特開 2024-65542 レーザ加工装置及び補正照射位置決定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024065542

(43)【公開日】2024-05-15

(54)【発明の名称】レーザ加工装置及び補正照射位置決定方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20240508BHJP

   B23K 26/082 20140101ALI20240508BHJP

   G02B 26/10 20060101ALI20240508BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 B

B23K26/082

G02B26/10 104Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022174467

(22)【出願日】2022-10-31

(71)【出願人】

【識別番号】390014672

【氏名又は名称】株式会社アマダ

(71)【出願人】

【識別番号】000161367

【氏名又は名称】株式会社アマダウエルドテック

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】前田 拓甫

(72)【発明者】

【氏名】加川 亮太

【テーマコード（参考）】

2H045

4E168

【Ｆターム（参考）】

2H045AB01

2H045BA12

2H045CA31

2H045CA32

2H045CA63

2H045CA82

2H045CA92

2H045CA97

4E168AA00

4E168CB04

4E168DA02

4E168DA03

4E168DA06

4E168DA13

4E168DA24

4E168DA26

4E168DA29

4E168EA08

4E168EA15

4E168KA08

(57)【要約】

【課題】加工対象物の面全体でレーザビームを照射しようとする位置に高精度に照射して、加工対象物を加工することができるレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】ガルバノスキャナ２０は、加工対象物Ｗに照射するレーザビームの加工対象物Ｗ上の照射位置を可変させる。ｆθレンズ３０は、ガルバノスキャナ２０と加工対象物Ｗとの間に配置され、ガルバノスキャナ２０より射出されたレーザビームを加工対象物Ｗ上に集束させる。記憶部１１は、加工対象物Ｗ上の理想的な複数の照射位置における各理想照射位置に対応する補正照射位置を記述した補正ファイルを記憶する。制御装置１０は、ｆθレンズ３０より射出されたレーザビームをいずれかの理想照射位置に照射しようとするときに、ｆθレンズ３０より射出されるレーザビームを、補正ファイルに記述されている理想照射位置に対応する補正照射位置に照射するようガルバノスキャナ２０を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工対象物に照射するレーザビームの前記加工対象物上の照射位置を可変させるためのガルバノスキャナと、
前記ガルバノスキャナと前記加工対象物との間に配置され、前記ガルバノスキャナより射出されたレーザビームを前記加工対象物上に集束させるｆθレンズと、
前記加工対象物上の理想的な複数の照射位置における各理想照射位置に対応する補正照射位置を記述した補正ファイルを記憶する記憶部と、
前記ｆθレンズより射出されたレーザビームをいずれかの理想照射位置に照射しようとするときに、前記ｆθレンズより射出されるレーザビームを、前記補正ファイルに記述されている前記理想照射位置に対応する補正照射位置に照射するよう前記ガルバノスキャナを制御する制御装置と、
を備えるレーザ加工装置であり、
前記レーザ加工装置が、前記ガルバノスキャナによってレーザビームを走査可能な領域内であって、前記ｆθレンズの有効径を示す円より小さく、前記加工対象物に外接する円より大きい前記加工対象物と相似の拡大領域に相当する２次元的なデータ領域内に、複数の座標点を２次元的な理想的な座標に配置した理想レイアウト画像に基づいて、所定の被照射物にレーザビームを照射して、前記被照射物上に前記理想レイアウト画像をマーキングし、
画像読取機が、前記理想レイアウト画像がマーキングされた前記被照射物を読み取って、前記理想レイアウト画像を構成する前記複数の座標点が、前記ｆθレンズが有する歪み特性に起因して前記理想的な座標からずれることによってマーキングされた複数の変位座標点よりなるマーキング画像を示すマーキング画像データを生成し、
計算機が、
前記マーキング画像データに基づいて前記歪み特性を示すレンズ歪みモデルを作成し、
前記レンズ歪みモデルを前記理想レイアウト画像に変換するためのレンズ逆歪みモデルを作成し、
前記レンズ逆歪みモデルに基づいて、前記レーザ加工装置が前記加工対象物にレーザビームを照射するときの分解能に応じた数の前記理想照射位置に対応する補正照射位置を示す補正照射位置データを生成し、
前記記憶部には、前記補正照射位置データが前記補正ファイルとして記憶されている
レーザ加工装置。

【請求項2】

前記理想レイアウト画像は、前記複数の座標点における第１の方向に隣接する２点及び前記第１の方向と直交する第２の方向に隣接する２点よりなる４点が正方形の頂点に位置するように、前記複数の座標点を前記第１及び第２の方向に等間隔で並べた画像であり、
前記マーキング画像は、前記理想レイアウト画像における各正方形が前記歪み特性に起因して歪んだ画像であり、
前記レンズ歪みモデルは、前記マーキング画像を構成する前記複数の変位座標点より多い数の変位座標点を含み、
前記レンズ逆歪みモデルは、前記レンズ歪みモデルを構成する変位座標点の数と同じ数の補正座標点を含み、
前記計算機は、
前記レンズ逆歪みモデルを構成する複数の補正座標点における前記第１の方向に隣接する２点及び前記第２の方向に隣接する２点よりなる４点を、対角方向の２点を共通とした３点の第１及び第２の組に分け、
前記第１の組の３点の補正座標点の重心の位置と前記第２の組の３点の補正座標点の重心の位置に補正照射位置を設定することにより、前記拡大領域に対応する補正照射位置を求め、
前記拡大領域に対応する補正照射位置のうちの前記加工対象物に対応する補正照射位置を、前記レーザ加工装置が前記加工対象物にレーザビームを照射するときの分解能に応じた数の前記理想照射位置に対応する補正照射位置として設定する
請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

加工対象物に照射するレーザビームの前記加工対象物上の照射位置を可変させるためのガルバノスキャナと、前記ガルバノスキャナより射出されたレーザビームを前記加工対象物上に集束させるｆθレンズとを備えるレーザ加工装置が、前記ガルバノスキャナによってレーザビームを走査可能な領域に相当する２次元的なデータ領域内であって、前記ｆθレンズの有効径を示す円より小さく、前記加工対象物に外接する円より大きい前記加工対象物と相似の拡大領域に相当する２次元的なデータ領域内に、複数の座標点を２次元的な理想的な座標に配置した理想レイアウト画像に基づいて、所定の被照射物にレーザビームを照射して、前記被照射物上に前記理想レイアウト画像をマーキングし、
画像読取機が、前記理想レイアウト画像がマーキングされた前記被照射物を読み取って、前記理想レイアウト画像を構成する前記複数の座標点が、前記ｆθレンズが有する歪み特性に起因して前記理想的な座標からずれることによってマーキングされた複数の変位座標点よりなるマーキング画像を示すマーキング画像データを生成し、
計算機が、
前記マーキング画像データに基づいて前記歪み特性を示すレンズ歪みモデルを作成し、
前記レンズ歪みモデルを前記理想レイアウト画像に変換するためのレンズ逆歪みモデルを作成し、
前記レンズ逆歪みモデルに基づいて、前記レーザ加工装置が前記加工対象物にレーザビームを照射するときの分解能に応じた数の理想照射位置に対応する補正照射位置を決定する
補正照射位置決定方法。

【請求項4】

前記理想レイアウト画像は、前記複数の座標点における第１の方向に隣接する２点及び前記第１の方向と直交する第２の方向に隣接する２点よりなる４点が正方形の頂点に位置するように、前記複数の座標点を前記第１及び第２の方向に等間隔で並べた画像であり、
前記マーキング画像は、前記理想レイアウト画像における各正方形が前記歪み特性に起因して歪んだ画像であり、
前記レンズ歪みモデルは、前記マーキング画像を構成する前記複数の変位座標点より多い数の変位座標点を含み、
前記レンズ逆歪みモデルは、前記レンズ歪みモデルを構成する変位座標点の数と同じ数の補正座標点を含み、
前記計算機が、
前記レンズ逆歪みモデルを構成する複数の補正座標点における前記第１の方向に隣接する２点及び前記第２の方向に隣接する２点よりなる４点を、対角方向の２点を共通とした３点の第１及び第２の組に分け、
前記第１の組の３点の補正座標点の重心の位置及び前記第２の組の３点の補正座標点の重心の位置に補正照射位置を設定することにより、前記拡大領域に対応する補正照射位置を求め、
前記拡大領域に対応する補正照射位置のうちの前記加工対象物に対応する補正照射位置を、前記レーザ加工装置が前記加工対象物にレーザビームを照射するときの分解能に応じた数の前記理想照射位置に対応する補正照射位置として設定する
請求項３に記載の補正照射位置決定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ加工装置及び補正照射位置決定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載されているように、ガルバノスキャナとｆθレンズとを備えるレーザ加工装置が知られている。特許文献１に記載されているレーザ加工装置は、加工対象物にマーキングを施すために用いられている。この種のレーザ加工装置は、加工対象物を溶接するためにも用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－３１６２８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されているように、レーザ加工装置が加工対象物にレーザビームを照射して加工対象物を加工するとき、ｆθレンズが有する歪み特性に起因して、レーザビームを照射しようとする位置と実際にレーザビームが照射される位置とがずれることがある。加工対象物の面全体でレーザビームを照射しようとする位置に高精度に照射して、加工対象物を加工することができるレーザ加工装置及び補正照射位置決定方法の登場が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

１またはそれ以上の実施形態の第１の態様は、加工対象物に照射するレーザビームの前記加工対象物上の照射位置を可変させるためのガルバノスキャナと、前記ガルバノスキャナと前記加工対象物との間に配置され、前記ガルバノスキャナより射出されたレーザビームを前記加工対象物上に集束させるｆθレンズと、前記加工対象物上の理想的な複数の照射位置における各理想照射位置に対応する補正照射位置を記述した補正ファイルを記憶する記憶部と、前記ｆθレンズより射出されたレーザビームをいずれかの理想照射位置に照射しようとするときに、前記ｆθレンズより射出されるレーザビームを、前記補正ファイルに記述されている前記理想照射位置に対応する補正照射位置に照射するよう前記ガルバノスキャナを制御する制御装置とを備えるレーザ加工装置を提供する。

【0006】

前記レーザ加工装置が、前記ガルバノスキャナによってレーザビームを走査可能な領域内であって、前記ｆθレンズの有効径を示す円より小さく、前記加工対象物に外接する円より大きい前記加工対象物と相似の拡大領域に相当する２次元的なデータ領域内に、複数の座標点を２次元的な理想的な座標に配置した理想レイアウト画像に基づいて、所定の被照射物にレーザビームを照射して、前記被照射物上に前記理想レイアウト画像をマーキングする。画像読取機が、前記理想レイアウト画像がマーキングされた前記被照射物を読み取って、前記理想レイアウト画像を構成する前記複数の座標点が、前記ｆθレンズが有する歪み特性に起因して前記理想的な座標からずれることによってマーキングされた複数の変位座標点よりなるマーキング画像を示すマーキング画像データを生成する。

【0007】

計算機が、前記マーキング画像データに基づいて前記歪み特性を示すレンズ歪みモデルを作成し、前記レンズ歪みモデルを前記理想レイアウト画像に変換するためのレンズ逆歪みモデルを作成し、前記レンズ逆歪みモデルに基づいて、前記レーザ加工装置が前記加工対象物にレーザビームを照射するときの分解能に応じた数の前記理想照射位置に対応する補正照射位置を示す補正照射位置データを生成する。前記記憶部には、前記補正照射位置データが前記補正ファイルとして記憶されている。

【0008】

１またはそれ以上の実施形態の第１の態様においては、複数の座標点が拡大領域に相当する２次元的なデータ領域内に配置された理想レイアウト画像に基づいて補正照射位置データが生成されている。従って、１またはそれ以上の実施形態の第１の態様によれば、加工対象物の中心部だけでなく角部においても、レーザビームを照射しようとする位置に高精度に照射することができる補正照射位置を得ることができる。

【0009】

１またはそれ以上の実施形態の第２の態様は、以下の補正照射位置決定方法を提供する。レーザ加工装置は、加工対象物に照射するレーザビームの前記加工対象物上の照射位置を可変させるためのガルバノスキャナと、前記ガルバノスキャナより射出されたレーザビームを前記加工対象物上に集束させるｆθレンズとを備える。レーザ加工装置が、前記ガルバノスキャナによってレーザビームを走査可能な領域に相当する２次元的なデータ領域内であって、前記ｆθレンズの有効径を示す円より小さく、前記加工対象物に外接する円より大きい前記加工対象物と相似の拡大領域に相当する２次元的なデータ領域内に、複数の座標点を２次元的な理想的な座標に配置した理想レイアウト画像に基づいて、所定の被照射物にレーザビームを照射して、前記被照射物上に前記理想レイアウト画像をマーキングする。

【0010】

画像読取機が、前記理想レイアウト画像がマーキングされた前記被照射物を読み取って、前記理想レイアウト画像を構成する前記複数の座標点が、前記ｆθレンズが有する歪み特性に起因して前記理想的な座標からずれることによってマーキングされた複数の変位座標点よりなるマーキング画像を示すマーキング画像データを生成する。

【0011】

計算機が、前記マーキング画像データに基づいて前記歪み特性を示すレンズ歪みモデルを作成し、前記レンズ歪みモデルを前記理想レイアウト画像に変換するためのレンズ逆歪みモデルを作成し、前記レンズ逆歪みモデルに基づいて、前記レーザ加工装置が前記加工対象物にレーザビームを照射するときの分解能に応じた数の理想照射位置に対応する補正照射位置を決定する。

【0012】

１またはそれ以上の実施形態の第２の態様においては、複数の座標点が拡大領域に相当する２次元的なデータ領域内に配置された理想レイアウト画像に基づいて補正照射位置データが生成されている。従って、１またはそれ以上の実施形態の第２の態様によれば、加工対象物の中心部だけでなく角部においても、レーザビームを照射しようとする位置に高精度に照射することができる補正照射位置を得ることができる。

【発明の効果】

【0013】

１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工装置及び補正照射位置決定方法によれば、加工対象物の面全体でレーザビームを照射しようとする位置に高精度に照射して、加工対象物を加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工装置を示す図である。

【図2】図２は、加工対象物の２次元的な大きさとマーキングパターンの領域との関係を示す図である。

【図3】図３は、理想レイアウト画像の一例を示す図である。

【図4A】図４Ａは、理想レイアウト画像を示す概念図である。

【図4B】図４Ｂは、図４Ａに示す理想レイアウト画像を構成する複数の座標点が被照射物にマーキングされたマーキング画像を示す概念図である。

【図4C】図４Ｃは、図４Ｂに示すマーキング画像に基づいて作成されたレンズ歪みモデルを示す概念図である。

【図5A】図５Ａは、図４Ｃに示すレンズ歪みモデルの歪みを除去した理想レイアウト画像を示す概念図である。

【図5B】図５Ｂは、図４Ｃに示すレンズ歪みモデルを図５Ａに示す理想レイアウト画像に変換するための逆歪みモデルを示す概念図である。

【図5C】図５Ｃは、図５Ｂに示すレンズ逆歪みモデルに基づいて生成される補正照射位置データを示す概念図である。

【図6】図６は、図５Ｂに示すレンズ逆歪みモデルの座標点と、図５Ｃに示す補正照射位置データの座標点との関係を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工装置は、加工対象物に照射するレーザビームの前記加工対象物上の照射位置を可変させるためのガルバノスキャナと、前記ガルバノスキャナと前記加工対象物との間に配置され、前記ガルバノスキャナより射出されたレーザビームを前記加工対象物上に集束させるｆθレンズと、前記加工対象物上の理想的な複数の照射位置における各理想照射位置に対応する補正照射位置を記述した補正ファイルを記憶する記憶部と、前記ｆθレンズより射出されたレーザビームをいずれかの理想照射位置に照射しようとするときに、前記ｆθレンズより射出されるレーザビームを、前記補正ファイルに記述されている前記理想照射位置に対応する補正照射位置に照射するよう前記ガルバノスキャナを制御する制御装置とを備える。

【0016】

前記レーザ加工装置が、前記ガルバノスキャナによってレーザビームを走査可能な領域内であって、前記ｆθレンズの有効径を示す円より小さく、前記加工対象物に外接する円より大きい前記加工対象物と相似の拡大領域に相当する２次元的なデータ領域内に、複数の座標点を２次元的な理想的な座標に配置した理想レイアウト画像に基づいて、所定の被照射物にレーザビームを照射して、前記被照射物上に前記理想レイアウト画像をマーキングする。

【0017】

画像読取機が、前記理想レイアウト画像がマーキングされた前記被照射物を読み取って、前記理想レイアウト画像を構成する前記複数の座標点が、前記ｆθレンズが有する歪み特性に起因して前記理想的な座標からずれることによってマーキングされた複数の変位座標点よりなるマーキング画像を示すマーキング画像データを生成する。

【0018】

計算機が、前記マーキング画像データに基づいて前記歪み特性を示すレンズ歪みモデルを作成し、前記レンズ歪みモデルを前記理想レイアウト画像に変換するためのレンズ逆歪みモデルを作成し、前記レンズ逆歪みモデルに基づいて、前記レーザ加工装置が前記加工対象物にレーザビームを照射するときの分解能に応じた数の前記理想照射位置に対応する補正照射位置を示す補正照射位置データを生成する。前記記憶部には、前記補正照射位置データが前記補正ファイルとして記憶されている。

【0019】

１またはそれ以上の実施形態に係る補正照射位置決定方法は、以下のようにして補正照射位置を決定する。レーザ加工装置は、加工対象物に照射するレーザビームの前記加工対象物上の照射位置を可変させるためのガルバノスキャナと、前記ガルバノスキャナより射出されたレーザビームを前記加工対象物上に集束させるｆθレンズとを備える。レーザ加工装置が、前記ガルバノスキャナによってレーザビームを走査可能な領域に相当する２次元的なデータ領域内であって、前記ｆθレンズの有効径を示す円より小さく、前記加工対象物に外接する円より大きい前記加工対象物と相似の拡大領域に相当する２次元的なデータ領域内に、複数の座標点を２次元的な理想的な座標に配置した理想レイアウト画像に基づいて、所定の被照射物にレーザビームを照射して、前記被照射物上に前記理想レイアウト画像をマーキングする。

【0020】

画像読取機が、前記理想レイアウト画像がマーキングされた前記被照射物を読み取って、前記理想レイアウト画像を構成する前記複数の座標点が、前記ｆθレンズが有する歪み特性に起因して前記理想的な座標からずれることによってマーキングされた複数の変位座標点よりなるマーキング画像を示すマーキング画像データを生成する。

【0021】

計算機が、前記マーキング画像データに基づいて前記歪み特性を示すレンズ歪みモデルを作成し、前記レンズ歪みモデルを前記理想レイアウト画像に変換するためのレンズ逆歪みモデルを作成し、前記レンズ逆歪みモデルに基づいて、前記レーザ加工装置が前記加工対象物にレーザビームを照射するときの分解能に応じた数の理想照射位置に対応する補正照射位置を決定する。

【0022】

以下、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工装置及び補正照射位置決定方法について、添付図面を参照して具体的に説明する。図１は、１またはそれ以上の実施形態に係るレーザ加工装置１００を示す。図１において、レーザ加工装置１００は、制御装置１０、記憶部１１、レーザ発振器１２、ガルバノスキャナ２０、ｆθレンズ３０を備える。ガルバノスキャナ２０は、ガルバノミラー２１及び２３と、ガルバノミラー２１及び２３それぞれを所定の角度となるように回転させる駆動部２２及び２４を含む。駆動部２２及び２４はモータによって構成することができる。

【0023】

レーザ発振器１２は、一例として、波長１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍのレーザビームを射出するファイバレーザ発振器である。レーザ発振器１２より射出されてガルバノミラー２１に入射したレーザビームは、ガルバノミラー２１で反射してガルバノミラー２３に入射し、ガルバノミラー２３で反射してｆθレンズ３０に入射する。ｆθレンズ３０は入射したレーザビームを集束させて、加工対象物Ｗ上に照射する。ｆθレンズ３０は、加工対象物Ｗの表面に対して直交するようにレーザビームを入射させる。加工対象物Ｗは各種の部品または板金等である。

【0024】

なお、レーザ発振器１２は、ファイバレーザ発振器の他、ディスクレーザ発振器、ＹＡＧレーザ発振器、スラブ型レーザ発振器、ダイレクトダイオードレーザ発振器（ＤＤＬ発振器）、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Lase）、ＰＣＳＥＬ（Photonic-Crystal Surface-Emitting Laser）等であってもよい。また、レーザビームの波長帯域は波長１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍのような１μｍ帯の他、２μｍ帯、ブルーレーザもしくはグリーンレーザのような４００ｎｍ帯から５５０ｎｍ帯、スラブ型炭酸ガスレーザのような１０μｍ帯であってもよい。さらに、複数の波長帯域のレーザビームを複合させたレーザビームが用いられてもよい。

【0025】

制御装置１０は、レーザ発振器１２によるレーザビームの発振を制御する。制御装置１０は、加工対象物Ｗに照射するレーザビームの加工対象物Ｗ上の照射位置を可変させるよう、駆動部２２及び２４を制御する。ｆθレンズ３０は、ガルバノスキャナ２０と加工対象物Ｗとの間に配置されている。ｆθレンズ３０が、ガルバノスキャナ２０を収納する図示していないスキャナヘッドに装着されていてもよい。

【0026】

ｆθレンズ３０には、そのレンズ中心を通る角度ゼロの光軸に対して、ガルバノスキャナ２０によって走査されることによって様々な角度を有するレーザビームが入射される。ｆθレンズ３０は、その様々な角度を有する入射されるレーザビームを１つの平面上に集束させる。レーザビームがｆθレンズ３０のレンズ中心の光軸から離れた位置に入射すると、ｆθレンズ３０より射出されるレーザビームが進行する方向は、光軸と平行とはならないことが知られている。ｆθレンズ３０が有する歪み特性には、ｆθレンズ３０に様々な角度で入射されるレーザビームが光軸と非平行の方向に射出されるという特性が含まれることがあってもよい。

【0027】

レーザ加工装置１００が加工対象物Ｗにレーザビームを照射して加工対象物Ｗを加工するとき、ｆθレンズ３０が有する歪み特性に起因して、レーザビームを照射しようとする位置と実際にレーザビームが照射される位置とがずれる。記憶部１１には、加工対象物Ｗ上の理想的な複数の照射位置における各理想照射位置に対応する補正照射位置を記述した補正ファイルが記憶されている。

【0028】

制御装置１０は、ｆθレンズ３０より射出されたレーザビームをいずれかの理想照射位置に照射しようとするときに、ｆθレンズ３０より射出されるレーザビームを、補正ファイルに記述されている理想照射位置に対応する補正照射位置に照射するようガルバノスキャナ２０を制御する。

【0029】

以下、補正ファイルを具体的にどのように生成するかについて説明する。図２は、加工対象物Ｗの２次元的な大きさとマーキングパターンの領域との関係を示している。ここでは、加工対象物Ｗを正方形としている。加工対象物Ｗの平面的な大きさは領域ＡｒＷである。レーザ加工装置１００によってレーザビームが照射される加工対象物Ｗ上の範囲は最大で領域ＡｒＷである。円Ｃｅ３０はｆθレンズ３０の有効径である。領域ＡｒＷに外接する円Ｃｗ３０は、領域ＡｒＷにレーザビームを照射する際に使用されるｆθレンズ３０の径である。ガルバノスキャナ２０は、レーザビームを正方形の領域Ａｒ２０内で走査させることができる。

【0030】

１またはそれ以上の実施形態においては、ガルバノスキャナ２０によってレーザビームを走査可能な領域Ａｒ２０内であって、ｆθレンズの有効径を示す円Ｃｅ３０より小さく、加工対象物Ｗに外接する円Ｃｗ３０より大きい加工対象物Ｗと相似の拡大領域ＡｒＭｐに相当する２次元的なデータ領域を、マーキングパターンを含む理想レイアウト画像の大きさとする。図３は理想レイアウト画像の一例を示す。図３に示す理想レイアウト画像は、第１の方向及び第１の方向と直交する第２の方向に等間隔の格子の交点に円を配置した画像である。

【0031】

図４Ａは、複数の座標点を２次元的な理想的な座標に配置した理想レイアウト画像を概念的に示している。レーザ加工装置１００は、理想レイアウト画像に基づいて、所定の被照射物にレーザビームを照射して、被照射物上に理想レイアウト画像をマーキングする。被照射物としてアルミ蒸着ガラスを用いるのが好適であるが、被照射物は理想レイアウト画像がマーキングされればよく、アルミ蒸着ガラスに限定されない。

【0032】

図４Ｂは、理想レイアウト画像を構成する複数の座標点が被照射物にマーキングされた状態を概念的に示している。図４Ｂに示すマーキング画像は、理想レイアウト画像を構成する複数の座標点が、ｆθレンズ３０が有する歪み特性に起因して理想的な座標からずれた複数の変位座標点よりなる。光学スキャナのような図示していない画像読取機は、被照射物にマーキングされた複数の変位座標点よりなるマーキング画像を読み取り、マーキング画像を示すマーキング画像データを生成する。

【0033】

図示していない計算機は、画像読取機が生成したマーキング画像データに基づいて、ｆθレンズ３０の歪み特性を示すレンズ歪みモデルを作成する。図４Ｃはレンズ歪みモデルを概念的に示している。計算機は汎用のパーソナルコンピュータでよい。計算機は、図４Ｂに示すマーキング画像データに基づいて、最小二乗法を使用した重回帰分析によってレンズ歪みモデルを作成することができる。図４Ｃにおいては、レンズ歪みモデルを直線及び曲線で表現しているが、実際には、図４Ｂに示すマーキング画像の変位座標点より多くの複数の座標点よりなる。

【0034】

図５Ａは、図４Ｃに示すレンズ歪みモデルの歪みを除去した理想レイアウト画像を概念的に示している。計算機は、図４Ｃに示すレンズ歪みモデルを図５Ａに示す理想レイアウト画像に変換するため、図５Ｂに示すレンズ逆歪みモデルを作成する。図４Ｃと同様に、図５Ｂにおいては、レンズ逆歪みモデルを直線及び曲線で表現しているが、実際には、図４Ｃに示すレンズ歪みモデルを構成する複数の座標点と同じ数の複数の座標点よりなる。図５Ｂに示すレンズ逆歪みモデルを構成する複数の座標点は、拡大領域ＡｒＭｐに対応する複数の座標点である。

【0035】

計算機は、図５Ｂに示すレンズ逆歪みモデルに基づいて、図５Ｃに示すような拡大領域ＡｒＭｐに対応する補正照射位置を求める。計算機は、拡大領域ＡｒＭｐに対応する補正照射位置のうちの加工対象物Ｗ（領域ＡｒＷ）に対応する補正照射位置を、レーザ加工装置１００が加工対象物Ｗにレーザビームを照射するときの分解能に応じた数の理想照射位置に対応する補正照射位置として設定する。

【0036】

計算機は、図５Ｃに示す補正照射位置の全体である拡大領域ＡｒＭｐに対応する補正照射位置のうちの領域ＡｒＷに相当する中心部の補正照射位置を抽出して、領域ＡｒＷの補正照射位置データを生成する。記憶部１１には、以上のように生成された補正照射位置データが補正ファイルとして記憶されている。

【0037】

以上説明したレーザ加工装置１００及びレーザ加工装置１００が実行する補正照射位置決定方法によれば、領域ＡｒＷ（加工対象物Ｗ）の中心部だけでなく４つの角部においても、レーザビームを照射しようとする位置に高精度に照射することができる補正照射位置を得ることができる。よって、レーザ加工装置１００及びレーザ加工装置１００が実行する補正照射位置決定方法によれば、加工対象物の面全体でレーザビームを照射しようとする位置に高精度に照射して、加工対象物を加工することができる。

【0038】

理想レイアウト画像は、複数の座標点における第１の方向に隣接する２点及び第１の方向と直交する第２の方向に隣接する２点よりなる４点が正方形の頂点に位置するように、複数の座標点を第１及び第２の方向に等間隔で並べた画像とするのがよい。マーキング画像は、理想レイアウト画像における各正方形がｆθレンズ３０が有する歪み特性に起因して歪んだ画像である。レンズ歪みモデルは、マーキング画像を構成する複数の変位座標点より多い数の変位座標点を含む。レンズ逆歪みモデルは、レンズ歪みモデルを構成する変位座標点の数と同じ数の補正座標点を含む。

【0039】

計算機は、レンズ逆歪みモデルを構成する複数の補正座標点における第１の方向に隣接する２点及び第２の方向に隣接する２点よりなる４点を、対角方向の２点を共通とした３点の第１及び第２の組に分ける。図６は、図５Ｂに示すレンズ逆歪みモデルの座標点と、図５Ｃに示す補正照射位置データの座標点との関係を概念的に示している。図６において、白丸は図５Ｂに示すレンズ逆歪みモデルの座標点、黒丸は図５Ｃに示す補正照射位置の座標点である。

【0040】

計算機は、レンズ逆歪みモデルの補正座標点Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ２１、Ｂ２２を４点として、その４点を、対角方向の２点である補正座標点Ｂ１１及びＢ２２を共通とした３点の第１の組（補正座標点Ｂ１１、Ｂ２１、Ｂ２２）と３点の第２の組（補正座標点Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ２２）とに分ける。計算機は、第１の組の３点の補正座標点の重心の位置である座標点Ｃ１１に補正照射位置を設定し、第２の組３点の補正座標点の重心の位置である座標点Ｃ１２に補正照射位置を設定するのが好ましい。

【0041】

計算機は、補正座標点Ｂ１２、Ｂ２２、Ｂ２３よりなる第１の組の３点の重心の位置である座標点Ｃ１３に補正照射位置を設定し、補正座標点Ｂ１２、Ｂ１３、Ｂ２３よりなる第２の組の３点の重心の位置である座標点Ｃ１４に補正照射位置を設定するのが好ましい。計算機は、補正座標点Ｂ１３、Ｂ２３、Ｂ２４よりなる第１の組の３点の重心の位置である座標点Ｃ１５に補正照射位置を設定し、補正座標点Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ２４よりなる第２の組３点の重心の位置である座標点Ｃ１６に補正照射位置を設定するのが好ましい。

【0042】

計算機はこのようにして補正照射位置を設定するので、補正座標点Ｂ２１、Ｂ３１、Ｂ３２の３点、補正座標点Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ３２の３点それぞれの重心の位置である座標点Ｃ２１及びＣ２２が補正照射位置とされる。補正座標点Ｂ２２、Ｂ３２、Ｂ３３の３点、補正座標点Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ３３の３点、補正座標点Ｂ２３、Ｂ３３、Ｂ３４の３点、補正座標点Ｂ２３、Ｂ２４、Ｂ３４の３点それぞれの重心の位置である座標点Ｃ２３～Ｃ２６が補正照射位置とされる。

【0043】

図５Ｂに示すレンズ逆歪みモデルに基づいて、図６に示すように補正照射位置を求めると、レンズ逆歪みモデルの各４点における隣接する２つの３点の組の間で、照射位置の補正が不連続となりにくい。よって、上記のように、レンズ逆歪みモデルの４点のうちの３点の重心の位置に基づいて補正照射位置を求めることが好ましい。

【0044】

本発明は以上説明した１またはそれ以上の実施形態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において種々変更可能である。

【符号の説明】

【0045】

１０ 制御装置
１１ 記憶部
１２ レーザ発振器
２０ ガルバノスキャナ
２１，２３ ガルバノミラー
２２，２４ 駆動部
３０ ｆθレンズ
１００ レーザ加工装置
Ｗ 加工対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】