JPH02250383A - 部分反射鏡角度調整装置 - 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】 〈産業上の利用分計〉 本発明は固体、ガス、液体、半導体等を励起しレーザ光
を射出するレーザ共振器の部分反射鏡の角度を調整する
装置に関する。

〈従来の技術〉 加工、Ｉ！ＩＩ定１通信等に使用されるレーザ光は特定
の固体等のレーザ媒質に適当な方法でエネルギを加え、
媒質を励起することにより発振する。具体的にはレーザ
共振器の一端にある全反射鏡とレーザ媒質を挾んで他端
にある部分反射鏡との間で繰返し反射することにより増
幅されると共に、その一部がレーザ光としてレーザ共振
器の内部より部分反射鏡を通り射出する。

通常、レーザ共振器内の全反射鏡や部分反射鏡は凹面鏡
や平面鏡で構成されるため、これらの反射面を平行に設
定しｔコりこれらの光軸を一致させる必要がある。

従来の光軸を一致等させる光軸調整装置の例としては第
６図から第８図に示され石ものが知られており、以下説
明する。

レーザ共振器の一部を構成する部分反射鏡３８は本体３
１とは別体のミラーホルダ３２のレーザ光が貫通する中
心孔４０にミラー押え３９をねじ込むことにより挟着保
持され、０リング４５によゆ中心孔４０の内外を封止し
ている。本体３１とミラーホルダ３２とは本体３１の内
部と中心孔４０とを連通するためのパイプ４１で接続さ
れており、パイプ４１と本体３１及びミラーホルダ３２
との隙間はそれぞれ０リング４２により封止されている
。

また、ミラーホルダ３２の外周縁部には部分反射鏡３８
の周囲のほぼ等間隔の位置に本体３１にそれぞれの一端
側が固定された３本のボルト３３が貫通しており、これ
ら３本のボルト３３の他端側にはそれぞれナツト３４及
びワッシャ３５が組付けられており、ミラーホルダ３２
とワッシャ３５０間のボルト３３の外周には、ミラーホ
ルダ３２を本体３１側へ付勢するコイルスプリング３６
が組込まれている。さらに、ミラーホルダ３２にはボル
ト３３とほぼ同じ円周上で、それぞれ部分反射鏡３８を
挾へでボルト３３と対向する位置に３本のマイクロメー
タ３７が設置されており、これら３本のマイクロメータ
３７のそれぞれの半球状の先端を有するスピンドル４４
で、本体３１に固定支持された３ｇのＶ字型受は具４３
をコイルスプリング３６の付勢力で押圧することにより
ミラーホルダ３２と本体３１との間隔を維持している。

以上より、部分反射鏡３８の角度は、ミラーホルダ３２
と本＃−３１との間に位置する３本のマイクロメータ３
７のスピンドル長の寸法関係で決定されることとなる。

また、任意の角度へ部分反射鏡３８を傾斜させる場合に
は、これら３本のマイクロメータ３７のスピンドル長を
それぞれのスピンドル４４のら腕運動で調整し、本体３
１に対するミラーホルダ３２の傾きを変えることにより
行われる。

従って、図示しないオートコリメータ等を利用して部分
反射鏡３８の角度を調整し、レーザ共振器内の全反射鏡
と部分反射鏡の反射面を平行に設定したり、これらの光
軸を一致させることとしていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 レーザ共振器の部分反射鏡の角度調整はミラーホルダを
介し部分反射鏡の周囲にある３本のマイクロメータを操
作して行われる。従って、この３本のマイクロメータに
よる部分反射鏡の角度を任意の角度へ調整するには周知
のように長時間を要する上に調整作業に熟練を要すると
いう課題を有している。

＜＊ａを解決するｔこめの手段〉 本発明による部分反射鏡角度調整装置は、レーザ共振器
の部分反射鏡を保持するミラーホルダと、このミラーホ
ルダを囲り且つレーザ光の射出方向と交差する第１の回
転軸回９に旋回可能にこのミラー中ルダを支持する連結
部材と、この連結部材を囲み且つ前記レーザ光の射出方
向及び前記第１の回転軸とそれぞれ交差する第２の回転
軸回りに旋回可能にこの連結部材を支持するレーザ共振
器の本体と、前記ミラーホルダとこの本体とに設けられ
且つ前記ミラーホルダを前記第１の回転軸回りに傾斜さ
せる第１の調整手段と、前記ミラーホルダと前記本体と
に設けられ且つ前記ミラーホルダを前記第２の回転軸回
りに傾斜させ第２の調整手段とを具備したことを特徴と
するものである。

く作　　　用〉 レーザ光はレーザ共振器のレーザ媒質で励起され、レー
ザ共ｍ響の全反射鏡とミラーホルダの部分反射鏡との間
でそれぞれ反射増幅され、その一部が部分反射鏡より射
出される。

第１の調整手段を操作すると連結部材に支持されたミラ
ーホルダが第１の回転軸回りに旋回し、第２の調整手段
を操作するとレーザ共振器の本体に支持された連結部材
と共にミラーホルダが第２の回転軸回りに旋回する。

これら２つのｍｕ手段を操作することにより、ミラーホ
ルダに取付けられｔコ部分反射鏡の反射面を全反射鏡の
反射面と平行に設定したり、これらの光軸が一致するよ
うに部分反射鏡の傾き角度を調整する。

く実　施　例〉 本発明による部分反射鏡角度ｉＩｌ整装置の第１実施例
を第１図から第３図に基づき説明する。

第１実施例に係るレーザ共振器の一部を構成する部分反
射鏡５は、図示しない全反射鏡を収納したレーザ共振器
の本体１とは別体のミラーホルダ２に保持されている。

具体的にはミラーホルダ２は相互に同軸状となるように
連結される連結円筒４及び旋回円筒３で構成され、これ
ら連結円筒４及び旋回円筒３に形成された中心孔３ａ、
４ａ内に部分反射鏡５が挟着保持されており、部分反射
鏡５の外周には旋回円筒３の中心孔３ａと連結円筒４の
中心孔４ａとの間を封止する０リング９Ｃが設置されて
いる。

さらに、本体１とミラーホルダ２とは本体１の内部と連
結円筒４の中心孔４ａとを連通するｔ二めのバイブロで
接続されており、バイブロと本体１及びミラーホルダ２
との隙間はそれぞれ本実施例では気体であるレーザ媒質
を外部に対し密封すると共に本体１に対するミラーホル
ダ２の傾きを許容するためのＯリング９ａ、９ｂで封止
されている。以上よりレーザ共振器内部はＯリング９ａ
、　９ｂ、　９ｃにより外部からシールされることとな
る。

まｔこ、前記旋回円筒３の一端側の外周面には１８０°
隔てた位置関係で円錐状の凹部３ｃ。

３ｄが形成されてわり、旋回円筒３の外周側には円錐状
の先端を有し且つそれぞれ旋回円筒３の凹部３ｃ、３ｄ
に一直線状をなして挿入されるピン１４ａ、１４ｂが位
置しており、ピン１４ａ、１４ｂを固着支持する支持リ
ング１３の内周面と旋回円筒３の外周面とが全周にわた
りほぼ均一な間隔を有するように対向している。従って
、ミラーホルダ２の旋回円筒３はビン１４ａ、１４ｂを
結ぶ第１の回転軸を中心として連結部材である支持リン
グ１３に傾斜可能に支持されている。

また、支持リング１３の外周面にはビン１４ａ、１４ｂ
を結ぶ第１の回転軸と直交する方向に一直線状をなす円
錐状の凹部１３ａ。

１３ｂが相互に１８００隔てて形成されており、支持リ
ング１３を囲む保持円筒１０には、先端が前記凹部１３
ａ、１３ｂに対応した円錐状をなすビン１４ｃ、１４ｄ
が一直線状をなして装着され、これらピン１４ｃ、１４
ｄを結ぶ第２の回転軸を中心として支持リング１３が傾
斜可能に保持されている。尚、支持リング１３の外周面
と保持内ｒＲ１０の内周面との間隔が一定となるように
、保持円筒１０の内周面からのピン１４ａ、１４ｄの突
出量が設定されている。

さらに、旋回円筒３の一端側には、保持円筒１０の他端
側に対向するようにフランジ３ｂが形成されており、保
持円筒１０の他端側で第１図中、下側には一端が旋回円
筒３のフランジ３ｂを押圧するコイルスプリング８ａが
内装保持されている。

この旋回円筒３の中心孔３ａを挾んでコイルスプリング
８ａとほぼ同一円周上で対向するフランジ３ｂの部分に
はｙ４整ねじ７ａが取付けられており、調整ねじ７ａの
先端がコイル・スプリング８ａの付勢力で保持円筒１０
を押圧することにより、ミラーホルダ２は保持円筒１０
に対して調整ねじ７ａのフランジ３ｂからの突出量に対
応した傾斜状態に保持される。従って、コイルスプリン
グ８ａと調整ねじ７ａとを有し、ミラーホルダ２の支持
リング１３に対する傾斜をｍ整する第１のｒＩｉ１１手
段によりビン１４ａ、１４ｂを中心とする第１の回転軸
回りのミラーホルダ２の姿勢が任意に設定される。

さらに、第１図に示すように調整ねじ７ａに対してフラ
ンジ３ｂ上のほぼ９０’隔てた位置には調整ねじ７ｂが
同様に装着されており、中心孔３ａを挾んで調整ねじ７
ａとほぼ同一円周上で対向するフランジ３ｂの部分には
前述したコイルスプリング８ａと同様に保持円筒１０の
他端側に内装保持されたコイルスプリング８ｂの一端が
当接している。この為、調整ねじ７ｂの先端がコイルス
プリング８ｂの付勢力で保持用［１０に当接した状態に
ミラーホルダ２が保持される。従って、コイルスプリン
グ８ｂと調整ねじ７ｂとを有し、支持リング１３の保持
円筒１０に対する傾斜を調整する第２の調整手段により
、ピン１４Ｃ２１４ｄを中心とする第２の回転軸回りに
ミラーホルダの姿勢が任意に設定される。

つまり、第１の調整手段の調整ねじ７ａを回転しＸ１ｉ
Ｗｊ１ねじ７ｂを押し出すか若しくは引き戻すことによ
りピン１４ａ、１４ｂを結ぶ第１の回転軸を中心として
ミラーホルダ２が支持リング１３に対して旋回し、ミラ
ーホルダ２に保持された部分反射鏡５が本体１に対し傾
斜する。

また同様に第２の調整手段の調整ねじ７ｂを回転するこ
とにより同様に、ピン１４Ｃ２１４ｄを結ぶ第２の回転
軸を中心として支持リング１３に支持されているミラー
ホルダ２が保持用［１０に対して旋回し、ミラーホルダ
２に保持されｔ二部分層射鏡５が本体に対し傾斜する。

このため、調整ねじ７ａ、７ｂを個々に回転することに
より、相互に直交する第１の回転軸及び第２の回転軸で
部分反射鏡５が傾斜でき、この２ｆ１転軸の旋回方向で
ある傾斜調整方向の角度調整により部分反射ｆｉ５を任
意の角度へ調整することができる。また、第１の回転軸
と第２の回転軸の繰り返し調整することにより、より高
精度な角度調整を行うこともできる。

尚、本実施例の保持円筒１０には保持円筒１０の中心軸
を挾んで対向し且つそれぞれ保持円筒１０の内外周を貫
通する挿入口１５、排出口１６が設けられており、押入
口１５及び排出口１６は図示しない管を介して図示しな
いレーザ共振器冷却用の冷却流体循環器及び冷却器に接
続されている。

さらＩこ、冷却流体の漏出を防止するため、旋回円筒３
と連結円筒４との間には０リング９ｄが隙間を封止する
ように設置されており、本体１と保持円筒１０との間に
はＯリング９ｅが隙間を封止するように設置されており
、保持円筒１０と旋回円筒３のフランジ３ｂとの間にば
０リング９ｆが隙間を封止するように設置されており、
ピン１４ｃ、１４ｄと保持用［１０との間にはＯリング
９ｇ、９ｈが隙間を封止するように設置されている。以
上より、これらＯリング９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ。

９ｈが本装置と外部との間をシールすることとなる。

つまり、冷却流体である水が液体循環器から挿入口１５
へ供給されることにより、０リング９ａ、９ｂ、９ｃが
レーザ共振器内への水の浸入を防止し且っＯリング９ｄ
、９ｅ。

９ｆ、９ｇ、９ｈが外部への水の漏れを防止すると共に
レーザ共振器を構成するバイブロ及び部分反射鏡５等が
冷却される。さらに、排出口１６から排出された水は冷
却器及び循環器を通り循環することとなる。

以上より、レーザ共振器から発生する熱を奪いレーザ共
振器の温度上昇が防止される。

また、本発明による部分反射鏡角度調整装置の第２実施
例を第４図、第５図に基づき説明する。

第２実施例は、第１実施例の調整ねじ７ａが必ずしも第
１の回転軸上に設置されておらず、調整ねじ７ａを回転
すると同時に第１の回転軸回ゆ及び第２の回転軸回りに
ミラーホルダ２が旋回する可能性を有することに対処し
たものである。

詳述すると第２実施例の旋回円筒３のフランジ３ｂには
第５図上のピン１４ａ、１４ｂを結ぶ軸上に調整ねじ７
ｂが装着されており、旋回円筒３の中心孔３ａを挾んで
調整ねじ７ｂとほぼ同一円周上で対向するフランジ３ｂ
の部分には一端が保持円筒１０に当接するコイルスプリ
ング８ｂが内装保持されている。また、第５図上のフラ
ンジ３ｂのビン１４ｃ。

１４ｄを結ぶ軸上にはｒＡｎねじ７ａが装着されており
、旋回円筒３の中心孔３ａを挾んでＴｌ１ｖ１ねじ７ａ
とほぼ同一円周上で対向するフランジ３ｂの部分には一
端が保持円筒ｌＯに当接するコイルスプリング８ａが内
装保持されている。

尚、部分反射鏡角度調節装置の他の構成は第１実施例と
同様であり説明を省略する。

以上より、第１実施例と同様に第１の調整手段である調
整ねじ７ａを回転することにより、第１の回転軸を中心
にミラーホルダ２に保持された部分反射ｔ１１５が傾斜
する。同様に第２の調整手段である！ｍ１ｍ１ねし７ｂ
を回転することによ咋、第２の回転軸を中心にミラーホ
ルダ２に保持された部分反射鏡５が傾斜する。

また、調整ねし７ａ、７ｂの替りに微小摺動可能なマイ
クロメータ等の周知の摺動手段を用いた機構を使用して
も第１実施例及び第２実施例と同様の効果を得ることが
できる。

〈発明の効果〉 本発明の部分反射鏡角度調整装置によれば、互いに一方
の調整手段による旋回によっては、他方の調整手段の旋
回方向変位が部分反射鏡に生じない第１の調整手段と第
２の調整手段により、それぞれの旋回方向に変位が与え
られ、部分反射鏡の角度を個々に調整できる。

従って、３軸の旋回操作で角度調整を行っていた従来の
ものより１軸少ない２軸の旋回操作で角度調整ができ、
従来のものより、容易、迅速に部分反射鏡の角度調整が
できると共に角度調整の自動化が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による部分反射鏡角度調整装置の第１実
施例の断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面から見た部
分反射鏡角度調整装置の断面図、第３図は第１図のＢ−
Ｂ断面から見た部分反射鏡角度調整装置の断面図、第４
図は本発明による部分反射鏡角度調整装置の第２実施例
の断面図、第５図は第４図のＣ−Ｃ断面から見た部分反
射鏡角度調整装置の断面図、第６図は従来技術による部
分反射鏡角度調整装置の斜視図、第７図は第６図の部分
反射鏡角度調整装置の平面図、第８図は第６図の部分反
射鏡角度調整装置の断面図である。 図面中、 １．３１は本体、２，３２はミラーホルダ、５．３８は
部分反射鏡、６，４１はパイプ、７ａ、７ｂは調整ねじ
、８ｍ、８ｂ、３６はコイルスプリング、１３は支持リ
ング、１４ｍ。 １４ｂ、１４ｃ、１４ｄはピンである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　レーザ共振器の部分反射鏡を保持するミラーホルダと
   、このミラーホルダを囲み且つレーザ光の射出方向と交
   差する第１の回転軸回りに旋回可能にこのミラーホルダ
   を支持する連結部材と、この連結部材を囲み且つ前記レ
   ーザ光の射出方向及び前記第１の回転軸とそれぞれ交差
   する第２の回転軸回りに旋回可能にこの連結部材を支持
   するレーザ共振器の本体と、前記ミラーホルダとこの本
   体とに設けられ且っ前記ミラーホルダを前記第１の回転
   軸回りに傾斜させる第１の調整手段と、前記ミラーホル
   ダと前記本体とに設けられ且つ前記ミラーホルダを前記
   第２の回転軸回りに傾斜させ第２の調整手段とを具備し
   たことを特徴とする部分反射鏡角度調整装置。