JPS63229419A

JPS63229419A - レンズ歪補正装置

Info

Publication number: JPS63229419A
Application number: JP6345687A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Ota; 一男太田; Yasuo Kitahara; 北原　康夫
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1987-03-18
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1988-09-26

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、レンズ歪補正装置に係り、特にレンズ固有の
光学歪を補正するための機能に関する。

［従来技術およびその問題点］レーザ加工は、機械的加工、電子的加工、化学的加工等
に比べ、高い出力パワー密度を得ることができること、
非接触加工であるため加工前後の歪、変形等を最小限に
抑え得ること、局所的加工が容易であること等の（Ωれ
だ特徴を右しており、微細部分のアーキング、厚膜ある
いは簿膜抵抗のトリミング、半導体のアニーリング等に
広く利用され９台めている。

このようなレーザ加工■稈においては、レーザビームの
位置制卸が重要なポイントであり、通常第３図に示す如
くミラー等の偏向手段１００を駆ｖ）することにより、
レーザ発振器１０１がら出力されるレーザービームの位
置制御を行なうようにしたレーザ用スキセナ（以下レー
ザスキャナ）１０２が用いられ、偏向手段による位置制
御のなされたレーザビームは［−θレンズやＦ−ｔａｎ
θレンズ等の集光レンズ１０３を介して走査面上に結像
ゼしめられる。

どころで、Ｆ−０レンズ、Ｆ　−ｔａｎ　０１．ｉンス
は、等角速度でのレーザビームの偏向を補正してその集
光スポットを走査面上で等速移！ＩＪｔｌ、めるための
もので、光軸に対してθの角度をなすように入射したレ
ーザビームが夫々、Ｆ・θおよびに・ｔａｎθ（Ｆｉ焦
点距離）の位置に集光するように溝成されるが、これら
のレンズは、固イｊの光学歪を右するので、加工に際し
ての位ｉ行精度が低下してしまうという問題がある。例
えば直線スキャンの場合、第３図に示す如く、コーナ一
部Ｃに歪りが生じる。

そこで従来は、指令回路１０４からの指令信号を、使用
するレンズの仕様毎に補正係数を変更するようにした歪
補正回路１０５を介してスキャナに送るという方向がと
られていた。なお１０６はスキャナアンプである。

ところで、短焦点のレンズが好ましい場合、長焦点のレ
ンズが好ましい場合等、様々な場合があり、用途に応じ
てレンズの使い分けがなされることが多い。しかしなが
ら、レンズ交換を行なった場合、実際のワーク而１０７
に試加工しないとレンズ歪が不明であり、試加］ニしな
がら歪補正回路の補正係数を調整しなければならず調整
に時間がかかる上、充分な補正精度を得ることができな
いという問題があった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、レンズ歪
の補正の調整時間の短縮Ｊ３よび補正精度の向上をはか
ることを１］的とする。

［問題点を解決するための手段１そこで本発明では、被補正レンズの焦点位置に集光点位
置検出手段を設け、被補正レンズに対して走査光源から
の光を所定ピッチで走査し、この理想的走査位置と、集
光点位置検出手段による検出位置とのずれ吊から歪補正
関数を算出し、記″圓し、必要に応じて読み出すように
している。

［作用］かかる装置によれば、各点毎のデータからレンズ歪の補
正すｊが容易に求められ、しかも記憶可能であるため、
使用するレンズに合わせて、補正係数を演算９８浬装置
から読み出し、例えば、Ｘ、Ｙスキャナの位置補正を行
なうようにすればよく、調整に要する時間が大幅に短縮
される。

またこの装置によれば、レンズの周縁部についても容易
に補正可能であるため、有効に使用できる。

Ｃ実施例ｊ以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。

第１図は、本光明実施例のレンズ歪補正装置を具えたレ
ーザ加工装置を示す図である。

この装置は、レーザ発振器１からのレーザ光を、Ｘスキ
ャナ２およびＹスキャナ３によって駆動されるミラー４
．５を動かすことによって走査し、集光レンズ６として
のＦ−θレンズを介して被ｂｎＩ物（図示せず）上にレ
ーザ光を照射するようにしたレーザ加工装置において、
加工に先立ち、集光レンズのレンズ歪による照射位置の
ずれを補正するレンズ歪補正装置７を具え、このレンズ
歪補正装置７の出力によって前記Ｘ、Ｙスギャナの駆動
を１ｌｌｌＪ１２ＵＩ、でいる。

このレンズ歪補正装置は、集光点位置検出手段７１とし
てのＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラを載置し、ＸＹ方向
に移動可能なＸ−Ｙパルステーブル７２と、Ｘ、Ｙスキ
ャナのスキャナ位置ど」しに、前記ＣＣＤカメラの出力
信号からカメラシン］へ口−ラフ３を介して光点位置を
表示するモニタテレビ７４と、Ｘ−Ｙパルステーブル７
２を制御するテーブルコントローラ７５と、Ｘ−Ｙテー
ブルの移動ψおよび移動方向から各点毎のずれΦに基づ
いて補正係数を算出し記憶するディジタル演算処理装置
７６とを具え、レンズ毎にあらかじめ、レンズ歪による
補正係数を口出し、記憶しておき、同じレンズを用いる
場合には、対応する補正値を読み出し、Ｘ、Ｙスキャナ
の駆動信号を補正できるようにしたものである。

また、前記モニターテレビの表示面上にはＸ１Ｙスキヤ
ナのスキャナ位置を表示し、この位置に前記ＣＣＤカメ
ラの出力信号が一致するとテーブルコントローラ７５お
よびディジタル演算５Ｉ！を理装置７６に夫々停止信号
および位置決め完了信号が送出され、この信号を受けて
テーブルコントローラからはＸ−Ｙパルステーブルの移
動量がＸ、Ｙのエンコーダパルス入力として、ディジタ
ル演算９８理装置に出力されるようになっている。

次に、このレーザ装置の動作について説明する。

まず、集光レンズを選択し、設置すると、ＣＣＤカメラ
の受光面が集光面となるように高さを調節し、Ｘ−Ｙパ
ルステーブルを設置する。

次いで、レーザＩＦ、振器１を作動ゼしめ、Ｘ、Ｙスキ
ャナによって一定ピッチの走査を行ないＸ１Ｙスギヤナ
の位置をモニターテレビ上にスキャナ位置座標として表
示する一方、ＣＣＤカメラの受光点を集光点座標として
このモニターテレビ上に表示せしめる。

そして、この集光点座標がスキャナ位置座標に一致する
まで、テーブルコントローラを介してＸ−Ｙパルステー
ブル７２を駆動し、一致した時、カメラコントローラ７
３からテーブルコントローラ７５に停止信号が出力され
ると共に、ディジタル演算処理装置７６には位置決め完
了信号が出力される。

更に、テーブルコントローラ７５からディジタル演算処
理装置７６に、Ｘ−Ｙパルステーブルの移ｖＪ量から求
めたエンコーダパルスが入力旭しめられると、ディジタ
ル演算処理装置７６では補正関数が算出される。

このディジタル演算処理装置７６では、第２図にフロー
チャートを示す如く、演算処理がなされる。

まず、Ｘ、Ｙのエンコーダパルスが入力される。

（ステップ２００＞。

続いて、次式（１）に示す近似式に、前記Ｘ、Ｙの値を
代入し、ａｌ、ｂｌ、ａ２、ｂ２、ａ３、ｂ３の最適値
を求め、式（１）の各係数を決定する。

（ステップ４０１）Ｘ＝　（ａｌ　−ｂｌ　Ｙ２　）（ａ２−ｂ２　Ｙ２　
）Ｙ＝ａ３−ｂ３　Ｘ２　　　　　　　　　　　　　（
１）そして、Ｘ、Ｙの関数を決定しディスプレイに表示
する（ステップ２０２．２０３）このようにして求められた歪関数から補正関数Ｘ１＝Ｘ
　（ａ２＋ｂ２　Ｙ２）Ｙ１＝Ｙ（ａ３＋ｂ３Ｘ２）を作成し、歪補正曲線を表示する（ステップ２０４．２
０５）そして、歪曲線と歪補正曲線を合成して、ディスプレイ
に表示する（ステップ２０６）。

またこのようにして求められた歪補正関数をメモリに記
憶せしめると共に、レーザ加工に際しては、焦点位置に
ある集光点位置検出手段（ＣＣＤカメラ）をとり除いて
ここに被加工物をセットしこの歪補正関数を、Ｘ、Ｙス
キャナの指令信号に乗じた値をＸ、Ｙスキャナに入力し
くステップ２０７）　、走査する。

このようにして、極めて容易に高精度の歪補正を行なう
ことができる。

また、あらかじめ補正関数を求めレンズ毎にデータを記
憶せしめておけば極めて短時間で高精度の歪補正を行な
うことができる。

なお、実施例では、レーザ加工装置の集光レンズの歪補
正について説明したが、これに限定されることなく、い
かなる歪補正にも適用可能である。

また、実施例では、集光点位置検出装置としてＣＣＤカ
メラを用いたがアモルファスシリコンを用いたイメージ
センサ、ＰＳＤ等他の光点位置検出装置を用いても良い
ことはいうまでもない。

更に、実施例では、補正工程における投光手段として、
加工用のレーザ光をそのまま用いたが、測定用走査光源
として別に設けたものを用いるようにしてもよい。

［発明の効果］以上説明してきたように、本ざＮ明のレンズ歪補正装置
によれば、歪補正すべきレンズを介して光を所定ピッチ
で走査し集光点位置検出手段によって検出すると其に、
ＪＪＩ想集光位置からのずれを算出し、このずれＱから
歪補正係数を０出し、記・匹せしめるようにしているた
め、ワーク毎の調整が不要どなり、極めて短時間で高精
度の歪補正を行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例のレーザ加工装置を示す図、第
２図は、同装置の演筒処理回路のフローブーｓｒ　−ｌ
□　、第３図は従来例のレーザ加工装置のレンズ歪補正
手段を示す図である。１００・・・ミラー、１０１・・・レーザ発振器、１０
２・・・レーザスキＰす、１０３・・・集光レンズ、１
０４・・・指令回路、１０５・・・補正回路、１０６・
・・スキャナアンプ、１０７・・・ワーク面、１・・・
レーザ光振器、２・・・ＸスキＸ？す、３・・・Ｙスキ
ャナ、４．５・・・ミラー、６・・・集光レンズ、７・
・・レンズ歪補正装芥、７１・・・集光点位置検出手段
（ＣＣＤカメラ）、７２・・・Ｘ−Ｙパルステーブルントローラ、７４・・・モニタプレど、７５・・・デー
プルコントローラ、７６・・・ディジタル演口処３！ｌ
ｌ装置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の走査ピッチで被補正レンズに光を投光する
光走査手段と、被補正レンズの焦点位置に設置され、該光走査手段から
の光の集光点位置を検出する集光点位置検出手段と、前記光走査手段の設定走査位置と、前記集光点位置検出
手段の出力とを比較し各走査位置における集光点位置の
ずれを検出するずれ量検出手段と、このずれ量検出手段
の出力から歪関数を求めると共にこの歪関数から歪補正
関数を算出し記憶する演算処理手段とを具えたことを特徴とするレンズ歪補正装置。
（２）前記集光点位置検出手段は、検出値をモニタする
モニタ手段を具えると共に移動量を測定可能な移送手段
上に載置されており、記モニタ手段は前記光走査手段の
設定走査位置を基準位置として表示し、前記集光点位置がモニタ手段上で前記基準位置に一致す
るまで前記移送手段を移動し、移動量を前記ずれ量検出
手段に出力せしめるようにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載のレンズ歪補正装置。
（３）前記集光点位置検出装置はＣＣＤカメラであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のレンズ
歪補正装置。