JPH1190665A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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- JPH1190665A JPH1190665A JP9260387A JP26038797A JPH1190665A JP H1190665 A JPH1190665 A JP H1190665A JP 9260387 A JP9260387 A JP 9260387A JP 26038797 A JP26038797 A JP 26038797A JP H1190665 A JPH1190665 A JP H1190665A
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- optical fiber
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、光ファイバ伝送後のビーム品質を
均等にし、加工精度を向上させることを目的とするもの
である。 【解決手段】 レーザ発振器１から光ファイバ７の入射
端までの光学距離が互いに等しくなるように複数の光フ
ァイバ入射レンズユニット４を上下方向にずらして配置
した。
均等にし、加工精度を向上させることを目的とするもの
である。 【解決手段】 レーザ発振器１から光ファイバ７の入射
端までの光学距離が互いに等しくなるように複数の光フ
ァイバ入射レンズユニット４を上下方向にずらして配置
した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザ発振器か
ら出射されたレーザ光を複数本の光ファイバに分割又は
切り替えて加工地点へ伝送し、多点加工を行うレーザ加
工装置に関するものである。
ら出射されたレーザ光を複数本の光ファイバに分割又は
切り替えて加工地点へ伝送し、多点加工を行うレーザ加
工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は例えば特開平８−１５０４８５号
公報に示された従来のレーザ加工装置を示す平面図であ
る。図において、１はレーザ発振器、２はレーザ発振器
１からのレーザ光３の出射方向に沿って移動可能に設け
られ、レーザ光３の方向を直角に曲げるベンドミラー、
４は水平面上に並べて設けられている複数の光ファイバ
入射レンズユニット（以下、ユニットと略称する。）で
あり、これらのユニット４は、ユニット本体５と、この
ユニット本体５に設けられ、ベンドミラー２で分岐され
たレーザ光３が入射される集光レンズ６と、ユニット本
体５に接続され、集光レンズ６で集光されたレーザ光３
を加工地点まで伝送する光ファイバ７とをそれぞれ有し
ている。
公報に示された従来のレーザ加工装置を示す平面図であ
る。図において、１はレーザ発振器、２はレーザ発振器
１からのレーザ光３の出射方向に沿って移動可能に設け
られ、レーザ光３の方向を直角に曲げるベンドミラー、
４は水平面上に並べて設けられている複数の光ファイバ
入射レンズユニット（以下、ユニットと略称する。）で
あり、これらのユニット４は、ユニット本体５と、この
ユニット本体５に設けられ、ベンドミラー２で分岐され
たレーザ光３が入射される集光レンズ６と、ユニット本
体５に接続され、集光レンズ６で集光されたレーザ光３
を加工地点まで伝送する光ファイバ７とをそれぞれ有し
ている。
【０００３】次に、動作について説明する。レーザ発振
器１から出射されたレーザ光３は、ベンドミラー２で直
角方向へ反射され、ユニット４に入射される。ユニット
４では、集光レンズ６によりレーザ光３が集光され、そ
の集光スポットが光ファイバ７のコア端面に入射され
る。また、ベンドミラー２を図の左右方向へスライドさ
せることにより、レーザ光３が入射されるユニット４を
時間的に切り替えることができる。即ち、レーザ光３の
光路を３本に分岐することができ、ワークの複数の加工
地点に時系列的にレーザ光３を伝送することができる。
器１から出射されたレーザ光３は、ベンドミラー２で直
角方向へ反射され、ユニット４に入射される。ユニット
４では、集光レンズ６によりレーザ光３が集光され、そ
の集光スポットが光ファイバ７のコア端面に入射され
る。また、ベンドミラー２を図の左右方向へスライドさ
せることにより、レーザ光３が入射されるユニット４を
時間的に切り替えることができる。即ち、レーザ光３の
光路を３本に分岐することができ、ワークの複数の加工
地点に時系列的にレーザ光３を伝送することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来のレーザ加工装置においては、複数のユニット４
が横並びに配置されているため、レーザ発振器１から各
ユニット４までの光学距離がそれぞれ異なってしまう。
これに対し、ユニット４に入射されるレーザ光３のビー
ムプロファイルは、レーザ光３が伝搬されるに従って発
散して広がっていく性質を持っているため、距離に依存
してそれぞれ異なり、各光ファイバ７への集光スポット
入射条件に差異が生じてしまう。そして、このような差
異は、ユニット４の数が増すにつれて顕著なものとな
る。従って、光ファイバ７により伝送された後のビーム
品質にばらつきが生じ、加工精度が低下してしまう。
た従来のレーザ加工装置においては、複数のユニット４
が横並びに配置されているため、レーザ発振器１から各
ユニット４までの光学距離がそれぞれ異なってしまう。
これに対し、ユニット４に入射されるレーザ光３のビー
ムプロファイルは、レーザ光３が伝搬されるに従って発
散して広がっていく性質を持っているため、距離に依存
してそれぞれ異なり、各光ファイバ７への集光スポット
入射条件に差異が生じてしまう。そして、このような差
異は、ユニット４の数が増すにつれて顕著なものとな
る。従って、光ファイバ７により伝送された後のビーム
品質にばらつきが生じ、加工精度が低下してしまう。
【０００５】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、光ファイバ伝
送後のビーム品質を均等にすることができ、加工精度を
向上させることができるレーザ加工装置を得ることを目
的とする。
ることを課題としてなされたものであり、光ファイバ伝
送後のビーム品質を均等にすることができ、加工精度を
向上させることができるレーザ加工装置を得ることを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るレ
ーザ加工装置は、レーザ発振器、このレーザ発振器から
出射されたレーザ光の方向を曲げることによりレーザ光
を分岐する分岐手段、及びユニット本体と、このユニッ
ト本体に設けられ、分岐手段で分岐されたレーザ光が入
射される集光レンズと、ユニット本体に接続され、集光
レンズで集光されたレーザ光を加工地点まで伝送する光
ファイバとをそれぞれ有し、レーザ発振器から光ファイ
バの入射端までの光学距離が互いに等しくなるように配
置されている複数の光ファイバ入射レンズユニットを備
えたものである。
ーザ加工装置は、レーザ発振器、このレーザ発振器から
出射されたレーザ光の方向を曲げることによりレーザ光
を分岐する分岐手段、及びユニット本体と、このユニッ
ト本体に設けられ、分岐手段で分岐されたレーザ光が入
射される集光レンズと、ユニット本体に接続され、集光
レンズで集光されたレーザ光を加工地点まで伝送する光
ファイバとをそれぞれ有し、レーザ発振器から光ファイ
バの入射端までの光学距離が互いに等しくなるように配
置されている複数の光ファイバ入射レンズユニットを備
えたものである。
【０００７】請求項２の発明に係るレーザ加工装置は、
分岐手段で分岐されたレーザ光の光軸を垂直下向きとし
たものである。
分岐手段で分岐されたレーザ光の光軸を垂直下向きとし
たものである。
【０００８】請求項３の発明に係るレーザ加工装置は、
光ファイバをユニット本体の最下部に着脱可能に接続し
たものである。
光ファイバをユニット本体の最下部に着脱可能に接続し
たものである。
【０００９】請求項４の発明に係るレーザ加工装置は、
レーザ共振器と集光レンズとの間に配置され、レーザ光
のビームウエスト位置を集光レンズの入射側主平面の位
置に来るように調整するビーム整形機構を備えたもので
ある。
レーザ共振器と集光レンズとの間に配置され、レーザ光
のビームウエスト位置を集光レンズの入射側主平面の位
置に来るように調整するビーム整形機構を備えたもので
ある。
【００１０】請求項５の発明に係るレーザ加工装置は、
ビーム整形機構としてシリンドリカルレンズを用いたも
のである。
ビーム整形機構としてシリンドリカルレンズを用いたも
のである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるレ
ーザ加工装置を示す側面図である。図において、１はレ
ーザ発振器、２はスライド機構（図示せず）によりレー
ザ発振器１からのレーザ光３の出射方向（図の左右方
向）に沿って往復スライドに設けられ、レーザ光３の方
向を垂直下方へ曲げる分岐手段としてのベンドミラーで
ある。
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるレ
ーザ加工装置を示す側面図である。図において、１はレ
ーザ発振器、２はスライド機構（図示せず）によりレー
ザ発振器１からのレーザ光３の出射方向（図の左右方
向）に沿って往復スライドに設けられ、レーザ光３の方
向を垂直下方へ曲げる分岐手段としてのベンドミラーで
ある。
【００１２】４は複数の光ファイバ入射レンズユニット
（以下、ユニットと略称する。）であり、これらのユニ
ット４は、ユニット本体５と、このユニット本体５に設
けられ、ベンドミラー２で分岐されたレーザ光３が入射
される集光レンズ６と、ユニット本体５の最下部に着脱
可能に接続され、集光レンズ６で集光されたレーザ光３
を加工地点まで伝送する光ファイバ７とをそれぞれ有し
ている。
（以下、ユニットと略称する。）であり、これらのユニ
ット４は、ユニット本体５と、このユニット本体５に設
けられ、ベンドミラー２で分岐されたレーザ光３が入射
される集光レンズ６と、ユニット本体５の最下部に着脱
可能に接続され、集光レンズ６で集光されたレーザ光３
を加工地点まで伝送する光ファイバ７とをそれぞれ有し
ている。
【００１３】このようなレーザ加工装置では、ユニット
４がレーザ発振器１から遠くに配置されるにつれて、ベ
ンドミラー２とユニット４との距離が短くなっている。
そして、この短縮距離がベンドミラー２のスライド間隔
Ｄと同一になっている。このため、レーザ発振器１から
光ファイバ７の入射端までの光学距離が互いに等しくな
り、光ファイバ７伝送後のビーム品質が均等になり、加
工精度が向上する。
４がレーザ発振器１から遠くに配置されるにつれて、ベ
ンドミラー２とユニット４との距離が短くなっている。
そして、この短縮距離がベンドミラー２のスライド間隔
Ｄと同一になっている。このため、レーザ発振器１から
光ファイバ７の入射端までの光学距離が互いに等しくな
り、光ファイバ７伝送後のビーム品質が均等になり、加
工精度が向上する。
【００１４】また、隣接するユニット４が上下方向に互
いにずらして配置されているため、図１の左右方向のユ
ニット４の間隔を小さくすることができ、装置の設置面
積を小さくすることができる。
いにずらして配置されているため、図１の左右方向のユ
ニット４の間隔を小さくすることができ、装置の設置面
積を小さくすることができる。
【００１５】さらに、分岐後のレーザ光３の光軸を垂直
下向きとしたので、ユニット４の数が増加しても、装置
の設置面積の増大を抑えることができる。さらにまた、
分岐後のレーザ光３の光軸を垂直下向きとし、ユニット
本体５の最下部に光ファイバ７を着脱するようにしたの
で、高さが２ｍ程度にもなる大出力レーザ加工装置にお
いても、光ファイバ７の着脱が比較的容易である。ま
た、ユニット本体５の光ファイバ７の接続部には、レー
ザ光３を通過させるための開口が設けられているが、開
口が下向きであるため、ダストがユニット本体５内に入
りにくく、付着したダストがレーザ光３により焼き付け
られることによる集光レンズ６等の光学部品の損傷が防
止される。
下向きとしたので、ユニット４の数が増加しても、装置
の設置面積の増大を抑えることができる。さらにまた、
分岐後のレーザ光３の光軸を垂直下向きとし、ユニット
本体５の最下部に光ファイバ７を着脱するようにしたの
で、高さが２ｍ程度にもなる大出力レーザ加工装置にお
いても、光ファイバ７の着脱が比較的容易である。ま
た、ユニット本体５の光ファイバ７の接続部には、レー
ザ光３を通過させるための開口が設けられているが、開
口が下向きであるため、ダストがユニット本体５内に入
りにくく、付着したダストがレーザ光３により焼き付け
られることによる集光レンズ６等の光学部品の損傷が防
止される。
【００１６】ここで、図２は一般にレーザ光が空間を伝
搬していくときのビームプロファイルを示す説明図であ
る。図に示すように、レーザ光線には、波面の曲率半径
が無限大となりビーム径が最も小さくなるビームウエス
トと呼ばれる位置があり、その位置から左右対称に、あ
る発散角でビーム径が広がっていく。ガウスビームの場
合、ビームウエスト径をＷ0、レーザ光線の波長をλと
すると、ビームウエスト位置から距離Ｚ伝搬したときの
ビーム径ＷZは、ＷZ＝Ｗ0［１＋｛（λＺ）／（π
Ｗ0 2）｝2］1/2で表される。従って、ビームウエスト位
置からの距離が違えば、ビーム径も異なる。
搬していくときのビームプロファイルを示す説明図であ
る。図に示すように、レーザ光線には、波面の曲率半径
が無限大となりビーム径が最も小さくなるビームウエス
トと呼ばれる位置があり、その位置から左右対称に、あ
る発散角でビーム径が広がっていく。ガウスビームの場
合、ビームウエスト径をＷ0、レーザ光線の波長をλと
すると、ビームウエスト位置から距離Ｚ伝搬したときの
ビーム径ＷZは、ＷZ＝Ｗ0［１＋｛（λＺ）／（π
Ｗ0 2）｝2］1/2で表される。従って、ビームウエスト位
置からの距離が違えば、ビーム径も異なる。
【００１７】次に、ユニット４において、ビームプロフ
ァイルが光ファイバ７による伝送にどのように影響する
かについて説明する。なお、光ファイバ７は、そのコア
部の屈折率が中央部から外側へ向かって連続的に変化す
るグレイデッドインデックス型光ファイバである。
ァイルが光ファイバ７による伝送にどのように影響する
かについて説明する。なお、光ファイバ７は、そのコア
部の屈折率が中央部から外側へ向かって連続的に変化す
るグレイデッドインデックス型光ファイバである。
【００１８】まず、図３は図１と同様のユニット４にお
ける集光レンズ６及び光ファイバ７の位置関係を示す説
明図である。（ａ）では、集光レンズ６の手前にビーム
ウエスト位置がある。集光後のレーザ光３のビームウエ
スト位置に光ファイバ７の端面が来るように配置した場
合、集光レンズ６と光ファイバ７との間の距離Ｌは、集
光レンズ６に入射するレーザ光３がやや発散しているた
め、集光レンズ６の焦点距離ｆより長くなる。通常、距
離Ｌは光ファイバ７に入射するレーザ光のビームウエス
トがその端面に来るように調整する。
ける集光レンズ６及び光ファイバ７の位置関係を示す説
明図である。（ａ）では、集光レンズ６の手前にビーム
ウエスト位置がある。集光後のレーザ光３のビームウエ
スト位置に光ファイバ７の端面が来るように配置した場
合、集光レンズ６と光ファイバ７との間の距離Ｌは、集
光レンズ６に入射するレーザ光３がやや発散しているた
め、集光レンズ６の焦点距離ｆより長くなる。通常、距
離Ｌは光ファイバ７に入射するレーザ光のビームウエス
トがその端面に来るように調整する。
【００１９】一方、（ｂ）では（ａ）と同じレーザ光３
において、そのビームウエスト位置に集光レンズ６が配
置された場合を示す。この場合、集光後のレーザ光のビ
ームウエスト位置は集光レンズ６の焦点距離ｆと一致す
る。このため、光ファイバ７の端面を（ａ）の場合と同
様に距離Ｌの位置に配置すると、光ファイバ７に入射す
るレーザ光は発散気味となり、光ファイバ７の中を伝送
していくレーザ光の伝播形態が異なってしまう。
において、そのビームウエスト位置に集光レンズ６が配
置された場合を示す。この場合、集光後のレーザ光のビ
ームウエスト位置は集光レンズ６の焦点距離ｆと一致す
る。このため、光ファイバ７の端面を（ａ）の場合と同
様に距離Ｌの位置に配置すると、光ファイバ７に入射す
るレーザ光は発散気味となり、光ファイバ７の中を伝送
していくレーザ光の伝播形態が異なってしまう。
【００２０】このように、図３の（ａ）と（ｂ）とで
は、光ファイバ７から出射されるレーザ光３のビーム品
質であるウエスト径及び発散角が互いに異なってしま
い、そのレーザ光を同じ光学系で集光した場合にはワー
クにおけるスポット位置もスポット径も互いに違ってし
まう。
は、光ファイバ７から出射されるレーザ光３のビーム品
質であるウエスト径及び発散角が互いに異なってしま
い、そのレーザ光を同じ光学系で集光した場合にはワー
クにおけるスポット位置もスポット径も互いに違ってし
まう。
【００２１】一方、図４は集光レンズ６及び光ファイバ
７の図３とは別の位置関係を示す説明図であり、ベンド
ミラー２はビームウエスト位置に影響しないものとして
図示を省略している。まず、（ａ）では、レーザ光３の
ビームウエスト位置に集光レンズ６を配置し、集光後の
レーザ光３のビームウエスト位置に光ファイバ７の端面
を配置している。これに対し、（ｂ）では、集光レンズ
６の手前にビームウエスト位置があるため、集光後のレ
ーザ光３のビームウエスト位置に光ファイバ７の端面を
配置するには、更に距離をαだけ遠ざける位置調整が必
要となる。
７の図３とは別の位置関係を示す説明図であり、ベンド
ミラー２はビームウエスト位置に影響しないものとして
図示を省略している。まず、（ａ）では、レーザ光３の
ビームウエスト位置に集光レンズ６を配置し、集光後の
レーザ光３のビームウエスト位置に光ファイバ７の端面
を配置している。これに対し、（ｂ）では、集光レンズ
６の手前にビームウエスト位置があるため、集光後のレ
ーザ光３のビームウエスト位置に光ファイバ７の端面を
配置するには、更に距離をαだけ遠ざける位置調整が必
要となる。
【００２２】従って、この場合には、各ユニット４内の
光学部品配置がそれぞれ異なってしまう。また、（ａ）
と（ｂ）とでは、光ファイバ７に入射するレーザ光３の
径にも違いが生じ、光ファイバ７から出射されるレーザ
光３のビーム品質、ワークにおけるスポット位置、スポ
ット径も違ってしまう。
光学部品配置がそれぞれ異なってしまう。また、（ａ）
と（ｂ）とでは、光ファイバ７に入射するレーザ光３の
径にも違いが生じ、光ファイバ７から出射されるレーザ
光３のビーム品質、ワークにおけるスポット位置、スポ
ット径も違ってしまう。
【００２３】これに対し、図１のように、発振器１から
各ユニット４までの光学距離を全て等しくなるように各
ユニット４を配置すれば、全ての集光レンズ６に同じビ
ームプロファイルのレーザ光３が入射し、光ファイバ７
を伝送するレーザ光３の伝播形態も同じになり、光ファ
イバ７から出射されるレーザ光３のビーム品質もまた均
等になる。よって、ユニット４を可換性のある単一仕様
のものにすることができるとともに、全ての光ファイバ
７伝送後のビーム品質を同一にすることができ、システ
ムの単純化、簡素化が可能となる。
各ユニット４までの光学距離を全て等しくなるように各
ユニット４を配置すれば、全ての集光レンズ６に同じビ
ームプロファイルのレーザ光３が入射し、光ファイバ７
を伝送するレーザ光３の伝播形態も同じになり、光ファ
イバ７から出射されるレーザ光３のビーム品質もまた均
等になる。よって、ユニット４を可換性のある単一仕様
のものにすることができるとともに、全ての光ファイバ
７伝送後のビーム品質を同一にすることができ、システ
ムの単純化、簡素化が可能となる。
【００２４】実施の形態２．次に、図５はこの発明の実
施の形態２によるレーザ加工装置の作用を説明するため
の側面図、図６は図５の平面図であり、全体の配置は図
１と同様であるが、ベンドミラー２や他のユニット４の
図示は省略している。この例では、ビーム整形機構とし
ての２枚のシリンドリカルレンズ８，９が、レーザ発振
器１と集光レンズ６との間に配置されている。他の構成
は、実施の形態と同様である。
施の形態２によるレーザ加工装置の作用を説明するため
の側面図、図６は図５の平面図であり、全体の配置は図
１と同様であるが、ベンドミラー２や他のユニット４の
図示は省略している。この例では、ビーム整形機構とし
ての２枚のシリンドリカルレンズ８，９が、レーザ発振
器１と集光レンズ６との間に配置されている。他の構成
は、実施の形態と同様である。
【００２５】図５にはレーザ光３の上下方向の光学系
が、図６には水平方向の光学系が示されているが、この
ように上下、水平方向のビーム系やビーム品質が異なる
レーザ光３を発振するレーザ発振器１としては、例え
ば、矩形板状のスラブ形の固体レーザ媒質を用いるＮｅ
ドープＹＡＧレーザ発振器がある。
が、図６には水平方向の光学系が示されているが、この
ように上下、水平方向のビーム系やビーム品質が異なる
レーザ光３を発振するレーザ発振器１としては、例え
ば、矩形板状のスラブ形の固体レーザ媒質を用いるＮｅ
ドープＹＡＧレーザ発振器がある。
【００２６】図５におけるシリンドリカルレンズ８の焦
点距離は、所定の位置に配置された集光レンズ６の入射
側主平面の位置にレーザ光３の上下方向のビームウエス
トが来るとともに、ビームウエスト位置でのビーム径が
所定の大きさになるように設計されている。このよう
に、集光レンズ６の入射側主平面にウエスト入射させる
ことで、集光スポット位置を集光レンズ６の焦点距離の
位置に規定でき、またビーム径を所定の大きさにするこ
とで、集光スポット径を規定できる。
点距離は、所定の位置に配置された集光レンズ６の入射
側主平面の位置にレーザ光３の上下方向のビームウエス
トが来るとともに、ビームウエスト位置でのビーム径が
所定の大きさになるように設計されている。このよう
に、集光レンズ６の入射側主平面にウエスト入射させる
ことで、集光スポット位置を集光レンズ６の焦点距離の
位置に規定でき、またビーム径を所定の大きさにするこ
とで、集光スポット径を規定できる。
【００２７】ここで、レンズにおける入射側主平面と
は、その面にレーザ光がビームウエストで入射すると、
入射側主平面からレンズの焦点距離の位置に集光スポッ
トが来ることで特徴づけられる仮想平面である。
は、その面にレーザ光がビームウエストで入射すると、
入射側主平面からレンズの焦点距離の位置に集光スポッ
トが来ることで特徴づけられる仮想平面である。
【００２８】また、図６におけるシリンドリカルレンズ
９に関しても、レーザ光３の水平方向のビームウエスト
が集光レンズ６の入射側主平面の位置に来るとともに、
ビームウエスト位置でのビーム径が所定の大きさになる
ように設計され配置されている。
９に関しても、レーザ光３の水平方向のビームウエスト
が集光レンズ６の入射側主平面の位置に来るとともに、
ビームウエスト位置でのビーム径が所定の大きさになる
ように設計され配置されている。
【００２９】一般に、スラブＹＡＧレーザ発振器内の共
振器構成は、上下方向と水平方向とで異なるため、出射
されるレーザ光３もまた上下方向と水平方向とでビーム
径や発散角が異なっている。このため、図５及び図６の
ように、２方向それぞれのためのシリンドリカルレンズ
を追加することで、それぞれの方向について上述のビー
ム条件で集光レンズ６に入射させることができる。
振器構成は、上下方向と水平方向とで異なるため、出射
されるレーザ光３もまた上下方向と水平方向とでビーム
径や発散角が異なっている。このため、図５及び図６の
ように、２方向それぞれのためのシリンドリカルレンズ
を追加することで、それぞれの方向について上述のビー
ム条件で集光レンズ６に入射させることができる。
【００３０】なお、２方向のうちの１方向について、レ
ーザ光３のウエスト位置に集光レンズ６を配置できる場
合には、シリンドリカルレンズは１枚でよい。また、レ
ーザ光３が軸対称の場合、１枚のレンズで上述のビーム
条件を実現できるのは勿論である。さらに、レンズを使
用しないビーム整形機構としては、例えばレーザ発振器
１と集光レンズ６との距離を調節可能とする構成があ
る。また、距離の調節をするためには、例えば２枚のミ
ラーでレーザ光３を折り曲げ、ミラー間隔を調節する方
法がある。
ーザ光３のウエスト位置に集光レンズ６を配置できる場
合には、シリンドリカルレンズは１枚でよい。また、レ
ーザ光３が軸対称の場合、１枚のレンズで上述のビーム
条件を実現できるのは勿論である。さらに、レンズを使
用しないビーム整形機構としては、例えばレーザ発振器
１と集光レンズ６との距離を調節可能とする構成があ
る。また、距離の調節をするためには、例えば２枚のミ
ラーでレーザ光３を折り曲げ、ミラー間隔を調節する方
法がある。
【００３１】このように、ビーム整形機構を用いて上記
のような条件とすることにより、光ファイバ７の入射端
面を集光レンズ６の焦点位置に配置したときに、光ファ
イバ７の入射端面に集光レンズ６透過後のレーザ光のウ
エストが来る。従って、レーザ発振器１から出射される
レーザ光３のウエスト位置がレーザ発振器１から近過ぎ
たり、遠過ぎたりする場合でも、適当な位置に配置した
集光レンズ６にウエスト入射させることができる。ま
た、共振器のアライメント状態のばらつき等に起因する
レーザ光３のビーム品質のばらつきに対しても、ビーム
整形機構により個別にビーム条件を合わせることができ
る。
のような条件とすることにより、光ファイバ７の入射端
面を集光レンズ６の焦点位置に配置したときに、光ファ
イバ７の入射端面に集光レンズ６透過後のレーザ光のウ
エストが来る。従って、レーザ発振器１から出射される
レーザ光３のウエスト位置がレーザ発振器１から近過ぎ
たり、遠過ぎたりする場合でも、適当な位置に配置した
集光レンズ６にウエスト入射させることができる。ま
た、共振器のアライメント状態のばらつき等に起因する
レーザ光３のビーム品質のばらつきに対しても、ビーム
整形機構により個別にビーム条件を合わせることができ
る。
【００３２】さらに、レーザ光３が光ファイバ７の端面
にウエスト入射するので、光ファイバ７による伝送にお
けるパワー伝送効率を最大にできるとともに、スポット
径を調節することで光ファイバ７による伝送後のビーム
品質を最良にすることができる。これに対し、光ファイ
バ７の端面にウエスト入射しない場合には、端面におけ
る反射成分が増加したり、場合によっては一部がクラッ
ド伝送されるなど、パワーロスが発生するとともに、伝
送されていくレーザ光３の伝播形態が乱れ易く、ビーム
品質を最良にすることができない。
にウエスト入射するので、光ファイバ７による伝送にお
けるパワー伝送効率を最大にできるとともに、スポット
径を調節することで光ファイバ７による伝送後のビーム
品質を最良にすることができる。これに対し、光ファイ
バ７の端面にウエスト入射しない場合には、端面におけ
る反射成分が増加したり、場合によっては一部がクラッ
ド伝送されるなど、パワーロスが発生するとともに、伝
送されていくレーザ光３の伝播形態が乱れ易く、ビーム
品質を最良にすることができない。
【００３３】なお、上記の例では、分岐手段としてベン
ドミラー２を用いたが、例えば部分反射ミラーを用い、
複数のユニット４に同時にレーザ光３を導くようにして
もよい。また、上記の例ではユニット４を固定したが、
位置調整可能としてもよく、レーザ発振器１から各ユニ
ット４までの光学距離を精度良く同じにすることができ
る。
ドミラー２を用いたが、例えば部分反射ミラーを用い、
複数のユニット４に同時にレーザ光３を導くようにして
もよい。また、上記の例ではユニット４を固定したが、
位置調整可能としてもよく、レーザ発振器１から各ユニ
ット４までの光学距離を精度良く同じにすることができ
る。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
レーザ加工装置は、レーザ発振器から光ファイバの入射
端までの光学距離が互いに等しくなるように複数の光フ
ァイバ入射レンズユニットを配置したので、光ファイバ
伝送後のビーム品質を均等にすることができ、加工精度
を向上させることができる。また、ユニットを可換性の
ある単一仕様のものにすることができる。
レーザ加工装置は、レーザ発振器から光ファイバの入射
端までの光学距離が互いに等しくなるように複数の光フ
ァイバ入射レンズユニットを配置したので、光ファイバ
伝送後のビーム品質を均等にすることができ、加工精度
を向上させることができる。また、ユニットを可換性の
ある単一仕様のものにすることができる。
【００３５】請求項２の発明のレーザ加工装置は、分岐
手段で分岐されたレーザ光の光軸を垂直下向きとしたの
で、ユニットの数が増加しても、装置の設置面積の増大
を抑えることができる。
手段で分岐されたレーザ光の光軸を垂直下向きとしたの
で、ユニットの数が増加しても、装置の設置面積の増大
を抑えることができる。
【００３６】請求項３の発明のレーザ加工装置は、光フ
ァイバをユニット本体の最下部に着脱可能に接続したの
で、高さが２ｍ程度にもなる大出力レーザ加工装置にお
いても、光ファイバの着脱が比較的容易である。また、
ユニット本体の光ファイバ接続用の開口が下向きである
ため、ダストがユニット本体内に入りにくく、付着した
ダストがレーザ光により焼き付けられることによる集光
レンズ等の光学部品の損傷が防止される。
ァイバをユニット本体の最下部に着脱可能に接続したの
で、高さが２ｍ程度にもなる大出力レーザ加工装置にお
いても、光ファイバの着脱が比較的容易である。また、
ユニット本体の光ファイバ接続用の開口が下向きである
ため、ダストがユニット本体内に入りにくく、付着した
ダストがレーザ光により焼き付けられることによる集光
レンズ等の光学部品の損傷が防止される。
【００３７】請求項４の発明のレーザ加工装置は、レー
ザ光のビームウエスト位置を集光レンズの入射側主平面
の位置に来るように調整するビーム整形機構を、レーザ
共振器と集光レンズとの間に配置したので、レーザ発振
器から出射されるレーザ光のウエスト位置がレーザ発振
器から近過ぎたり、遠過ぎたりする場合でも、適当な位
置に配置した集光レンズにウエスト入射させることがで
きる。また、レーザ光のビーム品質のばらつきに対して
も、ビーム整形機構により個別にビーム条件を合わせる
ことができる。従って、光ファイバによる伝送における
パワー伝送効率を最大にすることができる。
ザ光のビームウエスト位置を集光レンズの入射側主平面
の位置に来るように調整するビーム整形機構を、レーザ
共振器と集光レンズとの間に配置したので、レーザ発振
器から出射されるレーザ光のウエスト位置がレーザ発振
器から近過ぎたり、遠過ぎたりする場合でも、適当な位
置に配置した集光レンズにウエスト入射させることがで
きる。また、レーザ光のビーム品質のばらつきに対して
も、ビーム整形機構により個別にビーム条件を合わせる
ことができる。従って、光ファイバによる伝送における
パワー伝送効率を最大にすることができる。
【００３８】請求項５の発明のレーザ加工装置は、ビー
ム整形機構としてシリンドリカルレンズを用いたので、
簡単な構造でレーザ光のビームウエスト位置を調整する
ことができる。
ム整形機構としてシリンドリカルレンズを用いたので、
簡単な構造でレーザ光のビームウエスト位置を調整する
ことができる。
【図１】 この発明の実施の形態１によるレーザ加工装
置を示す側面図である。
置を示す側面図である。
【図２】 一般にレーザ光が空間を伝搬していくときの
ビームプロファイルを示す説明図である。
ビームプロファイルを示す説明図である。
【図３】 図１と同様のユニットにおける集光レンズ及
び光ファイバの位置関係を示す説明図である。
び光ファイバの位置関係を示す説明図である。
【図４】 集光レンズ及び光ファイバの図３とは別の位
置関係を示す説明図である。
置関係を示す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態２によるレーザ加工装
置の作用を説明するための側面図である。
置の作用を説明するための側面図である。
【図６】 図５の平面図である。
【図７】 従来のレーザ加工装置の一例を示す平面図で
ある。
ある。
１ レーザ発振器、２ ベンドミラー（分岐手段）、３
レーザ光、４ 光ファイバ入射レンズユニット、５
ユニット本体、６ 集光レンズ、７ 光ファイバ、８，
９ シリンドリカルレンズ。
レーザ光、４ 光ファイバ入射レンズユニット、５
ユニット本体、６ 集光レンズ、７ 光ファイバ、８，
９ シリンドリカルレンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 26/08 Ｂ２３Ｋ 26/08 Ｋ Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｂ
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ発振器、 このレーザ発振器から出射されたレーザ光の方向を曲げ
ることにより上記レーザ光を分岐する分岐手段、及びユ
ニット本体と、このユニット本体に設けられ、上記分岐
手段で分岐されたレーザ光が入射される集光レンズと、
上記ユニット本体に接続され、上記集光レンズで集光さ
れたレーザ光を加工地点まで伝送する光ファイバとをそ
れぞれ有し、上記レーザ発振器から上記光ファイバの入
射端までの光学距離が互いに等しくなるように配置され
ている複数の光ファイバ入射レンズユニットを備えてい
ることを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項２】 分岐手段で分岐されたレーザ光の光軸が
垂直下向きであることを特徴とする請求項１記載のレー
ザ加工装置。 - 【請求項３】 光ファイバは、ユニット本体の最下部に
着脱可能に接続されていることを特徴とする請求項２記
載のレーザ加工装置。 - 【請求項４】 レーザ共振器と集光レンズとの間に配置
され、レーザ光のビームウエスト位置を上記集光レンズ
の入射側主平面の位置に来るように調整するビーム整形
機構を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求
項３のいずれかに記載のレーザ加工装置。 - 【請求項５】 ビーム整形機構は、シリンドリカルレン
ズを有していることを特徴とする請求項４記載のレーザ
加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9260387A JPH1190665A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9260387A JPH1190665A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1190665A true JPH1190665A (ja) | 1999-04-06 |
Family
ID=17347218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9260387A Pending JPH1190665A (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1190665A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005064542A (ja) * | 2000-02-02 | 2005-03-10 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 固体レーザ装置 |
| US7095962B2 (en) | 2001-08-28 | 2006-08-22 | Denso Corporation | Optical transmission system |
| JP2007072134A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Mitsubishi Electric Corp | 波長変換レーザ装置 |
| JP2018043257A (ja) * | 2016-09-13 | 2018-03-22 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザ加工装置 |
| JP2019049719A (ja) * | 2017-03-07 | 2019-03-28 | イラミーナ インコーポレーテッド | 光源配置を用いてフォーカストラッキングが改善したシステム及び方法 |
-
1997
- 1997-09-25 JP JP9260387A patent/JPH1190665A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005064542A (ja) * | 2000-02-02 | 2005-03-10 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 固体レーザ装置 |
| US7095962B2 (en) | 2001-08-28 | 2006-08-22 | Denso Corporation | Optical transmission system |
| JP2007072134A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Mitsubishi Electric Corp | 波長変換レーザ装置 |
| JP2018043257A (ja) * | 2016-09-13 | 2018-03-22 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | レーザ加工装置 |
| JP2019049719A (ja) * | 2017-03-07 | 2019-03-28 | イラミーナ インコーポレーテッド | 光源配置を用いてフォーカストラッキングが改善したシステム及び方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |