JPH01206677A - レーザビーム位置検出装置 - 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 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。

［従来の技術］ 第３図（ａ）　、　（ｂ）は、例えば特願昭５８−３７
９２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。

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？　−（Ｂ）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）の位置か検出できる。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）になるべく大きなレーザパワー
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
ームか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ぐこ
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との問題があった。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。従ってし＝
　　３　− 一すビーム（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
。

［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になされたもので、
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
に挿入するときもに、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。

［作用コ 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。

［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、（ｌＯ）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
表面に金属をメツキして反射部を形成した、レーザビー
ム（ｌＯ）を反射する複数本（図には４本の場合が示し
である）の金属線で、一部がそれぞれレーザビーム（１
０）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）〜（１３
ｂ）は例えば薄膜熱電対からなる光センサーで、各金属
線（１２ａ）〜（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（１０）のうち、光センサ
−（１３ａ）−（ｌａｄ）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詳細な説明すれば、次の
通りである。レーザビーム（１０）の一部が４本の金属
線（１２ａ）〜（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−（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）〜（１
２ｄ）を対称になるように配置しておけば、各々の光セ
ンサ−（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−（１８ｂ）に入射するレーザビーム（１
０）の出力が増し、光センサ−（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）か位置ずれ
を起こした場合も同様で、各光センサ−＜１３ａ）〜（
ｌａｄ）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１（ｌｏ（ｌＷのＣＯ２レーザに適用
した場合の実験例について説明する。レーザビーム（ｌ
Ｏ）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（１２ａ）〜（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−（１３ａ）〜（ｌａｄ）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−（ｔ
ａｄ）、（ｔ：（ｂ）の差出力を示す。図中右方向が右
側の光センサ−（１３ｂ）　１こ近づく方向で、両セン
サーの差出力は右側の光センサ−（１３ｂ）の出力から
左側の光センサ−（１３ｄ）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±５　ｍ
ｍ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（１２ａ）　〜（１２ｄ
）の直径を０．５＋ｎ＋ｅとしたが、この金属線（１２
ａ）〜（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）〜（１
２ｄ）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。

【図面の簡単な説明】

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
ムの位置す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）、（１３ｅ）、（１
３ｄ）　−・・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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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。