JP7236371B2 - Beam shaper, processing device, and beam shaping method - Google Patents

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Description

本発明は、ビームシェイパ、該ビームシェイパを備えた加工装置、及びビームシェイピング方法に関する。 The present invention relates to a beam shaper, a processing apparatus having the beam shaper, and a beam shaping method.

近年、レーザ光源が生成する高出力なレーザ光を加工対象物に照射しつつ掃引することによって、加工対象物を加工する加工装置の市場が拡大している。加工用途の一例としては、切断や溶接などが挙げられる。 2. Description of the Related Art In recent years, the market for processing apparatuses that process an object to be processed by sweeping the object while irradiating it with a high-power laser beam generated by a laser light source has been expanding. Examples of processing applications include cutting and welding.

これらの加工装置において、レーザ光が照射される加工部位の温度は、レーザ光を照射される前の温度(例えばほぼ室温)から、レーザ光を照射された後の温度(例えば数百度~数千度)まで、急激に上昇する。その結果、加工装置においては、このような急激な温度の上昇に伴うスパッタが生じやすい。 In these processing apparatuses, the temperature of the processing site irradiated with the laser light varies from the temperature before the laser light irradiation (for example, about room temperature) to the temperature after the laser light irradiation (for example, several hundred degrees to several thousand degrees). degree). As a result, in the processing apparatus, spatter is likely to occur due to such a rapid temperature rise.

このスパッタの発生を抑制するためには、加工部位の予熱が効果的だと考えられており、加工部位を予熱するために適用可能だと考えられる技術として、例えば、特許文献1の図3に記載されたレーザービーム整形装置(本願発明の加工装置に読み替えられる)が挙げられる。このレーザービーム整形装置は、アキシコンレンズを備えており、ピーク強度が高いセンターローブと、センターローブと同心円状に形成された複数のリング状のサイドローブであって、強度が低いサイドローブと、を含む擬似的なベッセルビームを生成することができる。 In order to suppress the occurrence of this spatter, it is believed that preheating of the processed portion is effective. The described laser beam shaping device (which can be read as the processing device of the present invention) can be mentioned. This laser beam shaping device includes an axicon lens, a center lobe with a high peak intensity, a plurality of ring-shaped side lobes formed concentrically with the center lobe and having low intensity, can generate a pseudo-Bessel beam containing

特開2017-142401号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2017-142401

ところで、加工対象物に施す予熱の程度は、加工対象物を構成する材料や、加工の用途などに応じて異なる場合が多い。そのため、擬似的なベッセルビームを生成可能な加工装置において、リング間隔を調整したいという要望がある。 By the way, the degree of preheating applied to the object to be processed often differs depending on the material constituting the object to be processed, the purpose of processing, and the like. Therefore, there is a demand for adjusting the ring spacing in a processing apparatus capable of generating a pseudo-Bessel beam.

ベッセルビームのリング間隔を調整するためには、加工ヘッドに含まれるアキシコンレンズを、頂点角が異なる別のアキシコンレンズに変更する方法が考えられる。しかし、加工ヘッドに含まれるアキシコンレンズを別のアキシコンレンズに変更するには手間を要する。また、複数のリング間隔を実現するために、複数のアキシコンレンズを用意しておくことは、加工装置の運用コストの増大を招く。 In order to adjust the ring interval of Bessel beams, a method of changing the axicon lens included in the processing head to another axicon lens having a different vertex angle is conceivable. However, changing the axicon lens included in the processing head to another axicon lens requires time and effort. In addition, preparing a plurality of axicon lenses in order to achieve a plurality of ring intervals leads to an increase in operating costs of the processing apparatus.

本発明の一態様は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、アキシコンレンズを交換することなしにリング間隔を調整可能なビームシェイパを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION One aspect of the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a beam shaper in which the ring interval can be adjusted without exchanging the axicon lens.

上記の課題を解決するために、本発明の態様1に係るビームシェイパは、アキシコンレンズと、前記アキシコンレンズに入射するガウシアンビームの発散角を変更することによって、前記アキシコンレンズから出射するベッセルビームのリング間隔を調整する調整機構と、を備えている。 In order to solve the above problems, a beam shaper according to aspect 1 of the present invention includes an axicon lens, and a Bessel beam emitted from the axicon lens by changing a divergence angle of a Gaussian beam incident on the axicon lens. an adjusting mechanism for adjusting the ring spacing of the beams.

上記の構成によれば、調整機構を用いてベッセルビームのリング間隔を調整することができるので、アキシコンレンズを交換することなしにリング間隔を調整可能なビームシェイパを提供することができる。 According to the above configuration, the adjustment mechanism can be used to adjust the ring spacing of the Bessel beam, so a beam shaper capable of adjusting the ring spacing can be provided without exchanging the axicon lens.

本発明の態様2に係るビームシェイパにおいては、態様1に係るビームシェイパの構成に加えて、以下の構成が採用されている。すなわち、前記ガウシアンビームの光路上に配置されたコリメートレンズを更に備えており、前記調整機構は、前記コリメートレンズから前記アキシコンレンズまでの距離を保ったまま、前記ガウシアンビームの出射点から前記コリメートレンズまでの距離を変化させることによって、前記発散角を変更する、構成が採用されている。 In the beam shaper according to aspect 2 of the present invention, in addition to the configuration of the beam shaper according to aspect 1, the following configuration is adopted. That is, it further includes a collimator lens arranged on the optical path of the Gaussian beam, and the adjustment mechanism maintains the distance from the collimator lens to the axicon lens, and adjusts the collimator from the exit point of the Gaussian beam. A configuration is employed to change the divergence angle by changing the distance to the lens.

上記の構成によれば、容易にリング間隔を調整することができる。 According to the above configuration, it is possible to easily adjust the ring interval.

本発明の態様3に係るビームシェイパにおいては、態様2に係るビームシェイパの構成に加えて、以下の構成が採用されている。すなわち、前記出射点は、前記ガウシアンビームを出射する光ファイバの出射端である、構成が採用されている。 In the beam shaper according to aspect 3 of the present invention, in addition to the configuration of the beam shaper according to aspect 2, the following configuration is adopted. That is, a configuration is adopted in which the emission point is the emission end of an optical fiber that emits the Gaussian beam.

上記の構成によれば、レーザ光源により生成され、光ファイバにより導波されてきたガウシアンビームを、容易にベッセルビームに変換することができる。 According to the above configuration, a Gaussian beam generated by a laser light source and guided by an optical fiber can be easily converted into a Bessel beam.

本発明の態様4に係るビームシェイパにおいては、態様3に係るビームシェイパの構成に加えて、以下の構成が採用されている。すなわち、前記調整機構は、レンズホルダと、スライド部とを備え、前記レンズホルダは、前記コリメートレンズから前記アキシコンレンズまでの距離を保ったまま、前記コリメートレンズ及び前記アキシコンレンズの各々を保持し、前記スライド部は、前記レンズホルダ及び前記出射端の少なくとも何れか一方をスライドさせることによって、前記出射端から前記コリメートレンズまでの距離を変化させる、構成が採用されている。 In the beam shaper according to aspect 4 of the present invention, in addition to the configuration of the beam shaper according to aspect 3, the following configuration is adopted. That is, the adjustment mechanism includes a lens holder and a slide portion, and the lens holder holds each of the collimator lens and the axicon lens while maintaining the distance from the collimator lens to the axicon lens. Further, the slide portion is adapted to change the distance from the output end to the collimating lens by sliding at least one of the lens holder and the output end.

上記の構成のように、調整機構の具体的な構成としては、レンズホルダと、スライド部とが挙げられる。 Like the above configuration, specific configurations of the adjustment mechanism include a lens holder and a slide portion.

本発明の態様5に係るビームシェイパにおいては、態様1~4の何れかに係るビームシェイパの構成に加えて、以下の構成が採用されている。すなわち、前記調整機構による前記発散角の調整範囲には、前記ガウシアンビームが収斂光となる発散角と前記ガウシアンビームが発散光となる発散角との両方が含まれる、構成が採用されている。 In the beam shaper according to aspect 5 of the present invention, in addition to the configuration of the beam shaper according to any one of aspects 1 to 4, the following configuration is adopted. That is, a configuration is adopted in which the adjustment range of the divergence angle by the adjustment mechanism includes both the divergence angle at which the Gaussian beam becomes convergent light and the divergence angle at which the Gaussian beam becomes divergent light.

上記の構成によれば、発散角の調整範囲に前記ガウシアンビームが収斂光となる発散角と前記ガウシアンビームが発散光となる発散角との何れか一方しか含まれていない場合と比較して、発散角をより広範囲に亘って調整することができる。しがたって、本ビームシェイパは、リング間隔をより広範囲に亘って調整することができる。 According to the above configuration, compared to the case where the adjustment range of the divergence angle includes only one of the divergence angle at which the Gaussian beam converges and the divergence angle at which the Gaussian beam diverges, The divergence angle can be adjusted over a wider range. Therefore, the beam shaper can adjust the ring spacing over a wider range.

本発明の態様6に係る加工装置は、態様1~5の何れかに係るビームシェイパを備えた加工装置であって、前記ビームシェイパは、前記ベッセルビームを出射する。 A processing apparatus according to aspect 6 of the present invention is a processing apparatus comprising the beam shaper according to any one of aspects 1 to 5, wherein the beam shaper emits the Bessel beam.

上記の構成によれば、調整機構を用いてベッセルビームのリング間隔を調整することができるので、アキシコンレンズを交換することなしにリング間隔を調整可能な加工装置を提供することができる。 According to the above configuration, the adjustment mechanism can be used to adjust the ring spacing of the Bessel beams, so it is possible to provide a processing apparatus capable of adjusting the ring spacing without exchanging the axicon lens.

本発明の態様7に係る加工装置においては、態様6の何れかに係る加工装置の構成に加えて、加工対象物の表面のうち、少なくとも前記ベッセルビームが照射されている照射点近傍における光を検出する光検出器と、前記光検出器が検出した前記光に応じたフィードバック制御を前記調整機構に対して行う制御部と、を更に備えている。 In the processing apparatus according to aspect 7 of the present invention, in addition to the configuration of the processing apparatus according to any of aspects 6, light in the vicinity of at least the irradiation point irradiated with the Bessel beam on the surface of the object to be processed is It further comprises a photodetector that detects the light, and a controller that performs feedback control on the adjustment mechanism according to the light detected by the photodetector.

上記の構成によれば、加工対象物に加工を施しながら、照射点近傍における光に応じてリング間隔を調整することができる。したがって、加工を施している全期間中に亘って、アキシコンレンズから出射するベッセルビームのリング間隔を好適に保つことができる。 According to the above configuration, it is possible to adjust the ring interval according to the light in the vicinity of the irradiation point while processing the object to be processed. Therefore, the ring spacing of the Bessel beams emitted from the axicon lens can be preferably maintained over the entire period of processing.

本発明の態様8に係る加工装置においては、態様7の何れかに係る加工装置の構成に加えて、以下の構成が採用されている。すなわち、前記光検出器は、前記照射点近傍を撮像するカメラとであり、制御部は、前記カメラにより撮像された前記照射点近傍の画像に応じたフィードバック制御を前記調整機構に対して行う、構成が採用されている。 In the processing apparatus according to aspect 8 of the present invention, in addition to the configuration of the processing apparatus according to any one of aspects 7, the following configuration is adopted. That is, the photodetector is a camera that captures an image of the vicinity of the irradiation point, and the control unit performs feedback control on the adjustment mechanism according to the image of the vicinity of the irradiation point that is captured by the camera. configuration is adopted.

上記の構成によれば、加工対象物に加工を施しながら、照射点近傍の状態に応じてリング間隔を調整することができる。したがって、加工を施している全期間中に亘って、アキシコンレンズから出射するベッセルビームのリング間隔を好適に保つことができる。 According to the above configuration, it is possible to adjust the ring interval according to the state in the vicinity of the irradiation point while processing the object to be processed. Therefore, the ring spacing of the Bessel beams emitted from the axicon lens can be preferably maintained over the entire period of processing.

上記の課題を解決するために、本発明の態様9に係るビームシェイピング方法は、アキシコンレンズに入射するガウシアンビームの発散角を変更することによって、前記アキシコンレンズから出射するベッセルビームのリング間隔を調整する調整工程を含んでいる。 In order to solve the above problems, a beam shaping method according to aspect 9 of the present invention changes the divergence angle of a Gaussian beam incident on an axicon lens, so that the ring interval of the Bessel beam emitted from the axicon lens is includes an adjustment step of adjusting the

このような調整工程を含む本ビームシェイピング方法は、発散角を変更することによってベッセルビームのリング間隔を調整することができるので、アキシコンレンズを交換することなしにリング間隔を調整することができる。 This beam shaping method including such an adjustment process can adjust the ring spacing of the Bessel beam by changing the divergence angle, so the ring spacing can be adjusted without exchanging the axicon lens. .

本発明の態様10に係るビームシェイピング方法は、態様9に係るビームシェイピング方法に加えて、以下の構成が採用されている。すなわち、前記調整工程は、前記ガウシアンビームの光路上に配置されたコリメートレンズから前記アキシコンレンズまでの距離を保ったまま、前記ガウシアンビームの出射点から前記コリメートレンズまでの距離を変化させることによって、前記発散角を変更する、構成が採用されている。 A beam shaping method according to a tenth aspect of the present invention employs the following configuration in addition to the beam shaping method according to the ninth aspect. That is, the adjustment step is performed by changing the distance from the exit point of the Gaussian beam to the collimating lens while maintaining the distance from the collimating lens arranged on the optical path of the Gaussian beam to the axicon lens. , to change the angle of divergence.

上記の構成によれば、容易にリング間隔を調整することができる。 According to the above configuration, it is possible to easily adjust the ring interval.

本発明の一態様によれば、アキシコンレンズを交換することなしにリング間隔を調整可能なビームシェイパを提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a beam shaper in which the ring interval can be adjusted without exchanging the axicon lens.

(a)は、本発明の一実施形態に係る加工装置の構成を示すブロック図であり、(b)は、(a)に示した加工装置が備える加工ヘッドの断面図である。(a) is a block diagram showing the configuration of a processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and (b) is a cross-sectional view of a processing head provided in the processing apparatus shown in (a). (a)~(c)は、図1の(a)に示した加工ヘッドの断面図であって、該加工ヘッドの内部におけるコリメートレンズ及びアキシコンレンズの配置を示す断面図である。(a) to (c) are cross-sectional views of the processing head shown in (a) of FIG. 1, and are cross-sectional views showing the arrangement of a collimator lens and an axicon lens inside the processing head. (a)~(c)の各々は、それぞれ、図2の(a)~(c)に示したコリメートレンズ及びアキシコンレンズの配置に対応したベッセルビームのビーム強度の分布を示すグラフである。Each of (a) to (c) is a graph showing the beam intensity distribution of the Bessel beam corresponding to the arrangement of the collimator lens and the axicon lens shown in (a) to (c) of FIG. 2, respectively. 本発明の実施例に係る加工ヘッドから出射されるベッセルビームの強度分布を示すグラフである。4 is a graph showing the intensity distribution of Bessel beams emitted from the processing head according to the embodiment of the present invention;

(加工装置の構成)
本発明の一実施形態に係る加工装置1の構成について、図1を参照して説明する。図1において、(a)は、加工装置1の構成を示すブロック図であり、(b)は、加工装置1が備える加工ヘッド13の断面図である。
(Configuration of processing equipment)
A configuration of a processing apparatus 1 according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, (a) is a block diagram showing the configuration of the processing device 1, and (b) is a cross-sectional view of a processing head 13 provided in the processing device 1. As shown in FIG.

加工装置1は、レーザ光を用いて加工対象物である対象物Wを加工するための装置であり、図1の(a)に示すように、レーザ光源11と、デリバリファイバ12と、加工ヘッド13と、カメラ14と、制御部15と、を備えている。 A processing apparatus 1 is an apparatus for processing an object W, which is an object to be processed, using laser light. As shown in FIG. 13 , a camera 14 and a control unit 15 .

レーザ光源11は、レーザ光を生成する装置である。デリバリファイバ12は、レーザ光源11にて生成されたレーザ光を導波する光ファイバである。加工ヘッド13は、デリバリファイバ12を導波されたレーザ光を対象物Wに照射する装置である。カメラ14は、対象物Wの表面のうち、少なくとも後述するベッセルビームが照射されている照射点近傍における光を検出する光検出器の一例であり、該照射点近傍を撮像する装置である。この場合、照射点近傍における光とは、主に対象物Wを取り巻く環境光が照射点近傍において反射された反射光である。なお、光検出器の別の例としては、フォトダイオードが挙げられる。この場合、照射点近傍における光とは、ベッセルビームを加工対象物に照射することに伴って照射点近傍に生じるプラズマに起因する光である。この場合、光検出器としてフォトダイオードを採用する場合、照射点とフォトダイオードとの間には、所定の波長範囲に含まれる光を透過するフィルタが設けられていてもよい。 The laser light source 11 is a device that generates laser light. The delivery fiber 12 is an optical fiber that guides the laser light generated by the laser light source 11 . The processing head 13 is a device that irradiates the object W with laser light guided through the delivery fiber 12 . The camera 14 is an example of a photodetector that detects light in the vicinity of an irradiation point irradiated with at least a Bessel beam, which will be described later, on the surface of the object W, and is a device that captures an image of the vicinity of the irradiation point. In this case, the light in the vicinity of the irradiation point is the reflected light obtained by mainly reflecting ambient light surrounding the object W in the vicinity of the irradiation point. Another example of the photodetector is a photodiode. In this case, the light in the vicinity of the irradiation point is light caused by plasma generated in the vicinity of the irradiation point as the object is irradiated with the Bessel beam. In this case, when a photodiode is employed as the photodetector, a filter that transmits light within a predetermined wavelength range may be provided between the irradiation point and the photodiode.

本発明の一態様において、制御部15は、光検出器が検出した照射点近傍の光に応じたフィードバック制御を後述する調整機構に対して行うように加工ヘッド13を制御する装置である。本実施形態において、制御部15は、カメラ14にて撮像された前記照射点近傍の画像(動画像又は静止画像)に基づいて、前記照射点近傍の状態に応じたフィードバック制御を加工中に行うように加工ヘッド13を制御する装置である。 In one aspect of the present invention, the control unit 15 is a device that controls the processing head 13 so as to perform feedback control according to the light in the vicinity of the irradiation point detected by the photodetector to an adjustment mechanism, which will be described later. In this embodiment, the control unit 15 performs feedback control during processing according to the state near the irradiation point based on the image (moving image or still image) near the irradiation point captured by the camera 14. It is a device for controlling the machining head 13 as follows.

なお、上記フィードバック制御の制御内容は、限定されるものではないが、次のような例が挙げられる。レーザ光を掃引することによって実施する加工中に、カメラ14は、レーザ光が照射されている照射点近傍を撮影し、その画像を生成する。制御部15は、カメラ14から上記画像を取得したうえで、上記画像に基づいて単位時間あたりのスパッタ量を示すスパッタ量情報を生成する。制御部15は、更に、上記スパッタ量情報が示すスパッタ量に応じて、ガウシアンビームの出射点からコリメートレンズまでの距離である距離D1(図1及び図2参照)を増加させる方向及び減少させる方向の何れかに微小量変化させる。このように距離D1を微小量変化させることによって、スパッタ量が上昇した場合、制御部15は、距離D1を先に微小量変化させた方向とは逆方向(減少または増加)に微小量変化させる。これを繰り返すことによって、制御部15は、加工中に発生し得るスパッタ量を低減することができる。 In addition, although the control content of the said feedback control is not limited, the following examples are mentioned. During processing performed by sweeping the laser beam, the camera 14 photographs the vicinity of the irradiation point irradiated with the laser beam and generates an image thereof. After obtaining the image from the camera 14, the control unit 15 generates spatter amount information indicating the amount of spatter per unit time based on the image. The control unit 15 further increases or decreases the distance D1 (see FIGS. 1 and 2), which is the distance from the exit point of the Gaussian beam to the collimating lens, according to the spatter amount indicated by the spatter amount information. to any one of When the spatter amount increases by changing the distance D1 by a small amount in this way, the control unit 15 changes the distance D1 by a small amount in the opposite direction (decrease or increase) to the direction in which the distance D1 was changed by a small amount. . By repeating this, the control unit 15 can reduce the amount of spatter that may occur during processing.

なお、制御部15が上記画像から上記スパッタ量をカウントする方法は限定されないが、例えば、上記画像に含まれる輝度が閾値を上回る点をカウントする方法が挙げられる。また、制御部15のうち上記画像から上記スパッタ量をカウントする機能については、市販されているスパッタカウンタにより代用することもできる。 Although the method by which the control unit 15 counts the amount of spatter from the image is not limited, for example, there is a method of counting points in the image where the luminance exceeds a threshold. Further, the function of counting the amount of spatter from the image in the control unit 15 can be replaced by a commercially available spatter counter.

また、制御部15は、距離D1を増減させる場合の変化量をどのようなアルゴリズムを用いて決定してもよい。そのアルゴリズムとしては、例えば、二分法やセカント法などの数値計算アルゴリズムが挙げられる。 Also, the control unit 15 may use any algorithm to determine the amount of change when increasing or decreasing the distance D1. Algorithms include, for example, numerical calculation algorithms such as the bisection method and the secant method.

また、前記光検出器としてフォトダイオードを採用する場合であれば、フィードバック制御の制御内容として次のような例が挙げられる。レーザ光を掃引することによって実施する加工中に、フォトダイオードは、照射点近傍の光であって、フィルタによりフィルタリング処理された所定の波長範囲に含まれる光を検出する。この所定の範囲は、例えば、ベッセルビームを加工対象物に照射することに伴って照射点近傍に生じるプラズマの温度の指標になるように定められている。したがって、制御部15は、フォトダイオードが検出した所定の波長範囲に含まれる光の強度から、プラズマの温度を表す温度情報を生成する。制御部15は、更に、上記温度情報が示す温度に応じて、距離D1を増加させる方向及び減少させる方向の何れかに微小量変化させる。このように距離D1を微小量変化させることによって、温度が上昇した場合、制御部15は、距離D1を先に微小量変化させた方向とは逆方向(減少または増加)に微小量変化させる。これを繰り返すことによって、制御部15は、加工中におけるプラズマの温度を所定の温度範囲内に保つ(より好ましくは、一定に保つ)ことができる。 Further, when a photodiode is adopted as the photodetector, the following example can be cited as the content of the feedback control. During processing, which is performed by sweeping the laser light, the photodiode detects light in the vicinity of the point of illumination and within a predetermined wavelength range filtered by the filter. This predetermined range is determined, for example, to be an index of the temperature of plasma generated in the vicinity of the irradiation point as a result of irradiating the object to be processed with the Bessel beam. Therefore, the control unit 15 generates temperature information representing the temperature of the plasma from the intensity of light included in the predetermined wavelength range detected by the photodiode. Further, the control unit 15 slightly changes the distance D1 in either the increasing direction or the decreasing direction according to the temperature indicated by the temperature information. When the temperature rises by changing the distance D1 by a small amount in this manner, the control unit 15 changes the distance D1 by a small amount in the opposite direction (decrease or increase) to the direction in which the distance D1 was changed by a small amount. By repeating this, the control unit 15 can keep the temperature of the plasma during processing within a predetermined temperature range (more preferably, keep it constant).

加工ヘッド13は、図1の(b)に示すように、筐体130と、コリメートレンズ131と、アキシコンレンズ132と、レンズホルダ133と、調整ボルト134と、保護ガラス135と、ガス供給孔136と、を備えている。 As shown in FIG. 1B, the processing head 13 includes a housing 130, a collimator lens 131, an axicon lens 132, a lens holder 133, an adjustment bolt 134, a protective glass 135, and a gas supply hole. 136 and .

筐体130は、一端(図1における上端)が閉塞され、他端(図1における下端)が開放された筒状の構造体である。デリバリファイバ12は、筐体130に設けられた挿通孔を介して筐体130の内部に引き込まれている。 The housing 130 is a cylindrical structure with one end (upper end in FIG. 1) closed and the other end (lower end in FIG. 1) open. The delivery fiber 12 is drawn into the housing 130 through an insertion hole provided in the housing 130 .

デリバリファイバ12から出射したレーザ光(ガウシアンビームであるので、以下、そのように記載する)の光路上には、ガウシアンビームをコリメートするためのコリメートレンズ131が配置されている。コリメートレンズ131は、平坦面である入射面と、球面である出射面とを有しており、その(コリメートレンズ131の)入射面がデリバリファイバ12の出射面に対向するように配置されている。コリメートレンズ131の光軸は、デリバリファイバ12の光軸に一致する。 A collimating lens 131 for collimating the Gaussian beam is arranged on the optical path of the laser light (because it is a Gaussian beam, hereinafter referred to as such) emitted from the delivery fiber 12 . The collimator lens 131 has a flat entrance surface and a spherical exit surface, and the entrance surface (of the collimate lens 131 ) is arranged to face the exit surface of the delivery fiber 12 . . The optical axis of the collimator lens 131 matches the optical axis of the delivery fiber 12 .

コリメートレンズ131を透過したガウシアンビームの光路上には、ガウシアンビームをベッセルビームに変換するためのアキシコンレンズ132が配置されている。アキシコンレンズ132は、平坦面である入射面と、円錐面である出射面とを有しており、その(アキシコンレンズ132の)入射面がコリメートレンズ131の出射面に対向するように配置されている。アキシコンレンズ132の光軸は、デリバリファイバ12及びコリメートレンズ131の光軸に一致する。本実施形態において、デリバリファイバ12、コリメートレンズ131、及びアキシコンレンズ132に共通する光軸は、後述する筐体130の中心軸(単に軸とも称する)とも一致する。以下において、この共通する光軸のことを加工ヘッド13の光軸とも称する。 An axicon lens 132 for converting the Gaussian beam into a Bessel beam is arranged on the optical path of the Gaussian beam that has passed through the collimating lens 131 . The axicon lens 132 has a flat entrance surface and a conical exit surface. It is The optical axis of the axicon lens 132 coincides with the optical axes of the delivery fiber 12 and collimator lens 131 . In this embodiment, the optical axis common to the delivery fiber 12, the collimating lens 131, and the axicon lens 132 also coincides with the central axis (also referred to simply as the axis) of the casing 130, which will be described later. This common optical axis is also referred to as the optical axis of the processing head 13 below.

レンズホルダ133は、両端が開放された筒状の構造体であり、コリメートレンズ131及びアキシコンレンズ132を保持している。コリメートレンズ131及びアキシコンレンズ132は、レンズホルダ133の内側面に固定されており、コリメートレンズ131とアキシコンレンズ132との距離D2は、一定に保たれている。 The lens holder 133 is a cylindrical structure with both ends opened, and holds the collimator lens 131 and the axicon lens 132 . The collimator lens 131 and the axicon lens 132 are fixed to the inner surface of the lens holder 133, and the distance D2 between the collimator lens 131 and the axicon lens 132 is kept constant.

レンズホルダ133の外側面には、凸部が形成されており、この凸部は、筐体130の内側面に形成された凹部と嵌合する。筐体130の内側面に形成された凹部の幅(筐体130の軸方向の幅)は、レンズホルダ133の外側面に形成された凸部の幅よりも広く設定されている。このため、レンズホルダ133を筐体130の軸方向にスライドさせることができる。 A convex portion is formed on the outer surface of the lens holder 133 , and this convex portion fits into a concave portion formed on the inner surface of the housing 130 . The width of the concave portion formed on the inner surface of the housing 130 (the axial width of the housing 130 ) is set wider than the width of the convex portion formed on the outer surface of the lens holder 133 . Therefore, the lens holder 133 can be slid in the axial direction of the housing 130 .

以上のように、筐体130の内側面に形成された凹部と、レンズホルダ133の外側面に形成された凸部とは、距離D2を一定に保ったままコリメートレンズ131及びアキシコンレンズ132を加工ヘッド13の光軸と平行にスライドさせるスライド部の一例である。なお、本実施形態のスライド部では、筐体130の内側面に凹部を形成し、レンズホルダ133の外側面に凸部を形成している。しかし、スライド部の一態様においては、筐体130の内側面に凸部を形成し、レンズホルダ133の外側面に凹部を形成することもできる。 As described above, the concave portion formed on the inner surface of the housing 130 and the convex portion formed on the outer surface of the lens holder 133 are arranged so that the collimator lens 131 and the axicon lens 132 can be positioned while maintaining the distance D2 constant. It is an example of a slide portion that slides parallel to the optical axis of the processing head 13 . In addition, in the slide portion of the present embodiment, a concave portion is formed on the inner surface of the housing 130 and a convex portion is formed on the outer surface of the lens holder 133 . However, in one aspect of the slide portion, a convex portion can be formed on the inner surface of the housing 130 and a concave portion can be formed on the outer surface of the lens holder 133 .

レンズホルダ133は、例えば、調整ボルト134の挿入量を増やすことによって、デリバリファイバ12から遠ざかり、調整ボルト134の挿入量を減らすことによって、デリバリファイバ12に近づく。このため、調整ボルト134の挿入量を増減させることによって、コリメートレンズ131からアキシコンレンズ132までの距離D2を保ったまま、ガウシアンビームの出射点(デリバリファイバ12の出射面の中心点)からコリメートレンズ131までの距離D1を変化させることができる。ここで、デリバリファイバ12の出射面は、特許請求の範囲に記載の光ファイバの出射端の一態様である。なお、調整ボルト134の挿入量(すなわち、距離D1)は、不図示の機構により制御部15によって電動制御することもできるし、手動により制御することもできる。 For example, the lens holder 133 moves away from the delivery fiber 12 by increasing the amount of insertion of the adjustment bolt 134 and moves closer to the delivery fiber 12 by decreasing the amount of insertion of the adjustment bolt 134 . Therefore, by increasing or decreasing the insertion amount of the adjustment bolt 134, the distance D2 from the collimator lens 131 to the axicon lens 132 is maintained, and the Gaussian beam is collimated from the exit point (the center point of the exit surface of the delivery fiber 12). The distance D1 to the lens 131 can be changed. Here, the output surface of the delivery fiber 12 is one aspect of the output end of the optical fiber described in the claims. The amount of insertion of the adjusting bolt 134 (that is, the distance D1) can be electrically controlled by the controller 15 by a mechanism (not shown), or can be controlled manually.

ガス供給孔136には、レーザ加工においてアシストガスとして機能するガスが供給されている。ガス供給孔136に供給されたアシストガスは、開放された筐体130の下端から対象物Wの加工部位に同心円状に吹き付けられる。アシストガスとして用いるガス種は、レーザ加工の用途(例えば、切断や、溶接など)に応じて適宜選択することができる。例えば、切断の場合であれば燃焼作用が求められるため、アシストガスのガス種は、酸素が好ましく、溶接の場合であれば、参加を抑制するため、アシストガスのガス種は、窒素が好ましい。なお、アシストガスのガス種は、酸素及び窒素に限定されるものではない。また、アシストガスは、上述した機能の他に、加工に伴い生じるスパッタが保護ガラス135に付着することを抑制するという機能も有する。 A gas that functions as an assist gas in laser processing is supplied to the gas supply hole 136 . The assist gas supplied to the gas supply hole 136 is concentrically sprayed onto the processing portion of the object W from the opened lower end of the housing 130 . The type of gas used as the assist gas can be appropriately selected according to the application of laser processing (for example, cutting, welding, etc.). For example, in the case of cutting, the type of assist gas is preferably oxygen because a combustion action is required, and in the case of welding, the type of assist gas is preferably nitrogen in order to suppress participation. Incidentally, the gas species of the assist gas is not limited to oxygen and nitrogen. In addition to the function described above, the assist gas also has the function of suppressing adhesion of spatters generated during processing to the protective glass 135 .

(加工ヘッドの機能)
加工ヘッド13の機能について、図2及び図3を参照して説明する。図2の(a)~(c)は、加工ヘッド13の光軸を含む断面における断面図であって、加工ヘッド13の内部におけるコリメートレンズ131及びアキシコンレンズ132の配置を示す断面図である。なお、図2の(a)~(c)においては、コリメートレンズ131及びアキシコンレンズ132のみを図示している。また、図2の(a)~(c)の各々に図示したz軸は、加工ヘッド13の光軸(図2の(a)~(c)の各々には図示せず)と平行になるように定めている。また、z軸は、デリバリファイバ12の出射面に対応する位置が原点となるように定めている。図3の(a)~(c)の各々は、それぞれ、図2の(a)~(c)に示したコリメートレンズ131及びアキシコンレンズ132の配置に対応したベッセルビームのビーム強度の分布を示すグラフである。
(function of processing head)
The function of the machining head 13 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2A to 2C are cross-sectional views of the processing head 13 including the optical axis, and are cross-sectional views showing the arrangement of the collimator lens 131 and the axicon lens 132 inside the processing head 13. FIG. . 2A to 2C, only the collimating lens 131 and the axicon lens 132 are shown. Also, the z-axis shown in each of FIGS. 2(a) to 2(c) is parallel to the optical axis of the processing head 13 (not shown in each of FIGS. 2(a) to 2(c)). It is defined as Also, the z-axis is defined so that the position corresponding to the output surface of the delivery fiber 12 is the origin. Each of FIGS. 3A to 3C shows the beam intensity distribution of the Bessel beam corresponding to the arrangement of the collimating lens 131 and the axicon lens 132 shown in FIGS. 2A to 2C. It is a graph showing.

図2の(a)において、距離D1は、デリバリファイバ12から出射されたガウシアンビームがコリメートレンズ131を透過することによりコリメート光になるように定められている。すなわち、距離D1は、コリメートレンズ131の焦点距離と一致する又は略一致する。本実施形態においては、距離D1は、コリメートレンズ131の焦点距離と一致しているものとして説明する。以下においては、図2の(a)に示した距離D1を基準となる距離D1と称する。 In FIG. 2A, the distance D1 is determined so that the Gaussian beam emitted from the delivery fiber 12 passes through the collimating lens 131 and becomes collimated light. That is, the distance D1 matches or substantially matches the focal length of the collimator lens 131 . In this embodiment, the distance D<b>1 is assumed to match the focal length of the collimating lens 131 . Hereinafter, the distance D1 shown in (a) of FIG. 2 is referred to as a reference distance D1.

図2の(b)において、距離D1は、上述した基準となる距離D1よりも短くなるように定められている。したがって、デリバリファイバ12から出射され、コリメートレンズ131を透過した光は、発散光となる。すなわち、コリメートレンズ131を透過した光のスポット径は、コリメートレンズ131の出射面から遠ざかれば遠ざかるほど拡大する。 In (b) of FIG. 2, the distance D1 is set to be shorter than the reference distance D1 described above. Therefore, the light emitted from the delivery fiber 12 and transmitted through the collimator lens 131 becomes divergent light. That is, the spot diameter of the light that has passed through the collimating lens 131 expands as the distance from the exit surface of the collimating lens 131 increases.

図2の(c)において、距離D1は、上述した基準となる距離D1よりも長くなるように定められている。したがって、デリバリファイバ12から出射され、コリメートレンズ131を透過した光は、収斂光となる。すなわち、コリメートレンズ131を透過した光のスポット径は、コリメートレンズ131の出射面から遠ざかれば遠ざかるほど縮小する。 In (c) of FIG. 2, the distance D1 is set to be longer than the reference distance D1 described above. Therefore, the light emitted from the delivery fiber 12 and transmitted through the collimator lens 131 becomes convergent light. That is, the spot diameter of the light transmitted through the collimating lens 131 is reduced as the distance from the exit surface of the collimating lens 131 increases.

また、上述したように、加工ヘッド13においては、コリメートレンズ131とアキシコンレンズ132との距離D2は、一定に保たれている。したがって、図2の(a)~(c)の何れにおいても、距離D2は、一定である。 Further, as described above, in the processing head 13, the distance D2 between the collimator lens 131 and the axicon lens 132 is kept constant. Therefore, the distance D2 is constant in any of FIGS. 2(a) to 2(c).

アキシコンレンズ132の出射面は、図2の(a)~(c)に示すように断面視した場合、二等辺三角形の2つの斜辺により構成されている。以下では、図2の(a)~(c)の各々において、上記2つの斜辺のうち、上側に位置する斜辺を第1の斜辺と称し、下側に位置する斜辺を第2の斜辺と称する。したがって、図2の(a)に示すように、アキシコンレンズ132にコリメート光が入射した場合、第1の斜辺は、コリメート光を斜め下方向に向かって屈折させ、第2の斜辺は、コリメート光を斜め上方向に向かって屈折させる。 The exit surface of the axicon lens 132 is composed of two oblique sides of an isosceles triangle when viewed in cross section as shown in FIGS. 2(a) to 2(c). Hereinafter, in each of FIGS. 2A to 2C, of the two oblique sides, the upper oblique side is referred to as the first oblique side, and the lower oblique side is referred to as the second oblique side. . Therefore, as shown in FIG. 2A, when collimated light is incident on the axicon lens 132, the first oblique side refracts the collimated light obliquely downward, and the second oblique side refracts the collimated light. Light is refracted diagonally upward.

図2の(a)に示すように、第1の斜辺により斜め下方向に屈折された光と、第2の斜辺により斜め上方向に屈折された光とは、アキシコンレンズ132の出射面の近傍領域である干渉領域Bにおいて交差し、互いに干渉し合う。干渉領域Bにおいては、第1の斜辺により斜め下方向に屈折された光と、第2の斜辺により斜め上方向に屈折された光とが干渉し合う結果、擬似的なベッセルビームが形成される。本実施形態において、特に断りなくベッセルビームと記載する場合、それは、擬似的なベッセルビームを意味する。 As shown in (a) of FIG. 2 , the light refracted obliquely downward by the first oblique side and the light refracted obliquely upward by the second oblique side are refracted from the exit surface of the axicon lens 132 . They intersect in an interference region B, which is a neighboring region, and interfere with each other. In the interference region B, the light refracted obliquely downward by the first oblique side and the light refracted obliquely upward by the second oblique side interfere with each other to form a pseudo Bessel beam. . In this embodiment, when a Bessel beam is described without a particular notice, it means a pseudo-Bessel beam.

ベッセルビームのビーム形状は、光軸上に位置しビーム強度が最も高いセントラルローブと、セントラルローブの両側に対称な形状に形成される縞状のサイドローブとにより構成されている(図3の(a)参照)。 The beam shape of a Bessel beam consists of a central lobe located on the optical axis and having the highest beam intensity, and striped side lobes formed symmetrically on both sides of the central lobe (( a) see).

コリメートレンズ131及びアキシコンレンズ132の各々は、中心軸に対して等方的な形状を有するため、ベッセルビームのビームスポットも光軸を中心軸として等方的な形状を有する。すなわち、ベッセルビームのビームスポットの3次元的な形状は、図3の(a)に図示したビームプロファイルを、中心軸を回転軸として360度回転させることによって得られ、同軸状のリング構造を有する。 Since each of the collimating lens 131 and the axicon lens 132 has an isotropic shape with respect to the central axis, the beam spot of the Bessel beam also has an isotropic shape with the optical axis as the central axis. That is, the three-dimensional shape of the beam spot of the Bessel beam is obtained by rotating the beam profile shown in FIG. .

ベッセルビームは、ガウシアンビームと比較して、ビームのスポット径の拡大を抑制しつつ、長距離(干渉領域の長さに対応し、典型的には数mm)に亘ってビームを伝搬させることができる。しがたって、加工装置1が加工ヘッド13を備えていることにより、加工装置1は、ベッセルビームを対象物Wに照射することができる。レーザ加工にベッセルビームを用いることによって、ガウシアンビームをレーザビームとして用いる場合と比較して、例えば、アスペクト比が高い細孔を対象物Wに対して形成することができる。 Compared to Gaussian beams, Bessel beams can propagate beams over long distances (corresponding to the length of the interference region, typically several millimeters) while suppressing expansion of the beam spot diameter. can. Therefore, since the processing apparatus 1 is provided with the processing head 13, the processing apparatus 1 can irradiate the object W with the Bessel beam. By using a Bessel beam for laser processing, for example, pores with a high aspect ratio can be formed in the object W compared to the case of using a Gaussian beam as a laser beam.

以下において、サイドローブに含まれる複数のピークのうち、最も内側に位置するピークまでの距離を距離D22と称し、内側から2番目に位置するピークまでの距離を距離D33と称する。 Hereinafter, the distance to the innermost peak among the multiple peaks included in the sidelobes is referred to as distance D22, and the distance to the second innermost peak is referred to as distance D33.

図2の(b)に示すように、距離D1を図2の(a)に示した基準となる距離D1よりも短くなるように定めた場合、コリメートレンズ131を透過した光は、発散光となり、干渉領域の光軸に沿った方向の長さが長くなる。その結果、図3の(b)に示すように、ベッセルビームのビームスポットのリング間隔は、図3の(a)と比較して疎になる。すなわち、距離D1を基準となる距離D1よりも短くなるように定めることによって、距離D22及び距離D33の各々は、図3の(a)に示した状態よりも長くなる。 As shown in (b) of FIG. 2, when the distance D1 is set to be shorter than the reference distance D1 shown in (a) of FIG. , the length of the interference region along the optical axis increases. As a result, as shown in FIG. 3(b), the beam spot ring interval of the Bessel beam becomes sparse compared to FIG. 3(a). That is, by setting the distance D1 to be shorter than the reference distance D1, each of the distance D22 and the distance D33 becomes longer than the state shown in FIG. 3(a).

図2の(c)に示すように、距離D1を図2の(a)に示した基準となる距離D1よりも短くなるように定めた場合、コリメートレンズ131を透過した光は、発散光となり、干渉領域の光軸に沿った方向の長さが短くなる。その結果、図3の(c)に示すように、ベッセルビームのビームスポットのリング構造のリング間隔は、図3の(a)と比較して密になる。すなわち、距離D1を基準となる距離D1よりも短くなるように定めることによって、距離D22及び距離D33の各々は、図3の(a)に示した状態よりも短くなる。 As shown in (c) of FIG. 2, when the distance D1 is set to be shorter than the reference distance D1 shown in (a) of FIG. , the length of the interference region along the optical axis is shortened. As a result, as shown in FIG. 3(c), the ring spacing of the ring structure of the beam spot of the Bessel beam becomes denser than in FIG. 3(a). That is, by setting the distance D1 to be shorter than the reference distance D1, each of the distance D22 and the distance D33 becomes shorter than the state shown in FIG. 3(a).

以上のように、加工ヘッド13は、対象物Wに照射するベッセルビームを形成するビームシェイパとして機能する。また、上記スライド部、レンズホルダ133、及び調整ボルト134は、アキシコンレンズ132に入射するガウシアンビームの発散角θ(図2の(b)及び(c)参照)を変更することによって、アキシコンレンズ132から出射するベッセルビームのリング間隔を調整する調整機構として機能する。 As described above, the processing head 13 functions as a beam shaper that forms a Bessel beam that irradiates the object W. As shown in FIG. The slide portion, the lens holder 133, and the adjustment bolt 134 change the divergence angle θ of the Gaussian beam incident on the axicon lens 132 (see (b) and (c) in FIG. 2) to change the axicon angle. It functions as an adjustment mechanism that adjusts the ring interval of Bessel beams emitted from the lens 132 .

なお、本実施形態において、デリバリファイバ12の出射面が加工ヘッド13に対して固定されており、距離D2が固定された状態で、コリメートレンズ131及びアキシコンレンズ132がレンズホルダ133に固定されており、上記調整機構がレンズホルダ133を光軸方向に沿ってスライドさせることによって、距離D2を保ったまま距離D1を変化させるように構成されている。しかし、本発明の一態様において、コリメートレンズ131及びアキシコンレンズ132が加工ヘッド13に固定されており、デリバリファイバ12の出射面がファイバホルダに固定されており、上記調整機構は、調整ボルト134を用いて該ファイバフォルダを加工ヘッド13の光軸方向にスライドさせることによって、距離D2を保ったまま距離D1を変化させるように構成されていてもよい。また、本発明の一態様において、上記調整機構は、レンズホルダ133及び上記ファイバフォルダの両方を加工ヘッド13の光軸方向にスライドさせることによって、距離D2を保ったまま距離D1を変化させるように構成されていてもよい。 In this embodiment, the output surface of the delivery fiber 12 is fixed to the processing head 13, and the collimator lens 131 and the axicon lens 132 are fixed to the lens holder 133 while the distance D2 is fixed. The adjusting mechanism slides the lens holder 133 along the optical axis to change the distance D1 while maintaining the distance D2. However, in one aspect of the present invention, the collimator lens 131 and the axicon lens 132 are fixed to the processing head 13, the output surface of the delivery fiber 12 is fixed to the fiber holder, and the adjustment mechanism is an adjustment bolt 134 may be used to slide the fiber folder in the optical axis direction of the processing head 13 to change the distance D1 while maintaining the distance D2. In one aspect of the present invention, the adjustment mechanism changes the distance D1 while maintaining the distance D2 by sliding both the lens holder 133 and the fiber holder in the optical axis direction of the processing head 13. may be configured.

〔実施例〕
図1に示した加工ヘッド13において、距離D1を変化させた場合に得られるビームプロファイルを図4に示す。図4に示したD1=0mmのプロットは、距離D1を基準となる距離D1と一致させた場合(すなわち図2の(a)に示した状態)において得られたものである。また、図4に示したD1=-6mmのプロットは、距離D1を基準となる距離D1より6mm短くした場合(すなわち図2の(b)に示した状態の一例)において得られたものであり、図4に示したD1=6mmのプロットは、距離D1を基準となる距離D1より6mm長くした場合(すなわち図2の(c)に示した状態の一例)において得られたものである。
〔Example〕
FIG. 4 shows beam profiles obtained when the distance D1 is changed in the processing head 13 shown in FIG. The plot of D1=0 mm shown in FIG. 4 was obtained when the distance D1 was matched with the reference distance D1 (that is, the state shown in FIG. 2(a)). Also, the plot of D1=-6 mm shown in FIG. 4 was obtained when the distance D1 was 6 mm shorter than the reference distance D1 (that is, an example of the state shown in FIG. 2(b)). , D1=6 mm plots in FIG. 4 are obtained when the distance D1 is 6 mm longer than the reference distance D1 (that is, an example of the state shown in FIG. 2(c)).

距離D1を-6mm,0mm,6mmとした各場合における距離D22及び距離D33を以下の表1に示す。 Table 1 below shows the distance D22 and the distance D33 when the distance D1 is −6 mm, 0 mm, and 6 mm.

Figure 0007236371000001
Figure 0007236371000001

表1によれば、距離D1を基準となる距離D1より短くすることにより、リング間隔が疎になり、距離D1を基準となる距離D1より長くすることにより、リング間隔が密になることが分かった。 According to Table 1, by making the distance D1 shorter than the reference distance D1, the ring interval becomes sparse, and by making the distance D1 longer than the reference distance D1, the ring interval becomes dense. rice field.

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention.

1 加工装置
11 レーザ光源
12 デリバリファイバ
13 加工ヘッド
130 筐体
131 コリメートレンズ
132 アキシコンレンズ
133 レンズホルダ(調整機構の一部)
134 調整ボルト
135 保護ガラス
136 ガス供給孔
14 カメラ
15 制御部
W 対象物(加工対象物)
1 processing device 11 laser light source 12 delivery fiber 13 processing head 130 housing 131 collimator lens 132 axicon lens 133 lens holder (part of adjustment mechanism)
134 adjustment bolt 135 protective glass 136 gas supply hole 14 camera 15 control unit W object (object to be processed)

Claims (10)

アキシコンレンズと、
前記アキシコンレンズに入射するガウシアンビームの発散角を変更することによって、前記アキシコンレンズから出射するベッセルビームのリング間隔を調整する調整機構と、を備えている、
ことを特徴とするビームシェイパ。
an axicon lens,
an adjustment mechanism for adjusting the ring interval of the Bessel beam emitted from the axicon lens by changing the divergence angle of the Gaussian beam incident on the axicon lens.
A beam shaper characterized by:
前記ガウシアンビームの光路上に配置されたコリメートレンズを更に備えており、
前記調整機構は、前記コリメートレンズから前記アキシコンレンズまでの距離を保ったまま、前記ガウシアンビームの出射点から前記コリメートレンズまでの距離を変化させることによって、前記発散角を変更する、
ことを特徴とする請求項1に記載のビームシェイパ。
further comprising a collimating lens arranged on the optical path of the Gaussian beam,
The adjustment mechanism changes the divergence angle by changing the distance from the exit point of the Gaussian beam to the collimating lens while maintaining the distance from the collimating lens to the axicon lens.
The beam shaper according to claim 1, characterized in that:
前記出射点は、前記ガウシアンビームを出射する光ファイバの出射端である、
ことを特徴とする請求項2に記載のビームシェイパ。
The exit point is the exit end of an optical fiber that emits the Gaussian beam,
3. A beam shaper according to claim 2, characterized in that:
前記調整機構は、レンズホルダと、スライド部とを備え、
前記レンズホルダは、前記コリメートレンズから前記アキシコンレンズまでの距離を保ったまま、前記コリメートレンズ及び前記アキシコンレンズの各々を保持し、
前記スライド部は、前記レンズホルダ及び前記出射端の少なくとも何れか一方をスライドさせることによって、前記出射端から前記コリメートレンズまでの距離を変化させる、
ことを特徴とする請求項3に記載のビームシェイパ。
The adjustment mechanism includes a lens holder and a slide section,
The lens holder holds each of the collimator lens and the axicon lens while maintaining a distance from the collimator lens to the axicon lens,
The slide section changes the distance from the output end to the collimator lens by sliding at least one of the lens holder and the output end.
4. The beam shaper according to claim 3, characterized in that:
前記調整機構による前記発散角の調整範囲には、前記ガウシアンビームが収斂光となる発散角と前記ガウシアンビームが発散光となる発散角との両方が含まれる、
ことを特徴とする請求項1~4の何れか1項に記載のビームシェイパ。
The adjustment range of the divergence angle by the adjustment mechanism includes both the divergence angle at which the Gaussian beam is converging light and the divergence angle at which the Gaussian beam is diverging light.
The beam shaper according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
請求項1~5の何れか1項に記載のビームシェイパを備えた加工装置であって、前記ビームシェイパは、前記ベッセルビームを出射する、
ことを特徴とする加工装置。
A processing apparatus comprising the beam shaper according to any one of claims 1 to 5, wherein the beam shaper emits the Bessel beam,
A processing device characterized by:
加工対象物の表面のうち、少なくとも前記ベッセルビームが照射されている照射点近傍における光を検出する光検出器と、
前記光検出器が検出した前記光に応じたフィードバック制御を前記調整機構に対して行う制御部と、を更に備えている、
ことを特徴とする請求項6に記載の加工装置。
A photodetector that detects light in the vicinity of at least the irradiation point irradiated with the Bessel beam on the surface of the object to be processed;
A control unit that performs feedback control on the adjustment mechanism according to the light detected by the photodetector,
7. The processing apparatus according to claim 6, characterized in that:
前記光検出器は、前記照射点近傍を撮像するカメラであり、
制御部は、前記カメラにより撮像された前記照射点近傍の画像に応じたフィードバック制御を前記調整機構に対して行う、
ことを特徴とする請求項7に記載の加工装置。
The photodetector is a camera that images the vicinity of the irradiation point,
The control unit performs feedback control on the adjustment mechanism according to an image in the vicinity of the irradiation point captured by the camera.
8. The processing apparatus according to claim 7, characterized in that:
アキシコンレンズに入射するガウシアンビームの発散角を変更することによって、前記アキシコンレンズから出射するベッセルビームのリング間隔を調整する調整工程を含んでいる、
ことを特徴とするビームシェイピング方法。
adjusting the ring spacing of the Bessel beam exiting the axicon lens by changing the divergence angle of the Gaussian beam entering the axicon lens;
A beam shaping method characterized by:
前記調整工程は、前記ガウシアンビームの光路上に配置されたコリメートレンズから前記アキシコンレンズまでの距離を保ったまま、前記ガウシアンビームの出射点から前記コリメートレンズまでの距離を変化させることによって、前記発散角を変更する、
ことを特徴とする請求項9に記載のビームシェイピング方法。
In the adjustment step, while maintaining the distance from the collimator lens arranged on the optical path of the Gaussian beam to the axicon lens, the distance from the exit point of the Gaussian beam to the collimator lens is changed to adjust the change the divergence angle,
10. The beam shaping method according to claim 9, characterized by:
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