JP2001062583A - Processing laser device equipped with optical path changing means - Google Patents
Processing laser device equipped with optical path changing meansInfo
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- Lasers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、非線形光学結晶を
用いて高調波レーザ光を発生させ、高調波レーザ光を多
層プリント板等の被照射物に照射して、孔あけ・マーキ
ング等の除去加工作業を行う加工用レーザ装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for generating a harmonic laser beam using a nonlinear optical crystal and irradiating an object to be irradiated such as a multilayer printed circuit board with a laser beam to remove holes and markings. The present invention relates to a processing laser device that performs a processing operation.
【0002】[0002]
【従来の技術】プリント基板等の孔あけ用のレーザ装置
として、非線形光学結晶による波長変換を用いた、波長
262〜355nmの高出力、高繰り返しの紫外レーザ
装置が使われている。一般的構成は、波長1064nm
のNd:YAGレーザ、Nd:YVO4 レーザ、または
波長1047nmのNd:YLFレーザを励起源とし
て、非線形光学結晶により第2高調波を発生させ、さら
に第3ないし第4高調波を発生させるものである。第3
高調波発生用結晶としてはLBO,GDYCOB結晶、
第4高調波用としてはBBO,CLBO結晶等が使われ
ている。波長変換された光は、整形され、ガルバノミラ
ー、fθレンズを介してプリント基板等の被加工物に照
射される。2. Description of the Related Art A high-output, high-repetition-rate ultraviolet laser device having a wavelength of 262 to 355 nm using wavelength conversion by a non-linear optical crystal is used as a laser device for drilling a printed circuit board or the like. The general configuration is a wavelength of 1064 nm
The Nd: YAG laser, Nd: YVO 4 laser or a wavelength 1047 nm, Nd: a YLF laser as an excitation source, to generate a second harmonic by a nonlinear optical crystal, but to further generate a third to fourth harmonic is there. Third
LBO and GDYCOB crystals as harmonic generation crystals,
For the fourth harmonic, BBO, CLBO crystal or the like is used. The wavelength-converted light is shaped and applied to a workpiece such as a printed board via a galvanomirror and an fθ lens.
【0003】図8は上記加工用レーザ装置の概略構成を
示す図である。なお、図8では波長変換素子が一つしか
示されていないが、上記のように第2高調波を発生させ
る波長変換素子に加え、第3ないし第4高調波を発生さ
せる波長変換素子を設けることができる。図8に示すよ
うにレーザ光源21から出射されるレーザ光は、集光レ
ンズ22によって集光され、波長変換素子(非線形光学
結晶)23に入射する。波長変換素子23に入射したレ
ーザ光の一部が波長変換されて波長変換素子23から出
射し、出射光はビーム整形レンズ24によって適当な口
径のビーム径に整形される。FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of the above-mentioned processing laser device. Although only one wavelength conversion element is shown in FIG. 8, a wavelength conversion element for generating the third or fourth harmonic is provided in addition to the wavelength conversion element for generating the second harmonic as described above. be able to. As shown in FIG. 8, laser light emitted from a laser light source 21 is condensed by a condenser lens 22 and enters a wavelength conversion element (nonlinear optical crystal) 23. A part of the laser light incident on the wavelength conversion element 23 is wavelength-converted and emitted from the wavelength conversion element 23, and the emitted light is shaped into an appropriate beam diameter by the beam shaping lens 24.
【0004】ビーム整形レンズ24で整形されたレーザ
光は、ガルバノミラー25から構成される加工ヘッド2
6に入射し、ガルバノミラー25により、レーザ光は被
加工物上を移動制御するように駆動される。ガルバノミ
ラー25により走査されたレーザ光は、fθレンズ27
を介して被加工物28であるプリント基板等に照射され
孔あけ等の加工処理が行われる。上記レーザ装置を、基
板孔あけ等の加工に用いる場合、加工位置の移動や、基
板の取り換え作業などで、数〜数10秒の時間スケール
でレーザの照射を停止し、その後レーザ光の照射を再開
するという作業を行なう必要がある。レーザの照射を停
止する方法は、通常、Qスイッチによりレーザ光源1の
レーザ光の出射をON/OFFするか、もしくは、シャ
ッタ等の遮光手段により、レーザ光源1から放出される
基本波レーザ光を遮光する。[0004] The laser beam shaped by the beam shaping lens 24 is applied to a processing head 2 comprising a galvanomirror 25.
6 and is driven by the galvanomirror 25 to control the movement of the laser beam on the workpiece. The laser beam scanned by the galvanometer mirror 25 is transmitted to the fθ lens 27
The workpiece 28 is irradiated on the printed circuit board or the like through the through-hole to perform processing such as drilling. When the above laser device is used for processing such as drilling of a substrate, the laser irradiation is stopped on a time scale of several to several tens of seconds by moving the processing position or replacing the substrate, and then irradiating the laser light. It is necessary to do the work of restarting. The method of stopping the laser irradiation is usually to turn on / off the emission of the laser light from the laser light source 1 by a Q switch, or to control the fundamental laser light emitted from the laser light source 1 by a light shielding means such as a shutter. Shield.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のようにQスイッ
チやシャッタ等により、レーザの照射を停止したり、基
本波レーザ光を遮光すると、波長変換素子23にはレー
ザ光が入射しなくなる。このため、波長変換された光が
波長変換素子23に吸収されることがなくなり、波長変
換素子23の温度が低下する。したがって、レーザの照
射を一時停止後に再開する時、波長変換素子23にレー
ザ光が入射すると、波長変換されたレーザ光の発生に伴
い、波長変換素子(非線形光学結晶)23は自身の自己
加熱により温度が変化する。非線形光学結晶は、屈折率
が温度に依存して変化するので、その温度が変化すると
位相整合角がずれて出力パワーが変動する。この変動に
より、ビアホールの加工等においては、孔の深さや加工
形状に不具合が発生する。出力パワーの変動は10%以
内が要望されている。なお、出力パワーが安定するまで
待って加工を開始すれば上記問題は生じないがスループ
ットが低下する。As described above, when the laser irradiation is stopped or the fundamental laser light is blocked by the Q switch, shutter, or the like, the laser light does not enter the wavelength conversion element 23. Therefore, the wavelength-converted light is not absorbed by the wavelength conversion element 23, and the temperature of the wavelength conversion element 23 decreases. Therefore, when the laser irradiation is resumed after the pause, when the laser light is incident on the wavelength conversion element 23, the wavelength conversion element (nonlinear optical crystal) 23 is self-heated due to the generation of the wavelength-converted laser light. Temperature changes. Since the refractive index of the nonlinear optical crystal changes depending on the temperature, when the temperature changes, the phase matching angle shifts and the output power fluctuates. Due to this variation, defects occur in the hole depth and the processing shape in the processing of via holes and the like. It is demanded that the fluctuation of the output power be within 10%. Note that if the processing is started after the output power is stabilized, the above problem does not occur, but the throughput decreases.
【0006】一方、図8のAまたはBの位置にシャッタ
等の遮光手段を設け、波長変換光を遮光するようにすれ
ば、レーザ光の被加工物28への照射を停止するときで
も、波長変換素子(非線形光学結晶)23には常にレー
ザ光が入射されている状態になり、結晶の温度制御が容
易になる。レーザ光の照射を再開する時は、該シャッタ
を開ければ良く、この方法であれば、上記したようにレ
ーザ光入射時の結晶の温度変化による、出力パワーの変
動は生じない。しかし、シャッタ等の遮光手段を波長変
換素子23の出射側(図8のAまたはB)に設けること
について、以下の問題がある。波長変換後のレーザ光の
波長は短い。短波長の光は一般に物質に吸収されやす
く、吸収されればその物質の温度が上昇する。このた
め、加熱による変形を防ぐためシャッタの厚さを厚くす
るか、シャッタを冷却するための冷却手段を設ける必要
がある。On the other hand, if a light-shielding means such as a shutter is provided at the position A or B in FIG. 8 to shield the wavelength-converted light, even when the irradiation of the laser light to the workpiece 28 is stopped, the wavelength is not changed. A laser beam is always incident on the conversion element (nonlinear optical crystal) 23, and the temperature control of the crystal becomes easy. When the laser beam irradiation is restarted, the shutter may be opened. With this method, the output power does not fluctuate due to the crystal temperature change when the laser beam is incident as described above. However, providing a light shielding means such as a shutter on the emission side (A or B in FIG. 8) of the wavelength conversion element 23 has the following problems. The wavelength of the laser light after the wavelength conversion is short. Short-wavelength light is generally easily absorbed by a substance, and if absorbed, the temperature of the substance increases. For this reason, it is necessary to increase the thickness of the shutter or to provide a cooling means for cooling the shutter in order to prevent deformation due to heating.
【0007】シャッタが光路開閉のために移動している
間は、非線形光学結晶からのレーザ光の出射を停止しな
ければ、レーザ光の照射制御が困難である。一般に、
0.1秒以下であれば、結晶へのレーザ入射を停止して
も、結晶温度に大きな変化は生じない。即ち、シャッタ
を設けた場合には、約0.1秒の間に、シャッタを移動
させる必要がある。通常、光を遮光するためのシャッタ
は、エアシリンダやモータなどの駆動手段によって駆動
させるが、前記した原因による変形を防ぐために厚くて
重いシャッタを高速で移動させたり、水冷や空冷の冷却
手段を備えることを考慮すると、シャッタ機構は大型化
し、装置の大型化・コストアップの原因となる。[0007] While the shutter is moving to open and close the optical path, it is difficult to control the irradiation of the laser light unless emission of the laser light from the nonlinear optical crystal is stopped. In general,
If the time is 0.1 seconds or less, a large change in the crystal temperature does not occur even if the laser injection to the crystal is stopped. That is, when the shutter is provided, it is necessary to move the shutter within about 0.1 second. Normally, a shutter for blocking light is driven by a driving unit such as an air cylinder or a motor.However, in order to prevent deformation due to the above-described causes, a thick and heavy shutter is moved at high speed, or a water-cooling or air-cooling cooling unit is used. Considering that the shutter mechanism is provided, the size of the shutter mechanism increases, which causes an increase in the size and cost of the apparatus.
【0008】以上のように、Qスイッチやシャッタ等に
より、レーザの照射を停止したり、基本波レーザ光を遮
光すると、波長変換素子23から出射するレーザ光の出
力パワーが変動し、加工形状に不具合が発生するといっ
た問題があった。また、波長変換素子の出射側にシャッ
タを設ける場合には、シャッタ機構が大型化し、コスト
アップを招くといった問題があった。本発明は上記した
従来技術の問題点を解決するためになされたものであっ
て、大型で高価なシャッタ機構を設けることなく被加工
物へのレーザ光の照射を停止することができ、また、被
加工物へのレーザ光の照射を停止してもレーザ光の出力
パワーが変動することがない加工用レーザ装置を提供す
ることを目的とする。As described above, when the laser irradiation is stopped or the fundamental laser light is blocked by the Q switch, the shutter, or the like, the output power of the laser light emitted from the wavelength conversion element 23 fluctuates, and There was a problem that a malfunction occurred. In addition, when a shutter is provided on the emission side of the wavelength conversion element, there is a problem that the shutter mechanism becomes large and cost increases. The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the related art, and can irradiate a workpiece with laser light without providing a large and expensive shutter mechanism. An object of the present invention is to provide a processing laser device in which the output power of laser light does not fluctuate even when the irradiation of laser light to a workpiece is stopped.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を次のようにして解決する。波長変換素子(非線形
光学結晶)の出射側に、ミラーなどのレーザ光の光路を
変更する光路変更手段を設け、被加工物にレーザ光の照
射を行わないときには、上記光路変更手段によってレー
ザ光の光路を変更してレーザ光受け手段に照射する。本
発明においては、上記のように被加工物にレーザ光の照
射を行わないとき、レーザ光源からのレーザ光を停止さ
せずに光路変更手段によりレーザ光の光路を変更して、
レーザ光受け手段に照射するようにしたので、波長変換
素子(非線形光学結晶)にはレーザ光が常に入射する。
このため、被加工物へレーザ光を照射開始する時、結晶
の温度変化がなく、出力パワーの変動をなくすことがで
きる。According to the present invention, the above-mentioned problems are solved as follows. An optical path changing means, such as a mirror, for changing the optical path of the laser light is provided on the emission side of the wavelength conversion element (nonlinear optical crystal). When the workpiece is not irradiated with the laser light, the laser light is changed by the optical path changing means. The light path is changed to irradiate the laser light receiving means. In the present invention, when the workpiece is not irradiated with the laser light as described above, the optical path of the laser light is changed by the optical path changing unit without stopping the laser light from the laser light source,
Since the laser beam is applied to the laser beam receiving means, the laser beam always enters the wavelength conversion element (nonlinear optical crystal).
Therefore, when the irradiation of the workpiece with the laser beam is started, the temperature of the crystal does not change, and the fluctuation of the output power can be eliminated.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例を示す図で
あり、本実施例はミラーを用いて光路を変更する実施例
を示している。図1において、レーザ及び変調器1から
放出される基本波レーザ光は非線形光学結晶から構成さ
れる波長変換素子2に入射し、その一部が高調波に波長
変換される。波長変換素子2から出射する光は拡大コリ
メータ3を介してガルバノミラー4に入射する。ガルバ
ノミラー4は、例えば、図2に示すようにX軸スキャナ
ー31により駆動されるX軸ミラー32と、Y軸スキャ
ナー33により駆動されるY軸ミラー34から構成さ
れ、X軸ミラー32、Y軸ミラー34を駆動することに
より、レーザ光は被加工物上の加工位置を照射するよう
に走査される。ガルバノミラー4により走査されたレー
ザ光は、fθレンズ5を介して被加工物6に照射され
る。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. This embodiment shows an embodiment in which a light path is changed using a mirror. In FIG. 1, a laser and a fundamental laser beam emitted from a modulator 1 enter a wavelength conversion element 2 composed of a nonlinear optical crystal, and a part of the wavelength is converted into a harmonic. Light emitted from the wavelength conversion element 2 enters the galvanometer mirror 4 via the magnifying collimator 3. The galvanometer mirror 4 includes, for example, an X-axis mirror 32 driven by an X-axis scanner 31 and a Y-axis mirror 34 driven by a Y-axis scanner 33 as shown in FIG. By driving the mirror 34, the laser beam is scanned so as to irradiate a processing position on the workpiece. The laser beam scanned by the galvanometer mirror 4 is applied to the workpiece 6 via the fθ lens 5.
【0011】上記構成の加工用レーザ装置において、本
実施例では拡大コリメータ3とガルバノミラー4の間に
エアシリンダ7により駆動されるミラー8が設けられて
いる。そして、被加工物6へのレーザ光の照射を停止す
るときは、レーザ及び変調器1に設けられたQスイッチ
QSWを制御して短時間(結晶温度に大きな変化は生じ
ない例えば0.1秒程度)レーザ光の放出を停止し、エ
アシリンダ7を駆動してミラー8を図1の点線位置に挿
入し、レーザ光の光路を変更する。レーザ光の光路中に
ミラー8が挿入されるとレーザ光は同図の点線に示すよ
うにミラー8で反射して凹レンズ9に入射する。そし
て、凹レンズ9により光束が広げられてパワー密度が下
げられ、レーザ光受け10に入射し、そのエネルギーが
吸収される。レーザ光受け10はレーザ光を吸収するこ
とにより温度が上昇するので、同図に示すように冷却水
で冷却される(空冷でもよい)。なお、ミラー8で反射
した光を出力モニタに入射させ、レーザ光の出力パワー
をモニタするようにしてもよい。被加工物6に再びレー
ザ光を照射するときには、前記したようにレーザ及び変
調器1に設けられたQスイッチQSWを制御して短時間
レーザ光の放出を停止し、エアシリンダ7を駆動してミ
ラー8を図1の実線位置に退避させる。In the processing laser apparatus having the above-described configuration, in this embodiment, a mirror 8 driven by an air cylinder 7 is provided between the magnifying collimator 3 and the galvanometer mirror 4. When the irradiation of the laser beam to the workpiece 6 is stopped, the laser and the Q switch QSW provided in the modulator 1 are controlled for a short time (for example, 0.1 seconds when no large change occurs in the crystal temperature). The laser beam emission is stopped, and the air cylinder 7 is driven to insert the mirror 8 at the position indicated by the dotted line in FIG. 1 to change the optical path of the laser beam. When the mirror 8 is inserted into the optical path of the laser light, the laser light is reflected by the mirror 8 and enters the concave lens 9 as shown by a dotted line in FIG. Then, the light flux is spread by the concave lens 9 to reduce the power density, and the light enters the laser light receiver 10 and its energy is absorbed. Since the temperature of the laser beam receiver 10 rises by absorbing the laser beam, it is cooled by cooling water (air cooling may be used) as shown in FIG. The light reflected by the mirror 8 may be incident on an output monitor to monitor the output power of the laser light. When the workpiece 6 is irradiated with the laser light again, the laser and the Q switch QSW provided in the modulator 1 are controlled as described above to stop emission of the laser light for a short time, and the air cylinder 7 is driven. The mirror 8 is retracted to the position indicated by the solid line in FIG.
【0012】図3は、本実施例の動作を示すタイムチャ
ートである。被加工物にレーザ光を照射して加工処理を
行ったのち、例えば被加工物である基板のローディング
や、レーザ光照射の繰り返し回数の変更、レーザ光の照
射位置の移動を行う場合には、まず、同図(b)に示す
ようにレーザ及び変調器1に設けられたQスイッチQS
Wを短時間オフにし、その間に同図(c)に示すようよ
うに前記したミラー8を移動させ、図1の点線位置に挿
入する。次いで、同図(b)に示すようにQスイッチQ
SWをオンにする。これにより、レーザ光はミラー8で
反射して前記図1の点線に示した光路でレーザ光受け1
0に入射する。このため、同図(a)に示すように被加
工物6にはレーザ光は照射されない。FIG. 3 is a time chart showing the operation of this embodiment. After performing processing by irradiating the workpiece with laser light, for example, when loading a substrate that is a workpiece, changing the number of repetitions of laser light irradiation, and moving the irradiation position of laser light, First, as shown in FIG. 1B, the Q switch QS provided in the laser and the modulator 1
W is turned off for a short time, during which the mirror 8 is moved as shown in FIG. 1C and inserted at the dotted line position in FIG. Next, as shown in FIG.
Turn SW on. As a result, the laser light is reflected by the mirror 8 and is reflected by the laser light receiver 1 on the optical path shown by the dotted line in FIG.
Incident at 0. Therefore, the workpiece 6 is not irradiated with the laser light as shown in FIG.
【0013】基板のローディングや、レーザ光照射の繰
り返し回数の変更、レーザ光照射位置の移動が終わる
と、再びレーザのQスイッチQSWを短時間オフにし、
ミラー8を移動させ図1の実線位置に退避させる。次い
で、QスイッチQSWをオンにする。これにより、レー
ザ光は再び被加工物6に照射される。なお、図3におい
て、被加工物6へのレーザ光の照射を停止する際、Qス
イッチをオフにしたのち、まずパネルのローディング等
を行い、ついでミラーを移動させ、また、被加工物への
レーザ光の照射を停止する際、Qスイッチをオフにした
のち、まずミラー8を移動させ、次にパネルのローディ
ング等を行うようにしてもよい。When the loading of the substrate, the change in the number of repetitions of laser light irradiation, and the movement of the laser light irradiation position are completed, the laser Q switch QSW is turned off again for a short time,
The mirror 8 is moved and retracted to the position indicated by the solid line in FIG. Next, the Q switch QSW is turned on. Thereby, the workpiece 6 is irradiated with the laser beam again. In FIG. 3, when the irradiation of the laser beam to the workpiece 6 is stopped, the Q switch is turned off, then the panel is loaded, and then the mirror is moved. When the irradiation of the laser beam is stopped, the mirror 8 may be moved first after the Q switch is turned off, and then the panel may be loaded.
【0014】本実施例においては、上記のように、レー
ザ光の光路を変更するミラー8を設け、被加工物6にレ
ーザ光の照射を行なわないとき、上記ミラー8によって
レーザ光の光路を変更して、レーザ光受け10に照射す
るようにしたので、ミラー8を移動させる僅かな時間を
除いて、波長変換素子2には常にレーザ光が入射され
る。このため、被加工物6にレーザ光を照射開始すると
き、波長変換素子(非線形光学結晶)3の温度変化がな
く出力パワーは変動しない。In this embodiment, as described above, the mirror 8 for changing the optical path of the laser light is provided, and when the workpiece 6 is not irradiated with the laser light, the mirror 8 changes the optical path of the laser light. Then, since the laser beam is applied to the laser beam receiver 10, the laser beam is always incident on the wavelength conversion element 2 except for a short time for moving the mirror 8. For this reason, when the workpiece 6 is irradiated with the laser beam, the temperature of the wavelength conversion element (nonlinear optical crystal) 3 does not change and the output power does not change.
【0015】上記実施例ではミラーを挿入してレーザ光
の光路を変更する場合について示したが、レーザ光の光
路を変更する手段としては、上記したミラー以外に種々
の光学部品を用いることができる。以下、上記実施例の
変形例について説明する。図4はレーザ光の光路中にプ
リズムを挿入することにより、光路を変更する実施例を
示している。なお、図4では、前記図1に示したレーザ
及び変調器1、拡大コリメータ3、ガルバノミラー4等
は省略されている。同図(a)は、被加工物6へレーザ
光の照射している状態を示し、同図(b)は被加工物6
へのレーザ光の照射を停止している状態を示している。
同図において、7はエアシリンダ、8aはプリズムであ
り、エアシリンダ7はプリズム8aを駆動して同図
(a)に示す位置あるいは同図(b)に示す位置に移動
させる。In the above embodiment, a case has been described in which the optical path of the laser light is changed by inserting a mirror, but various optical components other than the above-described mirror can be used as means for changing the optical path of the laser light. . Hereinafter, a modified example of the above embodiment will be described. FIG. 4 shows an embodiment in which the optical path is changed by inserting a prism in the optical path of the laser light. In FIG. 4, the laser, the modulator 1, the magnifying collimator 3, the galvanomirror 4, etc. shown in FIG. 1 are omitted. FIG. 3A shows a state in which the workpiece 6 is irradiated with a laser beam, and FIG.
2 shows a state in which irradiation of laser light to the laser beam is stopped.
In the figure, reference numeral 7 denotes an air cylinder, and 8a denotes a prism. The air cylinder 7 drives the prism 8a to move it to the position shown in FIG.
【0016】被加工物6へレーザ光を照射する際には、
同図(a)に示すようにエアシリンダ7によりプリズム
8aをレーザ光路から退避させる。これにより波長変換
素子2から出射されるレーザ光はfθレンズ5を介して
被加工物6に照射される。また、被加工物6へのレーザ
光の照射を停止する際には、プリズム8aをレーザ光路
中に挿入する。これにより、同図(b)に示すようにレ
ーザ光の光路が変わり、レーザ光は凹レンズ9により光
束が広げられてパワー密度が下げられ、レーザ光受け1
0に入射し、そのエネルギーが吸収される。When the workpiece 6 is irradiated with laser light,
The prism 8a is retracted from the laser beam path by the air cylinder 7 as shown in FIG. Thereby, the laser beam emitted from the wavelength conversion element 2 is irradiated on the workpiece 6 via the fθ lens 5. When stopping the irradiation of the workpiece 6 with the laser beam, the prism 8a is inserted into the laser beam path. As a result, the optical path of the laser light is changed as shown in FIG. 2B, the light flux of the laser light is expanded by the concave lens 9, the power density is reduced, and the laser light
At 0, the energy is absorbed.
【0017】図5はレーザ光の光路中に挿入されたミラ
ーを回転させることにより光路を変更する実施例を示し
ている。なお、図5では、図4と同様、前記図1に示し
たレーザ及び変調器1、拡大コリメータ3、ガルバノミ
ラー4等は省略されている。同図(a)は、被加工物6
へレーザ光の照射している状態を示し、同図(b)は被
加工物6へのレーザ光の照射を停止している状態を示し
ている。同図において、11はモータ、8bはミラーで
あり、モータ11はミラーを同図(a)に示す位置、あ
るいは同図(b)に示す位置に回転させる。被加工物6
へレーザ光を照射する際には、モータ11によりミラー
8bを同図(a)に示す位置に回転させる。これにより
波長変換素子2から出射されるレーザ光はミラー8bで
反射し、fθレンズ5を介して被加工物6に照射され
る。また、被加工物6へのレーザ光の照射を停止する際
には、ミラー8bを同図(b)に示す位置に回転させ
る。これにより、レーザ光はミラー8bで反射して凹レ
ンズ9に入射する。そして、凹レンズ9により光束が広
げられてパワー密度が下げられ、レーザ光受け10に入
射し、そのエネルギーが吸収される。FIG. 5 shows an embodiment in which the optical path is changed by rotating a mirror inserted in the optical path of the laser beam. 5, the laser, modulator 1, magnifying collimator 3, galvanomirror 4, etc. shown in FIG. 1 are omitted as in FIG. FIG. 3A shows the workpiece 6.
FIG. 3B shows a state in which the irradiation of the laser beam to the workpiece 6 is stopped. In the figure, reference numeral 11 denotes a motor, and 8b denotes a mirror. The motor 11 rotates the mirror to a position shown in FIG. Workpiece 6
When the laser beam is applied to the mirror 8b, the mirror 8b is rotated to the position shown in FIG. As a result, the laser beam emitted from the wavelength conversion element 2 is reflected by the mirror 8 b and is irradiated on the workpiece 6 via the fθ lens 5. When the irradiation of the laser beam to the workpiece 6 is stopped, the mirror 8b is rotated to the position shown in FIG. Thereby, the laser light is reflected by the mirror 8b and enters the concave lens 9. Then, the light flux is spread by the concave lens 9 to reduce the power density, and the light enters the laser light receiver 10 and its energy is absorbed.
【0018】図6はレーザ光の光路中に挿入されたプリ
ズムを回転させることにより光路を変更する実施例を示
している。なお、図6では、図4と同様、前記図1に示
したレーザ及び変調器1、拡大コリメータ3、ガルバノ
ミラー4等は省略されている。同図(a)は、被加工物
6へレーザ光の照射している状態を示し、同図(b)は
被加工物6へのレーザ光の照射を停止している状態を示
している。同図において、11はモータ、8cはプリズ
ムであり、モータ11はプリズム8cを同図(a)に示
す位置、あるいは同図(b)に示す位置に回転させる。FIG. 6 shows an embodiment in which the optical path is changed by rotating a prism inserted in the optical path of the laser beam. 6, the laser, modulator 1, magnifying collimator 3, galvanomirror 4, etc. shown in FIG. 1 are omitted as in FIG. FIG. 2A shows a state in which the workpiece 6 is irradiated with laser light, and FIG. 2B shows a state in which the irradiation of the workpiece 6 with laser light is stopped. In the figure, reference numeral 11 denotes a motor, and reference numeral 8c denotes a prism. The motor 11 rotates the prism 8c to a position shown in FIG.
【0019】被加工物6へレーザ光を照射する際には、
モータ11によりプリズム8cを同図(a)に示す位置
に回転させる。これにより波長変換素子2から出射され
るレーザ光はプリズム8cを介してfθレンズ5に入射
し、fθレンズ5を介して被加工物6に照射される。ま
た、被加工物6へのレーザ光の照射を停止する際には、
プリズム8cを同図(b)に示す位置に回転させる。こ
れにより、レーザ光はプリズム8cを介して凹レンズ9
に入射する。そして、凹レンズ9により光束が広げられ
てパワー密度が下げられ、レーザ光受け10に入射し、
そのエネルギーが吸収される。When irradiating the workpiece 6 with a laser beam,
The motor 8 rotates the prism 8c to the position shown in FIG. As a result, the laser beam emitted from the wavelength conversion element 2 enters the fθ lens 5 via the prism 8c, and irradiates the workpiece 6 via the fθ lens 5. When stopping the irradiation of the laser beam on the workpiece 6,
The prism 8c is rotated to the position shown in FIG. As a result, the laser light is transmitted through the prism 8c to the concave lens 9
Incident on. Then, the light flux is spread by the concave lens 9 and the power density is reduced, and the light flux enters the laser light receiver 10,
That energy is absorbed.
【0020】図7はレーザ光の光路中に平行板を挿入す
ることにより、光路を変更する実施例を示している。な
お、図7では、前記図4と同様、前記図1に示したレー
ザ及び変調器1、拡大コリメータ3、ガルバノミラー4
等は省略されている。同図(a)は、被加工物6へレー
ザ光の照射している状態を示し、同図(b)は被加工物
6へのレーザ光の照射を停止している状態を示してい
る。同図において、7はエアシリンダ、8dは平行板、
M1,M2,M3はミラーであり、エアシリンダ7は平
行板8dを駆動して同図(a)に示す位置あるいは同図
(b)に示す位置に移動させる。FIG. 7 shows an embodiment in which the optical path is changed by inserting a parallel plate into the optical path of the laser beam. In FIG. 7, similarly to FIG. 4, the laser and the modulator 1, the magnifying collimator 3, and the galvanometer mirror 4 shown in FIG.
Etc. are omitted. FIG. 2A shows a state in which the workpiece 6 is irradiated with laser light, and FIG. 2B shows a state in which the irradiation of the workpiece 6 with laser light is stopped. In the figure, 7 is an air cylinder, 8d is a parallel plate,
M1, M2 and M3 are mirrors, and the air cylinder 7 drives the parallel plate 8d to move it to the position shown in FIG.
【0021】被加工物6へレーザ光を照射する際には、
同図(a)に示すようにエアシリンダ7により平行板8
dをレーザ光路から退避させる。これにより波長変換素
子2から出射されるレーザ光はミラーM1,M2,M3
を介してfθレンズ5に入射し、fθレンズ5を介して
被加工物6に照射される。また、被加工物6へのレーザ
光の照射を停止する際には、平行板8dをレーザ光路中
に挿入する。これにより、同図(b)に示すようにレー
ザ光の光路が変わり、レーザ光はミラーM4を介して凹
レンズ9に入射する。そして、凹レンズ9により光束が
広げられてパワー密度が下げられ、レーザ光受け10に
入射し、そのエネルギーが吸収される。When the workpiece 6 is irradiated with a laser beam,
As shown in FIG.
d is retracted from the laser beam path. As a result, the laser light emitted from the wavelength conversion element 2 is reflected by the mirrors M1, M2, M3.
, And is incident on the workpiece 6 via the fθ lens 5. When stopping the irradiation of the workpiece 6 with the laser beam, the parallel plate 8d is inserted into the laser beam path. This changes the optical path of the laser light as shown in FIG. 2B, and the laser light enters the concave lens 9 via the mirror M4. Then, the light flux is spread by the concave lens 9 to reduce the power density, and the light enters the laser light receiver 10 and its energy is absorbed.
【0022】なお、上記実施例においてプリズムを用い
て光路を変更する場合、プリズムに、部分的に凹レンズ
と同様の光を広げる働きをするように加工しておけば、
レーザ受け11の入射側に設ける凹レンズ9を不要とす
ることもできる。また、レーザ光の光路を変更する手段
としては、上記実施例に示したもの以外、例えば、モー
タ(例えばステッピングモータ)により回転する多角面
体ミラー(ポリゴンミラー)を用いたり、紫外線用のA
O Qスイッチ(アコーステック−オプティカルQスイ
ッチ)等を用いることもできる。In the above embodiment, when the optical path is changed using a prism, if the prism is processed so as to partially spread light similarly to a concave lens,
The concave lens 9 provided on the incident side of the laser receiver 11 may be unnecessary. As a means for changing the optical path of the laser beam, other than the means described in the above embodiment, for example, a polygonal mirror (polygon mirror) rotated by a motor (for example, a stepping motor) may be used,
An OQ switch (acoustic-optical Q switch) or the like can also be used.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、レーザ光の光路を変更する手段を設け、被加工物へ
レーザ光の照射を行なわない時には、上記光路変更手段
によってレーザ光の光路を変更してレーザ光受け手段に
照射するようにしたので、被加工物へレーザ光の照射を
行なわない時であっても、非線形光学結晶にレーザ光が
常に入射される。このため、被加工物へレーザ光を照射
開始する時、結晶の温度変化がなく、出力パワーの変動
をなくすことができる。また、大型で高価なシャッタ機
構が不要であり、装置の小型化、コストダウンを図るこ
とができる。さらに、光路変更手段としてミラー、プリ
ズム、平行板等を用いれば、レーザ光が照射されてもそ
の温度が極端に上昇しないため、光路変更手段の冷却を
特に考慮することない。As described above, in the present invention, the means for changing the optical path of the laser light is provided, and when the workpiece is not irradiated with the laser light, the optical path of the laser light is changed by the optical path changing means. Since the laser beam is irradiated to the laser beam receiving means by changing the laser beam, the laser beam is always incident on the nonlinear optical crystal even when the workpiece is not irradiated with the laser beam. Therefore, when the irradiation of the workpiece with the laser beam is started, the temperature of the crystal does not change, and the fluctuation of the output power can be eliminated. Further, a large and expensive shutter mechanism is not required, and the size and cost of the apparatus can be reduced. Furthermore, if a mirror, a prism, a parallel plate, or the like is used as the optical path changing means, the temperature of the laser light does not rise extremely even when the laser light is irradiated, so that cooling of the optical path changing means is not particularly considered.
【図1】ミラーを用いて光路を変更する本発明の実施例
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention in which an optical path is changed using a mirror.
【図2】ガルバノミラーの構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a galvanomirror.
【図3】本発明の実施例の動作を示すタイムチャートで
ある。FIG. 3 is a time chart showing the operation of the embodiment of the present invention.
【図4】プリズムを挿入することにより光路を変更する
実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment in which an optical path is changed by inserting a prism.
【図5】ミラーを回転させることにより光路を変更する
実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment in which an optical path is changed by rotating a mirror.
【図6】プリズムを回転させることにより光路を変更す
る実施例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an embodiment in which an optical path is changed by rotating a prism.
【図7】平行板を挿入することにより光路を変更する実
施例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an embodiment in which an optical path is changed by inserting a parallel plate.
【図8】加工用レーザ装置の概略構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a processing laser device.
1 レーザ及び変調器 2 波長変換素子(非線形光学結晶) 3 拡大コリメータ 4 ガルバノミラー 5 fθレンズ 6 被加工物 7 エアシリンダ 8,8b ミラー 8a,8c プリズム 8d 平行板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser and modulator 2 Wavelength conversion element (nonlinear optical crystal) 3 Magnifying collimator 4 Galvanometer mirror 5 fθ lens 6 Workpiece 7 Air cylinder 8, 8b Mirror 8a, 8c Prism 8d Parallel plate
Claims (1)
発生させ、該高調波レーザ光を被照射物に間欠的に照射
して、被照射物の孔あけ・マーキング等の除去作業を行
う加工用レーザ装置であって、 非線形光学結晶の出射側に、レーザ光の光路を変更する
光路変更手段を設け、上記レーザ装置からレーザ光の照
射を行なわないとき、上記光路変更手段によってレーザ
光の光路を変更してレーザ光受け手段に照射することを
特徴とする光路変更手段を備えた加工用レーザ装置。1. A process for generating a harmonic laser beam by a non-linear optical crystal, intermittently irradiating the object to be irradiated with the harmonic laser beam, and removing holes or markings from the object to be irradiated. A laser device, provided on the emission side of the nonlinear optical crystal, an optical path changing means for changing the optical path of the laser light, and when not irradiating the laser light from the laser apparatus, the optical path changing means changes the optical path of the laser light. A processing laser device provided with an optical path changing means, wherein the laser light is changed and irradiated to a laser light receiving means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24170999A JP2001062583A (en) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | Processing laser device equipped with optical path changing means |
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JP24170999A JP2001062583A (en) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | Processing laser device equipped with optical path changing means |
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Publication Number | Publication Date |
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JP24170999A Pending JP2001062583A (en) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | Processing laser device equipped with optical path changing means |
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- 1999-08-27 JP JP24170999A patent/JP2001062583A/en active Pending
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