JP2003290941A - レーザーマーカ - Google Patents

レーザーマーカ

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JP2003290941A
JP2003290941A JP2002100689A JP2002100689A JP2003290941A JP 2003290941 A JP2003290941 A JP 2003290941A JP 2002100689 A JP2002100689 A JP 2002100689A JP 2002100689 A JP2002100689 A JP 2002100689A JP 2003290941 A JP2003290941 A JP 2003290941A
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laser
light
laser light
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beam splitter
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JP2002100689A
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English (en)
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Hidetomo Sakiyama
秀知 崎山
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Kowa Co Ltd
Original Assignee
Kowa Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的低出力のLD(半導体レーザー)を光
源に用いてマーキング対象物にマーキングするに足りる
レーザー光のエネルギー密度を得られるレーザーマーカ
の構成を提供する。 【解決手段】 LD1a,1bから出射されたレーザー
光のそれぞれは、コリメータレンズ2a,2bにより略
平行光にされ、さらにシリンドリカル凸レンズ3a,3
bによりLD1a,1bの非点隔差の影響を除去する補
正がなされた後、偏光ビームスプリッタ4の本来の光出
射面4a,4bから入射し、それぞれのエネルギー密度
が足し合わされるように1本のレーザー光に合成され、
本来の光入射面4cから出射される。そのレーザー光が
走査のために回動するガルバノミラー5により反射さ
れ、等距離射影レンズ6により対象物7上に集束されて
照射される。これにより対象物7にマーキングがなされ
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、半導体レーザーか
ら出射されたレーザー光を光学系により集束してマーキ
ング対象物に照射することにより印字などのマーキング
を行なうレーザーマーカに関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザー(以下、LDと略す)
は、一般的に出力強度が他のガスレーザーや固体レーザ
ーに比べて小さいことから、レーザーマーカの光源とし
て用いるためには、高出力LDを用い、さらに微小スポ
ットに集光させることが不可欠である。このため、高出
力LDとして、活性領域面積の大きなブロードエリア型
LDを光源に用い、これから出射されたレーザー光を光
学系により微小スポットに集光させるレーザーマーカの
構成が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブロー
ドエリア型LDは、活性領域のストライプ幅が通常のL
Dに比べて長いことから、出射されるレーザー光がLD
の活性層に対する垂直面方向に長い長楕円となる。ま
た、非点隔差も大きい。このため、一般的な光学系では
微小スポット光が得られず、特殊な光学系を必要とし、
コストがかかってしまうという問題があった。一方、通
常の低出力のLDを用いてもマーキング対象物にマーキ
ングするに足りるレーザー光のエネルギー密度を得られ
ないという問題があった。
【0004】そこで本発明の課題は、比較的低出力のL
Dをレーザー光源に用いる一方、特殊な光学系を用いず
に、マーキング対象物にマーキングするに足りるレーザ
ー光のエネルギー密度を得ることができるレーザーマー
カの構成を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明によれば、2つの半導体レーザーと、該2つ
の半導体レーザーから出射されたレーザー光のそれぞれ
を略平行光にする2つのコリメータレンズと、該2つの
コリメータレンズを通過したレーザー光のそれぞれを本
来の光出射面から入射し、レーザー光のそれぞれのエネ
ルギー密度が足し合わされるように1本のレーザー光に
合成して、本来の光入射面から出射するように配置され
た偏光ビームスプリッタを有し、該偏光ビームスプリッ
タの本来の光入射面から出射されたレーザー光を集束し
てマーキング対象物に照射することによりマーキングを
行なうレーザーマーカの構成を採用した。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図1を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は、実施形態のレーザーマー
カの光学系の構成を示している。
【0007】図1に示すレーザーマーカの光学系の構成
では、2つの半導体レーザー(以下もLDと略す)1
a,1bの光軸上に、順に、それぞれ2つのコリメータ
レンズ2a,2b及びシリンドリカル凸レンズ3a,3
b、偏光ビームスプリッタ4、可動ミラーであるガルバ
ノミラー5、等距離射影レンズ(以下、fθレンズと略
す)6が配置されており、さらにその光軸の延長線上に
マーキング対象物(以下、対象物と略す)7が配置され
る。
【0008】LD1a,1bは、それぞれの光軸が互い
に直交するように配置されており、さらにそれぞれの光
軸を中心に回転可能に設けられ、それぞれの光軸を中心
とした回転方向の位置を可変に設定できるようにされて
いる。なお、LD1a,1bは、ブロードエリア型など
の高出力のものではなく、比較的低出力のものとする。
【0009】コリメータレンズ2a,2bは、LD1
a,1bから出射されたレーザー光のそれぞれを略平行
光にするように位置決めされている。ここで、LD1
a,1bから出射されたレーザー光のそれぞれは、LD
1a,1bの非点隔差によって、LD1a,1bの活性
層に沿う水平面方向へ出射されたレーザー光(以下、水
平面方向レーザー光という)と、活性層に対する垂直面
方向へ出射されたレーザー光(以下、垂直面方向レーザ
ー光という)の見かけ上の出射位置が光軸方向にずれて
いる。これにより、水平面方向レーザー光と垂直面方向
レーザー光とで光軸に対する角度がずれている。すなわ
ち、光軸から同一距離で同一角度にならない。このた
め、コリメータレンズ2a,2bを通過したレーザー光
のそれぞれについても、水平面方向レーザー光と垂直面
方向レーザー光で光軸に対する角度がずれている。そし
て、コリメータレンズ2a,2bの位置の調整により、
例えば垂直面方向レーザー光については光軸に対して平
行な平行光としても、水平面方向レーザー光については
平行光にならず、このままではレーザー光を1点に集光
して微小スポット光を得ることはできない。
【0010】このため、シリンドリカル凸レンズ3a,
3bが設けられている。シリンドリカル凸レンズ3a,
3bは、コリメータレンズ2a,2bを通過したレーザ
ー光のそれぞれに対して、LD1a,1bの非点隔差に
よる水平面方向レーザー光と垂直面方向レーザー光の光
軸に対する角度のずれをなくすように補正し、シリンド
リカル凸レンズ3a,3bを通過して出射される水平面
方向レーザー光と垂直面方向レーザー光の出射角度が光
軸から同一距離で同一角度になるようにし、例えば水平
面方向レーザー光も垂直面方向レーザー光も光軸に平行
な平行光となるようにする。
【0011】次に、偏光ビームスプリッタ4は、本来の
用途としては、光入射面4cから入射された1本のレー
ザー光を互いに直交する2つの偏光方向に分離し、その
分離した2本のレーザー光をそれぞれ光出射面4a,4
bから出射するものである。しかし、本実施形態では、
偏光ビームスプリッタ4を光入射面と光出射面が本来と
逆になるように配置しており、コリメータレンズ2a,
2bとシリンドリカル凸レンズ3a,3bを通過したレ
ーザー光のそれぞれが偏光ビームスプリッタ4の本来の
光出射面4a,4bのそれぞれから入射され、それぞれ
のエネルギー密度が足し合わされるように1本のレーザ
ー光に合成されて、本来の光入射面4cから出射される
ようになっている。
【0012】ここで、一般的にもそうであるように、L
D1a,1bの出射するレーザー光は直線偏光であるの
で、LD1a,1bをそれぞれの光軸を中心として回転
させることにより、それぞれのレーザー光の偏光方向を
可変に設定することができ、偏光ビームスプリッタ4の
本来の光出射面4a,4bのそれぞれの偏光方向に合わ
せるように調節することができる。
【0013】なお、本来の光出射面4a,4bにおける
偏光方向が互いに直交しているため、シリンドリカル凸
レンズ3a,3bはそれに対応するように配置される。
すなわち、シリンドリカル凸レンズ3a,3bは、それ
ぞれの母線の方向が本来の光出射面4a,4bにおける
偏光方向のそれぞれに対して垂直になるように配置され
る。
【0014】次に、ガルバノミラー5は、レーザー光に
よる走査のために駆動(回動)され、偏光ビームスプリ
ッタ4の本来の光入射面4cから出射されたレーザー光
を反射する。これにより前記レーザー光が対象物7上で
一方向に振られて走査する。
【0015】次に、fθレンズ6は、ガルバノミラー5
により反射されたレーザー光を対象物7上に集束すると
ともに、ガルバノミラー5の走査角度(回動角度)と、
対象物7上でのレーザー光の走査線、すなわちマーキン
グされる線の長さが比例するようにするものである。
【0016】次に、上記構成によるマーキング時の動作
について説明する。マーキング時には、LD1a,1b
が駆動され、それぞれからレーザー光が出射される。そ
のレーザー光は、それぞれコリメータレンズ2a,2b
により略平行光にされた後、シリンドリカル凸レンズ3
a,3bにより前述のようにLD1a,1bの非点隔差
による水平面方向レーザー光と垂直面方向レーザー光の
光軸に対する角度のずれがなくなるように補正され、例
えばいずれも光軸に平行な平行光にされる。
【0017】さらに、レーザー光のそれぞれは偏光ビー
ムスプリッタ4の本来の光出射面4a,4bから入射さ
れ、レーザー光のそれぞれのエネルギー密度が足し合わ
されるように1本のレーザー光に合成されて本来の光入
射面4cから出射される。その1本に合成されたレーザ
ー光が駆動(回動)されているガルバノミラー5により
反射されて走査方向に振られ、fθレンズ6を通過して
対象物7上に集束され、1方向に走査する。これにより
対象物7に印字などのマーキングがなされる。
【0018】なお、上述した非点隔差の補正に関わるシ
リンドリカル凸レンズ3a,3bの作用により、偏光ビ
ームスプリッタ4の本来の光入射面4cから出射される
レーザー光において水平面方向レーザー光と垂直面方向
レーザー光の出射角度は光軸から同一距離で同一角度に
なる。したがって、そのレーザー光をfθレンズ6によ
り1点の微小スポットに集束してマーキングを行なうこ
とができる。
【0019】以上のような本実施形態によれば、LD1
a,1bから出射された2本のレーザー光が偏光ビーム
スプリッタ4によりそれぞれのエネルギー密度が足し合
わされるように1本のレーザー光に合成され、その合成
されたレーザー光によりマーキングがなされるので、レ
ーザー光源のLD1a,1bとして比較的低出力のもの
を用いても、対象物7にマーキングするに足りるレーザ
ー光のエネルギー密度を得ることができ、マーキングを
支障なく行なうことができる。また、ブロードエリア型
LDを用いる場合のように、特殊で高価な光学系を必要
とせず、レーザーマーカを安価に構成することができ
る。
【0020】なお、上述した本実施形態の構成におい
て、LD1a,1bの非点隔差が小さく、その影響がレ
ーザー光の微小スポットへの集束のために許容できる程
度に小さいものとすれば、シリンドリカル凸レンズ3
a,3bを省くことができる。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、レーザーマーカにおいて、2つの半導体レー
ザーから出射された2本のレーザー光が偏光ビームスプ
リッタによりそれぞれのエネルギー密度が足し合わされ
るように1本のレーザー光に合成され、その合成された
レーザー光によりマーキングがなされるようにしたの
で、レーザー光源として比較的低出力の半導体レーザー
を用いても、マーキング対象物にマーキングするに足り
るレーザー光のエネルギー密度を得ることができ、マー
キングを支障なく行なうことができる。また、高出力の
ブロードエリア型半導体レーザーを用いる場合のよう
に、特殊な光学系を必要とせず、レーザーマーカを安価
に構成することができるというう優れた効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態におけるレーザーマーカの光
学系の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
1a,1b 半導体レーザー(LD) 2a,2b コリメータレンズ 3a,3b シリンドリカル凸レンズ 4 偏光ビームスプリッタ 5 ガルバノミラー 6 等距離射影レンズ(fθレンズ) 7 マーキング対象物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C362 AA10 AA11 AA26 AA43 AA49 AA52 BA17 BA84 BA86 CB67 DA03 4E068 AB00 CA06 CB05 CB10 CD02 CD05 CD14 CE03 5F073 AB25 AB27 AB29 BA09 FA30

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの半導体レーザーと、 該2つの半導体レーザーから出射されたレーザー光のそ
    れぞれを略平行光にする2つのコリメータレンズと、 該2つのコリメータレンズを通過したレーザー光のそれ
    ぞれを本来の光出射面から入射し、レーザー光のそれぞ
    れのエネルギー密度が足し合わされるように1本のレー
    ザー光に合成して、本来の光入射面から出射するように
    配置された偏光ビームスプリッタを有し、 該偏光ビームスプリッタの本来の光入射面から出射され
    たレーザー光を集束してマーキング対象物に照射するこ
    とによりマーキングを行なうことを特徴とするレーザー
    マーカ。
  2. 【請求項2】 前記2つのコリメータレンズのそれぞれ
    と前記偏光ビームスプリッタの間に配置され、前記2つ
    のコリメータレンズを通過したレーザー光のそれぞれに
    対して、前記半導体レーザーの非点隔差による前記半導
    体レーザーの活性層に沿う水平面方向へのレーザー光と
    前記活性層に対する垂直面方向へのレーザー光の光軸に
    対する角度のずれをなくすように補正する2つのシリン
    ドリカルレンズを有することを特徴とする請求項1に記
    載のレーザーマーカ。
  3. 【請求項3】 前記偏光ビームスプリッタの本来の光入
    射面から出射されたレーザー光による走査のために駆動
    されて前記レーザー光を反射する可動ミラーと、 該可動ミラーにより反射されたレーザー光をマーキング
    対象物上に集束する等距離射影レンズを有することを特
    徴とする請求項1または2に記載のレーザーマーカ。
  4. 【請求項4】 前記2つの半導体レーザーがそれぞれの
    光軸を中心に回転可能に設けられ、その回転により、半
    導体レーザーのそれぞれが出射するレーザー光の偏光方
    向を可変に設定することができるようにしたことを特徴
    とする請求項1から3までのいずれか1項に記載のレー
    ザーマーカ。
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