CN101403822A - 调整装置、激光加工装置、调整方法以及调整程序 - Google Patents

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Abstract

本发明提供调整装置、激光加工装置、调整方法以及调整程序，能高效地自动调整经过了空间调制的光的照射。当控制部(113)对DMD(106)指定校准图案时，来自LED光源(116)的LED光通过DMD(106)进行空间调制后照射到被加工物(102)上。CCD相机(112)对该被加工物(102)进行拍摄。控制部(113)读取所拍摄的图像，计算出将校准图案变换为输出图案的变换参数，该输出图案是对应于校准图案在图像上产生的。当按照从操作部(114)等指定的照射图案，通过DMD(106)对来自激光振荡器(103)的激光进行空间调制后照射到被加工物(102)上时，控制部(113)根据变换参数来调整激光照射。

Description

调整装置、激光加工装置、调整方法以及调整程序
技术领域
本发明涉及对通过空间调制元件进行了空间调制的光的照射加以调整的技术。
背景技术
以往一直使用通过向被加工物照射激光来加工被加工物的激光加工装置。加工中具有字符或图画的素描、曝光、基板的制造过程中的修复(校正；repair)等种类。另外，基板还具有液晶显示器(LCD：Liquid CrystalDisplay)、等离子体显示面板(PDP：Plasma Display Panel)等平板显示器(FPD：Flat Panel Display)、半导体晶片(wafer)、层压印刷基板(multilayerprinted circuit board)等种类。
在这样的激光加工装置中，设有用于按照指定的位置、方向、形状来照射激光的机构。一直以来都使用缝(slit)等作为该机构。近些年来，作为该机构，还使用呈阵列状排列有微小反射镜的DMD(DigitalMicromirror Device：数字微镜器件)等空间调制元件。空间调制元件还被称作空间光调制器(SLM：spatial light modulator)。
然而，从结果而言，有时所指定的位置、方向、形状同实际上照射激光的位置、方向、形状不同。这是由于，在从激光光源到被加工物的光路上存在多个光学部件，会受到这些光学部件的偏移、安装位置的偏差、安装方向的偏差等影响所致。
因此，就需要进行校准(calibration)来调整激光的照射方式，使得所指定的位置、方向、形状同实际上照射激光的位置、方向、形状一致。
并且，“校准”这一用语有时还使用于包含“调整”的含义，然而在下面的描述中以“校准”中不包含“调整”的含义来进行说明。另外，以下只要不作特别说明，“调整”就表示基于校准的结果进行的调整。
专利文献1～3中记载了调整激光照射的现有技术。
在专利文献1所述的激光加工装置中，求出作为照射激光束的对象的加工图案在图像上的坐标位置与激光束所照射的点在图像上的坐标位置，计算两者的位置偏差量。然后将位置偏差量换算为用于移动载物台的校正量，移动载物台，调整为加工图案的位置与激光束的照射位置一致。
但是，在专利文献1中仅描述了X方向或者Y方向上的位置偏差的调整，没有描述旋转偏差、放大或缩小等尺度变换、形状的失真。
在专利文献2的标本观察系统中，考虑了某种旋转偏差或失真。该系统是在显微镜上安装有激光扫描装置和图像获取装置的结构。该系统中，由激光扫描装置所照射的激光的照射位置是根据由图像获取装置获取的图像来测定的。而且，根据表示通过该测定所获取的照射位置与对激光扫描装置所指示的激光照射的照射指示位置之间差异的信息来进行校正和调整。
在该系统中，需要考虑照射位置与照射指示位置之间的差异4个主要原因，获取与主要原因对应的调整方法。例如，通过进行校正使激光偏转的偏转用反射镜的偏转动作的控制，对图像获取装置与激光扫描装置各自的光学系统的光轴的位置偏移和旋转偏移进行补偿(offset)。
专利文献3公开了在YAG加工机中使YAG激光的焦点位置对准工件的激光加工点的示教方法。在该方法之中，进行YAG激光的光轴方向即Z方向的校准、垂直于Z方向的X方向和Y方向的校准。
Z方向的校准中，以相对于Z轴倾斜的方向照射到工件(workpiece)上，在工件上使用看作是平行于X轴的线的测定用缝光。根据激光加工头在Z方向上的动作和拍摄工件所得的图像中的缝光的Y坐标之间的关系，可获取Z方向的校准数据。根据该数据，进行用于使YAG激光的焦点位于工件表面上的Z方向的校准。
X-Y方向的校准是在进行了Z方向的校正后进行的。具体而言，激光加工头移动到工具坐标系(XYZ坐标系)的原点上，照射1shot激光，拍摄通过该照射而形成的焊道(bead)痕，获取所得到的图像上的焊道痕的坐标。同样地，激光加工头还依次移动到工具(tool)坐标系中的位于X轴上的X轴定义点和位于Y轴上的Y轴定义点上，进行激光的照射、拍摄、坐标的获取。
根据这3点在工具坐标系上的坐标和在作为图像坐标系的像素(pixel)坐标系上的坐标，可求出从工具坐标系到像素坐标系的变换矩阵。该变换矩阵表示平移移动与旋转移动的组合。
通过采用该变换矩阵的变换的逆变换，用像素坐标系表示的检测点的坐标被变换到工具坐标系上。然后计算出在工具坐标系上的校正量，激光加工头向X-Y方向移动相当于校正量的量。
专利文献1：日本特开平6-277864号公报
专利文献2：日本特开2004-109565号公报
专列文献3：日本特开2000-263273号公报
上述专利文献1～3都描述了没有对进行照射的激光进行空间调制的情况下的校准和调整的方法。另外，一直以来，经由空间调制元件的光的照射的校准与调整大多通过人的手工操作来进行。
发明内容
本发明的一方面提供一种调整装置，其调整由空间调制元件按照所指定的输入图案进行了空间调制的光向对象物上的照射。上述调整装置具有：读取部，其读取拍摄了上述对象物的图像，其中上述对象物上被照射有由上述空间调制元件进行了空间调制的光；计算部，其计算出变换参数，该变换参数将上述输入图案变换为对应于上述输入图案在上述图像上产生的输出图案；以及调整部，其根据将校准图案用作上述输入图案时由上述计算部计算出的上述变换参数，对按照所指定的照射图案向上述对象物上的光照射进行调整。
本发明的另一方面提供一种激光加工装置。上述激光加工装置的特征在于，具有：光学系统，其将从激光光源射出的激光引导到对象物上；空间调制元件，其设置在从上述激光光源到上述对象物的光路上，对入射光进行空间调制；以及上述调整装置，作为按照上述照射图案照射到上述对象物的光是使用上述激光，通过上述调整装置调整上述激光向上述对象物上的照射，来加工上述对象物。
本发明又一方面提供一种由计算机执行以实现上述调整装置的方法、以及使计算机作为上述调整装置来发挥作用的程序。上述程序是保存在计算机可读取存储介质中来提供的。
无论在上述哪个方面中，都根据计算出的上述变换参数来调整光向上述对象物的照射。因此，所指定的上述照射图案与实际照射的上述光的图案之差相比未经调整的情况得以降低。
根据本发明，由于根据变换参数自动调整由空间调制元件进行了空间调制的光的照射，因此能够实现更为正确的照射。
另外，根据本发明，由于根据1个校准图案来计算变换参数，所以仅照射1次用于获得变换参数的光即可，无需按照以往那样重复进行照射和结构物的机械移动。因此，采用本发明，能高效地进行校准来调整光的照射。
附图说明
图1是表示第1实施方式中的激光加工装置的结构的示意图。
图2是表示第1实施方式中的控制部的功能的功能框图。
图3是列举由于激光加工装置上存在的偏差或失真所导致的照射图案的变形的图。
图4是表示校准图案的例子的图。
图5是表示第1实施方式中的变换参数的计算步骤的流程图。
图6是说明第1实施方式中的调整方法的图。
图7是说明从输入图案向输出图案的变换的例子的图。
图8是表示第2实施方式中的控制部的功能的功能框图。
图9是说明第2实施方式中的调整方法的图。
图10是表示第3实施方式中的控制部的功能的功能框图。
图11是说明第3实施方式中的调整方法的图。
图12是在第7实施方式中照射校准图案时的图像例。
图13是表示第7实施方式中的控制部的功能的功能框图。
图14是表示第8实施方式中的控制部的功能的功能框图。
符号说明
100：激光加工装置            101：载物台(stage)
102：被加工物                103：激光振荡器
104、107、109：半透半反镜    105：反射镜
106：DMD(数字微镜器件)       108：成像透镜
110：物镜                    111：照明用光源
112：CCD相机                 113：控制部
114：操作部                  115：监视器
116：LED光源                 201：读取部
202：计算部                  203：调整部
204：空间调制控制部          205：载物台控制部
206：选择部                  207：制作部
208：第2计算部               300～304：图像
310～312：照射图案           320、321：DMD传送用数据
330～334：实时图像           340～342：校准图案
401：基板                    402：电路图案
403～405：圆
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的实施方式。在表示不同实施方式的多个图中，对相互对应的构成要素赋予相同符号，省略其说明。
下面，首先说明第1实施方式，然后说明对第1实施方式进行了变形的第2～第8实施方式。第1～第8实施方式都是应用本发明来调整激光加工装置中的激光照射的例子。然后，作为应用本发明来调整投影仪的光照射的例子，对第9实施方式进行说明，最后说明其他变形例。
图1是表示第1实施方式中的激光加工装置的结构的示意图。第2～第8实施方式中，也使用与图1结构相同的激光加工装置。
图1的激光加工装置100是通过从激光振荡器103射出的激光对放置于载物台(工作台)101上的被加工物102进行加工的装置。激光加工装置100对被加工物102进行熔融、切断、图画或字符等的烧焊、曝光或者电路图案的修复(校正)等种类的加工。并且，下面为了简便起见，假定载物台101的上表面与铅直方向垂直。
被加工物102也可以是FPD基板、半导体晶片、层压印刷基板等，还可以是其他的一般试料。
从激光振荡器103射出的激光穿透半透半反镜104，在反射镜105上反射，向DMD 106入射。
DMD 106是将微小反射镜排列为2维阵列状的空间调制元件。微小反射镜的倾角至少可切换为2种。下面分别将倾角处于第1和第2角度时的微小反射镜的状态称作“导通状态”和“截止状态”。
DMD 106根据来自后述的控制部113的指示，独立切换每个微小反射镜的倾角、即每个微小反射镜的状态。对DMD 106的指示例如是通过排列为2维阵列状的数据来表现2值数据，该2值数据表示是否应该照射激光，该指示从控制部113发送。
从反射镜105向DMD 106入射的入射光在导通状态下的微小反射镜上进行反射时，以反射光的朝向为铅直方向的方式，配置有激光振荡器103、半透半反镜104、反射镜105和DMD 106。在导通状态下的微小反射镜上反射的激光到达被加工物102的表面的光路上配置有投影光学系统，该投影光学系统具有半透半反镜107、成像透镜108、半透半反镜109和物镜110。在导通状态下的微小反射镜上反射的激光经由投影光学系统投影到、即照射到被加工物102的表面上。投影光学系统构成为，使被加工物102的表面与DMD 106处于共轭的位置上。
截止状态下的微小反射镜的倾角与导通的状态下不同。因而，从反射镜105向DMD 106入射的入射光在截止状态下的微小反射镜上朝与到达半透半反镜107的方向不同的方向反射，不照射到被加工物102上。图1中，通过虚线箭头来表示截止状态下的微小反射镜所反射的反射光的光路。
因此，通过将每个微小反射镜控制为导通状态或者截止状态，从而能够控制是否向与各微小反射镜对应的被加工物102上的位置照射激光。也就是说，通过使用DMD 106，能够以任意的位置、方向、形状向被加工物102上照射激光。
激光加工装置100还具有LED(Light Emitting Diode；发光二极管)光源116。从LED光源116照射的光(下面称之为“LED光”)在半透半反镜104上反射，向反射镜105入射。
这里，激光振荡器103、半透半反镜104和LED光源116配置成，使得穿透半透半反镜104的激光与被半透半反镜104反射的LED光之间的光轴一致。因此，被半透半反镜104反射后的LED光的光路与激光的光路相同，LED光也照射到被加工物102上。
本实施方式中，为了调整经由DMD 106的激光的照射而进行校准，LED光被使用于校准。
另外，激光加工装置100具有照明用光源111和CCD(Charge CoupleaDevice；电耦合元件)相机112。当拍摄中需要照明光的情况下，来自照明用光源111的照明光被半透半反镜109反射，经由物镜110照射在被加工物102的表面上。并且，也可以使用CMOS(ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor；互补性金属氧化物半导体)相机等拍摄装置来代替CCD相机112。
激光、LED光和照明光在被加工物102表面上反射的反射光都经由具有物镜110、半透半反镜109、成像透镜108、半透半反镜107的光学系统向CCD相机112的光电变换元件入射。由此，CCD相机112对被加工物102的表面进行拍摄。
本实施方式中，使用能通过CCD相机112对反射光进行拍摄的波长的激光、LED光和照明光。因此，在使用DMD 106照射激光或者LED光的状态下，由CCD相机112对被加工物102进行拍摄，则会在所拍摄的图像上显现被照射在被加工物102上的激光或者LED光的图案。
如果激光加工装置100完全不含有失真或偏差，则显现在图像上的图案应该与DMD 106所指定的图案在位置、方向(角度)、形状上全部一致。但实际上也会有2个图案不一致的情况。这种不一致就成为校准的对象。
激光加工装置100还具有控制部113、操作部114和监视器115。
控制部113控制激光加工装置100整体。操作部114是通过键盘和指示设备等输入设备来实现的。从操作部114输入的指示被发送到控制部113。
另外，监视器115按照来自控制部113的指示，显示图像和字符等。监视器115例如可以基本上实时地显示由CCD相机112所拍摄的被加工物102的图像。下面也将由CCD相机112所拍摄并由控制部113读取的图像称作“实时(实时)图像”。
后面将结合图2详细叙述控制部113，这里对其简单说明如下。
向控制部113的输入是来自操作部114的指示和来自CCD相机112的图像数据。控制部113对载物台101、激光振荡器103、DMD 106、监视器115和LED光源116进行控制。
另外，控制部113既可以是通用的计算机，也可以是专用的控制装置。控制部113的功能也可以通过硬件、软件、操作系统或者它们的组合之中的任意一个来实现。
例如，还可以通过PC(Personal Computer：个人计算机)等计算机来实现控制部113，此时的计算机具有CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)等非易失性存储器和用作工作区域(working area)的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、硬盘装置等外部存储装置以及与外部设备连接的接口，并通过总线将这些部件连接起来。
这种情况下，载物台101、激光振荡器103、DMD 106、监视器115、LED光源116通过各自的连接接口与该计算机连接。CPU将保存在硬盘装置或者计算机可读取的移动式存储介质等中的程序装载(load)到RAM中后再执行，从而实现控制部113的功能。
接着，使用具体例子说明第1实施方式的激光加工装置100的动作的概要，在该具体例子中，被加工物102为基板，激光加工装置100是对基板表面的缺陷照射激光来修复缺陷的激光校正装置。
如图1所示，激光加工装置100具有包含成像透镜108和物镜110在内的显微镜。因此，CCD相机112能够通过显微镜对被加工物102上细微的电路图案和细微的缺陷进行拍摄。所拍摄的实时图像基本上实时地显示在监视器115上。
将被加工物102表面上存在缺陷的区域称作“缺陷区域”，将监视器115上所显示的图像中的、拍摄到缺陷区域的区域称作“缺陷显示区域”。激光校正装置向缺陷区域照射激光来修复基板。例如，灰尘或者不需要的保护膜属于缺陷，然而由于能通过照射激光来使其蒸发，所以属于能修复的缺陷。例如，这样的缺陷属于激光校正装置的修复对象。
为了防止由于向没有缺陷的区域照射激光而损坏正常形成的电路图案，必须使被激光所照射的区域与缺陷区域精度良好地一致。为此，需要进行校准与调整。
例如，操作者通过操作部114选择即指定缺陷显示区域。所指定的缺陷显示区域是表示缺陷区域的图案。通过由控制部113对DMD 106指定该图案，从而能够进行实现了“对缺陷区域照射激光，对缺陷区域之外的区域不照射激光”这样的控制的照射。换言之，对与缺陷显示区域所包含的像素对应的DMD 106的微小反射镜指示导通状态，对此外的微小反射镜指示截止状态，从而向缺陷区域照射激光来修复缺陷，而对除此之外的区域不照射激光。
如果激光加工装置100完全不存在失真或偏差，则与缺陷显示区域所包含的像素对应的DMD 106的微小反射镜应处于导通状态，以便向与该微小反射镜对应的被加工物102上的位置照射激光。另外，与缺陷区域上不包含的像素对应的微小反射镜应处于截止状态，以便不向与该微小反射镜对应的被加工物102上的位置照射激光。
但是，实际上有时激光加工装置100会出现失真或偏差。因此，需要进行校准。然后，激光根据校准的结果被调整，再照射到作为基板的被加工物102上。由此，按照与基板上的缺陷区域精度良好地一致的图案来照射激光。即，作为激光校正装置的激光加工装置100能够在不被激光损坏正常部分的情况下来修复基板的缺陷。
下面详细说明控制部113。
图2是表示第1实施方式中的控制部113的功能的功能框图。
控制部113具有从CCD相机112读取图像的读取部201、进行校准的计算部202、根据校准的结果来调整光的照射的调整部203、控制DMD106的空间调制控制部204、控制载物台101的载物台控制部205、选择激光振荡器103或LED光源116中的一个作为光源的选择部206。本发明中的调整装置在第1实施方式中得以实现的是读取部201、计算部202和调整部203。
读取部201从CCD相机112读取对被加工物102进行了拍摄所得的图像。例如再通过PC来实现控制部113的情况下，也可以通过安装于PC上的图像采集卡来实现读取部201。
读取部201所读取的图像种类根据实施方式而有所不同，然而无论在何种实施方式中读取部201都必定读取的图像是按照校准图案进行照射时的被加工物102的图像。
校准图案是指示给DMD 106的输入图案的一种。在下面的说明中，“输入图案”是表示对DMD 106的指示的图案，是通过对每个微小反射镜的“导通”或“截止”的指示来表示照射光的区域(领域；area)的图案。根据为了校准或为了激光加工这样的目的，具体指定为输入图案的图案有所不同。
在对按照某种输入图案进行了光的照射的被加工物102进行了拍摄的图像上，形成与该输入图案对应的图案。下面将图像所形成的图案称作“输出图案”。
输出图案是按照“被照射了光”或“没有被照射光”这2个值表示图像上各点的图案。输入图案中的“导通”与“截止”的指示分别与输出图案中的“被照射了光”的状态和“没有被照射光”的状态对应。
但是，通常由于激光加工装置100上存在的失真或偏差等，输入图案与输出图案会不同。例如，校准图案虽然是用于校准的基准图案，然而输出图案不同于基准图案。
也就是说，如果将输入图案看作是基准，则输出图案或偏离基准位置，或从基准角度进行了旋转，抑或形状发生放大/缩小或产生变形。
因此，计算部202计算出将输入图案变换为输出图案的变换参数。在下面的各实施方式中，校准就是计算变换参数。由于变换参数的具体例子根据实施方式而有所不同，因而将在后面详细叙述。
计算部202将校准图案用作输入图案时计算出的变换参数输出到调整部203。并且计算部202既可以读取保存在未图示的存储装置中的预定的校准图案，将其用于计算变换参数，也可以在每次校准时制作校准图案。
调整部203根据变换参数，对按照从控制部113的外部所指定的照射图案进行的激光照射进行调整。为进行调整而控制的对象根据实施方式而有所不同，在第1实施方式中，调整部203对从操作部114提供的照射图案进行调整。
在通过PC来实现控制部113的情况下，计算部202与调整部203也可以通过将程序装载到RAM中来执行的CPU来实现。另外，如果预先将校准图案存储在存储装置中，则该存储装置也可以是PC所具备的RAM或者硬盘装置等。
空间调制控制部204接受应当向DMD 106指示的输入图案，按照该输入图案，进行使DMD 106的每个微小反射镜成为导通状态或者截止状态的控制。其结果，从激光振荡器103或LED光源116照射的光通过DMD106进行空间调制，再照射到被加工物102上。
空间调制控制部204在用于校准的LED光的照射中，从计算部202接受作为输入图案的校准图案。另外，在用于加工的激光的照射中，空间调制控制部204从调整部203接受由调整部203进行了调整的输入图案。
载物台控制部205控制载物台101，使得构成光学系统的图1的各构成要素和载物台101的相对位置改变。在其他实施方式中，也可以不移动载物台101而移动光学系统来改变相对位置。
例如，当激光加工装置100为激光校正装置的情况下，从缺陷检查装置预先向激光加工装置100通知应修复的缺陷的大致位置。然后，载物台控制部205控制载物台101使其移动，使得被通知的被加工物102上的位置进入激光的照射范围，并进入到CCD相机112的拍摄范围中。
之后，CCD相机112对被加工物102进行拍摄，由读取部201读取所拍摄的图像，由监视器115显示该图像。应该照射激光来进行修复的图案、即缺陷显示区域，例如是由操作者根据显示于监视器115上的图像通过操作部114进行指示的。还能够通过与从合格的被加工物中获取的图像进行比较的公知技术，来提取缺陷显示区域。
选择部206将激光振荡器103和LED光源116中的某一个选择为光源，导通所选择的光源，截止未选择的光源。具体而言，选择部206在校准时进行截止激光振荡器103且导通LED光源116的控制，加工时进行导通激光振荡器103且截止LED光源116的控制。另外，选择部206有时还会进行使两个光源都截止的控制。
在通过PC实现控制部113的情况下，能通过向RAM装载程序并执行的CPU、以及外部装置与PC的连接接口来实现空间调制控制部204、载物台控制部205和选择部206。
下面参照图3说明校准的对象。
图3是列举由于激光加工装置100上存在的偏差或失真所导致的照射图案的变形、即由输入图案向输出图案的变形的图。
为了便于说明，下面将通过CCD相机112拍摄的图像在横向上的坐标轴称为x轴，将纵向的坐标轴称为y轴。而且，图像的大小是任意的，在本实施方式中，设x方向为640像素、y方向为480像素。且将该大小记载为“640×480像素”。图像内的各像素的位置可通过x坐标与y坐标的组(x，y)来表示。图3中照射图案310的左上角与右下角的坐标分别为(0，0)和(639，479)。
图3的照射图案310是表示应该针对CCD相机112所拍摄的图像的哪个部分照射激光的图案。因此，也能够通过x坐标与y坐标的组(x，y)来表示照射图案310内的位置，照射图案310的大小是与CCD相机112所拍摄的图像相同的640×480像素。
这里，用白色表示照射激光，用黑色表示不照射激光，则如图3所示，照射图案310能表现为黑白2值图像。在图3的例子中，照射图案310由位于图像中心部的、平行于x轴的粗线和平行于y轴的粗线相交的白色十字形状和背景的黑色构成，表示应该向相当于白色十字形状的被加工物102上的部分上照射激光。
在本实施方式中，照射图案310是按照如下通过操作部114来进行指示的。首先，基于来自照明用光源111的照明光的照明，在既不照射激光也不照射LED光的状态下，由CCD相机112来对被加工物102进行拍摄。然后，控制部113的读取部201读取所拍摄的图像并输出到监视器115。
之后，操作者观察输出到监视器115的图像，从操作部114指示应该照射激光的范围。该指示是通过连接操作部114与控制部113的接口，以640×480像素的大小的照射图案310的数据形式提供给控制部113的。
在其他实施方式中，也可以从其他装置向控制部113发送照射图案310的数据。例如，在激光加工装置100为FPD基板等激光校正装置的情况下，也可以从缺陷检查装置向控制部113发送照射图案310的数据。或者还可以是，激光校正装置具有图像识别部，图像识别部通过图像识别处理来识别缺陷的形状，生成表示所识别的形状的照射图案310的数据，输出给控制部113。
无论如何，照射图案310的数据都被提供给控制部113。于是，控制部113根据照射图案310来生成用于向DMD 106指示每个微小反射镜的导通和截止的DMD传送用数据320。DMD传送用数据320是表示输入图案的数据，将被传送(即发送)给DMD 106。
在DMD 106中，微小反射镜排列为2维阵列状，能够利用u坐标与v坐标的组(u，v)来表示微小反射镜的位置。另外，下面为了简化说明，设图像内的像素的坐标(x，y)与微小反射镜的坐标(u，v)具有x＝u，y＝v的关系。只要适当配置微小反射镜，适当确定uv坐标系的原点，该关系就会成立，因此下面说明中的一般性不会丧失。
此处，与照射图案310的图同样，在用白色表示照射激光，用黑色表示不照射激光时，DMD传送用数据320也能够通过黑白2值图像来表现。换言之，利用表示使微小反射镜为导通状态的白色或者表示使微小反射镜为截止状态的黑色，能用表示位置(u，v)的点的黑白2值图像来表现DMD传送用数据320。
在本实施方式中，假定DMD 106上排列有800×600个微小反射镜。即，微小反射镜的个数比CCD相机112所拍摄的图像的像素数要多。因此，表示DMD传送用数据320的图像成为用黑色边缘包围表示照射图案310的图像的周边的图像。后面将叙述存在这种边缘的理由。
即，表示照射图案310的图像的位置(x，y)上的颜色(白或者黑)与表示DMD传送用数据320的图像的、u＝x、v＝y的位置(u，v)上的颜色相同。而且，当位置(u，v)处于u＜0或者640≤u或者v＜0或者480≤v的范围内的情况下，表示DMD传送用数据320的图像的位置(u，v)上的颜色为黑色。
并且，在图3中，DMD传送用数据320存在白色的矩形形状的框线，然而为了便于说明，该框线表示相当于照射图案310的640×480像素的范围，并不表示使白色框线上的微小反射镜为导通状态。另外，在本实施方式中，DMD传送用数据320中白色框线之上的边缘和之下的边缘宽度相等，且右边缘与左边缘的宽度也相等。但也可以按照实施方式来适当确定边缘的宽度。
控制部113根据照射图案310与DMD传送用数据320之间的上述关系，根据照射图案310的数据生成DMD传送用数据320。如上所述，欲生成DMD传送用数据320，控制部113只需在照射图案310周围添加黑色边缘即可。
而且，控制部113内的空间调制控制部204向DMD 106输出DMD传送用数据320，从而针对800×600个微小反射镜分别提供导通或者截止的指示。
此处，不进行基于校准的调整，DMD 106的微小反射镜直接按照所提供的DMD传送用数据320而成为导通状态或者截止状态，假定从激光振荡器103射出激光。
这种情况下，一般而言，照射在被加工物102上的激光的图案与期望的照射图案310不同。这是由于激光加工装置100的光学系统和/或拍摄系统存在偏差或失真所致。
例如，可能会出现反射镜或透镜倾斜，或者激光加工装置100的各构成要素的安装位置错位，抑或存在因安装角度偏移而从原来的角度发生旋转后进行安装的部件。
如上所述，图3的实时图像330是将不同于期望的照射图案310的图案照射在被加工物102上的情况下通过CCD相机112拍摄的图像例。因此，实时图像330上的位置也能利用xy坐标系来表示，实时图像330的大小为640×480的像素。
图3的实时图像330中，用白色表示实际照射了激光的部分，用黑色表示未被照射的部分。在将实时图像330与照射图案310进行比较时，则白色十字形状向x轴的正方向移动，进而绕逆时针旋转大约15度。从照射图案310向实时图像330的变形实际上不仅包括这种平行移动(移位)和旋转，有时还包含放大/缩小、即尺度变换和剪切变形等形状的失真。
因此，为了防止这种变形，需要进行校准，并根据校准的结果调整激光的照射。在本实施方式中，将由于激光加工装置100上存在的偏差和失真而导致的上述那样的照射图案的变形看作是一种变换的结果，将该变换进行数学模型化。
下面，说明通过校准获取表示该数学模型化的变换的参数，根据获取的参数进行调整的处理。
在图3中，DMD传送用数据320除了边缘之外与照射图案310相同。因此，照射图案310事实上可被称作指定给DMD 106的输入图案。而且，实时图像330与该输入图案对应地，成为不经任何调整就接受了变形的激光照射在被加工物102上的情况下在图像上产生的输出图案。因此，从照射图案310向实时图像330的变形被视作从上述输入图案向上述输出图案变换而得到的。
在本实施方式中，采用该变换是利用变换矩阵T表示的仿射(affine)变换的数学模型。即，变换矩阵T的各要素是在校准中应该计算出的变换参数。
如上所述，输入图案与输出图案都可以用xy坐标系来表示，而且由于始终为u＝x且v＝y，所以即便将uv坐标系和xy坐标系视为相同的坐标系，在变换参数的计算中也不会存在问题。也就是说，本实施方式中的数学模型为“与DMD传送用数据320上的坐标(u，v)相等的照射图案310上的坐标(x，y)，通过表示仿射变换的变换矩阵T被变换为实时图像330上的坐标(x’，y’)”。
用数学式表示该数学模型则为式(1)所示。
x ′ = a 1 x + b 1 y + d 1 y ′ = a 2 x + b 2 y + d 2 - - - ( 1 )
这里，将变换矩阵T定义为式(2)的3×3矩阵。
T = a 1 b 1 d 1 a 2 b 2 d 2 0 0 1 - - - ( 2 )
于是，通过式(3)的矩阵运算，能够表示从输入图案向输出图案的变换。
x ′ y ′ 1 = a 1 b 1 d 1 a 2 b 2 d 2 0 0 1 x y 1 - - - ( 3 )
这里，变换矩阵T的第3列的要素d1和d2表示平行移动的量。而且，如果将变换矩阵T中由要素a1、b1、a2、b2构成的部分看作是2×2的矩阵，则该2×2的矩阵根据仿射变换的定义来看是正则，表示合成了旋转、放大、缩小和剪切变形后的变形。从下式(4)～(12)也能理解这种情况。
即，任意的正则2×2矩阵S都可如式(4)那样进行分解。
S = a b c d = a - c c a 1 ab + cd a 2 + c 2 0 ad - bc a 2 + c 2 - - - ( 4 )
另外，表示旋转的矩阵X一般通过式(5)来表示，表示放大/缩小的矩阵Y一般通过式(6)来表示，表示剪切变形的矩阵Z一般通过式(7)来表示。
X = cos θ - sin θ sin θ cos θ - - - ( 5 )
Y = α 0 0 β - - - ( 6 )
Z = 1 γ 0 1 - - - ( 7 )
这里，用式(8)、(9)、(10)分别表示α、β、γ，如果θ满足式(11)和(13)，则矩阵S满足式(13)。
α = a 2 + c 2 - - - ( 8 )
β = ad - bc a 2 + c 2 - - - ( 9 )
γ = ab + cd a 2 + c 2 - - - ( 10 )
cos θ = a a 2 + c 2 - - - ( 11 )
sin θ = c a 2 + c 2 - - - ( 12 )
S＝XYZ    (13)
即，通过计算变换矩阵T，能进行考虑了平行移动、旋转、放大、缩小以及剪切变形在内的校准。接着对计算变换矩阵T的方法进行说明。
通常，当通过仿射变换将3点a、b、c映射为点a’、b’、c’时，表示该仿射变换的变换矩阵T能按照如下根据点a、b、c的坐标和点a’、b’、c’的坐标计算出。
首先，在xy坐标系中，通过如下构成的列矢量来表示，其中：
(xa，ya)T表示点a的坐标，
(xb，yb)T表示点b的坐标，
(xc，yc)T表示点c的坐标，
(xa’，ya’)T表示点a’的坐标，
(xb’，yb’)T表示点b’的坐标，
用(xc’，yc’)T表示点c’的坐标。
此处，上述的上标字符“T”表示转置。于是，使用点a、b、c与点a’、b’、c’的坐标，能够定义通过下式(14)表示的矩阵P和通过下式(15)表示的矩阵Q。
P = x a x b x c y a y b y c 1 1 1 - - - ( 14 )
Q = x a ′ x b ′ x c ′ y a ′ y b ′ y c ′ 1 1 1 - - - ( 15 )
这里，根据式(3)，能按照下式(16)那样来表示3点a、b、c与3点a’、b’、c’的关系。
TP＝Q    (16)
如果适当地选择3点a、b、c的位置，则矩阵P为正则，存在反矩阵P-1。因此，在两边的右侧乘以反矩阵P-1能得到式(17)。
T＝QP-1(17)
因此，计算部202能根据式(17)计算出变换矩阵T。即，求出矩阵P为正则的适当位置上的3点a、b、c，如果能知道通过变换矩阵T对该3点进行了映射的点a’、b’、c’的位置，则能计算出变换矩阵T。本实施方式中，为了得知点a’、b’、c’的位置，需要按照校准进行LED光的照射。
图4是表示校准图案的例子的图。图4中示出了3个校准图案的例子，它们都是将3点a、b、c表现成能区分彼此的图案，其中3点a、b、c按照矩阵P为正则的方式进行定位。
校准图案既可以在每次校准时由例如计算部202来生成，也可以预先生成后存储在存储装置中。
校准图案属于向DMD 106输入的输入图案的一种，因而与图3相同，能表现为表示导通状态的白色和表示截止状态的黑色的2值图像。另外，如图3说明的那样，本实施方式中由于将uv坐标系看作与xy坐标系相同，因此图4示出了x轴与y轴。
校准图案340配置有直径不同的3个圆(环)，能根据直径的不同来区分3点。即，直径最小的圆的中心为点a，直径第2小的圆的中心为点b，直径最大的圆的中心为点c。直径彼此不同的圆面积也互不相同，因此，通过图像处理，能容易地区分并识别彼此。
在校准图案341中，通过形状的不同来区分3点。即，长方形的重心为点a，菱形的重心为点b，三角形的重心为点c。
在校准图案342中，使用由2个线段构成的图形来区分3点。校准图案342中，平行于y轴的线段上的一个端点为点a，另一个端点为点b。另外，平行于x轴的线段上与线段ab不接触的端点为点c。此处，如果设线段ab与平行于x轴的线段的接点为点w，则点a、b、c的位置被确定为，点a与点w的距离aw同点b与点w的距离bw彼此不同。
当然，还能使用图4中所列举的图案之外的校准图案。例如，由于通过仅由3边长度彼此不同的三角形构成的图案，也能根据3边的长度来区分3个顶点，因此能用作校准图案。另外，还可以使用表现出彼此能进行区分的4点以上的点的图案，仅将其中特定的3点用于校准。总之，在采用由变换矩阵T表示仿射变换这样的数学模型时，只要能彼此区分3点，校准图案就可为任意形状的图案。
在由CCD相机112对按照校准图案照射了光的被加工物102进行拍摄时，则如上所述，能获取包含通过变换矩阵T变形后的输出图案的图像。为了计算变换矩阵T，需要根据该输出图案来识别点a’、b’、c’的位置。
此处，利用变换矩阵T进行变形的原因在于激光加工装置100中潜在的偏差和失真，因而利用变换矩阵T进行变形的程度不会极端增大。因此，即使校准图案略微有些变形，也能在保持“能区分3点”这样的性质下，通过使用提高了“区分3点a、b、c的容易程度”的校准图案，能在输出图案中彼此区分并识别点a’、b’、c’。
例如，在校准图案340的例子中，如果3个圆的直径不同，则能区分3点a、b、c。但该区分的容易程度根据3个圆的直径之比而不同。
如果3个直径的值接近，则3个圆可能会通过变换矩阵T映射为几乎无法区分开的3个椭圆(或圆)。但是，如果3个直径的值彼此相差不大，则3个圆即使在通过变换矩阵T变形后的输出图案中彼此的面积也会相差较大，映射为易于区分的3个椭圆(或圆)。因此，能区分3点a’、b’、c’。也就是说，能将3个椭圆(或圆)各自的重心识别为3点a’、b’、c’。
即，在校准图案340的例子中，3个圆的直径彼此相差越大，则3点a、b、c的区分容易度也越高。而校准图案340中3个圆的直径相差何种程度才能区分3点a’、b’、c’，则根据实施方式有所不同。因而，能进行预备实验来确定3个圆的直径。
在校准图案341中，即使在输出图案中也能易于区分三角形和四边形。另外，例如使长方形的2边长度相差较大，或者使长方形与菱形的面积相差较大，则能在输出图案中保持“能区分3点”的性质。因此，能在输出图案中将3个图形各自的重心识别为3点a’、b’、c’。
对于校准图案342，也通过使2个距离aw和bw彼此相差较大，从而能在输出图案中保持“能区分3点”的性质，能对3点a’、b’、c’彼此区分并识别。
接着，参照图5说明使用这种校准图案计算变换矩阵T的处理。
图5是表示作为第1实施方式的变换参数的变换矩阵T的计算步骤的流程图。
在步骤S101中，计算部202例如制作如图4中所列举的校准图案，输出到空间调制控制部204。或者计算部202也能在步骤S101读取预先保存在存储装置中的校准图案。
校准图案作为输入图案被指定给DMD 106，能表现为2值图像。因此，图5中将步骤S101表现为“DMD图像制作”。
然后，在步骤S102中，计算部202根据校准图案的数据获取3点a、b、c的坐标。
例如，在为图4的校准图案340的情况下，计算部202通过图像识别处理，根据校准图案来识别3个“白色”的圆，分别计算取得所识别出的3个圆的中心(即重心)的坐标。这3个坐标就是点a、b、c的坐标。
然后，在步骤S103中，由选择部206将LED光源116选择为光源。另外，由空间调制控制部204来控制DMD 106，使得按照校准图案切换微小反射镜的导通状态和截止状态。由此，从LED光源116射出的LED光按照校准图案进行空间调制，经过DMD 106被投影(即照射)到被加工物102的表面上。
接着，在步骤S104中，由CCD相机112对被加工物102进行拍摄，从CCD相机112中读取(即采集(capture))读取部201所拍摄的图像的数据。该图像中存在与校准图案对应的输出图案。
在接下来的步骤S105中，计算部202根据由读取部201读取的图像的输出图案，按照如下获取3点a’、b’、c’的坐标。
在本实施方式之中，由读取部201读取的图像是灰色尺度图像。当然在其他实施方式中也可以使用拍摄彩色图像的CCD相机112，然而该情况下也与如下相同，由计算部202获取3点a’、b’、c’的坐标。
首先，计算部202将读取部201所读取的图像变换为黑白2值图像。该2值化例如是根据各像素的亮度值与阈值的比较来进行的。所变换的黑白2值图像中，白色区域是照射了LED光的区域部分，黑色区域是没有照射LED光的区域部分。计算部202使用所变换的黑白2值图像进行如下处理。
例如，在使用图4的校准图案340的情况下，计算部202通过图像识别处理，识别与圆或者椭圆相近的形状的存在和位置。其结果，识别出3个形状。在校准图案340的例子中，按照3个圆的面积从小到大的顺序，分别与点a、b、c对应。因此，计算部202计算出所识别的3个形状的面积，按照该面积从小到大的顺序，使彼此的形状分别与点a’、b’、c’对应起来。进而，计算部202计算所识别出的3个形状各自的重心坐标，作为3点a’、b’、c’的坐标而获取这3个坐标。
在使用其他的校准图案的情况中，也同样由计算部202根据表示输出图案的黑白2值图像，在步骤S105中获取3点a’、b’、c’的坐标。
接着，在步骤S106中，计算部202根据上式(17)计算变换矩阵T。这里，根据在步骤S105获取的3点a’、b’、c’的坐标，通过式(15)对矩阵Q进行定义，根据在步骤S102获取的3点a、b、c的坐标，通过式(14)对矩阵P进行定义。
另外，如针对式(16)进行说明的那样，本实施方式中，由于矩阵P为正则，因而计算部202能在步骤S106计算出反矩阵P-1。关于反矩阵的计算方法已知有各种方法，可采用任意方法。
计算部202将这样制作的变换矩阵T的数据保存在图2中未图示的RAM或者硬盘等存储装置中。
最后，在步骤S107中，计算部202根据变换矩阵T计算作为其反矩阵的逆变换矩阵T’(＝T-1)。逆变换矩阵T’是表示作为变换参数的、变换矩阵T所变换的逆变换的逆变换参数。计算部202也将逆变换矩阵T’的数据保存在存储装置中。
到此结束图5的处理即校准。校准结束后，从基于逆变换矩阵T’进行了调整的激光振荡器103进行激光的照射。并且，应予以注意的是，由于逆变换矩阵T’是根据变换矩阵T计算出的，因此基于逆变换矩阵T’的调整间接而言也是基于变换矩阵T的调整。
图6是说明第1实施方式中的调整方法的图。
图6的照射图案310和DMD传送用数据320都与图3相同。另外，图6是使用与图3相同的变换矩阵T进行说明的图。
在第1实施方式之中，图2的计算部202将已经计算出且已经保存在存储装置中的变换矩阵T和逆变换矩阵T’输出到调整部203。
另外，调整部203从操作部114接受照射图案310，生成DMD传送用数据320。调整部203还通过逆变换矩阵T’对DMD传送用数据320进行变换，生成DMD传送用数据321，并输出到空间调制控制部204。
然后，空间调制控制部204指定DMD传送用数据321是输入给DMD106的输入图案，并控制DMD 106。即，调整部203具有如下功能：通过空间调制控制部204对DMD 106指定作为输入图案的DMD传送用数据321。
在图6所示的例子中，与图3相同，变换矩阵T表示将向x轴正方向的移动与逆时针旋转约15度进行合成的变换。因此，在图6中，通过逆变换矩阵T’进行了变换的DMD传送用数据321是使DMD传送用数据320的图案顺时针旋转大约15度并向x轴负方向移动后的图案。
此时，如果图2的选择部206将激光振荡器103选择为光源，则从激光振荡器103射出激光。该激光经由将DMD传送用数据321指定为输入图案的DMD 106而照射到被加工物102上。本实施方式中，此处CCD相机112对被加工物102进行拍摄，由调整部203从CCD相机112读取图像，如此读取的图像是图6的实时图像331。
如图6所示，对于在实时图像331中显现的输出图案，由于逆变换矩阵T’下的变形与变换矩阵T下的变形会互相抵消，因而成为与照射图案310等同的图案。并且，关于“实时图像331上的输出图案与照射图案310等同”，正确地说，是指“如果忽视由于式(3)的数学模型与实际产生的变换间的差异等所导致的误差，则等同”。在下面的说明中，只要没有特殊说明，就在这种意义下使用“等同”这一用词。
关于实时图像331上的输出图案与照射图案310等同，就是通过调整部203的调整，按照应该加工的形状向应该加工的位置正确地照射激光，将该正确的照射作为实时图像331进行拍摄。
并且，通过比较DMD传送用数据320和321可知，利用逆变换矩阵T’变换的结果为，表示应使微小反射镜为导通状态的白色部分在DMD传送用数据321中可能会从u＜0或者640≤u或者v＜0或者480≤u的范围中突出。因此，在本实施方式中，使用了具有像素数比表示照射图案310的图像的像素数(例如640×480像素)更多的(例如800×600个)的微小反射镜的DMD 106。这种情况下，如图3和图6所示，作为指定给DMD106的输入图案的表示DMD传送用数据320的图像就是用黑色(即表示没有照射光)边缘包围表示照射图案310的图像周边的图像。
此处，变换矩阵T表示激光加工装置100上存在的失真或偏差的影响。另外，这种失真或偏差收敛于激光加工装置100规格上所允许的范围内。因此，利用变换矩阵T进行变形的程度也并不极端大。即无需极大的边缘。例如，能预测实验所需的边缘的量，根据预测出的边缘的量，确定DMD 106所需的微小反射镜的个数。
下面，参照图7～图11说明第2实施方式与第3实施方式。第2实施方式和第3实施方式中，获取变换参数之后对激光的照射进行调整的方法、即调整部03的动作与第1实施方式不同。由于存在多种抵消变换参数所表示的变换的调整方法，因此优选按照实施方式来采用适当的调整方法。
图7是以说明第2实施方式和第3实施方式中的调整方法为前提，说明从输入图案向输出图案变换的例子的图。图7的内容与图3类似，然而为了便于说明，图3和图7中图示的方式有所不同。
并且，在第2实施方式和第3实施方式中，如图8和图10所示，控制部113的结构与第1实施方式的图2的结构在局部上不同，然而图7不会受到与图2的不同的影响。
图7的图像300是在仅对放置于载物台101上的被加工物102照射来自照明用光源111的照明光的状态下，由CCD相机112拍摄到的图像。在图7的例子中，被加工物102上存在3条直线状的电路图案。
在通过读取部201读取图像300，并输出到监视器115后，操作者通过操作部114指定加工对象范围。所指定的范围是图像300中网格的矩形范围。
空间调制控制部204接受来自操作部114的指定，根据该指定，生成照射图案311。表示照射图案311的图像中，在图像300上被指定的矩形范围是白色，此外的区域是黑色。对应于照射图案311而指定给DMD106的输入图案虽然省略了图示，然而能通过仅用黑色边缘包围照射图案311周围的图像来表示。空间调制控制部204还生成与照射图案311对应的、向DMD 106输入的输入图案。
在按照与照射图案311对应的输入图案的指示，将通过DMD 106进行了空间调制的激光照射在被加工物102上，并由CCD相机112对被加工物102进行拍摄后，能获取实时图像332。在图7的例子中，实时图像332中被实际照射了激光的范围是网格的矩形范围，不同于指定给图像300的应加工的范围。
在比较图像300与实时图像332时，电路图案的位置、方向、形状相同。但能看作是，按照与在图像300中指定的、提供给DMD 106的输入图案不同的图案照射了激光。由该输入图案向输出图案的变换可通过变换矩阵T来表现。并且，虽然在图3和图7使用了相同的“T”字符，然而变换矩阵T中每个要素的具体值在图3和图7中不同。图7中为了简化，示出了变换矩阵T表示以实时图像332的中心附近为中心逆时针旋转约30度的情况。
以上以参照图7为前提进行了说明，下面参照图8和图9来说明第2实施方式。
图8是表示第2实施方式中的控制部113的功能的功能框图。如果与表示第1实施方式的图2进行比较，则图8与图2的相同之处在于，控制部113具有读取部201、计算部202、调整部203、空间调制控制部204、载物台控制部205、选择部206。
图8与图2的不同之处在于用箭头表示的数据和/或控制的流程。即，由于第1实施方式与第2实施方式中调整方法不同，因此朝向调整部203的箭头与从调整部203引出的箭头在图2和图8中不同。通过参照图9在下面说明的调整方法，能明了图8中的箭头的意义。
图9是说明第2实施方式中的调整方法的图。
图8所示的载物台控制部205控制载物台101的动作，从而激光加工装置100的光学系统与载物台101的相对位置发生变化。能控制的载物台101的动作种类可以根据实施方式而有所不同，在第2实施方式中，载物台控制部205控制如下种类的载物台101的动作。
(a)铅直方向的移动
(b)相对铅直轴为水平的平面内的平行移动
(c)相对铅直轴为水平的平面内的旋转
(d)改变载物台101的上表面与铅直轴所形成的角度的动作
即，第2实施方式中，在载物台101上安装有能进行这些种类的动作的未图示的驱动电动机和/或致动器(actuator)。载物台控制部205控制驱动电动机和/或致动器来移动载物台101。
并且，在第2实施方式中，根据需要通过止动器(stopper)等将被加工物102固定在载物台101上，即便载物台101由于上述(d)的动作而倾斜，被加工物102也不会滑落。
在这种结构中，计算部202将已经计算出并保存在存储装置中的变换矩阵T的数据输出到调整部203。然后调整部203根据变换矩阵T对载物台控制部205指示移动载物台101的控制。载物台控制部205按照来自调整部203的指示来移动载物台101。该控制的结果为，激光加工装置100的光学系统与被加工物102的相对位置也随着变换矩阵T而发生变化。
此时，为了方便说明，假设CCD相机112对被加工物102进行拍摄。于是，如图9所示，拍摄到与通过变换矩阵T使图像300变形后的图像等同的图像301。图9中，能根据分别拍摄在图像300和301上的被加工物102上的电路图案的比较，肉眼观察到通过变换矩阵T的变形。
另一方面，与在图7中说明的相同，根据图像300指定照射图案311。然后，根据所指示的照射图案311，由空间调制控制部204对DMD 106指定输入图案。然后由选择部206将激光振荡器103选择为光源。
因此，从激光振荡器103照射的激光受到用变换矩阵T表示的偏差或失真的影响，并照射到被加工物102上。但是不同于图7的情况，第2实施方式中，如图像301所示，在照射激光的时刻，处于被加工物102本身也进行了与变换矩阵T对应的动作之后的状态。如此，由于所照射的激光与被加工物102都处于受到同样的变换矩阵T的影响的状态，因而变换矩阵T带来的影响被抵消。即调整的结果是，向所指定的区域正确地照射激光。
这种情况在图9中如下所示。在照射了激光的状态下，在由CCD相机112拍摄了被加工物102的实时图像333中，通过网格表示实际照射了激光的范围。另外，比较图像300与实时图像333，电路图案的3条线的朝向和拍摄在图像上的部分不同，然而电路图案的3条线与网格区域的相对关系相同。即，向所指定的期望区域正确地照射激光。
通过上面的说明可以明确，第2实施方式中能省略图5的步骤S107的处理。
并且，对于按照变换矩阵T移动载物台101而需要的控制参数的值，既可以通过实验来确定，也可以根据激光加工装置100的规格等来计算。
例如，关于上述(a)的动作，可以预先通过实验来调查沿着铅直轴向上或向下使载物台101移动1mm时通过CCD相机112拍摄的图像的放大率或者缩小率的值。还可以构成为，调整部203根据变换矩阵T中包含的放大或缩小的要素，按照预先调查的值计算铅直方向的移动量，将计算出的移动量作为载物台101的控制参数输出给载物台控制部205。对于上述(b)～(d)也同样能由调整部203获取控制参数的值。
另外，根据上述说明可知，第2实施方式的调整方法适用于移动载物台101的机构的机械强度较高的情况。
接着，参照图10和图11说明第3实施方式的调整方法。第3实施方式中，由调整部203通过图像处理来进行调整。
图10是表示第3实施方式中的控制部113的功能的功能框图。与表示第1实施方式的图2进行比较，图10与图2的相同之处在于，控制部113具有读取部201、计算部202、调整部203、空间调制控制部204、载物台控制部205、选择部206。
图10与图2的不同之处在于用箭头表示的数据和/或控制的流程。即，由于第1实施方式与第3实施方式中调整方法不同，因此朝向调整部203的箭头与从调整部203引出的箭头在图2和图10中不同。
另外，图2中存在从读取部201到监视器115的箭头，该箭头用于指定照射图案，表示将从CCD相机112读取的图像输出到监视器115，但在图10中没有。如下所述，这是由于在第3实施方式中，从照射图案的指定阶段开始进行调整。其他箭头的意义也可从参照图11在下面说明的调整方法中明了。
图11是说明第3实施方式的调整方法的图。
图11中，图像302是由CCD相机112进行拍摄，再由读取部201从CCD相机112中读取的图像。图像302中拍摄有与图7或图10的图像300相同的电路图案的3条线。
在第3实施方式的调整中，首先由计算部202将已经计算出且保存在存储装置中的逆变换矩阵T’的数据输出到调整部203。然后，调整部203进行通过逆变换矩阵T’使图像302变形后生成图像303的图像处理，并将图像303输出到监视器115。
在与图7相同的图11中，变换矩阵T也表示大约30度的逆时针旋转。因此，在图像303中，电路图案的3条线相比图像302是按顺时针倾斜大约30度。
操作者观察显示在监视器115上的图像303，通过操作部114指定应该照射激光的区域。在图11的图像304中，通过网格来表示所指定的区域。空间调制控制部204接受来自操作部114的指定，根据该指定，生成照射图案312。照射图案312与图像304的网格区域对应。
空间调制控制部204还根据照射图案312，生成指定给DMD 106的输入图案。然后空间调制控制部204对DMD 106指定输入图案。另外，选择部206将激光振荡器103选择为光源。
因此，从激光振荡器103照射来的激光受到用变换矩阵T表示的偏差或失真的影响并照射到被加工物102上。但是，如果按照以通过逆变换矩阵T’变形后的图像304为基准而指定的照射图案312照射激光，而该照射受到变换矩阵T的影响，则逆变换矩阵T’带来的影响与变换矩阵T带来的影响会相互抵消。也就是说，调整的结果为，向所指定的期望区域正确地照射激光。
这种情况在图11中如下所示。在照射了激光的状态下，在由CCD相机112对被加工物102进行了拍摄的实时图像334中，通过网格表示实际照射了激光的范围。另外，比较图像304与实时图像334，则电路图案的3条线的朝向和拍摄在图像上的部分不同，然而电路图案的3条线与网格区域的相对关系相同。即，向所指定的期望区域正确地照射激光。
以上以变换矩阵T表示较单纯的变形的情况为例对第2和第3实施方式进行了图示和说明，然而采用变换矩阵T的变形也可以是包含平行移动、旋转、剪切变形、放大/缩小等所有情况在内的复杂变形。
接着说明第4～第6实施方式。第4～第6实施方式中，从输入图案向输出图案的变换的数学模型与第1实施方式不同，除根据数学模型的差异来控制部113的动作不同之外，其他与第1实施方式相同。采用何种数学模型取决于实际存在于激光加工装置100中的失真和偏差的特性和程度。
在第4实施方式中，采用仅考虑了平行移动(移位)和旋转的数学模型。第4实施方式的校准只要能够表示彼此能区分的2点a、b即可。例如在第4实施方式中，能使用由直径彼此不同的2个圆构成的图案来取代图4的校准图案340。
与第1实施方式相同，通过按照如下构成的列矢量来表示，其中，
(xa，ya)T表示点a的坐标，
(xb，yb)T表示点b的坐标，
(xa’，ya’)T表示点a’的坐标，
(xb’，yb’)T表示点b’的坐标。
在第4实施方式中，计算部202根据这4个坐标计算出如下3个变换参数，即，
x方向上平行移动的量：
d1＝xa’-xa    (18)
y方向上平行移动的量：
d2＝ya’-ya    (19)
旋转量：
θ＝tan-1{(yb’-ya’)/(xb’-xa’)}-tan-1{(yb-ya)/(xb-xa)}(20)
与第1实施方式相同，这些变换参数能通过式(2)的变换矩阵T的形式来表现。即，将
a1＝cosθ(21)
b1＝-sinθ(22)
a2＝sinθ(23)
b2＝cosθ(24)
代入式(2)中即可。计算部202按照这样计算出变换矩阵T之后的激光加工装置100的动作与第1实施方式相同。
第5实施方式中，采用仅考虑了平行移动(位移)的数学模型。第5实施方式的校准只要能表示1点a即可。例如在第5实施方式中，能使用由1个圆构成的图案来取代图4的校准图案340。
与第1实施方式相同，通过如下构成的列矢量来表示，其中：
(xa，ya)T表示点a的坐标，
(xa’，ya’)T表示点a’的坐标。
第5实施方式中，计算部202根据这2个坐标，与第4实施方式相同地，通过式(18)和式(19)计算出x方向上平行移动的量d1和y方向上平行移动的量d2这2个变换参数。与第1实施方式相同，这些变换参数能通过式(2)的变换矩阵T的形式来表现。即，将
a1＝1(25)
b1＝0(26)
a2＝0(27)
b2＝1(28)
代入式(2)中即可。计算部202按这样计算出变换矩阵T之后的激光加工装置100的动作与第1实施方式相同。
第6实施方式中，采用模拟仿射变换作为数学模型。模拟仿射变换中，除了在仿射变换中考虑到的平行四边形变形(剪切变形)外，还可以考虑到梯形变形。第6实施方式中，使用了表示能彼此区分的4点a、b、c、d的校准。例如在第6实施方式中，能使用由直径彼此不同的4个圆构成的图案来取代图4的校准图案340。
与第1实施方式同样，通过如下构成的列矢量来表示，其中：
(xa，ya)T表示点a的坐标，
(xb，yb)T表示点b的坐标，
(xc，yc)T表示点c的坐标，
(xa’，ya’)T表示点a’的坐标，
(xb’，yb’)T表示点b’的坐标，
(xc’，yc’)T表示点c’的坐标。
另外，同样通过如下构成的列矢量来表示，其中：
(xd，yd)T表示点d的坐标，
(xd’，yd’)T表示点d’的坐标。
模拟仿射变换通过式(29)来进行模型化。
x ′ = a 1 x + b 1 y + c 1 xy + d 1 y ′ = a 2 x + b 2 y + c 2 xy + d 2 - - - ( 29 )
变换矩阵T按照式(30)那样来定义。
T = a 1 b 1 c 1 d 1 a 2 b 2 c 2 d 2 0 0 1 0 0 0 0 1 - - - ( 30 )
另外，与第1实施方式同样，能使用点a、b、c、d和点a’、b’、c’、d’的坐标，按照式(31)和(32)那样定义矩阵P和Q。
P = x a x b x c x d y a y b y c y d x a y a x b y b x c y c x d y d 1 1 1 1 - - - ( 31 )
Q = x a ′ x b ′ x c ′ x d ′ y a ′ y b ′ y c ′ y d ′ x a y a x b y b x c y c x d y d 1 1 1 1 - - - ( 32 )
这里，根据式(29)，能通过下式(33)来表现4点a、b、c、d和4点a’、b’、c’、d’的关系。
TP＝Q    (33)
适当选择4点a、b、c、d的位置，则矩阵P为正则，由于存在反矩阵P-1，所以通过式(33)能得到式(34)。
T＝QP-1(34)
因此，计算部202能通过式(34)来计算出变换矩阵T。计算部202还能根据变换矩阵T计算出逆变换矩阵T’。
并且，如在第1～第6实施方式中说明的那样，从输入图案向输出图案变换的数学模型有各种各样。而且在上述中说明了通过校准图案来表示为计算出所采用的数学模型中的变换参数而需要的最低限度的个数的点的例子。
但是，也可以使用表示更多个点的校准图案。例如与第1～第3实施方式同样，在采用仿射变换作为数学模型的情况下，可以使用表示m≥4且彼此能区分的m点的校准图案。这种情况下，还可以将1≤i≤m的各i代入式(35)，由计算部202例如通过最小二乘法计算出作为式(2)的转化矩阵T的要素的a1、b1、d1、a2、b2、d2的值。
(xi’，yi’，1)T＝T(xi，yi，1)T    (35)
并且，这里(xi，yi)T是表示校准图案中表现的第i个点的坐标的列矢量，(xi’，yi’)T是表示该第i个点的输出图案的坐标的列矢量。
下面参照图12和图13来说明第7实施方式。根据第7实施方式，即便被加工物102的表面存在凹凸，校准的精度也不会变差。
通常，如果在被加工物102的表面上存在立体的3维形状、即凹凸，则校准的精度有可能降低。这是由于，与校准图案对应的输出图案的形状有可能因为凹凸的影响或表面材料的反射率等的影响而失真。
例如，在使用图4的校准图案340的情况下，有时表示点a的圆的轮廓会横穿被加工物102上的凹凸部分。此时，在输出图案上，表示点a的形状就会失真。
因此，作为与点a对应的点a’的位置而由计算部202计算出的坐标是该失真的形状的重心坐标，明显包含误差。例如会存在误差的量为几个像素的情况。这种情况下，变换矩阵T会根据包含误差的坐标进行计算，因而校准的精度会降低。其结果，难以在高精度下进行调整。
例如，在被加工物102是FPD基板或者层压印刷基板等的情况下，被加工物102上形成有3维形状的电路图案。电路图案可能会成为使照射了校准图案时的形状失真的障碍物。因此，根据照射校准图案的位置，有时会导致校准的精度降低。
为了避免该问题而精度良好地进行校准，则也可以将未形成电路图案的基板、或者没有形成电路图案的基板的外缘部的空白区域用于校准。详细情况将在后面叙述，但是还会存在要求使用实际的被加工物102的加工对象的区域来进行校准的情况。根据第7实施方式，即使在这种情况下也能防止校准精度的降低。
图12是在第7实施方式中照射校准图案时所拍摄的图像例。图12的图像306是向作为被加工物102的基板401上照射了校准图案时，由CCD相机112拍摄得到的图像。图像306上拍摄有：形成于基板401上的3维形状的电路图案402，以及构成与校准图案对应的输出图案的圆403、404、405。图像306中，圆403、404、405都不与电路图案402重合，因此形状没有较大的失真。
在被加工物102的表面上，如果将凹凸相对较少且平坦的部分称作“背景部”，则在基板401中，没有形成电路图案402的部分为背景部。而且，由控制部113进行控制，使得向背景部照射校准图案，从而即便在被加工物102的表面上存在凹凸，也能防止校准的精度降低。
图13是说明第7实施方式的控制部113的功能的功能框图。图13与图2的不同之处在于，增加了制作部207。制作部207以避开凹凸向被加工物102的背景部照射光的方式制作校准图案。为此，第7实施方式中，执行预备校准与预备调整。以下将预备校准中被指定为输入图案的图案称作“预备校准图案”。
下面与第1实施方式进行比较地说明第7实施方式中激光加工装置100的动作。
首先，制作部207选择适当的3点a～c，制作可彼此区分点a～c的形状的预备校准图案。这里，通过由(xa，ya)T、(xb，yb)T、(xc，yc)T构成的列像素分别表示点a～c的坐标。然后，执行使用该预备校准图案的预备校准。
即，选择部206将LED光源116选择为光源，制作部207将预备校准图案输出到空间调制控制部204，空间调制控制部204将预备校准图案作为输入图案指定给DMD 106。由此，按照预备校准图案进行LED光的照射。
然后由CCD相机112对照射了LED光的被加工物102进行拍摄，由读取部201读取图像。
计算部202在与预备校准图案对应地产生于图像上的输出图案上，计算出与点a、b、c分别对应的点a’、b’、c’的坐标。通过由(xa’，ya’)T、(xb’，yb’)T、(xc’，yc’)T构成的列像素分别表示所计算的坐标。另外，规定预备校准图案的3点a、b、c的坐标由制作部207输出到计算部202。
此处，通过与在第1实施方式中计算变换矩阵T相同的方法，由计算部202根据(xa，ya)T、(xb，yb)T、(xc，yc)T、(xa’，ya’)T、(xb’，yb’)T、(xc’，yc’)T，计算出变换矩阵T1。另外，计算部202将变换矩阵T1输出到制作部207。
制作部207计算变换矩阵T1的逆变换矩阵T1’＝T1 -1。或者，也可以由计算部202计算出逆变换矩阵T1’并将其输出到制作部207。
以上处理就是预备校准。在预备校准中，如上所述，有时计算出的点a’、b’、c’的坐标、变换矩阵T1和逆变换矩阵T1’会包含由于被加工物102上的凹凸的影响而无法忽视的程度的误差。但由于变换矩阵T1与最终应该获取的变换矩阵并未偏离太大，因而能足够有效地用于预备调整。
接着，在仅由照明用光源111进行照明的状态下，由CCD相机112对未照射激光或LED光的状态下的被加工物102进行拍摄。读取部201读取所拍摄到的图像(下面称之为“背景检测用图像”)，制作部207使用背景检测用图像进行背景检测处理。
背景检测处理是在背景检测用图像中检测拍摄有被加工物102上的背景部的区域(下面称之为“背景区域”)的处理。
例如，制作部207对背景检测用图像施加移动滤波器，获取将拍摄在背景检测用图像上的被加工物102上的凹凸(例如电路图案)图像消除后的背景图像。然后，制作部207按照每个像素计算背景检测用图像上的像素值与背景图像上的像素值之差。
背景区域中差的绝对值较小，拍摄了被加工物102上的凹凸的区域(下面称之为“非背景区域”)中差的绝对值较大。因此，制作部207例如将差的绝对值小于预先确定的阈值的区域作为背景区域检测出来。
为了检测背景区域，除了使用上述移动滤波器的方法之外，还可以使用边缘提取或特征点提取等各种图像处理方法。
进而，制作部207选择属于所检测出的背景区域中的适当的3点d1、e1、f1。通过由(xd1，yd1)T、(xe1，ye1)T、(xf1，yf1)T构成的列像素来分别表示3点d1、e1、f1的坐标。
并且，这里期望选择位于背景区域中距离非背景区域较远的位置上的点作为3点d1、e1、f1。这是由于，易于制作不向被加工物102上的凹凸照射光的校准图案。
接下来，制作部207使用逆变换矩阵T1’分别变换3点d1、e1、f1的坐标。将变换后的坐标所表示的3点称作d、e、f。第1实施方式中，从调整部203使用逆变换矩阵T1’对图6的DMD传送用数据320进行变换而得到DMD传送用数据321的处理进行类推，则能理解使用逆变换矩阵T1’得到3点d、e、f的坐标的处理即是预备调整。
制作部207根据通过预备调整而获得的3点d、e、f的坐标，制作可彼此区分3点d、e、f的校准图案，并输出到计算部202。通过由(xd，yd)T、(xe，ye)T、(x，yf)T构成的列像素来分别表示3点d、e、f的坐标。校准图案是表示这3个坐标的图案。
并且，第7实施方式中的校准图案是根据所检测出的背景区域设定的，使得实际照射了光的范围尽量包含于背景部中，即使得尽量不向背景部之外照射光。
例如，在按照图4的校准图案340那样通过直径彼此不同的3个圆表示3点d、e、f的情况下，如果使用直径过大的圆，则有时会向被加工物102上的3维形状照射光。
也就是说，在拍摄了该状态下的被加工物102的图像中，实际照射光的范围有时会与非背景区域重合。因此，在采用由直径彼此不同的3个圆构成的校准图案的情况下，优选制作部207按照背景区域的形状和位置来确定3个圆的直径。
在采用图4的校准图案341、342或者其他种类的校准图案的情况下，制作部207同样以实际照射了光的范围尽量包含于背景部中的方式制作校准图案。
例如，制作部207也可以制作表示3点d1、e1、f1的暂定的图案，根据暂定的图案来制作校准图案。
例如制作部207制作暂定的图案，使得表示照射光的部分都包含于背景区域中。另外，暂定图案是由制作部207以表示照射光的部分与非背景区域的距离尽量在阈值以上的方式，来确定形状与位置的。
如上所述，虽然变换矩阵T1和逆变换矩阵T1’可能包含误差，然而不会与最终应取得的变换矩阵偏离太大。因此，如果阈值的值为适当，将通过逆变换矩阵T1’对暂定的图案进行变换而获得的图案用作输入图案，则实际上能期待几乎仅向背景部照射光。因而，将通过逆变换矩阵T1’对暂定的图案进行变换而获得的图案用作校准图案是适当的。适当的阈值例如能通过实验来求出。
另外，有时还无法在校准图案中保持暂定的图案的形状。这种情况下，例如通过圆的重心来表示点d1，则会在校准图案中通过并非圆的形状表现点d，有时会对根据输出图案计算点d的坐标产生妨碍。但是，例如在通过1条短线段的中点表示点d1，用2条短线段的交点表示点e1，用3条短线段的交点表示点f1的图案中，即便无法在校准图案中保持暂定的图案的形状也不存在问题。
无论如何，制作部207都会以尽量只向背景部照射光的方式，使用逆变换矩阵T1’，并根据属于背景区域的3点d1、e1、f1来制作由3点d、e、f定义的校准图案。制作了校准图案之后的处理、即校准与调整，都与第1实施方式相同。
即，选择部206将LED光源116选择为光源，空间调制控制部204根据校准图案控制DMD 106，从而LED光按照校准图案照射到被加工物102上。然后，由CCD相机112对照射了LED光的被加工物102进行拍摄，由读取部201读取图像。
当照射了如上制作的校准图案时，例如图12所示，可期待在所读取的图像中，照射了光的部分包含于背景区域中。即，可期待如上制作的校准图案能防止校准的精度降低。
计算部202根据在所读取的图像上对应于校准图案而生成的输出图案，计算分别与点d、e、f对应的3点d’、e’、f’的坐标(xd’，yd’)T、(xe’，ye’)T、(xf’，yf’)T。进而，计算部202根据点d、e、f的坐标和点d’、e’、f’的坐标，与第1实施方式相同地计算变换矩阵T2及作为其反矩阵的逆变换矩阵T2’＝T2 -1。通过变换矩阵T2和逆变换矩阵T2’的计算来结束校准。
之后，由调整部203使用逆变换矩阵T2’进行与第1实施方式相同的调整。
然而，在上述第1～第7实施方式中，将不同于加工用的激光的其他LED光用于校准中。其理由在于，用于校准的光的照射不会对被加工物102施加影响。
因此，能够将激光减弱到即便被照射，被加工物102也不会受到影响的程度，如果激光是CCD相机112能拍摄的波长下的光，则可以在其他实施方式中将激光用于校准。这种情况下，图1中不需要LED光源116和半透半反镜104。
但是，根据激光和被加工物102的性质，有时无法将激光用于校准，或者不优选将激光用于校准。
因此，在对用于校准的光和用于加工的光是来自不同光源的光这样的影响进行考察时，实际上在上述第1～第7实施方式中存在隐含的前提，当该前提不成立时，还存在使校准更为精准的余地。
该隐含的前提是指，假定图1中激光穿透半透半反镜104向反射镜105入射时的激光的光轴与LED光在半透半反镜104上反射后向反射镜105入射时的LED光的光轴一致。或者假定两者不完全一致，然而仅存在可忽略的程度的微小偏差。
但是，该隐含的假定未必始终成立。因此，在第8实施方式中，在该假定不成立的情况下，针对图1中起因于由激光振荡器103、半透半反镜104、反射镜105、LED光源116构成的光源光学系统而使输出图案受到的变形，也作为校准的对象，使校准更为精密。
图14是说明第8实施方式中的控制部113的功能的功能框图。图14与图2的不同之处在于，增加了第2计算部208。第2计算部208进行与LED光和激光的光轴偏差有关的校准。
第8实施方式采用如下的数学模型。
●在将LED光源116选作光源的状态下从输入图案向输出图案的变换是仿射变换。
●该变换通过式(2)的变换矩阵T来表现。
●在将LED光源116选作光源的状态下对应于某个输入图案的第1输出图案、与在选择激光振荡器103作为光源的状态下对应于相同输入图案的第2输出图案之间存在偏差。该偏差也通过仿射变换来模型化。
●表示第1和第2输出图案之间偏差的参数通过与变换矩阵T形式相同的式(36)所示的变换矩阵R来表现。即，第1输出图案通过变换矩阵R变换为第2输出图案。
R = e 1 f 1 g 1 e 2 f 2 g 2 0 0 1 - - - ( 36 )
●如果不进行任何调整，选择激光振荡器103作为光源，则在输入图案中处于坐标(x，y)T上的点在输出图案中转移到坐标(x”，y”)T上。这2个坐标的关系为式(37)。
x ′ ′ y ′ ′ 1 = R x ′ y ′ 1 = RT x y 1 - - - ( 37 )
第8实施方式中，按照如上的数学模型进行：获取变换矩阵T和逆变换矩阵T’的第1校准、获取变换矩阵R和逆变换矩阵R’＝R-1的第2校准，以及使用逆变换矩阵T’与逆变换矩阵R’的调整。
获取变换矩阵T和逆变换矩阵T’的第1校准与第1实施方式完全相同。
按照如下进行获取变换矩阵R和逆变换矩阵R’＝R-1的第2校准。首先由第2计算部208选择适当的3点a、b、c，制作能彼此区分3点a、b、c的校准图案。该校准图案也可以与图4的例子相同。为了区别于第1校准中的校准图案，下面将第2校准中的校准图案称作“试验图案”。
通过由(xa，ya)T、(xb，yb)T、(xc，yc)T构成的列像素来分别表示3点a、b、c的坐标。
第2计算部208将实验图案输出到空间调制控制部204。然后，在将与加工对象的被加工物102种类相同的试料放置在载物台101上的状态下，通过空间调制控制部204控制DMD 106，基于试验图案进行LED光的照射与激光的照射。光源的切换是通过选择部206来进行的。并且，照射的顺序为任意。
当选择部206将LED光源116选作光源，使LED光照射在试料上时，CCD相机112对试料进行拍摄，读取部201读取所拍摄的图像。在对应于试验图案产生于图像上的输出图案中，将与点a、b、c对应的点称作a’、b’、c’，通过由(xa’、ya’)T、(xb’、yb’)T、(xc’、yc’)T构成的列像素来分别表示3点a’、b’、c’的坐标。
另外，在选择部206将激光振荡器103选作光源，使激光照射在试料上时，CCD相机112对试料进行拍摄，读取部201读取所拍摄的图像。在对应于试验图案产生于图像上的输出图案中，将与点a、b、c对应的点称作a”、b”、c”，通过由(xa”，ya”)T、(xb”，yb”)T、(xc”，yc”)T构成的列像素来分别表示3点a”、b”、c”的坐标。
在第1实施方式中，用与计算部202根据矩阵P和矩阵Q计算变换矩阵T相同的方法，由第2计算部208根据式(37)，通过3点a’、b’、c’的坐标和3点a”、b”、c”的坐标求出变换矩阵R。进而，第2计算部208根据变换矩阵R计算出逆变换矩阵R’。由此，结束第2校准。
第8实施方式中的调整与第1实施方式同样地通过如下来实现：由调整部203对DMD传送用数据进行变换，空间调制控制部204将该变换后的DMD传送用数据用作输入图案，控制DMD 106。
调整部203在第1实施方式中是使用逆变换矩阵T’进行变换，而在第8实施方式中使用作为逆变换矩阵T’与逆变换矩阵R’的积即矩阵(T’R’)进行变换。通过该变换，可向期望的部分正确照射激光进行加工，这可以通过如下描述来明确。
与第1实施方式同样，假设在由操作者通过操作部114指定的照射图案中，坐标(xp1，yp1)T的点p包含在应该照射光的部分中。调整部203进行调整的结果为，在由空间调制控制部204对DMD 106进行指示的输入图案中，点p移动到式(38)所表现的坐标(xp2，yp2)T上。
(xp2，yp2，1)T＝T’R’(xp1，yp1，1)T    (38)
此时，当选择激光振荡器103作为光源时，假设与输入图案的坐标(xp2，yp2)T对应的输出图案上的点的坐标为(xp3，yp3)T。于是，可根据式(37)和式(38)来导出式(39)。
(xp3，yp3)T
＝RT(xp2，yp2)T
＝RTT’R’(xp1，yp1)T
＝(xp1，yp1，1)T    (39)
即，调整部203调整的结果为，在照射图案上被指定为应该照射激光的坐标与表示实际照射了激光的位置的输出图案上的坐标一致，激光被正确地照射在期望的位置上。
下面说明第9实施方式。第9实施方式是将本发明应用于使用了空间调制元件的投影仪中的例子。这种投影仪(照明光学系统)通过DMD等空间调制元件对来自投影用的光源的光进行空间调制，在墙壁和屏幕等上投影字符、记号、画、图像等，为了在投影仪中调整光的投影，可以应用本发明。
由于存在于光学系统或者屏幕上的偏差或失真的影响，有时无法以所指定的形状在所指定的位置上投影光，在所投影的像上产生移动、旋转、放大、缩小、失真等。因此，在第9实施方式中，上述投影仪具有拍摄屏幕的拍摄部和控制部。拍摄部例如是CCD相机。控制部具有与图2的读取部201、计算部202、调整部203、空间调制控制部204相同的功能。
根据这种结构的投影仪，能与上述各实施方式相同地进行校准，进行根据校准的结果调整后的投影。并，由于第9实施方式以投影仪为对象，所以上述中使用了“投影”这一用语，然而在本说明书中，第9实施方式中的“投影”与第1～第8实施方式中的“照射”意义相同。
并且，本发明不限于上述实施方式，可进行各种变形。下面描述几个该变形例子。
激光加工装置100的物理结构不限于图1列举的结构。例如也可以使用应用了液晶的透射型的空间调制元件，以取代作为反射型的空间调制元件的DMD 106。即，只要构成为应调整后照射的第1光、与用于获得调整所需数据而使用于校准的第2光均通过空间调制元件进行空间调制，再照射到被加工物102上，并能够拍摄被加工物102，激光加工装置100的具体结构就可以根据实施方式而不同。另外，第1光和第2光既可以不同也可以相同。
另外，例如在图2所示的各部分中，仅空间调制控制部204、载物台控制部205和选择部206安装在图1的激光加工装置100的控制部113内，图2的读取部201、计算部202和调整部203也可以通过激光加工装置100外部的计算机来实现。
调整方法也不限于上述示例。例如在第2实施方式中，根据调整部203的指示，由载物台控制部205进行移动载物台101的调整。在其他实施方式中，可以取代载物台101而改变DMD 106的位置和角度来进行调整。
即，在DMD 106上安装有用于改变角度和位置的致动器，作为图2的结构，除了空间调制控制部204对输入图案进行指定之外，也可以采用使空间调制控制部204还进行致动器的控制的变形结构。这种情况下，调整部203也可以指示空间调制控制部204按照逆变换矩阵T’移动DMD106，以进行调整。通过DMD 106的移动，激光的照射位置进行平行移动(位移)，或以某点为中心旋转移动，所照射的区域的大小和形状发生变化。
上述所示的多个实施方式中，只要不相互矛盾就可以任意组合。例如也可以按照如下组合3个以上的实施方式。
●在制作避开被加工物102上的凹凸的校准图案的第7实施方式中，
●增加与将激光和LED光的光轴的偏差均作为校准对象的第8实施方式类似的第2计算部208，
●采用第6实施方式的模拟仿射变换作为数学模型，
●在该数学模型的基础上，通过与第8实施方式类似的方法，由第2计算部208计算用于考虑激光和LED光的光轴的偏差的变换矩阵R和逆变换矩阵R’，
●调整部203与第3实施方式同样地，通过使指定照射图案用的图像变形来进行调整，取代对提供给空间调制控制部204的DMD传送用数据进行调整。
另外，进行校准的定时根据实施方式而不同。因此，在上述各实施方式的说明中，除了进行校准之后进行调整的顺序以外，没有特别提及校准的定时。
如果以第1实施方式为例进行说明，则可以在最初使用激光加工装置100时仅进行1次校准，之后始终根据相同的逆变换矩阵T’调整激光的照射。或者，由于对应于激光加工装置100的时间变化，也可以定期进行校准。
还可以对1个被加工物102进行1次校准。当然，再使用激光加工装置100对1个被加工物102的多个部位进行加工的情况下，还可以对每个加工对象部位进行校准。
例如，在被加工物102是大型的FPD基板，载物台101是使用了气轮的浮起式载物台的情况下，被加工物102有时会弯曲。这种情况下，由于弯曲的影响，根据加工对象部位处于FPD基板上的哪个位置，被加工物102与激光加工装置100的光学系统(例如物镜110)的距离会不同。
虽然被加工物102与光学系统的距离变动很微小，然而按照距离的变动，经由DMD 106照射的光的放大率和偏差的大小会发生变化。因此，在要求一并考虑到这种微小变动下的影响的高精度调整的情况下，也可以按照每个加工对象部位进行校准。
另外，照射有校准图案的被加工物102上的区域与照射有用于加工而进行了调整的照射图案的被加工物102上的区域的关系，也根据实施方式而多种多样。
例如，以被加工物102是基板的情况为例进行说明。在最开始进行1次校准或定期进行校准的情况下，优选使用与加工对象基板种类相同的基板进行校准。
在对1块基板进行1次校准的情况下，如果在基板的端部存在边缘，则可以将该边缘用于校准。即，可以由控制部113按照如下控制激光加工装置100，使载物台101移动到可向边缘照射LED光的位置上再进行校准，之后进行按照校准的结果调整后的激光照射。
或者，在对1块基板进行1次或多次校准的情况下，可以由控制部113按照如下控制激光加工装置100，使载物台101移动到可向加工对象部位照射激光的位置上再进行校准。这种情况下，优选在校准中使用不同于加工用的激光的其他LED光或减弱了输出的激光，使得被加工物102不会受到校准的影响。
除此之外，本发明可以进行各种变形后实施。例如，图5的流程图所示的处理步骤可进行各种变更。
例如，可以独立地并列执行步骤S102的处理和步骤S103～步骤S105的处理。因此，既可以与步骤S102的处理同时地执行步骤S103～步骤S105的处理，也可以按照步骤S103、S104、S105、S102的顺序来执行处理。
另外，还可以在多次校准中使用同一个校准图案。这种情况下，计算部202在第1次校准的步骤S101中制作校准图案时，可以将该校准图案保存在存储装置中。而且，在第2次之后的校准的步骤S101中，计算部202可以从存储装置中读取校准图案。
另外，校准图案是根据预先确定的3点a、b、c的坐标来制作的。因此，既可以在步骤S102中再次获取3点a、b、c的坐标，也可以省略步骤S102。即，计算部202在制作校准图案时可以将3点a、b、c的坐标一并保存在存储装置中，在步骤S106中从存储装置中读取3点的坐标。
另外，如第2实施方式那样，在不将逆变换矩阵T’使用于调整的实施方式中，不需要最后的步骤S107。
以上对各种实施方式进行了说明，归纳上述实施方式中共同的效果，则如下所述。
能够使用DMD 106等空间调制元件按照任意的校准图案向被加工物102上照射光。即，可用1个校准图案表示多个点的位置，能够一次性进行高效的校准。
另外，无需为了校准而重复进行光学系统或者载物台101的机械移动和光照射。因此，例如能够排除用于机械地移动光学系统的物理配置的致动器的动作中所包含的误差影响来进行校准。
另外，由于校准图案的形状是任意的，所以易于按照使用于校准的被加工物102的性质，获取适当形状的校准图案。此处所谓的“被加工物102的性质”是指3维形状或材质等各种性质。另外，为了获取适当形状的校准图案，既可以从预先制作并存储的多个校准图案中选择适当的校准图案，也可以即时制作适当的校准图案。
例如针对第7实施方式进行说明的那样，在期望按照某校准图案来照射光的被加工物102上的区域中，存在歪曲了校准图案形状这样的立体结构物的情况下，最好不使用该校准图案。此时优选使用避开结构物；来照射光的其他校准图案。
如第7实施方式那样，即便事先没有提供任何信息，也能根据CCD相机112拍摄到的图像，以避开被加工物102上的立体结构物的方式，由制作部207即时生成适当形状的校准图案。
另外，还可以对第7实施方式进行如下变形，即：不是始终进行预备校准，而是仅在必要时进行预备校准。例如可以在执行校准的过程中由计算部202检测被认为是由于被加工物102表面上的凹凸引起的输出图案的失真，仅在检测到失真时才按照第7实施方式重新设定校准图案。
或者，在第7实施方式之外的实施方式之中，由计算部202事先获取被加工物102的设计数据等信息，从设计数据中提取背景部的范围，生成向背景部照射光的校准图案。无论如何，由于校准图案是任意的，所以制作部207或者计算部202易于发现适当的校准图案。
另外，在由光反射率不同的多个物质制作被加工物102的情况下，以避开使用了这些多个物质中光反射率低的物质的区域来照射光的方式，也可以获取适当的校准图案加以使用。如第7实施方式那样，根据图像或根据设计数据就易于获取适当的校准图案。
如此，即使在使用可能降低了校准精度的被加工物102进行校准的情况下，也易于获取与被加工物102的性质对应的适当校准图案加以使用，因此能够实现校准精度的提高。
另外，在专利文献1～3所记载的现有技术中，限定了校准的对象，但未曾考虑到例如旋转、失真或尺度变换。但在本发明的上述实施方式中，可以按照要求的校准精度或校准对象的装置(例如激光加工装置100)的特性，按照适当选择的数学模型来进行校准。
这是由于，因为校准图案是任意的，因而相比现有技术能采用多种数学模型。因此，如果采用更为精密的数学模型，就能考虑到各种要素，进行精度更高的调整。
并且，用于校准的数学模型也可以是除上面列举的以外的数学模型。例如，可以采用受到根据区域而不同的变形这样的数学模型。也就是说，将CCD相机112拍摄到的图像分割为多个区域，由计算部202按照每个区域计算变换矩阵T和逆变换矩阵T’，由调整部203根据每个区域中不同的逆变换矩阵T’来进行调整。

Claims (12)

1.一种调整装置，其调整由空间调制元件按照所指定的输入图案进行了空间调制的光向对象物上的照射，其特征在于，该调整装置具有：
读取部，其读取拍摄了上述对象物的图像，其中上述对象物上被照射有由上述空间调制元件进行了空间调制的光；
计算部，其计算变换参数，该变换参数将上述输入图案变换为对应于上述输入图案在上述图像上产生的输出图案；以及
调整部，其根据将校准图案用作上述输入图案时由上述计算部计算出的上述变换参数，对按照所指定的照射图案向上述对象物上的光照射进行调整。
2.根据权利要求1所述的调整装置，其特征在于，上述变换参数用阵列来表示。
3.根据权利要求1所述的调整装置，其特征在于，上述调整部计算表示用上述变换参数变换的逆变换的逆变换参数，并根据上述逆变换参数进行调整。
4.根据权利要求3所述的调整装置，其特征在于，上述调整部将用上述逆变换参数对上述照射图案进行变换后的第2照射图案指定为上述输入图案，从而进行调整。
5.根据权利要求3所述的调整装置，其特征在于，上述调整部用上述逆变换参数对拍摄了上述对象物的第1图像进行变换来获取第2图像，提供上述第2图像作为使用于表示指定上述照射图案用的位置的图像，从而进行调整。
6.根据权利要求3所述的调整装置，其特征在于，上述调整部根据上述逆变换参数来调整上述空间调制元件的位置与方向中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的调整装置，其特征在于，上述调整部根据上述变换参数来调整上述对象物的位置与方向中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的调整装置，其特征在于，上述调整装置还具有制作部，在上述校准图案被指定为上述输入图案时，该制作部根据上述对象物的表面的信息来制作上述校准图案，使得上述光照射在上述对象物的上述表面的背景部。
9.根据权利要求8所述的调整装置，其特征在于，上述制作部将预备校准图案指定为上述输入图案，使上述计算部计算第2变换参数；
上述制作部计算用上述第2变换参数表示的变换的逆变换的第2逆变换参数，
上述制作部在拍摄了上述对象物的背景检测用图像中检测拍摄有上述背景部的背景区域，
上述制作部根据上述背景区域，使用上述第2逆变换参数制作上述校准图案，使得光照射到上述背景部。
10.根据权利要求1所述的调整装置，其特征在于，上述调整装置还具有：
选择部，其选择第1光源与第2光源中的一个，使得从上述第1光源和上述第2光源中的一个射出的光入射到上述空间调制元件上；以及
第2计算部，在指定了试验图案作为上述输入图案时，该第2计算部通过选择上述第1光源和上述第2光源中的任一个，来计算表示上述输出图案上产生的偏差的偏差参数，
上述选择部选择上述第1光源作为按照上述校准图案照射的光的光源；
在选择了上述第2光源的状态下，上述调整部根据上述变换参数与上述偏差参数这两者，调整从上述第2光源到上述对象物的按照上述照射图案的光照射。
11.一种激光加工装置，其特征在于，该激光加工装置具有：
光学系统，其将从激光光源射出的激光引导到对象物上；
空间调制元件，其设置在从上述激光光源到上述对象物的光路上，对入射光进行空间调制；以及
权利要求1所述的上述调整装置，
作为按照权利要求1所述的上述照射图案向上述对象物照射的光是使用上述激光，
通过上述调整装置调整上述激光向上述对象物的照射，来加工上述对象物。
12.一种调整方法，其特征在于，由计算机执行如下：
读取拍摄了对象物的图像，该对象物上被照射有通过空间调制元件按照所指定的校准图案进行了空间调制的光；
计算变换参数，该变换参数将上述校准图案变换为对应于上述校准图案在上述图像上产生的图案；
根据上述变换参数调整按照所指定的照射图案向上述对象物的光照射。
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