JP7013413B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents
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Description
ここで、関連するレーザ光源のレーザ放射に対する反射は0.7以上(好ましくは0.8、より好ましくは0.9)であり、他のレーザ光源に対する透過は0.7以上(好ましくは0.8、より好ましくは0.9)であることが好ましい。この偏向ミラーに最も近い(共通の光軸に沿った)偏向ミラーは、好ましくは、関連しするレーザ光源のレーザ放射を反射し、残りの他のレーザ光源のレーザ放射の通過を透過的な方法などにより許容する。好ましくは、全てのレーザ光源は(これらの放射方向に関して)互いに平行に配向され、さらにそれぞれの(第2)偏向ミラーは、複数のレーザ光源(好ましくは各レーザ光源又は各レーザ光源から1を引いたもの)と関連付けられており、これら複数のレーザ光源は、関連するレーザ光源を結像光学系に向かって反射させる第1偏向ミラーへの関連するレーザ光源の放射を偏向させるように配置される。本発明の好ましい実施形態の変形例では、第1偏向ミラーの少なくとも一方は、関連するレーザ光に対応する集束点が共通の光軸の外側及び/又は結像光学系の回転軸の外側となるよう傾斜している。結像光学系は、好ましくは、回転対称光学系で形成される。結像光学系の回転軸は、好ましくは第1偏向ミラーの共通の光軸と一致する。好ましくは、偏向ミラーは少なくとも1つの関連するレーザ光の集束点が結像光学系の回転軸上にあるよう配置され、少なくとも他の関連したレーザ光の集束点は結像光学系の回転軸の外側となる。第1/第2偏向ミラーの回転(又は傾斜)を異ならせることで、各集束点は可変となり、所定の配置に応じて調節可能となる。
好ましくは、中央制御装置は電子制御装置、ビーム結像手段、ビーム重畳装置及び/又は結像光学系を、検出した信号に応じて制御するよう設計される。
ここで、パラメータは、次元及び使用する被加工物の材料に応じて決定され、記憶されることが好ましい。また、パラメータは一般的なプロセス条件に応じて決定され、記憶されることがより好ましい。
2a-2c:レーザ光源
3a-3c:結像光学系
4a-4c:レーザ制御装置
5a-5c:レーザ光
6:コリメート光学系
7:結像光学系/光導体
8:集束光学系
9:アクチュエータ
10:集束レーザ光
11:焦点
12:加工物
13:アクチュエータ
14:カメラ/センサ
15:中央制御装置/CPU
20:ドリル穴
30:波長選択素子
31:波長選択素子
40:レンズ
110:レーザ
111:レーザ
112:レーザ
120:偏向ミラー
121:偏向ミラー
Claims (15)
- 被加工物(12)のレーザ加工装置(1)であって、
波長の異なるレーザ光(5a~5c)を放射する少なくとも2つのレーザ光源(2a~2c)と、
当該レーザ光源(2a~2c)とそれぞれ関連し、適切に各レーザ光の光路を調節するように構成された複数の結像光学系(3a~3c)と、
前記レーザ光(5a~5c)を互いに重ね合わせるよう構成されたコリメーション光学系(6)と、
集束光学系(8)であって、当該集束光学系(8)の前記被加工物(12)上の焦点(11)において各集束点を前記レーザ光(5a~5c)と関連させることで、前記重ね合わせられたレーザ光(5a~5c)を前記被加工物(12)上に結像するよう構成された集束光学系(8)と、
前記集束光学系(8)の前記焦点(11)において前記各集束点の強度が所定の方法で変化するよう、前記各レーザ光(5a~5c)の出力を別々に変化させるように設計された電子制御装置(4a~4c)と、
前記電子制御装置(4a~4c)、前記結像光学系(3a~3c)、前記コリメーション光学系(6)及び/又は前記集束光学系(8)を制御するよう構成された中央制御装置(15)と、
を備え、
前記結像光学系(3a~3c)は、当該結像光学系(3a~3c)を用いて変化させることの可能な所定の配置で前記各集束点に前記レーザ光(5a~5c)を結像し、
前記結像光学系(3a~3c)は、傾斜可能且つ/又は回転可能な波長選択素子(30,31)を備え、前記集束光学系(8)の前記焦点(11)における前記各集束点の所定の配置を適切に調節するよう構成される、レーザ加工装置(1)。 - 前記コリメーション光学系(6)及び前記結像光学系(3a~3c)は一体的に形成され、これら一体的に形成された装置が前記レーザ光源(2a~2c)の数に対応する数又は前記レーザ光源(2a~2c)の数-1の偏向ミラー(120,121)を備える、請求項1に記載の装置。
- 前記結像光学系(3a~3c)は複数の偏向ミラー(120,121)及び前記波長選択素子(30,31)を備え、少なくとも1つの前記波長選択素子(30,31)は、少なくとも1つの前記レーザ光(5a~5c)を通過させ、且つ少なくとも1つのレーザ光(5a~5c)を反射させるよう構成される、請求項1又は請求項2に記載の装置。
- 前記結像光学系(3a~3c)が、それぞれ関連したレーザ光(5a~5c)の光路を調節して前記各レーザ光(5a~5c)を略同一直線状にさせ、前記レーザ光(5a~5c)は、コリメートされている、請求項1~請求項3のいずれかに記載の装置。
- 前記電子制御装置(4a~4c)は、それぞれ関連するレーザ光源(2a~2c)を制御することによって各レーザ光(5a~5c)の出力を変化させる、請求項1~請求項4のいずれかに記載の装置。
- 前記電子制御装置(4a~4c)は、各レーザ光(5a~5c)の出力を変化させることによって、前記結像光学系(3a~3c)において関連するレーザ光源(2a~2c)の下流にそれぞれ配置される各電子制御減衰器の透過率を変化させる、請求項1~請求項5のいずれかに記載の装置。
- 前記コリメーション光学系(6)は、前記レーザ光(5a~5c)の重ね合わせを調節して前記集束光学系(8)の前記焦点(11)における前記各集束点の結像を変化させるように、調節可能になっている、請求項1~請求項6のいずれかに記載の装置。
- 複数の前記波長選択素子(30,31)が、関連したレーザ光(5a~5c)の各スペクトル範囲内で透過と反射とが切り替わるエッジを有するダイクロイックフィルタによって形成される、請求項1~請求項7のいずれかに記載の装置。
- 前記集束光学系(8)の焦点(11)の範囲においてレーザ加工により発生する信号を検出する検出装置(14)をさらに備える、請求項1~請求項8のいずれかに記載の装置。
- 前記検出装置(14)が光電センサ又はビデオカメラによって形成される、請求項9に記載の装置。
- 前記中央制御装置(15)が、前記電子制御装置(4a~4c)、前記結像光学系(3a~3c)、前記コリメーション光学系(6)及び/又は前記集束光学系(8)を、前記検出した信号に応じて制御するよう設計される、請求項9又は請求項10に記載の装置。
- 前記電子制御装置(4a~4c)、前記結像光学系(3a~3c)、前記コリメーション光学系(6)及び/又は前記集束光学系(8)を制御するための所定のパラメータが、前記中央制御装置(15)又はこれに関連した記憶装置に記憶されている、請求項10~請求項11のいずれかに記載の装置。
- 少なくとも1つのレーザ光(5a~5c)を通過させる複数の偏光選択素子が設けられていることを特徴とする、請求項1~請求項12のいずれかに記載の装置。
- 請求項1~請求項13のいずれかに記載のレーザ加工装置(1)を用いた被加工物(12)のレーザ加工方法であって、
少なくとも2つのレーザ光源(2a~2c)から波長の異なるレーザ光(5a~5c)を放射し、
前記レーザ光(5a~5c)の光路を、それぞれ関連する前記結像光学系(3a~3c)によって適切に調節することと、
前記レーザ光(5a~5c)を前記コリメーション光学系(6)によって互いに重ね合わせることと、
各集束点が前記被加工物(12)上の前記集束光学系(8)の焦点に関連付けられるよう、重ね合わせられた前記レーザ光(5a~5c)を前記集束光学系(8)によって被加工物(12)上に結像することと、
前記結像光学系(3a~3c)によって、変化させることの可能な所定の配列(内)の前記各集束点に前記レーザ光(5a~5c)を結像することと、
前記集束光学系(8)の前記焦点(11)において前記各焦点の強度が所定の方法で変化するよう、前記各レーザ光(5a~5c)の出力を前記電子制御装置(4a~4c)によって別々に変化させることと、
前記電子制御装置(4a~4c)、前記結像光学系(3a~3c)、前記コリメーション光学系(6)及び/又は前記集束光学系(8)を、前記中央制御装置(15)によって制御することと、
を含む、方法。 - 各レーザダイオード電流を変調することにより前記レーザ光(5a~5c)の出力を直接的に変化させることを含む、請求項14に記載の方法。
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