JP2002289948A - レーザ光学装置及びレーザ加工方法 - Google Patents
レーザ光学装置及びレーザ加工方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構造で、レーザビームのビーム断面内
の光強度分布を一様に近づけることが可能なレーザ光学
装置を提供する。 【解決手段】 レーザ光源がレーザビームを出射する。
レーザ光源から出射したレーザビームの経路内に少なく
とも２枚の部分レンズが配置されている。２枚の部分レ
ンズは、１枚のレンズを、その光軸に平行な面で分割し
たものである。保持機構、部分レンズを、レーザビーム
の進行方向に垂直な仮想面に沿って移動可能に保持す
る。
の光強度分布を一様に近づけることが可能なレーザ光学
装置を提供する。 【解決手段】 レーザ光源がレーザビームを出射する。
レーザ光源から出射したレーザビームの経路内に少なく
とも２枚の部分レンズが配置されている。２枚の部分レ
ンズは、１枚のレンズを、その光軸に平行な面で分割し
たものである。保持機構、部分レンズを、レーザビーム
の進行方向に垂直な仮想面に沿って移動可能に保持す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光学装置及
びレーザ加工方法に関し、特にビーム断面内の強度を均
一に近づけることが可能なレーザ光学装置及びレーザ加
工方法に関する。
びレーザ加工方法に関し、特にビーム断面内の強度を均
一に近づけることが可能なレーザ光学装置及びレーザ加
工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザビームのビーム断面内の強度分布
をほぼ均一にする技術として、カライドスコープを用い
る方法が特開平１１−２１２０２１号公報に開示されて
いる。この均一光学系は、レーザ発振器から出射したレ
ーザビームの経路に沿って、入射レンズ、カライドスコ
ープ、及び結像レンズがこの順番に配置された構成を有
する。
をほぼ均一にする技術として、カライドスコープを用い
る方法が特開平１１−２１２０２１号公報に開示されて
いる。この均一光学系は、レーザ発振器から出射したレ
ーザビームの経路に沿って、入射レンズ、カライドスコ
ープ、及び結像レンズがこの順番に配置された構成を有
する。
【０００３】レーザ発振器から出射したレーザビームが
入射レンズで収束されてカライドスコープに入射する。
入射したレーザビームはカライドスコープ内で反射を繰
り返し、その出口における強度が均一化される。この出
口を結像レンズで被照射物の表面に結像させることによ
り、強度分布の一様なビームスポットを得ることができ
る。
入射レンズで収束されてカライドスコープに入射する。
入射したレーザビームはカライドスコープ内で反射を繰
り返し、その出口における強度が均一化される。この出
口を結像レンズで被照射物の表面に結像させることによ
り、強度分布の一様なビームスポットを得ることができ
る。
【０００４】また、マイクロレンズアレイを用いてビー
ム断面内の強度を均一化する方法が、特開２０００−３
１７６６８号公報に開示されている。レーザビームがマ
イクロレンズアレイで複数の小ビームに分割される。合
成レンズが、これら小ビームを空間のある面上で合成す
ることにより、強度を均一化することができる。
ム断面内の強度を均一化する方法が、特開２０００−３
１７６６８号公報に開示されている。レーザビームがマ
イクロレンズアレイで複数の小ビームに分割される。合
成レンズが、これら小ビームを空間のある面上で合成す
ることにより、強度を均一化することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】カライドスコープを用
いると、その出口におけるビームの広がり角が大きくな
ってしまう。このため、カライドスコープから出射した
ビームに作用する各種光学素子を大きくしなければなら
ない。また、マイクロレンズアレイは高価であるため、
マイクロレンズアレイを用いた光学装置全体が高価なも
のになってしまう。
いると、その出口におけるビームの広がり角が大きくな
ってしまう。このため、カライドスコープから出射した
ビームに作用する各種光学素子を大きくしなければなら
ない。また、マイクロレンズアレイは高価であるため、
マイクロレンズアレイを用いた光学装置全体が高価なも
のになってしまう。
【０００６】本発明の目的は、簡単な構造で、レーザビ
ームのビーム断面内の光強度分布を一様に近づけること
が可能なレーザ光学装置を提供することである。
ームのビーム断面内の光強度分布を一様に近づけること
が可能なレーザ光学装置を提供することである。
【０００７】本発明の他の目的は、上記レーザ光学装置
を用いてレーザ加工を行う方法を提供することである。
を用いてレーザ加工を行う方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、レーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ
光源から出射したレーザビームの経路内に配置され、１
枚のレンズを、その光軸に平行な面で分割した少なくと
も２枚の部分レンズと、前記部分レンズを、前記レーザ
ビームの進行方向に垂直な仮想面に沿って移動可能に保
持する保持機構とを有するレーザ光学装置が提供され
る。
と、レーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ
光源から出射したレーザビームの経路内に配置され、１
枚のレンズを、その光軸に平行な面で分割した少なくと
も２枚の部分レンズと、前記部分レンズを、前記レーザ
ビームの進行方向に垂直な仮想面に沿って移動可能に保
持する保持機構とを有するレーザ光学装置が提供され
る。
【０００９】本発明の他の観点によると、１枚のレンズ
をその光軸に平行な面で分割した少なくとも２枚の部分
レンズを、レーザ光源から出射したレーザビームの経路
内に配置する工程と、前記部分レンズを透過したレーザ
ビームを、貫通孔を有するマスクに入射させ、ビーム断
面を整形する工程と、前記マスクの貫通孔を、加工対象
物の表面上に結像させる光学系を用いて、該マスクの貫
通孔を透過したレーザビームを該加工対象物に入射させ
る工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
をその光軸に平行な面で分割した少なくとも２枚の部分
レンズを、レーザ光源から出射したレーザビームの経路
内に配置する工程と、前記部分レンズを透過したレーザ
ビームを、貫通孔を有するマスクに入射させ、ビーム断
面を整形する工程と、前記マスクの貫通孔を、加工対象
物の表面上に結像させる光学系を用いて、該マスクの貫
通孔を透過したレーザビームを該加工対象物に入射させ
る工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【００１０】２枚の部分レンズにより、レーザビームが
分割される。分割されたレーザビームを合成することに
より、光強度を均一化することが可能になる。
分割される。分割されたレーザビームを合成することに
より、光強度を均一化することが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の第１の実施例に
よるレーザ加工装置の概略図を示す。レーザ光源１がパ
ルスレーザビームＬＢ1を出射する。レーザ光源１とし
て、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器、Ｎｄ：ＹＬＦレ
ーザ発振器または炭酸ガスレーザ発振器等を用いること
ができる。レーザビームの進行方向をＺ軸の正の向きと
するＸＹＺ直交座標系を導入する。
よるレーザ加工装置の概略図を示す。レーザ光源１がパ
ルスレーザビームＬＢ1を出射する。レーザ光源１とし
て、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザ発振器、Ｎｄ：ＹＬＦレ
ーザ発振器または炭酸ガスレーザ発振器等を用いること
ができる。レーザビームの進行方向をＺ軸の正の向きと
するＸＹＺ直交座標系を導入する。
【００１２】レーザビームＬＢ1が、均一化光学系２に
入射する。均一化光学系２の構成については、後に図２
及び図３を参照して詳しく説明する。均一化光学系２を
透過したレーザビームが、貫通孔を有するマスク３に入
射する。マスク３は、レーザビームのビーム断面を整形
するとともに、レーザビームの一部を遮光することによ
り、レーザビームのパルスエネルギを減少させる。
入射する。均一化光学系２の構成については、後に図２
及び図３を参照して詳しく説明する。均一化光学系２を
透過したレーザビームが、貫通孔を有するマスク３に入
射する。マスク３は、レーザビームのビーム断面を整形
するとともに、レーザビームの一部を遮光することによ
り、レーザビームのパルスエネルギを減少させる。
【００１３】マスク３の貫通孔を透過したレーザビーム
がコリメートレンズ４でコリメートされ、ガルバノミラ
ー５で反射し、ｆθレンズ６に入射する。ｆθレンズ６
は、ＸＹステージ７に保持された加工対象物１０の表面
上に、マスク３の貫通孔を結像させる。ガルバノミラー
５は、レーザビームの進行方向を２次元方向に振ること
ができる。これにより、加工対象物１０の表面のある領
域内の所望の位置にレーザビームを入射させることがで
きる。加工対象物１０にレーザビームを入射させること
により、入射点に穴を開けることができる。
がコリメートレンズ４でコリメートされ、ガルバノミラ
ー５で反射し、ｆθレンズ６に入射する。ｆθレンズ６
は、ＸＹステージ７に保持された加工対象物１０の表面
上に、マスク３の貫通孔を結像させる。ガルバノミラー
５は、レーザビームの進行方向を２次元方向に振ること
ができる。これにより、加工対象物１０の表面のある領
域内の所望の位置にレーザビームを入射させることがで
きる。加工対象物１０にレーザビームを入射させること
により、入射点に穴を開けることができる。
【００１４】次に、図２を参照して、図１に示した均一
化光学系２の詳細な構成について説明する。
化光学系２の詳細な構成について説明する。
【００１５】図２（Ａ）は、均一化光学系２をＺ軸に平
行な視線で見た正面図を示し、図２（Ｂ）は、その側面
図を示す。
行な視線で見た正面図を示し、図２（Ｂ）は、その側面
図を示す。
【００１６】台座３０の上に、Ｚ軸直動機構３１が取り
付けられている。Ｚ軸直動機構３１のつまみ３３を回転
させることにより、可動部３２をＺ軸方向に移動させる
ことができる。可動部３２に、角度調節機構３５が取り
付けられている。角度調節機構３５のつまみ３７を回転
させることにより、図１に示したレーザビームＬＢ1の
中心軸を中心として、振り角±１５°の範囲内で、可動
部３６を回転移動させることができる。
付けられている。Ｚ軸直動機構３１のつまみ３３を回転
させることにより、可動部３２をＺ軸方向に移動させる
ことができる。可動部３２に、角度調節機構３５が取り
付けられている。角度調節機構３５のつまみ３７を回転
させることにより、図１に示したレーザビームＬＢ1の
中心軸を中心として、振り角±１５°の範囲内で、可動
部３６を回転移動させることができる。
【００１７】可動部３６に、２つのＸＹ可動式レンズホ
ルダ４０Ａ及び４０Ｂが取り付けられている。レンズホ
ルダ４０Ａは、１枚の凸レンズを、その光軸に平行な面
で分割した２枚の部分レンズのうち一方の部分レンズ２
０Ａを保持し、レンズホルダ４０Ｂは、他方の部分レン
ズ２０Ｂを保持する。部分レンズ２０Ａと２０Ｂとは、
Ｚ軸方向に関して約２ｃｍ程度の間隔を隔てて保持され
る。図１に示したレーザビームＬＢ1のビーム断面内の
一部分が、部分レンズ２０Ａに入射し、他の一部分が部
分レンズ２０Ｂに入射する。
ルダ４０Ａ及び４０Ｂが取り付けられている。レンズホ
ルダ４０Ａは、１枚の凸レンズを、その光軸に平行な面
で分割した２枚の部分レンズのうち一方の部分レンズ２
０Ａを保持し、レンズホルダ４０Ｂは、他方の部分レン
ズ２０Ｂを保持する。部分レンズ２０Ａと２０Ｂとは、
Ｚ軸方向に関して約２ｃｍ程度の間隔を隔てて保持され
る。図１に示したレーザビームＬＢ1のビーム断面内の
一部分が、部分レンズ２０Ａに入射し、他の一部分が部
分レンズ２０Ｂに入射する。
【００１８】レンズホルダ４０Ａの構造について簡単に
説明する。つまみ４２Ａを回転させることにより、Ｙ軸
方向可動部４１Ａが、角度調節機構３５の可動部３６に
対してＹ軸方向に移動する。つまみ４４Ａを回転させる
と、レンズ枠４３Ａが、Ｙ軸方向可動部４１Ａに対して
Ｘ軸方向に移動する。なお、可動部３６が、その基準位
置から角度θだけ回転移動されている場合は、Ｙ軸方向
可動部４１Ａ及びレンズ枠４３Ａの移動方向も、それぞ
れＹ軸及びＸ軸から角度θだけ傾く。レンズ枠４３Ａに
部分レンズ２０Ａが取り付けられている。つまみ４２Ａ
及び４４Ａを回転させることにより、部分レンズ２０Ａ
をＸＹ平面に平行な面内で並進移動させることができ
る。
説明する。つまみ４２Ａを回転させることにより、Ｙ軸
方向可動部４１Ａが、角度調節機構３５の可動部３６に
対してＹ軸方向に移動する。つまみ４４Ａを回転させる
と、レンズ枠４３Ａが、Ｙ軸方向可動部４１Ａに対して
Ｘ軸方向に移動する。なお、可動部３６が、その基準位
置から角度θだけ回転移動されている場合は、Ｙ軸方向
可動部４１Ａ及びレンズ枠４３Ａの移動方向も、それぞ
れＹ軸及びＸ軸から角度θだけ傾く。レンズ枠４３Ａに
部分レンズ２０Ａが取り付けられている。つまみ４２Ａ
及び４４Ａを回転させることにより、部分レンズ２０Ａ
をＸＹ平面に平行な面内で並進移動させることができ
る。
【００１９】レンズホルダ４０Ｂは、レンズホルダ４０
Ａと同様に、Ｙ軸方向可動部４１Ｂ、レンズ枠４３Ｂ、
つまみ４２Ｂ及び４４Ｂを含んで構成される。レンズ枠
４３Ｂに部分レンズ２０Ｂが取り付けられている。つま
み４２Ｂ及び４４Ｂを回転させることにより、部分レン
ズ２０Ｂを、部分レンズ２０Ａとは独立に、ＸＹ平面に
平行な面内で並進移動させることができる。
Ａと同様に、Ｙ軸方向可動部４１Ｂ、レンズ枠４３Ｂ、
つまみ４２Ｂ及び４４Ｂを含んで構成される。レンズ枠
４３Ｂに部分レンズ２０Ｂが取り付けられている。つま
み４２Ｂ及び４４Ｂを回転させることにより、部分レン
ズ２０Ｂを、部分レンズ２０Ａとは独立に、ＸＹ平面に
平行な面内で並進移動させることができる。
【００２０】Ｚ軸直動機構３１のつまみ３３を回転させ
ると、部分レンズ２０Ａ及び２０Ｂが、両者の相対位置
を固定したままＺ軸方向に移動する。角度調節機構３５
のつまみ３７を回転させると、部分レンズ２０Ａ及び２
０Ｂが、両者の相対位置を固定したまま、レーザビーム
ＬＢ1の中心軸を回転中心として回転する。
ると、部分レンズ２０Ａ及び２０Ｂが、両者の相対位置
を固定したままＺ軸方向に移動する。角度調節機構３５
のつまみ３７を回転させると、部分レンズ２０Ａ及び２
０Ｂが、両者の相対位置を固定したまま、レーザビーム
ＬＢ1の中心軸を回転中心として回転する。
【００２１】次に、図３を参照して均一化光学系２の機
能について説明する。図３（Ａ）に示すように、１枚の
凸レンズを、その光軸を含む面で切断して得られた部分
レンズ２０Ａと２０Ｂとの切断面が、ＸＺ平面に平行に
なるように配置され、相互にある間隔を隔てて対向して
いる。このとき、部分レンズ２０Ａの焦点と部分レンズ
２０Ｂの焦点とが、Ｙ軸方向に隔てられる。
能について説明する。図３（Ａ）に示すように、１枚の
凸レンズを、その光軸を含む面で切断して得られた部分
レンズ２０Ａと２０Ｂとの切断面が、ＸＺ平面に平行に
なるように配置され、相互にある間隔を隔てて対向して
いる。このとき、部分レンズ２０Ａの焦点と部分レンズ
２０Ｂの焦点とが、Ｙ軸方向に隔てられる。
【００２２】図３（Ｂ）は、部分レンズ２０Ａを透過し
た光線束及び部分レンズ２０Ｂを透過した光線束の、マ
スク３の位置における光強度分布を示す。横軸はＹ軸方
向を表し、縦軸は光強度を表す。曲線２１Ａ及び２１Ｂ
が、それぞれ部分レンズ２０Ａ及び２０Ｂを通過した光
線束の光強度分布を示す。
た光線束及び部分レンズ２０Ｂを透過した光線束の、マ
スク３の位置における光強度分布を示す。横軸はＹ軸方
向を表し、縦軸は光強度を表す。曲線２１Ａ及び２１Ｂ
が、それぞれ部分レンズ２０Ａ及び２０Ｂを通過した光
線束の光強度分布を示す。
【００２３】部分レンズ２０Ａを透過したレーザビーム
は、収束光線束となってマスク３の手前で焦点を結ぶ。
その後、発散光線束となりマスク３の位置に到達する。
部分レンズ２０Ｂを透過したレーザビームも同様であ
る。
は、収束光線束となってマスク３の手前で焦点を結ぶ。
その後、発散光線束となりマスク３の位置に到達する。
部分レンズ２０Ｂを透過したレーザビームも同様であ
る。
【００２４】部分レンズ２０Ａの焦点と部分レンズ２０
Ｂの焦点とが、Ｙ軸方向に隔てられているため、光強度
分布２１Ａのピークと光強度分布２１Ｂのピークとが、
Ｙ軸方向に関して異なる位置に現れる。なお、図３
（Ｂ）には示していないが、部分レンズ２０Ａと２０Ｂ
との間隙部を通過したレーザビームは、収束されること
なくそのままマスク３の位置に到達する。
Ｂの焦点とが、Ｙ軸方向に隔てられているため、光強度
分布２１Ａのピークと光強度分布２１Ｂのピークとが、
Ｙ軸方向に関して異なる位置に現れる。なお、図３
（Ｂ）には示していないが、部分レンズ２０Ａと２０Ｂ
との間隙部を通過したレーザビームは、収束されること
なくそのままマスク３の位置に到達する。
【００２５】図３（Ｃ）に、複数のビームによる光強度
をすべて合計した光強度分布の一例を示す。一般的なレ
ーザビームのビーム断面内の光強度分布は、ガウス分布
で近似される。このレーザビームをレンズで収束させて
も、その光強度分布はガウス分布を保つ。第１の実施例
の場合には、図３（Ｂ）に示したように、ピークの位置
が異なる２つの光強度分布が足し合わされるため、ビー
ム断面内の光強度分布を一様な分布に近づけることがで
きる。
をすべて合計した光強度分布の一例を示す。一般的なレ
ーザビームのビーム断面内の光強度分布は、ガウス分布
で近似される。このレーザビームをレンズで収束させて
も、その光強度分布はガウス分布を保つ。第１の実施例
の場合には、図３（Ｂ）に示したように、ピークの位置
が異なる２つの光強度分布が足し合わされるため、ビー
ム断面内の光強度分布を一様な分布に近づけることがで
きる。
【００２６】一様な分布に近づいた光強度分布を有する
レーザビームのうち、中心近傍部分がマスク３の貫通孔
を透過する。この貫通孔が、図１に示した加工対象物１
０の表面上に結像されるため、加工対象物１０の表面上
のビームスポットの光強度分布も一様な分布に近づく。
これにより、加工品質を高めることが可能になる。
レーザビームのうち、中心近傍部分がマスク３の貫通孔
を透過する。この貫通孔が、図１に示した加工対象物１
０の表面上に結像されるため、加工対象物１０の表面上
のビームスポットの光強度分布も一様な分布に近づく。
これにより、加工品質を高めることが可能になる。
【００２７】図４に、レーザビームＬＢ1のビーム断面
と部分レンズ２０Ａ及び２０Ｂとの相対位置関係の一例
を示す。一般に、固体レーザ発振器から出射するレーザ
ビームは、一方向に長いビーム断面形状を有する。この
場合、部分レンズ２０Ａ及び２０Ｂを、レーザビームＬ
Ｂ1の中心軸を回転中心として回転移動させ、部分レン
ズ２０Ａ及び２０Ｂの切断面を、ビーム断面の長軸と直
交させることが好ましい。このような配置とすることに
より、マスク３の位置における合成のビーム断面形状を
円形に近づけることができる。
と部分レンズ２０Ａ及び２０Ｂとの相対位置関係の一例
を示す。一般に、固体レーザ発振器から出射するレーザ
ビームは、一方向に長いビーム断面形状を有する。この
場合、部分レンズ２０Ａ及び２０Ｂを、レーザビームＬ
Ｂ1の中心軸を回転中心として回転移動させ、部分レン
ズ２０Ａ及び２０Ｂの切断面を、ビーム断面の長軸と直
交させることが好ましい。このような配置とすることに
より、マスク３の位置における合成のビーム断面形状を
円形に近づけることができる。
【００２８】上記第１の実施例では、Ｚ軸に平行な視線
で見たとき、部分レンズ２０Ａと２０Ｂとがある間隔を
隔てて配置されている場合を説明した。図２に示したレ
ンズホルダ４０Ａ及び４０Ｂを、独立にＹ軸方向に移動
させることによって、部分レンズ２０Ａと２０Ｂとの間
隔を、変化させることができる。マスク３の位置におけ
る光強度分布を観測しながら、２枚の部分レンズ２０Ａ
と２０Ｂとの間隔を調節することにより、光強度分布を
より一様な分布に近づけることができる。なお、Ｚ軸に
平行な視線で見たとき、部分レンズ２０Ａと２０Ｂとが
重なり合う場合もあるであろう。
で見たとき、部分レンズ２０Ａと２０Ｂとがある間隔を
隔てて配置されている場合を説明した。図２に示したレ
ンズホルダ４０Ａ及び４０Ｂを、独立にＹ軸方向に移動
させることによって、部分レンズ２０Ａと２０Ｂとの間
隔を、変化させることができる。マスク３の位置におけ
る光強度分布を観測しながら、２枚の部分レンズ２０Ａ
と２０Ｂとの間隔を調節することにより、光強度分布を
より一様な分布に近づけることができる。なお、Ｚ軸に
平行な視線で見たとき、部分レンズ２０Ａと２０Ｂとが
重なり合う場合もあるであろう。
【００２９】また、上記第１の実施例では、マスク３を
透過したレーザビームの広がり角は、均一化光学系２の
部分に分割されていない通常のレンズを配置した場合の
広がり角と同程度である。この広がり角は、カライドス
コープを用いた場合に比べて小さい。このため、マスク
３を透過したレーザビームの経路内に配置される各種光
学素子を大きくする必要が無く、装置の大型化を回避す
ることができる。
透過したレーザビームの広がり角は、均一化光学系２の
部分に分割されていない通常のレンズを配置した場合の
広がり角と同程度である。この広がり角は、カライドス
コープを用いた場合に比べて小さい。このため、マスク
３を透過したレーザビームの経路内に配置される各種光
学素子を大きくする必要が無く、装置の大型化を回避す
ることができる。
【００３０】また、上記第１の実施例で用いられる部分
レンズは、一般的なレンズを切断することにより容易に
作製することができる。マイクロレンズアレイのような
高価な光学素子を使用する必要がないため、装置のコス
ト低減を図ることができる。
レンズは、一般的なレンズを切断することにより容易に
作製することができる。マイクロレンズアレイのような
高価な光学素子を使用する必要がないため、装置のコス
ト低減を図ることができる。
【００３１】次に、図５を参照して、第２の実施例につ
いて説明する。上記第１の実施例では、１枚のレンズを
２等分した２枚の部分レンズを用いて光強度の均一化を
行ったが、レンズの分割数を増やしてもよい。第２の実
施例では、１枚の凸レンズを４等分した４枚の部分レン
ズが用いられる。
いて説明する。上記第１の実施例では、１枚のレンズを
２等分した２枚の部分レンズを用いて光強度の均一化を
行ったが、レンズの分割数を増やしてもよい。第２の実
施例では、１枚の凸レンズを４等分した４枚の部分レン
ズが用いられる。
【００３２】図５（Ａ）は、第２の実施例による均一化
光学系の部分レンズ２５Ａ〜２５Ｄの正面図を示す。１
枚の凸レンズが、その光軸を含み相互に直交する２枚の
平面で切断され、４枚の部分レンズ２５Ａ〜２５Ｄに分
割されている。この場合には、図２に示した第１の実施
例の角度調節機構３５の可動部３６に、ＸＹ可動型レン
ズホルダを４個取り付け、それぞれが４分割部分レンズ
２５Ａ〜２５Ｄを保持するようにすればよい。
光学系の部分レンズ２５Ａ〜２５Ｄの正面図を示す。１
枚の凸レンズが、その光軸を含み相互に直交する２枚の
平面で切断され、４枚の部分レンズ２５Ａ〜２５Ｄに分
割されている。この場合には、図２に示した第１の実施
例の角度調節機構３５の可動部３６に、ＸＹ可動型レン
ズホルダを４個取り付け、それぞれが４分割部分レンズ
２５Ａ〜２５Ｄを保持するようにすればよい。
【００３３】図５（Ｂ）及び（Ｃ）は、図１に示したマ
スク３の位置におけるビームスポットの概略を示す。部
分レンズ２５Ａ〜２５Ｄを透過したレーザビームが、そ
れぞれビームスポット２６Ａ〜２６Ｄを形成する。部分
レンズ２５Ａ〜２５Ｄの間隔を調節することにより、ビ
ームスポット２６Ａ〜２６Ｄの重なり具合を変化させる
ことができる。
スク３の位置におけるビームスポットの概略を示す。部
分レンズ２５Ａ〜２５Ｄを透過したレーザビームが、そ
れぞれビームスポット２６Ａ〜２６Ｄを形成する。部分
レンズ２５Ａ〜２５Ｄの間隔を調節することにより、ビ
ームスポット２６Ａ〜２６Ｄの重なり具合を変化させる
ことができる。
【００３４】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光軸を含む面で分割したレンズを用いることにより、容
易にビーム断面内の光強度を均一に近づけることができ
る。
光軸を含む面で分割したレンズを用いることにより、容
易にビーム断面内の光強度を均一に近づけることができ
る。
【図１】本発明の実施例によるレーザ加工装置の概略図
である。
である。
【図２】第１の実施例によるレーザ加工装置で用いられ
る均一化光学系の正面図及び側面図である。
る均一化光学系の正面図及び側面図である。
【図３】第１の実施例によるレーザ加工装置で用いられ
る均一化光学系のレンズ配置を示す正面図、及び光強度
分布の一例を示すグラフである。
る均一化光学系のレンズ配置を示す正面図、及び光強度
分布の一例を示すグラフである。
【図４】第１の実施例によるレーザ加工装置で用いられ
る均一化光学系のレンズとビーム断面との相対位置関係
を示した図である。
る均一化光学系のレンズとビーム断面との相対位置関係
を示した図である。
【図５】第２の実施例によるレーザ加工装置で用いられ
る均一化光学系のレンズ配置を示す正面図、及びビーム
スポットの配置の一例を示す図である。
る均一化光学系のレンズ配置を示す正面図、及びビーム
スポットの配置の一例を示す図である。
１ レーザ光源 ２ 均一化光学系 ３ マスク ４ コリメーションレンズ ５ ガルバノミラー ６ ｆθレンズ ７ ＸＹステージ １０ 加工対象物 ２０Ａ、２０Ｂ、２５Ａ〜２５Ｄ 部分レンズ ２１Ａ、２１Ｂ、２２ 光強度分布 ２６Ａ〜２６Ｄ ビームスポット ３０ 台座 ３１ Ｚ軸直動機構 ３２、３６ 可動部 ３３、３７、４２Ａ、４２Ｂ、４４Ａ、４４Ｂ つまみ ３５ 角度調節機構 ４０Ａ、４０Ｂ ＸＹ可動式レンズホルダ ４１Ａ、４１Ｂ Ｙ軸方向可動部 ４３Ａ、４３Ｂ レンズ枠
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 7/02 Ｇ０２Ｂ 7/02 Ｅ Ａ 27/09 Ｇ０３Ｂ 5/00 Ｚ Ｇ０３Ｂ 5/00 Ｇ０２Ｂ 27/00 Ｅ
Claims (6)
- 【請求項１】 レーザビームを出射するレーザ光源と、 前記レーザ光源から出射したレーザビームの経路内に配
置され、１枚のレンズを、その光軸に平行な面で分割し
た少なくとも２枚の部分レンズと、 前記部分レンズを、前記レーザビームの進行方向に垂直
な仮想面に沿って移動可能に保持する保持機構とを有す
るレーザ光学装置。 - 【請求項２】 前記保持機構は、前記複数の部分レンズ
を、レーザビームの進行方向に関して異なる位置に保持
し、該レーザビームの進行方向に平行な視線で見たと
き、複数の部分レンズ同士が部分的に重なるような配置
とすることができる請求項１に記載のレーザ光学装置。 - 【請求項３】 前記保持機構は、前記部分レンズを、前
記レーザビームの進行方向に平行な軸を中心として回転
移動させることができる請求項１または２に記載のレー
ザ光学装置。 - 【請求項４】 さらに、前記部分レンズを通過したレー
ザビームの経路内に配置され、該レーザビームの一部を
通過させる貫通孔が形成されたマスクと、 加工対象物を保持するステージと、 前記マスクの貫通孔を透過したレーザビームを、前記ス
テージに保持された加工対象物の表面上に導くと共に、
前記マスクの貫通孔を、該加工対象物の表面上に結像さ
せる結像光学系とを有する請求項１〜３のいずれかに記
載のレーザ光学装置。 - 【請求項５】 １枚のレンズをその光軸に平行な面で分
割した少なくとも２枚の部分レンズを、レーザ光源から
出射したレーザビームの経路内に配置する工程と、 前記部分レンズを透過したレーザビームを、貫通孔を有
するマスクに入射させ、ビーム断面を整形する工程と、 前記マスクの貫通孔を、加工対象物の表面上に結像させ
る光学系を用いて、該マスクの貫通孔を透過したレーザ
ビームを該加工対象物に入射させる工程とを有するレー
ザ加工方法。 - 【請求項６】 さらに、前記マスクの配置された位置に
おける前記レーザビームのビーム断面内の強度分布を観
測する工程と、 前記観測工程の結果に基づいて、前記部分レンズの各々
を、前記レーザビームの伝搬方向に直交する仮想面に沿
って移動させる工程とを有する請求項５に記載のレーザ
加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001087211A JP2002289948A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | レーザ光学装置及びレーザ加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001087211A JP2002289948A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | レーザ光学装置及びレーザ加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002289948A true JP2002289948A (ja) | 2002-10-04 |
Family
ID=18942487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001087211A Pending JP2002289948A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | レーザ光学装置及びレーザ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002289948A (ja) |
-
2001
- 2001-03-26 JP JP2001087211A patent/JP2002289948A/ja active Pending
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070515 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090603 |
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