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fθレンズの仕組み
fθレンズは、レーザーを集光させてワーク表面を走査させる際に利用するレンズです。通常のレンズでは、レーザーがワークに対して垂直に照射されないため、スポットが楕円形になったり、位置がずれたりすることがあります。fθレンズは、入射されるレーザーの角度に応じて屈折率を変えることで、ワークに対してほぼ垂直にレーザーを照射することができます。また、fθレンズは、照射範囲の角度と焦点距離の関係がfθ(fは焦点距離、θは角度)という式で表されることから、この名前がつけられました。
fθレンズは、ガルバノスキャナやポリゴンスキャナなどと組み合わせて使用されます。ガルバノスキャナは、高速で小さな走査エリアをスキャンすることができる装置です。ポリゴンスキャナは、低速で大きな走査エリアをスキャンすることができる装置です。fθレンズの焦点距離や入射瞳径によって、適した走査エリアやビーム品質が異なります。
fθレンズの種類
fθレンズには、主にテレセントリックfθレンズと非テレセントリックfθレンズの2種類があります。
テレセントリックfθレンズは、レーザビームがレンズの光軸に対して平行になるように設計されています。これにより、スポットが楕円形にならず、より品質の高い加工ができます。また、ワークの厚みや位置の変化にも影響されません。テレセントリックfθレンズは、微細穴あけや3次元表面の加工などに適しています。
非テレセントリックfθレンズは、レーザビームがレンズの光軸に対して様々な角度を持ちます。これにより、スキャンエリアを広く取ることができます。非テレセントリックfθレンズは、プロッターやカッターなどの広域走査に適しています。
fθレンズの用途
fθレンズは、工業材料加工(穴あけ、合成材料の溶接、切断など)、メディカル、バイオテクノロジー(共焦点顕微鏡、眼科学)、科学研究など様々な用途に使用されています 。