JPH01316617A - レーザ出力制御装置 - Google Patents
レーザ出力制御装置Info
- Publication number
- JPH01316617A JPH01316617A JP14965188A JP14965188A JPH01316617A JP H01316617 A JPH01316617 A JP H01316617A JP 14965188 A JP14965188 A JP 14965188A JP 14965188 A JP14965188 A JP 14965188A JP H01316617 A JPH01316617 A JP H01316617A
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- Japan
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- sensor
- laser output
- reflective
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/4257—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、レーザ装置の発振器がら出力されるレーザ光
を高速度応答で検出し、且つ制御することができるレー
ザ出力制御装置に関するものである。
を高速度応答で検出し、且つ制御することができるレー
ザ出力制御装置に関するものである。
(従来の技術)
従来のこの種のレーザ出力制御装置に用いる光検出装置
には、第7図に示すような特開昭60−52072があ
る0図に於いて、一対の電極2 A。
には、第7図に示すような特開昭60−52072があ
る0図に於いて、一対の電極2 A。
2Bに電源3より高電圧を印加し、レーザ媒質ガスを励
起し、レーザ光を放出する。該レーザ光は全反射鏡5と
部分反射鏡6間で繰り返し反射往復することにより、レ
ーザ発振を起こし、部分反射鏡6よりレーザ光7を外部
に出方する。一方、全反射鏡5からは出力された該レー
ザ光7の強度に比較する僅かな量のレーザ光8が出力す
る。該レーザ光8は入力ボート10oから積分球9oに
人射し、該積分球90内面で反射を繰り返し、均一に拡
散・減光し、出力ポート110に配設したレーザ検出器
120に入射きれる。該レーザ検出器120に入力した
レーザ光は電気信号に変換さ娠この電気信号と目標とす
るレーザ光の出力指令値9とを比較器10で比較し、そ
の差分信号を増幅器11にて増幅後、電源3の出力電圧
、又は出力電流を制御することでレーザ光7の強度を一
定に保持していた。
起し、レーザ光を放出する。該レーザ光は全反射鏡5と
部分反射鏡6間で繰り返し反射往復することにより、レ
ーザ発振を起こし、部分反射鏡6よりレーザ光7を外部
に出方する。一方、全反射鏡5からは出力された該レー
ザ光7の強度に比較する僅かな量のレーザ光8が出力す
る。該レーザ光8は入力ボート10oから積分球9oに
人射し、該積分球90内面で反射を繰り返し、均一に拡
散・減光し、出力ポート110に配設したレーザ検出器
120に入射きれる。該レーザ検出器120に入力した
レーザ光は電気信号に変換さ娠この電気信号と目標とす
るレーザ光の出力指令値9とを比較器10で比較し、そ
の差分信号を増幅器11にて増幅後、電源3の出力電圧
、又は出力電流を制御することでレーザ光7の強度を一
定に保持していた。
(発明が解決しようとする課題)
前記、従来の技術に於ける積分球減光方式でL入射レー
ザ光の減光、均一分散化の目的で積分球を用いているの
で、これに起因する以下の諸問題が生じていた。
ザ光の減光、均一分散化の目的で積分球を用いているの
で、これに起因する以下の諸問題が生じていた。
(1)積分球の内壁、球面が複雑微妙のため、加工が困
難である。
難である。
(2)内壁球面全体の反射面へ、金などの貴金属をメツ
キ又はコーティングするので、コスト的に高価なものと
なる。
キ又はコーティングするので、コスト的に高価なものと
なる。
(3)積分球タイプでは、光取入口部からは、必ずその
開口面積分だけの反射光が、光源側であるレーザ本体リ
ヤミラー側へ還ることになるが、これがミラーなど、光
学部品系統へ悪影響を及ぼし、結果として発振状態が不
調をきたす恐れもある。異常出力時はもとより、定格出
力時などの大出力条件下では、前記発振状態の不調が顕
著に表れる。
開口面積分だけの反射光が、光源側であるレーザ本体リ
ヤミラー側へ還ることになるが、これがミラーなど、光
学部品系統へ悪影響を及ぼし、結果として発振状態が不
調をきたす恐れもある。異常出力時はもとより、定格出
力時などの大出力条件下では、前記発振状態の不調が顕
著に表れる。
(課題を解決するための手段及び作用)本発明は、前記
従来の技術に於ける諸問題を解決するためになされたも
ので、レーザ検出装置を、微小人力高応答型感熱センサ
と、冷却制御された拡散・減光装置とにより構成し、該
拡散・減光装置を、従来の技術に於いて使用されていた
積分球の代りに、被検出光の入射直後に置かれた反射・
拡散面と、該反射・拡散面に対向すると共に、これを完
全に蔽い包み、且つ光取速用小孔を設けた光吸収面とに
より構成することにより、積分球に起因する前記従来技
術の諸問題の(1)〜(3)を解決した。又、a射光の
反射・拡散面として、表面粗さの調整された半球状凸面
、又は円錐体表面などの拡散形状面に金コーティング、
クロムコーティングなどの光反射処理の施された反射面
を利用するようにしたので、反射面処理領域を限定する
ことができ、前記従来技術の諸問題のうち(1)、(2
)を解決した。
従来の技術に於ける諸問題を解決するためになされたも
ので、レーザ検出装置を、微小人力高応答型感熱センサ
と、冷却制御された拡散・減光装置とにより構成し、該
拡散・減光装置を、従来の技術に於いて使用されていた
積分球の代りに、被検出光の入射直後に置かれた反射・
拡散面と、該反射・拡散面に対向すると共に、これを完
全に蔽い包み、且つ光取速用小孔を設けた光吸収面とに
より構成することにより、積分球に起因する前記従来技
術の諸問題の(1)〜(3)を解決した。又、a射光の
反射・拡散面として、表面粗さの調整された半球状凸面
、又は円錐体表面などの拡散形状面に金コーティング、
クロムコーティングなどの光反射処理の施された反射面
を利用するようにしたので、反射面処理領域を限定する
ことができ、前記従来技術の諸問題のうち(1)、(2
)を解決した。
(実施例)
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。第1
図は、本発明の第1実施例を示す円錐型反射・拡散装置
の概略構成を示す図である。レーザ発振装置外に取り出
された被検出レーザ光は、第1図に示されるような光拡
散装置に導かれ、反射面処理の施されたコーン状の反射
体4の表面で反射拡散される。第1図に示される様な反
射体形状であれば、反射光は光取入れ口側へは一切還る
ことは無く、その反射光は極く僅かなM(内壁面上の受
光帯面槽に対する光取入口9の断面積に相当する割合)
が被検出光として、センサ2に取込まれる以外は、全て
冷却された支持筐体3の内壁面より、熱として吸収され
る0反射光の吸収を完全にするため、受光面に相当する
支持筺体3の内壁は黒化処理として、黒色アルマイト処
理(黒色塗料の塗布等で代用できる)を施しておく、又
、支持筐体3には冷却水通路が形成され、ホルタッ及び
底板6との合せ面には、ゴムパツキン8が介装されて、
前記の受光壁やセンサ2の周囲に適度冷却水を流して、
焼損防止やセンサ出力の安定化を図っている。又、前記
半射面には金メツキを施して、入射光を反射・拡散させ
たが、金メツキの代わりに、クロムメツキ、硫酸バリュ
ーム等ノ光に対する反射材の塗布に限らず、アルミ又は
アルミ合金材、銅材等の研磨面であっても炭酸ガスレー
ザを対象とする限りに於いては有効である。−般に、レ
ーザ光には光軸に直交する側にエネルギーの強度分布が
存在するため、反射体4とセンサ2の取付位置の相対関
係により、センサ2への入射光量を任意に設定できるが
、スペーサリング5は、この目的のために設けられ、反
射体4と共に固定ネジ7により底板6に固定される。
図は、本発明の第1実施例を示す円錐型反射・拡散装置
の概略構成を示す図である。レーザ発振装置外に取り出
された被検出レーザ光は、第1図に示されるような光拡
散装置に導かれ、反射面処理の施されたコーン状の反射
体4の表面で反射拡散される。第1図に示される様な反
射体形状であれば、反射光は光取入れ口側へは一切還る
ことは無く、その反射光は極く僅かなM(内壁面上の受
光帯面槽に対する光取入口9の断面積に相当する割合)
が被検出光として、センサ2に取込まれる以外は、全て
冷却された支持筐体3の内壁面より、熱として吸収され
る0反射光の吸収を完全にするため、受光面に相当する
支持筺体3の内壁は黒化処理として、黒色アルマイト処
理(黒色塗料の塗布等で代用できる)を施しておく、又
、支持筐体3には冷却水通路が形成され、ホルタッ及び
底板6との合せ面には、ゴムパツキン8が介装されて、
前記の受光壁やセンサ2の周囲に適度冷却水を流して、
焼損防止やセンサ出力の安定化を図っている。又、前記
半射面には金メツキを施して、入射光を反射・拡散させ
たが、金メツキの代わりに、クロムメツキ、硫酸バリュ
ーム等ノ光に対する反射材の塗布に限らず、アルミ又は
アルミ合金材、銅材等の研磨面であっても炭酸ガスレー
ザを対象とする限りに於いては有効である。−般に、レ
ーザ光には光軸に直交する側にエネルギーの強度分布が
存在するため、反射体4とセンサ2の取付位置の相対関
係により、センサ2への入射光量を任意に設定できるが
、スペーサリング5は、この目的のために設けられ、反
射体4と共に固定ネジ7により底板6に固定される。
本実施例に於ける支持筐体3の内部円筒寸法は、内径4
0m、長さ50−であるが、センサ2への入射エネルギ
ーは拡散装置への入射エネルギーの約1/1000〜1
/10000に減光でき、センサ2は従来の積分球方式
の場合と同様、広く市販されている廉価な高速応答減熱
センサを利用することができた。向、光取入口9より取
込んだ被検出光は第7図に示す従来の技術と同様な処理
を行うことによって、レーザ光発振器の出力検出及び出
力制御が可能となる。第2図は、本発明の第2実施例を
示す図で、光軸心をずらした半球状の凸状型反射・拡散
装置の概略説明図である。第2図に於ける、構成要素番
号の1の位の数字は、第1図の構成要素に対応しており
、第1図と同様に作用する。第3図は、本発明の第3実
施例を示す図で、第1図の反射体4の代りに部分透過鏡
204を入射光直下に置き、更にその下にセンサ202
を設置しており、部分透過鏡204の透過率を適当に選
ぶことによって、第1図に示される拡散装置と同等の機
能が得られる。第3図に於ける、構成要素番号の1の位
の数字は、第1図の構成要素に対応しており、第1図と
同様に作用する。第4図は、本発明の第1実施例を用い
た場合の測定結果と従来の積分球方式による測定結果を
示す図である。第4図に於いて、本発明の方はゲインが
大きく、センサ出力としては優れているが、指向性が鋭
くなっていることが解る。しかし、指向性については、
本発明のレーザ出力制御装置を実装置に装着した後は、
入射角も固定されて一定の出力特性となるため、実用上
、何ら支障とはならない、尚、光の入射角のズレによっ
て生じるセンサ出力のバラツキを極力抑え、かつ、入射
光のエネルギー強度の均質化を図る目的で、反射体4の
反射面を凹凸状の梨地面にして、その上に金メツキなど
の反射面処理を施すことも有効である。第5図は、セン
サ32の温度ドリフトに対する効果的な実施例を示す図
である。従来のセンサ出力の温度依存性は、主としてセ
ンサの感熱素子をマウントしている基板の温度と感熱素
子を取りまく雰囲気温度(光拡散装置内雰囲気又は積分
球内雰囲気温度)との相違に依っている。出力IKW前
後のレーザ装置に設置されるセンサは、水冷されること
が多いが、その冷却水としては、本実施例の5ごとくレ
ーザ本体を冷却するため設けられる冷却水供給装置(チ
ラー)よりの水の一部を流用するのが一般的である。第
5図に於いて、チラーの水温は、冷却器33の粗いON
−OFFiMliで調整されるため、第6図に示される
ごとく、温度の変動幅が約5°Cにもなり、これが原因
となってセンサの出力が変動し、最終的には出力制御値
にまで温度ドリフトが影響してくる0本實施例に於いて
版レーザ出力制御装置の安定した出力制御を行うために
、センサ32の上流側へ、温度変動を抑えるための減衰
タンク34を設置することによって、実用上、支障ない
程度まで温度変動を抑えることができた。尚、前記減衰
タンク34の容量は、冷却水流量0.24!/minに
対し、数l程度で十分であった。又、前記減衰タンク3
4の設置場所としては、本実施例に限るわけではなく、
温度変動を抑えたい任意箇所の上流側へ設置すれば有効
であることは勿論である0以上は、主として時間的な温
度変動の制御に効果的な手段であるが、場所毎の温度の
相違(例えば、センサ基板と雰囲気間)が存在する場合
には、センサ基板側、光拡散装置筐体側とを各々、別個
の冷却水ラインとし、バルブなどにより各ラインの流量
を適当に選ぶことにより、温度差を小さくすることがで
きる。更に、第5図に示すごとく、センサ32以外の装
置でも温度変動を小さく抑えた同一冷却水ライン上に、
他のミラー35、光学支持系36を設置することで、こ
れまで以上の出力安定性が実現できると言う付加的なメ
リットもある。第6図は、前記第5図の装置による測定
結果を示す図で、上段志センサ冷却水の温度変動の時間
的推移をみたものであるが、減衰タンク34を設置する
ことにより、減衰タンク34がない場合に比べ、温度の
変動幅を1/10以下の0.4%となり、それに対応し
て、パワーフィードバックによる出力制御状況も、第6
図下段に示すごとく、約6%の変動幅が、減衰タンク3
4を設けることにより、はぼ0の安定した制御を行うこ
とができる。
0m、長さ50−であるが、センサ2への入射エネルギ
ーは拡散装置への入射エネルギーの約1/1000〜1
/10000に減光でき、センサ2は従来の積分球方式
の場合と同様、広く市販されている廉価な高速応答減熱
センサを利用することができた。向、光取入口9より取
込んだ被検出光は第7図に示す従来の技術と同様な処理
を行うことによって、レーザ光発振器の出力検出及び出
力制御が可能となる。第2図は、本発明の第2実施例を
示す図で、光軸心をずらした半球状の凸状型反射・拡散
装置の概略説明図である。第2図に於ける、構成要素番
号の1の位の数字は、第1図の構成要素に対応しており
、第1図と同様に作用する。第3図は、本発明の第3実
施例を示す図で、第1図の反射体4の代りに部分透過鏡
204を入射光直下に置き、更にその下にセンサ202
を設置しており、部分透過鏡204の透過率を適当に選
ぶことによって、第1図に示される拡散装置と同等の機
能が得られる。第3図に於ける、構成要素番号の1の位
の数字は、第1図の構成要素に対応しており、第1図と
同様に作用する。第4図は、本発明の第1実施例を用い
た場合の測定結果と従来の積分球方式による測定結果を
示す図である。第4図に於いて、本発明の方はゲインが
大きく、センサ出力としては優れているが、指向性が鋭
くなっていることが解る。しかし、指向性については、
本発明のレーザ出力制御装置を実装置に装着した後は、
入射角も固定されて一定の出力特性となるため、実用上
、何ら支障とはならない、尚、光の入射角のズレによっ
て生じるセンサ出力のバラツキを極力抑え、かつ、入射
光のエネルギー強度の均質化を図る目的で、反射体4の
反射面を凹凸状の梨地面にして、その上に金メツキなど
の反射面処理を施すことも有効である。第5図は、セン
サ32の温度ドリフトに対する効果的な実施例を示す図
である。従来のセンサ出力の温度依存性は、主としてセ
ンサの感熱素子をマウントしている基板の温度と感熱素
子を取りまく雰囲気温度(光拡散装置内雰囲気又は積分
球内雰囲気温度)との相違に依っている。出力IKW前
後のレーザ装置に設置されるセンサは、水冷されること
が多いが、その冷却水としては、本実施例の5ごとくレ
ーザ本体を冷却するため設けられる冷却水供給装置(チ
ラー)よりの水の一部を流用するのが一般的である。第
5図に於いて、チラーの水温は、冷却器33の粗いON
−OFFiMliで調整されるため、第6図に示される
ごとく、温度の変動幅が約5°Cにもなり、これが原因
となってセンサの出力が変動し、最終的には出力制御値
にまで温度ドリフトが影響してくる0本實施例に於いて
版レーザ出力制御装置の安定した出力制御を行うために
、センサ32の上流側へ、温度変動を抑えるための減衰
タンク34を設置することによって、実用上、支障ない
程度まで温度変動を抑えることができた。尚、前記減衰
タンク34の容量は、冷却水流量0.24!/minに
対し、数l程度で十分であった。又、前記減衰タンク3
4の設置場所としては、本実施例に限るわけではなく、
温度変動を抑えたい任意箇所の上流側へ設置すれば有効
であることは勿論である0以上は、主として時間的な温
度変動の制御に効果的な手段であるが、場所毎の温度の
相違(例えば、センサ基板と雰囲気間)が存在する場合
には、センサ基板側、光拡散装置筐体側とを各々、別個
の冷却水ラインとし、バルブなどにより各ラインの流量
を適当に選ぶことにより、温度差を小さくすることがで
きる。更に、第5図に示すごとく、センサ32以外の装
置でも温度変動を小さく抑えた同一冷却水ライン上に、
他のミラー35、光学支持系36を設置することで、こ
れまで以上の出力安定性が実現できると言う付加的なメ
リットもある。第6図は、前記第5図の装置による測定
結果を示す図で、上段志センサ冷却水の温度変動の時間
的推移をみたものであるが、減衰タンク34を設置する
ことにより、減衰タンク34がない場合に比べ、温度の
変動幅を1/10以下の0.4%となり、それに対応し
て、パワーフィードバックによる出力制御状況も、第6
図下段に示すごとく、約6%の変動幅が、減衰タンク3
4を設けることにより、はぼ0の安定した制御を行うこ
とができる。
(発明の効果)
以上、詳述したように、本発明によるレーザ出力制御装
置は次のような効果を奏する。
置は次のような効果を奏する。
(1)従来のように積分球を使用せず、又、限られた反
射面のみへメツキ等を行えばよいので、コスト的に安価
なものとなる。
射面のみへメツキ等を行えばよいので、コスト的に安価
なものとなる。
(2)従来の積分球の代わりに、本発明の拡散・減光装
置を設けたので、反射光が光源側に還ることがなく、レ
ーザ発振杖態の不調をきたすことがなく、レーザ光の出
力を正確に検知できると共に、耐光強度や応答性の向上
を図ることができる。
置を設けたので、反射光が光源側に還ることがなく、レ
ーザ発振杖態の不調をきたすことがなく、レーザ光の出
力を正確に検知できると共に、耐光強度や応答性の向上
を図ることができる。
第1図は、本発明の第1実施例を示す、円錐型反射・拡
散装置の概略構成を示す図、第2図は、本発明の第2実
施例を示す、半球状凸型反射・拡散装置の概略説明図、
第3図は、本発明の第3実施例で1部分透過鏡型反射・
拡散装置の概略説明図、第4図は、本発明第1実施例の
測定結果を示す図、第5図は、センサの温度ドリフトを
抑制するための冷却装置の実施例を示す図、第6図は、
第5図の装置による測定結果を示す図、第7図は従来の
技術を示す図である。 1.101.202・・・・ホルダ 2.102,202・・・・センサ 3.103,203・・・・支持筐体 4.104. ・・・・・・・反射体204・・・・
・・・・・・部分透過鏡5.105.205・・・・ス
ペーサリング6.106・・・・・・・・底抜 7.107・・・・・・・・固定ネジ 9.109,209・・・・光取入口
散装置の概略構成を示す図、第2図は、本発明の第2実
施例を示す、半球状凸型反射・拡散装置の概略説明図、
第3図は、本発明の第3実施例で1部分透過鏡型反射・
拡散装置の概略説明図、第4図は、本発明第1実施例の
測定結果を示す図、第5図は、センサの温度ドリフトを
抑制するための冷却装置の実施例を示す図、第6図は、
第5図の装置による測定結果を示す図、第7図は従来の
技術を示す図である。 1.101.202・・・・ホルダ 2.102,202・・・・センサ 3.103,203・・・・支持筐体 4.104. ・・・・・・・反射体204・・・・
・・・・・・部分透過鏡5.105.205・・・・ス
ペーサリング6.106・・・・・・・・底抜 7.107・・・・・・・・固定ネジ 9.109,209・・・・光取入口
Claims (3)
- (1)レーザ光の一部を取り出し、レーザ出力を検出制
御するレーザ出力制御装置に於いて、レーザ出力検出器
を、微小入力高速応答型感熱センサと、冷却制御された
拡散・減光装置とにより構成することを特徴とするレー
ザ出力制御装置。 - (2)前記第(1)項に於ける拡散・減光装置を、被検
出光の入射直後に置かれた反射・拡散面と、該反射・拡
散面に対向すると共に、これを完全に蔽い包み、且つ、
光取込用小孔を設けた光吸収面とにより構成することを
特徴とするレーザ出力制御装置。 - (3)前記第(2)項に於ける反射・拡散面として、表
面粗さの調整された半球状凸面、又は円錐体表面等の拡
散形状面に金コーティング、クロムコーティング等の光
反射処理の施された反射面を利用することを特徴とする
レーザ出力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14965188A JPH01316617A (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | レーザ出力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14965188A JPH01316617A (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | レーザ出力制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01316617A true JPH01316617A (ja) | 1989-12-21 |
Family
ID=15479883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14965188A Pending JPH01316617A (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | レーザ出力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01316617A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006324321A (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Miyachi Technos Corp | 高調波レーザ装置及びレーザ加工装置 |
| WO2008025958A3 (en) * | 2006-08-29 | 2008-07-03 | Univ Heriot Watt | Optical characteristic mapping instrument |
| JP2012508876A (ja) * | 2008-11-17 | 2012-04-12 | ティーエム テック カンパニー リミテッド | 太陽光位置追跡用光センサホルダ |
| CN105181128A (zh) * | 2015-10-12 | 2015-12-23 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种高能激光全吸收能量测量装置 |
| CN115494569A (zh) * | 2022-11-16 | 2022-12-20 | 中国航天三江集团有限公司 | 一种无水化和差异吸收率的激光截止器 |
| JP2023114654A (ja) * | 2022-02-07 | 2023-08-18 | 三菱重工業株式会社 | レーザプロファイル計測装置、及びレーザプロファイル計測方法 |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP14965188A patent/JPH01316617A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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