激光加工方法和装置的制作方法

专利名称：激光加工方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光加工方法和装置。例如，涉及通过照射激光来进行被加工物的指 定区域的去除、切割等的激光加工方法和装置。 本申请基于2005年6月17日提出的日本特愿2005-178286号和2005年6月28 日提出的日本特愿2005-187829号，要求优先权，在此引用其内容。
背景技术：
以往，公知有通过对被加工物的期望区域照射激光来进行加工的激光加工装置。
例如，在液晶显示器等的制造中，作为对玻璃基板上的配线图形或曝光所使用的光掩模上 存在的无用的残留物等的缺陷部进行修正的手段，公知有激光修复装置。 这些激光加工装置是用可变的矩形开口等来规定激光照射区域的大小，但近年
来，还公知有使用了微镜阵列等的空间调制元件的装置。 例如，在日本特开平8-174242号公报(第3_4页，图1_2)中记载有如下的激光加 工装置具有激光源、载置被加工物的加工台、以及微小镜阵列(微镜阵列)，通过进行0N/ OFF控制来切换微小镜阵列的多个镜片的角度，在被加工物上形成任意的图形形状。
对于这些激光加工装置所使用的激光的波长，根据加工对象而选择合适的波长。 例如，在激光修复装置中，使用容易被加工物吸收的波长，如对金属膜的修正使用可见 红 外波段，对透明膜使用紫外波段。存在具有多个激光器以切换波长的装置、可切换一个基本 波长的激光的多个高次谐波的装置等。 但是，在通过如上述文献那样使用了微镜阵列等的、由多个能动光学元素规则性 地排列而成的能动光学元件的激光加工装置，进行使用了多个波长的激光的激光加工的情 况下，存在仅改变波长会产生激光的利用效率下降的现象。 在使用了微镜阵列的激光加工装置中，用显微镜将微镜阵列的像縮小投影到被加 工物上。微镜阵列是等间隔地排列小型反射镜而成的结构，因此，从此反射出的激光被分为 多个衍射光。但是，一般显微镜的后侧数值孔径小，因此不能全部入射分为多个的衍射光。
由此，在切换多个波长的激光加工装置中，有时产生弊端。参照图9对此进行说明。 图9是切换YAG激光的第2高次谐波(波长A 2 = 532nm)和第3高次谐波(波长 A 3 = 354.7nm)的激光加工装置中的衍射光的角度分布的例子。即，在以要入射的显微镜 的光轴502为中心的角度平面501上描绘出被微镜阵列反射的衍射光的角度分布(a ， 13) 的例子。 在波长A 3中，如图示X标记所示，在光轴502的附近有一个衍射次数504。由于 相当于激光照射区域的小型反射镜倾斜，使得向光轴502的方向反射激光，所以光轴502附近的衍射次数504成为唯一、具有较大强度的衍射光。该衍射次数504在显微镜的后侧孔 径503的范围内，所以能够高效地将激光的强度照射到被加工物上。 另一方面，若将波长切换到入2，则如图示圆圈标记所示，在光轴502附近无衍射次 数，在相隔了相同角度的位置处存在4个衍射次数505。因此，激光的强度分散于这些多个 衍射次数505上，且不会入射到显微镜的后侧孔径503中。虽然可以改变对显微镜的入射 角度而入射一个衍射次数，但即使这样也不能改善激光的利用效率。

发明内容
因此，本发明通过解决这样的课题来提供在切换多个波长进行激光加工的情况 下、能够改善激光的利用效率，由此，能够高效地对被加工物进行加工的激光加工装置和方 法。 为了解决上述课题，本发明的激光加工方法从产生多个波长的激光的激光源向由 多个能动光学元素规则性地排列而成的能动光学元件照射所述激光，将该激光转换为具有 与被加工物的加工图形对应的截面形状的调制光，通过调制光照射光学系统对被加工物照 射该调制光，进行激光加工，其特征在于，由所述多个波长的激光在所述能动光学元件中产 生的所述多个波长的衍射光的方向与所述调制光照射光学系统的光轴方向大致一致。
根据本发明，即使切换激光的波长，调制光仍被反射到沿l个衍射方向的方向而 入射到调制光照射光学系统中。因此，即使切换波长，也能够对被加工物照射利用效率良好 的激光。 在本发明的激光加工方法中，也可以使所述调制光照射光学系统的光轴与由所述 多个波长的各激光在所述能动光学元件中产生的衍射光的衍射方向中、所述多个波长所大 致共同的方向大致一致。 并且，在本发明的激光加工方法中，优选由1个激光源所产生的多个高次谐波形 成所述多个波长的激光。 在该情况下，对于1个激光源的多个高次谐波，由于各波长存在整数比关系，所以
各个波长存在完全相同的衍射方向。因此，能够提高波长切换时的利用效率。 并且，在本发明的激光加工方法中，优先通过波长不同的多个激光源形成所述多
个波长的激光。 在该情况下，能够根据被加工物的波长吸收特性设定最佳的波长，所以能够提高 加工效率。 并且，在本发明的激光加工方法中，所述能动光学元件优选为微镜阵列，其具有可 切换倾斜角地设置的多个小型反射镜，作为所述多个能动光学元素。 并且，在本发明的具有微镜阵列的激光加工方法中，优选在将所述激光反射为所 述调制光的开启状态下，将所述小型反射镜的倾斜角设定成向所述调制光照射光学系统的 光轴方向反射所述调制光。 在该情况下，反射调制光的方向与调制光照射光学系统的光轴方向一致，所以与 多个波长所大致共同的衍射方向一致。因此，小型反射镜的正反射方向与衍射方向一致，所 以能够提高调制光的利用效率。 并且，在本发明的由1个激光源所产生的多个高次谐波形成多个波长的激光的激光加工方法中，优选如下的方法设所述多个高次谐波为n个(n>2)的第Uk高次谐波(uk 是互不相同的整数，k二 1，2，…，n)时，作为所述多个波长所共同的衍射方向，设定成所述 多个高次谐波的各自的衍射次数为(uk mx， uk my)次(其中，!vmy是整数)的方向。
在该情况下，使调制光照射光学系统的光轴与(uk mx， uk my)次的衍射次数的方 向对齐，所以能够使由1个激光源所产生的多个高次谐波形成的激光的衍射方向准确地一 致。 并且，在本发明的由波长不同的多个激光源形成多个波长的激光的激光加工方法 中，优选所述多个激光源的波长为n个(n>2)的A^(Uk是互不相同的整数，k二 1，2，…， n)，相对于固定波长A ，入^为大致(A/Uk)时，作为所述多个波长所共同的衍射方向，设定 成所述多个波长的激光的各自的衍射次数为(uk mx， uk my)次(其中，mx， my是整数)的方向。 在该情况下，相对于固定波长A ， A^为大致(A/Uk)时，使调制光照射光学系统 的光轴与(uk mx， uk my)次的衍射次数的方向对齐，所以能够使由波长不同的多个激光源 形成的激光的衍射方向大致一致。 本发明的激光加工装置具有激光源，其产生多个波长的激光；能动光学元件，其 由多个能动光学元素规则地排列而成，将所述激光转换为具有与被加工物的加工图形对应 的截面形状的调制光；以及调制光照射光学系统，其对被加工物照射所述调制光，其特征在 于，由所述多个波长的激光在所述能动光学元件中产生的多个波长的衍射光的方向与所述 调制光照射光学系统的光轴方向大致一致。 根据本发明，实现适合进行本发明的激光加工方法的装置。因此，具有与本发明的 激光加工方法相同的作用效果。 在本发明的激光加工装置中，也可以使所述调制光照射光学系统的光轴与由所述 多个波长的各激光在所述能动光学元件中产生的衍射光的衍射方向中、所述多个波长所大 致共同的方向大致一致。 并且，在本发明的激光加工装置中，所述能动光学元件优选为，由微镜阵列构成， 该微镜阵列具有切换倾斜角而使所述激光偏转的多个微反射镜，作为所述多个能动光学元 素，所述微反射镜的倾斜角被设定成向所述调制光照射光学系统的光轴方向反射所述激光 的角度。 并且，反射调制光的方向与调制光照射光学系统的光轴方向一致，所以与多个波 长所大致共同的衍射方向一致。因此，小型反射镜的正反射方向与衍射方向大致一致，所以 能够提高调制光的利用效率。 本发明的激光加工装置也可以具有空间调制元件，其由可使激光源所产生的激 光至少向2个方向偏转的多个偏转元素规则地排列而成；以及转动机构，其可改变所述激 光源和所述空间调制元件中的至少任意一个相对于所述调制光照射光学系统的倾角，所述 调制光照射光学系统向被加工物照射调制光，该调制光被所述空间调制元件沿所述至少2 个方向中的一个方向偏转，所述转动机构可改变沿所述调制光照射光学系统的光轴前进的 所述调制光的、相对于所述空间调制元件的出射角。 根据该结构，能够通过转动机构相对于调制光照射光学系统改变激光源和空间调 制元件中的至少任意一个的倾角，由此，可改变沿调制光照射光学系统的光轴前进的调制
6光的、相对于空间调制元件的出射角。因此，即使调制光由于空间调制元件发生衍射，也能 够使沿调制光照射光学系统的光轴前进的调制光与合适的衍射方向对齐。因此，能够使衍 射效率高的光作为调制光而入射到调制光照射光学系统中。 并且，在本发明的激光加工装置中，优选结构是，所述转动机构以改变所述激光源 相对于所述空间调制元件的倾角的方式转动。 在该情况下，能够通过转动机构相对于空间调制元件改变所述激光源的倾角，因 此，当固定了空间调制元件时，能够改变激光对于空间调制元件的入射角。因此，能够根据 激光的波长和对空间调制元件的入射角，使沿调制光照射光学系统的光轴前进的调制光与 合适次数的衍射光对齐。因此，能够使衍射效率高的调制光入射到调制光照射光学系统中。
并且，在本发明的激光加工装置中，优选结构是，所述转动机构以改变所述空间调 制元件相对于所述调制光照射光学系统的倾角的方式转动。 在该情况下，能够改变入射到调制光照射光学系统中的所述调制光的、相对于空
间调制元件的出射角，因此，能够根据激光的波长和对空间调制元件的入射角，与合适次数
的衍射光对齐。因此，能够使衍射效率高的调制光入射到调制光照射光学系统中。 并且，在这样的结构的基础上、转动机构为以改变激光源相对于空间调制元件的
倾角的方式转动的结构时，通过组合这些转动，能够优化入射到调制光照射光学系统中的
调制光的衍射条件。 并且，若能根据空间调制元件的转动而转动激光源，则在激光的入射角固定的条 件下，可改变调制光的出射角，所以转动控制变得容易，能够高效地改变调制光的衍射次数。 并且，在本发明的激光加工装置中，优选具有转动机构控制部，其根据所述转动机 构的转动位置和所述激光的波长，计算所述调制光的衍射方向，驱动所述转动机构，使得该 衍射方向与所述调制光照射光学系统的光轴一致。 在该情况下，能够通过转动机构控制部计算调制光的衍射方向，使调制光照射光 学系统的光轴与该衍射方向一致，因此，能够自动地优化衍射效率。 并且，在本发明的具有所述转动机构控制部的激光加工装置中，优选所述激光源 可切换地产生2个或以上的不同波长的激光，所述转动机构控制部使所述调制光照射光学 系统的光轴与所述各个激光的波长所共同的衍射方向一致。 在该情况下，在使用多个波长的激光进行激光加工时，即使切换波长，也无需重新 调节转动机构，即可使调制光的衍射效率达到最佳状态，因此，能够迅速地进行切换了波长 的激光加工，能够提高加工效率。 并且，在本发明的激光加工装置中，优选所述空间调制元件的结构是微镜阵列，其 具有切换倾斜角而使所述激光向至少2个方向偏转的多个微小反射镜，作为多个偏转元素。 在该情况下，通过转动机构使调制光的衍射方向与调制光照射光学系统的光轴一 致，以提高调制光的衍射效率，因此在微小反射镜的倾斜角取固定值时，也能够容易地优化 调制光的衍射效率，能够进行高速且高效的激光加工。 根据本发明的激光加工方法和激光加工装置，即使切换激光的多个波长，调制光 也仍向一个方向反射、入射到调制光照射光学系统中，因此，具有能够改善激光的利用效率，由此能够高效地对被加工物进行加工的效果。


图1是用于说明本发明的第1实施方式的激光加工装置的概略结构的示意说明 图。 图2是用于说明本发明的实施方式的激光加工装置所使用的能动光学元件附近 的光路的示意性光路说明图。 图3是用于说明从本发明的实施方式的激光加工装置的能动光学元件射出的衍 射光的衍射方向的角度分布图。 图4是用于说明本发明的实施方式的激光加工方法的光路设定的一例的示意性 光路说明图。 图5是用于说明本发明的第2实施方式的激光加工装置的概略结构的示意说明 图。 图6是用于说明本发明的第3实施方式的激光加工装置的概略结构的示意说明 图。 图7是用于说明本发明的第3实施方式的激光加工装置的初始状态的示意说明 图。 图8是用于说明本发明的第4实施方式的激光加工装置的概略结构的示意性说明 图。 图9是用于说明可切换波长的激光加工装置中的衍射光的角度分布的一例的角 度分布图。
具体实施例方式
下面，参照

本发明的实施方式。在所有的附图中，实施方式不同时，对于 相同或相当的部件仍标以相同标号，省略共同的说明。
[第1实施方式] 说明本发明的第1实施方式的激光加工装置。 如图1所示，本实施方式的激光加工装置100是如下的装置，S卩，根据加工图形，将 波长分别为A 2， A 3的激光L2， L3作为调制光LM照射到被加工物15上，从而进行激光加工。
作为被加工物15，可以列举出例如液晶显示器等所使用的玻璃基板、半导体基板 等。在该情况下，加工对象可以列举出基板上的配线图形、曝光所使用的光掩模上存在的无 用的残留物等的缺陷部等。 虽未特别图示，但根据需要，将被加工物15保持于载置台上，该载置台例如具有 固定加工时的位置的保持机构、吸附机构、以及用于移动加工位置的移动机构。并且，在显 微解剖(Micro dissection)装置中使用的情况下，可以列举出细胞等的活体样本等。
激光L2， L3可根据这样的加工对象的波长吸收特性等进行切换而区分使用。
激光加工装置100的概略结构为由下述部分构成激光振荡器1(激光源)、平面 镜6、微镜阵列7 (能动光学元件)、照射光学系统20 (调制光照射光学系统)、以及控制部 16。
激光振荡器1是脉冲振荡的加工用激光源。在本实施方式中，使用基本波长A工=
1.064ym的YAG激光，通过在内部切换谐波晶体，切换第2，第3高次谐波(分别为波长入2
=532nm、 A 3 = 354. 7nm)，能够分别作为激光L2， L3出射到同一光路上。 激光L2， L3的光束径的大小能够充分覆盖后述的微镜阵列7的基准反射面7a。因
此，虽未特别图示，但根据需要，激光振荡器1适当具有扩束器等光学系统或限制光束径的
光圈等。 在从激光振荡器1射出的激光L2 (L3)的光路上依次配置有光衰减器3，其调节激 光LJL》的光量；半透镜4，其使激光LJL》透过，将从可见光源5射出的照明光Lm反射， 将照明光Lm引导到与激光L2(L3)相同的光路上；以及平面镜6。 半透镜4只要是具有这样的反射率特性的光路分支元件，可以为任意的元件。例 如，可以采用半反射镜、分光器、二向分色镜等。 平面镜6是用于将激光LJL》偏转而使其以一定的入射角入射到微镜阵列7中的 偏转元件。 如图2所示，微镜阵列7是将多个小型反射镜7b(能动光学元素、偏转元素)规 则地配置为多个纵横方向上的格子状等而成，该多个小型反射镜7b在倾斜角为0°的状态 时，排列在基准反射面7a上，根据控制信号，可向预定方向倾斜。例如，可采用DMD (Digital Micromirror Device :数字微镜器件)等元件，该DMD是在矩形状的区域中配置800X600 个16iim平方的小型反射镜7b而成。 各小型反射镜7b通过驱动部(未图示)可倾斜为适当的倾斜角，该驱动部根据控 制信号产生静电场。下面，以倾斜成开启状态和关闭状态的2个倾斜角的例子进行说明。开 启状态和关闭状态的2个倾斜角例如为±12° 。 因此，微镜阵列7通过开启状态的小型反射镜7b反射以一定的入射角入射的激光 L2(L3)，形成与控制信号对应的截面形状的调制光LM，将被关闭状态的小型反射镜7b反射 的光反射到与调制光LM的光路不同的光路(参照图1的LF)上，从而能够进行激光L2(L3) 的空间调制。 例如，在图2中示出了小型反射镜7b从基准反射面7a沿图示逆时针方向倾斜了 倾斜角小。w的开启状态的小型反射镜7b。标号N表示基准反射面7a的法线。以角度9i 入射到基准反射面7a上的激光LjL》被小型反射镜7b反射，向正反射方向R反射。但是， 在图2中，为了便于观看，对同一角度，也将角度错开描绘。 另一方面，这样的等间隔排列而向同一方向倾斜的多个小型反射镜7b对激光 L2(L3)起到衍射光栅的作用。因此，激光LJL》根据其波长和小型反射镜7b的排列间隔而 发生衍射。 因此，与衍射次数对应的各衍射方向上的光强得以加强，在它们之间的方向上，衍 射效率下降，光强降低。在图2中，从法线N倾斜了角度9d的衍射方向D示出了这些衍射 方向中、激光L2 ， L3所共同的衍射方向。 在图3中，将被微镜阵列7反射的衍射光的角度分布作为2个方向的角度组(a ， P )描绘到角度平面201上。圆圈标记表示波长A 2的激光L2的衍射方向，X标记表示波 长入3的激光1^的衍射方向。 并且，激光1^丄3是基本波长、的高次谐波，所以波长A2，、之比为准确的整数
9比3 : 2。因此，若将mx， my取为整数，则激光L2的衍射次数(2 mx， 2 my)次、激光L3的衍 射次数(3 mx，3 my)次的各个衍射方向一致。 这里，说明本实施方式的激光加工方法中的光路的设定方法。其中，为了简便，使 用图4所示的一维衍射模型来进行说明。 图4是用于说明本实施方式的激光加工方法的光路设定的一例的一维模型的示 意性光路说明图。 在YAG激光的基本波、第2高次谐波以及第3高次谐波作为入射光602以入射角 9 i入射到微镜阵列601中的情况下，由下式的衍射条件表示各衍射光的衍射角9 d。
sin 9 d-sin e丄=p A 乂T (1) 其中，p是衍射次数，A ,是入射光602的波长，T是微镜阵列601的排列间隔。
假设YAG激光的基本波的0次衍射光610和1次衍射光611之间的衍射角如图4 所示。此时，第2高次谐波的0次衍射光620的方向与基本波的0次衍射光610—致。而 且，第2高次谐波的2次衍射光622的方向与基本波的1次衍射光611 —致。在它们之间 有第2高次谐波的1次衍射光621。在第3高次谐波中也同样，O次衍射光630和3次衍射 光633的方向分别与基本波的0次衍射光610和1次衍射光611 —致，在两者之间有1次 衍射光631和2次衍射光632。通过式(1)的衍射条件可以明了它们的性质。
S卩，基本波、第2高次谐波、第3高次谐波各自的0次衍射光610、620、630是在式 (1)中P = 0的情况下、微镜阵列601的微小反射镜排列在基准反射面上的情况下的正反射 光。 在p不为O时，衍射角9d相等的条件是，通过式(l)，p 入i为恒定。
由于A2= A/2， A3=入乂3，如图4所示，与波长入工的1次衍射光611 (p = 1) 的衍射方向一致的是，在波长A 2的第2高次谐波中为2次衍射光622 (p = 2)，在波长入3 的第3高次谐波中为3次衍射光633 (p = 3)。 一般地，第u高次谐波的(u *m)次衍射光的 衍射方向与基本波长的m次衍射光的衍射方向一致。 因此，第2高次谐波的1次衍射光621、第3高次谐波的1次衍射光631、2次衍射 光632分别向不同的衍射方向衍射。 例如，如果微镜阵列601的小型反射镜的排列间隔为T = 16 ii m时、以入射角9 i =36. 8°入射第2高次谐波(波长532nm)，则18 ( = 2X9)次衍射光的衍射角成为9 d = 0° 。并且，若以相同的入射角9i入射第3高次谐波(波长354.7nm)，则其27(二3X9) 次衍射光的衍射角成为ed = o° ，两者一致。 而且，若将微镜阵列601的小型反射镜的倾斜角设定为上述入射角的一半 (18.4° )，则来自各小型反射镜的反射光集中在具有上述共同的衍射角的衍射次数上，所 以它们的衍射效率为最大。因此，即使切换YAG激光的波长，也能够使激光光量的利用效率 最大，且不改变对于微镜阵列601之后的光学系统的入射条件。
将这些衍射条件扩展到二维的微镜阵列是很容易的。 即使高次谐波的数量增加，也能够同样地设定这样的衍射方向。S卩，将多个高次谐 波设定为n个(n > 2)的第Uk高次谐波(Uk是互不相同的整数，k = 1，2，…，n)时，作为 这些多个波长所共同的衍射方向，设定成衍射次数为(uk mx， uk my)次(其中，!vmy是整 数)的方向即可。
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在本实施方式中，如图3所示，激光L2， L3的衍射次数204、205的衍射方向(a 。， 13 。) 一致。此处，将照射光学系统20的光轴202设定成与这些衍射方向一致，根据控制信 号设定小型反射镜7b的倾斜角，使得光轴202与小型反射镜7b的正反射方向一致。
其结果是，在照射光学系统20的后侧孔径203内唯一存在的各波长的衍射次数 204、205的强度为最大，除此之外的衍射光的强度变得极小。而且，在切换了波长不同的激 光L2， L3时，也分别对照射光学系统20维持相同的入射条件。 另外，衍射方向(a。， 13。)无需与基准反射面7a的法线N—致，但优选为将基准反 射面7a限制在照射光学系统20的景深范围内的范围。 再次参照图1，照射光学系统20是如下的成像光学系统由同轴配置的成像透镜
11和物镜14构成，设置为光轴202与微镜阵列7所产生的衍射方向(a。， P 。) 一致、并且
基准反射面7a和被加工物15为大致共轭。例如，可以采用显微镜等光学系统。 物镜14被设计成像侧为无限远，在成像透镜11与物镜14之间，激光L2(L》成为
大致平行光。 在该大致平行光的光路上设置有半透镜12，其对从可见光源13射出的照明光L。b 的一部分进行反射、使一部分透过，使调制光LM透过。因此，将照明光L。b引导到与调制光 LM相同的光路上，能够对被加工物15进行照明。 照明光L。b的波长只要是能够通过后述的CCD 10进行拍摄的光即可，可以是任何 波长，例如，可以设定为可见光的波长区域。 半透镜12可采用例如半反射镜、或者具有那样的波长特性的实施了涂布的反射 板、棱镜等的光分支元件。 并且，在成像透镜11和微镜阵列7之间的光路上设置有半透镜8，其使调制光LM 透过，对被加工物15所反射的照明光L。b进行反射。因此，照明光L。b被被加工物15反射而 返回到半透镜8时，光路被分支。半透镜8可采用与半透镜12相同的结构。
在通过半透镜8分支的光路上，在与被加工物15的表面大致共轭的位置处配置有 用于对被加工物15上的图像进行拍摄的CCD 10。 控制部16进行激光加工装置100的整体控制，其与用于进行操作输入的操作部 17、CCD 10、以及监视器9连接，该监视器9用于显示来自操作部17的操作输入或从CCD 10 发送的图像信号。 并且，至少与作为控制对象的激光振荡器1、微镜阵列7电连接，能够分别对它们 发送控制它们的动作的控制信号。 S卩，根据操作部17的操作输入，对激光振荡器1发送控制信号，该控制信号用于选 择激光L2， L3中的任意一个而使其点亮或熄灭。 并且，对微镜阵列7发送如下的控制信号通过取入由CCD 10拍摄到的被加工物 15的图像、进行图像处理来检测应进行加工的区域，控制各小型反射镜7b的开启状态和关 闭状态，以使调制光LM的照射区域与应加工区域一致。
接着，说明本实施方式的激光加工装置100的动作。 首先，使用激光加工装置100，作成用于进行激光加工的加工图形数据。为此，从可 见光源13射出照明光L。b，由半透镜12反射后通过物镜14对被加工物15进行照明。
照明光L。b的反射光分别透过物镜14、半透镜12、成像透镜11，被半透镜8反射，由CCD IO进行拍摄。而且，由照明光L。b得到的被加工物15的表面的图像作为图像信号150A 发送给控制部16。 控制部16将该图像信号150A转换成图像数据，显示于监视器9上。
然后，操作者观察监视器9上的图像、通过操作部17指定应加工的缺陷部、切割 部，或通过控制部16对图像数据进行图像处理而自动提取缺陷部、切割部，从而作成与这 些缺陷部、切割部的图像数据对应的加工图形数据151。 该加工图形数据151是使激光的照射区域与微镜阵列7的各小型反射镜7b的开 启状态对应的控制数据。 然后，点亮可见光源5，通过半透镜4、平面镜6，向基准反射面7a照射照明光Lm，以 验证加工图形数据151。然后，将加工图形数据151发送给微镜阵列7。于是，开启状态的 小型反射镜7b所致的照明光Lm的反射光经过成像透镜11、物镜14，被引导到被加工物15 上。而且，该反射光沿着与从可见光源13照射的照明光L。b的反射光相同的光路，被半透镜 8反射，由CCD IO进行拍摄。其像素作为图像信号150B发送给控制部16。
控制部16可改变亮度或颜色等来将基于图像信号150B的图像数据与基于图像信 号150A的图像区分开，将它们重叠显示于监视器9上。 操作者根据监视器9上的显示图像，判断为需要对加工图形数据151进行校正时， 通过操作部17指示校正。校正结束后，重复上述内容。 当判断为无需校正时，选择激光加工所使用的波长，例如A 2，进行指示加工开始 的操作输入，开始激光加工步骤。 在激光加工步骤中，从控制部16对激光振荡器1发送振荡出激光L2的控制信号， 并且，对微镜阵列7发送加工图形数据151。 激光L2通过光衰减器3调节光强，透过半透镜4，通过平面镜6偏转，以一定的入 射角9 i入射到微镜阵列7的基准反射面7a上。 在微镜阵列7中，将各小型反射镜7b控制为其倾斜角根据加工图形数据151处于 开启状态和关闭状态，因此，激光L2中、仅有入射到开启状态的小型反射镜7b上的部分向 正反射方向R反射而作为调制光LM，透过半透镜8。然后，沿光轴202，入射到成像透镜11， 通过物镜14成像到被加工物15上。 于是，向被加工物15上的与加工图形数据151对应的区域照射了调制光LM。因此， 通过调制光Lm，対与加工圉形数据151对应的区域进行激光加工。 此时，调制光LM由于微镜阵列7而引起衍射，但在本实施方式中，与衍射次数204
对应的衍射方向和正反射方向R—致，所以在衍射效率最大的状态下，入射到照射光学系
统20的后侧孔径203内。 因此，能够提高激光的利用效率。 这样，在激光加工装置100中，可根据被加工物15的图像，作成要进行激光加工的
区域的加工图形，对与该加工图形一致的区域照射一剂激光，从而进行加工。 然后，从操作部17进行切换加工中所使用的激光的波长的操作输入，通过控制
部16将切换激光的波长的控制信号发送给激光振荡器l，从而能够切换波长来进行激光加
工。例如，可以替代激光L2而选择激光1^，采用与上述同样的方式进行激光加工步骤。 此时，由于波长不同，因此激光L3通过微镜阵列7按照不同于激光L2的衍射图形衍射，但与激光L3的衍射次数205对应的衍射方向和激光L2的衍射次数204的衍射方向相 同，因此，在激光L3的情况下，衍射效率也为最大。即，即使进行这样的波长切换，激光的利 用效率仍保持良好。 因此，无需在波长切换时也进行根据波长调节小型反射镜7b的倾斜角、或改变对 微镜阵列7的入射角的繁琐的操作，以不使利用效率恶化，即能够容易且迅速地进行波长 切换。[第2实施方式] 说明本发明的第2实施方式的激光加工装置。 图5是用于说明本发明的第2实施方式的激光加工装置110的概略结构的示意说 明图。 如图5所示，本实施方式的激光加工装置110具有激光源130，以替代本发明的第 1实施方式的激光加工装置100的激光振荡器1。下面，以与第1实施方式的不同之处为中 心，进行说明。 激光源l 30是以脉冲方式振荡出不同波长的激光1^，1^(波长分别为AA， A》、将 它们作为大致平行光束射出到同一光路上的激光源。其概略结构由激光振荡器1A、1B、以及 二向分色镜2构成。 激光LA、 LB的光束径的大小能够充分覆盖微镜阵列7的基准反射面7a。因此，虽 未特别图示，但根据需要，激光振荡器130适当地具备扩束器等的光学系统或限制光束径 的光圈等。 例如，作为激光振荡器1A可采用氮激光(波长AA= 337. lnm)，作为激光振荡 器IB可采用输出第2高次谐波(A B = 532nm)的YAG激光器。在该情况下，2个波长之比 入a :"为大致整数比5 : 8。 在激光振荡器1A、1B上分别连接了控制部16，通过控制部16的控制信号，进行各 自的选择切换、点亮、熄灭、振荡等。 二向分色镜2用于合成激光LA、 LB的光路，在本实施方式中具有使激光LA基本透 过、对激光LB基本进行反射的波长特性。 在本实施方式中，激光U、Le的波长比大致为5 : 8，因此，与第1实施方式的情况 相同，使n^、my为整数，激光LA的衍射次数为(8 mx，8 my)次的衍射方向与激光LB的衍射 次数为(5 mx，5 my)次的衍射方向大致一致。因此，将照射光学系统20的光轴202配置 成与这些衍射方向大致一致。而且，将小型反射镜7b的倾斜角设定成使光轴202与小型反 射镜7b的正反射方向一致。 因此，即使切换激光U、 Le来进行照射，对于照射光学系统20的入射条件也不变 化，且各自以大致最高的衍射效率进行入射。 仅将第1实施方式的激光L2、 L3替换为激光LA、 LB，即可同样地通过激光加工装置 IIO进行激光加工步骤。 因此，即使切换波长，也能够高效地进行激光加工。 在本实施方式中，根据一致的衍射方向的一致程度来设定波长比的整数比的程 度。例如，如果m"my增大，则衍射方向与整数比的偏差成正比地偏移，所以优选接近更严密 的整数比。另一方面，若m"my较小，则即使与严密的整数比稍有偏差，作为衍射方向的偏移量仍较小，能够得到良好的衍射效率。 衍射方向的偏移量优选设定为至少比照射光学系统20的后侧孔径小。 在本实施方式中以作为激光源使用激光振荡器1A、1B两台的例子进行了说明，但
可以变形为使用3台或以上的激光振荡器、或者组合多重振荡激光器而对3个或以上的波
长的激光进行切换。 在该情况下，多个激光源的波长为n个(n^3)的A ^ (uk是互不相同的整数，k = 1，2，…，n)，相对于固定波长A， A^为大致(A/Uk)时，作为各波长光所共同的衍射方向， 设定成衍射次数为(uk mx， uk my)次(其中，mx、my是整数)的衍射方向。
上述第2实施方式在上述关系中相当于n = 2的情况。 另外，在上述说明中，采用设定成多个波长的一致的衍射方向与微镜阵列7的小 型反射镜7b的开启状态的正反射方向一致的例子进行了说明，但只要波长切换时的光利 用效率的程度在容许范围内，也可使衍射方向与正反射方向错开。即，无需使衍射方向与正 反射方向完全一致，只要在可进行作为目的的激光加工的范围内大致一致即可。
例如，作为微镜阵列7也可以是如下结构通过使用标准产品的倾斜角，使衍射方 向与正反射方向稍微错开。在该情况下，具有如下优点无需专门设定小型反射镜7b的倾 斜角，所以能够采用低价的微镜阵列7。 并且，优选为如下结构仅有多个波长的1个次数的衍射光入射到显微镜的后侧 孔径处。此时，被投射到被加工物上的微镜阵列的像无法分辨出一个一个小型反射镜的像。 但是，由此可以防止由于小型反射镜之间所存在的间隙而产生格子状的不均匀的加工状 态。 并且，在上述说明中，通过利用平面镜6使激光偏转，使其以预定角度入射到微镜 阵列7中的例子进行了说明，但是，在能够从激光源直接以预定角度入射的情况下，也可省 略平面镜6。 并且，在上述第1实施方式的说明中，采用作为高次谐波使用了第2、第3高次谐波 2个的例子进行了说明，但是，根据需要，也可以使用3个或以上的高次谐波。并且，还可以 不按次序选择高次谐波的次数。 并且，在上述说明中，采用作为能动光学元件使用了由DMD构成的微镜阵列的例 子进行了说明，但能动光学元件不限于此。 在使用了受到由能动光学元素的排列间隔引起的衍射的影响的其它反射型能动
光学元件等时，也能够同样地应用。[第3实施方式] 下面，说明本发明的第3实施方式的激光加工装置。 图6是用于说明本发明的第3实施方式的激光加工装置200的概略结构的示意说 明图。 如图6所示，本实施方式的激光加工装置200根据加工图形，将波长分别为入2、入3
的激光L2、 L3作为调制光LM照射到被加工物15上，从而进行激光加工。 可根据被加工物15的波长吸收特性等切换而区分使用激光L2、 L3。 激光加工装置200的概略结构为由下述部分构成激光振荡器1 (激光源)、倾斜
台104(转动机构)、微镜阵列7(空间调制元件、能动光学元件)、倾斜台105(转动机构)、
14照射光学系统20 (调制光照射光学系统)、以及控制部16。 激光振荡器1是以脉冲方式振荡出具有多个波长的激光而作为大致平行光束射 出的激光源。在本实施方式中，可使用基本波长入工=1.064iim的YAG激光器，对第2、第 3高次谐波(波长分别为入2 = 532nm、入3 = 354. 7nm)，分别作为激光L2、L3射出到同一光 路上。 激光L2、L3的光束径的大小能够充分覆盖后述的微镜阵列7的基准反射面7a。因 此，虽未特别图示，但根据需要，激光振荡器1适当地具有扩束器等的光学系统或限制光束 径的光圈等。 倾斜台104是以设置在激光L2(L3)的光轴上的转动中心104C为中心可转动地支 撑激光振荡器l的转动机构。例如，可以采用测角台(goniostage)等。根据需要，转动方 向可以是绕1轴旋转，也可以是绕2轴旋转。而且，例如，具有利用步进电机驱动的由进给 螺杆机构等构成的台驱动部104a，根据控制信号，通过后述的控制部16控制转动动作。
在从激光振荡器1射出的激光L2(L3)的光路上设置有光衰减器3，其调节激光 L2 (L3)的光量；以及均化器102 (homogenizer)，其作为均匀化光学系统，使激光L2 (L3)的截 面强度分布均匀化。 均化器102公知有例如蝇眼透镜(fly-eye lens)、衍射元件、非球面透镜、以及使
用了万花筒型杆的元件等的各种结构，因此也可根据需要，采用某个结构。 微镜阵列7的结构和动作与使用图2所说明的内容相同。 倾斜台105是以位于基准反射面7a的大致中心处的转动中心105C为中心可转动 地支撑微镜阵列7的转动机构。例如，可以采用测角台等。根据需要，转动方向可以是绕l 轴旋转，也可以是绕2轴旋转。而且，例如，具有利用步进电机驱动的由进给螺杆机构等构 成的台驱动部105a，根据控制信号，通过后述的控制部16控制转动动作。
转动中心105C和倾斜台104的转动中心104C大致一致。 如图6所示，照射光学系统20是将成像透镜11和物镜14设置成使基准反射面7a 和被加工物15大致为共轭的成像光学系统，该成像透镜11和物镜14被配置成光轴202通 过转动中心104C、105C。例如，可采用显微镜等的光学系统。 物镜14、成像透镜11、半透镜12、CCD 10、半透镜8等的结构和位置关系与上述的 第1和第2实施方式相同，因此，省略说明。 控制部1 6进行激光加工装置200的整体控制，与用于进行操作输入的操作部17、 CCD 10、监视器9连接，该监视器9用于显示来自操作部17的操作输入或从CCD 10发送的 图像信号。 并且，至少与作为控制对象的激光振荡器1、微镜阵列7、台驱动部104a、105a电连 接，能够分别对它们发送控制它们的动作的控制信号。 控制部16与第1实施方式相同，对激光振荡器1发送选择激光L2、 L3中的任意一 个而使其点亮或熄灭的控制信号。 并且，对微镜阵列7发送如下的控制信号控制各小型反射镜7b的开启状态和关 闭状态，以使调制光LM的照射区域与待加工的区域一致。 控制部16对台驱动部104a、105a发送如下的控制信号根据由操作部17设定的 激光的波长，计算衍射方向D (参照图2)，使倾斜台104、 105中的至少任意一个转动，使得衍
15射方向D与光轴202 —致。S卩，控制部16构成了驱动转动机构的转动机构控制部。
此处，说明衍射方向D的设定方法。 微镜阵列7是由具有四方反射面的微小反射镜7b排列成纵横的格子状而成，衍射 光呈二维分布。如图9所示，根据激光振荡器1、微镜阵列7、照射光学系统20之间的配置 关系，各衍射方向相对于位于(a。， 13。)处的照射光学系统20的光轴202无关地分布。此 处，圆圈标记表示波长A 2的激光L2的衍射方向，X标记表示波长A 3的激光L3的衍射方 向。标号203表示照射光学系统20的后侧孔径。 如利用图3所说明的那样，激光L2、 L3是基本波长A工的高次谐波，因此波长入2、
入3之比为准确的整数比3 : 2。因此，若将m,、my设定为整数，则激光l^的衍射次数为
(2 mx，2 my)次、激光L3的衍射次数为(3 mx，3 my)次的各个衍射方向一致。 在该情况下，例如，在波长A 3中，基本上入射光轴202附近的衍射方向206的衍射
光，因此，入射了衍射效率高的光。另一方面，若切换为波长入2，则入射到照射光学系统20
中的光向3种衍射方向207分散，分别变成衍射效率低的光，因此入射光量低下。 因此，在本实施方式中，驱动倾斜台104、 105中的至少任意一个，转动衍射方向，
成为图3所示的状态。即，将与衍射方向相同的衍射次数对应的衍射方向204、205移动到
(a。， 13。)的位置处。 对于衍射方向上的位置关系如已使用式(1)和图4进行的说明那样。例如，微镜 阵列601的微小反射镜的排列间隔为T二16ym时，如果以入射角ei = 23.8°入射波长 532nm的第2高次谐波，则12( = 2X6)次衍射光的衍射角为9 d = 0. 2° 。并且，若以相 同的入射角9 i入射波长354. 7nm的第3高次谐波，则其18( = 3X6)次衍射光的衍射角 为ed = o.2° ，两者一致。 此处，转动倾斜台105，使得衍射方向D与光轴202 —致，转动倾斜台104，使得相 对于此时的基准反射面7a，激光l^、L3的入射角为上述的ei()通过这样做，即使切换YAG 激光的波长，也能够使激光光量的利用效率最大，且不改变对于微镜阵列601之后的光学 系统的入射条件。 另外，使用小型反射镜7b的倾斜角小。,不同的微镜阵列7的情况下，也能够同样 地计算光利用效率为最大的入射角9i，据此转动倾斜台104、105。因此，倾斜角小 不限 于12° 。 以上，采用衍射次数为一维的例子进行了说明，衍射次数为二维的一般的情况也 是相同的。即，第u高次谐波将m,、my设为整数，使(u*mx， u*my)次衍射光的衍射方向完 全准确地一致，因此根据该衍射方向和入射角，转动倾斜台104、105，从而能够使衍射效率 为最大。 图6示出了这样的状态。衍射光121与图3的衍射方向204(205)对应，衍射光 120、 122与其它衍射方向对应。 另外，衍射方向D是二维的入射角9i的函数，因此角度调节的自由度只要是2自 由度即可。因此，倾斜台104、105分别绕2轴转动时，仅转动任意一方，即可进行上述调节。 并且，也可以使倾斜台104、 105绕独立方向上的1轴转动。
接着，说明本实施方式的激光加工装置200的动作。 图7是用于说明本发明的实施方式的激光加工装置的初始状态的示意说明图。
如图7所示，在激光加工装置200的初始状态中，倾斜台104U05被设定在转动的 基准位置处，激光振荡器1、微镜阵列7之间的位置关系没有被优化。因此，一般，在该状态 下照射激光L2(L3)时，衍射光120、 121 、122等均偏离于光轴202，如图3所示入射到照射光 学系统20的光被分散为多个衍射光，其结果是，导致照射到被加工物15上的光强下降。
因此，在照射激光之前，进行用于优化倾斜台104U05的转动位置的初始设定动 作。 S卩，根据上述的衍射方向的设定方法，通过控制部16计算针对可射出的激光的波
长A 2、 A 3、使共同的衍射方向D与光轴202 —致的激光振荡器1和微镜阵列7之间的位置
关系，向倾斜台104U05发送与倾斜台104U05的转动位置对应的控制信号。 然后，使用激光加工装置200，作成用于进行激光加工的加工图形数据。为此，从光
源13射出照明光L。b，由半透镜12反射后通过物镜14，对被加工物15进行照明。 照明光L。b的反射光分别透过物镜14、半透镜12、成像透镜ll，被半透镜8反射，
由CCD IO进行拍摄。而且，照明光L。b所产生的被加工物15的表面图像作为图像信号150A
发送给控制部16。 控制部16将该图像信号150A转换成图像数据，显示到监视器9上。然后，操作者 观察监视器9的图像、通过操作部17指定应加工的缺陷部、切割部，或通过控制部16对图 形数据进行图像处理，自动提取缺陷部、切割部，作成与这些缺陷部、切割部的图像数据对 应的加工图形数据151。 该加工图形数据151是使激光的照射区域与微镜阵列7的各微小反射镜7b的开 启状态对应的控制数据。 然后，操作者从操作部17选择激光加工中所使用的波长，例如入2，进行指示加工 开始的操作输入，开始激光加工步骤。 在激光加工步骤中，从控制部16对激光振荡器1发送振荡出激光L2的控制信号， 并且对微镜阵列7发送加工图形数据151。 激光L2通过光衰减器3调节光强，通过均化器102使截面方向的光强分布均匀化， 以一定的入射角9 i入射到微镜阵列7的基准反射面7a上。 在微镜阵列7中，将各微小反射镜7b控制为使其倾斜角根据加工图形数据151处 于开启状态和关闭状态，因此激光L2中、仅有入射到开启状态的微小反射镜7b上的部分向 正反射方向R(参照图2)反射。 此时，在开启状态的微小反射镜7b集中的区域中，引起衍射，向与衍射次数对应
的方向衍射。在本实施方式中，由于衍射方向D与正反射方向R—致，所以，在衍射效率为
最大的状态下，光强不降低，向出射角e。(参照图2)的方向反射，透过半透镜8。 然后，入射到成像透镜11中，通过物镜14成像到被加工物15上，该成像透镜11
的光轴202配置成与衍射方向D —致。因此，向被加工物15上的与加工图形数据151对应
的区域照射了调制光LM。所以，通过调制光LM，对与加工图形数据151对应的区域进行激光加工。 另一方面，被关闭状态的微小反射镜7b反射的光向不入射到成像透镜11上的方 向反射，所以不到达被加工物15。 这样，在激光加工装置200中，可根据被加工物15的图像，作成要进行激光加工的区域的加工图形，对与该加工图形一致的区域照射一剂激光，从而进行加工。 然后，从操作部17进行切换加工中所使用的激光的波长的操作输入，通过控制
部16将切换激光的波长的控制信号发送给激光振荡器l，从而能够切换波长来进行激光加
工。例如，可以替代激光L2而选择激光L3，与上述同样地执行激光加工步骤。 此时，由于波长不同，激光L3按照不同于激光L2的衍射模式衍射，但由于与开启状
态的微小反射镜7b的正反射方向R—致的衍射方向D对于波长入2，、是共同的，所以，在
激光L3的情况下，也通过开启状态的微小反射镜7b，向着衍射方向D在衍射效率最高的状
态下射出。 因此，无需根据基于波长不同的衍射方向的变化、例如移动照射光学系统20的设 置位置的繁琐的操作，而仅仅对激光振荡器l指示波长的切换，即能够以同样的衍射效率 实现基于不同波长的激光加工。 并且，根据本实施方式，由于具有倾斜台104、105，所以，即使微镜阵列7的微小反
射镜7b的倾斜角固定，也能够使折射效率高的光入射到照射光学系统20中。因此，具有如
下优点无需使用改变了微小反射镜7b的倾斜角的特殊产品等，能够利用标准产品构成装
置，因此能够实现简单且廉价的装置。[第4实施方式] 下面，说明本发明的第4实施方式。 图8是用于说明本发明的第4实施方式的激光加工装置210的概略结构的示意性 说明图。 本实施方式的激光加工装置210取消了上述第3实施方式的激光加工装置200的 倾斜台105，将微镜阵列7与相对于激光振荡器1固定了相对位置关系的调制光发生部30 形成一体，通过倾斜台104可转动地保持调制光发生部30。微镜阵列7的位置被设定成，使 激光L2、L3的光轴以一定的入射角入射到基准反射面7a的大致中心的位置。
下面，以与上述第3实施方式的不同之处为中心进行简单说明。
根据本实施方式的结构，相当于在第3实施方式中使倾斜台104、 105同步转动的 情况。由于倾斜台104可绕2轴方向转动，所以能够使衍射方向D与光轴202 —致。
在该情况下，具有如下优点可取消倾斜台105，所以可形成简单的结构而构成廉 价的装置。 另外，在上述说明中，采用由2个高次谐波构成激光时的例子进行了说明，但高次 谐波的数量也可以是3个或以上。在该情况下，可以如下地设定各自所共同的衍射方向。
SP，将多个高次谐波设为n个(n > 3)的第uk高次谐波(uk是互不相同的整数，k =1，2，…，n)时，作为这些多个波长所共同的衍射方向，设定成衍射次数为(uk*mx，Uk*my) 次(其中，ivmy是整数)的方向即可。 并且，在上述说明中，对激光由于基本波长的高次谐波而具有多个波长的例子进 行了说明，但多个波长不限于高次谐波。例如，也可以是从各个光源射出的多个波长的激 光。 多个波长优选为准确的整数比，但只要衍射效率的变化在容许范围内，也可以是 大致整数比。在该情况下，虽不存在各自所共同的衍射方向，但存在相互接近的衍射方向。 因此，通过使照射光学系统的光轴与这些相互接近的衍射方向中的一个或它们的平均衍射
18方向一致，能够得到与整数比的情况大致相同的作用效果。 大致整数比的程度是根据衍射方向的一致程度来设定的。例如，m,、my增大时，衍射 方向与整数比的偏差成正比地偏移，所以优选接近更严密的整数比。另一方面，若m,、my较 小，则即使偏离了严密的整数比，作为衍射方向的偏移量仍小，能够得到良好的衍射效率。 衍射方向的偏移量优选设定为至少比照射光学系统20的后侧孔径小。
在该情况下，将多个激光源的波长设为n个(n>2)的A ^(%是互不相同的整数， k= 1，2，…，n)时，设定成相对于固定波长A， Auk为大致(A/Uk)，作为各波长光所共同 的衍射方向，设定成衍射次数为(uk mx， uk my)次(其中，mx，my是整数)的衍射方向。
例如，通过使用氮激光(波长A 2 = 337. lnm)和YAG激光的第2高次谐波(A 3 = 532nm)，构成为2个波长之比A2 : ^3为大致整数比5 : 8。 并且，在上述说明中，采用利用平面镜6使激光偏转，使得以预定角度入射到微镜 阵列7上的例子进行了说明，但是，在能够从激光源直接以预定角度入射时，也可以省略平 面镜6。 并且，在上述说明中，采用作为高次谐波使用了第2、第3高次谐波2个的例子进行 了说明，但根据需要，也可以使用3个或以上的高次谐波。并且，也可不按次序选择高次谐 波的次数。 在该情况下，将多个高次谐波设为n个(n > 2)的第％高次谐波(％是互不相同的 整数，k二 1，2，…，n)时，作为多个波长所共同的衍射方向，设定成各个衍射次数为(uk*mx， u。my)次(其中，mx，my是整数)的方向即可。 并且，在上述说明中，采用对于多个波长均相同或大致一致的衍射方向与照射光 学系统的光轴对齐的例子进行了说明，但有时根据加工条件，仅使用多个波长的一部分。在 该情况下，转动机构控制部可以根据加工中所使用的波长，计算它们的衍射方向大致一致 的方向，发送控制信号，使得与照射光学系统的光轴对齐。 并且，加工中所使用的波长可以仅为一种，在该情况下，可以使合适的衍射方向与 照射光学系统的光轴对齐。 并且，在上述说明中，说明了由转动机构控制部计算转动机构的转动位置而发送 控制信号，但也可以根据激光源的所有的激光的波长或它们的组合，预先计算出位置关系， 计算结果作为例如数据表等而进行存储。 本发明的激光加工方法和装置还可应用于活体样本的显微镜切割的显微解剖等 的技术领域。 并且，上述公开的结构不限于各实施方式的结构，只要可实施，即可在本发明的技 术思想的范围内适当组合来实施。
权利要求
一种激光加工方法，从产生多个波长的激光的激光源向由多个能动光学元素规则地排列而成的能动光学元件照射所述激光，将该激光转换为具有与被加工物的加工图形对应的截面形状的调制光，通过调制光照射光学系统对被加工物照射该调制光而进行激光加工，其特征在于，由所述多个波长的激光在所述能动光学元件中产生的所述多个波长的衍射光的方向与所述调制光照射光学系统的光轴方向大致一致。
2. 根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，使所述调制光照射光学系统的光轴与由所述多个波长的各激光在所述能动光学元件 中产生的衍射光的衍射方向中、所述多个波长所大致共同的方向大致一致。
3. 根据权利要求1或2所述的激光加工方法，其特征在于，由1个激光源所产生的多个高次谐波形成所述多个波长的激光。
4. 根据权利要求1或2所述的激光加工方法，其特征在于， 通过波长不同的多个激光源形成所述多个波长的激光。
5. 根据权利要求1或2所述的激光加工方法，其特征在于，所述能动光学元件是微镜阵列，该微镜阵列具有可切换倾斜角地设置的多个小型反射 镜，作为所述多个能动光学元素。
6. 根据权利要求5所述的激光加工方法，其特征在于，在将所述激光反射为所述调制光的开启状态下，将所述小型反射镜的倾斜角设定成向 所述调制光照射光学系统的光轴方向反射所述调制光。
7. 根据权利要求3所述的激光加工方法，其特征在于， 设所述多个高次谐波为n个的第uk高次谐波时，作为所述多个波长所共同的衍射方向，设定成所述多个高次谐波的各自的衍射次数为 (uk mx， uk my)次的方向，其中，n > 2，Uk是互不相同的整数，且k = 1，2，…，n，ivmy是整数。
8. 根据权利要求4所述的激光加工方法，其特征在于，所述多个激光源的波长为n个的A^、相对于固定波长A， A^为大致(A/Uk)时，作为所述多个波长所共同的衍射方向，设定成所述多个波长的激光的各自的衍射次数 为(uk mx， uk my)次的方向，其中，n > 2，Uk是互不相同的整数，且k = 1，2，…，n，ivmy是整数。
9. 一种激光加工装置，具有 激光源，其产生多个波长的激光；能动光学元件，其由多个能动光学元素规则地排列而成，将所述激光转换为具有与被 加工物的加工图形对应的截面形状的调制光；以及调制光照射光学系统，其对被加工物照射所述调制光， 其特征在于，由所述多个波长的激光在所述能动光学元件中产生的多个波长的衍射光的方向与所 述调制光照射光学系统的光轴的方向大致一致。
10. 根据权利要求9所述的激光加工装置，其特征在于，所述调制光照射光学系统的光轴与由所述多个波长的各激光在所述能动光学元件中产生的衍射光的衍射方向中、所述多个波长所大致共同的方向大致一致。
11.根据权利要求9或10所述的激光加工装置，其特征在于，所述能动光学元件由微镜阵列构成，该微镜阵列具有切换倾斜角而使所述激光偏转的 多个微反射镜，作为所述多个能动光学元素，所述微反射镜的倾斜角被设定成向所述调制光照射光学系统的光轴方向反射所述激 光的角度。
全文摘要
激光加工方法和装置。本发明的激光加工方法，从产生激光(L2，L3)的激光振荡器(1)向由多个小型反射镜规则地排列而成的微镜阵列(7)照射激光，转换为具有与被加工物(15)的加工图形对应的截面形状的调制光(LM)，通过照射光学系统(20)对被加工物(15)照射而进行激光加工，使照射光学系统(20)的光轴(202)与通过激光(L2，L3)在微镜阵列(7)上产生的衍射光的方向大致一致。
文档编号B23K26/04GK101722364SQ20091022191
公开日2010年6月9日 申请日期2006年6月14日 优先权日2005年6月17日
发明者中村达哉, 松沢聪明 申请人:奥林巴斯株式会社