JP6269553B2 - レーザ出射装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光を遮断可能なシャッタを有するレーザ出射装置に関する。

従来、レーザ出射装置は、例えば、レーザ加工装置の一部として用いられており、レーザ加工装置においては、当該レーザ出射装置からのレーザ光を加工対象物に照射することによって、加工対象物に対する加工を施している。加工対象物の加工に用いられることからもわかるように、レーザ出射装置から出射されるレーザ光は、比較的大きなエネルギー量を有している為、レーザ出射装置には、シャッタ（遮光器）や吸収部材（減衰器）等の安全対策設備を設けることが望ましい。

この点に鑑みてなされた発明として、特許文献１記載の発明が知られている。特許文献１記載のレーザ加工装置は、安全対策設備として、シャッタと、ビームダンパとを有して構成されている。特許文献１記載のレーザ加工装置において、シャッタは、レーザ発振器から出射されるレーザ光の経路上に配設されており、監視制御装置によって異常の発生を検出した場合に、当該シャッタによりレーザ光を遮断するように構成されている。そして、特許文献１では、シャッタによってレーザ光の光路が遮断されると、レーザ光は、シャッタによって反射され、吸収部材として配設されたビームダンパで吸収される。

特開２００２−００１５５５号公報

しかしながら、当該特許文献１記載のレーザ加工装置のように、吸収部材としてのビームダンパを独立した部材として配設した場合、当該ビームダンパを配設する為のスペースが必要となり、レーザ出射装置の小型化を妨げてしまう場合があった。又、吸収部材としてのビームダンパを独立した部材とする以上、ビームダンパ自体のコストがかかってしまう。

一方、吸収部材としてのビームダンパを単純に取り除いた場合について考察すると、シャッタにより反射されたレーザ光は、ビームダンパが存在しないため、或る程度のエネルギー量を維持した状態で、レーザ光の出射元（例えば、レーザ発振器）に照射され得る。上述したように、レーザ光は、加工対象物を加工可能なエネルギー量を有している為、レーザ光に起因する熱によって、レーザ出射装置を構成する各部（例えば、レーザ発振器等）を損傷させてしまう場合がある。従って、レーザ出射装置においては、独立した部材としてのビームダンパを取り除いた場合であっても、シャッタによって反射されたレーザ光を吸収する何らかの構成は必要である。

本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、レーザ光を遮断可能なシャッタを有するレーザ出射装置に関し、シャッタにより反射されたレーザ光に対する安全性を確保しつつ、装置の小型化に対応可能なレーザ出射装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の一側面に係るレーザ出射装置は、レーザ光源と、前記レーザ光源からのレーザ光を、所定の出射方向へ出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光出射部から出射されたレーザ光の光路を塞ぐ第１位置と、前記レーザ光の光路から退避した第２位置との間を移動可能に配設されたシャッタと、前記第１位置と前記第２位置の間を、前記シャッタを移動させる為のシャッタ駆動部と、前記レーザ光に関する制御に用いられる電装部と、前記レーザ光出射部と、前記電装部の間に介在し、前記レーザ光出射部を覆うように配設された保護部材と、を有し、前記シャッタは、前記第１位置に位置する場合に、前記レーザ光出射部からのレーザ光を減衰させて反射し、前記レーザ光の光路に対して、前記レーザ光出射部と前記保護部材の間へ前記レーザ光の反射光が入射する角度をなすように配設されていることを特徴とする。

当該レーザ出射装置は、レーザ光源と、レーザ光出射部と、シャッタと、シャッタ駆動部と、電装部と、保護部材と、を有しており、シャッタ駆動部によって、シャッタを第１位置に移動させることで、レーザ光出射部から出射されるレーザ光の光路を遮断することができる。当該レーザ出射装置において、シャッタは、第１位置に位置する場合に、前記レーザ光出射部からのレーザ光を減衰させて反射し、当該レーザ光の反射光を、前記レーザ光出射部と前記保護部材の間へ導く。従って、当該レーザ出射装置は、第１位置に位置するシャッタの反射や、前記レーザ光出射部と前記保護部材の間において、反射光を減衰させることができ、レーザ出射装置の安全性を確保すると共に、レーザ光出射部等の損傷を防止し得る。又、保護部材は、前記レーザ光出射部と、前記電装部の間に介在し、レーザ光出射部を覆うように配設されており、レーザ出射装置の安全性を確保する為の構成の一部を為す。つまり、当該レーザ出射装置によれば、レーザ光の反射光を吸収する為の構成を別に配設することなく、レーザ出射装置の安全性を確保することができるので、レーザ出射装置の小型化に対応し得る。

本発明の他の側面に係るレーザ出射装置は、請求項１記載のレーザ出射装置であって、前記保護部材は、前記レーザ光の反射光を吸収する光吸収層を、前記レーザ光出射部と対向する内壁面に有することを特徴とする。

当該レーザ出射装置は、保護部材の内壁面に光吸収層を有している。当該レーザ出射装置において、シャッタによるレーザ光の反射光は、前記レーザ光出射部と前記保護部材の間に入射されるので、当該レーザ光の反射光は、保護部材の内壁面における光吸収層に入射され得る。即ち、当該レーザ出射装置によれば、レーザ光の反射光を、保護部材の光吸収層で吸収することができるので、レーザ出射装置の安全性を、十分に確保することができる。

本発明の他の側面に係るレーザ出射装置は、請求項１又は請求項２記載のレーザ出射装置であって、前記レーザ光出射部は、前記レーザ光の反射光を吸収する光吸収層を、前記保護部材と対向する外表面に有することを特徴とする。

当該レーザ出射装置は、レーザ光出射部の外表面に光吸収層を有している。当該レーザ出射装置において、シャッタによるレーザ光の反射光は、前記レーザ光出射部と前記保護部材の間に入射されるので、当該レーザ光の反射光は、レーザ光出射部の外表面における光吸収層に入射され得る。即ち、当該レーザ出射装置によれば、レーザ光の反射光を、レーザ光出射部の光吸収層で吸収することができるので、レーザ出射装置の安全性を、十分に確保することができる。

本発明の他の側面に係るレーザ出射装置は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載のレーザ出射装置であって、前記レーザ光出射部と前記保護部材の間における間隔は、前記レーザ光出射部における前記レーザ光の出射方向上流側ほど狭いことを特徴とする。

当該レーザ出射装置においては、シャッタによるレーザ光の反射光は、前記レーザ光出射部と前記保護部材の間に入射され、レーザ光出射部の外表面と保護部材の内壁面で反射されつつ、出射方向上流側へと向かう。ここで、レーザ出射装置によれば、前記レーザ光出射部と前記保護部材の間における間隔は、前記レーザ光出射部における前記レーザ光の出射方向上流側ほど狭い為、出射方向上流側へ向かう程、頻繁に反射を発生させて、レーザ光の反射光を減衰させることができる。即ち、当該レーザ出射装置によれば、出射方向上流側に向かう程、レーザ光の反射光を減衰させることができるので、レーザ出射装置の安全性を、十分に確保することができる。

本発明の他の側面に係るレーザ出射装置は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載のレーザ出射装置であって、前記電装部は、前記レーザ出射装置の制御に用いられる基板と、前記レーザ出射装置を構成する各部を接続する配線と、を含み、前記保護部材は、前記レーザ光の光路に対する前記配線の進入を防止することを特徴とする。

当該レーザ出射装置において、前記電装部は、基板と、配線と、を含んでおり、前記保護部材は、前記レーザ光の光路に対する前記配線の進入を防止している。当該レーザ出射装置によれば、レーザ光の光路に対する前記配線の進入を防止する為の保護部材を用いて、レーザ出射装置の安全性を確保する為の構成とすることができる。つまり、当該レーザ出射装置によれば、レーザ光の反射光を吸収する為の構成を別に配設することなく、レーザ出射装置の安全性を確保することができるので、レーザ出射装置の小型化に対応し得る。

本発明の他の側面に係るレーザ出射装置は、請求項１乃至請求項５の何れかに記載のレーザ出射装置であって、前記シャッタは、前記シャッタ駆動部によって前記第１位置と前記第２位置との間を移動する際に、前記レーザ光の光路に対する角度を維持した状態で移動することを特徴とする。

当該レーザ出射装置において、前記シャッタは、前記シャッタ駆動部によって前記第１位置と前記第２位置との間を移動する際に、前記レーザ光の光路に対する角度を維持した状態で移動する。これにより、当該レーザ出射装置によれば、第１位置と第２位置との間をシャッタが移動する過程においても、前記レーザ光出射部と前記保護部材の間へ、レーザ光を反射することができ、レーザ光が想定外の位置に反射して、レーザ出射装置の構成部品を損傷させることを防止し得る。

本実施形態に関するレーザ出射装置の外観斜視図である。 本実施形態に関するレーザ出射装置の内部構成を示す平面図である。 本実施形態に関するレーザ出射装置の内部構成を示す斜視図である。 本実施形態における保護部材の構成を示す説明図である。 シャッタの動作に伴うパルスレーザの光路変化を示す説明図である。

以下、本発明に関するレーザ出射装置を、レーザ出射装置１として具体化した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態に係るレーザ出射装置１は、加工対象物の表面上に対してマーキング加工を行う為に、レーザ光としてのパルスレーザＬを出射し、２次元走査するように構成されており、所望のマーキング加工を行う為のレーザ加工装置及びレーザ加工システムの一部を構成する。

尚、以下の説明においては、図１の左方向、右方向、上方向、下方向が、それぞれレーザ出射装置１の前方向、後方向、上方向、下方向である。従って、図２に示すように、レーザ発振器２１のパルスレーザＬの出射方向が前方向である。パルスレーザＬ及び本体ベース８５に対して垂直な方向が上下方向である。そして、レーザ出射装置１の上下方向及び前後方向に直交する方向が、レーザ出射装置１の左右方向である。

（レーザ出射装置の概略構成）
本実施形態に係るレーザ出射装置１は、パルスレーザＬを出射して加工対象物上を２次元走査させるレーザ出力部１０と、当該レーザ出力部１０を内部に収納する筐体８０とを有して構成されている。

図１〜図３に示すように、レーザ出力部１０は、レーザ発振ユニット２０と、保護部材２５と、光シャッタ部３０と、第１ミラー３５と、第２ミラー４０と、ガイド光部４５と、光センサ５０と、ガルバノスキャナ６０と、ｆθレンズ６５と、電装部７０と、を有して構成されており、レーザ発振ユニット２０から出力されたパルスレーザＬを、ガルバノスキャナ６０を制御することによって、加工対象物上を２次元走査することができる。

そして、筐体８０は、レーザ出力部１０を内部に収納可能な略直方体形状に形成されており、筐体８０の上部を構成する本体カバー８１と、蓋部材８２と、配線挿通部８３と、筐体８０の下部を構成する本体ベース８５とを有している。本体カバー８１は、下側（本体ベース８５）が開口された略箱体状に形成されており、本体ベース８５上に配設されたレーザ出力部１０を覆うようにして、レーザ出力部１０を内部に収納する。

当該本体ベース８５の上面後方部分には、平面視略矩形状の開口部が、レーザ発振ユニット２０の直上にあたる所定範囲に亘って開設されている。当該開口部には、平面視略矩形を為す板状に形成された蓋部材８２が取り付けられており、本体カバー８１の開口部を閉塞するように、ネジ止めされている。

本体カバー８１の後側側壁部分には、配線挿通部８３が形成されており、後述するレーザ発振ユニット２０の後側に対向部分を開口して形成されている。当該配線挿通部８３は、レーザコントローラ、電源ユニット等に対して電気的に接続されたケーブルや、励起用半導体レーザ部に接続された光ファイバ等によって挿通される。

（レーザ出力部の具体的構成）
図１〜図４に示すように、レーザ発振ユニット２０は、レーザ発振器２１と、ビームエキスパンダ２２とを有して構成されている。レーザ発振器２１は、ファイバコネクタと、集光レンズと、反射鏡と、レーザ媒質と、受動Ｑスイッチと、出力カプラーと、ウィンドウとをケーシング内に有している。ファイバコネクタには、配線挿通部８３を介して、筐体８０内部に導入された光ファイバが接続されており、励起用半導体レーザ部（図示せず）から出射された励起光が、光ファイバを介して入射される。

集光レンズは、ファイバコネクタから入射された励起光を集光する。反射鏡は、集光レンズによって集光された励起光を透過すると共に、レーザ媒質から出射されたレーザ光を高効率で反射する。レーザ媒質は、励起用半導体レーザ部から出射された励起光によって励起されてレーザ光を発振する。レーザ媒質としては、例えば、レーザ活性イオンとしてネオジウム（Ｎｄ）が添加されたネオジウム添加ガドリニウムバナデイト（Ｎｄ：ＧｄＶＯ４）結晶や、ネオジウム添加イットリウムバナデイト（Ｎｄ：ＹＶＯ４）結晶や、ネオジウム添加イットリウムアルミニウムガーネット（Ｎｄ：ＹＡＧ）結晶等を用いることができる。

受動Ｑスイッチは、内部に蓄えられた光エネルギーが或る一定値を超えたとき、透過率が高くなるという性質を持った結晶である。従って、受動Ｑスイッチは、レーザ媒質によって発振されたレーザ光をパルス状のパルスレーザＬとして発振するＱスイッチとして機能する。受動Ｑスイッチとしては、例えば、クローム添加ＹＡＧ（Ｃｒ：ＹＡＧ）結晶やＣｒ：ＭｇＳｉＯ４結晶等を用いることができる。

出力カプラーは、反射鏡とレーザ共振器を構成する。出力カプラーは、例えば、表面に誘電体多層膜をコーティングした凹面鏡により構成された部分反射鏡で、波長１０６４ｎｍでの反射率は、８０％〜９５％である。ウィンドウは、合成石英等から形成され、出力カプラーから出射されたレーザ光を外部へ透過させる。従って、レーザ発振器２１は、受動Ｑスイッチを介してパルスレーザを発振し、加工対象物表面にマーキング加工を行うためのレーザ光として、パルスレーザＬを出力する。

ビームエキスパンダ２２は、パルスレーザＬのビーム径を変更するものであり、レーザ発振器２１と同軸に設けられている。図４、図５に示すように、当該ビームエキスパンダ２２の外表面には、光吸収層２３が形成されている。当該光吸収層２３は、レーザ発振ユニット２０の外表面に対して、艶消し黒アルマイト加工処理を施すことによって形成される。当該光吸収層２３は、シャッタ３１で反射されたパルスレーザＬの反射光Ｒを吸収し得る。

保護部材２５は、金属製の板材を折り曲げ加工することによって形成されており、レーザ発振ユニット２０のビームエキスパンダ２２を覆うように配設されている。当該保護部材２５は、ビームエキスパンダ２２の上方及び左右両側部分において、ビームエキスパンダ２２と、電装部７０を構成する配線ケーブル７５との間に介在している（図２、図３参照）。従って、当該保護部材２５は、パルスレーザＬ及び反射光Ｒの光路に対する配線ケーブル７５の進入を防止する。

図４、図５に示すように、保護部材２５の内壁面（即ち、ビームエキスパンダ２２の外周面と対向する面）には、光吸収層２６が形成されている。当該光吸収層２６は、ビームエキスパンダ２２における光吸収層２６と同様に、保護部材２５の内壁面に対して、艶消し黒アルマイト加工処理を施すことによって形成される。当該光吸収層２３は、シャッタ３１で反射されたパルスレーザＬの反射光Ｒを吸収し得る。

そして、本実施形態に係る保護部材２５は、ビームエキスパンダ２２の外表面と、保護部材２５の内壁面との間の間隔がレーザ出射装置１の前方側ほど広くなるように形成されている。図５に示すように、ビームエキスパンダ２２の外表面と、保護部材２５の内壁面との間の間隔に関し、パルスレーザＬの出射方向上流側における上流側間隔ＷＵは、パルスレーザＬの出射方向下流側における下流側間隔ＷＤよりも狭く形成されている。

光シャッタ部３０は、平板状のシャッタ３１と、シャッタモータ３２とから構成されている。シャッタモータ３２は、ステッピングモータ等で構成されている。シャッタ３１は、シャッタモータ３２のモータ軸に取り付けられて同軸に回転する。

シャッタ３１は、ビームエキスパンダ２２から出射されたパルスレーザＬの光路を遮る第１位置に回転した際には、その表面がパルスレーザＬの光路に対して所定の角度θを為すように配置される。これにより、シャッタ３１は、レーザ発振ユニット２０からのパルスレーザＬを減衰させて、反射光Ｒとして、レーザ発振ユニット２０の外表面と、保護部材２５の内壁面との間に向かって反射する（図５参照）。一方、シャッタ３１がビームエキスパンダ２２から出射されたパルスレーザＬの光路上に位置しない第２位置に回転した場合には、ビームエキスパンダ２２から出射されたパルスレーザＬは、ビームエキスパンダ２２の前方に配置された第１ミラー３５に入射する。

上述したように、シャッタ３１は、シャッタモータ３２のモータ軸に取り付けられて同軸に回転する為、第１位置と第２位置との間を移動する過程においても、シャッタ３１表面とパルスレーザＬの光路がなす角度を角度θに維持することができる。

第１ミラー３５は、前後方向に伸びるパルスレーザＬの光路に対して４５度の角度を形成するように配置され、パルスレーザＬを、第１ミラー３５の右側に位置する第２ミラー４０に向かって反射する。

第２ミラー４０は、第１ミラー３５によって反射されて右方向へ向かうパルスレーザＬの光路に対して、４５度の角度を形成するように配置されており、ハーフミラーによって構成される。第２ミラー４０は、第１ミラー３５によって反射されたパルスレーザＬの一部を、第２ミラー４０の前方側に位置するガルバノスキャナ６０に向かって反射する。又、第２ミラー４０は、第１ミラー３５によって反射されたパルスレーザＬにおける他の一部を、第２ミラー４０の右側に位置する光センサ５０へ透過する。又、第２ミラー４０は、当該第２ミラー４０の後方側に配設されたガイド光部４５から前方に向かって出射された可視レーザ光Ｍを、第２ミラー４０の前方側に位置するガルバノスキャナ６０に向かって透過する。

ガイド光部４５は、可視レーザ光として、例えば、赤色レーザ光を出射する可視半導体レーザ４６と、可視半導体レーザ４６から出射された可視レーザ光Ｍを平行光に収束するレンズ群（図示せず）とから構成されている。可視レーザ光Ｍは、レーザ発振器２１から出射されるパルスレーザＬと異なる波長である。ガイド光部４５は、第２ミラー４０の後方側において、可視レーザ光Ｍの光軸が第１ミラー３５からのパルスレーザＬを反射した後の光路と一致するように配置されている。可視半導体レーザ４６は、可視レーザ光ＭをパルスレーザＬの光路上に出射する。

光センサ５０は、パルスレーザＬの発光強度を検出するフォトダイオード等で構成され、第１ミラー３５によって反射され、第２ミラー４０を透過したパルスレーザＬの出力強度を検出する。従って、光センサ５０を介してレーザ発振器２１から出力されるパルスレーザＬの強度を検出することができる。

ガルバノスキャナ６０は、本体ベース８５の前側端部に形成された貫通孔の上側に取り付けられ、レーザ発振ユニット２０から出射されたパルスレーザＬと、第２ミラー４０を透過した可視レーザ光Ｍとを下方へ２次元走査する。ガルバノスキャナ６０は、ガルバノＸ軸モータ６１と、ガルバノＹ軸モータ６２と、本体部６３により構成されている。ガルバノＸ軸モータ６１とガルバノＹ軸モータ６２は、それぞれのモータ軸が互いに直交するように外側からそれぞれの取付孔に嵌入、保持されて本体部６３に取り付けられている。

従って、当該ガルバノスキャナ６０においては、各モータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラーが内側で互いに対向している。そして、ガルバノＸ軸モータ６１、ガルバノＹ軸モータ６２の回転をそれぞれ制御して、各走査ミラーを回転させることによって、パルスレーザＬと可視レーザ光Ｍとを下方へ２次元走査する。この２次元走査方向は、前後方向（Ｘ方向）と左右方向（Ｙ方向）である。

ｆθレンズ６５は、下方に配置された加工対象物（ワーク等）の表面に対して、ガルバノスキャナ６０によって２次元走査されたパルスレーザＬと可視レーザ光Ｍとを同軸に集光する。そして、当該ｆθレンズ６５は、パルスレーザＬや可視レーザ光Ｍ等を収束した焦点を、平面状の焦点面とすると共に、パルスレーザＬや可視レーザ光Ｍの走査速度が一定になるように補正する。従って、ガルバノＸ軸モータ６１、ガルバノＹ軸モータ６２の回転を制御することによって、パルスレーザＬと可視レーザ光Ｍが、加工対象物表面において、所望の加工パターンで前後方向（Ｘ方向）と左右方向（Ｙ方向）に２次元走査される。

電装部７０は、レーザ出力部１０における各構成を制御する為の制御基板や、制御信号の伝送や電源供給を行う為の配線等を含んでおり、ガルバノドライバ７１と、中継基板７２と、配線ケーブル７５を含んで構成されている。

ガルバノドライバ７１は、電源ケーブル（図示せず）を介して電源を供給されると共に、配線ケーブル７５を介して制御信号が入力され、ガルバノスキャナ６０を駆動制御する。ガルバノドライバ７１は、本体ベース８５の左右方向において、本体ベース８５の右側後方部分に立設されており、レーザ発振器２１の右側に所定距離で平行に対向するように配置されている。

そして、中継基板７２は、レーザ発振ユニット２０におけるレーザ発振器２１の上方に配設されており、筐体８０外部に配置された各種構成装置（例えば、電源ユニット等）と、レーザ出力部１０における各種構成とを電気的に接続する為に、その間を中継する基板である。当該中継基板７２には、筐体８０の配線挿通部８３を介して、筐体８０内部に導入された配線ケーブル７５や、光センサ５０やガルバノドライバ７１等と接続された配線ケーブル７５が接続されている。

（シャッタの開閉動作に伴うパルスレーザＬの光路変化）
ここで、上述した構成のレーザ出射装置１において、光シャッタ部３０の開閉動作に伴うパルスレーザＬの光路変化について、図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態においては、光シャッタ部３０のシャッタ３１が第１位置に位置した場合、シャッタ３１の表面は、レーザ発振ユニット２０から出射されるパルスレーザＬの光路に対して、角度θを為すパルスレーザＬを減衰させて反射する。

図５に示すように、シャッタ３１表面に対して角度θを為した反射された反射光Ｒは、ビームエキスパンダ２２の外周面と、保護部材２５の内壁面との間に向かって反射される。ビームエキスパンダ２２の外周面と、保護部材２５の内壁面との間は、パルスレーザＬの出射方向下流側（即ち、レーザ出射装置１の前方側）ほど広く、上流側に向かうにつれて狭くなっている。

この為、当該レーザ出射装置１によれば、第１位置に位置するシャッタ３１による反射光Ｒを、容易にビームエキスパンダ２２の外周面と、保護部材２５の内壁面との間に導くことができる。又、ビームエキスパンダ２２の外周面と、保護部材２５の内壁面との間に入射された反射光Ｒは、ビームエキスパンダ２２の光吸収層２３や、保護部材２５の光吸収層２６によって吸収されつつ反射されて、レーザ出射装置１の後方側へ向かう。この時、出射方向上流側に向かう程、ビームエキスパンダ２２の外周面と、保護部材２５の内壁面との間の間隔が狭くなっている為、光吸収層２３及び光吸収層２６による吸収の頻度を高めることができ、パルスレーザＬの反射光Ｒの強度を十分に低下させることができ、もって、レーザ出射装置１の安全性を、十分に確保することができる。

そして、シャッタ３１は、シャッタモータ３２のモータ軸に取り付けられて同軸に回転する為、第１位置と第２位置との間を移動する過程においても、シャッタ３１表面とパルスレーザＬの光路がなす角度を角度θに維持して移動する。パルスレーザＬの光路に対するシャッタ３１表面の角度θが変動することがない為、当該レーザ出射装置１によれば、シャッタ３１が第１位置と第２位置の間を移動する過程においても、ビームエキスパンダ２２の外周面と、保護部材２５の内壁面との間に、反射光Ｒを確実に反射することができ、反射光Ｒが想定外の位置に反射して、レーザ出力部１０の構成部品（例えば、電装部７０）を損傷させることを防止することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るレーザ出射装置１は、レーザ発振器２１及びビームエキスパンダ２２を有するレーザ発振ユニット２０と、シャッタ３１及びシャッタモータ３２とを有する光シャッタ部３０と、保護部材２５と、電装部７０とを有しており、シャッタ３１を第１位置に移動させることで、レーザ発振ユニット２０からのパルスレーザＬの光路を遮断することができる。

図５に示すように、シャッタ３１は、第１位置に位置する場合に、パルスレーザＬを減衰させて反射光Ｒとして反射し、当該反射光Ｒを、ビームエキスパンダ２２と保護部材２５の間に導くことができる。当該レーザ出射装置１によれば、シャッタ３１による反射や、ビームエキスパンダ２２及び保護部材２５の間における反射に際して、反射光Ｒを減衰させることができ、レーザ出射装置１の安全性を確保すると共に、レーザ発振ユニット２０等の損傷を防止し得る。

又、保護部材２５は、前記ビームエキスパンダ２２と、前記電装部７０の配線ケーブル７５の間に介在し、ビームエキスパンダ２２を覆うように配設されており（図４参照）、レーザ出射装置１の安全性を確保する為の構成の一部を為す。つまり、当該レーザ出射装置１によれば、パルスレーザＬの反射光Ｒを吸収する為の構成（例えば、光ダンパ等）を別に配設することなく、レーザ出射装置１の安全性を確保することができるので、レーザ出射装置１の小型化に対応し得る。

そして、保護部材２５の内壁面に光吸収層２６を有しており、シャッタ３１によるパルスレーザＬの反射光Ｒは、ビームエキスパンダ２２と保護部材２５の間に入射されるので、当該反射光Ｒは、保護部材２５の内壁面における光吸収層２６に入射され得る（図５参照）。即ち、当該レーザ出射装置１によれば、パルスレーザＬの反射光Ｒを、保護部材２５の光吸収層２６で吸収することができるので、レーザ出射装置１の安全性を、十分に確保することができる。

更に、ビームエキスパンダ２２の外表面に光吸収層２３を有しており、シャッタ３１によるパルスレーザＬの反射光Ｒは、ビームエキスパンダ２２と保護部材２５の間に入射されるので、当該反射光Ｒは、ビームエキスパンダ２２の外表面における光吸収層２３に入射され得る（図５参照）。即ち、当該レーザ出射装置１によれば、パルスレーザＬの反射光Ｒを、ビームエキスパンダ２２の光吸収層２３で吸収することができるので、レーザ出射装置１の安全性を、十分に確保することができる。

図５に示すように、シャッタ３１によるパルスレーザＬの反射光Ｒは、ビームエキスパンダ２２と保護部材２５の間に入射され、ビームエキスパンダ２２の外表面と保護部材２５の内壁面で反射されつつ、出射方向上流側（レーザ出射装置１の後方）へと向かう。ここで、レーザ出射装置１によれば、ビームエキスパンダ２２と保護部材２５の間における間隔（上流側間隔ＷＵ、下流側間隔ＷＤ）は、レーザ発振ユニット２０におけるパルスレーザＬの出射方向上流側ほど狭い為、出射方向上流側へ向かう程、頻繁に反射を発生させて、反射光Ｒを減衰させることができる。即ち、当該レーザ出射装置１によれば、出射方向上流側に向かう程、パルスレーザＬの反射光Ｒを減衰させることができるので、レーザ出射装置１の安全性を、十分に確保することができる。

本実施形態においては、前記電装部７０は、ガルバノドライバ７１と、中継基板７２と、配線ケーブル７５と、を含んでおり、前記保護部材２５は、前記パルスレーザＬ及び反射光Ｒの光路に対する配線ケーブル７５の進入を防止している。当該レーザ出射装置１によれば、パルスレーザＬの光路に対する配線ケーブル７５の進入を防止する為の保護部材２５を用いて、レーザ出射装置１の安全性を確保する為の構成とすることができる。つまり、当該レーザ出射装置１によれば、パルスレーザＬの反射光Ｒを吸収する為の構成（例えば、光ダンパ等）を別に配設することなく、レーザ出射装置１の安全性を確保することができるので、レーザ出射装置１の小型化に対応し得る。

更に、本実施形態においては、シャッタ３１は、シャッタモータ３２のモータ軸に取り付けられて同軸に回転する為、第１位置と第２位置との間を移動する過程においても、シャッタ３１表面とパルスレーザＬの光路がなす角度を角度θに維持して移動する。パルスレーザＬの光路に対するシャッタ３１表面の角度θが変動することがない為、当該レーザ出射装置１によれば、シャッタ３１が第１位置と第２位置の間を移動する過程においても、ビームエキスパンダ２２の外周面と、保護部材２５の内壁面との間に、反射光Ｒを確実に反射することができ、反射光Ｒが想定外の位置に反射して、レーザ出力部１０の構成部品（例えば、電装部７０）を損傷させることを防止することができる。

尚、上述した実施形態において、レーザ出射装置１は、本発明におけるレーザ出射装置の一例である。そして、レーザ発振ユニット２０及びレーザ発振器２１は、本発明におけるレーザ光源の一例であり、レーザ発振ユニット２０及びビームエキスパンダ２２は、本発明におけるレーザ光出射部の一例である。又、光吸収層２３は、本発明におけるレーザ光出射部の光吸収層の一例であり、保護部材２５は、本発明における保護部材の一例である。そして、光吸収層２６は、本発明における保護部材の光吸収層の一例であり、シャッタ３１は、本発明におけるシャッタの一例である。そして、シャッタモータ３２は、本発明におけるシャッタ駆動部の一例であり、電装部７０は、本発明における電装部の一例である。又、ガルバノドライバ７１及び中継基板７２は、本発明における基板の一例であり、配線ケーブル７５は、本発明における配線の一例である。そして、パルスレーザＬは、本発明におけるレーザ光の一例であり、反射光Ｒは、本発明における反射光一例である。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、ビームエキスパンダ２２の外表面及び保護部材２５の内壁面に、夫々、光吸収層２３、光吸収層２６を形成していたが、この態様に限定されるものではない。ビームエキスパンダ２２の外周面と、保護部材２５の内壁面の何れか一方に、光吸収層を形成してもよい。

又、上述した実施形態においては、光吸収層は、艶消し黒アルマイト加工を施すことによって形成していたが、この態様に限定されるものではない。本発明における光吸収層は、パルスレーザＬの反射光Ｒを吸収可能な構成であれば、種々の構成を採用することができる。

更に、上述した実施形態においては、図４、図５に示すように、ビームエキスパンダ２２と保護部材２５の間における間隔が、レーザ発振ユニット２０におけるパルスレーザＬの出射方向上流側ほど狭くなるように形成されているが、この態様に限定されるものではない。例えば、ビームエキスパンダ２２と保護部材２５の間における間隔が一定となるように、ビームエキスパンダ２２の外周面と、保護部材２５の内壁面を平行に形成してもよい。

又、上述した実施形態においては、光シャッタ部３０は、シャッタモータ３２のモータ軸と共に、シャッタ３１を回転させることで、パルスレーザＬの光路を開放・遮断する構成であったが、シャッタ３１を移動させることで、パルスレーザＬの光路を開放・遮断可能な構成であれば、種々の態様を採用することができる。例えば、ソレノイドによって、シャッタ３１を回転移動させてもよい。又、ソレノイドによって、シャッタ３１をスライド移動させる構成であってもよい。

１ レーザ出射装置
１０ レーザ出力部
２０ レーザ発振ユニット
２１ レーザ発振器
２２ ビームエキスパンダ
２３ 光吸収層
２５ 保護部材
２６ 光吸収層
３０ 光シャッタ部
３１ シャッタ
３２ シャッタモータ
７０ 電装部
７１ ガルバノドライバ
７２ 中継基板
７５ 配線ケーブル
Ｌ パルスレーザ
Ｒ 反射光

Claims (6)

1. レーザ光源と、
   前記レーザ光源からのレーザ光を、所定の出射方向へ出射するレーザ光出射部と、
   前記レーザ光出射部から出射されたレーザ光の光路を塞ぐ第１位置と、前記レーザ光の光路から退避した第２位置との間を移動可能に配設されたシャッタと、
   前記第１位置と前記第２位置の間を、前記シャッタを移動させる為のシャッタ駆動部と、
   前記レーザ光に関する制御に用いられる電装部と、
   前記レーザ光出射部と、前記電装部の間に介在し、前記レーザ光出射部を覆うように配設された保護部材と、を有し、
   前記シャッタは、
   前記第１位置に位置する場合に、前記レーザ光出射部からのレーザ光を減衰させて反射し、
   前記レーザ光の光路に対して、前記レーザ光出射部と前記保護部材の間へ前記レーザ光の反射光が入射する角度をなすように配設されている
   ことを特徴とするレーザ出射装置。
2. 前記保護部材は、前記レーザ光の反射光を吸収する光吸収層を、前記レーザ光出射部と対向する内壁面に有する
   ことを特徴とする請求項１記載のレーザ出射装置。
3. 前記レーザ光出射部は、前記レーザ光の反射光を吸収する光吸収層を、前記保護部材と対向する外表面に有する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ出射装置。
4. 前記レーザ光出射部と前記保護部材の間における間隔は、前記レーザ光出射部における前記レーザ光の出射方向上流側ほど狭い
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のレーザ出射装置。
5. 前記電装部は、
   前記レーザ出射装置の制御に用いられる基板と、
   前記レーザ出射装置を構成する各部を接続する配線と、を含み、
   前記保護部材は、前記レーザ光の光路に対する前記配線の進入を防止する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のレーザ出射装置。
6. 前記シャッタは、
   前記シャッタ駆動部によって前記第１位置と前記第２位置との間を移動する際に、前記レーザ光の光路に対する角度を維持した状態で移動する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載のレーザ出射装置。

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