TWI720833B - 導光裝置以及光掃描裝置 - Google Patents

導光裝置以及光掃描裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI720833B
TWI720833B TW109107345A TW109107345A TWI720833B TW I720833 B TWI720833 B TW I720833B TW 109107345 A TW109107345 A TW 109107345A TW 109107345 A TW109107345 A TW 109107345A TW I720833 B TWI720833 B TW I720833B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light guide
light
guide member
reflection
reflecting
Prior art date
Application number
TW109107345A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202036085A (zh
Inventor
中澤睦裕
Original Assignee
日商川崎重工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商川崎重工業股份有限公司 filed Critical 日商川崎重工業股份有限公司
Publication of TW202036085A publication Critical patent/TW202036085A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI720833B publication Critical patent/TWI720833B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • 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
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0933—Systems for active beam shaping by rapid movement of an element
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/1821—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors for rotating or oscillating mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0977—Reflective elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

可以簡單之構造切換掃描區域。導光裝置具備複數個反射單元，係反射入射光且以照射於被照射物之方式導引。前述複數個反射單元係沿前述入射光之行進方向排列。前述複數個反射單元分別具備反射前述入射光的第一導光構件。前述複數個反射單元分別藉由前述第一導光構件旋轉而於反射狀態與通過狀態之間進行切換，前述反射狀態係使前述入射光反射之狀態，前述通過狀態係使前述入射光通過之狀態。於前述複數個反射單元之間形成前述反射狀態之時刻不同。於前述反射狀態下，伴隨前述第一導光構件之旋轉，前述入射光反射後之反射光產生偏轉。前述反射光係朝被照射點導引，前述被照射點係包含於供前述反射單元掃描前述被照射物之掃描區域內。前述複數個反射單元之前述掃描區域係與前述入射光之行進方向平行地排列配置。

Description

導光裝置以及光掃描裝置
本發明係關於一種導光裝置以及光掃描裝置。
以往沿直線狀之掃描線掃描來自光源之光的技術已廣泛地利用於圖像形成裝置以及雷射加工裝置等。專利文獻1係揭示一種搭載於圖像形成裝置以及雷射加工裝置之光束掃描裝置。
專利文獻1之光束掃描裝置具備旋轉多面鏡、複數個掃描單元、光束切換構件以及光束切換控制部。來自光源裝置之光束入射於光束切換構件。光束切換控制部係被構成為以按旋轉多面鏡之每個反射面反覆進行由掃描單元之旋轉多面鏡產生的光束之偏轉之方式控制光束切換構件，而使複數個掃描單元分別依序進行點狀光線(光束)之一次元掃描。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-206245號公報。
於上述專利文獻1之構成中，光束切換構件係藉由光束切換控 制部電性控制，以供來自光源裝置之光束入射於一個掃描單元之方式切換光束的光路。藉此，用以切換光束之光路的構造變得複雜，於這方面仍存在改善之空間。
有鑑於此，本發明之目的在於提供一種導光裝置以及光掃描裝置，其能以簡單之構造切換掃描區域。
本發明所欲解決的課題誠如上述，以下對用以解決該課題之手段以及功效進行說明。
根據本發明之觀點，提供以下構成之導光裝置。亦即，前述導光裝置具備：複數個反射單元，係反射入射光且以照射於被照射物之方式進行導引。前述複數個反射單元係沿前述入射光之行進方向排列。前述複數個反射單元分別具備反射前述入射光之第一導光構件。前述複數個反射單元分別藉由前述第一導光構件旋轉而於反射狀態與通過狀態之間進行切換，前述反射狀態係前述第一導光構件擋住前述入射光而使前述入射光反射之狀態，前述通過狀態係未擋住前述入射光而使前述入射光通過之狀態。於前述複數個反射單元之間形成前述反射狀態之時刻不同。於前述反射狀態下，伴隨前述第一導光構件之旋轉，前述入射光反射後之反射光產生偏轉。前述反射光係朝被照射點導引，前述被照射點係包含於供前述反射單元掃描前述被照射物之掃描區域內。前述複數個反射單元之前述掃描區域係與前述入射光之行進方向平行地排列配置。
因此，藉由於前述複數個反射單元中分別旋轉第一導光構件，機械式地變更反射入射光之反射單元，能切換朝向被照射物之掃描區域。因 此，能以簡單之構成進行掃描區域的切換。
根據本發明，可提供一種導光裝置以及光掃描裝置，係能以簡單之構造切換掃描區域。
1:雷射加工裝置(光掃描裝置)
11:搬送部
12:雷射產生器
13,13x:導光裝置
17:框體
20:反射單元
20c:旋轉軸
21:第一反射單元
22:第二反射單元
23:第三反射單元
24:第四反射單元
25:第五反射單元
26:第六反射單元
27:第七反射單元
28:第八反射單元
29:第九反射單元
31:第一掃描區域
32:第二掃描區域
33:第三掃描區域
34:第四掃描區域
35:第五掃描區域
36:第六掃描區域
37:第七掃描區域
38:第八掃描區域
39:第九掃描區域
41:旋轉台(旋轉構件)
42:馬達(驅動源)
43:傳動軸
44:固定軸
44a:凹部
51:第一導光構件
52:第二導光構件
53:掃描用透鏡
61:第一反射面
62:第二反射面
66:第一導光反射面
67:第二導光反射面
100:工件(被照射物)
101:掃描線
102:被照射點
L1:第一光路
L2:第二光路
[圖1]係具備本發明之一實施形態之導光裝置之雷射加工裝置的立體圖。
[圖2]係顯示導光裝置之構成的示意圖。
[圖3]係顯示一個反射單元反射光之狀態的立體圖。
[圖4]係顯示反射單元使光通過之狀態的立體圖。
[圖5]係顯示複數個反射單元中的第一反射單元反射光之狀態的圖。
[圖6]係顯示第二反射單元反射光之狀態的圖。
[圖7]係顯示反射單元之變形例的圖。
[圖8]係顯示導光裝置之變形例的圖。
以下，參照圖式對本發明之實施形態進行說明。首先，參照圖1，對具備本發明之一實施形態之導光裝置13的雷射加工裝置(光掃描裝置)1之構成進行說明。圖1係雷射加工裝置1之立體圖。
圖1所顯示之雷射加工裝置1係藉由對工件(被照射物)100一面照射雷射光一面進行光掃描而能對前述工件100進行加工。
於本實施形態中，雷射加工裝置1能進行非熱加工。非熱加工例如可為燒蝕加工。燒蝕加工係藉由將雷射光照射於工件100的一部分而使前述工件100之一部分蒸發的加工。再者，雷射加工裝置1也可為進行熱加工之構成，亦即，利用雷射光之熱量使工件100熔化而進行加工。
工件100係板狀之構件。工件100例如由CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics；碳纖維強化塑膠)構成。再者，工件100不限於板狀構件，例如也可為塊狀之構件。此外，工件100也可由其他之材料構成。
雷射加工裝置1中使用之雷射光亦可為可視光、或者亦可為除了可視光以外之波長帶的電磁波。於本實施形態中，不僅將可視光稱為「光」，而且包含較其波長帶寬之各種電磁波在內也稱作為「光」。
如圖1所示，雷射加工裝置1具備搬送部11、雷射產生器12以及導光裝置13。
搬送部11可沿與雷射加工裝置1之主掃描方向大致垂直的方向搬送工件100。並且，藉由搬送部11一面搬送工件100一面進行雷射加工。
於本實施形態中，搬送部11係一帶式輸送機。再者，搬送部11並無特別限制，亦可為輥式輸送機、或握持工件100進行搬送的構成。此外，也可省略搬送部11，而對固定不動之工件100照射雷射光以實施加工。
雷射產生器12係雷射光之光源，能藉由脈波振盪產生短時寬的脈波雷射。脈波雷射器之時寬並無特別限制，例如為納秒級、皮秒級或飛秒級等之短時間間隔。再者，雷射產生器12亦可為藉由連續波振盪產生CW(continuous wave；連續波)雷射之構成。
導光裝置13係以將雷射產生器12產生之雷射光照射於工件100 之方式進行導引。藉由導光裝置13導引之雷射光被照射於設定在工件100之表面的掃描線101上之被照射點102。詳細容待稍後說明，工件100上之藉由雷射光照射之被照射點102係藉由導光裝置13之動作以大致恆定的速度沿直線狀之掃描線101移動。藉此能實現光掃描。
接著，參照圖2對導光裝置13詳細地進行說明。圖2係顯示導光裝置13之構成的示意圖。
如圖2所示，導光裝置13具備複數個反射單元20。於本實施形態中，複數個反射單元20配置於導光裝置13具備之框體17之內部。
複數個反射單元20分別反射自雷射產生器12入射之雷射光，且朝工件100導引。以下之說明中，有時還將自雷射產生器12入射於各反射單元20之雷射光稱作為入射光。複數個反射單元20係沿入射光之行進方向排列配置成直線狀。反射單元20之排列方向也與掃描線101之長邊方向一致。複數個反射單元20分別配置在與掃描線101間隔大致相等距離的位置。
以下，關於複數個反射單元20，有時亦將位於入射光之行進方向最上游側的反射單元20稱為第一反射單元21。此外，亦可依自第一反射單元21起朝入射光之行進方向下游側之順序，依序將剩餘的各反射單元20稱為第二反射單元22、第三反射單元23、第四反射單元24、第五反射單元25、第六反射單元26、第七反射單元27、第八反射單元28以及第九反射單元29。
各反射單元20能藉由使雷射光偏轉反射而進行光掃描。藉由各反射單元20對工件100進行光掃描的區域(掃描區域)係與其他反射單元20之掃描區域不同。圖1以及圖2顯示有第一掃描區域31、第二掃描區域32、第三掃描區域33、第四掃描區域34、第五掃描區域35、第六掃描區域36、第 七掃描區域37、第八掃描區域38以及第九掃描區域39。九個掃描區域係呈直線狀排列配置。掃描線101係由前述之掃描區域之集合構成。
第一掃描區域31係藉由第一反射單元21進行掃描，然後，藉由對應之反射單元20依序掃描每個掃描區域。第九掃描區域39係由第九反射單元29掃描。
各反射單元20能反復切換使入射光反射而進行掃描的反射狀態、與使入射光朝下游側通過而不被反射的通過狀態。當反射單元20處於反射狀態時，進行對應之掃描區域(例如，於第一反射單元21之情況下為第一掃描區域31)之光掃描。當反射單元20處於通過狀態時，前述反射單元20不進行光掃描。
於複數個反射單元20之間，各反射單元20之形成反射狀態之時刻不同。藉此，藉由切換形成反射狀態之反射單元20，分別進行複數個掃描區域之掃描。
於本實施形態中，形成反射狀態之反射單元20係於入射光之行進方向上自上游側朝下游側依序被一個一個地切換。具體而言，反射單元20係以第一反射單元21、第二反射單元22、第三反射單元23、…之順序形成為反射狀態。但是，反射單元20既可自下游側起依序切換為反射狀態、亦可以與反射單元20之排列順序不同的順序進行切換。
接著，參照圖3至圖6，對各反射單元20詳細地進行說明。圖3係顯示一個反射單元20反射光之狀態的立體圖。圖4係顯示反射單元29使光通過之狀態的立體圖。圖5係顯示複數個反射單元20中的第一反射單元21反射光之狀態的圖。圖6係顯示第二反射單元22反射光之狀態的圖。
圖3僅顯示九個反射單元20中的第一反射單元21。由於九個反射單元20皆具有相同之構成，因此以下之說明中，以第一反射單元21為代表進行說明。
如圖3所示，第一反射單元21具備旋轉台(旋轉構件)41、馬達(驅動源)42、第一導光構件51、第二導光構件52以及掃描用透鏡53。
於本實施形態中，旋轉台41係中空圓盤狀之構件，且旋轉台41能以旋轉軸20c為中心而旋轉。於旋轉台41固定有形成為中空筒狀之傳動軸43的一端。傳動軸43係可旋轉地被支撐於反射單元20之未圖示之框體上。
馬達42能使旋轉台41旋轉。將馬達42之驅動力傳遞至傳動軸43，藉此使旋轉台41與傳動軸43一起旋轉。於本實施形態中，馬達42係電動馬達，但不限於此。
第一導光構件51係以能以旋轉軸20c為中心而旋轉之方式與旋轉台41一體設置。前述旋轉軸20c係以與入射於反射單元20之雷射光的光路正交之方式配置。以下，有時也將入射於反射單元20之雷射光的光路稱為第一光路L1。第一導光構件51具備之後述的反射面擋住沿第一光路L1行進之入射光，藉此能反射入射光。第一導光構件51係使用螺栓等而被固定於旋轉台41之外周部附近。
於一個旋轉台41(一個反射單元20)設置有兩個以上之偶數個第一導光構件51。複數個第一導光構件51互為相同的形狀。
於本實施形態中，於一個旋轉台41上設置有兩個第一導光構件51。兩個第一導光構件51分別以等分360°之方式配置於旋轉台41上。具體而言，如圖3所示，一個第一導光構件51配置在與另一個第一導光構件51 相差180°的位置。
第一導光構件51係藉由鋁等之金屬形成為塊狀。第一導光構件51具備第一反射面61以及第二反射面62。具體而言，於第一導光構件51上形成有V字狀剖面的凹槽，前述凹槽係將離開旋轉軸20c之側開放。於前述凹槽之內壁形成有第一反射面61以及第二反射面62。
第一反射面61以及第二反射面62皆形成為平面狀。第一反射面61係相對於與旋轉軸20c垂直之虛擬平面而傾斜配置。第二反射面62係相對於與旋轉軸20c垂直之虛擬平面而傾斜配置。
第一反射面61與第二反射面62係朝向相反之方向且以彼此相等的角度(具體為45°)，相對於與旋轉軸20c垂直之虛擬平面而傾斜。因此，第一反射面61與第二反射面62係以形成V字狀的方式配置。
於本實施形態中，兩個第一導光構件51配置在與正多邊形(具體而言，正十八邊形)之相互對向的邊對應的位置。因此，對應於整個第一導光構件51之中心角為20°。在與上述對向之邊以外的邊對應的位置上不配置第一導光構件51。
當兩個第一導光構件51與旋轉台41一起旋轉時，交互地切換為第一導光構件51擋住入射於反射單元20而沿第一光路L1行進的雷射光之狀態、與未擋住之狀態。如圖3所示，兩個第一導光構件51中的任一個擋住入射光之狀態，即為前述之反射狀態。如圖4所示，兩個第一導光構件51皆未擋住入射光的狀態係前述之通過狀態。
著眼於一個第一導光構件51之情況，前述第一導光構件51每旋轉360°則會將入射光之光路切斷兩次。如上所述，於第一導光構件51上僅 於遠離旋轉軸20c之側形成有用以反射入射光之反射面(具體為第一反射面61及第二反射面62)。在兩次之中的一次切斷中，由於第一導光構件51之反射面朝向入射光之行進方向的上游側，因此能有效地反射光。另一方面，於剩餘之一次切斷中，由於第一導光構件51之反射面朝向入射光之行進方向下游側，因此即使光照射於前述第一導光構件51，前述第一導光構件51也不能有效地發揮作用。
然而，於本實施形態中，無論是哪一個第一導光構件51，皆以與相差180°之相位的另一第一導光構件51形成一對的方式配置。因此，於第一導光構件51處於不能有效地反射入射光之方向上將光路切斷之時刻，對側的第一導光構件51必定會處於有效地反射入射光之方向上將光路切斷。藉此，由於反射面不與入射光對向之第一導光構件51實質上並不妨礙入射光的通過，因此整體上可高效率地利用光。
第一光路L1係與旋轉軸20c正交。兩個第一導光構件51係以彼此相差180°之相位的方式配置。因此，僅由隔著旋轉軸20c而配置之兩個第一導光構件51中的位於靠近第一光路L1之上游側的第一導光構件51就能擋住入射光。
當第一導光構件51達到預定之旋轉相位時，第一反射面61以與第一光路L1重疊之方式配置。因此，入射光藉由第一反射面61反射，然後由第二反射面62反射。
當沿旋轉軸20c觀察時，第一導光構件51之第一反射面61與第二反射面62係朝向與旋轉軸20c正交的方向。如圖3所示，當於第一導光構件51擋住入射光之狀態下使第一導光構件51旋轉時，第一反射面61及第 二反射面62的方向會連續地變動。因此，自第二反射面62出射之光的方向朝圖3中之黑色箭頭所示的方向平滑地變化。如此，可實現出射光的偏轉。
由於第一反射面61與第二反射面62係呈V字狀配置，因此伴隨第一導光構件51之旋轉，出射光會如圖3中之黑色箭頭所示沿與旋轉軸20c垂直的平面進行偏轉。前述平面相對於第一光路L1而朝旋轉軸20c之方向偏移。藉此，能使來自第一導光構件51之出射光入射於第二導光構件52。
雷射光以與旋轉軸20c正交的方式入射於反射單元20。此外，當第一導光構件51之旋轉相位與入射光的方向完全一致時，若沿旋轉軸20c觀察，則第一反射面61與第二反射面62與入射光正交。因此，此時，雷射光藉由第一導光構件51而被以折返之方式反射兩次，且如圖3中之第二光路L2所示，朝與第一光路L1之方向平行且相反的方向出射。
第二導光構件52反射自第一導光構件51出射的光，且導引至與第一反射單元21對應的掃描區域(第一掃描區域31)。
第二導光構件52係配置在相對於第1光路L1而朝前述旋轉軸20c之方向偏移了適宜距離之位置。第二導光構件52係使用螺栓等被固定於細長狀之固定軸44的長邊方向一側的端部。於固定軸44形成有沿入射光之光路形成的細長凹部44a。藉此，來自雷射產生器12之雷射光，既不會被第二導光構件52遮擋也不會被固定軸44遮擋，而是穿過作為光通路之凹部44a而朝第一導光構件51側導引。
第二導光構件52係藉由鋁等之金屬形成為塊狀。第二導光構件52具備第一導光反射面66以及第二導光反射面67。具體而言，當沿旋轉軸20c觀察時，於第二導光構件52上形成有V字狀截面之凹槽，前述凹槽係將相對 於第一光路L1之方向傾斜45°之側予以開放。於凹槽的內壁形成有第一導光反射面66以及第二導光反射面67。
第一導光反射面66以及第二導光反射面67皆形成為平面狀。第一導光反射面66係相對於與旋轉軸20c垂直之虛擬平面而傾斜配置。第二導光反射面67係相對於與旋轉軸20c垂直之虛擬平面而傾斜配置。
第一導光反射面66與第二導光反射面67係朝向相反之方向且以彼此相等的角度(具體為45°)，相對於與旋轉軸20c垂直之虛擬平面傾斜。藉此，第一導光反射面66與第二導光反射面67係以形成V字的方式配置。
第二導光構件52之第一導光反射面66以及第二導光反射面67係以覆蓋第一導光構件51產生之光之偏轉範圍的方式配置。第一導光反射面66係與包含第一導光構件51之出射光的偏轉範圍之前述平面對應配置。因此，雷射光藉由第一導光反射面66反射之後由第二導光反射面67反射。
掃描用透鏡53係自由曲面透鏡，例如能使用公知之f θ透鏡。掃描用透鏡53配置於第二導光構件52與第一掃描區域31之間。藉由前述掃描用透鏡53能於掃描範圍之中央部及周邊部保持焦距恆定。
如上述構成之九個光反射單元20，藉由沿來自雷射產生器12之入射光的行進方向排列，以構成圖2所示之導光裝置13。於所有反射單元20中，第一導光構件51之旋轉軸20c係相互平行。於九個反射單元20中，第一導光構件51係以相等之角速度及相同的方向旋轉。於複數個反射單元20之間，第一導光構件51之旋轉相位不同。藉此，能於複數個反射單元20之間使第一導光構件51擋住入射光之時刻不同。於本實施形態中，每當一個反射單元20離開，兩個反射單元20之間的第一導光構件51之旋轉相位差增加一定之角度(於本實施形態中為20°)。藉此，複數個反射單元20能實現依排列之順序朝反 射狀態之切換。
於複數個反射單元20中連動之第一導光構件51之旋轉，例如，能藉由以同步旋轉之方式控制複數個反射單元20具備的馬達42而實現。惟，例如，也能藉由齒輪或皮帶等連結各傳動軸43彼此且以共同的馬達驅動，以實現第一導光構件51之連動旋轉。
圖5顯示九個反射單元20中僅第一反射單元21處於反射狀態之情況。圖6顯示各反射單元20之第一導光構件51自圖5之狀態旋轉之結果，致使第一反射單元21變化為通過狀態且第二反射單元22成為反射狀態的情況。如此，藉由依序切換進行光掃描之反射單元20，整體能實現沿長掃描線101之光掃描。
於相互鄰接之反射單元20中，入射光之上游側的反射單元20之傳動軸43係安裝於下游側之反射單元20的固定軸44。因此，上游側之反射單元20之第一導光構件51係圍繞下游側之反射單元20的第二導光構件52周圍旋轉。如上所述，由於光在第二導光構件52中一面偏移一面反射，因此自第二導光構件52出射之光不會被旋轉之第一導光構件51遮擋。藉由此種配置，可將導光裝置13小型化，並且可容易使各個反射單元20之掃描區域彼此靠近。
如以上所說明，本實施形態之導光裝置13具備複數個反射單元20，係反射入射光且以照射於工件100之方式進行導引。複數個反射單元20係沿入射光之行進方向排列。複數個反射單元20分別具備反射入射光之第一導光構件51。複數個反射單元20分別藉由第一導光構件51旋轉而於反射狀態與通過狀態之間進行切換，前述反射狀態係第一導光構件51擋住入射光使入射光反射之狀態，前述通過狀態係未擋住入射光而使前述入射光通過之狀態。於複數個反射單元20之間形成前述反射狀態之時刻不同。於反射狀態下，伴隨第一導光構件51之旋轉，入射光反射後之反射光產生偏轉。反射光係朝反射單元掃描工件100之掃描區域包含之被照射點102導引。第一反射單元21之 第一掃描區域31、第二反射單元22之第二掃描區域32、…係與入射光之行進方向平行地排列配置。
因此，藉由於複數個反射單元20中分別旋轉第一導光構件51能機械式地變更反射入射光之反射單元20，且能切換朝工件100的掃描區域。因此，能以簡單之構成進行掃描區域的切換。
此外，於本實施形態中，於複數個反射單元20中，第一導光構件51係以相等之角速度及相同的方向旋轉。每當一個反射單元20離開，兩個反射單元20之間的第一導光構件51之旋轉相位差增加一定之角度。
藉此，能實現反射入射光之反射單元20的規則性之切換與用以掃描之光的偏轉之同步。此外，能依排列之順序掃描複數個掃描區域。
此外，於本實施形態中，於複數個反射單元20中，第一導光構件51之旋轉軸20c係相互平行。於複數個反射單元20之各個中，第一導光構件51之旋轉軸20c係與入射光正交。
藉此，入射光能通過處於通過狀態之反射單元20從而到達處於反射狀態之反射單元20。
此外，於本實施形態中，於反射單元20之反射狀態下，第一導光構件51係以沿與第一導光構件51之旋轉軸20c垂直的平面偏轉之方式反射。前述平面係相對於入射於反射單元20的入射光而朝旋轉軸20c的方向偏移。複數個反射單元20分別具備第二導光構件52。第二導光構件52藉由反射被第一導光構件51反射的反射光而朝掃描區域導引。
藉此，藉由以第二導光構件52反射光，能提高掃描區域之位置之自由度。此外，藉由利用第一導光構件51一面使光偏移一面反射，能實現入射於反射單元20之入射光不會被第二導光構件52遮擋的佈局。
此外，於本實施形態中，第一導光構件51具備第一反射面61以及第二反射面62。第一反射面61係形成為相對於與第一導光構件51之旋轉軸20c垂直之平面傾斜的平面狀。第二反射面62係形成為相對於與第一導光構件51之旋轉軸20c垂直之平面傾斜的平面狀。並且，第一反射面61相對於與旋轉軸20c垂直之平面傾斜的方向、與第二反射面62相對於與旋轉軸20c垂直之平面傾斜的方向相反。入射光藉由第一反射面61反射之後由第二反射面62反射。
因此，能實現以第一導光構件51一邊使光偏移一邊反射之簡單構造。
此外，於本實施形態中，於複數個反射單元20中的除了第一反射單元21以外之全部反射單元20中，其他反射單元20之第一導光構件51係圍繞第二導光構件52之周圍旋轉。
藉此，能縮短反射單元20之間的距離，且能實現導光裝置13之小型化。
此外，於本實施形態中，第二導光構件52係使自第一導光構件51反射的光朝第一導光構件51之旋轉軸20c的方向偏移且反射。
藉此，能防止由第二導光構件52反射之光被圍繞第二導光構件52之周圍旋轉的第一導光構件51遮擋。
此外，於本實施形態中，第二導光構件52具備第一導光反射面66以及第二導光反射面67。第一導光反射面66係形成為相對於與第一導光構件51之旋轉軸20c垂直之平面傾斜的平面狀。第二導光反射面67係形成為相對於與第一導光構件51之旋轉軸20c垂直之平面傾斜的平面狀。第一導光 反射面66相對於與旋轉軸20c垂直之平面傾斜的方向、與第二導光反射面67相對於與旋轉軸20c垂直之平面傾斜的方向相反。以第一導光構件51反射的光藉由第一導光反射面66反射之後由第二導光反射面67反射。
因此，能實現以第二導光構件52一邊使光偏移一邊反射之簡單的構造。
此外，於本實施形態中，於複數個反射單元20之各個中，以由相同角度間隔等分360。的方式配置兩個以上之偶數個第一導光構件51。
藉此，藉由複數個第一導光構件51旋轉，反射單元20每旋轉一次可切換複數次反射狀態。由於複數個第一導光構件51皆以隔著旋轉軸20c而成對的方式配置，因此入射光不會被為了掃描入射光而反射之旋轉相位以外之第一導光構件51所遮擋。
此外，於本實施形態中，複數個反射單元20分別具備掃描用透鏡53。掃描用透鏡53係配置於自第一導光構件51至掃描區域的光路上。
藉此，於各掃描區域中能容易對準焦距。
此外，本實施形態之雷射加工裝置1具備導光裝置13。自複數個反射單元20之各個中旋轉的第一導光構件51放射的光被朝包含於直線狀之掃描線101內的任意之被照射點102所導引。自光入射於第一導光構件51之入射位置至被照射點102的光路長度係於掃描線101上之全部被照射點上大致恆定。自複數個反射單元20之各個導引的光在掃描線101上之的掃描速度係大致恆定。
藉此，能實現沿長掃描線101之良好的光掃描。
其次，參照圖7對導光裝置13之變形例進行說明。於本變形例 之說明中，對與前述實施形態相同或類似之構件於圖式中標示相同的元件符號，並省略其說明。
於圖7所顯示之變形例中，當第一導光構件51之旋轉相位與入射光的方向完全一致時，若沿旋轉軸20c觀察，第一導光構件51之反射面以45度之角度相對於入射光傾斜而配置。因此，於變型例之反射單元20中，當沿旋轉軸20c觀察時，第一導光構件51係於以使入射光之方向變化90°之方向為中心的角度範圍內，使反射光偏轉。
於圖7之變形例中，由於第一導光構件51之反射面傾斜，因此雖然會於光掃描中產生輕微的變形，但能省略第二導光構件52。因此，不需要於第一導光構件51形成如上述實施形態那樣之V字狀的凹槽。換言之，第一導光構件51上使入射光反射的反射面能形成為與旋轉軸20c平行的平面狀。
以上雖然對本發明之較佳實施形態以及變形例進行了說明，但上述構成例如能變更如下。
反射單元20的數量能根據被照射物之長度等的形狀而設定，例如能設為三個、四個或五個。
複數個反射單元20之間也可略微分離。此外，也可於複數個反射單元20之間配置使入射光之方向彎曲的反射鏡等。
也可為以整個導光裝置13上沿複數條未連接之掃描線101進行掃描之構成來取代沿一條長直線狀之掃描線101進行掃描。複數條掃描線101既可於掃描線101之長邊方向分離配置，亦可在垂直於長邊方向之方向分離配置。此外，複數條掃描線101之方向也可互不相同。
於圖8所示之導光裝置13x中，兩個反射單元20沿以適宜之間隔平行配置之二條掃描線101進行掃描。再者，圖8係自垂直於工件100之加工面的方向觀察之圖。掃描線101之數量亦可為三條以上。
於上述實施形態中，雖然將各反射單元20中的第一導光構件51之數量設為兩個，但不限於此，例如，也可設為四個、六個或八個。
也可適宜變更對應於第一導光構件51之中心角。例如，能不是以20°之中心角，而是以具有對應於正十二邊形之一邊的中心角(30°)之方式變更。
於上述實施形態中，靠入射光之行進方向的上游側與前述反射單元20鄰接之反射單元20之第一導光構件51係成為圍繞前述反射單元20之第二導光構件52周圍旋轉之配置。然而，也可將第二導光構件52配置於前述反射單元20與位於入射光之行進方向下游側之位置鄰接於前述反射單元20之反射單元20之間。
也可藉由稜鏡實現第一導光構件51之第一反射面61以及第二反射面62。
也可藉由稜鏡實現第二導光構件52之第一導光反射面66以及第二導光反射面67。
第一導光構件51例如能固定於臂狀之旋轉構件上，以取代旋轉台41。
也可使用例如門型之框架等以懸掛之方式固定第二導光構件52，以取代將第二導光構件52固定於相鄰之反射單元20的旋轉台41以及插入傳動軸43內部的固定軸44。於此種情況下，不需要將旋轉台41以及傳動 軸43構成為中空狀。
應用導光裝置13之光掃描裝置不限於雷射加工裝置1，例如也可為圖像形成裝置。
有鑑於上述教示，顯然本發明可採用大量之變更形態以及變形形態。因此，應當理解，於所添附之申請專利範圍內，本發明能以本說明書之記載以外之方法實施。
13:導光裝置
17:框體
20:反射單元
21:第一反射單元
22:第二反射單元
23:第三反射單元
24:第四反射單元
25:第五反射單元
26:第六反射單元
27:第七反射單元
28:第八反射單元
29:第九反射單元
31:第一掃描區域
32:第二掃描區域
33:第三掃描區域
34:第四掃描區域
35:第五掃描區域
36:第六掃描區域
37:第七掃描區域
38:第八掃描區域
39:第九掃描區域
51:第一導光構件
52:第二導光構件
53:掃描用透鏡
100:工件(被照射物)
101:掃描線
L1:第一光路

Claims (11)

  1. 一種導光裝置，具備：複數個反射單元，係反射入射光且以照射於被照射物之方式進行導引；前述複數個反射單元係沿前述入射光之行進方向排列；前述複數個反射單元分別具備反射前述入射光之第一導光構件；前述複數個反射單元分別藉由前述第一導光構件旋轉而於反射狀態與通過狀態之間進行切換，前述反射狀態係前述第一導光構件擋住前述入射光而使前述入射光反射之狀態，前述通過狀態係未擋住前述入射光而使前述入射光通過之狀態；於前述複數個反射單元之間形成前述反射狀態之時刻不同；於前述反射狀態下，伴隨前述第一導光構件之旋轉，前述入射光反射後之反射光產生偏轉；前述反射光係朝包含於掃描區域內之被照射點導引，前述掃描區域係供前述反射單元掃描前述被照射物之區域；前述複數個反射單元之前述掃描區域係與前述入射光之行進方向平行地排列配置。
  2. 如請求項1所記載之導光裝置，其中於前述複數個反射單元中，前述第一導光構件係以相等之角速度及相同的方向旋轉；每當一個前述反射單元離開，兩個前述反射單元之間的前述第一導光構件之旋轉相位差增加預定之角度。
  3. 如請求項1所記載之導光裝置，其中於前述複數個反射單元中，前述第一導光構件之旋轉軸相互平行；於前述複數個反射單元中之各個中，前述第一導光構件之旋轉軸係與前述入射光正交。
  4. 如請求項1所記載之導光裝置，其中於前述反射狀態下，前述第一導光構件係以沿與前述第一導光構件之旋轉軸垂直之平面偏轉的方式反射；前述平面係相對於前述入射光而朝前述第一導光構件之旋轉軸的方向偏移；前述複數個反射單元分別具備第二導光構件；前述第二導光構件係藉由反射在前述第一導光構件中反射的反射光而朝前述掃描區域導引。
  5. 如請求項4所記載之導光裝置，其中前述第一導光構件係具備：第一反射面，係形成為相對於與前述第一導光構件之旋轉軸垂直之平面傾斜的平面狀；以及第二反射面，係形成為相對於與前述第一導光構件之旋轉軸垂直之平面傾斜的平面狀；前述第一反射面相對於與前述第一導光構件之旋轉軸垂直之平面傾斜的方向、與前述第二反射面相對於與前述第一導光構件之旋轉軸垂直之平面傾斜的方向相反；前述入射光係藉由前述第一反射面反射之後由前述第二反射面反射。
  6. 如請求項4所記載之導光裝置，其中於前述複數個反射單元之至少一個反射單元中，其他之前述反射單元之前述第一導光構件係圍繞前述第二導光構件之周圍旋轉。
  7. 如請求項6所記載之導光裝置，其中前述第二導光構件係使自前述第一導光構件反射之光朝前述第一導光構件的旋轉軸方向偏 移且反射。
  8. 如請求項7所記載之導光裝置，其中前述第二導光構件係具備：第一導光反射面，係形成為相對於與前述第一導光構件之旋轉軸垂直之平面傾斜的平面狀；以及第二導光反射面，係形成為相對於與前述第一導光構件之旋轉軸垂直之平面傾斜的平面狀；前述第一導光反射面相對於與前述第一導光構件之旋轉軸垂直之平面傾斜的方向、與前述第二導光反射面相對於與前述第一導光構件之旋轉軸垂直之平面傾斜的方向相反；由前述第一導光構件反射的光係藉由前述第一導光反射面反射之後由前述第二導光反射面反射。
  9. 如請求項1所記載之導光裝置，其中於前述複數個反射單元之各個中，以由相同角度間隔等分360°的方式配置兩個以上之偶數個前述第一導光構件。
  10. 如請求項1所記載之導光裝置，其中前述複數個反射單元分別具備掃描用透鏡，前述掃描用透鏡係配置於自前述第一導光構件至前述掃描區域的光路上。
  11. 一種光掃描裝置，具備：請求項1至10中任一項所記載之導光裝置；自於前述複數個反射單元之各個中旋轉的前述第一導光構件放射的光，被朝包含於直線狀之掃描線內的任意之被照射點導引；自光入射於前述第一導光構件之入射位置至前述被照射點的光路長度於前述掃描線上之全部被照射點上大致恆定； 自前述複數個反射單元之各個導引的光係在前述掃描線上的掃描速度大致恆定。
TW109107345A 2019-03-06 2020-03-06 導光裝置以及光掃描裝置 TWI720833B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019040934A JP6763044B2 (ja) 2019-03-06 2019-03-06 導光装置
JP2019-040934 2019-03-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202036085A TW202036085A (zh) 2020-10-01
TWI720833B true TWI720833B (zh) 2021-03-01

Family

ID=72337466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109107345A TWI720833B (zh) 2019-03-06 2020-03-06 導光裝置以及光掃描裝置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220179199A1 (zh)
EP (1) EP3936923A4 (zh)
JP (1) JP6763044B2 (zh)
CN (1) CN113574440B (zh)
IL (1) IL286143A (zh)
TW (1) TWI720833B (zh)
WO (1) WO2020179808A1 (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103197417A (zh) * 2012-01-06 2013-07-10 株式会社理光 光扫描装置、图像形成装置、扫描线调整方法
US8634122B2 (en) * 2010-09-10 2014-01-21 Seiko Epson Corporation Optical scanner, method of manufacturing optical scanner, and image forming apparatus
CN103543526A (zh) * 2013-09-29 2014-01-29 华中科技大学 一种阵列式激光扫描器
WO2018100819A1 (ja) * 2016-11-29 2018-06-07 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 読取モジュール及びそれを備えた画像読取装置並びに画像形成装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01280719A (ja) * 1988-05-06 1989-11-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd ビーム走査装置
US5166820A (en) * 1990-03-13 1992-11-24 Citizen Watch Co., Ltd. Light beam scanning apparatus
JPH06181354A (ja) * 1992-12-14 1994-06-28 Hitachi Constr Mach Co Ltd レーザ光学装置
KR100306750B1 (ko) * 1999-07-31 2001-09-29 윤종용 레이저 스케닝 장치
KR100700997B1 (ko) * 2001-06-21 2007-03-28 삼성전자주식회사 기판 다중 절단 방법 및 이를 수행하기 위한 기판 다중절단 장치
EP1528423A4 (en) * 2002-05-09 2009-08-12 Seiko Epson Corp OPTICAL SCANNER AND MECHANISM FOR CLEANING THE PROTECTION GLASS OF THE OPTICAL SCANNER
JP2006184750A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Kyocera Mita Corp 画像形成装置
KR100683191B1 (ko) * 2005-06-03 2007-02-15 삼성전자주식회사 광주사장치 및 이를 포함하는 화상형성장치
JP5019790B2 (ja) * 2006-06-02 2012-09-05 株式会社東芝 光走査装置、画像形成装置、光走査方法
WO2008137597A2 (en) * 2007-05-01 2008-11-13 Reliant Technologies, Inc. Optical scan engine using rotating mirror sectors
US7924478B2 (en) * 2007-07-11 2011-04-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Scanner module and image scanning apparatus employing the same
JP5106033B2 (ja) * 2007-10-16 2012-12-26 キヤノン株式会社 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置
JP2011186420A (ja) * 2010-02-15 2011-09-22 Ricoh Co Ltd 光走査装置および画像形成装置
KR101494564B1 (ko) * 2011-03-08 2015-02-17 카와사키 주코교 카부시키 카이샤 광 주사 장치 및 레이저 가공 장치
JP2013171144A (ja) * 2012-02-20 2013-09-02 Ricoh Co Ltd 光走査装置および画像形成装置
TWI472805B (zh) * 2013-07-15 2015-02-11 Delta Electronics Inc 立體顯示裝置與應用其之投影方法
JP6569281B2 (ja) 2015-04-15 2019-09-04 株式会社ニコン ビーム走査装置およびビーム走査方法
JP6349924B2 (ja) * 2014-04-28 2018-07-04 株式会社ニコン パターン描画装置
JP6900165B2 (ja) * 2016-10-04 2021-07-07 矢崎総業株式会社 車両用表示装置
CN107335924A (zh) * 2017-09-07 2017-11-10 上海嘉强自动化技术有限公司 一种基于斩波反射镜与振镜激光毛化光学系统
CN109407328A (zh) * 2018-11-26 2019-03-01 武汉华工激光工程有限责任公司 多路振镜独立加工分光光路装置以及激光加工设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8634122B2 (en) * 2010-09-10 2014-01-21 Seiko Epson Corporation Optical scanner, method of manufacturing optical scanner, and image forming apparatus
CN103197417A (zh) * 2012-01-06 2013-07-10 株式会社理光 光扫描装置、图像形成装置、扫描线调整方法
CN103543526A (zh) * 2013-09-29 2014-01-29 华中科技大学 一种阵列式激光扫描器
WO2018100819A1 (ja) * 2016-11-29 2018-06-07 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 読取モジュール及びそれを備えた画像読取装置並びに画像形成装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3936923A4 (en) 2022-12-28
US20220179199A1 (en) 2022-06-09
CN113574440B (zh) 2023-06-16
IL286143A (en) 2021-10-31
KR20210134735A (ko) 2021-11-10
CN113574440A (zh) 2021-10-29
WO2020179808A1 (ja) 2020-09-10
EP3936923A1 (en) 2022-01-12
JP2020144236A (ja) 2020-09-10
JP6763044B2 (ja) 2020-09-30
TW202036085A (zh) 2020-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI720833B (zh) 導光裝置以及光掃描裝置
TWI736200B (zh) 光反射裝置、導光裝置以及光掃描裝置
JP7136602B2 (ja) 導光装置及びレーザ加工装置
KR102658466B1 (ko) 도광 장치 및 이를 포함하는 광 주사 장치
KR102611972B1 (ko) 레이저광 주사 장치 및 레이저 가공 장치
KR102658463B1 (ko) 광 반사 장치, 도광 장치 및 광 주사 장치
RU2777881C1 (ru) Светоотражающее устройство, светонаправляющее устройство и устройство оптического сканирования
JP7193367B2 (ja) ポリゴンミラー、導光装置及び光走査装置
CN112352186B (zh) 导光装置及激光加工装置