JP2014029354A - Beam shaping lens - Google Patents
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Description
本発明は、半導体レーザを用いた光源ユニットに用いられるビーム整形レンズに関する。 The present invention relates to a beam shaping lens used in a light source unit using a semiconductor laser.
一般に半導体レーザを用いた光源ユニットは、半導体レーザから出射される光束が、半導体接合面に平行な方向と垂直な方向とで広がり角が異なることから楕円光束となるため、母線の方向が直交する2枚のシリンドリカルレンズを組み合わせたビーム整形レンズを用いて、楕円光束のアスペクト比を調整し円光束に変換し、半導体レーザから出射された光束の利用効率を高めている。 In general, in a light source unit using a semiconductor laser, the light beam emitted from the semiconductor laser becomes an elliptical light beam because the divergence angle differs between the direction parallel to the semiconductor junction surface and the direction perpendicular to the semiconductor junction surface. Using a beam shaping lens that combines two cylindrical lenses, the aspect ratio of the elliptical light beam is adjusted and converted into a circular light beam, thereby increasing the utilization efficiency of the light beam emitted from the semiconductor laser.
また、このような2枚のシリンドリカルレンズを組み合わせて一つの光学系を形成する場合、鏡筒の貫通孔の中に2枚のシリンドリカルレンズを挿入し位置決めした状態とし、これらをUV接着剤で固着する構造が知られている。 In addition, when two optical lenses are combined to form one optical system, the two cylindrical lenses are inserted and positioned in the through hole of the lens barrel, and are fixed with UV adhesive. The structure to be known is known.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
As prior art document information related to the invention of this application, for example,
しかしながら、このようなビーム整形レンズの用途として高出力半導体レーザを用いるレーザ加工機用途などが検討されるようになり、鏡筒とシリンドリカルレンズを接着するUV接着剤に含まれるシロキ酸などの有機系揮発物質が、レーザ光線の照射による発熱により有機系揮発物質がガス化し、入射されるレーザ光線の光強度に従ってレンズ表面にトラッピングされレンズ曇りが生じてしまうという問題が生じてきた。 However, laser beam machine applications using high-power semiconductor lasers have been studied as applications of such beam shaping lenses, and organic systems such as siloxy acid contained in a UV adhesive that bonds a lens barrel and a cylindrical lens. There has been a problem that the volatile substance is gasified by the heat generated by the irradiation of the laser beam, and the organic volatile substance is gasified and trapped on the lens surface in accordance with the light intensity of the incident laser beam, resulting in lens fogging.
そこで、本発明はこのような問題を解決し、2枚のシリンドリカルレンズを鏡筒で一体化したビーム整形レンズにおいてレンズ曇りの発生を抑制することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to solve such a problem and suppress the occurrence of lens fogging in a beam shaping lens in which two cylindrical lenses are integrated with a lens barrel.
そして、この目的を達成するために本発明は、母線方向が直交する2枚のシリンドリカルレンズを鏡筒で一体化したビーム整形レンズにおいて、鏡筒の入射側に配置されたシリンドリカルレンズにおける曲面部の外周端部分を鏡筒と接着する接着領域とするとともに、曲面部の両側に設けられた平坦部の外周端部分を非接着領域としたものである。 In order to achieve this object, the present invention provides a beam shaping lens in which two cylindrical lenses whose generating directions are orthogonal to each other are integrated with a lens barrel, and a curved surface portion of the cylindrical lens arranged on the incident side of the lens barrel. The outer peripheral end portion is used as an adhesive region for bonding to the lens barrel, and the outer peripheral end portions of the flat portions provided on both sides of the curved surface portion are used as non-adhesive regions.
この構成により本発明は、2枚のシリンドリカルレンズを鏡筒で一体化したビーム整形レンズにおいてレンズ曇りの発生を抑制することが出来るのである。 With this configuration, the present invention can suppress the occurrence of lens fogging in a beam shaping lens in which two cylindrical lenses are integrated with a lens barrel.
以下、本発明の一実施の形態におけるビーム整形レンズについて図を用いて説明する。 Hereinafter, a beam shaping lens according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)および図1(b)は、半導体レーザ1とビーム整形レンズ2を基台3の主面上で一体化した光源ユニットを示したものであり、半導体レーザ1から出射された楕円光束からなるレーザ光線をビーム整形レンズ2によりアスペクト比を調整して円光束からなる平行光束に変換する機能を有している。
FIG. 1A and FIG. 1B show a light source unit in which a
また、図1(a)は光源ユニットを側方から見た模式図であり、ビーム整形レンズ2は、貫通孔を有する鏡筒4の内部に2枚のシリンドリカルレンズ5a、5bを光軸方向に配置した構成であり、入射側に設けられたシリンドリカルレンズ5aで、半導体レーザ1から出射されたレーザ光線における楕円光束の長手方向の倍率調整を行うことを示している。図1(b)は光源ユニットを上方から見た模式図であり、鏡筒4の出射側に設けられたシリンドリカルレンズ5bで、半導体レーザ1から出射されたレーザ光線における楕円光束の短手方向の倍率調整を行うことを示している。
FIG. 1A is a schematic view of the light source unit as viewed from the side. The beam shaping lens 2 includes two
なお、それぞれのシリンドリカルレンズ5a、5bは、図2に示すように光軸を中心とした円板形状で、入射されるレーザ光線の開き角を調整する曲面部6と、この曲面部6の両側に設けられた平坦部7とで構造されている。また、曲面部6は入射されるレーザ光線における楕円光束の長手方向に対して屈折力を持つように湾曲し、平坦部7は、曲面部6を挟むように両側に設けられ、シリンドリカルレンズ5a、5bにおける取り付け基準面や、レンズ特性の測定基準面として活用している。
Each
なお、これらのシリンドリカルレンズ5a、5bは、半導体レーザ1からの高出力なレーザ光線に耐え得るため、光学硝材を成形金型でプレス成形したものを用いており、特に図示していないが光学硝材をプレス成形する成形金型を作成する上で、曲面部6の両側に平坦部7を設けることで、成形金型の転写面に鋭角な突起が形成されずにすむことから、金型耐久性を向上させた形状としている。また、鏡筒4は組み立ての便宜上、光軸方向に2分割した分割構造の鏡筒4を用いており、それぞれの鏡筒4にシリンドリカルレンズ5a、5bを適宜配置した後に、これらを一体化する構造としている。
Since these
そして、鏡筒4の入射側に配置するシリンドリカルレンズ5aにおいては、図3に示すように、シリンドリカルレンズ5aの入射面側の曲面部6の外周端部分を紫外線硬化型の接着剤8で鏡筒4と接着固定する接着領域9とするとともに、曲面部6の両側に位置する平坦部を非接着領域10として接着剤8を塗布しない部分としたことで、ビーム整形レンズ2のレンズ曇りの発生を抑制することが出来るのである。
Then, in the
すなわち、半導体レーザ1からの楕円光束が入射されるシリンドリカルレンズ5aは、破線で示す楕円光束11の長手方向11aの倍率調整を行うため、楕円光束11の長手方向11aを曲面部6の母線と直行する方向にあわせ、楕円光束11の短手方向11bを母線方向にあわせるので、楕円光束11の外周端からレンズ外周端までの距離は、母線方向で広く、母線と直交する方向で狭くなる。したがって、レーザ光線による熱がシリンドリカルレンズ5aの外周端部分まで及ぼす影響は、楕円光束11の長手方向11aに比べ短手方向11bが小さくなるので、このレーザ光線による熱影響の小さい短手方向11bの外周端部分を接着領域9とし、熱影響の大きい長手方向11aを非接着領域10とすることで、接着剤8からの有機系揮発物質の発生を抑制でき、結果としてレンズ曇りの発生を抑制することができる。
That is, the
なお、ビーム整形レンズ2における入射側のシリンドリカルレンズ5aは、半導体レーザ1に近接し、光の強度分布の影響が大きく、接着剤8の塗布位置による有機系揮発物の影響が大きく、上述した接着位置の規制による効果が大きいが、出射側のシリンドリカルレンズ5bにおいても同様に有機系揮発物質の発生を抑制できるので、出射側のシリンドリカルレンズ5bも入射側のシリンドリカルレンズ5aと同様に実施することで、さらに大きな効果を得ることができる。
The
また、接着剤8は、鏡筒4の入射側に配置するシリンドリカルレンズ5aの入射面側、または、鏡筒4の出射側に配置するシリンドリカルレンズ5bの出射面側に塗布することで、この接着部分が、それぞれビーム整形レンズ2の外側を向いた部分で接着することになる。そして、この接着部分から若干の有機系揮発物が発生したとしても、シリンドリカルレンズ5a、5bで封止された鏡筒4内に進入しにくくなり、実質的にメンテナンスができない鏡筒4内部でのレンズ曇りを抑制できる。
Further, the adhesive 8 is applied to the incident surface side of the
さらに、曲面部6は平坦部7に比べレンズ厚が大きく基板強度が高くなることから、接着剤8の硬化応力の影響も抑制できるので、曲面部6における最もレンズ厚みの大きい部分つまり、光軸を通る母線の方向での接着が好ましい。
Furthermore, since the
本発明は、半導体レーザを用いた光源ユニットに用いられるビーム整形レンズにおいて、接着剤から発生する有機系揮発物質によるレンズ曇りを抑制できるという効果を有し、特にレーザ加工機などの高出力用途の光源ユニットにおいて有用となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect of suppressing lens fogging due to an organic volatile substance generated from an adhesive in a beam shaping lens used in a light source unit using a semiconductor laser, and is particularly suitable for high output applications such as a laser processing machine. Useful in light source units.
2 ビーム整形レンズ
4 鏡筒
5a、5b シリンドリカルレンズ
6 曲面部
7 平坦部
9 接着領域
10 非接着領域
2 Beam shaping lens 4
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012169142A JP2014029354A (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Beam shaping lens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012169142A JP2014029354A (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Beam shaping lens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014029354A true JP2014029354A (en) | 2014-02-13 |
Family
ID=50201989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012169142A Pending JP2014029354A (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Beam shaping lens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014029354A (en) |
-
2012
- 2012-07-31 JP JP2012169142A patent/JP2014029354A/en active Pending
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