JP5907819B2

JP5907819B2 - Lens unit and laser processing apparatus

Info

Publication number: JP5907819B2
Application number: JP2012139293A
Authority: JP
Inventors: 智彦石塚; 伊藤　健治; 健治伊藤; 正史成瀬; 悌史 ▲高▼橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2032-06-21
Also published as: TWI510810B; TW201326893A; JP2013130856A

Description

本発明は、レーザビームを被加工対象物に垂直に集光照射するレンズユニットとこのレンズユニットが用いられたレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a lens unit that condenses and irradiates a laser beam perpendicularly to a workpiece and a laser processing apparatus using the lens unit.

ガルバノスキャナーを利用したレーザ加工装置は、古くはレーザ彫刻機やレーザ刻印機などに用いられ、一般にはレーザマーカとも呼ばれ、良く知られている。
最近では、このレーザ加工装置は、従来のドリルなどの工法に替わる微細且つ高速でフレキシブルな加工方法として、多層プリント基板や精密電子部品などの穴あけ製造工程に用いられている。 A laser processing apparatus using a galvano scanner has long been used for a laser engraving machine, a laser engraving machine, etc., and is generally known as a laser marker.
Recently, this laser processing apparatus is used in a drilling manufacturing process of a multilayer printed circuit board or a precision electronic component as a fine, high-speed and flexible processing method that replaces a conventional drilling method.

近年、半導体の小型化や集積度の向上にともない、電子回路や電子部品の高精細化が、顕著になっている。このような高精細化された電子回路や電子部品の加工に用いられるレーザ加工装置には、従来のレーザマーカなどでは達成できないμｍ単位の加工位置精度が要求される。 In recent years, with the miniaturization of semiconductors and the improvement of integration, higher definition of electronic circuits and electronic components has become prominent. A laser processing apparatus used for processing such high-definition electronic circuits and electronic parts is required to have a processing position accuracy in units of μm that cannot be achieved by a conventional laser marker or the like.

このような超高精度な加工精度の要求に対応したレーザ加工装置として、ガルバノミラーの温度検出手段、レンズ温度検出手段、および、これらの温度検出手段からの温度信号に基づき動作する、ガルバノミラーの偏向変位動作位置の制御手段を備え、設置環境周囲における温度変化、高エネルギーのレーザビームの吸収にともなう光学部品の発熱による温度変化、あるいは、レーザ加工装置を構成するユニットや部品レベルでの温度変化など、レーザ加工装置の温度変化による加工位置のズレを補正するものがある（例えば、特許文献１参照）。 As a laser processing apparatus that meets such requirements for ultra-high processing accuracy, a galvano mirror temperature detection unit, a lens temperature detection unit, and a galvano mirror that operates based on a temperature signal from these temperature detection units. Equipped with control means for deflection displacement operation position, temperature change around the installation environment, temperature change due to heat generation of optical parts due to absorption of high energy laser beam, or temperature change at unit or part level constituting laser processing equipment For example, there is one that corrects a shift of a processing position due to a temperature change of a laser processing apparatus (see, for example, Patent Document 1).

特許第４３２０５２４号公報（第４−５頁、第１図）Japanese Patent No. 4320524 (page 4-5, FIG. 1)

特許文献１に記載の従来のレーザ加工装置では、レンズユニットであるｆθレンズの温度をレンズユニットの横面に取り付けられた温度検出器で検出している。
一般にｆθレンズは、光学レンズと光学レンズを保持する鏡筒とを備えているので、従来のレーザ加工装置において、ｆθレンズの横面に温度検出器が設けられているとは、鏡筒の側面部分に温度検出器が設けられていることである。 In the conventional laser processing apparatus described in Patent Document 1, the temperature of the fθ lens, which is a lens unit, is detected by a temperature detector attached to the lateral surface of the lens unit.
In general, an fθ lens includes an optical lens and a lens barrel that holds the optical lens. Therefore, in a conventional laser processing apparatus, a temperature detector is provided on the lateral surface of the fθ lens. The temperature detector is provided in the part.

従来のレーザ加工装置は、レンズユニットであるｆθレンズの鏡筒側面に設けられた温度検出器で温度を測定するので、光学レンズが、高エネルギーのレーザビームを瞬間的に吸収（例えば、ｍｓｅｃオーダ）し、瞬間的に温度上昇が発生した場合では、温度測定点がレーザビーム照射領域から遠く、それと、鏡筒の熱容量が大きいために、温度変化を精度よく測定できず、加工位置のズレを補正することができないとの問題があった。 Since the conventional laser processing apparatus measures the temperature with a temperature detector provided on the side of the lens barrel of the fθ lens as a lens unit, the optical lens instantaneously absorbs a high-energy laser beam (for example, on the order of msec). However, when the temperature rises instantaneously, the temperature measurement point is far from the laser beam irradiation area and the heat capacity of the lens barrel is large, so the temperature change cannot be measured accurately and the machining position is misaligned. There was a problem that it could not be corrected.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、光学レンズが、高エネルギーのレーザビームを瞬間的に吸収し、瞬間的に温度上昇が発生した場合でも、光学レンズの温度変化を温度検出器で精度よく測定できるレンズユニットと、このレンズユニットがｆθレンズとして用いられ、ｆθレンズを形成する光学レンズが高エネルギーのレーザビームを瞬間的に吸収することにより発生する加工位置のズレを、精度よく補正できるレーザ加工装置を得ることである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its purpose is to absorb even a high-energy laser beam instantaneously and an instantaneous temperature rise occurs. A lens unit that can accurately measure temperature changes of an optical lens with a temperature detector, and this lens unit is used as an fθ lens, and the optical lens forming the fθ lens instantaneously absorbs a high-energy laser beam. It is to obtain a laser processing apparatus capable of accurately correcting a deviation of a generated processing position.

本発明に係わるレンズユニットは、ｆθレンズとして用いられるレンズユニットであって、光学レンズと光学レンズを保持する鏡筒とを備え、光学レンズがレーザビーム入射部であり、光学レンズにおける、レーザビーム照射領域と外周部との間にあるレーザビーム非照射部分に複数の温度検出器が設けられており、レーザビーム非照射部分に設けられた複数の温度検出器の内の少なくとも１個が、光学レンズの直交する２本の直径における、一方の直径の両端部の各々および他方の直径の両端部の各々に、配置されており、複数の温度検出器が、光学レンズの平均温度、または光学レンズの平均温度および面内の温度分布、を求める信号を測定するものである。 A lens unit according to the present invention is a lens unit used as an fθ lens, and includes an optical lens and a lens barrel that holds the optical lens, the optical lens is a laser beam incident portion, and laser beam irradiation in the optical lens. A plurality of temperature detectors are provided in a laser beam non-irradiated portion between the region and the outer peripheral portion, and at least one of the plurality of temperature detectors provided in the laser beam non-irradiated portion is an optical lens. Are disposed at each of both ends of one diameter and each of both ends of the other diameter of the two orthogonal diameters, and a plurality of temperature detectors are used to calculate the average temperature of the optical lens or the optical lens. A signal for determining an average temperature and an in-plane temperature distribution is measured.

本発明に係わるレーザ加工装置は、レーザ発振器と、レーザ発振器から出力されたレーザビームを偏向するガルバノミラーと、ガルバノミラーを駆動するガルバノスキャナーと、ガルバノミラーで偏向され入射されたレーザビームをワーク上に向かって集光照射するｆθレンズと、ワークを載置し水平面内で移動するＸＹテーブルと、ガルバノスキャナーを駆動させるガルバノドライバーと、レーザ発振器とガルバノドライバーとＸＹテーブルとを制御する制御装置と、ｆθレンズに設けられた複数の温度検出器と制御装置とを接続する信号線とを備えており、ｆθレンズが、光学レンズと光学レンズを保持する鏡筒とを備え、光学レンズがレーザビーム入射部であり、光学レンズにおける、レーザビーム照射領域と外周部との間にあるレーザビーム非照射部分に、複数の温度検出器が設けられたレンズユニットであり、レーザビーム非照射部分に設けられた温度検出器が４箇であり、光学レンズの直交する２本の直径における、一方の直径の両端部に第１の温度検出器と第２の温度検出器とが配置され、他の直径の両端部に第３の温度検出器と第４の温度検出器とが配置されており、制御装置が、４個の温度検出器で測定され、入力される全ての温度信号から、光学レンズの平均温度を求め、第１の温度検出器と第２の温度検出器との温度信号から、光学レンズにおけるワークのＸ方向と同方向の温度分布を求め、第３の温度検出器と第４の温度検出器との温度信号から、光学レンズにおけるワークのＹ方向と同方向の温度分布を求め、得られた光学レンズの、平均温度のデータとワークのＸ方向と同方向の温度分布のデータとワークのＹ方向と同方向の温度分布のデータとに基づき、制御装置でレーザビーム集光点位置が補正されるものである。 A laser processing apparatus according to the present invention includes a laser oscillator, a galvano mirror that deflects a laser beam output from the laser oscillator, a galvano scanner that drives the galvano mirror, and a laser beam deflected by the galvano mirror and incident on the workpiece. An fθ lens that condenses and irradiates the light, an XY table on which a work is placed and moved in a horizontal plane, a galvano driver that drives the galvano scanner, a control device that controls the laser oscillator, the galvano driver, and the XY table, The fθ lens includes a plurality of temperature detectors provided on the fθ lens and a signal line that connects the control device. The fθ lens includes an optical lens and a lens barrel that holds the optical lens, and the optical lens is incident on the laser beam. Laser that is between the laser beam irradiation area and the outer periphery of the optical lens To over beam non-irradiated portion, a lens unit in which a plurality of temperature detectors is provided, the temperature detector 4箇provided in the laser beam non-irradiated portion, the two perpendicular diameters of the optical lens, A first temperature detector and a second temperature detector are arranged at both ends of one diameter, and a third temperature detector and a fourth temperature detector are arranged at both ends of the other diameter. The control device calculates the average temperature of the optical lens from all the temperature signals measured and inputted by the four temperature detectors, and the temperature signals of the first temperature detector and the second temperature detector. The temperature distribution in the same direction as the X direction of the workpiece in the optical lens is obtained, and the temperature distribution in the same direction as the Y direction of the workpiece in the optical lens is obtained from the temperature signals of the third temperature detector and the fourth temperature detector. look, the resulting optical lenses, and the average temperature of the data Based on the data of the data and the Y direction and the temperature distribution in the direction of the work of the temperature distribution in the X direction and the same direction over click, in which the laser beam converging point position is corrected by the control device.

本発明に係わるレンズユニットは、ｆθレンズとして用いられるレンズユニットであって、光学レンズと光学レンズを保持する鏡筒とを備え、光学レンズがレーザビーム入射部であり、光学レンズにおける、レーザビーム照射領域と外周部との間にあるレーザビーム非照射部分に複数の温度検出器が設けられており、レーザビーム非照射部分に設けられた複数の温度検出器の内の少なくとも１個が、光学レンズの直交する２本の直径における、一方の直径の両端部の各々および他方の直径の両端部の各々に、配置されており、複数の温度検出器が、光学レンズの平均温度、または光学レンズの平均温度および面内の温度分布、を求める信号を測定するものであり、高エネルギーなレーザビームの瞬間的な吸収による光学レンズの温度上昇を、精度良く測定することができる。 A lens unit according to the present invention is a lens unit used as an fθ lens, and includes an optical lens and a lens barrel that holds the optical lens, the optical lens is a laser beam incident portion, and laser beam irradiation in the optical lens. A plurality of temperature detectors are provided in a laser beam non-irradiated portion between the region and the outer peripheral portion, and at least one of the plurality of temperature detectors provided in the laser beam non-irradiated portion is an optical lens. Are disposed at each of both ends of one diameter and each of both ends of the other diameter of the two orthogonal diameters, and a plurality of temperature detectors are used to calculate the average temperature of the optical lens or the optical lens. Measures the signal to obtain the average temperature and in-plane temperature distribution, and the temperature rise of the optical lens due to the instantaneous absorption of a high-energy laser beam. It is possible to be measured every time.

本発明に係わるレーザ加工装置は、レーザ発振器と、レーザ発振器から出力されたレーザビームを偏向するガルバノミラーと、ガルバノミラーを駆動するガルバノスキャナーと、ガルバノミラーで偏向され入射されたレーザビームをワーク上に向かって集光照射するｆθレンズと、ワークを載置し水平面内で移動するＸＹテーブルと、ガルバノスキャナーを駆動させるガルバノドライバーと、レーザ発振器とガルバノドライバーとＸＹテーブルとを制御する制御装置と、ｆθレンズに設けられた複数の温度検出器と制御装置とを接続する信号線とを備えており、ｆθレンズが、光学レンズと光学レンズを保持する鏡筒とを備え、光学レンズがレーザビーム入射部であり、光学レンズにおける、レーザビーム照射領域と外周部との間にあるレーザビーム非照射部分に、複数の温度検出器が設けられたレンズユニットであり、レーザビーム非照射部分に設けられた温度検出器が４箇であり、光学レンズの直交する２本の直径における、一方の直径の両端部に第１の温度検出器と第２の温度検出器とが配置され、他の直径の両端部に第３の温度検出器と第４の温度検出器とが配置されており、制御装置が、４個の温度検出器で測定され、入力される全ての温度信号から、光学レンズの平均温度を求め、第１の温度検出器と第２の温度検出器との温度信号から、光学レンズにおけるワークのＸ方向と同方向の温度分布を求め、第３の温度検出器と第４の温度検出器との温度信号から、光学レンズにおけるワークのＹ方向と同方向の温度分布を求め、得られた光学レンズの、平均温度のデータとワークのＸ方向と同方向の温度分布のデータとワークのＹ方向と同方向の温度分布のデータとに基づき、制御装置でレーザビーム集光点位置が補正されるものであり、高エネルギーのレーザ出力での加工でもレーザビーム集光点の位置ズレを補正でき、高精度なレーザ加工が可能である。 A laser processing apparatus according to the present invention includes a laser oscillator, a galvano mirror that deflects a laser beam output from the laser oscillator, a galvano scanner that drives the galvano mirror, and a laser beam deflected by the galvano mirror and incident on the workpiece. An fθ lens that condenses and irradiates the light, an XY table on which a work is placed and moved in a horizontal plane, a galvano driver that drives the galvano scanner, a control device that controls the laser oscillator, the galvano driver, and the XY table, The fθ lens includes a plurality of temperature detectors provided on the fθ lens and a signal line that connects the control device. The fθ lens includes an optical lens and a lens barrel that holds the optical lens, and the optical lens is incident on the laser beam. Laser that is between the laser beam irradiation area and the outer periphery of the optical lens To over beam non-irradiated portion, a lens unit in which a plurality of temperature detectors is provided, the temperature detector 4箇provided in the laser beam non-irradiated portion, the two perpendicular diameters of the optical lens, A first temperature detector and a second temperature detector are arranged at both ends of one diameter, and a third temperature detector and a fourth temperature detector are arranged at both ends of the other diameter. The control device calculates the average temperature of the optical lens from all the temperature signals measured and inputted by the four temperature detectors, and the temperature signals of the first temperature detector and the second temperature detector. The temperature distribution in the same direction as the X direction of the workpiece in the optical lens is obtained, and the temperature distribution in the same direction as the Y direction of the workpiece in the optical lens is obtained from the temperature signals of the third temperature detector and the fourth temperature detector. look, the resulting optical lenses, and the average temperature of the data Based on the data of the temperature distribution of the data and of the work of the Y-direction in the same direction temperature distribution in the X direction and the same direction over click, which laser beam converging point position is corrected by the control device, the high energy Even in processing with laser output, the positional deviation of the laser beam condensing point can be corrected, and high-precision laser processing is possible.

本発明の実施の形態１に係わるレーザ加工装置の全体構成図である。It is a whole block diagram of the laser processing apparatus concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係わるレーザ加工装置のｆθレンズに用いられるレンズユニットの側面断面模式図（ａ）と、レーザビームが入射される側の上面模式図（ｂ）とである。FIG. 4 is a schematic side sectional view (a) of a lens unit used in the fθ lens of the laser processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, and a schematic top view (b) on the side where a laser beam is incident. 本発明の実施の形態２に係わるレーザ加工装置のｆθレンズに用いられるレンズユニットの側面断面模式図（ａ）と、レーザビームが入射される側の上面模式図（ｂ）とである。FIG. 6 is a side cross-sectional schematic diagram (a) of a lens unit used for an fθ lens of a laser processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, and a top schematic diagram (b) of a laser beam incident side. 本発明の実施の形態３に係わるレーザ加工装置のｆθレンズに用いられるレンズユニットの側面断面模式図（ａ）と、この側面断面模式図におけるＡ−Ａ断面の模式図（ｂ）とである。It is the side surface schematic diagram (a) of the lens unit used for the f (theta) lens of the laser processing apparatus concerning Embodiment 3 of this invention, and the schematic diagram (b) of the AA cross section in this side surface schematic diagram. 本発明の実施の形態４に係わるレーザ加工装置のｆθレンズに用いられるレンズユニットの側面断面模式図（ａ）と、この側面断面模式図におけるＡ−Ａ断面の模式図（ｂ）とである。It is the side surface schematic diagram (a) of the lens unit used for the f (theta) lens of the laser processing apparatus concerning Embodiment 4 of this invention, and the schematic diagram (b) of the AA cross section in this side surface schematic diagram.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係わるレーザ加工装置の全体構成図である。
図１に示すように、本実施の形態のレーザ加工装置１００は、レーザ発振器１と、レーザ発振器１から水平方向に出力されたレーザビーム２を水平面内で偏向させる第１のガルバノミラー３ａと、第１のガルバノミラー３ａで偏向されたレーザビーム２を、更に垂直面内で偏向する第２のガルバノミラー３ｂと、第１のガルバノミラー３ａを駆動する第１のガルバノスキャナー４ａと、第２のガルバノミラー３ｂを駆動する第２のガルバノスキャナー４ｂと、第２のガルバノミラー３ｂで偏向されたレーザビーム２が入射され、且つこの入射されたレーザビーム２を被加工対象物（ワークと記す）６上に向かってほぼ垂直に集光照射するｆθレンズ５と、ワーク６を載置し水平面内で移動動作するＸＹテーブル７と、第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを駆動させるガルバノドライバー８と、レーザ発振器１とガルバノドライバー８とＸＹテーブル７とを制御する制御装置９とを備えている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a laser processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 1, a laser processing apparatus 100 according to the present embodiment includes a laser oscillator 1, a first galvanometer mirror 3a that deflects a laser beam 2 output in the horizontal direction from the laser oscillator 1 in a horizontal plane, A second galvanometer mirror 3b for deflecting the laser beam 2 deflected by the first galvanometer mirror 3a in a vertical plane, a first galvanometer scanner 4a for driving the first galvanometer mirror 3a, and a second A second galvano scanner 4b for driving the galvanometer mirror 3b and a laser beam 2 deflected by the second galvanometer mirror 3b are incident, and the incident laser beam 2 is a workpiece (denoted as a workpiece) 6. An fθ lens 5 that collects and irradiates light approximately vertically upward, an XY table 7 on which a work 6 is placed and moved in a horizontal plane, and first and second galvanos Yana 4a, the galvanometer driver 8 for driving the 4b, and a control unit 9 for controlling the laser oscillator 1 and the galvanometer driver 8 and the XY table 7.

図１において、矢印ＸはＸＹテーブル７の水平面内における一方の移動方向を示しており、矢印ＹはＸＹテーブル７の水平面内におけるＸ方向に対して垂直な方向である他方の移動方向を示している。そして、Ｘ，Ｙの各方向はワーク６の加工方向でもある。
また、本実施の形態のレーザ加工装置１００では、ｆθレンズ５には温度検出器（図示せず）が設けられており、温度検出器と制御装置９とは信号線１０で接続されている。そして、温度検出器から入力される温度信号に基づき制御装置９が、ガルバノドライバー８を制御することにより第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御する。 In FIG. 1, an arrow X indicates one moving direction in the horizontal plane of the XY table 7, and an arrow Y indicates the other moving direction that is perpendicular to the X direction in the horizontal plane of the XY table 7. Yes. The X and Y directions are also machining directions of the workpiece 6.
In the laser processing apparatus 100 of the present embodiment, the fθ lens 5 is provided with a temperature detector (not shown), and the temperature detector and the control device 9 are connected by a signal line 10. Then, the control device 9 controls the first and second galvano scanners 4a and 4b by controlling the galvano driver 8 based on the temperature signal input from the temperature detector.

図２は、本発明の実施の形態１に係わるレーザ加工装置のｆθレンズに用いられるレンズユニットの側面断面模式図（ａ）と、レーザビームが入射される側の上面模式図（ｂ）とである。
図２（ａ）に示すように、本実施の形態のｆθレンズに用いられるレンズユニット２０は、所定の間隔をあけて２段に配置された第１の光学レンズ１１ａと第２の光学レンズ１１ｂと、第２の光学レンズ１１ｂに対して所定の間隔をあけて配置され且つ光学レンズを保護するレーザ光透明な保護ウィンドウ１２と、第１，第２の光学レンズ１１ａ，１１ｂと保護ウィンドウ１２とを保持する鏡筒１３と、第１の光学レンズ１１ａのレーザビームが入射される側の表面に設けられた２個の温度検出器１４とを備えている。 2A and 2B are a side cross-sectional schematic diagram (a) of a lens unit used in the fθ lens of the laser processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and a top schematic diagram (b) on the side where the laser beam is incident. is there.
As shown in FIG. 2A, the lens unit 20 used in the fθ lens of the present embodiment includes a first optical lens 11a and a second optical lens 11b that are arranged in two stages at a predetermined interval. A laser light transparent protective window 12 which is disposed at a predetermined interval with respect to the second optical lens 11b and protects the optical lens, and the first and second optical lenses 11a and 11b and the protective window 12. And two temperature detectors 14 provided on the surface of the first optical lens 11a on the side on which the laser beam is incident.

そして、図２（ｂ）に示すように、温度検出器１４は、第１の光学レンズ１１ａの直径の両端部の各々に、設置されている。
この後、第１の光学レンズ１１ａと第２の光学レンズ１１ｂと保護ウィンドウ１２との全体を総称して、光学系部品群と記す。 And as shown in FIG.2 (b), the temperature detector 14 is installed in each of the both ends of the diameter of the 1st optical lens 11a.
Thereafter, the entire first optical lens 11a, second optical lens 11b, and protective window 12 are collectively referred to as an optical system component group.

また、本実施の形態のレンズユニット２０では、図２（ａ）における上方側の、レーザビームが入射される側から、図２（ａ）における下方側の、レーザビームが出射される側に向かって、第１の光学レンズ１１ａ、第２の光学レンズ１１ｂ、保護ウィンドウ１２の順に配置されている。
すなわち、レーザビーム入射部に第１の光学レンズ１１ａが配置され、レーザビーム出射部に保護ウィンドウ１２が配置されている。 In the lens unit 20 of the present embodiment, the upper side in FIG. 2A is directed from the side on which the laser beam is incident to the lower side in FIG. 2A toward the side on which the laser beam is emitted. The first optical lens 11a, the second optical lens 11b, and the protective window 12 are arranged in this order.
That is, the first optical lens 11a is disposed at the laser beam incident portion, and the protective window 12 is disposed at the laser beam emitting portion.

通常、レーザ加工装置において、２個のガルバノミラーを偏向させてワークを加工する範囲は正方形であるので、ｆθレンズの光学レンズの面における、レーザビームが照射される領域は、正方形または長方形である。
そこで、本実施の形態のレンズユニット２０をｆθレンズとして用いた場合、図２（ｂ）に示すように、２個の温度検出器１４は、第１の光学レンズ１１ａの、正方形または長方形であるレーザビーム照射領域１５と円形の外周部との間にある、レーザビーム非照射部分１６に設けられる。 Usually, in a laser processing apparatus, the range in which a workpiece is processed by deflecting two galvanometer mirrors is a square. Therefore, the region irradiated with the laser beam on the surface of the optical lens of the fθ lens is a square or a rectangle. .
Therefore, when the lens unit 20 of the present embodiment is used as an fθ lens, the two temperature detectors 14 are square or rectangular of the first optical lens 11a as shown in FIG. It is provided in the laser beam non-irradiation portion 16 between the laser beam irradiation region 15 and the circular outer peripheral portion.

具体的には、第１の光学レンズ１１ａにおける、レーザビーム照射領域１５の一方の対向する２辺と直交する直径の両端部にあるレーザビーム非照射部分１６の各々に、１個の温度検出器１４が配設される。あるいは、第１の光学レンズ１１ａにおける、レーザビーム照射領域１５の他方の対向する２辺と直交する直径の両端部にあるレーザビーム非照射部分１６の各々に、１個の温度検出器１４が配設される。
また、レーザビーム照射領域１５の一方の対向する２辺と直交する方向が、第２のガルバノミラー３ｂを偏向させる方向と一致しており、レーザビーム照射領域１５の他方の対向する２辺と直交する方向が、第１のガルバノミラー３ａを偏向させる方向と一致している。 Specifically, one temperature detector is provided in each of the laser beam non-irradiation portions 16 at both ends of the first optical lens 11a having a diameter orthogonal to two opposing sides of the laser beam irradiation region 15. 14 is disposed. Alternatively, one temperature detector 14 is arranged in each of the laser beam non-irradiation portions 16 at both ends of the first optical lens 11a having a diameter orthogonal to the other two opposite sides of the laser beam irradiation region 15. Established.
Further, the direction orthogonal to one opposite two sides of the laser beam irradiation region 15 coincides with the direction of deflecting the second galvano mirror 3b, and orthogonal to the other two opposite sides of the laser beam irradiation region 15. The direction in which the first galvanometer mirror 3a is deflected corresponds to the direction in which the first galvanometer mirror 3a is deflected.

本実施の形態のレンズユニット２０における、第１，第２の光学レンズ１１ａ，１１ｂは、片面非球面で片面平面のレンズであるが、両面非球面形状のレンズや、両面球面のレンズであっても良く、また、凸面レンズもしくは凹面レンズのどちらであっても良い。
また、本実施の形態のレンズユニット２０では、２枚の光学レンズが用いられているが、１枚の光学レンズであっても良く、３枚以上の光学レンズを用い、所定の間隔をあけて多段に配置されていても良い。
また、保護ウィンドウ１２の両面は平面である。鏡筒１３は、１個の部材で形成されているが、複数個の部材を組み合わせて形成しても良い。 The first and second optical lenses 11a and 11b in the lens unit 20 of the present embodiment are single-sided aspherical and single-sided planar lenses, but are double-sided aspherical lenses and double-sided spherical lenses. In addition, either a convex lens or a concave lens may be used.
Further, in the lens unit 20 of the present embodiment, two optical lenses are used, but one optical lens may be used, and three or more optical lenses are used with a predetermined interval. It may be arranged in multiple stages.
Further, both sides of the protective window 12 are flat. The lens barrel 13 is formed by one member, but may be formed by combining a plurality of members.

本実施の形態のレンズユニット２０は、レーザ加工装置のｆθレンズとして用いた場合、鏡筒１３よりも熱容量が小さい第１の光学レンズ１１ａにおけるレーザビーム非照射部分１６に、温度検出器１４が配設されており、レーザビーム非照射部分１６がレーザビーム照射領域１５に近接しているので、高エネルギーなレーザビームの瞬間的な吸収（例えば、ｍｓｅｃオーダ）による第１の光学レンズ１１ａの温度上昇を、精度良く測定することができる。 When the lens unit 20 of the present embodiment is used as an fθ lens of a laser processing apparatus, a temperature detector 14 is disposed on the laser beam non-irradiated portion 16 of the first optical lens 11 a having a smaller heat capacity than the lens barrel 13. Since the laser beam non-irradiation portion 16 is provided close to the laser beam irradiation region 15, the temperature of the first optical lens 11a is increased by instantaneous absorption (for example, msec order) of a high energy laser beam. Can be measured with high accuracy.

また、２個の温度検出器１４が用いられているので、温度が上昇した第１の光学レンズ１１ａの平均温度を求める信号を測定できる。
本実施の形態では、第１の光学レンズ１１ａの平均温度を求める信号を測定するのに、２個の温度検出器１４が用いられているが、２個以上の温度検出器１４を第１の光学レンズ１１ａのレーザビーム非照射部分１６に設けても良い。 Further, since the two temperature detectors 14 are used, a signal for obtaining the average temperature of the first optical lens 11a whose temperature has increased can be measured.
In the present embodiment, two temperature detectors 14 are used to measure a signal for obtaining the average temperature of the first optical lens 11a, but two or more temperature detectors 14 are connected to the first optical lens 11a. You may provide in the laser beam non-irradiation part 16 of the optical lens 11a.

また、本実施の形態のレーザ加工装置１００は、ｆθレンズ５に、レンズユニット２０を用いたものであり、ｆθレンズ５の第１の光学レンズ１１ａが、高エネルギーなレーザビームを瞬間的に吸収（例えば、ｍｓｅｃオーダ）したことによる、第１の光学レンズ１１ａの温度上昇を、第１の光学レンズ１１ａに設置された２個の温度検出器１４で測定し、測定された２個の温度検出器１４からの温度信号が制御装置９に入力される。
そして、制御装置９が、２個の温度検出器１４から入力された温度信号に基づき、第１の光学レンズ１１ａの温度上昇の平均値を求める。
さらに、制御装置９が、光学レンズ１１ａの温度上昇の平均値に基づき、ガルバノドライバー８を制御することにより、第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御する。 Further, the laser processing apparatus 100 of the present embodiment uses the lens unit 20 for the fθ lens 5, and the first optical lens 11a of the fθ lens 5 instantaneously absorbs the high-energy laser beam. The temperature rise of the first optical lens 11a due to (for example, msec order) is measured by the two temperature detectors 14 installed in the first optical lens 11a, and the two temperature detections measured A temperature signal from the container 14 is input to the control device 9.
And the control apparatus 9 calculates | requires the average value of the temperature rise of the 1st optical lens 11a based on the temperature signal input from the two temperature detectors 14. FIG.
Furthermore, the control device 9 controls the first and second galvano scanners 4a and 4b by controlling the galvano driver 8 based on the average value of the temperature rise of the optical lens 11a.

すなわち、本実施の形態のレーザ加工装置１００では、レーザビームによる、光学系部品群の温度上昇にともなう屈折率変化に起因する、レーザビームのワーク加工位置（集光点位置と記す）のズレを、第１の光学レンズ１１aの平均温度を代表的に測定し、この温度信号に基づき第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御することにより補正する。 That is, in the laser processing apparatus 100 according to the present embodiment, the laser beam workpiece processing position (referred to as the condensing point position) caused by the refractive index change caused by the temperature increase of the optical system component group due to the laser beam is offset. The average temperature of the first optical lens 11a is typically measured and corrected by controlling the first and second galvano scanners 4a and 4b based on this temperature signal.

本実施の形態のレーザ加工装置１００が、ｆθレンズ５における光学系部品群の温度上昇にともなう、レーザビーム集光点位置のズレを補正する具体的な方法について説明する。
まず、初期データとして、第１の光学レンズ１１ａの平均の温度上昇がΔｔａの場合に発生するレーザビームの集光点位置のズレから求めた、各加工点の、Ｘ方向の補正量データΔＸ（Ｘ，Ｙ，Δｔａ）とＹ方向の補正量データΔＹ（Ｘ，Ｙ，Δｔａ）とを、制御装置９に保持する。 A specific method in which the laser processing apparatus 100 according to the present embodiment corrects the deviation of the laser beam condensing point position accompanying the temperature rise of the optical system component group in the fθ lens 5 will be described.
First, as initial data, correction amount data ΔX (X direction (X direction) of each processing point obtained from the deviation of the condensing point position of the laser beam generated when the average temperature rise of the first optical lens 11a is Δta. X, Y, Δta) and correction amount data ΔY (X, Y, Δta) in the Y direction are held in the control device 9.

次に、レーザ加工装置１００でワーク６をレーザ加工している時の、第１の光学レンズ１１ａの温度上昇を２個の温度検出器１４で測定し、この温度データを制御装置９に入力し、平均の温度上昇ΔＴａを求める。
次に、制御装置９に予め保持された加工点の補正量データを用い、Δｔａ＝ΔＴａの場合のＸ方向の補正量データΔＸ（Ｘ，Ｙ，ΔＴａ）とＹ方向の補正量データΔＹ（Ｘ，Ｙ，ΔＴａ）とを算出する。 Next, when the workpiece 6 is laser processed by the laser processing apparatus 100, the temperature rise of the first optical lens 11 a is measured by the two temperature detectors 14, and this temperature data is input to the control apparatus 9. Then, an average temperature rise ΔTa is obtained.
Next, using the correction amount data of the machining point held in advance in the control device 9, the correction amount data ΔX (X, Y, ΔTa) in the X direction and the correction amount data ΔY (X in the Y direction when Δta = ΔTa. , Y, ΔTa).

次に、補正前の位置ズレしたレーザビーム集光点のＸ方向の位置Ｘｓを、Ｘ方向の補正量データΔＸ（Ｘ，Ｙ，ΔＴａ）で修正し、レーザビーム集光点のＸ方向の位置が下記（１）式で示されるＸｒとなるようにする。
同時に、補正前の位置ズレしたレーザビーム集光点のＹ方向の位置Ｙｓを、Ｙ方向の補正量データΔＹ（Ｘ，Ｙ，ΔＴａ）で修正し、レーザビーム集光点のＹ方向の位置が下記（２）式で示されるＹｒとなるようにする。 Next, the X-direction position Xs of the laser beam condensing point before the correction is corrected by the X-direction correction amount data ΔX (X, Y, ΔTa), and the position of the laser beam condensing point in the X direction is corrected. To be Xr represented by the following formula (1).
At the same time, the Y-direction position Ys of the laser beam condensing point that has been misaligned before correction is corrected with Y-direction correction amount data ΔY (X, Y, ΔTa), and the position of the laser beam condensing point in the Y direction is corrected. Yr expressed by the following formula (2) is set.

つまり、レーザビーム集光点の、Ｘ方向の位置がＸｒ、Ｙ方向の位置がＹｒとなるように、第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御して、レーザビーム集光点位置のズレを補正する。
Ｘｒ＝Ｘｓ＋ΔＸ（Ｘ，Ｙ，ΔＴａ）（１）
Ｙｒ＝Ｙｓ＋ΔＹ（Ｘ，Ｙ，ΔＴａ）（２） In other words, the first and second galvano scanners 4a and 4b are controlled so that the position in the X direction of the laser beam condensing point is Xr and the position in the Y direction is Yr. Correct the deviation.
Xr = Xs + ΔX (X, Y, ΔTa) (1)
Yr = Ys + ΔY (X, Y, ΔTa) (2)

すなわち、レーザビーム集光点位置のズレの補正は、ガルバノ機構の動作を制御・補正することにより実施する。実際には、温度データから予測される位置ズレを加味し、所望位置に照射されるよう、補正量データで修正された狙い位置を制御装置からガルバノドライバーへと出力し、ガルバノドライバーからガルバノスキャナーに指示することにより行われる。
本実施の形態のレーザ加工装置は、高エネルギーのレーザ出力での加工でもレーザビーム集光点位置のズレを補正できるので、高精度なレーザ加工が可能である。 That is, the correction of the laser beam condensing point position is performed by controlling / correcting the operation of the galvano mechanism. Actually, the target position corrected by the correction amount data is output from the control device to the galvano driver so as to irradiate the desired position, taking into account the positional deviation predicted from the temperature data, and from the galvano driver to the galvano scanner. This is done by instructing.
The laser processing apparatus according to the present embodiment can correct the deviation of the laser beam condensing point position even when processing with a high-energy laser output, so that highly accurate laser processing is possible.

本実施の形態では、温度検出器から入力される温度信号に基づき制御装置９が、ＸＹテーブル７を制御しても良い。
また、本実施の形態では、第１の光学レンズ１１ａのレーザビーム非照射部分１６に設ける温度検出器１４を２個以上として、これら複数の温度検出器１４からの温度信号を制御装置９に入力して得られた平均温度に基づき制御装置９が、第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御することにより補正しても良い。
本実施の形態では、レーザビームを偏向させる機構として、ガルバノミラーを偏向させているが、レーザビームを偏向させる機構であれば、これに限定されない。 In the present embodiment, the control device 9 may control the XY table 7 based on the temperature signal input from the temperature detector.
In the present embodiment, two or more temperature detectors 14 are provided in the laser beam non-irradiation portion 16 of the first optical lens 11a, and temperature signals from the plurality of temperature detectors 14 are input to the control device 9. The control device 9 may correct the temperature by controlling the first and second galvano scanners 4a and 4b based on the average temperature obtained in this manner.
In this embodiment, the galvanometer mirror is deflected as a mechanism for deflecting the laser beam. However, the mechanism is not limited to this as long as the mechanism deflects the laser beam.

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係わるレーザ加工装置のｆθレンズに用いられるレンズユニットの側面断面模式図（ａ）と、レーザビームが入射される側の上面模式図（ｂ）とである。
図３に示すように、本実施の形態のｆθレンズに用いられるレンズユニット３０は、第１の光学レンズ１１ａのレーザビームが入射される側の表面に温度検出器が４個設けられている以外、実施の形態１のレンズユニット２０と同様である。
そして、図３（ｂ）に示すように、温度検出器は、第１の光学レンズ１１ａにおける直交する２本の直径の両端部の各々に、設置されている。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a side cross-sectional schematic diagram (a) of a lens unit used for the fθ lens of the laser processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, and a top schematic diagram (b) on the side where the laser beam is incident. is there.
As shown in FIG. 3, the lens unit 30 used in the fθ lens of the present embodiment has four temperature detectors provided on the surface of the first optical lens 11a on the side on which the laser beam is incident. This is the same as the lens unit 20 of the first embodiment.
And as shown in FIG.3 (b), the temperature detector is installed in each of the both ends of two orthogonal diameters in the 1st optical lens 11a.

本実施の形態のレンズユニット３０をｆθレンズとして用いた場合、図３（ｂ）に示すように、４個の温度検出器は、第１の光学レンズ１１ａの、正方形または長方形であるレーザビーム照射領域１５と円形の外周部との間にある、レーザビーム非照射部分１６に設けられる。 When the lens unit 30 of the present embodiment is used as an fθ lens, as shown in FIG. 3B, the four temperature detectors are laser beam irradiations of the first optical lens 11a that are square or rectangular. It is provided in the laser beam non-irradiated portion 16 between the region 15 and the circular outer peripheral portion.

例えば、第１の光学レンズ１１ａにおいて、第１の温度検出器１４ａは、時計の文字板における１２時に相当する位置のレーザビーム非照射部分１６に設置され、第２の温度検出器１４ｂは、時計の文字板における６時に相当する位置のレーザビーム非照射部分１６に設置され、第３の温度検出器１４ｃは、時計の文字板における９時に相当する位置のレーザビーム非照射部分１６に設置され、第４の温度検出器１４ｄは、時計の文字板における３時に相当する位置のレーザビーム非照射部分１６に設置される。 For example, in the first optical lens 11a, the first temperature detector 14a is installed in the laser beam non-irradiated portion 16 at a position corresponding to 12:00 on the dial of the watch, and the second temperature detector 14b is The third temperature detector 14c is installed in the laser beam non-irradiated portion 16 at a position corresponding to 9 o'clock on the dial of the watch. The fourth temperature detector 14d is installed in the laser beam non-irradiated portion 16 at a position corresponding to 3 o'clock on the dial of the watch.

すなわち、本実施の形態のレンズユニット３０は、第１の温度検出器１４ａと第２の温度検出器１４ｂとを通過する直径（Ｄ１と記す）と、第３の温度検出器１４ｃと第４の温度検出器１４ｄとを通過する直径（Ｄ２と記す）とが直交するように、各温度検出器が、第１の光学レンズ１１ａに配置されている。
そして、Ｄ１と平行な方向が、第１のガルバノミラーを偏向させる方向と一致しており、Ｄ２と平行な方向が、第２のガルバノミラーを偏向させる方向と一致している。 That is, the lens unit 30 of the present embodiment includes a diameter (denoted as D1) that passes through the first temperature detector 14a and the second temperature detector 14b, a third temperature detector 14c, and a fourth temperature detector. Each temperature detector is arranged in the first optical lens 11a so that the diameter (denoted as D2) passing through the temperature detector 14d is orthogonal.
The direction parallel to D1 coincides with the direction of deflecting the first galvanometer mirror, and the direction parallel to D2 coincides with the direction of deflecting the second galvanometer mirror.

本実施の形態のレンズユニット３０も、レーザ加工装置のｆθレンズとして用いた場合、鏡筒１３よりも熱容量が小さい第１の光学レンズ１１ａにおけるレーザビーム非照射部分１６に、温度検出器が配設されており、レーザビーム非照射部分１６がレーザビーム照射領域１５に近接しているので、高エネルギーなレーザビームの瞬間的な吸収（例えば、ｍｓｅｃオーダ）による第１の光学レンズ１１ａの温度上昇を、精度良く測定することができる。
特に、４個の温度検出器が、第１の光学レンズ１１ａのレーザビーム非照射部分１６に設置されているので、第１の光学レンズ１１ａの平均の温度上昇値のばらつきが小さく、温度上昇の測定精度を、さらに向上できる。 When the lens unit 30 of the present embodiment is also used as an fθ lens of a laser processing apparatus, a temperature detector is disposed in the laser beam non-irradiated portion 16 of the first optical lens 11a having a smaller heat capacity than the lens barrel 13. Since the laser beam non-irradiation portion 16 is close to the laser beam irradiation region 15, the temperature increase of the first optical lens 11a due to instantaneous absorption (for example, msec order) of a high energy laser beam is prevented. Can be measured with high accuracy.
In particular, since four temperature detectors are installed in the laser beam non-irradiated portion 16 of the first optical lens 11a, the variation in the average temperature rise value of the first optical lens 11a is small, and the temperature rise Measurement accuracy can be further improved.

また、本実施の形態のレンズユニット３０は、第１の光学レンズ１１ａの直交する２本の直径における、一方の直径であるＤ１の両端部に第１の温度検出器１４ａと第２の温度検出器１４ｂとが配置され、他の直径であるＤ２の両端部に第３の温度検出器１４ｃと第４の温度検出器１４ｄとが配置されている。 In addition, the lens unit 30 of the present embodiment has a first temperature detector 14a and a second temperature detection at both ends of D1, which is one of the two orthogonal diameters of the first optical lens 11a. 14b, and a third temperature detector 14c and a fourth temperature detector 14d are arranged at both ends of D2 having another diameter.

それゆえ、第１の光学レンズ１１ａの温度上昇による、第１の温度検出器１４ａの温度信号と第２の温度検出器１４ｂとの温度信号から、Ｄ１方向での温度分布を求めることができ、第３の温度検出器１４ｃの温度信号と第４の温度検出器１４ｄとの温度信号から、Ｄ２方向の温度分布を求めることができる。 Therefore, the temperature distribution in the D1 direction can be obtained from the temperature signal of the first temperature detector 14a and the temperature signal of the second temperature detector 14b due to the temperature rise of the first optical lens 11a. The temperature distribution in the D2 direction can be obtained from the temperature signal of the third temperature detector 14c and the temperature signal of the fourth temperature detector 14d.

本実施の形態のレーザ加工装置は、ｆθレンズ５にレンズユニット３０を用いた以外、実施の形態１のレーザ加工装置と同様である。
本実施の形態のレーザ加工装置は、ｆθレンズ５に、レンズユニット３０を用いたものであり、ｆθレンズ５の第１の光学レンズ１１ａが、高エネルギーなレーザビームを瞬間的に吸収（例えば、ｍｓｅｃオーダ）した場合の、第１の光学レンズ１１ａの温度上昇を、第１，第２，第３，第４の温度検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄで測定し、これらの温度信号が制御装置９に入力される。 The laser processing apparatus of the present embodiment is the same as the laser processing apparatus of the first embodiment except that the lens unit 30 is used for the fθ lens 5.
The laser processing apparatus of the present embodiment uses the lens unit 30 for the fθ lens 5, and the first optical lens 11a of the fθ lens 5 instantaneously absorbs a high-energy laser beam (for example, In the order of msec), the temperature rise of the first optical lens 11a is measured by the first, second, third, and fourth temperature detectors 14a, 14b, 14c, and 14d, and these temperature signals are controlled. Input to the device 9.

それと、本実施の形態のレーザ加工装置では、制御装置９が、入力された第１，第２，第３，第４の温度検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄからの各温度信号に基づき、第１の光学レンズ１１ａの温度上昇の平均値を求める。
また、制御装置９は、入力された第１の温度検出器１４ａの温度信号と第２の温度検出器１４ｂの温度信号とから、第１の光学レンズ１１ａのＤ１方向の温度分布を求め、入力された第３の温度検出器１４ｃの温度信号と第４の温度検出器１４ｄの温度信号とから、第１の光学レンズ１１ａのＤ２方向の温度分布を求める。 And in the laser processing apparatus of this Embodiment, the control apparatus 9 is based on each temperature signal from the input 1st, 2nd, 3rd, 4th temperature detector 14a, 14b, 14c, 14d, An average value of the temperature rise of the first optical lens 11a is obtained.
Further, the control device 9 obtains the temperature distribution in the D1 direction of the first optical lens 11a from the input temperature signal of the first temperature detector 14a and the temperature signal of the second temperature detector 14b, and inputs it. The temperature distribution in the direction D2 of the first optical lens 11a is obtained from the temperature signal of the third temperature detector 14c and the temperature signal of the fourth temperature detector 14d.

本実施の形態のレーザ加工装置では、レーザビームによる、光学系部品群の、温度上昇にともなう屈折率変化に起因するレーザビーム集光点位置のズレを、第１の光学レンズ１１ａの温度上昇の平均値データを代表的に求め、このデータに基づき第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御することにより補正する。 In the laser processing apparatus according to the present embodiment, the deviation of the laser beam condensing point position caused by the refractive index change accompanying the temperature rise of the optical system component group due to the laser beam is caused by the temperature rise of the first optical lens 11a. Average value data is typically obtained, and correction is performed by controlling the first and second galvano scanners 4a and 4b based on this data.

また、本実施の形態のレーザ加工装置では、ｆθレンズ５の第１の光学レンズ１１ａにおける、Ｄ１の方向をワークのＸ方向と一致させ、Ｄ２の方向をワークのＹ方向と一致させているので、レーザビームによる、光学系部品群の、ワークのＸ方向と同方向の温度分布とワークのＹ方向と同方向の温度分布とにともなう屈折率変化に起因する、レーザビーム集光点位置のズレを、第１の光学レンズ１１ａの、Ｄ１方向の温度分布データとＤ２方向の温度分布データとを代表的に求め、このデータに基づき第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御することにより補正する。 In the laser processing apparatus of the present embodiment, the direction of D1 in the first optical lens 11a of the fθ lens 5 is matched with the X direction of the workpiece, and the direction of D2 is matched with the Y direction of the workpiece. The deviation of the laser beam condensing point position caused by the refractive index change of the optical system component group due to the laser beam due to the temperature distribution in the same direction as the X direction of the work and the temperature distribution in the same direction as the Y direction of the work. The temperature distribution data in the D1 direction and the temperature distribution data in the D2 direction of the first optical lens 11a are typically obtained, and the first and second galvano scanners 4a and 4b are controlled based on this data. to correct.

本実施の形態のレーザ加工装置が、ｆθレンズ５の光学系部品群の温度上昇にともなう、レーザビーム集光点位置のズレを補正する具体的な方法について説明する。
まず、初期データとして、第１の光学レンズ１１ａの平均の温度上昇がΔｔａの場合に発生するレーザビームの集光点位置のズレから求めた、各加工点の、Ｘ方向の補正量データΔＸ（Ｘ，Ｙ，Δｔａ）とＹ方向の補正量データΔＹ（Ｘ，Ｙ，Δｔａ）とを、制御装置９に保持する。 A specific method by which the laser processing apparatus of the present embodiment corrects the deviation of the laser beam condensing point position accompanying the temperature rise of the optical system component group of the fθ lens 5 will be described.
First, as initial data, correction amount data ΔX (X direction (X direction) of each processing point obtained from the deviation of the condensing point position of the laser beam generated when the average temperature rise of the first optical lens 11a is Δta. X, Y, Δta) and correction amount data ΔY (X, Y, Δta) in the Y direction are held in the control device 9.

また、第１の光学レンズ１１ａにおける、Ｄ１方向すなわちＸ方向の温度分布Δｔｘにより発生するレーザビーム集光点位置のズレから求めた、各加工点の、Ｘ方向の補正量データΔＸｘ（Ｘ，Ｙ，Δｔｘ）とＹ方向の補正量データΔＹｘ（Ｘ，Ｙ，Δｔｘ）、および、Ｄ２方向すなわちＹ方向の温度分布Δｔｙにより発生するレーザビーム集光点位置のズレから求めた、各加工点の、Ｘ方向の補正量データΔＸｙ（Ｘ，Ｙ，Δｔｙ）とＹ方向の補正量データΔＹｙ（Ｘ，Ｙ，Δｔｙ）を、制御装置９に保持する。 Further, correction amount data ΔXx (X, Y in the X direction) of each processing point obtained from the deviation of the laser beam condensing point position generated by the temperature distribution Δtx in the D1 direction, that is, the X direction in the first optical lens 11a. , Δtx) and correction amount data ΔYx (X, Y, Δtx) in the Y direction, and the deviation of the laser beam condensing point position generated by the temperature distribution Δty in the D2 direction, that is, the Y direction, The control device 9 holds the correction amount data ΔXy (X, Y, Δty) in the X direction and the correction amount data ΔYy (X, Y, Δty) in the Y direction.

次に、レーザ加工装置で、ワーク６をレーザ加工している時の第１の光学レンズ１１ａにおける、第１，第２，第３，第４の温度検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄで温度を測定し、この温度データを制御装置９に入力し、平均の温度上昇ΔＴａを求める。
また、第１の温度検出器１４ａと第２の温度検出器１４ｂでの測定温度から第１の光学レンズ１１ａにおけるＸ方向の温度分布ΔＴｘを求め、第３の温度検出器１４ｃと第４の温度検出器１４ｄでの測定温度から第１の光学レンズ１１ａにおけるＹ方向の温度分布ΔＴｙを求める。 Next, the temperature is measured by the first, second, third, and fourth temperature detectors 14a, 14b, 14c, and 14d in the first optical lens 11a when the workpiece 6 is laser processed by the laser processing apparatus. , And this temperature data is input to the control device 9 to obtain an average temperature rise ΔTa.
Further, the temperature distribution ΔTx in the X direction in the first optical lens 11a is obtained from the temperature measured by the first temperature detector 14a and the second temperature detector 14b, and the third temperature detector 14c and the fourth temperature are obtained. A temperature distribution ΔTy in the Y direction in the first optical lens 11a is obtained from the temperature measured by the detector 14d.

次に、制御装置９に予め保持された加工点の補正量データを用い、Δｔａ＝ΔＴａの場合のＸ方向の補正量データΔＸ（Ｘ，Ｙ，ΔＴａ）とＹ方向の補正量データΔＹ（Ｘ，Ｙ，ΔＴａ）とを算出する。
また、Δｔｘ＝ΔＴｘの場合のＸ方向の補正量データΔＸｘ（Ｘ，Ｙ，ΔＴｘ）とＹ方向の補正量データΔＹｘ（Ｘ，Ｙ，ΔＴｘ）とを算出する。
また、Δｔｙ＝ΔＴｙの場合のＸ方向の補正量データΔＸｙ（Ｘ，Ｙ，ΔＴｙ）とＹ方向の補正量データΔＹｙ（Ｘ，Ｙ，ΔＴｙ）とを算出する。 Next, using the correction amount data of the machining point held in advance in the control device 9, the correction amount data ΔX (X, Y, ΔTa) in the X direction and the correction amount data ΔY (X in the Y direction when Δta = ΔTa. , Y, ΔTa).
Further, correction amount data ΔXx (X, Y, ΔTx) in the X direction and correction amount data ΔYx (X, Y, ΔTx) in the Y direction when Δtx = ΔTx are calculated.
Also, correction amount data ΔXy (X, Y, ΔTy) in the X direction and correction amount data ΔYy (X, Y, ΔTy) in the Y direction when Δty = ΔTy are calculated.

次に、補正前の位置ズレしたレーザビーム集光点のＸ方向の位置Ｘｓを、Ｘ方向の補正量データ、ΔＸ（Ｘ，Ｙ，ΔＴａ）とΔＸｘ（Ｘ，Ｙ，ΔＴｘ）とΔＸｙ（Ｘ，Ｙ，ΔＴｙ）とで修正し、レーザビーム集光点のＸ方向の位置が下記（３）式で示されるＸｒとなるようにする。
同時に、補正前の位置ズレしたレーザビーム集光点のＹ方向の位置Ｙｓを、Ｙ方向の補正量データ、ΔＹ（Ｘ，Ｙ，ΔＴａ）とΔＹｘ（Ｘ，Ｙ，ΔＴｘ）とΔＹｙ（Ｘ，Ｙ，ΔＴｙ）とで修正し、レーザビーム集光点のＹ方向の位置が下記（４）式で示されるＹｒとなるようにする。 Next, the X-direction position Xs of the laser beam condensing point that has been misaligned before correction is converted into X-direction correction amount data, ΔX (X, Y, ΔTa), ΔXx (X, Y, ΔTx), and ΔXy (X , Y, ΔTy) so that the position of the laser beam condensing point in the X direction becomes Xr expressed by the following equation (3).
At the same time, the Y-direction position Ys of the laser beam condensing point that has been misaligned before correction is converted into Y-direction correction amount data, ΔY (X, Y, ΔTa), ΔYx (X, Y, ΔTx), and ΔYy (X, Y, ΔTy) so that the position of the laser beam condensing point in the Y direction is Yr expressed by the following equation (4).

すなわち、レーザビーム集光点の、Ｘ方向の位置がＸｒ、Ｙ方向の位置がＹｒとなるように、第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御して、レーザビーム集光点位置のズレを補正する。
Ｘｒ＝Ｘｓ＋ΔＸ（Ｘ，Ｙ，ΔＴａ）＋ΔＸｘ（Ｘ，Ｙ，ΔＴｘ）＋ΔＸｙ（Ｘ，Ｙ，ΔＴｙ）（３）
Ｙｒ＝Ｙｓ＋ΔＹ（Ｘ，Ｙ，ΔＴａ）＋ΔＹｘ（Ｘ，Ｙ，ΔＴｘ）＋ΔＹｙ（Ｘ，Ｙ，ΔＴｙ）（４） That is, the first and second galvano scanners 4a and 4b are controlled so that the position in the X direction of the laser beam condensing point is Xr and the position in the Y direction is Yr. Correct the deviation.
Xr = Xs + ΔX (X, Y, ΔTa) + ΔXx (X, Y, ΔTx) + ΔXy (X, Y, ΔTy) (3)
Yr = Ys + ΔY (X, Y, ΔTa) + ΔYx (X, Y, ΔTx) + ΔYy (X, Y, ΔTy) (4)

つまり、レーザビーム集光点位置のズレの補正は、制御装置によりガルバノ機構の動作を制御・補正することにより実施する。実際には、温度データから予測される位置ズレを加味し、所望位置に照射されるよう、補正量データで修正された狙い位置を制御装置からガルバノドライバーへと出力し、ガルバノドライバーからガルバノスキャナーに指示することにより行われる。
本実施の形態のレーザ加工装置は、高エネルギーのレーザ出力での加工でも、レーザビーム集光点位置のズレをさらに精度よく補正できるので、より高精度なレーザ加工が可能である。 That is, the deviation of the laser beam condensing point position is corrected by controlling / correcting the operation of the galvano mechanism by the control device. Actually, the target position corrected by the correction amount data is output from the control device to the galvano driver so as to irradiate the desired position, taking into account the positional deviation predicted from the temperature data, and from the galvano driver to the galvano scanner. This is done by instructing.
The laser processing apparatus of the present embodiment can correct the deviation of the laser beam condensing point position even with processing with a high energy laser output, so that higher-precision laser processing is possible.

本実施の形態では、温度検出器から入力される温度信号に基づき制御装置９が、ＸＹテーブル７を制御しても良い。
本実施の形態では、レンズユニット３０の第１の光学レンズ１１ａに４個の温度検出器が設けられているが、第１の光学レンズ１１ａにおける直径の両端部、すなわち対称位置に各１個の、合計２個の温度検出器を設けただけでも良い。 In the present embodiment, the control device 9 may control the XY table 7 based on the temperature signal input from the temperature detector.
In the present embodiment, four temperature detectors are provided on the first optical lens 11a of the lens unit 30, but one temperature sensor is provided at each end of the diameter of the first optical lens 11a, that is, at a symmetrical position. Only a total of two temperature detectors may be provided.

また、光学レンズ１１ａの、Ｄ１方向と平行な方向の温度分布とＤ２方向と平行な方向の温度分布とが測定できれば、温度検出器を４個以上設置しても良い。
また、レーザビームを偏向させる機構として、ガルバノミラーを偏向させているが、ビームを偏向させる機構であれば、これに限定されない。 If the temperature distribution of the optical lens 11a in the direction parallel to the D1 direction and the temperature distribution in the direction parallel to the D2 direction can be measured, four or more temperature detectors may be installed.
Further, although the galvanometer mirror is deflected as a mechanism for deflecting the laser beam, the mechanism is not limited to this as long as the mechanism deflects the beam.

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係わるレーザ加工装置のｆθレンズに用いられるレンズユニットの側面断面模式図（ａ）と、この側面断面模式図におけるＡ−Ａ断面の模式図（ｂ）とである。
図４に示すように、本実施の形態のｆθレンズに用いられるレンズユニット４０は、２個の温度検出器１４が第２の光学レンズ１１ｂのレーザビームが入射される側の表面に設けられている以外、実施の形態１のレンズユニット２０と同様である。
そして、図４（ｂ）に示すように、温度検出器１４は、第２の光学レンズ１１ｂの直径の両端部の各々に、設置されている。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 4A is a schematic side sectional view of a lens unit used in the fθ lens of the laser processing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 4B is a schematic sectional view taken along the line AA in this schematic side sectional view. It is.
As shown in FIG. 4, in the lens unit 40 used in the fθ lens of the present embodiment, two temperature detectors 14 are provided on the surface of the second optical lens 11b on the side on which the laser beam is incident. The lens unit 20 is the same as the lens unit 20 of the first embodiment except for the above.
And as shown in FIG.4 (b), the temperature detector 14 is installed in each of the both ends of the diameter of the 2nd optical lens 11b.

本実施の形態のレンズユニット４０をｆθレンズとして用いた場合、図４（ｂ）に示すように、第２の光学レンズ１１ｂの面におけるレーザビームが照射される領域は、正方形または長方形となる。
そこで、２個の温度検出器１４は、第２の光学レンズ１１ｂの面における、レーザビーム照射領域２５と円形の外周部との間にあるレーザビーム非照射部分２６に設けられる。 When the lens unit 40 of the present embodiment is used as an fθ lens, as shown in FIG. 4B, the region irradiated with the laser beam on the surface of the second optical lens 11b is a square or a rectangle.
Therefore, the two temperature detectors 14 are provided in the laser beam non-irradiation portion 26 between the laser beam irradiation region 25 and the circular outer peripheral portion on the surface of the second optical lens 11b.

具体的には、第２の光学レンズ１１ｂにおける、レーザビーム照射領域２５の一方の対向する２辺と直交する直径の両端部にあるレーザビーム非照射部分２６の各々に、１個の温度検出器１４が配設される。あるいは、第２の光学レンズ１１ｂにおける、レーザビーム照射領域２５の他方の対向する２辺と直交する直径の両端部にあるレーザビーム非照射部分２６の各々に、１個の温度検出器１４が配設される。
また、レーザビーム照射領域２５における、一方の対向する２辺と直交する方向が、第２のガルバノミラー３ｂを偏向させる方向と一致しており、他方の対向する２辺と直交する方向が、第１のガルバノミラー３ａを偏向させる方向と一致している。 Specifically, one temperature detector is provided in each of the laser beam non-irradiation portions 26 at both ends of the second optical lens 11b having a diameter orthogonal to one opposite two sides of the laser beam irradiation region 25. 14 is disposed. Alternatively, one temperature detector 14 is arranged in each of the laser beam non-irradiation portions 26 at both ends of the second optical lens 11b having a diameter orthogonal to the other two opposite sides of the laser beam irradiation region 25. Established.
In the laser beam irradiation region 25, the direction orthogonal to one opposite two sides coincides with the direction in which the second galvano mirror 3b is deflected, and the direction orthogonal to the other two opposite sides is the first This coincides with the direction in which one galvanometer mirror 3a is deflected.

本実施の形態のレンズユニット４０は、レーザ加工装置のｆθレンズとして用いた場合、鏡筒１３よりも熱容量が小さい第２の光学レンズ１１ｂにおけるレーザビーム非照射部分２６に、温度検出器１４が配設されており、レーザビーム非照射部分２６がレーザビーム照射領域２５に近接しているので、高エネルギーなレーザビームの瞬間的な吸収（例えば、ｍｓｅｃオーダ）による第２の光学レンズ１１ｂの温度上昇を、精度良く測定することができる。 When the lens unit 40 of the present embodiment is used as an fθ lens of a laser processing apparatus, the temperature detector 14 is disposed in the laser beam non-irradiated portion 26 of the second optical lens 11b having a smaller heat capacity than the lens barrel 13. Since the non-irradiated portion 26 is close to the laser beam irradiation region 25, the temperature of the second optical lens 11b is increased by instantaneous absorption (for example, msec order) of the high energy laser beam. Can be measured with high accuracy.

また、第２の光学レンズ１１ｂの温度検出器設置面は、外気に接触する面でないので、加工時に発生する粉塵の影響を受けない。
また、２個の温度検出器１４が用いられているので、温度が上昇した第２の光学レンズ１１ｂの平均温度を求める信号を測定できる。
本実施の形態では、第２の光学レンズ１１ｂの平均温度を求める信号を測定するのに、２個の温度検出器１４が用いられているが、２個以上の温度検出器１４を第２の光学レンズ１１ｂのレーザビーム非照射部分２６に設けても良い。 In addition, since the temperature detector installation surface of the second optical lens 11b is not a surface in contact with the outside air, it is not affected by dust generated during processing.
Further, since the two temperature detectors 14 are used, a signal for obtaining the average temperature of the second optical lens 11b whose temperature has increased can be measured.
In the present embodiment, two temperature detectors 14 are used to measure a signal for obtaining the average temperature of the second optical lens 11b, but two or more temperature detectors 14 are connected to the second optical lens 11b. You may provide in the laser beam non-irradiation part 26 of the optical lens 11b.

本実施の形態のレーザ加工装置は、ｆθレンズ５にレンズユニット４０を用いた以外、実施の形態１のレーザ加工装置と同様である。
本実施の形態のレーザ加工装置では、ｆθレンズ５における第２の光学レンズ１１ｂの、高エネルギーなレーザビームの瞬間的な吸収（例えば、ｍｓｅｃオーダ）による温度上昇を、第２の光学レンズ１１ｂに設置された２個の温度検出器１４で測定し、測定された２個の温度検出器１４からの温度信号が制御装置９に入力される。 The laser processing apparatus of the present embodiment is the same as the laser processing apparatus of the first embodiment except that the lens unit 40 is used for the fθ lens 5.
In the laser processing apparatus of the present embodiment, the second optical lens 11b receives a temperature increase due to instantaneous absorption (for example, msec order) of the high-energy laser beam of the second optical lens 11b in the fθ lens 5. Measurement is performed by the two temperature detectors 14 installed, and the measured temperature signals from the two temperature detectors 14 are input to the control device 9.

そして、制御装置９が、２個の温度検出器１４から入力された温度信号に基づき、第２の光学レンズ１１ｂの温度上昇の平均値を求める。
さらに、制御装置９が、第２の光学レンズ１１ｂの温度上昇の平均値に基づき、ガルバノドライバー８を制御することにより、第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御する。 And the control apparatus 9 calculates | requires the average value of the temperature rise of the 2nd optical lens 11b based on the temperature signal input from the two temperature detectors 14. FIG.
Further, the control device 9 controls the first and second galvano scanners 4a and 4b by controlling the galvano driver 8 based on the average value of the temperature rise of the second optical lens 11b.

本実施の形態のレーザ加工装置では、レーザビームによる、光学系部品群の、温度上昇にともなう屈折率変化に起因する、レーザビームの集光点位置のズレを、第２の光学レンズ１１ｂの平均温度を代表的に測定し、この温度信号に基づき第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御することにより補正する。 In the laser processing apparatus of the present embodiment, the deviation of the condensing point position of the laser beam caused by the refractive index change caused by the temperature rise of the optical system component group due to the laser beam is averaged by the second optical lens 11b. The temperature is typically measured and corrected by controlling the first and second galvano scanners 4a and 4b based on the temperature signal.

すなわち、第２の光学レンズ１１ｂでの、平均の温度上昇の測定データに基づき、実施の形態１のレーザ加工装置１００と同様な機構により、レーザビーム集光点位置のズレを、第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御することにより補正する。
実際には、温度データから予測される位置ズレを加味し、所望位置に照射されるよう、補正量データで修正された狙い位置を制御装置からガルバノドライバーへと出力し、ガルバノドライバーからガルバノスキャナーに指示することにより行われる。
本実施の形態のレーザ加工装置は、高エネルギーのレーザ出力での加工でも、レーザビーム集光点位置のズレを精度よく補正できるので、高精度なレーザ加工が可能である。 That is, based on the measurement data of the average temperature rise at the second optical lens 11b, the laser beam condensing point position is shifted by the same mechanism as that of the laser processing apparatus 100 of the first embodiment. Correction is performed by controlling the second galvano scanners 4a and 4b.
Actually, the target position corrected by the correction amount data is output from the control device to the galvano driver so as to irradiate the desired position, taking into account the positional deviation predicted from the temperature data, and from the galvano driver to the galvano scanner. This is done by instructing.
The laser processing apparatus according to the present embodiment can accurately correct the deviation of the laser beam condensing point position even in processing with high energy laser output, so that highly accurate laser processing is possible.

本実施の形態では、温度検出器から入力される温度信号に基づき制御装置９が、ＸＹテーブル７を制御しても良い。
また、本実施の形態では、第２の光学レンズ１１ｂのレーザビーム非照射部分２６に設ける温度検出器１４を２個以上として、これら複数の温度検出器１４からの温度信号を制御装置９に入力して得られた平均温度に基づき制御装置９が、第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御することにより補正しても良い。 In the present embodiment, the control device 9 may control the XY table 7 based on the temperature signal input from the temperature detector.
In the present embodiment, two or more temperature detectors 14 are provided in the laser beam non-irradiation portion 26 of the second optical lens 11b, and temperature signals from the plurality of temperature detectors 14 are input to the control device 9. The control device 9 may correct the temperature by controlling the first and second galvano scanners 4a and 4b based on the average temperature obtained in this manner.

本実施の形態では、レーザビームを偏向させる機構として、ガルバノミラーを偏向させているが、レーザビームを偏向させる機構であれば、これに限定されない。
本実施の形態のｆθレンズに用いられるレンズユニット４０では、温度検出器１４を、第２の光学レンズ１１ｂに設けているが、外気に接触しない光学レンズの面に設けるのであれば、どの光学レンズに設けても良い。
また、温度検出器１４を、保護ウィンドウ１２のレーザビーム出射面の反対側の面におけるレーザビーム非照射部分に設けても良い。 In this embodiment, the galvanometer mirror is deflected as a mechanism for deflecting the laser beam. However, the mechanism is not limited to this as long as the mechanism deflects the laser beam.
In the lens unit 40 used for the fθ lens of the present embodiment, the temperature detector 14 is provided in the second optical lens 11b, but any optical lens can be used as long as it is provided on the surface of the optical lens that does not contact the outside air. May be provided.
Further, the temperature detector 14 may be provided in a laser beam non-irradiated portion on the surface of the protective window 12 opposite to the laser beam emitting surface.

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係わるレーザ加工装置のｆθレンズに用いられるレンズユニットの側面断面模式図（ａ）と、この側面断面模式図におけるＡ−Ａ断面の模式図（ｂ）とである。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a side cross-sectional schematic diagram (a) of a lens unit used in an fθ lens of a laser processing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention, and a schematic cross-sectional view taken along line AA in this side cross-sectional schematic diagram (b). It is.

図５に示すように、本実施の形態のｆθレンズに用いられるレンズユニット５０は、４個の温度検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが第２の光学レンズ１１ｂのレーザビームが入射される側の表面に設けられている以外、実施の形態２のレンズユニット３０と同様である。
そして、図５（ｂ）に示すように、温度検出器は、第２の光学レンズ１１ｂにおける直交する２本の直径の両端部の各々に、設置されている。 As shown in FIG. 5, the lens unit 50 used in the fθ lens of the present embodiment has four temperature detectors 14a, 14b, 14c, and 14d on the side where the laser beam of the second optical lens 11b is incident. The lens unit 30 is the same as the lens unit 30 of the second embodiment except that the lens unit 30 is provided on the surface.
And as shown in FIG.5 (b), the temperature detector is installed in each of the both ends of two orthogonal diameters in the 2nd optical lens 11b.

本実施の形態のレンズユニット５０をｆθレンズとして用いた場合、図５（ｂ）に示すように、第２の光学レンズ１１ｂのレーザビームが照射される領域は、正方形または長方形となる。
そこで、第２の光学レンズ１１ｂにおける、各温度検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの設置位置は、レーザビーム照射領域２５と円形の外周部との間にある４箇所のレーザビーム非照射部分２６である。 When the lens unit 50 of the present embodiment is used as an fθ lens, as shown in FIG. 5B, the region irradiated with the laser beam of the second optical lens 11b is a square or a rectangle.
Therefore, the installation positions of the temperature detectors 14a, 14b, 14c, and 14d in the second optical lens 11b are four laser beam non-irradiation portions 26 between the laser beam irradiation region 25 and the circular outer peripheral portion. It is.

図５（ｂ）に示すように、例えば、第２の光学レンズ１１ｂにおいて、第１の温度検出器１４ａは、時計の文字板における１２時に相当する位置のレーザビーム非照射部分２６に設置され、第２の温度検出器１４ｂは、時計の文字板における６時に相当する位置のレーザビーム非照射部分２６に設置され、第３の温度検出器１４ｃは、時計の文字板における９時に相当する位置のレーザビーム非照射部分２６に設置され、第４の温度検出器１４ｄは、時計の文字板における３時に相当する位置のレーザビーム非照射部分２６に設置される。 As shown in FIG. 5B, for example, in the second optical lens 11b, the first temperature detector 14a is installed in the laser beam non-irradiated portion 26 at a position corresponding to 12:00 on the timepiece dial. The second temperature detector 14b is installed in the laser beam non-irradiated portion 26 at a position corresponding to 6 o'clock on the dial of the watch, and the third temperature detector 14c is at a position corresponding to 9 o'clock on the dial of the watch. The fourth temperature detector 14d is installed in the laser beam non-irradiated portion 26 at a position corresponding to 3 o'clock on the timepiece dial.

すなわち、本実施の形態のレンズユニット５０は、第１の温度検出器１４ａと第２の温度検出器１４ｂとを通過する直径であるＤ１と、第３の温度検出器１４ｃと第４の温度検出器１４ｄとを通過する直径であるＤ２とが直交するように、各温度検出器が第２の光学レンズ１１ｂに配置されている。
また、Ｄ１と平行な方向が、第１のガルバノミラーを偏向させる方向と一致しており、Ｄ２と平行な方向が、第２のガルバノミラーを偏向させる方向と一致している。 That is, the lens unit 50 of the present embodiment includes a diameter D1 that passes through the first temperature detector 14a and the second temperature detector 14b, a third temperature detector 14c, and a fourth temperature detector. Each temperature detector is arranged on the second optical lens 11b so that D2 which is a diameter passing through the container 14d is orthogonal to the second optical lens 11b.
Further, the direction parallel to D1 coincides with the direction of deflecting the first galvanometer mirror, and the direction parallel to D2 coincides with the direction of deflecting the second galvanometer mirror.

本実施の形態のレンズユニット５０も、レーザ加工装置のｆθレンズとして用いた場合、鏡筒１３よりも熱容量が小さい第２の光学レンズ１１ｂにおけるレーザビーム非照射部分２６に、温度検出器が配設されており、レーザビーム非照射部分２６がレーザビーム照射領域２５に近接しているので、高エネルギーなレーザビームの瞬間的な吸収（例えば、ｍｓｅｃオーダ）による第２の光学レンズ１１ｂの温度上昇を、精度良く測定することができる。 When the lens unit 50 of the present embodiment is also used as an fθ lens of a laser processing apparatus, a temperature detector is disposed in the laser beam non-irradiated portion 26 of the second optical lens 11b having a smaller heat capacity than the lens barrel 13. Since the laser beam non-irradiation part 26 is close to the laser beam irradiation region 25, the temperature rise of the second optical lens 11b due to the instantaneous absorption (for example, msec order) of the high energy laser beam. Can be measured with high accuracy.

特に、４個の温度検出器が、第２の光学レンズ１１ｂのレーザビーム非照射部分２６に設置されているので、第２の光学レンズ１１ｂの平均の温度上昇値のばらつきが小さく、温度上昇の測定精度を、さらに向上できる。
また、第２の光学レンズ１１ｂの温度検出器設置面は、外気に接触する面でないので、加工時に発生する粉塵の影響を受けない。 In particular, since four temperature detectors are installed in the laser beam non-irradiated portion 26 of the second optical lens 11b, the variation in the average temperature rise value of the second optical lens 11b is small, and the temperature rise Measurement accuracy can be further improved.
In addition, since the temperature detector installation surface of the second optical lens 11b is not a surface in contact with the outside air, it is not affected by dust generated during processing.

本実施の形態のレーザ加工装置は、ｆθレンズ５にレンズユニット５０を用いた以外、実施の形態２のレーザ加工装置と同様である。
それと、レンズユニット５０における、Ｄ１の方向をワークのＸ方向と一致させ、Ｄ２の方向をワークのＹ方向と一致させている。 The laser processing apparatus of the present embodiment is the same as the laser processing apparatus of the second embodiment except that the lens unit 50 is used for the fθ lens 5.
In addition, in the lens unit 50, the direction of D1 coincides with the X direction of the work, and the direction of D2 coincides with the Y direction of the work.

本実施の形態のレーザ加工装置では、ｆθレンズ５における第２の光学レンズ１１ｂの、高エネルギーなレーザビームの瞬間的な吸収（例えば、ｍｓｅｃオーダ）による温度上昇を４個の温度検出器で測定し、これらの温度信号が制御装置９に入力される。
そして、制御装置９は、４個の温度検出器の温度信号から、第２の光学レンズ１１ｂの温度上昇の平均値を求める。
また、第１の温度検出器１４ａと第２の温度検出器１４ｂとの温度信号から、第２の光学レンズ１１ｂの、Ｄ１方向の温度分布を求め、第３の温度検出器１４ｃと第４の温度検出器１４ｄとの温度信号から、Ｄ２方向の温度分布を求める。 In the laser processing apparatus of the present embodiment, the temperature increase due to instantaneous absorption (for example, msec order) of the high-energy laser beam of the second optical lens 11b in the fθ lens 5 is measured by four temperature detectors. These temperature signals are input to the control device 9.
And the control apparatus 9 calculates | requires the average value of the temperature rise of the 2nd optical lens 11b from the temperature signal of four temperature detectors.
Further, the temperature distribution in the D1 direction of the second optical lens 11b is obtained from the temperature signals of the first temperature detector 14a and the second temperature detector 14b, and the third temperature detector 14c and the fourth temperature detector 14c. The temperature distribution in the D2 direction is obtained from the temperature signal with the temperature detector 14d.

そして、本実施の形態のレーザ加工装置では、レーザビームによる、光学系部品群の、温度上昇にともなう屈折率変化に起因するレーザビーム集光点位置のズレを、第２の光学レンズ１１ｂの温度上昇の平均値データに基づき第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御することにより補正する。
同時に、レーザビームによる、光学系部品群の、ワークのＸ方向と同方向の温度分布とワークのＹ方向と同方向の温度分布とにともなう屈折率変化に起因する、レーザビーム集光点位置のズレを、第２の光学レンズ１１ｂの、Ｄ１方向の温度分布データとＤ２方向の温度分布データとに基づき第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御することにより補正する。 In the laser processing apparatus of the present embodiment, the deviation of the laser beam condensing point position caused by the refractive index change accompanying the temperature rise of the optical system component group due to the laser beam is detected by the temperature of the second optical lens 11b. Correction is performed by controlling the first and second galvano scanners 4a and 4b based on the average value data of the rise.
At the same time, the position of the laser beam condensing point caused by the refractive index change caused by the laser beam due to the temperature distribution in the same direction as the X direction of the workpiece and the temperature distribution in the same direction as the Y direction of the workpiece. The deviation is corrected by controlling the first and second galvano scanners 4a and 4b based on the temperature distribution data in the D1 direction and the temperature distribution data in the D2 direction of the second optical lens 11b.

すなわち、本実施の形態のレーザ加工装置では、第２の光学レンズ１１ｂの平均の温度上昇データと、第２の光学レンズ１１ｂにおけるワークのＸ方向と同方向の温度分布のデータと、第２の光学レンズ１１ｂにおけるワークのＹ方向と同方向の温度分布のデータとから、実施の形態２のレーザ加工装置と同様な機構により、第１，第２のガルバノスキャナー４ａ，４ｂを制御することにより、レーザビーム集光点位置のズレを補正する。 That is, in the laser processing apparatus of the present embodiment, the average temperature rise data of the second optical lens 11b, the temperature distribution data in the same direction as the X direction of the workpiece in the second optical lens 11b, and the second By controlling the first and second galvano scanners 4a and 4b from the temperature distribution data in the same direction as the Y direction of the workpiece in the optical lens 11b by the same mechanism as the laser processing apparatus of the second embodiment, The deviation of the laser beam condensing point position is corrected.

本実施の形態では、温度検出器から入力される温度信号に基づき制御装置９が、ＸＹテーブル７を制御しても良い。
本実施の形態のｆθレンズに用いられるレンズユニット５０では、４個の温度検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを、第２の光学レンズ１１ｂに設けているが、外気に接触しない光学レンズの面に設けるのであれば、どの光学レンズに設けても良い。 In the present embodiment, the control device 9 may control the XY table 7 based on the temperature signal input from the temperature detector.
In the lens unit 50 used in the fθ lens of the present embodiment, the four temperature detectors 14a, 14b, 14c, and 14d are provided in the second optical lens 11b, but the surface of the optical lens that does not contact the outside air. As long as it is provided in any optical lens, it may be provided in any optical lens.

また、４個の温度検出器１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを、保護ウィンドウ１２のレーザビーム入射面の反対側の面におけるレーザビーム非照射部分に設けても良い。
本実施の形態では、レンズユニット５０の第２の光学レンズ１１ｂには４個の温度検出器が設けられているが、第２の光学レンズ１１ｂにおける直径の両端部、すなわち対称位置に各１個の、合計２個の温度検出器を設けても良い。
また、第２の光学レンズ１１ｂの、Ｄ１方向と平行な方向の温度分布とＤ２方向と平行な方向の温度分布とが測定できれば、温度検出器を４個以上設置しても良い。
また、レーザビームを偏向させる機構として、ガルバノミラーを偏向させているが、ビームを偏向させる機構であれば、これに限定されない。 Further, the four temperature detectors 14a, 14b, 14c, and 14d may be provided in the laser beam non-irradiation portion on the surface of the protective window 12 opposite to the laser beam incident surface.
In the present embodiment, four temperature detectors are provided in the second optical lens 11b of the lens unit 50. One temperature detector is provided at each end of the diameter of the second optical lens 11b, that is, at a symmetrical position. A total of two temperature detectors may be provided.
If the temperature distribution in the direction parallel to the D1 direction and the temperature distribution in the direction parallel to the D2 direction of the second optical lens 11b can be measured, four or more temperature detectors may be installed.
Further, although the galvanometer mirror is deflected as a mechanism for deflecting the laser beam, the mechanism is not limited to this as long as the mechanism deflects the beam.

本発明における、レーザビームは、単パルス、複数パルスあるいは連続発振の何れであっても良い。
本発明のレーザ加工装置での加工内容は、穴あけに限定されず、切断、変形、溶接、熱処理、あるいはマーキングなどのレーザにより加工可能なものであればどのようなものでも良い。また、被加工物には、燃焼、溶融、昇華あるいは変色などのレーザにより発生できる変化であればどのような変化を発生させても良い。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In the present invention, the laser beam may be a single pulse, a plurality of pulses, or continuous oscillation.
The content of processing by the laser processing apparatus of the present invention is not limited to drilling, but may be anything that can be processed by laser such as cutting, deformation, welding, heat treatment, or marking. Further, any change may be generated in the workpiece as long as it can be generated by a laser such as combustion, melting, sublimation, or discoloration.
It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

本発明に係わるレーザ加工装置は、集光点位置のズレを精度よく補正でき、高精度なレーザ加工が可能であるので、高精細化した電子回路や電子部品の加工に用いることができる。 The laser processing apparatus according to the present invention can correct the deviation of the focal point position with high accuracy and can perform high-precision laser processing, and therefore can be used for processing high-definition electronic circuits and electronic components.

１レーザ発振器、２レーザビーム、３ａ第１のガルバノミラー、
３ｂ第２のガルバノミラー、４ａ第１のガルバノスキャナー、
４ｂ第２のガルバノスキャナー、５ｆθレンズ、６ワーク、７ＸＹテーブル、
８ガルバノドライバー、９制御装置、１０信号線、１１ａ第１の光学レンズ、
１１ｂ第２の光学レンズ、１２保護ウィンドウ、１３鏡筒、１４温度検出器、
１４ａ第１の温度検出器、１４ｂ第２の温度検出器、１４ｃ第３の温度検出器、
１４ｄ第４の温度検出器、１５レーザビーム照射領域、
１６レーザビーム非照射部分、２５レーザビーム照射領域、
２６レーザビーム非照射部分、２０，３０，４０，５０レンズユニット、
１００レーザ加工装置。 1 laser oscillator, 2 laser beam, 3a first galvanometer mirror,
3b second galvanometer mirror, 4a first galvanometer scanner,
4b Second galvano scanner, 5 fθ lens, 6 workpieces, 7 XY table,
8 Galvano driver, 9 control device, 10 signal line, 11a first optical lens,
11b second optical lens, 12 protective window, 13 lens barrel, 14 temperature detector,
14a first temperature detector, 14b second temperature detector, 14c third temperature detector,
14d fourth temperature detector, 15 laser beam irradiation area,
16 laser beam non-irradiation part, 25 laser beam irradiation region,
26 laser beam non-irradiated part, 20, 30, 40, 50 lens unit,
100 Laser processing apparatus.

Claims

a lens unit used as an fθ lens,
An optical lens and a lens barrel for holding the optical lens, wherein the optical lens is a laser beam incident portion, and a plurality of laser beam non-irradiation portions between the laser beam irradiation region and the outer peripheral portion of the optical lens are provided. Temperature detector is provided,
At least one of the plurality of temperature detectors provided in the non-irradiated portion of the laser beam includes at least two ends of one diameter and both ends of the other diameter in two orthogonal diameters of the optical lens. Arranged in each of the parts,
A lens unit in which the plurality of temperature detectors measure a signal for obtaining an average temperature of the optical lens, or an average temperature of the optical lens and an in-plane temperature distribution.

The lens unit of claim 1, wherein the temperature detector, characterized in that it is arranged in the optical lens disposed on the laser beam incident portion.

a lens unit used as an fθ lens,
An optical lens and a lens barrel for holding the optical lens, wherein the optical lens is a laser beam incident portion, and a plurality of laser beam non-irradiation portions between the laser beam irradiation region and the outer peripheral portion of the optical lens are provided. Temperature detector is provided,
The temperature detector is disposed on a surface other than the surface in contact with the outside air of the optical lens;
A lens unit in which the plurality of temperature detectors measure a signal for obtaining an average temperature of the optical lens, or an average temperature of the optical lens and an in-plane temperature distribution .

At least one of the plurality of temperature detectors provided in the laser beam non-irradiated portions, according to claim 3, characterized in that arranged on each of both ends in the diameter of the optical lens Lens unit.

At least one of the plurality of temperature detectors provided in the non-irradiated portion of the laser beam includes at least two ends of one diameter and both ends of the other diameter in two orthogonal diameters of the optical lens. The lens unit according to claim 3 , wherein the lens unit is disposed in each of the portions .

A laser oscillator, a galvano mirror that deflects the laser beam output from the laser oscillator, a galvano scanner that drives the galvano mirror, and a laser beam that is deflected by the galvano mirror and incident on the workpiece is focused and irradiated. Fθ lens, an XY table on which the work is placed and moved in a horizontal plane, a galvano driver for driving the galvano scanner, a control device for controlling the laser oscillator, the galvano driver, and the XY table, a plurality of temperature detectors provided on the fθ lens and a signal line connecting the control device;
The fθ lens includes an optical lens and a lens barrel that holds the optical lens, the optical lens is a laser beam incident portion, and a laser beam between the laser beam irradiation region and the outer peripheral portion of the optical lens. In the non-irradiated part, the lens unit provided with the plurality of temperature detectors,
There are four temperature detectors provided in the non-irradiated portion of the laser beam, and a first temperature detector and a second temperature at both ends of one of the two orthogonal diameters of the optical lens. And a third temperature detector and a fourth temperature detector are arranged at both ends of the other diameter,
The control device obtains an average temperature of the optical lens from all temperature signals measured and inputted by the four temperature detectors, and the first temperature detector and the second temperature detector; The temperature distribution in the same direction as the X direction of the workpiece in the optical lens is obtained from the temperature signal of the optical lens, and the workpiece in the optical lens is obtained from the temperature signals of the third temperature detector and the fourth temperature detector. Temperature distribution in the same direction as the Y direction of
Resulting in the optical lens, based on the data of the average temperature data and the temperature distribution of the data and the Y direction and the same direction of the workpiece temperature distribution in the X direction and the same direction of the workpiece, a laser with the control device A laser processing apparatus in which the position of the beam condensing point is corrected.

A laser oscillator, a galvano mirror that deflects the laser beam output from the laser oscillator, a galvano scanner that drives the galvano mirror, and a laser beam that is deflected by the galvano mirror and incident on the workpiece is focused and irradiated. Fθ lens, an XY table on which the work is placed and moved in a horizontal plane, a galvano driver for driving the galvano scanner, a control device for controlling the laser oscillator, the galvano driver, and the XY table, a plurality of temperature detectors provided on the fθ lens and a signal line connecting the control device;
The fθ lens includes an optical lens and a lens barrel that holds the optical lens, the optical lens is a laser beam incident portion, and a laser beam between the laser beam irradiation region and the outer peripheral portion of the optical lens. In the non-irradiated part , the lens unit provided with the plurality of temperature detectors ,
The control device obtains an average temperature of the optical lens or an average temperature of the optical lens and an in-plane temperature distribution from all temperature signals measured and inputted by the plurality of temperature detectors. Further, based on the average temperature data, or the average temperature data and the temperature distribution data, the control device controls the galvano scanner via the galvano driver to correct the laser beam condensing point position. laser processing apparatus that.

At least one of the plurality of temperature detectors provided in the laser beam non-irradiated portions, according to claim 7, characterized in that arranged on each of both ends in the diameter of the optical lens Laser processing equipment.

A laser oscillator, a galvano mirror that deflects the laser beam output from the laser oscillator, a galvano scanner that drives the galvano mirror, and a laser beam that is deflected by the galvano mirror and incident on the workpiece is focused and irradiated. Fθ lens, an XY table on which the work is placed and moved in a horizontal plane, a galvano driver for driving the galvano scanner, a control device for controlling the laser oscillator, the galvano driver, and the XY table, a plurality of temperature detectors provided on the fθ lens and a signal line connecting the control device;
The fθ lens includes an optical lens and a lens barrel that holds the optical lens, the optical lens is a laser beam incident portion, and a laser beam between the laser beam irradiation region and the outer peripheral portion of the optical lens. In the non-irradiated part, the lens unit provided with the plurality of temperature detectors,
At least one of the plurality of temperature detectors provided in the non-irradiated portion of the laser beam includes at least two ends of one diameter and both ends of the other diameter in two orthogonal diameters of the optical lens. Arranged in each of the parts,
The control device obtains an average temperature of the optical lens or an average temperature of the optical lens and an in-plane temperature distribution from all temperature signals measured and inputted by the plurality of temperature detectors. and, the average temperature of the data or the mean temperature data and the temperature distribution of the data, based on the laser beam converging point position is corrected by the control device Relais chromatography the processing equipment.

The laser processing apparatus according to claim 6 or 9, wherein the galvano scanner is controlled by the control device via the galvano driver, and the laser beam condensing point position is corrected.