JPS62253120A - 放射ビ−ム直径の許容差を制御する方法 - Google Patents

放射ビ−ム直径の許容差を制御する方法

Info

Publication number
JPS62253120A
JPS62253120A JP62018758A JP1875887A JPS62253120A JP S62253120 A JPS62253120 A JP S62253120A JP 62018758 A JP62018758 A JP 62018758A JP 1875887 A JP1875887 A JP 1875887A JP S62253120 A JPS62253120 A JP S62253120A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
radiation beam
waist
diameter
radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62018758A
Other languages
English (en)
Inventor
ジョン エドワード オートン
ジェイムズ ヒュー グレイ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Crosfield Electronics Ltd
Original Assignee
Crosfield Electronics Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Crosfield Electronics Ltd filed Critical Crosfield Electronics Ltd
Publication of JPS62253120A publication Critical patent/JPS62253120A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206Optical features
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0665Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S359/00Optical: systems and elements
    • Y10S359/90Methods
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S372/00Coherent light generators
    • Y10S372/705Neat thing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般にレーザービームの映像を処理し且つ制御
する分野に関するものである。
〔従来技術および発明によって解決さるべき問題点〕
従来のレーザーの発生するビームの直径の許容差は典型
的に±15%である。われわれのEuropeanPa
tent application 0095936に
開示されたようなディジタル映像再生の分野においては
、レーザービームはディジタル映像情報によって記録媒
体に衝突する。ビーム直径の広い許容差によって生ずる
問題点の1つは衝突領域において現在一般の画像の密度
では、ビームの直径の大きな変化は合成映像をぼやけさ
せるということである。従来のしく2) −ザービームの他の問題点はレーザービームの直径がそ
の横断面をまわって変化することである。
このためにビームは長楕円形となり、これはビームが音
響・光学変調器を用いて変調されるときに特にのぞまし
くないことである。変調器が特に精密で高価でない限り
、偏心度が増加する。
音響・光学変調器のごときビーム変調器はあらかじめ円
形であるビームにも偏心度を発生させる。
以上概略的に述べたすべての問題点はビーム直径の許容
差が減少できれば減少する。普通、これは複数のレンズ
を適当な拡大率にセットする注意深い調整を必要とする
。これは調整に時間を必要とし、複雑なセント調整を必
要とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の1つの特徴的事項によれば、本発明は基本的な
トランスバースモードを含むコヒーレントな放射ビーム
の直径の許容差を減少する方法であって、レンズの焦点
平面をビームのRayleign範囲の限界領域に位置
させることを特徴とするものである。
本発明は好ましくはビームが最小直径(以後これをくび
れ部と呼ぶ)を有する位置から発散する基本的なトラン
スバースモードを含むコヒーレントな放射モード、(す
なわちTEM。。)を利用する。
収斂レンズを腰部の下流におくことによって、第2の腰
部が前述の第1の腰部より小さい許容差を有する寸法で
発生する。第1のくびれ部の半径(Wl)と、第2のく
びれ部の半径(WZ )と、レンズの焦点距離(f)と
、レンズから第1のくびれ部にいたる距離(Z)との間
にはつぎのごとき関係がある。
この式をとくことによって、第1のくびれ部W、に対す
る第2のくびれ部W2の半径の変化はすなわちレンズの
焦点面がRayleigh範囲のいづれかの端にあると
きに最小となることが示される。
輻射ビームのRayleigh範囲はビームの直径が、
−Hの因子によって増加する胴部からの距離として定義
される。これは λ に対応する。
本発明は複雑なレンズ調整の必要をなくし、且つ第1の
くびれ部の直径の値を知る必要もない。
以上述べたように、W2は距離Zが適当に選ばれた轄向
点であるから、W2の値は第1のくびれ部の直径の大き
さの変化に対して不変である。事実、第1のくびれ部の
直径の±15%の許容差に対して、第2のくびれ部の直
径においては±2%の許容差を達成することが可能であ
る。
ビームは光学的放射ビームを含むことができ、またトラ
ンスバース発振モードを含む他の屈折ビ一ムを含むこと
もできる。
本発明の第2の特徴的事項によれば、本発明は基本的な
トランスバースモードを含むコヒーレントな放射ビーム
を発生するための装置であって、放射ビーム発生器を含
み、レンズがレンズの焦点面がビームのRayleig
h範囲の限界領域にあるように位置せしめることを特徴
とするものである。
多くの場合、第1のくびれ部はレーザーキャビティのご
とき放射発生器の中に位置する。ある例においては、し
かし、第1のくびれ部は放射発生器の外部に位置する。
レンズは発散レンズでも収斂レンズでもよい。
装置は音響・光学変調器が第2の腰部に位置するような
変調器を含むCrosfield Datrax Sy
stemにおいて好都合である。これは変調器がビーム
における楕円化を増加することを極度に防ぐ。第2のく
びれ部におけるビームの直径の変化は非常に少ないから
、そして本質的に不変であるから、第1のくびれ部にお
ける偏心性は第2のくびれ部においてビームから本質的
に取除くことができる。
本発明は、また、音響・光学変調器のごとき変調器によ
って他の円形ビームに誘導される偏心を除くために用い
ることができる。この場合には、変調器はビームの横断
面のまわりに2つの極限間に変化する値W、を生ずる。
この問題はW2の横断面のまわりの変化が最小になるよ
うな第2のくびれ部におけるビームを用いる(たとえば
、第2のくびれ部におけるビームを記録媒介に衝突させ
る)ことによって最小化することができる。
〔実施例〕
以下本発明にか\る方法と装置の実施例について図面に
より詳細に説明する。
第1図において、レーザー1は基本的なトランスバース
モードTIEM。。のみを含む光学的輻射のコヒーレン
トなビームを発生する。ビーム2は収斂レンズ3に導か
れる。
図において図式的に示したように、ビーム2はレーザ1
の最小半径W1を有する1つの端4から発散する。換言
すれば、ビームはこの位置においてくびれ部を有する。
位置5において、ビームの半径はW、u  に増加する
。この位置はビームのRayleigh範囲の限界であ
って、Rayleigh範囲の長さは式 πW、′/λ
 によってあたえられる。
収斂レンズ3は位置5から焦点距離fに等しい距離に位
置する。
収斂レンズ3はビームをレンズの下流に向けて収斂させ
て第2のくびれ部6で定義される最小半径W2になる。
ビームはその後発散する。
Wlに対するW2の変化は前述の(1)式にてあたえら
れる。いまf =lOO+nでWlをW2に等しく設計
した場合を考える。この場合、WIは0.155鶴に等
しく、πW1′/λ−70.7鶴、したがって71は1
70.7mに等しい。
つぎにWIにおける変化を考える。これらはW2に対応
する変化を生ずる、しかし、下記の表に示すように少な
い範囲である。
以下余白 WI       W2        Z2.124
     .148      200.3.139 
    .153      185.4.155  
   .155      170.7.170   
  .153      157.4.186    
 .150      146.0上記の表に見られる
ごとく、Wlの変化は±20%であるに対し、W2の変
化は僅かに12.48%である。
上記の表において、すべての大きさはミリメートルであ
る。
また本発明は偏心の問題も減少させることができる。W
、の値はビームの横断面をまわって変化するが、W2に
おける対応の変化はさらに少なく、横断面のまわりのW
2の実際の値は非常に似ている。
第2図において、収斂レンズ3はビームの腰部W+から
レンズにいたる距離Z、がレンズの焦点距離rからRa
yleighの範囲 πw +” /λ を差引いたも
のに等しいように位置する。換言すれば、レンズ3の焦
点平面がビームのくびれ部W1からの距離 −πW1′
/λ に対応する第1図の反対のRayleigh範囲
限界に位置する。これが位置35であり、Z + −f
−πW1′/λ である。
この例における装置の性能はすでに述べた第1の実施例
における装置の特性と同じである。
第1図および第2図に示した実施例においては収斂レン
ズ3が用いられている。本発明は同様に発散レンズを用
いた場合にも通用することができる。但し第3図におい
てはレーザー電源は省略しである。この例においては、
電源からの光線は、図に見られるように、左から発散レ
ンズ7に衝突する。レンズ7のない場合には半径W、な
るくびれ部8を形成する。レンズ7は光線を本質的に第
1図のように不変の半径W2を有する見かけの虚ビーム
のくびれ部9から発散する。
fが−1001、Rayleigh範囲が10011.
Wlが0.184mmなる典型的な例においてはZ、が
200龍、W2が0.13 mm、 Z2が一150鶴
であることを意味する。
本発明は第4図に示すようなレーザー走査装置に関連し
て用いることができる。レンズ3はレーザーlから放射
されるレーザービーム19のRayleigh範囲限界
5から焦点距離に等しい距離におかれる。レンズ3は収
斂ビーム20を発生し、ビーム20のくびれ部において
音響光学変調器10が位置する。第2のくびれ部におけ
るビーム直径の変化は非常に僅かで第1のくびれ部に対
してほとんど不変であるから、第1のくびれ部における
偏心性は第2のくびれ部においてはビームからは本質的
に除去される。
音響光学変調器IOから出るビーム21は平面ミラー1
1により反射され、発散レンズ12を通り、こ\でビー
ム23に発散され、それを拡げる。
ついでビーム23は平面ミラー13で反射され、収斂レ
ンズ14によって平行にされる。平行になったレーザー
ビーム25はついで他の収斂レンズ18を通して、記録
ドラム17の中心におかれたミラー15によって反射さ
れた後ビーム27となり記録ドラム17の点28におい
て第3のくびれ部にしぼられる。ミラー15はモータ1
6にとりつけられたシャフト29によって回転する。こ
れによりビーム27が回転し、記録ドラム17の部分を
露光する。ミラー15およびレンズ18をリードスクリ
ュウ(図示せず)に設けることによって、ドラム17の
軸方向に運動させ、それによってドラム17の全表面積
を露光することができる。
記録媒体は透明なドラムの外部表面におかれる。
適切なるレーザー走査装置はE P −A −0095
36に開示されている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置の第1の実施例の概要図、第2図
は第2の実施例の概要図、第3図は第3の実施例の部分
図、第4図は本発明のレーザー走査装置に対して用いら
れた応用例を示す。 図において、 ■・・・レーザー、 2.19.20,21,22,23,24,25.27
・・・ビーム、3、14.18・・・収斂レンズ、 4、6.8.9・・・くびれ部、 7・・・発散レンズ、 lO・・・音響・光学変調器、 11、13.15・・・ミラー、 17・・・記録ドラム。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基本的なトランスバースモードを含むコヒーレント
    な放射ビームの直径の許容差を減少する方法であって、
    レンズの焦点平面をビームのRayleign範囲の限
    界領域に位置させることを特徴とする放射ビーム直径の
    許容差を減少する方法。 2、前記ビームが光学的放射ビームを含むことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、基本的なトランスバースモードを含むコヒーレント
    な輻射ビームを発生するための装置であって、放射ビー
    ム発生器を含み、レンズがレンズの焦点面がビームのR
    ayleigh範囲の限界領域にあるように位置せしめ
    ることを特徴とする放射ビーム発生装置。 4、音響・視覚変調器が、使用にあたり放射ビームがく
    びれ部を形成する位置に位置することを特徴とする特許
    請求の範囲第3項記載の装置。 5、記録媒体が輻射ビームがくびれ部を形成する位置に
    サポートされることを特徴とする特許請求の範囲第3項
    または第4項の何れかに記載の装置。
JP62018758A 1986-01-31 1987-01-30 放射ビ−ム直径の許容差を制御する方法 Pending JPS62253120A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB868602482A GB8602482D0 (en) 1986-01-31 1986-01-31 Controlling radiation beam diameters
GB8602482 1986-01-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62253120A true JPS62253120A (ja) 1987-11-04

Family

ID=10592351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62018758A Pending JPS62253120A (ja) 1986-01-31 1987-01-30 放射ビ−ム直径の許容差を制御する方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4758068A (ja)
EP (1) EP0235910B1 (ja)
JP (1) JPS62253120A (ja)
DE (1) DE3774728D1 (ja)
GB (1) GB8602482D0 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5040886A (en) * 1990-01-31 1991-08-20 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Matching optics for gaussian beams
JP3245882B2 (ja) * 1990-10-24 2002-01-15 株式会社日立製作所 パターン形成方法、および投影露光装置
US5264907A (en) * 1991-04-17 1993-11-23 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Output optics for laser velocimeters
US5515182A (en) * 1992-08-31 1996-05-07 Howtek, Inc. Rotary scanner
CA2507177C (en) * 2005-05-13 2012-04-24 Institut National D'optique Image projector with flexible reflective analog modulator
KR101842421B1 (ko) * 2010-03-24 2018-05-14 리모 게엠베하 레이저 광선 제공 장치 및 선형 배광 재생 장치
CA2939498C (en) * 2014-02-28 2018-08-21 Ettore Maurizio Costabeber Improved stereolithography machine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3531180A (en) * 1967-10-26 1970-09-29 Ibm Dispersion compensated display system
US3625585A (en) * 1968-08-05 1971-12-07 Columbia Broadcasting Systems Periodic scan magnification for laser beam deflection
JPS5598719A (en) * 1979-01-20 1980-07-28 Canon Inc High speed scanner
US4676586A (en) * 1982-12-20 1987-06-30 General Electric Company Apparatus and method for performing laser material processing through a fiber optic
US4681396A (en) * 1984-10-09 1987-07-21 General Electric Company High power laser energy delivery system

Also Published As

Publication number Publication date
US4758068A (en) 1988-07-19
GB8602482D0 (en) 1986-03-05
DE3774728D1 (de) 1992-01-09
EP0235910B1 (en) 1991-11-27
EP0235910A1 (en) 1987-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5477554A (en) Phase shift device and laser apparatus utilizing the same
US5099358A (en) Apparatus for recording image including an afocal optical system
JPS62253120A (ja) 放射ビ−ム直径の許容差を制御する方法
JP2006023445A (ja) ホログラム記録装置及びホログラム記録方法
CN114019765B (zh) 一种基于边缘光抑制的共路相位调制激光直写方法与装置
JPH0433791A (ja) レーザ加工装置
US5113385A (en) Optical disk cutting apparatus
JPS63316082A (ja) 光学装置
JP3479197B2 (ja) レーザ装置
JP2002149044A (ja) 透過型ホログラムの撮影方法
JPS6125120A (ja) レ−ザ−ビ−ム結像光学系
JPS6116706Y2 (ja)
JPH02103976A (ja) レーザ光源
JPS6125116A (ja) レ−ザ−ビ−ム結像光学系
Brown Shaping of beam-shaping optics
JPS60169820A (ja) 画像走査記録装置の記録ヘツド
JPS61133813A (ja) 面形状測定装置
JPS63165815A (ja) 光走査装置
JPH0281081A (ja) ホログラムの作成方法
JPH0572409A (ja) 回折格子の形成方法
JPH04255818A (ja) 光記録装置
JPH05203892A (ja) 光ビーム走査装置
JPS58208949A (ja) 光変調装置
JPS63136873A (ja) 画像読取装置
JPS63217318A (ja) 光走査装置