(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザビームの光路歪み及びエネルギー損失を自動的に診断可能なように構造を改善したレーザ装置の提供。【解決手段】レーザ発振器と、ミラーマウント２００と、レーザ発振器から発振されたレーザビームＬＢｍを伝送するマウント側光学部材２２０と、レーザビームの光路が切り替えられるようにマウント側光学部材の整列状態を調節する整列機２３０とを備えるミラーマウントアセンブリ２００と、レーザビームが加工対象物の予め定められた基準位置に照射されるかを診断し、レーザビームが照射される実際の位置と基準位置とが互いに不一致であると診断される場合に、整列機を駆動して、レーザビームが基準位置に照射されるようにレーザビームの光路歪みを補正すること。【選択図】図２
2020003779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを発振するレーザ発振器と、
ミラーマウントと、前記レーザ発振器から発振された前記レーザビームを伝送するマウント側光学部材と、前記レーザビームの光路が切り替えられるように前記マウント側光学部材の整列状態を調節する整列機とを備えるミラーマウントアセンブリと、
前記マウント側光学部材から伝送された前記レーザビームを加工対象物に照射するレーザノズルと、前記レーザビームをセンシングし、前記光路の態様に対応するノズル側光路信号を出力するノズル側センシング部材とを備えるレーザノズルアセンブリと、
前記ノズル側光路信号に基づいて、前記レーザビームが前記加工対象物の予め定められた基準位置に照射されるかを診断する診断部と、前記レーザビームが照射される実際の位置と前記基準位置とが互いに不一致であると診断される場合に、前記整列機を駆動して、前記レーザビームが前記基準位置に照射されるように前記レーザビームの光路歪みを補正する補正部とを備える制御器とを含む、レーザ装置。
【請求項２】
前記診断部は、前記ノズル側光路信号に基づいて、前記レーザビームが前記レーザノズルアセンブリまで伝送される過程で発生した前記光路歪みのベクトル値を算出し、
前記補正部は、前記光路が前記光路歪みのベクトル値に対応する切替値だけ切り替えられるように前記整列機を駆動して、前記光路歪みを補正することを特徴とする、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記ミラーマウントアセンブリは、前記レーザビームを前記マウント側光学部材を用いて予め定められた基準伝送順序に従って順次伝送可能なように、複数個設置されることを特徴とする、請求項２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記補正部は、前記光路が、前記光路歪みのベクトル値に対応する前記切替値だけ切り替えられるように、前記ミラーマウントアセンブリのうち少なくとも１つに備えられた前記整列機を選択的に駆動することを特徴とする、請求項３に記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記ミラーマウントは、前記マウント側光学部材が装着されるミラープレートを有し、
前記整列機は、回転方向及び回転角度に応じて前記ミラープレート及び前記マウント側光学部材の整列態様を調節可能なように前記ミラープレートに装着され、前記光路を切り替える調節ダイヤルと、前記調節ダイヤルを回転駆動し、前記補正部によって制御されるアクチュエータとを有することを特徴とする、請求項３に記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記制御器は、前記回転方向及び前記回転角度と前記切替値との相互関係を示す光路切替関数が前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに個別に予め格納された格納部をさらに備え、
前記補正部は、前記光路切替関数に基づいて、前記ミラーマウントアセンブリのうち少なくとも１つに備えられた前記アクチュエータを選択的に駆動して、前記光路歪みを補正することを特徴とする、請求項５に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記補正部は、予め定められた学習条件が満たされると、前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに備えられた前記アクチュエータを予め定められた学習モードに応じて個別に駆動すると共に、前記レーザビームを発振するように前記レーザ発振器を駆動し、
前記格納部は、前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに備えられた前記アクチュエータが前記学習モードで個別に駆動されると、前記相互関係を分析して、前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに対する前記光路切替関数を個別に更新することを特徴とする、請求項６に記載のレーザ装置。
【請求項８】
前記学習条件は、前記光路切替関数を更新した後、予め定められた基準時間が経過したか否か、及び前記加工対象物のレーザ加工が停止した状態であるか否かのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項７に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記学習モードは、前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに備えられた前記調節ダイヤルが、予め定められた基準方向に予め定められた基準角度分ずつ段階的に回転駆動されるように定められることを特徴とする、請求項７に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記補正部は、前記学習条件が満たされた場合に、前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに備えられた前記アクチュエータを前記基準伝送順序に従って段階的に駆動することを特徴とする、請求項７に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記レーザノズルアセンブリは、前記レーザビームの少なくとも一部を前記ノズル側センシング部材に選択的に案内するように設けられるノズル側光学部材をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項１２】
前記ノズル側光学部材は、前記レーザビームを予め定められた分岐比率に応じて反射及び透過させて分岐し、前記レーザビームの少なくとも一部を前記ノズル側センシング部材に選択的に案内するノズル側ビームスプリッタを有することを特徴とする、請求項１１に記載のレーザ装置。
【請求項１３】
前記レーザ発振器は、互いに異なる波長帯域及び互いに同一の光軸をそれぞれ有する、加工光及び指示光のいずれか一方を選択的に発振し、
前記ノズル側ビームスプリッタは、前記指示光の少なくとも一部を前記ノズル側センシング部材に選択的に案内するノズル側二色性ミラーで構成されることを特徴とする、請求項１２に記載のレーザ装置。
【請求項１４】
（ａ）レーザノズルに伝送されたレーザビームの光路情報をセンシングするノズル側センシング部材から出力されたノズル側光路信号に基づいて、前記レーザノズルから放出された前記レーザビームが加工対象物の予め定められた基準位置に照射されるかを診断するステップと、
（ｂ）前記レーザビームが前記加工対象物に照射される実際の位置と前記基準位置とが互いに不一致であると診断されると、前記レーザノズルまで前記レーザビームを予め定められた基準伝送順序に従って順次伝送するマウント側光学部材のいずれか１つがそれぞれ設置されたミラーマウントアセンブリ毎に個別に定められた光路切替関数に従って、前記マウント側光学部材のうち少なくとも１つの整列状態を選択的に変更して、前記レーザビームの光路歪みを補正するステップとを含む、レーザ装置用光路歪み補正方法。
【請求項１５】
前記（ａ）ステップでは、前記ノズル側光路信号に基づいて、前記光路歪みの大きさ及び方向を示すベクトル値を算出し、
前記（ｂ）ステップでは、前記光路歪みのベクトル値に基づいて、前記マウント側光学部材のうち少なくとも１つの整列状態を選択的に変更することを特徴とする、請求項１４に記載のレーザ装置用光路歪み補正方法。
【請求項１６】
前記（ｂ）ステップでは、前記マウント側光学部材のいずれか１つの整列状態をそれぞれ調節可能な調節ダイヤルのうち少なくとも１つを、前記ベクトル値に対応する回転方向及び回転角度に従って選択的に回転駆動することを特徴とする、請求項１５に記載のレーザ装置用光路歪み補正方法。
【請求項１７】
前記（ｂ）ステップでは、前記調節ダイヤルのいずれか１つとそれぞれ軸結合されたアクチュエータのいずれか１つを選択的に駆動して、前記少なくとも１つの調節ダイヤルを回転駆動することを特徴とする、請求項１６に記載のレーザ装置用光路歪み補正方法。
【請求項１８】
前記（ｂ）ステップでは、前記マウント側光学部材のそれぞれの整列状態の調節による前記光路の切替値を合算した総切替値が前記ベクトル値と対応するように、前記マウント側光学部材のうち少なくとも１つの整列状態を前記光路切替関数に従って個別に調節することを特徴とする、請求項１６に記載のレーザ装置用光路歪み補正方法。
【請求項１９】
前記光路切替関数は、前記調節ダイヤルのいずれか１つの回転方向及び前記回転角度と、前記いずれか１つの調節ダイヤルと連動するマウント側光学部材の整列状態の調節による前記光路の切替値との相互関係を示すように、前記ミラーマウントアセンブリ毎に個別に定められることを特徴とする、請求項１８に記載のレーザ装置用光路歪み補正方法。
【請求項２０】
（ｃ）予め定められた学習条件が満たされると、調節ダイヤルのいずれか１つを予め定められた学習モードに応じて駆動すると共に、前記レーザビームを発振するようにレーザ発振器を駆動するステップと、
（ｄ）前記いずれか１つの調節ダイヤルが前記学習モードで個別に駆動されると、前記相互関係を分析して、前記いずれか１つの調節ダイヤルが設けられたミラーマウントアセンブリの前記光路切替関数を更新するステップとをさらに含み、
前記（ｂ）ステップでは、前記（ｄ）ステップで更新された前記光路切替関数を基準として前記光路歪みを補正することを特徴とする、請求項１９に記載のレーザ装置用光路歪み補正方法。
【請求項２１】
前記（ｃ）ステップ及び前記（ｄ）ステップは、前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに対する前記光路切替関数を前記基準伝送順序に従って順次更新するように繰り返して行うことを特徴とする、請求項２０に記載のレーザ装置用光路歪み補正方法。
【請求項２２】
前記学習条件は、前記光路切替関数を更新した後、予め定められた基準時間が経過したか否か、及び前記加工対象物のレーザ加工が停止した状態であるか否かのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項２０に記載のレーザ装置用光路歪み補正方法。
【請求項２３】
前記学習モードは、前記いずれか１つの調節ダイヤルが予め定められた基準方向に予め定められた基準角度分ずつ段階的に回転駆動されるように定められることを特徴とする、請求項２０に記載のレーザ装置用光路歪み補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、切断装置、マーキング装置などの加工装置の分野において、優れた物理的特性を有するレーザビームを用いたレーザ装置の使用量が増加している。
【０００３】
一般にレーザ装置は、レーザビームを生成して発振するレーザ発振器と、レーザ発振器から発振されたレーザビームを予め定められた伝送方式に従って伝送する光学系と、光学系を介して伝送されたレーザビームを集光して加工対象物に照射するレーザノズルなどを含む。
【０００４】
一方、外部から印加された外力、振動などにより、レーザ発振器、光学系の整列状態が変更されてレーザビームの光路が歪むと、レーザビームが予め定められた基準光路から外れた状態でレーザノズルに伝送される。すると、レーザノズルから放出されたレーザビームが、予め定められた加工位置から外れた状態で加工対象物に照射されることによって、加工対象物の加工品質に悪影響を及ぼすようになる。
【０００５】
ところで、従来のレーザ装置は、レーザビームの光路を診断及び補正可能な構成を含んでいないので、レーザビームの光路歪みに迅速に対処できないという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためのものであって、レーザビームの光路歪み及びエネルギー損失を自動的に診断可能なように構造を改善したレーザ装置を提供することにその目的がある。
【０００７】
さらに、本発明は、レーザビームの光路歪み及びエネルギー損失を自動的に補正可能なように構造を改善したレーザ装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の好ましい実施例に係るレーザ装置は、レーザビームを発振するレーザ発振器と、ミラーマウントと、前記レーザ発振器から発振された前記レーザビームを伝送するマウント側光学部材と、前記レーザビームの光路が切り替えられるように前記マウント側光学部材の整列状態を調節する整列機とを備えるミラーマウントアセンブリと、前記マウント側光学部材から伝送された前記レーザビームを加工対象物に照射するレーザノズルと、前記レーザビームをセンシングし、前記光路の態様に対応するノズル側光路信号を出力するノズル側センシング部材とを備えるレーザノズルアセンブリと、前記ノズル側光路信号に基づいて、前記レーザビームが前記加工対象物の予め定められた基準位置に照射されるかを診断する診断部と、前記レーザビームが照射される実際の位置と前記基準位置とが互いに不一致であると診断される場合に、前記整列機を駆動して、前記レーザビームが前記基準位置に照射されるように前記レーザビームの光路歪みを補正する補正部とを備える制御器とを含む。
【０００９】
好ましくは、前記診断部は、前記ノズル側光路信号に基づいて、前記レーザビームが前記レーザノズルアセンブリまで伝送される過程で発生した前記光路歪みのベクトル値を算出し、前記補正部は、前記光路が前記光路歪みのベクトル値に対応する切替値だけ切り替えられるように前記整列機を駆動して、前記光路歪みを補正する。
【００１０】
好ましくは、前記ミラーマウントアセンブリは、前記レーザビームを前記マウント側光学部材を用いて予め定められた基準伝送順序に従って順次伝送可能なように、複数個設置される。
【００１１】
好ましくは、前記補正部は、前記光路が、前記光路歪みのベクトル値に対応する前記切替値だけ切り替えられるように、前記ミラーマウントアセンブリのうち少なくとも１つに備えられた前記整列機を選択的に駆動する。
【００１２】
好ましくは、前記ミラーマウントは、前記マウント側光学部材が装着されるミラープレートを有し、前記整列機は、回転方向及び回転角度に応じて前記ミラープレート及び前記マウント側光学部材の整列態様を調節可能なように前記ミラープレートに装着され、前記光路を切り替える調節ダイヤルと、前記調節ダイヤルを回転駆動し、前記補正部によって制御されるアクチュエータとを有する。
【００１３】
好ましくは、前記制御器は、前記回転方向及び前記回転角度と前記切替値との相互関係を示す光路切替関数が前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに個別に予め格納された格納部をさらに備え、前記補正部は、前記光路切替関数に基づいて、前記ミラーマウントアセンブリのうち少なくとも１つに備えられた前記アクチュエータを選択的に駆動して、前記光路歪みを補正する。
【００１４】
好ましくは、前記補正部は、予め定められた学習条件が満たされると、前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに備えられた前記アクチュエータを予め定められた学習モードに応じて個別に駆動すると共に、前記レーザビームを発振するように前記レーザ発振器を駆動し、前記格納部は、前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに備えられた前記アクチュエータが前記学習モードで個別に駆動されると、前記相互関係を分析して、前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに対する前記光路切替関数を個別に更新する。
【００１５】
好ましくは、前記学習条件は、前記光路切替関数を更新した後、予め定められた基準時間が経過したか否か、及び前記加工対象物のレーザ加工が停止した状態であるか否かのうち少なくとも１つを含む。
【００１６】
好ましくは、前記学習モードは、前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに備えられた前記調節ダイヤルが、予め定められた基準方向に予め定められた基準角度分ずつ段階的に回転駆動されるように定められる。
【００１７】
好ましくは、前記補正部は、前記学習条件が満たされた場合に、前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに備えられた前記アクチュエータを前記基準伝送順序に従って段階的に駆動する。
【００１８】
好ましくは、前記レーザノズルアセンブリは、前記レーザビームの少なくとも一部を前記ノズル側センシング部材に選択的に案内するノズル側光学部材をさらに備える。
【００１９】
好ましくは、前記ノズル側光学部材は、前記レーザビームを予め定められた分岐比率に応じて反射及び透過させて分岐し、前記レーザビームの少なくとも一部を前記ノズル側センシング部材に選択的に案内するノズル側ビームスプリッタを有する。
【００２０】
好ましくは、前記レーザ発振器は、互いに異なる波長帯域及び互いに同一の光軸をそれぞれ有する、加工光及び指示光のいずれか一方を選択的に発振し、前記ノズル側ビームスプリッタは、前記指示光の少なくとも一部を前記ノズル側センシング部材に選択的に案内するノズル側二色性ミラーで構成される。
【００２１】
上述した本発明の他の好ましい実施例に係るレーザ装置用光路歪み補正方法に関するものであって、（ａ）レーザノズルに伝送されたレーザビームの光路情報をセンシングするノズル側センシング部材から出力されたノズル側光路信号に基づいて、前記レーザノズルから放出された前記レーザビームが加工対象物の予め定められた基準位置に照射されるかを診断するステップと、（ｂ）前記レーザビームが前記加工対象物に照射される実際の位置と前記基準位置とが互いに不一致であると診断されると、前記レーザノズルまで前記レーザビームを予め定められた基準伝送順序に従って順次伝送するマウント側光学部材のいずれか１つがそれぞれ設置されたミラーマウントアセンブリ毎に個別に定められた光路切替関数に従って、前記マウント側光学部材のうち少なくとも１つの整列状態を選択的に変更して、前記レーザビームの光路歪みを補正するステップとを含む。
【００２２】
好ましくは、前記（ａ）ステップでは、前記ノズル側光路信号に基づいて、前記光路歪みの大きさ及び方向を示すベクトル値を算出し、前記（ｂ）ステップでは、前記光路歪みのベクトル値に基づいて、前記マウント側光学部材のうち少なくとも１つの整列状態を選択的に変更する。
【００２３】
好ましくは、前記（ｂ）ステップでは、前記マウント側光学部材のいずれか１つの整列状態をそれぞれ調節可能な調節ダイヤルのうち少なくとも１つを、前記ベクトル値に対応する回転方向及び回転角度に従って選択的に回転駆動する。
【００２４】
好ましくは、前記（ｂ）ステップでは、前記調節ダイヤルのいずれか１つとそれぞれ軸結合されたアクチュエータのいずれか１つを選択的に駆動して、前記少なくとも１つの調節ダイヤルを回転駆動する。
【００２５】
好ましくは、前記（ｂ）ステップでは、前記マウント側光学部材のそれぞれの整列状態の調節による前記光路の切替値を合算した総切替値が前記ベクトル値と対応するように、前記マウント側光学部材のうち少なくとも１つの整列状態を前記光路切替関数に従って個別に調節する。
【００２６】
好ましくは、前記光路切替関数は、前記調節ダイヤルのいずれか１つの回転方向及び前記回転角度と、前記いずれか１つの調節ダイヤルと連動するマウント側光学部材の整列状態の調節による前記光路の切替値との相互関係を示すように、前記ミラーマウントアセンブリ毎に個別に定められる。
【００２７】
好ましくは、（ｃ）予め定められた学習条件が満たされると、調節ダイヤルのいずれか１つを予め定められた学習モードに応じて駆動すると共に、前記レーザビームを発振するようにレーザ発振器を駆動するステップと、（ｄ）前記いずれか１つの調節ダイヤルが前記学習モードで個別に駆動されると、前記相互関係を分析して、前記いずれか１つの調節ダイヤルが設けられたミラーマウントアセンブリの前記光路切替関数を更新するステップとをさらに含み、前記（ｂ）ステップでは、前記（ｄ）ステップで更新された前記光路切替関数を基準として前記光路歪みを補正する。
【００２８】
好ましくは、前記（ｃ）ステップ及び前記（ｄ）ステップは、前記ミラーマウントアセンブリのそれぞれに対する前記光路切替関数を前記基準伝送順序に従って順次更新するように繰り返して行う。
【００２９】
好ましくは、前記学習条件は、前記光路切替関数を更新した後、予め定められた基準時間が経過したか否か、及び前記加工対象物のレーザ加工が停止した状態であるか否かのうち少なくとも１つを含む。
【００３０】
好ましくは、前記学習モードは、前記いずれか１つの調節ダイヤルが予め定められた基準方向に予め定められた基準角度分ずつ段階的に回転駆動されるように定められる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は、レーザ装置に関し、レーザビームの光路歪み及びエネルギー損失を自動的に診断及び補正可能であるので、加工対象物の加工品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の好ましい実施例に係るレーザ装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】マウント側ビームスプリッタが装着されたミラーマウントアセンブリの部分断面図である。
【図３】マウント側反射ミラーが装着されたミラーマウントアセンブリの部分断面図である。
【図４】ミラーマウントアセンブリの平面図である。
【図５】加工光が固定ブロックに吸収される態様を示すミラーマウントアセンブリの部分断面図である。
【図６】マウント側センシング部材を用いてマウント側センシング光路を導出する方法を説明するための図である。
【図７】光路の歪みなしにレーザビームがマウント側ビームスプリッタに伝送された場合の加工光路とマウント側センシング光路の態様を示す図である。
【図８】光路が歪んだ状態でレーザビームがマウント側ビームスプリッタに伝送された場合の加工光路とマウント側センシング光路の態様を示す図である。
【図９】エネルギー損失なしにマウント側ビームスプリッタに伝送されたレーザビームのエネルギー分布の態様を示す図である。
【図１０】エネルギーが損失した状態でマウント側ビームスプリッタに伝送されたレーザビームのエネルギー分布の態様を示す図である。
【図１１】レーザノズルアセンブリの概略的な構成を示す図である。
【図１２】ノズル側センシング部材を用いてノズル側センシング光路を導出する方法を説明するための図である。
【図１３】光路の歪みなしにレーザビームがノズル側ビームスプリッタに伝送された場合に加工光路及びノズル側センシング光路の態様を示す図である。
【図１４】光路が歪んだ状態でレーザビームがノズル側ビームスプリッタに伝送された場合に加工光路及びノズル側センシング光路の態様を示す図である。
【図１５】エネルギー損失なしにノズル側ビームスプリッタに伝送されたレーザビームのエネルギー分布の態様を示す図である。
【図１６】エネルギーが損失した状態でノズル側ビームスプリッタに伝送されたレーザビームのエネルギー分布の態様を示す図である。
【図１７】光路が単位整列機によって切り替えられる態様を示す図である。
【図１８】光路が単位整列機によって切り替えられる他の態様を示す図である。
【図１９】光路が複数の整列機の組み合わせによって切り替えられる態様を示す図である。
【図２０】レーザビームが照射される加工対象物上の実際の位置が整列機によって調節される態様を示す図である。
【図２１】本発明の好ましい実施例に係るレーザ装置を診断及び補正する方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の一部の実施例を例示的な図面によって詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加する場合、同一の構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されても、可能な限り同一の符号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明の実施例を説明するにあたって、関連する公知の構成又は機能についての具体的な説明が本発明の実施例に対する理解を妨げると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
本発明の実施例の構成要素を説明するにあたって、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を使用することができる。このような用語は、その構成要素を他の構成要素と区別するためのものに過ぎず、その用語によって当該構成要素の本質や順番又は順序などが限定されるものではない。また、別に定義されない限り、技術的又は科学的な用語を含めてここで使用されるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解釈されなければならず、本出願で明らかに定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されない。
【００３５】
図１は、本発明の好ましい実施例に係るレーザ装置の概略的な構成を示す図である。
【００３６】
図１を参照すると、本発明の好ましい実施例に係るレーザ装置１は、レーザビームＬＢを発振するレーザ発振器１０と、レーザ発振器１０から伝送されたレーザビームＬＢを予め定められた基準伝送順序Ｓに従って順次伝送すると共に、レーザビームＬＢの光路情報を提供可能に設けられる光学系２０と、光学系２０から伝送されたレーザビームＬＢを集光して加工対象物Ｐに照射すると共に、レーザビームＬＢの光路情報を提供可能に設けられるレーザノズルアセンブリ３０と、レーザ装置１の全般的な駆動を制御し、光学系２０及びレーザノズルアセンブリ３０から提供されたレーザビームＬＢの光路に関する情報に基づいて、レーザビームＬＢの光路の歪みを診断及び補正する制御器４０などを含むことができる。
【００３７】
まず、レーザ発振器１０は、互いに異なる波長帯域を有する加工光ＬＢｐ及び指示光ＬＢｍのいずれか１つのレーザビームＬＢを、加工光路ＯＰｐに沿って選択的に発振可能なように設けられる。加工光路ＯＰｐは、レーザ発振器１０から発振されたレーザビームＬＢが光学系２０とレーザノズルアセンブリ３０を順次経由した後、加工対象物Ｐに照射されるように進行するレーザビームＬＢの実際の光路をいう。このような加工光路ＯＰｐは、後述するマウント側光学部材２２０、その他の加工光路ＯＰｐに影響を与える部材の整列状態に応じて変化し得る。
【００３８】
また、レーザ発振器１０は、加工光ＬＢｐと指示光ＬＢｍが互いに同一の光軸を有するように設けることができる。すると、レーザ発振器１０から発振された加工光ＬＢｐと指示光ＬＢｍは、互いに同一の光路に沿って伝送され得る。
【００３９】
加工光ＬＢｐは、加工対象物Ｐのレーザ加工に使用されるレーザビームＬＢであって、加工対象物Ｐに予め定められた基準吸収率以上だけ吸収される波長帯域を有する。加工光ＬＢｐとして使用可能なレーザビームの種類は、特に限定されない。加工対象物Ｐの種類に応じて、様々な種類のレーザビームのうち少なくとも１つを加工光ＬＢｐとして使用することができる。
【００４０】
指示光ＬＢｍは、レーザビームＬＢの光路を診断するためのレーザビームＬＢであって、レーザビームＬＢのビームスポットを目視で観察可能な、またはカメラで撮影可能な可視光波長帯域を有する。特に、指示光ＬＢｍは、指示光ＬＢｍにより後述するセンシング部材２５０、３５０が損傷しないように、加工光ＬＢｐに比べて低い出力を有することが好ましいが、これに限定されるものではない。指示光ＬＢｍとして使用可能なレーザビームの種類は、特に限定されない。後述するセンシング部材２５０、３５０の種類に応じて、様々な種類のレーザビームのうち少なくとも１つを指示光ＬＢｍとして使用することができる。
【００４１】
制御器４０は、予め定められた工程条件に応じて、加工光ＬＢｐ及び指示光ＬＢｍのいずれか１つのレーザビームＬＢを選択的に発振するようにレーザ発振器１０を制御することができる。例えば、制御器４０は、加工対象物Ｐをレーザ加工する場合には、加工光ＬＢｐを発振するようにレーザ発振器１０を制御することができる。例えば、制御器４０は、レーザビームＬＢの光路を診断する場合には、指示光ＬＢｍを発振するようにレーザ発振器１０を制御することができる。
【００４２】
一方、制御器４０は、加工光ＬＢｐ及び指示光ＬＢｍのいずれか１つのレーザビームＬＢを選択的に発振するものとして説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、制御器４０は、加工光ＬＢｐ及び指示光ＬＢｍ以外に他の種類のレーザビームも選択的に発振可能なように設けられてもよい。
【００４３】
次に、光学系２０は、レーザ発振器１０から発振されたレーザビームＬＢを加工光路ＯＰｐに沿ってレーザノズルアセンブリ３０に伝送可能なように、レーザ発振器１０とレーザノズルアセンブリ３０との間に設置される。このため、図１に示すように、光学系２０は、後述するマウント側光学部材２２０を有するミラーマウントアセンブリ２００を備えることができる。
【００４４】
ミラーマウントアセンブリ２００の設置数は、特に限定されない。例えば、光学系２０は、複数のマウント側光学部材２２０を用いてレーザビームＬＢを基準伝送順序Ｓに従って順次伝送可能なように、複数のミラーマウントアセンブリ２００を備えることができる。このようなミラーマウントアセンブリ２００の具体的な構造は後述する。
【００４５】
次に、レーザノズルアセンブリ３０は、光学系２０から加工光路ＯＰｐに沿って伝送されたレーザビームＬＢを加工対象物Ｐに照射可能なように設置される。このようなレーザノズルアセンブリ３０の具体的な構造は後述する。
【００４６】
図２は、マウント側ビームスプリッタが装着されたミラーマウントアセンブリの部分断面図であり、図３は、マウント側反射ミラーが装着されたミラーマウントアセンブリの部分断面図である。
【００４７】
また、図４は、ミラーマウントアセンブリの平面図であり、図５は、加工光が固定ブロックに吸収される態様を示すミラーマウントアセンブリの部分断面図である。
【００４８】
図２に示すように、ミラーマウントアセンブリ２００は、それぞれ、ミラーマウント２１０と、加工光路ＯＰｐに沿って伝送されたレーザビームＬＢの少なくとも一部を、加工光路ＯＰｐと予め定められた第１の関連を有するマウント側センシング光路ＯＰｓ１に選択的に案内するマウント側光学部材２２０と、マウント側光学部材２２０の整列状態を調節する整列機２３０と、マウント側センシング光路ＯＰｓ１に沿って進行するレーザビームＬＢに含まれるノイズを除去するノイズフィルター２４０と、ノイズフィルター２４０によってノイズが除去されたレーザビームＬＢを集光する集光レンズ２５０と、集光レンズ２５０によって集光されたレーザビームＬＢをセンシングし、マウント側センシング光路ＯＰｓ１の態様に対応するマウント側光路信号を出力するマウント側センシング部材２６０などを有することができる。
【００４９】
ミラーマウント２１０は、加工光路ＯＰｐに沿って伝送されたレーザビームＬＢがマウント側光学部材２２０に入射されるように、マウント側光学部材２２０を支持可能に設けられる。すなわち、ミラーマウント２１０は、レーザ発振器１０、またはミラーマウントアセンブリ２００のうち基準伝送順序Ｓの先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００から加工光路ＯＰｐに沿って伝送されたレーザビームＬＢがマウント側光学部材２２０に入射されるように、マウント側光学部材２２０を支持可能に設けられる。
【００５０】
このようなミラーマウント２１０の構造は、特に限定されない。例えば、図２に示すように、ミラーマウント２１０は、レーザビームＬＢの進行通路を提供するベースブロック２１１と、マウント側光学部材２２０が設置され、ベースブロック２１１を通過するレーザビームＬＢがマウント側光学部材２２０に入射されるように配置されるミラープレート２１２と、マウント側光学部材２２０を固定可能なようにミラープレート２１２に装着される固定ブロック２１３と、ベースブロック２１１とミラープレート２１２とを締結する締結部材２１４と、マウント側センシング部材２６０が設置されるセンサブロック２１５などを有することができる。
【００５１】
図２に示すように、ベースブロック２１１は、レーザビームＬＢが進行できるように内部に形成されたレーザ通路２１１ａを有することができる。ベースブロック２１１は、ボルト、その他の固定部材（図示せず）によって予め定められた位置に固定設置されることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００５２】
レーザ通路２１１ａの形状は、特に限定されず、レーザビームＬＢの加工光路ＯＰｐと対応する形状を有する。例えば、図２に示すように、レーザ通路２１１ａは、加工光路ＯＰｐの延長方向を垂直に切り替えるようにマウント側光学部材２２０が設置された場合に、‘Ｌ’字状を有することができる。すると、レーザ発振器１０または前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００から加工光路ＯＰｐに沿って伝送されたレーザビームＬＢは、レーザ通路２１１ａの一側開口部２１１ｂを介してレーザ通路２１１ａに進入し、マウント側光学部材２２０に入射される。また、マウント側光学部材２２０によって反射されたレーザビームＬＢは、延長方向が垂直に切り替えられた加工光路ＯＰｐに沿って進行し、レーザ通路２１１ａの他側開口部２１１ｃを介して放出される。
【００５３】
図２に示すように、ミラープレート２１２は、マウント側光学部材２２０を挿入可能なように開放形成された開放口２１２ａ、及び開放口２１２ａに挿入されたマウント側光学部材２２０を支持可能なように開放口２１２ａの内周面から突出形成されたフランジ２１２ｂなどを有することができる。このようなミラープレート２１２は、後述する締結部材２１４によってベースブロック２１１の一面に締結され得る。
【００５４】
開放口２１２ａは、マウント側光学部材２２０を挿入可能なように、マウント側光学部材２２０と対応する形状を有する。フランジ２１２ｂは、開放口２１２ａに挿入されたマウント側光学部材２２０の外周部を支持可能なように、開放口２１２ａの内側面から予め定められた長さだけ突出形成される。これによって、マウント側光学部材２２０は、外周部がフランジ２１２ｂによって支持されるように開放口２１２ａに挿入されることによって、ミラープレート２１２に分離可能に装着され得る。
【００５５】
図２に示すように、固定ブロック２１３は、開放口２１２ａに挿入されるように一側面から突出形成される加圧部２１３ａを有することができる。このような固定ブロック２１３は、ボルト（図示せず）によってミラープレート２１２の一面にねじ結合されることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００５６】
加圧部２１３ａは、開放口２１２ａに挿入されたマウント側光学部材２２０と接触するように、予め定められた高さだけ固定ブロック２１３の一面から突出形成され得る。加圧部２１３ａは、開放口２１２ａに挿入されたマウント側光学部材２２０を加圧してフランジ２１２ｂに密着した状態で固定することができる。したがって、加圧部２１３ａは、外部から印加された外力、振動などによりマウント側光学部材２２０が開放口２１２ａの内部で遊動することを防止することができる。また、加圧部２１３ａは、マウント側光学部材２２０と接触した接触面を介して、レーザビームＬＢによってマウント側光学部材２２０に印加された熱の伝達を受けることができる。これにより、固定ブロック２１３は、マウント側光学部材２２０から伝達された熱を外部に放出することで、高熱によってマウント側光学部材２２０が損傷することを防止することができる。
【００５７】
一方、固定ブロック２１３は、指示光ＬＢｍ１は透過させ、加工光ＬＢｐ１は吸収するように設けることができる。このため、固定ブロック２１３は、ガラス、その他の指示光ＬＢｍ１を選択的に透過させる材質で形成することができる。特に、マウント側光学部材２２０と対面する固定ブロック２１３の入射面、及び後述するノイズフィルター２４０と対面する固定ブロック２１３の出射面は、それぞれ、指示光ＬＢｍ１を選択的に透過させるように無反射コーティングすることができる。すると、図２に示すように、指示光ＬＢｍ１は、固定ブロック２１３を透過してマウント側センシング光路ＯＰｓ１に沿ってマウント側センシング部材２６０に向かって進行することができる。これに対して、図５に示すように、加工光ＬＢｐ１は、固定ブロック２１３に吸収され得る。したがって、固定ブロック２１３は、加工対象物Ｐのレーザ加工時に、固定ブロック２１３を透過した加工光ＬＢｐ１によってマウント側センシング部材２６０、その他のレーザ装置１の構成要素が損傷することを防止することができる。
【００５８】
締結部材２１４は、ミラープレート２１２をベースブロック２１１に締結可能に設けられる。例えば、図２に示すように、締結部材２１４は、ねじ部がミラープレート２１２を貫通してベースブロック２１１の一面にねじ結合される締結ボルト２１４ａ、及び締結ボルト２１４ａのヘッドとミラープレート２１２との間に介在するばね２１４ｂなどを有することができる。ばね２１４ｂは圧縮コイルばねであることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００５９】
締結部材２１４の設置数は特に限定されない。例えば、図４に示すように、複数の締結部材２１４が予め定められた間隔を置いて設置されてもよい。
【００６０】
このような締結部材２１４によれば、ミラープレート２１２は、ばね２１４ｂから提供される弾性力によって、ベースブロック２１１の一面側に付勢される。これにより、締結部材２１４は、ミラープレート２１２とベースブロック２１１とを弾性的に締結することができる。
【００６１】
図２に示すように、センサブロック２１５は、固定ブロック２１３を透過した指示光ＬＢｍ１が内部に進入できるように、固定ブロック２１３の一面に装着される。センサブロック２１５は、ボルト（図示せず）によって固定ブロック２１３の一面にねじ結合されることが好ましいが、これに限定されるものではない。センサブロック２１５の内部には、後述するノイズフィルター２４０、集光レンズ２５０、マウント側センシング部材２６０などを、予め定められた間隔を置いて設置することができる。
【００６２】
このようなセンサブロック２１５は、固定ブロック２１３の一面に選択的に装着できる。例えば、図２に示すように、センサブロック２１５は、レーザビームＬＢの光路を診断する場合に、固定ブロック２１３の一面に装着できる。例えば、図３及び図５に示すように、センサブロック２１５は、加工対象物Ｐをレーザ加工する場合に、固定ブロック２１３の一面から分離できる。これにより、加工対象物Ｐをレーザ加工する場合に、センサブロック２１５が加工光ＬＢｐの進行を干渉することを防止することができ、センサブロック２１５及びこれに設置された部材の荷重によりミラーマウントアセンブリ２００の耐久性が低下することを防止することができる。
【００６３】
マウント側光学部材２２０は、レーザ発振器１０または前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００から加工光路ＯＰｐに沿って伝送されたレーザビームＬＢの光路を調節可能なように設けられる。このようなマウント側光学部材２２０として使用可能な光学部材の種類は、特に限定されない。例えば、図２及び図３に示すように、マウント側光学部材２２０は、レーザビームＬＢを複数の光路に分岐するマウント側ビームスプリッタ２２２と、レーザビームＬＢを全反射するマウント側反射ミラー２２４などであってもよい。
【００６４】
図２に示すように、マウント側ビームスプリッタ２２２は、ミラープレート２１２の開放口２１２ａに挿入可能なように、ミラープレート２１２の開放口２１２ａと対応する形状を有する。マウント側ビームスプリッタ２２２は、加工光路ＯＰｐに沿って入射されたレーザビームＬＢを、予め定められた第１の関連を有する複数の光路に分岐できるように設けられる。
【００６５】
例えば、マウント側ビームスプリッタ２２２は、加工光路ＯＰｐに沿ってマウント側ビームスプリッタ２２２に入射されたレーザビームＬＢを、予め定められた分岐比率に応じて透過及び反射させるように設けることができる。すると、マウント側ビームスプリッタ２２２に入射されたレーザビームＬＢ中のある一部は、マウント側ビームスプリッタ２２２を透過し、マウント側ビームスプリッタ２２２に入射されたレーザビームＬＢ中の他の一部は、マウント側ビームスプリッタ２２２によって反射される。これにより、マウント側ビームスプリッタ２２２は、マウント側ビームスプリッタ２２２に入射されたレーザビームＬＢ中のある一部を第１透過光路に案内でき、マウント側ビームスプリッタ２２２に入射されたレーザビームＬＢ中の他の一部を第１反射光路に案内できる。第１透過光路は、マウント側ビームスプリッタ２２２を透過したレーザビームＬＢが進行する光路をいい、第１反射光路は、マウント側ビームスプリッタ２２２によって反射されたレーザビームＬＢが進行する光路をいう。
【００６６】
第１透過光路及び第１反射光路のいずれか一方は、レーザビームＬＢの光路診断に必要なレーザビームＬＢを移送するマウント側センシング光路ＯＰｓ１として活用でき、第１透過光路及び第１反射光路の他方は、加工対象物Ｐのレーザ加工に必要なレーザビームＬＢを移送する加工光路ＯＰｐとして活用できる。例えば、図２に示すように、第１透過光路がマウント側センシング光路ＯＰｓ１として活用することができ、第１反射光路が加工光路ＯＰｐとして活用することができる。これにより、マウント側ビームスプリッタ２２２は、レーザビームＬＢのある一部を加工光路ＯＰｐから抽出してマウント側センシング光路ＯＰｓ１に沿って進行するように案内でき、レーザビームＬＢの残りの一部を加工光路ＯＰｐに沿ってそのまま進行するように案内できる。
【００６７】
また、マウント側ビームスプリッタ２２２は、加工光路ＯＰｐとマウント側センシング光路ＯＰｓ１とが予め定められた第１の関連を有するようにレーザビームＬＢを分岐することができる。このため、マウント側ビームスプリッタ２２２は、加工光路ＯＰｐの延長方向が予め定められた角度だけ切り替えられるようにレーザビームＬＢを反射することができる。例えば、マウント側ビームスプリッタ２２２は、加工光路ＯＰｐの延長方向が垂直に切り替えられるようにレーザビームＬＢを反射することができる。すると、図２に示すように、マウント側センシング光路ＯＰｓ１は、マウント側ビームスプリッタ２２２によって延長方向が切り替えられる前の区間の加工光路ＯＰｐと一直線をなすようになり、マウント側ビームスプリッタ２２２によって延長方向が垂直に切り替えられた後の区間の加工光路ＯＰｐと垂直をなすようになる。
【００６８】
このようなマウント側ビームスプリッタ２２２として使用可能な光学部材の種類は、特に限定されない。例えば、マウント側ビームスプリッタ２２２は、レーザ発振器１０または前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００から加工光路ＯＰｐに沿って伝送された指示光ＬＢｍの少なくとも一部をマウント側センシング光路ＯＰｓ１に選択的に案内できる第１の二色性ミラーであってもよい。前述したように、第１透過光路がマウント側センシング光路ＯＰｓ１である場合に、マウント側ビームスプリッタ２２２は、指示光ＬＢｍの少なくとも一部を選択的に透過させ得るように光学コーティングされた第１の二色性ミラーであってもよい。すると、図２及び図３に示すように、マウント側ビームスプリッタ２２２は、マウント側ビームスプリッタ２２２に入射された加工光ＬＢｐをマウント側センシング光路ＯＰｓ１に進入できないように選択的に全反射することができ、マウント側ビームスプリッタ２２２に入射された指示光ＬＢｍの少なくとも一部をマウント側センシング光路ＯＰｓ１に進入するように選択的に透過させることができる。
【００６９】
このようなマウント側ビームスプリッタ２２２によると、レーザ発振器１０から発振された加工光ＬＢｐは、ミラーマウントアセンブリ２００のマウント側ビームスプリッタ２２２によって基準伝送順序Ｓに従って順次反射されることで、レーザノズルアセンブリ３０に伝達され得る。また、マウント側ビームスプリッタ２２２によると、レーザ発振器１０から発振された指示光ＬＢｍは、ミラーマウントアセンブリ２００のマウント側ビームスプリッタ２２２を透過してミラーマウントアセンブリ２００のマウント側センシング部材２６０に分配され得る。
【００７０】
ところで、ミラーマウントアセンブリ２００のマウント側ビームスプリッタ２２２が互いに同一の指示光ＬＢｍの透過率を有する場合、指示光ＬＢｍのほとんどは、ミラーマウントアセンブリ２００のうち基準伝送順序Ｓの前半部に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側ビームスプリッタ２２２によって加工光路ＯＰｐから抽出せざるを得ない。すると、ミラーマウントアセンブリ２００のうち基準伝送順序Ｓの後半部に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側ビームスプリッタ２２２には、小さな光量の指示光ＬＢｍのみが到達するようになる。すると、前記後半部に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側センシング部材２６０は、小さな光量の指示光ＬＢｍ１を用いてレーザビームＬＢの光路を診断しなければならないので、レーザビームＬＢの光路診断の結果に誤りが発生する恐れがある。
【００７１】
これを解決するために、マウント側ビームスプリッタ２２２のうち前記先順位に位置するマウント側ビームスプリッタ２２２であるほど、低い指示光ＬＢｍ１の透過率を有するように形成することができる。これにより、マウント側センシング部材２６０に均等な光量の指示光ＬＢｍを分配させることによって、レーザビームＬＢの光路診断の結果の正確性を向上させることができる。
【００７２】
図３に示すように、マウント側反射ミラー２２４は、マウント側ビームスプリッタ２２２の代わりにミラープレート２１２の開放口２１２ａに装着可能なように、ミラープレート２１２の開放口２１２ａに対応する形状を有する。マウント側反射ミラー２２４は、レーザ発振器１０または前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００から加工光路ＯＰｐに沿って伝送されたレーザビームＬＢを全反射して、加工光路ＯＰｐの延長方向を予め定められた角度だけ切り替え可能なように設置される。例えば、図３に示すように、マウント側反射ミラー２２４は、レーザビームＬＢを全反射して加工光路ＯＰｐの延長方向を垂直に切り替え可能なように設置することができる。すると、加工対象物Ｐのレーザ加工時に、レーザ発振器１０から発振された加工光ＬＢｐは、ミラーマウントアセンブリ２００のマウント側反射ミラー２２４によって基準伝送順序Ｓに従って順次伝送されてレーザノズルアセンブリ３０に伝達され得る。
【００７３】
整列機２３０は、ミラーマウント２１２及びミラーマウント２１２に装着されたマウント側光学部材２３０の整列態様を調節可能に設けられる。このような整列機２３０の構造は、特に限定されない。例えば、図２に示すように、整列機２３０は、回転方向及び回転角度に応じてミラープレート２１２及びミラープレート２１２に装着されたマウント側光学部材２３０の整列態様を調節可能なようにミラープレート２１２に装着される調節ダイヤル２３２、及び調節ダイヤル２３２を回転駆動するアクチュエータ２３４などを含むことができる。
【００７４】
図２に示すように、調節ダイヤル２３２は、外周面にねじ山が形成されたボルトの形状を有することができる。このような調節ダイヤル２３２は、端部がベースブロック２１１の一面に加圧接触するように、ミラープレート２１２にねじ結合され得る。
【００７５】
アクチュエータ２３４は、調節ダイヤル２３２を回転駆動できるように調節ダイヤル２３２と軸結合され得る。アクチュエータ２３４は、駆動力を提供するモータ（図示せず）、及びモータから提供された駆動力を調節ダイヤル２３２に伝達する減速機（図示せず）などを有することができる。図１に示すように、制御器４０は、このようなアクチュエータの駆動を制御する補正部４２を備えることができる。
【００７６】
このようなアクチュエータ２３４によって調節ダイヤル２３２が回転駆動されると、ミラープレート２１２は、調節ダイヤル２３２の回転方向及び回転角度に応じて、所定の距離だけベースブロック２１１に近接するか、またはベースブロック２１１から離隔するように漸進的に移動することができる。これにより、整列機２３０は、ベースブロック２１１とミラープレート２１２との間の角度を締結部材２１４を中心に変更させることによって、ミラープレート２１２、及びこれに装着されたマウント側光学部材２２０の整列状態を調節することができる。すると、加工光路ＯＰｐ及びマウント側センシング光路ＯＰｓ１を含むレーザビームＬＢの光路は、整列機２３０の駆動態様に応じて切り替えることができる。
【００７７】
このような整列機２３０の設置数は、特に限定されない。例えば、図４に示すように、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれを中心にベースブロック２１１とミラープレート２１２との間の角度を変更可能なように、一対の整列機２３０を、予め定められた位置にそれぞれ設置することができる。すると、レーザビームＬＢの光路は、整列機２３０の駆動態様に応じてＸ軸及びＹ軸のそれぞれを中心に切り替えることができる。
【００７８】
図２に示すように、ノイズフィルター２４０は、固定ブロック２１３を透過した指示光ＬＢｍ１が入射されるように、固定ブロック２１３と集光レンズ２５０との間に設置される。ノイズフィルター２４０は、指示光ＬＢｍ１をレーザビームＬＢの光路診断に適した形態に整形可能なように、指示光ＬＢｍ１に含まれるノイズを除去することができる。このようなノイズフィルター２４０は、マウント側センシング光路ＯＰｓ１に案内された指示光ＬＢｍ１を、ノイズが除去された状態で集光レンズ２５０に伝達することによって、ノイズによりレーザビームＬＢの光路診断の結果に誤りが発生することを防止することができる。
【００７９】
図２に示すように、集光レンズ２５０は、ノイズが除去された指示光ＬＢｍ１が入射されるように、ノイズフィルター２４０とマウント側センシング部材２６０との間に設置される。このような集光レンズ２５０は、焦点がマウント側センシング部材２６０の予め定められたセンシング面２６０ａに位置するように設置されることが好ましいが、これに限定されるものではない。このような集光レンズ２５０は、ノイズが除去された指示光ＬＢｍ１を集光してマウント側センシング部材２６０のセンシング面２６０ａに照射することができる。
【００８０】
図６は、マウント側センシング部材２６０を用いてマウント側センシング光路を導出する方法を説明するための図であり、図７は、レーザビームが光路の歪みなしにマウント側ビームスプリッタに伝送された場合の加工光路とマウント側センシング光路の態様を示す図であり、図８は、レーザビームが光路が歪んだ状態でマウント側ビームスプリッタに伝送された場合の加工光路とノズル側センシング光路の態様を示す図である。
【００８１】
マウント側センシング部材２６０は、集光レンズ２５０によって集光された指示光ＬＢｍ１をセンシングし、マウント側センシング光路ＯＰｓ１の態様に対応するマウント側光路信号を出力することができる。マウント側センシング光路ＯＰｓ１の態様は、マウント側センシング光路ＯＰｓ１の座標、マウント側センシング光路ＯＰｓ１の延長方向、その他のマウント側センシング光路ＯＰｓ１に関する各種情報を含むことができる。
【００８２】
図６に示すように、マウント側センシング部材２６０は、マウント側センシング部材２６０のセンシング面２６０ａに照射された指示光ＬＢｍ１の第１ビームスポットＢＳｍ１の位置をセンシング可能に設けることができる。このため、マウント側センシング部材２６０は、指示光ＬＢｍ１の第１ビームスポットＢＳｍ１の画像を撮影するカメラ、指示光ＬＢｍ１の第１ビームスポットＢＳｍ１の位置に対応する位置感知信号を出力するＰＳＤセンサ、及びその他の指示光ＬＢ１ｍの第１ビームスポットＢＳｍ１の位置に関する情報を提供可能な様々なセンサのうち少なくとも１つを有することができる。特に、マウント側センシング部材２６０がカメラを有する場合に、カメラとしてＣＣＤカメラが採用されることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００８３】
制御器４０は、マウント側センシング部材２６０から出力されたマウント側光路信号に基づいて、レーザビームＬＢの光路診断を行うことができる。このため、図１に示すように、制御器４０は、レーザビームＬＢの光路診断を行う診断部４４をさらに備えることができる。
【００８４】
図６に示すように、診断部４４は、マウント側センシング部材２６０によってセンシングされた指示光ＬＢｍ１の第１ビームスポットＢＳｍ１の位置に基づいて、マウント側センシング光路ＯＰｓ１の態様を導出した後、マウント側センシング光路ＯＰｓ１と予め定められた第１基準センシング光路ＯＰｒｓ１との光路差Ｄ１を算出することができる。特に、診断部２４２は、マウント側センシング光路ＯＰｓ１に沿ってセンシング面２６０ａに照射された第１ビームスポットＢＳｍ１の位置と、第１基準センシング光路ＯＰｒｓ１に沿ってセンシング面２６０ａに照射された第１基準ビームスポットＢＳｒ１の位置との差を用いて、マウント側センシング光路ＯＰｓ１と第１基準センシング光路ＯＰｒｓ１との光路差Ｄ１を算出することができる。
【００８５】
ここで、第１基準センシング光路ＯＰｒｓ１は、レーザビームＬＢが、レーザ発振器１０または前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００から、予め定められた第１基準加工光路ＯＰｒｐ１に沿ってマウント側ビームスプリッタ２２２に伝送される場合のマウント側センシング光路ＯＰｓ１をいう。また、第１基準加工光路ＯＰｒｐ１は、光路の歪みが発生していない場合に、レーザ発振器１０または前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０から伝送されたレーザビームＬＢが進行する加工光路ＯＰｐをいう。前述したように、マウント側センシング光路ＯＰｓ１は、加工光路ＯＰｐと第１の関連を有する。これによって、第１基準センシング光路ＯＰｒｓ１もまた、第１基準加工光路ＯＰｒｐ１と第１の関連を有するように設置することができる。
【００８６】
図７に示すように、指示光ＬＢｍが第１基準加工光路ＯＰｒｐ１と一致する加工光路ＯＰｐに沿ってマウント側ビームスプリッタ２２２に伝送される場合に、マウント側センシング光路ＯＰｓ１は、第１基準センシング光路ＯＰｒｓ１と互いに一致するようになる。また、図８に示すように、指示光ＬＢｍが第１基準加工光路ＯＰｒｐ１から所定の光路差Ｄ２だけ外れた加工光路ＯＰｐに沿ってマウント側ビームスプリッタ２２２に伝送される場合に、マウント側センシング光路ＯＰｓ１と第１基準センシング光路ＯＰｒｓ１は、加工光路ＯＰｐと第１基準加工光路ＯＰｒｐ１との光路差Ｄ２に比例する光路差Ｄ１だけ互いに不一致になる。
【００８７】
診断部４４は、第１の関連を用いて、加工光路ＯＰｐの態様をマウント側センシング光路ＯＰｓ１の態様に基づいて導出し、加工光路ＯＰｐと第１基準加工光路ＯＰｒｐ１との光路差Ｄ２を、マウント側センシング光路ＯＰｓ１と第１基準センシング光路ＯＰｒｓ１との光路差Ｄ１に基づいて算出することができる。加工光路ＯＰｐの態様は、加工光路ＯＰｐの座標、加工光路ＯＰｐの延長方向、その他の加工光路ＯＰｐに関する各種情報を含むことができる。
【００８８】
前述したように、ミラーマウントアセンブリ２００は、レーザ発振器１０から発振されたレーザビームＬＢを、マウント側ビームスプリッタ２２２を用いて基準伝送順序Ｓに従って順次伝送可能なように設置される。したがって、ミラーマウントアセンブリ２００のうち基準伝送順序Ｓの１位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側ビームスプリッタ２２２には、レーザ発振器１０から発振されたレーザビームＬＢが加工光路ＯＰｐに沿って伝送される。また、ミラーマウントアセンブリ２００のうち基準伝送順序Ｓの２位以上の特定順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側ビームスプリッタ２２２には、前記特定順位の直前の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側ビームスプリッタ２２２によって反射されたレーザビームＬＢが加工光路ＯＰｐに沿って伝送される。
【００８９】
このような指示光ＬＢｍの伝送態様を考慮して、診断部４４は、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに対して、指示光ＬＢｍが第１基準加工光路ＯＰｒｐ１に沿ってマウント側ビームスプリッタ２２２に伝送されるかを、加工光路ＯＰｐの態様、光路差Ｄ２などに基づいて個別に判断することができる。前述したように、レーザ発振器１０は、加工光ＬＢｐ、指示光ＬＢｍなどのレーザビームＬＢを互いに同一の光軸を有するように発振するので、レーザ発振器１０から発振されたレーザビームＬＢは、互いに同一の加工光路ＯＰｐに沿って伝送される。また、マウント側ビームスプリッタ２２２とマウント側反射ミラー２２４は、レーザビームＬＢを同一の加工光路ＯＰｐに沿って伝送できるように、ミラープレート２１２に選択的に装着される。これによって、診断部４４は、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに対して、レーザビームＬＢがレーザ発振器１０または前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００から第１基準加工光路ＯＰｒｐ１に沿ってマウント側光学部材２２０に伝送されるかを、加工光路ＯＰｐの態様、光路差Ｄ２などに基づいて個別に判断することができる。
【００９０】
例えば、診断部４４は、前記１位に位置するミラーマウントアセンブリ２００に対してレーザビームＬＢの光路診断を行う場合に、加工光路ＯＰｐと第１基準加工光路ＯＰｒｐ１とが不一致であると、レーザビームＬＢが前記１位に位置するミラーマウントアセンブリ２００まで伝送される過程において異常現象により加工光路ＯＰｐの歪みが発生すると判断できる。異常現象とは、レーザ発振器１０の整列状態の不良、その他のレーザビームＬＢが前記１位に位置するミラーマウントアセンブリ２００まで伝送される過程で加工光路ＯＰｐの歪みを発生させる現象をいう。
【００９１】
例えば、診断部４４は、前記２位以上の後順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００に対してレーザビームＬＢの光路診断を行う場合に、加工光路ＯＰｐと第１基準加工光路ＯＰｒｐ１とが不一致であると、レーザビームＬＢが前記後順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００まで伝送される過程で加工光路ＯＰｐの歪みが発生すると判断できる。異常現象とは、レーザ発振器１０の整列状態の不良、前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０の整列状態の不良、その他のレーザビームＬＢが前記後順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００まで伝送される過程で加工光路ＯＰｐの歪みを発生させ得る現象をいう。
【００９２】
レーザビームＬＢが前記後順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０まで伝送される過程で発生する加工光路ＯＰｐの歪みは、レーザ発振器１０、前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０などの様々な部材により発生し得る。これにより、レーザビームＬＢが前記後順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０まで伝送される過程で加工光路ＯＰｐの歪みが発生した場合には、どの部材により加工光路ＯＰｐが歪むかを検出するのに困難を伴うことがある。
【００９３】
これを解決するために、診断部４４は、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに対して、レーザビームＬＢの光路診断を基準伝送順序Ｓに従って順次行うことができる。
【００９４】
このため、診断部４４は、レーザビームＬＢが、第１基準加工光路ＯＰｒｐ１に沿って前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されると判断されると、レーザビームＬＢが第１基準加工光路ＯＰｒｐ１に沿って前記後順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されるかを判断できる。
【００９５】
例えば、診断部４４は、レーザビームＬＢが、第１基準加工光路ＯＰｒｐ１に沿って前記１位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されると判断されると、レーザビームＬＢが第１基準加工光路ＯＰｒｐ１に沿って前記２位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されるかを判断できる。
【００９６】
また、診断部４４は、レーザビームＬＢが、第１基準加工光路ＯＰｒｐ１と不一致の加工光路ＯＰｐに沿って前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されると判断される場合、レーザビームＬＢを前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に直接伝送する部材で加工光路ＯＰｐの歪みが発生すると判断できる。
【００９７】
例えば、診断部４４は、レーザビームＬＢが、第１基準加工光路ＯＰｒｐ１と不一致の加工光路ＯＰｐに沿って前記１位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されると判断される場合、レーザ発振器１０で加工光路ＯＰｐの歪みが発生すると判断できる。すると、レーザ発振器１０を正常状態に整列する作業、その他の補正作業によって加工光路ＯＰｐの歪みを補正することができる。
【００９８】
また、診断部４４は、レーザビームＬＢが、第１基準加工光路ＯＰｒｐ１と不一致の加工光路ＯＰｐに沿って前記後順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されると判断される場合、レーザビームＬＢを前記後順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に直接伝送する部材で加工光路ＯＰｐの歪みが発生すると判断できる。
【００９９】
例えば、診断部４４は、レーザビームＬＢが、第１基準加工光路ＯＰｒｐ１と不一致の加工光路ＯＰｐに沿って前記２位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されると判断される場合、前記１位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０により加工光路ＯＰｐの歪みが発生すると判断できる。すると、整列機２３０を用いて、前記１位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のミラープレート２１２及びこれに設置されたマウント側光学部材２２０を正常状態に整列する作業、その他の補正作業によって光路の歪みを補正することができる。
【０１００】
このように、診断部４４は、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに対して、レーザビームＬＢの光路診断を基準伝送順序Ｓに従って順次行うことによって、どの部材で加工光路ＯＰｐの歪みが発生するかを正確に検出することができる。ただし、前記のような探知方法によると、基準伝送順序Ｓの最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０で発生する加工光路ＯＰｐの歪みは検出できない。前記最後の順位に位置するミラーマウント２１０のアセンブリのマウント側光学部材２２０で発生する加工光路ＯＰｐの歪みを検出する方法については後述する。
【０１０１】
図９は、エネルギー損失なしにマウント側光学部材に伝送されるレーザビームのエネルギー分布の態様を示す図であり、図１０は、エネルギーが損失した状態でマウント側光学部材に伝送されるレーザビームのエネルギー分布の態様を示す図である。
【０１０２】
前述したマウント側センシング部材２６０は、マウント側センシング部材２６０のセンシング面２６０ａに照射された指示光ＬＢｍ１の第１ビームスポットＢＳｍ１の位置及び指示光ＬＢｍ１のエネルギーが共にセンシング可能に設けられてもよい。このため、マウント側センシング部材２６０は、マウント側センシング部材２６０のセンシング面２６０ａに照射された指示光ＬＢｍ１の熱を探知して第１ビームスポットＢＳｍ１の位置及び指示光ＬＢｍ１のエネルギーをセンシングする赤外線センサ、マウント側センシング部材２６０のセンシング面２６０ａに照射された指示光ＬＢｍ１の熱画像を撮影する熱画像カメラ、及び、その他の指示光ＬＢｍ１の第１ビームスポットＢＳｍ１の位置及び指示光ＬＢｍ１のエネルギーに関する情報を共に提供可能なセンサのうち少なくとも１つを備えることができる。
【０１０３】
図９に示すように、エネルギーの損失なしに加工光路ＯＰｐに沿ってマウント側光学部材２２０に伝送されたレーザビームＬＢは、同心円をなすエネルギー分布態様を有する。これに対して、図１０に示すように、異常現象により、エネルギーが損失した状態で加工光路ＯＰｐに沿ってマウント側光学部材２２０に伝送されたレーザビームＬＢは、偏心円や楕円をなすエネルギー分布態様を有する。異常現象は、レーザ発振器１０の整列状態の不良、マウント側光学部材２２０の整列状態の不良のように、加工光路ＯＰｐに沿って進行するレーザビームＬＢのエネルギー損失を発生させ得る現象をいう。
【０１０４】
加工光ＬＢｐ、指示光ＬＢｍなどのレーザ発振器１０から発振されたレーザビームＬＢは、互いに同一の加工光路ＯＰｐに沿って伝送されるので、互いに同一のエネルギー分布態様を有することができる。また、マウント側センシング光路ＯＰｓ１には、マウント側ビームスプリッタ２２２によって加工光路ＯＰｐから抽出されたレーザビームＬＢが案内されるので、加工光路ＯＰｐに沿って進行するレーザビームＬＢと、マウント側センシング光路ＯＰｓ１に沿って進行する指示光ＬＢｍ１とは、互いに同一の形態のエネルギー分布態様を有する。また、マウント側ビームスプリッタ２２２とマウント側反射ミラー２２４は、加工光路ＯＰｐの延長方向を互いに同一の角度だけ切り替えるので、マウント側ビームスプリッタ２２２によって加工光路ＯＰｐに案内されたレーザビームＬＢと、マウント側反射ミラー２２４によって加工光路ＯＰｐに案内されたレーザビームＬＢとは、互いに同一の形態のエネルギー分布態様を有する。
【０１０５】
このようなエネルギー分布態様を考慮して、診断部４４は、マウント側センシング部材２６０によってセンシングされた指示光ＬＢｍ１のエネルギーを用いて、マウント側センシング光路ＯＰｓ１に沿って進行する指示光ＬＢｍ１のエネルギー分布態様を導出した後、加工光路ＯＰｐに沿って進行するレーザビームＬＢのエネルギー分布態様を、指示光ＬＢｍ１のエネルギー分布態様に基づいて導出することができる。
【０１０６】
また、診断部４４は、加工光路ＯＰｐに沿って進行するレーザビームＬＢのエネルギー分布態様が予め定められた基準エネルギー分布態様と異なる場合、レーザビームＬＢが加工光路ＯＰｐに沿ってマウント側光学部材２２０まで伝送される過程でレーザビームＬＢのエネルギー損失が発生すると判断できる。基準エネルギー分布態様は、レーザビームＬＢがエネルギー損失なしに加工光路ＯＰｐに沿ってマウント側光学部材２２０に伝送された場合に、レーザビームＬＢのエネルギー分布態様をいう。このような基準エネルギー分布態様は、同心円をなすエネルギー分布態様を有することが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１０７】
また、診断部４４は、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに対して、レーザビームＬＢがエネルギー損失なしにマウント側光学部材２２０に伝送されるかを、加工光路ＯＰｐに沿って進行するレーザビームＬＢのエネルギー分布態様に基づいて、個別に判断できる。特に、診断部４４は、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに対して、レーザビームＬＢがエネルギー損失なしに加工光路ＯＰｐに沿ってマウント側光学部材２２０に伝送されるかを、基準伝送順序Ｓに従って段階的に判断できる。
【０１０８】
このため、診断部４４は、レーザビームＬＢがエネルギー損失なしに加工光路ＯＰｐに沿って前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されると判断されると、レーザビームＬＢがエネルギー損失なしに加工光路ＯＰｐに沿って前記後順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されるかを判断できる。
【０１０９】
例えば、診断部４４は、レーザビームＬＢがエネルギー損失なしに加工光路ＯＰｐに沿って前記１位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されると判断されると、レーザビームＬＢがエネルギー損失なしに加工光路ＯＰｐに沿って前記２位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されるかを判断できる。
【０１１０】
また、診断部４４は、レーザビームＬＢが、エネルギーが損失した状態で加工光路ＯＰｐに沿って前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されると判断されると、レーザビームＬＢを前記先順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に直接伝送する部材でレーザビームＬＢのエネルギー損失が発生すると判断できる。
【０１１１】
例えば、診断部４４は、レーザビームＬＢが、エネルギーが損失した状態で前記１位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されると判断される場合、レーザ発振器１０でレーザビームＬＢのエネルギー損失が発生すると判断できる。すると、レーザ発振器１０を正常状態に整列する作業、その他の補正作業によって、レーザビームＬＢのエネルギー損失を補正することができる。
【０１１２】
また、診断部４４は、レーザビームＬＢが、エネルギーが損失した状態で加工光路ＯＰｐに沿って前記後順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されると判断される場合、レーザビームＬＢを前記後順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に直接伝送する部材でレーザビームＬＢのエネルギー損失が発生すると判断できる。
【０１１３】
例えば、診断部４４は、レーザビームＬＢが、エネルギーが損失した状態で前記２位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側ビームスプリッタ２２２に伝送されると判断される場合、前記１位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０でレーザビームＬＢのエネルギー損失が発生すると判断できる。すると、整列機２３０を用いて、前記１位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のミラープレート２１２及びこれに設置されたマウント側光学部材２２０を正常状態に整列する作業、その他の補正作業によって、レーザビームＬＢのエネルギー損失を補正することができる。
【０１１４】
このように、診断部４４は、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに対して、レーザビームＬＢのエネルギーの診断を基準伝送順序Ｓに従って順次行うことによって、どの部材でレーザビームＬＢのエネルギー損失が発生するかを正確に検出できる。ただし、前記のようなエネルギー損失検出方法によると、ミラーマウントアセンブリ２００のうち基準伝送順序Ｓの最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０で発生するレーザビームＬＢのエネルギー損失は検出できない。前記最後の順位に位置するミラーマウント２１０のアセンブリのマウント側光学部材２２０で発生するエネルギー損失を検出する方法については後述する。
【０１１５】
図１１は、レーザノズルアセンブリの概略的な構成を示す図である。
【０１１６】
図１１に示すように、レーザノズルアセンブリ３０は、レーザノズル３１０と、加工光路ＯＰｐに沿って伝送されたレーザビームＬＢの少なくとも一部を、加工光路ＯＰｐと予め定められた第２の関連を有するノズル側センシング光路ＯＰｓ２に選択的に案内するノズル側光学部材３２０と、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２に沿って進行するレーザビームＬＢに含まれるノイズを除去するノイズフィルター３３０と、ノイズフィルター３３０によってノイズが除去されたレーザビームＬＢを集光する集光レンズ３４０と、集光レンズ３４０によって集光されたレーザビームＬＢをセンシングし、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２の態様に対応するノズル側光路信号を出力するノズル側センシング部材３５０などを有することができる。
【０１１７】
図１１に示すように、レーザノズル３１０は、前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０から加工光路ＯＰｐに沿って伝送されたレーザビームＬＢが内部に進入できる中空形状を有する。レーザノズル３１０は、内部に進入したレーザビームＬＢを集光できる集光レンズ３１２を有することができる。集光レンズ３１２は、ノズル側光学部材３２０によって加工光路ＯＰｐに分岐されたレーザビームＬＢを集光できるように、ノズル側光学部材３２０と加工対象物Ｐとの間に設置されることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１１８】
レーザノズル３１０は、レーザノズル３１０の内部に進入したレーザビームＬＢの直径を予め定められた比率で拡大して集光レンズ３１２に伝達可能なように設置されるビームエクスパンダ（図示せず）、その他のレーザビームＬＢを加工対象物Ｐの加工目的に合わせて整形可能な様々な光学部材（図示せず）をさらに備えることができる。
【０１１９】
レーザノズル３１０は、予め定められた第２基準加工光路ＯＰｒｐ２とレーザノズル３１０の中心軸とが一致するように設けられることが好ましいが、これに限定されるものではない。第２基準加工光路ＯＰｒｐ２は、光路歪みが発生していない場合に、前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０から伝送されたレーザビームＬＢが進行する加工光路ＯＰｐをいう。
【０１２０】
このようなレーザノズル３１０は、集光レンズ３１２によって集光されたレーザビームＬＢを加工光路ＯＰｐに沿って加工対象物Ｐに照射することで、加工対象物Ｐをレーザ加工することができる。
【０１２１】
次に、図１１に示すように、ノズル側光学部材３２０は、加工光路ＯＰｐに沿ってレーザノズル３１０の内部に進入したレーザビームＬＢが入射できるようにレーザノズル３１０の内部に設置することができる。ノズル側光学部材３２０は、集光レンズ３１２に到達していないレーザビームＬＢが入射されるように、集光レンズ３１２に比べて、光学系２０側の近くに設置されることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１２２】
ノズル側ビームスプリッタ３２２は、加工光路ＯＰｐに沿って入射されたレーザビームＬＢを、予め定められた第２の関連を有する複数の光路に分岐できるように設けられる。
【０１２３】
例えば、ノズル側ビームスプリッタ３２２は、加工光路ＯＰｐに沿ってノズル側ビームスプリッタ３２２に入射されたレーザビームＬＢを、予め定められた分岐比率に応じて透過及び反射させるように設けることができる。すると、ノズル側ビームスプリッタ３２２に入射されたレーザビームＬＢ中のある一部は、ノズル側ビームスプリッタ３２２を透過し、ノズル側ビームスプリッタ３２２に入射されたレーザビームＬＢ中の他の一部は、ノズル側ビームスプリッタ３２２によって反射される。これにより、ノズル側ビームスプリッタ３２２は、ノズル側ビームスプリッタ３２２に入射されたレーザビームＬＢ中のある一部を第２透過光路に案内でき、ノズル側ビームスプリッタ３２２に入射されたレーザビームＬＢ中の残りの一部を第２反射光路に案内できる。第２透過光路は、ノズル側ビームスプリッタ３２２を透過したレーザビームＬＢが進行する光路をいい、第２反射光路は、ノズル側ビームスプリッタ３２２によって反射されたレーザビームＬＢが進行する光路をいう。
【０１２４】
第２透過光路及び第２反射光路のいずれか一方は、レーザビームＬＢの光路診断に必要なレーザビームＬＢを移送するノズル側センシング光路ＯＰｓ２として活用でき、第２透過光路及び第２反射光路の他方は、加工対象物Ｐのレーザ加工に必要なレーザビームＬＢを移送する加工光路ＯＰｐとして活用できる。例えば、図１１に示すように、第２透過光路が加工光路ＯＰｐとして活用することができ、第２反射光路がノズル側センシング光路ＯＰｓ２として活用することができる。これにより、ノズル側ビームスプリッタ３２２は、レーザビームＬＢのある一部を加工光路ＯＰｐから抽出してノズル側センシング光路ＯＰｓ２に沿って進行するように案内でき、レーザビームＬＢの残りの一部を加工光路ＯＰｐに沿ってそのまま進行するように案内できる。
【０１２５】
また、ノズル側ビームスプリッタ３２２は、加工光路ＯＰｐとノズル側センシング光路ＯＰｓ２とが予め定められた第２の関連を有するようにレーザビームＬＢを分岐することができる。このため、ノズル側ビームスプリッタ３２２は、加工光路ＯＰｐとノズル側センシング光路ＯＰｓ２とが、予め定められた間の角度を有するように、ノズル側ビームスプリッタ３２２に入射されたレーザビームＬＢを反射することができる。例えば、ノズル側ビームスプリッタ３２２は、加工光路ＯＰｐとノズル側センシング光路ＯＰｓ２とが垂直をなすように、ノズル側ビームスプリッタ３２２に入射されたレーザビームＬＢを反射することができる。
【０１２６】
このようなノズル側ビームスプリッタ３２２として使用可能な光学部材の種類は、特に限定されない。例えば、ノズル側ビームスプリッタ３２２は、前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０から伝送された指示光ＬＢｍの少なくとも一部をノズル側センシング光路ＯＰｓ２に選択的に案内できる第２の二色性ミラーであってもよい。前記第２反射光路がノズル側センシング光路ＯＰｓ２として活用される場合に、ノズル側ビームスプリッタ３２２は、指示光ＬＢｍの少なくとも一部を選択的に反射してノズル側センシング光路ＯＰｓ２に案内できるように光学コーティングされた第２の二色性ミラーであってもよい。すると、ノズル側ビームスプリッタ３２２は、ノズル側ビームスプリッタ３２２に入射された加工光ＬＢｐを、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２に進入しないように選択的に透過させ、ノズル側ビームスプリッタ３２２に入射された指示光ＬＢｍの少なくとも一部を、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２に進入するように選択的に反射することができる。
【０１２７】
図１１に示すように、ノイズフィルター３３０は、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２に案内された指示光ＬＢｍ２が入射されるように、ノズル側ビームスプリッタ３２２と集光レンズ３４０との間に設置される。ノイズフィルター３３０は、指示光ＬＢｍ２をレーザビームＬＢの光路診断に適した形態に整形可能なように、指示光ＬＢｍ２に含まれるノイズを除去することができる。このようなノイズフィルター３３０は、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２に案内された指示光ＬＢｍ２を、ノイズが除去された状態で集光レンズ３４０に伝達することによって、ノイズによりレーザビームＬＢの光路診断の結果に誤りが発生することを防止することができる。
【０１２８】
図１１に示すように、集光レンズ３４０は、ノイズが除去された指示光ＬＢｍ２が入射されるように、ノイズフィルター３３０とノズル側センシング部材３５０との間に設置される。集光レンズ３４０は、焦点がノズル側センシング部材３５０の予め定められたセンシング面３５０ａに位置するように設置されることが好ましいが、これに限定されるものではない。このような集光レンズ３４０は、ノイズが除去された指示光ＬＢｍ２を集光してノズル側センシング部材３５０のセンシング面３５０ａに照射することができる。
【０１２９】
図１２は、ノズル側センシング部材を用いてノズル側センシング光路を導出する方法を説明するための図であり、図１３は、光路の歪みなしにレーザビームがノズル側光学部材に伝送される場合の加工光路とノズル側センシング光路の態様を示す図であり、図１４は、光路が歪んだ状態でレーザビームがノズル側光学部材に伝送される場合の加工光路とノズル側センシング光路の態様を示す図である。
【０１３０】
ノズル側センシング部材３５０は、集光レンズ３４０によって集光された指示光ＬＢｍ２をセンシングし、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２の態様に対応するノズル側光路信号を出力することができる。ノズル側センシング光路ＯＰｓ２の態様は、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２の座標、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２の延長方向、その他のノズル側センシング光路ＯＰｓ２に関する各種情報を含むことができる。
【０１３１】
図１２に示すように、ノズル側センシング部材３５０は、ノズル側センシング部材３５０のセンシング面３５０ａに照射された指示光ＬＢｍ２の第２ビームスポットＢＳｍ２の位置をセンシング可能に設けることができる。このため、ノズル側センシング部材３５０は、指示光ＬＢｍ２の第２ビームスポットＢＳｍ２の画像を撮影するカメラ、指示光ＬＢｍ２の第２ビームスポットＢＳｍ２の位置に対応する位置感知信号を出力するＰＳＤセンサ、及びその他の指示光ＬＢｍ２の第２ビームスポットＢＳｍ２の位置に関する情報を提供可能な様々なセンサのうち少なくとも１つを有することができる。特に、ノズル側センシング部材３５０がカメラを有する場合に、カメラとしてＣＣＤカメラが採用されることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１３２】
診断部４４は、このようにノズル側センシング部材３５０から出力されたノズル側光路信号に基づいて、レーザビームＬＢの光路診断を行うことができる。
【０１３３】
図１２に示すように、診断部４４は、ノズル側センシング部材３５０によってセンシングされた指示光ＬＢｍ２の第２ビームスポットＢＳｍ２の位置に基づいて、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２の態様を導出した後、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２と予め定められた第２基準センシング光路ＯＰｒｓ２との光路差Ｄ３を算出することができる。特に、診断部４４は、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２に沿ってセンシング面３５０ａに照射された指示光ＬＢｍ２の第２ビームスポットＢＳｍ２の位置と、第２基準センシング光路ＯＰｒｓ２に沿ってセンシング面３５０ａに照射された指示光ＬＢｍ２の第２基準ビームスポットＢＳｒ２の位置との差を用いて、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２と第２基準センシング光路ＯＰｒｓ２との光路差Ｄ３を算出することができる。
【０１３４】
ここで、第２基準センシング光路ＯＰｒｓ２は、レーザビームＬＢが、前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００から第２基準加工光路ＯＰｒｐ２に沿ってノズル側ビームスプリッタ３２２に伝送される場合のノズル側センシング光路ＯＰｓ２をいう。前述したように、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２は、加工光路ＯＰｐと第２の関連を有する。これによって、第２基準センシング光路ＯＰｒｓ２もまた、第２基準加工光路ＯＰｒｐ２と第２の関連を有するように設置することができる。
【０１３５】
図１３に示すように、指示光ＬＢｍが、第２基準加工光路ＯＰｒｐ２と互いに一致する加工光路ＯＰｐに沿ってノズル側ビームスプリッタ３２２に伝送される場合に、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２は、第２基準センシング光路ＯＰｒｓ２と互いに一致するようになる。また、図１４に示すように、指示光ＬＢｍが、第２基準加工光路ＯＰｒｐ２から所定の光路差Ｄ４だけ外れた加工光路ＯＰｐに沿ってノズル側ビームスプリッタ３２２に伝送される場合に、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２と第２基準センシング光路ＯＰｒｓ２は、加工光路ＯＰｐと第２基準加工光路ＯＰｒｐ２との光路差Ｄ４に比例する光路差Ｄ３だけ互いに不一致になる。
【０１３６】
診断部４４は、第２の関連を用いて、加工光路ＯＰｐの態様をノズル側センシング光路ＯＰｓ２の態様に基づいて導出し、加工光路ＯＰｐと第２基準加工光路ＯＰｒｐ２との光路差Ｄ４を、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２と第２基準センシング光路ＯＰｒｓ２との光路差Ｄ３に基づいて算出することができる。
【０１３７】
診断部４４は、指示光ＬＢｍが第２基準加工光路ＯＰｒｐ２に沿ってノズル側光学部材３２０に伝送されるかを、ノズル側センシング部材３５０を用いて導出した加工光路ＯＰｐの態様、光路差Ｄ４などに基づいて判断できる。加工光ＬＢｐは、指示光ＬＢｍと同一に、加工光路ＯＰｐに沿って加工対象物Ｐに照射される。これによって、診断部４４は、指示光ＬＢｍが第２基準加工光路ＯＰｒｐ２に沿ってノズル側光学部材３２０に伝送されると判断される場合、加工光ＬＢｐが加工対象物Ｐの予め定められた基準位置に照射されると判断できる。これに対して、診断部４４は、指示光ＬＢｍが、第２基準加工光路ＯＰｒｐ２と所定の光路差Ｄ４だけ不一致である加工光路ＯＰｐに沿ってノズル側光学部材３２０に伝送されると判断される場合、加工光ＬＢｐが、加工対象物Ｐの基準位置から所定の光路差Ｄ４だけ離隔した位置に照射されると判断できる。
【０１３８】
前述したように、レーザ発振器１０から発振されたレーザビームＬＢは、ミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０によって加工光路ＯＰｐに沿ってノズル側光学部材３２０に伝送される。したがって、加工光路ＯＰｐと第２基準加工光路ＯＰｒｐ２とが互いに不一致であると、レーザ発振器１０及びマウント側光学部材２２０のうち少なくとも１つの部材で光路歪みが発生すると見なすことができる。
【０１３９】
ところで、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに対して、レーザビームＬＢの光路診断を基準伝送順序Ｓに従って段階的に行う場合、レーザ発振器１０、及び前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００を除いた残りのミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０のうち、どの部材で光路歪みが発生するかを検出できる。これによって、診断部４４は、レーザビームＬＢが、第１基準加工経路に沿って前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されると判断されると、レーザビームＬＢが第２基準加工光路ＯＰｒｐ２に沿ってノズル側光学部材３２０に伝送されるかを判断できる。
【０１４０】
また、診断部４４は、レーザビームＬＢが、第２基準加工光路ＯＰｒｐ２と不一致の加工光路ＯＰｐに沿ってノズル側光学部材３２０に伝送されると判断される場合、前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０で光路歪みが発生すると判断できる。すると、整列機２３０を用いて、前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のミラープレート２１２及びこれに設置されたマウント側光学部材２２０を正常状態に整列する作業、その他の補正作業によって、光路歪みを補正することができる。
【０１４１】
図１５は、エネルギー損失なしにノズル側光学部材に伝送されたレーザビームのエネルギー分布の態様を示す図であり、図１６は、エネルギーが損失した状態でノズル側光学部材に伝送されたレーザビームのエネルギー分布の態様を示す図である。
【０１４２】
前述したノズル側センシング部材３５０は、ノズル側センシング部材３５０のセンシング面３５０ａに照射された指示光ＬＢｍ２の第２ビームスポットＢＳｍ２の位置及び指示光ＬＢｍ２のエネルギーが共にセンシング可能に設けられてもよい。このため、ノズル側センシング部材３５０は、ノズル側センシング部材３５０のセンシング面３５０ａに照射された指示光ＬＢｍ２の熱を探知して第２ビームスポットＢＳｍ２の位置及び指示光ＬＢｍ２のエネルギーをセンシングする赤外線センサ、ノズル側センシング部材３５０のセンシング面３５０ａに照射された指示光ＬＢｍ２の熱画像を撮影する熱画像カメラ、及び、その他の指示光ＬＢｍ２の第２ビームスポットＢＳｍ２の位置及び指示光ＬＢｍ２のエネルギーに関する情報を共に提供可能なセンサのうち少なくとも１つを備えることができる。
【０１４３】
図１５に示すように、エネルギーの損失なしに加工光路ＯＰｐに沿ってノズル側光学部材３２０に伝送されたレーザビームＬＢは、同心円をなすエネルギー分布態様を有する。これに対して、図１６に示すように、異常現象により、エネルギーが損失した状態で加工光路ＯＰｐに沿ってノズル側光学部材３２０に伝送されたレーザビームＬＢは、偏心円や楕円をなすエネルギー分布態様を有する。異常現象は、レーザ発振器１０の整列状態の不良、マウント側光学部材２２０の整列状態の不良、その他の加工光路ＯＰｐに沿って進行するレーザビームＬＢのエネルギー損失を発生させ得る現象をいう。
【０１４４】
このようなエネルギー分布態様を用いて、診断部４４は、ノズル側センシング部材３５０によってセンシングされた指示光ＬＢｍ２のエネルギーを用いて、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２に沿って進行する指示光ＬＢｍ２のエネルギー分布態様を導出した後、加工光路ＯＰｐに沿って進行するレーザビームＬＢのエネルギー分布態様を、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２に沿って進行する指示光ＬＢｍ２のエネルギー分布態様に基づいて導出することができる。
【０１４５】
また、診断部４４は、レーザビームＬＢがエネルギー損失なしに加工光路ＯＰｐに沿ってノズル側光学部材３２０に伝送されるかを、加工光路ＯＰｐに沿って進行するレーザビームＬＢのエネルギー分布態様に基づいて判断できる。特に、診断部４４は、レーザビームＬＢがエネルギー損失なしに加工光路ＯＰｐに沿って前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０に伝送されると判断されると、レーザビームＬＢがエネルギー損失なしに加工光路ＯＰｐに沿ってノズル側光学部材３２０に伝送されるかを判断できる。
【０１４６】
また、診断部４４は、レーザビームＬＢがエネルギー損失なしに加工光路ＯＰｒｐ２に沿ってノズル側光学部材３２０に伝送されると判断される場合、加工光ＬＢｐが、エネルギーが損失していない正常状態で加工対象物Ｐに照射されると判断できる。これに対して、診断部４４は、レーザビームＬＢｍがエネルギーが損失した状態で加工光路ＯＰｐに沿ってノズル側光学部材３２０に伝送されると判断される場合、加工光ＬＢｐが、エネルギーが損失した非正常状態で加工対象物Ｐに照射されると判断できる。
【０１４７】
また、診断部４４は、レーザビームＬＢが、エネルギーが損失した状態で加工光路ＯＰｐに沿ってノズル側光学部材３２０に伝送されると判断される場合、レーザビームＬＢをノズル側光学部材３２０に直接伝送する前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のマウント側光学部材２２０でレーザビームＬＢのエネルギー損失が発生すると判断できる。すると、整列機２３０を用いて、前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００のミラープレート２１２及びこれに設置されたマウント側光学部材２２０を正常状態に整列する作業、その他の補正作業によって、レーザビームＬＢのエネルギー損失を解消することができる。
【０１４８】
前記のように、レーザ装置１によれば、ミラーマウントアセンブリ２００及びレーザノズルアセンブリ３０のそれぞれに対するレーザビームＬＢの光路診断の結果に基づき、加工光路ＯＰｐの全区間において光路歪みが発生する地点、及び光路歪みがどの部材で発生するかなどを容易に検出することができる。
【０１４９】
また、レーザ装置１によれば、ミラーマウントアセンブリ２００及びレーザノズルアセンブリ３０のそれぞれに対するレーザビームＬＢのエネルギー診断の結果に基づき、加工光路ＯＰｐの全区間においてレーザビームＬＢのエネルギー損失が発生する地点、及びレーザビームＬＢのエネルギー損失がどの部材で発生するかなどを容易に探知することができる。
【０１５０】
図１７は、光路が単位整列機によって切り替えられる態様を示す図であり、図１８は、光路が単位整列機によって切り替えられる他の態様を示す図である。
【０１５１】
また、図１９は、光路が複数の整列機の組み合わせによって切り替えられる態様を示す図であり、図２０は、レーザビームが照射される加工対象物上の実際の位置が整列機によって調節される態様を示す図である。
【０１５２】
加工光路ＯＰｐ、マウント側センシング光路ＯＰｓ１、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２などを含むレーザビームＬＢの光路は、ミラーマウントアセンブリ２００にそれぞれ備えられた整列機２３０の調節ダイヤル２３２を回転駆動して、ミラープレート２１２及びミラープレート２１２に装着されたマウント側光学部材２２０を移動させることによって切り替えることができる。
【０１５３】
ところで、調節ダイヤル２３２の設置方向は、ミラーマウントアセンブリ２００のうち当該調節ダイヤル２３２が装着されたミラーマウントアセンブリ２００の設置方向に応じて決定される。これにより、図１７及び図１８に示すように、調節ダイヤル２３２によって光路が切り替えられる方向は、調節ダイヤル２３２別に互いに異なってもよい。
【０１５４】
また、製造工程上の公差により、調節ダイヤル２３２の外周面に形成されたねじ山のピッチ間隔及び形状が不均一な場合がある。また、レーザ装置１を長時間使用する場合、調節ダイヤル２３２とミラープレート２１２との接触部位、調節ダイヤル２３２とベースブロック２１１との接触部位などに異物が流入したり、摩耗が発生したりすることがある。
【０１５５】
このような公差、異物、摩耗などによると、調節ダイヤル２３２の回転駆動時に、調節ダイヤル２３２の回転角度とミラープレート２１２の移動距離との実際の関係と、予め定められた基準関係とが不一致となる特異点が発生することがある。基準関係は、公差、異物及び摩耗のない調節ダイヤル２３２を対象として測定した調節ダイヤル２３２の回転角度とミラープレート２１２の移動距離との関係をいう。また、公差の大きさ、異物の流入量、異物の流入位置、摩耗量などは、調節ダイヤル２３２別に異なっていてもよい。これにより、図１７及び図１８に示すように、特異点の発生態様は、調節ダイヤル２３２別に異なっていてもよい。
【０１５６】
このように調節ダイヤル２３２別に、光路の切替方向、特異点の発生態様などが異なるので、調節ダイヤル２３２の回転方向及び回転角度と、調節ダイヤル２３２による光路の切替値との相互関係を示す光路切替関数は、調節ダイヤル２３２別に異なって定められることが好ましい。例えば、ある一部の調節ダイヤル２３２に対する光路切替関数は一次関数であってもよく、他の一部の調節ダイヤル２３２に対する光路切替関数は多次関数であってもよい。
【０１５７】
制御器は、このように調節ダイヤル２３２別に個別に定められた光路切替関数が格納される格納部４６をさらに備えることができる。
【０１５８】
ところで、異物の流入量、異物の流入位置、摩耗の発生位置、摩耗量などは、レーザ装置１の使用期間に応じて不規則に変化し得る。したがって、機械学習技法を用いて、調節ダイヤル２３２別に光路切替関数を周期的に更新することが好ましい。
【０１５９】
このため、補正部４２は、予め定められた学習条件が満たされると、ミラーマウントアセンブリ２００にそれぞれ備えられたアクチュエータ２３４を予め定められた学習モードに応じて個別に駆動すると共に、指示光ＬＢｍを発振するようにレーザ発振器１０を駆動することができる。
【０１６０】
学習条件は、特に限定されない。例えば、学習条件は、光路切替関数を更新した後、予め定められた基準時間が経過したか否か、及び加工対象物Ｐのレーザ加工が停止した状態であるか否かのうち少なくとも１つを含むことができる。すると、補正部４２は、光路切替関数を最後に更新した後、基準時間が経過した場合、加工対象物Ｐのレーザ加工が停止した場合など、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに備えられたアクチュエータ２３４を学習モードに応じて駆動することができる。
【０１６１】
学習モードは、特に限定されない。例えば、学習モードは、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに備えられた調節ダイヤル２３２が、予め定められた基準方向に基準角度分ずつ段階的に回転駆動されるように定められてもよい。すると、補正部４２は、学習条件が満たされた場合に、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに備えられた調節ダイヤル２３２が基準方向に基準角度分ずつ段階的に回転駆動されるように、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに備えられたアクチュエータ２３４を駆動することができる。特に、補正部４２は、調節ダイヤル２３２が基準角度だけ回転された後、所定の待機時間の間停止するように、アクチュエータ２３４を断続的に駆動すると共に、調節ダイヤル２３２が待機中のときに指示光ＬＢｍを発振するように、レーザ発振器１０を断続的に駆動することができる。
【０１６２】
また、補正部４２は、学習条件が満たされた場合に、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに備えられたアクチュエータ２３４を、基準伝送順序Ｓに従って段階的に駆動することができる。すなわち、補正部４２は、基準伝送順序Ｓの先順位から後順位側に進行しながら、アクチュエータ２３４を段階的に１つずつのみ学習モードに応じて選択的に駆動するものである。
【０１６３】
格納部４６は、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに備えられたアクチュエータ２３４が学習モードで個別に駆動されると、調節ダイヤル２３２別に回転方向及び回転角度と光路の切替値との相互関係を個別に分析して、調節ダイヤル２３２別に光路切替関数を個別に更新することができる。
【０１６４】
一方、補正部４２は、レーザビームＬＢが照射される加工対象物Ｐ上の実際の位置と加工対象物Ｐの基準位置とが、光路の歪みによって互いに不一致であると診断部４４で診断される場合に、ミラーマウントアセンブリ２００のそれぞれに備えられたアクチュエータ２３４を駆動して、レーザビームＬＢが加工対象物Ｐの基準位置に照射されるように光路の歪みを補正することができる。
【０１６５】
前述したように、診断部４４は、加工光路ＯＰｐと第１基準加工光路ＯＰｒｐ１との光路差Ｄ２、加工光路ＯＰｐと第２基準加工光路ＯＰｒｐ２との光路差Ｄ４を算出した後、光路差Ｄ２、Ｄ４に基づき、どの部材で光路の歪みが発生するか、及びレーザビームＬＢが加工対象物Ｐの基準位置に照射されるかなどを診断する。このとき、光路の歪みによって光路差Ｄ２、Ｄ４がそれぞれ発生するので、光路差Ｄ２、Ｄ４は、それぞれ光路の歪みの大きさ及び方向を示す光路歪みのベクトル値に該当し得る。すなわち、光路差Ｄ２は、レーザビームＬＢがマウント側光学部材２２０まで伝送される過程で発生した光路歪みのベクトル値に該当することができ、光路差Ｄ４は、レーザビームＬＢがノズル側光学部材３２０まで伝送される過程で発生した光路歪みのベクトル値に該当することができる。
【０１６６】
このような光路差Ｄ２、Ｄ４の性格を考慮して、補正部４２は、光路が光路差Ｄ２、Ｄ４に対応する切替値だけ切り替えられるように、ミラーマウントアセンブリ２００のうち少なくとも１つに備えられたアクチュエータ２３４を選択的に駆動して、光路の歪みを補正することができる。すなわち、補正部４２は、調節ダイヤル２３２を用いて光路を切り替えて光路差Ｄ２、Ｄ４を除去できるように、ミラーマウントアセンブリ２００のうち少なくとも１つに備えられたアクチュエータ２３４を選択的に駆動することができる。
【０１６７】
補正部４２は、光路差Ｄ２、Ｄ４及び格納部４６に格納された光路切替関数を総合的に考慮して、ミラーマウントアセンブリ２００のうちどのミラーマウントアセンブリ２００に備えられたアクチュエータ２３４を駆動するか、及びアクチュエータ２３４をどのような方式で駆動するかなどを決定することができる。
【０１６８】
例えば、補正部４２は、レーザ発振器１０から加工対象物Ｐに至るまで、加工光路ＯＰｐの全区間にわたって光路歪みが補正されるように、ミラーマウントアセンブリ２００のうち少なくとも１つに備えられたアクチュエータ２３４を選択的に駆動することができる。すなわち、補正部４２は、診断部４４から整列異常により光路歪みを発生させると検出された全てのマウント側光学部材２２０が正常状態に整列されるように、マウント側光学部材２２０で光路歪みが発生する全てのミラーマウントアセンブリ２００に備えられたアクチュエータ２３４を選択的に駆動することができる。
【０１６９】
より具体的には、補正部４２は、格納部４６に格納された光路切替関数を考慮して、光路歪みを発生させるそれぞれのミラーマウントアセンブリ２００に備えられた調節ダイヤル２３２が、光路差Ｄ２、Ｄ４に対応する回転方向及び回転角度だけ回転駆動されるように、光路歪みを発生させるそれぞれのミラーマウントアセンブリ２００に備えられたアクチュエータ２３４を駆動することができる。すると、図１７乃至図２０に示すように、光路歪みを発生させる全てのミラーマウントアセンブリ２００において光路歪みが共に補正されることによって、レーザビームＬＢが加工対象物Ｐの基準位置に照射され得る。図２０において、‘ＢＳｐ’は、光路歪みにより基準位置から光路差Ｄ４だけ離隔した加工対象物Ｐの特定の位置に照射された加工光ＬＢｐのビームスポットを示し、ＢＳｒ３は、加工対象物Ｐの基準位置に照射された加工光ＬＢｐのビームスポットを示す。
【０１７０】
例えば、補正部４２は、加工光路ＯＰｐの全区間において前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００と加工対象物Ｐとの間の区間でのみ光路歪みが選択的に補正されるように、ミラーマウントアセンブリ２００のうち少なくとも１つに備えられたアクチュエータ２３４を選択的に駆動することができる。これは、前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００と加工対象物Ｐとの間の区間でのみレーザビームＬＢが第２基準加工光路ＯＰｒｐ２に沿って進行するように光路歪みが補正されれば、加工光路ＯＰｐの残りの区間に光路歪みが残存しても、レーザビームＬＢは加工対象物Ｐの基準位置に照射され得ることを考慮したものである。
【０１７１】
より具体的に、補正部４２は、光路差Ｄ２、Ｄ４及び光路切替関数を考慮して、前記最後の順位に位置するミラーマウントアセンブリ２００と加工対象物Ｐとの間の区間で光路差Ｄ４が選択的に除去されるように、ミラーマウントアセンブリ２００のうち少なくとも１つに備えられたアクチュエータ２３４を選択的に駆動することができる。例えば、図１９に示すように、補正部４２は、調節ダイヤル２３２のそれぞれによるノズル側センシング光路ＯＰｓ２の切替値を合算した総光路切替値が光路差Ｄ３に対応するように、ミラーマウントアセンブリ２００のうち少なくとも１つに備えられたアクチュエータ２３４を選択的に駆動することができる。このとき、補正部４２は、最小個数のアクチュエータ２３４のみが制限的に駆動されるように、駆動対象であるアクチュエータ２３４を選択することが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１７２】
前記のように、レーザ装置１によれば、光路歪みを整列機２３０を用いて自動的に補正できるので、加工対象物Ｐの加工品質を向上させることができる。
【０１７３】
図２１は、本発明の好ましい実施例に係るレーザ装置を診断及び補正する方法を説明するためのフローチャートである。
【０１７４】
図２１を参照すると、レーザ装置１を診断及び補正する方法は、レーザビームＬＢの光路歪み及びエネルギー損失の発生の有無を診断するステップ（Ｓ１０）、及びステップＳ１０でレーザビームＬＢの光路歪み及びエネルギー損失が検出されると、レーザビームＬＢの光路歪み及びエネルギー損失をそれぞれ補正するステップ（Ｓ２０）などを含むことができる。
【０１７５】
ステップＳ１０において、診断部４４は、指示光ＬＢｍを加工光路ＯＰｐに沿って発振するようにレーザ発振器１０を制御する。すると、レーザ発振器１０から発振された指示光ＬＢｍは、基準伝送順序Ｓに従ってマウント側ビームスプリッタ２２２とノズル側ビームスプリッタ３２２によってマウント側センシング光路ＯＰｓ１とノズル側センシング光路ＯＰｓ２に分配され、マウント側センシング部材２６０とノズル側センシング部材３５０に伝送される。マウント側センシング部材２６０はそれぞれ、マウント側センシング光路ＯＰｓ１の態様及びマウント側センシング光路ＯＰｓ１に案内された指示光ＬＢｍ１のエネルギーに対応するマウント側光路信号を出力する。また、ノズル側センシング部材３５０は、ノズル側センシング光路ＯＰｓ２の態様及びノズル側センシング光路ＯＰｓ２に案内された指示光ＬＢｍ２のエネルギーに対応するノズル側光路信号を出力する。
【０１７６】
診断部４４は、マウント側光路信号及びノズル側光路信号に基づいて、加工光路ＯＰｐの全区間においてどの地点で光路歪み及びレーザビームＬＢのエネルギー損失が発生するか、及びどの部材により光路歪み及びレーザビームＬＢのエネルギー損失がそれぞれ発生するかなどを診断する。このとき、診断部４４は、基準伝送順序Ｓに従って、ミラーマウントアセンブリ２００及びレーザノズルアセンブリ３０のそれぞれに対して、レーザビームＬＢの光路歪み及びエネルギー損失を順次診断することができる。
【０１７７】
また、診断部４４は、ミラーマウントアセンブリ２００及びレーザノズルアセンブリ３０を対象として、基準伝送順序Ｓに従ってレーザビームＬＢの光路歪み及びエネルギー損失の診断作業を順次行っている途中に、レーザビームＬＢの光路歪み及びエネルギー損失が検出されると、診断作業を中止する。これと共に、診断部４４は、ディスプレイ装置、その他の表示装置を用いて、加工光路ＯＰｐの全区間においてレーザビームＬＢの光路歪み及びエネルギー損失が発生する地点、及びレーザビームＬＢの光路歪み及びエネルギー損失の発生原因となる部材などを表示する。
【０１７８】
また、診断部４４は、ミラーマウントアセンブリ２００とレーザノズルアセンブリ３０の全てを対象として、基準伝送順序Ｓに従ってレーザビームＬＢの光路歪み及びエネルギー損失の診断作業を行った結果、加工光路ＯＰｐの全区間においてレーザビームＬＢの光路歪み及びエネルギー損失が検出されない場合、表示装置を用いてレーザ装置１が正常状態であることを表示する。
【０１７９】
ステップＳ２０において、補正部４２は、ステップＳ１０で行ったレーザビームＬＢの光路歪み及びエネルギー損失の診断結果に基づいて、レーザビームＬＢの光路歪み及びエネルギー損失の発生原因となる部材を正常状態に整列する作業、その他の補正作業を行う。例えば、補正部４２は、整列機２３０を駆動して、ミラーマウントアセンブリ２００のミラーマウント２１０及びこれに設置されたマウント側光学部材２２０を正常状態に整列する作業、その他の補正作業を行うことができる。
【０１８０】
また、診断部４４は、ステップＳ２０で行った補正作業によってレーザビームＬＢの光路歪み及びエネルギー損失が正常に補正されたかを点検すると共に、ミラーマウントアセンブリ２００及びレーザノズルアセンブリ３０のうち、ステップＳ１０で診断作業を行っていない残りの部材に対しても診断作業を行うことができるように、ステップＳ１０を再開することができる。
【０１８１】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正及び変形が可能であろう。
【０１８２】
したがって、本発明に開示された実施例は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく、説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、下記の特許請求の範囲によって解釈されなければならず、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
【符号の説明】
【０１８３】
１    レーザ装置
１０    レーザ発振器
２０    光学系
３０    レーザノズルアセンブリ
２００    ミラーマウントアセンブリ
２１０    ミラーマウント
２１１    ベースブロック
２１２    ミラープレート
２１３    固定ブロック
２１４    締結部材
２１５    センサブロック
２２０    マウント側光学部材
２２２    マウント側ビームスプリッタ
２２４    マウント側反射ミラー
２３０    整列機
２３２    調節ダイヤル
２３４    アクチュエータ
２４０    ノイズフィルター
２５０    集光レンズ
２６０    マウント側センシング部材
３１０    レーザノズル
３１２    集光レンズ
３２０    ノズル側光学部材
３２２    ノズル側ビームスプリッタ
３３０    ノイズフィルター
３４０    集光レンズ
３５０    ノズル側センシング部材
ＬＢ    レーザビーム
Ｐ    加工対象物
ＬＢｍ，ＬＢｍ１，ＬＢｍ２    指示光
ＬＢｐ，ＬＢｐ１    加工光
ＯＰｐ    加工光路
ＯＰｒｐ１    第１基準加工光路
ＯＰｒｐ２    第２基準加工光路
ＯＰｓ１    マウント側センシング光路
ＯＰｒｓ１    第１基準センシング光路
ＯＰｓ２    ノズル側センシング光路
ＯＰｒｓ２    第２基準センシング光路
【図１】
2020003779.tif 000003
【図２】
2020003779.tif 000004
【図３】
2020003779.tif 000005
【図４】
2020003779.tif 000006
【図５】
2020003779.tif 000007
【図６】
2020003779.tif 000008
【図７】
2020003779.tif 000009
【図８】
2020003779.tif 000010
【図９】
2020003779.tif 000011
【図１０】
2020003779.tif 000012
【図１１】
2020003779.tif 000013
【図１２】
2020003779.tif 000014
【図１３】
2020003779.tif 000015
【図１４】
2020003779.tif 000016
【図１５】
2020003779.tif 000017
【図１６】
2020003779.tif 000018
【図１７】
2020003779.tif 000019
【図１８】
2020003779.tif 000020
【図１９】
2020003779.tif 000021
【図２０】
2020003779.tif 000022
【図２１】
2020003779.tif 000023
【外国語明細書】
2020003779000001.pdf