JPH0658979B2 - レーザビーム位置検出装置 - Google Patents
レーザビーム位置検出装置Info
- Publication number
- JPH0658979B2 JPH0658979B2 JP63030978A JP3097888A JPH0658979B2 JP H0658979 B2 JPH0658979 B2 JP H0658979B2 JP 63030978 A JP63030978 A JP 63030978A JP 3097888 A JP3097888 A JP 3097888A JP H0658979 B2 JPH0658979 B2 JP H0658979B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- laser
- sensor
- metal wire
- optical sensor
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/0014—Monitoring arrangements not otherwise provided for
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レーザビーム伝送路におけるレーザビームの
正確な位置を検出するレーザビーム位置検出装置に関す
るものである。
正確な位置を検出するレーザビーム位置検出装置に関す
るものである。
［従来の技術］ 第３図(a),(b)は、例えば特願昭58-3792号明細書に記載
された従来のレーザビーム位置検出装置の一例を示す断
面図、及びそれをレーザビームの発振器側より見た正面
図である。図において、(1)はレーザビームの反射ミラ
ー、(2)はレーザ発振器（図示せず）から出射されたレ
ーザビーム、(3)は反射ミラー(1)により反射されたレー
ザビームである。(4)はレーザビーム(2)の光路上に設け
られた開孔部(5)を有する開孔部材で、反射ミラー(1)の
入射側に開口部(5)が反射ミラー(1)の中央部に対応する
ように配置されている。(6)は開孔部材(4)により支持さ
れ、開孔部材(4)の開孔部(5)の周囲の同一円周上に適当
な間隔をおいて設けられた４つのレーザビームセンサー
である。
された従来のレーザビーム位置検出装置の一例を示す断
面図、及びそれをレーザビームの発振器側より見た正面
図である。図において、(1)はレーザビームの反射ミラ
ー、(2)はレーザ発振器（図示せず）から出射されたレ
ーザビーム、(3)は反射ミラー(1)により反射されたレー
ザビームである。(4)はレーザビーム(2)の光路上に設け
られた開孔部(5)を有する開孔部材で、反射ミラー(1)の
入射側に開口部(5)が反射ミラー(1)の中央部に対応する
ように配置されている。(6)は開孔部材(4)により支持さ
れ、開孔部材(4)の開孔部(5)の周囲の同一円周上に適当
な間隔をおいて設けられた４つのレーザビームセンサー
である。
次に動作について説明する。レーザ発振器から発振され
て伝送路を進むレーザビーム(2)のうち、開孔部(5)を通
過するレーザビームは反射ミラー(1)により反射されて
角度を変え、レーザビーム(3)として出射される。一
方、レーザビーム(2)のすそ野のパワー、即ち開孔部(5)
の周囲のレーザビームはレーザビームセンサー(6)に入
射し、その出力が検出される。レーザビーム(2)が開孔
部(5)の中心を通れば、４つのレーザビームセンサー(6)
の各々の出力はバランスする。従ってこのレーザビーム
センサー(6)による出力のアンバランスを検出すれば、
開孔部(5)に対するレーザビーム(2)の位置が検出でき
る。このようなレーザビーム位置検出装置をレーザビー
ム伝送路に複数個設置し、レーザビームの位置を検出し
て制御すれば、レーザ発振器から所定の場所まで正確に
レーザビームを伝送することができる。
て伝送路を進むレーザビーム(2)のうち、開孔部(5)を通
過するレーザビームは反射ミラー(1)により反射されて
角度を変え、レーザビーム(3)として出射される。一
方、レーザビーム(2)のすそ野のパワー、即ち開孔部(5)
の周囲のレーザビームはレーザビームセンサー(6)に入
射し、その出力が検出される。レーザビーム(2)が開孔
部(5)の中心を通れば、４つのレーザビームセンサー(6)
の各々の出力はバランスする。従ってこのレーザビーム
センサー(6)による出力のアンバランスを検出すれば、
開孔部(5)に対するレーザビーム(2)の位置が検出でき
る。このようなレーザビーム位置検出装置をレーザビー
ム伝送路に複数個設置し、レーザビームの位置を検出し
て制御すれば、レーザ発振器から所定の場所まで正確に
レーザビームを伝送することができる。
［発明が解決しようとする課題］ 上記のように構成した従来のレーザビーム位置検出装置
によれば、レーザビームセンサー(6)を支持する開孔部
材(4)が不可欠である。また開孔部(5)は、レーザビーム
(2)の形状に大きな影響を与えず、かつレーザビームセ
ンサー(6)になるべくレーザパワーが入射するような大
きさに選択されるが、例えば典型的なＣＯ２レーザから
発生されるシングルモードで正規分布状の強度分布を持
つレーザビームでは、このレーザビームがビーム位置検
出装置を通過することにより、２％以上の伝送パワーロ
スを招く。また、通常はレーザビーム伝送路には５枚程
度の反射ミラーを用いているため、各反射ミラーの前面
にレーザビーム位置検出装置を設けると、全体として10
％に近い伝送パワーロスを招くことになる。さらに、不
安定型共振器から発生されるリングモードを持つレーザ
ビームでは、その強度分布はさらにすそ野の遠方にまで
広がっており、10％以上の伝送パワーロスを招くなどの
問題があった。また、このパワーロスを減少させるため
開孔部(5)の内径をレーザビーム(2)に比較して十分大き
くすることも考えられるが、この場合にはレーザビーム
センサー(6)に入射するレーザビーム(2)のすそ野のパワ
ーが減少するので、レーザビームセンサー(6)には高感
度なものを用いなければならない。しかし、高感度のセ
ンサーは同時に外乱、ノイズ等の影響を受けやすく不安
定で、レーザビーム(2)が大きくずれ、多大のレーザビ
ーム(2)がレーザビームセンサー(6)に入射した場合に
は、このような高感度センサーは破壊されてしまう。従
ってレーザビーム(2)の位置検出範囲を大きくとれない
という問題もあった。
によれば、レーザビームセンサー(6)を支持する開孔部
材(4)が不可欠である。また開孔部(5)は、レーザビーム
(2)の形状に大きな影響を与えず、かつレーザビームセ
ンサー(6)になるべくレーザパワーが入射するような大
きさに選択されるが、例えば典型的なＣＯ２レーザから
発生されるシングルモードで正規分布状の強度分布を持
つレーザビームでは、このレーザビームがビーム位置検
出装置を通過することにより、２％以上の伝送パワーロ
スを招く。また、通常はレーザビーム伝送路には５枚程
度の反射ミラーを用いているため、各反射ミラーの前面
にレーザビーム位置検出装置を設けると、全体として10
％に近い伝送パワーロスを招くことになる。さらに、不
安定型共振器から発生されるリングモードを持つレーザ
ビームでは、その強度分布はさらにすそ野の遠方にまで
広がっており、10％以上の伝送パワーロスを招くなどの
問題があった。また、このパワーロスを減少させるため
開孔部(5)の内径をレーザビーム(2)に比較して十分大き
くすることも考えられるが、この場合にはレーザビーム
センサー(6)に入射するレーザビーム(2)のすそ野のパワ
ーが減少するので、レーザビームセンサー(6)には高感
度なものを用いなければならない。しかし、高感度のセ
ンサーは同時に外乱、ノイズ等の影響を受けやすく不安
定で、レーザビーム(2)が大きくずれ、多大のレーザビ
ーム(2)がレーザビームセンサー(6)に入射した場合に
は、このような高感度センサーは破壊されてしまう。従
ってレーザビーム(2)の位置検出範囲を大きくとれない
という問題もあった。
本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、伝送によるパワーロスを低減するとともに、広
い範囲で安定にレーザビームの位置を検出することので
きるレーザビーム位置検出装置を得ることを目的とす
る。
もので、伝送によるパワーロスを低減するとともに、広
い範囲で安定にレーザビームの位置を検出することので
きるレーザビーム位置検出装置を得ることを目的とす
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明は上記の目的を達成するためのなされたもので、
レーザビームを反射する複数の金属線をレーザビーム中
に挿入するとともに、この金属線により反射したレーザ
ビームを検出する複数の光センサーを備えたレーザビー
ム位置検出装置を提供するものである。
レーザビームを反射する複数の金属線をレーザビーム中
に挿入するとともに、この金属線により反射したレーザ
ビームを検出する複数の光センサーを備えたレーザビー
ム位置検出装置を提供するものである。
［作用］ 複数の金属線で反射したレーザビームをそれぞれ光セン
サーで検出し、各々の光センサーの出力を比較すること
によりレーザビームの位置検出をおこなう。
サーで検出し、各々の光センサーの出力を比較すること
によりレーザビームの位置検出をおこなう。
［発明の実施例］ 第１図(a),(b)は本発明の実施例を模式的に示した断面
図、及びそれをレーザビームの発振器側より見た正面図
である。図において、(10)はレーザ発振器（図示せず）
から出射されたレーザビーム、(11)はレーザビーム(10)
の伝送路の外周に配設されたホルダー、(12a)〜(12d)は
例えば銅、金または表面に金属をメッキして反射部を形
成した、レーザビーム(10)を反射する複数本（図には４
本の場合が示してある）の金属線で、一部がそれぞれレ
ーザビーム(10)の伝送路内に位置するように井桁状に配
置され、ホルダー(11)に支持されている。(13a)〜(13b)
は例えば薄膜熱電対からなる光センサーで、各金属線(1
2a)〜(12d)にそれぞれ対向して配置されている。(14)は
金属線(12a)〜(12d)の表面で反射されたレーザビーム(1
0)のうち、光センサー(13a)〜(13d)に入射する反射レー
ザビームである。
図、及びそれをレーザビームの発振器側より見た正面図
である。図において、(10)はレーザ発振器（図示せず）
から出射されたレーザビーム、(11)はレーザビーム(10)
の伝送路の外周に配設されたホルダー、(12a)〜(12d)は
例えば銅、金または表面に金属をメッキして反射部を形
成した、レーザビーム(10)を反射する複数本（図には４
本の場合が示してある）の金属線で、一部がそれぞれレ
ーザビーム(10)の伝送路内に位置するように井桁状に配
置され、ホルダー(11)に支持されている。(13a)〜(13b)
は例えば薄膜熱電対からなる光センサーで、各金属線(1
2a)〜(12d)にそれぞれ対向して配置されている。(14)は
金属線(12a)〜(12d)の表面で反射されたレーザビーム(1
0)のうち、光センサー(13a)〜(13d)に入射する反射レー
ザビームである。
上記のように構成した本発明の作用を説明すれば、次の
通りである。レーザビーム(10)の一部が４本の金属線(1
2a)〜(12d)によりそれぞれ反射されると、その一部の反
射レーザビーム(14)がそれぞれ光センサー(13a)〜(13d)
に入射する。このとき、レーザビーム(10)に対して金属
線(12a)〜(12d)を対称になるように配置しておけば、各
々の光センサー(13a)〜(13d)の出力は互いにバランス状
態になる。しかし、レーザビーム(10)が位置ずれをおこ
し、例えば図中右側の金属線(12b)に近づくと、光セン
サー(13b)に入射するレーザビーム(10)の出力が増し、
光センサー(13b)の出力が増大するので、レーザビーム
(10)の位置づれが検知できる。上下、左各方向にレーザ
ビーム(10)が位置ずれを起こした場合も同様で、各光セ
ンサー(13a)〜(13d)の出力を比較することにより、常に
レーザビーム(10)の位置を検出することができる。
通りである。レーザビーム(10)の一部が４本の金属線(1
2a)〜(12d)によりそれぞれ反射されると、その一部の反
射レーザビーム(14)がそれぞれ光センサー(13a)〜(13d)
に入射する。このとき、レーザビーム(10)に対して金属
線(12a)〜(12d)を対称になるように配置しておけば、各
々の光センサー(13a)〜(13d)の出力は互いにバランス状
態になる。しかし、レーザビーム(10)が位置ずれをおこ
し、例えば図中右側の金属線(12b)に近づくと、光セン
サー(13b)に入射するレーザビーム(10)の出力が増し、
光センサー(13b)の出力が増大するので、レーザビーム
(10)の位置づれが検知できる。上下、左各方向にレーザ
ビーム(10)が位置ずれを起こした場合も同様で、各光セ
ンサー(13a)〜(13d)の出力を比較することにより、常に
レーザビーム(10)の位置を検出することができる。
次に本発明を出力1000ＷのＣＯ２レーザに適用した場合
の実施例について説明する。レーザビーム(10)は軸のま
わりに強度が正規分布をしたガウスビームで、金属線(1
2a)〜(12d)は銅よりなり、表面を鏡面加工することによ
り反射部を形成した。また光センサー(13a)〜(13d)とし
ては薄膜熱電対を用いた。第２図はレーザビーム(10)を
左右方向に故意に位置ずれさせた場合の左右の光センサ
ー(13d),(13b)の差出力を示す。図中右方向が右側の光
センサー(13b)に近づく方向で、両センサーの差出力は
右例の光センサー(13b)の出力から左側の光センサー(13
d)の出力を差し引いたものである。第２図からレーザビ
ーム(10)の位置ずれに対して比例的に対応したセンサー
出力が位置ずれ±５mm内という実用上十分な範囲で得ら
れていることがわかる。またこの実験例では金属線(12
a)〜(12d)の直径を0.５mmとしたが、この金属線(12a)〜
(12d)によって遮られたレーザビームをもちいてレーザ
加工をおこなったところ、通常と全く同一の良好な加工
を行うことができ、金属線(12a)〜(12d)によって遮られ
ることによる影響は全くなかった。
の実施例について説明する。レーザビーム(10)は軸のま
わりに強度が正規分布をしたガウスビームで、金属線(1
2a)〜(12d)は銅よりなり、表面を鏡面加工することによ
り反射部を形成した。また光センサー(13a)〜(13d)とし
ては薄膜熱電対を用いた。第２図はレーザビーム(10)を
左右方向に故意に位置ずれさせた場合の左右の光センサ
ー(13d),(13b)の差出力を示す。図中右方向が右側の光
センサー(13b)に近づく方向で、両センサーの差出力は
右例の光センサー(13b)の出力から左側の光センサー(13
d)の出力を差し引いたものである。第２図からレーザビ
ーム(10)の位置ずれに対して比例的に対応したセンサー
出力が位置ずれ±５mm内という実用上十分な範囲で得ら
れていることがわかる。またこの実験例では金属線(12
a)〜(12d)の直径を0.５mmとしたが、この金属線(12a)〜
(12d)によって遮られたレーザビームをもちいてレーザ
加工をおこなったところ、通常と全く同一の良好な加工
を行うことができ、金属線(12a)〜(12d)によって遮られ
ることによる影響は全くなかった。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、レー
ザビームを反射する金属線をレーザビームの伝送路中に
挿入して、反射部からの反射光を検出するようにしたの
で、金属線をレーザビームより十分離れた位置に設けた
ホルダーに支持させることができ、また金属線の径も充
分小さくできるため、金属線の挿入による損失を１％未
満に抑えることができる。さらにこの損失は、金属線の
直径を小さくすることにより一層小さくすることもでき
る。またこの金属線は、損失を招くことなくレーザビー
ムの中心近くまで挿入できるので、高い検出信号を得る
ことができる。従って高感度光センサーを必要とせず、
安価な通常の光センサーをもちいて外乱、ノイズに影響
されずにレーザビームを検出することができる。そのう
えレーザビームが大きく位置ずれしても光センサーが破
壊するおそれがなく、広い範囲での位置検出が可能にな
る。
ザビームを反射する金属線をレーザビームの伝送路中に
挿入して、反射部からの反射光を検出するようにしたの
で、金属線をレーザビームより十分離れた位置に設けた
ホルダーに支持させることができ、また金属線の径も充
分小さくできるため、金属線の挿入による損失を１％未
満に抑えることができる。さらにこの損失は、金属線の
直径を小さくすることにより一層小さくすることもでき
る。またこの金属線は、損失を招くことなくレーザビー
ムの中心近くまで挿入できるので、高い検出信号を得る
ことができる。従って高感度光センサーを必要とせず、
安価な通常の光センサーをもちいて外乱、ノイズに影響
されずにレーザビームを検出することができる。そのう
えレーザビームが大きく位置ずれしても光センサーが破
壊するおそれがなく、広い範囲での位置検出が可能にな
る。
第１図(a),(b)はそれぞれ本発明の実施例を模式的に示
した断面図及びその正面図、第２図は、ビームの位置ず
れとセンサー差出力の関係を示す線図、第３図(a),(b)
はそれぞれ従来のレーザビーム位置検出装置の一例を示
す断面図及びその正面図である。 (10)…レーザビーム、(11)…ホルダー (12a),(12b),(12c),(12d)…金属線 (13a),(13b),(13c),(13d)…光センサー なお、図中、同一符号は同一部分を示すものとする。
した断面図及びその正面図、第２図は、ビームの位置ず
れとセンサー差出力の関係を示す線図、第３図(a),(b)
はそれぞれ従来のレーザビーム位置検出装置の一例を示
す断面図及びその正面図である。 (10)…レーザビーム、(11)…ホルダー (12a),(12b),(12c),(12d)…金属線 (13a),(13b),(13c),(13d)…光センサー なお、図中、同一符号は同一部分を示すものとする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安井 公治 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三 菱電機株式会社応用機器研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−88992（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−11112（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】レーザビーム反射部を有しレーザビームの
周囲から該レーザビームにむけて挿入された複数の金属
線と、該金属線のレーザビーム反射部からの反射光をそ
れぞれ検出する複数の光センサーとを備え、前記複数の
光センサーの出力を比較して前記レーザビームの位置を
検出することを特徴とするレーザビーム位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63030978A JPH0658979B2 (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | レーザビーム位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63030978A JPH0658979B2 (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | レーザビーム位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01206677A JPH01206677A (ja) | 1989-08-18 |
| JPH0658979B2 true JPH0658979B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=12318743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63030978A Expired - Lifetime JPH0658979B2 (ja) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | レーザビーム位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0658979B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7321114B2 (en) * | 2005-03-10 | 2008-01-22 | Hitachi Via Mechanics, Ltd. | Apparatus and method for beam drift compensation |
-
1988
- 1988-02-15 JP JP63030978A patent/JPH0658979B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01206677A (ja) | 1989-08-18 |
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