JPS61296985A - レ−ザ加工装置 - Google Patents
レ−ザ加工装置Info
- Publication number
- JPS61296985A JPS61296985A JP60136903A JP13690385A JPS61296985A JP S61296985 A JPS61296985 A JP S61296985A JP 60136903 A JP60136903 A JP 60136903A JP 13690385 A JP13690385 A JP 13690385A JP S61296985 A JPS61296985 A JP S61296985A
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- JP
- Japan
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- laser
- plane
- light
- laser beam
- polarized light
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
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】
〔産業上の利用分骨〕
この発明は、レーザ発振器から送シ出された直線偏光の
レーザ光を、複数個の反射鏡を用いて伝送する際に、そ
の直線偏光を極力崩さないようにして（１／４）λ波長
板ある。いはフェイズリターダに入射したときに、よシ
完全な円偏光に変換するレーザ加工装置に関するもので
ある。
レーザ光を、複数個の反射鏡を用いて伝送する際に、そ
の直線偏光を極力崩さないようにして（１／４）λ波長
板ある。いはフェイズリターダに入射したときに、よシ
完全な円偏光に変換するレーザ加工装置に関するもので
ある。
第５図は、従来のレーザ加工装置を示す概略の −構成
図である。図におりて、（１）は直線偏光のレーザ光を
出力するレーザ発振器、（２）は直線偏光を円偏光に変
換するフェイズリターダ、（３１）〜（６４）は円偏向
されたレーザ光を伝送する複数個の反射ｓ、（４）は前
記レーザ光の集光レンズ、（５）は反射鏡１、（３４）
と集光レンズ（４）を保持する加工ヘッド、（６）は被
加工物、（７）は被加工物（６）が載置される加工テー
ブルである。
図である。図におりて、（１）は直線偏光のレーザ光を
出力するレーザ発振器、（２）は直線偏光を円偏光に変
換するフェイズリターダ、（３１）〜（６４）は円偏向
されたレーザ光を伝送する複数個の反射ｓ、（４）は前
記レーザ光の集光レンズ、（５）は反射鏡１、（３４）
と集光レンズ（４）を保持する加工ヘッド、（６）は被
加工物、（７）は被加工物（６）が載置される加工テー
ブルである。
このようなレーザ加工装置において、レーザ発振ｕ （
１）よ）出力された直線偏光のレーザ光は、入射面と４
５°の角度をもってフエイズリターダ（２）に入射し、
これが反射されて円偏光に変換される。
１）よ）出力された直線偏光のレーザ光は、入射面と４
５°の角度をもってフエイズリターダ（２）に入射し、
これが反射されて円偏光に変換される。
そして反射鏡（３１）〜（３４）によって伝送された後
１集光レンズ（４）によって集光されたレーザ光は、被
加工物（６）上に照射される。このとき集光レンズによ
るその焦点位置（４１）の近傍において、被加工物（６
）の切断、溶接、焼き入れ等の加工が行われる。この際
、加工ヘッド（５）は移動せずに被加工物（６）が載置
されている加工テーブル（７）を水平方向に移動させて
加工を行う方法と、加工ヘッド（５）が被加工物（６）
の上を水平方向に移動して加工を行う方法とがある。ま
たは、両方すなわち、加工ヘッド（５）と加工テーブル
（７）とが相対的に移動する加工方法もある。
１集光レンズ（４）によって集光されたレーザ光は、被
加工物（６）上に照射される。このとき集光レンズによ
るその焦点位置（４１）の近傍において、被加工物（６
）の切断、溶接、焼き入れ等の加工が行われる。この際
、加工ヘッド（５）は移動せずに被加工物（６）が載置
されている加工テーブル（７）を水平方向に移動させて
加工を行う方法と、加工ヘッド（５）が被加工物（６）
の上を水平方向に移動して加工を行う方法とがある。ま
たは、両方すなわち、加工ヘッド（５）と加工テーブル
（７）とが相対的に移動する加工方法もある。
ここで、入射面に対して垂直な電場ベクトルをもつ光を
Ｓ波、平行な電場ベクトルをもつ光をＰ波と呼ぶことは
周知である。また完全な円偏光とは、Ｓ波、Ｐ波の大き
さが等しく、そしてＳ波とＰ波との位相差が±９０°で
ある光のことである（第６図参照）。したがって、もし
、Ｓ波、Ｐ波Ｏ大きさが異なるか、あるいは位相差が±
９０°でない場合には、楕円偏光となシ、完全な円偏光
とはなシ得ない。
Ｓ波、平行な電場ベクトルをもつ光をＰ波と呼ぶことは
周知である。また完全な円偏光とは、Ｓ波、Ｐ波の大き
さが等しく、そしてＳ波とＰ波との位相差が±９０°で
ある光のことである（第６図参照）。したがって、もし
、Ｓ波、Ｐ波Ｏ大きさが異なるか、あるいは位相差が±
９０°でない場合には、楕円偏光となシ、完全な円偏光
とはなシ得ない。
従来の装置では、出力された直線偏光レーザ光の偏光面
がフエイズリターダ（２）の入射面に対して４５°であ
るから、第６図に示すように、Ｐ波成分とＳ波成分とが
等しくなる。したがってフエイズリターダ（２）の位相
変移量が正確に±９０°であれば、反射後のレーザ光は
完全な円偏光となる。しかし一般に、レーザ光の伝送系
に用いた反射鏡（６１）〜（３４）は、その材質や表面
皮膜等の違いＫよって特性Ｋかなシのバラツキがあるの
で、ある程度の位相変移を引き起こしていた。このため
、反射鏡に対する入射前のＳ波とＰ波の位相差と、反射
後のＳ波とＰ波の位相差には違いが生じる。
がフエイズリターダ（２）の入射面に対して４５°であ
るから、第６図に示すように、Ｐ波成分とＳ波成分とが
等しくなる。したがってフエイズリターダ（２）の位相
変移量が正確に±９０°であれば、反射後のレーザ光は
完全な円偏光となる。しかし一般に、レーザ光の伝送系
に用いた反射鏡（６１）〜（３４）は、その材質や表面
皮膜等の違いＫよって特性Ｋかなシのバラツキがあるの
で、ある程度の位相変移を引き起こしていた。このため
、反射鏡に対する入射前のＳ波とＰ波の位相差と、反射
後のＳ波とＰ波の位相差には違いが生じる。
したがって、従来装置の伝送系ではフエイズリターダ（
２）によるレーザ光の反射後は完全な円偏光であっても
、これが一連の反射鏡（５１）〜（３４）により順次伝
送されるにしたがい、前記の位相変移量は±９０°から
ずれてくる。・そのため、最後の反射鏡（６４）から集
光レンズ（４）へ入射する直前のレーザ光は、円偏光度
のかなシ低い楕円偏光になってしまうという結果が生じ
る。ここで、高反射率の材料を切断する場合において、
加工精度とレーザ光の円偏光度とが密接Ｉ／ｃ関係する
ことは、種種の文献並びに実験により明らかである。す
なわち、円偏光度が低くなるにつれて、加工精度が悪く
なる。
２）によるレーザ光の反射後は完全な円偏光であっても
、これが一連の反射鏡（５１）〜（３４）により順次伝
送されるにしたがい、前記の位相変移量は±９０°から
ずれてくる。・そのため、最後の反射鏡（６４）から集
光レンズ（４）へ入射する直前のレーザ光は、円偏光度
のかなシ低い楕円偏光になってしまうという結果が生じ
る。ここで、高反射率の材料を切断する場合において、
加工精度とレーザ光の円偏光度とが密接Ｉ／ｃ関係する
ことは、種種の文献並びに実験により明らかである。す
なわち、円偏光度が低くなるにつれて、加工精度が悪く
なる。
このように、従来のレーザ加工装置では、レーザ発振器
（１）からのレーザ光が最終的に集光レンズ（４）に導
かれるまでには、その円偏光度がかなＱ低下するため、
加工精度が悪くなってしまうという問題があった。
（１）からのレーザ光が最終的に集光レンズ（４）に導
かれるまでには、その円偏光度がかなＱ低下するため、
加工精度が悪くなってしまうという問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためＫなさ
れたもので、レーザ光の偏光状態を崩さずに伝送し、そ
して最終的にはレーザ光が集光レンズへ入射する直前で
これを完全な円偏光にすることにより、加工精度を大幅
に向上したレーザ加工装置を得ることを目的としたもの
である。
れたもので、レーザ光の偏光状態を崩さずに伝送し、そ
して最終的にはレーザ光が集光レンズへ入射する直前で
これを完全な円偏光にすることにより、加工精度を大幅
に向上したレーザ加工装置を得ることを目的としたもの
である。
この発明によるレーザ加工装置は、発振器から出力され
た直線偏光のレーザ光を、その偏光面が反射鏡への入射
面に対して同一平面内、または垂直になるように入射さ
せながら順次伝送させ、そしてこれが集光レンズ）入射
する直前において、（１／４）λ波長板等により円偏光
に変換するように構成したものである◇ 〔作 用〕 この発明におけるレーザ加工装置では、発振器から出力
された直線偏光を集光レンズの直前まで崩さずに伝送で
きるため、直線偏光を楕円偏光に変化させることなく伝
送できる。そして、最終的に集光レンズに入射する前に
、 （１／４）λ波長板等により±９０°の位相差を
生じ°させれば、円側°光度のかなシ高いレーザ光が得
られる。
た直線偏光のレーザ光を、その偏光面が反射鏡への入射
面に対して同一平面内、または垂直になるように入射さ
せながら順次伝送させ、そしてこれが集光レンズ）入射
する直前において、（１／４）λ波長板等により円偏光
に変換するように構成したものである◇ 〔作 用〕 この発明におけるレーザ加工装置では、発振器から出力
された直線偏光を集光レンズの直前まで崩さずに伝送で
きるため、直線偏光を楕円偏光に変化させることなく伝
送できる。そして、最終的に集光レンズに入射する前に
、 （１／４）λ波長板等により±９０°の位相差を
生じ°させれば、円側°光度のかなシ高いレーザ光が得
られる。
以下、この発明の一実施例によるレーザ加工装置を第１
図の構成図について説明する。第１図において、（８）
は直線偏光のレーザ光を円偏光に変換する（１／４）λ
波長板であシ１その他の部分で第５図と同一の部分には
これと一一の符号を付し、その再説明は省略する。ここ
で、前記の（１／４”）λ波長板（８）は、光が結晶体
を透過する場合に、光の感じる屈折率が、偏光方向によ
って異なるということを利用したものでｓ Ｘ ＃ ｙ
方向の屈折率をそれぞれｎｘｙｎ）’とし、結晶体の厚
みをｄとすれば、この場合の位相差φは下式で与えられ
る。
図の構成図について説明する。第１図において、（８）
は直線偏光のレーザ光を円偏光に変換する（１／４）λ
波長板であシ１その他の部分で第５図と同一の部分には
これと一一の符号を付し、その再説明は省略する。ここ
で、前記の（１／４”）λ波長板（８）は、光が結晶体
を透過する場合に、光の感じる屈折率が、偏光方向によ
って異なるということを利用したものでｓ Ｘ ＃ ｙ
方向の屈折率をそれぞれｎｘｙｎ）’とし、結晶体の厚
みをｄとすれば、この場合の位相差φは下式で与えられ
る。
φ＝ ２７ｒ（ｎｘ−ｎｙ）ｄ／λ
ここで、φ＝１ｒ／２のとき（１／４）λ波長板となシ
、直線偏光←→円偏光の相互変換が行われる。
、直線偏光←→円偏光の相互変換が行われる。
第１図において、レーザ発振器（１）よシ出力された直
線偏光のレーザ光は、一連の反射鏡（３１）〜（３５）
によって順次伝送され、そして（１／４）λ波長板（８
）に入射する。次にこの（１／４）λ波長板（８）を透
過したレーザ光は円偏光となシ、これが集光レンズ（４
）に導かれて集光される。そして焦点位置（４１）の近
傍に集光されたレーザ光で被加工物（６）の加工が行わ
れる。この際、レーザ発振器（１）より出力された直線
偏光のレーザ光の偏光面を、反射鏡（６１）〜（６５）
への入射面に対して同一平面内または垂直になるように
して入射させ、そして伝送する。このようにしてレーザ
光の伝送を行えば、一連の反射鏡（３１）〜（３５）
Ｋ対してはＳＰ波成分のみ（偏光面が入射面と同一平面
内にあるとき）、またはＳ波成分のみ（偏光面が入射面
に対して垂直なとａ′）となるので、レーザ光の直線偏
光は殆ど崩れることなく伝送される。何故ならば、位相
差はＰ波とＳ波の間に生じるものであシ、Ｐ波成分のみ
あるいはＳ波成分のみでは、位相差が生じないこと当然
である◇したがって、レーザ光の直線偏光は崩れること
なくその１ま伝送される。ここで前記の（１／４）λ波
長板（８）を直線偏向のレーザ光の伝送方向に対して正
しい向きに設置すれば、（１／４）λ波長板（８）を透
過後のレーザ光は極めて円偏光度の高い円偏光となる。
線偏光のレーザ光は、一連の反射鏡（３１）〜（３５）
によって順次伝送され、そして（１／４）λ波長板（８
）に入射する。次にこの（１／４）λ波長板（８）を透
過したレーザ光は円偏光となシ、これが集光レンズ（４
）に導かれて集光される。そして焦点位置（４１）の近
傍に集光されたレーザ光で被加工物（６）の加工が行わ
れる。この際、レーザ発振器（１）より出力された直線
偏光のレーザ光の偏光面を、反射鏡（６１）〜（６５）
への入射面に対して同一平面内または垂直になるように
して入射させ、そして伝送する。このようにしてレーザ
光の伝送を行えば、一連の反射鏡（３１）〜（３５）
Ｋ対してはＳＰ波成分のみ（偏光面が入射面と同一平面
内にあるとき）、またはＳ波成分のみ（偏光面が入射面
に対して垂直なとａ′）となるので、レーザ光の直線偏
光は殆ど崩れることなく伝送される。何故ならば、位相
差はＰ波とＳ波の間に生じるものであシ、Ｐ波成分のみ
あるいはＳ波成分のみでは、位相差が生じないこと当然
である◇したがって、レーザ光の直線偏光は崩れること
なくその１ま伝送される。ここで前記の（１／４）λ波
長板（８）を直線偏向のレーザ光の伝送方向に対して正
しい向きに設置すれば、（１／４）λ波長板（８）を透
過後のレーザ光は極めて円偏光度の高い円偏光となる。
なお、上記の実施例では、直線偏光を円偏光に変換する
のに（１／４）λ波長板を用いたが、これに代えて第２
図、第３図および第４図のような構成、すなわち、フェ
イズリターダ（２）を一連の反射鏡の間に挿入してもよ
い０この場合もやはフ直線偏光のままレーザ光が伝送さ
れ、そして最終的にあるいはほぼ最終的にフエイズリタ
ーダ（２）によυ円偏光知変換されている。このとき、
レーザ光における直線偏光の偏光面は入射面と４５″の
角度をなすように前記フエイズリターダ（２）を設置し
ているため、Ｐ波成分とＳ波成分とが生じて、これが互
いに等しい大きさをもつようになる。したがって、フエ
イズリターダ（２）の位相変移量が±９０°であれば、
同様に円偏光度の高い円偏光が得られる。なお、第６図
の実施例においては、フェイズリターダ（２）と最後の
反射鏡〔３６〕が第２図の場合と入れ代わったものであ
る。また、第４図においては、フェイズリターダ（２）
と反射鏡（３６）〜（６８）とを収納した保持箱（９）
がＹ−Ｙを釉として微回転できるようにしたもので、こ
れにより円偏光度を微調整することができ、そのため更
に円偏光度の高い円偏光が得られる。ただしこの場合も
、フェイズリターダ（２）と、いずれかの反射鏡とが入
れ代わってもよい。
のに（１／４）λ波長板を用いたが、これに代えて第２
図、第３図および第４図のような構成、すなわち、フェ
イズリターダ（２）を一連の反射鏡の間に挿入してもよ
い０この場合もやはフ直線偏光のままレーザ光が伝送さ
れ、そして最終的にあるいはほぼ最終的にフエイズリタ
ーダ（２）によυ円偏光知変換されている。このとき、
レーザ光における直線偏光の偏光面は入射面と４５″の
角度をなすように前記フエイズリターダ（２）を設置し
ているため、Ｐ波成分とＳ波成分とが生じて、これが互
いに等しい大きさをもつようになる。したがって、フエ
イズリターダ（２）の位相変移量が±９０°であれば、
同様に円偏光度の高い円偏光が得られる。なお、第６図
の実施例においては、フェイズリターダ（２）と最後の
反射鏡〔３６〕が第２図の場合と入れ代わったものであ
る。また、第４図においては、フェイズリターダ（２）
と反射鏡（３６）〜（６８）とを収納した保持箱（９）
がＹ−Ｙを釉として微回転できるようにしたもので、こ
れにより円偏光度を微調整することができ、そのため更
に円偏光度の高い円偏光が得られる。ただしこの場合も
、フェイズリターダ（２）と、いずれかの反射鏡とが入
れ代わってもよい。
以上のようにこの発明によれば、直線偏光のレーザ光の
偏光面を反射鏡への入射面に対して、同一平面内または
垂直になるようにして伝送したので、直線偏光の特性が
崩れることなく、すなわち、直線偏光が楕円偏光に変化
しないで伝送される。
偏光面を反射鏡への入射面に対して、同一平面内または
垂直になるようにして伝送したので、直線偏光の特性が
崩れることなく、すなわち、直線偏光が楕円偏光に変化
しないで伝送される。
そして、最終的には（１／４）λ波長板またはフエイズ
リターダに入射してこれが反射し九後、あるいは透過後
において円偏光度のきわめて高い円偏光のレーザ光が得
られるので、かかるレーザ光を用いたレーザ加工装置の
加工精度は大幅に向上する。
リターダに入射してこれが反射し九後、あるいは透過後
において円偏光度のきわめて高い円偏光のレーザ光が得
られるので、かかるレーザ光を用いたレーザ加工装置の
加工精度は大幅に向上する。
第１図はこの発明の一実施例によるレーザ加工装置を示
す構成図、第２図〜第４図は同じ効果をなす他の実施例
を示す構成図、第５図は従来のレーザ加工装置を示す構
成図、第６図はＰ波成分とＳ波成分との関係を示す説明
図である。 図中、（１）はレーザ発振器、（２）はフエイズリター
ダ、（３１）〜（３８）は反射鏡、（４）は集光レンズ
、（５）は加工へッ下、（６）は被加工物、（７）は加
エテーブル、（８）は（１／４）λ波長板、（９）は保
持箱である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 弁理士 佐 藩 正 年 第１図 １ 、レー竹°イト■シ名告 ６：ネシｒＪｏ１−鴇 ７ ：カロ二テ／ｊ）し ８：Ｖ４人榎義殺 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図
す構成図、第２図〜第４図は同じ効果をなす他の実施例
を示す構成図、第５図は従来のレーザ加工装置を示す構
成図、第６図はＰ波成分とＳ波成分との関係を示す説明
図である。 図中、（１）はレーザ発振器、（２）はフエイズリター
ダ、（３１）〜（３８）は反射鏡、（４）は集光レンズ
、（５）は加工へッ下、（６）は被加工物、（７）は加
エテーブル、（８）は（１／４）λ波長板、（９）は保
持箱である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 弁理士 佐 藩 正 年 第１図 １ 、レー竹°イト■シ名告 ６：ネシｒＪｏ１−鴇 ７ ：カロ二テ／ｊ）し ８：Ｖ４人榎義殺 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図
Claims (2)
- （１）レーザ発振器から送り出されたレーザ光を反射鏡
により任意の位置に導き、集光レンズにより集光した後
該集光レンズの焦点位置近傍で被加工物を任意の形状に
加工するレーザ加工装置において、レーザ発振器から出
力された前記レーザ光は直線偏光でありそしてその偏光
面を前記反射鏡の入射面に対して同一または垂直になる
ように構成するとともに、前記レーザ光が集光レンズに
入射する前に（１／４）λ波長板で円偏光に変換したこ
とを特徴とするレーザ加工装置。 - （２）集光レンズの前に（１／４）λ波長板として直線
偏光を円偏光に変換するフエイズリターダを備え、該フ
エイズリターダに入射するレーザ光の偏光面を入射面に
対して４５°となるように構成したことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60136903A JPS61296985A (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60136903A JPS61296985A (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | レ−ザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61296985A true JPS61296985A (ja) | 1986-12-27 |
Family
ID=15186260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60136903A Pending JPS61296985A (ja) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61296985A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4434504A1 (de) * | 1993-09-27 | 1995-03-30 | Mitsubishi Electric Corp | Laserschneidemaschine |
-
1985
- 1985-06-25 JP JP60136903A patent/JPS61296985A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4434504A1 (de) * | 1993-09-27 | 1995-03-30 | Mitsubishi Electric Corp | Laserschneidemaschine |
| US5637243A (en) * | 1993-09-27 | 1997-06-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser cutting machine |
| US5756961A (en) * | 1993-09-27 | 1998-05-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser cutting machine |
| DE4434504C2 (de) * | 1993-09-27 | 1998-07-16 | Mitsubishi Electric Corp | Laserschneidemaschine |
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