JPH01101404A - レーザ光位置センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明はレーザ光の位置を検出するレーザ光位置セン
サに関するものである。

［従来の技術］ 第２図は鉤えば特開昭６０−２２７９９０号公報に示さ
れた従来のレーザ光位置センサを示し、第２図（ａ）は
正面図、第２図（ｂ）は断面図、第２図（ｅ）はレーザ
光りのセンサ入口のレーザエネルギー分布を示すグラフ
、第２図（ｄ）はレーザ光りのセンサ出口のレーザエネ
ルギー分布を示すグラフで、斜線部はセンサに入るレー
ザエネルギーを示す。図において（１）は炭酸ガスのレ
ーザ光りを内側で通過させるセンサ固定リング、（２）
は４つの熱電対で、各熱電対（２）はセンサ固定リング
（１）に基端部が軸対称に固定され、先端側がセンサ固
定リング（１）の内側に臨んでいる。

（＋Ｘ）　、　（−Ｘ）　、　（＋Ｙ）　、　（−Ｙ）
はそれぞれの熱電対（２）の出力信号を示す。

次に従来のレーザ光位置センサの動作につい−で説明す
る。

４つの熱電対（２）はセンサ固定リング（１）に軸対称
に配置されており第２図（Ｃ）に示すようなレーザエネ
ルギー分布をもっレーザ光りがセンサ固定リング（１）
内に入ると、熱電対（２）は第２図（ｄ）の斜線部分の
エネルギーを電気信号として取り出す。レーザ光りのレ
ーザエネルギー分布は軸対称である場合、（＋Ｘ）−（
−Ｘ）、　（＋Ｙ）−（−Ｙ）の信号条件ではレーザ光
りのビーム中心位置はセンサ固定リング（１）の中心と
なる。又、レーザ光りのレーザエネルギー分布が非対称
の場合二あ・らがじめエネルギー分布の係数Ｋを求めて
おけば［例えば（＋Ｘ）＝　Ｋ　（−Ｘ）、　（＋Ｙ）
−Ｋ　（−Ｙ）］　セ＞す固定リング（１）の中心に対
してどの位置にレーザ光りのビーム中心位置が有るか分
かる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のような従来のレーザ光位置センサでは各熱電対（
２）の基端部がセンサ固定リング（１）に固定され、各
熱電対（２）の先端側がセンサ固定リング（１）の内側
に臨み、センサ固定リング（１）の内側に位置する熱電
対（２）の先端側全体でレーザ光りを受けて第２図（ｄ
）に示す斜線の部分即ちレーザエネルギー分布の広い幅
の部分でレーザエネルギーを検知するようにしているか
ら、レーザ光りのビーム中心位置が若干変化しても検知
されるレーザエネルギー量の変化としては余り現れない
ために熱電対（２）の出力値は殆んど変化せず、しかも
熱電対（２）自身の熱容量が大きいために応答時間が１
　ｓｅｃと遅いという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、レーザ光のビーム中心位置変化に対してのセ
ンサ感度を大きくすることができると共に応答時間の早
いレーザ光位置センサを得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るレーザ光位置センサはレーザ光を内側で
通過させるセンサ固定リングと、センサ固定リングに基
端部が固定され、先端開口部がセンサ固定リングの内側
で軸対称に配置され、且っレーザ光入射側に向けて臨む
複数の導波管と、センサ固定リングに設けられ、各導波
管の基端部から出射されるレーザ光の一部エネルギーを
検知するレーザエネルギー検出素子とを備えるようにし
たものである。

［作用］ この発明においては、先端開口部がセンサ固定リングの
内側でレーザ光入射側に向けて臨むように導波管がセン
サ固定リングに設けられ、導波管はその先端開口部より
センサ固定リング内に入ってきたレーザ光の一部を限定
して導入し、レーザエネルギー検出素子まで導くから、
レーザ光のビーム中心が変化することにより生じるエネ
ルギー量の変化がそのまま導波管内に導入されることと
なり、そのレーザエネルギー量の変化をレーザエネルギ
ー検出素子で検出でき、しかもレーザエネルギー検出素
子まで導かれるレーザエネルギー量は少ないからレーザ
エネルギー検出素子は、熱容量が小さく、応答時間の早
いものを使用できる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示し、第１図（ａ）は正
面図、第１図（ｂ）は断面図、第１図（ｃ）はレーザ光
りのセンサ入口のレーザエネルギー分布を示すグラフ、
第１図（ｄ）はレーザ光りのセンサ出口のレーザエネル
ギー分布を示すグラフで、斜線部はセンサに入るレーザ
エネルギーを示す。

図において、（１）はレーザ光りを内側で通過させるセ
ンサ固定リング、（３）は内壁が反射面である４つの導
波管で、各導波管（３）はその基端部（３ｂ）がセンサ
固定リング（１）に固定され、その先端開口部（３ａ）
がセンサ固定リング（１）の内側で軸対称に配置され、
且っレーザ光入射側に向けて臨んでいる。（４）はセン
サ固定リング（１）に取り付は固定されたレーザエネル
ギー検出素子である光型素子タイプの薄膜センサである
。（＋Ｘ）　、　（−Ｘ）　。

（＋Ｙ）　、　（−Ｙ）はそれぞれの薄膜センサ（４）
の出力信号を示す。

次に上記実施例の動作について説明する。

センサ固定リング（１）内に第１図（ｅ）に示すような
レーザエネルギー分布をもつレーザ光りが入ると、導波
管（３）の先端開口部（３ａ）より第１図（ｄ）に示す
斜線部分のレーザエネルギーが導波管（３）内に導入さ
れる。そのレーザエネルギーは導波管（３）の内壁で多
重反射を繰り返しなから導波管（３）内を伝播して導波
管（３）の基端部（３ｂ）より出射され、薄膜センサ（
４）に確実に導かれる。それぞれの薄膜センサ（４）か
らは電気信号として（＋Ｘ）　、　（−Ｘ）　、　（＋
Ｙ）　、　（−Ｙ）が出力される。この薄膜センサ（４
）からの電気信号を従来例と同一の処理を行うことによ
り、レーザ光りのビーム中心位置が検出される。このよ
うに、導波管（３）の先端開口部（３ａ）より第１図（
ｄ）に示す斜線部分のみ、即ちレーザエネルギー分布の
狭い幅の部分でレーザエネルギーを導入し、そのレーザ
エネルギーを薄膜センサ（４）に入力するようにしたの
で、レーザ光りのビーム中心が変化してレーザエネルギ
ー分布が変化すれば、レーザエネルギー分布の狭い幅の
部分のレーザエネルギー量も変化し、それがそのまま導
波管（３）に導入されて薄膜センサ（４）に入力される
こととなり、レーザ光りのビーム中心の位置ずれに対す
る変化量が従来より大きくとれ、レーザ光りのビーム中
心の位置ずれに対する感度が向上した。

また、レーザエネルギー分布の狭い幅の部分を導波管（
３）によって導入するようにしたので、導波管（３）に
導入されるレーザ光のレーザエネルギー量は少ない。従
って、熱容量が少ない応答時間の早い薄膜センサ（４）
の使用が可能となった。

更に、導波管（３）の内壁での多重反射はレーザエネル
ギーを減衰させる働きがあり、例えば、内壁が反射率９
０％の鏡面とすると、ｎ回反射を繰り返した後、薄膜セ
ンサ（４）にレーザエネルギーが入るとすれば、薄膜セ
ンサ（４）に入るレーザエネルギーＰはｐ−ｐｏｘｏ、
ｇｎとなる（Ｐｏは導波管（３）の入口レーザエネルギ
ー）。従って、高感度でより熱容量が少なく、より応答
時間の早い薄膜センサ（４）の使用が可能となる。

なお、上記実施例ではレーザエネルギー検出素子として
レーザ受光素子である薄膜セン４Ｊ−（４）を用いてい
るが、薄膜センサ（４）の代りに熱容量の小さい熱検出
素子である熱電対、白金側温体、サーミスタであっても
よいことは勿論である。また、上記実施例では炭酸ガス
レーザ光のレーザエネルギー検出素子として薄膜センサ
（４）を使用したが、他のレーザ光の場合は、そのレー
ザ光の波長を感じる受光素子であれば、上記実施例と同
様に作用し得ることはいうまでもない。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、先端開口部がセンサ固
定リングの内側でレーザ光入射側に向けて臨むように導
波管がセンサ固定リングに設けられ、導波管はその先端
開口部よりセンサ固定リング内に入ってきたレーザ光の
一部を限定して導入し、レーザエネルギー検出素子まで
導くようにしたので、レ−ザ光のビーム中心が変化する
ことにより生じるレーザエネルギー量の若干の変化もレ
ーザエネルギー検出素子で検出でき、しかもレーザエネ
ルギー量は従来の熱電対全体でレーザエネルギーを検出
するものに比べて少ないために、熱容量が小さくて応答
時間の早いレーザエネルギー検出素子を使用することが
でき、応答時間が早く、レーザ光のビーム中心の位置ず
れに対して感度が良好なレーザ光位置センサが得られる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示し、第１図（ａ）は正
面図、第１図（ｂ）は断面図、第１図（ｃ）はレーザ光
りのセンサ入口のレーザエネルギー分布を示すグラフ、
第１図（ｄ）はレーザ光りのセンサ出口のレーザエネル
ギー分布を示すグラフ、第２図は従来のレーザ光位置セ
ンサを示し、第２図（ａ）は正面図、第２図（ｂ）は断
面図、第２図（ｃ）はレーザ光りのセンサ入口のレーザ
エネルギー分布を示すグラフ、第２図（ｄ）はレーザ光
りのセンサ出口のレーザエネルギー分布を示すグラフで
ある。 図において、（１）はセンサ固定リング、（３）は導波
管、（４）は薄膜センサ（レーザエネルギー検出素子）
である。 なお各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ光の一部分エネルギーを複数箇所で検知し
   、レーザ光の位置を検出するレーザ光位置センサにおい
   て、レーザ光を内側で通過させるセンサ固定リングと、
   センサ固定リングに基端部が固定され、先端開口部がセ
   ンサ固定リングの内側で軸対称に配置され、且つレーザ
   光入射側に向けて臨む複数の導波管と、センサ固定リン
   グに設けられ、各導波管の基端部から出射されるレーザ
   光の一部エネルギーを検知するレーザエネルギー検出素
   子とを備えたことを特徴とするレーザ光位置センサ。
2. （２）は導波管の内壁は反射率が１００％以下の鏡面で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレー
   ザ光位置センサ。
3. （３）レーザエネルギー検出素子はレーザ受光素子であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載のレーザ光位置センサ。
4. （４）レーザエネルギー検出素子は熱容量の小さい熱検
   出素子であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載のレーザ光位置センサ。