JPWO2007119838A1 - YAG laser, fiber laser lens and laser processing apparatus - Google Patents

YAG laser, fiber laser lens and laser processing apparatus Download PDF

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Abstract

YAGレーザ、ファイバレーザのビームを屈折集光させるレンズはガラスレンズや石英レンズが用いられている。これらの材料のレンズは1枚レンズ特定の機能を実行させる場合前後の彎曲面を適切に与えることができない場合がある。ガラス、石英レンズでは収差が大きく出ることもある。1枚fθレンズとする場合、YAG、ファイバレーザの円形断面のビームを走査してレンズに与えた場合周辺部へ屈折されるビームは断面が楕円形に変形することがある。解決手段としてZnSeを材料としてレンズを作製する。ZnSeはガラスや石英より屈折率が1程度高いのでレンズの前後の彎曲面の曲率を小さくでき収差の少ないものができる。fθレンズとした場合周辺部へ屈折されたビーム断面の楕円化が低減できる。A glass lens or a quartz lens is used as a lens that refracts and condenses the beams of the YAG laser and the fiber laser. Lenses of these materials may not be able to properly give the front and back curved surfaces when performing a specific function of a single lens. Large aberrations may occur with glass and quartz lenses. When a single fθ lens is used, a beam refracted to the periphery may be deformed into an elliptical shape when a YAG or fiber laser beam having a circular cross section is scanned and applied to the lens. As a solution, a lens is manufactured using ZnSe as a material. Since ZnSe has a refractive index about 1 higher than that of glass or quartz, the curvature of the curved surface before and after the lens can be reduced and the aberration can be reduced. When the fθ lens is used, the elliptical cross section of the beam refracted to the peripheral portion can be reduced.

Description

この発明はYAGレーザまたはファイバレーザ用のレンズおよびそれを用いたレーザ加工装置に関する。YAGレーザの波長は1.06μmであり近赤外光である。ファイバレーザの波長は0.9μm、1.06μm、1.11μm等のものがある。その他にもあるがファイバレーザの波長は0.8μm〜1.2μmの近赤外光である。YAGレーザ、ファイバレーザの光学系としては、通常の光学ガラス(クラウンガラス、フリントガラス)のレンズや石英レンズを用いることができる。光学ガラスの吸収は小さく透過率は100%に近い。YAG、ファイバレーザビームを集光して被処理物に集光して被処理物を加工するという場合、2枚〜5枚組の光学ガラスや石英からなるレンズの組が用いられる。   The present invention relates to a lens for a YAG laser or a fiber laser and a laser processing apparatus using the same. The wavelength of the YAG laser is 1.06 μm, which is near infrared light. The wavelength of the fiber laser is 0.9 μm, 1.06 μm, 1.11 μm, or the like. Although there are others, the wavelength of the fiber laser is near infrared light of 0.8 μm to 1.2 μm. As an optical system for the YAG laser and the fiber laser, a lens of ordinary optical glass (crown glass or flint glass) or a quartz lens can be used. The absorption of the optical glass is small and the transmittance is close to 100%. When a YAG or fiber laser beam is condensed and focused on the object to be processed to process the object to be processed, a group of lenses made of two to five optical glasses or quartz is used.

特開2003−164985号はYAGレーザの光を光ファイバで導きガラス製レンズを通し平行光にしZnSe製回折型光学部品(DOE)によって回折して所望の形状の複数本のビームに分割整形しガラス製のレンズで絞って対象物である透明・不透明樹脂に照射して不透明樹脂を瞬時に溶融し透明樹脂と接着するようにしている。前後のガラス製レンズはファイバで導かれたYAGの光を平行ビームにして回折型光学部品に入れ分割ビームを集光して対象物へ照射するものである。回折型光学部品は縦横に分割され厚みの異なる画素を有し一本の平行入射ビームを多数本のビームにするものである。ガルバノミラーのように機械的に振動してビームを左右前後に振るものではない。静的にビームを分割して同時に多数の点に強いビームを照射できるようにしている。ビームを分割する光学部品はZnSeの回折型光学部品となっている。ここで発熱するので冷却機構を設けてZnSeを冷却している。硬化させるべき樹脂(対象物)はポリプロピレン、ポリカーボネートポリアミド、ポリブチレンテレフタラートなどである。回折型光学部品によって作られたビームの断面は、帯状、円環状、四辺型環、格子点状などになる。それは対象物の樹脂の分布によって変わる。ZnSeを冷却水などで冷却するのはここでYAG光の吸収があり発熱するからである。
特開2003−232993号は人工衛星に搭載するカメラの結像レンズ群、フィールドレンズ群、リレーレンズ群からなる光学系において収差を打ち消すために屈折率が異なる4種類のレンズを組み合わせている。収差には球面収差、非点収差、コマ収差、像面彎曲、歪曲収差などがありこれらの収差を打ち消すためには屈折率の異なるレンズを何枚も組み合わせる必要がある。そこで特開2003−232993号はSLAH65、石英、ZnSe、ZnSのように屈折率の異なる4種類の材料のレンズを8枚組み合わせて人工衛星用カメラの光学系としている。宇宙からの赤外光を受光するものであり主に1μm帯の近赤外波長(980nm〜1020nm)の光を受け正確な像を像面に結ぶようにするものである。レーザ用ではない。
特開2001−051191号は波長10.6μmの炭酸ガスレ−ザの強いパルス光をガルバノメータなどで二次元走査しそれを絞って被処理物に照射し等間隔に多数の穴を穿孔するのに適したfθレンズを与えるものである。炭酸ガスレ−ザの波長10.6μmの強い光を通さなくてはならないのでレンズ材料はZnSeかGeである。物界側に凸の正レンズよりなる第1群、物界側に凹の負レンズよりなる第2群、正レンズのみ或いは正負レンズ、或いは正正レンズの組み合わせで全体として正の屈折率を持つ第3群よりなり、全体の焦点距離をf、前側焦点から後側焦点までの距離をdとし、−2.2≦f/f≦−0.3、0.4≦f/f≦0.9、1.8≦d/f≦2.4としている。
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-164985 guides YAG laser light through an optical fiber, converts it into parallel light through a glass lens, diffracts it by a ZnSe diffractive optical component (DOE), and divides and shapes it into a plurality of beams having a desired shape. It is squeezed with a lens made by irradiating the transparent / opaque resin, which is the object, to melt the opaque resin instantly and bond it to the transparent resin. The front and rear glass lenses convert YAG light guided by a fiber into a parallel beam, put it in a diffractive optical component, collect the split beam, and irradiate the object. The diffractive optical component is divided vertically and horizontally and has pixels with different thicknesses, and a single parallel incident beam is converted into a number of beams. It is not mechanically vibrated like a galvanometer mirror and swings the beam back and forth. The beam is divided statically so that a strong beam can be irradiated to many points at the same time. The optical component for splitting the beam is a ZnSe diffractive optical component. Since heat is generated here, a cooling mechanism is provided to cool ZnSe. Resins (objects) to be cured are polypropylene, polycarbonate polyamide, polybutylene terephthalate, and the like. The cross section of the beam produced by the diffractive optical component may be a band, a ring, a quadrilateral ring, a lattice point, or the like. It depends on the resin distribution of the object. The reason why ZnSe is cooled with cooling water or the like is that it absorbs YAG light and generates heat.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-232993 combines four types of lenses having different refractive indexes in order to cancel out aberrations in an optical system composed of an imaging lens group, a field lens group, and a relay lens group of a camera mounted on an artificial satellite. Aberrations include spherical aberration, astigmatism, coma aberration, field curvature, distortion, etc. In order to cancel these aberrations, it is necessary to combine several lenses having different refractive indexes. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-232993 uses an optical system of an artificial satellite camera by combining eight lenses of four kinds of materials having different refractive indexes such as SLAH65, quartz, ZnSe, and ZnS. It receives infrared light from space and mainly receives light having a near infrared wavelength (980 nm to 1020 nm) in the 1 μm band so as to form an accurate image on the image plane. Not for laser.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-05191 is suitable for two-dimensional scanning with a strong pulsed light of a carbon dioxide laser with a wavelength of 10.6 μm with a galvanometer, etc. An fθ lens is provided. The lens material is ZnSe or Ge because it must pass strong light with a wavelength of 10.6 μm from a carbon dioxide laser. A first group of positive lenses convex on the object side, a second group of negative lenses concave on the object side, a positive lens alone or a positive / negative lens, or a combination of positive and negative lenses has a positive refractive index as a whole. Composed of the third group, the total focal length is f, the distance from the front focal point to the rear focal point is d, −2.2 ≦ f 2 /f≦−0.3, 0.4 ≦ f 3 / f ≦ 0.9, 1.8 ≦ d / f ≦ 2.4.

YAGレーザ、ファイバレーザの光を集光するためには光学ガラスレンズや石英が用いられている。これは長い実績がありYAGの1.06μm、ファイバレーザの0.80μm〜1.20μmに適したレンズである。レンズの製造方法、研磨方法も円熟している。材料コストも低くて有用である。収差を抑制するために複数枚のレンズを組み合わせる場合でも一枚一枚の材料コストが低いので複合レンズにしてもコストがあまり上昇しない。
ガラスレンズは(クラウンガラス、フリントガラスなど)は溶融させ型に入れて適当な形状に作ることができる。それを研磨して適当な面に仕上げるがコストの点で優れておりまた吸収も殆どない。コストを考えると複数枚のレンズを組み合わせた組レンズの場合、光学ガラスレンズがYAGレーザ、ファイバレーザには好適である。石英もYAG、ファイバレーザレンズとしては実績がある。
しかしながら石英や光学ガラスは屈折率が低いという欠点がある。YAGの1.06μmやファイバレーザの0.80μm〜1.20μmに対して、光学ガラスは屈折率n=1.4〜1.6の程度である。屈折率が低いので、集光径が歪んで肥大することがある。屈折率が低いレンズほど同じような集光性能を与えるためにはより凹凸を強くする必要がある。つまりレンズ面の曲率を高めなければならない。
特にスキャン光学系に用いるレンズでレンズ数が少ない場合、屈折率が低いとエリアの外側で集光性能が劣化するということがある。スキャン光学系というのは往復揺動するガルバノミラーや回転する角柱ミラーでビームを左右前後に走査する光学系のことである。ビームをガルバノミラーで反射し左右に走査すると、レンズの中央部だけでなく周辺部をもビームが通ることになる。中央部を通るビームはうまく円形に集光されるのであるが、周辺部を通るビームは楕円状に広がってしまう。それは不都合なことである。
レンズの枚数を多くすればそのようなビーム形状の変形を防ぐことができる。レンズ枚数を増やすことによって様々な収差も打ち消すようにできる。先述の特開2003−232993号も、8〜9枚のレンズを組み合わせて収差の少ない結像性能の優れた屈折光学系を構成している。人工衛星に搭載するカメラの場合は、コスト低減する必要がないのでレンズ数が多くても差し支えない。しかし民生用の機器の場合、低コストの要求が強いという場合もある。
炭酸ガスレ−ザ用のfθレンズは先述の特開2001−051191号のように、2枚以上のレンズを組み合わせ収差の少ない光学系を作るのが良い。収差が大きいものでは全面に渡って一様な加工ができない。
本発明のYAG、ファイバレーザ用レンズはZnSeを用いたレンズである。ZnSeよりなる1枚或いは2枚〜5枚程度の少数レンズである。複数枚からなる場合はそのうちの1枚以上にZnSeを使う場合もあるが、1枚のfθレンズなどに適する。ガラスよりも屈折率が高いので彎曲を少なくすることができる。そのために収差を押さえることができる。数少ないレンズで所望の効果を上げることができる。1枚fθレンズとする場合は前面の凹面の曲率を大きくすることができ像面に照射したビームスポットのパワー分布の楕円化を防ぐことができる。1枚でも性能のよいfθレンズを提供することができる。
本発明はYAGレーザの1.06μm、ファイバレーザの0.80μm〜1.20μmの波長のビームを集光するのに光学ガラス(フリントガラス、クラウンガラス)レンズ、石英レンズではなく、ZnSeレンズを用いている。ZnSeは屈折率がガラスよりも1程度高いので屈折パワーが大きい。屈折率が高いので同じ焦点距離を与える場合でも曲率を小さくできる。図10は、同じ焦点距離を与えるレンズの前面の曲率1/R(凸の場合を正にする)と後面の曲率1/R(凸の場合を正にする)の関係を模式的に示すグラフである。実線が石英レンズの場合を示す。前面(第1面)、後面(第2面)の曲率ともに大きい。破線がZnSeレンズの場合である。前面、後面ともに曲率が小さい。曲率が小さいということは曲率半径が大きいということで作り易い。
曲率が小さいとレンズを作るのが容易である。また収差が少なくなる。そのために1枚レンズ或いは単純な組レンズであっても、周辺部でのビーム歪みを減らすことができる。通常のガラス、石英製1枚レンズの場合曲率が大きいので収差が大きく出てしまう。1枚レンズの場合、ZnSeレンズとすると、ガラスレンズよりも周辺部でのビーム歪みを1/2〜1/4程度にすることができる。レンズの周辺部も利用する走査系のレンズや、回折型光学部品を使って分岐ビーム系の場合のレンズとしてZnSeを材料とするレンズは最適である。
吸収が気になるところである。しかしZnSeはYAGレーザの1.06μm、ファイバレーザの0.80μm〜1.20μmの波長に対して殆ど吸収がなくガラスレンズと殆ど変わらない。
ZnSeは光学ガラスよりも高価であるから材料コストは上がるのであるが、これまで2枚〜4枚のガラスレンズの組み合わせであったものと同等のものを1枚のレンズで構成することもできる。マウントを含めるとコストメリットがある場合が多い。同じように1枚レンズであれば、ZnSeの方が周辺部でのビームの歪みが小さく有用である。
An optical glass lens or quartz is used to collect the light from the YAG laser and the fiber laser. This lens has a long track record and is suitable for a YAG of 1.06 μm and a fiber laser of 0.80 μm to 1.20 μm. The lens manufacturing method and polishing method are also mature. The material cost is low and useful. Even when a plurality of lenses are combined to suppress aberrations, the cost of material for each lens is low, so the cost does not increase so much even if a compound lens is used.
Glass lenses (crown glass, flint glass, etc.) can be made into a suitable shape by melting them and putting them in a mold. Although it is polished to a suitable surface, it is excellent in terms of cost and hardly absorbs. In view of cost, in the case of a combined lens in which a plurality of lenses are combined, an optical glass lens is suitable for a YAG laser and a fiber laser. Quartz has a track record as a YAG and fiber laser lens.
However, quartz and optical glass have a drawback that the refractive index is low. The optical glass has a refractive index n = 1.4 to 1.6 for YAG of 1.06 μm and fiber laser of 0.80 μm to 1.20 μm. Since the refractive index is low, the condensing diameter may be distorted and enlarged. In order to give the same light collecting performance to a lens having a lower refractive index, it is necessary to make the unevenness stronger. In other words, the curvature of the lens surface must be increased.
In particular, when the number of lenses used in the scanning optical system is small, the light condensing performance may be deteriorated outside the area if the refractive index is low. A scanning optical system is an optical system that scans a beam back and forth with a galvano mirror that reciprocally swings and a rotating prism mirror. When the beam is reflected by the galvanometer mirror and scanned left and right, the beam passes not only through the center of the lens but also around the periphery. Although the beam passing through the central part is well collected in a circular shape, the beam passing through the peripheral part spreads in an elliptical shape. That is inconvenient.
If the number of lenses is increased, such deformation of the beam shape can be prevented. Various aberrations can be canceled out by increasing the number of lenses. The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-232993 also constitutes a refractive optical system having excellent imaging performance with few aberrations by combining 8 to 9 lenses. In the case of a camera mounted on an artificial satellite, there is no need to reduce the cost, so there may be a large number of lenses. However, in the case of consumer equipment, there are cases where low-cost demands are strong.
As for the fθ lens for the carbon dioxide laser, it is preferable to make an optical system with less aberration by combining two or more lenses as described in JP-A-2001-05191. If the aberration is large, uniform processing cannot be performed over the entire surface.
The YAG and fiber laser lens of the present invention is a lens using ZnSe. One or two to five minority lenses made of ZnSe. In the case of a plurality of lenses, ZnSe may be used for one or more of them, but it is suitable for a single fθ lens. Since the refractive index is higher than that of glass, folding can be reduced. Therefore, aberration can be suppressed. The desired effect can be increased with a few lenses. When a single fθ lens is used, the curvature of the concave surface on the front surface can be increased, and the elliptical distribution of the power distribution of the beam spot irradiated on the image surface can be prevented. A single fθ lens with good performance can be provided.
The present invention uses a ZnSe lens instead of an optical glass (flint glass, crown glass) lens or quartz lens to focus the beam of 1.06 μm of YAG laser and 0.80 μm to 1.20 μm of fiber laser. ing. Since ZnSe has a refractive index about 1 higher than that of glass, it has a high refractive power. Since the refractive index is high, the curvature can be reduced even when the same focal length is given. FIG. 10 schematically shows the relationship between the curvature 1 / R 1 of the front surface of the lens that gives the same focal length (positive in the convex case) and the curvature 1 / R 2 of the rear surface (positive in the convex case). It is a graph to show. The solid line shows the case of a quartz lens. Both the curvature of the front surface (first surface) and the rear surface (second surface) are large. A broken line is a case of a ZnSe lens. The curvature is small on both the front and rear surfaces. The small curvature is easy to make because the curvature radius is large.
If the curvature is small, it is easy to make a lens. In addition, aberration is reduced. Therefore, even with a single lens or a simple lens group, beam distortion at the peripheral portion can be reduced. In the case of a single lens made of normal glass or quartz, the curvature is large, so that aberrations are large. In the case of a single lens, if a ZnSe lens is used, the beam distortion at the peripheral portion can be reduced to about 1/2 to 1/4 as compared with a glass lens. A scanning system lens that also uses the periphery of the lens, and a lens made of ZnSe as the lens in the case of a branched beam system using diffractive optical components are optimal.
I am worried about absorption. However, ZnSe has almost no absorption at the wavelength of 1.06 μm of the YAG laser and 0.80 μm to 1.20 μm of the fiber laser, and is almost the same as a glass lens.
Since ZnSe is more expensive than optical glass, the material cost increases. However, it is also possible to configure a single lens that is equivalent to a combination of two to four glass lenses so far. Including the mount often has a cost advantage. Similarly, with a single lens, ZnSe is more useful because it has less beam distortion at the periphery.

図1はYAGレーザビームを2つのガルバノミラーGで走査し1枚fθレンズによって像面に集光する光学系の概略構成図である。
図2は1枚fθレンズNとして石英ガラスレンズとZnSeレンズを用いたときの像面Iでの中央部、周辺部でのビームスポットの強度分布を示す図である。像面において、15mm、30mm、45mm、60mm、75mm角の正方形領域を想定しその最外隅におけるビームパワー分布を等高線で示す。
図3は1枚レンズのfθレンズNの集光作用を説明するための、ビーム揺動点であるガルバノミラー(光源点)G、fθレンズN、像面Iにおけるビーム経路を示す光学系説明図である。
図4は1枚レンズのfθレンズNにおいて近軸光線は焦点距離が長く像面Iに集光するが遠軸光線は焦点距離が短いので像面Iよりレンズ側で集光し収差のない場合より中心よりに結像するからfθ性を持つようにできることを説明するための、ガルバノミラー(光源点)G、fθレンズN、像面Iにおけるビーム経路を示す光学系説明図である。
図5は1枚レンズのfθレンズNにおいて、遠軸光線はレンズの前面(R1)へ斜めに入射しそれが像点から出発すると想定されるビームによって像面Iに投影されるので遠軸光線が像面Iでは半径方向に伸びる楕円になることを説明するための光源点G、fθレンズN、像面Iにおける光線の斜視図である。
図6は一枚レンズのfθレンズNにおいて、レンズ前面の曲率半径R1が光源・レンズ間距離aよりもずっと長いので、光源点Gからの平行円断面ビームはレンズ前面R1に斜めに入射しレンズ面に楕円断面を形成しそれが像点Hからの直円筒型のビームとなりレンズで絞られ像面Iに楕円断面のスポットとなることを説明するための光学系構成図である。
図7は光源点Gから平行円筒形断面のビームSが出て行きレンズ前面点Eで楕円断面のビームSとなり像点Hからのビームが楕円S断面としてレンズで縮小され楕円断面のスポットビームSJLとなるような円筒ビームの断面が変化して行くことを説明するためのビーム断面図である。
図8は一枚fθレンズNを石英レンズとZnSeレンズで作製する場合ビーム断面の楕円歪みを防ぐため前面を強い凹型にしたいが石英レンズではそれは難しくZnSeレンズでは容易に強い凹型にできることを説明するためのレンズ断面図である。図8(1)は石英レンズ、図8(2)はZnSeレンズの断面である。
図9は両凸レンズの場合において同じ焦点距離fを持つための石英レンズとZnSeレンズの断面を示す図である。石英レンズは中央部がより強く肥大している。ZnSeレンズは中央部の膨らみが小さい。
図10は凸形状を正としてレンズ前面後面の曲率半径をR、Rとして、焦点距離を同一とした場合に前後面曲率1/R、1/Rが満足すべき値を示すグラフである。石英レンズは、ZnSeレンズよりも曲率合計が3倍以上であり造形が難しいことが分かる。
図11は炭酸ガスレ−ザの10.6μmの光と、YAGレーザの1.06μmの光をミキシングフィルタで同一光軸上に重ね合わせるようにし、ZnSeのレンズによって炭酸ガスレ−ザ、YAGレーザビームを絞って対象物に照射し切断、溶接のいずれをも行う事ができるようにしたレーザ加工装置の構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical system in which a YAG laser beam is scanned by two galvanometer mirrors G and condensed on an image plane by a single fθ lens.
FIG. 2 is a diagram showing the intensity distribution of the beam spots at the center and the periphery on the image plane I when a quartz glass lens and a ZnSe lens are used as the single fθ lens N. FIG. On the image plane, a 15 mm, 30 mm, 45 mm, 60 mm, and 75 mm square area is assumed, and the beam power distribution at the outermost corner is indicated by contour lines.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an optical system showing beam paths on a galvano mirror (light source point) G, an fθ lens N, and an image plane I, which are beam swing points, for explaining the focusing action of a single fθ lens N. It is.
FIG. 4 shows a case where the paraxial ray has a long focal length and is focused on the image plane I in the single lens fθ lens N, but the far-axis ray has a short focal length and therefore is condensed on the lens side from the image plane I and has no aberration. FIG. 5 is an optical system explanatory diagram showing beam paths in a galvanometer mirror (light source point) G, an fθ lens N, and an image plane I for explaining that the image can be made to have fθ characteristics from the center.
FIG. 5 shows that in the single-lens fθ lens N, the far-axis ray is incident on the front surface (R1) of the lens obliquely and is projected onto the image plane I by a beam that is assumed to start from the image point. FIG. 4 is a perspective view of a light source point G, an fθ lens N, and a light beam on the image plane I for explaining that the image plane I becomes an ellipse extending in the radial direction.
In FIG. 6, in the single-lens fθ lens N, the curvature radius R1 of the front surface of the lens is much longer than the distance a between the light source and the lens, so that the parallel circular section beam from the light source point G is incident on the front surface R1 obliquely. FIG. 3 is an optical system configuration diagram for explaining that an elliptical cross section is formed on a surface, which becomes a right cylindrical beam from an image point H and is narrowed down by a lens to become an elliptical cross section spot on an image plane I;
Figure 7 is parallel cylindrical section from the light source point G beam S G is out of the elliptical cross-section at the front of the lens point E gradually beam S beam from E next image point H is reduced elliptical cross-section with the lens as an ellipse S H section It is beam sectional drawing for demonstrating that the cross section of the cylindrical beam used as spot beam SJL changes.
FIG. 8 illustrates that when a single fθ lens N is made of a quartz lens and a ZnSe lens, it is difficult to make the front surface a strong concave shape in order to prevent elliptic distortion of the beam cross section. It is lens sectional drawing for. 8A is a quartz lens, and FIG. 8B is a cross section of a ZnSe lens.
FIG. 9 is a diagram showing cross sections of a quartz lens and a ZnSe lens for having the same focal length f in the case of a biconvex lens. The quartz lens is stronger and enlarged at the center. The ZnSe lens has a small bulge at the center.
FIG. 10 is a graph showing values that the front / rear surface curvatures 1 / R 1 and 1 / R 2 should satisfy when the convex shape is positive, the radii of curvature of the rear surface of the front surface of the lens are R 1 and R 2 , and the focal lengths are the same. It is. It can be seen that the quartz lens has a total curvature more than three times that of the ZnSe lens and is difficult to form.
In FIG. 11, the 10.6 μm light of the carbon dioxide laser and the 1.06 μm light of the YAG laser are superimposed on the same optical axis by a mixing filter, and the carbon dioxide laser and the YAG laser beam are emitted by a ZnSe lens. It is a block diagram of the laser processing apparatus which squeezed and irradiated to a target object so that both cutting and welding could be performed.

以下にYAGレーザに使用するレンズの場合に付いて説明する。ファイバレーザにも同様に適用できる。1枚の凸レンズを使って近似的にfθレンズとすることができる。それは特開2001−051191号に紹介したような3〜5枚のレンズを用いたものとは違い、様々な収差を打ち消すことができない。しかしfθレンズとしての機能はあるので低コストのfθレンズとすることができる。どのような配置の時にfθレンズとなるのか?ということをまず説明する。図1は実施例の構造を示すので後ほど説明するがここでも簡単に述べる。YAGレーザビームはコリメータ(図示しない)などで直径の広い平行ビームに整形される。平行ビームは第1ガルバノミラーMでy方向走査され、第2ガルバノミラーMでx方向走査される。走査ビームはマウントMTに支持されたレンズNによって集光されて像面Iのある点Jに照射される。xy方向走査されるのでJ点は左右前後に移動する。パルスレーザなので離隔照射点となる。
以下では数式を含め、やや大胆な仮定や近似をして比較が明らかとなるように説明する。理論的でない点もあろうかと思うが、イメージをご理解頂くためには良いと思われるので、ご容赦頂くこととする。
fθレンズは第2ガルバノミラーM以降から問題になる。これのある点を以後Gとする。図3はガルバノミラーG、凸レンズN、像面Iからなるfθレンズ光学系の略図である。ガルバノミラーG、レンズNの中心K、像面Iの中心Oがz軸方向に一直線上に並んでいる。光軸はGKOによって表現することができる。ガルバノミラーGが二つあってy方向、x方向に揺動するようになっている場合は、ここでは後ろの方のガルバノミラーMだけを考えればよい。そのガルバノミラーの揺動中心がGである。レンズNと像面Iの距離がfである。平行のレーザビームがガルバノミラーGによってθの方向に反射されたとする。そのビームがGEである。
だから∠EGK=θである。これがレンズNで屈折して像面IのJ点に当たる。レンズ中心Kから照射点Jへ引いた直線KJが光軸KOと角度θをなす。∠JKO=θである。レンズ中心Kと像面中心Oの距離が焦点距離fである。OJ=ftanθである。
レンズ中心KからガルバノミラーGまでの距離をaとする。光源点G(a)は前焦点よりもレンズ寄りにある。それに対する像の位置をH点とする。簡単に像点Hと呼ぶ。像面Iと像点Hは全く違う。混同してはならない。これは光源点GよりもレンズKから後方に離れた位置にできる。像点Hのレンズ中心Kからの距離をbとする。直観的に分かりやすいのでbは正の値をとることにする。
Gから出た光がレンズNで屈折されて像面IのJ点に到る。OJ=x=ftanθである。像点Hにできるのは正立虚像である。H点から直線のビームHEJが出ているように見える。三角形HKJにおいてGEとKJは平行である。三角形HJOにおいてEKとJOは平行である。
a:b=GK:HK=EJ:HJ=KO:HO=f:(f+b) (1)
となる。ここから
bf=a(f+b) (2)
となるのであるが、全体をabfで割って、
1/a−1/b=1/f (3)
となる。これは薄肉レンズの光源・レンズ・像の距離a、bと焦点距離fの関係に等しい。KO=fと置いているから平行ビームを像面で収束させることができる。このように前焦点よりも光源をレンズ側にし(a<f)、レンズの前方、光源より前に虚像(b>a)を作るという配置をとれば、平行ビームを左右前後に振って、像面Iで収束させることができる。しかしそれだとftanθレンズになるだけである。それでもガルバノミラーGの運動を適当に制御することによって像面に等間隔にビームスポットを当てるようにすることができる。ガルバノミラーGの運動が等角速度の場合、像面Iに等間隔にスポットを描くにはやはりftanθではだめでfθレンズとしなければならない。
複数枚の組レンズであるとfθ性を与えやすい。1枚レンズでも非球面にすれば何とかそれは可能である。しかし非球面はコスト高になる。ここでは非球面にせず球面レンズでできるだけfθに近づけるということを考える。薄肉レンズの公式(3)は近軸光線について成り立つ近似であり、遠軸光線ではずれてくる。遠軸光線はレンズで強く屈折するので集光点もレンズ側に近づく。
図4に示すように光軸とθをなす近軸光線GEは像面Iの点Jに収束するとしても、光軸とθをなす遠軸光線GEはそれより近いQ点で収束する。つまり焦点距離が実効的に短くなる。∠PKO=θであるから、OP=ftanθである。もしも焦点距離の短縮化がなければ遠軸光線は∠PKO=θであるP点に到る筈である。ところが遠軸光線は焦点距離の短縮化が起こるので、GEという経路を辿りQ点で集光する。だから像面Iでの照射点はJとなりPより中心Oに近い。だから入射点の中心からの距離OJはftanθよりもfθに近くなる。それが一枚で球面レンズでも近似的にfθレンズとすることができる理由である。その中でもfθレンズに近づけるには揺動点Gとレンズ中心Kの距離aを適当に決める必要がある。
像面Iは収束点Qより前方になるから発散の初めとなる。そのように近軸光線の集光点(ガウス像面)は遠く、遠軸光線の集光点は近い。焦点距離fは近軸光線の集光点というより、実際には、中間的な距離に像面Iを置くようにすることもある。その場合KOは平均的な焦点距離<f>ということである。
本発明は1枚レンズでYAGレーザ光学系を構成する場合、石英よりもZnSeレンズの方が歪みが少なくて優れているということを主張する。1枚fθレンズの場合スポット間隔はfθ性を満足しても、照射点での遠軸光線のビーム断面が楕円形に歪むという問題がある。
図5によって遠軸光線の像面Iでの投影が楕円に歪む理由を説明する。これは図3、4の光学系を斜視図にしてビーム断面を分かりやすく示す。レンズ中心Kと像面中心Oはもっと離れているがビーム形状を分かりやすくするために近づけて描いている。ガルバノミラーGでは円形断面の平行ビーム(S)である。図7(1)にSビーム断面を示す。平行円形断面ビームが角度θをなして斜めにレンズNに入射する。レンズNの前面に非直角入射する。レンズ前面(曲率半径R)とのなす角が90度でないから、半径方向に伸びた楕円(S)となる。図7(2)にSの断面を示す。
像点がHなのでHから光線が伸びてきてSをなぞりそれがSとなる。断面Sは図7(3)に示す。その断面をもってビームが収束される。像面ではSJSとなる。これは小さいのでわかりにくいが、レンズの作用は縮小作用だから、像点Hから延ばした楕円筒と像面Iの交線で決まる楕円SJLと相似型に成るはずである。拡大型SJLを図7(4)に示す。これがより離心率の大きい楕円になるのは像点Hからのビームと像面Iのなす角度が直角からずれているからである。
図5から、遠軸光線の像面Iでの楕円化は、G点からのビームGEとレンズNの前面(第1面:曲率半径R)とのなす角度が直角から大きくずれていることが原因となって起こることが分かる。その他にも原因があるが、GEと第1面Rとが斜めに交差するというのが最も大きな原因である。レンズ入射点に立てた法線と入射線の違いがある(レンズでの入射角Υが0でない)のでSが楕円となる。
レンズ面での入射角(法線と入射線の角度)をΥとするとレンズ面Rにおいて半径方向に1/cosΥの割合で伸びる。円周方向には不変であるから楕円になる。ということは入射角Υを0に近づけると楕円化を防ぐことができるということである。GK=a(光源・レンズ距離)であり、第1面の曲率半径はRである。これは凹面である場合を正にしている。レンズ面において入射点の中心からのずれをhとする(h=KE)。Υは近似式で
Υ=(h/a)−(h/R) (4)
というように表現できる。もしもR=aであればGE線とレンズ第1面は直交しΥ=0となる。その場合Sは円となる。
しかしaは極めて小さい距離でありR=aとなるような著しい曲率のレンズを作ることはできない。必ずR>aとなる。
R1をaにできるだけ近付けることによって遠軸光線(hが大きい)の楕円歪みを軽減できる。レンズNの第1面を強い凹面にすることによってR→aとして楕円歪みの問題を低減できる。
ところが所望の焦点距離fというものが初めに与えられる。近似であるが焦点距離f,屈折率n、レンズの前後曲率半径R、Rの間に
(1/R)−(1/R)=1/(n−1)f (5)
というような関係がある。R、Rは前後面の曲率半径、(1/R)、(1/R)は前後面の曲率である。Rは凹をRは凸を正としているので(5)の符号が異なる。(5)の右辺は屈折率nから1を引いたものに反比例する。石英の場合(n−1)は大体0.45であり(5)右辺が2.2/fとなり大きくなる。Rを小さくしたいのであるが、そうすると(1/R)が大きくなる。1/Rがそのために著しく大きくなるということである。レンズ後面の曲率1/Rを大きくするというのは肥大したレンズとすることである。作製は難しいがある程度のものはできる。しかしそれでも限界がある。
ところがZnSeをレンズとすると、(n−1)は大体1.5であり、(5)右辺が0.66/f程度となり小さい。約1/3である。だから1/Rを大きくしても1/Rをあまり大きくしなくてよいということである。そのように1/R、1/Rともに大きいものは容易に作ることができる。
図8(1)、(2)に同じ焦点距離fを与える石英レンズとZnSeレンズの断面を示す。第1面Rは凹面としている。石英レンズの場合、第2面は大きい曲率(1/R)を持っており肥大した形状のレンズとなっている。それに対してZnSeは第1面をかなり大きい曲率の凹面とすることができ、しかも第2面の曲率もあまり大きくしないでよいという利点がある。
そのように1/Rの制限があるので、石英の場合第1面の曲率1/Rを大きくできないが、ZnSeでは1/Rを大きくできる。それが遠軸光線の歪みを減少させることができるのである。
以上に述べたものは1枚fθレンズの場合である。しかしそれに限らずZnSeは石英やガラスに比べて前後面の曲率1/R、1/Rを低くできるので製造が容易であるし、収差も小さいものになる。
図9は両凸レンズの例を示す。これも石英レンズの場合により肥大したレンズ型となっている。ZnSeの場合は両凸の場合でも曲率をより小さくすることができる。この場合は、前後面の曲率半径をR、Rとして両方を凸の場合に正とすると、先程と同じ程度の近似で
(1/R)+(1/R)=1/(n−1)f (6)
となる。ZnSeの場合右辺が小さいので左辺も小さくてよい。そのために彎曲の小さいZnSeレンズとなっている。
図10は焦点距離を同一にする石英レンズとZnSeレンズの前面曲率1/R(凸を正)と後面曲率1/Rが満たすべき関係を示すグラフ。これは第1象限を45度の直線が横切っているから焦点距離は正である正屈折力を持つレンズの場合である。ZnSeの方が前後面ともに曲率の絶対値を小さくできる。曲率が小さいということは作製容易だということである。また曲率が小さいと収差も小さい。
1枚fθレンズとする場合は前面の凹面(R<0)の曲率半径を小さくしたいが石英の場合は後面の肥大化が顕著でそれができないが、ZnSeの場合は可能である。図10の代わりに第3象限を横切る2本のグラフを書くこともできる。それは全体として凹レンズで負の屈折力を持つレンズの場合である。その場合でもZnSeの方が曲率の絶対値が小さくて作り易いし収差も小さい。
The case of a lens used for a YAG laser will be described below. The same applies to fiber lasers. An fθ lens can be approximated using a single convex lens. Unlike those using three to five lenses as disclosed in JP-A-2001-05191, various aberrations cannot be canceled. However, since it functions as an fθ lens, it can be a low-cost fθ lens. What kind of arrangement is the fθ lens? First, I will explain that. FIG. 1 shows the structure of the embodiment, which will be described later but will be briefly described here. The YAG laser beam is shaped into a parallel beam having a wide diameter by a collimator (not shown). Collimated beam is y direction scanning by the first galvanometer mirror M 1, the x-direction scan in the second galvanometer mirror M 2. The scanning beam is condensed by a lens N supported by the mount MT and irradiated to a point J having an image plane I. Since scanning is performed in the xy direction, the point J moves back and forth. Since it is a pulse laser, it becomes a remote irradiation point.
In the following, explanations will be made so that the comparison becomes clear with some bold assumptions and approximations, including mathematical formulas. I think there are some points that are not theoretical, but I think they are good for understanding the image.
fθ lens becomes a problem from the second galvanometer mirror M 2 or later. This point is hereinafter referred to as G. FIG. 3 is a schematic diagram of an fθ lens optical system including a galvanometer mirror G, a convex lens N, and an image plane I. The galvanometer mirror G, the center K of the lens N, and the center O of the image plane I are aligned on the z-axis direction. The optical axis can be expressed by GKO. Y-direction galvano mirror G is a two, if adapted to swing in the x direction, where may be considered only galvanometer mirror M 2 towards the back. The center of oscillation of the galvanometer mirror is G. The distance between the lens N and the image plane I is f. It is assumed that the parallel laser beam is reflected by the galvanometer mirror G in the direction of θ. The beam is GE.
Therefore, ∠EGK = θ. This is refracted by the lens N and hits point J on the image plane I. A straight line KJ drawn from the lens center K to the irradiation point J forms an angle θ with the optical axis KO. ∠ JKO = θ. The distance between the lens center K and the image plane center O is the focal length f. OJ = ftan θ.
The distance from the lens center K to the galvanometer mirror G is assumed to be a. The light source point G (a) is closer to the lens than the front focal point. The position of the image with respect to it is set as H point. This is simply called an image point H. The image plane I and the image point H are completely different. Do not confuse. This can be at a position farther backward from the lens K than the light source point G. The distance of the image point H from the lens center K is b. Since b is intuitively easy to understand, b takes a positive value.
The light emitted from G is refracted by the lens N and reaches the point J on the image plane I. OJ = x = ftanθ. The image point H can be an erect virtual image. It seems that a straight beam HEJ comes out from the H point. In the triangle HKJ, GE and KJ are parallel. In the triangle HJO, EK and JO are parallel.
a: b = GK: HK = EJ: HJ = KO: HO = f: (f + b) (1)
It becomes. From here bf = a (f + b) (2)
But the whole is divided by abf,
1 / a-1 / b = 1 / f (3)
It becomes. This is equivalent to the relationship between the light source / lens / image distances a and b of the thin lens and the focal length f. Since KO = f, the parallel beam can be converged on the image plane. If the arrangement is such that the light source is closer to the lens than the front focal point (a <f) and a virtual image (b> a) is formed in front of the lens and before the light source, the parallel beam is shaken back and forth and the image is It can be converged on plane I. However, it only becomes an ftan θ lens. Nevertheless, by appropriately controlling the movement of the galvanometer mirror G, the beam spots can be applied to the image plane at equal intervals. When the movement of the galvanometer mirror G is an equiangular velocity, in order to draw spots on the image plane I at equal intervals, ftanθ is not sufficient, and an fθ lens must be used.
It is easy to give fθ property when a plurality of lenses are combined. Even if one lens is made aspherical, it is possible. However, aspheric surfaces are expensive. Here, it is considered that a spherical lens is used as close as possible to fθ without using an aspherical surface. The thin lens formula (3) is an approximation that holds for paraxial rays, and shifts for far-axis rays. Since the far-axis ray is strongly refracted by the lens, the focal point also approaches the lens side.
Paraxial ray GE 1 constituting the optical axis and theta 1 as shown in FIG. 4 as converging to a point J 1 of the image plane I, the far axis ray GE 2 J 2 constituting the optical axis and theta 2 is closer than Q Converges at 2 points. That is, the focal length is effectively shortened. Because it is ∠P 2 KO = θ 2, it is an OP 2 = ftanθ 2. If the far-axis ray Without shortening of the focal length should leading to P 2 point is ∠P 2 KO = θ 2. However, since the focal length of the far-axis ray is shortened, the far-axis ray follows the path GE 2 Q 2 and is condensed at the point Q 2 . Therefore, the irradiation point on the image plane I becomes J 2 and is closer to the center O than P 2 . Therefore, the distance OJ 2 from the center of the incident point is closer to fθ than to ftanθ. This is the reason why even a single spherical lens can be used as an approximate fθ lens. Among them, it is necessary to appropriately determine the distance a between the swing point G and the lens center K in order to approach the fθ lens.
The image plane I is the beginning of the diverging from made in front of the converging point Q 2. As such, the focal point of the paraxial ray (Gauss image plane) is far, and the focal point of the far axis ray is near. In practice, the focal length f may be an intermediate distance rather than the focal point of the paraxial ray. In that case, KO means an average focal length <f>.
The present invention claims that when a YAG laser optical system is constituted by a single lens, a ZnSe lens is superior to quartz because of less distortion. In the case of a single fθ lens, even if the spot interval satisfies the fθ property, there is a problem that the beam cross section of the far-axis ray at the irradiation point is distorted into an ellipse.
The reason why the projection of the far-axis ray on the image plane I is distorted into an ellipse will be described with reference to FIG. This is a perspective view of the optical system of FIGS. Although the lens center K and the image plane center O are further away from each other, they are drawn close to each other for easy understanding of the beam shape. The galvanometer mirror G is a parallel beam (S G ) having a circular cross section. FIG. 7 (1) shows an SG beam cross section. The parallel circular cross-section beam is incident on the lens N at an angle θ. Non-normal incidence is made on the front surface of the lens N. Since the angle formed with the front surface of the lens (the radius of curvature R 1 ) is not 90 degrees, an ellipse (S E ) extending in the radial direction is formed. 7 (2) shows a cross-section of S E.
Image point a S E stroking it becomes S H been growing rays from H so H. The cross section SH is shown in FIG. The beam is converged with the cross section. S JS on the image plane. Although this is small and difficult to understand, the lens action is a reduction action, so it should be similar to the ellipse S JL determined by the intersection of the elliptic cylinder extending from the image point H and the image plane I. An enlarged S JL is shown in FIG. The reason why this becomes an ellipse having a higher eccentricity is that the angle formed by the beam from the image point H and the image plane I is deviated from a right angle.
From FIG. 5, the ovalization of the far-axis ray on the image plane I is that the angle formed by the beam GE from the point G and the front surface of the lens N (first surface: radius of curvature R 1 ) is greatly deviated from a right angle. It can be seen that this is caused by There are caused to other, is the largest cause is that GE and the first surface R 1 intersects obliquely. Since there are differences in the lens incident point on the upright normal and incident ray (incident angle of the lens Υ is not 0) S E has an elliptical.
The incident angle at the lens surface (the angle of the normal to the incident beam) and Υ the lens surface R 1 extending at a rate of 1 / cosΥ radially. Since it does not change in the circumferential direction, it becomes an ellipse. This means that ovalization can be prevented by making the incident angle Υ closer to zero. GK = a a (light source lens distance), the radius of curvature of the first surface is R 1. This makes the case of a concave surface positive. The deviation from the center of the incident point on the lens surface is h (h = KE). Υ is an approximate expression Υ = (h / a) − (h / R 1 ) (4)
It can be expressed as follows. If R 1 = a, the GE line and the first lens surface are orthogonal and Υ = 0. In that case S E becomes a circle.
However, a is a very small distance, and it is impossible to make a lens having a remarkable curvature such that R 1 = a. R 1 > a is always satisfied.
By bringing R1 as close as possible to a, elliptic distortion of the far-axis ray (h is large) can be reduced. By making the first surface of the lens N a strong concave surface, the problem of elliptic distortion can be reduced as R 1 → a.
However, the desired focal length f is given first. Although approximate, the focal length f, the refractive index n, and between the front and rear curvature radii R 1 and R 2 of the lens (1 / R 2 ) − (1 / R 1 ) = 1 / (n−1) f (5)
There is such a relationship. R 1 and R 2 are the curvature radii of the front and rear surfaces, and (1 / R 1 ) and (1 / R 2 ) are the curvatures of the front and rear surfaces. Since R 1 is concave and R 2 is positive, the sign of (5) is different. The right side of (5) is inversely proportional to the refractive index n minus 1. In the case of quartz, (n-1) is approximately 0.45, and (5) the right side is 2.2 / f and becomes large. I want to make R 1 small, but then (1 / R 1 ) becomes large. That is why 1 / R 2 is significantly increased. Increasing the curvature 1 / R 2 of the rear surface of the lens means making the lens enlarged. It is difficult to make, but it can be made to some extent. However, there are still limitations.
However, when ZnSe is used as a lens, (n-1) is about 1.5, and (5) the right side is about 0.66 / f, which is small. About 1/3. Therefore, even if 1 / R 1 is increased, 1 / R 2 does not have to be increased too much. In this way, a large 1 / R 1 and 1 / R 2 can be easily produced.
8A and 8B show cross sections of a quartz lens and a ZnSe lens that give the same focal length f. The first surface R 1 is a concave surface. In the case of a quartz lens, the second surface has a large curvature (1 / R 2 ) and is an enlarged lens. On the other hand, ZnSe has an advantage that the first surface can be a concave surface with a considerably large curvature, and the curvature of the second surface does not have to be so large.
Because so there is 1 / R 2 limit, it can not be increasing the curvature 1 / R 1 of the first surface when the quartz can be increased ZnSe in 1 / R 1. That can reduce the distortion of the far-axis ray.
What has been described above is the case of a single fθ lens. However, the present invention is not limited to this, and since ZnSe can lower the curvatures 1 / R 1 and 1 / R 2 of the front and rear surfaces compared to quartz and glass, it is easy to manufacture and also has a small aberration.
FIG. 9 shows an example of a biconvex lens. This is also an enlarged lens type in the case of a quartz lens. In the case of ZnSe, the curvature can be further reduced even in the case of biconvexity. In this case, assuming that the curvature radii of the front and rear surfaces are R 1 and R 2 and both are convex, it is approximated to the same degree as before (1 / R 2 ) + (1 / R 1 ) = 1 / ( n-1) f (6)
It becomes. In the case of ZnSe, the right side is small, so the left side may be small. Therefore, it is a ZnSe lens with a small curvature.
FIG. 10 is a graph showing a relationship that the front surface curvature 1 / R 1 (positive convexity) and the rear surface curvature 1 / R 2 of a quartz lens and a ZnSe lens having the same focal length should be satisfied. This is the case of a lens having positive refractive power with a positive focal length because a 45 degree straight line crosses the first quadrant. ZnSe can reduce the absolute value of the curvature on both the front and rear surfaces. A small curvature means that it is easy to manufacture. In addition, the aberration is small when the curvature is small.
In the case of a single fθ lens, it is desired to reduce the radius of curvature of the concave surface (R 1 <0) on the front surface. Instead of FIG. 10, two graphs crossing the third quadrant can be written. This is the case of a concave lens as a whole and having a negative refractive power. Even in that case, ZnSe has a smaller absolute value of curvature and is easier to make, and aberrations are also smaller.

[実施例1:1枚fθレンズの例]
パルスYAGレーザビームをx軸、y軸の二方向に揺動する2つのガルバノミラーGによって走査し1枚のfθレンズで集光して像面Iにスポット状に照射した。そして中央部や周辺部でのスポットビームのパワー分布を調べた。YAGレーザビームはガウシアンビームであり、ピークパワーの1/eに減衰する位置を周縁とした時のビーム直径はφ5mmである。図1は光学系の概略図である。
YAGレーザ(M1の向こう側)の前方にレーザビームを反射しy方向走査するための第1ガルバノミラーMを設ける。z軸に平行な軸周りにミラーを揺動させ副走査する。Mからx方向、距離Lの位置にレーザビームをさらに反射してx方向走査するための第2ガルバノミラーMを設ける。y軸に平行な軸周りにミラーを揺動させ主走査する。2回目に反射されたビームは平行でφ5mmのままのビームである。第2ガルバノミラーMの前方(z方向)Lの位置にマウントMTを設ける。マウントMTに1枚レンズのfθレンズNを設ける。
特開2001−051191号に関して述べたように、fθレンズは4、5、6枚という数のレンズを組み合わせ収差を打ち消すようにするのが普通である。1枚でfθレンズを作るというのはもともと少し無理があるのであるが、コスト低減のためにここでは1枚レンズとしている。材料コスト、作製コストともに削減できるしマウントMTの構造も簡単にできる。その反面収差が大きく出る。
ここではガルバノミラーGでxy走査するので周辺部でのビームの歪みが大きくなる。周辺部でのビームの歪みを抑制できるようにしなければならない。
fθレンズのz方向前方距離Lの位置に像面Iがある。ガルバノミラーGを揺動させることによって像面Iに複数個の点にパルスレーザを照射するようにする。表1に光学系、レンズのパラメータを示す。長さの単位はmmである。
合成石英のレンズNとZnSeのレンズNを用いた。
YAGレーザの光(1.06μm)に対し、
合成石英の屈折率 n=1.44963
ZnSeの屈折率 n=2.48196
である。だいたい屈折率に1.0程度の差がある。1枚fθレンズであり収差を抑えるためには非球面にするのがよいのであるが、コストを考えて非球面にせず球面レンズとした。球面レンズの場合は汎用の装置によってレンズ面を造形できるのでコストを低減することができる。ここでは何れも凹凸レンズとなっている。表1に光学系の配置、ZnSe、石英レンズのパラメータを示す。
表1

Figure 2007119838
二種類のレンズの曲率半径、厚み、直径などは次のようである。レンズの曲率半径の符号は、左に中心があり右に円弧を書いたときRを正にする。だからここではRについては凹面が正に、Rについては凸面が正になる。
合成石英レンズN
入射面側曲率半径R=192.71mm(凹面)
出射面側曲率半径R= 50.53mm(凸面)
中心厚み H= 7.2mm
レンズ直径 D= 40mm
ZnSeレンズN
入射面側曲率半径R= 82.28mm(凹面)
出射面側曲率半径R= 62.84mm(凸面)
中心厚み H= 6.4mm
レンズ直径 D= 40mm
図8に石英、ZnSeレンズの断面概略を示す。これは厚み方向を誇張して書いてある。そのような光学系とレンズ系によってYAGレーザビームを左右前後に走査する。この例で石英レンズの前面曲率半径と後面曲率半径の比率は3.8倍である。ZnSeレンズの前面曲率半径と後面曲率半径の比率は1.3倍である。曲率半径の比率はZnSeの場合2以下にすることができる。前後どちらが大きい場合もあるので前面曲率半径絶対値|R|と後面曲率半径絶対値|R|の比|R|/|R|を0.5〜2の間に納めることができる。さらに好ましくは、比|R|/|R|を0.7〜1.4の間とすることができる。
像面Iにおけるビームパワー分布を測定し等高線によってパワーを表現したものが図2である。中央部や周辺部でのビームパワー分布を示す。それらは9重の同心の環を持つ等高線であるが中央のパワー密度を1として、中央から順に0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1のパワー密度の点を結んだものである。
合成石英レンズでもZnSeレンズでも、初めの段に示す像面中央部(x=0、y=0)でのパワー分布はきれいな円筒対称である。歪みなくビームがうまく集光されているということが分かる。
次の段に示すのは、像面Iの15mm角最外点(x=7.5mm、y=−7.5mm)でのパワー分布である。石英レンズでもZnSeレンズでも等方的な9重の同心円となりビームは歪みなく集光される。
3段目に示すのは、像面Iの30mm角最外点(x=15mm、y=−15mm)でのパワー分布である。石英レンズでもZnSeレンズでも均一の9重の同心円となり歪みはない。
4段目に示すのは、像面Iの45mm角最外点(x=22.5mm、y=−22.5mm)でのパワー分布である。石英レンズの場合、パワー密度が歪みx−y方向(右下方向)に長くなっている。xy方向(右上方向)に比べ約1.5倍に伸びている。ZnSeレンズの場合は殆ど歪みはなくて同心のパワー分布となっている。
5段目に示すのは、像面Iの60mm角最外点(x=30mm、y=−30mm)でのパワー分布である。石英レンズの場合、パワー密度が歪みx−y方向に長くなっている。xy方向に比べ約1.9倍に伸びている。またパワーが分散しており等高線の間隔が広がっている。ZnSeレンズも歪みが現れxyの方向に伸びている。しかし石英レンズに比べてパワー分布の広がりは小さい。xy(右上)方向の伸び及びx−y(右下)方向の伸びで比較すると約60%程度である。周辺へ向かうビームに対してZnSeレンズの集光性の方が優れていることが分かる。
6段目に示すのは、像面Iの75mm角最外点(x=37.5mm、y=−37.5mm)でのパワー分布である。石英レンズの場合、パワー密度が歪みx−y方向に一段と長くなっている。xy方向に比べ約1.9倍に伸びている。またパワーが分散しており等高線の間隔が広がり中央でのパワー広がりに比べてxy方向で約2.4倍、x−y方向で約4.5倍に広がっている。ZnSeレンズも歪みが現れxyの方向に伸びている。ZnSeの中央部でのパワー広がりに比べ、xy方向には殆ど違いがない。x−y方向には2.5倍程度広がっている。しかし石英レンズに比べてパワー分布の広がりは小さい。xy(右上)方向の伸びで比較すると45%程度、x−y(右下)方向の伸びで比較すると約53%程度である。大体半分の広がりであり面積にすると約1/4の広がりである。特性が改善されている。周辺へ向かうビームに対して石英レンズより、ZnSeレンズの方が集光性において格段に優れていることが分かる。
ガルバノミラーGでビームを左右前後に揺動するのだから中央部分のみ集光性がよくても何にもならない。周辺部での集光性がよいということが重要である。その点でZnSeレンズが石英レンズよりも好適だということである。
以上は1枚fθレンズを例にとって説明したが、複数枚からなる組レンズにおいてもそのうちの1枚以上をZnSeとすることで特性を向上させ得ることは、その原因が屈折率が高いことである故に明らかである。[Example 1: Example of one fθ lens]
The pulsed YAG laser beam was scanned by two galvanometer mirrors G oscillating in two directions of the x axis and the y axis, condensed by one fθ lens, and irradiated onto the image plane I in a spot shape. Then, the power distribution of the spot beam in the central part and the peripheral part was examined. The YAG laser beam is a Gaussian beam, and its beam diameter is φ5 mm when the position at which it attenuates to 1 / e 2 of the peak power is taken as the periphery. FIG. 1 is a schematic diagram of an optical system.
Providing the first galvanometer mirror M 1 for y-direction scanning by reflecting a laser beam in front of the YAG laser (M1 across). The mirror is swung around an axis parallel to the z axis to perform sub-scanning. X-direction from M 1, the distance by further reflecting the laser beam at the position of L 1 providing the second galvanometer mirror M 2 for x-direction scanning. The mirror is swung around an axis parallel to the y axis to perform main scanning. The beam reflected for the second time is a parallel beam that remains φ5 mm. Providing a mount MT to the position of the forward (z-direction) L 2 of the second galvanometer mirror M 2. A single fθ lens N is provided on the mount MT.
As described with respect to Japanese Patent Laid-Open No. 2001-05191, it is common that the fθ lens is formed by combining four, five, and six lenses to cancel out aberrations. Originally, it is somewhat impossible to make an fθ lens with one lens, but here a single lens is used for cost reduction. Both material cost and production cost can be reduced, and the structure of the mount MT can be simplified. On the other hand, large aberrations appear.
Here, since xy scanning is performed by the galvanometer mirror G, the distortion of the beam at the peripheral portion increases. It must be possible to suppress beam distortion at the periphery.
there is an image plane I to the position of the z-direction forward distance L 4 of the fθ lens. By oscillating the galvanometer mirror G, the image plane I is irradiated with a pulse laser at a plurality of points. Table 1 shows the parameters of the optical system and the lens. The unit of length is mm.
A synthetic quartz lens N 1 and a ZnSe lens N 2 were used.
For YAG laser light (1.06 μm)
Refractive index of synthetic quartz n 1 = 1.44963
ZnSe refractive index n 2 = 2.48196
It is. There is a difference of about 1.0 in refractive index. Although it is a single fθ lens and it is preferable to use an aspherical surface in order to suppress aberrations, a spherical lens is used instead of an aspherical surface in consideration of cost. In the case of a spherical lens, the lens surface can be formed by a general-purpose device, so that the cost can be reduced. Here, all are concave-convex lenses. Table 1 shows the arrangement of the optical system, ZnSe, and parameters of the quartz lens.
Table 1
Figure 2007119838
The radius of curvature, thickness, diameter, etc. of the two types of lenses are as follows. The sign of the radius of curvature of the lens makes R positive when the center is on the left and an arc is written on the right. So where concave positive for R 1 is convex is positive for R 2.
Synthetic quartz lens N 1
Incident surface side radius of curvature R 1 = 192.71 mm (concave surface)
Output surface side radius of curvature R 2 = 50.53 mm (convex surface)
Center thickness H 1 = 7.2 mm
Lens diameter D 1 = 40 mm
ZnSe lens N 2
Incident surface side radius of curvature R 1 = 82.28 mm (concave surface)
Output surface side radius of curvature R 2 = 62.84 mm (convex surface)
Center thickness H 2 = 6.4 mm
Lens diameter D 2 = 40 mm
FIG. 8 shows a schematic cross section of a quartz and ZnSe lens. This is exaggerated in the thickness direction. With such an optical system and a lens system, a YAG laser beam is scanned back and forth. In this example, the ratio of the front curvature radius and the rear curvature radius of the quartz lens is 3.8 times. The ratio of the front curvature radius and the rear curvature radius of the ZnSe lens is 1.3 times. The ratio of the radius of curvature can be 2 or less in the case of ZnSe. Since the front and rear may be larger, the ratio of the absolute value of the front curvature radius | R 1 | to the absolute value of the rear curvature radius | R 2 | | R 1 | / | R 2 | . More preferably, the ratio | R 1 | / | R 2 | can be between 0.7 and 1.4.
FIG. 2 shows the beam power distribution on the image plane I and the power expressed by contour lines. The beam power distribution at the center and the periphery is shown. They are contour lines with 9-fold concentric rings, but the power density at the center is 1, and 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0 in order from the center. .3, 0.2, 0.1 power density points are connected.
In both the synthetic quartz lens and the ZnSe lens, the power distribution at the center of the image plane (x = 0, y = 0) shown in the first stage is clean cylindrical symmetry. It can be seen that the beam is well focused without distortion.
The next stage shows the power distribution at the 15 mm square outermost point (x = 7.5 mm, y = −7.5 mm) of the image plane I. Both the quartz lens and the ZnSe lens are isotropic nine-fold concentric circles, and the beam is collected without distortion.
The power distribution at the 30 mm square outermost point (x = 15 mm, y = −15 mm) of the image plane I is shown in the third row. Both the quartz lens and the ZnSe lens are uniform nine-fold concentric circles and have no distortion.
The fourth row shows the power distribution at the 45 mm square outermost point (x = 22.5 mm, y = −22.5 mm) of the image plane I. In the case of a quartz lens, the power density is longer in the strain xy direction (lower right direction). It extends about 1.5 times compared to the xy direction (upper right direction). In the case of a ZnSe lens, there is almost no distortion and the power distribution is concentric.
The power distribution at the 60 mm square outermost point (x = 30 mm, y = −30 mm) of the image plane I is shown in the fifth row. In the case of a quartz lens, the power density is long in the strain xy direction. It extends about 1.9 times compared to the xy direction. Moreover, the power is dispersed and the interval between the contour lines is widened. The ZnSe lens also shows distortion and extends in the xy direction. However, the spread of power distribution is small compared to quartz lenses. When compared with the elongation in the xy (upper right) direction and the elongation in the xy (lower right) direction, it is about 60%. It can be seen that the light collecting property of the ZnSe lens is superior to the beam toward the periphery.
The sixth stage shows the power distribution at the 75 mm square outermost point (x = 37.5 mm, y = -37.5 mm) of the image plane I. In the case of a quartz lens, the power density is further increased in the strain xy direction. It extends about 1.9 times compared to the xy direction. In addition, the power is dispersed, the interval between contour lines is widened, and is about 2.4 times in the xy direction and about 4.5 times in the xy direction compared to the power spread in the center. The ZnSe lens also shows distortion and extends in the xy direction. Compared to the power spread in the central part of ZnSe, there is almost no difference in the xy direction. It expands about 2.5 times in the xy direction. However, the spread of power distribution is small compared to quartz lenses. Compared with the elongation in the xy (upper right) direction, it is about 45%, and compared with the elongation in the xy (lower right) direction, it is about 53%. The area is roughly half of the area, and the area is about 1/4. The characteristics have been improved. It can be seen that the ZnSe lens is much more excellent in the light condensing performance than the quartz lens with respect to the beam toward the periphery.
Since the beam is swung back and forth by the galvanometer mirror G, nothing will happen even if the central portion has good light collecting properties. It is important that the light collecting property at the peripheral part is good. In this respect, the ZnSe lens is more suitable than the quartz lens.
In the above description, a single fθ lens has been described as an example. However, even in a combination lens composed of a plurality of lenses, it is possible to improve the characteristics by using one or more of them as ZnSe because the refractive index is high. Therefore it is clear.

[実施例2(YAGレーザと炭酸ガスレ−ザを共用する光学系;図11)]
図11は、ZnSeレンズを共用するYAGレーザと炭酸ガスレ−ザを含む光学系を示す。炭酸ガスレ−ザのビーム軸上に45度の角度をなしてZnSeのミキシングフィルタ8を設ける。ミキシングフィルタ8の前方にはZnSeの入射側が凸で出射側が平面の凸平レンズ9を設置する。凸平レンズは50.8mmφでエッジ厚は7.87mmである。凸平レンズ9による炭酸ガスレ−ザビーム、YAGレーザビームの像がその前方WD1,WD2の距離にできる。炭酸ガスレ−ザ、YAGレーザは連続発振(CW)でもパルス発振でもよい。
ミキシングフィルタ8は45度入射の炭酸ガスレ−ザ(10.6μm)の光を良く通し(透過率90%以上)、45度入射のYAGレーザ(1.06μm)の光を良く反射する(反射率90%以上)。ミキシングフィルタに続くZnSeレンズ9はYAG(1.06μm)も炭酸ガスレ−ザ(10.6μm)も反射なく良く通すようになっている。反射を減らすために反射防止膜(AR)を被覆している。これはYAGだけの反射防止膜とは異なる。炭酸ガスレ−ザだけの反射防止膜とも違う。YAGと炭酸ガスレ−ザの両方に対する反射防止膜である。ZnSeレンズ9の炭酸ガスレ−ザ透過率は95%以上、YAGレーザ透過率は90%以上である。
ZnSeの炭酸ガスレ−ザに対する屈折率はn=2.403である。YAGレーザ(1.06μm)に対する屈折率はn=2.4819である。屈折率が違うので炭酸ガスレ−ザの像位置WDとYAGレーザの像位置WDが異なる。WD=186.8mm、WD=176.7mmである。このように同じ光軸上で炭酸ガスレ−ザとYAGレーザの光学系を組む事ができるので、像面の位置に対象物を置いて、例えば一方のビームを予備加熱用とするような切断、溶接用装置とすることができる。
これまで主にYAGレーザに付いて説明したが、ファイバレーザにも適用することができる。ファイバレーザの波長は900nm(0.9μm)、1060nm(1.06μm)、1110nm(1.11μm)等800nm〜1200nmでありYAGレーザの発振波長と似通っている。ZnSeは、0.8μm〜1.2μmに対する吸収が少ないし屈折率は高い。だからYAGレーザにもファイバレーザにも使える。
実施例に記載したZnSeレンズを1.06μmのファイバレーザを光源として使用したところ、YAGレーザの場合と同様の特性を示すことが確認された。これまでYAGレーザについて述べてきたことは全て0.8μm〜1.2μmのファイバレーザにも当てはまる。
[Example 2 (an optical system sharing a YAG laser and a carbon dioxide laser; FIG. 11)]
FIG. 11 shows an optical system including a YAG laser sharing a ZnSe lens and a carbon dioxide laser. A ZnSe mixing filter 8 is provided at an angle of 45 degrees on the beam axis of the carbon dioxide laser. In front of the mixing filter 8, a convex flat lens 9 having a convex ZnSe incident side and a flat exit side is provided. The convex lens has a diameter of 50.8 mm and an edge thickness of 7.87 mm. Images of the carbon dioxide laser beam and the YAG laser beam by the convex flat lens 9 can be made at the distances WD1 and WD2 in front of them. The carbon dioxide laser and YAG laser may be continuous wave (CW) or pulsed.
The mixing filter 8 passes light of 45 ° incident carbon dioxide laser (10.6 μm) well (transmittance of 90% or more) and reflects light of 45 ° incident YAG laser (1.06 μm) well (reflectance). 90% or more). The ZnSe lens 9 following the mixing filter allows YAG (1.06 μm) and carbon dioxide laser (10.6 μm) to pass well without reflection. An antireflection film (AR) is coated to reduce reflection. This is different from the antireflection film of only YAG. It is also different from the anti-reflective coating made of carbon dioxide laser only. It is an antireflection film for both YAG and carbon dioxide laser. The carbon dioxide laser transmittance of the ZnSe lens 9 is 95% or more, and the YAG laser transmittance is 90% or more.
The refractive index of ZnSe with respect to the carbon dioxide laser is n = 2.403. The refractive index for a YAG laser (1.06 μm) is n = 2.4819. Carbonate Gasure the refractive index is different - image position WD 1 and YAG laser image position WD of THE are different. WD 1 = 186.8 mm and WD 2 = 176.7 mm. Since the optical system of the carbon dioxide laser and the YAG laser can be assembled on the same optical axis in this way, the object is placed at the position of the image plane, for example, cutting such that one beam is used for preheating, It can be set as the apparatus for welding.
So far, the description has been made mainly on the YAG laser, but it can also be applied to a fiber laser. The wavelength of the fiber laser is 800 nm to 1200 nm, such as 900 nm (0.9 μm), 1060 nm (1.06 μm), 1110 nm (1.11 μm), and is similar to the oscillation wavelength of the YAG laser. ZnSe has a small absorption and a high refractive index with respect to 0.8 μm to 1.2 μm. So it can be used for both YAG lasers and fiber lasers.
When the ZnSe lens described in the example was used with a 1.06 μm fiber laser as a light source, it was confirmed that the same characteristics as those of the YAG laser were exhibited. All that has been said about the YAG laser so far applies to fiber lasers of 0.8 μm to 1.2 μm.

Claims (5)

YAGレ−ザの1.06μmの波長或いはファイバレーザの0.80μm〜1.20μmの波長のビームを屈折集光させるためのZnSeを材質に含むYAGレーザ、ファイバレーザ用レンズ。 A YAG laser or fiber laser lens containing ZnSe as a material for refracting and condensing a beam of a YAG laser having a wavelength of 1.06 μm or a fiber laser having a wavelength of 0.80 μm to 1.20 μm. 1枚のレンズよりなり前面が凹型で後面が凸型であるfθレンズであることを特徴とする請求項1に記載のYAGレーザ、ファイバレーザ用レンズ。 2. The YAG laser and fiber laser lens according to claim 1, wherein the lens is a fθ lens comprising one lens and having a concave front surface and a convex rear surface. 前面の曲率半径の絶対値|R|と後面の曲率半径の絶対値|R|の比が0.5〜2であることを特徴とする請求項1に記載のYAGレーザ、ファイバレーザ用レンズ。The ratio of the absolute value | R 1 | of the curvature radius of the front surface to the absolute value | R 2 | of the curvature radius of the rear surface is 0.5 to 2; lens. 炭酸ガスレーザのビームとYAGレーザのビームをミキシングフィルタで結合し同一の光軸に沿ってZnSeレンズに入射し対象物へ照射するようにしたことを特徴とするレーザ加工装置。 A laser processing apparatus characterized in that a carbon dioxide laser beam and a YAG laser beam are combined by a mixing filter so as to enter a ZnSe lens along the same optical axis and irradiate an object. ZnSeレンズの両面に、炭酸ガスレ−ザとYAGレーザの両方の光に対する反射防止膜を形成してあることを特徴とする請求項4に記載のレーザ加工装置。 5. The laser processing apparatus according to claim 4, wherein an antireflection film for light from both a carbon dioxide laser and a YAG laser is formed on both surfaces of the ZnSe lens.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011180494A (en) * 2010-03-03 2011-09-15 Sumitomo Electric Hardmetal Corp Optical component for laser
JP5424154B2 (en) * 2010-04-28 2014-02-26 公立大学法人大阪府立大学 Optical components
ES2895521T3 (en) * 2012-08-09 2022-02-21 Coherent Switzerland Ag Arrangement for machining workpieces with a laser beam
KR101511670B1 (en) * 2013-01-25 2015-04-13 에이엠테크놀로지 주식회사 Apparatus for glass cutting
CN107111005A (en) * 2014-10-30 2017-08-29 住友电气工业株式会社 Lens and optical component
CN113391319B (en) * 2021-06-11 2022-07-29 森思泰克河北科技有限公司 Manufacturing method of laser radar shell and laser radar shell

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61190312A (en) * 1985-02-20 1986-08-25 Fujitsu Ltd Scanning optical system
JPS63157122A (en) * 1986-12-20 1988-06-30 Fujitsu Ltd Scanning optical system
JPH0451005A (en) * 1990-06-18 1992-02-19 Ricoh Co Ltd Single ftheta lens
JPH07311336A (en) * 1994-05-16 1995-11-28 Minolta Co Ltd Scanning lens
JPH08340165A (en) * 1995-06-09 1996-12-24 Sumitomo Heavy Ind Ltd Formation of via hole and laser processing device
JPH11316338A (en) * 1998-03-03 1999-11-16 Sumitomo Electric Ind Ltd Lens and method for designing optical system
JP2000052073A (en) * 1998-08-07 2000-02-22 Hitachi Constr Mach Co Ltd Method and device for laser welding
JP2001051191A (en) * 1999-08-10 2001-02-23 Sumitomo Electric Ind Ltd ftheta LENS
JP2001066402A (en) * 1999-08-24 2001-03-16 Olympus Optical Co Ltd Antireflection film for two wavelengths
JP2003279702A (en) * 2002-03-19 2003-10-02 Olympus Optical Co Ltd Two-wavelength antireflection film, and objective lens applying the same

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61190312A (en) * 1985-02-20 1986-08-25 Fujitsu Ltd Scanning optical system
JPS63157122A (en) * 1986-12-20 1988-06-30 Fujitsu Ltd Scanning optical system
JPH0451005A (en) * 1990-06-18 1992-02-19 Ricoh Co Ltd Single ftheta lens
JPH07311336A (en) * 1994-05-16 1995-11-28 Minolta Co Ltd Scanning lens
JPH08340165A (en) * 1995-06-09 1996-12-24 Sumitomo Heavy Ind Ltd Formation of via hole and laser processing device
JPH11316338A (en) * 1998-03-03 1999-11-16 Sumitomo Electric Ind Ltd Lens and method for designing optical system
JP2000052073A (en) * 1998-08-07 2000-02-22 Hitachi Constr Mach Co Ltd Method and device for laser welding
JP2001051191A (en) * 1999-08-10 2001-02-23 Sumitomo Electric Ind Ltd ftheta LENS
JP2001066402A (en) * 1999-08-24 2001-03-16 Olympus Optical Co Ltd Antireflection film for two wavelengths
JP2003279702A (en) * 2002-03-19 2003-10-02 Olympus Optical Co Ltd Two-wavelength antireflection film, and objective lens applying the same

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