JPH05110181A - レーザービーム切り替え機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザービーム伝送先の切り替えに伴う調整作
業を不要とし、切り替え時間の短縮および切り替え作業
の自動化を図ること。 【構成】レーザー装置１から出射するレーザービーム７
の光路に直角プリズム２と、この直角プリズム２と合体
して長方体を形成する透明容器３とを配置する。これら
直角プリズム２および透明容器３を通過する入射レーザ
ービーム８の入射側に第１のレーザー応用装置５と第２
のレーザー応用装置６を配置する。透明容器３内に直角
プリズム２の材料と同じ屈折率を有する液体16を注入す
ると入射レーザービーム８は第１のレーザー応用装置５
へ入射する。透明容器３内の液体16を排出すると出射レ
ーザービーム７は直角プリズム２で屈折して全反射ミラ
ー４に入射し、この全反射ミラー４で反射し、入射レー
ザービーム10として第２のレーザー応用装置６へ入射す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザービーム入射方向
および出射方向の切り替え時間の短縮および無調整化を
図ったレーザービーム切り替え機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、１台のレーザー装置から出射する
レーザービームを切り替えて複数台のレーザー応用装置
へ導く場合、図２に第１の例として示したようにレーザ
ー装置１からのレーザービーム７，８を２台の供給先で
ある第１のレーザー応用装置５と第２のレーザー応用装
置６へ切り替えて供給する。

【０００３】すなわち、第１のレーザー応用装置５へ供
給する場合は図２（ａ）のようにレーザー装置１から出
射したレーザービーム７を全反射ミラー４を利用しない
でそのまま通過させ、入射レーザービーム８として第１
のレーザー応用装置５へ供給する。

【０００４】一方、第２のレーザー応用装置６へ切り替
えてレーザービームを供給する場合は図２（ｂ）のよう
に出射レーザービーム７の光路途中に別の全反射ミラー
20を配置し、出射レーザービーム７をこの全反射ミラー
20に反射させることにより、図２（ａ）に示した全反射
ミラー４へ導いて反射レーザービーム９とし、さらに全
反射ミラー４に反射させ入射レーザービーム10として第
２のレーザー応用装置６に供給する。

【０００５】図３は従来の第２の例として２台の第１お
よび第２のレーザー装置21，20から１台のレーザー応用
装置23へレーザービーム８を供給するレーザービーム切
り替え機構を示してしる。すなわち、図３（ａ）では第
１のレーザー装置21を運転中にはレーザー装置22を停止
または待機させておき、第１のレーザー装置21から出射
したレーザービーム７を全反射ミラー４を利用しないで
そのまま通過させ、入射レーザービーム８としてレーザ
ー応用装置23に供給する。

【０００６】一方、図３（ｂ）では、第１のレーザー装
置21をの停止して第２のレーザー装置22を運転しレーザ
ービーム８をレーザー応用装置23へ供給する例である。
すなわち、第２のレーザー装置22から出射したレーザー
ビーム24を全反射ミラー４に導き、反射させてレーザー
ビーム25とし、光路途中に設置した全反射ミラー20によ
り反射させてレーザービーム８として、レーザー応用装
置23へ供給する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示した第１の従来例の場合、光学系が単純であるという
利点はあるものの、光学系（図２中では全反射ミラー2
0）の設置位置，方向等の変更を伴うため変更に時間を
要することになる。レーザービームの光路は光学系の位
置および角度のずれに対して敏感である。そのため、レ
ーザービームの光路を高い精度で調整するには光学系の
設置位置，配置角度などを高い精度で調整することが必
要となり、したがって、多大な調整の手間と時間を要す
る課題がある。

【０００８】また、レーザー光を使用する装置の中で長
時間の連続安定運転を要する装置などでは１台のレーザ
ー装置では安定運転が確保できないため複数台のレーザ
ー装置を用意してレーザー装置の故障や保守の際にレー
ザー装置を切り替え運転しなければならない課題があ
る。

【０００９】さらに図３に示した第２の従来例の場合も
図２の例と同様に切り替え時にミラー等の光学系の設置
位置，方向の変更が必要であり、レーザービームの光路
の微調整を含め多大な時間と手間を要し大きな運転損失
を生じる課題がある。

【００１０】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、レーザーシステム並びにその応用装置におけ
る光学系において、レーザービームの入射方向および出
射方向の切り替え時間の短縮および無調整化を図ること
ができるレーザービーム切り替え機構を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザー応用
装置に入射するレーザービームの出射方向を入射方向に
対し90度変え得る固体の直角プリズムと、この直角プリ
ズムの材料と同じ屈折率を有する液体が注入・排出自在
でかつ前記直角プリズムとほぼ同一形状に形成された透
明容器と、この透明容器に前記液体を注入する液体注入
装置と、前記透明容器から前記液体を排出する液体排出
装置とを具備し、前記直角プリズムの長辺方向面と前記
透明容器の長辺方向面とを合体させて長方体となし、こ
の長方体をレーザー装置とレーザー応用装置との間に配
置してなることを特徴とする。

【００１２】また、出射レーザービームを前記直角プリ
ズムの短辺面に入射し、前記透明容器へ前記液体を注入
または排出することにより、前記レーザービームの出射
方向を入射方向と同一または入射方向に対し90度変え得
ることを特徴とする。

【００１３】

【作用】液体注入装置により固体の直角プリズムと同一
の形状の透明容器へ直角プリズムの材料と同一の屈折率
を有する液体を注入することにより、長辺面を接触させ
配置した直角プリズムと前記液体を注入された透明容器
により等価的に長方体の光学透明体が形成され、入射さ
れたレーザービームは直進する。

【００１４】一方、前記透明容器から前記液体を液体排
出装置により排出すると、透明容器は空洞になり、光学
的には前記直角プリズムのみが残ることになるため、同
プリズムにより入射されたレーザービームは90度変更し
た方向へ出射することになる。

【００１５】従って、液体の注入、排出によりレーザー
ビームの方向を直進、90度変更と切り替えることができ
る。本発明によるレーザービームの光路変更において
は、従来のように切り替え時にミラー等の光学系の設置
位置，方向の変更が不要であり、レーザービームの光路
の微調整を含め多大な時間と手間を必要としない。その
ため、レーザービームの入射方向及び出射方向の切り替
え時間の短縮および無調整化を図ることができる。

【００１６】

【実施例】本発明に係るレーザービーム切り替え機構の
一実施例を図１を用いて説明する。本実施例は１台のレ
ーザー装置１からの出射レーザービーム７を切り替えて
２台の第１および第２のレーザー応用装置５，６へ入射
レーザービーム８、10を供給する場合への適用例を示し
たものである。すなわち、図１（ａ）は第１のレーザー
応用装置５へ入射レーザービーム８を供給している状態
を示しており、図１（ｂ）は第２のレーザー応用装置６
へ入射レーザービーム10を供給している状態を示してい
る。図１（ｃ）は図１（ａ）における透明容器３内に液
体16を注入し、かつ排出する装置を図（ａ）のＡ−Ａ´
矢視方向から見た立面図で示している。

【００１７】ここで、図１（ａ）および（ｂ）におい
て、符号１は出射レーザービーム７を発生させるレーザ
ー装置、２は直角プリズム、３は直角プリズム２の長辺
方向面と自身の長辺方向面を接触して合体すると長方体
を形成する直角プリズム２とほぼ同形状の透明容器、４
は全反射ミラー、８および10は入射レーザービーム、５
および６は第１および第２のレーザー応用装置をそれぞ
れ示している。

【００１８】また、図１（ｃ）中の符号11は透明容器３
への液体注入装置であり、直角プリズム３と同一の屈折
率を有する液体13が充填された液体容器14と、液体13を
透明容器３へ注入するための制御弁15とから構成されて
いる。符号12は透明容器３内から液体16を排出する液体
排出装置であり、制御弁17と、透明容器３内から液体16
を排出後の回収液体18を溜める回収用液体容器19とから
構成されている。

【００１９】しかして、上記構成のレーザービーム切り
替え機構において図１（ａ）は透明容器３へ液体注入装
置11により液体16が充填された状態であり、直角プリズ
ム２と透明容器３とは光学的に一体化した長方体を構成
している。レーザー装置１から出射される出射レーザー
ビーム７は入射レーザービーム８の入射方向に従って直
進しレーザー応用装置５に供給されることになる。この
場合、全反射ミラー４は利用されていない。

【００２０】図１（ｂ）において第２のレーザー応用装
置６へ入射レーザービーム10を供給するにあたり、液体
排出装置12の働きにより液体容器３内の液体16が排出さ
れて空の状態にされている。すなわち、レーザービーム
装置１から出射する出射レーザービーム７の方向は直角
プリズム２の働きにより屈折し、屈折レーザービーム９
が出射レーザービームとなって全反射ミラー４に入射
し、この全反射ミラー４により反射されて入射レーザー
ビーム10となり、レーザー応用装置６へ入射レーザービ
ーム10が供給される。

【００２１】上記実施例において透明容器３への液体注
入および液体排出は液体注入装置11や液体排出装置12の
制御弁15，17を開，閉することにより容易に実現可能で
ある。なお、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく図１の実施例において、レーザー装置の台数やレー
ザー応用装置の台数を変更し大規模化することもでき
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、レーザービームの光路
を変えるために従来多大な時間と手間を要していた光学
素子の配置変更，光路の微調整作業等が不要であり、ほ
とんど瞬時にレーザービームの光路の切り替えが実現で
きる。したがって、複数のレーザー応用装置で単数のレ
ーザー装置を共有している場合などにおいてレーザービ
ームの供給先の変更、故障や保守でのレーザー装置の停
止が許容されない連続運転のレーザー応用装置に適した
冗長化レーザーシステムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係るレーザービーム切り替え
機構の一実施例を示す構成図、（ｂ）は（ａ）において
出射レーザービームを切り替えて第２のレーザー応用装
置へ入射させた状態を示す構成図、（ｃ）は（ａ）のＡ
−Ａ´矢視方向から見た液体注入・排出装置を概略的に
示す立面図。

【図２】（ａ）は従来のレーザービーム切り替え機構の
第１の例を示す構成図、（ｂ）は（ａ）において出射レ
ーザービームを切り替えて第２のレーザー応用装置へ入
射させた状態を示す構成図。

【図３】（ａ）は従来のレーザービーム切り替え機構の
第２の例を示す構成図、（ｂ）は（ａ）において第２の
レーザー装置からレーザー応用装置へレーザービームを
入射させた状態を示す構成図。

【符号の説明】

１…レーザー装置、２…直角プリズム、３…透明容器、
４…全反射ミラー、５…第１のレーザー応用装置、６…
第１のレーザー応用装置、７…出射レーザービーム、８
…入射レーザービーム、９…屈折レーザービーム、10…
入射レーザービーム、11…液体注入装置、12…液体排出
装置、13…液体、14…液体容器、15…制御弁、16…液
体、17…制御弁、18…回収液体、19…回収用液体容器、
20…全反射ミラー、21…第１のレーザー装置、22…第２
のレーザー装置、23…レーザー応用装置、24…出射レー
ザービーム、25…反射レーザービーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー応用装置に入射するレーザービ
   ームの出射方向を入射方向に対し90度変え得る固体の直
   角プリズムと、この直角プリズムの材料と同じ屈折率を
   有する液体が注入・排出自在でかつ前記直角プリズムと
   ほぼ同一形状に形成された透明容器と、この透明容器に
   前記液体を注入する液体注入装置と、前記透明容器から
   前記液体を排出する液体排出装置とを具備し、前記直角
   プリズムの長辺方向面と前記透明容器の長辺方向面とを
   合体させて長方体となし、この長方体をレーザー装置と
   レーザー応用装置との間に配置してなることを特徴とす
   るレーザービーム切り替え機構。