DE1615392A1 - Optical device for processing laser - Google Patents

Optical device for processing laser

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DE1615392A1
DE1615392A1 DE19671615392 DE1615392A DE1615392A1 DE 1615392 A1 DE1615392 A1 DE 1615392A1 DE 19671615392 DE19671615392 DE 19671615392 DE 1615392 A DE1615392 A DE 1615392A DE 1615392 A1 DE1615392 A1 DE 1615392A1
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optics
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DE19671615392
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Roess Dr Rer Nat Dipl-P Dieter
Werner Raetzel
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

Optische Einrichtung für Bearbeitungßiaser -Schon kurz nach Entdeckung des Laserprinzips,--vmrde erkannt, daß sich die insbesondere mitlestkörperlasern erzeugbaro energiereiche -Strahlung.zur Bearbeitung sowohl o:bganischer.wie auch anorganischer Stoffe in vielfältiger Weize verm'enden# läßt. Da sich der Las,erstrahl wegen seiner beugungsbegrenzten Eigenspj ft auf eine -Fläche von mrenigeii 7,1 Zur - chmesser fek.u-#-;sieren lUßt,,können mit einem solchen Strahl insbesondere bei Metallen Feinetbohrungen und Schwäißverbindungen sehr kleiner Abmesaungen mit hoher Präzision hergestellt werden. Als #eerbeitungslaser kommen 3.B. Rubinlaser in Betracht. Das Arbeiten mit den Laserstrahl macht es notviendig, das zu bearbeitende Objekt während der Durchführung eines Arbeitsvorganges betrachten zu können. Mit Rücksicht auf die nür begrenzt zur Verfügung stehende Laserenergie ist die Einwirkung des Laserstrahls auf das zu bearbeitende Naterial auf eine relativ kleine FlUche von ca. 10 bis 1000 p bese hränkt, so daß die Beobachtun#gseinrichtung gleichzeitig vergrößernd wirken muß.Optical device for processing laser - Shortly after the discovery of the laser principle, - vmrde recognized that the high-energy radiation, which can be generated in particular with laser bodies, can be mixed in a variety of wheat for processing organic as well as inorganic substances. Since the Las, erstrahl due to its diffraction-limited Eigenspj ft to a face of mrenigeii to 7.1 - chmesser fek.u - # -; Sieren lUßt ,, can with such a beam, in particular for metals and Feinetbohrungen Schwäißverbindungen very small high Abmesaungen Precision can be made. As #eerbeitungslaser come 3.B Ruby laser into consideration. Working with the laser beam makes it necessary to be able to view the object to be processed while a work process is being carried out. In view of the limited available laser energy, the effect of the laser beam on the material to be processed is limited to a relatively small area of approx. 10 to 1000 p , so that the observation device must have a magnifying effect at the same time.

lieben der-zu fordernden Vergrößerung muß die Beobaclatungsoptik sowohl. gemeinsam mit der Laseroptik als auch, relativ zur Laseroptik einstellbar ausgeführt sein. Die gemeinsame Einstellbarkeit voil Laser- und Beobachtungsoptik hinsichtlich des zu bearbeitenden Werkstücks ist notwendig, tun, im Zuge eines Atbeitsvorganges über die Beobachtungsoptik die Laseroptik nachführen zu können. Die Relativeinstellung zwischen Laser- und Beobachtungsoptik ergibt sichldagegen.aus der Tatsache, daß der Laserstrahl je nach Art des Bearbeitungsvorgangs an Arbeitsort fokussiert oder mehr oder weniger defok"i-2siert zur Einwirkung gelangt. Eine fokussierte Anwendung des Objektiv der Beobachtungsoptik dadurch gemeinsam zugeordnet ist, daß'im Strahlengang des Laserlichtes und des Beobachtungslichtes eine Lichtumlenkvorrichtung angebracht ist, die wahlweisc nach Art eines Klappspiegels oder ständig nach Art einen Lichtteilers vom Bearbeitungsobjekt her hinter der genannten Linse bzw. Linsenanordnung die beiden Strahlengänge in verschiedene Richtungen trennt und daß für die voneinander unabhängige Folcu-ssierung beider Strahlengähge wenigstens eine für einen der beiden Strahlengänge wirksame weiter verschiebbare Linse vorgesehen ist.The observation optics must both love the magnification to be demanded. be designed to be adjustable together with the laser optics as well as relative to the laser optics. The common adjustability of the laser and observation optics with regard to the workpiece to be processed is necessary to be able to track the laser optics in the course of a work process via the observation optics. The relative setting between laser and observation optics results from the fact that, depending on the type of machining process, the laser beam is focused or more or less defocused The objective of the observation optics is jointly assigned in that a light deflecting device is attached in the beam path of the laser light and the observation light, the two beam paths in different directions either in the manner of a folding mirror or continuously in the manner of a light splitter from the processing object behind the lens or lens arrangement mentioned separates and that for the mutually independent folcu-ssierung both beam paths at least one lens that is effective for one of the two beam paths is provided, which can be further displaced.

Ddr Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich unter Zuhilfenahme einer gegebenenfalls steuerbaren Lichtumlenkvorrichtung eine Vereinigung von Laser- und Beobachtungsoptik herbeiführen läßt, ohne daß hierbei auf das --u fordernde getrennte Einstellen beider Optiken verzichtetwerden muß. Auch ermöglicht diese Lösung eine Korrektur des praktisch unvermeidbaren chromatisehen Fehlers der beiden Optiken gemeinsamen LinsE bzw. linsenanordnung, weil der Teil der Beobachtungsoptik, der lediglich.von. licht des Bilden des Beobachtungsobjektes durchlaufen wird, im Gegensatz zur Laseroptik farbkorrigierte gekittete Linsenanordnungen aufweisen kann. Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform weist das Objektiv der Beobachtungsäptik neben der den beideh Optiken gemeinsamen Linse eine weitere Linse mit gleicher Brenni-"#eitö auf , die von der -beiden Optiken -gemeinsamen Linse in einem Strahlengangabstand von der doppelten-Erenn#-"eite einer Linse -,ngeordnet#ist,..Hierbei i-st das Okular der Beobachtungsoptik ein n der optischen Achse der weiteren Linse ahgeordnetes einstellbares Mikroskop. Die beiden Lins.en mit gleicher Brennweite und- einem, Strahlengangabstand von der.doppelte'n Brenniveite stellen ein konfokales Lins.ensystem dar, das die Eigenschaft hat, das Bild des aufgenommenen Gegenstandes im Strahl,ehgghgabstand der vierfachen Brennweite vom ObJek t im Abbildungsmaßstab l-: 1 zu reproduzieren. Dadurch wird in außerordentlich vorteilhafter Weise erreicht,'daß dieses von einem in Richtung des Strahlengangs verschiebbar ausgeführten Mikroskoptubus betrachtete Bild des Objektes unabhängig von Abstand der, beiden Optiken gemeinsamen Zinse vom B-Parbeitungsobjekt -dem Beobachter durch das Mikroskop hindurch stets-in der-gleichen Vergrößerung dargeboten wird.The invention is based on the knowledge that a combination of laser and observation optics can be brought about with the aid of a possibly controllable light deflecting device, without having to dispense with the separate setting of both optics, which is required. This solution also enables a correction of the practically unavoidable chromatic error of the lenses or lens arrangement common to both optics, because the part of the observation optics that is only used by. light of the formation of the observation object is passed through, in contrast to laser optics can have color-corrected cemented lens arrangements. In a first preferred embodiment, the objective of the observation optics has, in addition to the lens common to both optics, a further lens with the same focal length , the lens common to the two optics at a beam path distance of twice the length a lens -, arranged #, .. Here, the eyepiece of the observation optics is an adjustable microscope arranged along the optical axis of the further lens. The two lenses with the same focal length and a beam path spacing from the double focal length represent a confocal lens system which has the property of the image of the object recorded in the beam, i.e. four times the focal length of the object in the imaging scale l-: reproduce 1. In this way it is achieved in an extremely advantageous manner that this image of the object viewed from a microscope tube which is designed to be displaceable in the direction of the beam path is always the same regardless of the distance between the two optics and the B-processing object - the observer through the microscope through the microscope Magnification is presented.

Bei einer binokularen Ausführung,des Nikroskops ist es mit Rücksicht auf den mechanischen Aufwand der'Einstellvorrichtung sinnvoll, lediglich das 1.-likroskopQb-jektiv für die Scharfeinstellung auf das von dem konfokalen Linsensysten erzeugte Bild verschiebbar auszuführen. In diesem Falle läßt sich jedoch eine geringfügige Abhängigkeit der Vergrößerung des dem Beobachter dargebetonen Bildes in Abtängigkeit der Einstellung nicht vermeiden. Diese Abhängigkeit läßt sich jedoch praktisch. dadurch in vernachlässigbaren Grenzen halten, daß die beiden, das Objekt für das Mikroskop abbildenden Linsen in einem von ihrer doppelten Brennweite geringfügig aby,#,eichenden Strahlengangabstand angeordnet werden, unC zwar ergibt sich für die gei-i-Unschte Korrektur ein Abstand Hierin bedeuten f die Brennweite der das Objekt für das Mikroskop abbildenden beiden Linsen, fl die Brennweite den Nikroskopobjektivs, r ok die 1.Tikroskopolcularvergrößerung und P die Gesamtvergrößerung des Mikroskops. Bei einen weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung weist die Laseroptik drei hint-ereinender angeordnete Linsen von solcher Bemessung auf, daß der ankommende parallele Laserstrahl beim Durchgang durch die erste Linse eine Kugelwellencharakteristik erhält, anschließend über die zweite Linse wiederum in eine voraus.. Beim Durühnesser von ca. 5 mm des vom Laser in Form eines Perällelstrahls gelieferten Lichtstrahls bedeutet dies eine Brennweite, der Fokussierungslinse in der Größenordnung von 25 nm. S onit..müßte bei einer Beschrlankung der Laseraptik auf die beiden Optiken. gemeinsane Linse diese Linse bis auf ca.. 25 r.m an den, Arbeits-. ort des Laserstrathls herangeführt.werden. Dieser"geringe Abstünd ist für vie-le Ini-,endungsfälle unerwunscht, weil, das- zu verdampfende bzw. 'auf spritzende Material beim Bohren oder Schweißen sich. auf der Linse niederschlägt bzw. deren Oberfläche beschädigt. Bei einer Ausführungs7-form des Laserobjektiv's mit drei hintereinander angeoi#dneten Linsen der genannten Art kann diescrSchi-iierigkcit in einfacher und vorteilhafter Weise dadurch begegnet werde n, daß dieses die Laseroptik darstellende Linsen-System für einen gegen die Gesentbrennweite des Linsensystems greßen Arbeitsabstand beme.ssen wird.In the case of a binocular design of the microscope, taking into account the mechanical complexity of the adjustment device, it makes sense to design only the 1st microscope Qb-projectively for focusing on the image generated by the confocal lens system so that it can be displaced. In this case, however, a slight dependence of the magnification of the image presented to the observer in dependence on the setting cannot be avoided. However, this dependency can be practical. thereby keep them within negligible limits that the two lenses imaging the object for the microscope are arranged in a beam path distance that is slightly aby, #, calibrating their double focal length, and there is a distance for the real correction Here f denotes the focal length of the two lenses imaging the object for the microscope, fl the focal length of the nikroscope objective, r ok the 1st microscope olcular magnification and P the total magnification of the microscope. In a further preferred embodiment according to the invention, the laser optics have three lenses arranged one behind the other of such a dimension that the incoming parallel laser beam receives a spherical wave characteristic when passing through the first lens, then into one again via the second lens advance .. When Durühnesser of about 5 mm from the laser in the form of a light beam supplied Perällelstrahls this means a focal length of the focusing lens in the order of 25 nm. S onit..müßte at a Beschrlankung Laseraptik of the two optics. common lens this lens up to approx. 25 rm at the, working. the location of the laser beam. This "short distance is undesirable for many initial cases, because the material to be vaporized or sprayed on during drilling or welding is deposited on the lens or damages its surface. In one embodiment of the laser lens With three consecutively arranged lenses of the type mentioned, this skidding can be counteracted in a simple and advantageous manner in that this lens system representing the laser optics is required for a working distance that is large compared to the focal length of the lens system.

Zi-,reckmäßig besteht die Lichtumlenkvorrichtung au.- einem Klappspiegel oder einen aus den Strahlengang des Lasers herar--drehbaren Prisha, die in ihrer Grundstellung'die Beobacli-'t.-ungsoptik freigeten und die Laseroptik sperren. An Stelle des Klappspiegels oder des aus den Strahlengang des Lasers herausdrehbaren Prismas kann auch zur Vermeidung der- hierfür c-rfoxüerlicheii Mechanik für deren Betätigung ein licht'toiler vorgesehen -,.sein. In diesen Pallc_ ist es Jedoch Uötig, in Bereich des nur vom Beobachtungsstrahl beziutzilen der :Beobachtungsoptik eine Augenschutzvorrichtung, beißpiels'vieisc das Laserlicht absorbierendes Filterglaz,voxzuschen. Diese Funktion kann auch ein diebr-oitischer Spiegel als Lichtteiler übernehmen.The light deflecting device consists of a folding mirror or a prisha that can be rotated from the beam path of the laser, which in its basic position releases the observation optics and blocks the laser optics. Instead of the folding mirror or the prism that can be rotated out of the beam path of the laser, a light toiler can also be provided in order to avoid the mechanics for actuating them. In these Pallc_ it is Uötig However, in the range of only from the monitoring beam of beziutzilen: voxzuschen observation optics an eye protection device, the laser light absorbing beißpiels'vieisc Filterglaz. This function can also be performed by a Diebrite mirror as a light splitter.

An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungs belspielen soll die Erfindung-in foläenden noch näher erläutewt-i-terden,-in der Zeichnung.bedeuten: Die optische Einrichtung nach der-Tig. 'l besteh t. aus. einen. die Laser und die Beobächtungsoptik, umfassenden Geh,'-iuse 1 das an einen Ständer 2 Mit ArbeitstIsch 3 senkrecht zur Arbeitstizcbflä-cUe verstellbar gehaltert ist. Der Einfachheit halber ist die Eingtellvorrichtung hierfür lediglich- durch.einen.Doppelpfeil in der Fig, 1 angedeutet. Der-Arbeitstisch 3 des Sitändors 2--,weist einen Kreu.schlitten, 4 auf, auf den das tearbeitüngsöbjekti nämlich ein Verkstück 5 bef estigt ist. Der laserstrahl 6 trifft von oben her-kommend durch die Lasero.ptik hindurch senkrecht auf das Werkstück 5 auf! Die Laseroptik besteht_ hier in wesentlichen aus einer Sammellinse 7, oberhalb der.ein Klappspiegel 8 angeordnet ist, der in seiner Grundstellung, wie die Fig. 1 erkennen läßt, den Strahlengang des laserlichtes unterbricht. In dieser Grundstellung wirkt die Laseroptik mit ihrer Sammellinse 7 lediglich als Teil der Beobachtungsoptik,-deren Objektiv aus der genannten Sammellinse 7 und einer weiteren Sammellinse 71 mit der gleichen Brennweite besteht. Weiterhin weist die Beobachtungsuptik ein Mikroskop 9 auf, dessen Objektiv eine Sammellinse 10 und dessen Okulär 11 eine Linsenanordnung aus drei Linsen ist. Die optische Achse den Mikroskops wie auch der Sammellinse 7' schließt mit der optischen Achse der Sammellinse 7 einen Winkel gröPer alg 90 0 ein, der strahlengangmäßig durch den das Licht des zu beebachtenden*I-ierkstü cks iuumlenkenden KAppspiegel 8 berücksichtigt wird! Die Sammellinse 7 und die Sammellinse 71 gleicher Brennweite sind Voneinander in einen Strahlengangalstand von der doppelten Brennweite angeordnet und haben, wie bereits eri-.ähnt, die Eigenschaft, daß sie das i Bild des Werkstücks 5 im Abstand ihrer vierfachen Brennweite in dAr optischen Achse des Mikroskops vor dessen Sammellinse 10 abbilden. Die Selalfeinstellung.des Mikroskops zeigt die Fig4 2. Hierin ist das beide Optiken umfassende Gehäuse wiederum mit 1 und der Laserstrahl mit 6 bezeichnet. Die Laseroptik besteht hier aus drei Sammellinsen 1114 und 15, von denen die Sammellinse 13 den ankommenden parallelen Laserstrahl 6 über ihren Brennpunkt hinweg aufweitet, die Sammellinse 14 den aufgeweiteten Laserstrahl in ein Parallelztrahl umwandelt und schließlich die Sammellinse 15 den laserstrahl mit großbm Öffnungswinkel am Arbeitsort des Werkstücks 5 fokussierti Im Bereich des Vokus zwischen der Sammellinse 13 und der Sammellinse 14 weist die Laseroptik eine Ilodenblende*16 auf, die die Divergenz des aufgeweiteten Lyerstrahls 6 in gei-.-Unschter Weise beschränkt und vorzugsweisc einstellbar ausgeführt ist.On the basis of the embodiment shown in the drawing, the invention is intended to be explained in more detail in the following, -in the drawing: The optical device according to the-Tig. 'l exist. the end. a. the laser and the observation optics, encompassing a walk-in unit 1 which is mounted on a stand 2 with a work table 3 so that it can be adjusted perpendicular to the work table area. For simplicity, the Eingtellvorrichtung this lediglich- durch.einen.Doppelpfeil in Fig, 1 is indicated. The work table 3 of the seat 2 -, has a Kreu.schlitten, 4 on which the work piece object 5 is fastened. The laser beam 6 hits the workpiece 5 perpendicularly through the laser optics, coming from above! The laser optics consists here essentially of a converging lens 7, above which a folding mirror 8 is arranged, which in its basic position, as shown in FIG. 1 , interrupts the beam path of the laser light. In this basic position, the laser optics with its converging lens 7 only act as part of the observation optics, the objective of which consists of the aforesaid converging lens 7 and a further converging lens 71 with the same focal length. Furthermore, the observation lens has a microscope 9 , the objective of which is a collecting lens 10 and the ocular 11 of which is a lens arrangement made up of three lenses. The optical axis of the microscope as well as the converging lens 7 ' forms an angle greater than 90 ° with the optical axis of the converging lens 7 , which is taken into account in terms of the beam path by the cap mirror 8 which deflects the light from the piece to be observed! The collection lens 7 and the condenser lens 71 of the same focal length are arranged at a Strahlengangalstand of twice the focal length and have, as already .ähnt ERI, the property of the i image of the workpiece 5 optical the distance of its four times the focal length in dAr axis of the Imaging the microscope in front of its converging lens 10 . The selalf setting of the microscope FIG. 4 shows 2. The housing comprising both optics is again designated by 1 and the laser beam is designated by 6 . The laser optics here consists of three converging lenses 1114 and 15, of which the converging lens 13 expands the incoming parallel laser beam 6 beyond its focal point, the converging lens 14 converts the expanded laser beam into a parallel beam, and finally the converging lens 15 the laser beam with a large opening angle at the work location of the Workpiece 5 focussed In the area of the vocus between the converging lens 13 and the converging lens 14, the laser optics have an ilode diaphragm * 16 which limits the divergence of the widened lyre beam 6 in some indifferent way and is preferably designed to be adjustable.

Oberhalb der beiden Optiken gemeinsamen Sammellinse 15 ist ein Lichtteiler 17 vorgesehen, der der Einfachheit halber als PlattYdargestellt is t, im allgemeinen aber als Prisma ausgefthrt sein wird. Der Lichtteiler 17 läßt den Laserstrahl 6 zur Sammellinse 15 hindurchtreten, während er das Licht des zu beobachtenden Werkstücks 5 unter einen rechten Winkel zum Okular der Beobachtungsoptik hin unlenkt. Die Beobachtungsoptik selbst basteht ihrem Objektiv nach aus der beiden Optiken gemeinsamen Samm ellinse 15, einer weiteren hierzu mit ihrer optischen Achse senkrecht ausgerichteten, Sammellinse 18. und einer das Okular darstellenden.dritten Sammellinse 1 g." Die Beobachtüngsoptik braucht bei- diesem Ausführungsbeispiel nicht einstellbar ausgeführt zu sein" sondern kann für eine Beobachtung des-,Arbeitsort es dels - Laserstrahls in eineri fest vorgeg eben n Abstand der-Sammellinse 15 vori #,Terkstück'5 beraessen sein. Zwischen dem #Z-chtteiler 17 und der Samm ellinse 18 ist eine Filterglasplatte 20 angeordnet, die die, für das Auge des Beobachters schädliche Iaserstrahlung in ausreichendem 1--Iaße absorbiert.A light splitter 17 is provided above the converging lens 15 common to both optics, which for the sake of simplicity is shown as a plate, but is generally designed as a prism. The light splitter 17 allows the laser beam 6 to pass through to the converging lens 15 , while it deflects the light of the workpiece 5 to be observed at a right angle to the eyepiece of the observation optics. The objective of the observation optics itself consists of the two optics common collecting lens 15, a further collecting lens 18 aligned perpendicular to this with its optical axis and a third collecting lens 1 g representing the eyepiece to be executed "but can be used for an observation of the, work place it dels - laser beam in a fixed predetermined distance of the converging lens 15 in front of"Terkstück'5". A filter glass plate 20, which absorbs the laser radiation which is harmful to the eye of the observer to a sufficient degree, is arranged between the design splitter 17 and the collecting lens 18.

Der gegebenenfallo exwünschtc Grad der Deckfokußsierung des Laserstrahls' hinsichtlich des.ArbeLtsQrteg3-wird durch Verschieben der -Sammellinse 14 in Richtung ihrer outischen Achse ermöglicht. Zweckmäßig ist der-- Einstellbereich so ber-essen, daß die Fokussierung den Iaserstrahls an Arbeitsort bei konf okaler Anordnung der Sammellinsen 13 und-14 der Laseroptik gegeben ist. Bei einer Ver-,schiebung der Sammellinse 14 gegen-die Sammellinse 1.3 oder von ihr weg wird dann der Fokus des Lasd*rstra-hls - senkrecht zur Ehene des Werkstücks 5 verschoben. Bei der gestri.chelt dargestellten Verschiebung.'der Sämmellinse 14 in Richtung auf die Samme#ilinse 13 wird, wIe der unterbrochen gezeichnete Strahl e rkennen läßt, der Abstand des Fokus von der Sapir.,iellinse 15 vergrößert - * Der Vorteil dieser Art der-Einstell'ung bes teht nicht nur darin, daß die Laser- und die BeobachtungsopaGik gegenüber den Werkstü.ck fixiert werden können,,sondern daß auch die gewünschte Einstellung des Laserstrahls durch Verschieben der SamM.ei-'linse 14 bei geringerl mechanischem Aufwand für den Antrieb_ sehr genau vorgenor.--men # - ,erden kann, weil hier das Verhältnis der Verschiebungder Sammellinse 14 zur Verschiebung des Pokus des Laserstrahls an sich bereits recht groß ist.The possibly exwünschtc degree of top focus of the laser beam with regard to des.ArbeLtsQrteg3 is made possible by moving the converging lens 14 in the direction of its outic axis. The adjustment range is expediently oversized in such a way that the laser beam is focused at the work site with a confocal arrangement of the converging lenses 13 and 14 of the laser optics. In a comparison, the converging lens 14 against the shift-collecting lens 1.3 or from it is off then the focus of the Lasd * rstra-hls - shifted perpendicular to Ehene of the workpiece. 5 . In the illustrated gestri.chelt Verschiebung.'der Sämmellinse 14 in the direction of the Samme ilinse # 13, the interrupted drawn ray as e can rkennen, the distance of the focus from the Sapir, iellinse increased 15 - * The advantage of this type of Setting consists not only in the fact that the laser and the observation optics can be fixed in relation to the workpiece, but also that the desired setting of the laser beam by moving the lens 14 with less mechanical effort for the drive_ can be grounded very precisely - men # - , because here the ratio of the displacement of the converging lens 14 to the displacement of the focus of the laser beam is already quite large.

Zwar benötigt diese Art der Einstellung eine Laseroptik mit #-Jenigstens drei Zinsen. Dieser Aufwand fällt jedoch insofern nicht ins Gewicht, weil für viele Anwendungsfülleg bei denen mit Rücksicht auf eine starke Fokussierung ein großes Öffnungsverhältnis der OptilIC bei ausreichend großen Arbeitsabstand verlangt werden muß, sowieso von einer mehrlinsigen Anordnung Gebrauch gemacht werden muß, bei der, wie das 'beim Ausführungsbeispiel nach der-Fig. 2 bereits berücksichtigt ist, der Laserstrahl 6,um dieses Ziel zu erreichen, aufgeweitet werden muß.This type of setting requires laser optics with # at least three interest. However, this effort is insignificant because for many A wide range of applications for those with a strong focus in mind The aperture ratio of the OptilIC is required with a sufficiently large working distance must, anyway, must be made use of a multi-lens arrangement in which, like that 'in the embodiment according to FIG. 2 is already taken into account, the Laser beam 6, in order to achieve this goal, must be expanded.

Claims (2)

P a-t c n t a n s p r.ü c h e ------------ -------- 1. Optische Einrichtung für--E-e-arbeitungslaser zur Fokussierung des Laserstrahls in der Ebene..des# Bearbeitungsobj ektes (Läseropt,ik) und zur vergrößerten Beobachtung des Arbeitsortes den r.herstrahles (Bearbeitungsoptik), dadurch gekenii"ei chnet, daß die dem Be- arbeitungsobjekt ---unL!'chst."ngeordnete Linse (7, 15) bzw.-Linsenanordnung der Laserop#il,. und dem Objektiv der Beoba-chtungsopti k-dadurch gemeinsam zugeordnet daß im Strahlengang den Laserli.clites und des Beobachtungslichtes eine-Lichtunlenkvorri clitung- (89 17) a-ngebracht ist, die nach Art eines Klappspiegels oder ständig nach.Art, eines Lichtteilern Vom Bearbeitungsobjel -#t- (5) her hinter der genannten Linse 15) bzw. Linrenanordnung die beiden Strahlengänge in verschicdene Richtungen trennt und daß fUr die vonein-" ar der unabhängige Pokus,sierung beider-Strahlengänge %.,enig.-,ten.s eine für eInen der beiden Strahlen#gänge wirksame wei-lUereverschiebbare Linse (14) vorgesehen ist., P at cntans p r.ü che ------------ -------- 1. Optical device for - Ee-processing laser for focusing the laser beam in the plane of the # processing object ect (Läseropt, ik) and to the enlarged view of the operating situation the r.herstrahles (processing optics), characterized gekenii "ei seframe that the processing object to the loading --- unL! 'waxed." nOrdered lens (7, 15) or -Lens arrangement of the laser op # il ,. and the objective of the observation optics -by the fact that a-Lichtunlenkvorri clitung- (89 17) is installed in the beam path of the Laserli.clites and the observation light, which is in the manner of a folding mirror or constantly in the manner of a light splitter Vom Machining object - # t- (5) behind the mentioned lens 15) or linear arrangement separates the two beam paths in different directions and that the independent focusing of both beam paths%., Narrow. A fully adjustable lens (14) effective for one of the two beam paths is provided., 2. Optische Einrichtung nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv de r Beobachtungsoptik neben der-den beiden, Optiken gerneinsanen Linse,(7) eine weitere Linse (V) mit gleicher Brennweite aufweist, die von der beiden Optiken g emeinsamen Linse (7) in einem Strählen'angabständ von der doppelten Brennweite einer Linso angeordnet ist, und daß das Okular der Beobachtungsoptik ein in der optischen Achse der % -,ei iteren Linsc'(71) angeordnetes einstellbares Mikroskop (9) ist. 3.- Optische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne,t, daß das Objektiv der Beobachtungsoptik nebefi der beiden Optiken geneinsamen Linse mit.der Brennweite f eine- weitere Linoc mit gleichegroß'er Brennweite f -aufweist,- da2.-ferner das Okular der Beobachtungsoptik ein binokuläres Mikroskop ist, dessen optische Achse mit der der weiteren Linse zusammenfällt und hinsichtlich seines Objektives in seiner optischen Achse verschiebbar ausgeführt ist und daß der Strahlengangabstand zwischen dcr beiden Optiken geneinsamen Linse und der weiteren Linse entsprechend der Beziehung beness,en ist, worin rok die Nikroskop-Okular-#,ergrößerung, r die Gesamtvergrößerung dec Mikroskops und fl die Zrennweite des Nikroskopobjektivs bedeuten.
2. Optical device according to claim 1, characterized in that the lens de r observation optical system in addition to-the two optics gerneinsanen lens (7) comprises a further lens (V) having the same focal length, g of the two optics OMMON lens (7) is arranged at a distance of twice the focal length of a lens, and that the eyepiece of the observation optics is an adjustable microscope (9) arranged in the optical axis of the outer lens (71). 3.- Optical device according to claim 1, characterized in that the objective of the observation optics nebefi the two optics common lens mit.der focal length f a- further Linoc with the same size focal length f- has, - da2.-furthermore the eyepiece the observation optics is a binocular microscope whose optical axis coincides with that of the further lens and is designed to be displaceable in its optical axis with regard to its objective and that the beam path distance between the two optics common lens and the further lens corresponds to the relationship beness, en is where rok denotes the nikroscope eyepiece - #, magnification, r denotes the total magnification of the microscope and fl denotes the focal length of the nikroscope objective.
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FR2187491A1 (en) * 1972-06-08 1974-01-18 Anvar Micro welding - using a coherent light beam transmitted through an optical system
DE3037981A1 (en) * 1979-11-21 1981-06-04 Laser-Work AG, Pfungen METHOD AND DEVICE FOR LASER BEAM MELTING AND FLAME CUTTING
DE3411140A1 (en) * 1984-03-26 1985-09-26 BIAS Forschungs- und Entwicklungs-Labor für angewandte Strahltechnik GmbH, 2820 Bremen Process for aligning a working head for a focused high-output energy source, and a working head, in particular for executing the process

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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