TW201343295A - 雷射網點加工之光學系統 - Google Patents

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Abstract

一種雷射網點加工之光學系統，其包括一雷射光源，一面對該雷射光源的極化分光鏡，一第一反射單元以及一第二反射單元。該雷射光源用於發出具有一極化方向的雷射光。該極化分光鏡的分光軸與該雷射光的極化方向相差45度，用於將該雷射光分成能量相等的一束透射光及一束反射光。該第一反射單元用於接收該反射光並將該反射光反射至待加工件的第一預定位置。該第二反射單元用於接收該透射光並將該透射光反射至該待加工件的第二預定位置。

Description

雷射網點加工之光學系統
本發明涉及雷射網點加工，尤其涉及一種雷射網點加工之光學系統。
使用雷射加工金屬鋼板做為網點分佈模仁塊，例如導光板射出成型之網點分佈模仁塊，為替代溼式蝕刻製程的方式，其優點可降低蝕刻的不穩定性以及減少化學廢液的問題，但加工時間的長短隨著導光板尺寸越大網點數目越多時，會導致加工時間拉長降低生產速率。
雷射加工網點時多採用網點掃描式，亦即先將網點分佈的座標位置分割成許多小區塊，當雷射移到某一區塊的中心時，此區塊內的網點加工是雷射固定不動，但會有一掃描式光學系統，將雷射導引至在網點分佈的座標位置檔給定的每一個位置上，而此一掃描系統常見的有反射鏡掃描的方式。因此當網點數目增加時，必須掃描的次數便增加使得加工時間也拉長。
有鑒於此，有必要提供一種雷射網點加工之光學系統，可以縮短網點加工的時間。
一種雷射網點加工之光學系統，其包括一雷射光源，一面對該雷射光源的極化分光鏡，一第一反射單元以及一第二反射單元。該雷射光源用於發出具有一極化方向的雷射光。該極化分光鏡的分光軸與該雷射光的極化方向相差45度，用於將該雷射光分成能量相等的一束透射光及一束反射光。該第一反射單元用於接收該反射光並將該反射光反射至待加工件的第一預定位置。該第二反射單元用於接收該透射光並將該透射光反射至該待加工件的第二預定位置。
相對於先前技術，本發明提供之雷射網點加工之光學系統利用極化分光鏡將入射的雷射光等分成多束雷射光，再利用反射單元將多束雷射光同时導引至需要雷射網點加工的不同位置上，如此縮短網點加工的時間。
請一並參閱圖1及圖2，本發明實施例提供一種雷射網點加工之光學系統100，其包括一雷射光源10，一極化分光鏡20，一第一固定反射鏡30，一第一旋轉反射鏡40，一第二固定反射鏡50，一第三固定反射鏡60，以及一第二旋轉反射鏡70。
該雷射光源10用於發出具有一極化方向（polarized direction）S的雷射光P。該雷射光源10只需要在其雷射管的光共振腔中設置偏極鏡或其它極化裝置，即可使輸出的雷射光P沿需要的一個方向振動，即具有一個極化方向。該極化方向S代表著雷射光P的能量方向。該雷射光P的波長及能量可以依需要加工的網點的大小及深度而定。
該極化分光鏡20面對該雷射光源10，以該極化分光鏡20建立一個坐標系，該極化分光鏡20的分光軸E與該雷射光P的極化方向S具有一個45度的夾角θ。該雷射光P在該坐標系水平方向的X軸上的分量將穿透該極化分光鏡20成為一透射光P1，該雷射光P在垂直方向的Y軸上的分量將被該極化分光鏡20反射成為一反射光P2。假設該入射的雷射光P能量為I，該透射光P1及反射光P2的能量分別為I×cos(θ)2，I×sin(θ)2，該45度的夾角θ使該透射光P1及反射光P2能量相等，即均為0.5I。
該第一固定反射鏡30與該第一旋轉反射鏡40組成一第一反射單元，用於接收該反射光P2並將該反射光P2反射至待加工件的第一預定位置。具體地，該第一固定反射鏡30固定設置於自該極化分光鏡20反射的反射光光路上，用於接收及反射自該極化分光鏡20反射的反射光P2。該第一旋轉反射鏡40用於接收自該第一固定反射鏡30反射的反射光並將其旋轉反射至待雷射網點加工的加工件200的第一預定位置。
該第二固定反射鏡50，該第三固定反射鏡60及該第二旋轉反射鏡70組成一第二反射單元，用於接收該透射光P1並將該透射光P1反射至該待加工件的第二預定位置。
該第二固定反射鏡50固定設置於自該極化分光鏡20透射的透射光光路上，用於接收及反射自該極化分光鏡20透射的透射光P1。該第二固定反射鏡50可固定設置於一個可移動機構上，如此該第二固定反射鏡50與極化分光鏡20之間的間距可調節。該間距之調節有便於使待雷射網點加工的加工件200的不同位置得到加工。
該第三固定反射鏡60固定設置於自該第二固定反射鏡50反射的反射光路上，用於接收自該第二固定反射鏡50反射的反射光並將其反射出。
該第二旋轉反射鏡70用於接收自該第三固定反射鏡60反射的反射光並將其旋轉反射至該待加工件200的第二預定位置。
該第一固定反射鏡30與該第三固定反射鏡60相背地位於同一條水平線。該第一旋轉反射鏡40與該第二旋轉反射鏡70位於同一條水平線，即距離待雷射網點加工的加工件200高度相等，如此極化分光鏡20分出的兩束雷射光可加工出大小及深度相同的網點201。本實施例中，該網點201為凹陷的圓點。
該第一旋轉反射鏡40及該第二旋轉反射鏡70可分別設置於一旋轉機構42, 72上。
可以理解，上述第二反射單元可以僅需一旋轉反射鏡，而無需固定反射鏡，即可將透射光P1旋轉反射至該待加工件200的第二預定位置。
另外，可以通過設置更多的極化分光鏡將透射光P1及反射光P2分別進一步等分，從而具有更多雷射光束同時加工待加工件200，使網點加工的時間進一步縮短。
上述雷射網點加工之光學系統100利用極化分光鏡將入射的雷射光等分成多束雷射光，再利用固定反射鏡與旋轉反射鏡的搭配將雷射光導引至需要雷射網點加工的位置上，如此縮短網點加工的時間至少一半以上。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100．．．雷射網點加工之光學系統
10．．．雷射光源
20．．．極化分光鏡
30．．．第一固定反射鏡
40．．．第一旋轉反射鏡
50．．．第二固定反射鏡
60．．．第三固定反射鏡
70．．．第二旋轉反射鏡
200．．．待加工件
42,72．．．旋轉機構
圖1係本發明實施例提供之雷射網點加工之光學系統用於加工待加工件的示意圖。
圖2係本發明實施例提供之極化分光鏡與雷射光的相對位置及光路示意圖。
100．．．雷射網點加工之光學系統
10．．．雷射光源
20．．．極化分光鏡
30．．．第一固定反射鏡
40．．．第一旋轉反射鏡
50．．．第二固定反射鏡
60．．．第三固定反射鏡
70．．．第二旋轉反射鏡
200．．．待加工件
42,72．．．旋轉機構

Claims (9)

  1. 一種雷射網點加工之光學系統，其包括：
    一雷射光源，用於發出具有一極化方向的雷射光；
    一面對該雷射光源的極化分光鏡；該極化分光鏡的分光軸與該雷射光的極化方向相差45度，用於將該雷射光分成能量相等的一束透射光及一束反射光；
    一第一反射單元，用於接收該反射光並將該反射光反射至待加工件的第一預定位置；以及
    一第二反射單元，用於接收該透射光並將該透射光反射至該待加工件的第二預定位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射網點加工之光學系統，其中：該第一反射單元包括一第一固定反射鏡及一第一旋轉反射鏡，該第一固定反射鏡接收該反射光並將該反射光反射至該第一旋轉反射鏡，該第一旋轉反射鏡將該反射光旋轉反射至該待加工件的該第一預定位置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之雷射網點加工之光學系統，其中：該第二反射單元包括一第二固定反射鏡，一第三固定反射鏡及一第二旋轉反射鏡，該第二固定反射鏡接收該透射光並將該透射光反射至該第三固定反射鏡，該第三固定反射鏡將該透射光反射至該第二旋轉反射鏡，該第二旋轉反射鏡將該透射光旋轉反射至該待加工件的該第二預定位置。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之雷射網點加工之光學系統，其中：該第二反射單元僅包括一第二旋轉反射鏡，該第二旋轉反射鏡將該透射光旋轉反射至該待加工件的該第二預定位置。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之雷射網點加工之光學系統，其中：該第一固定反射鏡與該第三固定反射鏡相背地位於同一條水平線。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之雷射網點加工之光學系統，其中：該第一旋轉反射鏡與該第二旋轉反射鏡位於同一條水平線。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之雷射網點加工之光學系統，其中：該第一固定反射鏡固定設置於該反射光的光路上。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之雷射網點加工之光學系統，其中：該第二固定反射鏡固定設置於該透射光的光路上，且該第三固定反射鏡固定設置於自該第二固定反射鏡反射的反射光路上。
  9. 如申請專利範圍第3項所述之雷射網點加工之光學系統，其中：該第一旋轉反射鏡及該第二旋轉反射鏡分別設置於一旋轉機構上。
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