激光加工装置和激光加工方法

激光加工装置和激光加工方法
【专利摘要】本发明提供激光加工装置和激光加工方法。激光加工装置(1)具备激光光源(10)、相位调制型的空间光调制器(20)、驱动部(21)、控制部(22)以及成像光学系统(30)。成像光学系统(30)可以是远心光学系统。包含于驱动部(21)中的存储部(21A)存储分别对应于多个基本加工图案的多个基本全息图，并且存储相当于菲涅耳透镜图案的聚光用全息图。控制部(22)并列配置选自由存储部(21A)存储的多个基本全息图中的2个以上的基本全息图，并将聚光用全息图重叠于该并列配置的各个基本全息图上，从而构成整体全息图，将该构成的整体全息图显示于空间光调制器(20)。
【专利说明】激光加工装置和激光加工方法
[0001](本申请是申请日为2009年10月9日、申请号为200910151293.2、发明名称为
“激光加工装置和激光加工方法”的专利申请的分案申请。)

【技术领域】
[0002]本发明涉及通过对加工对象物照射激光来加工该加工对象物的装置和方法。

【背景技术】
[0003]目前，例如在将制造年月日和序列号刻印在罐等上的时候，例如使用的是油墨。然而，在使用油墨的情况下，会存在油墨剥落和环境等的污染的问题。作为解决这些问题的方法，利用激光加工进行的记号标注正在不断受到关注。激光标记是通过聚光照射激光而在罐等的加工对象物上打出细微的小孔并刻印上英文和数字等。
[0004]作为激光标记的加工方法，目前一般采用以下的任一种方法:用一个激光束逐点进行加工，或者对于加宽了的激光束配置强度掩模来一并进行加工。然而，就前者而言，因为是逐点进行加工，所以存在需要花费时间的问题。另外，就后者而言，由于被强度掩模所被屏蔽的激光对加工没有贡献，所以存在光量损失较大的问题。
[0005]作为解决这些问题的方法，开始考虑使用相位调制型的空间光调制器(SLM:Spatial Light Modulator)的方法。S卩，将计算机全息图(CGH:Computer GeneratedHologram)显示于相位调制型的空间光调制器上，并按每一个像素对被输入到该空间光调制器中的激光进行相位调制，由聚光光学系统将该相位调制后的激光在加工对象物上成像，按照由该成像所形成的加工图案对加工对象物进行加工。被显示于空间光调制器上的全息图是对应于在加工对象物上的加工图案的。这样的话，那么光损失就少并且能够在加工对象物上一并加工多个点。
[0006]在如上所述使用相位调制型的空间光调制器的激光加工方法中，如图11中所表示的流程图那样，首先确定在加工对象物上的所希望的加工图案，根据该加工图案进行计算从而制作全息图，将该被制作成的全息图传送到空间光调制器的驱动部，并由该驱动部将全息图显示在空间光调制器上，之后将激光入射到空间光调制器上(参照专利文献I)。
[0007]专利文献1:日本特开2006-113185号公报


【发明内容】

[0008]然而，例如有必要分别对在生产流水线上按顺序通过的多个加工对象物实时地进行记号标注。考虑分别对1000个加工对象物将从“0001”到“1000”的各个数值作为生产序号来进行记号标注的情况下，如果使用上述的激光加工方法，那么就要反复进行1000次包含加工图案的确定、全息图的制作以及全息图的传送的一系列程序。
[0009]可是，上述的激光加工法对于包含加工图案的确定、全息图的制作以及全息图的传送的一系列程序所需要的时间较长。特别是，全息图的制作因为是使用需要FFT等计算的GS法等的算法，所以所需要的时间较长。因此，如上所述，在分别对多个加工对象物按顺序实时地进行记号标注的情况下,激光加工的生产能力较低。
[0010]如果预先制作分别对应于所有的加工图案的全息图并由存储部加以存储，那么就没有必要在每次进行记号标注时进行全息图的制作，从而可以实现高速化。例如，在一并刻印如图12所表示那样的“ΒΑΒΑ”的文字列被配置成2行2列而构成的加工图案的时候，预先制作对应于这样的加工图案的全息图并由存储部进行存储。但是，在此情况下，因为有必要预先制作对应于所有加工图案的全息图并由存储部进行存储，所以应该由存储部预先存储下来的全息图的数据量将变得相当庞大。
[0011]在加工图案是由多个基本加工图案(例如英文以及数字)的排列构成的情况下，虽然也考虑了由激光一个一个刻印基本加工图案，但是应该刻印的基本加工图案的个数如果较多，那么激光加工的生产能力依然会降低。
[0012]为了解决如上所述的问题而考虑以下的方案:预先制作分别对应于多个基本加工图案的多个基本全息图并由存储部将其存储下来，并从存储部中读出与构成应该刻印到加工对象物上的整体加工图案的基本加工图案相对应的基本全息图，将并列配置了这些基本全息图的整体全息图显示于空间光调制器中，从而进行激光加工(记号标注)。
[0013]在如上所述将多个基本全息图并列配置地显示于一个空间光调制器中的情况下，各个基本全息图的尺寸将会变小。因此，各个基本全息图的分辨率将变低，结果被再现的基本加工图案变大(图13(a))，所以会产生这些多个基本加工图案在加工对象物的被加工面上互相重叠的问题(图14)。
[0014]为了不使多个基本加工图案在加工对象物的被加工面上发生互相重叠，考虑通过充分地增大所准备的基本全息图的尺寸而提高分辨率，从而缩小被再现的基本加工图案的尺寸(图13(b))。但是，分别相当于多个基本加工图案的基本全息图的尺寸如果大型化了，那么空间光调制器的大型化将成为必然，激光加工装置的高价格化以及大型化的问题的发生是不可避免的。
[0015]为了不使多个基本加工图案在加工对象物的被加工面上互相重叠，还考虑了将用于确定在加工对象物上形成基本加工图案的位置的闪耀光栅(blazed grating)重叠在基本加工图案上，并将其显示于空间光调制器中。但是，闪耀光栅的衍射效率在较低的情况下为40%左右(图15)，因此，被再现的基本加工图案的光均匀性被该衍射效率所限制，难以保持高均匀性。
[0016]另外，如果使用多个空间光调制器并将基本全息图显示于各个空间光调制器中，那么就能够扩大各个基本全息图的尺寸，从而能够不使多个基本加工图案在加工对象物的被加工面上互相重叠。但是，即使是在这个情况下也同样，因为使用多个空间光调制器，因而不可避免发生激光加工装置的高价格化以及大型化的问题。另外，需要有在激光光源和多个空间光调制器之间取得同步的系统。
[0017]本发明是为了解决上述问题而做出的，目的是提供能够以高生产能力进行高质量的激光加工且可以进行装置的小型化的激光加工装置以及激光加工方法。
[0018]本发明所涉及的激光加工装置，其特征为:(1)是通过对加工对象物照射激光从而用包含2个以上的基本加工图案的整体加工图案总括地对加工对象物进行加工的激光加工装置；具备:(2)输出激光的激光光源，(3)相位调制型的空间光调制器，输入从激光光源输出的激光，并显示分别在被二维排列的多个像素上调制激光相位的整体全息图，从而输出其相位调制后的激光，(4)成像光学系统，输入从空间光调制器输出的激光，并将该激光在加工对象物上成像，(5)存储部，将分别对应于多个基本加工图案的多个基本全息图进行存储，并且将相当于菲涅耳透镜图案(Fresnel lens pattern)的聚光用全息图进行存储，(6)控制部，将选自由存储部所存储的多个基本全息图中的2个以上的基本全息图并列配置，并将聚光用全息图重叠于该并列配置的各个基本全息图，从而构成整体全息图，将该构成的整体全息图显示于空间光调制器中。
[0019]在本发明所涉及的激光加工装置中，优选成像光学系统包括远心光学系统(Telecentric optical system)。另外,在本发明所涉及的激光加工装置中，优选存储部存储分别相当于焦点距离互为不同的多个菲涅耳透镜图案的多个聚光用全息图，成像光学系统的成像位置以及成像倍率为可变的，控制部使重叠于基本全息图的聚光用全息图的焦点距离和成像光学系统的成像位置或者成像倍率发生互相关联从而进行控制。
[0020]在本发明所涉及的激光加工装置中，优选控制部将多个整体全息图并列配置并显示于空间光调制器中，并且所述激光加工装置具备:入射位置调整机构，使从激光光源输出的激光对被显示于空间光调制器中的多个整体全息图按顺序入射；以及成像位置调整机构，调整在加工对象物上的由成像光学系统进行的激光的成像的位置。入射位置调整机构既可以是调整从激光光源到空间光调制器的激光光路的机构，又可以是利用快门的机构。另外，成像位置调整机构既可以是使加工对象物移动的机构，又可以是调整成像光学系统的光路的机构。
[0021]本发明所涉及的激光加工方法是通过对加工对象物照射激光从而用包含2个以上的基本加工图案的整体加工图案总括地对加工对象物进行加工的激光加工方法，使用如上所述的激光光源、空间光调制器、成像光学系统以及存储部。而且，本发明所涉及的激光加工方法，其特征还在于:将选自由存储部所存储的多个基本全息图中的2个以上的基本全息图并列配置，将聚光用全息图重叠于该并列配置的各个基本全息图从而构成整体全息图，将该构成的整体全息图显示于空间光调制器中，并将从激光光源输出的激光入射到空间光调制器上，由成像光学系统将从空间光调制器输出的激光在加工对象物上成像。
[0022]在本发明所涉及的激光加工方法中，优选成像光学系统包括远心光学系统。另外，本发明所涉及的激光加工方法优选，将分别相当于焦点距离互为不同的多个菲涅耳透镜图案的多个聚光用全息图存储到存储部中，使用成像位置以及成像倍率为可变的系统作为成像光学系统，使重叠于基本全息图的聚光用全息图的焦点距离和成像光学系统的成像位置或者成像倍率发生互相关联从而进行控制。
[0023]本发明所涉及的激光加工方法优选将多个整体全息图并列配置并显示于空间光调制器中，并对被显示于空间光调制器中的多个整体全息图按顺序入射从激光光源输出的激光，从而调整在加工对象物上的由成像光学系统进行的激光的成像的位置。在对入射到空间光调制器的激光入射位置进行调整的时候，既可以调整从激光光源到空间光调制器的激光的光路，也可以利用快门。另外，在对成像位置作调整的时候，既可以使加工对象物移动，也可以调整成像光学系统的光路。
[0024]根据本发明，可以以高生产能力进行高质量的激光加工，可以实现装置的小型化。【专利附图】

【附图说明】
[0025]图1是表示本实施方式所涉及的激光加工装置I的构成的图。
[0026]图2是说明在本实施方式中准备基本全息图以及聚光用全息图的过程的流程图。
[0027]图3是说明在本实施方式中使用基本全息图以及聚光用全息图来进行激光加工的过程的流程图。
[0028]图4是表示基本全息图的一个例子的图。
[0029]图5是表示基本全息图被配置成2行2列的一个例子的图。
[0030]图6是表示聚光用全息图被配置成2行2列的一个例子的图。
[0031]图7是表示整体全息图的一个例子的图。
[0032]图8是表示在加工对象物91上的激光加工(记号标注)的一个例子的图。
[0033]图9是表示菲涅耳透镜的焦点距离与基本加工图案尺寸的关系的图表。
[0034]图10是表示在加工对象物91上的整体加工图案的一个例子的图。
[0035]图11是说明使用了相位调制型空间光调制器的激光加工方法的流程图。
[0036]图12是表示加工图案的一个例子的图。
[0037]图13是说明基本全息图的尺寸与基本加工图案的尺寸的关系的图。
[0038]图14是表示在加工对象物的被加工面上多个基本加工图案互相重叠的样子的图。
[0039]图15是表不闪耀光栅的衍射效率的图表。
[0040]符号说明
[0041]1.激光加工装置
[0042]10.激光光源
[0043]11.空间滤波器(spatial filter)
[0044]12.准直透镜
[0045]13，14.反射镜
[0046]20.空间光调制器
[0047]21.驱动部
[0048]21A.存储部
[0049]22.控制部
[0050]30.成像光学系统(远心光学系统)
[0051]31, 32.透镜
[0052]40.快门
[0053]90.可移动生产线
[0054]91.加工对象物

【具体实施方式】
[0055]以下参照附图就用于实施本发明的优选实施方式加以详细的说明。还有，在附图的说明中将相同的符号标注于相同要素，省略重复的说明。
[0056]图1是表示本实施方式所涉及的激光加工装置I的构成的图。该图所表示的激光加工装置I是对在可移动生产线90上进行移动的多个加工对象物91按顺序聚光照射激光从而进行记号标注等的激光加工的装置，其具备激光光源10、空间滤波器11、准直透镜12、反射镜13、反射镜14、空间光调制器20、驱动部21、控制部22、成像光学系统30以及快门40。还有，也可以使用能够使加工对象物91进行二维移动的载物台来代替可移动生产线90。
[0057]激光光源10是输出应该被照射到加工对象物91上的激光的光源，优选为飞秒(femto second)激光光源、Nd:YAG激光光源、Nd:YLF激光光源等的输出紫外区域的脉冲激光的光源。从该激光光源10输出的激光在经过空间滤波器11之后，由准直透镜12进行准直，再由反射镜13以及反射镜14进行反射，从而被输入到空间光调制器20中。反射镜13或者反射镜14也可以是具有电扫描器(galvano scanner)等机构的反射镜。
[0058]空间光调制器20是相位调制型的调制器，输入从激光光源10输出的激光，并显示在被二维排列的多个像素上调制激光的相位的全息图，从而输出其相位调制后的激光。在该空间光调制器20上被显示的相位全息图优选是由数值计算求得的全息图(CGH:Computer Generated Hologram)。
[0059]该空间光调制器20既可以是反射型的调制器，也可以是透过型的调制器。作为反射型的空间光调制器20,可以是LCOS(娃基液晶(Liquid Crystal on Silicon))型、MEMS(微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems))型以及光寻址型中的任一种。另夕卜，作为透过型的空间光调制器20,可以是IXD(液晶显示器(Liquid Crystal Display))等。在图1中作为空间光调制器20显示了反射型的空间光调制器。
[0060]驱动部21是设定分别在空间光调制器20的二维排列的多个像素中的相位调制量的装置，将用于设定其每一个像素的相位调制量的信号提供给空间光调制器20。驱动部21通过设定分别在空间光调制器20的二维排列的多个像素中的相位调制量，从而将全息图显示于空间光调制器20上。
[0061]成像光学系统30被设置于空间光调制器20的后段，将空间光调制器20中在每一个像素上被相位调制而输出的激光输入，从而使该激光在加工对象物91上成像。特别是该成像光学系统30包含构成远心光学系统的透镜31以及透镜32。
[0062]快门40是许可或者禁止对加工对象物91照射激光的装置。快门40在由图1所表示的构成中是被设置于成像光学系统30的后段，但是它可以被配置于光路上的任意位置。快门40优选为与激光光源10以及空间光调制器20 二者或者任意一者同步。
[0063]控制部22例如是由计算机构成的，通过控制驱动部21的工作，从而将全息图从驱动部21写入到空间光调制器20。此时，控制部22把由成像光学系统30将从空间光调制器20输出的激光聚光于多个成像位置的全息图显示于空间光调制器20中。
[0064]特别地，本实施方式所涉及的激光加工装置I通过将从激光光源10输出而由空间光调制器20进行相位调制后的激光，对加工对象物91进行照射，从而用包含2个以上的基本加工图案的整体加工图案一并对加工对象物91进行加工。因此，驱动部21具有存储部21A。该存储部21A存储分别对应于多个基本加工图案的多个基本全息图，并且存储相当于菲涅耳透镜图案的聚光用全息图。
[0065]另外，控制部22将选自由存储部21A存储的从多个基本全息图中的2个以上的基本全息图并列配置，并将聚光用全息图重叠于该并列配置的各个基本全息图上，从而构成整体全息图，再将该构成的整体全息图显示于空间光调制器20中。
[0066]例如，基本加工图案为英文和数字，整体加工图案为多个基本加工图案(英文和数字)被一维或者二维排列而成的文字列。基本全息图对应于基本加工图案而预先生成，并由存储部21A加以存储。聚光用全息图也被预先生成而由存储部21A加以存储。整体全息图是基于基本全息图以及聚光用全息图而被构成的。激光被入射到显示了该整体全息图的空间光调制器20上并被相位调制，该相位调制后的激光经过成像光学系统30而被照射到加工对象物91上之后，由若干基本加工图案构成的整体加工图案被生成在加工对象物91上。
[0067]图2是说明在本实施方式中准备基本全息图以及聚光用全息图的过程的流程图。如该流程图所表示的那样，制作分别对应于可刻印的多个基本加工图案的多个基本全息图，并且，制作相当于菲涅耳透镜图案的聚光用全息图。根据需要，对这些基本全息图进行再现测试，并进行反馈，从而进行修正。而且，这些基本全息图以及聚光用全息图由存储部2IA加以存储。
[0068]还有，作为制作基本全息图的算法的GS法使用随机相位作为初期相位，由于该随机相位，而会出现被制作的基本全息图的性能明显降低的情况。另外，在模拟和实验光学系统(例如空间光调制器20和激光光源10)之间也会有误差的情况。为了改善这些情况而进行反馈等的修正，从而就能够制作出更加高品质的基本全息图。
[0069]另外，相当于菲涅耳透镜图案的聚光用全息图的焦点距离以及配置位置根据再现条件适当进行设定并预先加以调整。聚光用全息图的半径优选为内接于基本全息图的程度。另外，基本全息图以及聚光用全息图都可以是相位信息不被丢失的程度的任意的形状，可以是矩形、圆形或者其它的形状。
[0070]图3是说明在本实施方式中使用基本全息图以及聚光用全息图来进行激光加工的过程的流程图。如该流程图所表示的那样，在加工时，利用控制部22，根据在加工对象物91上的整体加工图案而获得必要的基本加工图案以及配置信息，并且再根据这些来配置对应于基本加工图案的基本全息图，进一步合成聚光用全息图，从而制作出合成全息图。然后，该合成全息图被显不于空间光调制器20中，并从激光光源10输出激光,从而对加工对象物91进行加工(记号标注)。
[0071]在此时被制作出的整体全息图中，在基本全息图和聚光用全息图互相不重叠的区域、以及基本全息图和聚光用全息图都不存在的区域，优选是随机相位调制的。由此，从这些区域输出的激光不被成像光学系统30聚光，所以对加工不作贡献。
[0072]接着，对于基于基本全息图以及聚光用全息图的整体全息图的制作以及激光加工的一个例子，利用图4?图8来加以说明。在此，就总括地刻印像图12所表示那样的“ΒΑΒΑ”的文字列被配置成2行2列而成的加工图案的情况，作如下说明。在该情况下，作为预先制作并由存储部21Α进行存储的基本全息图，至少包含对应于基本加工图案“Α”的基本全息图(图4(a))以及对应于基本加工图案“B”的基本全息图(图4(b))。
[0073]对应于基本加工图案“Α”的基本全息图(图4(a))以及对应于基本加工图案“B”的基本全息图(图4(b))对应于像图12所表示那样的“ΒΑΒΑ”的文字列被配置成2行2列而构成的加工图案，而被配置成2行2列(图5)。另外,对应于该配置,4个聚光用全息图也被配置成2行2列(图6)。而且,将4个基本全息图配置成2行2列而成的图形(图5)与将4个聚光用全息图配置成2行2列而成的图形(图6)被重叠，从而制作成整体全息图(图 7)。
[0074]这样制成的整体全息图(图7)被显示于空间光调制器20中。而且，从激光光源10输出的激光经过空间滤波器11、准直透镜12、反射镜13以及反射镜14从而被输入到空间光调制器20中，并在该空间光调制器20上被空间相位调制。在空间光调制器20上被相位调制的激光由配置成在聚光全息图的焦点距离上建立成像关系的包含远心光学系统的成像光学系统30，而被聚光于加工对象物91上。这样，在加工对象物91上进行高品质的激光加工(记号标注)(图8)。
[0075]在本实施方式中，例如在基本加工图案是由大写英文字母或者数字构成的情况下，基本加工图案为36个，所以只要准备36个基本全息图以及I个聚光全息图就足够了。因此，与现有技术的例子相比较，存储部21A所应该存储的数据的量较少。在用这些36个基本加工图案中的任意一个的加工图案被排列而成的整体加工图案，对加工对象物91进行加工的时候，只要选择36个基本全息图中的任意一个基本全息图并加以并列配置即可。因此，在本实施方式的加工阶段中，不需要在现有的例子中必须的每一个加工对象物的加工图案制作以及全息图制作。另外，包含于整体加工图案中的基本加工图案的个数即使有所增减，最终所输出的整体全息图的尺寸也是固定的，所以不会带来坏的影响。
[0076]另外，在本实施方式中，为了将对应于多个基本加工图案的多个基本全息图显示于空间光调制器20中，而使基本全息图的尺寸变小，并且作为用来抑制伴随着基本全息图的分辨率降低而产生的再现像的扩大的手段，将焦点距离较短的聚光全息图进行重叠。此时，在空间光调制器20的表面附近出现再现像，所以使用成像光学系统30而不使多个基本加工图案在加工对象物91上互相重叠。
[0077]另外，本实施方式所涉及的激光加工装置I因为是将多个基本全息图显示于I个空间光调制器20中，所以可以小型化。另外，因为基本全息图的尺寸较小，所以也容易容纳于驱动部21的存储部21A中。此时，从控制部22发送的数据被限定于基本加工图案的种类以及配置位置的信息，所以能够期待这些信息的传送速度被大幅度提高。
[0078]在本实施方式所涉及的激光加工装置I中，优选存储部21A存储分别相当于焦点距离互为不同的多个菲涅耳透镜图案的多个聚光用全息图，优选成像光学系统30的成像位置以及成像倍率为可变的。再有，优选控制部22使重叠于基本全息图的聚光用全息图的焦点距离和成像光学系统的成像位置发生互相关联从而进行控制。通过这样准备焦点距离不同的多个聚光用全息图，变更重叠于基本加工图案的聚光用全息图的焦点距离，从而就能够调整在加工对象物91上的基本加工图案的尺寸(图9)。此时，存在着空间光调制器20表面上的成像位置也发生较大变化的情况，所以此时也需要对成像光学系统30的成像位置以及成像倍率加以调整。另外，通过变更成像光学系统30的放大率.缩小率，从而能够变更在加工对象物91上的整体加工图案的尺寸。
[0079]利用了如此的特性之后，就激光标记那样的长方形的整体加工图案而言，即使用小型的空间光调制器20，也可以将由多个基本全息图构成的整体全息图进行上下多段表示。例如，如果考虑了图10所表示的那样的整体加工图案，那么该整体加工图案包含将制造年月日表示于第I行的8个基本加工图案和将生产序号表示于第2行的8个基本加工图案。如果对应于各个基本加工图案的基本全息图是由64像素X64像素构成，那么对应于整体加工图案的整体全息图则是由512像素X 128像素构成。当空间光调制器20所具有的像素数为512像素X 512像素的情况下，可以在该空间光调制器20中配置上下4段整体全息图。
[0080]与以上已经说明的那样，在本实施方式中，不单单是利用基本全息图的尺寸而且利用菲涅耳透镜图案的焦点距离，而使在加工对象物91上的基本加工图案的尺寸可变，所以能够使基本全息图的尺寸制成现有例子的1/4程度。这样能够减小基本全息图的尺寸，所以能够增加可显示于I个空间光调制器20中的基本全息图的个数。
[0081]因此，使多个整体全息图并列配置并且显示于空间光调制器20中，通过由机械性的机构(例如具有电扫描机构的反射镜13或者反射镜14)进行的向空间光调制器20上的激光入射光位置的调整，或者通过利用被设置于激光光源10和空间光调制器20之间的快门，或者通过由可移动生产线90进行的对加工对象物91的位置的调整，或者通过对成像光学系统30的光路的调整，并通过机械性地扫描入射到空间光调制器20的激光和被照射到加工对象物91上的激光，从而能够期待用I个空间光调制器20来达到与模拟地设置了多个空间光调制器的情况同等的效果，并且能够改善对应于段数的个数(在上述例子中为4个)的空间光调制器的模拟的响应速度。如上所述，能够大幅度地提高与空间光调制器20所具有的潜在的响应速度相对应的加工速度。
[0082]在本实施方式中，因为使用了成像光学系统30，所以没有因傅利叶(Fourier)型而担忧的由傅利叶透镜所引起的零级光(zero order light)的聚光,零级光在背景上扩展。在此情况下，信号噪音比虽然有劣化，但是因为噪音还不会达到激光标记加工阈值的程度，所以可以利用本实施方式进行激光加工。另外，在加工对象物91的加工区域的中央部不存在零级光，所以不使用零级光遮蔽用掩模，而能够使用空间光调制器20的整个面。
[0083]另外，在本实施方式中，因为不是采用闪耀光栅而是使用了菲涅耳透镜图案的聚光作用，所以被入射到空间光调制器20中的激光的总光量都能够贡献于加工图案的形成。因此，通过涵盖空间光调制器20整个面而入射一定光量的激光，从而能够进行高光均匀性的激光加工。
[0084]本发明并不限定于上述实施方式，而可以有各种各样的变形。例如，存储基本全息图以及聚光用全息图的存储部既可以如上述实施方式那样被配设于驱动部21中，也可以被配设于控制部22中。
【权利要求】
1.一种激光照射装置，其特征在于: 是对对象物照射包含2个以上的基本图案的整体图案的激光的激光照射装置； 该激光照射装置具备: 输出激光的激光光源， 空间光调制器，输入从所述激光光源输出的激光，并显示分别在被二维排列的多个像素上调制所述激光的整体全息图，从而输出其调制后的激光， 存储部，将对应于基本图案的基本全息图进行存储，并且将相当于菲涅耳透镜图案的聚光用全息图进行存储， 成像光学系统，包含远心光学系统，输入从所述空间光调制器输出的激光，并将该激光在所述对象物上成像，所述远心光学系统被配置成使得在所述空间光调制器上显示的聚光用全息图的焦点距离上建立成像关系，以及 控制部，将所述聚光用全息图重叠于所述存储部所存储的基本全息图从而构成整体全息图，将该构成的整体全息图显示于所述空间光调制器中。
2.如权利要求1所述的激光照射装置，其特征在于: 所述存储部存储分别相当于焦点距离互为不同的多个菲涅耳透镜图案的多个聚光用全息图， 所述成像光学系统的成像位置以及成像倍率为可变的， 所述控制部使重叠于所述基本全息图的所述聚光用全息图的焦点距离和所述成像光学系统的成像位置或者成像倍率发生互相关联，从而进行控制。
3.如权利要求1所述的激光照射装置，其特征在于: 所述控制部将多个整体全息图并列配置并显示于所述空间光调制器中， 所述激光照射装置具备:入射位置调整机构，相对于被显示于所述空间光调制器中的多个整体全息图，使从所述激光光源输出的激光按顺序入射；以及成像位置调整机构，调整在所述对象物上的由所述成像光学系统进行的激光的成像的位置。
4.如权利要求1所述的激光照射装置，其特征在于: 所述控制部在将所述聚光用全息图重叠于所述基本全息图从而构成所述整体全息图时，使所述聚光用全息图内接于所述基本全息图。
5.如权利要求1所述的激光照射装置，其特征在于: 所述控制部在将所述聚光用全息图重叠于所述基本全息图从而构成所述整体全息图时，在所述基本全息图和所述聚光用全息图互相不重叠的区域、以及所述基本全息图和所述聚光用全息图都不存在的区域，进行随机相位调制。
6.如权利要求1所述的激光照射装置，其特征在于: 所述控制部通过变更所述聚光用全息图的焦点距离，从而调整在所述对象物上的所述基本图案的尺寸。
7.如权利要求1所述的激光照射装置，其特征在于: 所述整体全息图是将2个以上的基本全息图并列配置并将所述聚光用全息图重叠于该并列配置的各个基本全息图而成的全息图。
8.—种激光照射方法,其特征在于: 是对对象物照射包含2个以上的基本图案的整体图案的激光的激光照射方法； 该激光照射方法是: 将相当于菲涅耳透镜图案的聚光用全息图重叠于与基本图案相对应的基本全息图从而构成整体全息图，将该构成的整体全息图显示于空间光调制器中， 向所述空间光调制器中入射从激光光源输出的激光，并在所述空间光调制器的被二维排列的多个像素上分别将所述激光调制后输出， 通过包含远心光学系统成像光学系统，使由所述空间光调制器调制后输出的激光在所述对象物上成像，其中，所述远心光学系统被配置成使得在所述空间光调制器上显示的聚光用全息图的焦点距离上建立成像关系。
9.如权利要求8所述的激光照射方法，其特征在于: 在存储部中存储分别相当于焦点距离互为不同的多个菲涅耳透镜图案的多个聚光用全息图， 使用成像位置以及成像倍率可变的系统作为所述成像光学系统， 使重叠于所述基本全息图的所述聚光用全息图的焦点距离和所述成像光学系统的成像位置或者成像倍率发生互相关联，从而进行控制。
10.如权利要求8所述的激光照射方法，其特征在于: 将多个整体全息图并列配置并显示于所述空间光调制器中， 对被显示于所述空间光调制器中的多个整体全息图，按顺序入射从所述激光光源输出的激光， 调整在所述对象物上的由所述成像光学系统进行的激光的成像的位置。
11.如权利要求8所述的激光照射方法，其特征在于: 在将所述聚光用全息图重叠于所述基本全息图从而构成所述整体全息图时，使所述聚光用全息图内接于所述基本全息图。
12.如权利要求8所述的激光照射方法，其特征在于: 在将所述聚光用全息图重叠于所述基本全息图从而构成所述整体全息图时，在所述基本全息图和所述聚光用全息图互相不重叠的区域、以及所述基本全息图和所述聚光用全息图都不存在的区域，进行随机相位调制。
13.如权利要求8所述的激光照射方法，其特征在于: 通过变更所述聚光用全息图的焦点距离，从而调整在所述对象物上的所述基本图案的尺寸。
14.如权利要求8所述的激光照射方法，其特征在于: 所述整体全息图是将2个以上的基本全息图并列配置并将所述聚光用全息图重叠于该并列配置的各个基本全息图而成的全息图。
【文档编号】B23K26/06GK104162740SQ201410428261
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2009年10月9日 优先权日:2008年10月1日
【发明者】泷口优, 松本直也, 福智升央, 井上卓, 竹森民树, 向坂直久 申请人:浜松光子学株式会社