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LINOS F-Theta-Ronarフィールドレンズ&ビームエキスパンダー 2026:焦点距離の選択方法とスキャナーへのエキスパンダーのマッチング方法

October 28, 2026
1. f-Thetaフィールドレンズが実際に解決すること

スキャナの2つのミラーは、ビームを一定の角速度で偏向させます。単純な球面レンズでそのビームをフォーカスすると、レーザースポットは「中央に密に、端に疎に」着弾します。作業領域が大きくなるほど、端の線形速度とエネルギー密度の偏差は大きくなります。

f-Thetaフィールドレンズは、フォーカススポットの位置をスキャン角度に対して線形にします(「f-シータ」の関係)、スキャナの一定の角速度をワークピース上の一定の線形速度に変換するため、スポットサイズとエネルギー密度はスキャンフィールド全体で均一に保たれます。

2つの公式計算関係(出典:LINOS公式パンフレット、基本計算セクション):

  • スポット径: および
    • ここで、1.83はアポダイゼーション係数、λは波長、FLは焦点距離(mm)、ビーム-Øは入力ビーム径(mm)です。
  • スキャン長: ;, 2x = FL × 2Θx × π/180
    • ここで、FLは焦点距離(mm)、Θx、Θyはスキャン角度(°)です。
2. 公式焦点距離とスキャンフィールドの表(コア選択データ) 2.1 1030~1080 nmシリーズ(溶融石英、低吸収コーティング)— メインストリームファイバーレーザー帯
公称FL(mm) スキャンフィールド(mm) 最大スキャン角度 ±Θx,y(°) 入力ビーム Ø @1/e²(mm) スポット @1/e²(μm) ワーキングディスタンス WD(mm) 保護ガラス PG14
70(テレセントリック) 26 × 26 ±10.9 14 10 87.5 PG22 4401-551-000-26
100(テレセントリック) 44 × 44 ±12.2 14 15 137.0 113 mm × 3 mm 4401-561-000-26
118(テレセントリック) 50 × 50 ±15.5 14 17 233.9 113 mm × 3 mm 4401-607-000-26
163 85 × 85 ±15.2 14 23 219.3 113 mm × 3 mm 4401-589-000-26
167(テレセントリック) 84 × 84 ±14.9 20 16 215.4 132 mm × 3 mm 4401-513-000-26
251(テレセントリック) 63 × 63 ±14.4 20 25 372.3 132 mm × 3 mm 4401-631-000-26
255 187 × 187 ±21.3 10 50 317.4 113 mm × 3 mm 4401-499-000-26
270 136 × 136 ±14.8 20 27 352.0 132 mm × 3 mm 4401-604-000-26
340 176 × 176 ±15.1 20 33 441.6 132 mm × 3 mm 4401-546-000-26
420 254 × 254 ±17.3 20 42 510.9 113 mm × 3 mm 4401-508-000-26
2.2 340~360 nmシリーズ(溶融石英)— UV加工帯
公称FL(mm) スキャンフィールド(mm) 最大スキャン角度 ±Θx,y(°) 入力ビーム Ø @1/e²(mm) スポット @1/e²(μm) ワーキングディスタンス WD(mm) 保護ガラス PG14
70(テレセントリック) 28 × 28 ±11.3 10 5 92.5 PG4 4401-576-000-21
100(テレセントリック) 46 × 46 ±12.7 10 7 136.7 113 mm × 3 mm 4401-509-000-21
160 98 × 98 ±17.7 7 15 197.4 PG4 4401-399-000-21
167(テレセントリック) 65 × 65 ±11.3 10 13 255.0 113 mm × 3 mm 4401-511-000-21
255 170 × 170 ±19.3 10 17 318.1 113 mm × 3 mm 4401-481-000-21
2.3 その他の波長帯(公式パンフレット概要)
ビームエキスパンダー var. 1x-4x 355 nm 溶融石英(ステンレス鋼ハウジング) カバー帯域 焦点距離範囲
ビームエキスパンダー var. 2x-8x 355 nm 溶融石英 532~1064 nm 100~420 mm
機械的入力開口 340~360 / 440~460 / 515~540 / 1030~1080 / 1900~2000 nm 帯域による(例:1900~2000 nm帯で265 / 354 / 437 mm)
3. テレセントリック対非テレセントリック:テレセントリックが必要な場合

テレセントリックバージョンの公式説明:最大スキャンフィールドはレンズ開口を超えないが、スポットの円形度と入射角はスキャンフィールド全体で一定に保たれますパラメータ

項目 非テレセントリック(標準) テレセントリック
指定FLに対するスキャンフィールド 大きい(例:255 mm → 187 × 187 mm) 小さい(例:251 mm → 63 × 63 mm)
フィールド全体でのスポット円形度 中央から離れると変化する 一定
フィールド全体での入射角 位置によって変化する 一定
典型的な用途 マーキング、一般加工、最大面積 精密穴あけ、マイクロマシニング、ビアテーパー/垂直性、多層またはステップ部品
4. 溶融石英対光学ガラス:材料とコーティングの選択

公式技術説明によると:

  • 低吸収コーティング: 400~1080 nm範囲の溶融石英光学部品は、メーカーの低吸収コーティングを標準装備しています —吸収率
    • ≤ 30 ppm @532 nm(通常10 ppm未満)吸収率
    • ≤ 30 ppm @532 nm(通常15 ppm未満)識別ルール:部品番号が「-26」で終わる溶融石英レンズはこのコーティングを備えています
    • コーティングプロセス
  • UV / VIS / NIRをカバーし、従来の成膜からイオンビームスパッタリングまで対応します。スキャン角度はスキャナー自体によって制限されることを覚えておいてください(最大スキャン角度はモデルによって異なります — スキャナのデータシートを確認してください)。
  • は、優れた均一な伝送をスキャンフィールド全体で実現するために使用されます。損傷閾値試験:
  • すべてのコーティングは、マルチパルス(S-on-1)法を使用してDIN EN ISO 11254-2に従って測定されます。熱焦点シフト
  • は、公式文書によると、吸収率の低い材料(特に選択された高グレード溶融石英)と低吸収コーティングを使用し、メーカーの社内吸収測定装置でバッチごとに監視することで対応されます。ケース
値 倍率範囲
40 J/cm² 溶融石英フィールドレンズ @1030 nm、291 fs、5 kHz
0.9 J/cm² 光学ガラスフィールドレンズ @1064 nm、9 ns、100 Hz
10 J/cm² ビームエキスパンダー、1064 nm溶融石英入力レンズ、9 ns
30 J/cm² ビームエキスパンダー、355 nm溶融石英、5 ns
5 J/cm² なぜ重要か:

短パルス(フェムト秒/ピコ秒)LIDT値は、ナノ秒値とは2桁異なります(0.9 J/cm² 対 40 J/cm²)。フェムト秒プロセスに対してナノ秒閾値で光学部品を選択することは、連鎖的な損傷の典型的な原因です。5. ビームエキスパンダー:公式ラインは連続可変倍率のみ

5.1 ビームエキスパンダーの機能 公式説明によると、ビームエキスパンダーは

レーザー材料加工用のビーム整形光学システムです:これらは

  • ビーム径と発散角を同時に変更し、焦点スポット径、焦点位置、ビーム伝播特性を最適化します。スキャン角度はスキャナー自体によって制限されることを覚えておいてください(最大スキャン角度はモデルによって異なります — スキャナのデータシートを確認してください)。
  • F-Theta-Ronar / Focus-Ronarフィールドレンズのバックフォーカル長を調整できます。スキャン角度はスキャナー自体によって制限されることを覚えておいてください(最大スキャン角度はモデルによって異なります — スキャナのデータシートを確認してください)。
  • 公式文書では、スキャン角度はスキャナー自体によって制限されることを覚えておいてください(最大スキャン角度はモデルによって異なります — スキャナのデータシートを確認してください)。
  • との組み合わせを明確に推奨しています。5.2 手動可変倍率ビームエキスパンダー(公式仕様表)パラメータ
倍率
設計波長 波長(nm) 355 nm(広帯域コーティング 340~360 nm) 材質 部品番号 ビームエキスパンダー var. 1x-4x 355 nm 溶融石英(ステンレス鋼ハウジング) PG14
355 nm 340~360 nm すべて溶融石英 溶融石英 + ステンレス鋼 4401-613-000-28 ビームエキスパンダー var. 2x-8x 1064 nm 6. 保護ガラス(交換可能)— 最も見過ごされがちな消耗品
1064 nm 355 nm 6.0 mm 6.0 mm 4401-258-000-20 ビームエキスパンダー var. 2x-8x 532 nm 溶融石英 2.0~8.0
532 nm 355 nm 4.0 mm 4.0 mm 4401-258-000-20 ビームエキスパンダー var. 2x-8x 532 nm 溶融石英 2.0~8.0
532 nm 355 nm 4.0 mm 溶融石英入力レンズ 4401-446-000-20 ビームエキスパンダー var. 2x-8x 633/780/830/980 nm 2.0~8.0
1064 nm 355 nm 6.0 mm 溶融石英入力レンズ 4401-359-000-20 ビームエキスパンダー var. 2x-8x 633/780/830/980 nm 2.0~8.0
633 nm 355 nm 8.0 mm 光学ガラス 4401-258-000-20 ビームエキスパンダー var. 2x-8x 355 nm 溶融石英 2.0~8.0
355 nm 355 nm すべて溶融石英 すべて溶融石英 4401-402-000-20 一般的な機械的パラメータ(公式パンフレット): 機械的最大出力ビーム径:

31 mm

  • 最大長:165.5 mm
  • (発散角補正トラベルを含む)最大外径:Ø 42.0 mm
  • 取り付け径 Ø 37.6 −0.1 mm(基準面A)最大許容入力角度スキュー:0.2°(ビネッティングなし)
  • 出力ビームの傾きは、倍率の逆数によって増幅されます。公式近似:
  • 最大入力ビーム径 = 31 mm ÷ 倍率(倍率が高いほど、より小さい入力開口が可能になります)5.3 電動可変倍率ビームエキスパンダー(公式製品シート)
連続可変
  • 1x~4x1030~10802y = FL × 2Θy × π/1801030~1080340~360 nm / 515~540 nm / 1030~1080 nm; 機械的最大出力31 mm;スキャン角度はスキャナー自体によって制限されることを覚えておいてください(最大スキャン角度はモデルによって異なります — スキャナのデータシートを確認してください)。
  • 最大8 mm; 機械的最大出力31 mm;スキャン角度はスキャナー自体によって制限されることを覚えておいてください(最大スキャン角度はモデルによって異なります — スキャナのデータシートを確認してください)。
  • (倍率と発散角);公式には、機械のセットアップ時間を短縮する自動倍率切り替えを可能にし、調整中のレーザー安全クラスを維持すると記載されています。スキャン角度はスキャナー自体によって制限されることを覚えておいてください(最大スキャン角度はモデルによって異なります — スキャナのデータシートを確認してください)。
  • SubD9/RS232、USB 2.0、Phoenix Contact/RS232;部品番号接尾辞ルール −20 = SubD9/RS232、−21 = Phoenix Contact/RS232、−22 = USB 2.0;スキャン角度はスキャナー自体によって制限されることを覚えておいてください(最大スキャン角度はモデルによって異なります — スキャナのデータシートを確認してください)。
  • 7~12 V(Phoenix Contactインターフェースの場合は7~24 V);CE / RoHS準拠; IP 20;Windows(Win10)制御ソフトウェア。倍率
波長(nm) 最大入力ビーム @1/e²(mm) 低吸収コーティング 部品番号 1x~4x
1030~1080 6 √ 4401-516-000-20 / -21 / -22 1x~4x
1030~1080 8 √ 4401-514-000-20 / -21 / -22 1x~4x
1030~1080 8 √ 4401-514-000-20 / -21 / -22 2x~8x
1030~1080 6 — 4401-516-000-20 / -21 / -22 2x~8x
1030~1080 8 √ 4401-514-000-20 / -21 / -22 2x~8x
1030~1080 8 √ 4401-514-000-20 / -21 / -22 個別のデータシート例(選択詳細の確認用):

パラメータ

値 4401-634-000-2x(2x-8x、340~360 nm) レンズ材質
溶融石英 機械的入力開口 機械的入力開口
8.7 mm 15.5 mm 最大出力ビーム @1/e²
25 mm(機械的出力開口31 mm) 30.9 mm ポインティング安定性
< 0.3 mrad < 0.5 mrad 群遅延分散 GDD @λ
3114 fs² 1906 fs² 総伝送率 @340~360 nm
> 96 % LIDT LIDT
4 J/cm² @355 nm、6 ns、100 Hz 同じ 重量
0.90 kg 1.0 kg 5.4 低アウトガスUVビームエキスパンダー(1x~4x)
公式ポジショニング:

初の市販低アウトガス標準UVビームエキスパンダーで、ステンレス鋼ハウジングと溶融石英光学部品を備え、半導体、ウェーハ加工、電子ディスプレイ業界を対象としています。公式プレスリリース(2024-04-11)で、低アウトガスUV F-Theta Ronarレンズ(340~360 nm)と共に発売されました。パラメータ

値 倍率範囲
1x~4x(連続、連続出力発散角調整を含む) 設計波長
355 nm(広帯域コーティング 340~360 nm) 最大入力ビーム径
10 mm @1/e²; 12 mm(切り取り) 最大出力ビーム径
24 mm(切り取り) 伝送率
≥ 96 % @340~360 nm; > 90 % @635 nm LIDT
4 J/cm² @355 nm、6 ns、100 Hz ハウジング
ステンレス鋼(低アウトガス設計) 部品番号
PG14 6. 保護ガラス(交換可能)— 最も見過ごされがちな消耗品
公式には、フィールドレンズとビームエキスパンダーの両方に

交換可能な溶融石英保護ガラスが使用されており、保護ガラスを出口側に装着すると、アセンブリはIP6X防塵規格に保護されます。保護ガラスは別途注文します。例:PG番号

直径 × 厚さ ARコーティング帯域 部品番号 PG14
113 mm × 3 mm 340~380 + 633 nm 4401-513-006-00 PG16
132 mm × 3 mm 1030~1080 nm、低吸収 4401-513-006-00 PG11
113 mm × 3 mm 340~380 + 633 nm 4401-516-006-00 PG15
113 mm × 3 mm 340~380 + 633 nm 4401-516-006-00 PG27
17.5 mm × 1.6 mm 340~380 + 633 nm 4401-516-006-00 7. フィールドレンズ、ビームエキスパンダー、スキャナーのマッチング:6ステップチェックリスト
ステップ1 — 作業領域とスポット要件を固定する

公式の式で逆算します:

  • スポット-Ø = 1.83 × λ × FL / ビーム-Øおよび 2y = FL × 2Θy × π/180;スキャン角度はスキャナー自体によって制限されることを覚えておいてください(最大スキャン角度はモデルによって異なります — スキャナのデータシートを確認してください)。
  • ステップ2 — 焦点距離を固定し、ワーキングディスタンスを確認する

セクション2の表から候補となる焦点距離を選択し、

  • 同時にワーキングディスタンスWDを読み取ります— WDが不足するとワークピースに衝突するため、スポットサイズよりも見過ごされがちです。ステップ3 — 材質を固定する(溶融石英対光学ガラス)

波長が340~360 / 440~460 / 515~540 / 1030~1080 / 1900~2000 nm → 溶融石英シリーズ;

  • 532~1064 nm(従来の電力)→ 光学ガラスシリーズ;
  • 短パルスまたは高出力 → 低吸収コーティング付き溶融石英(「-26」部品番号)を推奨します。
  • ステップ4 — LIDTを確認する

実際のパルス持続時間とパワー密度をLIDTに合わせます(ナノ秒とフェムト秒の値は2桁異なります — セクション4を参照);

  • 公式:
  • 実際のビームエキスパンダーのLIDTと熱焦点シフトは、特定のシステム構成とレーザーパラメータに依存します。使用前のテストを推奨します。ステップ5 — ビームエキスパンダーが必要かどうかを決定する

スポットサイズを縮小するには → 入力ビーム径を拡大します(エキスパンダーを使用してフィールドレンズの設計入力開口に近づけると、最小のスポットが得られます);

  • 焦点位置/バックフォーカル長を調整するには → エキスパンダーで入力発散角を変更します;
  • 拡大ではなく縮小するには → 公式には、LINOSエキスパンダーは逆に使用して縮小器として使用できます。
  • ステップ6 — インターフェース、プリセット、消耗品を固定する

電動バージョンについては、インターフェース接尾辞(-20 / -21 / -22)と10プリセット自動切り替えが必要かどうかを確認します。

  • フィールドレンズのスレッド(M85×1、個々のモデルはM76×1 / M110×1)とエキスパンダーの取り付け径(Ø37.6 −0.1 mm)を確認します。
  • 同じ購入で適合する保護ガラスを注文します。
  • 8. フィールドの落とし穴
落とし穴1:スキャンフィールドのみを見て、ワーキングディスタンスを見ない。
  • 長焦点距離は大きな面積をもたらしますが、WDも長くなります(例:焦点距離420 mm → WD 510.9 mm)。機械構造が対応できない場合は、ステップ1で除外します。落とし穴2:フェムト秒プロセスに対してナノ秒LIDTで光学部品を選択する。
  • 公式データ:溶融石英フィールドレンズは12 nsで40 J/cm²、291 fsで0.9 J/cm²を示します。ナノ秒値に基づいて選択すると、短時間で連鎖的な損傷につながります。落とし穴3:「機械的開口」と「1/e² 光学開口」を混同する。
  • ビームエキスパンダーの機械的最大出力は31 mmですが、特定のモデルは1/e²定義で25 mmまたは30.9 mmになる場合があります。31 mmからスポットを計算すると間違った結果になります。落とし穴4:エキスパンダーの入力開口が倍率とともに縮小することを忘れる。
  • 公式近似:最大入力ビーム径 = 31 mm ÷ 倍率。入力開口を確認せずに高倍率を選択すると、ビネッティングまたはクリッピングが発生します。落とし穴5:テレセントリック光学部品と非テレセントリック光学部品を1つのプロセス内で混在させる。
  • テレセントリックバージョンはフィールド全体でスポットの円形度と入射角を一定に保ちます。非テレセントリックバージョンは位置によって変化します。これらを1台の機械で混在させると、ステーション間で品質が不均一になります。落とし穴6:0.2°の入力角度スキュー制限を無視する。
  • 公式には、ビネッティングなしで最大0.2°の入力角度スキューが許容され、出力傾きは倍率の逆数によって増幅されます。したがって、倍率が高いほど、不正確なビーム経路の影響が大きくなります。落とし穴7:保護ガラスを在庫しない。
  • 保護ガラスは別途注文される交換可能な消耗品です。在庫切れはラインを停止させます。9. 製品連携:LINOSフィールドレンズとビームエキスパンダーの調達

Fradwellは、オリジナルのドイツ製LINOSフィールドレンズ(F-Theta-Ronar)とビームエキスパンダーを、焦点距離/波長/スキャンフィールドによる選択サポート、データシート検証、および世界中への配送で提供しています:

1030~1080 nm 溶融石英低吸収フィールドレンズ

  • (70 / 100 / 118 / 163 / 167 / 251 / 255 / 270 / 340 / 420 mm):[製品ページプレースホルダー];340~360 nm UV溶融石英フィールドレンズ
  • (70 / 100 / 160 / 167 / 255 mm):[製品ページプレースホルダー];手動可変倍率ビームエキスパンダー
  • (1x-4x、2x-8x、複数の波長帯域):[製品ページプレースホルダー];電動可変倍率ビームエキスパンダー
  • (1x-4x、2x-8x、10プリセット):[製品ページプレースホルダー];低アウトガスUVビームエキスパンダー
  • (1x-4x、半導体/ウェーハ/ディスプレイ用):[製品ページプレースホルダー];適合する保護ガラス(PGシリーズ)
  • :[製品ページプレースホルダー]。選択サポートについては、以下をお送りください:レーザー波長、平均/ピークパワーとパルス持続時間、目標スキャンフィールド、目標スポット径、ワーキングディスタンスの制約、および最大スキャン角度を持つスキャナーモデル。

10. 結論

LINOSフィールドレンズとビームエキスパンダーの選択を3文で:

焦点距離は単一の主要変数

  1. です — スキャンフィールド、スポットサイズ、ワーキングディスタンスをまとめて固定し、それをロックすると3つすべての関係がロックされます(セクション1の公式)。材質とコーティングは波長、電力、パルス持続時間から決定されます