JP2005230872A - Laser beam machine and laser beam machining method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、偏光ビームスプリッタに入射するレーザビームの偏光を切り替えることで、マルチビーム加工とシングルビーム加工を簡易に短時間に切り替える機能を有したレーザ加工機および加工方法に関するものである。 The present invention relates to a laser processing machine and a processing method having a function of easily switching between multi-beam processing and single beam processing in a short time by switching the polarization of a laser beam incident on a polarization beam splitter.
図7は、1つのレーザビームを分光用の偏光ビームスプリッタで2つのレーザビームに分光し、2つのレーザビームを独立に走査することにより、2箇所同時に加工を実施することができるマルチビームレーザ加工機を示す概略構成図である(例えば特許文献1参照)。 FIG. 7 shows a multi-beam laser processing in which one laser beam is split into two laser beams by a polarizing beam splitter for spectroscopy, and the two laser beams are independently scanned to perform processing at two locations simultaneously. It is a schematic block diagram which shows a machine (for example, refer patent document 1).
図7は、従来のマルチビームレーザ加工機を示すものである。図7において、1はレーザ発振器、2はレーザ発振器1から出射されたレーザビーム、2aは45度に調整されたレーザビーム2の偏光方向、4は加工穴を所望の加工形状にするために入射するレーザビームから必要な部分のレーザビームを切り取るマスクである。
7はレーザビーム2を2つのレーザビームに分光する分光用の第1の偏光ビームスプリッタ、8は第1の偏光ビームスプリッタ7を透過したレーザビーム、8aはレーザビーム8の偏光方向、9は第1の偏光ビームスプリッタ7を反射したレーザビーム、9aはレーザビーム9の偏光方向、10はレーザビーム8を反射しレーザビーム9を透過することで、両レーザビームをミックスしほぼ同一の光路に導くための第2の偏光ビームスプリッタ、11はレーザビーム9を2軸方向に走査し第2の偏光ビームスプリッタ10に導くためのスキャナの1種類である第1のガルバノスキャナである。
12はレーザビーム2およびレーザビーム9を反射して光路に導く複数のベンドミラー、13は被加工物、14はレーザビーム8とレーザビーム9を2軸方向に走査し被加工物13に導くためのスキャナの1種類である第2のガルバノスキャナ、15は第1のガルバノスキャナ11と第2のガルバノスキャナ14でスキャンできる範囲であるガルバノスキャンエリア、16はレーザビーム8、9を被加工物13上のガルバノスキャンエリア15に集光させるためのfθレンズ、17は被加工物13を移動させるためのXYステージである。
なお、第1の偏光ビームスプリッタ7の直前にあるベンドミラー12から第2のガルバノスキャナ14までの光学系をまとめてマルチビームユニットと呼称する場合がある。
FIG. 7 shows a conventional multi-beam laser processing machine. In FIG. 7, 1 is a laser oscillator, 2 is a laser beam emitted from the laser oscillator 1, 2a is a polarization direction of the laser beam 2 adjusted to 45 degrees, and 4 is incident to make a machining hole into a desired machining shape. This is a mask for cutting out a necessary portion of the laser beam from the laser beam to be processed.
Reference numeral 7 denotes a first polarizing beam splitter for splitting the laser beam 2 into two laser beams, 8 denotes a laser beam transmitted through the first polarizing
Note that the optical system from the
次に動作を説明する。レーザ発振器1より出射されたレーザビーム2は、偏光方向を45度の向きに調整された直線偏光である。ここで、偏光方向が45度の向きに調整されたと言うのは、第1の偏光ビームスプリッタ7を透過し偏光方向が入射面と垂直なP波(図7のレーザビーム8)と、第1の偏光ビームスプリッタ7を反射し偏光方向が入射面と平行なS波(図7のレーザビーム9)に対し偏光方向が45度傾いた状態で、第1の偏光ビームスプリッタ7に入射するように、偏光方向が調整されていることを意味している。レーザビーム2はマスク4を通過することで、被加工物13上に所望の加工形状を転写するための像を形成できるようになる。マスク4を通過したレーザビーム2は、第1の偏光ビームスプリッタ7を透過し、偏光方向8aが入射面と垂直なP波であるレーザビーム8と、第1の偏光ビームスプリッタ7を反射し偏光方向9aが入射面と平行なS波であるレーザビーム9に分光される。ここで、レーザビーム2は、P波とS波に対し45度の偏光方向に調整された状態で第1の偏光ビームスプリッタ7に入射するので、レーザビーム8とレーザビーム9は同一のエネルギーをもつように分光される。
Next, the operation will be described. The laser beam 2 emitted from the laser oscillator 1 is linearly polarized light whose polarization direction is adjusted to 45 degrees. Here, the polarization direction is adjusted to 45 degrees because the P wave (laser beam 8 in FIG. 7) that is transmitted through the first polarization beam splitter 7 and whose polarization direction is perpendicular to the incident surface, and the first The polarization beam is incident on the first polarization beam splitter 7 in a state where the polarization direction is inclined by 45 degrees with respect to the S wave (laser beam 9 in FIG. 7) whose reflection direction is parallel to the incident surface. This means that the polarization direction is adjusted. The laser beam 2 passes through the
第1の偏光ビームスプリッタ7を透過したレーザビーム8は、ベンドミラー12を経由して、第2の偏光ビームスプリッタ10に導かれる。一方、第1の偏光ビームスプリッタ7で反射したレーザビーム9は、第1のガルバノスキャナ11により2軸方向に走査された後、第2の偏光ビームスプリッタ10に導かれる。なお、レーザビーム8は、いつも同じ位置で第2の偏光ビームスプリッタ10に導かれるが、レーザビーム9は、第1のガルバノスキャナ11の振り角を制御することにより第2の偏光ビームスプリッタ10に入射する位置や角度が調整される。
The laser beam 8 transmitted through the first polarizing beam splitter 7 is guided to the second polarizing
その後、レーザビーム8は、第2の偏光スプリッタ10にて反射され、レーザビーム9、は第2の偏光ビームスプリッタ10にて透過されることにより、両レーザビームはほぼ同じ光路を第2のガルバノスキャナ14へ導かれる。そして、第2のガルバノスキャナ14により2軸方向に走査された後、fθレンズ16に導かれ、それぞれ被加工物13上のガルバノスキャンエリア15の所定位置に集光され加工を実施する。このとき、第1のガルバノスキャナ11と第2のガルバノスキャナ14を走査することにより、被加工物13上のガルバノスキャンエリア15の任意の異なる2点に、レーザビーム8と9を、照射することが可能である。ガルバノスキャンエリア15内の加工が終了した後、XYステージ17を図7に記載したXYZ軸に対しXY方向に移動させることで、次のガルバノスキャンエリアの加工を実施することができる。このように、複数の加工点を同時に加工する方法をマルチビーム加工と呼称し、これに対して単一の点のみを加工する方法をシングルビーム加工と呼称する。
Thereafter, the laser beam 8 is reflected by the
従来のマルチビームレーザ加工機では、レーザビームを偏光ビームスプリッタで分光分岐しているため、レーザ発振器から出射されるレーザビームのエネルギーは、被加工物に照射される時には1/2となる。そのため、銅泊等を加工する時のような高エネルギーを必要とする加工には適さない。 In a conventional multi-beam laser beam machine, the laser beam is spectrally branched by a polarization beam splitter, so that the energy of the laser beam emitted from the laser oscillator is halved when the workpiece is irradiated. Therefore, it is not suitable for processing that requires high energy, such as when processing copper stays.
また、高エネルギー加工に対応するために、レーザ発振器から出射されるレーザビームを高出力にした場合、レーザビームを被加工物まで誘導している光学系の部品、例えばfθレンズやガルバノミラー等の温度特性の影響で、加工精度に影響を与える可能性があり、熱による加工精度の影響を減らすため、光学部品の温度調整等の手段を用いる必要があり、装置が高価になる。 Further, in order to cope with high energy processing, when the laser beam emitted from the laser oscillator is set to high output, optical parts that guide the laser beam to the workpiece, such as an fθ lens and a galvanometer mirror, etc. The influence of the temperature characteristics may affect the processing accuracy, and in order to reduce the influence of the processing accuracy due to heat, it is necessary to use means such as temperature adjustment of the optical component, and the apparatus becomes expensive.
更に、レーザ発振器から出射されたレーザビームは、必ず偏光ビームスプリッタを通過し分光分岐するため、シングルビームで加工をする時には、分光された片方のレーザビームは利用しないのでレーザ発振器の利用効率が低くなる。 Furthermore, since the laser beam emitted from the laser oscillator always passes through the polarization beam splitter and splits into a split beam, when processing with a single beam, one of the split laser beams is not used, so the efficiency of use of the laser oscillator is low. Become.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、1台のマルチビームレーザ加工機で、マルチビームの高速加工とシングルビームの高エネルギー加工を簡易に短時間で切り替えることが可能な加工機および方法を提供し、加工機の使用用途を広げるものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to easily perform high-speed multi-beam processing and high-energy processing of a single beam in a short time with a single multi-beam laser processing machine. The processing machine and the method that can be switched with each other are provided, and the usage of the processing machine is expanded.
本発明では、レーザ発振器から出射されるレーザビームの偏光状態を適切に設定すると共に、偏光ビームスプリッタで分光する前に、前記レーザビームの偏光状態を前記偏光ビームスプリッタで分光されるような偏光状態と、前記分光用偏光ビームスプリッタで分光されないような偏光状態とに切り替える手段を設け、該手段を制御するものである。 In the present invention, the polarization state of the laser beam emitted from the laser oscillator is set appropriately, and the polarization state of the laser beam is split by the polarization beam splitter before the spectrum is split by the polarization beam splitter. And a means for switching to a polarization state in which the light is not split by the spectroscopic polarizing beam splitter, and the means is controlled.
本発明によれば、レーザ発振器から出射されたレーザビームの偏光状態を、偏光ビームスプリッタで分光する前に切り替える手段を設けることで、1台のマルチビームレーザ加工機で、シングルビームによる加工とマルチビームによる加工を簡易に短時間に切り替えることができるので、マルチビームレーザ加工機をシングルビームで使用した場合でも、レーザ発振器から出射されたレーザビームを有効に利用することができる According to the present invention, by providing a means for switching the polarization state of the laser beam emitted from the laser oscillator before the light beam is split by the polarization beam splitter, a single multi-beam laser processing machine can perform processing with a single beam. Since processing with a beam can be easily switched in a short time, even when a multi-beam laser processing machine is used with a single beam, the laser beam emitted from the laser oscillator can be used effectively.
また、レーザ発振器の出力を高めることなくシングルビームによる高エネルギー加工が可能となり、高エネルギー加工が必要な部分だけシングルビームで加工し、低エネルギーで加工できる部分はマルチビームで加工することにより、シングルビームのレーザ加工機よりも加工速度を向上させることができる。 In addition, high-energy machining with a single beam is possible without increasing the output of the laser oscillator. Only parts that require high-energy machining are machined with a single beam, and parts that can be machined with low energy are machined with multiple beams. The processing speed can be improved as compared with the beam laser processing machine.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係るマルチビームレーザ加工機を示す構成図である。基本的には図7に示す従来のマルチビームレーザ加工機と同様な構成であるが、幾つかのベンドミラー12およびマスク4については省略して記載している。もちろん、光路設計上、ベンドミラーの配置や数量、その他光学系の配置はその都度適宜決定されるものである。また、分光されたレーザビーム8,9を2軸に走査するスキャナはガルバノスキャナを例にとって説明する。以下全ての実施の形態も同様とする。図7と同構成については、同番号を付して説明を省略する。6は第1の偏光ビームスプリッタ7から第2のガルバノスキャナ14までの光学系をまとめたマルチビームユニットである。20は、レーザ発振器1から第1の偏光ビームスプリッタ7までの間のレーザビームの光路上に挿入された1/4波長板で、21は、1/4波長板20をレーザビーム2の光路上に挿入したり光路上から抜き去ったりできるよう1/4波長板20の位置を可変する駆動装置、22は駆動装置21を制御する制御装置である。5は1/4波長板20を透過したレーザビームである。1/4波長板20と駆動装置21および制御装置22は、第1の偏光ビームスプリッタ7へ入射するレーザビームの偏光状態を切り替える手段として働く。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a multi-beam laser processing machine according to Embodiment 1 of the present invention. The configuration is basically the same as that of the conventional multi-beam laser processing machine shown in FIG. 7, but some
次に動作を説明する。レーザ発振器1より出射されたレーザビーム2は、偏光方向をP波と同じ向きになるように調整された直線偏光である。ここで、偏光方向がP波と同じ向きというのは、第1の偏光ビームスプリッタ7を透過し偏光方向が入射面と垂直なP波(図1のレーザビーム8)と同じ偏光方向の状態で、第1の偏光ビームスプリッタ7へ入射できるよう調整されていることを意味している。例えば、レーザ発振器1から第1の偏光ビームスプリッタ7までの光学系が図7のようになっていた場合、P波(偏光方向8a)と同じ偏光方向で第1の偏光ビームスプリッタ7に入射するには、レーザ発振器1から出力された直後の偏光方向は図7の座標軸でX方向に偏光していれば良い。1/4波長板20は、レーザビーム2の光路上に挿入された場合、レーザビーム2の偏光状態を直線偏光から円偏光に変換できるように適宜配置されている。
Next, the operation will be described. The laser beam 2 emitted from the laser oscillator 1 is linearly polarized light whose polarization direction is adjusted to be the same direction as the P wave. Here, the polarization direction is the same as that of the P wave in the state where the polarization direction is the same as that of the P wave (laser beam 8 in FIG. 1) transmitted through the first polarization beam splitter 7 and perpendicular to the incident surface. This means that the light beam is adjusted so as to be incident on the first polarization beam splitter 7. For example, when the optical system from the laser oscillator 1 to the first polarizing beam splitter 7 is as shown in FIG. 7, it enters the first polarizing beam splitter 7 with the same polarization direction as the P wave (
ここで、制御装置22に、マルチビームにて加工を実施するように指令が送られた場合を説明する。制御装置22は、1/4波長板20をレーザビーム2の光路上に挿入するよう駆動装置21に信号を送り、駆動装置21は、1/4波長板20をレーザビーム2の光路上に挿入するよう動作する。1/4波長板20がレーザビーム2の光路上に挿入され、図1のAの位置になると、1/4波長板20を透過したレーザビーム5の偏光状態は円偏光となる。円偏光のレーザビーム5は、マルチビームユニット6に入射する。マルチビームユニット6内の第1の偏光ビームスプリッタ7に入射したレーザビーム5は円偏光をしているので、P波とS波の偏光方向を均等に含んでおり、第1の偏光ビームスプリッタ7にてP波であるレーザビーム8とS波であるレーザビーム9に均等に分光される。分光されたレーザビームは、従来のマルチビームレーザ加工機と同様に、一方はベンドミラー12を経て第2の偏光ビームスプリッタへ導かれ、もう一方は第1のガルバノスキャナ11にて2軸方向に走査された後第2の偏光ビームスプリッタ10へ導かれる。そして、第2の偏光ビームスプリッタ10により2つのレーザビームはほぼ同一の光路に導かれ、第2のガルバノスキャナ14にて2軸方向に走査され、マルチビームユニット6から出射された後、fθレンズ16により被加工物13上の異なる2点へ照射され、マルチビーム加工が行われる。
Here, a case will be described in which a command is sent to the control device 22 so as to perform machining with multi-beams. The control device 22 sends a signal to the driving
次に、制御装置22にシングルビームにて加工を実施するように指令が送られた場合を説明する。制御装置22は、1/4波長板20をレーザビーム2の光路上から抜き去るよう駆動装置21に信号を送り、駆動装置21は、1/4波長板20をレーザビーム2の光路上から抜き去るよう動作する。1/4波長板20がレーザビーム2の光路上から抜き去られ、図1のBの位置になると、レーザビーム2は偏光方向を維持したままマルチビームユニット6に入射する。ここで、レーザビーム2はP波と同じ偏光方向に調整された直線偏光なので、マルチビームユニット6内の第1の偏光ビームスプリッタ7を全て透過することができる。よってこの場合、レーザビーム9(図1にて点線で記載したレーザビーム)は存在せず、レーザビーム8のみが存在する構成となる。第1の偏光ビームスプリッタ7を透過したレーザビーム8は、ベンドミラー12を経て第2の偏光ビームスプリッタ10にて反射され、第2のガルバノスキャナ14にて2軸方向に走査され、マルチビームユニット6から出射され、fθレンズ16を経て被加工物13の所望の場所に照射され、シングルビーム加工が行われる。
Next, a case where a command is sent to the control device 22 to perform processing with a single beam will be described. The control device 22 sends a signal to the driving
上記のように、第1の偏光ビームスプリッタ7へ入射するレーザビーム2の偏光状態を切り替える手段である、1/4波長板20、駆動装置21、制御装置22を設け、またレーザ発振器1から出射されるレーザビーム2の偏光方向をP波と同じ偏光方向になるように適切に設定しておくことで、マルチビーム加工とシングルビーム加工を簡易に切り替えることができる。よって、マルチビーム加工を必要としない場合は、シングルビーム加工に簡易に切り替えられるので、マルチビームレーザ加工機でシングルビーム加工をする時に、分光された一方の利用しないレーザビームを出力する必要が無くなり、レーザ発振器の利用効率が向上する。
As described above, the ¼
また、銅箔等を加工する時のような高エネルギーを必要とする加工においては、シングルビーム加工に切り替えることで、レーザ発振器から出力されるレーザビームのエネルギーがマルチビーム加工時と同じでも、偏光ビームスプリッタで分岐されないために、レーザビームのエネルギーを2倍に高めることができる。よって、マルチビームレーザ加工機でもレーザ出力を上げることなく、高エネルギー加工が実現できる。 In processing that requires high energy, such as when processing copper foil, even if the laser beam energy output from the laser oscillator is the same as that during multi-beam processing, switching to single beam processing Since it is not branched by the beam splitter, the energy of the laser beam can be increased twice. Therefore, high energy processing can be realized without increasing the laser output even with a multi-beam laser processing machine.
更に、レーザ出力を高出力にする必要が無いため、fθレンズや第2のガルバノミラー等の光学部品の温度特性の影響を考慮する必要がほとんど無く、高エネルギー加工時にも加工精度への影響もほとんど無い。よって、高エネルギー加工時に光学部品の発熱を抑えるための追加的な温度調整等の手段が必要なく、コストアップも防止できる。 Furthermore, since there is no need to increase the laser output, there is almost no need to consider the influence of the temperature characteristics of optical components such as the fθ lens and the second galvanometer mirror, and the influence on the processing accuracy is also high during high energy processing. almost none. Therefore, there is no need for means such as additional temperature adjustment for suppressing heat generation of the optical component during high energy processing, and cost increase can be prevented.
また、高エネルギーが必要な部分だけシングルビームで加工し、低エネルギーで加工できる部分はマルチビームで加工することにより、シングルビームのレーザ加工機よりも加工速度を向上させることができる。 Further, by processing only a portion requiring high energy with a single beam and processing a portion that can be processed with low energy by a multi-beam, the processing speed can be improved as compared with a single beam laser processing machine.
上記の実施の形態では、レーザビーム2はP波と同じ向きになるように偏光しているとしたが、S波と同じ向きになるように偏光をしていても良い。ここでS波と同じ向きとは、第1の偏光ビームスプリッタ7を反射し偏光方向が入射面と垂直なS波(図1のレーザビーム9)と同じ偏光方向の状態で第1の偏光ビームスプリッタ7へ入射できるよう調整されていることを意味している。例えば、レーザ発振器1から第1の偏光ビームスプリッタ7までの光学系が図7のようになっていた場合、S波(偏光方向9a)と同じ偏光方向で第1の偏光ビームスプリッタ7に入射するには、レーザ発振器1から出力された直後の偏光方向は図7の座標軸でZ方向に偏光していれば良い。 In the above embodiment, the laser beam 2 is polarized so as to be in the same direction as the P wave, but may be polarized so as to be in the same direction as the S wave. Here, the same direction as the S wave means that the first polarization beam is reflected in the state of the same polarization direction as the S wave (laser beam 9 in FIG. 1) which reflects the first polarization beam splitter 7 and whose polarization direction is perpendicular to the incident surface. It means that it is adjusted so that it can enter the splitter 7. For example, when the optical system from the laser oscillator 1 to the first polarizing beam splitter 7 is as shown in FIG. 7, it enters the first polarizing beam splitter 7 with the same polarization direction as the S wave (polarization direction 9a). In other words, the polarization direction immediately after output from the laser oscillator 1 may be polarized in the Z direction on the coordinate axis of FIG.
この場合、1/4波長板20が挿入された時は、レーザビーム5は円偏光となり第1の偏光ビームスプリッタ7で分光されるので、上述のようにマルチビーム加工が可能となる。また、1/4波長板20が抜き去られた時は、レーザビーム2はS波と同じ偏光方向で第1の偏光ビームスプリッタ7に入射するので、レーザビーム全てが反射されレーザビーム8は存在せずレーザビーム9(図1にて点線で記載したレーザビーム)のみが存在する構成となる。レーザビーム9のみの場合は、例えば第1のガルバノスキャナ11を固定して第2のガルバノスキャナ14にてレーザビーム9を2軸方向に走査することで、シングルビーム加工が可能となる。もちろん、第1のガルバノスキャナ11のみでレーザビーム9を走査しても良いし、第1および第2のガルバノスキャナ両方を用いて走査してもかまわない。このような構成にすることでも、マルチビームレーザ加工機にて簡易にシングルビーム加工が可能となり、上記実施の形態と同様な効果が得られる。
In this case, when the quarter-
実施の形態2.
本実施の形態は実施の形態1とほぼ同一の構成なので、図1を用いて説明する。28は偏光回転子で、実施の形態1の1/4波長板20と置き換えたものである。偏光回転子28は、レーザビーム2の偏光方向を45度回転させるように適宜配置されている。偏光回転子としては、例えばファラデー回転子や1/2波長板などが知られている。
Embodiment 2. FIG.
Since this embodiment has almost the same configuration as that of Embodiment 1, it will be described with reference to FIG.
次に動作を説明する。レーザ発振器1より出射されたレーザビーム2は、偏光方向をP波と同じ向きになるように調整された直線偏光である。ここで、P波と同じ向きと言う意味は上述したとおりである。偏光回転子28は、レーザビーム2の光路上に挿入された場合、レーザビーム2の偏光方向を45度回転させるように適宜配置されている。
Next, the operation will be described. The laser beam 2 emitted from the laser oscillator 1 is linearly polarized light whose polarization direction is adjusted to be the same direction as the P wave. Here, the meaning of the same direction as the P wave is as described above. The
ここで、制御装置22に、マルチビームにて加工を実施するように指令が送られた場合を説明する。制御装置22は、偏光回転子28をレーザビーム2の光路上に挿入するよう駆動装置21に信号を送り、駆動装置21は、偏光回転子28をレーザビーム2の光路上に挿入するよう動作する。偏光回転子28がレーザビーム2の光路上に挿入され、図1のAの位置になると、偏光回転子28を透過したレーザビーム5の偏光方向は45度回転した直線偏光となるので、マルチビームユニット6に入射する時にはP波に対し45度傾いた直線偏光となっている。マルチビームユニット6内の第1の偏光ビームスプリッタ7に入射したレーザビーム5は、P波に対し45度傾いた偏光方向となっているのでP波とS波の偏光方向を均等に含んでおり、第1の偏光ビームスプリッタ7にてP波であるレーザビーム8とS波であるレーザビーム9に均等に分光される。これにより、従来のマルチビーム加工機もしくは実施の形態1と同様に、マルチビーム加工が行われる。
Here, a case will be described in which a command is sent to the control device 22 so as to perform machining with multi-beams. The control device 22 sends a signal to the
次に、制御装置22にシングルビームにて加工を実施するように指令が送られた場合を説明する。制御装置22は、偏光回転子28をレーザビーム2の光路上から抜き去るよう駆動装置21に信号を送り、駆動装置21は、偏光回転子28をレーザビーム2の光路上から抜き去るよう動作する。偏光回転子28がレーザビーム2の光路上から抜き去られ、図1のBの位置になると、レーザビーム2は偏光方向を維持したままマルチビームユニット6に入射する。ここで、レーザビーム2は偏光方向をP波と同じ偏光方向に調整された直線偏光なので、マルチビームユニット6内の第1の偏光ビームスプリッタ7を全て透過することができる。これにより、実施の形態1と同様にシングルビーム加工が行われる。
Next, a case where a command is sent to the control device 22 to perform processing with a single beam will be described. The control device 22 sends a signal to the driving
上記のように、第1の偏光ビームスプリッタへ入射するレーザビームの偏光状態を切り替える手段である、偏光回転子28、駆動装置21、制御装置22を設け、またレーザ発振器1から出射されるレーザビーム2の偏光方向をP波と同じ偏光方向になるように適切に設定しておくことで、実施の形態1と同様にマルチビーム加工とシングルビーム加工を簡易に切り替えることができる。よって、実施の形態1と同様な効果を得ることができる。
As described above, the
上記の実施の形態では、レーザビーム2はP波と同じ向きになるように偏光しているとしたが、S波と同じ向きになるように偏光していても良い。この場合、偏光回転子28が挿入された時は、レーザビーム5はS波に対し45度偏光方向が回転した直線偏光となり、第1の偏光ビームスプリッタ7で分光されるのでマルチビーム加工が可能となる。また、偏光回転子28が抜き去られた時は、レーザビーム2はS波と同じ偏光方向で第1の偏光ビームスプリッタ7に入射するので、レーザビーム2全てが反射され、レーザビーム8は存在せずレーザビーム9(図1にて点線で記載したレーザビーム)のみが存在するのでシングルビーム加工が可能となる。
In the above embodiment, the laser beam 2 is polarized so as to be in the same direction as the P wave, but may be polarized so as to be in the same direction as the S wave. In this case, when the
また、上記の実施の形態2では、レーザビーム2はP波と同じ向きに偏光しているとしたが、P波とS波の偏光方向に対し45度回転している直線偏光でも良い。上記実施の形態では、偏光回転子28を挿入したときにマルチビーム加工が実施でき、偏光回転子28を抜き去ったときにシングルビーム加工が実施できる構成であったが、この場合は逆の構成になる。偏光回転子28を挿入したときには、レーザビーム2の偏光方向は45度回転するのでP波もしくはS波いずれかと等しい偏光方向となる。いずれに等しくなるかは、回転偏光子20の配置によるので適宜決定すればよい。P波もしくはS波と偏光方向が同じであれば第1の偏光ビームスプリッタ7にて分光されずに、全てのレーザビームは透過または反射されるので、シングルビーム加工が実施できる。偏光回転子28を抜き去ったときは、レーザビーム2はP波とS波に対し45度回転した偏光方向にて第1の偏光ビームスプリッタ7に入射するので、分光されマルチビーム加工が実施できる。
In the second embodiment, the laser beam 2 is polarized in the same direction as the P wave. However, the laser beam 2 may be linearly polarized light rotated by 45 degrees with respect to the polarization directions of the P wave and the S wave. In the above embodiment, the multi-beam machining can be performed when the
実施の形態3.
図2は、本発明の実施の形態3に係るマルチビームレーザ加工機を示す構成図である。本実施の形態は、実施の形態1と同一な構成に、レーザ発振器1から1/4波長板20までの間のレーザビーム2の光路上に、1/4波長板23を追加したものである。1/4波長板23は、レーザビーム2の偏光状態を直線偏光から円偏光に変換するためのものである。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 2 is a block diagram showing a multi-beam laser beam machine according to Embodiment 3 of the present invention. In the present embodiment, a quarter wavelength plate 23 is added to the optical path of the laser beam 2 between the laser oscillator 1 and the
次に動作を説明する。レーザ発振器1より出射されたレーザビーム2は直線偏光で、偏光方向は特に規定されている必要は無い。次に、レーザビーム2は1/4波長板23を透過するが、1/4波長板23を、レーザビーム2の偏光状態を直線偏光から円偏光に変換できるように適宜配置することで、偏光状態が円偏光に変換される。1/4波長板20は、レーザビーム2の光路上に挿入された場合、レーザビーム2の偏光状態を円偏光から直線偏光へ変換する働きをするが、このときの偏光方向はP波もしくはS波と同じ偏光方向になるように適宜配置されている。
Next, the operation will be described. The laser beam 2 emitted from the laser oscillator 1 is linearly polarized light, and the polarization direction does not have to be specified. Next, the laser beam 2 is transmitted through the quarter-wave plate 23. The quarter-wave plate 23 is appropriately disposed so that the polarization state of the laser beam 2 can be converted from linearly polarized light to circularly polarized light. The state is converted to circularly polarized light. The quarter-
ここで、制御装置22に、マルチビームにて加工を実施するように指令が送られた場合を説明する。制御装置22は、1/4波長板20をレーザビーム2の光路上から抜き去るよう駆動装置21に信号を送り、駆動装置21は、1/4波長板20をレーザビーム2の光路上から抜き去るよう動作する。1/4波長板20がレーザビーム2の光路上から抜き去られ、図2のBの位置になると、1/4波長板23を透過してきた円偏光のレーザビーム2がそのままマルチビームユニット6に入射する。マルチビームユニット6内の第1の偏光ビームスプリッタ7に入射したレーザビーム2は、円偏光となっているのでP波とS波の偏光方向を均等に含んでおり、第1の偏光ビームスプリッタ7にてP波であるレーザビーム8と、S波であるレーザビーム9に均等に分光される。これによりマルチビーム加工が実施できる。
Here, a case will be described in which a command is sent to the control device 22 so as to perform machining with multi-beams. The control device 22 sends a signal to the driving
次に、制御装置22に、シングルビームにて加工を実施するように指令が送られた場合を説明する。制御装置22は、1/4波長板20をレーザビーム2の光路上に挿入するよう駆動装置21に信号を送り、駆動装置21は、1/4波長板20をレーザビーム2の光路上に挿入するよう動作する。1/4波長板20がレーザビーム2の光路上に挿入され、図1のAの位置になると、1/4波長板23を透過してきた円偏光のレーザビーム2は、P波もしくはS波と同じ偏光方向の直線偏光のレーザビーム5に変換され、マルチビームユニット6に入射する。ここで、レーザビーム2は偏光方向がP波もしくはS波と同じ偏光方向に調整された直線偏光なので、マルチビームユニット6内の第1の偏光ビームスプリッタ7を全て透過もしくは反射する。これによりシングルビーム加工が行われる。
Next, a case where a command is sent to the control device 22 to perform processing with a single beam will be described. The control device 22 sends a signal to the driving
上記のように、第1の偏光ビームスプリッタへ入射するレーザビームの偏光状態を切り替える手段である、1/4波長板20、駆動装置21、制御装置22を設け、またレーザ発振器1から出射されたレーザビーム2を、上記偏光状態を切り替える手段に入射する前に、1/4波長板23により円偏光にしておくことで、実施の形態1と同様にマルチビーム加工とシングルビーム加工を簡易に切り替えることができる。よって、実施の形態1と同様な効果を得ることができる。また、実施の形態1および実施の形態2では、レーザ発振器1から出射されるレーザビーム2の偏光方向をP波またはS波と同一にするか、もしくはP波とS波に対し45度回転させるよう調整する必要があったが、本実施例では1/4波長板23の配置を適切にすることで、レーザビーム2の偏光方向を考慮する必要が無く、光学系の配置に関する自由度が高くなるといった利点がある。
As described above, the ¼
実施の形態4.
図3は、本発明の実施の形態4に係るマルチビームレーザ加工機を示す構成図である。基本的には、図1に示す実施の形態1のマルチビームレーザ加工機と同様な構成であるが、第1の偏光ビームスプリッタへ入射するレーザビームの偏光状態を切り替える手段が異なっている。25はレーザビーム2の光路中に配置された電気光学素子(以下EO素子と呼ぶ)で、26はEO素子25に設置された図示していない電極に電圧を印加するための電源で、27は電源26を制御する電源制御装置である。EO素子25は、電圧を印加していないときにはレーザビーム2をそのまま透過し、電圧を印加したときには1/4波長板として働くように電源26の電圧値が設定されている。本実施の形態では、上記EO素子25と電源26と電源制御装置27が、第1の偏光ビームスプリッタ7へ入射するレーザビーム2の偏光状態を切り替える手段として働く。
FIG. 3 is a block diagram showing a multi-beam laser processing machine according to
次に動作を説明する。レーザ発振器1より出射されたレーザビーム2は、偏光方向をP波もしくはS波と同じ向きになるように調整された直線偏光である。EO素子25は、電源26により設定電圧が印加され1/4波長板として動作する場合、レーザビーム2の偏光状態を直線偏光から円偏光に変換できるように適宜配置されている。 Next, the operation will be described. The laser beam 2 emitted from the laser oscillator 1 is linearly polarized light whose polarization direction is adjusted to be the same as the P wave or S wave. The EO element 25 is appropriately arranged so that the polarization state of the laser beam 2 can be converted from linearly polarized light to circularly polarized light when a set voltage is applied by the power supply 26 and operates as a quarter wavelength plate.
ここで、電源制御装置27にマルチビームにて加工を実施するように指令が送られた場合を説明する。電源制御装置27は、EO素子25に設定電圧を印加するように電源26に信号を送り、電源26はEO素子25に設定電圧を印加する。EO素子25には1/4波長板として働くような電圧が印加されるので、EO素子25を透過したレーザビーム5の偏光状態は円偏光となる。円偏光のレーザビーム5はマルチビームユニット6に入射する。マルチビームユニット6内の第1の偏光ビームスプリッタ7に入射したレーザビーム5は円偏光をしているので、P波とS波の偏光方向を均等に含んでおり、第1の偏光ビームスプリッタ7にてP波であるレーザビーム8とS波であるレーザビーム9に均等に分光される。これによりマルチビーム加工が行われる。 Here, a case will be described in which a command is sent to the power supply control device 27 so as to perform processing using multi-beams. The power supply control device 27 sends a signal to the power supply 26 so as to apply the set voltage to the EO element 25, and the power supply 26 applies the set voltage to the EO element 25. Since a voltage that acts as a quarter-wave plate is applied to the EO element 25, the polarization state of the laser beam 5 transmitted through the EO element 25 is circularly polarized. The circularly polarized laser beam 5 enters the multi-beam unit 6. Since the laser beam 5 incident on the first polarization beam splitter 7 in the multi-beam unit 6 is circularly polarized, the polarization directions of the P wave and the S wave are evenly included. Are uniformly split into a laser beam 8 which is a P wave and a laser beam 9 which is an S wave. Thereby, multi-beam processing is performed.
次に、電源制御装置26にシングルビームにて加工を実施するように指令が送られた場合を説明する。電源制御装置27は、EO素子25への設定電圧の印加を停止するように電源26に信号を送り、電源26はEO素子25への設定電圧の印加を停止する。EO素子25には電圧が印加されないので、EO素子25を透過したレーザビーム5の偏光状態は変化が無く、P波もしくはS波と同じ偏光方向になるような直線偏光のままである。レーザビーム5は偏光方向を維持したままマルチビームユニット6に入射する。ここで、レーザビーム5は偏光方向がP波もしくはS波と同じ偏光方向の直線偏光なので、マルチビームユニット6内の第1の偏光ビームスプリッタ7を全て透過もしくは反射することになる。これによりシングルビーム加工が行われる。 Next, a case where a command is sent to the power supply control device 26 to perform processing with a single beam will be described. The power supply control device 27 sends a signal to the power supply 26 so as to stop the application of the set voltage to the EO element 25, and the power supply 26 stops the application of the set voltage to the EO element 25. Since no voltage is applied to the EO element 25, the polarization state of the laser beam 5 transmitted through the EO element 25 remains unchanged, and remains linearly polarized so as to have the same polarization direction as the P wave or S wave. The laser beam 5 enters the multi-beam unit 6 while maintaining the polarization direction. Here, since the polarization direction of the laser beam 5 is linearly polarized light having the same polarization direction as the P wave or S wave, all of the first polarization beam splitter 7 in the multi-beam unit 6 is transmitted or reflected. Thereby, single beam processing is performed.
上記のように、第1の偏光ビームスプリッタ7へ入射するレーザビーム5の偏光状態を切り替える手段である、EO素子25と電源26および電源制御装置27を設け、またレーザ発振器1から出射されるレーザビーム2の偏光方向を、P波もしくはS波と同じ偏光方向になるように適切に設定しておくことで、実施の形態1と同様にマルチビーム加工とシングルビーム加工を簡易に切り替えることができる。よって、実施の形態1と同様な効果を得ることができる。また、実施の形態1および実施の形態2さらには実施の形態3では、第1の偏光ビームスプリッタ7へ入射するレーザビーム5の偏光状態を切り替える手段に駆動装置21を用いている。しかし、本実施の形態では駆動装置は用いず、EO素子25に印加する電圧値のみにて切り替えを行っているため、他の実施の形態に比較し、切り替えが非常に短時間で行え、メンテナンス性に優れ、また素子を抜き去るためのスペースも必要ないという利点がある。
As described above, the laser emitted from the laser oscillator 1 is provided with the EO element 25, the power supply 26, and the power supply control device 27, which are means for switching the polarization state of the laser beam 5 incident on the first polarization beam splitter 7. By appropriately setting the polarization direction of the beam 2 so as to be the same polarization direction as the P wave or S wave, it is possible to easily switch between multi-beam processing and single beam processing as in the first embodiment. . Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, the driving
実施の形態5.
図4は、本発明の実施の形態5に係るマルチビームレーザ加工機を示す構成図である。本実施の形態は、実施の形態4と同一な構成に、レーザビーム2の光路上に、1/4波長板23を追加したものである。1/4波長板23は、レーザビーム2の偏光状態を直線偏光から円偏光に変換するためのものである。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a multi-beam laser beam machine according to Embodiment 5 of the present invention. In the present embodiment, a quarter wavelength plate 23 is added to the same configuration as that of the fourth embodiment on the optical path of the laser beam 2. The quarter wavelength plate 23 is for converting the polarization state of the laser beam 2 from linearly polarized light to circularly polarized light.
次に動作を説明する。レーザ発振器1より出射されたレーザビーム2は直線偏光で、偏光方向は特に規定されている必要は無い。次に、レーザビーム2は1/4波長板23を透過するが、1/4波長板23をレーザビーム2の偏光状態を直線偏光から円偏光に変換できるように適宜配置することで、偏光状態が円偏光に変換される。EO素子25は、電源26により設定電圧がかけられ1/4波長板として動作する場合、レーザビーム2の偏光状態を円偏光から直線偏光へ変換する働きをするが、このときの偏光方向はP波もしくはS波と同じ偏光方向になるように適宜配置されている。 Next, the operation will be described. The laser beam 2 emitted from the laser oscillator 1 is linearly polarized light, and the polarization direction does not have to be specified. Next, the laser beam 2 is transmitted through the quarter-wave plate 23. By arranging the quarter-wave plate 23 appropriately so that the polarization state of the laser beam 2 can be converted from linearly polarized light to circularly polarized light, the polarization state Is converted to circularly polarized light. The EO element 25 functions to convert the polarization state of the laser beam 2 from circularly polarized light to linearly polarized light when a set voltage is applied by the power supply 26 and operates as a quarter wave plate. The polarization direction at this time is P It is appropriately arranged so as to have the same polarization direction as the wave or S wave.
ここで、電源制御装置27にマルチビームにて加工を実施するように指令が送られた場合を説明する。電源制御装置27は、EO素子25への設定電圧の印加を停止するように電源26に信号を送り、電源26はEO素子25への設定電圧の印加を停止する。1/4波長板23を透過してきた円偏光のレーザビーム2がEO素子25に入射するが、EO素子25には電圧が印加されていないので、EO素子25を透過したレーザビーム5の偏光状態はレーザビーム2と変化が無く、偏光状態は円偏光のままである。円偏光のレーザビーム5はマルチビームユニット6に入射する。マルチビームユニット6内の第1の偏光ビームスプリッタ7に入射したレーザビーム5は円偏光をしているので、P波とS波の偏光方向を均等に含んでおり、第1の偏光ビームスプリッタ7にてP波であるレーザビーム8とS波であるレーザビーム9に均等に分光される。これによりマルチビーム加工が行われる。 Here, a case will be described in which a command is sent to the power supply control device 27 so as to perform processing using multi-beams. The power supply control device 27 sends a signal to the power supply 26 so as to stop the application of the set voltage to the EO element 25, and the power supply 26 stops the application of the set voltage to the EO element 25. The circularly polarized laser beam 2 transmitted through the quarter-wave plate 23 is incident on the EO element 25, but no voltage is applied to the EO element 25, so the polarization state of the laser beam 5 transmitted through the EO element 25 Is unchanged from the laser beam 2 and the polarization state remains circularly polarized. The circularly polarized laser beam 5 enters the multi-beam unit 6. Since the laser beam 5 incident on the first polarization beam splitter 7 in the multi-beam unit 6 is circularly polarized, the polarization directions of the P wave and the S wave are evenly included. Are uniformly split into a laser beam 8 which is a P wave and a laser beam 9 which is an S wave. Thereby, multi-beam processing is performed.
次に、電源制御装置27にシングルビームにて加工を実施するように指令が送られた場合を説明する。電源制御装置27は、EO素子25に設定電圧を印加するように電源26に信号を送り、電源26はEO素子25に設定電圧を印加する。1/4波長板23を透過してきた円偏光のレーザビーム2がEO素子25に入射するが、EO素子25には1/4波長板として働くような電圧が印加されているので、EO素子25を透過したレーザビーム5は、P波もしくはS波と同じ偏光方向の直線偏光に変換されマルチビームユニット6に入射する。ここで、レーザビーム2は、偏光方向がP波もしくはS波と同じ偏光方向に調整された直線偏光なので、マルチビームユニット6内の第1の偏光ビームスプリッタ7を全て透過もしくは反射される。これによりシングルビーム加工が行われる。 Next, a case where a command is sent to the power supply control device 27 to perform processing with a single beam will be described. The power supply control device 27 sends a signal to the power supply 26 so as to apply the set voltage to the EO element 25, and the power supply 26 applies the set voltage to the EO element 25. The circularly polarized laser beam 2 that has been transmitted through the quarter-wave plate 23 is incident on the EO element 25. Since a voltage that acts as a quarter-wave plate is applied to the EO element 25, the EO element 25 The laser beam 5 that has passed through is converted into linearly polarized light having the same polarization direction as the P wave or S wave, and enters the multi-beam unit 6. Here, since the laser beam 2 is linearly polarized light whose polarization direction is adjusted to the same polarization direction as the P wave or S wave, all of the laser beam 2 is transmitted or reflected by the first polarization beam splitter 7 in the multi-beam unit 6. Thereby, single beam processing is performed.
上記のように、第1の偏光ビームスプリッタへ7入射するレーザビーム2の偏光状態を切り替える手段である、EO素子25と電源26および電源制御装置27を設け、またレーザ発振器1から出射されたレーザビーム2を、上記偏光状態を切り替える手段に入射する前に1/4波長板23により円偏光にしておくことで、実施の形態4と同様にマルチビーム加工とシングルビーム加工を簡易に切り替えることができる。よって、実施の形態4と同様な効果を得ることができる。また、実施の形態4では、レーザ発振器1から出射されるレーザビーム2の偏光方向をP波またはS波と同一になるよう調整する必要があったが、本実施例では、1/4波長板23の配置を適切にすることでレーザビーム2の偏光方向を考慮する必要が無く、光学系の配置に関する自由度が高くなるといった利点がある。 As described above, the EO element 25, the power source 26, and the power source control device 27, which are means for switching the polarization state of the laser beam 2 incident on the first polarization beam splitter, are provided, and the laser emitted from the laser oscillator 1 is provided. By making the beam 2 circularly polarized by the quarter wavelength plate 23 before entering the means for switching the polarization state, the multi-beam processing and the single beam processing can be easily switched as in the fourth embodiment. it can. Therefore, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained. In the fourth embodiment, it is necessary to adjust the polarization direction of the laser beam 2 emitted from the laser oscillator 1 to be the same as the P wave or S wave. In this embodiment, the quarter wavelength plate is used. By appropriately arranging 23, there is no need to consider the polarization direction of the laser beam 2, and there is an advantage that the degree of freedom regarding the arrangement of the optical system is increased.
実施の形態6.
実施の形態1から5までは、マルチビームユニット6は図7に記載された従来のマルチビームレーザ加工機と同様な構成として説明したが、例えば図5に示したようにレーザビーム8の光路上、第1の偏光ビームスプリッタ7と第2の偏光ビームスプリッタ10の間にあるベンドミラーを第2のガルバノスキャナ14に置き換え、第2のガルバノスキャナをベンドミラー12にて置き換えたマルチビームユニット6でも、実施の形態1から5までと同様にマルチビーム加工とシングルビーム加工を切り替えられることは明らかである。
Embodiment 6 FIG.
In the first to fifth embodiments, the multi-beam unit 6 has been described as having the same configuration as the conventional multi-beam laser processing machine shown in FIG. 7, but for example, on the optical path of the laser beam 8 as shown in FIG. In the multi-beam unit 6 in which the bend mirror between the first polarization beam splitter 7 and the second
マルチビーム加工の場合は、レーザビーム8は第2のガルバノスキャナ14により2軸方向に走査され、レーザビーム9は第1のガルバノスキャナ11により2軸方向に走査され、それぞれのレーザビーム8,9は被加工物13上の異なる2点へ照射される。シングルビーム加工の場合は、レーザビーム8もしくはレーザビーム9のいずれかのレーザビームのみが存在するので、存在するほうのレーザビームの光路上にあるガルバノスキャナにて2軸方向に走査することで、1本のレーザビームを被加工物の所望の点に照射できる。
In the case of multi-beam processing, the laser beam 8 is scanned in the biaxial direction by the
また、図6に示したような分光した各レーザビームを第2の偏光ビームスプリッタ10にてミックスすることなく、それぞれ別々のfθレンズ16にて被加工物13の異なった点に照射するか、もしくは図6のように別々の被加工物13に照射するような、いわゆるシングルビーム2ヘッドレーザ加工機においても、第1の偏光ビームスプリッタ7に入射するレーザビームの偏光状態を、第1の偏光ビームスプリッタ7にて分光されるか、もしくは分光されない偏光状態に切り替える手段を設けることで、加工速度の向上が見込める2ヘッド加工(各fθレンズから同時にレーザビームを照射する)と高エネルギー加工が可能な1ヘッド加工(ただ1つのfθレンズのみからレーザビームを照射する)の切り替えが簡易に短時間で行うことが可能となる。
In addition, each of the divided laser beams as shown in FIG. 6 is irradiated to different points of the
本発明は、複数点にレーザビームを照射することにより加工速度が向上できるマルチビーム加工と、高エネルギーの加工が可能なシングルビーム加工を、簡易に短時間で切り替えることができるレーザ加工機を提供するものであり、例えば、高エネルギー加工を必要とする銅箔部と低エネルギーでの加工も可能な樹脂部とを有した多層基板の加工に適している。 The present invention provides a laser processing machine capable of easily and quickly switching between multi-beam processing capable of improving processing speed by irradiating a plurality of points with a laser beam and single beam processing capable of high energy processing. For example, it is suitable for processing a multilayer substrate having a copper foil portion that requires high energy processing and a resin portion that can be processed with low energy.
1 レーザ発振器、 2 レーザ発振器1を出射したレーザビーム、 4 マスク、 5 1/4波長板20または偏光回転子28もしくは電気光学素子25を透過したレーザビーム、 6 マルチビームユニット、 7 第1の偏光ビームスプリッタ、 8 第1の偏光ビームスプリッタ7を透過したレーザビーム、 9 第1の偏光ビームスプリッタ7を反射したレーザビーム、 11 第1のガルバノスキャナ、 12 ベンドミラー、 10 第2の偏光ビームスプリッタ、 14 第2のガルバノスキャナ、 16 fθレンズ、 13 被加工物、 17 XYステージ、 15 ガルバノスキャンエリア、 20、23 1/4波長板、 21 駆動装置、 22 制御装置、 25 電気光学素子、 26 電源 27 電源制御装置、 28 偏光回転子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser oscillator, 2 Laser beam radiate | emitted from
Claims (12)
前記レーザ発振器から出射されたレーザビームを複数のレーザビームに分光する偏光ビームスプリッタと
前記分光されたレーザビームを走査するスキャナと、
前記スキャナにて走査された前記分光されたレーザビームを被加工物に照射するfθレンズと、
前記偏光ビームスプリッタへ入射する前記レーザビームの偏光状態を切り替える手段とを備え、
前記偏光状態を切り替える手段は、
前記レーザビームを前記偏光ビームスプリッタにて分光される偏光状態と、前記偏光ビームスプリッタを透過または反射する偏光状態とに切り替えるものであることを特徴とするレーザ加工機。 A laser oscillator;
A polarization beam splitter that splits the laser beam emitted from the laser oscillator into a plurality of laser beams, and a scanner that scans the split laser beam;
An fθ lens that irradiates a workpiece with the dispersed laser beam scanned by the scanner;
Means for switching the polarization state of the laser beam incident on the polarization beam splitter,
The means for switching the polarization state is:
A laser beam machine for switching between a polarization state in which the laser beam is split by the polarization beam splitter and a polarization state in which the laser beam is transmitted or reflected by the polarization beam splitter.
前記偏光ビームスプリッタで透過または反射する偏光状態であり、
前記偏光状態を切り替える手段は、
前記レーザビームを前記偏光ビームスプリッタで分光する場合には、前記レーザビームの偏光状態を前記偏光ビームスプリッタで分光される偏光状態にし、前記レーザビームを前記偏光ビームスプリッタで分光しない場合は、前記レーザビームの偏光状態を維持し前記偏光ビームスプリッタで透過または反射される偏光状態のままにするよう切り替えるものであることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工機。 The laser beam emitted from the laser oscillator is
A polarization state transmitted or reflected by the polarization beam splitter;
The means for switching the polarization state is:
When the laser beam is dispersed by the polarization beam splitter, the polarization state of the laser beam is changed to a polarization state that is dispersed by the polarization beam splitter, and when the laser beam is not dispersed by the polarization beam splitter, the laser 2. The laser beam machine according to claim 1, wherein the laser beam machine is switched so that the polarization state of the beam is maintained and the polarization state is transmitted or reflected by the polarization beam splitter.
前記偏光ビームスプリッタにて透過するP波と同じ偏光方向の直線偏光であり、
前記偏光状態を切り替える手段は、
直線偏光を円偏光に変換する1/4波長板と、
前記1/4波長板を前記レーザ発振器から出射された前記レーザビームの偏光状態を円偏光に変換するように前記レーザビームの光路上に挿入するかまたは光路上から抜き去るよう動作する駆動装置と、
前記駆動装置の動作を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記レーザビームを分光する場合には、前記駆動装置にて前記1/4波長板を前記レーザビームの光路上に挿入するよう制御し、前記レーザビームを分光しない場合には、前記駆動装置にて前記1/4波長板を前記レーザビームの光路上から抜き去るよう制御するものであることを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工機。 The polarization state of the laser beam emitted from the laser oscillator is
Linearly polarized light having the same polarization direction as the P wave transmitted by the polarizing beam splitter;
The means for switching the polarization state is:
A quarter wave plate that converts linearly polarized light into circularly polarized light;
A drive device that operates to insert the ¼ wavelength plate into or out of the optical path of the laser beam so as to convert the polarization state of the laser beam emitted from the laser oscillator into circularly polarized light; ,
A control device for controlling the operation of the drive device;
The control device includes:
When the laser beam is dispersed, the drive unit is controlled to insert the quarter-wave plate into the optical path of the laser beam. When the laser beam is not dispersed, the drive unit 3. The laser beam machine according to claim 2, wherein the quarter-wave plate is controlled to be removed from the optical path of the laser beam.
前記偏光ビームスプリッタにて透過するP波と同じ偏光方向の直線偏光であり、
前記偏光状態を切り替える手段は、
偏光方向を45度回転させる偏光回転子と、
前記偏光回転子を前記レーザ発振器から出射された前記レーザビームの偏光方向を45度回転するように前記レーザビームの光路上に挿入するかまたは光路上から抜き去るよう動作する駆動装置と、
前記駆動装置の動作を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記レーザビームを分光する場合には、前記駆動装置にて前記偏光回転子を前記レーザビームの光路上に挿入するよう制御し、前記レーザビームを分光しない場合には、前記駆動装置にて前記偏光回転子を前記レーザビームの光路上から抜き去るよう制御するものであることを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工機。 The polarization state of the laser beam emitted from the laser oscillator is
Linearly polarized light having the same polarization direction as the P wave transmitted by the polarizing beam splitter;
The means for switching the polarization state is:
A polarization rotator that rotates the polarization direction by 45 degrees;
A drive device that operates to insert or remove the polarization rotator on the optical path of the laser beam so as to rotate the polarization direction of the laser beam emitted from the laser oscillator by 45 degrees;
A control device for controlling the operation of the drive device;
The control device includes:
When the laser beam is dispersed, the drive device is controlled to insert the polarization rotator into the optical path of the laser beam. When the laser beam is not dispersed, the drive device performs the polarization. 3. The laser beam machine according to claim 2, wherein the rotor is controlled so as to be removed from the optical path of the laser beam.
前記偏光ビームスプリッタにて透過するP波と同じ偏光方向の直線偏光であり、
前記偏光状態を切り替える手段は、
所定の電圧を印加することで前記レーザビームの偏光を円偏光に変換する様に前記レーザビームの光路上に配置された電気光学素子と、
前記電気光学素子に所定の電圧を印加するための電源と、
前記電源の動作を制御する電源制御装置とを備え、
前記電源制御装置は、
前記レーザビームを分光する場合には、前記電気光学素子に所定の電圧を印加するよう前記電源を制御し、前記レーザビームを分光しない場合には、前記電気光学素子への電圧の印加を停止するよう前記電源を制御するものであることを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工機。 The polarization state of the laser beam emitted from the laser oscillator is
Linearly polarized light having the same polarization direction as the P wave transmitted by the polarizing beam splitter;
The means for switching the polarization state is:
An electro-optic element disposed on the optical path of the laser beam so as to convert the polarization of the laser beam into circularly polarized light by applying a predetermined voltage;
A power source for applying a predetermined voltage to the electro-optic element;
A power supply control device for controlling the operation of the power supply,
The power supply control device
When the laser beam is dispersed, the power supply is controlled so as to apply a predetermined voltage to the electro-optical element, and when the laser beam is not dispersed, the application of the voltage to the electro-optical element is stopped. The laser processing machine according to claim 2, wherein the power supply is controlled.
前記偏光ビームスプリッタにて反射するS波と同じ偏光方向の直線偏光であることを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載のレーザ加工機。 The polarization state of the laser beam emitted from the laser oscillator is
6. The laser beam machine according to claim 3, wherein the laser beam machine is linearly polarized light having the same polarization direction as the S wave reflected by the polarization beam splitter.
前記偏光ビームスプリッタで分光される偏光状態であり、
前記偏光状態を切り替える手段は、
前記レーザビームを前記偏光ビームスプリッタで分光する場合には、前記レーザビームの偏光状態を維持し前記偏光ビームスプリッタで分光される偏光状態のままにし、前記レーザビームを前記偏光ビームスプリッタで分光しない場合は、前記レーザビームの偏光状態を前記偏光ビームスプリッタで透過または反射される偏光状態にするよう切り替えるものであることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工機。 The laser beam emitted from the laser oscillator is
A polarization state split by the polarization beam splitter;
The means for switching the polarization state is:
When the laser beam is split by the polarization beam splitter, the polarization state of the laser beam is maintained and the polarization state is split by the polarization beam splitter, and the laser beam is not split by the polarization beam splitter. The laser beam machine according to claim 1, wherein the laser beam is switched so that the polarization state of the laser beam is changed to a polarization state that is transmitted or reflected by the polarization beam splitter.
前記偏光ビームスプリッタにて透過するP波と反射するS波に対し45度回転した偏光方向の直線偏光であり、
前記偏光状態を切り替える手段は、
偏光方向を45度回転させる偏光回転子と、
前記偏光回転子を前記レーザ発振器から出射された前記レーザビームの偏光方向を45度回転するように前記レーザビームの光路上に挿入するかまたは光路上から抜き去るよう動作する駆動装置と、
前記駆動装置に動作を指示する信号を送る制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記レーザビームを分光する場合には、前記駆動装置にて前記偏光回転子を前記レーザビームの光路上から抜き去るよう制御し、前記レーザビームを分光しない場合には、前記駆動装置にて前記偏光回転子を前記レーザビームの光路上に挿入するよう制御するものであることを特徴とする請求項7に記載のレーザ加工機。 The polarization state of the laser beam emitted from the laser oscillator is
Linearly polarized light having a polarization direction rotated by 45 degrees with respect to the P wave transmitted by the polarizing beam splitter and the S wave reflected.
The means for switching the polarization state is:
A polarization rotator that rotates the polarization direction by 45 degrees;
A drive device that operates to insert or remove the polarization rotator on the optical path of the laser beam so as to rotate the polarization direction of the laser beam emitted from the laser oscillator by 45 degrees;
A control device for sending a signal for instructing the operation to the driving device;
The control device includes:
When the laser beam is dispersed, the drive device is controlled to remove the polarization rotator from the optical path of the laser beam, and when the laser beam is not dispersed, the drive device performs the polarization. 8. The laser beam machine according to claim 7, wherein the rotor is controlled to be inserted into an optical path of the laser beam.
前記偏光状態を切り替える手段は、
円偏光を直線偏光に変換する第2の1/4波長板と、
前記第2の1/4波長板を前記レーザ発振器から出射され前記第1の1/4波長板にて円偏光に変換された前記レーザビームの偏光状態を直線偏光に変換するように前記レーザビームの光路上に挿入するかまたは光路上から抜き去るよう動作する駆動装置と、
前記駆動装置に動作を指示する信号を送る制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記レーザビームを分光する場合には、前記駆動装置にて前記1/4波長板を前記レーザビームの光路上から抜き去るよう制御し、前記レーザビームを分光しない場合には、前記駆動装置にて前記1/4波長板を前記レーザビームの光路上に挿入するよう制御するものであることを特徴とする請求項7に記載のレーザ加工機。 The polarization state of the laser beam emitted from the laser oscillator is circularly polarized light,
The means for switching the polarization state is:
A second quarter wave plate for converting circularly polarized light into linearly polarized light;
The laser beam so as to convert the polarization state of the laser beam emitted from the laser oscillator and converted into circularly polarized light by the first quarter wavelength plate into linearly polarized light. A drive device that operates to be inserted into or removed from the optical path;
A control device for sending a signal for instructing the operation to the driving device;
The control device includes:
When the laser beam is dispersed, the drive unit is controlled to remove the quarter-wave plate from the optical path of the laser beam. When the laser beam is not dispersed, the drive unit is used. 8. The laser beam machine according to claim 7, wherein the quarter wave plate is controlled to be inserted into an optical path of the laser beam.
前記偏光状態を切り替える手段は、
前記レーザビームの光路上に所定の電圧を印加することで前記レーザビームの偏光を直線偏光に変換する様に配置された電気光学素子と、
前記電気光学素子に所定電圧を印加するための電源と、
前記電源の動作を制御する電源制御装置とを備え、
前記電源制御装置は、
前記レーザビームを分光する場合には、前記電気光学素子への所定の電圧の印加を停止するよう前記電源を制御し、前記レーザビームを分光しない場合には、前記電気光学素子へ所定の電圧を印加するよう前記電源を制御するものであることを特徴とする請求項7に記載のレーザ加工機。 The polarization state of the laser beam emitted from the laser oscillator is circularly polarized light,
The means for switching the polarization state is:
An electro-optic element arranged to convert the polarization of the laser beam into linearly polarized light by applying a predetermined voltage on the optical path of the laser beam;
A power source for applying a predetermined voltage to the electro-optic element;
A power supply control device for controlling the operation of the power supply,
The power supply control device
When the laser beam is dispersed, the power supply is controlled to stop applying a predetermined voltage to the electro-optical element. When the laser beam is not dispersed, a predetermined voltage is applied to the electro-optical element. 8. The laser beam machine according to claim 7, wherein the power source is controlled to be applied.
前記レーザ発振器と前記偏光状態を切り替える手段との間の前記レーザビームの光路上に、前記レーザビームの偏光状態を直線偏光から円偏光に変換するように配置された1/4波長板であることを特徴とする請求項9または10に記載のレーザ加工機。 Means for setting the polarization state of the laser beam emitted from the laser oscillator to circular polarization,
A quarter-wave plate arranged on the optical path of the laser beam between the laser oscillator and the means for switching the polarization state so as to convert the polarization state of the laser beam from linearly polarized light to circularly polarized light; The laser beam machine according to claim 9 or 10, wherein:
偏光ビームスプリッタにて複数のレーザビームに分光し、
前記分光された各レーザビームをスキャナで走査し、
前記スキャナで走査された各レーザビームをfθレンズで被加工物の複数の位置に照射して加工するレーザ加工方法において、
前記発振器から出射されたレーザビームの偏光状態を、
前記偏光ビームスプリッタに入射する前に、
前記偏光スプリッタにて分光される偏光状態と透過もしくは反射する偏光状態とに切り替えることにより、
レーザビームを被加工物の複数の位置に照射する加工と、レーザビームを被加工物の1点に照射する加工とを切り替えて加工することを特徴とするレーザ加工方法。 The laser beam emitted from the laser oscillator is
Spectroscopy into multiple laser beams with a polarizing beam splitter,
Scan each of the dispersed laser beams with a scanner,
In a laser processing method of processing each laser beam scanned by the scanner by irradiating a plurality of positions on a workpiece with an fθ lens,
The polarization state of the laser beam emitted from the oscillator,
Before entering the polarizing beam splitter,
By switching between a polarization state that is split by the polarization splitter and a polarization state that is transmitted or reflected,
A laser processing method characterized by switching between a process of irradiating a plurality of positions of a workpiece with a laser beam and a process of irradiating one point of the workpiece with a laser beam.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008296254A (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Disco Abrasive Syst Ltd | Laser beam machining apparatus |
CN102789066A (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-21 | 旭丞光电股份有限公司 | Laser beam conversion device and method |
WO2015114032A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Laser processing device with two different partial beams |
CN105171235A (en) * | 2014-06-23 | 2015-12-23 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | Bi-focus laser micro-processing device and processing method thereof |
CN106716678A (en) * | 2014-10-24 | 2017-05-24 | 株式会社Lg 化学 | Method for cutting separation membrane for battery, and separation membrane for battery manufactured thereby |
WO2017126363A1 (en) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | 三菱電機株式会社 | Power balance device for laser light, and laser processing device |
-
2004
- 2004-02-20 JP JP2004044349A patent/JP2005230872A/en active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008296254A (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Disco Abrasive Syst Ltd | Laser beam machining apparatus |
CN102789066A (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-21 | 旭丞光电股份有限公司 | Laser beam conversion device and method |
WO2015114032A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Laser processing device with two different partial beams |
CN105171235A (en) * | 2014-06-23 | 2015-12-23 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | Bi-focus laser micro-processing device and processing method thereof |
CN106716678A (en) * | 2014-10-24 | 2017-05-24 | 株式会社Lg 化学 | Method for cutting separation membrane for battery, and separation membrane for battery manufactured thereby |
EP3211692A4 (en) * | 2014-10-24 | 2017-08-30 | LG Chem, Ltd. | Method for cutting separation membrane for battery, and separation membrane for battery manufactured thereby |
CN106716678B (en) * | 2014-10-24 | 2020-04-03 | 株式会社Lg 化学 | Method for cutting separation film for battery and separation film for battery manufactured thereby |
WO2017126363A1 (en) * | 2016-01-18 | 2017-07-27 | 三菱電機株式会社 | Power balance device for laser light, and laser processing device |
JPWO2017126363A1 (en) * | 2016-01-18 | 2018-05-24 | 三菱電機株式会社 | Power balance device and laser processing device for laser light |
CN108475895A (en) * | 2016-01-18 | 2018-08-31 | 三菱电机株式会社 | Power-balance device, laser processing device for laser |
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