(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のホルダーと、ホルダーの一端に投光軸方向に圧入固定された半導体レーザーと、ホルダーに保持されて半導体レーザーから出力されるレーザー光を対象物上に集光させる投光レンズとからなるレーザー出力部の光軸調整装置であって、ホルダーを固定する固定部と、固定部で固定されるとともに投光レンズが装着されたホルダーに対して半導体レーザーを投光軸方向に押し込む押し込み部と、出力されるレーザー光の照射位置位置及びスポット径の観測用の観測部と、固定部で固定されたホルダーにおける投光レンズが装着された被調整部に対して投光軸方向と直交する２方向に力を加えてホルダーに塑性変形させる調整部とを備えていることを特徴とするレーザー出力部の光軸調整装置。
【請求項２】
押し込み部は半導体レーザーから突出する電源ピンを受けて半導体レーザーの位置決めを行う位置決め穴を備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザー出力部の光軸調整装置。
【請求項３】
観測部が撮影機材を備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザー出力部の光軸調整装置。
【請求項４】
レーザー出力部と観測部との間に望遠レンズを介在させていることを特徴とする請求項１または３記載のレーザー出力部の光軸調整装置。
【請求項５】
筒状のホルダーと、ホルダーの一端に投光軸方向に圧入固定された半導体レーザーと、ホルダーに保持されて半導体レーザーから出力されるレーザー光を対象物上に集光させる投光レンズとからなるレーザー出力部の光軸調整方法であって、ホルダーを固定したレーザー出力部から出力されるレーザー光のスポット径を観測しつつホルダーへの半導体レーザーの押し込みを行うとともに、レーザー出力部から出力されるレーザー光の照射位置を観測しつつホルダーにおける投光レンズが装着された被調整部に対して投光軸方向と直交する２方向に力を加えてホルダーを塑性変形させることを特徴とするレーザー出力部の光軸調整方法。
【請求項６】
基準となるレーザー出力部のホルダーを固定して該レーザー出力部から出力されるレーザー光の照射点を観測し、しかる後に光軸調整対象となるレーザー出力部を固定してそのレーザー光の照射点を観測して上記基準となるレーザー出力部の照射点の観測値との比較で調整を行うことを特徴とする請求項５記載のレーザー出力部の光軸調整方法。
【請求項７】
基準となるレーザー出力部のホルダーを固定して該レーザー出力部から出力されるレーザー光の照射位置を観測し、しかる後に光軸調整対象となるレーザー出力部を固定してそのレーザー光の照射位置を観測して上記基準となるレーザー出力部の照射位置の観測値との比較でホルダーを塑性変形させることを特徴とする請求項６記載のレーザー出力部の光軸調整方法。
【請求項８】
基準となるレーザー出力部のホルダーを固定して該レーザー出力部から出力されるレーザー光のスポット径を観測し、しかる後に光軸調整対象となるレーザー出力部を固定してそのレーザー光のスポット径を観測して上記基準となるレーザー出力部のスポット径の観測値との比較でホルダーへの半導体レーザーの押し込みを行うことを特徴とする請求項６記載のレーザー出力部の光軸調整方法。
【請求項９】
スポット径の比較による差異量から半導体レーザーの押し込み量を演算し、該押し込み量から押し込み操作用の操作部の操作量を演算していることを特徴とする請求項８記載のレーザー出力部の光軸調整方法。
【請求項１０】
照射位置の比較による差異量から塑性変形量を演算し、該塑性変形量から塑性変形操作用の操作部の操作量を演算していることを特徴とする請求項７記載のレーザー出力部の光軸調整方法。
【請求項１１】
投光軸方向と直交する２方向に力を加えることを複数回繰り返してホルダーに所要の塑性変形をさせることを特徴とする請求項５または７記載のレーザー出力部の光軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザー墨出し装置などに用いられるレーザー出力部の光軸調整装置及び光軸調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー墨出し装置に用いるレーザー出力部における半導体レーザーと集光レンズとの光軸合わせ及び出力されるレーザー光の所定距離のところにおけるスポット径を所定値に合わせるために、特開２０００−９７７０１公報にはホルダーに対して第１可動体を介して半導体レーザーを取り付けるとともに、ホルダーに対して第２可動体を介して集光レンズを取り付け、ホルダーに対する第１可動体及び第２可動体の位置調整により、上記光軸合わせ及びスポット径の調節を行うものが示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に示されたものでは、ホルダーに第１可動体及び第２可動体を介して夫々半導体レーザーとレンズとを取り付けている上に、これら可動体をホルダーに対して位置調整自在に取り付けるための多くのねじやばねを必要としており、部品数が多く、小型化も困難である。また、ねじ部分のバックラッシュにより高精度な位置決め保持は困難である。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは部品数が少なくて小型化が可能なレーザー出力部の光軸調整装置及び調整方法を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明に係るレーザー出力部の光軸調整装置は、筒状のホルダーと、ホルダーの一端に投光軸方向に圧入固定された半導体レーザーと、ホルダーに保持されて半導体レーザーから出力されるレーザー光を対象物上に集光させる投光レンズとからなるレーザー出力部の光軸調整装置であって、ホルダーを固定する固定部と、固定部で固定されるとともに投光レンズが装着されたホルダーに対して半導体レーザーを投光軸方向に押し込む押し込み部と、出力されるレーザー光の照射位置位置及びスポット径の観測用の観測部と、固定部で固定されたホルダーにおける投光レンズが装着された被調整部に対して投光軸方向と直交する２方向に力を加えてホルダーに塑性変形させる調整部とを備えていることに特徴を有している。レーザー光のスポット径及び照射位置を観測しながら、調整を行うことができるようにしたものである。
【０００８】
押し込み部は半導体レーザーから突出する電源ピンを受けて半導体レーザーの位置決めを行う位置決め穴を備えたものを好適に用いることができる。
【０００９】
また、観測部が撮影機材を備えているのが好ましい。
【００１０】
レーザー出力部と観測部との間に望遠レンズを介在させていてもよい。
【００１１】
さらに本発明に係るレーザー出力部の光軸調整方法は、筒状のホルダーと、ホルダーの一端に投光軸方向に圧入固定された半導体レーザーと、ホルダーに保持されて半導体レーザーから出力されるレーザー光を対象物上に集光させる投光レンズとからなるレーザー出力部の光軸調整方法であって、ホルダーを固定したレーザー出力部から出力されるレーザー光のスポット径を観測しつつホルダーへの半導体レーザーの押し込みを行うとともに、レーザー出力部から出力されるレーザー光の照射位置を観測しつつホルダーにおける投光レンズが装着された被調整部に対して投光軸方向と直交する２方向に力を加えてホルダーを塑性変形させることに特徴を有している。
【００１２】
この時、基準となるレーザー出力部のホルダーを固定して該レーザー出力部から出力されるレーザー光の照射点を観測し、しかる後に光軸調整対象となるレーザー出力部を固定してそのレーザー光の照射点を観測して上記基準となるレーザー出力部の照射点の観測値との比較で調整を行えばよい。
【００１３】
つまり、基準となるレーザー出力部のホルダーを固定して該レーザー出力部から出力されるレーザー光の照射位置を観測し、しかる後に光軸調整対象となるレーザー出力部を固定してそのレーザー光の照射位置を観測して上記基準となるレーザー出力部の照射位置の観測値との比較でホルダーを塑性変形させたり、基準となるレーザー出力部のホルダーを固定して該レーザー出力部から出力されるレーザー光のスポット径を観測し、しかる後に光軸調整対象となるレーザー出力部を固定してそのレーザー光のスポット径を観測して上記基準となるレーザー出力部のスポット径の観測値との比較でホルダーへの半導体レーザーの押し込みを行うのである。
【００１４】
また、スポット径の比較による差異量から半導体レーザーの押し込み量を演算し、該押し込み量から押し込み操作用の操作部の操作量を演算したり、照射位置の比較による差異量から塑性変形量を演算し、該塑性変形量から塑性変形操作用の操作部の操作量を演算すれば、調整操作がより容易となる。
【００１５】
また、投光軸方向と直交する２方向に力を加えることを複数回繰り返してホルダーに所要の塑性変形をさせるのが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図１は本発明に係るレーザー出力部を示しており、ペン型のレーザー墨出し器用である該レーザー出力部１は、長さ２０ｍｍ弱の筒状のホルダー１と、半導体レーザー２、投光レンズ３、そして駆動回路基板４とからなる。図中２０は半導体レーザー２から突出している電源ピンである。
【００１７】
上記ホルダー１は、矩形断面の外形に円形断面の貫通穴を備えた筒状となっており、後端内部が半導体レーザー１が圧入固定される圧入部１２となっている本体部１１の前端にはくびれ部１４を介して被調整部１３を一体に備えている。そして投光レンズ３はこの被調整部１３内に圧入や接着等により取り付けられる。
【００１８】
そして、この種のレーザー出力部では、半導体レーザー２から出力されて投光レンズ３によって集光されるレーザー光は、所定の距離Ｌのところでのスポット径が所定値となるように投光レンズ３と半導体レーザー２との間の距離を調節する必要があるとともに、半導体レンズ２の光軸と投光レンズ３の中心位置とを合わせて光軸を一致させることで図２に示すずれｄが生じないようにしておく必要があるが、ここではホルダー１の圧入部１２に対する半導体レーザー２の圧入量の調整によって投光レンズ３と半導体レーザー２との間の距離を所定値とし、さらにホルダー１における投光レンズ３を保持している被調整部１３を本体部１１に対して投光軸と直交する方向に動かして塑性変形させることで、光軸を調整するようにしている。
【００１９】
図３以下に上記調整に際して用いる調整装置を示す。この調整装置は、ベース５上にあってレーザー出力部のホルダー１を固定する固定ブロック６と、ホルダー１の被調整部１３に対して調整のための力を加える調整ブロック７と、ホルダー１への半導体レーザー２の圧入量調整のための押し込みブロック８と、スクリーン５０とからなるもので、上記固定ブロック６は、図５に示すように矩形断面となっているホルダー１の本体部１１の隣接する２面を基準面に押し当てるレバー６０とこのレバー６０を押圧部６２によって押圧するレバー６１とからなる。
【００２０】
調整ブロック７は、ハンドル７５の回転操作によって図７中のＸ方向に作動する確動型のカム７７と、このカム７７によって動かされてホルダー１の被調整部１３に対してＹ方向に力を加える可動爪７１と、ハンドル７６の回転操作によって図中Ｙ方向に作動する確動型のカム７８と、このカム７８によって動かされてホルダー１の被調整部１３に対してＺ方向に力を加える可動爪７２とからなる。
【００２１】
さらに押し込みブロック８はハンドル８０の回転操作によって移動して半導体レーザ２の後端を押圧することで、半導体レーザ２を固定ブロック６で保持されているホルダー１に押し込むものである。この押し込みブロック８は、図１１に示すように、半導体レーザー２の電源ピン２０が入る位置決め穴８２を備えており、半導体レーザー２の回り止めを行っている。また、押し込みブロック８は、その内部に半導体レーザー２の電源ピン２０に接続されて半導体レーザー２にレーザー光を出力させる駆動回路を内蔵したり、駆動回路に至る配線を内蔵したものが好ましい。
【００２２】
今、被調整部１３に投光レンズ３をセットするとともに、ホルダー１の圧入部に半導体レーザ１２を軽く圧入した状態のホルダー１を固定ブロック６によって調整装置に固定し、この状態で半導体レーザー２を作動させてレーザー光を出力させ、所定距離のところに位置しているスクリーン５０にレーザー光を照射する。この時、スクリーン５０に照射したレーザー光のスポット径が所定値になっていなければ、押し込みブロック８を移動させることでホルダー１に対する半導体レーザー２の圧入量を調整することにより、投光レンズ３と半導体レーザー２との距離を調整し、上記スポット径を所定の値とする。
【００２３】
また、スクリーン５０のレーザー光の照射位置が本来のところに無ければ、ハンドル７６，７７を操作して可動爪７１，７２を動かすことで、被調整部１３を投光軸と直交する２方向に動かすことで照射位置を合わせる。この時、ホルダー１に塑性変形を行わせることで、調整作業後も被調整部１３がその位置を保つようにする。図１２に上記調整作業のフローを示す。
【００２４】
もっとも、ホルダー１が黄銅製である場合、塑性変形させるだけの力を加えることが困難であるために、ここではホルダー１の本体部１１と被調整部１３との間に断面積が他の部分に比してかなり小さくなったくびれ部１４を設けることで、小さい力でもホルダー１に塑性変形を起こさせることができるようにしている。
【００２５】
ところで、調整装置における固定ブロック６によってホルダー１を固定する面と、スクリーン５０との位置関係を高い精度に保っておくことは困難であるために、実際の調整作業は次の用にして行うのが好ましい。
【００２６】
すなわち、図１３に示すように、予め校正をおこなったレーザー出力部（基準器）を固定して該レーザー出力部から出力されるレーザー光のスクリーン５０上の照射位置及びスポット径を記憶（記録）し、その後、基準器を取り外して未調整のレーザー出力部（光出射部）をセットし、そのレーザー光のスクリーン５０上での照射位置及びスポット径を上記の基準器によるそれと比較して、図１４に示すように、基準器による照射位置と合致するように、被調整部１３に力を加えて移動させ、また図１５に示すように、基準器によるスポット径（基準径）と合致するように半導体レーザー２を押し込みブロック８の操作で押し込むのである。
【００２７】
この時、図９に示すように、スクリーン５０に代えてＣＣＤカメラのような撮像手段５１を用いて、基準器によるレーザー光のスポット径や照射位置を測定記憶することができるようにしておくとともに、調整対象となっているレーザー出力部をセットしてそのスポット径及び照射位置を測定した時、基準器によるスポット径及び照射位置との差を演算できるようにしておき、さらにスポット径の差異量から半導体レーザー２の調整に必要な押し込み量を、さらには該押し込み量を得るのに必要なハンドル８０の操作量を演算して、これを調整作業者に示すとともに、照射位置の比較による差異量から塑性変形量（押さえ量）を演算し、該塑性変形量からハンドル７５，７６の各操作量を演算して調整作業者に示すならば、調整作業者はこれらの指示に基づいた操作量の操作をハンドル７５，７６，８０に加えるだけで、スポット径及び照射位置を基準器によるものと一致させることができ、調整作業に熟練を必要としなくなる。もちろん、演算された操作量の回転をパルスモータなどで行わせるならば、調整作業の自動化も可能である。また、撮像手段５１で得られた映像を作業者に見せるためのモニタ５３を設けて基準器による映像と現在の映像とを重ねて表示することができるようにしておけば、モニタ５３の映像を見ることで作業者はスポット径及び照射位置をどのように調整すべきか、あるいはきちんと調整されたかを容易に把握することができる。
【００２８】
なお、ホルダー１を塑性変形させるにあたっては、そのスプリングバッグの点から、一回の操作で調整を完了することは困難である。このために、図１８に示すように、投光軸方向と直交する２方向に力を加えて照射位置が基準位置に一するることを複数回繰り返してホルダー１に所要の塑性変形をさせるのが好ましい。調整し過ぎた場合は逆方向の力を加えることで基準位置に合わせる。
【００２９】
図１０はレーザー出力部と撮像手段５１との間に像倍率を大きくすることなる望遠レンズ５２を介在させることで、高精度な調整が行えるようにしたものを示している。また、図示例では望遠レンズ５１としてカセグレン式のレフレックスタイプのものを用いることで、レーザー出力部から撮像手段５１までの実際の距離を短くしている。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明に係るレーザー出力部の光軸調整装置は、筒状のホルダーと、ホルダーの一端に投光軸方向に圧入固定された半導体レーザーと、ホルダーに保持されて半導体レーザーから出力されるレーザー光を対象物上に集光させる投光レンズとからなるレーザー出力部の光軸調整装置であって、ホルダーを固定する固定部と、固定部で固定されるとともに投光レンズが装着されたホルダーに対して半導体レーザーを投光軸方向に押し込む押し込み部と、出力されるレーザー光の照射位置位置及びスポット径の観測用の観測部と、固定部で固定されたホルダーにおける投光レンズが装着された被調整部に対して投光軸方向と直交する２方向に力を加えてホルダーに塑性変形させる調整部とを備えているために、レーザー光のスポット径及び照射位置を観測しながら、スポット径及び照射位置を簡便に調整することができる。
【００３５】
押し込み部は半導体レーザーから突出する電源ピンを受けて半導体レーザーの位置決めを行う位置決め穴を備えたものが半導体レーザーの位置決めを行って調整精度を高く保つのに有効である。
【００３６】
また、観測部が撮影機材を備えていると、スポット径や照射位置の測定が腰囲となる。
【００３７】
レーザー出力部と観測部との間に望遠レンズを介在させておけば、さらに高い精度で調整を行うことができる。
【００３８】
また、本発明に係るレーザー出力部の光軸調整方法は、筒状のホルダーと、ホルダーの一端に投光軸方向に圧入固定された半導体レーザーと、ホルダーに保持されて半導体レーザーから出力されるレーザー光を対象物上に集光させる投光レンズとからなるレーザー出力部の光軸調整方法であって、ホルダーを固定したレーザー出力部から出力されるレーザー光のスポット径を観測しつつホルダーへの半導体レーザーの押し込みを行うとともに、レーザー出力部から出力されるレーザー光の照射位置を観測しつつホルダーにおける投光レンズが装着された被調整部に対して投光軸方向と直交する２方向に力を加えてホルダーを塑性変形させるために、簡便に調整操作を行うことができる。
【００３９】
特に、基準となるレーザー出力部のホルダーを固定して該レーザー出力部から出力されるレーザー光の照射点を観測し、しかる後に光軸調整対象となるレーザー出力部を固定してそのレーザー光の照射点を観測して上記基準となるレーザー出力部の照射点の観測値との比較で調整を行うことで、つまり、基準となるレーザー出力部のホルダーを固定して該レーザー出力部から出力されるレーザー光の照射位置を観測し、しかる後に光軸調整対象となるレーザー出力部を固定してそのレーザー光の照射位置を観測して上記基準となるレーザー出力部の照射位置の観測値との比較でホルダーを塑性変形させたり、基準となるレーザー出力部のホルダーを固定して該レーザー出力部から出力されるレーザー光のスポット径を観測し、しかる後に光軸調整対象となるレーザー出力部を固定してそのレーザー光のスポット径を観測して上記基準となるレーザー出力部のスポット径の観測値との比較でホルダーへの半導体レーザーの押し込みを行うことで、調整装置側の精度の影響を殆ど受けることなく調整を行うことができる。
【００４０】
また、スポット径の比較による差異量から半導体レーザーの押し込み量を演算し、該押し込み量から押し込み操作用の操作部の操作量を演算したり、照射位置の比較による差異量から塑性変形量を演算し、該塑性変形量から塑性変形操作用の操作部の操作量を演算すれば、調整操作がより容易となる。
【００４１】
また、投光軸方向と直交する２方向に力を加えることを複数回繰り返してホルダーに所要の塑性変形をさせることにより、ホルダーのスプリングバックの影響を排除して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザー出力部を示しており、(a)は分解斜視図、(b)は断面図、(c)は背面図である。
【図２】同上の位置ずれの調整動作についての説明図である。
【図３】本発明に係る調整装置の正面図である。
【図４】同上の平面図である。
【図５】同上の要部の左側面図である。
【図６】同上の調整ブロックの部分側面図である。
【図７】同上の調整ブロックの部分平面図である。
【図８】同上の調整ブロックの部分側面図である。
【図９】調整装置の他例の正面図である。
【図１０】調整装置の更に他例の正面図である。
【図１１】押し込みブロックと半導体レーザーの斜視図である。
【図１２】調整方法を示すフローチャートである。
【図１３】同上の他のフローチャートである。
【図１４】同上の更に他のフローチャートである。
【図１５】同上の別のフローチャートである。
【図１６】同上の更に別のフローチャートである。
【図１７】同上の他のフローチャートである。
【図１８】同上のさらに他のフローチャートである。
【符号の説明】
１  ホルダー
２  半導体レーザー
３  投光レンズ
１１  本体部
１２  圧入部
１３  被調整部
１４  くびれ部
【図１】
0003820948.tif 000002
【図２】
0003820948.tif 000003
【図３】
0003820948.tif 000004
【図４】
0003820948.tif 000005
【図５】
0003820948.tif 000006
【図６】
0003820948.tif 000007
【図７】
0003820948.tif 000008
【図８】
0003820948.tif 000009
【図９】
0003820948.tif 000010
【図１０】
0003820948.tif 000011
【図１１】
0003820948.tif 000012
【図１２】
0003820948.tif 000013
【図１３】
0003820948.tif 000014
【図１４】
0003820948.tif 000015
【図１５】
0003820948.tif 000016
【図１６】
0003820948.tif 000017
【図１７】
0003820948.tif 000018
【図１８】
0003820948.tif 000019