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Timestamp: 2020-02-20 09:57:41
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JPH0949904A - Optical lens for laser device and laser device - Google Patents
Optical lens for laser device and laser device
JPH0949904A
JPH0949904A JP7201037A JP20103795A JPH0949904A JP H0949904 A JPH0949904 A JP H0949904A JP 7201037 A JP7201037 A JP 7201037A JP 20103795 A JP20103795 A JP 20103795A JP H0949904 A JPH0949904 A JP H0949904A
JP7201037A
川 昌 幸 石
1995-08-07 Application filed by Toshiba Corp, 株式会社東芝 filed Critical Toshiba Corp
1995-08-07 Priority to JP7201037A priority Critical patent/JPH0949904A/en
1997-02-18 Publication of JPH0949904A publication Critical patent/JPH0949904A/en
PROBLEM TO BE SOLVED: To enable machining for a long time with a large output power without being affected by thermal distortion and lowering the laser machining accuracy and to provide an inexpensive lens hardly causing damage and having excellent durability by circulating lens fluid in a lens container. SOLUTION: A hollow where lens liquid 10 is formed is formed inside a lens container 1. The lens container 1 has an upper lens surface part 2, a lower lens surface part 3 and a cylindrical metallic frame 4. The lower lens surface part 3 and the upper lens surface part 2 are mounted on the metallic frame 4. An inlet port 5 and an outlet port 6 are formed on opposed positions between the upper lens surface part 2 and the lower lens surface part 3 on the side of the metallic frame 4. An inlet tube 7 and an outlet tube 8 are connected to the inlet in port 5 and the outlet port 6, respectively. The lens liquid 10 is allowed to flow into the lens container 1 from the inlet tube 7 through the inlet in port 5, and allowed to flow out from the outlet port 6 through the outlet port 6 to fill the laser container 1 with the lens liquid 10.
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工におけるレーザ装置に使用するレーザ装置用光学レンズ及びそのレンズを用いたレーザ装置に関する。 The present invention relates to relates to a laser apparatus using an optical lens and a lens for a laser device for use in laser devices in the laser processing.
【従来の技術】金属と非金属材料とを問わず種々の材料の様々な加工に、レーザビーム（例えば、ＣＯ 2ガスレーザやＹＡＧレーザ）が広く用いられている。 The various processing of the Prior Art metal and various materials regardless of the non-metallic material, a laser beam (e.g., CO 2 gas laser or a YAG laser) is widely used. 一般の加工方法に比べて、レーザ加工は、精密でかつ高速な加工が可能であるという特質を有する。 Than ordinary machining method, the laser processing has a characteristic that it is possible to precisely and fast machining. しかしながら、加工能力を増すためには、レーザビームの大出力化が計られ、それに伴ない、使用される光学レンズの熱歪みが問題となってきた。 However, in order to increase the processing capacity is large output of the laser beam is timed, it not accompanied, thermal distortion of the optical lens has become a problem that is used. 従来の光学レンズは一体の固体材料で構成されており、レーザビームの吸収により、レンズ内部に熱がこもりやすく、熱膨脹して焦点がずれ、材料への照射エネルギー密度変動により加工精度の低下が発生している。 Conventional optical lens is composed of integral solid material, the absorption of the laser beam, a lens inside easily confined heat, out of focus and thermal expansion, lowering of machining accuracy by the irradiation energy density variation of the material occurs doing.
【０００３】また大出力の加工に限らず、低出力の加工においても、長時間に渡る加工では、同様の問題が生じている。 [0003] The present invention is not limited to the processing of large output, also in the processing of low-output, in the process over a long period of time, a similar problem has occurred. 厚い材料の大型の部品を最終の仕上げ工程で高い寸法精度で加工する必要がある場合などは、レンズに光が連続して長時間照射され、集光特性が低下したまま加工が継続されるため、加工条件から期待される本来の加工能力、制御精度からのずれが生じてくる。 Such as when it is necessary to process a thick material large part of the final high dimensional accuracy in the finishing step of the lens light is prolonged by continuous irradiation, since the focusing characteristic is continued processed while decreased , inherent processing capacity expected from the processing conditions, the deviation from the control accuracy arises. また時には、レンズそのものにクラックが入ることがあり、加工が停止し、製品がだめになったり、製品精度が低下したりすることがある。 And sometimes, may crack when the lens itself, the processing is stopped, product may become spoiled, product accuracy may be lowered.
【０００４】図７に従来のレーザ装置用光学レンズを示す。 [0004] A conventional laser device for optical lenses in Fig. 図７において、光学レンズは、所定の材料で所定の形状に形成された中満のレンズ本体４１が金属フレーム４２によって支持されて構成されている。 7, the optical lens, the lens body 41 of NakaMitsuru formed in a predetermined shape is formed is supported by a metal frame 42 with a predetermined material.
【０００５】従来はガスをレンズ表面に吹き付けたり、 [0005] Conventionally, blowing gas to the surface of the lens,
レンズ外周部に冷却水を流すなどの対策を行ってはいるが、レンズ内部への熱の蓄積を防止するのに十分な対策はされていないのが現状である。 And we went to the lens outer peripheral portion measures such as the cooling water flows, but adequate measures to prevent accumulation of heat to the interior lens is has not yet been.
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術では、光学レンズの熱歪みによる変形やこれに伴うレンズ特性の変化を防止することができず、レーザビームエネルギー照射の微妙な制御ができなくなり、加工精度の低下が生じ、また、場合によっては、加工不良の発生により、材料やエネルギーの無駄が発生し、レンズそのものが破損したりしていた。 BRIEF Problem to be Solved] In the prior art can not prevent changes in lens characteristics associated deformation or to due to thermal distortion of the optical lens, it will not be delicate control of the laser beam energy irradiation , reduction of machining accuracy is caused, also, in some cases, due to the occurrence of processing defects, waste is generated in the material and energy, the lens itself had damaged. このような状況では、レーザ加工の精度向上に限界が生じる。 In such situations, the limit occurs in accuracy of laser processing.
【０００７】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題を解消し、熱歪みを受けず、レーザ加工精度を低下させることなく大出力で長時間の加工を可能にし、かつ、損傷が少なく耐久性を有する低コストのレーザ装置用光学レンズを提供することである。 An object of the present invention is to solve the problems possessed by the prior art, without receiving heat distortion, to allow long-time processing at high output without lowering the laser processing accuracy, and damage less to provide a low-cost laser device for optical lenses having durability.
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明のレーザ装置用光学レンズは、所定レンズ面を有する中空のレンズ容器と、このレンズ容器内へ流入するとともに流出する液体状のレンズ流体とを備えることを特徴とする。 To achieve the above object, according to the Invention The laser apparatus for an optical lens of the present invention, a hollow lens container having a predetermined lens surface, liquid which flows with flows into the lens container characterized in that it comprises a lens fluid.
【０００９】また、好適には、前記レンズ流体は、前記レンズ容器へ流入される前に冷却手段により冷却されている。 Further, preferably, the lens fluid is cooled by the cooling means before being flowed into the lens container.
【００１０】また、好適には、前記所定レンズ面は対向する二分された上側レンズ面部と下側レンズ面部とから形成されており、前記上側レンズ面部と前記下側レンズ面部との間隔は可変である。 [0010] Preferably, the predetermined lens surface is formed of an upper lens surface and lower lens surface that is bisected opposed, the distance between the upper lens surface and the lower lens surface portion is variable is there.
【００１１】また、好適には、前記レンズ流体を前記レンズ容器に流入させる流入口と前記レンズ容器から前記レンズ流体を流出させる流出口とが、前記レンズ容器の側部の対向する位置に形成されている。 [0011] Suitably, an outlet for outflow of the lens fluid inlet for flowing the lens fluid to the lens container and from the lens container, is formed at a position facing the side of the lens container ing.
【００１２】また、本発明のレーザ装置は、二分された対向する上側レンズ面部と下側レンズ面部とから形成された所定レンズ面を有する中空のレンズ容器と、このレンズ容器内へ流入するとともに流出する液体状のレンズ流体とを備える光学レンズと、前記レンズ容器内へ前記レンズ流体を流入流出させる循環ポンプと、前記レンズ流体を冷却する冷却手段と、前記上側レンズ面部と前記下側レンズ面部との間隔をレンズ間隔調整手段とを備えることを特徴とする。 [0012] The laser device of the present invention, the outflow and hollow lens container having a predetermined lens surface formed of an upper lens surface and lower lens surface facing bisected, as well as flows into the lens container an optical lens and a liquid lens fluid, a circulation pump for inflow and outflow of the lens fluid into the lens container, a cooling means for cooling the lens fluid, and the upper lens surface and the lower lens surface characterized in that it comprises a lens distance adjusting means the interval.
【００１３】上記のような構成を有する本願発明のレーザ装置用光学レンズにおいて、レンズ流体をレンズ容器中へ流入させるとともにレンズ容器中から流出させることにより、レンズ容器中にレンズ流体は局在しないので、例えばレーザ装置において頻繁に使用された場合においても、レンズ流体で吸収された熱を光学レンズの外部へ除去することが可能になる。 [0013] In the laser device for an optical lens of the present invention having the above configuration, by flowing out in the lens container with flowing the lens fluid into the lens container, lens fluid during lens container does not localize , for example, in case where it is frequently used in laser apparatus also comprises a thermal absorption by the lens fluid can be removed to the outside of the optical lens.
【００１４】レンズ流体がレンズ容器へ流入される前に冷却しておくことにより、レーザ光の吸収によりレンズ中に歪み等の生じることを効率的に回避することができる。 [0014] By lens fluid kept cool before being flowed into the lens container, it can be efficiently prevented from being caused distortion or the like in the lens due to absorption of the laser beam.
【００１５】上側レンズ面部と下側レンズ面部との間隔は可変であるので、所望の焦点距離の光学レンズを容易に構成することができる。 [0015] Since the distance between the upper lens surface and lower lens surface portion is variable, it is possible to easily configure the desired focal length of the optical lens.
【００１６】流入口と流出口とをレンズ容器の側部の対向する位置に形成したので、レンズ流体をレンズ容器内を循環し易くできる。 [0016] Since an inlet and an outlet formed at a position opposed to the side of the lens container, lens fluid can easily circulate lens container.
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のレーザ装置用光学レンズの実施の形態例について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, will be described embodiments of the embodiment of a laser apparatus for optical lenses of the present invention with reference to the drawings.
【００１８】図１において、符号１はレーザ容器を示し、レーザ容器１の内部には、液体状のレーザ流体１０ [0018] In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser container, inside the laser chamber 1, a liquid laser fluid 10
が収容される中空が形成されている。 Hollow is formed but is accommodated. レーザ容器１は、 Laser container 1,
固体材料からなる所定のレンズ面に形成された凸面状の上側レンズ面部２と、上側レンズ面部２と対向する平面状の下側レンズ面部３と、円筒状の金属フレーム４とを有する。 Having an upper lens surface portion 2 of a predetermined lens surface which is formed in a convex shape made of a solid material, and the upper lens surface portion 2 and the counter lower lens surface portion 3 planar to, a cylindrical metal frame 4. 金属フレーム４の底部近傍には下側レンズ面部３が取り付けられ、また、金属フレーム４には下側レンズ面部３と所定の間隔をおいて上側レンズ面部２あ取り付けられている。 The lower lens surface portion 3 is attached to the vicinity of the bottom of the metal frame 4 and attached upper lens surface portion 2 Ah at a predetermined interval and the lower lens surface portion 3 to the metal frame 4. 金属フレーム４の側部であって上側レンズ面部２と下側レンズ面部３との間には、対向した位置に流入口５と流出口６とが形成されており、流入口５ Between the upper lens surface portion 2 and the lower lens surface portion 3 a side of the metal frame 4 are the inlet 5 and outlet 6 is formed in a position opposite to the inflow port 5
には流入用チューブ７が接続されており流出口６には流出用チューブ８が接続されている。 Outflow tube 8 is connected to the inflow and outflow port 6 tube 7 is connected to.
【００１９】レーザ流体１０が流入用チューブ７を介して流入口５からレーザ容器１内へ流入し、流出口６から流出用チューブ８を介して流出し、レーザ容器１内はレーザ流体１０で満たされている。 [0019] Laser fluid 10 flows from the inflow port 5 through the inlet tube 7 into the laser chamber 1, and flows out through the outflow tube 8 from the outlet 6, the laser chamber 1 meet laser fluid 10 It is.
【００２０】また、レーザ流体１０は図３に示すように、冷却器３６によって冷却され循環ポンプ３５によって所定の速度で循環するようになっている。 Further, the laser fluid 10, as shown in FIG. 3, so as to circulate at a predetermined speed by the cooling circulation pump 35 by the cooler 36. ここで所定の速度とは、冷却器３６による冷却の程度や、レーザビーム３１の吸収によるレンズ流体１の温度上昇の程度や、レーザ容器１内に生じ得るレンズ流体１０の流線の程度等を考慮して決められる。 Here, the predetermined speed, and degree of cooling by the cooler 36, the absorption and the degree of temperature rise of the lens fluid 1 by the laser beam 31, the degree of flow lines of the lens fluid 10 may occur in the laser chamber 1 and the like It is determined in consideration.
【００２１】次に、この光学レンズの焦点距離について説明する。 Next, a description will be given focal distance of the optical lens. 下側レンズ面部３は平面形状を有し、図１に示した光学レンズは平凸型レンズであり、この平凸型レンズは、上側レンズ面部２によるレンズとレンズ容器１ Lower lens surface portion 3 has a planar shape, the optical lens shown in FIG. 1 is a plano-convex lens, the plano-convex lens, lens and lens container 1 by the upper lens surface portion 2
中のレンズ流体１０によるレンズとの合成レンズと考えることができ、この合成レンズの合成焦点距離ｆは、以下のように表すことができる。 Can be considered as composite lens of the lens by the lens fluid 10 in the combined focal length f of the composite lens can be expressed as follows.
【００２２】上側レンズ面部２によるレンズの焦点距離、外側の曲率半径、内側の曲率半径を各々ｆ S 、 The focal length of the lens by the upper lens surface portion 2, respectively f S outer radius of curvature, the inner radius of curvature,
Ｒ 1 ，Ｒ 2とする。 And R 1, R 2. レンズ容器１中のレンズ流体１０によるレンズの焦点距離をｆ Lとする。 The focal length of the lens by the lens fluid 10 in the lens container 1 and f L. １／ｆ S ＝（ｎ S −１）・（１／Ｒ 1 −１／Ｒ 2 ） １／ｆ L ＝（ｎ L −１）・（１／Ｒ 2 ） ここでｎ S 、ｎ Lは、各々上側レンズ面部２、レンズ流体１０の屈折率であるｆ S 、ｆ Lを使って、ｆは次式で表される。 1 / f S = (n S -1) · (1 / R 1 -1 / R 2) 1 / f L = (n L -1) · (1 / R 2) where n S, n L is each upper lens surface portion 2, the refractive index of the lens fluid 10 f S, using the f L, f is expressed by the following equation. １／ｆ＝１／ｆ S ＋１／ｆ L ＝（ｎ S −１）・（１／Ｒ 1 ）＋（ｎ L −ｎ S ）・（１ 1 / f = 1 / f S + 1 / f L = (n S -1) · (1 / R 1) + (n L -n S) · (1
／Ｒ 2 ） したがって、 ｆ＝Ｒ 1・Ｒ 2 ／｛（ｎ S −１）・Ｒ 2 ＋（ｎ L − / R 2) Thus, f = R 1 · R 2 / {(n S -1) · R 2 + (n L -
ｎ S ）・Ｒ 1 ｝となる。 a n S) · R 1}.
【００２３】本実施態様例によるレーザ装置用レンズは、上式のｆで表される焦点距離のレンズとして作用する。 The laser system for lenses according to the embodiment example, acts as a focal length of the lens represented by the above formula f. 一例として、ｎ S ＝１．５、ｎ L ＝１．３３３３ As an example, n S = 1.5, n L = 1.3333
（水の屈折率）の場合に、Ｒ 1 ＝１００ｍｍに固定して設定し、Ｒ 2の値を変化させた時の焦点距離ｆの採る値を、ｎ L ＝１．０（空気）の場合と比較しながら、図４ In the case of (refractive index of water), and fixedly set to R 1 = 100 mm, the value taken by the focal length f when changing the value of R 2, if n L = 1.0 in (air) in comparison with, as shown in FIG. 4
に示す。 To show. 同じ曲率Ｒ 2において、レンズ流体１０をレンズ容器１内に入れた方が焦点距離が短くなっている。 In the same curvature R 2, who put lens fluid 10 into the lens container 1 is the focal length is shorter.
【００２４】図６に、レーザの種類と、適用可能なレンズ流体１０の種類を分類されている。 [0024] FIG. 6, are classified as types of lasers, kinds of applicable lens fluid 10. レーザの発振波長における各レンズ流体１０の吸収率や透過率や屈折率等を考慮して選択されている。 Is selected taking into account the absorption rate and transmittance and refractive index of each lens fluid 10 in the oscillation wavelength of the laser.
【００２５】以上説明したように、本実施形態例の構成によれば、レンズ容器１内をレンズ流体１０が循環するようにしたので、レーザビーム３１の吸収によって発生する熱を除去することができ、光学レンズに熱歪みを生じないようにすることができる。 [0025] As described above, according to the configuration of this embodiment, since the lens container 1 lens fluid 10 is to circulate, it is possible to remove the heat generated by the absorption of the laser beam 31 , it is possible to prevent the occurrence of thermal strain to the optical lens.
【００２６】また、レンズ流体１０は冷却されて循環されるようにしたので、レーザビーム３１の吸収によって発生する熱を効率的に除去することができる。 Further, the lens fluid 10 since to be circulated is cooled, it is possible to remove the heat generated by the absorption of the laser beam 31 efficiently.
【００２７】また、流入口５と流出口６とはレンズ容器１の側部の対向する位置に設けられているので、冷却されたレンズ流体１０とレーザビーム３１の吸収により加熱されたレンズ流体１０との循環を確実に行うことができる。 Further, since the inlet 5 and an outlet 6 is provided at a position opposite side of the lens container 1, which is heated by absorption of the lens fluid 10 which is cooled laser beam 31 lens fluid 10 circulation can be performed reliably with.
【００２８】次に、図２を参照して他の実施形態例を示す。 [0028] Next, another embodiment with reference to FIG. 本実施形態例では、下側レンズ面部３は凸面形状を有し、円筒状の金属フレーム２０の底部近傍に取り付けられている。 In the present embodiment, the lower lens surface 3 has a convex shape, is attached near the bottom of the cylindrical metal frame 20. 金属フレーム２０には流入口５と流出口６ The metal frame 20 is the inlet 5 and the outlet 6
６が取り付けられている。 6 is attached. 上側レンズ面部２は円筒状の金属フレーム２１に取り付けられている。 The upper lens surface portion 2 is attached to the cylindrical metal frame 21. 流入口５の上方の金属フレーム２０の円筒壁の内側部分は円筒状に一部切り取られており、この切り取られて形成された円筒壁部分の内側に、Ｏリング２２を介して金属フレーム２ The inner portion of the cylindrical wall of the upper metal frame 20 of the inlet 5 is cut away portion in a cylindrical shape, the inner side of the cut away and formed cylindrical wall portion, the metal frame 2 via the O-ring 22
１が上下に移動自在に配設されている。 1 is disposed movably up and down. Ｏリング２２ O-ring 22
は、レンズ容器１内のレンズ流体１０が漏れることを防止するとともに、上側レンズ面部２の上下方向の移動を可能にするものである。 Serves to prevent the lens fluid 10 in the lens container 1 from leaking, it is to allow the movement of the vertical direction upper lens surface portion 2. 金属フレーム２２を上下することによって、上側レンズ面部２と下側レンズ面部３との間の間隔を変えることができる。 By lowering the metal frame 22, it is possible to vary the distance between the upper lens surface portion 2 and the lower lens surface portion 3.
【００２９】本実施形態例では、両凸型の焦点距離可変型のレーザ装置用光学レンズを提供でき、この光学レンズの可変焦点距離は以下のように表せる。 [0029] In this embodiment can provide a variable focal length laser device for an optical lens of a biconvex type, variable focal length of the optical lens can be expressed as follows.
【００３０】上側レンズ面部２と下側レンズ面部３の内側面の曲面の曲率半径を各々Ｒ 2 、Ｒ 3とすると、レンズ容器１内のレンズ流体１０によるレンズの焦点距離ｆ The upper lens surface portion 2 and each R 2 the radius of curvature of the inner surface of the curved surface of the lower lens surface portion 3, when R 3, lens container 1 the focal length of the lens by the lens fluid 10 within the f
Lは、 １／ｆ L ＝（ｎ L −１）・（１／Ｒ 2 ＋１／Ｒ 3 ）＋Ｔ L is, 1 / f L = (n L -1) · (1 / R 2 + 1 / R 3) + T
・（ｎ L −１） 2 ／（２Ｒ 2・Ｒ 3 ） と表わされる。 · (N L -1) is expressed as 2 / (2R 2 · R 3 ).
【００３１】また、上側レンズ面部２と下側レンズ面部３の外側面の曲面の曲率半径をＲ 1 ，Ｒ 4とすると、上側レンズ面部２によるレンズと下側レンズ面部３によるレンズとの合成レンズの合成焦点距離ｆ Sは、次式で表わされる。 Further, when a curved surface of curvature radius of the upper lens surface 2 and the outer surface of the lower lens surface portion 3 and R 1, R 4, composite lens of the lens by the upper lens surface portion 2 lens and the lower lens surface portion 3 by combined focal length f S of is expressed by the following equation. １／ｆ S ＝（ｎ S −１）・（１／Ｒ 4 −１／Ｒ 3 ）＋ 1 / f S = (n S -1) · (1 / R 4 -1 / R 3) +
（ｎ S −１）・（１／Ｒ 1 −１／Ｒ 2 ） ここで、Ｔは、上側レンズ面部２と下側レンズ面部３との間隔に関係する量でありレンズ容器１内のレンズ流体１０の厚みである。 (N S -1) · (1 / R 1 -1 / R 2) where, T is the upper lens surface portion 2 and the lower lens surface portion 3 to the amount a and the lens container 1 in the lens fluid related to the spacing of the 10 is the thickness of.
【００３２】したがって、図２に示す光学レンズの合成焦点距離ｆは、１／ｆ＝１／ｆ S ＋１／ｆ Lの関係より、ｆ＝ｆ S・ｆ L ／（ｆ S ＋ｆ L ）となり、この式に上式で求めた、ｆ L 、ｆ Sを代入して、ｆが求められる。 [0032] Thus, the combined focal length f of the optical lens shown in FIG. 2, 1 / f = 1 / f from the relation of S + 1 / f L, f = f S · f L / (f S + f L) , and the was determined by the above equation in the equation, by substituting f L, f S, f is obtained.
【００３３】本実施形態例による両凸型の焦点距離可変型のレーザ装置用光学レンズは、上式のｆで表わされる焦点距離のレンズとして作用する。 The focal length-tunable laser apparatus for optical lenses of biconvex according to the present exemplary embodiment act as a focal length of the lens represented by the above formula of f. 一例として、ｎ S ＝ As an example, n S =
１．５、ｎ L ＝１．３３３３、Ｒ 1 ＝Ｒ 4 ＝１００ｍ 1.5, n L = 1.3333, R 1 = R 4 = 100m
ｍ、Ｒ 2 ＝Ｒ 3 ＝２００ｍｍの場合に、レンズ流体１０ m, in the case of R 2 = R 3 = 200mm, the lens fluid 10
の厚みＴによる焦点距離ｆの変化の様子を、図５に示す。 Of the state of change in the focal length f due to the thickness T, shown in Figure 5. レンズ流体１０の厚みＴを１０ｍｍ変化させる間に、焦点距離ｆは０．２ｍｍの微調整が可能である。 The thickness T of the lens fluid 10 between which 10mm changed, the focal length f are possible fine adjustment of 0.2 mm.
【００３４】以上説明したように、本実施態様例の構成によれば、上側レンズ面部２と下側レンズ面部３との間隔を可変に調整できるので、所望の焦点距離の光学レンズを容易に構成することができる。 [0034] As described above, according to the structure of this example embodiment, since the distance between the upper lens surface portion 2 and the lower lens surface portion 3 can be variably adjusted, easily configure the desired focal length of the optical lens can do.
【００３５】次に、図３を参照して上述した光学レンズを使用したレーザ装置について説明する。 Next, a description will be given of a laser apparatus using an optical lens as described above with reference to FIG. 図３において、レーザ発振器３０より発振されたレーザビーム３１ 3, the laser beam 31 oscillated from a laser oscillator 30
は反射ミラー３２により光路を変更され本発明による光学レンズ３３に入射し、レーザビーム３１は光学レンズ３３より集光されて被加工物３４に照射され、レーザ加工が実施される。 Is incident on the optical lens 33 according to the present invention is changing the optical path by the reflecting mirror 32, the laser beam 31 is irradiated is focused from the optical lens 33 on the workpiece 34, the laser processing is performed.
【００３６】ここで、光学レンズ３３には、レンズ流体１０が流入流出されるようになっている。 [0036] Here, the optical lens 33, the lens fluid 10 is adapted to be inflow and outflow. レンズ流体１ Lens fluid 1
０は冷却器３６によって冷却される。 0 is cooled by the cooler 36. 冷却されたレンズ流体１０は循環ポンプ３５によって流入用チューブ７を介してレンズ容器１へ流入される。 Cooled lens fluid 10 is flowed into the lens container 1 via the inlet tube 7 by the circulating pump 35. レーザビーム３１を吸収し加熱されたレンズ流体１０は流出用チューブ８を介してレンズ容器１から流出され、冷却器３６において再び冷却され、循環される。 The laser beam 31 absorbs the heated lens fluid 10 is flowing out from the lens container 1 via the outlet tube 8, is again cooled in the cooler 36 is circulated.
【００３７】光学レンズ３３にはレンズ間隔調整手段３ The lens distance adjusting means 3 for optical lenses 33
７が接続されている。 7 is connected. レンズ間隔調整手段３７は、図示しない制御部からの制御信号を受け、上側レンズ面部２ Lens distance adjusting unit 37 receives a control signal from a control unit (not shown), the upper lens surface portion 2
と下側レンズ面部３との間隔を所定の大きさに自動的に調整するようになっている。 Adapted automatically adjust the distance between the lower lens surface portion 3 to a predetermined size and.
【００３８】以上説明したように、レーザ装置の本実施形態例の構成によれば、冷却されたレンズ流体１０をレンズ容器１内を循環させ光学レンズ３３を冷却させながら使用することにより、レーザビーム３１の吸収による熱歪みを回避でき安定した条件でレーザビーム３１の集光または拡散を行うことができ、この結果、高精度のレーザ加工を行うことが可能になる。 [0038] As described above, according to the configuration of this embodiment of the laser device, by using while cooling the optical lens 33 so the cooled lens fluid 10 circulates the lens container 1, the laser beam 31 absorption under stable conditions can avoid thermal distortion can perform a focusing or diffusing the laser beam 31 by a, result, it is possible to perform laser machining with high accuracy.
【００３９】また、光学レンズ３３に接続されたレンズ間隔調整手段３７が制御部からの制御信号を受けて上側レンズ面部２と下側レンズ面部３との間隔を所定の大きさに自動的に調整することにより、被加工物３４の加工前あるいは加工中に任意の焦点距離を変えることが可能になる。 Further, automatically adjusting the interval between the upper lens surface portion 2 and the lower lens surface portion 3 to a predetermined size lens distance adjusting means 37 connected to the optical lens 33 receives a control signal from the control unit by, it is possible to change the arbitrary focal length during processing prior to or after processing of the workpiece 34. この結果、被加工物３４に対する加工条件に迅速に対応することができるとともに、精度の高い安定した加工条件で連続したレーザビームによる加工を行うことができる。 As a result, it is possible to perform it is possible to respond quickly to machining conditions for the workpiece 34, the processing by continuous laser beam with high stable machining conditions accuracy.
【００４０】なお、上述した実施形態例の説明において、レンズ容器１におけるレンズ流体１０の流入口５と流出口６を各々１個づつ設けた例を示したが、これらは適当な配置で複数個あってもい。 It should be noted, a plurality in the description of the embodiment example described above, although the example in which each one by one an inlet 5 and an outlet 6 of the lens fluid 10 in the lens container 1, these are suitable arrangement Attemoi.
【００４１】また、レンズ流体１０は冷却器３６によって冷却せずに、大気中を循環させることによって冷却してもよい。 Further, the lens fluid 10 without cooling by the cooler 36 may be cooled by circulating the atmosphere.
【発明の効果】以上、本発明の構成によれば、レンズ容器内をレンズ流体を循環するようにしたので、レーザ装置用光学レンズがレーザビームの吸収によって熱歪みを生じないようにすることができる。 Effect of the Invention] As described above, according to the configuration of the present invention, since the lens container to circulate the lens fluid, that an optical lens laser device to no thermal distortion by the absorption of the laser beam it can.
【図１】本発明によるレーザ装置用光学レンズの一実施形態例を示す平面図（ａ）と断面図（ｂ）。 Plan view showing an embodiment of a laser device for optical lenses according to the invention, FIG (a) and a cross-sectional view (b).
【図２】同他の形態例を示す平面図（ａ）と断面図（ｂ）。 Figure 2 is a plan view showing the same another embodiment (a) and a cross-sectional view (b).
【図３】本発明による光学レンズを利用したレーザ加工装置の概略構成を示すブロック図。 Block diagram showing the schematic configuration of a laser processing apparatus with the optical lens according to the present invention; FIG.
【図４】図１に示した光学レンズにおいて、上側レンズ面部の内側面の曲率半径Ｒ2 と焦点距離の関係を示すグラフ。 In the optical lens shown in FIG. 1; FIG graph showing the curvature radius R2 and the focal length of the relationship between the inner surface of the upper lens surface.
【図５】図２に示した光学レンズにおいて、上側レンズ面部と下側レンズ面部との間隔を変えた場合の焦点距離の値を示す図。 [5] In the optical lens shown in FIG. 2, shows the values ​​of the focal length when changing the distance between the upper lens surface and lower lens surface.
【図６】レーザの種類と、それに適用可能なレンズ流体を分類して示す表。 [6] and the type of laser, the table showing the classification applicable lens fluid thereto.
【図７】従来のレーザ装置用光学レンズを示す平面図（ａ）と断面図（ｂ）。 7 is a plan view showing an optical lens for conventional laser device (a) and a cross-sectional view (b).
１ レンズ容器 ２ 上側レンズ面部 ３ 下側レンズ面部 ４、２０、２１ 金属フレーム ５ 流入口 ６ 流出口 ７ 流入用チューブ ８ 流出用チューブ １０ レンズ流体 ３０ レーザ発信器 ３１ レーザビーム ３２ 反射ミラー ３３ レーザ装置用光学レンズ ３４ 被加工物 ３５ 循環ポンプ ３６ 冷却器 ３７ レンズ間隔調整手段 1 lens container 2 upper lens surface 3 lower lens surface 4,20,21 metal frame 5 inlet 6 outlet 7 flows tube 8 outflow tube 10 lens fluid 30 laser oscillator 31 laser beam 32 reflecting mirror 33 the laser device the optical lens 34 workpiece 35 circulation pump 36 condenser 37 lens distance adjusting means
【提出日】平成７年９月６日 [Filing date] 1995 September 6,
【請求項１】所定レンズ面を有する中空のレンズ容器と、このレンズ容器内へ流入するとともに流出する液体状のレンズ流体とを備えることを特徴とするレーザ装置用光学レンズ。 1. A hollow lens container having a predetermined lens surface, the optical lens laser device, characterized in that it comprises a liquid lens fluid flowing with flows into the lens container.
【請求項２】前記レンズ流体は、前記レンズ容器へ流入される前に冷却手段により冷却されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置用光学レンズ。 Wherein said lens fluid, laser devices for optical lens according to claim 1, characterized in that it is cooled by the cooling means before being flowed into the lens container.
【請求項３】前記所定レンズ面が二分された対向する上側レンズ面部と下側レンズ面部とから形成されており、 3. is formed of an upper lens surface and lower lens surface facing the predetermined lens surface is bisected,
前記上側レンズ面部と前記下側レンズ面部との間隔は可変であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置用光学レンズ。 The laser device for optical lens according to claim 1, wherein the distance between the upper lens surface and the lower lens surface is variable.
【請求項４】前記レンズ流体を前記レンズ容器に流入させる流入口と前記レンズ容器から前記レンズ流体を流出させる流出口とが、前記レンズ容器の側部の対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置用光学レンズ。 4. A outlet for outflow of the lens fluid from the inlet for flowing the lens fluid to the lens container and the lens container, that is formed at a position facing the side of the lens container the laser device for optical lens according to claim 1, wherein.
【請求項５】二分された対向する上側レンズ面部と下側レンズ面部とから形成された所定レンズ面を有する中空のレンズ容器と、このレンズ容器内へ流入するとともに流出する液体状のレンズ流体とを備える光学レンズと、 前記レンズ容器内へ前記レンズ流体を流入流出させる循環ポンプと、 前記レンズ流体を冷却する冷却手段と、 前記上側レンズ面部と前記下側レンズ面部との間隔をレンズ間隔調整手段とを備えることを特徴とするレーザ装置。 5. A hollow lens container having a predetermined lens surface formed of an upper lens surface and lower lens surface facing bisected, and a liquid lens fluid flowing with flows into the lens container an optical lens and a circulation pump for inflow and outflow of the lens fluid into the lens container, a cooling means for cooling the lens fluid, lens distance adjusting means the interval between the upper lens surface and the lower lens surface the laser device characterized in that it comprises and.
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