JPS61210318A - レ−ザビ−ム・スキヤナ - Google Patents

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】 発明の目的 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・スキャナに関するもので
ある。

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ャナがある。

従来、ガルバノメータ型スキャナでは、反射鏡の回転軸
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 上記従来のキバシタンス・センサ方式では、周囲温度の
変動に伴い電極形状が僅かでも変動すると、静電容量の
変動に伴い制御系内にドリフトが生じ、制御精度が劣化
する。

加熱装置を用いて温度安定化を図る対策も採られている
が、ガルバノメータの熱容量の限界からその内部温度を
均一化することが困難であることから、太き（て長い温
度変動が生じた場合の安定化までは保証できないという
問題がある。

リニア直流電動機を用いたＸＹテーブル型ビームスキャ
ナの場合には、比較的安定な制御が実現できるが、ガル
バノメータ型のように高速動作ができず、また高価であ
るという問題がある。

発明の構成 問題点を解決するための手段 上記従来技術の問題点を解決するための本発明のレーザ
ビーム・スキャナは、ガルバノメータ型スキャナで走査
されるレーザビームからモニタ用レーザビームを分岐さ
せる手段と、スキャナの回転角が基準値であるときにモ
ニタ用レーザビームの基準点からのずれ量を検出するビ
ーム位置ずれ検出手段と、これら検出されたずれ量を減
少させる方向にスキャナの基準回転角を補正する補正手
段を備えることにより、制御の安定化を可能とするよう
に構成されている。

以下、本発明の作用を実施例と共に詳細に説明する。

実施例 第１図は、本発明の一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である。

このレーザ加工装置は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ光源１．ビ
ームエキスパンダー２．ガルバノメータ型スキャナ３．
動作制御装置４．レーザ制御装置５を備えている。

レーザ光源ｌから出射されたレーザビームは、ビームエ
キスパンダー２で径が拡大されたのち、ガルバノメータ
型スキャナ３において、Ｘ軸スキャナ１１とＹ軸スキャ
ナ１２でそれぞれＸ軸方向とＹ軸方向に偏向されたのち
、ｆ−θレンズ１３を通過してダイクロイック・ミラー
１４で反射され、シャッター１９を通過してトリミング
基板等の被加工物上の所望加工位置に照射される。

ダイクロイック・ミラー１４を透過する僅かな光量のレ
ーザビームがモニタ用ビームとしてビーム位置センサ１
５上に照射される。

Ｘ軸スキャナ１１とＹ軸スキャナ１２の補正時において
は、それぞれの回転角が補正制御回路１８の制御により
それぞれの基準値に固定される。

ビーム位置センサ１５は、Ｘ軸スキャナ１１とＹ軸スキ
ャナ１２０回転角が上記基準値に設定された時に、モニ
タ用ビームをその中心に受けるように配置される。

このビーム位置センサ１５は、第２図に示すように、正
方形の半導体光電変換物質２１の周辺部に互いに直交す
る対向電極対（２２ａ、２２ｂ）。

（２３ａ、　　２３　ｂ）が形成されており、商品名Ｐ
ＳＤなどとして市販されている。光電変換物質２１にモ
ニタ用ビームが照射されると、ここに光電流が発生する
。これに伴い対向電極対２２ａと２２ｂ間に生じる電圧
は、光電変換物質２１の中心（補正時の基準位置）から
Ｘ方向へのモニタ用ビームの照射位置のずれ量（位置誤
差）に比例し、また対向電極対２３ａと２３ｂ間の電圧
は光電変換２１の中心からＹ方向へのモニタ用ビームの
照射位置のずれ量に比例する。

差動増幅回路１６ａ、１６ｂは、上記ｘ、ｙ方向へのず
れ量に比例する位置誤差電圧Ｖ（ΔＸ）。

■（ΔＹ）を出力する。これらの位置誤差電圧は、対応
のＡ／Ｄ変換回路１７ａ、１７ｂでディジタル位置誤差
信号に変換され、補正制御回路１８に供給される。補正
制御回路１Ｂは、上記ディジタル位置誤差信号をゼロに
する方向にＸ軸スキャナ１１とＹ軸スキャナ１２の基準
回転角を補正する。

上記位置誤差の補正時には、補正制御回路１８からの制
御信号によってシャッター７が閉じられ、被加工物Ｓに
照射されるレーザビームが遮断され、被加工物の損傷が
防止される。

上記位置誤差の補正は、加工用基板の交換時等に定期的
に行ってもよく、温度変動が所定の許容範囲を越えるな
ど予め設定された補正開始の条件が満たされた時に随時
行ってもよい。

中央部に開口を有する遮蔽板をシャッター７の代りに設
置し、この遮蔽板の周辺部にレーザビームが照射される
位置で上記位置誤差の補正を行い、加工時にはレーザビ
ームが開口を通って被加工物上に照射されるように構成
してもよい。

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されるレー
ザビームからモニタ用レーザビームを分岐させる手段と
、スキャナの回転角が基準値であるときにモニタ用レー
ザビームの基準点からのずれ量を検出するビーム位置ず
れ検出手段と、これら検出されたずれ量を減少させる方
向にスキャナの基準回転角を補正する補正手段を備えて
いるので、ずれ量を簡易迅速に補正することができ、制
御の安定度が大幅に向上する。

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
だけ制御精度が向上するという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一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図は
第１図のビーム位置検出センサの構成の一例を示す平面
図である。 ３・・ガルバノメータ型スキャナ、１１・・Ｘ軸スキャ
ナ１１．１２・・Ｙ軸スキャナ、１４・・ダイクロイッ
ク・ミラー、１５・・ビーム位置センサ、ｊ６ａ、１６
ｂ・・差動増幅回路、１７ａ、１７ｂ・・Ａ／Ｄ変換回
路、１８・・補正制御回路。

Claims (1)

1. 【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
   所望位置に走査するレーザビーム・スキャナにおいて、 前記走査されるレーザビームからモニタ用レーザビーム
   を分岐させる手段と、 前記スキャナの回転角が基準値であるときに前記モニタ
   用レーザビームの基準点からのずれ量を検出するビーム
   位置ずれ検出手段と、 これら検出されたずれ量を減少させる方向に前記スキャ
   ナの基準回転角を補正する補正手段を備えたことを特徴
   とするレーザビーム・スキャナ。