JP2001094177A - 固体レーザ光投射装置 - Google Patents
固体レーザ光投射装置Info
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- JP2001094177A JP2001094177A JP27031399A JP27031399A JP2001094177A JP 2001094177 A JP2001094177 A JP 2001094177A JP 27031399 A JP27031399 A JP 27031399A JP 27031399 A JP27031399 A JP 27031399A JP 2001094177 A JP2001094177 A JP 2001094177A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ光の発振出力に応じて熱レンズ効果が
変化しても、出射点と同じビームの拡がり角でしかも任
意の縮径したビーム径のレーザ光を光ファイバに入射し
て投射機の汎用性と性能を向上させる。 【解決手段】 レーザ発振装置１０の出射点Ｆと光ファ
イバ５の入射点Ｒとの間に、出射点Ｆでのビーム径Ｄ1
とそれより小さい入射点Ｒでのビーム径Ｄ2との比Ｄ1：
Ｄ2と同じ比の焦点距離ｆ1：ｆ2を有する２枚の凸レン
ズ１１，１２を備え、出射点Ｆと入射点Ｒとの間隔を２
ｆ1＋２ｆ2とし、焦点距離ｆ1の第１の凸レンズ１１を
出射点Ｆからｆ1の距離に設置し、焦点距離ｆ2の第２の
凸レンズ１２を第１の凸レンズ１１からｆ1＋ｆ2の位置
に設置することにより、出射点Ｆでのビームの拡がり角
がビーム径の比と反比例した率で転写され且つビーム径
が縮径されたレーザ光を光ファイバ５の一端に入射す
る。
変化しても、出射点と同じビームの拡がり角でしかも任
意の縮径したビーム径のレーザ光を光ファイバに入射し
て投射機の汎用性と性能を向上させる。 【解決手段】 レーザ発振装置１０の出射点Ｆと光ファ
イバ５の入射点Ｒとの間に、出射点Ｆでのビーム径Ｄ1
とそれより小さい入射点Ｒでのビーム径Ｄ2との比Ｄ1：
Ｄ2と同じ比の焦点距離ｆ1：ｆ2を有する２枚の凸レン
ズ１１，１２を備え、出射点Ｆと入射点Ｒとの間隔を２
ｆ1＋２ｆ2とし、焦点距離ｆ1の第１の凸レンズ１１を
出射点Ｆからｆ1の距離に設置し、焦点距離ｆ2の第２の
凸レンズ１２を第１の凸レンズ１１からｆ1＋ｆ2の位置
に設置することにより、出射点Ｆでのビームの拡がり角
がビーム径の比と反比例した率で転写され且つビーム径
が縮径されたレーザ光を光ファイバ５の一端に入射す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体レーザ光投射
装置に関するものである。
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２は一般的なレーザ発振装置１０のレ
ーザ共振器１の一例を示すもので、透過鏡２及び反射鏡
３の相互間にレーザ共振部を成す固体レーザ媒質４，４
（例えばＮｄ：ＹＡＧレーザロッドなど）を直列に配置
し、該固体レーザ媒質４，４をクリプトンランプなどの
図示しない励起源により励起状態として光を出射させ、
その光を透過鏡２及び反射鏡３の相互間を往復させて前
記固体レーザ媒質４，４に対し入出射を繰り返させるこ
とにより光共振を行わせて光のエネルギーを増幅し、透
過鏡２を介しレーザ光を発振し得るようにしてある。
ーザ共振器１の一例を示すもので、透過鏡２及び反射鏡
３の相互間にレーザ共振部を成す固体レーザ媒質４，４
（例えばＮｄ：ＹＡＧレーザロッドなど）を直列に配置
し、該固体レーザ媒質４，４をクリプトンランプなどの
図示しない励起源により励起状態として光を出射させ、
その光を透過鏡２及び反射鏡３の相互間を往復させて前
記固体レーザ媒質４，４に対し入出射を繰り返させるこ
とにより光共振を行わせて光のエネルギーを増幅し、透
過鏡２を介しレーザ光を発振し得るようにしてある。
【０００３】そして、レーザ発振装置１０のレーザ出力
の集光位置（透過鏡２の反出力側表面）を出射点Ｆとし
て光ファイバ５へ向け所要のビームの拡がり角で拡径し
ながら発振するレーザ光を、光ファイバの一端の入射点
Ｒに対して前記出射点Ｆと同じビーム径で転写して入射
させるために、レーザ光の伝搬装置を成す焦点距離ｆの
凸レンズ６を、幾何光学の結像公式に基づき出射点Ｆと
入射点Ｒの双方から焦点距離ｆの二倍の距離を隔てた中
間位置に配置するようにしてある。
の集光位置（透過鏡２の反出力側表面）を出射点Ｆとし
て光ファイバ５へ向け所要のビームの拡がり角で拡径し
ながら発振するレーザ光を、光ファイバの一端の入射点
Ｒに対して前記出射点Ｆと同じビーム径で転写して入射
させるために、レーザ光の伝搬装置を成す焦点距離ｆの
凸レンズ６を、幾何光学の結像公式に基づき出射点Ｆと
入射点Ｒの双方から焦点距離ｆの二倍の距離を隔てた中
間位置に配置するようにしてある。
【０００４】更に、光ファイバ５の他端から発せられる
レーザ光は、集光レンズ７を備えた投射機８により、例
えば溶接、溶断などのレーザ加工などを行うための投射
対象物９に対して投射するようにしている。
レーザ光は、集光レンズ７を備えた投射機８により、例
えば溶接、溶断などのレーザ加工などを行うための投射
対象物９に対して投射するようにしている。
【０００５】一般に、レーザ光の品質は、ビーム径と拡
がり角の積によって決まり、ビーム径が小さく且つ拡が
り角が小さい方がレーザ光の取扱い上優れている。
がり角の積によって決まり、ビーム径が小さく且つ拡が
り角が小さい方がレーザ光の取扱い上優れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固体レ
ーザにおいては、励起源からの励起光による加熱と冷却
水による冷却の作用で固体レーザ媒質４，４の内部にお
ける屈折率分布が変化し、固体レーザ媒質４，４が凸レ
ンズと同じ作用を成す熱レンズ効果が起こり、この熱レ
ンズ効果は、レーザ光の発振出力に応じて変化すること
になるので、前述した如き単純に出射点Ｆから入射点Ｒ
に対しビーム径を転写するだけの伝搬光学系では、熱レ
ンズ効果が変わってレーザ光の横モードが変化した際
に、ビーム径を転写することができてもビームの拡がり
角を転写することができないという問題があった。
ーザにおいては、励起源からの励起光による加熱と冷却
水による冷却の作用で固体レーザ媒質４，４の内部にお
ける屈折率分布が変化し、固体レーザ媒質４，４が凸レ
ンズと同じ作用を成す熱レンズ効果が起こり、この熱レ
ンズ効果は、レーザ光の発振出力に応じて変化すること
になるので、前述した如き単純に出射点Ｆから入射点Ｒ
に対しビーム径を転写するだけの伝搬光学系では、熱レ
ンズ効果が変わってレーザ光の横モードが変化した際
に、ビーム径を転写することができてもビームの拡がり
角を転写することができないという問題があった。
【０００７】即ち、図２において、熱レンズ効果が強く
現れている場合に、出射点Ｆにおけるビーム径が小さく
且つビームの拡がり角が大きいレーザ光が発振されて、
幾何光学の結像公式に基づく１対１の像転写が成される
としても、レーザ光の発振出力が低くて熱レンズ効果が
弱い場合には、出射点Ｆにおけるビーム径が大きく且つ
ビームの拡がり角が小さいレーザ光が発振される結果、
レンズ後の集光位置が前方（凸レンズ６側）に移動する
ので、ビーム径が同一に維持されていても、そのビーム
の拡がり角は著しく相違するものとなってしまう。
現れている場合に、出射点Ｆにおけるビーム径が小さく
且つビームの拡がり角が大きいレーザ光が発振されて、
幾何光学の結像公式に基づく１対１の像転写が成される
としても、レーザ光の発振出力が低くて熱レンズ効果が
弱い場合には、出射点Ｆにおけるビーム径が大きく且つ
ビームの拡がり角が小さいレーザ光が発振される結果、
レンズ後の集光位置が前方（凸レンズ６側）に移動する
ので、ビーム径が同一に維持されていても、そのビーム
の拡がり角は著しく相違するものとなってしまう。
【０００８】光ファイバ５に入射されるレーザ光は、入
射されたときのビーム径とビームの拡がり角とを保って
他端から出射されるようになる。光ファイバの出射光
は、光ファイバコア径と、ＮＡ値で特性が決まる。投射
対象物を繊細に加工するためには、コア径が細いほうが
良い。また、小径レンズを用い、且つ焦点距離を長くす
る場合は、ＮＡ値が小さい、即ち拡がり角が小さいほう
が良い。
射されたときのビーム径とビームの拡がり角とを保って
他端から出射されるようになる。光ファイバの出射光
は、光ファイバコア径と、ＮＡ値で特性が決まる。投射
対象物を繊細に加工するためには、コア径が細いほうが
良い。また、小径レンズを用い、且つ焦点距離を長くす
る場合は、ＮＡ値が小さい、即ち拡がり角が小さいほう
が良い。
【０００９】そのような良い光ファイバを使うために
は、それに見合う光ファイバのコア径に集光したとき、
ＮＡ値以下の拡がり角で絞れるようなレーザ光である必
要がある。逆に、レーザ光中心に考えると、レーザ光の
性能を最大限に引き出すためには、コア径×ＮＡ値がレ
ーザ光の集光径×拡がり角と一致するような光ファイバ
を使えなければならない。
は、それに見合う光ファイバのコア径に集光したとき、
ＮＡ値以下の拡がり角で絞れるようなレーザ光である必
要がある。逆に、レーザ光中心に考えると、レーザ光の
性能を最大限に引き出すためには、コア径×ＮＡ値がレ
ーザ光の集光径×拡がり角と一致するような光ファイバ
を使えなければならない。
【００１０】しかし、伝送系で焦点位置がズレてしまう
と、そのようなぎりぎりの性能の光ファイバは使えず、
多少余裕のある光ファイバでなければならない。する
と、結局最終的な加工特性は低下してしまう。
と、そのようなぎりぎりの性能の光ファイバは使えず、
多少余裕のある光ファイバでなければならない。する
と、結局最終的な加工特性は低下してしまう。
【００１１】また、凸レンズ６と光ファイバ５の一端と
の間に、前記レーザ発振装置１０の固体レーザ媒質４，
４と同様の固体レーザ媒質を配置して、透過鏡２を介し
レーザ共振器１側から発振されたレーザ光を増幅して高
出力のレーザ光を得て光ファイバ５に入射するようにし
ている場合もあるが、この場合にも、前記と同様に光フ
ァイバ５に入射されるレーザ光の焦点位置がズレてしま
うことによって前記と同様の問題を生じていた。
の間に、前記レーザ発振装置１０の固体レーザ媒質４，
４と同様の固体レーザ媒質を配置して、透過鏡２を介し
レーザ共振器１側から発振されたレーザ光を増幅して高
出力のレーザ光を得て光ファイバ５に入射するようにし
ている場合もあるが、この場合にも、前記と同様に光フ
ァイバ５に入射されるレーザ光の焦点位置がズレてしま
うことによって前記と同様の問題を生じていた。
【００１２】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、本発明の目的は、光ファイバをレーザの性能ぎりぎ
りのものとすることで、レーザの能力を最大限に引き出
し、結果として繊細な加工の実施や小型のレンズを使え
るようにした固体レーザ光投射装置を提供することであ
る。
で、本発明の目的は、光ファイバをレーザの性能ぎりぎ
りのものとすることで、レーザの能力を最大限に引き出
し、結果として繊細な加工の実施や小型のレンズを使え
るようにした固体レーザ光投射装置を提供することであ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ発振装
置の出射点から発せられるレーザ光を、光ファイバの一
端の入射点に入射し、光ファイバの他端から発せられる
レーザ光を集光レンズを備えた投射機を介して投射対象
物に投射するようにしている固体レーザ光投射装置であ
って、レーザ発振装置の出射点と光ファイバの入射点と
の間に、出射点でのビーム径Ｄ1とそれより小さい入射
点でのビーム径Ｄ2との比Ｄ1：Ｄ2と同じ比の焦点距離
ｆ1：ｆ2を有する２枚の凸レンズを備え、前記出射点と
入射点との間隔を２ｆ1＋２ｆ2とし、焦点距離ｆ1の第
１の凸レンズを出射点からｆ1の距離に設置し、焦点距
離ｆ2の第２の凸レンズを第１の凸レンズからｆ1＋ｆ2
の位置に設置することにより、出射点でのビームの拡が
り角がビーム径の比と反比例した率で転写され且つビー
ム径が縮径されたレーザ光を光ファイバの一端に入射す
るようにしたことを特徴とする固体レーザ光投射装置、
に係るものである。
置の出射点から発せられるレーザ光を、光ファイバの一
端の入射点に入射し、光ファイバの他端から発せられる
レーザ光を集光レンズを備えた投射機を介して投射対象
物に投射するようにしている固体レーザ光投射装置であ
って、レーザ発振装置の出射点と光ファイバの入射点と
の間に、出射点でのビーム径Ｄ1とそれより小さい入射
点でのビーム径Ｄ2との比Ｄ1：Ｄ2と同じ比の焦点距離
ｆ1：ｆ2を有する２枚の凸レンズを備え、前記出射点と
入射点との間隔を２ｆ1＋２ｆ2とし、焦点距離ｆ1の第
１の凸レンズを出射点からｆ1の距離に設置し、焦点距
離ｆ2の第２の凸レンズを第１の凸レンズからｆ1＋ｆ2
の位置に設置することにより、出射点でのビームの拡が
り角がビーム径の比と反比例した率で転写され且つビー
ム径が縮径されたレーザ光を光ファイバの一端に入射す
るようにしたことを特徴とする固体レーザ光投射装置、
に係るものである。
【００１４】従って、本発明では、出射点でのビーム径
Ｄ1とそれより小さい入射点での必要なビーム径Ｄ2との
比Ｄ1：Ｄ2と同じ比の焦点距離ｆ1：ｆ2を有する２枚の
凸レンズを備えて、焦点距離ｆ1の第１の凸レンズを出
射点からｆ1の距離に設置し、焦点距離ｆ2の第２の凸レ
ンズを第１の凸レンズからｆ1＋ｆ2の位置に設置してい
るので、出射点でのビームの拡がり角θ1をビーム径の
比と反比例した率の拡がり角θ2（絞り角）、即ちθ2＝
（Ｄ1／Ｄ2）θ1で光ファイバの入射点に転写すること
ができ、且つビーム径を任意に縮径して光ファイバの一
端に入射することができる。従って、光ファイバを経て
投射機から投射対象物に投射されるレーザ光を、出射点
でのビームの拡がり角と同じ拡がり角とし、しかも任意
の細いビーム径で投射することができるので、投射機の
汎用性と性能を高めることができる。
Ｄ1とそれより小さい入射点での必要なビーム径Ｄ2との
比Ｄ1：Ｄ2と同じ比の焦点距離ｆ1：ｆ2を有する２枚の
凸レンズを備えて、焦点距離ｆ1の第１の凸レンズを出
射点からｆ1の距離に設置し、焦点距離ｆ2の第２の凸レ
ンズを第１の凸レンズからｆ1＋ｆ2の位置に設置してい
るので、出射点でのビームの拡がり角θ1をビーム径の
比と反比例した率の拡がり角θ2（絞り角）、即ちθ2＝
（Ｄ1／Ｄ2）θ1で光ファイバの入射点に転写すること
ができ、且つビーム径を任意に縮径して光ファイバの一
端に入射することができる。従って、光ファイバを経て
投射機から投射対象物に投射されるレーザ光を、出射点
でのビームの拡がり角と同じ拡がり角とし、しかも任意
の細いビーム径で投射することができるので、投射機の
汎用性と性能を高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しつつ説明する。
参照しつつ説明する。
【００１６】図１は本発明を実施する形態の一例を示す
もので、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表し
ている。
もので、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表し
ている。
【００１７】本形態例においては、前述した図２におけ
る一枚の凸レンズ６から成る伝搬光学系に換えて、焦点
距離が異なる第一の凸レンズ１１と第二の凸レンズ１２
とを出射点Ｆと入射点Ｒとの間に以下のようにして配置
している。
る一枚の凸レンズ６から成る伝搬光学系に換えて、焦点
距離が異なる第一の凸レンズ１１と第二の凸レンズ１２
とを出射点Ｆと入射点Ｒとの間に以下のようにして配置
している。
【００１８】即ち、レーザ発振装置１０の出射点Ｆと光
ファイバ５の入射点Ｒとの間に、出射点Ｆでのビーム径
Ｄ1とそれより小さい入射点Ｒで要求されるビーム径Ｄ2
との比Ｄ1：Ｄ2と同じ比の焦点距離ｆ1：ｆ2を有する２
枚の凸レンズ１１，１２を備え、このとき、出射点Ｆと
入射点Ｒとの間隔は２ｆ1＋２ｆ2としている。
ファイバ５の入射点Ｒとの間に、出射点Ｆでのビーム径
Ｄ1とそれより小さい入射点Ｒで要求されるビーム径Ｄ2
との比Ｄ1：Ｄ2と同じ比の焦点距離ｆ1：ｆ2を有する２
枚の凸レンズ１１，１２を備え、このとき、出射点Ｆと
入射点Ｒとの間隔は２ｆ1＋２ｆ2としている。
【００１９】焦点距離ｆ1の第１の凸レンズ１１は出射
点Ｆからｆ1の距離に設置し、焦点距離ｆ2の第２の凸レ
ンズ１２は第１の凸レンズ１１からｆ1＋ｆ2の距離に設
置する。このとき、第２の凸レンズ１２と光ファイバ５
の入射点Ｒとの間の距離はｆ 2である。
点Ｆからｆ1の距離に設置し、焦点距離ｆ2の第２の凸レ
ンズ１２は第１の凸レンズ１１からｆ1＋ｆ2の距離に設
置する。このとき、第２の凸レンズ１２と光ファイバ５
の入射点Ｒとの間の距離はｆ 2である。
【００２０】次に、上記形態例の作用を説明する。
【００２１】図１では、第１の凸レンズ１１の焦点距離
ｆ1と第２の凸レンズ１２の焦点距離ｆ2との比を２：１
とした場合を示している。このときのレーザ発振装置１
０の出射点Ｆと光ファイバ５の一端の入射点Ｒとの間隔
は２ｆ1＋２ｆ2である。
ｆ1と第２の凸レンズ１２の焦点距離ｆ2との比を２：１
とした場合を示している。このときのレーザ発振装置１
０の出射点Ｆと光ファイバ５の一端の入射点Ｒとの間隔
は２ｆ1＋２ｆ2である。
【００２２】このように、第１の凸レンズ１１の焦点距
離ｆ1と第２の凸レンズ１２の焦点距離ｆ2との比を
ｆ1：ｆ2＝２：１とし、このときの出射点Ｆのビーム径
をＤ1、入射点Ｒのビーム径をＤ2とすると、レーザ光の
ようなガウスビームにおける入射点Ｒのビーム径Ｄ
2は、Ｄ2＝（ｆ2／ｆ1）Ｄ1となる。
離ｆ1と第２の凸レンズ１２の焦点距離ｆ2との比を
ｆ1：ｆ2＝２：１とし、このときの出射点Ｆのビーム径
をＤ1、入射点Ｒのビーム径をＤ2とすると、レーザ光の
ようなガウスビームにおける入射点Ｒのビーム径Ｄ
2は、Ｄ2＝（ｆ2／ｆ1）Ｄ1となる。
【００２３】即ち、出射点Ｆのビーム径Ｄ1に対して入
射点Ｒのビーム径Ｄ2は、焦点距離の比と同じに１／２
に縮径されることになる。
射点Ｒのビーム径Ｄ2は、焦点距離の比と同じに１／２
に縮径されることになる。
【００２４】また、上記において、出射点Ｆのビームの
拡がり角θ1は、ビーム径Ｄ1とＤ2の比と反比例した率
の拡がり角θ2（絞り角）、即ち、θ2＝（Ｄ1／Ｄ2）θ
1で光ファイバ５の入射点Ｒに転写される。
拡がり角θ1は、ビーム径Ｄ1とＤ2の比と反比例した率
の拡がり角θ2（絞り角）、即ち、θ2＝（Ｄ1／Ｄ2）θ
1で光ファイバ５の入射点Ｒに転写される。
【００２５】従って、上記形態例によれば、第１の凸レ
ンズ１１と第２の凸レンズ１２との焦点距離の比を任意
に設定（例えばｆ1：ｆ2＝２：１）すると、入射点Ｒに
入射されるビーム径Ｄ2を任意に小径（例えばＤ2＝（１
／２）Ｄ1）として入射することができ、しかもレーザ
光の発振出力に応じて熱レンズ効果が変化し、出射点Ｆ
のビーム径が変化しても、出射点Ｆのビームの拡がり角
θ1は、ビーム径Ｄ1とＤ2の比と反比例した率の拡がり
角θ2で光ファイバ５の入射点Ｒに転写されるので、実
質的に入射点Ｒに入射されるビーム径は殆ど変化せず、
よって光ファイバ５をレーザの性能ぎりぎりのものとす
ることができて、レーザの能力を最大限に引き出すこと
ができる。
ンズ１１と第２の凸レンズ１２との焦点距離の比を任意
に設定（例えばｆ1：ｆ2＝２：１）すると、入射点Ｒに
入射されるビーム径Ｄ2を任意に小径（例えばＤ2＝（１
／２）Ｄ1）として入射することができ、しかもレーザ
光の発振出力に応じて熱レンズ効果が変化し、出射点Ｆ
のビーム径が変化しても、出射点Ｆのビームの拡がり角
θ1は、ビーム径Ｄ1とＤ2の比と反比例した率の拡がり
角θ2で光ファイバ５の入射点Ｒに転写されるので、実
質的に入射点Ｒに入射されるビーム径は殆ど変化せず、
よって光ファイバ５をレーザの性能ぎりぎりのものとす
ることができて、レーザの能力を最大限に引き出すこと
ができる。
【００２６】従って、光ファイバ５の他端から出射され
るレーザ光のビーム径を小さくすることができて繊細な
加工などを可能にすると共に、所要以上にビーム径が大
きくなるのを防止できるので、小径の集光レンズ７を用
いて投射機８を小型・軽量化することができ、しかも集
光レンズ７と投射対象物９との間の距離が必要以上に近
付くことを防止できるので、溶接や溶断を行う場合に、
溶融部から飛来するスパッタが集光レンズ７に付着する
問題を軽減できるなど、投射機８の汎用性と性能を高め
ることができる。
るレーザ光のビーム径を小さくすることができて繊細な
加工などを可能にすると共に、所要以上にビーム径が大
きくなるのを防止できるので、小径の集光レンズ７を用
いて投射機８を小型・軽量化することができ、しかも集
光レンズ７と投射対象物９との間の距離が必要以上に近
付くことを防止できるので、溶接や溶断を行う場合に、
溶融部から飛来するスパッタが集光レンズ７に付着する
問題を軽減できるなど、投射機８の汎用性と性能を高め
ることができる。
【００２７】尚、本発明の固体レーザ光投射装置は、上
述の形態例にのみ限定されるものではなく、溶接や溶断
を行う投射機以外の種々のレーザ投射装置にも適用でき
ること、出射点と入射点の間に備える第１と第２の凸レ
ンズの焦点距離の比は光ファイバの入射点において要求
されるビーム径に応じて任意に選定し得ること、その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更
を加え得ることは勿論である。
述の形態例にのみ限定されるものではなく、溶接や溶断
を行う投射機以外の種々のレーザ投射装置にも適用でき
ること、出射点と入射点の間に備える第１と第２の凸レ
ンズの焦点距離の比は光ファイバの入射点において要求
されるビーム径に応じて任意に選定し得ること、その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更
を加え得ることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】上記した本発明の固体レーザ光投射装置
によれば、レーザ光の発振出力に応じて熱レンズ効果が
変化しても、第１の凸レンズと第２の凸レンズとの焦点
距離の比で入射点のビーム径を任意の小径に設定した状
態で入射することができるので、光ファイバをレーザの
性能ぎりぎりのものとすることができてレーザの能力を
最大限に引き出すことができる。よって、光ファイバの
他端から出射されるレーザ光のビーム径を小さくするこ
とができて繊細な加工などを可能にすると共に、所要以
上にビーム径が大きくなるのを防止できるので、小径の
集光レンズを用いて投射機の構成を小型・軽量化するこ
とができ、しかも集光レンズと投射対象物との間の距離
が必要以上に近付くことを防止できるので、溶接や溶断
を行う場合に、溶融部から飛来するスパッタが集光レン
ズに付着するといった問題を軽減できるなど、投射機の
汎用性と性能を高めることができる効果がある。
によれば、レーザ光の発振出力に応じて熱レンズ効果が
変化しても、第１の凸レンズと第２の凸レンズとの焦点
距離の比で入射点のビーム径を任意の小径に設定した状
態で入射することができるので、光ファイバをレーザの
性能ぎりぎりのものとすることができてレーザの能力を
最大限に引き出すことができる。よって、光ファイバの
他端から出射されるレーザ光のビーム径を小さくするこ
とができて繊細な加工などを可能にすると共に、所要以
上にビーム径が大きくなるのを防止できるので、小径の
集光レンズを用いて投射機の構成を小型・軽量化するこ
とができ、しかも集光レンズと投射対象物との間の距離
が必要以上に近付くことを防止できるので、溶接や溶断
を行う場合に、溶融部から飛来するスパッタが集光レン
ズに付着するといった問題を軽減できるなど、投射機の
汎用性と性能を高めることができる効果がある。
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図であ
る。
る。
【図２】従来例を示す概略図である。
５ 光ファイバ ７ 集光レンズ ８ 投射機 ９ 投射対象物 １０ レーザ発振装置 １１ 凸レンズ １２ 凸レンズ Ｄ1 出射点のビーム径 Ｄ2 入射点のビーム径 Ｆ 出射点 Ｒ 入射点 ｆ1 焦点距離 ｆ2 焦点距離
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 淑久 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 西見 昭浩 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 金澤 祐孝 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Ｆターム(参考） 4E068 CB08 CD05 CD13 CE08 5F072 AB02 JJ01 KK30 MM08 YY06
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ発振装置の出射点から発せられる
レーザ光を、光ファイバの一端の入射点に入射し、光フ
ァイバの他端から発せられるレーザ光を集光レンズを備
えた投射機を介して投射対象物に投射するようにしてい
る固体レーザ光投射装置であって、レーザ発振装置の出
射点と光ファイバの入射点との間に、出射点でのビーム
径Ｄ1とそれより小さい入射点でのビーム径Ｄ2との比Ｄ
1：Ｄ2と同じ比の焦点距離ｆ1：ｆ2を有する２枚の凸レ
ンズを備え、前記出射点と入射点との間隔を２ｆ1＋２
ｆ2とし、焦点距離ｆ1の第１の凸レンズを出射点からｆ
1の距離に設置し、焦点距離ｆ2の第２の凸レンズを第１
の凸レンズからｆ1＋ｆ2の位置に設置することにより、
出射点でのビームの拡がり角がビーム径の比と反比例し
た率で転写され且つビーム径が縮径されたレーザ光を光
ファイバの一端に入射するようにしたことを特徴とする
固体レーザ光投射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27031399A JP2001094177A (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | 固体レーザ光投射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27031399A JP2001094177A (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | 固体レーザ光投射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001094177A true JP2001094177A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17484539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27031399A Pending JP2001094177A (ja) | 1999-09-24 | 1999-09-24 | 固体レーザ光投射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001094177A (ja) |
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