JPH0726711U - Laser focal length measuring device - Google Patents

Laser focal length measuring device

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JPH0726711U
JPH0726711U JP057203U JP5720393U JPH0726711U JP H0726711 U JPH0726711 U JP H0726711U JP 057203 U JP057203 U JP 057203U JP 5720393 U JP5720393 U JP 5720393U JP H0726711 U JPH0726711 U JP H0726711U
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laser
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focal length
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孝二 根崎
桂 大脇
賢治 平野
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石川島播磨重工業株式会社
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な操作で焦点距離を正確に測定できるこ
と。 【構成】 光定盤1と、光定盤1の一側に設けられ光定
盤1に沿ってレーザ光を出射するようにレーザトーチ2
を保持する保持台3と、出射レーザ光に対して所定の径
のレーザ光を通過させるピンホールフィルタ11と、ピン
ホールフィルタ11の裏側に設けられピンホールフィルタ
11を通過したレーザ光を検出する光センサ13と、ピンホ
ールフィルタ11を光定盤1上に支持し、ピンホールフィ
ルタ11をレーザ光の光軸に一致するようにピンホールフ
ィルタ11の位置を調整すると共に、光軸が一致した後ピ
ンホールフィルタ11を光軸に沿って移動させるピンホー
ルフィルタ位置調整・移動手段4、7、8、10と、ピン
ホールフィルタ11の光軸上の移動を検出する移動検出手
段と、光センサからの出力が入力され、かつ移動検出手
段の移動値が入力され両出力から焦点距離を検出する。
(57) [Summary] [Purpose] To be able to accurately measure the focal length with a simple operation. [Structure] An optical surface plate 1 and a laser torch 2 provided on one side of the optical surface plate 1 so as to emit laser light along the optical surface plate 1.
A holding table 3 for holding a pinhole filter, a pinhole filter 11 for passing a laser beam having a predetermined diameter to the emitted laser beam, and a pinhole filter provided on the back side of the pinhole filter 11.
An optical sensor 13 that detects the laser light that has passed through 11 and a pinhole filter 11 are supported on the optical surface plate 1, and the position of the pinhole filter 11 is adjusted so that the pinhole filter 11 matches the optical axis of the laser light. The pinhole filter position adjusting / moving means 4, 7, 8 and 10 for moving the pinhole filter 11 along the optical axis after the adjustment and the optical axes match, and the movement of the pinhole filter 11 on the optical axis. The movement detection means for detection and the output from the optical sensor are input, and the movement value of the movement detection means is input to detect the focal length from both outputs.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は、光ファイバからのレーザ光を集光してこれを材料等に照射してレー ザ加工を行うレーザトーチの焦点距離を測定するためのレーザ用焦点距離測定装 置に関する。 The present invention relates to a laser focal length measuring device for measuring the focal length of a laser torch that collects laser light from an optical fiber and irradiates it onto a material or the like for laser processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

気体レーザ(Arガスレーザ、CO2 ガスレーザ)や固体レーザ(YAGレー ザ)等の大出力(数KW)レーザからのレーザ光で金属材料等を溶接したり切断 したりすることが行われている。このようなレーザ加工を行う場合レーザトーチ が用いられる。このレーザトーチは、大出力レーザからのレーザ光を光ファイバ を介して受光して集光した後金属等の材料に照射してレーザ加工を行うためのも のである。BACKGROUND ART Welding and cutting of metal materials and the like are performed with laser light from high-power (several KW) lasers such as gas lasers (Ar gas lasers, CO 2 gas lasers) and solid-state lasers (YAG lasers). A laser torch is used when performing such laser processing. This laser torch receives laser light from a high-power laser through an optical fiber, collects it, and irradiates it on a material such as metal for laser processing.

【0003】 ところで、大出力のレーザ光は、紫外線の場合が多いので目視で光軸を確認す ることができない。また、そのレーザ光が可視光領域の場合でもそのまま材料に 照射するとレーザ光のスポット径が変化して溶接不良や切断不良の原因となるた め、レーザ光を出射する前にレーザ光の焦点距離を測定する必要がある。By the way, since the high-power laser beam is often an ultraviolet ray, the optical axis cannot be visually confirmed. Even if the laser light is in the visible light range, if the material is directly irradiated, the spot diameter of the laser light will change, causing welding defects and cutting defects. Needs to be measured.

【0004】 そこで、この焦点距離を求めるには低出力(材料に照射されても発熱しない数 mW程度)かつ可視光領域の波長を有するレーザ、すなわちHe−Ne(ヘリウ ムネオン)レーザ(照準レーザ)が用いられる。Therefore, in order to obtain this focal length, a laser having a low output (a few mW that does not generate heat even when irradiated with a material) and a wavelength in the visible light region, that is, a He-Ne (helium neon) laser (aiming laser) Is used.

【0005】 通常、焦点距離の測定は、He−Neレーザ光をレーザトーチの光ファイバに 入射させて集光したレーザ光のスポットを、あて紙に照射させると共にあて紙を 光軸に沿って移動させ、スポットの径が最小となったときの距離をスケールで測 定することにより行われる。焦点距離の測定が終了した後、大出力レーザ光をレ ーザトーチの光ファイバに入射してレーザ加工が行われる。Usually, the measurement of the focal length is performed by irradiating a spot of the laser light, which is obtained by making He—Ne laser light incident on the optical fiber of the laser torch, onto the target paper and moving the target paper along the optical axis. , It is performed by measuring the distance when the spot diameter becomes the minimum with a scale. After the measurement of the focal length is completed, a high-power laser beam is incident on the optical fiber of the laser torch for laser processing.

【0006】[0006]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

しかしながら、上述した従来の方法では測定者があて紙を光軸に垂直にしたま まスケールに沿って移動させスポット径が最小になる位置を目視により求めなけ ればならないので、あて紙がぶれたり、ゆがんだりして位置合わせに非常に手間 がかかる上、測定者の個人差によりスポット径の大きさに誤差が生じて焦点距離 の精度が低くなってしまう。 However, in the above-mentioned conventional method, the measurer must move the paper along the scale while keeping the paper perpendicular to the optical axis to visually find the position where the spot diameter becomes the minimum, so that the paper to be shaken However, the alignment becomes very troublesome, and the accuracy of the focal length becomes low due to an error in the spot diameter due to the individual difference of the measurer.

【0007】 また、レーザトーチの焦点距離を測定した後レーザ加工を行うとレーザトーチ 内のミラーが曇ったり、塵や埃が付着したりして焦点距離が変化するので再度焦 点距離を測定しなければならないという問題点がある。If laser processing is performed after measuring the focal length of the laser torch, the mirror in the laser torch becomes fogged or dust adheres to change the focal length. Therefore, the focal length must be measured again. There is a problem that it does not become.

【0008】 そこで、本考案の目的は、上記課題を解決し、簡単な操作で焦点距離を正確に 測定できるレーザ用焦点距離測定装置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems and to provide a laser focal length measuring device capable of accurately measuring the focal length by a simple operation.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するために本考案は、光ファイバからのレーザ光を集光してこ れを材料等に照射してレーザ加工を行うレーザトーチの焦点距離を測定するため のレーザ用焦点距離測定装置において、光定盤と、光定盤の一側に設けられ光定 盤に沿ってレーザ光を出射するようにレーザトーチを保持する保持台と、出射レ ーザ光に対して所定の径のレーザ光を通過させるピンホールフィルタと、ピンホ ールフィルタの裏側に設けられピンホールフィルタを通過したレーザ光を検出す る光センサと、ピンホールフィルタを光定盤上に支持し、ピンホールフィルタを レーザ光の光軸に一致するようにピンホールフィルタの位置を調整すると共に、 光軸が一致した後ピンホールフィルタを光軸に沿って移動させるピンホールフィ ルタ位置調整・移動手段と、ピンホールフィルタの光軸上の移動を検出する移動 検出手段と、光センサからの出力が入力され、かつ移動検出手段の移動値が入力 され両出力から焦点距離を検出するためのXYレコーダとを備えたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a laser focal length measuring device for measuring the focal length of a laser torch that collects laser light from an optical fiber and irradiates it onto a material or the like for laser processing. An optical surface plate, a holding table which is provided on one side of the optical surface plate and holds a laser torch so as to emit a laser beam along the optical surface plate, and a laser beam having a predetermined diameter with respect to the emitted laser light. A pinhole filter that allows the light to pass through, an optical sensor that is provided on the back side of the pinhole filter to detect the laser light that has passed through the pinhole filter, and the pinhole filter is supported on an optical surface plate and the pinhole filter Adjust the position of the pinhole filter so that it coincides with the optical axis, and move the pinhole filter along the optical axis after the optical axis coincides. Moving means, movement detecting means for detecting movement of the pinhole filter on the optical axis, output from the optical sensor, and movement value of the moving detecting means are inputted to detect the focal length from both outputs. It is provided with an XY recorder.

【0010】[0010]

【作用】[Action]

上記構成によれば、ピンホールフィルタ位置調整・移動手段でピンホールフィ ルタの光軸を合わせた後ピンホールフィルタをその光軸に沿ってぶれることなく 移動させることができる。ピンホールフィルタで所定の径のレーザ光のみを通過 させて光センサで検出するため、このピンホールフィルタを光軸に沿って前後に 移動させることにより、ピンホールセンサの位置を移動検出手段で検出し、この 移動位置に対するレーザ光の単位当たりのエネルギー強度を光センサで検出する ことが可能となる。光センサからの出力と移動検出手段の移動値とエネルギー強 度とがXYレコーダに入力されると、レーザトーチからのピンホールフィルタま での距離をX軸とし、レーザ光の単位当たりのエネルギー強度をY軸とするグラ フがXYレコーダ上に描かれ、このグラフにおけるピーク値が焦点距離と一致す るので、レーザトーチの焦点距離を正確かつ容易に求めることができる。 According to the above configuration, after adjusting the optical axis of the pinhole filter by the pinhole filter position adjusting / moving means, the pinhole filter can be moved along the optical axis without shaking. Since the pinhole filter allows only the laser beam of a predetermined diameter to pass and is detected by the optical sensor, by moving this pinhole filter back and forth along the optical axis, the movement detection means detects the position of the pinhole sensor. However, it becomes possible to detect the energy intensity per unit of laser light with respect to this moving position with an optical sensor. When the output from the optical sensor, the movement value of the movement detecting means, and the energy intensity are input to the XY recorder, the distance from the laser torch to the pinhole filter is taken as the X axis, and the energy intensity per unit of laser light is calculated. A graph with the Y axis is drawn on the XY recorder, and the peak value in this graph matches the focal length, so the focal length of the laser torch can be accurately and easily obtained.

【0011】[0011]

【実施例】【Example】

以下、本考案の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0012】 図1は本考案のレーザ用焦点距離測定装置の一実施例の側面概略図であり、図 2は図1に示したレーザ用焦点距離測定装置の光学系の平面図である。尚、図1 及び図2において、説明の便宜上被測定体としてのレーザトーチが示されている 。FIG. 1 is a schematic side view of an embodiment of a laser focal length measuring device of the present invention, and FIG. 2 is a plan view of an optical system of the laser focal length measuring device shown in FIG. 1 and 2, a laser torch as an object to be measured is shown for convenience of explanation.

【0013】 図1及び図2において、1は光定盤であり、この光定盤1上に光定盤に沿って レーザ光を出射するようにレーザトーチ2の円筒2aを保持する保持台3が取り 付けられている。保持台3の上面は円筒2aを置いたときに転がるのを防止する ように断面が略V字状の溝3aが形成されている。In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 denotes an optical surface plate, on which a holding table 3 for holding a cylinder 2 a of a laser torch 2 so as to emit laser light along the optical surface plate 1 is provided. It is installed. The upper surface of the holding table 3 is formed with a groove 3a having a substantially V-shaped cross section so as to prevent the cylinder 2a from rolling when the cylinder 2a is placed.

【0014】 光定盤1の中央部には、α軸ステージ4が取り付けられている。このα軸ステ ージ4は一方の辺(図の右側)に蝶番5が設けられた板状の固定台4aと、この 蝶番5に一方の辺が接続され回動可能な板状の回動台4bと、回動台4bの他方 の辺の近傍を貫通すると共にネジ部が固定台4aに接触するボルト6とで形成さ れており、ボルト6の頭部を回転させることにより、回動台4bがα軸(蝶番の 中心軸で紙面に垂直)を中心にしてボルト6の回転数に応じた角度で回動できる ようになっている。すなわち例えばボルト6を右回転させると回動台4bの傾斜 角度が大きくなり、左回転させると回動台4bの傾斜角度が小さくなるようにな っている。An α-axis stage 4 is attached to the central part of the optical surface plate 1. The α-axis stage 4 has a plate-like fixed base 4a having a hinge 5 provided on one side (right side in the figure) and a plate-like turntable having one side connected to the hinge 5 so as to be rotatable. It is formed by a base 4b and a bolt 6 that penetrates the vicinity of the other side of the rotary base 4b and has a threaded portion that comes into contact with the fixed base 4a. The table 4b is rotatable about the α axis (the central axis of the hinge and perpendicular to the plane of the drawing) at an angle according to the number of rotations of the bolt 6. That is, for example, when the bolt 6 is rotated to the right, the tilt angle of the turntable 4b is increased, and when it is turned to the left, the tilt angle of the turntable 4b is decreased.

【0015】 α軸ステージ4の回動台4bの上には、X軸ステージ7が取り付けられている 。このX軸ステージ7は、板状の固定台7aと、固定台7aの上にガイド(図示 せず)を介して設けられ固定台7aに平行かつ固定台7aに沿ってX軸(紙面に 垂直な軸)方向に移動可能な板状の移動台7bとで形成されている。An X-axis stage 7 is mounted on the rotary table 4 b of the α-axis stage 4. The X-axis stage 7 is provided on a plate-shaped fixed base 7a and a guide (not shown) on the fixed base 7a and is parallel to the fixed base 7a and along the fixed base 7a along the X-axis (perpendicular to the paper surface). It is formed by a plate-shaped moving table 7b that is movable in the (axis) direction.

【0016】 X軸ステージ7の上には、θ軸ステージ8が取り付けられている。このθ軸ス テージ8は板状の固定台8aと、固定台8aに垂直に設けられた回転軸(θ軸) 15と、固定台8aに平行かつこの回転軸を中心にして回転可能な板状の回転台 8bとで形成されている。A θ-axis stage 8 is attached on the X-axis stage 7. The θ-axis stage 8 is a plate-shaped fixed base 8a, a rotary shaft (θ-axis) 15 provided perpendicularly to the fixed base 8a, and a plate parallel to the fixed base 8a and rotatable about this rotary shaft. It is formed of a rotary table 8b.

【0017】 θ軸ステージ8の上には、Y軸ステージ9が取り付けられている。Y軸ステー ジ9は、板状の固定台9aと、固定台9aの上にガイド(図示せず)を介して設 けられ固定台9aに平行かつ固定台9aに沿ってY軸(紙面に平行な軸)方向に 移動可能な板状の移動台9bとで形成されている。このY軸ステージ9にはリニ アスケール(Y軸ステージ9に内蔵されている)とZ軸ステージ10とが設けら れている。A Y-axis stage 9 is attached on the θ-axis stage 8. The Y-axis stage 9 is provided on a plate-shaped fixed base 9a and a guide (not shown) on the fixed base 9a, and is parallel to the fixed base 9a and along the Y-axis (on the paper surface). It is formed of a plate-shaped moving table 9b that is movable in the directions of parallel axes). The Y-axis stage 9 is provided with a linear scale (built in the Y-axis stage 9) and a Z-axis stage 10.

【0018】 リニアスケールは、例えば両端に所定の電圧が印加され、Y軸ステージ9の固 定台9a上にY軸に沿って取り付けられた略直線状の抵抗体(図示せず)と、抵 抗体上を抵抗体に沿って移動すると共に移動台9bに連結された摺動端子(図示 せず)とからなる抵抗直線型ポテンショメータで形成されており、抵抗体の一端 と摺動端子との間に移動台9bの位置に比例した出力電圧を発生するようになっ ている。この出力電圧を検出することにより移動台9bの位置、すなわちレーザ トーチ2と後述するピンホールフィルタ11との間の距離を知ることができる。 リニアスケールの出力電圧は後述するXYレコーダ12のX軸端子に入力される 。尚、本実施例ではリニアスケールに抵抗直線型ポテンショメータを用いたが、 これに限定されず、距離を検出することができればマグネスケール等他の距離測 定装置を用いてもよい Z軸ステージ10は、Y軸ステージ9に垂直な側面を有する固定台10aと、 固定台10aの側面上にガイド(図示せず)を介して設けられ、側面に平行かつ 側面に沿ってZ軸(紙面に平行な軸)方向に移動可能な板状の移動台10bとで 形成されている。Z軸ステージ10は、ピンホールフィルタ11の上下方向の調 整を行うことができる。The linear scale includes, for example, a substantially linear resistor (not shown) mounted along the Y-axis on the fixed base 9 a of the Y-axis stage 9 with a predetermined voltage applied to both ends, and a resistor. It is formed by a resistance linear potentiometer consisting of a sliding terminal (not shown) that moves on the antibody along the resistor and is connected to the moving base 9b, and between the one end of the resistor and the sliding terminal. In addition, an output voltage proportional to the position of the moving table 9b is generated. By detecting this output voltage, the position of the movable table 9b, that is, the distance between the laser torch 2 and the pinhole filter 11 described later can be known. The output voltage of the linear scale is input to the X-axis terminal of the XY recorder 12 described later. Although the resistance linear potentiometer is used for the linear scale in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and other distance measuring devices such as a magnet scale may be used if the distance can be detected. , A fixed base 10a having a side surface perpendicular to the Y-axis stage 9, and a guide (not shown) provided on the side surface of the fixed base 10a, parallel to the side surface and along the side surface along the Z-axis (parallel to the paper surface). It is formed of a plate-shaped moving base 10b that is movable in the (axis) direction. The Z-axis stage 10 can adjust the pinhole filter 11 in the vertical direction.

【0019】 このZ軸ステージ10の移動台10bにはピンホールフィルタ11が、表面が Z軸に沿うように取り付けられている。A pinhole filter 11 is attached to the moving base 10b of the Z-axis stage 10 so that the surface thereof is along the Z-axis.

【0020】 ピンホールフィルタ11は、レーザ光の最大ビーム径より小さい径のピンホー ル11aを有しており、ピンホール11aの裏側(図の左側)には光センサ13 が取り付けられている。The pinhole filter 11 has a pinhole 11a having a diameter smaller than the maximum beam diameter of the laser light, and an optical sensor 13 is attached to the back side (left side in the figure) of the pinhole 11a.

【0021】 光センサ13は、ピンホール11aを通過したレーザ光を受光して電気信号に 変換するようになっている。光センサ13からの電気信号は光パワーメータ14 に入力される。The optical sensor 13 receives the laser light that has passed through the pinhole 11a and converts it into an electric signal. The electric signal from the optical sensor 13 is input to the optical power meter 14.

【0022】 光パワーメータ14は、光センサ13からの電気信号を増幅して指示計の指針 (共に図示せず)を振らせ、その角度で光強度を表示するようになっており、光 パワーメータ14の出力はXYレコーダ12のY軸端子に接続されている。The optical power meter 14 amplifies the electric signal from the optical sensor 13 to oscillate a pointer (not shown) of the indicator, and displays the light intensity at that angle. The output of the meter 14 is connected to the Y-axis terminal of the XY recorder 12.

【0023】 XYレコーダ12は、X軸端子12aに入力された電圧をX軸とし、Y軸端子 12bに入力された電圧をY軸として記録紙(図示せず)上に直交座標系のグラ フとして可視表示するようになっている。The XY recorder 12 uses the voltage input to the X-axis terminal 12a as the X-axis and the voltage input to the Y-axis terminal 12b as the Y-axis to plot a rectangular coordinate system graph on a recording paper (not shown). It is designed to be displayed as.

【0024】 尚、ピンホールフィルタ位置調整・移動手段はα軸ステージ4、X軸ステージ 7、θ軸ステージ8、Y軸ステージ9及びZ軸ステージ10で形成されており、 移動検出手段はリニアスケールで形成されている。The pinhole filter position adjusting / moving means is composed of an α-axis stage 4, an X-axis stage 7, a θ-axis stage 8, a Y-axis stage 9 and a Z-axis stage 10. The movement detecting means is a linear scale. Is formed by.

【0025】 レーザトーチ2は、一端に光ファイバ17が同軸になるように貫通して設けら れ側面に開口部が形成された略円筒状の容器2aと、容器内2aに設けられ光フ ァイバ17の端面から出射したレーザ光を略容器の半径方向に反射するミラー( 図示せず)と、ミラーの出射側の光軸上に設けられレーザ光を集光して開口部を 介して容器窓から出射する集光レンズ16(図3(a)参照)とで形成されてい る。The laser torch 2 has a substantially cylindrical container 2 a having an optical fiber 17 penetrating at one end so as to be coaxial and having an opening formed on a side surface thereof, and an optical fiber 17 provided inside the container 2 a. A mirror (not shown) that reflects the laser light emitted from the end face of the container in the radial direction of the container, and a laser beam that is provided on the optical axis on the emitting side of the mirror and collects the laser light from the container window through the opening. It is formed by a condenser lens 16 (see FIG. 3A) that emits light.

【0026】 レーザトーチ2の光ファイバ17に入射される照準用のレーザ光は、例えば7 60nm、数mWのHe−Neレーザ光で、加工用のレーザ光は1.06μm、 数KWのYAG(イットリウムアルミニウムガーネット)レーザ光である。The aiming laser light incident on the optical fiber 17 of the laser torch 2 is, for example, 760 nm and several mW of He—Ne laser light, and the processing laser light is 1.06 μm and several KW of YAG (yttrium). Aluminum garnet) Laser light.

【0027】 ところで、レーザトーチ2の光ファイバ17にHe−Neレーザ光を入射した ときの焦点距離と、YAGレーザ光を入射したときの焦点距離とは両レーザ光の 波長が異なるため同一とならず一定の比を有している。すなわちYAGレーザ光 の焦点距離はHe−Neレーザ光の焦点距離の1.04倍となっている。本実施 例のレーザ用焦点距離測定装置により得られた焦点距離に1.04を乗じた数値 がYAGレーザ光の焦点距離となる(他の加工用レーザ光を用いた場合には波長 より求めた係数を乗じればよい)。By the way, the focal length when the He—Ne laser light is incident on the optical fiber 17 of the laser torch 2 is not the same as the focal length when the YAG laser light is incident because the wavelengths of both laser lights are different. It has a constant ratio. That is, the focal length of the YAG laser light is 1.04 times the focal length of the He-Ne laser light. The numerical value obtained by multiplying the focal length obtained by the laser focal length measuring device of this embodiment by 1.04 is the focal length of the YAG laser light (when other laser light for processing is used, it is determined from the wavelength). Multiply the coefficient).

【0028】 次に実施例の作用を述べる。Next, the operation of the embodiment will be described.

【0029】 図1に示すようにまず保持台3上にレーザトーチ2の円筒2aを、開口部がピ ンホールフィルタ11に対向するように搭載し、光ファイバ17にHe−Neレ ーザ光を入射する。α軸ステージ4でピンホールフィルタ11と光センサ13と が形成する光軸の上下方向の傾斜を調整し、X軸ステージ7でピンホールフィル タ11の左右方向を調整され、θ軸ステージ8でピンホールフィルタ11の回転 角度が調整され、Y軸ステージ9でピンホールフィルタ11の前後方向が調整さ れ、Z軸ステージ10でピンホールフィルタ11の上下方向の位置が順次調整さ れてレーザ光の焦点を含む光軸がピンホールフィルタ11のピンホール11aに 一致される。集光レンズ16で集光されたレーザ光は焦点に接近するに伴いビー ム径が小さくなり、焦点から離れるに伴いビーム径が大きくなるが(図3(a) 参照)、ピンホール11aと光軸とが一致した後、ピンホールフィルタ11をY 軸に沿って前後に移動させると、Y軸方向の位置に関わりなくピンホールフィル タ11によって所定の径のレーザ光のみ通過されるので、レーザ光の単位当たり のエネルギー強度が光センサ13で検出される。これとともにX軸方向の移動位 置がリニアスケール(移動位置検出装置)で検出される。リニアスケールの出力 がXYレコーダ12のX軸端子12aに入力され、光センサ13の出力が光パワ ーメータ14を介してXYレコーダ12のY軸端子12bに入力されると、上に 図3(b)に示すような略山形の曲線が描かれる。この曲線がピーク値をとると きのXYレコーダ12のY軸の値がレーザトーチ2の焦点と一致するので、レー ザトーチ2の焦点距離を正確かつ容易に求めることができる。尚、図3(a)は 集光レンズとレーザ光との関係を示し、図3(b)は集光レンズからの距離と単 位面積当たりのエネルギーとの関係を示す図であり、横軸が距離、縦軸が単位面 積当たりのエネルギーを示している。As shown in FIG. 1, first, the cylinder 2a of the laser torch 2 is mounted on the holding table 3 so that the opening faces the pinhole filter 11, and the He-Ne laser light is supplied to the optical fiber 17. Incident. The α-axis stage 4 adjusts the vertical tilt of the optical axis formed by the pinhole filter 11 and the optical sensor 13, the X-axis stage 7 adjusts the left-right direction of the pinhole filter 11, and the θ-axis stage 8 adjusts it. The rotation angle of the pinhole filter 11 is adjusted, the longitudinal direction of the pinhole filter 11 is adjusted by the Y-axis stage 9, and the vertical position of the pinhole filter 11 is sequentially adjusted by the Z-axis stage 10, so that the laser light is adjusted. The optical axis including the focal point of is aligned with the pinhole 11a of the pinhole filter 11. The laser beam condensed by the condenser lens 16 has a smaller beam diameter as it approaches the focal point and a larger beam diameter as it departs from the focal point (see FIG. 3 (a)). When the pinhole filter 11 is moved back and forth along the Y-axis after the axes coincide with each other, only the laser beam having a predetermined diameter is passed by the pinhole filter 11 regardless of the position in the Y-axis direction. The energy intensity per unit of light is detected by the optical sensor 13. At the same time, the moving position in the X-axis direction is detected by a linear scale (moving position detecting device). When the output of the linear scale is input to the X-axis terminal 12a of the XY recorder 12 and the output of the optical sensor 13 is input to the Y-axis terminal 12b of the XY recorder 12 via the optical power meter 14, as shown in FIG. ) A substantially mountain-shaped curve is drawn. When this curve has a peak value, the Y-axis value of the XY recorder 12 coincides with the focal point of the laser torch 2, so that the focal length of the laser torch 2 can be accurately and easily obtained. 3A shows the relationship between the condenser lens and the laser light, and FIG. 3B shows the relationship between the distance from the condenser lens and the energy per unit area. Is the distance, and the vertical axis is the energy per unit area.

【0030】 このようにして求めた照準用レーザ光の焦点距離に所定の係数を乗じれば加工 用レーザ光の焦点距離を求めることができる。By multiplying the focal length of the aiming laser light thus obtained by a predetermined coefficient, the focal length of the processing laser light can be obtained.

【0031】 以上本実施例によれば、光定盤1と、光定盤1の一側に設けられ光定盤1に沿 ってレーザ光を出射するようにレーザトーチ2を保持する保持台3と、出射レー ザ光に対して所定の径のレーザ光を通過させるピンホールフィルタ11と、ピン ホールフィルタ11の裏側に設けられピンホールフィルタ11を通過したレーザ 光を検出する光センサ13と、ピンホールフィルタ11を光定盤1上に支持し、 ピンホールフィルタ11をレーザ光の光軸に一致するようにピンホールフィルタ 11の位置を調整すると共に、光軸が一致した後ピンホールフィルタ11を光軸 に沿って移動させるピンホールフィルタ位置調整・移動手段4、7、8、10と 、ピンホールフィルタ11の光軸上の移動を検出する移動検出手段と、光センサ 13からの出力が入力され、かつ移動検出手段の移動値が入力され両出力から焦 点距離を検出するためのXYレコーダ12とを備えたので、簡単な操作で焦点距 離を正確に測定できるレーザ用焦点距離測定装置を実現することができる。As described above, according to the present embodiment, the light surface plate 1 and the holding table 3 provided on one side of the light surface plate 1 and holding the laser torch 2 so as to emit the laser light along the light surface plate 1. A pinhole filter 11 for passing a laser beam having a predetermined diameter with respect to the emitted laser beam, and an optical sensor 13 provided on the back side of the pinhole filter 11 for detecting the laser beam passing through the pinhole filter 11. The pinhole filter 11 is supported on the optical surface plate 1, and the position of the pinhole filter 11 is adjusted so that the pinhole filter 11 coincides with the optical axis of the laser light. Pinhole filter position adjusting / moving means 4, 7, 8, 10 for moving the optical axis along the optical axis, movement detecting means for detecting movement of the pinhole filter 11 on the optical axis, and optical sensor 1. Since the output from 3 and the movement value of the movement detecting means are input and the XY recorder 12 for detecting the focal length from both outputs is provided, the focal length can be accurately measured by a simple operation. A laser focal length measuring device can be realized.

【0032】[0032]

【考案の効果】[Effect of device]

以上要するに本考案によれば、次のような優れた効果を発揮する。 In short, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0033】 (1) 簡単な操作でレーザトーチの焦点距離を正確に測定できる。(1) The focal length of the laser torch can be accurately measured with a simple operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案のレーザ用焦点距離測定装置の一実施例
の側面概略図である。
FIG. 1 is a schematic side view of an embodiment of a laser focal length measuring device of the present invention.

【図2】図1に示したレーザ用焦点距離測定装置の光学
系の平面図である。
2 is a plan view of an optical system of the laser focal length measuring device shown in FIG. 1. FIG.

【図3】(a)は集光レンズとレーザ光との関係を示
し、(b)は集光レンズからの距離と単位面積当たりの
エネルギーとの関係を示す図である。
FIG. 3A is a diagram showing a relationship between a condenser lens and a laser beam, and FIG. 3B is a diagram showing a relationship between a distance from the condenser lens and energy per unit area.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光定盤 2 レーザトーチ 3 保持台 3a 溝 4 α軸ステージ 4a、7a、8a、9a、10a 固定台 4b、7b、8b、9b、10b 移動台 5 蝶番 6 ボルト 7 X軸ステージ 8 θ軸ステージ 9 Y軸ステージ 10 Z軸ステージ 11 ピンホールフィルタ 11a ピンホール 12 XYレコーダ 12a X軸端子 12b Y軸端子 13 光センサ 14 光パワーメータ 15 回転軸 1 Optical surface plate 2 Laser torch 3 Holding table 3a Groove 4 α-axis stage 4a, 7a, 8a, 9a, 10a Fixed table 4b, 7b, 8b, 9b, 10b Moving table 5 Hinge 6 Bolt 7 X-axis stage 8 θ-axis stage 9 Y-axis stage 10 Z-axis stage 11 Pinhole filter 11a Pinhole 12 XY recorder 12a X-axis terminal 12b Y-axis terminal 13 Optical sensor 14 Optical power meter 15 Rotation axis

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 光ファイバからのレーザ光を集光してこ
れを材料等に照射してレーザ加工を行うレーザトーチの
焦点距離を測定するためのレーザ用焦点距離測定装置に
おいて、光定盤と、該光定盤の一側に設けられ該光定盤
に沿ってレーザ光を出射するようにレーザトーチを保持
する保持台と、出射レーザ光に対して所定の径のレーザ
光を通過させるピンホールフィルタと、該ピンホールフ
ィルタの裏側に設けられ該ピンホールフィルタを通過し
たレーザ光を検出する光センサと、前記ピンホールフィ
ルタを前記光定盤上に支持し、前記ピンホールフィルタ
を前記レーザ光の光軸に一致するように前記ピンホール
フィルタの位置を調整すると共に、該光軸が一致した後
前記ピンホールフィルタを前記光軸に沿って移動させる
ピンホールフィルタ位置調整・移動手段と、前記ピンホ
ールフィルタの光軸上の移動を検出する移動検出手段
と、前記光センサからの出力が入力され、かつ前記移動
検出手段の移動値が入力され両出力から焦点距離を検出
するためのXYレコーダとを備えたことを特徴とするレ
ーザ用焦点距離測定装置。
1. A laser focal length measuring device for measuring a focal length of a laser torch for condensing laser light from an optical fiber and irradiating the laser light on a material or the like to perform laser processing. A holding table which is provided on one side of the light surface plate and holds a laser torch so as to emit the laser light along the light surface plate, and a pinhole filter for passing the laser light having a predetermined diameter with respect to the emitted laser light. And an optical sensor provided on the back side of the pinhole filter for detecting laser light that has passed through the pinhole filter, and supporting the pinhole filter on the optical surface plate, and the pinhole filter for the laser light. A pinhole filter that adjusts the position of the pinhole filter so that it coincides with the optical axis, and moves the pinhole filter along the optical axis after the optical axis coincides. The position adjustment / moving means, the movement detecting means for detecting the movement of the pinhole filter on the optical axis, the output from the optical sensor, and the movement value of the movement detecting means are input to focus on both outputs. A focal length measuring device for laser, comprising: an XY recorder for detecting a distance.
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WO2008044394A1 (en) * 2006-10-10 2008-04-17 Tokyo Electron Limited Position adjusting method for laser beam emitting device

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