JP5466528B2 - Beam rotator - Google Patents
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Description
この発明はビームローテータに係り、特に、内蔵された複数のウェッジプリズムの回転により、レーザビームをワークに円形に照射する機能を備えたビームローテータに関する。 The present invention relates to a beam rotator, and more particularly to a beam rotator having a function of irradiating a workpiece with a laser beam in a circular shape by rotation of a plurality of built-in wedge prisms.
ワークに対してレーザビームを照射し、高精度の穴開け加工を行うに際し、ビームローテータが用いられる場合がある（非特許文献１参照）。
図４に示すように、この従来のビームローテータ80は、一対のウェッジプリズムを備えた半径ローテータ12と、一対のウェッジプリズムを備えた角度ローテータ81を備えている。
A beam rotator may be used when irradiating a workpiece with a laser beam and performing high-precision drilling (see Non-Patent Document 1).
As shown in FIG. 4, the
半径ローテータ12に含まれる第１のウェッジプリズム16は、第１の円筒状支持部材17の左端開口部に嵌合されている。この第１の円筒状支持部材17は、第１のベアリング18内に挿通されている。また、この第１の円筒状支持部材17には、第１のプーリ19が嵌装されている。
The
この第１の円筒状支持部材17の近傍には第１のサーボモータ20が配置されており、そのシャフトに接続されたギア21と第１のプーリ19との間には、ベルト22が装着されている。この結果、第１のサーボモータ20の回転により、第１の円筒状支持部材17内に配置された第１のウェッジプリズム16も回転する。
A
半径ローテータ12に含まれる第２のウェッジプリズム22は、第２の円筒状支持部材23の右端開口部に嵌合されている。この第２の円筒状支持部材23は、第２のベアリング24内に挿通されている。また、この第２の円筒状支持部材23には、第２のプーリ25が嵌装されている。
The
この第２の円筒状支持部材23の近傍には第２のサーボモータ26が配置されており、そのシャフトに接続されたギア27と第２のプーリ25との間には、ベルト28が装着されている。この結果、第２のサーボモータ26の回転により、第２の円筒状支持部材23内に配置された第２のウェッジプリズム22も回転する。
A
角度ローテータ81に含まれる第３のウェッジプリズム82は、第３の円筒状支持部材83の左端開口部に嵌合されている。この第３の円筒状支持部材83は、第３のベアリング32内に挿通されている。また、この第３の円筒状支持部材83には、第３のプーリ33が嵌装されている。
The
この第３の円筒状支持部材83の近傍には第３のサーボモータ34が配置されており、そのシャフトに接続されたギア35と第３のプーリ33との間には、ベルト36が装着されている。この結果、第３のサーボモータ34の回転により、第３の円筒状支持部材83内に配置された第３のウェッジプリズム82も回転する。
第３の円筒状支持部材83の左端開口部端面には、複数本のガイドシャフト84が突設されている。
A
A plurality of guide shafts 84 project from the end surface of the left end opening of the third
角度ローテータ81に含まれる第４のウェッジプリズム85は、第４の円筒状支持部材86の右端開口部に嵌合されている。この第４の円筒状支持部材86は、第４のベアリング40内に挿通されている。
この第４の円筒状支持部材86の右端開口部端面には複数のガイド孔87が形成されており、このガイド孔87には、第３の円筒状支持部材83のガイドシャフト84が挿通されている。
The
A plurality of
第４のベアリング40の下端部には、ナット支持部材88が固定されており、このナット支持部材88内のナットにボールネジ89が螺合されている。
このボールネジ89の端部には第４のサーボモータ90が接続されており、このサーボモータ90の正転または逆転により、第４の円筒状支持部材86はガイドレール91に沿って第４のウェッジプリズム85ごと左右に往復移動する。
第４の円筒状支持部材86のガイド孔87には、上記のように第３の円筒状支持部材83のガイドシャフト84が挿通されているため、第３の円筒状支持部材83の回転に呼応して第４の円筒状支持部材86も回転する。
A
A
Since the
第１のサーボモータ20〜第４のサーボモータ90には、ケーブル46を介して制御手段としてのパソコン48が接続されており、このパソコン48から出力される制御信号に基づいて、各サーボモータの回転方向及び回転速度がコントロールされる。
A
ここで、パソコン48からの制御信号に基づいて図示しないレーザ発振器からレーザビームが出射されると、このレーザビームL41は第４の円筒状支持部材86内に配置された第４のウェッジプリズム85に入射し、所定の方向に偏向される。
この偏向レーザビームは、第３の円筒状支持部材83内に配置された第３のウェッジプリズム82に入射し、ここでも所定の方向に偏向される。
Here, when a laser beam is emitted from a laser oscillator (not shown) based on a control signal from the
This deflected laser beam is incident on the
第４のウェッジプリズム85及び第３のウェッジプリズム82は、それぞれ同一の形状、寸法、材質を備えており、お互いの頂角が180度反対方向に向くように固定配置されているため、第４のウェッジプリズム85及び第３のウェッジプリズム82を透過したレーザビームL42は、第４のウェッジプリズム85に入射したレーザビームL41に対して所定の幅で平行移動することとなる。
The
この第３のウェッジプリズム82を透過したレーザビームL42は、第２の円筒状支持部材23内に配置された第２のウェッジプリズム22及び第１の円筒状支持部材17内に配置された第１のウェッジプリズム16に入射する。
ここで、第２のウェッジプリズム22及び第１のウェッジプリズム16は、それぞれ同一の形状、寸法、材質を備えているが、回転方向の位置ズレ（位相差）があれば、第１のウェッジプリズム16から出射されたレーザビームL43は第２のウェッジプリズム22への入射ビームL42に対して平行移動とはならず、所定の角度で偏向されることになる。
The laser beam L42 transmitted through the
Here, the
第１のウェッジプリズム16から出射されたレーザビームL43は、ミラー54で反射されてレンズ55に入射し、そこで集光されたレーザビームL45がワーク56に照射される。
レーザ加工に際しては、第１のサーボモータ20〜第３のサーボモータ34が同一方向に高速回転しており、これを受けて第１のウェッジプリズム16〜第４のウェッジプリズム85も同一方向に高速回転する。この結果、ワークにおける照射スポットは円周上を移動することとなる。
The laser beam L43 emitted from the
At the time of laser processing, the
この際に、第１のウェッジプリズム16と第２のウェッジプリズム22との位相差を調整することにより、第１のウェッジプリズム16から出射されるレーザビームL43の角度を変えることができ、この結果、ワーク56における照射スポットの半径を加減することが可能となる。
この第１のウェッジプリズム16と第２のウェッジプリズム22との位相差は、第１のサーボモータ20及び第２のサーボモータ26の回転速度を制御し、両ウェッジプリズム間の位置関係を調整することにより実現される。
At this time, by adjusting the phase difference between the
The phase difference between the
また、第３のウェッジプリズム82と第４のウェッジプリズム85との間の距離を調整することにより、第３のウェッジプリズム82から出射されるレーザビームの平行移動量を加減することができ、この結果、レンズ55におけるレーザビームL44の入射位置が移動するため、ワーク56に対するレーザビームの照射角度を変えることが可能となる。
この第３のウェッジプリズム82と第４のウェッジプリズム85間の距離の変更は、第４のサーボモータ90の駆動により実現される。
Further, by adjusting the distance between the
The change of the distance between the
図５は、第３のウェッジプリズム82及び第４のウェッジプリズム85間の距離と、レーザビームの平行移動量との関係を説明するものである。
すなわち、図５(a)に示すように、第３のウェッジプリズム82と第４ウェッジプリズム85の傾斜面同士を密着させ、両者間の距離を限りなく０に近づけると、入射レーザビームL41と出射レーザビームL42は同じ光軸を通ることとなり、両者間に平行移動は生じない。
FIG. 5 illustrates the relationship between the distance between the
That is, as shown in FIG. 5 (a), when the inclined surfaces of the
これに対し、図５(b)に示すように、第３のウェッジプリズム82と第４ウェッジプリズム85の傾斜面間の距離を大きくとると、第４のウェッジプリズム85から出射されたレーザビームは屈折して第３のウェッジプリズム82の中心から大きく下に外れた位置に入射し、そのまま平行化される。この結果、入射レーザビームL41と出射レーザビームL42間の平行移動量は大となる。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the distance between the inclined surfaces of the
図６は、ワークに対する加工例を示すものである。
すなわち、図６(a)は、第１のウェッジプリズム16及び第２のウェッジプリズム22による偏向量が比較的大きくなるように両ウェッジプリズム間の位相差（位置関係）を制御すると共に、第３のウェッジプリズム82及び第４のウェッジプリズム85間の距離が最小となるように制御した場合の加工例を示しており、形成される孔91の半径が比較的大きくなると共に、レーザビームL45の照射角度が垂直に近いため、孔91の内面が垂直に近い形となっている。
FIG. 6 shows an example of machining a workpiece.
That is, in FIG. 6A, the phase difference (positional relationship) between the two wedge prisms is controlled so that the deflection amount by the
これに対し図６(b)は、第１のウェッジプリズム16及び第２のウェッジプリズム22による偏向量が最小となるように両ウェッジプリズム間の位相差を制御すると共に、第３のウェッジプリズム82及び第４のウェッジプリズム85間の距離が比較的大きくなるように制御した場合の加工例を示しており、形成される孔91の半径が極めて小さくなると共に、レーザビームL45の照射角度が傾斜しているため、孔91の形状が円錐状となっている。
On the other hand, in FIG. 6B, the phase difference between the two wedge prisms is controlled so that the amount of deflection by the
また図６(c)は、第１のウェッジプリズム16及び第２のウェッジプリズム22による偏向量が比較的大きくなるように両ウェッジプリズム間の位相差を制御すると共に、第３のウェッジプリズム82及び第４のウェッジプリズム85間の距離がさらに大きくなるように制御した場合の加工例を示しており、形成される孔91の半径が広がると共に、レーザビームL45の照射角度がさらに傾斜しているため、孔91の形状が逆テーパ状となっている。
FIG. 6C shows the control of the phase difference between the two wedge prisms so that the amount of deflection by the
このように、上記のビームローテータ80を用いることにより、ワーク56に形成する孔91の半径や断面形状を柔軟に変更することが可能となる。
しかしながら、従来のビームローテータ80の場合には、ワーク56に対するレーザビームL45の角度調整が、ボールネジ89の駆動による第４のウェッジプリズム85の往復移動によって実現されるため、その際に第４のウェッジプリズム85の位置が僅かに捻れ、第３のウェッジプリズム82との間に位相差が生じるという問題があった。
ワーク56において超微細加工を行うことを前提とすると、第４のウェッジプリズム85と第３のウェッジプリズム82間において極僅かな位相差が生じても、照射スポットの半径に大きな狂いを生じさせる結果となる。
As described above, by using the
However, in the case of the
Assuming that ultrafine machining is performed on the
この発明は、このような従来の問題を解決するために案出されたものであり、ウェッジプリズムの往復移動を行うことなく、レーザビームのワークに対する照射角度を調整可能とするビームローテータを実現することを目的としている。 The present invention has been devised to solve such a conventional problem, and realizes a beam rotator capable of adjusting an irradiation angle of a laser beam to a workpiece without reciprocating a wedge prism. The purpose is that.
上記の目的を達成するため、請求項１に記載のビームローテータは、回転可能に配置された第１のウェッジプリズム及び第２のウェッジプリズムを備え、両ウェッジプリズム間の位相差を調整することによって透過レーザビームの偏向量を可変とし、もってレンズを介してワークに集光されるレーザビームの照射半径を可変とする半径ローテータと、回転可能に配置された第３のウェッジプリズム及び第４のウェッジプリズムを備え、外部に出射するレーザビームの光軸を平行移動させることにより、レンズを介してワークに集光されるレーザビームの照射角度を可変とする角度ローテータと、上記の各ウェッジプリズムの回転速度及び回転方向を制御する制御手段と、上記角度ローテータの第３のウェッジプリズム及び第４のウェッジプリズムを透過したレーザビームを反転させて、第４のウェッジプリズム及び第３のウェッジプリズムに再入射させる反射光学系とを備え、上記第３のウェッジプリズム及び第４のウェッジプリズムの少なくとも一方を所定方向に回転させて、両ウェッジプリズム間の位相差を調整することにより、第４のウェッジプリズム及び第３のウェッジプリズムを透過して外部に出射されるレーザビームの光軸を所定幅で平行移動させることを特徴としている。
上記「反射光学系」は、例えば複数枚の反射ミラーの組合せ、ダブプリズムと複数枚の反射ミラーとの組合せ、複数のプリズムの組合せによって構成される。
In order to achieve the above object, the beam rotator according to claim 1 includes a first wedge prism and a second wedge prism that are rotatably arranged, and by adjusting a phase difference between the two wedge prisms. A radius rotator that makes the amount of deflection of the transmitted laser beam variable and thereby makes the irradiation radius of the laser beam focused on the workpiece through the lens variable, and a third wedge prism and a fourth wedge that are rotatably arranged An angle rotator that includes a prism and makes the irradiation angle of the laser beam focused on the workpiece through the lens variable by translating the optical axis of the laser beam emitted to the outside, and the rotation of each wedge prism. Control means for controlling the speed and direction of rotation, and a third wedge prism and a fourth wedge pre of the angle rotator. A reflection optical system that inverts the laser beam that has passed through the beam and re-enters the fourth wedge prism and the third wedge prism, and at least one of the third wedge prism and the fourth wedge prism is set to be a predetermined one. Rotate in the direction to adjust the phase difference between the two wedge prisms, and translate the optical axis of the laser beam transmitted through the fourth wedge prism and the third wedge prism with a predetermined width. It is characterized by letting.
The “reflection optical system” is constituted by, for example, a combination of a plurality of reflection mirrors, a combination of a dove prism and a plurality of reflection mirrors, and a combination of a plurality of prisms.
請求項２に記載のビームローテータは、回転可能に配置された第１のウェッジプリズム及び第２のウェッジプリズムを備え、両ウェッジプリズム間の位相差を調整することによって透過レーザビームの偏向量を可変とし、もってレンズを介してワークに集光されるレーザビームの照射半径を可変とする半径ローテータと、回転可能に配置された第１のユニット及び第２のユニットを備え、外部に出射するレーザビームの光軸を平行移動させることにより、レンズを介してワークに集光されるレーザビームの照射角度を可変とする角度ローテータと、上記の各ウェッジプリズム及びユニットの回転速度及び回転方向を制御する制御手段とを備えたビームローテータであって、上記角度ローテータの第１のユニット及び第２のユニットは、相互の頂角が反対方向を向くように固定配置された一対のウェッジプリズムをそれぞれ備え、第１のユニット及び第２のユニットの少なくとも一方を所定方向に回転させて、両ユニットのウェッジプリズム間の位相差を調整することにより、第２のユニットの各ウェッジプリズム及び第１のユニットの各ウェッジプリズムを透過して外部に出射されるレーザビームの光軸を所定幅で平行移動させることを特徴としている。 The beam rotator according to claim 2 includes a first wedge prism and a second wedge prism that are rotatably arranged, and the deflection amount of the transmitted laser beam can be varied by adjusting a phase difference between the both wedge prisms. A laser radiator that has a radius rotator that makes the irradiation radius of a laser beam focused on a workpiece through a lens variable, and a first unit and a second unit that are rotatably arranged, and is emitted to the outside The angle rotator that makes the irradiation angle of the laser beam focused on the work through the lens variable by moving the optical axis of the lens, and the control for controlling the rotation speed and the rotation direction of each wedge prism and unit described above A beam rotator comprising: a first unit and a second unit of the angle rotator, A pair of wedge prisms fixedly arranged so that the corners face in opposite directions are respectively rotated, and at least one of the first unit and the second unit is rotated in a predetermined direction so that a phase difference between the wedge prisms of both units is obtained. By adjusting, the optical axis of the laser beam transmitted through each wedge prism of the second unit and each wedge prism of the first unit and emitted to the outside is translated by a predetermined width.
請求項３に記載のビームローテータは、回転可能に配置された第１のウェッジプリズム及び第２のウェッジプリズムを備え、両ウェッジプリズム間の位相差を調整することによって透過レーザビームの偏向量を可変とし、もってレンズを介してワークに集光されるレーザビームの照射半径を可変とする半径ローテータと、回転可能に配置された第３のウェッジプリズム及び第４のウェッジプリズムを備え、外部に出射するレーザビームの光軸を平行移動させることにより、レンズを介してワークに集光されるレーザビームの照射角度を可変とする角度ローテータと、上記の各ウェッジプリズムの回転速度及び回転方向を制御する制御手段と、直線偏光の第１の偏光（例えば「Ｐ偏光」）を透過すると共に第２の偏光（例えば「Ｓ偏光」）を反射する第１の偏光ビームスプリッタ及び第２の偏光ビームスプリッタと、第１の偏光を第２の偏光に変換すると共に、第２の偏光を第１の偏光に変換する波長板と、反射光学系及び反転光学系（例えばダブプリズム）とを備え、上記第１の偏光ビームスプリッタに導かれたレーザビームの第１の偏光が、これを透過して第４のウェッジプリズムに入射し、この第４のウェッジプリズム及び第３のウェッジプリズムを透過して所定の角度に偏向された後、上記波長板によって第２の偏光に変換され、この第２の偏光が上記第２の偏光ビームスプリッタで反射された後、上記反射光学系及び反転光学系を介して反転された状態で上記第１の偏光ビームスプリッタに入射し、この第１の偏光ビームスプリッタで反射された第２の偏光が、上記第４のウェッジプリズム及び第３のウェッジプリズムを透過して所定の角度に偏向された上で、上記波長板に入射して第１の偏光に変換され、この第１の偏光が、上記第２の偏光ビームスプリッタを透過して外部に出射されるように、上記の各部材が配置されており、上記第３のウェッジプリズム及び第４のウェッジプリズムの少なくとも一方を所定方向に回転させて、両ウェッジプリズム間の位相差を調整することにより、第４のウェッジプリズム及び第３のウェッジプリズムを透過して上記波長板に入射する第２の偏光の光軸を所定幅で平行移動させ、もって当該波長板で変換され、第２の偏光ビームスプリッタを透過して外部に出射される第１の偏光の光軸を所定幅で平行移動させることを特徴としている。
上記「反転光学系」は、例えば１または複数のダブプリズムによって構成される。
The beam rotator according to claim 3 includes a first wedge prism and a second wedge prism that are rotatably arranged, and the deflection amount of the transmitted laser beam can be varied by adjusting a phase difference between the both wedge prisms. And a radius rotator that makes the irradiation radius of the laser beam focused on the work through the lens variable, and a third wedge prism and a fourth wedge prism that are rotatably arranged, and emits the light to the outside. An angle rotator that makes the irradiation angle of the laser beam focused on the workpiece through the lens variable by moving the optical axis of the laser beam in parallel, and a control for controlling the rotational speed and direction of each wedge prism. Means for transmitting linearly polarized first polarized light (eg, “P-polarized light”) and counteracting second polarized light (eg, “S-polarized light”). A first polarizing beam splitter and a second polarizing beam splitter, a wavelength plate for converting the first polarized light into the second polarized light and converting the second polarized light into the first polarized light, a reflection optical system, An inversion optical system (for example, a Dove prism), and the first polarization of the laser beam guided to the first polarization beam splitter is transmitted therethrough and incident on the fourth wedge prism. After passing through the wedge prism and the third wedge prism and deflected to a predetermined angle, it is converted into the second polarized light by the wave plate, and the second polarized light is reflected by the second polarizing beam splitter. Thereafter, the second polarized light incident on the first polarization beam splitter in a state of being inverted through the reflection optical system and the reversal optical system and reflected by the first polarization beam splitter is converted into the fourth polarization beam. The light beam is transmitted through the wedge prism and the third wedge prism and is deflected to a predetermined angle, and then incident on the wave plate and converted into the first polarized light. The first polarized light is converted into the second polarized beam splitter. Each of the above members is arranged so as to pass through and be emitted to the outside, and at least one of the third wedge prism and the fourth wedge prism is rotated in a predetermined direction so that the distance between the two wedge prisms is increased. By adjusting the phase difference, the optical axis of the second polarized light that passes through the fourth wedge prism and the third wedge prism and enters the wave plate is translated by a predetermined width, and converted by the wave plate. The optical axis of the first polarized light transmitted through the second polarizing beam splitter and emitted to the outside is translated with a predetermined width.
The “reversing optical system” is configured by, for example, one or a plurality of dove prisms.
請求項１〜３に記載したビームローテータの場合、何れもウェッジプリズムの往復移動によって角度ローテータから外部に出射されるレーザビームの平行移動を実現する代わりに、角度ローテータ側のウェッジプリズムを意図的に回転させることによってこれを実現する方式を採用しているため、ウェッジプリズムの不用意な回転により、ワークにおける照射スポットの半径に予期せぬ狂いが生じることを防止できる。 In the case of the beam rotator according to any one of claims 1 to 3, instead of realizing parallel movement of the laser beam emitted from the angle rotator by reciprocating movement of the wedge prism, the wedge prism on the angle rotator side is intentionally Since a system that realizes this by rotating is employed, it is possible to prevent an unexpected deviation in the radius of the irradiation spot on the workpiece due to inadvertent rotation of the wedge prism.
図１は、この発明に係る第１のビームローテータ10の基本構成を示す模式図であり、一対のウェッジプリズムを備えた半径ローテータ12と、同じく一対のウェッジプリズムを備えた角度ローテータ14を備えている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a
半径ローテータ12に含まれる第１のウェッジプリズム16は、第１の円筒状支持部材17の左端開口部に嵌合されている。この第１の円筒状支持部材17は、第１のベアリング18内に挿通されている。また、この第１の円筒状支持部材17には、第１のプーリ19が嵌装されている。
The
この第１の円筒状支持部材17の近傍には、第１のサーボモータ20が配置されており、そのシャフトに接続されたギア21と第１のプーリ19との間には、ベルト22が装着されている。この結果、第１のサーボモータ20の回転により、第１の円筒状支持部材17内に配置された第１のウェッジプリズム16も回転する。
A
半径ローテータ12に含まれる第２のウェッジプリズム22は、第２の円筒状支持部材23の右端開口部に嵌合されている。この第２の円筒状支持部材23は、第２のベアリング24内に挿通されている。また、この第２の円筒状支持部材23には、第２のプーリ25が嵌装されている。
The
この第２の円筒状支持部材23の近傍には、第２のサーボモータ26が配置されており、そのシャフトに接続されたギア27と第２のプーリ25との間には、ベルト28が装着されている。この結果、第２のサーボモータ26の回転により、第２の円筒状支持部材23内に配置された第２のウェッジプリズム22も回転する。
A
第１のウェッジプリズム16及び第２のウェッジプリズム22は、それぞれ同一の形状、寸法、材質を備えている。
The
角度ローテータ14に含まれる第３のウェッジプリズム30は、第３の円筒状支持部材31の左端開口部に嵌合されている。この第３の円筒状支持部材31は、第３のベアリング32内に挿通されている。また、この第３の円筒状支持部材31には、第３のプーリ33が嵌装されている。
The
この第３の円筒状支持部材31の近傍には、第３のサーボモータ34が配置されており、そのシャフトに接続されたギア35と第３のプーリ33との間には、ベルト36が装着されている。この結果、第３のサーボモータ34の回転により、第３の円筒状支持部材31内に配置された第３のウェッジプリズム30も回転する。
A
角度ローテータ14に含まれる第４のウェッジプリズム38は、第４の円筒状支持部材39の右端開口部に嵌合されている。この第４の円筒状支持部材39は、第４のベアリング40内に挿通されている。また、この第４の円筒状支持部材39には、第４のプーリ41が嵌装されている。
The
この第４の円筒状支持部材39の近傍には、第４のサーボモータ42が配置されており、そのシャフトに接続されたギア43と第４のプーリ41との間には、ベルト44が装着されている。この結果、第４のサーボモータ42の回転により、第４の円筒状支持部材39内に配置された第４のウェッジプリズム38も回転する。
A
第３のウェッジプリズム30及び第４のウェッジプリズム38は、それぞれ同一の形状、寸法、材質を備えている。
The
第１のサーボモータ20〜第４のサーボモータ42には、ケーブル46を介して制御手段としてのパソコン48が接続されている。
各サーボモータはエンコーダを内蔵しており、パソコンに対してそれぞれの位置情報がリアルタイムに送出される。
このパソコン48には、OSの他にレーザ加工装置及びビームローテータの制御用プログラムが搭載されている。
そして、パソコン48の拡張スロットに装着された制御ボードから各サーボモータに対して制御用の信号が送出され、それぞれの回転方向及び回転速度がコントロールされる。
汎用的なパソコン48を用いる代わりに、専用の制御装置（同期サーボ制御装置等）を制御手段として用いることも当然に可能である。
A
Each servo motor has a built-in encoder, and each position information is sent to the personal computer in real time.
In addition to the OS, the
Then, a control signal is sent to each servo motor from the control board mounted in the expansion slot of the
Naturally, instead of using the general-purpose
図示の通り、半径ローテータ12を構成する第１の円筒状支持部材17及び第２の円筒状支持部材23は、角度ローテータ14を構成する第３の円筒状支持部材31及び第４の円筒状支持部材39と同一の平面上に設置されておらず、所定の傾斜面50に設置されている。
As shown, the first
半径ローテータ12の下方には、第１の反射ミラー51が配置されている。また、第４の円筒状支持部材39の左端開口部の外側には、所定角度に傾斜した反射面を備えた第２の反射ミラー52a、第３の反射ミラー52b、及び第４の反射ミラー52cが配置されている。
A first reflecting
ここで、パソコン48からの制御信号に基づいて図示しないレーザ発振器からレーザビームが出射されると、このレーザビームL11は第１の反射ミラー51の反射面に入射し、そこで反射されたレーザビームL12は、第３の円筒状支持部材31内に導かれる。
そして、第３のウェッジプリズム30及び第４の円筒状支持部材39内の第４のウェッジプリズム38を透過し、所定の方向に偏向されたレーザビームL13は、第２の反射ミラー52a〜第４の反射ミラー52cを経由して反転され、再び第４の円筒状支持部材39内に導かれる。
Here, when a laser beam is emitted from a laser oscillator (not shown) based on a control signal from the
The laser beam L13 transmitted through the
つぎに、第４のウェッジプリズム38及び第３のウェッジプリズム30を透過し、所定の方向に偏向されたレーザビームL14は、第２の円筒状支持部材23内に配置された第２のウェッジプリズム22に入射する。
そして、第２のウェッジプリズム22及び第１の円筒状支持部材17内の第１のウェッジプリズム16を透過し、所定の角度に偏向されたレーザビームL15は、ミラー54で反射されてレンズ55に入射し、そこで集光されたレーザビームL17は、ワーク56に照射される。
Next, the laser beam L14 transmitted through the
Then, the laser beam L15 transmitted through the
レーザ加工に際しては、第１のサーボモータ20〜第４のサーボモータ42が同一方向に高速回転しており、これを受けて第１のウェッジプリズム16〜第４のウェッジプリズム38も同一方向に高速回転する。この結果、ワーク56におけるレーザビームの照射スポットは円周上を移動することとなる。
During laser processing, the
この際に、第１のウェッジプリズム16と第２のウェッジプリズム22との間の位相差を調整することにより、第１のウェッジプリズム16から出射されるレーザビームL15の偏向角度を変えることができ、この結果、ワーク56における照射スポットの半径を可変とすることができる。
この第１のウェッジプリズム16と第２のウェッジプリズム22との位相差は、第１のサーボモータ20の回転速度と第２のサーボモータ26の回転速度との間にズレが生じるように両サーボモータを制御し、一方のウェッジプリズムを他方のウェッジプリズムに対して相対的に回転させることにより実現される。
At this time, the deflection angle of the laser beam L15 emitted from the
The phase difference between the
また、第３のウェッジプリズム30及び第４のウェッジプリズム38を通過することによって所定角度で偏向されたレーザビームL13は、第２の反射ミラー52a〜第４の反射ミラー52cによって反転された状態で再び第４のウェッジプリズム38及び第３のウェッジプリズム38を通過し、同様の角度に偏向される構造を備えているため、第３のウェッジプリズム30と第４のウェッジプリズム38との位相差を調整することにより、第３のウェッジプリズム30から第２のウェッジプリズム22に対して出射されるレーザビームL14を、L14'あるいはL14"のように任意の幅で平行移動させることができる。この結果、レンズ55におけるレーザビームL16の入射位置が移動するため、ワーク56に照射するレーザビームL17の角度を可変とすることができる。
この第３のウェッジプリズム30と第４のウェッジプリズム38との位相差は、第３のサーボモータ34の回転速度と第４のサーボモータ42の回転速度との間にズレが生じるように両サーボモータを制御し、一方のウェッジプリズムを他方のウェッジプリズムに対して相対的に回転させることにより実現される。
The laser beam L13 deflected at a predetermined angle by passing through the
The phase difference between the
なお、第３のウェッジプリズム30から出射されるレーザビームL14は、第４の円筒状支持部材39及び第３の円筒状支持部材31の開口軸と交差する傾斜角度を有しているが、第２の円筒状支持部材23及び第１の円筒状支持部材17が上記のように傾斜配置されているため、両円筒状支持部材の内面に入射することなく、ミラー54に到達できる。
The laser beam L14 emitted from the
上記のように複数枚の反射ミラーを組み合わせてレーザービームL13を反転させる代わりに、他の反転光学系（例えばダブプリズム）を用いて反転させることもできる。 Instead of reversing the laser beam L13 by combining a plurality of reflecting mirrors as described above, it can be reversed using another reversing optical system (for example, a dove prism).
図２は、この発明に係る第２のビームローテータ60の基本構成を示す模式図であり、一対の円筒状支持部材を備えた半径ローテータ12と、一対の円筒状支持部材を備えた角度ローテータ14を備えている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a basic configuration of a
図より明らかなように、半径ローテータ12の構成自体は、図４に示した従来のビームローテータにおける半径ローテータ12と実質的に等しいため、同一部材に対して同一の符号を付することにより、重複説明を省略する。
As is apparent from the figure, the configuration itself of the
また、角度ローテータ14についても、基本構成は図１に示した第１のビームローテータ10における角度ローテータ14と等しいため、以下において両者の相違点を中心に説明する。
The basic structure of the
まず、角度ローテータ14の第３の円筒状支持部材31の右端開口部には、第５のウェッジプリズム62が嵌装されている。
この第５のウェッジプリズム62と、第３の円筒状支持部材31の左端開口部に嵌装された第３のウェッジプリズム30は、それぞれ同一の形状、寸法、材質を備えており、、頂角が反対方向に向くように固定配置されている。この第３の円筒状支持部材31が、第１のユニットに相当する。
First, a
The
角度ローテータ14の第４の円筒状支持部材39の左端開口部には、第６のウェッジプリズム63が嵌装されている。
この第６のウェッジプリズム63と、第４の円筒状支持部材39の右端開口部に嵌装された第４のウェッジプリズム38は、それぞれ同一の形状、寸法、材質を備えており、両ウェッジプリズムの、頂角が反対方向に向くように固定配置されている。この第４の円筒状支持部材39が、第２のユニットに相当する。
A
The
図示の通り、半径ローテータ12を構成する第１の円筒状支持部材17及び第２の円筒状支持部材23と、角度ローテータ14を構成する第３の円筒状支持部材31及び第４の円筒状支持部材39は、同一平面上に設置されている。
As shown in the figure, the first
第１のサーボモータ20〜第４のサーボモータ42には、上記と同様、ケーブル46を介して制御手段としてのパソコン48が接続されている。
そして、パソコン48からの制御信号に基づいて図示しないレーザ発振器からレーザビームが出射されると、このレーザビームL21は第４の円筒状支持部材39の第６のウェッジプリズム63に入射し、所定の方向に偏向される。この偏向レーザビームL22は、そのまま第４のウェッジプリズム38に入射し、ここでも所定の方向に偏向される。
A
Then, when a laser beam is emitted from a laser oscillator (not shown) based on a control signal from the
上記の通り、第６のウェッジプリズム63及び第４のウェッジプリズム38は、それぞれ同一の形状、寸法、材質を備えており、両ウェッジプリズムの頂角が反対方向に向くように配置されており、相互の位置関係は固定されているため、第６のウェッジプリズム63及び第４のウェッジプリズム38を透過したレーザビームL23は、第６のウェッジプリズム63に入射したレーザビームL21に対して所定の幅で平行移動することとなる。
As described above, the
第４のウェッジプリズム38から出射したレーザビームL23は、第３の円筒状支持部材31の第３のウェッジプリズム30に入射し、所定の方向に偏向される。この偏向レーザビームL24は、そのまま第５のウェッジプリズム62に入射し、ここでも所定の方向に偏向される。
The laser beam L23 emitted from the
上記の通り、第３のウェッジプリズム30及び第５のウェッジプリズム62は、それぞれ同一の形状、寸法、材質を備えており、両ウェッジプリズムの頂角が反対方向に向くように配置されており、相互の位置関係は固定されているため、第３のウェッジプリズム30及び第５のウェッジプリズム62を透過したレーザビームL25は、第３のウェッジプリズム30に入射したレーザビームL23に対して所定の幅で平行移動することとなる。
As described above, the
この第５のウェッジプリズム62を透過したレーザビームL25は、第２の円筒状支持部材23内に配置された第２のウェッジプリズム22に入射する。
そして、第２のウェッジプリズム22及び第１の円筒状支持部材17内の第１のウェッジプリズム16を透過し、所定の角度に偏向されたレーザビームL26は、ミラー54で反射されてレンズ55に入射し、そこで集光されたレーザビームL28は、ワーク56に照射される。
The laser beam L25 transmitted through the
Then, the laser beam L26 transmitted through the
レーザ加工に際しては、第１のサーボモータ20〜第４のサーボモータ42が同一方向に高速回転しており、これを受けて第１のウェッジプリズム16〜第４のウェッジプリズム38も同一方向に高速回転する。この結果、ワーク56における照射スポットは円周上を移動することとなる。
During laser processing, the
この際に、第１のウェッジプリズム16と第２のウェッジプリズム22との間の位相差を調整することにより、第１のウェッジプリズム16から出射されるレーザビームL26の偏向角度を変えることができ、この結果、ワーク56における照射スポットの半径を可変とすることができる。
この第１のウェッジプリズム16と第２のウェッジプリズム22との位相差は、上記と同様、第１のサーボモータ20及び第２のサーボモータ26の回転速度を制御することにより実現される。
At this time, the deflection angle of the laser beam L26 emitted from the
The phase difference between the
また、第３の円筒状支持部材31内に配置された第３のウェッジプリズム30と、第４の円筒状支持部材39内に配置された第４のウェッジプリズム38との間の位相差を調整することにより、第５のウェッジプリズム62から第２のウェッジプリズム22に対して出射されるレーザビームL25の平行移動量を調整することができ、この結果、レンズ55におけるレーザビームL27の入射位置が移動するため、ワーク56に照射するレーザビームの角度を可変とすることができる。
この第３のウェッジプリズム30と第４のウェッジプリズム38との位相差は、上記と同様、第３のサーボモータ34及び第４のサーボモータ42の回転速度を制御することにより実現される。
Further, the phase difference between the
The phase difference between the
図３は、この発明に係る第３のビームローテータ70の基本構成を示す模式図であり、一対の円筒状支持部材を備えた半径ローテータ12と、一対の円筒状支持部材を備えた角度ローテータ14を備えている。
FIG. 3 is a schematic view showing a basic configuration of a
図より明らかなように、半径ローテータ12の構成自体は、図４に示した従来のビームローテータにおける半径ローテータ12と実質的に等しいため、同一部材に対して同一の符号を付することにより、重複説明を省略する。
また、角度ローテータ14についても、基本構成は図１に示した第１のビームローテータ10における角度ローテータ14と実質的に等しいため、同一部材に対して同一の符号を付することにより、重複説明を省略する。
As is apparent from the figure, the configuration itself of the
The basic configuration of the
この第３のビームローテータ70の特徴は、以下の点にある。
まず、第４の円筒状支持部材39の左端開口部の直前に、第１の偏光ビームスプリッタ71が配置されている。
また第２の円筒状支持部材23の左端開口部の直前には、第２の偏光ビームスプリッタ72が配置されている。
第１の偏光ビームスプリッタ71の接合面及び第２の偏光ビームスプリッタ72の接合面は、それぞれ直線偏光のＰ偏光を透過すると共に、Ｓ偏光を反射する特性を備えている。
The features of the
First, the first
A second
The joint surface of the first
第２の偏光ビームスプリッタ72と第３の円筒状支持部材31の右端開口部との間には、波長板（λ／２板）73が設置されている。
この波長板73は、入射した直線偏光の偏光方向を、「Ｐ偏光→Ｓ偏光」及び「Ｓ偏光→Ｐ偏光」のように変換する機能を備えている。
A wave plate (λ / 2 plate) 73 is installed between the second
The
第１の偏光ビームスプリッタ71の下方及び第２の偏光ビームスプリッタ72の下方には、所定角度に傾斜した反射面を備えた第１の反射ミラー74及び第２の反射ミラー75が、それぞれの反射面が対向するように配置されている。
また、第１の反射ミラー74と第２の反射ミラー75との間には、第１のダブプリズム100が介装されている。
さらに、第１の偏光ビームスプリッタ71と第１の反射ミラー74との間には、第２のダブプリズム102が介装されている。
Below the first
A
Further, a
図示の通り、半径ローテータ12を構成する第１の円筒状支持部材17及び第２の円筒状支持部材23と、角度ローテータ14を構成する第３の円筒状支持部材31及び第４の円筒状支持部材39は、同一平面上に設置されている。
As shown in the figure, the first
第１のサーボモータ20〜第４のサーボモータ42には、上記と同様、ケーブル46を介して制御手段としてのパソコン48が接続されている。
そして、パソコン48からの制御信号に基づいて図示しないレーザ発振器からレーザビームが出射されると、このレーザビームは図示しない偏光子を介してＰ偏光に偏光され、第１の偏光ビームスプリッタ71に到達する。
このＰ偏光P01は、そのまま第１の偏光ビームスプリッタ71を透過し、第４の円筒状支持部材39内に導かれる。
そして、第４のウェッジプリズム38及び第３の円筒状支持部材31内の第３のウェッジプリズム30を透過し、所定の方向に偏向されたＰ偏光P02は、波長板73を介してＳ偏光S01に変換された後、第２の偏光ビームスプリッタ72に到達する。
A
When a laser beam is emitted from a laser oscillator (not shown) based on a control signal from the
The P-polarized light P01 passes through the first
Then, the P-polarized light P02 that is transmitted through the
このＳ偏光S01は、第２の偏光ビームスプリッタ72の接合面で反射され、第２の反射ミラー75、第１のダブプリズム100、第１の反射ミラー74及び第２のダブプリズム102を経由して反転された上で、第１の偏光ビームスプリッタ71に到達する。
そして、この反転状態となされたＳ偏光S01は、第１の偏光ビームスプリッタ71の接合面で反射され、第４の円筒状支持部材39内に導かれる。
The S-polarized light S01 is reflected by the joint surface of the second
Then, the inverted S-polarized light S01 is reflected by the joint surface of the first
つぎに、第４のウェッジプリズム38及び第３のウェッジプリズム30を透過し、所定の方向に偏向されたＳ偏光S02は、波長板73を介してＰ偏光P03に変換される。
このＰ偏光P03は、第２の偏光ビームスプリッタ72を透過して、第２の円筒状支持部材23内に配置された第２のウェッジプリズム22に入射する。
そして、第２のウェッジプリズム22及び第１の円筒状支持部材17内の第１のウェッジプリズム16を透過し、所定の角度に偏向されたＰ偏光P04は、ミラー54で反射されてレンズ55に入射し、そこで集光されたＰ偏光P06がワーク56に照射される。
Next, the S-polarized light S02 transmitted through the
The P-polarized light P03 passes through the second
Then, the P-polarized light P04 that is transmitted through the
レーザ加工に際しては、第１のサーボモータ20〜第４のサーボモータ42が同一方向に高速回転しており、これを受けて第１のウェッジプリズム16〜第４のウェッジプリズム38も同一方向に高速回転する。この結果、ワーク56におけるＰ偏光P06の照射スポットは円周上を移動することとなる。
During laser processing, the
この際に、第１のウェッジプリズム16と第２のウェッジプリズム22との間の位相差を調整することにより、第１のウェッジプリズム16から出射されるＰ偏光P04の偏向角度を変えることができ、この結果、ワーク56における照射スポットの半径を可変とすることができる。
At this time, by adjusting the phase difference between the
また、第４のウェッジプリズム38及び第３のウェッジプリズム30を通過することによって所定角度で偏向されたＰ偏光P02は、波長板73によってＳ偏光S01に変換された後に、第２の反射ミラー75、第１のダブプリズム100、第１の反射ミラー74及び第２のダブプリズム102によって反転された状態で再び第４のウェッジプリズム38及び第３のウェッジプリズム30を通過し、同様の角度に偏向される構造を備えているため、第３のウェッジプリズム30と第４のウェッジプリズム38との位相差を調整することにより、第３のウェッジプリズム30から出射されるＳ偏光S02を所定の幅で平行移動させることができる。この結果、レンズ55におけるＰ偏光P05の入射位置が移動するため、ワーク56に照射するＰ偏光P06の角度を可変とすることができる。
この第３のウェッジプリズム30と第４のウェッジプリズム38との位相差は、上記と同様、第３のサーボモータ34及び第４のサーボモータ42の回転速度を制御することにより実現される。
The P-polarized light P02 deflected by a predetermined angle by passing through the
The phase difference between the
上記のようにビーム反転手段としてダブプリズムを用いる代わりに、複数枚の反射ミラーを組み合わせてビーム反転手段となすこともできる。 As described above, instead of using the Dove prism as the beam inverting means, a plurality of reflecting mirrors can be combined to form the beam inverting means.
なお、上記においてはＰ偏光を第１の偏光ビームスプリッタ71に導く例を示したが、Ｓ偏光を第１の偏光ビームスプリッタ71に導くように構成することもできる。この場合、第１の偏光ビームスプリッタ71及び第２の偏光ビームスプリッタ72として、Ｓ偏光を透過すると共にＰ偏光を反射する特性を備えたものを用いるべきことは言うまでもない。
In the above description, the P-polarized light is guided to the first
上記においては、角度ローテータの次段に半径ローテータが設けられた例を示したが、この発明はこれに限定されるものではない。すなわち、半径ローテータから出力されたレーザビームを角度ローテータにおいて平行移動させ、ミラー54に出射するように構成することも可能である。
In the above, the example in which the radius rotator is provided at the next stage of the angle rotator has been shown, but the present invention is not limited to this. In other words, the laser beam output from the radius rotator can be translated by the angle rotator and emitted to the
10 第１のビームローテータ
12 半径ローテータ
14 角度ローテータ
16 第１のウェッジプリズム
17 第１の円筒状支持部材
18 第１のベアリング
19 第１のプーリ
20 第１のサーボモータ
21 ギア
22 ベルト
22 第２のウェッジプリズム
23 第２の円筒状支持部材
24 第２のベアリング
25 第２のプーリ
26 第２のサーボモータ
27 ギア
28 ベルト
30 第３のウェッジプリズム
31 第３の円筒状支持部材
32 第３のベアリング
33 第３のプーリ
34 第３のサーボモータ
35 ギア
36 ベルト
38 第４のウェッジプリズム
39 第４の円筒状支持部材
40 第４のベアリング
41 第４のプーリ
42 第４のサーボモータ
43 ギア
44 ベルト
46 ケーブル
48 パソコン
50 傾斜面
51 第１の反射ミラー
52a 第２の反射ミラー
52b 第３の反射ミラー
52c 第４の反射ミラー
54 ミラー
55 レンズ
56 ワーク
60 第２のビームローテータ
62 第５のウェッジプリズム
63 第６のウェッジプリズム
70 第３のビームローテータ
71 第１の偏光ビームスプリッタ
72 第２の偏光ビームスプリッタ
73 波長板
74 第１の反射ミラー
75 第２の反射ミラー
100 第１のダブプリズム
102 第２のダブプリズム
10 First beam rotator
12 radius rotator
14 angle rotator
16 First wedge prism
17 First cylindrical support member
18 First bearing
19 First pulley
20 First servo motor
21 Gear
22 belt
22 Second wedge prism
23 Second cylindrical support member
24 Second bearing
25 Second pulley
26 Second servo motor
27 Gear
28 belts
30 Third wedge prism
31 Third cylindrical support member
32 Third bearing
33 Third pulley
34 Third servo motor
35 gear
36 belts
38 Fourth wedge prism
39 Fourth cylindrical support member
40 Fourth bearing
41 Fourth pulley
42 4th servo motor
43 Gear
44 Belt
46 Cable
48 PC
50 Inclined surface
51 First reflection mirror
52a Second reflection mirror
52b Third reflection mirror
52c Fourth reflection mirror
54 Mirror
55 lenses
56 Workpiece
60 Second beam rotator
62 5th wedge prism
63 6th wedge prism
70 Third beam rotator
71 First polarization beam splitter
72 Second polarization beam splitter
73 Wave plate
74 First reflection mirror
75 Second reflection mirror
100 First dove prism
102 Second dove prism
Claims (3)
回転可能に配置された第３のウェッジプリズム及び第４のウェッジプリズムを備え、外部に出射するレーザビームの光軸を平行移動させることにより、レンズを介してワークに集光されるレーザビームの照射角度を可変とする角度ローテータと、
上記の各ウェッジプリズムの回転速度及び回転方向を制御する制御手段と、
上記角度ローテータの第３のウェッジプリズム及び第４のウェッジプリズムを透過したレーザビームを反転させて、第４のウェッジプリズム及び第３のウェッジプリズムに再入射させる反転光学系とを備え、
上記第３のウェッジプリズム及び第４のウェッジプリズムの少なくとも一方を所定方向に回転させて、両ウェッジプリズム間の位相差を調整することにより、第４のウェッジプリズム及び第３のウェッジプリズムを透過して外部に出射されるレーザビームの光軸を所定幅で平行移動させることを特徴とするビームローテータ。 A first wedge prism and a second wedge prism that are rotatably arranged are provided, and the amount of deflection of the transmitted laser beam is made variable by adjusting the phase difference between the two wedge prisms. A radius rotator that makes the irradiation radius of the laser beam emitted variable;
Irradiation of a laser beam which is provided with a third wedge prism and a fourth wedge prism which are rotatably arranged, and which is focused on a workpiece via a lens by translating the optical axis of the laser beam emitted to the outside. An angle rotator with variable angle;
Control means for controlling the rotational speed and direction of each wedge prism;
An inversion optical system that inverts the laser beam transmitted through the third wedge prism and the fourth wedge prism of the angle rotator and re-enters the fourth wedge prism and the third wedge prism;
By rotating at least one of the third wedge prism and the fourth wedge prism in a predetermined direction and adjusting the phase difference between the both wedge prisms, the fourth wedge prism and the third wedge prism are transmitted. A beam rotator that translates the optical axis of a laser beam emitted to the outside with a predetermined width.
回転可能に配置された第１のユニット及び第２のユニットを備え、外部に出射するレーザビームの光軸を平行移動させることにより、レンズを介してワークに集光されるレーザビームの照射角度を可変とする角度ローテータと、
上記の各ウェッジプリズム及びユニットの回転速度及び回転方向を制御する制御手段とを備えたビームローテータであって、
上記角度ローテータの第１のユニット及び第２のユニットは、相互の頂角が反対方向を向くように固定配置された一対のウェッジプリズムをそれぞれ備え、
第１のユニット及び第２のユニットの少なくとも一方を所定方向に回転させて、両ユニットのウェッジプリズム間の位相差を調整することにより、第２のユニットの各ウェッジプリズム及び第１のユニットの各ウェッジプリズムを透過して外部に出射されるレーザビームの光軸を所定幅で平行移動させることを特徴とするビームローテータ。 A first wedge prism and a second wedge prism that are rotatably arranged are provided, and the amount of deflection of the transmitted laser beam is made variable by adjusting the phase difference between the two wedge prisms. A radius rotator that makes the irradiation radius of the laser beam emitted variable;
The first unit and the second unit that are rotatably arranged are provided, and the optical axis of the laser beam emitted to the outside is translated to change the irradiation angle of the laser beam focused on the workpiece through the lens. A variable angle rotator,
A beam rotator comprising a control means for controlling the rotational speed and direction of each wedge prism and unit,
The first unit and the second unit of the angle rotator each include a pair of wedge prisms fixedly arranged so that the apex angles thereof face in opposite directions,
By rotating at least one of the first unit and the second unit in a predetermined direction and adjusting the phase difference between the wedge prisms of both units, each wedge prism of the second unit and each of the first unit A beam rotator characterized by translating an optical axis of a laser beam transmitted through a wedge prism and emitted to the outside by a predetermined width.
回転可能に配置された第３のウェッジプリズム及び第４のウェッジプリズムを備え、外部に出射するレーザビームの光軸を平行移動させることにより、レンズを介してワークに集光されるレーザビームの照射角度を可変とする角度ローテータと、
上記の各ウェッジプリズムの回転速度及び回転方向を制御する制御手段と、
直線偏光の第１の偏光を透過すると共に第２の偏光を反射する第１の偏光ビームスプリッタ及び第２の偏光ビームスプリッタと、
第１の偏光を第２の偏光に変換すると共に、第２の偏光を第１の偏光に変換する波長板と、
反射光学系及び反転光学系とを備え、
上記第１の偏光ビームスプリッタに導かれたレーザビームの第１の偏光が、これを透過して第４のウェッジプリズムに入射し、この第４のウェッジプリズム及び第３のウェッジプリズムを透過して所定の角度に偏向された後、上記波長板によって第２の偏光に変換され、
この第２の偏光が上記第２の偏光ビームスプリッタで反射された後、上記反射光学系及び反転光学系を介して反転された状態で上記第１の偏光ビームスプリッタに入射し、
この第１の偏光ビームスプリッタで反射された第２の偏光が、上記第４のウェッジプリズム及び第３のウェッジプリズムを透過して所定の角度に偏向された上で、上記波長板に入射して第１の偏光に変換され、
この第１の偏光が、上記第２の偏光ビームスプリッタを透過して外部に出射されるように、上記の各部材が配置されており、
上記第３のウェッジプリズム及び第４のウェッジプリズムの少なくとも一方を所定方向に回転させて、両ウェッジプリズム間の位相差を調整することにより、第４のウェッジプリズム及び第３のウェッジプリズムを透過して上記波長板に入射する第２の偏光の光軸を所定幅で平行移動させることを特徴とするビームローテータ。 A first wedge prism and a second wedge prism that are rotatably arranged are provided, and the amount of deflection of the transmitted laser beam is made variable by adjusting the phase difference between the two wedge prisms. A radius rotator that makes the irradiation radius of the laser beam emitted variable;
Irradiation of a laser beam which is provided with a third wedge prism and a fourth wedge prism which are rotatably arranged, and which is focused on a workpiece via a lens by translating the optical axis of the laser beam emitted to the outside. An angle rotator with variable angle;
Control means for controlling the rotational speed and direction of each wedge prism;
A first polarizing beam splitter and a second polarizing beam splitter that transmit a first polarization of linear polarization and reflect a second polarization;
A wave plate for converting the first polarized light into the second polarized light and converting the second polarized light into the first polarized light;
A reflection optical system and a reversal optical system,
The first polarization of the laser beam guided to the first polarization beam splitter passes through the laser beam and enters the fourth wedge prism, and passes through the fourth wedge prism and the third wedge prism. After being deflected to a predetermined angle, it is converted into second polarized light by the wave plate,
After the second polarized light is reflected by the second polarization beam splitter, it is incident on the first polarization beam splitter in a state of being inverted through the reflection optical system and the inversion optical system,
The second polarized light reflected by the first polarizing beam splitter passes through the fourth wedge prism and the third wedge prism and is deflected to a predetermined angle, and then enters the wave plate. Converted to a first polarization,
Each member is arranged so that the first polarized light passes through the second polarizing beam splitter and is emitted to the outside.
By rotating at least one of the third wedge prism and the fourth wedge prism in a predetermined direction and adjusting the phase difference between the both wedge prisms, the fourth wedge prism and the third wedge prism are transmitted. A beam rotator, wherein the optical axis of the second polarized light incident on the wave plate is translated with a predetermined width.
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