JPH04351283A - レーザー加工装置 - Google Patents

レーザー加工装置

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JPH04351283A
JPH04351283A JP3124126A JP12412691A JPH04351283A JP H04351283 A JPH04351283 A JP H04351283A JP 3124126 A JP3124126 A JP 3124126A JP 12412691 A JP12412691 A JP 12412691A JP H04351283 A JPH04351283 A JP H04351283A
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JP
Japan
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laser
lens
laser oscillator
workpiece
oscillator
Prior art date
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Pending
Application number
JP3124126A
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English (en)
Inventor
Takahiro Nagashima
崇弘 長嶋
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被加工物にレーザース
ポットを形成してこのスポットにより熱加工を行うレー
ザー加工装置、特に、該加工装置を構成する光学部材の
光軸合わせを容易にすると共に前記スポットを形成する
レーザー光のエネルギー損失の低減を図ることができる
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のレーザー加工装置1の構成
図である。図3において、2はレーザー光発光媒体3と
、全反射鏡4と、透過性反射鏡としての出射鏡5と、媒
体3と鏡4及び5とを収容した筐体6とからなるレーザ
ー発振器、7は入射レンズとしての凹レンズ8と出射レ
ンズとしての凸レンズ9とからなり、レンズ8に入射さ
れる円形断面を有する平行光束としてのレーザー発振器
2が出射する該発振器2の出射光2aをこの光2aの直
径よりも太い直径の円形断面を有する平行光束10にし
て出射するビームエキスパンダ、11は光束10を被加
工物12に集光してここにレーザースポット13を形成
するようにした集光レンズで、レーザー加工装置1は上
述の発振器2とエキスパンダ7とレンズ11とを備えた
加工装置である。レーザー加工装置1においては上述の
構成によってエネルギー密度の高いレーザースポット1
3を得て、このスポット13により被加工物12に対し
て熱加工が行われる。
【0003】加工装置1ではスポット13によって熱加
工を行うので、このスポット13におけるエネルギー密
度が高い程、またスポット13の直径dが小さい程上記
熱加工に好都合であることは明らかで、このためレーザ
ー加工装置1ではスポット径dをできるだけ小さくする
必要がある。ところが、一般に、直径Dの円形断面を有
するレーザー光を焦点距離fの集光レンズで被加工物の
表面上に集光して得られるレーザースポットの直径をd
とすると、レーザー光発振媒体の熱レンズ効果、レーザ
ー光の発振モード及び該レーザー光の波長に依存する係
数をKとして、これらのDとfとdとKとの間に(1)
式の関係があることが公知である。そこで、dを小さく
するために焦点距離fを短くすると、集光レンズと被加
工物との間の距離Xが短くなるので被加工物の表面の凹
凸が激しいと熱加工がやり難く、またレーザースポット
で被加工物を走査して熱加工をする場合距離Xが短いと
レーザースポットの走査範囲が狭くなって矢張り熱加工
がやり難いので、通常、レーザー光の直径Dを大きくす
ることによってスポット径dを小さくすることが行われ
ていて、こういう理由から加工装置1ではビームエキス
パンダ7が設けられている。   d=K・f/D  ……………………………………
………………………(1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】レーザー加工装置1で
は上述の理由でエキスパンダ7が設けられているのでこ
の場合レーザー発振器2とエキスパンダ7と集光レンズ
11との三者間の光軸合わせが必要であるが、加工装置
1においては発振器出射光2aが通常赤外線領域の不可
視光であるので上記の光軸調整作業は極めて面倒な作業
で、したがって、加工装置1には上記三者間の光軸合わ
せが面倒であるという問題点がある。そうして、また、
加工装置1においては、発振器出射光2aのエネルギー
がエキスパンダ7における両レンズ8,9によって減衰
させられるので、レーザー光のエネルギー損失が大きい
という問題点もある。
【0005】本発明の目的は、レーザー発振器とビーム
エキスパンダとを一体化することによって上述の光軸調
整作業の容易化を図り、かつレーザー発振器の出射鏡に
ビームエキスパンダの入射レンズの機能を兼ねさせるこ
とによってレーザー光のエネルギー損失の低減を図るこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、
【0007】1)被加工物側の面が球状凹面状に形成さ
れた出射鏡を有するレーザー発振器と、このレーザー発
振器に固定されかつ該レーザー発振器の出射光を平行光
束にする凸レンズと、前記平行光束を前記被加工物に集
光する集光レンズとを備えるようにレーザー加工装置を
構成し、また、
【0008】2)被加工物側の面が球状凹面状に形成さ
れた出射鏡を有するレーザー発振器と、このレーザー発
振器に固定されて該レーザー発振器の出射光が入射され
かつ前記出射光の光軸を含む一つの仮想平面で切断した
場合平行光束状の断面形状を呈するレンズ出射光を出射
するシリンドリカル凸レンズと、前記レンズ出射光を前
記被加工物に集光してこの被加工物に直線状のレーザー
スポットを形成するシリンドリカル集光レンズとを備え
るようにレーザー加工装置を構成し、また、
【0009
】3)被加工物側の面がシリンドリカル凹面状に形成さ
れた出射鏡を有するレーザー発振器と、このレーザー発
振器に固定されかつ該レーザー発振器の出射光を平行光
束にするシリンドリカル凸レンズと、前記平行光束を前
記被加工物に集光してこの被加工物に直線状のレーザー
スポットを形成するシリンドリカル集光レンズとを備え
るようにレーザー加工装置を構成する。
【0010】
【作  用】上記のように構成すると、レーザー発振器
の出射鏡と凸レンズまたはシリンドリカル凸レンズとで
ビームエキスパンダが形成されかつこのエキスパンダと
レーザー発振器とが一体化されることになって、したが
って、このように一体化されたレーザー発振器と集光レ
ンズまたはシリンドリカル集光レンズとの両者間だけで
光軸合わせをすればよいので光軸調整作業の容易なレー
ザー加工装置が得られることになり、また、この場合、
エキスパンダで生じるレーザー光のエネルギー損失は該
エキスパンダの出射レンズで発生する損失だけであるか
ら、上記エネルギー損失の少ないレーザー加工装置が得
られることになる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例の構成図で、本図の
図3と異なる所は、図3におけるレーザー発振器出射鏡
5に対応した出射鏡14が、この出射鏡14における被
加工物12の側のレーザー光反射被膜が設けられていな
い面14aが球状凹面状に形成されて平凹レンズになっ
ていることと、この出射鏡14とレーザー光発光媒体3
と全反射鏡4と筐体6とからなるレーザー発振器15の
出射光としての出射鏡14から出射されるレーザー光1
5aを平行光束10にするように凸レンズ9が配置され
て、さらにこのレンズ9が結合部材16によってレーザ
ー発振器15に固定されていることで、図1における1
7はレンズ9が固定されたレーザー発振器15と集光レ
ンズ11とを備えたレーザー加工装置である。加工装置
17は上述のように構成されているので、この場合、出
射鏡14とレンズ9とで図3のビームエキスパンダ7に
対応したビームエキスパンダ18が構成されていること
は明らかであり、さらにこの場合、レーザー発振器15
とレンズ9との光軸合わせを予め行ってレンズ9を固定
した発振器15と集光レンズ11との両者間だけで光軸
合わせをすればよいこともまた明らかで、したがって、
加工装置17はレーザー発振器2とエキスパンダ7と集
光レンズ11との三者間での光軸合わせを必要とする加
工装置1に比べて光軸調整作業の容易な装置であるとい
うことになる。そうして、また、加工装置17は上述の
ように構成されていて加工装置1におけるレンズ8が不
要であるので、この装置17が加工装置1の場合よりも
レーザー光のエネルギー損失の少ない装置であることは
明らかである。
【0012】図2は図1に実施例を示した本発明とは異
なる別の本発明の一実施例の構成図で、図2の図1と異
なるところは、レンズ9のかわりに長さ方向が本図の紙
面に垂直になるように配置されたシリンドリカル凸レン
ズ19が、さらに、部材16によってレーザー発振器1
5に固定されて発振器出射光15aが入射されかつ出射
光15aの光軸を含む一つの仮想平面としての図2の紙
面で切断した場合平行光束状の断面形状を呈するレンズ
出射光20を出射するように配置されていることと、レ
ンズ出射光20を被加工物12に集光してこの被加工物
12に図2の紙面に垂直な直線状のレーザースポット2
1を形成するシリンドリカル集光レンズ22が集光レン
ズ11のかわりに設けられていることであって、23は
レンズ19が固定されたレーザー発振器15とレンズ2
2とを備えたレーザー加工装置である。加工装置23は
上述のように構成されているので、この装置23が図1
に示した加工装置17と同様に光軸調整作業が容易でか
つレーザー光のエネルギー損失の少ないレーザー加工装
置であることは明らかである。
【0013】図2においてはレーザー発振器15の出射
鏡14を平凹レンズとしたが、図2において出射鏡14
の被加工物12側の面14aをシリンドリカル凹面状に
形成することによっても、レーザー加工装置23の場合
と同様に、被加工物12にレーザースポット21を形成
しかつ光軸調整作業が容易でしかもレーザー光のエネル
ギー損失の少ないレーザー加工装置が得られることは明
らかである。
【0014】
【発明の効果】上述したように、本発明においては、

0015】1)被加工物側の面が球状凹面状に形成され
た出射鏡を有するレーザー発振器と、このレーザー発振
器に固定されかつ該レーザー発振器の出射光を平行光束
にする凸レンズと、前記平行光束を被加工物に集光する
集光レンズとを備えるようにレーザー加工装置を構成し
、また、
【0016】2)被加工物側の面が球状凹面状に形成さ
れた出射鏡を有するレーザー発振器と、このレーザー発
振器に固定されて該レーザー発振器の出射光が入射され
かつ前記出射光の光軸を含む一つの仮想平面で切断した
場合平行光束状の断面形状を呈するレンズ出射光を出射
するシリンドリカル凸レンズと、レンズ出射光を被加工
物に集光してこの被加工物に直線状のレーザースポット
を形成するシリンドリカル集光レンズとを備えるように
レーザー加工装置を構成し、また、
【0017】3)被加工物側の面がシリンドリカル凹面
状に形成された出射鏡を有するレーザー発振器と、この
レーザー発振器に固定されかつ該レーザー発振器の出射
光を平行光束にするシリンドリカル凸レンズと、前記平
行光束を被加工物に集光してこの被加工物に直線状のレ
ーザースポットを形成するシリンドリカル集光レンズと
を備えるようにレーザー加工装置を構成した。
【0018】このため、上記のように構成すると、レー
ザー発振器の出射鏡と凸レンズまたはシリンドリカル凸
レンズとでビームエキスパンダが形成されかつこのエキ
スパンダとレーザー発振器とが一体化されることになっ
て、したがって、このように一体化されたレーザー発振
器と集光レンズまたはシリンドリカル集光レンズとの両
者間だけで光軸合わせをすればよいので光軸調整作業の
容易なレーザー加工装置が得られることになり、また、
この場合、エキスパンダで生じるレーザー光のエネルギ
ー損失は該エキスパンダの出射レンズで発生する損失だ
けであるから、上記エネルギー損失の少ないレーザー加
工装置が得られることになってさらに従来のビームエキ
スパンダ7を構成するレンズ8が不要であるから、本発
明にはエネルギー消費効率のよいレーザー加工装置を経
済的に製作できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成図
【図2】図1に実施例を示した本発明とは別の本発明の
実施例の構成図
【図3】従来のレーザー加工装置の構成図
【符号の説明】
9    凸レンズ 10    平行光束 11    集光レンズ 12    被加工物 14    出射鏡 14a  球状凹面 15    レーザー発振器 15a  レーザー光(出射光) 17    レーザー加工装置 19    シリンドリカル凸レンズ 20    レンズ出射光 21    レーザースポット 22    シリンドリカル集光レンズ23    レ
ーザー加工装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被加工物側の面が球状凹面状に形成された
    出射鏡を有するレーザー発振器と、このレーザー発振器
    に固定されかつ該レーザー発振器の出射光を平行光束に
    する凸レンズと、前記平行光束を前記被加工物に集光す
    る集光レンズとを備えたことを特徴とするレーザー加工
    装置。
  2. 【請求項2】被加工物側の面が球状凹面状に形成された
    出射鏡を有するレーザー発振器と、このレーザー発振器
    に固定されて該レーザー発振器の出射光が入射されかつ
    前記出射光の光軸を含む一つの仮想平面で切断した場合
    平行光束状の断面形状を呈するレンズ出射光を出射する
    シリンドリカル凸レンズと、前記レンズ出射光を前記被
    加工物に集光してこの被加工物に直線状のレーザースポ
    ットを形成するシリンドリカル集光レンズとを備えたこ
    とを特徴とするレーザー加工装置。
  3. 【請求項3】被加工物側の面がシリンドリカル凹面状に
    形成された出射鏡を有するレーザー発振器と、このレー
    ザー発振器に固定されかつ該レーザー発振器の出射光を
    平行光束にするシリンドリカル凸レンズと、前記平行光
    束を前記被加工物に集光してこの被加工物に直線状のレ
    ーザースポットを形成するシリンドリカル集光レンズと
    を備えたことを特徴とするレーザー加工装置。
JP3124126A 1991-05-29 1991-05-29 レーザー加工装置 Pending JPH04351283A (ja)

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JP3124126A JPH04351283A (ja) 1991-05-29 1991-05-29 レーザー加工装置

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