DE10152526B4 - Device for substrate treatment by means of laser radiation - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Substratbehandlung mittels Laserstrahlung, mit einem Drehspiegel (16), durch den ein einfallender Laserstrahl reflektiert wird und über eine Anordnung (24) von nebeneinander liegenden Fokussierlinsen (24i–24n) schwenkbar ist, die in einem ihrer Brennweite entsprechenden Abstand vom bewegten, vorzugsweise durch eine bewegte Materialbahn gebildeten Substrat (10) angeordnet sind, wobei der einfallende Laserstrahl durch eine Eintrittslinsenanordnung aus einer oder mehreren hintereinander angeordneten Linsen (14, 14') auf den Drehspiegel (16) fokussiert wird und zwischen dem Drehspiegel (16) und der Anordnung (24) von in einem ihrer Brennweite entsprechenden Abstand vom Substrat (10) angeordneten nebeneinander liegenden Fokussierlinsen (24i–24n,) eine Anordnung (18) von nebeneinander liegenden Kollimatorlinsen (18i–18n) vorgesehen ist, die in einem ihrer Brennweite entsprechenden Abstand vom Drehspiegel (16) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei jeweils eine oder mehrere hintereinander angeordnete Linsen unfassenden Eintrittslinsenanordnungen (14, 14') unterschiedlicher Brennweite vorjustierte Linsenhalterungen zugeordnet sind, in denen sie mittels jeweiliger Verfahreinheiten in durch die jeweiligen vorjustierten Linsenhalterungen definierten...contraption for substrate treatment by means of laser radiation, with a rotating mirror (16), through which an incident laser beam is reflected and over a Arrangement (24) of adjacent focusing lenses (24i-24n) pivotally which is at a distance corresponding to their focal length from the moving, preferably formed by a moving material web substrate (10) are arranged, wherein the incident laser beam through a Entrance lens arrangement of one or more consecutively arranged lenses (14, 14 ') focused on the rotating mirror (16) is and between the rotating mirror (16) and the assembly (24) of arranged at a distance corresponding to their focal length from the substrate (10) adjacent focusing lenses (24i-24n,) an arrangement (18) provided by juxtaposed collimator lenses (18i-18n) is, in one of their focal length corresponding distance from the rotating mirror (16) are arranged, characterized in that at least two each one or more consecutively arranged lenses comprehensive Entrance lens arrangements (14, 14 ') of different focal lengths pre-adjusted lens mounts are assigned, in which they by means of respective movement units in through the respective pre-adjusted lens holders defined ...

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Substratbehandlung mittels Laserstrahlung, mit einem Drehspiegel, durch den ein einfallender Laserstrahl reflektiert wird und über eine Anordnung von nebeneinander liegenden Fokussierlinsen schwenkbar ist, die in einem ihrer Brennweite entsprechenden Abstand vom bewegten, vorzugsweise durch eine bewegte Materialbahn gebildeten Substrat angeordnet sind, wobei der einfallende Laserstrahl durch eine Eintrittslinsenanordnung aus einer oder mehrerer hintereinander angeordneten Linsen auf den Drehspiegel fokussiert wird und zwischen dem Drehspiegel und der Anordnung von in einem ihrer Brennweite entsprechenden Abstand vom Substrat angeordneten nebeneinander liegenden Fokussierlinsen eine Anordnung von nebeneinander liegenden Kollimatorlinsen vorgesehen ist, die in einem ihrer Brennweite entsprechenden Abstand vom Drehspiegel angeordnet sind.The The invention relates to a device for substrate treatment by means Laser radiation, with a rotating mirror through which an incident Laser beam is reflected and over an array of side by side lying focussing lenses is pivotable in one of their focal length corresponding distance from the moving, preferably by a moving Material web formed substrate are arranged, wherein the incident Laser beam through an entrance lens arrangement of one or more consecutively arranged lenses is focused on the rotating mirror and between the rotating mirror and the arrangement of in one of their focal length corresponding Distance from the substrate arranged adjacent focusing lenses an arrangement of juxtaposed Kollimatorlinsen provided is, in one of their focal length corresponding distance from the rotating mirror are arranged.

Eine derartige Vorrichtung wird insbesondere zum Bearbeiten von beispielsweise bandförmigen Materialien mittels Laserstrahlung verwendet, wobei das Laserlicht in mehrere quasi-simultane Bearbeitungsstellen aufgeteilt und gleichzeitig aus dem Dauerlicht des Lasers kurze Pulse sehr hoher Frequenz erzeugt werden. Die hohe Pulswiederholungsrate resultiert in entsprechend hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten.A Such device is in particular for processing, for example band-shaped materials used by laser radiation, the laser light in several split and simultaneous at the same time generated from the continuous light of the laser short pulses of very high frequency become. The high pulse repetition rate results in corresponding high processing speeds.

Eine Strahlaufteilung durch sogenannte Strahlteiler wäre insoweit nachteilig, als die resultierenden Teilstrahlen eine entsprechend geringere Intensität aufweisen würden, die für bestimmte Bearbeitungsverfahren nicht ausreichend ist. Überdies würden die Teilstrahlen auch eine wechselnde, d. h. jedenfalls unterschiedliche Intensität und/oder räumliche Intensitätsverteilung aufweisen. So ist bei Strahlteilern häufig die unterschiedliche Beeinflussung des Strahlprofiles das Hauptproblem, insbesondere bei Verschmutzung (Strahlgeometrie).A Beam splitting by so-called beam splitters would be disadvantageous insofar as the resulting partial beams have a correspondingly lower intensity would the for certain processing methods is not sufficient. Moreover, the Partial rays also a changing, d. H. certainly different intensity and / or spatial intensity distribution exhibit. For example, beam splitters often have different effects the beam profile the main problem, especially in case of pollution (Beam geometry).

Beispielsweise bei der Perforierung von Papier mittels Laserlichtstrahlen ist es zur Erzielung einer gleichmäßigen Lochgröße und Güte unbedingt erforderlich, eine bestimmte, relativ hohe und gleichbleibende Intensität des die Perforation durchführenden Laserlichtstrahls sicherzustellen. Eine Strahlteilung wäre somit auch hier wieder ungünstig.For example in the perforation of paper by means of laser light rays it is essential for achieving a uniform hole size and quality, a certain, relatively high and consistent intensity of the Perforation performing To ensure laser beam. A beam splitting would thus be again unfavorable here.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art (vgl. z. B. DE 2918283 C2 ) werden insbesondere zur Perforation von dünnen Papieren wie beispielsweise Zigarettenmundstückpapier verwendet. Dabei erzeugt die Vorrichtung pro Bearbeitungskopf jeweils eine Spur von kleinen Löchern, wobei das Dauerlicht des Lasers mit Hilfe eines optischen Multiplexers in gepulste Einzelstrahlen zerhackt wird. Jeder fokussierte Laserpuls verdampft schlagartig das dünne Material und erzeugt somit ein Loch mit einem üblichen Durchmesser von beispielsweise etwa 60 bis etwa 150 μm. Eine betreffende Vorrichtung kann z. B. 16 Bearbeitungsköpfe aufweisen und somit Papier mit beispielsweise vier Perforationszonen mit jeweils vier Lochreihen und einer dazu passenden Breite von etwa 150 mm bei mehreren 100 m/min Bahngeschwindigkeit perforieren. Die Perforation ist demnach auf wenige Zonen quer zur Bahn konzentriert und in Längsrichtung sehr dicht angeordnet.Devices of the type mentioned in the introduction (cf. DE 2918283 C2 ) are used in particular for perforating thin papers such as cigarette mouth paper. In each case, the device generates a track of small holes per machining head, the continuous light of the laser being chopped into pulsed individual beams with the aid of an optical multiplexer. Each focused laser pulse abruptly vaporizes the thin material and thus creates a hole with a common diameter of, for example, about 60 to about 150 microns. A relevant device may, for. B. have 16 processing heads and thus perforate paper with, for example, four perforation zones, each with four rows of holes and a matching width of about 150 mm at several 100 m / min web speed. The perforation is therefore concentrated on a few zones across the web and arranged very densely in the longitudinal direction.

In der Praxis ist häufig ein Wechsel der sich im Substrat ergebenden Lochdurchmesserbereiche erforderlich. Dazu muss bisher die Eintrittslinse, die zusammen mit der Kollimatorlinse für den Strahlaufweitungsfaktor des Systems verantwortlich ist, ausgetauscht werden. Über das Aufweitungsverhältnis des Laserlichts kann der Strahldurchmesser am Ort der Fokussierlinse und damit ein unterschiedlicher Brennfleckdurchmesser erzielt werden. Ein solcher Austausch der Eintrittslinse erfordert jedoch eine aufwendige Neujustage des gesamten Strahlmultiplexersystems und kann mehrere Stunden in Anspruch nehmen. Nur erfahrenes und trainiertes Personal kann diese Arbeit durchführen. In der Praxis führt dies dazu, dass ein Austausch der Eintrittslinse praktisch nie erfolgt und ausschließlich über die Verstellung der Fokuslage der Fokussierlinsen ein unterschiedlicher Brennfleck eingestellt wird.In the practice is common a change in the substrate resulting hole diameter ranges required. For this purpose, so far the entrance lens, which together with the collimator lens for the Beam expansion factor of the system is responsible, exchanged become. about the expansion ratio of Laser light can be the beam diameter at the location of the focusing lens and thus a different focal spot diameter can be achieved. However, such an exchange of the entrance lens requires a complex Re-adjustment of the entire beam multiplexer system and can several Take hours. Only experienced and trained staff can to do this work. In practice, this leads to the fact that an exchange of the entrance lens practically never occurs and exclusively about the Adjustment of the focus position of the focusing lenses a different Focal spot is set.

Aus der DE 196 30 147 A1 ist eine umschaltbare Fokussieroptik bekannt, die zur direkten Fokussierung des Laserlichtes auf das Werkstück vorgesehen ist.From the DE 196 30 147 A1 is a switchable focusing optics known which is intended for direct focusing of the laser light on the workpiece.

Bei einer aus der US 5 103 074 A bekannten optischen Anordnung ist ein Vario-Teleskop vor einem Drehspiegel angeordnet, der als, periodischer Ablenker für einen Einzelstrahl vorgesehen ist.At one of the US 5 103 074 A known optical arrangement, a zoom telescope is arranged in front of a rotating mirror, which is provided as a periodic deflector for a single beam.

Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf möglichst einfache und zuverlässige Weise einen schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Lochdurchmesserbereichen gestattet. Dabei soll ein jeweiliger Wechsel insbesondere auch während des Betriebes möglich sein.aim The invention is an improved device of the above to create the type mentioned in the simplest and most reliable way a fast change between different hole diameter ranges allowed. It should be a particular change, especially during operation possible be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest zwei jeweils eine oder mehrere hintereinander angeordnete Linsen umfassenden Eintrittslinsenanordnungen unterschiedlicher Brennweite vorjustierte Linsenhalterungen zugeordnet sind, in denen sie mittels jeweiliger Verfahreinheiten in durch die jeweiligen vorjustierten Linsenhalterungen definierten unterschiedlichen Abständen zu der Sammellinsenanordnung in den Strahlengang einbringbar bzw. aus diesem entfernbar sind, um die Größe des Brennfleckbereiches der Fokussierlinsen entsprechend zu ändern. Dabei kann zumindest eine Eintrittslinsenanordnung z.B. auch durch ein Vario-Objektiv mit stufenlos einstellbarer Brennweite gebildet sein.This object is achieved in that at least two each one or more consecutively arranged lenses comprising entrance lens assemblies of different focal length pre-aligned lens mounts are assigned, in which they by means of respective movement units defined by the respective pre-adjusted lens mounts different distances to the collecting lens assembly in the beam path can be introduced or removed from this in order to change the size of the focal spot area of the focusing lenses accordingly. In this case, at least one entrance lens arrangement can also be formed, for example, by a zoom lens with a continuously adjustable focal length.

Aufgrund dieser Ausbildung ist auf relativ einfache Art und Weise ein zuverlässiger und rascher Wechsel zwischen verschiedenen Lochdurchmesserbereichen möglich. Ein entsprechendes "Umschalten" zwischen den verschiedenen Lochdurchmesserbereichen ist praktisch während der Produktion möglich. Dabei ist sowohl eine Umschaltung von Einzellinsen als auch eine Umschaltung von Linsenkombinationen mit dem Zweck der Änderung der Gesamtbrennweite denkbar. Es ist also insbesondere auch die Verwendung wenigstens eines Vario-Objektivs möglich, d.h. insbesondere einer z.B. manuell oder motorisch verstellbaren Linsenkombination zur Veränderung der Gesamtbrennweite des Linsensystems. Die jeweilige Umschaltung kann beispielsweise über eine mit der entsprechenden Software versehene elektronische Steuereinrichtung erfolgen. Die betreffende Steuereinrichtung kann programmierbar sein.by virtue of This training is relatively reliable and reliable in a relatively simple manner rapid change between different hole diameter ranges possible. A corresponding "switching" between the different ones Hole diameter ranges are practically possible during production. there is both a switching of individual lenses and a switch of lens combinations with the purpose of changing the total focal length conceivable. It is thus in particular also the use at least a varifocal lens possible, i.e. in particular, e.g. manually or motorized adjustable Lens combination for change the total focal length of the lens system. The respective switching can, for example, over an electronic control device provided with the corresponding software respectively. The relevant control device can be programmable.

Dabei können beispielsweise manuelle, motorische oder pneumatische Verfahreinheiten vorgesehen sein.there can For example, manual, motorized or pneumatic traversing units be provided.

Als Drehspiegel kann insbesondere ein Polygon-Drehspiegel vorgesehen sein. Mit einem solchen Polygon-Drehspiegel mit entsprechend vielen Facetten und hoher Drehzahl können relativ hohe Frequenzen erreicht werden, so dass beispielsweise beim Einsatz der Vorrichtung zur Perforation von Zigarettenpapier der die Geschwindigkeit bestimmende Schritt nicht mehr die Perforationsfrequenz, sondern die technisch realisierbare Papiervorschubgeschwindigkeit ist. Es ist lediglich ein einziges drehendes Teil, nämlich der Polygon-Drehspiegel, erforderlich, um die hohen Zerhackungsfrequenzen zu erreichen.When Rotating mirror can be provided in particular a polygonal rotating mirror be. With such a polygonal rotating mirror with a corresponding number Facets and high speed can relatively high frequencies are achieved, so that, for example, at Use of the device for perforation of cigarette paper the the speed-determining step no longer the perforation frequency, but the technically feasible paper feed speed is. It is only a single rotating part, namely the Polygonal rotating mirror, required for the high chopping frequencies to reach.

Die Kollimatorlinsen und die Fokussierlinsen können z. B. sphärische und/oder zylindrische Sammellinsen sein. Dabei besitzen sphärische Linsen den Vorteil, dass die benötigte Reflexionsfläche /-breite auf dem Polygon und damit das Gewicht und entsprechend die Massenträgheit klein gehalten werden können.The Collimator lenses and the focusing lenses can, for. B. spherical and / or be cylindrical collecting lenses. Spherical lenses have the Advantage that the needed Reflection surface / width on the polygon and thus the weight and correspondingly the inertia small can be kept.

Zwischen den Kollimatorlinsen und den Fokussierlinsen können Umlenkspiegel angeordnet sein.Between The collimator lenses and the focusing lenses can be arranged deflection mirror.

Durch eine beispielsweise motorische oder manuelle Umschaltvorrichtung kann somit ein weiterer Parameter zur Verstellung des Brennfleckdurchmessers für den Maschinenbetreiber nutzbar gemacht werden. Indem zwei oder mehrere jeweils eine oder mehrere hintereinander angeordnete Linsen umfassende Eintrittslinsenanordnungen mit verschiedenen Brennweiten in bereits vorjustierten Halterungen, die im jeweils korrekten Abstand zum Kollimator angebracht sind, mittels beispielsweise manueller, motorischer oder pneumatischer Verfahreinheiten in dem Strahlengang positioniert bzw. aus diesem herausgeführt werden, kann in kürzester Zeit der Brennfleckbereich der Fokussierlinsen verändert werden. Dabei ist sowohl eine Umschaltung von Einzellinsen als auch eine Umschaltung von Linsenkombinationen mit dem Zweck der Änderung der Gesamtbrennweite denkbar. Es ist also insbesondere auch die Verwendung wenigstens eines Vario-Objektivs möglich, d.h. insbesondere einer z.B. manuell oder motorisch verstellbaren Linsenkombination zur Veränderung der Gesamtbrennweite des Linsensystems. Die jeweilige Umschaltung kann beispielsweise über eine mit der entsprechenden Software versehene elektronische Steuereinrichtung erfolgen. Die betreffende Steuereinrichtung kann programmierbar sein. Außer den genannten motorischen oder pneumatischen Antrieben sind auch beliebige andere Antriebe, z. B. elektrische Antriebe usw., denkbar.By an example motor or manual switching device Thus, another parameter for adjusting the focal spot diameter for the Machine operators can be harnessed. By two or more each comprising one or more lenses arranged one behind the other Entry lens assemblies with different focal lengths in already pre-adjusted brackets which are at the correct distance from each other Collimator are attached, for example by manual, motor or pneumatic traversing units positioned in the beam path or led out of this can be in no time Time the focal spot area of the focusing lenses are changed. It is both a switching of individual lenses and a Switching lens combinations with the purpose of change the total focal length conceivable. So it is especially the Use of at least one varifocal lens possible, i. especially one e.g. manual or motorized adjustable lens combination for modification the total focal length of the lens system. The respective switching can, for example, over an electronic control device provided with the corresponding software respectively. The relevant control device can be programmable. Except The mentioned motor or pneumatic drives are also any other drives, eg. As electric drives, etc., conceivable.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in dieser zeigen:The Invention will be described below with reference to an embodiment with reference closer to the drawings explains; in this show:

1 eine schematische, vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung zur Substratbehandlung mittels Laserstrahlung, wobei beispielsweise eine einzelne erste Eintrittslinse kleinerer Brennweite in entsprechend kleinerem Abstand vom Drehspiegel bzw. den Kollimatorlinsen in den Strahlengang eingebracht ist, und 1 a schematic, simplified representation of a device for substrate treatment by means of laser radiation, wherein, for example, a single first entrance lens of smaller focal length is introduced in a correspondingly smaller distance from the rotating mirror or the collimator lenses in the beam path, and

2 die Vorrichtung gemäß 1, wobei beispielsweise eine einzelne zweite Eintrittslinse größerer Brennweite in entsprechend größerem Abstand vom Drehspiegel bzw. den Kollimatorlinsen in den Strahlengang eingebracht ist. 2 the device according to 1 , For example, wherein a single second entrance lens of greater focal length is introduced into the beam path in a correspondingly greater distance from the rotating mirror or the collimator lenses.

Die 1 und 2 zeigen in schematischer, vereinfachter Darstellung eine Vorrichtung zur Behandlung eines Substrats 10, hier einer in Transportrichtung L bewegten Materialbahn wie insbesondere einer Verpackungsfolie oder einer Papierbahn, mittels Laserstrahlung. Dabei durchläuft der von einem Laser 12 kommende Lichtstrahl eine Eintritts- oder Sammellinse 14, deren Brennpunkt bzw. Strichebene auf einer Fläche eines im Strahlengang hinter der Sammellinse 14 angeordneten Polygon-Drehspiegels 16 liegt. Wie eingangs bereits erwähnt, kann grundsätzlich auch eine mehrere hintereinander angeordnete Linsen umfassende Eintrittslinsenanordnung, d.h. insbesondere z.B. ein so genanntes Vario-Objektiv, eingesetzt werden.The 1 and 2 show in a schematic, simplified representation of an apparatus for treating a substrate 10 , here a material web moved in the transport direction L, in particular a packaging film or a paper web, by means of laser radiation. It goes through a laser 12 upcoming light beam an entrance or condenser lens 14 , whose focal point or line level on a surface in the beam path behind the convergent lens 14 arranged polygonal rotating mirror 16 lies. As already mentioned, basically, a plurality of lenses arranged one after the other can also be provided tion, ie in particular, for example, a so-called zoom lens used.

Im vorliegenden Fall besitzt der Polygon-Drehspiegel 16 beispielsweise acht Facetten.In the present case has the rotating polygon mirror 16 for example, eight facets.

Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere Anzahl von Facetten möglich. Sie hängt für eine vorgegebene Zerhackungsfrequenz auch von der mit dem Polygon-Drehspiegel 16 erreichbaren Drehzahl ab. So verwendet man in der Praxis bei gleichem Polygondurchmesser verschiedene Facetten-Anzahlen und die gleiche maximale Drehzahl. Ein wichtiges Kriterium bei der Wahl der Facetten bzw. Facetten-Anzahl ist der gewünschte Fächerwinkel, d.h. die gewünschte Einzelstrahl-Anzahl, die gleich der Anzahl von Perforationsspuren ist.In principle, however, a different number of facets is possible. It also hangs from the one with the polygonal rotating mirror for a given chopping frequency 16 achievable speed. For example, different facet numbers and the same maximum speed are used in practice for the same polygon diameter. An important criterion in the choice of the facet number or facet number is the desired fan angle, ie the desired single beam number, which is equal to the number of perforation tracks.

Bei sich drehendem Polygon-Drehspiegel 16 wird der einfallende, reflektierte Licht- bzw. Laserstrahl über eine Anordnung 18 von nebeneinander liegenden Kollimator- oder Sammellinsen 18i–18n verschwenkt. Trifft der einfallende Laserstrahl auf die nächste Facette des Polygon-Drehspiegels 16, so springt der reflektierte Strahl zurück und überstreicht von neuem den betreffenden, die Kollimatorlinsen 18i–18n umfassenden Winkelbereich.With rotating polygon turning mirror 16 is the incident, reflected light or laser beam over an array 18 of juxtaposed collimator or converging lenses 18i - 18n pivoted. The incident laser beam hits the next facet of the rotating polygon mirror 16 , the reflected beam jumps back and sweeps again the relevant, the collimator lenses 18i - 18n comprehensive angle range.

Die eine gleiche Brennweite aufweisenden Kollimatorlinsen 18i–18n sind so angeordnet, dass ihr Brennpunkt beziehungsweise ihre Brennebene mit dem Brennpunkt beziehungsweise der Brennebene der Sammellinse 14 auf dem Polygon-Drehspiegel 16 ungefähr oder genau zusammenfällt. Das die Sammellinsen 18i–18n verlassende Licht ist daher wieder annähernd parallel gerichtet.The same focal length collimator lenses 18i - 18n are arranged so that their focal point or their focal plane with the focal point or the focal plane of the converging lens 14 on the polygonal rotating mirror 16 roughly or exactly coincide. The collecting lenses 18i - 18n leaving light is therefore again almost parallel.

Die Eintrittslinse 14 und die Kollimatorlinsen 18i–18n können beispielsweise als sphärische und/oder zylindrische Linsen vorgesehen sein.The entrance lens 14 and the collimator lenses 18i - 18n For example, they may be provided as spherical and / or cylindrical lenses.

Die die Linsenanordnung 18 verlassenden Lichtstrahlen werden beim vorliegenden Ausführungsbeispiel über Umlenkspiegel 20, 22 auf eine Anordnung 24 von nebeneinander liegenden Fokussier- oder Sammellinsen 24i–24n gerichtet, die in einem ungefähr ihrer Brennweite entsprechenden Abstand vom Substrat 10 angeordnet sind. Dabei umfasst diese Linsenanordnung 24 vorzugsweise sphärische Sammellinsen 24i–24n, die die auf sie auftreffenden parallelen Lichtstrahlen auf das im Strahlengang hinter dem Linsensystem 24 liegene Substrat 10 fokussieren. Die Größe der Einzellinsen 24i–24n des Linsensystems 24 entspricht vorzugsweise der Größe der Einzellinsen 18i–18n des Linsensystems 18, so dass jedem Linsenabschnitt der Kollimatorlinsen 18i–18n ein entsprechender Abschnitt der Fokussierlinsen 24i–24n zugeordnet ist.The the lens arrangement 18 leaving light rays are in the present embodiment via deflecting mirrors 20 . 22 on an arrangement 24 of juxtaposed focusing or converging lenses 24i - 24n directed, which in a distance approximately corresponding to their focal length from the substrate 10 are arranged. In this case, this lens arrangement comprises 24 preferably spherical collecting lenses 24i - 24n that the incident parallel light rays on the in the beam path behind the lens system 24 lying substrate 10 focus. The size of the individual lenses 24i - 24n of the lens system 24 preferably corresponds to the size of the individual lenses 18i - 18n of the lens system 18 so that each lens section of the collimator lenses 18i - 18n a corresponding section of the focusing lenses 24i - 24n assigned.

Im vorliegenden Fall beträgt die Anzahl der Kollimatorlinsen 18i–18n, Umlenkspiegel 20, Umlenkspiegel 22 und Fokussierlinsen 24i–24n jeweils sechzehn.In the present case, the number of collimator lenses 18i - 18n , Deflection mirror 20 , Deflection mirror 22 and focusing lenses 24i - 24n sixteen each.

Wie anhand der 1 und 2 zu erkennen ist, ergibt sich in dem Substrat 10 eine der jeweiligen Anzahl der Kollimatorlinsen 18i–18n, Umlenkspiegel 20, Umlenkspiegel 22 und Fokussierlinsen 24i–24n entsprechende Anzahl von Perforationsspuren 26.As based on the 1 and 2 can be seen, results in the substrate 10 one of the respective number of collimator lenses 18i - 18n , Deflection mirror 20 , Deflection mirror 22 and focusing lenses 24i - 24n corresponding number of perforation traces 26 ,

Erfindungsgemäß sind zumindest zwei Eintrittslinsenanordnungen, beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Eintrittslinsen 14, 14', unterschiedlicher Brennweite vorjustierte Linsenhalterungen zugeordnet, in denen sie mittels jeweiliger Verfahreinheiten in durch die jeweiligen vorjustierten Linsenhalterungen definierten unterschiedlichen Abständen zu der Kollimatorlinsen-Anordnung 24 in den Strahlengang eindringbar bzw: aus diesem entfernbar sind. Damit kann die Größe des Brennfleckbereiches der Fokussierlinsen 24i–24n entsprechend geändert werden.According to the invention, at least two entrance lens arrays, in the illustrated embodiment two entrance lenses 14 . 14 ' associated with different focal length pre-adjusted lens holders, in which they by means of respective traversing units defined by the respective pre-adjusted lens holders different distances to the collimator lens assembly 24 can be penetrated into the beam path or be removed from it. Thus, the size of the focal spot area of the focusing lenses 24i - 24n be changed accordingly.

Es können beispielsweise manuelle, motorische oder pneumatische Verfahreinheiten vorgesehen sein. Grundsätzlich sind jedoch auch beliebige andere Antriebe, z. B. elektrische Antriebe, denkbar. Die Umschaltung kann beispielsweise über eine mit einer entsprechenden Software versehenen, vorzugsweise programmierbare Steuereinrichtung erfolgen.It can For example, manual, motorized or pneumatic traversing units be provided. in principle However, any other drives, z. B. electric drives, conceivable. The switching can, for example, via a with a corresponding Software provided, preferably programmable controller respectively.

Gemäß 1 ist eine erste Eintrittslinse 14 kleinerer Brennweite in entsprechend kleinerem Abstand vom Drehspiegel 16 bzw. den Kollimatorlinsen 18i–18n in den Strahlengang eingebracht.According to 1 is a first entrance lens 14 smaller focal length in a correspondingly smaller distance from the rotating mirror 16 or the collimator lenses 18i - 18n introduced into the beam path.

Gemäß 2 ist dagegen eine zweite Eintrittslinse 14' größerer Brennweite in entsprechend größerem Abstand vom Drehspiegel 16 bzw. den Kollimatorlinsen 18i–18n in den Strahlengang eingebracht.According to 2 is a second entrance lens 14 ' larger focal length in a correspondingly greater distance from the rotating mirror 16 or the collimator lenses 18i - 18n introduced into the beam path.

Wie eingangs bereits erwähnt, kann anstelle der ersten Eintrittslinse 14 und/oder anstelle der zweiten Eintrittslinse 14' jeweils auch eine Linsenanordnung aus mehreren hintereinander angeordneten Linsen, d.h. insbesondere ein so genanntes Vario-Objektiv, eingesetzt werden.As already mentioned, instead of the first entrance lens 14 and / or instead of the second entrance lens 14 ' each also a lens assembly of a plurality of successively arranged lenses, ie in particular a so-called zoom lens, are used.

1010
Substratsubstratum
1212
Laserlaser
1414
erste Eintrittslinsefirst entrance lens
14'14 '
zweite Eintrittslinsesecond entrance lens
1616
Polygon-DrehspiegelRotating polygonal mirror
1818
Linsenanordnunglens assembly
18i–18n18i-18n
Kollimatorlinsencollimator lenses
2020
Umlenkspiegeldeflecting
2222
Umlenkspiegeldeflecting
2424
Linsenanordnunglens assembly
24i–24n24i-24n
Fokussierlinsenfocusing lenses
2626
Perforationsspurperforation
LL
Transportrichtungtransport direction

Claims (8)

Vorrichtung zur Substratbehandlung mittels Laserstrahlung, mit einem Drehspiegel (16), durch den ein einfallender Laserstrahl reflektiert wird und über eine Anordnung (24) von nebeneinander liegenden Fokussierlinsen (24i–24n) schwenkbar ist, die in einem ihrer Brennweite entsprechenden Abstand vom bewegten, vorzugsweise durch eine bewegte Materialbahn gebildeten Substrat (10) angeordnet sind, wobei der einfallende Laserstrahl durch eine Eintrittslinsenanordnung aus einer oder mehreren hintereinander angeordneten Linsen (14, 14') auf den Drehspiegel (16) fokussiert wird und zwischen dem Drehspiegel (16) und der Anordnung (24) von in einem ihrer Brennweite entsprechenden Abstand vom Substrat (10) angeordneten nebeneinander liegenden Fokussierlinsen (24i–24n,) eine Anordnung (18) von nebeneinander liegenden Kollimatorlinsen (18i–18n) vorgesehen ist, die in einem ihrer Brennweite entsprechenden Abstand vom Drehspiegel (16) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei jeweils eine oder mehrere hintereinander angeordnete Linsen unfassenden Eintrittslinsenanordnungen (14, 14') unterschiedlicher Brennweite vorjustierte Linsenhalterungen zugeordnet sind, in denen sie mittels jeweiliger Verfahreinheiten in durch die jeweiligen vorjustierten Linsenhalterungen definierten unterschiedlichen Abständen zu der Kollimatorlinsenanordnung (24) in den Strahlengang einbringbar bzw. aus diesem entfernbar sind, um die Größe des Brennfleckbereiches der Fokussierlinsen (24i–24n) entsprechend zu ändern.Device for substrate treatment by means of laser radiation, with a rotating mirror ( 16 ), through which an incident laser beam is reflected and via an arrangement ( 24 ) of juxtaposed focusing lenses ( 24i - 24n ) is pivotable, the corresponding in one of their focal distance from the moving, preferably formed by a moving material web substrate ( 10 ) are arranged, wherein the incident laser beam through an entrance lens arrangement of one or more successively arranged lenses ( 14 . 14 ' ) on the rotating mirror ( 16 ) and between the rotating mirror ( 16 ) and the arrangement ( 24 ) of a distance from the substrate which is at a focal length thereof ( 10 ) arranged side by side focusing lenses ( 24i - 24n ,) an arrangement ( 18 ) of juxtaposed collimator lenses ( 18i - 18n ) is provided, the corresponding in one of their focal distance from the rotating mirror ( 16 ) are arranged, characterized in that at least two in each case one or more lenses arranged one behind the other comprise incomplete entrance lens arrangements ( 14 . 14 ' ) are associated with pre-adjusted lens mounts of different focal length, in which they are moved by means of respective movement units in different distances to the collimator lens arrangement defined by the respective pre-adjusted lens mounts ( 24 ) can be introduced or removed from the beam path in order to reduce the size of the focal spot area of the focusing lenses ( 24i - 24n ) to change accordingly. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Eintrittslinsenanordnung durch ein Vario-Objektiv mit stufenlos einstellbarer Brennweite gebildet ist.Device according to claim 1, characterized in that that at least one entrance lens assembly by a zoom lens with stepless adjustable focal length is formed. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine manuelle Verfahreinheit vorgesehen ist.Device according to Claim 1 or 2, characterized that at least one manual movement unit is provided. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine motorische Verfahreinheit vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one motorized movement unit is provided is. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, ' dass wenigstens eine pneumatische Verfahreinheit vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized marked, 'that at least one pneumatic positioning unit is provided. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehspiegel ein Polygon-Drehspiegel (16) vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that as rotating mirror a polygonal rotating mirror ( 16 ) is provided. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimatorlinsen (18i–18n) und die Fokussierlinsen (24i–24n) sphärische und/oder zylindrische Sammellinsen sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the collimator lenses ( 18i - 18n ) and the focusing lenses ( 24i - 24n ) are spherical and / or cylindrical collecting lenses. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kollimatorlinsen (18i–18n) und den Fokussierlinsen (24i–24n) Umlenkspiegel (20, 22) angeordnet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that between the collimator lenses ( 18i - 18n ) and the focusing lenses ( 24i - 24n ) Deflection mirror ( 20 . 22 ) are arranged.
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