专利名称：激光加工装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及以对印刷电路基板等工件进行开孔加工为主要目的的激光加工机，将从一个激光光源发射出的激光分光为多束，谋求提高其加工效率和加工质量。
背景技术：
透过掩模的激光经过半透半反镜分光为多束，将分光为多束的激光分别导向配置于fθ透镜的入射侧的多个电扫描器(ga1vano-scanner)系统，利用该多个电扫描器系统进行扫描，以此能够对被分割设定的加工区进行照射。
还有，分光后的激光经由第1电扫描器系统，被引入fθ透镜的一半区域。
又，分光后的另一束激光经由第2电扫描器系统，被引入fθ透镜的其余的一半区域，第1、第2电扫描器系统以fθ透镜的中心轴为对称轴配置，以此同时利用fθ透镜的各半，能够提高生产效率(参照专利文献1日本特开平11-314188号公报第3页和图1)。
已有的激光加工装置，使激光经过半透半反镜分光为多束得到的两束激光分别利用第1电扫描器系统和第2电扫描器系统进行扫描，照射于分割设定的加工区，由于采用这样的结构，由半透半反镜分光的两束激光束之间，由于在半透半反镜发射和透射的情况不同，容易造成激光质量上的差异，而且在分光的能量有差异的情况下，为了使能量相同还需要昂贵的光学零部件。
又存在分光的两束激光透过掩模之后到照射到工件的光路长度不相同，在工件上严格的光点直径也不相同的问题。
还有，为了将fθ透镜等分，同时对分割设定的加工区进行加工，在加工区的加工孔数有很大的不同时，或工件的端部等加工区内的某些地方没有加工对象孔穴等情况下生产效率没有希望提高。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的在于，提供能够使分光的激光的能量和质量差异为最小，使各光路长度相同，从而可以使光点直径也相同，而且将分光的激光照射于相同的区域，以此更廉价地提高生产效率的激光加工装置。
又，本发明的目的在于，提供容易调整分光的激光的能量、焦点位置的差异使其一致，能够实现更加稳定的加工性能的激光加工装置。
为了实现这一目的，本发明的激光加工装置是这样的装置，即使从振荡器射出的激光分光为透过第1偏振手段，经反射镜，在第2偏振手段被反射的第1激光，以及在所述第1偏振手段被反射，由第1电扫描器在2轴方向上进行扫描，透过上述第2偏振手段的第2激光，由第2电扫描器进行扫描，对工件进行加工的激光加工装置，而且在第1偏振手段的跟前配置角度可调节的第3偏振角度调整用偏振手段。
又，本发明的激光加工装置是这样的装置，即使从振荡器射出的激光分光为透过第1偏振手段，经反射镜，在第2偏振手段被反射的第1激光，以及在所述第1偏振手段被反射，由第1电扫描器在2轴方向上进行扫描，透过上述第2偏振手段的第2激光，由第2电扫描器进行扫描，对工件进行加工的激光加工装置，根据测定激光焦点位置的测定手段，测定两束激光的焦点位置，利用焦点位置调整手段进行调整，以使两束激光的焦点位置之差在所希望的基准以内。
图1是本发明实施形态1的激光加工机的概略结构图。
图2是偏振光束分离器的分光示意图。
图3是本发明实施形态2的激光加工机的概略结构图。
图4是偏振角度调整用偏振光束分离器部分的放大图。
图5是偏振角度调整用偏振光束分离器的自动调整程序的流程图。
图6是本发明实施形态3的激光加工机的概略结构图。
图7是本发明实施形态3的激光加工机的焦点位置变化的概略图。
图8是本发明实施形态4的激光加工机的概略结构图。
图9是本发明实施形态4的激光加工机的焦点位置变化的概略图。
图10是本发明实施形态4的激光加工机的激光偏转方向的变化的示意图。
图11是利用焦点位置改变手段进行焦点位置的自动调整程序的流程图。
具体实施例方式
实施形态1图1是将一束激光用分光用偏振光束分离器分为两束激光，使两束激光独立地进行扫描，从而能够对两个地方同时进行加工的开孔用激光加工装置的概略结构图。
图中，1是激光振荡器，2是激光，2a是射入延时器(retarder)3前的激光2的偏振方向，2b是在延时器3反射后的激光2的偏振方向，3是使线偏振的激光变成圆偏振光的延时器，4是为使加工孔为所希望的大小和形状，从入射的激光取得所需要的激光的掩模，5是反射激光2，将其引向光路的多个反射镜，6是将激光2分光为两束激光光束的第1偏振光束分离器，7是用第1偏振光束分离器分光得到的一束激光光束，7a是激光7的偏振方向，8是第1偏振光束分离器分光得到的另一束激光光束，8a是激光8的偏振方向，9是将激光7和激光8引向电扫描器12用的第2偏振光束分离器，10是使激光7、8聚焦于工件13上的fθ透镜，11是使激光8在2轴方向上扫描，将其引向第2偏振光束分离器用的第1电扫描器，12是使激光7和激光8在2轴方向上扫描，将其引向工件22上用的第2电扫描器，13是工件，14是使工件13移动用的XY台。
还设计得使利用第1偏振光束分离器6分光的激光7、8到达第2偏振光束分离器8为止的各光路长度相同。
以下对本实施形态的详细动作进行说明。
如本实施形态所示，用分光用偏振光束分离器将一束激光光束分光为两束激光光束，使两束激光光束独立地进行扫描，以此能够对两处同时进行加工的开孔用激光加工装置中，利用激光振荡器1产生的线偏振的激光2由配置于光路中途的延时器3改变为圆偏振光，然后经过掩模4、反射镜5被引入第1偏振光束分离器6。然后，在第1偏振光束分离器6，以圆偏振光入射的激光2，P波分量透过偏振光束分离器6成为激光7，S波分量在偏振光束分离器6反射，被分光为激光8。还有，圆偏振光由于均匀具备全部方向的偏振光分量，被分光为具有相同的能量的激光7和激光8。
透过第1偏振光束分离器6的激光7经由转向反射镜5被引向第2偏振光束分离器9。
另一方面，在第1光束分离器6反射的激光8借助于第1电扫描器11在2轴方向上扫描之后被引入第2偏振光束分离器9。
还有，激光7总是在相同的位置上被引入第2偏振光束分离器9，而激光8通过控制第1电扫描器11的摆动角度，能够调整向第2偏振光束分离器9入射的位置和角度。
其后，激光7、8在利用第2电扫描器12在2轴方向扫描之后被引入fθ透镜10，分别被聚焦于工件13的规定位置。
这时，通过使第1电扫描器11扫描，激光8能够在工件13上对与激光7相同的位置进行照射。
又能够通过在预先设定的范围内，对于激光7，使例如电扫描器11扫描任意位置，以激光7为中心，考虑光束分离器的光学元件特性，使激光8扫描4mm见方范围，同时能够通过在例如50mm见方等可加工范围振动的第2电扫描器12，对工件13上的任意不同的两点照射激光。
又，在本实施形态中，形成这样的结构，即第1偏振光束分离器6反射的激光8，透过第2偏振光束分离器9；透过第1偏振光束分离器6的激光7在第2偏振光束分离器9被反射。
因此，分光后的两束激光光束分别经过反射和透射，所以反射与透射的不同造成的激光质量的差异和能量的失衡等相互抵消是可能的。
在这里，利用激光7和激光8在工件13上加工出的加工孔的质量与加工的能量有很大的关系。
在用激光7和激光8在工件上加工相同质量的孔的情况下，有必要使激光7与激光8能量相同。
因此，在本实施形态中使用将激光2分光为激光7和激光8的第1偏振光束分离器6，通过使P波透射，而使S波反射，分光为两束激光光束。
还有，必须使具备均等的P波分量和S波分量的激光射入第1偏振光束分离器6。
图2中央是第1偏振光束分离器6的正视图，其左右是侧面图，上面是顶视图。
图中，61是偏振光束分离器的光学元件部分，在二氧化碳激光的情况下使用ZnSe或Ge等。62是使激光转向90°用的反射镜。
射入偏振光束分离器6的激光，具有其偏振方向7a的分量(P波分量)透射，偏振方向8a的分量(S波分量)反射的性质。
顺便说明，P波与S波的偏振方向是垂直的。因此入射的激光的偏振方向如果与偏振方向7a(P波方向)相同，就全部透过，如果与偏振方向8a(S波方向)相同，就全部反射。
又，所有的偏振方向均匀存在的圆偏振光、或者如果是对P波、S波形成45°的偏振方向，则激光等分，激光7与激光8的能量相等。
在本实施形态中，将第2偏振光束分离器如图1所示配置，以使第1偏振光束分离器6～第2偏振光束分离器9之间的激光7与激光8的光路长度相同，因此能够使分光的两束激光的光点直径相同。
例如在本实施形态中即使是将光路分解为X、Y、Z三个方向，也具有分别相同的光路长度，因此即使是改变光路结构要素的尺寸设计，也能够使光路在X、Y、Z方向上伸缩，能够使激光8与激光7的光路长度保持相同。
实施形态2在上述实施形态1中，必须使激光振荡器1振荡发出的激光2在延时器3以入射光和反射光形成90°的角度入射，而且入射时有必要使激光2的偏振方向2a相对于在延时器3中入射光轴与反射光轴为两边的平面与延时器3的反射面的交线成45°的角度。
这里，如果激光2相对于延时器3入射的偏振方向以及光轴的角度调整不充分，则圆偏振光比例低，入射到第1偏振光束分离器6的激光2的P波分量与S波分量失衡，激光7与激光8的能量不等，激光2向延时器3入射时的偏振方向以及光轴角度的调整，在偏振方向肉眼不能够看到，而且是二氧化碳激光那样的非可见光的情况下，由于光轴的角度也不能够看见，对圆偏振光比例进行测定，如果不够就必须反复调整角度，有时候需要非常复杂的操作。
又，在使激光2变成圆偏振光2b之后入射到第1偏振光束分离器6之前受到数枚反射镜5的反射，也存在反射镜5反射时圆偏振光比例下降的情况。
因此在本实施形态中不使用圆偏振光，而是对使用以线偏振振荡的激光的情况进行说明。
图3是本实施形态的激光加工装置的概略结构图。图中2c是入射第3偏振光束分离器15之前的激光2的偏振方向，2d是透射过第3偏振光束分离器15之后的激光2的偏振方向，15是调整激光2的偏振方向用的第3偏振光束分离器，16是从fθ透镜10射出的激光能量测定用的功率传感器，17是遮挡激光7的第1快门，18是遮挡激光8用的第2快门。功率传感器16固定于XY台，在测定激光的能量时，功率传感器16能够移动到该功率传感器16的受光单元能受到激光照射的位置。还有，其他相同的符号由于与实施形态1所示的图1相同，其说明省略。
图4是图3所示的第3偏振光束分离器15的详图。图中20是伺服电动机，21是固定第3偏振光束分离器15与伺服电动机20的支架，22是将伺服电动机20的动力传递到第3偏振光束分离器15的同步带(timing belt)，23是安装于伺服电动机20上，向同步带22传递伺服电动机20的动力的第1皮带轮，24是安装于第3偏振光束分离器15上，利用同步带22旋转的第2皮带轮，25是阻止第3偏振光束分离器15反射的激光2的S波分量的阻尼器(damper)。激光2作为线偏振光2c振荡，从激光振荡器1发射出，由反射镜5反射，被引入第3偏振光束分离器15。
激光2的P波分量，透过第3偏振光束分离器15，偏振方向改变，变成与线偏振光2c不同角度的线偏振光2d，然后被引入掩模4。
又，激光2的S波分量在第3偏振光束分离器15被反射后被阻尼器25吸收。
在掩模4仅所希望的部分透过的激光2在反射镜5受到反射，然后被引入第1偏振光束分离器6。在第1偏振光束分离器6，激光的P波分量透过第1偏振光束分离器6(激光7)，S波分量在第1偏振光束分离器6受到反射(激光8)。激光7受到反射镜5的反射，被引入第2偏振光束分离器9之后，再被引入第2电扫描器12，在X、Y方向上扫描，由fθ透镜10聚焦，对置于XY台14的工件13进行加工。
另一方面，激光8利用电扫描器11在X方向与Y方向上扫描，然后被引入第2偏振光束分离器9。其后，利用第2电扫描器12再度在X方向上和Y方向上扫描，然后再由fθ透镜10聚焦，对置于XY台14的工件13进行加工。
为了改变激光7和激光8的能量平衡，只要改变入射到第1偏振光束分离器6的P波分量与S波分量的比例即可，在使线偏振的激光入射到第1偏振光束分离器6的情况下，只要改变入射的激光2的偏振角度2d即可。顺便说明，除了在第1偏振光束分离器6的损失、制作误差等外，只要使与P波相同偏振方向的激光2入射，就能够全部变成激光7透过，只要使与S波相同偏振方向的激光2入射，就全部变成激光8反射。
为了将激光7和激光8能量相等地分光，只要相对于P波和S波以45°的偏振角度使激光2射入即可。激光2从激光振荡器1的振荡中发出时的偏振角度2c由激光振荡器1的光学结构决定，因此不容易改变偏振角度。但是，如果使激光2通向第3偏振光束分离器15，则只有P波分量透过，S波分量会被反射，因此通过改变第3偏振光束分离器15的角度来改变激光2的偏振角度2c可能是容易的。如上所述，由第3偏振光束分离器15反射的激光2的S波分量受到阻尼器25的阻止。
在用第3偏振光束分离器15调整偏振方向的角度时，S波分量没有透过而受到损失，因此在高效率利用激光时只要设计得使射入第3偏振光束分离器15之前的激光2的偏振角度2c(激光振荡器1振荡射出时的偏振角度)尽可能接近透过第3偏振光束分离器15之后的激光2的偏振角度2d即可。
在这样设计的情况下，第3偏振光束分离器15的角度调整量只要是能够对各光学系统部分的制造误差等进行补偿的大小的量即可，在该部分的能量损失在几个百分点以内。
第3偏振光束分离器15的角度调整机构如图4所示。第3偏振光束分离器15固定于支架21，而且能够以机构2的光轴为中心转动，第2皮带轮24被固定为能够与第3偏振光束分离器15一起转动。
又，安装有第1皮带轮23的伺服电动机20也被固定于支架21，固定于第3偏振光束分离器15的第2皮带轮24与固定于伺服电动机20的第1皮带轮23用同步带22连结。
一旦有图中未记载的控制装置来到信号使伺服电动机20转动，动力即通过同步带22传递到第3偏振光束分离器15，改变第3偏振光束分离器15的角度。
还有，第3偏振光束分离器15反射的激光2的S波分量受到阻尼器25的阻挡。在这里，用第3偏振光束分离器15对偏振方向的角度进行调整时，S波分量不透过而受到损失，因此在高效率利用激光时只要使第3偏振光束分离器15之前的激光2的偏振角度20尽可能与第3偏振光束分离器15之后的激光2的偏振角度2d相同地使其入射即可。
第3偏振光束分离器15的角度调整是为了使激光2能够以正确的偏振角度射入第1偏振光束分离器6对偏振角度2d进行微调的。
图5是本发明的实施形态的对偏振角度调整用偏振光束分离器的角度自动进行调整，以按照所希望的能量比例取出两束激光时的流程图。说明利用图3和图5进行，为了说明的方便，对使两束激光束的能量相等的情况进行说明。
还有，即使是两束激光光束的能量比例不同的情况下，也只要改变初始设定就能够以相同的方法实施。
决定激光7与激光8的允许的能量差，射入到未图示的控制装置中，执行第3偏振光束分离器15的自动角度调整程序。
首先，功率传感器16移动到固定于XY台14的功率传感器16的受光单元能够接收到从fθ透镜10射出的激光的位置。然后关闭第2快门18，激光振荡器1振荡并发出激光。通过关闭第2快门18，激光8该部分被遮挡，从fθ透镜只射出激光7，功率传感器16对激光7的能量进行测定。
在测定能量之后，激光振荡暂时停止，第1快门17关闭，第2快门18打开后，再度发生激光振荡。这一次，通过关闭第1快门17，激光7该部分被遮挡，从fθ透镜10只射出激光8，功率传感器16对激光8的能量进行测定。能量测定之后，激光振荡停止，第2快门18打开。
计算在控制装置中测定的两束激光的能量差，然后将其与开始时输入的允许值进行比较。如果是在允许值范围内，则结束程序，而在允许值范围外的情况下，则调整第3偏振光束分离器15的角度，再度对两束激光的能量进行测定，重复进行上述动作，直到测定结果落在允许值范围内为止。
第3偏振光束分离器15的角度调整量取决于入射的激光2的偏振方向2c和第1偏振光束分离器6的安装角度，如果透过第3偏振光束分离器15后的激光2的偏振角度2d是从透过第3偏振光束分离器15前的激光2的偏振角度2c改变几度得到的结果，则从理论上可以导出第3偏振光束分离器15的每1度角度相当于约7％的能量差。
这样，第3偏振光束分离器15的调整角度与两束激光光束的能量差的关系，能够在理论上从入射的激光2的偏振角度2c和第1偏振光束分离器6的安装角度导出，因此虽然也与能量差的允许值有关，但是只要是5％左右的允许值，两次实施上述调整循环就能够完成调整(程序)，因此能够在短时间内完成调整。
采用本实施形态，用分光用偏振光束分离器将一束激光分光为两束激光，使两束激光独立地进行扫描，能够同时对两处进行加工，在这样的激光加工机中，在分光用偏振光束分离器的跟前设置偏振角度调整用偏振光束分离器，并且设定能够对该偏振角度调整用偏振光束分离器进行角度调整的机构，以便能够对分光用偏振光束分离器的P波(透射波)与S波(反射波)根据控制装置的指令进行角度调整，变更激光的偏振角度，这样就容易调整分光后的激光的能量平衡，使能量均衡以便使加工性能稳定，而且能够缩短各步骤的时间同时实现稳定的生产。
又，设置能够测定激光的能量的传感器，对两束激光的能量进行测定，能够自动调整偏振角度调整用偏振光束分离器的角度，以按照所希望的能量比例得到两束激光，以此能够进一步缩短各步骤的时间，而且调整容易，操作者不需要熟练，就能够实现稳定的加工。
实施形态3上述实施形态3中，为了使分光后的两束光束的品质差异为最小，采取了使光路长度相同而且光点直径也相同的措施，但是分光后的两束激光进行扫描时分别照射于不同的位置上，而且被引入相同的fθ透镜之前经由不同的光路，因此由于光学零部件的制作精度的差异造成聚光特性有变化，有时候两束聚光的焦点位置有不同，加工质量(孔径、孔的深度、圆度等)存在差异。
又，分光后的光学零部件内，电反射镜(galvano-mirror)为了提高电扫描器的驱动速度而实现轻量化，偏振光束分离器将使激光反射或透射用的光学元件固定于支架(mount)部分形成一体，因此在进行制造时抑制其特性偏差是有困难的，这就是激光的焦点位置不同的主要原因。
因此，在本实施形态中，对为了在分光后的两束激光的焦点位置不同的情况下也能够进一步提高加工质量而增加焦点位置调整手段的激光加工装置进行说明。
图6是本发明实施形态的激光加工装置的概略结构图。图中，30是激光7的第1焦点位置可变手段、即第1可变形反射镜，31是激光7的第2焦点位置可变手段、即第2可变形反射镜，32是测定激光加工的孔的直径、孔的位置等用的摄像元件、即CCD摄像机。还有，其他相同的符号与实施形态1所示的图1相同，因此省略其说明。
还有，本实施形态的第3偏振光束分离器是能量调整用的，与本实施形态的焦点位置调整用的偏振光束分离器起不同的作用。也就是说，在图6的本实施形态中，通过在图1的系统中添加零部件，相对于上述实施形态1，能够更加可靠地进行能量调整。
透过第1偏振光束分离器6的激光7，经由第1可变形反射镜30、第2可变形反射镜31，被引入第2偏振光束分离器7。
另一方面，第1偏振光束分离器6反射的激光8利用第1电扫描器11在2轴方向上扫描之后，被引入第2偏振光束分离器9。
其后，激光7、8利用第2电扫描器12在2轴方向上扫描之后，通过fθ透镜10照射于工件13上。
图7是本发明实施形态的激光加工装置的，使例如可变形反射镜30变形为凹状的情况下的激光7的焦点位置的变化的概略图。图中4是掩模，10是fθ透镜(焦距F)，30是可变形反射镜(焦距f)，33是利用fθ透镜复制掩模的像时的焦点位置，34是被看做利用可变形反射镜30的透镜效应移动的假想的掩模位置，35是利用fθ透镜10复制掩模34的图像时的焦点位置。
由掩模4形成的像利用焦距为F的fθ透镜10复制于焦点位置33上时，fθ透镜10的焦距F、掩模4至fθ透镜10的距离A、fθ透镜10至焦点位置33的距离、即工作距离B的关系可以用下式表示1/A+1/B＝1/F ……(1)在这里，利用光路中配置的可变形反射镜30的效果，可以认为掩模4处于假想位置34上。
在将可变形反射镜30看做与焦距f的透镜等效的情况下，假想的掩模位置34与可变形反射镜30的距离b1可以利用式(2)表示，利用式(2)的变形，b1可以通过式(3)求出。
1/a1+1/b1＝1/f ……(2)b1＝-f·a1/(a1-f)……(3)在这里，求出的式(3)的右边乘以-1，这是由于可变形反射镜30的焦距f极大，求解式(3)时b1的值为负值。
接着，在考虑将假想的掩模位置34的像利用焦距为F的fθ透镜10复制于工件时，假想的掩模位置34至fθ透镜10的距离a2与fθ透镜10至变化之后的焦点位置35的距离、即工作距离b2的关系可以用下式(4)表示，而假想的掩模位置34至fθ透镜10的距离a2可以用下式(5)表示。
1/a2+1/b2＝1/F ……(4)b2＝b1+d1 ……(5)因而，可以从式(4)和式(5)导出式(6)。
b2＝F·(b1+d1)/((b1+d1)-F) ……(6)设计光路时a1、d1、F3三个项目是能够预先决定的要素，因此在式(3)中只要预先决定第1可变形反射镜30与第2可变形反射镜31的焦距f，就能够求出b1，从式(6)能够求出激光7的工作距离b2。
通过对这些公式的逆运算，能够自由地改变激光7的工作距离b2。
掩模4至第1可变形反射镜30、3 1的距离…a1可变形反射镜30、31至fθ透镜10的距离…d1fθ透镜10的焦距…F例如a1＝1500mm，d1＝185mm，F＝100mm时，激光8的工作距离B＝106.309mm，这时，激光7的工作距离比激光8短0.1mm的情况下，可以计算出作为焦距的b1＝1525.54mm，只要调整可变形反射镜30、31，使焦距为该数值即可。
又，可变形反射镜在凸形的情况下也能够得到相同的效果，在该情况下能够在使激光7的焦点位置变长的方向上起作用。
在本实施形态中，通过使第1可变形反射镜30或第2可变形反射镜31的焦距f发生变化，相对于在激光8利用fθ透镜10复制掩模4的像时的焦点位置，能够使激光7的焦点位置独立变化，在由于激光8和激光7分别通过的光学零部件的偏差引起焦点位置发生偏差的情况下，以激光8的焦点位置为基准，测量激光7的焦点位置的偏移量，以此决定可变形反射镜30、31的焦距f，能够使激光7和激光8的焦点位置差为最小。
在这里，为了改变激光7的焦点位置，有以下两种方法，即只对第1可变形反射镜30或只对第2可变形反射镜31一方进行焦距调整的方法，以及调整第1可变形反射镜30和第2可变形反射镜31两者的焦距，调整两可变形反射镜的焦距，使其与某一方的可变形反射镜改变焦点位置时有相同的焦点位置变化量的方法，在任何一种情况下对于使激光7的焦点位置改变都能够得到同等效果。
如本发明的实施形态所述，两个可变形反射镜相互配置于相互扭转的位置，例如可变形反射镜30配置为，垂直于包含X方向与Z轴方向的光路的面，而且相对于X方向与Z方向的90°的光路角度形成45°的法线方向，可变形反射镜31配置为，垂直于包含Z方向与Y轴方向的光路的面，而且相对于Z方向与Y轴方向的90°的光路角度形成45°的法线方向的情况下，根据两个可变形反射镜的焦距的效果改变激光器的焦点位置，并且使两个可变形反射镜的焦距相等，以此通过在光路中加入可变形反射镜得到减轻发生的像差，能够实现质量更稳定的加工。
实施形态4在本实施形态中，对追加改变光路长度的手段作为分光以后的两束激光的焦点位置不同的情况下的焦点位置调整手段的激光加工装置进行说明。
图8是本发明实施形态的激光加工装置的概略结构图。在图中，37是作为焦点位置可变手段的一部分，能够在X轴上平行移动，而且具有能够以平行于Y轴的轴为支点改变角度的结构的第1可动反射镜，36是作为焦点位置可变手段的一部分，具有即使利用第1可动反射镜37的移动改变入射角，也能够进行使导入第2偏振光束分离器9的光路不改变的调整角度的结构的第2可动反射镜。
还有，其他符号与实施形态3所示的图6相同，因此省略其说明。
图9是本发明实施形态的激光加工装置的，使例如第1可动反射镜36、第2可动反射镜37的位置以及角度改变，延长第1可动反射镜36与第2可动反射镜37之间的光路长度，以此延长激光7的掩模4至fθ透镜10之间的光路长度的情况下的，激光7的焦点位置变化的概略图。图中，4是掩模，10是焦距F1的fθ透镜，38是考虑利用光路长度的延长，以透镜10为基准移动的掩模位置，39是利用fθ透镜10复制掩模4的像的焦点位置，40是利用fθ透镜复制掩模38的像的焦点位置。
在图9中，与实施形态3相同，fθ透镜10的焦距F1、掩模4至fθ透镜10的距离A1、fθ透镜10至焦点位置39的距离、即工作距离B1的关系可以用下式表示。
1/A1+1/B1＝1/F1 ……(7)又，通过延长第1可动反射镜37与第2可动反射镜36之间的光路，移动后的掩模位置38至fθ透镜10的距离A2、fθ透镜10至焦点位置40的距离、即工作距离B2的关系可以利用式表示。
1/A2+1/B2＝1/F2 ……(8)在这里，fθ透镜10的焦距F1为一定值，因此通过延长掩模4至fθ透镜10之间的光路长度，使得A2比A1大的情况下，B2比B1小。也就是说，可以了解到，通过工作距离从B1移动到B2，可以使焦点位置39向40移动。
例如，A1＝1685mm、F1＝100mm时，激光8的工作距离B1等于106.3091mm，这时，想要使激光7的工作距离比激光8缩短0.05mm的情况下，由于B2＝106.2591，所以A1＝1697.67mm，只要使第1可动反射镜37与第2可动反射镜36之间的光路长度延长12.67mm即可。
图10表示在本发明实施形态4中改变1可动反射镜37与第2可动反射镜36之间的光路长度，移动激光7的焦点位置的情况下的第1可动反射镜37、第2可动反射镜36的配置与激光7的偏振方向7a的变化。
在图中，7a表示不改变光路长度的情况下的射入第2偏振光束分离器9的激光7的偏振方向，7b表示改变第1可动反射镜37与第2可动反射镜36之间的光路长度的情况下的激光7的偏振方向。
在不改变光路长度的情况下，激光7的偏振方向7a与第2偏振光束分离器9的S波分量一致，因此，激光7具有的全部能量在第2偏振光束分离器9被反射，被作为加工能量使用。
但是，在改变光路长度的情况下，激光7的偏振方向7b以相对于第2偏振光束分离器9的S波分量具有角度的状态的入射，因此激光7具有的能量中，一部分作为第2偏振光束分离器9的P波分量透过，所以在该部分激光7的能量发生损失。
例如，使透过第3偏振光束分离器15的激光以偏振方向相对于第1偏振光束分离器6的P波、S波成45°的角度地对激光加以引导，即使第偏振光束分离器6反射的激光8、透射的激光7的能量相等，在第2偏振光束分离器9中由于激光7的能量损失，也不能够使激光7与激光8的能量相等。
在这种情况下，只要调整第3偏振光束分离器15的偏振角度，调整射入第1偏振光束分离器6的激光的偏振角度，以抵消第2偏振光束分离器9中损失的激光7的能量即可。
例如，增加透过第1偏振光束分离器6的P波分量能够使激光7的能量增加，因此使射入第1偏振光束分离器6的激光的偏振角度，从相对于相互垂直的P波S波为45°的角度进一步向P波方向倾斜地对第3偏振光束分离器15的偏振角度进行调整即可。
在本发明的实施形态中，通过使第1可动反射镜37与第2可动反射镜36之间的光路长度改变，相对于激光8利用fθ透镜10复制掩模4的像时的焦点，可以独立地改变激光7的焦点位置，由于激光7与激光8分别通过的光学零部件的性能偏差而发生焦点位置变化的情况下，也能够以激光8的焦点位置为基准，测量激光7的焦点位置的偏移量，以此决定第1可动反射镜37与第2可动反射镜36的距离，能够使激光7与激光8的焦点位置偏差为最小。
又，这时发生的激光7的能量损失能够用第3偏振光束分离器15调整偏振角度进行补偿，因此能够使激光7与激光8的能量相等。
下面利用图11对为了调整两束激光的焦点位置差而自动调整两个可变形反射镜的焦距、或利用两个可动式反射镜自动调整光路长度时的流程进行说明。
首先，使XY台14上的预先设置的调整用的工件13(例如丙烯板)向fθ透镜10的加工区内移动。打开第1快门18，关闭第2快门17，只用激光8在工件上进行确认焦点位置的加工，例如利用未图示的驱动装置使第1偏振光束分离器6以及一套CDD摄像机32向Z方向移动，使工件13与fθ透镜10之间的距离向Z轴方向改变，同时使XY台14移动，在不同的位置上以不同的工作距离进行加工。
其后，打开第1快门17关闭第2快门18，只在激光7对工件实施确认焦点位置用的加工。
实施加工后，通过使XY台14移动，用CCD摄像机32对激光8、7加工的孔的直径和圆度进行测定。
在控制装置根据测定的加工孔的直径、圆度判断两束激光的焦点位置，如果焦点位置之差在允许值范围内，就使程序结束，但是在偏离允许值范围的情况下，则根据两束激光8、7的焦点位置差计算可变形反射镜的焦距或可动式反射镜进行的光路长度调整量，然后再度实施两束激光的焦点位置确认用的加工，反复进行上述动作直到在允许范围内。
在这里，在利用可动式反射镜调整光路长度的情况下，在焦点位置调整结束的时刻利用第3偏振光束分离器15调整使两束激光的能量均匀即可。
这样的焦点位置调整定期实施，例如在步骤实施时或装置启动时实施，可以将两束激光的开孔的质量经常维持于更高的精度，操作者不需要具有熟练程度，因此能够稳定实施加工。
采用本发明，使分光后的激光的能量和质量的差异为最小并且使各激光的光路长度相同，以此能够使光束的光点直径也大致相同，能够廉价地提高生产效率。
权利要求
1.一种激光加工装置，使从振荡器射出的激光分光为透过第1偏振手段，经反射镜，在第2偏振手段被反射的第1激光，以及在所述第1偏振手段被反射，由第1电扫描器(galvano-scanner)在2轴方向上进行扫描，透过上述第2偏振手段的第2激光，由第2电扫描器进行扫描，对工件进行加工，其特征在于，在第1偏振手段的跟前配置角度可调节的第3偏振角度调整用偏振手段。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，设置能够测定激光能量的传感器，测定两束激光的能量，调整第3偏振角度调整用偏振手段的角度，以按照所希望比例的能量取出两束激光。
3.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，根据测定激光焦点位置的测定手段，测定两束激光的焦点位置，利用焦点位置调整手段进行调整，以使两束激光的焦点位置之差在所希望的基准以内。
4.根据权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，具备在将激光分光为两束之后一方的光路中配置可变形反射镜，通过改变该可变形反射镜的焦距调整焦点位置的焦点位置调整手段。
5.根据权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，在将激光分光为两束之后一方的光路中具备改变分光后的一方的光路的长度以调整焦点位置的焦点位置调整手段。
6.根据权利要求5所述的激光加工装置，其特征在于，通过改变配置于激光光路中，反射所述激光的反射镜的安装，改变光路的长度。
7.一种激光加工装置，使从振荡器射出的激光分光为透过第1偏振手段，经反射镜，在第2偏振手段被反射的第1激光，以及在所述第1偏振手段被反射，由第1电扫描器(galvano-scanner)在2轴方向上进行扫描，透过上述第2偏振手段的第2激光，由第2电扫描器进行扫描，对工件进行加工，其特征在于，根据测定激光焦点位置的测定手段，测定两束激光的焦点位置，利用焦点位置调整手段进行调整，以使两束激光的焦点位置之差在所希望的基准以内。
8.根据权利要求7所述的激光加工装置，其特征在于，具备在将激光分光为两束之后一方的光路中配置可变形反射镜，通过改变该可变形反射镜的焦距调整焦点位置的焦点位置调整手段。
9.根据权利要求7所述的激光加工装置，其特征在于，在将激光分光为两束之后一方的光路中具备改变分光后的一方的光路的长度以调整焦点位置的焦点位置调整手段。
10.根据权利要求7所述的激光加工装置，其特征在于，通过改变配置于激光光路中，反射所述激光的反射镜的安装，改变光路的长度。
11.根据权利要求7所述的激光加工装置，其特征在于，将第1和第2偏振手段的反射面相对地加以配置，形成分光之后的各激光的光路长度分别的光路。
全文摘要
本发明的激光加工装置，使从振荡器(1)射出的激光(2)分光为透过第1偏振手段(6)，经反射镜(5)，在第2偏振手段(9)被反射的第1激光(7)，以及在所述第1偏振手段(6)被反射，由第1电扫描器(galvano－scanner)(11)在2轴方向上进行扫描，透过上述第2偏振手段(9)的第2激光(8)，由第2电扫描器(12)进行扫描，对工件(13)进行加工的激光加工装置，其特征在于，在第1偏振手段(6)的跟前配置角度可调节的第3偏振角度调整用偏振手段(15)。
文档编号B23K26/067GK1700968SQ20048000099
公开日2005年11月23日 申请日期2004年5月19日 优先权日2003年5月19日
发明者黑岩忠, 井嶋健一, 小林信高 申请人:三菱电机株式会社