JPH0949904A - Optical lens for laser device and laser device - Google Patents
Optical lens for laser device and laser deviceInfo
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- 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
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical lens for a laser device used in a laser device in laser processing and a laser device using the lens.
【０００２】[0002]
【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、ＣＯ2 ガスレ
ーザやＹＡＧレーザ）が広く用いられている。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。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。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。 2. Description of the Related Art A laser beam (for example, a CO 2 gas laser or a YAG laser) is widely used for various processing of various materials regardless of metal and non-metal materials. Compared with general processing methods, laser processing has the characteristic that it can be processed precisely and at high speed. However, in order to increase the processing ability, the output of the laser beam has been increased, and along with this, the thermal distortion of the optical lens used has become a problem. Conventional optical lenses are made of a solid material, and due to the absorption of the laser beam, heat easily accumulates inside the lens, which causes thermal expansion and defocusing of the lens. are 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。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。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。Further, not only high power machining, but also low power machining, the same problem occurs in long-time machining. When it is necessary to process large parts made of thick material with high dimensional accuracy in the final finishing process, the lens is continuously irradiated with light for a long time, and the processing continues with the condensing property deteriorated. However, deviations from the original processing capacity and control accuracy expected from the processing conditions will occur. At times, the lens itself may be cracked, processing may stop, the product may be spoiled, or the product accuracy may be reduced.
【０００４】図７に従来のレーザ装置用光学レンズを示
す。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。FIG. 7 shows a conventional optical lens for a laser device. In FIG. 7, the optical lens is configured such that a full-lens main body 41 formed of a predetermined material in a predetermined shape is supported by a metal frame 42.
【０００５】従来はガスをレンズ表面に吹き付けたり、
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。Conventionally, gas is sprayed on the lens surface,
Although measures such as flowing cooling water to the outer peripheral portion of the lens have been taken, the present situation is that no sufficient measures are taken to prevent heat accumulation inside the lens.
【０００６】[0006]
【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。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 a conventional technique, it is impossible to prevent the deformation of the optical lens due to the thermal strain and the change of the lens characteristics due to the distortion, and it becomes impossible to delicately control the laser beam energy irradiation. As a result, processing accuracy is reduced, and in some cases, processing defects occur, resulting in waste of materials and energy, and the lens itself is damaged. In such a situation, there is a limit in improving the 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。Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to prevent thermal distortion, to enable high-power long-time processing without lowering laser processing accuracy, and to prevent damage. An object of the present invention is to provide a low-cost optical lens for a laser device that has little durability.
【０００８】[0008]
【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。In order to achieve the above object, an optical lens for a laser device according to the present invention comprises a hollow lens container having a predetermined lens surface and a liquid state which flows into and out of the lens container. And a lens fluid of.
【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 a cooling means before flowing 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。Further, preferably, the predetermined lens surface is formed of an upper lens surface portion and a lower lens surface portion which are divided into two parts which face each other, and a distance between the upper lens surface portion 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。Further, preferably, an inlet for letting the lens fluid into the lens container and an outlet for letting out the lens fluid from the lens container are formed at opposite sides 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。Further, the laser device of the present invention has a hollow lens container having a predetermined lens surface formed by an upper lens surface portion and a lower lens surface portion which are divided into two parts, and a hollow lens container into and out of the lens container. An optical lens that includes a liquid lens fluid that is used, a circulation pump that causes the lens fluid to flow in and out of the lens container, a cooling unit that cools the lens fluid, the upper lens surface portion and the lower lens surface portion. Is provided with a lens interval adjusting means.
【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。In the optical lens for a laser device of the present invention having the above-described structure, the lens fluid is not localized in the lens container by causing the lens fluid to flow into and out of the lens container. It becomes possible to remove the heat absorbed by the lens fluid to the outside of the optical lens even when it is frequently used in, for example, a laser device.
【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。By cooling the lens fluid before it flows into the lens container, it is possible to effectively avoid distortion or the like in the lens due to absorption of the laser light.
【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。Since the distance between the upper lens surface portion and the lower lens surface portion is variable, an optical lens having a desired focal length can be easily constructed.
【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。Since the inflow port and the outflow port are formed at the opposite sides of the lens container, the lens fluid can be easily circulated in the lens container.
【００１７】[0017]
【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 Embodiments of an optical lens for a laser device according to the present invention will be described below 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
が収容される中空が形成されている。レーザ容器１は、
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。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。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
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。In FIG. 1, reference numeral 1 indicates a laser container, and inside the laser container 1, a liquid laser fluid 10 is provided.
A hollow for accommodating the is formed. The laser container 1
It has a convex upper lens surface portion 2 formed on a predetermined lens surface made of a solid material, a flat lower lens surface portion 3 facing the upper lens surface portion 2, and a cylindrical metal frame 4. A lower lens surface portion 3 is attached near the bottom of the metal frame 4, and an upper lens surface portion 2 is attached to the metal frame 4 at a predetermined distance from the lower lens surface portion 3. An inflow port 5 and an outflow port 6 are formed at opposite positions between the upper lens surface portion 2 and the lower lens surface portion 3 on the side of the metal frame 4.
An inflow tube 7 is connected to the outflow port, and an outflow tube 8 is connected to the outflow port 6.
【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。The laser fluid 10 flows into the laser container 1 from the inflow port 5 through the inflow tube 7 and flows out from the outflow port 6 through the outflow tube 8 and the laser container 10 is filled with the laser fluid 10. Has been done.
【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。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。As shown in FIG. 3, the laser fluid 10 is cooled by a cooler 36 and circulated at a predetermined speed by a circulation pump 35. Here, the predetermined speed means the degree of cooling by the cooler 36, the degree of temperature rise of the lens fluid 1 due to absorption of the laser beam 31, the degree of streamline of the lens fluid 10 that can occur in the laser container 1, and the like. It is decided 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。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
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。Next, the focal length of this optical lens will be described. The lower lens surface portion 3 has a planar shape, and the optical lens shown in FIG. 1 is a plano-convex lens. This plano-convex lens includes the lens formed by the upper lens surface portion 2 and the lens container 1.
It can be considered as a compound lens with the lens by the inside lens fluid 10, and the compound focal length f of this compound 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ｆS 、
Ｒ1 ，Ｒ2 とする。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ｆL とする。 １／ｆS ＝（ｎS −１）・（１／Ｒ1 −１／Ｒ2 ） １／ｆL ＝（ｎL −１）・（１／Ｒ2 ） ここでｎS 、ｎL は、各々上側レンズ面部２、レンズ流
体１０の屈折率であるｆS 、ｆL を使って、ｆは次式で
表される。 １／ｆ＝１／ｆS ＋１／ｆL ＝（ｎS −１）・（１／Ｒ1 ）＋（ｎL −ｎS ）・（１
／Ｒ2 ） したがって、 ｆ＝Ｒ1 ・Ｒ2 ／｛（ｎS −１）・Ｒ2 ＋（ｎL −
ｎS ）・Ｒ1 ｝となる。The focal length of the lens by the upper lens surface portion 2, the outer radius of curvature, and the inner radius of curvature are f S ,
Let R 1 and R 2 . The focal length of the lens formed by the lens fluid 10 in the lens container 1 is f L. 1 / f S = (n S −1) · (1 / R 1 −1 / R 2 ) 1 / f L = (n L −1) · (1 / R 2 ) where n S and n L are Using the upper lens surface portion 2 and the refractive indexes f S and f L of the lens fluid 10, 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
/ R 2 ) Therefore, f = R 1 · R 2 / {(n S −1) · R 2 + (n L −
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。一例として、ｎS ＝１．５、ｎL ＝１．３３３３
（水の屈折率）の場合に、Ｒ1 ＝１００ｍｍに固定して
設定し、Ｒ2 の値を変化させた時の焦点距離ｆの採る値
を、ｎL ＝１．０（空気）の場合と比較しながら、図４
に示す。同じ曲率Ｒ2 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。The lens for the laser device according to the present embodiment acts as a lens having the focal length represented by f in the above formula. As an example, n S = 1.5, n L = 1.3333
In the case of (refractive index of water), when R 1 = 100 mm is fixedly set and the value of the focal length f when the value of R 2 is changed is n L = 1.0 (air) Compared with Figure 4,
Shown in With the same curvature R 2 , the focal length is shorter when the lens fluid 10 is put in the lens container 1.
【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。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。FIG. 6 classifies laser types and applicable lens fluids 10 types. It is selected in consideration of the absorptance, transmittance, refractive index, etc. of each lens fluid 10 at the laser oscillation wavelength.
【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。As described above, according to the configuration of this embodiment, the lens fluid 10 is circulated in the lens container 1, so that the heat generated by the absorption of the laser beam 31 can be removed. , It is possible to prevent thermal distortion in 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, since the lens fluid 10 is cooled and circulated, the heat generated by the absorption of the laser beam 31 can be efficiently removed.
【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 inflow port 5 and the outflow port 6 are provided at opposite sides of the lens container 1, the cooled lens fluid 10 and the lens fluid 10 heated by absorption of the laser beam 31. It is possible to surely circulate with.
【００２８】次に、図２を参照して他の実施形態例を示
す。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。金属フレーム２０には流入口５と流出口６
６が取り付けられている。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。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
１が上下に移動自在に配設されている。Ｏリング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。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。Next, another embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the lower lens surface portion 3 has a convex shape and is attached near the bottom of the cylindrical metal frame 20. The metal frame 20 has an inlet 5 and an outlet 6.
6 is attached. The upper lens surface portion 2 is attached to a cylindrical metal frame 21. The inner part of the cylindrical wall of the metal frame 20 above the inflow port 5 is partially cut out in a cylindrical shape, and the metal frame 2 is inserted inside the cylindrical wall part formed by the cut-out through the O-ring 22.
1 is arranged so as to be vertically movable. O-ring 22
Prevents the lens fluid 10 in the lens container 1 from leaking and enables the upper lens surface portion 2 to move in the vertical direction. By moving the metal frame 22 up and down, the distance between the upper lens surface portion 2 and the lower lens surface portion 3 can be changed.
【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。In this embodiment, an optical lens for a biconvex variable focal length type laser device can be provided, and the variable focal length of this 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Ｒ2 、Ｒ3 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
L は、 １／ｆL ＝（ｎL −１）・（１／Ｒ2 ＋１／Ｒ3 ）＋Ｔ
・（ｎL −１）2 ／（２Ｒ2 ・Ｒ3 ） と表わされる。When the radii of curvature of the inner surfaces of the upper lens surface portion 2 and the lower lens surface portion 3 are R 2 and R 3 , respectively, the focal length f of the lens due to the lens fluid 10 in the lens container 1 is f.
L is 1 / f L = (n L −1) · (1 / R 2 + 1 / R 3 ) + T
· (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Ｒ1，Ｒ4 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ｆS は、次式で表
わされる。 １／ｆS ＝（ｎS −１）・（１／Ｒ4 −１／Ｒ3 ）＋
（ｎS −１）・（１／Ｒ1 −１／Ｒ2 ） 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。If the radii of curvature of the curved surfaces of the outer surfaces of the upper lens surface portion 2 and the lower lens surface portion 3 are R 1 and R 4 , a composite lens of the lens formed by the upper lens surface portion 2 and the lens formed by the lower lens surface portion 3 is used. The combined focal length f s of is expressed by the following equation. 1 / f S = (n S −1) · (1 / R 4 −1 / R 3 ) +
(N S −1) · (1 / R 1 −1 / R 2 ), where T is an amount related to the distance between the upper lens surface portion 2 and the lower lens surface portion 3 and is the lens fluid in the lens container 1. The thickness is 10.
【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／ｆS ＋１／ｆL の関係よ
り、ｆ＝ｆS ・ｆL ／（ｆS ＋ｆL ）となり、この式に
上式で求めた、ｆL 、ｆS 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 F is obtained by substituting f L and f S obtained by the above equation into this equation.
【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。一例として、ｎS ＝
１．５、ｎL ＝１．３３３３、Ｒ1 ＝Ｒ4 ＝１００ｍ
ｍ、Ｒ2 ＝Ｒ3 ＝２００ｍｍの場合に、レンズ流体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。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 biconvex variable focal length variable type optical lens for laser device according to the present embodiment functions as a lens having a focal length represented by f in the above formula. As an example, n S =
1.5, n L = 1.3333, R 1 = R 4 = 100 m
m, R 2 = R 3 = 200 mm, the lens fluid 10
FIG. 5 shows how the focal length f changes with the thickness T of the. The focal length f can be finely adjusted to 0.2 mm while changing the thickness T of the lens fluid 10 by 10 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。As described above, according to the configuration of this embodiment, the distance between the upper lens surface portion 2 and the lower lens surface portion 3 can be variably adjusted, so that an optical lens having a desired focal length can be easily constructed. 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。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
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。Next, a laser device using the above-mentioned optical lens will be described with reference to FIG. In FIG. 3, a laser beam 31 oscillated by a laser oscillator 30
The optical path is changed by the reflection mirror 32 and is incident on the optical lens 33 according to the present invention, and the laser beam 31 is condensed by the optical lens 33 and irradiated on the workpiece 34, and 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。レンズ流体１
０は冷却器３６によって冷却される。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。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。Here, the lens fluid 10 is made to flow into and out of the optical lens 33. Lens fluid 1
0 is cooled by the cooler 36. The cooled lens fluid 10 is flown into the lens container 1 via the inflow tube 7 by the circulation pump 35. The lens fluid 10 that has absorbed and heated the laser beam 31 flows out of the lens container 1 through the outflow tube 8, is cooled again in the cooler 36, and is circulated.
【００３７】光学レンズ３３にはレンズ間隔調整手段３
７が接続されている。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
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。The lens spacing adjusting means 3 is provided in the optical lens 33.
7 is connected. The lens interval adjusting means 37 receives a control signal from a control unit (not shown) and receives the upper lens surface portion 2
The distance between the lower lens surface portion 3 and the lower lens surface portion 3 is automatically adjusted to a predetermined size.
【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。As described above, according to the structure of the present embodiment of the laser device, the cooled lens fluid 10 is circulated in the lens container 1 to be used while the optical lens 33 is being cooled, so that the laser beam is used. Thermal distortion due to absorption of 31 can be avoided, and the laser beam 31 can be condensed or diffused under stable conditions. As a result, highly accurate laser processing can be performed.
【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。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。Further, the lens gap adjusting means 37 connected to the optical lens 33 receives the control signal from the control portion and automatically adjusts the gap between the upper lens surface portion 2 and the lower lens surface portion 3 to a predetermined size. By doing so, it becomes possible to change an arbitrary focal length before or during processing of the workpiece 34. As a result, it is possible to quickly respond to the processing conditions for the workpiece 34, and it is possible to perform continuous laser beam processing under highly accurate and stable processing conditions.
【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。In the above description of the embodiment, an example is shown in which one each of the inflow port 5 and the outflow port 6 for the lens fluid 10 in the lens container 1 are provided, but these are appropriately arranged. You can have it.
【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 may be cooled by circulating it in the atmosphere without being cooled by the cooler 36.
【００４２】[0042]
【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。As described above, according to the structure of the present invention, since the lens fluid is circulated in the lens container, it is possible to prevent the optical lens for the laser device from causing thermal distortion due to 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）。FIG. 1 is a plan view (a) and a sectional view (b) showing an embodiment of an optical lens for a laser device according to the present invention.
【図２】同他の形態例を示す平面図（ａ）と断面図
（ｂ）。FIG. 2 is a plan view (a) and a sectional view (b) showing another example of the embodiment.
【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。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a laser processing apparatus using an optical lens according to the present invention.
【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。4 is a graph showing the relationship between the radius of curvature R2 of the inner surface of the upper lens surface portion and the focal length in the optical lens shown in FIG.
【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 is a diagram showing values of focal lengths when the distance between the upper lens surface portion and the lower lens surface portion is changed in the optical lens shown in FIG.
【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。FIG. 6 is a table showing a classification of laser types and lens fluids applicable to the laser types.
【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）。FIG. 7 is a plan view (a) and a sectional view (b) showing a conventional optical lens for a laser device.
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 Inlet Tube 8 Outlet Tube 10 Lens Fluid 30 Laser Transmitter 31 Laser Beam 32 Reflecting Mirror 33 For Laser Device Optical lens 34 Workpiece 35 Circulation pump 36 Cooler 37 Lens interval adjusting means
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成７年９月６日[Submission date] September 6, 1995
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing
【補正対象項目名】図４[Correction target item name] Fig. 4
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【図４】 FIG. 4
Claims (5)
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. An optical lens for a laser device, comprising: a hollow lens container having a predetermined lens surface; and a liquid lens fluid flowing into and out of the lens container.
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。2. The optical lens for a laser device according to claim 1, wherein the lens fluid is cooled by cooling means before flowing into the lens container.
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。3. The predetermined lens surface is formed of an upper lens surface portion and a lower lens surface portion which are divided into two and are opposed to each other,
The optical lens for a laser device according to claim 1, wherein a distance between the upper lens surface portion and the lower lens surface portion is variable.
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. An inlet for letting the lens fluid into the lens container and an outlet for letting out the lens fluid from the lens container are formed at opposite sides of the lens container. The optical lens for a laser device according to claim 1, wherein the optical lens is a laser device.
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 by an upper lens surface portion and a lower lens surface portion which are divided into two parts, and a liquid lens fluid which flows into and out of the lens container. An optical lens, a circulation pump for flowing the lens fluid into and out of the lens container, a cooling unit for cooling the lens fluid, and a lens interval adjusting unit for adjusting a distance between the upper lens surface portion and the lower lens surface portion. And a laser device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7201037A JPH0949904A (en) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | Optical lens for laser device and laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7201037A JPH0949904A (en) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | Optical lens for laser device and laser device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0949904A true JPH0949904A (en) | 1997-02-18 |
Family
ID=16434390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7201037A Withdrawn JPH0949904A (en) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | Optical lens for laser device and laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0949904A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006051745A1 (en) * | 2004-11-15 | 2006-05-18 | Smc Corporation | Temperature regulation method and system for low flow rate liquid |
| DE102010001551A1 (en) * | 2010-02-03 | 2011-08-04 | TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH, 71254 | Adaptive lens |
-
1995
- 1995-08-07 JP JP7201037A patent/JPH0949904A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006051745A1 (en) * | 2004-11-15 | 2006-05-18 | Smc Corporation | Temperature regulation method and system for low flow rate liquid |
| US7896254B2 (en) | 2004-11-15 | 2011-03-01 | Smc Corporation | Temperature regulation method and system for low flow rate liquid |
| DE102010001551A1 (en) * | 2010-02-03 | 2011-08-04 | TRUMPF Laser- und Systemtechnik GmbH, 71254 | Adaptive lens |
| WO2011095395A1 (en) * | 2010-02-03 | 2011-08-11 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Adaptive lens |
| US8649103B2 (en) | 2010-02-03 | 2014-02-11 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Adaptive lens system |
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