TWI641875B - 形狀可變鏡及雷射加工裝置 - Google Patents

形狀可變鏡及雷射加工裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI641875B
TWI641875B TW106143159A TW106143159A TWI641875B TW I641875 B TWI641875 B TW I641875B TW 106143159 A TW106143159 A TW 106143159A TW 106143159 A TW106143159 A TW 106143159A TW I641875 B TWI641875 B TW I641875B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
axis
mirror
shape
variable
back plate
Prior art date
Application number
TW106143159A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201827864A (zh
Inventor
石智彦
小林信高
滝川靖弘
Original Assignee
日商三菱電機股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商三菱電機股份有限公司 filed Critical 日商三菱電機股份有限公司
Publication of TW201827864A publication Critical patent/TW201827864A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI641875B publication Critical patent/TWI641875B/zh

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/10Mirrors with curved faces
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/185Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors with means for adjusting the shape of the mirror surface

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

形狀可變鏡(10)具備有:屬於具有反射面的反射鏡之圓形反射鏡(1);具有屬於第一板部之Y軸背板(4a)及屬於第一腳部之兩個Y軸腳(4b1、4b2)之屬於第一構件之Y軸構件(4);具有屬於第二板部之X軸背板(5a)及跨越第一構件而延伸而抵接於反射鏡之作為第二腳部之兩個X軸腳(5b1、5b2)之作為第二構件之X軸構件(5);使第一板部與反射鏡之間的距離和第二板部與反射鏡之間的距離對稱地變化之距離變更部(2);以及保持第一構件及第二構件之保持構件(6)。在反射鏡,將兩個第一腳部各自所抵接之部位之間連結之線段與將兩個第二腳部各自所抵接之部位之間連結之線段係相交。

Description

形狀可變鏡及雷射加工裝置
本發明係關於形狀可變鏡及具備有該形狀可變鏡之雷射加工裝置。
已知有在光學機器中修正光波的波前畸變(wavefront distortion)之形狀可變鏡。專利文獻1中揭示一種形狀可變鏡,該形狀可變鏡具備有:單側具有反射面之反射鏡;在反射鏡的背面以兩部位固定之第一軸構件;具有固定至反射鏡的背面之兩支腳部且跨越第一軸構件之第二軸構件;以及使第二軸構件與第一軸構件之間的距離變化之距離變更機構,其中將固定第一軸構件之部位連結之線段與將固定第二軸構件的兩支腳之部位連結之線段係相交,且利用一個驅動元件進行驅動來修正光波的像散(astigmatism)。
[先前技術文獻] (專利文獻)
(專利文獻1)日本特開2007-171703號公報
然而,根據上述的先前技術,藉由使第二軸構件的腳的位置相對於屬於基準面之第一軸構件而變化來使形狀可變鏡變形,鏡面的中心位置會相對於基準面往距離變更機構之距離變更的方向移動。因此,會有反射的雷射光束的位置因為鏡面的中心位置移動而偏移之問題。
本發明係鑑於上述問題而完成者,其目的在得到可抑制變形時鏡面的中心位置相對於用以保持形狀可變鏡的構件發生變化之形狀可變鏡。
為了解決上述課題,達成本發明之目的,本發明之形狀可變鏡係具備有:具有反射面之反射鏡;第一構件,係具有與反射鏡的反射面的背面相向之第一板部,及從第一板部延伸到抵接於反射鏡之兩個第一腳部;第二構件,係具有與第一板部相向之第二板部,及從第二板部跨越第一構件而延伸到抵接於反射鏡之兩個第二腳部;距離變更部,使第一板部與反射鏡之間的距離和第二板部與反射鏡之間的距離對稱地變化;以及保持構件,係透過距離變更部而保持第一構件及第二構件。在反射鏡,將兩個第一腳部各自所抵接之部位連結之線段與將兩個第二腳部各自所抵接之部位連結之線段係相交。
根據本發明,就會產生可抑制變形時鏡面的 中心位置相對於用以保持形狀可變鏡的構件發生變化之效果。
1‧‧‧圓形反射鏡
1e‧‧‧鏡面中心
1sf‧‧‧鏡面
1sb‧‧‧背面
2‧‧‧距離變更部
2a‧‧‧第一壓電致動器
2b‧‧‧壓電致動器連接構件
2c‧‧‧第二壓電致動器
3、3A、3B、3C、3D、3E‧‧‧變形力產生機構部
4、4A、4C、4D‧‧‧Y軸構件
4a、4Aa、4Ca、4Da‧‧‧Y軸背板
4b1、4b2、4Ab1、4Ab2、4Cb1、4Cb2‧‧‧Y軸腳
4c1、4c2、4Ac1、4Ac2、4Cc1、4Cc2‧‧‧Y軸腳底面
4d1、4d2、4Ad1、4Ad2、4Cd1、4Cd2‧‧‧缺口
4Af、4Df‧‧‧Y軸螺絲孔
4Ag1、4Ag2、4Dg1、4Dg2‧‧‧Y軸構件定位孔
5、5A、5C、5D‧‧‧X軸構件
5a、5Aa、5Ca、5Da‧‧‧X軸背板
5b1、5b2、5Ab1、5Ab2、5Cb1、5Cb2‧‧‧X軸腳
5c1、5c2、5Ac1、5Ac2‧‧‧X軸腳底面
5f、5Cf‧‧‧貫通孔
5Af、5Df‧‧‧X軸螺絲孔
5Ag1、5Ag2、5Dg1、5Dg2‧‧‧定位孔
5Ch1、5Ch2‧‧‧突起部
5Cj1、5Cj2‧‧‧突起部底面
6、6A‧‧‧保持構件
6Af‧‧‧保持構件螺絲孔
6Ag1、6Ag2‧‧‧保持構件定位孔
6e‧‧‧保持構件中心
7‧‧‧調整螺絲
7a‧‧‧第一螺牙部
7b‧‧‧第二螺牙部
7c‧‧‧第三螺牙部
8、8A‧‧‧阻止旋轉構件
8c、8Ac‧‧‧圓柱部
8d、8Ad‧‧‧頭部
9‧‧‧鎖定構件
10、10a、10b、10c、10d、10e‧‧‧形狀可變鏡
11‧‧‧像散調整裝置
20‧‧‧電流計式掃描鏡
21‧‧‧電流計
50‧‧‧雷射振盪器
60‧‧‧聚焦透鏡
70‧‧‧平台
80‧‧‧驅動機構
81、82‧‧‧驅動部位
100‧‧‧雷射加工裝置
200‧‧‧被加工物
第1圖係用來說明實施形態1之形狀可變鏡的概念之概念圖。
第2圖係用來說明實施形態1之形狀可變鏡的構造之組裝圖。
第3圖係用來說明第2圖所示的形狀可變鏡的形狀變化之第一概念圖。
第4圖係用來說明第2圖所示的形狀可變鏡的形狀變化之第二概念圖。
第5圖係用來說明第2圖所示的形狀可變鏡所具備的圓形反射鏡的形狀變化之概念圖。
第6圖係用來說明第2圖所示的形狀可變鏡的形狀變化之第三概念圖。
第7圖係用來說明第2圖所示的形狀可變鏡所具備的圓形反射鏡的形狀變化之概念圖。
第8圖係用來說明實施形態2之形狀可變鏡的構造之組裝圖。
第9圖係用來說明實施形態3之形狀可變鏡的構造之組裝圖。
第10圖係用來說明實施形態4之形狀可變鏡的構造之組裝圖。
第11圖係用來說明第10圖所示的形狀可變鏡的形狀變化之第一概念圖。
第12圖係用來說明第10圖所示的形狀可變鏡的形狀變化之第二概念圖。
第13圖係用來說明第10圖所示的形狀可變鏡的形狀變化之第三概念圖。
第14圖係用來說明第10圖所示的形狀可變鏡所具備的圓形反射鏡的形狀變化之概念圖。
第15圖係用來說明實施形態5之形狀可變鏡的構造之組裝圖。
第16圖係用來說明實施形態6之形狀可變鏡的構造之組裝圖。
第17圖係顯示實施形態7之雷射加工裝置的一個構成例之圖。
以下,根據圖式來詳細說明本發明的實施形態之形狀可變鏡及雷射加工裝置。不過,本發明並不受此實施形態所限定。
實施形態1
第1圖係用來說明本發明的實施形態1之形狀可變鏡的概念之概念圖。第1圖顯示的是本發明的實施形態1之形狀可變鏡所具備的之圓形反射鏡1。第1圖所示的圓形反射鏡1係具有作為使光反射的反射面之鏡面1sf及背面 1sb,鏡面1sf及背面1sb係為圓形且相互平行之平面。如第1圖所示,在鏡面1sf上,定義出屬於通過鏡面1sf的外周圓的中心之第一軸之X軸,以及屬於與該X軸在鏡面1sf的外周圓的中心正交相交之第二軸之Y軸。另外,在背面1sb上,定義出與Y軸平行,且在背面1sb的外周圓的中心與和X軸平行之軸相交之第二軸為Yb軸。以及,定義出與X軸及Y軸一起形成左手座標系之Z軸。Z軸的方向之中,從後述之第2圖所示的保持構件6往圓形反射鏡1之方向為+Z方向,與+Z方向相反之方向為-Z方向。
在屬於背面1sb的外周圓與Yb軸的交點之Yb軸交點Pyb1,施加屬於垂直推壓背面1sb之方向之+Z方向的負荷Fb1,在屬於另一個交點之Yb軸交點Pyb2,施加屬於垂直推壓背面1sb之方向之+Z方向的負荷Fb2。另一方面,在屬於鏡面1sf的外周圓與X軸的交點之X軸交點Pxf1,對鏡面1sf以使之不會在+Z方向移動之方式施加-Z方向的負荷Ff1,在屬於另一個交點之X軸交點Pxf2,對鏡面1sf以使之不會在+Z方向移動之方式施加-Z方向的負荷Ff2。施加如此的負荷,圓形反射鏡1的鏡面1sf就會變形成鞍形。此鞍形具體而言,係為在與X軸平行之直線上為鏡面1sf的中央突出之凸形狀,在與Y軸平行之直線上為中央凹入之凹形狀。X軸上的凸形的曲線形狀、與Y軸上的凹形的曲線形狀係方向相反但形狀相同。
使在圓形反射鏡1反射之光的焦點距離短亦即功率(power)強之方向與X軸一致的話,在X軸因為 是凸面所以反射的光的焦點距離會變長,在Y軸因為是凹面所以反射的光的焦點距離會變短。因此,X軸方向的光的功率與Y軸方向的光的功率之差會減小。換言之,藉由調整鞍形的變形的程度,可使X軸方向的功率與Y軸方向的功率相等,而可修正像散。此處,圓形反射鏡1的變形的程度可為相對於直徑在10mm以上100mm以下之圓形反射鏡1設為0.1μm以上10μm以下,但圓形反射鏡1的變形的程度並不限定於此。
第2圖係用來說明本發明的實施形態1之形狀可變鏡的構造之組裝圖。第2圖所示之形狀可變鏡10係具備有:圓形反射鏡1;以及包含距離變更部2、Y軸構件4、X軸構件5及保持構件6之變形力產生機構部3。
距離變更部2係具備有:屬於固定至X軸背板5a的固定部之壓電致動器(piezo-actuator)連接構件2b;抵接於Y軸背板4a且可在壓電致動器連接構件2b與Y軸背板4a之間伸縮之第一壓電致動器2a;以及抵接於保持構件6且可在壓電致動器連接構件2b與保持構件6之間伸縮之第二壓電致動器2c。第一壓電致動器2a及第二壓電致動器2c係利用逆壓電效應而可藉由施加電壓而正確地控制長度之壓電致動器。壓電致動器連接構件2b係連接第一壓電致動器2a及第二壓電致動器2c。利用距離變更部2,在第1圖所示的X軸交點Pxf1可產生屬於拉動圓形反射鏡1之方向之-Z方向之負荷Ff1,在X軸交點Pxf2可產生屬於拉動圓形反射鏡1之方向之-Z方向之負荷 Ff2,在第1圖所示的Yb軸交點Pyb1可產生屬於推動圓形反射鏡1之方向之+Z方向之負荷Fb1,在Yb軸交點Pyb2可產生屬於推動圓形反射鏡1之方向之+Z方向之負荷Fb2。利用距離變更部2,可使X軸構件5與圓形反射鏡1之間的距離及Y軸構件4與圓形反射鏡1之間的距離,與圓形反射鏡1成對稱地變化。而且,可使X軸構件5與圓形反射鏡1之間的距離及Y軸構件4與圓形反射鏡1之間的距離,與圓形反射鏡1成對稱地做相同量的變化。
變形力產生機構部3係配置於圓形反射鏡1的背面側,使讓鏡面1sf變形成鞍形之力產生。利用簡單構造的變形力產生機構部3可使圓形反射鏡1變形成鞍形。變形力產生機構部3係具備有:在與第1圖所示的Yb軸交點Pyb1、Pyb2對應之兩處位置固定至圓形反射鏡1的背面1sb之屬於第一構件之Y軸構件4;在與X軸交點Pxf1、Pxf2對應之兩處位置固定至圓形反射鏡1的背面1sb且係跨越Y軸構件4而配置之屬於第二構件之X軸構件5;以及距離變更部2。距離變更部2的第一壓電致動器2a係使Y軸構件4與X軸構件5的距離變化,距離變更部2的第二壓電致動器2c係使X軸構件5與保持構件6的距離變化。屬於把Y軸構件4固定之部位彼此連結之線段之與X軸平行之線段,與屬於把X軸構件5固定之部位彼此連結之線段之與Y軸平行之線段,係在背面1sb相交。
屬於第一構件之Y軸構件4係具備有:形狀為與圓形反射鏡1相同直徑之圓形且具有厚度之Y軸背 板4a;以及在Y軸背板4a的圓形反射鏡1側的面在Y軸背板4a上垂直形成之角形的兩隻屬於腳之Y軸腳4b1、4b2。Y軸背板4a係為與圓形反射鏡1的背面1sb相向之第一板部。Y軸腳4b1、4b2係為從Y軸背板4a向+Z方向延伸到抵接於圓形反射鏡1的背面1sb之第一腳部。Y軸腳4b1的長度與Y軸腳4b2的長度相等,所以在固定至圓形反射鏡1之狀態,Y軸背板4a係與圓形反射鏡1平行。Y軸腳4b1、4b2之與長度方向垂直之剖面的形狀係為正方形,且在長度方向的剖面形狀都相同。又,Y軸腳底面4c1、4c2係為Y軸腳4b1、4b2的底面。Y軸腳4b1、4b2係設於Y軸背板4a的端部,且設成Y軸腳4b1的Y軸腳底面4c1的中心與Y軸腳4b2的Y軸腳底面4c2的中心之連線會通過Y軸背板4a的中心。此處,Y軸腳底面4c1的中心與Y軸腳底面4c2的中心之連線係為Y軸。Y軸係通過Y軸背板4a的中心,與X軸正交。在Y軸背板4a上之X軸與外周圓的交點,設有供X軸構件5通過之缺口4d1、4d2。Y軸腳4b1、4b2之與長度方向垂直之剖面的形狀並不限定於正方形,亦可為圓形。
Y軸背板4a與Y軸腳4b1、4b2可一體成形,或者分別形成不同的部件再接合起來。或者,Y軸構件4與圓形反射鏡1可藉由對同一個加工對象物進行切削加工而形成。同樣,圓形反射鏡1與X軸構件5可藉由對同一個加工對象物進行切削加工而形成。又或者,圓形反射鏡1、X軸構件5、Y軸構件4可藉由對同一個加工對象 物進行切削加工而形成。
Y軸腳底面4c1在與Y軸腳4b1垂直的平面為正方形的形狀,Y軸腳底面4c2在與Y軸腳4b2垂直的平面為正方形的形狀。兩個Y軸腳底面4c1、4c2係利用螺絲鎖接、銲接、或以接著劑黏著等固定方式,以即使受到拉力也不會脫落之形態固定至圓形反射鏡1的背面1sb。在形狀可變鏡10之中之Y軸腳底面4c1、4c2固定至背面1sb的部分以外的部分上的固定,係採用和背面1sb與Y軸腳底面4c1、4c2之固定同樣之方法。
屬於第二構件之X軸構件5係與Y軸構件4相同形狀,具備有:形狀為與圓形反射鏡1相同直徑之圓形且具有厚度之X軸背板5a;以及在X軸背板5a的圓形反射鏡1側的面在X軸背板5a上垂直形成之角形的屬於腳之X軸腳5b1、5b2。X軸背板5a係為與Y軸背板4a相向之第二板部。X軸腳5b1、5b2係為從X軸背板5a開始並跨越Y軸構件4而延伸到抵接於圓形反射鏡1的背面1sb之第二腳部。X軸構件5的X軸腳底面5c1、5c2係固定至圓形反射鏡1的背面1sb。X軸構件5的形狀與Y軸構件4的形狀之不同點在於以下三點:X軸腳5b1、5b2的長度比Y軸腳4b1、4b2更長;X軸背板5a並未設有缺口;以及X軸背板5a的中心形成有貫通孔5f。在圓形反射鏡1的背面1sb,將兩個Y軸腳4b1、4b2各自所抵接之部位連結之線段與將兩個X軸腳5b1、5b2各自所抵接之部位連結之線段相交。
貫通孔5f的直徑係比第二壓電致動器2c的直徑大,但在壓電致動器連接構件2b的直徑以下。此處,X軸背板5a與壓電致動器連接構件2b,係利用螺絲鎖接、銲接或以接著劑黏著等固定方法將壓電致動器連接構件2b的側面與貫通孔5f的側面固定成即使受到拉力固定面也不會剝離。或者,可利用螺絲鎖接、銲接或以接著劑黏著等固定方法,將壓電致動器連接構件2b的X軸構件5側的面與X軸背板5a的圓形反射鏡1側的面固定成即使受到拉力固定面也不會剝離。不管採用哪種固定方法,第二壓電致動器2c都設成貫穿貫通孔5f。
距離變更部2係將第一壓電致動器2a固定成相對於直徑比圓形反射鏡1小之壓電致動器連接構件2b而言位於圓形反射鏡1側,將第二壓電致動器2c固定於保持構件6側。
X軸構件5及壓電致動器連接構件2b可藉由對同一個加工對象物進行切削加工而形成。
第一壓電致動器2a的圓形反射鏡1側的面,係固定於Y軸背板4a之與圓形反射鏡1相反側的中心。第二壓電致動器2c的保持構件6側的面,係固定於保持構件6之圓形反射鏡1側之保持構件中心6e。
保持構件6的形狀係為與圓形反射鏡1相同直徑之圓形,且第二壓電致動器2c之保持構件6側的面與保持構件中心6e相固定。保持構件6係透過距離變更部2而保持Y軸構件4及X軸構件5。
接著,說明圓形反射鏡1的鏡面1sf之變成為鞍形之變形。此處,將基準面定義為如下所述之面。亦即,以保持構件6之圓形反射鏡1側的面作為基準面。將距離變更部2的第二壓電致動器2c的一端固定於該基準面的中心。第二壓電致動器2c的另一端固定至壓電致動器連接構件2b,壓電致動器連接構件2b固定於X軸構件5的中心。以X軸背板5a的圓形反射鏡1側的面作為第二面。另外,將第一壓電致動器2a的一端固定於壓電致動器連接構件2b之與固定有第二壓電致動器2c的面相反側的面,將第一壓電致動器2a的另一端固定至Y軸背板4a之與圓形反射鏡1相反側的面的中心。以Y軸背板4a之與圓形反射鏡1相反側的面作為第三面。以及,以圓形反射鏡1之固定有X軸腳5b1、5b2及Y軸腳4b1、4b2之背面1sb作為第四面。Y軸背板4a的中心及X軸背板5a的中心都位於通過圓形反射鏡1的中心且與圓形反射鏡1垂直之直線上。因此,第一壓電致動器2a及第二壓電致動器2c也位於此直線上。亦即,第一壓電致動器2a及第二壓電致動器2c係在與圓形反射鏡1垂直之直線上使其兩端的距離變化。Y軸腳4b1、4b2與X軸腳5b1、5b2的長度的差,係設定為與使第一壓電致動器2a的長度在其可變化的範圍的中間時的長度相同。以施加電壓至第一壓電致動器2a,第一壓電致動器2a的長度會為Y軸腳4b1、4b2與X軸腳5b1、5b2的長度的差之狀態,將Y軸腳底面4c1、4c2與X軸腳底面5c1、5c2固定至圓形反射鏡1的背面1sb。
接著,說明第一壓電致動器2a及第二壓電致動器2c的控制方法。第3圖係用來說明第2圖所示的形狀可變鏡10的形狀變化之第一概念圖。如第3圖所示,將電壓施加至第二壓電致動器2c,第二面就會相對於基準面而向+Z方向移動。第二面向+Z方向移動,第三面及第四面也隨之做同樣的移動,而只使圓形反射鏡1的鏡面1sf向+Z方向移動。
第4圖係用來說明第2圖所示的形狀可變鏡10的形狀變化之第二概念圖。如第4圖所示,使第一壓電致動器2a伸長,第二面並不會相對於基準面而變化,但第三面會向+Z方向移動。此時,在屬於第四面之圓形反射鏡1的背面1sb,與X軸構件5的X軸腳底面5c1、5c2相固定之X軸交點Pxf1、Pxf2並不向+Z方向移動,與Y軸構件4的Y軸腳底面4c1、4c2相固定之Yb軸交點Pyb1、Pyb2則會向+方向移動。
第5圖係用來說明第2圖所示的形狀可變鏡10所具備的圓形反射鏡1的形狀變化之概念圖。經過如上所述的形狀變化,圓形反射鏡1的鏡面1sf變形成如第5圖所示之鞍形。不過,鏡面中心1e也相對於基準面往+Z方向變化。
第6圖係用來說明第2圖所示的形狀可變鏡10的形狀變化之第三概念圖。如第6圖所示,將電壓施加至第二壓電致動器2c,使第二壓電致動器2c伸長,同時使第一壓電致動器2a在與第二壓電致動器2c伸長的方 向相反的方向縮短第二壓電致動器的伸長量的兩倍。如此一來,第二面會相對於基準面向+Z方向變化,第三面會相對於基準面向-Z方向變化。而且,第三面之相對於基準面之-Z方向的變化量,係與第二面之相對於基準面之向+Z方向的變化量相等。以此方式,距離變更部2使Y軸背板4a向-Z方向移動同時使X軸背板5a向+Z方向移動,而使Y軸背板4a與X軸背板5a在Z軸方向向相反的方向移動。距離變更部2使Y軸背板4a與X軸背板5a在Z軸方向向相反的方向移動,而使Y軸背板4a與圓形反射鏡1之間的距離與X軸背板5a與圓形反射鏡1之間的距離對稱地變化。此處,所謂的使兩個距離對稱地變化,係指使兩個距離之其中一個距離變長同時另一個距離就變短之變化。而且,距離變更部2係使Y軸背板4a與圓形反射鏡1之間的距離與X軸背板5a與圓形反射鏡1之間的距離對稱地做同等量的變化。此處,所謂的使兩個距離對稱地做同等量的變化,係指使兩個距離之其中一個距離變長的量與另一個距離變短的量相等。隨著Y軸背板4a之向-Z方向的移動,Y軸腳4b1、4b2向-Z方向移動。隨著X軸背板5a之向+Z方向的移動,X軸腳5b1、5b2向+Z方向移動。在屬於第四面之圓形反射鏡1的背面1sb,與X軸構件5的X軸腳底面5c1相固定之X軸交點Pxf1及與X軸構件5的X軸腳底面5c2相固定之X軸交點Pxf2會向+Z方向變化位置,與Y軸構件4的Y軸腳底面4c1相固定之Yb軸交點Pyb1及與Y軸構件4的Y軸腳底面4c2相固定之 Yb軸交點Pyb2會向-Z方向變化與X軸交點Pxf1、Pxf2的變化量相同的量。
第7圖係用來說明第2圖所示的形狀可變鏡10所具備的圓形反射鏡1的形狀變化之概念圖。經過如上所述的形狀變化,圓形反射鏡1的鏡面1sf變形成如第7圖所示之鞍形。不過,鏡面中心1e在Z方向之相對於基準面的距離並不變化。此處,使第一壓電致動器2a的長度相對於第二壓電致動器2c的長度的變化在相反方向做兩倍的變化,惟相較於不使之變化的情況,若使之在相反方向變化,則圓形反射鏡1的鏡面中心1e之相對於基準面之Z方向的變化會較小。因此,即使使圓形反射鏡1的鏡面1sf變形成鞍形,也可相對於保持構件6之基準面抑制圓形反射鏡1的鏡面中心1e之Z方向的變化。
圓形反射鏡1、Y軸構件4、X軸構件5及保持構件6的剛性,係藉由調整材料及構造而調整到可容許形狀變化之程度。舉例來說,Y軸構件4、X軸構件5及保持構件6的剛性比圓形反射鏡1的剛性小的話,相對於距離變更部2所致使的距離變化之圓形反射鏡1的變形之比會較小,而能夠進行圓形反射鏡1之細微的變形之控制。
接著,舉利用形狀可變鏡10來修正雷射加工裝置的雷射光束的像散之情況為例進行說明。關於雷射加工裝置的構成的詳細將在後面說明,其中,係在從雷射振盪器到加工點之傳送光路的途中設置形狀可變鏡10。此 外,在應用於雷射加工裝置以外的用途之情況,也透過同樣的動作來修正像散,且因為鏡反射位置沒有變化所以不會發生光軸偏移。在有像散之情況,雷射光束形狀會變成橢圓。使圓柱狀的形狀可變鏡10本身在與保持構件6相固定之鏡筒架(holder)之中轉動,使雷射光束形狀的直徑較長之方向或較短之方向與形狀可變鏡10的X軸或Y軸一致。
第一壓電致動器2a及第二壓電致動器2c在初始值之情況中,首先使第二壓電致動器2c伸長,使第一壓電致動器2a縮短第二壓電致動器2c的變化量的兩倍。此時,若雷射光束形狀是從橢圓變向接近正圓的話,就繼續使第二壓電致動器2c伸長,使第一壓電致動器2a縮短第二壓電致動器2c的變化量的兩倍,來將雷射光束形狀調整到接近正圓。反之,使第二壓電致動器2c伸長,使第一壓電致動器2a縮短第二壓電致動器2c的變化量的兩倍之情況,若是導致扁平的程度變大的話,就使鏡筒架內的可變形狀鏡10本身以軸為中心轉動90度之後,再使第二壓電致動器2c伸長,使第一壓電致動器2a縮短第二壓電致動器2c的變化量的兩倍。以此方式,一邊監視雷射光束形狀一邊使第一壓電致動器2a及第二壓電致動器2c的長度變化,來將雷射光束形狀調整到接近正圓。
此處,雖然使形狀可變鏡10的軸方向的剖面形狀為圓形,但本發明並不限於此,亦可不是圓形。但是,在製作成為圓形時,則可如上所述依據扁平的程度是變大還是變小而使可變形狀鏡10本身以軸為中心轉動。另 外,關於反射鏡雖然考慮到等向性以圓形較佳,但本發明並不限定於此,亦可為橢圓或多角形。
又,在上述的說明中,雖然為了使圓形反射鏡1變形而使屬於決定負荷的位置所用的兩個軸之X軸及Y軸正交,但本發明並不限定於此,X軸與Y軸亦可不是正交。即使在用來決定負荷的位置之兩個軸並不正交之情況,也只要使在軸周圍的位置,亦即角度不同,變形之最為凹入之部位與最為凸出之部位所成的角度就會為90度。因此,以通過變形之最為凹入之部位的直線為Y軸,以通過變形之最為凸出之部位的直線為X軸,並使X軸或Y軸之任一軸與光的形狀的長度較長或較短的軸對齊,就可藉由使圓形反射鏡1變形來修正像散。
實施形態2.
在實施形態1中針對利用具備有壓電致動器之距離變更部來使圓形反射鏡1變形之形態進行了說明,然而本發明並不限定於此,亦可如本實施形態2將說明之利用調整螺絲替代壓電致動器來使圓形反射鏡1變形。本實施形態2中未特別說明的部分都援用實施形態1之說明。
第8圖係用來說明本發明的實施形態2之形狀可變鏡的構造之組裝圖。第8圖中,與第2圖相同的構成都標以相同的符號。第8圖所示之形狀可變鏡10a係具備有圓形反射鏡1及變形力產生機構部3A。變形力產生機構部3A係使讓鏡面1sf變形成鞍形之力產生。變形力產 生機構部3A係具備有Y軸構件4A、X軸構件5A、保持構件6A、屬於距離變更部之調整螺絲7以及阻止旋轉構件8、8A。調整螺絲7係具備有第一螺牙部7a、第二螺牙部7b以及第三螺牙部7c。第一螺牙部7a、第二螺牙部7b及第三螺牙部7c的螺牙節距(pitch)互不相同。在第8圖的構成中,與第2圖之構成對應但不同之構成都在符號後加註「A」。亦即,第8圖中的Y軸構件4A係對應於第2圖中之Y軸構件4。
Y軸構件4A係具備有Y軸背板4Aa以及Y軸腳4Ab1、4Ab2。Y軸背板4Aa係為與圓形反射鏡1的背面1sb相向之第一板部。Y軸腳4Ab1、4Ab2係為從Y軸背板4Aa向+Z方向延伸到抵接於圓形反射鏡1的背面1sb之第一腳部。Y軸構件4A與第2圖所示的Y軸構件4之不同點在於,在中心具有Y軸螺絲孔4Af,其他都與Y軸構件4相同。Y軸腳底面4Ac1、4Ac2係為Y軸腳4Ab1、4Ab2的底面。另外,Y軸構件4A設有缺口4Ad1、4Ad2。Y軸構件定位孔4Ag1、4Ag2係設於Y軸背板4Aa之中比Y軸螺絲孔4Af的徑向更靠外側且在比缺口4Ad1、4Ad2更靠徑向內側之處。阻止旋轉構件8、8A的圓柱部8c、8Ac分別插入Y軸構件定位孔4Ag1、4Ag2。
X軸構件5A係具備有X軸背板5Aa以及X軸腳5Ab1、5Ab2。X軸背板5Aa係為與Y軸背板4Aa相向之第二板部。X軸腳5Ab1、5Ab2係為從X軸背板5Aa開始跨越Y軸構件4A而延伸到抵接於圓形反射鏡1的背 面1sb之第二腳部。X軸構件5A與第2圖所示的X軸構件5之不同點在於,在中心具有X軸螺絲孔5Af以取代貫通孔5f,以及在比X軸螺絲孔5Af更靠徑向外側且在比X軸腳5Ab1、5Ab2更靠徑向內側之處具有兩個定位孔5Ag1、5Ag2,其他都與X軸構件5相同。X軸腳底面5Ac1、5Ac2係為X軸腳5Ab1、5Ab2的底面。
保持構件6A與第2圖所示的保持構件6之不同點在於,在中心具有不同螺牙節距的保持構件螺絲孔6Af,且具有與X軸構件5A的定位孔5Ag1對應之保持構件定位孔6Ag1,以及具有與定位孔5Ag2對應之保持構件定位孔6Ag2。保持構件6A係透過調整螺絲7而保持Y軸構件4A及X軸構件5A。
調整螺絲7係具備有:鎖入Y軸背板4Aa之第一螺牙部7a;鎖入X軸背板5Aa之第二螺牙部7b、以及鎖入保持構件6A之第三螺牙部7c。第一螺牙部7a係與Y軸螺絲孔4Af相對應。第二螺牙部7b係與X軸螺絲孔5Af相對應。第三螺牙部7c係與保持構件螺絲孔6Af相對應。第一螺牙部7a、第二螺牙部7b及第三螺牙部7c係形成為螺牙節距互不相同之公螺牙。另外雖然圖中並未顯示,惟在第三螺牙部7c側的端部形成有板手用的孔以施加旋轉力。此板手用的孔可為例如六角孔。調整螺絲7使Y軸背板4Aa與圓形反射鏡1之間的距離和X軸背板5Aa與圓形反射鏡1之間的距離對稱地變化。調整螺絲7係使Y軸背板4Aa與圓形反射鏡1之間的距離和X軸背板5Aa 與圓形反射鏡1之間的距離對稱地做同等量的變化。
阻止旋轉構件8係具備有圓柱部8c以及設於圓柱部8c的一端側之頭部8d。阻止旋轉構件8A係具備有圓柱部8Ac以及設於圓柱部8Ac的一端側之頭部8Ad。圓柱部8c其外徑係比Y軸構件定位孔4Ag1的直徑、定位孔5Ag1的直徑及保持構件定位孔6Ag1的直徑小,其長度係可穿過保持構件定位孔6Ag1而插入X軸構件5A的定位孔5Ag1及Y軸構件定位孔4Ag1之長度,係可自由插入及拔出Y軸構件定位孔4Ag1、定位孔5Ag1及保持構件定位孔6Ag1。圓柱部8Ac其外徑係比Y軸構件定位孔4Ag2的直徑、定位孔5Ag2的直徑及保持構件定位孔6Ag2的直徑小,其長度係可穿過保持構件定位孔6Ag2而插入X軸構件5A的定位孔5Ag2及Y軸構件定位孔4Ag2之長度,係可自由插入及拔出Y軸構件定位孔4Ag2、定位孔5Ag2及保持構件定位孔6Ag2。頭部8d係設成外徑比保持構件定位孔6Ag1大,接觸到保持構件6A就使得阻止旋轉構件8無法再繼續插入。頭部8Ad係設成外徑比保持構件定位孔6Ag2大,接觸到保持構件6A就使得阻止旋轉構件8A無法再繼續插入。
第8圖中顯示阻止旋轉構件係為兩個,但本發明並不限定於此,只要是能夠拘束Y軸構件4A及X軸構件5A及保持構件6A的轉動方向之個數即可。
接著,說明圓形反射鏡1的鏡面1sf之鞍形變形。此處,將基準面定義為如下所述之面。亦即,以保 持構件6A之圓形反射鏡1側的面作為基準面。將調整螺絲7的第三螺牙部7c的中心配置於該基準面的中心。第三螺牙部7c的中心與第二螺牙部7b的中心在同軸上,將第二螺牙部7b的中心配置於X軸背板5Aa的中心。以X軸背板5Aa的圓形反射鏡1側的面作為第二面。第二螺牙部7b的中心與第一螺牙部7a的中心在同軸上,將第一螺牙部7a的中心配置於Y軸背板4Aa的中心。Y軸背板4Aa的中心與圓形反射鏡1的鏡面中心1e配置在同軸上。以Y軸背板4a之與圓形反射鏡1相反側的面作為第三面。再者,以圓形反射鏡1之固定有X軸腳5Ab1、5Ab2及Y軸腳4Ab1、4Ab2之背面1sb作為第四面。
Y軸背板4Aa的中心及X軸背板5Aa的中心都位於通過圓形反射鏡1的中心且與圓形反射鏡1垂直之直線上。因此,第一螺牙部7a、第二螺牙部7b及第三螺牙部7c都位於此直線上。亦即,第一螺牙部7a、第二螺牙部7b及第三螺牙部7c係在與圓形反射鏡1垂直之直線上使其兩端的距離變化。Y軸腳4Ab1與X軸腳5Ab1的長度的差係設定為,與第一螺牙部7a的長度方向的中央部在與Y軸背板4Aa的厚度方向的中央部相同的位置,且第二螺牙部7b的長度方向的中央部在與X軸背板5Aa的厚度方向的中央部相同的位置時的長度相同。Y軸腳4Ab2與X軸腳5Ab2的長度的差係設定為,與第一螺牙部7a的長度方向的中央部在與Y軸背板4Aa的厚度方向的中央部相同的位置,且第二螺牙部7b的長度方向的中央部在與X 軸背板5Aa的厚度方向的中央部相同的位置時的長度相同。
接著,說明第一螺牙部7a、第二螺牙部7b及第三螺牙部7c的螺牙節距。此處,將第一螺牙部7a的節距寬度記為Pa、將第二螺牙部7b的節距寬度記為Pb、將第三螺牙部7c的節距寬度記為Pc。在實施形態2中,屬於使第三螺牙部7c的節距寬度Pc減去第二螺牙部7b的節距寬度Pb之差之Pc-Pb,與屬於第三螺牙部7c的節距寬度Pc減去第一螺牙部7a的節距寬度Pa之差之Pc-Pa的正負係相反。在節距寬度Pb比節距寬度Pc小之情況,使節距寬度Pa比節距寬度Pc大。而且,屬於節距寬度Pc與節距寬度Pb之差之Pc-Pb的絕對值,與屬於節距寬度Pc與節距寬度Pa之差之Pc-Pa的絕對值相等。
接著,說明使調整螺絲7轉動時的圓形反射鏡1的變形。首先,使調整螺絲7往旋入方向轉一圈,調整螺絲7就相對於基準面在+Z方向變化第三螺牙部7c的節距寬度Pc之量。此時,X軸構件5A會向-Z方向變化第二螺牙部7b的節距寬度Pb之量。亦即,在第三螺牙部7c的節距寬度Pc比第二螺牙部7b的節距寬度Pb大之情況,X軸構件5A會相對於螺絲基準面向+Z方向變化Pc-Pb之量。另外,Y軸構件4A會向-Z方向變化第一螺牙部7a的節距寬度Pa之量。亦即,在第三螺牙部7c的節距寬度Pc比第一螺牙部7a的節距寬度Pa小之情況,Y軸構件4A會相對於螺絲基準面向-Z方向變化Pc-Pa之量。此時,圓 形反射鏡1的鏡面1sf變形成為鞍形。但是,圓形反射鏡1的鏡面中心1e其相對於基準面之Z方向的變化會被抑制。結果,就可得到能夠使圓形反射鏡1的鏡面1sf變形成為鞍形,同時能夠相對於保持構件6A之基準面抑制圓形反射鏡1的鏡面1sf的鏡面中心1e之Z方向的變化之形狀可變鏡10a。其中,螺絲基準面只要是螺絲的水平方向的面即可,並不限定於特定的面,螺絲基準面可為例如第二螺牙部7b與第三螺牙部7c的交界之段差部的平面。
如上所述,在節距寬度Pb比節距寬度Pc小,且節距寬度Pa比節距寬度Pc大之情況,在要使鏡面1sf變形之際係使調整螺絲7朝往+Z方向旋入之方向轉動而使用。另外,在節距寬度Pa、Pb、Pc中,亦可設定比節距寬度Pc大之節距寬度Pb,以及比節距寬度Pc小之節距寬度Pa。在節距寬度Pb比節距寬度Pc大,且節距寬度Pc比節距寬度Pa小之情況,在要使鏡面1sf變形之際係使調整螺絲7朝往-Z方向旋出之方向轉動而使用。
接著,與實施形態1一樣,舉利用形狀可變鏡10a來修正雷射加工裝置的雷射光束的像散之情況為例進行說明。關於雷射加工裝置的構成的詳細將在後面說明,其中,在從雷射振盪器到加工點之傳送光路的途中設置形狀可變鏡10a。使圓柱狀的形狀可變鏡10a本身在與保持構件6A相固定之鏡筒架之中轉動,使雷射光束形狀的直徑較長之方向或較短之方向與形狀可變鏡10a的X軸或Y軸一致。
首先,使調整螺絲7往旋入方向轉動。此時,若雷射光束形狀從橢圓變向接近正圓的話,就繼續使調整螺絲7往旋入方向轉動,來將雷射光束形狀調整到接近正圓。反之,若使調整螺絲7往旋入方向轉動卻導致扁平的程度變大的話,就使鏡筒架內的可變形狀鏡10a本身以軸為中心轉動90度之後,再使調整螺絲7往旋入方向轉動。以此方式,一邊監視雷射光束形狀一邊調整到使雷射光束形狀接近正圓之長度。
此處,雖然使形狀可變鏡10a的軸方向的剖面形狀為圓形,但本發明並不限於此,亦可不是圓形。但是,在製作成為圓形時,可如上所述依據扁平的程度是變大還是變小而使可變形狀鏡10a本身以軸為中心轉動。另外,關於反射鏡雖然在考慮到等向性時以圓形較佳,但本發明並不限定於此,亦可為橢圓或多角形。
又,在上述的說明中,雖然說明的是為了使圓形反射鏡1變形而使屬於決定負荷的位置所用的兩個軸之X軸及Y軸正交之情況,但本發明並不限定於此,X軸與Y軸亦可不是正交。即使在用來決定負荷的位置之兩個軸並不正交之情況,只要使在軸周圍的位置,亦即角度不同,則變形之最為凹入之部位與最為凸出之部位所成的角度就會為90度。因此,以通過變形之最為凹入之部位的直線作為Y軸,以通過變形之最為凸出之部位的直線作為X軸,並使X軸或Y軸之任一軸與光的形狀的長度較長或較短的部份對齊,就可藉由使圓形反射鏡1變形來修正像 散。
實施形態3.
本實施形態中,將針對在上述說明的形狀可變鏡10a中追加用來鎖定調整螺絲7之鎖定機構的形態進行說明。第9圖係用來說明本發明的實施形態3之形狀可變鏡的構造之組裝圖。第9圖所示之形狀可變鏡10b與形狀可變鏡10b之不同點在於,具備有鎖定構件9。第9圖中,與第2、8圖相同的構成都標以相同的符號。
第9圖所示之形狀可變鏡10b係具備有圓形反射鏡1及變形力產生機構部3B。變形力產生機構部3B係產生讓鏡面1sf變形成鞍形之力。變形力產生機構部3B係在實施形態2的變形力產生機構部3A的構成中追加鎖定構件9而構成者。鎖定構件9係為比保持構件6A的外徑小之六角形且具有厚度,而且中心具有與第三螺牙部7c對應的母螺牙之鎖定螺帽。鎖定構件9並不限定於六角形的鎖定螺帽,亦可為圓形。
又,在第9圖中,第三螺牙部7c係具有在想定的旋轉範圍內會從保持構件6A之與圓形反射鏡1相向的面相反側的面突出而可與鎖定構件9鎖固之長度。
如在本實施形態3中說明的,形狀可變鏡10b係即使使圓形反射鏡1的鏡面1sf變形成為鞍形,也可相對於保持構件6A之基準面抑制圓形反射鏡1的鏡面中心1e之Z方向的變化,且可利用鎖定構件9來鎖定調 整螺絲7的轉動而穩定地維持圓形反射鏡1的變形量。
在實施形態1至3中,形狀可變鏡10、10a、10b係包含有:固定至背面1sb之屬於第一構件之Y軸構件4、4A,以及固定至背面1sb之屬於第二構件之X軸構件5、5A。Y軸腳底面4c1、4Ac1、4c2、4Ac2及X軸腳底面5c1、5Ac1、5c2、5Ac2係利用螺絲鎖接、銲接或接著劑而在背面1sb固定成即使受到拉力也不會從背面1sb剝離。本發明並不限定於將第一構件及第二構件固定於背面1sb者。亦可使第一構件及第二構件不是固定於背面1sb而是與背面1sb接觸。在以下的實施形態4至6中,將針對包含有與背面1sb接觸之第一構件及第二構件之形狀可變鏡的構成進行說明。根據實施形態4至6,形狀可變鏡可使無法利用螺絲鎖接、銲接或接著劑來進行與第一構件及第二構件之固定之圓形反射鏡1與實施形態1至3一樣地變形。在實施形態4至6中,所謂的「接觸」係指物體相互之間並非固定而是相抵接之狀態。
實施形態4.
實施形態4將針對利用具備有壓電致動器之距離變更部2使圓形反射鏡1變形之構成進行說明。第10圖係用來說明本發明的實施形態4之形狀可變鏡的構造之組裝圖。本實施形態4中,與實施形態1至3的構成元件相同的構成元件都標以相同的符號。在本實施形態4中,將與實施形態1至3重複之說明予以省略。
第10圖所示之形狀可變鏡10c係具備有圓形反射鏡1及變形力產生機構部3C。變形力產生機構部3C係包含有:距離變更部2、Y軸構件4C、X軸構件5C及保持構件6。距離變更部2係具備有:屬於固定至X軸背板5Ca的固定部之壓電致動器連接構件2b;抵接於Y軸背板4Ca且可在壓電致動器連接構件2b與Y軸背板4Ca之間伸縮之第一壓電致動器2a;以及抵接於保持構件6且可在壓電致動器連接構件2b與保持構件6之間伸縮之第二壓電致動器2c。距離變更部2可使Y軸背板4Ca與圓形反射鏡1之間的距離和X軸背板5Ca與圓形反射鏡1之間的距離對稱地變化。距離變更部2可使Y軸背板4Ca與圓形反射鏡1之間的距離與X軸背板5Ca與圓形反射鏡1之間的距離對稱地做相同量的變化。
變形力產生機構部3C係產生讓鏡面1sf變形為鞍形之力產生。屬於第一構件之Y軸構件4C係在與第1圖所示的Yb軸交點Pyb1、Pyb2對應之兩處位置接觸於圓形反射鏡1的背面1sb。屬於第二構件之X軸構件5C係在與X軸交點Pxf1、Pxf2對應之兩處位置接觸於圓形反射鏡1的鏡面1sf。X軸構件5C係跨越Y軸構件4C而配置。將X軸構件5C所接觸的部位彼此連結之線段投影到背面1sb之線段之與Y軸平行之線段,與將Y軸構件4C所接觸的部位彼此連結之線段之與X軸平行之線段,係在背面1sb相交。保持構件6係形成為與圓形反射鏡1的直徑相同或比圓形反射鏡1的直徑大之圓形。
Y軸構件4C係具備有:形狀為與圓形反射鏡1相同直徑之圓形且具有厚度之Y軸背板4Ca;以及在Y軸背板4Ca的圓形反射鏡1側的面形成且在該面垂直直立之屬於角形的腳之Y軸腳4Cb1、4Cb2。Y軸背板4Ca係為與圓形反射鏡1的背面1sb相向之第一板部。Y軸腳4Cb1、4Cb2係為從Y軸背板4Ca向+Z方向延伸到抵接於圓形反射鏡1的背面1sb之第一腳部。在Z軸方向,Y軸腳4Cb1的長度與Y軸腳4Cb2的長度相等,所以在接觸至圓形反射鏡1之狀態,Y軸背板4Ca係與圓形反射鏡1平行。在Y軸腳4Cb1、4Cb2之與長度方向(Z軸方向)垂直之剖面,Y軸腳4Cb1、4Cb2為正方形。Y軸腳底面4Cc1、4Cc2係為Y軸腳4Cb1、4Cb2的底面。
Y軸腳4Cb1、4Cb2係設於Y軸背板4Ca的端部,且設成Y軸腳底面4Cc1的中心與Y軸腳底面4Cc2的中心之連線會通過Y軸背板4Ca的中心。將Y軸腳底面4Cc1的中心與Y軸腳底面4Cc2的中心連結之線段係為與Y軸平行之線段。在通過Y軸背板4Ca的中心且與X軸平行之線段與Y軸背板4Ca的外周圓之交點,設有供X軸腳5Cb1、5Cb2通過之缺口4Cd1、4Cd2。在本實施形態4中,亦可不設置缺口4Cd1、4Cd2。Y軸腳4Cb1、4Cb2之與長度方向垂直之剖面的形狀並不限定於正方形,亦可為圓形。Y軸背板4Ca與Y軸腳4Cb1、4Cb2可一體成形,或者分別形成不同的部件再接合起來。
X軸構件5C係具備有:形狀為比圓形反射 鏡1的直徑大之圓形且具有厚度之X軸背板5Ca;以及在X軸背板5Ca的圓形反射鏡1側的面形成且在該面垂直直立之屬於角形的腳之X軸腳5Cb1、5Cb2。X軸背板5Ca係為與Y軸背板4Ca相向之第二板部。X軸腳5Cb1、5Cb2係為從X軸背板5Ca開始延伸跨越Y軸構件4C而抵接於圓形反射鏡1的鏡面1sf之第二腳部。從X軸背板5Ca的中心到X軸腳5Cb1、5Cb2之長度,係比圓形反射鏡1的直徑及Y軸背板4Ca的直徑長。在X軸背板5Ca的中心,形成有與實施形態1之貫通孔5f一樣之貫通孔5Cf。
在Z軸方向之X軸腳5Cb1、5Cb2的長度係比在Z軸方向之Y軸腳4Cb1、4Cb2長。X軸腳5Cb1、5Cb2之在+Z軸方向的前端,設有向X軸背板5Ca的中心側突出之突起部5Ch1、5Ch2。突起部5Ch1、5Ch2係比圓形反射鏡1還要向+Z方向突出。突起部底面5Cj1、5Cj2係突起部5Ch1、5Ch2之中面向-Z方向之面。突起部底面5Cj1、5Cj2接觸於圓形反射鏡1的鏡面1sf。在圓形反射鏡1的背面1sb,將兩個Y軸腳4Cb1、4Cb2各自所抵接之部位之間連結之線段,與將兩個X軸腳5Cb1、5Cb2各自所抵接之部位之間連結之線段相交。此處,在將兩個X軸腳5Cb1、5Cb2各自所抵接之部位之間連結之線段,係包含使將兩個X軸腳5Cb1、5Cb2各自在圓形反射鏡1的鏡面1sf上抵接之部位之間連結之線段投影到背面1sb之線段。在第10圖中,將X軸腳5Cb1、5Cb2係在X軸背板5Ca側的部分與突起部5Ch1、5Ch2側的部分之間分開 顯示。
接著,說明圓形反射鏡1的鏡面1sf之變成為鞍形之變形。在以下的說明中,基準面係為保持構件6之圓形反射鏡1側的面。第二面係X軸背板5Ca的圓形反射鏡1側的面。第三面係Y軸背板4Ca之X軸背板5Ca側的面。第四面係圓形反射鏡1的背面1sb。
Y軸背板4Ca的中心及X軸背板5Ca的中心都位於通過圓形反射鏡1的中心且與圓形反射鏡1垂直之直線上。變形力產生機構部3C使第一壓電致動器2a的長度在該直線上變化而使X軸背板5Ca與Y軸背板4Ca的間隔變化。變形力產生機構部3C使第二壓電致動器2c的長度在該直線上變化,而使保持構件6與X軸背板5Ca的間隔變化。
變形力產生機構部3C係構成為:使得在Z軸方向之圓形反射鏡1、Y軸腳4Cb1、4Cb2及Y軸背板4Ca的合計長度,與第二面及突起部底面5Cj1、5Cj2之間的長度之差,會與第一壓電致動器2a的可變長度範圍的中心的長度相同。使第一壓電致動器2a的長度成為與該差相當之長度,Y軸腳底面4Cc1、4Cc2會與底面1sb接觸,突起部底面5Cj1、5Cj2會與鏡面1sf接觸。
接著,說明第一壓電致動器2a及第二壓電致動器2c的控制方法。第11圖係用來說明第10圖所示的形狀可變鏡10c的形狀變化之第一概念圖。第11圖所示的形狀變化,係將比初始狀態時低的電壓施加至第二壓電致 動器2c,來使第二壓電致動器2c比初始狀態短。此處,所謂的初始狀態,係指第一壓電致動器2a及第二壓電致動器2c的長度為在其各自的可變長度範圍的中心的長度之狀態。第11圖顯示的是在初始狀態之形狀可變鏡10c,以及使第二壓電致動器2c比初始狀態短之後的形狀可變鏡10c。第二壓電致動器2c變短,會使第二面向-Z方向移動。隨著第二面之移動,第三面及第四面也向-Z方向移動。在此情況,鏡面1sf單純地向-Z方向移動。各面的移動都是指以基準面為基準之情況的移動。
第12圖係用來說明第10圖所示的形狀可變鏡10c的形狀變化之第二概念圖。第12圖所示的形狀變化,係將比初始狀態時高的電壓施加至第一壓電致動器2a,來使第一壓電致動器2a比初始狀態更長。第12圖顯示的是在初始狀態之形狀可變鏡10c,以及使第一壓電致動器2a比初始狀態更長之後的形狀可變鏡10c。在使第一壓電致動器2a的長度變化的前後,第二面之在Z軸方向的位置並不變化。在Z軸方向之X軸構件5C的位置不變化,突起部底面5Cj1、5Cj2在鏡面1sf上接觸之X軸交點Pxf1、Pxf2之在Z軸方向的位置也不會變化。第一壓電致動器2a變長,會使第三面向+Z方向移動。Y軸構件4C向+Z方向移動,會使得背面1sb之中Y軸腳底面4Cc1、4Cc2所接觸之Yb軸交點Pyb1、Pyb2向+Z方向移動。
藉由X軸交點Pxf1、Pxf2之在Z軸方向的位置不變化,且Yb軸交點Pyb1、Pyb2向+Z方向移動, 而如第5圖所示,使圓形反射鏡1的鏡面1sf變形成鞍形。不過,隨著鏡面1sf之變形,鏡面中心1e會向+Z方向移動。
第13圖係用來說明第10圖所示的形狀可變鏡10c的形狀變化之第三概念圖。第13圖所示的形狀變化,係使第一壓電致動器2a比初始狀態更長,使第二壓電致動器2c比初始狀態更短。第13圖顯示的是在初始狀態之形狀可變鏡10c,以及從初始狀態使第一壓電致動器2a及第二壓電致動器2c的長度變化後的形狀可變鏡10c。將使第一壓電致動器2a伸長之長度調整成使第二壓電致動器2c縮短的長度的兩倍。
由於第二壓電致動器2c之縮短,第二面向-Z方向移動。由於第一壓電致動器2a之伸長及第二壓電致動器2c之縮短,第三面向+Z方向移動。因為第一壓電致動器2a的伸長長度為第二壓電致動器2c的縮短長度的兩倍,所以向+Z方向之第三面的移動長度會與向-Z方向之第二面的移動長度相同。以此方式,距離變更部2使Y軸背板4Ca向+Z方向移動同時使X軸背板5Ca向-Z方向移動,而使Y軸背板4Ca及X軸背板5Ca在Z軸方向向相反的方向移動。距離變更部2使Y軸背板4Ca及X軸背板5Ca在Z軸方向向相反的方向移動,而使Y軸背板4Ca與圓形反射鏡1之間的距離與X軸背板5Ca與圓形反射鏡1之間的距離對稱地變化。而且,距離變更部2係使Y軸背板4Ca與圓形反射鏡1之間的距離,與X軸背板5Ca與 圓形反射鏡1之間的距離對稱地做同等量的變化。隨著Y軸背板4Ca之向+Z方向的移動,Y軸腳4Cb1、4Cb2向+Z方向移動。隨著X軸背板5Ca之向-Z方向的移動,X軸腳5Cb1、5Cb2向-Z方向移動。
Y軸腳4Cb1、4Cb2向+Z方向移動,會使背面1sb中Y軸腳底面4Cc1、4Cc2所接觸之Yb軸交點Pyb1、Pyb2向+Z方向移動。X軸腳5Cb1、5Cb2向-Z方向移動,會使鏡面1sf中突起部底面5Cc1、5Cc2所接觸之X軸交點Pxf1、Pxf2向-Z方向移動。向+Z方向之Yb軸交點Pyb1、Pyb2的移動長度,係與向-Z方向之X軸交點Pxf1、Pxf2的移動長度相等。
第14圖係用來說明第10圖所示的形狀可變鏡10所具備的圓形反射鏡1的形狀變化之概念圖。Yb軸交點Pyb1、Pyb2向+Z方向移動,且X軸交點Pxf1、Pxf2向-Z方向移動,使得圓形反射鏡1的鏡面1sf變形成鞍形。另外,向+Z方向之Yb軸交點Pyb1、Pyb2的移動長度,與向-Z方向之X軸交點Pxf1、Pxf2的移動長度相等,因而在Z軸方向之鏡面中心1e的位置並不變化。因此,形狀可變鏡10c可抑制隨著鏡面1sf之變形之在Z軸方向之鏡面中心1e的位置的變化。
第一壓電致動器2a的伸長長度,亦可不為第二壓電致動器2c縮短的長度的兩倍。藉由使第二壓電致動器2c隨著第一壓電致動器2a之伸長而縮短,或者使第二壓電致動器2c隨著第一壓電致動器2a之縮短而伸長, 形狀可變鏡10c可抑制鏡面中心1e之在Z軸方向的位置的變化。
圓形反射鏡1、Y軸構件4C、X軸構件5C及保持構件6的剛性係將材料及構造調整到可容許形狀變化之程度。舉例來說,Y軸構件4C、X軸構件5C及保持構件6的剛性比圓形反射鏡1的剛性小的話,相對於距離變更部2所致使的距離變化之圓形反射鏡1的變形之比會較小,而能夠進行圓形反射鏡1之細微的變形之控制。
將形狀可變鏡10c應用於雷射加工裝置的雷射光束的像散之修正,或雷射加工裝置以外的裝置中的像散之修正之情況,可抑制反射位置之變化。因此,形狀可變鏡10c可減低由於反射位置之變化所導致之光軸偏移。在有像散之情況,雷射光束的形狀會變為橢圓。使形狀可變鏡10c在固定住保持構件6之鏡筒架內以Z軸為中心而轉動,而使雷射光束形狀的橢圓長軸之方向或短軸之方向與形狀可變鏡10c的X軸或Y軸一致。
此處,係使第二壓電致動器2c從初始狀態縮短,且使第一壓電致動器2a從初始狀態伸長,來觀察圓形反射鏡1之變形。然後,將第一壓電致動器2a的伸長長度調整成第二壓電致動器2c的縮短長度的兩倍。若如此之圓形反射鏡1的變形使雷射光束的形狀從橢圓變到接近正圓,就不變更在鏡筒架內之形狀可變鏡10c的轉動位置,形狀可變鏡10c將圓形反射鏡1的變形量調整到使雷射光束的形狀接近正圓為止。
另一方面,若圓形反射鏡1的變形使得雷射光束的形狀之橢圓得扁平程度變大,就使形狀可變鏡10c在鏡筒架內轉動90度,並嘗試以第二壓電致動器2c之縮短及使第一壓電致動器2a之伸長所進行之圓形反射鏡1的變形。以此方式,一邊監視雷射光束形狀一邊使第一壓電致動器2a及第二壓電致動器2c的長度變化,來將圓形反射鏡1的形狀調整成讓雷射光束形狀接近正圓。形狀可變鏡10c亦可與利用第二壓電致動器2c之縮短及第一壓電致動器2a之伸長所進行的調整一樣,實施利用第二壓電致動器2c之伸長及第一壓電致動器2a之縮短而進行之調整。
實施形態4之形狀可變鏡10c的Z軸方向的剖面形狀係形成為圓形。使形狀可變鏡10c的該剖面形狀為圓形,可根據雷射光束形狀的扁平程度的變化而容易地進行使可變形狀鏡10轉動之調整。但是,在本發明中,形狀可變鏡10c的該剖面形狀亦可為圓形以外的形狀。
實施形態5.
在實施形態5中,將針對利用與實施形態2一樣之調整螺絲取代實施形態4之壓電致動器來使圓形反射鏡1變形之構成進行說明。第15圖係用來說明本發明的實施形態5之形狀可變鏡的構造之組裝圖。本實施形態5中,與實施形態1至4的構成元件相同的構成元件都標以相同的符號,而將與實施形態1至4重複之說明予以省略。
如第15圖所示之形狀可變鏡10d係具備有圓形反射鏡1及變形力產生機構部3D。變形力產生機構部3D係產生讓鏡面1sf變形成鞍形之力。變形力產生機構部3D係具備有Y軸構件4D、X軸構件5D、保持構件6A、作為距離變更部之調整螺絲7以及阻止旋轉構件8、8A。調整螺絲7係具備有鎖入Y軸背板4Da之第一螺牙部7a、鎖入X軸背板5Da之第二螺牙部7b以及鎖入保持構件6A之第三螺牙部7c。第一螺牙部7a、第二螺牙部7b及第三螺牙部7c的螺牙節距(pitch)互不相同。調整螺絲7使Y軸背板4Da與圓形反射鏡1之間的距離和X軸背板5Da與圓形反射鏡1之間的距離對稱地變化。調整螺絲7係使Y軸背板4Da與圓形反射鏡1之間的距離和X軸背板5Da與圓形反射鏡1之間的距離對稱地做同等量的變化。
Y軸構件4D係具備有:形狀為與圓形反射鏡1相同直徑之圓形且具有厚度之Y軸背板4Da;以及Y軸腳4Cb1、4Cb2。Y軸背板4Da係為與圓形反射鏡1的背面1sb相向之第一板部。Y軸腳4Cb1、4Cb2係為從Y軸背板4Da向+Z方向延伸到抵接於圓形反射鏡1的背面1sb之第一腳部。Y軸背板4Da的中心設有Y軸螺絲孔4Df。第一螺牙部7a係鎖入Y軸螺絲孔4Df。在Y軸背板4Da之中在Y軸螺絲孔4Df的徑向更靠外側且在缺口4Cd1、4Cd2的徑向更靠內側之處設有Y軸構件定位孔4Dg1、4Dg2。阻止旋轉構件8、8A的圓柱部8c、8Ac分別插入Y軸構件定位孔4Dg1、4Dg2。本實施形態5中亦 可不設置缺口4Cd1、4Cd2。
X軸構件5D係具備有:形狀為直徑比圓形反射鏡1大之圓形且具有厚度之X軸背板5Da;以及X軸腳5Cb1、5Cb2。X軸背板5Da係為與Y軸背板4Da相向之第二板部。X軸腳5Cb1、5Cb2係為從X軸背板5Da開始延伸跨越Y軸構件4D而抵接於圓形反射鏡1的鏡面1sf之第二腳部。X軸背板5Da的中心設有X軸螺絲孔5Df。第二螺牙部7b係鎖入X軸螺絲孔5Df。在X軸背板5Da之中在比X軸螺絲孔5Df更靠徑向之外側且在比X軸腳5Cb1、5Cb2更靠徑向之內側設有定位孔5Dg1、5Dg2。阻止旋轉構件8、8A的圓柱部8c、8Ac分別插入定位孔5Dg1、5Dg2。
保持構件6A係透過調整螺絲7而保持Y軸構件4D及X軸構件5D。阻止旋轉構件8、8A係防止Y軸構件4D及X軸構件5D之相對於保持構件6A之以Z軸為中心之轉動。另外,並不限定於變形力產生機構部3D具備有兩個阻止旋轉構件8、8A之架構,只要可阻止Y軸構件4D及X軸構件5D之轉動偏移即可,阻止旋轉構件的個數可為任意個。
接著,說明圓形反射鏡1的鏡面1sf之變為鞍形之變形。在以下的說明中,基準面係為保持構件6A之圓形反射鏡1側的面。第二面係為X軸背板5Da的圓形反射鏡1側的面。第三面係為Y軸背板4Da之X軸背板5Da側的面。第四面係為圓形反射鏡1的背面1sb。
Y軸背板4Da的中心及X軸背板5Da的中心都位於通過圓形反射鏡1的中心且與圓形反射鏡1垂直之直線上。變形力產生機構部3D係使第一螺牙部7a之旋入Y軸螺絲孔4Df的旋入量在該直線上變化,來使X軸背板5Da與Y軸背板4Da之間隔變化。變形力產生機構部3D係使第三螺牙部7c之旋入保持構件螺絲孔6Af的旋入量在該直線上變化,來使保持構件6A與X軸背板5Da之間隔變化。
變形力產生機構部3D係構成為:使得在Z軸方向之圓形反射鏡1、Y軸腳4Cb1、4Cb2及Y軸背板4Da的合計長度與第二面及突起部底面5Cj1、5Cj2之間的長度之差與設定長度相同。設定長度係為在Z軸方向之第一螺牙部7a的中心與在Z軸方向之Y軸背板4Da的中心一致,且在Z軸方向之第二螺牙部7b的中心與在Z軸方向之X軸背板5Da的中心一致時,在Z軸方向之從第二面算起的第一螺牙部7a的長度。
接著,說明第一螺牙部7a、第二螺牙部7b及第三螺牙部7c的螺牙節距。在實施形態5中,屬於使第三螺牙部7c的節距寬度Pc減去第二螺牙部7b的節距寬度Pb之差之Pc-Pb,與屬於第三螺牙部7c的節距寬度Pc減去第一螺牙部7a的節距寬度Pa之差之Pc-Pa的正負係相反。在節距寬度Pb比節距寬度Pc大之情況,使節距寬度Pa比節距寬度Pc小。而且,節距寬度Pc與節距寬度Pb之差Pc-Pb的絕對值與節距寬度Pc與節距寬度Pa之差 Pc-Pa的絕對值相等。以下,說明在上述的節距寬度Pa、Pb、Pc的設定中,使調整螺絲7轉動時的圓形反射鏡1的變形。
使調整螺絲7往+Z方向旋入轉一圈,調整螺絲7就相對於基準面在+Z方向移動第三螺牙部7c的節距寬度Pc之長度。此時,X軸背板5Da會相對於基準面向-Z方向移動與第二螺牙部7b的節距寬度Pb相當之長度。因為節距寬度Pc比節距寬度Pb小,所以X軸背板5Da係相對於螺絲基準面向-Z方向移動與Pc-Pb相當之長度。此處,螺絲基準面係為調整螺絲7之中與屬於水平方向之XY方向平行之面。螺絲基準面可為例如構成第二螺牙部7b與第三螺牙部7c交界的段差之平面。螺絲基準面並不限於該平面,只要是與水平方向平行之面即可。
Y軸背板4Da則是相對於基準面向+Z方向移動與第一螺牙部7a的節距寬度Pa相當之長度。因為節距寬度Pc比節距寬度Pa大,所以Y軸背板4Da係相對於螺絲基準面向+Z方向移動與Pc-Pa相當之長度。隨著Y軸背板4Da之向+Z方向的移動,Y軸腳4Cb1、4Cb2向+Z方向移動。隨著X軸背板5Da之向-Z方向的移動,X軸腳5Cb1、5Cb2向-Z方向移動。
藉由Y軸腳4Cb1、4Cb2向+Z方向移動,使背面1sb中Y軸腳底面4Cc1、4Cc2所接觸之Yb軸交點Pyb1、Pyb2向+Z方向移動。藉由X軸腳5Cb1、5Cb2向-Z方向移動,使鏡面1sf中突起部底面5Cj1、5Cj2所接觸 之X軸交點Pxf1、Pxf2向-Z方向移動。向-Z方向移動之X軸交點Pxf1、Pxf2的移動長度與向+Z方向移動之Yb軸交點Pyb1、Pyb2的移動長度相同。
藉由X軸交點Pxf1、Pxf2向-Z方向移動,且Yb軸交點Pyb1、Pyb2向+Z方向移動,使得圓形反射鏡1的鏡面1sf變形成鞍形。另外,向-Z方向移動之X軸交點Pxf1、Pxf2的移動長度與向+Z方向移動之Yb軸交點Pyb1、Pyb2的移動長度相同,所以在Z軸方向之鏡面中心1e的位置不會變化。因此,形狀可變鏡10d可抑制Z軸方向中之鏡面中心1e的位置隨著圓形反射鏡1之變形而變化。
如上所述,在節距寬度Pb比節距寬度Pc大,且節距寬度Pa比節距寬度Pc小之情況,在要使鏡面1sf變形之際係使調整螺絲7朝往+Z方向旋入之方向轉動而使用。另外,在節距寬度Pa、Pb、Pc中,亦可設定比節距寬度Pc小之節距寬度Pb,以及比節距寬度Pc大之節距寬度Pa。在節距寬度Pb比節距寬度Pc小,且節距寬度Pa比節距寬度Pc大之情況,在要使鏡面1sf變形之際係使調整螺絲7朝往-Z方向旋出之方向轉動而使用。
將形狀可變鏡10d應用於雷射加工裝置的雷射光束的像散之修正,或雷射加工裝置以外的裝置中的像散之修正之情況,可抑制反射位置之變化。因此,形狀可變鏡10d可減低由於反射位置之變化所導致之光軸偏移。
實施形態6.
實施形態6將針對在實施形態5的構成中追加與實施形態3一樣之鎖定機構而成的構成進行說明。第16圖係用來說明本發明的實施形態6之形狀可變鏡的構造之組裝圖。本實施形態6中,與實施形態1至5的構成元件相同之構成元件都標以相同的符號。在本實施形態6中,將與實施形態1至5重複之說明予以省略。
第16圖所示之形狀可變鏡10e係具備有圓形反射鏡1及變形力產生機構部3E。變形力產生機構部3E係產生讓鏡面1sf變形成鞍形之力。變形力產生機構部3E係在實施形態5的變形力產生機構部3D的構成中追加鎖定構件9而構成者。鎖定構件9係將包含第一螺牙部7a、第二螺牙部7b及第三螺牙部7c之調整螺絲7的轉動予以鎖定之鎖定機構。形狀可變鏡10e係利用鎖定機構9鎖定調整螺絲7之轉動,而可防止在使圓形反射鏡1變形後由於調整螺絲7之轉動而使圓形反射鏡1的形狀回到原來的形狀之情形。因此,形狀可變鏡10e可穩定地維持圓形反射鏡1變形後的狀態。
實施形態7.
本實施形態7將針對具有第2圖所示的形狀可變鏡10之雷射加工裝置的詳細構成進行說明。雷射加工裝置亦可具有形狀可變鏡10a或形狀可變鏡10b來取代形狀可變鏡 10。雷射加工裝置還可具有形狀可變鏡10c、形狀可變鏡10d或形狀可變鏡10e來取代形狀可變鏡10。
第17圖係顯示本發明的實施形態7之雷射加工裝置的一個構成例之圖。第17圖所示之雷射加工裝置100係具備有:屬於雷射光束LB的光源之雷射振盪器50;由包含形狀可變鏡10之未圖示的複數個反射鏡所構成,且形成從雷射振盪器50射出的雷射光束LB的傳送光路之反射鏡群;用來使經過傳送光路而傳送來的雷射光束LB在與光軸垂直之二維方向掃描之兩個電流計式掃描鏡(galvano scanner mirror)20;使藉由電流計式掃描器20而被掃描之雷射光束LB在照射至被加工物200之前聚焦之聚焦透鏡60;承載被加工物200之平台(table)70;以及驅使平台70在二維方向移動之驅動機構80。
兩個電流計式掃描鏡20連接於使兩個電流計式掃描鏡20各自獨立轉動驅動之電流計(galvanometer)21。
形狀可變鏡10係連接有像散調整裝置11,像散調整裝置11係依據從雷射振盪器50振盪產生的雷射光束LB的狀態而調整形狀可變鏡10所具備的圓形反射鏡1的變形量及形狀可變鏡10本身的方向。
像散調整裝置11所做的轉動圈數及角度調整,可例如藉由步進馬達而實現。
若形狀可變鏡10所具備的圓形反射鏡1的變形量及形狀可變鏡10本身的方向可用手動加以調整的 話,就可不設置像散調整裝置11。
接著,說明雷射加工裝置100的一個動作例。從雷射振盪器50射出的雷射光束LB係先由包含形狀可變鏡10之未圖示的複數個反射鏡加以傳遞,然後由兩個電流計式掃描鏡20使之做二維掃描,且被聚焦透鏡60定位於被加工物200上而予以照射。被加工物200上之以虛線圍住的矩形區域Rw係表示要用雷射光束掃描加工之區域。承載有被加工物200之平台70係由具有在相互正交的方向進行驅動之驅動部位81、82之驅動機構80使之可在與光束軸垂直之二維方向的範圍內移動。
針對上述的加工光學系統,將形狀可變鏡10使用作為反射鏡中的一個來修正像散,雷射加工時的加工孔的真圓度就會提高,而且焦點深度會因為像散減小而擴大。此時,如在上述實施形態1中說明過的,即使利用形狀可變鏡10來修正像散,也因為在修正的同時抑制了圓形反射鏡1的鏡面1sf的鏡面中心1e在屬於高度方向之Z方向之變化,所以可抑制雖然修正了像散但從形狀可變鏡10反射的光束的光軸產生偏移。
形狀可變鏡10並非一定要配置於第17圖所示的位置,亦可將形狀可變鏡10用於光路途中的其他位置的反射鏡。
另外,第17圖所示之雷射加工裝置100雖然是雷射光束LB及平台70皆可做二維掃描之類型,但本發明並不限定於此。此係因為形狀可變鏡10係對加工光學 系統的像散產生作用者,並不受掃描的方法影響之故。亦即,使雷射光束LB、聚焦透鏡60及平台70皆可做一維、二維或三維掃描之情況或者使之皆不可做掃描之雷射加工裝置都可應用形狀可變鏡10來進行像散之修正。
又,雷射光束LB可為單脈衝、複數脈衝或連續振盪之任一種。
又,利用雷射加工裝置100所做之加工,並不限定於開孔加工,亦可為切斷、變形、熔接、熱處理或打標記(marking)等,只要是利用雷射使被加工物200產生燃燒、熔融、昇華或變色等的變化之加工皆可。
如實施形態1至6所說明的,因為不用進行黏接就可使鏡面1sf變形成鞍形,且可固定成即使產生振動,變形量也不會變化,所以可修正雷射光束LB之像散而使雷射加工裝置100的加工精度提高。另外,在上述的說明中,雖然將圓形反射鏡1變形後的形狀稱作為鞍形,但亦可表現為魚板形。
如以上所說明的,根據具備有實施形態1至6的形狀可變鏡10、10a、10b、10c、10d、10e之雷射加工裝置100,就可修正雷射光束LB的像散而使雷射加工裝置100的加工精度提高。
以上的實施形態中揭示的構成係本發明的內容的一例,當然亦可與別的公知的技術相組合,或者在未脫離本發明的主旨之範圍內將構成的一部分省略或變更。

Claims (8)

  1. 一種形狀可變鏡,具備有:反射鏡,係具有反射面;第一構件,係具有與前述反射鏡的前述反射面的背面相向之第一板部,及從前述第一板部延伸而抵接於前述反射鏡之兩個第一腳部;第二構件,係具有與前述第一板部相向之第二板部,及從前述第二板部跨越前述第一構件而延伸而抵接於前述反射鏡之兩個第二腳部;距離變更部,係使前述第一板部與前述反射鏡之間的距離和前述第二板部與前述反射鏡之間的距離對稱地變化;以及保持構件,透過前述距離變更部而保持前述第一構件及前述第二構件,在前述反射鏡,將前述兩個第一腳部各自所抵接之部位之間連結之線段與將前述兩個第二腳部各自所抵接之部位之間連結之線段係相交。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之形狀可變鏡,其中,前述兩個第一腳部及前述兩個第二腳部係固定至前述背面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之形狀可變鏡,其中,前述兩個第一腳部係與前述背面接觸,前述兩個第二腳部係與前述反射面接觸。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之形狀可變 鏡,其中,前述距離變更部係使前述第二板部與前述反射鏡之間的距離和前述第一板部與前述反射鏡之間的距離做相等量的變化。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之形狀可變鏡,其中,前述距離變更部係具有:固定部,係固定至前述第二板部;第一壓電致動器,係抵接於前述第一板部且可在前述固定部與前述第一板部之間伸縮;以及第二壓電致動器,係抵接於前述保持構件且可在前述固定部與前述保持構件之間伸縮。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之形狀可變鏡,其中,前述距離變更部係具有鎖入前述第一板部之第一螺牙部、鎖入前述第二板部之第二螺牙部以及鎖入前述保持構件之第三螺牙部,前述第三螺牙部的節距減去前述第二螺牙部的節距之差,與前述第三螺牙部的節距減去前述第一螺牙部的節距之差的正負係相反。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之形狀可變鏡,具備有:鎖定機構,係鎖定前述第一螺牙部、前述第二螺牙部及前述第三螺牙部的轉動。
  8. 一種雷射加工裝置,具備有:雷射振盪器,係振盪產生雷射光束; 設置台,係用來設置被加工物;以及傳送光路,係具有複數個反射鏡,將從前述雷射振盪器振盪產生出的雷射光束傳送至設置於前述設置台上的被加工物,其中,前述複數個反射鏡係申請專利範圍第1至7項中任一項所述的形狀可變鏡。
TW106143159A 2016-12-16 2017-12-08 形狀可變鏡及雷射加工裝置 TWI641875B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-244572 2016-12-16
JP2016244572 2016-12-16
PCT/JP2017/041120 WO2018110191A1 (ja) 2016-12-16 2017-11-15 形状可変鏡及びレーザ加工装置
??PCT/JP2017/041120 2017-11-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201827864A TW201827864A (zh) 2018-08-01
TWI641875B true TWI641875B (zh) 2018-11-21

Family

ID=62559001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106143159A TWI641875B (zh) 2016-12-16 2017-12-08 形狀可變鏡及雷射加工裝置

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6676189B2 (zh)
KR (1) KR102263215B1 (zh)
CN (1) CN110073251B (zh)
TW (1) TWI641875B (zh)
WO (1) WO2018110191A1 (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007304123A (ja) * 2006-05-08 2007-11-22 Sony Corp 変形可能ミラー装置
US7374302B2 (en) * 2002-12-23 2008-05-20 Bae Systems Plc Deformable mirror
TWI324693B (en) * 2005-12-23 2010-05-11 Mitsubishi Electric Corp Geometrically variable mirror and laser processing apparatus using the same
CN101685192B (zh) * 2008-09-26 2011-02-16 中国科学院西安光学精密机械研究所 抑制大镜面像散变形的支撑装调方法
US8876306B2 (en) * 2011-09-16 2014-11-04 Thales Mirror comprising mechanical means for generating primary geometrical aberrations

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04125763U (ja) * 1991-05-08 1992-11-17 株式会社資生堂 曲率変化が可能な鏡
JP3138613B2 (ja) * 1995-05-24 2001-02-26 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
JP4453112B2 (ja) * 1998-09-25 2010-04-21 ブラザー工業株式会社 レーザ加工方法
JP4470801B2 (ja) * 2005-04-19 2010-06-02 船井電機株式会社 形状可変ミラー及びそれを備えた光ピックアップ装置
JP4432839B2 (ja) * 2005-06-20 2010-03-17 船井電機株式会社 形状可変ミラー及びそれを備えた光ピックアップ装置
CN100595627C (zh) * 2007-04-16 2010-03-24 三菱电机株式会社 可变形镜及采用可变形镜的激光加工装置
JP4401410B2 (ja) * 2007-11-21 2010-01-20 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
JP5039122B2 (ja) * 2009-12-21 2012-10-03 三菱電機株式会社 曲率可変鏡およびそれを用いた光学装置
JP5875537B2 (ja) * 2013-01-28 2016-03-02 三菱電機株式会社 形状可変鏡装置
US11141815B2 (en) * 2013-09-24 2021-10-12 Ipg Photonics Corporation Laser processing systems capable of dithering
KR101607776B1 (ko) * 2013-11-22 2016-03-30 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 형상 가변 거울 및 레이저 가공 장치
JP6345064B2 (ja) * 2013-11-22 2018-06-20 三菱電機株式会社 形状可変鏡およびレーザ加工装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7374302B2 (en) * 2002-12-23 2008-05-20 Bae Systems Plc Deformable mirror
TWI324693B (en) * 2005-12-23 2010-05-11 Mitsubishi Electric Corp Geometrically variable mirror and laser processing apparatus using the same
JP2007304123A (ja) * 2006-05-08 2007-11-22 Sony Corp 変形可能ミラー装置
CN101685192B (zh) * 2008-09-26 2011-02-16 中国科学院西安光学精密机械研究所 抑制大镜面像散变形的支撑装调方法
US8876306B2 (en) * 2011-09-16 2014-11-04 Thales Mirror comprising mechanical means for generating primary geometrical aberrations

Also Published As

Publication number Publication date
JP6676189B2 (ja) 2020-04-08
CN110073251B (zh) 2021-06-22
JPWO2018110191A1 (ja) 2019-03-22
KR102263215B1 (ko) 2021-06-09
KR20190083657A (ko) 2019-07-12
CN110073251A (zh) 2019-07-30
TW201827864A (zh) 2018-08-01
WO2018110191A1 (ja) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5654234B2 (ja) X−y高速穴あけシステム
JP5039122B2 (ja) 曲率可変鏡およびそれを用いた光学装置
JP4401410B2 (ja) レーザ加工装置
JP4552848B2 (ja) 形状可変鏡及び形状可変鏡を用いるレーザ加工装置
KR101607776B1 (ko) 형상 가변 거울 및 레이저 가공 장치
US11260470B2 (en) Laser machining device and control method therefor
US10814423B2 (en) Optical processing apparatus, method for optical processed object
CN100595627C (zh) 可变形镜及采用可变形镜的激光加工装置
TWI641875B (zh) 形狀可變鏡及雷射加工裝置
KR20130107214A (ko) 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법
US20230092230A1 (en) Laser processing machine, laser processing system, rotator unit apparatus, laser processing method, and method for producing probe card
JP6345064B2 (ja) 形状可変鏡およびレーザ加工装置
JP2017075785A (ja) 走査型プローブ顕微鏡
JP2006049635A (ja) レーザ照射方法及びレーザ照射装置並びにレーザアニール方法
JP2010278051A (ja) 結晶化照射方法および結晶化照射装置
WO2014174659A1 (ja) 曲率制御装置およびレーザ加工機
JP5465120B2 (ja) 光軸調整方法及びレーザ加工装置
WO2015162740A1 (ja) ガルバノスキャナおよびレーザ加工装置
JP2005215507A (ja) ミラーホルダ
WO2023135995A1 (ja) 形状可変鏡、レーザ加工装置および形状可変鏡の製造方法
KR20080086642A (ko) 형상 가변 거울 및 레이저 가공 장치
JP2008180873A (ja) 光学走査装置
KR20240065180A (ko) 형상 가변경, 레이저 가공 장치 및 형상 가변경의 제조 방법
JP2015213951A (ja) レーザ加工方法およびレーザ加工装置
JP2009128760A (ja) 光源装置