JP2000098271A - ガルバノミラー駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】周囲の環境温度の変化の影響を受けず、調整時
間が短く、作業者の判断による誤差が生じない高精度の
レーザビームの照射位置調整を可能にする。 【解決手段】受光センサ９はレーザビーム４の照射位置
を検出し、受光センサ９の出力に基づいて、ガルバノミ
ラー５、６で反射されたレーザビーム４の照射位置が予
め定めた所定の照射位置と一致しているか否かを判定す
る。一致していないと判定された場合には、レーザビー
ム４の照射位置を予め定めた所定の照射位置と一致させ
るために必要な補正量を算出し、算出された補正量に基
づいてガルバノミラー５、６を駆動してレーザビーム４
の照射位置を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガルバノミラーを
駆動してレーザ光を走査するレーザ加工装置などに利用
することができるガルバノミラー駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガルバノミラーは、ソレノイドに供給す
る電流に応じて回転角度を高速に変化させるガルバノメ
ータにミラーを固定してミラーの角度を変えるもので、
レーザマーカや穴開け装置等のレーザ加工装置のレーザ
ビームの光軸走査機構に利用されている。レーザビーム
の照射位置をレーザ加工装置における所定の照射位置に
合わせるための調整は、ガルバノメータの駆動回路へ駆
動信号を送り、ミラーの角度をわずかに変えてレーザビ
ームの光軸を走査させて行う。ガルバノメータの角度検
出を行わないオープンループ方式のものと、静電容量セ
ンサを用いてガルバノメータの角度検出を行いガルバノ
メータ駆動回路へフィードバックをかけて制御する方式
のものとがある。

【０００３】静電容量センサを使用して制御する方式
は、センサ周囲の環境温度の変化やガルバノメータ自身
のソレノイドの発熱によりセンサの静電容量が変化する
ので、ガルバノメータの角度検出が正確に行えずレーザ
ビームの照射位置の調整の位置精度が悪くなる。そこ
で、レーザビームの照射位置を正確に調整するために、
マスタワークと呼ばれるスケールを印刷した専用の被加
工物に加工用レーザ光を照射し、マスタワーク上に印刷
されたスケールとマスタワーク上に残された加工用レー
ザ光による加工跡との位置関係を光学顕微鏡で観察する
ことにより、基準位置に対するＸ方向とＹ方向との誤差
量を求める方法をとる。そして、得られた補正量をガル
バノメータの駆動制御回路に入力して誤差調整を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなレーザビー
ムの照射位置調整においては、マスタワークをレーザ加
工装置の被加工物をセットするためのステージ上に正し
く、マスタワークに印刷されたスケールの基準位置とレ
ーザ加工装置のステージにおける基準位置とが一致する
ようにセットする。次に、レーザ加工装置のステージに
おける基準位置にガルバノミラーを走査させ、レーザビ
ームをステージ上のマスタワークに照射する。続いてレ
ーザ加工装置のステージからマスタワークを取り外し、
光学顕微鏡でマスタワーク上に印刷されたスケールとレ
ーザビームによる加工跡の位置関係を計測して補正量を
算出し、ガルバノメータの駆動回路へ入力する。そし
て、再びマスタワークをレーザ加工装置のステージにセ
ットし、ガルバノメータに入力した補正量に基づいたレ
ーザ加工装置のステージにおける基準位置にガルバノミ
ラーを走査させる。再びレーザビームを照射したあと、
もう一度マスタワークを取り外してレーザビームの照射
位置を光学顕微鏡で確認する作業を行う。実際の調整作
業では上記の作業の流れを数回繰り返すために、調整の
ために費やす時間が長くなるという問題がある。

【０００５】さらに、マスタワーク上のレーザビームに
よる加工跡の観察時において、レーザスポットの形状が
真円でなく楕円である場合の重心位置の確定作業や、レ
ーザビームによる加工で切断されたスケールとレーザビ
ームによる加工穴のエッジ位置の確定作業は、作業者が
目視により行うために測定誤差が生じてレーザ加工装置
の加工精度に影響を与える。

【０００６】本発明の目的は、周囲の環境温度の変化の
影響を受けず、調整時間が短く、作業者の判断による誤
差が生じない高精度のレーザビームの照射位置調整が可
能なガルバノミラーの駆動装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
を参照して本発明を説明する。 （１）請求項１の発明は、ガルバノミラー５、６により
レーザビームを走査するガルバノミラー駆動装置に適用
される。そして、レーザビーム４の照射位置を検出する
受光センサ９と、受光センサ９の出力に基づいて、ガル
バノミラー５、６で反射されたレーザビーム４の照射位
置が、予め定めた所定の照射位置と一致しているか否か
を判定する判定手段１１と、判定手段１１が一致してい
ないと判定した場合には、レーザビーム４の照射位置を
予め定めた所定の照射位置と一致させるために必要な補
正量を算出する算出手段１１と、算出された補正量に基
づいてガルバノミラー５、６を駆動する駆動回路１２と
を備えることにより、上述した目的を達成する。 （２）請求項２の発明は、請求項１のガルバノミラー駆
動装置において、受光センサ９は４分割センサであり、
判定手段１１は分割センサ９のそれぞれの出力信号に基
づいて判定を行うことを特徴とする。 （３）請求項３の発明は、請求項１のガルバノミラー駆
動装置において、受光センサ９は固体撮像素子であり、
判定手段１１は固体撮像素子のそれぞれの画素からの出
力信号に基づいて判定を行うことを特徴とする。 （４）請求項４の発明は、請求項１のガルバノミラー駆
動装置において、受光センサ９は半導体位置検出器であ
り、判定手段１１は半導体位置検出器のそれぞれの出力
端子からの出力信号に基づいて判定を行うことを特徴と
する。

【０００８】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明をわかりやすくす
るために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明
が実施の形態に限定されるものではない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態によ
るガルバノミラー駆動装置を搭載したレーザ加工装置の
概念図である。レーザ加工装置は、加工用レーザ光源１
と、調整用レーザ光源２と、加工用レーザ光源１あるい
は調整用レーザ光源２から出射されるレーザビーム３、
レーザビーム４を反射するＸ軸走査用反射ミラー５ａ
と、反射ミラー５ａを駆動するＸ軸走査用ガルバノメー
タ５ｂと、反射ミラー５ａに直交するように配置された
Ｙ軸走査用反射ミラー６ａと、反射ミラー６ａを駆動す
るＹ軸走査用ガルバノメータ６ｂと、被加工物８の表面
にレーザビームを集光するｆ−θレンズ７と、照射位置
調整用の受光センサ９と、受光センサ９の出力信号を増
幅する増幅器１０と、増幅器１０から出力された信号を
比較演算する比較演算回路１１と、演算結果に基づいて
制御信号を出力するガルバノ制御回路１３と、制御信号
に基づいてガルバノメータ５ｂ、６ｂを駆動するガルバ
ノメータ駆動回路１２と、レーザ光源１あるいはレーザ
光源２を制御するレーザ制御回路１４とを備える。

【００１０】加工用レーザ光源１は被加工物８を加工す
るための高出力光源で、例えばＹＡＧレーザである。レ
ーザ制御回路１４はガルバノ制御回路１３と接続され、
ガルバノミラー５、６と同期したレーザ発振の同期制御
を行う。調整用レーザ光源２は、加工用レーザ光源１の
発振出力が最適な状態となるように、光源１の内部に設
置された共振器ミラーなどにより光軸調整を行うために
設けられ、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ等の可視レーザ光源
である。レーザ光源２のレーザビーム４は光源１の共振
器を通過してレーザ光源１のレーザビーム３と同軸に出
力される。レーザビーム３とレーザビーム４は、Ｘ軸走
査用反射ミラー５ａとＹ軸走査用反射ミラー６ａにより
高速にＸ軸方向、Ｙ軸方向に走査される。Ｘ軸、Ｙ軸と
は被加工物８をセットするステージ上の平面内にある直
交した２軸である。ガルバノメータ５ｂの出力軸が回転
すると反射ミラー５ａの角度が変化し、被加工物８をセ
ットするステージ上のＸ軸方向にレーザビーム３あるい
はレーザビーム４が走査される。ガルバノメータ６ｂの
出力軸が回転すると反射ミラー６ａの角度が変化し、被
加工物８をセットするステージ上のＹ軸方向にレーザビ
ーム３あるいはレーザビーム４が走査される。上記２つ
の反射ミラー５ａと６ａは、レーザビーム３とレーザビ
ーム４の両波長ともに全反射する。

【００１１】ガルバノメータ５ｂと反射ミラー５ａによ
りＸ軸走査用のガルバノミラー５が構成されるととも
に、これに直交するように配置されたガルバノメータ６
ｂと反射ミラー６ａによりＹ軸走査用のガルバノミラー
６が構成される。そして、これらの反射ミラー５ａ、６
ａで反射されたレーザビーム３あるいはレーザビーム４
は、ｆ−θレンズ７で収束されて被加工物８の表面に集
光される。このｆ−θレンズ７は、レーザビーム３、あ
るいはレーザビーム４が上記２軸のガルバノミラー５、
６によりＸ軸方向、Ｙ軸方向に走査された結果、任意の
角度でｆ−θレンズ７に入射された場合でも、被加工物
８に対して常に垂直に光軸を導き、被加工物８の表面に
レーザビーム３あるいはレーザビーム４を集光するよう
な幾何学特性を有している。また、図中にはないが、被
加工物８をセットするステージまたはｆ−θレンズ７の
いずれかを動かすことにより、Ｘ軸とＹ軸を含む平面に
直交するＺ軸方向についてｆ−θレンズ７と被加工物８
の表面との相対距離を調整する機構を備える。

【００１２】受光センサ９は、図２のように受光部９ａ
〜９ｄが均等に４分割されたフォトダイオードから成
り、各受光部９ａ〜９ｄが受光した光の面積に比例した
信号を各々の受光部９ａ〜９ｄが出力する。受光センサ
９の受光面は、被加工物８をセットするステージ上のＸ
軸とＹ軸を含む平面と平行になるように調整され、受光
センサ９またはｆ−θレンズ７のいずれかを動かすこと
により、Ｘ軸とＹ軸を含む平面に直交するＺ軸方向につ
いてｆ−θレンズ７と受光センサ９の受光面との相対距
離を調整する。すなわち、被加工物８をセットしていな
い場合には、被加工物８の表面に相当する位置に受光サ
ンサ９の表面が位置するように配置する。そして、被加
工物８におけるＸ−Ｙ座標と受光センサ９におけるＸ−
Ｙ座標とが正確に一致するように、図２の４分割された
受光センサ９の各受光部９ａ〜９ｄの境界線を、ガルバ
ノミラー５で走査されるＸ軸方向とガルバノミラー６で
走査されるＹ軸方向とに一致させる。さらに、Ｘ軸とＹ
軸との交点をこの受光センサ９の基準位置（原点）と
し、この基準位置がレーザ加工装置の被加工物８をのせ
るステージにおける基準位置とも一致するように受光セ
ンサ９を固定する。

【００１３】図３はレーザビーム３あるいはレーザビー
ム４の照射位置調整の手順を示したフローチャートであ
る。ステップＳ４１で調整用レーザ光源２を発光する。
ステップ４２は、反射ミラー５ａおよび反射ミラー６ａ
で走査されたレーザビーム４の照射位置が、レーザ加工
装置の被加工物８をセットするステージにおける基準位
置、すなわち、受光センサ９上の基準位置（原点）とな
るようにレーザビーム４の照射位置を走査するＸ軸方向
とＹ軸方向の走査量を設定する。ステップＳ４３では、
レーザビーム４の照射位置を走査するためにステップＳ
４２で設定されたＸ軸方向とＹ軸方向の走査量に基づ
き、ガルバノ制御回路１３（図１）からガルバノメータ
駆動回路１２（図１）へ情報を出力する。ガルバノメー
タ駆動回路１２は、与えられた情報に基づいて反射ミラ
ー５ａと反射ミラー６ａをガルバノメータ５ｂ、６ｂに
よりそれぞれ駆動する。レーザビーム４の照射位置を走
査するするために、ステップＳ４２で設定されたＸ軸方
向とＹ軸方向の走査量に基づいたガルバノメータ５ｂ、
６ｂを駆動させるための情報は、例えば、Ｘ軸方向、Ｙ
軸方向への駆動量としてガルバノメータ５ｂ、ガルバノ
メータ６ｂへそれぞれ独立して与えられる情報であり、
あらかじめガルバノメータ駆動回路１２の校正時に記憶
された値を使用する。

【００１４】ステップＳ４４では、受光センサ９で受光
した信号を比較演算回路１１（図１）で処理できる十分
な大きさとするよう増幅を行う。ステップＳ４５では、
ステップＳ４４で増幅した受光センサ９の各受光部９ａ
〜９ｄの出力信号に基づいて比較演算回路１１で比較演
算処理を行う。ステップＳ４６では、ステップＳ４５で
演算の結果求められた補正値があらかじめ定めた許容範
囲内であるか否かを判断し、許容範囲内にあると判断す
ればステップＳ４７へ進む。レーザ加工装置のレーザビ
ーム４の照射位置が正しく校正されている場合には、レ
ーザビーム４の照射位置がレーザ加工装置の被加工物８
をセットするステージにおける基準位置となるようにＸ
軸方向とＹ軸方向の走査量を設定すると、反射ミラー５
ａと反射ミラー６ａにより走査されたレーザビーム４の
照射位置は受光センサ９上の基準位置（原点）となる。
ステップＳ４７では、以降のレーザビーム４を走査する
ための反射ミラー５ａおよび反射ミラー６ａの走査量に
対する補正値を旧補正値に替えて新たに記憶する。この
補正値は、あらかじめガルバノミラー駆動回路１２の校
正時に記憶された値に対する補正値であり、オフセット
として加える（減じる）値である。ステップＳ４８では
調整用レーザ光源２を消光して照射位置調整を終了す
る。

【００１５】ステップＳ４６でステップＳ４５の比較演
算結果求められた補正値があらかじめ定めた許容範囲外
にあるとステップＳ４６で判断した場合、すなわち、レ
ーザビーム４の照射位置が、レーザ加工装置の被加工物
８をセットするステージにおける基準位置となるように
Ｘ軸方向とＹ軸方向の走査量を設定したにも拘らず、反
射ミラー５ａと反射ミラー６ａにより走査されたレーザ
ビーム４の照射位置が受光センサ９上の基準位置（原
点）とはならない場合には、ステップＳ４９に進む。そ
して、ガルバノミラー５および６を駆動するためにガル
バノ制御回路１３に補正値を出力する。その後、再びス
テップＳ４３へ移りガルバノ制御回路１３からガルバノ
メータ駆動回路１２へ補正値に応じた駆動信号を出力
し、ガルバノミラー５およびガルバノミラー６を駆動し
てレーザビーム４の照射位置を補正値に相当する分のみ
移動させる。

【００１６】ステップＳ４５の比較演算処理を説明す
る。図２は照射位置調整が正確に行われた受光センサ９
とレーザビーム４の照射点を示している。受光センサ９
上にある各受光部のＸ軸方向、Ｙ軸方向の境界線の交点
と、レーザビーム４の中心位置が正確に一致する。この
状態で受光センサ９上の４分割された受光部９ａ，９
ｂ，９ｃ，９ｄで受光され、増幅器１０で増幅された受
光量に基づいた信号をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとした場
合、次式（１）のように互いに等しい関係がある。すな
わち、照射されたビームスポットが受光部９の各受光部
に均等に分割されている状態である。

【数１】 Ａ＝Ｂ＝Ｃ＝Ｄ （１）

【００１７】これは、Ｘ軸方向とＹ軸方向の走査量がガ
ルバノミラー５および６に対して設定され、これら走査
量に基づいて走査されたレーザビーム４の照射位置が、
受光センサ９の基準位置（原点位置）と正確に一致して
いることを表す。また、この場合、被加工物８をステー
ジ上に正しくセットすれば、レーザビーム４は被加工物
８の基準位置（原点位置）にも正確に一致する。

【００１８】一方、図４はレーザビーム４の照射位置が
ずれている受光センサ９とレーザビーム４の照射点を示
している。この図の場合には、レーザビーム４の中心は
受光部９ｂに偏り、受光量に基づいて増幅された信号の
うち最も大きいものがＢで最も小さいものがＣである。
そこで、次のようにしてレーザビーム４の照射点の中心
が受光センサ９の原点位置と一致するように、ガルバノ
ミラー５、６のＸ軸方向の補正値とＹ軸方向の補正値を
算出する。

【００１９】増幅器１０で増幅された受光量に基づいた
信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから次式（２）、（３）によりＸ軸
補正値：ＸｃとＹ軸補正値：Ｙｃとを算出する。

【数２】 Ｘｃ＝｛（Ｂ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｃ）α｝ （２） Ｙｃ＝｛（Ｃ＋Ｄ）−（Ａ＋Ｂ）β｝ （３） ただし、α、βはそれぞれ受光センサ９のＸ軸方向の感
度差を補正する係数、Ｙ軸方向の感度差を補正する係数

【００２０】式（２）は、Ｘ軸方向の照射位置の補正の
ために、図４のＹ軸に対して右側にある２つの受光部９
ｂと９ｄにおける受光量に基づいた信号ＢとＤの和が、
Ｙ軸に対して左側にある２つの受光部９ａと９ｃにおけ
る受光量に基づいた信号ＡとＣの和と等しくなるように
するものである。両者が一致するとＸ軸方向の補正値Ｘ
ｃは０となる。同様にまた、式（３）は、Ｙ軸方向の照
射位置の補正のために、図４のＸ軸に対して下側にある
２つの受光部９ｃと９ｄにおける受光量に基づいた信号
ＣとＤの和が、Ｘ軸に対して上側にある２つの受光部９
ａと９ｂにおける受光量に基づいた信号ＡとＢの和と等
しくなるようにするものである。そして、両者が一致す
るとＹ軸方向の補正値Ｙｃは０となる。

【００２１】続くステップＳ４６では、比較演算処理の
結果から照射位置調整の誤差が許容範囲にあるか否かを
判断する。式（２）より得たＸｃがあらかじめ設定した
値より小であれば、さらなるＸ軸方向の補正は必要ない
と判断する。また式（３）より得たＹｃがあらかじめ設
定した値より小であれば、さらなるＹ軸方向の補正は必
要ないと判断する。反対に式（２）により得たＸｃがあ
らかじめ設定した値より大であれば、Ｘ軸方向の補正が
必要と判断する。また、式（３）により得たＹｃがあら
かじめ設定した値より大であればＹ軸方向の補正が必要
と判断する。補正が必要と判断した場合は、Ｘ軸方向の
補正値ＸｃおよびＹ軸方向の補正値Ｙｃをガルバノ制御
回路１３へ出力する。ガルバノ制御回路１３は補正値に
応じた駆動信号をガルバノメータ駆動回路１２へ出力
し、ガルバノメータ駆動回路１２は駆動信号に応じてガ
ルバノミラー５および６を動かし、レーザビーム４の照
射位置を補正値に相当する分のみ走査する。

【００２２】受光センサ９の別の例について説明する。
図５は固体撮像素子を示す図である。この固体撮像素子
の画素数は（Ｍ×Ｎ）個とする。また、説明のためにＭ
行Ｎ列に位置する画素ＰをＰm,n で表す。この受光セン
サ９の基準位置（原点位置）を固体撮像素子上に配列さ
れている画素列の中心とする。すなわち、Ｍ／２行Ｎ／
２列に相当する位置である。そして、固体撮像素子上に
配列された画素の行方向をＸ軸、列方向をＹ軸となるよ
う受光センサ９をセットすると、レーザビーム４の照射
点は図５のようになる。

【００２３】固体撮像素子の画素Ｐm,n により受光され
た信号を増幅器１０で増幅し、増幅器１０で増幅された
各画素の受光量に基づいた信号ＳＰm,n から次式
（４）、（５）によりＸ軸補正値：ＸｃとＹ軸補正値：
Ｙｃとを算出する。

【数３】 ただし、α、βはそれぞれ受光センサ９のＸ軸方向の感
度差を補正する係数、Ｙ軸方向の感度差を補正する係数
であり、ｍ，ｎは整数とする。

【００２４】式（４）は、Ｘ軸方向の照射位置の補正の
ために、図５のＹ軸に対して右側にある画素の受光量に
基づいた信号の総和が、Ｙ軸に対して左側にある画素の
受光量に基づいた信号の総和と等しくなるようにするも
のである。両者が一致するとＸ軸方向の補正値Ｘｃは０
となる。同様にまた、式（５）は、Ｙ軸方向の照射位置
の補正のために、図５のＸ軸に対して下側にある画素の
受光量に基づいた信号の総和が、Ｘ軸に対して上側にあ
る画素の受光量に基づいた信号の総和と等しくなるよう
にするものである。両者が一致するとＹ軸方向の補正値
Ｙｃは０となる。

【００２５】このようにしても、図２のような４分割セ
ンサと同様にレーザビーム４の照射位置と受光センサ９
上の基準位置とのずれを算出し、ガルバノメータ５ｂ、
６ｂを駆動してレーザビーム４の照射位置を調整するこ
とができる。

【００２６】受光センサ９のさらに別の例について説明
する。図６は半導体位置検出器を示す図である。４辺の
うち対向する２辺に２組の電極ｈ1,ｈ2 とｖ1,ｖ2 が互
いに直交して設けられており、レーザビーム４が照射さ
れた位置に応じて光電流がそれぞれの電極に流れる。例
えば、１組の電極ｈ1 とｈ2 のみについてみれば、半導
体位置検出器が受光して発生した光電流はそれぞれの電
極までの抵抗値、すなわち距離に逆比例して分割され電
極ｈ1,ｈ2 より出力される。この受光センサ９の基準位
置（原点位置）を半導体位置検出器の電極の中心となる
ようにセットし、直交する２組の電極の向きをＸ軸方向
とＹ軸方向に一致させる。２組の電極ｈ1,ｈ2 とｖ1,ｖ
2 からはレーザビーム４が照射した位置に応じた信号を
取り出し、この信号を増幅器１０で比較演算回路１１で
処理するのに十分な大きさに増幅する。２組の電極ｈ1,
ｈ2 とｖ1,ｖ2 からの出力に基づいた増幅後の信号をそ
れぞれＨ1,Ｈ2 とＶ1,Ｖ2 で表し、次式（６）、（７）
からＸ軸補正値：ＸｃとＹ軸補正値：Ｙｃとを算出す
る。

【数４】 Ｘｃ＝（Ｈ1 −Ｈ2 ）／（Ｈ1 ＋Ｈ2 ） （６） Ｙｃ＝（Ｖ1 −Ｖ2 ）／（Ｖ1 ＋Ｖ2 ） （７）

【００２７】式（６）は、Ｘ軸方向の照射位置の補正の
ために、図６のＸ軸上にある２つの電極ｈ1 とｈ2 から
出力される信号が等しくなるようにするものである。両
者が一致するとＸ軸方向の補正値Ｘｃは０となる。同様
にまた、式（７）は、Ｙ軸方向の照射位置の補正のため
に、図６のＹ軸上にある２つの電極ｖ1 とｖ2 から出力
される信号が等しくなるようにするものである。両者が
一致するとＹ軸方向の補正値Ｙｃは０となる。

【００２８】このようにしても、図２のような４分割セ
ンサと同様にレーザビーム４の照射位置と受光センサ９
上の基準位置とのずれを算出し、ガルバノメータ５ｂ、
６ｂを駆動してレーザビーム４の照射位置を調整するこ
とができる。

【００２９】これまでの説明においては、受光センサ９
の表面位置を被加工物８の表面位置に等しくなるように
セットして照射位置調整を行った。すなわち、ｆ−θレ
ンズ７によりレーザビーム４が集光された位置に受光セ
ンサが位置する場合である。しかし、図１のようにｆ−
θレンズ７に対して被加工物８の表面位置よりも離れた
位置に受光センサ９を配置してもよい。ただし、この場
合の受光センサ９はｆ−θレンズ７の焦点位置よりも離
れるため、デフォーカスによりレーザビーム４が広が
る。広がったレーザビーム４が受光センサ９の受光面か
ら外れた位置に照射しないようにｆ−θレンズ７と受光
センサ９の距離を調整する。

【００３０】このような方式は、加工用レーザビーム３
による照射位置調整を行うときに用いると好適である。
すなわち、受光センサ９は受光面の受光位置検出が行え
るデバイスであるので、レーザビーム４の光パワーが大
きく、焦点位置に受光センサ９を配置すると受光センサ
９の最大受光レベルを超えてしまう場合には、デフォー
カスにより受光センサ９上の広範囲な受光面でレーザビ
ーム４を受光することができる。この結果、受光センサ
９上での受光パワー密度を低くすることができ、受光セ
ンサ９の破損が防止される。

【００３１】この実施の形態の作用効果について説明す
る。 （１）受光センサ９として使用する４分割フォトダイオ
ード、固体撮像素子、半導体位置検出器は、いずれもレ
ーザビームの照射位置の検出が可能なデバイスであるの
で、レーザビーム３あるいはレーザビーム４の照射点
（面）が真円で無い場合でも重心点検出が可能である。
その結果、マスタワーク上に残されたレーザ加工跡の穴
の重心位置の判定を作業者が行っていたときに生じてい
た判定誤差をなくすことが可能となった。 （２）受光センサ９は受光面の重心点検出が行えるデバ
イスであるので、レーザビーム３をｆ−θレンズ７で集
光した焦点ではなく、デフォーカスした位置に受光セン
サ９をセットすることが可能である。このことにより、
レーザビーム４の光パワーが大きく、焦点位置に受光セ
ンサ９を配置すると受光センサ９の最大受光レベルを超
えてしまう場合には、デフォーカスにより受光センサ９
上の広範囲な受光面でレーザビーム４を受光することが
できる。この結果、受光センサ９上での受光パワー密度
を低くすることができ、受光センサ９の破損を防止でき
る。 （３）静電容量センサによるガルバノミラー５および６
の角度検出を行わないので、周囲の環境温度による角度
検出誤差をなくすことが可能となった。

【００３２】以上では、ガルバノミラー駆動装置を搭載
したレーザ加工装置について説明したが、ガルバノミラ
ーによりレーザビームを走査するその他のマーキング装
置、照射装置、計測装置などにも本発明を適用できる。

【００３３】特許請求の範囲の各構成要素と発明の実施
の形態の構成要素との対応について説明すると、比較演
算回路１１が判定手段と算出手段に対応する。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明では、
レーザビームの照射位置を検出するために受光センサを
使用したので、従来、レーザビームの照射位置を調整す
るために使用していた調整時専用の被加工物（マスタワ
ーク）が不要となった。この結果、マスタワークの着脱
作業が不要になり、レーザビームの照射位置調整作業を
自動化できることから、本発明によるレーザビームの照
射位置調整作業が、作業者がマスタワークの着脱を繰り
返しながらレーザビームの照射位置を確認するような従
来のレーザビームの照射位置調整作業時間よりも短縮さ
れる効果を奏する。また、本発明では、受光センサを使
用してレーザビームの照射位置を検出するようにしたの
で、レーザビームの照射点（ビームスポット）の形状が
真円でなく楕円である場合でもレーザビームの照射位置
調整が可能である。この結果、従来のレーザビームの照
射位置の確定作業における作業者による判断誤差をなく
す効果も奏する。さらに本発明では、静電容量センサを
使用しないでレーザビームの照射位置の検出が行えるよ
うにしたので、周囲の温度の変化による検出誤差を抑え
る効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態によるガルバノミラー駆動装置を
備えたレーザ加工装置の概念を示す図

【図２】照射位置調整済みの受光センサとレーザビーム
の照射位置を説明する図

【図３】レーザビームの照射位置調整の手順を示すフロ
ーチャート

【図４】照射位置がずれている受光センサとレーザビー
ムの照射位置を説明する図

【図５】受光センサが固体撮像素子の場合の説明をする
図

【図６】受光センサが半導体位置検出器の場合の説明を
する図

【符号の説明】

１…加工用レーザ光源、２…調整用レーザ光源、３…加
工用レーザビーム、４…調整用レーザビーム、５…Ｘ軸
走査用ガルバノミラー、５ａ…反射ミラー、５ｂ…ガル
バノメータ、６…Ｙ軸走査用ガルバノミラー、６ａ…反
射ミラー、６ｂ…ガルバノメータ、７…ｆ−θレンズ、
８…被加工物、９…受光センサ、１０…増幅器、１１…
比較演算回路、１２…ガルバノメータ駆動回路、１３…
ガルバノ制御回路、１４…レーザ制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガルバノミラーによりレーザビームを走査
   するガルバノミラー駆動装置において、 前記レーザビームの照射位置を検出する受光センサと、 前記受光センサの出力に基づいて、前記ガルバノミラー
   で反射された前記レーザビームの照射位置が、予め定め
   た所定の照射位置と一致しているか否かを判定する判定
   手段と、 前記判定手段が一致していないと判定した場合には、前
   記レーザビームの照射位置を前記所定の照射位置と一致
   させるために必要な補正量を算出する算出手段と、 算出された前記補正量に基づいてガルバノミラーを駆動
   する駆動回路とを備えたことを特徴とするガルバノミラ
   ー駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のガルバノミラー駆動装置
   において、 前記受光センサは４分割センサであり、前記判定手段は
   前記分割センサのそれぞれの出力信号に基づいて前記判
   定を行うことを特徴とするガルバノミラー駆動装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載のガルバノミラー駆動装置
   において、 前記受光センサは固体撮像素子であり、前記判定手段は
   前記固体撮像素子のそれぞれの画素からの出力信号に基
   づいて前記判定を行うことを特徴とするガルバノミラー
   駆動装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載のガルバノミラー駆動装置
   において、 前記受光センサは半導体位置検出器であり、前記判定手
   段は前記半導体位置検出器のそれぞれの出力端子からの
   出力信号に基づいて前記判定を行うことを特徴とするガ
   ルバノミラー駆動装置。