JPS6370802A

JPS6370802A - レ−ザ用集光鏡

Info

Publication number: JPS6370802A
Application number: JP61215148A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Sawada; 潔沢田
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1986-09-12
Filing date: 1986-09-12
Publication date: 1988-03-31

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〕本発明は金属の表面等の熱処理に使用するレーザ用集光
鏡に関し、特に、略パラボラ回転曲面を有し、一定の拡
がりを有し、その強さが均一であるようなレーザ光を集
光するレーザ用集光鏡に関する。

〔従来の技術〕

レーザを用いた金属加工において、切断加工等において
は、レーザ光のビームをできるだけ狭く絞る必要がある
が、金属の焼き入れ等の表面処理では、一定の面積を有
し、その範囲でビームの強さが一定であるレーザ光ビー
ムが望ましい。

このようなレーザ光ビームを実現するために、小さなレ
ーザ光ビームを重ねて、均一のビームをつくることや、
また大口径のレーザ光ビームを大口径の集光レンズをと
うして集光する方法がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、小さなレーザ光ビームを重ねる方法はビームの
強さの凹凸が生じ、全体を均一にすることが困難である
。

又、大口径のレーザ光ビームを大口径の集光レンズで集
光する方法は大口径のレーザ光ビーム自身の強さ分布が
均一でなく、さらに、集光後のレーザ光ビームもレンズ
の収差のためにその強さが均一にならないという問題点
がある。

本発明の目的は上記問題点を解決し、略パラボラ回転曲
面を有し、一定の拡がりを有し、その強さが均一である
ようなレーザ光を集光するレーザ用集光鏡を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では上記の問題点を解決するために、略パラボラ
回転曲面であって、該略パラボラ曲線は焦点が連続的に
一定直線上につながるようにした曲線であることを特徴
とするレーザ用集光鏡を、採用した。

〔作用〕

パラボラ回転軸に平行な面ではレーザ光は焦点が連続的
に一定直線上につながっているので、連続的な拡がりを
有するレーザ光を得ることができる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面に基すいて説明する。

第１図に本発明の一実施例の構成図を示す。図は略パラ
ボラ回転曲面の回転軸で切断した切断図である。図にお
いて、１０はレーザ光であり、パラボラ回転面の回転軸
に対し平行になっている。

２０は略パラボラ曲線であり、通常のパラボラと異なり
、その焦点が連続的に変化するような曲線である。３０
は焦点線であり、レーザ集光鏡２０の曲線の焦点はこの
線上にある。３１はレーザ集光鏡の作る集光像である。

ＰＩ〜Ｐ５はレーザ集光鏡２０の作る焦点である。即ち
、通常のパラボラ曲線ではレーザ光は一点に集光する。

しかし、レーザ集光鏡２０の内面は通常のパラボラ曲線
と異なり、通常のパラボラ曲線に対し連続的に外側に曲
線がオフセットされており、焦点位置は一点でなく直線
上を連続的に変化する。即ち、Ａ１〜Ａ５に入射したレ
ーザ光はそれぞれＰ１〜Ｐ５に焦点を有し、直線上の集
光像３１を作る。尚、この集光像３１の長さは１〜５０
ｍｍ程度が実用的である。

このような曲面は例えばクーン（ＣＯＯＮＳ）の３次式
等を用いて滑らかに結合して、自由曲面の削性法として
各種の自動プログラミング法を適用することができる。

第２図は、第１図のＸ−Ｘで切断した切断図である。図
において、２０はレーザ集光鏡であり、３０は集光面で
ある。レーザ集光鏡２０のパラボラ回転軸に垂直な面で
切断した内面は円であり、この円の焦点がＰＸである。

従って、焦点ＰＸが焦点線３０と一致する場合には集光
像３１は点となり、紙面に垂直な方向には直線となる。

また、焦点ＰＸが焦点線３０より若干上方または下方に
ある場合には焦点ＰＸは直線となり紙面に垂直な方向へ
の広がりを合わせると短形面となる。

この結果第１図と第２図に示した集光像３１によって、
直線または矩形の集光像ができることが明らかである。

第１図に示す焦点Ｐｉ−Ｐ５におけるレーザ光の強さは
略均−であるが、第２図における紙面に平行な方向のレ
ーザ光の強さはレーザ集光鏡２０の内面が円であり、必
ずしも均一ではない。しかし、第２図の矢印Ｂで示す方
向に加工物を移動して金属の表面処理をする場合は、紙
面の平行な方向の強度のばらつきは通常問題にならない
。

又、第１図及び第２図に示す曲面は第１図に示す曲線は
曲率が一様に変化しており、第２図に示す曲線は円であ
る。従って、ダイヤモンド非球面旋削の標準加工法で加
工することができる。尚、この曲面の材質には無酸素銅
、モリブデン等が望ましい。

次に第１図のレーザ光１０を得るための゛手段について
述べる。一般にこのような特定の切断面の形状を有する
レーザ光を得るためには、第３図に示すようなアバチア
−を用いる。第３図においてＣ１，Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は
レーザ集光鏡２０を、同時にアバチア−４０をレーザー
光方向より見た投影図である。ここで円弧ＣＬ−Ｃ４，
Ｃ２−Ｃ５は、図示されていないがそれらの中間位置に
ある円弧群とともに同一長さになるように選ばれる。

そうすることによって、第１図の焦点ＰＩ−Ｐ５の光強
度を同一にすることができる。

以上の説明ではパラボラ回転軸の垂直方向の切断曲線は
円で構成し、その焦点をパラボラ曲線の焦点面に一致ま
たは若干上または下にくるように構成したが、この面を
楕円で構成して、その焦点パラボラ曲線の焦点面とあわ
せたり、又、必要に応じて上下させることもできる。

又、レーザー集光鏡２０の形状は加工の容易さを考慮し
て必ずしもアバチア−と同一形状でなくそれより広い円
形、楕円等の形状も使用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、略パラボラ回転曲面の
曲線を焦点が連続的につながるような曲率が連続的に変
化する曲面で構成したので、パラボラ回転軸と平行な方
向に光強度が均一な拡がりを有するレーザ光を得ること
ができ、又この曲面は曲率の変化が連続的であるので、
加工も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のパラボラ回転軸に沿って切
断した断面図、第２図は本発明の一実施例のパラボラ回転軸に垂直な方
向に切断した断面図、第３図はレーザ集光鏡と同一形状の切断面形状を有する
レーザ光を得るためのアバチア−を示す図である。１０・〜・−・・・レーザ光２０−・・・・・レーザ集光鏡３０−一−−−・・焦点線３１−・・−・集光像４０−・・−アバチア− Ｐ１〜Ｐ５・−・−・・−パラボラ曲線の焦点ＰＸ・・
−−一−−パラボラ回転円の焦点特許出願人　ファナッ
ク株式会社代理人　　　弁理士　　服部毅巖第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）略パラボラ回転曲面であって、該パラボラ曲線は
焦点が連続的に一定直線上につながるようにした曲線で
あることを特徴とするレーザ用集光鏡。
（２）該略パラボラ回転曲面の回転軸に直角な面におけ
る焦点が該略パラボラ曲線の焦点面より若干距離だけ上
または下にく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項記載のレーザ用集光鏡。
（３）前記レーザ用集光鏡の前面にアパチャーを設けた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
のレーザ用集光鏡。