WO2004101211A1 - レーザ加工装置 - Google Patents

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WO2004101211A1
WO2004101211A1 PCT/JP2004/007129 JP2004007129W WO2004101211A1 WO 2004101211 A1 WO2004101211 A1 WO 2004101211A1 JP 2004007129 W JP2004007129 W JP 2004007129W WO 2004101211 A1 WO2004101211 A1 WO 2004101211A1
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laser
laser beam
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optical path
focal position
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Tadashi Kuroiwa
Kenichi Ijima
Nobutaka Kobayashi
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring

Definitions

  • the present invention relates to a laser processing machine whose main purpose is drilling a workpiece such as a pudding board, and the like. It is intended to improve quality.
  • the laser beam that has passed through the mask is split into a plurality of light beams via a half mirror, and the split laser beams are guided to a plurality of galvano scanner systems arranged on the incident side of the f ⁇ lens, respectively. By scanning, it is possible to irradiate the processing area set in division.
  • the split laser beam is introduced into the half of the f ⁇ lens via the first galvano scanner system.
  • the other laser beam split is introduced into the other half of the f0 lens via the second galvano scanner system, and the first and second galvanoscanner systems are symmetrical with respect to the central axis of the f0 lens.
  • f ⁇ lenses can be used at the same time for each ⁇ Z 2 to improve productivity.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 1 1 1 3 1 4 1 8 8 (Page 3, Fig. 1)
  • each of the two laser beams split into a plurality of parts through a half mirror 1st galvo scanner system and 2nd galvo Since it is configured to scan with a Nosquiana system and irradiate a split I / O laser, the difference between the two laser beams dispersed by the half mirror is reflected and transmitted by the half mirror. Quality variations are likely to occur, and if the spectroscopic energy is different, more expensive optical components are required to equalize the energy.
  • Another problem is that the optical path lengths of the two laser beams that have been split after passing through the mask differ from each other until the workpiece is irradiated, and the exact beam spot diameter on the workpiece is also different. there were.
  • an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus that can improve productivity at a lower cost by irradiating the same region with a laser beam that has been dispersed.
  • the laser beam emitted from the oscillator is transmitted by the first polarizing means and reflected by the second polarizing means via the mirror.
  • the third polarizing means for adjusting the polarization angle that can adjust the angle is arranged in front of the first polarizing means. .
  • the laser beam emitted from the oscillator is transmitted by the first polarization unit, reflected by the second polarization unit via the mirror, and reflected by the first polarization unit.
  • Laser that scans in two axes with the first galvano scanner splits it into the second laser beam that has passed through the second polarizing means, and scans the workpiece with the second galvano scanner
  • the processing device measures the focal position of the two laser beams on the basis of the measuring means that measures the focal position of the laser beams, and focuses the focal point so that the difference between the focal positions of the two laser beams is less than the desired reference. It is adjusted by the position adjusting means.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser beam machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the spectrum of the polarization beam splits.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a laser beam machine according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the polarization beam splitter portion for adjusting the polarization angle.
  • FIG. 5 is a flow diagram of the automatic adjustment prod- uct for the polarization beam splitting for adjusting the polarization angle.
  • FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the laser beam machine according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing changes in the focal point position in the laser beam machine according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a schematic configuration of the laser beam machine according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing changes in the focal point position in the laser beam machine according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a change in the deflection direction of the laser beam in the laser beam machine according to the fourth embodiment of the present invention.
  • Fig. 11 is a flowchart of the automatic focus position adjustment product ⁇ by the focus position variable means.
  • Fig. 1 shows a drilling hole where two laser beams can be scanned simultaneously by splitting one laser beam into two laser beams using a polarizing beam splitter for spectroscopy.
  • 1 is a schematic configuration diagram showing a laser processing apparatus.
  • 1 is the laser oscillator
  • 2 is the laser beam
  • 2 a is the retarder 3 the polarization direction of the laser beam 2 before incidence
  • 2 b is the polarization direction of the laser beam 2 after being reflected by the retarder 3
  • 3 is a straight line
  • 4 is a mask that cuts out the necessary part of the laser light from the incident laser light to make the processing hole the desired size and shape
  • 5 reflects the laser light 2
  • 6 is a first polarization beam splitter that splits the laser beam 2 into two laser beams
  • 7 is one laser beam that is split by the first polarization beam splitter 6
  • 7 a is the polarization direction of the laser beam
  • 8 is the other laser beam split by the first polarized beam split
  • 8a is the polarization of the laser beam 8.
  • Direction, 9 is the second polarization beam splitter for guiding the laser beam 7 and the laser beam 8 to the galvano scanner 12, 10 is for condensing the laser beam 7, 8 on the workpiece 1 3 f 0 lens, 1 1 is the first galvanometer for scanning the laser beam 8 biaxially and leading to the second polarization beam splitting, 1 2 is the laser beam 7 and laser beam 8 biaxially A second galvano scanner for scanning and leading to the workpiece 22, 13 is the workpiece, and 14 is an XY stage for moving the workpiece 13.
  • optical path lengths until the laser beams 7 and 8 split by the first modified beam splitter 6 reach the second polarizing beam splitter 8 are designed to be the same optical path length.
  • one laser beam is split into two laser beams using a spectral polarization beam splitter, and the two laser beams are scanned independently, thereby simultaneously processing two locations.
  • the laser light 2 oscillated by the linearly polarized light from the laser oscillator 1 is converted into circularly polarized light by the retarder 3 arranged in the middle of the optical path, and the mask 4, The light is guided to the first polarization beam splitter 6 via the mirror 1.
  • the laser beam 2 incident as circularly polarized light has the P wave component transmitted through the polarization beam splitter 6 to become the laser beam 7, and the S wave component reflected by the polarized beam splitter 6.
  • the laser 7 and the laser light 8 are split so as to have the same energy.
  • the laser beam 7 that has passed through the first polarization beam splitter 6 is guided to the second polarization beam splitter 9 via the bend mirror 1.
  • the laser beam 8 reflected by the first beam splitter 6 is scanned in the biaxial direction by the first galvano scanner 11 and then guided to the second polarization beam splitter 9.
  • the laser beam 7 is always guided to the second polarizing beam splitter 9 at the same position, but the laser beam 8 is controlled by controlling the swing angle of the first galvano scanner 11. The position and angle incident on 9 can be adjusted.
  • the laser beams 7 and 8 are scanned in the two-axis directions by the second galvano scanner 12, and then guided to the f 0 lens 10, and are condensed at predetermined positions on the workpiece 13, respectively.
  • the laser beam 8 can be irradiated on the workpiece 13 at the same position as the laser beam 7.
  • the galvano scanner 11 by scanning the galvano scanner 11 at an arbitrary position within the preset range, for example, by scanning the galvano scanner 11, the characteristics of the optical element of the beam splitter with the laser beam 7 as the center are changed. Taking into account, scan within the range of 4 mm square and, for example, 2 different galvano scanners that swing within a range that can be machined by 50 mm square, etc. Can be irradiated with laser light. Further, in the present embodiment, the laser beam 8 reflected from the first polarization beam splitter 6 is transmitted through the second polarization beam splitter 9, and the laser beam 7 transmitted through the first polarization beam splitter 6 is The second polarizing beam splitter 9 is configured to reflect.
  • the two laser beams that have undergone spectroscopy have undergone both reflection and transmission processes. This makes it possible to offset the disruption of energy balance.
  • the quality of the processed hole processed into the workpiece 13 by the laser beam 7 and the laser beam 8 greatly depends on the energy of the laser beam.
  • the first polarization beam splitter 6 that splits the laser beam 2 into the laser beam 7 and the laser beam 8 is used to transmit the P wave and reflect the S wave. Spectroscopy into laser beam.
  • FIG. 2 shows a front view of the first polarizing beam splitter 6 in the center, a side view on the left and right, and a top view on the top.
  • 6 ⁇ is the optical element part of the polarization beam splitter, and in the case of a carbon dioxide laser, ZnSe and Ge are used.
  • 62 is a mirror for folding the laser beam to 90 °.
  • the laser beam incident on the polarization beam splitter 6 has the property that the component in the polarization direction 7a (P wave component) is transmitted and the component in the polarization direction 8a (S wave component) is reflected.
  • the polarization direction of the incident laser light is the same as the polarization direction 7 a (P wave component), it is all transmitted, and if it is the same as the polarization direction 8 a (S wave component), it is all reflected.
  • the laser beam is equally divided into circularly polarized light in which all polarization directions exist homogeneously, and the polarization direction that forms an angle of 45 ° with the P wave and S wave.
  • the light 8 has the same energy.
  • the laser beam 8 between the first polarization beam splitter 6 and the second polarization beam splitter 9 and Since the optical path length of 7 is the same, the beam spot diameters of the two separated laser beams can be made the same.
  • the same optical path length is obtained.
  • the optical path length of laser beams 8 and 7 can be kept the same. Embodiment 2.
  • the laser light 2 oscillated from the laser oscillator 1 needs to be incident on the retarder 3 at an angle where the incident light and the reflected light form 90 °, and the polarization direction of the laser light 2 2a must be incident on the retarder 3 at an angle of 45 ° with respect to the intersecting line between the plane having the incident optical axis and the reflected optical axis as two sides and the reflecting surface of the retarder 3.
  • the circular polarization rate decreases, and the laser beam enters the first polarization beam splitter 6.
  • the balance of the P-wave component and S-wave component of the light 2 is lost, and the energy of the laser light 7 and the laser light 8 is not uniform, the polarization direction when entering the retarder 3 of the laser light 2, and
  • the polarization direction is invisible, and the optical axis angle is not visible when the light beam is not visible as in the case of a carbon dioxide laser, so the circular polarization rate is measured. It must be repeated, and it is a very complicated work There are also cases where it becomes a business.
  • the laser beam 2 is changed to circularly polarized light 2b, it is reflected by several mirrors 5 until it enters the first polarizing bi-axial splitter 6, but when reflected by the mirror 5, it is circularly polarized light.
  • the rate may decrease.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2c is the polarization direction of the laser light 2 before entering the third polarization beam splitter 15 and 2d is the polarization direction of the laser light 2 after passing through the third polarization beam splitter 15 , 15 is a third polarization beam splitter for adjusting the polarization direction of the laser beam 2, 16 is a power sensor for measuring the energy of the laser beam emitted from the f0 lens 10, and 17 is a laser beam.
  • the first shutter that blocks 7, and 18 is the second shutter that blocks laser light 8.
  • the power sensor 16 is fixed to the XY table 14 and when the energy of the laser beam is measured, the power sensor 16 can be moved to a position where the laser beam hits the light receiving part of the power sensor 16. ing.
  • FIG. 4 is a detailed view of the third polarizing bean split 15 shown in FIG.
  • 20 is a servo motor
  • 2 1 is a bracket for fixing the third polarizing beam splitter 15 and the servo motor
  • 2 2 is the power of the servo motor 20 to the third polarizing beam splitter 1 5
  • the timing bell ⁇ ⁇ ⁇ , 2 3 is attached to the servo motor 20 and the timing bell ⁇ 2 2
  • the first pulley that transmits the power of the thermomotor 20, 24 is the second pulley that is attached to the third polarizing beam splitter 15 and is rotated by the timing bell ⁇ 2
  • 25 is the third pulley
  • This is a damper that receives the S wave component of the laser beam 2 reflected by the polarizing beam splitter 15.
  • the laser beam 2 is oscillated by the linearly polarized light 2 c from the laser oscillator 1, reflected by the mirror 5, and guided to the third polarization beam splitter 15.
  • the P wave component of the laser beam 2 passes through the third polarization beam splitter 15, changes its polarization direction to linearly polarized light 2 d having an angle different from that of the linearly polarized light 2 c, and is guided to the mask 4.
  • the S wave component of the laser beam 2 is reflected by the third polarization beam splitter 15 and absorbed by the damper 25.
  • the laser beam 2 transmitted through only a desired portion in the mask 4 is reflected by the mirror 5 and guided to the first polarization beam splitter 6. '
  • the P-wave component of the laser light is transmitted through the first polarization beam splitter 6 (laser light 7), and the S-wave component is the first polarization beam splitter 6.
  • the laser beam 7 is reflected by the mirror 5, guided to the second polarization beam splitter 9, and then guided to the second galvano scanner 12 and scanned in the X and Y directions, and the f0 lens.
  • Workpiece 1 3 focused on 1 0 and mounted on XY table 1 4 is processed.
  • the laser beam 8 is scanned in the X and Y directions by the first galvano scanner 11 and guided to the second polarization beam splitter 9.
  • the second galvano scanner 12 scans again in the X direction and the Y direction, and then the light is collected by the f 0 lens ⁇ 0 and processed on the workpiece 13 mounted on the XY table 14.
  • the ratio of the P wave component and the S wave component incident on the first polarization beam splitter 6 can be changed.
  • linearly polarized laser light it is only necessary to change the polarization angle 2 d of the incident laser light 2 c , except for the loss at the first polarizing beam splitter 6, production errors, etc.
  • the laser beam 2 in the polarization direction is incident, all the laser beam 7 is transmitted, and if the laser beam 2 having the same polarization direction as the S wave is incident, all the laser beam 8 is reflected.
  • the laser beam 2 may be incident at a polarization angle of.
  • the polarization angle 2 c when the laser beam 2 is oscillated from the laser oscillator 1 is determined by the optical structure of the laser oscillator 1, the polarization angle cannot be easily changed.
  • the laser beam 2 is passed through the third polarization beam splitter 15, only the P wave component is transmitted and the S wave component is reflected. Therefore, by changing the third polarization beam splitter 15 angle, the laser The polarization angle 2c of the light 2 can be easily changed. As described above, the S wave component of the laser beam 2 reflected by the third polarizing beam splitter 15 is received by the damper 25.
  • the third polarizing beam splitter 15 When adjusting the angle of the polarization direction with the third polarizing beam splitter 15, the S-wave component is not transmitted and lost, so when using laser light efficiently, the third polarizing beam splitter 15
  • the polarization angle 2c of the laser beam 2 before incidence (the polarization angle when oscillated from the laser oscillator 1) is as close as possible to the polarization angle 2d of the laser beam 2 after passing through the third polarization beam splitter 15 Just design. In such a design, the angle adjustment amount of the third polarization beam splitting is sufficient to compensate for the manufacturing error of each optical system part, and the energy loss in this part is less than several percent. .
  • the angle adjustment mechanism of the third polarization beam splitter 15 is as shown in FIG.
  • the third polarizing beam splitter 15 is fixed to the bracket 2 1 so that it can rotate around the optical axis of the laser beam 2 and rotates together with the third polarizing beam splitter 15.
  • the second pulley 24 is fixed.
  • the support motor 20 to which the first pulley 23 is attached is also fixed to the bracket 21, and the servo is connected to the second pulley 24 and the servo connected to the third polarization beam splitter 15.
  • the first pulley 23 fixed to the motor 20 is connected by a timing bell 22.
  • the S wave component of the laser light 2 reflected by the third polarizing beam splitter 15 can be received by the damper 25.
  • the polarization angle 20 of the laser beam 2 before the polarization beam splitter 15 is preferably incident on the same angle as possible with the polarization angle 2 d of the laser beam 2 after the third polarization beam splitter 15.
  • the adjustment of the angle of the third polarization beam splitter 15 5 makes the role of finely adjusting the polarization angle 2 d because the laser beam 2 is incident on the first polarization beam splitter 6 at an accurate polarization angle.
  • FIG. 5 shows a flow for automatically adjusting the angle of the polarization beam splitter for adjusting the polarization angle so that two laser beams can be extracted at a desired ratio of energy in the embodiment of the present invention.
  • the allowable energy difference between the laser beam 7 and the laser beam 8 is determined and input to a control device not described in the figure, and the automatic angle adjustment program for the third polarization beam splitter 15 is executed.
  • the light receiving part of the power sensor 1 6 fixed to the XY table 1 4 is f
  • the power sensor 16 moves to a position where the laser light emitted from the 0 lens 10 can be received.
  • the second shutter 18 is closed, and laser light is oscillated from the laser oscillator 1.
  • the laser beam 8 is blocked at that portion, and only the laser beam 7 is emitted from the f 0 lens 10, and the energy of the laser beam 7 is measured by the power sensor 16. Is done.
  • the energy difference between the two laser beams measured in the control unit is calculated and compared with the tolerance entered at the beginning.
  • the program ends, but if it is outside the tolerance, adjust the angle of the third polarizing beam splitter 15 and measure the energy of the two laser beams again. The above operation is repeated until.
  • the angle adjustment amount of the third polarization beam splitter 15 depends on the polarization direction 2 c of the incident laser beam 2 and the mounting angle of the first polarization beam splitter 6.
  • the third polarization beam splitter 1 5 If the polarization angle 2d of the laser beam 2 after transmission is changed from the polarization angle 2c of the laser beam 2 before the incident by a few degrees from the polarization angle 2c of the laser beam 2 before the incident, the third polarization beam splitter 1 It can be theoretically derived that the energy difference of about 7% per angle of 5 can be adjusted.
  • the relationship between the adjustment angle of the third polarizing beam splitter 15 and the energy difference between the two laser beams is as follows: the polarization angle 2 c of the incident laser beam 2 and the mounting angle of the first polarizing beam splitter 6 Therefore, if the allowable value is about 5%, the adjustment (program) will be completed if the above adjustment loop is executed twice. Easy adjustment in time.
  • one laser beam is split into two laser beams using a spectral polarization beam splitter, and the two laser beams are scanned independently, thereby simultaneously processing two locations.
  • the polarization angle of the laser beam can be changed with respect to the P wave (transmitted wave) and S wave (reflected wave) of the polarization polarization split beam.
  • a polarizing beam splitter for adjusting the polarization angle is set in front of this, and a mechanism capable of adjusting the angle is provided in the polarizing beam splitter for adjusting the polarization angle, and the angle can be adjusted by a command from the control device.
  • a sensor that can measure the energy of the laser beam is provided, the energy of the two laser beams is measured, and the angle of the polarization beam splitter for adjusting the polarization angle is automatically adjusted so that the two laser beams can be extracted at the desired ratio.
  • the ability to adjust makes it possible to reduce the setup time of the Lie layer, and the ease of adjustment eliminates the need for operator skill and realizes stable machining.
  • the beam spot diameter is made the same by making the optical path lengths the same. Since the two laser beams are scanned so that they are irradiated at different positions and are guided to the same f ⁇ lens, they pass through different optical paths. May change and the focal positions of the two laser beams may be different, resulting in differences in processing quality (hole diameter, hole depth, roundness, etc.).
  • the galvanometer mirror is lightened to improve the driving speed of the galvano scanner, and the polarization beam splitter is mounted with an optical element that reflects or transmits the laser beam. Because it is fixed to the part and integrated, the variation is suppressed due to its characteristics. It was difficult to manufacture, and the focal position of the laser beam was a different factor.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 30 is a first deformable mirror that is a first focal position varying means for laser light 7
  • 3 1 is a second deformable mirror that is a second focal position varying means for laser light 7
  • Reference numeral 2 denotes a CCD camera which is an image sensor for measuring the hole diameter, hole position, etc. of a machined hole by laser light.
  • the third polarization beam splitter in the present embodiment is for energy adjustment, and has a different function than the focus position adjustment in the present embodiment.
  • the sixth embodiment of the present embodiment is added to the system of FIG. 1 by adding to the system of FIG.
  • the laser light 7 transmitted through the first polarizing beam splitter 6 is guided to the second polarizing beam splitter 7 via the first deformable mirror 30 and the second deformable mirror 3 1.
  • the laser beam 8 reflected by the first beam splitter 6 is scanned in the biaxial direction by the first galvano scanner 11 and then guided to the second polarization beam splitter 9.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a change in the focal position of the laser beam 7 when the deformable mirror 30 is deformed into a concave shape, for example, in the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • 4 is a mask
  • 10 is an f 0 lens (focal length F)
  • 30 is a deformable mirror (focal length f)
  • 3 3 is a focus when an image of the mask 4 is transferred by the f 0 lens 10.
  • the mask 4 can be considered to be at a virtual position 34.
  • the distance b 1 between the virtual mask position 34 and the deformable mirror 3 0 can be expressed by equation (2) when the deformable mirror — 3 0 is considered equivalent to a lens with the focal length f. (2)
  • bl can be obtained from equation (3).
  • Equation (3) The right side of Equation (3) obtained here is multiplied by ⁇ 1. This is because the focal length f of the deformable mirror 30 is extremely large, so solving Equation (3) gives b 1 This is because the value becomes negative.
  • the virtual mask position 34 to f 0 lens 10 The relationship between the distance a 2 and f 0 lens 10 0 to the focal position after change 3 5 is the distance between the work distance b 2 and the virtual mask position 34 to f. 0 Distance to lens 10 0. a 2 can be expressed by equation (5).
  • Equation (6) can be derived from Equation (4) and Equation (5).
  • the focal length f of the first deformable mirror 30 and the second deformable mirror 3 1 in equation (3) Then, b 1 can be obtained, and the work distance b 2 of laser light 7 can be obtained from Eq. (6).
  • the work distance b 2 of the laser beam 7 can be freely changed.
  • Deformable mirror 3 0, 3 1 to f 0 Lens 1 0 Distance to d 1 f 0 Lens 1 0 Focal length
  • the laser beam 8 stroke distance B 106.309 mm, and at this time, the work distance of the laser beam 7 is O with respect to the laser beam 8.
  • you can calculate the focal length b 1 1525.54mm, and adjust the deformable mirrors 3 0 and 3 1 to achieve this focal length.
  • the deformable mirror can obtain the same effect even when it is convex, and in this case, the focal position of the laser beam 7 can be increased.
  • the focal length f of the first deformable mirror 30 or the second deformable mirror 31 is changed independently of the focal position when transferring the laser beam, and there is a difference in the focal position due to variations in the optical components through which the laser beam 8 and the laser beam 7 pass.
  • the focal length f of the deformable mirrors 3 0 and 3 1 is determined by measuring the shift amount of the focal position of the laser light 7 with the focal position of the laser light 8 as a reference. This makes it possible to minimize the difference in focal position.
  • a method of adjusting the focal distance of only one of the first deformable mirror 30 and only the second deformable mirror 31; Adjusting the focal length of both the first deformable mirror 30 and the second deformable mirror 1 3 1 and changing the focal point position with either of the deformable mirrors is equivalent to the amount of focal position change.
  • the two deformable mirrors are twisted with respect to each other.
  • the deformable mirror 30 is perpendicular to the plane including the optical paths in the X direction and the Z axis direction, and the X direction and the Z direction. 4 5 for an optical path angle of 90 ° in the axial direction.
  • the deformable mirror 3 1 has optical paths in the Z and Y axis directions.
  • the effect of the focal length of the two deformable mirrors when it is placed perpendicular to the containing plane and 45 ° normal to the 90 ° optical path angle in the Z and Y directions By changing the focal position of the laser beam 7 and making the focal lengths of the two deformable mirrors equal, there is an effect of reducing aberrations caused by inserting a deformable mirror in the optical path. This makes it possible to carry out more stable quality processing.
  • a laser processing apparatus in which means for changing the optical path length is added as focus position adjusting means when the focus positions of the two laser beams subjected to spectroscopy are different.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • reference numeral 37 denotes a part of the focal position changing means, which is a first movable mirror having a structure that can be translated in parallel to the X axis and that can change the angle with an axis parallel to the Y axis as a fulcrum.
  • 36 is a part of the focal position changing means, so that even if the incident angle changes due to the movement of the first movable mirror 37, the optical path guided to the second polarization beam splitter 9 is not changed.
  • This is a second movable mirror having a structure capable of adjusting the angle.
  • FIG. 9 shows, for example, the position and angle of the first movable mirror 36 and the second movable mirror 37 in the laser processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the optical path length between the second movable mirror 3 and the second movable mirror 37 By extending the optical path length between the second movable mirror 3 and the second movable mirror 37, the optical path between the mask 4 to f 0 lens 10 in laser light 7
  • the figure t which is a schematic diagram showing changes in the focal position of the laser light 7 when the length is extended
  • 4 is a mask
  • 10 is an f0 lens with a focal length F1
  • 38 is a lens by extending the optical path length.
  • the focal length F 1 of the f 0 lens 10 the distance A 1 from the mask 4 to the f ⁇ lens 10, and the distance from the f 0 lens 10 to the focal position 3 9, as in the third embodiment.
  • the relationship of a certain work distance B 1 can be expressed by the following equation.
  • FIG. 0 shows the first embodiment when the optical path length between the first movable mirror 37 and the second movable mirror 36 is changed and the focal position of the laser beam 7 is moved in the fourth embodiment of the present invention.
  • the arrangement of the movable mirror 1 3 7 and the second movable mirror 3 6 and the change of the polarization direction 7 a of the laser beam 7 are shown.
  • 7a is the polarization direction of the laser beam 7 incident on the second polarization beam splitter 9 when the optical path length is not changed
  • 7b is the first movable mirror 37 and the second movable mirror. The polarization direction of the laser beam 7 when the optical path length between 3 and 6 is changed is shown.
  • the polarization direction 7 a of the laser beam 7 matches the S wave component of the second polarization beam splitter 9, so that all the energy of the laser beam 7 is the second polarization beam splitter 9 Is used as the machining energy.
  • the polarization direction 7 b of the laser beam 7 is incident with an angle with respect to the S wave component of the second polarization beam splitter 9. Part of the energy that is transmitted is transmitted as the P-wave component of the second polarization beam splitter 9, so energy loss of the laser light 7 occurs in this part.
  • the direction of polarization of the laser light transmitted through the third polarization beam splitter 15 is guided at an angle of 45 ° with respect to the S-wave and P-wave of the first polarization beam splitter 6, and the first Even if the energy of the laser beam 8 reflected from one polarization beam splitter 6 and the energy of the transmitted laser beam 7 are made equal, the energy of the laser beam 7 is lost in the second polarization beam ⁇ Split 9 The energy of laser light 8 and laser light 7 cannot be made equal. In such a case, the polarization angle of the third polarization beam splitter 15 is adjusted, and the energy of the laser beam 7 lost by the second polarization beam splitter 9 is canceled out. What is necessary is just to adjust the polarization angle of the laser beam which injects into.
  • the energy of the laser beam 7 can be increased by increasing the P-wave component transmitted through the first polarization beam splitter 6, so that the polarization angles of the laser beams incident on the first polarization beam splitter 6 are orthogonal to each other.
  • P waves, from the angle of 4 5 ° with respect to S-wave, further to tilt in a direction close to the P-wave, in the embodiment of the third polarization beam splitter 1 5 may be a polarization angle adjustment c the invention
  • the laser beam 8 Based on the focal position of As a result, the distance between the first movable mirror 37 and the second movable mirror 36 is determined by measuring the shift amount of the focal position of the laser beam 7, and the difference between the focal positions of the laser beams 8 and 7 is determined. It is possible to minimize.
  • the energy loss of the laser light 7 generated at this time can be compensated by adjusting the polarization angle using the third polarization bi-split 15 and the energy of the laser light 8 and the laser light 7 Can be made equal.
  • the optical path length is automatically adjusted by the focal length of the two variable mirrors or the two movable mirrors. The flow for this will be described with reference to FIG.
  • the workpiece for adjustment 1 3 (for example, an acrylic plate) installed in advance on the XY stage 14 is moved into the processing area of the f 0 lens 10.
  • First shutter 1 8 is opened, second shutter 1 7 is closed, and only laser light 8 is processed on the workpiece for confirmation of the focal position, for example, by a driving device (not shown), the first polarizing beam splitter Move the optical path parts between 6 and f 0 lens 10 and the set of CCD camera 3 2 in the Z direction, change the distance between the work piece 1 3 and the f 0 lens 10 in the Z axis direction, By moving XY stage 14, machining with different work distances is performed at different positions.
  • the first shutter 17 is opened, the second shutter 18 is closed, and the workpiece is subjected to processing for confirming the focal position using only the laser beam 7.
  • the program ends if the difference between the focal positions is within the tolerance value, but the tolerance value is not met. Adjusts the focal length of the deformable mirror or the optical path length by the movable mirror from the difference in the focal positions of the two laser beams 8 and 7, and again performs processing to confirm the focal position of the two laser beams. The above operation is repeated until the value is within the allowable value.
  • the third polarizing beam splitter 15 adjusts the energy of the two laser beams to be uniform. Just do it.
  • This focus position adjustment is performed regularly, for example, during setup or when the equipment is started up, so that the hole quality of the two laser beams is always higher. Therefore, it is possible to carry out stable machining because the skill level of the operator is not required. According to the present invention, it is possible to make the beam spot diameters substantially the same by minimizing the difference in energy quality of the dispersed laser light and making the optical path lengths the same, thereby improving productivity at low cost. be able to.

Abstract

発振器(1)から出射されたレーザ光(2)を、第一の偏光手段(6)で透過させ、ミラー(5)を経由して第二の偏光手段(9)で反射させた第１のレーザ光(7)と、上記第一の偏光手段(6)で反射させ、第一のガルバノスキャナ(11)で２軸方向に走査し、上記第二の偏光手段(9)を透過させた第２のレーザ光(8)とに分光し、第二のガルバノスキャナ(12)で走査し、被加工物(13)を加工するレーザ加工装置において、第一の偏光手段(6)の手前に、角度調節可能な第三の偏光角度調整用偏光手段(15)を配置したことを特徴とするレーザ加工装置。

Description

明 細 書 レーザ加工装置 技術分野
本発明は、 プリン卜基板等の被加工物に対して穴あけ加工を主目的と したレーザ加工機に関するものであり、 一つのレーザ光源からのレーザ 光を複数に分光し、 その生産性、 及び加工品質向上を図るものである。 背景技術
マスクを通過したレーザ光をハーフミラーを経由させて複数に分光 し、 分光した複数のレーザ光をそれぞれ f Θレンズの入射側に配置した 複数のガルバノスキャナ系に導き、 該複数のガルバノスキャナ系により 走査することにより、 分割設定された加工ェリァに照射することを可能 としている。
なお、 分光したレーザ光は第 1のガルバノスキャナ系を経由して f Θレ ンズの半分の領域に導入する。
また分光した他方のレーザ光は第 2のガルバノスキャナ系を経由し て f 0レンズの残り半分の領域に導入させ、 第 1 、 第 2のガルバノスキ ャナ系は f 0レンズの中心軸に関して対称に配置することにより、 f Θ レンズを〗 Z 2ずつ同時利用し生産性向上を可能にしている。 （特許文 献 1参照） 。
特許文献 1 日本特開平 1 1一 3 1 4 1 8 8号公報（第 3頁、第 1図） 従来のレーザ加工装置では、 ハーフミラ一を経由させて複数に分光し た 2つレーザ光をそれぞれ第 1 のガルバノスキャナ系と第 2のガルバ ノスキヤナ系で走査し、 分割設定された加 Iリァに照射する構成をと つているため、 ハーフミラーにより分光した 2つレーザ光の間にはハー フミラーを反射と透過することの違いによるレーザ光の品質のばらつ きが生じ易く、 また、 分光のエネルギが異なったものになってしまった 場合、 エネルギを同等にするためにさらに高価な光学部品が必要であつ た。
また、 分光した 2つのレーザ光のマスク通過後、 被加工物に照射され るまでの光路長が異なり、 被加工物上での厳密なビームスポッ卜径も異 なったものになってしまうという問題もあった。
さらに、 f 0レンズを等分割し、 分割設定された加工エリアを同時加 ェするため、 加工エリアの加工穴数に大きな違いがある時、 またワーク の端部分等加工エリァの内どちらかに加工対象穴がない時等は生産性 の向上が見込めない。 発明の開示
この発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、 分光し たレーザ光のエネルギゃ品質の違いを最小にし、 それぞれの光路長を同 —にすることでビームスポッ卜径も同一にすることができ、 また分光し たレーザ光を同一領域に照射することにより、 より安価に生産性を向上 したレーザ加工装置を提供することを目的としている。
また、 分光したレーザ光のエネルギー/焦点位置の差を容易な調整で 均一にすることができ、 加工性能をより安定したものにできるレーザ加 ェ装置を提供することを目的としている。 この目的を達成するために、 発振器から出射されたレーザ光を、 第一 の偏光手段で透過させ、 ミラーを経由して第二の偏光手段で反射させた 第 1 のレーザ光と、 上記第一の偏光手段で反射させ、 第一のガルバノス キヤナで 2軸方向に走査し、 上記第二の偏光手段を透過させた第 2のレ 一ザ光とに分光し、 第二のガルバノスキャナで走査し、 被加工物を加工 するレーザ加工装置において、 第一の偏光手段の手前に、 角度調節可能 な第三の偏光角度調整用偏光手段を配置したものである。
また、発振器から出射されたレーザ光を、第一の偏光手段で透過させ、 ミラーを経由して第二の偏光手段で反射させた第 1のレーザ光と、 上記 第一の偏光手段で反射させ、 第一のガルバノスキャナで 2軸方向に走査 し、 上記第二の偏光手段を透過させた第 2のレーザ光とに分光し、 第二 のガルバノスキャナで走査し、 被加工物を加工するレーザ加工装置にお いて、 レーザ光の焦点位置を測定する測定手段に基づき、 2つのレーザ 光の焦点位置を計測し、 2つのレーザ光の焦点位置の差が所望の基準以 下になるように焦点位置調整手段により調整するものである。 図面の簡単な説明
第 1図は、 この発明の実施の形態 1であるレーザ加工機の概略構成を 示した図である。
第 2図は、 偏光ビー厶スプリツ夕の分光模式図である。
第 3図は、 この発明の実施の形態 2であるレーザ加工機の概略構成を 示した図である。
第 4図は、 偏光角度調整用偏光ビームスプリッタ部分を拡大した図で ある。
第 5図は、 偏光角度調整用偏光ビームスプリッ夕の自動調整プロダラ 厶のフロー図である。
第 6図は、 この発明の実施の形態 3であるレーザ加工機の概略構成を 示した図である。 第 7図は、 この発明の実施の形態 3であるレーザ加工機における、 焦 点位置の変化を概略的に示した図である。
第 8図は、 この発明の実施の形態 4であるレーザ加工機の概略構成を 示した図である。
第 9図は、 この発明の実施の形態 4であるレーザ加工機における、 焦 点位置の変化を概略的に示した図である。
第 1 0図は、 この発明の実施の形態 4であるレーザ加工機における、 レーザ光の偏向方向の変化を示した模式図である。
第 1 1 図は、 焦点位置可変手段による、 焦点位置の自動調整プロダラ 厶のフロー図である。 発明を実施するための最良の形態
実施の形態 1 .
第 1 図は、 1つのレーザ光を分光用偏光ビームスプリッタで 2つのレ 一ザ光に分光し、 2つのレーザ光を独立に走査することにより、 2箇所 同時に加工を実施することができる穴あけ用レーザ加工装置を示す概 略構成図である。
図において、 1 はレーザ発振器、 2はレーザ光、 2 aはリタ一ダ 3入 射前のレーザ光 2の偏光方向、 2 bはリターダ 3で反射後のレーザ光 2 の偏光方向、 3は直線偏光のレーザ光を円偏光に変えるリタ一ダ、 4は 加工穴を所望の大きさ、 形状にするために入射するレーザ光から必要な 部分のレーザ光を切り取るマスク、 5はレーザ光 2を反射して光路を導 く複数のミラー、 6はレーザ光 2を 2つのレーザ光に分光する第一の偏 光ビームスプリッタ、 7は第一の偏光ビームスプリッタ 6で分光された 一方のレーザ光、 7 aはレーザ光 7の偏光方向、 8は第一の偏光ビーム スプリッ夕で分光されたもう一方のレーザ光、 8 aはレーザ光 8の偏光 方向、 9はレーザ光 7とレーザ光 8をガルバノスキャナ 1 2に導くため の第二の偏光ビ一ムスプリッタ、 1 0はレーザ光 7、 8を被加工物 1 3 上に集光させるための f 0レンズ、 1 1 はレーザ光 8を 2軸方向に走査 し、 第二の偏光ビームスプリッ夕に導くための第一のガルバノ キャナ、 1 2はレーザ光 7とレーザ光 8を 2軸方向に走査し被加工物 2 2に導 くための第二のガルバノスキャナ、 1 3は被加工物、 1 4は被加工物 1 3を移動させるための X Yステージである。
なお、 第一の変更ビー厶スプリッタ 6で分光されたレーザ光 7， 8が第 二の偏光ビームスプリッタ 8に達するまでのそれぞれの光路長は同一 光路長となるように設計されている。 次に、 本実施の形態の詳細な動作を説明する。
本実施の形態に示される如く、 1つのレーザ光を分光用偏光ビー厶スプ リッ夕で 2つのレーザ光に分光し、 2つのレーザ光を独立に走査するこ とにより、 2箇所同時に加工を実施することができる穴あけ加工用レ一 ザ加工装置では、 レーザ発振器 1より直線偏光にて発振されたレーザ光 2は、 光路の途中に配置されるリターダ 3により円偏光に変えられ、 マ スク 4、 ミラ一 5を経由して第一の偏光ビームスプリッタ 6に導かれる。 そして、 第一の偏光ビームスプリッタ 6にて、 円偏光で入射するレーザ 光 2は、 P波成分は偏光ビー厶スプリツ夕 6を透過しレーザ光 7となり、 S波成分は偏光ビームスプリッタ 6で反射しレーザ光 8に分光される。 なお、 円偏光は、 全ての方向の偏光成分を均質に持っため、 レーザ 7と レーザ光 8は同一のエネルギーをもつように分光される。 第一の偏光ビームスプリッタ 6を透過したレーザ光 7は、 ベンドミラ 一 5を経由して、 第二の偏光ビームスプリッ夕 9に導かれる。 一方、 第一のビームスプリッタ 6で反射したレーザ光 8は、 第一のガル バノスキャナ 1 1 により 2軸方向に走査された後、 第二の偏光ビームス プリッタ 9に導かれる。
なお、 ーザ光 7はいつも同じ位置で第二の偏光ビームスプリッタ 9に 導かれるが、 レーザ光 8は第一のガルバノスキャナ 1 1の振り角を制御 することにより第二の偏光ビ一ムスプリッタ 9に入射する位置、 角度を 調整することができる。
その後、 レーザ光 7， 8は第二のガルバノスキャナ 1 2により 2軸方 向に走査された後、 f 0レンズ 1 0に導かれ、 それぞれ被加工物 1 3の 所定位置に集光される。
このとき第一のガルバノスキャナ 1 1を走査することにより、 レーザ光 8は被加工物 1 3上においてレーザ光 7と同一位置に照射することが 可能である。
また、 あらかじめ設定された範囲内でレーザ光 7に対して任意の位置に、 例えば、 ガルバノスキャナ 1 1を走査することによりレーザ光 8をレー ザ光 7を中心にビームスプリッタの光学素子の特性を考慮して、 4 m m 角の範囲内を走査すると共に、 例えば 5 0 m m四方等加工可能な範囲で 振れる第二のガルバノスキャナ 1 2を介して、 被加工物 1 3上の任意の 異なる 2点にレーザ光を照射することを可能にしている。 また、 本実施の形態では、 第一の偏光ビームスプリッタ 6を反射した レーザ光 8は、 第二の偏光ビームスプリッタ 9を透過、 第一の偏光ビー ムスプリッタ 6を透過したレーザ光 7は、 第二の偏光ビームスプリッタ 9を反射するよう構成されている。
そのため、 分光した 2つのレーザ光はそれぞれ反射と透過両方の過程を 経ているため、 反射と透過の違いによるレーザ光の品質のばらつきゃェ ネルギバランスの崩れを相殺することを可能にしている。 ここで、 レーザ光 7とレーザ光 8により被加工物 1 3に加工される加 ェ穴の品質は、 レーザ光のエネルギーに大きく依存する。
レーザ光 7とレーザ光 8で被加工物〗 3に同じ品質の穴を加工する場 合レーザ光 7とレーザ光 8のエネルギーを同じにする必要がある。 そこで、 本実施の形態では、 レーザ光 2をレーザ光 7とレーザ光 8に分 光する第一の偏光ビームスプリッタ 6を用いて、 P波を透過させ、 S波 を反射させることにより、 2つのレーザビームに分光している。
なお、 第一の偏光ビームスプリッタ 6には、 P波と S波の成分を均等に 持つレーザ光を入射させる必要がある。 第 2図は、 第一の偏光ビームスプリッタ 6の正面図を中央に、 その左 右に側面図、 上部に上面図が示されている。
図において、 6 〗 は偏光ビームスプリッタの光学素子部分で炭酸ガスレ 一ザの場合、 Z n S eや G eが使用される。
6 2はレーザ光を 9 0 ° に折りかえすためのミラ一である。
偏光ビームスプリッタ 6に入射したレーザ光は、 偏光方向 7 aの成分 ( P波成分） は透過し、 偏光方向 8 aの成分 （S波成分） は反射する性 質を持っている。
ちなみに、 P波と S波の偏光方向は直行する。
よって、 入射するレーザ光の偏光方向が偏光方向 7 a ( P波成分） と同 じであれば全て透過し、 偏光方向 8 a ( S波成分） と同じであれば全て 反射する。
また、あらゆる偏光方向が均質に存在する円偏光や、 P波、 S波に 4 5 ° の角度をなす偏光方向であればレーザ光は等分され、 レーザ光 7とレー ザ光 8のエネルギーは等しくなる。 本実施の形態では、 2つの偏光ビー厶スプリツ夕を第 1 図に示すよう に配置したことにより、 第一の偏光ビームスプリッタ 6〜第二の偏光ビ 一厶スプリツ夕 9間のレーザ光 8と 7の光路長を同一としているため、 分光した 2つのレーザ光のビームスポッ卜径を同一にすることができ る。
例えば、 本発明の実施の形態では光路を X、 Υ、 Ζ方向に分解してもそ れぞれ同一光路長なるため、 光路構成要素を大小設計変更しても光路を X、 丫、 Ζ方向に伸縮することが可能でレーザ光 8と 7の光路長は同一 まま保つことを可能にしている。 実施の形態 2 .
上述した実施の形態 1では、 レーザ発振器 1から発振されたレーザ光 2は、 リターダ 3において入射光と反射光が 9 0 ° をなす角度で入射さ せる必要があり、 またレーザ光 2の偏光方向 2 aは、 リタ一ダ 3におい て入射光軸と反射光軸を 2辺とする平面とリターダ 3の反射面の交線 に対し 4 5 ° の角度で入射させる必要がある。
ここで、 仮にリタ一ダ 3に対するレーザ光 2の入射する偏光方向、 及び 光軸角度の調整が不十分であると、 円偏光率が低下し、 第一の偏光ビー ムスプリッタ 6に入射するレーザ光 2の P波成分と S波成分のバラン スが崩れ、 レーザ光 7とレーザ光 8のエネルギーが均一にならなくなリ , レーザ光 2のリタ一ダ 3に入射する際の偏光方向、 及び光軸角度の調整 は、 偏光方向は目で見えず、 炭酸ガスレーザのように可視光でない場合 には光軸角度も目視できないため、 円偏光率を測定し、 不十分であれば 角度調整を実施することを繰り返さなければならず、 たいへん煩雑な作 業となる場合も存在する。
また、 レーザ光 2を円偏光 2 bにした後、 第一の偏光ビ一厶スプリツ タ 6に入射するまでに、 数枚のミラー 5で反射させるが、 ミラー 5で反 射する際、 円偏光率が低下することもある。
そこで、 本実施の形態では、 円偏光を使用することなく、 直線偏光で発 振されたレーザ光を用いる場合について説明する。
第 3図は、 この発明の実施形態によるレーザ加工装置を示す概略構成 図である。
図において、 2 cは第三の偏光ビー厶スプリツ夕 1 5に入射前のレーザ 光 2の偏光方向、 2 dは第 3の偏光ビームスプリッタ 1 5を透過後のレ 一ザ光 2の偏光方向、 1 5はレーザ光 2の偏光方向を調整するための第 三の偏光ビームスプリッタ、 1 6は f 0レンズ 1 0から出射されるレー ザ光のエネルギーを測定するパワーセンサ、 1 7はレーザ光 7を遮る第 一のシャッター、 1 8はレーザ光 8を遮る第二のシャッターである。 パワーセンサ 1 6は、 X Yテーブル 1 4に固定されており、 レーザ光の エネルギーを測定する際は、 パワーセンサ 1 6の受光部にレーザ光が当 たる位置にパワーセンサ 1 6が移動可能となっている。
なお、 その他の同一符号は実施の形態 1で示した第 1 図と同じであるた め説明を割愛する。 第 4図は、 第 3図で示される第三の偏光ビー厶スプリツ夕 1 5の詳細 図である。
図において、 2 0はサーボモータ、 2 1 は第三の偏光ビームスプリッタ 1 5とサーポモータ 2 0を固定するブラケッ卜、 2 2はサーボモータ 2 0の動力を第三の偏光ビー厶スプリツ夕 1 5に伝えるタイミングベル 卜、 2 3はサーポモータ 2 0に取り付けられ、 タイミングベル卜 2 2に サ一ポモータ 2 0の動力を伝える第一のプーリー、 2 4は第三の偏光ビ 一ムスプリッタ 1 5に取り付けられタイミングベル卜 2 2により回転 される第二のプーリー、 2 5は第三の偏光ビームスプリッタ 1 5で反射 するレーザ光 2の S波成分を受け止めるダンバである。
レーザ光 2は、 レーザ発振器 1から直線偏光 2 cで発振され、 ミラー 5 で反射し、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5へ導かれる。
レーザ光 2の P波成分は、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5を透過し、 直線偏光 2 cとは異なった角度の直線偏光 2 dに偏光方向を変えマス ク 4に導かれる。
また、 レーザ光 2の S波成分は、 第三の偏光ビー厶スプリツ夕 1 5で反 射しダンバ 2 5に吸収される。
マスク 4において所望の部分のみ透過したレーザ光 2は、 ミラー 5で 反射し、 第一の偏光ビームスプリッタ 6に導かれる。'
第一の偏光ビームスプリッタ 6では、 レーザ光の P波成分は第一の偏光 ビームスプリッタ 6を透過し （レーザ光 7 ) 、 S波成分は第一の偏光ビ
—ムスプリッタ 6で反射する （レーザ光 8 ) 。
レーザ光 7は、 ミラー 5で反射し、 第二の偏光ビー厶スプリツ夕 9へ導 かれた後、 第二のガルバノスキャナ 1 2に導かれ、 X方向、 Y方向に走 査され、 f 0レンズ 1 0で集光され、 X Yテーブル 1 4に搭載された被 加工物 1 3を加工する。
—方、 レーザ光 8は、 第一のガルバノスキャナ 1 1で X方向、 Y方向 に走査され、 第二の偏光ビームスプリッタ 9へ導かれる。
その後、 第二のガルバノスキャナ 1 2で再度 X方向、 Y方向へ走査され た後、 f 0レンズ〗 0で集光され、 X Yテーブル 1 4に搭載された被加 ェ物 1 3を加工する。 レーザ光 7とレーザ光 8のエネルギーのバランスを変えるためには、 第一の偏光ビームスプリッ夕 6に入射する P波成分と S波成分の割合 を変えればよく、 第一の偏光ビームスプリッタ 6に直線偏光のレーザ光 を入射する場合は、 入射するレーザ光 2の偏光角度 2 dを変えればよい c 因みに、第一の偏光ビームスプリッタ 6での損失、製作誤差等を除けば、 P波と同じ偏光方向のレーザ光 2を入射させれば、 全てレーザ光 7とな つて透過し、 S波と同じ偏光方向のレーザ光 2を入射させれば、 全てレ 一ザ光 8となって反射する。 レーザ光 7とレーザ光 8をエネルギーが等しく分光するには、 P波と S波に対し 4 5。 の偏光角度でレーザ光 2を入射させればよい。
レーザ光 2のレーザ発振器 1 から発振される際の偏光角度 2 cは、 レー ザ発振器 1の光学的構造により決定するため、 容易に偏光角度が変えら れない。
しかしながら、 レーザ光 2を第三の偏光ビームスプリッタ 1 5に通すと、 P波成分のみ透過し S波成分は反射するため、 第三の偏光ビームスプリ ッタ 1 5め角度を変えることにより、 レーザ光 2の偏光角度 2 cを容易 に変えることが可能となる。 前述のように、 第三の偏光ビー厶スプリツ タ 1 5で反射するレーザ光 2の S波成分はダンバ 2 5で受け止められ るようになっている。
第三の偏光ビームスプリッタ 1 5で偏光方向の角度を調整する際、 S波 成分は透過せず損失となってしまうため、 効率よくレーザ光を利用する 際は、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5入射前のレーザ光 2の偏光角度 2 c (レーザ発振器 1から発振される際の偏光角度） を第三の偏光ビー ムスプリッタ 1 5透過後のレーザ光 2の偏光角度 2 dに出来る限り近 づける設計すればよい。 そのように設計した場合、 第 3の偏光ビームスプリッ夕の角度調整量は、 各光学系部分の製造誤差等を補う程度の量ですみ、 この部分でのェネル ギ損失は、 数％以下である。 第三の偏光ビ一ムスプリッタ 1 5の角度調整機構については、 第 4図 に示すようになつている。
第三の偏光ビームスプリッタ 1 5はレーザ光 2の光軸を中心に回転で きるように、 ブラケッ卜 2 1 に固定されており、 第三の偏光ビー厶スプ リッタ 1 5と一緒に回転するよう第二のプーリー 2 4が固定されてい る。
また、 第一のプーリー 2 3が取り付けられたサ一ポモータ 2 0もブラケ ッ卜 2 1 に固定されており、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5に固定さ れた第二のプーリー 2 4とサーボモータ 2 0に固定された第一のプ一 リー 2 3は、 タイミングベル卜 2 2で連結されている。 図に記述されていない制御装置からの信号でサーポモータ 2 0が回 転すると、 タイミングベル卜 2 2を通し第三の偏光ビームスプリッタ 1 5に動力が伝達され、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5の角度が変化す る。
なお、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5で反射するレーザ光 2の S波成 分はダンパ 2 5で受け止められるようになつている。
ここで、 第三の偏光ビー厶スプリツ夕 1 5で偏光方向の角度を調整する 際、 S波成分は透過せず損失となってしまうため、 効率よくレーザ光を 利用する際は、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5前のレーザ光 2の偏光 角度 2 0を第三の偏光ビームスプリッタ 1 5後のレーザ光 2の偏光角 度 2 dと出来る限り同じ角度に入射すると良い。 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5の角度調整は、 第一の偏光ビ一厶スプ リツ夕 6へ正確な偏光角度でレーザ光 2を入射するため、 偏光角度 2 d を微調整する役割となる。 第 5図は、 この発明の実施形態における所望の割合のエネルギーで 2 つレーザ光が取り出せるように、 偏光角度調整用偏光ビームスプリッタ の角度を自動調整する際のフローを示す。
説明は、 第 3図と第 5図を用いて行うが、 説明の便宜上、 2つのエネル ギーを等しくする場合について説明する。
なお、 2つのレーザ光のエネルギーが異なる割合の場合でも初期設定を 変更すれば同様な方法で実施することが可能である。
レーザ光 7とレーザ光 8の許容されるエネルギー差を決め、 図には記 述されていない制御装置に入力し、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5の 自動角度調整プログラムを実行する。
まず、 X Yテーブル 1 4に固定されたパワーセンサ 1 6の受光部が f
0レンズ 1 0から出射されるレーザ光が受光できる位置にパワーセン サ 1 6が移動する。
その後、 第二のシャッター 1 8が閉じ、 レーザ発振器 1からレーザ光が 発振される。
第二のシャッター 1 8を閉じたことにより、 レーザ光 8はその部分で遮 断され、 f 0レンズ 1 0からはレーザ光 7のみが出射され、 パワーセン サ 1 6ではレーザ光 7のエネルギーが測定される。
エネルギー測定後、 一旦レーザ光の発振は停止し、 第一のシャッター
1 7が閉じ、第二のシャッター 1 8が開き、再度レーザ光が発振される。 今度は、 第一のシャッター 1 7を閉じたことにより、 レーザ光 7はその 部分で遮断され、 f 0レンズ 1 0からはレーザ光 8のみが出射され、 パ ヮ一センサ 1 6ではレーザ光 8のエネルギーが測定される。 エネルギー 測定後、 レーザ光の発振が停止し、 第二のシャッター 1 8が開く。
制御装置の中で測定した 2つのレーザ光のエネルギー差が計算され、 始めに入力した許容値と比較される。
許容値内であればプログラムは終了するが、 許容値を外れている場合は、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5の角度を調整し、 再度 2つのレーザ光 のエネルギー測定を実施し、 許容値内になるまで前記動作を繰り返す。 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5の角度調整量は、 入射するレーザ光 2の偏光方向 2 cと、 第一の偏光ビームスプリッタ 6の取付角度に依存 し、 第三の偏光ビー厶スプリツ夕 1 5透過後のレーザ光 2の偏光角度 2 dを第三の偏光ビ一ムスプリッタ 1 5入射前のレーザ光 2の偏光角度 2 cから数度程度変更するのであれば、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5の角度 1 ° 当たり約 7 %エネルギー差を調整できることが理論的に 導き出せる。
このように第三の偏光ビームスプリッタ 1 5の調整角度と 2つのレ —ザ光のエネルギー差の関係が、 入射するレーザ光 2の偏光角度 2 cと 第一の偏光ビームスプリッ夕 6の取付角度から理論的に導きだせるた め、 エネルギー差の許容値にもよるが、 5 %程度の許容値であれば、 上 記調整ループを 2回実施すれば、 調整 （プログラム） が完了するため、 短時間で容易な調整が可能である。 本実施の形態によれば、 1つのレーザ光を分光用偏光ビー厶スプリツ 夕で 2つのレーザ光に分光し、 2つのレーザ光を独立に走査することに より、 2箇所同時に加工を実施することができるレーザ加工機において, 分光用偏光ビー厶スプリツ夕の P波 （透過波） と S波 （反射波） に対し レ ザ光の偏光角度を変更できるように分光用偏光ビームスプリッタ の手前に偏光角度調整用偏光ビームスプリッタを設定し、 該偏光角度調 整用偏光ビームスプリッタに角度調節できる機構を設け、 制御装置から の指令により角度調節可能としたことにより、 分光したレーザ光のエネ ルギーバランスを容易に調整し、 エネルギーを均一にすることによリ加 ェ性能を安定させたリ、 また、 段取り時間の短縮を実現するとともに、 安定した生産を実現することが可能となる。
また、 レーザ光のエネルギーを測定できるセンサを設け、 2つのレー ザ光のエネルギーを測定し、 所望の割合のエネルギーで 2つのレーザ光 が取り出せように、 偏光角度調整用偏光ビームスプリッタの角度が自動 調整できることにより、 よリー層の段取り時間の短縮が可能となる他、 調整の容易化により作業者の熟練度が不要となり、 安定した加工が実現 できる。 実施の形態 3 .
上述した実施の形態 2において、 分光した 2つのレーザ光の品質の違 いを最小にするため、 光路長を同一にすることでビームスポッ卜径も同 一になるよう工夫されているが、 分光された 2つのレーザ光がそれぞれ 異なった位置に照射されるように走査され同じ f Θレンズに導かれる まで、 異なった光路を経由しているため、 通過する光学部品の製作精度 のばらつきにより集光特性が変化し、 2つのレーザ光の焦点位置が異な る場合があり、 加工品質 （穴径、 穴深さ、 真円度等） に差異が生じるこ とがある。
また、 分光後の光学部品の内、 ガルバノミラーはガルバノスキャナの 駆動速度を向上するため軽量化がなされていること、 偏光ビームスプリ ッタはレーサ光を反射、 または透過させるための光学素子をマウント部 分に固定し、 一体化していることから、 その特性上、 ばらつきを抑えた 製造をすることは困難であり、 レーザ光の焦点位置が異なる要因となつ ていた。
そこで、 本実施の形態では分光した 2つのレーザ光の焦点位置が異な つた場合でも、 より加工品質を向上するために焦点位置調整手段を追加 したレーザ加工装置について説明する。 第 6図は、 この発明の実施形態によるレーザ加工装置を示す概略構成 図である。
図において、 3 0はレーザ光 7の第一の焦点位置可変手段である第一の 可変形ミラー、 3 1 はレーザ光 7の第二の焦点位置可変手段である第二 の可変形ミラー、 3 2はレーザ光による加工穴の穴径、 穴位置等を測定 するための撮像素子である C C Dカメラである。
なお、 その他の同一符号は実施の形態 1で示した図 1 と同じであるため 説明を割愛する。
なお、 本実施の形態における第 3の偏光ビームスプリッタは、 エネルギ 一調整用で、 本実施形態の焦点位置調整用に対し、 別の機能を果たすも のである。 すなわち、 第 6囡の本実施形態では、 第 1 図のシステムに追 加することにより、 上述した実施の形態 1 に対し、 エネルギー調整より 確実に行うべく追加している。
第一の偏光ビームスプリッタ 6を透過したレーザ光 7は、 第一の可変 形ミラー 3 0、 第二の可変形ミラー 3 1 を経由して、 第二の偏光ビーム スプリッタ 7に導かれる。
一方、 第一のビー厶スプリツ夕 6で反射したレーザ光 8は、 第一のガル バノスキャナ 1 1 により 2軸方向に走査された後、 第二の偏光ビームス プリッタ 9に導かれる。
その後、 レーザ光 7、 8は第二のガルバノスキャナ 1 2により 2軸方向 に走査された後、 f 0レンズ 1 0により被加工物 1 3上に照射する。 第 7図は、 この発明の実施形態によるレーザ加工装置における、 例え ば、 可変形ミラ一 3 0を凹形状に変形させた場合のレーザ光 7の焦点位 置の変化を示す概略図である。
図において、 4はマスク、 1 0は f 0レンズ （焦点距離 F) 、 3 0は可 変形ミラー （焦点距離 f ) 、 3 3は f 0レンズ 1 0によりマスク 4の像 を転写するときの焦点位置、 34は可変形ミラー 3 0のレンズ効果によ リ、 移動したとみなされる仮想上のマスク位置、 3 5は 1= 0レンズ1 0 によりマスク 3 4の像を転写するときの焦点位置である。
マスク 4により形成された像が焦点距離 Fの f Θレンズ 1 0により 焦点位置 3 3上に転写される場合、 可変形ミラーが平面のとき、 f 0レ ンズ 1 0の焦点距離 F、 マスク 4〜 f Θレンズ 1 0までの距離 A、 f θ レンズ 1 0〜焦点位置 3 3の距離であるワークディスタンス Βの関係 は次式で表すことができる。
1 /Α+ 1 /Β= 1 /F - ■ · ( 1 )
ここで、 光路中に配置した可変形ミラー 3 0の効果にょリ、 マスク 4 は仮想上の位置 34にあると考えることができる。
仮想上のマスク位置 34と可変形ミラー 3 0の距離 b 1 は、 可変形ミラ — 3 0を焦点距離 f のレンズと等価と考えた場合、 （2) 式で表すこと ができ、 （2) 式を変形することにより、 b lは （3) 式により求める ことができる。
1 /a 1 + 1 /b 1 = 1 / f - - - (2)
b 1 =- f · a 1 /(a 1 - f ) ■ · ( 3 )
ここで求める （3) 式の右辺に— 1が掛けられているが、 これは可変形 ミラー 3 0の焦点距離 f が極端に大きいため、 式 （3) を解くと b 1の 値が負になるためである。 次に、 仮想上のマスク位置 34の像が焦点距離 Fの f 0レンズ 1 0に より、 被加工物上に転写されると考えるとき、 仮想上のマスク位置 3 4 〜 f 0レンズ 1 0までの距離 a 2と f 0レンズ 1 0〜変化後の焦点位 置 3 5の距離であるワークディスタンス b 2の関係は （4) 式により表 すことができ、 また仮想上のマスク位置 34〜 f 0レンズ 1 0までの距 離. a 2は （5) 式により表すことができる。
1 /a 2 + 1 / b 2 = 1 /F - · · (4)
a 2 = b 1 + d 1 (5)
よって、 （4) 式、 （5) 式から （6) 式を導くことができる。
b 2 = F ■ (b 1 + d 1 )/((b 1 + d 1 ) - F) ■ (6)
光路の設計時に a 1 、 d l 、 Fの 3項目は予め決定し得る要素であるた め、 （3) 式において第一の可変形ミラー 3 0と第二の可変形ミラー 3 1の焦点距離 f を決定すれば b 1 を求めることができ、 （6) 式からレ 一ザ光 7のワークディスタンス b 2を求めることが可能である。
これらの式を逆算することにより、 レーザ光 7のワークディスタンス b 2を自由に変化させることを可能にしている。
マスク 4〜第一の可変形ミラ一 30、 3 1の距離 · · · a 1
可変形ミラー 3 0、 3 1〜 f 0レンズ 1 0までの距離 · d 1 f 0レンズ 1 0の焦点距離 · · · F
例えば、 a 1 = 1500隱、 d 1 =185mm、 F=100mmの時、 レーザ光 8のヮ ークディスタンス B = 106.309mm、 この時、 レーザ光 7のワークデイス タンスをレーザ光 8に対して O.lmm短くしたい場合、 焦点距離である b 1 =1525.54mmを算出することができ、 この焦点距離になるよう可変形 ミラー 3 0、 3 1の調整をすれば良い。 また、 可変形ミラーは凸形状の場合にも同様の効果を得ることが可能で, この場合レーザ光 7の焦点位置を長くなる方向に作用することができ る。 この発明の実施形態では、 第一の可変形ミラ一 3 0または第二の可変 形ミラー 3 1の焦点距離 f を変化させることにより、 レーザ光 8におい て f 0レンズ 1 0によりマスク 4の像を転写するときの焦点位置に対 して、 レーザ光 7の焦点位置を独立して変化させることができ、 レーザ 光 8とレーザ光7がそれぞれ通過する光学部品のばらつきにより焦点 位置に差が生じた場合、 レーザ光 8の焦点位置を基準として、 レーザ光 7の焦点位置のずれ量を計測することにより、 可変形ミラー 3 0、 3 1 の焦点距離 f を決定し、 レーザ光 8と 7の焦点位置の差を最小にするこ とを可能にしている。
ここで、 レーザ光 7の焦点位置を変化させるために、 第一の可変形ミ ラー 3 0のみ、 または第二の可変形ミラー 3 1のみのどちらか一方の焦 点距離を調整する方法と、 第一の可変形ミラー 3 0、 第二の可変形ミラ 一 3 1を両方共の焦点距離を調整し、 どちらか一方の可変形ミラーで焦 点位置を変化させる場合と同等の焦点位置変化量になるように 2つの 可変形ミラーの焦点距離を調整する方法があリ、 どちらの場合にもレー ザ光 7の焦点位置を変化させるためには同等の効果を得ることが可能 である。 本発明の実施形態のように、 2つの可変形ミラーが互いにねじれの位 置、 例えば、 可変形ミラー 3 0は X方向と Z軸方向の光路を含む面に垂 直で、 かつ X方向と Z軸方向の 9 0 ° の光路角度に対して 4 5。 の法線 方向になるよう配置し、 可変形ミラー 3 1 は Z方向と Y軸方向の光路を 含む面に垂直で、 かつ Z方向と Y軸方向の 9 0 ° の光路角度に対して 4 5 ° の法線方向になるよう配置している場合、 2つの可変形ミラーの焦 点距離の効果を合わせてレーザ光 7の焦点位置を変化させ、 かつ 2つの 可変形ミラーの焦点距離を同等にすることにより、 光路中に可変形ミラ 一を入れたことにより発生する収差を軽減する効果があり、 より安定し た品質の加工を実施することを可能にしている。 実施の形態 4 .
本実施の形態では分光した 2つのレーザ光の焦点位置が異なった場 合の焦点位置調整手段として、 光路長を変化させる手段を追加したレー ザ加工装置について説明する。
第 8図は、 この発明の実施形態によるレーザ加工装置を示す概略構成 図である。
図において、 3 7は焦点位置可変手段としての一部であり、 X軸に平行 移動が可能で、 Y軸と平行な軸を支点として角度変更が可能な構造を有 する第一の可動ミラー、 3 6は焦点位置可変手段としての一部であり、 第一の可動ミラー 3 7の移動により入射角が変化しても、 第二の偏光ビ 一ムスプリッタ 9へ導く光路を変化させさないような角度調整が可能 な構造を有する第二の可動ミラーである。
なお、 その他の同一符号は実施の形態 3で示した第 6図と同じであるた め説明を割愛する。 第 9図は、 この発明の実施形態によるレーザ加工装置における、 例え ば、 第一の可動ミラー 3 6、 第二の可動ミラー 3 7の位置及び角度を変 化させ、 第一の可動ミラー 3 6と第二の可動ミラー 3 7間の光路長を延 長することで、 レーザ光 7におけるマスク 4 ~ f 0レンズ 1 0間の光路 長を延長した場合の、 レーザ光 7の焦点位置の変化を示す概略図である t 図において、 4はマスク、 1 0は焦点距離 F 1の f 0レンズ、 3 8は光 路長延長によりレンズ 1 0を基準として移動したと考えられるマスク 位置、 3 9は f 0レンズ 1 0によりマスク 4の像を転写される焦点位置, 4 0は 1= 0レンズ 1 0によりマスク 3 8の像を転写される焦点位置で ある。 第 9図において、 実施形態 3と同様に、 f 0レンズ 1 0の焦点距離 F 1 、 マスク 4〜 f Θレンズ 1 0までの距離 A 1 、 f 0レンズ 1 0〜焦点 位置 3 9の距離であるワークディスタンス B 1 の関係は次式で表すこ とができる。
1 /A 1 + 1 /B 1 = 1 /F 1 · · · (7)
また、 第一の可動ミラー 3 7と第二の可動ミラー 3 6間の光路長延長 により移動後のマスク位置 3 8〜 f 0レンズ 1 0までの距離 A 2、 f θ レンズ 1 0〜焦点位置 4 0の距離であるワークディスタンス Β 2の関 係は次式で表すことができる。
1 /A 2 + 1 /B 2 = 1 /F 1 · · · (8)
ここで、 f Θレンズ 1 0の焦点距離 F 1 は一定のため、 マスク 4〜 f Θ レンズ 1 0間の光路長延長により、 A 1 よりも A 2の方が大きくなつた 場合、 B 1 よりも B 2の方が小さくなる。 つまり、 ワークディスタンス が B 1から B 2に移動することで、 焦点位置 3 9を 40に移動させるこ とが可能であることが解かる。
例えば、 A 1 =1685mm、 F 1 =100mmの時、 レーザ光 8のワークデイス タンス B 1 =106.3091mm、 このとき、 レーザ光 7のワークディスタンス をレーザ光 8に対して 0.05mm短くしたい場合、 B 2 = 106.2591mmとす るためには、 A 1 = 1697.67mm となり、 第一の可動ミラー 3 7と第二の 可動ミラー 3 6間の光路長を 1 2. 67關延長すればよい。 第 Ί 0図はこの発明の実施形態 4において、 第一の可動ミラー 3 7と 第二の可動ミラー 3 6間の光路長を変化させ、 レーザ光 7の焦点位置を 移動した場合の第一の可動ミラ一 3 7、 第二の可動ミラー 3 6の配置と レーザ光 7の偏光方向 7 aの変化を示す。
図において、 7 aは光路長を変化させない場合の第二の偏光ビー厶スプ リツタ 9に入射するレーザ光 7の偏光方向、 7 bは、 第一の可動ミラー 3 7と第二の可動ミラ一 3 6間の光路長を変化させた場合のレーザ光 7の偏光方向を示す。
光路長を変化させない場合、 レーザ光 7の偏光方向 7 aは、 第二の偏光 ビームスプリッタ 9の S波成分と一致するため、 レーザ光 7の持つ全て のエネルギーが第二の偏光ビームスプリッ夕 9を反射し、 加工エネルギ 一として使用される。 しかしながら、 光路長を変化させた場合には、 レーザ光 7の偏光方向 7 bは第二の偏光ビームスプリッタ 9の S波成分に対して角度を持つ た状態で入射することにより、 レーザ光 7の持つエネルギーの内、 一部 は第二の偏光ビームスプリッタ 9の P波成分として透過するため、 この 部分でレーザ光 7のエネルギーのロスが生じる。
例えば、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5を透過したレーザ光の偏光方 向を第一の偏光ビー厶スプリツ夕 6の S波、 P波に対して 4 5 ° の角度 でレーザ光を導き、 第一の偏光ビ一ムスプリッタ 6を反射したレーザ光 8、 透過したレーザ光 7のエネルギー,を等しくしても、 第二の偏光ビー 厶スプリツ夕 9において、 レーザ光 7のエネルギーがロスするため、 レ 一ザ光 8とレーザ光 7のエネルギーを等しくすることができない。 このような場合、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5の偏光角度調整を実 施し、 第二の偏光ビームスプリッタ 9でロスするレーザ光 7のエネルギ —を相殺するように、 第一の偏光ビームスプリッタ 6に入射するレーザ 光の偏光角度を調整すれば良い。
例えば、 第一の偏光ビームスプリッタ 6を透過する P波成分を増やすこ どで、 レーザ光 7のエネルギーを増やすことができるため、 第一の偏光 ビームスプリツ 6に入射するレーザ光の偏光角度を互いに直交する P波、 S波に対して 4 5 ° の角度から、 さらに P波に近い方向に傾ける ように、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5の偏光角度調整をすれば良い c この発明の実施形態では、 第一の可動ミラ一 3 7と第二の可動ミラー 3 6間の光路長を変化させることにより、 レーザ光 8が f 0レンズ 1 0 によリマスク 4の像を転写するときの焦点位置に対して、 レーザ光 7の 焦点位置を独立して変化させることができ、 レーザ光 8とレーザ光 7が それぞれ通過する光学部品のばらつきにより、 焦点位置に変化が生じた 場合にも、 レーザ光 8の焦点位置を基準として、 レーザ光 7の焦点位置 のずれ量を計測することにより、 第一の可動ミラー 3 7と第二の可動ミ ラー 3 6の距離を決定し、 レーザ光 8と 7の焦点位置の差を最小にする ことを可能にしている。
また、 この時発生するレーザ光 7のエネルギーロスは、 第三の偏光ビ 一厶スプリツ夕 1 5を用い偏光角度調整を実施することで補うことが 可能で、 レーザ光 8とレーザ光 7のエネルギーを等しくすることができ る。 次に、 2つのレーザ光の焦点位置の差を調整するため、 2つ可変形ミ ラーの焦点距離、 または 2つの可動式ミラーにより光路長を自動調整す る際のフローを図 1 1を用いて説明する。
まず、 X Yステージ 1 4上のあらかじめ設置された調整用の被加工物 1 3 (例えばアクリル板） を f 0レンズ 1 0の加工エリア内に移動する。 第一のシャッター 1 8を開き、 第二のシャッター 1 7を閉じ、 レーザ光 8のみを被加工物に焦点位置確認用の加工、 例えば図示されていない駆 動装置により、 第一の偏光ビームスプリッタ 6〜 f 0レンズ 1 0間の光 路部品、 及び C C Dカメラ 3 2の一式を Z方向に移動し、 被加工物 1 3 と f 0レンズ 1 0との距離を Z軸方向に変化させるとともに、 X Yステ ージ 1 4を移動することで異なる位置に異なるワークディスタンスに よる加工を実施する。
その後、 第一のシャッター 1 7を開け、 第二のシャッター 1 8は閉じ て、 レーザ光 7のみにおいて、 被加工物に焦点位置確認用の加工を実施 する。
加工実施後、 X Yステージ 1 4を移動することにより C C Dカメラ 3 2でレーザ光 8、 7による加工穴の穴径、 真円度を測定する。
制御装置において測定した加工穴径、 真円度から、 2つのレーザ光の 焦点位置が判断され、 焦点位置の差が許容値内であればプログラムは終 了するが、 許容値を外れている場合は 2つのレーザ光 8、 7の焦点位置 の差から、 可変形ミラーの焦点距離、 または可動式ミラーによる光路長 の調整量が計算され、 再度 2つレーザ光の焦点位置確認用の加工を実施 し、 許容値内になるまで前記動作を繰り返す。
ここで、 可動式ミラ一により光路長を調整した場合には、 焦点位置の 調整が終了した時点で、 第三の偏光ビームスプリッタ 1 5により、 2つ のレーザ光のエネルギーが均一になるよう調整すれば良い。
このような焦点位置の調整は定期的に、 例えば段取り時や、 装置の立ち 上げ時等に実施することで、 2つレーザ光の穴品質は常により高い精度 を維持することができ、 作業者の熟練度も不要となるため安定した加工 を実施することができる。 本発明によれば、 分光したレーザ光のエネルギゃ品質の違いを最小に し、 それぞれの光路長を同一にすることでビームスポッ卜径も略同一に することができ、 安価に生産性を向上することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 発振器から出射されたレーザ光を、 第一の偏光手段で透過させ、 ミラ一を経由して第二の偏光手段で反射させた第 1のレーザ光と、 上記 第一の偏光手段で反射させ、 第一のガルバノスキャナで 2軸方向に走査 し、 上記第二の偏光手段を透過させた第 2のレーザ光とに分光し、 第二 のガルバノスキャナで走査し、 被加工物を加工するレーザ加工装置にお いて、 第一の偏光手段の手前に、 角度調節可能な第三の偏光角度調整用 偏光手段を配置したことを特徴とするレーザ加工装置。
2 . レーザ光のエネルギーを測定できるセンサを設け、 2つのレーザ 光のエネルギーを測定し、 所望の割合のエネルギーで 2つのレーザ光が 取り出せように、 第三の偏向角度調整用変更手段の角度を調整すること を特徴とする請求の範囲 1 に記載のレーザ加工装置。
3 . レーザ光の焦点位置を測定する測定手段に基づき、 2つのレーザ 光の焦点位置を計測し、 2つのレーザ光の焦点位置の差が所望の基準以 下になるように焦点位置調整手段により調整することを特徴とする請 求の範囲 1 に記載のレーザ加工装置。
4 . レーザ光を 2つに分光した後の一方の光路中に可変形ミラーを配 置し、 該可変形ミラーの焦点距離を変化させることで焦点位置を調整す る焦点位置調整手段を備えたことを特徴とする請求の範囲 3に記載の レーザ加工装置。
5 . レーザ光を 2つに分光した後の一方の光路中に分光した後の一方 の光路の光路長を変化させることで焦点位置を調整する焦点位置調整 手段を備えたことを特徴とする請求の範囲 3に記載のレーザ加工装置。
6 . レーザ光路中に配置され、 上記レーザ光を反射させる反射ミラー の取り付けを可変とすることにより、 光路長を変化させることを特徴と する請求の範囲 5に記載のレーザ加工装置。
7 . 発振器から出射されたレーザ光を、 第一の偏光手段で透過させ、 ミラ一を経由して第二の偏光手段で反射させた第 1のレーザ光と、 上記 第一の偏光手段で反射させ、 第一のガルバノスキャナで 2軸方向に走査 し、 上記第二の偏光手段を透過させた第 2のレーザ光とに分光し、 第二 のガルバノスキャナで走査し、 被加工物を加工するレーザ加工装置にお いて、 レーザ光の焦点位置を測定する測定手段に基づき、 2つのレーザ 光の焦点位置を計測し、 2つのレーザ光の焦点位置の差が所望の基準以 下になるように焦点位置調整手段により調整することを特徴とするレ 一ザ加工装置。
8 . レーザ光を 2つに分光した後の一方の光路中に可変形ミラ一を配 置し、 該可変形ミラーの焦点距離を変化させることで焦点位置を調整す る焦点位置調整手段を備えたことを特徴とする請求の範囲 7に記載の レーザ加工装置。
9 . レーザ光を 2つに分光した後の一方の光路中に分光した後の一方 の光路の光路長を変化させることで焦点位置を調整する焦点位置調整 手段を備えたことを特徴とする請求の範囲 7に記載のレーザ加工装置。
1 0 . レーザ光路中に配置され、 上記レーザ光を反射させる反射ミラ 一の取り付けを可変とすることにより、 光路長を変化させることを特徴 とする請求の範囲 7に記載のレーザ加工装置。
1 1 . 第一及び第二の偏光手段の反射面が互いに向き合うように配置 し、 分光したそれぞれのレーザ光の光路長がそれぞれ同一になる光路を 形成することを特徴とする請求の範囲 1 または 7に記載のレーザ加工
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