JP2016042550A - Laser irradiation apparatus and laser irradiation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、レーザ照射装置、およびレーザ照射方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a laser irradiation apparatus and a laser irradiation method.
遠距離にある物体にレーザ光を照射するレーザ照射装置がある。
ここで、大気中を伝播するレーザ光は、大気の揺らぎによって波面歪み(光波面の乱れ)が生じる。波面歪みが生じると、照射ビーム径が拡がり、照射面におけるエネルギー密度が低下してしまう。
そのため、大気の揺らぎによる波面歪みを検出し、検出した波面歪みに基づいて可変形鏡の形状を変化させて、大気の揺らぎに基づいた補正を行う技術が提案されている。
しかしながら、照射対象である物体が移動体である場合には、移動体とレーザ照射装置との間の距離が変化することになる。
移動体とレーザ照射装置との間の距離が変化する場合、距離に応じて焦点位置の補正が必要となる。
この場合、大気の揺らぎに基づいた補正を行う可変形鏡により焦点位置の補正をも行う様にすると、適切な焦点位置の補正が行えなかったり、大気の揺らぎに基づいた補正に悪影響を及ぼしたりするおそれがある。
そのため、移動体に対して適切な照射を行うことができるレーザ照射装置、およびレーザ照射方法の開発が望まれていた。
There is a laser irradiation apparatus that irradiates an object at a long distance with laser light.
Here, the laser light propagating in the atmosphere causes wavefront distortion (disturbance of the light wavefront) due to fluctuations in the atmosphere. When wavefront distortion occurs, the irradiation beam diameter expands and the energy density at the irradiation surface decreases.
Therefore, a technique has been proposed in which wavefront distortion due to atmospheric fluctuations is detected, the shape of the deformable mirror is changed based on the detected wavefront distortions, and correction is performed based on atmospheric fluctuations.
However, when the object to be irradiated is a moving body, the distance between the moving body and the laser irradiation apparatus changes.
When the distance between the moving body and the laser irradiation apparatus changes, the focal position needs to be corrected according to the distance.
In this case, if the focus position is also corrected using a deformable mirror that performs correction based on atmospheric fluctuations, it may not be possible to correct the focal position properly, or the correction based on atmospheric fluctuations may be adversely affected. There is a risk.
Therefore, development of a laser irradiation apparatus and a laser irradiation method that can perform appropriate irradiation on a moving body has been desired.
本発明が解決しようとする課題は、移動体に対して適切な照射を行うことができるレーザ照射装置、およびレーザ照射方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a laser irradiation apparatus and a laser irradiation method capable of performing appropriate irradiation on a moving body.
実施形態に係るレーザ照射装置は、移動体にレーザ光を照射するレーザ照射装置である。
このレーザ照射装置は、前記移動体と前記レーザ照射装置との間の距離の変化に基づいた焦点位置の補正を行う第1の可変形鏡と、大気の揺らぎに基づいた補正を行う第2の可変形鏡と、前記第1の可変形鏡と、前記第2の可変形鏡と、を介して、前記移動体に前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、を備えている。
The laser irradiation apparatus according to the embodiment is a laser irradiation apparatus that irradiates a moving body with laser light.
The laser irradiation apparatus includes a first deformable mirror that corrects a focal position based on a change in a distance between the moving body and the laser irradiation apparatus, and a second that performs correction based on atmospheric fluctuations. A laser irradiation unit configured to irradiate the movable body with the laser light via a deformable mirror, the first deformable mirror, and the second deformable mirror;
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、本実施の形態に係るレーザ照射装置1を例示するためのブロック図である。
レーザ照射装置1は、大気中を移動する移動体100に向けてレーザ光L1を照射する。
なお、移動体100は、空中を移動するものであってもよいし、陸上や水上を移動するものであってもよい。
図1に示すように、レーザ照射装置1には、レーザ照射部2、焦点制御部3、波面制御部4、および追尾制御部5が設けられている。
Hereinafter, embodiments will be illustrated with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and detailed description is abbreviate | omitted suitably.
FIG. 1 is a block diagram for illustrating a
The
The moving
As shown in FIG. 1, the
レーザ照射部2は、第1の可変形鏡32と、第2の可変形鏡43とを介して、移動体100にレーザ光L1を照射する。
レーザ照射部2には、レーザ光源21および光学要素22a〜22fが設けられている。
レーザ光源21は、高出力レーザが照射できるものであれば特に限定はない。
レーザ光源21は、例えば、出力が数十kW以上のものとすることができる。
この場合、レーザ光源21は、例えば、固体レーザ、化学レーザ、自由電子レーザなどとすることができる。
The
The
The
For example, the
In this case, the
光学要素22a〜22fは、レーザ光源21から照射されたレーザ光L1を追尾制御部5に導く。
光学要素22a、22bは、例えば、ビームスプリッタなどとすることができる。光学要素22c〜22fは、例えば、レーザミラーなどとすることができる。
なお、光学要素の種類には、特に限定はなく、必要に応じて各種の光学要素を設けることができる。また、光学要素の数や配置なども適宜変更することができる。
The
The
In addition, there is no limitation in particular in the kind of optical element, Various optical elements can be provided as needed. In addition, the number and arrangement of optical elements can be changed as appropriate.
ここで、移動体100に照射された照射ビームの径が大きくなると、照射部分におけるエネルギー密度が小さくなり照射の目的を果たせなくなるおそれがある。
この場合、レーザ照射部2の出力を大きくすれば、照射ビームの径が大きくなっても所望のエネルギー密度を得ることができる。
しかしながら、レーザ照射部2の出力を大きくすれば、レーザ照射装置1の大型化や高コスト化を招くことになる。
Here, when the diameter of the irradiation beam irradiated to the moving
In this case, if the output of the
However, if the output of the
また、移動体100は、遠距離にあり、かつ大気中を移動することを考慮する必要がある。
すなわち、移動体100に照射された照射ビームの径が適切なものとなるようにするためには、移動体100の移動に伴う焦点位置の変化と、大気の揺らぎとを考慮する必要がある。
この場合、距離の変化に基づいた焦点位置の補正と、大気の揺らぎに基づいた補正とを行う様にすれば、移動体100に照射された照射ビームの径が適切なものとなるようにすることができる。
Moreover, it is necessary to consider that the
That is, in order to make the diameter of the irradiation beam irradiated to the
In this case, if the correction of the focal position based on the change in distance and the correction based on the fluctuation of the atmosphere are performed, the diameter of the irradiation beam irradiated on the moving
距離の変化に基づく焦点位置の補正と、大気の揺らぎに基づく補正は、例えば、可変形鏡(デフォーマブルミラー)を用いて行うことができる。
ところが、距離の変化に基づく焦点位置の補正と、大気の揺らぎに基づく補正とでは、可変形鏡に要求される性能が異なるものとなる。
The correction of the focal position based on the change in distance and the correction based on the fluctuation of the atmosphere can be performed using, for example, a deformable mirror.
However, the performance required for the deformable mirror differs between the correction of the focal position based on the change in distance and the correction based on the fluctuation of the atmosphere.
距離の変化に基づいた焦点位置の補正を行う場合には、遠距離にある移動体100の移動に対応する必要があるので、反射面の変形量を大きくすることができるものとすることが好ましい。一方、焦点位置の補正を行うことができればよいので、高次の収差補正を高速で行うことができる必要はない。
距離の変化に基づいた焦点位置の補正を行う場合には、例えば、可変形鏡における素子数は100個以下、反射面の変形量は100μm以下、応答速度は10Hz以下であればよく、また、二次微分による収差補正が行えれば良い。
When the focus position is corrected based on the change in distance, it is necessary to cope with the movement of the moving
When correcting the focal position based on the change in distance, for example, the number of elements in the deformable mirror is 100 or less, the deformation amount of the reflecting surface is 100 μm or less, and the response speed is 10 Hz or less. It is sufficient if aberration correction by second derivative can be performed.
大気の揺らぎに基づいた補正を行う場合には、大気の揺らぎに対応する必要があるので、高次の収差補正を高速で行うことができる必要がある。一方、反射面の変形量は、少なくてもよい。
大気の揺らぎに基づいた補正を行う場合には、例えば、可変形鏡における素子数は400個以下、反射面の変化量は10μm以下、応答速度は1000Hz以下であればよく、また、四次微分による収差補正が行えれば良い。
When correction based on atmospheric fluctuations is performed, it is necessary to cope with atmospheric fluctuations, and thus higher-order aberration correction must be performed at high speed. On the other hand, the deformation amount of the reflecting surface may be small.
When performing correction based on atmospheric fluctuations, for example, the number of elements in the deformable mirror should be 400 or less, the amount of change in the reflecting surface should be 10 μm or less, the response speed should be 1000 Hz or less, and the fourth order differential It is only necessary to be able to correct aberrations by means of.
この様に、距離の変化に基づいた焦点位置の補正と、大気の揺らぎに基づいた補正とでは可変形鏡に要求される性能が異なるものとなる。
そのため、1つの可変形鏡により、距離の変化に基づいた焦点位置の補正と、大気の揺らぎに基づいた補正とを行う様にすれば、移動体100に照射された照射ビームの径が適切なものとならなくなるおそれがある。
そこで、レーザ照射装置1においては、焦点制御部3および波面制御部4を設けることで、移動体100に照射された照射ビームの径が適切なものとなるようにしている。
As described above, the performance required for the deformable mirror differs between the correction of the focal position based on the change in distance and the correction based on the fluctuation of the atmosphere.
Therefore, if the focus position correction based on the change in distance and the correction based on the fluctuation of the atmosphere are performed by one deformable mirror, the diameter of the irradiation beam irradiated on the
Therefore, the
焦点制御部3には、距離測定部31、第1の可変形鏡32、および第1の制御部33が設けられている。
移動体100は、移動するので、レーザ照射装置1と移動体100との間の距離が変化する。
そのため、焦点位置を一定にすると、移動体100に照射された照射ビームの径が適切なものとならなくなるおそれがある。
焦点制御部3は、距離の変化に基づいた焦点位置の補正を行う。
The
Since the moving
For this reason, if the focal position is made constant, the diameter of the irradiation beam irradiated to the moving
The
距離測定部31は、レーザ照射装置1と移動体100との間の距離を測定する。
距離測定部31は、距離を測定できるものであれば特に限定はないが、遠距離にある移動体100との間の距離を精度良く測定することができるものとすることが好ましい。
距離測定部31は、例えば、レーザ距離計(距離測定器)などとすることができる。
距離測定部31がレーザ距離計である場合には、距離測定部31は、移動体100に向けてレーザ光L2を照射する。そして、距離測定部31は、移動体100からの反射光の波長と、内部基準の波長との差に基づいて、移動体100までの距離を演算する。
The
The
The
When the
前述したように、第1の可変形鏡32としては、反射面の変形量を大きくすることができるものとすることが好ましい。一方、第1の可変形鏡32としては、高次の収差補正を高速で行うことができるものとする必要はない。
そのため、第1の可変形鏡32は、例えば、バイモルフ型可変形鏡などとすることができる。
第1の可変形鏡32がバイモルフ型可変形鏡の場合には、2枚の薄い圧電素子を貼り合わせた要素を複数有するものとすることができる。
また、複数の要素の反射面には、電子ビーム蒸着法を用いて成膜された誘電体多層膜が設けられるものとすることができる。
As described above, it is preferable that the first
Therefore, the first
When the first
In addition, a dielectric multilayer film formed using an electron beam vapor deposition method may be provided on the reflective surfaces of the plurality of elements.
第1の制御部33は、距離測定部31により測定された距離に基づいて、第1の可変形鏡32における制御量を演算する。
例えば、第1の制御部33は、距離測定部31により測定された距離に基づいて、集光の波面形状(例えば、曲率半径など)を演算する。なお、集光の波面形状は、Zernike多項式の次数Z20に相当する。
The
For example, the
また、第1の制御部33は、演算された集光の波面形状に、後述する第2の制御部44により分離された次数Z20を加味する。
第1の制御部33は、次数Z20が加味された演算値に基づいて、第1の可変形鏡32における制御量(例えば、複数の圧電素子毎の駆動電圧)を演算する。
Further, the
The
第1の制御部33は、演算された制御量に基づいて、第1の可変形鏡32を制御する。 第1の可変形鏡32がバイモルフ型可変形鏡である場合には、第1の制御部33は、第1の可変形鏡32に設けられた複数の圧電素子の駆動電圧をそれぞれ制御する。
第1の制御部33が第1の可変形鏡32を制御することで、次数Z20が加味された演算値に基づく形状が第1の制御部33の反射面に形成される。
The
When the
波面制御部4には、参照レーザ照射部41、波面センサ42、第2の可変形鏡43、第2の制御部44、および光学要素45が設けられている。
移動体100は、大気中を移動するので、大気の揺らぎにより、移動体100に照射された照射ビームの径が変化する。
波面制御部4は、大気の揺らぎに基づいた補正を行う。
The
Since the moving
The
参照レーザ照射部41は、移動体100に向けて参照レーザ光L3を照射する。
この場合、参照レーザ照射部41から照射された参照レーザ光L3の光軸は、レーザ光源21から照射されたレーザ光L1の光軸と必ずしも同軸となるようにする必要はない。 ただし、後述する波面センサ42に入射する参照レーザ光L3の反射光の光軸は、レーザ光L1の光軸と同軸となるようになっている。
The reference
In this case, the optical axis of the reference laser beam L3 irradiated from the reference
波面センサ42は、移動体100により反射された参照レーザ光L3(反射光)における波面歪み(波面形状や強度分布など)を測定する。
波面センサ42は、例えば、所定の分解能と所定の応答速度を有するCCDセンサ(Charge Coupled Device Image Sensor)などとすることができる。
波面センサ42は、例えば、応答速度が1kHz以上のシャックハルトマン型波面センサなどとすることができる。
The
The
The
前述したように、第2の可変形鏡43としては、高次の収差補正を高速で行うことができるものとすることが好ましい。一方、第2の可変形鏡43としては、反射面の変形量を大きくできるものとする必要はない。
第2の可変形鏡43は、例えば、フェースシート型可変形鏡などとすることができる。 第2の可変形鏡43がフェースシート型可変形鏡の場合には、変形可能な膜と、膜の裏面側に設けられた複数の圧電素子を備えたものとすることができる。
また、変形可能な膜の表面(反射面)には、電子ビーム蒸着法を用いて成膜された誘電体多層膜が設けられるものとすることができる。
As described above, it is preferable that the second
The second
In addition, the surface of the deformable film (reflecting surface) may be provided with a dielectric multilayer film formed by using an electron beam evaporation method.
第2の制御部44は、波面センサ42により測定された波面歪みに基づいて、第2の可変形鏡43における制御量を演算する。
第2の制御部44は、例えば、波面歪みをZernike多項式に近似させ、次数Z20と、次数Z21以降に分離する。
第2の制御部44は、次数Z21以降の波面歪みに基づいて、第2の可変形鏡43における制御量(例えば、複数の圧電素子毎の駆動電圧)を演算する。
The
For example, the
The
第2の可変形鏡43がフェースシート型可変形鏡である場合には、第2の制御部44は、第2の可変形鏡43に設けられた複数の圧電素子の駆動電圧などをそれぞれ制御する。
第2の制御部44が第2の可変形鏡43を制御することで、測定した波面を反転させた形状が第2の可変形鏡43の反射面に形成される。
In the case where the second
When the
光学要素45は、参照レーザ照射部41から照射された参照レーザ光L3を追尾制御部5に導く。
光学要素45は、例えば、レーザミラーなどとすることができる。
光学要素45は、必ずしも必要ではなく、必要に応じて設けるようにすることができる。
また、光学要素45の種類、数、配置なども必要に応じて適宜変更することができる。
The
The
The
Further, the type, number, arrangement, and the like of the
追尾制御部5は、レーザ光L1、L3が移動体100に照射されるように、レーザ光L1、L3の照射方向を制御する。
追尾制御部5には、第1の基台51、第2の基台53、微動鏡53、光学要素54a〜54d、図示しない探知装置、および図示しない制御装置が設けられている。
The
The
第1の基台51は、図示しない駆動装置により、鉛直軸周りに回転するようになっている。
第2の基台53は、第1の基台51に設けられ、図示しない駆動装置により、水平軸周りに回転するようになっている。
微動鏡53は、第2の基台53に設けられ、図示しない駆動装置により、鉛直軸周り及び水平軸周りに揺動するようになっている。微動鏡53は、レーザ光L1、L3の照射方向を微修正するために設けられている。
The
The
The
光学要素54a〜54cは、第1の基台51に設けられている。
光学要素54dは、第2の基台53に設けられている。
光学要素54a〜54dは、例えば、レーザミラーなどとすることができる。
なお、光学要素の種類、数、配置などは必要に応じて適宜変更することができる。
The
The
The
Note that the type, number, arrangement, and the like of the optical elements can be changed as needed.
図示しない探知装置は、移動体100の位置を検出する。図示しない探知装置は、例えば、赤外線センサなどとすることができる。
図示しない制御装置は、図示しない探知装置からの出力に基づいて移動体100の位置を演算する。そして、図示しない制御装置は、演算結果に基づいて、レーザ光L1、L3が移動体100に照射されるように、図示しない駆動装置を制御する。
A detection device (not shown) detects the position of the moving
A control device (not shown) calculates the position of the moving
次に、レーザ照射装置1の作用とともに本実施の形態に係るレーザ照射方法を例示する。
図2は、レーザ照射装置1の作用を例示するためのフローチャートである。
図2に示すように、図示しない探知装置により移動体100が探知される。
この場合、図示しない探知装置により移動体100の位置(方角)や距離が探知される。
Next, the laser irradiation method according to the present embodiment will be exemplified together with the operation of the
FIG. 2 is a flowchart for illustrating the operation of the
As shown in FIG. 2, the moving
In this case, the position (direction) and distance of the moving
焦点制御部3が、移動体100とレーザ照射装置1との間の距離の変化に基づいた焦点位置の補正を行う。
まず、距離測定部31が、レーザ照射装置1と移動体100との間の距離を測定する。 例えば、距離測定部31が、移動体100に向けてレーザ光L2を照射する。そして、距離測定部31が、移動体100からの反射光の波長と、内部基準の波長との差に基づいて、移動体100までの距離を演算する。
The
First, the
次に、第1の制御部33が、距離測定部31により測定された距離に基づいて、集光の波面形状(例えば、曲率半径など)を演算する。なお、集光の波面形状は、Zernike多項式の次数Z20に相当する。
次に、第1の制御部33が、演算された集光の波面形状に、後述する第2の制御部44により分離された次数Z20を加味する。
Next, the
Next, the
次に、第1の制御部33が、次数Z20が加味された演算値に基づいて、第1の可変形鏡32における制御量(例えば、複数の圧電素子毎の駆動電圧)を演算する。
続いて、演算された制御量に基づいて、第1の制御部33が、第1の可変形鏡32を制御する。
Next, the
Subsequently, the
第1の可変形鏡32がバイモルフ型可変形鏡である場合には、第1の制御部33が、第1の可変形鏡32に設けられた複数の圧電素子の駆動電圧をそれぞれ制御する。
第1の制御部33が第1の可変形鏡32を制御することで、次数Z20が加味された演算値に基づく形状が第1の制御部33の反射面に形成される。
以上の様にして、焦点制御部3が、焦点位置の補正を行う。
When the first
When the
As described above, the
一方、波面制御部4が、大気の揺らぎに基づいた補正を行う。
まず、参照レーザ照射部41が、移動体100に向けて参照レーザ光L3を照射する。
次に、波面センサ42が、移動体100により反射された参照レーザ光L3(反射光)を受信(受光)する。
次に、波面センサ42が、受信した反射光の波面歪み(波面形状や強度分布など)を測定する。
On the other hand, the
First, the reference
Next, the
Next, the
次に、第2の制御部44が、測定された波面歪みをZernike多項式に近似させ、次数Z20と、次数Z21以降に分離する。
なお、分離された次数Z20は、第1の制御部33に提供される。
Next, the
The separated order Z20 is provided to the
次に、第2の制御部44が、次数Z21以降の波面歪みに基づいて、第2の可変形鏡43における制御量(例えば、複数の圧電素子毎の駆動電圧)を演算する。
続いて、演算された制御量に基づいて、第2の制御部44が、第2の可変形鏡43を制御する。
Next, the
Subsequently, the
第2の可変形鏡43がフェースシート型可変形鏡である場合には、第2の制御部44が、第2の可変形鏡43に設けられた複数の圧電素子の駆動電圧などをそれぞれ制御する。
第2の制御部44が第2の可変形鏡43を制御することで、測定した波面を反転させた形状が第2の可変形鏡43の反射面に形成される。
以上の様にして、波面制御部4が、大気の揺らぎに基づいた補正を行う。
In the case where the second
When the
As described above, the
次に、レーザ光源21がレーザ光L1を照射する。
照射されたレーザ光L1は、焦点位置の補正が行われた第1の可変形鏡32、大気の揺らぎに基づいた補正が行われた第2の可変形鏡43、および追尾制御部5を介して移動体100に照射される。
Next, the
The irradiated laser beam L1 passes through the first
焦点位置の補正が行われた第1の可変形鏡32、および大気の揺らぎに基づいた補正が行われた第2の可変形鏡43を介することで、適切な照射ビームの径を有するレーザ光L1が移動体100に照射される。
また、追尾制御部5を介することで、移動体100の所定の位置にレーザ光L1を照射することができる。
Laser light having an appropriate irradiation beam diameter through the first
Further, the laser beam L <b> 1 can be irradiated to a predetermined position of the moving
次に、レーザ光L1を照射した効果を確認する。
例えば、図示しない探知装置により移動体100が捕捉できなくなった場合には、レーザ光L1を照射した効果があったと判断することができる。
レーザ光L1を照射した効果があったと判断された場合には、レーザ照射装置1の作用を停止させることができる。
また、図示しない探知装置により移動体100が捕捉できる場合には、レーザ光L1を照射した効果が無いと判断することができる。
レーザ光L1を照射した効果が無いと判断された場合には、焦点位置の補正および大気の揺らぎに基づいた補正を再度行い、移動体100にレーザ光L1を再度照射することができる。
Next, the effect of irradiation with the laser beam L1 is confirmed.
For example, when the moving
When it is determined that there is an effect of irradiation with the laser beam L1, the operation of the
Further, when the moving
When it is determined that there is no effect of irradiating the laser beam L1, the correction of the focal position and the correction based on the fluctuation of the atmosphere are performed again, and the moving
以上に例示をしたように、本実施の形態に係るレーザ照射方法は、以下の工程を備えることができる。
第1の可変形鏡32を用いて、移動体100とレーザ照射装置1との間の距離の変化に基づいた焦点位置の補正を行う工程。
第2の可変形鏡43を用いて、大気の揺らぎに基づいた補正を行う工程。
焦点位置の補正を行った第1の可変形鏡32と、大気の揺らぎに基づいた補正を行った第2の可変形鏡43と、を介して、移動体100にレーザ光L1を照射する工程。
As illustrated above, the laser irradiation method according to the present embodiment can include the following steps.
A step of correcting the focal position based on a change in the distance between the moving
A step of performing correction based on atmospheric fluctuations using the second
A step of irradiating the moving
この場合、大気の揺らぎに基づいた補正を行う工程において以下のことを行うことができる。
移動体100に参照レーザ光L3を照射する。
参照レーザ光L3の反射光における波面歪みを測定する。
測定された波面歪みをZernike多項式に近似させ、次数Z20と、次数Z21以降と、に分離する。
次数Z21以降の波面歪みに基づいて、第2の可変形鏡43における制御量を演算する。
演算された制御量に基づいて、第2の可変形鏡43を制御する。
In this case, the following can be performed in the process of performing correction based on atmospheric fluctuations.
The moving
The wavefront distortion in the reflected light of the reference laser beam L3 is measured.
The measured wavefront distortion is approximated to a Zernike polynomial, and is separated into an order Z20 and an order after Z21.
Based on the wavefront distortion after the order Z21, the control amount in the second
The second
また、焦点位置の補正を行う工程において以下のことを行うことができる。
移動体100とレーザ照射装置1との間の距離を測定する。
測定された距離に基づいて、集光の波面形状を演算する。
演算された集光の波面形状に、分離された次数Z20を加味する。
分離された次数Z20を加味した結果に基づいて、第1の可変形鏡32における制御量を演算する。
演算された制御量に基づいて、第1の可変形鏡32を制御する。
なお、各工程の内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
In the step of correcting the focal position, the following can be performed.
The distance between the moving
Based on the measured distance, the wavefront shape of the condensed light is calculated.
The separated order Z20 is added to the calculated wavefront shape of the condensed light.
Based on the result of taking the separated order Z20 into account, the control amount in the first
The first
In addition, since the content of each process can be the same as that of what was mentioned above, detailed description is abbreviate | omitted.
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was illustrated, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.
1 レーザ照射装置、2 レーザ照射部、3 焦点制御部、4 波面制御部、5 追尾制御部、21 レーザ光源、31 距離測定部、32 第1の可変形鏡、33 第1の制御部、41 参照レーザ照射部、42 波面センサ、43 第2の可変形鏡、44 第2の制御部、100 移動体、L1 レーザ光、L2 レーザ光、L3 参照レーザ光
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記移動体と前記レーザ照射装置との間の距離の変化に基づいた焦点位置の補正を行う第1の可変形鏡と、
大気の揺らぎに基づいた補正を行う第2の可変形鏡と、
前記第1の可変形鏡と、前記第2の可変形鏡と、を介して、前記移動体に前記レーザ光を照射するレーザ照射部と、
を備えたレーザ照射装置。 A laser irradiation apparatus for irradiating a moving body with laser light,
A first deformable mirror that corrects a focal position based on a change in the distance between the moving body and the laser irradiation device;
A second deformable mirror that performs correction based on atmospheric fluctuations;
A laser irradiation unit configured to irradiate the movable body with the laser light via the first deformable mirror and the second deformable mirror;
A laser irradiation apparatus comprising:
前記第2の可変形鏡は、フェースシート型可変形鏡である請求項1記載のレーザ照射装置。 The first deformable mirror is a bimorph deformable mirror;
The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the second deformable mirror is a face sheet type deformable mirror.
前記参照レーザ光の反射光における波面歪みを測定する波面センサと、
前記波面歪みに基づいて、前記第2の可変形鏡を制御する制御部と、
をさらに備え、
前記波面センサは、応答速度が1kHz以上のシャックハルトマン型波面センサである請求項1〜3のいずれか1つに記載のレーザ照射装置。 A reference laser irradiation unit for irradiating the movable body with a reference laser beam;
A wavefront sensor for measuring wavefront distortion in reflected light of the reference laser beam;
A control unit for controlling the second deformable mirror based on the wavefront distortion;
Further comprising
The laser irradiation apparatus according to claim 1, wherein the wavefront sensor is a Shack-Hartmann wavefront sensor having a response speed of 1 kHz or more.
第1の可変形鏡を用いて、前記移動体と前記レーザ照射装置との間の距離の変化に基づいた焦点位置の補正を行う工程と、
第2の可変形鏡を用いて、大気の揺らぎに基づいた補正を行う工程と、
前記焦点位置の補正を行った前記第1の可変形鏡と、前記大気の揺らぎに基づいた補正を行った前記第2の可変形鏡と、を介して、前記移動体に前記レーザ光を照射する工程と、
を備えたレーザ照射方法。 A laser irradiation method for irradiating a moving body with laser light,
Using the first deformable mirror, correcting the focal position based on a change in the distance between the moving body and the laser irradiation device;
Using the second deformable mirror to perform correction based on atmospheric fluctuations;
Irradiating the laser beam to the moving body via the first deformable mirror that has corrected the focal position and the second deformable mirror that has been corrected based on fluctuations in the atmosphere. And a process of
A laser irradiation method comprising:
前記移動体に参照レーザ光を照射し、
前記参照レーザ光の反射光における波面歪みを測定し、
前記測定された波面歪みをZernike多項式に近似させ、次数Z20と、次数Z21以降と、に分離し、
前記次数Z21以降の波面歪みに基づいて、前記第2の可変形鏡における制御量を演算し、
前記演算された制御量に基づいて、前記第2の可変形鏡を制御する請求項5記載のレーザ照射方法。 In the step of performing correction based on the atmospheric fluctuation,
Irradiating the moving body with a reference laser beam,
Measure wavefront distortion in the reflected light of the reference laser light,
Approximating the measured wavefront distortion to a Zernike polynomial and separating it into an order Z20 and an order after Z21;
Based on the wavefront distortion after the order Z21, the control amount in the second deformable mirror is calculated,
The laser irradiation method according to claim 5, wherein the second deformable mirror is controlled based on the calculated control amount.
前記移動体と前記レーザ照射装置との間の距離を測定し、
前記測定された距離に基づいて、集光の波面形状を演算し、
前記演算された集光の波面形状に、前記分離された次数Z20を加味し、
前記分離された次数Z20を加味した結果に基づいて、前記第1の可変形鏡における制御量を演算し、
前記演算された制御量に基づいて、前記第1の可変形鏡を制御する請求項6記載のレーザ照射方法。 In the step of correcting the focal position,
Measure the distance between the moving body and the laser irradiation device,
Based on the measured distance, calculate the wavefront shape of the light collection,
In consideration of the separated order Z20 to the calculated wavefront shape of the condensed light,
Based on the result of taking into account the separated order Z20, a control amount in the first deformable mirror is calculated,
The laser irradiation method according to claim 6, wherein the first deformable mirror is controlled based on the calculated control amount.
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