JPH11320162A - Laser light branching device and laser processing device - Google Patents

Laser light branching device and laser processing device

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JPH11320162A
JPH11320162A JP10136381A JP13638198A JPH11320162A JP H11320162 A JPH11320162 A JP H11320162A JP 10136381 A JP10136381 A JP 10136381A JP 13638198 A JP13638198 A JP 13638198A JP H11320162 A JPH11320162 A JP H11320162A
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JP
Japan
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laser beam
laser
laser light
plane
pulse
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Pending
Application number
JP10136381A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyasu Suzuki
信靖 鈴木
Masataka Yamazaki
正隆 山嵜
Nobuaki Furuya
伸昭 古谷
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11320162A publication Critical patent/JPH11320162A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a laser light branching device for branching a laser light in terms of time and space without deteriorating the strength of a pulse peak by a simple structure of a single driving part even if the branching number is increased. SOLUTION: An output laser light 4 is divided into pulse lasers 4a-4c per pulse on an xy plane by means of a galvano mirror 1 for continuously carrying out the rotational movement, incident on a cylindrical fθ lens 2 having a curvature on the xy plane, and reflected by flat reflection mirrors 3a-3c disposed on a straight line on a focal face xz plane of the lens 2. The flat reflection mirrors 3a-3c are inclined from the xz plane at a slightly different angle, and the reflected laser lights are deflected in a z direction slightly and incident on the cylindrical fθ lens 2 again. Laser lights 5a-5c transmitted through the lens are deflected in a z direction slightly, reflected by the galvano mirror 1 again, and branched per pulse as branching laser lights 6a-6c in terms of time and space.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工等に用
いられるレーザ光のエネルギー伝達のための分岐光学系
及びレーザ加工装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a branch optical system for transmitting energy of laser light used for laser processing and the like, and a laser processing apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ加工における能率の向上のために
は、レーザ光を複数の光軸上に分岐し、それぞれ分岐さ
れた光軸上に加工ユニットを配して、各加工ユニットに
レーザ光のエネルギーを伝達する方法が有効である。
2. Description of the Related Art In order to improve the efficiency in laser processing, a laser beam is branched on a plurality of optical axes, a processing unit is arranged on each of the branched optical axes, and the laser light is applied to each processing unit. A method of transmitting energy is effective.

【0003】従来、レーザ加工装置に用いられる分岐光
学系は特開昭61−17392号公報に記載されたもの
が知られている。図4は、従来のレーザ加工装置に用い
られる分岐光学系のシステム構成を示しており、図4に
おいて9はレーザ発振器、10a、10b、10cはビ
ームスプリッタ部分透過鏡、11は反射鏡である。この
ような光学系において、出力レーザ光を等分に4分岐す
る方法は以下のようになる。
Conventionally, a branch optical system used in a laser processing apparatus is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-17392. FIG. 4 shows a system configuration of a branch optical system used in a conventional laser processing apparatus. In FIG. 4, reference numeral 9 denotes a laser oscillator, 10a, 10b, and 10c denote partially transmitting mirrors of a beam splitter, and 11 denotes a reflecting mirror. In such an optical system, a method of equally dividing the output laser light into four is as follows.

【0004】出力レーザ光を4等分するためには、ビー
ムスプリッタ10aの透過率raは75%、10bの透
過率rbは66.7%、10cの透過率rcは50%と
なり、それぞれ分岐されたレーザ光、6a、6b、6
c、6dはレーザ発振器からの出力光4に対して、分岐
レーザ光6aは0.25、分岐レーザ光6bは0.33
3×0.75=0.25、分岐レーザ光6cは0.5×
0.5=0.25、分岐レーザ光6dは(1−0.25
×3)=0.25となり、加工に使用する分岐レーザ光
は出力レーザ光の1/4に減少する。
In order to divide the output laser beam into four equal parts, the transmittance ra of the beam splitter 10a is 75%, the transmittance rb of the beam splitter 10b is 66.7%, and the transmittance rc of the beam splitter 10c is 50%. Laser light, 6a, 6b, 6
c and 6d are 0.25 for the branched laser light 6a and 0.33 for the branched laser light 6b with respect to the output light 4 from the laser oscillator.
3 × 0.75 = 0.25, the split laser beam 6c is 0.5 ×
0.5 = 0.25, the branched laser beam 6d is (1-0.25
× 3) = 0.25, and the branched laser light used for processing is reduced to 4 of the output laser light.

【0005】もうひとつの従来例として、特開昭60−
26186号公報に記載されたレーザ加工装置の分岐光
学系が知られている。図5(a)はそのレーザ加工装置
に用いられる分岐光学系の模式図で、レーザ光を3分岐
する構成例として示されている。図5(a)の12a、
12bは分岐光学系の主要素部品の回転チョッパーミラ
ーであり、図5(b)のように窓部16aと反射ミラー
部17aで構成されている。13a、13bは回転チョ
ッパーミラーの回転駆動部、14はレーザ発振器9の発
振制御装置、15は回転駆動部の回転制御装置で構成さ
れている。
As another conventional example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
A branch optical system of a laser processing apparatus described in Japanese Patent No. 26186 is known. FIG. 5A is a schematic diagram of a branch optical system used in the laser processing apparatus, and is shown as a configuration example in which a laser beam is branched into three. 12a in FIG.
Reference numeral 12b denotes a rotating chopper mirror which is a main component of the branch optical system, and includes a window 16a and a reflection mirror 17a as shown in FIG. 5B. Reference numerals 13a and 13b denote a rotation drive unit of the rotary chopper mirror, 14 denotes an oscillation control device of the laser oscillator 9, and 15 denotes a rotation control device of the rotation drive unit.

【0006】このように構成された光学系において、回
転チョッパーミラー12a、12bは回転制御装置15
で制御されて回転し、さらに発振制御装置14により回
転チョッパーミラーの回転と同期させてレーザ発振器9
をパルス発振する。その結果、回転チョッパーミラー1
2aの反射ミラー部17aで反射されたパルスレーザ光
は分岐レーザ光6aとなり、回転チョッパーミラー12
aの窓部16aを通過して回転チョッパーミラー12b
の反射ミラー部17bで反射されたパルスレーザ光は分
岐レーザ光6bとなり、回転チョッパーミラー12a、
12bの窓部16a、16bを通過して反射鏡11で反
射されたパルスレーザ光は分岐レーザ光6cとなり、1
パルスごとに6a→6b→6c→6a→6b→・・・の
順に時間的に分岐されるよう構成されている。
In the optical system thus configured, the rotating chopper mirrors 12a and 12b are
The laser oscillator 9 rotates in synchronization with the rotation of the rotating chopper mirror by the oscillation controller 14.
Pulse oscillation. As a result, the rotating chopper mirror 1
The pulse laser light reflected by the reflection mirror portion 17a of FIG.
a through the window 16a and the rotating chopper mirror 12b
The pulse laser light reflected by the reflection mirror unit 17b becomes the branched laser light 6b, and the rotary chopper mirror 12a,
The pulse laser light that has passed through the windows 16a and 16b of the 12b and is reflected by the reflecting mirror 11 becomes a branched laser light 6c.
It is configured to temporally branch in the order of 6a → 6b → 6c → 6a → 6b →... For each pulse.

【0007】図4に示したビームスプリッタを用いた分
岐光学系では、レーザ光を単純に分割することになるた
め、分岐されたレーザ光の強度は分岐数に比例して弱く
なる。例えば、パルスレーザ光を分岐する場合には、パ
ルスピーク強度は分岐数が2、3、4と増加すると1/
2、1/3、1/4と低下し、レーザ加工用には大きな
パルスピーク強度が必要になる。一方、透過型光学素子
であるビームスプリッタを複数用いているために、レー
ザ発振器に近い10aのハーフミラー部分の透過鏡は分
岐数倍のパルスピーク強度のレーザ光に耐える必要があ
り、光学素子の損傷を考慮するとパルスピーク強度の高
いレーザ光の使用は難しくなるという相反する課題があ
る。
In the branching optical system using the beam splitter shown in FIG. 4, since the laser light is simply split, the intensity of the split laser light becomes weak in proportion to the number of splits. For example, when branching a pulsed laser beam, the pulse peak intensity becomes 1 /
It decreases to 2, 1/3, and 1/4, and a large pulse peak intensity is required for laser processing. On the other hand, since a plurality of beam splitters, which are transmission optical elements, are used, the transmission mirror of the half mirror portion 10a close to the laser oscillator needs to withstand laser light having a pulse peak intensity that is several times the number of branches. There is a contradictory problem that it becomes difficult to use a laser beam having a high pulse peak intensity in consideration of damage.

【0008】一方、図5に示した回転チョッパーミラー
を用いた分岐光学系では、レーザ光を時間的に分割する
のでパルスピークは変化しないが、複数の回転チョッパ
ーミラーを同期回転させなければならないので、分岐数
が増えるほど駆動部が増加し、制御が複雑になり、回転
チョッパーミラーの同期精度、機械精度も要求が厳しく
なる。さらに、パルスの繰り返しが速い場合には、回転
チョッパーミラーを高速かつ高精度で動作させる必要が
ある。
On the other hand, in the branching optical system using the rotating chopper mirror shown in FIG. 5, the pulse peak does not change because the laser light is divided in time, but a plurality of rotating chopper mirrors must be rotated synchronously. As the number of branches increases, the number of driving units increases, control becomes complicated, and requirements for synchronization accuracy and mechanical accuracy of the rotating chopper mirror become strict. Further, when the pulse repetition is fast, it is necessary to operate the rotating chopper mirror at high speed and with high accuracy.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】この従来のレーザ加工
装置においては、パルスピーク強度のレーザ光に耐える
光学素子あるいはパルスピーク強度を抑制する必要があ
り、または、分岐数が増えると駆動部を増加させる必要
がある等課題を有している。
In this conventional laser processing apparatus, it is necessary to suppress an optical element or a pulse peak intensity that can withstand a laser beam having a pulse peak intensity, or to increase the number of driving parts when the number of branches increases. There are issues such as the need to make it work.

【0010】本発明は、上記のような課題を解決するた
めに、単一の駆動部からなる簡単な分岐光学系の採用と
制御装置の構成で、低価格かつ高性能なレーザ光分岐装
置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a low-cost and high-performance laser beam branching device using a simple branching optical system composed of a single drive unit and a configuration of a control device. The purpose is to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、レーザ光を所定方向に偏向する光偏向素子
と、偏向されたレーザ光を反射する反射光学素子と、焦
点位置が同一になるように配置された第1、および第2
の集光光学素子とを具備するレーザ光分岐装置により、
レーザ光を複数方向に分岐するように構成したものであ
る。
According to the present invention, there is provided a light deflecting element for deflecting laser light in a predetermined direction, a reflecting optical element for reflecting the deflected laser light, and a focal position being the same. First and second arranged to be
With a laser beam branching device having a focusing optical element,
The laser beam is configured to branch in a plurality of directions.

【0012】これにより、駆動部が単一である簡単な構
成で、レーザ光の時間的に高速な分岐と、空間的な数多
くの位置への分岐とが可能になる。さらに、加工部品の
精度に影響する分岐されたレーザ光の方向安定性が良
く、高いピークパルス強度で均等である高品質な分岐レ
ーザ光が得られる。
Thus, with a simple configuration having a single drive unit, it is possible to branch a laser beam at a high speed in terms of time and to a large number of spatial positions. Further, a high-quality branched laser light having good directional stability of the branched laser light, which affects the accuracy of the processed component, and a high peak pulse intensity, is obtained.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、レーザ光を所定方向に偏向する光偏向素子と、偏向
されたレーザ光の光軸が成す平面に対して垂直に各々異
なる角度で傾斜した複数の反射光学素子と、焦点位置が
同一になるように配置された第1および、第2の集光光
学素子とを具備するレーザ光分岐装置であり、レーザ光
の時間的な複数方向への高速な分岐が可能であり、分岐
されたレーザ光の方向安定性が良く、高品質となるとい
う作用を有する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the first aspect of the present invention, an optical deflecting element for deflecting laser light in a predetermined direction and a light deflecting element which is perpendicular to a plane formed by the optical axis of the deflected laser light are different from each other. A laser beam splitting device comprising a plurality of reflecting optical elements inclined at an angle and first and second condensing optical elements arranged so as to have the same focal position. High-speed branching in a plurality of directions is possible, and the directional stability of the branched laser light is good, and it has the effect of high quality.

【0014】請求項2に記載の発明は、光偏向素子であ
るガルバノミラーと、前記第1、第2の集光光学素子を
兼用するシリンドリカルレンズを有し、かつ反射光学素
子として偏向されたレーザ光の光軸が成す平面に対して
垂直に各々異なる角度で傾斜して1直線上に配置された
複数の平面鏡を設けた請求項1記載のレーザ光分岐装置
であり、レーザ光の時間的にかつ複数方向への高速な分
岐が可能であり、分岐されたレーザ光の方向安定性が良
く、高品質となるという作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a laser having a galvanomirror as an optical deflecting element and a cylindrical lens serving also as the first and second condensing optical elements, and deflected as a reflecting optical element. 2. The laser beam branching device according to claim 1, further comprising a plurality of plane mirrors arranged on one straight line inclined at different angles perpendicularly to a plane formed by the optical axis of the light. In addition, high-speed branching in a plurality of directions is possible, and the directional stability of the branched laser light is good, and high quality is achieved.

【0015】請求項3に記載の発明は、第1の集光光学
素子がシリンドリカルレンズであり、反射光学素子がガ
ルバノミラーの回転軸を中心とした円周上に配置された
第2の集光光学素子を兼用するシリンドリカル凹面鏡で
ある請求項2記載のレーザ光分岐装置であり、レーザ光
の複数方向への時間的に高速な分岐が可能であり、分岐
されたレーザ光の方向安定性が良く、高品質となるとい
う作用を有する。
According to a third aspect of the present invention, the first condensing optical element is a cylindrical lens, and the reflecting optical element is arranged on a circumference around the rotation axis of the galvanomirror. 3. The laser beam splitting device according to claim 2, wherein the laser beam splitting device is a cylindrical concave mirror that also serves as an optical element. , And has the effect of achieving high quality.

【0016】請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の
いずれかに記載のレーザ光分岐装置において、供給する
レーザ光は、時分割されたパルスレーザ光とするもの
で、レーザ光の複数方向への時間的に高速な分岐ができ
るという作用を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the laser light branching device according to any one of the first to third aspects, the laser light to be supplied is a time-division pulsed laser light. This has the effect that a temporally high-speed branch can be made in the direction.

【0017】請求項5記載の発明は、請求項4記載のレ
ーザ光分岐装置において、パルスレーザ光は、光偏向素
子の偏向と同期して複数の反射光学素子に供給するもの
で、高出力で高速な分岐ができるという作用を有する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the laser beam branching device according to the fourth aspect, the pulse laser light is supplied to a plurality of reflective optical elements in synchronization with the deflection of the optical deflecting element. It has an effect that high-speed branching can be performed.

【0018】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図3を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明の実施の形態1におけ
るレーザ光分岐装置の動作原理図を示し、図1において
ガルバノミラー1は連続的に回転運動を行い、出力レー
ザ光4をxy平面内で振り分けるもので、出力レーザ光
4はパルスごとに4a、4b、4cのパルスレーザ光に
振り分けられる。パルスレーザ光4a、4b、4cは、
xy平面に曲率を有するシリンドリカルfθレンズ2に
入射し、シリンドリカルfθレンズ2の焦点面xz平面
上の1直線上に配置されている平面反射鏡3a、3b、
3cで反射される。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. (Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram showing the principle of operation of a laser beam splitting device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a galvanomirror 1 continuously rotates and outputs laser beam 4 in xy. The output laser beam 4 is distributed in a plane, and is divided into pulse laser beams 4a, 4b, and 4c for each pulse. The pulse laser beams 4a, 4b, 4c are
The plane reflecting mirrors 3a, 3b, which are incident on the cylindrical fθ lens 2 having a curvature in the xy plane and are arranged on one straight line on the focal plane xz plane of the cylindrical fθ lens 2,
It is reflected at 3c.

【0019】ここで、平面反射鏡3a、3b、3cは僅
かずつ異なる角度でxz平面から傾斜して配置されてい
る。平面反射鏡3a、3b、3cで反射されたレーザ光
は、それぞれの平面反射鏡の傾きに従って、z方向に僅
かずつ異なる方向へ偏向されてシリンドリカルfθレン
ズ2に再入射する。シリンドリカルfθレンズ2を透過
したレーザ光5a、5b、5cはz方向に僅かずつ偏向
されており、ガルバノミラー1で再び反射される。
Here, the plane reflecting mirrors 3a, 3b and 3c are arranged at slightly different angles inclining from the xz plane. The laser light reflected by the plane reflecting mirrors 3a, 3b, 3c is deflected in the z direction slightly differently in accordance with the inclination of each plane reflecting mirror, and reenters the cylindrical fθ lens 2. The laser beams 5a, 5b, and 5c transmitted through the cylindrical fθ lens 2 are slightly deflected in the z direction, and are reflected again by the galvanometer mirror 1.

【0020】図2は、出力レーザ光4の時間的な強度変
化、および分岐レーザ光6a、6b、6cの時間的な強
度変化の1例を示したものである。出力レーザ光4の1
パルスに着目すると、連続的に回転運動を行っているガ
ルバノミラー1によって振り分けられたパルスレーザ光
4aはシリンドリカルfθレンズ2を透過して平面反射
鏡3aに入射する。パルスレーザ光4aは有限のパルス
時間内に平面反射鏡3a上をx方向に走査されるが、反
射してシリンドリカルfθレンズ2を再透過することに
よって、xy平面内では4aと同一の光路である5aを
通ってガルバノミラー1で反射され、分岐レーザ光6a
となる。分岐レーザ光6aは平面反射鏡3aがxz平面
に対してx軸方向を中心に僅かに傾斜して配置されてい
るために、出力レーザ4の光路に対してz方向に僅かに
偏向される。
FIG. 2 shows an example of a temporal change in the intensity of the output laser beam 4 and a temporal change in the intensity of the branched laser beams 6a, 6b and 6c. 1 of output laser light 4
Focusing on the pulse, the pulsed laser beam 4a distributed by the galvanomirror 1 rotating continuously passes through the cylindrical fθ lens 2 and enters the plane reflecting mirror 3a. The pulse laser beam 4a is scanned in the x direction on the plane reflecting mirror 3a within a finite pulse time, but is reflected and re-transmitted through the cylindrical fθ lens 2, so that it has the same optical path as 4a in the xy plane. 5a, reflected by the galvanomirror 1 and split by the branched laser light 6a.
Becomes The branched laser light 6a is slightly deflected in the z direction with respect to the optical path of the output laser 4 because the plane reflecting mirror 3a is arranged slightly inclined with respect to the xz plane about the x-axis direction.

【0021】同様に、パルスレーザ光4b、4cは分岐
レーザ光6b、6cとなる。ここで、平面反射鏡3a、
3b、3cの傾斜角がそれぞれ異なるために分岐レーザ
光6a、6b、6cの光路もxy平面内では同一である
が、z方向で異なる。このように、出力レーザ光4はz
方向にのみ異なる光路でパルスごとに分岐レーザ光6
a、6b、6cのように3分岐される。
Similarly, the pulse laser beams 4b and 4c become the branch laser beams 6b and 6c. Here, the plane reflecting mirror 3a,
Since the inclination angles of 3b and 3c are different from each other, the optical paths of the branched laser beams 6a, 6b and 6c are the same in the xy plane, but are different in the z direction. Thus, the output laser light 4 is z
Laser beam 6 for each pulse in an optical path different only in the direction
a, 6b, and 6c.

【0022】なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範
囲で、上記実施の形態を修正、もしくは変形したものに
適用可能である。例えば、上記実施の形態では、3個の
平面反射鏡を用いた3分岐の例で説明したが、目的に応
じて分岐数を増加させることは容易である。
The present invention can be applied to a modification or a modification of the above embodiment without departing from the gist of the invention. For example, in the above embodiment, an example of three branches using three plane reflecting mirrors has been described, but it is easy to increase the number of branches according to the purpose.

【0023】なお、本実施の形態では、レーザ光分岐装
置について説明したが、従来技術のレーザ加工装置に適
用することにより容易にレーザ加工装置を実現できる。
In this embodiment, the laser beam branching device has been described. However, a laser beam processing device can be easily realized by applying to a conventional laser beam processing device.

【0024】(実施の形態2)図3は、本発明の実施の
形態2のレーザ光分岐装置の平面図を示し、図3(a)
においてガルバノミラー1は連続的に回転運動を行い、
焦点距離f’のシリンドリカルレンズ8を透過した出力
レーザ光4をxy平面内で振り分け、出力レーザ光4は
パルスごとにパルスレーザ光4a、4b、4cに振り分
けられる。この振り分けられたパルスレーザ光4a、4
b、4cは、xy平面に曲率Rを有するシリンドリカル
凹面鏡7a、7b、7cで反射される。ここで、シリン
ドリカル凹面鏡7a、7b、7cはガルバノミラー1の
回転中心から距離Rの同心円上に配置されており、xy
平面に対して鉛直方向から僅かずつ、異なる角度で傾斜
して配置されている。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a plan view of a laser beam splitting device according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG.
, The galvanomirror 1 continuously rotates,
The output laser light 4 transmitted through the cylindrical lens 8 having the focal length f 'is distributed in the xy plane, and the output laser light 4 is distributed into pulse laser lights 4a, 4b, and 4c for each pulse. The sorted pulse laser beams 4a and 4a
b and 4c are reflected by cylindrical concave mirrors 7a, 7b and 7c having a curvature R in the xy plane. Here, the cylindrical concave mirrors 7a, 7b, 7c are arranged on a concentric circle at a distance R from the rotation center of the galvanometer mirror 1, and xy
It is arranged at a slightly different angle from the vertical direction with respect to the plane.

【0025】さらに、ガルバノミラー1の回転中心から
距離R/2の位置に焦点位置がくるようにシリンドリカ
ルレンズ8は配置されている。シリンドリカル凹面鏡7
a、7b、7cで反射されたパルスレーザ光は、それぞ
れのシリンドリカル凹面鏡の傾きに従って、図3(b)
のようにz方向に僅かずつ偏向されて、ガルバノミラー
1で再び反射される。
Further, the cylindrical lens 8 is arranged so that the focal position is located at a distance R / 2 from the rotation center of the galvanometer mirror 1. Cylindrical concave mirror 7
The pulsed laser beams reflected by a, 7b, and 7c are reflected by the respective cylindrical concave mirrors in accordance with the inclinations of the respective cylindrical concave mirrors as shown in FIG.
The light is slightly deflected in the z-direction as shown in FIG.

【0026】ここで、出力レーザ光4の1パルスに着目
すると、平行光としてシリンドリカルレンズ8に入射し
たパルスレーザ光4aは連続的に回転運動を行っている
ガルバノミラー1によって振り分けられ、ガルバノミラ
ー1の回転中心から距離R/2の位置で焦点を結び、発
散しながらシリンドリカル凹面鏡7aに入射する。ここ
で、曲率Rを有するシリンドリカル凹面鏡7aの焦点距
離はf=R/2であるから、シリンドリカル凹面鏡7a
で反射されたレーザ光5aは再び平行光となる。パルス
レーザ光4aは有限のパルス時間内にシリンドリカル凹
面鏡7a上を走査されるが、曲率半径Rを有するシリン
ドリカル凹面鏡7aがガルバノミラー1の回転中心から
距離Rの位置に配置されているため、レーザ光4aと5
aの光軸はxy平面内では同一となる。レーザ光5aは
ガルバノミラー1で反射され、分岐レーザ光6aとな
る。分岐レーザ光6aは、図3(b)のように楕円形と
なる。分岐レーザ光6aの短軸方向の径d2はパルスレ
ーザ光4aの径d1に対して、d2/d1=f/f’の
関係となる。シリンドリカル凹面鏡7aがxy平面に対
して鉛直方向から僅かに傾斜して配置されているため
に、分岐レーザ光6aは出力レーザ4の光路に対してz
方向に偏向される。
Focusing on one pulse of the output laser light 4, the pulsed laser light 4a incident on the cylindrical lens 8 as parallel light is distributed by the galvanomirror 1 which continuously rotates, and Is focused at a position of a distance R / 2 from the center of rotation of, and enters the cylindrical concave mirror 7a while diverging. Here, since the focal length of the cylindrical concave mirror 7a having the curvature R is f = R / 2, the cylindrical concave mirror 7a
The laser light 5a reflected by the light becomes parallel light again. The pulsed laser beam 4a is scanned on the cylindrical concave mirror 7a within a finite pulse time. However, since the cylindrical concave mirror 7a having a radius of curvature R is arranged at a distance R from the rotation center of the galvanometer mirror 1, the laser beam 4a and 5
The optical axis of a is the same in the xy plane. The laser beam 5a is reflected by the galvanomirror 1 and becomes a branched laser beam 6a. The branched laser light 6a has an elliptical shape as shown in FIG. The diameter d2 of the branched laser light 6a in the minor axis direction has a relationship of d2 / d1 = f / f 'with respect to the diameter d1 of the pulsed laser light 4a. Since the cylindrical concave mirror 7a is arranged slightly inclined from the vertical direction with respect to the xy plane, the branched laser light 6a
Deflected in the direction.

【0027】同様に、パルスレーザ光4b、4cは分岐
レーザ光6b、6cとなる。ここで、シリンドリカル凹
面鏡7a、7b、7cの傾斜角がそれぞれ異なるために
分岐レーザ光6a、6b、6cの光軸もxy平面内では
同一であるが、図3(b)に示すようにz方向で異な
る。このように、出力レーザ光4はz方向にのみ異なる
光路で時間の異なるパルスに分けられ、分岐レーザ光6
a、6b、6cへと3分岐される。
Similarly, the pulse laser beams 4b and 4c become the branch laser beams 6b and 6c. Here, since the inclination angles of the cylindrical concave mirrors 7a, 7b, and 7c are different from each other, the optical axes of the branched laser beams 6a, 6b, and 6c are the same in the xy plane, but as shown in FIG. Different. As described above, the output laser light 4 is divided into pulses having different times on different optical paths only in the z direction, and the branched laser light 6
a, 6b, and 6c.

【0028】なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範
囲で、上記実施の形態を修正、もしくは変形したものに
適用可能である。例えば、上記実施例では、3個のシリ
ンドリカル凹面鏡を用いた3分岐の例で説明したが、目
的に応じて分岐数を増加させることは容易である。
The present invention can be applied to a modification or a modification of the above embodiment without departing from the gist of the invention. For example, in the above embodiment, an example of three branches using three cylindrical concave mirrors has been described, but it is easy to increase the number of branches according to the purpose.

【0029】なお、シリンドリカルレンズ8の位置に球
面レンズを配置し、球面レンズの手前に共焦点を有する
ようにシリンドリカルレンズを配置することによって容
易に分岐レーザ光を円形に整形することができる。
By arranging a spherical lens at the position of the cylindrical lens 8 and arranging the cylindrical lens so as to have a confocal point in front of the spherical lens, the branched laser light can be easily shaped into a circle.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、分岐数が
増えても駆動部を増加させることなく単一駆動部からな
る簡単な構成で、レーザ光を時間的に高速で、かつ空間
的な数多くの位置への分岐するレーザ光分岐装置が可能
になり、加工部品の精度に影響する分岐されたレーザ光
の方向安定性が良く、また分岐によりパルスピーク強度
を低下させることなく、均等で高いピークパルス強度の
高品質な分岐レーザ光が得られるという有利な効果が得
られる。
As described above, according to the present invention, even if the number of branches is increased, the laser beam can be transmitted at a high speed in time and space with a simple configuration consisting of a single drive unit without increasing the number of drive units. Laser beam branching device that branches to a large number of locations is possible, and the directional stability of the branched laser beam, which affects the accuracy of the machined part, is good. Thus, an advantageous effect of obtaining a high-quality branched laser beam having a high peak pulse intensity can be obtained.

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

【図1】本発明の実施の形態1によるレーザ光分岐装置
の動作原理図
FIG. 1 is an operation principle diagram of a laser beam splitting device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】出力レーザ光の時間的な強度変化、および各分
岐レーザ光の時間的な強度変化の例を示す図
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a temporal intensity change of an output laser beam and a temporal intensity change of each branched laser beam.

【図3】(a)本発明の実施の形態2によるレーザ光分
岐装置の平面図 (b)本発明の実施の形態2によるレーザ光分岐装置の
側面図
3A is a plan view of a laser beam splitting device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3B is a side view of the laser beam splitting device according to the second embodiment of the present invention.

【図4】従来のレーザ加工装置に用いられるビームスプ
リッタ分岐光学系の模式図
FIG. 4 is a schematic view of a beam splitter branch optical system used in a conventional laser processing apparatus.

【図5】(a)従来のレーザ加工装置に用いられる回転
チョッパーミラー分岐光学系の模式図 (b)従来のレーザ加工装置に用いられる分岐光学系の
回転チョッパーミラー部品の平面図
5A is a schematic view of a rotary chopper mirror branch optical system used in a conventional laser processing apparatus. FIG. 5B is a plan view of a rotary chopper mirror part of a branch optical system used in a conventional laser processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガルバノミラー 2 シリンドリカルfθレンズ 3a 平面反射鏡1 3b 平面反射鏡2 3c 平面反射鏡3 4 出力レーザ光 4a パルスレーザ光1 4b パルスレーザ光2 4c パルスレーザ光3 5a 平面反射鏡で反射されたレーザ光1 5b 平面反射鏡で反射されたレーザ光2 5c 平面反射鏡で反射されたレーザ光3 6a 分岐レーザ光1 6b 分岐レーザ光2 6c 分岐レーザ光3 6d 分岐レーザ光4 7a シリンドリカル凹面鏡1 7b シリンドリカル凹面鏡2 7c シリンドリカル凹面鏡3 8 シリンドリカルレンズ 9 レーザ発振器 Reference Signs List 1 Galvano mirror 2 Cylindrical fθ lens 3a Planar reflecting mirror 1 3b Planar reflecting mirror 2 3c Planar reflecting mirror 3 4 Output laser light 4a Pulse laser light 1 4b Pulse laser light 2 4c Pulse laser light 3 5a Laser reflected by the plane reflecting mirror Light 1 5b Laser light 2 5c reflected by a plane reflecting mirror Laser light 36 6 reflected by a plane reflecting mirror 6a Branched laser light 1 6b Branched laser light 2 6c Branched laser light 3 6d Branched laser light 4 7a Cylindrical concave mirror 1 7b Cylindrical Concave mirror 2 7c Cylindrical concave mirror 3 8 Cylindrical lens 9 Laser oscillator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01S 3/00 H01S 3/00 B ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01S 3/00 H01S 3/00 B

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光を所定方向に偏向する光偏向素
子と、偏向されたレーザ光の光軸が成す平面に対して垂
直に各々異なる角度で傾斜した複数の反射光学素子と、
焦点位置が同一になるように配置された第1および、第
2の集光光学素子とを具備することを特徴とするレーザ
光分岐装置。
An optical deflecting element for deflecting the laser light in a predetermined direction; a plurality of reflective optical elements each inclined at a different angle perpendicular to a plane formed by the optical axis of the deflected laser light;
A laser beam splitting device comprising: first and second condensing optical elements arranged so as to have the same focal position.
【請求項2】 光偏向素子であるガルバノミラーと、前
記第1、第2の集光光学素子を兼用するシリンドリカル
レンズを有し、かつ反射光学素子として偏向されたレー
ザ光の光軸が成す平面に対して垂直に各々異なる角度で
傾斜して1直線上に配置された複数の平面鏡を設けたこ
とを特徴とする請求項1記載のレーザ光分岐装置。
2. A plane defined by a galvanomirror, which is a light deflecting element, and a cylindrical lens, which also serves as the first and second condensing optical elements, and formed by an optical axis of laser light deflected as a reflecting optical element. 2. A laser beam splitting device according to claim 1, wherein a plurality of plane mirrors are provided which are arranged on one straight line at an angle different from each other at right angles to the mirror.
【請求項3】 第1の集光光学素子がシリンドリカルレ
ンズであり、反射光学素子のガルバノミラーの回転軸を
中心とした円周上に配置された第2の集光光学素子を兼
用するシリンドリカル凹面鏡であることを特徴とする請
求項2記載のレーザ光分岐装置。
3. The first condensing optical element is a cylindrical lens, and a cylindrical concave mirror serving also as a second condensing optical element disposed on a circumference centered on a rotation axis of a galvanomirror of a reflection optical element. 3. The laser beam splitting device according to claim 2, wherein
【請求項4】 供給するレーザ光は、時分割されたパル
スレーザ光であることを特徴とする請求項1乃至3のい
ずれかに記載のレーザ光分岐装置。
4. The laser beam splitting device according to claim 1, wherein the laser beam to be supplied is a time-division pulsed laser beam.
【請求項5】 パルスレーザ光は、光偏向素子の偏向と
同期して複数の反射光学素子に供給することを特徴とす
る請求項4記載のレーザ光分岐装置。
5. The laser beam splitter according to claim 4, wherein the pulse laser beam is supplied to a plurality of reflection optical elements in synchronization with the deflection of the light deflection element.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかのレーザ光分
岐装置を用いたレーザ加工装置。
6. A laser processing apparatus using the laser beam branching device according to claim 1.
JP10136381A 1998-05-19 1998-05-19 Laser light branching device and laser processing device Pending JPH11320162A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1695787A1 (en) * 2005-02-25 2006-08-30 Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH Laser working method using a plurality of working stations

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