KR101993128B1

KR101993128B1 - 렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치

Info

Publication number: KR101993128B1
Application number: KR1020137032665A
Authority: KR
Inventors: 코이치 가지야마; 마코토 하타나카
Original assignee: 브이 테크놀로지 씨오. 엘티디
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2019-06-26
Also published as: US20140347744A1; US9310531B2; WO2012153785A1; KR20140050610A; CN103619527B; CN103619527A; JP6002942B2; TWI618592B; TW201244863A; JP2012236204A

Abstract

본 발명의 렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치는，피절단재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 절단하기 위한 것으로，볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이，상기 폐곡선으로 이루어진 임의 형상과 동일한 형태가 되도록，볼록형 원통형 렌즈를 폐로 형성되도록 성형된 것으로 이루어 진다.

Description

렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치 {LENS，AND LASER PROCESSING DEVICE EQUIPPED WITH SAME}

본 발명은，피가공재에 대하여 레이저 가공하기 위한 렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치에 관한 것으로，특히，피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 가공하기 위한 렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치에 관한 것이다.

종래，유리 기판 등과 같은 피가공재에 대하여，레이저 빛을 조사함으로써 임의 형상의 부재를 가공하기 위한 레이저 가공장치가 알려져 있다.

예를 들면，레이저 가공장치로서，원통형 렌즈를 이동시키는 이동기구나 피가공재를 올려 놓는 스테이지를 이동시키는 이동기구를 이용함으로써，원하는 형상으로 가공 영역을 형성하는 기술이，특허문헌 1 또는 2에 제안되어 있다.

특허문헌 1 ： 특허 공개 제 2010158715호 공보 특허문헌 2 ： 특허 공개 제 2010284712호 공보

상술한 레이저 가공장치는，예를 들면，가공형상이 원형，둥그스름한 직사각형，둥그스름한 삼각형과 같은 폐곡선으로 이루어진 임의 형상을 절단하는 경우，렌즈 그 자체를 이동시키는 이동기구나，피가공재를 올려 놓는 스테이지(지지대) 그 자체를 이동하는 이동기구를 제어할 필요가 있다.

예를 들면，원형의 부재를 절단하는 경우，아래와 같은 수법을 이용하고 있었다. 도 2는，종래 기술의 실시예에 의한 양 볼록 렌즈(7B)를 이용해서 레이저 가공을 수행하는 경우를 나타낸 도면이다. 도 2(a)에 나타낸 바와 같이，양 볼록 렌즈(7B)를 투과하는 레이저 빛에 의해，피가공재(5)에서 원형의 부재를 절단할 수 있다. 그 때，레이저 가공장치는，피가공재(5)로부터 원형의 부재를 절단하기 위해서，도 2(b)에 나타낸 바와 같이，양 볼록 렌즈(7B)를 원형으로 이동시킴으로써，피가공재(5)에 대하여，원형을 그리도록 레이저 빛을 조사해야 한다. 또한，레이저 가공장치는，양 볼록 렌즈(7B)를 고정하고，피가공재(5)를 올려 놓은 스테이지 그 자체를 원형으로 이동시킴으로써，원형의 부재를 절단한다.

그를 위해，이동제어나 레이저 가공에 필요한 시간이 걸리고，또한 렌즈의 이동제어장치 혹은 피가공재의 이동제어장치를 탑재할 필요가 생기고，장치 전체가 대규모로 된다는 문제가 있었다.

또한，양 볼록 렌즈 이외에，도 3에 나타낸 반원형상을 한 볼록형 원통형 렌즈를 이용한 경우도 마찬가지이다. 도 4는，종래 기술의 실시예에 따른 볼록형 원통형 렌즈(7C)에 의한 부재 가공을 수행하는 경우를 나타낸 도면이다. 예를 들면，직사각형의 부재를 절단하는 경우，도 4(a)에 나타낸 바와 같이，볼록형 원통형 렌즈(7C)를 투과하는 레이저에 의해，피가공재(5)에 가공한다. 그 때，피가공재(5)로부터 직사각형의 부재를 절단하기 위해서，도 4(b)에 나타낸 바와 같이，볼록형 원통형 렌즈(7C)를 직선으로 이동시킨다. 그리고，레이저 가공장치는，볼록형 원통형 렌즈(7C)를 이동시킴으로써，피가공재(5)에 대하여 직사각형을 그리도록 레이저를 조사한다. 또는，레이저 가공장치는，볼록형 원통형 렌즈(7C)를 고정하고，피가공재(5)를 올려 놓은 스테이지 그 자체를 직사각형으로 이동시키는，혹은 스테이지를 이동 및 회전시킴으로써，직사각형의 부재를 절단한다.

그 때문에，마찬가지로，이동제어나 레이저 가공에 필요한 시간이 걸리고，또한 렌즈의 이동제어장치 혹은 피가공재의 이동제어장치를 탑재할 필요가 생기고，장치 전체가 대규모로 된다는 문제가 있었다.

따라서，본 발명은，상기 사정을 감안하고，레이저 가공하는 시간을 삭감하고，또한 레이저 가공장치에 불필요한 이동제어장치를 탑재하지 않고 소형화를 가능하게 하는 렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 렌즈는，피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 가공하는 레이저 가공장치에 탑재되는 것으로，볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 폐곡선으로 이루어진 임의 형상과 동일한 형태가 되도록，볼록형 원통형 렌즈를 폐로(閉路) 형성되도록 성형된 것이다.

「정점」이라는 것은，볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 최고점이다.

「볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 폐곡선으로 이루어진 임의 형상과 동일한 형태」라고 하는 것은，레이저 가공장치가 가공할 폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재의 형상과，볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 동일 또는 거의 동일한 형상으로 이루어진 것을 말한다. 예를 들면，레이저 가공장치가 원형으로 이루어진 부재를 가공하는 경우에 있어서는，볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 원형이 된다. 또한，볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 전체적으로 원형이면 좋고，다소 요철에 의한 부분적인 상이함이 있다고 해도 좋다. 또한，레이저 가공장치가 원형으로 이루어진 부재를 가공하는 경우에 있어서，볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 형태로서 원형이면 좋고，반드시 크기가 동일하지 않아도 좋다.

「성형」이라는 것은，렌즈의 모양을 만든다는 것을 말한다. 구체적으로는，금형을 이용해서 성형되는 것이어도 좋고，연마에 의해 성형되는 것이어도 좋고，에칭에 의해 성형되는 것 등을 들 수 있다.

「가공」이라는 것은，피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 절단하는 것을 말한다. 구체적으로는，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 절단한다. 또는，피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재의 형상으로 깎는 등의 경우를 들 수 있다.

본 발명의 레이저 가공장치는，피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 가공하는 것이며，볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 폐곡선으로 이루어진 임의 형상과 동일한 모양이 되도록，볼록형 원통형 렌즈를 폐로 형성되도록 성형된 렌즈를 탑재하고 있는 것이다.

본 발명의 레이저 가공장치의 렌즈는，볼록형 원통형 렌즈의 원통면으로 성형되는 광원으로부터 조사되는 빛을 입사하는 입사면부와，광원으로부터 조사되는 빛을 출사하는 출사면부와，입사면부 및 출사면부의 외측면에 위치하는 외측면부와，입사면부 및 출사면부의 내측면에 위치하는 중공면부를 구비하는 중공 렌즈이어도 좋다.

본 발명의 레이저 가공장치의 렌즈는，중공 렌즈의 중공 부분에 대하여，차광판을 마련하는 것이어도 좋다.

「차광판」이라는 것은，광원의 빛이 렌즈를 투과하지 않도록 하는 것이다. 예를 들면，필름형상 또는 박판형상의 것이어도 좋다. 구체적으로는 금속 시트이어도 좋다. 또는，렌즈에 금속물질이 도포되는 것이어도 좋다.

본 발명의 레이저 가공장치는，광원의 빛을 렌즈에 대하여 조사할 때에，중공 렌즈의 중공 부분에는 빛을 조사하지 않도록 제어하는 것이어도 좋다.

본 발명의 레이저 가공장치의 폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재는，원형의 부재이어도 좋다.

본 발명의 레이저 가공장치의 렌즈는，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재의 소정부위의 곡률이 높은 경우에，입사면 또는 출사면에 있어서 외측면부쪽의 거의 절반의 렌즈의 영역에 대하여，광원으로부터 빛이 도광하지 않도록 차광재를 부가하는 것이어도 좋다.

본 발명의 렌즈 및 그 렌즈에 탑재된 레이저 가공장치에 의하면，피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 가공하는 것이며，볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 상기 폐곡선으로 이루어진 임의 형상과 동일한 모양이 되도록，볼록형 원통형 렌즈를 폐로 형성되도록 성형된 렌즈를 이용하기 위해서，피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 레이저 가공할 때，레이저 가공하는 시간을 삭감하고，또한 레이저 가공장치 자체의 소형화를 가능하게 할 수 있다.

본 발명의 렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치 렌즈는，볼록형 원통형 렌즈의 원통면에서 형성되는 레이저 가공장치의 광원으로부터 조사되는 빛을 입사하는 입사면부와，광원으로부터 조사되는 빛을 출사하는 출사면부와，입사면부 및 출사면부의 외측면에 위치하는 외측면부와，입사면부 및 출사면부의 내측면에 위치하는 중공면부를 구비하는 중공 렌즈인 경우에는，레이저 가공할 폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 가공해야 할 영역에 대하여，광원의 빛을 집광할 수 있다.

본 발명의 렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치 렌즈는，중공 렌즈의 중공 부분에 대하여，차광재를 마련하는 경우에는，레이저 가공할 폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 가공해야 할 영역 이외에 대하여，광원의 빛을 조사하지 않도록 할 수 있다.

본 발명의 렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치는，광원의 빛을 렌즈에 대하여 조사할 때，중공 렌즈의 중공 부분에는 빛을 조사하지 않도록 제어할 때에는，레이저 가공할 폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재에 대하여，레이저 가공장치의 광원의 빛 에너지를 효율적으로 조사할 수 있다.

본 발명의 렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치의 렌즈는，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재의 소정 부위의 곡률이 높은 경우에，입사면 또는 출사면의 외측면부쪽의 거의 절반의 렌즈의 영역에 대하여，광원으로부터 빛이 투과하지 않도록 차광재를 부가할 때에는，해당 곡률이 높은 소정 부위 이외에 대하여，광원의 빛을 방사하지 않도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 레이저 가공장치를 나타낸 것이다.
도 2는 종래의 실시예의 양 볼록 렌즈에 의한 레이저 가공을 설명하기 위한 것이다.
도 3은 볼록형 원통형 렌즈의 일례를 나타낸 것이다.
도 4는 종래의 실시예의 볼록형 원통형 렌즈에 의한 레이저 가공을 설명하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 성형되는 원형 렌즈를 설명하기 위한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예의 원형 렌즈의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 원형 렌즈를 입출사하는 레이저와의 관계를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예의 일련의 처리 공정을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예의 원형 렌즈를 투과한 빛의 집광 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예의 차광재를 부가한 원형 렌즈를 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예의 원형 렌즈에 입사하는 광제어를 나타낸 시스템도이다.
도 12는 본 발명의 실시예의 성형되는 삼각 렌즈를 설명하기 위한 것이다.
도 13은 본 발명의 실시예의 삼각 렌즈를 입출사하는 빛과의 관계를 나타낸 것이다.
도 14는 본 발명의 실시예의 차광재를 부가한 삼각 렌즈를 나타낸 것이다.

본 발명의 실시 형태가 되는 레이저 장치에 대해서，도면을 참조하며 설명한다.

도 1은，본 발명의 레이저 가공장치(50)의 개략을 나타내는 도면이다. 이 레이저 가공장치(50)는，유리로 이루어지는 피가공재(5)에 레이저 빛을 조사함으로써，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 절단하는 것이다. 레이저 가공장치(50)는，스테이지(1)와，그 스테이지(1)에 세트된 피가공재(5)와，레이저 광원(10)과，빔 익스펜더(15)와，반사 거울(19)과，균일화 장치(20)와，원형 렌즈(7A)，제어장치(30)，퍼스널 컴퓨터(80，이하 PC라고 함)로 구성된다.

레이저 광원(10)은，레이저 빛을 조사하는 것이다. 또한，빔 익스펜더(15)는，레이저 광원(10)로부터 조사된 레이저 빛의 지름을 확대해서 방사하는 것이다. 게다가，균일화 장치(20)는，지름이 확대된 레이저 빛을 다중반사하고 균일화해서 조사하는 것으로，예를 들면 로드(rod) 렌즈나 라이트(light) 파이프 등이다. 원형 렌즈(7A)는，반사 거울(19)에 의해 반사된 레이저 빛을 투과하는 것이다. 제어장치(50)는，광원(10)의 출력，스테이지(1)의 위치 등을 제어하는 것이다.

여기에서，본 발명의 실시예의 렌즈에 대해서 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예의 특유한 렌즈는，피가공재(5)에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 가공하는 레이저 가공장치(50)에 탑재되는 것이며，볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 폐곡선으로 이루어진 임의 형상과 동일한 형태가 되도록，볼록형 원통형 렌즈를 폐로 형성되도록 성형된 것이다.

본 발명의 실시예의 렌즈로서，원형 렌즈(7A)를 예로 설명한다. 도 5는，원형 렌즈(7A)의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도5는，원형 렌즈(7A)의 제조 공정을 나타낸 것이 아니고，원형 렌즈(7A)가 최종적으로 어떤 형태가 되는가를 이해하기 쉽게 나타낸 것이다.

원형 렌즈(7A)는，도 5(a)에 나타낸 볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 원형이 되게 성형한다. 도 5(a)의 볼록형 원통형 렌즈를 변형시키고，도 5(b)와 같이 반원을 그리고，최후에 도 5(c)와 같이 거의 원형을 그리고，최후에 볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 원형으로 배치되도록，볼록형 원통형 렌즈를 폐로 형성한 것이다.

본 발명의 실시예의 특유한 렌즈(원형 렌즈，후술하는 삼각 렌즈 등)는，예를 들면，금형을 이용해서 성형되는 것이다. 또한，연마에 의해 성형되는 것이어도 좋고，에칭에 의해 성형되는 것이어도 좋다.

본 발명의 실시예의 특유한 렌즈(원형 렌즈，후술하는 삼각 렌즈 등)는，최종적으로 각각의 렌즈가 원하는 형상으로 성형되는 것이라면，어떠한 수법으로 제작되어도 좋다. 도 6은，원형 렌즈(7A)의 평면도이다. 도 6에 나타낸 바와 같이，볼록형 원통형 렌즈의 중심으로부터 원통면에 대하여 수직한 선(GL) 각각의 중심점(원통면의 정점)에 닿는 원통면의 정점을 연결한 선을 원형으로 하는 것으로，피가공재(5)에 대하여，반지름(r)의 원형으로 이루어진 부재를 가공할 수 있다.

도7은，원형 렌즈(7A)에 입출사하는 레이저 빛(L)과의 관계를 나타낸 도면이다. 원형 렌즈(7A)는，볼록형 원통형 렌즈의 원통면에서 형성되고，레이저 가공장치(50)의 광원(10)으로부터 조사되는 빛을 입사하는 입사면부(70)와，광원으로부터 조사되는 빛을 출사하는 출사면부(71)와，입사면부(70) 및 출사면부(71)의 외측면에 위치하는 외측면부(72)와，입사면부(70) 및 출사면(71)의 내측면에 위치하는 중공면부(73)를 구비하는 중공 렌즈이다. 이 중공면부(73)는，도 7에 나타낸 바와 같이，원형 렌즈 내측의 측면부분이다.

레이저 가공장치(50)는，탑재하는 원형 렌즈(7A)에，광원(10)의 레이저 빛을 입사면부(70)에 입사시키고，출사면부(71)로부터 출사되는 것이다. 따라서，레이저 가공장치(50)는，도 6에 나타낸 원형 렌즈(7A)의 반지름(r) (예를 들면，렌즈의 중심으로부터 선(GL)의 중심선을 연결하는 길이)과 거의 동일한 원형부재를 레이저 가공할 수 있다. 예를 들면，피가공재가 유리인 경우，레이저 가공장치(50)는，원형의 부재를 레이저 가공에 의해 절단할 수 있다. 구체적으로는，레이저 가공장치(50)는，휴대폰이나 휴대용 전자기기의 보호용 유리에 대하여，용이하게 원형형상의 절단을 가능하게 한다. 또한，피가공재는，유리뿐만 아니라，플라스틱，실리콘，기타 기판이 되는 재료이어도 좋다.

그 다음에，이상의 구성의 레이저 가공장치(50)의 레이저 가공 처리에 대해서 설명한다. 도 8은，레이저 가공장치의 부재의 가공의 일련의 처리를 나타낸 흐름도이다.

첫째로，오퍼레이터가，PC(80)를 통해 초기 설정을 수행한다(스텝(STEP) 1). 구체적으로는，오퍼레이터가，PC(80)에 대하여，피가공재(5)의 재질에 맞는 광원(10)의 빛의 출력 수준을 설정하도록 지시 정보를 입력한다. 또한，오퍼레이터가，PC(80)에 대하여，피가공재(5)를 설치한 스테이지(1)의 위치를 이동시키도록 지시 정보를 입력한다. 오퍼레이터가 PC(80)에 지시 정보를 입력하는 것으로 초기 설정할 수 있지만，PC(80)가 자동처리에 의해 초기 설정을 실시하고，PC(80)의 지시 정보를 자동 생성해도 좋다.

그 다음에，제어장치(30)는，PC(80)에 의해 지령된 지시 정보에 근거하고，광원(10)의 레이저 조사의 타이밍 또는 스테이지(1)의 이동을 제어한다(스텝 2).

광원(10)은，제어장치(30)의 제어에 근거해서，레이저 빛을 조사하는(스텝 3) 광원(10)으로부터 조사된 레이저 빛은，빔 익스펜더(15)에 의해 지름이 확대되고，균일화 장치(20)에 의해 휘도 분포가 균일화된다. 그리고，레이저 빛은，반사 거울(19)에 의해 반사되고，원형 렌즈(7A)로 입사된다.

도 7에 나타낸 바와 같이，원형 렌즈(7A)의 입사면부(70)에 입사된 레이저 빛은，원형의 부재를 절단하도록 집광된다. 레이저 가공장치(50)는，원형의 부재의 절단을 수행한다(스텝 4). 레이저 가공장치(50)는，도 6에 나타낸 바와 같이，원형 렌즈(70)의 중심과 외주를 기준으로 한 반지름(r)의 원형에 레이저 빛을 집광하게 되고，피가공재(5)에 대하여，도 9에 나타낸 바와 같은 반지름(R)(r=R，또는 r≒R)의 원형부재를 절단 가능하게 한다.

또한，원형 렌즈(7A)는，도 10에 나타낸 바와 같이，렌즈의 중공 부분에 대하여，차광재를 갖는 차광판(N)을 붙여도 좋다. 이 차광재를 갖는 차광판(N)은，광원의 레이저 빛이 렌즈를 투과하지 않도록 하는 것이다. 예를 들면，필름 형상 또는 박판 형상의 것이어도 좋다. 구체적으로는 금속 시트이어도 좋다. 또한，원형 렌즈(7A)는，중공면부(73)에 렌즈를 끼워 넣어도 좋다. 그 경우，차광판(N)은，그 렌즈에 금속물질을 도포되는 것이어도 좋다.

또한，레이저 가공장치(50)는，광원의 레이저 빛을 렌즈에 대하여 조사할 때，중공 렌즈의 중공 부분에는 빛을 조사하지 않도록 제어할 수 있다. 구체적으로는，레이저 가공장치(50)는，반사 거울(19)로부터 반사된 레이저 빛을 도광하는 도광로(35)와，원형 렌즈(7A)의 입사면부(70)에만 레이저 빛을 입사하기 위한 광섬유(40)를 구비하고，원형 렌즈(7A)의 입사면부(70)에만 레이저 빛을 입사하도록 제어할 수 있다. 이에 의해，레이저 가공장치(50)는，원형 렌즈(7A)의 중공면부(73)에는 레이저 빛을 조사하지 않도록 제어할 수 있다. 예를 들면，레이저 가공장치(50)는，원형 렌즈(7A)의 입사면부(70)에만 레이저 빛을 입사하기 위해서 반사 거울，그 밖의 거울을 최적으로 배치함으로써，레이저 빛을 조사하지 않도록 제어할 수 있다.

여기에서，도 8에 나타낸 흐름도의 설명으로 되돌아 가면，제어장치(30)는，원형의 부재를 절단한 피가공재(5)로부터 새로운 원형부재를 절단해야 할 것인가 아닌가를 판단한다. 새롭게 원형의 부재를 절단하는 경우(스텝 5 ; YES)，제어장치(30)는，스테이지(1)를 이동시킴으로써，새로운 원형부재를 절단하기 위한 원하는 위치로 피가공재(5)를 이동시킨다(스텝 7). 레이저 가공장치(50)에 탑재된 PC(80)내부에 인스톨된 화상처리 기능은，피가공재(5)가 표시된 위치를 인식 처리할 수 있고，그 인식 결과에 따라，제어장치(30)는，스테이지의 이동을 자동으로 수행해도 좋다. 새롭게 원형의 부재를 절단하지 않는 경우(스텝 5 ; NO), 제어장치(50)는，다른 형상의 부재를 절단할지 여부를 판단한다.

다른 형상의 부재를 피가공재(5)에서 절단하는 경우(스텝 6 ; YES)，렌즈를 변경할 수 있다. 그리고，원형 렌즈(7A) 이외의 렌즈로 변경할 수 있다(스텝 8). 한편，다른 형상의 부재를 피가공재(5)에서 절단하지 않는 경우(스텝 6 ; NO)，처리는 완료된다.

레이저 가공장치(50)는，렌즈 변환 장치(미도시)를 구비하고 있으며，상술한 바와 같이 원형 렌즈(7A) 이외의 렌즈로 변경할 수 있는 구성으로 해도 좋다. 예를 들면，레이저 가공장치(50)는，도 12에 나타낸 바와 같은 삼각 렌즈(7D)를 구비하는 것이어도 좋다.

도 12는，삼각 렌즈(7D)의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 삼각 렌즈(7D)는，도 12에 나타낸 바와 같이，폐곡선으로 이루어진 삼각형의 부재다. 삼각 렌즈(7D)는，볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선(CL)이 삼각형으로 배치하도록 형성된 것이다. 도 12에 나타낸 바와 같이，볼록형 원통형 렌즈의 중심으로부터 원통면에 대하여 수직한 선(GL) 각각의 중심점(원통면의 정점)에 닿는 원통면의 정점을 연결한 선(CL)을 삼각형이 되도록，볼록형 원통형 렌즈를 폐로 형성한 것이다. 도 12는，삼각 렌즈(7D)의 평면도이지만，볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 삼각형이 되도록 성형하는 것으로, 피가공재(5)에 대하여，삼각형으로 이루어진 부재를 절단할 수 있다.

도 13은，삼각형 렌즈(7D)에 입출사하는 레이저 빛과의 관계를 나타낸 도면이다. 삼각형 렌즈(7D)는，볼록형 원통형 렌즈의 원통면에서 형성되는 레이저 가공장치(50)의 광원(10)으로부터 조사되는 레이저 빛을 입사하는 입사면부(70)와，광원으로부터 조사되는 빛을 출사하는 출사면부(71)와，입사면부(70) 및 출사면부(71)의 외측면에 위치하는 외측면부(72)와，입사면부(70) 및 출사면(71)의 내측면에 위치하는 중공면부(73)를 구비하는 중공 렌즈다.

레이저 가공장치(50)는，광원(10)의 레이저 빛을 삼각 렌즈(7D)의 입사면부(70)로 투과시키고，출사면부(71)를 투과하는 것으로 빛을 집광하는 것으로，도 12에 나타낸 삼각형 렌즈(7D)의 라인(CL)과 동일한 삼각형 부재를 레이저 가공할 수 있다. 예를 들면，피가공재의 재질이 유리인 경우，레이저 가공장치(50)는，삼각형의 부재를 레이저 가공에 의해 절단할 수 있다. 예를 들면，레이저 가공장치(50)는，휴대폰이나 휴대용 전자기기의 보호용 유리에 대하여，용이하게 삼각형상의 절단을 가능하게 한다.

레이저 가공장치(50)의 렌즈는，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재의 소정부위의 곡률이 높은 경우에，입사면부(70) 또는 출사면부(71)의 외측면부(72)쪽에 위치하는 소정 부위의 영역에 대하여，광원으로부터 빛이 도광하지 않도록 차광재를 부가할 수 있다. 예를 들면，도 14에 나타낸 바와 같이，삼각 렌즈(7D)의 모서리와 같이 세 점의 곡률이 높은 경우에，입사면부(70) 상 또는 출사면부(71) 상의 외측면부(72)쪽에 위치하는 곡률이 높은 부위의 원하는 영역에 대하여，광원(10)으로부터 빛이 도광하지 않도록，차광재(M)을 부가한다. 이 차광재(M)에 의해，광원(10)의 빛이 렌즈로부터 출사하지 않도록 할 수 있다. 또한，상술한 삼각 렌즈 이외에，별 모양 렌즈，하트 모양 렌즈，S 모양 렌즈，그 밖의 형상으로 이루어진 렌즈의 곡률이 높은 부위의 영역에 차광재를 부가해도 좋다.

한편，삼각 렌즈(7D)는，원형 렌즈(7A)와 마찬가지로，중공면부(73)에 차광재(M)를 구비해도 좋다.

레이저 가공장치(50)는，렌즈 변환 장치(미도시)를 구비하고，삼각형 렌즈(7D)로 변경하는 것으로，피가공재(5)에 대하여，삼각형상의 부재를 절단할 수 있다. 또한，레이저 가공장치(50)는，상술한 원형 렌즈，삼각 렌즈 이외에，별 모양 렌즈，하트 모양 렌즈，S 모양 렌즈，그 밖의 형상으로 이루어진 렌즈이어도 좋다.

한편，레이저 가공장치는，렌즈 변환 장치(미도시)를 구비하지 않고，원형 렌즈(7A) 또는 삼각형 렌즈(7D)의 어느 것을 구비해도 좋다.

본 발명의 실시예의 렌즈 및 그 렌즈에 탑재된 레이저 가공장치(50)에 의하면，볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 폐곡선으로 이루어진 임의 형상과 동일한 형태가 되도록，볼록형 원통형 렌즈를 폐로 형성되도록 성형된 렌즈를 이용하기 때문에，피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 레이저 가공할 때에，레이저 가공하는 시간을 삭감한다. 또한，레이저 가공장치(50)는，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 레이저 가공할 때，렌즈를 회전 및 이동시키는 기구 또는，스테이지(1)를 회전 및 이동시키는 기구를 마련할 필요가 없기 때문에，레이저 가공장치 자체의 소형화를 가능하게 할 수 있다.

본 발명의 실시예의 렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치(50)의 렌즈는，볼록형 원통형 렌즈의 원통면에서 형성되는 레이저 가공장치(50)의 광원으로부터 조사되는 빛을 입사하는 입사면부(70)와，광원으로부터 조사되는 빛을 출사하는 출사면부(71)와，입사면부(70) 및 출사면부(71)의 외측면에 위치하는 외측면부(72)와，입사면부(70) 및 출사면부(71)의 내측면에 위치하는 중공면부(73)를 구비하는 중공 렌즈인 경우에는，레이저 가공할 폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 가공해야 할 영역에 대하여，광원의 빛을 집광할 수 있다.

본 발명의 실시예의 렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치(50)의 렌즈는，중공 렌즈의 중공 부분에 대하여，차광판을 마련할 때는，레이저 가공할 폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 가공해야 할 영역 이외에 대하여，광원의 빛을 조사하지 않도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예의 렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치(50)는，광원의 빛을 렌즈에 대하여 조사할 때，중공 렌즈의 중공 부분에는 빛을 조사하지 않도록 제어할 때에는，레이저 가공할 폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재에 대하여 레이저 가공장치의 광원의 빛 에너지를 효율적으로 조사할 수 있다.

본 발명의 실시예의 렌즈 및 그 렌즈를 탑재한 레이저 가공장치(50)의 렌즈는，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재의 소정 부위의 곡률이 높은 경우에，입사면부 또는 출사면부의 외측면부쪽에 위치하는 소정부위의 영역에 대하여，광원으로부터 빛이 도광하지 않도록 차광재를 부가할 때에는，해당 곡률이 높은 소정 부위에 대하여，광원의 빛을 집광하지 않도록 할 수 있다. 예를 들면，도 14에 나타낸 바와 같이，삼각 렌즈(7D)의 모서리와 같이 세 점의 곡률이 높은 경우에，입사면부(70)상 또는 출사면부(71)상의 외측면부(72)쪽에 위치하는 곡률이 높은 부위의 원하는 영역에 대하여，광원으로부터 빛이 도광하지 않도록，차광재(M)를 부가한다. 이 차광재(M)에 의해，광원(10)의 빛이 렌즈로부터 출사하지 않도록 할 수 있다. 한편，상술한 삼각 렌즈 이외에，별 모양 렌즈，하트 모양 렌즈，S 모양 렌즈，그 밖의 형상으로 이루어진 렌즈의 곡률이 높은 부위의 영역에 차광재를 부가해도 좋다.

CL 중심선
GL 원통면의 선
L 레이저 빛
M 차광재
N 차광판
r 반지름(렌즈)
R 반지름(집광한 빛)
1 스테이지
5 피가공재
7A 원형 렌즈
7B 양 볼록 렌즈
7C 볼록형 원통형 렌즈
7D 삼각 렌즈
10 광원
15 빔 익스펜더
19 반사 거울
20 균일화 장치
30 제어장치
35 도광로
40 광섬유
50 레이저 가공장치
70 입사면부
71 출사면부
72 외측면부
73 중공면부

Claims

피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 가공하는 레이저 가공장치에 탑재되는 렌즈에 있어서，
볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 상기 폐곡선으로 이루어진 임의 형상과 동일한 형태가 되도록，상기 볼록형 원통형 렌즈를 폐로 형성되도록 성형되며，
상기 볼록형 원통형 렌즈의 원통면에서 형성되는 상기 레이저 가공장치의 광원으로부터 조사되는 빛을 입사하는 입사면부와，
상기 광원으로부터 조사되는 빛을 출사하는 출사면부와，
상기 입사면부 및 상기 출사면부의 외측면에 위치하는 외측면부와，
상기 입사면부 및 상기 출사면부의 내측면에 위치하는 중공면부를 구비하는 중공 렌즈와,
상기 중공 렌즈의 중공 부분에 마련되는 차광판을 갖는 렌즈.
피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 가공하는 레이저 가공장치에 있어서，
볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 상기 폐곡선으로 이루어진 임의 형상과 동일한 형태가 되도록，상기 볼록형 원통형 렌즈를 폐로 형성되도록 성형된 렌즈를 탑재하며,
상기 렌즈는，
상기 볼록형 원통형 렌즈의 원통면에서 형성되는 상기 레이저 가공장치의 광원으로부터 조사되는 빛을 입사하는 입사면부와，
상기 광원으로부터 조사되는 빛을 출사하는 출사면부와，
상기 입사면부 및 상기 출사면부의 외측면에 위치하는 외측면부와，
상기 입사면부 및 상기 출사면부의 내측면에 위치하는 중공면부를 구비하는 중공 렌즈와,
상기 중공 렌즈의 중공 부분에 마련되는 차광판을 갖는 레이저 가공장치.
삭제
삭제
제 2항에 있어서，
상기 레이저 가공장치는，상기 광원의 빛을 상기 렌즈에 대하여 조사할 때，상기 중공 렌즈의 중공 부분에는 빛을 조사하지 않도록 제어하는 레이저 가공장치.
제 2항에 있어서，
상기 폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재는，원형의 부재인 레이저 가공장치.
삭제
제 2항에 있어서，
상기 레이저 가공장치는，피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 절단하는 레이저 가공장치.
피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 가공하는 레이저 가공장치에 있어서，
볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 상기 폐곡선으로 이루어진 임의 형상과 동일한 형태가 되도록，상기 볼록형 원통형 렌즈를 폐로 형성되도록 성형된 렌즈를 탑재하며,
상기 렌즈는，
상기 볼록형 원통형 렌즈의 원통면에서 형성되는 상기 레이저 가공장치의 광원으로부터 조사되는 빛을 입사하는 입사면부와，
상기 광원으로부터 조사되는 빛을 출사하는 출사면부와，
상기 입사면부 및 상기 출사면부의 외측면에 위치하는 외측면부와，
상기 입사면부 및 상기 출사면부의 내측면에 위치하는 중공면부를 구비하는 중공 렌즈를 갖고,
상기 폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재의 소정 부위의 곡률이 높은 경우에，상기 입사면부 또는 상기 출사면부의 상기 외측면부쪽에 위치하는 상기 소정 부위의 영역에 대하여，상기 광원으로부터 빛이 도광하지 않도록，차광재를 렌즈에 부가하는 레이저 가공장치.
제 9항에 있어서，
상기 레이저 가공장치는，상기 광원의 빛을 상기 렌즈에 대하여 조사할 때，상기 중공 렌즈의 중공 부분에는 빛을 조사하지 않도록 제어하는 레이저 가공장치.
제 9항에 있어서，
상기 폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재는，원형의 부재인 레이저 가공장치.
제 9항에 있어서，
상기 레이저 가공장치는，피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 절단하는 레이저 가공장치.
피가공재에 대하여，폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재를 가공하는 레이저 가공장치에 탑재되는 렌즈에 있어서，
볼록형 원통형 렌즈의 원통면의 정점을 연결한 선이 상기 폐곡선으로 이루어진 임의 형상과 동일한 형태가 되도록，상기 볼록형 원통형 렌즈를 폐로 형성되도록 성형되며，
상기 볼록형 원통형 렌즈의 원통면에서 형성되는 상기 레이저 가공장치의 광원으로부터 조사되는 빛을 입사하는 입사면부와，
상기 광원으로부터 조사되는 빛을 출사하는 출사면부와，
상기 입사면부 및 상기 출사면부의 외측면에 위치하는 외측면부와，
상기 입사면부 및 상기 출사면부의 내측면에 위치하는 중공면부를 구비하는 중공 렌즈를 가지며,
상기 폐곡선으로 이루어진 임의 형상의 부재의 소정 부위의 곡률이 높은 경우에，상기 입사면부 또는 상기 출사면부의 상기 외측면부쪽에 위치하는 상기 소정 부위의 영역에 대하여，상기 광원으로부터 빛이 도광하지 않도록，차광재를 렌즈에 부가하는 렌즈.