JPS6230075B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6230075B2 JPS6230075B2 JP57036050A JP3605082A JPS6230075B2 JP S6230075 B2 JPS6230075 B2 JP S6230075B2 JP 57036050 A JP57036050 A JP 57036050A JP 3605082 A JP3605082 A JP 3605082A JP S6230075 B2 JPS6230075 B2 JP S6230075B2
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- Japan
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- laser beam
- laser
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- mirror
- visible light
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-
- 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
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
-
- 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
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/035—Aligning the laser beam
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭酸ガスレーザ等の非可視光レーザを
用いてレーザ加工する場合に用いられ、非可視光
レーザ（以下CO2レーザビームと称す）軸に可視
光源を重畳したレーザ加工装置に関するものであ
る。
用いてレーザ加工する場合に用いられ、非可視光
レーザ（以下CO2レーザビームと称す）軸に可視
光源を重畳したレーザ加工装置に関するものであ
る。
従来CO2レーザビームは遠赤外域に属し通常肉
眼では見ることが不可能である。そのため取扱い
等が非常に不便であり、かつ正確に加工物照射位
置に導くことが困難であることから可視光レーザ
であるHe―NeレーザビームをCO2レーザビーム
と同軸上に重畳させる方法がなされる。第１図お
よび第２図に従来のこの種の装置を示す。
眼では見ることが不可能である。そのため取扱い
等が非常に不便であり、かつ正確に加工物照射位
置に導くことが困難であることから可視光レーザ
であるHe―NeレーザビームをCO2レーザビーム
と同軸上に重畳させる方法がなされる。第１図お
よび第２図に従来のこの種の装置を示す。
図において、１０はCO2レーザ装置、１１は同
装置より出たレーザビームであり、３０はCO2レ
ーザビームを透過し裏面で可視レーザビーム２１
（He―Neレーザ）を反射させるGaAs基板材料か
らなる45゜傾斜窓、１３は45゜傾斜窓３０を透過
したCO2レーザビーム、１２は45゜傾斜窓３０の
入射表面で反射されたCO2レーザビーム、２０は
可視レーザ装置（He―Neレーザ装置）、２１は同
装置より出たレーザビームであり、２２は傾斜窓
３０にて反射され、CO2レーザビーム１３と同一
軸上に重畳された可視レーザビーム、４０は集光
する放物面鏡、１４はこの放物面鏡４０の焦点位
置である。
装置より出たレーザビームであり、３０はCO2レ
ーザビームを透過し裏面で可視レーザビーム２１
（He―Neレーザ）を反射させるGaAs基板材料か
らなる45゜傾斜窓、１３は45゜傾斜窓３０を透過
したCO2レーザビーム、１２は45゜傾斜窓３０の
入射表面で反射されたCO2レーザビーム、２０は
可視レーザ装置（He―Neレーザ装置）、２１は同
装置より出たレーザビームであり、２２は傾斜窓
３０にて反射され、CO2レーザビーム１３と同一
軸上に重畳された可視レーザビーム、４０は集光
する放物面鏡、１４はこの放物面鏡４０の焦点位
置である。
以下この装置の動作について説明する。
CO2レーザ発振器１０より発振された、レーザ
ビーム１１は、発振波長10.6μｍに対して透過率
の高いGaAs基板材料ないしはKCl基板材料等を
有し、ビーム軸に対して45゜傾斜した45゜傾斜窓
３０に導かれる。この45゜傾斜窓３０は表面に反
射防止膜コーテイングがなされ、ビーム軸に対し
て45゜の角度を有するため表面では約２〜３％程
度の反射CO2レーザビーム１２がスプリツトされ
る。45゜傾斜窓３０を通過した透過CO2レーザビ
ーム１３は放物面鏡４０にて焦点位置１４に集光
される。
ビーム１１は、発振波長10.6μｍに対して透過率
の高いGaAs基板材料ないしはKCl基板材料等を
有し、ビーム軸に対して45゜傾斜した45゜傾斜窓
３０に導かれる。この45゜傾斜窓３０は表面に反
射防止膜コーテイングがなされ、ビーム軸に対し
て45゜の角度を有するため表面では約２〜３％程
度の反射CO2レーザビーム１２がスプリツトされ
る。45゜傾斜窓３０を通過した透過CO2レーザビ
ーム１３は放物面鏡４０にて焦点位置１４に集光
される。
一方可視レーザ装置２０より照射された可視光
レーザビーム２１は、45゜傾斜窓３０の裏面に入
射角45゜で入射し、その裏面で反射された反射可
視光レーザビーム２２は透過CO2レーザビーム１
３と同一軸上に重畳される。従つて、放物面鏡４
０により重畳されたHe―Neレーザビーム２２は
焦点位置１４に焦点され透過CO2レーザビーム１
３と同軸化され同一焦点位置１４に集光される。
レーザビーム２１は、45゜傾斜窓３０の裏面に入
射角45゜で入射し、その裏面で反射された反射可
視光レーザビーム２２は透過CO2レーザビーム１
３と同一軸上に重畳される。従つて、放物面鏡４
０により重畳されたHe―Neレーザビーム２２は
焦点位置１４に焦点され透過CO2レーザビーム１
３と同軸化され同一焦点位置１４に集光される。
第２図に他の従来例を示す。第１図と同一個所
には同一番号を付す。第２図に示す可視光重畳方
法は上記45゜傾斜窓３０を金属鏡としCO2レーザ
ビーム１１を通過させる開口を設け、次に可視レ
ーザ（He―Neレーザ）発振器２０より出た可視
レーザビーム２１は、ビームエクスパンダー２２
にて45゜傾斜窓３０の開口より大きく、あるいは
開口を通過するCO2レーザビーム１１よりも大き
く拡大される。拡大された可視レーザ２３は45゜
傾斜鏡３０にて、開口よりも大きく拡大された
He―Neレーザのみ反射され、反射されたレーザ
ビーム２４は45゜傾斜鏡３０の開口を通過した
CO2レーザビーム１１と同一軸上に重畳すること
ができる。ただし重畳されたHe―Neレーザビー
ム２４は、開口された45゜傾斜鏡３０のため拡大
されたレーザビーム２３の外周部のみが反射され
リング形状となつて重畳されることになる。一方
拡大された可視レーザビーム２３の中央部は45゜
傾斜鏡３０の開口を通過しスプリツトされ、レー
ザビーム２５となる。リング状の可視レーザビー
ム２４を重畳したCO2レーザビーム１１は第１図
の例と同様に放物面鏡４０により、同軸化され、
同一焦点位置１４に集光される。
には同一番号を付す。第２図に示す可視光重畳方
法は上記45゜傾斜窓３０を金属鏡としCO2レーザ
ビーム１１を通過させる開口を設け、次に可視レ
ーザ（He―Neレーザ）発振器２０より出た可視
レーザビーム２１は、ビームエクスパンダー２２
にて45゜傾斜窓３０の開口より大きく、あるいは
開口を通過するCO2レーザビーム１１よりも大き
く拡大される。拡大された可視レーザ２３は45゜
傾斜鏡３０にて、開口よりも大きく拡大された
He―Neレーザのみ反射され、反射されたレーザ
ビーム２４は45゜傾斜鏡３０の開口を通過した
CO2レーザビーム１１と同一軸上に重畳すること
ができる。ただし重畳されたHe―Neレーザビー
ム２４は、開口された45゜傾斜鏡３０のため拡大
されたレーザビーム２３の外周部のみが反射され
リング形状となつて重畳されることになる。一方
拡大された可視レーザビーム２３の中央部は45゜
傾斜鏡３０の開口を通過しスプリツトされ、レー
ザビーム２５となる。リング状の可視レーザビー
ム２４を重畳したCO2レーザビーム１１は第１図
の例と同様に放物面鏡４０により、同軸化され、
同一焦点位置１４に集光される。
以上に述べた従来の可視レーザビーム（He―
Neレーザ）を重畳するレーザ加工装置では、次
のような欠点がある。すなわち第１図の構成では
レーザ出力が大きくなるにつれ、45゜傾斜窓３０
の熱損傷を防止するため45゜傾斜窓３０の冷却を
しなければならず装置が複雑化し、また45゜傾斜
窓３０表面におけるCO2レーザビーム１１の反射
が生じてスプリツトされるために出力が低下する
などの欠点がある。
Neレーザ）を重畳するレーザ加工装置では、次
のような欠点がある。すなわち第１図の構成では
レーザ出力が大きくなるにつれ、45゜傾斜窓３０
の熱損傷を防止するため45゜傾斜窓３０の冷却を
しなければならず装置が複雑化し、また45゜傾斜
窓３０表面におけるCO2レーザビーム１１の反射
が生じてスプリツトされるために出力が低下する
などの欠点がある。
また第２図の構成では、45゜傾斜鏡３０の熱損
傷は防止できるがCO2レーザビーム１１の径が大
きくなつた場合45゜傾斜鏡３０の開口を大きくす
る必要があり、またCO2レーザビーム１１の外周
部が切られる恐れがあり、出力の低下が予想され
る。また最大の欠点は可視レーザビーム２１をビ
ームエクスパンダー２２で45゜傾斜鏡３０の開口
よりも大きく拡大されなければならないし、拡大
された可視レーザビーム２３の中央部は45゜傾斜
鏡３０の開口にて通過され、拡大された可視ビー
ム２３の外周部（リング状となる）のみ重畳され
ることになるから、可視レーザビームとしての光
量が不足する欠点がある。以上のように従来の構
成では装置の複雑化及び装置全体が大きくなる欠
点を有する。
傷は防止できるがCO2レーザビーム１１の径が大
きくなつた場合45゜傾斜鏡３０の開口を大きくす
る必要があり、またCO2レーザビーム１１の外周
部が切られる恐れがあり、出力の低下が予想され
る。また最大の欠点は可視レーザビーム２１をビ
ームエクスパンダー２２で45゜傾斜鏡３０の開口
よりも大きく拡大されなければならないし、拡大
された可視レーザビーム２３の中央部は45゜傾斜
鏡３０の開口にて通過され、拡大された可視ビー
ム２３の外周部（リング状となる）のみ重畳され
ることになるから、可視レーザビームとしての光
量が不足する欠点がある。以上のように従来の構
成では装置の複雑化及び装置全体が大きくなる欠
点を有する。
本発明は上記従来例の欠点を除去できるレーザ
加工装置を提供するもので、従来のレーザ加工装
置最終端である集光用レンズの上部（入射側上
面）にオプテイカルフアイバーを用いて可視光を
伝送するように構成することによつて装置全体の
簡素化及び低価格化をはかつたものである。
加工装置を提供するもので、従来のレーザ加工装
置最終端である集光用レンズの上部（入射側上
面）にオプテイカルフアイバーを用いて可視光を
伝送するように構成することによつて装置全体の
簡素化及び低価格化をはかつたものである。
以下図面を参照して本発明の一実施例を詳細に
説明する。第３図は本発明のレーザ加工装置の実
施例を示す図である。１０はCO2レーザ発振器で
あり発振器より出たCO2レーザビーム１１は45゜
傾斜を持つた全反射鏡４１によつて90゜直角に曲
げられ、（あるいは、複数枚の全反射鏡４１を有
するマニユピレータによつて伝送され）最後に
CO2レーザビーム１２を集光するレンズ５０によ
つて焦点位置１４に集光される。従来の装置では
放物面鏡４０（本発明では全反射鏡４１）の前段
で可視光線はCO2レーザビームと同一軸上に重畳
されていたが、本実施例では、可視光源２０より
でたビームは、分配器２２によつて複数本のオプ
テイカルフアイバー２３に分配され、全反射鏡４
１やマニユピレータを通らず自由に伝送されて最
終段の集光レンズ５０の上面近傍の外周部にオプ
テイカルフアイバー用集光レンズを介して照射さ
れる（オプテイカルフアイバー用集光レンズは必
ずしも必要でない。図は使用していない場合を示
す）。オプテイカルフアイバー２３から出た可視
ビーム２４の照射状況を第４図に示す。第４図は
第３図に示す集光レンズ５０のＡ―A′における
断面図を示す。オプテイカルフアイバー２３から
出た可視ビーム２４は、CO2レーザビーム１２が
通過する領域をとり囲むように離散スポツト状に
設けられており、各可視ビーム２４は集光レンズ
５０によつて焦点位置１４に収束され、同時に集
光レンズ５０によつて可視光線２４とCO2レーザ
ビーム１２は同一軸上に重畳される。この場合可
視光源２０としてはレーザ発振器のほかLED等
の光源であつてもよい。
説明する。第３図は本発明のレーザ加工装置の実
施例を示す図である。１０はCO2レーザ発振器で
あり発振器より出たCO2レーザビーム１１は45゜
傾斜を持つた全反射鏡４１によつて90゜直角に曲
げられ、（あるいは、複数枚の全反射鏡４１を有
するマニユピレータによつて伝送され）最後に
CO2レーザビーム１２を集光するレンズ５０によ
つて焦点位置１４に集光される。従来の装置では
放物面鏡４０（本発明では全反射鏡４１）の前段
で可視光線はCO2レーザビームと同一軸上に重畳
されていたが、本実施例では、可視光源２０より
でたビームは、分配器２２によつて複数本のオプ
テイカルフアイバー２３に分配され、全反射鏡４
１やマニユピレータを通らず自由に伝送されて最
終段の集光レンズ５０の上面近傍の外周部にオプ
テイカルフアイバー用集光レンズを介して照射さ
れる（オプテイカルフアイバー用集光レンズは必
ずしも必要でない。図は使用していない場合を示
す）。オプテイカルフアイバー２３から出た可視
ビーム２４の照射状況を第４図に示す。第４図は
第３図に示す集光レンズ５０のＡ―A′における
断面図を示す。オプテイカルフアイバー２３から
出た可視ビーム２４は、CO2レーザビーム１２が
通過する領域をとり囲むように離散スポツト状に
設けられており、各可視ビーム２４は集光レンズ
５０によつて焦点位置１４に収束され、同時に集
光レンズ５０によつて可視光線２４とCO2レーザ
ビーム１２は同一軸上に重畳される。この場合可
視光源２０としてはレーザ発振器のほかLED等
の光源であつてもよい。
第５図はオプテイカルフアイバーから出射した
可視光線２４を集光レンズ５０を介して収束した
時の第３図Ｂ―B′断面を示す図であり、スポツト
状の可視ビーム２４をガイド光として、CO2レー
ザビーム１２の中心軸と集光レンズ５０の中心軸
を容易に合致させることができ、幾何学的収差を
できる限り最小にすることができる。
可視光線２４を集光レンズ５０を介して収束した
時の第３図Ｂ―B′断面を示す図であり、スポツト
状の可視ビーム２４をガイド光として、CO2レー
ザビーム１２の中心軸と集光レンズ５０の中心軸
を容易に合致させることができ、幾何学的収差を
できる限り最小にすることができる。
第６図は第３図Ｃ―C′断面を示す図で、第７
図は焦点位置１４における断面（第３図Ｄ―
D′断面）を示す。第７図はCO2レーザビーム１２
と可視ビーム２４が一致し点状になつた場合で、
CO2レーザのような非可視光レーザの焦点位置を
容易に探しうることができる。更に本発明はオプ
テイカルフアイバーの先端部と集光用レンズ入射
面との距離を変えることにより焦点位置を容易に
探しうる副次的効果を有する。
図は焦点位置１４における断面（第３図Ｄ―
D′断面）を示す。第７図はCO2レーザビーム１２
と可視ビーム２４が一致し点状になつた場合で、
CO2レーザのような非可視光レーザの焦点位置を
容易に探しうることができる。更に本発明はオプ
テイカルフアイバーの先端部と集光用レンズ入射
面との距離を変えることにより焦点位置を容易に
探しうる副次的効果を有する。
第８図は集光用レンズ５０と可視光用オプテイ
カルフアイバー２３とを取りつける集光用レンズ
保持装置の断面図を示す。集光用レンズホルダ５
０１に可視光オプテイカルフアイバー２３を固定
した固定リング５０２がねじにより取り付けら
れ、上下に位置調整しうる構造になつている。以
上の構成から可視光オプテイカルフアイバー２３
と焦光レンズ５０との間隔を可変することによつ
てCO2レーザビーム１２の焦点位置１４と可視光
ビーム焦点位置を一致させることができる。
カルフアイバー２３とを取りつける集光用レンズ
保持装置の断面図を示す。集光用レンズホルダ５
０１に可視光オプテイカルフアイバー２３を固定
した固定リング５０２がねじにより取り付けら
れ、上下に位置調整しうる構造になつている。以
上の構成から可視光オプテイカルフアイバー２３
と焦光レンズ５０との間隔を可変することによつ
てCO2レーザビーム１２の焦点位置１４と可視光
ビーム焦点位置を一致させることができる。
以上のように本発明はCO2レーザ等の非可視光
レーザビームに可視光線を重畳させるに際し、可
視光線をオプテイカルフアイバーを用いて非可視
光レーザビームの外周部に位置させたもので、装
置全体の簡素化、低価格化がはかれると同時に、
焦点位置の探査が容易、幾何学的収差を最小に出
来る等の利点を有する。
レーザビームに可視光線を重畳させるに際し、可
視光線をオプテイカルフアイバーを用いて非可視
光レーザビームの外周部に位置させたもので、装
置全体の簡素化、低価格化がはかれると同時に、
焦点位置の探査が容易、幾何学的収差を最小に出
来る等の利点を有する。
第１図および第２図は従来のレーザ加工装置の
ビーム経路を示す図、第３図は本発明の一実施例
によるレーザ加工装置のレーザビームの経路を示
す図、第４図は同レーザ加工装置の最終段集光レ
ンズにおける断面図、第５図、第６図、第７図は
集光レンズの焦点位置までのレーザビームの断面
形状を示す図、第８図は本発明のレーザ加工装置
に使用される集光用レンズ保持装置の断面図であ
る。 １０……非可視レーザ発振器、１１，１２……
非可視レーザビーム、１４……焦点位置、２０…
…可視光源、２２……分配器、２３……オプテイ
カルフアイバー、２４……可視ビーム、４１……
全反射鏡、５０……集光レンズ。
ビーム経路を示す図、第３図は本発明の一実施例
によるレーザ加工装置のレーザビームの経路を示
す図、第４図は同レーザ加工装置の最終段集光レ
ンズにおける断面図、第５図、第６図、第７図は
集光レンズの焦点位置までのレーザビームの断面
形状を示す図、第８図は本発明のレーザ加工装置
に使用される集光用レンズ保持装置の断面図であ
る。 １０……非可視レーザ発振器、１１，１２……
非可視レーザビーム、１４……焦点位置、２０…
…可視光源、２２……分配器、２３……オプテイ
カルフアイバー、２４……可視ビーム、４１……
全反射鏡、５０……集光レンズ。
Claims (1)
- １ 非可視光レーザビームをミラー光学系および
集光レンズを介して被加工物上に照射する手段
と、集光レンズの被加工物側の面とは反対側の表
面に可視光線を導くための複数本のオプテイカル
フアイバとを有し、前記複数本のオプテイカルフ
アイバが非可視光レーザビーム領域の周辺に非可
視光レーザビーム領域を取り囲むよう設置され、
かつ集光レンズに対し光軸方向に相対的に移動可
能であることを特徴とするレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036050A JPS58154480A (ja) | 1982-03-08 | 1982-03-08 | レ−ザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036050A JPS58154480A (ja) | 1982-03-08 | 1982-03-08 | レ−ザ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58154480A JPS58154480A (ja) | 1983-09-13 |
| JPS6230075B2 true JPS6230075B2 (ja) | 1987-06-30 |
Family
ID=12458881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57036050A Granted JPS58154480A (ja) | 1982-03-08 | 1982-03-08 | レ−ザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58154480A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2589703B2 (ja) * | 1987-09-14 | 1997-03-12 | 松下電器産業株式会社 | 接続装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57195450A (en) * | 1981-05-26 | 1982-12-01 | Kogyo Gijutsuin | Image focusing point direct viewing type laser knife or laser processing machine |
-
1982
- 1982-03-08 JP JP57036050A patent/JPS58154480A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58154480A (ja) | 1983-09-13 |
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