JPH07144291A - レーザ加工装置の非点収差低減方法 - Google Patents
レーザ加工装置の非点収差低減方法Info
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- JPH07144291A JPH07144291A JP5295324A JP29532493A JPH07144291A JP H07144291 A JPH07144291 A JP H07144291A JP 5295324 A JP5295324 A JP 5295324A JP 29532493 A JP29532493 A JP 29532493A JP H07144291 A JPH07144291 A JP H07144291A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 曲面鏡に起因する非点収差を低減したレーザ
加工装置を得ること。 【構成】 複数個の曲面鏡を含み、レーザ光の径を拡大
するビーム拡大手段１２０，１２２と、レーザ光を集光
する集光手段１２４とを備え、支持台上に支持された被
加工物１００に対しレーザ光を２次元あるいは３次元に
走査しつつ照射することによって被加工物を加工するレ
ーザ加工装置の非点収差低減方法において、前記ビーム
拡大手段１２０，１２２にて拡大された後のレーザビー
ムの非点収差が最小となるよう、前記曲面鏡の法線とレ
ーザ光軸とのなす入射角度ｅ１を曲面鏡ごとに選定す
る。
加工装置を得ること。 【構成】 複数個の曲面鏡を含み、レーザ光の径を拡大
するビーム拡大手段１２０，１２２と、レーザ光を集光
する集光手段１２４とを備え、支持台上に支持された被
加工物１００に対しレーザ光を２次元あるいは３次元に
走査しつつ照射することによって被加工物を加工するレ
ーザ加工装置の非点収差低減方法において、前記ビーム
拡大手段１２０，１２２にて拡大された後のレーザビー
ムの非点収差が最小となるよう、前記曲面鏡の法線とレ
ーザ光軸とのなす入射角度ｅ１を曲面鏡ごとに選定す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工装置の非点
収差低減方法に係り、特にビーム集光部分に導かれる光
路の途中で、ビームを拡大、絞光等の操作を行い、かつ
レーザビームを走査することによって対象物例えば金
属、非金属、石材、布地、皮などを加工するレーザ加工
装置の非点収差低減方法に関するものである。
収差低減方法に係り、特にビーム集光部分に導かれる光
路の途中で、ビームを拡大、絞光等の操作を行い、かつ
レーザビームを走査することによって対象物例えば金
属、非金属、石材、布地、皮などを加工するレーザ加工
装置の非点収差低減方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は特公平２−４３５９４号公報によ
る従来のレーザ加工装置の光学系の構成図である。ま
た、図８は図７の光学系の原理説明図である。図におい
て１２８はレーザ発振器、１３０、１３２はベンドミラ
ーである。また１２０は凸面鏡、１２２は凹面鏡で、凸
面鏡１２０とともにビーム拡大手段を構成している。１
１２はレーザヘッドであり、集光手段と反射手段とを備
えている。また、集光手段はレンズ１２４で構成され、
反射手段はジンバル状に２つの軸ＰＸ，ＰＹの回りに揺
動可能に支持されたミラー１２６と、軸ＰＸの回りに駆
動する第１のミラー駆動部１１４と、軸ＰＹの回りに駆
動する第２のミラー駆動部１１６で構成されている。
る従来のレーザ加工装置の光学系の構成図である。ま
た、図８は図７の光学系の原理説明図である。図におい
て１２８はレーザ発振器、１３０、１３２はベンドミラ
ーである。また１２０は凸面鏡、１２２は凹面鏡で、凸
面鏡１２０とともにビーム拡大手段を構成している。１
１２はレーザヘッドであり、集光手段と反射手段とを備
えている。また、集光手段はレンズ１２４で構成され、
反射手段はジンバル状に２つの軸ＰＸ，ＰＹの回りに揺
動可能に支持されたミラー１２６と、軸ＰＸの回りに駆
動する第１のミラー駆動部１１４と、軸ＰＹの回りに駆
動する第２のミラー駆動部１１６で構成されている。
【０００３】第１のミラー駆動部１１４は、ミラー１２
６を、軸ＰＸを中心として図８の矢印ＦＢの如く駆動す
るものであり、この軸ＰＸは、集光手段のレンズ１２４
の光軸と一致している。第２のミラー駆動部１１６は、
ミラー１２６を、軸ＰＹを中心として図８の矢印ＦＤの
如く揺動するものである。なお１０２は支持台を兼ねる
コンベヤ、１００はコンベヤ１０２上に載った被裁断物
としての布地である。
６を、軸ＰＸを中心として図８の矢印ＦＢの如く駆動す
るものであり、この軸ＰＸは、集光手段のレンズ１２４
の光軸と一致している。第２のミラー駆動部１１６は、
ミラー１２６を、軸ＰＹを中心として図８の矢印ＦＤの
如く揺動するものである。なお１０２は支持台を兼ねる
コンベヤ、１００はコンベヤ１０２上に載った被裁断物
としての布地である。
【０００４】次に、上記従来例の動作について説明す
る。布地１００はコンベヤ１０２で送り出され、レーザ
発振器１２８から発振したレーザ光は、ベンドミラー１
３０、１３２を経た後、凸面鏡１２０にて拡大され、凹
面鏡１２２にて平行化され、レンズ１２４にて絞光さ
れ、ミラー１２６によって布地１００上に焦点が合うよ
うに反射される。このとき、第１及び第２のミラー駆動
部１１４、１１６によって、ミラー１２６が軸ＰＸ，Ｐ
Ｙを中心として揺動され、レーザ光が布地１００上で走
査される。また、レンズ１２４がレーザ光の走査に対応
しつつ光軸方向に移動し、レンズ１２４と布地１００の
光学的距離が一定となるよう制御される。これにより布
地１００は、焦点が合った状態で裁断されることにな
る。
る。布地１００はコンベヤ１０２で送り出され、レーザ
発振器１２８から発振したレーザ光は、ベンドミラー１
３０、１３２を経た後、凸面鏡１２０にて拡大され、凹
面鏡１２２にて平行化され、レンズ１２４にて絞光さ
れ、ミラー１２６によって布地１００上に焦点が合うよ
うに反射される。このとき、第１及び第２のミラー駆動
部１１４、１１６によって、ミラー１２６が軸ＰＸ，Ｐ
Ｙを中心として揺動され、レーザ光が布地１００上で走
査される。また、レンズ１２４がレーザ光の走査に対応
しつつ光軸方向に移動し、レンズ１２４と布地１００の
光学的距離が一定となるよう制御される。これにより布
地１００は、焦点が合った状態で裁断されることにな
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のレーザ加工装置においては、曲面鏡に起因
する非点収差のために、焦点におけるスポット径をある
限界よりも小さく絞ることができず、また、布地の位置
が焦点位置からずれると、スポット形状が円形ではなく
楕円になるという問題があった。また、非点収差を小さ
くするために、装置の寸法が大きくなるという問題があ
った。
ような従来のレーザ加工装置においては、曲面鏡に起因
する非点収差のために、焦点におけるスポット径をある
限界よりも小さく絞ることができず、また、布地の位置
が焦点位置からずれると、スポット形状が円形ではなく
楕円になるという問題があった。また、非点収差を小さ
くするために、装置の寸法が大きくなるという問題があ
った。
【０００６】これらの問題について、以下に説明する。
凸面鏡１２０及び凹面鏡１２２から成るビーム拡大手段
は、布地１００上におけるレーザ光ＲＢのスポット径ｄ
を絞るためのものである。すなわち、スポット径ｄは、
レンズ１２４から布地までの距離Ｆ，レンズ１２４に入
射するレーザ光のビーム径Ｄ，定数ｋに対して、次の関
係を有する。 ｄ＝ｋ×Ｆ／Ｄ
凸面鏡１２０及び凹面鏡１２２から成るビーム拡大手段
は、布地１００上におけるレーザ光ＲＢのスポット径ｄ
を絞るためのものである。すなわち、スポット径ｄは、
レンズ１２４から布地までの距離Ｆ，レンズ１２４に入
射するレーザ光のビーム径Ｄ，定数ｋに対して、次の関
係を有する。 ｄ＝ｋ×Ｆ／Ｄ
【０００７】図８において、布地１００に対してレーザ
光が斜めに入射するのを避けるためには、ミラー１２６
から布地１００までの距離を大きくする必要があり、こ
のため、レンズ１２４から布地１００までの距離Ｆは大
きくなる。従って、距離Ｆを大きくとる場合、スポット
径ｄを小さく保とうとすると、ビーム径Ｄを大きくする
必要がある。このため、凸面鏡１２０及び凹面鏡１２２
から成るビーム拡大手段を備えて、ビーム径Ｄを大きく
する。
光が斜めに入射するのを避けるためには、ミラー１２６
から布地１００までの距離を大きくする必要があり、こ
のため、レンズ１２４から布地１００までの距離Ｆは大
きくなる。従って、距離Ｆを大きくとる場合、スポット
径ｄを小さく保とうとすると、ビーム径Ｄを大きくする
必要がある。このため、凸面鏡１２０及び凹面鏡１２２
から成るビーム拡大手段を備えて、ビーム径Ｄを大きく
する。
【０００８】ところが、凸面鏡や凹面鏡のような曲面鏡
に対して光が斜めに入射すると、非点収差という現象が
発生する。図９において、球面鏡の法線ＯＰに対して入
射角ｅで光が入る場合、入射光と反射光の光軸を含む平
面内の焦点Ｆｔと、それに直交する平面内の焦点Ｆｓと
は一致しない。これは入射角ｅ、反射角ｅのために、球
面を２つの平面で切った切り口の曲率が異なって見える
ためであり、この現象を非点収差と称する。
に対して光が斜めに入射すると、非点収差という現象が
発生する。図９において、球面鏡の法線ＯＰに対して入
射角ｅで光が入る場合、入射光と反射光の光軸を含む平
面内の焦点Ｆｔと、それに直交する平面内の焦点Ｆｓと
は一致しない。これは入射角ｅ、反射角ｅのために、球
面を２つの平面で切った切り口の曲率が異なって見える
ためであり、この現象を非点収差と称する。
【０００９】図８において、ｅ１は凸面鏡１２０に対す
る入射光と凸面鏡の法線とのなす入射角である。同様に
ｅ２は凹面鏡１２２に対する入射角である。従来のレー
ザ加工装置においては、ｅ１とｅ２を等しくしていた。
図１０は、このときの焦点付近の集光状況を示す図であ
る。図の横軸は光軸に沿った距離Ｚ、縦軸はレーザビー
ムの半径Ｗである。非点収差により、互いに直交する２
つの平面内におけるレーザビーム半径ＷｔとＷｓは一致
せず、図１０に示すようになる。
る入射光と凸面鏡の法線とのなす入射角である。同様に
ｅ２は凹面鏡１２２に対する入射角である。従来のレー
ザ加工装置においては、ｅ１とｅ２を等しくしていた。
図１０は、このときの焦点付近の集光状況を示す図であ
る。図の横軸は光軸に沿った距離Ｚ、縦軸はレーザビー
ムの半径Ｗである。非点収差により、互いに直交する２
つの平面内におけるレーザビーム半径ＷｔとＷｓは一致
せず、図１０に示すようになる。
【００１０】図１０において、Ｗｔが最小になるＺ軸上
の点をＺＡ、Ｗｓが最小になるＺ軸上の点をＺＢとす
る。ＺＡにおいてスポット形状は長半径が図のｂｓ，短
半径がａｔの楕円となる。ＺＢにおいてスポット形状は
長半径がｂｔ，短半径がａｓの楕円となる。ＺＡとＺＢ
との中間のＺＣにおいて、スポット形状は半径ａの円形
となる。
の点をＺＡ、Ｗｓが最小になるＺ軸上の点をＺＢとす
る。ＺＡにおいてスポット形状は長半径が図のｂｓ，短
半径がａｔの楕円となる。ＺＢにおいてスポット形状は
長半径がｂｔ，短半径がａｓの楕円となる。ＺＡとＺＢ
との中間のＺＣにおいて、スポット形状は半径ａの円形
となる。
【００１１】図８の布地１００の位置を、図１０のＺＣ
の位置になるように設定すれば、布地上のスポット形状
は円形になる。しかし、運転中、例えば搬送される布地
１００に凹凸が生じたりして、レンズ１２４と布地１０
０との距離が変化すると、スポット形状は楕円となり、
走査方向によって切断幅が変化するという問題があっ
た。
の位置になるように設定すれば、布地上のスポット形状
は円形になる。しかし、運転中、例えば搬送される布地
１００に凹凸が生じたりして、レンズ１２４と布地１０
０との距離が変化すると、スポット形状は楕円となり、
走査方向によって切断幅が変化するという問題があっ
た。
【００１２】また非点収差の程度は、図８の角度ｅ１や
ｅ２が大きいほど大きい。そこで、非点収差を少なくす
るために、角度ｅ１やｅ２を小さくするが、角度ｅ１や
ｅ２を小さくすると、光絞りレンズ等が凸面鏡１２０と
凹面鏡１２２間に存在する場合、その光絞りレンズ等が
障害物となる懸念があるので、この障害物を避けるた
め、凸面鏡１２０と凹面鏡１２２との距離を大きくする
必要があった。このため、装置の寸法が大きくなるとい
う問題があった。
ｅ２が大きいほど大きい。そこで、非点収差を少なくす
るために、角度ｅ１やｅ２を小さくするが、角度ｅ１や
ｅ２を小さくすると、光絞りレンズ等が凸面鏡１２０と
凹面鏡１２２間に存在する場合、その光絞りレンズ等が
障害物となる懸念があるので、この障害物を避けるた
め、凸面鏡１２０と凹面鏡１２２との距離を大きくする
必要があった。このため、装置の寸法が大きくなるとい
う問題があった。
【００１３】また、スポット形状が円形のところで使用
するため、図１０のように、スポット半径は最小値ａｔ
やａｓの値ではなく、それより大きいａの値で使用する
必要があり、スポット半径が大きくなるという問題があ
った。
するため、図１０のように、スポット半径は最小値ａｔ
やａｓの値ではなく、それより大きいａの値で使用する
必要があり、スポット半径が大きくなるという問題があ
った。
【００１４】更に上述した問題点は、特にレーザビーム
を拡大、平行化する場合であるが、例えば特公平４ー３
６７９４号公報に示されるような２次元、３次元走査レ
ーザ加工におけるビームコリメーション、即ちビームの
平行化及びゆるやかな絞光化の場合でも同様の問題があ
る。
を拡大、平行化する場合であるが、例えば特公平４ー３
６７９４号公報に示されるような２次元、３次元走査レ
ーザ加工におけるビームコリメーション、即ちビームの
平行化及びゆるやかな絞光化の場合でも同様の問題があ
る。
【００１５】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、曲面鏡を含むビーム拡大手段、平
行化手段または絞光手段における非点収差を解消できる
レーザ加工装置の非点収差低減方法を得ることを目的と
する。
めになされたもので、曲面鏡を含むビーム拡大手段、平
行化手段または絞光手段における非点収差を解消できる
レーザ加工装置の非点収差低減方法を得ることを目的と
する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明に係わるレーザ
加工装置の非点収差低減方法は、複数個の曲面鏡を含
み、レーザ光の径を拡大するビーム拡大手段と、レーザ
光を集光する集光手段とを備え、支持台上に支持された
被加工物に対しレーザ光を２次元あるいは３次元に走査
しつつ照射することによって被加工物を加工するレーザ
加工装置の非点収差低減方法において、前記ビーム拡大
手段にて拡大された後のレーザビームの非点収差が最小
となるよう、前記曲面鏡の法線とレーザ光軸とのなす入
射角度を曲面鏡ごとに選定するものである。
加工装置の非点収差低減方法は、複数個の曲面鏡を含
み、レーザ光の径を拡大するビーム拡大手段と、レーザ
光を集光する集光手段とを備え、支持台上に支持された
被加工物に対しレーザ光を２次元あるいは３次元に走査
しつつ照射することによって被加工物を加工するレーザ
加工装置の非点収差低減方法において、前記ビーム拡大
手段にて拡大された後のレーザビームの非点収差が最小
となるよう、前記曲面鏡の法線とレーザ光軸とのなす入
射角度を曲面鏡ごとに選定するものである。
【００１７】またこの発明に係わるレーザ加工装置の非
点収差低減方法は、複数個の曲面鏡を含み、レーザ光を
平行あるいはゆるやかに絞光する手段と、レーザ光を集
光する集光手段を備え、支持台上に支持された被加工物
に対し、レーザ光を２次元あるいは３次元に走査しつつ
照射することによって被加工物を加工するレーザ加工装
置の非点収差低減方法において、前記レーザ光を平行あ
るいはゆるやかに絞光する手段にて平行化あるいは絞光
された後のレーザビームの非点収差が最小となるよう、
前記曲面鏡の法線とレーザ光軸とのなす入射角度を曲面
鏡ごとに選定するものである。
点収差低減方法は、複数個の曲面鏡を含み、レーザ光を
平行あるいはゆるやかに絞光する手段と、レーザ光を集
光する集光手段を備え、支持台上に支持された被加工物
に対し、レーザ光を２次元あるいは３次元に走査しつつ
照射することによって被加工物を加工するレーザ加工装
置の非点収差低減方法において、前記レーザ光を平行あ
るいはゆるやかに絞光する手段にて平行化あるいは絞光
された後のレーザビームの非点収差が最小となるよう、
前記曲面鏡の法線とレーザ光軸とのなす入射角度を曲面
鏡ごとに選定するものである。
【００１８】
【作用】本発明におけるレーザ加工装置の非点収差低減
方法によれば、ビーム拡大手段、またはレーザ光を平行
あるいはゆるやかに絞光する手段は非点収差を発生させ
るが、入射角度を曲面鏡ごとに適当に選定することによ
り、非点収差を減少させることができる。
方法によれば、ビーム拡大手段、またはレーザ光を平行
あるいはゆるやかに絞光する手段は非点収差を発生させ
るが、入射角度を曲面鏡ごとに適当に選定することによ
り、非点収差を減少させることができる。
【００１９】
実施例１．図１はこの発明の一実施例を示す光学系の構
成図、図２はその光学系の原理説明図である。図におい
て１１２はレーザヘッドであり，集光手段と反射手段を
備えている。集光手段はレンズ１２４から成り、反射手
段はミラー１２６と、ジンバル状に支持されたミラー１
２６を駆動する第１のミラー駆動部１１４と、第２のミ
ラー駆動部１１６で構成される。１２８はレーザ発振
器、１３０、１３２はベンドミラーである。
成図、図２はその光学系の原理説明図である。図におい
て１１２はレーザヘッドであり，集光手段と反射手段を
備えている。集光手段はレンズ１２４から成り、反射手
段はミラー１２６と、ジンバル状に支持されたミラー１
２６を駆動する第１のミラー駆動部１１４と、第２のミ
ラー駆動部１１６で構成される。１２８はレーザ発振
器、１３０、１３２はベンドミラーである。
【００２０】第１のミラー駆動部１１４は、ミラー１２
６を軸ＰＸを中心として図２の矢印ＦＢのように搖動駆
動するものであり、この軸ＰＸはレンズ１２４の光軸と
一致している。第２のミラー駆動部１１６は、ミラー１
２６を軸ＰＸと直交する軸ＰＹを中心として図２の矢印
ＦＤのように搖動するものである。１０２は支持台を兼
ねるコンベヤ、１００はコンベヤ１０２上に載った被裁
断物としての布地である。
６を軸ＰＸを中心として図２の矢印ＦＢのように搖動駆
動するものであり、この軸ＰＸはレンズ１２４の光軸と
一致している。第２のミラー駆動部１１６は、ミラー１
２６を軸ＰＸと直交する軸ＰＹを中心として図２の矢印
ＦＤのように搖動するものである。１０２は支持台を兼
ねるコンベヤ、１００はコンベヤ１０２上に載った被裁
断物としての布地である。
【００２１】凸面鏡１２０と、凹面鏡１２２はビーム拡
大手段を構成する。ｅ１は凸面鏡１２０の法線と入射光
とのなす角度、ｅ２は凹面鏡１２２の法線と入射光との
なす角度である。
大手段を構成する。ｅ１は凸面鏡１２０の法線と入射光
とのなす角度、ｅ２は凹面鏡１２２の法線と入射光との
なす角度である。
【００２２】次に、上記実施例の動作について説明する
と、レーザ発振器１２８より発振されたレーザ光は、ベ
ンドミラー１３０、１３２で反射されて凸面鏡１２０に
入射する。レーザ光は凸面鏡１２０により反射されてビ
ーム径を拡大し、凹面鏡１２２により反射されて平行光
となり、レンズ１２４を透過してミラー１２６に入射す
る。
と、レーザ発振器１２８より発振されたレーザ光は、ベ
ンドミラー１３０、１３２で反射されて凸面鏡１２０に
入射する。レーザ光は凸面鏡１２０により反射されてビ
ーム径を拡大し、凹面鏡１２２により反射されて平行光
となり、レンズ１２４を透過してミラー１２６に入射す
る。
【００２３】また、このとき第１及び第２のミラー駆動
部１１４、１１６によってミラー１２６が軸ＰＸ，ＰＹ
を中心として搖動し、レーザ光が布地１００上で走査さ
れ、レンズ１２４がレーザ光の走査に対応しつつ軸ＰＸ
方向に移動し、レンズ１２４と布地１００の光学的距離
が一定となるよう制御される。これによって布地１００
は、常に焦点が合った状態で裁断されることになる。
部１１４、１１６によってミラー１２６が軸ＰＸ，ＰＹ
を中心として搖動し、レーザ光が布地１００上で走査さ
れ、レンズ１２４がレーザ光の走査に対応しつつ軸ＰＸ
方向に移動し、レンズ１２４と布地１００の光学的距離
が一定となるよう制御される。これによって布地１００
は、常に焦点が合った状態で裁断されることになる。
【００２４】図３は、球面鏡に起因する非点収差を低減
する方法を説明する図である。横軸にとったｅ１は、図
２に示したように凸面鏡１２０における入射角である。
縦軸にとった△Ｚは、図１０に示したように非点収差が
ある場合の２つの焦点位置ＺＡとＺＢとの距離である。
図２において、凹面鏡１２２の入射角ｅ２を固定し、凸
面鏡１２０の入射角ｅ１のみを変化させると、△Ｚは図
３の曲線のように変化する。図３において、点Ｐ１は図
１０の状態を表わしている。この状態からｅ１を変化さ
せて点Ｐ２に移ると、△Ｚはゼロとなり、図１０におい
てＺＡとＺＢとが一致することになる。図４はそのとき
の焦点付近の集光状況を示す図であり、横軸は光軸に沿
った距離Ｚ，縦軸はレーザビームの半径Ｗである。図４
では図１０の非点収差が解消されている。また、角度ｅ
１やｅ２を小さくしなくても非点収差を少なくすること
ができるために、凸面鏡１２０と凹面鏡１２２との距離
を大きくする必要がなく、このため、装置の寸法が大き
くなることを防止できる。また、図１０のように、スポ
ット半径は最小値ａｔやａｓより大きいａの値で使用す
る必要がなく、スポット半径の最小値で使用できるの
で、スポットにおけるレーザ光のパワー密度が高くな
り、レーザ加工の能率が高くなる効果がある。なお、凹
面鏡１２２の入射角ｅ２を固定し、凸面鏡１２０の入射
角ｅ１のみを変化させるには、凸面鏡１２０を、図２に
示すようにＸ方向，Ｚ方向及び凸面鏡１２０のＡを中心
として矢印Ｗ方向に各々駆動する手段に搭載すればよ
い。
する方法を説明する図である。横軸にとったｅ１は、図
２に示したように凸面鏡１２０における入射角である。
縦軸にとった△Ｚは、図１０に示したように非点収差が
ある場合の２つの焦点位置ＺＡとＺＢとの距離である。
図２において、凹面鏡１２２の入射角ｅ２を固定し、凸
面鏡１２０の入射角ｅ１のみを変化させると、△Ｚは図
３の曲線のように変化する。図３において、点Ｐ１は図
１０の状態を表わしている。この状態からｅ１を変化さ
せて点Ｐ２に移ると、△Ｚはゼロとなり、図１０におい
てＺＡとＺＢとが一致することになる。図４はそのとき
の焦点付近の集光状況を示す図であり、横軸は光軸に沿
った距離Ｚ，縦軸はレーザビームの半径Ｗである。図４
では図１０の非点収差が解消されている。また、角度ｅ
１やｅ２を小さくしなくても非点収差を少なくすること
ができるために、凸面鏡１２０と凹面鏡１２２との距離
を大きくする必要がなく、このため、装置の寸法が大き
くなることを防止できる。また、図１０のように、スポ
ット半径は最小値ａｔやａｓより大きいａの値で使用す
る必要がなく、スポット半径の最小値で使用できるの
で、スポットにおけるレーザ光のパワー密度が高くな
り、レーザ加工の能率が高くなる効果がある。なお、凹
面鏡１２２の入射角ｅ２を固定し、凸面鏡１２０の入射
角ｅ１のみを変化させるには、凸面鏡１２０を、図２に
示すようにＸ方向，Ｚ方向及び凸面鏡１２０のＡを中心
として矢印Ｗ方向に各々駆動する手段に搭載すればよ
い。
【００２５】また上記実施例にあっては、凸面鏡１２０
と凹面鏡１２２との組合せによりビーム拡大手段を構成
する場合について説明したが、凹面鏡と凹面鏡との組み
合せによってビーム拡大手段を構成する場合について
も、同様の効果を奏する。
と凹面鏡１２２との組合せによりビーム拡大手段を構成
する場合について説明したが、凹面鏡と凹面鏡との組み
合せによってビーム拡大手段を構成する場合について
も、同様の効果を奏する。
【００２６】実施例２．図５はこの発明の他の実施例を
示す光学系の構成図、図６は球面鏡に起因する非点収差
を低減する方法を説明する図である。図において７はレ
ーザヘッドであり、集光手段と反射手段を備えている。
また１はレーザ発振器、２はＨｅ−Ｎｅレーザ装置、８
はノズル、ＢＭ１、ＢＭ２、ＢＭ５，ＢＭ６，ＢＭ７，
ＢＭ８はベンドミラー、ＢＭ４は凹面鏡からなるベンド
ミラー、ＢＭ３は凹面鏡からなるコリメーションミラー
で、ベンドミラーＢＭ４とともにビーム縮小手段を構成
している。また、図６において、ｅ１はコリメーション
ミラーＢＭ３の法線と入射光とのなす角度、ｅ２はベン
ドミラーＢＭ４の法線と入射光とのなす角度である。
示す光学系の構成図、図６は球面鏡に起因する非点収差
を低減する方法を説明する図である。図において７はレ
ーザヘッドであり、集光手段と反射手段を備えている。
また１はレーザ発振器、２はＨｅ−Ｎｅレーザ装置、８
はノズル、ＢＭ１、ＢＭ２、ＢＭ５，ＢＭ６，ＢＭ７，
ＢＭ８はベンドミラー、ＢＭ４は凹面鏡からなるベンド
ミラー、ＢＭ３は凹面鏡からなるコリメーションミラー
で、ベンドミラーＢＭ４とともにビーム縮小手段を構成
している。また、図６において、ｅ１はコリメーション
ミラーＢＭ３の法線と入射光とのなす角度、ｅ２はベン
ドミラーＢＭ４の法線と入射光とのなす角度である。
【００２７】次に、上記実施例の動作について説明する
と、レーザ発振器１より発振されたレーザ光は、ベンド
ミラーＢＭ１，ＢＭ２で反射されてコリメーションミラ
ーＢＭ３に入射する。レーザ光はコリメーションミラー
ＢＭ３により反射されてビーム径をゆるやかに絞光し、
ベンドミラーＢＭ４、ＢＭ５、ＢＭ６、ＢＭ７，ＢＭ８
により反射され、レンズを透過し、被加工物に照射され
る。ＢＭ６とＢＭ７間の光路長が変化する（走査する）
為、加工ヘッド７に具備された集光レンズへの入射ビー
ム径は変化するがコリメーションのない光路構成に較べ
て加工範囲における集光レンズへの入射ビーム径の変化
ははるかに少なく、ほぼ均一なスポット径が得られる。
またコリメーションミラーの曲率は通常図１０の如く、
光路変化範囲の中点にコリメーションミラーからの出射
光のビームウエストが位置するよう選定する。非点収差
を低減する方法は、実施例１と同様であり、図６に示す
ように、ベンドミラーＢＭ４の入射角ｅ２を固定し、コ
リメーションミラーＢＭ３の入射角ｅ１のみを変化させ
ると、レーザ光を絞光する場合にあっても、非点収差を
低減できる。この実施例によれば、、加工領域に対応し
た光路長変化があっても、該範囲での集光レンズへの入
射ビーム径の変化を抑制してどの集光点でもほぼ均一な
スポットを意図するにもかかわらず、非点収差の影響に
てその効果を減ずることを防止し、コリメーションの効
果をより一層高める効果を奏する。
と、レーザ発振器１より発振されたレーザ光は、ベンド
ミラーＢＭ１，ＢＭ２で反射されてコリメーションミラ
ーＢＭ３に入射する。レーザ光はコリメーションミラー
ＢＭ３により反射されてビーム径をゆるやかに絞光し、
ベンドミラーＢＭ４、ＢＭ５、ＢＭ６、ＢＭ７，ＢＭ８
により反射され、レンズを透過し、被加工物に照射され
る。ＢＭ６とＢＭ７間の光路長が変化する（走査する）
為、加工ヘッド７に具備された集光レンズへの入射ビー
ム径は変化するがコリメーションのない光路構成に較べ
て加工範囲における集光レンズへの入射ビーム径の変化
ははるかに少なく、ほぼ均一なスポット径が得られる。
またコリメーションミラーの曲率は通常図１０の如く、
光路変化範囲の中点にコリメーションミラーからの出射
光のビームウエストが位置するよう選定する。非点収差
を低減する方法は、実施例１と同様であり、図６に示す
ように、ベンドミラーＢＭ４の入射角ｅ２を固定し、コ
リメーションミラーＢＭ３の入射角ｅ１のみを変化させ
ると、レーザ光を絞光する場合にあっても、非点収差を
低減できる。この実施例によれば、、加工領域に対応し
た光路長変化があっても、該範囲での集光レンズへの入
射ビーム径の変化を抑制してどの集光点でもほぼ均一な
スポットを意図するにもかかわらず、非点収差の影響に
てその効果を減ずることを防止し、コリメーションの効
果をより一層高める効果を奏する。
【００２８】また、上記実施例２において、レーザ光を
絞光する手段として、凹面鏡からなるコリメーションミ
ラーとベンドミラーとにより構成した場合について説明
したが、凹面鏡と凸面鏡との組み合せによりレーザ光を
絞光する手段を構成した場合にあっても同様の効果を奏
する。
絞光する手段として、凹面鏡からなるコリメーションミ
ラーとベンドミラーとにより構成した場合について説明
したが、凹面鏡と凸面鏡との組み合せによりレーザ光を
絞光する手段を構成した場合にあっても同様の効果を奏
する。
【００２９】更にまた、凹面鏡と凸面鏡、または凹面鏡
と凹面鏡の組み合せによって、レーザ光を平行にする手
段を構成した場合にあっても、非点収差が生じるが、こ
の場合においても、上記実施例で説明した非点収差の低
減思想を用いれば、非点収差の低減を行うことができ
る。
と凹面鏡の組み合せによって、レーザ光を平行にする手
段を構成した場合にあっても、非点収差が生じるが、こ
の場合においても、上記実施例で説明した非点収差の低
減思想を用いれば、非点収差の低減を行うことができ
る。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、ビーム拡大手段、また
はレーザ光を平行あるいはゆるやかに絞光する手段の入
射角度を曲面鏡ごとに適当に選定することにより、非点
収差を減少させるので、スポット径を限界まで絞ること
ができるようになり、また非点収差を減少させるために
レーザ加工装置を大形化する必要がなくなる。
はレーザ光を平行あるいはゆるやかに絞光する手段の入
射角度を曲面鏡ごとに適当に選定することにより、非点
収差を減少させるので、スポット径を限界まで絞ること
ができるようになり、また非点収差を減少させるために
レーザ加工装置を大形化する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１を示す光学系の構成図であ
る。
る。
【図２】図１の光学系の原理説明図である。
【図３】この発明の実施例１に係る球面鏡に起因する非
点収差を低減する方法の説明図である。
点収差を低減する方法の説明図である。
【図４】この発明の実施例１に係る焦点付近の集光状況
を示す図である。
を示す図である。
【図５】この発明の実施例２を示す光学系の構成図であ
る。
る。
【図６】この発明の実施例２に係る球面鏡に起因する非
点収差を低減する方法の説明図である。
点収差を低減する方法の説明図である。
【図７】従来のレーザ加工装置の光学系の構成図であ
る。
る。
【図８】図７の光学系の原理説明図である。
【図９】球面鏡に起因する非点収差の説明図である。
【図１０】従来のレーザ加工装置における焦点付近の集
光状況を示す図である。
光状況を示す図である。
１００ 布地 １０２ コンベヤ １１２ レーザヘッド １１４ 第１のミラー駆動部 １１６ 第２のミラー駆動部 １２０ 凸面鏡 １２２ 凹面鏡 １２４ レンズ １２６ ミラー １２８ レーザ発振器 １３０，１３２ ベンドミラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 17/00 Ｚ 9120−2Ｋ 27/00
Claims (2)
- 【請求項１】 複数個の曲面鏡を含み、レーザ光の径を
拡大するビーム拡大手段と、レーザ光を集光する集光手
段とを備え、支持台上に支持された被加工物に対しレー
ザ光を２次元あるいは３次元に走査しつつ照射すること
によって被加工物を加工するレーザ加工装置の非点収差
低減方法において、前記ビーム拡大手段にて拡大された
後のレーザビームの非点収差が最小となるよう、前記曲
面鏡の法線とレーザ光軸とのなす入射角度を曲面鏡ごと
に選定することを特徴とするレーザ加工装置の非点収差
低減方法。 - 【請求項２】 複数個の曲面鏡を含み、レーザ光を平行
あるいはゆるやかに絞光する手段と、レーザ光を集光す
る集光手段を備え、支持台上に支持された被加工物に対
し、レーザ光を２次元あるいは３次元に走査しつつ照射
することによって被加工物を加工するレーザ加工装置の
非点収差低減方法において、前記レーザ光を平行あるい
はゆるやかに絞光する手段にて平行化あるいは絞光され
た後のレーザビームの非点収差が最小となるよう、前記
曲面鏡の法線とレーザ光軸とのなす入射角度を曲面鏡ご
とに選定することを特徴とするレーザ加工装置の非点収
差低減方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5295324A JPH07144291A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | レーザ加工装置の非点収差低減方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5295324A JPH07144291A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | レーザ加工装置の非点収差低減方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07144291A true JPH07144291A (ja) | 1995-06-06 |
Family
ID=17819145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5295324A Pending JPH07144291A (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | レーザ加工装置の非点収差低減方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07144291A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08252683A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-10-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | レーザ集光方法及び装置 |
| JP2001324697A (ja) * | 2000-05-12 | 2001-11-22 | Tanaka Engineering Works Ltd | レーザ加工機のコリメーション装置 |
| WO2012126804A1 (de) * | 2011-03-21 | 2012-09-27 | Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung und verfahren zur aufweitung eines laserstrahls |
| WO2013187259A1 (ja) * | 2012-06-15 | 2013-12-19 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置 |
| JP2017087075A (ja) * | 2017-02-28 | 2017-05-25 | 株式会社ニデック | 眼底撮影装置 |
| CN109489556A (zh) * | 2019-01-05 | 2019-03-19 | 中国航空制造技术研究院 | 一种用于飞机装配的接触式曲面法向测量装置及方法 |
-
1993
- 1993-11-25 JP JP5295324A patent/JPH07144291A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08252683A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-10-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | レーザ集光方法及び装置 |
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| CN103562774A (zh) * | 2011-03-21 | 2014-02-05 | 通快激光两合公司 | 用于扩宽激光射束的装置和方法 |
| JP2014508972A (ja) * | 2011-03-21 | 2014-04-10 | トルンプフ レーザー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト | レーザービームを拡大するための装置および方法 |
| US9638907B2 (en) | 2011-03-21 | 2017-05-02 | Trumpf Laser Gmbh | Device and method for expanding a laser beam |
| WO2013187259A1 (ja) * | 2012-06-15 | 2013-12-19 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置 |
| CN104379296A (zh) * | 2012-06-15 | 2015-02-25 | 三菱电机株式会社 | 激光加工装置 |
| JPWO2013187259A1 (ja) * | 2012-06-15 | 2016-02-04 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置 |
| US9348138B2 (en) | 2012-06-15 | 2016-05-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser processing device |
| JP2017087075A (ja) * | 2017-02-28 | 2017-05-25 | 株式会社ニデック | 眼底撮影装置 |
| CN109489556A (zh) * | 2019-01-05 | 2019-03-19 | 中国航空制造技术研究院 | 一种用于飞机装配的接触式曲面法向测量装置及方法 |
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