JP2003334684A

JP2003334684A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JP2003334684A
Application number: JP2002146474A
Authority: JP
Inventors: Sadao Mori; 貞雄森; Hiroyuki Sugawara; 弘之菅原; Hiroshi Aoyama; 博志青山
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2003-11-25
Anticipated expiration: 2022-05-21
Also published as: JP3935775B2

Abstract

(57)【要約】【課題】２つに分離させたレーザ光を１つの加工レン
ズで集光させる場合であっても、加工対象に品質の優れ
る穴を加工することができるレーザ加工装置を提供する
こと。【解決手段】ビームスプリッタ５によりレーザ光の一
部を透過させて第１の光路に入射させると共に、残りを
第２の光路に反射させる。そして、ビームスプリッタ８
により第１の光路を通るレーザ光と第２の光路を通るレ
ーザ光の光路を合わせる。この際、第２の光路に配置し
た２次元スキャナ７により第２の光路を通るレーザ光を
予め定める角度偏向させることにより、加工対象２０の
２箇所を同時に加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光を用いて穴
加工、切断などを行うレーザ加工装置に係り、特にレー
ザ光を複数に分離させ、分離させたレーザ光のそれぞれ
を用いて加工対象上の異なる位置に穴を加工するレーザ
加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ加工装置はレーザ光を用いて、例
えばプリント基板に穴を加工する装置である。

【０００３】加工能率を向上させるため、特開平１１−
５８０５５号公報（以下、「第１の従来技術」とい
う。）では、レーザ光を位置決めする２次元スキャニン
グ光学系と加工レンズとをＮ組（Ｎは複数）設け、レー
ザ発振器から出力されたレーザ光をＮ本に分割し、分割
したレーザ光を、それぞれプリント基板の異なる位置に
集光させている。このようにすると、Ｎ箇所を同時に加
工することができるので、作業能率を向上させことがで
きる。この場合、加工領域の大きさは加工レンズの大き
さで決まるので、加工レンズを等間隔に配置すると共に
プリント基板を共通のＸＹステージに載置しておく。そ
して、ある加工領域内の加工が終了すると、ＸＹステー
ジを移動させ、次の加工領域を加工レンズに対して位置
決めする動作を加工が終了するまで繰り返す。

【０００４】また、特開平１１−３１４１８８号公報
（以下、「第２の従来技術」という。）や特開２０００
−１９００８７号公報（以下、「第３の従来技術」とい
う。）では、２つのスキャニング光学系を１つの加工レ
ンズに対応させ、レーザ光を２分割して２か所を同時に
加工することにより加工能率を向上させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１の従
来技術の場合、高価な加工レンズがＮ組必要になる。ま
た、Ｎ組の加工レンズを活用するためには加工範囲を予
め割り振る必要があり、さらに、加工パターン毎に加工
レンズ間の距離を変える必要もある。

【０００６】また、上記第２、第３の従来技術では、２
つの光学的スキャニング光学系を加工レンズに対して最
適位置に配置することがスペース的に困難であるため、
加工ビームをプリント基板に対して垂直に入射させるこ
とができない。このため、加工した穴の軸線がプリント
基板の表面に対して斜めになってしまい、加工品質が低
下する。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、２つに分離させたレーザ光を１つの加工レ
ンズで集光させる場合であっても、加工対象に品質の優
れる穴を加工することができるレーザ加工装置を提供す
るにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、レーザ光の光路を第１の光路と第２の光
路に分離する光路分離手段と加工レンズとを備え、前記
第１の光路を通る前記レーザ光と前記第２の光路を通る
前記レーザ光を前記加工レンズにより集光して加工対象
を加工するレーザ加工装置において、分離された前記第
１の光路と前記第２の光路を１つの光路に統合する光路
統合手段と、２組の２次元偏向手段と、を設け、前記２
次元偏向手段の一方を前記第１と第２の光路のいずれか
一方に配置すると共に、前記２次元偏向手段の他方を前
記光路統合手段と前記加工レンズとの間に配置し、前記
第１の光路と前記第２の光路を通る前記レーザ光を１個
の前記加工レンズに入射させることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
を図示の実施の形態に基づいて説明する。

【００１０】図１は本発明の第１の実施形態に係るレー
ザ加工装置の構成図である。

【００１１】レーザ発振器１の光路上には、ミラー２、
開口３、ビーム分割・偏向・合成光学系４、リレー光学
系９、ミラー１５、ミラー１８、加工レンズ１９が配置
されている。

【００１２】レーザ発振器１は炭酸ガスレーザであり、
電場が紙面と垂直に振動する直線偏光のレーザ光（波長
１０．６μｍ）を出力する。

【００１３】ビーム分割・偏向・合成光学系４は、ビー
ムスプリッタ（図１におけるＢＳ）５、ミラー６、ビー
ムスプリッタ（ここではハーフミラー）８および駆動手
段７０により反射面７ａを２次元方向に位置決め自在の
２次元スキャナ７とから構成され、ビームスプリッタ５
の透過側にミラー６が、反射側に２次元スキャナ７が配
置されている。薄い板の表面にコーティングが施された
ビームスプリッタ５は、偏光を保った状態で、入射光の
一部を予め定める割合で透過させ、残りを反射する。ビ
ームスプリッタ５とミラー６の開口３の中心軸に対する
角度は４５度であり、ビームスプリッタ８はビームスプ
リッタ５と平行に配置されている。

【００１４】２次元スキャナ７は、反射面７ａの中心が
ビームスプリッタ５の入射面５ａおよびミラー６の反射
面の中心を１辺、ミラー６の反射面とビームスプリッタ
８の背面８ａを他の１辺とする長方形の頂点に一致する
ように位置決めされている。すなわち、ビームスプリッ
タ５を透過しミラー６を介してビームスプリッタ８の背
面８ａに至る光路（以下、「第１の光路」という）の長
さと、反射面７ａをビームスプリッタ５の入射面５ａと
平行に位置決めした時、ビームスプリッタ５および反射
面７ａで反射されビームスプリッタ８を透過して背面８
ａに至る光路（以下、「第２の光路」という）の長さと
が等しくなるように構成されている。

【００１５】２次元スキャナ７は、例えば特開２００１
−３０５４７１に開示された２次元スキャナのように、
レーザ光を２次元的に偏向する機能を備えている。そし
て、この実施形態における２次元スキャナ７は、紙面に
垂直な方向（Ｚ方向）を軸として反射されたレーザ光が
ビームスプリッタ８から外れる位置まで回転できるよう
に構成されている。

【００１６】リレー光学系９は焦点距離の等しい集光レ
ンズ１０、１１を焦点距離の２倍の距離を隔てて配置さ
れている。このリレー光学系は、入射光が平行光である
場合、出射光も平行光になる無焦点系であり、アフォー
カル光学系とよばれる。

【００１７】そして、リレー光学系９は一方の焦点が反
射面７ａの中心に、他方の焦点が第２の加工レンズ１９
の前焦点付近に配置されている。

【００１８】スキャナ１３は、モータ１４を制御して、
ミラー１５を指定された位置（角度）に位置決めする。
スキャナ１６は、モータ１７を制御して、ミラー１８を
指定された位置（角度）に位置決めする。そして、スキ
ャナ１３とスキャナ１６により、第２の２次元偏向手段
３０を構成している。２次元偏向手段３０は加工レンズ
１９の前焦点付近に配置されている。すなわち、ミラー
１５とミラー１８は近接して配置され、両者の中間点が
加工レンズ１９の前焦点に一致するように配置されてい
る。

【００１９】加工レンズ１９は、いわゆるｆθレンズで
あり、設計時に設定されたレンズの光軸上の前焦点を通
りレンズの光軸に対して角度θで入射する光線を、レン
ズの後焦点においてレンズの光軸に垂直な面（以下、
「後焦点面」という。）におけるレンズの光軸からｆθ
（ただし、ｆは加工レンズ１９の焦点距離である。）の
位置に、垂直に集光する。なお、レンズの光軸に対して
角度θで入射する光線であって前焦点から外れた光線
も、後焦点面のレンズの光軸からｆθの位置に集光され
るが、集光されたレーザ光の光軸は後焦点面に対して斜
めになる。

【００２０】加工対象２０は上面が後焦点面と略同一面
になるようにしてＸＹステージ２１に載置されている。
ＸＹステージ２１は、ＸＹ方向に移動自在である。

【００２１】次にこの実施形態の動作を説明する。

【００２２】レーザ発振器１から出力された直線偏光の
レーザ光は、ミラー２を介して開口３を照明する。開口
３を通過したレーザ光はビームスプリッタ５に入射し、
一部はビームスプリッタ５を透過して第１の光路に入
り、残りは反射されて第２の光路に入る。

【００２３】ビームスプリッタ５を透過したレーザ光は
ミラー６により反射されてビームスプリッタ８に入射
し、ビームプリッタ８の表面で反射されて集光レンズ１
０、１１を透過し、ミラー１５、ミラー１８に反射され
て加工レンズ１９に入射し、ミラー１５とミラー１８の
角度で決まる加工対象２０上の第１の位置に入射する。
このとき、リレー光学系９はアフォーカル光学系であ
り、かつ第１の光路を通るレーザ光はリレー光学系９の
光軸に垂直に入射するので、リレー光学系９の影響は受
けない。しかも、２次元偏向手段３０が加工レンズ１９
の前焦点付近に配置されているので、レーザ光は加工対
象２０に対してほぼ垂直に入射する。

【００２４】一方、ビームスプリッタ５で反射されたレ
ーザ光は、反射面７ａによりリレー光学系９の光軸に対
して角度θ偏向され、ビームスプリッタ８を透過し、リ
レー光学系９により加工連ステップＳ１９の前焦点付近
に角度−θで入射する。すなわち、反射面７ａが実質的
に前焦点の位置にあることになるので、加工レンズ１９
に入射した第２の光路を通るレーザ光は、ミラー１５と
ミラー１８の角度で決まる加工対象２０上の第１の位置
を基準にして、反射面７ａの角度で決まる距離だけ離れ
た加工対象２０上の第２の位置にほぼ垂直に入射する。

【００２５】第１の光路と第２の光路の長さは等しいの
で、加工対象２０上の第１の位置と第２の位置に結像さ
れる開口４の像の大きさは同じである。

【００２６】また、反射面７ａと２次元偏向手段３０に
よるレーザ光の偏向角度は独立に設定できるので、位置
の異なる２個所を同時に加工することができる。

【００２７】したがって、加工能率を向上させることが
できると共に真直度や形状に優れる穴を加工することが
できる。

【００２８】また、２次元スキャナ７をミラー１５から
離れた位置に配置しても、ミラー１５及びミラー１８の
大きさを距離に応じて大きくする必要がない。

【００２９】なお、加工レンズ１９の大きさで決まる加
工領域に含まれる加工箇所が奇数の場合は、反射面７ａ
の回転角度を大きくして反射面７ａで反射されたレーザ
光がビームスプリッタ８から外れるように設定してお
き、２次元偏向手段３０でレーザ光を加工箇所に位置決
めすればよい。

【００３０】また、この実施形態では開口３を設け、開
口３の像を加工対象２０上に結像させるようにしたが、
開口３を設けず、レーザ発振器１から出力された平行な
レーザ光を用いて後焦点面付近で加工するようにしても
よい。このようにすると、開口に起因する回折によるレ
ーザ光の広がりが発生しないので、レーザ光のエネルギ
ーを有効に利用することができる。

【００３１】ところで、第２の光路を通るレーザ光は２
次元偏向手段３０によって偏向されるため、加工位置か
ら反射面７ａの角度を求める演算は複雑になる場合があ
る。しかし、第１の位置と第２の位置との距離が５ｍｍ
以下である場合、反射面７ａの偏向角度を２次元偏向手
段３０の偏向角度を基準にして定めても、実用上問題に
なることはない。

【００３２】次に、ビーム分割・偏向・合成光学系の他
の構成例について説明する。

【００３３】図２は本発明に係るビーム分割・偏向・合
成光学系の第２の構成例を示す図であり、図１と同じも
のまたは同一機能のものは同一の符号を付して説明を省
略する。

【００３４】ビーム分割・偏向・合成光学系４１は、ビ
ームスプリッタ５、ミラー６、４７、４８、２次元スキ
ャナ４３および紙面と平行な振動面を持つ光を透過さ
せ、紙面に垂直な振動面を持つ光は反射する偏光ビーム
スプリッタ（図中のＰＢＳ）４２とから構成されてい
る。そして、ミラー４７、４８は第１の光路に、また２
次元スキャナ４３は第２の光路に配置されている。

【００３５】ビームスプリッタ５とミラー６の開口３の
中心軸に対する角度は４５度であり、偏光ビームスプリ
ッタ４２はビームスプリッタ５と平行に配置されてい
る。

【００３６】ミラー４８とミラー４８の下方に配置され
たミラー４７は互いに平行で、紙面に対して４５度の方
向に配置されている。

【００３７】２次元スキャナ４３により位置決めされる
ミラー４５の中心とミラー４４、４７の中心およびビー
ムスプリッタ５の中心は紙面と平行な同一面内に配置さ
れている。また、２次元スキャナ４３により位置決めさ
れるミラー４６の中心とミラー４８の中心は紙面と平行
な同一面内に配置されている。

【００３８】そして、第１の光路と第２の光路の長さを
等しくするため、偏光ビームスプリッタ４２は、ミラー
４８に反射されたレーザ光が背面側の中心に入射するよ
うに配置されている。

【００３９】図３は、本発明に係る偏光ビームスプリッ
タの正面図である。

【００４０】偏光ビームスプリッタ４２は、平板状のゲ
ルマニウム基板５１とゲルマニウム基板５３を張り合わ
せた構成になっており、ゲルマニウム基板５１の表面に
はレーザ発振器１から出力されるレーザ光の波長よりも
小さいピッチのグレーティング（溝）５２が多数形成さ
れている。なお、ゲルマニウム基板５１、５３の対向す
る側とその反対側は無反射コーティングにより反射が抑
制されている。そして、偏光ビームスプリッタ４２は、
入射光のＰ偏光成分（図２の紙面と平行な振動成分）を
透過させ、Ｓ偏光成分（図２の紙面と垂直な振動成分）
は反射する。

【００４１】次に、この構成例の動作を説明する。

【００４２】ビームスプリッタ５の透過光はミラー６に
より紙面内下向きに、ミラー４７により紙面と垂直な上
向きに、ミラー４８により再度紙面内下向きに、それぞ
れ偏向された後、偏光ビームスプリッタ４２の背面側で
反射されてリレー光学系９に入射し、ミラー１５とミラ
ー１８の角度で決まる加工対象２０上の第１の位置に入
射する。

【００４３】また、ビームスプリッタ５で反射されたレ
ーザ光は、ミラー４５により上向きに、ミラー４６によ
り右方向に偏向された後、偏光ビームスプリッタ４２を
透過してリレー光学系９に入射し、第１の位置からミラ
ー４５とミラー４６の角度で決まる距離だけ離れた加工
対象２０上の第２の位置に入射する。

【００４４】第１の光路と第２の光路の長さは等しいの
で、加工対象２０上の第１の位置と第２の位置に結像さ
れる開口４の像の大きさは同じである。

【００４５】この実施形態の場合、第１の光路を通り偏
光ビームスプリッタ４２で反射されたレーザ光と、第２
の光路を通り偏光ビームスプリッタ４２を透過したレー
ザ光の電場の振動方向は同じになるので、上記第１図の
場合に比べて、第１の光路を通るレーザ光と第２の光路
を通るレーザ光を効率よく合成することができる。

【００４６】次に、偏光ビームスプリッタ４２について
さらに説明する。

【００４７】図４は本発明に係る偏光ビームスプリッタ
４２の配置方向を説明する図であり、（ａ）はレーザ光
の入射方向説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。

【００４８】屈折率がｎ_Geであるゲルマニウムの表面に
デューティー比α（溝が形成されていない部分の幅がα
であり、溝の幅すなわち空気の部分の幅が１−α）のグ
レーティング５２を形成した場合、グレーティングベク
トルＫ（グレーティング５２に直交する方向）に対して
電場が垂直に振動する光に対する屈折率ｎ₁は式１によ
り、また、グレーティングベクトルＫに対して電場が平
行に振動する偏光に対する等価屈折率ｎ₂は式２により
それぞれ近似することができる。

【００４９】

【数１】そして、偏光の定義より、図４（ａ）において左方およ
び上方から入射角４５度でグレーティング５２に入射す
るＰ偏光のレーザ光に対するグレーティング部の屈折率
ｎ_pは上記式１におけるｎ₁で、また、Ｓ偏光に対するグ
レーティング部の屈折率ｎ_sは上記式２におけるｎ₂で与
えられる。

【００５０】次に、数値を用いてさらに具体的に説明す
る。

【００５１】例えば、ｎ_Geを４．０、デューティー比α
を０．８にすると、ｎ_p＝３．６１、ｎ_s＝１．１１程度
になる。そして、このとき、グレーティング層の厚さ
（すなわち溝の深さ）をレーザ光の波長λの１／３にす
ると、Ｐ偏光の反射光が互いに干渉する結果、Ｐ偏光の
反射率はほぼ０に、また、Ｓ偏光の反射率は０．８以上
になるので、レーザ光のエネルギは殆ど失われない。

【００５２】そして、このように、入射角４５度でレー
ザ光を入射させることができる偏光ビームスプリッタを
採用すると、光学系の外形を小形にできると共に、光学
系のアラインメント作業が容易になる。

【００５３】ちなみに、一般に使用されている炭酸ガス
レーザ用の偏光ビームスプリッタは入射角を７５度程度
にしなければならない。このため、同一の開口に対し、
この実施形態における偏光ビームスプリッタよりも大形
のものを用いる必要があると共に透過方向の光路が長く
なるので、アラインメント作業が面倒になる。

【００５４】なお、グレーティングの方向を９０度回転
させて配置すると共にピッチを適当に選ぶことにより、
Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を屈折させることができる。
そして、偏光ビームスプリッタ４２をこのように構成す
ると、グレーティング５２のピッチを図４の場合よりも
比較的粗くでき、製作が容易になる。

【００５５】図５は本発明に係る他の偏光ビームスプリ
ッタの配置方向を説明する図であり、（ａ）はレーザ光
の入射方向説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図である。

【００５６】この実施形態における偏光ビームスプリッ
タ４２は、材質がゲルマニウムの直角プリズム６１、６
２を斜辺で張り合わせた構成になっており、直角プリズ
ム６１の斜面にはレーザ発振器１から出力されるレーザ
光の波長よりも小さいピッチでグレーティング５２が形
成されている。なお、直角プリズム６１、６２の対向す
る斜面以外の入射面と出射面は無反射コーティングによ
り反射が抑制されている。

【００５７】そして、Ｐ偏光に対する屈折率ｎ_pをＳ偏
光に対する屈折率ｎ_sよりも大きくすると共にグレーテ
ィング５２を同図に示す方向に配置すると、Ｓ偏光をグ
レーティング部で全反射させ、Ｐ偏光を透過させること
ができる。また、グレーティング５２の方向を図の位置
から９０度回転させることにより、Ｐ偏光をグレーティ
ング部で全反射させ、Ｓ偏光を透過させることができ
る。

【００５８】このように、偏光ビームスプリッタ４２を
２個の直角プリズムで構成すると、反射あるいは透過す
る偏光を自由に選べることができると共に、反射角をあ
る程度任意に設定できるので光学系のアラインメント作
業が容易になる。

【００５９】次に、数値を用いてさらに具体的に説明す
る。

【００６０】例えば、直角プリズムの頂角以外の２つの
角を４５度、ｎ_Geを４．０、デューティー比αを０．６
にすると、ｎ_p＝３．１６、ｎ_s＝１．２７になる。ここ
で、グレーティング層の厚さを１．１５λにすると、Ｐ
偏光の透過率をほぼ１とすることができると共に、Ｓ偏
光は全反射（反射率１）される。このように、偏光ビー
ムスプリッタ２５を２個の直角プリズムで構成すると、
板型よりも偏光分離特性に優れるものにすることができ
る。

【００６１】なお、本発明に係る偏光ビームスプリッタ
４２に代えて、通常入手可能な誘電体多層膜を用いた板
形やキューブ型の偏光ビームスプリッタを使用すること
もできる。また、パワーの利用効率は劣るが、偏光特性
を備えていないビームスプリッタを用いることもでき
る。

【００６２】なお、偏光ビームスプリッタの反射率と透
過率が入射角に依存する場合には、以下のようにすれば
よい。

【００６３】すなわち、反射率の入射角依存性が透過率
の入射角依存性よりも大きい場合には、図２に示すよう
に２次元スキャナ４３からの光を透過させる構成とすれ
ばよい。

【００６４】また、透過率の入射角依存性が反射率の入
射角依存性よりも大きい場合には、例えば、レーザ発振
器１を９０度回転させて配置し、図２において紙面と平
行な偏光で開口３を照射すればよい。

【００６５】なお、リレー光学系のレンズの一方をビー
ム分割・偏向・合成光学系４の内部に配置することもで
きる。

【００６６】図６はビーム分割・偏向・合成光学系の第
３の構成例を示す構成図であり、図１、２と同じものま
たは同一機能のものは同一の符号を付して説明を省略す
る。

【００６７】ビーム分割・偏向・合成光学系９０は、１
／２波長板９２、偏光ビームスプリッタ４２ａ、ミラー
６、偏光ビームスプリッタ４２ｂ、ミラー９４、２次元
スキャナ７とから構成されている。偏光ビームスプリッ
タ４２ａ、４２ｂおよびミラー６、９４の開口３の中心
軸に対する角度は４５度である。そして、ミラー６は第
１の光路に、また２次元スキャナ７は第２の光路に配置
されている。２次元スキャナ７は、反射面７ａの中心が
偏光ビームスプリッタ４２ａの入射面およびミラー６の
反射面の中心を１辺、ミラー６の反射面と偏光ビームス
プリッタ４２ｂの背面４２ｃを他の１辺とする長方形の
頂点に一致するように位置決めされている。

【００６８】１／２波長板９２は入射光の振動面を４５
度回転させる機能を備えている。偏光ビームスプリッタ
４２ａ、４２ｂは入射光のうちＰ偏光成分（紙面と平行
な振動成分）を透過させ、Ｓ偏光成分（紙面と垂直な振
動成分）を反射する。

【００６９】次に、この構成例の動作を説明する。

【００７０】開口３を透過したレーザ光は１／２波長板
９２により振動面を４５度回転させられ、Ｐ偏光成分は
偏光ビームスプリッタ４２ａを透過し、ミラー６を介し
て偏光ビームスプリッタ４２ｂに入射し、偏光ビームス
プリッタ４２ｂを透過した後、ミラー９４で反射されて
リレー光学系９に入射する。

【００７１】一方、Ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ
４２ａおよび反射面７ａ、偏光ビームスプリッタ４２ｂ
およびミラー９４で反射されてリレー光学系９に入射す
る。

【００７２】第１の光路と第２の光路の長さは等しいの
で、加工対象２０上の第１の位置と第２の位置に結像さ
れる開口４の像の大きさは同じである。

【００７３】この第３の構成例の場合も、上記第２の構
成例の場合と同様に、光の利用効率が高いという利点が
ある。

【００７４】（第２の実施形態）図７は本発明の第２の
実施形態に係るレーザ加工装置の部分構成図であり、図
１と同じものまたは同一機能のものは説明を省略する。
なお、図示を省略した部分は図１と同じである。

【００７５】ビーム分割・偏向・合成光学系９９は、ビ
ームスプリッタ５、ミラー６、レンズ１０、ビームスプ
リッタ８、２次元スキャナ７、レンズ９６とから構成さ
れ、ビームスプリッタ５の透過側にミラー６とレンズ１
０が、反射側に２次元スキャナ７とレンズ９６が配置さ
れている。

【００７６】２次元スキャナ７は、反射面７ａの中心が
ビームスプリッタ５の入射面５ａおよびミラー６の反射
面の中心を１辺、ミラー６の反射面とビームスプリッタ
８の背面８ａを他の１辺とする長方形の頂点に一致する
ように位置決めされている。

【００７７】そして、レンズ１０とレンズ１１は第１の
リレー光学系を、レンズ９６とレンズ１１は第２のリレ
ー光学系を構成している。

【００７８】レンズ１０とレンズ９６はビームスプリッ
タ８から等距離の位置であって、焦点距離から外れた位
置に配置されている。

【００７９】そして、このように構成すると、２次元偏
向手段７とレンズ９６を物理的に近づけることができる
ので、レーザ加工装置内におけるリレー光学系の配置が
容易になり、光学系を小型化できると共に安価に構成す
ることができる。

【００８０】また、ビームスプリッタ８をレンズ１０と
レンズ９６の焦点位置からずらせて設置することによ
り、ビームスプリッタ８が加熱により損傷することを予
防できる。

【００８１】なお、動作は上記図１の場合と実質的に同
一であるので、説明を省略する。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ光の光路を第１の光路と第２の光路に分離する光
路分離手段と加工レンズとを備え、前記第１の光路を通
る前記レーザ光と前記第２の光路を通る前記レーザ光を
前記加工レンズにより集光して加工対象を加工するレー
ザ加工装置において、分離された前記第１の光路と前記
第２の光路を１つの光路に統合する光路統合手段と、２
組の２次元偏向手段と、を設け、前記２次元偏向手段の
一方を前記第１と第２の光路のいずれか一方に配置する
と共に、前記２次元偏向手段の他方を前記光路統合手段
と前記加工レンズとの間に配置し、前記第１の光路と前
記第２の光路を通る前記レーザ光を１個の前記加工レン
ズに入射させるので、２つに分離させたレーザ光を１つ
の加工レンズで集光させる場合であっても、加工対象に
品質の優れる穴を加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ加工装置
の構成図である。

【図２】本発明に係るビーム分割・偏向・合成光学系の
第２の構成例を示す図である。

【図３】本発明に係る偏光ビームスプリッタの正面図で
ある。

【図４】本発明に係る偏光ビームスプリッタの配置方向
を説明する図である。

【図５】本発明に係る他の偏光ビームスプリッタの配置
方向を説明する図である。

【図６】ビーム分割・偏向・合成光学系の第３の構成例
を示す構成図である。

【図７】本発明の第２の実施形態に係るレーザ加工装置
の部分構成図である。

【符号の説明】

５ビームスプリッタ７２次元スキャナ８ビームスプリッタ２０加工対象

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者青山博志神奈川県海老名市上今泉2100番地日立ビアメカニクス株式会社内Ｆターム(参考） 2H099 AA17 BA17 CA01 CA08 CA17 DA07 4E068 AF01 CA05 CD02 CD04 CD08 DA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光の光路を第１の光路と第２の光
路に分離する光路分離手段と加工レンズとを備え、前記
第１の光路を通る前記レーザ光と前記第２の光路を通る
前記レーザ光を前記加工レンズにより集光して加工対象
を加工するレーザ加工装置において、分離された前記第１の光路と前記第２の光路を１つの光
路に統合する光路統合手段と、２組の２次元偏向手段
と、を設け、前記２次元偏向手段の一方を前記第１と第２の光路のい
ずれか一方に配置すると共に、前記２次元偏向手段の他
方を前記光路統合手段と前記加工レンズとの間に配置
し、前記第１の光路と前記第２の光路を通る前記レーザ光を
１個の前記加工レンズに入射させることを特徴とするレ
ーザ加工装置。
【請求項２】リレー光学系を設け、このリレー光学系
を前記２次元偏向手段の一方と他方との間に配置するこ
とを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】前記第１の光路の長さと前記第２の光路
の長さが等しくなるように、前記第１の２次元偏向手段
を配置することを特徴とする請求項１または請求項２に
記載のレーザ加工装置。
【請求項４】前記リレー光学系はアフォーカル光学系
であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載
のレーザ加工装置。