JPH11267873A - レーザ光の走査光学系及びレーザ加工装置 - Google Patents
レーザ光の走査光学系及びレーザ加工装置Info
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- JPH11267873A JPH11267873A JP10092256A JP9225698A JPH11267873A JP H11267873 A JPH11267873 A JP H11267873A JP 10092256 A JP10092256 A JP 10092256A JP 9225698 A JP9225698 A JP 9225698A JP H11267873 A JPH11267873 A JP H11267873A
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 レーザ光を出力するためのレーザ光源１
０と、２軸制御可能なピエゾ式ガルバノミラー１３から
なるガルバノメータ型走査光学系とを備えたレーザ加工
装置。この走査光学系において、Ｓ偏光のレーザ光１８
は偏光ビームスプリッタ１１で反射され、λ／４板１２
を通過して円偏光となり、ガルバノミラーに略垂直に入
射する。次に、ガルバノミラーからの反射光は逆回りの
円偏光となり、再びλ／４板を通過してＰ偏光になり、
偏光ビームスプリッタを通過して、集光レンズ１４によ
り集光されて被加工物表面に照射される。制御装置１７
によりガルバノミラーの反射方向を制御して、レーザ光
を被加工物表面上に２次元的に走査する。照射されるレ
ーザ光のパワーは、λ／４板を回転させることにより偏
光ビームスプリッタの透過率を変えて調整する。 【効果】 レーザ光を高速かつ高精度に走査でき、微細
加工が可能になる。
０と、２軸制御可能なピエゾ式ガルバノミラー１３から
なるガルバノメータ型走査光学系とを備えたレーザ加工
装置。この走査光学系において、Ｓ偏光のレーザ光１８
は偏光ビームスプリッタ１１で反射され、λ／４板１２
を通過して円偏光となり、ガルバノミラーに略垂直に入
射する。次に、ガルバノミラーからの反射光は逆回りの
円偏光となり、再びλ／４板を通過してＰ偏光になり、
偏光ビームスプリッタを通過して、集光レンズ１４によ
り集光されて被加工物表面に照射される。制御装置１７
によりガルバノミラーの反射方向を制御して、レーザ光
を被加工物表面上に２次元的に走査する。照射されるレ
ーザ光のパワーは、λ／４板を回転させることにより偏
光ビームスプリッタの透過率を変えて調整する。 【効果】 レーザ光を高速かつ高精度に走査でき、微細
加工が可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を高精度
かつ高速で走査するための走査光学系に関し、特にこの
ような走査光学系を備えたレーザ加工装置に関する。
かつ高速で走査するための走査光学系に関し、特にこの
ような走査光学系を備えたレーザ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、これらの技術分野において指向性
・集光性に優れたレーザ光の利用が実用化されており、
特にレーザ加工の分野では、切断・穴開け・マーキング
等の除去加工やエッチング等の表面加工、表面改質等に
幅広く利用されている。一般にレーザ加工において、レ
ーザ光を被加工物表面上に２次元的に走査する方式とし
て、ガルバノメータ型走査方式やＸＹテーブル型走査方
式が知られている。その他に、Ｘ軸をポリゴンミラーで
高速走査し、Ｙ軸もこれに同期させて少しずつ送るポリ
ゴンミラー型走査方式がレーザプリンタに採用されてい
る。
・集光性に優れたレーザ光の利用が実用化されており、
特にレーザ加工の分野では、切断・穴開け・マーキング
等の除去加工やエッチング等の表面加工、表面改質等に
幅広く利用されている。一般にレーザ加工において、レ
ーザ光を被加工物表面上に２次元的に走査する方式とし
て、ガルバノメータ型走査方式やＸＹテーブル型走査方
式が知られている。その他に、Ｘ軸をポリゴンミラーで
高速走査し、Ｙ軸もこれに同期させて少しずつ送るポリ
ゴンミラー型走査方式がレーザプリンタに採用されてい
る。
【０００３】被加工物をＸＹ軸テーブルに載せて駆動す
るＸＹテーブル型走査方式は、高速駆動が困難で応答性
が低く、しかも装置全体が大型化するという問題があ
る。これに対し、ＸＹ方向にそれぞれ別個のガルバノメ
ータ型オプティカルスキャナを用いるガルバノメータ型
走査方式は、構成が簡単かつ小型で、処理速度や精度、
操作性、簡便さ等の点で有利であり、様々な用途に多く
用いられている。
るＸＹテーブル型走査方式は、高速駆動が困難で応答性
が低く、しかも装置全体が大型化するという問題があ
る。これに対し、ＸＹ方向にそれぞれ別個のガルバノメ
ータ型オプティカルスキャナを用いるガルバノメータ型
走査方式は、構成が簡単かつ小型で、処理速度や精度、
操作性、簡便さ等の点で有利であり、様々な用途に多く
用いられている。
【０００４】図４は、このような従来のガルバノメータ
型走査方式の光学系を備えた典型的なレーザ加工装置の
構成を概略的に示している。このレーザ加工装置は、レ
ーザ発振器１と、第１走査ミラー２を有するＸ軸駆動ガ
ルバノメータ３と、第２走査ミラー４を有するＹ軸駆動
ガルバノメータ５と、所謂ｆ−θレンズからなる集光レ
ンズ６とを備える。レーザ発振器１からのレーザ光７
は、第１及び第２走査ミラー２、４間で反射され、集光
レンズにより集光して被加工物８表面に照射される。レ
ーザ光の照射は、両ガルバノメータ３、５をそれぞれ別
個に駆動することにより、被加工物表面上でＸ方向及び
／又はＹ方向に走査される。
型走査方式の光学系を備えた典型的なレーザ加工装置の
構成を概略的に示している。このレーザ加工装置は、レ
ーザ発振器１と、第１走査ミラー２を有するＸ軸駆動ガ
ルバノメータ３と、第２走査ミラー４を有するＹ軸駆動
ガルバノメータ５と、所謂ｆ−θレンズからなる集光レ
ンズ６とを備える。レーザ発振器１からのレーザ光７
は、第１及び第２走査ミラー２、４間で反射され、集光
レンズにより集光して被加工物８表面に照射される。レ
ーザ光の照射は、両ガルバノメータ３、５をそれぞれ別
個に駆動することにより、被加工物表面上でＸ方向及び
／又はＹ方向に走査される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のガルバノメータ型走査方式では、２枚の走査ミ
ラーを使用するために光学系の調整が難しく、特に微小
スポット径を得ることが困難なため、微細加工には不向
きであり、高精度の走査が困難で応答性が低いため、加
工精度が低くかつ加工時間が長くなるという問題があ
る。
た従来のガルバノメータ型走査方式では、２枚の走査ミ
ラーを使用するために光学系の調整が難しく、特に微小
スポット径を得ることが困難なため、微細加工には不向
きであり、高精度の走査が困難で応答性が低いため、加
工精度が低くかつ加工時間が長くなるという問題があ
る。
【０００６】また、高精度な加工を行うためには、加工
条件及びその変化に応じて照射するレーザ光のパワー
（熱量）を調整する必要があるが、レーザ発振器の出力
を加工作業中に微調整することは実際上困難であり、ま
たレーザ発振器の出力を一定に維持したままレーザ光の
パワーを調整するためには、別個に減衰光学系を設ける
必要が生じる。
条件及びその変化に応じて照射するレーザ光のパワー
（熱量）を調整する必要があるが、レーザ発振器の出力
を加工作業中に微調整することは実際上困難であり、ま
たレーザ発振器の出力を一定に維持したままレーザ光の
パワーを調整するためには、別個に減衰光学系を設ける
必要が生じる。
【０００７】そこで、本発明は上述した従来技術の問題
点に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡
単な構成で高速かつ走査精度の高いレーザ光の走査光学
系を提供することにある。
点に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡
単な構成で高速かつ走査精度の高いレーザ光の走査光学
系を提供することにある。
【０００８】本発明の別の目的は、このような光学系を
備えることにより、レーザ光を高速かつ高精度に走査す
ることができ、その構成が比較的簡単かつ小型で、加工
効率に優れ、特に微細加工に適したレーザ加工装置を提
供することにある。
備えることにより、レーザ光を高速かつ高精度に走査す
ることができ、その構成が比較的簡単かつ小型で、加工
効率に優れ、特に微細加工に適したレーザ加工装置を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
発振器から出力されたレーザ光を反射するための２軸制
御可能なガルバノミラーと、該ガルバノミラーからの反
射光を集光させるための集光レンズと、前記ガルバノミ
ラーの反射方向を制御するための制御装置とからなるレ
ーザ光の走査光学系が提供される。
発振器から出力されたレーザ光を反射するための２軸制
御可能なガルバノミラーと、該ガルバノミラーからの反
射光を集光させるための集光レンズと、前記ガルバノミ
ラーの反射方向を制御するための制御装置とからなるレ
ーザ光の走査光学系が提供される。
【００１０】この構成により、制御装置により１個のガ
ルバノミラーを制御するだけでレーザ光を２次元的に走
査できるので、２個のガルバノメータをＸＹ軸方向に別
個に駆動する従来の走査光学系に比して応答性・操作性
が著しく向上し、高速かつ高精度の走査・位置決めが可
能になると共に、その構成を簡単にして小型化を図るこ
とができる。
ルバノミラーを制御するだけでレーザ光を２次元的に走
査できるので、２個のガルバノメータをＸＹ軸方向に別
個に駆動する従来の走査光学系に比して応答性・操作性
が著しく向上し、高速かつ高精度の走査・位置決めが可
能になると共に、その構成を簡単にして小型化を図るこ
とができる。
【００１１】また、本発明の走査光学系は、レーザ発振
器からのレーザ光をガルバノミラーに略垂直に入射する
ように通過させる偏光ビームスプリッタと、該偏光ビー
ムスプリッタとガルバノミラー間に光軸を合わせて配置
されたλ／４板とを更に備える。
器からのレーザ光をガルバノミラーに略垂直に入射する
ように通過させる偏光ビームスプリッタと、該偏光ビー
ムスプリッタとガルバノミラー間に光軸を合わせて配置
されたλ／４板とを更に備える。
【００１２】レーザ光源からのレーザ光は、偏光ビーム
スプリッタを通過する際にＳ偏光の場合に反射され、λ
／４板により円偏光となってガルバノミラーに入射し、
反射されて逆回りの円偏光に変化し、再びλ／４板を通
過してＰ偏光となり、偏光ビームスプリッタを直進して
集光レンズに入射する。他方、Ｐ偏光の場合には、偏光
ビームスプリッタを直進してλ／４板により円偏光とな
り、ガルバノミラーに反射されて逆回りの円偏光に変化
し、再びλ／４板によりＳ偏光となって偏光ビームスプ
リッタで反射され、集光レンズに入射する。いずれの場
合にも、レーザ光のガルバノミラーへの入射角度が略０
°であるため、レーザ光をＸＹ軸方向にそれぞれ線形に
走査しかつ位置決めすることができ、走査精度が一層向
上する。
スプリッタを通過する際にＳ偏光の場合に反射され、λ
／４板により円偏光となってガルバノミラーに入射し、
反射されて逆回りの円偏光に変化し、再びλ／４板を通
過してＰ偏光となり、偏光ビームスプリッタを直進して
集光レンズに入射する。他方、Ｐ偏光の場合には、偏光
ビームスプリッタを直進してλ／４板により円偏光とな
り、ガルバノミラーに反射されて逆回りの円偏光に変化
し、再びλ／４板によりＳ偏光となって偏光ビームスプ
リッタで反射され、集光レンズに入射する。いずれの場
合にも、レーザ光のガルバノミラーへの入射角度が略０
°であるため、レーザ光をＸＹ軸方向にそれぞれ線形に
走査しかつ位置決めすることができ、走査精度が一層向
上する。
【００１３】本発明の別の側面によれば、レーザ光を出
力するためのレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ
光を反射するための２軸制御可能なガルバノミラーと、
該ガルバノミラーからの反射光を集光させて被加工物表
面に照射するための集光レンズと、ガルバノミラーの反
射方向を制御するための制御装置とからなるレーザ加工
装置が提供される。
力するためのレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ
光を反射するための２軸制御可能なガルバノミラーと、
該ガルバノミラーからの反射光を集光させて被加工物表
面に照射するための集光レンズと、ガルバノミラーの反
射方向を制御するための制御装置とからなるレーザ加工
装置が提供される。
【００１４】このような構成の走査光学系を備えること
により、制御装置により１個のガルバノミラーの反射方
向を制御するだけで、レーザ光を被加工物表面上に２次
元的に走査することができるので、被加工物を任意の形
状に高速で高精度に加工することができる。
により、制御装置により１個のガルバノミラーの反射方
向を制御するだけで、レーザ光を被加工物表面上に２次
元的に走査することができるので、被加工物を任意の形
状に高速で高精度に加工することができる。
【００１５】更に本発明によれば、レーザ光を出力する
ためのレーザ光源と、２軸制御可能なガルバノミラー
と、前記レーザ光源からのレーザ光をガルバノミラーに
略垂直に入射するように通過させる偏光ビームスプリッ
タと、該偏光ビームスプリッタとガルバノミラー間に光
軸を合わせて配置されたλ／４板と、ガルバノミラーか
ら反射されて再びλ／４板及び偏光ビームスプリッタを
通過したレーザ光を集光させて被加工物表面に照射する
ための集光レンズとからなるレーザ加工装置が提供され
る。
ためのレーザ光源と、２軸制御可能なガルバノミラー
と、前記レーザ光源からのレーザ光をガルバノミラーに
略垂直に入射するように通過させる偏光ビームスプリッ
タと、該偏光ビームスプリッタとガルバノミラー間に光
軸を合わせて配置されたλ／４板と、ガルバノミラーか
ら反射されて再びλ／４板及び偏光ビームスプリッタを
通過したレーザ光を集光させて被加工物表面に照射する
ための集光レンズとからなるレーザ加工装置が提供され
る。
【００１６】レーザ光源から出力されて偏光ビームスプ
リッタを通過するレーザ光はＳ偏光又はＰ偏光のいずれ
であってもよい。上述したように、Ｓ偏光の場合には、
偏光ビームスプリッタで反射され、λ／４板により円偏
光となってガルバノミラーに入射し、反射されて逆回り
の円偏光に変化し、再びλ／４板を通過してＰ偏光とな
って偏光ビームスプリッタを直進し、集光レンズで集光
して被加工物表面に照射される。これに対し、Ｐ偏光の
場合には、レーザ発振器と集光レンズとの配置が逆にな
り、偏光ビームスプリッタを直進したレーザ光が、λ／
４板により円偏光となってガルバノミラーに入射し、反
射された逆回りの円偏光が再びλ／４板によりＳ偏光と
なり、偏光ビームスプリッタで反射されて集光レンズで
集光される。いずれの場合にも、１個のガルバノミラー
でレーザ光を被加工物表面上でＸＹ軸方向にそれぞれ線
形制御して走査しかつ位置決めすることができ、応答性
・加工精度がより一層向上する。
リッタを通過するレーザ光はＳ偏光又はＰ偏光のいずれ
であってもよい。上述したように、Ｓ偏光の場合には、
偏光ビームスプリッタで反射され、λ／４板により円偏
光となってガルバノミラーに入射し、反射されて逆回り
の円偏光に変化し、再びλ／４板を通過してＰ偏光とな
って偏光ビームスプリッタを直進し、集光レンズで集光
して被加工物表面に照射される。これに対し、Ｐ偏光の
場合には、レーザ発振器と集光レンズとの配置が逆にな
り、偏光ビームスプリッタを直進したレーザ光が、λ／
４板により円偏光となってガルバノミラーに入射し、反
射された逆回りの円偏光が再びλ／４板によりＳ偏光と
なり、偏光ビームスプリッタで反射されて集光レンズで
集光される。いずれの場合にも、１個のガルバノミラー
でレーザ光を被加工物表面上でＸＹ軸方向にそれぞれ線
形制御して走査しかつ位置決めすることができ、応答性
・加工精度がより一層向上する。
【００１７】前記λ／４板は、走査光学系の光軸に関し
て回転可能に設けることができ、それによりガルバノミ
ラーからの反射光の偏光ビームスプリッタの透過率を変
化させることができ、被加工物表面に照射されるレーザ
光のパワーを、別個の調整手段を設けることなく容易に
調整することができるので、好都合である。
て回転可能に設けることができ、それによりガルバノミ
ラーからの反射光の偏光ビームスプリッタの透過率を変
化させることができ、被加工物表面に照射されるレーザ
光のパワーを、別個の調整手段を設けることなく容易に
調整することができるので、好都合である。
【００１８】更に別の実施例では、前記偏光ビームスプ
リッタと集光レンズとの間に位相格子を配置することが
でき、それにより、１つのレーザ光から複数の焦点を同
じ強度で同時に発生させることができるので、被加工物
表面の複数の個所を同時に走査して加工することができ
る。
リッタと集光レンズとの間に位相格子を配置することが
でき、それにより、１つのレーザ光から複数の焦点を同
じ強度で同時に発生させることができるので、被加工物
表面の複数の個所を同時に走査して加工することができ
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照しつつ実
施例を用いて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明
によるレーザ加工装置の好適な実施例の構成を概略的に
示している。本実施例のレーザ加工装置は、レーザ光を
出力するレーザ光源１０と、偏光ビームスプリッタ１
１、λ／４板１２、ガルバノミラー１３及び集光レンズ
１４からなる走査光学系とを備える。
施例を用いて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明
によるレーザ加工装置の好適な実施例の構成を概略的に
示している。本実施例のレーザ加工装置は、レーザ光を
出力するレーザ光源１０と、偏光ビームスプリッタ１
１、λ／４板１２、ガルバノミラー１３及び集光レンズ
１４からなる走査光学系とを備える。
【００２０】ガルバノミラー１３は、ＸＹ軸方向に高精
度に制御して傾動可能なプラットホームを有するピエゾ
式ガルバノメータ１５と、該プラットホームに取り付け
られた走査ミラー１６とからなる。ガルバノメータ１５
は、前記プラットホーム即ち走査ミラー１６の傾動を制
御するための制御装置１７に接続されている。このよう
なガルバノメータとしては、複数の圧電変換子を用いて
プラットホームを駆動するタイプのものが、例えばドイ
ツ国の Physik Instrumente (PI) GmbH & Co.から市販
されている。
度に制御して傾動可能なプラットホームを有するピエゾ
式ガルバノメータ１５と、該プラットホームに取り付け
られた走査ミラー１６とからなる。ガルバノメータ１５
は、前記プラットホーム即ち走査ミラー１６の傾動を制
御するための制御装置１７に接続されている。このよう
なガルバノメータとしては、複数の圧電変換子を用いて
プラットホームを駆動するタイプのものが、例えばドイ
ツ国の Physik Instrumente (PI) GmbH & Co.から市販
されている。
【００２１】λ／４板１２は、偏光ビームスプリッタ１
１とガルバノミラー１３との間に光軸を合わせて配置さ
れ、集光レンズ１４は、偏光ビームスプリッタを挟んで
λ／４板と反対側に同様に光軸を合わせて配置される。
集光レンズ１４には、光軸から角度θでレンズに入射さ
れたときの焦点が、光軸を通った光が焦点を結ぶ平面と
同じ面上にくるように設計された組合せレンズである所
謂ｆ−θレンズを使用することが好ましい。
１とガルバノミラー１３との間に光軸を合わせて配置さ
れ、集光レンズ１４は、偏光ビームスプリッタを挟んで
λ／４板と反対側に同様に光軸を合わせて配置される。
集光レンズ１４には、光軸から角度θでレンズに入射さ
れたときの焦点が、光軸を通った光が焦点を結ぶ平面と
同じ面上にくるように設計された組合せレンズである所
謂ｆ−θレンズを使用することが好ましい。
【００２２】本実施例では、レーザ光源１０は前記走査
光学系の光路の外側に配置され、Ｓ偏光のレーザ光を発
生する。前記レーザ光源からのレーザ光Ｂは、偏光ビー
ムスプリッタ１１によりガルバノミラー１３に向けて反
射され、該ミラーに略垂直に入射する。レーザ光Ｂは、
λ／４板１２を通過すると右回りの円偏光となり、カル
バノミラー１３で反射されて逆方向即ち左回りの円偏光
に変化する。この反射光が再びλ／４板を通過するとＰ
偏光となり、偏光ビームスプリッタ１１を直進し、集光
レンズ１４により集光されて被加工物１８表面に照射さ
れる。
光学系の光路の外側に配置され、Ｓ偏光のレーザ光を発
生する。前記レーザ光源からのレーザ光Ｂは、偏光ビー
ムスプリッタ１１によりガルバノミラー１３に向けて反
射され、該ミラーに略垂直に入射する。レーザ光Ｂは、
λ／４板１２を通過すると右回りの円偏光となり、カル
バノミラー１３で反射されて逆方向即ち左回りの円偏光
に変化する。この反射光が再びλ／４板を通過するとＰ
偏光となり、偏光ビームスプリッタ１１を直進し、集光
レンズ１４により集光されて被加工物１８表面に照射さ
れる。
【００２３】ガルバノミラー１３の反射方向は、前記プ
ラットホームの傾斜角度を制御装置１７からの入力信号
で変化させることにより調整することができる。このと
き、レーザ光Ｂのガルバノミラー１３への入射角度が略
０°であるので、被加工物１８表面で走査されるレーザ
光は、プラットホームの角度変位に関してＸＹ軸方向に
線形に制御される。例えば、制御装置１７からガルバノ
メータ１５に、それぞれ９０°位相がずれたＸ軸及びＹ
軸走査のための正弦波の信号を入力すると、レーザ光は
真円の軌跡を描いて走査される。本願発明者によれば、
実際にレーザ光をnm単位で制御することができた。この
ように１個のガルバノミラーでレーザ光をＸＹ軸方向に
線形走査することにより、応答性が向上し、高速かつ高
精度での走査が可能になる。
ラットホームの傾斜角度を制御装置１７からの入力信号
で変化させることにより調整することができる。このと
き、レーザ光Ｂのガルバノミラー１３への入射角度が略
０°であるので、被加工物１８表面で走査されるレーザ
光は、プラットホームの角度変位に関してＸＹ軸方向に
線形に制御される。例えば、制御装置１７からガルバノ
メータ１５に、それぞれ９０°位相がずれたＸ軸及びＹ
軸走査のための正弦波の信号を入力すると、レーザ光は
真円の軌跡を描いて走査される。本願発明者によれば、
実際にレーザ光をnm単位で制御することができた。この
ように１個のガルバノミラーでレーザ光をＸＹ軸方向に
線形走査することにより、応答性が向上し、高速かつ高
精度での走査が可能になる。
【００２４】本発明によれば、λ／４板１２は、前記走
査光学系の光軸に関して回転可能に保持することができ
る。ガルバノミラー１３からの反射光が偏光ビームスプ
リッタ１１を通過する際の透過率は、λ／４板の回転角
度に関して正弦曲線をもって変化する。従って、λ／４
板の回転角度を調整することにより、被加工物表面への
レーザ光のパワーを容易に、加工作業中であっても連続
的に調整することができる。例えば穴開け加工におい
て、被加工物表面層を比較低いパワーで加工してドロス
の発生を少なくし、それより深い部分では強いパワーで
加工して加工効率を高めることができ、加工条件に応じ
た最適な加工が可能になる。
査光学系の光軸に関して回転可能に保持することができ
る。ガルバノミラー１３からの反射光が偏光ビームスプ
リッタ１１を通過する際の透過率は、λ／４板の回転角
度に関して正弦曲線をもって変化する。従って、λ／４
板の回転角度を調整することにより、被加工物表面への
レーザ光のパワーを容易に、加工作業中であっても連続
的に調整することができる。例えば穴開け加工におい
て、被加工物表面層を比較低いパワーで加工してドロス
の発生を少なくし、それより深い部分では強いパワーで
加工して加工効率を高めることができ、加工条件に応じ
た最適な加工が可能になる。
【００２５】図２は、本発明によるレーザ加工装置の第
２実施例の構成を示している。第２実施例のレーザ加工
装置は、偏光ビームスプリッタ１１及びλ／４板１２が
省略され、そのためにレーザ光源１０がレーザ光Ｂをガ
ルバノミラー１３に直接入射させるように配置されてい
る点で、図１の第１実施例とは異なる。
２実施例の構成を示している。第２実施例のレーザ加工
装置は、偏光ビームスプリッタ１１及びλ／４板１２が
省略され、そのためにレーザ光源１０がレーザ光Ｂをガ
ルバノミラー１３に直接入射させるように配置されてい
る点で、図１の第１実施例とは異なる。
【００２６】このため、レーザ光源１０は、ガルバノミ
ラー１３と集光レンズ１４とを結ぶ光路を遮らない位置
に配置する必要があり、レーザ光のガルバノミラー１３
への入射角度θが比較的大きくなる。第１実施例のよう
にガルバノミラー１３における走査ミラー１６の角度変
位を線形的に変換してレーザ光を走査することはできな
いが、第１実施例よりも構成が簡単である。従来の２枚
の走査ミラーを使用するガルバノメータ型走査方式に比
べると、構成が簡単な上に、高い走査応答性が得られ、
より高速かつ高精度に走査することができる。従って、
要求される走査・加工精度が比較的低い場合には、実用
上十分に使用することができる。
ラー１３と集光レンズ１４とを結ぶ光路を遮らない位置
に配置する必要があり、レーザ光のガルバノミラー１３
への入射角度θが比較的大きくなる。第１実施例のよう
にガルバノミラー１３における走査ミラー１６の角度変
位を線形的に変換してレーザ光を走査することはできな
いが、第１実施例よりも構成が簡単である。従来の２枚
の走査ミラーを使用するガルバノメータ型走査方式に比
べると、構成が簡単な上に、高い走査応答性が得られ、
より高速かつ高精度に走査することができる。従って、
要求される走査・加工精度が比較的低い場合には、実用
上十分に使用することができる。
【００２７】別の実施例によれば、図１及び図２に示す
レーザ加工装置において、図３に示すように、集光レン
ズ１４の手前の光路内に公知の位相格子１９を追加し、
レーザ光Ｂを該位相格子を通過した後に集光レンズ１４
に入射させることができる。図３は位相格子１９の作用
を正確に表現したものではないが、レーザ光Ｂは、位相
格子１９を通過すると、元の１本のビームが複数のビー
ムに分岐され、各分岐ビームがそれぞれ集光レンズ１４
により集光される。従って、被加工物１８表面の前記分
岐ビームに対応する複数の個所を同時に走査しつつ加工
することができる。
レーザ加工装置において、図３に示すように、集光レン
ズ１４の手前の光路内に公知の位相格子１９を追加し、
レーザ光Ｂを該位相格子を通過した後に集光レンズ１４
に入射させることができる。図３は位相格子１９の作用
を正確に表現したものではないが、レーザ光Ｂは、位相
格子１９を通過すると、元の１本のビームが複数のビー
ムに分岐され、各分岐ビームがそれぞれ集光レンズ１４
により集光される。従って、被加工物１８表面の前記分
岐ビームに対応する複数の個所を同時に走査しつつ加工
することができる。
【００２８】分岐ビームの数、配列などは、位相格子の
設計により適当に変更することができる。本願発明者に
よれば、６０ビームまで支障なく分岐することができ
た。また、レーザ加工に使用するレーザ光のビーム径は
最大１mm程度であるので、位相格子１９の手前にビーム
エキスパンダを設けて、ビーム径を最大１６mm程度まで
拡大すると、集光性が良くなるので好ましい。
設計により適当に変更することができる。本願発明者に
よれば、６０ビームまで支障なく分岐することができ
た。また、レーザ加工に使用するレーザ光のビーム径は
最大１mm程度であるので、位相格子１９の手前にビーム
エキスパンダを設けて、ビーム径を最大１６mm程度まで
拡大すると、集光性が良くなるので好ましい。
【００２９】以上、本発明の好適な実施態様について実
施例を用いて詳細に説明したが、本発明は、その技術的
範囲内において様々な変形・変更を加えて実施すること
ができる。例えば、図１のレーザ加工装置において、レ
ーザ光源１０と集光レンズ１４とを逆に配置し、かつレ
ーザ光源１０からＳ偏光に代えてＰ偏光のレーザ光を発
生させ、レーザ光の進路を逆向きにすることができる。
また、レーザ光限１０から出力されるレーザ光は、直線
偏光である必要はなく、少なくとも偏光ビームスプリッ
タ１１を通過する際に直線偏光になっていればよい。
施例を用いて詳細に説明したが、本発明は、その技術的
範囲内において様々な変形・変更を加えて実施すること
ができる。例えば、図１のレーザ加工装置において、レ
ーザ光源１０と集光レンズ１４とを逆に配置し、かつレ
ーザ光源１０からＳ偏光に代えてＰ偏光のレーザ光を発
生させ、レーザ光の進路を逆向きにすることができる。
また、レーザ光限１０から出力されるレーザ光は、直線
偏光である必要はなく、少なくとも偏光ビームスプリッ
タ１１を通過する際に直線偏光になっていればよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明のレーザ光の走査光学系によれ
ば、１個のガルバノミラーを制御するだけでレーザ光を
２次元的に走査できるので、従来の走査光学系に比して
応答性・操作性が著しく向上し、高速で高精度の走査・
位置決めが可能になると共に、構成が簡単で容易に小型
化を実現でき、様々な分野で利用することができる。
ば、１個のガルバノミラーを制御するだけでレーザ光を
２次元的に走査できるので、従来の走査光学系に比して
応答性・操作性が著しく向上し、高速で高精度の走査・
位置決めが可能になると共に、構成が簡単で容易に小型
化を実現でき、様々な分野で利用することができる。
【００３１】また、本発明のレーザ加工装置によれば、
このような走査光学系を用いることにより、１個のガル
バノミラーの反射方向を制御するだけで、レーザ光を被
加工物表面上に２次元的に高速かつ高精度で走査・加工
することができる。特に、その走査光学系に偏光ビーム
スプリッタとλ／４板とを備えることにより、レーザ光
をガルバノミラーに略垂直に入射するので、該ミラーの
角度変位を被加工物表面上でＸＹ軸方向にそれぞれ線形
制御することができ、被加工物を任意の形状に高速で高
精度に加工できるので、加工精度・加工効率の高い微細
加工が可能となり、様々な加工の用途において生産性が
大幅に向上する。
このような走査光学系を用いることにより、１個のガル
バノミラーの反射方向を制御するだけで、レーザ光を被
加工物表面上に２次元的に高速かつ高精度で走査・加工
することができる。特に、その走査光学系に偏光ビーム
スプリッタとλ／４板とを備えることにより、レーザ光
をガルバノミラーに略垂直に入射するので、該ミラーの
角度変位を被加工物表面上でＸＹ軸方向にそれぞれ線形
制御することができ、被加工物を任意の形状に高速で高
精度に加工できるので、加工精度・加工効率の高い微細
加工が可能となり、様々な加工の用途において生産性が
大幅に向上する。
【図１】本発明によるレーザ加工装置の第１実施例の構
成を示す概略図である。
成を示す概略図である。
【図２】本発明によるレーザ加工装置の第２実施例の構
成を示す概略図である。
成を示す概略図である。
【図３】本発明による光学系の変形例を示す概略図であ
る。
る。
【図４】従来のガルバノメータ型走査光学系を備えたレ
ーザ加工装置の構成を示す概略図である。
ーザ加工装置の構成を示す概略図である。
１ レーザ発振器 ２ 第１走査ミラー ３ Ｘ軸駆動ガルバノメータ ４ 第２走査ミラー ５ Ｙ軸駆動ガルバノメータ ６ 集光レンズ ７ レーザ光 ８ 被加工物 １０ レーザ光源 １１ 偏光ビームスプリッタ １２ λ／４板 １３ ガルバノミラー １４ 集光レンズ １５ ピエゾ式ガルバノメータ １６ 走査ミラー １７ 制御装置 １８ 被加工物 １９ 位相格子
Claims (8)
- 【請求項１】 レーザ発振器から出力されたレーザ光を
反射するための２軸制御可能なガルバノミラーと、前記
ガルバノミラーからの反射光を集光させるための集光レ
ンズと、前記ガルバノミラーの反射方向を制御するため
の制御装置とからなることを特徴とするレーザ光の走査
光学系。 - 【請求項２】 前記レーザ光が直線偏光であり、該レー
ザ光を前記ガルバノミラーに略垂直に入射するように通
過させる偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプ
リッタと前記ガルバノミラー間に光軸を合わせて配置さ
れたλ／４板とを更に備えることを特徴とする請求項１
に記載の走査光学系。 - 【請求項３】 レーザ光を出力するためのレーザ光源
と、前記レーザ光源からのレーザ光を反射するための２
軸制御可能なガルバノミラーと、前記ガルバノミラーか
らの反射光を集光させて被加工物表面に照射するための
集光レンズと、前記ガルバノミラーの反射方向を制御す
るための制御装置とからなることを特徴とするレーザ加
工装置。 - 【請求項４】 レーザ光を出力するためのレーザ光源
と、２軸制御可能なガルバノミラーと、前記レーザ光源
からのレーザ光を前記ガルバノミラーに略垂直に入射す
るように通過させる偏光ビームスプリッタと、前記偏光
ビームスプリッタと前記ガルバノミラー間に光軸を合わ
せて配置されたλ／４板と、前記ガルバノミラーから反
射して前記λ／４板及び前記偏光ビームスプリッタを通
過したレーザ光を集光させて被加工物表面に照射するた
めの集光レンズとからなることを特徴とするレーザ加工
装置。 - 【請求項５】 前記λ／４板が前記光軸に関して回転可
能であることを特徴とする請求項４に記載のレーザ加工
装置。 - 【請求項６】 前記偏光ビームスプリッタと前記集光レ
ンズとの間に配置された位相格子を更に有することを特
徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載のレーザ加工
装置。 - 【請求項７】 前記偏光ビームスプリッタを通過するレ
ーザ光がＳ偏光であることを特徴とする請求項４乃至６
のいずれかに記載のレーザ加工装置。 - 【請求項８】 前記偏光ビームスプリッタを通過するレ
ーザ光がＰ偏光であることを特徴とする請求項４乃至６
のいずれかに記載のレーザ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10092256A JPH11267873A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | レーザ光の走査光学系及びレーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10092256A JPH11267873A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | レーザ光の走査光学系及びレーザ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11267873A true JPH11267873A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=14049349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10092256A Pending JPH11267873A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | レーザ光の走査光学系及びレーザ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11267873A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005156756A (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Olympus Corp | 走査型顕微鏡 |
| US7245412B2 (en) | 2001-02-16 | 2007-07-17 | Electro Scientific Industries, Inc. | On-the-fly laser beam path error correction for specimen target location processing |
| JP2007203375A (ja) * | 2001-02-16 | 2007-08-16 | Electro Scientific Industries Inc | メモリリンク処理用の走査ビーム経路の誤差の補正 |
| US7385745B2 (en) | 2004-02-19 | 2008-06-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Two-dimensional scanning apparatus and scanning type image displaying apparatus using the same |
| JP2011121119A (ja) * | 2009-12-07 | 2011-06-23 | Panasonic Corp | テーパを有しない、または逆テーパを有する穴を開ける装置および方法 |
| US8497450B2 (en) | 2001-02-16 | 2013-07-30 | Electro Scientific Industries, Inc. | On-the fly laser beam path dithering for enhancing throughput |
| CN111702349A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-25 | 苏州科韵激光科技有限公司 | 一种激光切割装置及切割方法 |
| DE102022123730A1 (de) | 2022-09-16 | 2024-03-21 | TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG | Laserbearbeitung mit Scanneroptik |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP10092256A patent/JPH11267873A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7245412B2 (en) | 2001-02-16 | 2007-07-17 | Electro Scientific Industries, Inc. | On-the-fly laser beam path error correction for specimen target location processing |
| JP2007203375A (ja) * | 2001-02-16 | 2007-08-16 | Electro Scientific Industries Inc | メモリリンク処理用の走査ビーム経路の誤差の補正 |
| JP2011098394A (ja) * | 2001-02-16 | 2011-05-19 | Electro Scientific Industries Inc | メモリリンク処理用の走査ビーム経路の誤差の補正 |
| US8238007B2 (en) | 2001-02-16 | 2012-08-07 | Electro Scientific Industries, Inc. | On-the-fly laser beam path error correction for specimen target location processing |
| US8497450B2 (en) | 2001-02-16 | 2013-07-30 | Electro Scientific Industries, Inc. | On-the fly laser beam path dithering for enhancing throughput |
| JP2005156756A (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Olympus Corp | 走査型顕微鏡 |
| US7385745B2 (en) | 2004-02-19 | 2008-06-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Two-dimensional scanning apparatus and scanning type image displaying apparatus using the same |
| JP2011121119A (ja) * | 2009-12-07 | 2011-06-23 | Panasonic Corp | テーパを有しない、または逆テーパを有する穴を開ける装置および方法 |
| CN111702349A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-09-25 | 苏州科韵激光科技有限公司 | 一种激光切割装置及切割方法 |
| DE102022123730A1 (de) | 2022-09-16 | 2024-03-21 | TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG | Laserbearbeitung mit Scanneroptik |
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