JP2836273B2 - Mask type laser engraving device - Google Patents

Mask type laser engraving device

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JP2836273B2
JP2836273B2 JP3059255A JP5925591A JP2836273B2 JP 2836273 B2 JP2836273 B2 JP 2836273B2 JP 3059255 A JP3059255 A JP 3059255A JP 5925591 A JP5925591 A JP 5925591A JP 2836273 B2 JP2836273 B2 JP 2836273B2
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mask
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laser
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、文字、図形等の所定の
マスクパターンを形成したマスクに該マスクパターンを
すべて被う太さの一次レーザー光を投射してこのマスク
を通過した一次レーザー光としての二次レーザー光で上
記マスクパターンに対応した刻印パターンを被刻印物と
してのワークに一度に刻印するようにしたマスク形レー
ザー刻印装置、特に、マスクの形状並びに大きさに応じ
て必要となる取り扱い操作が容易でかつレーザー発振器
における光励起用ランプの長寿命化を図ることができる
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of projecting a primary laser beam having a thickness covering all the mask pattern on a mask on which a predetermined mask pattern such as a character or a figure is formed, and passing the primary laser beam through the mask. A mask type laser engraving device that engraves an engraving pattern corresponding to the mask pattern with a secondary laser beam on a work as an engraved object at a time, particularly, is required depending on the shape and size of the mask. The present invention relates to a device that can be easily handled and can prolong the life of a light excitation lamp in a laser oscillator.

【0002】[0002]

【従来の技術】上述したマスク形レーザー刻印装置では
マスクを照射する一次レーザー光の太さがこのマスクを
一度にすべて被う太さ以上であって、かつこの一次レー
ザー光の単位断面積当たりのエネルギーとしてのエネル
ギー密度Edが刻印に必要な最低限度Eda以上である
ことが必要であり、また、上記一次レーザー光の全エネ
ルギーEtはこのレーザー光の光源としてのレーザー発
振器における光励起用ランプの印加電圧Vによって加減
されるが、このVが高くなると該ランプの寿命が大幅に
短くなるので、上述のマスク形レーザー刻印装置では上
記ランプの長寿命化を図るために電圧Vをできるだけ低
くする必要があって、このため、従来、マスクが図6に
示したような一辺の長さLの正方形M1である場合、一
次レーザー光の断面を、Aを2の平方根として、同図に
示した直径ALの正方形M1に外接する円形Cにし、ま
たマスクが図6に示した長辺2L、短辺(1/2)Lの
長方形M2である場合、一次レーザー光の断面を同図に
示した長径2AL、短径(1/2)ALの長方形M2に
外接する楕円Eにすることが行われており、ここに楕円
Eは直径2ALの円における長方形M2の短辺方向の弦
の長さを1/4に短縮して得た図形である。そうして、
上記のような断面を呈する一次レーザー光を得るため、
従来、マスク形レーザー刻印装置が図7に示したように
構成されている。以後、正方形M1を有するマスクをマ
スクM1といい、長方形M2を有するマスクをマスクM
2ということがある。
2. Description of the Related Art In the above-described mask type laser engraving apparatus, the thickness of a primary laser beam for irradiating a mask is larger than the thickness covering all of the mask at one time, and the primary laser light per unit sectional area. It is necessary that the energy density Ed as energy is not less than the minimum limit Eda required for marking, and the total energy Et of the primary laser light is a voltage applied to a light excitation lamp in a laser oscillator as a light source of the laser light. Since the lamp life is greatly shortened when V is increased, it is necessary to make the voltage V as low as possible in the above-mentioned mask type laser engraving apparatus in order to extend the life of the lamp. Therefore, conventionally, when the mask is a square M1 having a side length L as shown in FIG. Is a circle C circumscribing the square M1 of the diameter AL shown in FIG. 6 with A being the square root of 2, and the mask is a rectangle M2 having a long side 2L and a short side (1/2) L shown in FIG. In some cases, the cross section of the primary laser beam is formed into an ellipse E circumscribing a rectangle M2 having a major axis 2AL and a minor axis (1/2) AL shown in FIG. It is a figure obtained by reducing the length of the chord in the short side direction of the rectangle M2 in the circle to 1 /. And then
In order to obtain a primary laser beam with a cross section as described above,
Conventionally, a mask type laser engraving device is configured as shown in FIG. Hereinafter, a mask having a square M1 is referred to as a mask M1, and a mask having a rectangle M2 is referred to as a mask M1.
Sometimes it is 2.

【0003】さて、図7において、1は上述の光励起用
ランプ2が設けられたレーザー発振器3を内蔵してい
て、この発振器3が出射する原レーザー光の断面形状に
ついて所要の光学的処理を行って直径D1がALに等し
い円形断面を有するレーザー光としてのビーム光1a出
射するようにしたビーム光発生器、4は各光軸がいずれ
もビーム光1aの光軸1a1に一致するように配置され
た球面凹レンズ5と球面凸レンズ6とからなり、レンズ
5に入射するビーム光1aを直径D2が2ALに等しい
円形断面の平行光束としてのレーザービーム7にしてレ
ンズ6から出射させるようにしたエキスパンダ、8はそ
れぞれの光軸がエキスパンダ4の光軸4aに一致するよ
うに配置されたシリンドリカル凸レンズ9とシリンドリ
カル凹レンズ10とからなり、レンズ9に入射するレー
ザービーム7を図6に示した楕円Eの断面形状を有する
平行光束としての一次レーザー光11にしてレンズ10
から出射させるようにしたレジューサーで、12は一次
レーザー光11が入射させられるマスク13が設けられ
かつマスク13を通過したレーザー光11としての二次
レーザー光14でワーク15を照射するようにしたレー
ザー光出射部である。そうして、16は上述したビーム
光発生器1とエキスパンダ4とレジューサー8とレーザ
ー光出射部12とからなるマスク形レーザー刻印装置
で、この装置16においては、各部が上述のように構成
されているので、一次レーザー光11のエネルギー密度
が前述のEda以上になるようにランプ2の印加電圧V
を設定することによって、マスク13に設けられたマス
クパターン13aに対応した刻印パターンをワーク15
に一度に刻印し得ることが明らかである。
In FIG. 7, reference numeral 1 denotes a laser oscillator 3 provided with the above-mentioned light pumping lamp 2 and performs necessary optical processing on the cross-sectional shape of the original laser light emitted from the oscillator 3. The beam light generator 4 which emits a beam light 1a as a laser beam having a circular cross section having a diameter D1 equal to AL is disposed such that each optical axis coincides with the optical axis 1a1 of the beam light 1a. An expander comprising a spherical concave lens 5 and a spherical convex lens 6, wherein the light beam 1 a incident on the lens 5 is converted into a laser beam 7 as a parallel light beam having a circular cross section having a diameter D2 equal to 2AL and emitted from the lens 6. Reference numeral 8 denotes a cylindrical convex lens 9 and a cylindrical concave lens 10 which are arranged such that their optical axes coincide with the optical axis 4a of the expander 4. Rannahli, lens and the laser beam 7 incident on the lens 9 to the primary laser beam 11 as a parallel beam having a cross-sectional shape of an ellipse E shown in FIG. 6 10
A reducer 12 is provided with a mask 13 on which a primary laser beam 11 is incident, and irradiates a workpiece 15 with a secondary laser beam 14 as the laser beam 11 passing through the mask 13. This is a laser light emitting unit. Reference numeral 16 denotes a mask type laser engraving device including the above-described beam light generator 1, expander 4, reducer 8, and laser light emitting unit 12. In this device 16, each unit is configured as described above. The voltage V applied to the lamp 2 is adjusted so that the energy density of the primary laser light 11 is equal to or higher than the above-mentioned Eda.
Is set, the engraving pattern corresponding to the mask pattern 13a provided on the mask 13 is
It is evident that they can be engraved at once.

【0004】レーザー刻印装置16は上述のように構成
されているのでこのままでマスク13としてのマスクM
2を用いた刻印を行うことができ、また、レーザービー
ム1aのエネルギー密度と一次レーザー光11のエネル
ギー密度とがほぼ等しいので、この装置16からエキス
パンダ4とレジューサー8とを取り外すことによって直
ちにマスク13としてのマスクM1を用いた刻印を行い
得ることが明らかで、このため、刻印装置16ではエキ
スパンダ4とレジューサー8とがそれぞれ着脱自在に構
成されていて、この結果、刻印装置16はマスクM1,
M2のいずれを用いる刻印に対しても直ちに対応できる
装置となっている。
Since the laser marking device 16 is constructed as described above, the mask M as the mask 13 is used as it is.
2 and the energy density of the laser beam 1a is substantially equal to the energy density of the primary laser beam 11, so that by removing the expander 4 and the reducer 8 from the device 16, It is clear that engraving using the mask M1 as the mask 13 can be performed. For this reason, in the engraving device 16, the expander 4 and the reducer 8 are each configured to be detachable, and as a result, the engraving device 16 Mask M1,
It is a device that can immediately respond to the marking using any of M2.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】刻印装置16は上述の
ように構成されているのでマスク13としてのマスクM
1,M2のいずれを用いる刻印にも使用可能であるが、
この場合、マスク13の大きさに応じてエキスパンダ4
及びレジューサー8の取り付け、取り外し並びに光軸調
整をする必要があるので、取り扱いが面倒であるという
問題点がある。そこで、従来、この問題点を解決するた
めに、マスク13がM1,M2のいずれであっても、装
置16においてレジューサー8を取り外してレーザービ
ーム7でマスク13を直接照射することが行われること
があるが、こうするとビーム7の全エネルギーをレジュ
ーサー8を取り付けた場合の4倍にするためにランプ2
の印加電圧Vをレジューサー8を取り付けた場合よりも
高くしなければならないので、レジューサー8を取り外
した刻印装置にはランプ2の寿命が大幅に短くなるとい
う問題点がある。
Since the marking device 16 is constructed as described above, the mask M as the mask 13 is used.
It can be used for engraving using either M1 or M2.
In this case, depending on the size of the mask 13, the expander 4
In addition, since it is necessary to attach and detach the reducer 8 and adjust the optical axis, there is a problem that the handling is troublesome. Therefore, conventionally, in order to solve this problem, regardless of whether the mask 13 is M1 or M2, the reducer 8 is removed from the device 16 and the mask 13 is directly irradiated with the laser beam 7. However, in this case, the lamp 2 is used to increase the total energy of the beam 7 to four times that when the reducer 8 is attached.
Must be higher than when the reducer 8 is attached, the marking device from which the reducer 8 is removed has a problem that the life of the lamp 2 is greatly shortened.

【0006】本発明の目的は、マスク13の大きさに応
じて行うエキスパンダ4及びレジューサー8の取り付
け、取り外し並びに光軸調整の各作業が不要になるよう
にして、マスク形レーザー刻印装置の取り扱いの容易化
を図ると共にビーム7の全エネルギーをレジューサー8
を取り付けた場合の4倍にしなくてもマスクM1,M2
の両方についてレジューサー8の着脱を行うことなく刻
印が行えるようにして光励起用ランプ2の長寿命化を図
ることにある。
An object of the present invention is to eliminate the need for mounting, removing, and adjusting the optical axis of the expander 4 and the reducer 8 according to the size of the mask 13 so that the mask type laser engraving device can be used. The energy of the beam 7 is reduced and the energy of the beam 7 is reduced.
Masks M1 and M2 even if they are not quadrupled when attaching
The purpose of the present invention is to extend the life of the light excitation lamp 2 by making it possible to perform engraving without attaching and detaching the reducer 8 for both.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、
In order to achieve the above object, according to the present invention,

【0008】1)それぞれのレンズ光軸が一致するよう
にして近接して配置された二個の薄肉シリンドリカル凸
レンズからなり、前記両凸レンズが前記レンズ光軸のま
わりに相対的に回転自在に形成された組み合わせレンズ
と、所定の直径の円形断面を有するレーザービームを発
生しかつ前記レーザービームのビーム光軸が前記レンズ
光軸に一致するようにして前記レーザービームを前記組
み合わせレンズに入射させるレーザービーム発生器と、
前記組み合わせレンズを透過した一次レーザー光が入射
させられるマスクが設けられかつ前記マスクを通過した
二次レーザー光でワークを照射するレーザー光出射部と
を備え、マスクの形状や大きさに応じて上記両光軸面の
交角とマスクの位置と各凸レンズの焦点距離とを適宜設
定することによって前記マスクに設けたマスクパターン
に対応した刻印パターンを前記ワークに一度に刻印する
ようにマスク形レーザー刻印装置を構成し、また、
1) Two thin cylindrical convex lenses arranged close to each other so that the optical axes of the lenses coincide with each other, and the biconvex lens is formed so as to be relatively rotatable around the optical axis of the lens. And a laser beam generating a laser beam having a circular cross section of a predetermined diameter and causing the laser beam to enter the combination lens such that the beam optical axis of the laser beam coincides with the lens optical axis. Vessels,
A mask, on which the primary laser light transmitted through the combination lens is made incident, is provided, and a laser light emitting unit that irradiates the work with the secondary laser light that has passed through the mask is provided, according to the shape and size of the mask. A mask type laser engraving apparatus for engraving the engraved pattern corresponding to the mask pattern provided on the mask at once by appropriately setting the intersection angle of both optical axis surfaces, the position of the mask, and the focal length of each convex lens on the work. Constitutes

【0009】2)上記1)項に記載の刻印装置におい
て、組み合わせレンズを形成する二枚の薄肉シリンドリ
カル凸レンズは共に等しい焦点距離を有するようにマス
ク形レーザー刻印装置を構成し、また
2) In the marking device described in the above item 1), the mask type laser marking device is constituted such that the two thin cylindrical convex lenses forming the combination lens have the same focal length.

【0010】3)上記2)項に記載の刻印装置におい
て、両凸レンズのそれぞれの光軸面が同一平面内にある
ように前記両凸レンズの各姿勢を設定した組み合わせレ
ンズからこの組み合わせレンズの焦点距離のほぼ3/4
の距離にあるレンズ光軸上の位置にマスクを配置してマ
スク形レーザー刻印装置を構成する。
3) In the marking device according to the above item 2), the focal length of the biconvex lens is changed from the combination lens in which each posture of the biconvex lens is set such that the respective optical axis surfaces are in the same plane. Almost 3/4 of
A mask type laser engraving apparatus is constructed by disposing a mask at a position on the lens optical axis at a distance of.

【0011】[0011]

【作 用】上記のように構成すると、両凸レンズのンズ
光軸のまわりの相対的な回転によって両凸レンズの各光
軸面が同一平面内にあるようにした時一次レーザー光の
断面が楕円になり、上記の相対的回転によって両凸レン
ズの各光軸面が互いに垂直になるようにした時一次レー
ザー光の断面が円形になり、また両光軸面の交角の変化
に応じて一次レーザー光の断面が上記の楕円と円形との
間で連続的に変形し、さらに組み合わせレンズの焦点距
離が各凸レンズの焦点距離に応じて変化するので、マス
クの形状や大きさに応じて上記両光軸面の交角とマスク
の位置と各凸レンズの焦点距離とを適宜設定することに
よってマスクの位置における一次レーザー光の断面形状
をマスクに丁度外接するかまたはマスクよりも少し大き
い程度の図形にすることができて、したがって、マスク
の形状や大きさが異なっても、上述した、従来の刻印装
置16で必要となるエキスパンダ4及びレジューサー8
の取り付け、取り外しやこれらの光軸調整のような光学
部品の着脱操作をすることなく直ちに刻印を行うことが
でき、また従来装置16からレジューサー8を取り外し
て行う刻印の場合のような一次レーザー光の断面積を必
要な面積の4倍もの大面積にしなくてもよいようにする
ことができるので、取り扱いが容易でかつ光学部品の着
脱を行うことなく異なる形状、大きさのマスクに対して
使用できる刻印装置でありながらレーザービーム発生器
における光励起用ランプの長寿命化を図ることができる
レーザー刻印装置が得られることになる。
[Work] With the above configuration, when the optical axis surfaces of the biconvex lens are in the same plane by relative rotation of the biconvex lens around the optical axis, the cross section of the primary laser beam becomes elliptical. When the respective optical axis surfaces of the biconvex lens are made perpendicular to each other by the relative rotation, the cross section of the primary laser beam becomes circular, and the primary laser light beam changes according to the change of the intersection angle between the two optical axis surfaces. Since the cross section is continuously deformed between the ellipse and the circle, and the focal length of the combination lens changes according to the focal length of each convex lens, the two optical axis planes are changed according to the shape and size of the mask. The cross-sectional shape of the primary laser beam at the position of the mask is circumscribed to the mask or a figure slightly larger than the mask by appropriately setting the intersection angle of the mask, the position of the mask, and the focal length of each convex lens. Therefore, even if the shape and size of the mask are different, the expander 4 and the reducer 8 required for the above-described conventional engraving device 16 are used.
Imprinting can be performed immediately without attaching / detaching optical components such as attaching / detaching the optical axis and adjusting the optical axis. Also, the primary laser as in the case of the engraving performed by removing the reducer 8 from the conventional device 16 is used. Since the cross-sectional area of light does not need to be as large as four times the required area, masks of different shapes and sizes are easy to handle and do not need to attach or detach optical components. A laser engraving device that can be used but can extend the life of the light excitation lamp in the laser beam generator while being a usable engraving device can be obtained.

【0012】[0012]

【実施例】図1は本発明の一実施例の構成図で、本図に
おいては図7におけるものと同じものに図7の場合と同
じ符号がつけてある。図1において、17はそれぞれの
レンズ光軸18a,19aが一致するようにして近接し
て配置された等しい焦点距離Fcを有する二枚の薄肉シ
リンドリカル凸レンズ18と19とからなり、両レンズ
18,19が光軸18a,19aのまわりに図示してい
ない手段で相対的に回転自在に形成された組み合わせレ
ンズ、20はビーム光発生器1とエキスパンダ4とから
なり、所定の直径としての直径D2=2ALの円形断面
を有するレーザービーム7を発生しかつビーム7のビー
ム光軸7aがレンズ光軸18a,19aに一致するよう
にしてビーム7を組み合わせレンズ17のレンズ18に
入射させるようにしたレーザービーム発生器、21はレ
ンズ17を透過したレーザービーム7としての一次レー
ザー光22が入射させられるマスク13と、このマスク
13を通過したレーザー光22としての二次レーザー光
23を反射する反射鏡24と、鏡24によって反射され
たレーザー光23を集光してマスクパターン13aの像
をワーク15に結像させる結像レンズ25とからなるレ
ーザー光出射部で、26は上述した組み合わせレンズ1
7とレーザービーム発生器20とレーザー光出射部21
とを備えたマスク形レーザー刻印装置である。そうし
て、刻印装置26においては、レンズ18の光軸面18
bとレンズ19の光軸面19b(図4に図示)とが同一
平面内にあるように両レンズ18,19の各姿勢を設定
した図2の状態の組み合わせレンズ17からこのレンズ
17の焦点距離Faの3/4の距離にあるレンズ光軸1
8a,19a上の位置Bにマスク13が配置されてい
る。刻印装置26では光軸18aと19aとが一致した
状態になっているので、以後、両光軸18a,19aを
一括してレンズ17の光軸17aということがある。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, in which the same components as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals as in FIG. In FIG. 1, reference numeral 17 denotes two thin cylindrical convex lenses 18 and 19 having the same focal length Fc and arranged close to each other so that their lens optical axes 18a and 19a coincide with each other. Is a combination lens which is relatively rotatably formed around the optical axes 18a and 19a by means not shown, and 20 is composed of the beam light generator 1 and the expander 4, and has a diameter D2 = a predetermined diameter. A laser beam that generates a laser beam 7 having a circular cross section of 2AL, and causes the beam 7 to be incident on the lens 18 of the combination lens 17 so that the beam optical axis 7a of the beam 7 coincides with the lens optical axes 18a and 19a. A generator 21 is a mask 13 on which a primary laser beam 22 as a laser beam 7 transmitted through a lens 17 is incident. A reflecting mirror 24 for reflecting a secondary laser beam 23 as a laser beam 22 passing through the mask 13; and a laser beam 23 reflected by the mirror 24 is condensed to form an image of the mask pattern 13a on the work 15. A laser beam emitting portion comprising an imaging lens 25 to be formed;
7, laser beam generator 20 and laser light emitting section 21
And a mask type laser engraving device comprising: Then, in the marking device 26, the optical axis surface 18 of the lens 18
The focal length of the lens 17 from the combination lens 17 in the state of FIG. 2 in which the respective postures of the two lenses 18 and 19 are set so that b and the optical axis surface 19b (shown in FIG. Lens optical axis 1 at a distance of 3/4 of Fa
The mask 13 is arranged at a position B on 8a and 19a. Since the optical axes 18a and 19a coincide with each other in the marking device 26, the two optical axes 18a and 19a may be hereinafter collectively referred to as the optical axis 17a of the lens 17.

【0013】刻印装置26は上述のように構成されてい
るので、光軸面18bと19bとが同一平面内にあるよ
うに両レンズ18,19の各姿勢が設定された図2の状
態の時レンズ17は図4に示した焦点距離Faを有する
シリンドリカル凸レンズと等価になり、この場合レンズ
17は等しい焦点距離Fcを有する両レンズ18,19
の組み合わせであるからFa≒(1/2)・Fcとな
り、光軸17a上の位置Bにおける一次レーザー光22
の断面は図6に示した楕円Eに等しくなる。そうして、
また、装置26は上述のように構成されているので、光
軸面18bと19bとが互いに垂直になるように両レン
ズ18,19の各姿勢が設定された図3の状態の時レン
ズ17は図5に示した焦点距離Fbを有する球面レンズ
と等価になり、この場合Fb≒Fcで、また光軸17a
上の位置Bにおけるレーザー光22の断面は2AL・
(5/8)に等しい直径を有する円形となる。そうし
て、この円形が直径ALの円形よりも大きい円形で、直
径2ALの円形よりも小さい円形であることは明らかで
ある。
Since the marking device 26 is constructed as described above, the position of the two lenses 18 and 19 in the state of FIG. 2 is set so that the optical axis surfaces 18b and 19b are in the same plane. The lens 17 is equivalent to the cylindrical convex lens having the focal length Fa shown in FIG. 4, and in this case, the lens 17 has the two lenses 18 and 19 having the same focal length Fc.
≒ (1 /) · Fc, and the primary laser light 22 at the position B on the optical axis 17a is
Is equal to the ellipse E shown in FIG. And then
Further, since the device 26 is configured as described above, the lens 17 in the state shown in FIG. 3 in which the respective postures of the lenses 18 and 19 are set so that the optical axis surfaces 18b and 19b are perpendicular to each other, This is equivalent to a spherical lens having the focal length Fb shown in FIG. 5, in which case Fb ≒ Fc and the optical axis 17a
The cross section of the laser beam 22 at the upper position B is 2AL ·
A circle having a diameter equal to (5/8). Thus, it is clear that this circle is larger than the circle of diameter AL and smaller than the circle of diameter 2AL.

【0014】故に、刻印装置26によれば、レンズ17
を図3の状態した時位置Bにおけるレーザー光22のエ
ネルギー密度Edが少なくとも前述の最低限度Edaに
なるようにランプ2の印加電圧Vを設定しておくと、位
置BにマスクM1を置いて行う刻印と位置BにマスクM
2を置いて行う刻印とをレンズ18と19とを相対的に
回転してレンズ17を図3の状態にしたり図2の状態に
したりして行うことができて、この場合従来刻印装置1
6で行うエキスパンダ4及びレジューサー8の着脱のよ
うな光学部品の着脱操作やこの光学部品の光軸調整をし
なくてもよいので、したがって、刻印装置26は刻印装
置16よりも取り扱いの容易な装置であるということに
なる。そうして、また、刻印装置26では、レンズ17
を図3の状態にした時の位置Bにおけるレーザー光22
の断面積S1が(π/4)・{2AL・(5/8)}2
に等しくなっていて、このS1はマスクM1を被うのに
必要な最小面積に等しいビーム光1aの断面積S2=
(π/4)・(AL)2 の1.56倍程度であるから、
ランプ2の印加電圧Vを従来刻印装置16からレジュー
サー8を取り外した刻印装置の場合に比べてはるかに低
くすることができて、したがって、刻印装置26は、従
来装置16からレジューサー8を取り外した装置と同様
な、光学部品の着脱を行うことなくマスクM1,M2の
両方に対して使用できる刻印装置でありながら、ランプ
2の長寿命化を図ることができる装置であるということ
になる。
Therefore, according to the marking device 26, the lens 17
When the voltage V applied to the lamp 2 is set so that the energy density Ed of the laser beam 22 at the position B in the state of FIG. 3 is at least the minimum limit Eda, the mask M1 is placed at the position B. Engraving and mask M at position B
2 can be performed by rotating the lenses 18 and 19 relative to each other to bring the lens 17 to the state shown in FIG. 3 or to the state shown in FIG.
Since it is not necessary to perform the attaching and detaching operations of the optical components such as the attaching and detaching of the expander 4 and the reducer 8 and the optical axis adjustment of the optical components, the marking device 26 is easier to handle than the marking device 16. It means that it is a simple device. Then, in the marking device 26, the lens 17
The laser beam 22 at the position B when
Is the cross-sectional area S1 of (π / 4) · {2AL · (5/8)} 2
S1 is equal to the minimum area required to cover the mask M1, and the cross-sectional area S2 =
(Π / 4) · (AL) 2 is about 1.56 times, so
The applied voltage V of the lamp 2 can be made much lower than in the case of the engraving device in which the reducer 8 is removed from the conventional engraving device 16, so that the engraving device 26 removes the reducer 8 from the conventional device 16. It is a marking device that can be used for both the masks M1 and M2 without attaching and detaching optical components, as in the device described above, but can extend the life of the lamp 2.

【0015】上述の実施例においては、レンズ18の焦
点距離F18とレンズ19の焦点距離F19とが等しく
てかつマスク13が位置Bに配置されるものとしたが、
本発明おいては、F18とF19とが異なっていてもよ
く、またマスク13が位置B以外の光軸17a上の位置
に配置されてもよいことは明らかである。そうして、ま
た、本発明装置の場合、マスク13はマスクM1,M2
以外の形状及び大きさを有するものであってもよいこと
もまた明らかである。
In the above embodiment, the focal length F18 of the lens 18 and the focal length F19 of the lens 19 are equal and the mask 13 is located at the position B.
In the present invention, it is apparent that F18 and F19 may be different, and that the mask 13 may be arranged at a position other than the position B on the optical axis 17a. Then, in the case of the apparatus of the present invention, the mask 13 is formed by the masks M1 and M2.
It is also clear that other shapes and sizes may be used.

【0016】[0016]

【発明の効果】上述したように、本発明においては、As described above, in the present invention,

【0017】1)それぞれのレンズ光軸が一致するよう
にして近接して配置された二個の薄肉シリンドリカル凸
レンズからなり、両凸レンズが前記レンズ光軸のまわり
に相対的に回転自在に形成された組み合わせレンズと、
所定の直径の円形断面を有するレーザービームを発生し
かつレーザービームのビーム光軸がレンズ光軸に一致す
るようにしてレーザービームを組み合わせレンズに入射
させるレーザービーム発生器と、組み合わせレンズを透
過したレーザービームとしての一次レーザー光が入射さ
せられるマスクが設けられかつマスクを通過した一次レ
ーザー光としての二次レーザー光でワークを照射するレ
ーザー光出射部とを備え、二次レーザー光によるワーク
の照射によってマスクに設けたマスクパターンに対応し
た刻印パターンをワークに一度に刻印するようにマスク
形レーザー刻印装置を構成し、また、
1) Consisting of two thin cylindrical convex lenses arranged close to each other such that the optical axes of the lenses coincide with each other, and the biconvex lens is formed so as to be relatively rotatable around the optical axis of the lens. A combination lens,
A laser beam generator for generating a laser beam having a circular cross section of a predetermined diameter and for causing the laser beam to enter the combination lens such that the beam optical axis of the laser beam coincides with the lens optical axis, and a laser transmitted through the combination lens A mask on which the primary laser light as a beam is incident is provided, and a laser light emitting unit for irradiating the work with the secondary laser light as the primary laser light passing through the mask is provided. Configure a mask type laser engraving device to engrave the engraving pattern corresponding to the mask pattern provided on the mask at once on the work,

【0018】2)上記1)項に記載の刻印装置におい
て、組み合わせレンズを形成する二枚の薄肉シリンドリ
カル凸レンズは共に等しい焦点距離を有するようにマス
ク形レーザー刻印装置を構成し、また
2) In the marking device described in 1) above, a mask type laser marking device is configured such that two thin cylindrical convex lenses forming the combination lens have the same focal length.

【0019】3)上記2)項に記載の刻印装置におい
て、両凸レンズのそれぞれの光軸面が同一平面内にある
ように両凸レンズの各姿勢を設定した組み合わせレンズ
からこの組み合わせレンズの焦点距離のほぼ3/4の距
離にあるレンズ光軸上の位置にマスクを配置してマスク
形レーザー刻印装置を構成した。
3) In the marking device described in the above item 2), the focal length of the biconvex lens is changed from the combination lens in which each posture of the biconvex lens is set so that the respective optical axis surfaces of the biconvex lens are in the same plane. A mask type laser engraving apparatus was constructed by disposing a mask at a position on the optical axis of the lens which was located at a distance of about /.

【0020】このため、上記のように構成すると、両凸
レンズのレンズ光軸のまわりの相対的な回転によって両
凸レンズの各光軸面が同一平面内にあるようにした時一
次レーザー光の断面が楕円になり、上記の相対的回転に
よって両凸レンズの各光軸面が互いに垂直になるように
した時一次レーザー光の断面が円形になり、また両光軸
面の交角の変化に応じて一次レーザー光の断面が上記の
楕円と円形との間で連続的に変形し、さらに組み合わせ
レンズの焦点距離が各凸レンズの焦点距離に応じて変化
するので、マスクの形状や大きさに応じて上記両光軸面
の交角とマスクの位置と各凸レンズの焦点距離とを適宜
設定することによってマスクの位置における一次レーザ
ー光の断面形状をマスクに丁度外接するかまたはマスク
よりも少し大きい程度の図形にすることができて、した
がって、マスクの形状や大きさが異なっても、上述した
従来の刻印装置16で必要となるエキスパンダ4及びレ
ジューサー8の取り付け、取り外しやこれらの光軸調整
のような光学部品の着脱操作をすることなく直ちに刻印
を行うことができ、また従来装置16からレジューサー
8を取り外して行う刻印の場合のような一次レーザー光
の断面積を必要な面積の4倍もの大面積にしなくてもよ
いようにすることができるので、本発明には取り扱いが
容易でかつ光学部品の着脱を行うことなく異なる形状、
大きさのマスクに対して使用できる刻印装置でありなが
らレーザービーム発生器における光励起用ランプの長寿
命化を図ることができるレーザー刻印装置が得られる効
果がある。
For this reason, with the above configuration, when the respective optical axis surfaces of the biconvex lens are in the same plane by the relative rotation around the lens optical axis of the biconvex lens, the cross section of the primary laser beam becomes When the optical axis surfaces of the biconvex lens are made perpendicular to each other by the relative rotation described above, the cross section of the primary laser beam becomes circular, and the primary laser beam changes according to the change in the intersection angle of both optical axis surfaces. The cross section of the light is continuously deformed between the ellipse and the circle, and the focal length of the combined lens changes according to the focal length of each convex lens. The cross-sectional shape of the primary laser light at the position of the mask is just circumscribed or slightly larger than the mask by appropriately setting the intersection angle of the axial plane, the position of the mask, and the focal length of each convex lens. Therefore, even if the shape and size of the mask are different, the mounting and dismounting of the expander 4 and the reducer 8 necessary for the above-described conventional marking device 16 and the optical axis of these Imprinting can be performed immediately without performing the operation of attaching and detaching optical parts such as adjustment, and the cross-sectional area of the primary laser beam can be reduced to the required area as in the case of the engraving performed by removing the reducer 8 from the conventional device 16. Since the present invention does not need to have a large area as much as four times, the present invention is easy to handle and has different shapes without attaching and detaching optical components.
There is an effect that a laser engraving device that can extend the life of a light excitation lamp in a laser beam generator while being an engraving device that can be used for a mask having a size is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した組み合わせレンズの一態様の説明
FIG. 2 is an explanatory view of one embodiment of the combination lens shown in FIG.

【図3】図1に示した組み合わせレンズの図2に示した
態様とは異なる態様の説明図
FIG. 3 is an explanatory view of an embodiment different from the embodiment shown in FIG. 2 of the combination lens shown in FIG. 1;

【図4】図2に示した態様の組み合わせレンズの機能説
明図
FIG. 4 is a functional explanatory view of the combination lens of the embodiment shown in FIG. 2;

【図5】図3に示した態様の組み合わせレンズの機能説
明図
FIG. 5 is a functional explanatory view of the combination lens of the embodiment shown in FIG. 3;

【図6】従来のレーザー刻印装置における一次レーザー
光の断面の説明図
FIG. 6 is an explanatory view of a cross section of a primary laser beam in a conventional laser marking device.

【図7】従来のレーザー刻印装置の構成図FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional laser marking device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 レーザービーム 7a ビーム光軸 13 マスク 13a マスクパターン 15 ワーク 17 組み合わせレンズ 18 薄肉シリンドリカル凸レンズ 18a レンズ光軸 18b 光軸面 19 薄肉シリンドリカル凸レンズ 19a レンズ光軸 19b 光軸面 20 レーザービーム発生器 21 レーザー光出射部 22 一次レーザー光 23 二次レーザー光 26 レーザー刻印装置 Reference Signs List 7 laser beam 7a beam optical axis 13 mask 13a mask pattern 15 work 17 combination lens 18 thin cylindrical convex lens 18a lens optical axis 18b optical axis surface 19 thin cylindrical convex lens 19a lens optical axis 19b optical axis surface 20 laser beam generator 21 laser light emission Part 22 Primary laser light 23 Secondary laser light 26 Laser marking device

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】それぞれのレンズ光軸が一致するようにし
て近接して配置された二個の薄肉シリンドリカル凸レン
ズからなり、前記両凸レンズが前記レンズ光軸のまわり
に相対的に回転自在に形成された組み合わせレンズと、
所定の直径の円形断面を有するレーザービームを発生し
かつ前記レーザービームのビーム光軸が前記レンズ光軸
に一致するようにして前記レーザービームを前記組み合
わせレンズに入射させるレーザービーム発生器と、前記
組み合わせレンズを透過した一次レーザー光が入射させ
られるマスクが設けられかつ前記マスクを通過した二次
レーザー光でワークを照射するレーザー光出射部とを備
え、 マスクの形状や大きさに応じて前記レンズの両光軸面の
交角とマスクの位置と各凸レンズの焦点距離とを適宜設
定することによって前記マスクに設けたマスクパターン
に対応した刻印パターンを前記ワークに一度に刻印する
ことを特徴とするマスク形レーザー刻印装置。
1. A lens comprising two thin cylindrical convex lenses disposed close to each other such that their optical axes coincide with each other, wherein said biconvex lens is formed so as to be relatively rotatable around said lens optical axis. Combination lens and
A laser beam generator for generating a laser beam having a circular cross section of a predetermined diameter and causing the laser beam to enter the combination lens such that the beam optical axis of the laser beam coincides with the lens optical axis; A mask on which the primary laser light transmitted through the lens is made incident, and a laser light emitting unit for irradiating the work with the secondary laser light passing through the mask, wherein the shape of the mask and the size of the lens By appropriately setting the intersection angle of both optical axis surfaces, the position of the mask, and the focal length of each convex lens, an engraving pattern corresponding to the mask pattern provided on the mask is engraved on the work at a time. Laser marking device.
【請求項2】請求項1に記載の刻印装置において、組み
合わせレンズを形成する二枚の薄肉シリンドリカル凸レ
ンズは共に等しい焦点距離を有することを特徴とするマ
スク形レーザー刻印装置。
2. A mask type laser engraving apparatus according to claim 1, wherein the two thin cylindrical convex lenses forming the combination lens have the same focal length.
【請求項3】請求項2に記載の刻印装置において、両凸
レンズのそれぞれの光軸面が同一平面内にあるように前
記両凸レンズの各姿勢を設定した組み合わせレンズから
この組み合わせレンズの焦点距離のほぼ3/4の距離に
あるレンズ光軸上の位置にマスクを配置したことを特徴
とするマスク形レーザー刻印装置。
3. The engraving device according to claim 2, wherein the focal length of the combined lens is changed from a combined lens in which each posture of the biconvex lens is set such that the respective optical axis surfaces of the biconvex lens are in the same plane. A mask-type laser engraving apparatus, wherein a mask is arranged at a position on a lens optical axis at a distance of about /.
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