(57)【要約】【課題】  レーザー光のパワーロスがなく光軸調整が容易なレーザー光学装置を低コストで実現する。【解決手段】  レーザー加工光学系と落射照明光学系と観察光学系を備えたレーザー光学装置において、対物レンズ４に対し同一直線上に結像レンズ３とレーザー光源を配置し、結像レンズとレーザー光源の間に配した分岐光学素子７により、同軸上に配した落射照明光学系の光軸Ｂと観察光学系Ｃの光軸を結像レンズ側に屈曲させてレーザー加工光学系の光軸と同軸に配する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー加工光学系と落射照明光学系と観察光学系を備えたレーザー光学装置において、対物レンズに対し同一直線上に結像レンズとレーザー光源を配置し、結像レンズとレーザー光源の間に配した分岐光学素子により、同軸上に配した落射照明光学系の光軸と観察光学系の光軸を結像レンズ側に屈曲させてレーザー加工光学系の光軸と同軸に配したことを特徴とするレーザー光学装置。
【請求項２】
落射照明光学系の光軸と観察光学系の光軸を同軸上に配して収容すると共に、これらの光軸を結像レンズ側に屈曲させるための分岐光学素子を収容した光学ユニットを、結像レンズおよび対物レンズを有する主鏡筒とレーザー光源の間に介在させた請求項１記載のレーザー光学装置。
【請求項３】
直交して配した落射照明光学系の光軸と観察光学系の光軸のいずれかを分岐光学素子により他方の光学系側に屈曲させてこの光学系と同軸に配した請求項１または２記載のレーザー光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はレーザー光による加工や補修のための装置に組み込まれる、レーザー光源と光学系からなるレーザー光学装置に関する
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置においては、図６に示すように、レーザー光源側３０からのレーザー光を集光させる結像レンズ３３および対物レンズ３５からなるレーザー加工光学系と、加工位置と加工状況の確認を行うために、照明光源側３１からの照明光を集光させる落射照明光学系と撮像素子側３２からの観察を行うための観察光学系を有した。
【０００３】
この場合、対物レンズに対し同一直線上に配されるレーザー加工光学系の光軸Ａに対し、落射照明光学系の光軸Ｂおよび観察光学系の光軸Ｃを直交して配し、ハーフミラーなどの分岐光学素子Ｍ１、Ｍ２によりそれぞれの光軸を対物レンズ３５側に屈曲させて、レーザー加工光学系の光軸と同軸に配した装置が公知であった（特許文献１）。 
【０００４】
また、対物レンズに対し同一直線上に配される観察光学系の鏡筒に対し、照明光学系の光軸およびレーザー加工光学系の光軸を直交して配し、ハーフミラーなどの分岐光学素子によりそれぞれの光軸を対物レンズ側に屈曲させて、観察光学系の光軸と同軸に配した装置も公知であった（特許文献２）。 
【特許文献１】特開２００３−３２２８００号公報
【特許文献２】特開２００１−７９６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前者の従来技術の装置においては、レーザー加工光学系の対物レンズ、 結像レンズの光軸に対して落射照明光学系、 観察光学系の光軸を各々レーザー光が中心を通るように且つ観察の中心と照明の中心が合うように調整しなければならない手間がかかる問題があった。 また、レーザー加工光学系中に複数の分岐光学素子を配置するため、レーザーの透過光の低下を招きパワーロスとなり、結果的によりパワーのある高価なレーザー光源が必要となる問題があった。また複数の分岐光学素子により光軸調整の難しさを伴い、レーザー加工位置と観察位置にずれが発生しやすくなり加工不良の原因ともなっていた。 
【０００６】
この場合、図５に示すように、対物レンズ２５に対し同一直線上に配されるレーザー加工光学系の光軸Ａに対し、落射照明光学系の光軸Ｂを直交して配すると共に、観察光学系の光軸Ｃをこの落射照明光学系の光軸に直交して配し、分岐光学素子Ｍ２により観察光学系の光軸を落射照明光学系の光軸側に屈曲させてこの光学系と同軸に配し、さらに結像レンズ２２と対物レンズ２５の間に配した分岐光学素子Ｍにより同軸に配したこれらの光軸を対物レンズ側に屈曲させて、レーザー加工光学系の光軸と同軸に配せば、レーザー加工光学系中に介在される分岐光学素子は１つで済む。しかしながら、この場合においては照明光学系および観察光学系のそれぞれに結像レンズ２４および２３を要することになり、コストが嵩み、調整も複雑となる問題を生じた。
【０００７】
一方、後者の従来技術においては、対物レンズに対し同一直線上に配される観察光学系の光軸に対し直交して配されるレーザー加工光学系の光軸を、同じく直交して配される照明光学系の光軸より対物レンズ側に配することによりレーザー光は分岐光学素子を透過しないで済む。しかしながら、この場合はレーザー光源として特許文献２に記載のようなファイバーレーザーでなく、リペア装置で一般的な固体レーザーを使用する場合、対物レンズに対し同一直線上にレーザー光学系を配置できず、直交位置に配置されるために、レーザー光源の重量により設置手段が限られ、調整などが困難である問題を生じた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は前記の問題を解消したレーザー光学装置を提供することを目的として創作されたものであり、レーザー加工光学系と落射照明光学系と観察光学系を備えたレーザー光学装置において、対物レンズに対し同一直線上に結像レンズとレーザー光源を配置し、結像レンズとレーザー光源の間に配した分岐光学素子により、同軸上に配した落射照明光学系の光軸と観察光学系の光軸を結像レンズ側に屈曲させてレーザー加工光学系の光軸と同軸に配したことを特徴とする。
【０００９】
また、ここでは、前記第１発明において、落射照明光学系の光軸と観察光学系の光軸を同軸上に配して収容すると共に、これらの光軸を結像レンズ側に屈曲させるための分岐光学素子を収容した光学ユニットを、結像レンズおよび対物レンズを有する主鏡筒とレーザー光源の間に介在させたレーザー光学装置も第２発明として開示する。
【００１０】
また、ここでは前記第１発明または第２発明において、直交して配した落射照明光学系の光軸と観察光学系の光軸のいずれかを分岐光学素子により他方の光学系側に屈曲させてこの光学系と同軸に配したレーザー光学装置も第３発明として開示する。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、レーザー加工光学系に使用する分岐光学素子を１つとし、残りの分岐光学素子をレーザー加工光学系外の落射照明光学系の光軸と観察光学系の光軸を配した光学ユニット（第３発明）に配置することによりレーザーのパワーロスと光軸ズレを従来の半分以下に低減できる。この場合、対物レンズに対し同一直線上に結像レンズとレーザー光源が配置されるので、重量のある固体レーザーを用いた場合でも設置や調整が容易となる。また、結像レンズとレーザー光源の間に配した分岐光学素子により、落射照明光学系の光軸と観察光学系の光軸を結像レンズ側に屈曲させるので、結像レンズを共用でき、それぞれの光学系に配する場合に比べてコストを半分以下に抑えることができ、調整も容易となる。
【００１２】
一方、第２発明のように観察光学系と照明光学系を１つの光学ユニット構成とすれば、ユニット単独で照明、 観察の光軸を合わせることが可能となり、この調整された光学ユニットを結像レンズおよび対物レンズを有する主鏡筒とレーザー光源の間に介在させれば、１つの分岐光学素子の調整のみで全ての光軸を容易に調整することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明のレーザー光学装置の具体的実施例を添付図面に基づいて説明する。図１〜図３はこの発明の第１実施例を示す図である。図中符号２は主鏡筒を指し、この主鏡筒は結像レンズ３を内蔵すると共に、対物つなぎ５Ａを介して対物レンズ４が接続される。図中符号５はレーザー光源（図示せず。）が接続される接続筒であり、主鏡筒２に対し光軸Ａが同一直線上に配されることによりレーザー加工光学系が構成される。前記の接続筒５と主鏡筒２の間には、落射照明光学系と観察光学系を有する光学ユニット１が介在される。
【００１４】
図２は前記の光学ユニットの一部切り欠き平面図（観察光軸、落射照明光軸で切断している。) 、図３は同上一部切り欠き側面図である。この光学ユニット１には落射照明光学系の光軸Ｂと観察光学系の光軸Ｃを同軸上に配して収容すると共に、これらの光軸ＢＣを結像レンズ側に屈曲させるための分岐光学素子７が収容される。図中符号９は照明光源（図示せず。）に接続される光ファイバー、１０は撮像素子（図示せず）などに接続するための接続筒である。この実施例においては、撮像素子への接続筒１０から分岐光学素子７へ至る観察光学系の光軸Ｃを同一直線上に配すると共に、この光軸Ｃに対して直交して配した落射照明光学系の光軸Ｂを分岐光学素子８によりこの光軸Ｃ側に屈曲して同軸に配しているが、この逆の構成であってもよいことは勿論である。
【００１５】
なお、以上の実施例においてここでは分岐光学素子としてハーフミラーを採用しているが、これに限らず例えばプリズムなどでもよいことは勿論である。
【００１６】
以上の構成よりなるこの発明のレーザー光学装置においては、レーザー光源への接続筒から対物レンズ４に至るレーザー加工光学系はその光軸Ａが同一直線上に配される。一方、落射照明光学系の光軸Ｂと観察光学系の光軸Ｃは分岐光学素子８により同軸に配され、これらの光軸ＢＣは分岐光学素子７により光軸が屈曲されて、前記レーザー加工光学系の光軸Ａと同軸に配される。そして、前記の分岐光学素子７はレーザー加工光学系の結像レンズ３より後方の位置に配されることにより各光学系の光軸ＡＢＣは同一の結像レンズ３を通過することによりこれを共用する。
【００１７】
図４はこの発明の第２実施例を示す図である。この実施例においては対物レンズ４を主鏡筒２に対して回転するレボルバ６を介して取り付けるものであり、その余の構成は前記の第１実施例の場合と同様であるのでその詳細な説明は省略する。なお、図中符号５Ｂはレボルバつなぎである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明のレーザー光学装置の一部切り欠き側面図。
【図２】同上、光学ユニット部分の一部切り欠き平面図。
【図３】同上、光学ユニット部分の一部切り欠き側面図。
【図４】この発明のレーザー光学装置の第２実施例の一部切り欠き側面図。
【図５】従来技術のレーザー光学装置の一部切り欠き側面図。
【図６】従来技術のレーザー光学装置の一部切り欠き側面図。
【符号の説明】
【００１９】
Ａ        レーザー加工光学系の光軸  
Ｂ        落射照明光学系の光軸  
Ｃ        観察光学系の光軸  
１        光学ユニット
２        主鏡筒
３        結像レンズ
４        対物レンズ
７        分岐光学素子
８        分岐光学素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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