CN104907691A - 激光加工装置以及激光加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光加工装置以及激光加工方法，通过必要最小限度的衍射光学元件，能够得到适于加工的所希望的轮廓。从激光振荡器(1)照射的激光(L1)通过移动单元(3)而被定位为设置于衍射光学元件(2)的至少2个以上的精细衍射图案中的1个精细衍射图案上或跨越2个以上的精细衍射图案。被赋予所希望的光束轮廓的激光(L2)通过扫描单元(4)在能照射到被加工物(6)上的目的位置的角度被反射，激光(L2)透过Z轴方向的位置受到控制使得透镜单元(5)的聚光点与被加工物(6)的表面相一致的透镜单元。由透镜单元聚光后的具有所希望的激光束轮廓的激光(L3)被照射到被加工物，所希望的加工得以进行。

Description

激光加工装置以及激光加工方法
技术领域
本发明涉及能够获得所希望的激光束轮廓的激光加工装置以及激光加工方法。
背景技术
在玻璃、硅或者蓝宝石等形成图案时、或在金属、树脂等的接合中使用激光的情况下，存在如下激光加工装置，例如以YAG激光振荡器或光纤激光振荡器等为激光光源，通过例如衍射光栅等的衍射光学元件对从激光光源射出的激光进行调制，将所希望的激光束轮廓照射到试样来进行加工。
作为现有的具备将激光束的轮廓分割以及形成为所希望的形状的单元的激光加工装置，存在在旋转盘上设置了衍射光学元件的激光加工装置(例如，参照专利文献1)。图8A以及图8B是表示专利文献1所记载的现有的激光加工装置的图。
在图8A中，现有的激光加工装置由激光光源101、光量可变部102、可变光圈103、具有旋转盘D的光调制装置104、分色镜105以及物镜106等构成。激光光源101由通过反复而输出脉冲状的激光的具备Q开关的YAG激光器等构成。在图8B中，在旋转盘D上，设置有例如4个衍射光学元件108a、108b、108c、108d。
从激光光源101射出的激光La透过光量可变部102和可变光圈103，通过旋转盘D上的衍射光学元件108a、108b、108c、108d进行调制而成为规定衍射图案的激光Lb碰到分色镜105被向下方反射而成为激光Lb，入射到物镜106。物镜106对激光Lb进行聚光，并使该聚光激光Lc照射到被加工物107。另外，被加工物107载置于在光轴方向(Z轴)以及光轴直角面内(X、Y、θ方向)能进行移动控制的载物台108上。
通过使从激光光源101射出并经过光量调整以及波形成形的激光Lb，透过在旋转盘D的表面上设置的多个透过型衍射光学元件108a、108b、108c、108d中的所希望的元件，从而能够通过衍射而对被加工物107照射具有所希望的激光束轮廓的激光Lc，能够分别形成所希望的加工图案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2000-280085号公报
发明内容
但是，对于专利文献1所示的现有的激光加工装置以及使用了该装置的加工方法而言，如图8B所示，由于在1个衍射光学元件中设置有1个精细衍射图案，因此在变更激光轮廓时，需要从设置在盘D上的多个衍射光学元件108a、108b、108c、108d中选择使激光La透过的衍射光学元件，并设计以及制作与每个所需的激光轮廓对应的衍射光学元件，预先将其设置在盘D上。因此，会需要巨大的成本以及时间，存在削减激光轮廓的变更所需要的成本这样的课题。
本发明用于解决现有的课题，其目的在于提供一种激光加工装置以及激光加工方法，通过必要的最小限度的衍射光学元件来获得适于加工的所希望的轮廓。
为了达成上述目的，本发明构成如下。
根据本发明的1个方式，提供一种激光加工装置，其具备：
激光振荡器；
衍射光学元件，其以从所述激光振荡器射出的激光透过的材质，无间隙地形成至少2种精细衍射图案，并能够形成所述激光的轮廓；
移动单元，其能够使所述激光与所述衍射光学元件中的任意一方移动，来变更所述激光与所述衍射光学元件之间的相对位置；
控制单元，其对所述移动单元的动作进行控制；
扫描单元，其对透过了所述衍射光学元件的所述激光进行扫描；以及
透镜单元，其使由所述扫描单元扫描的所述激光聚光于被加工物的激光照射面。
根据本发明的另一方式，提供一种激光加工装置，其具备：
激光振荡器；
反射型衍射光学元件，其以从所述激光振荡器射出的激光进行反射的材质，无间隙地形成至少2种精细衍射图案，并能够形成所述激光的轮廓；
移动单元，其能够使所述激光与所述反射型衍射光学元件中的任意一方移动，来变更所述激光与所述反射型衍射光学元件之间的相对位置；
控制单元，其对所述移动单元的动作进行控制；
偏光镜，其在所述激光振荡器与所述反射型衍射光学元件之间配置为与光轴成45°角，提取来自所述激光振荡器的所述激光的直线偏振光分量作为直线偏振光；
1/4波长板，其配置于所述偏光镜与所述反射型衍射光学元件之间，使从所述偏光镜入射的直线偏振光变为圆偏振光，另一方面使从所述反射型衍射光学元件入射的圆偏振光变为直线偏振光；
扫描单元，其对来自所述1/4波长板的所述直线偏振光被所述偏光镜进行了反射的所述直线偏振光的激光进行扫描；以及
透镜单元，其使由所述扫描单元扫描的所述激光聚光于被加工物的激光照射面。
根据本发明的又一方式，提供一种激光加工方法，其具备：
在控制单元的控制下通过移动单元使从激光振荡器射出的激光与衍射光学元件中的任意一方移动，来变更所述激光与所述衍射光学元件之间的相对位置，所述激光在所述衍射光学元件中跨越无间隙地设置于所述衍射光学元件的至少2个以上的精细衍射图案区域地进行照射，所述激光透过所述衍射光学元件的工序；
使用扫描单元对透过了所述衍射光学元件的所述激光进行扫描的工序；以及
通过透镜单元使由所述扫描单元扫描的所述激光聚光于被加工物的激光照射面的工序。
根据本发明的另一方式，提供一种激光加工方法，其具备：
从激光振荡器射出，由配置为与光轴成45°角的偏光镜提取来自所述激光振荡器的所述激光的直线偏振光分量，由配置在所述偏光镜与所述反射型衍射光学元件之间的1/4波长板，将从所述偏光镜入射的激光的直线偏振光变更为圆偏振光，在控制单元的控制下通过移动单元使被变更为所述圆偏振光的激光与反射型衍射光学元件中的任意一方移动，来变更所述激光与所述反射型衍射光学元件之间的相对位置，所述激光在所述反射型衍射光学元件中跨越无间隙地设置于所述反射型衍射光学元件的至少2个以上的精细衍射图案区域地进行照射，由所述反射型衍射光学元件使所述激光进行反射的工序；
将由所述反射型衍射光学元件进行了反射的所述激光，由所述1/4波长板使从所述反射型衍射光学元件入射的激光的圆偏振光变更为直线偏振光，使用扫描单元对由所述偏光镜进行了反射的所述激光进行扫描的工序；以及
通过透镜单元使由所述扫描单元扫描的所述激光聚光于被加工物的激光照射面的工序。
如上所述，根据本发明的所述方式所涉及的激光加工装置以及激光加工方法，能够削减所需要的衍射光学元件的数量，并通过激光衍射光学元件间的相对位置来调整光束轮廓强度，因此能够低价获得适于激光加工的所希望的轮廓。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式中的激光加工装置的示意图。
图2是表示本发明的第1实施方式中的衍射光学元件的图。
图3A是表示在本发明的第1实施方式中的衍射光学元件照射激光的区域以及在聚光点附近得到的激光的轮廓例的说明图。
图3B是表示在本发明的第1实施方式中的衍射光学元件照射激光的区域以及在聚光点附近得到的激光的轮廓例的说明图。
图3C是表示在本发明的第1实施方式中的衍射光学元件照射激光的区域以及在聚光点附近得到的激光的轮廓例的说明图。
图3D是表示在本发明的第1实施方式中的衍射光学元件照射激光的区域以及在聚光点附近得到的激光的轮廓例的说明图。
图4A是表示本发明的第1实施方式中的激光加工方法的图。
图4B是表示本发明的第1实施方式中的激光加工方法的图。
图4C是表示本发明的第1实施方式中的激光加工方法的图。
图5是表示本发明的第1实施方式中的衍射光学元件的图。
图6是表示本发明的第1实施方式中的衍射光学元件的作用的图。
图7是本发明的第2实施方式中的激光加工装置的示意图。
图8A是专利文献1所记载的现有的激光加工装置的示意图。
图8B是表示专利文献1所记载的现有的激光加工装置的旋转盘上的4个衍射光学元件的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(第1实施方式)
图1是本发明的第1实施方式中的激光加工装置20的示意图。在图1中，对激光加工装置20的构成以及使用激光加工装置20的激光加工方法进行说明。
激光加工装置20构成为具备激光振荡器1、衍射光学元件2、移动单元3、控制单元9、扫描单元4和透镜单元5。
激光振荡器1具有在内部使激光准直(collimate)的功能，并从出射口射出平行的激光L1。作为激光振荡器1的一例，在第1实施方式中，因为在波长1070nm、最大输出3kW、连续振荡下光束质量良好，所以以能够缩小聚光光斑直径、并且长焦深的单模光纤激光器为例进行说明。激光L1是由激光振荡器1射出的平行的激光。
就衍射光学元件2而言，如下所述无间隙地形成至少2种精细衍射图案，由激光L1透过的材质的光学元件能够形成激光的轮廓。图2中示出衍射光学元件2的示意图。衍射光学元件2至少具有区域A以及区域B的2种精细衍射图案2a、2b。作为一例，衍射光学元件2为四边形状，各区域构成为相同形状的长方形。
移动单元3能够与衍射光学元件2的精细衍射图案2a、2b对置地在移动单元3的激光透过部设置开口来对衍射光学元件2进行固定支承。通过移动单元3，从而衍射光学元件2能够相对于激光L1向X以及Y轴方向进行移动，由此能够使衍射光学元件2与激光L1的相对位置产生变化。激光L2是透过了衍射光学元件2的精细衍射图案2a、2b的任意一方或双方的激光。另外，在第1实施方式中，通过移动单元3激光来使衍射光学元件2相对于激光来进行移动，但也可以固定衍射光学元件2，通过移动单元3使激光一方相对于固定的衍射光学元件2进行移动。
扫描单元4用于对透过了衍射光学元件2的激光L2进行扫描，在内部具有用于反射激光L2来改变方向的X轴方向用检流镜(ガルバノミラ一)以及Y轴方向用检流镜，并能够在任意的轨道照射激光L2。
透镜单元5用于使激光L2聚光于被加工物6的激光照射面。即，透镜单元5是能够使由扫描单元4控制照射的方向的激光L2在一平面上结成焦点的fθ透镜。作为透镜单元5的一例，在第1实施方式中，使用焦点距离255mm的透镜单元。
由透镜单元5聚光后的激光L3被照射到被加工物6。
夹具7具有固定被加工物6的功能。
在XY载物台8固定有夹具7，XY载物台8能够使夹具7沿XY方向移动。
控制单元9至少控制移动单元3的动作。优选控制单元9与激光振荡器1、移动单元3、扫描单元4、透镜单元5以及XY载物台8连接，能够使各自的动作同步地进行控制。
接着，对第1实施方式中的激光加工装置20的动作进行说明。
激光振荡器1、移动单元3、扫描单元4、透镜单元5和XY载物台8都由控制单元9进行控制。根据来自控制单元9的指令，由移动单元3进行移动控制，使得从激光振荡器1照射的激光L1透过设置于衍射光学元件2的精细衍射图案2a、2b上的作为所希望的目标的区域A、B，成为被赋予了所希望的光束轮廓的激光L2。此时，激光L1定位于1个精细衍射图案2a或2b上、或者定位为跨越至少2个以上的精细衍射图案2a以及2b。激光L2通过扫描单元4在能照射到被加工物6上的激光加工目标的位置的角度被反射。此时，通过控制单元9对透镜单元5的Z轴方向的位置进行控制，使得透镜单元5的聚光点与被加工物6的表面相一致。来自扫描单元4的激光L2透过透镜单元5，由透镜单元5聚光后的激光L3被照射到被加工物6。被加工物6通过夹具7而被预先固定在XY载物台8上。通过向被加工物6照射具有所希望的激光束轮廓的激光L3，从而例如对接的铝板的焊接等所希望的加工得以进行。XY载物台8在被加工物6中对扫描单元4的可扫描范围外的部分进行加工的情况下用于使被加工物6进行移动、或加工前后的向激光加工装置20的被加工物6的转移等。
在此，激光L3的聚光光斑的轮廓是由衍射光学元件2附加特征的。因此，若衍射光学元件2的精细衍射图案2a、2b不同，则聚光光斑的轮廓也会变化。
图3A～图3D中，示出在衍射光学元件2照射激光L1的区域A、B以及在聚光点附近得到的激光L3的轮廓例。在图3A的上侧的图(a-1)是仅在区域A的精细衍射图案2a照射有激光L1的情况，得到图3A的下侧的图(a-2)所示那样的轮廓(轮廓a)。图3B的上侧的图(b-1)是仅在区域B的精细衍射图案2b照射有激光L1的情况，得到图3B的下侧的图(b-2)所示那样的轮廓(轮廓b)。在此，如图3C的上侧的图(c-1)所示，通过使激光L1均匀地照射于区域A的精细衍射图案2a和区域B的精细衍射图案2b，能够得到图3C的下侧的图(c-2)所示那样的将图3A的上侧的图(a-1)与图3B的上侧的图(b-1)进行了合成那样的轮廓(轮廓c)。此时，轮廓c的光束功率与轮廓a以及轮廓b等同，轮廓c中的与轮廓a以及轮廓b相当的部分的光束功率相对较低。此外，将照射于区域A的精细衍射图案2a的激光L1的区域设为L1A而将照射于区域B的精细衍射图案2b的区域设为L1B时，得到其他的轮廓，因此通过移动单元3，使衍射光学元件2移动到图3D的上侧的图(d-1)所示那样的成为L1A＜L1B的位置。此时的光束轮廓(轮廓d)成为图3D的下侧的图(d-2)，能够改变轮廓a与轮廓b的强度比。
作为一例，使用铝板的对接焊接来进行说明。
图4A中示出被加工物6a、6b。作为一例，被加工物6a为框体，被加工物6b为盖体。在被加工物6a的中心部，开有容纳被加工物6b的形状的孔6c，在将被加工物6b设置于被加工物6a的孔部6c的状态下，被加工物6a、6b间的间隙相对于板厚十分小，没有问题能够进行焊接。在本事例中，如图4B所示，通过将被加工物6b设置于被加工物6a的孔部6c，向该对接的4条边6d照射激光L3，并连续地转圈，从而对所述边6d的部分进行焊接。图4B的箭头表示激光L3的扫描方向。此外，在焊接时使用的激光束轮廓，为了抑制溅射、孔隙、气孔等的焊接缺陷，使用如图4B所示在主光束10a的周边设置有预热以及缓冷部10b的光束轮廓10c中，使主光束10a的中心相对于预热以及缓冷部10b的中心而偏向于扫描方向的轮廓10c。如图4C所示，为了连续地扫描4条边6d，需要根据扫描方向准备L3a、L3b、L3c、L3d四种轮廓。
在此，使用图5所示那样的C、D、E、F、G的5个精细衍射图案2c、2d、2e、2f、2g的区域被无间隙地设置的衍射光学元件2-1。作为一例，衍射光学元件2-1为四边形状，中央的区域G的周围的各区域C、D、E、F呈相同L字形状地构成，仅中央的区域G呈正方形地构成。例如，在区域C照射了激光L1的情况下，能够得到图5的(c)所示的轮廓。在区域D照射有激光的情况下能够得到图5的(d)所示的轮廓。在区域E照射有激光的情况下能够得到图5的(e)所示的轮廓。在区域F照射有激光的情况下能够得到图5的(f)所示的轮廓。在区域G照射有激光的情况下能够得到图5的(g)所示的轮廓。若这样，与在图3A～图3D中所说明的情况同样地，在激光L1被照射到区域C、D、E、F、G的任意多个区域的情况下，与透过所照射的各区域的激光L1的功率分配成比例地，决定通过所照射的区域而得到的轮廓的功率，并得到将通过各区域得到的轮廓进行组合而成的激光束形状。
图6中示出在衍射光学元件2-1根据激光L1的照射区域而得到的轮廓。如图6的(a)～(d)所示，通过对区域G照射激光L1而得到主光束10a，并通过对区域C～F照射激光L1的剩余部分而得到预热以及缓冷部10b的方向不同的轮廓。因此，在如图4B所示向图6的纸面右方扫描激光L3的情况下，使用移动单元3(图1)使衍射光学元件2-1相对于激光L1移动至图6的(c)所示的照射区域F与区域G的双方的位置。在向图6的上方扫描激光L3的情况下，使衍射光学元件2-1移动至图6的(d)所示的照射区域D与区域G的双方的位置。在向图6的左方扫描激光L3的情况下，使衍射光学元件2-1移动至图6的(a)所示的照射区域C与区域G的双方。在向图6的下方扫描激光L3的情况下，使衍射光学元件2-1移动至图6的(b)所示的照射区域E与区域G的双方的位置。通过这样，能够以一个衍射光学元件2-1实现四种轮廓(a)～(d)。
因此，在实际的焊接现场，能够由控制单元9，通过使激光与衍射光学元件2之间的相对位置根据加工状态变化的同时进行移动，来控制移动单元3的动作使得在加工中使轮廓产生变化。在此，所谓的加工状态，作为一例则是意味着在将所述被加工物6b设置于被加工物6a的孔部6c时对对接的4条边6d中的哪条边进行焊接。即，如图4C所示，预先根据4条边6d的各扫描方向将L3a、L3b、L3c、L3d的四种轮廓存储在控制单元9的内部存储部中。然后，根据对哪条边进行焊接，由控制单元9控制移动单元3的动作，进行动作控制使得从四种轮廓中形成适当的轮廓。
此外，作为另一例，在各边的焊接时，在从上方用摄像机观察间隙状态，因激光加工而引起所述边的例如角部处的间隙大于规定阈值的情况下，也能够进行动作控制使得变更为与作为该边用而存储的轮廓相比例如主光束10a更大的直径的轮廓。在此情况下，所谓的加工状态意味着因加工而发生的焊接对象部位的变化的状态。
根据该构成，通过使用移动单元3来控制至少设置有2个精细衍射图案2a、2b的衍射光学元件2与激光L1的相对位置，从而能够在连续地对对被加工物6扫描并照射激光L3时，通过具有最小限度的精细衍射图案2a、2b的衍射光学元件2而得到多个轮廓。由此，能够在维持加工品质的同时降低加工成本。换言之，由于能够削减所需要的衍射光学元件2的数量，通过激光与衍射光学元件2之间的相对位置来调整光束轮廓强度，因此能够低价获得适于激光加工的所希望的轮廓。
另外，在第1实施方式中，作为激光振荡器1而使用了光纤激光器，但本发明并不限定于此，根据焊接、去除或者切断等加工的种类、金属、树脂或者脆性材料等材质，也能够使用Nd：YAG激光器、CO2激光器、半导体激光器、或超短脉冲激光器(皮秒激光器、飞秒激光器)等。
作为衍射光学元件2，能够使用二值相位光栅、多值相位光栅、或连续相位光栅。此外，作为一例，区域C～F设定了接近的轮廓形状，但也可以设定完全不同的轮廓，关于区域数，只要是至少2个以上，则设置适于加工的数量即可。
激光L1照射到衍射光学元件2时的相对关系可以通过所需要的激光轮廓来决定，激光L1既可以照射到1个精细衍射图案上，或者也可以定位为跨越至少2个以上的精细衍射图案。
(第2实施方式)
图7是本发明的第2实施方式中的激光加工装置21的示意图。
在图7中，对激光加工装置21的构成以及使用激光加工装置21的激光加工方法进行说明。关于具有与第1实施方式相同的功能的部分，标注相同的标号，并省略说明。
激光加工装置21构成为具备激光振荡器1、偏光镜22、1/4波长板11、反射型衍射光学元件12、移动单元13、控制单元9B、扫描单元4和透镜单元5。
偏光镜22是能够提取来自激光振荡器1的激光L1的直线偏振光分量、且除此以外进行反射的光学元件，被配置为与光轴成45°角。从1/4波长板11入射到偏光镜22的直线偏振光(的激光)L4b由偏光镜22向扫描单元4进行全反射。
1/4波长板11为如下光学元件：具有在入射的激光的电场振动方向(偏振光面)上给予π/2(＝λ/4)的相位差，使直线偏振光成为圆偏振光的功能，还能够可逆地使圆偏振光变为直线偏振光的状态。由此，1/4波长板11在透过偏光镜22而入射的激光L1的电场振动方向(偏振光面)上给予π/2(＝λ/4)的相位差，使直线偏振光(的激光)L4a成为圆偏振光(的激光)L5a。另一方面，1/4波长板11在从反射型衍射光学元件12入射的激光的电场振动方向(偏振光面)上给予π/2(＝λ/4)的相位差，使圆偏振光(的激光)L5b变为直线偏振光(的激光)L4b的状态。
就反射型衍射光学元件12而言，无间隙地形成至少2种精细衍射图案(例如，参照图2的2种精细衍射图案2a、2b)，由透过了1/4波长板11的激光L1进行反射的材质的光学元件构成，并能够形成激光的轮廓。
移动单元13能够对反射型衍射光学元件12进行固定，并能够相对于圆偏振光L5a沿X以及Y轴方向进行移动，能够使反射型衍射光学元件12与圆偏振光L5a的相对位置产生变化。
控制单元9B至少对移动单元13的动作进行控制。优选为，控制单元9B与激光振荡器1、移动单元13、扫描单元4、透镜单元5以及XY载物台8连接，能够使各个动作同步地进行控制。
扫描单元4用于对由反射型衍射光学元件12反射并且成为直线偏振光的激光L4b进行扫描，在内部具有用于使激光L4b发生反射而改变方向的X轴方向用检流镜以及Y轴方向用检流镜，并能够在任意的轨道照射激光L2。
接着，说明第2实施方式中的激光加工装置的动作。激光振荡器1、移动单元13、扫描单元4、透镜单元5以及XY载物台8由控制单元9B进行控制。根据来自控制单元9B的指令，从激光振荡器1照射的激光L1通过透过偏光镜22从而在电场振动方向上被给予π/2的相位差而成为直线偏振光L4a。直线偏振光L4a通过透过1/4波长板11而成为圆偏振光L5a，由移动单元13进行控制使得在设置于反射型衍射光学元件12的精细图案上的目标区域进行反射，成为被赋予了所希望的光束轮廓的圆偏振光L5b。此时，圆偏振光L5a定位在1个精细衍射图案上，或者定位为跨越至少2个以上的精细衍射图案。圆偏振光L5b再次通过透过1/4波长板11从而在电场振动方向上被给予π/2的相位差，得到偏光方向与直线偏振光L4a相差90°的直线偏振光L4b。直线偏振光L4b不透过偏光镜22而能够在偏光镜22使其全反射。由偏光镜22反射的直线偏振光L4b通过扫描单元4在能照射到作为被加工物6上的目标的位置的角度被反射。此时，通过控制单元9B对透镜单元5的Z轴方向的位置进行控制，使得透镜单元5的聚光点与被加工物6的表面相一致。来自扫描单元4的激光L4b透过透镜单元5，由透镜单元5聚光后的激光L6被照射到被加工物6。被加工物6预先由夹具7固定在XY载物台8上。通过使具有所希望的激光束轮廓的激光L6照射到被加工物6，从而例如对接的铝板的焊接等所希望的加工得以进行。XY载物台8在被加工物6中对扫描单元4的可扫描范围外的部分进行加工的情况下用于使被加工物6进行移动、或用于加工前后的向激光加工装置21的被加工物6的转移等。
根据该构成，通过使用移动单元13对至少设置有2个精细衍射图案的反射型衍射光学元件12与圆偏振光L5a的相对位置进行控制，能够通过具有最小限度的精细衍射图案的衍射光学元件12而得到多个轮廓。由此，能够降低加工成本。换言之，由于能够削减所需要的反射型衍射光学元件12的数量，通过激光与反射型衍射光学元件12之间的相对位置来调整光束轮廓强度，因此能够低价获得适于激光加工的所希望的轮廓。
另外，在第2实施方式中，作为激光振荡器1而使用了光纤激光器，但本发明并不限定于此，根据焊接、去除或者切断等加工的种类、金属、树脂或脆性材料等材质，也能够使用Nd：YAG激光器、CO2激光器、半导体激光器、或超短脉冲激光器(皮秒激光器、飞秒激光器)等。
作为反射型衍射光学元件12，能够使用二值相位光栅、多值相位光栅或连续相位光栅。此外，关于区域数，只要是至少2个以上，则设置适于加工的数量即可。
圆偏振光L5a照射到反射衍射光学元件12时的相对关系可以通过所需要的激光轮廓来决定，圆偏振光L5a既可以照射到1个精细衍射图案上，或者也可以定位为跨越至少2个以上的精细衍射图案。
另外，通过对上述各种各样的实施方式或变形例中的任意的实施方式或变形例适当进行组合，能够取得各自所具有的效果。
产业上的可利用性
本发明的激光加工装置以及加工方法由于能够削减所需要的衍射光学元件的数量，并通过激光与衍射光学元件之间的相对位置来调整光束轮廓强度，因此能够应用于可以低价获得适于激光加工的所希望的轮廓的激光加工装置以及激光加工方法等的加工用途。
标号说明
1  激光振荡器
2、2-1  衍射光学元件
2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g  精细衍射图案
3  移动单元
4  扫描单元
5  透镜单元
6、6a、6b  被加工物
6c  孔
6d  边
7  夹具
8 XY载物台
9、9B  控制单元
10a  主光束
10b  预热以及缓冷部
10c  光束轮廓
11  1/4波长板
12  反射型衍射光学元件
13  移动单元
20、21  激光加工装置
22  偏光镜
L1、L2、L3、L6  激光
L4a、L4b  直线偏振光
L5a、L5b  圆偏振光
A、B、C、D、E、F、G  区域

Claims (12)

1.一种激光加工装置，其特征在于，具备：
激光振荡器；
衍射光学元件，其以从所述激光振荡器射出的激光透过的材质，无间隙地形成至少2种精细衍射图案，并能够形成所述激光的轮廓；
移动单元，其能够使所述激光与所述衍射光学元件中的任意一方移动，来变更所述激光与所述衍射光学元件之间的相对位置；
控制单元，其对所述移动单元的动作进行控制；
扫描单元，其对透过了所述衍射光学元件的所述激光进行扫描；以及
透镜单元，其使由所述扫描单元扫描的所述激光聚光于被加工物的激光照射面。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，
所述控制单元控制所述移动单元，对所述激光与所述衍射光学元件之间的相对位置进行调整，使得所述激光照射到跨越所述至少2种以上的精细衍射图案的位置。
3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其中，
由所述控制单元，通过使所述激光与所述衍射光学元件之间的相对位置在根据加工状态变化的同时进行移动，来控制所述移动单元的动作，使得在加工中使轮廓产生变化。
4.一种激光加工装置，其特征在于，具备：
激光振荡器；
反射型衍射光学元件，其以从所述激光振荡器射出的激光进行反射的材质，无间隙地形成至少2种精细衍射图案，并能够形成所述激光的轮廓；
移动单元，其能够使所述激光与所述反射型衍射光学元件中的任意一方移动，来变更所述激光与所述反射型衍射光学元件之间的相对位置；
控制单元，其对所述移动单元的动作进行控制；
偏光镜，其在所述激光振荡器与所述反射型衍射光学元件之间配置为与光轴成45°角，提取来自所述激光振荡器的所述激光的直线偏振光分量作为直线偏振光；
1/4波长板，其配置于所述偏光镜与所述反射型衍射光学元件之间，使从所述偏光镜入射的直线偏振光变为圆偏振光，另一方面使从所述反射型衍射光学元件入射的圆偏振光变为直线偏振光；
扫描单元，其对来自所述1/4波长板的所述直线偏振光被所述偏光镜进行了反射的所述直线偏振光的激光进行扫描；以及
透镜单元，其使由所述扫描单元扫描的所述激光聚光于被加工物的激光照射面。
5.根据权利要求4所述的激光加工装置，其中，
所述控制单元控制所述移动单元，对所述激光与所述反射型衍射光学元件之间的相对位置进行调整，使得所述激光照射到跨越所述至少2种以上的精细衍射图案的位置。
6.根据权利要求5所述的激光加工装置，其中，
由所述控制单元，通过使所述激光与所述反射型衍射光学元件之间的相对位置在根据加工状态变化的同时进行移动，来控制所述移动单元的动作，使得在加工中使轮廓产生变化。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的激光加工装置，其中，
使用光纤激光器作为所述激光振荡器。
8.一种激光加工方法，其特征在于，具备：
在控制单元的控制下通过移动单元使从激光振荡器射出的激光与衍射光学元件中的任意一方移动，来变更所述激光与所述衍射光学元件之间的相对位置，所述激光在所述衍射光学元件中跨越无间隙地设置于所述衍射光学元件的至少2个以上的精细衍射图案区域地进行照射，所述激光透过所述衍射光学元件的工序；
使用扫描单元对透过了所述衍射光学元件的所述激光进行扫描的工序；以及
通过透镜单元使由所述扫描单元扫描的所述激光聚光于被加工物的激光照射面的工序。
9.根据权利要求8所述的激光加工方法，其中，
所述激光与设置于所述衍射光学元件的至少2个以上的精细图案区域的相对位置根据所述激光的扫描位置而变化。
10.一种激光加工方法，其特征在于，具备：
从激光振荡器射出，由配置为与光轴成45°角的偏光镜提取来自所述激光振荡器的所述激光的直线偏振光分量，由配置在所述偏光镜与所述反射型衍射光学元件之间的1/4波长板，将从所述偏光镜入射的激光的直线偏振光变更为圆偏振光，在控制单元的控制下通过移动单元使被变更为所述圆偏振光的激光与反射型衍射光学元件中的任意一方移动，来变更所述激光与所述反射型衍射光学元件之间的相对位置，所述激光在所述反射型衍射光学元件中跨越无间隙地设置于所述反射型衍射光学元件的至少2个以上的精细衍射图案区域地进行照射，由所述反射型衍射光学元件使所述激光进行反射的工序；
对于由所述反射型衍射光学元件进行了反射的所述激光，由所述1/4波长板使从所述反射型衍射光学元件入射的激光的圆偏振光变更为直线偏振光，使用扫描单元对由所述偏光镜进行了反射的所述激光进行扫描的工序；以及
通过透镜单元使由所述扫描单元扫描的所述激光聚光于被加工物的激光照射面的工序。
11.根据权利要求10所述的激光加工方法，其中，
所述激光与设置于所述反射型衍射光学元件的至少2个以上的精细图案区域的相对位置根据所述激光的扫描位置而变化。
12.根据权利要求8～11中任一项所述的激光加工方法，其中，
使用光纤激光器作为所述激光振荡器来射出所述激光。
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