JP2001121281A - レーザ加工用出射光学部 - Google Patents
レーザ加工用出射光学部Info
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- JP2001121281A JP2001121281A JP30104299A JP30104299A JP2001121281A JP 2001121281 A JP2001121281 A JP 2001121281A JP 30104299 A JP30104299 A JP 30104299A JP 30104299 A JP30104299 A JP 30104299A JP 2001121281 A JP2001121281 A JP 2001121281A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光ファイバから出射されたひとつのレーザ光線
を加工面において２点に集光し、かつその２ビームの間
隔を可変とするレーザ加工用出射光学部の実現。 【解決手段】レーザ発振器から光ファイバにより伝送さ
れたレーザ光線を２枚のウェッジ板を用いて２つの光線
に分ける。この２枚のウェッジ板は設置角度が可変であ
り、２つの光線の角度を変えられる。この２つの光線は
コリメータレンズと集光レンズを通して加工面において
２点に集光され、かつ、加工面にて２点のピッチ間隔が
可変となる。
を加工面において２点に集光し、かつその２ビームの間
隔を可変とするレーザ加工用出射光学部の実現。 【解決手段】レーザ発振器から光ファイバにより伝送さ
れたレーザ光線を２枚のウェッジ板を用いて２つの光線
に分ける。この２枚のウェッジ板は設置角度が可変であ
り、２つの光線の角度を変えられる。この２つの光線は
コリメータレンズと集光レンズを通して加工面において
２点に集光され、かつ、加工面にて２点のピッチ間隔が
可変となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工装置のレ
ーザ出射光学系に関する。
ーザ出射光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザ加工機において、２点、も
しくは多点の同時加工を可能にするために様々な光学的
な方式が考案されてきている。たとえば、特開平０３−
１６５９９２号公報には、光学的に透明な楔形プリズム
（ウェッジ板）を用いた、２つの加工ビームの光強度を
調整する方法が記載されている。図９は、この方法を用
いたレーザ加工用出射光学部の概略図である。光ファイ
バ３から出射したレーザ光線はコリメータレンズ４３に
より平行光に変換され、ウェッジ板８１に入射する。こ
のウェッジ板８１で２方向に分けられたレーザ光線は集
光レンズ４５により加工面５に集光される。ここではウ
ェッジ板８１の後に１方向のレーザ光線の強度を減衰さ
せるフィルタ８２が設置され、２つのレーザ光線の強度
分割比の調整を可能にしている。
しくは多点の同時加工を可能にするために様々な光学的
な方式が考案されてきている。たとえば、特開平０３−
１６５９９２号公報には、光学的に透明な楔形プリズム
（ウェッジ板）を用いた、２つの加工ビームの光強度を
調整する方法が記載されている。図９は、この方法を用
いたレーザ加工用出射光学部の概略図である。光ファイ
バ３から出射したレーザ光線はコリメータレンズ４３に
より平行光に変換され、ウェッジ板８１に入射する。こ
のウェッジ板８１で２方向に分けられたレーザ光線は集
光レンズ４５により加工面５に集光される。ここではウ
ェッジ板８１の後に１方向のレーザ光線の強度を減衰さ
せるフィルタ８２が設置され、２つのレーザ光線の強度
分割比の調整を可能にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この上
記の従来技術は、加工面５上の２点間距離をある一定間
隔に固定したもので、ピッチ間隔を変えながら加工する
ことができない。また、上記の例の他にも光ファイバを
２本用いて結像する方法があるが、２点間の間隔を微小
に設定したい場合には、結像された光ファイバのクラッ
ド半径の２倍以下には２点間の距離を狭めることが出来
ず、２点間の近接には限度がある。
記の従来技術は、加工面５上の２点間距離をある一定間
隔に固定したもので、ピッチ間隔を変えながら加工する
ことができない。また、上記の例の他にも光ファイバを
２本用いて結像する方法があるが、２点間の間隔を微小
に設定したい場合には、結像された光ファイバのクラッ
ド半径の２倍以下には２点間の距離を狭めることが出来
ず、２点間の近接には限度がある。
【０００４】本発明の目的は、以上の問題点を解決する
ために、加工間隔を変更可能にする方法を提供すること
にある。
ために、加工間隔を変更可能にする方法を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る発明のレーザ加工用出射光学部は、レーザ発振器から
光ファイバにより伝送されたレーザ光を集光光学系によ
って加工面に集光照射するレーザ加工用出射光学部にお
いて、前記集光光学系と前記加工面との間の光路中に、
あおり機構を有する２枚のウェッジプリズムを光軸断面
内に並置し、前記あおり機構により前記２枚のウェッジ
プリズムへの光入射角を可変して加工面における２点の
集光点のピッチ間隔を変更可能にしたことを特徴とす
る。また、本発明の請求項２に係わる発明のレーザ加工
用出射光学部は、レーザ発振器から光ファイバにより伝
送されたレーザ光を集光光学系によって加工面に集光照
射するレーザ加工用出射光学部において、前記光ファイ
バ出射面と集光光学系の間の光路中に、あおり機構を有
する平行平面板を配設し、前記集光光学系と前記加工面
との間の光路中に、あおり機構を各々が有する２枚のウ
ェッジプリズムを光軸断面内に並置し、前記平行平面板
が有するあおり機構により前記平行平面板への光入射角
を可変し、前記２枚のウェッジプリズム各々が有するあ
おり機構により前記２枚のウェッジプリズムへの光入射
角を可変して、加工面における２点の集光点の光強度比
とピッチ間隔を変更可能にしたことを特徴とする。ま
た、本発明の請求項３に係わる発明のレーザ加工用出射
光学部は、レーザ発振器から光ファイバにより伝送され
たレーザ光を集光光学系によって加工面に集光照射する
レーザ加工用出射光学部において、光ファイバ出射面と
集光光学系の間の光路中に、あおり機構を有する２枚の
ウェッジプリズムを光軸断面内に並置し、前記あおり機
構により前記２枚のウェッジプリズムへの光入射角を可
変して加工面における２点の集光点のピッチ間隔を変更
可能にしたことを特徴とする。また、本発明の請求項４
に係わる発明のレーザ加工用出射光学部は、レーザ発振
器から光ファイバにより伝送されたレーザ光を集光光学
系によって加工面に集光照射するレーザ加工用出射光学
部において、光ファイバ出射面と集光光学系の間の光路
中に、あおり機構を有する平行平面板を配設し、あおり
機構を各々が有する２枚のウェッジプリズムを前記平行
平面板の後に光軸断面内に並置し、前記平行平面板が有
するあおり機構により前記平行平面板への光入射角を可
変し、前記２枚のウェッジプリズム各々が有するあおり
機構により前記２枚のウェッジプリズムへの光入射角を
可変して加工面における２点の集光点の光強度比とピッ
チ間隔を変更可能にしたことを特徴とする。また、本発
明の請求項５に係わる発明のレーザ加工用出射光学部
は、前記請求項１から４に係わる発明の集光光学系が無
限系の構成であることを特徴とする。また、本発明の請
求項６に係わる発明のレーザ加工用出射光学部は、前記
請求項１から４に係わる発明の前記集光光学系が有限系
の構成であることを特徴とする。また、本発明の請求項
７に係わる発明のレーザ加工用出射光学部は、レーザ発
振器から光ファイバにより伝送されたレーザ光を集光光
学系によって加工面に集光照射するレーザ加工用出射光
学部において、前記集光光学系が無限系であって、集光
光学系のコリメータレンズと集光レンズの間の光路中
に、あおり機構を各々が有する２枚のウェッジプリズム
を光軸断面内に並置し、前記各々が有するあおり機構に
より前記２枚のウェッジプリズムへの光入射角を可変し
て加工面における２点の集光点のピッチ間隔を変更可能
にしたことを特徴とする。また、本発明の請求項８に係
わる発明のレーザ加工用出射光学部は、レーザ発振器か
ら光ファイバにより伝送されたレーザ光を集光光学系に
よって加工面に集光照射するレーザ加工用出射光学部に
おいて、前記集光光学系が無限系であって、集光光学系
を構成するコリメータレンズと集光レンズの間の光路中
に、２枚のウェッジプリズムの頂角を貼り合わせＶ形に
構成し光軸の回りに回転する機構を有する第１の複合プ
リズムと２枚のウェッジプリズムの底面を貼り合わせ屋
根形に構成し光軸の回りに回転する機構を有する第２の
複合プルズムを配置し、前記第１及び第２の複合プリズ
ムを反対方向に回転して加工面における集光点のピッチ
間隔を変更可能にしたことを特徴とする。また、本発明
の請求項９に係わる発明のレーザ加工用出射光学部は、
前記請求項９に係わる発明の前記第１及び第２の複合プ
リズムがそれぞれ一体の個片に形成されていることを特
徴とする。
る発明のレーザ加工用出射光学部は、レーザ発振器から
光ファイバにより伝送されたレーザ光を集光光学系によ
って加工面に集光照射するレーザ加工用出射光学部にお
いて、前記集光光学系と前記加工面との間の光路中に、
あおり機構を有する２枚のウェッジプリズムを光軸断面
内に並置し、前記あおり機構により前記２枚のウェッジ
プリズムへの光入射角を可変して加工面における２点の
集光点のピッチ間隔を変更可能にしたことを特徴とす
る。また、本発明の請求項２に係わる発明のレーザ加工
用出射光学部は、レーザ発振器から光ファイバにより伝
送されたレーザ光を集光光学系によって加工面に集光照
射するレーザ加工用出射光学部において、前記光ファイ
バ出射面と集光光学系の間の光路中に、あおり機構を有
する平行平面板を配設し、前記集光光学系と前記加工面
との間の光路中に、あおり機構を各々が有する２枚のウ
ェッジプリズムを光軸断面内に並置し、前記平行平面板
が有するあおり機構により前記平行平面板への光入射角
を可変し、前記２枚のウェッジプリズム各々が有するあ
おり機構により前記２枚のウェッジプリズムへの光入射
角を可変して、加工面における２点の集光点の光強度比
とピッチ間隔を変更可能にしたことを特徴とする。ま
た、本発明の請求項３に係わる発明のレーザ加工用出射
光学部は、レーザ発振器から光ファイバにより伝送され
たレーザ光を集光光学系によって加工面に集光照射する
レーザ加工用出射光学部において、光ファイバ出射面と
集光光学系の間の光路中に、あおり機構を有する２枚の
ウェッジプリズムを光軸断面内に並置し、前記あおり機
構により前記２枚のウェッジプリズムへの光入射角を可
変して加工面における２点の集光点のピッチ間隔を変更
可能にしたことを特徴とする。また、本発明の請求項４
に係わる発明のレーザ加工用出射光学部は、レーザ発振
器から光ファイバにより伝送されたレーザ光を集光光学
系によって加工面に集光照射するレーザ加工用出射光学
部において、光ファイバ出射面と集光光学系の間の光路
中に、あおり機構を有する平行平面板を配設し、あおり
機構を各々が有する２枚のウェッジプリズムを前記平行
平面板の後に光軸断面内に並置し、前記平行平面板が有
するあおり機構により前記平行平面板への光入射角を可
変し、前記２枚のウェッジプリズム各々が有するあおり
機構により前記２枚のウェッジプリズムへの光入射角を
可変して加工面における２点の集光点の光強度比とピッ
チ間隔を変更可能にしたことを特徴とする。また、本発
明の請求項５に係わる発明のレーザ加工用出射光学部
は、前記請求項１から４に係わる発明の集光光学系が無
限系の構成であることを特徴とする。また、本発明の請
求項６に係わる発明のレーザ加工用出射光学部は、前記
請求項１から４に係わる発明の前記集光光学系が有限系
の構成であることを特徴とする。また、本発明の請求項
７に係わる発明のレーザ加工用出射光学部は、レーザ発
振器から光ファイバにより伝送されたレーザ光を集光光
学系によって加工面に集光照射するレーザ加工用出射光
学部において、前記集光光学系が無限系であって、集光
光学系のコリメータレンズと集光レンズの間の光路中
に、あおり機構を各々が有する２枚のウェッジプリズム
を光軸断面内に並置し、前記各々が有するあおり機構に
より前記２枚のウェッジプリズムへの光入射角を可変し
て加工面における２点の集光点のピッチ間隔を変更可能
にしたことを特徴とする。また、本発明の請求項８に係
わる発明のレーザ加工用出射光学部は、レーザ発振器か
ら光ファイバにより伝送されたレーザ光を集光光学系に
よって加工面に集光照射するレーザ加工用出射光学部に
おいて、前記集光光学系が無限系であって、集光光学系
を構成するコリメータレンズと集光レンズの間の光路中
に、２枚のウェッジプリズムの頂角を貼り合わせＶ形に
構成し光軸の回りに回転する機構を有する第１の複合プ
リズムと２枚のウェッジプリズムの底面を貼り合わせ屋
根形に構成し光軸の回りに回転する機構を有する第２の
複合プルズムを配置し、前記第１及び第２の複合プリズ
ムを反対方向に回転して加工面における集光点のピッチ
間隔を変更可能にしたことを特徴とする。また、本発明
の請求項９に係わる発明のレーザ加工用出射光学部は、
前記請求項９に係わる発明の前記第１及び第２の複合プ
リズムがそれぞれ一体の個片に形成されていることを特
徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
【０００７】図１は本発明の第一の実施例のレーザ加工
用出射光学部の構成を示す。レーザ発振器１を出射し結
合レンズ２によって光ファイバ３に結合し、光ファイバ
３によりレーザ加工用出射光学部４に伝送されたレーザ
光線は２枚の頂角を突き合わせて配置した２つのウェッ
ジ板４１、４２により上のウェッジ板４１で屈折した光
束と下のウェッジ板４２によって屈折した光束との２方
向のレーザ光線に分けられる。この２方向のレーザ光線
はコリメータレンズ４３によって平行光束に変換され、
観察用のダイクロイックミラー４４を透過し、集光レン
ズ４５によって加工面５上の２点に集光される。図の６
に示す方向には観察部６が設けられる。
用出射光学部の構成を示す。レーザ発振器１を出射し結
合レンズ２によって光ファイバ３に結合し、光ファイバ
３によりレーザ加工用出射光学部４に伝送されたレーザ
光線は２枚の頂角を突き合わせて配置した２つのウェッ
ジ板４１、４２により上のウェッジ板４１で屈折した光
束と下のウェッジ板４２によって屈折した光束との２方
向のレーザ光線に分けられる。この２方向のレーザ光線
はコリメータレンズ４３によって平行光束に変換され、
観察用のダイクロイックミラー４４を透過し、集光レン
ズ４５によって加工面５上の２点に集光される。図の６
に示す方向には観察部６が設けられる。
【０００８】ウェッジ板４１、４２の動作の説明図を図
２に示す。２枚のウェッジ板４１、４２は、点４ａを軸
として図の矢印で示す方向、すなわち光ファイバ中心と
２つのレンズの中心を結ぶ光軸に沿って切った切断面内
で回転する。コリメータレンズ４３とこのレンズの物体
面である光ファイバ３の出射端との間に上記のような頂
角を突き合わせた配置で２つのウェッジ板を設けること
によって、レーザ光線は２つの光束に分離され、かつそ
れらの中心光軸の開き角が広げられ、またウェッジによ
る光軸の位置変位が生じるため、集光レンズ４５の像面
（加工面５）においては、２つの光束は結果的に集光点
が空間的に分離して集光されることになる。
２に示す。２枚のウェッジ板４１、４２は、点４ａを軸
として図の矢印で示す方向、すなわち光ファイバ中心と
２つのレンズの中心を結ぶ光軸に沿って切った切断面内
で回転する。コリメータレンズ４３とこのレンズの物体
面である光ファイバ３の出射端との間に上記のような頂
角を突き合わせた配置で２つのウェッジ板を設けること
によって、レーザ光線は２つの光束に分離され、かつそ
れらの中心光軸の開き角が広げられ、またウェッジによ
る光軸の位置変位が生じるため、集光レンズ４５の像面
（加工面５）においては、２つの光束は結果的に集光点
が空間的に分離して集光されることになる。
【０００９】この２点の集光点の間隔はウェッジ板４
１、４２の設置角度を振ることで変えることが可能とな
る。数値例として、例えば２つのウェッジは形状が同一
で頂角が１°、ウェッジ厚さが３．４ｍｍ、コリメート
レンズ４１と集光レンズ４５の結像倍率が１／２とした
とき、２つのウェッジ板の設置角度を±２０°振ると、
２点の集光点の間隔は０．９ｍｍから２．１ｍｍの間を
変化させることができる。
１、４２の設置角度を振ることで変えることが可能とな
る。数値例として、例えば２つのウェッジは形状が同一
で頂角が１°、ウェッジ厚さが３．４ｍｍ、コリメート
レンズ４１と集光レンズ４５の結像倍率が１／２とした
とき、２つのウェッジ板の設置角度を±２０°振ると、
２点の集光点の間隔は０．９ｍｍから２．１ｍｍの間を
変化させることができる。
【００１０】また、２枚のウェッジ板４１、４２の隙間
から漏れるレーザ光線は、漏れ光除去用の部材４６によ
り遮断される。２枚のウェッジ板４１、４２の隙間から
の漏れ光を極力抑えるため、２枚のウェッジ板４１、４
２はできるだけ近接して設ける。
から漏れるレーザ光線は、漏れ光除去用の部材４６によ
り遮断される。２枚のウェッジ板４１、４２の隙間から
の漏れ光を極力抑えるため、２枚のウェッジ板４１、４
２はできるだけ近接して設ける。
【００１１】ここでは、ウェッジ板４１、４２の設置個
所をコリメータレンズ４３の手前に設けているため、集
光レンズ４５と加工面５との距離であるワークディスタ
ンスを十分に確保できる。また、出射光学部の小型化に
つながる。
所をコリメータレンズ４３の手前に設けているため、集
光レンズ４５と加工面５との距離であるワークディスタ
ンスを十分に確保できる。また、出射光学部の小型化に
つながる。
【００１２】２枚のウェッジ板４１、４２は高出力のレ
ーザ光線に十分耐えられるように、材質に合成石英を用
いる。
ーザ光線に十分耐えられるように、材質に合成石英を用
いる。
【００１３】また、２つの光点の光強度を同一ではな
く、変えることもできる。図３の第二の実施例に示すよ
うに、ウェッジ板４１、４２の手前に平行平面板４７を
挿入し、この平行平面板４７をウェッジ板を振るのと同
一面内で角度を振れるようにすれば、ウェッジ板４１、
４２に入射するレーザ光線は平行平面板４７によって平
行変移を受け、ウェッジ板の境目で２分割される光線の
分割位置が変わるため、分割された２つの光束の強度の
比率を微調整することができる。
く、変えることもできる。図３の第二の実施例に示すよ
うに、ウェッジ板４１、４２の手前に平行平面板４７を
挿入し、この平行平面板４７をウェッジ板を振るのと同
一面内で角度を振れるようにすれば、ウェッジ板４１、
４２に入射するレーザ光線は平行平面板４７によって平
行変移を受け、ウェッジ板の境目で２分割される光線の
分割位置が変わるため、分割された２つの光束の強度の
比率を微調整することができる。
【００１４】上記第一及び第二の実施例においては、光
ファイバ３の出射光を加工面に集光する集光光学系は、
コリメータレンズ４３と集光レンズ４５を組み合わせた
無限系の集光光学系の場合を述べたが、一つのレンズに
よって光ファイバ出射光を加工面に縮小結像する、有限
系の集光光学系であっても同様の効果を奏する。
ファイバ３の出射光を加工面に集光する集光光学系は、
コリメータレンズ４３と集光レンズ４５を組み合わせた
無限系の集光光学系の場合を述べたが、一つのレンズに
よって光ファイバ出射光を加工面に縮小結像する、有限
系の集光光学系であっても同様の効果を奏する。
【００１５】次に、本発明の第三の実施例について図面
を用いて説明する。図４は、ウェッジ板４１、４２の位
置を集光レンズ４５の後に設置した例である。集光レン
ズ４５の後ろに設置する場合、ワークディスタンスが短
くなるが、集光後に設置するため、レーザ光が拡がら
ず、径が小さい光学部の作成が可能となる。この場合、
第一の実施例と同一のウェッジ板並びに同一の条件でウ
ェッジを振った場合、加工面５上の２つの光点の間隔
は、最小０．４ｍｍ、最大３ｍｍとなる。
を用いて説明する。図４は、ウェッジ板４１、４２の位
置を集光レンズ４５の後に設置した例である。集光レン
ズ４５の後ろに設置する場合、ワークディスタンスが短
くなるが、集光後に設置するため、レーザ光が拡がら
ず、径が小さい光学部の作成が可能となる。この場合、
第一の実施例と同一のウェッジ板並びに同一の条件でウ
ェッジを振った場合、加工面５上の２つの光点の間隔
は、最小０．４ｍｍ、最大３ｍｍとなる。
【００１６】また、第二の実施例と同様に平行平面板を
挿入してこれを光軸に垂直で水平な回転軸の回りに回転
させることによって、２つの集光光点の光強度比を可変
にすることが可能である。
挿入してこれを光軸に垂直で水平な回転軸の回りに回転
させることによって、２つの集光光点の光強度比を可変
にすることが可能である。
【００１７】また、この第三の実施例の説明において
は、光ファイバ３の出射光を加工面に集光する集光光学
系は、コリメータレンズ４３と集光レンズ４５を組み合
わせた無限系の集光光学系の場合を述べたが、一つのレ
ンズによって光ファイバ出射光を加工面に縮小結像す
る、有限系の集光光学系であっても同様の効果を奏す
る。
は、光ファイバ３の出射光を加工面に集光する集光光学
系は、コリメータレンズ４３と集光レンズ４５を組み合
わせた無限系の集光光学系の場合を述べたが、一つのレ
ンズによって光ファイバ出射光を加工面に縮小結像す
る、有限系の集光光学系であっても同様の効果を奏す
る。
【００１８】また、図５に示す第四の実施例のように、
コリメータレンズ４３と集光レンズ４５の間のレーザ光
が平行光となる光路中に２枚のウェッジ板４０１とウェ
ッジ板４０２を挿入する方法もある。この場合、第一の
実施例と同一のウェッジ板並びに同一の条件でウェッジ
を振った場合、加工面５上の２つの光点の間隔は、最小
１，４ｍｍ、最大１．６ｍｍとなる。
コリメータレンズ４３と集光レンズ４５の間のレーザ光
が平行光となる光路中に２枚のウェッジ板４０１とウェ
ッジ板４０２を挿入する方法もある。この場合、第一の
実施例と同一のウェッジ板並びに同一の条件でウェッジ
を振った場合、加工面５上の２つの光点の間隔は、最小
１，４ｍｍ、最大１．６ｍｍとなる。
【００１９】また、第二の実施例と同様に平行平面板を
挿入してこれを光軸に垂直で、かつ水平な回転軸の回り
に回転させることによって、２つの集光光点の光強度比
を可変にすることが可能である。
挿入してこれを光軸に垂直で、かつ水平な回転軸の回り
に回転させることによって、２つの集光光点の光強度比
を可変にすることが可能である。
【００２０】次に、加工面におけるピッチ間隔を第三の
実施例よりも更に大きく変化させたい場合、図６に示す
第五の実施例のように、２組４枚のウェッジ板を挿入す
る方法もある。すなわち、２つのウェッジ板の頂角を突
き合わせて貼り合わせＶ形に一体としたウェッジ板４０
１、４０２を組み合わせた第１の複合プリズムと、２つ
のウェッジ板の底面を貼り合わせて屋根形に一体とした
ウェッジ板４０３、４０４を組み合わせた第２の複合プ
リズムをコリメータレンズ４３と集光レンズ４５の間の
平行光となる箇所に設置する。そして２組の一体構造の
複合プリズムを光軸を回転軸として反対方向に回転させ
る。
実施例よりも更に大きく変化させたい場合、図６に示す
第五の実施例のように、２組４枚のウェッジ板を挿入す
る方法もある。すなわち、２つのウェッジ板の頂角を突
き合わせて貼り合わせＶ形に一体としたウェッジ板４０
１、４０２を組み合わせた第１の複合プリズムと、２つ
のウェッジ板の底面を貼り合わせて屋根形に一体とした
ウェッジ板４０３、４０４を組み合わせた第２の複合プ
リズムをコリメータレンズ４３と集光レンズ４５の間の
平行光となる箇所に設置する。そして２組の一体構造の
複合プリズムを光軸を回転軸として反対方向に回転させ
る。
【００２１】光ファイバ３を出射したレーザ光線はコリ
メータレンズ４３により平行光に変換される。平行光に
変換されたレーザ光線は、入射側が光軸に対して垂直平
面で出射側が傾斜角を持つウェッジ板４０１、ウェッジ
板４０２により特定の２方向に分かれる。その２方向に
分かれたレーザ光線は、双方の間隔がある程度離れる距
離まで進んだ後、ウェッジ板４０１、４０２と同じ傾斜
角で屋根形の面を持つウェッジ板４０３、ウェッジ板４
０４で構成された第２の複合プリズムに入射する。この
第２の複合プリズムを構成するウェッジ板４０３、４０
４により２つのレーザ光線は、２つの平行光に変換さ
れ、集光レンズ４５により加工面５上の１点に集光す
る。この時点の配置では加工面５上で２つの集光点の間
隔は０である。
メータレンズ４３により平行光に変換される。平行光に
変換されたレーザ光線は、入射側が光軸に対して垂直平
面で出射側が傾斜角を持つウェッジ板４０１、ウェッジ
板４０２により特定の２方向に分かれる。その２方向に
分かれたレーザ光線は、双方の間隔がある程度離れる距
離まで進んだ後、ウェッジ板４０１、４０２と同じ傾斜
角で屋根形の面を持つウェッジ板４０３、ウェッジ板４
０４で構成された第２の複合プリズムに入射する。この
第２の複合プリズムを構成するウェッジ板４０３、４０
４により２つのレーザ光線は、２つの平行光に変換さ
れ、集光レンズ４５により加工面５上の１点に集光す
る。この時点の配置では加工面５上で２つの集光点の間
隔は０である。
【００２２】次に、図７に示すようにウェッジ板４０
１、４０２の組み合わせと４０３、４０４の組み合わせ
を光軸７を中心に光軸面内で互いに反対方向へ回転させ
ると、加工面５上に１点に集光されていたレーザ光線は
２点に分かれて移動する。この２つの集光点ピッチ間隔
はウェッジ板の回転角度で決定される。
１、４０２の組み合わせと４０３、４０４の組み合わせ
を光軸７を中心に光軸面内で互いに反対方向へ回転させ
ると、加工面５上に１点に集光されていたレーザ光線は
２点に分かれて移動する。この２つの集光点ピッチ間隔
はウェッジ板の回転角度で決定される。
【００２３】ここで、第２の複合プリズムを構成するウ
ェッジ板４０３、４０４の入射面に、第１の複合プリズ
ムによって分割偏向されて到達した２つのレーザ光線の
間隔がウェッジ板の回転角度を制限する。図８には第２
の複合プリズム７１とその光入射面に第１の複合プリズ
ムから分割偏向されて到達する上部のレーザ光線７４と
下部のレーザ光線７５との位置関係を示す。第２の複合
プリズム７１が回転軸７を中心に光軸面内で回転し、第
２の複合プリズム７２、７３と移動すると、第２の複合
プリズム７１の尾根７６が第１の複合プリズムにより分
割されたレーザ光線７４、７５にさしかかるため、回転
した第２の複合プリズム７３によって偏向されるレーザ
光線はさらに２つに分割され、加工面５では４点に分離
して集光されることになる。従って、互いに反対方向に
回転させる第１の複合プリズムと第２の複合プリズムの
回転できる最大の相対角度は、第１の複合プリズムで分
割偏向された上部のレーザ光線７４と下部のレーザ光線
７５の第２の複合プリズム上での偏向距離によって制限
を受けることになる。
ェッジ板４０３、４０４の入射面に、第１の複合プリズ
ムによって分割偏向されて到達した２つのレーザ光線の
間隔がウェッジ板の回転角度を制限する。図８には第２
の複合プリズム７１とその光入射面に第１の複合プリズ
ムから分割偏向されて到達する上部のレーザ光線７４と
下部のレーザ光線７５との位置関係を示す。第２の複合
プリズム７１が回転軸７を中心に光軸面内で回転し、第
２の複合プリズム７２、７３と移動すると、第２の複合
プリズム７１の尾根７６が第１の複合プリズムにより分
割されたレーザ光線７４、７５にさしかかるため、回転
した第２の複合プリズム７３によって偏向されるレーザ
光線はさらに２つに分割され、加工面５では４点に分離
して集光されることになる。従って、互いに反対方向に
回転させる第１の複合プリズムと第２の複合プリズムの
回転できる最大の相対角度は、第１の複合プリズムで分
割偏向された上部のレーザ光線７４と下部のレーザ光線
７５の第２の複合プリズム上での偏向距離によって制限
を受けることになる。
【００２４】以上の構成、動作により加工面においてピ
ッチ間隔を大きく変化させることが可能となる。頂角が
８°、ウェッジ厚さが８ｍｍのウェッジ板を４枚用い、
ウェッジ板４０１、及びウェッジ板４０２で構成される
第１の複合プリズムの回転角を＋９°、同じくウェッジ
板４０３及びウェッジ板４０４で構成される第２の複合
プリズムの回転角を−９°回転させた場合、加工面５上
の２つの光点の間隔は３．８ｍｍとなる。
ッチ間隔を大きく変化させることが可能となる。頂角が
８°、ウェッジ厚さが８ｍｍのウェッジ板を４枚用い、
ウェッジ板４０１、及びウェッジ板４０２で構成される
第１の複合プリズムの回転角を＋９°、同じくウェッジ
板４０３及びウェッジ板４０４で構成される第２の複合
プリズムの回転角を−９°回転させた場合、加工面５上
の２つの光点の間隔は３．８ｍｍとなる。
【００２５】この第五の実施例の場合は、バタフライ型
（ウェッジ板のあおりを変化させる先の第一から第四の
実施例）に比べ、第１にウェッジ板が張り合わせなの
で、レーザ強度の強い中心部分の損失が少ない。第２に
ウェッジ板が光軸を回転軸とする回転なので、機械的に
構成が簡単になる。第３にコリメートされた箇所に設置
するため収差が少ない、等の利点がある。
（ウェッジ板のあおりを変化させる先の第一から第四の
実施例）に比べ、第１にウェッジ板が張り合わせなの
で、レーザ強度の強い中心部分の損失が少ない。第２に
ウェッジ板が光軸を回転軸とする回転なので、機械的に
構成が簡単になる。第３にコリメートされた箇所に設置
するため収差が少ない、等の利点がある。
【００２６】この場合、ウェッジ板は４枚使用するが、
ウェッジ板４０１、４０２相互及びウェッジ板４０３、
４０４相互は固定であるため、それぞれ一体に成形した
Ｖ形、屋根形の複合プリズム２片としてもよい。
ウェッジ板４０１、４０２相互及びウェッジ板４０３、
４０４相互は固定であるため、それぞれ一体に成形した
Ｖ形、屋根形の複合プリズム２片としてもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、レーザ加工用出射
光学部にウェッジ板挿入することで、加工面において２
点同時加工が可能であり、また、ウェッジ板の設置角度
を変えることによって、その加工間隔を変えることも可
能となる。また、平行平板を併用することで２点の光点
の光強度比を変えることもでき、より自由度の高いレー
ザ加工が実現される。
光学部にウェッジ板挿入することで、加工面において２
点同時加工が可能であり、また、ウェッジ板の設置角度
を変えることによって、その加工間隔を変えることも可
能となる。また、平行平板を併用することで２点の光点
の光強度比を変えることもでき、より自由度の高いレー
ザ加工が実現される。
【図１】本発明の第一の実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施例の加工面における光点間
隔可動の原理を示す図である。
隔可動の原理を示す図である。
【図３】本発明の第二の実施例の構成を示す図である。
【図４】本発明の第三の実施例の構成を示す図である。
【図５】本発明の第四の実施例の構成を示す図である。
【図６】本発明の第五の実施例の構成を示す図である。
【図７】本発明の第五の実施例の加工面における光点間
隔可動の原理を示す図である。
隔可動の原理を示す図である。
【図８】本発明の第五の実施例の２組のウェッジ板の可
動範囲を説明する図である。
動範囲を説明する図である。
【図９】従来のレーザ加工用出射光学系の構成を示す図
である。
である。
１ レーザ発振器 ２ 結合レンズ ３ 光ファイバ ４ レーザ加工用出射光学部 ５ 加工面 ６ 観察部 ７ 光軸 ４１ ウェッジ板 ４２ ウェッジ板 ４３ コリメータレンズ ４５ 集光レンズ ４４ ダイクロイックミラー ４６ 漏れ光除去用の部材 ４７ 平行平面板 ７１ 第２の複合プリズム ７２ 第２の複合プリズム ７３ 第２の複合プリズム ７４ レーザ光線 ７５ レーザ光線 ７６ 尾根 ４０１ ウェッジ板 ４０２ ウェッジ板 ４０３ ウェッジ板 ４０４ ウェッジ板
Claims (9)
- 【請求項１】 レーザ発振器から光ファイバにより伝送
されたレーザ光を集光光学系によって加工面に集光照射
するレーザ加工用出射光学部において、前記集光光学系
と前記加工面との間の光路中に、あおり機構を有する２
枚のウェッジプリズムを光軸断面内に並置し、前記あお
り機構により前記２枚のウェッジプリズムへの光入射角
を可変して加工面における２点の集光点のピッチ間隔を
変更可能にしたことを特徴とするレーザ加工用出射光学
部。 - 【請求項２】 レーザ発振器から光ファイバにより伝送
されたレーザ光を集光光学系によって加工面に集光照射
するレーザ加工用出射光学部において、前記光ファイバ
出射面と集光光学系の間の光路中に、あおり機構を有す
る平行平面板を配設し、前記集光光学系と前記加工面と
の間の光路中に、あおり機構を各々が有する２枚のウェ
ッジプリズムを光軸断面内に並置し、前記平行平面板が
有するあおり機構により前記平行平面板への光入射角を
可変し、前記２枚のウェッジプリズム各々が有するあお
り機構により前記２枚のウェッジプリズムへの光入射角
を可変して、加工面における２点の集光点の光強度比と
ピッチ間隔を変更可能にしたことを特徴とするレーザ加
工用出射光学部。 - 【請求項３】 レーザ発振器から光ファイバにより伝送
されたレーザ光を集光光学系によって加工面に集光照射
するレーザ加工用出射光学部において、光ファイバ出射
面と集光光学系の間の光路中に、あおり機構を有する２
枚のウェッジプリズムを光軸断面内に並置し、前記あお
り機構により前記２枚のウェッジプリズムへの光入射角
を可変して加工面における２点の集光点のピッチ間隔を
変更可能にしたことを特徴とするレーザ加工用出射光学
部。 - 【請求項４】 レーザ発振器から光ファイバにより伝送
されたレーザ光を集光光学系によって加工面に集光照射
するレーザ加工用出射光学部において、光ファイバ出射
面と集光光学系の間の光路中に、あおり機構を有する平
行平面板を配設し、あおり機構を各々が有する２枚のウ
ェッジプリズムを前記平行平面板の後に光軸断面内に並
置し、前記平行平面板が有するあおり機構により前記平
行平面板への光入射角を可変し、前記２枚のウェッジプ
リズム各々が有するあおり機構により前記２枚のウェッ
ジプリズムへの光入射角を可変して加工面における２点
の集光点の光強度比とピッチ間隔を変更可能にしたこと
を特徴とするレーザ加工用出射光学部。 - 【請求項５】 前記集光光学系が無限系の構成であるこ
とを特徴とする前記請求項１から４記載のレーザ加工用
出射光学部。 - 【請求項６】 前記集光光学系が有限系の構成であるこ
とを特徴とする前記請求項１から４記載のレーザ加工用
出射光学部。 - 【請求項７】 レーザ発振器から光ファイバにより伝送
されたレーザ光を集光光学系によって加工面に集光照射
するレーザ加工用出射光学部において、前記集光光学系
が無限系であって、集光光学系のコリメータレンズと集
光レンズの間の光路中に、あおり機構を各々が有する２
枚のウェッジプリズムを光軸断面内に並置し、前記各々
が有するあおり機構により前記２枚のウェッジプリズム
への光入射角を可変して加工面における２点の集光点の
ピッチ間隔を変更可能にしたことを特徴とするレーザ加
工用出射光学部。 - 【請求項８】 レーザ発振器から光ファイバにより伝送
されたレーザ光を集光光学系によって加工面に集光照射
するレーザ加工用出射光学部において、前記集光光学系
が無限系であって、集光光学系を構成するコリメータレ
ンズと集光レンズの間の光路中に、２枚のウェッジプリ
ズムの頂角を貼り合わせＶ形に構成し光軸の回りに回転
する機構を有する第１の複合プリズムと２枚のウェッジ
プリズムの底面を貼り合わせ屋根形に構成し光軸の回り
に回転する機構を有する第２の複合プリズムを配置し、
前記第１及び第２の複合プリズムを反対方向に回転して
加工面における集光点のピッチ間隔を変更可能にしたこ
とを特徴とするレーザ加工用出射光学部。 - 【請求項９】 前記第１及び第２の複合プリズムがそれ
ぞれ一体の個片に形成されていることを特徴とする前記
請求項９記載のレーザ加工用出射光学部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30104299A JP3317290B2 (ja) | 1999-10-22 | 1999-10-22 | レーザ加工用出射光学部 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30104299A JP3317290B2 (ja) | 1999-10-22 | 1999-10-22 | レーザ加工用出射光学部 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001121281A true JP2001121281A (ja) | 2001-05-08 |
| JP3317290B2 JP3317290B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=17892169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30104299A Expired - Fee Related JP3317290B2 (ja) | 1999-10-22 | 1999-10-22 | レーザ加工用出射光学部 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3317290B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007185707A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 光溶着用光学ユニットおよび光溶着装置 |
| JP2008134468A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 集光光学系および光加工装置 |
| JP2010036196A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Seishin Shoji Kk | レーザスクライブ方法および装置 |
| US8450638B2 (en) | 2010-01-28 | 2013-05-28 | Seishin Trading Co., Ltd. | Laser scribing method and apparatus |
| US8569649B2 (en) | 2010-07-20 | 2013-10-29 | Disco Corporation | Optical device and laser beam machining apparatus having optical device |
| JP2019084542A (ja) * | 2017-11-02 | 2019-06-06 | 株式会社豊田中央研究所 | ビーム重畳光学系、及びレーザ加工装置 |
| JP2022517871A (ja) * | 2019-03-11 | 2022-03-10 | フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | レーザ加工装置用のビーム形成及び偏向光学系、並びに、レーザビームによる被加工物の加工方法 |
| WO2023135859A1 (ja) * | 2022-01-14 | 2023-07-20 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザ溶接装置 |
-
1999
- 1999-10-22 JP JP30104299A patent/JP3317290B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007185707A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 光溶着用光学ユニットおよび光溶着装置 |
| JP2008134468A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Ricoh Opt Ind Co Ltd | 集光光学系および光加工装置 |
| JP2010036196A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Seishin Shoji Kk | レーザスクライブ方法および装置 |
| US8450638B2 (en) | 2010-01-28 | 2013-05-28 | Seishin Trading Co., Ltd. | Laser scribing method and apparatus |
| US8569649B2 (en) | 2010-07-20 | 2013-10-29 | Disco Corporation | Optical device and laser beam machining apparatus having optical device |
| TWI490069B (zh) * | 2010-07-20 | 2015-07-01 | Disco Corp | An optical device and a laser processing device having its own |
| JP2019084542A (ja) * | 2017-11-02 | 2019-06-06 | 株式会社豊田中央研究所 | ビーム重畳光学系、及びレーザ加工装置 |
| JP2022517871A (ja) * | 2019-03-11 | 2022-03-10 | フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | レーザ加工装置用のビーム形成及び偏向光学系、並びに、レーザビームによる被加工物の加工方法 |
| JP7076048B2 (ja) | 2019-03-11 | 2022-05-26 | フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | レーザ加工装置用のビーム形成及び偏向光学系、並びに、レーザビームによる被加工物の加工方法 |
| WO2023135859A1 (ja) * | 2022-01-14 | 2023-07-20 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザ溶接装置 |
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|---|---|
| JP3317290B2 (ja) | 2002-08-26 |
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