JPH09103893A - レーザビームスキャナ及びレーザ加工装置 - Google Patents
レーザビームスキャナ及びレーザ加工装置Info
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- JPH09103893A JPH09103893A JP7263010A JP26301095A JPH09103893A JP H09103893 A JPH09103893 A JP H09103893A JP 7263010 A JP7263010 A JP 7263010A JP 26301095 A JP26301095 A JP 26301095A JP H09103893 A JPH09103893 A JP H09103893A
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- laser
- light
- laser light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガルバノメータ型の利点を生かしつつ、レー
ザ光の位置精度をより向上させる。 【解決手段】 レーザ光５の１次元の位置を検出する４
つの位置検出センサ１２が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそ
れぞれ対向配置され、レーザ光５の位置補正時には、各
位置検出センサ１２にレーザ光５が走査される。各位置
検出センサ１２からの検出信号は、位置変換装置２で位
置信号に変換され、制御装置１に送られる。制御装置１
では、対向する２つの光検出センサ１２ごとに、検出さ
れたレーザ光５の位置の偏差と本来走査されるべきレー
ザ光５の位置の偏差との比から、補正量を算出し、補正
量を実際の走査位置に加える。
ザ光の位置精度をより向上させる。 【解決手段】 レーザ光５の１次元の位置を検出する４
つの位置検出センサ１２が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそ
れぞれ対向配置され、レーザ光５の位置補正時には、各
位置検出センサ１２にレーザ光５が走査される。各位置
検出センサ１２からの検出信号は、位置変換装置２で位
置信号に変換され、制御装置１に送られる。制御装置１
では、対向する２つの光検出センサ１２ごとに、検出さ
れたレーザ光５の位置の偏差と本来走査されるべきレー
ザ光５の位置の偏差との比から、補正量を算出し、補正
量を実際の走査位置に加える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザトリミング
装置やレーザマーキング装置等、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する。
装置やレーザマーキング装置等、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する。
【０００２】
【従来の技術】各種レーザ加工装置に用いられ、レーザ
ビームの走査・位置決め・描画を行うレーザビームスキ
ャナには、レーザビームの光学系自体を移動させるＸＹ
テーブル方式のものと、レーザビームの走査角をガルバ
ノメータに取り付けたミラーの回転角を変えることによ
り制御するガルバノメータ方式のものとがある。
ビームの走査・位置決め・描画を行うレーザビームスキ
ャナには、レーザビームの光学系自体を移動させるＸＹ
テーブル方式のものと、レーザビームの走査角をガルバ
ノメータに取り付けたミラーの回転角を変えることによ
り制御するガルバノメータ方式のものとがある。
【０００３】ＸＹテーブル方式のものは、位置信号をフ
ィードバック制御するので、高精度の位置精度を有す
る。しかし、光学系自体を移動させるので、高速の動作
をさせることはできない。ガルバノメータ方式のもの
は、ミラーの回転角を変えてレーザビームを走査するの
で、非常に高速に動作させることが可能であるが、位置
をフィードバックすることができないため、ＸＹテーブ
ル方式に比べて位置精度は劣る。
ィードバック制御するので、高精度の位置精度を有す
る。しかし、光学系自体を移動させるので、高速の動作
をさせることはできない。ガルバノメータ方式のもの
は、ミラーの回転角を変えてレーザビームを走査するの
で、非常に高速に動作させることが可能であるが、位置
をフィードバックすることができないため、ＸＹテーブ
ル方式に比べて位置精度は劣る。
【０００４】そこで、ガルバノメータ方式のレーザビー
ムスキャナでミラーの回転角をフィードバック制御する
ものとして、特開昭６１−２１０３１８号公報には、ミ
ラーの回転角が基準位置にあるときにレーザビームから
モニタ用のレーザビームを分岐させて、このモニタ用レ
ーザビームをビーム位置センサで２次元的に検出し、ビ
ーム位置センサでの検出結果に基づいてミラーの回転角
を補正するレーザビームスキャナが開示されている。ま
た、特開昭６３−２３５０８９号公報には、光学系にお
いてレーザビームと同じ経路を逆に辿る基準光を発する
基準光源を設け、ミラーの回転角が基準位置にあるとき
に基準光源からの基準光をビデオカメラで映像信号とし
て検出し、この検出結果に基づいてミラーの回転角を補
正するレーザビームスキャナが開示されている。
ムスキャナでミラーの回転角をフィードバック制御する
ものとして、特開昭６１−２１０３１８号公報には、ミ
ラーの回転角が基準位置にあるときにレーザビームから
モニタ用のレーザビームを分岐させて、このモニタ用レ
ーザビームをビーム位置センサで２次元的に検出し、ビ
ーム位置センサでの検出結果に基づいてミラーの回転角
を補正するレーザビームスキャナが開示されている。ま
た、特開昭６３−２３５０８９号公報には、光学系にお
いてレーザビームと同じ経路を逆に辿る基準光を発する
基準光源を設け、ミラーの回転角が基準位置にあるとき
に基準光源からの基準光をビデオカメラで映像信号とし
て検出し、この検出結果に基づいてミラーの回転角を補
正するレーザビームスキャナが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来のレーザビームスキャナには、以下に示すような問
題点があった。
従来のレーザビームスキャナには、以下に示すような問
題点があった。
【０００６】特開昭６１−２１０３１８号公報に記載の
ものでは、モニタ用レーザビームを１つのビーム位置セ
ンサによって２次元的に検出しているので、それほど検
出精度は高くなく、結果的に高い補正精度を得るのは難
しいものであった。また、ミラーの回転角の補正を実施
する際には、レーザビームによる被加工物の損傷を防止
するために、シヤッター等の遮蔽手段を設け被加工物へ
のレーザビームの照射を遮蔽しなければならなかった。
ものでは、モニタ用レーザビームを１つのビーム位置セ
ンサによって２次元的に検出しているので、それほど検
出精度は高くなく、結果的に高い補正精度を得るのは難
しいものであった。また、ミラーの回転角の補正を実施
する際には、レーザビームによる被加工物の損傷を防止
するために、シヤッター等の遮蔽手段を設け被加工物へ
のレーザビームの照射を遮蔽しなければならなかった。
【０００７】特開昭６３−２３５０８９号公報に記載の
ものでは、ミラーの回転角の補正のために基準光源から
の基準光を検出しているので、基準光源の発光径を小さ
くしないと基準光の位置検出精度を上げることはできな
い。
ものでは、ミラーの回転角の補正のために基準光源から
の基準光を検出しているので、基準光源の発光径を小さ
くしないと基準光の位置検出精度を上げることはできな
い。
【０００８】さらに、上記の２発明とも、レーザビーム
の走査範囲の１点を基準位置とし、その点についての位
置を補正しているので、基準位置以外の走査範囲での位
置補正が完全には行えない。例えば、ガルバノメータ内
のセンサの感度やレーザビームスキャナの制御部の増幅
回路の利得等は温度や時間経過によって変動し、これら
の変動は避けることのできないものである。
の走査範囲の１点を基準位置とし、その点についての位
置を補正しているので、基準位置以外の走査範囲での位
置補正が完全には行えない。例えば、ガルバノメータ内
のセンサの感度やレーザビームスキャナの制御部の増幅
回路の利得等は温度や時間経過によって変動し、これら
の変動は避けることのできないものである。
【０００９】そこで本発明は、ガルバノメータ型の利点
を生かしつつ、レーザ光の位置精度をより向上させるレ
ーザビームスキャナ及びレーザ加工装置を提供すること
を目的とする。
を生かしつつ、レーザ光の位置精度をより向上させるレ
ーザビームスキャナ及びレーザ加工装置を提供すること
を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のレーザビームスキャナは、ガルバノメータを用
いてレーザ光を偏向し所望位置に走査するレーザビーム
スキャナにおいて、前記ガルバノメータで偏向されたレ
ーザ光の位置補正のために、前記レーザ光の走査範囲上
の互いに直交する方向に対向して配置され、それぞれ入
射したレーザ光の１次元の位置を検出する４つの光検出
センサと、前記各光検出センサの対向する２つの光検出
センサごとに、前記対向する２つの光検出センサで検出
されたレーザ光の位置の偏差と本来走査されるべきレー
ザ光の位置の偏差との比から、補正量を算出し、前記補
正量を実際の走査位置に加えることによりレーザ光の位
置補正を行う制御手段とを有することを特徴とする。
本発明のレーザビームスキャナは、ガルバノメータを用
いてレーザ光を偏向し所望位置に走査するレーザビーム
スキャナにおいて、前記ガルバノメータで偏向されたレ
ーザ光の位置補正のために、前記レーザ光の走査範囲上
の互いに直交する方向に対向して配置され、それぞれ入
射したレーザ光の１次元の位置を検出する４つの光検出
センサと、前記各光検出センサの対向する２つの光検出
センサごとに、前記対向する２つの光検出センサで検出
されたレーザ光の位置の偏差と本来走査されるべきレー
ザ光の位置の偏差との比から、補正量を算出し、前記補
正量を実際の走査位置に加えることによりレーザ光の位
置補正を行う制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】上記のとおり構成されたレーザビームスキ
ャナでは、位置補正用のレーザ光を検出する光検出セン
サとして１次元の位置を検出するものを用いている。こ
の光検出センサからは１次元についての情報しか得られ
ないが、４つの光検出センサを互いに直交する方向に対
向して配置しているので、結果的には２次元についての
情報が得られる。１次元の位置を検出するセンサは２次
元の位置を検出するセンサよりも検出精度が高いので、
光検出センサを上記のように配置することで、高い精度
で２次元についての情報を得ることができる。そして、
検出された位置と本来走査されるべき位置とを用い、複
数点についての偏差の比から補正量を算出するので、検
出点のみでなく広い範囲で一定の位置精度が達成される
ことになる。
ャナでは、位置補正用のレーザ光を検出する光検出セン
サとして１次元の位置を検出するものを用いている。こ
の光検出センサからは１次元についての情報しか得られ
ないが、４つの光検出センサを互いに直交する方向に対
向して配置しているので、結果的には２次元についての
情報が得られる。１次元の位置を検出するセンサは２次
元の位置を検出するセンサよりも検出精度が高いので、
光検出センサを上記のように配置することで、高い精度
で２次元についての情報を得ることができる。そして、
検出された位置と本来走査されるべき位置とを用い、複
数点についての偏差の比から補正量を算出するので、検
出点のみでなく広い範囲で一定の位置精度が達成される
ことになる。
【００１２】また、本発明のレーザ加工装置は、レーザ
光を発するレーザ光源と、前記レーザ光源から発せられ
たレーザ光を、ガルバノメータを用いて偏向し所望位置
に走査するレーザビームスキャナとを有し、前記レーザ
ビームスキャナでレーザ光を走査することにより被加工
物を加工するレーザ加工装置において、前記レーザビー
ムスキャナに上記本発明のレーザビームスキャナを適用
したものである。これにより、高い精度でのレーザ加工
が可能となる。
光を発するレーザ光源と、前記レーザ光源から発せられ
たレーザ光を、ガルバノメータを用いて偏向し所望位置
に走査するレーザビームスキャナとを有し、前記レーザ
ビームスキャナでレーザ光を走査することにより被加工
物を加工するレーザ加工装置において、前記レーザビー
ムスキャナに上記本発明のレーザビームスキャナを適用
したものである。これにより、高い精度でのレーザ加工
が可能となる。
【００１３】また、本発明のレーザ加工装置は、前記各
光検出センサへ入射されるレーザ光が、集光光学系を介
して入射される構成としたり、前記ガルバノメータで偏
向されたレーザ光が、ミラーでさらに偏向された後、前
記各光検出センサに入射される構成としたものであって
もよい。集光光学系で集光させることによって光検出セ
ンサまでの光路長を短くでき、また、ミラーで偏向させ
ることによって光検出センサの配置の自由度が増し、い
ずれも装置全体の小型化には効果的である。さらに、前
記各光検出センサをレーザ光による加工範囲外に配置す
ることで、光検出センサが被加工物の加工の邪魔になら
ない。
光検出センサへ入射されるレーザ光が、集光光学系を介
して入射される構成としたり、前記ガルバノメータで偏
向されたレーザ光が、ミラーでさらに偏向された後、前
記各光検出センサに入射される構成としたものであって
もよい。集光光学系で集光させることによって光検出セ
ンサまでの光路長を短くでき、また、ミラーで偏向させ
ることによって光検出センサの配置の自由度が増し、い
ずれも装置全体の小型化には効果的である。さらに、前
記各光検出センサをレーザ光による加工範囲外に配置す
ることで、光検出センサが被加工物の加工の邪魔になら
ない。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明のレーザ加
工装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
て図面を参照して説明する。図１は、本発明のレーザ加
工装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【００１５】このレーザ加工装置は、レーザ制御装置３
の制御によりレーザ光源４からレーザ光５を出射させ、
出射したレーザ光５のビーム径をビームエキスパンダ６
で拡大した後、レーザビームスキャナによりレーザ光５
を走査し、被加工物１４上の所望の位置に集光させるこ
とで被加工物１４を加工するものである。
の制御によりレーザ光源４からレーザ光５を出射させ、
出射したレーザ光５のビーム径をビームエキスパンダ６
で拡大した後、レーザビームスキャナによりレーザ光５
を走査し、被加工物１４上の所望の位置に集光させるこ
とで被加工物１４を加工するものである。
【００１６】ここで、レーザビームスキャナは、レーザ
光５をＸ軸方向及びＹ軸方向に偏向させるためそれぞれ
ガルバノメータ８により回転される１対の走査ミラー９
と、ガルバノメータ８の動作を制御するビームスキャナ
制御装置７と、走査ミラー９で偏向されたレーザ光５を
被加工物１４上に集光させるｆθレンズ１０と、レーザ
光５の位置補正のためにレーザ光５の位置を検出する位
置検出装置１７と、位置検出装置１７で検出されたレー
ザ光５の位置に基づき補正量を算出し、レーザビームス
キャナ全体の動作を制御する制御装置１とにより構成さ
れる。
光５をＸ軸方向及びＹ軸方向に偏向させるためそれぞれ
ガルバノメータ８により回転される１対の走査ミラー９
と、ガルバノメータ８の動作を制御するビームスキャナ
制御装置７と、走査ミラー９で偏向されたレーザ光５を
被加工物１４上に集光させるｆθレンズ１０と、レーザ
光５の位置補正のためにレーザ光５の位置を検出する位
置検出装置１７と、位置検出装置１７で検出されたレー
ザ光５の位置に基づき補正量を算出し、レーザビームス
キャナ全体の動作を制御する制御装置１とにより構成さ
れる。
【００１７】位置検出装置２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向
にそれぞれ対向配置され入射したレーザ光５の位置を電
気信号に変換する４つの位置検出センサ１２と、各位置
検出センサ１２で変換された電気信号を制御装置１で認
識可能な位置信号に変換する位置変換装置２を有する。
また、各位置検出センサ１２にレーザ光５を導き、さら
に各位置検出センサ１２上にレーザ光５を集光させるた
めに、位置検出ミラー１３及び集光光学系１１が各位置
検出センサ１２に対応して設けられている。
にそれぞれ対向配置され入射したレーザ光５の位置を電
気信号に変換する４つの位置検出センサ１２と、各位置
検出センサ１２で変換された電気信号を制御装置１で認
識可能な位置信号に変換する位置変換装置２を有する。
また、各位置検出センサ１２にレーザ光５を導き、さら
に各位置検出センサ１２上にレーザ光５を集光させるた
めに、位置検出ミラー１３及び集光光学系１１が各位置
検出センサ１２に対応して設けられている。
【００１８】各位置検出ミラー１３は、図２に示すよう
に、レーザ光５の走査範囲１９の内側で、かつ、加工範
囲１８の外側に配置されている。また、各位置検出セン
サ１２は、それぞれ入射したレーザ光５の１次元の位置
を検出するものであり、図２において左右に配置された
位置検出センサ１２ではＸ軸方向の位置が検出され、上
下に配置された位置検出センサ１２ではＹ軸方向の位置
が検出される。このような位置検出センサ１２として
は、例えば、図３に示すように２つの受光部１２ａが隣
接して設けられたシリコンフォトダイオードを用いるこ
とができる。このような位置検出センサ１２自体は公知
のものであり、これを用いて１次元の位置を検出する方
法も公知であるので、その詳細な説明は省略する。
に、レーザ光５の走査範囲１９の内側で、かつ、加工範
囲１８の外側に配置されている。また、各位置検出セン
サ１２は、それぞれ入射したレーザ光５の１次元の位置
を検出するものであり、図２において左右に配置された
位置検出センサ１２ではＸ軸方向の位置が検出され、上
下に配置された位置検出センサ１２ではＹ軸方向の位置
が検出される。このような位置検出センサ１２として
は、例えば、図３に示すように２つの受光部１２ａが隣
接して設けられたシリコンフォトダイオードを用いるこ
とができる。このような位置検出センサ１２自体は公知
のものであり、これを用いて１次元の位置を検出する方
法も公知であるので、その詳細な説明は省略する。
【００１９】次に、本レーザ加工装置の基本的な動作に
ついて説明する。制御装置１によりビームスキャナ制御
装置７に所望の位置信号が与えられ、各ガルバノメータ
８がその位置信号に対応する回転角をそれぞれの走査ミ
ラー９に与える。一方、制御装置１はレーザ制御装置３
にレーザ光５を出射または停止する信号を与える。レー
ザ制御装置３からの出射信号に基づきレーザ光源４から
レーザ光５が出射され、レーザ光源４から出射されたレ
ーザ光５はビームエキスパンダ６によりビーム径を拡大
された後、各走査ミラー９により２次元の偏向を受け、
ｆθレンズ１０により被加工物１４上の所望の位置に集
光される。
ついて説明する。制御装置１によりビームスキャナ制御
装置７に所望の位置信号が与えられ、各ガルバノメータ
８がその位置信号に対応する回転角をそれぞれの走査ミ
ラー９に与える。一方、制御装置１はレーザ制御装置３
にレーザ光５を出射または停止する信号を与える。レー
ザ制御装置３からの出射信号に基づきレーザ光源４から
レーザ光５が出射され、レーザ光源４から出射されたレ
ーザ光５はビームエキスパンダ６によりビーム径を拡大
された後、各走査ミラー９により２次元の偏向を受け、
ｆθレンズ１０により被加工物１４上の所望の位置に集
光される。
【００２０】この際、各位置検出ミラー１３は加工範囲
１８の外側に位置しているので、被加工物１４の加工時
に位置検出ミラー１３が邪魔になることはない。なお、
位置検出ミラー１３と集光光学系１１と位置検出センサ
１２とを１つのユニットとして移動可能に設けておけ
ば、位置検出ミラー１３は必ずしも加工範囲１８の外側
に配置しなくてもよい。位置補正時に位置検出ミラー１
３が加工範囲１８内に位置していても、加工時に退避さ
せることができるからである。しかし、このためには、
ユニットを移動させるための装置が必要となり、構造が
複雑になったり装置が大型化するので、位置検出ミラー
１３は加工範囲の外側に固定して配置するのが好まし
い。
１８の外側に位置しているので、被加工物１４の加工時
に位置検出ミラー１３が邪魔になることはない。なお、
位置検出ミラー１３と集光光学系１１と位置検出センサ
１２とを１つのユニットとして移動可能に設けておけ
ば、位置検出ミラー１３は必ずしも加工範囲１８の外側
に配置しなくてもよい。位置補正時に位置検出ミラー１
３が加工範囲１８内に位置していても、加工時に退避さ
せることができるからである。しかし、このためには、
ユニットを移動させるための装置が必要となり、構造が
複雑になったり装置が大型化するので、位置検出ミラー
１３は加工範囲の外側に固定して配置するのが好まし
い。
【００２１】レーザ光５の位置補正時には、上述した基
本動作と同様の制御を受け、制御装置１により、レーザ
光５が各位置検出ミラー１３に順次位置決め走査され
る。このとき走査される位置は、予め定められた所定の
位置（基準位置）である。位置検出ミラー１３に走査さ
れたレーザ光５は、位置検出ミラー１３で反射され集光
光学系１１で集光された後、位置検出センサ１２で電気
信号に変換される。位置検出センサ１２で変換された電
気信号は、位置変換装置２により制御装置１にて認識可
能なレーザ光５の位置信号に変換される。このようにし
て、走査範囲１９の周辺部の、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に
それぞれ対向する４点でのレーザ光５の位置が検出され
る。そして、対向する２つの位置検出センサ１２ごと
に、検出された位置の偏差と本来走査されるべき位置の
偏差とにより算出される補正量を走査位置に加え、位置
の補正を行う。
本動作と同様の制御を受け、制御装置１により、レーザ
光５が各位置検出ミラー１３に順次位置決め走査され
る。このとき走査される位置は、予め定められた所定の
位置（基準位置）である。位置検出ミラー１３に走査さ
れたレーザ光５は、位置検出ミラー１３で反射され集光
光学系１１で集光された後、位置検出センサ１２で電気
信号に変換される。位置検出センサ１２で変換された電
気信号は、位置変換装置２により制御装置１にて認識可
能なレーザ光５の位置信号に変換される。このようにし
て、走査範囲１９の周辺部の、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に
それぞれ対向する４点でのレーザ光５の位置が検出され
る。そして、対向する２つの位置検出センサ１２ごと
に、検出された位置の偏差と本来走査されるべき位置の
偏差とにより算出される補正量を走査位置に加え、位置
の補正を行う。
【００２２】補正量を算出する方法について、図４を参
照して説明する。図４において、本来走査されるべき範
囲として矩形の基準走査範囲を考え、この基準走査範囲
の外周の各辺の中点をそれぞれ基準位置Ｐ１（Ｘ１，Ｙ
０）、Ｐ２（Ｘ０，Ｙ１）、Ｐ３（Ｘ２，Ｙ０）、Ｐ４
（Ｘ０，Ｙ２）とする。一方、基準走査範囲に対応す
る、実際に走査された範囲を実走査範囲とし、この実走
査範囲の、基準位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に対応する
点をずれ位置Ｑ１（Ｘ１′，Ｙ０′）、Ｑ２（Ｘ０′，
Ｙ１′）、Ｑ３（Ｘ２′，Ｙ０′）、Ｑ４（Ｘ０′，Ｙ
２′）とする。また、基準走査範囲上の任意の点Ｐ
（Ｘ，Ｙ）に対応する実走査範囲上の点をＱ（Ｘ′，
Ｙ′）とする。
照して説明する。図４において、本来走査されるべき範
囲として矩形の基準走査範囲を考え、この基準走査範囲
の外周の各辺の中点をそれぞれ基準位置Ｐ１（Ｘ１，Ｙ
０）、Ｐ２（Ｘ０，Ｙ１）、Ｐ３（Ｘ２，Ｙ０）、Ｐ４
（Ｘ０，Ｙ２）とする。一方、基準走査範囲に対応す
る、実際に走査された範囲を実走査範囲とし、この実走
査範囲の、基準位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に対応する
点をずれ位置Ｑ１（Ｘ１′，Ｙ０′）、Ｑ２（Ｘ０′，
Ｙ１′）、Ｑ３（Ｘ２′，Ｙ０′）、Ｑ４（Ｘ０′，Ｙ
２′）とする。また、基準走査範囲上の任意の点Ｐ
（Ｘ，Ｙ）に対応する実走査範囲上の点をＱ（Ｘ′，
Ｙ′）とする。
【００２３】ここで、基準走査範囲上の点Ｐ２、Ｐ、Ｐ
１のＸ座標Ｘ２、Ｘ、Ｘ１と、実走査範囲上の点Ｑ２、
Ｑ、Ｑ１のＸ座標Ｘ２′、Ｘ′、Ｘ１′について考え
る。Ｘ２、Ｘ２′を基準とすると、Ｘ２に対するＸ及び
Ｘ１の位置関係と、Ｘ２′に対するＸ′及びＸ１′の関
係は、図５（ａ）のように表される。この関係より、以
下に示す比例式（１）が成り立つことがわかる。 Ｘ２−Ｘ１：Ｘ２′−Ｘ１′＝Ｘ−Ｘ１：Ｘ′−Ｘ１′ …（１） 同様に、Ｙ座標については、点Ｐ４に対するＰ及びＰ３
の位置関係と点Ｑ４に対するＱ及びＱ３の位置関係か
ら、以下に示す比例式（２）が成り立つ。 Ｙ２−Ｙ１：Ｙ２′−Ｙ１′＝Ｙ−Ｙ１：Ｙ′−Ｙ１′ …（２） （１）、（２）式より、実走査範囲上の任意の点ＱのＸ
座標及びＹ座標は、それぞれ（３）、（４）式で表され
る。
１のＸ座標Ｘ２、Ｘ、Ｘ１と、実走査範囲上の点Ｑ２、
Ｑ、Ｑ１のＸ座標Ｘ２′、Ｘ′、Ｘ１′について考え
る。Ｘ２、Ｘ２′を基準とすると、Ｘ２に対するＸ及び
Ｘ１の位置関係と、Ｘ２′に対するＸ′及びＸ１′の関
係は、図５（ａ）のように表される。この関係より、以
下に示す比例式（１）が成り立つことがわかる。 Ｘ２−Ｘ１：Ｘ２′−Ｘ１′＝Ｘ−Ｘ１：Ｘ′−Ｘ１′ …（１） 同様に、Ｙ座標については、点Ｐ４に対するＰ及びＰ３
の位置関係と点Ｑ４に対するＱ及びＱ３の位置関係か
ら、以下に示す比例式（２）が成り立つ。 Ｙ２−Ｙ１：Ｙ２′−Ｙ１′＝Ｙ−Ｙ１：Ｙ′−Ｙ１′ …（２） （１）、（２）式より、実走査範囲上の任意の点ＱのＸ
座標及びＹ座標は、それぞれ（３）、（４）式で表され
る。
【００２４】
【数１】 この点Ｑを、対応する点Ｐの位置に補正するわけである
が、単に点Ｑの座標と点Ｐの座標との差をとり、この差
分だけ補正するのでは、実際には補正した分の走査位置
についてもずれが生じてしまい、点Ｐの位置には補正さ
れない。そこで、実際に点Ｑから点Ｐに走査されたとき
の計算上の補正位置を考え、この計算上の補正位置に補
正することによって実際には点Ｐに補正されるような点
を算出する。この点をＲ（Ｘ″，Ｙ″）とする。このと
き、Ｘ座標について上述と同様に考えると、計算上の補
正位置と補正後の実際の位置とは、図５（ｂ）に示すよ
うな位置関係で表される。これから、以下の比例式
（５）が成り立つ。 Ｘ２−Ｘ１：Ｘ２′−Ｘ１′＝Ｘ″−Ｘ１：Ｘ −Ｘ１ …（５） 同様にＹ座標についても以下の比例式（６）が成り立
つ。 Ｙ２−Ｙ１：Ｙ２′−Ｙ１′＝Ｙ″−Ｙ１：Ｙ −Ｙ１ …（６） （５）、（６）式より、計算上の補正点ＲのＸ座標及び
Ｙ座標は、それぞれ（７）、（８）式で表される。
が、単に点Ｑの座標と点Ｐの座標との差をとり、この差
分だけ補正するのでは、実際には補正した分の走査位置
についてもずれが生じてしまい、点Ｐの位置には補正さ
れない。そこで、実際に点Ｑから点Ｐに走査されたとき
の計算上の補正位置を考え、この計算上の補正位置に補
正することによって実際には点Ｐに補正されるような点
を算出する。この点をＲ（Ｘ″，Ｙ″）とする。このと
き、Ｘ座標について上述と同様に考えると、計算上の補
正位置と補正後の実際の位置とは、図５（ｂ）に示すよ
うな位置関係で表される。これから、以下の比例式
（５）が成り立つ。 Ｘ２−Ｘ１：Ｘ２′−Ｘ１′＝Ｘ″−Ｘ１：Ｘ −Ｘ１ …（５） 同様にＹ座標についても以下の比例式（６）が成り立
つ。 Ｙ２−Ｙ１：Ｙ２′−Ｙ１′＝Ｙ″−Ｙ１：Ｙ −Ｙ１ …（６） （５）、（６）式より、計算上の補正点ＲのＸ座標及び
Ｙ座標は、それぞれ（７）、（８）式で表される。
【００２５】
【数２】 実走査範囲上の任意の点Ｑ（Ｘ′，Ｙ′）を、このよう
にして算出された補正点Ｒ（Ｘ″，Ｙ″）に位置決めす
ることにより、実際の走査位置は点Ｐ（Ｘ，Ｙ）の位置
に補正される。
にして算出された補正点Ｒ（Ｘ″，Ｙ″）に位置決めす
ることにより、実際の走査位置は点Ｐ（Ｘ，Ｙ）の位置
に補正される。
【００２６】これにより、高速動作というガルバノメー
タ型の利点を生かしつつ、レーザ光の位置精度が向上
し、より高精度のレーザ加工を実現することができる。
しかも、位置補正時に用いられる位置検出センサ１２は
レーザ光５の１次元の位置を検出するものなので、エリ
アセンサに比べて検出精度は高い。また、複数点につい
ての相対的な位置関係の比から補正量を算出しているの
で、ガルバノメータ８内のセンサ感度の変化や増幅回路
の利得変化等によるゲイン変動で位置によりずれ量の差
があっても、一定の位置精度をより広い範囲で達成する
ことができる。
タ型の利点を生かしつつ、レーザ光の位置精度が向上
し、より高精度のレーザ加工を実現することができる。
しかも、位置補正時に用いられる位置検出センサ１２は
レーザ光５の１次元の位置を検出するものなので、エリ
アセンサに比べて検出精度は高い。また、複数点につい
ての相対的な位置関係の比から補正量を算出しているの
で、ガルバノメータ８内のセンサ感度の変化や増幅回路
の利得変化等によるゲイン変動で位置によりずれ量の差
があっても、一定の位置精度をより広い範囲で達成する
ことができる。
【００２７】上述した実施形態では、位置補正時には集
光光学系１１で集光してからレーザ光５を位置検出セン
サ１２に入射させている例を示したが、ｆθレンズ１０
から位置検出センサ１２までの光路長がｆθレンズ１０
から被加工物１４までの光路長と等しくなるように位置
検出センサ１２を配置した場合には、集光光学系１１は
必要ない。さらに、位置検出センサ１２を、ｆθレンズ
１０を透過したレーザ光５が直接入射される位置に配置
すれば、位置検出ミラー１３も必要ない。しかし、集光
光学系１１を用いることによりｆθレンズ１０と位置検
出センサ１２との距離を短くできるし、位置検出ミラー
１３を設けることにより位置検出センサ１２の配置の自
由度が増すので、集光光学系１１や位置検出ミラー１３
は装置全体の小型化には有効である。
光光学系１１で集光してからレーザ光５を位置検出セン
サ１２に入射させている例を示したが、ｆθレンズ１０
から位置検出センサ１２までの光路長がｆθレンズ１０
から被加工物１４までの光路長と等しくなるように位置
検出センサ１２を配置した場合には、集光光学系１１は
必要ない。さらに、位置検出センサ１２を、ｆθレンズ
１０を透過したレーザ光５が直接入射される位置に配置
すれば、位置検出ミラー１３も必要ない。しかし、集光
光学系１１を用いることによりｆθレンズ１０と位置検
出センサ１２との距離を短くできるし、位置検出ミラー
１３を設けることにより位置検出センサ１２の配置の自
由度が増すので、集光光学系１１や位置検出ミラー１３
は装置全体の小型化には有効である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したとおり本発明のレーザビー
ムスキャナは、レーザ光の位置補正のために、レーザ光
の１次元の位置を検出する４つの光検出センサを互いに
直交する方向に対向して配置し、対向する２つの光検出
センサごとに、検出された位置と本来走査されるべき位
置とを用い、複数点についての偏差の比から補正量を算
出することにより、レーザ光の位置精度を向上させるこ
とができる。
ムスキャナは、レーザ光の位置補正のために、レーザ光
の１次元の位置を検出する４つの光検出センサを互いに
直交する方向に対向して配置し、対向する２つの光検出
センサごとに、検出された位置と本来走査されるべき位
置とを用い、複数点についての偏差の比から補正量を算
出することにより、レーザ光の位置精度を向上させるこ
とができる。
【００２９】本発明のレーザ加工装置は、本発明のレー
ザビームスキャナを用いているので、レーザ光の位置精
度が向上し、結果的に、より高精度のレーザ加工を実現
することができる。さらに、集光光学系を介して光検出
センサへレーザ光を入射させたり、あるいは光検出セン
サに入射されるレーザ光をミラーで偏向させることで、
装置全体を小型化することができる。
ザビームスキャナを用いているので、レーザ光の位置精
度が向上し、結果的に、より高精度のレーザ加工を実現
することができる。さらに、集光光学系を介して光検出
センサへレーザ光を入射させたり、あるいは光検出セン
サに入射されるレーザ光をミラーで偏向させることで、
装置全体を小型化することができる。
【図１】本発明のレーザ加工装置の一実施形態の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】図１に示したレーザ加工装置の位置検出部の配
置を示す平面図である。
置を示す平面図である。
【図３】レーザ光の１次元の位置を検出する位置検出セ
ンサの一例の平面図である。
ンサの一例の平面図である。
【図４】補正量を算出する方法を説明するための図であ
る。
る。
【図５】補正量を算出する方法を説明するための図であ
る。
る。
１ 制御装置 ２ 位置変換装置 ３ レーザ制御装置 ４ レーザ光源 ５ レーザ光 ６ ビームエキスパンダ ７ ビームスキャナ制御装置 ８ ガルバノメータ ９ 走査ミラー １０ ｆθレンズ １１ 集光光学系 １２ 位置検出センサ １２ａ 受光部 １３ 位置検出ミラー １４ 被加工物 １８ 加工範囲 １９ 走査範囲 ２１ 基準走査範囲 ２２ 実走査範囲
Claims (5)
- 【請求項１】 ガルバノメータを用いてレーザ光を偏向
し所望位置に走査するレーザビームスキャナにおいて、 前記ガルバノメータで偏向されたレーザ光の位置補正の
ために、前記レーザ光の走査範囲上の互いに直交する方
向に対向して配置され、それぞれ入射したレーザ光の１
次元の位置を検出する４つの光検出センサと、 前記各光検出センサの対向する２つの光検出センサごと
に、前記対向する２つの光検出センサで検出されたレー
ザ光の位置の偏差と本来走査されるべきレーザ光の位置
の偏差との比から、補正量を算出し、前記補正量を実際
の走査位置に加えることによりレーザ光の位置補正を行
う制御手段とを有することを特徴とするレーザビームス
キャナ。 - 【請求項２】 レーザ光を発するレーザ光源と、前記レ
ーザ光源から発せられたレーザ光を、ガルバノメータを
用いて偏向し所望位置に走査するレーザビームスキャナ
とを有し、前記レーザビームスキャナでレーザ光を走査
することにより被加工物を加工するレーザ加工装置にお
いて、 前記レーザビームスキャナは、前記ガルバノメータで偏
向されたレーザ光の位置補正のために、前記レーザ光の
走査範囲上の互いに直交する方向に対向して配置され、
それぞれ入射したレーザ光の１次元の位置を検出する４
つの光検出センサと、 前記各光検出センサの対向する２つの光検出センサごと
に、前記対向する２つの光検出センサで検出されたレー
ザ光の位置の偏差と本来走査されるべきレーザ光の位置
の偏差との比から、補正量を算出し、前記補正量を実際
の走査位置に加えることによりレーザ光の位置補正を行
う制御手段とを有することを特徴とするレーザ加工装
置。 - 【請求項３】 前記各光検出センサへは、集光光学系を
介してレーザ光が入射される請求項２に記載のレーザ加
工装置。 - 【請求項４】 前記ガルバノメータで偏向されたレーザ
光が、ミラーでさらに偏向された後、前記各光検出セン
サに入射される請求項２または３に記載のレーザ加工装
置。 - 【請求項５】 前記各光検出センサは、レーザ光による
加工範囲外に配置されている請求項２に記載のレーザ加
工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7263010A JPH09103893A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | レーザビームスキャナ及びレーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7263010A JPH09103893A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | レーザビームスキャナ及びレーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09103893A true JPH09103893A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=17383644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7263010A Pending JPH09103893A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | レーザビームスキャナ及びレーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09103893A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001087199A3 (de) * | 2000-05-17 | 2002-02-28 | Asclepion Meditec Ag | Verfahren und vorrichtung zur kontrolle der energie und/oder der position eines gepulsten und gescannten laserstrahls |
| JP2002321072A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-05 | Sunx Ltd | レーザマーキング装置 |
| JP2003290944A (ja) * | 2002-04-04 | 2003-10-14 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工装置 |
| WO2006046592A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | Pentax Corporation | 小型光走査装置 |
| JP2006239092A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Nidek Co Ltd | 角膜手術装置 |
| JP2009276491A (ja) * | 2008-05-14 | 2009-11-26 | Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd | ガルバノスキャナシステムの調整方法 |
| KR20200140213A (ko) * | 2018-04-21 | 2020-12-15 | 주식회사 아이티아이 | 레이저 스캐닝 장비의 자동 위치 보정 장치 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58105550A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-23 | シ−メンス・アクチエンゲゼルシヤフト | ジヤイアントパルス・レ−ザ−装置の基準系の整合方法 |
| JPH01144011A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | ガルバノメータミラーの調整方法 |
| JPH07164169A (ja) * | 1993-12-14 | 1995-06-27 | Nec Corp | スキャニング型レーザマーキング装置 |
-
1995
- 1995-10-11 JP JP7263010A patent/JPH09103893A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| JPWO2006046592A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2008-05-22 | ペンタックス株式会社 | 小型光走査装置 |
| US7479626B2 (en) | 2004-10-29 | 2009-01-20 | Hoya Corporation | Optical scanner device |
| WO2006046592A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | Pentax Corporation | 小型光走査装置 |
| US7601949B2 (en) | 2004-10-29 | 2009-10-13 | Hoya Corporation | Optical scanner device |
| JP4589931B2 (ja) * | 2004-10-29 | 2010-12-01 | Ｈｏｙａ株式会社 | 小型光走査装置 |
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