JP2002244072A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光エンコーダを使用したガルバノメータのみで
のレーザ光の走査より高精度の走査ができる。 【解決手段】光音響回折素子２により、レーザ発振器１
が出射するレーザ光を入射角Θで受け、予め定めた周波
数Ｆの振動から変化させた周波数Ｆ＋ΔＦの振動が加わ
ることによりレーザ光を出射角Θ＋ΔΘで出射し、予め
定めた精度を有する光エンコーダ４を備えたガルバノメ
ータ５により、光音響回折素子２が出射したレーザ光を
受けこの予め定めた精度で、反射方向を変動させながら
この受けたレーザ光を反射し、ｆθレンズ６により、こ
のレーザ光を屈折させて照射するようにして、このガル
バノメータ５が受けたレーザ光を予め定めた照射面上に
走査する。
のレーザ光の走査より高精度の走査ができる。 【解決手段】光音響回折素子２により、レーザ発振器１
が出射するレーザ光を入射角Θで受け、予め定めた周波
数Ｆの振動から変化させた周波数Ｆ＋ΔＦの振動が加わ
ることによりレーザ光を出射角Θ＋ΔΘで出射し、予め
定めた精度を有する光エンコーダ４を備えたガルバノメ
ータ５により、光音響回折素子２が出射したレーザ光を
受けこの予め定めた精度で、反射方向を変動させながら
この受けたレーザ光を反射し、ｆθレンズ６により、こ
のレーザ光を屈折させて照射するようにして、このガル
バノメータ５が受けたレーザ光を予め定めた照射面上に
走査する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工装置に関
し、特に、ガルバノメータとこのガルバノメータが反射
したレーザ光をこのレーザ光の入射角と自レンズの焦点
距離との積に比例した距離の位置に照射するように屈折
させるｆθレンズとにより、ガルバノメータが受けたレ
ーザ光を照射面上に走査するレーザ加工装置に関する。
し、特に、ガルバノメータとこのガルバノメータが反射
したレーザ光をこのレーザ光の入射角と自レンズの焦点
距離との積に比例した距離の位置に照射するように屈折
させるｆθレンズとにより、ガルバノメータが受けたレ
ーザ光を照射面上に走査するレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のレーザ加工装置は、ガル
バノメータでレーザビームを走査し，高精度に穴あけ加
工，切断加工，表面処理などを行うために用いられ、主
に、大面積の高精度レーザパターニングやφ１００［μ
ｍ］以下の微細レーザ穴あけを実施する場合に不可欠と
なる技術である。液晶や半導体製造装置，太陽電池製造
装置などから、光硬化樹脂を使用した型を作成するラピ
ットプロトタイピングなどにまで広範囲に適用できるも
のである。
バノメータでレーザビームを走査し，高精度に穴あけ加
工，切断加工，表面処理などを行うために用いられ、主
に、大面積の高精度レーザパターニングやφ１００［μ
ｍ］以下の微細レーザ穴あけを実施する場合に不可欠と
なる技術である。液晶や半導体製造装置，太陽電池製造
装置などから、光硬化樹脂を使用した型を作成するラピ
ットプロトタイピングなどにまで広範囲に適用できるも
のである。
【０００３】この従来のレーザ加工装置の構成図を示す
図６を参照すると、従来のレーザ加工装置は、レーザ光
を出射するレーザ発振器１と、このレーザ光を受け反射
方向を変動させながらこのレーザ光を反射する予め定め
た精度を有する光エンコーダ４を備えたガルバノメータ
５と、この反射した前記レーザ光を入射し、予め定めた
照射面上での、この入射した前記レーザ光の入射角と自
レンズの焦点距離との積に比例した距離の位置に、前記
受けた前記レーザ光を照射するように屈折させるｆθレ
ンズ６と、を有する構成である。このスキャン光学系３
（ガルバノメータ５とｆθレンズ６）により、レーザ発
振器１が出射するレーザ光を予め定めた照射面上に走査
し、照射面上に予め置いた加工対象をレーザ光により加
工するようにしている。
図６を参照すると、従来のレーザ加工装置は、レーザ光
を出射するレーザ発振器１と、このレーザ光を受け反射
方向を変動させながらこのレーザ光を反射する予め定め
た精度を有する光エンコーダ４を備えたガルバノメータ
５と、この反射した前記レーザ光を入射し、予め定めた
照射面上での、この入射した前記レーザ光の入射角と自
レンズの焦点距離との積に比例した距離の位置に、前記
受けた前記レーザ光を照射するように屈折させるｆθレ
ンズ６と、を有する構成である。このスキャン光学系３
（ガルバノメータ５とｆθレンズ６）により、レーザ発
振器１が出射するレーザ光を予め定めた照射面上に走査
し、照射面上に予め置いた加工対象をレーザ光により加
工するようにしている。
【０００４】ガルバノメータ５を使用したスキャン光学
系３において、ガルバノメータ５をフルクローズドルー
プ制御するための位置センサーとして、ＸＹステージで
使用しているリニアエンコーダのような０．１［μｍ］
以下の分解能が得られるようなタイプのロータリ（レー
ザ）光エンコーダ４を使用するのが理想である。しかし
ながら、現在レーザ加工装置のスキャン光学系３に使用
されているロータリ光エンコーダ４は精度が１角度秒
（４．８５［μｒａｄ］）であり、これは焦点距離ｆ＝
２５０［ｍｍ］（通常は１５０〜２５０［ｍｍ］を使
用）のｆθレンズ６を使用した場合には、１．２１［μ
ｍ］の分解能にあたる（０．２５［ｍ］ｘ４．８５［μ
ｒａｄ］＝１．２１［μｍ］）。今後要求される０．１
［μｍ］以下の分解能は達成できない。
系３において、ガルバノメータ５をフルクローズドルー
プ制御するための位置センサーとして、ＸＹステージで
使用しているリニアエンコーダのような０．１［μｍ］
以下の分解能が得られるようなタイプのロータリ（レー
ザ）光エンコーダ４を使用するのが理想である。しかし
ながら、現在レーザ加工装置のスキャン光学系３に使用
されているロータリ光エンコーダ４は精度が１角度秒
（４．８５［μｒａｄ］）であり、これは焦点距離ｆ＝
２５０［ｍｍ］（通常は１５０〜２５０［ｍｍ］を使
用）のｆθレンズ６を使用した場合には、１．２１［μ
ｍ］の分解能にあたる（０．２５［ｍ］ｘ４．８５［μ
ｒａｄ］＝１．２１［μｍ］）。今後要求される０．１
［μｍ］以下の分解能は達成できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーザ
加工装置は、予め定めた精度（１角度秒＝４．８５［μ
ｒａｄ］）を有する光エンコーダを備えたガルバノメー
タにより、レーザ発振器が出射したレーザ光を受け反射
方向を変動させながらこのレーザ光を反射し、焦点距離
ｆ＝２５０［ｍｍ］のｆθレンズにより、この反射した
レーザ光を入射し、この入射したレーザ光を予め定めた
照射面上に照射するように屈折させることにより、この
スキャン光学系（ガルバノメータとｆθレンズ）によ
り、レーザ発振器が出射するレーザ光を予め定めた照射
面上に走査し、照射面上に予め置いた加工対象をレーザ
光により加工するようにしているため、１角度秒の精度
の光エンコーダを有するガルバノメータにより入射した
レーザ光を反射方向を変動させながら反射し、焦点距離
ｆ＝２５０［ｍｍ］のｆθレンズを使用して、この反射
したレーザ光を入射してこのレーザ光を予め定めた照射
面上に走査しているので、１．２１［μｍ］程度の分解
能しか得られないという問題がある。
加工装置は、予め定めた精度（１角度秒＝４．８５［μ
ｒａｄ］）を有する光エンコーダを備えたガルバノメー
タにより、レーザ発振器が出射したレーザ光を受け反射
方向を変動させながらこのレーザ光を反射し、焦点距離
ｆ＝２５０［ｍｍ］のｆθレンズにより、この反射した
レーザ光を入射し、この入射したレーザ光を予め定めた
照射面上に照射するように屈折させることにより、この
スキャン光学系（ガルバノメータとｆθレンズ）によ
り、レーザ発振器が出射するレーザ光を予め定めた照射
面上に走査し、照射面上に予め置いた加工対象をレーザ
光により加工するようにしているため、１角度秒の精度
の光エンコーダを有するガルバノメータにより入射した
レーザ光を反射方向を変動させながら反射し、焦点距離
ｆ＝２５０［ｍｍ］のｆθレンズを使用して、この反射
したレーザ光を入射してこのレーザ光を予め定めた照射
面上に走査しているので、１．２１［μｍ］程度の分解
能しか得られないという問題がある。
【０００６】本発明の目的はこのような従来の欠点を除
去するため、現在使用されている精度の光エンコーダを
使用して、この光エンコーダを使用したガルバノメータ
のみでのレーザ光の走査より高精度の走査ができ、今後
要求される０．１［μｍ］以下の分解能での走査ができ
るレーザ加工装置を提供することにある。
去するため、現在使用されている精度の光エンコーダを
使用して、この光エンコーダを使用したガルバノメータ
のみでのレーザ光の走査より高精度の走査ができ、今後
要求される０．１［μｍ］以下の分解能での走査ができ
るレーザ加工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】本発明の第１のレーザ加
工装置は、レーザ光を受け反射方向を変動させながら前
記受けたレーザ光を反射するガルバノメータと、この反
射した前記レーザ光を入射し、予め定めた照射面上で
の、この入射した前記レーザ光の入射角と自レンズの焦
点距離との積に比例した距離の位置に、前記受けた前記
レーザ光を照射するように屈折させるｆθレンズとを有
するスキャン光学系を備え、前記ガルバノメータが受け
た前記レーザ光を前記予め定めた前記照射面上に走査す
るレーザ加工装置において、前記レーザ光を出射する前
記レーザ発振器と前記スキャン光学系との間に設けら
れ、前記レーザ発振器が出射する前記レーザ光を入射角
Θで受け、予め定めた周波数Ｆの振動から変化させた周
波数Ｆ＋ΔＦの振動が加わることにより前記レーザ光を
前記入射角Θに前記ΔＦに応じた前記Θの変動分を加え
た出射角Θ＋ΔΘで出射する光音響回折素子と、予め定
めた精度を有する光エンコーダを備えた前記ガルバノメ
ータにより、前記光音響回折素子が出射した前記レーザ
光を受け前記予め定めた精度で、反射方向を変動させな
がら前記受けたレーザ光を反射し、前記ｆθレンズによ
り、この反射した前記レーザ光を入射し、前記予め定め
た照射面上での、前記入射した前記レーザ光の前記ｆθ
レンズへの入射角θと前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの
積ｆ・θに比例した距離の位置に、前記入射した前記レ
ーザ光を屈折させて照射するようにして、前記ガルバノ
メータが受けた前記レーザ光を前記予め定めた前記照射
面上に走査する前記スキャン光学系と、を備えて構成さ
れている。
工装置は、レーザ光を受け反射方向を変動させながら前
記受けたレーザ光を反射するガルバノメータと、この反
射した前記レーザ光を入射し、予め定めた照射面上で
の、この入射した前記レーザ光の入射角と自レンズの焦
点距離との積に比例した距離の位置に、前記受けた前記
レーザ光を照射するように屈折させるｆθレンズとを有
するスキャン光学系を備え、前記ガルバノメータが受け
た前記レーザ光を前記予め定めた前記照射面上に走査す
るレーザ加工装置において、前記レーザ光を出射する前
記レーザ発振器と前記スキャン光学系との間に設けら
れ、前記レーザ発振器が出射する前記レーザ光を入射角
Θで受け、予め定めた周波数Ｆの振動から変化させた周
波数Ｆ＋ΔＦの振動が加わることにより前記レーザ光を
前記入射角Θに前記ΔＦに応じた前記Θの変動分を加え
た出射角Θ＋ΔΘで出射する光音響回折素子と、予め定
めた精度を有する光エンコーダを備えた前記ガルバノメ
ータにより、前記光音響回折素子が出射した前記レーザ
光を受け前記予め定めた精度で、反射方向を変動させな
がら前記受けたレーザ光を反射し、前記ｆθレンズによ
り、この反射した前記レーザ光を入射し、前記予め定め
た照射面上での、前記入射した前記レーザ光の前記ｆθ
レンズへの入射角θと前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの
積ｆ・θに比例した距離の位置に、前記入射した前記レ
ーザ光を屈折させて照射するようにして、前記ガルバノ
メータが受けた前記レーザ光を前記予め定めた前記照射
面上に走査する前記スキャン光学系と、を備えて構成さ
れている。
【０００８】本発明の第２のレーザ加工装置は、レーザ
光を受け反射方向を変動させながら前記受けたレーザ光
を反射するガルバノメータと、この反射した前記レーザ
光を入射し、予め定めた照射面上での、この入射した前
記レーザ光の入射角と自レンズの焦点距離との積に比例
した距離の位置に、前記受けた前記レーザ光を照射する
ように屈折させるｆθレンズとを有するスキャン光学系
を備え、前記ガルバノメータが受けた前記レーザ光を前
記予め定めた前記照射面上に走査するレーザ加工装置に
おいて、前記レーザ光を出射する前記レーザ発振器と前
記スキャン光学系との間に設けられ、前記レーザ発振器
が出射する前記レーザ光を受け、予め定めた周波数Ｆの
振動を受けているときには、前記受けた前記レーザ光を
このレーザ光の入射角Θと同じ大きさの出射角Θで出射
し、周波数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、前記
受けた前記レーザ光を前記入射角Θに前記ΔＦに応じた
前記Θの変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する光音
響回折素子と、予め定めた精度を有する光エンコーダを
備えた前記照射面上の第１の軸（Ｙ軸と記載する。）に
沿って走査するための前記ガルバノメータにより、前記
光音響回折素子が出射した前記レーザ光を受け前記予め
定めた精度で、反射方向を変動させながら前記Ｙ軸に対
応する方向に前記受けた前記レーザ光を反射し、前記ｆ
θレンズにより、この反射した前記レーザ光を入射し、
前記予め定めた照射面上での、前記入射した前記レーザ
光の前記Ｙ軸に対応する方向の前記ｆθレンズへの入射
角θｙと前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの積ｆ・θｙに
比例した前記Ｙ軸方向の距離の位置に、前記入射した前
記レーザ光を屈折させて照射するようにして、前記ガル
バノメータが受けた前記レーザ光を前記予め定めた前記
照射面上に走査する前記スキャン光学系と、を備えて構
成されている。
光を受け反射方向を変動させながら前記受けたレーザ光
を反射するガルバノメータと、この反射した前記レーザ
光を入射し、予め定めた照射面上での、この入射した前
記レーザ光の入射角と自レンズの焦点距離との積に比例
した距離の位置に、前記受けた前記レーザ光を照射する
ように屈折させるｆθレンズとを有するスキャン光学系
を備え、前記ガルバノメータが受けた前記レーザ光を前
記予め定めた前記照射面上に走査するレーザ加工装置に
おいて、前記レーザ光を出射する前記レーザ発振器と前
記スキャン光学系との間に設けられ、前記レーザ発振器
が出射する前記レーザ光を受け、予め定めた周波数Ｆの
振動を受けているときには、前記受けた前記レーザ光を
このレーザ光の入射角Θと同じ大きさの出射角Θで出射
し、周波数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、前記
受けた前記レーザ光を前記入射角Θに前記ΔＦに応じた
前記Θの変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する光音
響回折素子と、予め定めた精度を有する光エンコーダを
備えた前記照射面上の第１の軸（Ｙ軸と記載する。）に
沿って走査するための前記ガルバノメータにより、前記
光音響回折素子が出射した前記レーザ光を受け前記予め
定めた精度で、反射方向を変動させながら前記Ｙ軸に対
応する方向に前記受けた前記レーザ光を反射し、前記ｆ
θレンズにより、この反射した前記レーザ光を入射し、
前記予め定めた照射面上での、前記入射した前記レーザ
光の前記Ｙ軸に対応する方向の前記ｆθレンズへの入射
角θｙと前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの積ｆ・θｙに
比例した前記Ｙ軸方向の距離の位置に、前記入射した前
記レーザ光を屈折させて照射するようにして、前記ガル
バノメータが受けた前記レーザ光を前記予め定めた前記
照射面上に走査する前記スキャン光学系と、を備えて構
成されている。
【０００９】本発明の第３のレーザ加工装置は、レーザ
光を受け反射方向を変動させながら前記受けたレーザ光
を反射するガルバノメータと、この反射した前記レーザ
光を入射し、予め定めた照射面上での、この入射した前
記レーザ光の入射角と自レンズの焦点距離との積に比例
した距離の位置に、前記受けた前記レーザ光を照射する
ように屈折させるｆθレンズとを有するスキャン光学系
を備え、前記ガルバノメータが受けた前記レーザ光を前
記予め定めた前記照射面上に走査するレーザ加工装置に
おいて、前記レーザ光を出射する前記レーザ発振器と前
記スキャン光学系との間に設けられ、前記レーザ発振器
が出射する前記レーザ光を受け、予め定めた周波数Ｆの
振動を受けているときには、前記受けた前記レーザ光を
このレーザ光の入射角Θと同じ大きさの出射角Θで出射
し、周波数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、前記
受けた前記レーザ光を前記入射角Θに前記ΔＦに応じた
前記Θの変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する光音
響回折素子と、予め定めた精度を有する光エンコーダを
備えた前記照射面上の第２の軸（Ｘ軸と記載する。）に
沿って走査するための前記ガルバノメータにより、前記
光音響回折素子が出射した前記レーザ光を受け前記予め
定めた精度で、反射方向を変動させながら前記Ｘ軸に対
応する方向に前記受けた前記レーザ光を反射し、前記ｆ
θレンズにより、この反射した前記レーザ光を入射し、
前記予め定めた照射面上での、前記入射した前記レーザ
光の前記Ｘ軸に対応する方向の前記ｆθレンズへの入射
角θｘと前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの積ｆ・θｘに
比例した前記Ｘ軸方向の距離の位置に、前記入射した前
記レーザ光を屈折させて照射するようにして、前記ガル
バノメータが受けた前記レーザ光を前記予め定めた前記
照射面上に走査する前記スキャン光学系と、を備えて構
成されている。
光を受け反射方向を変動させながら前記受けたレーザ光
を反射するガルバノメータと、この反射した前記レーザ
光を入射し、予め定めた照射面上での、この入射した前
記レーザ光の入射角と自レンズの焦点距離との積に比例
した距離の位置に、前記受けた前記レーザ光を照射する
ように屈折させるｆθレンズとを有するスキャン光学系
を備え、前記ガルバノメータが受けた前記レーザ光を前
記予め定めた前記照射面上に走査するレーザ加工装置に
おいて、前記レーザ光を出射する前記レーザ発振器と前
記スキャン光学系との間に設けられ、前記レーザ発振器
が出射する前記レーザ光を受け、予め定めた周波数Ｆの
振動を受けているときには、前記受けた前記レーザ光を
このレーザ光の入射角Θと同じ大きさの出射角Θで出射
し、周波数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、前記
受けた前記レーザ光を前記入射角Θに前記ΔＦに応じた
前記Θの変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する光音
響回折素子と、予め定めた精度を有する光エンコーダを
備えた前記照射面上の第２の軸（Ｘ軸と記載する。）に
沿って走査するための前記ガルバノメータにより、前記
光音響回折素子が出射した前記レーザ光を受け前記予め
定めた精度で、反射方向を変動させながら前記Ｘ軸に対
応する方向に前記受けた前記レーザ光を反射し、前記ｆ
θレンズにより、この反射した前記レーザ光を入射し、
前記予め定めた照射面上での、前記入射した前記レーザ
光の前記Ｘ軸に対応する方向の前記ｆθレンズへの入射
角θｘと前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの積ｆ・θｘに
比例した前記Ｘ軸方向の距離の位置に、前記入射した前
記レーザ光を屈折させて照射するようにして、前記ガル
バノメータが受けた前記レーザ光を前記予め定めた前記
照射面上に走査する前記スキャン光学系と、を備えて構
成されている。
【００１０】本発明の第４のレーザ加工装置は、レーザ
光を受け反射方向を変動させながら前記受けたレーザ光
を反射するガルバノメータと、この反射した前記レーザ
光を入射し、予め定めた照射面上での、この入射した前
記レーザ光の入射角と自レンズの焦点距離との積に比例
した距離の位置に、前記受けた前記レーザ光を照射する
ように屈折させるｆθレンズとを有するスキャン光学系
を備え、前記ガルバノメータが受けた前記レーザ光を前
記予め定めた前記照射面上に走査するレーザ加工装置に
おいて、前記レーザ光を出射する前記レーザ発振器と前
記スキャン光学系との間に設けられ、前記レーザ発振器
が出射する前記レーザ光を受け、予め定めた周波数Ｆの
振動を受けているときには、前記受けた前記レーザ光を
このレーザ光の入射角Θと同じ大きさの出射角Θで出射
し、周波数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、前記
受けた前記レーザ光を前記入射角Θに前記ΔＦに応じた
前記Θの変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する光音
響回折素子と、予め定めた精度を有する光エンコーダを
備えた前記照射面上の予め定めた第２の軸（Ｘ軸と記載
する。）に沿って走査するための第２の前記ガルバノメ
ータにより、前記光音響回折素子が出射した前記レーザ
光を受け前記予め定めた精度で、反射方向を変動させな
がら前記Ｘ軸に対応する方向に前記受けた前記レーザ光
を反射し、予め定めた前記精度を有する前記光エンコー
ダを備えた前記照射面上の前記Ｘ軸に直行する第１の軸
（Ｙ軸と記載する。）に沿って走査するための第１の前
記ガルバノメータにより、前記第２の前記ガルバノメー
タが反射した前記レーザ光を受け前記予め定めた精度
で、反射方向を変動させながら前記Ｙ軸に対応する方向
に前記受けた前記レーザ光を反射し、２次元の前記ｆθ
レンズにより、この反射した前記レーザ光を入射し、前
記予め定めた照射面上での、前記入射した前記レーザ光
の前記Ｙ軸に対応する方向の前記２次元の前記ｆθレン
ズへの前記入射角θｙと前記２次元の前記ｆθレンズの
焦点距離ｆとの積ｆ・θｙに比例した前記Ｙ軸方向の距
離の位置と、前記入射した前記レーザ光の前記Ｘ軸に対
応する方向の前記２次元の前記ｆθレンズへの前記入射
角θｘと前記２次元の前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの
積ｆ・θｘに比例した前記Ｘ軸方向の距離の位置とによ
り示される位置に、前記入射した前記レーザ光を屈折さ
せて照射するようにして、それぞれの前記ガルバノメー
タが受けた前記レーザ光を前記予め定めた前記照射面上
のＹＸ平面に走査する前記スキャン光学系と、を備えて
構成されている。
光を受け反射方向を変動させながら前記受けたレーザ光
を反射するガルバノメータと、この反射した前記レーザ
光を入射し、予め定めた照射面上での、この入射した前
記レーザ光の入射角と自レンズの焦点距離との積に比例
した距離の位置に、前記受けた前記レーザ光を照射する
ように屈折させるｆθレンズとを有するスキャン光学系
を備え、前記ガルバノメータが受けた前記レーザ光を前
記予め定めた前記照射面上に走査するレーザ加工装置に
おいて、前記レーザ光を出射する前記レーザ発振器と前
記スキャン光学系との間に設けられ、前記レーザ発振器
が出射する前記レーザ光を受け、予め定めた周波数Ｆの
振動を受けているときには、前記受けた前記レーザ光を
このレーザ光の入射角Θと同じ大きさの出射角Θで出射
し、周波数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、前記
受けた前記レーザ光を前記入射角Θに前記ΔＦに応じた
前記Θの変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する光音
響回折素子と、予め定めた精度を有する光エンコーダを
備えた前記照射面上の予め定めた第２の軸（Ｘ軸と記載
する。）に沿って走査するための第２の前記ガルバノメ
ータにより、前記光音響回折素子が出射した前記レーザ
光を受け前記予め定めた精度で、反射方向を変動させな
がら前記Ｘ軸に対応する方向に前記受けた前記レーザ光
を反射し、予め定めた前記精度を有する前記光エンコー
ダを備えた前記照射面上の前記Ｘ軸に直行する第１の軸
（Ｙ軸と記載する。）に沿って走査するための第１の前
記ガルバノメータにより、前記第２の前記ガルバノメー
タが反射した前記レーザ光を受け前記予め定めた精度
で、反射方向を変動させながら前記Ｙ軸に対応する方向
に前記受けた前記レーザ光を反射し、２次元の前記ｆθ
レンズにより、この反射した前記レーザ光を入射し、前
記予め定めた照射面上での、前記入射した前記レーザ光
の前記Ｙ軸に対応する方向の前記２次元の前記ｆθレン
ズへの前記入射角θｙと前記２次元の前記ｆθレンズの
焦点距離ｆとの積ｆ・θｙに比例した前記Ｙ軸方向の距
離の位置と、前記入射した前記レーザ光の前記Ｘ軸に対
応する方向の前記２次元の前記ｆθレンズへの前記入射
角θｘと前記２次元の前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの
積ｆ・θｘに比例した前記Ｘ軸方向の距離の位置とによ
り示される位置に、前記入射した前記レーザ光を屈折さ
せて照射するようにして、それぞれの前記ガルバノメー
タが受けた前記レーザ光を前記予め定めた前記照射面上
のＹＸ平面に走査する前記スキャン光学系と、を備えて
構成されている。
【００１１】本発明の第５のレーザ加工装置は、レーザ
光を受け反射方向を変動させながら前記受けたレーザ光
を反射するガルバノメータと、この反射した前記レーザ
光を入射し、予め定めた照射面上での、この入射した前
記レーザ光の入射角と自レンズの焦点距離との積に比例
した距離の位置に、前記受けた前記レーザ光を照射する
ように屈折させるｆθレンズとを有するスキャン光学系
を備え、前記ガルバノメータが受けた前記レーザ光を前
記予め定めた前記照射面上に走査するレーザ加工装置に
おいて、前記レーザ光を出射する前記レーザ発振器と前
記スキャン光学系との間に設けられ、前記レーザ発振器
が出射する前記レーザ光を受け、予め定めた周波数Ｆの
振動を受けているときには、前記受けた前記レーザ光を
このレーザ光の入射角Θと同じ大きさの出射角Θで出射
し、周波数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、前記
受けた前記レーザ光を前記入射角Θに前記ΔＦに応じた
前記Θの変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する光音
響回折素子と、予め定めた精度を有する光エンコーダを
備えた前記照射面上の予め定めた第１の軸（Ｙ軸と記載
する。）に沿って走査するための第１の前記ガルバノメ
ータにより、前記光音響回折素子が出射した前記レーザ
光を受け前記予め定めた精度で、反射方向を変動させな
がら前記Ｙ軸に対応する方向に前記受けた前記レーザ光
を反射し、予め定めた前記精度を有する前記光エンコー
ダを備えた前記照射面上の前記Ｙ軸に直行する第２の軸
（Ｘ軸と記載する。）に沿って走査するための第２の前
記ガルバノメータにより、前記第２の前記ガルバノメー
タが反射した前記レーザ光を受け前記予め定めた精度
で、反射方向を変動させながら前記Ｘ軸に対応する方向
に前記受けた前記レーザ光を反射し、２次元の前記ｆθ
レンズにより、この反射した前記レーザ光を入射し、前
記予め定めた照射面上での、前記入射した前記レーザ光
の前記Ｘ軸に対応する方向の前記２次元の前記ｆθレン
ズへの前記入射角θｘと前記２次元の前記ｆθレンズの
焦点距離ｆとの積ｆ・θｘに比例した前記Ｘ軸方向の距
離の位置と、前記入射した前記レーザ光の前記Ｙ軸に対
応する方向の前記２次元の前記ｆθレンズへの前記入射
角θｙと前記２次元の前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの
積ｆ・θｙに比例した前記Ｙ軸方向の距離の位置とによ
り示される位置に、前記入射した前記レーザ光を屈折さ
せて照射するようにして、それぞれの前記ガルバノメー
タが受けた前記レーザ光を前記予め定めた前記照射面上
のＹＸ平面に走査する前記スキャン光学系と、を備えて
構成されている。
光を受け反射方向を変動させながら前記受けたレーザ光
を反射するガルバノメータと、この反射した前記レーザ
光を入射し、予め定めた照射面上での、この入射した前
記レーザ光の入射角と自レンズの焦点距離との積に比例
した距離の位置に、前記受けた前記レーザ光を照射する
ように屈折させるｆθレンズとを有するスキャン光学系
を備え、前記ガルバノメータが受けた前記レーザ光を前
記予め定めた前記照射面上に走査するレーザ加工装置に
おいて、前記レーザ光を出射する前記レーザ発振器と前
記スキャン光学系との間に設けられ、前記レーザ発振器
が出射する前記レーザ光を受け、予め定めた周波数Ｆの
振動を受けているときには、前記受けた前記レーザ光を
このレーザ光の入射角Θと同じ大きさの出射角Θで出射
し、周波数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、前記
受けた前記レーザ光を前記入射角Θに前記ΔＦに応じた
前記Θの変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する光音
響回折素子と、予め定めた精度を有する光エンコーダを
備えた前記照射面上の予め定めた第１の軸（Ｙ軸と記載
する。）に沿って走査するための第１の前記ガルバノメ
ータにより、前記光音響回折素子が出射した前記レーザ
光を受け前記予め定めた精度で、反射方向を変動させな
がら前記Ｙ軸に対応する方向に前記受けた前記レーザ光
を反射し、予め定めた前記精度を有する前記光エンコー
ダを備えた前記照射面上の前記Ｙ軸に直行する第２の軸
（Ｘ軸と記載する。）に沿って走査するための第２の前
記ガルバノメータにより、前記第２の前記ガルバノメー
タが反射した前記レーザ光を受け前記予め定めた精度
で、反射方向を変動させながら前記Ｘ軸に対応する方向
に前記受けた前記レーザ光を反射し、２次元の前記ｆθ
レンズにより、この反射した前記レーザ光を入射し、前
記予め定めた照射面上での、前記入射した前記レーザ光
の前記Ｘ軸に対応する方向の前記２次元の前記ｆθレン
ズへの前記入射角θｘと前記２次元の前記ｆθレンズの
焦点距離ｆとの積ｆ・θｘに比例した前記Ｘ軸方向の距
離の位置と、前記入射した前記レーザ光の前記Ｙ軸に対
応する方向の前記２次元の前記ｆθレンズへの前記入射
角θｙと前記２次元の前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの
積ｆ・θｙに比例した前記Ｙ軸方向の距離の位置とによ
り示される位置に、前記入射した前記レーザ光を屈折さ
せて照射するようにして、それぞれの前記ガルバノメー
タが受けた前記レーザ光を前記予め定めた前記照射面上
のＹＸ平面に走査する前記スキャン光学系と、を備えて
構成されている。
【００１２】本発明の第１から第５のレーザ加工装置の
前記光音響回折素子は、前記振動の前記周波数Ｆ＋ΔＦ
中の前記ΔＦを±（予め定めた周波数）／ｋ（ｋは、正
の整数）とすることにより、前記レーザ光の前記出射角
Θ＋ΔΘ中の前記ΔΘの分解能を前記ガルバノメータの
有する前記光エンコーダの前記精度の１／ｋとするよう
にしている。
前記光音響回折素子は、前記振動の前記周波数Ｆ＋ΔＦ
中の前記ΔＦを±（予め定めた周波数）／ｋ（ｋは、正
の整数）とすることにより、前記レーザ光の前記出射角
Θ＋ΔΘ中の前記ΔΘの分解能を前記ガルバノメータの
有する前記光エンコーダの前記精度の１／ｋとするよう
にしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１４】図１は、本発明のレーザ加工装置の一つの
実施の形態を示す構成図である。
実施の形態を示す構成図である。
【００１５】図１に示す本実施の形態は、レーザ光を受
け反射方向を変動させながらこの受けたレーザ光を反射
するガルバノメータ５と、この反射したレーザ光を入射
し、予め定めた照射面上での、この入射したレーザ光の
入射角と自レンズの焦点距離との積に比例した距離の位
置に、この受けたレーザ光を照射するように屈折させる
例えば２次元のｆθレンズ６（１次元でも良い）とを有
するスキャン光学系３を備え、このガルバノメータ５が
受けたレーザ光をこの予め定めた照射面（焦点距離の位
置にありレーザ光のスポットを結像させる面）上に走査
するレーザ加工装置において、レーザ光を出射するレー
ザ発振器１とスキャン光学系３との間に設けられ、レー
ザ発振器１が出射するレーザ光を入射角Θで受け、予め
定めた周波数Ｆの振動から変化させた周波数Ｆ＋ΔＦの
振動が加わることによりレーザ光を入射角ΘにΔＦに応
じたこのΘの変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する
光音響回折素子２ＡＯＤｙ（なお、図１には、光音響回
折素子２ＡＯＤｙと同じ種類のＸ軸の微小調整用に設け
た光音響回折素子ＡＯＤｘを光音響回折素子２ＡＯＤｙ
の前段に設けてある。これは、光学系の補正用として用
いるものである。）と、予め定めた精度を有する光エン
コーダ４を備えたガルバノメータ５により、光音響回折
素子２ＡＯＤｙが出射したレーザ光を受けこの予め定め
た精度で、反射方向を変動させながらこの受けたレーザ
光を反射し、ｆθレンズ６により、この反射したレーザ
光を入射し、予め定めた照射面上での、この入射したレ
ーザ光のｆθレンズ６への入射角θとｆθレンズ６の焦
点距離ｆとの積ｆ・θに比例した距離の位置に、この入
射したレーザ光を屈折させて照射するようにして、この
ガルバノメータ５が受けたレーザ光を予め定めた照射面
上に走査するスキャン光学系３とにより構成されてい
る。
け反射方向を変動させながらこの受けたレーザ光を反射
するガルバノメータ５と、この反射したレーザ光を入射
し、予め定めた照射面上での、この入射したレーザ光の
入射角と自レンズの焦点距離との積に比例した距離の位
置に、この受けたレーザ光を照射するように屈折させる
例えば２次元のｆθレンズ６（１次元でも良い）とを有
するスキャン光学系３を備え、このガルバノメータ５が
受けたレーザ光をこの予め定めた照射面（焦点距離の位
置にありレーザ光のスポットを結像させる面）上に走査
するレーザ加工装置において、レーザ光を出射するレー
ザ発振器１とスキャン光学系３との間に設けられ、レー
ザ発振器１が出射するレーザ光を入射角Θで受け、予め
定めた周波数Ｆの振動から変化させた周波数Ｆ＋ΔＦの
振動が加わることによりレーザ光を入射角ΘにΔＦに応
じたこのΘの変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する
光音響回折素子２ＡＯＤｙ（なお、図１には、光音響回
折素子２ＡＯＤｙと同じ種類のＸ軸の微小調整用に設け
た光音響回折素子ＡＯＤｘを光音響回折素子２ＡＯＤｙ
の前段に設けてある。これは、光学系の補正用として用
いるものである。）と、予め定めた精度を有する光エン
コーダ４を備えたガルバノメータ５により、光音響回折
素子２ＡＯＤｙが出射したレーザ光を受けこの予め定め
た精度で、反射方向を変動させながらこの受けたレーザ
光を反射し、ｆθレンズ６により、この反射したレーザ
光を入射し、予め定めた照射面上での、この入射したレ
ーザ光のｆθレンズ６への入射角θとｆθレンズ６の焦
点距離ｆとの積ｆ・θに比例した距離の位置に、この入
射したレーザ光を屈折させて照射するようにして、この
ガルバノメータ５が受けたレーザ光を予め定めた照射面
上に走査するスキャン光学系３とにより構成されてい
る。
【００１６】光音響回折素子２ＡＯＤｙは、周波数Ｆ＋
ΔＦ中のΔＦを±（予め定めた周波数）／ｋ（ｋは、正
の整数）とすることにより、レーザ光の出射角Θ＋ΔΘ
中のΔΘの分解能をガルバノメータ５の有する光エンコ
ーダ４の精度の１／ｋとするようにしている。
ΔＦ中のΔＦを±（予め定めた周波数）／ｋ（ｋは、正
の整数）とすることにより、レーザ光の出射角Θ＋ΔΘ
中のΔΘの分解能をガルバノメータ５の有する光エンコ
ーダ４の精度の１／ｋとするようにしている。
【００１７】次に、本実施の形態のレーザ加工装置の動
作を図２、図３、図４及び図５を参照して詳細に説明す
る。
作を図２、図３、図４及び図５を参照して詳細に説明す
る。
【００１８】図２は、制御部の一例を示す図である。制
御用コントローラとしての例えばパーソナルコンピュー
タ（ＰＣ）等のコンピュータにレーザ光の照射面上の最
終照射位置までの距離Ａを示す位置指令とレーザ光の出
射を指令する出射指令が入力されると、ＰＣは、この距
離Ａをロータリ光エンコーダ方式のガルバノメータ５に
よるレーザ光の移動距離ｍΔａ（ここでΔａは、光エン
コーダ４の精度に対応する照射面上の距離、すなわち分
解能）と、このΔａ以下の残り分の微小距離Ｂ（Ｂ＝Ａ
−ｍΔａ；ｍはＢが最小となる整数）とに分解し、それ
ぞれを、ガルバノメータコントローラとＡＯＤｙドライ
バー（ＲＦドライバー）とに振り分けて出力する。すな
わち、ガルバノメータコントローラにｍΔａを、ＡＯＤ
ｙドライバーにｎΔｂをｍとｎとの整数を昇順にして出
力する。ここで、照射線を補間する補間用の信号Ｃは、
Ｃ＝Ａ−Ｂ＋ｎΔｂ（ここでΔｂは、光音響回折素子２
ＡＯＤｙの精度に対応する照射面上の距離、また、ｎは
Ｃの絶対値が最小となる整数）である（すなわちＣ＝ｍ
Δａ＋ｎΔｂ）。ガルバノメータ５はガルバノメータコ
ントローラによりガルバノメータドライバを介して制御
される。また、光音響回折素子２ＡＯＤｙと光音響回折
素子ＡＯＤｘとの制御は、ＰＣで作られる補間制御値ｎ
Δｂあるいは蛇行補正用の制御信号に従って、ＰＬＬ発
振器によって生成された厳密な周波数で動作される（す
なわち、ＡＯＤｙドライバーにより、予め定めた周波数
Ｆ（例えば、８０［ＭＨｚ］）の振動を光音響回折素子
２ＡＯＤｙに加えたときに、この光音響回折素子２ＡＯ
Ｄｙに入射角Θで入射するレーザ光を出射角Θで出射さ
せ、周波数Ｆ＋ΔＦの振動を光音響回折素子２ＡＯＤｙ
に加えたときに、前記入射角Θで入射したレーザ光を出
射角Θ＋ΔΘで出射させる。）。尚、Ｘ軸方向への蛇行
補正のため本実施例に示した光音響回折素子ＡＯＤｘに
は、通常、ＰＣ内で位置指令値の関数となっている（マ
ップ）補正パラメータを計算して、補正値が与えられる
ような制御をする。出射指令は、位置指令と同期して入
力され、ＰＣからレーザコントローラに出力される。通
常本信号は非常に高速であるため、レーザ発振器１に設
けられた光変調器にＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する構成を
採るのが一般的である。
御用コントローラとしての例えばパーソナルコンピュー
タ（ＰＣ）等のコンピュータにレーザ光の照射面上の最
終照射位置までの距離Ａを示す位置指令とレーザ光の出
射を指令する出射指令が入力されると、ＰＣは、この距
離Ａをロータリ光エンコーダ方式のガルバノメータ５に
よるレーザ光の移動距離ｍΔａ（ここでΔａは、光エン
コーダ４の精度に対応する照射面上の距離、すなわち分
解能）と、このΔａ以下の残り分の微小距離Ｂ（Ｂ＝Ａ
−ｍΔａ；ｍはＢが最小となる整数）とに分解し、それ
ぞれを、ガルバノメータコントローラとＡＯＤｙドライ
バー（ＲＦドライバー）とに振り分けて出力する。すな
わち、ガルバノメータコントローラにｍΔａを、ＡＯＤ
ｙドライバーにｎΔｂをｍとｎとの整数を昇順にして出
力する。ここで、照射線を補間する補間用の信号Ｃは、
Ｃ＝Ａ−Ｂ＋ｎΔｂ（ここでΔｂは、光音響回折素子２
ＡＯＤｙの精度に対応する照射面上の距離、また、ｎは
Ｃの絶対値が最小となる整数）である（すなわちＣ＝ｍ
Δａ＋ｎΔｂ）。ガルバノメータ５はガルバノメータコ
ントローラによりガルバノメータドライバを介して制御
される。また、光音響回折素子２ＡＯＤｙと光音響回折
素子ＡＯＤｘとの制御は、ＰＣで作られる補間制御値ｎ
Δｂあるいは蛇行補正用の制御信号に従って、ＰＬＬ発
振器によって生成された厳密な周波数で動作される（す
なわち、ＡＯＤｙドライバーにより、予め定めた周波数
Ｆ（例えば、８０［ＭＨｚ］）の振動を光音響回折素子
２ＡＯＤｙに加えたときに、この光音響回折素子２ＡＯ
Ｄｙに入射角Θで入射するレーザ光を出射角Θで出射さ
せ、周波数Ｆ＋ΔＦの振動を光音響回折素子２ＡＯＤｙ
に加えたときに、前記入射角Θで入射したレーザ光を出
射角Θ＋ΔΘで出射させる。）。尚、Ｘ軸方向への蛇行
補正のため本実施例に示した光音響回折素子ＡＯＤｘに
は、通常、ＰＣ内で位置指令値の関数となっている（マ
ップ）補正パラメータを計算して、補正値が与えられる
ような制御をする。出射指令は、位置指令と同期して入
力され、ＰＣからレーザコントローラに出力される。通
常本信号は非常に高速であるため、レーザ発振器１に設
けられた光変調器にＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する構成を
採るのが一般的である。
【００１９】図３は、光エンコーダの精度を補間するた
めの光音響回折素子ＡＯＤｙを２段に分けた例を示す図
である。
めの光音響回折素子ＡＯＤｙを２段に分けた例を示す図
である。
【００２０】図４は、光音響回折素子ＡＯＤｙを２段に
分けたときの制御部の一例を示す図である。この２段に
分けた各光音響回折素子２ＡＯＤｙは補間信号値に対し
て正負が反対の回折角が得られるＲＦ信号を与えるよう
に構成してある。たとえば、ＡＯＤｙ−１、ＡＯＤｙ−
２のトランスジューサー（電圧を振動に変換する変換
器）に対して、ＲＦ周波数の中心周波数がＦｃ［Ｈｚ］
で与えられているとすれば、ＡＯＤｙ−１に補間信号Ｆ
ｃ＋δＦｃ［Ｈｚ］と与えるとすれば、ＡＯＤｙ−２に
は補間信号Ｆｃ−δＦｃ［Ｈｚ］を与えるように制御す
る。ＡＯＤｙ−１に補間信号Ｆｃ＋δＦｃをＲＦドライ
バーに入力し、ＡＯＤｙ−２には補間信号Ｆｃ＋δＦｃ
をＲＦドライバーに入力する。また、ＡＯＤｙ−１とＡ
ＯＤｙ−２の配置は、ｆθレンズ６の瞳位置であるガル
バノメータ５の回転軸上にレーザ光が通るようにＬ１＝
Ｌ２になるようにしてある。
分けたときの制御部の一例を示す図である。この２段に
分けた各光音響回折素子２ＡＯＤｙは補間信号値に対し
て正負が反対の回折角が得られるＲＦ信号を与えるよう
に構成してある。たとえば、ＡＯＤｙ−１、ＡＯＤｙ−
２のトランスジューサー（電圧を振動に変換する変換
器）に対して、ＲＦ周波数の中心周波数がＦｃ［Ｈｚ］
で与えられているとすれば、ＡＯＤｙ−１に補間信号Ｆ
ｃ＋δＦｃ［Ｈｚ］と与えるとすれば、ＡＯＤｙ−２に
は補間信号Ｆｃ−δＦｃ［Ｈｚ］を与えるように制御す
る。ＡＯＤｙ−１に補間信号Ｆｃ＋δＦｃをＲＦドライ
バーに入力し、ＡＯＤｙ−２には補間信号Ｆｃ＋δＦｃ
をＲＦドライバーに入力する。また、ＡＯＤｙ−１とＡ
ＯＤｙ−２の配置は、ｆθレンズ６の瞳位置であるガル
バノメータ５の回転軸上にレーザ光が通るようにＬ１＝
Ｌ２になるようにしてある。
【００２１】図５は、ガルバノメータをＸ軸用とＹ軸用
とを有した面走査用としたときの一例を示す図である。
とを有した面走査用としたときの一例を示す図である。
【００２２】図１において、レーザ発振器１が出射する
レーザ光を光音響回折素子ＡＯＤｘで受けこの光音響回
折素子ＡＯＤｘを図２に示すように制御して、Ｘ軸方向
への蛇行補正を行って出力し、光音響回折素子２ＡＯＤ
ｙにより、光音響回折素子ＡＯＤｘが出力したレーザ光
を、照射面のＹ軸方向に対応するこの光音響回折素子２
ＡＯＤｙ上の方向への偏角をΘとして受け（入射角Θ）
たときに、この光音響回折素子２ＡＯＤｙが予め定めた
周波数Ｆ（例えば、８０［ＭＨｚ］）の振動を受けてい
るときには、この受けたレーザ光をこのレーザ光の入射
角Θと同じ方向と同じ大きさの角Θ（出射角Θ）で出射
し、周波数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、この
受けたレーザ光を入射角ΘにΔＦに応じたΘの変動分を
加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する。予め定めた精度（１
角度秒＝４．８５［μｒａｄ］）を有する光エンコーダ
４を備えた照射面上のＹ軸に沿って走査するためのガル
バノメータ５により、光音響回折素子２ＡＯＤｙが出射
したレーザ光を受けこの予め定めた精度で、反射方向を
変動させながらＹ軸に対応する方向にこの受けたレーザ
光を反射し、ｆθレンズ６により、この反射したレーザ
光を入射し、照射面上での、この入射したレーザ光のＹ
軸に対応する方向のｆθレンズ６への入射角θｙとｆθ
レンズ６の焦点距離ｆとの積ｆ・θｙに比例したＹ軸方
向の距離の位置に、この入射したレーザ光を屈折させて
照射するようにして、レーザ発振器１の出射したレーザ
光を予め定めた照射面上に走査する。
レーザ光を光音響回折素子ＡＯＤｘで受けこの光音響回
折素子ＡＯＤｘを図２に示すように制御して、Ｘ軸方向
への蛇行補正を行って出力し、光音響回折素子２ＡＯＤ
ｙにより、光音響回折素子ＡＯＤｘが出力したレーザ光
を、照射面のＹ軸方向に対応するこの光音響回折素子２
ＡＯＤｙ上の方向への偏角をΘとして受け（入射角Θ）
たときに、この光音響回折素子２ＡＯＤｙが予め定めた
周波数Ｆ（例えば、８０［ＭＨｚ］）の振動を受けてい
るときには、この受けたレーザ光をこのレーザ光の入射
角Θと同じ方向と同じ大きさの角Θ（出射角Θ）で出射
し、周波数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、この
受けたレーザ光を入射角ΘにΔＦに応じたΘの変動分を
加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する。予め定めた精度（１
角度秒＝４．８５［μｒａｄ］）を有する光エンコーダ
４を備えた照射面上のＹ軸に沿って走査するためのガル
バノメータ５により、光音響回折素子２ＡＯＤｙが出射
したレーザ光を受けこの予め定めた精度で、反射方向を
変動させながらＹ軸に対応する方向にこの受けたレーザ
光を反射し、ｆθレンズ６により、この反射したレーザ
光を入射し、照射面上での、この入射したレーザ光のＹ
軸に対応する方向のｆθレンズ６への入射角θｙとｆθ
レンズ６の焦点距離ｆとの積ｆ・θｙに比例したＹ軸方
向の距離の位置に、この入射したレーザ光を屈折させて
照射するようにして、レーザ発振器１の出射したレーザ
光を予め定めた照射面上に走査する。
【００２３】ここで、照射面上でのレーザ光の走査を
０．１［μｍ］以下の分解能で制御をするために、ま
ず、現状のロータリ光エンコーダ４（回折干渉方式）の
精度で１［μｍ］の分解能を確保し、さらに光音響回折
素子２ＡＯＤｙによって（電気的に）１／１０〜１／１
００に補間することにより、０．１［μｍ］〜０．０１
［μｍ］の分解能を得るようにすることを説明する。光
音響回折素子２ＡＯＤｙを使用した音響光学効果による
レーザ光の偏向は、光音響回折素子２ＡＯＤｙに加えら
れた音波周波数がＦからＦ＋ΔＦに変化したときに回折
光ビームの方向（レーザ光の偏向）が角ΘからΘ＋ΔΘ
に変化する。ここで、λ：レーザ光の波長、ｎ：光音響
回折素子２ＡＯＤｙの屈折率、Ｖ：光音響回折素子２Ａ
ＯＤｙの媒質中の音速とすると、ΔΘは、ΔΘ＝（λｘ
ΔＦ）／ｎｘＶで与えられる。ここで、レーザ光にＮ
ｄ：ＹＡＧレーザのλ＝１．０６４［μｍ］、光音響回
折素子２ＡＯＤｙの材質として溶融石英を用いると仮定
すると、Ｖ＝５．９７ｘ１０3［ｍ／ｓ］、ｎ＝１．４
６であるから、ΔΘ＝１．２２ｘ１０-10ΔＦとなる。
利用するロータリ光エンコーダ４の精度を１角度秒（＝
４．８５ ［μｒａｄ］）とすれば、この精度（分解
能）を１／ｋで補間することを考えるとΔＦ＝（４．８
５ｘ１０-6）／（１．２２ｘ１０-10ｘｋ）＝（３９．
８／ｋ）［ＫＨｚ］で示される単位の制御が必要にな
る。
０．１［μｍ］以下の分解能で制御をするために、ま
ず、現状のロータリ光エンコーダ４（回折干渉方式）の
精度で１［μｍ］の分解能を確保し、さらに光音響回折
素子２ＡＯＤｙによって（電気的に）１／１０〜１／１
００に補間することにより、０．１［μｍ］〜０．０１
［μｍ］の分解能を得るようにすることを説明する。光
音響回折素子２ＡＯＤｙを使用した音響光学効果による
レーザ光の偏向は、光音響回折素子２ＡＯＤｙに加えら
れた音波周波数がＦからＦ＋ΔＦに変化したときに回折
光ビームの方向（レーザ光の偏向）が角ΘからΘ＋ΔΘ
に変化する。ここで、λ：レーザ光の波長、ｎ：光音響
回折素子２ＡＯＤｙの屈折率、Ｖ：光音響回折素子２Ａ
ＯＤｙの媒質中の音速とすると、ΔΘは、ΔΘ＝（λｘ
ΔＦ）／ｎｘＶで与えられる。ここで、レーザ光にＮ
ｄ：ＹＡＧレーザのλ＝１．０６４［μｍ］、光音響回
折素子２ＡＯＤｙの材質として溶融石英を用いると仮定
すると、Ｖ＝５．９７ｘ１０3［ｍ／ｓ］、ｎ＝１．４
６であるから、ΔΘ＝１．２２ｘ１０-10ΔＦとなる。
利用するロータリ光エンコーダ４の精度を１角度秒（＝
４．８５ ［μｒａｄ］）とすれば、この精度（分解
能）を１／ｋで補間することを考えるとΔＦ＝（４．８
５ｘ１０-6）／（１．２２ｘ１０-10ｘｋ）＝（３９．
８／ｋ）［ＫＨｚ］で示される単位の制御が必要にな
る。
【００２４】ところで、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕ
ｅｎｃｙ）は、ＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄ Ｌｏ
ｏｐ）回路あるいは専用の周波数コントロール用ＬＳＩ
などを用いれば簡単に１Ｈｚ単位の高安定度な周波数を
作ることができる。即ち、光音響回折素子２ＡＯＤｙに
印加するＲＦ周波数を、例えば８０．００［ＭＨｚ］を
中心として、±（１９．９／ｋ）［ＫＨｚ］（ここで、
３９．８［ＫＨｚ］／２＝１９．９［ＫＨｚ］）で制御
する補間を行うことになる。また、ＰＬＬ回路の電気的
な周波数安定度は０．１［Ｈｚ］程度であるから、制御
精度として０．５％の安定度を得ようとするとき、補間
間隔は０．２［ＫＨｚ］（０．１［Ｈｚ］／０．２［Ｋ
Ｈｚ］＝０．５％）となる。従って、１９．９［ＫＨ
ｚ］／０．２［ＫＨｚ］＝９９．５であるから、ｋの値
をｋ＝１００にすることができる。即ち、１００分割で
補間させることが可能であることが判る。この結果、１
００倍の制御分解能を得ることができる。ここで、たと
えば、ｋ＝１００として、１角度秒のロータリ光エンコ
ーダ４を用い、ｆ＝２５０［ｍｍ］のｆθレンズ６を使
用したとすると、最小補間分解能（０．２５ｘ４．８５
ｘ１０-6）／１００［ｍ］＝０．０１２１［μｍ］とな
る（ｋ＝１０のときには０．１２１［μｍ］となる）。
スキャンエリアがφ１０００ ［ｍｍ］を超すｆ＝２０
００［ｍｍ］の大型のｆθレンズ６を使用しても最小補
間分解能＝０．０９７［μｍ］（（２ｘ４．８５ｘ１０
-6）／１００［ｍ］＝０．０９７［μｍ］）となり、今
後要求される０．１［μｍ］以下の加工精度を満足する
制御が可能になる。
ｅｎｃｙ）は、ＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄ Ｌｏ
ｏｐ）回路あるいは専用の周波数コントロール用ＬＳＩ
などを用いれば簡単に１Ｈｚ単位の高安定度な周波数を
作ることができる。即ち、光音響回折素子２ＡＯＤｙに
印加するＲＦ周波数を、例えば８０．００［ＭＨｚ］を
中心として、±（１９．９／ｋ）［ＫＨｚ］（ここで、
３９．８［ＫＨｚ］／２＝１９．９［ＫＨｚ］）で制御
する補間を行うことになる。また、ＰＬＬ回路の電気的
な周波数安定度は０．１［Ｈｚ］程度であるから、制御
精度として０．５％の安定度を得ようとするとき、補間
間隔は０．２［ＫＨｚ］（０．１［Ｈｚ］／０．２［Ｋ
Ｈｚ］＝０．５％）となる。従って、１９．９［ＫＨ
ｚ］／０．２［ＫＨｚ］＝９９．５であるから、ｋの値
をｋ＝１００にすることができる。即ち、１００分割で
補間させることが可能であることが判る。この結果、１
００倍の制御分解能を得ることができる。ここで、たと
えば、ｋ＝１００として、１角度秒のロータリ光エンコ
ーダ４を用い、ｆ＝２５０［ｍｍ］のｆθレンズ６を使
用したとすると、最小補間分解能（０．２５ｘ４．８５
ｘ１０-6）／１００［ｍ］＝０．０１２１［μｍ］とな
る（ｋ＝１０のときには０．１２１［μｍ］となる）。
スキャンエリアがφ１０００ ［ｍｍ］を超すｆ＝２０
００［ｍｍ］の大型のｆθレンズ６を使用しても最小補
間分解能＝０．０９７［μｍ］（（２ｘ４．８５ｘ１０
-6）／１００［ｍ］＝０．０９７［μｍ］）となり、今
後要求される０．１［μｍ］以下の加工精度を満足する
制御が可能になる。
【００２５】以上の説明では、レーザ発振器１とガルバ
ノメータ５との間に、光エンコーダ４の精度（分解能）
を補間するための光音響回折素子２ＡＯＤｙを一つ設け
たが、図３と図４とに示すように、この光音響回折素子
２ＡＯＤｙを２段に分けても良い。光音響回折素子２Ａ
ＯＤｙを２段にすることにより、ｆθレンズ６の瞳位置
を通り、ｆθレンズ６に入射する入射角を変化させるこ
とができるため、図１で示したような１段の光音響回折
素子２ＡＯＤｙによる補間制御と比較して、ｆθレンズ
６の歪みの影響をより小さくすることができる。この結
果補正を少なくできるため制御がより簡単にすることが
でき、より高速制御ができるようになる利点もある。
ノメータ５との間に、光エンコーダ４の精度（分解能）
を補間するための光音響回折素子２ＡＯＤｙを一つ設け
たが、図３と図４とに示すように、この光音響回折素子
２ＡＯＤｙを２段に分けても良い。光音響回折素子２Ａ
ＯＤｙを２段にすることにより、ｆθレンズ６の瞳位置
を通り、ｆθレンズ６に入射する入射角を変化させるこ
とができるため、図１で示したような１段の光音響回折
素子２ＡＯＤｙによる補間制御と比較して、ｆθレンズ
６の歪みの影響をより小さくすることができる。この結
果補正を少なくできるため制御がより簡単にすることが
でき、より高速制御ができるようになる利点もある。
【００２６】また、一つのガルバノメータ５をＹ軸用に
し線走査用としたが、図５に示すように、２つガルバノ
メータ５をＸ軸用とＹ軸用とにし面走査用としても良
い。このときには、スキャン光学系３は次のようにな
る。すなわち、このスキャン光学系３により、予め定め
た精度を有する光エンコーダ４を備えた照射面上の予め
定めた第２の軸（Ｘ軸）に沿って走査するための第２の
ガルバノメータ５により、光音響回折素子２ＡＯＤｙが
出射したレーザ光を受け予め定めた精度で、反射方向を
変動させながらＸ軸に対応する方向にこの受けたレーザ
光を反射し、予め定めた精度を有する光エンコーダ４を
備えた照射面上のＸ軸に直行する第１の軸（Ｙ軸）に沿
って走査するための第１のガルバノメータ５により、第
２のガルバノメータ５が反射したレーザ光を受け予め定
めた精度で、反射方向を変動させながらＹ軸に対応する
方向に受けたレーザ光を反射し、２次元のｆθレンズ６
により、この反射したレーザ光を入射し、予め定めた照
射面上での、入射したレーザ光のＹ軸に対応する方向の
２次元のｆθレンズ６への入射角θｙと２次元のｆθレ
ンズ６の焦点距離ｆとの積ｆ・θｙに比例したＹ軸方向
の距離の位置と、入射したレーザ光のＸ軸に対応する方
向の２次元のｆθレンズ６への入射角θｘと２次元のｆ
θレンズ６の焦点距離ｆとの積ｆ・θｘに比例したＸ軸
方向の距離の位置とにより示される位置に、入射したレ
ーザ光を屈折させて照射するようにして、それぞれのガ
ルバノメータ５が受けたレーザ光を予め定めた照射面上
のＹＸ平面に走査する。
し線走査用としたが、図５に示すように、２つガルバノ
メータ５をＸ軸用とＹ軸用とにし面走査用としても良
い。このときには、スキャン光学系３は次のようにな
る。すなわち、このスキャン光学系３により、予め定め
た精度を有する光エンコーダ４を備えた照射面上の予め
定めた第２の軸（Ｘ軸）に沿って走査するための第２の
ガルバノメータ５により、光音響回折素子２ＡＯＤｙが
出射したレーザ光を受け予め定めた精度で、反射方向を
変動させながらＸ軸に対応する方向にこの受けたレーザ
光を反射し、予め定めた精度を有する光エンコーダ４を
備えた照射面上のＸ軸に直行する第１の軸（Ｙ軸）に沿
って走査するための第１のガルバノメータ５により、第
２のガルバノメータ５が反射したレーザ光を受け予め定
めた精度で、反射方向を変動させながらＹ軸に対応する
方向に受けたレーザ光を反射し、２次元のｆθレンズ６
により、この反射したレーザ光を入射し、予め定めた照
射面上での、入射したレーザ光のＹ軸に対応する方向の
２次元のｆθレンズ６への入射角θｙと２次元のｆθレ
ンズ６の焦点距離ｆとの積ｆ・θｙに比例したＹ軸方向
の距離の位置と、入射したレーザ光のＸ軸に対応する方
向の２次元のｆθレンズ６への入射角θｘと２次元のｆ
θレンズ６の焦点距離ｆとの積ｆ・θｘに比例したＸ軸
方向の距離の位置とにより示される位置に、入射したレ
ーザ光を屈折させて照射するようにして、それぞれのガ
ルバノメータ５が受けたレーザ光を予め定めた照射面上
のＹＸ平面に走査する。
【００２７】更に、以上の説明で使用した軸の名称を示
すＸ（又はｘ）とＹ（又はｙ）とを読み替えても良い。
すＸ（又はｘ）とＹ（又はｙ）とを読み替えても良い。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ加
工装置によれば、光音響回折素子により、レーザ発振器
が出射するレーザ光を入射角Θで受け、予め定めた周波
数Ｆの振動から変化させた周波数Ｆ＋ΔＦの振動が加わ
ることによりレーザ光を出射角Θ＋ΔΘで出射し、予め
定めた精度を有する光エンコーダを備えたガルバノメー
タにより、光音響回折素子が出射したレーザ光を受けこ
の予め定めた精度で、反射方向を変動させながらこの受
けたレーザ光を反射し、ｆθレンズにより、このレーザ
光を屈折させて照射するようにして、このガルバノメー
タが受けたレーザ光を予め定めた照射面上に走査するた
め、光音響回折素子により、レーザ光の方向をガルバノ
メータに入る前にΔΘ分補正するので、光エンコーダを
使用したガルバノメータのみでのレーザ光の走査より高
精度の走査ができる。
工装置によれば、光音響回折素子により、レーザ発振器
が出射するレーザ光を入射角Θで受け、予め定めた周波
数Ｆの振動から変化させた周波数Ｆ＋ΔＦの振動が加わ
ることによりレーザ光を出射角Θ＋ΔΘで出射し、予め
定めた精度を有する光エンコーダを備えたガルバノメー
タにより、光音響回折素子が出射したレーザ光を受けこ
の予め定めた精度で、反射方向を変動させながらこの受
けたレーザ光を反射し、ｆθレンズにより、このレーザ
光を屈折させて照射するようにして、このガルバノメー
タが受けたレーザ光を予め定めた照射面上に走査するた
め、光音響回折素子により、レーザ光の方向をガルバノ
メータに入る前にΔΘ分補正するので、光エンコーダを
使用したガルバノメータのみでのレーザ光の走査より高
精度の走査ができる。
【００２９】また、光音響回折素子は、周波数Ｆ＋ΔＦ
中のΔＦを±（予め定めた周波数）／ｋ（ｋは、正の整
数）とすることにより、レーザ光の出射角Θ＋ΔΘ中の
ΔΘの分解能をガルバノメータの有する光エンコーダの
精度の１／ｋとするようにしているので、照射面上での
レーザ光の走査の分解能を光エンコーダの精度の１／ｋ
とすることができる。具体的にＦ＝８０［ＭＨｚ］、Δ
Ｆ＝±１９．９［ＫＨｚ］／ｋ、ΔΘ＝１角度秒（＝
４．８５［μｒａｄ］：光エンコーダの精度）、ｆθレ
ンズの焦点距離ｆ＝２５０［ｍｍ］とすると、照射面上
でのレーザ光の走査の分解能（最小補間分解能）＝ｆｘ
ΔΘ／ｋ＝０．２５ｘ４．８５ｘ１０−１６／ｋ＝１．
２１／ｋ［μｍ］となり、ｋ＝１０にすると、最小補間
分解能＝１．２１／１０［μｍ］＝０．１２１［μ
ｍ］、ｋ＝１００にすると、最小補間分解能＝１．２１
／１００［μｍ］＝０．０１２１［μｍ］となり、今後
要求される０．１［μｍ］以下の加工精度を満足する制
御が可能になる。
中のΔＦを±（予め定めた周波数）／ｋ（ｋは、正の整
数）とすることにより、レーザ光の出射角Θ＋ΔΘ中の
ΔΘの分解能をガルバノメータの有する光エンコーダの
精度の１／ｋとするようにしているので、照射面上での
レーザ光の走査の分解能を光エンコーダの精度の１／ｋ
とすることができる。具体的にＦ＝８０［ＭＨｚ］、Δ
Ｆ＝±１９．９［ＫＨｚ］／ｋ、ΔΘ＝１角度秒（＝
４．８５［μｒａｄ］：光エンコーダの精度）、ｆθレ
ンズの焦点距離ｆ＝２５０［ｍｍ］とすると、照射面上
でのレーザ光の走査の分解能（最小補間分解能）＝ｆｘ
ΔΘ／ｋ＝０．２５ｘ４．８５ｘ１０−１６／ｋ＝１．
２１／ｋ［μｍ］となり、ｋ＝１０にすると、最小補間
分解能＝１．２１／１０［μｍ］＝０．１２１［μ
ｍ］、ｋ＝１００にすると、最小補間分解能＝１．２１
／１００［μｍ］＝０．０１２１［μｍ］となり、今後
要求される０．１［μｍ］以下の加工精度を満足する制
御が可能になる。
【図１】本発明のレーザ加工装置の一つの実施の形態を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】制御部の一例を示す図である。
【図３】光エンコーダの精度を補間するための光音響回
折素子ＡＯＤｙを２段に分けた例を示す図である。
折素子ＡＯＤｙを２段に分けた例を示す図である。
【図４】光音響回折素子ＡＯＤｙを２段に分けたときの
制御部の一例を示す図である。
制御部の一例を示す図である。
【図５】ガルバノメータをＸ軸用とＹ軸用とを有した面
走査用としたときの一例を示す図である。
走査用としたときの一例を示す図である。
【図６】従来のレーザ加工装置の構成図である。
１ レーザ発振器 ２ 光音響回折素子 ３ スキャン光学系 ４ 光エンコーダ ５ ガルバノメータ ６ ｆθレンズ
Claims (8)
- 【請求項１】 レーザ光を受け反射方向を変動させなが
ら前記受けたレーザ光を反射するガルバノメータと、こ
の反射した前記レーザ光を入射し、予め定めた照射面上
での、この入射した前記レーザ光の入射角と自レンズの
焦点距離との積に比例した距離の位置に、前記受けた前
記レーザ光を照射するように屈折させるｆθレンズとを
有するスキャン光学系を備え、前記ガルバノメータが受
けた前記レーザ光を前記予め定めた前記照射面上に走査
するレーザ加工装置において、 前記レーザ光を出射する前記レーザ発振器と前記スキャ
ン光学系との間に設けられ、前記レーザ発振器が出射す
る前記レーザ光を入射角Θで受け、予め定めた周波数Ｆ
の振動から変化させた周波数Ｆ＋ΔＦの振動が加わるこ
とにより前記レーザ光を前記入射角Θに前記ΔＦに応じ
た前記Θの変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する光
音響回折素子と、 予め定めた精度を有する光エンコーダを備えた前記ガル
バノメータにより、前記光音響回折素子が出射した前記
レーザ光を受け前記予め定めた精度で、反射方向を変動
させながら前記受けたレーザ光を反射し、前記ｆθレン
ズにより、この反射した前記レーザ光を入射し、前記予
め定めた照射面上での、前記入射した前記レーザ光の前
記ｆθレンズへの入射角θと前記ｆθレンズの焦点距離
ｆとの積ｆ・θに比例した距離の位置に、前記入射した
前記レーザ光を屈折させて照射するようにして、前記ガ
ルバノメータが受けた前記レーザ光を前記予め定めた前
記照射面上に走査する前記スキャン光学系と、 を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項２】 レーザ光を受け反射方向を変動させなが
ら前記受けたレーザ光を反射するガルバノメータと、こ
の反射した前記レーザ光を入射し、予め定めた照射面上
での、この入射した前記レーザ光の入射角と自レンズの
焦点距離との積に比例した距離の位置に、前記受けた前
記レーザ光を照射するように屈折させるｆθレンズとを
有するスキャン光学系を備え、前記ガルバノメータが受
けた前記レーザ光を前記予め定めた前記照射面上に走査
するレーザ加工装置において、 前記レーザ光を出射する前記レーザ発振器と前記スキャ
ン光学系との間に設けられ、前記レーザ発振器が出射す
る前記レーザ光を受け、予め定めた周波数Ｆの振動を受
けているときには、前記受けた前記レーザ光をこのレー
ザ光の入射角Θと同じ大きさの出射角Θで出射し、周波
数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、前記受けた前
記レーザ光を前記入射角Θに前記ΔＦに応じた前記Θの
変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する光音響回折素
子と、 予め定めた精度を有する光エンコーダを備えた前記照射
面上の第１の軸（Ｙ軸と記載する。）に沿って走査する
ための前記ガルバノメータにより、前記光音響回折素子
が出射した前記レーザ光を受け前記予め定めた精度で、
反射方向を変動させながら前記Ｙ軸に対応する方向に前
記受けた前記レーザ光を反射し、前記ｆθレンズによ
り、この反射した前記レーザ光を入射し、前記予め定め
た照射面上での、前記入射した前記レーザ光の前記Ｙ軸
に対応する方向の前記ｆθレンズへの入射角θｙと前記
ｆθレンズの焦点距離ｆとの積ｆ・θｙに比例した前記
Ｙ軸方向の距離の位置に、前記入射した前記レーザ光を
屈折させて照射するようにして、前記ガルバノメータが
受けた前記レーザ光を前記予め定めた前記照射面上に走
査する前記スキャン光学系と、 を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項３】 レーザ光を受け反射方向を変動させなが
ら前記受けたレーザ光を反射するガルバノメータと、こ
の反射した前記レーザ光を入射し、予め定めた照射面上
での、この入射した前記レーザ光の入射角と自レンズの
焦点距離との積に比例した距離の位置に、前記受けた前
記レーザ光を照射するように屈折させるｆθレンズとを
有するスキャン光学系を備え、前記ガルバノメータが受
けた前記レーザ光を前記予め定めた前記照射面上に走査
するレーザ加工装置において、 前記レーザ光を出射する前記レーザ発振器と前記スキャ
ン光学系との間に設けられ、前記レーザ発振器が出射す
る前記レーザ光を受け、予め定めた周波数Ｆの振動を受
けているときには、前記受けた前記レーザ光をこのレー
ザ光の入射角Θと同じ大きさの出射角Θで出射し、周波
数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、前記受けた前
記レーザ光を前記入射角Θに前記ΔＦに応じた前記Θの
変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する光音響回折素
子と、予め定めた精度を有する光エンコーダを備えた前
記照射面上の第２の軸（Ｘ軸と記載する。）に沿って走
査するための前記ガルバノメータにより、前記光音響回
折素子が出射した前記レーザ光を受け前記予め定めた精
度で、反射方向を変動させながら前記Ｘ軸に対応する方
向に前記受けた前記レーザ光を反射し、前記ｆθレンズ
により、この反射した前記レーザ光を入射し、前記予め
定めた照射面上での、前記入射した前記レーザ光の前記
Ｘ軸に対応する方向の前記ｆθレンズへの入射角θｘと
前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの積ｆ・θｘに比例した
前記Ｘ軸方向の距離の位置に、前記入射した前記レーザ
光を屈折させて照射するようにして、前記ガルバノメー
タが受けた前記レーザ光を前記予め定めた前記照射面上
に走査する前記スキャン光学系と、 を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項４】 前記ｆθレンズは、１次元のｆθレンズ
であることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加
工装置。 - 【請求項５】 前記ｆθレンズは、２次元のｆθレンズ
であることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ加
工装置。 - 【請求項６】 レーザ光を受け反射方向を変動させなが
ら前記受けたレーザ光を反射するガルバノメータと、こ
の反射した前記レーザ光を入射し、予め定めた照射面上
での、この入射した前記レーザ光の入射角と自レンズの
焦点距離との積に比例した距離の位置に、前記受けた前
記レーザ光を照射するように屈折させるｆθレンズとを
有するスキャン光学系を備え、前記ガルバノメータが受
けた前記レーザ光を前記予め定めた前記照射面上に走査
するレーザ加工装置において、 前記レーザ光を出射する前記レーザ発振器と前記スキャ
ン光学系との間に設けられ、前記レーザ発振器が出射す
る前記レーザ光を受け、予め定めた周波数Ｆの振動を受
けているときには、前記受けた前記レーザ光をこのレー
ザ光の入射角Θと同じ大きさの出射角Θで出射し、周波
数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、前記受けた前
記レーザ光を前記入射角Θに前記ΔＦに応じた前記Θの
変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する光音響回折素
子と、 予め定めた精度を有する光エンコーダを備えた前記照射
面上の予め定めた第２の軸（Ｘ軸と記載する。）に沿っ
て走査するための第２の前記ガルバノメータにより、前
記光音響回折素子が出射した前記レーザ光を受け前記予
め定めた精度で、反射方向を変動させながら前記Ｘ軸に
対応する方向に前記受けた前記レーザ光を反射し、予め
定めた前記精度を有する前記光エンコーダを備えた前記
照射面上の前記Ｘ軸に直行する第１の軸（Ｙ軸と記載す
る。）に沿って走査するための第１の前記ガルバノメー
タにより、前記第２の前記ガルバノメータが反射した前
記レーザ光を受け前記予め定めた精度で、反射方向を変
動させながら前記Ｙ軸に対応する方向に前記受けた前記
レーザ光を反射し、２次元の前記ｆθレンズにより、こ
の反射した前記レーザ光を入射し、前記予め定めた照射
面上での、前記入射した前記レーザ光の前記Ｙ軸に対応
する方向の前記２次元の前記ｆθレンズへの前記入射角
θｙと前記２次元の前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの積
ｆ・θｙに比例した前記Ｙ軸方向の距離の位置と、前記
入射した前記レーザ光の前記Ｘ軸に対応する方向の前記
２次元の前記ｆθレンズへの前記入射角θｘと前記２次
元の前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの積ｆ・θｘに比例
した前記Ｘ軸方向の距離の位置とにより示される位置
に、前記入射した前記レーザ光を屈折させて照射するよ
うにして、それぞれの前記ガルバノメータが受けた前記
レーザ光を前記予め定めた前記照射面上のＹＸ平面に走
査する前記スキャン光学系と、 を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項７】 レーザ光を受け反射方向を変動させなが
ら前記受けたレーザ光を反射するガルバノメータと、こ
の反射した前記レーザ光を入射し、予め定めた照射面上
での、この入射した前記レーザ光の入射角と自レンズの
焦点距離との積に比例した距離の位置に、前記受けた前
記レーザ光を照射するように屈折させるｆθレンズとを
有するスキャン光学系を備え、前記ガルバノメータが受
けた前記レーザ光を前記予め定めた前記照射面上に走査
するレーザ加工装置において、 前記レーザ光を出射する前記レーザ発振器と前記スキャ
ン光学系との間に設けられ、前記レーザ発振器が出射す
る前記レーザ光を受け、予め定めた周波数Ｆの振動を受
けているときには、前記受けた前記レーザ光をこのレー
ザ光の入射角Θと同じ大きさの出射角Θで出射し、周波
数Ｆ＋ΔＦの振動を受けているときには、前記受けた前
記レーザ光を前記入射角Θに前記ΔＦに応じた前記Θの
変動分を加えた出射角Θ＋ΔΘで出射する光音響回折素
子と、 予め定めた精度を有する光エンコーダを備えた前記照射
面上の予め定めた第１の軸（Ｙ軸と記載する。）に沿っ
て走査するための第１の前記ガルバノメータにより、前
記光音響回折素子が出射した前記レーザ光を受け前記予
め定めた精度で、反射方向を変動させながら前記Ｙ軸に
対応する方向に前記受けた前記レーザ光を反射し、予め
定めた前記精度を有する前記光エンコーダを備えた前記
照射面上の前記Ｙ軸に直行する第２の軸（Ｘ軸と記載す
る。）に沿って走査するための第２の前記ガルバノメー
タにより、前記第２の前記ガルバノメータが反射した前
記レーザ光を受け前記予め定めた精度で、反射方向を変
動させながら前記Ｘ軸に対応する方向に前記受けた前記
レーザ光を反射し、２次元の前記ｆθレンズにより、こ
の反射した前記レーザ光を入射し、前記予め定めた照射
面上での、前記入射した前記レーザ光の前記Ｘ軸に対応
する方向の前記２次元の前記ｆθレンズへの前記入射角
θｘと前記２次元の前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの積
ｆ・θｘに比例した前記Ｘ軸方向の距離の位置と、前記
入射した前記レーザ光の前記Ｙ軸に対応する方向の前記
２次元の前記ｆθレンズへの前記入射角θｙと前記２次
元の前記ｆθレンズの焦点距離ｆとの積ｆ・θｙに比例
した前記Ｙ軸方向の距離の位置とにより示される位置
に、前記入射した前記レーザ光を屈折させて照射するよ
うにして、それぞれの前記ガルバノメータが受けた前記
レーザ光を前記予め定めた前記照射面上のＹＸ平面に走
査する前記スキャン光学系と、 を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 - 【請求項８】 前記光音響回折素子は、前記振動の前記
周波数Ｆ＋ΔＦ中の前記ΔＦを±（予め定めた周波数）
／ｋ（ｋは、正の整数）とすることにより、前記レーザ
光の前記出射角Θ＋ΔΘ中の前記ΔΘの分解能を前記ガ
ルバノメータの有する前記光エンコーダの前記精度の１
／ｋとするようにしたことを特徴とする請求項１、２、
３、４、５、６又は７記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001041883A JP2002244072A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001041883A JP2002244072A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002244072A true JP2002244072A (ja) | 2002-08-28 |
Family
ID=18904257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001041883A Pending JP2002244072A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002244072A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
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- 2001-02-19 JP JP2001041883A patent/JP2002244072A/ja active Pending
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