(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子の片面を熱伝導性繊維からなるブラシによって支承して、該光学素子を光学素子支持部材に固定することを特徴とする光学素子固定方法。
【請求項２】
光学素子支持部材に有底の光学素子装着穴を設け、該装着穴の底部に光学素子の片面を支承する熱伝導性繊維からなるブラシを設けると共に、前記光学素子の表面外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ上に押圧固定することを特徴とする光学素子固定方法。
【請求項３】
光学素子の片面を支承する熱伝導性繊維からなるブラシをブラシ保持体に設け、該ブラシ保持体を光学素子支持部材に設けた貫通穴に着脱可能に設けると共に、前記光学素子の表面外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ保持体のブラシ上に押圧固定することを特徴とする光学素子固定方法。
【請求項４】
光学素子支持部材に段部を備えた光学素子装着穴を貫通させて設け、該光学素子装着穴の段部に前記光学素子の表面外周部を当接させて装着し、熱伝導性繊維からなるブラシを植設したブラシ保持体を前記光学素子装着穴に着脱可能に設け、前記ブラシ保持体のブラシで前記光学素子の片面を押圧支持することを特徴とする光学素子固定方法。
【請求項５】
前記光学素子が全反射鏡であることを特徴とする請求項１〜請求項４に記載の光学素子固定方法。
【請求項６】
光学素子の一側表面の外周部を支承する熱伝導性繊維からなるブラシを光学素子支持部材に設けた貫通段付き穴の段部に植設すると共に、前記光学素子の他側表面の外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ上に押圧固定することを特徴とする光学素子固定方法。
【請求項７】
光学素子の一側表面の外周部と側部とを支承する熱伝導性繊維からなるブラシを光学素子支持部材に設けた貫通段付き穴の段部に植設すると共に、前記光学素子の他側表面の外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ上に押圧固定することを特徴とする光学素子固定方法。
【請求項８】
貫通段付き穴を備えた光学素子ホルダーの段部に熱伝導性繊維からなる環状のブラシを設け、該環状のブラシ上に光学素子を装填し、該光学素子を装填した光学素子ホルダーを光学素子支持部材の光通過窓部に着脱自在に当接させて設け、前記環状のブラシで前記光学素子を光学素子ホルダーに押圧支持することを特徴とする光学素子固定方法。
【請求項９】
前記光学素子がレンズもしくは部分透過鏡であることを特徴とする請求項６〜請求項８に記載の光学素子固定方法。
【請求項１０】
前記熱伝導性繊維が金属繊維であることを特徴とする請求項１〜請求項９に記載の光学素子固定方法。
【請求項１１】
前記熱伝導性繊維が炭素繊維であることを特徴とする請求項１〜請求項９に記載の光学素子固定方法。
【請求項１２】
前記金属繊維が鉄もしくはアルミニウムもしくは銅またはこれらの合金からなることを特徴とする請求項１０に記載の光学素子固定方法。
【請求項１３】
前記炭素繊維がＰＡＮ系炭素繊維またはピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項１１に記載の光学素子固定方法。
【請求項１４】
前記光学素子支持部材に該光学素子支持部材を冷却する冷却液循環流路を設けたことを特徴とする請求項２〜請求項４または請求項６〜請求項８に記載の光学素子固定方法。
【請求項１５】
前記ブラシ保持体を冷却する冷却液循環流路を設けたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光学素子固定方法。
【請求項１６】
光学素子の片面を熱伝導性繊維からなるブラシによって支承して、該光学素子を光学素子支持部材に固定することを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項１７】
光学素子支持部材に有底の光学素子装着穴を設け、該装着穴の底部に光学素子の片面を支承する熱伝導性繊維からなるブラシを設けると共に、前記光学素子の表面外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ上に押圧固定することを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項１８】
光学素子の片面を支承する熱伝導性繊維からなるブラシをブラシ保持体に設け、該ブラシ保持体を光学素子支持部材に設けた貫通穴に着脱可能に設けると共に、前記光学素子の表面外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ保持体のブラシ上に押圧固定することを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項１９】
光学素子支持部材に段部を備えた光学素子装着穴を貫通させて設け、該光学素子装着穴の段部に前記光学素子の表面外周部を当接させて装着し、熱伝導性繊維からなるブラシを植設したブラシ保持体を前記光学素子装着穴に着脱可能に設け、前記ブラシ保持体のブラシで前記光学素子の片面を押圧支持することを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項２０】
前記光学素子が全反射鏡であることを特徴とする請求項１７、請求項１８または請求項１９に記載の光学素子固定装置。
【請求項２１】
光学素子の一側表面の外周部を支承する熱伝導性繊維からなるブラシを光学素子支持部材に設けた貫通段付き穴の段部に植設すると共に、前記光学素子の他側表面の外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ上に押圧固定することを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項２２】
光学素子の一側表面の外周部と側部とを支承する熱伝導性繊維からなるブラシを光学素子支持部材に設けた貫通段付き穴の段部に植設すると共に、前記光学素子の他側表面の外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ上に押圧固定することを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項２３】
貫通段付き穴を備えた光学素子ホルダーの段部に熱伝導性繊維からなる環状のブラシを設け、該環状のブラシ上に光学素子を装填し、該光学素子を装填した光学素子ホルダーを光学素子支持部材の光通過窓部に着脱自在に当接させて設け、前記環状のブラシで前記光学素子を光学素子ホルダーに押圧支持することを特徴とする光学素子固定装置。
【請求項２４】
前記光学素子がレンズもしくは部分透過鏡であることを特徴とする請求項２１〜請求項２３に記載の光学素子固定装置。
【請求項２５】
前記熱伝導性繊維が金属繊維であることを特徴とする請求項１７〜請求項２４に記載の光学素子固定装置。
【請求項２６】
前記熱伝導性繊維が炭素繊維であることを特徴とする請求項１７〜請求項２４に記載の光学素子固定装置。
【請求項２７】
前記金属繊維が鉄もしくはアルミニウムもしくは銅またはこれらの合金からなることを特徴とする請求項２５に記載の光学素子固定装置。
【請求項２８】
前記炭素繊維がＰＡＮ系炭素繊維またはピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項２６に記載の光学素子固定装置。
【請求項２９】
前記光学素子支持部材に該光学素子支持部材を冷却する冷却液循環流路を設けたことを特徴とする請求項１７〜請求項１９または請求項２１〜請求項２３に記載の光学素子固定装置。
【請求項３０】
前記ブラシ保持体を冷却する冷却液循環流路を設けたことを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の光学素子固定装置。
【請求項３１】
光共振器に反射鏡と部分透過鏡とを用いたたレーザー発振器において、前記反射鏡または部分透過鏡の片面が熱伝導性繊維からなるブラシによって支承されていることを特徴とするレーザー発振器。
【請求項３２】
前記熱伝導性繊維が金属繊維であることを特徴とする請求項３１に記載のレーザー発振器。
【請求項３３】
前記熱伝導性繊維が炭素繊維であることを特徴とする請求項３１に記載のレーザー発振器。
【請求項３４】
レーザー光を被加工材の加工部に導く光学系に反射鏡と集光レンズとを用いたレーザー加工装置において、前記反射鏡または集光レンズの片面が熱伝導性繊維からなるブラシによって支承されていることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項３５】
前記熱伝導性繊維が金属繊維であることを特徴とする請求項３４に記載のレーザー加工装置。
【請求項３６】
前記熱伝導性繊維が炭素繊維であることを特徴とする請求項３４に記載のレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学素子の固定方法および同方法を用いた光学素子の固定装置並びに同固定装置を用いたレーザー発振器およびレーザー加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー発振器のリアミラーまたは出力鏡、或いはレーザー加工装置のベンドミラーなどに使用する反射鏡、部分透過鏡または集光レンズなどの謂ゆる光学素子はエネルギー密度の大きいレーザー光を対象としているので、これらの光学素子は何らかの手段により冷却がなされている。
【０００３】
例えば、反射鏡の一般的な固定方法は、図８に示す様に光学素子支持部材６１の光学素子取付け穴６２の底面に合成ゴムなどの弾性材料からなるＯリング６３を挿入し、その上に反射鏡６４を挿入し、この反射鏡６４の上面を押え環６５で押さえて固定するのが一般的な方法である。なお、前記光学素子支持部材６１には反射鏡６４を冷却するために冷却液を循環させる冷却液流路が設けてあり、光学素子支持部材６１を介して間接的に反射鏡６４を冷却する様になっている。
【０００４】
上述の合成ゴムなどの弾性材料からなるＯリング６３の代わりに、熱伝導性の良い銅またはアルミニウムなどからなる金属性のコイルスプリング、または「すり割リング」などを使用することも可能である。
【０００５】
図９は前記反射鏡６４の別の固定方法を示したものである。なお図９において前記図８と同一の部品には同一の符号を付してある。
【０００６】
さて図９に示す如く、光学素子支持部材６１の取付け穴６２に反射鏡６４を挿入し、この反射鏡の表面側を前記押え環６５で固定すると共に、反射鏡６４の片面には冷却板６７の凸部６８が接触する様に設けてある。また冷却板６７のフランジ部６９は、光学素子支持部材６１の裏面側に設けた複数のスタッドボルト７０にガイドされると共に、光学素子支持部材６１とスタッドボルト７０との間に設けた圧縮スプリング７１により、冷却板６７の凸部６８が反射鏡６４の裏面を押圧するように設けてある。なおこの冷却板６７にも冷却液を循環させる冷却液流路７２が設けてある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記図８に示したレーザー用光学素子の固定方法においては、合成ゴムなどの弾性材料からなるＯリングは熱伝導率が小さいので、光学素子の裏面側からの冷却効率が悪くなるという問題がある。その他に、合成ゴムの弾性の経時変化または永久変形により、光学素子の取付け状態が変化するという問題もある。また、光学素子支持部材の底への張付きによる光学素子の交換時における作業能率の低下などの問題もある。
【０００８】
上述のＯリングに代えて、熱伝導性の良い銅またはアルミニウムなどからなる金属性のコイルスプリング、または「すり割リング」などを使用した場合には、熱伝導性の面での前記問題点はかなり解決されるがスプリングの製造が難しくコストが高くなるという問題がある。
【０００９】
前記図９に示した固定方法においては、冷却効果の面における問題はかなり解決されてはいるが、部品点数が多く機構が大きくなるので取付け空間の小さい所には使用できないという問題がある。さらに部品点数が多くなった分コストが高いという問題がある。また、冷却板を反射鏡に押圧するスプリングの力が弱いと冷却液の流路からの反力の影響を受け、反射鏡の取付け位置に影響が出るなどの問題もある。さらに、この方式の固定方法は、反射鏡の固定支持には使用できるが透過鏡の固定支持には使用できない。
【００１０】
本発明は上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、レーザー用光学素子を光学素子支持部材への固定する押圧力が均一かつ装着が容易であり、また光学素子を効率的に冷却することが可能な光学素子支持部材を用いたレーザー用光学素子の固定方法の提供および同方法を用いたレーザー用光学素子の固定装置並びに同固定装置を用いたレーザー発振器およびレーザー加工装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光学素子固定方法は、光学素子の片面を熱伝導性繊維からなるブラシによって支承して、該光学素子を光学素子支持部材に固定することを要旨とするものである。
【００１２】
請求項２に記載の光学素子固定方法は、光学素子支持部材に有底の光学素子装着穴を設け、該装着穴の底部に光学素子の片面を支承する熱伝導性繊維からなるブラシを設けると共に、前記光学素子の表面外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ上に押圧固定することを要旨とするものである。
【００１３】
したがって、請求項１または請求項２の光学素子固定方法によれば、光学素子支持部材に支持された光学素子の熱を熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に迅速に放熱させることができる。また、光学素子の片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。また放熱の経路長が短縮されるので光学素子の熱を効率的に放熱させることができる。
【００１４】
請求項３に記載の光学素子固定方法は、光学素子の片面を支承する熱伝導性繊維からなるブラシをブラシ保持体に設け、該ブラシ保持体を光学素子支持部材に設けた貫通穴に着脱可能に設けると共に、前記光学素子の表面外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ保持体のブラシ上に押圧固定することを要旨とするものである。
【００１５】
請求項４に記載の光学素子固定方法は、光学素子支持部材に段部を備えた光学素子装着穴を貫通させて設け、該光学素子装着穴の段部に前記光学素子の表面外周部を当接させて装着し、熱伝導性繊維からなるブラシを植設したブラシ保持体を前記光学素子装着穴に着脱可能に設け、前記ブラシ保持体のブラシで前記光学素子の片面を押圧支持することを要旨とするものである。
【００１６】
したがって、請求項３または請求項４に記載の光学素子固定方法によれば、請求項１、請求項２の光学素子固定方法における作用効果と同じ作用効果が得られる上に、光学素子支持部材にブラシ保持体を容易に着脱することが可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の光学素子固定方法は、請求項１〜請求項４に記載の光学素子固定方法において、前記光学素子が全反射鏡であることを要旨とするものである。
【００１８】
したがって、請求項５に記載の光学素子固定方法によれば、光学素子支持部材に支持された凹面鏡、凸面鏡または平面鏡などの光学素子の熱を熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に迅速に放熱させることができると共に、光学素子の片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。
【００１９】
請求項６に記載の光学素子固定方法は、光学素子の一側表面の外周部を支承する熱伝導性繊維からなるブラシを光学素子支持部材に設けた貫通段付き穴の段部に植設すると共に、前記光学素子の他側表面の外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ上に押圧固定することを要旨とするものである。
【００２０】
請求項７に記載の光学素子固定方法は、光学素子の一側表面の外周部と側部とを支承する熱伝導性繊維からなるブラシを光学素子支持部材に設けた貫通段付き穴の段部に植設すると共に、前記光学素子の他側表面の外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ上に押圧固定することを要旨とするものである。
【００２１】
請求項８に記載の光学素子固定方法は、貫通段付き穴を備えた光学素子ホルダーの段部に熱伝導性繊維からなる環状のブラシを設け、該環状のブラシ上に光学素子を装填し、該光学素子を装填した光学素子ホルダーを光学素子支持部材の光通過窓部に着脱自在に当接させて設け、前記環状のブラシで前記光学素子を光学素子ホルダーに押圧支持することを要旨とするものである。
【００２２】
請求項９に記載の光学素子固定方法は、請求項６〜請求項８に記載の光学素子固定方法において、前記光学素子がレンズもしくは部分透過鏡であることを要旨とするものである。
【００２３】
したがって、請求項６〜請求項９の光学素子固定方法によれば、光学素子支持部材に支持された部分透過鏡、レンズまたはオプチカルフラットなどの光学素子の熱を熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に迅速に放熱させることができる。また、光学素子の片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。また放熱の経路長が短縮されるので光学素子の熱を効率的に放熱させることができる。
【００２４】
請求項１０に記載の光学素子固定方法は、請求項１〜請求項９に記載の光学素子固定方法において、前記熱伝導性繊維が金属繊維であることを要旨とするものである。
【００２５】
請求項１１に記載の光学素子固定方法は、請求項１〜請求項９に記載の光学素子固定方法において、前記熱伝導性繊維が炭素繊維であることを要旨とするものである。
【００２６】
請求項１２に記載の光学素子固定方法は、請求項１０に記載の光学素子固定方法において、前記金属繊維が鉄もしくはアルミニウムもしくは銅またはこれらの合金からなることを要旨とするものである。
【００２７】
請求項１３に記載の光学素子固定方法は、請求項１１に記載の光学素子固定方法において、前記炭素繊維がＰＡＮ系炭素繊維またはピッチ系炭素繊維であることを要旨とするものである。
【００２８】
したがって、請求項１０〜請求項１３に記載の光学素子固定方法によれば、光学素子の放熱を効率的に行うことができる。
【００２９】
請求項１４に記載の光学素子固定方法は、請求項２〜請求項４または請求項６〜請求項８に記載の光学素子固定方法において、前記光学素子支持部材に該光学素子支持部材を冷却する冷却液循環流路を設けたことを要旨とするものである。
【００３０】
請求項１５に記載の光学素子固定方法は、請求項３または請求項４に記載の光学素子固定方法において、前記ブラシ保持体を冷却する冷却液循環流路を設けたことを要旨とするものである。
【００３１】
したがって、請求項１４または請求項１５に記載の光学素子固定方法によれば、光学素子をより効率的に冷却することができる。
【００３２】
請求項１６に記載の光学素子固定装置は光学素子の片面を熱伝導性繊維からなるブラシによって支承して、該光学素子を光学素子支持部材に固定することを要旨とするものである。
【００３３】
請求項１７に記載の光学素子固定装置は、光学素子支持部材に有底の光学素子装着穴を設け、該装着穴の底部に光学素子の片面を支承する熱伝導性繊維からなるブラシを設けると共に、前記光学素子の表面外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ上に押圧固定することを要旨とするものである。
【００３４】
したがって、請求項１６または請求項１７の光学素子固定装置によれば、光学素子支持部材に支持された光学素子の熱を熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に迅速に放熱させることができる。また、光学素子の片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。また放熱の経路長が短縮されるので光学素子の熱を効率的に放熱させることができる。
【００３５】
請求項１８に記載の光学素子固定装置は、光学素子の片面を支承する熱伝導性繊維からなるブラシをブラシ保持体に設け、該ブラシ保持体を光学素子支持部材に設けた貫通穴に着脱可能に設けると共に、前記光学素子の表面外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ保持体のブラシ上に押圧固定することを要旨とするものである。
【００３６】
請求項１９に記載の光学素子固定装置は、光学素子支持部材に段部を備えた光学素子装着穴を貫通させて設け、該光学素子装着穴の段部に前記光学素子の表面外周部を当接させて装着し、熱伝導性繊維からなるブラシを植設したブラシ保持体を前記光学素子装着穴に着脱可能に設け、前記ブラシ保持体のブラシで前記光学素子の片面を押圧支持することを要旨とするものである。
【００３７】
したがって、請求項１８または請求項１９の光学素子固定装置によれば、請求項１７の光学素子固定装置における作用効果と同じ作用効果が得られる上に、光学素子支持部材にブラシ保持体を容易に着脱すること可能となる。
【００３８】
請求項２０に記載の光学素子固定装置は、請求項１７、請求項１８または請求項１９に記載の光学素子固定装置において、前記光学素子が全反射鏡であることを要旨とするものである。
【００３９】
したがって、請求項２０に記載の光学素子固定装置によれば、光学素子支持部材に支持された凹面鏡、凸面鏡または平面鏡などの光学素子の熱を熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に迅速に放熱させることができると共に、光学素子の片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。
【００４０】
請求項２１に記載の光学素子固定装置は、光学素子の一側表面の外周部を支承する熱伝導性繊維からなるブラシを光学素子支持部材に設けた貫通段付き穴の段部に植設すると共に、前記光学素子の他側表面の外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ上に押圧固定することを要旨とするものである。
【００４１】
請求項２２に記載の光学素子固定装置は、光学素子の一側表面の外周部と側部とを支承する熱伝導性繊維からなるブラシを光学素子支持部材に設けた貫通段付き穴の段部に植設すると共に、前記光学素子の他側表面の外周部を押圧する押さえ環で該光学素子を前記ブラシ上に押圧固定することを要旨とするものである。
【００４２】
請求項２３に記載の光学素子固定装置は、貫通段付き穴を備えた光学素子ホルダーの段部に熱伝導性繊維からなる環状のブラシを設け、該環状のブラシ上に光学素子を装填し、該光学素子を装填した光学素子ホルダーを光学素子支持部材の光通過窓部に着脱自在に当接させて設け、前記環状のブラシで前記光学素子を光学素子ホルダーに押圧支持することを要旨とするものである。
【００４３】
請求項２４に記載の光学素子固定装置は、請求項２１〜請求項２３に記載の光学素子固定装置において、前記光学素子がレンズもしくは部分透過鏡であることを要旨とするものである。
【００４４】
したがって、請求項２１〜請求項２３の光学素子固定装置によれば、光学素子支持部材に支持された部分透過鏡、レンズまたはオプチカルフラットなどの光学素子の熱を熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に迅速に放熱させることができる。また、光学素子の片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。また放熱の経路長が短縮されるので光学素子の熱を効率的に放熱させることができる。
【００４５】
請求項２５に記載の光学素子固定装置は、請求項１７〜請求項２４に記載の光学素子固定装置において、前記熱伝導性繊維が金属繊維であることを要旨とするものである。
【００４６】
請求項２６に記載の光学素子固定装置は、請求項１７〜請求項２４に記載の光学素子固定装置において、前記熱伝導性繊維が炭素繊維であることを要旨とするものである。
【００４７】
請求項２７に記載の光学素子固定装置は、請求項２５に記載の光学素子固定装置において、前記金属繊維が鉄もしくはアルミニウムもしくは銅またはこれらの合金からなることを要旨とするものである。
【００４８】
請求項２８に記載の光学素子固定装置は、請求項２６に記載の光学素子固定装置において、前記炭素繊維がＰＡＮ系炭素繊維またはピッチ系炭素繊維であることをを要旨とするものである。
【００４９】
したがって、請求項２５〜請求項２８に記載の光学素子固定装置によれば、光学素子の放熱を効率的に行うことができる。
【００５０】
請求項２９に記載の光学素子固定装置は、請求項１７〜請求項１９または請求項２１〜請求項２３に記載の光学素子固定装置において、前記光学素子支持部材に該光学素子支持部材を冷却する冷却液循環流路を設けたことを要旨とするものである。
【００５１】
請求項３０に記載の光学素子固定装置は、請求項１８または請求項１９に記載の光学素子固定装置において、前記ブラシ保持体を冷却する冷却液循環流路を設けたことを要旨とするものである。
【００５２】
したがって、請求項２９または請求項３０に記載の光学素子固定装置によれば、光学素子をより効率的に冷却することができる。
【００５３】
請求項３１に記載のレーザー発振器は、光共振器に反射鏡と部分透過鏡とを用いたたレーザー発振器において、前記反射鏡または部分透過鏡の片面が熱伝導性繊維からなるブラシによって支承されていることを要旨とするものである。
【００５４】
請求項３２に記載のレーザー発振器は、請求項３１に記載のレーザー発振器において、前記熱伝導性繊維が金属繊維であることを要旨とするものである。
【００５５】
請求項３３に記載のレーザー発振器は、請求項３１に記載のレーザー発振器において、前記熱伝導性繊維が炭素繊維であることを要旨とするものである。
【００５６】
したがって、請求項３１〜請求項３３に記載のレーザー発振器によれば、光共振器に使用される反射鏡または部分透過鏡の片面が熱伝導性繊維を介して支持されているので、反射鏡または部分透過鏡の熱を熱伝導性繊維を介して迅速に放熱させることができる。また片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。
【００５７】
請求項３４に記載のレーザー加工装置は、レーザー光を被加工材の加工部に導く光学系に反射鏡と集光レンズとを用いたレーザー加工装置において、前記反射鏡はまたは集光レンズの片面が熱伝導性繊維からなるブラシによって支承されていることを要旨とするものである。
【００５８】
請求項３５に記載のレーザー加工装置は、請求項３４に記載のレーザー加工装置において、前記熱伝導性繊維が金属繊維であることを要旨とするものである。
【００５９】
請求項３６に記載のレーザー加工装置は、請求項３４に記載のレーザー加工装置において、前記熱伝導性繊維が炭素繊維であることを要旨とするものである。
【００６０】
したがって、請求項３４〜請求項３６に記載のレーザー加工装置によれば、レーザー光を被加工材の加工部に導く光学系に使用する反射鏡または集光レンズの片面が熱伝導性繊維からなるブラシによって支承されているので、反射鏡または集光レンズに生じた熱を熱伝導性繊維を介して迅速に放熱させることができる。また片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面によって説明する。まず始めに本発明の説明において使用する「光学素子」という用語は、凹面鏡、平面鏡または凸面鏡などの全反射鏡の外に、部分透過鏡またはハーフミラー、オプチカルフラット、凸レンズまたは凹レンズなどを含む広い意味で使用している。
【００６２】
さて、図１は本発明に係わる光学素子の固定装置の第１の実施の形態を示したものであり、この光学素子固定装置（手段）１は、主としてレーザー発振器またはレーザー加工装置に使用するものである。図１の光学素子固定装置１において固定されている光学素子は全反射鏡３である。なお、高出力レーザー用の反射鏡の基板には、熱による破壊を避けるために熱伝導の良い金属（Ｃｕ，Ｍｏ）または、半導体（Ｇｅ，Ｓｉ）などが使用され、反射面（表面）には、Ａｕ，またはＡｇの蒸着面が使用される。出力側のミラー（部分透過鏡）の基板には、遠赤外線の透過率の良いＺｅＳｅ，Ｇｅ，ＧａＡｓなどを使用する。
【００６３】
光学素子支持部材５には、全反射鏡３を取付ける有底の光学素子装着穴７が設けてある。そして、この光学素子装着穴７の底部９に直径５μｍ〜１００μｍの熱伝導性繊維１１を伝熱性接着剤１３で前記底部９に密植して接着してある。なお、上述の熱伝導性繊維１１としては、例えばＦｅ，ＡｌまたはＣｕなどの金属繊維もしくはこれらの合金、或いはＰＡＮ系またはピッチ系の炭素繊維を使用するのが好適である。また、前記熱伝導性繊維１１に金属繊維を使用するときの光学素子支持部材５への植設手段は、接着剤の他に、ロー付けまたは「かしめ」或いは圧入などの方法を使用することができる。
【００６４】
前記伝熱性接着剤１３としては、エポキシ系樹脂またはシリコン系樹脂に銀粉や炭素粉を混入したものが市販されているのでこれらを使用することができる。また、前記光学素子支持部材５にはこの光学素子支持部材５を冷却する冷却液循環流路１５が設けてあり、図示されない冷却液循環装置に連通してある。なお、光学素子支持部材５の材質は、熱伝導性の良い金属、例えばアルミニウムや銅またはこれらの合金などを使用するのが望ましい。
【００６５】
前記全反射鏡３はその裏面が光学素子装着穴７の底部９に設けた熱伝導性繊維１１に接触する様に光学素子装着穴７に挿入してあり、この全反射鏡３は、表面外周部を押圧する押さえ環（リング）１７を用いて、ねじ等などの締結部材１９により前記光学素子支持部材５に押圧固定してある。
【００６６】
上記構成により、全反射鏡の裏面は柔軟性のある微細な熱伝導性繊維により均等な圧力で支持されるので、全反射鏡に無理な応力を発生させることがないと共に、全反射鏡の裏面の形状が完全に平坦でなくても裏面の形状にならって接触支持することができる。また、放熱の経路長が短い熱伝導性繊維により全反射鏡の裏面を接触支持しているので、全反射鏡の熱を裏面から熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に効率的に放熱することができる。
【００６７】
図２は本発明に係わる光学素子の固定装置の第２の実施の形態を示したものである。この第２の実施の形態の光学素子固定装置（手段）２０は、前記光学素子支持部材５に貫通穴２１を設け、貫通穴２１に前記熱伝導性繊維１１を植設したブラシ保持体２３を着脱可能に設けたものであり、その他の構成は前記第１の実施の形態と同一である。なお、図２において、前記図１と同一の部品には同一の符号を付し、その部品の説明は省略してある。
【００６８】
前記ブラシ保持体２３への熱伝導性繊維１１の植設は、前記第１の実施の形態における植設手段と同一の手段により密植してある。また、ブラシ保持体２３はねじ等などの締結部材２５を用いて前記光学素子支持部材５に取付けてある。
【００６９】
上記構成により、第２の実施の形態では前記第１の実施の形態において得られる作用効果に加えてブラシ保持体を容易に交換できる利点がある。
【００７０】
図３は本発明に係わる光学素子の固定装置の第３の実施の形態を示したものである。この第３の実施の形態の光学素子固定装置（手段）３０は、前記第１、第２の実施の形態における熱伝導性繊維１１の形状をループ状に設けると共に、前記ブラシ保持体２３にも冷却液循環流路１５を設けた例を示したものであり、その他の構成は前記第２の実施の形態と同一である。なお、図３において、前記図２と同一の部品には同一の符号を付しその部品の説明は省略してある。なお、前記熱伝導性繊維１１の形状を製作が容易なスチールウール状にしても構わない。
【００７１】
上記構成により、第３の実施の形態ではブラシ保持体をも冷却する様にしたので、前記第２の実施の形態において得られる作用効果に加えて全反射鏡３をより効率的に冷却することができる。
【００７２】
図４は本発明に係わる光学素子の固定装置の第４の実施の形態を示したものである。なお、図４において、前記図１〜３と同一の部品には同一の符号を付しその部品の説明は省略してある。
【００７３】
前記第４の実施の形態の光学素子固定装置（手段）４０は、前記光学素子支持部材５に貫通段付き穴４１を設け、この貫通段付き穴４１の段部４３に平凸型のレンズ４７の一側（図４では平凸型レンズの凸側）の外周部を支承する前記熱伝導性繊維からなる環状のブラシ４５を取付けてある。また、光学素子の他側の面（平坦面側）は前記押さえ環１７で光学素子支持部材５に固定してある。なお、図４に示した光学素子は平凸型のレンズ４７示してあるが、平凸型以外の両凸レンズ、正メニスカスレンズまたは部分透過鏡などの固定にも使用することができる。なおまた、オプチカルフラットなどを取付けてウインドとして使用することもできる。
【００７４】
上記構成により、この第４の実施形態では、光学素子支持部材に支持された光学素子の熱を迅速に熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に放熱させることができる。また、光学素子の一側の面を支持するのに熱伝導性繊維を密植したブラシを用いたので、光学素子の形状にならって接触支持することができる。また、柔軟性の大きい細い繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。さらに、放熱の経路長が従来のコイルスプリングなどに比し、短縮されるので光学素子の熱を効率的に放熱させることができる。
【００７５】
図５は本発明に係わる光学素子の固定装置の第５の実施の形態を示したものである。なお、図５において、前記図４と同一の部品には同一の符号を付しその部品の説明は省略してある。
【００７６】
前記第５の実施の形態の形態の光学素子固定装置（手段）５０は、前記光学素子支持部材５に貫通段付き穴４１を設け、この貫通段付き穴４１の段部４３に前記熱伝導性繊維１１からなるＬ字形断面形状の環状のブラシ５１を取付けてある。この断面形状がＬ字形の環状のブラシ５１は部分透過鏡５３の裏面外周部と側部とを支承する様に設けてあり、部分透過鏡５３の表面外周部は前記押さえ環（リング）１７でを用いて、ねじ等などの締結部材１９により前記光学素子支持部材５に押圧固定してある。
【００７７】
なお、第５の実施形態における光学素子は部分透過鏡５３を示してあるが、前述の第４の実施形態と同様にレンズまたはオプチカルフラットなどを固定することができる。
【００７８】
上記構成により、この第５の実施形態では、部分透過鏡５３の裏面外周部と側部とが前記熱伝導性繊維からなるＬ字形断面形状の環状のブラシ５１に支承されているので、光学素子支持部材に支持された光学素子の熱を迅速に熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材５に放熱させることができる。また、光学素子５３の裏面を支持するのに熱伝導性繊維からなる環状のブラシ５１を用いたので、光学素子５３の形状にならって接触支持することができる。また、柔軟性の大きい細い繊維からなる環状のブラシ５１で光学素子５３を支持するため、光学素子５３に無理な応力を発生させることがない。さらに、放熱の経路長が従来のコイルスプリングなどに比し、短縮されるので光学素子の熱を効率的に放熱させることができる。
【００７９】
図６は本発明に係わる光学素子の固定装置の第６の実施の形態を示してある。この第６の実施の形態は前記第２の実施の形態を一部変更したものである。なお、図６において、前記図２と同一の部品には同一の符号を付しその部品の説明は省略してある。
【００８０】
第６の実施の形態の光学素子の固定装置（手段）６０は、前記第２の実施の形態から押さえ環（リング）１７を削除し、この押さえ環（リング）１７の機能を光学素子支持部材５に持たせたものである。すなわち、光学素子支持部材５に段部６１を有する光学素子装着穴６３を設け、この光学素子装着穴６３の前記段部６１に全反射鏡３の表面側（反射面側）を当接するように装着し、全反射鏡３の裏面側の光学素子支持部材５にブラシ保持体２３を着脱可能に設け、このブラシ保持体２３に植設したブラシで全反射鏡３の裏面を押圧支持させてある。
【００８１】
上記構成により、前記第２の実施の形態と同一の効果を得ながら部品を削減することが可能である。
【００８２】
図７は本発明に係わる光学素子の固定装置の第７の実施の形態を示したものであって、先に図５で説明した部分透過鏡５３の固定手段の別の実施形態である。
【００８３】
前記第７の実施の形態の光学素子の固定装置（手段）７０は、光学素子支持部材７１に光通過窓７３を設け、この光通過窓７３の軸心と、貫通段付き穴７５を備えた光学素子ホルダー７７の軸心とがほぼ一致するように、光学素子ホルダー７７の貫通段付き穴７５の大径側を光学素子支持部材７１の片面に着脱自在に当接させて取付けてある。
【００８４】
また、前記貫通段付き穴７５内部の段部７９に前記熱伝導性繊維１１からなる環状のブラシ８１を設け、この環状のブラシ８１と前記光学素子支持部材７１との間に光学素子８３（実施例においては部分透過鏡）が装填してある。また、光学素子ホルダー７７は光学素子８１を交換するときに備えて光学素子支持部材７１に対してボルト８５によって着脱可能に取付けてある。なおまた、光学素子支持部材７１には光学素子支持部材７１を冷却する冷却液循環流路８７が設けてある。
【００８５】
上記構成により、レーザー光によって加熱された光学素子８１の熱は、熱伝導性繊維を介して光学素子ホルダー７７に迅速に放熱させることができる。また、光学素子の裏面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いたので、光学素子の形状にならって接触支持することができる。また、柔軟性の大きい細い繊維からなるブラシで光学素子８３を支持するため、光学素８３子に無理な応力を発生させることがない。さらに、放熱の経路長が従来のコイルスプリングなどに比し、短縮されるので光学素子８３の熱を効率的に放熱させることができる。
【００８６】
なお、前記第１〜第７の実施形態に使用可能な熱伝導性繊維の熱伝導率の代表値は次に示す通りである。
【００８７】
鉄；１４〜７０Ｗ／ｍＫ、アルミニウム；２００〜２７０Ｗ／ｍＫ、銅；３４０〜４２０Ｗ／ｍＫ、ＰＡＮ系炭素繊維；５０〜７０Ｗ／ｍＫ、ピッチ系系炭素繊維；４００〜６４０Ｗ／ｍＫ。
【００８８】
【発明の効果】
請求項１または請求項２の発明によれば、光学素子の熱を迅速に熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に放熱させることができるので、光学系素子に熱歪みが発生しない。また、光学素子の裏面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いているので、光学素子の形状にならって接触支持することができ、支持面の加工精度が直接的に光学系の精度を低下させることがない。また、柔軟性の大きい細い繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがなく光学系の精度の悪化を防止できる。また、従来の金属製のスプリングで光学素子を支持するのに対比して、熱伝達経路が短くできるので、光学素子を効率的に冷却することが可能であり、光学系の精度を安定維持することができる。
【００８９】
請求項３または請求項４の発明によれば、請求項１、請求項２の光学素子固定方法における作用効果と同じ作用効果が得られる他に光学素子支持部材にブラシ保持体を容易に着脱することが可能となる。
【００９０】
請求項５の発明によれば、光学素子支持部材に支持された凹面鏡、凸面鏡または平面鏡などの光学素子の熱を熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に迅速に放熱させることができると共に、光学素子の片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。
【００９１】
請求項６〜請求項９の発明によれば、光学素子支持部材に支持された部分透過鏡、レンズまたはオプチカルフラットなどの光学素子の熱を熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に迅速に放熱させることができる。また、光学素子の片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。また放熱の経路長が短縮されるので光学素子の熱を効率的に放熱させることができる。
【００９２】
請求項１０〜請求項１３の発明によれば、光学素子の放熱を効率的に行うことができる。
【００９３】
請求項１４または請求項１５の発明によれば、光学素子をより効率的に冷却することができる。
【００９４】
請求項１６または請求項１７の発明によれば、光学素子支持部材に支持された光学素子の熱を熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に迅速に放熱させることができる。また、光学素子の片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。また放熱の経路長が短縮されるので光学素子の熱を効率的に放熱させることができる。
【００９５】
請求項１８、請求項１９の発明によれば、請求項１７の発明における作用効果と同じ作用効果が得られる上に、光学素子支持部材にブラシ保持体を容易に着脱すること可能となる。
【００９６】
請求項２０の発明によれば、光学素子支持部材に支持された凹面鏡、凸面鏡または平面鏡などの光学素子の熱を熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に迅速に放熱させることができると共に、光学素子の片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。
【００９７】
請求項２１〜請求項２４の発明によれば、光学素子支持部材に支持された部分透過鏡、レンズまたはオプチカルフラットなどの光学素子の熱を熱伝導性繊維を介して光学素子支持部材に迅速に放熱させることができる。また、光学素子の片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。また放熱の経路長が短縮されるので光学素子の熱を効率的に放熱させることができる。
【００９８】
請求項２５〜請求項２８の発明によれば、光学素子の放熱を効率的に行うことができる。
【００９９】
請求項２９または請求項３０の発明によれば、光学素子をより効率的に冷却することができる。
【０１００】
請求項３１〜請求項３３の発明によれば、光共振器に使用される反射鏡または部分透過鏡の片面が熱伝導性繊維を介して支持されているので、反射鏡または部分透過鏡の熱を熱伝導性繊維を介して迅速に放熱させることができる。また片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。
【０１０１】
請求項３４〜請求項３６の発明によれば、レーザー光を被加工材の加工部に導く光学系に使用する反射鏡または集光レンズの片面が熱伝導性繊維からなるブラシによって支承されているので、反射鏡または集光レンズに生じた熱を熱伝導性繊維を介して迅速に放熱させることができる。また片面を支持するのに熱伝導性繊維からなるブラシを用いるので、光学素子の形状に倣って接触支持させることができる。また、柔軟性のある繊維からなるブラシで光学素子を支持するため、光学素子に無理な応力を発生させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる光学素子の固定装置の第１の実施の形態を示した図。
【図２】本発明に係わる光学素子の固定装置の第２の実施の形態を示した図。
【図３】本発明に係わる光学素子の固定装置の第３の実施の形態を示した図。
【図４】本発明に係わる光学素子の固定装置の第４の実施の形態を示した図。
【図５】本発明に係わる光学素子の固定装置の第５の実施の形態を示した図。
【図６】本発明に係わる光学素子の固定装置の第６の実施の形態を示した図。
【図７】本発明に係わる光学素子の固定装置の第７の実施の形態を示した図。
【図８】従来の光学素子の固定方法を説明した図。
【図９】従来の光学素子の別の固定方法を説明した図。
【符号の説明】
１、２０、３０、４０、５０、６０、７０  光学素子固定装置（手段）
３  全反射鏡
５  光学素子支持部材
７  光学素子支持穴
９  底部
１１  熱伝導性繊維
１３  伝熱性接着剤
１５  冷却液循環流路
１７  押さえ環
２１  貫通穴
２３  ブラシ保持体
４１  貫通段付き穴
４３、７９  段部
４５、５１  環状のブラシ
４７  レンズ
５３  部分透過鏡
７５  貫通段付き穴
【図１】
0003981182.tif 000002
【図２】
0003981182.tif 000003
【図３】
0003981182.tif 000004
【図４】
0003981182.tif 000005
【図５】
0003981182.tif 000006
【図６】
0003981182.tif 000007
【図７】
0003981182.tif 000008
【図８】
0003981182.tif 000009
【図９】
0003981182.tif 000010