JP2003001466A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ発振器から出力されたレーザ光を、ｆ
θレンズの設計上の偏向点に位置決めすることにより加
工した穴の軸線を垂直にすることができると共に、偏向
手段の配置に自由度を持たせることができるレーザ加工
装置を提供する。 【解決手段】 軸Ｍの回りに回転自在のミラー５と、軸
Ｎの回りに回転自在のミラー１３との間に補正光学系７
を配置し、ミラー５で偏向されたレーザ光をミラー１３
の中心に入射させる。補正光学系７としては、例えば、
焦点距離がｆ１の２枚の凸レンズ８、９を設け、凸レン
ズ８の中心から凸レンズ９の中心までの距離を２ｆ１と
する。そして、ミラー５の中心からミラー１３の中心ま
での距離を４ｆ１にする。
θレンズの設計上の偏向点に位置決めすることにより加
工した穴の軸線を垂直にすることができると共に、偏向
手段の配置に自由度を持たせることができるレーザ加工
装置を提供する。 【解決手段】 軸Ｍの回りに回転自在のミラー５と、軸
Ｎの回りに回転自在のミラー１３との間に補正光学系７
を配置し、ミラー５で偏向されたレーザ光をミラー１３
の中心に入射させる。補正光学系７としては、例えば、
焦点距離がｆ１の２枚の凸レンズ８、９を設け、凸レン
ズ８の中心から凸レンズ９の中心までの距離を２ｆ１と
する。そして、ミラー５の中心からミラー１３の中心ま
での距離を４ｆ１にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光軸が固定の光源
から出力されたレーザ光を、２個の偏向手段によりｆθ
レンズの予め定める位置に入射させ、ｆθレンズで集光
したレーザ光により加工を行うレーザ加工装置に関す
る。
から出力されたレーザ光を、２個の偏向手段によりｆθ
レンズの予め定める位置に入射させ、ｆθレンズで集光
したレーザ光により加工を行うレーザ加工装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光によりプリント基板に穴明けを
するためのレーザ加工装置やマーキングを行うレーザ加
工装置では、一般にレーザ発振器を固定しておく。そし
て、レーザ発振器から出力されたレーザ光を、回軸軸を
ねじれの位置に配置した回転自在の２個のミラーを介し
てｆθレンズに入射させ、ワーク上に集光させて加工を
行う。ここで、焦点距離ｆのｆθレンズは、ｆθレンズ
の中心軸上の予め定めた点（以下、「設計上の偏向点」
という。）を通り中心軸に対する角度θの光線が、焦点
面内におけるｆθレンズの中心軸から距離ｆ×θ、かつ
レーザ光がワークに垂直に入射（集光）するように設計
されている。したがって、設計上の偏向点におけるレー
ザ光の中心軸に対する角度θを選択することにより、レ
ーザ光を水平方向の任意の位置に位置決めすることがで
きる。
するためのレーザ加工装置やマーキングを行うレーザ加
工装置では、一般にレーザ発振器を固定しておく。そし
て、レーザ発振器から出力されたレーザ光を、回軸軸を
ねじれの位置に配置した回転自在の２個のミラーを介し
てｆθレンズに入射させ、ワーク上に集光させて加工を
行う。ここで、焦点距離ｆのｆθレンズは、ｆθレンズ
の中心軸上の予め定めた点（以下、「設計上の偏向点」
という。）を通り中心軸に対する角度θの光線が、焦点
面内におけるｆθレンズの中心軸から距離ｆ×θ、かつ
レーザ光がワークに垂直に入射（集光）するように設計
されている。したがって、設計上の偏向点におけるレー
ザ光の中心軸に対する角度θを選択することにより、レ
ーザ光を水平方向の任意の位置に位置決めすることがで
きる。
【０００３】しかし、例えば、設計上の偏向点を、ｆθ
レンズに近い側のミラーの反射面上に位置決めした場
合、レーザ発振器側のミラーを回転させると、レーザ光
は設計上の偏向点を通過しなくなってしまう。このた
め、ワークの表面を略焦点面に合わせて穴明けをする場
合、穴の軸線が斜めになり、プリント基板の表と裏（或
いは穴底）で穴の位置ずれが発生した。また、マーキン
グを行う場合、集光点がミラーで設定する位置からずれ
てしまい、加工精度が低下した。
レンズに近い側のミラーの反射面上に位置決めした場
合、レーザ発振器側のミラーを回転させると、レーザ光
は設計上の偏向点を通過しなくなってしまう。このた
め、ワークの表面を略焦点面に合わせて穴明けをする場
合、穴の軸線が斜めになり、プリント基板の表と裏（或
いは穴底）で穴の位置ずれが発生した。また、マーキン
グを行う場合、集光点がミラーで設定する位置からずれ
てしまい、加工精度が低下した。
【０００４】そこで、特開平５−２２８６７３号公報で
は、レーザ発振器とレーザ発振器に近い側のミラーとの
間に第３のミラーを配置し、第３のミラーをレーザ光の
光軸方向に移動させることにより、レーザ発振器に近い
側のミラーで反射されたレーザ光の中心が前記第２のミ
ラーの中心に一致するように制御している。
は、レーザ発振器とレーザ発振器に近い側のミラーとの
間に第３のミラーを配置し、第３のミラーをレーザ光の
光軸方向に移動させることにより、レーザ発振器に近い
側のミラーで反射されたレーザ光の中心が前記第２のミ
ラーの中心に一致するように制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】マーキングを行う場
合、すなわち加工部が連続な場合、上記特開平５−２２
８６７３号公報に開示された技術により、加工速度およ
び加工精度を向上させることができる。
合、すなわち加工部が連続な場合、上記特開平５−２２
８６７３号公報に開示された技術により、加工速度およ
び加工精度を向上させることができる。
【０００６】しかし、プリント基板に穴明け加工をする
場合、加工位置が不連続であり、しかも毎秒１０００個
程度の穴を加工しなければならない。このため、上記特
開平５−２２８６７３号公報に開示された技術では応答
が遅く、毎秒１０００個程度の穴を加工するような装置
には採用することができない。
場合、加工位置が不連続であり、しかも毎秒１０００個
程度の穴を加工しなければならない。このため、上記特
開平５−２２８６７３号公報に開示された技術では応答
が遅く、毎秒１０００個程度の穴を加工するような装置
には採用することができない。
【０００７】また、加工した穴の軸線を垂直に近付ける
ためには、２つの偏向手段を接近させる必要があり、偏
向手段の形状や配置が制限されていた。
ためには、２つの偏向手段を接近させる必要があり、偏
向手段の形状や配置が制限されていた。
【０００８】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、レーザ発振器から出力されたレーザ光を、
ｆθレンズの設計上の偏向点に位置決めすることにより
加工した穴の軸線を垂直にすることができると共に、偏
向手段の配置に自由度を持たせることができるレーザ加
工装置を提供するにある。
題を解決し、レーザ発振器から出力されたレーザ光を、
ｆθレンズの設計上の偏向点に位置決めすることにより
加工した穴の軸線を垂直にすることができると共に、偏
向手段の配置に自由度を持たせることができるレーザ加
工装置を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、レーザ光を出力する光源と、前記レーザ
光の光路上に配置され、前記レーザ光を第１の方向に偏
向させる第１の偏向手段と、前記第１の偏向手段で偏向
された前記レーザ光を前記第１の方向と交差する第２の
方向に偏向させる第２の偏向手段と、前記第１と第２の
偏向手段により偏向されたレーザ光を集光するｆθレン
ズと、を備えるレーザ加工装置において、前記第１の偏
向手段と前記第２の偏向手段との間に、前記第１の偏向
手段の偏向中心で偏向された前記レーザ光を前記第２偏
向手段の偏向中心に入射させる補正光学系を配置するこ
とを特徴とする。
め、本発明は、レーザ光を出力する光源と、前記レーザ
光の光路上に配置され、前記レーザ光を第１の方向に偏
向させる第１の偏向手段と、前記第１の偏向手段で偏向
された前記レーザ光を前記第１の方向と交差する第２の
方向に偏向させる第２の偏向手段と、前記第１と第２の
偏向手段により偏向されたレーザ光を集光するｆθレン
ズと、を備えるレーザ加工装置において、前記第１の偏
向手段と前記第２の偏向手段との間に、前記第１の偏向
手段の偏向中心で偏向された前記レーザ光を前記第２偏
向手段の偏向中心に入射させる補正光学系を配置するこ
とを特徴とする。
【００１０】この場合、前記補正光学系が、等しい焦点
距離ｆの２枚の凸レンズからなり、前記凸レンズの主点
間の距離の合計をＫとするとき、互いに向い合う主点間
の距離を２ｆ、かつ、前記第１の偏向手段の中心と前記
第２の偏向手段の中心との距離を４ｆ＋Ｋにすることが
できる。
距離ｆの２枚の凸レンズからなり、前記凸レンズの主点
間の距離の合計をＫとするとき、互いに向い合う主点間
の距離を２ｆ、かつ、前記第１の偏向手段の中心と前記
第２の偏向手段の中心との距離を４ｆ＋Ｋにすることが
できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】＜第１の実施形態＞以下、本発明
を図示の実施の形態に基づいて説明する。
を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１２】図１は本発明の第１の実施の形態に係るレ
ーザ加工機の平面図、図２は側面図である。
ーザ加工機の平面図、図２は側面図である。
【００１３】レーザ発振器１から出力されるレーザ光の
光路上には、アパーチャ２、固定のミラー３、第１の偏
向手段４を構成する第１のミラー５、補正光学系７、第
２の偏向手段１１を構成する第２のミラー１３およびｆ
θレンズ１４が配置されている。レーザ発振器１は、レ
ーザ光を紙面と平行に出力する。
光路上には、アパーチャ２、固定のミラー３、第１の偏
向手段４を構成する第１のミラー５、補正光学系７、第
２の偏向手段１１を構成する第２のミラー１３およびｆ
θレンズ１４が配置されている。レーザ発振器１は、レ
ーザ光を紙面と平行に出力する。
【００１４】ミラー５はモータ６に支持され、図１にお
いて紙面に垂直な回転の軸線Ｍの回りに、任意の角度に
位置決め自在である。軸線Ｍはミラー５の反射面５ａ上
に配置されている。そして、ミラー５は、反射面５ａの
中心（軸線Ｍ上の点であり、ミラー５の幅方向および長
手方向の中心である。）がレーザ発振器１から出力され
るレーザ光の中心に一致するように位置決めされてい
る。
いて紙面に垂直な回転の軸線Ｍの回りに、任意の角度に
位置決め自在である。軸線Ｍはミラー５の反射面５ａ上
に配置されている。そして、ミラー５は、反射面５ａの
中心（軸線Ｍ上の点であり、ミラー５の幅方向および長
手方向の中心である。）がレーザ発振器１から出力され
るレーザ光の中心に一致するように位置決めされてい
る。
【００１５】補正光学系７は、焦点距離がｆ１である２
枚の凸レンズ８、９を焦点距離の２倍である距離２ｆ１
を隔てて配置したものであり、軸線Ｍと凸レンズ８との
距離および凸レンズ９とミラー１３の回転の軸線Ｎとの
距離はそれぞれｆ１である。
枚の凸レンズ８、９を焦点距離の２倍である距離２ｆ１
を隔てて配置したものであり、軸線Ｍと凸レンズ８との
距離および凸レンズ９とミラー１３の回転の軸線Ｎとの
距離はそれぞれｆ１である。
【００１６】なお、レンズには２個の主点があるが、こ
こでは、主点がレンズの中心にあるものとして説明す
る。
こでは、主点がレンズの中心にあるものとして説明す
る。
【００１７】ミラー１３は、モータ１２の回転軸に支持
され、図１において紙面と平行（すなわち、軸線Ｍと９
０度ねじれの位置にある）軸線Ｎの回りに、任意の角度
に位置決め自在である。軸線Ｎはミラー１３の反射面１
３ａ上に配置されている。
され、図１において紙面と平行（すなわち、軸線Ｍと９
０度ねじれの位置にある）軸線Ｎの回りに、任意の角度
に位置決め自在である。軸線Ｎはミラー１３の反射面１
３ａ上に配置されている。
【００１８】ｆθレンズ１４は中心軸Ｓが加工対象１５
に垂直、かつ設計上の偏向点Ｈが反射面１３ａの中心Ｏ
ｓ（軸線Ｎ上の点であり、ミラー１３の幅方向および長
手方向の中心である。）に一致するように位置決めされ
ている。
に垂直、かつ設計上の偏向点Ｈが反射面１３ａの中心Ｏ
ｓ（軸線Ｎ上の点であり、ミラー１３の幅方向および長
手方向の中心である。）に一致するように位置決めされ
ている。
【００１９】加工対象１５は、加工領域の中心を中心軸
Ｓに合わせてテーブル１６上に固定されている。
Ｓに合わせてテーブル１６上に固定されている。
【００２０】このように構成された第１の実施の形態に
係るレーザ加工機の動作は以下のようになる。
係るレーザ加工機の動作は以下のようになる。
【００２１】図示を省略する制御装置は、加工プログラ
ムに記載された加工個所のＹ座標に基づき、反射面５ａ
を基準位置からＹ座標と符号が逆の角度−θｙの位置
に、また加工個所のＸ座標に基づき、反射面１３ａを基
準位置から角度θｘの位置にそれぞれ回転させた後、レ
ーザ発振器１を動作させ、レーザ光を出力させる。
ムに記載された加工個所のＹ座標に基づき、反射面５ａ
を基準位置からＹ座標と符号が逆の角度−θｙの位置
に、また加工個所のＸ座標に基づき、反射面１３ａを基
準位置から角度θｘの位置にそれぞれ回転させた後、レ
ーザ発振器１を動作させ、レーザ光を出力させる。
【００２２】レーザ発振器１から発振されたレーザ光
は、アパーチャ２により外形を整形され、固定のミラー
３、反射面５ａを介してレンズ８に入射する。補正光学
系７はミラー５で偏向されたレーザ光をミラー１３の中
心に入射させる機能を備えているので、レンズ９を出射
したレーザ光は、図１に実線で示す光路ｂを通り、符号
が逆転した角度θｙで中心Ｏｓに入射する。そして、反
射面１３ａで反射され、ｆθレンズ１４を通り、加工対
象１５の表面に集光されて（アパーチャ２の像が結像さ
れて）、加工対象１５を加工する。
は、アパーチャ２により外形を整形され、固定のミラー
３、反射面５ａを介してレンズ８に入射する。補正光学
系７はミラー５で偏向されたレーザ光をミラー１３の中
心に入射させる機能を備えているので、レンズ９を出射
したレーザ光は、図１に実線で示す光路ｂを通り、符号
が逆転した角度θｙで中心Ｏｓに入射する。そして、反
射面１３ａで反射され、ｆθレンズ１４を通り、加工対
象１５の表面に集光されて（アパーチャ２の像が結像さ
れて）、加工対象１５を加工する。
【００２３】反射面５ａで反射されたレーザ光は中心Ｏ
ｓすなわち設計上の偏向点Ｈを通るので、レーザ光はＸ
軸方向およびＹ軸方向のいずれに関してもワーク１５の
表面に垂直に入射する。この結果、加工した穴の軸線は
垂直になる。
ｓすなわち設計上の偏向点Ｈを通るので、レーザ光はＸ
軸方向およびＹ軸方向のいずれに関してもワーク１５の
表面に垂直に入射する。この結果、加工した穴の軸線は
垂直になる。
【００２４】以上説明したように、本発明では、第１と
第２の偏向手段の中間に補正光学系７を配置することに
より、Ｘ軸方向とＹ軸方向の２つの偏向点を一致させる
ことができるので、装置設計の自由度を増すことができ
る。
第２の偏向手段の中間に補正光学系７を配置することに
より、Ｘ軸方向とＹ軸方向の２つの偏向点を一致させる
ことができるので、装置設計の自由度を増すことができ
る。
【００２５】なお、軸線Ｍと凸レンズ８との距離および
凸レンズ９とミラー１３の回転の軸線Ｎとの距離をそれ
ぞれｆ１としたが、軸線Ｍと軸線Ｎとの距離を４ｆ１と
すれば、補正光学系７は軸線Ｍ、軸線Ｎ間のどの位置に
配置しても良い。
凸レンズ９とミラー１３の回転の軸線Ｎとの距離をそれ
ぞれｆ１としたが、軸線Ｍと軸線Ｎとの距離を４ｆ１と
すれば、補正光学系７は軸線Ｍ、軸線Ｎ間のどの位置に
配置しても良い。
【００２６】また、補正光学系７としては、上記の構成
（アフォーカル系）に限らず、ミラー５で偏向されたレ
ーザ光をミラー１３の略中心に入射させるものであれば
よい。 なお、補正光学系７を設けない場合、図１中に
点線で示すように、レーザ光は光路ａを通り、中心Ｏｓ
から外れた点Ｏｔに入射する。この結果、加工した穴の
軸線はＹ軸方向に傾く。また、入射位置が中心Ｏｓから
外れるので、ミラー１３の寸法を大きいものにしなけれ
ばならないため、応答速度が遅くなる。
（アフォーカル系）に限らず、ミラー５で偏向されたレ
ーザ光をミラー１３の略中心に入射させるものであれば
よい。 なお、補正光学系７を設けない場合、図１中に
点線で示すように、レーザ光は光路ａを通り、中心Ｏｓ
から外れた点Ｏｔに入射する。この結果、加工した穴の
軸線はＹ軸方向に傾く。また、入射位置が中心Ｏｓから
外れるので、ミラー１３の寸法を大きいものにしなけれ
ばならないため、応答速度が遅くなる。
【００２７】＜第２の実施形態＞図３は本発明の第２の
実施の形態に係るレーザ加工機の要部平面図であり、図
１と同じものまたは同一機能のものは同一符号を付して
説明を省略する。なお、レーザ発振器１、アパーチャ
２、およびミラー３は図示を省略してある。
実施の形態に係るレーザ加工機の要部平面図であり、図
１と同じものまたは同一機能のものは同一符号を付して
説明を省略する。なお、レーザ発振器１、アパーチャ
２、およびミラー３は図示を省略してある。
【００２８】ミラー２０は、ミラー３で反射されたレー
ザ光をミラー５に反射する。ミラー５の回転軸Ｍは紙面
と垂直な方向であり、ミラー１３の回転軸の方向は紙面
内の斜め右上２２．５度の方向である。
ザ光をミラー５に反射する。ミラー５の回転軸Ｍは紙面
と垂直な方向であり、ミラー１３の回転軸の方向は紙面
内の斜め右上２２．５度の方向である。
【００２９】補正光学系２１は、レンズ８、９とミラー
２２とから構成されており、レンズ８、レンズ９の焦点
距離はｆ１、レンズ１４の焦点距離はＦである。そし
て、レンズ８の中心からミラー２２の中心までの距離ｌ
1と、ミラー２２の中心からレンズ９までの距離ｌ２と
の和（ｌ1＋ｌ２）は２ｆ１であり、ｌ１とｌ２は異な
る長さに設定されている。また、ミラー５の中心からレ
ンズ８の中心までの距離、レンズ９の中心からミラー１
３の中心までの距離、およびミラー１３の中心からｆθ
レンズ１４の中心までの距離は、それぞれｆ１である。
２２とから構成されており、レンズ８、レンズ９の焦点
距離はｆ１、レンズ１４の焦点距離はＦである。そし
て、レンズ８の中心からミラー２２の中心までの距離ｌ
1と、ミラー２２の中心からレンズ９までの距離ｌ２と
の和（ｌ1＋ｌ２）は２ｆ１であり、ｌ１とｌ２は異な
る長さに設定されている。また、ミラー５の中心からレ
ンズ８の中心までの距離、レンズ９の中心からミラー１
３の中心までの距離、およびミラー１３の中心からｆθ
レンズ１４の中心までの距離は、それぞれｆ１である。
【００３０】このように構成された第２の実施の形態に
係るレーザ加工機においても、上記第１の実施の形態の
場合と同様に、ミラー５で偏向されたレーザ光はミラー
１３の略中心に入射する。
係るレーザ加工機においても、上記第１の実施の形態の
場合と同様に、ミラー５で偏向されたレーザ光はミラー
１３の略中心に入射する。
【００３１】この第２の実施形態は、補正光学系の配置
に制限がある場合、すなわちレンズ８とレンズ９を同一
の直線上に配置できない場合に有効である。また、図示
のように、ミラー５、１３に対するレーザ光の入射角を
一般的な４５度よりも小さくする（例えば、図示のよう
に２２．５度）と、ミラー５、１３の大きさを入射角を
４５度にする場合に比べて小さく、すなわち、ミラー
５、１３の慣性モーメントを小さくすることができる。
この結果、ミラー５、１３の位置決めに要する時間を短
縮することができるので、上記第１の実施形態に比べ
て、加工速度を速くすることができる。
に制限がある場合、すなわちレンズ８とレンズ９を同一
の直線上に配置できない場合に有効である。また、図示
のように、ミラー５、１３に対するレーザ光の入射角を
一般的な４５度よりも小さくする（例えば、図示のよう
に２２．５度）と、ミラー５、１３の大きさを入射角を
４５度にする場合に比べて小さく、すなわち、ミラー
５、１３の慣性モーメントを小さくすることができる。
この結果、ミラー５、１３の位置決めに要する時間を短
縮することができるので、上記第１の実施形態に比べ
て、加工速度を速くすることができる。
【００３２】また、ｌ１とｌ２を異なる長さに設定した
ので、ミラー２２の表面が熱により損傷することを予防
することができる。
ので、ミラー２２の表面が熱により損傷することを予防
することができる。
【００３３】そして、上記第１および第２の実施の形態
のいずれにおいても、補正光学系７によってミラー５で
偏向されたレーザ光をミラー１３の略中心に入射させる
ことができるので、２つの偏向点を設計上の偏向点に一
致、あるいは略一致させることができる。この結果、加
工した穴の軸線は垂直になり、加工品質が向上する。ま
た、高アスペクト比の穴を加工することができる。そし
て、上記従来技術のように、２つの偏向点を一致させる
ための可動部を設けないので、加工速度が低下すること
もない。
のいずれにおいても、補正光学系７によってミラー５で
偏向されたレーザ光をミラー１３の略中心に入射させる
ことができるので、２つの偏向点を設計上の偏向点に一
致、あるいは略一致させることができる。この結果、加
工した穴の軸線は垂直になり、加工品質が向上する。ま
た、高アスペクト比の穴を加工することができる。そし
て、上記従来技術のように、２つの偏向点を一致させる
ための可動部を設けないので、加工速度が低下すること
もない。
【００３４】なお、第１と第２の偏向手段としてミラー
を回転させるものとしたが、音響光学素子等他の手段を
用いてもよい。
を回転させるものとしたが、音響光学素子等他の手段を
用いてもよい。
【００３５】ところで、上記では、レンズ８、９の焦点
距離をいずれもｆ１としたが、必ずしも両者を等しくす
る必要はない。
距離をいずれもｆ１としたが、必ずしも両者を等しくす
る必要はない。
【００３６】次に、本発明を一般化して説明する。
【００３７】＜第３の実施形態＞図４は本発明の第３の
実施の形態に係る補正光学系を示す図であり、図１と同
じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して説明
を省略する。なお、レーザ発振器１、アパーチャ２、ミ
ラー３およびｆθレンズ１４は図示を省略してある。
実施の形態に係る補正光学系を示す図であり、図１と同
じものまたは同一機能のものは同一の符号を付して説明
を省略する。なお、レーザ発振器１、アパーチャ２、ミ
ラー３およびｆθレンズ１４は図示を省略してある。
【００３８】図中の符号は以下の通りである。
【００３９】Ｓ１１：レンズ８の前側主点
Ｓ１２：レンズ８の後側主点
Ｓ２１：レンズ９の前側主点
Ｓ２２：レンズ９の後側主点
Ｄ１ ：アパーチャの径
Ｌ１ ：レンズ８の主点間隔
Ｌ２ ：レンズ９の主点間隔
ａ：ミラー５の中心からレンズ８の前側主点までの距離
ｂ：レンズ９後側主点からミラー１３の中心までの距離
ｄ：レンズ８の後側主点からレンズ９の前側主点までの
距離 ｆ１：レンズ８の焦点距離 ｆ２：レンズ９の焦点距離 Ｌ ：ミラー５の中心からミラー１３の中心までの距離 ここで、焦点距離ｆ１、ｆ２を定数とすると、距離ａ、
距離ｂ、距離ｄ間には式１、２の関係が、また、角度θ
１と角度θ２間には式３の関係が、また、ミラー５で反
射されたレーザ光の直径Ｄ１とミラー１３の鏡面に入射
するレーザ光の直径Ｄ２との間には式４の関係がある。
そして、ミラー５の中心からミラー１３の中心までの距
離Ｌは式５で表される。
距離 ｆ１：レンズ８の焦点距離 ｆ２：レンズ９の焦点距離 Ｌ ：ミラー５の中心からミラー１３の中心までの距離 ここで、焦点距離ｆ１、ｆ２を定数とすると、距離ａ、
距離ｂ、距離ｄ間には式１、２の関係が、また、角度θ
１と角度θ２間には式３の関係が、また、ミラー５で反
射されたレーザ光の直径Ｄ１とミラー１３の鏡面に入射
するレーザ光の直径Ｄ２との間には式４の関係がある。
そして、ミラー５の中心からミラー１３の中心までの距
離Ｌは式５で表される。
【００４０】
【数１】
式３から明らかなように、ｆ１＞ｆ２にすると、角度θ
２の絶対値は角度θ１の絶対値よりも大きくなる。この
結果、ミラー５の回転角度を小さくできるので、高能率
の加工をすることができる。
２の絶対値は角度θ１の絶対値よりも大きくなる。この
結果、ミラー５の回転角度を小さくできるので、高能率
の加工をすることができる。
【００４１】また、ｆ１＜ｆ２の場合、角度θ２の絶対
値は角度θ１の絶対値よりも小さいので、ミラー５の位
置決め角度の誤差が大きい場合であっても、高精度の加
工をすることができる。
値は角度θ１の絶対値よりも小さいので、ミラー５の位
置決め角度の誤差が大きい場合であっても、高精度の加
工をすることができる。
【００４２】なお、レンズ８、９は単レンズに限られる
ものではなく、レンズ収差を補正してレーザ光の歪みを
小さくするために使用される複数のレンズで構成された
組合せレンズであってもよい。組合せレンズを用いる場
合にも、合成焦点距離および主点位置を用いて上記の式
１〜式５を適用することができる。
ものではなく、レンズ収差を補正してレーザ光の歪みを
小さくするために使用される複数のレンズで構成された
組合せレンズであってもよい。組合せレンズを用いる場
合にも、合成焦点距離および主点位置を用いて上記の式
１〜式５を適用することができる。
【００４３】このように、本実施の形態によれば、軸の
回りに回転自在のミラー５とミラー１３との間に、ミラ
ー５で偏向されたレーザ光をミラー１３の中心に入射さ
せる補正光学系７を設けたので、加工する穴の軸線は垂
直になり、加工品質が向上する。また、高アスペクト比
の穴を加工することができる。そして、ミラー５に入射
したレーザ光はミラー５の角度に関係なく、ミラー１３
の略中心に入射するので、ミラー１３を小さくできる。
また、２つの偏向点を一致させるための可動部がないの
で、加工速度を向上させることができる。
回りに回転自在のミラー５とミラー１３との間に、ミラ
ー５で偏向されたレーザ光をミラー１３の中心に入射さ
せる補正光学系７を設けたので、加工する穴の軸線は垂
直になり、加工品質が向上する。また、高アスペクト比
の穴を加工することができる。そして、ミラー５に入射
したレーザ光はミラー５の角度に関係なく、ミラー１３
の略中心に入射するので、ミラー１３を小さくできる。
また、２つの偏向点を一致させるための可動部がないの
で、加工速度を向上させることができる。
【００４４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、第１の
偏向手段と前記第２の偏向手段との間に、前記第１の偏
向手段の偏向中心で偏向された前記レーザ光を前記第２
偏向手段の偏向中心に入射させる補正光学系を配置した
ので、加工する穴の軸線は垂直になり、加工品質が向上
する。また、高アスペクト比の穴を加工することができ
る。
偏向手段と前記第２の偏向手段との間に、前記第１の偏
向手段の偏向中心で偏向された前記レーザ光を前記第２
偏向手段の偏向中心に入射させる補正光学系を配置した
ので、加工する穴の軸線は垂直になり、加工品質が向上
する。また、高アスペクト比の穴を加工することができ
る。
【００４５】さらに、第１の偏向手段に入射したレーザ
光は第１の偏向手段の角度に関係なく、第２の偏向手段
の略中心に入射するので、第２の偏向手段を小さくでき
る。また、２つの偏向点を一致させるための可動部がな
いので、加工速度を向上させることができる。
光は第１の偏向手段の角度に関係なく、第２の偏向手段
の略中心に入射するので、第２の偏向手段を小さくでき
る。また、２つの偏向点を一致させるための可動部がな
いので、加工速度を向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ加工機
の平面図である。
の平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るレーザ加工機
の側面図である。
の側面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るレーザ加工機
の要部平面図である。
の要部平面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る補正光学系を
示す図である。
示す図である。
５ ミラー
５ａ ミラー５の中心
７ 補正光学系
８ 凸レンズ
９ 凸レンズ
１３ ミラー
１３ａ ミラー１３の中心
Ｍ ミラー５の回転軸
Ｎ ミラー１３の回転軸
ｆ１ 凸レンズ８、９の焦点距離
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 青山 博志
神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立ビ
アメカニクス株式会社内
Ｆターム(参考） 2H045 AA01 AB01 BA13 DA14 DA31
2H087 KA26 LA27 PA02 PA17 PB02
QA11 QA21 QA31 QA41
4E068 AB00 AF00 CA06 CD13 CE02
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ光を出力する光源と、前記レーザ
光の光路上に配置され、前記レーザ光を第１の方向に偏
向させる第１の偏向手段と、前記第１の偏向手段で偏向
された前記レーザ光を前記第１の方向と交差する第２の
方向に偏向させる第２の偏向手段と、前記第１と第２の
偏向手段により偏向されたレーザ光を集光するｆθレン
ズと、を備えるレーザ加工装置において、 前記第１の偏向手段と前記第２の偏向手段との間に、前
記第１の偏向手段の偏向中心で偏向された前記レーザ光
を前記第２偏向手段の偏向中心に入射させる補正光学系
を配置することを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項２】 前記補正光学系が、等しい焦点距離ｆの
２枚の凸レンズからなり、前記凸レンズの主点間の距離
の合計をＫとするとき、互いに向い合う主点間の距離を
２ｆ、かつ、前記第１の偏向手段の中心と前記第２の偏
向手段の中心との距離を４ｆ＋Ｋにすることを特徴とす
る請求項１に記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001191319A JP4251791B2 (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001191319A JP4251791B2 (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | レーザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003001466A true JP2003001466A (ja) | 2003-01-08 |
| JP4251791B2 JP4251791B2 (ja) | 2009-04-08 |
Family
ID=19029959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001191319A Expired - Lifetime JP4251791B2 (ja) | 2001-06-25 | 2001-06-25 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4251791B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101369635B1 (ko) * | 2006-08-31 | 2014-03-05 | 비아 메카닉스 가부시키가이샤 | 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치 |
| JP2020037130A (ja) * | 2018-09-05 | 2020-03-12 | イビデン株式会社 | レーザ加工装置およびレーザ加工方法 |
| CN112496533A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-16 | 广东宏石激光技术股份有限公司 | 一种旋转光路校正方法 |
| CN114545619A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-05-27 | 华中科技大学 | 一种基于4f系统的远心扫描装置 |
-
2001
- 2001-06-25 JP JP2001191319A patent/JP4251791B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101369635B1 (ko) * | 2006-08-31 | 2014-03-05 | 비아 메카닉스 가부시키가이샤 | 레이저 가공 방법 및 레이저 가공 장치 |
| JP2020037130A (ja) * | 2018-09-05 | 2020-03-12 | イビデン株式会社 | レーザ加工装置およびレーザ加工方法 |
| CN112496533A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-16 | 广东宏石激光技术股份有限公司 | 一种旋转光路校正方法 |
| CN114545619A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-05-27 | 华中科技大学 | 一种基于4f系统的远心扫描装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4251791B2 (ja) | 2009-04-08 |
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