JP2675357B2 - レーザの光軸調整装置 - Google Patents

レーザの光軸調整装置

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弘 直井
裕 根本
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes

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  • Electromagnetism (AREA)
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は円筒形の外管を有するレーザの光軸調整装置
に関する。
(従来の技術とその課題) 従来、第1図(イ)の正面図、(ロ)の側面図(一部
断面)に示すような円筒形の外管1に前後2個所(a、
bの2個所)でそれぞれ3点保持されているレーザ管2
は、レーザ光の光軸が外管1の中心軸と完全に一致して
いるように光軸調整をしておくことが必要である。
このレーザは3点保持の調整が容易なように、3点の
内の1点はバネによりレーザ管2を外管1の中心軸方向
に弾圧する弾圧部材3と、2点は外管1の中心軸方向に
向かって外管1に螺合されたネジ部材4とで、それぞれ
120゜間隔で保持されているものである。
このような構造のレーザの光軸21を調整するために、
第5図に示すようにレーザ光の光束211の照射点に照射
位置を検出する位置検出器22を置き、照射位置を調節す
る。この位置検出器22は第3図に示すように、中心点12
に対してそれぞれ直角方向に同一半径の位置に4個の受
光素子13、13、13、13を配置し、光束211による各受光
素子13、13、13、13の出力が同一になるように調整すれ
ば、照射点18を中心点12と一致せしめることが出来る。
しかし、上述の調整方法では調整を実施した一定の距
離では中心点12に照射せしめることが出来るが、異なる
距離の点においては必ずしも中心点12に照射せしめるか
否かは判明しない。これは中心軸に対して光軸21が傾斜
していても上記一定距離での照射点18を中心点12に調整
してしまうことがあり得るので、完全な光軸調整は不可
能である。
本発明は上述の問題を解決し、光軸が常に中心軸と一
致せしめることが可能な光軸調整装置を提供することを
課題とする。
(課題を達成するための手段) 本発明は上述の課題を達成するために、円筒形の外管
1の前後2個所でそれぞれ3点保持されたレーザ管2を
有するレーザの光軸調整装置において、レーザ光の光軸
8上に設けたハーフミラー7により2系統の第一及び第
二の光軸8′、8″に分割し、第一の光軸8′上には第
一の位置検出器9を、第二の光軸8″上には第二の位置
検出器11を設け、前記ハーフミラー7から第一及び第二
の位置検出器9、11までの距離を異なる長さとした光学
系と、この第一及び第二の位置検出器9、11の検出信号
により光軸調整量を算出し表示する制御系とよりなり、
前記制御系には調整量算出の条件となる設定値を入力す
る設定値入力器16と、入力された設定値と前記第一及び
第二の位置検出器9、11の出力とにより調整量を算出す
る計算器15と、この計算器15の計算結果を表示する表示
器17とを具備するものである。
(作用) 上述のように、本発明の調整装置ではレーザ光の照射
点18を長さの異なる2個所で中心軸と一致せしめるの
で、光軸8と中心軸を完全に一致させることが容易であ
る。
又調整量を照射点18のずれ量から算出して表示するの
で、粗調整後は算出結果の表示に従って微調整を行えば
良く、調整作業が極めて容易である。
(実施例) 第1図は本発明の光軸調整装置で光軸調整出来る円筒
系の外管を有するレーザの、(イ)は正面図、(ロ)は
側面図(一部断面)、第2図は本発明の光軸調整装置の
光学系の説明図、第3図は照射点の位置検出器の説明図
である。
先ず、本光軸調整装置で調整可能なレーザについて説
明する。第1図(イ)、(ロ)に示すように、レーザ管
2は円筒形の外管1と同軸になるように前後の2個所で
120゜間隔で3点保持されている。この3点保持は同図
(ロ)のようにレーザ管2の前後2個所a、bで中心軸
に垂直な平面上に位置しており、同図(イ)のように3
点の内の1点はバネにより外管1の半径方向で中心軸に
向かう方向に押圧する弾圧部材3により保持されてお
り、他の2点は外管1に螺合しているネジ部材4により
それぞれ半径方向で中心軸に向かう方向に押圧して保持
されている。
この結果、レーザ管2は前後それぞれ2個ずつ、合計
4個のネジ部材4、4、4、4の調節により、投光点
2′を外管1の中心軸上に調整出来ると共に、光軸8も
中心線と一致せしめることが可能である。
なお、上記レーザはレーザ管2を弾圧部材3及びネジ
部材4で直接保持しているが、レーザ管2の外周にゴム
等の弾性部材を巻付け、弾圧部材3及びネジ部材4は上
記弾性部材の外側で保持する構造としてレーザ管2に耐
震性及び耐衝撃性を持たせたものでも良いことは勿論で
ある。
次に光学系の構成について説明する。
上述のレーザは第2図に示すように、基板5に固定さ
れた2個の上面V字形の保持台6、6上に中心軸に対し
て回動可能に載置されている。
このレーザの光軸8上には基板5に固定されたハーフ
ミラー7が光軸8に対して45゜の傾斜角で固定されてお
り、この光軸8を直進の第一の光軸8′と直角方向に反
射する第二の光軸8″に分解する。
第一の光軸8′はそのまま直進し、基板5に固定され
た第一の位置検出器9に到達する。第二の光軸8″は更
に2個の反射鏡10、10により反射されて上記光軸8及び
第一の光軸8′と平行となり、基板5に固定された第二
の位置検出器11に到達する。これは第一の光軸8′より
第二の光軸8″の方の通過距離を長くするためである。
上記第一及び第二の位置検出器9、11は第3図に示す
ように受光面の中心点12を交点とする直角の2方向に等
しい微小距離で4個の受光素子13、13、13、13が配置し
てある。
次に制御系について説明する。
第4図は制御系の回路構成図である。第一及び第二の
位置検出器9、11のそれぞれ4個の受光素子13、13、1
3、13の検出信号合計8個は別個に増幅器14で増幅さ
れ、計算器15に入力される。
上述の検出信号とは別に設定値入力器16により、必要
な設定条件が計算器15に入力される。ここに入力される
設定条件は次のものである。
1)レーザ管2の外径d(第2図記載、以下同じ) 2)レーザ管2の保持点間距離(a−b間距離)l1 3)調整基準点aから第一の位置検出器9までの距離l2
(光軸8、第一の光軸8′の合計長) 4)調整基準点aから第二の位置検出器11までの距離l3
(光軸8、第二の光軸8″の合計長) 5)最大許容誤差範囲 上記各設定値と、上記各位置検出器9、11の検出信号
とにより、上記計算器15の計算結果即ち各ネジ部材4、
4、4、4の調整量は表示器17に表示される。
次に上記光学系の動作について説明する。
レーザ管2の投光点2′から投光されたレーザ光束81
はハーフミラー7により、ほぼ1/2光量の光束81′は直
進して第一の位置検出器9を照射する。この照射点を18
で示す。他のほぼ1/2光量の光束81″はハーフミラー7
で反射し、更に反射鏡10、10で2回反射して前記光軸
8、8′と平行な光束で光束81′と同様に第二の位置検
出器11の照射点18を照射する。
この結果、第一の光軸8′と第二の光軸8″との長さ
は異なることになる。
次に上記調整装置の動作について説明する。
先ず、第1図に示すようなレーザの外管1を第2図に
示すように保持台6、6に載置し、レーザ管2を動作せ
しめてレーザ光束81を発生させる。
次に光束81′はハーフミラー7を貫通して第一の位置
検出器9の受光面を照射し、光束81″はハーフミラー7
で反射して光束81′と分離され、第二の位置検出器11の
受光面を照射するので、目視によりネジ部材4、4、
4、4で粗調整しておく。この場合、3点保持である
が、1点はバネにより中心軸方向に弾圧されているの
で、2方向のネジ部材4で光軸を調整することが出来
る。
この状態で、位置検出器9、11の受光面では例えば第
3図に示すように中心点12から多少ずれた位置に光束
81′若しくは81″の照射点18が来た場合には、それぞれ
の受光素子13、13、13、13の出力は照射点18のずれ量に
応じた電圧が検出信号として出力される。
このそれぞれの検出信号は増幅器14で別個に増幅さ
れ、計算器15に入力する。
この場合、外管1及びレーザ管2の製作誤差による真
円からのズレを補正するため、この入力動作をレーザを
中心軸上で90゜ずつ回動して4回行う。
一方、計算器15には上述のように設定条件d、l1
l3、最大許容範囲が入力されているので、上述の各入力
値に基づいて調整値が計算され、4個のネジ部材4、
4、4、4の調整量がそれぞれ別個に表示器17により表
示される。
この計算動作は次の通りである。
1)各位置検出器9、11の受光素子13、13、13、13及び
13、13、13、13のそれぞれの検出信号を比較し、各位置
検出器9、11上で各受光素子13をそれぞれ含むX−Y座
標(原点は中心点12と一致している)で照射点18の位置
を算出する。この場合、左右一対の受光素子13、13の出
力差により、照射点のX方向の位置を、上下一対の受光
素子13、13の出力差によりY方向の位置を算出して照射
点18の位置を算出する。
2)第一の位置検出器9上で、前項の算出による照射点
18の位置をX−Y座標の原点と同一の原点を有し、120
゜間隔の3本の軸を有する3軸座標に変換し、原点に
(中心点12)来るようなネジ部材4、4の調整量αを算
出する。この場合の計算は投光点2′が光軸8上に来る
ような仮定計数δを使用して行う。
3)第二の位置調節器11についても同様の計算を行い、
ネジ部材4、4の調整量βを算出する。この場合も前項
同様に仮定計数εを使用して行う。
4)上記α、βを比較し、差がある場合には上記δ及び
εを変更して第2、3項の計算をやり直す。
5)前項の結果、αとβとの差が設定されている許容誤
差範囲内であれば調整量α、βの平均値γを算出する。
6)上述の計算を前記のようにレーザを90゜回動して4
回行い、それぞれのγの平均値を算出し、表示器17に表
示する。
上述の表示により、4個のネジ部材4、4、4、4を
それぞれの表示通りに調整することにより、第一及び第
二の位置検出器9、11上の照射点18、18を共に中心点12
若しくはその許容範囲内の円内に調整することが出来
る。
(発明の効果) 上述のように、レーザの光束81の分解された光束
81′、81″の照射点18をそれぞれ第一及び第二の位置検
出器9、11の中心点12に一致せしめることにより、異な
る距離における中心点を通る光束に調整出来るので、レ
ーザの中心線と光束(光軸)とを容易に一致せしめるこ
とが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は円筒形の外管を有するレーザで、(イ)は正面
図、(ロ)は側面図(一部断面)、第2図は本発明の光
軸調整装置の光学系の説明図、第3図は照射点の位置検
出器の説明図、第4図は本発明の光軸調整装置の制御系
の説明図、第5図は従来の光軸調整の光学系の説明図で
ある。 1:外管、2:レーザ管、7:ハーフミラー、8:光軸、8′:
第一の光軸、8″:第二の光軸、9:第一の位置検出器、
11:第二の位置検出器、15:計算器、16:設定値入力器、1
7:表示器。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円筒形の外管の前後2個所でそれぞれ3点
    保持されたレーザ管を有するレーザの光軸調整装置にお
    いて、レーザ光の光軸上に設けたハーフミラーにより2
    系統の第一及び第二の光軸に分割し、第一の光軸上には
    第一の位置検出器を、第二の光軸上には第二の位置検出
    器を設け、前記ハーフミラーから第一及び第二の位置検
    出器までの距離を異なる長さとした光学系と、この第一
    及び第二の位置検出器の出力により光軸調整量を算出し
    表示する制御系とよりなり、前記制御系には調整量算出
    の条件となる設定値を入力する設定値入力器と、入力さ
    れた設定値と前記第一及び第二の位置検出器の検出信号
    とにより調整量を算出する計算器と、この計算器の計算
    結果を表示する表示器とを具備することを特徴とするレ
    ーザの光軸調整装置。
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