JPH01162591A

JPH01162591A - レーザビーム・スキャナ

Info

Publication number: JPH01162591A
Application number: JP62320983A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Horikoshi; 堀越　聡
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1989-06-27
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JP2638017B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、レーザトリミング装置など各種レーザ加工装
置で使用されるレーザビーム・スキャナに関し、特にガ
ルバノメータ型レーザビーム・スキャナを用いたものに
関する。

（従来の技術）各種のレーザ加工装置で使用されるレーザビーム・スキ
ャナの一つとして、ガルバノメータ型スキ〜すがある。

従来、ガルバノメータ型スキャナにおける位置　　　　
゛制御には、走査ミラーの回転軸側と、これに対向する
固定部側に電極対を設置し、この電極対間の静電容量の
変化に基づき、回転角を検出して、制御するキャパシタ
ンス・センサ方式が利用されている。

（発明が解決しようとする問題点）上記従来のキャパシタンス・センサ方式では、センサ出
力の安定化のために、温度制御を行っている。しかし、
その安定方式はレーザビームの位置をフィードバックし
て行う方式ではない。そこで、従来のレーザビーム・ス
キャナでは、周囲温度の変動、経時変化等により、キャ
パシタンスセンサの出力変化が生じた場合、その変化量
がレーザビームの位置のずれとなり、レーザビームの位
置決めの安定性が劣化する。

レーザビームの位置による閉ループ制御を行うリニアモ
ータを用いたＸＹ子テーブルレーザビーム・スキャナの
場合には、ガルバノメータ型レーザビーム・スキャナに
比べてレーザビーム位置を安定に制御できる。しかし、
ｘＹテーブル型レーザビーム・スキャナには位置決め速
度が遅く、構造が複雑であるという問題がある。

（問題点を解決するための手段）前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、ガルバノメータ型のスキャナを用いてレーザビームを
所望の位置に照射するレーザビーム・スキャナであって
二基準光を出射する２つの基準光源と；前記レーザビー
ムを前記基準光源の位置に向けるとともに、そのレーザ
ビームの経路から前記基準光を分岐し、該基準光をビデ
オカメラに導く手段と；前記ビデオカメラの映像におけ
る基準位置と該映像における前記基準光の位置とのずれ
量を検出する手段と；前記ずれ量により前記レーザビー
ムのずれの補正量を算出し、該補正量だけ前記レーザビ
ームの位置を補正する手段とを備えることを特徴とする
。

（作用）上述した従来のガルバノメータ型レーザビーム・スキャ
ナでは、走査ミラーの回転角を検出してレーザビームを
制御する開ル７ブ方式であったが、本発明は走査ミラー
の回転角による制御に加えて、レーザビームの位置自体
を検出してフィードバックするので、一種の閉ループ制
御方式であり、制御が安定で精度も高い。

（実施例）次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例のレーザビーム・スキ
〜すを含むレーザ加工装置の構成を示すブロック図、第
２図（ａ）、（ｂ）は第１図の基準位置検出回路２１に
より基準位置を検出する方法の原理を示す図、第３図は
その基準位置検出回路２１の構成を示すブロック図であ
る。第１１ｍにおいて、レーザ光の経路は点線で、可視
光の経路は１点鎖線でそれぞれ示しである。このレーザ
加工装置は、Ｎｄ、ＹＡＧレーザ光源１、レーザ光制御
装置２、ガルバノメータ型レーザビーム・スキャナ３、
基準位置検出装置４、動作制御装置５を備えている。

レーザ光源１から出射されたレーザビームは、ビームエ
キスパンダ６でビーム径を拡大されたのち、ダイクロイ
ックミラー１８で反射され、ガルバノメータ型レーザビ
ーム・スキャナ３に導かれ、ガルバノメータ型レーザビ
ーム・スキャナ３において、走査ミラー８，１０により
偏向されたのち、ｆ−θレンズ１１を通過して、ダイク
ロイックミラー１２で反射され、被加工物１３上の所望
の加工位置に照射きれる。ダイクロイックミラー１２は
赤外光であるレーザ光を全反射し、可視光を約半分程度
反射する。また、ダイクロイックミラー１８は赤外光で
あるレーザ光を全反射し、可視光を透過する。

基準位置補正を行なわない通常時には、照明光源１４ａ
、１４ｂから照射きれた照明光（可視光）は被加工物１
３上より反射きれ、ダイクロイックミラー１２にて反射
きれ、ｆ−θレンズ１１、走査ミラー１０．８を介して
ダイクロイックミラー１８を透過し、レンズ１９にて集
光きれ、ビデオカメラ２０にて撮像され、ビデオモニタ
２２上にレーザビーム位置として映し出される。

基準位置補正を行う時には、照明光源１４ａ。

１４ｂは、動作制御装置５より、スキャナ制御回路１７
を介して消燈啓れ、基準光源１５が点燈される。

またスキャナ制御回路１７は、動作制御装置５の指令に
より、基準光源１５の位置と思われる位置にガルバノメ
ータ７．９を制御し、走査ミラー８゜１０を偏向きせる
。基準光源１５から出射きれる基準光は、ダイクロイッ
クミラー１２を通過した後、ｆ−θレンズ１１を通過し
、走査ミラー１０，８を介して、ダイクロイックミラー
１８を通過し、レンズ１９にて集光きれ、ビデオカメラ
２０にて撮像され、基準位置検出回路２１にビデオ信号
２０４として入力きれる。基準位置検出回路２１は、第
２図（ａ）。

（ｂ）に示すように、予め設定しである比較レベル２０
３とビデオ信号２０４とを比較し、ビデオ信号２０４が
比較レベル２０３を越える期間に高電位レベルとなる基
準位置信号２０５を生成する。基準位置検出回路２１は
、基準光の位置情報として垂直方向にはＮ１＝（ｎ、＋
ｎよ）／２サイクル、水平方向にはＴＩ＝（Ｔ□＋ｘｔ
　）　／　２秒を抽出する。その後、動作制御装置５の
指令によりスキャナ制御回路１７は基準光源１５を消燈
し、基準光源１６を点燈する。またスキャナ制御回路１
７は、動作制御回路５の指令により、基準光源１６の位
置と思われる位置にガルバノメータ７．９を制御し、走
査ミラー８．１０を偏向きせる。以下、上述と同様の経
過をたどり、ＮＸ　、Ｔｌの位置情報を得る。このとき
、予め設定しである位置の基準値をＮ、、工、とし、位
置決めすべき位置座標を（Ｘ、Ｙ）とし、補正を加えた
位置座標を（ｘ、ｙ）とすると、Ｘ、７はなる式で算出
される。但し、Ｃｘ　、　Ｇｙはこの光学系に固有の定
数、（Ｘｚ、Ｙｘ）は基準光源１５の位置決めすべき座
標、（Ｘｉ、Ｙｘ）は基準光源１６の位置決めすべき座
標とする。

この補正座標値ｘ　＋　１により、補正後のレーザビー
ムによる加工を行う。

第４図は本発明の第２の実施例のブロック図であり、基
準位置検出回路２１に代えてパターン認識装置２３を備
えること以外は第１図の実施例と同様である。第１図の
実施例では、基準位置検出回路２１を用いてレーザビー
ム位置のずれ量を検出していたが、第４図の実施例にお
いては、ビデオ信号全般における画像パターンのずれ量
をパターン認識装置２３により検出し、レーザビームの
位置決め位置の補正を行う、この実施例には、レーザビ
ームの位置決め補正のみならず、被加工物自体のずれ量
も補正することができる利点がある。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明のレーザビーム・
スキャナは、ガルバノメータ型スキャナで走査きれるレ
ーザビームの所望の位置からのずれ量を補正する手段を
備えており、また、補正動作を被加工物交換時に行うこ
とができるので、制御の処理能力を下げることなく、安
定性を大幅に向上できる。

また、本発明のレーザビーム・スキャナは、ガルバノメ
ータ型スキャナの回転角を検出して制御する従来の開ル
ープ制御方式よりも閉ループ制御方式に近いのでそれだ
け制御精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のレーザビーム・スキャ
ナを含むレーザ加工装置の構成を示すブロック図、第２
ｒ５Ａ（ａ）、（ｂ）は第１図のレーザ加工装置におけ
る基準位置検出回路により基準位置を検出する方法の原
理を示す図、第３図は第１図のレーザ加工装置における
基準位置検出回路の構成を示すブロック図、第４図は本
発明の第２の実施例を備えるレーザ加工装置の部分を示
すブロック図である。１・・・Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源、２・・・レーザ光制
御装置、３・・・ガルバノメータ型レーザビーム・スキ
ャナ、４・・・基準位置検出装置、５・・・動作制御装
置、６・・・ビームエキスパンダ、７，９・・・ガルバ
ノメータ、８．１０・・・走査ミラー、１１・・・ｆ−
θレンズ、１２．１８・・・グイクロイックミラー、１
３・・・被加工物、１４ａ、１４ｂ・・・照明光源、１
５．１６・・・基準光源、１７・・・スキャナ制御回路
、１９・・・レンズ、２０・・・ビデオカメラ、２１・
・・基準位置検出回路、２２・・・ビデオモニタ、２０
１・・・垂直同期信号、２０２・・・水平同期信号、２
０３・・・比較レベル、２０４・・・ビデオ信号、２０
５・・・基準位置信号、３０１・・・比較器、３０２・
・・垂直位置検出器、３０３・−・水平位置検出器。

Claims

【特許請求の範囲】

ガルバノメータ型のスキャナを用いてレーザビームを所
望の位置に照射するレーザビーム・スキャナにおいて：
基準光を出射する２つの基準光源と；前記レーザビーム
を前記基準光源の位置に向けるとともに、そのレーザビ
ームの経路から前記基準光を分岐し、該基準光をビデオ
カメラに導く手段と；前記ビデオカメラの映像における
基準位置と該映像における前記基準光の位置とのずれ量
を検出する手段と；前記ずれ量により前記レーザビーム
のずれの補正量を算出し、該補正量だけ前記レーザビー
ムの位置を補正する手段とを備えることを特徴とするレ
ーザビーム・スキャナ。