CN100479968C - 激光加工装置的激光束定位装置 - Google Patents

Abstract

在具有放置被加工物的台、激光振荡器和使激光束扫描的光束扫描装置并具备使激光束引导到在台上放置的被加工物上的光学装置、测量加工过的位置的测量装置和使用加工过的加工位置的坐标和目标位置的坐标来计算对光束扫描装置的指令值的控制装置的激光加工装置的激光束定位装置中，控制装置对加工过的加工位置的坐标和此时的对光束扫描装置的指令值附加与目标位置的坐标与加工位置的坐标的距离对应的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

Description

激光加工装置的激光束定位装置

技术领域

本发明涉及能使激光束的定位精度提高或在保持了激光束的原有定位精度的状态下能灵活地适应环境变化的激光加工装置的激光束定位装置。

背景技术

近年来，由于对个人计算机、携带电话机等的需求增长，信息通信产业得到了快速的发展。在该信息通信产业所带动的电子、半导体领域中，由于构成装置的电子部件的小型高密度化的缘故，对于安装电子部件的印刷基板等的开孔、切断、修整、划线等来说，使用激光加工技术的必要性越来越增加了。

作为利用该激光的加工技术，例如在特开昭63-229419号公报(现有技术)中公开了具有校正对激光束进行聚光的透镜所具有的固有失真的功能的透镜失真校正装置，此外，记载了使用该透镜失真校正装置的激光加工装置。图11是示出具备与该现有技术有关的透镜失真校正装置的激光加工装置的结构图。该激光加工装置中，透镜失真校正装置107对来自激光振荡器101的输出控制扫描器102、103，通过移动扫描器102、103驱动的反射镜104、105，经聚光透镜106对未图示的被加工物照射激光束。此外，该装置具有：作为聚光点位置测量装置的CCD摄像机107；安装CCD摄像机107并在XY方向上可移动的X-Y脉冲台108；与扫描器位置一起由上述CCD摄像机107的输出信号经摄像机控制器109来显示光点位置的监视电视110；控制X-Y脉冲台108的台控制器111；以及可存储和校正X-Y脉冲台108的移动量的数字运算处理装置112，对每种透镜预先利用单一的多项式模型计算透镜失真的校正系数，同时存储该校正系数，在使用相同透镜的情况下，读出对应的校正系数，可校正X、Y信号的驱动信号。

但是，该现有技术中通过校正聚光透镜的透镜失真来修正激光束的照射位置，但没有考虑被加工物的大小、激光加工装置随时间的变化等，根据加工区域的大小、作业时间等，存在加工孔的位置精度恶化的问题。

此外，例如为了提高作业性而使装置多光束化的情况下，聚光透镜以外的光学系统的结构变得复杂，但因为只对聚光透镜的失真进行特定的校正，故缺乏能与该复杂性对应的灵活性和可扩展性。

再者，在该现有技术的情况下，将单一的多项式作为模型来使用，在多项式的系数被固定了的单一的多项式模型与实际的系统间存在模型误差，对于起因于该模型误差的激光束的定位精度来说存在极限。

在使用多项式模型的情况下，将该多项式模型的阶次取为几阶，是随作为对象的系统的特性为何种程度的非线性或将近似精度取为何种程度而变化的。一般来说，如果提高多项式的阶次，则近似精度变好，但必要的校准点数目增加了，或控制激光束的照射位置的指令值的计算时间增加了，存在作业性下降的课题。

发明内容

因而，本发明的目的在于得到即使在减少起因于现有的多项式模型与实际的系统间的模型误差的误差并提高了多项式模型的近似精度的情况下也能抑制校准时间和计算时间的增加、即使对于被加工物的对象、系统随时间变化的变动原因也能维持加工精度的激光加工装置。

本发明的激光加工装置的激光束定位装置具备：放置被加工物的台；发射激光束的激光振荡器；引导激光束以使上述激光束照射到在上述台上放置的上述被加工物的光学装置；使由该光学装置引导的激光束扫描的光束扫描装置；测量上述被加工物的加工过的加工位置的测量装置；以及使用上述加工过的加工位置的座标和目标位置的座标来计算对上述光束扫描装置的指令值的控制装置，其特征在于：上述控制装置对上述加工过的加工位置的座标和对实现了该加工位置的光束扫描装置的指令值附加与上述目标位置的座标与上述加工过的加工位置的座标的距离对应的权重来计算最佳地决定对使上述激光束指向上述被加工物的上述目标位置用的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

按照本发明，控制装置能对加工过的加工位置的座标和对此时的光束扫描装置的指令值附加与目标位置的座标与加工过的加工位置的座标的距离对应的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

本发明的下一个方面的激光加工装置的激光束定位装置的特征在于：在上述的发明中，上述控制装置对上述加工过的加工位置的座标和对实现了该加工位置的光束扫描装置的指令值附加与上述目标位置的座标与上述加工过的加工位置的座标的距离对应的正态分布的权重来计算最佳地决定对使上述激光束指向上述被加工物的上述目标位置用的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

按照本发明，控制装置能对加工过的加工位置的座标和对此时的光束扫描装置的指令值附加与目标位置的座标与加工位置的座标的距离对应的正态分布的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

本发明的下一个方面的激光加工装置的激光束定位装置的特征在于：在上述的发明中，上述控制装置对上述加工过的加工位置的座标和对实现了该加工位置的光束扫描装置的指令值附加与以多个上述目标位置为一个组的目标位置组的代表位置的座标与上述加工过的加工位置的座标的距离对应的正态分布的权重来计算最佳地决定对使上述激光束指向上述被加工物的上述目标位置用的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

按照本发明，控制装置可对加工过的加工位置的座标和对实现了该加工位置的光束扫描装置的指令值附加与以多个目标位置为一个组的目标位置组的代表位置的座标与加工过的加工位置的座标的距离对应的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

本发明的下一个方面的激光加工装置的激光束定位装置的特征在于：在上述的发明中，以上述多个目标位置为一个组的目标位置组的代表位置是重心。

按照本发明，控制装置可对加工过的加工位置的座标和对实现了该加工位置的光束扫描装置的指令值附加与作为以多个目标位置为一个组的目标位置组的代表位置的重心座标与加工过的加工位置的座标的距离对应的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

本发明的下一个方面的激光加工装置的激光束定位装置具有：放置被加工物的台；发射激光束的激光振荡器；以及使该激光振荡器的激光束扫描的光束扫描装置，还具备：引导上述激光束以使上述激光束照射到在上述台上放置的上述被加工物的光学装置；测量上述被加工物的加工过的加工位置的测量装置；以及使用上述加工过的加工位置的座标和目标位置的座标来计算对上述光束扫描装置的指令值的控制装置，其特征在于：上述控制装置将上述被加工物的区域分割为多个区域并对存在上述目标位置的座标的适当的区域附加1的权重、同时对该适当的区域以外的非适当的区域附加比1小的权重来计算最佳地决定对使上述激光束指向上述被加工物的上述目标位置用的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

按照本发明，控制装置可将被加工物的区域分割为多个区域并对存在目标位置的座标的适当的区域附加1的权重、同时对该适当的区域以外的非适当的区域附加比1小的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

本发明的下一个方面的激光加工装置的激光束定位装置的特征在于：在上述的发明中，对上述被加工物的区域进行4分割。

按照本发明，控制装置可将被加工物的区域分割为4个区域并对存在目标位置的座标的适当的区域附加1的权重、同时对剩下的3个区域附加比1小的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

本发明的下一个方面的激光加工装置的激光束定位装置的特征在于：在上述的发明中，将上述被加工物的区域设定为以离中心的距离为同一的同心圆为边界的区域。

按照本发明，控制装置可将被加工物的区域分割为以离中心的距离为同一的同心圆为边界的区域并对存在目标位置的座标的适当的区域附加1的权重、同时对剩下的区域附加比1小的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

本发明的下一个方面的激光加工装置的激光束定位装置具备：放置被加工物的台；发射激光束的激光振荡器；引导激光束以使上述激光束照射到在上述台上放置的上述被加工物的光学装置；使由该光学装置引导的激光束扫描的光束扫描装置；测量上述被加工物的加工过的加工位置的测量装置；以及使用上述加工过的加工位置的座标和目标位置的座标来计算对上述光束扫描装置的指令值的控制装置，其特征在于：上述控制装置使用使与上述加工过的加工位置的座标和对实现了该加工位置的光束扫描装置的指令值信息的时间的新旧对应的加权的程度可变的忘却系数k(0≤k≤1)来计算最佳地决定对使上述激光束指向上述被加工物的上述目标位置的座标用的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

按照本发明，控制装置可根据加工过的加工位置的座标和对此时的光束扫描装置的指令值信息的时间的新旧，使用使加权的程度可变的忘却系数k(0≤k≤1)来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置上的座标用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

本发明的下一个方面的激光加工装置的激光束定位装置的特征在于：在上述的发明中，在将最佳地决定对用于使上述激光束照射位置指向上述被加工物上的上述目标位置的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵定为X、将按校准点的数目排列由最初校准时的上述加工位置的座标或与其相当的目标位置的座标进行多次组合构成的一组数据得到的矩阵定为A_ex、将由与A_ex对应的对上述光束扫描装置的指令值构成的矩阵定为B_ex、将由应对该A_ex和B_ex供给的加权值构成的权重矩阵定为W、Q＝W^TW、D＝A_ex ^TQA_ex、N＝A_ex ^TQB_ex、将新的校准时的与上述D对应的矩阵定为d、将与上述N对应的矩阵定为n、将使与上述目标位置的座标和对该目标位置的座标加工时的对光束扫描装置的指令值信息的时间的新旧对应的加权程度可变的忘却系数定为k(0≤k≤1)时，上述控制装置使用下式来计算X：

X＝(kD+d)^-1(kN+n)

按照本发明，在将最佳地决定对使激光束照射位置指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵定为X、将按校准点的数目排列由最初校准时的加工位置的座标或与其相当的目标位置的座标进行多次组合构成的一组数据得到的矩阵定为A_ex、将由与A_ex对应的对光束扫描装置的指令值构成的矩阵定为B_ex、将由应对该A_ex和B_ex供给的加权值构成的权重矩阵定为W、Q＝W^TW、D＝A_ex ^TQA_ex、N＝A_ex ^TQB_ex、将新的校准时的与D对应的矩阵定为d、将与N对应的矩阵定为n、将使与目标位置的座标和对该目标位置的座标加工时的对光束扫描装置的指令值信息的时间的新旧对应的加权的程度可变的忘却系数定为k(0≤k≤1)时，控制装置使用下式来计算X：

X＝(kD+d)^-1(kN+n)

本发明的下一个方面的激光加工装置的激光束定位装置的特征在于：在上述的发明中，在将最佳地决定对使上述激光束照射位置指向上述被加工物的上述目标位置用的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵定为X、将按校准点的数目排列由最初校准时的上述加工位置的座标或与其相当的目标位置的座标进行多次组合构成的一组数据得到的矩阵定为A_ex、将由与A_ex对应的对上述光束扫描装置的指令值构成的矩阵定为B_ex、将由应对该A_ex和B_ex供给的加权值构成的权重矩阵定为W、Q＝W^TW、D＝A_ex ^TQA_ex、N＝A_ex ^TQB_ex、将新的校准时的与上述D对应的矩阵定为d、将与上述N对应的矩阵定为n、将使与上述目标位置的座标和对该目标位置的座标加工时的对光束扫描装置的指令值信息的时间的新旧对应的加权的程度可变的忘却系数定为k(0≤k≤1)时，在新的校准时的测试点数目比未知参数矩阵的项数少的情况下设置成a＝A_ex、q＝Q、b＝B_ex、P＝D^-1时，上述控制装置使用下式来计算X：

$X=\left\{\frac{P_i}{k}-\frac{P_i}{k}{a}^T{(q^{-1}+a\frac{P_i}{k}{a}^T)}^{-1}a\frac{P_i}{k}\right\}(\mathrm{kN}+n)$

按照本发明，在将最佳地决定对使激光束照射位置指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵定为X、将按校准点的数目排列由最初校准时的加工位置的座标或与其相当的目标位置的座标进行多次组合构成的一组数据得到的矩阵定为A_ex、将由与A_ex对应的对光束扫描装置的指令值构成的矩阵定为B_ex、将由应对该A_ex和B_ex供给的加权值构成的权重矩阵定为W、Q＝W^TW、D＝A_ex ^TQA_ex、N＝A_ex ^TQB_ex、将与N对应的矩阵定为n、将使与目标位置的座标和对该目标位置的座标加工时的对光束扫描装置的指令值信息的时间的新旧对应的加权的程度可变的忘却系数定为k(0≤k≤1)时，在新的校准时的测试点数目比未知参数矩阵的项数少的情况下，在a＝A_ex、q＝Q、b＝B_ex、P＝D^-1时，控制装置使用下式来计算X：

$X=\left\{\frac{P_i}{k}-\frac{P_i}{k}{a}^T{(q^{-1}+a\frac{P_i}{k}{a}^T)}^{-1}a\frac{P_i}{k}\right\}(\mathrm{kN}+n)$

附图说明

图1是示意性地示出单光束激光加工装置的结构图，图2是示意性地示出多光束激光加工装置的结构图，图3是示出对主偏转检流扫描器12和副偏转检流扫描器9的指令值与主孔和副孔的座标关系的框线图，图4是示出激光加工装置中的一般定位步骤的流程图，图5示出在图3中应用了逆映像模型的多光束激光加工装置2中的目标位置座标、指令值、加工位置座标的关系的框线图，图6是示出由加权法进行的定位步骤的流程图，图7是示出与实施形态1有关的由各孔块的加权法进行的定位处理的概念的说明图，图8是将图7的被加工物分割为4个区域的考虑方法的说明图，图9是示出与该实施形态3有关的处理的流程的流程图，图10是示出在图9的流程图中特别的情况(新的测试点数目<多项式的项数)的处理流程的流程图，图11是示出具备与该现有技术有关的透镜失真校正装置的激光加工装置的结构图。

具体实施方式

与本发明有关的激光加工装置的光束定位方法和光束定位装置是能应用于以下详细叙述的单光束激光加工装置或多光束激光加工装置的装置。以下，参照附图详细地说明与本发明有关的激光加工装置的光束定位方法和光束定位装置的合适的实施形态。

实施形态1.

(1)单光束激光加工装置的结构和动作

图1是示意性地示出单光束激光加工装置的结构图。在该图中，单光束激光加工装置1由下述部分构成：发射激光束2的激光振荡器3；改变该光路的几个折弯镜4；在光束2的光路上设置的2个偏转检流镜11；改变该偏转检流镜的角度用的偏转检流扫描器12；对光束进行聚光的fθ透镜13；放置被加工物14的XY台15；观察被加工物14的加工孔的CCD摄像机16；以及控制激光振荡器3、XY台15和检流扫描器12的控制装置17。

接着，说明激光加工装置1的动作。在图1中，利用几个折弯镜4或偏转检流镜11构成从激光振荡器3输出的激光束的光路。控制装置17在所决定的时刻触发激光振荡器3，发射激光束2。所发出的激光束2经过在其光路的途中设置的折弯镜4和偏转检流镜11由fθ透镜13进行聚光并到达在XY台上设置的被加工物14，对被加工物14进行加工。偏转检流镜11分别安装在检流扫描器12上，可进行轴旋转运动。利用控制装置17能控制检流扫描器12、激光振荡器3、CCD摄像机16和XY台15各自的动作。

(2)多光束激光加工装置的结构和动作

图2是示意性地示出多光束激光加工装置的结构图。在该图中，多光束激光加工装置具备：对激光束2进行分光的分光用光束分离器7；在该已被分光的激光束中通过折弯镜4的分光激光束6的光路上设置的2个偏转检流镜8；改变该偏转检流镜8的角度用的偏转检流扫描器9；以及再次合成用分光用光束分离器7进行了分光的一方的分光激光束6和另一方的分光激光束5的合成用光束分离器10，其它的结构与图1中输出的单光束激光加工装置基本上相同，对同一结构部分附以同一符号。再有，为了区别偏转检流镜8和11、偏转检流扫描器9和12、激光束5和6，将11称为主偏转检流镜，将8称为副偏转检流镜，将12称为主偏转检流扫描器，将9称为副偏转检流扫描器，将5称为主偏转激光束，将6称为副偏转激光束。

接着，说明多光束激光加工装置2的动作。在图2中，由激光振荡器3发射的激光束2经过几个折弯镜4之后，利用分光用光束分离器7分成主偏转激光束5和副偏转激光束6。副偏转激光束6在其后经过几个折弯镜4和2个副偏转检流镜8到达在主偏转激光束5的光路上设置的合成用光束分离器10而再次与主偏转激光束5合流。其后主偏转激光束5和副偏转激光束6经过在其光路上设置的2个主偏转检流镜11由fθ透镜13进行聚光。已被聚光的主偏转激光束5和副偏转激光束6对配置在XY台15上的被加工物14进行孔加工。副偏转检流镜8和主偏转检流镜11分别固定在副偏转检流扫描器9和主偏转检流扫描器12上，利用控制装置17可控制检流扫描器的角度。

单光束激光加工装置通常用一个发射的光束加工1个孔，但该加工1个孔的技术与多光束激光加工装置的主偏转的技术是相同的。

另一方面，在多光束激光加工装置2中，用一个发射的光束加工2个孔。现在，将由主偏转激光束5加工的孔定义为主孔，将由副偏转激光束6加工的孔定义为副孔。

图3是示出对主偏转检流扫描器12和副偏转检流扫描器9的指令值与主孔和副孔的座标的关系的框线图。主孔的座标(x，y)由调节2个主偏转检流扫描器12的角度的指令值(x_c，y_c)来决定，副孔的座标(p，q)由调节主偏转检流扫描器12的角度的指令值(x_c，y_c)和调节副偏转检流扫描器9的角度的指令值(p_c，q_c)这4个变量来决定。即，如果决定对检流扫描器的指令值，则其结果意味着决定了孔的座标。

(3)由激光加工装置进行的定位和指令值的输出

图4是示出激光加工装置中的一般的定位步骤的流程图。该定位步骤是共同地适用于单光束激光加工装置1和多光束激光加工装置2的技术。如图3中所示，由于在多光束激光加工装置2中也存在固有的技术，故从此以后为了避免说明变得繁杂，以多光束激光加工装置2为中心来说明。再有，关于能应用于单光束激光加工装置1的技术，附带说明其要旨。

在图4中，一般的定位大致由下述4个处理步骤构成：校准步骤，由基准图案的作成步骤(步骤S1)、测试加工步骤(步骤S2)和测试加工位置座标的测定步骤(步骤S3)构成；定位步骤，由校准中的数据的读入步骤(步骤S4)、目标位置座标矩阵和指令值矩阵的计算步骤(步骤S5)和未知参数矩阵的计算步骤(步骤S6)构成；图案数据作成步骤，由加工图案的目标位置数据的作成步骤(步骤S7)构成；以及在线处理步骤，由工件校正步骤(步骤S8)、指令值计算步骤(步骤S9)和指令值的输出步骤(步骤S10)构成。

接着，说明校准步骤的细节。首先，准备校准用的主偏转目标位置数据(以测试点的数目部分记载主偏转目标位置座标)和副偏转目标位置数据(以测试点的数目部分记载副偏转目标位置座标)(步骤S1)。该主偏转目标位置数据或副偏转目标位置数据可以是栅格状排列图案、随机图案等任一种图案。此外，数据的数目也因开孔的位置精度而不同，但在之后说明的实施例中，设定了100个数据。

再者，使用该校准用的数据，用激光束实际地在测试加工用材料上开出孔(步骤S2)。然后，用CCD摄像机16对该开了孔的加工孔的位置进行摄像，测定该加工孔的座标(步骤S3)。将该已被测定的加工孔的座标数据交给以下的定位步骤。在实际的测定中，成为XY台15在CCD摄像机16的正下方移动并对测试加工孔的位置进行摄像的结构，由于固定了检流镜11和CCD摄像机16的位置，故如果知道两者的相对位置，则可求出孔位置的准确的座标。

在多光束激光加工装置2中，用一个激光脉冲同时加工主孔和副孔这2个孔，但校准的顺序是按主孔、副孔的顺序来进行的。这是因为，在主偏转的校准时，不需要副孔，此外，在副偏转的校准时，不需要主孔。另外，在用CCD摄像机测定孔的位置时，如果同时存在主孔和副孔，则由于必须识别两者，故在校准时必须考虑利用挡板等隔断一方的光束等。

接着，说明定位步骤的细节。该步骤是对于主孔、副孔这两者来进行的，但除了因未知参数的数目(多项式的项数)的差别引起的矩阵的列的数目不同这一点外，两者的处理是共同的。再有，在后面详细地叙述处理的细节，在此说明处理的概要。

首先，读入在校准中的副变更的指令值数据、加工位置数据和此时的主偏转的目标位置数据(步骤S4)，从加工位置数据和目标位置数据求出A_ex矩阵，从指令值数据求出B_ex矩阵(步骤S5)。然后，使用在步骤S5中求出的A_ex矩阵、B_ex矩阵，为了进行使作为目标的孔的位置与实际的孔的位置的差为最佳化的控制，根据某个评价函数(例如最小二乘法)来计算在该最佳控制中所必要的未知参数矩阵X(步骤S6)。将在此求出的未知参数矩阵X交给在线处理步骤。

接着，在图案数据作成步骤中，激光加工装置用户作成在印刷基板等上打算开孔的图案的目标位置数据，将该数据交给在线处理步骤(步骤S7)。

然后，在在线处理步骤的工件校正中，在将被加工物14实际地设置在XY台上时，测量被加工物的形状的失真、变形等，计算其校正值(步骤S8)。在实际的工序中，多光束激光加工装置2使用CCD摄像机和XY台测定预先加在被加工物上的标记的座标。在无伸缩地理想地决定了的位置上设置了被加工物的情况下，按原样进行加工即可。但是，在现实的情况下，在被加工物中存在伸缩，或难以正好设置在XY台上的规定的位置上。因此，必须根据该标记的座标来修正记载了加工图案的目标位置数据，该修正处理是工件校正。其后，根据在步骤S8中求出的工件校正值和在定位步骤中的输出值来计算指令值(步骤S9)，将该指令值输出给检流扫描器(步骤S10)。

(4)由最小二乘法进行的逆映像近似模型的推测

现在，在将该物理相关方向定为正方向的映像时，在实际的加工方面所必要的是与图3反方向的映像。多光束激光加工装置2必须对于用户打算加工的座标求出应对检流扫描器供给的指令值。因此，该多光束激光加工装置2中应用了逆映像模型，以便在内部进行该逆映像。在图5中示出显示了该关系的框线图。

图5示出在图3中应用了逆映像模型的多光束激光加工装置2中的目标位置座标、指令值、加工位置座标的关系的框线图。在此，主偏转的座标用x、y来表示，副偏转的座标用p、q来表示。下面添加的英文字c表示指令值(control)、d表示目标值(desire)、上面添加的英文字e表示推测值(estimate)。

在该图中，利用主偏转逆映像模型将主偏转目标位置座标(x_d，y_d)变换为主偏转指令值(x_c ^e，y_c ^e)，多光束激光加工装置2的控制装置17通过对主偏转检流扫描器12指令该主偏转指令值(x_c ^e，y_c ^e)，在主孔(x^e，y^e)的位置上开出孔。对于该主孔来说，x^e＝x_d，y^e＝y_d的关系成立是理想型的，但在现实的情况下，产生了误差。另一方面，对于副孔来说，在利用副偏转逆映像模型变换为副偏转指令值(p_c ^e，q_c ^e)时，不仅使用副偏转目标位置座标(p_d，q_d)，也使用主偏转目标位置座标(x_d，y_d)，但这是与主孔的不同之处。这是因为，如上所述，副孔是由调节主偏转检流扫描器12的角度的指令值和调节副偏转检流扫描器9的两者的角度的指令值的合计为4个变量来决定的。

接着，说明图5中示出的逆映像的近似模型，同时详细地说明利用最小二乘法求出未知参数的要点。

首先，在本发明中，作为逆映像的近似模型，使用了以下示出的多项式。具体地说，表示主偏转指令值x_c ^e和y_c ^e的式为下述的(式1)：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_c^e=m_{\mathrm{0,0}}+m_{\mathrm{1,0}}{x}_d+m_{\mathrm{0,1}}{y}_d+m_{\mathrm{1,1}}{x}_d{y}_d+m_{\mathrm{2,0}}{x}_d^2+m_{\mathrm{0,2}}{y}_d^2+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\\ {y_c^e=n}_{\mathrm{0,0}}+n_{\mathrm{1,0}}{x}_d+n_{\mathrm{0,1}}{y}_d+n_{\mathrm{1,1}}{x}_d{y}_d+n_{\mathrm{2,0}}{x}_d^2+n_{\mathrm{0,2}}{y}_d^2+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\end{array}\right.$ (式1)

在此，m_i，j、n_i，j(i，j＝0，1，2，…分别相当于x_d，y_d的阶次)是上述多项式的系数，是未知参数。

同样，表示副偏转指令值p_c ^e，q_c ^e的式为下述的(式2)：

$\left\{\begin{array}{c}{p}_c^e=m_{\mathrm{0,0,0,0}}+m_{\mathrm{1,0,0,0}}{x}_d+m_{\mathrm{0,1,0,0}}{y}_d+m_{\mathrm{0,0,1,0}}{p}_d+m_{\mathrm{0,0,0,1}}{q}_d+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\\ q_c^e{=n}_{\mathrm{0,0,0,0}}+n_{\mathrm{1,0,0,0}}{x}_d+n_{\mathrm{0,1,0,0}}{y}_d+n_{\mathrm{0,0,1,0}}{p}_d+m_{\mathrm{0,0,0,1}}{q}_d+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\end{array}\right.$ …(式2)

在此，m_{i，j，k，l}、n_{i，j，k，l}(i，j，k，l＝0，1，2，…分别相当于x_d，y_d，p_d，q_d的阶次)是上述多项式的系数(未知参数)。

接着，使用矩阵表现形态将式1和式2分成已知的系数部分和未知的系数部分。在主偏转的情况下，为下述的(式3)：

$B^e=[x_c^e,y_c^e]$

$=[1,x_d,y_d,x_d,y_d,x_d^2,y_d^2,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;]\left[\begin{array}{cc}{m}_{\mathrm{0,0}},& n_{\mathrm{0,0}}\\ m_{\mathrm{1,0}},& n_{\mathrm{1,0}}\\ m_{\mathrm{0,1}},& n_{\mathrm{0,1}}\\ m_{\mathrm{1,1}},& n_{\mathrm{1,1}}\\ m_{\mathrm{2,0}},& n_{\mathrm{2,0}}\\ m_{\mathrm{0,2}},& n_{\mathrm{0,2}}\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\end{array}\right]$

$=\mathrm{AX}$

                                …(式3)

在副偏转的情况下，为下述的(式4)：

$B^e=[p_c^e,q_c^e]$

$=\left[1,x_d,y_d,p_d,q_d,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\right]\left[\begin{array}{cc}{m}_{\mathrm{0,0,0,0}},& n_{\mathrm{0,0,0,0}}\\ m_{\mathrm{1,0,0,0}},& n_{\mathrm{1,0,0,0}}\\ m_{\mathrm{0,1,0,0}},& n_{\mathrm{0,1,0,0}}\\ m_{\mathrm{0,0,1,0}},& n_{\mathrm{0,0,1},0}\\ m_{\mathrm{0,0},0,1},& n_{0,\mathrm{0,0,1}}\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\\ \&CenterDot;& \&CenterDot;\end{array}\right]$

$=\mathrm{AX}$

                           …(式4)

再有，将该矩阵X称为未知参数矩阵。

用图4的流程说明由被称为校准的事先的几个部位的测试结果求出未知参数的情况。如果进行一次测试，则求出一组数据、即如果是主偏转，则求出x_c ^e，y_c ^e，x，y，如果是副偏转，则求出p_c ^e，q_c ^e，p，q。如果将左上的编号定为测试的编号，则在主偏转的情况下，可定义为下述的(式5)，在副偏转的情况下，可定义为下述的(式6)：

         ¹A＝[1，¹x，¹y，¹xy，¹x²，¹y²，…]

主

向

        ¹B＝[¹x_c，¹y_c]        …(式5)

      ¹A＝[1，¹x_d，¹y_d，¹p，¹q，…]

副

向

      ¹B＝[¹p_c，¹q_c]           …(式6)

如果在100个部位上进行校准的测试，则每100个求出上述ⁱA矩阵、ⁱB矩阵。将这些矩阵在纵向排列，进而定义以下的矩阵(相当于图4的步骤S5)：

$A_{\mathrm{ex}}=\left[\begin{array}{c}A_1\\ A_2\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ A_{100}\end{array}\right]$

$B_{\mathrm{ex}}=\left[\begin{array}{c}B_1\\ B_2\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ B_{100}\end{array}\right]$          …(式7)

在最小二乘法中，求出使以下的评价函数为最小的未知参数矩阵X即可。

$J={(A_{\mathrm{ex}}X-B_{\mathrm{ex}})}^T(A_{\mathrm{ex}}X-B_{\mathrm{ex}})$

$={(B_{\mathrm{ex}}^e-B_{\mathrm{ex}})}^T(B_{\mathrm{ex}}^e-B_{\mathrm{ex}})$           …(式8)

用下述的(式9)求出使J为最小的未知参数矩阵X(相当于图4的步骤S6)：

$X={\left(A_{\mathrm{ex}}^T{A}_{\mathrm{ex}}\right)}^{-1}{A}_{\mathrm{ex}}^T{B}_{\mathrm{ex}}$           …(式9)

此外，从该未知参数矩阵X计算并输出控制检流扫描器用的指令值(图4的步骤S9和步骤S10)。

再有，将作为逆映像模型使用的多项式的阶次取为几阶，是随作为对象的系统的特性为何种程度的非线性或将近似精度提高到何种程度而变化的。一般来说，如果提高多项式的阶次，则近似精度变好，但必要的校准点数目就增加了，或在线处理中的指令值的计算时间就增加了。

(5)由加权法进行的定位处理

图6是示出由加权法进行的定位步骤的流程图。该图中的处理步骤与图4同样，大致由校准步骤、定位步骤、图案数据作成步骤和在线处理步骤这4个步骤构成。与图4的不同之处是，进行在步骤S3中测定的测试加工孔的加工位置数据与在步骤S7中准备的将要开孔的目标位置座标的位置关系的处理(例如，距离的大小)(步骤S11)和由位置关系的差异得到的权重矩阵的计算(步骤S12)来求出未知参数矩阵X。关于其它的处理顺序是相同的，对于同一部分附以同一符号来示出。

如果将考虑了加权的评价函数定为Jw，则根据(式8)，Jw为下述的(式10)：

Jw＝(WA_exX-WB_ex)^T(WA_exX-WB_ex)       …(式10)

与式9相似，利用下述的(式11)、(式12)求出使该评价函数Jw为最小的解Xw：

$\mathrm{Xw}={\left(A_{\mathrm{ex}}^T{W}^{T}W{A}_{\mathrm{ex}}\right)}^{-1}{A}_{\mathrm{ex}}^T{W}^T{\mathrm{WB}}_{\mathrm{ex}}$            …(式11)

    $={\left(A_{\mathrm{ex}}^T{\mathrm{QA}}_{\mathrm{ex}}\right)}^{-1}{A}_{\mathrm{ex}}^T{\mathrm{QB}}_{\mathrm{ex}}$                 …(式12)

其中，Q＝W^TW。

(6)由各孔块的加权法进行的定位处理

图7是示出与实施形态1有关的由各孔块的加权法进行的定位处理的概念的说明图。该图示出了利用校准图案开了孔的被加工物和将要加工的孔的位置。在该图中，31表示被加工物，32表示利用校准开了孔的加工孔，33表示打算开孔的目标孔，34表示打算开孔的目标位置数据组。

基本的考虑方法是，计算将要开孔的目标孔33与利用校准开了孔的加工孔32的距离，如果距离短，则增加该数据的权重，如果距离远，则减少该数据的权重。作为具体的例子，用校准时的主偏转目标位置座标(ⁱx_d，ⁱy_d)(i＝1、…、100)与将要开孔的主偏转目标位置座标(x_d，y_d)的距离定义了距离d。

¹d²＝(¹x_d-x_d)²+(¹y_d-y_d)²

²d²＝(²x_d-x_d)²+(²y_d-y_d)²

                       .

                       .

                       .

¹⁰⁰d²＝(¹⁰⁰x_d-x_d)²+(¹⁰⁰y_d-y_d)²     …(式13)

再有，即使使用副偏转，也可同样地定义距离，此外，即使使用主偏转和副偏转这两者，也可同样地定义距离。

对于该距离定义权重即可。例如，可考虑以下那样的正态分布。

$w_i=\exp (-\frac{d_2^i}{{\mathrm{\&sigma;}}^2})i=\mathrm{1,2,3},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;$ …(式14)

其中，σ是分布的方差，是自由参数。如果减小方差，则可预期更高精度的模型，但如果方差过小，则由于在某个距离处权重无限地接近于0，故不能进行逆矩阵的计算。该加权对于一个将要开孔的目标孔33的一个来说，可定义为如(式15)所示的权重矩阵W：

W＝diag{¹w，²w，…¹⁰⁰w}         …(式15)

在此，所谓diag表示对角矩阵。使用该权重矩阵W从式11求出未知参数矩阵X：

$X={\left(A_{\mathrm{ex}}^T{W}^T{\mathrm{WA}}_{\mathrm{ex}}\right)}^{-1}{A}_{\mathrm{ex}}^T{W}^T{\mathrm{WB}}_{\mathrm{ex}}$         …(式16)

该各孔块的加权法的考虑方法是，将距离近的数据作为可靠度高的数据而增加权重，将距离远的数据作为可靠度低的数据而减少权重来处置。该考虑方法与统一地处理距离近的数据和距离远的数据的在(4)中已说明的单纯的最小二乘法的处理是有区别的。

以上的处理相当于图6的定位步骤中的步骤S11、步骤S12和步骤S6的处理，但在在线处理步骤的步骤S9中，对于一个孔必须预先准备一个未知参数矩阵，虽然是高精度的，但必须有较大的存储容量。

因此，如目标位置数据组34那样把将要开孔的目标位置数据分成组，例如将该目标位置数据组34的重心作为代表孔的座标，对于一个组计算一个未知参数矩阵即可。此外，与实施形态1有关的多光束激光加工装置2的使用者根据使用目的或是改变组的规模，或是部分地细化组，可自由地使用。

再有，迄今为止说明了多光束激光加工装置2，但当然可将该各孔块的加权法的定位处理的概念应用于单光束激光加工装置1。

实施形态2.

接着，说明本发明的实施形态2。将作为逆映像模型使用的多项式的阶次取为几阶，是随作为对象的系统的特性为何种程度的非线性或将近似精度提高到何种程度而变化的。一般来说，如果提高多项式的阶次，则近似精度变好，但必要的校准点数目就增加了，或在线处理中的指令值的计算步骤(图6的步骤S9)中的运算时间就增加了。

因此，考虑了在不怎么增加在线处理中的计算时间或不特别增加校准点数目的情况下来提高近似精度。将该考虑方法应用于单光束激光加工装置1或多光束激光加工装置2的控制装置17，就是实施形态2。

与实施形态2有关的定位步骤与实施形态1同样，可用图6的流程图来实施。与实施形态1不同之处只是定位步骤的位置关系的处理步骤(步骤S12)和权重矩阵W的计算步骤(步骤S13)的处理。

图8是将图7的被加工物分割为4个区域的考虑方法的说明图。首先，如图8中所示，将被加工物的加工区域分割为区域1～区域4这4个区域。在该图中，41表示被加工物，42表示利用校准开了孔的校准孔，43是打算开孔的目标孔，44是成为开孔的对象的区域(在该图中是区域1)，45表示不成为开孔的对象的区域(在该图中是区域4)。通过在各个区域中分别作成逆映像模型、即作成局部的模型，可预期近似精度的提高。

如果决定多项式的阶次作为逆映像模型，则与其相对应地决定了必要的校准点数目。此时，在图6的步骤S6的处理中进行式16中示出的运算，但如果校准点数目少，则矩阵为非正则的，不能计算逆矩阵。

如图8中所示，假定将要加工的目标孔42处于区域1中。如果将该区域1定为对象区域44，则计算对象区域44的逆映像模型多项式的系数的最直观的方法是只使用校准数据中处于对象区域内的数据来计算的方法。但是，如果是该方法，则根据上述的原因，必须充分地进行对象区域内的校准，在校准方面所花费的时间增加了。

因此，在对象区域的逆映像模型多项式的系数运算中，也考虑使用处于非对象区域的校准数据。对处于对象区域内的校准数据施加权重1、对处于非对象区域内的校准数据施加0以上至1以下(例如，0.1等)的权重来进行未知参数矩阵。通过以这种方式施加权重，可有效地计算对象区域固有的未知参数矩阵而不增加对象区域内的校准数据。现在，如果在对象区域内进行测试1，在非对象区域内进行测试2、3，如果使用对角矩阵(diag)作为W，则W用下述的(式17)来表示：

W＝diag{1，0.1，0.1，…}        …(式17)

即，在上述的例子中，由于在对象区域内进行测试1，在非对象区域内进行测试2、3，故这意味着权重矩阵中在对角分量上顺序地形成1、0.1、…、0.1即可。

使用以下的式16(重写)来计算未知参数矩阵即可。

$X={\left(A_{\mathrm{ex}}^T{W}^T{\mathrm{WA}}_{\mathrm{ex}}\right)}^{-1}{A}_{\mathrm{ex}}^T{W}^T{\mathrm{WB}}_{\mathrm{ex}}$                 …(式16)

再有，区域的分割不限定于4分割，可进行任意多个分割。此外，区域的形状不限定于矩形，例如可设定以离中心的距离为同一的同心圆为边界的区域。

再者，上述的由分割区域得到的简易加权法可共同地适用于单光束激光加工装置1和多光束激光加工装置2。

实施形态3.

接着，说明本发明的实施形态3。如果系统随时间不变，则起初进行一次校准即可，但实际上由于因热引起的透镜特性的变化或光束特性的变化等的缘故，系统随时间而变化。激光加工装置用户在判断为系统随时间而变化时，必须再次进行校准。

但是，每当引起系统的随时间的变化时中断加工、进而进行几百点的测试加工并再次重新用CCD摄像机进行确认加工位置的作业，这样的做法并非上策。

因此，作为提高近似精度而不使校准处理、定位处理中的处理时间增加的处理，导入了忘却系数这样的概念。将使用了该忘却系数的校准处理应用于单光束激光加工装置1或多光束激光加工装置2的实施形态是实施形态3。

通常，关于1次的校准中所必要的测试点数目，根据光学系统为何种程度的非线性或光束的位置精度的要求规格为何种程度等来决定所使用的多项式的阶次，该多项式的项数至少是必要的。此外，为了能计算逆矩阵，矩阵必须是满秩的，但这相当于用校准得到的信息是足够丰富的。如果将第1次的校准的测试点数目定为100点，则第2次的校准也使用100点的测试点数目，用由新的校准作成的矩阵来重新计算未知参数矩阵X。

现在，根据式7(重写)，用第1次的校准求出的Aex矩阵和B_ex矩阵为：

$A_{\mathrm{ex}}=\left[\begin{array}{c}A_1\\ A_2\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ A_{100}\end{array}\right]$      $B_{\mathrm{ex}}=\left[\begin{array}{c}B_1\\ B_2\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ B_{100}\end{array}\right]$                …(式7)

此外，由于第2次以后的校准从测试编号从101开始，故A_ex矩阵和B_ex矩阵为：

$A_{\mathrm{ex}}=\left[\begin{array}{c}A_{101}\\ A_{10}^2\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ A_{200}\end{array}\right]$     $B_{\mathrm{ex}}=\left[\begin{array}{c}B_{101}\\ B_{102}\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ \&CenterDot;\\ B_{200}\end{array}\right]$     …(式18)

用该新作成的矩阵来重新计算未知参数矩阵即可。但是，每当引起系统的随时间的变化时进行几百点的测试加工的做法存在耗时太多的问题。因此，考虑以下的做法。计算未知参数矩阵X的式12(重写)为：

$X={\left(A_{\mathrm{ex}}^{T}Q{A}_{\mathrm{ex}}\right)}^{-1}{A}_{\mathrm{ex}}^T{\mathrm{QB}}_{\mathrm{ex}}$             …(式12)

(其中，Q＝W^TW)

在式12中，如果

$D=A_{\mathrm{ex}}^T{\mathrm{QA}}_{\mathrm{ex}}$             …(式19)

$N=A_{\mathrm{ex}}^T{\mathrm{QB}}_{\mathrm{ex}}$             …(式20)

则计算未知参数矩阵X的式12可写为：

X₁＝D^-1N            …(式21)

X₁的右下的数字1意味着校准的次数。在此，考虑增加几个加工孔、即新增加几组校准数据来计算参数的情况。该计算式可如以下那样来写：

X₂＝(D+d₂)^-1(N+n₂)            …(式22)

在此，d₂、n₂是从新加工的孔的校准数据作成的矩阵。本来如果只用d₂、n₂并利用下述的(式23)来计算参数则是理想的，

$d_2^{-1}{n}_2=\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;$             …(式23)

但如果数据的数目少，则不能计算d₂、n₂。这是因为，如果数据的数目少，则d₂ ^-1不是满秩的，故没有逆矩阵。

如果使用式22，则能计算参数，但在因温度变化等系统变化了的情况下，新得到的数据的可靠性高，而过去的数据的可靠性并不那么高。

因此，作为对于过去的数据的可靠度、或忘却过去的数据的程度，导入了上述的忘却系数k。再有，k是0≤k≤1的范围的实数，k＝0相当于完全不使用过去的信息，k＝1相当于完全使用过去的信息、即相当于不忘却。

此时，如果利用以下的计算式来计算未知参数矩阵X₂，则：

X₂＝(kD+d₂)^-1(kN+n₂)            …(式24)

以下，每当校准时重复该处理即可。

图9是示出与该实施形态3有关的处理的流程的流程图。此外，在该图中，在作为实施形态1和实施形态2的处理流程示出的图6中，只示出了校准步骤、定位步骤和在线处理步骤的处理中与使用了忘却系数的校准处理有关的部分的处理的流程。

在图9中，首先，第1次的校准时，进行与图6的校准步骤相当的测试处理(步骤S20)。接着，进行与图6的定位步骤相当的D₁、N₁的作成(步骤S21)和X₁的计算(步骤S22)，存储在存储器中。然后，进行与图6的在线处理步骤相当的指令值的计算(步骤S23)，进行图案加工(步骤S24)。最后，判定图案加工的处理的结束(步骤S25)，在接着实施图案加工的情况下，判定是否存在随时间的变化(步骤S26)，在没有随时间的变化的情况下，利用根据现在的未知参数矩阵X计算的指令值，继续进行一系列的图案加工。

在此，在判定为在步骤S26中存在随时间的变化的情况下，转移到第i+1次的校准步骤的处理。在此，进行新的几点的测试图案的测试加工和目标位置座标的测定(步骤S27)，根据该几点的加工孔信息来作成d和n(步骤S28)，根据使用了该图中示出的忘却系数的计算式作成D_i+1、N_i+1(步骤S29)，此外计算X_i+1(步骤S30)。以下，与第1次的校准同样地进行指令值的计算(步骤S23)和图案加工(步骤S24)。

在此，试研究使用了忘却系数的校准处理。首先，如果比较式21与式19，则因式21在新测量的数据方面可靠性好，故可得到更好的结果。此外，与式20不同，由于数据数目是足够的，故矩阵的秩不会减少，不会存在逆矩阵计算是不可能的情况。

再者，第3次的校准时的参数计算式为：

X₃＝(k(kD+d₂)+d₃)^-1(k(kN+n₂)+n₃)            …(式25)

  ＝(k²D+kd₂+d₃)^-1(k²N+kn₂+n₃)            …(式26)

在每增加校准的次数时，忘却最初的数据。如果看式21～式23，则可知没有必要全部记住过去的校准中的测试数据，记住每次校准时作成的矩阵N和矩阵D这2个矩阵即可。

在新的校准中的测试点数目比模型多项式的项数少的情况下，考虑了逆矩阵的运算时的附加的以下的方法是有效的。

现在，在式21中，如果设D^-1＝P，即如果以X_i＝P_iN_i的方式定义P_i，则以下述的方式可从第i次的校准时的P_i矩阵来计算第i+1次的矩阵：

$P_{i+1}={({\mathrm{kP}}_i^{-1}+a^T\mathrm{qa})}^{-1}$             …(式27)

$=\frac{P_i}{k}-\frac{P_i}{k}{a}^T{(q^{-1}+a\frac{P_i}{k}{a}^T)}^{-1}a\frac{P_i}{k}$             …(式28)

但是，为了简单地表现式子，将从用第i+1次的校准新测定的数据求出的A_ex矩阵记述为a、将此时的权重矩阵Q(＝W^TW)记述为q。求出使用了该P_i+1的X_i+1为：

X_i+1＝P_i+1N_i+1＝P_i+1(kN_i+n_i+1)            …(式29)

    ＝P_i+1(kD_iX_i+n_i+1)            …(式30)

其中，n_i+1(＝a^Tqb)是从用第i+1次的校准新测定的数据求出的矩阵A_exQB_ex。

图10是示出在图9的流程图中特别的情况(新的测试点数目<多项式的项数)的处理流程的流程图。对于与图9为相同的处理步骤的部分附以同一符号来示出。以下，以与图9的流程不同的部分为中心来说明。

在图10中，在第1次的校准时，在步骤S41中，作成D₁、N₁、P₁。此外，在步骤S42中，使用该P₁求出X₁。关于步骤S23～步骤S27为止的指令值的计算、图案加工处理等，与图9是同样的。在第i+1次的校准中，在步骤S43中作成a、b、q，在步骤S44中使用忘却系数k，使用式28从P_i、a计算P_i+1。此外，在步骤S45中计算N_i+1，在步骤S46中计算X_i+1。然后，与第1次的校准时同样地进行指令值的计算和图案加工。

在该方法中，逆矩阵的运算与式28的第2项相当，但该矩阵的大小为「新的测试点数目」×「新的测试点数目」。在式24中的逆矩阵运算中的大小为「多项式的项数」×「多项式的项数」，在「新的测试点数目」<「多项式的项数」的情况下，可减小计算负担。这一点在加工时间与处理精度相比为优先那样的系统中使矩阵的大小变得紧凑，通过缩短求出逆矩阵的计算时间，可谋求缩短整体的处理时间。

再有，上述的使用忘却系数的校准方法可共同地适用于单光束激光加工装置1和多光束激光加工装置2。

如以上已说明的那样，按照本发明，由于控制装置对目标位置的座标和对加工该目标位置用的光束扫描装置的指令值附加与目标位置的座标与加工位置的座标的距离对应的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物上的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵，故即使在减少起因于现有的多项式模型与实际的系统间的模型误差的误差并提高了多项式模型的近似精度的情况下也能抑制校准时间和计算时间的增加。

按照本发明的下一个方面，由于控制装置对目标位置的座标和对加工该目标位置用的光束扫描装置的指令值附加与目标位置的座标与加工位置的座标的距离对应的正态分布的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物上的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵，由于进行了重视接近于将要加工的目标位置的加工过的数据的加权，可提高加工精度，同时可提高加工位置附近的近似精度而不增加多项式模型的项数，故可缩短校准时间和计算时间。

按照本发明的下一个方面，由于控制装置对以多个目标位置为一个组的目标位置组的代表位置的座标和对加工该目标位置组的代表位置的座标的光束扫描装置的指令值附加与目标位置组的代表位置的座标与加工位置的座标的距离对应的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵，由于可提高加工位置附近的近似精度而不增加多项式模型的项数，故可缩短校准时间和计算时间。此外，由于只存储与代表位置的座标对应的未知参数即可，故可节约存储装置。

按照本发明的下一个方面，由于控制装置对以多个目标位置为一个组的目标位置组的重心位置的座标和对加工该目标位置组的重心位置的座标的光束扫描装置的指令值附加与目标位置组的代表位置的座标与加工位置的座标的距离对应的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵，由于可提高加工位置附近的近似精度而不增加多项式模型的项数，故可缩短校准时间和计算时间。此外，由于只存储与代表位置的座标对应的未知参数即可，故可节约存储装置。再者，关于目标位置组的全部的目标位置，可给出无偏移的均等的近似精度。

按照本发明的下一个方面，由于控制装置将被加工物的区域分割为多个区域并对存在目标位置的座标的适当的区域附加1的权重、同时对该适当的区域以外的非适当的区域附加比1小的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵，故即使在提高了多项式模型的近似精度的情况下，也能抑制校准时间和计算时间的增加，即使被加工物的尺寸变化，也可维持加工精度。

按照本发明的下一个方面，由于控制装置将被加工物的区域分割为4个区域并对存在目标位置的座标的适当的区域附加1的权重、同时对剩下的3个区域附加比1小的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵，故即使在提高了多项式模型的近似精度的情况下，也能抑制校准时间和计算时间的增加，即使被加工物的尺寸变化，也可维持加工精度。

按照本发明的下一个方面，由于控制装置将被加工物的区域分割为以离中心的距离为同一的同心圆为边界的区域并对存在目标位置的座标的适当的区域附加1的权重、同时对剩下的区域附加比1小的权重来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵，故即使在提高了多项式模型的近似精度的情况下，也能抑制校准时间和计算时间的增加，即使被加工物的尺寸变化，也可维持加工精度。此外，也可提高离开光学系统的误差变大的中心的部分中的精度，可给出无偏移的均等的近似精度。

按照本发明的下一个方面，由于控制装置根据目标位置的座标和对该目标位置的座标进行加工时的光束扫描装置的指令值信息的时间的新旧，使用使加权的程度可变的忘却系数k(0≤k≤1)来计算最佳地决定对使激光束指向被加工物的目标位置上的座标用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵，故即使在提高了多项式模型的近似精度的情况下，也能抑制校准时间和计算时间的增加，即使对于被加工物的大小、系统的随时间的变化等的变动原因，也可维持加工精度。

按照本发明的下一个方面，由于在将最佳地决定对使激光束照射位置指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵定为X、将按校准点的数目排列由最初校准时的上述加工位置的座标或与其相当的目标位置的座标进行多次组合构成的一组数据得到的矩阵定为A_ex、将由与A_ex对应的对上述光束扫描装置的指令值构成的矩阵定为B_ex、将由应对该A_ex和B_ex供给的加权值构成的权重矩阵定为W、Q＝W^TW、D＝A_ex ^TQA_ex、N＝A_ex ^TQB_ex、将新的校准时的与上述D对应的矩阵定为d、将与N对应的矩阵定为n、将使与目标位置的座标和对该目标位置的座标加工时的对光束扫描装置的指令值信息的时间的新旧对应的加权的程度可变的忘却系数定为k(0≤k≤1)时，控制装置使用式31来计算X：

X＝(kD+d)^-1(kN+n)            …(式31)

故即使在提高了多项式模型的近似精度的情况下，也能抑制校准时间和计算时间的增加，即使对于被加工物的大小、系统的随时间的变化等的变动原因，也可维持加工精度。此外，在再次计算逆矩阵的情况下，由于可将新附加的数据抑制为未知参数的数目以下，故可缩短再次计算中需要的时间，可缩短整体的处理时间。

按照本发明的下一个方面，由于在将最佳地决定对使激光束照射位置指向被加工物的目标位置用的光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵定为X、将并排了校准点的数目部分的由最初的校准时的加工位置的座标或与其相当的目标位置的座标的几阶结合构成的一组数据的矩阵定为A_ex、将由与A_ex对应的对上述光束扫描装置的指令值构成的矩阵定为B_ex、将由应对该A_ex和B_ex供给的加权值构成的权重矩阵定为W、Q＝W^TW、D＝A_ex ^TQA_ex、N＝A_ex ^TQB_ex、将新的校准时的与上述D对应的矩阵定为d、将与N对应的矩阵定为n、将使与目标位置的座标和对该目标位置的座标加工时的对光束扫描装置的指令值信息的时间的新旧对应的加权的程度可变的忘却系数定为k(0≤k≤1)时，在新的校准时的测试点数目比未知参数矩阵的项数少的情况下，在a＝A_ex、q＝Q、b＝B_ex、P＝D^-1时，控制装置使用式32来计算X：

$X=\{\frac{P_i}{k}-\frac{P_i}{k}{a}^T{(q^{-1}+a\frac{P_i}{k}{a}^T)}^{-1}a\frac{P_i}{k}\}(\mathrm{kN}+n)$             …(式32)

故即使在提高了多项式模型的近似精度的情况下，也能抑制校准时间和计算时间的增加，即使对于被加工物的大小、系统的随时间的变化等的变动原因，也可维持加工精度。此外，在再次计算逆矩阵的情况下，由于可使逆矩阵的运算的大小变得紧凑，故可缩短逆矩阵的计算中需要的时间，可缩短整体的处理时间。

产业上利用的可能性

如上所述，与本发明有关的激光加工装置的激光束定位装置适合于需要对安装电子部件的印刷基板等的开孔、切断、修整、划线等的细致的加工技术的领域。

Claims (9)

1.一种激光加工装置的激光束定位装置，具备：放置被加工物的台；发射激光束的激光振荡器；引导激光束以使上述激光束照射到在上述台上放置的上述被加工物的光学装置；使由该光学装置引导的激光束扫描的光束扫描装置；测量上述被加工物的加工过的加工位置的测量装置；以及使用上述加工过的加工位置的座标和目标位置的座标来计算对上述光束扫描装置的指令值的控制装置，其特征在于：

上述控制装置对上述加工过的加工位置的座标和对实现了该加工位置的光束扫描装置的指令值附加与上述目标位置的座标和上述加工位置的座标的距离对应的权重来计算最佳地决定对用于使上述激光束指向上述被加工物上的上述目标位置的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

2.如权利要求1中所述的激光加工装置的激光束定位装置，其特征在于：

上述控制装置对上述加工过的加工位置的座标和对实现了该加工位置的光束扫描装置的指令值附加与上述目标位置的座标和上述加工位置的座标的距离对应的正态分布的权重来计算最佳地决定对用于使上述激光束指向上述被加工物上的上述目标位置的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

3.如权利要求1中所述的激光加工装置的激光束定位装置，其特征在于：

上述控制装置对上述加工过的加工位置的座标和对实现了该加工位置的光束扫描装置的指令值附加与以多个上述目标位置为一个组的目标位置组的代表位置的座标和上述加工位置的座标的距离对应的权重来计算最佳地决定对用于使上述激光束指向上述被加工物上的上述目标位置的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

4.如权利要求3中所述的激光加工装置的激光束定位装置，其特征在于：

上述以多个目标位置为一个组的目标位置组的代表位置是重心。

5.一种激光加工装置的激光束定位装置，具有：放置被加工物的台；发射激光束的激光振荡器；使该激光振荡器的激光束扫描的光束扫描装置；引导上述激光束以使上述激光束照射到在上述台上放置的上述被加工物的光学装置；测量上述被加工物的加工过的加工位置的座标的测量装置；以及使用上述加工过的加工位置的座标和目标位置的座标来计算对上述光束扫描装置的指令值的控制装置，其特征在于：

上述控制装置将上述被加工物的区域分割为多个区域并对存在上述目标位置的座标的对应区域附加1的权重、同时对该对应区域以外的非对应区域附加比1小的权重来计算最佳地决定对用于使上述激光束指向上述被加工物上的上述目标位置的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

6.如权利要求5中所述的激光加工装置的激光束定位装置，其特征在于：

对上述被加工物的区域进行4分割。

7.一种激光加工装置的激光束定位装置，具备：放置被加工物的台；发射激光束的激光振荡器；使该激光振荡器的激光束扫描的光束扫描装置；引导激光束以使上述激光束照射到在上述台上放置的上述被加工物的光学装置；测量上述被加工物的加工过的加工位置的座标的测量装置；以及使用上述加工过的加工位置的座标和目标位置的座标来计算对上述光束扫描装置的指令值的控制装置，其特征在于：

上述控制装置使用使与上述加工过的加工位置的座标和对实现了该加工位置的光束扫描装置的指令值信息的时间新旧对应的权重程度可变的忘却系数k(0≤k≤1)来计算最佳地决定对用于使上述激光束指向上述被加工物上的上述目标位置的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵。

8.如权利要求7中所述的激光加工装置的激光束定位装置，其特征在于：

在将最佳地决定对用于使上述激光束照射位置指向上述被加工物上的上述目标位置的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵定为X、将按校准点的数目排列由最初校准时的上述加工位置的座标或与其相当的目标位置的座标进行多次组合构成的一组数据得到的矩阵定为A_ex、将由与A_ex对应的对上述光束扫描装置的指令值构成的矩阵定为B_ex、将由应对该A_ex和B_ex供给的加权值构成的权重矩阵定为W、Q＝W^TW、D＝A_ex ^TQA_ex、N＝A_ex ^TQB_ex、将新的校准时的与上述D对应的矩阵定为d、将与上述N对应的矩阵定为n、将使与上述目标位置的座标和对该目标位置的座标加工时的对光束扫描装置的指令值信息的时间的新旧对应的加权程度可变的忘却系数定为k(0≤k≤1)时，上述控制装置使用下式来计算X：

X＝(kD+d)^-1(kN+n)

9.如权利要求7中所述的激光加工装置的激光束定位装置，其特征在于：

在将最佳地决定对用于使上述激光束照射位置指向上述被加工物上的上述目标位置的上述光束扫描装置的指令值的未知参数矩阵定为X、将按校准点的数目排列由最初校准时的上述加工位置的座标或与其相当的目标位置的座标进行多次组合构成的一组数据得到的矩阵定为A_ex、将由与A_ex对应的对上述光束扫描装置的指令值构成的矩阵定为B_ex、将由应对该A_ex和B_ex供给的加权值构成的权重矩阵定为W、Q＝W^TW、D＝A_ex ^TQA_ex、N＝A_ex ^TQB_ex、将与上述N对应的矩阵定为n、将使与上述目标位置的座标和对该目标位置的座标加工时的对光束扫描装置的指令值信息的时间的新旧对应的加权程度可变的忘却系数定为k(0≤k≤1)时，在新的校准时的测试点数目比未知参数矩阵的项数少的情况下设置成a＝A_ex、q＝Q、P＝D^-1时，上述控制装置使用下式来计算X：

$X=\{\frac{P_i}{k}-\frac{P_i}{k}{a}^T{(q^{-1}+a\frac{P_i}{k}{a}^T)}^{-1}a\frac{P_i}{k}\}(\mathrm{kN}+n).$

Images