(57)【要約】【課題】複数の光学部品を取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定可能なレーザ光出射ヘッドを提供する【解決手段】レーザ光出射ヘッド２００は、上側に光入射口１１と下側に光出射口１２とをそれぞれ有する筐体１０と、筐体１０の内部であって光出射口１２の上方に所定の間隔をあけて配置された第１及び第２保護ガラス５１，５２と、を備えている。第１保護ガラス５１の上面及び下面には第１及び第２光学機能層６１，６２がそれぞれ形成され、第２保護ガラス５２の上面及び下面には第３及び第４光学機能層６３，６４がそれぞれ形成されている。第１〜第４光学機能層６１〜６４は、反射率の波長依存性が互いに異なる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光出射ヘッドであって、
上側に前記レーザ光が入射される光入射口と下側に前記レーザ光が出射される光出射口とをそれぞれ有する筐体と、
前記筐体の内部であって前記光出射口の上方に所定の間隔をあけて配置され、それぞれ上面及び下面を有する複数の光学部品と、を少なくとも備え、
前記複数の光学部品における互いに異なる面のうち、少なくとも２つの面には反射率が波長依存性を有する光学機能層が形成されており、
前記複数の光学部品に形成された前記光学機能層は、反射率の波長依存性が互いに異なることを特徴とするレーザ光出射ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ光出射ヘッドにおいて、
前記複数の光学部品に形成された前記光学機能層は、反射率が極大となるピークが互いに重ならないように構成されていることを特徴とするレーザ光出射ヘッド。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレーザ光出射ヘッドにおいて、
前記光学機能層は、誘電率が互いに異なる誘電膜が交互に積層されてなる誘電体多層膜であることを特徴とするレーザ光出射ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のレーザ光出射ヘッドにおいて、
前記複数の光学部品に形成された前記光学機能層は、いずれも、前記レーザ光の反射率が所定値以下であることを特徴とするレーザ光出射ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のレーザ光出射ヘッドにおいて、
前記光出射口から上側に離れるにつれて、前記複数の光学部品に形成された前記光学機能層の反射率が極大となる波長が単調に変化することを特徴とするレーザ光出射ヘッド。
【請求項６】
レーザ光を発生させるレーザ装置と、
前記レーザ光を受け取ってワークに向けて照射する請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレーザ光出射ヘッドと、
前記レーザ光出射ヘッドを保持するとともに所望の位置に移動させるマニピュレータと、を少なくとも備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のレーザ光出射ヘッドの検査方法であって、
前記光出射口から第１の波長の第１測定光を前記複数の光学部品に向けて入射させる第１測定光入射ステップと、
前記光学機能層が形成されたいずれかの面で反射された前記第１測定光を受光し、受光結果に基づいて、前記第１測定光が反射された前記光学部品の面における欠陥の有無を評価する第１評価ステップと、を少なくとも備えたことを特徴とするレーザ光出射ヘッドの検査方法。
【請求項８】
請求項７に記載のレーザ光出射ヘッドの検査方法において、
前記第１評価ステップの後に、前記光出射口から前記第１の波長と異なる第２測定光を前記複数の保護ガラスに向けて入射させる第２測定光入射ステップと、
前記光学機能層が形成されたいずれかの面で反射された前記第２測定光を受光し、受光結果に基づいて、前記第２測定光が反射された前記光学部品の面における欠陥の有無を評価する第２評価ステップと、をさらに備えたことを特徴とするレーザ光出射ヘッドの検査方法。
【請求項９】
請求項８に記載のレーザ光出射ヘッドの検査方法において、
前記第１評価ステップ及び前記第２評価ステップでは、前記光学部品の面における前記欠陥の位置及び分布が評価されることを特徴とするレーザ光出射ヘッドの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光出射ヘッド及びそれを用いたレーザ加工装置、レーザ光出射ヘッドの検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ発振器で発生したレーザ光を種々の光学部品を内部に有するレーザ光出射ヘッドを介してワークに向けて出射し、ワークの加工を行うレーザ加工装置が知られている。
【０００３】
レーザ光出射ヘッドでは、レーザ加工時に発生するヒュームやスパッタ等から内部に配設された光学部品を保護するため、レーザ光出射口の近傍に保護ガラスが設けられている。また、レーザ加工時には、加工箇所の酸化等を防止するため、ワークにシールドガスを吹き付けながら加工を行い、このシールドガスによって、保護ガラスへのヒューム等の付着は抑制される。
【０００４】
しかし、保護ガラスは、加工されるワークの数や加工時間の経過とともに表面の汚れが強くなり、レーザ光の透過率の低下を引き起こす。この透過率の低下は、ワークに照射されるレーザ光の出力低下や、極端な場合には、保護ガラスでレーザ光がレーザ光出射ヘッドの内部に反射され、上記の光学部品にダメージを与えるおそれがある。
【０００５】
そこで、レーザ光出射ヘッドにガラスホルダを着脱可能に設けるとともに、このホルダに保護ガラスを装着し、保護ガラスの交換を簡便に行う構成が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００６】
また、レーザ光の光軸に対して傾斜した方向から検出光を保護ガラスの表面に照射し、反射光を検出して保護ガラスの表面に付着した欠陥の程度を評価する構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、レーザ光出射ヘッドの内部にワークからの可視光を反射する反射機構を設け、この反射機構で可視光をカメラで撮像することで、ワークの溶接状態や保護ガラスの表面の状態を検査する構成が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１８／１３９０１９号
【特許文献２】特許第５９９７９６５号公報
【特許文献３】特許第６０４９３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、レーザ光出射ヘッドの内部にヒューム等が付着するのを確実に防止するため、保護ガラスは、通常、レーザ光の光軸方向に所定の間隔をあけて複数配置されている。
【００１０】
しかし、この場合、複数の保護ガラスのいずれかの面に欠陥が付着しているのか否かを判別するのが難しかった。このため、複数の保護ガラスを定期的に一括交換する等の手法が採られていた。
【００１１】
しかし、このような方法では、保護ガラスの交換を頻繁に行わなければならず、また、正常な状態の保護ガラスを交換・洗浄する等の無駄なメンテナンス作業が発生していた。また、保護ガラスに限らず、レーザ光出射ヘッドの内部に配置された複数の光学部品のいずれかの面に欠陥が付着しているのか否かを判別するのが難しかった。
【００１２】
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、内部に配設された光学部品を取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定可能なレーザ光出射ヘッド及びそれを用いたレーザ加工装置、さらに、レーザ光出射ヘッドの検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明に係るレーザ光出射ヘッドは、レーザ光を出射するレーザ光出射ヘッドであって、上側に前記レーザ光が入射される光入射口と下側に前記レーザ光が出射される光出射口とをそれぞれ有する筐体と、前記筐体の内部であって前記光出射口の上方に所定の間隔をあけて配置され、それぞれ上面及び下面を有する複数の光学部品と、を少なくとも備え、前記複数の光学部品における互いに異なる面のうち、少なくとも２つの面には反射率が波長依存性を有する光学機能層が形成されており、前記複数の光学部品に形成された前記光学機能層は、反射率の波長依存性が互いに異なることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、光学部品を筐体から取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定することができる。また、無駄なメンテナンス作業が増加するのを抑制できる。
【００１５】
本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を発生させるレーザ装置と、前記レーザ光を受け取ってワークに向けて照射する前記レーザ光出射ヘッドと、前記レーザ光出射ヘッドを保持するとともに所望の位置に移動させるマニピュレータと、を少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、レーザ加工装置のダウンタイムが増加するのを抑制できる。またレーザ光出射ヘッドから出射されるレーザ光の出力異常や低下を速やかに検知でき、加工不良が発生するのを抑制できる。
【００１７】
本発明に係るレーザ光出射ヘッドの検査方法は、前記光出射口から第１の波長の第１測定光を前記複数の光学部品に向けて入射させる第１測定光入射ステップと、前記光学機能層が形成されたいずれかの面で反射された前記第１測定光を受光し、受光結果に基づいて、前記第１測定光が反射された前記光学部品の面における欠陥の有無を評価する第１評価ステップと、を少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１８】
この方法によれば、入射された光の波長に応じて、複数の光学部品における特定の面での反射光の画像を取得することができ、これに基づいて、当該面での欠陥の有無を評価することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のレーザ光出射ヘッドによれば、内部に配設された光学部品を取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定することができる。本発明のレーザ加工装置によれば、ダウンタイムが増加するのを抑制できる。また、加工不良が発生するのを抑制できる。できる。本発明に係るレーザ光出射ヘッドの検査方法によれば、内部に配設された光学部品における特定の面での欠陥の有無を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。
【図２】レーザ光出射ヘッドの構成を示す断面模式図である。
【図３】第１〜第４光学機能層の反射率の波長依存性の一例を示す図である。
【図４】第１及び第２光学機能層の積層構造の一例を示す図である。
【図５】図４に示す第１及び第２光学機能層の反射率の波長依存性を示す図である。
【図６】第１保護ガラスの検査手順を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００２２】
（実施形態）
［レーザ加工装置の構成］
図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示し、レーザ加工装置１０００は、レーザ装置１００とレーザ光出射ヘッド２００と光ファイバ３００とマニピュレータ４００と制御部５００とを有している。
【００２３】
レーザ装置１００で発生したレーザ光が光ファイバ３００を介してレーザ光出射ヘッド２００に導光される。レーザ光出射ヘッド２００は、光ファイバ３００で導光されたレーザ光をワークＷに照射する。マニピュレータ４００は、先端にレーザ加工ヘッド２００が取り付けられ、レーザ加工ヘッド２００を移動させる。制御部５００は、マニピュレータ４００の動作及びレーザ装置１００でのレーザ発振を制御する。なお、レーザ装置１００には、図示しない電源からレーザ発振のための電力が供給され、制御部５００は、当該電源に接続されている。
【００２４】
レーザ加工装置１０００は、レーザ光出射ヘッド２００が取付けられたマニピュレータ４００を動作させて、レーザ装置１００から出力されたレーザ光をワークＷに向けて所望の軌跡で照射することで、ワークＷの切断や溶接、穴あけ加工等を行うのに使用される。なお、本実施形態において、レーザ光の波長は９００ｎｍ〜１μｍ程度である。
【００２５】
［レーザ光出射ヘッドの内部構成］
図２は、本実施形態に係るレーザ光出射ヘッドの断面模式図を示す。なお、実際のレーザ光出射ヘッド２００には、図２に示す以外の構成部品が設けられているが、説明の便宜上、これらの図示及び説明を省略する。
【００２６】
レーザ光出射ヘッド２００は、筐体１０とコネクタ２０とコリメートレンズ３０と集光レンズ４０と第１の保護ガラス５１と第２の保護ガラス５２とガラスホルダ７０とを有している。
【００２７】
なお、以降の説明において、筐体１０に光ファイバ３００が取付けられた側を上または上側と、レーザ光の光路方向に沿って、その反対側を下または下側と呼ぶことがある。
【００２８】
また、第１及び第２の保護ガラス５１，５２やコリメートレンズ３０や集光レンズ４０等のレーザ光を透過させる部品を「光学部品」と呼ぶことがある。レーザ光出射ヘッド２００には、図２に示す以外の光学部品が設けられていてもよい。
【００２９】
筐体１０は、上側に光入射口１１を、下側に光出射口１２をそれぞれ有しており、光入射口１１にコネクタ２０が取付けられている。また、コネクタ２０に光ファイバ３００の一端が取付けられており、光ファイバ３００を伝搬したレーザ光が光入射口１１を通って筐体１０の内部に導光される。
【００３０】
コリメートレンズ３０は、筐体１０の内部に配設され、レーザ光を平行光に変換する。集光レンズ４０は、コリメートレンズ３０の下側に所定の間隔をあけて配設されており、コリメートレンズ３０を透過した平行光を所定の倍率となるように縮小して集光する。
【００３１】
第１及び第２保護ガラス５１，５２は、筐体１０の内部でかつ光出射口１２の上側に配設されている。第１保護ガラス５１は、集光レンズ４０の下側に所定の間隔をあけて配設されており、その下側に第２保護ガラス５２がさらに配設されている。第１及び第２保護ガラス５１，５２は、それぞれ、レーザ加工中に筐体１０の内部にワークＷからのヒューム等が入り込むのを抑制する。特に、集光レンズ４０やコリメートレンズ３０にヒューム等が付着すると、レーザ光の出力が低下するだけでなく、レーザ光が所望の光路から外れる場合があり、このような不具合を防止している。第１及び第２保護ガラス５１，５２は、高純度の石英ガラスで構成されている。
【００３２】
ガラスホルダ７０は、筐体１０の一部をなし、第１及び第２保護ガラス５１，５２を保持している。また、ガラスホルダ７０は、筐体１０に対して着脱可能に設けられている。
【００３３】
筐体１０の内部に導光されたレーザ光は、所定の変換を受けつつ、コリメートレンズ３０及び集光レンズ４０をそれぞれ透過し、さらに第１及び第２保護ガラス５１，５２を透過して光出射口１２から外部に出射される。図１に示す例であれば、ワークＷに照射される。
【００３４】
また、第１保護ガラス５１の上面及び下面に第１及び第２光学機能層６１，６２がそれぞれ形成されている。第２保護ガラス５２の上面及び下面に第３及び第４光学機能層６３，６４がそれぞれ形成されている。
【００３５】
第１〜第４光学機能層６１〜６４は、誘電率が互いに異なる誘電膜、この場合は、ＴｉＯ２膜とＳｉＯ２膜とが交互に積層されてなる誘電体多層膜である（図４参照）。
【００３６】
図３は、第１〜第４光学機能層の反射率の波長依存性を示し、図３から明らかなように、第１〜第４光学機能層は、それぞれ反射率が波長依存性を有しており、かつ反射率の波長依存性が互いに異なっている。具体的には、反射率が極大となるピークが互いに重ならないように各々の積層構造が調整されている。例えば、ＴｉＯ２膜とＳｉＯ２膜の膜厚や層数が調整されている。図３に示す例では、第１光学機能層６１は、波長が４００ｎｍ近傍で反射率が極大となり、第２光学機能層６２は、波長が４５０ｎｍ近傍で反射率が極大となっている。また、第３光学機能層６３は、波長が５００ｎｍ近傍で反射率が極大となり、第４光学機能層６４は、波長が５５０ｎｍ近傍で反射率が極大となっている。なお、図３は、あくまで一例を示したものであり、反射率の極大値や、反射率が極大となる場合の波長等は、後述する保護ガラスの検査仕様等に応じて適宜変更されうる。
【００３７】
なお、第１〜第４光学機能層６１〜６４はいずれもレーザ光の波長で反射率が１％未満になるように積層構造が調整されている。また、第１〜第４光学機能層６１〜６４はいずれもレーザ光の吸収率が１％未満になるように積層構造が調整されている。このようにすることで、第１〜第４光学機能層６１〜６４がそれぞれ形成された第１及び第２保護ガラス５１，５２は、レーザ光が実質的に反射も吸収もされないように設計されている。
【００３８】
図４は、第１及び第２光学機能層の積層構造の一例を示し、図５は、図４に示す第１及び第２光学機能層の反射率の波長依存性を示す。
【００３９】
図４に示す構成では、第１及び第２光学機能層６１，６２は、ＴｉＯ２膜とＳｉＯ２膜とが交互に積層された５層構造の誘電体多層膜であり、それぞれ各層の膜厚を異ならせることで反射率の波長依存性を調整している。また、第１保護ガラス５１側に位置する第１層と、大気側に位置する第５層は、ともにＴｉＯ２膜である。
【００４０】
図５から明らかなように、第１保護ガラス５１に入射される入射光の波長を４８０ｎｍ程度とすると、当該入射光は、第１光学機能層６１で７０％以上が反射される一方、第２光学機能層６２での反射率は５％未満であり、大部分の入射光が第２光学機能層６２を透過する。また、入射光の波長を６３０ｎｍ程度とすると、第２光学機能層６２で５０％以上が反射される一方、第１光学機能層６１での反射率は５％未満であり、大部分の入射光が第１光学機能層６１を透過する。
【００４１】
このような光学特性の違いを利用して、第１〜第４光学機能層６１〜６４がそれぞれ形成された第１及び第２保護ガラス５１，５２の表面を光学的に検査することが可能となる。これについては後で述べる。
【００４２】
なお、特に説明しないが、第３及び第４光学機能層６３，６４においても、同様に、ＴｉＯ２膜とＳｉＯ２膜の膜厚や層数を変更することで所望の反射特性を実現できる。なお、第１〜第４光学機能層６１〜６４を構成する誘電膜の種類や各層の層数は必要とされる性能に応じて適宜変更されうる。
【００４３】
［保護ガラスの検査手順］
図６は、第１保護ガラスの検査手順を説明する模式図を示し、（ａ）図は、４００ｎｍの波長の第１測定光を用いた検査手順を、（ｂ）図は、４５０ｎｍの波長の第２測定光を用いた検査手順をそれぞれ示している。なお、説明の便宜上、図２と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。なお、図６に第１保護ガラスに形成された第１及び第２光学機能層６１，６２の反射率は、図３に示す波長依存性を有している。
【００４４】
図６の（ａ）図に示すように、第１測定光源８１から波長が４００ｎｍの第１測定光を光出射口１２側から第１及び第２保護ガラス５１，５２に向けて出射して、その反射光をカメラ９０で撮像する。この波長では、第２〜第４光学機能層６２〜６４よりも第１光学機能層６１の反射率が高いため、カメラ９０では、第１光学機能層６１、つまり、第１保護ガラス５１の上面での反射画像が撮像される。このため、第１光学機能層６１にヒューム等の欠陥が付着していると、その部分は入射光が散乱され、画像の輝度が低下する。つまり、その部分が暗くなる。なお、第１保護ガラス５１の下面、つまり、第２光学機能層６２に欠陥が付着していると、この部分でも入射光が散乱され、画像上で暗い部分が生じる。同様に、第２保護ガラス５２の上面及び／または下面に欠陥が付着していると、画像上で対応した部分の画像が暗くなる。
【００４５】
次に、（ｂ）図に示すように、第２測定光源８２から波長が４５０ｎｍの第２測定光を第１保護ガラス５１に向けて出射して、その反射光をカメラ９０で撮像する。この波長では、第１，第３及び第４光学機能層６１，６３，６４よりも第２光学機能層６２の反射率が高いため、カメラ９０では、第２光学機能層６２、つまり、第１保護ガラス５１の下面での反射画像が撮像される。このため、第２光学機能層６２にヒューム等の欠陥が付着していると、その部分は入射光が散乱され、暗くなる。また、（ａ）図に示すのと同様に、第１保護ガラス５１の上面や第２保護ガラス５２の上面及び／または下面に欠陥が付着していると、画像上で対応した部分の画像が暗くなる。
【００４６】
このように、第１及び第２保護ガラス５１，５２に入射させる測定光の波長を、第１及び第２保護ガラス５１、５２の上面及び下面にそれぞれ形成された第１〜第４光学機能層６１〜６４の反射率に応じて変化させることで、各面での反射画像を得ることができる。
【００４７】
例えば、図２に示す配置の第１及び第２保護ガラス５１，５２において、波長が４００ｎｍ，４５０ｎｍ，５００ｎｍ，５５０の第１〜第４測定光を光出射口１２側から順次、第１及び第２保護ガラス５１，５２に向けて出射して、その反射光をカメラ９０でそれぞれ撮像する。
【００４８】
波長が５５０ｎｍの第４測定光を入射した場合、第４光学機能層６４では第４測定光が一部反射されるが、第１〜第３光学機能層６１〜６３では第４測定光は反射されない。従って、第４測定光を入射させて取得した画像に基づいて、第２保護ガラス５２の下面での欠陥の有無、及び欠陥の位置や密度を推定することができる。
【００４９】
また、波長が５００ｎｍの第３測定光を入射させて取得した画像と、第４測定光を入射させて取得した画像とを比較、分析することで、第２保護ガラス５２の上面での欠陥の有無、及び欠陥の位置や密度を推定することができる。
【００５０】
同様に、前述の第２測定光を入射させて取得した画像と、第３測定光を入射させて取得した画像とを比較、分析することで、第１保護ガラス５１の下面での欠陥の有無、及び欠陥の位置や密度を推定することができる。前述の第１測定光を入射させて取得した画像と、第２測定光を入射させて取得した画像とを比較、分析することで、第１保護ガラス５１の上面での欠陥の有無、及び欠陥の位置や密度を推定することができる。なお、この検査手順や手法は、レーザ光出射ヘッド２００の内部に保護ガラスが３枚以上配置された場合にも適用できることは言うまでもない。
【００５１】
［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ光出射ヘッド２００は、上側にレーザ光が入射される光入射口１１と下側にレーザ光が出射される光出射口１２とをそれぞれ有する筐体１０と、筐体１０の内部であって光出射口１２の上方に所定の間隔をあけて配置された第１及び第２保護ガラス（光学部品）５１，５２と、を少なくとも備えている。
【００５２】
第１及び第２保護ガラス５１，５２のそれぞれの上面及び下面には反射率が波長依存性を有する第１〜第４光学機能層６１〜６４が形成されている。第１及び第２保護ガラス５１，５２における互いに異なる面に形成された第１〜第４光学機能層６１〜６４は、反射率の波長依存性が互いに異なる。
【００５３】
レーザ光出射ヘッド、特に第１及び第２保護ガラス５１，５２をこのように構成することで、入射された光の波長に応じて、第１及び第２保護ガラス５１，５２のそれぞれの上面及び下面での反射光の画像をそれぞれ個別に取得することができる。このことにより、第１及び第２保護ガラス５１，５２を筐体１０から取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定することができる。また、メンテナンス頻度を増加させることなく、レーザ光出射ヘッド２００を確実にメンテナンスできる。
【００５４】
第１及び第２保護ガラス５１，５２における互いに異なる面に形成された第１〜第４光学機能層６１〜６４は、反射率が極大となるピークが互いに重ならないように構成されていることが好ましい。
【００５５】
このようにすることで、第１及び第２保護ガラス５１，５２のそれぞれの上面及び下面のうち、一の面での反射光の画像に、欠陥部分を除いて他の面で反射された光が入り込む量を小さくでき、各面における欠陥の有無等を確実に判定することができる。
【００５６】
第１〜第４光学機能層６１〜６４は、誘電率が互いに異なる誘電膜が交互に積層されてなる誘電体多層膜であってもよい。このようにすることで、各層における反射率の波長依存性を調整することが容易となる。
【００５７】
第１〜第４光学機能層６１〜６４は、いずれも、レーザ光の反射率が所定値以下であることが好ましい。このようにすることで、レーザ光出射ヘッド２００の内部でのレーザ光のロスを無くすことができる。また、各面での反射画像でのＮ／Ｓ比を向上でき、欠陥の有無の判定精度を向上できる。なお、第１〜第４光学機能層６１〜６４は、それぞれレーザ光が実質的に反射も吸収もされないように設計されるのがより好ましい。
【００５８】
光出射口１２から上側に離れるにつれて、第１及び第２保護ガラス５１，５２に形成された第１〜第４光学機能層６１〜６４の反射率が極大となる波長が単調に変化しているのが好ましい。このようにすることで、第１及び第２保護ガラス５１，５２のそれぞれの上面及び下面で反射された反射光の画像を順次、比較、分析することで、各面での欠陥の有無等を確実に判定することができる。また、判定処理が簡素化される。なお、図３に示す例では、光出射口１２から上側に離れるにつれて、第１〜第４光学機能層６１〜６４の反射率が極大となる波長が単調に増加していたが、単調に減少していてもよい。また、第１〜第４光学機能層６１〜６４の反射率が極大となる波長が単調に変化していなくても、比較する画像の選択を適切に行うことで、第１及び第２保護ガラス５１，５２のそれぞれの上面及び下面における欠陥の有無等を判定することが可能である。
【００５９】
また、本実施形態に係るレーザ加工装置１０００は、レーザ光を発生させるレーザ装置１００と、レーザ光を受け取ってワークＷに向けて照射するレーザ光出射ヘッド２００と、レーザ光出射ヘッド２００を保持するとともに所望の位置に移動させるマニピュレータ４００と、を少なくとも備えている。
【００６０】
本実施形態によれば、第１及び第２保護ガラス５１，５２を筐体１０から取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定できるため、レーザ光出射ヘッド２００、ひいては、レーザ加工装置１０００のメンテナンス頻度を適切なものとすることができる。このことにより、レーザ加工装置１０００のダウンタイムが増加するのを抑制できる。また、第１及び第２保護ガラス５１，５２における欠陥付着の有無等を簡便に検査できるため、レーザ光出射ヘッド２００から出射されるレーザ光の出力異常や低下を速やかに検知でき、加工不良が発生するのを抑制できる。
【００６１】
本実施形態に係るレーザ光出射ヘッド２００の検査方法は、光出射口１２から第１の波長の第１測定光を第１及び第２保護ガラス５１，５２に向けて入射させる第１測定光入射ステップと、第１及び第２保護ガラス５１，５２におけるいずれかの面で反射された第１測定光を受光し、受光結果に基づいて、第１測定光が反射された面における欠陥の有無を評価する第１評価ステップと、を少なくとも備えている。
【００６２】
本実施形態によれば、第１〜第４光学機能層６１〜６４において、反射率の波長依存性が互いに異なるため、入射された光の波長に応じて、特定の面での反射光の画像を取得することができ、これに基づいて、当該面での欠陥の有無を評価することができる。
【００６３】
第１評価ステップの後に、光出射口１２から第１の波長と異なる第２測定光を第１及び第２保護ガラス５１，５２に向けて入射させる第２測定光入射ステップと、複数の保護ガラスにおけるいずれかの面で反射された第２測定光を受光し、受光結果に基づいて、第２測定光が反射された面における欠陥の有無を評価する第２評価ステップと、をさらに備えているのが好ましい。
【００６４】
このようにすることで、例えば、一の面での反射光の画像に、他の面に付着した欠陥の情報が重畳している場合にも、その影響を除去して、当該一の面に付着した欠陥の有無等を正しき判定することができる。
【００６５】
また、第１及び第２評価ステップでは、第１及び第２保護ガラス５１，５２のいずれかの面における欠陥の位置及び分布が評価されることが好ましい。このようにすることで、例えば、保護ガラスを交換すべきか否か、あるいは表面クリーニングのみで対応可能か等の判断を行うことができ、レーザ光出射ヘッド２００のメンテナンス効率を向上できる。
【００６６】
（その他の実施形態）
なお、カメラ９０で撮像される画像の感度を向上させるために、カメラ９０の受光面の前に図示しないバンドパスフィルターを設けて、各測定光の波長に応じた画像を取得するのが好ましい。また、図６に示す例では、波長に応じて第１測定光源８１と第２測定光源８２とを使い分ける例を示したが、特にこれに限定されない。例えば、白色光源とバンドパスフィルターとを用いて、測定光の波長を調整するようにしてもよい。また、カメラ９０に適用されるバンドパスフィルターや測定光源に適用されるバンドパスフィルターは、特定の波長に対するフィルターを複数個配列した構成でもよいし、可変フィルターであってもよい。さらに、測定光源は、レーザやＬＥＤであってもよい。また、カメラ９０の代わりに光干渉計を用いてもよい。
【００６７】
なお、図２において、第１及び第２保護ガラス５１，５２が同じガラスホルダ７０に収容される例を示したが、第１保護ガラス５１と第２保護ガラス５２とが、それぞれ別のガラスホルダに収容されるようにしてもよい。このようにすることで、表面の汚れ具合が許容値を超えた保護ガラスを個別にかつ簡便に交換することができる。
【００６８】
また、光出射口１２に最も近い側、言い換えるとワークＷに最も近い側に位置する保護ガラスと、それ以外の保護ガラスとを互いに異なるガラスホルダに収容することが好ましい。前者の保護ガラスに最も欠陥が付着しやすいため、ワークＷに最も近い側の保護ガラスをそれ以外の保護ガラスと別々に交換可能とすることで、無駄な交換作業やメンテナンス作業が発生するのを抑制できる。
【００６９】
また、図２において、２枚の保護ガラス５１，５２を用いる例を示したが、３枚以上の保護ガラスが筐体１０の内部に配置されていてもよい。また、保護ガラスが１枚のみであってもよい。これらの場合にも、保護ガラスにおける互いに異なる面に、それぞれ、反射率の波長依存性が異なる光学機能層が設けられていることは言うまでもない。
【００７０】
また、保護ガラス以外の光学部品、例えば、コリメートレンズ３０や集光レンズ４０の上面及び下面にそれぞれ、反射率の波長依存性が異なる光学機能層が設けられていてもよい。
【００７１】
また、第１及び第２の保護ガラス５１，５２の上面及び下面のすべてに、それぞれ、反射率の波長依存性が異なる光学機能層が設けられていなくてもよい。例えば、第１及び第２の保護ガラス５１，５２の下面のそれぞれにのみ、反射率の波長依存性が異なる光学機能層が設けられていてもよい。第１及び第２の保護ガラス５１，５２以外の光学部品であって、当該光学機能層が設けられた光学部品においても、同様に、すべての面に反射率の波長依存性が異なる光学機能層が設けられていなくてもよい。例えば、予め、ヒューム等が付着しやすい面が特定できていれば、その面に前述の光学機能層を設けるようにすればよい。
【００７２】
つまり、本願明細書に開示されたレーザ光出射ヘッド２００は、以下の構成を備えている。レーザ光出射ヘッド２００は、上側にレーザ光が入射される光入射口１１と下側にレーザ光が出射される光出射口１２とをそれぞれ有する筐体１０と、筐体１０の内部であって光出射口１２の上方に所定の間隔をあけて配置され、それぞれ上面及び下面を有する複数の光学部品と、を少なくとも備えている。
【００７３】
複数の光学部品における互いに異なる面のうち、少なくとも２つの面には反射率が波長依存性を有する光学機能層が形成されており、かつ、反射率の波長依存性が互いに異なる。
【００７４】
複数の光学部品に形成された光学機能層は、反射率が極大となるピークが互いに重ならないように構成されている。
【００７５】
複数の光学部品に形成された光学機能層は、いずれも、レーザ光の反射率が所定値以下である。
【００７６】
光出射口１２から上側に離れるにつれて、複数の光学部品に形成された光学機能層の反射率が極大となる波長が単調に変化する。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明のレーザ光出射ヘッドは、保護ガラス等の光学部品を取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定できるため、高出力のレーザ光で加工を行うレーザ加工装置に適用する上で有用である。
【符号の説明】
【００７８】
１０      筐体
１１      光入射口
１２      光出射口
２０      コネクタ
３０      コリメートレンズ
４０      集光レンズ
５１      第１保護ガラス
５２      第２保護ガラス
６１〜６４  第１〜第４光学機能層
７０      ガラスホルダ
８１      第１測定光源
８２      第２測定光源
９０      カメラ
１００    レーザ装置
２００    レーザ光出射ヘッド
３００    光ファイバ
４００    マニピュレータ
５００    制御部
１０００  レーザ加工装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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