JPS6060618A - 集光光学装置 - Google Patents
集光光学装置Info
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- JPS6060618A JPS6060618A JP58169863A JP16986383A JPS6060618A JP S6060618 A JPS6060618 A JP S6060618A JP 58169863 A JP58169863 A JP 58169863A JP 16986383 A JP16986383 A JP 16986383A JP S6060618 A JPS6060618 A JP S6060618A
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- reflecting mirrors
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- G02B27/0977—Reflective elements
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-
- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
- G02B19/0019—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having reflective surfaces only (e.g. louvre systems, systems with multiple planar reflectors)
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明はたとえば熱処理加工などに適した状態にレー
ザ光を集束するための集光光学装置に関する。
ザ光を集束するための集光光学装置に関する。
レーザ光によって被加工物にたとえば焼入れのような熱
処理加工を行なう場合、被加工物を照射するレーザ光は
、断面が矩形状でかつ強度分布が一様な状態（二乗束さ
れることが要求される０ このような状態（ニレーザ光を集束するには、従来第１
図と第２図に示すように行なっていた。
処理加工を行なう場合、被加工物を照射するレーザ光は
、断面が矩形状でかつ強度分布が一様な状態（二乗束さ
れることが要求される０ このような状態（ニレーザ光を集束するには、従来第１
図と第２図に示すように行なっていた。
つまシ、レーザ発振器（図示せず）から出力されたレー
ザ光りを反射面１が凹形の球面に形成された集光反射鏡
２で反射集束させたのち、平面反射鏡３で方向変換して
目的個所に導くようにしている。上記集光反射鏡２は、
１つの面が鏡面４の一部をなす↓うに加工された多数の
立方体状の鏡体部材５を球面状に成形された基板６上に
上記鏡面４が＃１は凹形球面をなすよう第２図に示すよ
うにねじ７などの固定手段で固着して形成されているｏ
したがって、レーザ光りは集光反射鏡２の反射面１で多
数の小さな矩形状に分割されて集光点で重合されるから
、集光点において上記レーザ光りは断面矩形状で強度分
布が一様な状態となる０ ところで、上記構成の集光反射鏡２によると、立方体状
の多数の鏡体部材５を凹形球面に成形された基板６上に
配置すると、隣シ合う鏡体部材５間、っまシ反射面１に
隙間８が生じることが避けられない。そのため、この隙
間８に反射面ｌをクリーニングするための溶剤や塵埃が
入シ込み、反射面１を清浄に維持できないばかシか、上
記隙間８にたまった溶剤や塵埃がレーザ光りによって加
熱され鏡体部材５や基板６の早期熱損を招く原因となる
。さらに、凹形球面の集光反Ｍ 釧２を形成するには、
非常にたくさんの小さな銃体部材５を必要とするから、
この鏡体部材５を基板６に取付けるのに多くの手間が＃
）、り、Ｌかも基板６を凹形球面に精度よく成形するの
が難かしいなどの製作上の問題もあった。
ザ光りを反射面１が凹形の球面に形成された集光反射鏡
２で反射集束させたのち、平面反射鏡３で方向変換して
目的個所に導くようにしている。上記集光反射鏡２は、
１つの面が鏡面４の一部をなす↓うに加工された多数の
立方体状の鏡体部材５を球面状に成形された基板６上に
上記鏡面４が＃１は凹形球面をなすよう第２図に示すよ
うにねじ７などの固定手段で固着して形成されているｏ
したがって、レーザ光りは集光反射鏡２の反射面１で多
数の小さな矩形状に分割されて集光点で重合されるから
、集光点において上記レーザ光りは断面矩形状で強度分
布が一様な状態となる０ ところで、上記構成の集光反射鏡２によると、立方体状
の多数の鏡体部材５を凹形球面に成形された基板６上に
配置すると、隣シ合う鏡体部材５間、っまシ反射面１に
隙間８が生じることが避けられない。そのため、この隙
間８に反射面ｌをクリーニングするための溶剤や塵埃が
入シ込み、反射面１を清浄に維持できないばかシか、上
記隙間８にたまった溶剤や塵埃がレーザ光りによって加
熱され鏡体部材５や基板６の早期熱損を招く原因となる
。さらに、凹形球面の集光反Ｍ 釧２を形成するには、
非常にたくさんの小さな銃体部材５を必要とするから、
この鏡体部材５を基板６に取付けるのに多くの手間が＃
）、り、Ｌかも基板６を凹形球面に精度よく成形するの
が難かしいなどの製作上の問題もあった。
この発明は反射面が凹形円筒面に形成された２つの集光
反射鏡を用いてレーザ光を断面矩形状に集光するように
して、上記集光反射鏡をその反射面に隙間が生じること
なく、シかも容易に製作できるようにした集光光学装置
を提供することにある。
反射鏡を用いてレーザ光を断面矩形状に集光するように
して、上記集光反射鏡をその反射面に隙間が生じること
なく、シかも容易に製作できるようにした集光光学装置
を提供することにある。
反射面が凹形円筒面に形成された第１の集光反射鏡と第
２の集光反射鏡とを互いの湾曲方向をレーザ光の光軸に
対して９０度ずらせて対向配置するとともに、上記各集
光反射鏡を複数の角柱状の鏡体部材をこれらの長手方向
の側面を接合させて形成することによシ、レーザ光を強
度分布が一様な断面矩形状に集束することができ、しか
も集光反射鏡の反射面に隙間が生じないようにしたもの
である。
２の集光反射鏡とを互いの湾曲方向をレーザ光の光軸に
対して９０度ずらせて対向配置するとともに、上記各集
光反射鏡を複数の角柱状の鏡体部材をこれらの長手方向
の側面を接合させて形成することによシ、レーザ光を強
度分布が一様な断面矩形状に集束することができ、しか
も集光反射鏡の反射面に隙間が生じないようにしたもの
である。
以下、この発明の第１の実施例を第３図乃至第５図を参
照して説明する。第３図中１０は集光光学系で、この集
光光学系１ｏは離間対向して配設された第１の集光反射
鏡１１と第２の集光反射鏡１２とを備えている。そして
、図示せぬレーザ発振器から出力されたレーザ光りは第
１の集光反射鏡１１で反射集束されてから第２の集光反
射鏡１２で反射集束されて被加工物１３を照射する。上
記各集光反射鏡１１．１２の反射面１１ａ、１２ａはほ
ぼ凹形円筒面に形成され、互いの反射面１１ａ、１２ａ
の湾曲方向をレーザ光りの光軸に対して回転方向に９０
度ずらせて配置されている。
照して説明する。第３図中１０は集光光学系で、この集
光光学系１ｏは離間対向して配設された第１の集光反射
鏡１１と第２の集光反射鏡１２とを備えている。そして
、図示せぬレーザ発振器から出力されたレーザ光りは第
１の集光反射鏡１１で反射集束されてから第２の集光反
射鏡１２で反射集束されて被加工物１３を照射する。上
記各集光反射鏡１１．１２の反射面１１ａ、１２ａはほ
ぼ凹形円筒面に形成され、互いの反射面１１ａ、１２ａ
の湾曲方向をレーザ光りの光軸に対して回転方向に９０
度ずらせて配置されている。
また、各集光反射鏡１１．１２は平板状の基板１４と、
この基板１４の一方の板面に並設固定された角柱状の複
数、この実施例では５本の鏡体部材１５とから形成され
ている。上記鏡体部材１５の外周面は、第４図に示すよ
うに平行に離間対向した一対の側面１６と、この側面１
６に対して直角な取付面１７と、この取付面１７に対し
て所定の傾斜角度で対向した鏡面１８との４つの平面か
ら形成されている。ただし、５本の鏡体部材１５のうち
、中央に配置される鏡体部材１５の鏡面１８は取付面１
７と平行になっている。そして、５本の鏡体部材１５は
一取付面１７を基板１４の板面に接合させるとともに隣
り合う各側面１６を互いに接合させて上記基板１４にね
じ１９で取付固定され、この状態で５本の鏡体部材１５
の鏡面１８はほぼ凹形円筒面となって上記反射面１１ａ
、１２ｇを形成している。
この基板１４の一方の板面に並設固定された角柱状の複
数、この実施例では５本の鏡体部材１５とから形成され
ている。上記鏡体部材１５の外周面は、第４図に示すよ
うに平行に離間対向した一対の側面１６と、この側面１
６に対して直角な取付面１７と、この取付面１７に対し
て所定の傾斜角度で対向した鏡面１８との４つの平面か
ら形成されている。ただし、５本の鏡体部材１５のうち
、中央に配置される鏡体部材１５の鏡面１８は取付面１
７と平行になっている。そして、５本の鏡体部材１５は
一取付面１７を基板１４の板面に接合させるとともに隣
り合う各側面１６を互いに接合させて上記基板１４にね
じ１９で取付固定され、この状態で５本の鏡体部材１５
の鏡面１８はほぼ凹形円筒面となって上記反射面１１ａ
、１２ｇを形成している。
したがって、レーザ発振器からのレーザ光りは、第１の
集光反射鏡１１によってこの各鏡体部材１５の鏡面１８
に対応した５つの断面長方形のレーザ光りに分割され、
これらレーザ光りは第２の集光反射鏡１２の鏡体部材１
５によって１つの長方形が５つの矩形に分割される。そ
して、２５個の矩形となったレーザ光りは１つに重合し
て被加工物１３を照射するから、被加工物１３を照射す
るレーザ光りは強度分布が一様な断面矩形状となる。
集光反射鏡１１によってこの各鏡体部材１５の鏡面１８
に対応した５つの断面長方形のレーザ光りに分割され、
これらレーザ光りは第２の集光反射鏡１２の鏡体部材１
５によって１つの長方形が５つの矩形に分割される。そ
して、２５個の矩形となったレーザ光りは１つに重合し
て被加工物１３を照射するから、被加工物１３を照射す
るレーザ光りは強度分布が一様な断面矩形状となる。
なお、第１の集光反射鏡１１から集光点までの距離、つ
まシ第２の集光反射鏡１２までの距離をｄ１％第２の集
光反射鏡１２から集光点である被加工物１３までの距離
をｄ、としたとき、第１の集光反射鏡１１の曲率半径Ｒ
１は、Ｈ，＝２ ｘ （ｄ、 ＋ｄｔ ） ・・・・・
・（１）式第２の集光反射鏡１２の曲率半径Ｒ１は、Ｒ
χ＝ ２ Ｘ ｄ、 ・・・・・・（２）式に設定する
。このようにＲ１，Ｒ２を設定すれば、従来の凹形球状
面の反射面をもつ集光反射鏡を用いたときと同様にレー
ザ光りを強度分布が一様な断面矩形状に集束できる。
まシ第２の集光反射鏡１２までの距離をｄ１％第２の集
光反射鏡１２から集光点である被加工物１３までの距離
をｄ、としたとき、第１の集光反射鏡１１の曲率半径Ｒ
１は、Ｈ，＝２ ｘ （ｄ、 ＋ｄｔ ） ・・・・・
・（１）式第２の集光反射鏡１２の曲率半径Ｒ１は、Ｒ
χ＝ ２ Ｘ ｄ、 ・・・・・・（２）式に設定する
。このようにＲ１，Ｒ２を設定すれば、従来の凹形球状
面の反射面をもつ集光反射鏡を用いたときと同様にレー
ザ光りを強度分布が一様な断面矩形状に集束できる。
しかして、このように形成された第１．第２の集光反射
鏡１１．１２によれば、これらの反射面１１＆、１２＆
を凹形円筒面とし、この反射面１１ａ、１２＆を複数の
鏡体部材１５をこれらの側面１６を接合させて並設固定
することによシ、その鏡面１８によって形成するように
した。したがって、複数の鏡体部材１５をこれらの側面
１６間に隙間が生じることなく並設できるから、鏡体部
材１５の側面１６間に上記反射面１１ａ、１２ａをクリ
ーニングするための溶剤や塵埃が入シ込むのを防ぐこと
ができる。
鏡１１．１２によれば、これらの反射面１１＆、１２＆
を凹形円筒面とし、この反射面１１ａ、１２＆を複数の
鏡体部材１５をこれらの側面１６を接合させて並設固定
することによシ、その鏡面１８によって形成するように
した。したがって、複数の鏡体部材１５をこれらの側面
１６間に隙間が生じることなく並設できるから、鏡体部
材１５の側面１６間に上記反射面１１ａ、１２ａをクリ
ーニングするための溶剤や塵埃が入シ込むのを防ぐこと
ができる。
また、反射面１１ａ、１２ａを角柱状の鏡体部材１５に
工って凹形円筒面に形成したから、反射面１１ａ、１２
ａを凹形球面にする場合に比べて鏡体部材１５の使用数
が少なくてすむ。つまり、集光反射鏡１１．１２を少な
い部品点数で簡単な構成とすることができる。
工って凹形円筒面に形成したから、反射面１１ａ、１２
ａを凹形球面にする場合に比べて鏡体部材１５の使用数
が少なくてすむ。つまり、集光反射鏡１１．１２を少な
い部品点数で簡単な構成とすることができる。
第６図はこの発明の第２の実施例を示し、この実施例は
基板１４を用いずに複数の鏡体部材１５を並設固定する
ようにした。つまシ、各鏡体部材１５にはその側面１６
間に貫通する通孔２０を穿設し、この通孔２０にねじ２
１を通して複数の鏡体部材１５を互いの側面１６が接合
する状態で連結固定するようにした。
基板１４を用いずに複数の鏡体部材１５を並設固定する
ようにした。つまシ、各鏡体部材１５にはその側面１６
間に貫通する通孔２０を穿設し、この通孔２０にねじ２
１を通して複数の鏡体部材１５を互いの側面１６が接合
する状態で連結固定するようにした。
第７図はこの発明の第３の実施例を示す。この実施例は
図中鎖線で示すように断面形状が同じ大きさの複数の鏡
体部材１５を並設し、フライス加工などによって図中実
線で示すように切削加工して鏡面１８を形成する。この
場合、鏡面１８は凸形円筒面となっている。
図中鎖線で示すように断面形状が同じ大きさの複数の鏡
体部材１５を並設し、フライス加工などによって図中実
線で示すように切削加工して鏡面１８を形成する。この
場合、鏡面１８は凸形円筒面となっている。
したがって、上記鏡体部材１５の鏡面１８によって凹形
円筒面を形成するには、Ａ、Ｅまでの５本の鏡体部利１
５を第８図に示すように入れ替えるとともに、各鏡面１
８が連続するようスペーサ２５を介して各鏡体部材１５
を基板１４上に並設固定する。
円筒面を形成するには、Ａ、Ｅまでの５本の鏡体部利１
５を第８図に示すように入れ替えるとともに、各鏡面１
８が連続するようスペーサ２５を介して各鏡体部材１５
を基板１４上に並設固定する。
または、スペーサ２５に代り基板１４に第９図に示すよ
うに段部２６を形成し、この段部２６に各鏡体部材１５
を取付けることにエフ、鏡面１８が連続する↓うにして
もよい。
うに段部２６を形成し、この段部２６に各鏡体部材１５
を取付けることにエフ、鏡面１８が連続する↓うにして
もよい。
以上述べたようにこの発明は、反射面が凹形円筒面に形
成された第１の集光反射鏡と第２の集光反射鏡とを互い
の湾曲方向をレーザ光の光軸に対して９０度ずらせて対
向配置するとともに、各集光反射鏡は複数の角柱状の鏡
体部材をこれらの長手方向の側面を互いに接合させて形
成した。したがって、上記第１．第２の集光反射鏡の反
射面によってレーザ光を強度分布が一様な断面矩形状に
集束することができるばかシか、上記鏡体部材はこれら
の側面を隙間なく接合させることが容易であるから、ク
リーニング用の溶剤や塵埃が鏡体部材の側面間に詰まシ
、反射面を清浄に維持できなかったり、鏡体部材が早期
に熱損するなどのことがない。また、鏡体部材によって
凹形円筒面を形成することは、凹形球面を形成する場合
に比べて少ない部品点数で容易に製作できる。
成された第１の集光反射鏡と第２の集光反射鏡とを互い
の湾曲方向をレーザ光の光軸に対して９０度ずらせて対
向配置するとともに、各集光反射鏡は複数の角柱状の鏡
体部材をこれらの長手方向の側面を互いに接合させて形
成した。したがって、上記第１．第２の集光反射鏡の反
射面によってレーザ光を強度分布が一様な断面矩形状に
集束することができるばかシか、上記鏡体部材はこれら
の側面を隙間なく接合させることが容易であるから、ク
リーニング用の溶剤や塵埃が鏡体部材の側面間に詰まシ
、反射面を清浄に維持できなかったり、鏡体部材が早期
に熱損するなどのことがない。また、鏡体部材によって
凹形円筒面を形成することは、凹形球面を形成する場合
に比べて少ない部品点数で容易に製作できる。
第１図は従来の集光光学装置の構成図、第２図は同じく
集光反射鏡の断面図、第３図はこの発明の第１の実施例
を示す構成図、第４図は同じく鏡体部材の斜視図、第５
図は同じく集光反射鏡の断面図、第６図はこの発明の第
２の実施例を示す集光反射鏡の断面図、第７図はこの発
明の第３の実施例を示す鏡体部材の加工方法の説明図、
第８図と第９図はそれぞれ上記加工方法によって加工さ
れた鏡体部材で形成される集光光学系の断面図である。 １ノ・・・ｔ４′ｒ、１の集光反射鏡、１２・・・第２
の集光反射鏡、１５・・・鏡体部材、Ｌ山し−ザ光。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図
集光反射鏡の断面図、第３図はこの発明の第１の実施例
を示す構成図、第４図は同じく鏡体部材の斜視図、第５
図は同じく集光反射鏡の断面図、第６図はこの発明の第
２の実施例を示す集光反射鏡の断面図、第７図はこの発
明の第３の実施例を示す鏡体部材の加工方法の説明図、
第８図と第９図はそれぞれ上記加工方法によって加工さ
れた鏡体部材で形成される集光光学系の断面図である。 １ノ・・・ｔ４′ｒ、１の集光反射鏡、１２・・・第２
の集光反射鏡、１５・・・鏡体部材、Ｌ山し−ザ光。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図
Claims (1)
- レーザ光を断面矩形状に集束して被加工物に導く集光光
学装置において、この集光光学装置は反射面が凹形円筒
面に形成された第１の集光反射鏡と第２の集光反射鏡と
が互いの湾曲方向を光軸に対して９０度ずらせて対向配
置されてなるとともに、各集光反射鏡は各々鏡面を有す
る複数の角柱状の鏡体部材が上記鏡面が並設される状態
で互いの長手方向の側面を接合させて形成されているこ
とを特徴とする集光光学装置０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58169863A JPS6060618A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 集光光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58169863A JPS6060618A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 集光光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6060618A true JPS6060618A (ja) | 1985-04-08 |
Family
ID=15894339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58169863A Pending JPS6060618A (ja) | 1983-09-14 | 1983-09-14 | 集光光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6060618A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005006081A1 (en) * | 2003-07-09 | 2005-01-20 | Carl-Zeiss Smt Ag | Facet mirrors and a method for producing mirror facets |
| JP2009104734A (ja) * | 2007-10-25 | 2009-05-14 | Konica Minolta Opto Inc | 微小スポット生成構造及び光ヘッド |
-
1983
- 1983-09-14 JP JP58169863A patent/JPS6060618A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005006081A1 (en) * | 2003-07-09 | 2005-01-20 | Carl-Zeiss Smt Ag | Facet mirrors and a method for producing mirror facets |
| JP2009104734A (ja) * | 2007-10-25 | 2009-05-14 | Konica Minolta Opto Inc | 微小スポット生成構造及び光ヘッド |
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