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  TOP >> 特集 >> UVレーザー特集 第3回 (光学機器メーカーの紹介)

特集

UVレーザーとは紫外線を発振するレーザーのことでレンズで集光したときのスポット径を数ミクロンと非常に小さくすることが出来るため微細加工に利用されています。加工用のUVレーザー発振器としては大きく分類するとエキシマレーザーと固体レーザーに分けられます。UVレーザー特集では最近注目を浴びているこれらのUVレーザー発振器について4回に渡って紹介していきたいと思います。

UVレーザー特集 第3回 (光学機器メーカーの紹介) 特集 No.07

第3回目はUVレーザー光学系のメーカーについて紹介していきたいと思います。
今回紹介する以下のメーカーは代表的なUV光学系を取り扱っているメーカーです。この他にもUV光学系を取り扱っているメーカーは有りますが、今回はレーザーコンシェルジェが注目するメーカーをピックアップして紹介いたします。
その他のメーカーに関してはカテゴリー別製品一覧をご覧ください。


レーザー用の光学系は照明光学系の中でも非常に品質が要求されます。特に紫外線(UV)用の光学系は材料、コーティングはもちろんのこと高い研磨技術が要求されます。面精度はもちろんのことですが面粗度の影響も考慮しなくてはならないからです。UV光は光エネルギーが高く光学系へもその影響を及ぼすからです。本当に精度を要求する場合は専用設計を行うしか有りませんがコストが高くなってしまいます。開発用と割り切り精度を多少犠牲に出来るのであれば既製品の組み合わせも使用可能です。
今回のUVレーザー用光学系ではレンズ、ミラー、モジュールなどはもちろんのこと材料やカスタム品についても紹介します。

 カスタム
 モジュール
 fθレンズ
 ガルバノミラー

 レンズ・ミラー
 モジュール
 コーティング
 カスタム
 モジュール
 コーティング
 カスタム
 モジュール
 fθレンズ
 硝材
 カスタム
 モジュール
 レンズ・ミラー
 モジュール



ノバベント社はドイツのゲティンゲンに2003年に創立されたレーザーと光学系を顧客のアプリケーションに合わせて開発する独自の技術を持つ企業です。カーラート博士を中心に低温ポリシリコンの液晶画面製造用レーザー光学系装置を研究・開発してきました。従業員の半数が物理もしくは工学の博士号を持っているドイツのハイテク企業です。2004年度よりJENOPTIK Laser, Optik, Systeme GmbHの傘下に入り、100%その子会社になっています。
現在はダイオードレーザー励起による固体レーザを使用して液晶画面のポリシリコンの連続結晶化を目指しており次世代の液晶ディスプレイ製造装置技術の確立や、半導体分野における応用製品を開発しています。

[図1]VOLCANO Optical Sub System


イノバベント社は固体レーザー用光学システムの設計、製造、コンサルティング及びプロセス開発を行うオプティカルステムのパイオニアでもあります。特にシリコンのレーザーアニーリングプロセスに特化した光学系を得意とし、次世代ディスプレイデバイス及び高密度半導体デバイスの技術革新を担うキーテクノロジーとして欠かせない技術を誇ります。研究開発のためのクリーンルームには主要なレーザーメーカの固体レーザーがラインナップし、各プロセスに最適なレーザー及び光学システムの組み合わせでサンプルテストが可能です。光学系は高度な次元で均一化と安定化を可能にするホモジナイザー及び超高解像度対物レンズを組み合わせた照射システムとXYZステージ、オートフォーカス、エネルギーモニター及びビームプロファイラーを備えています。
また、イノバベント社のオプティカルシステムは、高性能結像レンズを採用しているため高解像度で結像が可能です。


[図2]光学モジュール

[図4]光学モジュール

[図3]Sketch of optical beam shaping system

イノバベント社はもっとも高レベルなシステムの光学系を得意としているため、その技術を活かした光学系の開発が可能です。精度をクリアするためのノウハウが豊富でレーザーシステムの重要な部分である光学設計を安心して依頼できます。また設計から製作までを手がけているためアライメントや使い勝手を考えたシステムの製作が可能です。もちろん研究機や1台からの開発にも対応しています。

>> イノバベントの製品情報ページへ

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ル・オプティックス社はドイツに本社を置く光学コンポーネントを製造するメーカーです。1984年に設立され100年以上の歴史は製品の性能の良さや実績を示しています。工場には最新のCADとCNC設備を備えており、ユーザーからの高い要求にも応えられる技術を持ち合わせています。最も高い精度を必要とするプロトタイプから、「すぐ入手できること」が必要不可欠である既製コンポーネントの両方に対応しておりこれらの製品群がレーザー技術の発展に役立っています。
これらの製品は生産現場で加工機に搭載されるのはもちろんのこと、最新のアプリケーション、オプトエレクロニクス、バイオ、製薬、測定法、等をカバーしています。
シル・オプティックス社では1994年以来、生産能力を上げるために企業再構築を行っています。ここ5年は1000万ユーロ以上の投資を行い最新のCNC-マシンを導入しました。

ビームエキスパンダ

シル・オプティックス社では紫外(UV)線用の1.5倍から20倍までのビームエキスパンダを揃えています。鏡筒サイズを揃えているため倍率変更時も装置側の治具を交換・変更することなく交換可能です。

主な仕様は以下の通りです。
・サイズ 長さ85.0×外形φ46.0mm
・材質 合成石英
・倍率 1.5x、2x、3x、5x、6x、7x、10x、20x

>>シルのレーザー光学系モジュールのページへ


[図1] ビームエキスパンダ外観
フォーカスレンズ

シル・オプティックス社では紫外(UV)線用のフォーカスレンズを2タイプ揃えています。どちらも合成石英の3枚構成(トリプレット)です。

主な仕様は以下の通りです。
・材質 合成石英
・波長 355nm
・焦点距離 60.0mm、24.4mm

>>シルのレーザー光学系モジュールのページへ


[図2] フォーカスレンズ外観
fθレンズ

シル・オプティックス社では紫外(UV)線用のfθレンズを16タイプ揃えています。355nmスタンダードタイプが5種類、355nmテレセンタイプが4種類、266nmスタンダードタイプが4種類、266nmテレセンタイプが4種類。スキャンエリアはテレセンタイプで9mm×9mm〜84mm×84mmとなっています。その他エキシマ用のfθレンズも有ります。

主な仕様は以下の通りです。
・波長 355nm、266nm
・スキャンエリア 9mm×9mm〜84mm×84mm(テレセンタイプ)
           67mm×67mm〜
                453mm×453mm(スタンダードタイプ)

>>シルのレーザーfθレンズのページへ



[図3] fθレンズ外観


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イレーズ社はレーザー用スキャナーモジュールのコンポーネントとサブシステムを開発して、世界の市場に供給している国際的なパイオニアです。規格品のスキャナーモジュール製品以外にもコンサルタント業務、オーダーメイド製品もレイレーズ社の戦略を支持する製品群です。RAYLASE社はCO2、HeNe、およびNd:YAGレーザー用のスキャナーヘッドモジュールを取りそろえています。もちろん紫外(UV)線レーザー用のスキャナーモジュールも販売されています。高出力レーザーにも対応しており産業用として実績も多く幅広いマーケットで使用されています。

スキャナーモジュールSuperscanシリーズ

Superscanシリーズは、すべての条件を満たした超高速モデルです。また組込み用やデュアルヘッド構成に適した非常にコンパクトなサイズとなっています。
その他、各フィールドサイズ・各種波長にも対応しております。

主な特徴は以下の通りです。
・高速スキャン時の高精度、高安定性
・9.5mmビームアパーチャーでは最高速 (Superscan-10)
・500文字/秒(1mm文字サイズ Superscan-10)
・組み込み用、デュアルヘッド構成に適したコンパクトサイズ
・作業環境を選ばない、堅牢、防塵構造



[図1] Superscanシリーズ外観

>> レイレーズのガルバノミラーのページへ

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興製作所の光学部門は合成石英を中心とした光学製品を展開しており液晶のマスク基板なども手がけています。
基本的に設計から製作調整までを手がけており製品はカスタム品が中心です。特にフライアイレンズではレンズ間融着加工(製法特許取得)を行っており多くの実績を持っています。レーザー関連の製品ではこのフライアイを使用したビームホモジナイザーやYAGの3倍波に専用設計したビームエキスパンダ、フォーカスレンズなどを製作しています。その他大興製作所ではUVレーザー用の材料販売も行っています。

フライアイレンズ

フライアイレンズは、光を効率よく照射面へ導くとともに、照射面での均一性を得ることを目的に使用されるレンズです。
DAICOでは独自のレンズ間融着加工(製法特許取得)により一体化を実現、高純度合成石英ガラスを使用するため紫外領域でもロスの少ない透過率があります。正長方形状だけでなく、六角形状やドラムレンズ、シリンドリカルレンズなど、ユーザーの要望に応じて製作が可能です。

[図1]フライアイレンズ外観

特徴としては以下の内容があげられます。
1.レンズの組込みや交換作業が容易
2.光線の漏れによる均一性の低下が起こらない

3.レンズの抜け落ちがなく、カバーガラスが不要
  (=光量損失を改善/約10%)

4.接着剤を一切使用しないため、ガスの発生や

  紫外線による劣化の心配がない

高クオリティーを提供するため使用する硝材、研磨精度、コーティング、に至るまで厳選されたもので構成されています。


[図2]フライアイレンズ光束
フライアイレンズに入射した光束(平行光)は、碁盤の目状に分割された後、各々のレンズがいったん集光スポットを形成します。 その後、再び広がった光束は、リレーレンズにより各々平行光を形成し、照射面に重畳的に投影されます。
入射光束は、その断面が必ずしも均一な強度分布を有しているわけではありません。 例えば、レーザー光のようなガウシアン分布であったり、ランプを反射鏡で集光した場合のように空間的な照度ムラが存在していることがあります。 そこで、フライアイレンズを用いて下図のような構成にすることにより、平均化効果による照度の均一化が得られます。

ビームホモジナイザー

上記のフライアイレンズとフォーカスレンズを組み合わせたユニットがビームホモジナイザーです。内蔵のフライアイレンズはDAICO独自のレンズ間融着加工で組み上げられているためレンズの抜け落ちやずれがないため高精度を保ったまま長時間の使用にも安心して使用可能です。
使用するレーザーの性能に合わせて設計から製作、組み上げを行うため均一b性高く仕上がります。UVレーザー用としてはエキシマレーザー用及び固体レーザー用の実績があります。




[図3]ビームホモジナイザー

[図4]UVレーザー用光学材料
UVレーザー用材料

USC-A,-Uシリーズは、高均質で真空紫外から赤外までの広い領域で良好な透過特性を示す、高品質光学用蛍石(CaF2)です。
特に、真空紫外エキシマレーザーなどの高出力紫外レーザー機器用光学部品(レンズ、窓、プリズムなど)に最適です。
また、固体レーザー用光学部品向けに損傷閾値の優れた材料も取り揃えております。
USQ-Eシリーズは、超高純度・高均質で、特に紫外領域で他のガラスと比較してはるかに良好な透過特性を示す、高品質光学用合成石英ガラスです。
主に、露光装置やエキシマレーザーなどの高出力紫外レーザー機器用光学部品(レンズ、窓、ミラー、プリズムなど)に最適です。


[図5] USC-Aシリーズ透過率データ

[図6] USQ-Eシリーズ透過率データ


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和オプトロニクス社は誘電体コーティングの研究にいち早く着手し、国内初の高出力レーザー用コーティング技術の確立、
世界水準をはるかに越える超高耐力化UVミラーの完成など、「コーティングのSOC」と呼ばれる数々の成果をあげています。また1ppmの微少ロスが測定可能なロスメータやエキシマレーザー、YAGレーザなど実際のレーザーを使用した耐力評価装置による厳しい品質評価を行い、レーザー用オプティクスのリーディングカンパニーとして比類のない信頼性を築いています。
さまざまな基板材料に応じた超精密な研磨技術と、この実績に裏打ちされた独創的なコーティング技術、評価技術を駆使し、真空紫外から赤外域にわたり要求に合わせた高性能、高品質なオプティクスを開発、製造しています。
紫外(UV)線レーザー用の製品としては超精密光学研磨および薄膜形成技術を基にした様々な高精度光学部品があります。オーダーによるレンズやミラーはもちろんのこと対物レンズモジュールや高出力レーザーにも耐えうるアッテネーターなどがあります。
レーザー用オプティクスでは長年にわたり高い評価があり、超精密DUVレンズは注目を集めています。

高耐久UVレーザーオプティックス

SOCは20年前からエキシマレーザー用コーティングの開発に取り組んできました。ONLY-ONE精神を基に研究開発に取り組み、レーザコンディショニングを施すことによって従来の世界水準を3倍上回る超高耐力エキシマレーザー用ミラーを完成させました。157nmから352nmまで、高出力エキシマレーザに対応した多種多様なオプティ クスを供給しております。





[図1]高耐久UVレーザーミラー


[図2]ロータリーアッテネータ
ロータリーアッテネーター

レーザーの偏光を利用した透過率連続可変式のコンパクトなアッテネーターです。高出力レーザにも対応しており可変速度も高速です。コンピューターによる制御も可能となっており装置への組み込みが容易です。YAGの3倍波に対応しています。


[図3]UVレーザー用対物レンズ
UVレーザー用対物レンズ

YAG-4ω、3ω、2ω対応長作動距離対物レンズ
3波長と可視e線(546nm)でピントが焦点深度で合致しています。
長作動距離(11mm)を有しており装置側のスペースの自由度を確保できます。

355/可視高NA対物レンズ

355nmと可視e線(546nm)でピントが焦点深度で合致しています。
高NAのため集光スポット径が小さくなり微細加工に最適です。
加工時のスパッタ対策として交換可能なウインドウを標準装備しています。

UVレーザー用対物レンズ仕様



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オマテック社は1953年の設立以来、一貫して「社会への薄膜の応用」をテーマに、フラットパネルディスプレイ用基板、光学機器用部品などの中核要素を担う真空成膜技術に特化した受託加工メーカーです。特に通信、フラットディスプレー、液晶プロジェクター製品でのシェアは高く、これら情報機器の需要拡大を視野に入れ、効率的な生産体制をいち早く確立したジオマテックは成膜専門メーカーとして揺るぎない優位性を築いています。このように成膜技術の高いメーカーですがレーザー光学製品としてコーティングやミラー以外にもfθレンズやビームエキスパンダなどの製品も企画品として揃えています。

fθレンズ

ガルバノスキャナーと組み合わせて使用されるレンズユニットでビームスポットを最小にするため、走査範囲内での収差を回折限界まで追求されています。また光軸中心から周辺まで均一なスポット径が得られるように設計されています。
YAGレーザーの基本波から第三高調波まで豊富なラインナップ。加工用途に応じてテレセントリックや二色補正タイプが選択可能です。





[図1]fθレンズ外観


[図2]ビームエキスパンダ外観
ビームエキスパンダー

レーザービームを平行光束に拡大または縮小する際に使用されます。また、焦点調節機構により収束、発散したビームを平行光束に調節できます。

ズームタイプと固定倍率タイプがあり固定タイプは1.5倍から10倍までのタイプがあり、各倍率の鏡筒サイズを揃えることにより共通の治具に固定することが可能です。ズームタイプはフォーカス調整後、全長が変化することなく倍率をリニアに設定できます。

高出力レーザー用ミラー

産業界で最も広く利用されている固体レーザー用のミラーです。発振波長はNdなどの添加物やBBOなどの非線形光学結晶により様々で、加工材質や利用用途により選択されます。
YAGレーザー用光学系および光学薄膜を提供しています。

[図3]レーザー用ミラー外観


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レスグリオ社はアメリカ・ヨーロッパ・日本に製造・販売の主たる拠点を置き、更に世界各地に独自の製造および販売戦略を
展開している国際的企業グループです。 1969年米国カリフォルニアにMELLES GRIOT社を設立以来、1976年に世界で初めてのオプティクスガイドを光学カタログとして発刊するなど、グループを構成する各社はレンズ、ミラー、機構部品等の光学素子、光学測定機器、各種レーザー等を始めとするカタログ光学製品を提供しております。
MELLES GRIOT社は、カタログ製品を在庫し、世界中のお客様に提供致しております。コスト・品質・サービスにおいて世界的リーダーシップを維持することをモットーとして、世界的な連携を保ちながら日々研鑚を積んでいる企業です。
MELLES GRIOT社はカタログ製品以外にもOEM製品を多く手がけています。紫外(UV)線用の光学部品にも力を入れておりレンズ、ミラー以外にも偏光プリズムや対物レンズなども販売しています。

NUV M Plan Apo

メレスグリオのNUV M Plan Apo は、視野全体にわたって像面が平坦であり、 長い作動距離を持つ高性能な対物レンズです。 この対物レンズは、近紫外光(355 nm )から可視光までの5 つの波長で色収差の補正がなされ、 これらの波長範囲において焦点深度内に焦点を結ぶよう設計されています。 製品には、20 倍と50 倍の2 種類の倍率をご用意しています。レーザーによる半導体回路のカッティングやトリミング、液晶パネル用カラーフィルターのレーザーによる補修などの用途に利用されています。

特長としては以下の通りです。
・長作動距離の対物レンズ
・アポクロマート(APO)レンズ
・明視野観察が可能






[図1] NUV M Plan Apoシリーズ外観

[図2] NUV M Plan Apo 20 ×、対物レンズ20 倍

[図3]NUV M Plan Apo 50 ×、対物レンズ50 倍


* 分解能と焦点深度の値は、回折限界での値です。


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ドモンド・オプティックス・インク社( Edmund Optics社 以下、「EO」)は、アメリカのニュージャージー州に本社を構え光学部品・製品の大手ディストリビューターとして、60年以上の歴史を持っています。多種多様な光学素子、光学コーティング、撮像光学系、更には光学機械アッセンブリ品まで、その設計から製造まで全てを手がけています。経験に長けたエドモンドのエンジニアスタッフは、光学技術貢献のための新しい道を常に探求し、その技術は半導体製造、メトロロジー、そして医療技術の分野にまで進出してきています。エドモンド社は元々、個人的趣味や教育用の光学製品や理化学教材品のディストリビューターとして出発しましたが、これらの市場ニーズがピークを迎えたと言われる1980年代半ばに、法人向け光学産業分野に本格進出。それ以降、カタログ通信販売を主体とした産業用光学製品のディストリビューターとして知られるようになったのと同様、特注仕様のレンズやコーティング設計、更にはOEMサービスを提供するメーカーとしても知られるようになりました。
EO社は特にUVレーザー用の光学系に注力してはいないので単レンズやミラー以外での製品としては以下のトリプレットレンズが代表的な製品となります。

TECH SPECTM UV-NIRトリプレットレンズ

紫外(UV)線から近赤外(NIR)に渡る広波長帯域において、焦点エラーが発生しないようにデザインされたアクロマティックレンズです。193−1000nmにおいて下記表に記載の色収差シフト量 (軸上色収差量)で結像する本レンズは、CaF2 (弗化カルシウム)と合成石英ガラスを用いた3枚玉エアスペース構成のデザインを採用しています (アルミ製ハウジングで保持)。
無限共役比デザインで紫外線レーザー用のフォーカスレンズとして使用できます。
・CaF2と合成石英ガラスを用いた3枚玉レンズ
・波長193-1000nmにおける広帯域収差補正を実現

[図1] UV-NIRトリプレットレンズ
UV-NIRトリプレットレンズ





UVレーザー特集第3回光学系はいかがでしたでしょうか?次回はUVレーザーを実際に使用しているユーザーの声を紹介します。


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これらの製品に興味があるようでしたらレーザー・コンシェルジェへご連絡ください。
こちら→info@laser-concierge.com




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