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KR20200016220A - Beam expander adjustment support method, adjustment support device and beam expander - Google Patents

Beam expander adjustment support method, adjustment support device and beam expander Download PDF

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KR20200016220A
KR20200016220A KR1020197034453A KR20197034453A KR20200016220A KR 20200016220 A KR20200016220 A KR 20200016220A KR 1020197034453 A KR1020197034453 A KR 1020197034453A KR 20197034453 A KR20197034453 A KR 20197034453A KR 20200016220 A KR20200016220 A KR 20200016220A
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KR
South Korea
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receiving tube
actual position
beam expander
light
beam bundle
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KR1020197034453A
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Korean (ko)
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KR102680056B1 (en
Inventor
얀 베르쉬닉
슈테판 프란츠
슈테판 뮐러-파이페르
Original Assignee
예놉틱 옵틱컬 시스템즈 게엠베하
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.)
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Publication date
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B27/0938Using specific optical elements
    • G02B27/095Refractive optical elements
    • G02B27/0955Lenses

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Abstract

본 발명은 빔 확장기(100)의 조정을 지원하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 빔 확장기는 광 진입 개구(104)와 광 진출 개구(108)를 구비한 수용 튜브(102)와 광 진입 개구(104)를 통해 연결된 빔 번들(106)의 직경을 변경하기 위해 상기 광 진입 개구(104)와 상기 광 진출 개구(108) 사이의 빔 경로에 배열된 적어도 하나의 광학 소자(200, 202, 204)를 가진다. 이 방법에 의해, 수용 튜브(102)의 단면과 관련하여 빔 번들(106)의 에너지 분포를 검출함으로써 수용 튜브(102)에 연결된 기준면(114)과 광축(110)을 따른 빔 번들(106)의 실제 위치를 검출하여 빔 확장기(100)의 광축(110)을 따라 빔 번들(106)의 목표 위치가 결정된다. 실제 위치와 목표 위치를 비교함으로써 실제 위치와 목표 위치 사이의 편차를 나타내는 편차 값을 확인한다. 마지막으로, 편차 값을 사용하여 조정시 작업자를 지원하기 위한 지원 정보(124)가 출력된다.The present invention relates to a method for assisting the adjustment of the beam expander (100), wherein the beam expander comprises a receiving tube (102) having a light entry opening (104) and a light exit opening (108) and a light entry opening (104). At least one optical element 200, 202, 204 arranged in the beam path between the light entry opening 104 and the light exit opening 108 to change the diameter of the beam bundle 106 connected through Have By this method, the beam bundle 106 along the optical axis 110 and the reference plane 114 connected to the receiving tube 102 by detecting the energy distribution of the beam bundle 106 in relation to the cross section of the receiving tube 102. The target position of the beam bundle 106 is determined along the optical axis 110 of the beam expander 100 by detecting the actual position. By comparing the actual position with the target position, the deviation value representing the deviation between the actual position and the target position is confirmed. Finally, support information 124 for supporting the operator in the adjustment using the deviation value is output.

Description

빔 확장기 조정 지원 방법, 조정 지원 장치 및 빔 확장기Beam expander adjustment support method, adjustment support device and beam expander

본 발명은 빔 확장기의 조정을 위한 지원 방법, 조정 지원 장치 및 빔 확장기에 관한 것이다.The present invention relates to a support method for the adjustment of the beam expander, the adjustment support device and the beam shock expander.

빔 익스팬더라고도 지칭되는 빔 확장기는 레이저 빔 직경을 확대 또는 축소한다. 이를 통해 광학 시스템의 다른 요소와 서로 일치시킬 수 있다. 따라서 예를 들어, 레이저 출구의 레이저 빔의 직경은 렌즈의 입구에서 필요한 직경으로 맞추어질 수 있다. 이러한 빔 확장기는 주로 레이저 재료 가공에 사용된다.The beam expander, also called beam expander, enlarges or reduces the laser beam diameter. This allows them to match with other elements of the optical system. Thus, for example, the diameter of the laser beam at the laser exit can be tailored to the required diameter at the entrance of the lens. Such beam expanders are mainly used for laser material processing.

렌즈 시스템의 최적 광축은 제대로 작동하는 광학 시스템의 기본이다. 빔 확장기를 설치할 때 이것이 정확하게 조정되어야 하는데, 즉, 이상적으로는 광축 상에 놓여져야 한다. 사용자는 또한 빔 품질이 빔 확장기로부터 나온 후에도 정상인지 알기를 원한다.The optimal optical axis of the lens system is the basis of a well-functioning optical system. When installing the beam expander this should be precisely adjusted, ie ideally placed on the optical axis. The user also wants to know if the beam beam quality is normal even after exiting the beam expander.

이러한 배경하에, 본 발명은 독립항들에 따라 빔 확장기의 조정을 지원하기 위한 개선된 방법, 상응하는 조정 지원 장치 및 개선된 빔 확장기를 제공한다. 유리한 실시예는 종속항 및 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.Under this background, the present invention provides an improved method for supporting the adjustment of a beam expander, a corresponding adjustment support device and an improved beamstrip expander in accordance with the independent claims. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.

빔 확장기 내의 렌즈 시스템의 위치는 예를 들어 공차에 의해 이상적인 위치로부터 이탈할 수 있다. 렌즈 시스템의 위치에 따라 상이한 출력 빔 방향 및 위치가 생길 수 있다. 여기에 제시된 접근 방식으로 인해 빔 확장기의 위치 또는 위치 설정을 정확히 측정하고, 검출하고, 제어하고 그리고 목표 위치와 일치시키는 것이 가능해진다. 이를 위해, 기계적 또는 광학적 기준면이 정의되며, 이것은 적어도 하나의 센서에 의해 모니터링된다. 목표 위치에서 벗어나면 수정을 위한 적절한 조치를 취할 수 있다. 이를 통해 빠르고 정확한 조정이 보장될 수 있다. 특히, 경험이 없는 작업자에 의해서도 확실하게 조정될 수 있다. 마찬가지로, 이로 인해 빔 품질에 대해서 신뢰할만한 진술을 할 수 있다. 따라서 빔 확장기의 시운전이 매우 빠르게 수행될 수 있다.The position of the lens system in the beam expander may deviate from the ideal position by, for example, tolerances. Depending on the position of the lens system, different output beam directions and pin positions may result. The approach presented here makes it possible to accurately measure, detect, control and match the position or positioning of the beam expander. For this purpose, a mechanical or optical reference plane is defined, which is monitored by at least one sensor. If you deviate from the target position, you can take appropriate action to correct it. This ensures fast and accurate adjustments. In particular, it can be reliably adjusted even by an inexperienced worker. Similarly, this makes a reliable statement about beam quality. Thus, commissioning of the beam expander can be performed very quickly.

예를 들어, 온도 센서, 산란광 센서 또는 적외선 카메라에 의해 빔 위치 및 품질에 관해 확인이 이루어진다. 확인 결과에 따라 사용자에게 예를 들면, 시스템 내 빔 확장기의 조정에 관해 간단하지만 크게 도움이 되는 피드백이 주어질 수 있다.For example, confirmation is made regarding beam position and quality by means of temperature sensors, scattered light sensors or infrared cameras. Depending on the verification results, the user can be given simple but highly helpful feedback, for example, regarding the adjustment of the beam expander in the system.

빔 확장기의 조정을 지원하기 위한 방법이 제시되어 있고, 여기서 빔 확장기는 광 진입 개구 및 광 진출 개구를 갖는 수용 튜브 및 광 진입 개구를 통해 연결된 빔 번들의 직경을 변경하기 위해 광 진입 개구와 광 진출 개구 간의 빔 경로 내에 배치된 적어도 1개의 광학 소자를 가지며, 여기서 이 방법은 하기 단계들을 포함한다:A method for supporting the adjustment of the beam expander is presented, wherein the beam expander has a light entry opening and a light exit opening and a receiving tube having a light exit opening and a light exit opening to change the diameter of the beam bundle connected through the light entry opening. Having at least one optical element disposed in the beam path between the apertures, wherein the method comprises the following steps:

수용 튜브의 단면과 관련하여 빔 번들의 에너지 분포를 검출함으로써 수용 튜브에 연결된 기준면과 광축을 따른 빔 번들의 실제 위치를 검출하여 빔 확장기의 광축을 따라 빔 번들의 목표 위치를 결정하는 것;Determining the target position of the beam bundle along the optical axis of the beam expander by detecting the actual distribution of the beam bundle along the optical axis and the reference plane connected to the receiving tube by detecting the energy distribution of the beam bundle in relation to the cross section of the receiving tube;

실제 위치와 목표 위치를 비교함으로써 실제 위치와 목표 위치 사이의 편차를 나타내는 편차 값을 확인하는 것; 및Confirming a deviation value representing a deviation between the actual position and the target position by comparing the actual position with the target position; And

편차 값을 사용하여 조정시 작업자를 지원하기 위한 지원 정보를 출력하는 것.Outputting support information to assist the operator in making adjustments using deviation values.

빔 확장기는 광 빔 또는 광 빔 번들, 특히 레이저 빔 또는 레이저 빔 번들의 빔 직경을 증가 또는 감소시키기 위한 광학 시스템을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 광학 소자는 예를 들어 렌즈 또는 미러를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 광학 소자는 수용 튜브의 길이 방향으로 수용 튜브 내에 변위 가능하게 배치될 수 있다. 기준면은, 예를 들어 기계적으로 수용 튜브와 연결된 판 또는 디스크 형상의 소자 또는 적절한 광학 소자를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 광축의 방향 설정은 기준면의 법선에 의해 미리 결정될 수 있다. 에너지 분포는 예를 들어 온도 또는 휘도 분포를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 특히, 에너지 분포는 빔 확장기의 개구에 관련하여 결정될 수 있다. 지원 정보는 빔 확장기를 방향 설정하기 위한 작동 통지를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 지원 정보는 빔 확장기의 위치 정정 또는 예/아니오 정보 등을 위한 방향 또는 길이 표시를 나타낼 수 있다.A beam expander can be understood to mean an optical system for increasing or decreasing the beam diameter of a light beam or light beam bundle, in particular a laser beam or a laser beam bundle. An optical element can be understood to mean a lens or a mirror, for example. For example, the optical element may be disposed displaceably in the receiving tube in the longitudinal direction of the receiving tube. Reference planes can be understood to mean, for example, plate or disk shaped elements or mechanically suitable optical elements connected mechanically with the receiving tube. For example, the direction setting of the optical axis may be predetermined by the normal of the reference plane. Energy distribution can be understood to mean, for example, a temperature or luminance distribution. In particular, the energy distribution can be determined in relation to the opening of the beam expander. The assistance information may be understood to mean an operation notification for directing the beam expander. For example, the assistance information may indicate a direction or length indication for position correction of the beam expander or yes / no information or the like.

일 실시예에 따르면, 확인 단계에서 실제 위치는 단면에 관하여 빔 번들의 온도 및/또는 휘도 분포를 검출함으로써 결정될 수 있다. 이로써, 적은 노력으로 실제 위치를 확실하게 결정할 수 있다.According to one embodiment, the actual position in the verifying step can be determined by detecting the temperature and / or luminance distribution of the beam bundle with respect to the cross section. This makes it possible to reliably determine the actual position with little effort.

실시예에 따라서, 확인 단계에서 실제 위치는 광학 소자의 광학적 활성 표면 및/또는 수용 튜브 및/또는 방사 방향으로 전방에 광 진입 개구가 놓여있는 장소 및/또는 수용 튜브의 길이 방향의 적어도 2개의 상이한 장소들에서 에너지 분포를 검출함으로써 결정될 수 있다. 광학 활성 표면은 빔 확장기의 개구의 영역에 있는 광학 소자의 단면을 의미하는 것으로 이해할 수 있다. 이에 따라, 실제 위치를 결정하는 정확도가 향상될 수 있다.According to an embodiment, the actual position in the confirming step is at least two different positions of the optically active surface of the optical element and / or the receiving tube and / or the place where the light entry opening lies ahead in the radial direction and / or the length of the receiving tube. It can be determined by detecting the energy distribution in places. An optically active surface can be understood as meaning a cross section of an optical element in the region of the opening of the beam expander. Accordingly, the accuracy of determining the actual position can be improved.

또 다른 실시예에 따르면, 확인 단계에서 실제 위치는 단면을 따라 적어도 2개의 서로 다른 검출 방향으로 에너지 분포를 검출함으로써 결정될 수 있다. 이로써 실제 위치의 적어도 2차원 검출이 단면을 따라서 가능해 진다.According to another embodiment, the actual position in the 'confirmation' step can be determined by detecting the energy distribution in at least two different detection directions along the section. This enables at least two-dimensional detection of the actual position along the cross section.

또한 확인 단계에서 서로 직교하는 검출 방향으로 에너지 분포를 검출함으로써 실제 위치가 결정되는 것이 유리하다. 직교하는 검출 방향은 예를 들면, 2차원 좌표계의 세로축과 가로축일 수 있다. 이로써 실제 위치의 결정이 상대적으로 적은 비용으로 달성될 수 있다.It is also advantageous that the actual position is determined by detecting the energy distribution in the detection direction orthogonal to each other in the confirmation step. The orthogonal detection direction may be, for example, the vertical axis and the horizontal axis of the two-dimensional coordinate system. This allows the determination of the actual position to be achieved at a relatively low cost.

여기에 제시된 접근 방법은 또한 빔 확장기의 조정을 지원하기 위한 조정 지원 장치를 제공하며, 여기서 빔 확장기는 광 진입 개구 및 광 진출 개구를 갖는 수용 튜브 및 광 진입 개구를 통해 연결된 빔 번들의 직경을 변경하기 위해 광 진입 개구와 광 진출 개구 간의 빔 경로 내에 배치된 적어도 1개의 광학 소자를 가지며, 여기서 조정 지원 장치는 다음과 같은 특징부를 가진다:The approach presented here also provides an adjustment support device for assisting the adjustment of the beam beam expander, wherein the beam expander changes the diameter of the beam bundle connected through the receiving tube and the light entry opening having the light entry opening and the light exit opening. To have at least one optical element disposed in the beam path between the light entry opening and the light exit opening, wherein the adjustment support device has the following features:

수용 튜브에 연결되거나 연결될 수 있는 기준면;A reference surface which can be connected or connectable to the receiving tube;

기준면을 검출함으로써 빔 확장기의 광축을 따라 빔 번들의 목표 위치를 결정하고 수용 튜브의 단면과 관련하여 빔 번들의 에너지 분포를 검출함으로써 광축을 따라 빔 번들의 실제 위치를 결정하기 위한 센서 수단; 및Sensor means for determining a target position of the beam bundle along the optical axis of the beam expander by detecting the reference plane and determining the actual position of the beam bundle along the optical axis by detecting the energy distribution of the beam bundle in relation to the cross section of the receiving tube; And

실제 위치와 목표 위치를 비교함으로써 실제 위치와 목표 위치 사이의 편차를 나타내는 편차 값을 확인하고 편차 값을 사용하여 조정시 작업자를 지원하기 위한 지원 정보를 출력하기 위한 평가 수단.Evaluation means for checking the deviation value representing the deviation between the actual position and the target position by comparing the actual position with the target position, and using the deviation value to output support information for assisting the operator in the adjustment.

센서 수단은 단일 센서 또는 온도, 광 또는 산란광 센서와 같은 복수의 센서의 배열을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 센서는 또한 수용 튜브의 측면 또는 광학 소자의 에지 둘레에 분산되어 별 형상 또는 십자 형상으로 배열될 수 있다.Sensor means may be understood to mean a single sensor or an arrangement of a plurality of sensors such as temperature, light or scattered light sensors. For example, the sensor may also be distributed around the side of the receiving tube or around the edge of the optical element and arranged in a star or cross shape.

평가 수단은 센서 신호를 처리하고 이에 따라 제어 및/또는 데이터 신호를 출력하는 전기 장치를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 평가 수단은 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 기반으로 형성될 수 있는 인터페이스를 가질 수 있다. 하드웨어 기반 실시의 경우, 인터페이스는 예를 들어 장치의 다양한 기능을 포함하는 소위 시스템 ASIC의 일부일 수 있다. 그러나 인터페이스가 자체의 집적 회로이거나 적어도 부분적으로 개별 구성 요소로 구성되어 있을 수도 있다. 소프트웨어 기반 실시의 경우, 인터페이스는 예를 들어 다른 소프트웨어 모듈 외에 마이크로 컨트롤러 상에 존재하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.Evaluation means can be understood as meaning an electrical device which processes the sensor signal and thus outputs a control and / or data signal. The evaluation means may have an interface which may be formed on the basis of hardware and / or software. In the case of a hardware-based implementation, the interface may be part of a so-called system ASIC, for example, containing various functions of the device. However, the interface may be its own integrated circuit or may be at least partially composed of discrete components. In the case of software-based implementations, the interface may for example be a software module residing on the microcontroller in addition to other software modules.

일 실시예에 따르면, 상기 센서 수단은 적어도 하나의 온도 센서 및/또는 적어도 하나의 광 센서 및/또는 적어도 하나의 산란광 센서 및/또는 적어도 하나의 적외선 카메라를 가질 수 있다. 이로써 목표 위치와 실제 위치를 확실하고 정확하게 결정할 수 있다.According to one embodiment, the sensor means may have at least one temperature sensor and / or at least one light sensor and / or at least one scattered light sensor and / or at least one infrared camera. This makes it possible to accurately and accurately determine the target position and actual position.

다른 실시예는 렌즈 표면의 특수한 미세 구조 또는 나노 구조화일 수 있다. 예를 들어, 가열에 의해 저항 변화가 발생하는 매우 미세한 와이어들의 "메쉬"일 수 있다. 이들 와이어는 평가 수단에 접속되면 미세 와이어의 열 관성이 낮기 때문에, 위치가 정확하고 신속하게 확인된다.Another embodiment may be a special microstructure or nano structuring of the lens surface. For example, it can be a "mesh" of very fine wires in which resistance changes are caused by heating. When these wires are connected to the evaluation means, since the thermal inertia of the fine wires is low, the position is confirmed accurately and quickly.

예를 들어, 실제 및/또는 목표 위치를 결정하기 위한 센서 수단은 수용 튜브에 진입할 때의 빔 번들의 반사를 검출하기 위해서 방사 방향으로 광 진입 개구의 상류에 위치하고 적어도 2개의 센서를 갖는 센서 다이어프램을 가질 수 있다. 이로써, 실제 위치 및/또는 목표 위치는 반사 패턴들에 관한 평가, 특히 반사 패턴들의 대칭성 등의 평가에 의해 결정될 수 있다.For example, the sensor means for determining the actual and / or target position is a sensor diaphragm positioned upstream of the light entry opening in the radial direction to detect the reflection of the beam bundle upon entering the receiving tube and having at least two sensors. Can have As such, the actual position and / or the target position can be determined by an evaluation regarding the reflection patterns, in particular an evaluation of the symmetry of the reflection patterns, and the like.

또한 여기에 제시된 접근 방식은 다음 특징부를 가진 빔 확장기를 제공한다:The approach presented here also provides a beam expander with the following features:

광 진입 개구 및 광 진출 개구를 갖는 수용 튜브;A receiving tube having a light entry opening and a light exit opening;

광 진입 개구를 통해 연결된 빔 번들의 직경을 변경하기 위해 광 진입 개구와 광 진출 개구 사이의 빔 경로에 배열된 적어도 하나의 광학 소자; 및At least one optical element arranged in a beam path between the light entry opening and the light exit opening to change the diameter of the beam bundle connected through the light entry opening; And

상기 실시예들 중 하나에 따른 조정 지원 장치.An apparatus for assisting coordination according to one of the embodiments.

또한, 반도체 메모리, 하드 디스크 메모리 또는 광 메모리와 같은 기계 판독 가능 캐리어 또는 저장 매체 상에 저장될 수 있고 전술한 실시예들 중 하나에 따른 방법의 단계의 수행, 구현 및/또는 제어를 위해 사용되는, 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품 또는 컴퓨터 프로그램이 유리하며, 특히 프로그램 제품 또는 프로그램이 컴퓨터 또는 장치에서 실행될 때 그러하다.It may also be stored on a machine readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and used for performing, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above. A computer program product or computer program having a program code is advantageous, especially when the program product or program is executed on a computer or device.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 예로서 더 상세히 설명된다.
도 1은, 초기 상태에서 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 확장기의 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 확장기의 개략도이다.
도 3은, 도 2의 센서 수단의 개략도이다.
도 4는, 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 센서 수단의 개략도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 수단에 의해 검출된 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 수단에 의해 검출된 온도 분포를 도시한 도면이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 확장기의 개략도이다.
도 8은, 도 7의 센서 수단의 개략도이다.
도 9는, 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 센서 수단의 개략도이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 수단이 검출한 휘도 분포를 나타내는 도면이다.
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 확장기의 개략도이다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 확장기의 일부의 개략도이다.
도 13은, 정확한 연결시 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 센서 수단의 센서 이미지의 개략도이다.
도 14는, 경사 연결시 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 수단의 센서 이미지의 개략도이다.
도 15는, 본 발명의 일 실시예에 따른 평가 수단의 개략도이다.
도 16은, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.
The invention is explained in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings.
1 is a schematic diagram of a beam expander according to an embodiment of the present invention in an initial state.
2 is a schematic diagram of a beam expander according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of the sensor means of FIG. 2.
4 is a schematic view of a sensor means according to an alternative embodiment of the invention.
5 is a diagram showing a temperature distribution detected by the sensor means according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a temperature distribution detected by the sensor means according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram of a beam expander according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic view of the sensor means of FIG. 7.
9 is a schematic view of a sensor means according to an alternative embodiment of the invention.
10 is a diagram showing the luminance distribution detected by the sensor means according to the embodiment of the present invention.
11 is a schematic diagram of a beam expander according to an embodiment of the present invention.
12 is a schematic diagram of a portion of a beam expander according to an embodiment of the present invention.
13 is a schematic view of the sensor image of the sensor means according to an exemplary embodiment of the present invention in the correct connection.
14 is a schematic view of the sensor image of the sensor means according to an embodiment of the present invention in the inclined connection.
15 is a schematic diagram of evaluation means according to an embodiment of the present invention.
16 is a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명에서, 상이한 도면에 도시되면서 유사하게 작용하는 요소에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 번호가 사용되며, 이러한 요소에 대한 반복되는 설명은 생략한다.In the following description of the preferred embodiment of the present invention, the same or similar reference numerals are used for similarly acting elements shown in different drawings, and the repeated description for these elements is omitted.

도 1은 초기 상태에서 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 초기 상태에서 빔 확장기100의 개략도를 도시한다. 빔 확장기100는 광학 줌 또는 좁은 시야를 갖는 포커싱 시스템과 같은 렌즈 시스템을 수용하기 위한 수용 튜브102를 포함한다. 수용 튜브102는 빔 번들106에 연결하기 위한 광 진입 개구104 및 빔 번들106에 연결하기 위한 광 진출 개구108를 갖는다. 명확성을 위해, 빔 번들106은 단일 빔으로 도시되어 있다. 하지만, 실제로, 빔 번들106은 복수의 (동일 방향의) 단일 광선을 포함할 수 있다. 특히, 빔 번들106은 레이저 광이다. 렌즈 시스템은 빔 번들106의 직경을 변경하도록 광 진입 개구104와 광 진출 개구108 사이의 빔 경로에 배열되고 구성되어 있다. 점선은 렌즈 시스템의 최적 광축110을 나타낸다. 공차는 출력 빔의 방향과 위치를 달라지게 할 수 있다. 도 1에는, 예시로서, 빔 번들106의 3개의 상이한 출력 빔 방향이 광 진출 개구108에 도시되어 있다.1 shows a schematic diagram of a beam expander 100 in an initial state in accordance with an exemplary embodiment of the invention in an initial state. Beam expander 100 includes a receiving tube 102 for receiving a lens system, such as an optical zoom or a focusing system with a narrow field of view. The receiving tube 102 has a light entry opening 104 for connecting to the beam bundle 106 and a light exit opening 108 for connecting to the beam bundle 106. For clarity, beam bundle 106 is shown as a single beam. In practice, however, the beam bundle 106 may comprise a plurality of (in the same direction) single rays. In particular, the beam bundle 106 is laser light. The lens system is arranged and configured in the beam path between the light entry opening 104 and the light exit opening 108 to change the diameter of the beam bundle 106. The dotted line represents the optimal optical axis 110 of the lens system. Tolerances can cause the direction and position of the output beam to vary. In FIG. 1, three different output beam directions of the beam bundle 106 are shown in the light exit opening 108 as an example.

빔 확장기100는 작업자가 빔 확장기100를 조정할 때 작업자를 지원하기 위한 조정 지원 장치112를 포함한다. 조정 지원 장치112는 광축110의 방향설정을 나타내는 기준면114을 가지며 수용 튜브102에 고정 연결된다. 기준면114은 예를 들어 광축110에 의해 정의된 기계적 기준으로서 실현되어 있다. 도 1에 따르면, 광축110은 기준면114으로 수직으로 연장된다. 예시로서, 기준면114은 여기에서 수용 튜브102의 광 진입 표면104 상에 배열된다.The beam expander 100 includes an adjustment support device 112 for assisting the operator when the operator adjusts the beam expander 100. The adjustment support device 112 has a reference plane 114 representing the orientation of the optical axis 110 and is fixedly connected to the receiving tube 102. The reference plane 114 is realized as a mechanical reference defined by the optical axis 110, for example. According to FIG. 1, the optical axis 110 extends perpendicularly to the reference plane 114. As an example, the reference plane 114 is arranged here on the light entry surface 104 of the receiving tube 102.

조정 지원 장치112는, 기준면114을 검출함으로써 광축110을 따라 빔 번들106의 목표 위치를 결정하고 목표 위치118를 나타내는 목표 값을 출력하도록 설계된 센서 수단116을 더 포함한다. 또한, 센서 수단116은 수용 튜브102의 단면에서 빔 번들106의 에너지 분포를 검출함으로써 광축110을 따라 빔 번들106의 실제 위치를 결정하고 실제 위치를 나타내는 실제 값120을 출력하도록 구성되어 있다.The adjustment support device 112 further comprises sensor means 116 designed to determine a target position of the beam bundle 106 along the optical axis 110 by detecting the reference plane 114 and output a target value representing the target position 118. Further, the sensor means 116 is configured to determine the actual position of the beam bundle 106 along the optical axis 110 by detecting the energy distribution of the beam bundle 106 in the cross section of the receiving tube 102 and output an actual value 120 representing the actual position.

예를 들어, 조정 지원 장치112는 센서 수단116로서 내부 온도 센서 또는 산란 광 센서로 구현된다.For example, the adjustment support device 112 is implemented as an internal temperature sensor or a scattering light sensor as the sensor means 116.

조정 지원 장치112의 평가 수단122는 센서 수단116으로부터 2개의 값118, 120을 수신하고 2개의 값118, 120을 비교함으로써 조정시 작업자를 지원하기 위한 지원 정보124를 출력하도록 구성되어 있다.The evaluation means 122 of the adjustment support device 112 is configured to receive the two values 118 and 120 from the sensor means 116 and to output the support information 124 for assisting the operator in the adjustment by comparing the two values 118 and 120.

대안적인 실시예에 따르면, 목표 위치 또는 실제 위치의 결정은 평가 수단122에 의해 센서 수단116의 센서 신호의 대응하는 추가적인 처리에 의해 이루어진다.According to an alternative embodiment, the determination of the target position or the actual position is made by corresponding further processing of the sensor signal of the sensor means 116 by the evaluation means 122.

도 2는 본 발명의 실시예와 함께 사용하기 위한 빔 확장기100의 개략도를 도시한다. 빔 확장기100는 본질적으로 도 1을 참조하여 전술한 빔 확장기에 대응한다. 제1 광학 소자200, 제2 광학 소자202 및 제3 광학 소자204가 예시로서 렌즈 시스템의 개별 렌즈 형태로 도시되어 있다. 예를 들어, 광학 소자200, 202, 204는 빔 번들106의 직경을 변경하기 위해 수용 튜브102 내에 슬라이딩 가능하게 배치된다. 도 1과 유사하게, 빔 번들106은 광축110에 대해 수용 튜브102 내로 기울어져 연결되어 있다.2 shows a schematic diagram of a beam expander 100 for use with an embodiment of the invention. The beam expander 100 essentially corresponds to the beam expander described above with reference to FIG. 1. The first optical element 200, the second optical element 202 and the third optical element 204 are shown by way of example in the form of individual lenses of the lens system. For example, optical elements 200, 202, and 204 are slidably disposed within receiving tube 102 to change the diameter of beam bundle 106. Similar to FIG. 1, the beam bundle 106 is tilted into the receiving tube 102 with respect to the optical axis 110.

이 실시예에 따르면, 센서 수단116은 제1 광학 소자200 상의 빔 번들106의 에너지 분포를 검출하기 위한 적어도 하나의 제1 센서206, 제2 광학 소자202 상의 빔 번들106의 에너지 분포를 검출하기 위한 적어도 하나의 제2 센서208 및 제3 광학 소자204 상의 빔 번들106의 에너지 분포를 검출하기 위한 적어도 하나의 제3 센서210를 포함한다. 도 2에 따르면, 센서206, 208, 210는 각각 수용 튜브102의 단면을 따라 온도 분포를 검출하기 위한 온도 센서로서 구성되어 있다.According to this embodiment, the sensor means 116 is adapted to detect the energy distribution of at least one first sensor 206, the beam bundle 106 on the second optical element 202, for detecting the energy distribution of the beam bundle 106 on the first optical element 200. And at least one third sensor 210 for detecting energy distribution of the beam bundle 106 on the at least one second sensor 208 and the third optical element 204. According to FIG. 2, the sensors 206, 208, 210 are each configured as a temperature sensor for detecting a temperature distribution along the cross section of the receiving tube 102.

센서 수단116의 추가 센서212는 예를 들어 수용 튜브102의 측면에서 수용 튜브102의 온도를 검출하도록 구성되어 있다. 수용 튜브102의 온도는 예를 들어 온도 분포를 검출할 때 기준 온도로서 기능한다.The further sensor 212 of the sensor means 116 is configured to detect the temperature of the receiving tube 102, for example on the side of the receiving tube 102. The temperature of the receiving tube 102 functions as a reference temperature, for example when detecting a temperature distribution.

광 진출 개구108를 덮는 선택적인 커버 유리214가 또한 도시되어 있다.An optional cover glass 214 covering the light exit opening 108 is also shown.

도 3은 도 2의 센서 수단116을 개략적으로 도시한다. 제1 광학 소자200의 정면도가 도시되어 있다. 하지만, 센서 수단116에 대한 다음의 설명은 빔 확장기의 제2 또는 제3 광학 소자에도 유사하게 적용될 수 있다.3 schematically shows the sensor means 116 of FIG. 2. A front view of the first optical element 200 is shown. However, the following description of the sensor means 116 may similarly apply to the second or third optical element of the beam expander.

온도 분포를 결정하기 위한 4개의 온도 값T1, T2, T3, T4을 검출하고 이로써 빔 번들106의 실제 위치를 파악하기 위해서, 4개의 제1 센서206가 광학 소자200의 에지 둘레에 균일한 간격으로 분포되어 있다. 1/e2-레이저 빔과 같은 빔 번들106은 빔 확장기의 유효 개구300 내에 있다.In order to detect the four temperature values T1, T2, T3 and T4 for determining the temperature distribution and thereby to locate the actual position of the beam bundle 106, four first sensors 206 are arranged at even intervals around the edge of the optical element 200. It is distributed. A beam bundle 106, such as a 1 / e2-laser beam, is within the effective opening 300 of the beam expander.

제1 센서206는 십자형으로 배열되며, 2개의 센서206는 서로 쌍을 이루어 대향한다. 이에 따라 수용 튜브의 단면을 따라 2개의 다른, 서로 직교하는 검출 방향으로 빔 번들106의 실제 위치를 검출하는 것이 가능하게 된다.The first sensor 206 is arranged crosswise, and the two sensors 206 are paired with each other to face each other. This makes it possible to detect the actual position of the beam bundle 106 in two different, orthogonal detection directions along the cross section of the receiving tube.

이 예시적인 실시예에 따르면, 센서206는 광학 소자200의 렌즈 에지302 둘레에 분포된다.According to this exemplary embodiment, the sensor 206 is distributed around the lens edge 302 of the optical element 200.

도 4는 본 발명의 대안적인 예시적인 실시예에 따른 센서 수단116의 개략도를 도시한다. 도 3과 달리, 센서 수단116은 4개 대신 8개의 제1 센서206를 갖는다. 이 경우, 센서206는 4개의 상이한 검출 방향으로 온도 분포를 검출할 수 있도록, 광학 소자200 둘레에 예를 들어 링 형상으로 분포되고 서로 대향하여 쌍으로 배열된다. 예를 들어, 4개의 검출 방향은 각각 45 °의 각도만큼 전치되어 있다.4 shows a schematic view of the sensor means 116 according to an alternative exemplary embodiment of the invention. Unlike FIG. 3, the sensor means 116 has eight first sensors 206 instead of four. In this case, the sensors 206 are distributed in, for example, ring-shaped around the optical element 200 and arranged in pairs opposite to each other so that the temperature distribution can be detected in four different detection directions. For example, the four detection directions are transposed by an angle of 45 degrees each.

도 5는 본 발명, 예를 들어 도 3을 참조하여 전술한 센서 수단의 예시적인 실시예에 따른 센서 수단에 의해 검출된 온도 분포를 도시하는 도면을 보여준다. 빔 확장기의 중심을 측정하거나 계산하기 위한 2차원 좌표계가 도시되어 있다. 여기서, 세로축500은 센서 수단의 제1 검출 방향에, 가로축502은 제2 검출 방향에 대응한다. 지점504은 수용 튜브의 단면에서, 보다 구체적으로는 도 3의 광학 소자의 광학 활성면에서 빔 번들의 실제 위치를 나타낸다. 예로서, 그 지점504은 빔 번들의 실제 위치에 대응하여 좌표계의 제4 사분면에 있다.FIG. 5 shows a diagram illustrating the temperature distribution detected by the sensor means according to the invention, for example the sensor means described above with reference to FIG. 3. A two-dimensional coordinate system is shown for measuring or calculating the center of the beam expander. Here, the vertical axis 500 corresponds to the first detection direction of the sensor means, and the horizontal axis 502 corresponds to the second detection direction. Point 504 represents the actual position of the beam bundle in the cross section of the receiving tube, more specifically in the optically active side of the optical element of FIG. 3. As an example, the point 504 is in the fourth quadrant of the coordinate system corresponding to the actual position of the beam bundle.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 수단에 의해 검출된 온도 분포를 도시한 도면이다. 특히 수용 튜브의 길이 방향으로 분포되어 배열되어 있고 각각의 위치가 가로축502 상에서 밀리미터로 이동되는 센서들의 도움으로, 빔 확장기의 중심을 계산하기 위한 보다 복잡한 계산 모델을 위한 좌표 시스템이 도시되어 있다. 지점504에 추가하여, 2개의 추가 지점600, 602이 도시되어 있으며, 이들은 각각 수용 튜브의 길이 방향으로 상이한 측정 지점들에서, 예를 들어 제2 및 제3 광학 소자에서 빔 번들의 실제 위치를 나타낸다.6 is a view showing a temperature distribution detected by the sensor means according to an embodiment of the present invention. A coordinate system is shown for a more complex computational model for calculating the center of the beam expander, in particular with the aid of sensors distributed in the longitudinal direction of the receiving tube and each position moved in millimeters on the horizontal axis 502. In addition to point 504, two further points 600, 602 are shown, each representing the actual position of the beam bundle at different measuring points in the longitudinal direction of the receiving tube, for example in the second and third optical elements. .

도 5 및 도 6은 센서 위치의 결정에 사용될 수 있는 계산 모델을 도시한다. 이로부터 확인된 빔 위치는 예를 들어, LED 또는 디스플레이를 통해 정정을 위한 정보를 생성한다.5 and 6 illustrate a computational model that can be used to determine sensor position. The beam position identified therefrom generates information for correction via, for example, an LED or a display.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 확장기100의 개략도를 도시한다. 빔 확장기100는, 도 2를 참조하여 전술한 빔 확장기에 실질적으로 대응하지만, 수용 튜브102의 단면을 따른 휘도 분포를 참조하여 빔 번들106의 실제 위치를 결정하기 위해서, 센서206, 208, 210, 212가 온도 센서로서 구성되지 않고, 광 센서 또는 산란광 센서로서 구성되어 있다는 차이가 있다.7 shows a schematic diagram of a beam expander 100 according to an embodiment of the invention. The beam expander 100 substantially corresponds to the beam expander described above with reference to FIG. 2, but in order to determine the actual position of the beam bundle 106 with reference to the luminance distribution along the cross section of the receiving tube 102, the sensors 206, 208, 210, There is a difference that 212 is not configured as a temperature sensor but is configured as an optical sensor or a scattered light sensor.

광 센서 또는 산란광 센서는 예를 들어 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 광학 소자200, 202, 204의 외부 에지 둘레에 링형 또는 십자형으로 각각 배치된다.The optical sensor or the scattered light sensor is arranged in a ring or cross shape around the outer edges of the optical elements 200, 202, 204, respectively, for example as shown in FIGS. 8 and 9.

도 8은 도 7의 센서 수단116을 개략적으로 도시한다. 광 센서 또는 산란광 센서 형태의 4개의 제1 센서206를 갖는 제1 광학 소자200의 정면도가 도시되어 있는데, 이들은, 4개의 휘도 값P1, P2, P3, P4을 검출하기 위해서, 도 3을 참조하여 전술한 예시적인 실시예와 유사하게 광학 소자200의 에지 둘레에 십자형으로 분포되어 배열되어 있다.8 schematically shows the sensor means 116 of FIG. 7. A front view of a first optical element 200 having four first sensors 206 in the form of an optical sensor or a scattered light sensor is shown, which are described with reference to FIG. 3 to detect the four luminance values P1, P2, P3, P4. Similar to the exemplary embodiment described above, they are arranged in a cross shape around the edge of the optical element 200.

도 9는 본 발명의 대안적인 예시적인 실시예에 따른 센서 수단116의 개략도를 도시한다. 도 8과 대조적으로, 도 4를 참조하여 전술한 예시적인 실시예와 유사하게, 센서 수단116은 산란광 또는 후방 반사를 검출하기 위해 각각의 광학 소자마다 포토 다이오드 또는 산란광 센서 형태의 8개의 센서206를 갖는다. 센서206는 제1 광학 소자200의 예로 도 9에 도시된 바와 같이 광학 소자 둘레에 링형으로 배열된다.9 shows a schematic view of the sensor means 116 according to an alternative exemplary embodiment of the invention. In contrast to FIG. 8, similar to the exemplary embodiment described above with reference to FIG. 4, the sensor means 116 uses eight sensors 206 in the form of a photodiode or scattered light sensor for each optical element to detect scattered light or back reflection. Have The sensor 206 is arranged in a ring shape around the optical element as shown in FIG. 9 as an example of the first optical element 200.

도 3, 4, 8 및 9에 도시된 온도 프로파일은, 예를 들어 렌즈 표면의 특수한 미세 구조 또는 나노 구조를 사용하여 구성될 수도 있다. 여기에서, 예를 들어, 렌즈 표면에 수평 및 수직으로 뻗어 있고 가열될 때 저항의 변화가 발생하도록 구성된 매우 미세한 와이어의 "메쉬"가 사용될 수 있다. 이들 와이어가 평가 유닛에 연결되면, (마이크로) 와이어의 열 관성이 낮기 때문에 개별 와이어의 저항을 평가함으로써 가열된 지점의 위치를 정확하고 신속하게 확인할 수 있다. 따라서, 수평 및 수직 방향으로 가열된 지점의 무게 중심을 확인하는 것은 매우 쉽게 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, 가열된 위치의 확인이 매우 빠르고 정확하게 수행될 수 있어서, 조정이 이 알게된 위치에 근거하여 매우 빠르고 정확하게 이루어진다. 이러한 접근법에 근거를 둔 조정 지원 장치의 정착 시간 또한 매우 짧다.The temperature profiles shown in FIGS. 3, 4, 8 and 9 may be constructed using, for example, special microstructures or nanostructures of the lens surface. Here, for example, a "mesh" of very fine wires extending horizontally and vertically to the lens surface and configured to cause a change in resistance when heated can be used. When these wires are connected to the evaluation unit, the low thermal inertia of the (micro) wires allows accurate and rapid identification of the location of the heated spot by evaluating the resistance of the individual wires. Therefore, checking the center of gravity of the heated spot in the horizontal and vertical directions can be performed very easily. In this way, the confirmation of the heated position can be performed very quickly and accurately, so that the adjustment is made very quickly and accurately based on this known position. The settling time of the adjustment support device based on this approach is also very short.

도 10은 본 발명, 예를 들어 도 8을 참조하여 전술한 센서 수단의 예시적인 실시예에 따른 센서 수단에 의해 검출된 휘도 분포를 도시하는 도면이다. 휘도 분포는 축500, 502을 갖는 2차원 좌표계에서 도 5를 참조하여 전술한 온도 분포와 유사하게 도시된다. 여기서 빔 확장기의 중심을 계산하려면 비선형 스케일링이 필요하다.10 is a diagram showing the luminance distribution detected by the sensor means according to the present invention, for example, the sensor means described above with reference to FIG. 8. The luminance distribution is shown similarly to the temperature distribution described above with reference to FIG. 5 in a two-dimensional coordinate system with axes 500 and 502. Here, nonlinear scaling is needed to calculate the center of the beam expander.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 확장기100의 개략도를 도시한다. 이 실시예에 따르면, 센서 수단116은 적어도 4개의 광 센서1101의 추가 센서 링1100을 포함한다. 실제 위치 또는 목표 위치의 결정을 위해, 수용 튜브102로 진입시의 빔 번들106의 반사를 검출하기 위해서, 센서 링 1100은 반사 방향으로 광 진입 개구104), 더 정확하게는 제1 광학 소자200의 광 진입 표면의 상류에 위치한다. 광 센서1101는 예를 들어 빔 확장기100의 적용 파장에 맞춰져 있다.11 shows a schematic diagram of a beam expander 100 according to an embodiment of the invention. According to this embodiment, the sensor means 116 comprises an additional sensor ring 1100 of at least four optical sensors 1101. In order to detect the actual position or the target position, in order to detect the reflection of the beam bundle 106 upon entering the receiving tube 102, the sensor ring 1100 is a light entry opening 104 in the reflection direction, more precisely the light entry of the first optical element 200. Located upstream of the surface. The optical sensor 1101 is for example adapted to the wavelength of application of the beam expander 100.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 확장기100의 단면의 개략도를 도시한다. 도 11의 센서 링1100이 도시되어 있으며, 여기에서 적합한 기하학적 다이어프램 구조에 의해 확정된 각도 범위 내에서 빔 번들106을 통과시키기 위한 센서 다이어프램으로서 구현되어 있다.12 shows a schematic diagram of a cross section of a beam expander 100 according to an embodiment of the invention. The sensor ring 1100 of FIG. 11 is shown and is implemented here as a sensor diaphragm for passing the beam bundle 106 within an angular range determined by a suitable geometric diaphragm structure.

여기에 도시된 배열은 중앙 상태에서 또한 잔류 반사가 대칭 패턴을 제공해야 한다는 사실을 기반으로 한다. 이러한 목적을 위해, 적절한 광 센서의 링이 그러한 잔류 반사가 검출될 수 있는 위치에 배열된다. 선택적으로 필터를 사용하면 다른 모든 파장이 검출되지 않고 간섭 신호가 생성되지 않는 것이 보장된다.The arrangement shown here is based on the fact that in the central state also the residual reflection must provide a symmetrical pattern. For this purpose, a ring of suitable light sensor is arranged at a position where such residual reflection can be detected. Optionally, using a filter ensures that all other wavelengths are not detected and no interference signal is generated.

도 13은 빔 확장기 내로 빔 번들이 정확한 연결시, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 센서 수단의 개략적인 센서 이미지1300를 도시한다. 센서 이미지1300는 빔 확장기의 광축을 따라 센서 수단에 의해 검출된 조도 강도의 분포를 도시한다.13 shows a schematic sensor image 1300 of a sensor means according to an exemplary embodiment of the present invention when the beam bundle is correctly connected into the beam expander. The sensor image 1300 shows the distribution of illuminance intensities detected by the sensor means along the optical axis of the beam expander.

도 14는, 도 13과 달리, 경사 연결의 경우에 센서 수단의 개략적인 센서 이미지1400를 도시한다.FIG. 14, unlike FIG. 13, shows a schematic sensor image 1400 of the sensor means in the case of a tilted connection.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 평가 수단122의 개략도를 도시한다. 평가 수단122은 목표 값118과 실제 값120을 사용하여 목표 위치를 실제 위치와 비교함으로써 편차 값1502을 확인하기 위한 확인 유닛1500을 포함한다. 따라서, 편차 값1502은 목표 위치와 실제 위치 사이의 편차를 나타낸다. 출력 유닛1504은 편차 값1502을 사용하여 지원 정보124를 출력하도록 구성되어 있다. 지원 정보124는 예를 들어 LED 또는 디스플레이를 통해 표시될 수 있는 표시를 나타낸다. 예를 들어, LED는 센서 수단에 의해 검출된 온도 또는 휘도 프로파일이 빔 확장기의 올바른 정렬을 나타내면 녹색으로 켜지고 온도 또는 휘도 프로파일이 빔 확장기의 올바른 정렬을 나타내지 않으면 빨간색으로 켜진다. 중간 레벨의 LED 표시 또는 디스플레이상의 레퍼런스를 참조하는 방향 추천의 디스플레이가 또한 가능하다.15 shows a schematic diagram of the evaluation means 122 according to an embodiment of the present invention. The evaluation means 122 includes a confirming unit 1500 for confirming the deviation value 1502 by comparing the target position with the actual position using the target value 118 and the actual value 120. Thus, the deviation value 1502 represents the deviation between the target position and the actual position. The output unit 1504 is configured to output the assistance information 124 using the deviation value 1502. Assistance information 124 indicates, for example, an indication that can be displayed via an LED or a display. For example, the LED lights green if the temperature or luminance profile detected by the sensor means indicates the correct alignment of the beam expander and red if the temperature or luminance profile does not indicate the correct alignment of the beam expander. It is also possible to display a medium level LED indication or a direction recommendation that references a reference on the display.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법1600의 흐름도를 도시한다. 예를 들어, 빔 확장기 조정을 지원하기 위한 방법1600은 전술한 조정 지원 장치를 사용하여 실행될 수 있다. 이 경우, 단계1610에서, 기준면을 검출함으로써 빔 번들의 목표 위치가 결정된다. 마찬가지로, 빔 번들의 실제 위치는 수용 튜브에서 빔 번들의 에너지 분포를 검출함으로써 단계1610에서 결정된다. 추가 단계1620에서, 실제 위치와 목표 위치를 비교함으로써 실제 위치와 목표 위치 사이의 편차 값이 결정된다. 마지막으로, 단계1630에서, 빔 확장기의 조정시 작업자를 지원하기 위해서 편차 값을 사용하여 지원 정보가 출력된다.16 shows a flowchart of a method 1600 according to an embodiment of the present invention. For example, the method 1600 for supporting beam expander coordination may be performed using the coordination assistance device described above. In this case, in step 1610, the target position of the beam bundle is determined by detecting the reference plane. Likewise, the actual position of the beam bundle is determined at step 1610 by detecting the energy distribution of the beam bundle in the receiving tube. In a further step 1620, the deviation value between the actual position and the target position is determined by comparing the actual position with the target position. Finally, in step 1630, the assistance information is output using the deviation value to assist the operator in the adjustment of the beam expander.

다음에, 여기에 제시된 접근법의 다양한 실시예가 또 다른 말로 다시 요약된다. 빔 확장기100에 의한 광학 시스템의 조정은 광축110을 따른 기준면114을 참조하여 목표 위치를 결정하고 적어도 하나의 센서에 의해 측정 및 조정함으로써 달성된다.Next, various embodiments of the approach presented herein are summarized again in another word. Adjustment of the optical system by the beam expander 100 is accomplished by determining a target position with reference to the reference plane 114 along the optical axis 110 and measuring and adjusting by at least one sensor.

하나의 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 온도 센서 및/또는 광 센서 및/또는 산란광 센서를 갖는 센서 시스템이 이러한 목적으로 사용된다. 이 경우, 센서는 특히 서로 연결되고 매우 작은 편차에 응답하고 정정과 조정을 수행할 수 있도록 네트워크되어 있다. 정정을 위한 데이터 검출은 기준면114을 참조하여 이루어진다.According to one exemplary embodiment, a sensor system having at least one temperature sensor and / or light sensor and / or scattered light sensor is used for this purpose. In this case, the sensors are in particular connected to one another and networked to respond to very small deviations and to make corrections and adjustments. Data detection for correction is made with reference to the reference plane 114.

다른 실시예에 따르면, 빔 확장기100는 앞에서 센서 링1100으로도 지칭된, 센서를 구비한 적어도 하나의 조정 다이어프램을 갖는다. 선택적으로, IR-카메라, IR/VIS-카메라 또는 산란광 센서를 사용하여 IR-카메라 이미지를 통해 검출이 달성된다.According to another embodiment, the beam expander 100 has at least one adjusting diaphragm with a sensor, also referred to as sensor ring 1100 above. Optionally, detection is achieved via an IR-camera image using an IR-camera, IR / VIS-camera or scattered light sensor.

예를 들어, 센서 위치를 결정하기 위해, 계산 모델이 사용되는데, 이 계산 모델은 그로부터 확인된 빔 위치를 생성하고 최종적으로 정정을 위한 정보를 제공한다.For example, to determine the sensor position, a computational model is used, which generates the beam position identified therefrom and finally provides information for correction.

광학 시스템의 광학 소자 및 센서는 특히 기준면114에 따라 위치한다. 기준면114은 예를 들어 기계적 또는 광학적 기준으로서 그것을 통해 매우 정밀한 조정이 가능하다.The optical elements and sensors of the optical system are in particular located in accordance with the reference plane 114. Reference plane 114 is, for example, a mechanical or optical reference, through which very precise adjustments are possible.

광 센서는 예를 들어 광학 활성 표면을 향하거나 그 위에, 예를 들어 개별 광학 소자, 렌즈 또는 다이어프램 상에 배열된다. 온도 센서와 광 센서의 조합도 가능하다.The light sensor is arranged for example on or above the optically active surface, for example on an individual optical element, lens or diaphragm. Combinations of temperature and light sensors are also possible.

기술되고 도면에 도시된 실시예는 단지 예시로서 선택되어 있다. 상이한 실시예들이 완전히 또는 개별 특징들과 관련하여 서로 결합될 수 있다. 또한, 하나의 실시예는 또 하나의 실시예의 특징에 의해 보완될 수 있다.The embodiments described and shown in the figures are selected by way of example only. Different embodiments may be combined with one another completely or with respect to individual features. In addition, one embodiment may be complemented by features of another embodiment.

나아가, 본 발명에 따른 방법의 단계는 기술된 순서와 다른 순서로 반복되거나 실행될 수 있다.Furthermore, the steps of the method according to the invention may be repeated or executed in a different order than the described order.

예시적인 실시예가 제1 특징과 제2 특징 사이의 "및/또는" 링크를 포함하는 경우, 일 실시예에 따른 예시적 실시예는 제1 특징과 제2 특징을 모두 가지고, 또 다른 실시예에 따른 예시적 실시예는 제1 특징만 또는 제2 특징만 가진다고 이해될 수 있다. If an example embodiment includes a “and / or” link between a first feature and a second feature, an example embodiment according to one embodiment has both a first feature and a second feature, and in yet another embodiment It is to be understood that the exemplary embodiment accordingly has only the first feature or only the second feature.

Claims (11)

빔 확장기(100)의 조정을 지원하기 위한 방법(1000)으로서, 상기 빔 확장기(100)는 광 진입 개구(104)와 광 진출 개구(108)를 구비한 수용 튜브(102)와, 상기 광 진입 개구(104)를 통해 연결된 빔 번들(106)의 직경을 변경하기 위해 상기 광 진입 개구(104)와 상기 광 진출 개구(108) 사이의 빔 경로에 배열된 적어도 하나의 광학 소자(200, 202, 204)를 가지며, 상기 방법(1600)은 다음의 단계들을 포함한다:
수용 튜브(102)의 단면(300, 302)과 관련하여 빔 번들(106)의 에너지 분포를 검출함으로써 수용 튜브(102)에 연결된 기준면(114)과 광축(110)을 따른 빔 번들(106)의 실제 위치를 검출하여 빔 확장기(100)의 광축(110)을 따라 빔 번들(106)의 목표 위치를 결정(1610)하는 것;
실제 위치와 목표 위치를 비교함으로써 실제 위치와 목표 위치 사이의 편차를 나타내는 편차 값(1502)을 확인(1620)하는 것; 및
편차 값(1502)을 사용하여 조정시 작업자를 지원하기 위한 지원 정보(124)를 출력(1630)하는 것.
A method 1000 for assisting the adjustment of the beam expander 100, the beam expander 100 comprising a receiving tube 102 having a light entry opening 104 and a light exit opening 108, and the light entry At least one optical element 200, 202 arranged in a beam path between the light entry opening 104 and the light exit opening 108 to change the diameter of the beam bundle 106 connected through the opening 104. 204, and the method 1600 includes the following steps:
The beam bundle 106 along the optical axis 110 and the reference plane 114 connected to the receiving tube 102 by detecting the energy distribution of the beam bundle 106 in relation to the cross sections 300, 302 of the receiving tube 102. Detecting the actual position and determining 1610 a target position of the beam bundle 106 along the optical axis 110 of the beam expander 100;
Identifying 1620 a deviation value 1502 representing a deviation between the actual position and the target position by comparing the actual position with the target position; And
Outputting 1630 support information 124 to assist the operator in making adjustments using the deviation value 1502.
제1항에 따른 방법(1600)으로서, 결정(1610)의 단계에서 실제 위치는 단면(300, 302)과 관련하여 빔 번들(106)의 온도 및/또는 휘도 분포를 검출함으로써 결정된다.As a method 1600 according to claim 1, the actual position in the step of decision 1610 is determined by detecting the temperature and / or luminance distribution of the beam bundle 106 in relation to the cross sections 300, 302. 상기 항들 중 하나에 따른 방법(1600)으로서, 결정(1610)의 단계에서 실제 위치는 광학 소자(200, 202, 204)의 광학적 활성면 및/또는 수용 튜브(102) 및/또는 방사 방향으로 광 진입 개구(104)의 상류에 위치한 장소 및/또는 수용 튜브(102)의 길이 방향으로 적어도 2개의 상이한 장소에서의 에너지 분포를 검출함으로써 결정된다.As a method 1600 according to one of the preceding clauses, the actual position in the step of crystal 1610 is determined by the optically active surface of the optical element 200, 202, 204 and / or the receiving tube 102 and / or in the radial direction. It is determined by detecting the energy distribution at a location located upstream of the entry opening 104 and / or at least two different locations in the longitudinal direction of the receiving tube 102. 상기 항들 중 하나에 따른 방법(1600)으로서, 결정(1610)의 단계에서 실제 위치는 단면(300, 302)을 따라서 적어도 2개의 상이한 검출 방향으로 에너지 분포를 검출함으로써 결정된다.As a method 1600 according to one of the above clauses, the actual position in the step of decision 1610 is determined by detecting the energy distribution in at least two different detection directions along the cross-sections 300, 302. 제4항에 따른 방법(1600)으로서, 결정(1610)의 단계에서 실제 위치는 서로 직교하는 검출 방향으로 에너지 분포를 검출함으로써 결정된다.As a method 1600 according to claim 4, in the step of decision 1610, the actual position is determined by detecting the energy distribution in a detection direction orthogonal to each other. 빔 확장기(100)의 조정을 지원하기 위한 조정 지원 장치(112)로서, 상기 빔 확장기(100)는 광 진입 개구(104) 및 광 진출 개구(108)를 구비한 수용 튜브(102)와, 상기 광 진입 개구(104)를 통해 연결된 빔 번들(106)의 직경을 변경하기 위해 상기 광 진입 개구(104)와 상기 광 진출 개구(108) 사이의 빔 경로에 배열된 적어도 하나의 광학 소자(200, 200, 204)를 가지며, 상기 조정 지원 장치(112)는 다음의 특징부를 가진다:
상기 수용 튜브(102)와 연결된 또는 연결될 수 있는 기준면(114);
상기 기준면(114)을 검출함으로써 상기 빔 확장기(100)의 광축(110)을 따라 빔 번들(106)의 목표 위치를 결정하고 수용 튜브(102)의 단면(300, 302)과 관련하여 빔 번들(106)의 에너지 분포를 검출함으로써 광축(110)을 따라 빔 번들(106)의 실제 위치를 결정하기 위한 센서 수단(116); 및
실제 위치와 목표 위치를 비교함으로써 실제 위치와 목표 위치 사이의 편차를 나타내는 편차 값(1502)을 확인하고 상기 편차 값(1502)을 사용하여 조정시 작업자를 지원하기 위한 지원 정보(124)를 출력하기 위한 평가 수단(122).
An adjustment support device 112 for assisting in the adjustment of the beam expander 100, the beam expander 100 comprising a receiving tube 102 having a light entry opening 104 and a light exit opening 108; At least one optical element 200 arranged in a beam path between the light entry opening 104 and the light exit opening 108 to change the diameter of the beam bundle 106 connected through the light entry opening 104; 200, 204, the adjustment support device 112 has the following features:
A reference plane 114 connected or connectable with the receiving tube 102;
By detecting the reference plane 114, the target position of the beam bundle 106 along the optical axis 110 of the beam expander 100 is determined and the beam bundle (in relation to the cross sections 300, 302 of the receiving tube 102) Sensor means 116 for determining the actual position of the beam bundle 106 along the optical axis 110 by detecting the energy distribution of 106; And
Checking the deviation value 1502 representing the deviation between the actual position and the target position by comparing the actual position with the target position, and using the deviation value 1502 to output support information 124 for assisting the operator in the adjustment. Evaluation means 122.
제6항에 따른 조정 지원 장치(112)로서, 상기 센서 수단(116)은 적어도 하나의 온도 센서 및/또는 적어도 하나의 광 센서 및/또는 적어도 하나의 산란광 센서 및/또는 적어도 하나의 적외선 카메라를 가진다.The adjustment support device 112 according to claim 6, wherein the sensor means 116 comprises at least one temperature sensor and / or at least one light sensor and / or at least one scattered light sensor and / or at least one infrared camera. Have 제6항 또는 제7항에 따른 조정 지원 장치(112)로서, 실제 위치 및/또는 목표 위치를 결정하기 위한 상기 센서 수단(116)은, 상기 수용 튜브(102)로 진입시 상기 빔 번들(106)의 반사를 검출하기 위해 방사 방향으로 상기 광 진입 개구(104)의 상류에 위치하고 적어도 2개의 센서(1101)를 구비한 다이어프램(1100)을 가진다.8. The adjustment support device 112 according to claim 6, wherein the sensor means 116 for determining the actual position and / or the target position, enters the beam bundle 106 when entering the receiving tube 102. It has a diaphragm 1100 located upstream of the light entry opening 104 in the radial direction to detect reflection of the light source and having at least two sensors 1101. 다음의 특징부를 갖는 빔 확장기(100):
광 진입 개구(104)와 광 진출 개구(108)를 구비한 수용 튜브(102);
상기 광 진입 개구(104)를 통해 연결된 빔 번들(106)의 직경을 변경하기 위해 상기 광 진입 개구(104)와 상기 광 진출 개구(108) 사이의 빔 경로에 배열된 적어도 하나의 광학 소자(200, 202, 204); 및
청구항 제6항 내지 제8항에 따른 조정 지원 장치(112).
Beam expander 100 having the following features:
A receiving tube 102 having a light entry opening 104 and a light exit opening 108;
At least one optical element 200 arranged in a beam path between the light entry opening 104 and the light exit opening 108 to change the diameter of the beam bundle 106 connected through the light entry opening 104. , 202, 204; And
An apparatus for assisting coordination (112) according to claims 6-8.
청구항 제1항 내지 제5항에 따른 방법(1600)의 단계들을 실행 및/또는 제어하도록 구성된 컴퓨터 프로그램.A computer program configured to execute and / or control the steps of the method 1600 according to claim 1. 청구항 제10항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장되는 기계 판독 가능한 저장 매체.A machine-readable storage medium having a computer program according to claim 10 stored therein.
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