JPH04294889A - Mask type laser making device - Google Patents

Mask type laser making device

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JPH04294889A
JPH04294889A JP3059255A JP5925591A JPH04294889A JP H04294889 A JPH04294889 A JP H04294889A JP 3059255 A JP3059255 A JP 3059255A JP 5925591 A JP5925591 A JP 5925591A JP H04294889 A JPH04294889 A JP H04294889A
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mask
lens
laser beam
optical axis
primary
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Yutaka Takeda
豊 竹田
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To make the handling easy by approaching and assembling two pieces of thin cylindrical convex lenses, and working with the primary laser light emitted with rotating both lenses relatively. CONSTITUTION:The composition is made so that the primary optical laser 22 whose sectional shape and size is changed continuously by rotating both convex lenses relatively is emitted from the assembled lens composed of two pieces of thin cylindrical convex lenses 18, 19 positioned nearby, the working is executed by irradiating the primary laser light 22 to the mask 13. The handling can be made easy, and also the life of lamp for exciting the light on the laser oscillator can be prolonged.

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。
[Industrial Application Field] The present invention projects a primary laser beam having a thickness that completely covers the mask pattern onto a mask on which a predetermined mask pattern such as characters and figures is formed, and the primary laser beam passes through the mask. A mask-type laser engraving device that uses a secondary laser beam to engrave an engraving pattern corresponding to the mask pattern on a workpiece at once, which is required depending on the shape and size of the mask. The present invention relates to a device that is easy to handle and can extend 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。
[Prior Art] In the above-mentioned mask type laser engraving device, the thickness of the primary laser beam that irradiates the mask is greater than or equal to the thickness that covers the whole mask at once, and It is necessary that the energy density Ed is equal to or higher than the minimum value Eda required for marking, and the total energy Et of the primary laser beam is equal to the voltage applied to the optical excitation lamp in the laser oscillator as the light source of this laser beam. It is controlled by V, but if V becomes high, the life of the lamp will be significantly shortened, so in the above-mentioned mask type laser engraving device, it is necessary to lower the voltage V as much as possible in order to extend the life of the lamp. Therefore, conventionally, when the mask is a square M1 with a side length L as shown in FIG. If a circle C circumscribes a square M1 and the mask is a rectangle M2 with a long side 2L and a short side (1/2)L shown in FIG. The ellipse E circumscribes a rectangle M2 with a minor axis (1/2) AL, and the ellipse E has a chord length in the short side direction of the rectangle M2 in a circle with a diameter 2AL equal to 1/4. This is the figure obtained by shortening it to . Then,
In order to obtain a primary laser beam with the cross section shown above,
Conventionally, a mask type laser engraving device is configured as shown in FIG. Hereinafter, a mask having a square M1 will be referred to as a mask M1, and a mask having a rectangle M2 will be referred to as a mask M.
There is a case of 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。
Now, in FIG. 7, 1 has a built-in laser oscillator 3 equipped with the above-mentioned optical excitation lamp 2, and performs necessary optical processing on the cross-sectional shape of the original laser beam emitted by this oscillator 3. A beam light generator 4 is configured to emit a beam 1a as a laser beam having a circular cross section with a diameter D1 equal to AL, and 4 is arranged so that each optical axis thereof coincides with the optical axis 1a1 of the beam 1a. The lens 5 consists of a spherical concave lens 5 and a spherical convex lens 6.
An expander 8 converts the beam light 1a incident therein into a laser beam 7 as a parallel beam having a circular cross section with a diameter D2 equal to 2AL and emits it from a lens 6, each optical axis 8 being the optical axis 4a of the expander 4. It is made up of a cylindrical convex lens 9 and a cylindrical concave lens 10 arranged so as to match the cylindrical convex lens 9 and the cylindrical concave lens 10, and converts the laser beam 7 incident on the lens 9 into a primary laser beam 11 as a parallel light beam having a cross-sectional shape of an ellipse E shown in FIG. A reducer 12 is configured to emit light from a lens 10, and 12 is provided with a mask 13 into which the primary laser beam 11 is incident, and a workpiece 15 is irradiated with a secondary laser beam 14 as the laser beam 11 that has passed through the mask 13. This is the laser light emitting section. Then, 16 is a mask type laser engraving device consisting of the above-mentioned beam light generator 1, expander 4, reducer 8 and laser light emitting section 12,
In this device 16, each part is configured as described above, so by setting the applied voltage V of the lamp 2 so that the energy density of the primary laser beam 11 is equal to or higher than the above-mentioned Eda, the mask 13 is It is clear that the marking pattern corresponding to the mask pattern 13a can be stamped on the workpiece 15 at one time.

【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 engraving device 16 is constructed as described above, the mask M as the mask 13 can be used as is.
2, and since the energy density of the laser beam 1a and the energy density of the primary laser beam 11 are almost equal, by removing the expander 4 and reducer 8 from this device 16, the marking can be performed immediately. It is clear that marking can be performed using the mask M1 as the mask 13, and for this reason, the marking device 16 has the expander 4 and the reducer 8 detachably configured, and as a result, the marking device 16 Mask M1,
The device can immediately handle markings using either 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。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the marking device 16 is constructed as described above, it is possible to use the mask M as the mask 13.
It can be used for engraving using either 1 or M2, but
In this case, depending on the size of the mask 13, the expander 4
Also, since it is necessary to attach and remove the reducer 8 and to adjust the optical axis, there is a problem that handling is troublesome. 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, in order to make the total energy of beam 7 four times that of when reducer 8 is installed, lamp 2
Since the applied voltage V must be higher than when the reducer 8 is attached, there is a problem in that the life of the lamp 2 is significantly shortened in the marking device in which the reducer 8 is removed.

【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 attaching and detaching the expander 4 and reducer 8 and adjusting the optical axis depending on the size of the mask 13, thereby improving the performance of a mask-type laser engraving device. In addition to facilitating handling, the total energy of the beam 7 does not have to be quadrupled compared to when the reducer 8 is attached, and engraving can be performed on both masks M1 and M2 without attaching or detaching the reducer 8 for optical excitation. The purpose of this invention is to extend the life of the lamp 2.

【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、
[Means for Solving the Problems] 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前記レーザービームと
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
れかつ前記マスクを通過した前記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、前記二次レーザー光による前記ワークの照射
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) Consisting of two thin cylindrical convex lenses arranged close to each other so that their optical axes coincide, and the biconvex lens is formed to be relatively rotatable around the lens optical axis. and a laser beam generator that generates a laser beam having a circular cross section with a predetermined diameter and makes the laser beam enter the combined lens so that the beam optical axis of the laser beam coincides with the optical axis of the lens. The vessel and
A laser beam emitting unit is provided with a mask into which the primary laser beam as the laser beam that has passed through the combination lens is incident, and that irradiates the workpiece with the secondary laser beam as the primary laser beam that has passed through the mask. , a mask-type laser engraving device is configured to inscribe an engraving pattern corresponding to a mask pattern provided on the mask on the workpiece at once by irradiating the workpiece with the secondary laser beam;

【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
[0009]2
) In the marking device described in item 1) above, the mask type laser marking device is configured such that the two thin cylindrical convex lenses forming the combined lens both have the same focal length, and

【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 described in item 2) above, the focal length of this combination lens is determined from the combination lens in which each attitude of the biconvex lens is set so that the optical axis plane of each of the biconvex lenses is in the same plane. A mask-type laser marking device is constructed by arranging a mask at a position on the optical axis of the lens, which is approximately 3/4 of the distance from the lens.

【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。
[Operation] With the above configuration, the cross section of the primary laser beam becomes an ellipse when each optical axis plane of the biconvex lens is in the same plane due to relative rotation around the optical axis of the biconvex lens. When the optical axis planes of the biconvex lenses are made perpendicular to each other by the above relative rotation, the cross section of the primary laser beam becomes circular, and the cross section of the primary laser beam becomes circular according to the change in the intersection angle of both optical axis planes. The cross section is continuously deformed between the ellipse and circular shape, and the focal length of the combined lens changes depending on the focal length of each convex lens, so both optical axis planes change depending on the shape and size of the mask. By appropriately setting the intersection angle, the position of the mask, and the focal length of each convex lens, the cross-sectional shape of the primary laser beam at the position of the mask can be made into a shape that is exactly circumscribed to the mask or slightly larger than the mask. Therefore, even if the shapes and sizes of the masks are different, the above-mentioned optical components such as attaching and detaching the expander 4 and reducer 8 and adjusting their optical axes, which are necessary in the conventional marking device 16, can be easily adjusted. Immediate marking can be performed without having to perform attachment/detachment operations, and the cross-sectional area of the primary laser beam does not have to be as large as four times the required area, which is the case when marking is performed by removing the reducer 8 from the conventional device 16. The marking device is easy to handle and can be used for masks of different shapes and sizes without the need to attach or detach optical parts. A laser marking device with a long service life 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18b
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1
7の焦点距離Faの3/4の距離にあるレンズ光軸18
a,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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In this figure, the same components as in FIG. 7 are given the same reference numerals as in FIG. In FIG. 1, reference numeral 17 consists of two thin cylindrical convex lenses 18 and 19 having the same focal length Fc and arranged close to each other so that their optical axes 18a and 19a coincide. A combination lens 20 is formed to be relatively rotatable around optical axes 18a and 19a by means not shown, and 20 is composed of a beam light generator 1 and an expander 4, and has a predetermined diameter D2= A laser beam that generates a laser beam 7 having a circular cross section of 2AL and makes the beam 7 incident on the lens 18 of the combined lens 17 so that the beam optical axis 7a of the beam 7 coincides with the lens optical axes 18a and 19a. The generator 21 includes a mask 13 into which the primary laser beam 22 as the laser beam 7 that has passed through the lens 17 is incident, and a reflecting mirror 24 that reflects the secondary laser beam 23 as the laser beam 22 that has passed through the mask 13. , and an imaging lens 25 that focuses the laser beam 23 reflected by the mirror 24 and forms an image of the mask pattern 13a on the workpiece 15, and 26 is the combination lens 1 described above.
7, a laser beam generator 20, and a laser beam emitting section 21
This is a mask type laser engraving device equipped with. Then, in the marking device 26, the optical axis surface 18b of the lens 18 is
This lens 1 is obtained from the combination lens 17 in the state shown in FIG.
The lens optical axis 18 is located at a distance of 3/4 of the focal length Fa of 7.
A mask 13 is placed at position B above a and 19a. In the marking device 26, the optical axes 18a and 19a are in the same state, so hereinafter both the optical axes 18a and 19a may be 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2A
L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, when the respective postures of both lenses 18 and 19 are set so that the optical axis planes 18b and 19b are in the same plane as shown in FIG. The lens 17 becomes equivalent to the cylindrical convex lens having the focal length Fa shown in FIG.
Since Fa≈(1/2)·Fc, the cross section of the primary laser beam 22 at position B on the optical axis 17a is equal to the ellipse E shown in FIG. Since the device 26 is configured as described above, the state shown in FIG. The time lens 17 is equivalent to a spherical lens having a focal length Fb shown in FIG.
/8). Then, this circle is larger than the circle with diameter AL, and has a diameter of 2A.
It is clear that the circle is smaller than the circle L.

【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
If the applied voltage V of the lamp 2 is set so that the energy density Ed of the laser beam 22 at the position B becomes at least the above-mentioned minimum level Eda when the state shown in FIG. Mask M on the engraving and position B
2 can be performed by relatively rotating the lenses 18 and 19 to bring the lens 17 into the state shown in FIG. 3 or into the state shown in FIG. 2. In this case, the conventional marking device 1
The marking device 26 is easier to handle than the marking device 16 because there is no need to perform attachment/detachment operations for optical components such as attachment/detachment of the expander 4 and reducer 8 performed in step 6, or to adjust the optical axis of these optical components. This means that it is a suitable device. Then, in the marking device 26, the lens 17
The laser beam 22 at position B when is in the state shown in Figure 3.
The cross-sectional area S1 of is (π/4)・{2AL・(5/8)}2
, and this S1 is equal to the minimum area necessary to cover the mask M1. The cross-sectional area of the beam 1a is S2=
(π/4)・(AL)2 Since it is about 1.56 times, the applied voltage V of the lamp 2 can be made much lower than in the case of a conventional marking device in which the reducer 8 is removed from the marking device 16. Therefore, the marking device 26 is
Similar to the conventional device 16 in which the reducer 8 is removed, the masks M1 and M2 can be removed without attaching or detaching optical components.
Although it is a marking device that can be used for both, it is a device that 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, it is assumed that the focal length F18 of the lens 18 and the focal length F19 of the lens 19 are equal and the mask 13 is placed at the position B.
In the present invention, it is clear that F18 and F19 may be different, and that the mask 13 may be placed at a position other than position B on the optical axis 17a. Then, in the case of the device of the present invention, the mask 13 is the mask M1, M2.
It is also clear that it may have other shapes and sizes.

【0016】[0016]

【発明の効果】上述したように、本発明においては、[Effects of the Invention] As mentioned 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) A combination consisting of two thin cylindrical convex lenses arranged closely so that their respective optical axes coincide, and a biconvex lens formed to be relatively rotatable around the lens optical axis. A laser beam generator that generates a laser beam having a circular cross section with a predetermined diameter and makes the laser beam enter the combination lens so that the beam optical axis of the laser beam coincides with the optical axis of the lens, and the combination lens. A laser beam emitting unit is provided with a mask into which the primary laser beam transmitted as the laser beam is incident, and a laser beam emitting section that irradiates the workpiece with the secondary laser beam as the primary laser beam that has passed through the mask. The mask-type laser engraving device is configured to engrave an engraving pattern corresponding to the mask pattern provided on the mask on the workpiece at once by irradiating the mask, and

【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 item 1) above, the mask type laser marking device is configured such that the two thin cylindrical convex lenses forming the combined lens both have the same focal length, and

【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 item 2) above, the focal length of this combination lens is determined from a combination lens in which each posture of the biconvex lens is set so that the optical axis plane of each of the biconvex lenses is in the same plane. A mask-type laser engraving device was constructed by arranging a mask at a position on the optical axis of the lens that was approximately 3/4 the distance from the lens.

【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。
Therefore, with the above configuration, the cross section of the primary laser beam is When the optical axis planes of the biconvex lenses are made perpendicular to each other by the relative rotation described above, the cross section of the primary laser beam becomes circular, and the cross section of the primary laser beam changes depending on the change in the intersection angle of both optical axis planes. The cross section of the light is continuously deformed between the ellipse and the circular shape, and the focal length of the combined lens changes depending on the focal length of each convex lens, so the shape and size of the two lights change depending on the shape and size of the mask. By appropriately setting the intersection angle of the axial planes, the position of the mask, and the focal length of each convex lens, the cross-sectional shape of the primary laser beam at the position of the mask can be made into a shape that just circumscribes the mask or is slightly larger than the mask. Therefore, even if the shapes and sizes of the masks are different, optical components such as attaching and detaching the expander 4 and reducer 8 and adjusting their optical axes, which are necessary in the conventional marking device 16 described above, can be maintained. The cross-sectional area of the primary laser beam can be made as large as four times the area required, unlike the case of conventional marking performed by removing the reducer 8 from the device 16. Therefore, the present invention is easy to handle and can be used to attach and detach optical components of different shapes and sizes.
The present invention has the effect of providing a laser engraving device that can be used for masks of various sizes and can extend the life of the optical excitation lamp in the laser beam generator.

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

【図1】本発明の一実施例の構成図[Fig. 1] Configuration diagram of one 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] An explanatory diagram of one aspect of the combination lens shown in Fig. 1.

【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 diagram of a different aspect from the aspect shown in FIG. 2 of the combined 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] Functional explanatory diagram 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] Functional explanatory diagram of the combination lens 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
[Figure 6] Explanatory diagram of the cross section of the primary laser beam in a conventional laser engraving device

【図7】従来のレーザー刻印装置の構成図[Figure 7] Configuration diagram of a conventional laser engraving 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
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 plane 20 Laser beam generator 21 Laser light emitting section 22 Primary laser beam 23 Secondary laser beam 26 Laser engraving device

Claims (3)

【特許請求の範囲】[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前記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
つ前記マスクを通過した前記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、前記二次レーザー光による前記ワークの照射によ
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。
Claims: 1. Consisting of two thin cylindrical convex lenses arranged closely so that their optical axes coincide, the biconvex lens being formed to be relatively rotatable around the lens optical axis. combination lens,
a laser beam generator that generates a laser beam having a circular cross section with a predetermined diameter and makes the laser beam enter the combination lens such that the beam optical axis of the laser beam coincides with the optical axis of the lens; and the combination. a laser beam emitting section that is provided with a mask into which the primary laser beam as the laser beam that has passed through the lens is incident, and that irradiates the workpiece with the secondary laser beam as the primary laser beam that has passed through the mask; A mask-type laser engraving device characterized in that a marking pattern corresponding to a mask pattern provided on the mask is imprinted on the workpiece at once by irradiating the workpiece with a secondary laser beam.
【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. The mask type laser marking device according to claim 1, wherein the two thin cylindrical convex lenses forming the combined lens both 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. In the marking device according to claim 2, the focal length of the combination lens is determined from a combination lens in which each attitude of the biconvex lens is set so that the optical axis plane of each of the biconvex lenses is in the same plane. A mask-type laser engraving device characterized in that a mask is placed at a position on the optical axis of a lens at a distance of approximately 3/4.
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