JP2022098255A - レーザ加工装置及びレーザ照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光の集光点を小さくしつつ被加工物上で高速に走査する。【解決手段】レーザ加工装置１００は、レーザ装置１１と、第１ガルバノスキャナ１４と、第２ガルバノスキャナ１５と、対物レンズ１６と、瞳位置設定部１７と、を備える。レーザ装置１１は、レーザ光Ｌを出力する。第１ガルバノスキャナ１４は、レーザ光Ｌの集光点ＦをＸ方向に走査する。第２ガルバノスキャナ１５は、レーザ光Ｌの集光点ＦをＹ方向に走査する。対物レンズ１６は、レーザ光Ｌを集光して集光点Ｆを形成する。瞳位置設定部１７は、対物レンズ１６の瞳位置を第１ガルバノスキャナ１４と第２ガルバノスキャナ１５の中点Ｃに配置させる。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザ加工装置、及び、レーザ加工装置においてレーザ光を被加工物に照射するレーザ照射装置に関する。

レーザ光を加工対象の被加工物に照射して加工する装置が知られている。 例えば、レーザ光を被加工物上で走査させるためのＸ・Ｙ軸ガルバノスキャナと、Ｘ・Ｙ軸ガルバノスキャナを通過したレーザ光を集光するｆθレンズと、レーザ光をＺ軸方向に走査するＺ軸スキャナと、を備えるレーザ加工装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００７－１１１７６３号公報

従来のレーザ加工装置では、レーザ光を被加工物上で集光するレンズとしてｆθレンズが用いられている。ｆθレンズは、瞳位置を２つのガルバノスキャナの中点に配置してテレセン性を高くするために、比較的大きな焦点距離を有している。このため、従来のレーザ加工装置では、被加工物上における集光点のサイズを十分に小さくできない。

ｆθレンズにより集光点のサイズをできうる限り小さくするために、ｆθレンズに入射させるレーザ光のビーム径を大きくすることが考えられる。この場合、ガルバノスキャナに入射するレーザ光のビーム径も大きくする必要があるため、それに従って、ガルバノスキャナのミラーも大きくする必要がある。大きなミラーは高速で動作させることができないため、大きなミラーを有するガルバノスキャナではレーザ光を高速に走査できない。

本発明の目的は、レーザ光により被加工物を加工するレーザ加工装置において、レーザ光の集光点を小さくしつつ被加工物上で高速に走査することにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係るレーザ加工装置は、被加工物に対しレーザ光を照射することにより当該被加工物を加工する装置である。レーザ加工装置は、レーザ装置と、第１ガルバノスキャナと、第２ガルバノスキャナと、対物レンズと、瞳位置設定部と、を備える。
レーザ装置は、レーザ光を出力する。第１ガルバノスキャナは、レーザ光の集光点を第１方向に走査する。第２ガルバノスキャナは、レーザ光の集光点を第２方向に走査する。第２方向は、第１方向とは垂直な方向である。
対物レンズは、レーザ光を集光して集光点を形成する。瞳位置設定部は、対物レンズの瞳位置を第１ガルバノスキャナと第２ガルバノスキャナの中点に配置させる。

上記のレーザ加工装置では、レーザ光を集光して集光点を形成させるレンズとして対物レンズが用いられている。対物レンズはｆθレンズよりも焦点距離が短く開口数が大きいので、ｆθレンズによる集光点よりも小さな集光点を形成できる。その結果、上記のレーザ加工装置は、レーザ光を用いて従来よりも微細な加工を実現できる。
焦点距離が短く開口数が大きい対物レンズは、大きなビーム径のレーザ光を入射させなくとも微小な集光点を形成できるので、第１ガルバノスキャナ及び第２ガルバノスキャナのミラーを小さくできる。その結果、レーザ光の集光点を高速に走査できる。

また、上記のレーザ加工装置は、焦点距離が短い対物レンズの瞳位置を第１ガルバノスキャナと第２ガルバノスキャナの中点に配置させる瞳位置設定部を備えているので、対物レンズのテレセン性を高くしつつレーザ光の集光点を走査できる。

対物レンズの焦点距離は４ｍｍ以上、かつ、２０ｍｍ以下であってもよい。これにより、レーザ光の微小な集光点を形成できる。

対物レンズの焦点距離は１０ｍｍであってもよい。これにより、レーザ光のより微小な集光点を形成できる。

上記のレーザ加工装置は、第１レンズ部と、第２レンズと、をさらに備えてもよい。第１レンズ部は、レーザ光の光路上に配置され、後側焦点位置が第１ガルバノスキャナと第２ガルバノスキャナの中点に位置する。第２レンズは、レーザ光の光路上に配置され、第１レンズ部に対して相対移動することで、レーザ光の集光点を第３方向に走査させる。第３方向は、第１方向と第２方向の両方に垂直な方向である。
これにより、レーザ光の微小な集光点を高速かつ三次元的に走査して、被加工物を三次元的に微細かつ高速に加工できる。

第１レンズ部は、第１レンズと、焦点位置設定部と、を有してもよい。焦点位置設定部は、第１レンズの後側焦点位置を第１ガルバノスキャナと第２ガルバノスキャナの中点に配置させる。
これにより、第２レンズを第１レンズ部に対して相対移動させても、第１ガルバノスキャナと第２ガルバノスキャナの中点、すなわち、対物レンズの瞳位置におけるレーザ光のビーム径を一定とできるので、一定のサイズを有する微小な集光点を三次元的に走査できる。

対物レンズの焦点距離と第１レンズの焦点距離との比は１以上であってもよい。これにより、第２レンズの移動量を小さくしてレーザ光の集光点を三次元的に高速に走査できる。

第１レンズの焦点距離は１０ｍｍ以下であってもよい。これにより、第２レンズの移動量を小さくしてレーザ光の集光点を三次元的に高速に走査できる。

第１レンズの焦点距離は８ｍｍ以上、かつ、１０ｍｍ以下であってもよい。これにより、第２レンズの移動量を小さくしてレーザ光の集光点を三次元的に高速に走査できる。

本発明の他の見地に係るレーザ照射装置は、被加工物のレーザ加工を行うレーザ加工装置において、被加工物に対しレーザ光を照射する装置である。
レーザ照射装置は、レーザ装置と、第１ガルバノスキャナと、第２ガルバノスキャナと、対物レンズと、瞳位置設定部と、を備える。
レーザ装置は、レーザ光を出力する。第１ガルバノスキャナは、レーザ光の集光点を第１方向に走査する。第２ガルバノスキャナは、レーザ光の集光点を第２方向に走査する。第２方向は、第１方向とは垂直な方向である。
対物レンズは、レーザ光を集光して集光点を形成する。瞳位置設定部は、対物レンズの瞳位置を第１ガルバノスキャナと第２ガルバノスキャナの中点に配置させる。

上記のレーザ照射装置では、レーザ光を集光して集光点を形成させるレンズとして対物レンズが用いられている。対物レンズはｆθレンズよりも焦点距離が短く開口数が大きいので、ｆθレンズによる集光点よりも小さな集光点を形成できる。
焦点距離が短く開口数が大きい対物レンズは、大きなビーム径のレーザ光を入射させなくとも微小な集光点を形成できるので、第１ガルバノスキャナ及び第２ガルバノスキャナのミラーを小さくできる。その結果、レーザ光の集光点を高速に走査できる。

また、上記のレーザ照射装置は、焦点距離が短い対物レンズの瞳位置を第１ガルバノスキャナと第２ガルバノスキャナの中点に配置させる瞳位置設定部を備えているので、対物レンズのテレセン性を高くしつつレーザ光の集光点を走査できる。

上記のレーザ照射装置は、第１レンズ部と、第２レンズと、をさらに備えてもよい。第１レンズ部は、レーザ光の光路上に配置され、後側焦点位置が第１ガルバノスキャナと第２ガルバノスキャナの中点に位置する。第２レンズは、レーザ光の光路上に配置され、第１レンズ部に対して相対移動することで、レーザ光の集光点を第３方向に走査させる。第３方向は、第１方向と第２方向の両方に垂直な方向である。
これにより、レーザ光の微小な集光点を高速かつ三次元的に走査できる。

本発明のレーザ加工装置及びレーザ照射装置は、レーザ光の微小な集光点を高速に走査できる。

レーザ加工装置の全体構成を示す図。 レーザ照射装置の上面図。 レーザ照射装置の側面図。 レーザ光の集光点が適切に走査されている状態の一例を示す図。 レーザ光の集光点が適切に走査されていない状態の一例を示す図。

１．第１実施形態
（１）レーザ加工装置の全体構成
図１を用いて、レーザ加工装置１００の全体構成を説明する。図１は、レーザ加工装置の全体構成を示す図である。レーザ加工装置１００は、加工対象である被加工物Ｇにレーザ光Ｌを三次元的に照射して、被加工物Ｇに対して三次元の加工を行うための装置である。被加工物Ｇは、例えば、ガラス、セラミックスなどの材料で構成された基板である。レーザ加工装置１００は、レーザ照射装置１と、機械駆動系３と、制御部５と、を備える。

レーザ照射装置１は、集光したレーザ光Ｌを被加工物Ｇに対して照射する装置である。 機械駆動系３は、ベッド３１と、被加工物Ｇが載置される加工テーブル３３と、加工テーブル３３をベッド３１に対して垂直方向及び／又は水平方向に移動させる移動装置３５とを有している。移動装置３５は、ガイドレール、移動テーブル、モータ等を有する機構である。

制御部５は、ＣＰＵ、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ）、各種インタフェースを有するコンピュータシステムであって、記憶装置に保存されたプログラムによって各種制御及び計測を行う。制御部５は、レーザ照射装置１及び移動装置３５を制御して、レーザ光Ｌの照射強度、及び、レーザ光Ｌの被加工物Ｇにおける照射位置を調整する。さらに、制御部５には、各種センサ及び入力スイッチが接続されている。

（２）レーザ照射装置
以下、図２及び図３を用いて、レーザ加工装置１００に備わるレーザ照射装置１の具体的構成を説明する。図２は、レーザ照射装置の上面図である。図３は、レーザ照射装置の側面図である。以下の説明において、図２及び図３の左右方向をＸ方向と、図２の上下方向をＹ方向と、図３の上下方向をＺ方向と定義する。
レーザ照射装置１は、レーザ装置１１と、第１レンズ部１２と、第２レンズ部１３と、第１ガルバノスキャナ１４と、第２ガルバノスキャナ１５と、対物レンズ１６と、瞳位置設定部１７と、を有する。

レーザ装置１１は、制御部５による制御により、被加工物Ｇに照射するレーザ光Ｌを発生させるレーザ発振器である。レーザ装置１１は、例えば、５３２ｎｍの波長を有するパルスレーザ光を出射するレーザ発振器である。なお、上記のレーザ光Ｌの波長は一例であり、レーザ光Ｌの波長は被加工物Ｇの種類（材料）に応じて適宜変更できる。

第１レンズ部１２は、レーザ装置１１から出力されるレーザ光Ｌの光路上の第２レンズ部１３と第１ガルバノスキャナ１４の間に配置され、後側焦点位置が第１ガルバノスキャナ１４と第２ガルバノスキャナ１５との中点Ｃに位置するレンズシステムである。具体的には、第１レンズ部１２は、第１レンズ１２ａと、焦点位置設定部１２ｂと、により構成される。

第１レンズ１２ａは、レーザ光Ｌの光路上の第２レンズ部１３と焦点位置設定部１２ｂとの間の位置に固定された（つまり、レーザ光Ｌの光路方向（Ｘ方向）に平行に移動しない）、非球面レンズである。非球面レンズを使用することで、第１レンズ１２ａの収差を小さくできる。

また、第１レンズ１２ａの焦点距離は小さい方が好ましい。具体的には、対物レンズ１６の焦点距離と第１レンズ１２ａの焦点距離との比を１以上とすることが好ましい。つまり、第１レンズ１２ａの焦点距離を対物レンズ１６の焦点距離以下とすることが好ましい。
例えば、対物レンズ１６の焦点距離を１０ｍｍとした場合、第１レンズ１２ａの焦点距離は１０ｍｍ以下とすることが好ましい。ただし、焦点距離が過剰に小さいと収差が大きくなるため、第１レンズ１２ａの焦点距離は、８ｍｍ以上、かつ、１０ｍｍ以下とすることがより好ましい。

以下、第１レンズ１２ａの焦点距離を小さくすることが好ましい理由を説明する。
後述するように、本実施形態では、対物レンズ１６により形成されたレーザ光Ｌの集光点ＦをＺ方向に走査させる際には、第２レンズ部１３の第２レンズ１３ａを、レーザ光Ｌの光路に沿って（すなわち、Ｘ方向に）第１レンズ１２ａに対して相対移動させる。このとき、集光点ＦのＺ方向における走査可能距離は、以下の式に示すように、対物レンズ１６の焦点距離と第１レンズ１２ａの焦点距離との比の二乗に比例する。
走査可能距離＝（第２レンズの移動量）＊｛（対物レンズの焦点距離）／（第１レンズの焦点距離）｝^２

対物レンズ１６の焦点距離は小さいので、第１レンズ１２ａの焦点距離を大きくすると、対物レンズ１６の焦点距離と第１レンズ１２ａの焦点距離との比が小さいため、集光点ＦをＺ方向に所定量走査させるために必要となる第２レンズ１３ａの移動量が大きくなる。集光点ＦをＺ方向に所定量走査させるために必要となる第２レンズ１３ａの移動量が大きくなることは、集光点ＦのＺ方向の走査速度が小さくなることを意味する。
従って、第１レンズ１２ａの焦点距離を小さく設定することで、集光点ＦをＺ方向に所定量走査させるために必要となる第２レンズ１３ａの移動量を小さくして、集光点Ｆを高速に走査できる。

焦点位置設定部１２ｂは、レーザ光Ｌの光路上の第１レンズ１２ａと第１ガルバノスキャナ１４との間に配置され、第１レンズ１２ａの後側焦点位置を、第１ガルバノスキャナ１４ナと第２ガルバノスキャナ１５の中点Ｃに配置させる。すなわち、焦点位置設定部１２ｂは、第１レンズ１２ａを第１ガルバノスキャナ１４と第２ガルバノスキャナ１５の中点Ｃから焦点距離以上離して配置しても、第１レンズ１２ａの後側焦点位置を中点Ｃに設定できる。焦点位置設定部１２ｂは、例えば、リレーレンズである。
第１レンズ１２ａの後側焦点位置が第１ガルバノスキャナ１４と第２ガルバノスキャナ１５との中点Ｃにあることで、第１レンズ１２ａ及び焦点位置設定部１２ｂを通過したレーザ光Ｌの中点Ｃにおけるビーム径を一定にできる。中点Ｃにおけるレーザ光Ｌのビーム径を一定にすることにより、対物レンズ１６により形成されたレーザ光Ｌの集光点Ｆを被加工物Ｇの高さ方向（Ｚ方向）に走査させたときに、集光点Ｆの大きさ（スポット径）を一定にできる。

上記のように、第１レンズ部１２が第１レンズ１２ａと焦点位置設定部１２ｂとにより構成されることにより、レーザ光Ｌの集光点Ｆを、スポット径を一定にしつつ高速にＺ方向に走査できる。その結果、被加工物Ｇを三次元的に高速かつ適切に加工できる。

第２レンズ部１３は、対物レンズ１６により形成されたレーザ光Ｌの集光点ＦをＺ方向に走査するレンズシステムである。第２レンズ部１３は、第２レンズ１３ａと、アクチュエータ１３ｂと、を有する。
第２レンズ１３ａは、アクチュエータ１３ｂに取り付けられた状態で、レーザ光Ｌの光路上のレーザ装置１１と第１レンズ１２ａとの間に配置される。第２レンズ１３ａは、例えば、焦点距離が１０ｍｍの非球面レンズである。

アクチュエータ１３ｂは、制御部５による制御により、第２レンズ１３ａをレーザ光Ｌの光路（Ｘ方向）に沿って移動させることで、第２レンズ１３ａを第１レンズ部１２（第１レンズ１２ａ）に対して相対移動させる。第２レンズ１３ａが第１レンズ部１２に対して相対移動することで、対物レンズ１６により形成されたレーザ光Ｌの集光点ＦがＺ方向（第３方向の一例）に走査する。
具体的には、第２レンズ１３ａが第１レンズ１２ａに近づくほど対物レンズ１６から離れた位置に集光点Ｆが形成され、遠くなるほど対物レンズ１６に近い位置に集光点Ｆが形成される。

第１ガルバノスキャナ１４は、第１レンズ部１２を通過したレーザ光Ｌの光路上に配置され、レーザ光Ｌの集光点ＦをＸ方向（第１方向の一例）に走査する。具体的には、第１ガルバノスキャナ１４は、第１レンズ部１２を通過したレーザ光Ｌを反射させる第１ガルバノミラー１４ａと、制御部５の制御により第１ガルバノミラー１４ａをＺ軸回りに回動させる第１モータ１４ｂと、を有する。
第１ガルバノスキャナ１４は、第１モータ１４ｂにより第１ガルバノミラー１４ａをＺ軸周りに回転させてレーザ光Ｌの第１ガルバノミラー１４ａへの入射角（Ｚ方向から見た入射角）を変化させ、第２ガルバノミラー１５ａ（後述）におけるレーザ光ＬのＸ方向における入射位置を変化させることで、レーザ光Ｌの集光点ＦをＸ方向に沿って走査できる。

第２ガルバノスキャナ１５は、第１ガルバノミラー１４ａにて反射されたレーザ光Ｌの光路上に配置され、レーザ光Ｌの集光点ＦをＹ方向（第２方向の一例）に走査する。具体的には、第２ガルバノスキャナ１５は、第１ガルバノミラー１４ａにて反射されたレーザ光Ｌをさらに反射させる第２ガルバノミラー１５ａと、制御部５の制御により第２ガルバノミラー１５ａをＸ軸回りに回動させる第２モータ１５ｂと、を有する。
第２ガルバノスキャナ１５は、第２モータ１５ｂにより第２ガルバノミラー１５ａをＸ軸周りに回転させてレーザ光Ｌの第２ガルバノミラー１５ａへの入射角（Ｘ方向から見た入射角）を変化させることで、レーザ光Ｌの集光点ＦをＹ方向に沿って走査できる。

対物レンズ１６は、第２ガルバノミラー１５ａにて反射されたレーザ光Ｌを集光して、レーザ光Ｌの集光点Ｆを形成する。対物レンズ１６の焦点距離は、４ｍｍ以上、かつ、２０ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以上、かつ、２０ｍｍ以下がより好ましい。対物レンズ１６の焦点距離は、例えば、１０ｍｍとできる。また、対物レンズ１６の開口数（ＮＡ）は、０．２５以上であることが好ましい。対物レンズ１６の開口数は、例えば、０．４とできる。

上記のように、焦点距離が短く開口数が大きい対物レンズ１６によりレーザ光Ｌの集光点Ｆを形成することにより、例えば、数μｍ程度の微小な集光点Ｆを形成できる。その結果、レーザ加工装置１００は、微細なレーザ加工を実現できる。
また、対物レンズ１６は、大きなビーム径のレーザ光Ｌを入射させなくとも微小な集光点Ｆを形成できるので、第１レンズ部１２、第２レンズ部１３、第１ガルバノスキャナ１４、及び第２ガルバノスキャナ１５に伝搬させるレーザ光Ｌのビーム径を大きくする必要がない。そのため、第１レンズ１２ａ、第２レンズ１３ａ、第１ガルバノミラー１４ａ、及び第２ガルバノミラー１５ａを小さくできる。

第１ガルバノミラー１４ａを小さくできれば、第１ガルバノミラー１４ａを第１モータ１４ｂによりＺ軸回りに高速に回動できるので、集光点ＦをＸ方向に高速に走査できる。第２ガルバノミラー１５ａを小さくできれば、第２ガルバノミラー１５ａを第２モータ１５ｂによりＸ軸回りに高速に回動できるので、集光点ＦをＹ方向に高速に走査できる。第２レンズ１３ａを小さくできれば、第２レンズ１３ａをアクチュエータ１３ｂにより高速に移動できるので、集光点ＦをＺ方向に高速に走査できる。

瞳位置設定部１７は、レーザ光Ｌの光路上の対物レンズ１６と第２ガルバノスキャナ１５との間に配置され、対物レンズ１６の瞳位置を第１ガルバノスキャナ１４と第２ガルバノスキャナ１５の中点Ｃに配置させる。瞳位置設定部１７は、例えばリレーレンズである。
対物レンズ１６は複数のレンズが鏡筒内に配置された構成となっており、その瞳位置は鏡筒内部に存在することが多い。瞳位置設定部１７は、対物レンズ１６の瞳位置を鏡筒外の第１ガルバノスキャナ１４と第２ガルバノスキャナ１５の中点Ｃに配置させ、対物レンズ１６のレーザ光Ｌに対するテレセン性を高くしつつ、レーザ光ＬをＸ方向及びＹ方向に走査できる。なお、「テレセン性が高い」とは、レーザ光Ｌの対物レンズ１６への入射方向及び入射位置によらず、対物レンズ１６がよりＺ方向に平行なレーザ光Ｌを出射することができることをいう。

図２及び図３に示すように、レーザ照射装置１は、ビームエキスパンダ１８をさらに備えてもよい。ビームエキスパンダ１８は、レーザ光Ｌの光路上のレーザ装置１１と第２レンズ部１３との間に配置され、レーザ装置１１から出力されたレーザ光Ｌのビーム径と発散角を調整して、レーザ光Ｌを所定のビーム径を有する平行光とする。
レーザ装置１１から出力されるレーザ光Ｌは所定の発散角又は収束角を有しているが、当該レーザ光Ｌがビームエキスパンダ１８を通過することにより、平行光であるレーザ光Ｌを第２レンズ部１３に入射できる。その結果、被加工物Ｇ上に適切な集光点Ｆを形成できる。

（３）レーザ加工動作
以下、上記の構成を有するレーザ加工装置１００による被加工物Ｇのレーザ加工動作を説明する。
まず、必要に応じてレーザ加工装置１００の各構成要素を調整し、その後、加工テーブル３３に被加工物Ｇを載置する。次に、制御部５が、レーザ装置１１を制御して、強度を調整したレーザ光Ｌを出力させる。その後、制御部５が、レーザ光Ｌの集光点Ｆが被加工物Ｇの加工開始位置に位置するよう、第２レンズ１３ａの位置、第１ガルバノミラー１４ａ及び第２ガルバノミラー１５ａの角度を調整し、及び／又は、移動装置３５によって加工テーブル３３の位置を調整する。

その後、制御部５が、レーザ光Ｌの集光点Ｆが被加工物Ｇの加工線に沿って走査されるよう、第２レンズ１３ａの位置、第１ガルバノミラー１４ａ及び第２ガルバノミラー１５ａの角度を制御し、必要に応じて移動装置３５によって加工テーブル３３を移動させることで、被加工物Ｇが設定した加工線に沿って加工される。

上記にて説明したように、レーザ加工装置１００においては、レーザ光Ｌの集光点Ｆを走査する部材である第２レンズ１３ａ、第１ガルバノミラー１４ａ、及び第２ガルバノミラー１５ａを小さくできるので、これらの部材を高速に移動及び回動できる。
これにより、例えば、図４に示すように、Ｘ方向及びＺ方向に延びる加工線に沿って被加工物Ｇを加工する際に、第２レンズ１３ａの移動と第１ガルバノミラー１４ａの回動とを適切に同期できるので、レーザ光Ｌの集光点Ｆが加工線に沿って適切に走査される。その結果、被加工物Ｇを加工線に沿って適切に加工できる。図４は、レーザ光の集光点が適切に走査されている状態の一例を示す図である。

その一方、第２レンズ１３ａ、第１ガルバノミラー１４ａ、及び第２ガルバノミラー１５ａが大きい場合には、例えば、図５に示すように、Ｘ方向及びＺ方向に延びる加工線に沿って被加工物Ｇを加工する際に、第２レンズ１３ａの移動が第１ガルバノミラー１４ａの回動に追従できず、レーザ光Ｌの集光点ＦがＺ方向にずれて走査される。その結果、被加工物Ｇを加工線に沿って適切に加工できなくなる。図５は、レーザ光の集光点が適切に走査されていない状態の一例を示す図である。

２．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）上記のレーザ加工装置１００の構成は、レーザ光Ｌを二次元的に走査して被加工物Ｇを二次元状に加工するレーザ加工装置にも適用できる。具体的には、例えば、レーザ加工装置１００の第１レンズ部１２及び第２レンズ部１３を省略するか、又は、第１レンズ部１２及び第２レンズ部１３をレーザ光Ｌの集光点ＦをＺ方向に走査しないレンズシステムに置き換えてもよい。

（Ｂ）瞳位置設定部１７は、対物レンズ１６の瞳位置を第１ガルバノスキャナ１４と第２ガルバノスキャナ１５の中点Ｃに配置できるものであれば、リレーレンズ以外の部材を用いることもできる。
また、焦点位置設定部１２ｂは、第１レンズ１２ａの後側焦点位置を第１ガルバノスキャナ１４と第２ガルバノスキャナ１５の中点Ｃに配置できるものであれば、リレーレンズ以外の部材を用いることもできる。

本発明は、レーザ光を被加工物に照射して加工する装置広く適用できる。

１００ レーザ加工装置
１ レーザ照射装置
１１ レーザ装置
１２ 第１レンズ部
１２ａ 第１レンズ
１２ｂ 焦点位置設定部
１３ 第２レンズ部
１３ａ 第２レンズ
１３ｂ アクチュエータ
１４ 第１ガルバノスキャナ
１４ａ 第１ガルバノミラー
１４ｂ 第１モータ
１５ 第２ガルバノスキャナ
１５ａ 第２ガルバノミラー
１５ｂ 第２モータ
１６ 対物レンズ
１７ 瞳位置設定部
１８ ビームエキスパンダ
３ 機械駆動系
３１ ベッド
３３ 加工テーブル
３５ 移動装置
５ 制御部
Ｇ 被加工物
Ｃ 中点
Ｌ レーザ光
Ｆ 集光点

Claims (10)

1. 被加工物に対しレーザ光を照射することにより前記被加工物を加工する装置であって、
   前記レーザ光を出力するレーザ装置と、
   前記レーザ光の集光点を第１方向に走査する第１ガルバノスキャナと、
   前記レーザ光の集光点を前記第１方向とは垂直な第２方向に走査する第２ガルバノスキャナと、
   前記レーザ光を集光して前記集光点を形成する対物レンズと、
   前記対物レンズの瞳位置を前記第１ガルバノスキャナと前記第２ガルバノスキャナの中点に配置させる瞳位置設定部と、
   を備える、レーザ加工装置。
2. 前記対物レンズの焦点距離は４ｍｍ以上、かつ、２０ｍｍ以下である、請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記対物レンズの焦点距離は１０ｍｍである、請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記レーザ光の光路上に配置され、後側焦点位置が前記第１ガルバノスキャナと前記第２ガルバノスキャナの中点に位置する第１レンズ部と、
   前記レーザ光の光路上に配置され、前記第１レンズ部に対して相対移動することで、前記集光点を前記第１方向及び前記第２方向とは垂直な第３方向に走査させる第２レンズと、
   をさらに備える、請求項１～３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
5. 前記第１レンズ部は、第１レンズと、前記第１レンズの後側焦点位置を前記第１ガルバノスキャナと前記第２ガルバノスキャナの中点に配置させる焦点位置設定部と、を有する、請求項４に記載のレーザ加工装置。
6. 前記対物レンズの焦点距離と前記第１レンズの焦点距離との比は１以上である、請求項５に記載のレーザ加工装置。
7. 前記第１レンズの焦点距離は１０ｍｍ以下である、請求項５又は６に記載のレーザ加工装置。
8. 前記第１レンズの焦点距離は８ｍｍ以上、かつ、１０ｍｍ以下である、請求項７に記載のレーザ加工装置。
9. 被加工物のレーザ加工を行うレーザ加工装置において前記被加工物に対しレーザ光を照射する装置であって、
   前記レーザ光を出力するレーザ装置と、
   前記レーザ光の集光点を第１方向に走査する第１ガルバノスキャナと、
   前記レーザ光の集光点を前記第１方向とは垂直な第２方向に走査する第２ガルバノスキャナと、
   前記レーザ光を集光して集光点を形成する対物レンズと、
   前記対物レンズの瞳位置を前記第１ガルバノスキャナと前記第２ガルバノスキャナの中点に配置させる瞳位置設定部と、
   を備える、レーザ照射装置。
10. 前記レーザ光の光路上に配置され、後側焦点位置が前記第１ガルバノスキャナと前記第２ガルバノスキャナの中点に位置する第１レンズ部と、
    前記レーザ光の光路上に配置され、前記第１レンズ部に対して相対移動することで、前記集光点を前記第１方向及び前記第２方向とは垂直な第３方向に走査させる第２レンズと、
    をさらに備える、請求項９に記載のレーザ照射装置。
    

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