と比較して不変的に保持されね
ばならず、エネルギは、該断面に対して出来るだけ均一
に分配されねばならない。しかしながら、この要求を満
たすようなビームディバイダは、産業的利用に有益でな
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の、光コンダクタ
を介して供給される光のビームのためのビームディバイ
ダ（ＤＥ３１３５２０５ＡＩ）において、偏向ミラー
は、供給される光ビームの経路中に変化する距離だけ移
動され得る。光ビームの特定の断面によって収集される
一部分は、ミラーにより偏向され、他方、残りの部分
は、妨害を受けない偏向ミラーを通る。そのビームディ
バイダによる結果は、その断面が最初の光ビームの断面
に全体として相当するような２つの要素的なビームであ
る。従って、個々の要素的ビームの断面は、最初の光ビ
ームの断面よりも小さい。従って、このタイプのビーム
ディバイダを用いて、光ビームの最初の形状、すなわち
断面に対するエネルギの均一な分配を具える同一の断面
寸法を得ることは、不可能である。
を介して供給される光のビームのためのビームディバイ
ダ（ＤＥ３１３５２０５ＡＩ）において、偏向ミラー
は、供給される光ビームの経路中に変化する距離だけ移
動され得る。光ビームの特定の断面によって収集される
一部分は、ミラーにより偏向され、他方、残りの部分
は、妨害を受けない偏向ミラーを通る。そのビームディ
バイダによる結果は、その断面が最初の光ビームの断面
に全体として相当するような２つの要素的なビームであ
る。従って、個々の要素的ビームの断面は、最初の光ビ
ームの断面よりも小さい。従って、このタイプのビーム
ディバイダを用いて、光ビームの最初の形状、すなわち
断面に対するエネルギの均一な分配を具える同一の断面
寸法を得ることは、不可能である。
【０００４】従来の別の、特定のタイプ（ＤＥ−ＰＳ１
２９１５３３）のビームディバイダにおいて、偏向ミラ
ーは、少なくとも１つの窓を有する。偏向ミラーは、完
全なビームを偏向するか、又は、整列した窓を介して完
全なビームを通過させるように、構造形成される。この
ことは、一面においてビームレシーバが完全な放射エネ
ルギを受容するが、休止中に放射エネルギを受容しな
い、ということを意味する。時間に対するこの一様でな
い分配のエネルギは、最適でない。
２９１５３３）のビームディバイダにおいて、偏向ミラ
ーは、少なくとも１つの窓を有する。偏向ミラーは、完
全なビームを偏向するか、又は、整列した窓を介して完
全なビームを通過させるように、構造形成される。この
ことは、一面においてビームレシーバが完全な放射エネ
ルギを受容するが、休止中に放射エネルギを受容しな
い、ということを意味する。時間に対するこの一様でな
い分配のエネルギは、最適でない。
【０００５】本発明の目的は、再分割されるべきビーム
の断面の寸法及び形状を保持すると同時に、再分割され
た要素的ビームの断面に対するエネルギの均一な分配を
保証するような特定のタイプのビームディバイダを提供
することにある。
の断面の寸法及び形状を保持すると同時に、再分割され
た要素的ビームの断面に対するエネルギの均一な分配を
保証するような特定のタイプのビームディバイダを提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、偏向ミラー
が、ビームの総断面の１つのセグメントをカバーし且つ
偏向ミラーの回動時にビームの総てのセグメントを連続
的に掃引する少なくとも１つの窓を有する、という特徴
によって特定されるタイプのビームディバイダにおいて
解決される。
が、ビームの総断面の１つのセグメントをカバーし且つ
偏向ミラーの回動時にビームの総てのセグメントを連続
的に掃引する少なくとも１つの窓を有する、という特徴
によって特定されるタイプのビームディバイダにおいて
解決される。
【０００７】本発明に従い、偏向ミラーによって収集さ
れる要素的ビーム並びに窓を通過する要素的ビームの各
々は、最初のビームの完全／総ての断面に対応する面を
掃引する。各要素的ビームのエネルギは、エネルギの最
初の分配に従って、総ての断面に対して不均一に分配さ
れる。偏向ミラーが速く回動されればされるほど、面に
対する均一の品質は良好になる。それに代え、あるい
は、加えて、放射エネルギの衝突は、回動軸線の周りを
特に対称的に配置される複数個のミラー面を有するミラ
ーによって良好に均一化され得る。
れる要素的ビーム並びに窓を通過する要素的ビームの各
々は、最初のビームの完全／総ての断面に対応する面を
掃引する。各要素的ビームのエネルギは、エネルギの最
初の分配に従って、総ての断面に対して不均一に分配さ
れる。偏向ミラーが速く回動されればされるほど、面に
対する均一の品質は良好になる。それに代え、あるい
は、加えて、放射エネルギの衝突は、回動軸線の周りを
特に対称的に配置される複数個のミラー面を有するミラ
ーによって良好に均一化され得る。
【０００８】複数個の要素的ビームへの再分割の場合に
おいて、最初の光又はレーザビームの強度は、作用的な
ミラー面の比率に従って再分割され、例えば、強度は、
そのミラー面及び窓面が等しい寸法を有するような偏向
ミラーによる２つの要素的光線への再分割の場合に、半
分にされる。均一なエネルギの分配は、本発明の別の簡
単な特徴、すなわち、各ミラー面及び各窓が、回動軸線
から放射状に延びる１つのセグメントの形式で構築され
る、という特徴により実施され得る。
おいて、最初の光又はレーザビームの強度は、作用的な
ミラー面の比率に従って再分割され、例えば、強度は、
そのミラー面及び窓面が等しい寸法を有するような偏向
ミラーによる２つの要素的光線への再分割の場合に、半
分にされる。均一なエネルギの分配は、本発明の別の簡
単な特徴、すなわち、各ミラー面及び各窓が、回動軸線
から放射状に延びる１つのセグメントの形式で構築され
る、という特徴により実施され得る。
【０００９】もし、最初のビームが２以上の要素的ビー
ムに再分割されるべきならば、この要求は、ビーム経路
に配置されるのが、少なくとも１つの別の同様の偏向ミ
ラーであり、それが、第１の偏向ミラーに同期して回動
され得ると共に、その少なくとも１つのミラー面及びそ
の少なくとも１つの窓が、ビーム経路上を先行する第１
の偏向ミラーの各窓と整列する、という本発明に係る特
徴により充足され得る。本発明の別の特徴に従い、最後
の偏向ミラーは、完全な面を具えるビームの経路上に固
定的に配置される。
ムに再分割されるべきならば、この要求は、ビーム経路
に配置されるのが、少なくとも１つの別の同様の偏向ミ
ラーであり、それが、第１の偏向ミラーに同期して回動
され得ると共に、その少なくとも１つのミラー面及びそ
の少なくとも１つの窓が、ビーム経路上を先行する第１
の偏向ミラーの各窓と整列する、という本発明に係る特
徴により充足され得る。本発明の別の特徴に従い、最後
の偏向ミラーは、完全な面を具えるビームの経路上に固
定的に配置される。
【００１０】好ましくは偏向ミラーの回動軸線は、再分
割されるべきビームの軸線に対して４５°の角度で傾斜
配置され、これにより、２つの要素的ビームの一方は、
ビームの最初の方向に対して９０°の角度で偏向され
る。もし、要素的ビームが相互に平行に延びるべきなら
ば、それは、回動可能な偏向ミラーに平行に配置される
別の偏向ミラーにより達成され得る。特別のミラーは、
回動可能な偏向ミラーに続くように配置されるか、又は
その下流のビームの方向に配置され得る。
割されるべきビームの軸線に対して４５°の角度で傾斜
配置され、これにより、２つの要素的ビームの一方は、
ビームの最初の方向に対して９０°の角度で偏向され
る。もし、要素的ビームが相互に平行に延びるべきなら
ば、それは、回動可能な偏向ミラーに平行に配置される
別の偏向ミラーにより達成され得る。特別のミラーは、
回動可能な偏向ミラーに続くように配置されるか、又は
その下流のビームの方向に配置され得る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図解図を参照
して詳細に説明する。図１を参照すると、レーザビーム
Ａのためのビームディバイダは、２つの偏向ミラー２，
３がレーザビームＡの経路に直列に配置されたようなケ
ーシング１を有する。ビーム経路における偏向ミラー
２，３の内で最後の偏向ミラー３は、固定的に配置さ
れ、他方、ビーム経路の第１の偏向ミラー２は、回動自
在であり且つダイアフラムの形式を有する。
して詳細に説明する。図１を参照すると、レーザビーム
Ａのためのビームディバイダは、２つの偏向ミラー２，
３がレーザビームＡの経路に直列に配置されたようなケ
ーシング１を有する。ビーム経路における偏向ミラー
２，３の内で最後の偏向ミラー３は、固定的に配置さ
れ、他方、ビーム経路の第１の偏向ミラー２は、回動自
在であり且つダイアフラムの形式を有する。
【００１２】偏向ミラー２は、円形であり且つ４つのセ
グメントに分割され、その内の２つは、ミラー面２ａ，
２ｂとして、２つは、窓２ｃ，２ｄとして構築される。
ミラー面２ａ，２ｂ及び窓２ｃ，２ｄは、フレーム４の
軸受け５を介して回動可能に取着されるリム２ｅにより
回収される。リム２ｅ及びフレーム４の間の作用は、モ
ータ形式に構築され得るロータリードライブ６であり、
その場合に、リム２ｅは、巻装されたモータ及び巻装さ
れたステータたるフレーム４を含む。
グメントに分割され、その内の２つは、ミラー面２ａ，
２ｂとして、２つは、窓２ｃ，２ｄとして構築される。
ミラー面２ａ，２ｂ及び窓２ｃ，２ｄは、フレーム４の
軸受け５を介して回動可能に取着されるリム２ｅにより
回収される。リム２ｅ及びフレーム４の間の作用は、モ
ータ形式に構築され得るロータリードライブ６であり、
その場合に、リム２ｅは、巻装されたモータ及び巻装さ
れたステータたるフレーム４を含む。
【００１３】その下部縁部において、フレーム４は、ピ
ボット７で取着され且つその他方縁部を介して調整可能
ストッパ８に当接する。フレーム４と係合する調整部材
９により、フレーム４は、回動可能な偏向ミラー２と共
に、図示位置から矢印Ｐで示された垂直位置に回動され
得る。付随的な最初のビーム／完全なるビームＡは、特
定の適用に要求され得るように、この場合に分割されな
い。
ボット７で取着され且つその他方縁部を介して調整可能
ストッパ８に当接する。フレーム４と係合する調整部材
９により、フレーム４は、回動可能な偏向ミラー２と共
に、図示位置から矢印Ｐで示された垂直位置に回動され
得る。付随的な最初のビーム／完全なるビームＡは、特
定の適用に要求され得るように、この場合に分割されな
い。
【００１４】前記ビームディバイダは、次のように作動
する。先ず、全領域ビームＡは、偏向ミラー２上に衝突
する。偏向ミラー２は、２つのセグメントのようなミラ
ー面２ａ，２ｂのみで、完全なミラー面を有しないの
で、２つのビームＢは、偏向され、その横断面は、セグ
メントのようなミラー面２ａ，２ｂに対応し、他方、残
りの要素的なビームは、窓２ｃ，２ｄを通して次の偏向
ミラー３上に衝突し且つ要素的ビームＣの形式でそこか
ら偏向される。２つの偏向ミラー２，３は、同一の配向
を有するので、すなわち相互に平行に配置されるので、
２つの平行な要素的ビームＢ，Ｃは、ケーシング１から
現出する。偏向ミラー２の回動のために、マスクされた
部分及び貫通される部分は、不変的に移動されるので、
要素的ビームＢ，Ｃの平行位置は、固定的でなく、円形
的に移動される。従って、その結果として、要素的ビー
ムＢ，Ｃは、その断面が完全ビームＡの領域に等しいよ
うな領域を掃引（ｓｗｅｅｐ）する。完全ビームとの唯
一の差異は、要素的ビームＢ，Ｃの強度が低いことであ
る。窓２ｃ，２ｄ及びミラー面２ａ，２ｂの等しい領域
により、２つの要素的ビームＢ，Ｃの強度は、半分の大
きさである。
する。先ず、全領域ビームＡは、偏向ミラー２上に衝突
する。偏向ミラー２は、２つのセグメントのようなミラ
ー面２ａ，２ｂのみで、完全なミラー面を有しないの
で、２つのビームＢは、偏向され、その横断面は、セグ
メントのようなミラー面２ａ，２ｂに対応し、他方、残
りの要素的なビームは、窓２ｃ，２ｄを通して次の偏向
ミラー３上に衝突し且つ要素的ビームＣの形式でそこか
ら偏向される。２つの偏向ミラー２，３は、同一の配向
を有するので、すなわち相互に平行に配置されるので、
２つの平行な要素的ビームＢ，Ｃは、ケーシング１から
現出する。偏向ミラー２の回動のために、マスクされた
部分及び貫通される部分は、不変的に移動されるので、
要素的ビームＢ，Ｃの平行位置は、固定的でなく、円形
的に移動される。従って、その結果として、要素的ビー
ムＢ，Ｃは、その断面が完全ビームＡの領域に等しいよ
うな領域を掃引（ｓｗｅｅｐ）する。完全ビームとの唯
一の差異は、要素的ビームＢ，Ｃの強度が低いことであ
る。窓２ｃ，２ｄ及びミラー面２ａ，２ｂの等しい領域
により、２つの要素的ビームＢ，Ｃの強度は、半分の大
きさである。
【００１５】図３に示された実施例は、完全ビームが３
つの要素的ビームＢ１，Ｂ２，Ｃ１に再分割されるとい
う特徴によってのみ、図１及び２に示されたものと実質
的に相違する。第１及び第２の偏向ミラー１２，２２
は、同期回動し、それらのミラー面１２ａ，２２ａ及び
窓１２ｃ，２２ｃは、相互に関連して配置され、これに
より要素的ビームは、第１偏向ミラー１２の窓１２ｃを
通して第２偏向ミラー２２のミラー面２２ａ上を照射し
得る。他方、要素的ビームは、第１偏向ミラー１２の窓
１２ｃを通し且つ第２偏向ミラー２２の窓２２ｃも通し
て、最後の偏向ミラー１３上を照射する。最後の偏向ミ
ラー１３が完全な面を具えるかどうか、固定か同期回動
かどうか、第１及び第２偏向ミラー１２，２２の窓１２
ｃ及び２２ｃを貫通する要素的ビームが照射する完全又
は部分的なミラー面を具えるかどうかは、重要でない。
いずれにしても、最後の偏向ミラー１３は、第３の要素
的ビームＣ１が他の要素的ビームＢ１，Ｂ２に平行に指
向されることを確実化する。
つの要素的ビームＢ１，Ｂ２，Ｃ１に再分割されるとい
う特徴によってのみ、図１及び２に示されたものと実質
的に相違する。第１及び第２の偏向ミラー１２，２２
は、同期回動し、それらのミラー面１２ａ，２２ａ及び
窓１２ｃ，２２ｃは、相互に関連して配置され、これに
より要素的ビームは、第１偏向ミラー１２の窓１２ｃを
通して第２偏向ミラー２２のミラー面２２ａ上を照射し
得る。他方、要素的ビームは、第１偏向ミラー１２の窓
１２ｃを通し且つ第２偏向ミラー２２の窓２２ｃも通し
て、最後の偏向ミラー１３上を照射する。最後の偏向ミ
ラー１３が完全な面を具えるかどうか、固定か同期回動
かどうか、第１及び第２偏向ミラー１２，２２の窓１２
ｃ及び２２ｃを貫通する要素的ビームが照射する完全又
は部分的なミラー面を具えるかどうかは、重要でない。
いずれにしても、最後の偏向ミラー１３は、第３の要素
的ビームＣ１が他の要素的ビームＢ１，Ｂ２に平行に指
向されることを確実化する。
【図１】図１は、回動可能な及び固定的な偏向ミラーを
有するビームディバイダの軸方向断面図である。
有するビームディバイダの軸方向断面図である。
【図２】図２は、図１に示されたビームディバイダの回
動可能な偏向ミラーの、ビームの方向の図である。
動可能な偏向ミラーの、ビームの方向の図である。
【図３】図３は、１つの固定的な偏向ミラー及び２つの
回動可能な偏向ミラーを含む、ビーム経路に直列に配置
された偏向ミラーの図解図である。
回動可能な偏向ミラーを含む、ビーム経路に直列に配置
された偏向ミラーの図解図である。
１…ケーシング ２，３，１２，１３，２２…偏向ミラー ２ａ，２ｂ，１２ａ，２２ａ…ミラー面 ２ｃ，２ｄ，１２ｃ，２２ｃ…窓 ２ｅ…リム ４…フレーム ５…軸受け ６…ロータリードライブ Ａ…ビーム Ｂ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ，Ｃ１…要素的ビーム
Claims (6)
- 【請求項１】 ビームの経路に配置され、そのミラー面
に垂直な軸線の周りを回動され得ると共にビームの断面
を掃引するダイアフラム形式で構築される偏向ミラー
（２，１２）を有する、レーザビーム（Ａ）用の光学ビ
ームディバイダにおいて、偏向ミラー（２，１２）は、
ビーム（Ａ）の総断面の１つのセグメントをカバーし且
つ偏向ミラー（２，１２）の回動時にビーム（Ａ）の総
てのセグメントを連続的に掃引する少なくとも１つの窓
（２ｃ，２ｄ，１２ｃ）を有することを特徴とする光学
ビームディバイダ。 - 【請求項２】 最後の偏向ミラー（３，１３）は、完全
な面を具えるビームの経路上に固定的に配置されること
を特徴とする請求項１に記載のビームディバイダ。 - 【請求項３】 上記最後の偏向ミラー（３，１３）は、
前の偏向ミラー（２，１２）に平行に配置されることを
特徴とする請求項２に記載のビームディバイダ。 - 【請求項４】 上記回動可能な偏向ミラー（２）は、回
動軸線の周りに対称的に分配される複数個のミラー面
（２ａ，２ｂ）を有することを特徴とするビームディバ
イダ。 - 【請求項５】 各ミラー面（２ａ，２ｂ）及び各窓（２
ｃ，２ｄ）は、回動軸線から放射状に延びる１つのセグ
メントの形式で構築されることを特徴とする請求項４に
記載のビームディバイダ。 - 【請求項６】 上記ビーム経路に配置されるのは、少な
くとも１つの別の同様の偏向ミラー（１２）であり、そ
れは、第１の偏向ミラー（１２）に同期して回動され得
ると共に、その少なくとも１つのミラー面（２２ａ）及
びその少なくとも１つの窓（２２ｃ）が、ビーム経路上
を先行する第１の偏向ミラー（１２）の各窓（１２ｃ）
と整列することを特徴とする請求項１から５のいずれか
１項に記載のビームディバイダ。
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|---|---|---|---|
| DE4235165A DE4235165C2 (de) | 1992-10-19 | 1992-10-19 | Optischer Strahlteiler, insbesondere für einen Laserstrahl |
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|---|---|
| JPH06202038A true JPH06202038A (ja) | 1994-07-22 |
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| JP (1) | JPH06202038A (ja) |
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