TWI706614B

TWI706614B - 雷射光源模組

Info

Publication number: TWI706614B
Application number: TW107139978A
Authority: TW
Inventors: 呂鴻圖; 亞力ＮａｕｍｏｖＡｌｅｘａｎｄｅｒ林; 林均達
Original assignee: 鴻超環保能源股份有限公司
Priority date: 2018-11-10
Filing date: 2018-11-10
Publication date: 2020-10-01
Also published as: US20200147721A1; KR20200054848A; KR102464159B1; CN111180982A; CN111180982B; TW202019037A; KR20210102130A

Abstract

本發明係揭露一種雷射光源模組作用於板體，其包含一基板、一第一光源、一第二光源、一降溫單元、一第一調整模組、一第二調整模組與一第三調整模組。第一光源產生第一光線並朝基板之出光區域的方向出射；第二光源產生第二光線並朝基板之出光區域的方向出射；第一調整模組改變第二光線的光學特性；第二調整模組改變第一光線、第二光線及/或降溫單元作用於板體的位置；以及，第三調整模組與第二調整模組選擇性地共軸設置，以及第三調整模組連接降溫單元，以供改變降溫單元作用於該板體所需要的角度。

Description

雷射光源模組

本發明為一種基板加工的技術領域，特別是一種應用於板體加工的雷射光源模組。

傳統的板體(例如玻璃、藍寶石、矽、砷化鎵或陶瓷等)，可利用例如雷射的光線進行例如加熱、切割或鑽孔等板體加工。

然而，傳統的雷射與噴水頭的加工法是先切割後噴水散熱，即是雷射之後設置噴水頭。因此，加工時雷射之光線僅能夠朝單一方向進行切割，若遇到不規則板體，例如要切割具有R角度的板體時，僅能夠過旋轉板體來達到切割加工的目的。

有鑑於此，本發明提出雷射光源模組，用以解決前述的缺失。

本發明之第一目的係提供一種雷射光源模組，係藉由複數調整模組調整第一光源、第二光源、基板與降溫單元，以針對不同的板體需求做彈性的調整的目的。

本發明之第二目的係提供上述雷射光源模組，提供降溫單元輸出介質，用以降低光線作用於板體所產生的熱能的目的。

本發明之第三目的係提供上述雷射光源模組，提供處理單元驅動第一調整模組、第二調整模組與第三調整模組，以達到操作第一調整模組、第二調整模組與第三調整模組的目的。

本發明之第四目的係提供上述雷射光源模組，提供輸入輸出單元，以接收控制訊號並輸出至處理單元驅動第一調整模組、第二調整模組與第三調整模組，或者輸入輸出單元可接收控制訊號，用以驅動第一調整模組、第二調整模組與第三調整模組。

為達到上述目的與其他目的，本發明提供一種雷射光源模組，係作用於板體。雷射光源模組包含一基板、一第一光源、一第二光源、一降溫單元、一第一調整模組、一第二調整模組與一第三調整模組。基板係在二側面界定設置區域與出光區域。出光區域供設置板體。第一光源設置於設置區域。第一光源產生第一光線及第一光線朝出光區域的方向出射。第二光源設置於設置區域。第二光源產生第二光線。降溫單元設置於出光區域。第一調整模組耦合第二光源，以能夠改變第二光線的光學特性。第二調整模組設置於出光區域。第二調整模組耦合基板，以能夠改變第二光線、第一光線及/或降溫單元作用於板體的位置。第三調整模組設置於出光區域。第三調整模組與第二調整模組選擇性地共軸設置。第三調整模組連接降溫單元，以能夠改變降溫單元作用於板體所需的角度。

相較於習知的技術，本發明提供的雷射光源模組，可以根據板體的特性(例如材質或形狀等)進一步調整模組進行加工。其中，第一調整模組可為光學元件、移動件、轉動件，以改變光線之光斑的方向、角度、尺寸、焦點、光路等光學特性。第二調整模組可為移動件、轉動件。第二調整模組同時地改變第二光線與降溫單元作用於板體的位置，或是第二調整模組分別地改變第二光線與降溫單元作用於板體的位置。第二調整模組為一個或是複數個。第三調整模組可為移動件與、轉動件。

為充分瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明，說明如後。

於本發明中，係使用「一」或「一個」來描述本文所述的單元、元件和組件。此舉只是為了方便說明，並且對本發明之範疇提供一般性的意義。因此，除非很明顯地另指他意，否則此種描述應理解為包括一個、至少一個，且單數也同時包括複數。

於本發明中，用語「包含」、「包括」、「具有」、「含有」或其他任何類似用語意欲涵蓋非排他性的包括物。舉例而言，含有複數要件的一元件、結構、製品或裝置不僅限於本文所列出的此等要件而已，而是可以包括未明確列出但卻是該元件、結構、製品或裝置通常固有的其他要件。除此之外，除非有相反的明確說明，用語「或」是指涵括性的「或」，而不是指排他性的「或」。

請參考圖1，係本發明一第一實施例之雷射光源模組的俯視示意圖。在圖1中，雷射光源模組10作用於板體2，例如板體2可為玻璃、藍寶石、矽、砷化鎵或陶瓷等。此外，前述作用例如可以對版體2進行加熱、切割或鑽孔等。

雷射光源模組10包含一基板12、一第一光源14、一第二光源16、一降溫單元18、一第一調整模組20、一第二調整模組22與一第三調整模組24。

基板12在二側面分別地界定設置區域SA與出光區域EA，一併可以參照圖2，係說明本發明圖1之雷射光源模組的側面示意圖。於本實施例中，前述設置區域SA指的是設置第一光源14、第二光源16、第一調整模組20的區域，以及前述出光區域EA指的板體2作用的區域。在本實施例中，板體2、降溫單元18、第二調整模組22與一第三調整模組24設置在此區域。

於本實施例中，第一光源14設置於設置區域SA之右側，第一光源14可以是紫外光雷射(UV雷射)或其他雷射。第一光源14產生第一光線FLB。第一光線FLB朝出光區域EA的方向出射，讓第一光線FLB可以作用位於出光區域EA的板體2。

於本實施例中，第二光源16設置於設置區域SA之左側，第二光源16可以是二氧化碳雷射或其他雷射。第二光源16產生第二光線SLB。

降溫單元18設置於出光區域EA，其可藉由液體、氣體、固體降低第一光源14與第二光源16作用於板體2時所產生的熱能。於本實施例中，降溫單元18係以噴水頭提供冷卻水為例說明。

第一調整模組20耦合第二光源16，以能夠改變第二光線SLB的光學特性，例如光學特性為第二光線SLB之光斑的方向、角度、尺寸、焦點、光路等。其中，光斑的圖樣形狀可以例如是矩形、方形、圓形、星形、心型、橢圓、水滴狀等對稱形狀或是非前述對稱形狀的非對稱形狀等。於本實施例中，第二光線SLB經過第一調整模組20之後，第二光線SLB的光軸OA與第二調整模組22的軸心OZ重疊。於其他實施例中，第二光線SLB的光軸OA與第二調整模組22的軸心OZ也可以是平行的。舉例而言，第一調整模組20可為反射鏡，將第二光線SLB反射至第二調整模組22，並由第二調整模組22的軸心OZ出光至板體2。

前述第一調整模組20可為光學元件(透鏡、反射鏡、偏光鏡等)、移動件(齒輪、軌道、皮帶、傳動電機、伺服馬達等)、轉動件(桿體、軸承、齒輪、皮帶、傳動電機等)或其組合，在本發明中，第一調整模組20不限制於任何的功能組合，只要第一調整模組20能夠改變第二光線SLB之光斑的方向、角度、尺寸、焦點與光路等光學特性，皆屬於第一調整模組20所述之範疇。

第二調整模組22設置於出光區域EA。第二調整模組22耦合基板12，以能夠改變第二光線SLB及/或降溫單元18作用於板體2的位置。前述第二調整模組22可為移動件、轉動件或其組合。在本發明中，第二調整模組22不限制於任何的功能組合，只要第二調整模組22同時地改變第二光線SLB、第一光線FSB與降溫單元18作用於板體2的位置，或是第二調整模組22分別地改變第二光線SLB與降溫單元18作用於板體2的位置，皆屬於第二調整模組22所述之範疇。從前述的描述中應當可以理解到，第二調整模組22係為一個或是複數個。

於本實施例中，第二調整模組22係以一個為例說明，使得第二調整模組22會同時調整第二光線SLB與降溫單元18在Z軸方向的運動，就第二光線SLB而言，其藉由第二調整模組22在Z軸的調整改變其焦點、焦距的位置；就降溫單元18，其藉由第二調整模組22在Z軸調整冷卻水作用在板體2的高度。

於另一實施例中，第二調整模組22係以兩個為例說明，使得第二調整模組22可以有二個Z軸。舉例而言，第二光線SLB係為第一Z軸與降溫單元18係為第二Z軸。因此，第二光線SLB根據第二調整模組22在第一Z軸方向的運動，可以調整改變其焦點、焦距的位置，但這樣子的改變不會連動位於第二Z軸的降溫單元18，亦即降溫單元18可藉由第二調整模組22在第二Z軸的運動，獨立地調整冷卻水作用在板體2的高度。

第三調整模組24設置於出光區域EA。於本實施例中，第三調整模組24與第二調整模組22選擇性地共軸設置，且第三調整模組24包覆第二調整模組22。第三調整模組24連接降溫單元18，以能夠改變降溫單元18作用於板體2所需的角度，換言之，第三調整模組24可用於轉動降溫單元18(例如噴水頭)。前述第三調整模組24可為移動件、轉動件或其組合。

請參考圖3，係本發明一第二實施例之雷射光源模組的俯視示意圖。在圖3中，雷射光源模組10’同樣作用於板體2，雷射光源模組10’除包含第一實施例的基板12、第一光源14、第二光源16、降溫單元18、第一調整模組20、第二調整模組22與第三調整模組24之外，更包含處理單元26與輸入輸出單元28。

基板12、第一光源14、第二光源16、降溫單元18、第一調整模組20、第二調整模組22與第三調整模組24的描述如前所述，於此不贅述。

於本實施例中，處理單元26連接第一調整模組20、第二調整模組22與第三調整模組24。處理單元26驅動第一調整模組20、第二調整模組22與第三調整模組24以操作第一調整模組20、第二調整模組22與第三調整模組24。前述處理單元26可以執行相關的指令，以操作前述各個調整模組。

於本實施例中，輸入輸出單元28連接處理單元26，用於接收外部的控制訊號CS及將控制訊號CS輸出處理單元26，讓處理單元26驅動第一調整模組20、第二調整模組22與第三調整模組24。於其他實施例中，處理單元26也可以整合在輸入輸出單元28，使得輸入輸出單元28可直接地連接第一調整模組20、第二調整模組22與第三調整模組24，當輸入輸出單元28接收控制訊號CS之後，以驅動第一調整模組20、第二調整模組22與第三調整模組24。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

2 板體 10、10’ 雷射光源模組 12 基板 14 第一光源 16 第二光源 18 降溫單元 20 第一調整模組 22 第二調整模組 24 第三調整模組 26 處理單元 28 輸入輸出單元 SA 設置區域 EA 出光區域 FLB 第一光線 SLB 第二光線 OA 光軸 OZ 軸心 CS 控制訊號

圖1係本發明一第一實施例之雷射光源模組的俯視示意圖。圖2係說明本發明圖1之雷射光源模組的側面示意圖。圖3係本發明一第二實施例之雷射光源模組的俯視示意圖。

2 板體 10 雷射光源模組 12 基板 14 第一光源 16 第二光源 18 降溫單元 20 第一調整模組 22 第二調整模組 24 第三調整模組 SA 設置區域 EA 出光區域 FLB 第一光線 SLB 第二光線 OA 光軸 OZ 軸心

Claims

一種雷射光源模組，係作用於板體，該雷射光源模組包含：基板，係在二側面界定設置區域與出光區域，該出光區域供設置該板體；第一光源，係設置於該設置區域，該第一光源產生第一光線，該第一光線朝該出光區域的方向出射；第二光源，係設置於該設置區域，該第二光源產生第二光線；降溫單元，係設置於該出光區域；第一調整模組，係耦合該第二光源，以供改變該第二光線的光學特性；第二調整模組，係設置於該出光區域，該第二調整模組耦合該基板，以供改變該第二光線、該第一光線與該降溫單元之至少一者作用於該板體的位置，其中該第二調整模組為移動件與轉動件之至少一者；以及第三調整模組，係設置於該出光區域，該第三調整模組與該第二調整模組選擇性地共軸設置，該第三調整模組連接該降溫單元，以供改變該降溫單元作用於該板體所需的角度，其中該第三調整模組為移動件與轉動件之至少一者。
如申請專利範圍第1項所述之雷射光源模組，其中該第一光源為紫外光雷射與該第二光源為二氧化碳雷射。
如申請專利範圍第1項所述之雷射光源模組，其中該降溫單元藉由液體、氣體與固體之至少其中一者降低該第一光源與該第二光源作用於該板體時所產生的熱能。
如申請專利範圍第1項所述之雷射光源模組，其中該第一調整模組為光學元件、移動件與轉動件之至少一者，以供改變該第二光線之光斑的方向、角度、尺寸、焦點與光路。
如申請專利範圍第4項所述之雷射光源模組，其中該第二光線經過該第一調整模組之後，該第二光線的光軸與該第二調整模組的軸心重疊或平行，其中該第二光線可選擇性地透過該第二調整模組供出光至該板體。
如申請專利範圍第1項所述之雷射光源模組，其中該第二調整模組同時地改變該第二光線與該降溫單元作用於該板體的位置，或是該第二調整模組分別地改變該第二光線與該降溫單元作用於該板體的位置，其中該第二調整模組係為一個或是複數個。
如申請專利範圍第1項所述之雷射光源模組，更包含處理單元，係連接該第一調整模組、該第二調整模組與該第三調整模組，該處理單元驅動該第一調整模組、該第二調整模組與該第三調整模組以操作該第一調整模組、該第二調整模組與該第三調整模組。
如申請專利範圍第7項所述之雷射光源模組，更包含輸入輸出單元，係連接該處理單元，該輸入輸出單元接收控制訊號及將該控制訊號輸出該處理單元，讓該處理單元驅動該第一調整模組、該第二調整模組與該第三調整模組。
如申請專利範圍第1項所述之雷射光源模組，更包含輸入輸出單元，係連接該第一調整模組、該第二調整模組與該第三調整模組，當輸入輸出單元接收控制訊號，以驅動該第一調整模組、該第二調整模組與該第三調整模組。