JPH0566365A - レーザービームの切換機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザービームの光路の切換えに伴う調整作業
を不要とすることによって、切換時間の短縮および切換
えの自動化を図る。 【構成】レーザー装置５から出射するレーザービーム８
の途中に半波長板１を配設する。この半波長板１は半波
長板駆動機構２で駆動され、レーザービーム８の光路途
中に挿入または非挿入される。半波長板１を透過したレ
ーザービーム９はレーザー装置５と直線上に設置された
偏光素子３を透過して第１のレーザー応用装置６に到達
する。偏光素子３の近傍には全反射ミラー４が設置され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザーシステムまたは
レーザー応用装置などに使用されるレーザービームの切
換機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザー発生装置（以下、レーザ
ー装置と記す）から出射するレーザービームの光路を切
換えて複数のレーザー応用装置へ導き供給する場合、図
６および図７の第１の従来例で示したようにレーザー装
置５からのレーザービーム８を二箇所の供給元である第
１のレーザー応用装置６と第２のレーザー応用装置７へ
切換えて供給する。例えば、図６に示したように第１の
レーザー応用装置６へレーザービーム10を供給する場
合、レーザー装置５から出射したレーザービーム８をそ
のまま通過させ、入射用レーザービーム10として第１の
レーザー応用装置６へ供給する。なお、図中符号４は全
反射ミラーで、第２のレーザー応用装置７に対向して配
置されている。第２のレーザー応用装置７へ切換える場
合には図７に示したようにレーザービーム８の光路の途
中に他の全反射ミラー33を配置し、レーザー装置５から
出射したレーザービーム８を他の全反射ミラー33に反射
させることによって全反射ミラー４へ導くレーザービー
ム11とし、このレーザービーム11を全反射ミラー４で反
射させて入射用レーザービーム12として導き、第２のレ
ーザー応用装置７へ供給する。

【０００３】また、レーザービームを使用するレーザー
応用装置において長時間の連続安定運転を要する場合に
は、単一のレーザー装置では安定運転が確保できないた
め、複数台のレーザー装置を配置してレーザー装置の故
障や保守の際にレーザー装置を切換えて運転することが
必要になる。

【０００４】図８および図９はこのような応用でのレー
ザービームを切換える第２の従来例を示したものであ
る。図８では第１のレーザー装置13を運転中には第２の
レーザー装置14を停止または待機させておき、第１のレ
ーザー装置13から出射したレーザービーム８をそのまま
通過しレーザービーム10として、レーザー応用装置34へ
供給する。なお、図中第２のレーザー装置14の光路に全
反射ミラー４が設置されている。第２のレーザー装置14
に切換える場合、図９に示したように第１のレーザー装
置13を停止して第２のレーザー装置14を運転し、その出
射したレーザービーム８を全反射ミラー４に導き、直角
に反射させてレーザービーム35とし、光路途中に設置し
た他の全反射ミラー33により方向変更して入射用レーザ
ービーム10とし、レーザー応用装置34へ供給する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】第１の従来例は光学系
が単純であるという利点はあるが、他の全反射ミラー33
の光学系の設定位置，方向等の変更を伴うため、変更に
時間を要する上に、レーザービームの光路は光学系の位
置，角度のずれに対して敏感である。従って、レーザー
ビームの光路を高い精度で調整するには光学系の設置位
置，配置角度等を高い精度で調整することが必要になる
ため、多大な調整の手間と時間を要する課題がある。

【０００６】第２の従来例は図６および図７に示した第
１の従来例と同様に切換時にミラー等の光学系の設置位
置，方向の変更が必要であり、レーザービームの光路の
微調整を含め多大な時間と手間を要し、大きな運転損失
を生じる課題がある。

【０００７】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、レーザーシステムおよびその応用装置におけ
る光学系レーザービームの切換機構において、レーザー
ビームの入射方向および出射方向の切換時間の短縮およ
び無調整化を図ることができるレーザービームの切換機
構を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はレーザー装置
と、このレーザー装置のレーザービーム出射側に配設さ
れた偏光レーザービームの偏光方向を略90°回転させる
半波長板と、この半波長板を透過したレーザービームを
入射する偏光素子と、この偏光素子で偏光されたレーザ
ービームを入射するレーザー応用装置と、前記偏光素子
の近傍に設けられた全反射ミラーとを具備したことを特
徴とする。

【０００９】

【作用】半波長板駆動機構により半波長板を移動させ、
直線変更レーザービームの光路途中に半波長板を挿入し
た状態にするとレーザービームの偏光角度が90°回転す
る。このレーザービームの偏光角の変更により偏光素子
に伴うレーザービームの入射方向または出射方向、すな
わちレーザービームの光路が変わることになる。このレ
ーザービームの切換機構によるレーザービームの光路変
更において特徴的なことは、位置，角度移動を伴う光学
素子は半波長板のみで済む点であり、その特性上、半波
長板の位置，角度のずれに対する出射レーザービームの
光路および偏光角への影響は微少のため、半波長板の位
置角度のずれの許容範囲が十分広く確保できる。従っ
て、既存のソレノイドやステッピングモータ等を用いた
簡易な機構の半波長板駆動機構を用いて半波長板の状態
を変更し、調整機構なしにレーザービームの入射方向ま
たは出射方向を高い精度を維持したまま切換えることが
できる。

【００１０】

【実施例】図１および図２を参照しながら本発明のレー
ザービームの切換機構の第１の実施例を説明する。

【００１１】本実施例は１台のレーザー装置５からのレ
ーザービーム８を切換えて第１および第２のレーザー応
用装置６，７へ供給する場合への適用例を示したもの
で、図１は第１のレーザー応用装置６へ入射用レーザー
ビーム10を供給している状態を示しており、図２は第２
のレーザー応用装置７へ入射用レーザービーム12を供給
している状態を示している。

【００１２】図１において、図中符号５は直線偏光レー
ザービームを発生させるレーザー装置である。符号８は
レーザー装置５から出射されるレーザービームであり、
符号１は半波長板であり、符号２はその半波長板１をレ
ーザービーム８の光路途中に挿入または非挿入の状態に
移動させる半波長板駆動機構であり、符号９は半波長板
１を通過または通過させない状態のレーザービームであ
る。図１では半波長板駆動機構２により半波長板１は光
路中に非挿入の状態であり、レーザービーム９の偏光角
度はレーザービーム８と同じである。符号３は入射レー
ザービームの偏光方向によりレーザービームの出射方向
が変わる性質を持った偏光プリズム等の偏光素子であ
り、本実施例では半波長板１が非挿入のとき、入射レー
ザービームはそのまま透過するように配置している。従
って、図１ではレーザー装置５から出射したレーザービ
ーム８は偏光素子３を透過してレーザービーム10となっ
て進み、第１のレーザー応用装置６へ供給されることに
なる。偏光素子３の直下には全反射ミラー４が配置され
ている。

【００１３】図２においては、半波長板駆動機構２の働
きにより半波長板１はレーザービーム８の光路途中に挿
入の状態に移動されており、レーザービーム９の偏光角
度はレーザービーム８のそれに比べ略90°回転した状態
にある。従って、図２では偏光素子３の性質のため偏光
素子３を出射するレーザービームの方向は変化し、レー
ザービーム11が出射レーザービームとなる。レーザービ
ーム11は全反射ミラー４により反射されて入射用レーザ
ービーム12となり、第２のレーザー応用装置７へ供給さ
れる。なお、本実施例において半波長板駆動機構２はソ
レノイドやステッピングモータ等の簡易な駆動機構にて
構成可能である。次に、図３から図５を参照しながら本
発明の第２の実施例を説明する。

【００１４】第２の実施例は長時間の連続安定運転を要
するレーザー光応用装置等で、最低限必要な台数以外に
予備のレーザー装置を備えておき、レーザー装置の故障
や保守の際にレーザー装置を切換えて運転することによ
り、レーザービームの供給中断を減少させた冗長化レー
ザー装置へ適用した例である。

【００１５】図３中、符号13は冗長化レーザー装置を構
成する第１のレーザー装置であり、符号14は同様に第２
のレーザー装置であり、符号15は同様に第３のレーザー
装置である。図３においては、第１のレーザー装置13と
第２のレーザー装置14が運転中にあり、第１のレーザー
装置13からはレーザービーム24が、第２のレーザー装置
14からはレーザービーム25が出射されている。符号20で
示す第１の偏光素子と、符号21で示す第２の偏光素子
は、レーザー装置13，14から出射されたままの偏光方向
のレーザービームをそのまま透過させるように設定され
ている。図３においては、入射したレーザービーム24と
レーザービーム25はそのまま透過しそれぞれレーザービ
ーム26とレーザービーム27となり、それぞれ符号22で示
す第１のレーザー応用装置と、符号23で示す第２のレー
ザー応用装置に供給される。このとき、符号15で示す第
３のレーザー装置は待機中となっている。

【００１６】また、図４は第２のレーザー装置14を故障
修理や保守のために停止させた場合であり、運転を開始
した第３のレーザー装置15から出射されたレーザービー
ム28は全反射ミラー４にて反射され、方向を変えてレー
ザービーム29となる。符号19で示す第２の半波長板駆動
機構の働きにより光路途中に符号17で示す第２の半波長
板が挿入されることにより、レーザービーム29の偏光方
向は略90°回転しレーザービーム30となる。符号21で示
す第２の偏光素子により反射されてレーザービーム27と
なり、符号23で示す第２のレーザー応用装置へ供給され
る。

【００１７】また、図５は第１のレーザー装置13を故障
修理や保守のために停止させた場合であり、運転を開始
した第３のレーザー装置15から出射されたレーザービー
ム28は全反射ミラー４にて反射され方向を変えてレーザ
ービーム29となり、第２の半波長板17が非挿入の状態に
あるので、そのまま第２の偏光素子21への入射用レーザ
ービーム30となる。偏光角度（方向）が変わっていない
ので、第２の偏光素子21もそのまま透過し第１の半波長
板16への入射用レーザービーム31となる。第１の半波長
板駆動機構18の働きにより光路途中に第１の半波長板16
が挿入され、これによりレーザービーム31の偏光方向は
略90°回転し第１の偏光素子20の入射用レーザービーム
32となる。このレーザービーム32は第１の偏光素子20に
より反射されて入射用レーザービーム26となり、符号22
で示す第１のレーザー応用装置へ供給される。第２のレ
ーザー装置14から出射したレーザービーム25は第２の偏
光素子21を通過し、通過したレーザービーム27は第２の
レーザー応用装置23へ供給されている。なお、第１およ
び第２の実施例において、レーザー装置の台数やレーザ
ー応用装置の台数を変更し、大規模化することもでき
る。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、半波長板の位置，角度
の設定精度がレーザービームの光路の精度にほとんど影
響しないため、従来多大な時間と手間を要していた光学
素子の配置変更，光路の微調整作業等が不要である。ま
た、ほとんど瞬時にレーザービームの光路の切換えが実
現でき、複数のレーザー応用装置でレーザー装置を共用
している場合等でレーザービームの供給先の変更，故障
や保守でのレーザー装置の停止が許容されない連続運転
のレーザー応用装置に適した冗長化レーザーシステムを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザービームの切換機構の第１
の実施例を示す構成図。

【図２】図１におけるレーザービームの切換機構による
切換状態を示す構成図。

【図３】本発明に係るレーザービームの切換機構の第２
の実施例を示す構成図。

【図４】図３におけるレーザービームの切換機構による
切換状態を示す構成図。

【図５】図３におけるレーザービームの切換機構による
他の切換状態を示す構成図。

【図６】従来のレーザービームの切換機構の第１の例を
示す構成図。

【図７】図６におけるレーザービームの切換機構による
切換状態を示す構成図。

【図８】従来のレーザービームの切換機構の第２の例を
示す構成図。

【図９】図８におけるレーザービームの切換機構による
切換状態を示す構成図。

【符号の説明】

１…半波長板、２…半波長板駆動機構、３…偏光素子、
４…全反射ミラー、５…レーザー装置、６…第１のレー
ザー応用装置、７…第２のレーザー応用装置、８〜12…
レーザービーム、13…第１のレーザー装置、14…第２の
レーザー装置、15…第３のレーザー装置、16…第１の半
波長板、17…第２の半波長板、18…第１の半波長板駆動
機構、19…第２の半波長板駆動機構、20…第１の偏光素
子、21…第２の偏光素子、22…第１のレーザー応用装
置、23…第２のレーザー応用装置、24〜32…レーザービ
ーム、33…他の全反射ミラー、34…レーザー応用装置、
35…レーザービーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー装置と、このレーザー装置のレ
   ーザービーム出射側に配設された偏光レーザービームの
   偏光方向を略90°回転させる半波長板と、この半波長板
   を透過したレーザービームを入射する偏光素子と、この
   偏光素子で偏光されたレーザービームを入射するレーザ
   ー応用装置と、前記偏光素子の近傍に設けられた全反射
   ミラーとを具備したことを特徴とするレーザービームの
   切換機構。