專利名稱：調整裝置、激光加工裝置和調整方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對由空間調制元件進行空間調制后的激光的照射進行調整的調整裝置、激光加工裝置和調整方法。
背景技術：
以往，使用了通過對被加工物照射激光來對被加工物進行加工的激光加工裝置。作為加工，有對在文字或圖的描繪、曝光、基板的制造過程中產生的缺陷進行的修復 (repair)等。另外，作為基板，有液晶顯示器(LCD :Liquid Crystal Display)、等離子顯不板(PDP :Plasma Display Panel)、有機EL顯不器等平板顯不器(FPD :Flat Panel Display)、半導體晶片、層疊印刷基板等。在這樣的激光加工裝置中，設置有用于按照所指定的位置、方向、形狀照射激光的機械裝置(mechanism)。在該機械裝置中使用了狹縫(slit)等。近年來，作為該機械裝置，還使用了將微小反射鏡排列成陣列狀的空間調制元件(DMD Digital Micromirror Device (數(shù)字微鏡器件))等。該空間調制元件也被稱為空間光調制器(SLM spatial light modulator)。但是，有時所指定的位置、方向、形狀與實際照射了激光的位置、方向、形狀在結果上有所不同。這是因為從激光光源到被加工物的光路上存在多個光學部件，這些光學部件的變形、安裝位置的偏離、安裝方向的偏離等會產生影響。因此，需要進行校準來調整激光的照射方式，使得所指定的位置、方向、形狀與實際照射了激光的位置、方向、形狀一致。作為該調整技術，例如公開了如下技術計算出用于將利用引導光照射的圖像變換為用于加工的激光的輸出圖案的參數(shù)，根據(jù)該計算出的變換參數(shù)來調整激光的照射位置 (例如參照專利文獻I)。專利文獻I :日本專利公開公報，日本特開2009-82966號公報

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題在通過如上所述的激光加工裝置對被加工物進行加工時，為了預先確認是否按照所指定的位置、方向、形狀，而向被加工物照射由可見光構成的引導光。但是，由于波長不同的激光和引導光通過相同的光路，所以在激光與引導光之間會產生微小的偏離。因此，如果利用引導光來執(zhí)行校準，則存在如下問題通過引導光確認過的應該加工的位置與實際的激光的照射位置之間會產生偏離。 特別是在要求更高的精度的加工的情況下，存在該偏離對作為產品的被加工物的質量產生很大影響的問題。本發(fā)明是鑒于如上所述的現(xiàn)狀而提出的，其目的在于提供一種如下調整裝置、激光加工裝置和調整方法通過根據(jù)按照規(guī)定的校準圖案照射到感光體的激光痕跡來執(zhí)行激光校準，從而能夠提高激光加工的精度。用于解決問題的方案為了解決上述的問題，本發(fā)明的調整裝置對激光加工裝置進行控制，該激光加工 裝置具備光學系統(tǒng)，其用于將從激光光源射出的激光引導到載置了被加工物的臺上；空 間調制単元，其被設置在從上述激光光源到上述被加工物的光路上，由多個排列的微小可 動元件構成以按照希望的輸入圖案向上述被加工物照射上述激光；以及照射単元，其向上 述被加工物照射通過上述空間調制単元成形為上述輸入圖案的形狀的上述激光，該調整裝 置的特征在于，具備校準圖案照射単元，其向感光體照射通過上述空間調制単元成形為任 意的校準圖案的形狀的上述激光；被加工物攝像單元，其拍攝通過上述校準圖案照射単元 照射了上述激光的上述感光體的圖像；偏離值計算單元，其計算通過上述被加工物攝像單 元拍攝到的圖像的激光痕跡的形狀與上述校準圖案的形狀之間的偏離值；變換參數(shù)計算單 元，其根據(jù)由上述偏離值計算單元計算出的偏離值，計算用于進行校正以使上述激光在上 述被加工物上的形狀與上述輸入圖案的形狀一致的變換參數(shù)；以及調整単元，其根據(jù)由上 述變換參數(shù)計算單元計算出的變換參數(shù)，調整按照上述輸入圖案向上述被加工物進行的激 光照射。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，由于在實際在加工中使用的激光與空間調制元件之間執(zhí)行校準，所 以與現(xiàn)有的在與引導光之間進行校準的情況相比，能夠進行高精度的激光加工。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于能夠通過空間調制元件投影任意的校準圖案，所以能夠ー 次就高效地執(zhí)行校準。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于能夠通過空間調制元件投影任意形狀的校準圖案，所以即 使在照射對象區(qū)域中存在使校準圖案的形狀變形那樣的結構物的情況下，能夠以如避開這 種結構物那樣的圖案配置來對空間調制元件進行設定。


圖I是表示用于執(zhí)行本發(fā)明的激光加工裝置的結構的圖。圖2是表示校準圖案的例子的圖。圖3是表示從輸入圖案到輸出圖案的變形例子的圖。圖4是表示校準圖案坐標檢測處理的流程的流程圖。圖5是表示第一實施方式中的作為變換參數(shù)的變換矩陣T的計算步驟的流程圖。圖6是用于說明調整方法的圖。圖7是用于說明第二實施方式的圖。圖8是表示第三實施方式中的激光加工裝置的結構的圖。圖9是用于說明第三實施方式中的引導光與激光的校準的圖。圖10是用于說明第五實施方式的圖。圖11是用于說明第六實施方式的圖。附圖標記說明100,800 :激光加工裝置；101 :臺；102 :被加工物；103 :激光光源;105、121 :反射 鏡；106 :DMD(空間調制元件);107、109、802 :半透半反鏡；108 :成像透鏡；110 :物鏡；111 照明用光源；112 :攝像機；113 :控制PC ；114 :輸入部；115 :顯示部；116 :圖像處理部；117 區(qū)域設定部；118 :臺控制部；119 :存儲部；120 :變換參數(shù)計算部;122、123 :透鏡；310 :照射圖案;320、621 :DMD傳送用數(shù)據(jù)；330、631 :實況(Live)圖像；701 :圖案；702 :區(qū)域；801 LED 光源；1001 :圖案；1002 (1002A, 1002B, 1002C, 1002D):區(qū)域
具體實施例方式以下，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方式。此外，通常，“校準”這一詞語有時也被用于包含“調整”的意思，但在以下的說明中，設“校準”中不包含“調整”。另外，設在沒有特別說明的情況下“調整”是指“基于校準的結果進行的調整”。(第一實施方式)圖I是表示用于實施本發(fā)明的激光加工裝置的結構的圖。適用本發(fā)明的調整裝置是控制如圖I所示那樣的激光加工裝置100的裝置。如果簡要說明該激光加工裝置100，則該激光加工裝置100具備光學系統(tǒng)，其用于將從激光光源103射出的激光引導到載置了被加工物102的臺101上；以及空間調制單元DMD，其被設置在從激光光源103到被加工物102的光路上，由多個排列的微小可動元件構成以按照希望的輸入圖案向被加工物102照射激光。而且，該激光加工裝置100具備照射單元，該照射單元向被加工物102照射通過空間調制單元DMD成形為輸入圖案的形狀的激光。更具體地進行說明。在圖I中，激光加工裝置100具備攝像機112，其對載置在臺101上的被加工物102的表面進行攝像；照明用光源111，其向被加工物102的表面照射照明光；激光光源 103，其向被加工物102的表面照射激光；空間調制元件(DMD) 106，其使從激光光源103射出的激光變形為任意的空間形狀；控制PC 113，其用于控制激光加工裝置100整體；臺控制部118，其對加工位置進行控制，使得能夠在任意的位置進行激光加工；輸入部114，其用于對控制PC 113進行操作；圖像處理部116，其對由攝像機112拍攝到的圖像進行處理；顯示部115，其將由圖像處理部116進行處理后的圖像、或由攝像機112拍攝到的被加工物102 表面的圖像顯示為實況圖像；區(qū)域設定部117，其能夠將DMD 106調整為任意形狀；變換參數(shù)計算部120，其計算后述的變換參數(shù)；存儲部119，其存儲由變換參數(shù)計算部120計算出的變換參數(shù)、任意的校準圖案。激光加工裝置100是如下裝置利用從激光光源103射出的任意形狀的激光來消除載置在臺101上的被加工物102上的缺陷，將有缺陷的電路圖案加工為正常的電路圖案。 在此，被加工物102可以是FPD基板、半導體晶片、層疊印刷基板等，也可以是其它普通試樣。在這樣的激光加工裝置100中，從激光光源103射出的激光被反射鏡105反射而入射到DMD 106。DMD 106是將微小反射鏡(微小可動元件)排列成二維陣列狀的空間調制元件。 微小反射鏡的傾斜角至少能夠切換為兩種。以下，將傾斜角是第一角度和第二角度時的微小反射鏡的狀態(tài)分別稱為“0N狀態(tài)”、“OFF狀態(tài)”。
DMD 106根據(jù)來自控制PC 113的指示，獨立地切換各個微小反射鏡的傾斜角即各個微小反射鏡的狀態(tài)。對于DMD 106的指示是例如由將表示是否應該照射激光的2值數(shù)據(jù)排列為二維陣列狀的數(shù)據(jù)表示的，從控制PC 113發(fā)出該指示。激光光源103、反射鏡105和DMD 106被配置成在從反射鏡105入射到DMD 106 的入射光在ON狀態(tài)的微小反射鏡中被反射時，反射光的方向為鉛垂方向。另外，在被ON狀態(tài)的微小反射鏡反射并被反射鏡121和半透半反鏡107反射的激光到達被加工物102的表面的光路上，配置有具有成像透鏡108、半透半反鏡109和物鏡110的投影光學系統(tǒng)。被ON 狀態(tài)的微小反射鏡反射的激光經由該投影光學系統(tǒng)被投影即照射到被加工物102的表面。 該投影光學系統(tǒng)構成為使被加工物102的表面與DMD 106處于共軛的位置。微小反射鏡的OFF狀態(tài)的傾斜角與ON狀態(tài)時的傾斜角不同。因此，從反射鏡105 入射到DMD 106的入射光在OFF狀態(tài)的微小反射鏡中被反射到與到達反射鏡121的方向不同的方向，從而不被照射到被加工物102上。在圖I中，用虛線箭頭表示被OFF狀態(tài)的微小反射鏡反射的反射光的光路。因此，通過將各個微小反射鏡控制為ON狀態(tài)或OFF狀態(tài)，能夠控制是否將激光照射到被加工物102上的與各微小反射鏡對應的位置。S卩，通過使用DMD 106，能夠按照任意的位置、方向、形狀向被加工物102照射激光。另外，激光加工裝置100具備照明用光源111。在被加工物102的攝像中需要照明光的情況下，來自照明用光源111的照明光經由透鏡122被半透半反鏡109反射，并經由物鏡110被照射到被加工物102的表面。此外， 也可以代替攝像機 112,而使用 CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor :互補型金屬氧化物半導體)攝像機等攝像裝置。激光以及照明光在被加工物102的表面上的反射光都經由具有物鏡110、半透半反鏡109、成像透鏡108、半透半反鏡107、透鏡123的光學系統(tǒng)入射到攝像機112的光電轉換元件。由此，攝像機112對被加工物102的表面進行攝像?？刂芇C 113控制激光加工裝置100整體。由鍵盤、指示設備等輸入設備來實現(xiàn)輸入部114。從輸入部114輸入的指示被發(fā)送到控制PC 113。另外，顯示部115按照來自控制PC 113的指示，顯示圖像、文字等。顯示部115例如大致實時地顯示由攝像機112拍攝到的被加工物102的圖像。在此，也將由攝像機112 拍攝并由控制PCl 13取入的圖像稱為“實況圖像”。在本實施方式中，控制PC 113既可以是通用的計算機，也可以是專用的控制裝置?？梢杂捎布?、軟件、固件以及它們的組合中的任意一個來實現(xiàn)控制PC 113的功能。例如，可以由如下PC(Personal Computer :個人計算機)等計算機實現(xiàn)控制PC113 :該PC具備 CPU (Central Processing Unit :中央處理單兀)、R0M (Read Only Memory :只讀存儲器) 等非易失性存儲器、被用作工作區(qū)的RAM (Random Access Memory :隨機存取存儲器)、硬盤裝置等外部存儲裝置、與外部設備之間的連接接口，并且它們通過總線被相互連接起來。 CPU通過將存儲在硬盤裝置、或計算機可讀的便攜式存儲介質等中的程序加載到RAM中并執(zhí)行，來實現(xiàn)控制PC 113的功能。接著，利用如下具體例子來說明第一實施方式的激光加工裝置100的動作的概要被加工物102是基板，激光加工裝置100是向基板表面的缺陷照射激光來修復缺陷的激光修理裝置。取得由上述DMD 106形成的圖案與形成在被加工物102上的圖案之間的位置關系的對應的就是在本發(fā)明中適用的校準。而且，如上所述的激光加工裝置100執(zhí)行如下處理。首先，向任意的感光體照射通過上述DMD 106成形為任意的校準圖案的形狀的上述激光，使用攝像機112拍攝被照射了上述激光的上述感光體的圖像。然后，由圖像處理部 116提取所拍攝到的校準圖案圖像，并檢測各圖案位置。圖2是表示校準圖案的例子的圖。如圖2所示，校準圖案由面積不同的多個點的圖形構成。例如，圖2的(I)所示的校準圖案的例子由4點的圓構成。另外，作為對校準標記進行感光的感光體，例如在以高能量照射波長為1.355nm 的激光的情況下，可以使用毛坯玻璃(素力' 9 7 )。另外，在波長為2. 266nm的激光的情況下，通過向均勻地涂布了抗蝕劑的玻璃進行照射，能夠對校準標記進行感光。拍攝到感光體的圖像的激光加工裝置100執(zhí)行校準。即，通過變換參數(shù)計算部120 計算上述拍攝到的圖像的激光痕跡的形狀與上述校準圖案的形狀之間的偏離值，根據(jù)該計算出的偏離值，計算用于進行校正以使上述激光在上述被加工物上的形狀與上述輸入圖案的形狀一致的變換參數(shù)。然后，根據(jù)上述計算出的變換參數(shù)，調整按照上述輸入圖案向上述被加工物102進行的激光照射。在此，說明校準的對象。圖3是表示從輸入圖案向輸出圖案的變形例子的圖。為了便于說明，以下將由攝像機112拍攝到的圖像的橫方向的坐標軸稱為χ軸，將縱方向的坐標軸稱為y軸。另外，圖像的大小是任意的，但在本實施方式中，假設χ方向上有640像素，y方向上有480像素。另外，將該大小表示為“640X480像素”。通過χ坐標與I坐標的組U，y)來表示圖像內的各像素的位置。即，圖3中的照射圖案310的左上角和右下角的坐標分別是(0,0)和(639,479) 0圖3的照射圖案310是表示應該向由攝像機112拍攝到的圖像的哪個部分照射激光的圖案。因此，照射圖案310內的位置也可以通過χ坐標與y坐標的組(X，y)來表示， 照射圖案310的大小與由攝像機112拍攝到的圖像同樣地是640X480像素。在圖3的例子中，照射圖案310表示出應該向被加工物102上的部分照射由位于圖像的中心部分的與 χ軸平行的粗線和與y軸平行的粗線相交的白十字形狀和背景的黑色構成的相當于白色的十字形狀的激光。在本實施方式中，如下從輸入部114指示照射圖案310。首先，在利用來自照明用光源111的照明光進行照明的基礎上，在不照射激光的狀態(tài)下，由攝像機112對被加工物102進行攝像。然后，圖像處理部116取入所拍攝到的圖像并輸出到顯示部115。之后，操作者看著輸出到顯示部115的圖像，從輸入部114指示應該照射激光的范圍。經由將輸入部114和控制PC 113相連接的接口，以640X480像素的大小的照射圖案 310的數(shù)據(jù)的形式，將該指示提供給控制PC 113。此外，也可以從外部裝置向控制PC 113發(fā)送照射圖案310的數(shù)據(jù)。例如，在激光加工裝置100是Fro基板等激光修理裝置的情況下，也可以從缺陷檢查裝置向控制PC 113 發(fā)送照射圖案310的數(shù)據(jù)?；蛘?，也可以是激光修理裝置具備圖像識別部，由圖像識別部通過圖像識別處理來識別缺陷的形狀，生成表示所識別出的形狀的照射圖案310的數(shù)據(jù)并輸出到控制PC 113。在任意一種情況下，都能夠向控制PC 113提供照射圖案310的數(shù)據(jù)。于是，控制 PC 113根據(jù)照射圖案310生成用于向DMD106指示各個微小反射鏡的ON和OFF的DMD傳送用數(shù)據(jù)320。DMD傳送用數(shù)據(jù)320是表示輸入圖案的數(shù)據(jù)，被傳送(即發(fā)送)到DMD 106。在DMD 106中，微小反射鏡被排列成二維陣列狀，可以通過u坐標和V坐標的組 (U，V)來表示微小反射鏡的位置。另外，以下為了簡化說明，而假設圖像內的像素的坐標 (x，y)與微小反射鏡的坐標(u,v)有χ = u和y = V的關系。只要適當?shù)嘏渲梦⑿》瓷溏R并適當?shù)卮_定UV坐標系的原點，該關系就能夠成立，因此以下的說明并不喪失普遍性。在此，在與照射圖案310同樣地假設用白色表示照射激光而用黑色表示不照射時，DMD傳送用數(shù)據(jù)320也可以表現(xiàn)為黑白2值圖像。換言之，可以將DMD傳送用數(shù)據(jù)320 表現(xiàn)為如下黑白2值圖像用表示使微小反射鏡成為ON狀態(tài)的白色、或表示使微小反射鏡成為OFF狀態(tài)的黑色,來表示位置(u, V)的點。在本實施方式中，假設在DMD 106中排列有800X600個微小反射鏡。S卩，微小反射鏡的個數(shù)比由攝像機112拍攝到的圖像的像素數(shù)多。因此，表示DMD傳送用數(shù)據(jù)320的圖像是用黑色邊沿(margin)圍住表示照射圖案310的圖像的周圍的圖像。將在后面說明有這樣的邊沿的理由。即，表示照射圖案310的圖像的位置(X，y)處的顏色(白色或黑色)與表示DMD 傳送用數(shù)據(jù)320的圖像的U = X、V = y的位置(U，V)處的顏色相等。而且，在位置(U，V) 處于u < O、或640 ( 11、或V < O、或480 ( v的范圍內的情況下，表示DMD傳送用數(shù)據(jù)320 的圖像的位置(U，V)處的顏色是黑色。此外，在圖3中，在DMD傳送用數(shù)據(jù)320中有白色的矩形狀的框線，但該框線是為了便于說明而用于表示出與照射圖案310相當?shù)?40X480像素的范圍，并不表示使白色框線上的微小反射鏡成為ON狀態(tài)。另外，在本實施方式中，在DMD傳送用數(shù)據(jù)320中，白色框線上邊的邊沿和下邊的邊沿的寬度相等，并且右邊的邊沿和左邊的邊沿的寬度也相等。但是，適當?shù)卮_定邊沿的寬度即可。根據(jù)照射圖案310與DMD傳送用數(shù)據(jù)320之間的如上所述的關系，控制PC 113根據(jù)照射圖案310的數(shù)據(jù)生成DMD傳送用數(shù)據(jù)320。如上所述，為了生成DMD傳送用數(shù)據(jù)320， 控制PC 113只要簡單地在照射圖案310的周圍追加黑色的邊沿即可。然后，區(qū)域設定部117通過向DMD 106輸出DMD傳送用數(shù)據(jù)320，來向800 X 600個微小反射鏡中的各個微小反射鏡提供ON或OFF的指示。在此，假設不進行基于校準的調整，而DMD 106的微小反射鏡按照被提供的DMD傳送用數(shù)據(jù)320本身成為ON狀態(tài)或OFF狀態(tài)，從激光光源103射出激光。在該情況下，一般，照射到被加工物102上的激光的圖案與所希望的照射圖案310 不同。這是因為在激光加工裝置100的光學系統(tǒng)和/或攝像系統(tǒng)中存在偏離、變形。例如，有可能反射鏡、透鏡變形，或者激光加工裝置100的各結構要素的安裝位置偏離，或者存在安裝角度偏離而從原來的角度旋轉后安裝了的部件。圖3的實況圖像330是在這樣與所希望的照射圖案310不同的圖案被照射在被加工物102上的情況下由攝像機112拍攝到的圖像的例子。因此，實況圖像330上的位置也可以用xy坐標系來表示，實況圖像330的大小是640X480像素。在圖3的實況圖像330中，用白色表示實際被照射了激光的部分，用黑色表示沒有被照射的部分。將實況圖像330與照射圖案310進行比較可知，白色的十字形狀向χ軸的正方向移動，進而按逆時針旋轉了約15度。從照射圖案310向實況圖像330的變形實際上不只是這樣的平行移動(位移)和旋轉，還包括放大/縮小即比例變換、剪切變形等形狀的變形。因此，為了防止這樣的變形，需要進行校準，根據(jù)校準的結果來調整激光的照射。在本實施方式中，將因存在于激光加工裝置100的偏離、變形引起的如上述那樣的照射圖案的變形看作是一種變換的結果，在數(shù)學上對該變換進行模型化。接著，說明通過校準獲取表示該在數(shù)學上模型化的變換的參數(shù)并根據(jù)所獲取的參數(shù)進行調整的處理。首先，說明校準方法。控制PC 113向區(qū)域設定部117提供如圖2所示那樣的由面積不同的多個點的圖形構成的校準圖案。由于面積分別不同，使得通過圖像處理進行的、向區(qū)域設定部117提供的校準圖案與燒灼在感光體的表面上的校準圖案的圖形之間的識別變得容易。因此，校準圖案只要是能夠區(qū)分3個點中的各個點，就可以是任意的形狀的圖案。接著，通過攝像機112拍攝燒灼在感光體的表面上的校準圖案。圖像處理部116 從所獲取的校準圖案的圖像中檢測各圖形的重心位置和面積。同樣地，圖像處理部116從提供給區(qū)域設定部117的校準圖案的圖像中檢測各圖形的重心位置和面積。然后，根據(jù)提供給區(qū)域設定部117的校準圖案中的3個點與燒灼在感光體的表面上的校準圖案中的3個點之間的位置關系，從區(qū)域設定部117制作感光體表面的變換矩陣。如下制作變換矩陣。即，將被區(qū)域設定部117設為ON的反射鏡位置設為反射鏡坐標值，將通過激光光源103燒灼在感光體表面上的與上述反射鏡位置對應的位置設為照射坐標值。然后，通過如下的兩個步驟求出變換矩陣。首先，作為第一步驟，求出多個點的反射鏡坐標值和與之對應的多個點的照射坐標值。通過向區(qū)域設定部117提供與DMD 106上的全部微小反射鏡的ON、OFF 一對一對應的規(guī)定的二維的2值圖像，來能夠調整DMD 106。因此，通過將如圖2所示那樣的包含位置和面積不同的多個點的圖形的2值圖像傳送到區(qū)域設定部117，來調整由DMD 106形成的圖案的形狀。然后，通過從激光光源103照射進行空間調制后的激光，來對感光體表面執(zhí)行與2值圖像對應的圖案的燒灼。通過攝像機112拍攝包含被燒灼的圖案的感光體表面的圖像。將提供給區(qū)域設定部117的2值圖像和燒灼在感光體表面上的圖案的圖像傳送到圖像處理部116，執(zhí)行校準圖案坐標檢測處理。圖4是表示校準圖案坐標檢測處理的流程的流程圖。在步驟S401中，圖像處理部116對燒灼在感光體表面上的圖案的圖像執(zhí)行將白色作為圖案而將黑色作為背景的二值化。作為二值化的方法，只要采用浮動二值化處理等公知的方法即可。也可以將白色作為圖案而將黑色作為背景來制作提供給區(qū)域設定部117的 2值圖像。然后，在步驟S402中，針對二值化后的圖像，在實施收縮處理后實施膨脹處理，獲得與圖案有關的前景二值化圖像。收縮處理是使背景的區(qū)域收縮的處理，通過該收縮處理， 消除了線寬度為規(guī)定寬度以下的部分。然后，針對收縮處理所剩余的圖案的區(qū)域，通過膨脹處理來恢復為原來大小的區(qū)域。在步驟S403中，對實施了膨脹處理和收縮處理后的二值化圖像的孤立區(qū)域作標記。標記的方法是任意的，只要適用公知的方法即可。接著，在步驟S404中，計算出各圖案的重心位置，在步驟S405中，計算出各圖案的面積。然后，在步驟S406中，通過按照在步驟S405中計算出的面積的大小進行排序，來使提供給區(qū)域設定部117的2值圖像上的多個點的圖案與燒灼在感光體表面上的多個點的圖案分別對應起來。例如，將提供給區(qū)域設定部117的2值圖像上的多個點的圖案中的面積最大的圖案與燒灼在感光體表面上的多個點的圖案中的面積最大的圖案看作是對應的。這樣，獲取提供給區(qū)域設定部117的2值圖像上的多個點的圖案與燒灼在感光體表面上的多個點的圖案的對應關系。接著，作為第二步驟，根據(jù)多個點的反射鏡坐標值和與之對應的多個點的照射坐標值，求出仿射變換矩陣。例如，在圖3中，DMD傳送用數(shù)據(jù)320除了邊沿以外，與照射圖案310相同。因此， 事實上可以說照射圖案310就是對DMD106指定的輸入圖案。而且,實況圖像330是在與該輸入圖案對應地向被加工物102上照射未進行任何調整而產生了變形的激光的情況下在圖像中產生的輸出圖案。因此，可以看作從照射圖案310向實況圖像330的變形是由于從上述輸入圖案向上述輸出圖案的變換而引起的。在本實施方式中，采用如下數(shù)學模型該變換是通過變換矩陣T來表示的仿射變換。即，變換矩陣T的各元素是在校準中應該計算的變換參數(shù)。如上所述，輸入圖案和輸出圖案都可以用xy坐標系來表示，另外，即使始終根據(jù)u =X且V = y而將UV坐標系和xy坐標系看作是相同的，對于變換參數(shù)的計算也是沒有問題的。即，本實施方式中的數(shù)學模型如下與DMD傳送用數(shù)據(jù)320中的坐標(u，v)相等的照射圖案310中的照射坐標(x，y)通過表示仿射變換的變換矩陣T被變換為實況圖像330 中的反射鏡坐標(χ' ,1')。如果用公式表示該數(shù)學模型，則如下。
權利要求
1.一種調整裝置，對激光加工裝置進行控制，該激光加工裝置具備光學系統(tǒng)，其用于將從激光光源射出的激光引導到載置了被加工物的臺上；空間調制單元，其被設置在從上述激光光源到上述被加工物的光路上，由多個排列的微小可動元件構成以按照希望的輸入圖案向上述被加工物照射上述激光；以及照射單元，其向上述被加工物照射通過上述空間調制單元成形為上述輸入圖案的形狀的上述激光，該調整裝置的特征在于，具備校準圖案照射單元，其向感光體照射通過上述空間調制單元成形為任意的校準圖案的形狀的上述激光；被加工物攝像單元，其拍攝通過上述校準圖案照射單元照射了上述激光的上述感光體的圖像；偏離值計算單元，其計算通過上述被加工物攝像單元拍攝到的圖像的激光痕跡的形狀與上述校準圖案的形狀之間的偏離值；變換參數(shù)計算單元，其根據(jù)由上述偏離值計算單元計算出的偏離值，計算用于進行校正以使上述激光在上述被加工物上的形狀與上述輸入圖案的形狀一致的變換參數(shù)；以及調整單元，其根據(jù)由上述變換參數(shù)計算單元計算出的變換參數(shù)，調整按照上述輸入圖案向上述被加工物進行的激光照射。
2.根據(jù)權利要求I所述的調整裝置，其特征在于，上述校準圖案照射單元通過上述空間調制單元使引導光成形為上述校準圖案的形狀并照射到上述感光體，其中，為了確認上述激光是否按照上述輸入圖案的形狀照射到上述被加工物而將該引導光經由上述光學系統(tǒng)照射到上述被加工物，上述被加工物攝像單元拍攝通過上述校準圖案照射單元照射了上述引導光的上述感光體的圖像，上述偏離值計算單元計算通過上述被加工物攝像單元拍攝到的圖像的引導光痕跡的形狀與上述激光痕跡的形狀之間的偏離值，上述變換參數(shù)計算單元根據(jù)上述激光痕跡的形狀與上述校準圖案的形狀之間的偏離值以及上述引導光痕跡的形狀與上述激光痕跡的形狀之間的偏離值，計算上述變換參數(shù)。
3.根據(jù)權利要求I所述的調整裝置，其特征在于，還包括校準圖案制作單元，該校準圖案制作單元根據(jù)作為上述感光體而形成了電路圖案的被加工物的表面的信息制作上述校準圖案，使得通過上述校準圖案照射單元照射的上述激光照射到上述表面中的除上述電路圖案部分以外的部分。
4.根據(jù)權利要求3所述的調整裝置，其特征在于，上述校準圖案制作單元以避開作為上述表面的信息的電路圖案或缺陷的方式制作校準圖案。
5.根據(jù)權利要求I所述的調整裝置，其特征在于，還包括顯示單元，該顯示單元將被照射通過上述調整單元調整后的激光的區(qū)域重疊到由上述被加工物攝像單元拍攝到的上述被加工物的圖像上來進行顯示。
6.一種激光加工裝置，其特征在于，具備光學系統(tǒng)，其用于將從激光光源射出的激光引導到載置了被加工物的臺上；空間調制單元，其被設置在從上述激光光源到上述被加工物的光路上，由多個排列的微小可動元件構成以按照希望的輸入圖案向上述被加工物照射上述激光；試射單元，其向感光體照射通過上述空間調制單元成形為上述輸入圖案的形狀的上述激光；被加工物攝像單元，其拍攝通過上述試射單元照射了上述激光的上述感光體的圖像； 偏離值計算單元，其計算通過上述被加工物攝像單元拍攝到的圖像的激光痕跡的形狀與上述輸入圖案的形狀之間的偏離值；變換參數(shù)計算單元，其根據(jù)由上述偏離值計算單元計算出的偏離值，計算用于進行校正以使上述激光在上述被加工物上的形狀與上述輸入圖案的形狀一致的變換參數(shù)；以及調整單元，其根據(jù)由上述變換參數(shù)計算單元計算出的變換參數(shù)，調整按照上述輸入圖案向上述被加工物進行的激光照射。
7.根據(jù)權利要求6所述的激光加工裝置，其特征在于，上述試射單元通過上述空間調制單元使引導光成形為上述輸入圖案的形狀并照射到上述感光體，其中，為了確認上述激光是否按照上述輸入圖案的形狀照射到上述被加工物而將該引導光經由上述光學系統(tǒng)照射到上述被加工物，上述被加工物攝像單元拍攝通過上述試射單元照射了上述引導光的上述感光體的圖像，上述偏離值計算單元計算通過上述被加工物攝像單元拍攝到的圖像的引導光痕跡的形狀與上述激光痕跡的形狀之間的偏離值，上述變換參數(shù)計算單元根據(jù)上述激光痕跡的形狀與上述輸入圖案的形狀之間的偏離值以及上述引導光痕跡的形狀與上述激光痕跡的形狀之間的偏離值，計算上述變換參數(shù)。
8.根據(jù)權利要求6所述的激光加工裝置，其特征在于，還包括照射單元，該照射單元向上述被加工物照射通過上述調整單元進行調整并被成形為上述輸入圖案的形狀的上述激光。
9.一種調整方法，由對激光加工裝置進行控制的調整裝置的計算機執(zhí)行以下的步驟， 該激光加工裝置具備光學系統(tǒng)，其用于將從激光光源射出的激光引導到載置了被加工物的臺上；空間調制單元，其被設置在從上述激光光源到上述被加工物的光路上，由多個排列的微小可動元件構成以按照希望的輸入圖案向上述被加工物照射上述激光；以及照射單元，其向上述被加工物照射通過上述空間調制單元成形為上述輸入圖案的形狀的上述激光，上述計算機執(zhí)行以下的步驟向感光體照射通過上述空間調制單元成形為任意的校準圖案的形狀的上述激光； 拍攝照射了上述激光的上述感光體的圖像；計算所拍攝到的上述圖像的激光痕跡的形狀與上述校準圖案的形狀之間的偏離值； 根據(jù)計算出的上述偏離值，計算用于進行校正以使上述激光在上述被加工物上的形狀與上述輸入圖案的形狀一致的變換參數(shù)；以及根據(jù)計算出的上述變換參數(shù)，調整按照上述輸入圖案向上述被加工物進行的激光照射。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種通過根據(jù)按照規(guī)定的校準圖案向感光體照射的激光痕跡來執(zhí)行激光校準從而能夠提高激光加工的精度的調整裝置、激光加工裝置和調整方法。為此，向感光體照射通過空間調制單元(DMD)成形為任意的校準圖案的形狀的激光，拍攝被照射上述激光的上述感光體的圖像，計算所拍攝到的上述圖像的激光痕跡的形狀與上述校準圖案的形狀之間的偏離值，根據(jù)計算出的上述偏離值，計算出用于進行校正以使上述激光在被加工物上的形狀與輸入圖案的形狀一致的變換參數(shù)，根據(jù)計算出的上述變換參數(shù)，調整按照上述輸入圖案向上述被加工物進行的激光照射。
文檔編號B23K26/00GK102601519SQ20121001278
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權日2011年1月18日
發(fā)明者山崎隆一 申請人:奧林巴斯株式會社