JP2000275568A - Beam mode converting optical system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ビームモード変換
光学系に関し、特に、レーザ加工装置に使用されるビー
ムモード変換光学系に関する。The present invention relates to a beam mode conversion optical system, and more particularly, to a beam mode conversion optical system used in a laser processing apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザ加工装置は、レーザ光を利用し
て、加工対象物を切断したり、穴を空けたり、あるいは
溶接を行う装置である。このようなレーザ加工装置の中
には、レーザ発振器からのレーザ光を光ファイバを用い
て加工対象物の近傍に導き、光ファイバの出射端に取り
付けた出射光学系（加工ヘッド）を通して加工対象物に
照射するタイプのものがある。2. Description of the Related Art A laser processing apparatus is an apparatus that cuts, drills, or welds a workpiece using laser light. In such a laser processing apparatus, a laser beam from a laser oscillator is guided to the vicinity of a processing object using an optical fiber, and the processing object is processed through an output optical system (processing head) attached to an output end of the optical fiber. There is a type of irradiation.
【０００３】従来のレーザ加工装置における加工ヘッド
は、図７に示すように、コリメートレンズ７１とフォー
カシングレンズ７２とを有し、光ファイバ７３から出射
したレーザ光をコリメートレンズ７１でコリメートし、
フォーカシングレンズ７２で集光して、加工対象物７４
に照射する。As shown in FIG. 7, a processing head in a conventional laser processing apparatus has a collimating lens 71 and a focusing lens 72, and collimates a laser beam emitted from an optical fiber 73 by the collimating lens 71.
The light is focused by the focusing lens 72 and is processed
Irradiation.
【０００４】なお、この種のレーザ加工装置では、レー
ザ発振器からのレーザ光を、光ファイバを用いて伝搬さ
せるため、そのビーム断面形状（スポット形状）は、図
７に示すように直径ｄの円形である。In this type of laser processing apparatus, since a laser beam from a laser oscillator is propagated using an optical fiber, its beam cross section (spot shape) has a circular shape having a diameter d as shown in FIG. It is.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のレーザ加工装置では、加工対象物に照射されるビーム
形状は円形であって、その形状を変更することはできな
い。このため、従来のレーザ加工装置のスポット径は、
加工しようとする走査領域の幅（加工幅）に基づいて決
定される。つまり、大きな加工幅に対応するためには、
スポット径を大きくする必要がある。As described above, in the conventional laser processing apparatus, the shape of the beam irradiated on the object to be processed is circular, and the shape cannot be changed. For this reason, the spot diameter of the conventional laser processing device is
It is determined based on the width of the scanning area to be processed (processing width). In other words, in order to respond to a large machining width,
It is necessary to increase the spot diameter.
【０００６】しかしながら、大きなスポット径のレーザ
光を走査すると、走査領域の中央部と両側部とでは、照
射されるレーザ光の量が異なってしまう。これは、円形
のビームスポットでは、その中央部ほどビーム強度が強
く、周辺部ほどビーム強度が弱いからである。従って、
従来のレーザ加工装置では、加工幅が大きくなるほど、
均質な加工が不可能になるという問題点がある。However, when scanning with laser light having a large spot diameter, the amount of laser light to be irradiated is different between the center and the both sides of the scanning area. This is because, in the case of a circular beam spot, the beam intensity is higher at the center and lower at the periphery. Therefore,
In conventional laser processing equipment, the larger the processing width,
There is a problem that uniform processing becomes impossible.
【０００７】本発明は、レーザ加工装置から出射するレ
ーザ光のスポット形状を楕円にして加工品質の向上を実
現するとともに、その長径と短径との比を容易に変更で
きるようにしたビームモード変換光学系を提供すること
を目的とする。According to the present invention, there is provided a beam mode converter for improving the processing quality by making the spot shape of a laser beam emitted from a laser processing apparatus elliptical, and for easily changing the ratio of the major axis to the minor axis. It is an object to provide an optical system.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
発振器から出射したレーザ光を加工対象物に照射して加
工を行うレーザ加工装置に使用されるビームモード変換
光学系であって、前記レーザ光のビーム形状を楕円にす
るとともに、その長径と短径の比率を変更するビーム形
状変更手段を有することを特徴とするビームモード変換
光学系が得られる。According to the present invention, there is provided a beam mode conversion optical system used in a laser processing apparatus for performing processing by irradiating a laser beam emitted from a laser oscillator onto a processing object. The beam mode conversion optical system is characterized in that the beam shape of the laser beam is made elliptical and the beam mode changing means for changing the ratio of the major axis to the minor axis is provided.
【０００９】具体的には、前記ビーム形状変更手段は、
シリンドリカルレンズを含む。Specifically, the beam shape changing means includes:
Includes cylindrical lens.
【００１０】また、前記ビーム形状変更手段は、前記ビ
ーム形状の長径と短径の比率変更を変更するために、前
記シリンドリカルレンズを光軸に沿って移動させる移動
手段を有している。Further, the beam shape changing means has a moving means for moving the cylindrical lens along the optical axis in order to change the ratio change between the major axis and the minor axis of the beam shape.
【００１１】さらに、本発明のビームモード変換光学系
は、入射するレーザ光を平行光にするコリメートレンズ
と、該コリメートレンズからの平行光を集光するフォー
カシングレンズとを備え、前記コリメートレンズの前段
に前記シリンドリカルレンズを設けられている。Further, the beam mode conversion optical system according to the present invention includes a collimating lens for converting incident laser light into parallel light, and a focusing lens for condensing parallel light from the collimating lens, and a front stage of the collimating lens. Is provided with the cylindrical lens.
【００１２】本発明のビームモード変換光学系は、光フ
ァイバを用いてレーザ光を伝搬させるレーザ加工装置に
用いられ、前記レーザ発振器と前記光ファイバとの間に
配置される。または、光ファイバの途中に配置される。
あるいは、光ファイバの先端に設けられる。The beam mode conversion optical system according to the present invention is used in a laser processing apparatus for propagating a laser beam using an optical fiber, and is disposed between the laser oscillator and the optical fiber. Alternatively, it is arranged in the middle of the optical fiber.
Alternatively, it is provided at the tip of the optical fiber.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１４】図１（ａ）及び（ｂ）に、本発明の第１の
実施の形態によるビームモード変換光学系を示す。な
お、図１（ａ）及び図１（ｂ）は、それぞれ、レーザ光
の進行方向をＺ軸方向とした場合に、Ｙ方向から見た
図、及び、Ｘ方向から見た図である。FIGS. 1A and 1B show a beam mode conversion optical system according to a first embodiment of the present invention. 1A and 1B are a diagram viewed from the Y direction and a diagram viewed from the X direction, respectively, when the traveling direction of the laser light is the Z-axis direction.
【００１５】図１（ａ）及び（ｂ）のビームモード変換
光学系は、一定の広がり角を持って拡散しながらＺ軸方
向に進行するレーザ光が入射し、入射したレーザ光を所
定方向（ここでは、Ｘ軸方向）に関して集光する（広が
り角を小さくする）シリンドリカルレンズ１１と、シリ
ンドリカルレンズ１１から出射されたレーザ光を、所定
方向と直交する方向（ここでは、Ｙ軸方向）に関して平
行光に変換するコリメートレンズ１２と、コリメートレ
ンズ１２からのレーザ光を集光するフォーカシングレン
ズ１３と、シリンドリカルレンズ１１を入射レーザ光の
光軸（即ち、Ｚ軸）に沿って移動可能に保持するとも
に、コリメートレンズ１２及びフォーカシングレンズ１
３を保持固定するケース（図示せず）とを有している。In the beam mode conversion optical system shown in FIGS. 1A and 1B, a laser beam traveling in the Z-axis direction while diffusing with a constant divergence angle is incident, and the incident laser beam is reflected in a predetermined direction ( Here, the cylindrical lens 11 that condenses (reduces the spread angle) in the X-axis direction and the laser light emitted from the cylindrical lens 11 are parallelized in a direction (here, the Y-axis direction) orthogonal to a predetermined direction. A collimating lens 12 for converting the light into light, a focusing lens 13 for condensing the laser light from the collimating lens 12, and a cylindrical lens 11 for holding the cylindrical lens 11 movably along the optical axis (that is, the Z axis) of the incident laser light. , Collimating lens 12 and focusing lens 1
3 and a case (not shown) for holding and fixing the same.
【００１６】次に、このビームモード変換光学系の動作
について説明する。Next, the operation of the beam mode conversion optical system will be described.
【００１７】このビームモード変換光学系は、例えば、
光ファイバ１４の先端に固定される。光ファイバ１４か
ら出射するレーザ光は、一定の広がり角を持って拡散し
ながらＺ軸方向に進行し、シリンドリカルレンズ１１に
入射する。This beam mode conversion optical system includes, for example,
It is fixed to the tip of the optical fiber 14. The laser light emitted from the optical fiber 14 travels in the Z-axis direction while diffusing with a certain spread angle, and enters the cylindrical lens 11.
【００１８】シリンドリカルレンズ１１は、図１（ａ）
に示すように、入射するレーザ光をＸ軸方向に関してそ
の広がり角を小さくするように変換する。このシリンド
リカルレンズ１１は、Ｚ軸方向に移動可能にケースに保
持されており、その位置によって、広がり角を小さくす
る度合いを変えることができる。一方、シリンドリカル
レンズ１１は、図１（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に関
しては、入射するレーザー光の広がり角については影響
を与えない（屈折率と厚みの影響はある）。そして、シ
リンドリカルレンズ１１を通過したレーザ光は、コリメ
ートレンズ１２に入射する。The cylindrical lens 11 is shown in FIG.
As shown in (1), the incident laser light is converted so as to reduce the spread angle in the X-axis direction. The cylindrical lens 11 is held in a case so as to be movable in the Z-axis direction, and the degree of reducing the spread angle can be changed depending on the position. On the other hand, as shown in FIG. 1B, the cylindrical lens 11 does not affect the divergence angle of the incident laser light in the Y-axis direction (there is an effect of the refractive index and the thickness). Then, the laser light that has passed through the cylindrical lens 11 enters the collimator lens 12.
【００１９】コリメートレンズ１２は、図１（ｂ）に示
すように、Ｙ軸方向に関して入射したレーザ光を平行光
に変換するように設定されている。従って、このコリメ
ートレンズ１２は、Ｙ軸方向に関して入射したレーザ光
を平行光に変換する。一方、Ｘ軸方向に関しては、シリ
ンドリカルレンズ１１の働きにより、入射するレーザ光
の広がり角がＹ軸方向の広がり角より小さくなっている
ため、コリメートレンズ１２を通過したレーザ光は、平
行光とはならず、図１（ａ）に示すように収束光とな
る。そして、コリメートレンズ１２を通過したレーザ光
は、フォーカシングレンズ１３に入射する。As shown in FIG. 1B, the collimator lens 12 is set so as to convert the laser light incident in the Y-axis direction into parallel light. Therefore, the collimating lens 12 converts the laser light incident in the Y-axis direction into parallel light. On the other hand, in the X-axis direction, the spread angle of the incident laser light is smaller than the spread angle in the Y-axis direction due to the function of the cylindrical lens 11, so that the laser light that has passed through the collimating lens 12 is not parallel light. Instead, it becomes convergent light as shown in FIG. Then, the laser light that has passed through the collimating lens 12 enters the focusing lens 13.
【００２０】フォーカシングレンズ１３は、図１(ｂ)に
示すように、入射するレーザ光が平行光の場合に、加工
対象物１５上に焦点を結ぶようにレーザ光を集光する。
従って、Ｙ軸方向に関して、レーザ光は、スポット径ｄ
となるよう集光される。一方、Ｘ軸方向に関しては、図
１（ａ）に示すように、入射するレーザ光は、平行光で
はなく収束光なので、加工対象物１５の手前で焦点を結
ぶ。その結果、レーザ光は、焦点から再び拡散し、加工
対象物表面では、スポット径ｄL（Ｌ＞ｄ）を持つ。As shown in FIG. 1B, when the incident laser light is parallel light, the focusing lens 13 focuses the laser light so as to focus on the object 15 to be processed.
Therefore, in the Y-axis direction, the laser beam has a spot diameter d.
Light is collected so that On the other hand, in the X-axis direction, as shown in FIG. 1A, the incident laser light is not a parallel light but a convergent light, so that the laser light is focused before the workpiece 15. As a result, the laser light is diffused again from the focal point, and has a spot diameter d L (L> d) on the surface of the processing object.
【００２１】以上のようにして、本実施の形態によるビ
ームモード変換光学系は、加工対象物１５の表面に照射
されるレーザ光のビーム形状（スポット形状）を、Ｘ方
向に長軸をＹ軸方向に短軸を有する楕円形とすることが
できる。そして、シリンドリカルレンズ１１をＺ軸方向
に移動させるだけで、容易に長径（スポット径ｄL）を
変化させることができる。即ち、楕円形のビーム形状
の、長径と短径との比を変えることができる。As described above, the beam mode conversion optical system according to the present embodiment changes the beam shape (spot shape) of the laser beam applied to the surface of the processing object 15 by changing the long axis in the X direction and the Y axis. It can be elliptical with a short axis in the direction. Then, only by moving the cylindrical lens 11 in the Z-axis direction, the major diameter (spot diameter d L ) can be easily changed. That is, the ratio between the major axis and the minor axis of the elliptical beam shape can be changed.
【００２２】本実施の形態によるビームモード変換光学
系を備えたレーザ加工装置は、例えば、２つの加工対象
物を突き合わせ、突き合わせ部分を溶接する突き合わせ
溶接に利用できる。即ち、図２に示すように、２つの加
工対象物２１，２２を突き合わせることによって形成さ
れる突き合わせ線２３に対して、レーザ光スポット２４
の長軸が直交するようにレーザ光を照射し、突き合わせ
線２３に沿って（レーザ光スポットの短軸方向に）レー
ザ光を走査することで、広い範囲にレーザ光を均一に照
射することができ、加工品質を向上させることができ
る。The laser processing apparatus provided with the beam mode conversion optical system according to the present embodiment can be used, for example, for butt welding in which two workpieces are butted and the butted portions are welded. That is, as shown in FIG. 2, a laser beam spot 24 is formed on a butt line 23 formed by abutting two processing objects 21 and 22.
By irradiating the laser light so that the long axes are orthogonal to each other, and scanning the laser light along the butt line 23 (in the short-axis direction of the laser light spot), the laser light can be uniformly irradiated over a wide range. And the processing quality can be improved.
【００２３】また、レーザ光の進行方向をスポット形状
の短軸方向から長軸方向に変更することで、ビードの断
面形状を変更することができる。Further, by changing the traveling direction of the laser beam from the short-axis direction of the spot shape to the long-axis direction, the cross-sectional shape of the bead can be changed.
【００２４】さらに、本実施の形態によるビームモード
変換光学系を備えたレーザ加工装置を切断加工に使用し
た場合には、スポット形状と走査方向を、それぞれ変更
することにより、切断品質を変えることができる。Further, when the laser processing apparatus provided with the beam mode conversion optical system according to the present embodiment is used for cutting, the cutting quality can be changed by changing the spot shape and the scanning direction, respectively. it can.
【００２５】本実施の形態によるビームモード変換光学
系は、例えば、図３に示すように、レーザ発振器３１
と、レーザ発振器３１から出射されるレーザ光を加工対
象物の近傍まで伝搬させる光ファイバ３２と、光ファイ
バ３２の先端に固定され、光ファイバ３２からのレーザ
光を加工対象物に集光照射する出射光学系（加工ヘッ
ド）３３とを備えたレーザ加工装置の、出射光学系３３
として利用することができる。この場合のレーザ加工装
置は、従来のレーザ加工装置にシリンドリカルレンズを
１枚だけ追加した構成となるので、ビームの伝搬損失
は、ほとんど増加しない。また、シリンドリカルレンズ
の位置変更により、レンズの光軸にずれが生じても、加
工点の位置を合わせるだけで容易に修正できる。The beam mode conversion optical system according to the present embodiment is, for example, as shown in FIG.
An optical fiber 32 for propagating a laser beam emitted from a laser oscillator 31 to the vicinity of the object to be processed; and an optical fiber 32 fixed to the tip of the optical fiber 32 and condensing and irradiating the laser beam from the optical fiber 32 to the object to be processed. The emission optical system 33 of the laser processing apparatus including the emission optical system (processing head) 33.
Can be used as Since the laser processing apparatus in this case has a configuration in which only one cylindrical lens is added to the conventional laser processing apparatus, the beam propagation loss hardly increases. Further, even if the optical axis of the lens is shifted due to the change of the position of the cylindrical lens, it can be easily corrected only by adjusting the position of the processing point.
【００２６】また、本実施の形態によるビームモード変
換光学系は、図４に示すように、レーザ発振器４１と、
レーザ発振器４１から出射されるレーザ光を加工対象物
の近傍まで伝搬させる光ファイバ４２と、光ファイバ４
２の先端に固定され、光ファイバ４２からのレーザ光を
加工対象物に集光照射する出射光学系（加工ヘッド）４
３とを備えたレーザ加工装置の、光ファイバ４２の途中
（２本の光ファイバ４２ａと４２ｂとの間）に、光ファ
イバ入射光学系４４として接続するようにしてもよい。
このように、本実施の形態によるビームモード変換光学
系を用いたレーザ加工装置では、加工ヘッドの大型化や
重量化を避けることができるという長所がある。また、
光ファイバ４２が比較的長い場合であっても、光ファイ
バ４２ｂを例えば５ｍ以下にすることで、ビーム形状の
変形を少なくできるという長所がある。ただし、光ファ
イバ４２ｂとしては、そのコア径がスポット径（長径）
ｄLよりも大きいものを使用しなければならない。Further, as shown in FIG. 4, the beam mode conversion optical system according to this embodiment includes a laser oscillator 41,
An optical fiber 42 for propagating a laser beam emitted from a laser oscillator 41 to the vicinity of an object to be processed;
An emission optical system (processing head) 4 which is fixed to the tip of 2 and condenses and irradiates the laser beam from the optical fiber 42 onto the processing object.
3 may be connected as an optical fiber incident optical system 44 in the middle of the optical fiber 42 (between the two optical fibers 42a and 42b) of the laser processing apparatus provided with the optical fiber 42.
As described above, the laser processing apparatus using the beam mode conversion optical system according to the present embodiment has an advantage that an increase in the size and weight of the processing head can be avoided. Also,
Even when the optical fiber 42 is relatively long, there is an advantage that deformation of the beam shape can be reduced by setting the optical fiber 42b to, for example, 5 m or less. However, the core diameter of the optical fiber 42b is equal to the spot diameter (long diameter).
A value greater than d L must be used.
【００２７】さらに、本実施の形態によるビームモード
変換光学系は、図５に示すように、レーザ発振器５１
と、レーザ発振器５１から出射されるレーザ光を加工対
象物の近傍まで伝搬させる光ファイバ５２と、光ファイ
バ５２の先端に固定され、光ファイバ５２からのレーザ
光を加工対象物に集光照射する出射光学系（加工ヘッ
ド）５３とを備えたレーザ加工装置の、レーザ発振器５
１と光ファイバ５２との間に、光ファイバ入射光学系５
４として挿入配置するようにしてもよい。この例では、
図４に示す場合と同様、加工ヘッドの大型化や重量化を
避けることができるという長所がある。ただし、光ファ
イバ５２としては、そのコア径がスポット径ｄLよりも
大きいものを使用しなければならない。なお、光ファイ
バ５２の長さは、ビーム形状の劣化を考慮して、比較的
短め、例えば５ｍ以下であることが望ましい。Further, the beam mode conversion optical system according to the present embodiment, as shown in FIG.
And an optical fiber 52 for propagating laser light emitted from a laser oscillator 51 to the vicinity of the object to be processed; and an optical fiber 52 fixed to the tip of the optical fiber 52 for condensing and irradiating the laser light from the optical fiber 52 to the object to be processed. The laser oscillator 5 of the laser processing apparatus including the emission optical system (processing head) 53
Between the optical fiber 1 and the optical fiber 52,
4 may be inserted and arranged. In this example,
As in the case shown in FIG. 4, there is an advantage that the size and weight of the processing head can be avoided. However, as the optical fiber 52, a fiber whose core diameter is larger than the spot diameter d L must be used. The length of the optical fiber 52 is desirably relatively short, for example, 5 m or less in consideration of deterioration of the beam shape.
【００２８】次に、本発明の第２の実施の形態について
図６を参照して説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００２９】図６（ａ）及び（ｂ）に示すビームモード
変換光学系は、第１の実施の形態によるビームモード変
換光学系のシリンドリカルレンズ１１に変えて、シリン
ドリカルレンズ６１を有している。このシリンドリカル
レンズ６１は、シリンドリカルレンズ１１の表面形状が
凸であったのに対して、その表面が凹である点で異な
る。The beam mode conversion optical system shown in FIGS. 6A and 6B has a cylindrical lens 61 instead of the cylindrical lens 11 of the beam mode conversion optical system according to the first embodiment. The cylindrical lens 61 is different from the cylindrical lens 11 in that the surface of the cylindrical lens 11 is convex while the surface of the cylindrical lens 11 is concave.
【００３０】本実施の形態によるビームモード変換光学
系の動作も、基本的には、第１の実施の形態によるビー
ムモード変換光学系と同じである。したがって、以下で
は、相違点のみについて説明する。The operation of the beam mode conversion optical system according to this embodiment is basically the same as that of the beam mode conversion optical system according to the first embodiment. Therefore, only the differences will be described below.
【００３１】シリンドリカルレンズ６１は、図２（ａ）
に示すように、入射するレーザ光をＸ軸方向に関してそ
の広がり角を大きくするようにレーザ光を変換する。こ
のシリンドリカルレンズ６１も、Ｚ軸方向に移動可能
に、図示しないケースに保持されており、その位置によ
って、広がり角を大きくする度合いを変えることができ
る。The cylindrical lens 61 is shown in FIG.
As shown in (1), the incident laser light is converted so that the spread angle of the laser light in the X-axis direction is increased. The cylindrical lens 61 is also held in a case (not shown) so as to be movable in the Z-axis direction, and the degree of enlargement of the spread angle can be changed depending on the position.
【００３２】コリメートレンズ１２は、図２（ｂ）に示
すように、Ｙ軸方向に関して入射するレーザ光を平行光
に変換するように設計されている。従って、Ｘ軸方向に
関しては、図２（ａ）に示すように、入射するレーザ光
の広がり角がＹ軸方向より大きいので、そこを通過した
レーザ光は、平行光にはならず拡散光となる。As shown in FIG. 2B, the collimating lens 12 is designed to convert the laser light incident on the Y-axis direction into parallel light. Accordingly, in the X-axis direction, as shown in FIG. 2A, the spread angle of the incident laser light is larger than the Y-axis direction, so that the laser light passing therethrough is not parallel light but diffuse light. Become.
【００３３】フォーカシングレンズ１３は、図２(ｂ)に
示すように、入射レーザ光が平行光の場合に加工対象物
用に焦点を結ぶように設定されている。このため、図２
(ａ)に示すように、入射するレーザ光が、平行光ではな
く拡散光の場合は、加工対象物１５の表面上で焦点を結
ぶことができない。その結果、ビーム形状は、Ｘ軸方向
に平行な長軸を有する楕円となる。As shown in FIG. 2B, the focusing lens 13 is set so as to focus on the object to be processed when the incident laser light is parallel light. Therefore, FIG.
As shown in (a), when the incident laser light is not parallel light but diffuse light, it is not possible to focus on the surface of the workpiece 15. As a result, the beam shape becomes an ellipse having a major axis parallel to the X-axis direction.
【００３４】以上のようにして、本実施の形態によるビ
ームモード変換光学系も、加工対象物１５の表面に照射
されるレーザ光のビーム形状を、Ｘ方向に長軸をＹ軸方
向に短軸を有する楕円形とすることができる。また、シ
リンドリカルレンズ６１をＺ軸方向に移動させるだけ
で、容易に長径を変化させることができる。As described above, also in the beam mode conversion optical system according to the present embodiment, the beam shape of the laser beam irradiated on the surface of the processing object 15 is determined by changing the long axis in the X direction and the short axis in the Y axis direction. And an ellipse having Further, the major axis can be easily changed only by moving the cylindrical lens 61 in the Z-axis direction.
【００３５】本実施の形態によるビームモード変換光学
系も、第１の実施の形態と同様、レーザ発振器、光ファ
イバ、及び出射光学系を備えた加工装置の、出射光学系
として、または、ファイバ入射光学系として使用され
る。As in the first embodiment, the beam mode conversion optical system according to the present embodiment is also used as an output optical system of a processing apparatus having a laser oscillator, an optical fiber, and an output optical system, or as a fiber input optical system. Used as an optical system.
【００３６】[0036]
【発明の効果】本発明によれば、レーザ加工装置に使用
されるビームモード変換光学系に、レーザ光のビーム形
状を楕円にするとともに、その長径と短径の比率を変更
するビーム形状変更手段を設けたことで、加工形状の変
更が容易となり、かつ加工品質の向上が実現できる。According to the present invention, a beam mode changing optical system used in a laser processing apparatus has a beam shape changing means for changing the ratio of the major axis to the minor axis while making the beam shape of the laser beam elliptical. Is provided, it is easy to change the processing shape and the processing quality can be improved.
【図１】本発明の第１の実施の形態によるビームモード
変換光学系の構成を示す図であって、（ａ）はＹ方向か
ら見た図、（ｂ）はＸ方向から見た図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a beam mode conversion optical system according to a first embodiment of the present invention, wherein (a) is a diagram viewed from a Y direction and (b) is a diagram viewed from an X direction. is there.
【図２】図１のビームモード変換光学系の適用例を説明
するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an application example of the beam mode conversion optical system of FIG. 1;
【図３】図１のビームモード変換光学系を備えたレーザ
加工装置の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a laser processing apparatus provided with the beam mode conversion optical system of FIG.
【図４】図１のビームモード変換光学系を備えたレーザ
加工装置の他の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another example of a laser processing apparatus provided with the beam mode conversion optical system of FIG.
【図５】図１のビームモード変換光学系を備えたレーザ
加工装置のさらに別の例を示す図である。FIG. 5 is a view showing still another example of a laser processing apparatus provided with the beam mode conversion optical system of FIG. 1;
【図６】本発明の第２の実施の形態によるビームモード
変換光学系の構成を示す図であって、（ａ）はＹ方向か
ら見た図、（ｂ）はＸ方向から見た図である。6A and 6B are diagrams illustrating a configuration of a beam mode conversion optical system according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 6A is a diagram viewed from a Y direction, and FIG. 6B is a diagram viewed from an X direction. is there.
【図７】従来の出射光学系（加工ヘッド）の構成を示す
図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional emission optical system (processing head).
１１ シリンドリカルレンズ １２ コリメートレンズ １３ フォーカシングレンズ １４ 光ファイバ １５ 加工対象物 ２１，２２ 加工対象物 ２３ 突き合わせ線 ２４ レーザ光スポット ３１ レーザ発振器 ３２ 光ファイバ ３３ 出射光学系 ４１ レーザ発振器 ４２ａ，４２ｂ 光ファイバ ４３ 出射光学系 ４４ ファイバ入射光学系 ５１ レーザ発振器 ５２ 光ファイバ ５３ 出射光学系 ５４ ファイバ入射光学系 ６１ シリンドリカルレンズ ７１ コリメートレンズ ７２ フォーカシングレンズ ７３ 光ファイバ ７４ 加工対象物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Cylindrical lens 12 Collimating lens 13 Focusing lens 14 Optical fiber 15 Processing object 21,22 Processing object 23 Butt line 24 Laser light spot 31 Laser oscillator 32 Optical fiber 33 Emission optical system 41 Laser oscillator 42a, 42b Optical fiber 43 Emission optical System 44 Fiber incidence optical system 51 Laser oscillator 52 Optical fiber 53 Emission optical system 54 Fiber incidence optical system 61 Cylindrical lens 71 Collimating lens 72 Focusing lens 73 Optical fiber 74 Processing object
Claims (7)
工対象物に照射して加工を行うレーザ加工装置に使用さ
れるビームモード変換光学系であって、 前記レーザ光のビーム形状を楕円にするとともに、その
長径と短径の比率を変更するビーム形状変更手段を有す
ることを特徴とするビームモード変換光学系。1. A beam mode conversion optical system used in a laser processing apparatus for performing processing by irradiating a laser beam emitted from a laser oscillator onto a processing object, wherein the laser beam has an elliptical beam shape. A beam mode changing optical system comprising a beam shape changing means for changing a ratio of a major axis to a minor axis.
カルレンズを含むことを特徴とする請求項１のビームモ
ード変更光学系。2. The beam mode changing optical system according to claim 1, wherein said beam shape changing means includes a cylindrical lens.
形状の長径と短径の比率変更を変更するために、前記シ
リンドリカルレンズを光軸に沿って移動させる移動手段
を有していることを特徴とする請求項２のビームモード
変換光学系。3. The apparatus according to claim 2, wherein said beam shape changing means has a moving means for moving said cylindrical lens along an optical axis in order to change a ratio change between a major axis and a minor axis of said beam shape. The beam mode conversion optical system according to claim 2, wherein
ートレンズと、該コリメートレンズからの平行光を集光
するフォーカシングレンズとを備え、前記コリメートレ
ンズの前段に前記シリンドリカルレンズを設けたことを
特徴とする請求項２または３に記載のビームモード変換
光学系。4. A collimating lens for converting incident laser light into parallel light, and a focusing lens for converging parallel light from the collimating lens, wherein the cylindrical lens is provided in front of the collimating lens. 4. The beam mode conversion optical system according to claim 2, wherein
を光ファイバを用いて伝搬させるレーザ加工装置に用い
られ、前記レーザ発振器と前記光ファイバとの間に配置
されることを特徴とする請求項１，２，３、または４の
ビームモード変換光学系。5. A laser processing apparatus for propagating a laser beam emitted from the laser oscillator using an optical fiber, wherein the laser beam is disposed between the laser oscillator and the optical fiber. , 2, 3 or 4 beam mode conversion optics.
を光ファイバを用いて伝搬させるレーザ加工装置に用い
られ、前記光ファイバの途中に配置されていることを特
徴とする請求項１，２，３、または４のビームモード変
換光学系。6. A laser processing apparatus for transmitting a laser beam emitted from the laser oscillator using an optical fiber, wherein the laser beam is disposed in the middle of the optical fiber. , Or 4 beam mode conversion optics.
を光ファイバを用いて伝搬させるレーザ加工装置に用い
られ、前記光ファイバの先端に設けられていることを特
徴とする請求項１，２，３、または４のビームモード変
換光学系。7. A laser processing apparatus for propagating a laser beam emitted from the laser oscillator using an optical fiber, wherein the laser beam is provided at a tip of the optical fiber. , Or 4 beam mode conversion optics.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11081632A JP2000275568A (en) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | Beam mode converting optical system |
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| JP11081632A JP2000275568A (en) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | Beam mode converting optical system |
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| JP11081632A Withdrawn JP2000275568A (en) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | Beam mode converting optical system |
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1999
- 1999-03-25 JP JP11081632A patent/JP2000275568A/en not_active Withdrawn
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