JP2009206386A - レーザ照射装置及び該レーザ照射装置の焦点制御方法及びチルト制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ヘッド部の軽量化。
【解決手段】複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを光ファイバ２を介して導光板１３に入射し、該導光板１３から出射したレーザビームを対物レンズ１６を用いて集光したレーザスポットを照射対象物に照射するものであって、この照射対象物から反射された反射レーザビームを導光板１３により受光し、この受光した反射レーザビームを導光板１３の端側面に接続した戻り光用ファイバ５によりＡＦ光学系３０に導き、ＡＦ光学系３０が前記反射レーザビームを用いて自動焦点合わせの制御を行うもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、照射対象物にフォーカス制御を行いながらレーザビームを照射するレーザ照射装置及び該レーザ照射装置の焦点制御方法及びチルト制御方法に係り、特に安定したフォーカス制御及びチルト制御を行うことができるレーザ照射装置及び該レーザ照射装置の焦点制御方法及びチルト制御方法に関する。

一般にレーザ照射装置は、照射対象物に合焦点したレーザスポットを照射することにより、照射対象物の物理的特性を変化させるレーザアニール装置等に使用されている。

従来技術によるレーザスポットのフォーカス制御を行うレーザ照射装置は、図６に示す如く、レーザビームを発光する複数の半導体レーザ素子１ａ〜１ｎと、該複数の半導体レーザ素子１ａ〜１ｎ各々から出射したレーザビームを一端に入射する複数の光ファイバ２と、該複数の光ファイバの他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端側面から出射する導光板１３と、該導光板１３から出射したレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズ１４と、該コリメートレンズ１４から出射された平行光であるレーザビームを集光して照射対象物２０に照射する対物レンズ１６と、前記照射対象物２０からの反射光の進行方向を４５度偏光させるＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ：入射した光をその偏光成分により分離させるフィルタ）１５と、該ＰＢＳ１５により偏光されたレーザビームを戻光１７として集光するＡＦ（オートフォーカス）集光レンズ１２と、該集光した戻光１７を受光するディテクタ１１と、該ディテクタ１１により受光した戻光１７を基に非点収差法により照射対象物２０への焦点合わせを行うオートフォーカス（ＡＦ）制御部（図示せず）とから構成される。

前述した非点収差法とは、非点収差をもった光学系で結像した点像のひずみを検出することにより光軸方向の変位を非接触で測定する方法であって、レンズの焦点距離が光軸を含む直交する二つの断面で異なる値をもつことによる非点収差を利用し、この非点収差をもった光学系において点像を結合すると観測面の位置によって像が縦長、円形、横長と変化し、この変化を４分割光検出器を用いて検出することより、光軸方向の変位を測定する手法である。

このように構成されたレーザ照射装置は、照射対象物２０から反射したレーザビームをＰＢＳ１５により偏光し、ＡＦ集光レンズ１２によって絞り、これをディテクタ１１が受光し、オートフォーカス制御部からの制御信号を基に対物レンズ１６を照射対象物２０に対して移動させることによって、照射対象物２０上のレーザスポットの焦点合わせを行うように制御するものである。

尚、前述したレーザアニール装置に関する技術が記載された文献としては、下記特許文献が挙げられ、特許文献１には、非晶質半導体膜にレーザを照射することによって半導体膜の結晶化を行う技術が記載され、特許文献２には、複数の半導体レーザ素子から照射されたレーザビームを光ファイバを介して板状の光導波路の一端に入社し、該光導波路の他端から出射したレーザビームを集束レンズにより集束したレーザスポットを照射対象物に照射する技術が記載されている。
特開２００４−２４１４２１号公報 特開２００７−１１５７２９号公報

前述の従来技術によるレーザ照射装置は、フォーカス制御の光学系を、光源である半導体レーザ素子１ａ〜１ｎから照射対象物２０までの直線的なメイン光学系とは異なるフォーカス制御用光路を設けなければならず、導光板１３／コリメートレンズ１４／対物レンズ１６／ＡＦ集光レンズ１２／ディテクタ１１並びに対物レンズ１６の駆動部から成る光ヘッド部１０の全体構造が複雑となると共に、実装容積及び重量も大きくなると言う不具合があった。

また、前記重量が増すことによって、光ヘッド部１０の移動による振動に起因してフォーカス制御が不安定となる可能性があると言う不具合もあった。特に、大型液晶パネルのアニール（結晶化）などに用いるレーザ照射装置においては、その影響も大きく、光ヘッド部の軽量化は大きな課題となっていた。

またレーザ照射装置は、微小部分に所定の強度分布のレーザスポットを照射するためにレーザスポットを照射対象物に対して垂直に照射する必要があるが、従来技術では、この垂直照射のために光ヘッド部の光軸調整を行う点については、考慮されていないと言う不具合があった。

本発明の目的は、光ヘッド部を軽量化してフォーカス制御を安定化することができると共に光軸調整が容易なレーザ照射装置及び該レーザ照射装置の焦点制御方法及びチルト制御方法を提供することである。

前記目的を達成するため本発明は、複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを集光し、該集光したレーザスポットを照射対象物に焦点合わせを行いながら照射するレーザ照射装置であって、
前記複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを一端に入射する複数の照射光用ファイバと、該複数の光ファイバの他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端側面から出射させる長板形状の導光板と、該導光板から出射したレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズから出射した平行レーザビームを集光して照射対象物に照射する対物レンズと、前記照射対象物から反射されて前記導光板に入射した反射レーザビームを導光板の一端側面から外部に導く戻り光用ファイバと、該戻り光用ファイバの他端から出射される反射レーザビームを受光する回路部とを備えたことを第１の特徴とする。

更に本発明は、複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを集光し、該集光したレーザスポットを照射対象物に焦点合わせを行いながら照射するレーザ照射装置であって、
前記複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを一端に入射する複数の照射光用ファイバと、該複数の光ファイバの他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端側面から出射させる長板形状の導光板と、該導光板から出射したレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズから出射した平行レーザビームを集光して照射対象物に照射する対物レンズと、前記照射対象物から反射されて前記導光板に入射した反射レーザビームを導光板の一端側面から外部に導く戻り光用ファイバと、該戻り光用ファイバの他端から出射される反射レーザビームを入射してレーザビームの照射対象物に対する焦点合わせを制御するＡＦ制御部とを備えたことを第２の特徴とする。

また本発明は、前記第２の特徴のレーザ照射装置において、前記ＡＦ制御部が、照射対象物から反射され、前記導光板を通して入射した反射レーザビーム光量のピークが最大値近傍になるように対物レンズの照射対象物に対する距離を調整することにより焦点合わせ制御を行うことを第３の特徴とする。

また本発明は、前記第２又は第３の特徴のレーザ照射装置において、前記照射光用ファイバを、前記長板形状導光板の一端側面の左右端近傍に少なくとも一対配置し、前記戻り光用ファイバを、前記一対の照射光用ファイバの間の導光板の一端側面に配置したことを第４の特徴とする。

また本発明は、前記第４の特徴の何れかに記載のレーザ照射装置において、前記戻り光用ファイバを、前記導光板の一端側面の長さ方向の中央近傍に配置したことを第５の特徴とする。

更に本発明は、複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを一端に入射する複数の照射光用ファイバと、該複数の光ファイバの他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端側面から出射させる長板形状の導光板と、該導光板から出射したレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズから出射した平行レーザビームを集光して照射対象物に照射する対物レンズとを備え、前記複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを集光したレーザスポットを照射対象物に焦点合わせを行いながら照射するレーザ照射装置の焦点制御方法であって、
前記照射対象物から反射されて前記導光板に入射した反射レーザビームを導光板の一端側面から外部に導く戻り光用ファイバと、該戻り光用ファイバの他端から出射されるレーザビームを入射してレーザビームの照射対象物に対する焦点合わせを制御するＡＦ制御部とを設け、
該ＡＦ制御部が、照射対象物から反射され、前記導光板を通して入射した反射レーザビームを用いて焦点合わせ制御を行うことを第６の特徴とする。

また本発明は、前記特徴の焦点制御方法において、前記ＡＦ制御部が、照射対象物から反射され、前記導光板を通して入射した反射レーザビーム光量のピークが最大値近傍になるように対物レンズの照射対象物に対する距離を調整することにより焦点合わせ制御を行うことを第７の特徴とする。

また本発明は、前記第７の特徴の焦点制御方法において、前記照射光用ファイバを、前記長板形状導光板の一端側面の左右端近傍に少なくとも一対配置し、前記戻り光用ファイバを、前記一対の照射光用ファイバの間の導光板の一端側面に配置し、該導光板一端側面の一対の照射光用ファイバの間に配置した戻り光用ファイバから出射される反射レーザビームを用いて照射レーザスポットの照射対象物に対する焦点合わせ制御を行うことを第８の特徴とする。

また本発明は、前記第８の特徴の焦点制御方法において、前記戻り光用ファイバを、前記導光板の一端側面の長さ方向の中央近傍に配置し、該中央近傍に配置した戻り光用ファイバから出射される反射レーザビームを用いて照射レーザスポットの照射対象物に対する焦点合わせ制御を行うことを第９の特徴とする。

更に本発明は、複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを集光し、該集光したレーザスポットを照射対象物に焦点合わせを行いながら照射するレーザ照射装置であって、
前記複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを一端に入射する複数の照射光用ファイバと、該複数の光ファイバの他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端側面から出射する長板形状の複数の導光板と、該複数の導光板から出射したレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズから出射した平行レーザビームを集光して照射対象物に照射する対物レンズと、前記照射対象物から反射されて前記複数の導光板に各々入射した反射レーザビームを導光板の一端側面から外部に導く複数の戻り光用ファイバと、該複数の戻り光用ファイバ他端から出射される複数の反射レーザビームを入射し、該複数の反射レーザビームを用いてレーザスポットの光軸調整を行うチルト制御部とを備えたことを第１０の特徴とする。

また本発明は、前記１０の特徴のレーザ照射装置において、前記一対の導光板をレーザスポットの光軸に対して線対称に配置し、前記照射光用ファイバを前記長板形状導光板の一端側面の左右端近傍に少なくとも一対配置し、前記戻り光用ファイバを前記一対の照射光用ファイバの間の導光板の一端側面に配置し、前記チルト制御部が、前記導光板一端側面の一対の照射光用ファイバの間に配置した戻り光用ファイバから出射される反射レーザビームを用いてレーザスポットの光軸調整を行うことを第１１の特徴とする。

また本発明は、前記請求項１０記載のレーザ照射装置において、前記戻り光用ファイバを、前記導光板の一端側面の長さ方向の中央近傍に配置し、前記チルト制御部が、前記中央近傍に配置した戻り光用ファイバから出射される反射レーザビームを用いて照射レーザスポットの光軸調整を行うことを第１２の特徴とする。

更に本発明は、複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを一端に入射する複数の照射光用ファイバと、該複数の光ファイバの他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端側面から出射する長板形状の複数の導光板と、該複数の導光板から出射したレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズから出射した平行レーザビームを集光して照射対象物に照射する対物レンズと、前記照射対象物から反射されて前記複数の導光板に各々入射した反射レーザビームを導光板の一端側面から外部に導く複数の戻り光用ファイバと、該複数の戻り光用ファイバ他端から出射される複数の反射レーザビームを入射し、該複数の反射レーザビームを用いてレーザスポットの光軸調整を行うチルト制御部とを備えたレーザ照射装置のチルト制御方法であって、
前記チルト制御部が、前記照射対象物から反射され、前記複数の導光板を通して入射した複数の反射レーザビームを用いてレーザスポットの光軸調整を行うことを第１３の特徴とする。

前記第１３の特徴のチルト制御方法において、前記チルト制御部が、複数の導光板から出射した複数の反射レーザビームの最大受光量が一致する様に光軸を調整することを第１４の特徴とする。

また本発明は、前記第１３又は１４の特徴のチルト制御方法において、一対導光板をレーザスポットの光軸に対して線対称に配置し、前記照射光用ファイバを前記長板形状導光板の一端側面の左右端近傍に少なくとも一対配置し、前記戻り光用ファイバを、前記一対の照射光用ファイバの間の導光板の一端側面に配置し、前記チルト制御部が、前記導光板一端側面の一対の照射光用ファイバの間に配置した戻り光用ファイバから出射される反射レーザビームを用いてレーザスポットの光軸調整を行うことを第１５の特徴とする。

また本発明は、前記第１３又は１４の特徴のチルト制御方法において、前記戻り光用ファイバを、前記導光板の一端側面の長さ方向の中央近傍に配置し、前記チルト制御部が、前記中央近傍に配置した戻り光用ファイバから出射される反射レーザビームを用いて照射レーザスポットの照射対象物に対する焦点合わせ制御を行うことを第１６の特徴とする。

本発明によるレーザ照射方法及びチルト方法を採用したレーザ照射装置は、照射対象物からの反射レーザスポットを導光板により受光し、この受光した反射レーザスポットを用いて焦点合わせ制御又はチルト制御を行うことによって、光ヘッド部を軽量化してフォーカス制御を安定化することができると共に光軸調整を容易にすることができる。

以下、本発明によるレーザ照射方法及びチルト方法を採用したレーザ照射装置の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態によるレーザ照射装置の概略構成を示す図、図２は本実施形態によるフォーカス制御信号を説明するための図、図３本発明の他の実施形態によるレーザ照射装置の概略構成を示す図、図４は他の実施形態によるチルト用制御信号を示す図、図５は他の実施形態によるチルト用制御信号の変移を示す図である。
［第１実施形態］
本発明の第１の実施形態によるレーザ照射装置は、図１に示す如く、レーザビームを発光する複数の半導体レーザ素子１ａ／１ｂとカップリングレンズ４ａ／４ｂとから成る複数のレーザ発光部６ａ及び６ｂと、該レーザ発光部６ａ及び６ｂから発光したレーザビームを一端に入射する複数の光ファイバ２と、該複数の光ファイバ２の他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端から出射する導光板１３と、該導光板１３から出射したレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズ１４と、該コリメートレンズ１４から出射された平行光であるレーザビームを集光して照射対象物２０に照射する対物レンズ１６と、前記照射対象物２０から反射されて導光板１３に入射したレーザビームを導光板１３の一端側面の中央から外部に導く戻り光用ファイバ５と、該戻り光用ファイバ５の他端から出射されるレーザビームを入射して集光する集光レンズ及び該集光したレーザビームを受光し、受光量に応じて値が変化する信号ＭＯＮＣ（中央モニター信号）を出力するディテクタから成るＡＦ光学系３０と、該ＡＦ光学系３０からの制御信号を基に駆動部（図示せず）を用いて対物レンズ１６を駆動した自動焦点合わせを行うＡＦ制御部３５とから構成される。

前記導光板１３は、平板形状であって、一端側面から入射したレーザビームを内部で乱反射させて合成することにより他端側面から複数のレーザビームを合成した均一なレーザビームを出射させる特性を有すると共に、逆に他端側面から入射したレーザビームに対しても内部で乱反射させて合成した均一なレーザビームを出射させる特性を有する。尚、本発明における導光板の光ファイバが取り付けられる側面は、光ファイバ取り付け位置を除いた側面も反射面を構成している。

前記ディテクタから出力される信号ＭＯＮＣは、図３に示す如く、レーザスポット７の焦点と照射対象物２０が一致した場合に出力が最大となるため、これをフォーカス制御信号として用い、前記ＡＦ制御部３５が、ディテクタからの信号ＭＯＮＣの値が閾値ＶＣを超える様に対物レンズ１６を駆動して自動焦点合わせが行われる。これを具体的に説明すると、本例によるレーザ照射装置は、対物レンズ１６を照射対象物２０表面に対して垂直方向にアップダウン移動させてレーザスポット７を照射し、前記信号ＭＯＮＣの出力レベルを監視し、該出力レベルの最大値の９０％をフォーカス領域として閾値ＶＣを決定した後、次に対物レンズ１６をアップダウン移動させ、この移動時に前記閾値Ｃの値を越えた瞬間に対物レンズを停止して、照射対象物の位置を検出し、この動作を短時間に繰り返すことにより、照射対象物の位置を検出し続ける様に構成されている。

このように構成したレーザ照射装置は、照射対象物２０から反射したレーザビームを導光板１３から戻り光用ファイバ５を介してＡＦ光学系３０が受光し、該ＡＦ光学系３０が、受光したレーザビームの光量に応じて出力値が変化する信号ＭＯＮＣを出力し、この信号ＭＯＮＣを入力したＡＦ制御部３５が該信号ＭＯＮＣの値が閾値ＶＣを超えるように対物レンズ１６を位置を制御することによって、レーザスポット７の照射対象物２０表面への焦点合わせを行う様に動作する。即ち、本実施形態においては、照射対象物２０から反射したレーザビームの光量が合焦点時に最大になる特性を利用し、反射レーザビームの光量が最大になる位置に対物レンズを移動させることによって合焦点制御を行う。

特に本実施形態によるレーザ照射装置は、レーザビーム発光源からの複数のレーザビームを平板形状の導光板１３の一端側面の両端近傍位置から入射し、照射対象物２０からの反射レーザビームを前記導光板１３の他端側面から入力し、前記導光板１３の一端側面の略中央位置に配置した戻り光用ファイバ５が受光し、この導光板１３の略中央位置から出力（戻される）レーザビームを基にフォーカス制御を行うように構成したことによって、従来技術の様にメイン光学系とは異なるフォーカス制御用光路を設ける必要がなく、光ヘッド部の構造を簡素に構成することができる。

更に本実施形態によれば、導光板１３とコリメントレンズ１４と対物レンズ１６と図示しない対物レンズ１６駆動系のみによって光ヘッド部７０を構成したことにより、光ヘッド部７０を小型軽量化することができ、更に当該軽量化によって、振動に起因するフォーカス制御の不安定を防止することができる。

尚、前記実施形態によれば、戻り光用ファイバ５を導光板１３の端側面長さ方向の中央に配置した例を説明したが、導光板１３の一端側面に戻される光量は導光板１３内において乱反射されて合成されるため両端部を除いて略均等な光量になるため、配置位置は中央に限定されるものではない。

また前記実施形態によれば、反射レーザビームの光量が最大値となる様に対物レンズ位置を調整する合焦点制御を採用する例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ＡＦ光学系３０が非点収差法によるフォーカスエラー信号を出力し、ＡＦ制御部３５が当該フォーカスエラー信号を基に合焦点制御を行っても良い。
［第２実施形態］
前記実施形態によるレーザ照射装置は、レーザスポットの焦点合わせ制御のみを行う例を説明したが、本発明によるレーザ照射装置は、光ヘッド部の傾き（光軸）を調整することもでき、この実施形態を図３〜図５を参照して説明する。

本発明の第２の実施形態によるレーザ照射装置は、図３に示す如く、複数のレーザ発光部６ａ及び６ｄと、前記レーザ発光部６ａ及び６ｂから発光したレーザビームを一端に入射する複数の光ファイバ２ａと、前記レーザ発光部６ｃ及び６ｄから発光したレーザビームを一端に入射する複数の光ファイバ２ｂと、前記光ファイバ２ａの他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端から出射する導光板１３ａと、前記光ファイバ２この他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端から出射する導光板１３ｂと、前記該導光板１３ａ及び１３ｂから出射したレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズ１４と、該コリメートレンズ１４から出射されたレーザビームを集光して照射対象物２０に照射する対物レンズ１６と、前記照射対象物２０から反射されて導光板１３ａに入射したレーザビームを導光板１３ａの一端側面の中央から外部に導く戻り光用ファイバ５ａと、前記照射対象物２０から反射されて導光板１３ｂに入射したレーザビームを導光板１３ｂの一端側面の中央から外部に導く戻り光用ファイバ５ｂと、該戻り光用ファイバ５ａの他端から出射されるレーザビームを入射して信号ＭＯＮＣを出力するディテクタから成るＡＦ光学系Ｌ３１と、該戻り光用ファイバ５ｂの他端から出射されるレーザビームを入射して信号ＭＯＮＣを出力するディテクタから成るＡＦ光学系Ｒ３２と、前記両ＡＦ光学系３１及び３２制御信号を基に駆動部（図示せず）を用いて光ヘッド部のチルト方向Ｚを制御するチルト制御部３６と、前記両ＡＦ光学系３１及び３２制御信号を基に駆動部（図示せず）を用いて合焦点制御を行うＡＦ制御部３５とを備える。また本実施形態においては導光板に戻った反射レーザビームを外部に導く戻り光用ファイバを一対とした例を説明するが、これに限れるものではなく、偶数倍の数であっても良い。

前記２つの導光板１３ａ及び１３ｂは、同一形の平板形状であって、対物レンズ１６から照射されるレーザスポット７の照射対象物２０の表面と垂直な線分である光軸を想定したとき、この光軸に対して線対称に配置され、この配置によって、照射対象物２０から反射した同光量の反射レーザビームが導光板１３ａ及び１３ｂに反射入力される特性を有する。

この様に構成したレーザ照射装置は、光軸調整を行うとき、照射対象物２０から反射したレーザビームを導光板１３ａ及びｂから戻り光用ファイバ５ａ及び５ｂを介してＡＦ光学系Ｌ３１及びＡＦ光学系Ｒ３２が各々受光し、光ヘッド部８０を図示しない駆動部により照射対象物２０に対してチルト方向Ｚに微少に回転させると、図４に示した如く、左右２つの信号ＭＯＮＬ及び信号ＭＯＮＲが出力され、当該信号ＭＯＮＬ及び信号ＭＯＮＲのピークが一致するように回転させ、その和信号の最大値をサーチし、その９０％の信号レベルをＶｔと決定し、次にその後に合成信号レベルがＶｔに達した時点で回転を停止させることによって、照射対象物２０に対する光ヘッド部の傾きを垂直に調整することができる。尚、レーザスポットの合焦点制御は、前述の実施例同様にＡＦ制御部３５がＡＦ光学系３１及び３２が受光したレーザビーム光量が最大値近傍に成るように制御される。

即ち、本実施形態によれば、図５に示した信号ＭＯＮＲの和信号をＶｔレベル以上に成るように光ヘッド部８０を回転させ、位置付けることより、チルト制御を行うことができる。

尚、前記実施形態においては、照射対象物から反射した反射レーザビームを導光板により受光し、この導光板からの戻り反射レーザビームを用いて焦点合わせ制御や光軸調整を行う例を説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、導光板からの戻り反射レーザビームを他の用途にも使用することができる。

本発明の一実施形態によるレーザ照射装置の概略構成を示す図。 本実施形態によるフォーカス制御信号を説明するための図。 本発明の他の実施形態によるレーザ照射装置の概略構成を示す図。 本発明の他の実施形態によるチルト用の制御信号を示す図。 他の実施形態によるチルト用の制御信号を示す図。 従来技術によるレーザ照射装置の概略構成を示す図。

符号の説明

１ａ〜１ｎ：半導体レーザ素子、２：光ファイバ、２ａ及び２ｂ：光ファイバ、４ａ／４ｂ：カップリングレンズ、５：戻り光ファイバ、５ａ及び５ｂ：戻り光ファイバ、６ａ〜６ｃ：レーザ発光部、７：レーザスポット、１０：光ヘッド部、１１：ディテクタ、１２：ＡＦ集光レンズ、１３：導光板、１３ａ及び１３ｂ：導光板、１４：コリメートレンズ、１６：対物レンズ、１７：戻光、２０：照射対象物、３０〜３１：光学系、３５：ＡＦ制御部、３６：チルト制御部、７０〜８０：光ヘッド部。

Claims (16)

1. 複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを集光し、該集光したレーザスポットを照射対象物に焦点合わせを行いながら照射するレーザ照射装置であって、
   前記複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを一端に入射する複数の照射光用ファイバと、該複数の光ファイバの他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端側面から出射させる長板形状の導光板と、該導光板から出射したレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズから出射した平行レーザビームを集光して照射対象物に照射する対物レンズと、前記照射対象物から反射されて前記導光板に入射した反射レーザビームを導光板の一端側面から外部に導く戻り光用ファイバと、該戻り光用ファイバの他端から出射される反射レーザビームを受光する回路部とを備えたレーザ照射装置。
2. 複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを集光し、該集光したレーザスポットを照射対象物に焦点合わせを行いながら照射するレーザ照射装置であって、
   前記複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを一端に入射する複数の照射光用ファイバと、該複数の光ファイバの他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端側面から出射させる長板形状の導光板と、該導光板から出射したレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズから出射した平行レーザビームを集光して照射対象物に照射する対物レンズと、前記照射対象物から反射されて前記導光板に入射した反射レーザビームを導光板の一端側面から外部に導く戻り光用ファイバと、該戻り光用ファイバの他端から出射される反射レーザビームを入射してレーザビームの照射対象物に対する焦点合わせを制御するＡＦ制御部とを備えたレーザ照射装置。
3. 前記ＡＦ制御部が、照射対象物から反射され、前記導光板を通して入射した反射レーザビーム光量のピークが最大値近傍になるように対物レンズの照射対象物に対する距離を調整することにより焦点合わせ制御を行う請求項２記載のレーザ照射装置。
4. 前記照射光用ファイバを、前記長板形状導光板の一端側面の左右端近傍に少なくとも一対配置し、前記戻り光用ファイバを、前記一対の照射光用ファイバの間の導光板の一端側面に配置した請求項２又は３記載のレーザ照射装置。
5. 前記戻り光用ファイバを、前記導光板の一端側面の長さ方向の中央近傍に配置した請求項４記載のレーザ照射装置。
6. 複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを一端に入射する複数の照射光用ファイバと、該複数の光ファイバの他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端側面から出射させる長板形状の導光板と、該導光板から出射したレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズから出射した平行レーザビームを集光して照射対象物に照射する対物レンズとを備え、前記複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを集光したレーザスポットを照射対象物に焦点合わせを行いながら照射するレーザ照射装置の焦点制御方法であって、
   前記照射対象物から反射されて前記導光板に入射した反射レーザビームを導光板の一端側面から外部に導く戻り光用ファイバと、該戻り光用ファイバの他端から出射されるレーザビームを入射してレーザビームの照射対象物に対する焦点合わせを制御するＡＦ制御部とを設け、
   該ＡＦ制御部が、照射対象物から反射され、前記導光板を通して入射した反射レーザビームを用いて焦点合わせ制御を行う焦点制御方法。
7. 前記ＡＦ制御部が、照射対象物から反射され、前記導光板を通して入射した反射レーザビーム光量のピークが最大値近傍になるように対物レンズの照射対象物に対する距離を調整することにより焦点合わせ制御を行う請求項６記載の焦点制御方法。
8. 前記照射光用ファイバを、前記長板形状導光板の一端側面の左右端近傍に少なくとも一対配置し、前記戻り光用ファイバを、前記一対の照射光用ファイバの間の導光板の一端側面に配置し、該導光板一端側面の一対の照射光用ファイバの間に配置した戻り光用ファイバから出射される反射レーザビームを用いて照射レーザスポットの照射対象物に対する焦点合わせ制御を行う請求項７記載の焦点制御方法。
9. 前記戻り光用ファイバを、前記導光板の一端側面の長さ方向の中央近傍に配置し、該中央近傍に配置した戻り光用ファイバから出射される反射レーザビームを用いて照射レーザスポットの照射対象物に対する焦点合わせ制御を行う請求項７記載の焦点制御方法。
10. 複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを集光し、該集光したレーザスポットを照射対象物に焦点合わせを行いながら照射するレーザ照射装置であって、
    前記複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを一端に入射する複数の照射光用ファイバと、該複数の光ファイバの他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端側面から出射する長板形状の複数の導光板と、該複数の導光板から出射したレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズから出射した平行レーザビームを集光して照射対象物に照射する対物レンズと、前記照射対象物から反射されて前記複数の導光板に各々入射した反射レーザビームを導光板の一端側面から外部に導く複数の戻り光用ファイバと、該複数の戻り光用ファイバ他端から出射される複数の反射レーザビームを入射し、該複数の反射レーザビームを用いてレーザスポットの光軸調整を行うチルト制御部とを備えたレーザ照射装置。
11. 前記一対の導光板をレーザスポットの光軸に対して線対称に配置し、前記照射光用ファイバを前記長板形状導光板の一端側面の左右端近傍に少なくとも一対配置し、前記戻り光用ファイバを前記一対の照射光用ファイバの間の導光板の一端側面に配置し、前記チルト制御部が、前記導光板一端側面の一対の照射光用ファイバの間に配置した戻り光用ファイバから出射される反射レーザビームを用いてレーザスポットの光軸調整を行う請求項１０記載のレーザ照射装置。
12. 前記戻り光用ファイバを、前記導光板の一端側面の長さ方向の中央近傍に配置し、前記チルト制御部が、前記中央近傍に配置した戻り光用ファイバから出射される反射レーザビームを用いて照射レーザスポットの光軸調整を行う請求項１０記載のレーザ照射装置。
13. 複数のレーザ発光部から発光したレーザビームを一端に入射する複数の照射光用ファイバと、該複数の光ファイバの他端から出射する複数のレーザビームを一端側面から入射させ、内部で乱反射しながら他端側面から出射する長板形状の複数の導光板と、該複数の導光板から出射したレーザビームを平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズから出射した平行レーザビームを集光して照射対象物に照射する対物レンズと、前記照射対象物から反射されて前記複数の導光板に各々入射した反射レーザビームを導光板の一端側面から外部に導く複数の戻り光用ファイバと、該複数の戻り光用ファイバ他端から出射される複数の反射レーザビームを入射し、該複数の反射レーザビームを用いてレーザスポットの光軸調整を行うチルト制御部とを備えたレーザ照射装置のチルト制御方法であって、
    前記チルト制御部が、前記照射対象物から反射され、前記複数の導光板を通して入射した複数の反射レーザビームを用いてレーザスポットの光軸調整を行うチルト制御方法。
14. 前記チルト制御部が、複数の導光板から出射した複数の反射レーザビームの最大受光量が一致する様に光軸を調整する請求項１３記載のチルト制御方法。
15. 前記一対の導光板をレーザスポットの光軸に対して線対称に配置し、前記照射光用ファイバを前記長板形状導光板の一端側面の左右端近傍に少なくとも一対配置し、前記戻り光用ファイバを、前記一対の照射光用ファイバの間の導光板の一端側面に配置し、前記チルト制御部が、前記導光板一端側面の一対の照射光用ファイバの間に配置した戻り光用ファイバから出射される反射レーザビームを用いてレーザスポットの光軸調整を行う請求項１３又は１４記載のチルト制御方法。
16. 前記戻り光用ファイバを、前記導光板の一端側面の長さ方向の中央近傍に配置し、前記チルト制御部が、前記中央近傍に配置した戻り光用ファイバから出射される反射レーザビームを用いて照射レーザスポットの照射対象物に対する焦点合わせ制御を行う請求項１３又は１４記載のチルト制御方法。

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