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■ 100mm焦点レンズの照射口のスポット径

100mm焦点レンズを装着した状態で、木板にレーザーを照射し、その焦げ具合からレーザースポット径を調べました。
レーザー照射口の位置でのスポット痕と、焦点が合っている場合のスポット痕の両方を確認しました。

スポット痕


試験方法

@ 100mm レンズを装着し、照射口を取り外した状態にする。

A 木板の表面に焦点が合うようにする。


B レーザー照射時間を変え、木板の焦げ跡を確認する。
  照射時間は以下の14種類の条件とする。
   ・15 [ms]
   ・20 [ms]
   ・25 [ms]
   ・30 [ms]
   ・35 [ms]
   ・40 [ms]
   ・50 [ms]
   ・60 [ms]
   ・80 [ms]
   ・100 [ms]
   ・150 [ms]
   ・200 [ms]
   ・500 [ms]
   ・1000 [ms]

C レーザー照射口の位置に木板の表面がくるようにする。



D 上記Bと同様の照射時間で木板の焦げ跡を確認する。




結果


木板表面に焦点が合っている場合





照射光の位置に木板表面がある場合






比較

木板の焦げ跡には、実際にレーザー光が当たったレーザースポットと、その周囲に出来る延焼の焦げで構成されいる。


焦点が合っている場合は、レーザースポットと延焼を明確に切り分けられる。照射時間が〜50ms程度の場合、レーザー照射時間が短いため、周囲が燃え上がるほどの延焼は発生せず、穴があいている所(レーザースポット)とその周辺の延焼が目視で判断可能である。

例) 焦点が合っている場合:照射時間 50[ms]


しかし照射口の位置に木板表面がある場合、(焦点が合っていないため)穴が開かず、レーサースポットと延焼の見分けつかない(区別がない)。 焦点が合っている場合と比較して、集光されていないため、単位面積あたりの熱量は小さくなることから、より延焼は減ると考えられる。
そのため、照射口の位置に木板表面がある場合は、その焦げ跡全体がレーザー光の断面であると見なしてよいと考えられる。

例) 照射口に木板表面がある場合:照射時間 50[ms]




照射口の位置に木板表面がある場合の焦げ跡は4.5mm程度である。





そしてレーザー照射口の直径はφ3である。レーザーに対して直径比較で2/3しか開口していないことになる。





このため、照射口を取り付けた場合、レーザーパワーのロスが発生すると考えられる。






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