JP2001281581A - レーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】常に加工位置にて一定のビーム径を得るレーザ
発振装置を提供する。 【構成】 入射したレーザビームが入射角１０度以下で
反射された後、入射方向に対して平行移動した位置に入
射方向と同方向に出射されるような反射条件を満たすよ
うに、互いに向かい合わせて配置された球面の凹面鏡２
ｂおよび凸面鏡２ａと反射条件を満たした状態で凹面鏡
と凸面鏡との距離および各角度を変化可能なミラー駆動
装置３ａ、３ｂと、反射面の２次元温度分布を計測可能
な温度分布検出手段５と、温度分布検出手段５の信号に
よりレーザビーム径を算出するビーム径検出手段１１
と、検出したレーザビーム径が予め設定された値となる
ようにミラー駆動装置３ａ、３ｂを制御する制御装置６
とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工装置に
おいて、加工位置でのビーム径を常に一定に制御する事
により、常に安定した高品質な加工を提供するレーザ発
振装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工装置では、レーザ発振器から
取出されたレーザビームは、数枚の反射ミラーを介して
加工位置まで伝送され、加工ヘッド内に設けられた集光
レンズで一定の集光スポット径に集光される。集光され
たレーザビームは被加工材に照射され、レーザ加工が行
われる。

【０００３】レーザ加工の加工品質は、レーザビームの
集光スポット径に大きく依存し、常にこの集光スポット
径を一定に保つことが、安定したレーザ加工を行う上で
必須となる。

【０００４】集光スポット径は、集光レンズに入射する
ビーム径、すなわち加工位置でのビーム径によって決ま
るため、もし加工位置でのビーム径が変化すると、集光
スポット径も変化し、加工品質が低下してしまう。よっ
て安定したレーザ加工を行うためには、常に加工位置で
のビーム径を一定に保つ必要がある。

【０００５】レーザ発振器から取出されたレーザビーム
は、一定の発散角を持っているため、光路長が変わる
と、加工位置でのビーム径が変わってくる。光路長可変
タイプのレーザ加工装置においては、加工位置によっ
て、レーザ発振器からレーザ加工へツドまでの光路長が
変化するため、それに伴い加工位置でのビーム径が変化
し、加工性能が変化してしまうという問題がある。よっ
て光路長が変わっても加工位置でのビーム径が一定にな
るように、レーザビーム経路にビームコリメーションの
ための凹凸レンズの組み合わせや凹凸面鏡の組み合わせ
を挿入するという方法が従来手法として用いられてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし実際にはビーム
のコリメーションを行っても完全にビーム径を一定にす
ることは極めて困難であり、加工位置による加工品質の
変化を完全に抑えることは出来ていない。

【０００７】これを解決するひとつの手法として、加工
位置が変わっても光路長変化が無いような光路長一定タ
イプのレーザ加工装置も用いられている。しかしこのタ
イプのレーザ加工装置においては、構造が複雑になる事
より、コスト面また信頼性の面から問題が多く、光路長
可変タイプにおいて、完全に加工位置でのビーム径を一
定にする手法が望まれていた。

【０００８】また光路長可変タイプ、光路長一定タイプ
共通の問題として、レーザ発振器より取り出されるレー
ザビーム径自体の経時変化の問題がある。レーザ発振器
の共振系を構成しているミラーのうち、レーザビームを
取り出す出力鏡の大気側は、常に大気中のごみや粉塵な
どにさらされているため、次第に汚れが付着し、そのこ
とによる熱レンズ効果により、経時にレーザビームの発
散角が変化し、加工位置でのビーム径が小さくなってし
まう。

【０００９】これらの問題を解決するための手法とし
て、例えば特開平１−２７１０８７号に示す構成のよう
に、レーザ発振器とレーザビームを集光させる集光レン
ズとのレーザビーム経路途中に設けたセンサによりレ−
ザビームの径を検知し、そのセンサとレーザ発振器との
間に設けられたコリメータを駆動装置により動かし、常
にレーザビームの径が一定になるように制御するという
アイデアも提案されている。しかしこのアイデア自体は
公知の事実の範疇を越えるものではなく、むしろこれを
実現するための具体手法が求められていた。

【００１０】本発明は上述のごとき問題を鑑みてなされ
たものであり、レーザ発振器とレーザビームを集光させ
る集光レンズとのレーザビーム経路途中に設けたセンサ
によりレーザビームの径を検知し、そのセンサとレーザ
発振器との間に設けられたコリメータを駆動装置により
動かし、常にレーザビームの径が一定になるように制御
する手法に関して、これを実現するための具体手法を提
案するものである。

【００１１】すなわち、本発明の目的は、レーザビーム
に干渉することなくレーザビーム径を監視でき、コリメ
ーション部での収差の発生を常に最小に抑えることがで
き、光路長の変化や、経時的なレーザ発振器のビーム径
変化などの外乱要素に依らず、常に加工位置にて一定の
ビーム径を得る事が出来るレーザ発振装置を提供するこ
とである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のレーザ発
振装置は、入射したレーザビームが、入射角１０度以下
で２回反射された後、入射方向に対して平行移動した位
置に、入射方向と同方向に出射されるような反射条件を
満たすように、互いに向かい合わせて配置された球面の
凹面鏡および凸面鏡と、反射条件を満たした状態で凹面
鏡と凸面鏡との距離および各角度を変化可能なミラー駆
動装置と、レーザビーム経路外に設けられてレーザビー
ム径を検出するビーム径検出手段と、ビーム径検出手段
により検出したレーザビーム径が予め設定された値とな
るようにミラー駆動装置を制御する制御装置とを備えた
ものである。

【００１３】請求項１記載のレーザ発振装置によれば、
レーザビームに干渉することなくレーザビーム径を監視
し、それに基づき加工位置でのビーム径を常に一定に制
御することができ、かつコリメーション部での収差の発
生を常に最小に抑える事が出来るため、光路長の変化
や、経時的なレーザ発振器のビーム径変化などの外乱要
素に依らず、常に加工位置にて一定のビーム径を得る事
が出来、長期に渡って高品質なレーザ加工を提供するこ
とが出来る。

【００１４】請求項２記載のレーザ発振装置は、入射し
たレーザビームが、入射角約４５度で２回反射された
後、入射方向に対して平行移動した位置に、入射方向と
正反対の方向に出射されるような反射条件を満たすよう
に、互いに向かい合わせて配置された放物面の凹面鏡お
よび凸面鏡と、反射条件を満たした状態で凹面鏡と凸面
鏡の位置を変化可能なミラー駆動装置と、レーザビーム
経路外に設けられてレーザビーム径を検出するビーム径
検出手段と、ビーム径検出手段により検出したレーザビ
ーム径が予め設定された値となるようにミラー駆動装置
を制御する制御装置とを備えたものである。

【００１５】請求項２記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１と同様な効果がある。

【００１６】請求項３記載のレーザ発振装置は、入射し
たレーザビームが、入射角約４５度で反射されるように
配置された平面反射鏡と、平面反射鏡で反射されたレー
ザビームが入射角約２２．５度で２回反射された後、入
射方向に対して平行移動した位置に、入射方向と正反対
の方向に出射されるような反射条件を満たすように、互
いに向かい合わせて配置された放物面の凹面鏡および凸
面鏡と、反射条件を満たした状態で凹面鏡と凸面鏡のう
ち平面反射鏡の反射光を受けるものと、平面反射鏡の位
置を変化可能なミラー駆動装置と、レーザビーム経路外
に設けられてレーザビーム径を検出するビーム径検出手
段と、ビーム径検出手段により検出したレーザビーム径
が予め設定された値となるようにミラー駆動装置を制御
する制御装置とを備えたものである。

【００１７】請求項３記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１と同様な効果がある。

【００１８】請求項４記載のレーザ発振装置は、請求項
１、請求項２または請求項３において、反射面の２次元
温度分布を計測可能な温度分布検出手段を有し、ビーム
径検出手段は、温度分布検出手段よりの信号とあらかじ
め設定された値との比較によりレーザビーム径を算出す
るものである。

【００１９】請求項４記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果があ
る。

【００２０】請求項５記載のレーザ発振装置は、請求項
１、請求項２または請求項３において、レーザビーム受
光部と、制御装置よりの指令に従ってレーザビーム経路
上とレーザビーム経路の間にレーザビ−ム受光部を進退
させる受光部駆動手段と、レーザビーム経路挿入時にレ
ーザビーム受光部の２次元温度分布を計測する温度分布
検出手段とを有し、ビーム径検出手段は温度分布検出手
段よりの信号とあらかじめ設定された値との比較により
レーザビーム径を算出するものである。

【００２１】請求項５記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果があ
る。

【００２２】請求項６記載のレーザ発振装置は、請求項
１、請求項２または請求項３において、反射面以外の部
分に取り付けられた温度を計測可能な温度検出手段を有
し、ビーム径検出手段は温度検出手段よりの信号とあら
かじめ設定された値との比較によりレーザビーム径を算
出するものである。

【００２３】請求項６記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果があ
る。

【００２４】請求項７記載のレーザ発振装置は、請求項
１、請求項２または請求項３において、レーザビーム経
路上のレーザビームの経路に交差する方向の電気伝導度
を測定可能な電気伝導度測定手段を有し、ビーム径検出
手段は電気伝導度測定手段よりの信号とあらかじめ設定
された値との比較によりレーザビーム径を算出するもの
である。

【００２５】請求項７記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果があ
る。

【００２６】請求項８記載のレーザ発振装置は、請求項
１、請求項２または請求項３において、レーザビーム経
路上の空気の屈折率を測定可能な屈折率測定手段を有
し、ビーム径検出手段は屈折率測定手段よりの信号とあ
らかじめ設定された値との比較によりレーザビーム径を
算出するものである。

【００２７】請求項８記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果があ
る。

【００２８】請求項９記載のレーザ発振装置は、請求項
８において、屈折率測定手段が、半導体レーザとフォト
ダイオードとを、レーザビーム経路を挟んで対向に配置
させたものである。

【００２９】請求項９記載のレーザ発振装置によれば、
請求項８と同様な効果がある。

【００３０】

【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。

【００３１】図１は本発明の第１の実施の形態であり請
求項１および請求項４に関するレーザ発振装置の構成図
である。

【００３２】まず本装置の構成について説明する。レー
ザ発振器１より取り出されたレーザビーム４は、ビーム
コリメーション部、すなわち反射面が凸の球面である凸
面鏡２ａおよび反射面が凹の球面である凹面鏡２ｂに
て、共に入射角１０度以下で２回反射された後、入射方
向に対して平行移動した位置に、入射方向と同方向に出
射された後、平面鏡７で反射され、加工位置にある集光
レンズ８に入射する。集光レンズ８で集光された後、被
加工材９に照射され、加工が行われる。

【００３３】凸面鏡２ａ〜凹面鏡２ｂ間の距離は、それ
ぞれを保持可能に備えた駆動装置３ａ、３ｂによって調
整可能となっており、駆動装置３ａ、３ｂは、制御装置
６によって制御されている。また凸面鏡２ａ〜凹面鏡２
ｂ間距離を変えるときには、それに応じて制御装置６が
所定の演算を行い、レーザビームの入射、出射位置およ
び方向が一定に保たれるように、凸面鏡２ａ、凹面鏡２
ｂの角度を変化させるようになっている。この時入射角
は常に１０度以下となるように各反射鏡２ａ、２ｂの位
置が設定されている。図２に球面鏡へのレーザビームの
入射角と、反射後のレーザビーム真円度との関係を示
す。球面鏡は基本的に入射角０度、すなわち入射方向と
反射方向が完全に正反対となる場合が、最も収差の影響
を受けにくく、反射後のレーザビームの真円度は最良状
態の１００％となる。しかし現実的に入射角０度で使用
することは不可能であり、収差の影響を最小限に抑えら
れる範囲で、ある程度の入射角を設ける必要がある。図
２より明らかなように入射角１０度以下では、収差の影
響はほとんど無く、レーザビーム真円度はほど１００％
を保っている。これより、本発明の構成においては、凸
面鏡２ａおよび凹面鏡２ｂでの反射によるレーザビーム
真円度の低下、すなわちレーザビーム品質の低下を防ぐ
事が出来ることが判る。

【００３４】レーザビーム経路近傍には、凸面鏡２ａの
反射面２次元温度分布を測定するための温度分布検出手
段５が設けられている。この温度分布検出手段５は、た
とえば凸面鏡２ａの反射面温度に応じて放出される放射
光１０の波長およびその強度の２次元分布を検出するセ
ンサが用いられ、この温度分布検出手段５よりの信号と
あらかじめ設定された値との比較により、ビーム径検出
手段１１が、反射面でのレーザビーム径を算出する。ビ
ーム径検出手段１１より、反射鏡位置でのビーム径の情
報を受け取った制御装置６は、あらかじめ与えられたレ
ーザ発振器のビーム特性、加工位置の光路長などの情報
と合わせ、加工位置でのレーザビーム径を所定の値に調
整すべく、駆動装置３ａ、３ｂを制御し、凸面鏡２ａ〜
凹面鏡２ｂ間距離、および各球面鏡２ａ、２ｂの角度調
整を行う。

【００３５】本発明の構成により、光路長可変タイプの
レーザ加工装置において、加工位置の光路長変化に応じ
て、ビームコリメーション部の凸面鏡２ａ〜凹面鏡２ｂ
間距離の調整を行う事で、常に加工位置のビーム径が一
定になり、且つ本発明の構成を採る事でレーザビーム経
路のずれや収差の影響も最小限に抑えられるため、常に
高品質なレーザビームが得られる事になる。

【００３６】これに加え、レーザビーム自体に干渉せず
にビーム径を検出する手法を取る事が出来る為、レーザ
ビームの品質を低下させること無く、経時的なレーザビ
ームの発散角変化に応じて、常に加工位置のビーム径を
一定にする事が出来る。

【００３７】図３は本発明の第１の実施の形態と従来例
とでの、経時的な加工品質の変化を示したものである。
従来例１はレーザビーム径のセンシング自体を行わない
場合を示しており、経時的にレーザ発振器より取り出さ
れるレーザビームの発散角が変化するに従い、加工品質
が低下していっている事が判る。従来例２は特開平１−
２７１０８７号に示されるように、レーザビーム経路に
センサを挿入する形でレーザビーム径をセンシングする
構成を採った場合であり、経時的な加工品質の低下は無
いが、センシング自体によるレーザビーム品質の低下が
見られる。本発明の第１の実施の形態においては、高い
加工品質を、経時変化無く保つ事が出来ている。

【００３８】図４は本発明の第２の実施の形態であり、
レーザ径の検出に関する請求項１および請求項５に関し
てのレーザ発振装置の構成図である。図１において、レ
ーザビーム経路の近傍には、レーザビーム受光部１２
と、制御装置６よりの指令に従ってレーザビーム経路に
対しレーザビーム受光部１２の出し入れを行う受光部駆
動手段１３が備えられている。レーザ加工を行っている
時には、レーザビーム受光部１２はレーザビーム経路か
ら外れた位置にあり、通常はレーザビームへの干渉が起
きないようになっている。外部よりの指令などにより制
御装置６は受光部駆動手段１３を制御し、レーザビーム
受光部１２をレーザビーム経路に挿入する。この事によ
りレーザビーム受光部１２は、レーザビームを直接受け
る事になる。レーザビーム受光部１２に接続された温度
分布検出手段５は、レーザビーム受光部１２の受光面の
２次元温度分布を検出し、ビーム径検出手段１１へと信
号を送る。この後の動作および上記以外の構成は前出し
た図１の説明と同様であり、この温度分布検出手段５よ
りの信号とあらかじめ設定された値との比較により、ビ
ーム径検出手段１１が、反射面でのレーザビーム径を算
出し、制御装置６はあらかじめ与えられたレーザ発振器
のビーム特性、加工位置の光路長などの情報と合わせ、
加工位置でのレーザビーム径を所定の値に調整すべく、
駆動装置３ａ、３ｂを制御し、凸面鏡２ａ〜凹面鏡２ｂ
間距離、および各球面鏡の角度調整を行う。

【００３９】図４の構成においては、レーザビーム径を
測定する時のみセンサをレーザビーム経路に挿入する方
法であり、レーザ加工時にはレーザビームには干渉しな
いため、図１の構成と同様に、レーザビームの品質を低
下させること無く、経時的なレーザビームの発散角変化
に応じて、常に加工位置のビーム径を一定にする事が出
来る。

【００４０】図５は本発明の第３の実施の形態であり請
求項２および請求項４に関するレーザ発振装置の構成図
である。図１に示す第１の実施の形態と異なる点は、ビ
ームコリメーショイ部およびその駆動方式にある。レー
ザ発振器１より取り出されたレーザビーム４は、ビーム
コリメーション部、すなわち反射面が凸の９０度反射の
放物面である凸面鏡２ａおよび反射面が凹の９０度反射
の放物面である凹面鏡２ｂにて、共に入射角約４５度で
２回反射された後、入射方向に対して平行移動した位置
に、入射方向と正反対の方向に出射された後、平面鏡７
で反射され、加工位置にある集光レンズ８に入射する。
凸面鏡２ａ〜凹面鏡２ｂ間の距離、および各反射鏡２
ａ、２ｂの角度は常に一定であり、それぞれを保持可能
に備えられたミラー駆動装置３ａ、３ｂによって、レー
ザビームの入射方向に対し、平行移動できるようになっ
ている。移動時には、レーザビームの入射、出射位置お
よび方向を一定に保ったまま、移動するようになってお
り、入射角は常に約４５度に保たれる。コリメーション
部の凸凹各放物面鏡（２ａ、２ｂ）は９０度反射時に収
差が最小となるように設計されているため、図１の例と
同様に、収差の影響はほとんど無く、レーザビーム真円
度は１００％を保つことが出来る。これより、本発明の
構成においては、凸面鏡２ａおよび凹面鏡２ｂでの反射
によるレーザビーム真円度の低下、すなわちレーザビー
ム品質の低下を防ぐ事が出来ることが判る。

【００４１】図６は本発明の第４の実施の形態であり請
求項３および請求項４に関するレーザ発振装置の構成図
である。図１、図５に示す実施の形態と異なる点は、ビ
ームコリメーション部およびその駆動方式にある。レー
ザ発振器１より取り出されたレーザビーム４は、平面反
射鏡７によって入射角約４５度で反射された後、反射面
が凹の４５度反射の放物面である凹面鏡２ｂおよび反射
面が凸の４５度反射の放物面である凸面鏡２ａにて、共
に入射角約２２．５度で２回反射された後、加工位置に
ある集光レンズ８に入射する。

【００４２】凸面鏡２ａの位置は一定であり、平面反射
鏡７および凹面鏡２ｂが、それぞれを保持可能に備えら
れたミラー駆動装置３ａ、３ｂによって、入射角２２．
５度を保ったまま移動するようになっている。コリメー
ション部の凸凹各放物面鏡は４５度反射時に収差が最小
となるように設計されているため、図１、図５の実施の
形態と同様に、収差の影響はほとんど無く、レーザビー
ム真円度は１００％を保つことが出来るという効果が得
られる。

【００４３】なお、図５、図６の実施の形態に、図４の
実施の形態を適用することができる。

【００４４】図７は本発明の第５の実施の形態であり請
求項６に関するレーザ発振装置の構成図である。すなわ
ち、図１、図５、図６の凹面鏡２ｂの反射面の裏面に、
熱電対やサーミスタなどの温度検出手段１４が取り付け
られている。この温度分布検出手段１４は、レーザビー
ム径に応じ変化する凹面鏡２ｂの反射面の２次元温度分
布を、間接的に測定するためのものである。温度分布検
出手段１４より、温度情報がビーム径検出手段１１へと
送られ、ビーム径検出手段１１はあらかじめ与えられた
情報に基づき、反射面でのレーザビーム径を算出する。
ビーム径検出手段１１より、反射鏡位置でのビーム径の
情報を受け取った制御装置６は、あらかじめ与えられた
レーザ発振器のビーム特性、加工位置の光路長などの情
報と合わせ、加工位置でのレーザビーム径を所定の値に
調整すべく、駆動装置３ｂによって各鏡の調整を行う。
この事により図１の例と同様に、レーザビーム自体に干
渉せずにビーム径を検出する手法を取る事が出来る為、
レーザビームの品質を低下させること無く、ビーム径の
制御を行うことが出来る。

【００４５】なお、凸面鏡２ａおよび平面鏡７に温度検
出手段１４を設けてもよい。

【００４６】図８は本発明の第６の実施の形態であり請
求項７に関するレーザ発振装置の構成図である。すなわ
ち、図１、図５および図６の実施の形態のレーザビーム
経路外にレーザビーム経路を挟んで、空気中の電気伝導
度を測定可能な電気伝導度測定手段１５が設けられてい
る。電気伝導度測定手段１５は、例えばある距離を置い
て対向して配置された２個の金属電極間に数ＫＶの定電
圧をかけておき、空気の電気伝導度に応じて２個の金属
電極間に流れる漏れ電流を測定するものである。レーザ
ビームが空気中を伝播すると、その部分の空気中の分
子、すなわち窒素、酸素などの分子がレーザビームより
エネルギを受け取り、プラズマ化する。このことによ
り、レーザビームが通過した部分の空気伝導度は、それ
以外の部分より低下する。レーザビーム径が大きいほ
ど、プラズマ化する範囲も広くなり、それに応じ空気の
電気伝導度も低下する。これを電気伝導度測定手段１５
により測定することで、レーザビーム径を測定すること
が出来る。これにより図１、図７の例と同様に、レーザ
ビーム自体に干渉せずにビーム径を検出する手法を取る
事が出来る為、レーザビームの品質を低下させること無
く、ビーム径の制御を行うことが出来る。

【００４７】図９は本発明の第７の実施の形態であり請
求項８および請求項９に関するレーザ発振装置の構成図
である。

【００４８】すなわち、図１、図５および図６の実施の
形態において、温度分布検出手段５に代えて、レーザビ
ーム経路外に空気の屈折率を測定可能な屈折率測定手段
１６が設けられている。屈折率測定手段１６は、例えば
半導体レーザ１７とフォトダイオード１８とをレーザビ
ーム経路を挟んで、互いに対向させて配置した構成をと
っている。通常時は、半導体レーザ１７より出たレーザ
ビームが、空気中を伝播し、対向したフォトダイオード
１８の受光部中心にて受光されるようになっている。

【００４９】レーザビームが空気中を伝播すると、その
部分の空気中の分子、すなわち窒素、酸素などの分子が
レーザビームよりエネルギを受け取り、プラズマ化す
る。このことにより、レーザビームが通過した部分の空
気屈折率が変化する。レーザビーム径が大きいほど、プ
ラズマ化する範囲も広くなり、それに応じより広い部分
の屈折率が変化する。

【００５０】これにより半導体レーザ１７より出たレー
ザビームの進行方向は、屈折率変化領域の広さに応じて
若干変化し、フオトダイオード１８の受光部中心よりず
れた位置に照射され、フォトダイオード１８の受光量は
低下する。このようにして空気中を伝播するレーザビー
ム径とフォトダイオード１８の受光量との間に一定の相
関が見られることになるため、屈折率測定手段１６によ
ってその信号を入力するビーム径検出手段１１によりあ
らかじめ設定された値との比較によりレーザビーム径を
測定することが出来る。この方法によっても、図１、図
７、図８の例と同様、レーザビーム自体に干渉せずにビ
ーム径を検出出来る為、レーザビームの品質を低下させ
ること無く、ビーム径の制御を行うことが出来る。

【００５１】

【発明の効果】請求項１記載のレーザ発振装置によれ
ば、レーザビームに干渉することなくレーザビーム径を
監視し、それに基づき加工位置でのビーム径を常に一定
に制御することができ、かつコリメーション部での収差
の発生を常に最小に抑える事が出来るため、光路長の変
化や、経時的なレーザ発振器のビーム径変化などの外乱
要素に依らず、常に加工位置にて一定のビーム径を得る
事が出来、長期に渡って高品質なレーザ加工を提供する
ことが出来る。

【００５２】請求項２記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１と同様な効果がある。

【００５３】請求項３記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１と同様な効果がある。

【００５４】請求項４記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果があ
る。

【００５５】請求項５記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果があ
る。

【００５６】請求項６記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果があ
る。

【００５７】請求項７記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果があ
る。

【００５８】請求項８記載のレーザ発振装置によれば、
請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果があ
る。

【００５９】請求項９記載のレーザ発振装置によれば、
請求項８と同様な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のレーザ発振装置の
構成図である。

【図２】その球面鏡へのレーザビームの入射角と、反射
後のレーザビーム真円度との関係を示した関係図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態の例と従来例との、経時的
な加工品質の変化を示した時間関係図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態のレーザ発振装置の
構成図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態のレーザ発振装置の
構成図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態のレーザ発振装置の
構成図である。

【図７】本発明の第５の実施の形態のレーザ発振装置の
構成図である。

【図８】本発明の第６の実施の形態のレーザ発振装置の
構成図である。

【図９】本発明の第７の実施の形態のレーザ発振装置の
構成図である。

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ２ａ 凸面鏡 ２ｂ 凹面鏡 ３ａ ミラー駆動装置 ３ｂ ミラー駆動装置 ４ レーザビーム ５ 温度分布検出手段 ６ 制御装置 ７ 平面鏡 ８ 集光レンズ ９ 被加工材 １０ 放射光 １１ ビーム径検出手段 １２ レーザビーム受光部 １３ 受光部駆動手段 １４ 温度検出手段 １５ 電気伝導度測定手段 １６ 屈折率測定手段 １７ 半導体レーザ １８ フォトダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江口 聡 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H045 AB13 BA15 CB03 CB24 DA31 4E068 CA06 CB05 CC01 CD12 5F072 HH02 HH03 JJ05 KK05 MM08 MM09 YY06

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射したレーザビームが、入射角１０度
   以下で２回反射された後、入射方向に対して平行移動し
   た位置に、入射方向と同方向に出射されるような反射条
   件を満たすように、互いに向かい合わせて配置された球
   面の凹面鏡および凸面鏡と、 前記反射条件を満たした状態で前記凹面鏡と凸面鏡との
   距離および各角度を変化可能なミラー駆動装置と、 レーザビーム経路外に設けられてレーザビーム径を検出
   するビーム径検出手段と、 前記ビーム径検出手段により検出したレーザビーム径が
   予め設定された値となるように前記ミラー駆動装置を制
   御する制御装置とを備えたレーザ発振装置。
2. 【請求項２】 入射したレーザビームが、入射角約４５
   度で２回反射された後、入射方向に対して平行移動した
   位置に、入射方向と正反対の方向に出射されるような反
   射条件を満たすように、互いに向かい合わせて配置され
   た放物面の凹面鏡および凸面鏡と、 前記反射条件を満たした状態で前記凹面鏡と凸面鏡の位
   置を変化可能なミラー駆動装置と、 レーザビーム経路外に設けられてレーザビーム径を検出
   するビーム径検出手段と、 前記ビーム径検出手段により検出したレーザビーム径が
   予め設定された値となるように前記ミラー駆動装置を制
   御する制御装置とを備えたレーザ発振装置。
3. 【請求項３】 入射したレーザビームが、入射角約４５
   度で反射されるように配置された平面反射鏡と、 前記平面反射鏡で反射されたレーザビームが入射角約２
   ２．５度で２回反射された後、入射方向に対して平行移
   動した位置に、入射方向と正反対の方向に出射されるよ
   うな反射条件を満たすように、互いに向かい合わせて配
   置された放物面の凹面鏡および凸面鏡と、 前記反射条件を満たした状態で前記凹面鏡と凸面鏡のう
   ち前記平面反射鏡の反射光を受けるものと、前記平面反
   射鏡の位置を変化可能なミラー駆動装置と、 レーザビーム経路外に設けられてレーザビーム径を検出
   するビーム径検出手段と、 前記ビーム径検出手段により検出したレーザビーム径が
   予め設定された値となるように前記ミラー駆動装置を制
   御する制御装置とを備えたレーザ発振装置。
4. 【請求項４】 反射面の２次元温度分布を計測可能な温
   度分布検出手段を有し、ビーム径検出手段は、前記温度
   分布検出手段よりの信号とあらかじめ設定された値との
   比較によりレーザビーム径を算出する請求項１、請求項
   ２または請求項３記載のレーザ発振装置。
5. 【請求項５】 レーザビーム受光部と、制御装置よりの
   指令に従ってレーザビーム経路上と前記レーザビーム経
   路外との間に前記レーザビ−ム受光部を進退させる受光
   部駆動手段と、レーザビーム経路挿入時にレーザビーム
   受光部の２次元温度分布を計測する温度分布検出手段と
   を有し、ビーム径検出手段は前記温度分布検出手段より
   の信号とあらかじめ設定された値との比較によりレーザ
   ビーム径を算出する請求項１、請求項２または請求項３
   記載のレーザ発振装置。
6. 【請求項６】 反射面以外の部分に取り付けられた温度
   を計測可能な温度検出手段を有し、ビーム径検出手段は
   前記温度検出手段よりの信号とあらかじめ設定された値
   との比較によりレーザビーム径を算出する請求項１、請
   求項２または請求項３記載のレーザ発振装置。
7. 【請求項７】 レーザビーム経路上のレーザビームの経
   路に交差する方向の電気伝導度を測定可能な電気伝導度
   測定手段を有し、ビーム径検出手段は前記電気伝導度測
   定手段よりの信号とあらかじめ設定された値との比較に
   よりレーザビーム径を算出する請求項１、請求項２また
   は請求項３記載のレーザ発振装置。
8. 【請求項８】 レーザビーム経路上の空気の屈折率を測
   定可能な屈折率測定手段を有し、ビーム径検出手段は前
   記屈折率測定手段よりの信号とあらかじめ設定された値
   との比較によりレーザビーム径を算出する請求項１、請
   求項２または請求項３記載のレーザ発振装置。
9. 【請求項９】 前記屈折率測定手段は、半導体レーザと
   フォトダイオードとを、レーザビーム経路を挟んで対向
   に配置させたものである請求項８記載のレーザ発振装
   置。