JP2001100145A - レーザマーカ - Google Patents

レーザマーカ

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JP2001100145A
JP2001100145A JP27576099A JP27576099A JP2001100145A JP 2001100145 A JP2001100145 A JP 2001100145A JP 27576099 A JP27576099 A JP 27576099A JP 27576099 A JP27576099 A JP 27576099A JP 2001100145 A JP2001100145 A JP 2001100145A
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JP
Japan
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lens
laser light
laser
light
focusing
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JP27576099A
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English (en)
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Makoto Namieno
誠 波江野
Yasumasa Iketani
泰昌 池谷
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Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
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Sunx Ltd
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/007—Marks, e.g. trade marks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブロードエリア型の半導体レーザから出射さ
れるレーザ光を光学系により微小スポット光に集束する
構成において、大形化することなく半導体レーザからの
レーザ光を確実に微小スポット光に集束できるようにす
る。 【解決手段】 半導体レーザ１１からのレーザ光は、コ
リメータレンズ１３で略平行光に変換されてシリンドリ
カル凹レンズ１４及びシリンドリカル凸レンズ１５を通
過する。このとき、半導体レーザ１１の活性層と垂直面
方向に出射されたレーザ光は、シリンドリカル凹レンズ
１４及びシリンドリカル凸レンズ１５をそのまま通過す
る。また、活性層と水平面方向に出射されたレーザ光
は、シリンドリカル凹レンズ１４及びシリンドリカル凸
レンズ１５により光芒幅が広げられた略平行光となる。
従って、集束レンズ１６への各レーザ光の入射角度を調
整することにより、集束レンズ１６で微小スポット光に
集束することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブロードエリア型
の半導体レーザから出射されるマルチモードのレーザ光
を光学系により集束することにより対象物にマーキング
するレーザマーカに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】レーザマーカの発振器
として半導体レーザ（以下、ＬＤ）を使用する場合、高
出力を得るために活性領域面積の大きなブロードエリア
型ＬＤを使用する必要がある。
【０００３】ところが、このタイプのＬＤは活性領域の
ストライプ幅が通常のＬＤに比べて長いことから、出射
されるレーザ光は活性層と垂直方向に長い長楕円とな
る。このため、一般の光学系を用いて集束するにしても
理想的な円形状の微小スポット光にならず、印字対象物
にマーキングするだけのエネルギー密度を得ることがで
きない。そこで、従来より、微小スポット光が略円形状
となるように光学系により整形するようにしている。
【０００４】図１１はこの種の光学系の概略構成を側面
で示し、図１２は光学系の概略構成を平面で示してい
る。これらの図１１及び図１２に示すように、ＬＤ１か
ら出射されたレーザ光をコリメータレンズ２により平行
光に変換すると共に、アナモルフィックプリズム３を用
いて活性層と水平面方向の光芒幅を活性層と垂直面方向
の光芒幅と略等しくなるように拡大し、全体としては集
束レンズに略円形状の光芒として入射させて集束するこ
とにより円形状の微小スポット光を得るようにしてい
た。
【０００５】しかしながら、上記の構成では、以下のよ
うな問題を有していた。 ＬＤ１のストライプ幅が大きくなるに従って、活性層
と水平面方向の光芒をさらに拡大しなければならず、そ
れに伴ってアナモルフィックプリズム３の幾何学的寸法
も非常に大きくなり、コストアップを招くと共に大型化
して重量も大きくなる。
【０００６】ブロードエリア型ＬＤ１は非点隔差が大
きく、活性層と垂直面方向に出射されるレーザ光（以
下、垂直面方向レーザ光と記載）と水平面方向に出射さ
れるレーザ光（以下、水平面方向レーザ光と記載）とで
はレーザ光の見掛け上の出射位置（広がり中心位置）が
光軸方向にずれている。ここで、例えば垂直面方向レー
ザ光が平行光となるようにコリメータレンズ２の位置を
調整した場合、非点隔差の影響によりコリメータレンズ
２を通過した水平面方向レーザ光は平行光とならない。
この場合、集束レンズ４により垂直面方向レーザ光は集
束レンズ４の焦点に集束するものの、水平面方向レーザ
光は集束レンズ４の焦点に集光せず、微小スポット光を
得ることはできない。このため、この種の光学系では、
非点隔差補正用の長焦点シリンドリカルレンズ５をコリ
メータレンズ２の後方に挿入して活性層と水平面方向に
出射されるレーザ光を平行光に補正するようにしてい
る。
【０００７】しかしながら、ＬＤ１は非点隔差にばらつ
きを有しているので、非点隔差に応じて異なるｆ値のシ
リンドリカルレンズ５に交換する必要があり、何種類も
のシリンドリカルレンズを用意しなければならず、製造
コストがアップする。
【０００８】一般に集束レンズ４の焦点距離は２〜３
％程度の誤差を有するのが通常であり、焦点位置にばら
つきを生じている。このため、集束レンズ４を微動して
焦点位置の調整作業を行う必要があり、極めて面倒であ
る。
【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、ブロードエリア型の半導体レーザから
出射されるレーザ光を光学系により微小スポット光に集
束する構成において、大形化することなく半導体レーザ
からのレーザ光を確実に微小スポット光に集束すること
ができるレーザマーカを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、ブロードエリ
ア型の半導体レーザから出射されるレーザ光を光学系で
集束させることにより対象物にマーキングするレーザマ
ーカにおいて、前記光学系は、前記半導体レーザから出
射されるレーザ光を略平行光に変換するコリメータレン
ズと、このコリメータレンズを通過したレーザ光のうち
前記半導体レーザの活性層と垂直面方向のレーザ光はそ
のまま通過すると共に前記活性層と水平面方向のレーザ
光に対しては凹レンズとして機能するシリンドリカル凹
レンズと、このシリンドリカル凹レンズを通過したレー
ザ光のうち前記半導体レーザの活性層と垂直面方向のレ
ーザ光はそのまま通過すると共に前記活性層と水平面方
向のレーザ光に対しては凸レンズとして機能するシリン
ドリカル凸レンズと、このシリンドリカル凸レンズを通
過したレーザ光を集束する集束レンズとを備えた上で、
前記集束レンズに入射する前記半導体レーザの活性層と
垂直面方向及び水平面方向のレーザ光の入射角度が光軸
から同一距離で同一となるように前記各レンズの位置を
調整した状態で前記集束レンズによりレーザ光を微小ス
ポット光に集束するようにしたものである（請求項
１）。
【００１１】ブロードエリア型の半導体レーザにあって
は、活性領域面積を大きく確保するためにストライプ幅
が通常の半導体レーザに比較して大きく設計されている
ので、活性層と垂直面方向に出射されるレーザ光（以
下、垂直面方向レーザ光と記載）の広がり角は大きいの
に対して、活性層と水平面方向に出射されるレーザ光
（以下、水平面方向レーザ光と記載）は広がり角は小さ
く、全体としては活性層と垂直方向に長い長楕円形状と
なっている。また、非点隔差の影響により垂直面方向レ
ーザ光と水平面方向レーザ光の見掛け上の出射位置（広
がり中心位置）は光軸方向にずれている。
【００１２】さて、半導体レーザから出射されたレーザ
光は、コリメータレンズを通過する際に略平行光に変換
されてから、シリンドリカル凹レンズ及びシリンドリカ
ル凸レンズを通過して集束レンズに入射する。
【００１３】ここで、垂直面方向レーザ光は、シリンド
リカル凹レンズ及びシリンドリカル凸レンズによる凸レ
ンズとしての作用を受けることはないので、シリンドリ
カル凹レンズ及びシリンドリカル凸レンズをそのまま通
過する。
【００１４】一方、水平面方向レーザ光は、シリンドリ
カル凹レンズによる凹レンズとしての作用を受けるの
で、扇状に広がるようになる。また、シリンドリカル凸
レンズによる凸レンズとしての作用を受けるので、シリ
ンドリカル凹レンズにより扇状に広げられた水平面方向
レーザ光はシリンドリカル凸レンズにより略平行光に変
換された状態で集束レンズに入射する。そして、集束レ
ンズは、入射するレーザ光を集束する。
【００１５】この場合、コリメータレンズの位置を調整
することにより、集束レンズに入射する垂直面方向レー
ザ光の入射角度を調整することができる。また、シリン
ドリカル凹レンズ及びシリンドリカル凸レンズの位置を
調整することにより、集束レンズに入射する水平面方向
レーザ光の入射角度を調整することができる。
【００１６】従って、集束レンズに入射する垂直面方向
レーザ光及び水平面方向レーザ光の入射角度が光軸から
同一距離で同一となるように光学系を調整すると、集束
レンズによりレーザ光を微小スポット光に集束すること
ができる。この場合、光学系の調整により、集束レンズ
に入射する垂直面方向レーザ光及び水平面方向レーザ光
の入射角度を調整することにより微小スポット光の集束
位置を任意に調整することができる。
【００１７】また、非点隔差の影響により垂直面方向レ
ーザ光と水平面方向レーザ光との見掛け上の出射位置が
光軸方向にずれているにしても、上述したように垂直面
方向レーザ光と水平面方向レーザ光との集束位置を独立
して調整できる結果、非点隔差による影響を防止するこ
とができる。
【００１８】また、集束レンズに入射する垂直面方向レ
ーザ光及び水平面方向レーザ光の入射角度を調整できる
結果、集束レンズの焦点距離のばらつきの影響を受ける
ことなく、集束レンズによりレーザ光を目標位置に集束
することができる。
【００１９】上記構成において、前記コリメータレンズ
及び前記シリンドリカル凹レンズは一体となって移動可
能に設けられていてもよい（請求項２）。
【００２０】このような構成によれば、コリメータレン
ズ及びシリンドリカル凹レンズは一体となって移動可能
に設けられているので、各レンズの光軸を精度よく一致
させることができる。この場合、コリメータレンズ及び
シリンドリカル凹レンズを一体となって移動することに
より、集束レンズに入射する垂直面方向レーザ光の入射
角度を調整することができる。このとき、シリンドリカ
ル凹レンズが同時に移動することにより、集束レンズに
入射する水平面方向レーザ光の入射角度が変化してしま
うものの、シリンドリカル凸レンズの位置を調整するこ
とにより、集束レンズに入射する水平面方向レーザ光及
び垂直面方向レーザ光の入射角度を光軸から同一距離で
同一とすることができる。尚、このようにシリンドリカ
ル凸レンズの位置を調整するにしても、集束レンズに入
射する垂直面方向レーザ光の入射角度が変化することは
ないので、集束レンズによりレーザ光を微小スポット光
に集束することができる。
【００２１】また、前記集束レンズは固定されていても
よい（請求項３）。このような構成によれば、集束レン
ズは固定されているにしても、集束レンズに入射する垂
直面方向レーザ光及び水平面方向レーザ光の入射角度を
調整することにより、集束レンズによるレーザ光の集束
位置を任意に調整することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１乃至図１０を参照して説明する。図１は光学系の概略
構成を側面で示し、図２は光学系の概略構成を平面で示
している。これらの図１及び図２において、半導体レー
ザ（以下、ＬＤ）１１の光軸上には、光学系１２とし
て、コリメータレンズ１３、シリンドリカル凹レンズ１
４、シリンドリカル凸レンズ１５、集束レンズ１６が順
に配置されている。
【００２３】ＬＤ１１は、高出力を得るために活性領域
面積の広いブロードエリア型レーザダイオードであり、
ストライプ幅が一般のＬＤに比べて極めて長く設計され
ている。このような設計により、図３に示すようにＬＤ
１１の活性層と垂直面方向（以下、単に垂直面方向と記
載）に出射されるレーザ光（図中にＡで示す）（以下、
垂直面方向レーザ光と記載）は広がり角が大きいのに対
して、図４に示すように活性層と水平面方向（以下、単
に水平面方向と記載）に出射されるレーザ光（図中にＢ
で示す）（以下、水平面方向レーザ光と記載）は広がり
角が小さくなっており、全体としては図５に示すように
活性層と垂直方向に長い長楕円形状となっている。ま
た、非点隔差の影響により、図５に示すように垂直面方
向レーザ光と水平面方向レーザ光との見掛け上の出射位
置（広がり中心位置）は光軸方向にずれている。
【００２４】図１において、コリメータレンズ１３は、
ＬＤ１１から出射されたレーザ光を略平行光に変換する
ように位置決めされている。シリンドリカル凹レンズ１
４は、垂直面方向に対しては凹レンズとして機能せず、
水平面方向に対してのみ凹レンズとして機能するように
なっており、垂直面方向レーザ光をそのまま通過すると
共に（図１参照）、水平面方向レーザ光を水平面方向に
広げるように位置決めされている（図２参照）。
【００２５】シリンドリカル凸レンズ１５は、垂直面方
向に対しては凸レンズとして機能せず、水平面方向に対
してのみ凸レンズとして機能するようになっており、垂
直面方向レーザ光をそのまま通過すると共に（図１参
照）、シリンドリカル凹レンズ１４により広げられた水
平面方向レーザ光を略平行光に変換するように位置決め
されている（図２参照）。
【００２６】ここで、上記コリメータレンズ１３，シリ
ンドリカル凹レンズ１４及びシリンドリカル凸レンズ１
５は、集束レンズ１６に入射する垂直面方向レーザ光及
び水平面方向レーザ光の入射角度が光軸から同一距離で
同一となるように位置決めされている。
【００２７】そして、集束レンズ１６は、略平行光とな
って入射したレーザ光を集束する。この場合、集束レン
ズ１６に入射する垂直面方向レーザ光及び水平面方向レ
ーザ光の入射角度は光軸から同一距離で同一となるよう
に設定されているので、集束レンズ１６により垂直面方
向レーザ光及び水平面方向レーザ光を微小スポット光と
なるように一点で集束することができる。また、集束レ
ンズ１６に入射する水平面方向レーザ光の光芒幅を拡大
することにより集束レンズ１６に入射するレーザ光の光
芒を長楕円形状から略円形状となるように修正するよう
にしたので、微小スポット光のエネルギー密度を十分に
高めることができる。
【００２８】尚、光学系１２を調整して集束レンズ１６
に入射する垂直面方向レーザ光及び水平面方向レーザ光
の入射角度を調整することにより、レーザ光の集束位置
を任意に調整することができる。
【００２９】ここで、ＬＤ１１から出射された垂直面方
向レーザ光が光学系１２を通過する際の作用について説
明する。垂直面方向レーザ光は、コリメータレンズ１３
により略平行光に変換された状態でシリンドリカル凹レ
ンズ１４及びシリンドリカル凸レンズ１５を通過する。
このとき、シリンドリカル凹レンズ１４及びシリンドリ
カル凸レンズ１５は垂直面方向レーザ光に対しては凹レ
ンズまたは凸レンズとして機能しないので、垂直面方向
レーザ光はそのままシリンドリカル凹レンズ１４及びシ
リンドリカル凸レンズ１５を通過してから集束レンズ１
６に入射することにより集束される。この場合、垂直面
方向レーザ光の集束位置は、集束レンズ１６に入射する
垂直面方向レーザ光の入射角度により決まり、垂直面方
向レーザ光が集束レンズ１６に平行光で入射するときは
集束レンズ１６の焦点に集束する。従って、コリメータ
レンズ１３及び集束レンズ１６の位置を調整することに
より、垂直面方向レーザ光を目標位置に集束することが
できる。
【００３０】次に、水平面方向レーザ光が光学系１２を
通過する際の作用について説明する。水平面方向レーザ
光は、コリメータレンズ１３により略平行光に変換され
た状態でシリンドリカル凹レンズ１４及びシリンドリカ
ル凸レンズ１５を通過する。このとき、シリンドリカル
凹レンズ１４は水平面方向レーザ光に対しては凹レンズ
として機能するので、水平面方向レーザ光はシリンドリ
カル凹レンズ１４により水平面方向に扇状に広がった状
態でシリンドリカル凸レンズ１５に入射する。このと
き、シリンドリカル凸レンズ１５は水平面方向レーザ光
に対しては凸レンズとして機能するので、水平面方向レ
ーザ光はシリンドリカル凸レンズ１５により集束するこ
とにより略平行光に変換された状態で集束レンズ１６に
入射することにより集束される。この場合、水平面方向
レーザ光の集束位置は、集束レンズ１６に入射する水平
面方向レーザ光の入射角度により決まり、水平面方向レ
ーザ光が集束レンズ１６に平行光で入射するときは集束
レンズ１６の焦点に集束する。
【００３１】従って、シリンドリカル凹レンズ１４及び
シリンドリカル凸レンズ１５の位置を調整することによ
り、水平面方向レーザ光を目標位置に集束することがで
きる。
【００３２】しかるに、コリメータレンズ１３、シリン
ドリカル凹レンズ１４及びシリンドリカル凸レンズ１５
の位置を調整することにより、集束レンズ１６に入射す
る垂直面方向レーザ光及び水平面方向レーザ光の入射角
度を光軸から同一距離で同一となるように調整した場合
は、集束レンズ１６による水平面方向レーザ光及び垂直
面方向レーザ光の集束位置は目標位置に一致し、レーザ
光を集束レンズ１６により微小スポット光に集束するこ
とができる。
【００３３】また、ＬＤ１１における水平面方向レーザ
光の見掛け上の出射位置は、非点隔差の影響により垂直
面方向レーザ光の見掛け上の出射位置よりもＬＤ１１の
光軸方向にずれているものの、上述したように集束レン
ズ１６に入射する水平面方向レーザ光の入射角度を垂直
面方向レーザ光の入射角度と独立して調整できる結果、
非点隔差による影響を防止することができる。
【００３４】ところで、水平面方向レーザ光はマルチモ
ードであるので、シングルモードのレーザ光を集光する
光学系では、効率よく一点に集光することができないも
のの、特公昭６３−４９２０４号公報には、半導体レー
ザから出射されるレーザ光がマルチモードの場合に効率
よく集光させる方法として、集束レンズへ入射する光芒
を水平面方向に長い楕円形状とすることが有効であるこ
とが記載されている。従って、本実施の形態では、シリ
ンドリカル凹レンズ１４及びシリンドリカル凸レンズ１
５の位置を調整することにより集束レンズ１６に入射す
る水平面方向レーザ光の幅が垂直面方向レーザ光の幅よ
りも大きくなるように設定した。
【００３５】上述したような光学系１２に対する調整の
結果、集束レンズ１６によりレーザ光を微小スポット光
に集束することができるので、微小スポット光は大きな
エネルギー密度を有することになり、印字対象物に対し
て確実にマーキングすることができる。
【００３６】次に上述したようにレーザ光を一点に集束
するための光学系１２に対する具体的調整方法を図６及
び図７を参照して説明する。図６は全体構成の概略を側
面で示し、図７は全体構成の概略を平面で示している。
これらの図６及び図７において、上記光学系１２は、製
品の組立て時に位置調整治具により調整されるようにな
っている。この位置調整治具は、第１の調整治具１７及
び第２の調整治具１８からなる。
【００３７】さて、実際の製品では、コリメータレンズ
１３及びシリンドリカル凹レンズ１４はレンズユニット
１９として一体化されており、このレンズユニット１９
が第１の調整治具１７に対する操作よりＬＤ１１の光軸
に沿って微移動可能に構成されている。また、第２の調
整治具１８に対する操作によりシリンドリカル凸レンズ
１５がＬＤ１１の光軸に沿って微移動可能に構成されて
いる。
【００３８】即ち、第１の調整治具１７はマイクロメー
タ２０及び当該マイクロメータ２０により移動する腕部
２１から構成されており、その腕部２１がレンズユニッ
ト１９に係合した状態でマイクロメータ２０に対する操
作に応じて腕部２１が移動することにより当該腕部２１
に係合されたレンズユニット１９がＬＤ１１の光軸に沿
って微移動するようになっている。
【００３９】また、第２の調整治具１８は第１の調整治
具１７と同一構造であり、腕部２１がシリンドリカル凸
レンズ１５に係合した状態でマイクロメータ２０に対す
る操作に応じて腕部２１が移動することにより当該腕部
２１に係合されたシリンドリカル凸レンズ１５がＬＤ１
１の光軸に沿って微移動するようになっている。
【００４０】一方、集束レンズ１６は固定して設けられ
ている。この集束レンズ１６からワークディスタンスだ
け離間した位置が微小スポット光の集束位置に設定され
ており、その集束位置（印字対象物の表面位置）に拡散
板２２が配置されている。この場合、集束レンズ１６に
より集束されたレーザ光は拡散板２２により散乱される
ようになっている。
【００４１】拡散板２２の裏側には赤外線カメラ２３が
設けられている。この赤外線カメラ２３には顕微鏡２４
が装着されており、集束レンズ１６により拡散板２２上
に集束されたレーザ光（赤外線）のスポット光を拡大撮
影するようになっている。そして、赤外線カメラ２３に
よる撮影画像はモニタ２５に映し出される。
【００４２】ここで、上述したように、コリメータレン
ズ１３の位置を調整することにより集束レンズ１６によ
り集束する垂直面方向レーザ光の集束位置を調整するこ
とができると共に、シリンドリカル凹レンズ１４及びシ
リンドリカル凸レンズ１５の位置を調整することにより
集束レンズ１６により集束する水平面方向レーザ光の集
束位置を調整することができるので、まず、垂直面方向
レーザ光の集束位置を調整してから、水平面方向レーザ
光の集束位置を調整することにより、両方のレーザ光の
集束位置を一致させることができる。
【００４３】具体的には、図８に示すようにモニタ２５
に当初映し出されるスポット光（図中にＣで示す）は、
垂直面方向レーザ光と水平面方向レーザ光とが異なる集
束位置で重なった状態で映し出されるものであり、スポ
ット光の垂直方向の幅が垂直面方向レーザ光における目
標位置からのずれ量の大きさに対応し、スポット光の水
平方向の幅が水平面方向レーザ光における目標位置から
のずれ量の大きさに対応している。
【００４４】従って、第１の調整治具１７に対する操作
によりスポット光の垂直方向が最小となるようにレンズ
ユニット１９の位置を調整する。つまり、図８に示すよ
うにスポット光の図示上下方向の幅が最小となるように
レンズユニット１９の位置を調整する。そして、斯様に
スポット光の垂直方向の絞り込み調整ができたときは、
顕微鏡２４の倍率を高めた状態でレンズユニット１９の
位置を調整することにより、図９に示すようにさらにス
ポット光の垂直方向の絞り込みを行う。
【００４５】続いて、第２の調整治具１８に対する操作
によりスポット光の水平方向の幅が最小となるようにシ
リンドリカル凸レンズ１５の位置を調整する。つまり、
図１０に示すようにスポット光の図示左右方向の幅が最
小となるように調整する。この場合、シリンドリカル凸
レンズ１５の位置を調整するにしても、シリンドリカル
凸レンズ１５の位置により垂直面方向レーザ光の集束位
置が変動することはないので、スポット光の垂直方向の
幅が変化してしまうことはない。
【００４６】以上のようにしてレンズユニット１９及び
シリンドリカル凸レンズ１５の位置調整が終了したとき
は、レンズユニット１９及びシリンドリカル凸レンズ１
５の位置を固定した状態で、図示しないレーザマーカに
組付ける。従って、レーザマーカの組立てが終了した状
態においては、ＬＤ１１から出射されたレーザ光は図示
しないガルバノミラーで集束位置が移動され、以て印字
対象物にレーザマーク加工を施すことができる。
【００４７】このような実施の形態によれば、光学系１
２として、ＬＤ１１から出射されるレーザ光に対して共
通にレンズとして機能するコリメータレンズ１３及び集
束レンズ１６と、水平面方向レーザ光に対してのみレン
ズとして機能するシリンドリカル凹レンズ１４とシリン
ドリカル凸レンズ１５とを組合わせて設け、集束レンズ
１６による各レーザ光の集束位置を独立に調整できるよ
うにしたので、各レーザ光の集束位置を精度よく一致さ
せることができる。従って、ＬＤから出射される長楕円
のレーザ光をアナモルフィックプリズムにより略円形状
に変換した状態で集束レンズにより集束している従来例
のものと違って、シリンドリカル凹レンズ１４とシリン
ドリカル凸レンズ１５という小形のレンズの組合わせで
実施することができるので、全体が大形化してしまうこ
となく実施できる。
【００４８】この場合、非点収差によりＬＤ１１におけ
る水平面方向レーザ光の出射位置が垂直面方向レーザ光
の出射位置と光軸方向にずれているにしても、集束レン
ズ１６による各レーザ光の集束位置を独立に調整できる
結果、非点収差による影響を受けることを防止すること
ができる。
【００４９】また、コリメータレンズ１３とシリンドリ
カル凹レンズ１４とは一体化されてレンズユニット１９
として構成されているので、レンズユニット１９の位置
を調整することにより垂直面方向レーザ光の集束位置を
調整することができる。この場合、シリンドリカル凹レ
ンズ１４とシリンドリカル凸レンズ１５との光軸は精度
よく一致しているので、各レンズが個別に位置調整可能
な構成に比較して、各レンズの位置決め精度が高く、集
束レンズ１６によるレーザ光の集束位置の精度を高める
ことができる。
【００５０】また、集束レンズ１６を固定した状態で当
該集束レンズ１６によるレーザ光の集束位置を調整する
ようにしたので、集束レンズ１６の焦点距離にばらつき
を生じているにしても、その影響を受けることなく集束
レンズ１６による垂直面方向レーザ光及び水平面方向レ
ーザ光の集束位置を精度よく一致させることができる。
【００５１】さらに、本実施の形態では、集束レンズ１
６に入射する水平面方向レーザ光の光芒幅を垂直面方向
レーザ光の光芒幅よりも大きく設定することにより、集
束レンズ１６に入射するレーザ光を水平面方向に長い楕
円形状としたので、ＬＤ１１から出射される水平面方向
レーザ光がマルチモードであるにしても、精度よく一点
に集束することが可能となる。
【００５２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のレーザマーカによれば、半導体レーザから出射された
レーザ光を集束するための光学系を、活性層と垂直面方
向及び水平面方向の両方のレーザ光に対して機能するコ
リメータレンズ及び集束レンズと、活性層と水平面方向
のレーザ光に対してのみ機能するシリンドリカル凹レン
ズ及びシリンドリカル凸レンズとから構成し、活性層と
垂直面方向及び水平面方向のレーザ光の集束位置を独立
に調整できるようにしたので、大形化することなく半導
体レーザからのレーザ光を確実に微小スポット光に集束
することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における光学系を示す側
面図
【図２】光学系を概略的に示す平面図
【図３】垂直面方向レーザ光を模式的に示す半導体レー
ザの斜視図
【図４】水平面方向レーザ光を模式的に示す半導体レー
ザの斜視図
【図５】出射レーザ光を模式的に示す半導体レーザの斜
視図
【図６】レーザ光の集束位置の調整方法を示す光学系の
側面図
【図７】光学系の平面図
【図８】半導体レーザの活性層と垂直面方向に出射され
るレーザ光を目標位置に集束させるための位置合せを説
明するための図
【図９】半導体レーザの活性層と垂直面方向に出射され
るレーザ光のさらなる位置合せを説明するための図
【図１０】半導体レーザの活性層と水平面方向に出射さ
れるレーザ光を目標位置に集束させるための位置合せを
説明するための図
【図１１】従来例を示す図１相当図
【図１２】図２相当図
【符号の説明】
１１は半導体レーザ、１２は光学系、１３はコリメータ
レンズ、１４はシリンドリカル凹レンズ、１５はシリン
ドリカル凸レンズ、１６は集束レンズ、１７は第１の調
整治具、１８は第２の調整治具、１９はレンズユニッ
ト、２２は拡散版、２３は赤外線カメラ、２４は顕微鏡
である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ブロードエリア型の半導体レーザから出
    射されるレーザ光を光学系で集束させることにより対象
    物にマーキングするレーザマーカにおいて、前記光学系
    は、 前記半導体レーザから出射されるレーザ光を略平行光に
    変換するコリメータレンズと、 このコリメータレンズを通過したレーザ光のうち前記半
    導体レーザの活性層と垂直面方向のレーザ光はそのまま
    通過すると共に前記活性層と水平面方向のレーザ光に対
    しては凹レンズとして機能するシリンドリカル凹レンズ
    と、 このシリンドリカル凹レンズを通過したレーザ光のうち
    前記半導体レーザの活性層と垂直面方向のレーザ光はそ
    のまま通過すると共に前記活性層と水平面方向のレーザ
    光に対しては凸レンズとして機能するシリンドリカル凸
    レンズと、 このシリンドリカル凸レンズを通過したレーザ光を集束
    する集束レンズとを備え、 前記集束レンズに入射する前記半導体レーザの活性層と
    垂直面方向及び水平面方向のレーザ光の入射角度が光軸
    から同一距離で同一となるように前記各レンズの位置を
    調整した状態で前記集束レンズによりレーザ光を微小ス
    ポット光に集束することを特徴とするレーザマーカ。
  2. 【請求項２】 前記コリメータレンズ及び前記シリンド
    リカル凹レンズは一体となって移動可能に設けられてい
    ることを特徴とする請求項１記載のレーザマーカ。
  3. 【請求項３】 前記集束レンズは固定されていることを
    特徴とする請求項１または２記載のレーザマーカ。
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