(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン状に配置した複数個の半導体レーザ素子を同時に高速でオン・オフし、出力されたレーザ光をロッドレンズにて集光し、ロッドレンズから出力されたレーザ光で直方体の励起媒体を励起し、この励起媒体から出力されたレーザ光を集光して出力し、この出力されたレーザ光を、加工対象物にライン状に集光して加熱し、そのラインを折り線として折り曲げることを特徴とする曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体レーザ素子（以下ＬＤと記す）を用いたパルスレーザ出力による曲げ加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーザストロボ照明装置を図７に示す。Ｎ2 Ｄｙｅレーザ３１が用いられ、出力されたレーザ光は光ファイバ３２を介して出射鏡筒３３によりビーム制御されて、必要な照明ポイント３４にストロボ照明される。
【０００３】
Ｎ2 Ｄｙｅレーザ３１は発光時間が数１０ｎｓ〜数１００ｎｓと極めて小さく可干渉性が小さいため、スペックルパターンを発生しにくく、さらに波長も可視光領域のものがＤｙｅ（染料）を変えることにより選定できるため、高速なストロボ照明に用いられている。
【０００４】
また、従来のレーザ折り曲げ装置を図８に示す。パルスＹＡＧレーザ３６が用いられ、出力されたレーザ光は光ファイバ３７を介して出射鏡筒３８にて集光され、加工対象物の金属箔３９を熱歪みにより曲げる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のレーザストロボ照明装置では、Ｎ2 Ｄｙｅレーザ３１が高価であるとともに、複雑な構造をしているために故障し易く、また光源としてランプを用いているため寿命が短いという問題があった。
【０００６】
これらの問題を解決するために高出力ＬＤを用いてストロボ照明することが考えられたが、ＬＤは干渉性が大きいため、スペックルパターンが多く発生し、斑点が多く発生するために照明品質が悪く、画像認識の照明に適用した場合に認識するのが困難である等の問題がある。
【０００７】
また、従来のレーザ折り曲げ装置では、パルスＹＡＧレーザ３６を用いているため、装置が大掛かりで高価な設備となり、また集光スポットも丸形のため、金属箔に幅方向にも折れが生じ、折る方向のコントロールが難しく、ばらつきが発生するという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、ＬＤを用いた構造が簡単で安価なパルスレーザ装置による曲げ加工方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の曲げ加工方法は、ライン状に配置した複数個の半導体レーザ素子を同時に高速でオン・オフし、出力されたレーザ光をロッドレンズにて集光し、ロッドレンズから出力されたレーザ光で直方体の励起媒体を励起し、この励起媒体から出力されたレーザ光を集光して出力し、この出力されたレーザ光を、加工対象物にライン状に集光して加熱し、そのラインを折り線として折り曲げることを特徴とするものである。
【００１１】
この構成によれば、複数個のＬＤを用いるために高パワーのレーザ光を得ることができるとともに、複数個のＬＤをライン状に配置することによりスペックルパターンが複数個重なりあって平均化され、さらに直方体の励起媒体にて励起されることで直線状に均質なパルス状のレーザ光が得られ、さらにロッドレンズで集光性を高めることで高パワーで均質な線状のレーザ光を得ることができる。そして、このように出力されたレーザ光を、加工対象物にライン状に集光して加熱し、そのラインを折り線として折り曲げるものであり、加工対象物の任意の折り線に対して線状にレーザ加熱することによって容易に曲げ加工することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について図１、図２を参照して説明する。
【００１６】
図１において、複数個の高出力のＬＤチップ１をライン状に配置したＬＤアレイ２が配設されている。ＬＤチップ１は、上下面間に電流を流すとレーザ光を一方向に出射するものであり、ＬＤアレイ２は各ＬＤチップ１から出力されるレーザ光３の光軸３ａが互いにほぼ平行になるように配列されている。ＬＤアレイ２の上下面には導電板４が設けられ、これを電極としてこの間に電源５より電圧をかけることにより、複数個のＬＤチップ１が同時に点灯する。なお、ＬＤアレイ２における導電板４、４間のＬＤチップ１配置部以外の部分には絶縁体６がサンドイッチされている。ＬＤアレイ２は、半導体スイッチ７により高速にてオン・オフされる。半導体スイッチ７のコントロールは、ゲート駆動回路８によりなされる。
【００１７】
一方、ＬＤアレイ２からの光は、中心軸９ａがＬＤアレイ２の発光面に平行でかつレーザ光３の光軸３ａに直交するロッドレンズ９により曲げられる。そして、ＬＤチップ１の発光端面１ａとロッドレンズ９の中心軸９ａの間の距離１０の大きさを変化させ得るように構成されており、それによってＬＤアレイ光１１のサイズを制御することができる。
【００１８】
図２にゲート駆動回路８の詳細構成を示す。ゲート駆動回路８は、奇数個のインバータゲート１２、ＡＮＤゲート１３、プルダウン抵抗１４、及びプッシュスイッチ１５にて構成されている。プッシュスイッチ１５を寸押しすると、ＡＮＤゲート１３の出力に微分出力が発生し、半導体スイッチ７のゲート７ａを一瞬ハイレベルにすることにより半導体スイッチ７がオンして各ＬＤチップ１に電流が流れる。かくして、プッシュスイッチ１５の寸押しに合わせて数ｎｓ〜数１０ｎｓといった極めて短パルスのストロボ照明がされる。
【００１９】
図３にストロボ照明装置の他の構成例を示す。図３において、ＬＤアレイ２とロッドレンズ９で集光された光が光ファイバ１６に入射し、出射鏡筒１７よりレーザ照明される。この時、光ファイバ１６を多数回曲げることにより干渉性が減り、出射鏡筒１７からのレーザ光はスペックルパターンができず、良好なストロボ照明ができる。
【００２０】
次に、本発明の第２の実施形態を図４を参照して説明する。ＬＤアレイ２とロッドレンズ９の距離１０をＬＤアレイ光１１が金属箔１８の折り線１９にて焦点を結ぶように調整可能に構成されている。なお、折り曲げ量は、半導体スイッチ７のオン量によって可変にできる。一例として、金属箔１８として５ｍｍ幅で厚さ２０μｍのＭｏ箔を曲げるのに要するレーザーパワーは集光場所におけるライン幅を０．４ｍｍとして数１００ｍＪから数１０Ｊ与えることにより、０〜数度の角度で折り曲げることができる。勿論、複数箇所の折り線１９にライン照射することにより図５に示すように大きく折り曲げたり、円弧面状に曲げることができる。
【００２１】
なお、さらに集光性を上げる必要がある場合は、図６に示すように、ＬＤの波長を励起媒体に合わせてＬＤ励起レーザ化してもよい。図６において、２１は入力面２１ａをＨＲコート、出力面２１ｂを９５％ＨＴコートした直方体のＬＤ励起媒体であり、このＬＤ励起媒体２１をその中にＬＤアレイ光１１の焦点部２０が位置するように配置することにより、ＬＤアレイ光１１が平行ビームとなり、レンズ２２を配設することにより集光性を高めることができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の曲げ加工方法によれば、以上の説明から明らかなように、複数個のＬＤを用いるために高パワーのレーザ光を得ることができるとともに、複数個のＬＤをライン状に配置することによりスペックルパターンが複数個重なりあって平均化され、さらに直方体の励起媒体にて励起されることで直線状に均質なパルス状のレーザ光が得られ、さらにロッドレンズで集光性を高めることで高パワーで均質な線状のレーザ光を得ることができ、このように出力されたレーザ光を、レーザ光を、加工対象物にライン状に集光して加熱し、そのラインを折り線として折り曲げるので、加工対象物の任意の折り線に対して線状にレーザ加熱することによって容易に曲げ加工することができ、複数のＬＤからのレーザ光を光学的に集光するだけの簡単な構成で種々の折り曲げ加工を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパルスレーザ装置の第１の実施形態の構成を示す斜視図である。
【図２】同実施形態における動作回路図である。
【図３】同実施形態の他の構成例の概略構成を示す斜視図である。
【図４】本発明のパルスレーザ装置の第２の実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図５】同実施形態における金属箔の折り曲げ状態を示す斜視図である。
【図６】同実施形態の他の構成例の概略構成を示す斜視図である。
【図７】従来例のレーザストロボ照明装置の斜視図である。
【図８】従来例のレーザ折り曲げ装置の斜視図である。
【符号の説明】
１  ＬＤチップ
２  ＬＤアレイ
３  レーザ光
７  半導体スイッチ
９  ロッドレンズ
１１  ＬＤアレイ光
１８  金属箔
１９  折り線
２１  励起媒体
２２  レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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