JPS63252688A - レ−ザ加工ヘツド - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレーザ加工ヘッド、とくにその高出力レーザ
ビームの集光に関するものである。

〔従来の技術〕

第１図は例えばレーザハンドブック（昭、１１１５７年
１２月１５日発行、レーザ学会）に示された。

凹面鏡を用いた従来のレーザ加工ヘッドを示す断面構成
図である。図において、（１）はレーザビーム。

（２）はレーザビームの進行方向、Ｘ３）は凹面反射説
。

（４）は〃ａ工物、（５）はワク、Ｏｎは平面鏡である
。

次に動作について説明する。

レーザビーム（１）は平面視（７）により反射され、凹
面反射鏡（３）によシ反射集光されて加工物（４）のレ
ーザ加工をおこなつ。集光はこのように反射鏡によシお
こなわれるため大出力レーザビームにも耐えることがで
きる。

〔発ＬＪＡが解決しようとする問題照」従来のレーザ加
工ヘッドは以上のように構成されており、レーザビーム
の集光を一枚の凹面鏡により２こなっているため入射ビ
ームの径が大きくなると著しく球面収差が増大し、集光
点でのビーム径を増大させる。また凹面鏡に入射するレ
ーザビームの入射角と凹面鏡により反射されるレーザビ
ームの入射角とが異なるいわゆる軸はすしの集光をして
いるため入射ビーム径が大きくなるとこの軸はずしによ
り著しく非点収差が発生し、同じく、集光点でのビーム
径を増大させる。このような理由により、一般にビーム
径の大きい、大出力レーザに適用した場合にはレーザビ
ームを細くシぼれず、したがって高いパワー密度が得ら
れないため高効率のレーザ加工ができないという問題が
あった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、大出力レーザビームに耐えられる反射鏡を用
いながら球面収差、非点収差の発生の小さい集光系をも
つレーザ加工ヘッドを得ることをｄ的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るレーザ加工ヘッドは、複数枚の凹面鏡間
を反射往復させてレーザビームを集光し。

この集光ビームを用いてレーザ加工をおこなうようにし
たものである。

〔作用〕

この発明におけるレーザビームの集光系は、４ｘ数枚の
凹面鏡よシ少しずつ集光することによシ球面収差、非点
収差を低減させる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

ｆｆ、１図はこの発明の一実施例によるレーザ加工ヘッ
ドを示す断面構成図でおり１図において、（３）Ｌ凹面
反射鏡である。

次に動作について説明する。

レーザビーム（りは２つの凹面反射鏡（３）によシ反射
集光されて高いパワー密度となり、加工′＃＋４１のレ
ーザ加工をおこなう。このビーム集光系の収差について
従来例と比較して説明する。第１図及び第７図に示す例
において２両者の凹面反射−によＦ）　４１１成される
ビーム集光系の焦点距離は同一とする。したがって１反
射鏡の焦点距離は曲率に反比例するので、第１図におけ
る凹面反射鏡の曲率を几とすれば、＄１図の凹面反射鏡
の曲率は２几となる。

まず、はじめに球面収差を考える。球面収差はビーム径
の３乗に比例し、焦点距離の２乗に反比例する。入射ビ
ーム径をＤとすれば、従来例においては 一方、この発明の実施例においては、２番目に反射する
凹面反射鏡上のビーム径がＤ／２　であることに注意し
て計算すると。

従って。

とな９．この発明の実施によ）球面収差はおよそ１／３
になることがわ妙する。

次に非点収差を考える。ビーム径が十分大きいと考える
と、非点収差はおよそビーム径の２乗に比例し、焦点距
離の１乗に反比例する。これは。

従来例では この発明の一実施例では となり、この発明の実施により非点収差はおよそ半分に
なることがわかる。

以上、２つの収差成分は単純にたしあわせることはでき
ないが、収差による影響はこの発明の実施により少なく
とも従来の半分風Ｆになることがわかる。

なお、上記実施例では曲率の同じ２枚の凹面鏡による構
成例を示したが２曲率は異なっていてもよく２例えば一
番目に反射する凹面鏡の曲率を４几。

二番目のものの曲率をＴＲとし、入射するレーザビーム
のビーム径の減少と共に曲率を小さくした場合の球面収
差は となり、（２）式で計算される実施例のもののさらに半
分にすることができる。

また、２枚の凹面鏡に限らず、第２図に示すように２枚
以上の凹面鏡によシ構成してもよい。

また、第３図、第４図、及び第５図に示すように凹面鏡
の一部に貫通孔（６０）をあけたミラー（６）によシ、
レーザビームを入射あるいは出射させるようにしてもよ
い。

また、第６図に示すように、第２図における光路（２０
０）を紙面手前に折りかえず構成、即ち、レーザビーム
の反射往復光路が互いに直交する２つの平面上にめるよ
うにすることにより、光路（２０１）で発生する非点収
差を相殺して、さらに効果が増す。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、複数枚の凹面鏡間を
反射往復させてレーザビームを集光し。

この集光ビームを用いてレーザ加工をおこなうようにし
たので９球面収差や非点収差の発生をおさえつつ、レー
ザビームを細くシぼることができ。

高いパワー密度が得られるため、高効率のレーザ加工が
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

４１図はこの発明の一実施例によるレーザ加工ヘッドを
示す断面構成図、第２図、第３図、第４図、第５図、及
び第６図は各々この発明の他の実施例によるレーザ加工
ヘッドを示すｌｔｒ面構成図。 並びに第７図は従来のレーザ加工ヘッドを示す断面構成
図である。 図において、（１ｊはレーザビーム、（３）は凹Ｉｆ［
Ｔ鏡。 （４）は加工物、（６）はミラー、　（６０）は貫通孔
である。 なお２図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数枚の凹面鏡間を反射往復させてレーザビーム
   を集光し、この集光ビームを用いてレーザ加工をおこな
   うようにしたレーザ加工ヘッド。
2. （２）複数枚の凹面鏡のうち少なくとも一枚には貫通孔
   を設け、上記貫通孔を通してレーザビームを上記凹面鏡
   の一つに入射、もしくは上記凹面鏡の一つより出射させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ
   加工ヘッド。
3. （３）複数枚の凹面鏡の曲率は各上記凹面鏡に入射する
   レーザビームのビーム径の減少と共に小さくなる特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載のレーザ加工ヘッド。
4. （４）レーザビームの反射往復光路は互いに直交する２
   つの平面上にある特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれかに記載のレーザ加工ヘッド。