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JP2005028428A - Laser beam machining device - Google Patents

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JP2005028428A
JP2005028428A JP2003272568A JP2003272568A JP2005028428A JP 2005028428 A JP2005028428 A JP 2005028428A JP 2003272568 A JP2003272568 A JP 2003272568A JP 2003272568 A JP2003272568 A JP 2003272568A JP 2005028428 A JP2005028428 A JP 2005028428A
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Japan
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laser
ring
shaped
laser beam
workpiece
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Application number
JP2003272568A
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Japanese (ja)
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Takeshi Hayakawa
毅 早河
Tetsuaki Kamiya
哲章 神谷
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser beam machining device capable of controlling the inside diameter and/or outside diameter of ring-shaped laser beams. <P>SOLUTION: The laser beam machining device 1 is provided with: an expander 21 and a collimator 22 receiving laser beams 2 output from a laser oscillator 10 and emitting the parallel laser beams 2 with a prescribed size; and a pair of optical elements 23 receiving the laser beams 2 emitted from the collimator 22 and emitting the parallel ring-shaped laser beams 2b as an optical means 20. The distance between the expander 21 and the collimator 22 and/or the distance between the optical elements 23 is optionally controlled. Thus, the inside diameter and/or outside diameter of the ring-shaped laser beams 2b emitted to the surface of a work 30 can be controlled without exchanging a lens or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、被加工物の表面にリング状のレーザ光を照射して加工を行うレーザ加工装置に関するものである。   The present invention relates to a laser processing apparatus that performs processing by irradiating a surface of a workpiece with a ring-shaped laser beam.

従来、被加工物にレーザ光を照射して加工(溶着、露光、孔開け等)を行うレーザ加工装置がある。このような装置として本出願人は先に特願H13−359768号を出願している。   Conventionally, there is a laser processing apparatus that performs processing (welding, exposure, drilling, etc.) by irradiating a workpiece with laser light. As such an apparatus, the present applicant has previously filed Japanese Patent Application No. H13-359768.

この装置は、単一のレーザ光を複数のレーザ光に分岐させるために、凹凸段差形状を有する回折型光学部品(回折レンズ)を備えており、当該凹凸段差形状を所定の形状とすることで、単一のレーザ光を例えばリング状のレーザ光とすることができる。従って、被加工物の溶着部位がリング状である場合でも、当該リング状レーザ光を集光レンズを介して被加工物の溶着部位に照射することにより、一括溶着させることができる。   This apparatus is equipped with a diffractive optical component (diffractive lens) having an uneven step shape in order to split a single laser beam into a plurality of laser beams, and by making the uneven step shape into a predetermined shape. The single laser beam can be, for example, a ring-shaped laser beam. Therefore, even when the welded portion of the workpiece is ring-shaped, it is possible to perform batch welding by irradiating the welded portion of the workpiece with the ring-shaped laser light through the condenser lens.

しかしながら、上述の装置の場合、回折型光学部品の凹凸段差形状によってリング状レーザ光の内外径比が決定する。従って、異なる加工形状(内径及び/又は外径)に対しては、例えば回折レンズを交換しなければ対応することができないことも考えられる。   However, in the case of the above-described apparatus, the inner / outer diameter ratio of the ring-shaped laser beam is determined by the uneven step shape of the diffractive optical component. Accordingly, it is conceivable that different processing shapes (inner diameter and / or outer diameter) cannot be dealt with unless the diffractive lens is replaced, for example.

本発明は上記問題点に鑑み、リング状レーザ光の内径及び/又は外径を制御できるレーザ加工装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus capable of controlling the inner diameter and / or outer diameter of a ring-shaped laser beam.

上記目的を達成する為に、請求項1に記載のレーザ加工装置は、レーザ光を出力するレーザ発振器と、レーザ光をリング状にする光学手段とを備えており、リング状のレーザ光により被加工物の加工を行うものである。このとき光学手段は、レーザ発振器から出力されたレーザ光を拡大し所定径の平行なレーザ光に調整するエクスパンダ及びコリメータと、所定径の平行なレーザ光をリング状の平行光とする一対の光学素子とを有し、エクスパンダ及びコリメータ間の距離及び/又は光学素子間の距離を制御することにより、被加工物表面におけるリング状レーザ光の内径及び/又は外径を制御することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a laser processing apparatus according to claim 1 is provided with a laser oscillator that outputs laser light and optical means for making the laser light into a ring shape. The workpiece is processed. At this time, the optical means expands the laser beam output from the laser oscillator and adjusts it to a parallel laser beam with a predetermined diameter, and a pair of parallel laser beams with a predetermined diameter as ring-shaped parallel light. And an inner diameter and / or outer diameter of the ring-shaped laser beam on the workpiece surface by controlling the distance between the expander and the collimator and / or the distance between the optical elements. And

本発明のレーザ加工装置において、レーザ発振器から出力されたレーザ光は、エクスパンダにより拡大され、コリメータにより所定径の平行なレーザ光とされる。そして、このレーザ光は一方の光学素子によりリング状に成形され、他方の光学素子によりリング状の平行光とされる。このとき、被加工物表面におけるリング状レーザ光の内径はエクスパンダ及びコリメータ間の距離(所定径を有する平行なレーザ光の外径)によって変化する。また、両光学素子間の距離に応じてリング状レーザ光の内外径は変化する。従って、本発明のレーザ加工装置は、光学手段を構成するエクスパンダ及びコリメータ間の距離及び/又は光学素子間の距離を制御することにより、被加工物表面におけるリング状レーザ光の内径及び/又は外径を制御することができる。すなわち、従来のように加工形状毎にレンズ交換等しなくとも、種々の加工形状に対応すべくリング状レーザ光の内外径比を変更することもできる。   In the laser processing apparatus of the present invention, the laser light output from the laser oscillator is expanded by the expander and is converted into parallel laser light having a predetermined diameter by the collimator. This laser light is shaped into a ring shape by one optical element, and is made into a ring-shaped parallel light by the other optical element. At this time, the inner diameter of the ring-shaped laser beam on the surface of the workpiece changes depending on the distance between the expander and the collimator (the outer diameter of the parallel laser beam having a predetermined diameter). Further, the inner and outer diameters of the ring-shaped laser light change according to the distance between both optical elements. Therefore, the laser processing apparatus of the present invention controls the inner diameter and / or the ring-shaped laser beam on the surface of the workpiece by controlling the distance between the expander and the collimator and / or the distance between the optical elements constituting the optical means. The outer diameter can be controlled. That is, the inner / outer diameter ratio of the ring-shaped laser beam can be changed so as to correspond to various processed shapes without changing lenses for each processed shape as in the prior art.

また、本発明のレーザ加工装置においては、リング状レーザ光を形成する際に輪帯開口(アパーチャ)を用いておらず、光量損失を抑えることができるので、レーザ発振器から出力されたレーザ光のエネルギーを有効に利用することができる。   Further, in the laser processing apparatus of the present invention, when the ring-shaped laser beam is formed, the annular opening (aperture) is not used, and the light amount loss can be suppressed, so that the laser beam output from the laser oscillator can be suppressed. Energy can be used effectively.

尚、光学素子としては、レーザ光をリング状に集光し、それを平行光にできる組み合わせであれば特に限定されるものではない。一具体例としては、請求項2に記載のように円錐面同士を対向配置させた一対のアキシコンレンズをあげることができる。   The optical element is not particularly limited as long as it is a combination capable of condensing laser light in a ring shape and making it parallel light. As a specific example, a pair of axicon lenses in which conical surfaces are arranged to face each other as described in claim 2 can be given.

また、請求項3に記載のように、光学手段はリング状レーザ光を収束或いは拡大するための調整用レンズを有することが好ましい。一対の光学素子と被加工物との間に調整用レンズを設けることにより、リング状レーザ光を形状及び内外径比一定のまま収束或いは拡大させて被加工物表面に照射することができるので、加工可能な幅を広げることができる。   According to a third aspect of the present invention, the optical means preferably has an adjustment lens for converging or expanding the ring-shaped laser beam. By providing an adjustment lens between the pair of optical elements and the workpiece, the ring-shaped laser beam can be converged or enlarged while maintaining the shape and the inner / outer diameter ratio constant, so that the workpiece surface can be irradiated. The processable width can be increased.

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。尚、本発明のレーザ加工装置は、被加工物表面にリング状のレーザ光を照射することにより被加工物を加工するための装置であり、例えば、樹脂、金属、セラミック等の材料に対する切断、孔開け、溶着、露光等の加工に用いることができる。
(第1の実施の形態)
本発明のレーザ加工装置の一実施例について、図1を用いて説明する。図1は本実施の形態におけるレーザ加工装置を示すものであり、(a)はその概略構成図、(b)は被加工物表面をレーザ光照射側から見た平面図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. The laser processing apparatus of the present invention is an apparatus for processing a workpiece by irradiating the surface of the workpiece with a ring-shaped laser beam, for example, cutting a material such as resin, metal, ceramic, It can be used for processing such as drilling, welding and exposure.
(First embodiment)
An embodiment of the laser processing apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. 1A and 1B show a laser processing apparatus according to the present embodiment, in which FIG. 1A is a schematic configuration diagram thereof, and FIG. 1B is a plan view of a workpiece surface viewed from a laser beam irradiation side.

図1に示すように、本実施の形態のレーザ加工装置1は、レーザ光2を出力するレーザ発振器10と、レーザ光2を受け、リング状のレーザ光を出射する光学手段20とにより構成される。   As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 1 according to the present embodiment includes a laser oscillator 10 that outputs a laser beam 2 and an optical unit 20 that receives the laser beam 2 and emits a ring-shaped laser beam. The

レーザ発振器10から出力されるレーザ光2は特に限定されるものではなく、例えばYAGレーザ、CO2レーザ、エキシマレーザ等を用いることができる。本実施の形態においては、波長が1064nmのYAGレーザを発振するレーザ発振器10を用いるものとする。尚、当該レーザ発振器10は、その内部に図示しない適量のNdが添加されたYAGの棒状結晶体であるレーザロッド、これの励起用光源、及びミラー等を備えている。 The laser beam 2 output from the laser oscillator 10 is not particularly limited, and for example, a YAG laser, a CO 2 laser, an excimer laser, or the like can be used. In this embodiment, it is assumed that a laser oscillator 10 that oscillates a YAG laser having a wavelength of 1064 nm is used. The laser oscillator 10 includes a laser rod, which is a YAG rod-like crystal body to which an appropriate amount of Nd (not shown) is added, a pumping light source, a mirror, and the like.

光学手段20は、エクスパンダ21、コリメータ22、及び一対の光学素子23から構成され、夫々の光軸がレーザ光2の光軸と一致するように配置されている。   The optical means 20 includes an expander 21, a collimator 22, and a pair of optical elements 23, and is arranged so that each optical axis coincides with the optical axis of the laser light 2.

エクスパンダ21は、レーザ発振器10から出力されたレーザ光2を拡大するためのものであり、コリメータ22はエクスパンダ21により拡大されたレーザ光2を平行なレーザ光2とするためのものである。そして、エクスパンダ21及びコリメータ22間の距離を制御することにより、コリメータ22から出射するレーザ光2の外径を制御する。尚、図1に示すように、本実施の形態におけるエクスパンダ21及びコリメータ22は、2枚の凸レンズを組み合わせた所謂ケプラー型の構成を有している。しかしながら、それ以外にもレーザ光2を拡大し所定径の平行なレーザ光2とできる組み合わせであれば採用することができ、例えば2枚の凹凸レンズを組み合わせた所謂ガリレオ型の構成であっても良い。   The expander 21 is for expanding the laser light 2 output from the laser oscillator 10, and the collimator 22 is for converting the laser light 2 expanded by the expander 21 into parallel laser light 2. . Then, the outer diameter of the laser light 2 emitted from the collimator 22 is controlled by controlling the distance between the expander 21 and the collimator 22. As shown in FIG. 1, the expander 21 and the collimator 22 in the present embodiment have a so-called Kepler type configuration in which two convex lenses are combined. However, any other combination can be used as long as the laser beam 2 can be enlarged to obtain a parallel laser beam 2 having a predetermined diameter. For example, even a so-called Galileo-type configuration combining two concave and convex lenses good.

一対の光学素子23は、所定径の平行なレーザ光2を受けてリング状の平行光を出射するものである。本実施の形態においては、光学素子23の一例として一対のアキシコンレンズ23a,23bを用いている。アキシコンレンズ23a,23bとは、点光源から光軸に沿って線像を作る光学機器であり、明確な焦点距離を持たない円錐台形のレンズである。アキシコンレンズ23a,23bは、その円錐軸がレーザ光2の光軸と一致し、お互いの円錐面が向かい合って配置されている。   The pair of optical elements 23 receive parallel laser light 2 having a predetermined diameter and emit ring-shaped parallel light. In the present embodiment, a pair of axicon lenses 23 a and 23 b are used as an example of the optical element 23. The axicon lenses 23a and 23b are optical devices that create a line image from a point light source along the optical axis, and are frustoconical lenses that do not have a clear focal length. The axicon lenses 23a and 23b are arranged such that the conical axis thereof coincides with the optical axis of the laser light 2 and the conical surfaces thereof face each other.

所定径の平行なレーザ光2をアキシコンレンズ23aの平面側から入射させると、円錐面の斜面及び頂点から出射される際にリング状に集光されて、リング状のレーザ光2b(以下リング状ビーム2bという)が形成される。ここで、リング状ビーム2bを平行光とするため、本実施の形態においてはアキシコンレンズ23aと同一のレンズをアキシコンレンズ23bに用いている。尚、それ以外にもアキシコンレンズ23a,23bの錐面の傾斜角度及び屈折率が等しいものであれば適用することができる。従って、アキシコンレンズ23bの円錐面から入射したリング状ビーム2bは平行なリング状ビーム2bとして平面側から出射され、被加工物30に照射される。   When the parallel laser beam 2 having a predetermined diameter is incident from the plane side of the axicon lens 23a, the laser beam 2 is condensed into a ring shape when emitted from the inclined surface and the apex of the conical surface, and the ring-shaped laser beam 2b (hereinafter referred to as ring) is collected. Shaped beam 2b) is formed. Here, in order to make the ring-shaped beam 2b parallel light, the same lens as the axicon lens 23a is used for the axicon lens 23b in the present embodiment. In addition to this, any one having the same inclination angle and refractive index of the conical surfaces of the axicon lenses 23a and 23b can be applied. Accordingly, the ring-shaped beam 2b incident from the conical surface of the axicon lens 23b is emitted from the plane side as a parallel ring-shaped beam 2b, and is irradiated onto the workpiece 30.

尚、光学素子23としては、アキシコンレンズ23a,23b以外にもレーザ光2を平行なリング状ビーム2bにすることが可能な組み合わせであれば適用可能である。例えば、アキシコンレンズ23a,23bは錐面が円錐であるが、それ以外の錐面(例えば角錐)を有するものを用いても良い。   As the optical element 23, any combination other than the axicon lenses 23a and 23b can be applied as long as the laser beam 2 can be converted into a parallel ring beam 2b. For example, the axicon lenses 23a and 23b have conical conical surfaces, but lenses having other conical surfaces (for example, pyramids) may be used.

このように、本実施のレーザ加工装置1は、レーザ光2から平行なリング状ビーム2bを形成し、図1(b)に示すように当該リング状ビーム2bを被加工物30表面に照射することができる。従って、単一スポットのレーザ光を走査するか或いは単一スポットのレーザ光に対し被加工物30側を移動させて被加工物30をリング状に加工しなくとも、一括でリング状の加工を行うことができる。   Thus, the laser processing apparatus 1 of the present embodiment forms a parallel ring-shaped beam 2b from the laser light 2, and irradiates the surface of the workpiece 30 with the ring-shaped beam 2b as shown in FIG. be able to. Accordingly, even if the single spot laser beam is scanned or the workpiece 30 side is moved relative to the single spot laser beam and the workpiece 30 is not processed into a ring shape, the ring-shaped processing is performed collectively. It can be carried out.

次に、本発明の特徴であるリング状ビーム2bの内外径制御について、図2を用いて説明する。図2は内外径制御を説明するための補足図であり、(a)の基準状態に対して、(b)エクスパンダ21及びコリメータ22間の距離制御、(c)アキシコンレンズ23a,23b間の距離制御を示す図である。尚、レーザ加工装置1は上述と同一構成であり、図2においては便宜上レーザ発振器10を省略する。   Next, the inner and outer diameter control of the ring beam 2b, which is a feature of the present invention, will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a supplementary diagram for explaining the inner and outer diameter control. (B) The distance control between the expander 21 and the collimator 22 with respect to the reference state of (a), (c) Between the axicon lenses 23a and 23b. It is a figure which shows distance control of. The laser processing apparatus 1 has the same configuration as described above, and the laser oscillator 10 is omitted in FIG. 2 for convenience.

本発明のレーザ加工装置1は、エクスパンダ21及びコリメータ22間の距離及び/又はアキシコンレンズ23a,23b間(光学素子23間)の距離を制御することにより、被加工物30上におけるリング状ビーム2bの内径及び/又は外径を制御することができることを特徴とする。従って、被加工物30上におけるリング状ビーム2bの内外径比を任意制御することもできる。尚、図1(b)に示すように、リング状ビーム2bの内径とはD1、外径とはD2の部分を示す。   The laser processing apparatus 1 of the present invention controls the distance between the expander 21 and the collimator 22 and / or the distance between the axicon lenses 23a and 23b (between the optical elements 23), thereby forming a ring shape on the workpiece 30. The inner diameter and / or outer diameter of the beam 2b can be controlled. Therefore, the inner / outer diameter ratio of the ring-shaped beam 2b on the workpiece 30 can be arbitrarily controlled. As shown in FIG. 1B, the inner diameter of the ring-shaped beam 2b is D1, and the outer diameter is a portion D2.

先ず、図2(a)に示すエクスパンダ21、コリメータ22、アキシコンレンズ23a,23b、及び被加工物30の位置関係を基準状態とする。   First, the positional relationship among the expander 21, the collimator 22, the axicon lenses 23a and 23b, and the workpiece 30 shown in FIG.

図2(a)の基準状態に対して、例えば図2(b)に示すようにエクスパンダ21及びコリメータ22間の距離を長くすると、エクスパンダ21にて拡大されたレーザ光2がさらに拡大するので、コリメータ22から出射される平行なレーザ光2の外径が図2(a)よりも大きくなる。ここでアキシコンレンズ23a,23b間の距離が図2(a)の状態を維持していると、アキシコンレンズ23aの円錐面の頂点から集光されてなるリング状ビーム2bの外周部は、アキシコンレンズ23bの円錐面の同じ位置に入射するため、被加工物30に照射されるリング状ビーム2bの外径は変わらない。しかしながら、コリメータ22から出射されたレーザ光2の外径が大きくなった分、アキシコンレンズ23aにて集光されたリング状ビーム2bのリング幅が拡大するので、アキシコンレンズ23bの錐面に入射するリング状ビーム2bの内径は小さくなる。従って、被加工物30に照射されるリング状ビーム2bの内径は小さくなる。このように、エクスパンダ21及びコリメータ22間の距離を制御することにより、被加工物30上におけるリング状ビーム2bの内径を制御することができる。尚、図2(b)においては、コリメータ22のみを移動させてエクスパンダ21及びコリメータ22間の距離を変化させたが、エクスパンダ21のみを移動させてもよいし、両者をともに移動させてもよい。また、距離は長くするだけでなく、基準状態より短くしてもよいことは言うまでもない。   When the distance between the expander 21 and the collimator 22 is increased as shown in FIG. 2B, for example, with respect to the reference state of FIG. 2A, the laser light 2 expanded by the expander 21 is further expanded. Therefore, the outer diameter of the parallel laser light 2 emitted from the collimator 22 is larger than that in FIG. Here, when the distance between the axicon lenses 23a and 23b maintains the state of FIG. 2A, the outer peripheral portion of the ring-shaped beam 2b condensed from the apex of the conical surface of the axicon lens 23a is Since the light enters the same position on the conical surface of the axicon lens 23b, the outer diameter of the ring-shaped beam 2b irradiated on the workpiece 30 does not change. However, since the ring width of the ring-shaped beam 2b condensed by the axicon lens 23a is increased by the increase in the outer diameter of the laser light 2 emitted from the collimator 22, the conical surface of the axicon lens 23b is enlarged. The inner diameter of the incident ring beam 2b becomes smaller. Accordingly, the inner diameter of the ring-shaped beam 2b irradiated on the workpiece 30 is reduced. Thus, by controlling the distance between the expander 21 and the collimator 22, the inner diameter of the ring-shaped beam 2b on the workpiece 30 can be controlled. In FIG. 2B, only the collimator 22 is moved to change the distance between the expander 21 and the collimator 22, but only the expander 21 may be moved, or both may be moved together. Also good. Needless to say, the distance may be shorter than the reference state.

また、図2(c)に示すように、図2(a)の基準状態に対してアキシコンレンズ23a,23b間の距離を短くすると、アキシコンレンズ23bから出射される平行なリング状ビーム2bの内外径がともに図2(a)よりも小さくなる。尚、図2(c)においては、アキシコンレンズ23bのみを移動させてアキシコンレンズ23a,23b間の距離を変化させたが、アキシコンレンズ23aのみを移動させてもよいし、両者をともに移動させてもよい。また、距離は短くするだけでなく、基準状態より長くしてもよいことは言うまでもない。   Further, as shown in FIG. 2C, when the distance between the axicon lenses 23a and 23b is shortened with respect to the reference state of FIG. 2A, the parallel ring beam 2b emitted from the axicon lens 23b. The inner and outer diameters of both are smaller than in FIG. In FIG. 2C, only the axicon lens 23b is moved to change the distance between the axicon lenses 23a and 23b. However, only the axicon lens 23a may be moved, or both of them may be moved together. It may be moved. Needless to say, the distance is not only shortened but may be longer than the reference state.

このように、本発明のレーザ加工装置1は、光学手段20を構成するエクスパンダ21及びコリメータ22間の距離及び/又はアキシコンレンズ23a,23b間(光学素子23間)の距離を任意で組み合わせることにより、照射されたリング状ビーム2bの被加工物30上における内径及び/又は外径を制御することができる。すなわち、レンズ交換等をしなくとも種々の加工形状に対応することが可能であり、例えば内外径比が異なっても対応することができる。従って、加工形状に合わせて多種のレンズを保持し、またレンズ交換を実施しなくとも良いので、コストを低減できるとともに光軸調整等の手間を省くこともできる。   As described above, the laser processing apparatus 1 of the present invention arbitrarily combines the distance between the expander 21 and the collimator 22 constituting the optical unit 20 and / or the distance between the axicon lenses 23a and 23b (between the optical elements 23). Thus, the inner and / or outer diameter of the irradiated ring-shaped beam 2b on the workpiece 30 can be controlled. That is, it is possible to cope with various processed shapes without exchanging the lens, for example, even if the inner / outer diameter ratio is different. Therefore, it is not necessary to hold various lenses according to the processing shape and to exchange lenses, so that the cost can be reduced and the trouble of adjusting the optical axis can be saved.

また、本発明のレーザ加工装置1においては、リング状ビーム2bを形成する際に輪帯開口(アパーチャ)を用いておらず、光量損失を抑えることができるので、レーザ発振器10から出力されたレーザ光2のエネルギーを有効に利用することができる。すなわちレーザ光2の光強度を大きくするために高性能のレーザ発振器10を用いる必要が無いので、コストを低減することができる。   In the laser processing apparatus 1 of the present invention, the ring-shaped beam 2b is formed without using an annular opening (aperture), and the loss of light amount can be suppressed, so that the laser output from the laser oscillator 10 can be suppressed. The energy of light 2 can be used effectively. That is, since it is not necessary to use a high-performance laser oscillator 10 in order to increase the light intensity of the laser beam 2, the cost can be reduced.

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施する事ができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.

本実施の形態において、光学手段20はエクスパンダ21、コリメータ22、及び一対の光学素子23により構成される例を示した。しかしながら、上記構成において、リング状ビーム2bは平行光として被加工物30に照射される。従って、光学手段20はリング状ビーム2bを収束或いは拡大するための調整用レンズ24を備えても良い。この場合、図3に示すように調整用レンズ24(この場合集光レンズを例示)はレンズの光軸がレーザ光2の光軸と一致するように光学素子23と被加工物30との間に配置される。従って、光学素子23より出射されたリング状ビーム2bは調整用レンズ24により形状及び内外径比一定のまま収束或いは拡大されて被加工物30に照射されることとなる。その際、調整用レンズ24を移動させて被加工物30との間の距離を変化させることにより、加工可能な幅をさらに広げることもできる。   In the present embodiment, an example in which the optical unit 20 includes the expander 21, the collimator 22, and the pair of optical elements 23 is shown. However, in the above configuration, the workpiece 30 is irradiated with the ring-shaped beam 2b as parallel light. Therefore, the optical means 20 may include an adjustment lens 24 for converging or expanding the ring beam 2b. In this case, as shown in FIG. 3, the adjustment lens 24 (in this case, the condenser lens is illustrated) is arranged between the optical element 23 and the workpiece 30 so that the optical axis of the lens coincides with the optical axis of the laser beam 2. Placed in. Therefore, the ring-shaped beam 2b emitted from the optical element 23 is converged or expanded by the adjusting lens 24 while keeping the shape and the inner / outer diameter ratio constant, and is irradiated onto the workpiece 30. At this time, the processable width can be further increased by moving the adjustment lens 24 to change the distance to the workpiece 30.

本発明のレーザ加工装置を示し、(a)はその概略構成図、(b)は被加工物表面をレーザ光照射側から見た平面図である。The laser processing apparatus of this invention is shown, (a) is the schematic block diagram, (b) is the top view which looked at the workpiece surface from the laser beam irradiation side. リング状ビームの内外径制御を説明するための補足図であり、(a)基準状態、(b)エクスパンダ及びコリメータ間の距離制御、(b)アキシコンレンズ間の距離制御を示す図である。It is a supplementary figure for demonstrating the inner and outer diameter control of a ring-shaped beam, and is a figure which shows (a) reference | standard state, (b) distance control between an expander and a collimator, and (b) distance control between axicon lenses. . 本発明の変形例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the modification of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・レーザ加工装置
2・・・レーザ光
2b・・・リング状ビーム
20・・・光学手段
21・・・エクスパンダ
22・・・コリメータ
23・・・光学素子
23a,23b・・・アキシコンレンズ
30・・・被加工物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser processing apparatus 2 ... Laser beam 2b ... Ring-shaped beam 20 ... Optical means 21 ... Expander 22 ... Collimator 23 ... Optical element 23a, 23b ... Axis Conlens 30 ... Workpiece

Claims (3)

レーザ光を出力するレーザ発振器と、前記レーザ光をリング状にする光学手段とを備え、前記リング状のレーザ光により被加工物の加工を行うレーザ加工装置であって、
前記光学手段は、前記レーザ発振器から出力されたレーザ光を拡大し所定径の平行なレーザ光とするエクスパンダ及びコリメータと、前記所定径の平行なレーザ光をリング状の平行光とする一対の光学素子とを有し、
前記エクスパンダ及び前記コリメータ間の距離及び/又は前記光学素子間の距離により、前記被加工物表面における前記リング状レーザ光の内径及び/又は外径を制御することを特徴とするレーザ加工装置。
A laser processing apparatus comprising: a laser oscillator that outputs laser light; and optical means for making the laser light into a ring shape, and processing a workpiece with the ring-shaped laser light,
The optical means includes a pair of expanders and collimators that expand the laser light output from the laser oscillator to make parallel laser light with a predetermined diameter, and a pair of parallel laser light with the predetermined diameter used as ring-shaped parallel light. An optical element,
A laser processing apparatus, wherein an inner diameter and / or an outer diameter of the ring-shaped laser beam on the surface of the workpiece is controlled by a distance between the expander and the collimator and / or a distance between the optical elements.
前記一対の光学素子は、円錐面同士が対向するように配置された一対のアキシコンレンズであることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the pair of optical elements are a pair of axicon lenses arranged so that conical surfaces face each other. 前記光学手段は、前記リング状レーザ光を収束或いは拡大させるための調整用レンズを有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the optical unit includes an adjustment lens for converging or enlarging the ring-shaped laser beam.
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