NL8703073A

NL8703073A - Laserbundel-richtsysteem.

Info

Publication number: NL8703073A
Application number: NL8703073A
Authority: NL
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1988-07-18
Also published as: GB2199158A; DE3742553A1; GB2199158B; SE8705093L; SE8705093D0; IL84605A0; FR2608786A1; IT8723130A0; JPS63179313A; GB8729708D0; US4838631A; IT1223568B; IL84605A

Description

P & C i.

E2348-1517 Ned.M/PvH

*

Korte aanduiding: Laserbundel-richtsysteem.

De uitvinding beeft in het algemeen betrekking op lasersystemen, gebruikt bij de vervaardiging en, meer in het bijzonder, op een lasersysteem, 5 waarmee het mogelijk is een enkelvoudige laserbundel te verdelen over meerdere werkstations.

Gaslasers van hoog vermogen en vaste stoflasers hebben aanvaarding verworven bij hedendaagse fabrikage doordat zij de kosten reduceren en de kwaliteit van het produkt verbeteren. De nuttige aanwending 10 van dergelijke lasers als percentage van de tijd dat zij voor gebruik beschikbaar zijn, is echter laag. Dit komt omdat zulke toepassingen in een typerend geval worden opgezet op basis van één laser per werkstation.

Als gevolg daarvan ondervinden deze toepassingen een hoge verhouding van investeringskosten tot procestijd en grote kapitaalkosten per werkstation.

15 Een ontwerp oogmerk van dergelijke laser-werkstations is het verschaffen van flexibiliteit bij het toepassen van de door een enkelvoudige laser opgewekte bundel, bijvoorbeeld om een las tot stand te brengen op een aantal fysiek verschillende plaatsen. Dergelijke flexibiliteit dient ook de nuttige aanwending van lasers te verbeteren. Een 20 uit de stand der techniek bekende methode voor het verschaffen van een dergelijke flexibiliteit is de laserbundel te dirigeren door het ene einde van een optische vezel, zodat het andere einde van de vezel kan worden bewogen tussen een aantal verschillende plaatsen op een werkstuk.

Een inrichting voor de praktische realisatie van zo'n techniek wordt 25 geopenbaard in het Amerikaanse octrooischrift no. 4564736. Een tweede in de stand der techniek bekende methode ter verschaffing van een dusdanige flexibiliteit is een laserbundel af te buigen tussen verschillende punten op een werkstuk en/of tussen werkstations door middel van spiegels en lichtbrekende elementen. In een typerend geval is de totale afstand, 30 die de bundel van een commercieel beschikbare stanglaser kan afleggen, alvorens te divergeren tot een onbruikbare afmeting, klein (bijv. minder dan 2 meters). Aldus wordt het totale aantal werkstations, waartussen een laserbundel kan worden afgebogen, in sterke mate begrensd door de totale afstand, die de bundel kan afleggen. Als gevolg daarvan is een verbete-35 ring in de nuttige aanwending van een laser, die kan worden verkregen door de laserbundel op deze wijze af te buigen, beperkt. Een derde in de stand der techniek bekende werkwijze, teneinde de flexibiliteit van de laser in gebruik te vergroten, is de laserbundel te splitsen in een veelvoud van gedeelten, die elk worden afgebogen naar een verschillende werk-40 lokatie. Een behoorlijk nadeel van deze techniek is het aan elke werk- 'Ή-SC 7' ψ· -2- lokatie geleverde,verminderde laservermogen, veroorzaakt door het splitsen van de bundel.

Het gebruik van lasers in markeertoepassingen is bekend in de techniek en bevat een inrichting om een laserbundel op een oppervlak te 5 richten met het doel daarop informatie te schrijven. Een bepaald type inrichting voor het markeren (schrijven) met een laserbundel maakt gebruik van van een paar galvanometer aangedreven spiegels, die de bundel doen afbuigen resp. laten zwiepen langs de loodrechte "x" en "y"-richtingen. De galvanometer bewegingen worden gestuurd om te maken dat de 10 gewenste informatie wordt geschreven. Dergelijke toepassingen omvatten een focusseerlens om de laserbundel scherp te richting (focusseren) op een klein punt ter verkrijging van goed leesbare karakters. Gewoonlijk maken dergelijke markeertoepassingen gebruik van post-objectief aftasting, waarbij de bundel wordt geleid door de focusserende (objectief)-lens 15 alvorens de spiegels de bundel af. te buigen of te laten zwiepen üén gewenste bijzonderheid van het post-objectief aftasten is dat de diameter van de bundel klein is wanneer deze de spiegels treft, waardoor het gebruik van kleine spiegels mogelijk wordt. De kleine spiegels hebben een relatief lage traagheid, zodat een snellere beweging van de galvanometer en een 20 verhoogde bedrijfssnelheid van de markeerapparatuur mogelijk zijn.

Er zijn markeertoepassingen, waarbij van vóór-objectief af-r tasten gebruik gemaakt wordt. De moeilijkheden bij het toepassen van vóór-objectief aftasten bij markeertoepassingen worden beschreven in het artikel met de titel "Precision, Post-Objective, Two-axis, Galvanometer 25 Scanning" door Kurt Pelsue, Society of Photo-Optical Instrumentation

Engineers, Volume 390, 1983, dat hier in zijn geheel wordt ingelast met deze verwijzing. Als gevolg van de hoge nauwkeurigheid vereist bij bun-delplaatsing en het feit dat een onscherpe bundel met relatief grote diameter door de spiegels wordt gezwenkt over de focusserende lens, is 30 een speciale f-θ lens vereist. Zoals beschreven in het hierboven aangehaalde artikel, wordt de f-θ lens gebruikt om correcties te realiseren in de daarop invallende laserbundel. De f-θ lens introduceert echter vervormingen in het afgetaste patroon op het gemarkeerde oppervlak.

Voorts is het ontwerp van de f-θ lens uniek voor de parameters van het 35 systeem, waarin het is gerealiseerd, zodat kleine veranderingen in systeemconfiguratie een duur herontwerp en fabrikage van de lens noodzakelijk maken. Ook om deze redenen wordt daarom aan post-objectief aftasten de voorkeur gegeven bij markeertoepassingen. Een ander type mar-keertoepassing maakt gebruik van één of meer niet-lineaire optische ί 7 v 5 i4 / ^ * -3- kristallen, in plaats van de hierboven beschreven spiegel- en galvano-metercombinatie voor het laten zwiepen van de laserbundel over het gemarkeerde oppervlak. Dergelijke optische kristallen veranderen hun brekingsindex recht evenredig met een aangelegde spanning. Karakteristiek 5 voor toepassingen met optische kristallen en een belangrijk nadeel daarvan is, dat zeer hoge spanningen (in de orde van kilovolt) vereist zijn om minieme afbuigingen van de bundel te produceren. Dit maakt het nodig de componenten te verschaffen om de hoge spanningen op te wekken en te modelleren. Voorts zijn de aldus geproduceerde bundel afbuigingen klein, 10 Waardoor het nut van de kristallen bij dergelijke toepassingen begrensd wordt.

Het is een oogmerk van de onderhavige uitvinding een inrichting te verschaffen, die een behoorlijke verbetering mogelijk maakt bij de nuttige aanwending van lasers voor grote vermogens en een reductie in 15 de kapitaalkosten per werkstation.

In overeenstemming hiermede verschaft de uitvinding een inrichting om een lichtbundel te dirigeren in een groot aantal optische vezels. De inrichting bevat een lens voor het focusseren van de lichtbundel, een orgaan om de optische vezels te ondersteunen, waarbij de 20 punten ervan geplaatst zijn nabij het brandpunt van de lens, en een reflector om de laserbundel te dirigeren door de lens teneinde de bundel op selectieve wijze te focusseren afzonderlijk op elk van de vezelpunten.

De reflector bevat een spiegel gemonteerd op de as van een galvanometer.

De inrichting omvat voorts een besturingsorgaan voor het besturen van de 25 beweging van de galvanometer teneinde de spiegel te oriënteren in een aantal vooraf bepaalde posities, die elk beantwoorden aan het feit, dat de lichtbundel door de lens gefocusseerd wordt telkens op een ander . exanplaar van de vezelpunten.

De inrichting volgens de uitvinding stelt een gepulseerde 30 bundel van een laser voor groot vermogen, zoals opgewekt door een neodymium: ittrium aluminium granaat (YAG) laser ,in staat om gedirigeerd te worden in een groot aantal optische vezels voor doorzending daar doorheen naar verschillende werkstations-lokaties, waar de laser kan worden gebruikt. De gepulseerde laserbundel schommelt tussen een "in-toestand" 35 en een "uit-toestand" en het stuurorgaan is ingericht om de galvanometer as en de daarop gemonteerde spiegel te bewegen tijdens de "uit-toestand" van de laserbundel. In een eerste geïllustreerde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt een enkele galvanometer met een op de as ervan gemonteerde spiegel verschaft, die de laserbundel moet dirigeren t: ' ' ? · «ί -4- afzonderlijk door een groot aantal focusserende lenzen. Een vezel-houder samenwerkend met elke lens, houdt tenminste één vezel vast met de punt ervan dichtbij het brandpunt van de lens. De vezelpunten en een as van de laserbundel worden in hoofdzaak opgesteld in een gemeenschappelijk 5 vlak. Een plat reflecterend oppervlak van de spiegel en de lenzen staan loodrecht op het gemeenschappelijke vlak.

In een tweede geïllustreerde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding zijn twee galvanometers, elk met een op de as ervan gemonteerde spiegel, aanwezig om de laserbundel afzonderlijk te dirige-10 ren door een groot aantal focusserende lenzen. Een vezelhouder samenwerkend met elke lens, houdt tenminste één vezel met de punt ervan in de buurt van het brandpunt van de lens. De spiegels zijn zo geplaatst, dat een eerste spiegel de laserbundel dirigeert naar het tweede exemplaar van de beide spiegels. De spiegels zijn voorts zodanig geplaatst, dat 15 beweging van de eerste spiegel, door zijn galvanometer, de laserbundel doet zwiepen langs een eerste richting van een coördinaat as, terwijl beweging van de tweede spiegel, door zijn galvanometer, de laserbundel doet zwiepen langs de richting van een tweede coördinaat as.

In bedrijf van elke geïllustreerde uitvoeringsvorm, omvatten de 20 stuurmiddelen een digitale computer, die een serie positioneeradressen opwekt, die effectief zijn om de galvanometer(s) naar de vooraf bepaalde posities te bewegen, die elk maken dat de laserbundel wordt gedirigeerd naar een verschillende optische vezel. De snelle heroriëntatie tussen laserpulsen resulteert erin, dat het volledige laservermogen wordt af-25 geleverd aan de uitgangseinden van de optische vezels, waarnaar de laserbundel wordt gedirigeerd.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van enige in de figuren der bijgaande tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht.

30 Pig. 1 is een weergave in perspectief van een laserbundel diri- geersysteem geconstrueerd volgens een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding? fig. 2 is een bovenaanzicht van het bundel richtstelsel, geïllustreerd in fig. 1, waarbij geselecteerde elementen ervan in doorsnede 35 zijn weergegeven; fig. 3 is een schematische illustratie van een laserbundel, die in een optische vezel geïnjecteerd wordt; fig. 4 toont een blokschema van een besturingsschakeling, toegepast bij de realisatie van de eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige f' ·: f li £. O*. y.

i -5- uitvinding; fig. 5 is een aanzicht in perspectief van een laserbundel richtstelsel geconstrueerd volgens een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; 5 fig. 6 is een schematische illustratie van het traject van een laserbundel zoals deze gedirigeerd wordt door de spiegels toegepast in de tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; fig. 7 stelt een blokschema voor van een stuurschakeling toege-past bij de verwezenlijking van de tweede uitvoeringsvorm van de onder-10 havige uitvinding; fig. 8 is een laser werkstationsysteem bevattende de bundel dirigeerapparatuur volgens de onderhavige uitvinding; en fig. 9 stelt een blokschema voor van een ander besturingscir-cuit, dat kan worden toegepast bij het realiseren van het tweede uitvoe-15 ringsvoorbeeld van de onderhavige uitvinding.

Onder verwijzing thans naar de tekeningen, illustreert fig. 1 een laserbundel-richtsysteem 100, geconstrueerd in overeenstemming met een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, voor het dirigeren van een laserbundel 102 van groot vermogen naar een geselecteerd 20 exemplaar van een groot aantal optische vezels 104. Het systeem 100 omvat een spiegel 106 voor het terugkaatsen van een invallend gedeelte 108 van de bundel 102. De spiegel 106 is star bevestigd aan een as 11Q van een galvanometer 112, die de as en de daarop bevestigde spiegel 106 kan plaatsen in één van een aantal vooraf bepaalde posities. Elk van deze 25 vooraf bepaalde posities maakt reflectie mogelijk Van de laserbundel, tegen spiegel 106, via een lens 114 voor het op de punt focussereri van telkens een ander exemplaar van de optische vezels 104. Zoals te zien is in fig. 1 zijn er een groot aantal lenzen 114, die elk star vast gehouden worden in één van twee lens-ondersteuningen 116 en 118. Een ruim-30 te is aanwezig tussen de lens-ondersteuningen, zodat het invallende gedeelte 108 van de bundel 102 daartussen kan worden geïntroduceerd.

Elke optische vezel 104 wordt ondersteund in een vezelhouder 120 zodanig dat de punt van de vezel nabij een brandpunt geplaatst wordt van een bijbehorend exemplaar van de lenzen 114. Aldus, zoals geïllus-35 treerd in fig. 1, wordt de punt van de vezel 104-1 gehouden in de buurt van het brandpunt van de lens 114-1 door vezelhouder 120-1. Voor elke lens 114 wordt een andere vezelhouder 120 verschaft. De galvanometer, vezelhouders en lens-ondersteuningen worden star gemonteerd op een basis 122 teneinde daartussen een geschikte uitrichting te handhaven. De basis v ^ -6- 122 kan een optische "broodplank" bevatten. Opgemerkt wordt, dat waar de elementen van het systeem 100 gemonteerd zijn in een omsloten ruimte, kunnen zij worden ondersteund vanuit de wanden of bovenzijde van de omsloten ruimte in plaats van de basis, in overeenstemming met het meest 5 geschikte middel om een uitrichting star te handhaven. Het systeem 100 omvat voorts stuurmiddelen bevattende een numerieke computer 124 voor het sturen van de positie van de galvanometer 112 op geprogrammeerde wijze. Het stuurmiddel omvat voorts een stuurinterface circuit, niet weergegeven in fig. 1, gekoppeld tussen de computer en galvanometer en 10 uitvoerig hieronder beschreven. De computer 124 kan verschaft worden als een IBM PC/AT computer.

Een as 126 van de laserbundel 102 en de punten van de optische vezels 104 liggen nagenoeg in een gemeenschappelijk vlak. Het verdient de voorkeur hier dat de bundel 102 wordt teruggekaatst tegen een in 15 hoofdzaak plat reflecterend frontoppervlak 128 van de spiegel 106. De galvanometeras 110 is georiënteerd, en de spiegel 106 is daarop gemonteerd, zodanig dat voor alle vooraf bepaalde posities van de spiegel en as, het reflecterende oppervlak 128 loodrecht staat op het gemeenschappelijke vlak. Daarnaast zijn alle lenzen 114 op gelijke afstand gemon-20 teerd van een centraal punt op het reflecterende oppervlak 128 van de spiegel 106. Voorts is elke lens geplaatst in een vlak, dat in hoofdzaak loodrecht staat op het gemeenschappelijke vlak.

Fig. 2 is een bovenaanzicht van het systeem 100, omvattende doorsneden van de ondersteuningen 116 en 118, lenzen 114 en vezelhouders 25 120. Zoals men ziet in fig. 2 kan een aantal vezels 104 in elke vezel- houder 120 gemonteerd worden. Echter er bestaat geen beperking dat het zelfde aantal vezels in elke houder moet worden gemonteerd. Wanneer er meerdere vezels in een vezelhouder worden gehouden, liggen de betreffende punten ervan alle nagenoeg in hetzelfde vlak, zoals hierboven beschre-30 ven. Het verdient hier de voorkeur, dat elke vezelhouder gefabriceerd wordt als een voor een laserbundel transparant materiaal om beschadiging te vermijden, die anders zou resulteren indien de laserbundel kortstondig verkeerd gericht zou zijn. Elke vezelhouder dient daarom een gemakkelijke verwijdering en herplaatsing mogelijk te maken van vezels alsook.: 35 een axiale instelbaarheid van elke vezel langs de'as van de vezel. Een dergelijke optische vezelhouder wordt geopenbaard in de samenhangende aanvrage RD-17.191.

Elke lens 114 is bij voorkeur een in de handel verkrijgbare anti-reflectie bedekte kwarts plano-convexe lens, waarbij de planaire f? '-· ' ·. f V * * i v v: V* ‘ -7- zijde gekeerd is naar de vezelpunten. Opgemerkt wordt, dat het pre-objec-tief aftasten van de laserbundel op succesvolle wijze wordt toegepast bij het realiseren van de onderhavige uitvinding zonder de noodzaak voor focusserende lenzen voor speciale doeleinden zoals de hierboven genoemde 5 f-θ lens. Zoals hierboven vermeld zijn de punten van de optische vezels dichtbij het brandpunt van de daarmee samenwerkende lens gemonteerd. Wanneer de punten zo geplaatst zijn, resulteren kleine veranderingen in de positie van de spiegel 106 daarin, dat de laserbundel wordt gefocus-seerd telkens op verschillende exemplaren van de vezels, vastgehouden in 10 een speciale vezelhouder.

Eveneens onder verwijzing naar fig. 3 en zoals bekend is in de techniek, is een intrinsiek kenmerk van elke optische vezel een acceptatie conus 130 bij de punt van de Vezel, waarbinnen een gefocusseerd, convergerend gedeelte 132 van de laserbundel moet vallen om te kunnen 15 breken in de optische vezel en daardoor volledig wordt doorgezonden.

Voorts moet de stip grootte van de gefocusseerde laserbundel aan de vezel-punt een diameter hebben kleiner dan of gelijk aan die van de punt. iïï-dien de diameter van de gefocusseerde bundel stip groter is dan die van de vezelpunt, kan schade worden toegebracht aan de vezel, vezelhouder en/ 20 of eventuele omgevende oppervlakken. De acceptatie conus en stip grootte-beperkingen dienen om de brandpuntsafstand voor te schrijven van elke lens 114. Opgemerkt wordt eveneens dat er een zekere speling is in het plaatsen van elke vezel punt, in hoofdzaak langs de bundelas 126, onderhevig aan bovengenoemde beperkingen. Aldus behoeft elke vezelpunt niet 25 nauwkeurig in het brandpunt van een lens te worden geplaatst.

Het systeem 100 is in het bijzonder geschikt om het vermogen van een enkele gedoseerde laser te kunnen ontplooien bij een groot aantal vergelegen werkstation-lokaties in hoofdzaak gelijktijdig zonder splitsing, breking of terugkaatsing van de laserbundel tussen de werk-30 stations. Dit wordt bewerkstelligd door de successieve laserbundelpu1sen te injecteren respectievelijk in geselecteerde exemplaren van de vezelpunten in snelle opeenvolging. Het volle vermogen van de laserbundel wordt daardoor afgeleverd als een groot aantal pulsen naar een ver uitgangseinde van elke vezel waarin het is geïnjecteerd, waarbij het 35 afgeleverde laservermogen in hoofdzaak begrensd wordt enkel door ver-mogensverliezen binnen de vezel. Aldus bij een laser en het bundel richtend stelsel volgens de onderhavige uitvinding, verbonden met een groot aantal op afstand gelegen werkstation-lokaties door middel van een groot aantal optische vezels, kan het voorvermogen van de enkele laser -8- worden afgeleverd aan elk van deze ver weggelegen lokaties.

Bij toepassingen, waar las- of boorhandelingen worden uitgevoerd op elk werkstation, zoals hier de voorkeur heeft, is het stelsel 100 in het bijzonder geschikt voor gebruik met een gepulseerde vermogens-5 laser, zoals een neodymium: yttrium aluminium granaat (Nd:YAG) gepulseerde stanglaser, in de handel gebracht door Raytheon Corporation als model //SS550. Die laser is door de fabriek afgesteld om een gemiddeld vermogen te verschaffen van 400 watt, een maximum van 50 joules/puls bij een pulssnelheid van 0 tot 200 pulsen per seconden, waarbij de puls-10 lengte variabel is van 0,1 tot 9 m.sec.

Na elke puls van de laserbundel kan de galvanometer spiegel 106 bewegen naar een andere van de vooraf bepaalde posities. Zoals hierboven vermeld wordt dit gedaan op een geprogrammeerde wijze onder besturing van de computer 124, zodat enige of alle punten van de vezels 104 15 kunnen worden geïnjecteerd in een gewenste opeenvolging. De snelheid waarmede de vezels kunnen worden geïnjecteerd,wordt bepaald ten dele door de pulssnelheid capabiliteit van de laser en door de snelheid waarmede de galvanometer 112 de spiegel 106 kan bewegen naar een verschillende vooraf bepaalde posities tussen laserbundelpulsen. De galvanometer 20 112 kan verschaft worden als een weekijzer galvanometer, aftaster model G350DT en een bijbehorend aandrijfversterkermodel CX660, beide vervaardigd door General Scanning, Inc., in Watertown, Massachusetts.

De snelheid, waarmede de galvanometer kan bewegen met de daarop gemonteerde spiegel, wordt begrensd door de traagheid van de spiegel. 25 Wanneer de bundelkwaliteit (BQ) van de laserbundel relatief slecht is, zal de invallende laserbundel een relatief hoge divergentie hebben en een grote vlek vertegenwoordigen op de spiegel. Een slechte BQ, voor een ver-mogenslaser, wordt hier beschouwd te zijn één in het bereik van 125 tot 200 mm-mrad bij circa 400 watt gemiddeld vermogen. Het reflecterende 30 oppervlak van de spiegel moet groot genoeg zijn om de gehele bundel te reflecteren. Aldus hoe slechter de BQ, hoe groter de spiegeldie vereist is om de bundel te reflecteren; en hoe groter de spiegel des te langzamer de snelheidsmogelijkheid van de galvanometer. Ofschoon de theoretisch 't best bereikbare BQ voor een Nd:YAG-laser in de orde van 2 mm-mrad 35 is, is de beste heden ten dage bij een commerciële stanglaser in de praktijk bereikte BQ, voorzover aanvraagster1s kennis reikt, enkel in de orde van 80 mm-mrad bij een gemiddeld vermogen van circa 250 watt.

De BQ van de bovenbeschreven, door Raytheon vervaardigde laser, is in de orde van 125 mm-mrad. Zulke BQ-waarden voor vermogenslasers zijn onder-• *-· ' ' e ; vf,· ? -9- scheidbaar van waarden, die men vindt bij laser markeertoepassingen.

Zo is bekend, dat Q-geschakelde stanglasers van laag vermogen {10-15 watt gemiddeld vermogen) in dergelijke toepassingen worden gebruikt, en karakteristiek een BQ hebben in de orde van 7 tot 15 mm-mrad. Aldus kan 5 de onderhavige uitvinding zelfs op succesvolle wijze gerealiseerd worden bij een laser met een slechte bundel kwaliteit. In de praktijk bij gebruik van bovenvermelde Algemene Aftastende galvanometer voor het afbuigen van een bundel opgewekt door de door Raytheon vervaardigde laser, werd een schakelsnelheid van de galvanometer tot 15 Hz bereikt.

10 Het gebruikte type laserbundel bepaalt ten dele het optische vezelmateriaal, dat het beste geschikt is voor bundeltransmissie. Het verdient hierbij de voorkeur, dat samengesmolten kwartsvezels worden gebruikt om de Nd:YAG laserbundel door te zenden. Daarnaast vereisen de punten van de optische vezels een zekere preparering om een efficiënte 15 injectie raogelijk te maken van de gefocusseerde laserbundel. Eén geschikte vezelpunt preparatietechniek, waaraan hier de voorkeur wordt gegeven, wordt beschreven in het Amerikaanse octrooischrift no. 4564736 van aanvraagster , dat door deze verwijzing hierin opgenomen wordt geacht.

Als een verdere bijzonderheid van de onderhavige uitvinding 20 wordt een reflecterend oppervlak 128 van de spiegel 106 bedekt met een di-electrisch materiaal om het vermogen om de invallende laserbundel van hoog vermogen te reflecteren,zonder besehadigingaan.de spiegel te verbeteren.

De deklaag van di-electrisch materiaal wordt geselecteerd voor het verkrijgen van een hoog reflecterend vermogen voor de speciale golflengte 25 van de gebruikt wordende laser, nl. 1060 nm voor de Nd:YAG laser. Voorts verschaft de di-electrische deklaag op karakteristieke wijze een reflecterend vermogen, dat afhankelijk is van de hoek, waaronder de laserbundel daarop invalt, d.w.z. een hoek tussen de as van de laserbundel en de normaal op het reflecterende oppervlak. De deklaag verschaft een maximaal 30 reflecterend vermogen van bijna 100%, wanneer de bundel zich bij benadering bevindt onder een voorgeschreven hoek met het reflecterend oppervlak en in toenemende mate lagere reflectievermogens verschaft voor invalshoeken groter of kleiner dan de voorgeschreven hoek. In het stelsel 100, o is de voorgeschreven hoek 45 . De spiegel 106 kan vervaardigd worden in 35 overeenstemming met bovenstaande golflengte- en voorgeschreven hoekspeci-ficaties door CVI Laser Corporation of Albuquerque, N.M. Ofschoon het zou lijken dat de di-electrische deklaag beter geschikt is voor vaste spiegeltoepassingen, maakt het vermogen om de laserbundel van hoog vermogen te reflecteren en zonder beschadiging te weerstaan, haar prima r ; ' * -10- geschikt voor gebruik bij het in de praktijk realiseren van de onderhavige uitvinding. Door de afstand tussen de spiegel en de lenzen te selecteren, alsmede afstand tussen de lenzen, teneinde de vereiste totale hoekbeweging van de spiegel minimaal te maken, worden de totale verliezen 5 aan rendement als gevolg van het verminderde reflectievermogen van de spiegel zo klein mogelijk gemaakt. In de praktijk werd een totaal bereik van de hoek van inval van + 10° om de voorgeschreven hoek met succes gebruikt.

Het verdient hierbij de voorkeur, voornamelijk uit veiligheids-10 overwegingen, dat de elementen van het stelsel 100 gemonteerd op de basis 122 worden opgesloten in een (niet-weergegeven) lichtdicht afgesloten ruimte. Als gevolg daarvan zal in het geval van een falen van een element, eventuele verstrooide gedeelten van de laserbundel zich blijven bevinden in de afgesloten ruimte. Een verder gevolg van het afsluiten 15 van de elementen is het minimaliseren van de afzetting van met de lucht meegesleurde deeltjes, zoals stof, nabij de vezelpunten. Bij blootstelling aan de laserbundel kunnen dergelijke deeltjes verbranden en de vezels beschadigen.

Middelen voor de besturing van galvanometer 112 met computer 20 124 zijn geïllustreerd in fig. 4. De computer is gekoppeld met de galva nometer via een besturingsinterface circuit 200. Het circuit 200 bevat een bufferaandrijfcircuit 202 voor het ontvangen van een 8-bit galvanometer positie adres uit computer 124. Elk van zulke galvanometer adressen correspondeert met één van de vooraf bepaalde spiegelposities 25 voor het injecteren van de laserbundel in telkens verschillende optische vezels. Het circuit 202 is aangebracht om compensatie te bieden voor parameters (bijv. capacitantie) bij het doorverbinden van kabels en voor het conditioneren van het numerieke adressignaal voor toepassing bij een numeriek-naar-analoog(D/A) omzetter 204. D/a omzetter 204 verschaft een 30 analogon signaal aan zijn uitgang 206, corresponderend met het daaraan aangelegde numerieke ingang signaal. D/A omzetter 204 kan aangebracht worden als een 8-bit gebufferde vermenigvuldigende numeriek-naar-analoog omzetter, die in de handel gebracht wordt als model //AD75245N door Analog Devices, Ine. Analogon uitgang 206 is gekoppeld met een versterker 35 208, waarvan een uitgang 212 teruggekoppeld is met een terugkoppel in gang 210 van de D/A omzetter. De versterker 208 en de terugkoppel verbinding met de D/A omzetter dienen om het analogon uitgang signaal van de omzetter te stabiliseren, waarbij het gestabiliseerde signaal verschaft wordt aan de uitgang 212 van de versterker 208. Het interface -11- circuit 200 bevat voorts een signaal-conditioneerorgaan 214 voor het ontvangen van een door de laser verschaft synchroniserend ingang signaal.

Het synchroniserende signaal bestaat uit een serie pulsen, die elk onmiddellijk vooraf gaan aan een laserpuls, zoals in de techniek bekend is.

5 Het signaal-conditioneerorgaan 214 omvat een schakeling, die als reactie op het synchroniserende signaal, aan een uitgang 216 een gepulseerd schrijf-deblokkeersignaal verschaft, dat wordt toegevoerd aan een deblok-keringsingang 218 van de D/A omzetter. De schrijf-deblokkeer-signaalpul-sen corresponderen met perioden, wanneer de laserbundel zich bevindt in 10 de "uit"-toestand. De D/A omzetter is ingericht om alleen te reageren op, d.w.z. te bewerken, het daaraan aangelegde numerieke adres, wanneer het schrijf-deblokkeersignaal aanwezig is. Als gevolg daarvan definieêrt elke schrijf-deblokkeersignaalpuls een venster, gedurende welke de galvanometer aangedreven spiegel kan worden verplaatst van de ene naar de 15 andere van de vooraf bepaalde posities. Het signaal conditioneerorgaan 214 vertraagt het openen van het venster zodat het openen alleen gebeurt, wanneer de laser zich bevindt in de "uit"-toestand. Het signaal conditioneerorgaan stelt de breedte van het venster zodanig in, dat het sluit alvorens de volgende laserpuls wordt opgewekt. Wanneer elk venster zo 20 geconditioneerd is, is een veiligheidsmarge inherent tijdens het bedrijf van het systeem 100.

Een uitgang 220 van het signaal conditioneerorgaan voert het schrijf-deblokkeersignaal toe aan computer 124 via een bufferaandrijf-circuit 222. Het circuit 222 is aangebracht om in hoofdzaak dezelfde 25 functie als circuit 202 te vervullen. Het aldus aan de computer toegevoerde schrijf-deblokkeersignaal bepaalt, wanneer galvanometer positie adressen zijn opgewekt door de computer voor toevoer aan de D/A omzetter.

De galvanometer 112 bezit een uitgang 224, waaraan een analogon signaal verschaft wordt, evenredig met de positie van de galvanometeras 30 (en dé daaraan bevestigde spiegel 106}. De as positie wordt teruggekoppeld via een versterker 226 en aangelegd aan een eerste ingang 228 van een comparator 230. Het gestabiliseerde analogon uitgang signaal aan de uitgang 212 van de versterker 208 wordt versterkt door een versterker 232 en aangelegd aan een tweede ingang 234 van de comparator. Versterkers 35 226 en 232 zijn zodanig geselecteerd dat zij versterkingsfactoren hebben, die het mogelijk maken het analogon adres signaal en het galvanometer positie signaal rechtstreeks te vergelijken. De comparator 230 levert een vals signaal, dat representatief is voor de afwijking van de werkelijke aspositie van de galvanometer vanaf een gewenste positie, die Λ · — r .V r < ; ; r • : · » v Λ -12- wordt versterkt door een versterker 236 en vervolgens toegevoerd aan de galvanometer als een galvanometer aandrijfsignaal. Met betrekking tot de hierboven genoemde galvanometer en aandrijfversterker, vervaardigd door General Scanning Ine.,wordt het fouts ignaal toegevoerd aan en wordt de as. positie 5 teruggekoppeld vanuit de aandrijfversterker. De aandrijfversterker is op zijn beurt gekoppeld voor het aandrijven van de galvanometer.

In bedrijf is het stelsel 100 via optische vezels 104 verbonden met één of meer werkstations voor de transmissie daaraan van de laserbundel 102. Elke optische vezelhouder 120 bevat één of meer optische 10 vezels. Eén of meer optische vezels, die uittreden uit elke willekeurige optische vezelhouder, kunnen worden verbonden met elk werkstation. De computer 124 is geprogrammeerd om de 8-bit adressen van de vooraf bepaalde posities van de galvanometer as te verschaffen, welke de laserbundel door elke lens 114 dirigeren, naar enkel de punten van vezels 15 verbonden met werkstations, waaraan de bundel dient te worden doorgegeven. De adressen kunnen verschaft worden door de computer in een vooraf bepaalde volgorde, ofschoon een volgorde de voorkeur verdient, die spiegel beweging van adres tot adres zo klein mogelijk maakt. De adressen worden geleverd in overeenstemming met het schrijf-deblokkeersignaal en, zoals 20 hierboven beschreven, wordt de D/A omzetter gedeblokkeerd om te reageren op een nieuw toegevoerd adres enkel bij het ontvangen van het schrijf-deblokkeer signaal. Bij afwezigheid van het schrijf-deblokkeersignaal, wanneer de laser zich bevindt in de "in"-toesfand handhaaft de D/A omzetter aan zijn uitgang 206 het analogon signaal dat correspondeert met 25 het laatst toegevoerde numerieke adres. De versterker 208 en de terug-koppelverbinding naar de ingang 201 van de omzetter houden het analogon uitgangssignaal stabiel, zoals vereist is aangezien spiegelbeweging in de periode dat de laserbundel in de "in"-toestand verkeerd, uiterst ongewenst is. De gesloten terugkoppellus van de galvanometerpositie 30 naar de comparator 230 dient voorts om de spiegels stabiel te houden en in de juiste vooraf bepaalde positie. Aldus werkt het stelsel 100 in een "hete schakel" modus, waarin spiegelbeweging wordt bewerkstelligd tussen laserpulsen. De mechanische sluiter, die in een typerend geval voorzien is van lasers van groot vermogen, blijft open gedurende het gehele nor-35 male bedrijf van het systeem.

Fig. 5 illustreert een laserbundel richtstelstel 300, geconstrueerd in overeenstemming met een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, voor het dirigeren van een laserbundel 302 van groot vermogen in een geselecteerd exemplaar van een groot aantal optische -13- vezels 304. Het stelsel 300 omvat een spiegel 306, die een invallend gedeelte 308 van de laserbundel reflecteert naar een tweede spiegel 310. De bundel wordt tegen spiegel 310 teruggekaatst, die de bundel dirigeert naar één van vier focusserende lenzen 312 om de bundel te focusseren 5 op de punt van één der optische vezels 304. Lenzen 312 zijn plano-con-vexe lenzen, in hoofdzaak dezelfde als hierboven beschreven voor gebruik in het stelsel 100, waarbij elk met zijn planaire vlak gekeerd is naar de vezelpunten. De lenzen zijn star gemonteerd in een lenshouder 314, die op zijn beurt star gemonteerd is aan een basislichaam 316, 10 dat een optische "broodplank" kan bevatten. Een groep van één of meer optische vezels werkt samen met elke lens en hebben hun betreffende vezelpunten geplaatst dichtbij een brandpunt van hun bijbehorende lens. Elke groep van vezels wordt star, met de zo geplaatste punten ervan, vastgehouden in een vezelhouder 318. De vezelhouders zijn star be-15 vestigd aan draagsteunen 320, die star gemonteerd zijn aan twee steunelementen 322. Steunelementen 322 zijn op hun beurt star bevestigd aan het basislichaam 316. Vezelhouders 318 zijn in hoofdzaak dezelfde als de hierboven beschreven houders 120 (figuren 1 en 2) .

De spiegel 306 is star bevestigd aan een as 324 van een galva-20 nometer 326 zodat de spiegel beweegt met de as. Op soortgelijke wijze is de spiegel 310 gemonteerd aan een as 328 van een galvanometer 330 voor beweging daarmede. De galvanometers 326 en 330 kunnen uitgevoerd zijn als een weekijzer galvanometer aftastmodel XY3035 vervaardigd door General Scanning, Ine. Het stelsel 300 omvat voorts stuurmiddelen 25 bevattende een numerieke computer 332 voor het besturen van de respectieve posities van de galvanometerassen 324 en 328, en de daaraan bevestigde spiegels 306 resp. 310, op een geprogrammeerde wijze. Het stuurorgaan omvat voorts een interface circuit, niet weergegeven in fig. 5, gekoppeld tussen de galvanometers en computer, dat hieronder 30 uitvoerig beschreven zal worden.

Spiegels 306 resp. 310 omvatten in hoofdzaak platte reflecterende frontvlakken 334 en 336 voor het reflecteren van de laserbundel.

Elk reflecterend oppervlak is bedekt met di-electrisch materiaal zoals hierboven beschreven voor het reflecterende oppervlak 128 van de 35 spiegel 106 in het stelsel 100. Aldus bepaald de voorgeschreven hoek tussen de normaal op het reflecterende oppervlak en de as van de op dat oppervlak vallende bundel, het reflectievermogen van het oppervlak. De voorgeschreven hoek voor spiegels 306 en 310 is 45°. De spiegels kunnen worden gefabriceerd door de hierboven vermelde CVI Laser Corporation.

-14-

Elke galvanometeras 324 en 328 is roteerbaar om zijn betreffende hartlijn om de daaraan bevestigde spiegel zo te plaatsen dat de laserbundel 302 gereflecteerd wordt naar een speciaal exemplaar van de lenzen 312 teneinde de laserbundel te focusseren op de punt van een 5 speciale optische vezel. Het door de laserbundel gevolgde traject zoals bepaald door de posities van de spiegels 306 en 310 wordt geïllustreerd in fig. 6. Enkel spiegels 306 en 310, gedeelten van de galvanometerassen 324 en 328, één lens 312 en een gedeelte van de laserbundel 302 worden weergegeven in fig. 6. De laserbundel 302 kan men zich zien voortplanten 10 langs een bundelas 350. De spiegel 306 is zodanig geplaatst, dat de hartlijn 350 een middelpunt 352 snijdt op het reflecterende oppervlak 334 van de spiegel 306. De as 324 van de galvanometer 326, en dus de spiegel 306, roteren om een as 354. Over het angulaire rotatiebereik om de as 354, in de praktijk van de onderhavige uitvinding, snijdt de bundelhartlijn 15 350 altijd het middelpunt 352 op het reflecterende oppervlak 334. De laserbundel 302 werpt een lichtvlek 356 op het reflecterende oppervlak 334. De bundel 310 is roteerbaar om een hartlijn 357. Spiegels 306 en 310 zijn zo uitgericht, dat de hartlijn 350 van de bundel tegen de spiegel 306 wordt teruggekaatst en, over het angulaire rotatiebereik van de 20 spiegel 310 om de hartlijn 357, zoals gerealiseerd in de onderhavige uitvinding,, steeds een "x" middellijn coördinaatas 358 op het reflecterende oppervlak 336 snijdt. De spiegel 310 omvat voorts een '^"-middellijn coördinaatas 360 om het reflecterende oppervlak 336, waarbij de assen 358 en 360 loodrecht op elkaar staan en elkaar snijden in het middel-25 punt 362. De laserbundel 302, teruggekaatst tegen spiegel 306 naar spiegel 310, projecteert een lichtvlek 364 op laatstgenoemde spiegel. Opgemerkt wordt, dat in fig. 6 het terugkaatsende oppervlak 336 van de spiegel 310, die door de bundel 302 getroffen wordt, van de laser is afgekeerd. Om deze reden is de lichtvlek 364 weergegeven als een verborgen 30 bijzonderheid, aangeduid door een stippellijn.

In fig. 6 zijn de spiegels zo geplaatst, dat zij de laserbundel naar de lens 312 dirigeren, die geplaatst is in het linker bovengedeelte van de lenshouder 314, zoals te zien is in fig. 5. Aldus snijdt de bundel hartlijn 350 het convexe oppervlak van de lens en wordt daar-35 op een lichtvlek 366 van de laserbundel geprojecteerd. Eveneens is in fig. 6 weergegeven een rechthoekig lensvlak 368, dat vier toppunten 370 bezit. Het vlak 368 is daarnaast zo gedefinieerd, dat het een "x"-hart-lijn coördinaatas 372 bezit en een "y"-hartlijn coördinaatas 374 loodrecht op de as 372, welke elkaar snijden in een middelpunt 376. De vier r· '7 ' *. “» - -15- lenzen zijn zodanig geplaatst, dat een middelpunt aan het convexe vlak van elke lens geplaatst is bij telkens een andere van de vier toppunten 370. De optische vezelpunten samenwerkend met de linker bovenlens zijn zo geplaatst dat zij in hoofdzaak liggen in een vezelpuntvlak 378, dat 5 een middelpunt 380 bezit in het snijpunt van een "x"-hartlijn coördinaat-as 382 en een "y"-hartlijn coördinaatas 384, die loodrecht staat op de as 382. Zoals aangegeven in fig. 6 is de afstand van het planaire vlak van de linker boveniens tot het vlak 378 in hoofdzaak gelijk aan een brandpuntsafstand "f" van de lens. Dus elk van de vier lenzen heeft 10 daarmede samenwerkend een ander vezelpuntvlak in hoofdzaak geplaatst op de afstand "f" van het planaire vlak van de lens. Elk vezelpuntvlak is geörienteerd om in hoofdzaak evenwijdig te zijn aan het planaire vlak van de bijbehorende lens. Spiegels 306 en 310 zijn ingericht om de ge-focusseerde laserbundel te laten’kwispelen'over een afgetaste zone 386 15 van het vlak 378, waarbinnen de punten van de vezels geplaatst zijn. Het verdient hierbij de voorkeur, dat de punt van één der vezels 304, zoals vastgehouden in de vezelhouder 318, wordt geplaatst in het middelpunt 380. Wanneer de spiegels 306 en 310 zijn geplaatst om de bundel te focusseren op deze in het midden geplaatste vezelpunt, wordt elke lens zo geplaatst 20 dat de as van de bundel gaat door het middelpunt van de lens en loodrecht staat op zowel de lensvlakken als op het vlak 378 door de vezelpunt. Opgemerkt wordt, dat de brandpuntsafstand "f" van elke lens eveneens wordt bepaald in overeenstemming met de acceptatie conus van de gebruikte optische vezels, zoals hierboven beschreven, om een maximaal 25 transmissie vermogen te verzekeren van de geïnjecteerde laserbundel.

Galvanometerassen 324 en 328, met daaraan bevestigde spiegels 306 resp. 310, veronderstellen een rustpositie bij afwezigheid van aandrijf signalen voor het sturen van hun beweging. In de rustpositie zijn de spiegels 306 en 310 elk met hun respectieve reflecterende oppervlak- o 30 ken geörienteerd onder een hoek van 45 met de betreffende gedeelten van de bundelas 350, die de spiegels snijdt. In de rustpositie dirigeren de spiegels de laserbundel naar het lensvlak 368 zodanig dat de bundelas het middelpunt 376 ervan snijdt. Onder verwijzing opnieuw naar fig.5 ziet men, dat een opening 388 aangebracht is in de lenssteun 314 35 in een gebied, dat het middelpunt 376 omvat. De opening 388 is groot genoeg om de ongehinderde transmissie daardoorheen van de laserbundel mogelijk te maken. Een warmte afvoer ("sink"), zoals een watergekoelde metaalplaat, kan worden geplaatst op één lijn met de opening 388, voorbij ondersteuningen 322, voor het ontvangen van de bundel wanneer de ‘ r ", - i \ m -16- spiegels de rustpositie aannemen. Aldus bestaat één veiligheidsmaatregel, die in de praktijk van de onderhavige uitvinding kan worden gerealiseerd, uit het afsnijden van de galvanometersignalen in het geval van een geconstateerde slechte werking, waardoor de laserenergie gedi-5 rigeerd wordt in de warmteafvoer.

Wanneer de spiegels zich in de ruststand bevinden, snijdt de as 350 van de laserbundel het middelpunt 362 van de spiegel 310. Wanneer men de ruststand als referentiepositie gebruikt, kan het laten zwiepen van de laserbundel door rotatie van de spiegels 306 en 310 beter 10 begrepen worden. Uitgaande van de ruststand, zal het stationair houden van de spiegel 310 en het laten draaien van de spiegel 306 met de klok mee (CW) of tegen de klok in (CCW) om de as 354 maken dat de punt, waar de bundelas 350 de "x"-as 358 van de spiegel 310 snijdt, "kwispelt" (of "gezwiept" wordt) langs die "x"-coördinaatas, vanuit het middelpunt 15 362, respectievelijk naar rechts of links, zoals men kan zien in fig. 6.

Een dergelijke rotatie van de spiegel 306 zal voorts maken, dat de punt, waar de bundelas 350 de "x"-as 372 van het lensvlak 368 snijdt, zal kwispelen langs die "x"-coördinaatas vanuit het middelpunt 376, respectievelijk naar rechts of links zoals men kan zien in fig. 6. Opnieuw ...

20 uitgaande van de ruststand, maar waarbij nu de spiegel 306 stationair gehouden wordt, zal het doen draaien van de spiegel 310 met de klok mee (CW) of tegen de klok in (CCW) op de as 357 maken dat het punt, waar de bundelas 350 de "y"-as 374 van het lensvlak snijdt, "kwispelt" langs die "y"-coördinaatas, vanuit het middelpunt 376, respectievelijk omhoog of 25 omlaag, zoals men kan zien in fig. 6. Merk op, dat gedurende de gehele rotatie van de spiegel 310 met de stationair gehouden spiegel 306 in de ruststand, de bundelas continu de middelpunten 352 en 362 van de spiegels 306 resp. 310 snijdt. Men zal derhalve waarnemen, dat rotatie van de spiegel 306 een "kwispelen" van de laserbundel langs de "x"-30 coördinaatas richting van de spiegel 310, het lensvlak en het vlak door de vezelpunt bewerkstelligt. Op soortgelijke wijze heeft rotatie van de spiegel 310 tot gevolg, dat de bundel "kwispelt" langs de "y"-coördinaat-asrichting van het lensvlak en het vlak door de vezelpunt.

Het zal derhalve nu duidelijk zijn aan een deskundige op dit vak-35 gebied, dat rotatie van beide spiegels 306 en 310 noodzakelijk is om de laserbundel 302 te dirigeren naar één der vier lenzen 312. Bijvoorbeeld om de laserbundel te dirigeren naar de lens geplaatst in het rechter-bovengedeelte van de lenshouder 314, zoals te zien is in fig. 5, is een rotatie met de klok mee van beide spiegels 306 en 310 uit hun respec- -17- tieve ruststanden vereist. Om de gefocusseerde laserbundel te dirigeren in een speciale optische vezelpunt, is het noodzakelijk de spiegels 306 en 310 elk te roteren naar een unieke, vooraf bepaalde positie. Aldus correspondeert een uniek vooraf bepaald paar van spiegelposities, voor 5 spiegels 306 en 310, met een scherpe afbeelding van de bundel (focussering) op elke optische vezelpunt. Al functionerend onder de besturingsmiddelen worden de galvanometers zodanig bediend, dat zij de spiegels bewegen door een serie van zulke vooraf bepaalde positieparen, die overeenkomen met een serie optische vezels, waarin de laserbundel dient te worden 10 geïnjecteerd.

Zoals het geval was met het stelsel 100, worden de elementen van het op het basislichaam 316 gemonteerde stelsel 300 bij voorkeur opgesloten in een lichtdicht afgesloten ruimte. Het gebruik van een dergelijke afgesloten ruimte voor het stelsel 300 is om in hoofdzaak 15 dezelfde redenen als besproken met betrekking tot het stelsel 100.

Opgemerkt wordt, dat de twee galvanometers, opgenomen in de bovenvermelde XY3035 galvanometer aftaster, vervaardigd door General Scanning Ine, gemonteerd zijn in het stelsel 300 om de hierin beschreven spiegel- en ashartlijnposities te bereiken en niet zoals voorzien in het 20 huis van de XY3035 aftaster, teneinde op succesvolle wijze de onderhavige uitvinding in praktijk te brengen. Voorts wordt opgemerkt, dat de as van elke galvanometer, opgenomen in de XY3035 aftaster, zich loodrecht uitstrekt vanaf een montageoppervlak, van de galvanometer, dat van schroefdraad voorziene montagegaten omvat. Aldus teneinde as 324, 328 van deze 25 galvanometers te plaatsen zoals geïllustreerd is in fig. 5, wordt elke galvanometer bij voorkeur gemonteerd met het montageoppervlak bevestigd aan een planair ondersteuningselement, waarbij de galvanometeras zich daardoorheen uitstrekt, terwijl het planaire element op zijn beurt loodrecht gemonteerd is op het basislichaam 316.

30 Middelen voor het besturen van galvanometers 326 en 330 door computer 332 zijn geïllustreerd in fig. 7. De computer 332, die een IBM PC/AT computer kan bevatten, is gekoppeld via een parallel I/O paneel 400 met een signaal conditioneerinrichting 402. De signaal con-ditioneerinrichting 402 is zodanig gekoppeld, dat zij het laser synchro-35 niserende ingangssignaal ontvangt en is ingericht als reactie daarop om een gepulseerd schrijf-déblokkeringssignaal te verschaffen aan computer 332 aan de uitgang 404 ervan. De signaal conditioneerinrichting 402 stelt de breedte en vertraging van elke schrijf-dehlokkeringspuls in, zodat elke puls een venster definieert voor een beweging van de galvano-

f V

-18- meter aangedreven spiegel. Elk venster correspondeert met een periode, wanneer de laserbundel zich bevindt in de "uit"-toestand, in hoofdzaak zoals beschreven hierboven voor de signaalconditioneerinrichting 214 (fig. 4). De galvanometer aangedreven spiegelbeweging wordt enkel bewerk-5 stelligd gedurende het venster. Binnen elk venster, gedefiniëerd door een schrijf-deblokkeringssignaalpuls, wordt de computer 332 geprogrammeerd voor het opwekken van zowel een 16-bit ,rx"-galvanometerpositie-adres als een 16-bit "y"-galvanometerpositieadres, welk aldus opgewekt adres wordt toegevoerd aan een ingang 406 van de signaalconditioneer-10 inrichting. Het "x"-positieadres correspondeert met een positie, waarop de door galvanometer 326 aangedreven spiegel 306 geörienteerd dient te worden, terwijl het "y"-positieadres correspondeert met een positie, waarop de door galvanometer 330 aangedreven spiegel 310 geörienteerd dient te worden.

15 Galvanometers 326 en 330 worden aangedreven door een galvano meter aandrijfinrichting 408. De aandrijfinrichting 408 is ingericht voor het ontvangen van een 16-bit positieadres aan een ingang 410 en om dat adres te behandelen als het "x"-positieadres of "y"-positieadres afhankelijk van het feit of het een strobisch signaal ontvangt op een stro-20 bische "x"-ingang 412 of een strobische "y"-ingang 414. De galvanometer aandrijfinrichting is voorts ingericht voor het opwekken van een analogon signaal corresponderend met het daaraan toegevoerde positieadres voor toepassing op de geschikte galvanometer. Aldus wordt een uitgang 416 van de aandrijfinrichting 408 gekoppeld met de galvanometer 326 voor het 25 toevoeren van een analogon "x"-positieadressignaal. Voorts wordt een uitgang 418 van de aandrijfinrichting 408 gekoppeld met de galvanometer 430 voor het toevoeren van een analogon "y"-positieadressignaal. Galvanometers 326 en 330 koppelen elk een analogon positiesignaal terug aan hun respectieve uitgangen 420 en 422 naar de galvanometer aandrijfinrichting. 30 De aandrijfinrichting 408 is voorts ingericht voor het verschaffen van een positie bevestigingssignaal aan een uitgang 424, die aangeeft, wanneer elke galvanometer geörienteerd is in de positie corresponderend met het gewenste 16-bit positieadres. De bovengenoemde model XY3035 galvanometer aftastinrichting vervaardigd door General Scanning Ine. omvat een 35 galvanometer aandrijfinrichting en twee galvanometers ingericht om te worden bestuurd in hoofdzaak zoals hierboven beschreven.

De signaal conditioneerinrichting 402 is gekoppeld voor het ontvangen van het positie bevestigingssignaal opgewekt door de galvanometer aandrijfinrichting. De signaalconditioneeringrichting is ingericht « -19- om signalen te conditioneren, die verschaft worden aan computer 332 alsmede aan die, welke worden opgewekt door de computer. Zulk conditioneren omvat het verschaffen van isolatie tegen electromagnetische ruiseffecten en het compenseren voor doorverbindende kabelparameters. De signaal 5 conditioneerinrichting verschaft de positie bevestigingssignalen, opgewekt door de galvanometer aandrijfinrichting, aan een uitgang 426 van de computer 332. De computer 332 is voorts geprogrammeerd voor het opwekken van het Hx"-signaal en het strobische "y”-signaal, volgend op het opwekken van de "x" en "y" positieadressen. De strobische signalen worden 10 toegevoerd aan een ingang 428 van de signaalconditioneerinrichting, die op haar beurt de signalen toevoert aan de galvanometer aandrijfinrichting.

Aldus wekt de computer 332 bij ontvangst van het schrijf-de-blokkeringssignaal het "x"-positieadres op en onmiddellijk daarna een "x"-strobisch signaal. De galvanometer aandrijfinrichting ontvangt het 15 adressignaal en het strobische signaal via de signaal conditioneerinrichting en voert als reactie daarop het analogon "χ''-positieadres-signaal naar galvanometer 326. Het aandrijforgaan 408 bepaald wanneer de galvanometer 326 de spiegel 306 bewogen heeft naar de gewenste positie met behulp van het terugkoppel analogon positiesignaal en geeft aan, dat 20 de gewenste positie bereikt is via het positie bevestigingssignaal.

Laatstgenoemd signaal wordt ontvangen door de computer 332 via de signaalconditioneerinrichting en als reactie daarop wekt de computer het Hy'i-positieadres op.De computer wekt vervolgens het strobische "y"-signaal op. Als reactie daarop zorgt het galvanometer aandrijforgaan ervoor, dat 25 de galvanometer 330 de spiegel 310 oriënteert naar de gewenste positie en het positie bevestigingssignaal opwekt, wanneer dit tot stand gebracht is.

In bedrijf wordt het stelsel 300 via optische vezels 304 verbonden met één of meer werkstations. De computer 332 is geprogrammeerd 30 voor het verschaffen van een serie van 16-bit "x" en "y" galvanometer positieadresparen, waarbij elk paar correspondeert met spiegelposities, die effectief zijn om de laserbundel te focusseren via één der lenzen 312, op de punt van een speciale optische vezel. Aldus bepaalt de serie van positieadresparen een serie van vezels,waarin de laser dient te 35 worden geïnjecteerd en aldus werkstation-lokaties, waarna de bundel dient te worden uitgezonden. Zoals in het stelsel 100 kunnen de adressen in elke vooraf bepaalde volgorde worden verschaft. Aldus werkt het stelsel 300 in hoofdzaak op dezelfde wijze als het stelsel 100, in een'hete schakelmodus', waarin spiegels 306 en 310 opnieuw geplaatst worden enkel 9 -20- tussen opeenvolgende laserpulsen.

Fig. 8 illustreert een laser werkstationstelsel 500 bevattende een gepulseerde laser 502 van groot vermogen, een laserbundel richtin-richting 504 geconstrueerd in overeenstemming met de onderhavige uit-5 vinding en een aantal laser werkstations 506-1, 506-2,...., 506-N voor het vervullen van taken met een gepulseerde laserbundel 508 opgewekt door laser 502. Elk laser werkstation 506 is gekoppeld met de bundel -dirigeerinrichting 504 door één of meer optische vezels 510. Aldus wordt een ingangseinde van elke vezel gekoppeld met de bundel dirigeerinrich-10 ting, terwijl een uitgangseinde van elke vezel gekoppeld wordt met een speciaal werkstation. Wanneer het stelsel 500 in bedrijf is injecteert de bundeldirigeerinrichting opeenvolgende pulsen van de laserbundel 508 in de vezelpunten aan de ingangseinden van die optische vezel, die verbonden zijn met de werkstations, hetgeen het gebruik van de laserbundel 15 vereist. Aldus door de laserpulzen te injecteren in de punten van enkel die vezels, wordt het volledige vermogen van de laserbundel, onderhevig aan overdrachtsverliezen in de vezels, overgedragen naar het uitgangseinde van die vezel en daardoor naar de daarmee gekoppelde werkstations.

Ofschoon hierboven vermeld wordt dat galvanometers 326 en 330, 20 in het stelsel 300, kunnen worden verkregen als het samengestelde model XY3035 aftastinrichting vervaardigd door General Scanning, kan elke galvanometer in plaats daarvan verkregen worden als een discreet element, zoals de galvanometer aftastinrichting model G350DT van General Scanning en bijbehorende aandrijfversterker model CX660. In een dergelijk geval 25 echter wordt een stuurschema, anders dan dat, hetwelk in fig. 7 geïllustreerd is, vereist om de afzonderlijke galvanometers aan te drijven. Een orgaan voor het sturen van afzonderlijke galvanometers 326 en 330 wordt geïllustreerd in fig. 9. De computer 332 wordt gekoppeld via een stuurinterfaceschakeling 600 met de afzonderlijke galvanometers. Het 30 circuit 600 is zo geconstrueerd dat het functioneert op een wijze analoog aan circuit 200 (fig. 4) waarbij de computer afzonderlijke 8-bit "x" en "y" galvanometer positieadressen opwekt voor het respectievelijk plaatsen van de spiegels 306 en 310. Zoals hierboven beschreven correspondeert elk "x" en "y" adrespaar met een uniek, vooraf bepaald paar 35 van spiegelposities teneinde de laserbundel telkens in een andere optische vezel te injecteren. Elk numeriek adres is geconditioneerd voor toepassing op de geschikte galvanometer, onderworpen aan een geoorloofd schrijf-deblokkeersignaal en elke galvanometer positie wordt teruggekoppeld ter vorming van een gesloten lus positie stuurketen, alles om in hoof dzaak dezelfde wijze als in keten 200 (fig. 4).

-21-

Aldus verschaft de computer 332 aan een uitgang 602 daarvan 8-bit "x" en "y" galvanometer positieadressen. Daar waar de computer de "x" en "y"-adressen kan opwekken in serie en niet gelijktijdig, wordt 5 het uitgangssignaal 602 toegevoerd aan een schakelcircuit 604, dat de achtereenvolgens opgewekte adressen op zijn beurt dirigeert naar de geschikte D/A-omzetters. Het "x"-adres wordt toegevoerd aan een buffer aandrijfcircuit 606, waarvan de uitgang is verbonden met een "x"-adres D/A omzetter 608. Op soortgelijke wijze wordt het "y"-adres toegevoerd 10 aan een buffer aandrijfcircuit 610, waarvan een uitgang verbonden is met een “yn adres D/A omzetter 612. De buffer aandrijfcircuits 606 en 610 volvoeren in hoofdzaak dezelfde functie als hierboven beschreven voor circuit 202 (fig. 4). De D/A-omzetter 608, 612 kunnen van hetzelfde type zijn als D/A-omzetter 204 (fig. 4), zoals hierboven beschreven. De D/A 15 omzetter 608 en 612 verschaffen aan hun respectieve uitgangen 614 en 616 een analogon signaal, dat overeenkomt met het daaraan toegevoerde numerieke signaal. Uitgangssignalen 614 en 616 worden toegevoerd aan versterkers 618 resp. 620. Een uitgangssignaal 622 van de versterker 618 wordt teruggekoppeld via een terugkoppelingang 624 van de D/A-omzetter 20 608. Op soortgelijke wijze wordt een uitgangssignaal 626 van de verster ker 620 teruggekoppeld naar een terugkoppelinvoer 628 van de D/A-omzetter 612. Zoals in het geval van de keten 200, dient de terugkoppelverbinding met elke D/A omzetter om het analoge uitgangssignaal van de omzetter te stabiliseren.

25 Een signaal conditioneerorgaan 630 is zo geschakeld, dat het het laser synchroniserende ingangssignaal ontvangt en zo ingericht, dat het een gepulseerd schrijf-deblokkeersignaal verschaft aan de uitgangen 632 en 634 ervan. Het signaal conditioneerorgaan 630 stelt het puls-vormige schrijf-deblokkeersignaal zo in dat een venster gedefinieerd 30 wordt voor galvanometer aangedreven spiegelbeweging, in hoofdzaak zoals hierboven beschreven voor het signaal conditioneerorgaan 214 (fig. 4).

Het schrijf-deblokkeersignaal wordt toegevoerd aan de computer via een buffer aandrijfcircuit 635, dat in hoofdzaak hetzelfde is als de circuits 606 en 610. Binnen elk venster gedefinieerd door het schrijf-deblokkeer-35 signaal, worden de beide "x" en "y" positieadressen opgewekt door de computer 332, toegevoerd aan de D/A-omzetters 6'Ö8 en 612 en door deze bewerkt.

De galvanometer 326 verschaft aan een uitgang 640 een analogon signaal, dat evenredig is met de angulaire positie van de as 324 ervan.

r · · -22-

Die as-positie wordt versterkt door een versterker 642 en toegevoerd aan een eerste ingang van een comparator 644. Het gestabiliseerde analoge uitgangssignaal 622 van de versterker 618, dat representatief is voor het "x"-galvanometer positieadres, wordt versterkt door een versterker 5 646 en toegevoerd aan een tweede ingang van de comparator 644. De ver sterker 642 en 646 worden geselecteerd om vergelijking mogelijk te maken van de positie signalen van het ”x"-adres en galvanometer 326. De comparator 644 verschaft een foutsignaal, dat representatief is voor het verschil tussen de werkelijke en de gewenste galvanometer posities, waarbij 10 het foutsignaal wordt versterkt door een versterker 648 en toegevoerd aan aandrijf galvanometer 326.

De galvanometer 330 verschaft zijn analogon aspositiesignaal aan een uitgang 650, welk signaal versterkt wordt door een versterker 652 en toegevoerd wordt aan een eerste ingang van een comparator 654.

15 Het signaal aan de uitgang 626 van de versterker 620, dat representatief is voor het "y"-galvanometer positieadres, wordt versterkt door een versterker 656 en toegevoerd aan een tweede ingang van de comparator 654.

De versterkers 652 en 656 maken een directe vergelijking mogelijk van het actuele en het gewenste galvanometer positieadressignaal, waarbij het 20 foutsignaal, dat representatief is voor het verschil ertussen, zoals verschaft door de comparator, wordt versterkt door een versterker 658 en toegevoerd aan aandrijf galvanometer 330. Zoals hierboven vermeld met betrekking tot de galvanometer 112, waar galvanometers 326 en 330 elk de hierboven vermelde galvanometer aftaster type G350DT en aandrijf verster-25 ker type CX660 bevatten, wordt het foutsignaal toegevoerd aan en zijn positie terugkoppeling afgeleid van de aandrijfversterker.

Aldus ontwikkelt de werking van het stelsel 300, waarbij gebruik gemaakt wordt van discrete galvanometers, zich verder op een wijze analoog aan de werking van het stelsel 100. De numerieke "x" en "y"-30 positieadressen, opgewekt tijdens het door het schrijf-deblokkeersignaal gedefiniëerde venster, worden onmiddellijk omgezet in analogon signalen en vervolgens toegevoerd aan de galvanometers, waarvan de beweging wordt bestuurd op de wijze van een gesloten lus.

Ofschoon de tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvin-35 ding twee spiegels bevat, waarbij de eerste spiegel de laserbundel richt op de tweede spiegel, en de eerste resp. tweede spiegel de laserbundel doet "kwispelen" langs de "x" en "y"-coördinaatasrichtingen, is de uitvinding daar niet toe beperkt. De spiegels kunnen in plaats daarvan zo zijn opgesteld, dat de eerste resp. tweede spiegel de laserbundel plaat- »·· -23- sen langs de "y" en "x"-coördinaatasrichtingen,

De computer in de hierboven geïllustreerde uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding verschaft ofwel 8 danwel 16-bit galvanometer positieadressen. De uitvinding kan praktisch gerealiseerd worden 5 met een computer, die bit - adressen van andere geschikte afmetingen opwekt.

De elementen van de hierboven beschreven uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, waaronder de galvanometers, lenzen en vezelhouders, worden aangegeven als star te zijn gemonteerd. Het ver-10 dient hierbij de voorkeur, dat de uitrichting en posities van deze elementen op nauwkeurige wijze van tevoren worden bepaald en de elementen star worden gemonteerd zonder speelruimte voor enige beweging. Een dergelijke nauwkeurige layout vergemakkelijkt later de vervaardiging van het laserbundel richtstelsel. De uitvinding is echter niet daartoe be-15 perkt. De diverse elementen zouden elk in plaats daarvan kunnen worden gemonteerd op een wijze, die kleine instellingen in hun respectieve posities mogelijk maakt, bijvoorbeeld zoals door gebruik van spelings gaten, en door de betreffende elementen star te bevestigen nadat de gewenste uitrichting verkregen is.

20 Elke spiegel gebruikt bij de praktische verwezenlijking van de onderhavige uitvinding bezit een voorvlak bekleed met een di-electrisch materiaal. Aangezien het reflectievermogen van die deklaag afneemt naarmate de invalshoek van de bundel afwijkt van de voorgeschreven hoek, kan een klein gedeelte van de laserbundel worden doorgelaten door het 25 voorvlak en gereflecteerd worden tegen het achtervlak. Ofschoon echo's of dubbele beelden, die resulteren uit reflecties tegen het achtervlak, niet op nadelige wijze de praktijk van de onderhavige uitvinding beïnvloeden, is het gewenst hun aanwezigheid zo klein mogelijk te maken. Eén manier om reflecties tegen het achtervlak zo klein mogelijk te maken is het 30 achtervlak van de spiegel te bekleden met een geselecteerde anti- reflectiedeklaag, in overeenstemming met de golflengte van de laserbundel, om reflectie van het gedeelte van de door het voorvlak doorgelaten bundel te verminderen. Eveneens wordt opgemerkt, dat de onderhavige uitvinding op succesvolle wijze praktisch kan worden gerealiseerd, wanneer alleen 35 het achtervlak van elke spiegel wordt bekleed met het reflectieve di-electrische materiaal en niet het voorvlak.

Voorts wordt opgemerkt, dat de praktische realisatie van de onderhavige uitvinding niet beperkt is tot het gebruik van een deklaag, die een maximaal reflecterend vermogen verschaft bij een voorgeschreven - ' / -24- hoek van 45°. De voorgeschreven hoek van 45° komt voort uit de voor-keursmontage van elke spiegel, in de geïllustreerde en hierboven beschreven uitvoeringsvormen, zodat het bereik van de spiegelbeweging ligt o op een nominale invalshoek van 45 van de bundel. Elke hierbij gebruikte 5 spiegel kan in plaats ervan zo gemonteerd worden dat het bewegingsbe-reik ervan ligt om een voorgeschreven hoek, afwijkend van 45°. In een dergelijk geval zal elke spiegel worden bekleed om in hoofdzaak een maximaal reflecterend vermogen te verkrijgen gelegen om de corresponderende voorgeschreven hoek ervan.

10 Ofschoon de onderhavige uitvinding zoals hierboven beschreven het mogelijk maakt elke opvolgende laserbundelpuls te dirigeren in telkens een andere optische vezel, is de uitvinding daar niet toe beperkt. Meerdere opeenvolgende pulsen kunnen worden gedivergeerd in dezelfde vezel alvorens de bundel opnieuw gedirigeerd wordt in een andere vezel.

15 Dit kan op eenvoudige wijze bewerkstelligd worden door de computer zodanig te programmeren, dat hij herhaaldelijk hetzelfde positieadres opwekt gedurende een gewenst aantal keren. Het dirigeren van opeenvolgende pulsen in een enkele vezel is in het bijzonder voordelig, daar waar de handeling, die bijv. het snijden of boren, die gericht worden bij 20 een werkstation, aan het verre einde van de vezel, een behoorlijke laser-energie vereist.

Ofschoon de onderhavige uitvinding zoals hierboven beschreven bij voorkeur in de praktijk wordt gerealiseerd door een gepulseerde laser te gebruiken, is de uitvinding daar niet toe beperkt. In plaats 25 daarvan door gebruik te maken van in de techniek bekende mechanische onderbreker methoden, kan een bundel uit een continue golflaser worden omgezet in een "kring" van pulsen met een vooraf bepaalde frequentie, waarbij elke puls een vooraf bepaalde duur heeft.

Ofschoon een voorkeursuitvoeringsvorm hier geïllustreerd en 30 beschreven is, zal het duidelijk zijn, dat talloze wijzigingen, veranderingen, variaties, substituties en equivalenten, geheel of ten dele, bij een deskundige op dit vakgebied nu zullen opkomen zonder dat hij daarbij hoeft af te wijken van de door de uitvinding beoogde geest en omvang. Dienovereenkomstig is het de bedoeling dat de uitvinding hierbij 35 slechts beperkt wordt tot de beschermingsomvang van de aanhangende conclusies.

* f «n <'·.

Claims

1. Inrichting voor het richten van een lichtbundel in één van een aantal optische vezels, bevattende: een lens voor het focusseren van de lichtbundel; een orgaan om een groep van de optische vezels te ondersteunen 5 met de punten ervan geplaatst nabij een brandpunt van de lens; en een reflector om de lichtbundel door de lens te dirigeren teneinde op selectieve wijze de lichtbundel afzonderlijk te focusseren op elk der vezelpunten.

2. Inrichting volgens conclusies 1, waarbij de reflector wordt 10 gekenmerkt door: een spiegel voor het reflecteren van de lichtbundel; en een plaatsingsorgaan voor het oriënteren van de spiegel op een veelheid van vooraf bepaalde posities, die elk corresponderen met de lichtbundel, die wordt gefocusseerd door de lens telkens op een ver-15 schillend exemplaar van de vezelpunten.

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarvan het positioneer-orgaan gekenmerkt wordt door een galvanometer met een as, waarop de spiegel wordt ondersteund; en een stuurorgaan voor het sturen van de beweging van de galvano-20 meteras, zodanig dat de spiegel wordt geörienteerd naar de vooraf bepaalde posities op een geprogrammeerde wijze.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het stuurorgaan een numerieke computer bevat.

5. Inrichting volgens conclusie 2, waarbij de lichtstraal 25 wordt opgewekt door een laserbron; terwijl een reflecterend oppervlak van de spiegel, waarop de lichtbundel invalt, in hoofdzaak plat is; en het refelecterende oppervlak van de spiegel een deklaag bezit, gekenmerkt door een reflecterend vermogen, dat afhangt van de hoek, 30 waaronder de lichtbundel invalt op het reflecterende oppervlak, welke deklaag een maximaal reflecterend vermogen verschaft, wanneer de invallende lichtbundel dichtbij een voorgeschreven hoek met het reflecterende oppervlak is.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de 35 voorgeschreven hoek 45° is.

7. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat een reflecterend oppervlak van de spiegel, waarop de lichtbundel invalt, in -26- hoof dzaak plat is; de vezelpunten en een centrale as van de lichtbundel in hoofd-zaak gelegen zijn in een gemeenschappelijk vlak; en het positioneerorgaan ingericht is om de spiegel te roteren om 5 een rotatieas loodrecht op het gemeenschappelijk vlak, waarbij het reflecterende oppervlak loodrecht gehouden wordt op het gemeenschappelijke vlak, terwijl de spiegel wordt geroteerd.

8. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de lens een brandpuntsafstand heeft zodanig dat een kegel van de gefocus- 10 seerde bundel valt binnen een acceptatie kegel van de optische vezel; en de lichtbundel gefocusseerd wordt als een vlekje op de vezel-punt, waarbij de brandpuntsafstand zodanig geselecteerd is, dat het vlekje een diameter heeft kleiner dan of gelijk aan die van de vezelpunt.

9. Inrichting volgens conclusie 2, gekenmerkt door: 15 een veelheid van de lenzen; een veelheid van ondersteuningsorganen, elk voor het ondersteunen van een andere groep van de optische vezels met de punten ervan dichtbij het brandpunt van telkens weer een andere lens; waarbij'de vezelpunten en een centrale as van de lichtbundel 20 in hoofdzaak gelegen zijn in een gemeenschappelijk vlak; en elk der lenzen aangebracht is in een vlak loodrecht op het gemeenschappelijk vlak en op gelijke afstanden verwijderd van de spiegel.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de lichtstraal wordt geleverd door een gepulseerde laserbron, waarbij de 25 lichtstraal wisselt tussen een "in"-toestand en een "uit"-toestand op een periodieke basis; en het positioneerorgaan ingericht is om de spiegel te oriënteren om telkens een andere van de vooraf bepaalde posities enkel wanneer de lichtstraal zich bevindt in de "uit"-toestand. 30

11- Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de lichtstraal wordt geleverd door een gepulseerde laserbron, waarbij de lichtstraal wisselt tussen een "in"-toestand en een "-uit"-toestand op een periodieke basis.

12. Inrichting voor het dirigeren van een lichtstraal in één 35 van een veelheid van optische vezels, bevattende: een veelheid van lenzen, elk voor het focusseren van de lichtstraal; een orgaan voor het ondersteunen van de optische vezels zodanig dat een punt van tenminste één zo'n vezel wordt geplaatst nabij een r / · -27- brandpunt van elke lens; en een reflector voor het dirigeren van de lichtstraal door elke lens ora op selectieve wijze de lichtstraal te focusseren afzonderlijk op elk der genoemde vezelpunten.

13. Inrichting volgens conclusie 12, waarbij de reflector bevat: een spiegel voor het reflecteren van de lichtstraal; een galvanometer met een as, waarop de spiegel wordt ondersteund; en 10 een stuurorgaan voor het sturen van de beweging van de galvanometeras voor het oriënteren van de spiegel in een veelheid van vooraf bepaalde posities, die elk corresponderen met de lichtstraal, die door één der lenzen gefocusseerd is op telkens een andere van de genoemde vezelpunten. 15

14.Inrichting volgens conclusie 13, waarbij de lichtstraal wordt opgewekt door een laserbron; terwijl een reflecterend oppervlak van de spiegel, waarop de lichtbundel invalt, in hoofdzaak plat is; en het reflecterende oppervlak van de spiegel een deklaag bezit, 20 gekenmerkt door een reflecterend vermogen, dat afhangt van de hoek, waaronder de lichtbundel invalt op het reflecterende oppervlak, welke deklaag een maximaal reflecterend vermogen verschaft, wanneer de invallende lichtbundel dichtbij een voorgeschreven hoek met het reflecterende oppervlak is.

15. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de voorgeschreven hoek 45° is.

16.Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de lichtstraal verschaft wordt door een gepulseerde laserbundel, welke lichtstraal wisselt tussen sen "in"-toestand en een "uit"-toestand op 30 periodieke basis; en het stuurorgaan ingericht is om de galvanometeras te bewegen teneinde het licht te focusseren telkens op een andere van de vezelpunten enkel dan, wanneer de lichtstraal zich bevindt in de "uit"-toestand.

17. Inrichting voor het dirigeren van een lichtstraal naar één 35 uit een veelheid van optische vezels, bevattende: een lens voor het focusseren van de lichtstraal; een orgaan voor het ondersteunen van een groep optische vezels met de punten ervan geplaatst nabij een brandpunt van de lens, welke vezelpunten in hoofdzaak geplaatst zijn in een "array" met twee as - -28- richtingeH; een eerste reflector voor het doen "kwispelen" van de lichtstraal langs een eerste van de twee asrichtingen; een tweede reflector voor het doen "kwispelen" van de licht-5 straal langs een tweede van de twee asrichtingen; waarbij de eerste reflector geplaatst is om de lichtstraal te dirigeren op de tweede reflector; en de eerste en tweede reflector onafhankelijk oriënteerbaar zijn om de lichtstraal te dirigeren door de lens voor het selectief focus-10 seren van de lichtstraal afzonderlijk op elk dezer vezelpunten.

18. Inrichting volgens conclusie 17, waarbij de eerste en tweede reflector elk bevatten: een spiegel voor het reflecteren van de lichtstraal; een positioneerorgaan voor het oriënteren van de spiegel in 15 één van een veelheid van vooraf bepaalde posities; en waarbij elk paar vooraf bepaalde posities, waarna de eerste en tweede reflector respectievelijk geörienteerd zijn, overeenkomen met de lichtstraal, die gefocusseerd wordt door de lens op telkens een andere van deze vezelpunten.

19. inrichting volgens conclusie 18, waarbij het positioneer orgaan een galvanometer bevat voorzien van een as, waarop de spiegel wordt ondersteund; en waarbij de inrichting voorts een stuurorgaan bevat voor het sturen van de beweging van de as van elke galvanometer, zodat de spiegels 25 worden geörienteerd na de vooraf bepaalde positieparen op een geprogrammeerde wijze.

20. Inrichting volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat het stuurorgaan een numerieke computer bevat.

21. Inrichting volgens conclusie 18, waarbij de lichtstraal 30 wordt opgewekt door een laserbundel,- terwijl een reflecterend oppervlak van elke spiegel, waarop de lichtstraal valt, in hoofdzaak plat is; waarbij het reflecterende oppervlak van elke spiegel een deklaag bezit gekenmerkt door een reflecterend vermogen, dat afhankelijk is 35 van de hoek, waaronder een as van de lichtstraal het reflecterend oppervlak snijdt; en welke deklaag een maximaal reflecterend vermogen verschaft, wanneer de as van de straal bij benadering is bij een voorgeschreven hoek met het reflecterend oppervlak. i. ./ -29-

22. Inrichting volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat de o voorgeschreven hoek 45 is.

23. Inrichting volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat een lichtstraal verstrekt wordt door een gepulseerde laserbundel, waarbij de 5 lichtstraal wisselt tussen een "in"-toestand en een "uit"-toestand op periodieke basis; en het positioneerorgaan van de eerste en tweede reflector ingericht is om elke spiegel te oriënteren na telkens een andere van de vooraf bepaalde posities alleen dan, wanneer de lichtstraal zich bevindt 10 in de "uit"-toestand.

24. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de lens een brandpuntsafstand heeft zodanig dat een kegel van de gefocus-seerde bundel valt binnen een acceptatie kegel van de optische vezel; en de lichtbundel gefocusseerd wordt als een vlekje op de vezel-15 punt, waarbij de brandpuntsafstand zodanig geselecteerd is, dat het vlekje een diameter heeft kleiner dan of gelijk aan die van de vezelpunt.

25. Inrichting volgens conclusie 17, omvattende voorts: een veelheid van lenzen; een veelheid van ondersteuningsorganen elk voor het ondersteu-20 nen van een andere groep van de optische vezels, die met hun punten geplaatst zijn in de buurt van het brandpunt van telkens een andere van deze lenzen; en waarbij de eerste en tweede reflector voorts onafhankelijk oriënteerbaar zijn om de lichtstraal te dirigeren door elk dezer lenzen 25 voor het selectief focusseren van de lichtstraal afzonderlijk op elk dezer vezelpunten van de daarbij behorende optische vezelgroep.

26. Inrichting voor het dirigeren van een lichtstraal in een van een veelheid van optische vezels, bevattende: een veelheid van lenzen, elk voor het focusseren van de licht- 30 straal; een orgaan voor het ondersteunen van de optische vezels, zodanig dat een punt van elke vezel geplaatst is nabij een brandpunt van een der lenzen; een eerste reflector voor het doen 'kwispelen' van de licht-35 straal langs een eerste van twee asrichtingen; een tweede reflector voor het doen 'kwispelen* van de lichtstraal langs een tweede van de twee asrichtingen; waarbij de eerste reflector zo geplaatst is dat hij de lichtstraal dirigeert naar de tweede reflector; en - 30 - de eerste en tweede reflector onafhankelijk oriënteerbaar zijn om de lichtstraal te dirigeren door elke lens teneinde de lichtstraal als selectief te focusseren afzonderlijk op telkens een andere van deze vezelpunten.

27. Inrichting volgens conclusie 26, waarbij de eerste en tweede reflector elk bevatten: een spiegel voor het reflecteren van de lichtstraal; een galvanometer met een as, waarop de spiegel wordt ondersteund; en 10 waarbij de inrichting voorts een stuurorgaan bevat voor het sturen van de beweging van de galvanometeras om elke spiegel te oriënteren in een veelheid van vooraf bepaalde posities, waarbij elk paar vooraf bepaalde posities, waarnaar de spiegel van de eerste en tweede reflector respectievelijk georiënteerd worden, corresponderen met de lichtstraal, 15 die door een der lenzen gefocusseerd wordt op telkens een andere van de vezelpunten.

28. Inrichting volgens conclusie 27, met het kenmerk» dat de lichtstraal wordt opgewekt door een laserbron, waarbij een reflecterend oppervlak van elke spiegel, waarop 20 de lichtstraal valt, in hoofdzaak plat is; waarbij het reflecterend oppervlak van elke spiegel een deklaag bezit, gekenmerkt door een reflecterend vermogen, dat afhangt van de hoek, waaronder een as van de lichtstraal van het reflecterend oppervlak snijdt; en 25 de deklaag een maximaal reflecterend vermogen verschaft, wanneer de as van de straal bij benadering de voorgeschreven hoek met het reflecterend oppervlak maakt.

29. Inrichting volgens conclusie 28, met het kenmerk, dat de voorgeschreven hoek 45° is.

30. Inrichting volgens conclusie 27, met het kenmerk, dat de lichtstraal wordt opgewekt door een gepulseerde laserbron, welke lichtstraal wisselt tussen een 'in'-toestand en een 1uit1-toestand op periodieke basis; waarbij het stuurorgaan ingericht is om de galvanometerassen 35 van de eerste en tweede reflector te bewegen teneinde de lichtstraal te focusseren op telkens een andere van de vezelpunten slechts dan, wanneer de lichtstraal zich bevindt in de 'uit'-toestand.

31. Inrichting voor het dirigeren van een lichtstraal in één van een veelheid van optische vezels, bevattende: pJT . jr ' . Π-» j - 31 - een eerste lens; een tweede lens; een derde lens; een vierde lens; 5 een eerste orgaan voor het ondersteunen van ten minste één der optische vezels, die met de punt ervan geplaatst is in de buurt van een brandpunt van de eerste lens; een tweede steunorgaan voor het ondersteunen van ten minste één der optische vezels, die met de punt ervan geplaatst is in de buurt van 10 een brandpunt van de tweede lens; een derde steunorgaan voor het ondersteunen van ten minste één der optische vezels, die met de punt ervan geplaatst is in de buurt van een brandpunt van de derde lens; een vierde steunorgaan voor het ondersteunen van ten minste één 15 der optische vezels, die met de punt ervan geplaatst is in de buurt van een brandpunt van de vierde lens; een eerste reflector voor het doen 'kwispelen' van de lichtstraal langs een eerste van twee asrichtingen; een tweede reflector voor het doen 'kwispelen' van de licht-20 straal langs een tweede van de beide asrichtingen; waarbij de eerste reflector geplaatst is om de lichtstraal te dirigeren op de tweede reflector; en de eerste en tweede reflector onafhankelijk oriënteerbaar zijn teneinde de lichtstraal te dirigeren door een geselecteerd exemplaar van 25 de lenzen voor het op selectieve wijze focusseren van de lichtstraal afzonderlijk op elke vezelpunt geplaatst in de buurt van het brandpunt van de geselecteerde lens.

32. Inrichting volgens conclusie 31, waarbij de eerste en tweede reflector elk bevatten: 30 een spiegel voor het reflecteren van de lichtbundel; een positioneerorgaan voor het oriënteren van de spiegel naar één uit een veelheid van vooraf bepaalde posities; en waarbij elk paar vooraf bepaalde posities, waarnaar de eerste en tweede reflector respectievelijk worden georiënteerd, overeenkomen met 35 de lichtstraal, die gefocusseerd wordt door de geselecteerde lens op telkens een andere van de vezelpunten.

33. Inrichting volgens conclusie 32, met het kenmerk, dat het positioneerorgaan een galvanometer bevat, met een as, waarop de spiegel wordt ondersteund; terwijl * ‘ , tr~ - 32 - de inrichting voorts een stuurorgaan bevat voor het sturen van de beweging van elke galvanometeras zodat de spiegels georiënteerd worden naar de vooraf bepaalde positieparen op een geprogrammeerde wijze.

34. Inrichting volgens conclusie 33, met het kenmerk, dat het 5 stuurorgaan een numerieke computer bevat.

35. Inrichting volgens conclusie 32, waarbij de lichtstraal wordt opgewekt door een laserbundel; terwijl een reflecterend oppervlak van elke spiegel, waarop de lichtstraal valt, in hoofdzaak plat is; 10 waarbij het reflecterende oppervlak van elke spiegel een dek laag bezit gekenmerkt door een reflecterend vermogen, dat afhankelijk is van de hoek, waaronder een as van de lichtstraal het reflecterend oppervlak snijdt; en welke deklaag een maximaal reflecterend vermogen verschaft, 15 wanneer de as van de straal bij benadering is bij een voorgeschreven hoek met het reflecterend oppervlak.

36. Inrichting volgens conclusie 35, met het kenmerk, dat de lichtstraal wordt opgewekt door een Neodymium:YAG laser; en de deklaag op het reflecterend oppervlak een diëlektrisch mate-20 riaal bevat.

37. Inrichting volgens conclusie 32, met het kenmerk, dat een lichtstraal verstrekt wordt door een gepulseerde laserbundel, waarbij de lichtstraal wisselt tussen een "in"-toestand en een "uit"-toestand op periodieke basis; en 25 het positioneerorgaan van de eerste en tweede reflector inge richt is om elke spiegel te oriënteren na telkens een andere van de vooraf bepaalde posities alleen dan, wanneer de lichtstraal zich bevindt in de "uit"-toestand.

38. Inrichting volgens conclusie 37, met het kenmerk, dat de 30 lichtstraal wordt opgewekt door een Neodymium:YAG laser.

39. Inrichting volgens conclusie 38, met het kenmerk, dat elke spiegel een nagenoeg plat reflecterend oppervlak omvat, waarop de lichtstraal valt; waarbij het reflecterende oppervlak van elke spiegel een diëlek-35 trische deklaag bezit gekenmerkt door een reflecterend vermogen, dat afhangt van een hoek, waaronder een as van de lichtstraal het reflecterend oppervlak snijdt, welke deklaag een maximaal reflecterend vermogen verschaft, wanneer de as van de straal bij benadering een voorgeschreven hoek - 33 - met het reflecterend oppervlak maakt.

40. Inrichting volgens conclusie 39, met het kenmerk, dat de voorgeschreven hoek 45° is.

41. Inrichting volgens conclusie 31, met het kenmerk, dat elke 5 lens een plano-convexe lens is, waarbij het planaire vlak van elke lens gekeerd is naar de daarmede samenwerkende vezelpunt; terwijl elke lens zo geplaatst is, dat een as van de lichtstraal, die gaat door een middelpunt van de lens, in hoofdzaak loodrecht staat op het planaire en op het convexe vlak van de lens.

42. Laserwerkstationsysteem, bevattende een veelheid van optische vezels, elk ingericht voor de transmissie van een laserbundel door deze vezels? een orgaan voor het dirigeren van een laserbundel in een ingangs-einde van een geselecteerd exemplaar van de optische vezels voor trans- 15 missie van de laserbundel door deze vezels; een veelheid van werkstations, elk gekoppeld met een uitgangs-einde van ten minste één dezer optische vezels voor het ontvangen van de daardoorheen getransmitteerde laserbundel via de optische vezel met behulp van het bundeldirigeerorgaan; 20 waarbij het bundeldirigeerorgaan omvat: -een lens voor het focusseren van de laserbundel; -een orgaan voor het ondersteunen van de optische vezels met de punten aan de betreffende ingangseinden ervan dicht bij een brandpunt van de lens geplaatst; en 25 -een reflector om de laserbundel te dirigeren door de lens ten einde de laserbundel selectief te focusseren afzonderlijk op elk der vezelpunten.

43. Lasersysteem volgens conclusie 42, waarbij de reflector bevat: een spiegel voor het reflecteren van de laserbundel; 30 een galvanometer met een as, waarop de spiegel wordt ondersteund; en een stuurorgaan voor het sturen van de beweging van de galvano-meteras om de spiegel te oriënteren in een veelheid van vooraf bepaalde posities, die elk overeenkomen met de laserbundel, die gefocusseerd wordt 35 door de lens telkens in een andere van de vezelpunten.

44. Lasersysteem volgens conclusie 43, met het kenmerk, dat de laserbundel wordt verschaft door een gepulseerde laser, welke laserbundel wisselt tussen een 'in'-toestand en een 'uit'-toestand op een periodieke - 34 - basis; en het stuurorgaan ingericht is om de galvanometeras te bewegen teneinde de laserbundel te focusseren telkens op een andere van de vezel-punten slechts dan, wanneer de laserbundel zich bevindt in de 'uit'-5 toestand.

45. Lasersysteem volgens conclusie 43, waarbij het bundeldirigeer-orgaan voorts omvat: een veelheid van lenzen; een veelheid van ondersteuningsorganen, elk voor het ondersteunen 10 van een verschillende groep van optische vezels met de punten ervan nabij hei: brandpunt van telkens een andere van de lenzen waarbij de vezelpunten en een centrale as van de laserbundel in hoofdzaak gelegen zijn in een gemeenschappelijk vlak; en elk dezer lenzen gelegen is in een vlak loodrecht op het gemeen-15 schappelijke vlak en op gelijke afstanden verwijderd van de spiegel.

46. Laserwerkstationsysteem, bevattende: een veelheid van optische vezels, elk ingericht voor de transmissie van een laserbundel door deze vezels; een orgaan om een laserbundel te dirigeren in een ingangseinde 20 van geselecteerde exemplaren van de optische vezels voor transmissie van de laserbundel door deze vezels; een veelheid van werkstations, elk gekoppeld met een uitgangs-einde van ten minste één dezer optische vezels voor het ontvangen van de daaraan doorgezonden laserbundel via de optische vezel met behulp van het 25 bundeldirigeerorgaan; waarbij het bundeldirigeerorgaan omvat: een lens voor het focusseren van de laserbundel; een orgaan voor het ondersteunen van de optische vezels met de punten bij de respectieve ingangseinden eryan 30 geplaatst nabij een brandpunt van de lens, welke vezelpunten geplaatst zijn in een 'array* die twee asrichtingen bezit; eerste reflector voor het doen 'kwispelen' van de laserbundel langs een eerste van de twee asrichtingen; tweede reflector voor het doen 'kwispelen' van 35 de laserbundel langs een tweede van deze beide asrichtingen; waarbij de eerste reflector geplaatst is om de laserbundel te dirigeren op de tweede reflector; terwijl de eerste en de tweede reflector onafhankelijk oriën-teerbaar zijn teneinde de laserbundel te dirigeren door de lens f - 35 - voor het selectief focusseren van de laserbundel afzonderlijk op elk dezer vezelpunten.

47. Lasersysteem volgens conclusie 46, waarbij de eerste en de tweede reflector elk bevatten: 5 een spiegel voor het reflecteren van de laserbundel; een galvanometer met een as, waarop de spiegel wordt ondersteund; en het bundeldirigeerorgaan voorts bevat een stuurorgaan voor het sturen van de beweging van de as van elke galvanometer teneinde elke 10 spiegel te oriënteren in een veelheid van vooraf bepaalde posities, waarbij elk paar vooraf bepaalde posities, waarnaar de spiegels zijn georiënteerd, overeenkomen met de laserbundel, die gefocusseerd wordt door de lens in telkens één dezer vezelpunten.

48. Lasersysteem volgens conclusie 47, met het kenmerk, dat de 15 laserbundel wordt opgewekt door een gepulseerde laser, waarbij de laserbundel wisselt tussen een 'in*-toestand en een 'uit'-toestand op periodieke basis; en het stuurorgaan ingericht is om de galvanometerassen van de eerste en de tweede reflector te bewegen teneinde de laserbundel te focusseren 20 telkens op een andere van de vezelpunten, wanneer de laserbundel zich bevindt in de 'uit'-toestand.

49. Lasersysteem volgens conclusie 47, waarbij het bundeldirigeerorgaan voorts omvat: een veelheid lenzen; en 25 een veelheid ondersteuningsorganen elk voor het ondersteunen van een andere groep van de optische vezels met de punten ervan in de buurt van het brandpunt telkens van een andere van deze lenzen.

50. Werkwijze voor het afgeven van een laserbundel aan een veelheid van werkstationplaatsen, waarbij elke werkstationplaats gekoppeld 30 is met een uitgangseinde van een optische vezel, met het kenmerk, dat men een groep van de optische vezels ondersteunt met een vezel-punt bij een ingangseinde van elke vezel dichtbij een brandpunt van een focusserende lens; en men de laserbundel dirigeert door de lens teneinde op selectieve 35 wijze de laserbundel te focusseren afzonderlijk op de vezelpunten, zodat de laserbundel wordt afgeleverd aan het uitgangseinde van elke optische vezel, waarin de bundel wordt gedirigeerd.

51. Werkwijze volgens conclusie 50, waarbij de laserbundel pulseert tussen een 'in’-toestand en een 'uit'-toestand, waarbij de dirigeer- ?*·> - 36 - stap de sub-stappen bevat, nl. dat nen de laserbundel laat reflecteren tegen een spiegel en laat gaan door de lens; en men de spiegel tijdens elke 'uit'-toestand van de laserbundel 5 oriënteert naar een gewenst exemplaar van een veelheid van vooraf bepaalde spiegelposities, die elk corresponderen met de laserbundel, die gefocusseerd wordt door de lens op telkens een andere van de vezelpunten.

52. Werkwijze volgens conclusie 51, met het kenmerk, dat de spiegel een eerste en tweede spiegel bevat, waarbij de reflecterende stap de sub- 10 stappen bevat nl. deze, dat men de laser laat reflecteren tegen de eerste spiegel en tegen de tweede spiegel, waarbij de eerste spiegel ingericht is om de laserbundel te laten 'kwispelen' langs een eerste van twee asrichtingen; men de laserbundel reflecteert tegen de tweede spiegel en laat 15 gaan door de lens, waarbij de tweede spiegel ingericht is om de laserbundel te laten 'kwispelen' langs een tweede van de beide asrichtingen; en de oriënterende stap voorts bevat het doen oriënteren van de eerste en tweede spiegel naar hun respectieve vooraf bepaalde posities, waarbij elk paar vooraf bepaalde posities, waarnaar de eerste en tweede 20 spiegel resp. worden georiënteerd, corresponderen met de laserbundel, die gefocusseerd wordt door de lens op telkens een andere van de vezelpunten.

53. Werkwijze volgens conclusie 52, voorts omvattende een veelheid van lenzen, waarbij elke lens een andere groep bezit van optische vezels, die daarmee samenwerken en worden ondersteund zodat de vezelpunt 25 aan het ingangseinde van elke optische vezel in de nabijheid geplaatst wordt van het brandpunt van de bijbehorende lens. . . m x »·«? , „ <