JP2012096277A5 - - Google Patents

Description

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるレーザ加工装置は、レーザ光を使用して対象物の加工を行うレーザ加工装置であって、前記レーザ光を出射する光源と、前記光源から出射されるレーザ光を均一な角度分布を持つ面光源に変換する光源変換手段と、前記面光源から出射されたレーザ光の光束断面形状を所望の形状に整形する空間光変調素子と、前記空間光変調素子から照射されたレーザ光を前記加工面に投射する倍率の異なる複数の対物レンズと、前記対物レンズの瞳径に合わせて前記面光源から照射されるレーザ光のＮＡを変更するＮＡ変更手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明にかかるレーザ加工装置は、空間変調素子に投影するレーザ光のＮＡを対物レンズの種別に応じたＮＡに変更することによって、対物レンズの瞳での光損失を回避して、効率よく加工面にレーザ光を伝達できる。

Claims (10)

1. レーザ光を使用して対象物の加工を行うレーザ加工装置において、
   前記レーザ光を出射する光源と、
   前記光源から出射されるレーザ光を均一な角度分布を持つ面光源に変換する光源変換手段と、
   前記面光源から出射されたレーザ光の光束断面形状を所望の形状に整形する空間光変調素子と、
   前記空間光変調素子から照射されたレーザ光を前記加工面に投射する倍率の異なる複数の対物レンズと、
   前記対物レンズの瞳径に合わせて前記面光源から照射されるレーザ光のＮＡを変更するＮＡ変更手段と、
   を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記光源変換手段は、焦点距離を変えることができる結合レンズと、前記結合レンズにより結合され前記レーザ光を伝播させる光導波路とからなり、
   前記ＮＡ変更手段は、前記対物レンズの瞳径に応じて前記結合レンズの焦点距離を変更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。
3. 前記結合レンズは、複数の前記対物レンズの瞳径にそれぞれ対応する焦点距離に設定された複数の結合レンズを有し、
   前記ＮＡ変更手段は、複数から選択された前記対物レンズの瞳径に合致する焦点距離の結合レンズに切り替えることを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記結合レンズと前記光源との間にビームエクスパンダを配置し、前記レーザ光の入射ＮＡを補正することを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。
5. 前記光源変換手段は、光束径を可変可能なビームエクスパンダと、フライアイレンズと、コリメートレンズとからなり、
   前記ＮＡ変更手段は、前記ビームエクスパンダにより前記対物レンズの瞳径に応じて前記フライアイレンズに入射する前記レーザ光の光束径を変更することにより前記面光源から照射される前記レーザ光のＮＡを変更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。
6. 前記面光源から出射された前記レーザ光を前記空間光変調素子に投影する投影レンズと、前記投影レンズを光軸方向に移動させる移動機構を更に備え、
   前記移動機構により前記光源のレーザ光の波長に対応させて前記投影レンズの光軸方向に移動させることで前記レーザ光の色収差を補正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。
7. 前記投影レンズは、前記面光源から出射されたレーザ光を平行光束にさせる第１の投影レンズと前記平行光束を収束させる第２の投影レンズを有し、
   前記移動機構は、前記第１の投影レンズを前記レーザの波長に対して色収差を補正可能な位置に移動させることを特徴とする請求項６に記載のレーザ加工装置。
8. 前記光源変換手段は、
   前記光源から出射されたレーザ光を波長に応じて複数の光路に分ける光路分割手段と、
   前記光路分割手段により分割された各レーザ光を均一な角度分布を持つ面光源に変更する第１および第２の光導波路と、
   前記第１及び第２の光導波路の出射側で前記複数の光路を合流させる光路合流手段とを備え、
   前記ＮＡ変更手段は、
   前記光路分割手段と前記第１及び第２の光導波路のそれぞれの間にあって、倍率の異なる各対物レンズ３の瞳径に合致したＮＡとなる位置にそれぞれ配置された第１及び第２の結合レンズと、
   前記複数の光路上に配置され開閉状態に制御される第１及び第２のシャッタとを備え、
   前記対物レンズの倍率に応じて前記第１及び第２のシャッタを開状態と閉状態に制御することを特徴とする請求項第１に記載のレーザ加工装置。
9. 前記第１及び第２の光導波路の各面光源から出射された前記レーザ光を前記空間光変調素子に投影する第１及び第２の投影レンズが前記光源のレーザ光の波長に対応させて色収差を補正する位置に配置されることを特徴とする請求項８に記載のレーザ加工装置。
10. 各加工工程または加工対象物の各種別に応じてそれぞれ対応する前記対物レンズの種別と、前記対物レンズの種別に応じてそれぞれ設定されたＮＡ変更条件を記憶する記憶手段と、
    実行すべき前記加工工程または加工対象物の種別に応じた倍率の対物レンズに切替えるとともに、切替えられた前記対物レンズに対応する前記ＮＡ変更条件にしたがって前記ＮＡ変更手段により前記面光源のＮＡの変更を制御する制御手段とを、更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。