JPH04344884A - レーザビーム合成光学装置 - Google Patents
レーザビーム合成光学装置Info
- Publication number
- JPH04344884A JPH04344884A JP3117189A JP11718991A JPH04344884A JP H04344884 A JPH04344884 A JP H04344884A JP 3117189 A JP3117189 A JP 3117189A JP 11718991 A JP11718991 A JP 11718991A JP H04344884 A JPH04344884 A JP H04344884A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- laser
- total reflection
- prism
- beams
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、３本のレーザ光を集光
して被加工物表面の任意の点に照射するために使用され
る合成光学装置で、レーザエネルギの減衰無しに省スペ
ースのレーザビーム合成を可能とする合成光学装置に関
する。
して被加工物表面の任意の点に照射するために使用され
る合成光学装置で、レーザエネルギの減衰無しに省スペ
ースのレーザビーム合成を可能とする合成光学装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】冷間圧延用ロールの粗面化において、パ
ルスレーザをロール表面に照射し規則的な凹凸を有する
クレータを形成させるレーザダル加工方法がある。この
クレータ凸部は鋼板表面に転写され、油溜りとなりその
プレス加工性を付与する効果を及ぼすため、凸部高さは
鋼板の性能を左右する重要なファクターとなる。クレー
タの形状を制御する方法として、複数個のＱスイッチパ
ルスレーザをロールの同一表面に照射する技術として特
公昭６３−２２４８８６号公報などが開示されており、
相互に発振遅れ時間を有するレーザパルスの照射回数を
増加させると凸部高さの向上に効果があることが知られ
ている。２本以上のレーザビームを被加工物表面の同一
位置に照射するためには、集光レンズにこれらのレーザ
ビームを導く合成光学系が必要であり、例えば３本のレ
ーザビームの場合、図４に示すようなプリズムを使用し
た全反射平行ビーム合成方法がある。
ルスレーザをロール表面に照射し規則的な凹凸を有する
クレータを形成させるレーザダル加工方法がある。この
クレータ凸部は鋼板表面に転写され、油溜りとなりその
プレス加工性を付与する効果を及ぼすため、凸部高さは
鋼板の性能を左右する重要なファクターとなる。クレー
タの形状を制御する方法として、複数個のＱスイッチパ
ルスレーザをロールの同一表面に照射する技術として特
公昭６３−２２４８８６号公報などが開示されており、
相互に発振遅れ時間を有するレーザパルスの照射回数を
増加させると凸部高さの向上に効果があることが知られ
ている。２本以上のレーザビームを被加工物表面の同一
位置に照射するためには、集光レンズにこれらのレーザ
ビームを導く合成光学系が必要であり、例えば３本のレ
ーザビームの場合、図４に示すようなプリズムを使用し
た全反射平行ビーム合成方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図４に示すような３ビ
ームの合成方法においては２つの合成プリズム８，９が
必要となる。またレーザ発振器Ｌと集光レンズ２間の光
学機器が多くなるためレーザ発振器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と
集光レンズ２間のレーザ伝送距離が長くなる。広がり角
を有したレーザビームの直径は、伝送距離に従い拡大す
ることから、■プリズム８，９や反射鏡３，５の大型化
や■機器スペースの増大による装置の大型化または■プ
リズム、反射鏡の設置スペースまたは集光レンズの必要
焦点距離により決まるこれら光学部品の入射口径の制約
から生じるビーム欠損によるレーザエネルギの伝送効率
低下の要因となる。本発明は、レーザビームの伝送距離
を小さくすることにより、高効率伝送、装置の省スペー
ス化を可能とするレーザビーム合成光学装置を提供する
ことを目的とする。
ームの合成方法においては２つの合成プリズム８，９が
必要となる。またレーザ発振器Ｌと集光レンズ２間の光
学機器が多くなるためレーザ発振器Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と
集光レンズ２間のレーザ伝送距離が長くなる。広がり角
を有したレーザビームの直径は、伝送距離に従い拡大す
ることから、■プリズム８，９や反射鏡３，５の大型化
や■機器スペースの増大による装置の大型化または■プ
リズム、反射鏡の設置スペースまたは集光レンズの必要
焦点距離により決まるこれら光学部品の入射口径の制約
から生じるビーム欠損によるレーザエネルギの伝送効率
低下の要因となる。本発明は、レーザビームの伝送距離
を小さくすることにより、高効率伝送、装置の省スペー
ス化を可能とするレーザビーム合成光学装置を提供する
ことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ発振器
より発振されたレーザビームを全反射ミラーを通して合
成し、集光レンズにより被加工物の一点に照射するため
の３本レーザビームの合成光学装置において、中央レー
ザビームの集光レンズまでの通過位置に、前記中央レー
ザビームの通過スペースを設けると共に、前記中央レー
ザビームの左右に所定の反射角を持つ全反射ミラーを設
けたことを特徴とする３本レーザビームの合成光学装置
である。
より発振されたレーザビームを全反射ミラーを通して合
成し、集光レンズにより被加工物の一点に照射するため
の３本レーザビームの合成光学装置において、中央レー
ザビームの集光レンズまでの通過位置に、前記中央レー
ザビームの通過スペースを設けると共に、前記中央レー
ザビームの左右に所定の反射角を持つ全反射ミラーを設
けたことを特徴とする３本レーザビームの合成光学装置
である。
【０００５】
【作用及び実施例】冷間圧延用ロールの粗面化装置にお
いて、３本のレーザビームを全反射で平行合成し、ロー
ルの同一表面に照射する合成光学装置の実施例を以下に
示す。図１に本発明による３ビーム合成プリズムを使用
した合成光学装置、図２に本発明による３本のパルスレ
ーザビームを合成する３ビーム合成プリズム１の概略図
を示す。
いて、３本のレーザビームを全反射で平行合成し、ロー
ルの同一表面に照射する合成光学装置の実施例を以下に
示す。図１に本発明による３ビーム合成プリズムを使用
した合成光学装置、図２に本発明による３本のパルスレ
ーザビームを合成する３ビーム合成プリズム１の概略図
を示す。
【０００６】３本のレーザビームを合成する光学装置に
おいて、３ビーム合成プリズム１を使用し、当該プリズ
ム１の中央には、中央レーザビームＬＢ２が通過する貫
通孔Ｈを設ける。この貫通孔径ｄは通過するレーザのビ
ームの径、伝送に必要なエネルギー量によって設定され
る。また当該プリズム１の両側面には集光レンズ２へ向
けて４５度の角度αをなす全反射ミラー面Ｍ１，Ｍ２を
有する。両ミラーの間隔ｌ１ 、ミラー面の大きさｌ２
は、貫通孔径ｄ、側面から入射されるレーザビームＬ
Ｂ１とＬＢ３のビーム径及び使用する集光レンズ２の入
射口径Ｄにより決定される。
おいて、３ビーム合成プリズム１を使用し、当該プリズ
ム１の中央には、中央レーザビームＬＢ２が通過する貫
通孔Ｈを設ける。この貫通孔径ｄは通過するレーザのビ
ームの径、伝送に必要なエネルギー量によって設定され
る。また当該プリズム１の両側面には集光レンズ２へ向
けて４５度の角度αをなす全反射ミラー面Ｍ１，Ｍ２を
有する。両ミラーの間隔ｌ１ 、ミラー面の大きさｌ２
は、貫通孔径ｄ、側面から入射されるレーザビームＬ
Ｂ１とＬＢ３のビーム径及び使用する集光レンズ２の入
射口径Ｄにより決定される。
【０００７】ここで中央レーザビームＬＢ２は当該プリ
ズム１の中央に設けられたビーム貫通孔Ｈを直進し、両
側のレーザビームＬＢ１，ＬＢ３は直角に全反射ミラー
３，４により曲げられた後、当該プリズムの全反射ミラ
ー面Ｍ１，Ｍ２で反射され最小のビーム間距離ｌにより
平行合成され集光レンズ２に入射される。こうしたレー
ザビームは集光レンズ２により微小スポットに集光され
、被加工物の同一表面に多重照射される。また当該３ビ
ーム合成プリズム１を一体ものの光学ガラスより製作す
ることにより、各全反射ミラー面Ｍ１，Ｍ２のなす角度
βは所定の精度で加工可能となる。当該プリズム１を中
央レーザ発振器Ｌ２の正面に設置することにより、各レ
ーザビームの伝送距離を最小とできる（従来光学系によ
る伝送距離に対し３０％以上の伝送距離短縮が可能）こ
とから広がり角θを持つ３本のレーザビームの欠損がな
く、省スペースの装置設計が可能となる。
ズム１の中央に設けられたビーム貫通孔Ｈを直進し、両
側のレーザビームＬＢ１，ＬＢ３は直角に全反射ミラー
３，４により曲げられた後、当該プリズムの全反射ミラ
ー面Ｍ１，Ｍ２で反射され最小のビーム間距離ｌにより
平行合成され集光レンズ２に入射される。こうしたレー
ザビームは集光レンズ２により微小スポットに集光され
、被加工物の同一表面に多重照射される。また当該３ビ
ーム合成プリズム１を一体ものの光学ガラスより製作す
ることにより、各全反射ミラー面Ｍ１，Ｍ２のなす角度
βは所定の精度で加工可能となる。当該プリズム１を中
央レーザ発振器Ｌ２の正面に設置することにより、各レ
ーザビームの伝送距離を最小とできる（従来光学系によ
る伝送距離に対し３０％以上の伝送距離短縮が可能）こ
とから広がり角θを持つ３本のレーザビームの欠損がな
く、省スペースの装置設計が可能となる。
【０００８】図３に、２個の独立なプリズムを接近させ
使用した場合の合成方法を示した。図３の（ａ）は２つ
のプリズム６，７を独立の光軸調整用ホルダＨ１，Ｈ２
に搭載させ、独立の光軸調整機能をもたせたもの、（ｂ
）は１つの光軸調整用ホルダＨ３に２つのプリズムを搭
載させたものである。いづれの方法もプリズムが独立に
据付られるため、プリズム個々の製作精度のばらつき、
据付精度のばらつきにより２つの全反射ミラー面Ｍ１，
Ｍ２がなす直角度がばらつき、任意のビーム間距離にお
けるビーム平行度を確保することが困難となり、複雑な
光軸調整が必要となる。これに対し、図２に示す一体型
の３ビーム合成プリズム１は２つの全反射ミラー面Ｍ１
，Ｍ２のなす角度βを精度よく加工できるため、予め同
一直線上に光軸調整されたレーザビームＬＢ１，ＬＢ３
は当該プリズム１のＹ軸方向位置を調整することにより
容易にビーム間距離ｌを調節でき、かつ平行度を常に維
持することが可能となる。
使用した場合の合成方法を示した。図３の（ａ）は２つ
のプリズム６，７を独立の光軸調整用ホルダＨ１，Ｈ２
に搭載させ、独立の光軸調整機能をもたせたもの、（ｂ
）は１つの光軸調整用ホルダＨ３に２つのプリズムを搭
載させたものである。いづれの方法もプリズムが独立に
据付られるため、プリズム個々の製作精度のばらつき、
据付精度のばらつきにより２つの全反射ミラー面Ｍ１，
Ｍ２がなす直角度がばらつき、任意のビーム間距離にお
けるビーム平行度を確保することが困難となり、複雑な
光軸調整が必要となる。これに対し、図２に示す一体型
の３ビーム合成プリズム１は２つの全反射ミラー面Ｍ１
，Ｍ２のなす角度βを精度よく加工できるため、予め同
一直線上に光軸調整されたレーザビームＬＢ１，ＬＢ３
は当該プリズム１のＹ軸方向位置を調整することにより
容易にビーム間距離ｌを調節でき、かつ平行度を常に維
持することが可能となる。
【０００９】
【発明の効果】本発明は、３本のレーザビームを合成す
るにおいて、中央のレーザビームは光学部品を用いずに
、かつ両サイドのレーザビームは中心軸上に設けた全反
射ミラーにより平行に集光レンズに導入できるため、レ
ーザ伝送距離を最小とすることができ、その結果、高効
率かつ省スペースのビーム伝送が可能となった。
るにおいて、中央のレーザビームは光学部品を用いずに
、かつ両サイドのレーザビームは中心軸上に設けた全反
射ミラーにより平行に集光レンズに導入できるため、レ
ーザ伝送距離を最小とすることができ、その結果、高効
率かつ省スペースのビーム伝送が可能となった。
【図１】本発明による３ビーム合成プリズムを用いた光
学装置の概略図を示す。
学装置の概略図を示す。
【図２】本発明による３ビーム合成プリズムを示す。
【図３】本発明による２個のプリズムを使用した合成光
学装置の配置例を示す。
学装置の配置例を示す。
【図４】従来技術によるビーム合成光学系を示す。
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ レーザ発振器ＬＢ１
，ＬＢ２，ＬＢ３ レーザビーム（ＬＢ２ 中央レ
ーザビーム） １ ３ビ
ーム合成プリズム２
集光レンズ３，４，５
全反射ミラー６，７，８，９
プリズムＭ１，Ｍ２
全反射ミラー面Ｈ
貫通孔ｄ
貫通孔径Ｈ１，Ｈ２
プリズム光軸調整用ホルダｌ１
全反射ミラー面の間隔
ｌ２ 全反
射ミラー面の大きさＤ
集光レンズ入射口径ｌ
ビーム間距離α
集光レンズに対
する全反射ミラー面の傾き
，ＬＢ２，ＬＢ３ レーザビーム（ＬＢ２ 中央レ
ーザビーム） １ ３ビ
ーム合成プリズム２
集光レンズ３，４，５
全反射ミラー６，７，８，９
プリズムＭ１，Ｍ２
全反射ミラー面Ｈ
貫通孔ｄ
貫通孔径Ｈ１，Ｈ２
プリズム光軸調整用ホルダｌ１
全反射ミラー面の間隔
ｌ２ 全反
射ミラー面の大きさＤ
集光レンズ入射口径ｌ
ビーム間距離α
集光レンズに対
する全反射ミラー面の傾き
Claims (1)
- 【請求項１】 レーザ発振器より発振されたレーザビ
ームを全反射ミラーを通して合成し、集光レンズにより
被加工物の一点に照射するための３本レーザビームの合
成光学装置において、中央レーザビームの集光レンズま
での通過位置に、前記中央レーザビームの通過スペース
を設けると共に、前記中央レーザビームの左右に所定の
反射角を持つ全反射ミラーを設けたことを特徴とする３
本レーザビームの合成光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3117189A JPH04344884A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | レーザビーム合成光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3117189A JPH04344884A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | レーザビーム合成光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04344884A true JPH04344884A (ja) | 1992-12-01 |
Family
ID=14705611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3117189A Pending JPH04344884A (ja) | 1991-05-22 | 1991-05-22 | レーザビーム合成光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04344884A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5444213A (en) * | 1992-04-27 | 1995-08-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Remote maintenance method and system for a fusion reactor |
| JP2009160613A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザビーム照射方法およびレーザビーム照射装置 |
| JP2016514646A (ja) * | 2013-03-26 | 2016-05-23 | ジョンソン コントロールズ コンポーネンツ ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー | 調整装置及び調整装置の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58112686A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-05 | Gensuke Kiyohara | ビ−ムの分割，合成方法 |
| JPS62289390A (ja) * | 1986-06-10 | 1987-12-16 | Toshiba Corp | レ−ザ−加工機 |
-
1991
- 1991-05-22 JP JP3117189A patent/JPH04344884A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58112686A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-05 | Gensuke Kiyohara | ビ−ムの分割，合成方法 |
| JPS62289390A (ja) * | 1986-06-10 | 1987-12-16 | Toshiba Corp | レ−ザ−加工機 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5444213A (en) * | 1992-04-27 | 1995-08-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Remote maintenance method and system for a fusion reactor |
| JP2009160613A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | レーザビーム照射方法およびレーザビーム照射装置 |
| JP2016514646A (ja) * | 2013-03-26 | 2016-05-23 | ジョンソン コントロールズ コンポーネンツ ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー | 調整装置及び調整装置の製造方法 |
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