(57)【要約】対物レンズ（４，１３）、並びに対物レンズ（４，１３）を有する顕微鏡（１５）と、工作物（９）の加工のためレーザ光（８，１１）を放射するレーザ（５）とを有するレーザ加工装置を開示した。対物レンズ（４，１３）は、中央開口を含む外部光学系（１２）を有し、該中央開口内に内部光学系（１０）が配される。
2004506235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズ（４，１３）が、中央開口を含む外部光学系（１２）を有し、該中央開口内に内部光学系（１０）が配設されることを特徴とする対物レンズ。
【請求項２】
内部光学系（１０）が、ＵＶ光学系であることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項３】
外部光学系（１２）が、可視光のために最適化されていることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項４】
対物レンズ（４，１３）を顕微鏡（１５）に組込み得ることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項５】
内部光学系（１０）が、外部光学系（１２）とは異なる焦点距離を有することを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項６】
対物レンズ（４，１３）を有する顕微鏡（１５）と、工作物（９）の加工のためレーザ光（８，１１）を放射するレーザ（５）とを有するレーザ加工装置において、対物レンズ（４，１３）が、中央開口を含む外部光学系（１２）を有し、該中央開口内に内部光学系（１０）が配設されることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項７】
顕微鏡（１５）が、立体顕微鏡であることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
内部光学系（１０）が、ＵＶ光学系であることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
外部光学系（１２）が、可視光のために最適化されていることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
内部光学系（１０）が、外部光学系（１２）とは異なる焦点距離を有することを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
レーザ光（８，１１）が、レーザ光路を画定し、該レーザ光路内に内部光学系（１０）が配設されることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
工作物から出る観察光が、観察光路を画定し、該観察光路内に外部光学系（１２）が配設されることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】
外部光学系（１２）の少なくとも一部分が、レーザ光路に配設されていることを特徴とする請求項１１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１４】
内部光学系（１０）の少なくとも一部分が、観察光路に配設されていることを特徴とする請求項１２に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対物レンズに関する。
【０００２】
本発明は、更に、対物レンズを有する顕微鏡と、工作物の加工のためレーザ光を放射するレーザとを有するレーザ加工装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
固体レーザによる材料精密加工は、既に十分に導入され、その物理的利点にもとづきますます汎用されつつある技術である。この場合、適用分野は、金属分野の多様な加工（溶接、穿孔、切断、マーキング）から医学および生物学まで至る。多くの特殊な加工課題は、レーザによって実施できる。加工結果には、工作物または試料上のレーザ光の小さいスポット径以外に、加工の良好な目視管理が重要である。この管理を達成する方式は、レーザが顕微鏡光路内に入射するよう構成した立体顕微鏡の利用である。現時点に利用されている構造の場合、顕微鏡光路へのレーザの入射は、同時に観察光路およびレーザ光路によって利用される不動の二色性ミラーを介して行われる。レーザのフォーカシングおよび観察は、同一の対物レンズによって行われる。工作物または試料上のレーザ光のスポット径の縮小を達成できるよう、望遠鏡によってレーザ光を適度に拡開する。加工過程の観察は、倍率変換器またはズーム光学系を介して顕微鏡アイピースまたはＣＣＤカメラによって行う。
【０００４】
多くの特殊な材料について、レーザ加工は、紫外光を使用した場合に限り、可能である。レーザ光子の大きいエネルギにもとづき、分子結合を直接に破断でき、従って、熱的プロセスを介する交互作用は不要である。熱の作用範囲は、縮小され、従って、レーザの加工スポットが減少される。更に、波長がより小さいので、明らかに、レーザ光のフォーカシング径を減少できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
もちろん、紫外光の使用には、使用可能な光学材料の数が少ないという問題がある。通常の種類のガラスは、４００ｎｍ以下の波長について、もはや、十分に透明ではない。この場合、概ね、石英ガラスからなる光学系を使用する。従来公知の構造の立体顕微鏡に紫外光を使用するため、対物レンズは、レーザ波長に十分に透明でなければならず、同時に、可視スペクトル範囲について極めて良好な結像特性を有していなければならない。このような対物レンズは、極めて大がかりであり高価である。
【０００６】
本発明の第１の課題は、価格が妥当であると共にフレキシビルであり、特にＵＶレーザによる工作物加工および工作物観察のために同時に使用できる対物レンズを提供することにある。更に、本発明の第２の課題は、妥当な経費で、フレキシビルに且つ精密に、特にＵＶレーザによる工作物加工および工作物観察を実現できるレーザ加工装置を提供することにある。
【０００７】
【課題の解決手段】
上記第１の課題は、対物レンズが中央開口を含む外部光学系を有し、該中央開口内に内部光学系が配置されることを特徴とする対物レンズによって、解決される。
【０００８】
上記第２の課題は、対物レンズが中央開口を含む外部光学系を有し、該中央開口内に内部光学系を配設することを特徴とするレーザ加工装置によって、解決される。
【０００９】
【実施の形態】
本発明には、構造的に簡単で経費妥当な態様で、特に紫外光によって、工作物観察および工作物加工を同時に実現できるという利点がある。更に、既に開発され工作物観察のためにのみ構成された対物レンズを、同時に加工用紫外レーザも使用できるよう、簡単に改造できる。
【００１０】
好ましい実施例にもとづき、観察光学系のあらかじめ除去した中心範囲にレーザ光用ＵＶ光学系を設ける。この場合、対物レンズ内の観察光路およびレーザ光路が空間的に分離されているという事実を利用する。かくして、観察用の外部光学系および加工用の内部光学系を別個に最適化できる。外部光学系は、可視光について最適化するのが好ましい。内部光学系は、外部光学系とは異なる、好ましくは、より小さい焦点距離を有する。かくして、加工用レーザ光の小さい焦点径が達成される。
【００１１】
立体顕微鏡を備えたレーザ加工装置が、まさに、特に有利である。レーザ加工装置の運転のために構成されてない対物レンズの中心範囲は、（中央開口を）穿孔してある。この対物レンズは、外部光学系をなす。生じた開口には、ＵＶ光学系である内部光学系がはめ込んである。レーザ光は、内部光学系を内設したレーザ光路を画定（規定）する。工作物から出る観察光は、外部光学系を内設した観察光路を画定（規定）する。
【００１２】
好ましい実施例の場合、外部光学系の少なくとも一部分をレーザ光路にも設けるか、内部光学系の少なくとも一部分を観察光路にも設ける。
【００１３】
発明対象を図面に模式的に示し、図面を参照して以下に説明する。この場合、作用同一の要素には、同一の符号を付した。
【００１４】
【実施例】
図１に、先行技術の光学装置を示した。顕微鏡の光路へのレーザ光の入射は、観察光路７およびレーザ光８によって同時に利用される不動の二色性ミラー３を介して行われる。レーザ５のフォーカシングおよび観察は、同一の対物レンズ４によって行う。工作物または試料上のレーザ光のスポット径の縮小を達成できるよう、望遠鏡６によってレーザ光を適度に拡開する。加工過程の観察は、倍率変換器またはズーム光学系２を介して顕微鏡アイピース１またはＣＣＤカメラによって行う。
【００１５】
図２に、立体顕微鏡として構成された顕微鏡１５を備えた本発明に係るレーザ加工装置を示した。対物レンズ１３は、内部光学系１０および外部光学系１２を有する。内部光学系１０は、ソケット１４に保持され、ＵＶ光学系として構成されている。レーザ５から放射されたレーザ光１１は、内部光学系１０によってフォーカシングされる。この場合、対物レンズ内の観察光路およびレーザ光路が空間的に分離されているという事実を利用する。かくして、観察用の外部光学系および加工用の内部光学系を別個に最適化できる。図示のレーザ加工装置において、本発明に係る対物レンズを使用すれば、更に、レーザ光路についてより小さい焦点距離を利用でき、かくして、焦点径を縮小できる。
【００１６】
特別な実施例を参照して本発明を説明した。しかしながら、もちろん、上記の請求項の保護範囲から逸脱することなく変更を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
先行技術のレーザ加工装置の図面である。
【図２】
本発明に係るレーザ加工装置の図面である。
【符号の説明】
１　顕微鏡アイピース
２　ズーム光学系
３　二色性ミラー
４　対物レンズ
５　レーザ
６　望遠鏡
７　観察光路
８　レーザ光
９　工作物（材料）
１０　内部光学系
１１　レーザ光
１２　外部光学系
１３　対物レンズ
１４　ソケット
１５　顕微鏡
【国際公開パンフレット】
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2004506235.tif 000004
2004506235.tif 000005
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【国際調査報告】
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