(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振器筺体と、
この発振器筺体の外側に設けられ第一の反射鏡を有する第一の光学基台と、
この第一の光学基台と前記発振器筺体を介して対向し前記第一の反射鏡と共振器を構成する第二の反射鏡を有する第二の光学基台と、
前記発振器筺体の外表面上に架設され前記第一の光学基台と前記第二の光学基台とを接続する第一の接続部材及び第二の接続部材と、
前記外表面の前記架設方向の中央部に設けられ前記第一の接続部材を保持固定する第一の支持部材と、
前記外表面の前記架設方向の中央部に固定される取り付け部とこの取り付け部と係合し前記第二の接続部材を保持する移動保持部とを有し、前記架設方向と垂直方向の前記外表面の変位に対し前記取り付け部と前記移動保持部とが相対移動する第二の支持部材と、
前記発振器筐体の側面に固定された支持台と、
前記支持台上に設置され前記第一の接続部材または第二の接続部材を筐体上面の面内方向の自由度を有する形態で接続する接続手段とを備えたことを特徴とするレーザ発振器。
【請求項２】
前記支持台は、Ｖ字形状を有し、Ｖ字形状の一端部に前記第一の接続部材を接続する接続手段を設置し、他端部に前記第二の接続部材を接続する接続手段を設置したものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
前記接続手段は、前記支持台上に設けられたスライド台と、前記第一の接続部材または第二の接続部材に取り付けられ前記スライド台上に固定されずに設置された転がり軸受であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のレーザ発振器。
【請求項４】
発振器筺体と、
この発振器筺体の外側に設けられ第一の反射鏡を有する第一の光学基台と、
この第一の光学基台と前記発振器筺体を介して対向し前記第一の反射鏡と共振器を構成する第二の反射鏡を有する第二の光学基台と、
前記発振器筺体の外表面上に架設され前記第一の光学基台と前記第二の光学基台とを接続する第一の接続部材及び第二の接続部材と、
前記外表面の前記架設方向の中央部に設けられ前記第一の接続部材を前記発振器筺体上面に対して上下方向にスライド可能に保持固定する第一の支持部材と、
前記外表面の前記架設方向の中央部に固定される取り付け部と前記発振器筐体の上面に対して上下方向にスライド可能にこの取り付け部と係合し前記第二の接続部材を保持する移動保持部とを有する第二の支持部材とを備えたことを特徴とするレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直交励起型レーザ発振器に関し、特に、直交励起型レーザ発振器の光共振器を構成する光学基部の支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１乃至図１３に、例えば特開昭６０−８１８８３号公報及び特開平７―３０７５０６号公報などに示される、従来の直交励起型レーザ発振器の一例を示す。
この直交励起型レーザ発振器はＣＯ2ガス等のレーザ媒体ガスを封入された密閉構造の発振器筺体１を有しており、この発振器筺体１内に、レーザビーム発生用の放電電極２ａ，２ｂとレーザ媒体ガスを冷却する熱交換器３と、レーザ媒体ガスを循環させる送風器４と、放電電極２ａ，２ｂ間を通過したレーザ媒体ガスを熱交換器３に戻すダクト５とが設けられている。
【０００３】
発振器筺体１の光軸方向の両側には、全反射鏡６を保持した後部光学基台７と、全反射鏡６と同一光軸上に部分反射鏡８を保持した前部光学基台９とが互いに平行に配置されており、全反射鏡６と部分反射鏡８とが光共振器を構成している。
【０００４】
発振器筺体１と後部光学基台７及び発振器筺体１と前部光学基台９は、それぞれ、レーザビーム通過部分をベローズ１０，１１によって接続されている。後部光学基台７と前部光学基台９とは、上側２本，下側１本の合計３本の支持棒１２，１３，１４によって互いに強固に接続されている。支持棒１２，１３，１４は、発振器筺体１の両側の端板１５，１６を貫通して光軸方向に延在している。
【０００５】
この直交励起型レーザ発振器では、放電電極２ａ，２ｂによるレーザ発生部の放電により高温となったレーザ媒質ガスは、ダクト５を通って熱交換器３に至り、熱交換器３を通過することで冷却されたレーザ媒質ガスは送風器４に運ばれ、送風器４により再び放電電極２ａ，２ｂによるレーザ発生部へ送られる。レーザ媒質ガスの流れを図１２及び図１３に矢印Ａで示す。
【０００６】
下側の支持棒１２は、端板１５，１６を貫通するだけで、発振器筺体１に固定されてはいないが、発振器筺体１上側におけるガス流上流（放電電極２ａ，２ｂを通過する手前）側の支持棒１３は、端板１６の部分、すなわち発振器筺体１のビーム出射側端面部において球面継手式の接続部材１８により、全方向に傾斜可能に接続され、端板１５の部分、すなわち発振器筺体１のビーム全反射側端面部において支持棒１３の軸方向すなわち図中のＸ軸方向にスライド可能な接続部材１９上に固定された球面継手式の接続部材１８により、全方向に傾斜可能かつＸ軸方向に移動可能に接続されている。
また、発振器筺体１上側におけるガス流下流（放電電極２ａ，２ｂを通過した後）側の支持棒１４は、端板１６の部分において接続部材１７によってＸ軸方向の移動を拘束された状態で、支持棒１４の軸方向と直角方向すなわち図中のＹ軸方向にスライド可能に接続され、端板１５の部分において接続部材１７がＸ軸及びＹ軸方向にスライド可能な接続部材１９の上に設置されており、Ｘ，Ｙ軸方向に移動可能で且つＸＹ平面上で回転可能な状態で接続されている。
【０００７】
また、後部光学基台と前部光学基台とを連結する支持棒が、発振器筺体の両側端部分に加えて発振器筺体の光軸方向中央部でも発振器筺体に固定接続された光学基部支持構造のものが、特開昭５３−１２５６８３号公報に示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この直交励起型レーザ発振器の発振器筺体１内部におけるレーザ媒質ガスの流れは上述のとおりであるが、このため、発振器筺体１内の上部において、レーザ媒質ガスは、レーザ発生部通過前後、すなわちガス流上流側とガス流下流側とで温度が異なり、ガス流上流側のレーザ媒質ガス温度は低く、ガス流下流側のレーザ媒質ガス温度は放電により高温となっている。この内部のレーザ媒質ガスの温度が発振器筺体１自体に伝導することにより、発振器筺体１に温度分布差が生じる。
この温度分布差によって発振器筺体１は、図１４に示されているように、湾曲状に熱変形を起こし、また、支持棒１３，１４は熱変形量の絶対値が大きい発振器筺体１の長手方向側端部において発振器筺体１と連結されているため、支持棒１３，１４及び光学基台７，９は、図１４に示すように変形する。図１４において、点線で示されたものが初期すなわち熱変形する前の状態を、実線で示されたものが熱変形後の状態を示す。熱変形した後においても、後部光学基台７と前部光学基台９とは平行関係を維持しており、全反射鏡６（図示せず）と部分反射鏡８（図示せず）とによる光共振器の構成は維持されるが、その光軸、すなわちレーザビームの進行方向は初期設定の方向とずれている。
【０００９】
すなわち、発振器筺体１が熱変形を起こすと、支持棒１３，１４と発振器筺体１との合計４箇所の接続位置が変位し、これに応じて後部光学基台７と前部光学基台９とが初期状態の設定から傾き、レーザビームの光軸がずれ、レーザビームの進行方向がずれることとなる。
【００１０】
この発明は上述の課題を解決するためになされたもので、光学基台が、発振器筺体の熱などによる変形の影響を受け難く、レーザビームの出射方向の経時安定性を向上できる直交励起型レーザ発振器を得るものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーザ発振器は、発振器筺体と、この発振器筺体の外側に設けられ第一の反射鏡を有する第一の光学基台と、この第一の光学基台と前記発振器筺体を介して対向し前記第一の反射鏡と共振器を構成する第二の反射鏡を有する第二の光学基台と、前記発振器筺体の外表面上に架設され前記第一の光学基台と前記第二の光学基台とを接続する第一の接続部材及び第二の接続部材と、前記外表面の前記架設方向の中央部に設けられ前記第一の接続部材を保持固定する第一の支持部材と、前記外表面の前記架設方向の中央部に固定される取り付け部とこの取り付け部と係合し前記第二の接続部材を保持する移動保持部とを有し、前記架設方向と垂直方向の前記外表面の変位に対し前記取り付け部と前記移動保持部とが相対移動する第二の支持部材と、前記発振器筐体の側面に固定された支持台と、前記支持台上に設置され前記第一の接続部材または第二の接続部材を筐体上面の面内方向の自由度を有する形態で接続する接続手段とを備えたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の第一の実施の形態による直交励起型レーザ発振器を、図１乃至図７を用いて説明する。
図１乃至図７において、上述の従来例の図に示すものと同一または相当のものは、上述の従来例の図に付した符号と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
また、図１乃至図４において、発振器筺体１の上方を経由して光軸方向に延在する接続部材としての支持棒１３，１４は、それぞれ軸線方向（長手方向）の略中央部をブラケット２０，２１によって発振器筺体１上面の光軸方向略中央部に接続されている。
【００１３】
２本の支持棒１３，１４のうち、発振器筺体１上面の熱変形の量が小さい側に位置する支持棒１３の発振器筺体１に対する中央部接続は完全な固定接続とされる。他方、すなわち高温となったレーザ媒質ガスにより発振器筺体１上面の熱変形の量が大きい側の支持棒１４の発振器筺体１に対する中央部接続は、その軸線方向の動きのみを拘束した可動接続とされている。
【００１４】
具体的な構成としては、支持棒１３のブラケット２０は支持棒１３と固定された状態で発振器筺体１上面に図示されていないボルト等により締結固定されている。支持棒１４のブラケット２１は、移動保持部としての保持ブラケット部２１ａと取り付け部としてのスライド台２１ｂとからなり、保持ブラケット部２１ａが支持棒１４と固定された状態で、発振器筺体１上面に固定されたスライド台２１ｂに対してスライド可能に係合している。このブラケット２１のスライド方向は、発振器筺体１上面に平行な面において光軸方向と直交する方向、すなわち図１の矢印Ｂの方向である。
【００１５】
なお、ブラケット２１のスライド構造は、リニアボールベアリング等により、スライドが低摩擦抵抗で行われるような構造が取られていることが好ましい。
【００１６】
上述の構成によれば、支持棒１３のブラケット２０の位置が発振器筺体１の変形量の比較的少ない位置に設定されるから、支持棒１３の変位量が、従来のものより減少する。図４において、点線で示されたものが初期すなわち熱変形する前の状態を、実線で示されたものが熱変形後の状態を示す。図４に示すとおり、支持棒１３のブラケット２０の位置は、熱変形の前後において、ほとんど位置が変わらない。
また、発振器筺体１上面の熱変形の量が大きい側に設けられた支持棒１４のブラケット２１は、その保持ブラケット部２１ａとスライド台２１ｂとが発振器筺体１上面に平行な面において光軸方向と直交する方向にスライドすることにより相対移動可能である。このため、図４に示されているように、発振器筺体１の熱変形に支持棒１４が追随することがなく、支持棒１４の形状は、発振器筺体１の熱変形前の形状を維持し易いので、支持棒１４の変形量は従来のものに比べ減少する。
【００１７】
上述のように、支持棒１３，１４のいずれもが、従来のものと比較して、その変位量が減少するため、結果的に、これらの支持棒１３，１４と接続されている光学基台７，９の変位量も従来のものより減少し、レーザビームの光軸のずれ、すなわちレーザビーム位置の変動量が減少し、レーザビームの出射方向の経時安定性が向上する。
【００１８】
また、上側２本の支持棒１３，１４はそれぞれ発振器筺体１の略中央部での接続支持に加えて、他の１箇所以上の位置、この実施の形態のものでは、発振器筺体１の側面に固定した支持台２７の上に発振器筺体１上面の面内方向の自由度を有する状態で接続されている。
【００１９】
図５は、支持棒１３，１４の発振器筺体１側面での支持部の断面図である。この支持棒１３，１４の両側端位置での支持は、球面継手２３と二重のスライド台２４，２５による直交２方向に変位可能な直交可動台により行われている。この支持構造では、発振器筺体１と支持棒１３，１４との接続支持強度が強く、上下方向すなわち発振器筺体１の上面と離接する方向以外の直交２方向への変位及び回転が可能であり、発振器筺体１上面の面内方向すなわち面と平行な方向の変位を支持棒１３，１４に伝えることがない。
【００２０】
また図６に示すように、この支持棒１３，１４の両側端位置での支持は、支持棒１３，１４に取り付けた転がり軸受２６を軸線方向に移動可能なスライド台２５の上に設置するといった構造でもよく、この支持構造では、少ないスペースでの支持が可能となり、またシンプルな構造であるため低コスト化を図れる。この支持構造においても転がり軸受２６とスライド台２５とにより、直交２方向に変位可能であり、また転がり軸受２６はスライド台２５上に乗っているだけで固定されていないため、自由に回転することができ、発振器筺体１上面の面内方向の変位を支持棒１３，１４に伝えることがない。
【００２１】
また、この発振器筺体１の側面に固定された支持台を、図７に示すようなＶ字型支持台２８としてもよく、この様な構造にすることにより、発振器筺体１の側面のうち、温度変化が少なく、発振器筺体１の熱変形の影響も受け難い、送風器４側に取り付けることも可能であり、この場合、Ｖ字型支持台２８の発振器筺体１に対する上下方向の変位量は少なく、発振器筺体１の変形を支持棒１３，１４へ、より伝え難くする。
【００２２】
支持棒１３，１４の端部近傍での発振器筺体１との接続は、発振器筺体１の熱変形による支持棒１３，１４の変形に影響を及すが、この接続は、発振器筺体１上面に面内方向の自由度を有する形態で、すなわち、球面継手２３による球面継手運動により支持棒１３，１４が発振器筺体１上面に対して面内の全方向に傾斜変位可能で、２重のスライド台２４，２５による直交２方向に変位可能な直交可動台によるスライド運動によって発振器筺体１上面に対して直交２方向に変位可能に取り付けられているから、発振器筺体１の熱変形に支持棒１３，１４が追随する度合が極めて少なく、支持棒１３，１４は発振器筺体１の熱変形前の位置関係を維持し易いので、変形量は従来のものに比べ減少する。
【００２３】
このため、支持棒１３，１４によって互いの位置関係が決められている全反射鏡６を保持した後部光学基台７と部分反射鏡８を保持した前部光学基台９との位置関係も初期設定時、すなわち発振器筺体１の熱変形前の位置関係を維持し易く、発振器筺体１の熱変形に伴なうレーザビームの光軸のズレが減少する。
さらに上述の構成により、レーザビームの光軸のズレの減少と、発振器筺体１と支持棒１３，１４との接続支持強度の向上とが、折衷的に両立する。
【００２４】
また、支持台２７或いはＶ字型支持台２８を、温度変化の少ない発振器筺体１の側面に取り付けるため、支持棒１３，１４の変形量が少なくなり、レーザビームの経時安定性が向上する。
【００２５】
実施の形態２．
この発明の第二の実施の形態による直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造を図８乃至図１０を用いて説明する。なお、図８乃至図１０において、図１乃至図７に示されているものと同一または相当のものは、図１乃至図７において付した符号と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００２６】
この実施の形態では、発振器筺体１上側の２本の支持棒１３，１４はそれぞれ、発振器筺体１上面略中央部での接続支持において上下方向すなわち発振器筺体１の上面と離接する方向についても自由度を有する状態で接続されている。
【００２７】
支持棒１３のブラケット３０は、支持棒１３と固定された状態でリニアボールベアリングなどの軸受等の上下方向に移動可能な上下スライド機構３２を介して発振器筺体１上面に固定され、このブラケット３０は発振器筺体１上面に対して上下方向にスライドが可能である。
支持棒１４のブラケット３１は、保持ブラケット部３１ａが支持棒１４と固定された状態で、発振器筺体１上面に固定されたスライド台３１ｂにスライド可能に係合している。このとき、保持ブラケット部３１ａとスライド台３１ｂとは上述の上下スライド機構３２を介して係合されており、このブラケット３１のスライド方向は、発振器筺体１上面に平行な面において光軸方向と直交する方向及び上下方向である。
【００２８】
上述の構成によれば、支持棒１３，１４は、その発振器筺体１略中央部における固定点が上下方向に移動することができ、一方、その両端位置において上下方向に関して固定されているため、発振器筺体１中央部が熱変形により図１０に示すように上下に変形した場合でも、支持棒１３，１４は発振器筺体１の熱変形に追随することがなく、支持棒１３，１４は発振器筺体１の熱変形前の位置関係を維持し易いので、変形量は従来のものに比べて減少する。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、光共振器を構成する反射鏡を備えた光学基台が、発振器筺体の熱などによる変形の影響を受け難く、レーザビームの出射方向の経時安定性を向上でき、ひいては精度の高いレーザ照射を維持することができる、といった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第一の実施の形態による直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造を示す斜視図。
【図２】  この発明の第一の実施の形態による直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造を示す平面図。
【図３】  この発明の第一の実施の形態による直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造を示す側面図。
【図４】  この発明の第一の実施の形態による直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造における熱変形状態を示す平面図。
【図５】  この発明の第一の実施の形態による直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造で使用される支持棒接続構造を示す断面図。
【図６】  この発明の第一の実施の形態による直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造で使用される支持棒接続構造を示す断面図。
【図７】  この発明の第一の実施の形態による直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造で使用される支持棒接続構造を示す側面図。
【図８】  この発明の第二の実施の形態による直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造を示す側面図。
【図９】  この発明の第二の実施の形態による光学基部支持構造で使用される支持棒接続構造を示す側面図。
【図１０】  この発明の第二の実施の形態による光学基部支持構造における熱変形状態を示す側面図。
【図１１】  従来の直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造を示す側面図。
【図１２】  従来の直交励起型レーザ発振器の光学基部支持構造を示す平面図。
【図１３】  一般的な直交励起型レーザ発振器の内部構造を示す斜視図。
【図１４】  従来例の光学基部支持構造における熱変形状態を示す平面図。
【符号の説明】
１  発振器筺体
６  全反射鏡
７  後部光学基台
８  部分反射鏡
９  前部光学基台
１３，１４  支持棒
２０，２１  ブラケット
２１ａ  保持ブラケット部
２１ｂ  スライド台
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003835116.tif 000012
【図１２】
0003835116.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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