激光加工装置和激光加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术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)。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供。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】(本申请是申请日为2009年10月9日、申请号为200910151293.2、专利技术名称为“”的专利申请的分案申请。)
本专利技术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。
技术介绍
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。 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。 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。 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)。 专利文献1:日本特开2006-113185号公报
技术实现思路
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。 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。 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。 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。 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)。 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)。 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。 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。 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。 本专利技术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。 本专利技术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。 在本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：泷口优，松本直也，福智升央，井上卓，竹森民树，向坂直久，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP