TW550867B - Laser beam delivery system with trepanning module - Google Patents

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Description

550867 五、發明説明（ 發明範疇 本發明係關於一種雷射光束發送系統，其將單一光束八 多成複數相等尺寸形狀之雷射光束，且經改變及最終朝: :物體’以利於有效處理物體之一要往面，例如一基 發明背景 2管先前技藝係將單一光束分束成複數不同光束，但是 目前許多系統使用上極為麻煩，且在其分束成複數雷射光 束時難以有效率處理雷射光束。特別是，目前之先前技藝 系統無助於有效且快速地改變分束後之雷射光束之方向至 一待處理物體之要求表面及達成雷射光束發送系統之要求 準確度。 訂 大to上 雷射光束係由系統之原有透鏡聚焦或改變， 以提供待處理物體之”焦^或，，成像,，，焦點匹配為習 知技術且大體上包含從一雷射L供給一雷射光束（如圖丨）至 重覆定位器或電流計，供給之雷射光束B在此由重覆定位 2或電流計Μ(為了清楚，圖中僅示其一）之面鏡反射至一 水焦透鏡F，由此將供給之光束聚焦於一待處理物體〇。 焦點匹配之目的在聚焦及集中所有來自雷射光束Β之能 量’使其收敛於待處理物體〇之表面上之一要求點S。可 以瞭解的是，待處理物體〇相隔於聚焦透鏡F 一段距離， 其等於聚焦透鏡F之焦面FP，以利於將所有供給之光線收 斂於待處理物體〇之表面上之一要求區域或點s ,及形成 一要求孔或元件於待處理物體〇内。 G張尺度適用中國__準(CNS) A4規格(2ι〇ί 297公釐） -4 五、發明説明（2 成像亦屬一般且為習知技術，另方面，其大體上包含待 處理物體0内一要求孔或元件之較高細緻度及較緊密公 差。藉由π焦點匹配"，一雷射光束B即從一雷射L供給一 雷射光束（如圖2)至重覆^位器或電流計（為了清楚，圖中 僅不其），供給之雷射光束B在此由重覆定位器或電流計 '面鏡Μ反射至-聚焦透鏡F，由此將供給之光束b聚焦於 一待處理物體〇。成像之目的在將供給雷射光束之一孔區 域成像於待處理物體〇之表面上，為達成此㈣，待處理 物體0相隔於聚焦透鏡卜段距離，其大於聚焦透鏡f之焦 :FP。習知成像幾何透鏡等式係用於決定及/或計算過^ •k數，及最佳化成像系統之物體對影像比率，由於此等式 及内容為習知技術’敌相關於此之進一步詳細說明即不再 提供。 發明概要 緣是，本發明之一目的在克服上述相關於先前技藝之不 足及缺點。 本發明之另一目的在發展出一雷射 單-光束分離成複數相等尺寸形狀之雷射光束“較佳： -、三或多分離式雷射光束，且各相等尺寸形狀之雷射光 束形成具有-實質上或假平;^型或要求之形狀， 以利最佳化處理。 〜 本發明之又一目的在準直各相等尺寸形狀之雷射光束， 一旦由雷射發送系統分束後’供給各準直及分束之雷射光 束至待處理物體。 550867 A7 B7 五、發明説明（ 本發明之再一目的在提供一照明棱鏡，其沿著雷射光束 發送系統之光學軸線，以利於依重疊或局部重疊方式收斂 三分離式雷射光束至一重覆定位系統之一第一面鏡，例如 一電流計，使三重疊光束僅接收於内且照明重覆定位系統 之面鏡之透明孔，藉此確定所有供給之光線係由重覆定位 系統反射至待處理物體，以加大雷射光束發送系統之效 率。 本發明之又再一目的在提供一調整機構，以利於沿著雷 射光束發送系統之光學軸線移動照明棱鏡，以利於光束進 入F- 6>透鏡時微調分離式準直光束之收斂或重疊度，以及 三分離式準直光束之再擴展與最終分離。 本發明之另一目的在提供一雷射光束發送系統，其容許 複數分離式雷射光束處理一待處理物體之要求表面，較佳 為二、三或多分離式雷射光束，以改善雷射光束發送系統 之效率。 本發明之另一目的在提供一即鋸模組，其有助於改變供 給之雷射光束，使各雷射光束控制成彼此一體地沿徑向向 内或徑向向外螺旋。 由文後之探討中可知，本專利申請案及申請專利範圍中 所用足”重疊”一詞不需要表示雷射光束應該實質上相互重 疊或結合一此用詞僅指所有三光束足以相互收斂或趨近一 足夠量，以利於通過第一重覆定位器之面鏡之透明孔。 本專利申請案及申請專利範圍中所用之，，待處理物體，，一 词係涵盍P C板、基板、面板、撓性電路及其他需形成小 裝 訂
線
550867 A7 B7 五、發明説明（4 ) 孔、通孔或其他孔於待處理物體内之電腦及電子設備。 圖式簡單說明 本發明將藉由舉例說明以參考圖式揭露於後，其中： 圖1係示意圖，揭示相關於焦點匹配之先前技藝； 圖2係示意圖，揭示相關於成像之先前技藝； 圖3係用於成像之雷射光束發送系統之第一實施例示意 圖， 圖3 A係示意圖，揭示放射之初期雷射光束之一波構型； 圖3 B係示意圖，揭示初期雷射光束之分束後，在一成像 平面處之三雷射光束之波構型； 圖4係示意圖，揭示使用焦點匹配之第一實施例變化型 式； 圖5係用於成像之雷射光束發送系統之第二實施例示意 圖； 圖6係示意圖，揭示使用焦點匹配之第二實施例變化型 式； 圖7係用於成像之雷射光束發送系統之第三實施例示意 圖， 圖8係示意圖，揭示使用焦點匹配之第三實施例變化型 式； 圖9係用於成像之雷射光束發送系統之第四實施例示意 圖； 圖1 0係示意圖，揭示使用焦點匹配之第四實施例變化型 式； 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) A7 A7
圖1 1係用於成像之雷射光束發逆 个％迗系統惑罘五實施例示意 圖； 圖1 2係示意圖，揭示使用隹WJb 、 仗…點匹配之第五實施例變化型 式； 圖13係用於成像之雷射光束發送系統之第六實 音 圖； &
圖14係示意圖，揭示使用焦點匹配之第六實施例 式； A 圖1 5係分解圖，揭示雷射光束分離成複數分離且準直之 光束以供沿著光學軸線供給； 圖16A-C揭示當通過第一重覆定位器之面鏡之透明孔時 之點重疊之三種變化型式； 圖17係示意圖，揭示一控制系統用於改變待處理物體内 之點尺寸及孔間距，以補償F - 0透鏡内之任意扭曲； 圖1 8揭示一物體内具有加工之複數孔，而不補償F _ 0透 鏡之扭曲； 圖1 9揭示物體内具有加工之複數孔，其中有控制系統用 於補償F · β透鏡内之扭曲； 圖2 0係示意圖，揭示分束之三光束彼此同時用於處理三 物體，以增加一系統之產量； 圖2 1係圖1 4之實施例加上一切鑛模組之示意圖； 圖2 2係示意圖，揭示利用圖2 1之切鑛模組所達成之一雷 射光束切鑛路徑； 圖23係示意圖，揭示雷射光束分離成複數分離且準直之 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 550867 A7 B7 五、發明説明（ 光束以供沿著光學軸線供給之另一實施例； 圖24係示意圖’揭示雷射光束分離成複數分離且準直之 光束以供沿著光學軸線供給之又一實施例； 圖25係示意立體圖，揭示一可旋轉分束器模組供相關於 系統之光學軸線以轉動光束； 圖26係示意立體圖，揭示圖25之可旋轉分束器模組在光 束相對於系統之光學軸線而轉動9 〇。後； 圖27係示意立體圖，揭示沿著系統之光學軸線供給之外 側光束在徑向進一步隔離於中央光束之一第一實施例； 圖2 8係示意jl體圖，揭示沿著系統之光學軸線供給之外 側光束在徑向進一步隔離於中央光束之一第二實施例； 圖2 9係示意圖，揭示多種可行之光束配置方式； 圖3 0係示意立體圖，揭示成型光束以形成一長方形孔於 一表面内之實施例；及 圖3 1係示意立體圖，揭示成型光束以形成一長方形孔於 一表面内之一第二實施例。 較佳實施例說明 請即參閱圖3 ’相關於本發明基本組件之一簡單說明將 先提供。由此實施例中可知，雷射光束發送系統2大體上 包含一雷射4，係配置以供給雷射光束6至一利用參考編號 8表示之雷射光束分束器/成型器/準直儀裝置，其中放射 出之雷射光束6分束成複數相同尺寸形狀之雷射光束，較 佳為三相同尺寸形狀之雷射光束。一旦雷射光束適於分束 成複數相同尺寸形狀之雷射光束時，分束、成型及準直之 -9- 550867 五、發明説明（ 雷射光束隨即朝向—待處理物體12之頂表面1〇，例如—其 雷射光束較佳為放射出具有354 7 nm波長之紫 (Nd:YAG之第三譜波）’雷射光束6較佳為具有大約28麵 + 1〇%《束徑且雷射光束模式為遍0〇(高斯），雷射奶較 佳為<1.3 ’同時偏光比較佳為〉·i，脈波週期較佳為又 10ns，同時雷射光束6之脈波能量大約45〇微焦耳。多種其 他雷射光束’例如9.3微米、94微米、532㈣等，亦可採 用。由於本發明之上述組件之其餘特性係為一般且習知2 技術，因此不再提供有關於此之進一步詳細說明。 訂 復參閱圖3 ,依本發明所示相關於分束器/成型器/準直 儀裝置8之詳細說明將揭露之。由此圖中可知，雷射光束6 係由雷射4導向一電腦產生之立體照像2 〇之後表面，由雷 射4放射之雷射光束6大體上具有一雷射光束構型（即高 斯），如圖3A所示。放射之雷射光束6進入電腦產生之2 體照像20之一前表面22 ,前表面係設計以將供給之雷射光 束6分束成複數分離之相同尺寸形狀之雷射光束28、、 32，且各具有一實質上呈平坦之頂構型（如圖3B)或用於 最佳化處理之特定形狀。依一較佳型式所示，雷射光束6 分束成三相同尺寸形狀之雷射光束28、3〇、32，如圖3所 示。儘·管三分束之雷射光束28、30、32揭示於圖3内，可 以瞭解的是電腦產生之立體照像2 〇可以依特定設計要求， 而根據特定應用將供給之雷射光束分束成較少或較多之相 同尺寸形狀之雷射光束。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） -10 - 550867 A7 B7 五、發明説明（ 、當雷射光束6行進通過電腦產生之立體照像2〇時，供給 之雷射光束即由電腦產生之立體照像2〇之原有特徵改變， 且隨後自電腦產生之立體照像2〇之後表面24放射出如同三 相同尺寸形狀之雷射光束28、3〇、32朝向一影像平面 26。當雷射光束位於影像平面26時，三相同尺寸形狀之雷 射光束2 8、3 0、3 2各具有一相似於圖3 B所示之波形，例 如三相同尺寸形狀之雷射光束各具有一假平坦頂部。 、電腦產生之立體照像2〇係設計用於將初雷射《束6分離 或擴散成三相同尺寸形狀之雷射光束，且將輸入之雷射光 束6之高斯構型變成三平坦狀構型（如圖3B)或其他適合形 狀，以利最佳化處理。輸入之雷射光束較佳為一2 8 mm + 10%束徑、M2大於1.3及高斯形狀之雷射光束。電腦產生 足亙體照像2 0大體上設計用於改變雷射光束之形狀，以輸 出各具有例如大約1.5 mm直徑之三分離式雷射光束。 一習知快門27設於雷射光束發送系統2之影像平面26 處，快門27包含複數可動式構件或門29，其在開啟位置時 可容許供給之光通過，而在關閉位置時則有如一捕光器， 用於阻光及防止供給之光通過。依第一實施例所示，提供 三牧孔且各孔具有一相關聯之門2 9 ,即具有開啟及關閉位 置，且電細產生之亙體照像2 〇係設計用於導引三分離式雷 射光束各通過快門27之各孔。藉由此配置方式，當一門29 在開啟位置時，電腦產生之立體照像2 〇投影光線通過孔， 因此供給之光可以隨後由準直透鏡3 4準直。惟，當門2 9在 其關閉位置時，來自電腦產生之立體照像2 〇之光線即由門 ____ -11 - 本紙張尺度適用巾關家標準(CNS) Μ規格(21QX297公爱) ---- 550867 A7 __- _ B7 五、發明説明（9 ) 29阻擔且無法通過孔。各門29係㈣合於_控㈣置、馬 達或某些習知裝置（圖中未示），以控制門29自其開啟位置 移至關閉位置’反之亦然。藉由適度控制快門27之門29之 任位置·所有光線皆可阻擋，任意單一光束皆可阻擋而 其餘二光束可以通過快門27，任意二光束皆可阻擋而其餘 光束可以通過快門2 7 ’或所有光線皆可通過快門2 7。 通過影像平面2 6後，假設所有三門2 9皆在其開啟位置， 則三相同尺寸形狀之雷射光束28、3〇、32即朝向準直透 鏡34。依第一實施例所示，準直透鏡34包含一對緊密間隔 且相對互之凸透鏡36、38。準直透鏡34令三相同尺寸形 狀之雷射光束28、30、32準直，且沿著光學軸線a將準直 之雷射光束輸出朝向待處理物體12。準直透鏡34例如可為 一折射型或繞射型構件，惟，準直透鏡34之一重要特徵在 於二分離式雷射光束係經準直以確定僅有準直之光線沿著 光學軸線A自準直透鏡3 4供給朝向待處理物體1 2。 三分離且準直之雷射光束28、30、32係自準直透鏡34 足一後表面放射朝向一最佳化透鏡及間距補償透鏡，即一 收斂機構諸如一照明稜鏡4〇。照明稜鏡4〇較佳為具有一對 相對立之平面形表面42、44，二者皆延伸垂直於雷射光束 發送系統2之光學軸線a，及一對傾斜表面4 6、4 8，係各 相關於雷射光束發送系統2之光學軸線A而形成一銳角。該 銳角較佳為在70°與9 9。之間，最佳為大約89.5°。照明棱 鏡4 0係由一連接於動力化驅動器5 〇之調整總成* 5支持， 圖中僅為示意，驅動器有助於沿著雷射光束發送系統2之 i紙張尺度適财@ g家標準(CNS) A4規格(21Qχ 297公爱) --- 550867
光學軸線A以在軸向來回輸送照明棱鏡4 〇。動力化驅動器 50有助於將照明棱鏡40移向準直透鏡34或移向一重覆定 位器5 2 ’以碉整雷射光束發送系統2之聚焦特徵。 延伸垂直於雷射光束發送系統2光學軸線Α之照明棱鏡 40中央平面形表面42並未改變三相同尺寸形狀之雷射光束 28、30、32中之中央光束3〇方向，且中央平面形表面42 容許光線直接通過而實質上不影響中央光束3〇之形狀、角 度或路徑。惟’該對傾斜表面4 6、4 8則各改變及/或改向 二準直外側光束其中一者，即傾斜表面4 6改變準直光束2 8 方向而傾斜表面48改變準直光束32方向，使得此二光束至 少一部分朝向彼此收斂及/或在相距於照明棱鏡4 〇呈一要 求光學距離處重疊於中央光束3〇。二外側光束28、32在 中央光束30上之改變方向可容許三相同尺寸形狀之雷射光 束28、30、32通過第一重覆定位器52之一反射型面鏡54 之透明孔C A g，例如一第一電流計。依本發明之一較佳型 式所示’第一重覆定位器52之面鏡54具有一如圖2所示之 透明孔定位器，為了說明清楚，可以瞭解的是大體上提供 一對重覆定位器52、56(如圖20)，用於改變三相同尺寸 形狀之雷射光束28、30、32方向。 動力化驅動器5 0支持照明稜鏡4 〇，且有助於相對於第一 重覆定位器5 2之第一面鏡_5 4而調整照明稜鏡4 0，使二外 側光束28、32及中央光束30皆在第一重覆定位器52之第 一面鏡5 4處相互收斂。一旦所有三光束接觸及反射離開第 一面鏡54時，所有三光束28、30、32開始再次擴展至一 __ _ -13· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 550867 A7
定間距且在到達一；p A ^ ^ 透鏡60之前彼此間隔。F - 0透鏡 6〇係多件式設計，可在复 处兄 ”後表面62接收來自第二重覆定位 為56弟二面鏡58(圖3中去-、 0r/ 禾不）之雷射光束，擴展之三光束 則經由F-0透鏡60之原有 y I先學特徵而以習知方式改變。最 後，改變之光線係自F _ β ^透叙60之前表面64放射朝向待 處理物體1 2。 依本較佳型式所示，透鏡6Q大體上具有一 大約76.3 mm焦距’具有一大約3〇 ·χ3〇匪之掃描範圍 及具有一 10 mm透明孔徑。 自F-Θ透鏡60之前表面㈠放射之光線係導向或成像於 一目裇物、一基板或其他待處理物體丨2。待處理物體丨2較 佳為设於相隔於F - 0透鏡6 〇中心呈一大約5 〇微米距離處 (沿著光學軸線A量測時），自F_ 0透鏡6〇之前表面64放射 之光線係導向待處理物體1 2，待處理物體1 2相隔於F - 0 透鏡6 0之距離大於F - 0透鏡6 〇之焦距。 三分離式m形雷射光束各者之光點直徑大約12mm，同 時光點間距大約5 ·08 mm。由照明稜鏡40改變方向之三分 離式雷射光束之光點直彳iSL大約1.2 m m，而一光點直徑大約 1.2 mm 0 請即參閱圖4，相關於第一實施例變化之簡單說明將探 討之，在此實施例中，相同於上述實施例者之元件係備有 相同參考編號，因此不再提供有關於此元件之進一步詳細 說明。 可以瞭解的是此實施例實質上相同於圖3之實施例，唯 -14 - 度適用中國@家標準(―）A4規格_X297公爱〉
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^ 為待處理物體1 2相關於ρ - 0透鏡6 〇之位置之調 整’依此實施例所示，替代定位待處理物體12之距離大於 =Θ透鏡60之焦面者，如圖3之實施例所示，令待處理物 體12較接近於1 0透鏡60 ,亦即，待處理物體12準確定 位於F 0透鏡6 〇之焦面。藉由此配置方式，待處理物體 12之焦點匹配即可如上所述地由雷射光束發送系統2達 成。在所有其他方面，圖4之實施例相同於圖3之實施例， 恕不予以贅述。 請即參閱圖5，相關於本發明用於成像之第二實施例之 詳細說明將揭露之，由於此實施例極相似於第一實施例， 相同之元件即賦予相同參考編號，因此不再提供有關於此 元件之進一步詳細說明。 圖5之第一貫施例與圖3之實施例之間之主要差異在於收 歛透1¾之配置方式，依此實施例所示，圖3之單一照明稜 鏡4 0取消而改用二間隔之較小棱鏡* 1，即一收歛機構。較 小之間隔稜鏡4 1各配置以收歛二外側光束之各者，因此外 側光束2 8 ' 3 2各者之照明路徑僅通過第一重覆定位器之面 鏡之透明孔C A g，同時中央光束不受二較小稜鏡4 1任一者 影響且維持不變。較小之照明稜鏡二者係由一調整總成4 5 連接及支持，其連接於一動力化驅動器5 〇且圖中僅為示 意’驅動器有助於沿著雷射光束發送系統2之光學軸線A以 在軸向來回地輸送二較小棱鏡4 1，因此二棱鏡4 1可以在必 要時沿著雷射光束發送系統2之光學軸線A彼此同時來回地 輸送，以調整三相同尺寸形狀之雷射光束28、30、32之 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 550867 A7 ___ _B7 五、發明説明（13 ) 重疊角度。較小之照明棱鏡41較佳為各相關於一中央枢轴 線而樞轉，以控制相關聯外侧光束28 —角度。藉由適度控制此二較小棱鏡41之：= 位一外例光束2 8、3 2為了取得重疊於中央光束3 〇之要 求角度而做之要求收歛即可達成，因此所有三光束28、 30、32僅通過第一重覆定位器之面鏡之透明孔CAg。在 所有其他方面，此實施例實質上相同於圖3之實施例。 请即參閱圖6，相關於第一實施例變化之簡單說明將探 討之，在此實施例中，相同於上述實施例者之元件係備有 相同參考編號，因此不再提供有關於此元件之進一步詳細 說明。 可以瞭解的是此實施例實質上相同於圖5之實施例，唯 一之修改為待處理物體12相關於F- 0透鏡6〇之位置之重 新足位，依此貫施例所示，替代定位待處理物體丨2之距離 大於F- 0透鏡60之焦面者，如圖5之實施例所示，令待處 理物體12較接近於F- θ透鏡60，亦即，待處理物體12準 確定位於F-0透鏡60之焦面。藉由此配置方式，待處理物 體1 2之焦點匹配即可如上所述地由雷射光束發送系統2達 成。在所有其他方面，圖6之實施例相同於圖5之實施例， 恕不予以贊述。 請即參閱圖7，一第三實施例將揭露之。依此實施例所 示’ 一第二電腦產生之立體照像2丨提供於第一電腦產生之 立體照像2 0與第一電腦產生之立體照像2 〇之成像平面p之 間之一位置。第二電腦產生之立體照像2丨具有一第一前表 -16- 本紙張尺度適财0 g家標準(CNS)'4規格(21G χ 297公董) ----—- 550867 A7
550867 A7 B7 五、發明説明（15 且圖中僅為示意，且二面鏡43之反射型表面相互面對。二 面1¾ 4 3各相關於一樞軸線而可由一分離式驅動器（圖中未 示）樞轉，驅動器控制由各面鏡43定義之一平面相對於雷 射光束發送系統2之光學軸線A之傾斜角度。藉由調整各面 鏡43之平面與光學軸線A之間形成之角度，相關聯外側光 束2 8、3 2之收歛角度可做改變，以利於通過第一重覆定位 器52之面鏡54之透明孔CAg。 調整總成45可由馬達50沿著光學軸線A來回輸送，以在 二外側光束反射離開二面鏡4 3時進一步調整其收歛角度。 在所有其他方面，此實施例實質上相同於本發明之第一實 施例，因此不再提供有關於上述元件之進一步詳細說明。 請即參閱圖1 0，相關於第四實施例變化之簡單說明將探 付之，在此實施例中，相同於上述實施例者之元件係備有 相同參考編號，因此不再提供有關於此元件之進一步詳細 說明。 可以瞭解的是此實施例實質上相同於圖9之實施例，唯 一之修改為待處理物體12相關於F- 0透鏡60之位置之變 化，依此實施例所示，替代定位待處理物體丨2之距離大於 F - 0透鏡6 0之焦面者，如圖8之實施例所示，令待處理物 體1 2較接近於F - 0透鏡6 0，亦即，待處理物體丨2準確定 位於F - 0透鏡6 0之焦面。藉由此配置方式，待處理物體 1 2之焦點匹配即可如上所述地由雷射光束發送系統2達 成。在所有其他方面，圖1 〇之實施例相同於圖9之實施 例0 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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k 550867 A7 B7 五、發明説明（16 ) 請即參閱圖1 1，相關於本發明用於成像之第一只^ π、 詳細說明將揭露之，由於此實施例極相似於第四實施例， 相同之元件即賦予相同參考編號，因此不再提供有關於此 元件之進一步詳細說明。 圖1 1之第五實施例與圖9之實施例之間之主要差異在於 將雷射分束成複數分離式準直光束之配置方式。在所有其 他方面，此實施例實質上相同於圖9之實施例。 請參閱圖11至15，將單-雷射光束分束成複數分離式準 直光束之配置方式將揭露之，如諸圖所示，雷射光束6係 自雷射4放射且以一歹"“口三枚局部反射面鏡或分束器 68、70、72中之第-者68導向，局部反射面鏡或分束器 68 ' 70、72係設計以將一部分供給光線沿著雷射光束發 送系統2之光學轴線a反射’同時容許其餘部分供給雷射光 束6通過。依本發明之一型式所示，第一分束器“相關於 先學軸綠八而呈45°角度’且為—3G/7()分束器。換言之， 分束器68將大約3〇%供給雷射光束沿著光學轴線a反射成 :準直型式’如同光束32’同時容許其餘7〇%供給雷射光 束通過罘一局部反射面鏡或分束器68。 第二局部反射面鏡或分束器7〇相隔於第—分束器68 一小 段距離，第二局部反射面鏡或分 ° < 田兄·^刀束态70硏相關於雷射光束 統2《光學轴線A而呈45。角度。通過第一局部反射 岐^分束器68之其餘70%供給雷射光束係導向及接觸於 矛:局邵反射面鏡或分束器7〇之反射型表面，當此分束器 為一 5咖分束器時，第：局部反射面鏡或分束器贿 X 297 公釐) 19- 550867 A7 B7 五、發明説明（17^) ~ ~ - 反射大約50%供給雷射光束6 ’同時容許其餘5〇%供給雷 射光束6通過弟二局部反射面鏡或分束器7〇。由第—巧部 反射面鏡或分束為7 0反射之雷射光束係沿著平行於第二^ 射雷射光束之光學轴線Α而反射，如同光束3 2。 一第三全反射型面鏡72係鄰近於第二分束器7〇，因此全 反射型面鏡72接收所有通過第二分束器之其餘光線，且全 反射型面1¾ 7 2將1 0 0 %其餘供給光線沿著雷射光束發送系 統2之光學軸線A反射，如同光束28。由全反射型^鏡” 反射之雷射光束係沿著平行於第一及第二反射雷射光束 30、32之光學軸線A而反射。可以瞭解的是當供給之雷射 光束係準直’且第一及第二分束器與全反射型面鏡72僅將 供給之雷射光束以準直方式沿著雷射光束發送系統2之光 學軸線A反射時’所有三光束28、30、32實質上皆準直。 分離式雷射光束之間之間距可以藉由增加或減少第一分 束器、第二分束器及全反射型面鏡7 2之間之間距而調整， 此外，習於此技者可知，由單一雷射光束產生之分離式雷 射光束數量可以藉由改變設於全反射型面鏡72前方之分束 器數量及改變分束器之反射型特徵而增加或減少。 請即參閱圖1 2，相關於第五實施例變化之簡單說明將探 討之’在此實施例中，相同於上述實施例者之元件係備有 相同參考編號，因此不再提供有關於此元件之進一步詳細 說明。 可以瞭解的是此實施例實質上相同於圖1 1之實施例，唯 一之修改為待處理物體i 2相關於F _ 0透鏡6 〇之位置之變 -20· 本紙張尺度適用T囤囷冢標準(CNS) A4規格(21〇X297公釐) ---- 550867
A7 B7 五、發明説明（ 18 ) 化’依此實施例所示，替代定位待處理物體12之距離大於 F - 0透鏡6 0之焦面者，如圖丨丨之實施例所示，令待處理 物體1 2較接近於F - Θ透鏡6 〇，亦即，待處理物體丨2準確 疋位於F- 0透鏡60之焦面。藉由此配置方式，待處理物體 1 2之焦點匹配即可如上所述地由雷射光束發送系統2達 成。在所有其他方面’圖丨2之實施例相同於圖丨丨之實施 例。 請即參閱圖1 3 ,相關於本發明用於成像之第六實施例之 詳細說明將揭露之，由於此實施例極相似於第一實施例， 相同之兀件即賦予相同參考編號，因此不再提供有關於此 元件之進一步詳細說明。 圖1 3之第穴實施例與圖3之實施例之間之主要差異在於 成型與準直透鏡，依此實施例所示，雷射光束6行進通過 使光線準直之第一電腦產生之立體照像2 0，準直之光線離 開電腦產生之立體照像2 〇之前表面且供給至一第二電腦產 生之儿體照像2 1之後表面。第二電腦產生之立體照像2丨將 準直之光線自一高斯構型轉換成一實質上假平坦之頂部構 型’且自其一前表面放射出假平坦之頂部構型。光線隨後 進入一第三電腦產生之立體照像2 3，光線在此處成型及自 第一黾知產生之互體照像2 3之一前表面放射朝向一對照明 棱鏡4 0、4 0，中之第一者，即一收斂機構，如同三相同尺 寸形狀之雷射光束2 8、3 0、3 2。照明棱鏡4 0、4 0，各具有 一對相對立之平面形表面4 2、4 4，二者皆延伸垂直於雷射 光束發送系統2之光學軸線A，及一對傾斜表面46、48， -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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線 550867 A7 B7 五、發明説明（19 係各相關於雷射光束發送系統2之光學軸線A而形成一銳 角。一具有複數可開啟且可關閉門之快門2 7係定位於二照 明棱鏡4 0、4 0 ·之間，以控制容許通過快門2 7且導向待處 理物體12之分離式光束28、30或32之數量。 第二照明棱鏡4 0 ’收敛二外側光束，因此外側光束2 8、 3 2各者之照明路徑僅通過第一重覆定位器5 2之面鏡5 4之 透明孔CAg，而中央光束3 〇則不受第一及第二照明棱鏡 40、40·影響且維持不變。第二照明稜鏡4〇,係由一調整總 成4 5連接及支持，其連接於一動力化驅動器5 〇，因此第二 照明棱鏡4 0 ’可以在必要時沿著雷射光束發送系統2之光學 軸線A而來回地輸送，以調整三相同尺寸形狀之雷射光束 28、30、32之重疊角度。藉由適度控制第二照明稜鏡 40，一外側光束28、32為了取得重疊於中央光束3〇之要 求角度而做之要求收歛即可達成，因此所有三光束2 8、 30、32僅通過第一重覆定位器之面鏡之透明孔CAg。在 所有其他方面，此實施例實質上相同於圖3之實施例。 叩即參閱圖1 4，相關於第六實施例變化之簡單說明將探 討又，在此實施例中，相同於上述實施例者之元件係備有 相同參考編號，因此不再提供有關於此元件之進一步詳細 說明。 ” 可以瞭解的是此實施例實質上相同於圖13之實施例，唯 一足修改為待處理物體丨2相關於F · 0透鏡6 〇之位置之重 新定位，依此實施例所示，替代定位待處理物體12之距離 大於F-θ透鏡60之焦面者，如圖12之實施例所示，令待 _ ___ -22· G張尺度適财S时標準(CNS)鐵格(摩297公爱5----
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處理物體1 2較接近於F - 0透鏡6 0，亦即，待處理物體J 2 準確定位於F- (9透鏡60之焦面。藉由此配置方式，待處理 物體1 2之焦點匹配即可如上所述地由雷射光束發送系統2 達成。在所有其他方面，圖1 4之實施例相同於圖1 3之實施 例，恕不予以贅述。
參閱圖16A至16C，三分離式準直雷射光束之一典型重 疊可視為重疊光線通過面鏡之透明孔CAg。由圖16A中可 知，當通過第一重覆定位器之面鏡之透明孔CAg時，三分 離式準直雷射光束已收叙至一特定範圍，但是未完全相互 重疊。 裝 訂
請參閱圖16B，當通過透明孔CAg時，三雷射光束即實 質上呈重疊。最後，如圖1 6 C所示，三分離式雷射光束已 相互重疊，以於基本上結合成單一光束通過第一反射型表 面之面鏡54之透明孔CAg。 請即參閱圖17，相關於雷射光束發送系統2所用控制系 統之簡單說明將提供如下。一電腦化控制系統73連接於第 一及第二重覆定位器52、58二者之驅動器，且亦連接於控 制照明透鏡總成沿著光學軸線A來回運動之驅動器。若照 明透鏡亦備有分離式馬達，以控制分離式稜鏡或面鏡之框 轉（如圖5、6、7、8、丨丨及^),此額外之驅動器亦連接 於控制系統73且由其控制。最後，雷射4及快門27係連接 於控制系統且由其控制，以控制門2 9之開啟及關閉，且有 助於控制雷射光束28、30及/或32中有多少及何者可以通 過快門2 7。 -23-
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請即參閱圖18，有關透鏡6〇之一原有問題將簡單 忒明又。從此圖中可知，已做過處理之物體具有複數孔形 成於其内’所有孔皆設計成列且呈相同尺寸及相等間隔。 准，由於製造公差及F _ 0透鏡6 〇内之其他瑕疵，通常會發 生光學扭曲’且此造成已處理物體内所形成孔列之變形及 /或不對準，如圖1 8所示。F - 0透鏡6 0内生成之瑕疵通常 播法為大部分商業製造應用所接受，據此，本發明使用一 ^制系統以補償由F - Θ透鏡6 0造成之瑕痴。為了克服ρ _ $ 透鏡6 0之此光學扭曲問題，本發明使用一控制系統，其中 依據一習知方式映像目標物區，以決定F - 0透鏡6 0内發生 %症及需要補償之一或多區域。一旦完成此映像，當形成 一孔或其他元件於一需要補償之區域時，控制系統即可編 #王以控制照明透鏡及提供必要之補償，以利形成一要求之 孔於待處理物體1 2内之準確位置。由於此補償，系統可以 开/成列’其可為商業製造應用所接受，由於此技術屬於 ΐ知技術’恕不提供相關於此之進一步詳細說明。 例如由圖1 9中可知，藉由適度編程控制系統以補償ρ - θ 透鏡60内之瑕疵，均一尺寸、形狀及間隔之孔即可形成於 待處理物體1 2内之所有要求位置。 請即參閱圖2 0，本發明之一使用情形將簡示於後。由此 圖中可知，有三分離式雷射光束2 8、3 0、3 2通過照明稜 鏡（圖中未示）、導向第一電流計52之第一反射型面鏡54及 反射至第二電流計5 8之第二反射型面鏡5 6。當光線反射離 開第二電流計5 8之第二面鏡5 6時，三分離式光束開始再次 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)
裝 訂
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發明説明 擴展且因而生成三分離式光束28、3〇、32，三分離式光 束2 8、3 0、3 2隨後可由一聚焦透鏡6 〇聚焦於三個不同待 處理物體1 2、1 2 ’、1 2，，，以利於三分離式物體彼此之間 之同時處理，因此可以增加一系統之製造產量。可以瞭解 的是，產量可以僅藉由增加或減少同時處理一要求物體所 用之雷射光束量而改變。 請即參閱圖2 1，相關於圖丨4之實施例之修改之詳細說明 將詳細探討之，由於此實施例極相似於先前實施例，故僅 詳細探討此實施例與圖1 4之先前實施例之間之差異。 此實施例之主要修改係相關於在收斂性雷射光束2 8、 3〇、32通過第一反射型面鏡54之透明孔CAg前，添加切 錄模組8 0至收斂性雷射光束2 8、3 0、3 2。切鋸模組8 0大 體上包含第一及第二間隔之依序配置式旋轉楔形稜鏡8 2、 84，楔形稜鏡82、84二者皆沿著雷射光束發送系統2之光 學軸線對準且與光學軸線相同中心。間隔且依序配置之旋 轉楔形棱鏡8 2、8 4二者係配置以相對於三（3 )收敛光束 28、30、32之光學軸線旋轉，為了增進此旋轉，各楔形 棱鏡82、84之外周邊係由一皮帶（未編號）或類似物聯結至 一分離式旋轉驅動器86、88，諸如一電動馬達，以供給旋 轉式驅動至楔形棱鏡82、84，且相關於雷射光束發送系統 2之光學軸線以感應旋轉' 楔形棱鏡8 2、8 4二者皆具有一梯形橫截面形狀，以利於 當雷射光束通過模形棱鏡8 2、8 4時，可依一般方式改變任 意光線。換言之，楔形棱鏡82、84各者之一第一前表面 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) B7 五、發明説明（23 9〇或94疋義一平面且延伸垂直於雷射光束發送系統2之光 :軸線，同時楔形稜鏡82、84各者之第二後表面Μ或％ 疋我一平面且與雷射光束發送系統2之光學軸線形成一小 於90度之角。在切鋸模組8〇之操作期間，楔形棱鏡82、 =係以每分鐘約7,〇〇〇至2〇,〇〇〇轉之間之旋轉速度相關於 田射光束發送系統2之光學軸線旋轉。惟，為了取得要求 之切鋸效果（如圖22)，第一楔形稜鏡82係以不同於第二楔 形棱鏡84之速度旋轉。由於此相對旋轉之結果，當三雷射 光束28、30、32進入第一楔形棱鏡82之第一前表面9〇且 通過時，二雷射光束2 8、3 0、3 2各略為變化，例如當其 離開第一楔形稜鏡82之後表面92時雷射光束各呈相似地彎 折。略為變化之光線隨後導向及接收於第二楔形稜鏡84之 第一刖表面9 4，且光線通過及當光線離開第二楔形稜鏡8 4 之第一後表面9 6時可依一般方式相似地變化。變化之光線 隨後通過反射型面鏡5 4之透明孔且導向同一待處理物體 1 2 ’如同先前實施例所示，或者同時導向三分離式待處理 物體 1 2、1 2，、1 2，，。 由於第一及第二楔形棱鏡8 2、8 4之相對旋轉，略為變化 之三雷射光束28、30、32離開第一楔形稜鏡82之後表面 9 2時即沿著第二楔形稜鏡8 4之第一前表面9 4進入及接收 於不同位置，雷射光束2 8_、30、32之進入位置之此一變 化造成雷射光束28、30、32通過及離開第二楔形棱鏡84 之第二後表面96時發生雷射光束28、30、32之彎角變 化。雷射光束28、30、32沿著第二楔形稜鏡84之第一前 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 550867 A7 B7 五、發明説明（24 表面94之相對旋轉及進入位£變化等淨效應在於提供一機 構以增進雷射光束28、30、32之切鋸（如圖22)，因此各 雷射光束係在切鋸模組80之操作期間經過控制以做一體地 朝徑向向内或徑向向外螺旋。二旋轉驅動器86、88連接於 一電腦98，以利於控制旋轉速度、旋轉方向及第一及第二 楔形稜鏡8 2、8 4之間之相對旋轉差。 切鋸模組80可在待處理物體12、ι2,、12，，之一要求表 面内達成一要求孔或其他元件之要求鑽孔、燃燒、機械加 工、成型等等。由於高轉速，第一及第二旋轉楔形棱鏡 82、84容許切鋸效果極快速且有效地發生，因為三雷射光 束28 ' 30、32之螺旋移動僅由二旋轉楔形稜鏡82、84控 制，且雷射光束發送系統2之其餘組件無一需要移動，敌 其維持於一固定位置。 在切鋸模組8 0之操作期間，可以瞭解的是三雷射光束 2 8、3 0、3 2，或必要時僅單一雷射光束，其可連續性供 給至旋轉之第一及第二楔形稜鏡8 2、8 4，以提供連續性切 鋸效果，或者，雷射光束可以一要求速率脈動，此取決於 當時之特足應用。如上所述，第一及第二重覆定位器52、 5 8維持於一固足位置，在切鋸模組8 〇之操作期間，因此不 需要等待重覆定位器5 2、5 8即可穩定後續之移動。應該瞭 解的是，儘官只有相關於圖1 4實施例之揭露，但是切鋸模 組8 0可以使用結合於本文内之任一前述實施例。 若有必要’一或多伸縮式透鏡可以位於雷射與切鋸模組 8 0之間，以利於由切鋸模組8 〇改變前達成雷射光束2 8、 __-27- 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公爱） 550867 A7 B7 五、發明説明（25 ) 3 0、3 2之擴展。此外，一或多擴張透鏡可提供於快門與切 鋸模組8 0之間，以利於改變後之雷射光束之適度擴張。 請參閱圖23、24，將單一雷射光束分束成複數準直雷射 光束之另二種配置方式將說明於後。雷射光束6例如可為 一具有355 nm或266 nm波長之IR光束或UV YAG雷射，另 者，亦可使用一具有9.3或9.4微米波長之C〇2雷射或q_切換 式C02雷射或一 532 nm光束。 由諸圖中可知，分束器裝置6 9例如可包含一石英、溶化 之矽土或IR材料。雷射光束6係自雷射（圖中未示）放射且 導向一列分束器之第一分束器6 8，例如第一及第二局部反 射面鏡或分束器6 8、7 0。分束器6 8、7 0二者係設計以容 許一部分供給光線通過，同時反射供給雷射光束6之其餘 部分，二分束器6 8、7 0之一傳輸型/反射型表面6 3、6 5係 相關於雷射光束發送系統2之光學軸線a而朝橫向延伸。依 圖23所不，第一分束器68為一 3 0/7 0或一 33.3/66.6分束 器，其傳輸型/反射型表面相關於光學軸線八而以大約2〇。 土 8〇之間之一角度配置，較佳為大約6〇。。第一分束器 6 8谷許大約3 3 · 3 %供給雷射光束以準直型式通過，且沿著 或平行於光學轴線A供給’如同光束32，同時將其餘 66· 6 /〇供給笛射光束反射向載有^⑻％反射型塗層之分束器 裝置69之-後反射型表面71。由第一分束器㈣射之所 有光線則由反射型表面7 1反射向第二分束器7 〇。 第二分束器70延伸且平行於第一分束器68，但是依據第 -分束器68與光學軸線A形成之角度而相隔一小段距離。 -28 550867 A7 ______ B7 五、發明説明（26~' 第一分束器70之傳輸型/反射型表面65亦相關於雷射光束 發送系統2之光學軸線A而以大約2 0。至8 0。之間之一角度 定向，較佳為大約60 °。由第一分束器68及第二分束器70 反射之其餘66.6%雷射光束係導向及接觸於第二分束器7〇 之傳輸型/反射型表面65。由於第二分束器7〇為一 50/50 分束器，第二分束器7 〇容許大約5 〇 %供給雷射光束6通過 第二局邵分束器7 0，且沿著光學軸線A供給，如同光束 3 0 ’同時將其餘部分（即大約5 〇 %供給雷射光束6 )反射向 後反射型表面71之另一區域。 由第二分束器70反射之實質上全部雷射光束6因而由反 射型表面7 1反射’且沿著或平行於光學軸線a供給，如同 光束28 ’且其平行於第一及第二雷射光束3〇、32。應該 瞭解所有三光束2 8、3 0、3 2實質上為準直，如上所述， 且第一及第一分束為68、70以及後反射型表面71係以準 直方式僅將要求部分之供給雷射光束沿雷射光束發送系統 2之光學轴線A反射’如同三分離式光束28、3〇、32。 凊即參閱圖2 4 ’將提供相關於此另一實施例之詳細說 明，由於此實施例極相似於先前實施例，因此僅詳加探討 此實施例與先前實施例之間之差異。 由此圖中可知，分束器裝置69具有至少二枚且可為三枚 足一體成型稜鏡楔形件6 8 ’、7 0，、7 2，，如先前實施例所 示’雷射光束6係自雷射（圖中未示）放射且分別導向一對 局部反射型元件或分束器6 8 f、7 0，之一第一稜鏡楔形件分 束备68'之一傳輸型/反射型表面63。稜鏡楔形件分束哭 -29 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) ---- 550867
發明説明 7〇’二者之傳輸型/反射型表面63、65係設計以容許 二部分供給㈣通過，同時反射供給雷射*束6之其餘部 分。稜鏡楔形件分束器68’、70,各具有一傳輸型/反射型 表面6 3、6 5 ,係相關於雷射光束發送系統2之光學軸線A =朝橫向延伸。如先前實施例所示，第-稜鏡楔形件分束 态68’為一 30/70或一 33.3/66.6分束器，其具有一傳輸型/ 反射土表面63且相關於光學軸線a而以大約2〇。至8〇。之間 < 一角度配置，較佳為大約6〇。。第一棱鏡楔形件分束器 6 8各α午大約3 3 · 3 %供給雷射光束以準直型式通過，且沿著 或平行於光學軸線Α供給，如同光束3 2，同時將其餘 66.6°/。供給雷射光束反射向載有ι〇〇%反射型塗層之分束器 裝置69之一後反射型表面71。由第一棱鏡楔形件分束器 6 8 ·反射之所有光線則由反射型表面7 1反射向第二稜鏡楔 形件分束器7 0，。 第二稜鏡楔形件分束器7〇,亦具有一傳輸型/反射型表面 6 5 ’其平行於但是相隔於第一棱鏡楔形件分束器6 8 ,之傳 輸型/反射型表面一小段距離。第二稜鏡楔形件分束器7 〇， 之傳輸型/反射型表面6 5亦相關於雷射光束發送系統2之光 學軸線Α而以大約2 0。至8 0。之間之一角度定向，較佳為大 約60°。由第一分束器68,及第二分束器70,反射之其餘 66.6%雷射光束係導向及接觸於第二棱鏡楔形件分束器7 〇 · 之傳輸型/反射型表面。由於第二分束器70’為一50/50分 束器，第二稜鏡楔形件分束器7 〇 ’容許大約5 〇 %供給雷射 光束6通過，且沿著光學軸線A供給，同時將其餘部分（即 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
裝 訂
線 550867 A7 _______B7 五、發明説明（2S ) 大約50%供給雷射光束6)反射向後反射型表面71之另一區 域。由第二棱鏡楔形件分束器7 〇，反射之實質上全部雷射 光束因而由反射型表面7 1反射，且沿著或平行於光學軸線 A供給’如同光束28 ’且其平行於第一及第二雷射光束 30、32。應該瞭解所有三光束28、30、32實質上為準 直，如上所述，且第一及第二棱鏡楔形件分束器6 8，、7 〇， 以及後反射型表面7 1係以一準直方式僅將要求部分之供給 雷射光束沿著雷射光束發送系統2之光學軸線A反射。 應該暸解的是放射之雷射光束28、30、32各者之一輸 出角度可以藉由改變棱鏡楔形件分束器68,、70·或72,之 基角及雷射光束6之入射角而變化。 分離式雷射光束2 8、3 0、3 2之間之間距可以藉由改變 雷射光束6與分束器裝置6 9之間之角度關係、及/或增加或 減少第一分束器6 8與第二分束器7 0之間之間距及/或增加 或減少分束器裝置6 9之厚度而調整。此外，習於此技者可 知’由單一雷射光束6產生之分離式雷射光束量可以藉由 改變沿著分束器裝置6 9提供之依序配置於分束器6 8、7 〇 之數量，及適度改變各分束器之傳輸型/反射型特徵而增 加或減少。 例如，如圖2 3所示，可以使用一備有傳輸型/反射型表 面67之第三分束器72，其傳輸型/反射型表面平行於但是 相隔於第二分束器7 0之傳輸型/反射型表面6 5 —小段距 離。第三分束器72之傳輸型/反射型表面67亦相關於雷射 光束發送系統2之光學軸線A而以大約2 0。至8 0。之間之_ -31 - ^紙張尺度適财目g家標準(CNS) A视格(21GX 297公釐) ''' 訂
k 550867 A7 _________ B7 五、發明説明（29 ) 角度定向，較佳為大約60。。第一及第二分束器68、70之 傳輸型/反射型表面6 7係改變以分別容許較小百分比之雷 射光束通過，例如大約25%及33.3%之供給光束，同時所 有其餘供給光線係由各別之傳輸型/反射型表面6 3、6 5反 射向後反射型表面71，且導向及接觸於第三分束器72之傳 輸型/反射型表面67。由於第三分束器72為一50/50分束 器’第三分束器7 2容許大約5 0 °/〇供給雷射光束6通過，且 沿著或平行於光學軸線A供給，如同光束2 8，同時將其餘 部分（即大約5 0 %供給雷射光束6 )反射向後反射型表面7 i 之另一區域。由第三分束器72反射之實質上全部雷射光束 因而由反射型表面7 1反射，且沿著或平行於光學軸線a供 給，如同光束128 ’且其平行於第一、第二及第三雷射光 束2 8、3 0、3 2。應該瞭解所有四雷射光束2 8、3 〇、3 2、 128貫質上為準直’如上所述，且第一、第二及第三分束 态68’、70’及72’以及後反射型表面71係以一準直方式僅 將要求部分之供給雷射光束沿著雷射光束發送系統2之光 學軸線A反射。 凊即參閱圖2 5、2 6，將提供相關於一可旋轉模組122之 詳細說明，依此實施例所示，如同先前實施例者，雷射光 束6係由雷射4產生且行進通過成型裝置，例如一或多透鏡 104、106且可為一或多電腦產生之立體照像（圖中未示）， 光線在此處適度準直及/或依據特定應用而轉換成一要求 型式。準直且轉換後之光線隨後進入一最終電腦產生之立 體照像120之後表面，光線在此處成型及自最終電腦產生 -32- I紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) -------- 550867 A7 ____B7 五、發明説明（30 ) 之立體照像120之一前表面放射向一對中央照明棱鏡14〇、 140f中之第一者，即一收斂機構，如同三相同尺寸形狀之 雷射光束28、30、32。中央照明棱鏡140、140,各具有一 對相對立之平面形表面（未編號），二者皆延伸垂直於雷射 光束發送系統2之光學軸線A，及一對傾斜表面（未編號）， 係各與雷射光束發送系統2之光學軸線a而形成一銳角。二 中央知、明稜鏡14 0、14 0 ’係定位於一相對立關係。三枚個別 之快門127、127’、127π各具有一可開啟且可關閉之門，快 門係定位於二中央照明稜鏡140、14〇,之間，三枚個別之快 門127、127’、127”各定位以控制三分離式光束28、30或 32之其中一者，以阻制各別之分離式光束28、3〇或32或 容許其通過各別之快門，且朝向待處理物體1 2。 第二中央照明稜鏡140,常態下係設計以收歛二外側光束 28、32，如上所述，而中央光束3〇則不受影響且不受第 一及第二中央照明棱鏡14〇、14〇’改變。第二中央照明稜鏡 140’係由一調整總成（圖中未示）連接及支持，其連接於一 馬達驅動器（圖中未示），因此第二中央照明棱鏡14〇，可以 在必要時沿著雷射光束發送系統2之光學軸線Α彼此同時來 回地輸送，以調整三雷射光束2 8、3 〇、3 2之相對位置。 依此實施例所示，最終電腦產生之立體照像12()、第一及 第一中央明棱鏡14 0、14 0 ’、及三枚個別之快門12 7、 12 7、12 7 、及调整總成皆支持及罩覆於可旋轉模組12 2 内。一旋轉驅動器124(圖中僅做簡示）連接於可旋轉模組 122，以增進可旋轉模組122相對於光學軸線A而在任一旋 •33· 本紙張尺度適财@ @家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董) ---- 550867 A7
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一及第二對間隔之稜鏡楔形件130、130,及132、132,，如 上所述供給光束係由一中央定位之稜鏡丨4〇產生及供給 土光束擴展模組126。形成光束擴展模組丨26之棱鏡楔形件 13 0130及132 '132’各包含一第一表面134，係配置垂直 於光學軸線A ,及一第二表面136，係相關於光學軸線A而 配置成一角度0 ,即一延伸垂直於第二表面136之線係與 光學軸線A形成一角度0。至少第二對且較佳為第一及第 二對稜鏡楔形件13〇、13〇，及132、132,係由一調整總成（圖 中未示）支持，且連接於一馬達驅動器（圖中未示），以利於 至少一對稜鏡楔形件130、13〇，及/或132、132，可以：1}沿 著雷射光束發送系統2之光學軸線A來回地輸送，及/或2) 必要時移近或移離於形成間隔之棱鏡楔形件對之其他配合 稜鏡楔形件130、130,或132、132,，以調整外側光束2 8、 32相對於中央光束3〇之分離量或角度，而改變距離I至 距離P2之間距。藉由適度控制稜鏡楔形件之調整總成54， 一外側光束2 8、3 2相對於中央光束3 〇之要求發散角度即 仔以控制。 第一對間隔之稜鏡楔形件13〇、13〇,係配置使得各外側光 束28、32進入第一稜鏡楔形件13〇或13〇,之第一表面134 , 且以一相關於光學軸線A呈一角度0離開稜鏡楔形件13〇或 130’之第二表面136 ,即第一對稜鏡楔形件13〇或13〇，將各 外側光束2 8、3 2沿徑向改變方向偏離中央光束3 〇 一段要求 距離（即PrPj。 第二對間隔之稜鏡楔形件1 32、132’係配置使得各外側光 -35 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) '一 ---
550867 A7 B7 五、發明説明（33 ) 束28、32以一相關於光學軸線A呈一角度0進入各稜鏡楔 形件之第二表面136，且自各稜鏡楔形件132、132·之第一 表面134離開，使各外側光束28或32再次輸送或行進平行 於光學軸線A。換言之，第二對棱鏡楔形件132、132,各接 收外側光束2 8或3 2其中一者，且改變其方向為平行於光學 抽線A。 請即參閱圖2 8，將提供相關於此另一實施例之詳細說 明，由於此實施例極相似於圖2 7之實施例，因此僅詳加探 討此實施例與先前實施例之間之差異。 由此圖中可知，光束分離或擴展模組126大體上包含第 一及第二對間隔之三角形棱鏡楔形件150、15〇，及152、 152’，如上所述，供給光束28、30、32係由一中央定位之 棱鏡140產生及供給至光束擴展模組丨26。形成光束擴展模 組126之三角形稜鏡楔形件150、150,及152、152,各包含一 第一表面1 56，係配置實質垂直於光學軸線a，及一第二表 面158，係相關於光學軸線a而配置成一角度0 ,即一延伸 垂直於第二表面158之線係與光學軸線a形成一角度0。三 角形稜鏡楔形件150、150,及152、152,係各由一調整總成 45支持，且連接於一馬達驅動器（圖中未示），使各稜鏡楔 形件可以·· 1)沿著雷射光束發送系統2之光學軸線A來回 地輸送，2)相關於三角形稜鏡楔形件之一旋轉軸線轉動， 及/或3 )必要時移近或移離於其他配合之三角形稜鏡模形 件，以調整外側雷射光束2 8、3 2相對於中央光束3 〇之分 離量或角度。藉由適度控制各三角形棱鏡楔形件之調整總 -36-
550867 A7 B7 五、發明説明（34 ) 成5 4，二外側光束2 8、3 2相對於中央光束3 0之要求收斂 或發散角度即得以控制。 第一對間隔之三角形稜鏡楔形件1 50、1 50’係配置使得各 外側光束2 8或3 2進入棱鏡楔形件之第二表面1 5 8，且以一 相關於光學軸線A呈一角度0離開棱鏡楔形件1 50或1 50·之 第一表面156，即第一對稜鏡楔形件150、150,將各外側光 束28、32沿徑向改變方向偏離光學軸線a。 第二對間隔之棱鏡楔形件丨52、1 52·係配置使得各外側光 束2 8或3 2以一相關於光學軸線A呈一角度0進入三角形棱 鏡楔形件之第二表面158，且自各棱鏡楔形件之第一表面 156離開，使各外側光束28或32再次輸送或行進平行於光 學軸線A ’但是間隔更遠。換言之，第二對棱鏡楔形件 1 52、1 52'各接收外側光束2 8或3 2其中一者，且改變其方 向為平行於光學軸線A。 應該瞭解的是，用於相關於中央光束3 〇而在徑向間隔或 分離外側光束2 8、3 2之光束分離或擴展模組丨26可以結合 可旋轉模組122,以改變外側光束28、32相對於中央光束 30之位置、間距及/或方位。可由本發明技術内容達成之 夕種可行性光束配置方式係揭示於圖2 9内，應該瞭解的 是，各組三雷射光束皆在單一平面B p内，但是彼此之間之 相對間距及/或水平/垂直關係可依特定應用而改變。 凊即參閱圖3 0，將揭露相關於本發明又一實施例之詳細 說明，依此實施例所示，雷射光束6係由雷射4產生且行進 通過一第一電腦產生之互體照像2 〇，光線在此處收斂或準 -37 · 本紙張尺度相巾@ S家標準(CNS) A4規格(21G X 297公爱1----- 裝 訂
k 550867 A7 ----— ___B7 五、發明説明（35 ) =收斂或準直之光線係自第一電腦產生之立體照像2〇之 j面離開及供給至一第二電腦產生之立體照像2 1之—後 f面’第二電腦產生之立體照像21將收料準直之光線從 :南斯構型Μ或轉換成—線影像構型，i將線影像構型 從其一前表面放射出，如同一實質平坦之頂部光束或一要 求之波前。具有一線影像構型之光線隨後進入一第三電腦 產生之立體照像23之後表面，光線在此處分束及從第三電 月句產生足互體照像2 3之一前表面放射向第一對照明稜鏡 140 14〇中之第一者，即一收叙機構，如同三相同尺寸形 狀之田射光束2 8、3 0、3 2。照明稜鏡140、140丨各具有一 對相對乂之平面开〉表面，二者皆延伸垂直於雷射光束發送 系統2之光學軸線a，及一對傾斜表面，係各與雷射光束發 送系統2之光學軸線A而形成一銳角。二照明稜鏡14〇、 140’係定位成一相對立關係。一快門（圖中未示）具有複數 可開啟且可關閉之門，快門係定位於二照明稜鏡丨4〇、丨4〇， 之間，以控制三分離式光束28、30或32之其中一者，以 控制容許通過一或多快門且通過第二照明稜鏡14〇，後朝向 待處理物體12之分離式光束28、30或32之數量。 第二照明稜鏡140·收歛二外側光束，使得具有一線影像 構型之外側光束2 8、3 2各者之照、明路徑僅通過第一重覆定 位器5 2之面鏡5 4之透明孔，而中央光束3 0則不受影響且 不受第一及第二照明棱鏡140、140’改變。第二照明稜鏡 14(Τ係由一調整總成4 5連接及支持，其連接於一馬達驅動 器（圖中未示），因此第二照明棱鏡14 0 ’可以在必要時沿著 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 550867 A7 B7 五、發明説明（36 田射光束發送系統2之光學軸線A來回地輸送，以調整三相 同尺寸形狀之雷射光束28、30、32之重疊角度。藉由適 度制第二照明稜鏡140，，二外側光束2 8、3 2為了取得重 ®於中央光束30之要求角度而做之要求收歛即可達成，因 此所有三光束28、30、32僅通過第一重覆定位器52之面 鏡5 4之透明孔。 一旦所有三光束接觸於且反射離開第一面鏡5 4，所有三 光束2 8、3 0、3 2開始再次擴展至一特定間距，且在反射 離開由第二重覆定位器5 6控制之第二面鏡5 8及投射於一 F - 0透鏡60之前先相互間隔。擴展後之三光束28、30、 3 2各自經由F - 0透鏡6 〇之原有光學特徵以一習知方式改 變，最後，改變之光線從F - 0透鏡6 〇之一前表面6 4放射 朝向待處理物體12，以形成三牧相等但是同樣為長方形之 孔於物體内。 應該瞭解的是，若支持待處理物體丨2之桌面丨丨丨係在χ 或γ方向中移動，或者重覆定位器52、56在又或¥方向中 適度移動，同時三光束28、30、32持續地形成相等之孔 於物體内，系統可用於增進待處理物體12之雷射細切或切 削。一旦一要求量之細切或切削係在一切削方向中形成於 物體内’桌面111隨後轉動90。，即又一要求量之細切或切 削可在一垂直於第一方向之第二方向中形成於物體内。 一…〜貝犯們雙化之間單說明將 探討之，在此實施例中，相同於上述實施例者之元件係備 有相同參考編號，因此不再提供有關於此元件之進一步詳 -39-
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細說明。 此實施例與先前實施例之間之主要差異在於將F _ 0透鏡 更換為一成像透鏡且省略第二照明棱鏡14〇|與第一及第二 重覆定位器52、56，以利於單一反射型面鏡24〇。由於此 配置方式，當雷射光束28、30、32通過快門（圖中未示） 時’所有三光束相互平行地行進且不會彼此縮斂。據此， 所有三光束相互平行地傳輸及投射於面鏡24〇，而將三光 束28、30、32改變方向朝向一成像透鏡6〇 ,三光束28、 3 〇、3 2隨後經由成像透鏡6 〇之原有光學特徵以一習知方 式改變，最後，改變之光線從成像透鏡6 〇之一前表面6 4放 射朝向待處理物體12，以形成三枚相等但是同樣為長方形 之孔於物體内。 / 應邊瞭解的是，若支持待處理物體1 2之桌面1 1 1係在χ 或Υ方向中移動，同時三光束2 8、3 0、3 2持續地形成三牧 相等之孔於物體内，系統可用於增進待處理物體丨2之雷射 細切或切削，如上所述。 光束發送系統2可用於鑽孔多層式材料、MEMS之3 D結 構、立體微影製程、用於記憶體或1(：製造修復之噴墨、光 罩修復或協助微影製程光罩之雷射清潔。另者，光束發送 系統2可用於一光敏性材料之曝光或導引雷射成像。依本 發明之較佳型式所不’個別組件如快門、門、電流計等 等在X、Y、Z方向中之所有移動皆可經由一插值式運動達 成。 由於在不脫離本發明之精神範疇下可以在上述改良式雷 •40- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
裝 訂
550867 A7 B7 五、發明説明（38 ) 射光束發送系統中達成特定改變，因此在前文中或配合圖 式中揭示之所有事項皆應視為說明本發明概念之實例，不 應以之拘限本發明。
裝 訂
k 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

  1. 550867 A8 B8 C8 ------一- ____ D8 六、專利範圍^^ — '一— -- 1· 一種雷射光束發送系統包含： 一雷射源’用於輸出一雷射光束； 一成型裝置，用於接收由雷射輸出之雷射光束及將雷 射光束成型為複數分離式雷射光束； 一收敛機構，用於改變複數分離式雷射光束方向而通 過一重覆定位裝置之一面鏡之一透明孔； 重覆定位裝置，用於改變複數分離式雷射光束方向至 一 F - Θ透鏡；及 F- 0透鏡’用於將複數分離式雷射光束聚焦於一待處 理物體。 2·如申請專利範圍第1項之雷射光束發送系統，其中成型 裝置包含一電腦產生之立體照像，且電腦產生之立體照 像在一影像平面將雷射光束分束成至少三分離式雷射光 束。 3.如申請專利範圍第2項之雷射光束發送系統，其中準直 透鏡係定位相鄰於成像平面，用於準直由電腦產生之立 體照像所產生之三分離式雷射光束，因此三分離式雷射 光束係相互平行且沿著雷射光束發送系統之一光學軸線 而供給。 4·如申請專利範圍第3項之雷射光束發送系統，其中一照 明棱鏡設於準直透鏡與重覆定位裝置之面鏡之間，因此 當三分離式雷射光束趨近重覆定位裝置時三分離式雷射 光束即相互縮聚，因此所有產生之光線通過重覆定位裝 置之一透明孔。 -42 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 5·如申請專利範圍第1項之雷射光束發送系統，其中二重 覆足位裝置係提供以改變複數分離式雷射光束方向至 0透鏡及待處理物體。 6·如申請專利範圍第1項之雷射光束發送系統，其中F_ 0 透鏡設於二重覆定位裝置與待處理物體之間，且F_0透 鏡定位相隔於待處理物體一段足夠距離，因此複數分離 式雷射光束之各雷射光束即在接觸於待處理物體之前先 聚焦。 7·如申請專利範圍第1項之雷射光束發送系統，其中F_ 0 透鏡設於二重覆定位裝置與待處理物體之間，且待處理 物體定位於F· Θ透鏡之一焦面處。 8·如申請專利範圍第1項之雷射光束發送系統，其中雷射 光束具有一高斯構型且電腦產生之立體照像將高斯構型 之雷射光束較換成各具有一實質上呈平坦頂部構型之三 分離式光束。 9.如申請專利範圍第丨項之雷射光束發送系統，其中收歛 機構包含一照明稜鏡且連接於一驅動器，驅動器有助於 照明稜鏡沿著雷射光束發送系統之光學軸線來回地輸 送，以調整通過重覆定位裝置之面鏡之透明孔之複數分 離式雷射光束之收歛角度。 10·如申請專利範圍第9項之雷射光束發送系統，其中照明 稜鏡具有一對相對立之平面形表面，二者皆延伸垂直於 雷射光束發送系統之光學軸線，及一對傾斜表面，係各 相關於雷射光束發送系統之光學軸線而以一銳角延 550867 A8 B8 C8
    以利於收歛雷射光束通過重覆定位裝置之面鏡之透明 孔° 11.如申請專利範圍第2項之雷射光束發送系統，其中一對 稜鏡有助於三分離式雷射光束中之二者收歛成一中央光 束’因此三分離式雷射光束通過重覆定位裝置之一透明 孔’且該對稜鏡可沿著光學軸線來回地輸送，以利於調 整複數分離式雷射光束之一收歛角度。 12·如申請專利範圍第11項之雷射光束發送系統，其中該對 棱鏡亦可相關於一旋轉軸線而轉動，以利於調整複數分 離式雷射光束之收歛角度。 13.如申請專利範圍第2項之雷射光束發送系統，其中一對 繞射型面鏡有助於三分離式雷射光束中之二者收歛成一 中央光束，因此三分離式雷射光束通過重覆定位裝置之 一透明孔，且該對繞射型面鏡可沿著光學軸線來回地輸 送’以利於調整複數分離式雷射光束之一收歛角度。 14·如申請專利範圍第1項之雷射光束發送系統，其中雷射 係導向一列分束器，且該列局部反射之分束器反射一部 分供給雷射光束平行於雷射光束發送系統之光學軸線， 同時容許其餘部分供給雷射光束通過。 15·如申請專利範圍第丨項之雷射光束發送系統，其中雷射 光束供給至一分束器裝置且分束器裝置將供給雷射光束 分束成至少三分離式雷射光束，且供給平行於雷射光束 發送系統之光學軸線，分束器裝置具有局部反射型表 面’其容許一部分雷射光束通過而反射其餘部分供給雷 -44- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐）
    裝
    、申請專利範圍 射光束。 16.如申請專利範圍第1項之雷射光束發送系統，並中 體照像、第-及第二照明稜鏡及三個別快門皆；：：-覆於-可旋轉模組内，且—旋轉驅動器旋罩 組’以利於可旋轉馳相對於光學树之 了旋4 17.2請專利範園第η之雷射光束發送系統，其中 光束Si:系：具有一光束擴展模組’用以相關於-中央 於中央光束之間距。 扪尤束相對 18.2請專利範圍第17項之雷射光束發送系統，並中調敕 包括-旋轉機構’以相關於其旋轉 ^ 稜鏡及協助控制二外側光束相對於中央光束之二動各 m專r範圍第1項之雷射光束發送系統，其中雷射 ，运系統具有一光束擴展模組，用以相關於一中央 間隔二外側光束，及一調整機構有助於將 人=間隔於第二對稜鏡，以控制二外側光束相對 万' &束足間距量’且光束擴展模組及調整機構皆罩 覆於:可旋轉模组内，及—旋轉㈣器連接於可旋轉= 組’以利於可旋轉模組相對於光學轴線之旋轉。 2〇.如申請專利範圍第1項之雷射光束發送系統，其中雷射 先，發运系統具有-㈣模組，係定位於收歛機構與重 覆疋位裝置疋間，切錄模组包含第一及第二間隔之依序 配置式旋轉換形稜鏡，換形稜鏡二者皆沿著雷射光束發 运系統《光學轴線對準且與光學轴線相同中心。 本纸張尺度咖t S S家標準(^Ι^210Χ297公复) 45-
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