(57)【要約】【課題】簡易な構成を有する安価なレーザ発振器を提供する。【解決手段】本発明によれば、レーザ発振器は、少なくとも２つの鏡と、これら２つの鏡を光軸に対して傾斜可能に保持する鏡保持部と、を備えている。鏡保持部は、鏡を傾斜させる２つの傾斜調整部と、鏡を傾斜させる際に支点として作用する支点部と、２つの傾斜調整部によって鏡が傾斜する傾斜量を測定する１つの傾斜測定部と、をさらに備えている。傾斜測定部は、支点部と傾斜調整部とを結ぶ直線上以外の領域に配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの鏡と、
前記少なくとも２つの鏡を光軸に対して傾斜可能に保持する鏡保持部と、を備えるレーザ発振器であって、
前記鏡保持部は、前記鏡を傾斜させる２つの傾斜調整部と、前記鏡を傾斜させる際の支点として作用する支点部と、前記２つの傾斜調整部によって前記鏡が傾斜する傾斜量を測定する１つの傾斜測定部と、をさらに備えており、
前記傾斜測定部は、前記支点部と前記傾斜調整部とを結ぶ直線上以外の領域に配置される、レーザ発振器。
【請求項２】
前記傾斜測定部は、前記鏡保持部に対して着脱可能に形成される、請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
前記傾斜測定部は、変位計と、該変位計の測定値を視覚的に表示する表示部と、前記変位計の測定値を外部に出力する出力部と、をさらに備える、請求項１又は２に記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部鏡の傾斜量を測定する傾斜測定部を備えるレーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振器は、ワークの切断、溶接等に使用される。レーザ発振器の出力は、共振器に備えられた内部鏡が汚れたり、又は劣化したりするのに従って低下する。そのため、内部鏡を共振器から定期的に取外して洗浄又は交換する必要がある。そして、内部鏡を共振器に再び組付けた後に、内部鏡の傾斜量を調整することによって共振器の光軸を調整する必要がある。
【０００３】
従来のレーザ発振器における共振器の光軸は以下に述べるようにして調整される。まず、共振器の複数の内部鏡のうち２つの鏡を選択する。なお、これら内部鏡は、内部鏡を互いに直交する２つの方向に傾斜させられる２つの調整部を備えたステージに取付けられている。
【０００４】
選択された２つの鏡のうちの第１の鏡を直交する２つの方向の一方の方向において或る量だけ傾斜させる。そして、他方の第２の鏡を同一方向に傾斜させて、レーザ出力値が最大となるように第２の鏡の傾斜量を調整する。そのときの第１の鏡の傾斜量とレーザ出力の最大値とをそれぞれ記録する。第１の鏡の傾斜量を変更しながら上記処理を複数回繰り返せば、第１の鏡の傾斜量とレーザ出力値との関係が得られる。
【０００５】
図７は、選択された２つの鏡のうちの第１の鏡の傾斜量Ｘとレーザ出力値Ｙとの関係Ｒを示す図である。図７に示されるように、レーザ出力値Ｘは、傾斜量Ｘ０においてピーク値Ｙ０を有している。そして、このピーク値Ｙ０よりも所定の割合Δだけ小さい出力値Ｙ１において横軸に対して平行な直線Ｌをひく。所定の割合Δは、例えばピーク値Ｙ０の１０％〜３０％の範囲に設定される。この直線Ｌと、関係Ｒのグラフとの交点に対応する傾斜量をそれぞれＸ１，Ｘ２とする。そして、傾斜量Ｘ１，Ｘ２の中点に対応する傾斜量ＸＭだけ第１の鏡を傾斜させる。続いて、レーザの出力値が最大となるように第２の鏡の傾斜量を調整する。このようにすれば、調整される第１の鏡と第２の鏡との間でレーザ光が通過する見通し面積を最大化できる。
【０００６】
そして、同様の操作を直交する２つの方向のうちの他方の方向においても行う。２つよりも多い数の内部鏡が使用される場合は、他の内部鏡についても調整可能な組合せを選択して順次同様の操作を行う。このようにして、見通し面積が大きく干渉が少ない出力損失の少ないレーザ光が得られる。
【０００７】
このような内部鏡の傾斜量を調整するのにマイクロメータが使用されることがある。この場合、マイクロメータを用いて鏡を保持するステージの高さが調整される。マイクロメータは、鏡を傾斜させる調整部としての作用と、傾斜量を測定する傾斜測定部としての作用とを兼ねている。
【０００８】
また、調整ねじ及び変位センサを組合せて鏡の傾斜量を調整する技術も知られている（特許文献１）。特許文献１には、円筒形容器と、該容器に取付けられるリング部材に傾斜角度調整可能に取付けられる鏡と、鏡を保持する鏡保持部材と、鏡保持部をリング部材に対して変位させる調整ねじと、を備えるレーザ発振器において、鏡保持部の移動量を測定するセンサを備えたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実公昭６３−３８３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
鏡の傾斜量を調整する従来の調整方法では、鏡を傾斜させる１つの調整部に対して１つの傾斜測定部が設けられている。そのため、鏡を直交する２つの方向に傾斜させるためには、２つの調整部及び２つの傾斜測定部が必要であり、その結果として共振器の構成が複雑になってコストが増大する傾向にある。
【００１１】
したがって、簡易な構成を有する安価なレーザ発振器が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願に係る１番目の発明によれば、少なくとも２つの鏡と、前記少なくとも２つの鏡を光軸に対して傾斜可能に保持する鏡保持部と、を備えるレーザ発振器であって、前記鏡保持部は、前記鏡を傾斜させる２つの傾斜調整部と、前記鏡を傾斜させる際の支点として作用する支点部と、前記２つの傾斜調整部によって前記鏡が傾斜する傾斜量を測定する１つの傾斜測定部と、をさらに備えており、前記傾斜測定部は、前記支点部と前記傾斜調整部とを結ぶ直線上以外の領域に配置される、レーザ発振器が提供される。
本願に係る２番目の発明によれば、１番目の発明のレーザ発振器において、前記傾斜測定部は、前記鏡保持部に対して着脱可能に形成される。
本願に係る３番目の発明によれば、１番目又は２番目の発明のレーザ発振器において、前記傾斜測定部は、変位計と、該変位計の測定値を視覚的に表示する表示部と、前記変位計の測定値を外部に出力する出力部と、をさらに備える。
【発明の効果】
【００１３】
本願に係る発明によれば、１つの傾斜測定部を使用して、２つの傾斜調整部による鏡の傾斜量を測定できる。したがって、レーザ発振器の構成が簡易になるとともに、コストを削減できる。また、２つの傾斜調整部と支点部とを結ぶ直線が互いに直交しているか否かにかかわらず、鏡の傾斜量を測定できるので、傾斜調整部の配置の自由度が増大する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ発振器の共振器の構成を示す図である。
【図２】鏡保持部を示す断面図である。
【図３】鏡保持部の支点部、傾斜調整部及び傾斜測定部の位置関係を示す図である。
【図４Ａ】鏡保持部の傾斜測定部の作用について説明するための図である。
【図４Ｂ】鏡保持部の傾斜測定部の作用について説明するための図である。
【図５】変形例に係るレーザ発振器における鏡保持部の支点部、傾斜調整部及び傾斜測定部の位置関係を示す図である。
【図６Ａ】図５に示される鏡保持部の傾斜測定部の作用について説明するための図である。
【図６Ｂ】図５に示される鏡保持部の傾斜測定部の作用について説明するための図である。
【図７】第１の鏡の傾斜量とレーザ出力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の構成要素は、本発明の理解を助けるためにそれらの縮尺が実用的な形態から適宜変更されている。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ発振器の共振器１０の全体構成を示す図である。共振器１０は、部分透過鏡である出力鏡Ｍ１と、部分透過鏡であるリア鏡Ｍ２と、全反射鏡である第１の折返鏡Ｍ３と、全反射鏡である第２の折返鏡Ｍ４と、を備えている。これら鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は、傾斜調整部３０を有する鏡保持部２０によってそれぞれ保持されている。鏡保持部２０の傾斜調整部３０は、支点部３２を支点として鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４を光軸Ｏに対して傾斜させる作用を有する。図１に示される矢印は、これら鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が紙面に対して平行な方向に傾斜可能であることを示している。しかしながら、鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は、後述するように図示される方向に対して直交する方向にも傾斜可能である。
【００１７】
例示されるレーザ発振器は放電励起型の発振器であり、出力鏡Ｍ１と第１の折返鏡Ｍ３との間及びリア鏡M２と第２の折返鏡Ｍ４との間には励起媒質を収容する放電管ＤＴが並列に設けられている。これら放電管ＤＴ内の励起媒質は、放電管ＤＴの近傍に設けられる図示されない放電部によって励起されることによって外部に光を放出する。こうして放出された光は、鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４によって反射されて共振し、増幅される。そして、一定のエネルギ量を超えた光は、出力鏡Ｍ１を透過してレーザ発振器から出力される。レーザ発振器から出力されるレーザは、例えばワークを切断したり、溶接したりするのに利用される。リア鏡Ｍ２を透過する光は、レーザ出力を測定するレーザ出力測定部１２に入力される。
【００１８】
図２及び図３を参照して、鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の鏡保持部２０の構成について説明する。便宜上、出力鏡Ｍ１の鏡保持部２０を例として以下に説明されるものの、リア鏡Ｍ２、第１の折返鏡Ｍ３及び第２の折返鏡Ｍ４についても同様の構成を有する鏡保持部２０が使用され得る。
【００１９】
図２は鏡保持部２０を示す断面図である。図３は、鏡保持部２０の支点部３２、傾斜調整部３０及び傾斜測定部４０の位置関係を示す図である。図２に示されるように、鏡保持部２０は、出力鏡Ｍ１を受容する貫通穴２２が形成された概ね円盤状のステージ２４と、貫通穴２２に挿入されていて出力鏡Ｍ１を保持するホルダ２５と、互いに直交する２つの方向においてステージ２４ひいては出力鏡Ｍ１を光軸Ｏに対して傾斜させる２つの傾斜調整部３０と、出力鏡Ｍ１を傾斜させる際の支点として作用する支点部３２と、出力鏡Ｍ１の傾斜量を測定する傾斜測定部４０と、傾斜測定部４０の測定結果を視覚的に表示する表示部５０と、傾斜測定部４０の測定結果を外部に出力する出力部６０と、を備えている。
【００２０】
鏡保持部２０は共振器１０内の所定位置に設けられる支持ブロック１４に取付けられる。支持ブロック１４及び鏡保持部２０のステージ２４はそれぞれ任意の形状を有し得るので、本明細書では詳細な説明を省略する。
【００２１】
傾斜調整部３０は、第１の傾斜調整部３６と、第２の傾斜調整部３８と、をさらに備えている（図３参照）。第１の傾斜調整部３６及び第２の傾斜調整部３８は、例えば調整ねじ３４（図２参照）を有するマイクロメータである。第１の傾斜調整部３６及び第２の傾斜調整部３８は、調整ねじ３４を回転させることによって、支点部３２を支点としてステージ２４を傾斜させられるようになっている。第１の傾斜調整部３６及び第２の傾斜調整部３８は互いに独立して操作され得る。
【００２２】
図３に示されるように、支点部３２と第１の傾斜調整部３６とを結ぶ直線Ａは、支点部３２と第２の傾斜調整部３８とを結ぶ直線Ｂに対して直交するように延在している。それにより、ステージ２４ひいては出力鏡Ｍ１は、互いに直交する方向において光軸Ｏに対して傾斜させられるようになっている。
【００２３】
傾斜測定部４０は、ブラケット４２を介して取付ねじ４４によって鏡保持部２０のステージ２４に固定される。それにより、傾斜測定部４０は、鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の傾斜量の調整が終了した後に、ステージ２４から容易に取外され得るようになっている。傾斜測定部４０は、任意の公知の変位計、例えば接触式変位計を備えている。傾斜測定部４０は、出力鏡Ｍ１の傾斜量の測定値を視覚的に、例えばデジタル情報として表示する表示部５０に接続されている。表示部５０は、操作者が容易に測定値を確認するのに適切な場所に設けられる。このように、表示部５０を傾斜測定部４０とは別個に設けることによって、操作者は容易かつ安全に測定結果を確認できるようになる。また、出力鏡Ｍ１の傾斜量の測定値を制御装置等に出力する出力部６０を備えているので、測定された傾斜量を外部に出力できる。
【００２４】
傾斜測定部４０は、支点部３２と傾斜調整部３０とを結ぶ直線Ａ，Ｂ上以外の領域に配置される。図３に示される例では、傾斜測定部４０は、直線Ａに対して角度θを為す直線Ｃ上に配置される。図示されないものの、傾斜測定部４０は、０度＜θ＜９０度を満たす範囲ＡＢ１、９０度＜θ＜１８０度を満たす範囲ＡＢ２、１８０度＜θ＜２７０度を満たす範囲ＡＢ３及び２７０度＜θ＜３６０度を満たす範囲ＡＢ４のいずれかに含まれる任意の位置に配置され得る。
【００２５】
図４Ａ及び図４Ｂは鏡保持部２０の傾斜測定部４０の作用について説明するための図である。図４Ａは、直線Ｂの方向について固定した状態で、直線Ａの方向に鏡保持部２０を傾斜させる場合を表している。第１の傾斜調整部３６を操作して、鏡保持部２０を直線Ａの方向に所定量だけ傾斜させた場合、傾斜測定部４０もそれに応じて変位する。そして、傾斜測定部４０の変位量の測定値に基づいて、第１の傾斜調整部３６による鏡保持部２０の傾斜量が計算される。鏡保持部２０、ひいては鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の傾斜量は、傾斜測定部４０の測定値と、第１の傾斜調整部３６から直線Ｂに下ろした垂線の長さＰ及び傾斜測定部４０から直線Ｂに下ろした垂線の長さＰ’の比と、に基づいて計算される。
【００２６】
また、図４Ｂは、図４Ａとは逆に、直線Ａの方向について固定した状態で、直線Ｂの方向に鏡保持部２０を傾斜させる場合を表している。この場合は、第２の傾斜調整部３８を操作して、鏡保持部２０を直線Ｂの方向に傾斜させる。この場合も同様に、鏡保持部２０、すなわち鏡Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の傾斜量は、傾斜測定部４０の測定値と、第２の傾斜調整部３８から直線Ａに下ろした垂線の長さＱ及び傾斜測定部４０から直線Ａに下ろした垂線の長さＱ’の比と、に基づいて計算される。
【００２７】
図５は、変形例に係るレーザ発振器における鏡保持部２０’の支点部３２、傾斜調整部３０及び傾斜測定部４０の位置関係を示す図である。図６Ａは、図５に示される鏡保持部２０’の傾斜測定部３０の作用について説明するための図である。図６Ｂは、図５に示される鏡保持部２０’の傾斜測定部３０の作用について説明するための図である。
【００２８】
図５に示されるように、この変形例においては、支点部３２と第１の傾斜調整部３６とを結ぶ直線Ａ、及び支点部３２と第２の傾斜調整部３８’とを結ぶ直線Ｂ’は、それらの間に角度αが形成されるようにそれぞれ延在している。それにより、ステージ２４ひいては出力鏡Ｍ１は、第１の傾斜調整部３６及び第２の傾斜調整部３８’によって、直線Ａ，Ｂ’の方向にそれぞれ傾斜させられるようになっている。
【００２９】
そして、傾斜測定部４０は、支点部３２と傾斜調整部３０とを結ぶ直線Ａ，Ｂ’上以外の領域に配置される。図５に示される変形例では、傾斜測定部４０は、直線Ａに対して角度θを為す直線Ｃ上に配置される。例えば図示されるように０度＜α＜９０度が成立する場合、傾斜測定部４０は、０度＜θ＜αを満たす範囲ＡＢ１、α＜θ＜１８０度を満たす範囲ＡＢ２、１８０度＜θ＜１８０＋αを満たす範囲ＡＢ３及び１８０＋α＜θ＜３６０度を満たす範囲ＡＢ４のいずれかに含まれる任意の位置に配置され得る。
【００３０】
このように支点部３２と第１の傾斜調整部３６とを結ぶ直線Ａと、支点部３２と第２の傾斜調整部３８とを結ぶ直線Ｂ’が互いに直交していない場合においても、鏡の傾斜量は前述した例と同様に計測される。すなわち、図６Ａに示されるように、第１の傾斜調整部３６から直線Ｂ’に下ろした垂線の長さＰ１と、傾斜測定部４０から直線Ｂ’に下ろした垂線の長さＰ１’との比が計算される。そして、それら長さの比と傾斜測定部４０の測定値とに基づいて、第１の傾斜調整部３６による鏡の傾斜量が求められる。同様に、図６Ｂに示されるように、第２の傾斜調整部３８’から直線Ａに下ろした垂線の長さＱ１と、傾斜測定部４０から直線Ａに下ろした垂線の長さＱ１’との比が計算される。そして、それら長さの比と傾斜測定部４０の測定値とに基いて、第２の傾斜調整部３８’による鏡の傾斜量が求められる。
【００３１】
このように、本発明によれば、共振器の鏡を傾斜させる２つの傾斜調整部に対して、１つの傾斜測定部が設けられる。それにより、レーザ発振器の構成が簡易になり、コストを削減できる。また、傾斜測定部が鏡保持部に対して着脱可能になっているので、鏡保持部ごとに特別の傾斜測定部を使用する必要がなく、コストを削減できる。さらに、傾斜測定部による測定結果を表示する表示部を傾斜測定部とは別個に設けることによって、レーザ発振器が操作者にアクセスし難い箇所に設置される場合でも容易に測定結果を確認できる。それにより、作業効率が向上するとともに操作者の安全が確保される。
【００３２】
以上、本発明の実施形を説明したが、他の実施形態によっても本発明の意図される作用効果を奏することができることは当業者に自明である。特に、本発明の範囲を逸脱することなく前述した実施形態の構成要素を省略ないし置換することが可能であるし、公知の手段をさらに付加することが可能である。また、本明細書において明示的又は暗示的に開示される複数の実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。
【符号の説明】
【００３３】
１０    共振器
１２    レーザ出力測定部
２０    鏡保持部
２０’    鏡保持部
３０    傾斜調整部
３２    支点部
３６    第１の傾斜調整部（傾斜調整部）
３８    第２の傾斜調整部（傾斜調整部）
３８’    第２の傾斜調整部（傾斜調整部）
４０    傾斜測定部
５０    表示部
６０    出力部
ＤＴ    放電管
Ｍ１    出力鏡（鏡）
Ｍ２    リア鏡（鏡）
Ｍ３    第１の折返鏡（鏡）
Ｍ４    第２の折返鏡（鏡）
【図１】
2014150146.tif 000003
【図２】
2014150146.tif 000004
【図３】
2014150146.tif 000005
【図４Ａ】
2014150146.tif 000006
【図４Ｂ】
2014150146.tif 000007
【図５】
2014150146.tif 000008
【図６Ａ】
2014150146.tif 000009
【図６Ｂ】
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【図７】
2014150146.tif 000011