JPH10263854A - Scanning type laser marker - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To carry out marking with high precision by correcting distortion aberration in the scanning of a laser beam as much as possible. SOLUTION: In an amplifier circuit 30, 32, a scanning control signal SX, SY in the X and Y directions is each inputted, which instructs the rotation angle of an X-axis and Y-axis scanning mirrors, namely, which instructs an objective points (X, Y) for moving on an image (surface of an object to be machined). An arithmetic and logic unit is formed that carriers out an operation, (SX+|SX|.SY<2> ) or (SX-|SX|.SY<2> ), for correcting distortion aberration in the X direction, by means of the amplifier 30, 32, square root machine 36, multiplier 40 and adder/subtractor 42. In addition, an arithmetic acid logic unit is also formed that carriers out an opeartion, (SY+|SY|.SX<2> ) or (SY-|SY|.SX<2> ), for correcting distortion aberration in the Y direction, by means of the amplifier 30, 32, square rotor 34, multiplier 38 and adder/subtracter 44.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【００１０】[0010]

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物の表面上
にレーザ光のビームスポットをスキャンしながら所望の
パターンをマーキングするスキャニング式のレーザマー
カ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning type laser marker device for marking a desired pattern while scanning a beam spot of a laser beam on the surface of a workpiece.

【００２０】[0020]

【従来の技術】一般に、スキャニング式のレーザマーキ
ング装置は、図８に示すように、レーザ光を発振出力す
るレーザ発振部１００と、このレーザ発振部１００から
のレーザ光をスキャン（走査）しながら被加工物Ｗに向
けて集光照射するスキャニング部１０２と、レーザ発振
部１００およびスキャニング部１０２の各々の動作（レ
ーザ発振動作、スキャニング動作）を制御する制御部１
０４とから構成されている。2. Description of the Related Art Generally, as shown in FIG. 8, a scanning type laser marking apparatus includes a laser oscillation unit 100 that oscillates and outputs a laser beam, and scans (scans) the laser beam from the laser oscillation unit 100. A scanning unit 102 for converging and irradiating the workpiece W, and a control unit 1 for controlling the respective operations (laser oscillation operation, scanning operation) of the laser oscillation unit 100 and the scanning unit 102
04.

【００３０】スキャニング部１０２には、Ｘ軸スキャン
・ミラー、Ｙ軸スキャン・ミラー、Ｘ軸ガルバノメー
タ、Ｙ軸ガルバノメータ、結像レンズ等が内蔵されてい
る。レーザ発振部１００から来たレーザ光は、先ず一方
のミラーたとえばＸ軸スキャン・ミラーに入射し、そこ
で全反射してから他方のミラー（Ｙ軸スキャン・ミラ
ー）に入射し、このミラーで全反射したのち結像レンズ
を通って被加工物Ｗの所定の表面（マーキング加工面）
上にビームスポットとして結像する。The scanning unit 102 includes an X-axis scan mirror, a Y-axis scan mirror, an X-axis galvanometer, a Y-axis galvanometer, an imaging lens, and the like. The laser light coming from the laser oscillation unit 100 first enters one mirror, for example, an X-axis scan mirror, and is totally reflected there, and then is incident on the other mirror (Y-axis scan mirror). After passing through the imaging lens, the predetermined surface of the workpiece W (marking processing surface)
An image is formed as a beam spot on the top.

【００４０】マーキング面上のレーザビームスポットの
位置は、Ｘ方向ではＸ軸スキャン・ミラーの振れ角によ
って決まり、Ｙ方向ではＹ軸スキャン・ミラーの振れ角
によって決まり。Ｘ軸スキャン・ミラーはＸ軸ガルバノ
メータの駆動でそのミラー回転軸を中心に左右の首振り
（回転）を行い、Ｙ軸スキャン・ミラーはＹ軸ガルバノ
メータの駆動でそのミラー回転軸を中心に左右の首振り
（回転）を行う。Ｘ軸およびＹ軸ガルバノメータには、
制御部１０４より両ミラーを振る角度を指示するスキャ
ニング制御信号が与えられる。The position of the laser beam spot on the marking surface is determined by the deflection angle of the X-axis scan mirror in the X direction, and determined by the deflection angle of the Y-axis scan mirror in the Y direction. The X-axis scan mirror swings (rotates) left and right around the mirror rotation axis by driving the X-axis galvanometer, and the Y-axis scan mirror swings left and right around the mirror rotation axis by driving the Y-axis galvanometer. Swing (rotate). X-axis and Y-axis galvanometers include
A scanning control signal for instructing an angle at which both mirrors are swung is supplied from the control unit 104.

【００５０】したがって、レーザ発振部１００からのレ
ーザ光が所定のタイミングで入ってくる度に、それと同
期してＸ軸およびＹ軸ガルバノメータがそれぞれＸ軸お
よびＹ軸スキャン・ミラーを指示された角度に振ること
により、被加工物Ｗの表面上の所望の位置にレーザ光の
ビームスポットが集光照射される。そうすると、ビーム
スポットが結像した位置付近では被加工物Ｗの表面がレ
ーザエネルギーにより局所的に加熱されて溶融、酸化す
る。この溶融、酸化部分が所望のパターンを描くように
レーザ光のビームスポットをスキャンすると、被加工物
Ｗの表面に該描画パターン（文字、記号、図形等）がマ
ーキング（刻印）される。Therefore, every time the laser beam from the laser oscillation section 100 enters at a predetermined timing, the X-axis and Y-axis galvanometers respectively move the X-axis and Y-axis scan mirrors to the designated angles in synchronization with the laser beam. By shaking, a beam spot of the laser beam is focused and irradiated on a desired position on the surface of the workpiece W. Then, near the position where the beam spot is imaged, the surface of the workpiece W is locally heated by the laser energy and melts and oxidizes. When a laser beam spot is scanned so that the melted or oxidized portion draws a desired pattern, the drawing pattern (characters, symbols, figures, and the like) is marked on the surface of the workpiece W.

【００６０】[0060]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、ガ
ルバノメータおよびスキャン・ミラーは、スキャニング
制御信号に対してリニアな回転角度で回転するよう（角
速度一定）に構成されている。このため、結像レンズに
通常の集光レンズいわゆるｆｔａｎθレンズを用いた場
合には、図９に示すように、フォーカスエラー、タンジ
ェンシャルエラーといった２つの幾何学的エラーが生じ
る。平坦な像面（被加工物Ｗの表面）上でレーザ光のビ
ームスポットをスキャンしたときに、そのような幾何学
的エラーが生じると、描画（マーキング）されるパター
ンには糸巻形の歪みが現れる。Generally, the galvanometer and scan mirror are configured to rotate at a linear rotation angle with respect to the scanning control signal (at a constant angular velocity). For this reason, when a normal condenser lens, so-called ftan θ lens, is used as the imaging lens, two geometric errors such as a focus error and a tangential error occur as shown in FIG. When such a geometric error occurs when scanning a beam spot of a laser beam on a flat image plane (the surface of the workpiece W), a pincushion-shaped distortion occurs in a pattern to be drawn (marked). appear.

【００７０】ここで、糸巻形の歪みとは、図１０の(A)
に示すような格子状のパターンを描画しようとしたとき
に、これが図１０の(B) に示すように糸巻形に歪んだパ
ターンとなってマーキングされる現象である。Here, the pincushion-shaped distortion is defined in FIG.
When a grid-like pattern as shown in Fig. 10 is to be drawn, this is a phenomenon in which a marking is formed as a pincushion-shaped pattern as shown in Fig. 10B.

【００８０】そこで、この種のレーザマーカ装置では、
結像レンズに、平坦な像面上のスキャン線速度を一定に
するようなレンズ特性、つまりビームの移動距離Ｌがス
キャン角度θに比例するようなレンズ特性（Ｌ＝ｆθ特
性）を有するｆθレンズを用いている。ｆθレンズは、
歪曲の基準が通常の結像レンズ（ｆｔａｎθレンズ）と
は違って、マイナス方向（樽形）に大きく歪曲収差が働
き、これによって像面上の焦点つまりビームスポットの
移動距離がスキャン・ミラーの回転角度に比例するよう
に設計されている。Therefore, in this type of laser marker device,
An fθ lens having a lens characteristic such that a scanning linear velocity on a flat image plane is constant, that is, a lens characteristic (L = fθ characteristic) in which a moving distance L of a beam is proportional to a scan angle θ. Is used. The fθ lens is
Unlike a normal imaging lens (ftan θ lens), the standard of distortion is large distortion in the negative direction (barrel shape), whereby the focal point on the image plane, that is, the moving distance of the beam spot, is changed by the rotation of the scan mirror. It is designed to be proportional to the angle.

【００９０】ここで、樽形の歪みとは、図１０の(A) に
示すような格子状のパターンを描画しようとしたとき
に、これが図１０の(C) に示すように樽形に歪んだパタ
ーンにマーキングされる現象である。ｆθレンズは、糸
巻形歪みをキャンセルするように、樽形（マイナス歪
曲）の補正を加えて作られている。Here, the barrel-shaped distortion means that when a grid-like pattern as shown in FIG. 10A is to be drawn, the pattern is distorted into a barrel shape as shown in FIG. 10C. It is a phenomenon that is marked on the pattern. The fθ lens is made by adding barrel-shaped (minus distortion) correction so as to cancel pincushion distortion.

【０１００】しかしながら、実際には、理想的な、つま
り完全なＬ＝ｆθ特性を有するｆθレンズを設計・製作
することは非常に難しい。However, in practice, it is very difficult to design and manufacture an ideal fθ lens having perfect L = fθ characteristics.

【０１１０】また、Ｘ軸スキャン・ミラーからｆθレン
ズまでの光学的距離とＹ軸スキャン・ミラーからｆθレ
ンズまでの光学的距離とが違うため、ｆθレンズによる
歪曲収差の補正量がＸ方向とＹ方向とでアンバランスに
なるという問題もある。すなわち、ｆθレンズから見て
光学的距離が比較的遠い方のミラーたとえばＹ軸スキャ
ン・ミラーに基準を置いてｆθレンズを設計または選択
した場合には、近い方のＸ軸スキャン・ミラー側に対し
てはマイナス方向の歪曲収差の補正量が過剰になって、
Ｘ方向において樽形の歪みが生じてしまう。逆に、比較
的近い方のＸ軸スキャン・ミラーに基準を置いてｆθレ
ンズを設計または選択した場合には、遠い方のＹ軸スキ
ャン・ミラー側に対してはマイナス方向の歪曲収差の補
正量が不足し、Ｙ方向において糸巻形の歪みが残ってし
まう。Also, since the optical distance from the X-axis scan mirror to the fθ lens is different from the optical distance from the Y-axis scan mirror to the fθ lens, the amount of distortion correction by the fθ lens is There is also a problem that the direction is unbalanced. That is, when the fθ lens is designed or selected with reference to a mirror whose optical distance is relatively far as viewed from the fθ lens, for example, a Y-axis scan mirror, the closer to the X-axis scan mirror, Correction amount of distortion in the minus direction becomes excessive,
Barrel distortion occurs in the X direction. Conversely, when the fθ lens is designed or selected with reference to the relatively close X-axis scan mirror, the correction amount of the negative distortion in the far Y-axis scan mirror is reduced. Is insufficient, and pincushion-shaped distortion remains in the Y direction.

【０１２０】このように、ｆθレンズだけで歪曲収差の
補正を可及的に行うことは、ほとんど不可能である。こ
のため、従来のスキャニング式レーザマーカ装置では、
マーキング精度を向上させるのが難しかった。As described above, it is almost impossible to correct distortion as much as possible using only the fθ lens. For this reason, in the conventional scanning laser marker device,
It was difficult to improve the marking accuracy.

【０１３０】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、レーザ光のスキャニングにおける歪曲収差を極
限または可及的に補正して、精度の高いマーキングを行
えるようにしたスキャニング式レーザマーカ装置を提供
することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and a scanning type laser marker device capable of correcting a distortion in scanning of a laser beam to the utmost or as much as possible so that highly accurate marking can be performed. The purpose is to provide.

【０１４０】[0140]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のうち請求項１に記載の発明は、被加工物
の表面上でレーザ光のビームスポットをスキャンして所
望の文字、記号または図形をマーキングするようにした
スキャニング式レーザマーカ装置において、前記被加工
物の表面上で前記レーザ光のビームスポットをスキャン
するために所定の位置で回転運動しながら前記レーザ光
を反射するスキャン・ミラーと、前記スキャン・ミラー
からの前記レーザ光を前記被加工物の表面上に結像させ
るための結像レンズと、前記スキャン・ミラーを所定の
方向に回転駆動するためのスキャン・ミラー駆動手段
と、前記スキャン・ミラーの回転角度をそれぞれ指示す
るスキャニング制御信号を入力し、前記被加工物の表面
上におけるビームスポット位置の歪曲収差を補正するた
めに前記スキャニング制御信号について所定の演算を行
って前記スキャニング制御信号を補正する歪曲収差補正
手段と、前記歪曲収差補正手段により補正された前記ス
キャニング制御信号に応じて前記スキャン・ミラー駆動
手段を電気的に駆動する駆動回路とを具備することを特
徴とする。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a desired character is scanned by scanning a beam spot of a laser beam on the surface of a workpiece. A scanning type laser marker device for marking a symbol or figure, wherein the laser beam reflects the laser beam while rotating at a predetermined position to scan a beam spot of the laser beam on the surface of the workpiece. A mirror, an imaging lens for forming an image of the laser beam from the scan mirror on the surface of the workpiece, and a scan mirror drive for rotating the scan mirror in a predetermined direction And a scanning control signal for instructing a rotation angle of the scan mirror. Distortion correction means for performing a predetermined operation on the scanning control signal to correct the scanning control signal in order to correct the distortion at the cut position, and according to the scanning control signal corrected by the distortion aberration correction means. A driving circuit for electrically driving the scan mirror driving means.

【０１５０】また、請求項２に記載の発明は、被加工物
の表面上でレーザ光のビームスポットをスキャンして所
望の文字、記号または図形をマーキングするようにした
スキャニング式レーザマーカ装置において、前記被加工
物の表面上で前記レーザ光のビームスポットを互いに直
交する第１および第２の方向にそれぞれスキャンするた
めに所定の位置で回転運動しながら前記レーザ光を反射
する第１および第２のスキャン・ミラーと、前記第１お
よび第２のスキャン・ミラーを通ってきた前記レーザ光
を前記被加工物の表面上に結像させるための結像レンズ
と、前記第１および第２のスキャン・ミラーをそれぞれ
回転駆動するための第１および第２のガルバノメータ
と、前記第１および第２のスキャン・ミラーの回転角度
をそれぞれ指示する第１および第２のスキャニング制御
信号を入力し、前記被加工物の表面上におけるビームス
ポット位置の歪曲収差を補正するために前記第１および
第２のスキャニング制御信号について所定の演算を行っ
て前記第１のスキャニング制御信号および／または前記
第２の補正スキャニング制御信号を補正する歪曲収差補
正手段と、前記歪曲収差補正手段により補正された前記
第１および第２のスキャニング制御信号に応じてそれぞ
れ前記第１および第２のガルバノメータを電気的に駆動
するガルバノメータ駆動回路とを具備することを特徴と
する。The invention according to claim 2 is a scanning type laser marker device which scans a beam spot of a laser beam on a surface of a workpiece to mark a desired character, symbol or figure. First and second reflecting laser light while rotating at a predetermined position to scan the beam spot of the laser light on the surface of the workpiece in first and second directions orthogonal to each other, respectively. A scan mirror; an imaging lens for imaging the laser beam passing through the first and second scan mirrors on a surface of the workpiece; and a first and second scan mirror. First and second galvanometers for rotationally driving the mirrors, and the rotation angles of the first and second scan mirrors, respectively. Receiving first and second scanning control signals and performing a predetermined calculation on the first and second scanning control signals to correct distortion of a beam spot position on the surface of the workpiece; Distortion correction means for correcting the first scanning control signal and / or the second correction scanning control signal, and the first and second scanning control signals corrected by the distortion correction means. A galvanometer driving circuit for electrically driving the first and second galvanometers.

【０１６０】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
記載の発明の構成において、前記歪曲収差補正手段が、
前記第１および第２のスキャニング制御信号の値をそれ
ぞれＳX ，ＳY としたときに、前記第１のスキャニング
制御信号の値ＳX を（ＳX ＋ＳX ・ＳY²）または（ＳX
−ＳX ・ＳY²）と補正するための第１の演算手段と、前
記第２のスキャニング制御信号の値ＳY を（ＳY ＋ＳY
・ＳX²）または（ＳY−ＳY ・ＳX²）と補正するための
第２の演算手段とを有することを特徴とする。The invention described in claim 3 is the same as the claim 2
In the configuration of the invention described in the above, the distortion correction means,
Wherein the first and the value of the second scanning control signal respectively SX, when the SY, the value SX of the first scanning control signal (SX + SX · SY ²⁾ or (SX
-SX · SY ² ), and the value SY of the second scanning control signal is calculated as (SY + SY).
· SX ² ) or (SY-SY · SX ² ).

【０１７０】また、請求項４に記載の発明は、請求項２
に記載の発明の構成において、前記歪曲収差補正手段
が、前記第１および第２のスキャニング制御信号の値を
それぞれＳX ，ＳY とし、任意の値に設定可能な定数を
Ｋx ，Ｋy としたときに、前記第１のスキャニング制御
信号の値ＳX を（ＳX ＋Ｋx ・ＳX ・ＳY²）または（Ｓ
X −Ｋx ・ＳX ・ＳY²）と補正するための第３の演算手
段と、前記第２のスキャニング制御信号の値ＳY を（Ｓ
Y ＋Ｋy ・ＳY ・ＳX²）または（ＳY −Ｋy ・ＳY ・Ｓ
X²）と補正するための第４の演算手段とを有することを
特徴とする。The invention described in claim 4 is the same as the claim 2
In the configuration of the invention described in (1), when the distortion correction means sets the values of the first and second scanning control signals to SX and SY, and sets constants that can be set to arbitrary values to Kx and Ky, respectively. , the value SX of the first scanning control signal (SX + Kx · SX · SY 2) or (S
A third calculation means for correcting the ^{X -Kx · SX · SY 2)} , the value SY of the second scanning control signal (S
Y + Ky · SY · SX ² ) or (SY-Ky · SY · S
X ² ) and a fourth calculating means for correction.

【０１８０】また、請求項５に記載の発明は、被加工物
の表面上でレーザ光のビームスポットをスキャンして所
望の文字、記号または図形をマーキングするようにした
スキャニング式レーザマーカ装置において、前記被加工
物の表面上で前記レーザ光のビームスポットをスキャン
するために所定の位置で回転運動しながら前記レーザ光
を反射するスキャン・ミラーと、前記スキャン・ミラー
からの前記レーザ光を前記被加工物の表面上に結像させ
るための結像レンズと、前記スキャン・ミラーを所定の
方向に回転駆動するためのスキャン・ミラー駆動手段
と、前記スキャン・ミラーの回転角度をそれぞれ指示す
るスキャニング制御信号を入力し、前記被加工物の表面
上におけるビームスポット位置の歪曲収差を補正するた
めに前記スキャニング制御信号の値に対して予め設定さ
れた所定の対応関係の値を有する補正スキャニング制御
信号を生成する歪曲収差補正手段と、前記歪曲収差補正
手段により生成された前記補正スキャニング制御信号に
応じて前記スキャン・ミラー駆動手段を電気的に駆動す
る駆動回路とを具備することを特徴とする。The invention according to claim 5 is a scanning type laser marker device which scans a beam spot of a laser beam on a surface of a workpiece to mark a desired character, symbol or figure. A scanning mirror that reflects the laser light while rotating at a predetermined position to scan the beam spot of the laser light on the surface of the workpiece; and the processing the laser light from the scan mirror into the workpiece. An imaging lens for forming an image on the surface of an object; a scan mirror driving unit for rotating the scan mirror in a predetermined direction; and a scanning control signal for instructing a rotation angle of the scan mirror. And the scanning to correct the distortion of the beam spot position on the surface of the workpiece. A distortion correction unit configured to generate a correction scanning control signal having a value of a predetermined correspondence relationship set in advance with respect to a value of the control signal, and the correction scanning control signal generated by the distortion correction unit according to the correction scanning control signal. And a drive circuit for electrically driving the scan mirror drive means.

【０１９０】また、請求項６に記載の発明は、請求項５
に記載の発明の構成のうち、前記歪曲収差補正手段が、
前記スキャニング制御信号の値をアドレス値として入力
し、このアドレス値で指定される記憶位置から前記補正
スキャニング制御信号の値を表すデータを読み出して出
力するルックアップ・テーブル・メモリを有することを
特徴とする。The invention described in claim 6 is the same as that in claim 5
In the configuration of the invention described in the above, the distortion correction means,
It has a lookup table memory for inputting the value of the scanning control signal as an address value, reading data representing the value of the corrected scanning control signal from a storage location designated by the address value, and outputting the data. I do.

【０２００】[0200]

【発明の実施の形態】以下、図１〜図７を参照して本発
明の実施例を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【０２１０】本発明の一実施例によるスキャニング式レ
ーザマーカ装置は、基本的には図８に示したものと同様
の構成でよい。すなわち、たとえばＹＡＧレーザ光を発
振出力するＹＡＧレーザ発振部と、このＹＡＧレーザ発
振部からのレーザ光をスキャン（走査）しながら被加工
物Ｗに向けて集光照射するスキャニング部と、レーザ発
振部およびスキャニング部の各々の動作（レーザ発振動
作、スキャニング動作）を制御する制御部とから構成さ
れてよい。The scanning type laser marker device according to one embodiment of the present invention may have basically the same configuration as that shown in FIG. That is, for example, a YAG laser oscillating unit that oscillates and outputs a YAG laser beam, a scanning unit that converges and irradiates the workpiece W while scanning (scanning) the laser beam from the YAG laser oscillating unit, and a laser oscillating unit And a control unit that controls each operation (laser oscillation operation, scanning operation) of the scanning unit.

【０２２０】図１に、この実施例によるスキャニング部
内の光学的スキャニング機構の構成例を示す。この光学
的スキャニング機構は、互いに直交する回転軸１０ａ，
１２ａに取り付けられたＹ軸スキャン・ミラー１０およ
びＸ軸スキャン・ミラー１２と、両ミラー１０，１２を
それぞれ回転振動（首振り）させるＹ軸ガルバノメータ
１４およびＸ軸ガルバノメータ１６を有している。FIG. 1 shows an example of the configuration of an optical scanning mechanism in the scanning section according to this embodiment. This optical scanning mechanism includes rotating axes 10a,
It has a Y-axis scan mirror 10 and an X-axis scan mirror 12 attached to 12a, and a Y-axis galvanometer 14 and an X-axis galvanometer 16 for rotating and vibrating (oscillating) both mirrors 10, 12, respectively.

【０２３０】スキャニング部内に入って来たレーザ発振
部からのマーキング用のレーザ光ＬＢは、先ずＹ軸スキ
ャン・ミラー１０に入射して、そこで全反射してからＸ
軸スキャン・ミラー１２に入射し、このミラー１２で全
反射してのちｆθレンズ１８を通って被加工物Ｗの表面
（マーキング加工面）上に結像する。マーキング加工面
上のレーザスポットＳＰの位置は、Ｙ方向においてはＹ
軸スキャン・ミラー１０の振れ角によって決まり、Ｘ方
向においてはＸ軸スキャン・ミラー１２の振れ角によっ
て決まる。The laser beam LB for marking from the laser oscillating section which has entered the scanning section first enters the Y-axis scan mirror 10, where it is totally reflected and then X-ray.
The light enters the axis scan mirror 12, is totally reflected by the mirror 12, passes through the fθ lens 18, and forms an image on the surface of the workpiece W (marking processing surface). The position of the laser spot SP on the marking processing surface is Y in the Y direction.
It is determined by the deflection angle of the axis scan mirror 10, and in the X direction is determined by the deflection angle of the X-axis scan mirror 12.

【０２４０】Ｙ軸スキャン・ミラー１０はＹ軸ガルバノ
メータ１４の駆動で矢印Ａ，Ａ’方向に回転振動（首振
り）し、Ｘ軸スキャン・ミラー１２はＸ軸ガルバノメー
タ１６の駆動で矢印Ｂ，Ｂ’方向に回転振動（首振り）
するようになっている。The Y-axis scan mirror 10 rotates (oscillates) in the directions of arrows A and A 'when driven by the Y-axis galvanometer 14, and the X-axis scan mirror 12 drives arrows B and B when driven by the X-axis galvanometer 16. Rotational vibration in 'direction (head swing)
It is supposed to.

【０２５０】Ｙ軸ガルバノメータ１４は、たとえば、Ｙ
軸スキャン・ミラー１０に結合された可動鉄片（回転
子）と、この可動鉄片に接続された制御バネと、固定子
に取り付けられた駆動コイルとを有している。後述する
Ｙ軸ガルバノメータ駆動回路よりＹ方向スキャニング制
御信号に応じた駆動電流が電気ケーブル２０を介してＹ
軸ガルバノメータ１４内の該駆動コイルに供給されるこ
とで、該可動鉄片（回転子）が該制御バネに抗してＹ軸
スキャン・ミラー１０と一体にＹ方向スキャニング制御
信号の指定する角度に振れるようになっている。The Y-axis galvanometer 14 is, for example, a Y-axis galvanometer.
It has a movable iron piece (rotor) coupled to the axis scan mirror 10, a control spring connected to the movable iron piece, and a drive coil attached to the stator. A driving current corresponding to a Y-direction scanning control signal is supplied from a Y-axis galvanometer driving circuit to be described later via the electric cable 20 to the Y-axis.
By being supplied to the drive coil in the axial galvanometer 14, the movable iron piece (rotor) swings to the angle specified by the Y-direction scanning control signal integrally with the Y-axis scan mirror 10 against the control spring. It has become.

【０２６０】Ｘ軸ガルバノメータ１６も同様の構成を有
しており、Ｘ軸ガルバノメータ駆動回路よりＸ方向スキ
ャニング制御信号に応じた駆動電流が電気ケーブル２２
を介してＸ軸ガルバノメータ１６内の駆動コイルに供給
されることで、Ｘ軸ガルバノメータ１６内の可動鉄片
（回転子）がＸ軸スキャン・ミラー１２と一体にＸ方向
スキャニング制御信号の指定する角度に振れるようにな
っている。The X-axis galvanometer 16 has the same configuration, and a driving current corresponding to the X-direction scanning control signal is supplied from the X-axis galvanometer driving circuit to the electric cable 22.
The movable iron piece (rotor) in the X-axis galvanometer 16 is supplied to the drive coil in the X-axis galvanometer 16 via the It can swing.

【０２７０】したがって、レーザ発振部からのレーザ光
ＬＢがスキャニング部内に所定のタイミングで入ってく
る度に、それと同期して両ガルバノメータ１４，１６が
Ｙ方向およびＸ方向スキャニング制御信号に応じてＹ軸
スキャン・ミラー１０およびＸ軸スキャン・ミラー１２
をそれぞれ所定の角度で振ることにより、被加工物Ｗの
表面上でレーザ光ＬＢのビームスポットＳＰがスキャニ
ングされ、そこに所望のパターン（文字、記号、図形
等）がマーキングされる。Therefore, each time the laser beam LB from the laser oscillation section enters the scanning section at a predetermined timing, both the galvanometers 14 and 16 are synchronized with the Y-axis and X-direction scanning control signals in response to the Y-axis scanning control signal. Scan mirror 10 and X-axis scan mirror 12
At a predetermined angle, the beam spot SP of the laser beam LB is scanned on the surface of the workpiece W, and a desired pattern (characters, symbols, figures, etc.) is marked thereon.

【０２８０】ここで、ｆθレンズ１８は、糸巻形歪みを
キャンセルするようにマイナス歪曲（樽形）の補正を加
えたレンズに作られている。これにより、ｆθレンズ１
８を通って被加工物Ｗの表面上で結像するレーザ光ＬＢ
のビームスポットＳＰの２次元的な移動距離がスキャン
・ミラーの回転角度（振れ角）に比例するようになって
いる。Here, the fθ lens 18 is made of a lens to which minus distortion (barrel-shaped) has been corrected so as to cancel pincushion distortion. Thus, the fθ lens 1
8 that forms an image on the surface of the workpiece W through the laser beam LB
Is two-dimensionally moved in proportion to the rotation angle (deflection angle) of the scan mirror.

【０２９０】しかしながら、実際にはｆθレンズ１８で
歪曲収差を完全に補正することは難しく、弱いながらも
樽形または糸巻形の歪みが残る。すなわち、ｆθレンズ
１８によるマイナス歪曲（樽形）の補正量が過剰であれ
ば樽形の歪みが残り、そのマイナス歪曲（樽形）の補正
量が不足すると糸巻形の歪みが残る。However, it is actually difficult to completely correct the distortion with the fθ lens 18, and barrel-shaped or pincushion-shaped distortion remains although it is weak. That is, if the amount of correction of the negative distortion (barrel) by the fθ lens 18 is excessive, barrel distortion remains, and if the amount of correction of the negative distortion (barrel) is insufficient, pincushion distortion remains.

【０３００】本実施例のスキャニング式レーザマーカ装
置では、ｆθレンズ１８によっても補正しきれない歪曲
収差（樽形または糸巻形の歪み）を極限まであるいは可
及的に補正するために、後述するように、スキャニング
制御信号に補正を加える電気的な歪曲収差補正手段を用
いる。これにより、ｆθレンズ１８の要求精度が緩和さ
れている。In the scanning type laser marker device of this embodiment, as described later, in order to correct the distortion (barrel-shaped or pincushion-shaped) which cannot be corrected even by the fθ lens 18 to the utmost or as much as possible. And electrical distortion correcting means for correcting the scanning control signal. Thereby, the required accuracy of the fθ lens 18 is eased.

【０３１０】ここで、図２および図３につき、本実施例
における電気的な歪曲収差補正手段の原理を説明する。Here, the principle of the electric distortion correcting means in this embodiment will be described with reference to FIGS.

【０３２０】図２に、Ｙ方向における歪曲曲線の例を示
す。この中で、実線の曲線は糸巻形歪みの例を示す。こ
の例では、平坦な像面（被加工物Ｗの表面）上の目標点
たとえばＰ（Ｘa ，Ｙa ）へビームスポットＳＰを移動
させようとした場合、Ｙ方向の糸巻形歪みにより、実際
には目標点Ｐ（Ｘa ，Ｙa ）よりもＹ方向にδＹだけオ
フセットした座標点Ｐ’（Ｘa'，Ｙa'）へ移動すること
になる。このオフセットδＹは、目標点Ｐ（Ｘa ，Ｙa
）とこの糸巻形歪みの歪曲曲線を表す関数とで決ま
る。この種の歪曲曲線はＸ，Ｙの高次多項式で表される
が、３次項以上の寄与分は小さいのでこれらを無視し、
２次項の関数で近似させてよい。[0320] Fig. 2 shows an example of a distortion curve in the Y direction. Among these, the solid curve shows an example of pincushion distortion. In this example, when trying to move the beam spot SP to a target point on a flat image surface (the surface of the workpiece W), for example, P (Xa, Ya), the pincushion distortion in the Y direction actually causes The target point P (Xa, Ya) is moved to the coordinate point P '(Xa', Ya ') offset by δY in the Y direction from the target point P (Xa, Ya). This offset δY is equal to the target point P (Xa, Ya
) And a function representing the distortion curve of this pincushion distortion. This kind of distortion curve is expressed by a high-order polynomial of X and Y, but since the contribution of the third-order terms and above is small, they are ignored.
It may be approximated by a function of a quadratic term.

【０３３０】そうすると、図２の例において、目標点Ｐ
（Ｘa ，Ｙa ）に対するＹ方向の糸巻形歪みの歪曲曲線
は、Ｙ軸と交わる点（Ｙa ）を極小点とする放物線で、
かつ座標点Ｐ’（Ｘa'，Ｙa'）を通るから、この歪曲曲
線の関数をＹ＝Ｙa ＋ＡＸ²と表すことができる。ここ
で、係数Ａは正の値とする。Then, in the example of FIG.
The distortion curve of pincushion distortion in the Y direction with respect to (Xa, Ya) is a parabola having a minimum point at the point (Ya) intersecting with the Y axis.
And the coordinate point P '(Xa', Ya ' ) from passing through, may represent a function of the distortion curve and Y = Ya + AX ^2. Here, the coefficient A is a positive value.

【０３４０】したがって、本実施例の歪曲収差補正手段
により目標点Ｐ（Ｘa ，Ｙａ) について上記のようなＹ
方向のオフセットδＹをキャンセルするには、スキャニ
ング制御信号のレベル（次元）において、Ｙ方向の目標
値Ｙa からオフセットδＹ（この場合はＡＸa²）を減じ
た値［Ｙa −ＡＸa²］を制御値とすればよい。Therefore, the distortion correction means of this embodiment sets the target point P (Xa, Ya) at Y
In order to cancel the offset δY in the direction, the value [Ya−AXa ² ] obtained by subtracting the offset δY (AXa ^{2 in} this case) from the target value Ya in the Y direction at the level (dimension) of the scanning control signal is set as the control value. do it.

【０３５０】また、図２において一点鎖線で示すような
歪曲曲線で規定されるＹ方向の樽形歪みを補正するに
は、スキャニング制御信号のレベル（次元）において、
Ｙ方向の目標値Ｙa にオフセット量δＹ（＝ＡＸa²）を
加算して、［Ｙa ＋ＡＸa²］を制御値とすればよい。In order to correct the barrel distortion in the Y direction defined by the distortion curve shown by the dashed line in FIG. 2, the level (dimension) of the scanning control signal is as follows.
The offset value δY (= AXa ² ) may be added to the target value Ya in the Y direction, and [Ya + AXa ² ] may be used as the control value.

【０３６０】Ｘ方向における歪曲収差の補正も、図３に
示すように、ＸとＹの関係が逆になるだけで、上記と同
様の手法を適用できる。すなわち、Ｘ方向の糸巻形歪み
に対してはスキャニング制御信号のＸ方向の目標値Ｘa
からオフセットδＸ（図示の場合はＡＹa²）を減じた値
［Ｘa −ＡＹa²］を制御値とすればよく、Ｘ方向の樽形
歪みに対してはスキャニング制御信号のＸ方向の目標値
Ｘa にオフセットδＸ（＝ＡＹ² ）を加算した値［Ｙa
＋ＡＹa²］を制御値とすればよい。The same technique as described above can be applied to the correction of distortion in the X direction, as shown in FIG. 3, except that the relationship between X and Y is reversed. That is, for the pincushion distortion in the X direction, the X-direction target value Xa of the scanning control signal is used.
The value [Xa−AYa ² ] obtained by subtracting the offset δX (AYa ^{2 in the} illustrated example) from the above may be used as the control value. For the barrel distortion in the X direction, the target value Xa in the X direction of the scanning control signal is obtained. A value obtained by adding the offset δX (= AY ² ) [Ya
+ AYa ² ] may be used as the control value.

【０３７０】ここで、歪曲線（放物線）の歪曲度を表す
係数Ａは、これを一定値（定数）とする近似法も可能で
はあるが、実際には図２および図３で点線で示すように
原点（中心）から離れるほど歪曲度が大きくなるので、
その分のパラメータを取り込めばより精度が高くなる。
たとえば、原点から当該歪曲線（放物線）がＹ軸または
Ｘ軸と交わる極小または極大点までの距離（｜Ｙa ｜，
｜Ｘa ｜）に歪曲度が比例すると見做して、Ａ＝｜Ｙa
｜またはＡ＝｜Ｘa ｜としてよい。Here, the coefficient A representing the degree of distortion of the distortion curve (parabola) can be approximated by setting this to a constant value (constant), but actually, as shown by the dotted lines in FIGS. Because the degree of distortion increases as the distance from the origin (center) increases,
If the parameters are taken into account, the accuracy will be higher.
For example, the distance from the origin to the minimum or maximum point where the distortion curve (parabola) intersects the Y axis or the X axis (| Ya |,
| Xa |), it is assumed that the degree of distortion is proportional to A = | Ya
| Or A = | Xa |.

【０３８０】そうすると、ビームスポットの各移動目標
値を（Ｘ，Ｙ）としたときの歪曲収差補正手段による補
正の演算式は、次のようになる。 Ｙ方向の糸巻形歪みに対しては、Ｙ＝Ｙ−｜Ｙ｜・Ｘ² …（１） Ｙ方向の樽形歪みに対しては、 Ｙ＝Ｙ＋｜Ｙ｜・Ｘ² …（２） Ｘ方向の糸巻形歪みに対しては、Ｘ＝Ｘ−｜Ｘ｜・Ｙ² …（３） Ｘ方向の樽形歪みに対しては、 Ｘ＝Ｘ＋｜Ｘ｜・Ｙ² …（４）Then, when the respective movement target values of the beam spot are (X, Y), the calculation formula of the correction by the distortion correcting means is as follows. For pincushion distortion in the Y direction, Y = Y− | Y | · X ² (1) For barrel distortion in the Y direction, Y = Y + | Y | · X ² (2) X For pincushion distortion in the direction, X = X− | X | · Y ² (3) For barrel distortion in the X direction, X = X + | X | · Y ² (4)

【０３９０】もちろん、Ｘ方向またはＹ方向で何の歪み
もないときは、上記の演算式（１）〜（４）による補正
をかけることなく、同方向の目標値（ＸまたはＹ）をそ
のまま制御値（ＸまたはＹ）としてよい。Of course, when there is no distortion in the X direction or the Y direction, the target value (X or Y) in the same direction is directly controlled without performing the correction by the above equations (1) to (4). It may be a value (X or Y).

【０４００】このように、本実施例の歪曲収差補正手段
によれば、Ｘ方向とＹ方向とでそれぞれ独立した歪曲収
差の補正を行うことができる。したがって、たとえばＹ
方向でプラス歪曲（糸巻形）の歪みが現れ、Ｘ方向でマ
イナス歪曲（樽形）の歪みが現れるような場合には、Ｙ
方向にマイナス歪曲（樽形）の補正をかけると同時にＸ
方向にプラス歪曲（糸巻形）の補正をかけることで、両
方向で同時に歪曲収差を補正し、幾何学的エラーの少な
い高精度なマーキング・パターンを得ることができる。As described above, according to the distortion correcting means of this embodiment, it is possible to correct the distortion independently in the X direction and the Y direction. Thus, for example, Y
In the case where a positive distortion (peg-shaped) distortion appears in the X direction and a negative distortion (barrel-shaped) distortion appears in the X direction, Y
Apply a negative distortion (barrel) correction in the direction
By applying positive distortion (pincushion) to the direction, distortion can be corrected simultaneously in both directions, and a high-precision marking pattern with few geometric errors can be obtained.

【０４１０】この点に関して、本実施例のレーザマーカ
装置では、Ｙ軸スキャン・ミラー１０からｆθレンズ１
８までの光学的距離がＸ軸スキャン・ミラー１２からｆ
θレンズ１８までの光学的距離よりも長いため、ｆθレ
ンズ１８による光学的な歪曲収差の補正量はＸ方向とＹ
方向とでアンバランスになってしまう。しかし、上記し
たように、本実施例による電気的な歪曲収差補正手段に
よれば、Ｘ方向とＹ方向とでそれぞれ独立した歪曲収差
の補正を行えるため、そのような光学的歪曲収差補正に
おけるアンバランスを補正することができる。In this regard, in the laser marker device of this embodiment, the Y-axis scan mirror 10 moves the fθ lens 1
The optical distance to 8 is f from the X-axis scan mirror 12
Since the optical distance to the θ lens 18 is longer than the optical distance, the correction amount of the optical distortion by the f
It becomes unbalanced with the direction. However, as described above, according to the electric distortion correcting means according to the present embodiment, it is possible to correct the distortion independently in the X direction and the Y direction, and thus the correction in the optical distortion correction is performed. The balance can be corrected.

【０４２０】なお、一般的には、ｆθレンズ１８による
光学的な歪曲収差補正の基準点を、Ｙ軸スキャン・ミラ
ー１０とＸ軸スキャン・ミラー１２との中間点付近に設
定するのが好ましい。この場合、遠い方のＹ軸スキャン
・ミラー１０に対してはｆθレンズ１８によるマイナス
方向の歪曲収差の補正量が幾らか足りないため、被加工
物Ｗの表面上ではＹ方向においてある程度の糸巻形の歪
みが残る。他方、近い方のＸ軸スキャン・ミラー１２に
対してはｆθレンズ１８によるマイナス方向の歪曲収差
の補正量が幾らか過剰になるため、被加工物Ｗの表面上
ではＸ方向においてある程度の樽形の歪みが現れる。し
かし、これらの残留歪曲収差は量的にＸ方向とＹ方向と
でほぼ均等に分散されるので、本実施例による歪曲収差
補正手段の負担が軽減され、精度や回路設計等の点で有
利である。Generally, it is preferable to set the reference point for optical distortion correction by the fθ lens 18 near the midpoint between the Y-axis scan mirror 10 and the X-axis scan mirror 12. In this case, since the correction amount of the distortion in the minus direction by the fθ lens 18 is somewhat insufficient for the far Y-axis scan mirror 10, a certain amount of pincushion in the Y direction is formed on the surface of the workpiece W. Distortion remains. On the other hand, since the correction amount of the distortion in the minus direction by the fθ lens 18 becomes somewhat excessive for the nearer X-axis scan mirror 12, the barrel W has a certain barrel shape in the X direction on the surface of the workpiece W. Appears. However, since these residual distortions are quantitatively and substantially evenly dispersed in the X direction and the Y direction, the burden on the distortion correction means according to the present embodiment is reduced, which is advantageous in terms of accuracy, circuit design, and the like. is there.

【０４３０】図４に、本実施例による歪曲収差補正手段
の回路構成例を示す。この補正回路は、たとえばスキャ
ニング部においてガルバノメータ駆動回路の前段に設け
られてよい。FIG. 4 shows an example of a circuit configuration of the distortion correcting means according to the present embodiment. This correction circuit may be provided, for example, at a stage preceding the galvanometer driving circuit in the scanning unit.

【０４４０】図４において、制御部から送られてきたア
ナログのＸ方向およびＹ方向スキャニング制御信号ＳX
，ＳY はそれぞれ増幅回路３０，３２に入力される。
これらのＸ方向およびＹ方向スキャニング制御信号ＳX
，ＳY の値はそれぞれＸ軸スキャン・ミラー１２およ
びＹ軸スキャン・ミラー１０の回転角度（振れ角）を線
形的な対応関係で指示する。一方、本実施例のレーザマ
ーカ装置では、結像レンズにｆθレンズ１８を用いてい
るため、スキャン・ミラーの回転角度が被加工物Ｗの表
面（像面）上の移動距離に比例する。したがって、Ｘ方
向およびＹ方向スキャニング制御信号Ｓx ，ＳY の値
は、像面（被加工物Ｗの表面）上の移動目標点（Ｘ，
Ｙ）を線形的な対応関係で指示していることにもなる。In FIG. 4, the analog X-direction and Y-direction scanning control signals SX sent from the control unit
, SY are input to amplifier circuits 30 and 32, respectively.
These X-direction and Y-direction scanning control signals SX
, SY indicate the rotation angles (shake angles) of the X-axis scan mirror 12 and the Y-axis scan mirror 10 in a linear correspondence. On the other hand, in the laser marker device of this embodiment, since the fθ lens 18 is used as the imaging lens, the rotation angle of the scan mirror is proportional to the moving distance on the surface (image plane) of the workpiece W. Therefore, the values of the X-direction and Y-direction scanning control signals Sx, SY are determined by the movement target points (X, Y) on the image plane (the surface of the workpiece W).
Y) is indicated by a linear correspondence.

【０４５０】図４の歪曲収差補正回路は、移動目標点
（Ｘ，Ｙ）を表すＸ方向およびＹ方向スキャニング制御
信号ＳX ，ＳY の値に対して上記演算式（１）〜（４）
を実行する演算回路を含んでいる。The distortion correction circuit shown in FIG. 4 calculates the above-mentioned arithmetic expressions (1) to (4) for the values of the scanning control signals SX and SY in the X and Y directions representing the moving target point (X, Y).
Is performed.

【０４６０】すなわち、増幅器３０，３２、自乗器３
６、乗算器４０および加算／減算器４２によって、上記
の式（３）または（４）の演算を実行する演算回路が形
成されている。また、増幅器３０，３２、自乗器３４、
乗算器３８および加算／減算器４４により、上記の式
（１）または（２）の演算を実行する演算回路が形成さ
れている。演算増幅器４６，４８は出力バッファ回路で
あり、その帰還素子５０，５２には抵抗等が選ばれる。That is, the amplifiers 30 and 32, the squarer 3
6. The multiplier 40 and the adder / subtracter 42 form an arithmetic circuit that executes the arithmetic operation of the above equation (3) or (4). Amplifiers 30 and 32, squarer 34,
The multiplier 38 and the adder / subtractor 44 form an operation circuit that executes the operation of the above equation (1) or (2). The operational amplifiers 46 and 48 are output buffer circuits, and resistors and the like are selected for the feedback elements 50 and 52.

【０４７０】図５に、この歪曲収差補正回路におけるＸ
方向系の加算／減算回路４２の一構成例を示す。この回
路４２は、演算増幅器５８と所要の入力抵抗５５および
帰還抵抗５７とを有し、切替スイッチ５６を端子５６ａ
側に切り替えると加算回路として動作し、端子５６ｂ側
に切り替えると減算回路として動作する。FIG. 5 shows X in this distortion correction circuit.
1 shows a configuration example of a directional addition / subtraction circuit 42. This circuit 42 has an operational amplifier 58, a required input resistor 55 and a required feedback resistor 57, and connects a changeover switch 56 to a terminal 56a.
When it is switched to the terminal 56b, it operates as an addition circuit, and when it is switched to the terminal 56b side, it operates as a subtraction circuit.

【０４８０】切替スイッチ５６は、手動式でもよく、あ
るいは電子制御式でもよい。このように切替スイッチ５
６を操作することで、補正歪曲線を表す項（Ｓx ・ＳY
² ）の符号（＋／−）を選択し、上記演算式（３）もし
くは（４）のいずれかを選択することができる。また、
図５の例では、可変抵抗５４により補正歪曲線の項（Ｓ
x ・ＳY ² ）に係数Ｋx を乗算して（Ｋx ・Ｓx ・Ｓ
Y²）と補正しており、これによって補正歪曲度も可変調
整可能となっている。The changeover switch 56 may be of a manual type or an electronic control type. Thus, the changeover switch 5
6, the term (Sx.SY) representing the correction distortion curve is obtained.
² ) By selecting the sign (+/-), one of the above arithmetic expressions (3) and (4) can be selected. Also,
In the example of FIG. 5, the term (S
x · SY ² ) by a coefficient Kx (Kx · Sx · S
Y ² ), so that the correction distortion can also be variably adjusted.

【０４９０】Ｙ方向系の加算／減算回路４４も、上記加
算／減算回路４２（図５）と同様の回路構成にしてよ
い。The Y-direction addition / subtraction circuit 44 may have the same circuit configuration as the addition / subtraction circuit 42 (FIG. 5).

【０５００】図６に、Ｘ軸ガルバノメータ１６内の駆動
コイルに駆動電流を供給するためのＸ軸ガルバノメータ
駆動回路の一構成例を示す。FIG. 6 shows an example of the configuration of an X-axis galvanometer driving circuit for supplying a driving current to a driving coil in the X-axis galvanometer 16.

【０５１０】上記歪曲収差補正回路からのＸ方向の補正
スキャニング制御信号（ＳX ±ＳX・ＳY²）は基準信号
として演算増幅器（電圧フォロア）６０に入力され、そ
こから抵抗６４を介して演算増幅器（差動増幅回路）６
８の非反転入力端子に入力される。一方、Ｘ軸ガルバノ
メータ１６内の位置センサからのセンサ出力信号（ミラ
ー位置検出信号）ＰＳX が演算増幅器（電圧フォロア）
６２および抵抗６６を介して演算増幅器（差動増幅回
路）６８の反転入力端子に入力される。The correction scanning control signal (SX ± SX.SY ² ) in the X direction from the distortion correction circuit is input to an operational amplifier (voltage follower) 60 as a reference signal, from which the operational amplifier (voltage follower) is connected via a resistor 64. Differential amplifier circuit) 6
8 non-inverting input terminal. On the other hand, a sensor output signal (mirror position detection signal) PSX from a position sensor in the X-axis galvanometer 16 is an operational amplifier (voltage follower).
The signal is input to an inverting input terminal of an operational amplifier (differential amplifier circuit) 68 via the resistor 62 and the resistor 66.

【０５２０】演算増幅器（差動増幅回路）６８の出力端
子には、両入力信号（ＳX ±ＳX ・ＳY²），ＰＳX 間の
差分または誤差を表す誤差電圧ｅｓx が得られる。この
誤差電圧ｅｓx は次段の演算増幅器（非反転増幅回路）
７０で増幅され、その出力端子に駆動電圧ＥＳx が得ら
れる。この駆動電圧ＥＳx が電気ケーブル２２を介して
駆動コイル７２に印加されることにより、駆動コイル７
２に駆動電流ｉd が流れる。At the output terminal of the operational amplifier (differential amplifying circuit) 68, an error voltage esx representing the difference or error between the two input signals (SX ± SX.SY ² ) and PSX is obtained. This error voltage esx is output to the next stage operational amplifier (non-inverting amplifier circuit).
It is amplified at 70 and a drive voltage ESx is obtained at its output terminal. This drive voltage ESx is applied to the drive coil 72 via the electric cable 22 so that the drive coil 7
2, a drive current id flows.

【０５３０】そうすると、Ｘ軸ガルバノメータ１６内で
は、駆動電流ｉd に応じた制御トルクが可動鉄片（回転
子）に作用することにより、該可動鉄片がＸ軸スキャン
・ミラー１２と一体にＸ方向の補正スキャニング制御信
号（ＳX ±ＳX ・ＳY²）の指示する角度に振れる。Then, in the X-axis galvanometer 16, a control torque corresponding to the drive current id acts on the movable iron piece (rotor), whereby the movable iron piece is corrected integrally with the X-axis scan mirror 12 in the X direction. It swings to the angle specified by the scanning control signal (SX ± SX.SY ² ).

【０５４０】これにより、被加工物Ｗの表面上のＸ方向
において、レーザ光ＬＢは、ｆθレンズ１８による光学
的な歪曲収差の補正を受けると同時に、本実施例の歪曲
収差補正回路による電気的な歪曲収差の補正を受けてス
キャンされ、ビームスポットＳＰが所期の移動目標値
（Ｘ）へ移動することとなる。As a result, in the X direction on the surface of the workpiece W, the laser beam LB is subjected to the optical distortion correction by the fθ lens 18 and at the same time, is electrically controlled by the distortion correction circuit of the present embodiment. The beam spot SP is scanned after being corrected for a large distortion, and moves to the desired movement target value (X).

【０５５０】Ｙ軸ガルバノメータ１４内の駆動コイルに
駆動電流を供給するためのＹ軸ガルバノメータ駆動回路
も、上記Ｘ軸ガルバノメータ駆動回路（図６）と同じ回
路構成を有してよく、上記歪曲収差補正回路からのＹ方
向の補正スキャニング信号（ＳY ±ＳY ・ＳX²）に応じ
て上記と同様の動作を行う。したがって、被加工物Ｗの
表面上のＹ方向において、レーザ光ＬＢは、ｆθレンズ
１８による光学的な歪曲収差の補正を受けると同時に、
本実施例の歪曲収差補正回路による電気的な歪曲収差の
補正を受けてスキャンされ、ビームスポットＳＰが所期
の移動目標値（Ｙ）へ移動することとなる。The Y-axis galvanometer driving circuit for supplying a driving current to the driving coil in the Y-axis galvanometer 14 may have the same circuit configuration as the X-axis galvanometer driving circuit (FIG. 6). The same operation as described above is performed according to the Y-direction correction scanning signal (SY ± SY.SX ² ) from the circuit. Therefore, in the Y direction on the surface of the workpiece W, the laser beam LB is corrected for optical distortion by the fθ lens 18 and at the same time,
Scanning is performed by correcting the electric distortion by the distortion correction circuit of the present embodiment, and the beam spot SP moves to the intended movement target value (Y).

【０５６０】その結果、被加工物Ｗの表面上の本来の目
標点（Ｘ，Ｙ）にレーザ光ＬＢのビームスポットＳＰが
結像または集光照射し、そこにマーキングのドットが形
成される。こうして、所望の描画パターン（文字、記
号、図形等）を高い精度でマーキングすることができ
る。As a result, the beam spot SP of the laser beam LB forms an image or converges on the original target point (X, Y) on the surface of the workpiece W, and a dot for marking is formed there. Thus, a desired drawing pattern (characters, symbols, figures, etc.) can be marked with high accuracy.

【０５７０】以上、本発明の好適な実施例を説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるわけではなく、そ
の技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。たと
えば、上記した２次近似の演算式（１）〜（４）や図４
の演算回路は一例であり、より高精度な高次多項式を演
算して補正してもよい。Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical concept. For example, the above-described quadratic approximation formulas (1) to (4) and FIG.
Is an example, and a higher-precision higher-order polynomial may be calculated and corrected.

【０５８０】本発明における歪曲収差補正手段は、制御
系の任意の場所に設けることが可能であり、スキャニン
グ部内でなくてもよく、たとえば制御部または本体側に
設けてもよい。また、ディジタル回路で構成したり、Ｃ
ＰＵでソフトウェア的に収差補正の演算を行うようにす
ることも可能である。The distortion correcting means in the present invention can be provided at any place in the control system, and may not be provided in the scanning section, but may be provided, for example, on the control section or the main body side. In addition, a digital circuit or C
It is also possible to make the PU perform the calculation of aberration correction by software.

【０５９０】また、図７に示すように、本発明による歪
曲収差補正手段をルックアップ・テーブル・メモリ（Ｒ
ＯＭ）で構成してもよい。この方式によれば、各目標点
に対応する補正値を個別的に設定できるため、歪曲曲線
が比較的簡単な関数または高次多項式では近似できない
ほど複雑な場合でも適確な補正を行うことができる。As shown in FIG. 7, the distortion correcting means according to the present invention comprises a look-up table memory (R
OM). According to this method, since the correction value corresponding to each target point can be individually set, even when the distortion curve is too complicated to be approximated by a relatively simple function or a high-order polynomial, accurate correction can be performed. it can.

【０６００】図７において、第１のルックアップ・テー
ブル・メモリ（ＲＯＭ）８０においては、Ｘ方向および
Ｙ方向スキャニング制御信号ＳX ，ＳY （ディジタル信
号）を合成してなるアドレス値を入力し、このアドレス
値で指定される記憶位置よりそれらＳX ，ＳY の値に対
応するＸ方向の補正スキャニング制御信号ＳX'（たとえ
ばＳX ＋ＳX ・ＳY²に相当する値）のデータを読み出し
て出力する。In FIG. 7, a first look-up table memory (ROM) 80 receives an address value obtained by synthesizing the X-direction and Y-direction scanning control signals SX and SY (digital signals). they SX from the storage location specified by the address value, reads data of correction scanning control signal in the X direction corresponding to the value of SY SX '(for example, a value corresponding to the SX + SX · SY ²⁾ and outputs.

【０６１０】一方、第２のルックアップ・テーブル・メ
モリ（ＲＯＭ）８２においては、やはりＸ方向およびＹ
方向スキャニング制御信号ＳX ，ＳY を合成してなるア
ドレス値を入力し、このアドレス値で指定される記憶位
置よりそれらＳX ，ＳY の値に対応するＹ方向の補正ス
キャニング制御信号ＳY'（たとえばＳY ＋ＳY ・ＳX²に
相当する値）のデータを読み出して出力する。ＲＯＭ８
２，８４より出力されたディジタルのＸ方向およびＹ方
向の補正スキャニング制御信号ＳX'，ＳY'は、後段のＤ
−Ａ変換器（図示せず）でアナログ信号に変換されたう
えでそれぞれのガルバノメータ駆動回路に供給されてよ
い。In the second look-up table memory (ROM) 82, the X-direction and Y-direction
An address value obtained by synthesizing the direction scanning control signals SX and SY is inputted, and a Y-direction corrected scanning control signal SY '(for example, SY + SY) corresponding to the values of SX and SY from a storage position designated by the address value.・ Read and output the data of SX ² ). ROM8
The digital correction scanning control signals SX 'and SY' in the X and Y directions output from
After being converted into an analog signal by an -A converter (not shown), the signal may be supplied to each galvanometer drive circuit.

【０６２０】上記した実施例におけるスキャニング部内
の各部の構成も一例であり、種々の方式のスキャニング
機構が可能である。たとえば、スキャン・ミラーを回転
駆動するためのガルバノメータの回転子構造には、上記
可動鉄片型の外に可動マグネット型や可動コイル型等が
あり、いずれの方式でもよい。ガルバノメータ駆動回路
（図６）も種々の回路構成が可能である。Ｘ軸スキャン
・ミラーおよびＹ軸スキャン・ミラーの各配置位置を変
更したり、両者間の配置関係を入れ替えたりすることも
もちろん可能であり、ミラーの形状やサイズ等も任意に
選択してよい。The configuration of each unit in the scanning unit in the above embodiment is also an example, and various types of scanning mechanisms are possible. For example, the rotor structure of the galvanometer for rotating and driving the scan mirror includes a movable magnet type and a movable coil type in addition to the movable iron piece type, and any type may be used. Various circuit configurations are also possible for the galvanometer drive circuit (FIG. 6). Of course, it is possible to change the arrangement positions of the X-axis scan mirror and the Y-axis scan mirror, and to change the arrangement relationship between them, and the shape and size of the mirror may be arbitrarily selected.

【０６３０】また、上記した実施例ではＸ軸ガルバノメ
ータとＹ軸ガルバノメータとが分離独立しているが、両
ガルバノメータの機構を一体化し、１枚のスキャン・ミ
ラーで２次元的なスキャニングを行わせる構成も可能で
ある。あるいは、１つのスキャン・ミラーだけで１次元
的なスキャンニングを行う場合にも本発明は適用可能で
ある。Although the X-axis galvanometer and the Y-axis galvanometer are separated and independent in the above-described embodiment, the two galvanometer mechanisms are integrated and two-dimensional scanning is performed by one scan mirror. Is also possible. Alternatively, the present invention can be applied to a case where one-dimensional scanning is performed using only one scan mirror.

【０６４０】[0640]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスキャニ
ング式レーザマーカ装置によれば、スキャン・ミラーの
回転角度を指示するスキャニング制御信号に所定の補正
を加えてスキャニングの歪曲収差を可及的に補正できる
ようにしたので、極めて精度の高いマーキングを行うこ
とができる。As described above, according to the scanning-type laser marker device of the present invention, a predetermined correction is applied to the scanning control signal for instructing the rotation angle of the scan mirror to minimize the scanning distortion. Since the correction can be performed, extremely accurate marking can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一実施例のスキャニング式レーザマー
カ装置における光学的スキャニング機構の一構成例を示
す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of an optical scanning mechanism in a scanning laser marker device according to an embodiment of the present invention.

【図２】実施例による電気的な歪曲収差補正手段の原理
（Ｙ方向の歪曲収差の補正）を説明するための図であ
る。FIG. 2 is a diagram for explaining the principle (correction of distortion in the Y direction) of the electric distortion correction unit according to the embodiment.

【図３】実施例による電気的な歪曲収差補正手段の原理
（Ｘ方向の歪曲収差の補正）を説明するための図であ
る。FIG. 3 is a diagram for explaining the principle (correction of distortion in the X direction) of the electric distortion correcting means according to the embodiment.

【図４】実施例による歪曲収差補正回路の一構成例を示
すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a distortion aberration correction circuit according to an embodiment.

【図５】実施例の歪曲収差補正回路における加算／減算
回路の一構成例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of an addition / subtraction circuit in the distortion correction circuit of the embodiment.

【図６】実施例におけるガルバノメータ駆動回路の一構
成例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a galvanometer driving circuit according to an embodiment.

【図７】別の実施例における歪曲補正回路の構成を示す
ブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a distortion correction circuit according to another embodiment.

【図８】典型的なスキャニング式レーザマーカ装置のシ
ステム構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a system configuration of a typical scanning laser marker device.

【図９】スキャニング式レーザマーカ装置におけるフォ
ーカスエラーおよびタンジェンシャルエラー（幾何学的
エラー）を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a focus error and a tangential error (geometric error) in the scanning laser marker device.

【図１０】スキャニング式レーザマーカ装置における糸
巻形歪みおよび樽形歪みを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing pincushion distortion and barrel distortion in the scanning laser marker device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ Ｙ軸スキャン・ミラー １２ Ｘ軸スキャン・ミラー １４ Ｙ軸ガルバノメータ １６ Ｘ軸ガルバノメータ １８ ｆθレンズ ３４，３６ 自乗器 ３８，４０ 乗算器 ４２，４４ 加算／減算器 ５４ 可変抵抗 ５６ 切替スイッチ ５８ 演算増幅器 Reference Signs List 10 Y-axis scan mirror 12 X-axis scan mirror 14 Y-axis galvanometer 16 X-axis galvanometer 18 fθ lens 34, 36 Squarer 38, 40 Multiplier 42, 44 Adder / Subtractor 54 Variable resistor 56 Switching switch 58 Operational amplifier

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 被加工物の表面上でレーザ光のビームス
ポットをスキャンして所望の文字、記号または図形をマ
ーキングするようにしたスキャニング式レーザマーカ装
置において、 前記被加工物の表面上で前記レーザ光のビームスポット
をスキャンするために所定の位置で回転運動しながら前
記レーザ光を反射するスキャン・ミラーと、 前記スキャン・ミラーからの前記レーザ光を前記被加工
物の表面上に結像させるための結像レンズと、 前記スキャン・ミラーを所定の方向に回転駆動するため
のスキャン・ミラー駆動手段と、 前記スキャン・ミラーの回転角度をそれぞれ指示するス
キャニング制御信号を入力し、前記被加工物の表面上に
おけるビームスポット位置の歪曲収差を補正するために
前記スキャニング制御信号について所定の演算を行って
前記スキャニング制御信号を補正する歪曲収差補正手段
と、 前記歪曲収差補正手段により補正された前記スキャニン
グ制御信号に応じて前記スキャン・ミラー駆動手段を電
気的に駆動する駆動回路とを具備することを特徴とする
スキャニング式レーザマーカ装置。1. A scanning type laser marker device which scans a beam spot of a laser beam on a surface of a workpiece to mark a desired character, symbol or figure. A scan mirror for reflecting the laser light while rotating at a predetermined position to scan a beam spot of light; and for imaging the laser light from the scan mirror on a surface of the workpiece. An imaging lens, scan mirror driving means for rotating the scan mirror in a predetermined direction, and a scanning control signal for instructing a rotation angle of the scan mirror, respectively, A predetermined operation is performed on the scanning control signal to correct distortion of the beam spot position on the surface. And a drive circuit for electrically driving the scan / mirror drive unit in accordance with the scanning control signal corrected by the distortion correction unit. A scanning type laser marker device characterized by the above-mentioned. 【請求項２】 被加工物の表面上でレーザ光のビームス
ポットをスキャンして所望の文字、記号または図形をマ
ーキングするようにしたスキャニング式レーザマーカ装
置において、 前記被加工物の表面上で前記レーザ光のビームスポット
を互いに直交する第１および第２の方向にそれぞれスキ
ャンするために所定の位置で回転運動しながら前記レー
ザ光を反射する第１および第２のスキャン・ミラーと、 前記第１および第２のスキャン・ミラーを通ってきた前
記レーザ光を前記被加工物の表面上に結像させるための
結像レンズと、 前記第１および第２のスキャン・ミラーをそれぞれ回転
駆動するための第１および第２のガルバノメータと、 前記第１および第２のスキャン・ミラーの回転角度をそ
れぞれ指示する第１および第２のスキャニング制御信号
を入力し、前記被加工物の表面上におけるビームスポッ
ト位置の歪曲収差を補正するために前記第１および第２
のスキャニング制御信号について所定の演算を行って前
記第１のスキャニング制御信号および／または前記第２
の補正スキャニング制御信号を補正する歪曲収差補正手
段と、 前記歪曲収差補正手段により補正された前記第１および
第２のスキャニング制御信号に応じてそれぞれ前記第１
および第２のガルバノメータを電気的に駆動するガルバ
ノメータ駆動回路とを具備することを特徴とするスキャ
ニング式レーザマーカ装置。2. A scanning type laser marker device which scans a beam spot of a laser beam on a surface of a workpiece to mark a desired character, symbol or figure. First and second scan mirrors for reflecting the laser light while rotating at predetermined positions to scan a beam spot of light in first and second directions orthogonal to each other; An imaging lens for forming an image of the laser beam passing through a second scan mirror on the surface of the workpiece; and a second lens for rotating and driving the first and second scan mirrors, respectively. First and second galvanometers, and first and second scanning units for indicating rotation angles of the first and second scan mirrors, respectively. Enter the control signal, the first in order to correct the distortion of the beam spot position on the surface of the workpiece and the second
Performing a predetermined operation on the scanning control signal of the first scanning control signal and / or the second scanning control signal.
Distortion correcting means for correcting the corrected scanning control signal, and the first and second scanning control signals respectively corrected according to the first and second scanning control signals corrected by the distortion correcting means.
And a galvanometer driving circuit for electrically driving the second galvanometer. 【請求項３】 前記歪曲収差補正手段が、前記第１およ
び第２のスキャニング制御信号の値をそれぞれＳX ，Ｓ
Y としたときに、前記第１のスキャニング制御信号の値
ＳX を（ＳX ＋ＳX ・ＳY²）または（ＳX −ＳX ・Ｓ
Y²）と補正するための第１の演算手段と、前記第２のス
キャニング制御信号の値ＳY を（ＳY ＋ＳY ・ＳX²）ま
たは（ＳY −ＳY ・ＳX²）と補正するための第２の演算
手段とを有することを特徴とする請求項２に記載のスキ
ャニング式レーザマーカ装置。3. The distortion aberration correcting means sets the values of the first and second scanning control signals to SX and S, respectively.
When the Y, the value SX of the first scanning control signal (SX + SX · SY ²⁾ or (SX -SX · S
Y ² ) and a ^second arithmetic means for correcting the value SY of the second scanning control signal to (SY + SY · SX ² ) or (SY−SY · SX ² ). The scanning type laser marker device according to claim 2, further comprising a calculation unit. 【請求項４】 前記歪曲収差補正手段が、前記第１およ
び第２のスキャニング制御信号の値をそれぞれＳX ，Ｓ
Y とし、任意の値に設定可能な定数をＫx ，Ｋy とした
ときに、前記第１のスキャニング制御信号の値ＳX を
（ＳX ＋Ｋx ・ ＳX ・ＳY²）または（ＳX −Ｋx ・ＳX
・ＳY²）と補正するための第３の演算手段と、前記第２
のスキャニング制御信号の値ＳY を（ＳY ＋Ｋy ・ＳY
・ＳX²）または（ＳY −Ｋy ・ＳY ・ＳX²）と補正する
ための第４の演算手段とを有することを特徴とする請求
項２に記載のスキャニング式レーザマーカ装置。4. The distortion correction means sets the values of the first and second scanning control signals to SX and S, respectively.
And Y, a configurable constant arbitrary value Kx, when the Ky, a value SX of the first scanning control signal (SX + Kx · SX · SY 2) or (SX -Kx · SX
· SY ² ), a third calculating means for correcting
The value SY of the scanning control signal of (SY + Ky · SY
· SX ²⁾ or ^{(SY -Ky · SY · SX 2} ) and scanning laser marker device according to claim 2, characterized in that it comprises a fourth calculating means for correcting. 【請求項５】 被加工物の表面上でレーザ光のビームス
ポットをスキャンして所望の文字、記号または図形をマ
ーキングするようにしたスキャニング式レーザマーカ装
置において、 前記被加工物の表面上で前記レーザ光のビームスポット
をスキャンするために所定の位置で回転運動しながら前
記レーザ光を反射するスキャン・ミラーと、 前記スキャン・ミラーからの前記レーザ光を前記被加工
物の表面上に結像させるための結像レンズと、 前記スキャン・ミラーを所定の方向に回転駆動するため
のスキャン・ミラー駆動手段と、 前記スキャン・ミラーの回転角度をそれぞれ指示するス
キャニング制御信号を入力し、前記被加工物の表面上に
おけるビームスポット位置の歪曲収差を補正するために
前記スキャニング制御信号の値に対して予め設定された
所定の対応関係の値を有する補正スキャニング制御信号
を生成する歪曲収差補正手段と、 前記歪曲収差補正手段により生成された前記補正スキャ
ニング制御信号に応じて前記スキャン・ミラー駆動手段
を電気的に駆動する駆動回路とを具備することを特徴と
するスキャニング式レーザマーカ装置。5. A scanning type laser marker device which scans a beam spot of a laser beam on a surface of a workpiece to mark a desired character, symbol or figure. A scan mirror for reflecting the laser light while rotating at a predetermined position to scan a beam spot of light; and for imaging the laser light from the scan mirror on a surface of the workpiece. An imaging lens, scan mirror driving means for rotating the scan mirror in a predetermined direction, and a scanning control signal for instructing a rotation angle of the scan mirror, respectively, In order to correct the distortion of the beam spot position on the surface, the value of the scanning control signal is A distortion correcting means for generating a corrected scanning control signal having a value of a predetermined predetermined correspondence, and electrically connecting the scan mirror driving means in accordance with the corrected scanning control signal generated by the distortion correcting means. And a driving circuit for driving the laser marker. 【請求項６】 前記歪曲収差補正手段が、前記スキャニ
ング制御信号の値をアドレス値として入力し、このアド
レス値で指定される記憶位置から前記補正スキャニング
制御信号の値を表すデータを読み出して出力するルック
アップ・テーブル・メモリを有することを特徴とする請
求項５に記載のスキャニング式レーザマーカ装置。6. The distortion aberration correcting means inputs the value of the scanning control signal as an address value, reads out data representing the value of the corrected scanning control signal from a storage location designated by the address value, and outputs the data. The scanning type laser marker device according to claim 5, further comprising a look-up table memory.