(57)【要約】【課題】簡単かつ安価な構成で、被加工物に照射するレーザ光の出力分布を均一化して加工品位の向上を図る。【解決手段】レーザ発振器１から発せられたレーザ光Ｌの出力分布を略均一化する均一化手段２と、前記均一化手段２により出力分布が略均一化したレーザ光Ｌの像を結像させる結像光学系３と、前記結像光学系３によりレーザ光Ｌの像が結像する位置の近傍に配置されそのレーザ光Ｌをカットオフして被加工物７に照射するための形状に整形するマスキング手段４とを具備するレーザ加工装置を構成した。レーザ発振器１が発するレーザ光Ｌの出力分布は本来ガウシアン分布に近いが、一旦均一化手段２で均一化してからマスキング手段４を通すので被加工物７に照射されるレーザ光Ｌの出力分布に元のレーザ光Ｌの不均一さが混入しない。結果、加工品位の向上が実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を被加工物に照射して加工を行うレーザ加工装置であって、
レーザ発振器から発せられたレーザ光の出力分布を略均一化する均一化手段と、
前記均一化手段により出力分布が略均一化したレーザ光の像を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系によりレーザ光の像が結像する位置の近傍に配置されそのレーザ光をカットオフして被加工物に照射するための形状に整形するマスキング手段と
を具備するレーザ加工装置。
【請求項２】
前記均一化手段は光ファイバを用いてなるものである請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
レーザ光を被加工物に照射して加工を行うレーザ加工装置であって、
レーザ発振器から発せられたレーザ光を入射しその出力分布を略均一化して出射する光ファイバと、
前記光ファイバから出射したレーザ光をカットオフして被加工物に照射するための形状に整形するマスキング手段と
を具備するレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光を被加工物に照射して加工を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振器から発せられたレーザ光をマスキング手段を介して所要の投影形状に整形し、被加工物に照射して加工を行うレーザ加工装置が既知である（例えば、下記特許文献を参照）。この種のレーザ加工装置は例えば、液晶のカラーフィルタや基板上の欠陥画素の修正等に用いられる。
【特許文献１】特開２００８−０７３７１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のレーザ加工装置では、レーザ発振器から発せられたレーザ光を直接的にマスキング手段に照射して投影形状を整形した上、被加工物に対して光学的に縮小投影していた。
【０００４】
しかしながら、レーザ発振器が発するレーザ光の出力即ち輝度の分布はガウシアン分布に近く不均一であり、故にマスキング手段を経た整形レーザ光にも元のレーザ光の出力分布の不均一さが残ってしまう。このようなレーザ光を被加工物に照射すると、加工品位の問題、例えば液晶の欠陥画素を適切に除去できない等の問題が発生する。
【０００５】
以上に鑑みてなされた本発明は、簡単かつ安価な構成で、被加工物に照射するレーザ光の出力分布を均一化して加工品位の向上を図ることを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、レーザ発振器から発せられたレーザ光の出力分布を略均一化する均一化手段と、前記均一化手段により出力分布が略均一化したレーザ光をカットオフして被加工物に照射するための形状に整形するマスキング手段とを具備するレーザ加工装置を構成した。このようなものであれば、マスキング手段を経て被加工物に照射されるレーザ光の出力分布が均一化し、加工品位の向上が図られる。
【０００７】
均一化手段を経た直後のレーザ光の出力分布は略均一であるが、空間中を伝搬するにつれて徐々に拡がりながら出力分布にも偏りが現れる。前記均一化手段の出射端におけるレーザ光の像を結像させる結像光学系を介在させ、前記結像光学系によりレーザ光の像が結像する位置の近傍にマスキング手段を配置すれば、均一化手段を経た直後のレーザ光の出力分布をマスキング手段上に確実に再現でき、被加工物に照射されるレーザ光の質を担保し、加工品位をより一層向上させることが可能になる。
【０００８】
前記均一化手段の例としては、光ファイバ、カレイドスコープ、回折光学素子、ホモジナイザ等を挙げることができる。その中で、光ファイバを用いることとすれば、他のものを用いる場合と比較して安価であるだけでなく、レーザ加工装置の設計の自由度も増す。具体的には、レーザ発振器に対するマスキング手段や被加工物等の相対位置を自由に設定できるようになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡単かつ安価な構成で、被加工物に照射するレーザ光の出力分布を均一化して加工品位の向上を図り得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。本実施形態のレーザ加工装置は、液晶のカラーフィルタや基板上の欠陥画素を修正したり除去したりするレーザリペア装置である。典型的には、液晶の輝点を修正加工するものである。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態のレーザ加工装置は、レーザ発振器１と、レーザ発振器１から発せられたレーザ光Ｌの出力分布を略均一化する均一化手段２と、均一化手段２を経て出力分布が略均一化したレーザ光Ｌの像を結像させる結像光学系３と、結像光学系３によりレーザ光Ｌの像が結像する位置の近傍に配置したレーザ光整形用のマスキング手段４と、マスキング手段４を介して整形されたレーザ光Ｌを縮小し被加工物７に投影する対物光学系５とを主たる構成要素とする。
【００１２】
本実施形態において、均一化手段２は光ファイバを用いてなる。レーザ発振器１と光ファイバ２の入射端との間には、通常、集光レンズ６を設ける。入射端から光ファイバ２に入射したレーザ光Ｌは、内部で反射を繰り返しつつ伝搬し、出力分布が平均化する。光ファイバ２の出射端では、出射端面の形状に沿って輝度が均一に分散したレーザ光Ｌが出力される。
【００１３】
結像光学系３は、結像レンズを用いてなる。結像レンズ３は、光ファイバ２の出射端における、出力分布が均一化したレーザ光Ｌの像を拡大して結像する。
【００１４】
マスキング手段４は、開口幅を変更可能な一または複数の可変スリット４１、４２を用いてなる。可変スリット４１、４２は、光ファイバ２から出射したレーザ光Ｌの縁をカットオフする。本実施形態では、マスキング手段４として、光軸に対して交差した第一可変スリット４１及び第二可変スリット４２を設けている。図２に示すように、第一可変スリット４１、第二可変スリット４２はそれぞれ、対向して離間距離を変化させることのできる一対のスリット板４１１、４１２、４２１、４２２を有している。第一可変スリット４１が開成するスリットと第二可変スリット４２が開成するスリットとは互いに交差しており、両スリットの重なり合う部分がレーザ光Ｌを通過させるマスクパターンとなる。このマスクパターンは、光軸方向から見て略方形状をなし、その寸法は可変である。望ましくは、結像レンズ３が光ファイバ２の出射端面の像を結ぶ面上にマスクパターンが存在しているように可変スリット４１、４２を位置づける。但し、マスクパターンで切り出したレーザ光Ｌの出力分布が要求される加工品位を実現できる程度に均一である範囲内において、結像レンズ３と可変スリット４１、４２との距離を伸縮させることが許される。
【００１５】
対物光学系５は、可変スリット４１、４２を通過したレーザ光Ｌを平行光にするコリメーションレンズ５１と、平行光となったレーザ光Ｌを被加工物７に照射するべく集光する対物レンズ５２とを用いてなる。尤も、対物光学系５の詳細は任意である。
【００１６】
レーザ発振器１が発するレーザ光Ｌは元来ガウシアン分布に近い不均一な出力分布を持つが、レーザ光Ｌを光ファイバ２に入射させ、光ファイバ２内を伝搬させることにより、光ファイバ２の出力端では均一な出力分布を得ることができる。このレーザ光Ｌを第一可変スリット４１及び第二可変スリット４２で方形状に整形し、対物光学系５を介して被加工物７に縮小投影することで、元のレーザ光Ｌの不均一さの影響を排した、好適なレーザ加工を実施することができる。
【００１７】
さらに、本実施形態では、光ファイバ２の出射端面における理想的な出力分布を持つレーザ光Ｌの像を、可変スリット４１、４２が形成するマスクパターン近傍に結像させる。これにより、光ファイバ２の出力端と可変スリット４１、４２との間の光路によらず、理想的な出力分布のレーザ光Ｌをマスクパターン近傍に再現できる。そして、その結像したレーザ光Ｌからマスクパターンに対応した所要の投影形状を切り出して、被加工物７に照射する。従って、レーザ加工の品位、信頼性を大きく向上させることができる。
【００１８】
本実施形態によれば、レーザ発振器１から発せられたレーザ光Ｌの出力分布を略均一化する均一化手段２と、前記均一化手段２により出力分布が略均一化したレーザ光Ｌをカットオフして被加工物７に照射するための形状に整形するマスキング手段４とを具備するレーザ加工装置を構成したため、マスキング手段４を経て被加工物７に照射されるレーザ光Ｌの出力分布が均一化し、加工品位の向上が図られる。
【００１９】
前記均一化手段２の出射端におけるレーザ光Ｌの像を結像させる結像光学系３を介在させ、前記結像光学系３によりレーザ光Ｌの像が結像する位置の近傍にマスキング手段４を配置したため、均一化手段２を経た直後のレーザ光Ｌの出力分布をマスキング手段４上に確実に再現でき、被加工物７に照射されるレーザ光Ｌの質を担保し、加工品位をより一層向上させることが可能になる。
【００２０】
前記均一化手段２として、光ファイバを用いているため、比較的安価であるだけでなく、レーザ発振器１に対するマスキング手段４や被加工物７等の相対位置を自由に設定できる等、レーザ加工装置の設計の自由度も増す。
【００２１】
前記マスキング手段４が開口幅を変更可能な可変スリット４１、４２を用いてなるものであるため、加工目的に応じてスリット幅を変更し、被加工物７に対するレーザ光Ｌの投影形状を調節することが可能になる。
【００２２】
本実施形態のレーザ加工装置は、液晶画素の修正加工を行うためのレーザリペア装置として極めて有用である。
【００２３】
なお、以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、レーザ発振器１と光ファイバ２の入射端との間、光ファイバ２の出射端と結像レンズ３との間、結像レンズ３と可変スリット４１、４２との間、対物光学系５の中間等の各所において、図示しなかったミラーやレンズ等を介在させることを妨げない。
【００２４】
上記実施形態では、均一化手段２として光ファイバを用いていたが、これ以外にも、カレイドスコープ、回折光学素子、ホモジナイザ等を採用することが可能である。
【００２５】
上記実施形態では、マスキング手段４として可変スリット４１、４２を用いていたが、可変スリット４１、４２以外のアパーチャ機構を採用しても構わない。
【００２６】
また、図３に示すように、光ファイバ２の出射端とマスキング手段４との間に結像光学系３を介在させないレーザ加工装置を構成しても、本発明の所期の目的を達成し得る。
【００２７】
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係るレーザ加工装置を模式的に示す構成図。
【図２】同レーザ装置における可変スリットを示す斜視図。
【図３】本発明の実施形態の変形例に係るレーザ加工装置を模式的に示す構成図。
【符号の説明】
【００２９】
Ｌ…レーザ光
１…レーザ発振器
２…均一化手段
３…結像光学系
４…マスキング手段
５…対物光学系
７…被加工物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年4月8日(2009.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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