WO2007086132A1 - 可変スリット装置およびレーザー加工装置 - Google Patents

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WO2007086132A1
WO2007086132A1 PCT/JP2006/301302 JP2006301302W WO2007086132A1 WO 2007086132 A1 WO2007086132 A1 WO 2007086132A1 JP 2006301302 W JP2006301302 W JP 2006301302W WO 2007086132 A1 WO2007086132 A1 WO 2007086132A1
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WO
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slit
laser beam
variable
optical axis
drive mechanism
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Application number
PCT/JP2006/301302
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English (en)
French (fr)
Inventor
Atsushi Ohishi
Original Assignee
Hoya Candeo Optronics Corporation
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.)
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Publication date
Application filed by Hoya Candeo Optronics Corporation filed Critical Hoya Candeo Optronics Corporation
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/066—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms by using masks

Definitions

  • Variable slitting device and laser processing device
  • the present invention relates to a variable slit device and a laser processing device, and more specifically, a variable variable suitable for use in shaping a beam shape in a laser processing device that performs processing with laser light having a desired beam shape.
  • the present invention relates to a slitting device and a laser processing device. Background art
  • a laser beam emitted from a laser light source is controlled through an optical system, and then irradiated onto the work surface of the work piece, thereby bringing the work surface of the work piece into a desired state.
  • a laser processing device that can be used.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-186100, which is presented as Patent Document 1, in order to shape the beam shape of the laser light irradiated onto the processing surface of the workpiece into a desired shape.
  • a variable slit device that can form a rectangular hole having a desired shape and size by changing the slit width as disclosed in the publication is used.
  • variable slit device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-186100 is a pair of slits provided with different slit opening directions in a plane perpendicular to the optical axis of laser light.
  • Each of the pair of slit mechanisms also has a pair of slit plates that form a slit between the opposed leading edges with the leading edges parallel to each other on a plane that intersects the optical axis of the laser beam.
  • Each of the pair of slit plates is provided with a pair of drive means for moving forward and backward independently from each other.
  • each of the slit mechanisms described above is provided with a laser beam for each slit mechanism.
  • a drive means that rotates around the optical axis is provided!
  • Each of these driving means transmits a driving force from a motor as a driving source to a slit plate and each slit mechanism via a gear mechanism.
  • each drive unit of the pair of slit mechanisms is operated to move the respective slit plates forward and backward, thereby forming a slit having a predetermined width between the pair of slit plates.
  • the slits of the pair of slit mechanisms thus formed to have a predetermined width are overlapped to form a square hole having a desired shape and size. Since each rotates around the optical axis of the laser beam, the shape and size of the hole can be variously changed.
  • the beam shape of the laser beam is shaped to the shape and size of the hole.
  • the laser beam whose beam shape has been shaped as described above is controlled through a lens optical system including an imaging lens, an objective lens, and the like, and then the surface to be coated of the workpiece is covered. Can be processed to a desired state of the work surface of the work piece.
  • the respective slit plates of the pair of slit mechanisms are independently moved forward and backward by the respective driving means, and the pair of slit mechanisms are independently laser-driven by the respective driving means.
  • the respective driving means By rotating around the optical axis of the light, square holes of various shapes and sizes can be formed, and the beam shape of the laser beam can be variously changed by this hole.
  • the beam shape of the laser beam can be matched with the desired processing shape.
  • each slit plate of the pair of slit mechanisms is moved forward or backward, or each of the pair of slit mechanisms is rotated.
  • variable slit device since the conventional variable slit device is configured to individually operate a pair of slit mechanisms and a mechanism that rotates each of the pair of slit mechanisms, it has a desired shape and size. It was difficult to form a square hole.
  • Patent Document 1 JP 2005-186100 A
  • the present invention has been made in view of the problems of the conventional techniques as described above, and an object thereof is to form a rectangular hole having a desired shape and size. It is intended to provide a variable slit device and a laser processing device that can be easily performed.
  • a variable slit device includes a first slit mechanism that forms a first slit along a plane perpendicular to the optical axis of a laser beam in a variable slit width, and the first slit mechanism.
  • a first drive mechanism that rotates the slit mechanism of 1 around the optical axis of the laser beam, and a second slit that intersects the first slit along the plane perpendicular to the optical axis of the laser beam.
  • a second driving mechanism for rotating the second slit mechanism around the optical axis of the laser beam
  • An area setting means for setting a predetermined area, and an area where the first slit and the second slit overlap does not exceed the area set by the area setting means.
  • First drive And is obtained by such a control means for controlling each of the said second slit mechanism and the second drive mechanism.
  • variable slit device further displays a region in which the first slit and the second slit overlap with the region set by the region setting means. Means.
  • the variable slit device includes a first slit mechanism that variably forms a first slit along a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam, and the first slit mechanism.
  • the first drive mechanism that rotates about the optical axis of the laser beam and the second slit that intersects with the first slit and that intersects the first slit are formed with variable slit width.
  • the first slit mechanism, the first drive mechanism, the second slit mechanism, and the control means for controlling the second drive mechanism are provided.
  • variable slit device further includes an area where the first slit and the second slit overlap, a position designated by the designation means, and the area setting means.
  • Display means for displaying the set area in an overlapping manner is provided.
  • the variable slit device includes a first slit mechanism that variably forms a first slit along a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam, and the first slit mechanism.
  • the first drive mechanism that rotates about the optical axis of the laser beam and the second slit that intersects with the first slit and that intersects the first slit are formed with variable slit width.
  • Second drive mechanism The is obtained by such a control means for controlling, respectively.
  • display means for displaying a region where the first slit and the second slit overlap may be provided.
  • a laser processing apparatus includes a laser apparatus that emits laser light in the laser processing apparatus that processes the workpiece by irradiating the workpiece with laser light; A variable slit device that shapes the beam shape of the laser light emitted from the laser device, a lens optical system that controls the laser light that has been shaped by the variable slit device force, and the light emitted from the lens optical system A stage on which a workpiece to be processed by the laser beam can be placed, and the variable slit device is a shift of the variable slit device according to the present invention.
  • variable slit device and a laser processing device capable of easily performing a work of forming a rectangular hole having a desired shape and size. An excellent effect that it can be achieved is achieved.
  • FIG. 1 is an explanatory block diagram of a laser processing apparatus provided with an example of an embodiment of a variable slit device according to the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory perspective view of a schematic configuration of a first slit unit.
  • FIG. 3 is an explanatory view of the first slit unit as viewed in the direction of arrow A in FIG.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the main part of the rit mechanism.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of a slit size.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the slit size.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a backlash removal mechanism.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of a backlash removal mechanism.
  • FIG. 9 is a flowchart of the main routine of the variable slit device.
  • FIG. 10 is a flowchart of a manual operation processing routine.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of a display image on the monitor in the normal operation mode.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of a monitor display image in the teaching operation mode.
  • FIG. 13 is a flowchart of normal operation processing notification in the normal operation mode in manual operation processing.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram of the operation in the normal operation process in the normal operation mode in the manual operation process.
  • FIG. 15 is an XY axis limit arrangement relation diagram regarding software limits.
  • FIG. 16 is a diagram showing the ⁇ ⁇ axis limit arrangement relation regarding the software limit.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram of a method for calculating the length of a slit-shaped diagonal line.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram of the operation method in the normal operation mode in the normal mode in the manual operation process.
  • FIG. 19 is a flowchart of the diamond operation process routine in the normal operation mode in the manual operation process.
  • Fig.20 shows the diamond operation process in the normal operation mode in the manual operation process. It is explanatory drawing of the operation in it.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram of the operation method in the rhombus operation mode in the normal mode in the manual operation process.
  • FIG. 22 is a flowchart of the coordinate instruction operation process noretin in the normal operation mode in the manual operation process.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram of a monitor display image in a coordinate instruction operation process in a normal operation mode in a manual operation process.
  • FIG. 24 is an explanatory diagram of the operation method in the coordinate instruction operation mode in the normal mode in the manual operation process.
  • FIG. 25 is a flowchart of a coordinate instruction processing routine related to a coordinate instruction operation process in a normal operation mode in a manual operation process.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram of the operation in the coordinate instruction process related to the coordinate instruction operation process in the normal operation mode in the manual operation process.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram of a method for calculating the amount of movement of each motion axis at three vertex coordinate forces.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram of an operation in the coordinate instruction process related to the coordinate instruction operation process in the normal operation mode in the manual operation process.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram of an operation in the coordinate instruction process related to the coordinate instruction operation process in the normal operation mode in the manual operation process.
  • FIG. 30 is a flowchart of a memory function processing routine relating to a coordinate instruction operation process in a normal operation mode in a manual operation process.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram of the operation in the memory function process related to the coordinate instruction operation process in the normal operation mode in the manual operation process.
  • FIG. 32 is an explanatory diagram of the operation in the memory function process related to the coordinate instruction operation process in the normal operation mode in the manual operation process.
  • FIG. 33 is an explanatory diagram of the operation in the memory function process related to the coordinate instruction operation process in the normal operation mode in the manual operation process.
  • Fig.34 shows teaching in the teaching operation mode in manual operation processing.
  • 5 is a flowchart of a cutting operation processing routine.
  • FIG. 35 is an explanatory diagram of a display image on the monitor in the teaching operation process in the teaching operation mode in the manual operation process.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a laser processing apparatus provided with an example of an embodiment of a variable slit device according to the present invention.
  • This laser processing apparatus includes a laser device 300 that emits laser light, a variable slit device 10 that shapes the beam shape of the laser light emitted from the laser device 300, and a laser light emitted from the laser device 300.
  • a half mirror 302 that transmits and reflects the reflected light from the work surface 202a of the target object 202, and an imaging lens that controls the laser light whose beam shape is emitted from the variable slit device 10, and the like.
  • a lens optical system 304 including an objective lens and the like; and a stage 200 on which the object 202 can be placed and movable in an arbitrary direction in the XYZ orthogonal coordinate system. Yes.
  • variable slit device 10 is used for shaping the beam shape of the laser beam, and the slit S (see FIG. 2) is formed along a plane perpendicular to the optical axis L of the laser beam.
  • X slit mechanism 12 which is a first slit mechanism provided with the extending direction of the slit S in a predetermined direction, and a driving means for rotating the X slit mechanism 12 around the optical axis L of the laser beam
  • the first slit unit 16 having the ⁇ drive mechanism 14 and a slit S in a plane perpendicular to the optical axis L of the laser beam, and the extension direction of the slit S is directed to a direction different from the predetermined direction.
  • the X slit mechanism 12 is a second slit mechanism that crosses the slit S.
  • the Y slit mechanism 18 is a driving means that rotates the Y slit mechanism 18 around the optical axis L of the laser beam.
  • Second slot with ⁇ drive mechanism 20 The first slit unit 16 and the second slit unit 22 are arranged to face each other.
  • the first slit unit 16 and the second slit unit 22 have the same configuration as each other. The details of the first slit unit 16 and the second slit unit 22 will be described later with reference to Figs.
  • the slit S formed by the X-lit mechanism 12 and the slit S formed by the Y-slit mechanism 18 of the second slit unit 22 are overlapped to form a square hole, and the X-slit mechanism 12 is rotated about the optical axis L of the laser beam by the ⁇ drive mechanism 14, and the Y slit mechanism 18 is rotated about the optical axis L of the laser beam by the ⁇ drive mechanism 20, so that the rectangular hole
  • the shape and size of the part can be changed in various ways.
  • the beam shape of the laser beam becomes the shape and size of the hole. It will be shaped.
  • the workpiece 202 can be processed by the laser beam whose beam shape emitted from the variable slit apparatus 10 is shaped. More specifically, after controlling the laser beam having a shaped beam emitted from the variable slit device 10 through a lens optical system 304 including an imaging lens and an objective lens, the laser beam in the XYZ orthogonal coordinate system is controlled. Irradiate the work surface 202a of the load 202 placed on the stage 200 that can move in any direction, thereby processing the carole face 202a of the load 202 into a desired state. To do.
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of the first slit unit 16
  • FIG. 3 shows an explanatory view of the first slit unit 16 as viewed in the direction of arrow A in FIG.
  • FIG. 4 shows an exploded perspective view of the main part of the X slit mechanism 12.
  • the first slit unit 16 and the second slit unit 22 have the same configuration, and the X lit mechanism 12 and the Y slit mechanism 18 are provided.
  • ⁇ drive mechanism 14 and ⁇ drive mechanism 20 correspond.
  • variable slit device 10 When the variable slit device 10 is assembled, for example, two sets of the first slit units 16 are prepared, and the two sets of the first slit units 16 are opposed to each other by the X-lit mechanism 12.
  • One of the first slit units 16 is used as the second slit unit 22 It is what makes it work. Therefore, in the first slit unit 16 that functions as the second slit unit 22, the rit mechanism 12 functions as the Y slit mechanism 18, and the ⁇ drive mechanism 14 functions as the ⁇ drive mechanism 20.
  • the first slit unit 16 has an X lit mechanism 12 and a ⁇ drive mechanism 14 disposed on a base member 24.
  • the X-lit mechanism 12 includes a pair of slit plates 26a and 26b that are arranged with their edges facing each other and form a slit S having a slit width g therebetween, and a slit width g of the slit S
  • a DC motor 28 that moves the pair of slit plates 26a and 26b, and an encoder 30 that detects the rotation of the DC motor 28 for position control of the slit plates 26a and 26b are configured.
  • the slit plates 26a, 26b are respectively fixed by screws 36 to slit bases 34a, 34b connected to each other by a coil spring 32 urging in the expanding direction (direction in which the slit width g is increased). Yes.
  • the slit bases 34 a and 34 b are sandwiched between a rectangular frame-shaped housing 38 having a window portion W and the nosing cover 40.
  • the housing 38 is fixed to a plate 42 having an opening OP (see FIG. 3) in the center, and the plate 42 is fixed to a ⁇ rotation gear 44 having an opening OP (see FIG. 3) in the center.
  • the window portion W of the housing 38 and the housing cover 40, the opening portion OP of the plate 42, and the opening portion OP of the ⁇ rotation gear 44 are arranged to communicate with each other.
  • Reference numeral 46 denotes a photosensor for detecting the position of the slit plate 26a
  • reference numeral 48 denotes a ball guide
  • reference numeral 50 denotes an opening / closing screw
  • reference numeral 52 denotes a bearing
  • reference numeral 54 denotes It is a guide shaft.
  • the open / close screw 50 is formed in a reverse direction, and the slit base 34a and the slit base 34b move toward and away from each other depending on the rotation direction of the open / close screw 50.
  • the 0 drive mechanism 14 is provided with an opening OP (see FIG. 3) in the center and the housing 3
  • the plate 42 with 8 is fixed and the opening OP rotates around the opening OP 44, the ⁇ motor gear 56 meshes with the ⁇ rotation gear 44, and the ⁇ motor gear via the reducer (see Fig. 8).
  • DC motor 58 that rotates 56
  • encoder 60 that detects the rotation of DC motor 58 to control the position of ⁇ rotation gear 44, and base member 24 and along the outer circumference of ⁇ rotation gear 44
  • a groove-shaped spring guide 62 disposed in a region of approximately 2Z3 circumference, and is disposed in the groove of the spring guide 62 and has one end fixed on one end 62a side of the spring guide 62 and A coil panel 66 as an urging means fixed to the spring hook 64 fixed to the ⁇ rotation gear 44 at the other end and urged in the extending direction, and a coil panel 66 disposed in the concave groove of the spring guide 62 Prevents jumping out of the groove ⁇ is constituted by a spring cover 68 for that.
  • Reference numeral 70 denotes a ⁇ sensor shirt fixed to the ⁇ rotation gear 44
  • reference numeral 72 denotes
  • the origin sensor is used to detect the position of the ⁇ sensor shutter and detect the position of the ⁇ rotation gear 44.
  • Reference numeral 74 is a stainless steel ball, and reference numeral 76 is a screw.
  • the operation axis along the moving direction of the slit plates 26a, 26b by the DC motor 28 is defined as the X axis
  • the operating axis along the moving direction of the slit plate by the DC motor 94 is defined as the X axis
  • the operation axis along the rotation direction of the ⁇ rotation gear by the DC motor 58 is defined as the ⁇ axis
  • the operation axis along the rotation direction of the ⁇ rotation gear by the DC motor 96 is defined as the ⁇ axis.
  • the CW (clockwise) direction is the direction to close the slit
  • the CCW (counterclockwise) direction Is the direction to open the slit.
  • the CW direction is the direction in which the slit is rotated in the clockwise direction
  • the CCW direction is the direction in which the slit is rotated in the counterclockwise direction.
  • variable slit device 10 is configured so that the overall operation is controlled by a slit controller 80.
  • the slit controller 80 is a read-only memory (ROM) 82b for storing a central processing unit (CPU) 82a, a program for controlling the CPU 82a, various information described later, and a storage area used as a working area for the CPU 82a.
  • Main board 82 equipped with random access memory (RAM) 82c with A superimpose board 84 for superimposing a seed image is configured, and the main board 82 and the superimpose board 84 are connected via a bus 86.
  • RAM random access memory
  • the main board 82 has an operation panel 88 for an operator to input various instructions, a mouse 90 as a pointing device for an operator to input various instructions, Personal computer 92 for inputting / outputting data, DC motor 28 for moving slit plate 26a, 26b of lit mechanism 12, slit plate for Y slit mechanism 18 (equivalent to slit plates 26a, 26b for X ⁇ lit mechanism 12) DC motor 94 (corresponding to DC motor 28 related to X slit mechanism), ⁇ rotation in ⁇ drive mechanism 14 DC motor 58 to rotate gear 44, and ⁇ rotation in ⁇ drive mechanism 20 DC motor 96 for rotating the gear (corresponding to ⁇ rotation gear 44 in ⁇ drive mechanism 14) and DC in lit mechanism 12 (corresponding to DC motor 58 in 0 drive mechanism 14)
  • Encoder 30 that detects the rotation of motor 28, encoder 98 that detects the rotation of DC motor 94 in Y slit mechanism 18, encoder 60 that detects the rotation of DC motor 58 in ⁇ drive mechanism 14, and ⁇
  • the superimposed substrate 84 receives the reflected light from the work surface 202a of the carohe 202 reflected by the half mirror 302 and is irradiated with laser light 202.
  • a CCD camera 102 that captures the workpiece surface 202a is connected to a monitor 104 that displays an image captured by the CCD camera 102, an image superimposed on the superimpose substrate 84, and the like.
  • the operation panel 88 is provided with various switches such as a joystick 88a, a rotation switch 88b, a rotation switch 88c, a rotation switch 88d, or a rotation switch 88e as operators.
  • the variable slit device 10 is positioned using the encoders 30, 98, 60, 100. Management.
  • the slit coordinate is the unit of [/ zm] (micrometer) by multiplying the count value of encoders 30 and 98 by the gear ratio
  • the converted value is expressed in [deg] (degrees) by multiplying the count value of encoders 60 and 100 by the gear ratio.
  • the slit coordinate in the XY axis coordinate system is the distance from the origin position / zm (micrometer)
  • the slit coordinate in the ⁇ ⁇ axis coordinate system indicates the angle from the origin position in deg (degree) units.
  • the slit size in the XY axis coordinate system will be described with reference to FIG. 5.
  • the origin sensor 46 of the variable slit device 10 is disposed at the extreme end in the CCW direction. For this reason, when the slit coordinate is the origin position (0 m), the slit width g of the slit S is in the most open state.
  • the slit width g [ix m] of the slit S that is open at this time is defined as the slit size!
  • variable slit device 10 when an operator inputs a desired instruction by operating the operation panel 88, the slit controller 80 performs processing according to the instruction, and the first slit
  • the slit S formed by the X-lit mechanism 12 of the unit 16 and the slit S formed by the Y-slit mechanism 18 of the second slit unit 22 are overlapped to form a square hole
  • the ⁇ drive mechanism 14 rotates the X-lit mechanism 12 around the optical axis L of the laser beam
  • the ⁇ drive mechanism 20 rotates the Y slit mechanism 18 around the optical axis L of the laser beam to form a rectangular hole. Change the shape and size of the part according to the instructions.
  • the beam shape of the laser beam becomes the shape and size of the hole. To be shaped.
  • the laser beam whose beam shape has been shaped can be moved in any direction in the XYZ orthogonal coordinate system after being controlled through a lens optical system 304 including an imaging lens and an objective lens. Irradiated to the workpiece surface 202a of the workpiece 202 placed on the stage 200, the workpiece surface 202a of the workpiece 202 can be cared into a desired state. .
  • variable slit device 10 includes a groove-shaped spring guide 62 disposed on the base member 24 and disposed in a region approximately 2Z3 along the outer periphery of the ⁇ rotation gear 44.
  • the one end of the spring guide 62 is fixed to one end 62a side and the other end is fixed to the spring hook 64 to which the ⁇ rotation gear 44 is fixed.
  • a coil panel 66 that is biased in the extending direction and a ⁇ spring cover 68 for preventing the coil panel 66 disposed in the groove of the spring guide 62 from jumping out of the groove are provided. By this, backlash can be removed.
  • FIG. 7 shows an explanatory diagram of a conceptual configuration of a gear mechanism having no backlash removal function (in FIG. 7, in order to facilitate understanding, the gear mechanism of the variable slit device 10 is shown.
  • the same reference numerals as those used for the gear mechanism of the variable slit device 10 are attached to the corresponding structures.
  • Backlash B and C are generated as gaps between general spur gears. It is what.
  • two thin spur gears are put together in the gears of ⁇ motor gear c (56) and Yenco gear e (60), and each gear is twisted in the rotation direction by a torsion coil spring, thereby knocking back. Can be removed. This is a technique that is commonly used to eliminate knocking between spur gears.
  • variable slit device 10 is provided with the above-described configuration. That is, the coil panel 66 is arranged in an arc shape on the outer periphery of the ⁇ rotation gear d (44), and the coil spring 66 is pressed by the spring hook 64 that is an extruding rod attached to the ⁇ rotation gear d (44), and tension is always applied in the rotation direction. It was made a structure to keep.
  • variable slit device 10 the operation of the variable slit device 10 described above will be described in detail with reference to the flowcharts shown in FIG.
  • FIG. 9 shows a flowchart of the main routine of the variable slit device 10.
  • variable slit device 10 starts to be activated when the power is turned on (step S902), and reads parameters from various memories (step S904).
  • the parameters to be read are, for example, the software limit coordinates (CW side coordinates, CCW side coordinates) of the motion axis ⁇ ⁇ ⁇ axis, valid range circle valid Z invalid parameter, valid range circle radius m], etc. . These parameters and associated processing will be described in detail later.
  • step S904 When the process of step S904 is completed, the process proceeds to step S906, and the hardware (main board 82 and superimpose board 84) is initialized.
  • the effective range circle is formed by overlapping the slit S formed by the lit mechanism 12 of the first slit unit 16 and the slit S formed by the Y slit mechanism 18 of the second slit unit 22. This indicates the limit of the size of the rectangular hole to be formed.
  • the slit S formed by the slit mechanism 12 of the first slit unit 16 and the Y slit mechanism of the second slit unit 22 is limited so that the outer edge does not exceed the circumference of the effective range circle.
  • the slit S formed by the X lit mechanism 12 of the first slit unit 16 and the Y slit mechanism 18 of the second slit unit 22 are set.
  • the quadrangular hole formed by overlapping the formed slit S is prevented from being set to a desired size or more.
  • variable slit device 10 When the variable slit device 10 is mounted on a laser processing apparatus that irradiates a workpiece with laser light emitted from the variable slit device 10 via an imaging lens and an objective lens.
  • the first slit unit 16 has an X shape so that the beam shape of the laser light emitted from the variable slit device 10 can be effectively incident on the incident side of the object lens.
  • An effective range circle that limits the size of the rectangular hole formed by overlapping the slit S formed by the lit mechanism 12 and the slit S formed by the Y slit mechanism 18 of the second slit unit 22. Should be set.
  • the radius of the effective range circle is obtained by calculating the speci? C force of the imaging lens and the objective lens, or obtained experimentally. For example, the operator may set the values arbitrarily.
  • the radius of the effective range circle may be set so that the diagonal length of the rectangular hole portion is in a range that does not occur when the sample is actually irradiated with laser light.
  • variable slit device 10 When the variable slit device 10 is mounted on the laser processing apparatus, it is necessary to set the effective range circle to be smaller as the magnification of the objective lens increases.
  • step S908 when the origin detection of the first slit unit 16 and the second slit unit 22 is performed (step S908), the start-up process is completed, and the state shifts to the idling state (step S910).
  • step S912 a check is made as to whether or not an emergency stop interrupt has occurred (step S912), and when an emergency stop interrupt occurs, a transition is made to a sleep state so that the power can be safely turned off (step S914). Note that an emergency stop interrupt is generated when the power is turned off (OFF) or the nodeware malfunctions.
  • step S916 the operation interrupt on the operation panel 88 is checked (step S916), and if the operation panel 88 is operated, the process proceeds to manual operation processing (step S918).
  • the manual operation process will be described in detail later with reference to a flowchart.
  • step S920 the operation interruption of the mouse 90 is checked (step S920), and when the mouse is operated, the process proceeds to the mouse operation process (step S922).
  • This mouse operation The processing is performed when the operation of the joystick 88a of the operation panel 88 and various switches in the coordinate instruction operation processing during the manual operation processing described in detail later is made to correspond to the movement of the cursor by the mouse 90 or the click operation of the mouse 90.
  • the processing contents of the mouse operation process are the same as the operation of the right switch 88b in the coordinate instruction operation process in the manual operation process described in detail later, corresponding to the left click operation of the mouse 90, and the manual operation process described in detail later.
  • the operation of the left switch 88c in the coordinate instruction operation process in the middle corresponds to the right click operation of the mouse 90, and the operation of the joystick 88a in the coordinate instruction operation process in the manual operation process described in detail later is performed by the cursor by the mouse 90.
  • This corresponds to the processing content in the case of corresponding to the movement. Therefore, in this specification, the detailed description of the mouse operation process itself is omitted by referring to the processing contents of the coordinate instruction operation process during the manual operation process, which will be described in detail later.
  • step S924 the reception interrupt of the RS-232C command input from the personal computer 92 is checked. If the RS-232C command is received, the process proceeds to the command execution process (step S926). ).
  • the operation method differs depending on the operation mode and operation mode.
  • step S1002 the operation mode is confirmed (step S1002).
  • two operation modes a normal operation mode and a teaching operation mode, are set as operation modes. If the teaching operation mode transition operation has been performed at the time of the confirmation processing in step S1002, the operation proceeds to the teaching operation mode (step S1 020). If no operation is performed on the operation panel 88, the operation mode is shifted to the normal operation mode (step S1004).
  • the symbol SF represents the X slit of the first slit unit 16.
  • the shape of the rectangular hole formed by superimposing the slit S formed by the slit mechanism 12 and the slit S formed by the Y slit mechanism 18 of the second slit unit 22 (hereinafter simply referred to as ⁇ slit shape '').
  • the symbol VC indicates an effective range circle.
  • the first slit unit 16 and the second slit unit 22 can be controlled.
  • step S 1006 the process proceeds to step S 1006 to check the operation mode.
  • three operation modes are set as operation modes: a normal operation mode, a diamond operation mode, and a coordinate instruction operation mode. These normal operation mode, rhombus operation mode, and coordinate instruction operation mode will be described in detail later with reference to a flowchart.
  • step S1008 the process proceeds to the execution of the normal operation process (step S1010).
  • step S1012 when the operation mode is the diamond operation mode (step S1012), the process proceeds to execution of the diamond operation process (step S1014).
  • step S1016 the process proceeds to execution of the coordinate instruction operation process (step S1018).
  • step S 1020 the process proceeds to execution of teaching operation processing (step S 1022), and the image shown in FIG. In this teaching operation process, control parameters can be taught.
  • step S1302 the joystick 88a and various switches of the operation panel 88 are operated.
  • the DC motors 28, 94, 58 of all the operation axes ( ⁇ ⁇ ⁇ axes) are operated.
  • 96 are stopped to shift to an idling state (step S 1316).
  • step SI 302 the IZO status of the joystick 88a and various switches on the operation panel 88 is confirmed and operated.
  • the motion axis to be performed is determined (step S 1304). For example, as shown in FIG.
  • the operation axis is the X axis, and the slit plate 26a and the slit plate 26b of the X slit mechanism 12 are opened. Move in the direction of increasing the slit width g.
  • step S 1304 When the process of step S 1304 is completed, the process proceeds to the process of step S 1306, and a voltage is applied to the DC motor of the operation axis determined in step S 1304 to start the operation.
  • step S1306 the process proceeds to the process of step S1308, and the value of the encoder (encoder 30, encoder 98, encoder 60, or encoder 100) of the motion axis is obtained, and the gear ratio is set to that value. Add to get the current coordinate value.
  • the coordinate values are managed by “ ⁇ m” for the X axis and the Y axis motion axis, and the coordinate values are managed by “deg” for the ⁇ axis and ⁇ axis motion axes.
  • step S1308 Upon completion of step S1308, the process proceeds to step S1310, where the coordinate value of the current motion axis is compared with the software limit coordinate value, and the coordinate value of the current motion axis is the software limit coordinate value. It is determined whether or not the force is within the range.
  • step S 1310 If the coordinate value of the current motion axis reaches the CW and CCW software limit coordinate values in the judgment result of step S 1310, all motor axes (XY 0 ⁇ axis) DC motors 28, 94, 58, 96 is stopped to shift to an idling state (step S 1316).
  • the CW and CCW software limit coordinate values are saved as parameters and set in advance in the teaching operation mode.
  • variable slit device 10 two types of limits, a hardware limit and a software air limit, are set in order to prevent mechanical interference of the slit plate in the X-lit mechanism 12 and the Y-slit mechanism 18. ing.
  • software limits software limits are set on the CW side and CCW side of each axis for the X axis and Y axis movement axes, as shown in Fig. 15, and the ⁇ axis and For the operating axis of the ⁇ axis, set software limits on the CW side and CCW side of each axis as shown in Fig. 16.
  • the slit shape is used to confirm the limit of the effective range circle VC.
  • the length of the diagonal line (2) at is also calculated as the current coordinate value of the ⁇ axis (step S1312). If the longer of the two diagonals is equal to or larger than the diameter of the effective range circle VC, it is determined that the effective range circle limit is exceeded.
  • the slit S formed by the X slit mechanism 12 of the first slit unit 16 and the slit S formed by the Y slit mechanism 18 of the second slit unit 22 are overlapped to form a square shape.
  • the size of the hole is prevented from being set beyond the effective circle.
  • variable slit device 10 by setting the effective range circle VC, it is possible to limit the operation of the first slit unit 16 and the second slit unit 22. By detecting whether the diameter force is longer than the diagonal of the S-slit shape SF, the above-mentioned restriction is realized.
  • the slit shape SF is “cross-line It is defined as being placed in a polar coordinate system with the intersection point as (0, 0).
  • the cross lines are lines Ll and L2 that extend from the horizontal center to the vertical center of the screen of the monitor 104 and intersect at the center of the screen.
  • the center of gravity of the slit shape SF is the intersection (0, The position is equal to the position of 0).
  • the diagonal line Since the slit shape SF is a parallelogram (including a square and a rectangle), the diagonal line always passes through the intersection (0, 0). Therefore, the length of the diagonal line is calculated from the arbitrary vertex coordinates (XI, Y1) or (X2, Y2) of the slit shape SF as the slit coordinate force of ⁇ ⁇ ⁇ axis,
  • step S1312 When the process of step S1312 is completed, the diagonal line of the current slit shape SF is compared with the diameter of the effective range circle VC (step S 1314), and the diagonal line is larger than the diameter of the effective range circle VC.
  • the DC motors 28, 94, 58, 96 of all the operation axes (XY 0 ⁇ axis) are stopped, and the state is shifted to the idling state (step S 1316).
  • the joystick 88a can be used to enlarge / reduce the slit width g (open / close the slit) in the X slit mechanism 12 and the Y slit mechanism 18.
  • the ⁇ drive mechanism 14 and the ⁇ drive mechanism 20 can be rotated in the clockwise direction or the counterclockwise direction while maintaining the slit shape.
  • ⁇ drive mechanism 20 alone can be rotated.
  • the slit shape in the normal operation mode, can be changed to an arbitrary parallelogram shape by combining the above operations.
  • step S 1902 it is confirmed whether or not the joystick 88a and various switches of the operation panel 88 are operated.
  • step SI 902 the joystick 88a and various switches of the operation panel 88 are operated.
  • the DC motors 28, 94, 58 for all operating axes ( ⁇ ⁇ ⁇ axis) are used.
  • 96 are stopped to shift to an idling state (step S 1916).
  • step S1902 the joystick 88a of the operation panel 88 and the IZO state of the various switches are checked and operated.
  • the motion axis is determined (step S 1904). For example, as shown in Fig. 20, when the joystick 88a of the operation panel 88 is tilted to the right, the operation axis becomes ⁇ axis and moves in the direction to open the lateral vertex of the diamond-shaped slit shape SF. .
  • step S1904 When the process of step S1904 is completed, the process proceeds to the process of step S1906, and a voltage is applied to the DC motor of the operation axis determined in step S1904 to start the operation.
  • step S 1906 the process proceeds to the process of step S 1908, the value of the encoder (encoder 30, encoder 98, encoder 60 or encoder 100) of the motion axis is obtained, and the gear ratio is set to that value. Add to get the current coordinate value.
  • the coordinate values are managed by “ ⁇ m” for the X axis and the Y axis motion axis, and the coordinate values are managed by “deg” for the ⁇ axis and ⁇ axis motion axes.
  • step S1908 the process proceeds to step S1910, where the coordinate value of the current motion axis is compared with the software limit coordinate value, and the coordinate value of the current motion axis is the software limit coordinate value. It is determined whether or not the force is within the range.
  • step S 1910 If the coordinate value of the current motion axis reaches the CW and CCW software limit coordinate values in the judgment result of step S 1910, DC motors 28, 94, 58, 96 is stopped to shift to an idling state (step S 1916).
  • CW and CCW software limit coordinate values are saved as parameters and set in advance in the teaching operation mode described later.
  • step S 1910 the current range is checked to confirm the limit of the effective range circle VC.
  • the length of the diagonal lines (2) in the slit shape SF is also calculated as the coordinate value force of the current XY 0 ⁇ axis (step S 1912). And in this slit shape SF If the longer of the two diagonals is greater than or equal to the diameter of the effective range circle VC, it is determined that the effective range circle limit has been exceeded.
  • step S1912 When the process of step S1912 is completed, the diagonal line of the current slit shape SF is compared with the diameter of the effective range circle VC (step S 1914), and the diagonal line of the slit shape SF is the diameter of the effective range circle VC.
  • the DC motors 28, 94, 58, 96 of all the operation axes (XY 0 ⁇ axis) are stopped, and the state shifts to the idling state (step S 1916).
  • step S 1902 when the diagonal line of the slit shape SF is shorter than the diameter of the effective range circle VC, the process returns to step S 1902 to repeat the process.
  • the operation method in the diamond operation mode in the normal mode in the manual operation processing will be described with reference to FIG. 21.
  • the operation of the joystick 88a of the operation panel 88 or various switches is performed.
  • a movement is instructed to move the two vertices on the diagonal line of the slit shape closer to or away from each other by the same distance on the diagonal line, the two vertices on the diagonal line of the slit shape are On the diagonal line, a movement operation is performed in which the two approach or leave the same distance.
  • both ⁇ drive mechanism 14 and ⁇ drive mechanism 20 are moved clockwise or counterclockwise, and the slit shape is maintained. Rotation can be performed.
  • the operation method in the coordinate instruction operation mode in the normal mode in the manual operation process will be described with reference to FIG. 24.
  • the joystick 88a or the rotation switches 88b to 88e are operated.
  • the first slit unit 16 and the second slit unit 22 do not operate directly.
  • the cursor is moved to an arbitrary position with the joystick 88a, and the rotary switch 88b is pressed to set the cursor position as coordinates.
  • the slit shape SF moves to the specified shape (the coordinates registered at the first point and the coordinates registered at the third point are diagonal positions).
  • step S2202 When the processing of step S2202 is completed, it is confirmed whether or not the cursor is on the cursor camera button (step S2204).
  • step S2206 if the cursor is not on the memory button, the coordinate instruction process is executed (step S2206). On the other hand, if the cursor is on the memory button, the memory function process is executed ( Step S 2208).
  • this coordinate instruction processing routine first, it is confirmed whether or not the right switch 88b of the operation panel 88 is operated (step S2502).
  • the coordinate instruction process related to the coordinate instruction operation process in the normal operation mode in the manual operation process is confirmed (step S2502).
  • the functions of the operation panel are as follows.
  • step S2504 when the right switch 88b is pressed, coordinates are registered at the current cursor position (step S2504). Move the cursor with the joystick 88a, and press the right switch 88b at the desired cursor position to register the coordinates from the first point to the third point. That is, as shown in FIG. 26, when the right switch 88b of the operation panel 88 is pressed, the current force position is registered, and a red pointer is displayed on the monitor 104 at the registered position.
  • the slit shape SF corresponds to the three points.
  • the coordinate force of the three vertex points is also calculated as the amount of movement of all operating axes (XY 0 ⁇ axis)
  • the target coordinates are determined (step S 2508).
  • the slit shape is a parallelogram (including squares and rectangles)
  • the slit shape is determined by specifying the coordinates of the three points. (However, the first and third points are diagonal.)
  • the midpoint of the straight line connecting the coordinates of the first and third registered points is set as the origin (0, 0) as the center of gravity of the parallelogram.
  • the ⁇ axis is the slope of the straight line that passes through the two points (XI, Y1) and (X2, Y2) in Fig. 27.
  • the ⁇ axis has a slope of a straight line passing through two points (X2, Y 2) and (X3, Y3) in FIG.
  • the slit size of the XY axes is calculated.
  • the slit size of the X axis is calculated as shown in the following (1) to (3).
  • the Y-axis slit size is calculated as shown in the following (1) to (3).
  • step S2508 when the processing of step S2508 is completed, the target coordinate values of all the motion axes and the software The software limit coordinate value is compared (step S2510).
  • the target coordinate value is within the CW and CCW software limits
  • the length of the diagonal lines (2 lines) in the slit shape at the target coordinate is ⁇ ⁇
  • step S2512 the diagonal of the slit shape SF at the target coordinates is compared with the diameter of the effective range circle VC (step S2514), and the two diagonals calculated in step S2512 are compared. If the longer diagonal is greater than the diameter of the effective range circle VC, the effective range circle limit will be exceeded. That is, if the diagonal of the slit shape SF at the target coordinates and the diameter of the effective range circle VC are compared, and the diagonal of the slit shape SF is greater than or equal to the diameter of the effective range circle VC, the process is terminated and idling is performed. Transition to the state.
  • step S2518 When the process of step S2518 is completed, the process further proceeds to the process of step S2520, and it is confirmed whether the current coordinate value of the motion axis has reached the target coordinate.
  • step S2522 the DC motors 28, 94, 58, 100 of all the operation axes ( ⁇ ⁇ ⁇ axis) are stopped. Then, when the DC motors 28, 94, 58, 100 of all operating axes (XY 0 ⁇ axis) are stopped, the state shifts to the idling state.
  • step S2502 determines whether the right switch 88b of the operation panel 88 is operated. If it is not determined in step S2502 that the right switch 88b of the operation panel 88 is operated, it is confirmed whether the left switch 88c of the operation panel 88 is operated (step S2524). ). [0143] Then, when the left switch 88c of the operation panel 88 is operated, the previously registered coordinates are cleared, the previous registration state is restored (step S2526), and the idling state is entered. However, if no coordinates are registered, the process ends and the system enters the idling state.
  • step S2528 check whether the joystick 88a on the operation panel 88 is being operated. If the joystick 88a is being operated, monitor it according to the direction in which the joystick 88a is being operated. The cursor on 104 is moved (step S 2530). Then, when the operation of the joystick 88a is completed, it shifts to the idling state.
  • step S3002 it is confirmed whether the right switch 88b of the operation panel 88 is operated.
  • the functions of the operation panel are as follows.
  • 'Right switch 88b Memory load switch (imports data registered in memory buttons 1 to 5)
  • 'Left switch 88c Memory save switch (Saves current coordinate data to memory buttons 1 to 5)
  • step S3004 it is determined whether the coordinate value is registered in the memory, that is, whether or not there is registered data in the memory button (step S3004), if there is no registered data in the memory button, the process is terminated and the state shifts to the idling state.
  • ⁇ Loads the coordinate value of ⁇ axis and sets it as the target coordinate value (step S3006).
  • the target coordinate values of all motion axes are compared with the software limit coordinate values (step S3008). If the target coordinate values exceed the CW and CCW software limit coordinate values, the process ends and the system is idling. Migrate to The CW and CCW software limit coordinate values are saved as parameters and set in advance in the teaching operation mode.
  • the length of the diagonal lines (two) in the slit shape SF at the target coordinates to confirm the limit of the effective range circle VC Calculate the target coordinate value force of ⁇ ⁇ ⁇ axis (step S3010).
  • step S3010 the diagonal of the slit shape SF at the target coordinates is compared with the diameter of the effective range circle VC (step S3012), and the longer diagonal of the two diagonals of the slit shape SF If is greater than the diameter of the effective range circle VC, it becomes the effective range circle limit bar, ends the process, and shifts to the idling state.
  • step S3014 the process proceeds to the process of step S3016, and the values of encoders 30, 98, 60, 100 for all operating axes (X ⁇ ⁇ ⁇ axes) are acquired, and the value is multiplied by the gear ratio. To get the current coordinate value.
  • the coordinate values are managed by “ ⁇ mj” for the XY axis, and the coordinate values are managed by “deg” for the ⁇ axis.
  • step S3018 it is confirmed whether or not the current coordinate value of the motion axis has reached the target coordinate (step S3018). If the current coordinate value of the motion axis has not reached the target coordinate, go to step S3014. Go back and process.
  • step S3002 if it is not determined in step S3002 that the right switch 88b is operated, it is confirmed whether the left switch 88c of the operation panel 88 is operated! (Step S 3022).
  • Step S3026 the cursor on monitor 104 is moved in accordance with the direction in which joystick 88a is being operated. Then, when the operation of the joystick 88a is completed, it shifts to the idling state.
  • step S3402 the origin return of the first slit unit 16 and the second slit unit 22 is performed (step S3402).
  • the teaching screen shown in Fig. 35 is displayed on the monitor 104.
  • This teaching screen consists of a teaching menu part and a teaching operation method part.
  • step S3402 When the processing of step S3402 is completed, it is confirmed whether or not the force for setting the effective range circle VC is sufficient (step S3404).
  • step S3404 When setting the effective range circle VC, the effective range circle VC is set. (Step S 3406).
  • step S3408 confirm whether or not to set the software limit coordinate.
  • step S3410 set the software limit coordinate value.
  • step S3412 check whether or not the set parameters are saved in ROM. If the set parameters are saved in ROM, set the parameters. Save parameters to ROM (step S3414).
  • step S3416 if the set parameters are not saved in the ROM, it is confirmed whether or not the teaching operation process should be terminated. If the teaching operation process is terminated, the first slit unit Return the origin of 16 and the second slit unit 22 to the idling state (step S3418). On the other hand, if teaching is not terminated, the process returns to step S3404 to perform processing.
  • variable slit device 10 the X slit mechanism 16 and the Y slit mechanism 22 [That is, the slit ⁇ is separated from the slit plates 26a, 26b and the slit bases 34a, 34b of the Ma-Ku tP Roy rule.
  • the slit portion is divided into slit plates 26a, 26b and a slit base 34a, 34b on the drive side, and both are fixed by screws 36, Adjustment holes are provided in the fixing holes so that the following adjustments (1) and (2) can be performed without polishing.
  • variable slit device 10 a ball guide (ball retainer) 48 is used to improve positioning accuracy and durability.
  • variable slit device 10 employs a ball guide 48 that is a mechanism with a small sliding resistance load and a small gap. As a result, a smooth movement with little resistance load while maintaining a small gap was confirmed.
  • variable slit device 10 employs a ball guide 48 that is a mechanism having a small sliding resistance load and a small gap. As a result, a smooth movement with little resistance load while maintaining a small gap was confirmed.
  • the force using the coil panel 66 as the biasing means is not limited to this, and various types of panels other than the coil panel and elastic such as rubber are used. You can use your body.
  • the force in which the coil spring 66 is disposed on the circumference of approximately 2Z3 along the outer periphery of the zero-rotation gear 44 is not limited to this. May be arranged in an area of approximately 2Z3 or more along the outer periphery of the ⁇ rotation gear 44 or an area less than that.
  • the coil panel 66 may be arranged in an area of 1Z3 or less along the outer periphery of the ⁇ rotation gear 44!
  • the present invention can be used in a laser processing apparatus that corrects defects by irradiating a laser beam in a manufacturing process of wiring such as a liquid crystal, a semiconductor mask, or a plasma display.

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Description

明 細 書
可変スリット装置およびレーザー加工装置
技術分野
[0001] 本発明は、可変スリット装置およびレーザー加工装置に関し、さらに詳細には、所 望のビーム形状のレーザー光により加工を行うレーザー加工装置におけるビーム形 状の整形などに用 、て好適な可変スリツト装置およびレーザー加ェ装置に関する。 背景技術
[0002] 従来より、レーザー光源から出射されたレーザー光を光学系を介して制御した後に 被加工物の被加工面に照射することにより、被加工物の被加工面を所望の状態にカロ 工することができるようにしたレーザー加工装置が知られて 、る。
[0003] こうしたレーザー加工装置においては、被加工物の被加工面に照射するレーザー 光のビーム形状を所望の形状に整形するために、例えば、特許文献 1として提示す る特開 2005— 186100号公報に開示されているような、スリット幅を可変することによ り所望の形状および大きさの四角形状の孔部を形成することができる可変スリット装 置が用いられている。
[0004] より詳細には、この特開 2005— 186100号公報に開示された可変スリット装置は、 レーザー光の光軸に垂直な面内においてスリットの開口方向を異ならせて設けた一 対のスリット機構力もなり、これら一対のスリット機構のそれぞれは、レーザー光の光 軸に交差する平面において互いに先端縁を平行に対向させて当該対向させた先端 縁間にスリットを形成する一対のスリット板と、これら一対のスリット板のそれぞれを互 いに独立して対向方向に進退移動させる一対の駆動手段とを備えており、さらに、上 記した各スリット機構のそれぞれには、各スリット機構をレーザー光の光軸を中心に 回転する駆動手段が設けられて!/、る。
[0005] また、こうした駆動手段のそれぞれは、ギア機構を介して駆動源であるモータからの 駆動力をスリット板や各スリット機構へ伝達するようになされている。
[0006] 上記した可変スリット装置においては、一対のスリット機構の各駆動手段が作動され て各スリット板が進退移動し、これにより一対のスリット板間に所定幅のスリットが形成 されることになる。そして、こうして所定幅に形成されたこれら一対のスリット機構の各 スリットが重ね合わされて、所望の形状および大きさの四角形状の孔部が形成される ものであるが、さらに、一対のスリット機構がそれぞれレーザー光の光軸を中心に回 転するので、当該孔部の形状および大きさは多様に変更できる。
[0007] 上記のようにして形成された孔部をレーザー光が通過することにより、レーザー光の ビーム形状が当該孔部の形状および大きさに整形されるものである。
[0008] なお、上記のようにしてビーム形状を整形されたレーザー光は、結像レンズや対物 レンズなどにより構成されるレンズ光学系を介して制御した後に被カ卩ェ物の被カ卩工面 に照射されて、これにより被加工物の被加工面を所望の状態に加工することができる
[0009] 従って、従来の可変スリット装置によれば、一対のスリット機構の各スリット板を各駆 動手段によってそれぞれ独立に進退移動させるとともに、一対のスリット機構を各駆 動手段によってそれぞれ独立にレーザー光の光軸を中心に回転させることによって 、種々の形状ならびに大きさの四角形状の孔部を形成することができ、この孔部によ つてレーザー光のビーム形状を多様に変更させることが可能になって、レーザー光 のビーム形状を所望の加工形状に整合したものとすることができる。
[0010] し力しながら、上記したような従来の可変スリット装置においては、一対のスリット機 構の各スリット板を進退移動させたり、あるいは、一対のスリット機構のそれぞれを回 転させたりして、所望の形状ならびに大きさの四角形状の孔部を形成する作業を行う に際して、作業者に対して有効なガイド機能が存在して ヽなかった。
[0011] また、従来の可変スリット装置は、一対のスリット機構や当該一対のスリット機構のそ れぞれを回転する機構を個別に操作するようになされているので、所望の形状なら びに大きさの四角形状の孔部を形成することが困難であった。
[0012] 従って、作業者が所望の形状ならびに大きさの四角形状の孔部を形成する作業は 、作業者の勘や経験に頼って行わざるを得ず、所望の形状ならびに大きさの四角形 状の孔部を形成するのは容易ではないという問題点があった。
特許文献 1 :特開 2005— 186100号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0013] 本発明は、上記したような従来の技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり 、その目的とするところは、所望の形状ならびに大きさの四角形状の孔部を形成する 作業を容易に行うことができるようにした可変スリット装置およびレーザー加工装置を 提供しょうとするものである。
課題を解決するための手段
[0014] 上記目的を達成するために、本発明による可変スリット装置は、レーザー光の光軸 に垂直な面に沿う第 1のスリットをスリット幅可変に形成する第 1のスリット機構と、上記 第 1のスリット機構を上記レーザー光の光軸を中心に回転する第 1の駆動機構と、上 記レーザー光の光軸に垂直な面に沿うとともに上記第 1のスリットと交差する第 2のス リットをスリット幅可変に形成する第 2のスリット機構と、上記第 2のスリット機構を上記 レーザー光の光軸を中心に回転する第 2の駆動機構と、上記レーザー光の光軸に 垂直な面における所定の領域を設定する領域設定手段と、上記第 1のスリットと上記 第 2のスリットとが重なる領域が上記領域設定手段により設定された領域を超えない ように、上記第 1のスリット機構と上記第 1の駆動機構と上記第 2のスリット機構と上記 第 2の駆動機構とをそれぞれ制御する制御手段とを有するようにしたものである。
[0015] また、本発明による可変スリット装置は、さらに、上記第 1のスリットと上記第 2のスリツ トとが重なる領域と、上記領域設定手段により設定された領域とを重ねて表示する表 示手段とを有するようにしたものである。
[0016] また、本発明による可変スリット装置は、レーザー光の光軸に垂直な面に沿う第 1の スリットをスリット幅可変に形成する第 1のスリット機構と、上記第 1のスリット機構を上 記レーザー光の光軸を中心に回転する第 1の駆動機構と、上記レーザー光の光軸 に垂直な面に沿うとともに上記第 1のスリットと交差する第 2のスリットをスリット幅可変 に形成する第 2のスリット機構と、上記第 2のスリット機構を上記レーザー光の光軸を 中心に回転する第 2の駆動機構と、上記レーザー光の光軸に垂直な面において 3力 所の位置を指定する指定手段と、上記指定手段によって指定された上記 3力所の位 置を 3つの角とする四角形の領域を設定する領域設定手段と、上記領域設定手段に より設定された領域と上記第 1のスリットと上記第 2のスリットとが重なる領域とがー致 するように、上記第 1のスリット機構と上記第 1の駆動機構と上記第 2のスリット機構と 上記第 2の駆動機構とをそれぞれ制御する制御手段とを有するようにしたものである
[0017] また、本発明による可変スリット装置は、さらに、上記第 1のスリットと上記第 2のスリツ トとが重なる領域と、上記指定手段により指定された位置と、上記領域設定手段によ り設定された領域とを重ねて表示する表示手段とを有するようにしたものである。
[0018] また、本発明による可変スリット装置は、レーザー光の光軸に垂直な面に沿う第 1の スリットをスリット幅可変に形成する第 1のスリット機構と、上記第 1のスリット機構を上 記レーザー光の光軸を中心に回転する第 1の駆動機構と、上記レーザー光の光軸 に垂直な面に沿うとともに上記第 1のスリットと交差する第 2のスリットをスリット幅可変 に形成する第 2のスリット機構と、上記第 2のスリット機構を上記レーザー光の光軸を 中心に回転する第 2の駆動機構と、上記第 1のスリットと上記第 2のスリットとが重なる 領域が形成する四角形の対角線上の 2つの頂点が上記対角線上で同一の距離だけ 接近あるいは離隔する移動をするように、上記第 1のスリット機構と上記第 1の駆動機 構と上記第 2のスリット機構と上記第 2の駆動機構とをそれぞれ制御する制御手段と を有するようにしたものである。なお、この本発明による可変スリット装置において、さ らに、上記第 1のスリットと上記第 2のスリットとが重なる領域を表示する表示手段を設 けるようにしてもよい。
[0019] また、本発明によるレーザー加工装置は、被加工物に対してレーザー光を照射し て上記被加工物を加工するレーザー加工装置において、レーザー光を出射するレ 一ザ一装置と、上記レーザー装置から出射されたレーザー光のビーム形状を整形す る可変スリット装置と、上記可変スリット装置力 出射されたビーム形状を整形された レーザー光を制御するレンズ光学系と、上記レンズ光学系から出射されたレーザー 光により加工する被加工物を載置可能なステージとを有し、上記可変スリット装置は、 上記した本発明による可変スリット装置の 、ずれかであるようにしたものである。
発明の効果
[0020] 本発明によれば、所望の形状ならびに大きさの四角形状の孔部を形成する作業を 容易に行うことができるようにした可変スリット装置およびレーザー加工装置を提供す ることができるという優れた効果が奏される。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1は、本発明による可変スリット装置の実施の形態の一例を備えたレーザー 加工装置のブロック構成説明図である。
[図 2]図 2は、第 1スリットユニットの概略構成斜視説明図である。
[図 3]図 3は、第 1スリットユニットの図 2の A矢視説明図である。
圆 4]図 4は、 リット機構の要部分解斜視説明図である。
[図 5]図 5は、スリットサイズの説明図である。
[図 6]図 6は、スリットサイズの説明図である。
[図 7]図 7は、バックラッシ除去機構の説明図である。
[図 8]図 8は、バックラッシ除去機構の説明図である。
[図 9]図 9は、可変スリット装置のメインルーチンのフローチャートである。
[図 10]図 10は、マ-ユアル操作処理ルーチンのフローチャートである。
[図 11]図 11は、通常動作モードにおけるモニターの表示画像の説明図である。
[図 12]図 12は、ティーチング動作モードにおけるモニターの表示画像の説明図であ る。
[図 13]図 13は、マニュアル操作処理における通常動作モード時のノーマル操作処理 ノレ一チンのフローチャートである。
[図 14]図 14は、マニュアル操作処理における通常動作モード時のノーマル操作処理 における動作の説明図である。
[図 15]図 15は、ソフトウェアリミットに関する XY軸リミット配置関係図である。
[図 16]図 16は、ソフトウェアリミットに関する θ φ軸リミット配置関係図である。
[図 17]図 17は、スリット形状の対角線の長さの算出方法の説明図である。
[図 18]図 18は、マニュアル操作処理における通常モード時のノーマル操作モードで の操作方法の説明図である。
[図 19]図 19は、マニュアル操作処理における通常動作モード時の菱形操作処理ル 一チンのフローチャートである。
[図 20]図 20は、マニュアル操作処理における通常動作モード時の菱形操作処理に おける動作の説明図である。
[図 21]図 21は、マ-ユアル操作処理における通常モード時の菱形操作モードでの操 作方法の説明図である。
[図 22]図 22は、マニュアル操作処理における通常動作モード時の座標指示操作処 理ノレーチンのフローチャートである。
[図 23]図 23は、マニュアル操作処理における通常動作モード時の座標指示操作処 理におけるモニターの表示画像の説明図である。
[図 24]図 24は、マニュアル操作処理における通常モード時の座標指示操作モードで の操作方法の説明図である。
[図 25]図 25は、マニュアル操作処理における通常動作モード時の座標指示操作処 理に係る座標指示処理ルーチンのフローチャートである。
[図 26]図 26は、マニュアル操作処理における通常動作モード時の座標指示操作処 理に係る座標指示処理における動作の説明図である。
[図 27]図 27は、 3点の頂点座標力 各動作軸の移動量を算出する方法の説明図で ある。
[図 28]図 28は、マニュアル操作処理における通常動作モード時の座標指示操作処 理に係る座標指示処理における動作の説明図である。
[図 29]図 29は、マニュアル操作処理における通常動作モード時の座標指示操作処 理に係る座標指示処理における動作の説明図である。
[図 30]図 30は、マニュアル操作処理における通常動作モード時の座標指示操作処 理に係るメモリ機能処理ルーチンのフローチャートである。
[図 31]図 31は、マニュアル操作処理における通常動作モード時の座標指示操作処 理に係るメモリ機能処理における動作の説明図である。
[図 32]図 32は、マニュアル操作処理における通常動作モード時の座標指示操作処 理に係るメモリ機能処理における動作の説明図である。
[図 33]図 33は、マニュアル操作処理における通常動作モード時の座標指示操作処 理に係るメモリ機能処理における動作の説明図である。
[図 34]図 34は、マニュアル操作処理におけるティーチング動作モード時のティーチ ング操作処理ルーチンのフローチャートである。
[図 35]図 35は、マ-ユアル操作処理におけるティーチング動作モード時のティーチ ング操作処理におけるモニターの表示画像の説明図である。
符号の説明
10 可変スリット装置
12 リット機構
14 Θ駆動機構
16 第 1スリットユニット
18 Yスリット機構
20 φ駆動機構
22 第 2スリットユニット
28、 58、 94、 96 DCモー -タ
30、 60、 98、 100 ェンコ一 -ダ
24 ベース部材
44 Θ回転ギア
62 スプリングガイド
64 スプリングフック
66 コィノレノ
68 Θスプリングカバー
80 スリットコントローラ
82 メイン基板
84 スーパーインポーズ基板
86 ノ ス
88 オペレーションパネノ 'レ
90 マウス
92 ノ ーソナノレコンビュータ
102 CCDカメラ
104 モニタ 300 レーザー装置
302 ハーフミラー
304 レンズ光学系
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、添付の図面を参照しながら、本発明による可変スリット装置の実施の形態の 一例を詳細に説明するものとする。
[0024] なお、本明細書ならびに図面においては、同一または相当する構成に関しては、そ れぞれ同一の符号を用いて示すことにより、その詳細な構成ならびに作用の詳細な 説明は適宜に省略する。
[0025] 図 1には、本発明による可変スリット装置の実施の形態の一例を備えたレーザー加 ェ装置のブロック構成説明図が示されている。
[0026] このレーザー加工装置は、レーザー光を出射するレーザー装置 300と、レーザー 装置 300から出射されたレーザー光のビーム形状を整形する可変スリット装置 10と、 レーザー装置 300から出射されたレーザー光を透過するとともに被力卩ェ物 202の被 加工面 202aからの反射光を反射するハーフミラー 302と、可変スリット装置 10から出 射されたビーム形状を整形されたレーザー光を制御する結像レンズや対物レンズな どにより構成されるレンズ光学系 304と、被力卩ェ物 202を載置可能であるとともに XY Z直交座標系における任意の方向に移動可能なステージ 200とを有して構成されて いる。
[0027] ここで、可変スリット装置 10は、レーザー光のビーム形状を整形するために用いら れるものであり、レーザー光の光軸 Lに垂直な面に沿ってスリット S (図 2参照）を設け るとともに当該スリット Sの延長方向を所定の方向に向けて設けた第 1のスリツト機構で ある Xスリット機構 12および当該 Xスリット機構 12をレーザー光の光軸 Lを中心に回 転する駆動手段である Θ駆動機構 14を有する第 1スリットユニット 16と、レーザー光 の光軸 Lに垂直な面内においてスリット Sを設けるとともに当該スリット Sの延長方向を 上記所定の方向とは異なる方向に向けて X リット機構 12によるスリット Sと交差する ようにした第 2のスリット機構である Yスリット機構 18および当該 Yスリット機構 18をレ 一ザ一光の光軸 Lを中心に回転する駆動手段である φ駆動機構 20を有する第 2スリ ットユニット 22とを有しており、これら第 1スリットユニット 16と第 2スリットユニット 22とは 対向して配置されている。
[0028] これら第 1スリットユニット 16と第 2スリットユニット 22とは互いに同様な構成を備えて おり、それらの詳細については図 2〜4を参照しながら後述する力 第 1スリットュ-ッ ト 16の X リット機構 12により形成されたスリット Sと第 2スリットユニット 22の Yスリット機 構 18により形成されたスリット Sとが重ね合わされて四角形状の孔部が形成されるとと もに、 Xスリット機構 12は Θ駆動機構 14によりレーザー光の光軸 Lを中心に回転され 、また、 Yスリット機構 18は φ駆動機構 20によりレーザー光の光軸 Lを中心に回転さ れて、当該四角形状の孔部の形状および大きさは多様に変更可能となされている。
[0029] 上記のようにして第 1スリットユニット 16と第 2スリットユニット 22とにより形成された孔 部をレーザー光が通過することにより、レーザー光のビーム形状が当該孔部の形状 および大きさに整形されることになる。
[0030] 従って、こうしたレーザー加工装置においては、可変スリット装置 10から出射された ビーム形状を整形されたレーザー光により被力卩ェ物 202の加工を行うことができる。 より詳細には、可変スリット装置 10から出射されたビーム形状を整形されたレーザー 光を結像レンズや対物レンズなどにより構成されるレンズ光学系 304を介して制御し た後に、 XYZ直交座標系における任意の方向に移動可能なステージ 200上に載置 された被力卩ェ物 202の被カ卩工面 202aに照射し、これにより被力卩ェ物 202の被カロェ 面 202aを所望の状態に加工する。
[0031] ここで、図 2には第 1スリットユニット 16の概略構成斜視説明図が示されており、図 3 には第 1スリットユニット 16の図 2の A矢視説明図が示されており、図 4には Xスリット機 構 12の要部分解斜視説明図が示されている。
[0032] なお、この実施の形態においては、上記したように第 1スリットユニット 16と第 2スリツ トユニット 22とは互いに同様な構成を備えており、 X リット機構 12と Yスリット機構 18 とが対応し、 Θ駆動機構 14と φ駆動機構 20とが対応している。
[0033] そして、可変スリット装置 10内において組み付ける際には、例えば、第 1スリットュ- ット 16を 2組用意し、これら 2組の第 1スリットユニット 16を互いの X リット機構 12が対 向するように配置して、一方の第 1スリットユニット 16を第 2スリットユニット 22として機 能させるものである。従って、第 2スリットユニット 22として機能する第 1スリットユニット 16においては、 リット機構 12は Yスリット機構 18として機能し、 Θ駆動機構 14は φ駆動機構 20として機能する。
[0034] このため、第 1スリットユニット 16と第 2スリットユニット 22との構成の詳細については 、第 1スリットユニット 16に関してのみ説明することとし、第 2スリットユニット 22につい ては「第 1」を「第 2」、「X」を「Υ」、「θ」を「φ」と読み替えることによりその説明を適宜 に 略す 。
[0035] 第 1スリットユニット 16は、ベース部材 24上に、 X リット機構 12と Θ駆動機構 14と を配設している。
[0036] X リット機構 12は、縁部を対向して配置されてその間にスリット幅 gのスリット Sを形 成する一対のスリット板 26a、 26bと、スリット Sのスリット幅 gを変更するためにこれら一 対のスリット板 26a、 26bを移動する DCモータ 28と、スリット板 26a、 26bの位置制御 のために DCモータ 28の回転を検出するエンコーダ 30とを有して構成されている。
[0037] ここで、スリット板 26a、 26bは、拡開方向（スリット幅 gを広げる方向）に付勢するコィ ルバネ 32により互いに連結されたスリットベース 34a、 34bに、ネジ 36によりそれぞれ 固定されている。
[0038] さらに、スリットベース 34a、 34bは、窓部 Wを備えた矩形枠状のハウジング 38とノヽ ウジングカバー 40との間に挟持されている。また、ハウジング 38は中央に開口部 OP (図 3参照）を設けたプレート 42に固定され、プレート 42は中央に開口部 OP (図 3参 照）を設けた Θ回転ギア 44に固定されていて、ハウジング 38とハウジングカバー 40 の窓部 Wとプレート 42の開口部 OPと Θ回転ギア 44の開口部 OPとが連通するように 配置されている。
[0039] なお、符号 46はスリット板 26aの位置を検出するためのフォトセンサーであり、符号 48はボールガイドであり、符号 50は開閉ネジであり、符号 52はベアリングであり、符 号 54はガイド軸である。
[0040] ここで、開閉ネジ 50は逆方向のネジが形成されており、開閉ネジ 50の回転方向に よりスリットベース 34aとスリットベース 34bとが互いに近づいたり離れたりする。
[0041] 次に、 0駆動機構 14は、中央に開口部 OP (図 3参照）を設けるとともにハウジング 3 8を取り付けたプレート 42を固定して開口部 OPを中心に回転する Θ回転ギア 44と、 Θ回転ギア 44と嚙み合う Θモータギア 56と、減速器（図 8参照）を介して Θモータギ ァ 56を回転する DCモータ 58と、 Θ回転ギア 44の位置制御のために DCモータ 58の 回転を検出するエンコーダ 60と、ベース部材 24上に配設されるとともに Θ回転ギア 4 4の外周に沿って略 2Z3周分の領域に配置された凹溝状のスプリングガイド 62と、 スプリングガイド 62の凹溝内に配置されるとともにその一端をスプリングガイド 62の一 方の端部 62a側で固定されかつ他端を Θ回転ギア 44に固定されたスプリングフック 6 4に固定されて伸長方向に付勢する付勢手段としてのコイルパネ 66と、スプリングガ イド 62の凹溝内に配置されたコイルパネ 66が当該凹溝外へ飛び出ることを防止する ための Θスプリングカバー 68とを有して構成されている。
[0042] なお、符号 70は Θ回転ギア 44に固定された Θセンサーシャツタであり、符号 72は
Θセンサーシャツタの位置を検出して Θ回転ギア 44の位置を検出するための原点セ ンサ一であり、符号 74はステンレス製ボールであり、符号 76はネジである。
[0043] なお、この実施の形態においては、 DCモータ 28によるスリット板 26a、 26bの移動 方向に沿う動作軸を X軸と規定し、 DCモータ 94によるスリット板の移動方向に沿う動 作軸を Y軸と規定し、 DCモータ 58による Θ回転ギアの回転方向に沿う動作軸を Θ 軸と規定し、 DCモータ 96による φ回転ギアの回転方向に沿う動作軸を φ軸と規定 する。
[0044] また、本明細書および添付の図面における XY軸座標系においては、 CW(clockw ise)方向（時計回り方向）がスリットを閉じる方向であり、 CCW (counterclockwise) 方向（反時計回り方向）がスリットを開く方向である。一方、本明細書および添付の図 面における θ φ軸座標系においては、 CW方向が時計回り方向にスリットを回転させ る方向であり、 CCW方向が反時計回り方向にスリットを回転させる方向である。
[0045] また、可変スリット装置 10は、その全体の動作をスリットコントローラー 80により制御 するようになされている。このスリットコントローラー 80は、中央処理装置（CPU) 82a や CPU82aの制御のためのプログラムや後述する各種の情報などを記憶するリード オンリメモリ（ROM) 82bや CPU82aのワーキングエリアとして用いられる記憶領域な どを備えたランダムアクセスメモリ (RAM) 82cなどが搭載されたメイン基板 82と、各 種の画像をスーパーインポーズ処理するためのスーパーインポーズ基板 84とを有し て構成されており、これらメイン基板 82とスーパーインポーズ基板 84とはバス 86を介 して接続されている。
[0046] また、メイン基板 82には、作業者が各種の指示を入力するためのオペレーションパ ネル 88と、作業者が各種の指示を入力するためのポインティングデバイスとしてのマ ウス 90と、各種のデータを入出力するためのパーソナルコンピュータ 92と、 リット 機構 12のスリット板 26a、 26bを移動する DCモータ 28と、 Yスリット機構 18のスリット 板 (X^リット機構 12のスリット板 26a、 26bに相当する。）を移動する DCモータ 94 (X スリット機構に関する DCモータ 28に相当する。）と、 Θ駆動機構 14における Θ回転 ギア 44を回転するための DCモータ 58と、 φ駆動機構 20における φ回転ギア（ Θ駆 動機構 14における Θ回転ギア 44に相当する。）を回転するための DCモータ 96 ( 0 駆動機構 14における DCモータ 58に相当する。）と、 リット機構 12における DCモ ータ 28の回転を検出するエンコーダ 30と、 Yスリット機構 18における DCモータ 94の 回転を検出するエンコーダ 98と、 Θ駆動機構 14における DCモータ 58の回転を検 出するエンコーダ 60と、 φ駆動機構 20における DCモータ 96の回転を検出するェン コーダ 100とが接続されている。
[0047] 一方、スーパーインポーズ基板 84には、ハーフミラー 302により反射された被カロェ 物 202の被カ卩工面 202aからの反射光を受光してレーザー光を照射された被力卩ェ物 202の被カ卩工面 202aを撮像する CCDカメラ 102と、 CCDカメラ 102が撮像した画像 やスーパーインポーズ基板 84でスーパーインポーズ処理された画像などを表示する モニタ 104とが接続されて 、る。
[0048] なお、オペレーションパネル 88には、操作子として、ジョイスティック 88aや回転スィ ツチ 88b、回転スィッチ 88c、回転スィッチ 88dあるいは回転スィッチ 88eなどの各種 スィッチ類が設けられて 、る。
[0049] 次に、この可変スリット装置 10におけるスリット座標とスリットサイズとについて説明し ておくと、まず、スリット座標については、可変スリット装置 10はエンコーダ 30、 98、 6 0、 100を用いて位置の管理を行っている。スリット座標とは、 XY軸座標系において はエンコーダ 30、 98のカウント値にギア比を掛けて [ /z m] (マイクロメートル）単位に 変換した値を表しており、一方、 θ φ軸座標系においてはエンコーダ 60、 100のカウ ント値にギア比を掛けて [deg] (度）単位に変換した値を表している。
[0050] 後述する原点検出にて決定した原点位置でエンコーダ 30、 98、 60、 100がクリア されてゼロになるので、 XY軸座標系におけるスリット座標は原点位置からの距離を /z m (マイクロメートル）単位で示し、一方、 θ φ軸座標系におけるスリット座標は原点 位置からの角度を deg (度）単位で示すものとなる。
[0051] 次に、 XY軸座標系におけるスリットサイズについて図 5を参照しながら説明すると、 可変スリット装置 10の原点センサー 46は CCW方向の一番端に配設されている。こ のため、スリット座標が原点位置（0 m)のときに、スリット Sのスリット幅 gが最も開い た状態となる。可変スリット装置 10においては、このときに開いているスリット Sのスリツ ト幅 g [ ix m]をスリットサイズと 、う表現で定義して!/、る。
[0052] 以上の構成において、この可変スリット装置 10においては、作業者がオペレーショ ンパネル 88を操作して所望の指示を入力すると、スリットコントローラー 80は当該指 示に従った処理を行い、第 1スリットユニット 16の X リット機構 12により形成されたス リット Sと第 2スリットユニット 22の Yスリット機構 18により形成されたスリット Sとを重ね合 わせて四角形状の孔部を形成するとともに、 Θ駆動機構 14は X リット機構 12をレー ザ一光の光軸 Lを中心に回転し、また、 φ駆動機構 20は Yスリット機構 18をレーザー 光の光軸 Lを中心に回転して、四角形状の孔部の形状および大きさを指示に応じて 変化させる。
[0053] 上記のようにして第 1スリットユニット 16と第 2スリットユニット 22とにより形成された孔 部にレーザー光を通過させることにより、レーザー光のビーム形状は当該孔部の形 状および大きさに整形される。
[0054] なお、ビーム形状を整形されたレーザー光は、結像レンズや対物レンズなどより構 成されるレンズ光学系 304を介して制御した後に、 XYZ直交座標系における任意の 方向に移動可能なステージ 200上に載置された被力卩ェ物 202の被カ卩工面 202aに 照射され、これにより被力卩ェ物 202の被カ卩工面 202aを所望の状態にカ卩ェすることが できる。
[0055] 次に、図 7および図 8を参照しながら、可変スリット装置 10におけるバックラッシ除去 機能について説明する。
[0056] 即ち、可変スリット装置 10には、ベース部材 24上に配設されるとともに Θ回転ギア 4 4の外周に沿って略 2Z3周分の領域に配置された凹溝状のスプリングガイド 62と、 スプリングガイド 62の凹溝内に配置されるとともにその一端をスプリングガイド 62の一 方の端部 62a側で固定されかつ他端を Θ回転ギア 44の固定されたスプリングフック 6 4に固定された伸長方向に付勢するコイルパネ 66と、スプリングガイド 62の凹溝内に 配置されたコイルパネ 66が当該凹溝外へ飛び出ることを防止するための Θスプリン グカバー 68とが設けられており、これらの構成によりバックラッシを除去することがで きる。
[0057] まず、図 7にはバックラッシ除去機能のないギア機構の概念構成説明図が示されて いるが（なお、図 7においては、理解を容易にするために、可変スリット装置 10のギア 機構と相当する構成には、可変スリット装置 10のギア機構に用いた符号と同一の符 号を付して示した。）、バックラッシ Bおよび Cは、一般的な平歯車同士の隙間として 発生しているものである。これによるガタに関しては、 Θモータギア c (56)、ェンコ一 ダギア e (60)のギア内に薄い平歯車を 2枚あわせ、ねじりコイルばねにより各ギア同 士を回転方向にねじることにより、ノ ックラッシを除去することができる。これは平歯車 同士のノ ックラッシを除去する際に一般的に用いられている手法である。
[0058] その一方で、ノ ックラッシ Aについては、減速器内部に構造上のガタがある。そのた め Θモータギア c (56)および Θ回転ギア d (44)は、モータ軸 a (58)に対しガタを持つ てしまい、結果としてバックラッシ Aのガタの影響を受け、回転角の位置決め精度を 悪ィ匕させるものであった。
[0059] そこで、上記したバックラッシ Aの影響を取り除くために、可変スリット装置 10は上記 した構成を備えるようにした。即ち、 Θ回転ギア d (44)外周にコイルパネ 66を円弧状 に配置し、 Θ回転ギア d (44)に取り付けた押出し棒たるスプリングフック 64によりコィ ルバネ 66を押し付け、常に回転方向にテンションをかけておく構造とした。
[0060] その結果、回転方向の力が減速器 b、 Θモータギア c (56)、 Θ回転ギア d (44)の各 ギアを常に駆動方向へ押し付けるように働き、減速器 b内のガタを常に一方向へ押し 当てることで、モータ軸 a (58)と 0回転ギア d (44)間において駆動時のガタを取り除 くことが可能になった。
[0061] 次に、上記した可変スリット装置 10の動作について、図 9以降に示すフローチャート などを参照しながら詳細に説明する。
[0062] まず、図 9には、可変スリット装置 10のメインルーチンのフローチャートが示されてい る。
[0063] 即ち、この可変スリット装置 10は、電源が投入されると起動を開始し (ステップ S902 )、各種メモリからパラメータを読み込む (ステップ S904)。なお、読み込むパラメータ は、例えば、動作軸である ΧΥ θ φ軸のソフトウェアリミット座標（CW側座標、 CCW側 座標）と、有効範囲円の有効 Z無効パラメータ、有効範囲円の半径 m]などである 。これらパラメータならびにそれに伴う処理については、後に詳述する。
[0064] ステップ S904の処理を終了すると、ステップ S906の処理へ進み、ハードウェア（メ イン基板 82およびスーパーインポーズ基板 84)を初期化する。
[0065] ここで、有効範囲円とは、第 1スリットユニット 16の リット機構 12により形成された スリット Sと第 2スリットユニット 22の Yスリット機構 18により形成されたスリット Sとを重ね 合わせて形成される四角形状の孔部の大きさの限界を示すものである。
[0066] 即ち、可変スリット装置 10においては、フローチャートを参照しながら後に詳述する ように、第 1スリットユニット 16の リット機構 12により形成されたスリット Sと第 2スリツ トユニット 22の Yスリット機構 18により形成されたスリット Sとを重ね合わせて形成され る四角形状の孔部は、その外縁が有効範囲円の円周を超えることがないように大きさ が制限されることになる。これにより、有効範囲円の大きさを所望の大きさに設定して おくことにより、第 1スリットユニット 16の X リット機構 12により形成されたスリット Sと第 2スリットユニット 22の Yスリット機構 18により形成されたスリット Sとを重ね合わせて形 成される四角形状の孔部は、その大きさが所望の大きさ以上に設定されることが防止 される。
[0067] なお、この可変スリット装置 10を、当該可変スリット装置 10から出射されたレーザー 光を結像レンズと対物レンズとを介して被加工物に照射するレーザー加工装置に搭 載する場合には、可変スリット装置 10から出射されたレーザー光のビーム形状が対 物レンズの入射側に有効に入射できる形状となるように、第 1スリットユニット 16の X リット機構 12により形成されたスリット Sと第 2スリットユニット 22の Yスリット機構 18によ り形成されたスリット Sとを重ね合わせて形成される四角形状の孔部の大きさを制限 する有効範囲円の大きさを設定すればよい。
[0068] また、上記のようにレーザー加工装置に可変スリット装置 10を搭載する場合には、 有効範囲円の半径は、結像レンズおよび対物レンズの仕様力 計算によって求めた りあるいは実験的に求めるなどして、作業者が任意に設定すればよい。
[0069] 例えば、第 1スリットユニット 16の X リット機構 12により形成されたスリット Sと第 2スリ ットユニット 22の Υスリット機構 18により形成されたスリット Sとを重ね合わせて形成さ れる四角形状の孔部の対角線の長さが 8. 5mmの場合には、対物レンズの倍率が 5 0倍以上になるとけられが生じる。このため、レーザー光を実際にサンプルに照射し て、当該四角形状の孔部の対角線の長さがけられの生じない範囲となるように、有効 範囲円の半径を設定するようにしてもょ 、。
[0070] なお、レーザー加工装置に可変スリット装置 10を搭載する際には、対物レンズの倍 率が高くなればなるほど、有効範囲円の大きさがより小さくなるように設定する必要が ある。
[0071] 次に、第 1スリットユニット 16および第 2スリットユニット 22の原点検出を実施すると（ ステップ S908)、これにより起動時の処理が完了し、アイドリング状態に移行する (ス テツプ S 910)。
[0072] そして、緊急停止割り込みが発生した力否かのチェック行 、 (ステップ S912)、緊急 停止割り込み発生時には安全に電源を落とせるようにスリープ状態に移行する (ステ ップ S914)。なお、電源をオフ（OFF)したときやノヽードウエアの故障時に、緊急停止 割り込みが発生する。
[0073] 次に、オペレーションパネル 88の操作割り込みをチェックし (ステップ S916)、オペ レーシヨンパネル 88が操作されている場合には、マニュアル操作処理に移行する（ス テツプ S918)。なお、このマニュアル操作処理については、フローチャートを参照し ながら後に詳述する。
[0074] 次に、マウス 90の操作割り込みをチェックし (ステップ S920)、マウスが操作されて いる場合には、マウス操作処理に移行する (ステップ S922)。なお、このマウス操作 処理は、後に詳述するマニュアル操作処理中の座標指示操作処理におけるォペレ ーシヨンパネル 88のジョイスティック 88aおよび各種スィッチ類の操作を、マウス 90に よるカーソルの移動やマウス 90のクリック操作に対応させた場合の処理内容に相当 する。即ち、マウス操作処理の処理内容は、後に詳述するマニュアル操作処理中の 座標指示操作処理における右スィッチ 88bの操作をマウス 90の左クリック操作に対 応させ、また、後に詳述するマニュアル操作処理中の座標指示操作処理における左 スィッチ 88cの操作をマウス 90の右クリック操作に対応させ、また、後に詳述するマ- ュアル操作処理中の座標指示操作処理におけるジョイスティック 88aの操作をマウス 90によるカーソルの移動に対応させた場合の処理内容に相当するものである。従つ て、本明細書においては、マウス操作処理については後に詳述するマニュアル操作 処理中の座標指示操作処理の処理内容を参照することにより、マウス操作処理自体 の詳細な説明は省略する。
[0075] 次に、パーソナルコンピュータ 92から入力される RS— 232Cコマンドの受信割り込 みをチェックし (ステップ S924)、 RS— 232Cコマンドを受信した場合には、コマンド 実行処理に移行する (ステップ S926)。
[0076] 次に、上記したステップ S918で実行されるマニュアル操作処理について、図 10に 示すマニュアル操作処理ルーチンのフローチャートを参照しながら説明する。このマ
-ュアル操作処理ルーチンにおいては、動作モードならびに操作モードによって操 作方法が異なる。
[0077] マニュアル操作処理ルーチンが起動されると、まず、動作モードの確認を行う（ステ ップ S 1002)。この可変スリット装置 10のマニュアル操作処理においては、動作モー ドとして、通常動作モードとティーチング動作モードとの 2つの動作モードが設定され ている。このステップ S 1002における確認処理の時点で、ティーチング動作モード移 行操作が実施されている場合には、ティーチング動作モードに移行する (ステップ S1 020)。オペレーションパネル 88を何も操作しなければ、通常動作モードに移行する (ステップ S 1004)。
[0078] なお、通常動作モードの場合は、モニタ 104上に図 11に示す画像を描画する。こ の図 11に示すモニタ 104の画像において、符号 SFは、第 1スリットユニット 16の Xスリ ット機構 12により形成されたスリット Sと第 2スリットユニット 22の Yスリット機構 18により 形成されたスリット Sとを重ね合わせて形成された四角形状の孔部の形状 (以下、単 に「スリット形状」と適宜に称する。）を示す。また、符号 VCは、有効範囲円を示す。
[0079] こうしたマニュアル操作処理の通常動作モードでは、第 1スリットユニット 16ならびに 第 2スリットユニット 22の制御を行うことができる。
[0080] 次に、ステップ S 1006の処理へ進み、操作モードの確認を行う。この可変スリット装 置 10のマニュアル操作処理の通常動作モードにおいては、操作モードとして、ノー マル操作モードと、菱形操作モードと、座標指示操作モードと 3つの操作モードが設 定されている。これらノーマル操作モード、菱形操作モードならびに座標指示操作モ ードについては、フローチャートを参照しながら後に詳述する。
[0081] ここで、操作モード力 一マル操作モードの場合は（ステップ S1008)、ノーマル操 作処理の実行に移行する (ステップ S 1010)。
[0082] 一方、操作モードが菱形操作モードの場合は (ステップ S1012)、菱形操作処理の 実行に移行する（ステップ S1014)。
[0083] さらに、操作モードが座標指示操作モードの場合は (ステップ S1016)、座標指示 操作処理の実行に移行する (ステップ S 1018)。
[0084] また、ティーチング動作モードの場合は (ステップ S 1020)、ティーチング操作処理 の実行へ移行して (ステップ S 1022)、モニタ 104上に図 12に示す画像を描画する。 このティーチング操作処理では、制御パラメータをティーチングすることができる。
[0085] 次に、上記したステップ S1010で実行されるマニュアル操作処理における通常動 作モード時のノーマル操作処理について、図 13に示すノーマル操作処理ルーチン のフローチャートを参照しながら説明する。
[0086] このノーマル操作処理ルーチンにおいては、まず、オペレーションパネル 88のジョ ィスティック 88aおよび各種スィッチ類が操作されて 、るかを確認する（ステップ S 130 2)。
[0087] このステップ S 1302において、オペレーションパネル 88のジョイスティック 88aおよ び各種スィッチ類が操作されて 、な 、場合には、全動作軸 (ΧΥ θ φ軸）の DCモー タ 28、 94、 58、 96を停止させ、アイドリング状態に移行する（ステップ S 1316)。 [0088] 一方、ステップ S I 302において、オペレーションパネル 88のジョイスティック 88aお よび各種スィッチ類が操作されて 、た場合には、オペレーションパネル 88のジョイス ティック 88aおよび各種スィッチ類の IZO状態を確認し、動作させる動作軸を決定す る（ステップ S 1304)。例えば、図 14に示すように、オペレーションパネル 88のジョイ スティック 88aを右に倒した場合には、動作軸は X軸になり、 Xスリット機構 12のスリツ ト板 26aとスリット板 26bとを開く方向（スリット幅 gを大きくする方向）に移動する。
[0089] ステップ S 1304の処理を終了すると、ステップ S 1306の処理へ進み、ステップ S 13 04で決定した動作軸の DCモータに電圧を印加して動作を開始する。
[0090] ステップ S 1306の処理を終了すると、ステップ S 1308の処理へ進み、動作軸のェ ンコーダ（エンコーダ 30、エンコーダ 98、エンコーダ 60またはエンコーダ 100)の値 を取得し、その値にギア比を加算して、現在の座標値を取得する。なお、 X軸ならび に Y軸の動作軸にっ 、ては「 μ m」で座標値を管理し、 Θ軸ならびに φ軸の動作軸 につ 、ては「deg」で座標値を管理する。
[0091] ステップ S 1308の処理を終了すると、ステップ S 1310の処理へ進み、現在の動作 軸の座標値とソフトウェアリミット座標値とを比較し、現在の動作軸の座標値がソフトゥ エアリミット座標値の範囲内にある力否かを判断する。
[0092] ステップ S 1310の判断結果において、現在の動作軸の座標値が CWおよび CCW ソフトウェアリミット座標値に到達した場合は、全動作軸 (XY 0 φ軸）の DCモータ 28 、 94、 58、 96を停止させてアイドリング状態に移行する（ステップ S 1316)。なお、 C W、 CCWソフトウェアリミット座標値はパラメータとして保存しており、ティーチング動 作モードにぉ 、て予め設定しておく。
[0093] なお、この可変スリット装置 10においては、 X リット機構 12ならびに Yスリット機構 1 8におけるスリット板の機械的な干渉を防ぐために、ハードウェアリミットおよびソフトゥ エアリミットの 2種類のリミットを設定している。
[0094] まず、ハードウェアリミットについては、可変スリット装置 10は、ハードウェアリミットに 原点センサー 46、 72を用いており、各軸の CCW側に 1箇所設置している。また、こ の原点センサー 46、 72は原点センサーとしても機能し、「ハードウェアリミット位置 = 原点位置」となる。 [0095] 一方、ソフトウェアリミットに関しては、 X軸ならびに Y軸の動作軸については、図 15 に示すように、各軸の CW側、 CCW側にソフトウェアリミットを設定しており、また、 Θ 軸ならびに φ軸の動作軸については、図 16に示すように、各軸の CW側、 CCW側 にソフトウェアリミットを設定して 、る。
[0096] 一方、ステップ S 1310の判断結果において、現在の動作軸の座標値が CWおよび CCWソフトウェアリミット座標値に到達していない場合には、有効範囲円 VCのリミット 確認のために、スリット形状における対角線（2本）の長さを、現在の ΧΥ θ φ軸の座 標値カも算出する (ステップ S1312)。そして、この 2本の対角線のうち、長いほうの対 角線が有効範囲円 VCの直径以上の場合には、有効範囲円リミットオーバーと判断 する。
[0097] これにより、第 1スリットユニット 16の X リット機構 12により形成されたスリット Sと第 2 スリットユニット 22の Yスリット機構 18により形成されたスリット Sとを重ね合わせて形成 される四角形状の孔部の大きさは、効範囲円を超えて設定されることが防止される。
[0098] 即ち、この可変スリット装置 10においては、有効範囲円 VCを設定することにより、 第 1スリットユニット 16ならびに第 2スリットユニット 22の動作に制限をかけることができ 、「有効範囲円 VCの直径力 Sスリット形状 SFの対角線よりも長いかどうか」を検出する ことにより上記制限をかける動作を実現している。
[0099] ここで、上記したスリット形状 SFの対角線の長さの算出方法について、図 17を参照 しながら説明すると、まず、スリット形状 SFの対角線を算出するにあたり、スリット形状 SFが「クロスラインの交点を (0, 0)とした極座標系」に置かれて 、るものと定義する。 ここで、クロスラインとは、モニタ 104の画面の水平方向中心と垂直方向中心に延長 して画面中央で交差するライン Ll、 L2であり、スリット形状 SFの重心はこのクロスライ ンの交点（0, 0)の位置と等し 、位置とする。
[0100] スリット形状 SFは平行四辺形 (正方形ならびに長方形を含む。 )であるので、対角 線は必ず交点（0, 0)を通ることになる。そのため、対角線の長さは、スリット形状 SF の任意の頂点座標 (XI, Y1)または (X2, Y2)を ΧΥ θ φ軸のスリット座標力も算出 し、
{ (0, 0)と (XI, Y1)の距離 } X 2 または
{ (0, 0)と (X2, Y2)の距離 } X 2
で求めることができる。
[0101] 上記したステップ S1312の処理を終了すると、現在のスリット形状 SFの対角線と有 効範囲円 VCの直径を比較し (ステップ S 1314)、対角線が有効範囲円 VCの直径以 上である場合には、全動作軸 (XY 0 φ軸）の DCモータ 28、 94、 58、 96を停止させ 、アイドリング状態に移行する (ステップ S 1316)。
[0102] 一方、対角線が有効範囲円の直径よりも短い場合には、ステップ S1302へ戻って 処理を繰り返す。
[0103] 次に、マニュアル操作処理における通常モード時のノーマル操作モードでの操作 方法について図 18を参照しながら説明すると、ノーマル操作モードでは基本的な全 ての操作を行うことができる。
[0104] このノーマル操作モードのときは、ジョイスティック 88aにより、 X リット機構 12と Yス リット機構 18とにおけるスリット幅 gの拡大縮小 (スリットの開閉）を行うことができる。
[0105] また、回転スィッチ 88bまたは回転スィッチ 88cのいずれか一方を押すことにより、
Θ駆動機構 14と φ駆動機構 20を時計回り方向あるいは反時計回り方向へスリット形 状を維持したまま回転を行うことができる。
[0106] さらに、回転スィッチ 88dまたは回転スィッチ 88eを押しながら回転スィッチ 88bまた は回転スィッチ 88cのいずれか一方を押すことにより、 Θ駆動機構 14のみ、または、
Φ駆動機構 20のみの単体回転を行うことができる。
[0107] 即ち、このノーマル操作モードのときは、上記の操作を組み合わせることにより、スリ ット形状を任意の平行四辺形の形状とすることができる。
[0108] 次に、上記したステップ S1014で実行されるマニュアル操作処理における通常動 作モード時の菱形操作処理について、図 19に示す菱形操作処理ルーチンのフロー チャートを参照しながら説明する。
[0109] この菱形操作処理ルーチンにおいては、まず、オペレーションパネル 88のジョイス ティック 88aおよび各種スィッチ類が操作されて 、るかを確認する (ステップ S 1902) [0110] このステップ S I 902において、オペレーションパネル 88のジョイスティック 88aおよ び各種スィッチ類が操作されて 、な 、場合には、全動作軸 (ΧΥ θ φ軸）の DCモー タ 28、 94、 58、 96を停止させ、アイドリング状態に移行する（ステップ S 1916)。
[0111] 一方、ステップ S 1902において、オペレーションパネル 88のジョイスティック 88aお よび各種スィッチ類が操作されて 、た場合には、オペレーションパネル 88のジョイス ティック 88aおよび各種スィッチの IZO状態を確認し、動作させる動作軸を決定する (ステップ S 1904)。例えば、図 20に示すように、オペレーションパネル 88のジョイス ティック 88aを右に倒した場合には、動作軸は ΧΥ θ φ軸になり、菱形のスリット形状 S Fの横の頂点を開く方向に移動する。
[0112] ステップ S 1904の処理を終了すると、ステップ S 1906の処理へ進み、ステップ S 19 04で決定した動作軸の DCモータに電圧を印加して動作を開始する。
[0113] ステップ S 1906の処理を終了すると、ステップ S 1908の処理へ進み、動作軸のェ ンコーダ（エンコーダ 30、エンコーダ 98、エンコーダ 60またはエンコーダ 100)の値 を取得し、その値にギア比を加算して、現在の座標値を取得する。なお、 X軸ならび に Y軸の動作軸にっ 、ては「 μ m」で座標値を管理し、 Θ軸ならびに φ軸の動作軸 につ 、ては「deg」で座標値を管理する。
[0114] ステップ S 1908の処理を終了すると、ステップ S 1910の処理へ進み、現在の動作 軸の座標値とソフトウェアリミット座標値とを比較し、現在の動作軸の座標値がソフトゥ エアリミット座標値の範囲内にある力否かを判断する。
[0115] ステップ S 1910の判断結果において、現在の動作軸の座標値が CWおよび CCW ソフトウェアリミット座標値に到達した場合は、全動作軸 (XY 0 φ軸）の DCモータ 28 、 94、 58、 96を停止させてアイドリング状態に移行する（ステップ S 1916)。なお、上 記したように、 CW、 CCWソフトウェアリミット座標値はパラメータとして保存しており、 後述するティーチング動作モードにおいて予め設定しておく。
[0116] 一方、ステップ S 1910の判断結果において、現在の動作軸の座標値が CWおよび CCWソフトウェアリミット座標値に到達していない場合には、有効範囲円 VCのリミット 確認のために、現在のスリット形状 SFにおける対角線（2本）の長さを、現在の XY 0 Φ軸の座標値力も算出する (ステップ S 1912)。そして、このスリット形状 SFにおける 2本の対角線のうち、長いほうの対角線が有効範囲円 VCの直径以上の場合には、 有効範囲円リミットオーバーと判断する。
[0117] 上記したステップ S1912の処理を終了すると、現在のスリット形状 SFの対角線と有 効範囲円 VCの直径とを比較し (ステップ S 1914)、スリット形状 SFの対角線が有効 範囲円 VCの直径以上の場合になった場合には、全動作軸 (XY 0 φ軸）の DCモー タ 28、 94、 58、 96を停止させ、アイドリング状態に移行する（ステップ S 1916)。
[0118] 一方、スリット形状 SFの対角線が有効範囲円 VCの直径よりも短い場合には、ステ ップ S 1902へ戻って処理を繰り返す。
[0119] 次に、マニュアル操作処理における通常モード時の菱形操作モードでの操作方法 について図 21を参照しながら説明すると、菱形操作モードでは、オペレーションパネ ル 88のジョイスティック 88aあるいは各種スィッチ類の操作により、スリット形状の対角 線上の 2つの頂点をその対角線上で両者が同一の距離だけ接近したり離れたりする 移動の指示をすると、当該指示に基づいてスリット形状の対角線上の 2つの頂点をそ の対角線上で両者が同一の距離だけ接近したり離れたりする移動の操作が行われる 。また、回転スィッチ 88bまたは回転スィッチ 88cのいずれか一方を押すことにより、 Θ駆動機構 14と φ駆動機構 20との両者を時計回り方向あるいは反時計回り方向へ 移動して、スリット形状を維持したまま回転を行うことができる。
[0120] 次に、マニュアル操作処理における通常モード時の座標指示操作モードでの操作 方法について図 24を参照しながら説明すると、座標指示操作モードでは、ジョイステ イツク 88aあるいは回転スィッチ 88b〜88eを操作しても、第 1スリットユニット 16ならび に第 2スリットユニット 22は直接動作しない。この座標指示操作モードにおいては、ジ ョィスティック 88aでカーソルを任意の位置に移動し、回転スィッチ 88bを押して、カー ソル位置を座標としてセットしていく。座標を 3点登録した時点で、指示された形にスリ ット形状 SFが移動する（1点目に登録した座標と 3点目に登録した座標とが対角位置 になる。）。
[0121] 次に、上記したステップ S1018で実行されるマニュアル操作処理における通常動 作モード時の座標指示操作処理にっ 、て、図 22に示す座標指示操作処理ルーチ ンのフローチャートを参照しながら説明する。 [0122] この座標指示操作処理ルーチンにおいては、まず、図 23に示すように、モニタ 104 上にカーソルおよびメモリボタンを表示する（ステップ S2202)。
[0123] ステップ S2202の処理を終了すると、カーソルカ モリボタン上にあるか否かを確認 する（ステップ S 2204)。
[0124] ここで、メモリボタン上にカーソルがな 、場合には、座標指示処理を実行し (ステツ プ S2206)、一方、メモリボタン上にカーソルがある場合には、メモリ機能処理を実行 する（ステップ S 2208)。
[0125] 次に、上記したステップ S2206で実行されるマニュアル操作処理における通常動 作モード時の座標指示操作処理に係る座標指示処理につ ヽて、図 25に示す座標 指示処理ルーチンのフローチャートを参照しながら説明する。
[0126] この座標指示処理ルーチンにおいては、まず、オペレーションパネル 88の右スイツ チ 88bが操作されているかを確認する（ステップ S2502)。なお、マ-ユアル操作処 理における通常動作モード時の座標指示操作処理に係る座標指示処理においては
、オペレーションパネルの機能は以下のとおりである。
•右スィッチ 88b：座標登録スィッチ（3点の座標を登録するスィッチである。 )
•左スィッチ 88c :前に戻るスィッチ（1つ前に登録した座標をクリアするスィッチで ある。）
•ジョイスティック 88aの傾き：カーソルの移動
[0127] ここで、右スィッチ 88bが押された場合には、現在のカーソル位置で座標を登録す る（ステップ S2504)。ジョイスティック 88aでカーソルを移動させ、所望のカーソル位 置で右スィッチ 88bを押して、 1点目から 3点目まで座標を登録する。即ち、図 26に 示すように、オペレーションパネル 88の右スィッチ 88bを押した場合には、現在の力 一ソル位置を登録し、登録した位置にはモニタ 104上に赤 、ポインタが表示される。
[0128] そして、 3点目まで座標を登録した力否かを判断し (ステップ S2506)、 3点目の座 標の登録が完了したと判断された場合には、スリット形状 SFが当該 3点で指示された 形状となるように第 1スリットユニット 16ならびに第 2スリットユニット 22を動作させるた めに、 3点の頂点の座標力も全動作軸 (XY 0 φ軸）の移動量を算出し、 目標座標を 決定する（ステップ S 2508)。 [0129] ここで、 3点の頂点座標力も各動作軸の移動量を算出する方法について、図 27を 参照しながら説明する。
[0130] スリット形状は平行四辺形 (正方形、長方形含む。 )であるので、 3点の座標が指定 されることでスリット形状が決定されることになり、ここ力 各動作軸のスリット座標をも 求めることができる（ただし、 1点目と 3点目は対角とする。；)。
[0131] また、登録された 1点目と 3点目の座標を結ぶ直線の中点を、平行四辺形の重心と して原点（0, 0)とする。
[0132] 即ち、まず、 θ φ軸の傾き角度を算出する。なお、 Θ軸は、図 27において (XI, Y1 )、 (X2, Y2)の 2点を通る直線の傾きになる。一方、 φ軸は、図 27において（X2, Y 2)、 (X3, Y3)の 2点を通る直線の傾きになる。
次に、 XY軸のスリットサイズの算出する。ここで、 X軸のスリットサイズは、以下の（1) 〜（3)に示すようにして算出する。
(1)図 27において、（XI, Yl)、 (Χ2, Υ2)の 2点を通る直線に対して直交し、力 つ、原点（0, 0)を通る直線の式を求める。
(2) (XI, Yl)、 (Χ2, Υ2)の 2点を通る直線と（1)で求めた直交直線との交点座 標（a, b)を求める。
(3) X軸のスリットサイズは、
{ (2)で求めた交点座標 (a, b)と原点 (0, 0)の距離 } X 2
となる。
[0133] 一方、 Y軸のスリットサイズは、以下の（1)〜（3)に示すようにして算出する。
(1)図 27において、（X2, Y2)、 (Χ3, Υ3)の 2点を通る直線に対して直交し、力 つ、原点（0, 0)を通る直線の式を求める。
(2) (Χ2, Υ2)、 (Χ3, Υ3)の 2点を通る直線と（1)で求めた直交直線との交点座 標（c, d)を求める。
(3) Y軸のスリットサイズは、
{ (2)で求めた交点座標 (c, d)と原点 (0, 0)の距離 } X 2
となる。
[0134] 次に、上記したステップ S2508の処理を終了すると、全動作軸の目標座標値とソフ トウエアリミット座標値とを比較する (ステップ S2510)。
[0135] ここで、 目標座標値が CWおよび CCWソフトウェアリミット座標値を越える場合には 、処理を終了してアイドリング状態に移行する。なお、 CW、 CCWソフトウェアリミット 座標値はパラメータとして保存しており、ティーチング動作モードにおいて予め設定 しておく。
[0136] 一方、 目標座標値が CWおよび CCWソフトウェアリミット内にある場合には、有効範 囲円 VCのリミット確認のために、 目標座標でのスリット形状における対角線（2本)の 長さを、 ΧΥ θ φ軸の目標座標値力も算出する (ステップ S2512)。
[0137] 上記したステップ S2512の処理を終了すると、 目標座標でのスリット形状 SFの対角 線と有効範囲円 VCの直径を比較し (ステップ S2514)、ステップ S2512で算出した 2 本の対角線のうちで長いほうの対角線が有効範囲円 VCの直径以上の場合に、有効 範囲円リミットオーバーとなる。即ち、 目標座標でのスリット形状 SFの対角線と有効範 囲円 VCの直径を比較して、スリット形状 SFの対角線が有効範囲円 VCの直径以上 の場合になる場合は、処理を終了してアイドリング状態に移行する。
[0138] 一方、スリット形状 SFの対角線が有効範囲円 VCの直径よりも短い場合には、全動 作軸 (XY 0 φ軸）の DCモータ 28、 94、 58、 96に電圧を印加して、動作を開始する (ステップ S2516)。
[0139] 次に、全動作軸（XY 0 φ軸）のエンコーダ 30、 98、 60、 100の値を取得し、その値 にギア比を掛けて、現在の座標値を取得します (ステップ S2518)。なお、 XY軸は「 m」で座標値を管理し、 θ φ軸は「deg」で座標値を管理する。
[0140] ステップ S2518の処理を終了するとさらに、ステップ S2520の処理へ進み、動作軸 の現在の座標値が目標座標に到達したかを確認する。
[0141] ここで、動作軸が目標座標に到達したならば、全動作軸 (ΧΥ θ φ軸）の DCモータ 28、 94、 58、 100を停止させる（ステップ S2522)。そして、全動作軸（XY 0 φ軸）の DCモータ 28、 94、 58、 100が停止したならば、アイドリング状態に移行する。
[0142] 一方、ステップ S2502においてオペレーションパネル 88の右スィッチ 88bが操作さ れていると判断されなかった場合には、オペレーションパネル 88の左スィッチ 88cが 操作されて ヽるかを確認する (ステップ S2524)。 [0143] そして、オペレーションパネル 88の左スィッチ 88cが操作された場合は、 1つ前に 登録した座標をクリアして 1つ前の登録状態に戻り（ステップ S2526)、アイドリング状 態に移行する。ただし、 1点も座標を登録していない場合は、処理を終了してアイドリ ング状態に移行する。
[0144] 例えば、座標指示操作モードでオペレーションパネル 88の左スィッチ 88cを押した 場合には、図 28に示すようになる。つまり、 2点目まで登録した状態でオペレーション パネル 88の左スィッチ 88cを押すと、 2点目に登録した位置情報はクリアされ、 2点目 の登録状態に戻る。
[0145] 次に、オペレーションパネル 88のジョイスティック 88aが操作されているかを確認し（ ステップ S2528)、ジョイスティック 88aが操作されている場合には、ジョイスティック 88 aが操作されている方向にあわせて、モニタ 104上のカーソルを移動する（ステップ S 2530)。そして、ジョイスティック 88aの操作が終了したら、アイドリング状態に移行す る。
[0146] 即ち、オペレーションパネル 88のジョイスティック 88aをいずれかの方向に倒した場 合、例えば、図 29に示すように、ジョイスティック 88aを右に倒すと、カーソルがモニタ 104の右方向に移動する。なお、このときには、第 1スリットユニット 16ならびに第 2ス リットユニット 22は移動しな ヽ。
[0147] 一方、ジョイスティック 88aが操作されて ヽな 、場合には、そのままアイドリング状態 に移行する。
[0148] 次に、上記したステップ S2208で実行されるマニュアル操作処理における通常動 作モード時の座標指示操作処理に係るメモリ機能処理について、図 30に示すメモリ 機能処理ルーチンのフローチャートを参照しながら説明する。
[0149] このメモリ機能処理ルーチンにおいては、まず、オペレーションパネル 88の右スイツ チ 88bが操作されているかを確認する（ステップ S3002)。なお、マ-ユアル操作処 理における通常動作モード時の座標指示操作処理に係るメモリ機能処理において は、オペレーションパネルの機能は以下のとおりである。
'右スィッチ 88b：メモリロードスィッチ（ 1〜5のメモリボタンに登録されたデータを口 ードする） '左スィッチ 88c :メモリセーブスィッチ（1〜5のメモリボタンに現在の座標データを セーブする）
•ジョイスティック 88aの傾き：カーソルの移動
[0150] オペレーションパネル 88の右スィッチ 88bが操作されている場合には、座標値がメ モリに登録されている力、即ち、メモリボタンに登録データがあるか否かを判断し (ステ ップ S3004)、メモリボタンに登録データがない場合には、処理を終了してアイドリン グ状態に移行する。
[0151] 一方、メモリボタンに登録データがある場合には、メモリボタンに登録されている XY
θ φ軸の座標値をロードし、 目標座標値に設定する (ステップ S3006)。
[0152] 次に、全動作軸の目標座標値とソフトウェアリミット座標値を比較し (ステップ S3008 ) , 目標座標値が CWおよび CCWソフトウェアリミット座標値を越える場合には、処理 を終了してアイドリング状態に移行する。なお、 CW、 CCWソフトウェアリミット座標値 はパラメータとして保存しており、ティーチング動作モードにおいて予め設定しておく
[0153] 一方、全動作軸の目標座標値がソフトウェアリミット座標値内にある場合には、有効 範囲円 VCのリミット確認のために、 目標座標でのスリット形状 SFにおける対角線（2 本)の長さを ΧΥ θ φ軸の目標座標値力も算出する (ステップ S3010)。
[0154] ステップ S3010の処理を終了すると、 目標座標でのスリット形状 SFの対角線と有効 範囲円 VCの直径を比較し (ステップ S3012)、スリット形状 SFの 2本の対角線のうち で長い方の対角線が有効範囲円 VCの直径以上の場合には、有効範囲円リミットォ 一バーとなり、処理を終了してアイドリング状態に移行する。
[0155] 一方、 目標座標でのスリット形状 SFの対角線の長さが有効範囲円 VCの直径よりも 短い場合には、全動作軸（XY 0 φ軸）の DCモータ 28、 94、 58、 96に電圧を印加し て、動作を開始する (ステップ S3014)。
[0156] ステップ S3014の処理を終了すると、ステップ S3016の処理へ進み、全動作軸（X Υ θ φ軸）のエンコーダ 30、 98、 60、 100の値を取得し、その値にギア比を掛けて現 在の座標値を取得する。なお、 XY軸は「 μ mjで座標値を管理し、 θ φ軸は「deg」 で座標値を管理する。 [0157] 次に、動作軸の現在の座標値が目標座標に到達したかを確認し (ステップ S3018) 、動作軸の現在の座標値が目標座標に到達していない場合には、ステップ S3014 へ戻って処理を行う。
[0158] 一方、動作軸の現在の座標値が目標座標に到達した場合には、全動作軸 (ΧΥ Θ
φ軸）の DCモータ 28、 94、 58、 96を停止させ、全動作軸が停止したらアイドリング 状態へ移行する (ステップ S 3020)。
[0159] 一方、ステップ S3002において右スィッチ 88bが操作されていると判断されなかつ た場合には、オペレーションパネル 88の左スィッチ 88cが操作されて!、るかを確認す る（ステップ S 3022)。
[0160] そして、オペレーションパネル 88の左スィッチ 88cが操作された場合は、現在のスリ ット形状 SFの座標データをメモリボタンに上書き保存し、アイドリング状態に移行する (ステップ S3024)。
[0161] 一方、オペレーションパネル 88の左スィッチ 88cが押されていると判断されなかつ た場合には、オペレーションパネル 88のジョイスティック 88aが操作されて!、るかを確 認し (ステップ S3026)、ジョイスティック 88aが操作されている場合には、ジョイスティ ック 88aが操作されている方向にあわせて、モニタ 104上のカーソルを移動する（ステ ップ S3028)。そして、ジョイスティック 88aの操作が終了したら、アイドリング状態に移 行する。
[0162] 一方、ジョイスティック 88aが操作されて ヽな 、場合には、そのままアイドリング状態 に移行する。
[0163] 従って、マニュアル操作処理における通常動作モード時の座標指示操作処理に係 るメモリ機能処理において、カーソル力 ^モリボタン上にある状態でオペレーションパ ネル 88の右スィッチ 88bを押した場合、例えば、図 31に示すように、カーソルをメモリ ボタン [2]にあわせて右スィッチ 88bを押すと、メモリボタン [2]の座標データをロード して、モニタ 104において点線で示された形状にスリット形状 SFが移動する。
[0164] また、カーソル力メモリボタン上にある状態でオペレーションパネル 88の左スィッチ 88cを押した場合、例えば、図 32に示すように、カーソルをメモリボタン [3]にあわせ て左スィッチ 88cを押すと、メモリボタン [3]に現在のスリット形状の座標データを保存 する。
[0165] さらに、オペレーションパネル 88のジョイスティック 88aをいずれかの方向に倒した 場合、例えば、図 33に示すように、ジョイスティック 88aを右に倒すと、カーソルがモ- タ 104の右方向に移動する。なお、このときには、第 1スリットユニット 16ならびに第 2 スリットユニット 22は移動しな!ヽ。
[0166] 次に、上記したステップ S1022で実行されるマニュアル操作処理におけるティーチ ング動作モード時のティーチング操作処理にっ 、て、図 34に示すティーチング操作 処理ルーチンのフローチャートを参照しながら説明する。
[0167] このティーチング操作処理ルーチンにおいては、まず、第 1スリットユニット 16および 第 2スリットユニット 22の原点復帰を実施する (ステップ S3402)。
[0168] なお、原点復帰終了後には、図 35に示すティーチング画面がモニタ 104上に表示 される。このティーチング画面は、ティーチングメニュー部分とティーチング操作方法 部分とで構成される。
[0169] ステップ S3402の処理を終了すると、有効範囲円 VCを設定する力否かを確認し（ ステップ S3404)、有効範囲円 VCを設定する場合には、有効範囲円 VCの設定を実 施する（ステップ S 3406)。
[0170] 一方、有効範囲円 VCを設定しない場合には、ソフトウェアリミット座標を設定するか 否かを確認し (ステップ S3408)、ソフトウェアリミット座標を設定する場合には、ソフト ウェアリミット座標値の設定を実施する (ステップ S3410)。
[0171] 次に、ソフトウェアリミット座標を設定しない場合には、設定したパラメータを ROMに 保存する力否かを確認し (ステップ S 3412)、設定したパラメータを ROMに保存する 場合には、設定したパラメータの ROMへの保存を実施する (ステップ S3414)。
[0172] 次に、設定したパラメータを ROMに保存しない場合には、ティーチング操作処理を 終了するカゝ否かを確認し (ステップ S3416)、ティーチング操作処理を終了する場合 には、第 1スリットユニット 16および第 2スリットユニット 22を原点復帰して、アイドリング 状態に移行する (ステップ S3418)。一方、ティーチングを終了しない場合には、ステ ップ S3404へ戻って処理を行う。
[0173] なお、上記した可変スリット装置 10においては、 Xスリット機構 16と Yスリット機構 22 【こつ ヽて、スリット咅をスリット板 26a、 26bと馬区動咅 tPロイ則のスリットベース 34a、 34bと 分けた別体構造としている。
[0174] これは、スリット成型によるレーザー加工では、加工する幾何形状の辺と辺が平行 でなければならず、一対のスリット板の刃面において互いの平行度が重要になるから である。
[0175] 従来、スリット板を開閉させた際に駆動される左右の各部品が互いに平行でない場 合には、そのスリット板自身を研磨加工し平行度調整を行う必要があった。
[0176] また、スリット板を最少幅まで閉じた際、数十/ z mの微少隙間が形成されるとともに スリット板同士が干渉をしないための位置精度が要求される。
[0177] この問題を解決する手法として、可変スリット装置 10においては、スリット部をスリット 板 26a、 26bと駆動側であるスリットベース 34a、 34bとに分割して、ネジ 36により両者 を固定し、固定用穴には調整隙間を設置し、研磨加工を行わずに以下の（1)および (2)の調整を行えるようにした。
(1)顕微鏡観察における一対のスリット板 26a、 26b同士の平行度調整
(2)スリット幅 gが最少幅での隙間調整
[0178] また、可変スリット装置 10においては、ボールガイド（ボールリテーナ）48を使用して 、位置決め精度の向上および耐久性の向上を図っている。
[0179] 即ち、スリット板 26a、 26bの開閉動作の際に、一対のスリット板 26a、 26bはレーザ 一光の光軸 Lの直交面に平行に移動しながら開閉しなければならず、その平行移動 のためにスリットベース 34a、 34bに軸によるガイドを行う必要がある。
[0180] 従来、このガイドを行うためガイド軸の直径に対してスリットベース 34a、 34b側に嵌 め合い貫通穴を設けた。この際に問題となるのが、穴と軸の隙間である。隙間が大き い場合には、スリット動作の際に、平行移動のほかに進行方向に僅かな傾き角を発 生してしまい、ハの字形状になる。このハの字形状はレーザー加工の形状に影響す るため、隙間は 5〜10 mという小さなクリアランスが求められる。し力しながら、隙間 を小さくした場合〖こは、開閉ネジの雄ねじ軸の軸ブレが問題となる。
[0181] ここで、開閉ネジについては、 NCタッピングセンターによる最新加工により、高精度 な開閉ネジ (M5ピッチ 0. 25mm)を実現している力 雄ねじ軸の軸ブレを必要隙間 以内に収めることが加工技術上困難であった。その結果、ブレ量の分だけガイド軸と 穴の隙間にラジアル方向の摩擦が生じ、開閉動作時の抵抗負荷となった。
[0182] また、抵抗負荷を減らすために隙間を 30 mへ大きくした場合、今後はスリットのハ の字が発生し問題になった。上記より、以下の（1)および（2)の問題点が指摘されて きた。
( 1)抵抗負荷増大およびノヽの字発生は何れもスリット板の位置決め時の精度を悪 化させる。
(2)抵抗負荷による摩擦が磨耗を引き起こし、耐久信頼性を悪化させる。
[0183] こうした問題点を解決する手段として、可変スリット装置 10においては、摺動抵抗負 荷が少なぐ隙間も少ない機構であるボールガイド 48を採用した。その結果、小さい 隙間を維持しつつ抵抗負荷の少ないスムーズな動きが確認された。
結果的に、ハの字を発生させることなくスリットの位置精度が向上し、且つ摺動部の 摩擦を低減したことで、耐久信頼性を向上させることが可能となった。
[0184] こうした問題点を解決する手段として、可変スリット装置 10においては、摺動抵抗負 荷が少なぐ隙間も少ない機構であるボールガイド 48を採用した。その結果、小さい 隙間を維持しつつ抵抗負荷の少ないスムーズな動きが確認された。
[0185] なお、上記した実施の形態は、以下の（1)〜 (4)に示すように変形することができる ものである。
[0186] (1)上記した実施の形態においては、付勢手段としてコイルパネ 66を用いた力 こ れに限られるものではないことは勿論であり、コイルパネ以外の各種のパネや、ゴム などの弾性体を用いるようにしてもよ 、。
[0187] (2)上記した実施の形態においては、 0回転ギア 44の外周に沿う略 2Z3周分にコ ィルバネ 66を配設した力 これに限られるものではないことは勿論であり、コイルパネ 66は、 Θ回転ギア 44の外周に沿う略 2Z3周分以上の領域やそれ以下の領域に配 設するようにしてもよい。例えば、 Θ回転ギア 44の外周に沿う 1Z3周分以下の領域 にコイルパネ 66配設するようにしてもよ!、。
[0188] (3)上記した実施の形態においては、本発明をレーザー加工装置に用いる場合に ついて説明したが、本発明の適用範囲はこれに限られるものではなぐレーザー光の ビーム形状を変化することが必用な各種の検査機器や医療機器に適用できるもので ある。
[0189] (4)上記した実施の形態ならびに上記した（1)〜（3)に示す変形例は、適宜に組 み合わせるようにしてもよ ヽ。
産業上の利用可能性
[0190] 本発明は、液晶、半導体マスクあるいはプラズマディスプレイなどの配線の製造ェ 程において、レーザー光を照射して欠陥を修正するレーザー加工装置などに利用す ることがでさる。

Claims

請求の範囲
[1] レーザー光の光軸に垂直な面に沿う第 1のスリットをスリット幅可変に形成する第 1 のスリット機構と、
前記第 1のスリット機構を前記レーザー光の光軸を中心に回転する第 1の駆動機構 と、
前記レーザー光の光軸に垂直な面に沿うとともに前記第 1のスリットと交差する第 2 のスリットをスリット幅可変に形成する第 2のスリット機構と、
前記第 2のスリット機構を前記レーザー光の光軸を中心に回転する第 2の駆動機構 と、
前記レーザー光の光軸に垂直な面における所定の領域を設定する領域設定手段 と、
前記第 1のスリットと前記第 2のスリットとが重なる領域が前記領域設定手段により設 定された領域を超えないように、前記第 1のスリット機構と前記第 1の駆動機構と前記 第 2のスリット機構と前記第 2の駆動機構とをそれぞれ制御する制御手段と
を有することを特徴とする可変スリット装置。
[2] 請求項 1に記載の可変スリット装置において、さらに、
前記第 1のスリットと前記第 2のスリットとが重なる領域と、前記領域設定手段により 設定された領域とを重ねて表示する表示手段と
を有することを特徴とする可変スリット装置。
[3] レーザー光の光軸に垂直な面に沿う第 1のスリットをスリット幅可変に形成する第 1 のスリット機構と、
前記第 1のスリット機構を前記レーザー光の光軸を中心に回転する第 1の駆動機構 と、
前記レーザー光の光軸に垂直な面に沿うとともに前記第 1のスリットと交差する第 2 のスリットをスリット幅可変に形成する第 2のスリット機構と、
前記第 2のスリット機構を前記レーザー光の光軸を中心に回転する第 2の駆動機構 と、
前記レーザー光の光軸に垂直な面において 3力所の位置を指定する指定手段と、 前記指定手段によって指定された前記 3力所の位置を 3つの角とする四角形の領 域を設定する領域設定手段と、
前記領域設定手段により設定された領域と前記第 1のスリットと前記第 2のスリットと が重なる領域とがー致するように、前記第 1のスリット機構と前記第 1の駆動機構と前 記第 2のスリット機構と前記第 2の駆動機構とをそれぞれ制御する制御手段と を有することを特徴とする可変スリット装置。
[4] 請求項 3に記載の可変スリット装置において、さらに、
前記第 1のスリットと前記第 2のスリットとが重なる領域と、前記指定手段により指定さ れた位置と、前記領域設定手段により設定された領域とを重ねて表示する表示手段 と
を有することを特徴とする可変スリット装置。
[5] レーザー光の光軸に垂直な面に沿う第 1のスリットをスリット幅可変に形成する第 1 のスリット機構と、
前記第 1のスリット機構を前記レーザー光の光軸を中心に回転する第 1の駆動機構 と、
前記レーザー光の光軸に垂直な面に沿うとともに前記第 1のスリットと交差する第 2 のスリットをスリット幅可変に形成する第 2のスリット機構と、
前記第 2のスリット機構を前記レーザー光の光軸を中心に回転する第 2の駆動機構 と、
前記第 1のスリットと前記第 2のスリットとが重なる領域が形成する四角形の対角線 上の 2つの頂点が前記対角線上で同一の距離だけ接近あるいは離隔する移動をす るように、前記第 1のスリット機構と前記第 1の駆動機構と前記第 2のスリット機構と前 記第 2の駆動機構とをそれぞれ制御する制御手段と
を有することを特徴とする可変スリット装置。
[6] 被加工物に対してレーザー光を照射して前記被加工物を加工するレーザー加工 装置において、
レーザー光を出射するレーザー装置と、
前記レーザー装置から出射されたレーザー光のビーム形状を整形する可変スリット 装置と、
前記可変スリット装置から出射されたビーム形状を整形されたレーザー光を制御す るレンズ光学系と、
前記レンズ光学系から出射されたレーザー光により加工する被加工物を載置可能 なステージと
を有し、
前記可変スリット装置は、請求項 1、 2、 3、 4または 5のいずれか 1項に記載の可変 スリット装置である
ことを特徴とするレーザー加工装置。
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