JPH0763963A - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ガイド光のスポットの有無または位置を分かり
やすくして光軸合わせの作業性を改善するとともに、ガ
イド光発生手段の寿命を延ばす。 ［構成］ガイド光ＯＮ／ＯＦＦスイッチ５８が“ＯＮ”
に操作されると、ＣＰＵ５０は、メモリ５２に格納され
ている点滅サイクルの設定値を読み出してこれをタイマ
５４にセットし、タイマ５４からの該タイミング信号に
基づいてレーザ電源部４２を通じてアライメントレーザ
４０を断続的に発振動作させる。これにより、アライメ
ントレーザ４０より出射されるガイド光ＡＢは点滅サイ
クル設定値にしたがったタイミングで点滅し、光共振器
ミラー２８，３０の反射面や光ファイバ１６の入射面１
６ａ等にガイド光ＡＢのスポットが点滅して映る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光学系の光軸合
わせを行うための可視性のガイド光を発生する手段を設
けたレーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、レーザ装置では、反射率１００
％の反射ミラーと反射率１００％未満の部分反射ミラー
（出力ミラー）との間にレーザ媒体が入れられた構成に
なっている。レーザ媒体に適当な方法でエネルギを与え
て媒体中の原子をポンピングによって励起せしめると、
誘導放出でレーザ媒体から光が放出される。放出された
光のうち共振周波数の光が反射ミラーと出力ミラーとの
間で閉じ込められて増幅され、その一部が出力ミラーよ
りレーザ光として出射される。このように、レーザ装置
においては、反射ミラーと出力ミラーは光共振器を構成
するものであるから、両ミラーがレーザ媒体の光軸に垂
直でかつ互いに平行になっていなければならない。この
光軸合わせが正確になっていないと、光共振器間でレー
ザ光は安定に増幅発振せず、コヒーレントなレーザ光は
出力されない。

【０００３】また、ＹＡＧレーザ等の加工用のレーザ装
置では、本体から離れた場所でレーザ加工を行うため
に、装置本体内の入射ユニットと遠隔（加工場所）の出
射ユニットとを光ファイバで結び、装置本体内で発生し
たレーザ光を入射ユニットから光ファイバを通して出射
ユニットへ伝送し、出射ユニット側でレーザ光を被加工
物に向けて照射するようにしている。この場合、装置本
体側の入射ユニットにおいては、レーザ光が光ファイバ
の一端面の中心部に正しく入射しなくてはいけない。こ
の光軸合わせが正確になっていないと、レーザ出力が大
きく損失したり、光ファイバの端面が焼損したりする。

【０００４】このように、光共振器や入射ユニット等の
光学系を備えるレーザ装置においては、レーザ光学系の
光軸を正確に合わせる必要があり、通常は装置の組立時
またはセッティング時や光学部品の交換時に光軸合わせ
が行われる。

【０００５】この種のレーザ装置では、主たるレーザ光
が一般に不可視光（たとえばＹＡＧレーザ光は赤外線）
であることから、光軸合わせ用のガイド光として直進性
の強い可視光たとえば赤色レーザ光を連続発振（ＣＷ）
モードで出力するレーザいわゆるアライメントレーザを
設けている。上記のようなレーザ光学系の光軸合わせを
行うには、主たるレーザ発振部（ＹＡＧレーザ発振部）
を止めておいて、アライメントレーザからのガイド光
（可視レーザ光）をレーザ光学系の光路上に導き入れ
る。そうすると、各光学部品（ミラー、光ファイバ等）
の反射面または端面等にガイド光のスポットが映るの
で、このスポットが所定位置に合わさるように各光学部
品の取付位置または向きを調整する。調整後に、主たる
レーザ発振部を発振動作させて、レーザ光路上に垂直に
黒紙等の試験紙を挿入し、主たるレーザ光（ＹＡＧレー
ザ光）によってこの試験紙に形成されるバーン（焼跡）
・パターンから光軸合わせ調整の精度を確認することも
行われている。アライメントレーザにはＨｅ−Ｎｅレー
ザや半導体レーザ等が使われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なガイド光を用いる光軸合わせにおいては、光学部品の
反射面や端面あるいは被加工物上に映るガイド光のスポ
ットがはっきりせず、スポットの有無ないし位置が分か
りにくかった。ガイド光の光強度を高くすれば、スポッ
トが明るくなって見やすくはなるが、ガイド光もレーザ
光であるから、作業者の目には好ましくない。つまり、
安全面から、ガイド光の光強度をむやみに高くすること
はできない。このため、従来は、ガイド光のスポットの
位置を視認するのが難しく、光軸合わせの作業が面倒に
なっていた。

【０００７】また、従来のこの種レーザ装置では、ガイ
ド光ＯＮ／ＯＦＦスイッチがＯＮに操作されてからＯＦ
Ｆに操作されるまでの間つまりガイド光の点灯期間中
は、連続発振でガイド光をずっと点灯し続けるため、ア
ライメントレーザの寿命が短くなるという問題があっ
た。特に、半導体レーザをアライメントレーザに用いた
場合は、寿命が早く尽きやすかった。

【０００８】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、ガイド光のスポットの有無または位置を分かり
やすくして光軸合わせの作業性を改善するとともに、ガ
イド光発生手段の寿命を延ばすようにしたレーザ装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のレーザ装置は、レーザ光学系の光軸合わ
せを行うための可視性のガイド光を発生するガイド光発
生手段と、前記ガイド光の点滅サイクルを設定する点滅
サイクル設定手段と、前記ガイド光の点灯開始および消
灯を指示するための指示手段と、前記ガイド光の点灯期
間中、前記設定された点滅サイクルで前記ガイド光を点
滅させるよう前記ガイド光発生手段を制御する制御手段
とを具備する構成とした。

【００１０】

【作用】指示手段より点灯開始の指示が与えられると、
制御手段は、予め点滅サイクル設定手段によって設定さ
れていた点滅サイクルのデータ（たとえば周期および点
灯デューティ比等）に基づいて、ガイド光発生手段を断
続的に作動させる。これにより、ガイド光が点滅サイク
ルにしたがったタイミングで点滅し、レーザ光学系の光
学部品の反射面または端面等にガイド光のスポットが点
滅して映る。指示手段より消灯の指示が与えられると、
制御手段は、ガイド光発生手段を止めて、ガイド光を消
灯させる。

【００１１】

【実施例】以下、添付図を参照して本発明の実施例を説
明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施例によるレーザ加
工装置の構成を示すブロック図である。

【００１３】図１において、このレーザ加工装置は、レ
ーザ発振部やレーザ光学系を内蔵するとともに外側面に
操作ボタン類やディスプレイ等を備えた装置本体１０
と、この装置本体１０とは別の筐体内に設けられたレー
ザ電源装置１２およびレーザ冷却装置１４と、装置本体
１０と光ファイバ１６を介して結ばれ、任意の加工場所
へ移動可能な出射ユニット１８とから構成される。

【００１４】装置本体１０内において、主たるレーザ発
振部２０は、たとえばＹＡＧレーザであり、チャンバ
（図示せず）内にＹＡＧロッド（レーザ媒体）２２と励
起ランプ２４とを所定の位置関係で平行に配設してな
る。レーザ発振部２０の外側でＹＡＧロッド２２の光軸
上には、一対のシャッタ２６Ａ，２６Ｂおよび全反射ミ
ラー２８，出力ミラー３０が配置されている。レーザ電
源装置１２からのランプ電流によって励起ランプ２４が
点灯すると、その光エネルギを受けてＹＡＧロッド２２
がレーザ発振し、その両端面より光が放出される。ＹＡ
Ｇロッド２２の両端面より放出された光のうち共振周波
数の光が全反射ミラー２８と出力ミラー３０との間で増
幅され、その一部が出力ミラー３０よりレーザ加工用の
レーザ光ＬＢとして出力される。なお、レーザ発振部２
０には、レーザ発振の効率および安定性を高めるため
に、レーザ冷却装置１４より冷却水が循環供給される。

【００１５】出力ミラー３０より出力された加工用レー
ザ光ＬＢは、反射ミラー３２を介して入射ユニット３４
に導かれ、このユニット内の光学レンズ３４ａを通って
光ファイバ１６の一端面１６ａに入射する。入射ユニッ
ト３４で光ファイバ１６の一端面１６ａに入射した加工
用レーザ光ＬＢは、光ファイバ１６の中を伝播して、光
ファイバ１６の他端面１６ｂより出射ユニット１８内に
出て、このユニット１８内の光学レンズ１８ａを通って
被加工物Ｗに集光照射される。

【００１６】かかる構成のレーザ光学系においては、Ｙ
ＡＧロッド２２の両端面より放出された光が光共振器ミ
ラー２８，３０の間で安定に共振増幅されるようにする
ための光軸合わせ（第１の光軸合わせ）と、反射ミラー
３２で反射されたレーザ光ＬＢが入射ユニット３４内で
光ファイバ１６の一端面１６ａの中心部に垂直に入射す
るようにするための光軸合わせ（第２の光軸合わせ）が
必要とされる。

【００１７】これらの光軸合わせを行うために、装置本
体１０内には、可視性のガイド光を発光するアライメン
トレーザ４０、このアライメントレーザ４０を点灯駆動
するレーザ電源部４２、アライメントレーザ４０からの
ガイド光ＡＢを上記レーザ光学系の光軸上に導き入れる
反射ミラー４４，４６が設けられている。

【００１８】アライメントレーザ４０は、たとえばＨｅ
−Ｎｅレーザまたは半導体レーザからなり、たとえば赤
色レーザ光ＡＢをガイド光として発光する。アライメン
トレーザ４０より発光されたガイド光ＡＢは、反射ミラ
ー４４，４６で光路を変え、一方の光共振器ミラー（全
反射ミラー）２８の裏からレーザ光学系の光軸上に入
る。なお、光共振器ミラー２８，３０にはＹＡＧレーザ
光ＬＢの波長に対する反射コーティングが施されてお
り、可視光の波長に対する反射コーティングは施されて
いない。したがって、ガイド光ＡＢは、光共振器ミラー
２８，３０を透過できるようになっている。出力ミラー
３０を抜けたガイド光ＡＢは、反射ミラー３２を介して
入射ユニット３４に導かれ、光学レンズ３４ａを通って
光ファイバ１６の一端面１６ａに入射する。

【００１９】このようにガイド光ＡＢは、レーザ光学系
内でＹＡＧレーザ光ＬＢと同じ光軸上を通る。ただし、
ＹＡＧレーザ光ＬＢが不可視光で目に見えないのに対
し、ガイド光ＡＢは可視光（この例では赤色光）で目に
見えるため、光共振器ミラー２８，３０の反射面や光フ
ァイバ１６の入射面１６ａ等にはガイド光ＡＢのスポッ
トが映る。このガイド光ＡＢのスポットを目印にして、
光共振器ミラー２８，３０の位置または向きを変えるこ
とで第１の光軸合わせが行われ、入射ユニット３４の光
ファイバ取付位置を調整することで第２の光軸合わせが
行われる。

【００２０】本実施例では、ガイド光ＡＢの点灯制御を
行うために、ＣＰＵ５０、メモリ５２、タイマ５４、点
滅サイクル設定回路５６、ガイド光ＯＮ／ＯＦＦスイッ
チ５８が装置本体１０に設けられる。

【００２１】点滅サイクル設定回路５６は、入力キー、
表示部、インタフェース回路等から構成される。作業員
は、光軸合わせの調整を行うに先立ち、点滅サイクル設
定回路５６を通して所望の点滅サイクル、より詳細には
図２に示すように、点滅の周期Ｔおよび点灯デューティ
比または点灯持続時間Ｄを設定入力する。この設定入力
された点滅周期のデータ（Ｔ，Ｄ）は、いったんＣＰＵ
５０に受け付けられてからメモリ５２に格納される。

【００２２】ガイド光ＯＮ／ＯＦＦスイッチ５８は、従
来装置に設けられていた同種のスイッチと共通する手動
式のスイッチである。このスイッチ５８が“ＯＮ”操作
されるとＣＰＵ５０はガイド光ＡＢを点灯させ、このス
イッチ５８が“ＯＦＦ”操作されるとＣＰＵ５０はガイ
ド光ＡＢを消灯させるようにレーザ電源部４２ないしア
ライメントレーザ４０を制御するようになっている。

【００２３】メモリ５２には、ＣＰＵ５０の諸制御動作
を規定するプログラムやＣＰＵ５０で入力、演算、出力
されるデータが格納される。本実施例におけるガイド光
点灯制御に関するプログラムおよび設定データ等もこの
メモリ５２に格納される。タイマ５４は、ガイド光点灯
制御において点滅サイクルの周期（Ｔ）および点灯持続
時間（Ｄ）を計時するために用いられる。

【００２４】しかして、光軸合わせの調整のためガイド
光ＯＮ／ＯＦＦスイッチ５８が“ＯＮ”に操作される
と、ＣＰＵ５０は、メモリ５２に格納されている点滅サ
イクル設定値（Ｔ，Ｄ）を読み出してこれをタイマ５４
にセットしてから、レーザ電源部４２を通じてアライメ
ントレーザ４０を発振動作させる。タイマ５４は、点滅
周期Ｔおよび点灯持続時間Ｄの開始および終了時間毎に
所定のタイミング信号を発生する。ＣＰＵ５０は、タイ
マ５４からの該タイミング信号に応動してレーザ電源部
４２を制御し、アライメントレーザ４０を断続的に発振
動作させる。これにより、アライメントレーザ４０より
出射されるガイド光ＡＢは、点滅サイクル設定値（Ｔ，
Ｄ）にしたがったタイミングで点滅する。このアライメ
ントレーザ４０からのガイド光ＡＢは、反射ミラー４
４，４６を介して一方の光共振器ミラー（全反射ミラ
ー）２８の裏からレーザ光学系の光軸上に入る。

【００２５】その結果、図３の(A) に示すように光共振
器ミラー２８，３０の反射面にガイド光ＡＢのスポット
ＦＬが点滅して映り、図３の(B) に示すように入射ユニ
ット３４内の光ファイバ１６の入射面１６ａにもガイド
光ＡＢのスポットＦＬが点滅して映る。

【００２６】このように、ガイド光ＡＢのスポットＦＬ
が点滅して映ると、ガイド光ＡＢの光強度が高くなくて
も、コントラスト効果によってスポットの有無および位
置がはっきりと視覚され得る。作業員は、この点滅スポ
ットＦＬを目印にして、上記第１の光軸合わせおよび第
２の光軸合わせの調整を容易に行うことができる。

【００２７】また、ガイド光ＡＢが点滅することによ
り、アライメントレーザ４０の実効点灯時間は大幅に短
くなる。たとえば、デューティ比Ｄを５０％に設定する
と、アライメントレーザ４０の実効点灯時間は従来の半
分に短縮する。したがって、アライメントレーザ４０の
寿命は大幅に延びることになる。また、レーザ電源部４
２における消費電力も大幅に節減される。

【００２８】なお、入射ユニット３４で光ファイバ１６
の入射面１６ａに入射したガイド光ＡＢは、光ファイバ
１６を通って出射ユニット１８より被加工物Ｗに集光照
射される。そうすると、図４に示すように、被加工物Ｗ
の表面にガイド光ＡＢのスポットＦＬが点滅して映る。
これにより、被加工物Ｗが鉄、ステンレス、ニッケル等
の金属であっても、あるいは被加工物Ｗの表面が黒ずん
でいても、スポットＦＬの有無が容易に視認され、ひい
てはガイド光ＯＮ／ＯＦＦスイッチが“ＯＮ”に切り替
わっていることが認識され得る。このようにガイド光Ａ
Ｂを点滅させることで、装置本体１０の外でもガイド光
ＡＢの点灯していることがわかり、作業員がガイド光の
消し忘れに気づくこともできる。

【００２９】上記した実施例では、ガイド光発生手段と
してＨｅ−Ｎｅレーザや半導体レーザ等のアライメント
レーザを用いたが、発光ダイオード等の他の可視光発生
手段も可能である。また、上記した実施例はレーザ加工
装置に係るものであったが、本発明は光軸合わせの調整
または作業が行われる任意のレーザ装置に適用可能であ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ装
置によれば、光軸合わせ用のガイド光を点滅させて、そ
のスポットがレーザ光学系の光学部品の反射面や端面等
に点滅して映るようにしたので、スポット位置を見やす
くして光軸合わせの作業性を改善するとともに、ガイド
光発生手段の寿命を延ばすことができる。また、ガイド
光発生手段における消費電力を大幅に節減し、さらには
ガイド光の消し忘れを防止することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるレーザ加工装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】実施例におけるガイド光点滅サイクルの設定パ
ターンを示す図である。

【図３】実施例においてレーザ光学系の光学部品の反射
面または端面にガイド光のスポットが点滅して映ってい
る様子を示す図である。

【図４】実施例において被加工物の表面にガイド光のス
ポットが点滅して映っている様子を示す図である。

【符号の説明】

２８，３０ 光共振器ミラー ３４ 入射ユニット １６ 光ファイバ ４０ アライメントレーザ ４２ レーザ電源部 ５０ ＣＰＵ ５２ メモリ ５４ タイマ ５６ 点灯サイクル設定回路 ５８ ガイド光ＯＮ／ＯＦＦスイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光学系の光軸合わせを行うための
   可視性のガイド光を発生するガイド光発生手段と、 前記ガイド光の点滅サイクルを設定する点滅サイクル設
   定手段と、 前記ガイド光の点灯開始および消灯を指示するための指
   示手段と、 前記ガイド光の点灯期間中、前記設定された点滅サイク
   ルで前記ガイド光を点滅させるよう前記ガイド光発生手
   段を制御する制御手段と、を具備したことを特徴とする
   レーザ装置。