JP2014202621A

JP2014202621A - レーザ出力測定器

Info

Publication number: JP2014202621A
Application number: JP2013079369A
Authority: JP
Inventors: 昇武田; Noboru Takeda
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2014-10-27
Anticipated expiration: 2033-04-05
Also published as: JP6121220B2

Abstract

【課題】持ち運びが容易な小型の器具で、手軽にレーザビームの出力を測定できるようにする。
【解決手段】レーザ出力測定器１０は、レーザビーム受光部１２と、可逆性示温部１３とを備えており、レーザビーム受光部１２は、本体プレート１１上に形成され、出力を測定すべきレーザビームが照射される。可逆性示温部１３は、レーザビーム受光部１２に隣接して本体プレート１１上に配設され、レーザビーム受光部１２に照射されたレーザビームの熱伝導距離を示す。レーザ出力測定器１０は、可逆性示温部１３が示す熱伝導距離に応じてレーザビーム受光部１２に照射されたレーザビームの出力を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザビームの出力を測定するレーザ出力測定器に関する。

レーザ加工装置やレーザ測定器においては、レーザビームの出力を測定するために、例えば、レーザビームを受光する受光ヘッドと、受光ヘッドで受光したレーザビームの出力を表示するディスプレイとを有するパワーメータが使用される（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−９３６５１号公報

しかし、従来のパワーメータは、受光ヘッドやディスプレイが比較的大型であるために、持ち運びが容易でない。また、出力測定ごとに、受光ヘッドやディスプレイを設置しなければならず、手間がかかるという問題もある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、持ち運びが容易な小型の器具で、手軽にレーザビームの出力を測定できるようにすることを目的とする。

本発明にかかるレーザ出力測定器は、レーザビームの出力を測定するレーザ出力測定器であって、本体プレートと、該本体プレート上に形成され、出力を測定すべきレーザビームが照射されるレーザビーム受光部と、該レーザビーム受光部に隣接して該本体プレート上に配設され、該レーザビーム受光部に照射されたレーザビームの熱伝導距離を示す可逆性示温部と、を備え、該可逆性示温部が示す熱伝導距離に応じて該レーザビーム受光部に照射されたレーザビームの出力を測定する。

更に、該可逆性示温部を挟んで該レーザビーム受光部の反対側の該本体プレート上に形成され、作業者が該本体プレートを保持するための保持部を備え、該保持部と該可逆性示温部との境界に断熱部が形成されたことが望ましい。

また、該レーザビーム受光部には微小凹凸が形成されていることが望ましい。

また、該可逆性示温部で示された、該レーザビーム受光部に照射されたレーザビームの熱伝導距離に対応したレーザビームの出力値を示す出力値表示を備えたことが望ましい。

本発明にかかるレーザ出力測定器は、レーザビーム受光部に照射されたレーザビームの出力を、可逆性示温部に示された熱伝導距離によって認識することができる。したがって、受光ヘッドやディスプレイなどを有する大型の装置を必要としないので、小型軽量で持ち運びが容易であり、手軽にレーザビームの出力を測定することができる。

また、本体プレート上に保持部を設け、保持部と可逆性示温部との境界に断熱部が形成されることにより、レーザビーム受光部がレーザビームの照射を受けても保持部が熱くならないため、作業者が保持部を持ちながらレーザ出力を測定することができ、受光ヘッドの載置スペースがない場所でもレーザ出力を測定することができる。

さらに、レーザビーム受光部に微小凹凸を形成することにより、レーザビーム受光部の表面積が増大し、レーザビームの吸収性が向上するので、より低い出力でも検出することができる。

また、レーザビームの出力値を示す出力値表示を設けることにより、熱伝導距離を出力値に換算する対応表が不要となり、容易にレーザ出力を測定することができる。

レーザ出力測定器の第１例を示す斜視図。熱伝導距離とレーザ出力との対応例を示す表。レーザ出力測定器の第２例を示す平面図。測定結果の表示例を示す平面図。レーザ出力測定器の第３例を示す平面図。レーザビームの波長及び繰り返し周波数と熱伝導距離と出力との対応例を示す表。測定結果の表示例を示す平面図。

図１に示すレーザ出力測定器１０は、本体プレート１１と、本体プレート１１上に形成されたレーザビーム受光部１２と、レーザビーム受光部１２に隣接して本体プレート１１上に配設された可逆性示温部１３と、複数の目盛り１４とを有する。

本体プレート１１は、例えば長方形の板状に形成されており、その長尺方向の長さは、例えば数ｃｍ〜数十ｃｍ程度である。本体プレート１１の材料は、例えばアルミニウムなどであり、レーザビームを吸収可能な材料のなかから、出力を測定すべきレーザビームの波長、繰り返し周波数、出力レンジなどの条件に基づいて、最適なものを選定する。比較的大きな出力を測定する場合、本体プレート１１は、熱伝導率が比較的低い材料で形成するのが望ましい。逆に、比較的小さな出力を測定する場合、本体プレート１１は、熱伝導率が比較的高い材料で形成するのが望ましい。

レーザビーム受光部１２は、本体プレート１１の一方の端部付近に設けられている。測定すべきレーザビームは、レーザビーム受光部１２に照射される。

可逆性示温部１３は、本体プレート１１の長尺方向に沿った長尺形状であり、一方の端部がレーザビーム受光部１２に隣接している。可逆性示温部１３は、例えばサーモシート、サーモワッペンや感温液晶シートなどであり、所定の変色温度以上になると変色し、変色温度未満になると元の色に戻る性質を有している。レーザビーム受光部１２にレーザビームが照射されると、レーザビーム受光部１２の温度が上昇し、その熱が本体プレート１１を伝わって、可逆性示温部１３の温度が上昇する。可逆性示温部１３は、一端がレーザビーム受光部１２に隣接する長尺形状に形成されているため、レーザビーム受光部１２に比較的近い部分は、温度上昇が大きく、レーザビーム受光部１２から比較的遠い部分は、温度上昇が小さい。このため、可逆性示温部１３は、変色温度となった位置を境として、レーザビーム受光部１２に近い側だけが変色する。

ここで、レーザビーム受光部１２から、可逆性示温部１３が変色温度となった位置までの距離を「熱伝導距離」と呼ぶ。可逆性示温部１３の温度上昇は、レーザビーム受光部１２に照射されたレーザビームの出力に比例するので、レーザビーム受光部１２に照射されたレーザビームの出力が大きければ、熱伝導距離は長くなり、レーザビームの出力が小さければ、熱伝導距離は短くなる。目盛り１４は、熱伝導距離を容易に目視確認できるようにするため、本体プレート１１の一方の長辺に沿って設けられる。

このように、レーザ出力測定器１０は、小型かつ軽量であり容易に持ち運びができる。

図２に示す対応表１５は、熱伝導距離を、レーザビーム受光部１２に照射したレーザビームの出力に換算するための表である。例えば、パワーメータで測定するなどして出力が既知のレーザビームをレーザビーム受光部１２に照射し、熱伝導距離を測定することにより、レーザビームの出力と熱伝導距離とを対応付けた対応表１５をあらかじめ作成しておく。

レーザ出力測定器１０の使用者は、出力を測定しようとするレーザビームをレーザ出力測定器１０のレーザビーム受光部１２に照射し、可逆性示温部１３の変色が到達した目盛り数を確認し、対応表１５を見て、レーザビーム受光部１２において受光したレーザビームの出力値を判断する。対応表１５は、例えば、レーザ出力測定器１０の取扱説明書に記載し、あるいは、本体プレート１１の裏側に刻印するなど、レーザ出力測定器１０の使用者が容易に参照できるようにしておくことが望ましい。

次に、レーザ出力測定器１０の使用方法について説明する。
レーザ出力測定器１０は、例えば、レーザ加工装置やレーザ測定器の組み立て時に、レーザビームの出力を測定して調整するために使用される。

まず、測定したいレーザビームがレーザビーム受光部１２に照射される位置に、レーザ出力測定器１０を設置する。次に、レーザビームをレーザビーム受光部１２に照射する。レーザビームの照射開始から所定の時間（例えば数秒〜数十秒程度）が経過した時点で、目盛り１４により、熱伝導距離を確認する。次に、対応表１５により、確認した熱伝導距離から、レーザビームの出力値を求める。

このように、レーザ出力測定器１０は、手軽に設置でき、レーザビームの出力を測定することができる。また、対応表１５を用いて熱伝導距離をレーザビームの出力値に変換するので、後述する出力値表示を設ける必要がない。

図３に示すレーザ出力測定器１０Ａは、本体プレート１１と、微小な凹凸が設けられたレーザビーム受光部１２Ａと、可逆性示温部１３と、複数の目盛り１４と、それぞれの目盛り１４に隣接して設けられた出力値表示１６と、本体プレート１１を作業者が保持するための保持部１７とを有する。

レーザビーム受光部１２Ａに設けられた微小な凹凸は、例えば網目状に形成された１００μｍピッチの溝である。この微小な凹凸により、レーザビーム受光部１２Ａの表面積が大きくなり、レーザビームの吸収性が向上するので、レーザビームの出力が比較的小さい場合でも、可逆性示温部１３の温度上昇を大きくすることができ、レーザビームの出力を検出することができる。

保持部１７は、例えば樹脂など断熱性の高い材料により形成され、本体プレート１１のレーザビーム受光部１２Ａとは反対側の端部を被覆することにより形成されている。保持部１７の内部は、断熱部として機能し、本体プレート１１からの熱が、保持部１７を保持した使用者の手に伝わるのを防ぐ。これにより、レーザ出力測定器１０を手で持った状態での測定が可能になり、レーザ出力測定器１０Ａを置く場所がない場合でも、レーザ出力を測定することができる。

出力値表示１６は、対応表１５の代わりに設けられたものであり、所定の波長、繰り返し周波数のレーザビームが所定時間照射されたとき、熱伝導によって可逆性示温部１３の色が変色する熱伝導距離に対応している。これにより、使用者は、対応表１５を参照せずに、レーザ出力を直接知ることができる。

例えば、図４に示すように可逆性示温部１３が変色した場合、使用者は、熱伝導距離２０を読み取り、出力値表示１６が「８Ｗ」である位置まで可逆性示温部１３が変色していることから、レーザ出力が約８Ｗであると即座に判断できる。なお、図４の例では、レーザビーム受光部１２Ａの中心から変色温度となった位置の先端部までの距離を熱伝導距離２０としているが、この例には限定されない。例えば、レーザ出力測定器１０Ａの長尺方向におけるレーザビーム受光部１２Ａの外周を基準としてもよい。
また、可逆性示温部１３の変色前の色と同じ色の出力値表示１６を可逆性示温部１３のなかに設けるなどして、可逆性示温部１３の変色により出力値表示１６が浮かび上がるようにしてもよい。また、目盛り１４を設けず、出力値表示１６だけを設ける構成であってもよい。

図５に示すレーザ出力測定器１０Ｂは、本体プレート１１Ｂと、中心にレーザビームを照射する位置の目標となる照射目印１２１が形成されたレーザビーム受光部１２Ｂと、可逆性示温部１３と、複数の目盛り１４Ｂとを有する。

本体プレート１１Ｂには、レーザビーム受光部１２Ｂとは反対側の端部に、本体プレート１１Ｂを作業者が保持するための保持部１１１が設けられている。また、保持部１１１と可逆性示温部１３との間には、短手方向の両側から短手方向に交互に複数のスリット１１３を形成することにより熱を伝わりにくくした断熱部１１２が設けられている。これにより、レーザ出力測定器１０Ｂの全体としての一体性を損なうことなく、保持部１１１と可逆性示温部１３との間の断熱性を確保することができ、さらに、レーザ出力測定器１０Ａのように樹脂などで保持部１７（及び断熱部）を設けるのに比べて、レーザ出力測定器を更に小型・軽量化でき、製造コストを抑えることができる。

目盛り１４Ｂは、レーザ出力測定器１０，１０Ａの目盛り１４よりも狭い間隔（例えば１ｍｍごと）で多数設けられている。これにより、レーザ出力測定器１０，１０Ａよりも精密な測定ができる。目盛り１４Ｂは、５個ごとあるいは１０個ごとに異なる長さとすることにより、使用者による読み取りが容易になる。

図６に示す対応表１５Ｂは、レーザビームの波長、繰り返し周波数及び熱伝導距離と、レーザビームの出力値との対応を表している。レーザビームの波長や繰り返し周波数によって、熱伝導距離と出力値との関係が変化するため、対応表１５Ｂは、レーザビームの波長や繰り返し周波数ごとに複数用意される。対応表１５Ｂを複数用意することで、１つのレーザ出力測定器１０Ｂで、波長や繰り返し周波数が異なる複数種類のレーザビームについて、レーザ出力を測定することができる。

例えば、図７に示すように可逆性示温部１３が変色した場合、使用者は、目盛り１４Ｂにより、照射目印１２１から可逆性示温部１３が変色した位置までの熱伝導距離２０が７．５ｃｍであることを読み取る。使用者は、図６に示した対応表１５Ｂを参照し、読み取った熱伝導距離と照射したレーザビームの波長及び繰り返し周波数とに対応するレーザビームの出力値を求める。

上述したように、レーザビームの波長や繰り返し周波数によって熱伝導距離と出力値との関係が変化するので、図３に示した出力値表示１６が付いたレーザ出力測定器１０Ａは、特定の波長、特定の繰り返し周波数のレーザビーム専用となる。したがって、波長や繰り返し周波数が異なる複数種類のレーザビームについてレーザ出力を測定するためには、波長・繰り返し周波数ごとに出力値表示１６が異なる複数のレーザ出力測定器１０Ａを用意する必要があるが、対応表を参照することなくレーザ出力を即座に判断できるので、測定時間を短縮できる。一方、図６に示す対応表１５Ｂを波長・繰り返し周波数ごとに準備しておけば、図７に示すレーザ出力測定器１０Ｂを１つ用いるだけで、複数の波長・繰り返し周波数に対応して出力を測定することができる。

１０，１０Ａ，１０Ｂレーザ出力測定器、１１本体プレート、１１１，１７保持部、
１１２断熱部、１１３スリット、
１２，１２Ａ，１２Ｂレーザビーム受光部、１２１照射目印、
１３可逆性示温部、１４目盛り、１５対応表、
１６出力値表示、１７保持部、２０熱伝導距離

Claims

レーザビームの出力を測定するレーザ出力測定器であって、
本体プレートと、
該本体プレート上に形成され、出力を測定すべきレーザビームが照射されるレーザビーム受光部と、
該レーザビーム受光部に隣接して該本体プレート上に配設され、該レーザビーム受光部に照射されたレーザビームの熱伝導距離を示す可逆性示温部と、を備え、
該可逆性示温部が示す熱伝導距離に応じて該レーザビーム受光部に照射されたレーザビームの出力を測定する、レーザ出力測定器。
前記可逆性示温部を挟んで前記レーザビーム受光部の反対側の前記本体プレート上に形成され、作業者が該本体プレートを保持するための保持部を備え、
該保持部と該可逆性示温部との境界に断熱部が形成された、請求項１に記載のレーザ出力測定器。
前記レーザビーム受光部には微小凹凸が形成されている、請求項１又は請求項２に記載のレーザ出力測定器。
前記可逆性示温部で示された、前記レーザビーム受光部に照射されたレーザビームの熱伝導距離に対応したレーザビームの出力値を示す出力値表示を備えた、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のレーザ出力測定器。