JPH01317696A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、円偏光レーザビームを出力するように構成し
たレーザ加工装置、或は直線偏光レーザビームを出力す
るように構成したレーザ加工装置に関する。

（従来の技術） 円偏光レーザビームを出力するように構成したレーザ加
工装置の一例として、第６図に示すものが供されている
。この第６図において、１は鉛直方向に偏光した直線偏
光レーザビームで、これは図示しないレーザ発振器から
出力されている。

ここで、上記直線偏光レーザビームｌの偏光の方向を矢
印Ｐ及び平面Ｑによって模擬的に示す。２及び３は一対
の１／８波長ミラーで、これらは上記直線偏晃レーザビ
ーム１を受けて円偏光レーザビーム４に変換する。この
円偏光レーザビーム４の偏光の方向を矢印Ｐ１及び平面
Ｑ１によって模擬的に示す。そして、上記円偏光レーザ
ビーム４をレーザビーム折曲用のミラー５及び６に反射
させることによって鉛直方向へ出力させ、レンズ等より
なる加工光学系（図示しない）へ入射するようにしてい
る。

また、直線偏光レーザビームを出力するように構成した
レーザ加工装置として、第７図に示すものが供されてい
る。この第７図において、７は水平方向に４５°傾斜し
て偏光した直線偏光レーザビームで、これは図示しない
レーザ発振器から出力されている。ここで、上記直線偏
光レーザビーム７の偏光の方向を矢印Ｒ及び平面Ｓによ
って模擬的に示す。そして、この直線偏光レーザビーム
７をレーザビーム折曲用のミラー８に反射させることに
よって鉛直方向へ出力させ、レンズ等よりなる加工光学
系（図示しない）へ入射するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記円偏光レーザビームを出力するタイ
プのものでは、第６図に示すように、４個のミラー２，
３，４．５を使用しなければならず、ミラー数が多くな
って構成が複雑になるという問題点があった。

また、直線偏光レーザビームを出力するタイプのもので
は、第７図に矢印Ｒ及び平面Ｓで示すように、出力され
る直線偏光レーザビーム７も４５°傾斜して偏光してい
るため、該レーザビームを照射する被加工物の加工面を
上記偏光の傾斜角度に応じて傾斜させなければならず、
使い勝手が悪いという問題点があった。

そこで、本発明は、円偏光レーザビームを出力するもの
においてはミラーの数を減少できて構成を簡単化できる
レーザ加工装置を提供することを目的とすると共に、直
線偏光レーザビームを出力するものにおいては使い勝手
を向上できるレーザ加工装置を提供することを目的とし
ている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のレーザ加工装置は、鉛直方向に偏光した直線偏
光レーザビームを出力するレーザ発振器を備えると共に
、入射又は反射ビームに対し４５°傾斜し且つ反射又は
、入射ビームが鉛直線に対し４５°傾斜するように配置
された第１のミラー及び上記反射又は入射ビームの入射
又は反射角度が６７．５°で且つ入射又は反射面が鉛直
方向に平行である角度位置に配置された第２のミラーよ
りなるミラーアッセンブリを備え、更に、１／４波長ミ
ラーを備え、その上で、前記レーザ発振器からの直線偏
光レーザビームを前記ミラーアッセンブリの第１のミラ
ー側に入射角度４５°で入射させて第２のミラー側から
水平方向に４５°傾斜して偏光した直線ｆ−光レーザビ
ームを出力させ、この直線偏光レーザビームを前記１／
４波長ミラーによって円偏光レーザビームに変換、させ
且つ鉛直方向へ出力するようにしたところに特徴を有す
る。

また、水平方向に４５°傾斜して偏光した直線偏光レー
ザビームを出力するレーザ発振器を備えると共に、入射
又は反射ビームに対し４５°傾斜し且つ反射又は入射ビ
ームが鉛直線に対し４５゜傾斜するように配置された第
１のミラー及び上記反射又は入射ビームの入射又は反射
角度が６７゜５°で１つ入射又は反射面が鉛直方向に平
行である角度位置に配置された第２のミラーよりなるミ
ラーアツセンブリを備え、更に、レーザビーム折曲用の
ミラーを備え、その上で、前記レーザ発振器からの直線
偏光レーザビームを前記ミラーアッセンブリの第２のミ
ラー側に入射角度６７．５゜で且つ入射面を鉛直方向に
平行に入射させて第１のミラー側から鉛直方向に偏光し
た直線偏光レーザビームを出力させ、この直線偏光レー
ザビームを前記ミラーによって折曲させて鉛直方向へ出
力するようにしたところにも特徴を有する。

（作用） 上記構成によれば、円偏光レーザビームを出力するもの
では、レーザ発振器からの鉛直方向に偏光した直線偏光
レーザビームを、前記ミラーアッセンブリの第１のミラ
ー側に入射角度４５６で入射させて第２のミラー側から
水平方向に４５゜傾斜して偏光した直線偏光レーザビー
ムを出力させ、更に、この直線偏光レーザビームを前記
１／４波長ミラーによって円偏光レーザビームに変換さ
せ且つ鉛直方向へ出力するようにしたので、第６図に示
す従来構成に比べてミラーの数を減少でき、構成を簡単
化できるようになる。

また、直線偏光レーザビームを出力するものでは、レー
ザ発振器からの水平方向に４５°傾斜して偏光した直線
偏光レーザビームを、前記ミラーアッセンブリの第２の
ミラー側に入射角度６７゜５°で且つ入射面を鉛直方向
に平行に入射させて第１のミラー側から鉛直方向に偏光
した直線偏光レーザビームを出力させ、更に、この直線
偏光レーザビームを前記ミラーによって折曲させて鉛直
方向へ出力するようにしたので、加工光学系へ入射する
直線偏光レーザビームは水平方向に偏光するものとなり
、被加工物の加工面を傾斜させることが不要となるため
、使い勝手が良くなる。

（実施例） 以下、本発明の第１の実施例を第１図乃至第３図を参照
しながら説明する。

まず第２図において、１１及び１２は水平に配置された
放電管で、これらにはレーザ励起ガスが軸方向に流れる
ようになっている。１３は出力鏡、１４．１５．１６は
反射鏡であり、出力鏡１３及び反射鏡１５が支持部材１
７に取付けられていると共に、反射＃ｉ′１１４及び１
６が支持部材１８に取付けられている。そして、支持部
材１７及び１８は４本のインバーロッド１９により連結
されており、以てレーザ発振器２０が構成されている。

このレーザ発振器２０においては、半透明鏡よりなる出
力ｖ１１３及び反射ｆｉ１４，１５．１６間テＬ／−ザ
光を反射させて共振させるこ゛とにより、鉛直方向に偏
光した直線偏光レーザビーム２１を該出力１１１３から
水平方向へ出力するようになっている。

さて第１図において、上記直線偏光レーザビーム２１の
偏光の方向を矢印Ｔ及び平面Ｕによっ、て模擬的に示゛
す。ここで、２２は第１のミラーで、これは入射ビーム
たる直線偏光レーザビーム２１に対し４５°傾斜し且つ
反射ビーム２１ａが鉛直線２３に対し４５゛傾斜するよ
う１こ配置されている。２４は第２のミラーで、これは
上記反射ビーム２１ａの入射角度が６７．５°で且つ入
射面が鉛直方向に平行である角度位置に配置されている
。

これら第１及び第２のミラー２２及び２４によりミラー
アッセンブリ２５が構成されている。この場合、第１の
ミラー２２は、直線偏光レーザビーム２１を４５°に正
対して受け、そのレーザビーム２１の回りに４５１回転
させるようになっている。また、第２のミラー２４は、
水平面との交線が上記直線偏光レーザビーム２１と平行
で、且つそのミラー面が水平面から２２．５°の角度を
有するようになっている。この第２のミラー２４は反射
ビーム２１ａを受けて、水平方向、に４５°傾斜して偏
光した直線偏光レーザビーム２１ｂを水ｊ１４方向へ出
力するようになっている。この直線偏光レーザビーム２
１ｂの偏光の方向を矢印Ｔ１及び平面Ｕｌによって模擬
的に示す。２６は１／４波長ミラーで、これはミラー表
面に誘電体被膜が形成されており、上記直線偏光レーザ
ビーム２１ｂを受けて円偏光レーザビーム２１ｃに変換
すると共に、鉛直方向へ出力するようになっている。

この円偏光レーザビーム２１ｃの１扁光の方向を矢印Ｔ
２によって模擬的に示す。そして、この円偏光レーザビ
ーム２１ｃがレンズ等よりなる加工光学系（図示しない
）へ入射される。尚、上述のミラーアッセンブリ２５及
び１／４波長ミラー２６は、レーザビーム２１の伝送路
の適当な位置に配設されている。また、上記ミラー等を
移動させてレーザビームを走査する場合、例えばレーザ
ビーム２１の射出方向に走査する場合には、ミラーアッ
センブリ２５及び１／４波長ミラー２６を同一移動体に
配設し、レーザビーム２１の射出方向と直交する方向に
走査する場合には、１／４波長ミラー２６をレーザビー
ム２１ｂの方向に移動可能な移動体に配設すれば良い。

次に、上記構成の作用を第３図も参照して述べる。この
第３図は、ミラーアッセンブリ２５による直線偏光レー
ザビーム２１の偏光面の回転を三角図法によって説明す
るもので、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は正面図、
同図（ｃ）は側面図である。この第３図においては、レ
ーザ発振器２０から出力された直線偏光レーザビーム２
１の偏光面（この場合水平面に平行なもの）を平行な２
本の光線α及びβによって示している。ここで、光線α
及びβは距＃ａの間隔をおいて平行に設定されている。

まず、光線αがミラーアッセンブリ２５の第１のミラー
２２に対して入射角度４５°で入射すると、その光線α
は第１のミラー２２における点Ｏで反射されて、第３図
（ｂ）及び（ｃ）で示す反射角度４５°の反射光線αＸ
となる。ここで、第１のミラー２２が光線αの光軸の回
りに４５°回転した位置にあるから、反射光線α１は水
平面に・対し４５°をなす方向へ向かう。今、上記交点
０を通り光線αと４５°の角度を持つ鉛直面をＨする回
転前の第１のミラー２２において、鉛直方向及び水平方
向にそれぞれ単位ベクトルＯＡ及びＯＢを定義し、これ
ら単位ベクトルＯＡ及びＯＢが第１のミラー２２を上述
のように回転させたとき単位ベクトルＯＡ、及びＯＢｌ
となるとき、線分ＡｌＢ１と水平面との交点をＤとする
。これにより、光線αに平行な光線βを第１のミラー２
２における上記点りにおいて反射させると、その反射光
β１は前記反射光線α１に対し平行となる。換言すると
、平行な光線α及びβがミラーアッセンブリ２５のｍｌ
のミラー２２に対して入射角度４５°で人射すると、こ
れら光線α及びβは第１のミラー２２における点Ｏ及び
Ｄで反射角度４５゜で反射されて、第３図（ｂ）及び（
ｃ）で示す反射光線α！及びβ１となる。

そして、上記反射光線α１及びβ１は、ミラーアッセン
ブリ２５の第２のミラー２４に対して入射角度６７．５
°で人射し、その第２のミラー２４における点Ｅ及びＦ
で反射されて反射光線α２及びＦ２となり、これら反射
光線α２及びＦ２は水平方向に向いている。尚、第３図
（ａ）における上記点Ｅ、Ｆは、第３図（ｂ）及び（ｃ
）においてそれぞれＥｌ、Ｆ、及びＥ２．Ｆ２で示され
る。ここで、線分Ｅ２Ｆ２と水平面とのなす角度が４５
°となるが、このことは下記のようにして説明される。

即ち、線分ＯＤ２は、 であるから、ここで、 である。また、ＯＢｌ及びＯＡは単位ベクトルであるか
ら、これらの長さを１とすると、０Ｄ２−ｆＴ−１ を得る。

また、第３図（ｂ）における反射光線、α２と反射光線
β２との距離゛は、同図における反射光線α１と反射光
線βｌとの距離に等しく、 ＯＢｌ で与えられる。このとき、 である。また、 ＯＢ、−０Ａ−１ 故に、 従って、 を得る。

これによって、平行光線α、βの距離をａ　（ＯＤＢ−
ａ）とすると、平行反射光線α２．β２の正面図（第３
図（ｂ））に投影された距離は、同平面図（第３図（ａ
））に投影された距離に等しく、その値はａ／ＪＴであ
る。従って、水平方向に平行で距離ａの平行光線ａ、β
は、ミラーア・ラセンブリ２５によって水平方向に９０
°折り曲げられ、水平方向に平行で且つ水平面に４５°
をなす距＃１ａの平行反射光線α２．β２に変換される
。

これは換言すると、水平方向に入射した水平方向に偏光
面をもつレーザビームが、水平面に対し４５°傾斜した
偏光面をもちその進行方向を９０”水平方向に変換され
たことと同等になる。

而して、レーザ発振器２０からの鉛直方向に偏光した直
線偏光レーザビーム２１は、ミラーアッセンブリ２５の
第１のミラー２２及び第２のミラー２４に上述したよう
に反射されて、該、直線偏光レーザビーム２１と直交し
且つ水平方向に進行する水平方向に４５°傾斜して偏光
した直線偏光レーザビーム２１ｂとなる。そして、この
直線偏光レーザビーム２１ｂは、１／４波長ミラー２６
によって反射され円偏光レーザビーム２１ｃに変換され
ると共に鉛直方向へ出力される。この結果、第６図に示
す従来構成に比べてミラーの数を１個減少でき、それだ
け構成を簡単化できる。これにより、レーザビームの伝
送先路を単純化できるため、レーザビームの伝送ロス、
ミラーのメンテナンス、ミラーの振動対策等を軽減でき
る。

第４図及び第５図は本発明の第２の実施例を示すもので
ある。まず第５図において、２７及び２８は放電管で、
これらは各軸線を結ぶ線２９が水平面に対し４５°をな
すように配置されており、レーザ励起ガスが軸方向に流
されるようになっている。３０は出力鏡、３１．３２．
３３は反射鏡であり、出力鏡３０及び反射鏡３２が支持
部材３４に取付けられていると共に、反射１ｉ１３１及
び３３が支持部材３５に取付けられている。そして、支
持部材３４及び３５は４本のインバーロッド３６により
連結されており、以てレーザ発振器３７が構成されてい
る。このレーザ発振器３７は、出力鏡３０から、水平方
向に４５°傾斜して偏光した直線偏光レーザビーム３８
を出力するようになっている。そして第４図において、
上記直線偏光レーザビーム３８の偏光の方向を矢印Ｖ及
び平面Ｗによって模擬的に示す。この直線偏光レーザビ
ーム３８を、第４図に示すように、前記第１の実施例で
説明したミラーアッセンブリ２５の第２のミラー２４側
に入射角度６７．５°で且つ入射面を鉛直方向に平行に
入射させている。上記直線偏光レーザビーム３８は、第
２のミラー２４及び第１のミラー２２によって前述と反
対向きに反射されることにより、第１のミラー２２側か
ら鉛直方向に偏光した直線偏光レーザビーム３９に変換
されて出力される。上記直線偏光レーザビーム３９の偏
光の方向を矢印Ｖ１及び平面Ｗ１によって模擬的に示す
。この直線偏光レーザビーム３９は、前記直線偏光レー
ザビーム３８と直交し、且つ水平方向に平行になってい
る。そして、この直線偏光レーザビーム３９を、レーザ
ビーム折曲用のミラー４０によって折曲させて鉛直方向
へ出力させており、この下方にレンズ等よりなる加工光
学系（図示しない）が配設されている。

この第２の実施例によれば、レーザ発振器３７からの水
平方向に４５°傾斜して偏光した直線偏光レーザビーム
３８を、ミラーアッセンブリ２５によって鉛直方向に偏
光した直線偏光レーザビーム３９に変換し、この直線偏
光レーザビーム３９をミラー４０によって折曲して鉛直
方向へ出力させるようにしたので、加工光学系へ入射す
る直線偏光レーザビーム３９は４５°傾斜して偏光する
ものでなくなり、よって第７図に示す従来のものとは異
なり、被加工物の加工面を傾斜させることが不要となり
、作業性を向上できる。

［発明の効果］ 本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載
する効果を得ることができる。

請求項１のレーザ加工装置においては、第１及び第２の
ミラーよりなるミラーアッセンブリとｌ／４波長ミラー
を用いる構成としたので、円偏光レーザビームを出力す
るものでありながら、ミラーの数を減少できて構成を簡
単化できる。

請求項２のレーザ加工装置においては、ミラーアッセン
ブリによってレーザ発振器からの水平方向に４５°傾斜
して偏光した直線偏光レーザビームを鉛直方向に偏光し
た直線偏光レーザビームに変ｍし、この直線偏光レーザ
ビームを鉛直方向へ出力する構成としたので、直線偏光
レーザビームを出力するものでありながら、被加工物の
加工面を傾斜させる作業が不要となり作業性を向上でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図はレーザビームの変換の様子を示す斜視図、第２図
はレーザ発振器の破断斜視図、第３図はミラーアッセン
ブリの作用を示す図である。また、第４図及び第５図は
本発明の第２の実施例を示す第１図及び第２図相当図で
あり、そして第６図及び第７図は異なる従来構成を示す
それぞれ第１図相当図である。 図面中、２０はレーザ発振器、２２は第１のミラー、２
４は第２のミラー、２５はミラーアッセンブリ、２６は
１／４波長ミラー、３７はレーザ発振器、４０はミラー
を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉛直方向に偏光した直線偏光レーザビームを出力す
   るレーザ発振器と、入射又は反射ビームに対し４５゜傾
   斜し且つ反射又は入射ビームが鉛直線に対し４５゜傾斜
   するように配置された第１のミラー及び上記反射又は入
   射ビームの入射又は反射角度が６７．５゜で且つ入射又
   は反射面が鉛直方向に平行である角度位置に配置された
   第２のミラーよりなるミラーアッセンブリと、１／４波
   長ミラーとを備え、前記レーザ発振器からの直線偏光レ
   ーザビームを前記ミラーアッセンブリの第１のミラー側
   に入射角度４５゜で入射させて第２のミラー側から水平
   方向に４５゜傾斜して偏光した直線偏光レーザビームを
   出力させ、この直線偏光レーザビームを前記１／４波長
   ミラーによって円偏光レーザビームに変換させ且つ鉛直
   方向へ出力するようにしたことを特徴とするレーザ加工
   装置。 ２、水平方向に４５゜傾斜して偏光した直線偏光レーザ
   ビームを出力するレーザ発振器と、入射又は反射ビーム
   に対し４５゜傾斜し且つ反射又は入射ビームが鉛直線に
   対し４５゜傾斜するように配置された第１のミラー及び
   上記反射又は入射ビームの入射又は反射角度が６７．５
   ゜で且つ入射又は反射面が鉛直方向に平行である角度位
   置に配置された第２のミラーよりなるミラーアッセンブ
   リと、レーザビーム折曲用のミラーとを備え、前記レー
   ザ発振器からの直線偏光レーザ、ビームを前記ミラーア
   ッセンブリの第２のミラー側に入射角度６７．５゜で且
   つ入射面を鉛直方向に平行に入射させて第１のミラー側
   から鉛直方向に偏光した直線偏光レーザビームを出力さ
   せ、この直線偏光レーザビームを前記ミラーによって折
   曲させて鉛直方向へ出力するようにしたことを特徴とす
   るレーザ加工装置。