JPH0710731Y2 - レーザプローブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、レーザ光源から光ファイバ等を通じて伝送さ
れたレーザ光を、被照射体の所望の位置に集束させるた
めのレーザプローブに関する。

［従来の技術］ 被照射体にレーザ光のエネルギーを集束させて被照射体
に所望の処置を施すレーザプローブとして、従来から、
被照射体にレーザプローブを接触させずに該被照射体に
レーザ光を集束させるいわゆる非接触型（例えば、特開
昭56−106646号公報参照）と、被照射体にレーザプロー
ブの先端部を接触させつつ該被照射体にレーザ光を集束
させる接触型（例えば、特開昭63−318934号公報参照）
とが知られている。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、従来の非接触型レーザプローブは、レーザプ
ローブのレーザ光出射点と被照射体との距離を一定に保
つことが困難であるため、一定した被照射体の破壊等を
行うことが難しいという問題点がある。

一方、従来の接触型レーザプローブは、サファイアロッ
ド等を先端部に行くにしたがって小径となるようにテー
パ状に形成したもので、レーザ光を内部反射させてこの
先端部に集束させるようにしたものである。したがっ
て、先端部を被照射体に接触させることにより、結果的
にレーザ光出射点と被照射体との距離を常に一定に保持
でき、上記従来の非接触型レーザプローブのような問題
は生じない。

しかしながら、この接触型レーザプローブにも以下のよ
うな問題点がある。

レーザ光を被照射体に照射して該被照射体の蒸散・破
壊等を行うと、この破壊の際に生ずる飛散物が前記レー
ザプローブの先端部周辺に付着する。この飛散物が付着
すると、その部分でレーザ光が吸収されたり、あるい
は、レーザ光が外部に洩れることになる。このため、レ
ーザプローブ先端部に導かれるレーザ光が減少し、被照
射体の破壊能力が低下してしまう。

この接触型レーザプローブをパルス発振のレーザ光の
集束に用いると、破壊されるおそれが高く、実用になら
ない。すなわち、一般に、パルス発振のレーザ光はレー
ザのピークパワーが大きいため、レーザプローブ内部に
著しい熱歪みを生じさせる。それゆえ、このような熱歪
みが繰り返し加えられると、疲労により破壊されること
になる。しかも、上述のように、先端部に飛散物等が付
着した場合には、この飛散物がレーザ光を吸収して局部
的に急激な温度上昇をきたし、破壊を加速する。

本考案は、上述の背景のもとでなされたものであり、レ
ーザ光出射点と被照射体との距離を一定に保持すること
ができ、また、使用につれて被照射体への集光力が低下
するようなことがなく、かつ、パルス発振のレーザ光に
も適用可能なレーザプローブを提供することを目的とし
たものである。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、以下の構成とすることにより上述の課題を解
決している。

プローブ本体ケース内に設けた光集束手段によって、該
本体ケースの基端部から導入したレーザ光を集束して先
端部の射出孔から射出するようにし、該先端部を被照射
体に接触させながら前記レーザ光を前記被照射体に照射
するようにしたレーザプローブであって、 前記本体ケースに、該本体ケース内に気体を導入して前
記先端部の射出孔から放出させる気体流通路を設けると
ともに、 前記本体ケースの先端部の射出孔から該先端部の外周側
面部に向かう気体案内溝を形成したことを特徴とする構
成。

［作用］ 前記構成によれば、前記基端部から、例えば、光ファイ
バ等で伝送されてきたレーザ光を導入すると、このレー
ザ光は前記光集束手段によって集束されて前記射出孔か
ら射出される。この場合、前記集束手段の集束点を前記
射出孔の出口近傍になるようにしておき、前記レーザプ
ローブの先端部を被照射体に接触させると、該被照射体
に集束光が照射されて該被照射体に蒸散・破壊その他の
処置が施される。

一方、前記気体流通路を通じて前記プローブ本体内の前
記射出孔に気体を導くと、該気体は前記射出孔から外部
に放出される。この放出された気体は、前記被照射体に
衝突し、前記プローブ本体先端部の気体案内溝を通じて
外部に放散する。その際、前記被照射体から飛散物が生
じたときは、この飛散物を前記気体が案内溝を通じて外
部に放散する。したがって、前記飛散物等が前記プロー
ブ本体内に侵入して前記光集束手段等を汚染する等のお
それがない。しかも、レーザ光出射点と被照射体との距
離を一定に保持することできるとともに、例えば、前記
プローブ本体内に設ける光集束手段として、レンズ等の
手段を用いることができ、これによれば、パルス発振の
レーザ光に対しても適用することができる。

［実施例］ 第１図は本考案の第１実施例にかかるレーザプローブの
断面図、第２図は第１実施例の正面図である。以下、こ
れら図面を参照しながら第１実施例を詳述する。

図において、符号111,112はそれぞれプローブ本体ケー
スを構成するケース基部及び先端キャップ、符号121,12
2,123は集光手段を構成するレンズ、符号131は光ファイ
バである。この場合、前記ケース基部111の内部に前記
レンズ121,122,123が収容され、また、該ケース基部111
の第１図中右端部には前記先端キャップ112がねじ結合
されている。一方、前記ケース基部111の第１図中左端
部にはファイバ取付金具132を介して光ファイバ131が結
合されているものである。

前記ケース基部111は、略円筒状をなし、その内部にお
ける第１図中左方側は小径部111aとされ、第１図中右方
側は大径部111bとされている。前記大径部111bに前記レ
ンズ121,122,123が嵌合される。なお、その場合、これ
ら各レンズ間にリングスペーサ121a及び122aが介在され
る。そして、前記先端キャップ112を前記ケース基部111
に螺合することにより、該先端キャップ112と、前記大
径部111b及び小径部111aによって形成される段差部111c
との間に、前記各レンズ121,122,123及びスペーサ121a,
122aを挟みこむことにより前記各レンズが固定されてい
る。

また、前記ケース基部111の内周面には、第１図中左方
側から右端部にかけて気体流通溝111dが形成されてい
る。したがって、前記各レンズレンズ121,122,123及び
スペーサ121a,122aを取り付けた状態で、前記気体流通
溝111dを通じて前記ケース基部111の内部における第１
図中左方側から右端部に気体を流通させることができる
ようになっている。

前記ケース基部111の第１図中右端部の外周部には雄ね
じ111eが形成され、この雄ねじ111eに前記先端キャップ
112の第１図中左端部内周面に形成された雌ねじ112aが
螺合されている。すなわち、前記先端キャップ112は、
第１図中左方側が略円筒状に形成され、その円筒の内周
面に前記雌ねじ112aが形成されている。そして、第１図
中右方側に向かうにしたがってその円筒の径が次第に小
さくなるように形成され、先端部に射出孔112bが形成さ
れている。この射出孔112bの孔径は、点Ｐに集光される
レーザ光を遮らない範囲でできるだけ小さく形成され
る。この実施例では、前記点Ｐに集光されるレーザ光の
スポット径を0.5mm、孔径を1.0mmとしている。また、前
記左方側のテーパ状外周面には、４本の気体案内溝112
c,112d,112e,112fが形成されている。第２図に示される
ように、この４本の気体案内溝112c〜112fは、前記射出
孔112bからテーパ状外周面の傾斜方向に沿って形成さ
れ、前記射出孔112bから離れるにしたがって幅が大きく
なるように形成されている。なお、前記先端キャップ11
2の内部の円筒状部とテーパ状部との境部に気体流通溝1
12gが形成されている。

一方、前記ケース基部111の第１図中左端部には光ファ
イバ131がファイバ取付金具132によって光結合されてい
る。すなわち、前記ケース基部111の第１図中左端部内
周面には雌ねじ111fが形成され、この雌ねじ111fに前記
ファイバ取付金具132の外周部に形成された雄ねじ132a
が螺合されている。

このファイバ取付金具132は略筒状をなし、その内部に
は、外装被覆管133に収納された光ファイバ131の先端部
が嵌合され、接着等の方法によって固定されている。す
なわち、前記ファイバ取付金具132の内部における第１
図中左方側は大径部132bとされ、右方側が小径部132cと
されている。前記大径部132bに前記外装被覆管133が固
定され、前記小径部132cに前記外装被覆管133の先端か
ら突出した光ファイバ131が固定されている。そして、
前記光ファイバ131の端面131aが前記レンズ121に相対向
するように、前記ケース基部111内に露出されている。
なお、このファイバ取付金具132の小径部132cには気体
流通溝132dが形成されている。

また、前記外装被覆管133の内径は前記光ファイバ131の
外径より大とされ、これらの間に気体流通路134が形成
されている。

上述の構成において、図示しないレーザ発振装置から前
記光ファイバ131を通じて前記ケース基部111内にレーザ
光ｌを導入すると、該レーザ光ｌは前記各レンズ121,12
2,123によって前記射出光112bの近傍のＰ点に集束され
る。これにより、前記先端キャップ112の先端部を図示
しない被照射体に接触させると、該被照射体に蒸散・破
壊等の処置を施すことができる。

この場合、前記外装被覆管133の気体流通路134及び前記
ファイバ取付金具132の気体流通溝132dを通じて前記ケ
ース基部111内に冷却用の気体（例えば、乾燥空気等）
を導入すると、該気体は、実線矢印ａで示されるように
前記ケース基部111の気体流通溝111d、前記先端キャッ
プ112の気体流通溝112g及び射出孔112bを通じて外部に
放出され、図示しない被照射体に衝突して前記気体案内
溝112c〜112fを通じて放散される。なお、この場合、導
入する冷却気体を5l/minとすると、前記射出孔112bから
は106m/secの流速で放出される。その際、前記被照射体
から飛散物や蒸発物等が生じた場合には、これらは前記
冷却気体に運ばれて外部に放散される。したがって、前
記飛散物等が前記プローブ本体内に侵入して前記光集束
手段等を汚染する等のおそれがない。しかも、レーザ光
出射点と被照射体との距離を一定に保持することできる
とともに、前記プローブ本体内に設ける光集束手段とし
て、レンズを用いていることから、パルス発振のレーザ
光に対しても適用することができる。

第３図は本考案の第２実施例の部分図であり、第３図
（ａ）が部分断面図、第３図（ｂ）が正面図である。こ
の実施例は、前記第１実施例における先端キャップ112b
に形成された気体案内溝112c〜112gの形状を変えて、気
体案内溝212c,212d,212e,212gとしたほかは前記第１実
施例と同一の構成を有する。

すなわち、この実施例では、前記第１実施例に比較して
前記気体案内溝212c〜212gの溝深さを深くし、また、そ
の幅を広くしたものである。これにより、前記先端キャ
ップ112を被照射体に強く接触させた場合にも冷却気体
がスムーズに外部に放散されるようにしたものである。

第４図は本考案の第３実施例の部分図であり、第４図
（ａ）が部分断面図、第４図（ｂ）が正面図である。こ
の実施例は、前記第１実施例における先端キャップ112b
に形成された気体案内溝112c〜112gの形状を変えて、気
体案内溝312c,312d,312e,312gとしたほかは前記第１実
施例と同一の構成を有する。

すなわち、この実施例では、前記気体案内溝312c〜312g
の前記射出孔112bの近傍の溝深さを前記第１実施例の場
合に比較して深くしたものである。これにより、前記先
端キャップ112を被照射体に強く接触させた場合にも冷
却気体がスムーズに外部に放散されるようにしたもので
ある。

第５図は本考案の第４実施例の断面図である。

この実施例は、集光手段として集光ロッド420を用いた
ほかは前記第１実施例と同一の構成を有する。この集光
ロッド420は、ガラス，サファイアその他の透光性材料
を先端部に行くにしたがって径が小さくなるように、テ
ーパ状に形成したもので、基端部、すなわち、図中左端
部から入射したレーザ光を内部反射させて先端部に集束
させるようにしたものである。

この集光ロッド420は、基端部を略円筒状をなした固定
リング435によって前記ファイバ固定金具132に固定して
いる。すなわち、前記固定リング435の内周面に形成し
た雌ねじを前記ファイバ固定金具132の外周面に形成さ
れた雄ねじに螺合することにより固定している。

この実施例によっても前記各実施例とほぼ同様の利点が
得られる。ただし、この実施例では、パルス発振のレー
ザ光に対しては適用できない。

［考案の効果］ 以上、詳述したように、本考案は、 プローブ本体ケース内に設けた光集束手段によって、該
本体ケースの基端部から導入したレーザ光を集束して先
端部の射出孔から射出するようにし、該先端部を被照射
体に接触させながら前記レーザ光を前記被照射体に照射
するようにしたレーザプローブであって、 前記本体ケースに、該本体ケース内に気体を導入して前
記先端部の射出孔から放出させる気体流通路を設けると
ともに、 前記本体ケースの先端部の射出孔から該先端部の外周側
面部に向かう気体案内溝を形成したことを特徴とする構
成を有し、 これにより、レーザ光出射点と被照射体との距離を一定
に保持することができ、また、使用につれて照射体への
集光力が低下するようなことがないレーザプローブを得
ているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１実施例にかかるレーザプローブの
断面図、第２図は第１実施例の正面図、第３図は本考案
の第２実施例の部分図、第４図は本考案の第３実施例の
部分図、第５図は本考案の第４実施例の断面図である。 111,112……プローブ本体ケースを構成するケース基部
及び先端キャップ、121,122,123……集光手段を構成す
るレンズ、112b……射出孔、111d、112g……気体流通路
を構成する気体流通溝、112c,112d,112e,112f,212c,212
d,212e,212f,312c,312d,312e,312f……気体案内溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 7/00 Ｈ 8102−2Ｋ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】プローブ本体ケース内に設けた光集束手段
   によって、該本体ケースの基端部から導入したレーザ光
   を集束して先端部の射出孔から射出するようにし、該先
   端部を被照射体に接触させながら前記レーザ光を前記被
   照射体に照射するようにしたレーザプローブであって、 前記本体ケースに、該本体ケース内に気体を導入して前
   記先端部の射出孔から放出させる気体流通路を設けると
   ともに、 前記本体ケースの先端部の射出孔から該先端部の外周側
   面部に向かう気体案内溝を形成したことを特徴とするレ
   ーザプローブ。