特許 6603278 ファイバセレクタ及びレーザ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6603278

(24)【登録日】2019年10月18日

(45)【発行日】2019年11月6日

(54)【発明の名称】ファイバセレクタ及びレーザ装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/35 20060101AFI20191028BHJP

   G02B 26/08 20060101ALI20191028BHJP

   B23K 26/067 20060101ALI20191028BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/35

   G02B26/08 E

   B23K26/067

【請求項の数】14

【全頁数】39

(21)【出願番号】特願2017-166743(P2017-166743)

(22)【出願日】2017年8月31日

(65)【公開番号】特開2019-45611(P2019-45611A)

(43)【公開日】2019年3月22日

【審査請求日】2018年11月19日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】松田 宗和

(72)【発明者】

【氏名】瀧川 宏

【審査官】 後藤 昌夫

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００５１４０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５７−０６８８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１４３４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２８９０１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／３５

Ｇ０２Ｂ ２６／０８

Ｂ２３Ｋ ２６／０６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力用光ファイバから出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメート光学系と、
前記レーザ光を出力用光ファイバに集光する複数の集光光学系と、
複数の前記集光光学系に対応して設けられ、前記コリメート光学系からの前記レーザ光を前記集光光学系に向けて反射可能な反射面を備えた複数の第１反射部材と、
複数の前記第１反射部材に対応して設けられ、前記第１反射部材を、前記レーザ光が前記反射面で反射して前記集光光学系に向かう第１の位置と前記レーザ光を遮らない第２の位置との間で回転移動させる回転式モータと、を備え、
前記回転式モータにより、複数の前記第１反射部材のそれぞれを前記第１の位置と前記第２の位置とで回転移動させることにより、前記コリメート光学系から入射した前記レーザ光の伝搬方向を複数の前記集光光学系のいずれかに入射する方向に選択的に切り替えるファイバセレクタであって、
前記第１反射部材の前記反射面は、当該第１反射部材が固定されるシャフトの回転軸に対して垂直な平面であると共に、当該第１反射部材が固定された前記シャフトを回転させる前記回転式モータの方向を向くように配置されており、
前記回転式モータは、第１シャフトを有し、
複数の前記第１反射部材は、それぞれ前記第１シャフトと異なる第２シャフトに取り付けられ、
前記第２シャフトは、回転運動を伝達する伝動機構を介して前記第１シャフトに連結し、前記第１シャフトの回転に連動して回転するように構成される、ファイバセレクタ。

【請求項2】

前記伝動機構の少なくとも一部は、自己潤滑性を有する樹脂により構成されている、請求項１に記載のファイバセレクタ。

【請求項3】

前記集光光学系の光軸と、当該集光光学系に対応した前記第１反射部材を回転移動させる前記回転式モータの前記第１シャフトの前記回転軸とが平行に配置される、請求項１又は２に記載のファイバセレクタ。

【請求項4】

隣接する２つの前記集光光学系の各光軸から、少なくとも一つの前記回転式モータの前記第１シャフトの前記回転軸が等距離になるように配置される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のファイバセレクタ。

【請求項5】

前記第２シャフトの両端部をそれぞれ回転可能に支持する軸受と、
前記第２シャフトを、いずれかの前記軸受に対して押し付ける押付機構と、を更に備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のファイバセレクタ。

【請求項6】

前記押付機構は、弾性部材又はソレノイドアクチュエータにより構成されている、請求項５に記載のファイバセレクタ。

【請求項7】

入力用光ファイバから出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメート光学系と、
前記レーザ光を出力用光ファイバに集光する複数の集光光学系と、
複数の前記集光光学系に対応して設けられ、前記コリメート光学系からの前記レーザ光を前記集光光学系に向けて反射可能な反射面を備えた複数の第１反射部材と、
複数の前記第１反射部材に対応して設けられ、前記第１反射部材を、前記レーザ光が前記反射面で反射して前記集光光学系に向かう第１の位置と前記レーザ光を遮らない第２の位置との間で回転移動させる回転式モータと、を備え、
前記回転式モータにより、複数の前記第１反射部材のそれぞれを前記第１の位置と前記第２の位置とで回転移動させることにより、前記コリメート光学系から入射した前記レーザ光の伝搬方向を複数の前記集光光学系のいずれかに入射する方向に選択的に切り替えるファイバセレクタであって、
前記第１反射部材の前記反射面は、当該第１反射部材が固定されるシャフトの回転軸に対して垂直な平面であると共に、当該第１反射部材が固定された前記シャフトを回転させる前記回転式モータの方向を向くように配置されており、
少なくとも１枚の前記第１反射部材と、当該第１反射部材を回転移動させる前記回転式モータと、当該第１反射部材に対応する前記集光光学系とを含む集光光学系ユニットが構成され、
前記集光光学系から前記第１反射部材に向かう方向から前記ファイバセレクタを見た場合に見える前記ファイバセレクタの面を前記ファイバセレクタの前面と定義した時、前記集光光学系ユニットが、前記ファイバセレクタの前記前面から交換可能に設けられている、ファイバセレクタ。

【請求項8】

前記第１反射部材の前記反射面の煽り角度を含む光軸角度を調整する第１角度調整機構を更に備え、
前記第１角度調整機構は、前記集光光学系から前記第１反射部材に向かう方向から前記ファイバセレクタを見た場合に見える前記ファイバセレクタの面を前記ファイバセレクタの前面と定義した時、前記ファイバセレクタの前記前面から、前記第１角度調整機構の調整が可能に構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のファイバセレクタ。

【請求項9】

少なくとも一つの前記第１反射部材は、前記第１の位置にある時の当該第１反射部材の重心が、当該第１反射部材が前記第２の位置にある時の当該第１反射部材の重心よりも上方にある、請求項１〜８のいずれか１項に記載のファイバセレクタ。

【請求項10】

前記第１反射部材の回転角度範囲を制限するストッパーと、
前記回転式モータ以外に前記第１反射部材を回転移動させる力を発生する弾性部材と、を備え、
前記第１反射部材は、前記回転式モータが前記第１反射部材を回転移動させる力を発生していない時、前記弾性部材によって回転移動範囲の一端まで回転移動して、当該第１反射部材が前記第２の位置に移動するように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のファイバセレクタ。

【請求項11】

前記コリメート光学系からの前記レーザ光を前記第１反射部材に向けて反射させる反射面を有する第２反射部材を更に備え、
第２反射部材は、前記コリメート光学系から前記第２反射部材に向かうレーザ光の光軸と、前記第１反射部材から前記集光光学系に向かうレーザ光の光軸とが平行で、且つ、前記コリメート光学系から前記第２反射部材に向かうレーザ光の伝搬方向が、前記第１反射部材から前記集光光学系に向かうレーザ光の伝搬方向に対して逆方向になるように配置されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のファイバセレクタ。

【請求項12】

前記第２反射部材の前記反射面の煽り角度を含む光軸角度を調整する第２角度調整機構を更に備え、
前記集光光学系から前記第１反射部材に向かう方向から前記ファイバセレクタを見た場合に見える前記ファイバセレクタの面を前記ファイバセレクタの前面と定義した時、前記第２角度調整機構は、前記ファイバセレクタの前記前面から調整可能に設けられている、請求項１１に記載のファイバセレクタ。

【請求項13】

少なくとも前記第２反射部材と前記コリメート光学系とを含むコリメート光学系ユニットが構成され、
前記集光光学系から前記第１反射部材に向かう方向から前記ファイバセレクタを見た場合に見える前記ファイバセレクタの面を前記ファイバセレクタの前面と定義した時、前記コリメート光学系ユニットが、前記ファイバセレクタの前記前面から交換可能に設けられている、請求項１１又は１２に記載のファイバセレクタ。

【請求項14】

筐体内部に、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のファイバセレクタを備え、レーザ発振器から出力されたレーザ光を、入力用光ファイバを介して前記ファイバセレクタに入力し、前記ファイバセレクタから出力される前記レーザ光を、複数の出力用光ファイバから選択的に出射するレーザ装置であって、
前記筐体は、開閉可能な前面パネルを有し、
前記ファイバセレクタは、前記前面パネルを開いた際に、前記ファイバセレクタの前記第１反射部材よりも前記回転式モータが手前に位置するように設置されている、レーザ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ装置から出射されて一本の入力用光ファイバを伝搬してきたレーザ光を、複数の出力用光ファイバのうちのいずれかからに選択的に出射させるファイバセレクタと、このようなファイバセレクタを備えたレーザ装置に関する。このようにレーザ光の光路を切換える装置は、光路切換器、レーザビーム分配器、あるいはレーザ光分岐装置等の名称も使用されているが、ここでは、入力用光ファイバの出射端のコアから出射されたレーザ光を、複数の出力用光ファイバのうちの選択した出力用光ファイバの入射端のコアに入射する装置を対象としているので、ファイバセレクタという名称を使用している。また、選択された出力用光ファイバからレーザ光が出射されている状態から次に選択された出力用光ファイバからレーザ光が出射させるまでの切換えが高速で行える装置を対象にしている。

【背景技術】

【0002】

レーザダイオードからのレーザ光を励起光源とする固体レーザ装置やファイバレーザ装置、あるいは、レーザダイオードからのレーザ光をそのままレーザ光源とするダイレクトダイオードレーザ装置等のレーザ装置において、レーザ装置から出射されるレーザ光は、光ファイバの中を伝搬させて、例えば加工ヘッドまで導くようにすることが多い。ところが、用途によっては、一つの加工ヘッドからレーザ光を出射してレーザ加工を行う時間の割合（デューティ）が低く、1台のレーザ装置からのレーザ光を切換えて複数の加工ヘッドで使用することが必要になる。例えば、ロボットアームに加工ヘッドを取り付けてレーザ溶接を行う場合、レーザ溶接のために加工ヘッドからレーザ光を出射する時間に比べて、ロボットアームを動かして、加工ヘッドを次のレーザ溶接のための所定の位置まで移動する時間の方が長くなる。この場合、加工ヘッドの移動中に、他の加工ヘッドからレーザ光を出射させてレーザ溶接を行うことができるようにするため、１台のレーザ装置からのレーザ光を、複数の加工ヘッドに繋がった複数の光ファイバのいずれに入射させるかを選択できるファイバセレクタが必要になる。この必要性は、レーザ装置が高価であるということだけでなく、限られた工場敷地面積を有効活用するために、できるだけ少ないレーザ装置で所定のレーザ加工を行えるようにするために生じるものである。

【0003】

上記の用途を考えると、ファイバセレクタには以下のような条件が要求される。
・レーザ光パワーの損失が少なく、結合効率（＝ファイバセレクタから出力されるレーザ光パワー／ファイバセレクタに入力されるレーザ光パワー）が高いこと。
・選択する光ファイバが高速で切替えられること。
・レーザ装置内に設置されることが多いので、レーザ装置内に設置しても、できるだけレーザ装置の大型化を招かないこと。
・高い結合効率を得る上で欠かせないファイバセレクタ内の光学系の光軸調整等の調整作業が容易に行えること。
・ファイバセレクタを構成する一部の部品が壊れた場合に短時間の内に容易に交換等の保守作業ができること等。

【0004】

このようなファイバセレクタは、ビーム分配器等の名称も使用されている。ファイバセレクタは、複数の回転式モータの各シャフトに固定された反射部材を備え、回転式モータの回転により、コリメートされたレーザ光を反射する反射部材を切換えて、レーザ光の伝搬方向を変える構造が一般的である。しかし、レーザ光の結合効率を上げるには、選択した光ファイバの微細なコアにレーザ光を精度良く集光させることが不可欠であり、反射部材が固定された回転式モータのシャフトの角度の高精度な調整、集光光学系の焦点位置や光軸角度の高精度な調整が必要である。しかし、従来のファイバセレクタは、このような調整を一方向から行える構造になっておらず、調整用スペースの確保を含めて、ファイバセレクタのために、レーザ装置内に大きなスペースを確保することが必要であった。また、従来のファイバセレクタは、部品の一部交換や、部品交換後の再調整等が容易な構造にはなっておらず、ファイバセレクタ全体を交換するのが前提の構造になっている。

【0005】

非常にサイズの小さい出力用光ファイバのコアに、レーザ光をできるだけロスが無いように入射させることと、レーザ光を出射させる出力用光ファイバを高速で切替えられることを両立できる従来からの技術は、回転式モータのシャフトに、シャフトに対して垂直な反射面を備えた反射部材を固定し、シャフトの回転によって、レーザ光を反射する状態にするか、反射せずに透過させる状態にするかを切換える技術に限定される。反射部材の反射面をシャフトに垂直にする理由は、回転式モータの回転が所定の角度で完全に止まっていなくても、反射面で反射したレーザ光の光軸の方向は変化せず、安定しているからである。仮に、反射部材の反射面がシャフトに垂直でない場合、回転式モータの回転が所定の角度で完全に止まるまで、反射面で反射したレーザ光の光軸の方向が定まらないため、集光光学系で集光されたレーザ光が焦点を結ぶ位置も安定せず、出力用光ファイバのコアにレーザ光をロスなく入射させることができず、レーザ光の光路を高速で切り替えることができなくなる。

【0006】

従来、回転式モータのシャフトに、該シャフトに対して垂直な反射面を備えた反射部材を固定し、シャフトの回転によって、レーザ光を反射する反射部材を切換えるファイバセレクタが、特許文献１〜３に開示されている。

【0007】

特許文献１には、レーザ発振器と、レーザ発振器で発振されたレーザ光を定められた周期で複数の光路に時分割するように構成された光路切換器と、被加工物を搬送や位置決めする各光路の搬送・位置決め部と、光路切換器の切換え状態を基にレーザ発振器や各搬送・位置決め部の演算制御を行う制御部とで構成されたレーザ加工装置が開示されている。更に、この特許文献１には、回転軸に固定されかつ回転角によってレーザ光の反射と透過を変更可能に構成された反射部材と、反射部材の固定されている回転軸を駆動する回転式モータと、光路の切換え状態を検出するための反射部材の回転角の角度センサからなる光路切換器とが開示されている、しかし、特許文献１は、反射部材の反射面が、回転式モータの配置方向とは逆方向に向いた構造しか示しておらず、後述の本発明のように、レーザ光を反射する反射面が回転式モータ側を向いている構造は開示されていない。

【0008】

特許文献２には、レーザビームが入射する入射口、レーザビームが通過して出射する出射口、及び、レーザビームが分配されて射出する分配口を有する筐体と、筐体内に設けられた反射面領域と通過孔領域を有する回動可能なミラーと、ミラーの駆動制御器と、レーザビームのパルスタイミングを検知して信号を発生する検知器を備えたレーザビーム分配装置が開示されている。ミラーは、筐体の中で、レーザビームが反射面領域に照射したときにはレーザビームを分配口に到達させ、通過孔領域に照射したときは出射口に到達させるように配設されている。駆動制御器は、検知器からの信号に基づいてミラーを回動させることにより、反射面領域と通過孔領域を選択してレーザビームの軸上に位置するように制御し、レーザパルスを出射口と分配口に配分する。更に、特許文献２には、ミラーが駆動制御器により回転し、レーザパルスを出射口と分配口に配分するレーザビーム分配装置を直列に複数接続し、上流から供給されるレーザビームを随意に各段の分配口に配分するレーザビーム分配装置も開示されている。しかし、特許文献２は、平面ミラーの反射面が、ミラー駆動制御器（回転式モータ）の配置方向とは逆方向に向いた構造しか示しておらず、後述の本発明のように、レーザ光を分岐するためにレーザ光を反射する反射面が回転式モータ側を向いている構造は開示されていない。

【0009】

また、特許文献３には、レーザ加工用のレーザ光を非同時に第１及び第２の分岐光路に分岐させるためのレーザ光分岐装置及びこのレーザ光分岐装置を用いたレーザ装置が開示されている。このレーザ光分岐装置は、回転中心と、回転中心の径方向外側に設けられ、所定のビーム入射位置でレーザ光の全部または大部分を第１の分岐光路側へ反射させる反射部と、反射部と周回方向に並んで回転中心の径方向外側に設けられ、ビーム入射位置でレーザ光の全部または大部分を第２の分岐光路側へ透過させる透過部とを一体的に有する回転分岐部材と、回転分岐部材の回転中心に結合された回転軸を有し、回転軸を介して回転分岐部材を回転させる回転機構と、レーザ光を第１の分岐光路側に分岐させるときは、反射部をビーム入射位置に合わせ、レーザ光を第２の分岐光路側に分岐させるときは、透過部をビーム入射位置に合わせるように、回転機構を通じて回転分岐部材の回転角度を制御する制御部とを有する。しかし、特許文献３も、回転分岐部材の反射部の反射面が回転式モータの方向とは逆方向に向いた構造しか示しておらず、やはり、後述の本発明のように、レーザ光を分岐するためにレーザ光を反射する反射面が回転式モータ側を向いている構造は開示されていない。

【0010】

即ち、特許文献１〜３に記載されているレーザ光分岐装置は、回転式モータや反射部材の位置関係は大同小異である。ファイバセレクタに適用するために、コリメータ光学系や集光光学系に言及していない従来技術についても、コリメータ光学系と集光光学系を付け加えると、上記の従来技術は、図４７に示した構造を示していることになる。

【0011】

図４７に示すファイバセレクタ１００は、矩形状のケース１０１の一側面に、コネクタ１０２を介して、入力用光ファイバ１０３が取り付けられている。また、この入力用光ファイバ１０３が取り付けられた側面に隣接するケース１０１の他の一側面に、それぞれコネクタ１０４を介して複数の出力用光ファイバ１０５が取り付けられている。

【0012】

入力用光ファイバ１０３から出射されたレーザ光Ｌは、コリメート光学系１０６によって平行光に変換される。ケース１０１内には、コリメート光学系１０６を経由したレーザ光Ｌの光路上に、複数の反射部材１０７が配置されている。反射部材１０７は、ケース１０１の外部から内部に延びる回転式モータ１０８のシャフト１０９に垂直に固定され、回転式モータ１０８のシャフト１０９の回転に伴い、レーザ光Ｌを反射する第１の位置（図４７中の右側の反射部材１０７の位置）とレーザ光Ｌを遮らない第２の位置（図４７中の左側の反射部材１０７の位置）との間を回転移動するようになっている。各回転式モータ１０８は、出力用光ファイバ１０５とは反対側のケース１０１の外部に配置されている。各反射部材１０７は、レーザ光Ｌを反射させる第１の位置にある時に、レーザ光Ｌの伝搬方向を入射方向に対して直角に変えるように配置されている。

【0013】

このようなファイバセレクタ１は、各回転式モータ１０８のシャフト１０９を回転させて各反射部材１０７を第１の位置又は第２の位置に移動させ、入力用光ファイバ１０３からのレーザ光Ｌを、第１の位置に在位する反射部材１０７によって反射させることにより、その反射部材１０７に対応する集光光学系１１０を介して、選択された出力用光ファイバ１０５の入射端面に入射させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特開平９−２３９５８０号公報

【特許文献2】特開２０００−１８０７４１号公報

【特許文献3】特開２０１４−６５０４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

前述のように、入力用光ファイバの出射端のコアから出射したレーザ光が出力用光ファイバの入射端のコアに入射し、入射端のコアに入射できないレーザ光パワーの割合ができるだけ小さくなるようにして、高い結合効率を実現するには、コリメート光学系の光軸角度や焦点位置の調整、反射部材の反射面の光軸角度の調整、集光光学系の光軸角度や焦点位置の調整の各調整を非常に高精度に行うことが必要である。しかし、従来のファイバセレクタは、少なくとも、反射部材の反射面の光軸角度の調整のための回転式モータのシャフトの角度調整と、集光光学系の焦点位置調整や光軸角度調整を、逆方向から行うことが必要な構造である。このため、ファイバセレクタをレーザ装置内に設置すると、調整がやり難くなるという問題がある。

【0016】

また、出力用光ファイバは、コネクタの部分で外して交換する機会が多いため、集光光学系はファイバセレクタの手前側に配置される。その場合、集光光学系はレーザ装置の正面あるいはメンテナンス面側から見て手前に配置されるので、集光光学系の焦点位置調整や光軸角度調整は容易に行える。しかし、回転式モータのシャフトの角度調整等による反射部材の反射面の光軸角度調整は、レーザ装置の正面あるいはメンテナンス面側から行うことができず、レーザ装置の正面やメンテナンス面側の反対側から行うことが必要になる。この場合、調整を容易にかつ短時間で行うことが困難であるだけでなく、調整のためにレーザ装置を移動したり、レーザ装置周辺に予め広いスペースを確保したりする必要が生じる問題がある。

【0017】

更に、従来のファイバセレクタは、前述のように、回転式モータが故障した場合の交換も容易ではないだけでなく、回転式モータや光学部品を交換した場合、その部分の調整をやり直すことが必要になる。このため、調整に時間を要して、その間はレーザ装置が使用できないという問題がある。その結果、ファイバセレクタ等の一部でも故障するとファイバセレクタ全体を交換することが多く、レーザ装置のランニングコストが高くなる問題がある。

【0018】

また、レーザ装置は、できるだけ小型であることが望まれる。ファイバセレクタを設置することによるレーザ装置のサイズアップを最小限に抑えるため、ファイバセレクタ自体のサイズをできるだけ小さくすると共に、レーザ装置内に確保する必要があるファイバセレクタの調整のためのスペースもできるだけ小さくすることが望ましい。

【0019】

以上要するに、従来から次のようなファイバセレクタが要望されている。
・出力用光ファイバが高速で切替え可能である。
・高い結合効率が得られる。
・反射部材の反射面の光軸角度調整と集光光学系の焦点位置調整や光軸角度調整とが、同時に、容易に且つ短時間に調整可能である。
・回転式モータや光学部品が何からの原因で損傷した場合に、損傷を受けた部分だけが容易に且つ短時間で交換可能である。
・損傷を受けた部分を交換した後の焦点位置調整や光軸角度調整の再調整が、容易に且つ短時間に行える。
・できれば交換した後の再調整が不要である。
・従来のファイバセレクタよりもサイズが小さい。

【0020】

また、ファイバセレクタを備えるレーザ装置としては、従来から次のようなレーザ装置が要望されている。
・レーザ装置の正面あるいはメンテナンス面から、ファイバセレクタに必要な調整やファイバセレクタの主要部品の交換が、容易に且つ短時間で実施可能である。
・主要部品の交換後の再調整が、容易にかつ短時間で行える。
・望ましくは、主要部品の交換後の再調整が不要である。
・保守性に優れ、ランニングコストが抑えられる。
・ファイバセレクタを備えることによるサイズアップが最小限に抑えられる。

【0021】

本発明は、以上の状況を鑑みてなされたものであり、出力用光ファイバを高速で切替えられ、高い結合効率が得られるだけではなく、反射部材の反射面の光軸角度調整、集光光学系の焦点位置調整や光軸角度調整を、同時に調整可能なことも含めて、容易に短時間に調整でき、また、回転式モータや光学部品等を容易に短時間で交換できると共に、従来よりも小型化可能なファイバセレクタを提供することを目的とする。

【0022】

また、本発明は、装置の正面あるいはメンテナンス面から、ファイバセレクタに必要な調整やファイバセレクタの主要部品の交換を容易に短時間で実施でき、交換後の再調整を容易に短時間で行えると共に、保守性に優れ、ランニングコストを抑えることができ、ファイバセレクタを備えることによるサイズアップも最小限に抑えることができるレーザ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0023】

（１） 本発明に係るファイバセレクタは、入力用光ファイバ（例えば、後述の入力用光ファイバ３）から出射されたレーザ光（例えば、後述のレーザ光Ｌ）を平行光に変換するコリメート光学系（例えば、後述のコリメート光学系３１）と、前記レーザ光を出力用光ファイバ（例えば、後述の出力用光ファイバ４）に集光する複数の集光光学系（例えば、後述の集光光学系４１）と、複数の前記集光光学系に対応して設けられ、前記コリメート光学系からの前記レーザ光を前記集光光学系に向けて反射可能な反射面（例えば、後述の反射面６ａ）を備えた複数の第１反射部材（例えば、後述の第１反射部材６）と、複数の前記第１反射部材に対応して設けられ、前記第１反射部材を、前記レーザ光が前記反射面で反射して前記集光光学系に向かう第１の位置と前記レーザ光を遮らない第２の位置との間で回転移動させる回転式モータ（例えば、後述の回転式モータ５）と、を備え、前記回転式モータにより、複数の前記第１反射部材のそれぞれを前記第１の位置と前記第２の位置とで回転移動させることにより、前記コリメート光学系から入射した前記レーザ光の伝搬方向を複数の前記集光光学系のいずれかに入射する方向に選択的に切り替えるファイバセレクタ（例えば、後述のファイバセレクタ１）であって、前記第１反射部材の前記反射面は、当該第１反射部材が固定されるシャフト（例えば、後述するシャフト５１、第２シャフト６１）の回転軸に対して垂直な平面であると共に、当該第１反射部材を回転させる前記回転式モータの方向を向くように配置されている。

【0024】

（２） （１）に記載のファイバセレクタであって、前記回転式モータは、第１シャフト（例えば、後述のシャフト５１）を有し、複数の前記第１反射部材は、それぞれ前記第１シャフトと異なる第２シャフト（例えば、後述の第２シャフト６１）に取り付けられ、前記第２シャフトは、回転運動を伝達する伝動機構（例えば、後述の伝動機構６２）を介して前記第１シャフトに連結し、前記第１シャフトの回転に連動して回転するように構成されていてもよい。

【0025】

（３） （２）に記載のファイバセレクタにおいて、前記伝動機構の少なくとも一部は、自己潤滑性を有する樹脂により構成されていてもよい。

【0026】

（４） （２）又は（３）に記載のファイバセレクタにおいて、前記集光光学系の光軸と、当該集光光学系に対応した前記第１反射部材を回転移動させる前記回転式モータの前記第１シャフトの前記回転軸とが平行に配置されていてもよい。

【0027】

（５） （２）〜（４）のいずれかに記載のファイバセレクタにおいて、隣接する２つの前記集光光学系の各光軸から、少なくとも一つの前記回転式モータの前記第１シャフトの前記回転軸が等距離になるように配置されていてもよい。

【0028】

（６） （２）〜（５）のいずれかに記載のファイバセレクタにおいて、前記第２シャフトの両端部をそれぞれ回転可能に支持する軸受（例えば、後述の軸受６４１、６４２）と、前記第２シャフトを、いずれかの前記軸受に対して押し付ける押付機構（例えば、後述の押付機構６５）と、を更に備えていてもよい。

【0029】

（７） （６）に記載のファイバセレクタにおいて、前記押付機構は、弾性部材（例えば、後述の弾性部材６５１）又はソレノイドアクチュエータ（例えば、後述の第２シャフト６１とソレノイドコイル６５２）により構成されていてもよい。

【0030】

（８） （１）〜（７）のいずれかに記載のファイバセレクタにおいて、前記第１反射部材の前記反射面の煽り角度を含む光軸角度を調整する第１角度調整機構（例えば、後述の第１角度調整機構５０、８０）を更に備え、前記第１角度調整機構は、前記集光光学系から前記第１反射部材に向かう方向から前記ファイバセレクタを見た場合に見える前記ファイバセレクタの面を前記ファイバセレクタの前面と定義した時、前記ファイバセレクタの前記前面から、前記回転式モータの交換と前記第１角度調整機構の調整とのうちの少なくとも一方が可能に構成されていてもよい。

【0031】

（９） （１）〜（８）のいずれかに記載のファイバセレクタにおいて、少なくとも１枚の前記第１反射部材と、当該第１反射部材を回転移動させる前記回転式モータと、当該第１反射部材に対応する前記集光光学系とを含む集光光学系ユニット（例えば、後述の集光光学系ユニットＵ１）が構成され、前記集光光学系から前記第１反射部材に向かう方向から前記ファイバセレクタを見た場合に見える前記ファイバセレクタの面を前記ファイバセレクタの前面と定義した時、前記集光光学系ユニットが、前記ファイバセレクタの前記前面から交換可能に設けられていてもよい。

【0032】

（１０） （１）〜（９）のいずれかに記載のファイバセレクタにおいて、少なくとも一つの前記第１反射部材は、前記第１の位置にある時の当該第１反射部材の重心が、当該第１反射部材が前記第２の位置にある時の当該第１反射部材の重心よりも上方にあってもよい。

【0033】

（１１） （１）〜（１０）のいずれかに記載のファイバセレクタにおいて、前記第１反射部材の回転角度範囲を制限するストッパー（例えば、後述のストッパー６０１、６０２）と、前記回転式モータ以外に前記第１反射部材を回転移動させる力を発生する弾性部材（例えば、後述のぜんまいバネ６０３）と、を備え、前記第１反射部材は、前記回転式モータが前記第１反射部材を回転移動させる力を発生していない時、前記弾性部材によって回転移動範囲の一端まで回転移動して、当該第１反射部材が前記第２の位置に移動するように構成されていてもよい。

【0034】

（１２） （１）〜（１１）のいずれかに記載のファイバセレクタにおいて、前記コリメート光学系からの前記レーザ光を前記第１反射部材に向けて反射させる反射面（例えば、後述の反射面７ａ）を有する第２反射部材（例えば、後述の第２反射部材７）を更に備え、第２反射部材は、前記コリメート光学系から前記第２反射部材に向かうレーザ光の光軸と、前記第１反射部材から前記集光光学系に向かうレーザ光の光軸とが平行で、且つ、前記コリメート光学系から前記第２反射部材に向かうレーザ光の伝搬方向が、前記第１反射部材から前記集光光学系に向かうレーザ光の伝搬方向に対して逆方向になるように配置されていてもよい。

【0035】

（１３） （１２）に記載のファイバセレクタにおいて、前記第２反射部材の前記反射面の煽り角度を含む光軸角度を調整する第２角度調整機構を更に備え、前記集光光学系から前記第１反射部材に向かう方向から前記ファイバセレクタを見た場合に見える前記ファイバセレクタの面を前記ファイバセレクタの前面と定義した時、前記第２角度調整機構は、前記ファイバセレクタの前記前面から調整可能に設けられていてもよい。

【0036】

（１４） （１２）又は（１３）に記載のファイバセレクタにおいて、少なくとも前記第２反射部材と前記コリメート光学系とを含むコリメート光学系ユニット（例えば、後述のコリメート光学系ユニットＵ２）が構成され、前記集光光学系から前記第１反射部材に向かう方向から前記ファイバセレクタを見た場合に見える前記ファイバセレクタの面を前記ファイバセレクタの前面と定義した時、前記コリメート光学系ユニットが、前記ファイバセレクタの前記前面から交換可能に設けられているものであってもよい。

【0037】

（１５） 本発明に係るレーザ装置は、筐体（例えば、後述の筐体１４）内部に、（１）〜（１４）のいずれかに記載のファイバセレクタを備え、レーザ発振器（例えば、後述のレーザ発振器１１）から出力されたレーザ光（例えば、後述のレーザ光Ｌ）を、前記入力用光ファイバを介して前記ファイバセレクタに入力し、前記ファイバセレクタから出力される前記レーザ光を、複数の前記出力用光ファイバから選択的に出射するレーザ装置であって、前記筐体は、開閉可能な前面パネル（例えば、後述の前面パネル１５）を有し、前記ファイバセレクタは、前記操作面パネル又は前記メンテナンス面パネルを開いた際に、前記ファイバセレクタの前記第１反射部材よりも前記回転式モータが手前に位置するように設置されている。

【発明の効果】

【0038】

本発明によれば、出力用光ファイバを高速で切替えられ、高い結合効率が得られるだけではなく、反射部材の反射面の光軸角度調整、集光光学系の焦点位置調整や光軸角度調整を、同時に調整可能なことも含めて、容易に短時間に調整でき、また、回転式モータや光学部品等を容易に短時間で交換できると共に、従来よりも小型化可能なファイバセレクタを提供することができる。

【0039】

また、本発明によれば、装置の正面あるいはメンテナンス面から、ファイバセレクタに必要な調整やファイバセレクタの主要部品の交換を容易に短時間で実施でき、交換後の再調整を容易に短時間で行えると共に、保守性に優れ、ランニングコストを抑えることができ、ファイバセレクタを備えることによるサイズアップも最小限に抑えることができるレーザ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】本発明の第１実施形態に係るファイバセレクタを示す平面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係るファイバセレクタを示す正面図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係るファイバセレクタを示す斜視図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係るファイバセレクタを他の方向から見た斜視図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係るファイバセレクタに使用されているケースを示す斜視図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタを示す平面図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタを示す正面図である。

【図8】本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタを示す斜視図である。

【図9】本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタを他の方向から見た斜視図である。

【図10】本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタに使用されているケースを示す斜視図である。

【図11】本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタに使用されている集光光学系ユニットを示す斜視図である。

【図12】本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタに使用されているコリメート光学系ユニットを示す斜視図である。

【図13】本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタに使用されている集光光学系ユニットに安全対策を講じた一例を示す斜視図である。

【図14】本発明の第３実施形態に係るファイバセレクタを示す平面図である。

【図15】本発明の第３実施形態に係るファイバセレクタを示す斜視図である。

【図16】本発明の第３実施形態に係るファイバセレクタに使用されているケースを示す斜視図である。

【図17】本発明の第３実施形態に係るファイバセレクタに使用されている集光光学系ユニットを示す斜視図である。

【図18】本発明の第４実施形態に係るファイバセレクタを示す平面図である。

【図19】本発明の第４実施形態に係るファイバセレクタを示す正面図である。

【図20】本発明の第４実施形態に係るファイバセレクタを示す斜視図である。

【図21】本発明の第４実施形態に係るファイバセレクタを他の方向から見た斜視図である。

【図22】本発明の第４実施形態に係るファイバセレクタに使用されているケースを示す斜視図である。

【図23】本発明の第４実施形態に係るファイバセレクタに使用されている集光光学系ユニットを示す斜視図である。

【図24】本発明の第５実施形態に係るファイバセレクタを示す平面図である。

【図25】本発明の第５実施形態に係るファイバセレクタを示す正面図である。

【図26】本発明の第５実施形態に係るファイバセレクタを示す斜視図である。

【図27】本発明の第５実施形態に係るファイバセレクタを他の方向から見た斜視図である。

【図28】本発明の第５実施形態に係るファイバセレクタに使用されているケースを示す斜視図である。

【図29】本発明の第５実施形態に係るファイバセレクタに使用されている集光光学系ユニットを示す斜視図である。

【図30】弾性部材を使用した押付機構を有する反射部材を示す斜視図である。

【図31】ソレノイドアクチュエータを使用した押付機構を有する反射部材を示す斜視図である。

【図32】焦点位置と光軸角度の調整機構を備えたコリメート光学系を示す斜視図である。

【図33】焦点位置と光軸角度の調整機構を備えたコリメート光学系を示す正面図である。

【図34】焦点位置と光軸角度の調整機構を備えたコリメート光学系を示す縦断面図である。

【図35】焦点位置と光軸角度の調整機構を備えたコリメート光学系を示す横断面図である。

【図36】回転式モータのシャフトの回転軸の角度調整機構とその関連部品を示す斜視図である。

【図37】回転式モータのシャフトの回転軸の角度調整機構とその関連部品を示す正面図である。

【図38】回転式モータのシャフトの回転軸の角度調整機構とその関連部品を示す縦断面図である。

【図39】回転式モータのシャフトの回転軸の角度調整機構とその関連部品を示す横断面図である。

【図40】第２シャフトに固定された反射部材の反射面の光軸角度調整機構とその関連部品を示す斜視図である。

【図41】第２シャフトに固定された反射部材の反射面の光軸角度調整機構とその関連部品を示す正面図である。

【図42】第２シャフトに固定された反射部材の反射面の光軸角度調整機構とその関連部品を示す縦断面図である。

【図43】第２シャフトに固定された反射部材の反射面の光軸角度調整機構とその関連部品を示す横断面図である。

【図44】本発明に係るレーザ装置の概念的な構成を示すブロック図である。

【図45】本発明に係るレーザ装置におけるファイバセレクタの設置例を示す図である。

【図46】本発明に係るレーザ装置におけるファイバセレクタの他の設置例を示す図である。

【図47】従来のファイバセレクタを示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

以下、本発明に係るファイバセレクタ及びレーザ装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。以下に示す各図面において、同じ部材には同じ参照符号を付している。また、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。なお、これらの図面は見易くするために、縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。

【0042】

［ファイバセレクタの第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るファイバセレクタ１の平面図であり、図２は、本発明の第１実施形態に係るファイバセレクタの正面図である。図２は、ファイバセレクタを集光光学系側から見た状態を示している。また、図３は、本発明の第１実施形態に係るファイバセレクタを示す斜視図であり、図４は、本発明の第１実施形態に係るファイバセレクタを他の方向から見た斜視図であり、図５は、本発明の第１実施形態に係るファイバセレクタに使用されているケースを示す斜視図である。

【0043】

なお、以下の各実施形態に示す各図面において、Ｘ軸方向は、ファイバセレクタ１の長さ方向（横方向ともいう。）を示す。また、Ｘ軸方向におけるＸ１方向は、ファイバセレクタ１の右方向を示し、Ｘ２方向は、ファイバセレクタ１の左方向を示す。Ｙ軸方向は、ファイバセレクタ１の前後方向を示す。また、Ｙ軸方向におけるＹ１方向は、ファイバセレクタ１の前方向を示し、Ｙ２方向は、ファイバセレクタ１の後方向を示す。Ｚ軸方向は、ファイバセレクタ１の上下方向を示す。また、Ｚ軸方向におけるＺ１方向は、ファイバセレクタ１の上方向を示し、Ｚ２方向は、ファイバセレクタ１の下方向を示す。

【0044】

ファイバセレクタ１は、横長の略直方体形状のケース２を備える。ケース２は、レーザ光Ｌが入射する１つの入射口２１と、レーザ光Ｌが出射する複数の出射口２２とを有する。１つの入射口２１と複数の出射口２２は、ケース２の同一面である前面板２ａに、ケース２の長さ方向（Ｘ軸方向）に沿って一直線状に配列されている。本実施形態では、２つの出射口２２を例示しているが、本発明における出射口２２は２つに限定されない。出射口２２の数は、レーザ光Ｌを選択的に出射させるための後述する出力用光ファイバ４の接続数に対応するものである。従って、出射口２２は、ケース２に３つ以上設けることもできる。

【0045】

なお、図１ではファイバセレクタ１のケース２の内部が見えるように、ケース２の天板を非表示としている。また、図１では、レーザ光Ｌを細線で示している。外部から見えないレーザ光や、図示されている状態ではレーザ光を反射していない反射部材で反射された反射光については破線で示している。また、図３では、ケース２の内部が見えるように、ケース２の前面板２ａ及び底面板２ｂを除いてケース２は全て非表示としている。

【0046】

入射口２１には、コリメート光学系３１を介して入力用光ファイバ３が接続される。具体的には、入射口２１に円筒状の鏡筒３２が接続され、この鏡筒３２内にコリメート光学系３１が配置されている。入力用光ファイバ３は、コネクタ３３を介して鏡筒３２に接続されている。従って、入力用光ファイバ３の出射端面から出射されたレーザ光Ｌは、コリメート光学系３１によって平行光に変換され、入射口２１を通ってケース２内に入射するようになっている。

【0047】

各出射口２２には、それぞれ集光光学系４１を介して出力用光ファイバ４が接続されている。具体的には、各出射口２２にそれぞれ円筒状の鏡筒４２が接続され、この鏡筒４２内に集光光学系４１がそれぞれ配置されている。各出力用光ファイバ４は、コネクタ４３を介して鏡筒４２に接続されている。従って、レーザ光Ｌは、いずれかの集光光学系４１によって、対応する出力用光ファイバ４の入射端面に集光され、その出力用光ファイバ４を介してケース２の外部に出射するようになっている。

【0048】

ケース２の外面には、一直線状に配列される１つの入射口２１及び２つの出射口２２よりも下方（Ｚ２方向）に、各出射口２２に対応する２つの回転式モータ５が、交換可能に取り付けられている。具体的には、ケース２の前面板２ａにおいて、入射口２１とそれに隣接する出射口２２との間の下方及び２つの出射口２２の間の下方に、それぞれＶ字状に窪んだ２つのモータ取付け凹部２３が形成されている。各モータ取付け凹部２３は、前面板２ａに対して４５°の角度で斜めに交差するように窪んでおり、直角の底部を有している。図５に示すように、各モータ取付け凹部２３のＶ字状に交差する面のうちのケース２のＸ１方向側に、モータ取付け面２３ａが配置されている。各モータ取付け面２３ａには、矩形状のモータ取付け孔２３ｂが形成されている。各回転式モータ５は、モータ取付け凹部２３のモータ取付け面２３ａに、ケース２の前方（Ｙ１方向）から取り付けられている。

【0049】

各回転式モータ５のシャフト５１は、モータ取付け孔２３ｂからケース２内に延びている。シャフト５１は、回転式モータ５のシャフトである。各回転式モータ５のシャフト５１は、ケース２の前面板２ａに対して４５°の角度で傾斜している。各シャフト５１の先端に、それぞれ第１反射部材６が固定されている。第１反射部材６は、一方の面に、平面からなる反射面６ａを有する。第１反射部材６は、シャフト５１の軸方向に対して、それぞれの反射面６ａが垂直となるように取り付けられている。このため、各第１反射部材６の反射面６ａは、図１に示すように、ケース２の前面板２ａに対して４５°で傾斜している。

【0050】

なお、「反射面が垂直」とは、必ずしも反射面がシャフトの軸方向に対して厳密に垂直に取り付けられていることを意味するものではなく、設計上垂直となるように取り付けられることを意味する。従って、「反射面が垂直」とは、部品精度や取付け精度のばらつき等によって完全な垂直とはならない場合、即ち、略垂直の場合も含む。このため、本明細書における具体的な角度（４５°、直角）も、上記同様の理由から、必ずしも厳密な意味での角度を表しているものではない。

【0051】

回転式モータ５はそれぞれ角度センサ５２を備えている。ファイバセレクタ１の図示しない制御部が、角度センサ５２からの信号出力を受取って、回転式モータ５のシャフト５１の回転角度を制御する。このシャフト５１の回転により、第１反射部材６は所定角度の範囲で回転移動する。具体的には、第１反射部材６は、回転式モータ５のシャフト５１の回転に伴い、レーザ光Ｌを遮って反射面６ａで反射する第１の位置と、レーザ光Ｌを遮らない第２の位置との間で回転移動する。図１の右側の第１反射部材６は、第１の位置に回転移動した状態を示し、図１の左側の第１反射部材６は、第２の位置に回転移動した状態を示している。第１反射部材６の反射面６ａは、第１の位置に回転移動した時、対応する出射口２２に接続された集光光学系４１の光軸上に、４５°の角度で斜めに交差するように配置される。

【0052】

なお、回転式モータ５等を制御するファイバセレクタ１の制御部は、ファイバセレクタ１の内部に設置されていてもよいし、ファイバセレクタ１の外部に設置されていてもよい。また、後述のレーザ装置１０の制御部１３がファイバセレクタ１の制御部の機能を兼ね備えていてもよい。

【0053】

各第１反射部材６のそれぞれの反射面６ａは、当該第１反射部材６が固定されているシャフト５１を回転させる各回転式モータ５の方向を向くように配置されている。換言すれば、各回転式モータ５は、第１反射部材６の反射面６ａを含む平面を境にして、レーザ光Ｌが反射する側と同一側に配置されている。この構成により、各回転式モータ５は、コリメート光学系３１を備える鏡筒３２及び集光光学系４１をそれぞれ備える各鏡筒４２と同様に、ケース２の前面側（Ｙ１方向に面する側）に配置されている。

【0054】

入射口２１の近傍のケース２の内部に、第２反射部材７が設置されている。本実施形態に示す第２反射部材７は、図３に示すように、底面板２ｂに固定されている。第２反射部材７は、一方の面に、平面からなる反射面７ａを有している。第２反射部材７の反射面７ａは、図１に示すように、ケース２の前面板２ａに対して４５°で斜めに傾斜している。従って、入射口２１を経由して入射したコリメートされたレーザ光Ｌは、第２反射部材７の反射面７ａで直角に伝搬方向を変え、ケース２内をＸ１方向に伝搬する。

【0055】

各第１反射部材６の反射面６ａは、当該第１反射部材６が回転移動してレーザ光Ｌを反射する第１の位置に在位した時、ケース２内をＸ１方向に伝搬するレーザ光Ｌの光路上に、４５°の角度で交差するように配置される。従って、第２反射部材７で反射されたレーザ光Ｌは、第１の位置となるように選択されたいずれかの第１反射部材６（図１では右側の第１反射部材６）の反射面６ａで直角に伝搬方向を変え、その第１反射部材６に対応する出射口２２に向かう。第１反射部材６で反射したレーザ光Ｌは、出射口２２に接続された鏡筒４２内の集光光学系４１で集光され、出力用光ファイバ４の入射端面に入射する。即ち、このファイバセレクタ１は、回転式モータ５のシャフト５１の回転によって、第１反射部材６のそれぞれを第１の位置と第２の位置とで回転移動させることにより、入射口２１から入射したレーザ光Ｌの伝搬方向を、各出射口２２にそれぞれ接続される出力用光ファイバ４のうちのいずれかに向かう方向に切り替え、複数の出力用光ファイバ４から選択的にレーザ光を出射させるようになっている。

【0056】

以上のように、本実施形態に示すファイバセレクタ１によれば、集光光学系４１を備えた鏡筒４２と回転式モータ５を、第１反射部材６に対してケース２の同じ側（前面板２ａ側）に配置することができる。従って、各集光光学系４１の光軸角度調整や焦点位置調整、回転式モータ５を介する各第１反射部材６の反射面６ａの煽り角度を含む光軸角度調整、各回転式モータ５の交換等を、ファイバセレクタ１の前面側から行うことが可能になる。このため、これらの同時調整も可能になる等、調整に要する時間を短縮することができると共に、調整のために確保すべきスペースも小さくて済む。なお、ここでは焦点位置調整や光軸角度調整のための機構は図示していない。これら焦点位置調整機構や光軸角度調整機構（第１角度調整機構）の具体的構成については後述する。

【0057】

また、図３において第１の位置に在位している左側の第１反射部材６を見ると分かるように、第１反射部材６の反射面６ａは、レーザ光Ｌを反射させるために、シャフト５１からある程度離れた位置に配置されるので、この第１反射部材６は、第１の位置に在位している時、Ｚ１方向に立ち上がった状態になる。このため、ファイバセレクタ１のケース２は、Ｚ軸方向に沿ってある程度の高さを必要とする。しかし、本実施形態に示すファイバセレクタ１によれば、複数の鏡筒４２と複数の回転式モータ５を、第１反射部材６に対して同じ側に配置しても、ファイバセレクタ１の高さを僅かに増やすだけで済む。このため、フットプリント面積はかなり縮小できるので、ファイバセレクタ１のサイズ（包括容積）を小さく抑えることができる。例えば、回転式モータ５のシャフト５１に垂直な断面が４０ｍｍ角で、レーザ光Ｌのビーム径がφ２０ｍｍである場合、ファイバセレクタ１のケース２のＺ軸方向の高さは、図４７に示す従来のファイバセレクタ１００の構造と比べて、１０〜１５ｍｍ程度高くするだけで充分である。

【0058】

一方、複数の鏡筒４２と複数の回転式モータ５を、第１反射部材６に対して同じ側に配置すると、ファイバセレクタ１の設置面積はかなり縮小できるので、ファイバセレクタ１のサイズ（包括容積）はかなり小さくでき、コンパクトになる。本実施形態に示す図は、理解を容易にするため、各鏡筒４２のピッチを比較的広く描いているが、このピッチはもっと詰めてもよい。

【0059】

第２反射部材７は、コリメート光学系３１から入射して第２反射部材７に向かうレーザ光Ｌの光軸と、第１反射部材６の反射面６ａで反射して集光光学系４１に向かうレーザ光Ｌの光軸とが平行で、且つ、コリメート光学系３１から入射して第２反射部材７に向かうレーザ光Ｌの伝搬方向（Ｙ２方向）が、第１反射部材６の反射面６ａで反射して集光光学系４１に向かうレーザ光Ｌの伝搬方向（Ｙ１方向）に対して逆方向になるように配置されている。この構成により、コリメート光学系３１を備える鏡筒３２も、図１〜図５に示すように、集光光学系４１を備える鏡筒４２や回転式モータ５と同様、ケース２の前面板２ａ側に配置される。従って、コリメート光学系３１の光軸角度調整や焦点位置調整も、ファイバセレクタ１の前面側から行うことが可能である。

【0060】

なお、「光軸が平行」とは、必ずしも光軸同士が厳密に平行に配置されることを意味するものではなく、設計上平行となるように配置されることを意味する。従って、「光軸が平行」とは、部品精度や取付け精度のばらつき等によって完全な平行とはならない場合、即ち、略平行の場合も含む。

【0061】

［ファイバセレクタの第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタの平面図であり、図７は、本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタの正面図である。また、図８は、本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタを示す斜視図であり、図９は、本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタを他の方向から見た斜視図である。図１０は、本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタに使用されているケースを示す斜視図である。図６では、ファイバセレクタ１のケース２の内部が見えるようにケース２の天板を非表示としている。また、図６では、レーザ光Ｌは細線で示している。外部から見えないレーザ光や、図示されている状態ではレーザ光Ｌを反射していない第１反射部材６の反射面６ａによる反射光については破線で示している。また、図８では、内部が見えるようにケース２の前面板２ａ及び底面板２ｂを除いてケース２は全て非表示としている。

【0062】

この第２実施形態に示すファイバセレクタ１が第１実施形態に示すファイバセレクタ１と最も異なる点は、ケース２が、Ｖ字状に窪んだモータ取付け凹部２３を有していない点である。図８及び図１０に示すように、本実施形態のケース２の前面板２ａは平坦面であり、回転式モータ５が配置されるべき部位に、２つの矩形状のモータ取付け孔２４が形成されている。回転式モータ５に対応してモータ取付け部材５３が設けられ、回転式モータ５とモータ取付け部材５３とでモータユニットが構成されている。モータ取付け部材５３は、回転式モータ５のシャフト５１がケース２の前面板２ａに対して４５°の角度で交差するように、回転式モータ５を傾斜させて取り付けている。

【0063】

各回転式モータ５は、モータユニット単位で、ケース２の前方側（Ｙ１方向側）から各モータ取付け孔２４に対して交換可能に取り付けられている。即ち、回転式モータ５の取付け面は、ケース２の前面板２ａと同一面であり、且つ、各鏡筒３２、４２の取付け面と同一面である。その結果、図１０に示すように、ケース２の形状は、図５に示すケース２に比べて非常に簡単になり、製造コストの低減が可能となる。

【0064】

図１１は、本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタに使用される集光光学系ユニットを示す斜視図である。
集光光学系ユニットＵ１は、シャフト５１に第１反射部材６が取り付けられた回転式モータ５とモータ取付け部材５３とで構成されるユニットと、集光光学系４１を備えた鏡筒４２とを有して構成される。これらは１枚の共通のユニット基板８の表側（Ｙ１方向に面する側）に取り付けられている。回転式モータ５のシャフト５１はユニット基板８を貫通し、ユニット基板８の裏側（Ｙ２方向に面する側）から突出している。第１反射部材６は、ユニット基板８の裏側に配置されている。この集光光学系ユニットＵ１は、ケース２に対して前面側から交換可能に取り付けられている。第１反射部材６は、モータ取付け孔２４に対してケース２の前面側から挿入され、ケース２内の所定の位置に配置されている。

【0065】

このような集光光学系ユニットＵ１を使用することによる効果は次の通りである。
集光光学系ユニットＵ１は、図示しない標準ファイバセレクタ等に組込み、予めユニット単体で第１反射部材６の反射面６ａの煽り角度を含む光軸角度調整や、集光光学系４１の焦点位置調整や光軸角度調整を済ませておくことができる。そして、調整済みの集光光学系ユニットＵ１は、ファイバセレクタ１の複数の集光光学系ユニットＵ１のうちのいずれかの部品が損傷したり、不調になったりした時に、そのユニットＵ１を、現場で、予め調整済みの予備の集光光学系ユニットＵ１と交換することができる。これにより、ファイバセレクタ１は、調整無し、あるいは最低限の調整で速やかに復旧可能となる。従って、このような集光光学系ユニットＵ１を使用することにより、調整作業も含めた交換保守作業時間は大幅に短縮可能となる。また、ファイバセレクタ１全体を交換する必要もないため、保守費用も含めたランニングコストを大幅に下げることができる。

【0066】

図１２は、本発明の第２実施形態に係るファイバセレクタに使用されているコリメート光学系ユニットを示す斜視図である。
コリメート光学系ユニットＵ２は、コリメート光学系３１を備えた鏡筒３２と第２反射部材７とを有して構成される。これら鏡筒３２と第２反射部材７は、１枚の共通のユニット基板９に取り付けられている。鏡筒３２は、ユニット基板９の表側（Ｙ１方向に面する側）に取り付けられている。ユニット基板９は、鏡筒３２内のコリメート光学系３１からのレーザ光を第２反射部材７の反射面７ａに入射させるための貫通穴９ａを有している。第２反射部材７は、ユニット基板９の裏側（Ｙ２方向に面する側）に、第２反射部材支持部品９１によって取り付けられている。

【0067】

図８、図１０に示すように、ケース２の前面板２ａには、入射口２１と繋がった第２反射部材取付け孔２５が形成されている。このコリメート光学系ユニットＵ２も、ケース２に対して前面側から交換可能に取り付けられている。

【0068】

コリメート光学系ユニットＵ２の第２反射部材支持部品９１は、第２反射部材７のユニット基板９に対する角度を調整するための図示しない角度調整機構（第２角度調整機構）を有していてもよい。これにより、ファイバセレクタ１の前面側から、第２反射部材７の反射面７ａの煽り角度を含む光軸角度の調整を行うことが可能になる。第２反射部材７の反射面７ａの光軸角度調整もファイバセレクタ１の前面側から可能になると、全ての調整や保守がファイバセレクタ１の前面側から実施できるようになる。この角度調整機構については後述する。

【0069】

このコリメート光学系ユニットＵ２がユニット単位で交換可能であるメリットは、集光光学系ユニットＵ１がユニット単位で交換可能であるメリットと同様である。但し、この第２実施形態に係るファイバセレクタ１は、第１実施形態に係るファイバセレクタ１に比べて、図１と図６を比較しても分かるように、回転式モータ５のシャフト５１の長さを長くする必要がある。このため、必要に応じて、回転式モータ５のシャフト５１は延長される。延長されたシャフト５１のブレを防ぐために、シャフト５１の先端近傍に、図示しない軸受を設けてもよい。

【0070】

なお、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係るいずれのファイバセレクタ１においても、全ての第１反射部材６が、レーザ光Ｌを遮らない第２の位置に在位している場合、第１反射部材６と干渉せずに直進したレーザ光Ｌは、安全上の観点からも、アドソーバで吸収される必要がある。しかし、ケース２の内部を示す各図において、図を簡単にするために、アドソーバの図示は省略した。

【0071】

また、その他の安全対策が第１反射部材６に施されてもよい。例えば、第１反射部材６が第１の位置に在位している時の第１反射部材６の重心の位置が、第１反射部材６が第２の位置に在位している時の第１反射部材６の重心の位置よりも上方（Ｚ１方向）にあるように構成してもよい。これにより、回転式モータ５が故障した場合等の非常時に、第１反射部材６はレーザ光Ｌを遮らない第２の位置に自重によって回転移動することができる。従って、第１反射部材６で反射したレーザ光Ｌが、意図しない出力用光ファイバ４に入射したり、意図しない場所に照射されたりする事態を防ぐことができる。

【0072】

第１実施形態及び第２実施形態に係るファイバセレクタ１のように、回転式モータ５が集光光学系４１よりも下方（Ｚ２方向）側に配置される場合、上記のように第１反射部材６が自重によって回転移動することによる効果はより顕著となる。この場合、各集光光学系４１の光軸を含む平面より、第１反射部材６を固定している各シャフト５１を含む平面の方が低くなるので、第１反射部材６が自重によって第２の位置に回転移動する状況を作り出し易いからである。第１反射部材６の重心位置は、必要に応じて、第１反射部材６に錘を取り付けることによって調整可能である。従って、このような自重による第１反射部材６の回転移動を促進するために、第１反射部材６に必要に応じて錘を付加してもよい。

【0073】

また、その他の安全対策が、第１反射部材６を固定しているシャフト（シャフト５１又は後述する第２シャフト６１）に施されてもよい。図１３は、第２実施形態に係るファイバセレクタ１の集光光学系ユニットＵ１において、第１反射部材６の回転角度範囲を制限するストッパー６０１、６０２と、ぜんまいバネ６０３とをシャフト（第１シャフト）５１に設けた例を示している。ぜんまいバネ６０３は、回転式モータ５以外に回転方向の付勢力を発生する弾性部材の一例である。

【0074】

ストッパー６０１は、第１反射部材６が第２の位置から第１の位置に向けて回転移動した際に、第１反射部材６と当接し、第１反射部材６が第１の位置で停止するように規制する。また、ストッパー６０２は、第１反射部材６が第１の位置から第２の位置に向けて回転移動した際に、第１反射部材６と当接し、第１反射部材６が第２の位置で停止するように規制する。従って、第１反射部材６は、ストッパー６０１、６０２で規制された第１の位置と第２の位置との間でしか回転移動することができない。

【0075】

ぜんまいバネ６０３は、シャフト５１の回りに巻かれている。ぜんまいバネ６０３の一端は、バネ固定部６０４に固定され、他端は、第１反射部材６に固定されている。シャフト５１は、バネ固定部６０４に対して回転可能に貫通している。ぜんまいバネ６０３は、予めある程度の巻き上げられた状態でセットアップされている。回転式モータ５のトルクが掛かっていない時、第１反射部材６は、ぜんまいバネ６０３が戻ろうとする力によって、ストッパー６０２に押し付けられた状態とされ、第２の位置に在位するようになっている。

【0076】

従って、このようなストッパー６０１、６０２と弾性部材としてのぜんまいバネ６０３とを有する安全対策により、上記同様、回転式モータ５が故障した場合等の非常時に、第１反射部材６は、ぜんまいバネ６０３の弾性復帰力によって、レーザ光Ｌを遮らない第２の位置に自動的に回転移動することができるので、第１反射部材６で反射したレーザ光Ｌが、意図しない出力用光ファイバ４に入射したり、意図しない場所に照射されたりする事態を防ぐことができる。
なお、ストッパー６０３、６０２及びバネ固定部６０４は、モータ取付け部材５３に固定されたアーム６００によって支持されている。ストッパー６０１は必ずしも設けなくてもよいが、より安全を期すために設けておくことが望ましい。

【0077】

第１反射部材６には、この構成に、前述した自重によって回転移動する構成が更に付加されてもよい。また、第１反射部材６は、ストッパー９０１、９０２とぜんまいバネ９０３を備えることにより、自重によって回転移動する構成に頼らずに第２の位置まで回転移動することができるので、回転式モータ５を集光光学系４１よりも上方（Ｚ１方向）に配置することもできる。これより、回転式モータ５の交換はより容易となる。

【0078】

［ファイバセレクタの第３実施形態］
図１４は、本発明の第３実施形態に係るファイバセレクタを示す平面図である。図１４では、ファイバセレクタ１のケース２の内部が見えるように、ケース２の天板を非表示としている。また、図１３では、レーザ光Ｌは細線で示している。外部から見えないレーザ光Ｌや、図示されている状態ではレーザ光Ｌを反射していない第１反射部材６の反射面６ａによる反射光については破線で示している。また、図１５は、本発明の第３実施形態に係るファイバセレクタを示す斜視図である。図１５では、内部が見えるようにケース２の前面板２ａ及び底面板２ｂを除いてケース２は全て非表示としている。また、図１６は、本発明の第３実施形態に係るファイバセレクタに使用されているケースを示す斜視図であり、図１７は、本発明の第３実施形態に係るファイバセレクタに使用されている集光光学系ユニットを示す斜視図である。なお、この第３実施形態に係るファイバセレクタ１の正面図と、ケース２の前面板２ａの斜め下方から見た斜視図は、第２実施形態の図２及び図９と同じになるので省略している。

【0079】

第３実施形態のファイバセレクタ１が第２実施形態のファイバセレクタ１と異なっている点は、第１反射部材６が固定される回転軸が、回転式モータ５のシャフト５１とは異なることである。即ち、第１反射部材６は、回転式モータ５のシャフト（第１シャフト）５１とは別の回転軸である第２シャフト６１に固定されている。第２シャフト６１は、回転運動を伝達する伝動機構６２を介して、シャフト５１に連結している。これにより、第２シャフト６１は、回転式モータ５のシャフト５１の回転に連動して回転し、第１反射部材６を回転移動させることができる。本実施形態において、伝動機構６２は、図１７に示すように、シャフト５１に取り付けられた第１平歯車６２１と、第２シャフト６１に取り付けられた第２平歯車６２２とで構成されている。しかし、伝動機構６２の具体的構成は平歯車に限らず、例えば、プーリーやチェーン、ベルト等であってもよい。

【0080】

回転式モータ５のシャフト５１に直接的に第１反射部材６を固定した場合は、ケース２の前面板２ａ上で鏡筒４２と回転式モータ５とが干渉しないようにするため、集光光学系４１の光軸と回転式モータ５のシャフト５１は、従来よりも１０〜１５ｍｍ程度離れている必要がある。このため、第１反射部材６のサイズはその分大きくなってしまう。しかし、本実施形態に示す第２シャフト６１は、集光光学系４１の光軸に対して従来よりも離す必要はない。第１反射部材６は、従来同様小さいサイズでよく、慣性モーメントを減少させることができる。これにより、第１反射部材６を第１の位置又は第２の位置に切換えるのに要する時間が短縮でき、より高速な切換えが可能になる。また、第１反射部材６のサイズはより小さくなるので、図１４〜図１６に示すように、ファイバセレクタ１のケース２の奥行き寸法Ｄは減少する。このため、ファイバセレクタ１は更に小型化される。

【0081】

図１７に示すように、第３実施形態に係るファイバセレクタ１の集光光学系ユニットＵ１のユニット基板８は、第２シャフト軸受支持部品８１を有している。第２シャフト軸受支持部品８１は、ユニット基板８の裏面に配置されている。第２シャフト６１は、この第２シャフト軸受支持部品８１によって、ユニット基板８に回転可能に支持されている。また、ユニット基板８は、第１反射部材６の反射面６ａで反射したレーザ光を、鏡筒４２内の集光光学系４１に入射させるための貫通穴８ａと、平歯車６２１を有する回転式モータ５のシャフト５１を挿通させるための貫通穴８ｂを有している。

【0082】

第２シャフト軸受支持部品８１は、第２シャフト６１のユニット基板８に対する角度を調整するための図示しない角度調整機構（第１角度調整機構）を有していてもよい。これにより、第１反射部材６の反射面６ａの煽り角度を含む光軸角度の調整を行うことが可能になる。この角度調整機構については後述する。

【0083】

この集光光学系ユニットＵ１によれば、回転式モータ５の設置は、平歯車６２１が平歯車６２２と噛み合わせるだけでよく、シャフト５１の角度を高精度に調整する必要がない。このため、回転式モータ５単体を交換しても、第１反射部材６の反射面６ａの光軸を再調整する必要がないというメリットが生じる。また、集光光学系ユニットＵ１がユニット単位で交換可能であるメリットは、第２実施形態の場合と同様である。

【0084】

本実施形態に示すケース２の前面板２ａは、図１６に示すように、１つのコリメート光学系ユニットＵ２を取り付けるための１つの逆Ｌ字型の開口部２１１と、２つの集光光学系ユニットＵ１を取り付けるための２つのクランク型の開口部２２１とを有している。各ユニットＵ１、Ｕ２は、このケース２の前面板２ａに対して前面側から交換可能に取り付けられる。開口部２１１はレーザ光の入射口と第２反射部材取付け孔とを兼用し、開口部２２１はレーザ光の出射口とモータ取付け孔とを兼用している。

【0085】

［ファイバセレクタの第４実施形態］
図１８は、本発明の第４実施形態に係るファイバセレクタ１の平面図であり、図１９は、本発明の第４実施形態に係るファイバセレクタ１の正面図である。図１８では、ファイバセレクタ１のケース２の内部が見えるように、ケース２の天板を非表示としている。また、図１８では、レーザ光Ｌを細線で示している。外部から見えないレーザ光Ｌや、図示されている状態ではレーザ光Ｌを反射していない第１反射部材６の反射面６ａによる反射光については破線で示している。また、図２０と図２１は、本発明の第４実施形態に係るファイバセレクタ１の斜視図である。図２０は、ファイバセレクタ１を後面側の斜め上方から見た斜視図であり、内部が見えるようにケース２の前面板２ａと底面板２ｂを除いてケース２は全て非表示としている。図２１は、ケース２の前面板２ａ側の斜め下方から見た斜視図である。更に、図２２は、第４実施形態に係るファイバセレクタ１のケース２だけを前面板２ａ側の斜め上方から見た斜視図である。図２３は、第４実施形態に係るファイバセレクタ１の集光光学系ユニットＵ１の斜視図である。

【0086】

第４実施形態に係るファイバセレクタ１が、第３実施形態に係るファイバセレクタ１と異なっている点は、第１反射部材６が固定された第２シャフト６１を回転させるための伝動機構６２に、傘歯車６２３、６２４を使用していることである。即ち、回転式モータ５のシャフト５１の先端に、第１傘歯車６２３が取り付けられている。

【0087】

一方、第２シャフト軸受支持部品８１は下方（Ｚ２方向）に延長され、第２シャフト６１と平行に配置される第３シャフト６３を有している。第３シャフト６３は、第１傘歯車６２３に噛合する第２傘歯車６２４と、第２シャフト６１に取り付けられた第２平歯車６２２に噛合する第３平歯車６２５とを有している。これにより、回転式モータ５のシャフト５１と、第１反射部材６が固定されている第２シャフト６１の関係は、第３実施形態のように平行な関係から、図１８に示すように、ファイバセレクタ１の上面から見て、４５°の角度で斜めに交差する関係に変わっている。その結果、回転式モータ５のシャフト５１は、集光光学系４１の光軸と平行に配置される。集光光学系４１の光軸と回転式モータ５のシャフト５１が平行になると、回転式モータ５の取付け面が、ケース２の前面板２ａと平行になるので、図１９や図２１から明らかなように、回転式モータ５の交換がより容易になり、保守による時間も短縮できる効果がある。

【0088】

なお、「光軸とシャフトが平行」とは、必ずしも光軸とシャフトが厳密に平行に配置されることを意味するものではなく、設計上平行となるように配置されることを意味する。従って、「光軸とシャフトが平行」とは、部品精度のばらつきや取付け誤差等によって完全な平行とはならない場合、即ち、略平行の場合も含む。

【0089】

本実施形態に示すように、回転式モータ５のシャフト５１と第１反射部材６の第２シャフト６１とを斜めに交差させるための伝動機構は、以上の傘歯車６２３、６２４に代えて、図示しないが、自在継手等を使用してもよい。

【0090】

本実施形態に示すケース２の前面板２ａは、図２２に示すように、１つのコリメート光学系ユニットＵ２を取り付けるための１つの矩形状の開口部２１２と、２つの集光光学系ユニットＵ１を取り付けるための２つの矩形状の開口部２２２とを有している。各ユニットＵ１、Ｕ２は、このケース２の前面板２ａに対して前面側から交換可能に取り付けられる。開口部２１２はレーザ光の入射口と第２反射部材取付け孔とを兼用し、開口部２２２はレーザ光の出射口を兼用しており、２つの開口部２２２の下方は、それぞれモータ取付け孔２４と繋がっている。

【0091】

［ファイバセレクタの第５実施形態］
図２４は、本発明の第５実施形態に係るファイバセレクタ１の平面図であり、図２５は、本発明の第５実施形態に係るファイバセレクタ１の正面図である。図２４ではファイバセレクタ１のケース２の内部が見えるように、ケース２の天板を非表示としている。また、図２４では、レーザ光Ｌを細線で示している。外部から見えないレーザ光Ｌや、図示されている状態ではレーザ光Ｌを反射していない第１反射部材６の反射面６ａによる反射光については破線で示している。また、図２６と図２７は、本発明の第５実施形態に係るファイバセレクタ１の斜視図である。図２６は、ファイバセレクタ１を後面側の斜め上方から見た斜視図であり、内部が見えるようにケース２の前面板２ａと底面板２ｂを除いてケース２は全て非表示としている。図２７は、ファイバセレクタ１をケース２の前面板２ａ側の斜め下方から見た斜視図である。また、図２８は、第５実施形態に係るファイバセレクタ１のケース２だけを前面板２ａ側の斜め上方から見た斜視図である。図２９は、第５実施形態に係るファイバセレクタ１におけるユニット単位で交換が可能な集光光学系ユニットＵ１の斜視図である。

【0092】

第５実施形態に係るファイバセレクタ１が、第４実施形態に係るファイバセレクタ１と異なっている点は、少なくとも一つの回転式モータ５のシャフト５１が、当該回転式モータ５に隣接する２つの出力用光ファイバ４に入射するレーザ光Ｌの各光軸に対して、等距離になるように配置されていることである。即ち、図２５から明らかなように、ファイバセレクタ１を前面側から見た場合、各回転式モータ５は、鏡筒３２、４２に可及的に近接するように、隣接する鏡筒３２と鏡筒４２の間及び隣接する２つの鏡筒４２の間に配置されている。図２５に示す左側の回転式モータ５は、鏡筒３２とこれに隣接する鏡筒４２に対してそれぞれ等距離に配置され、右側の回転式モータ５は、２つの鏡筒４２に対してそれぞれ等距離に配置される。

【0093】

回転式モータ５のシャフト５１の軸方向に垂直な断面形状も集光光学系４１の光軸に垂直な断面形状も基本的には円に近いため、上記の構成により、図２５からも分かるように、複数の回転式モータ５のシャフト５１を含む平面と、コリメート光学系３１と複数の集光光学系４１の光軸を含む平面との距離を縮めることができる。従って、図２５〜図２８に示すように、ファイバセレクタ１の高さＨは縮小され、ファイバセレクタ１は更に小型化可能となる。

【0094】

なお、「等距離」とは、必ずしも距離が完全に一致していることを意味するものではなく、設計上等距離となるように配置されることを意味する。従って、「等距離」とは、部品精度のばらつきや取付け誤差等によって距離が完全に一致しない場合、即ち、略等距離の場合も含む。

【0095】

本実施形態に示すケース２の前面板２ａは、図２８に示すように、１つのコリメート光学系ユニットＵ２を取り付けるための１つの開口部２１１と、２つの集光光学系ユニットＵ１を取り付けるための２つの開口部２２１とを有している。開口部２１１は略三角形状に形成され、開口部２２１は、Ｚ軸方向に沿って斜めに大きく切りかかれている。各ユニットＵ１、Ｕ２は、このケース２の前面板２ａに対して前面側から交換可能に取り付けられる。開口部２１１はレーザ光の入射口と第２反射部材取付け孔とを兼用し、開口部２２１はレーザ光の出射口とモータ取付け孔とを兼用している。

【0096】

第２シャフト６１を備えた第４実施形態と第５実施形態の各ファイバセレクタ１において、図３０、図３１に示すように、第２シャフト６１の不確定性（がたつき）を低減させるための押付機構６５が備えられてもよい。具体的には、押付機構６５は、第２シャフト６１の両端に、それぞれ軸受６４１、６４２を有する。図３０、図３１では詳細には示されていないが、軸受６４１、６４２は、第２シャフト軸受支持部品８１等によって所定の位置に支持される。押付機構６５は、第２シャフト６１をいずれかの軸受６４１又は６４２に対して押し付けるように構成される。これにより、第２シャフト６１の軸方向の位置の不確定性（がたつき）が低減できるので、第２シャフト６１に固定された第１反射部材６で反射したレーザ光Ｌが集光光学系４１によって焦点を結ぶ位置（焦点位置）の制御精度が向上する。その結果、レーザ光Ｌが出力用光ファイバ４の入射端面のコアに確実に入射するようになり、ファイバセレクタ１における結合効率が向上する効果が得られる。

【0097】

図３０に示す押付機構６５は、第２シャフト６１の外周に装着されたコイルばね等の弾性部材６５１で構成されている。弾性部材６５１は、一方の軸受６４１と第２シャフト６１に固定される第２平歯車６２２との間で、第２平歯車６２２を介して第２シャフト６１を他方の軸受６４２の方向に押し付けている。また、図３１に示す押付機構６５は、ソレノイドコイル６５２を有している。この場合、第２シャフト６１は磁化されており、ソレノイドコイル６５２が第２シャフト６１の外周に装着されることにより、ソレノイドアクチュエータが構成される。ソレノイドコイル６５２は、図示しないが、支持部材等によってケース２内の所定の位置に固定されている。ソレノイドコイル６５２が通電されると、第２シャフト６１は、例えば軸受６４２の方向に磁力によって押し付けられる。

【0098】

押付機構６５がコイルばね等の弾性部材６５１である場合は、低コストで上述の効果を実現できる。一方、押付機構６５がソレノイドアクチュエータである場合は、必要な時だけ第２シャフト６１を一方の軸受６４１又は６４２に押し付けることができる。このため、第２シャフト６１の回転中は軸受６４１又は６４２に押し付けないように押付機構６５を制御することもできる。ソレノイドアクチュエータからなる押付機構６５は、押し付けに伴う軸受６４１、６４２での摩擦抵抗の増加が発生せず、第２シャフト６１の回転速度が低下することがないため、第１反射部材６を高速で回転移動させることができる。従って、ソレノイドアクチュエータからなる押付機構６５は、レーザ光Ｌを出射させる出力用光ファイバ４を、より高速で切換えることが可能である。

【0099】

伝動機構６２や軸受６４１、６４２等の少なくとも摩擦が発生する部分には、自己潤滑性を有する樹脂を使用してもよい。オイルミストが発生するおそれのある潤滑油を使用しなくても、歯車間の焼付きや歯車の摩耗、軸受の摩擦や摩耗等を防止あるいは低減することができるので、周辺の空気の清浄度を維持することができる。このため、同じ空間で使用されるコリメート光学系３１や集光光学系４１、第１反射部材６等の光学部品のオイルミストによる汚染を防ぐことができる。自己潤滑性を有する樹脂は、特に限定されないが、例えば、ポリアセタール等のエンジニアリング・プラスチックやポリクロロトリフルオロエチレン（三弗化塩化エチレン）等のスーパーエンジニアリング・プラスチック等の樹脂を使用することができる。

【0100】

［焦点位置及び光軸角度の調整機構］
ここで、コリメート光学系３１や集光光学系４１の焦点位置や光軸角度の調整機構について、具体的な例を挙げて説明する。なお、コリメート光学系３１と集光光学系４１の焦点位置や光軸角度の調整機構は同じ構造であってもよいので、ここではコリメート光学系３１における調整機構の例について記載する。
図３２〜図３５は、コリメート光学系３１における調節機構の例を示している。図３２は、焦点位置と光軸角度の調整機構を備えたコリメート光学系を示す斜視図であり、図３３は、焦点位置と光軸角度の調整機構を備えたコリメート光学系を示す正面図である。図３４は、焦点位置と光軸角度の調整機構を備えたコリメート光学系を示す縦断面図であり、図３５は、焦点位置と光軸角度の調整機構を備えたコリメート光学系を示す横断面図である。

【0101】

図３４、図３５に示すように、鏡筒３２内に筒状の摺動部品３１１が収容されている。摺動部品３１１は、中央にレンズ３１２が取り付けられたレンズホルダ３１３を支持している。具体的には、レンズホルダ３１３は、摺動部品３１１の内部にレーザ光Ｌの光軸方向に延びるように配置される４本のガイドピン３１４と係合し、このガイドピン３１４の外周に装着されたコイルばね３１５によって弾性的に支持されている。レンズホルダ３１３の外周面は球面３１３ａとなっている。レンズホルダ３１３は、この球面３１３ａによって摺動部品３１１の内面と接触して支持されている。

【0102】

摺動部品３１１と鏡筒３２の出射開口部３２ａとの間に、コイルばね３１６が配置されている。コイルばね３１６は、摺動部品３１１を鏡筒３２の前方側（Ｙ１方向側）に向けて付勢している。鏡筒３２の前方側は、コネクタ３３のフランジ部３３１によって閉鎖されている。

【0103】

コネクタ３３のフランジ部３３１の上部に、焦点位置調節ネジ３４が取り付けられている。焦点位置調節ネジ３４は、フランジ部３３１を貫通し、摺動部品３１１の上側端面に当接している。焦点位置調節ネジ３４が正方向に回転すると、摺動部品３１１に対し、コイルばね３１６の付勢力に抗して押す方向（Ｙ２方向）の力を作用させる。また、焦点位置調節ネジ３４が逆方向に回転すると、摺動部品３１１は、コイルばね３１６に押されて前方（Ｙ１方向）に移動する。このように摺動部品３１１がＹ軸方向に移動することにより、レンズ３１２の焦点位置が変化する。従って、コリメート光学系３１の焦点位置は、焦点位置調節ネジ３４を操作することによって、ファイバセレクタ１の前面側から調整可能である。

【0104】

また、コネクタ３３のフランジ部３３１には、図３３に示すように、焦点位置調節ネジ３４から時計回りに９０°離れた位置に、第１の光軸角度調節ネジ３５が取り付けられている。第１の光軸角度調節ネジ３５は、フランジ部３３１を貫通し、レンズホルダ３１３の右側端面に当接している。また、同様にして、コネクタ３３のフランジ部３３１には、図３３に示すように、焦点位置調節ネジ３４から時計回りに１８０°離れた位置に、第２の光軸角度調節ネジ３６が取り付けられている。第２の光軸角度調節ネジ３６は、フランジ部３３１を貫通し、レンズホルダ３１３の下側端面に当接している。

【0105】

第１の光軸角度調節ネジ３５を回すと、レンズホルダ３１３の球面３１３ａによる球面滑りによって、レンズ３１２がＺ軸に平行な直線を中心軸として回転する。これにより、レンズ３１２の光軸は、Ｙ軸に対して横方向（Ｘ軸方向）に変化する。一方、第２の光軸角度調節ネジ３６を回すと、レンズホルダ３１３の球面３１３ａによる球面滑りによって、レンズ３１２がＸ軸に平行な直線を中心軸として回転する。これにより、レンズ３１２の光軸は、Ｙ軸に対して上下方向（Ｚ軸方向）に変化する。従って、コリメート光学系３１の光軸角度は、第１の光軸角度調節ネジ３５及び第２の光軸角度調節ネジ３６を操作することによって、ファイバセレクタ１の前面側から調整可能である。

【0106】

なお、レンズ３１２の焦点位置及び光軸角度の調整後は、各調節ネジ３４、３５、３６に設けられたロック用ネジ３４１、３５１、３６１を締めることによって、各調節ネジ３４、３５、３６が回らないようにロックすることができる。ロック用ネジ３４１、３５１、３６１は、Ｌ型六角レンチ等を使用して、ファイバセレクタ１の前面側から容易に回すことができる。

【0107】

また、図３３において、第１の光軸角度調節ネジ３５及び第２の光軸角度調節ネジ３６とレーザ光Ｌの光軸を対称線として対称な位置にあるネジ３７、３８は、光軸角度調整時の支点となるネジである。これらのネジ３７、３８にはそれぞれコイルばね３７１、３８１が装着され、レンズホルダ３１３を弾性的に支持している。ネジ３７、３８は、レンズホルダ３１３から少し離れた状態で固定しておいて、通常は光軸角度調整時に回す必要はない。

【0108】

［第１反射部材の角度調整機構］
次に、回転式モータ５のシャフト５１に固定された第１反射部材６の反射面６ａの煽り角度を含む光軸角度を調整するための角度調整機構（第１角度調整機構）について図３６〜図３９を用いて説明する。図３６〜図３９は、回転式モータのシャフトの回転軸の角度調整機構とその関連部品を示す図であり、図３６は斜視図、図３７は正面図、図３８は縦断面図、図３９は横断面図である。なお、図３６〜図３９において、回転式モータ５を取り付けているユニット基板８は、説明を簡単にするため、単純な四角形で示している。

【0109】

回転式モータ５のシャフト５１に固定された第１反射部材６の反射面６ａの煽り角度を含む光軸角度を調整するための第１角度調整機構５０は、回転式モータ５の基台部５４と、３本の角度調節ネジ５５、５６、５７と、コイルばね５５１、５６１、５７１とを有して構成される。回転式モータ５の基台部５４は、３本の角度調節ネジ５５、５６、５７によって、ユニット基板８に取り付けられている。

【0110】

角度調節ネジ５５、５６は、基台部５４の右側端部（Ｘ１方向の端部）において、上下方向（Ｚ軸方向）に離れて配置されている。また、角度調節ネジ５７は、基台部５４の左側端部（Ｘ２方向の端部）において、上下方向（Ｚ軸方向）の中央部に配置されている。コイルばね５５１、５６１、５７１は、各角度調節ネジ５５、５６、５７の外周にそれぞれ装着されている。各コイルばね５５１、５６１、５７１は、回転式モータ５をユニット基板８から遠ざける方向の力を発揮している。

【0111】

角度調節ネジ５５、５６、５７を回すことによって、回転式モータ５とユニット基板８との間の距離が調整される。具体的には、図３７における左側の角度調節ネジ５７を回すと、回転式モータ５はＺ軸に平行な直線を中心軸として回転する。これにより、シャフト５１の軸方向はＹ軸に対して横方向（Ｘ軸方向）に変化し、これに伴って、シャフト５１に固定された第１反射部材６の反射面６ａの光軸角度が変化する。また、図３７における右側の２本の角度調節ネジ５５、５６を互いに反対方向に回すと、回転式モータ５は、Ｘ軸に平行な直線を中心軸として回転する。これにより、シャフト５１の軸方向は、Ｙ軸に対して上下方向（Ｚ軸方向）に変化し、これに伴って、シャフト５１に固定された第１反射部材６の反射面６ａの光軸角度が変化する。更に、３本の角度調節ネジ５５、５６、５７を同じ方向に同じ角度回すと、回転式モータ５は、Ｙ軸方向に沿って平行移動する。

【0112】

以上のように、回転式モータ５のシャフト５１に固定されている第１反射部材６の反射面６ａの煽り角度を含む光軸角度は、第１角度調整機構５０の角度調節ネジ５５、５６、５７を操作することにより、ファイバセレクタ１の前面側から調整可能である。なお、調整後は、Ｌ型六角レンチ等を使用して、ロック用ネジ５５２、５６２、５７２を締めることによって、角度調節ネジ５５、５６、５７が回らないようにロックする。

【0113】

次に、第２シャフト６１に固定された第１反射部材６の反射面６ａの煽り角度を含む光軸角度調整のための第１角度調整機構の例について、図４０〜図４３を用いて説明する。図４０〜図４３は、第２シャフトに固定された反射部材の反射面の光軸角度調整機構とその関連部品を示し、図４０は斜視図、図４１は正面図、図４２は縦断面図、図４３は横断面図である。なお、図４０〜図４３において、第２シャフト６１を支持している第２シャフト軸受支持部品８１を取り付けているユニット基板８は、説明を簡単にするため、単純な四角形で示している。

【0114】

第２シャフト６１に固定された第１反射部材６の反射面６ａの煽り角度を含む光軸角度を調整するための第１角度調整機構８０は、横向きＴ字型の基台部８２と、３本の角度調節ネジ８３、８４、８５と、コイルばね８３１、８４１、８５１とを有して構成される。第２シャフト軸受支持部品８１は、基台部８２に一体に形成されている。この基台部８２は、３本の角度調節ネジ８３、８４、８５によって、ユニット基板８に取り付けられている。このうちの角度調節ネジ８３、８４は、基台部８２の横方向の一方端部（Ｘ１方向の端部）において、上下方向（Ｚ軸方向）に離れて配置されている。また、角度調節ネジ８５は、基台部８２の横方向の他方端部（Ｘ２方向の端部）に配置されている。コイルばね８３１、８４１、８５１は、各角度調節ネジ８３、８４、８５の外周にそれぞれ装着されている。各コイルばね８３１、８４１、８５１は、第２シャフト軸受支持部品８１に対し、基台部８２を介して、ユニット基板８から遠ざける方向の力を発揮している。

【0115】

角度調節ネジ８３、８４、８５を回すことによって、第２シャフト軸受支持部品８１のユニット基板８に対する取付け角度が調整される。具体的には、図４１における左側の角度調節ネジ８５を回すと、第２シャフト軸受支持部品８１は、Ｚ軸に平行な直線を中心軸として回転する。これにより、ユニット基板８に対する第２シャフト軸受支持部品８１の取付け角度は、横方向（Ｘ軸方向）に変化し、これに伴って、第２シャフト６１に固定された第１反射部材６の反射面６ａの光軸角度が変化する。また、図４１における右側の２本の角度調節ネジ８３、８４を互いに反対方向に回すと、第２シャフト軸受支持部品８１は、Ｘ軸に平行な直線を中心軸として回転する。これにより、ユニット基板８に対する第２シャフト軸受支持部品８１の取付け角度は、上下方向（Ｚ軸方向）に変化し、これに伴って、第２シャフト６１に固定された第１反射部材６の反射面６ａの光軸角度が変化する。更に、３本の角度調節ネジ８３、８４、８５を同じ方向に同じ角度回すと、第２シャフト軸受支持部品８１は、Ｙ軸方向に沿って平行移動する。

【0116】

以上のように、第２シャフト６１に固定された第１反射部材６の反射面６ａの煽り角度を含む光軸角度は、第１角度調整機構８０の角度調節ネジ８３、８４、８５を操作することによって、ファイバセレクタ１の前面側から調整可能である。なお、調整後は、Ｌ型六角レンチ等を使用して、ロック用ネジ８３２、８４２、８５２を締めることによって、角度調節ネジ８３、８４、８５が回らないようにロックする。図４０〜図４３では、ロック用ネジ８５２のみが示されている。

【0117】

第２反射部材７の角度調整機構（第２角度調整機構）も、上記第１反射部材６のいずれかの角度調整機構（第１角度調整機構５０、８０）と同様に構成することができる。なお、以上の実施形態として記載した調整機構はあくまで一例であって、本発明において、調整機構は以上の実施形態に限定されない。

【0118】

［レーザ装置の実施形態］
図４４は、本発明に係るレーザ装置の概念的な構成を示すブロック図である。図４５は、本発明に係るレーザ装置におけるファイバセレクタの設置例を示す図であり、図４６は、本発明に係るレーザ装置におけるファイバセレクタの他の設置例を示す図である。
レーザ装置１０は、図４４に示すように、上記の第１実施形態から第５実施形態として記載したファイバセレクタ１と、レーザ発振器１１と、１本の入力用光ファイバ３と、複数の出力用光ファイバ４と、レーザ電源１２と、制御部１３を備える。

【0119】

レーザ発振器１１は、少なくとも１台以上設けられる。入力用光ファイバ３は、レーザ発振器１１から出力されたレーザ光をファイバセレクタ１に入力する。複数の出力用光ファイバ４は、ファイバセレクタ１から出力されたレーザ光を複数のレーザ光出射端に向けて伝搬する。レーザ電源１２は、レーザ発振器１１に駆動電力を供給する。制御部１３は、ファイバセレクタ１の回転式モータ５の回転を制御し、レーザ電源１２に対してレーザ発振器１１への駆動電力の供給を指令する出力指令値を出力する。このレーザ装置１０は、レーザ発振器１１から出力されたレーザ光を、入力用光ファイバ３を介してファイバセレクタ１に入力し、ファイバセレクタ１から出力されるレーザ光を、複数の出力用光ファイバ４のうちのいずれかから選択的に出射するものである。

【0120】

図４５、図４６に示すように、本実施形態に示すレーザ装置１０において、ファイバセレクタ１は、レーザ装置１０の筐体１４内に設置される。具体的には、ファイバセレクタ１は、筐体１４に開閉可能に設けられる前面パネル１５を開いてレーザ装置１０の外側からファイバセレクタ１を見た時に、第１反射部材６よりも回転式モータ５が手前に見える方向、即ち、ファイバセレクタ１の前面側（前面板２ａ）が手前に見える方向に設置される。開閉可能な前面パネル１５は、レーザ装置１０の筐体１４を構成する操作面パネルあるいはメンテナンス面パネルであってもよい。

【0121】

ファイバセレクタ１は、以上説明したいずれかの実施形態に係るファイバセレクタ１であるため、コリメート光学系３１や集光光学系４１の光軸角度調整や焦点位置調整、第１反射部材６の反射面６ａや第２反射部材７の反射面７ａの光軸角度調整、また、これらの光学部品や回転式モータ５の部品単位の交換、これらの光学部品や回転式モータ５等を含むユニット単位での交換等、全ての調整作業や保守作業が、ファイバセレクタ１の前面側から行うことが可能である。このため、ファイバセレクタ１をレーザ装置１０に設置したまま、レーザ装置１０を移動しないで、ファイバセレクタ１の調整作業や保守作業を行うことが可能になる。

【0122】

また、ファイバセレクタ１は、後面側（前面板２ａの反対面側）からの調整作業や保守作業を必要としないだけでなく、ファイバセレクタ１の後面は、光学系の清浄度を保つための密閉されたケース２以外には部品の設置を必要としないので、図４５、図４６に示すように、ファイバセレクタ１は、後面をレーザ装置１０の内壁や、レーザ装置１０内の仕切り壁等に近接又は当接して配置することができる。従って、レーザ装置１０内の各種の調整や保守のためのスペースは、ファイバセレクタ１の前方にだけ確保されればよいため、レーザ装置１０内にファイバセレクタ１を設置したことによるレーザ装置１０のサイズアップは最小限に抑えられる。

【0123】

図４５、図４６においては、レーザ装置１０内におけるファイバセレクタ１の設置状態が見えるように、レーザ装置１０の側面パネルは非表示としており、ファイバセレクタ１以外のレーザ発振器やレーザ電源等の他の構成品も図示していない。また、制御部１３がファイバセレクタ１の回転式モータ５の回転を制御し、その制御に同期して、レーザ電源１２に対してレーザ発振器１１への駆動電力の供給を指令する出力指令値を出力するので、このレーザ装置１０は、より高速で、レーザ光を出射する出力用光ファイバ４の切換えを行うことができる。更に、切換えが完了した瞬間に遅延なく出力用光ファイバ４の出射端からレーザ光を出射できる。従って、本発明に係るレーザ装置１０を使用すると、効率良くレーザ加工を行うことができる。

【0124】

制御部１３は、レーザ装置１０内に設置されている必要はない。例えば、レーザ光出射端がロボットハンドに装備された加工ヘッドである場合は、制御部１３はロボットコントローラ内に設置された制御部であってもよい。この場合、制御部１３は、ロボットコントローラの制御部を兼用することができ、このロボットコントローラ内の制御部からの指令で、ファイバセレクタ１の回転式モータ５やレーザ電源１２等が制御される。

【0125】

なお、本発明の各実施形態に係るファイバセレクタ１おいて、第１反射部材６は、レーザ光Ｌをタイムシェアリングするものに限らない。ファイバセレクタ１は、レーザ光Ｌの一部を透過する半透明な反射率の異なる第１反射部材６を備えることにより、レーザ光Ｌのパワーシェアリングが可能となるように構成されてもよい。例えば、図１の左側の第１反射部材６に反射率５０％の反射部材を使用し、右側の第１反射部材６に反射率１００％の反射部材を使用して、両方の第１反射部材６が反射面６ａでレーザ光Ｌを反射する第１の位置に在位するように回転式モータ５を制御することにより、２つの出力用光ファイバ４に５０：５０の割合でレーザ光のパワーを分割できる。

【0126】

また、本発明の各実施形態に係るファイバセレクタ１において、第１反射部材６は、制御部からの指令通り、第１反射部材６がレーザ光Ｌを遮らない第２の位置に在位している否かを確認するための図示しない在位確認センサを備えてもよい。

【0127】

更に、本発明の各実施形態に係るファイバセレクタ１において、レーザ光Ｌによるファイバセレクタ１の各部の温度上昇を抑えるために、必要に応じて、各部を冷却水等の冷媒で冷却する構造を備えてもよいし、温度上昇を監視するための温度センサを配置してもよい。

【符号の説明】

【0128】

１ ファイバセレクタ
２ ケース
２ａ 前面板
２１ 入射口
２２ 出射口
３ 入力用光ファイバ
３１ コリメート光学系
４ 出力用光ファイバ
４１ 集光光学系
５ 回転式モータ
５０ 第１角度調整機構
５１ シャフト（第１シャフト）
６ 第１反射部材
６ａ 反射面
６０１、６０２ ストッパー
６０３ ぜんまいバネ（弾性部材）
６１ 第２シャフト
６２ 伝動機構
６４１、６４２ 軸受
６５ 押付機構
６５１ 弾性部材
６５２ ソレノイドコイル
７ 第２反射部材
７ａ 反射面
８０ 第１角度調整機構
１０ レーザ装置
１４ 筐体
１５ 前面パネル
Ｌ レーザ光
Ｕ２ コリメート光学系ユニット
Ｕ１ 集光光学系ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】