JP2005106866A - Focusing device for laser marking device - Google Patents

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Eiji Ueda
英司 上田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a focusing device for a laser marking device for manually or automatically adjusting the focus displacement generated when assembling the laser marking device and when replacing a laser unit. <P>SOLUTION: Regarding the laser marking device provided with the laser unit 1, a fixed lens L1, a focusing lens L2, a scanner unit 2 and an fθ lens 3, a sampler 4 is arranged between the focusing lens L2 and the scanner unit 2 so as to reflect some of laser beams and separate the beams, and also, the beam diameter of the laser is detected by a sensor 5 through a condensing lens L3. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、レーザーマーキング装置のフォーカス調整作業を容易にするフォーカス調整装置に関するものである。   The present invention relates to a focus adjustment device that facilitates a focus adjustment operation of a laser marking device.

図1に示す従来のレーザマーキング装置は、保守などでレーザーユニット1を交換した場合、レーザーユニット毎にレーザーヘッドのバラツキがあるため、レーザービームの広がり角が異なるので、点線図示のようにフォーカス位置がマーキング面Mからずれ、再調整が必要となっていた。   In the conventional laser marking apparatus shown in FIG. 1, when the laser unit 1 is replaced for maintenance or the like, the laser head varies from laser unit to laser unit, so the spread angle of the laser beam is different. Deviated from the marking surface M, and readjustment was necessary.

この調整は、フォーカス調整用レンズL2を光軸方向に少しづつ移動させて、フォーカス位置がマーキング面Mに来るように実際にマーキングを行い、マーキング状態を観察して最良の状態を見ながらフォーカス位置の調整を行うため、非常に手間がかかるものである。尚、図中、2はスキャナーユニット、3はf・θレンズである。
特開平3−124486号公報
In this adjustment, the focus adjustment lens L2 is moved little by little in the optical axis direction, marking is actually performed so that the focus position comes to the marking surface M, and the focus position is observed while observing the marking state and observing the best state. It is very time consuming to make adjustments. In the figure, 2 is a scanner unit and 3 is an f · θ lens.
Japanese Patent Laid-Open No. 3-124486

そこで本発明は、レーザーマーキング装置の組立時や、レーザーユニット1の交換の際に生じるフォーカス位置のズレを手動で調整、または自動的に調整するレーザーマーキング装置のフォーカス調整装置を提供することを課題とするものである。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a focus adjustment device for a laser marking device that manually adjusts or automatically adjusts a focus position shift that occurs when the laser marking device is assembled or when the laser unit 1 is replaced. It is what.

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、第1の発明はレーザーユニットとスキャナーユニット間に配置されたフォーカス調整用レンズと前記スキャナーユニット間にレーザービームのサンプラーを設けてレーザービームの一部を反射させ、集光レンズを介してビーム径を測定するセンサーに結像させ、レーザービーム径が所定の径となる位置にセンサーを固定したことを特徴とするレーザーマーキング装置のフォーカス調整装置である。   The present invention has been made to solve the above problems, and the first invention provides a focus adjustment lens disposed between a laser unit and a scanner unit and a laser beam sampler provided between the scanner unit and a laser beam. Focus adjustment of a laser marking device characterized in that a part of the laser beam is reflected and imaged on a sensor for measuring the beam diameter via a condenser lens, and the sensor is fixed at a position where the laser beam diameter becomes a predetermined diameter Device.

第2の発明は、フォーカス調整を自動化したレーザーマーキング装置のフォーカス自動調整装置であって、レーザーユニットとスキャナーユニット間に配置されたフォーカス調整用レンズと前記スキャナーユニット間にレーザービームのサンプラーを設けてレーザービームの一部を反射させ、集光レンズを介してレーザービーム径を測定するセンサーに結像させ、結像したレーザービーム径が所定の径となるように、制御装置により前記フォーカス調整用レンズを光軸方向に駆動するように構成したものである。   A second invention is an automatic focus adjustment device for a laser marking device in which focus adjustment is automated, and includes a focus adjustment lens disposed between a laser unit and a scanner unit, and a laser beam sampler provided between the scanner unit. A part of the laser beam is reflected and focused on a sensor that measures the laser beam diameter via a condenser lens, and the focus adjustment lens is controlled by the control device so that the focused laser beam diameter becomes a predetermined diameter. Is driven in the optical axis direction.

第1の発明の手動式フォーカス調整装置においては、レーザービームの光路中にレーザービームのサンプラーを設け、このサンプラーを介してレーザービームの径を検出するセンサーを設けたので、センサーに示されるレーザービーム径の映像を見乍ら、その径が適正の径(通常最小径)となるようにフォーカス調整用レンズを微動させることにより容易且つ迅速にフォーカス調整作業を終了することができる。   In the manual focus adjustment apparatus of the first invention, a laser beam sampler is provided in the optical path of the laser beam, and a sensor for detecting the diameter of the laser beam is provided through the sampler. The focus adjustment operation can be completed easily and quickly by finely moving the focus adjustment lens so that the diameter becomes an appropriate diameter (usually the minimum diameter).

また、第2の発明では、センサーで検出されるレーザービーム径が適正値(通常最小値)となるように制御装置によってフォーカス調整用レンズを駆動させるように構成したので、常時適正なフォーカス自動調整が行なわれる。   In the second invention, the focus adjustment lens is driven by the control device so that the laser beam diameter detected by the sensor becomes an appropriate value (usually the minimum value). Is done.

図2は、手動式の本発明の実施例を示すもので、レーザーユニット1、固定レンズL1、フォーカス調整用レンズL2、スキャナーユニット2、f・θレンズ3を具備したレーザーマーキング装置において、前記フォーカス調整用レンズL2とスキャナーユニット2間にレーザービームのサンプラー4を設けたレーザービームの一部を分光するとともに、集光レンズL3を介してセンサー5によりレーザービーム径を検出するように構成したものである。   FIG. 2 shows a manual type embodiment of the present invention. In the laser marking apparatus comprising a laser unit 1, a fixed lens L1, a focus adjustment lens L2, a scanner unit 2, and an f · θ lens 3, the focus is described. A laser beam sampler 4 is provided between the adjustment lens L2 and the scanner unit 2 to divide a part of the laser beam and to detect the laser beam diameter by the sensor 5 via the condenser lens L3. is there.

しかして、本実施例では、初期調整で、マーキング面Mにフォーカスを合わせ、その時にフォーカス調整用レンズL2の後に設けたサンプラー4にてレーザービームの一部を45°反射し、集光レンズL3を介してレーザービーム径を測定するセンサー5に結像させ、レーザービーム径が最小となる位置にセンサー5を固定する。   Thus, in this embodiment, the initial adjustment is performed to focus on the marking surface M. At that time, a part of the laser beam is reflected by 45 ° by the sampler 4 provided after the focus adjustment lens L2, and the condensing lens L3. Then, the image is formed on the sensor 5 for measuring the laser beam diameter, and the sensor 5 is fixed at a position where the laser beam diameter is minimized.

レーザーユニット1を交換してレーザービームの広がり角が変わると、マーキング面Mとフォーカス位置が図1の点線図示のようにずれる。このとき、センサー上のビーム径も大きくなっている。そこで、フォーカス調整用レンズL2を移動させてフォーカス位置をマーキング面Mにあわせる際、センサー5にてビーム径を観測し、最小になるようにすればよいので、従来よりも短い作業時間でフォーカス調整が可能となる。   When the laser unit 1 is replaced and the spread angle of the laser beam is changed, the marking surface M and the focus position are shifted as shown by the dotted line in FIG. At this time, the beam diameter on the sensor is also increased. Therefore, when the focus adjustment lens L2 is moved to adjust the focus position to the marking surface M, the beam diameter should be observed by the sensor 5 so as to be minimized, so that the focus adjustment can be performed in a shorter working time than before. Is possible.

図3は第2の発明の実施例を示すもので、レーザーユニット1、固定レンズL1、スキャナーユニット2、f・θレンズ3及びサンプラー4を備えたレーザーマーキング装置であることは、前記実施例と同様であるが、自動化するため、次のように構成が異なっている。   FIG. 3 shows an embodiment of the second invention. The laser marking apparatus including the laser unit 1, the fixed lens L1, the scanner unit 2, the f · θ lens 3 and the sampler 4 is the same as the embodiment described above. Although it is the same, in order to automate, the structure is different as follows.

即ち、フォーカス調整用レンズL2を電気的に駆動させるため、図4に示すようなVCM付フォーカス調整用レンズユニット6としている。このフォーカス調整用レンズユニット6は、レンズL2をコイル61を備えた可動鏡筒62に取付け、可動鏡筒62はコイル61に流れる電流の強さによりマグネット63を備えたダブル固定鏡筒62内を光軸方向に移動するように構成される。   That is, in order to electrically drive the focus adjustment lens L2, a focus adjustment lens unit 6 with VCM as shown in FIG. 4 is used. In this focus adjustment lens unit 6, the lens L 2 is attached to a movable lens barrel 62 having a coil 61, and the movable lens barrel 62 has an inside of a double fixed lens barrel 62 having a magnet 63 depending on the intensity of current flowing through the coil 61. It is configured to move in the optical axis direction.

そして、このフォーカス調整用レンズL2はセンサー5’の検出信号に応じて制御装置7によって制御される。   The focus adjustment lens L2 is controlled by the control device 7 in accordance with the detection signal of the sensor 5 '.

センサー5’のフォーカス検知部は、例えば光ディスクなどのフォーカス制御などで使用されている4分割型受光素子を用い、非点収差法により検出するもので、フォーカス位置を電気信号で得られるため、制御装置7を介してフォーカス調整用レンズを駆動してフォーカス調整が行なわれる。この場合集光レンズL3とセンサー5’間にシリンドリカルレンズL4を設ける。   The focus detection unit of the sensor 5 ′ uses a four-divided light receiving element used for focus control of an optical disk or the like, for example, and detects the focus position by an astigmatism method. Focus adjustment is performed by driving the focus adjustment lens via the device 7. In this case, a cylindrical lens L4 is provided between the condenser lens L3 and the sensor 5 '.

以上の構成によると、予めレーザービーム径が最小となるように設定しておけば、常に適正のフォーカス自動調整が行なわれ、レーザーユニット1を交換した場合でも、従来のように面倒なフォーカス調整を手作業で行う必要がなくなる。   According to the above configuration, if the laser beam diameter is set to be minimized in advance, proper automatic focus adjustment is always performed, and even when the laser unit 1 is replaced, troublesome focus adjustment is performed as in the past. No need to do it manually.

従来のレーザーマーキング装置におけるフォーカス調整についての説明図。Explanatory drawing about the focus adjustment in the conventional laser marking apparatus. 第1の発明の実施例のブロック図。The block diagram of the Example of 1st invention. 第2の発明の実施例のブロック図。The block diagram of the Example of 2nd invention. 図3に示す実施例で用いたフォーカス調整用レンズユニットの構造を示す一部裁断拡大側面図。FIG. 4 is a partially cut enlarged side view showing the structure of a focus adjustment lens unit used in the embodiment shown in FIG. 3.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザーユニット
2 スキャナーユニット
3 f・θレンズ
4 サンプラー
5 センサー
6 フォーカス調整用レンズユニット
7 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser unit 2 Scanner unit 3 f * theta lens 4 Sampler 5 Sensor 6 Focus adjustment lens unit 7 Controller

Claims (2)

レーザーユニット、固定レンズ、フォーカス調整用レンズ、スキャナーユニット、f・θレンズを順次配置した、レーザーマーキング装置において、前記フォーカス調整用レンズとスキャナーユニット間にレーザービームのサンプラーを設けてレーザービームの一部を反射させて分光すると共に、集光レンズを介してセンサーによりレーザービーム径を検出するように構成したことを特徴とするレーザーマーキング装置のフォーカス調整装置。 In a laser marking device in which a laser unit, a fixed lens, a focus adjustment lens, a scanner unit, and an f / θ lens are sequentially arranged, a laser beam sampler is provided between the focus adjustment lens and the scanner unit, and a part of the laser beam A focus adjustment device for a laser marking device, wherein a laser beam diameter is detected by a sensor through a condensing lens while reflecting the light. レーザーユニット、固定レンズ、フォーカス調整用レンズ、スキャナーユニット、f・θレンズを順次配置したレーザーマーキング装置において、前記レーザーユニットとスキャナーユニット間に配置されたフォーカス調整用レンズと前記スキャナーユニット間にレーザービームのサンプラーを設けてレーザービームの一部を反射させて分光すると共に、集光レンズを介してレーザービーム径を測定するセンサーに結像させ、結像したレーザービーム径が所定の径となるように、制御装置により前記フォーカス調整用レンズを光軸方向に駆動するように構成したことを特徴とするレーザーマーキング装置のフォーカス自動調整装置。 In a laser marking device in which a laser unit, a fixed lens, a focus adjustment lens, a scanner unit, and an f / θ lens are sequentially arranged, a laser beam is provided between the focus adjustment lens arranged between the laser unit and the scanner unit and the scanner unit. A sampler is provided to reflect and split a part of the laser beam and form an image on a sensor that measures the laser beam diameter via a condenser lens so that the imaged laser beam diameter becomes a predetermined diameter. An automatic focus adjustment device for a laser marking device, wherein the control device drives the focus adjustment lens in the optical axis direction.
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