特許 5791908 調整装置、レーザ加工装置および調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5791908

(24)【登録日】2015年8月14日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】調整装置、レーザ加工装置および調整方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/042 20140101AFI20150917BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20150917BHJP

   B23K 26/06 20140101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/042

   B23K26/00 M

   B23K26/06

【請求項の数】4

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2011-8119(P2011-8119)

(22)【出願日】2011年1月18日

(65)【公開番号】特開2012-148302(P2012-148302A)

(43)【公開日】2012年8月9日

【審査請求日】2014年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】山崎 隆一

【審査官】 豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０８２９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７９４７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２６／００ − ２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光源から出射されたレーザ光を所望の形状に成形させる複数の微小可動素子が配列された空間変調手段と、
入力パターンに従って前記空間変調手段を構成する各微小可動素子を個々にオン状態とオフ状態に切り換え指示する転送データを生成する制御手段と、
前記制御手段より転送された前記転送データを前記空間変調手段への前記入力パターンとして指定する領域設定手段と、
前記空間変調手段によって成形された前記レーザ光を前記被加工物に照射するレーザ光照射手段と、
前記被加工物の表面を撮像する撮像手段と、
前記入力パターンとして複数の異なる図形からなるキャリブレーションパターンを用い、前記キャリブレーションパターンに対する前記レーザ光照射手段により前記被加工物に照射された前記レーザ光のレーザ痕を前記撮像手段で撮像した出力パターンの形状への変形を示す変換パラメータを算出する変換パラメータ算出手段と、
前記被加工物上での前記レーザ光の照射形状が前記キャリブレーションパターンの形状に一致するように補正するため前記変換パラメータを逆変換して逆変換パラメータを算出する逆変換パラメータ算出手段と、
前記出力パターンが前記入力パターンに一致するように前記転送データを前記逆変換パラメータで変換し、ここで変換された転送データを前記空間変調手段への入力パターンとして前記領域設定手段を介して前記空間変調手段に指示することで前記被加工物への前記レーザ光の照射を調整する調整手段と、
前記調整手段により調整された前記レーザ光の照射前に前記撮像手段により撮像した前記被加工物の画像上に、前記逆変換パラメータで変換された転送データに基づく前記レーザ光が照射される領域を重畳させて表示させる表示手段と、
を備えることを特徴とする調整装置。

【請求項2】

前記変換パラメータ手段が、前記キャリブレーションパターンに従って成形されたレーザ光で前記被加工物に焼き付けたレーザ痕を前記撮像手段で撮像した画像を２値化した後に、収縮膨張処理を施して得た前記出力パターンに対して、前記キャリブレーションパターンの各図形と対応する前記出力パターンの各図形との重心位置をもとに前記変換パラメータとして変換行列を算出することを特徴とする請求項１に記載の調整装置。

【請求項3】

被加工物を加工するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被加工物に導く光学系と、前記光学系の光路上に配置され前記レーザ光を入力パターンの形状に成形する複数の微小可動素子が配列された空間変調手段と、前記入力パターンに従って前記空間変調手段を構成する各微小可動素子を個々にオン状態とオフ状態に切り換え指示する転送データを生成する制御手段と、前記制御手段により転送された転送データを前記入力パターンとして前記空間変調手段に指定する領域設定手段と、前記被加工物の表面を撮像する撮像手段とを備えたレーザ加工装置において、
前記入力パターンとして複数の異なる図形からなるキャリブレーションパターンを用い、前記キャリブレーションパターンに対する前記レーザ光照射手段により前記被加工物上に照射された前記レーザ光のレーザ光痕を前記撮像手段で撮像した出力パターンの形状への変形を示す変換パラメータを算出する変換パラメータ算出手段と、
前記被加工物上での前記レーザ光の照射形状が前記キャリブレーションパターンの形状に一致するように補正するため前記変換パラメータを逆変換して逆変換パラメータを算出する逆変換パラメータ算出手段とを有し、
前記出力パターンが前記入力パターンに一致するように前記転送データを前記逆変換パラメータで変換し、ここで変換された転送データを前記空間変調手段への入力パターンとして前記領域設定手段を介して前記空間変調手段に指示することで前記被加工物への前記レーザ光の照射を調整する調整手段と、
前記調整手段により調整された前記レーザ光の照射前に前記撮像手段により撮像した前記被加工物の画像上に、前記逆変換パラメータで変換された転送データに基づく前記レーザ光が照射される領域を重畳させて表示させる表示手段と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項4】

レーザ光源から出射されたレーザ光を入力パターンの形状に成形する空間変調手段の調整方法において、
前記入力パターンとして複数の異なる図形からなるキャリブレーションパターンを用い、前記キャリブレーションパターンに対する前記空間変調手段により前記キャリブレーションパターンの形状に成形された前記レーザ光が照射された被加工物上のレーザ光痕を撮像手段で撮像した出力パターンの形状への変形を示す変換パラメータを算出するとともに、前記変換パラメータを逆変換した逆変換パラメータを算出し、
前記被加工物上での前記レーザ光の照射形状が前記キャリブレーションパターンの形状に一致するように前記空間変調手段の個々の微小可動素子をオン状態とオフ状態に切り換え指示する転送データを前記レーザ光が照射される領域を前記空間変調手段への入力パターンとして前記空間変調手段に指示することで前記被加工物への前記レーザ光の照射を調整し、
前記調整された前記レーザ光の照射前に前記撮像手段により撮像した前記被加工物の画像上に、前記逆変換パラメータで変換された転送データに基づく前記レーザ光が照射される領域を重畳させて表示させることを特徴とする調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空間変調素子により空間変調されたレーザ光の照射を調整する調整装置、レーザ加工装置および調整方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レーザ光を被加工物に照射することによって被加工物を加工するレーザ加工装置が使用されている。加工としては、文字や絵の描画、露光、基板の製造過程で生じた欠陥の修復（リペア）等がある。また、基板としては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）やプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）、有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Flat Panel Display）、半導体ウエハ、積層プリント基板等がある。

【0003】

このようなレーザ加工装置には、指定された位置、方向、形状でレーザ光を照射するためのメカニズムが設けられている。そのメカニズムには、スリット等が用いられている。近年では、そのメカニズムとして、微小ミラーがアレイ状に配列された空間変調素子（ＤＭＤ：Digital Micromirror Device）なども使われている。この空間変調素子は、空間光変調器（ＳＬＭ：spatial light modulator）とも呼ばれている。

【0004】

ところが、指定された位置、方向、形状と、実際にレーザ光が照射された位置、方向、形状とが、結果的に異なる場合がある。それは、レーザ光源から被加工物までの光路上には複数の光学部品が存在し、これらの光学部品の歪み、取り付け位置のずれ、取り付け方向のずれなどが影響を及ぼすためである。

【0005】

そこで、指定された位置、方向、形状と、実際にレーザ光が照射される位置、方向、形状とが一致するように、キャリブレーションを行い、レーザ光の照射の仕方を調整する必要がある。

【0006】

その調整技術としては、例えば、ガイド光により照射された画像から、加工のためのレーザ光の出力パターンへ変換するためのパラメータを算出し、この算出された変換パラメータに基づいてレーザ光の照射位置を調整する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００９−８２９６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上述のようなレーザ加工装置による被加工物の加工の際には、指定された位置、方向、形状通りであるのかを前もって確認するために、可視光からなるガイド光を被加工物に照射することが行われている。

【0009】

ところが、波長の異なるレーザ光とガイド光が同じ光路を通るため、レーザ光とガイド光との間に微妙なズレが生じてしまう。したがって、ガイド光を用いてキャリブレーションを実行すると、ガイド光で確認した加工すべき位置と実際のレーザ光の照射位置とにズレが生じる、という問題点があった。

【0010】

特に、より精度の高い加工が求められる場合には、そのズレが製品である被加工物の品質に大きな影響を与えてしまう、という問題点があった。

【0011】

本発明は、上述のような実状に鑑みたものであり、所定のキャリブレーションパターンで感光体に照射されたレーザ痕に基づいてレーザキャリブレーションを実行することにより、レーザ加工の精度を向上させることが可能な調整装置、レーザ加工装置および調整方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の調整装置は、レーザ光源から出射されたレーザ光を所望の形状に成形させる複数の微小可動素子が配列された空間変調手段と、入力パターンに従って前記空間変調手段を構成する各微小可動素子を個々にオン状態とオフ状態に切り換え指示する転送データを生成する制御手段と、前記制御手段より転送された前記転送データを前記空間変調手段への前記入力パターンとして指定する領域設定手段と、前記空間変調手段によって成形された前記レーザ光を前記被加工物に照射するレーザ光照射手段と、前記被加工物の表面を撮像する撮像手段と、前記入力パターンとして複数の異なる図形からなるキャリブレーションパターンを用い、前記キャリブレーションパターンに対する前記レーザ光照射手段により前記被加工物に照射された前記レーザ光のレーザ痕を前記撮像手段で撮像した出力パターンの形状への変形を示す変換パラメータを算出する変換パラメータ算出手段と、前記被加工物上での前記レーザ光の照射形状が前記キャリブレーションパターンの形状に一致するように補正するため前記変換パラメータを逆変換して逆変換パラメータを算出する逆変換パラメータ算出手段と、前記出力パターンが前記入力パターンに一致するように前記転送データを前記逆変換パラメータで変換し、ここで変換された転送データを前記空間変調手段への入力パターンとして前記領域設定手段を介して前記空間変調手段に指示することで前記被加工物への前記レーザ光の照射を調整する調整手段と、前記調整手段により調整された前記レーザ光の照射前に前記撮像手段により撮像した前記被加工物の画像上に、前記逆変換パラメータで変換された転送データに基づく前記レーザ光が照射される領域を重畳させて表示させる表示手段とを備えることを特徴とする。

【0017】

また、本発明の一態様によれば、本発明のレーザ加工装置は、被加工物を加工するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被加工物に導く光学系と、前記光学系の光路上に配置され前記レーザ光を入力パターンの形状に成形する複数の微小可動素子が配列された空間変調手段と、前記入力パターンに従って前記空間変調手段を構成する各微小可動素子を個々にオン状態とオフ状態に切り換え指示する転送データを生成する制御手段と、前記制御手段により転送された転送データを前記入力パターンとして前記空間変調手段に指定する領域設定手段と、前記被加工物の表面を撮像する撮像手段とを備えたレーザ加工装置において、前記入力パターンとして複数の異なる図形からなるキャリブレーションパターンを用い、前記キャリブレーションパターンに対する前記レーザ光照射手段により前記被加工物上に照射された前記レーザ光のレーザ光痕を前記撮像手段で撮像した出力パターンと前記入力パターンの変形を示す変換パラメータを算出する変換パラメータ算出手段と、前記被加工物上での前記レーザ光の照射形状が前記キャリブレーションパターンの形状に一致するように補正するため前記変換パラメータを逆変換して逆変換パラメータを算出する逆変換パラメータ算出手段とを有し、前記出力パターンが前記入力パターンに一致するように前記転送データを前記逆変換パラメータで変換し、ここで変換された転送データを前記空間変調手段への入力パターンとして前記領域設定手段を介して前記空間変調手段に指示することで前記被加工物への前記レーザ光の照射を調整する調整手段と、前記調整手段により調整された前記レーザ光の照射前に前記撮像手段により撮像した前記被加工物の画像上に、前記逆変換パラメータで変換された転送データに基づく前記レーザ光が照射される領域を重畳させて表示させる表示手段とを備えることを特徴とする。

【0020】

また、本発明の一態様によれば、本発明の調整方法は、レーザ光源から出射されたレーザ光を入力パターンの形状に成形する空間変調手段の調整方法において、前記入力パターンとして複数の異なる図形からなるキャリブレーションパターンを用い、前記キャリブレーションパターンに対する前記空間変調手段により前記キャリブレーションパターンの形状に成形された前記レーザ光が照射された被加工物上のレーザ光痕を撮像手段で撮像した出力パターンの形状への変形を示す変換パラメータを算出するとともに、前記変換パラメータを逆変換した逆変換パラメータを算出し、前記被加工物上での前記レーザ光の照射形状が前記キャリブレーションパターンの形状に一致するように前記空間変調手段の個々の微小可動素子をオン状態とオフ状態に切り換え指示する転送データを前記レーザ光が照射される領域を前記空間変調手段への入力パターンとして前記空間変調手段に指示することで前記被加工物への前記レーザ光の照射を調整し、前記調整された前記レーザ光の照射前に前記撮像手段により撮像した前記被加工物の画像上に、前記逆変換パラメータで変換された転送データに基づく前記レーザ光が照射される領域を重畳させて表示させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、実際に加工に用いるレーザ光と空間変調素子との間でキャリブレーションを実行するので、従来のガイド光とのキャリブレーションに比較して高精度なレーザ加工が可能となる。

【0022】

また、本発明によれば、空間変調素子により任意のキャリブレーションパターンを投影可能なため、一度に効率よくキャリブレーションを実行することが可能である。
また、本発明によれば、空間変調素子により任意形状のキャリブレーションパターンを投影可能であるため、照射対象領域にキャリブレーションパターンの形状をゆがめるような構成物が存在する場合であっても、それを避けるようなパターン配置で空間変調素子に設定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明を実行するためのレーザ加工装置の構成を示す図である。

【図2】キャリブレーションパターンの例を示す図である。

【図3】入力パターンから出力パターンへの変形例を示す図である。

【図4】キャリブレーションパターン座標検出処理の流れを示すフローチャートである。

【図5】第１の実施の形態における変換パラメータとしての変換行列Ｔの算出手順を示すフローチャートである。

【図6】調整方法を説明するための図である。

【図7】第２の実施の形態を説明するための図である。

【図8】第３の実施の形態におけるレーザ加工装置の構成を示す図である。

【図9】第３の実施の形態におけるガイド光とレーザ光のキャリブレーションを説明するための図である。

【図10】第５の実施の形態を説明するための図である。

【図11】第６の実施の形態を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、通常「キャリブレーション」という語は「調整」を含む意味に使われることもあるが、以下の説明においては「キャリブレーション」には「調整」が含まれないものとする。また、特に断らない限り、「調整」とは「キャリブレーションの結果に基づく調整」を意味するものとする。

【0025】

（第１の実施の形態）
図１は、本発明を実施するためのレーザ加工装置の構成を示す図である。
本発明が適用される調整装置は、図１に示すようなレーザ加工装置１００を制御する装置である。

【0026】

このレーザ加工装置１００を概説すると、レーザ光源１０３から出射されたレーザ光を被加工物１０２が載置されたステージ１０１上へ導くための光学系と、レーザ光源１０３から被加工物１０２への光路上に設けられ、レーザ光を所望の入力パターンで被加工物１０２に照射するために複数個の配列された微小可動素子から構成された空間変調手段ＤＭＤを備えている。そして、このレーザ加工装置１００は、空間変調手段ＤＭＤによって入力パターンの形状に成形されたレーザ光を被加工物１０２に照射する照射手段を備えている。

【0027】

より具体的に説明する。
図１において、レーザ加工装置１００は、ステージ１０１の上に載置された被加工物１０２の表面を撮像するカメラ１１２、被加工物１０２の表面に対し照明光を照射する照明用光源１１１、被加工物１０２の表面に対しレーザ光を照射するレーザ光源１０３、レーザ光源１０３から出射されたレーザ光を任意の空間形状に変形させる空間変調素子（ＤＭＤ）１０６、レーザ加工装置１００全体を制御するための制御ＰＣ１１３、任意の位置でレーザ加工が可能なように加工位置を制御するステージ制御部１１８、制御ＰＣ１１３を操作するための入力部１１４、カメラ１１２から撮像された画像を処理する画像処理部１１６、画像処理部１１６で処理された画像、またはカメラ１１２で撮像された被加工物１０２の表面の画像をライブ画像として表示する表示部１１５、任意形状にＤＭＤ１０６を調整可能な領域設定部１１７、後述する変換パラメータを算出する変換パラメータ算出部１２０、変換パラメータ算出部１２０で算出された変換パラメータや任意のキャリブレーションパターンを記憶する記憶部１１９を備える。

【0028】

レーザ加工装置１００は、ステージ１０１の上に載置された被加工物１０２上の欠陥を、レーザ光源１０３から出射された任意形状のレーザ光によって取り除き、欠陥を有する回路パターンを正常な回路パターンに加工する装置である。ここで、被加工物１０２は、ＦＰＤ基板、半導体ウエハ、積層プリント基板などでもよく、その他の一般的な試料でもよい。

【0029】

このようなレーザ加工装置１００において、レーザ光源１０３から出射されたレーザ光は、ミラー１０５で反射され、ＤＭＤ１０６に入射する。
ＤＭＤ１０６は、微小ミラー（微小可動素子）が２次元アレイ状に配列された空間変調素子である。微小ミラーの傾斜角は、少なくとも２種類に切り替え可能である。傾斜角が第１と第２の角度であるときの微小ミラーの状態を、それぞれ以下では「オン状態」と「オフ状態」という。

【0030】

ＤＭＤ１０６は、制御ＰＣ１１３からの指示に基づいて、個々の微小ミラーの傾斜角、すなわち個々の微小ミラーの状態を独立に切り替える。ＤＭＤ１０６に対する指示は、例えば、レーザ光を照射すべきか否かを表す２値データを２次元アレイ状に並べたデータにより表され、制御ＰＣ１１３から送信される。

【0031】

ミラー１０５からＤＭＤ１０６へ入射した入射光が、オン状態の微小ミラーにおいて反射されたとき、反射光の向きが鉛直方向となるように、レーザ光源１０３、ミラー１０５、およびＤＭＤ１０６が配置されている。そして、オン状態の微小ミラーで反射され、ミラー１２１およびハーフミラー１０７で反射されたレーザ光が、被加工物１０２の表面へ至る光路上には、結像レンズ１０８とハーフミラー１０９と対物レンズ１１０とを有する投影光学系が配置されている。オン状態の微小ミラーで反射されたレーザ光は、この投影光学系を介して、被加工物１０２の表面に投影、すなわち照射される。この投影光学系は、被加工物１０２の表面とＤＭＤ１０６とを共役の位置とするよう構成されている。

【0032】

オフ状態の微小ミラーは傾斜角がオン状態のときと異なる。よって、ミラー１０５からＤＭＤ１０６へ入射した入射光は、オフ状態の微小ミラーにおいて、ミラー１２１へ至る方向とは異なる方向に反射され、被加工物１０２上には照射されない。図１中では、オフ状態の微小ミラーによる反射光の光路を破線矢印で示す。

【0033】

したがって、個々の微小ミラーをオン状態またはオフ状態に制御することによって、各微小ミラーに対応する被加工物１０２上の位置にレーザ光を照射するか否かを制御することができる。つまり、ＤＭＤ１０６を用いることにより、任意の位置・方向・形状でレーザ光を被加工物１０２上に照射することができる。

【0034】

また、レーザ加工装置１００は、照明用光源１１１を備える。
被加工物１０２の撮像に照明光が必要な場合は、照明用光源１１１からの照明光がレンズ１２２を介してハーフミラー１０９で反射され、対物レンズ１１０を介して被加工物１０２の表面に照射される。なお、カメラ１１２の代わりに、ＣＭＯＳ（Complementary Mental-Oxide Semiconductor：相補型金属酸化物半導体）カメラ等の撮像装置を用いてもよい。

【0035】

レーザ光、および照明光の、被加工物１０２の表面における反射光は、いずれも、対物レンズ１１０、ハーフミラー１０９、結像レンズ１０８、ハーフミラー１０７、レンズ１２３を有する光学系を介してカメラ１１２の光電変換素子に入射する。それにより、カメラ１１２は被加工物１０２の表面を撮像する。

【0036】

制御ＰＣ１１３は、レーザ加工装置１００の全体を制御する。入力部１１４は、キーボードやポインティングデバイスなどの入力機器により実現される。入力部１１４から入力された指示は、制御ＰＣ１１３に送られる。

【0037】

また、表示部１１５は、制御ＰＣ１１３からの指示にしたがって、画像や文字等を表示する。表示部１１５は、例えば、カメラ１１２が撮像した被加工物１０２の画像を、ほぼリアルタイムに表示する。ここで、カメラ１１２が撮像し制御ＰＣ１１３が取り込んだ画像を「ライブ画像」ということもある。

【0038】

本実施の形態において、制御ＰＣ１１３は、汎用的なコンピュータでも専用の制御装置でもよい。制御ＰＣ１１３の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせ、のいずれかにより実現されてもよい。例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性メモリと、ワーキングエリアとして使われるＲＡＭ（Random Access Memory）と、ハードディスク装置等の外部記憶装置と、外部機器との接続インターフェイスとを備え、これらがバスで相互に接続された、ＰＣ（Personal Computer）などのコンピュータによって制御ＰＣ１１３が実現されてもよい。ＣＰＵは、ハードディスク装置、またはコンピュータ読み取り可能な可搬型記憶媒体等に格納されたプログラムを、ＲＡＭにロードして実行することにより、制御ＰＣ１１３の機能を実現する。

【0039】

次に、被加工物１０２が基板であり、レーザ加工装置１００が、基板表面の欠陥にレーザ光を照射して欠陥を修復するレーザリペア装置であるという具体例を使って、第１の実施の形態のレーザ加工装置１００の動作の概要を説明する。

【0040】

上述のＤＭＤ１０６で形成されたパターンと被加工物１０２上に形成されるパターンとの位置関係の対応をとるのが、本発明で適用されるキャリブレーションである。
そして、上述のようなレーザ加工装置１００は、次のような処理を実行する。

【0041】

まず、前記ＤＭＤ１０６によって任意のキャリブレーションパターンの形状に成形された前記レーザ光を任意の感光体に照射し、カメラ１１２を用いて前記レーザ光が照射された前記感光体の画像を撮像する。そして、撮像されたキャリブレーションパターン画像を画像処理部１１６により抽出し、各パターン位置を検出する。

【0042】

図２は、キャリブレーションパターンの例を示す図である。
図２に示すように、キャリブレーションパターンは、面積の異なる数点の図形から構成される。例えば、図２の（１）に示したキャリブレーションパターンの例は、４点の円から構成されている。

【0043】

また、キャリブレーションマークを感光する感光体としては、例えば、波長が１．３５５ｎｍのレーザ光を高エネルギーで照射する場合であれば、素ガラスを用いることができる。また、波長が２．２６６ｎｍのレーザ光の場合は、レジストが均一に塗布されたガラスに照射することでキャリブレーションマークを感光することができる。

【0044】

感光体の画像を撮像したレーザ加工装置１００は、キャリブレーションを実行する。すなわち、変換パラメータ算出部１２０によって、前記撮像された画像のレーザ痕の形状と前記キャリブレーションパターンの形状とのズレ値を算出し、この算出されたズレ値に基づいて、前記レーザ光の前記被加工物上での形状が前記入力パターンの形状と一致するように補正するための変換パラメータを算出する。そして、前記算出された変換パラメータに基づいて、前記入力パターンに従った前記被加工物１０２へのレーザ光の照射を調整する。

【0045】

ここで、キャリブレーションの対象について説明する。
図３は、入力パターンから出力パターンへの変形例を示す図である。
説明の便宜上、以下ではカメラ１１２により撮像される画像の横方向の座標軸をｘ軸、縦方向の座標軸をｙ軸と呼ぶ。そして、画像の大きさは任意であるが、本実施の形態では、ｘ方向に６４０画素、ｙ方向に４８０画素であるとする。また、この大きさを「６４０×４８０画素」と表記する。画像内の各画素の位置は、ｘ座標とｙ座標の組（ｘ，ｙ）により表される。すなわち、図３における照射パターン３１０の左上隅と右下隅の座標はそれぞれ、（０，０）と（６３９，４７９）である。

【0046】

図３の照射パターン３１０は、カメラ１１２により撮像された画像に対して、その画像のどの部分にレーザ光を照射すべきかを表すパターンである。したがって、照射パターン３１０内の位置もｘ座標とｙ座標の組（ｘ，ｙ）により表すことができ、照射パターン３１０の大きさは、カメラ１１２により撮像される画像と同じ６４０×４８０画素である。

【0047】

図３の例では、照射パターン３１０は、画像の中心部にある、ｘ軸に平行な太線とｙ軸に平行な太線が交わった白い十字形状と、背景の黒からなり、白い十字形状に相当するレーザ光を被加工物１０２上の部分に照射すべきことを表す。

【0048】

本実施の形態では、照射パターン３１０は次のようにして入力部１１４から指示される。
まず、照明用光源１１１からの照明光による照明のもとで、レーザ光を照射しない状態で、被加工物１０２をカメラ１１２が撮像する。そして、画像処理部１１６が、撮像された画像を取り込んで表示部１１５に出力する。

【0049】

その後、オペレータが、表示部１１５に出力された画像を見て、レーザ光を照射すべき範囲を入力部１１４から指示する。その指示は、入力部１１４と制御ＰＣ１１３を接続するインターフェイスを介して、６４０×４８０画素の大きさの照射パターン３１０のデータの形で、制御ＰＣ１１３に与えられる。

【0050】

なお、照射パターン３１０のデータは、外部装置から制御ＰＣ１１３に送られてもよい。例えば、レーザ加工装置１００がＦＰＤ基板等のレーザリペア装置である場合には、欠陥検査装置から照射パターン３１０のデータが制御ＰＣ１１３に送られてもよい。あるいは、レーザリペア装置が画像認識部を備え、画像認識部が画像認識処理によって欠陥の形状を認識し、認識した形状を表す照射パターン３１０のデータを生成して制御ＰＣ１１３に出力してもよい。

【0051】

いずれにしろ、照射パターン３１０のデータが制御ＰＣ１１３に与えられる。すると、制御ＰＣ１１３は、個々の微小ミラーのオンとオフをＤＭＤ１０６に指示するためのＤＭＤ転送用データ３２０を、照射パターン３１０から生成する。ＤＭＤ転送用データ３２０は入力パターンを表すデータであり、ＤＭＤ１０６に転送（すなわち送信）される。

【0052】

ＤＭＤ１０６では微小ミラーが２次元アレイ状に配列されており、微小ミラーの位置をｕ座標とｖ座標の組（ｕ，ｖ）により表すことができる。また、以下では説明を簡単にするため、画像内の画素の座標（ｘ，ｙ）と微小ミラーの座標（ｕ，ｖ）には、ｘ＝ｕおよびｙ＝ｖの関係があるものとする。微小ミラーを適当に配置し、ｕｖ座標系の原点を適当に定めるだけで、この関係は成立するので、以下の説明の一般性は失われない。

【0053】

ここで、照射パターン３１０と同様に、レーザ光を照射することを白で、照射しないことを黒で表すことにすると、ＤＭＤ転送用データ３２０も、白黒２値画像として表現することができる。換言すれば、微小ミラーをオン状態にすることを示す白、または微小ミラーをオフ状態にすることを示す黒により、位置（ｕ，ｖ）の点を表した白黒２値画像としてＤＭＤ転送用データ３２０を表現することができる。

【0054】

本実施の形態では、ＤＭＤ１０６に８００×６００個の微小ミラーが配列されていると仮定する。すなわち、カメラ１１２が撮像した画像の画素数よりも微小ミラーの個数のほうが多い。よって、ＤＭＤ転送用データ３２０を表す画像は、照射パターン３１０を表す画像の周囲を、黒いマージンで囲んだ画像となる。このようなマージンがある理由は後述する。

【0055】

すなわち、照射パターン３１０を表す画像の位置（ｘ，ｙ）における色（白または黒）と、ＤＭＤ転送用データ３２０を表す画像の、ｕ＝ｘ、ｖ＝ｙなる位置（ｕ，ｖ）における色は等しい。そして、位置（ｕ，ｖ）が、ｕ＜０または６４０≦ｕまたはｖ＜０または４８０≦ｖとなる範囲にある場合、ＤＭＤ転送用データ３２０を表す画像の位置（ｕ，ｖ）における色は黒である。

【0056】

なお、図３では、ＤＭＤ転送用データ３２０には白い矩形状の枠線があるが、この枠線は説明の便宜上、照射パターン３１０に相当する６４０×４８０画素の範囲を表示したものであり、白い枠線上の微小ミラーをオン状態にすることを示すものではない。

【0057】

また、本実施の形態では、ＤＭＤ転送用データ３２０において、白い枠線よりも上のマージンと下のマージンの幅が等しく、かつ右のマージンと左のマージンの幅も等しい。しかし、マージンの幅は適宜定めてよい。

【0058】

照射パターン３１０とＤＭＤ転送用データ３２０との間の上記のような関係に基づいて、制御ＰＣ１１３は、照射パターン３１０のデータからＤＭＤ転送用データ３２０を生成する。上記の通り、ＤＭＤ転送用データ３２０を生成するには、制御ＰＣ１１３は、単に照射パターン３１０の周囲に黒いマージンを追加すればよい。

【0059】

そして、制御ＰＣ１１３内の領域設定部１１７は、ＤＭＤ転送用データ３２０をＤＭＤ１０６に出力することによって、８００×６００個の微小ミラーのそれぞれに対し、オンまたはオフの指示を与える。

【0060】

ここで、キャリブレーションに基づく調整を行わずに、与えられたＤＭＤ転送用データ３２０そのものにしたがってＤＭＤ１０６の微小ミラーがオン状態またはオフ状態となり、レーザ発振器１０３からレーザ光が出射されると仮定する。

【0061】

この場合、一般には、被加工物１０２上に照射されたレーザ光のパターンは、所望の照射パターン３１０とは異なる。なぜなら、レーザ加工装置１００の光学系および／または撮像系にはずれや歪みがあるためである。

【0062】

例えば、ミラーやレンズが歪んでいたり、レーザ加工装置１００の各構成要素の取り付け位置がずれていたり、取り付け角度がずれて本来の角度から回転して取り付けられた部品があったりするかもしれない。

【0063】

図３のライブ画像３３０は、そのように、所望の照射パターン３１０とは異なるパターンが被加工物１０２上に照射された場合に、カメラ１１２によって撮像される画像の例である。したがって、ライブ画像３３０上の位置も、ｘｙ座標系により表すことができ、ライブ画像３３０の大きさは６４０×４８０画素である。

【0064】

図３のライブ画像３３０では、レーザ光が実際に照射された部分が白で、照射されなかった部分が黒で表されている。ライブ画像３３０を照射パターン３１０と比較すると、白い十字形状がｘ軸のプラス方向に移動し、さらに、反時計回りに約１５度回転している。照射パターン３１０からライブ画像３３０への変形は、実際には、このような平行移動（シフト）と回転だけではなく、拡大・縮小すなわちスケール変換や、剪断ひずみ等の形状の歪みを含むこともある。

【0065】

したがって、このような変形を防ぐために、キャリブレーションを行い、キャリブレーションの結果に基づいて、レーザ光の照射を調整する必要がある。
本実施の形態では、レーザ加工装置１００に存在するずれや歪みに起因する上記のような照射パターンの変形を、一種の変換の結果であると見なし、その変換を数学的にモデル化している。

【0066】

次に、その数学的にモデル化された変換を表すパラメータをキャリブレーションにより取得し、取得したパラメータに基づいて調整する処理について説明する。
まず、キャリブレーション方法について説明する。

【0067】

制御ＰＣ１１３が領域設定部１１７に対して、図２に示すような面積の異なる数点の図形から構成されるキャリブレーションパターンを与える。面積がそれぞれ異なることにより、画像処理による領域設定部１１７に与えるキャリブレーションパターンと感光体の表面に焼き付けられたキャリブレーションパターンの図形間の識別を容易にする。したがって、キャリブレーションパターンは、３点それぞれの区別がつくのであればどのような形状パターンでもよい。

【0068】

次に、カメラ１１２により感光体の表面に焼き付けられたキャリブレーションパターンを撮像する。画像処理部１１６は、取得されたキャリブレーションパターン画像から各図形の重心位置と面積を検出する。同様に、画像処理部１１６は、領域設定部１１７に与えたキャリブレーションパターン画像から各図形の重心位置と面積を検出する。

【0069】

そして、領域設定部１１７に与えたキャリブレーションパターンからの３点と、感光体の表面に焼き付けたキャリブレーションパターンからの３点の位置関係をもとに、領域設定部１１７から感光体表面間の変換行列を作成する。

【0070】

変換行列は次にようにして作成する。
すなわち、領域設定部１１７によりＯＮされるミラー位置をミラー座標値、レーザ光源１０３により感光体表面に焼き付けられる上記ミラー位置に対応した位置を照射座標値とする。

【0071】

そして、次の２ステップにより変換行列を求める。
まず、第１のステップとして、数点のミラー座標値とそれに対応する数点の照射座標値を求める。

【0072】

ＤＭＤ１０６は、領域設定部１１７にＤＭＤ１０６上の全微小ミラーのＯＮ、ＯＦＦに１対１対応した所定の２次元の２値画像を与えることで調整することが可能である。そこで、図２に示したような、位置と面積の異なる数点の図形を含む２値画像を領域設定部１１７に渡すことでＤＭＤ１０６が形成するパターンの形状を調整する。そして、レーザ光源１０３から空間変調されたレーザ光を照射することで、感光体表面に２値画像に対応したパターンの焼付けを実行する。カメラ１１２により焼き付けられたパターンを含む感光体表面の画像を撮像する。領域設定部１１７に与える２値画像と感光体表面に焼き付けられたパターン画像を画像処理部１１６に渡し、キャリブレーションパターン座標検出処理を実行する。

【0073】

図４は、キャリブレーションパターン座標検出処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ４０１において、感光体表面に焼き付けられたパターン画像に対し画像処理部１１６は、白をパターン、黒を背景とした２値化を実行する。２値化の方法としては、浮動二値化処理など、周知の方法を用いればよい。領域設定部１１７に与えられた２値画像も、白をパターン、黒を背景として作成される。

【0074】

そして、ステップＳ４０２において、２値化した画像に対して収縮処理を施した後に膨張処理を施し、パターンについての前景二値化画像を得る。収縮処理は、背景の領域を収縮させる処理であり、この収縮処理により線幅が所定の幅以下の部分は消去される。そして、収縮処理で残ったパターンの領域について、膨張処理によって元の大きさの領域に戻すことになる。

【0075】

ステップＳ４０３では、膨張・収縮処理を施した２値化画像の孤立領域をラベリングする。ラベリングの方法は任意であり、周知の方法を適用すればよい。
次に、ステップＳ４０４において、各パターンの重心位置を算出し、ステップＳ４０５において、各パターンの面積を算出する。そして、ステップＳ４０６において、ステップＳ４０５で算出した面積の大きさでソートすることにより、領域設定部１１７に与えられた２値画像上の数点のパターンと、感光体表面に焼き付けられた数点のパターンをおのおの対応させる。例えば、領域設定部１１７に与えられた２値画像上の数点のパターンのうち、面積が最大のパターンと、感光体表面に焼き付けられた数点のパターンのうち、面積が最大のパターンは対応するものとみなす。

【0076】

このようにして、領域設定部１１７に与えられた２値画像上の数点のパターンと、感光体表面に焼き付けられた数点のパターンの対応関係を取得する。
次に、第２のステップとして、数点のミラー座標値とそれに対応する数点の照射座標値をもとにアフィン変換行列を求める。

【0077】

例えば、図３において、ＤＭＤ転送用データ３２０は、マージン以外は照射パターン３１０と同じである。よって、照射パターン３１０は事実上、ＤＭＤ１０６に指定される入力パターンと言える。そして、ライブ画像３３０は、その入力パターンに対応して、何も調整されずに変形を受けたレーザ光が被加工物１０２上に照射される場合に画像に生じる出力パターンである。したがって、照射パターン３１０からライブ画像３３０への変形は、上記入力パターンから上記出力パターンへの変換によるものと見なせる。

【0078】

本実施の形態では、この変換が変換行列Ｔにより表されるアフィン変換であるという数学的モデルを採用する。すなわち、変換行列Ｔの各要素が、キャリブレーションにおいて算出すべき変換パラメータである。

【0079】

上述のごとく、入力パターンと出力パターンはいずれもｘｙ座標系で表すことができ、また、常にｕ＝ｘかつｖ＝ｙであるから、ｕｖ座標系とｘｙ座標系を同一視しても、変換パラメータの算出には問題がない。

【0080】

すなわち、本実施の形態における数学的モデルは、「ＤＭＤ転送用データ３２０における座標（ｕ，ｖ）と等しい照射パターン３１０における照射座標（ｘ，ｙ）が、アフィン変換を表す変換行列Ｔによって、ライブ画像３３０におけるミラー座標（ｘ’，ｙ’）に変換される」というものである。

【0081】

この数学的モデルを数式で表すと下記の通りである。

【数1】

【数2】

【0082】

ここで、アフィン変換行列をＴとすると

【数3】

となる。

【0083】

このアフィン変換行列Ｔは、ＤＭＤ画像上の任意の位置からレーザ照射画像上の一意の位置への変換を表すものである。そこで、ＤＭＤ画像に対し、一度、逆変換行列Ｔ´で変換することにより、ＤＭＤ画像に設定した任意の画像形状と同様のレーザ照射を実行することが可能となる。

【0084】

次に、上述のようなキャリブレーションパターンを用いて変換行列Ｔを算出する処理について説明する。
図５は、第１の実施の形態における変換パラメータとしての変換行列Ｔの算出手順を示すフローチャートである。

【0085】

まず、ステップＳ４０１において、制御ＰＣ１１３は、例えば図２に例示したようなキャリブレーションパターンを作成し、領域設定部１１７に出力する。なお、制御ＰＣ１１３は、キャリブレーションパターンを作成する代わりに、予め記憶部１１９に格納されたキャリブレーションパターンを読み出してもよい。

【0086】

そして、ステップＳ４０２において、ステップＳ４０１で作成されたキャリブレーションパターンを、ＤＭＤ１０６に入力パターンとして指定する。
次に、ステップＳ４０３において、制御ＰＣ１１３は、キャリブレーションパターンのデータから座標を取得する。例えば、図２の（１）のキャリブレーションパターンの場合、制御ＰＣ１１３は、画像処理部１１６で実行する画像認識処理により、キャリブレーションパターンから４つの円を認識し、認識した４つの円の中心（すなわち重心）の座標をそれぞれ算出して取得する。これら４つの座標を、座標ａ、ｂ、ｃ、ｄとする。

【0087】

そして、ステップＳ４０４において、レーザ光を照射する。すなわち、キャリブレーションパターンにしたがって微小ミラーのオン状態とオフ状態を切り替えるように、領域設定部１１７がＤＭＤ１０６を制御する。それにより、レーザ光源１０３から出射されたレーザ光が、キャリブレーションパターンにしたがって空間変調され、ＤＭＤ１０６を介して感光体の表面に投影される（すなわち照射される）。

【0088】

続いて、ステップＳ４０５において、カメラ１１２が感光体を撮像し、制御ＰＣ１１３によって撮像された画像のデータをカメラ１１２から取り込む（すなわちキャプチャする）。この画像には、キャリブレーションパターンに対応する出力パターンが存在する。

【0089】

次に、ステップＳ４０６において、制御ＰＣ１１３は、ステップＳ４０５で取り込んだ画像の出力パターンから、４点ａ´、ｂ´、ｃ´、ｄ´の座標を以下のようにして取得する。

【0090】

すなわち、制御ＰＣ１１３は、まず取り込んだ画像を白黒２値画像に変換する。この２値化は、例えば各画素の輝度値と閾値との比較に基づいて行われる。変換された白黒２値画像において、白い領域はレーザ光が照射された領域部分であり、黒い領域はレーザ光が照射されなかった領域である。そして、制御ＰＣ１１３は、変換された白黒２値画像を使って、以下の処理を行う。

【0091】

例えば、図２の（１）のキャリブレーションパターンが使われる場合、制御ＰＣ１１３は、画像認識処理により、円または楕円に近い形状の存在および位置を認識する。その結果、４つの形状が認識される。図２の（１）のキャリブレーションパターンの例では、４つの円の面積が小さい順に、それぞれ点ａ、ｂ、ｃ、ｄに対応しているとする。したがって、制御ＰＣ１１３は、認識した４つの形状の面積を算出し、その面積が小さい順にそれぞれ形状を点ａ´、ｂ´、ｃ´、ｄ´に対応づける。さらに制御ＰＣ１１３は、認識した４つの形状それぞれの重心の座標を算出し、それら４つの座標を４点ａ´、ｂ´、ｃ´、ｄ´の座標として取得する。

【0092】

続いて、ステップＳ４０７において、制御ＰＣ１１３は、上述したような変換行列Ｔを算出する。そして、作成した変換行列Ｔのデータを、ＲＡＭまたはハードディスク等の記憶部１１９に格納する。

【0093】

次に、第１の実施の形態における調整方法を説明する。
図６は、調整方法を説明するための図である。
図６に示す照射パターン３１０とＤＭＤ転送用データ３２０は、図３に示したものと同様である。また、図６は、図３と同様の変換行列Ｔを用いて説明する図である。

【0094】

第１の実施の形態では、図２の制御ＰＣ１１３が、既に算出して記憶部１１９に格納済みの変換行列Ｔと逆変換行列Ｔ´を読み出す。なお、逆変換行列Ｔ´は、変換行列Ｔの逆行列（＝Ｔ^-1）として算出される。すなわち、逆変換行列Ｔ´は、変換パラメータとしての変換行列Ｔによる変換の逆変換を表す逆変換パラメータである。なお、逆変換行列Ｔ´のデータも、記憶部１１９に格納されている。

【0095】

また、制御ＰＣ１１３は、入力部１１４から照射パターン３１０を受け取り、ＤＭＤ転送用データ３２０を生成する。さらに、ＤＭＤ転送用データ３２０を逆変換行列Ｔ´によって変換してＤＭＤ転送用データ６２１を生成し、領域設定部１１７に出力する。

【0096】

そして、領域設定部１１７は、ＤＭＤ転送用データ６２１をＤＭＤ１０６への入力パターンとして指定し、ＤＭＤ１０６を制御する。すなわち、制御ＰＣ１１３は、領域設定部１１７を介して、ＤＭＤ１０６に入力パターンとしてＤＭＤ転送用データ６２１を指定する機能を有する。

【0097】

図６に示した例では、図３と同様に、変換行列Ｔは、ｘ軸のプラス方向への移動と、反時計回りの約１５度の回転とを合成した変換を表す。したがって、図６において、逆変換行列Ｔ´により変換されたＤＭＤ転送用データ６２１は、ＤＭＤ転送用データ３２０のパターンを時計回りに約１５度回転させ、ｘ軸のマイナス方向に移動したパターンである。

【0098】

そして、欠陥を修正するために、レーザ光源１０３からレーザ光が出射されと、そのレーザ光は、ＤＭＤ転送用データ６２１が入力パターンとして指定されたＤＭＤ１０６を介して被加工物１０２上に照射される。本実施の形態では、ここでカメラ１１２が被加工物１０２を撮像し、カメラ１１２から画像を取り込む。こうして取り込まれた画像が図６のライブ画像６３１である。

【0099】

図６に示したように、ライブ画像６３１に現れる出力パターンは、逆変換行列Ｔ´による変形と変換行列Ｔによる変形が相殺されるため、照射パターン３１０と等しいパターンとなる。

【0100】

このように、ライブ画像６３１上の出力パターンが照射パターン３１０と等しいということは、制御ＰＣ１１３による調整によって、加工すべき位置に加工すべき形状で正しくレーザ光が照射され、その正しい照射がライブ画像６３１として撮像されたということである。

【0101】

なお、ＤＭＤ転送用データ３２０とＤＭＤ転送用データ６２１を比較すると分かるように、逆変換行列Ｔ´による変換の結果、微小ミラーをオン状態とすべきことを示す白い部分が、ＤＭＤ転送用データ６２１においては、ｕ＜０または６４０≦ｕまたはｖ＜０または４８０≦ｖの範囲にはみ出す可能性がある。そのため、本実施の形態では、照射パターン３１０を表す画像の画素数（例えば６４０×４８０画素）よりも多い（例えば８００×６００個の）微小ミラーを備えたＤＭＤ１０６が用いられる。この場合、図３や図６に示すように、ＤＭＤ１０６に指定される入力パターンであるＤＭＤ転送用データ３２０を表す画像は、照射パターン３１０を表す画像の周りを黒い（すなわち光を照射しないことを示す）マージンで囲んだ画像である。

【0102】

以上が本発明を適用した第１の実施の形態の説明である。
本実施の形態によれば、実際に加工に用いるレーザ光とＤＭＤ１０６との間でキャリブレーションを実行するので、従来のガイド光とのキャリブレーションに比較して高精度なレーザ加工が可能となる。

【0103】

次に、本発明を適用した第２の実施の形態を説明する。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、第１の実施の形態で実行した処理の後に、欠陥修正のための加工で用いるレーザ光照射の予定位置を、表示部１１５に表示する実施の形態である。

【0104】

図７は、第２の実施の形態を説明するための図である。
すなわち、第１の実施の形態のようにして調整されたレーザ光の照射前に、被加工物１０２の表面をカメラ１１２により撮像する。そして、撮像された画像上に、例えば図７の（１）のようにパターン７０１が形成された被加工物１０２の画像にレーザ光が照射される領域７０２を重畳させた状態で表示部１１５上に表示する。ここで、レーザ光の照射予定の領域７０２は、図７の（２）のように外枠でもよいし、（３）のように塗りつぶしてもよいし、（４）のように半透明で重畳させてもよい。

【0105】

このように、表示部１１５上に照射予定領域を表示させるので、従来のようなガイド光用の光源を構成に追加する必要がない。
次に、本発明を適用した第３の実施の形態を説明する。

【0106】

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、第１の実施の形態の構成に、ガイド光として利用するための光源が追加されている。
図８は、第３の実施の形態におけるレーザ加工装置の構成を示す図である。

【0107】

レーザ加工装置８００は、図１を用いて説明したレーザ加工装置１００に加え、さらに、ガイド用のＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）光源８０１を備える。ＬＥＤ光源８０１から照射された光（以下「ガイド光」という）は、ハーフミラー８０２で反射され、ミラー１０５に入射する。このガイド光は、オペレータに対しレーザ加工位置を予め示すために用いられる。

【0108】

ここで、レーザ光源１０３とハーフミラー８０２とＬＥＤ光源８０１は、ハーフミラー８０２を透過したレーザ光と、ハーフミラー８０２で反射されたガイド光との光軸が一致するように配置されている。したがって、ハーフミラー８０２で反射した後のガイド光の光路は、レーザ光源１０３からのレーザ光の光路と同じであり、レーザ光と同様ガイド光も被加工物１０２に照射される。

【0109】

このガイド光とレーザ光は同じ光路を辿るが、同焦調整が実行されない場合、被加工物１０２の表面上で微妙なズレを有する。そのため、特許文献１に開示したような従来のガイド光によるキャリブレーションを実行した後にレーザ光で加工すると、微妙にずれて加工されることとなる。

【0110】

本実施の形態では、ガイド光とレーザ光との間でキャリブレーションを実行することにより、高精度なレーザ加工を実行する。
すなわち、レーザ光が入力パターンの形状で被加工物１０２に照射されることを確認するために、ガイド光とレーザ光が辿る同じ光路を構成する光学系を介して、被加工物１０２に照射されるガイド光を、キャリブレーションパターンの形状に成形させて感光体に照射し、ガイド光が照射された感光体の画像を撮像する。そして、撮像された画像のガイド光痕の形状とレーザ痕の形状とのズレ値を算出し、第１の実施の形態と同様にして算出したレーザ痕の形状とキャリブレーションパターンの形状とのズレ値と、ガイド光痕の形状とレーザ痕の形状とのズレ値とに基づいて、変換パラメータを算出する。

【0111】

図９は、第３の実施の形態におけるガイド光とレーザ光のキャリブレーションを説明するための図である。
まず、ＤＭＤ１０６にキャリブレーションパターンを調整した状態で、ガイド光（白）とレーザ光（黒）で被加工物１０２の表面に対し光を照射した画像をそれぞれ取得する（図９の（５））。

【0112】

次に、取得された画像に対し、第１の実施の形態で用いた方法により、各キャリブレーションパターンの座標を取得する（図９の（１）、（２））。その取得されたキャリブレーションパターン座標により、ガイド光とレーザ光間の対応関係を変換行列Ｔ２として取得する（図９の（６））。

【0113】

次に、第１の実施の形態に記載の方法で、ＤＭＤ１０６とガイド光間の対応関係を変換行列Ｔ１として取得する（図９の（３）、（４））。ＤＭＤ１０６に調整するマスク画像に対し（図９の（８））、変換行列Ｔ１をかけることで、ガイド光が被加工面に照射されている状態をシミュレートすることが可能である（図９の（９））。さらに、変換行列Ｔ２をかけることで、レーザ光が被加工面に照射されている状態をシミュレートすることが可能である（図９の（１０））。

【0114】

そして、変換行列Ｔ１に変換行列Ｔ２をかけた状態を変換行列Ｔとして計算することで、レーザ光を照射せず、ガイド光だけで、ＤＭＤ１０６とレーザ光間のキャリブレーションを実行することが可能となる。

【0115】

なお、上述とは逆に、ガイド光をレーザ光からシミュレートしてもよい。
次に、本発明を適用した第４の実施の形態を説明する。
（第４の実施の形態）

【0116】

第４の実施の形態は、上述の第３の実施の形態と同様の構成のレーザ加工装置で実行される。
上述した第３の実施の形態のように、ガイド光を用いる構成の場合、ＤＭＤ１０６上での回折角の影響によってガイド光とレーザ加工形状に位置ずれが生じる。そのため、オペレータが表示部１１５などで加工位置を確認する際、ガイド光が実際の加工位置よりずれて見えることがある。

【0117】

そこで、本第４の実施の形態では、加工前にガイド光用のマスクパターンをＤＭＤ１０６に設定し、加工用マスクパターンを加工直前にＤＭＤ１０６に設定する。これにより、ガイド光とレーザ加工位置の見た目のずれを無くすことが可能となる。

【0118】

すなわち、ステージ制御部１１８からの指示で被加工物１０２が載置したステージ１０１を制御することにより、被加工物１０２を加工位置に移動後、被加工物１０２の表面を撮像する。そして、画像処理部１１６で実行する画像処理により加工可能領域以外をマスクするマスク画像を作成する。次に、ガイド光とレーザ加工痕により作成された変換行列により、ガイド光用マスクと加工用マスクを作成する。

【0119】

そして、作成されたガイド光用マスクをＤＭＤ１０６に調整する。すると、ガイド光用のマスクは調整されているので、表示部１１５上にズレのない状態でのガイド光が被加工物１０２の加工位置を示すことになる。

【0120】

そして、レーザ光の発射準備がＯＫになると、加工用マスクをＤＭＤ１０６に調整し、レーザ照射後、ガイド光用マスクをＤＭＤ１０６に調整することで、加工位置の精度を確認することも可能となる。

【0121】

次に、本発明を適用した第５の実施の形態を説明する。
（第５の実施の形態）
図１０は、第５の実施の形態を説明するための図である。

【0122】

上述の各実施の形態においては、精度良くキャリブレーションを実行するために、キャリブレーションパターンを照射する領域１００２（図１０の（１））にパターン１００１などの照射形状を歪める障害物が存在しないことが望ましい。パターン１００１などの３次元物体上にレーザ光を照射すると（図１０の（２））、カメラ１１２により撮像されるキャリブレーションパターン画像の加工状態が、不均一で歪んだ状態となってしまう。

【0123】

このような画像は、キャリブレーションパターンが不均一で歪んだ状態であるので、画像処理部１１６による画像処理で計測されたキャリブレーションパターン位置や重心がピクセル単位の誤差を有するため、精度良くキャリブレーションを実行することが困難となる。

【0124】

そこで、精度良くキャリブレーションを実行するために、パターン１００１の形成されていない基板を用意することやパターン１００１が形成されていない領域１００２Ａ、１００２Ｂ、１００２Ｃ、１００２Ｄ（図１０の（３））にキャリブレーションパターンを照射する必要がある。

【0125】

本第５の実施の形態では、次のような処理を実行する。
まず、背景を検出する手段により、背景部分を検出する。この背景を検出する手段とは、例えば、ぼかしフィルターによりパターン１００１を消去した背景画像（図１０の（４））と、キャプチャ画像（図１０の（５））とを差分することにより浮きでるパターン１００１以外の領域（図１０の（６）の黒色の４つの矩形領域）を検出する手法が上げられる。

【0126】

そして、上述の各実施の形態において実行したようにして、キャリブレーションパターンを背景部分内に収まる位置に配置する（図１０の（７））。
すなわち、レーザ光源１０３から照射される前記レーザ光が、前記感光体として回路パターンが形成された被加工物１０２の表面のうち前記回路パターン部分以外の部分に照射されるように、キャプチャ画像から得られる表面の情報に基づいて前記キャリブレーションパターンを作成する。例えば、前記表面の情報としての回路パターンまたは欠陥を避けるようにキャリブレーションパターンを作成する。

【0127】

次に、本発明を適用した第６の実施の形態を説明する。
（第６の実施の形態）
本発明を適用した第６の実施の形態は、一度、キャリブレーションが実行された後、再度キャリブレーションを実行する実施の形態である。または、ガイド光でキャリブレーションを実行した後、レーザでキャリブレーションを実行する実施の形態である。

【0128】

図１１は、第６の実施の形態を説明するための図である。
レーザ光の光量分布の均一性が失われると、ＤＭＤ１０６のミラーを全部ＯＮの状態で被加工物１０２に対してレーザ光を全面照射した場合（図１１の（１））、被加工物１０２の表面には加工ムラが発生する（図１１の（２））。

【0129】

このような加工ムラが存在する状態でキャリブレーションを実行すると（図１１の（３））、加工後のキャリブレーションパターンにグラデーションのようなムラが発生し（図１１の（４））、２値化によるキャリブレーションパターン検出を実行すると、キャリブレーションパターン形状を正確に検出することが困難となる（図１１の（５））。

【0130】

そこで、あらかじめムラの発生する部分を特定し（図１１の（６））、ムラを避けるようにキャリブレーションパターンを配置することで（図１１の（７））、ムラのないキャリブレーションパターンを作成することができ（図１１の（８））、キャリブレーションパターン形状を正確に検出することができる（図１１の（９））。

【0131】

具体的な処理としては、まず、加工前と加工後の画像間差分をとることで、差分画像を作成する。作成された差分画像には、加工により変化した部分のみが検出されるので、レーザ光の全面照射形状を取得することが可能である。

【0132】

次に、差分画像に対し２値化処理を実行することで、良好な加工部分とムラの影響を受けた加工部分とを分離する。キャリブレーションパターンは、光量分布の一定なレーザ光が良好に加工される領域に配置されることが望ましい。そこで、２値化処理により検出された良好に加工される領域上に配置されるように、キャリフレーションパターンの位置を移動させる。具体的には、キャリブレーションパターンとレーザ光の光量分布が一定な領域との差分が少なくなり、円の中心に近づかない方向へキャリブレーションパターンを移動させる。キャリブレーションパターンとレーザ光の光量分布が一定な領域との差分がなくなれば完了である。

【0133】

このようにしてムラを避けるようにパターンを配置することで、良好なレーザ加工結果を得ることができ（図１１の（８））、良好にキャリブレーションパターン形状を検出することが可能となる（図１１の（９））。

【0134】

次に、本発明を適用した第７の実施の形態を説明する。
（第７の実施の形態）
上述の第１乃至第６の実施の形態としては、キャリブレーションパターンを構成する図形の点数を、４点として説明してきたが、４点ではなく、２点として、変換行列を求めてもよい。また、一般的に、Ｎ点として、アフィン変換行列や擬似アフィン変換行列や射影変換行列を求めてもよい。

【0135】

以上説明してきたように、本発明を適用した各実施の形態によれば、実際に加工に用いるレーザ光と空間変調素子との間でキャリブレーションを実行するので、従来のガイド光とのキャリブレーションに比較して高精度なレーザ加工が可能となる。

【0136】

また、空間変調素子により任意のキャリブレーションパターンを投影可能なため、一度に効率よくキャリブレーションを実行することが可能である。
また、空間変調素子により任意形状のキャリブレーションパターンを投影可能であるため、照射対象領域にキャリブレーションパターンの形状をゆがめるような構成物が存在する場合であっても、それを避けるようなパターン配置で空間変調素子に設定することが可能である。

【0137】

なお、本発明は、以上に述べた実施の形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。

【符号の説明】

【0138】

１００、８００ レーザ加工装置
１０１ ステージ
１０２ 被加工物
１０３ レーザ光源
１０５、１２１ ミラー
１０６ ＤＭＤ（空間変調素子）
１０７、１０９、８０２ ハーフミラー
１０８ 結像レンズ
１１０ 対物レンズ
１１１ 照明用光源
１１２ カメラ
１１３ 制御ＰＣ
１１４ 入力部
１１５ 表示部
１１６ 画像処理部
１１７ 領域設定部
１１８ ステージ制御部
１１９ 記憶部
１２０ 変換パラメータ算出部
１２２、１２３ レンズ
３１０ 照射パターン
３２０、６２１ ＤＭＤ転送用データ
３３０、６３１ ライブ（Ｌｉｖｅ）画像
７０１ パターン
７０２ 領域
８０１ ＬＥＤ光源
１００１ パターン
１００２（１００２Ａ、１００２Ｂ、１００２Ｃ、１００２Ｄ） 領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図8】

【図7】

【図9】

【図10】

【図11】