(57)【要約】【課題】簡便な構成でレーザビームの光軸とプロセスファイバの中心軸とを一致させることができるダイレクトダイオードレーザ加工装置およびその制御方法を提供する。【解決手段】ダイレクトダイオードレーザ加工装置は、レーザ共振部と、レーザビームの一部を透過および反射させるビームスプリッターと、中心軸を有するプロセスファイバが固定されるファイバコネクタと、中心軸に垂直な方向に移動可能な可動ステージと、可動ステージを移動させるアクチュエータと、レーザビームを受光する受光デバイスと、レーザビームの光軸がファイバコネクタの中心軸と一致したとき、レーザスポットの中心位置を原点として記憶するメモリと、レーザ共振部の動作に伴い、メモリに記憶された原点に対するレーザスポットの中心位置の変位に基づいて、レーザビームの光軸とプロセスファイバの中心軸とが一致するようにアクチュエータを制御する制御部と、を備える。【選択図】図１
2019202343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ共振部と、
前記レーザ共振部から出射されるレーザビームの一部を透過および反射させるビームスプリッターと、
中心軸を有するプロセスファイバが固定されるファイバコネクタと、
前記ファイバコネクタに固定され、前記中心軸に垂直な方向に移動可能な可動ステージと、
前記可動ステージを前記中心軸に対して垂直な方向に移動させるアクチュエータと、
前記ビームスプリッターを透過した前記レーザビームを受光する受光デバイスと、
前記ビームスプリッターで反射した前記レーザビームの光軸が前記ファイバコネクタの前記中心軸と一致したとき、前記ビームスプリッターを透過した前記レーザビームが前記受光デバイス上に照射されるレーザスポットの中心位置を原点として記憶するメモリと、
前記レーザ共振部の動作に伴い、前記メモリに記憶された前記原点に対する前記レーザスポットの前記中心位置の変位をモニタするとともに、前記変位に基づいて、前記ビームスプリッターで反射した前記レーザビームの前記光軸と前記プロセスファイバの前記中心軸とが一致するように前記アクチュエータを制御する制御部と、を備えたダイレクトダイオードレーザ加工装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記ファイバコネクタの前記中心軸に垂直で、かつ互いに直交する第１および第２の方向に前記可動ステージを移動させる、請求項１に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
【請求項３】
前記受光デバイスは、複数の画素を含むＣＣＤイメージセンサーを有し、
前記アクチュエータは、前記第１および第２の方向に前記可動ステージを移動させる第１および第２のステップモータを有し、
前記メモリは、前記ＣＣＤイメージセンサー上に照射されるレーザスポットの前記原点を含む画素を記憶し、
前記制御部は、前記レーザ共振部の動作に伴い、前記メモリに記憶された前記原点を含む前記画素に対する前記レーザスポットの前記中心位置の変位を示す画素変位量に基づいて、前記ビームスプリッターで反射した前記レーザビームの前記光軸と前記プロセスファイバの前記中心軸とが一致するように前記第１および第２のステップモータを制御する、請求項２に記載のダイレクトダイオードレーザ加工装置。
【請求項４】
レーザビームを発振する工程と、
レーザビーム一部を透過および反射させる工程と、
中心軸を有するプロセスファイバをファイバコネクタに固定する工程と、
透過させたレーザビームを受光デバイス上に照射する工程と、
反射させた前記レーザビームの光軸が前記ファイバコネクタの前記中心軸と一致したとき、透過した前記レーザビームが前記受光デバイス上に照射されるレーザスポットの中心位置を原点として記憶する工程と、
前記レーザビームを発振する工程中、記憶された前記原点に対する前記レーザスポットの前記中心位置の変位をモニタするとともに、前記変位に基づいて、反射させた前記レーザビームの前記光軸とプロセスファイバの前記中心軸とを一致させるように、前記ファイバコネクタが固定された可動ステージを、前記中心軸に垂直な方向に移動させる工程と、を備えるダイレクトダイオードレーザ加工装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイレクトダイオードレーザ加工装置およびその制御方法に関し、とりわけファイバコネクタに照射されるレーザビームの光軸ずれを矯正できるダイレクトダイオードレーザ加工装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従前より、ダイレクトレーザダイオード（ＤＤＬ）発振器を用いた加工装置は知られていた。例えば特許文献１には、ＤＤＬ発振器は、温度によってレーザの波長がシフトする特性を有するため、コールドスタート時や低出力動作時には、波長ロック効率が低くなり、波長以外の波長で発振したレーザビームは、本来の光軸から外れて射出すべきレーザの損失を増大させることも知られていた。これを解決するため、特許文献１には、レーザダイオードモジュールの温度を検出し、検出された温度に応じて結合グレーティングに入射させるレーザビームの入射角を変化させることにより、レーザダイオードの温度が低い状態であっても波長ロック効率を高く維持することが記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載のＤＤＬ発振器は、具体的には、複数のレーザダイオードモジュールのそれぞれの温度を検出する温度センサと、レーザダイオードモジュールの温度が所定の温度以上となったとき、コリメートレンズおよびグレーティングを移動させる駆動部を備え、例えば低温時にレーザの光軸が本来の光軸から外れることを防止しようとするものである。
【０００４】
また特許文献２に記載の発明は、ＤＤＬ発振器ではなく、ガスレーザ発振器を用いたレーザ加工機に関するものであるが、レーザ光路を構成する蛇腹の端部とパッキンの隙間から混入する不純ガスまたは周辺機器の振動等に起因するレーザ光の広がりや光軸ズレを監視することが記載されている。
【０００５】
より具体的には、特許文献２には、レーザ発振器から出力されたレーザ光が通過する光路内にハーフミラーと、ハーフミラーを透過したレーザ光を受光するセンサとを設け、センサは、正常時はレーザ光を受光せず、かつレーザ光が正常時より広がった場合またはレーザ光の光軸が正常時よりずれた場合にレーザ光を受光する位置に配置されることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１６／１５２４０４Ａ１パンフレット
【特許文献２】特開２０１５−１８２１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のＤＤＬ発振器は、レーザダイオードモジュールの温度を検出し、検出温度に応じてコリメートレンズおよびグレーティングを移動させて、グレーティングに入射するレーザビームの入射角を調整するものであるが、レーザビームの光軸のずれは、レーザダイオードモジュールの検出温度に対する即応性または追随性に乏しいため、必ずしも精緻にレーザビームの入射角を調整することはできない。また、特許文献１に記載のＤＤＬ発振器は、レーザダイオードモジュールの検出温度に基づいて調整すべきレーザビームの入射角を求めるためには、グレーティングの入射角、射出角、スリット周期、および波長（次数）等をパラメータとする複雑な計算を実行した上で、コリメートレンズおよびグレーティングの移動を緻密に制御する必要があり、レーザビームの入射角の調整を簡便な構成で実現することはきわめて困難である。
【０００８】
また特許文献２に記載のセンサは、ハーフミラーを透過したレーザ光を受光するものであるが、正常時はレーザ光を受光せず、かつレーザ光が正常時より広がった場合またはレーザ光の光軸が正常時よりずれた場合にレーザ光を受光するものである。そして特許文献２には、光軸ずれの可能性を検出した場合には、適当な手段を用いて、光軸ずれを表すアラームを出力し、レーザ加工機の制御装置や作業者に通知すること、および不純ガスの光路内への混入の可能性を表すアラームを出力し、レーザ加工機の制御装置や作業者に通知することが記載されているに過ぎず（例えば段落［００５２］）、光軸ずれを調整する機構や、不純ガスの光路内への混入を処理する機構については何ら言及されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る第１の態様は、ダイレクトダイオードレーザ加工装置に関し、このダイレクトダイオードレーザ加工装置は、レーザ共振部と、前記レーザ共振部から出射されるレーザビームの一部を透過および反射させるビームスプリッターと、中心軸を有するプロセスファイバが固定されるファイバコネクタと、前記ファイバコネクタに固定され、前記中心軸に垂直な方向に移動可能な可動ステージと、前記可動ステージを前記中心軸に対して垂直な方向に移動させるアクチュエータと、前記ビームスプリッターを透過した前記レーザビームを受光する受光デバイスと、前記ビームスプリッターで反射した前記レーザビームの光軸が前記ファイバコネクタの前記中心軸と一致したとき、前記ビームスプリッターを透過した前記レーザビームが前記受光デバイス上に照射されるレーザスポットの中心位置を原点として記憶するメモリと、前記レーザ共振部の動作に伴い、前記メモリに記憶された前記原点に対する前記レーザスポットの前記中心位置の変位をモニタするとともに、前記変位に基づいて、前記ビームスプリッターで反射した前記レーザビームの前記光軸と前記プロセスファイバの前記中心軸とが一致するように前記アクチュエータを制御する制御部と、を備える。
【００１０】
本発明に係る第２の態様は、ダイレクトダイオードレーザ加工装置の制御方法に関し、この制御方法は、レーザビームを発振する工程と、レーザビーム一部を透過および反射させる工程と、中心軸を有するプロセスファイバをファイバコネクタに固定する工程と、透過させたレーザビームを受光デバイス上に照射する工程と、反射させた前記レーザビームの前記光軸が前記ファイバコネクタの前記中心軸と一致したとき、透過した前記レーザビームが前記受光デバイス上に照射されるレーザスポットの中心位置を原点として記憶する工程と、前記レーザビームを発振する前記工程中、記憶された前記原点に対する前記レーザスポットの前記中心位置の変位をモニタするとともに、前記変位に基づいて、反射させた前記レーザビームの前記光軸とプロセスファイバの前記中心軸とを一致させるように、前記ファイバコネクタが固定された可動ステージを、前記中心軸に垂直な方向に移動させる工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る態様によれば、簡便な構成でレーザビームの光軸とプロセスファイバの中心軸とを一致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態に係るダイレクトダイオードレーザ加工装置の概略的な模式図であり、（ｂ）は、プロセスファイバが固定されるファイバコネクタを示す拡大図である。
【図２】実施形態に係るダイレクトダイオードレーザ加工装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係るビームスプリッターで反射したレーザビームのレーザスポットを示す平面図である。
【図４】実施形態に係るダイレクトダイオードレーザ加工装置の制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［ダイレクトダイオードレーザ加工装置の構成］
本発明の実施形態に係るダイレクトダイオードレーザ加工装置１は、レーザ共振部２０と、レーザ共振部２０から出射されるレーザビームの一部を透過および反射させるビームスプリッター３０と、中心軸Ｃを有するプロセスファイバ１０が固定されるファイバコネクタ１２と、ファイバコネクタ１２に固定され、中心軸Ｃに垂直な方向に移動可能な可動ステージ５２と、可動ステージ５２を中心軸Ｃに対して垂直な方向に移動させるアクチュエータ５０と、ビームスプリッター３０を透過したレーザビームを受光する受光デバイス４０と、ビームスプリッター３０で反射したレーザビームの光軸Ａがファイバコネクタ１２の中心軸Ｃと一致したとき、ビームスプリッター３０を透過したレーザビームが受光デバイス４０上に照射されるレーザスポット４２の中心位置を原点Ｏとして記憶するメモリ７０と、レーザ共振部２０の動作に伴い、メモリ７０に記憶された原点Ｏに対するレーザスポット４２’の中心位置の変位（Ｏ→Ｏ’）をモニタするとともに、その変位に基づいて、ビームスプリッター３０で反射したレーザビームの光軸Ａとプロセスファイバ１０の中心軸Ｃとが一致するようにアクチュエータ５０を制御する制御部６０と、を備える。
このダイレクトダイオードレーザ加工装置１により、極めて簡便な構成で、かつ速やかに駆動後のレーザスポット４２，４２’の中心位置Ｏ，Ｏ’の間のずれを矯正することができる。
【００１４】
アクチュエータ５０は、ファイバコネクタ１２の中心軸Ｃに垂直で、かつ互いに直交するＸ方向およびＹ方向にＸＹステージ５２を移動させるものであってもよい。
【００１５】
受光デバイス４０は、複数の画素を含むＣＣＤイメージセンサー４０を有し、ＸＹモータ５０は、Ｘ方向およびＹ方向にＸＹステージ５２を移動させ、メモリ７０は、ＣＣＤイメージセンサー４０上に照射されるレーザスポット４２の原点Ｏを含む画素を記憶し、制御部６０は、レーザ共振部２０の動作に伴い、メモリ７０に記憶された原点Ｏを含む画素に対するレーザスポット４２’の中心位置の変位（Ｏ→Ｏ’）を示す画素変位量に基づいて、ビームスプリッター３０で反射したレーザビームの光軸Ａとプロセスファイバ１０の中心軸Ｃとが一致するようにＸＹモータ５０を制御することが好ましい。
【００１６】
本発明の実施形態に係るダイレクトダイオードレーザ加工装置１の制御方法は、レーザビームを発振する工程と、レーザビーム一部を透過および反射させる工程と、中心軸Ｃを有するプロセスファイバ１０をファイバコネクタ１２に固定する工程と、透過させたレーザビームを受光デバイス４０上に照射する工程と、反射したレーザビームの光軸Ａがファイバコネクタ１２の中心軸Ｃと一致したとき、透過したレーザビームが受光デバイス４０上に照射されるレーザスポット４２の中心位置を原点Ｏとして記憶する工程と、レーザビームを発振する工程中、記憶された原点Ｏに対するレーザスポット４２’の中心位置Ｏ’の変位をモニタするとともに、その変位（Ｏ→Ｏ’）に基づいて、反射したレーザビームの光軸Ａとプロセスファイバの中心軸Ｃとを一致させるように、ファイバコネクタ１２が固定されたＸＹステージ５２を、中心軸に垂直な方向に移動させる工程と、を備える。この制御方法により、極めて簡便な構成で、かつ速やかに駆動前後のレーザスポット４２，４２’の中心位置Ｏ，Ｏ’の間のずれを矯正することができる。
【００１７】
ここで添付図面を参照して本発明に係るダイレクトダイオードレーザ加工装置１の実施形態を以下説明する。各実施形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば、「上下方向」、「Ｘ方向」および「Ｙ方向」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。なお各図面において、ダイレクトダイオードレーザ加工装置１の各構成部品の形状または特徴を明確にするため、これらの寸法を相対的なものとして図示し、必ずしも同一の縮尺比で表したものではない。図中、同様の構成部品に対しては同様の符号を用いて示す。
【００１８】
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るダイレクトダイオードレーザ加工装置１（以下、単に「ＤＤＬ加工装置」という。）の概略的な模式図であり、図１（ｂ）は、後述するプロセスファイバ１０が固定されるファイバコネクタ１２を示す拡大図である。また図２は、実施形態に係るＤＤＬ加工装置１の概略的な構成を示すブロック図である。
【００１９】
実施形態に係るＤＤＬ加工装置１は、図１および図２に示すように、半導体レーザを用いてレーザビームを生成するレーザ共振部２０（ＤＤＬ共振部ともいう）と、レーザ共振部２０から出射されたレーザビームの大部分を反射させ、残りの一部（例えば全体の１％）のレーザビームを透過させるビームスプリッター３０と、ビームスプリッター３０を透過したレーザビームを受光する受光デバイス４０（例えばＣＣＤイメージセンサーまたはＣＭＯＳイメージセンサー等）とを有する。
【００２０】
またＤＤＬ加工装置は、筐体１１と、筐体１１内に配置された集光レンズ１４を含むファイバコネクタ１２と、ファイバコネクタ１２に固定されたプロセスファイバ１０とを有する。プロセスファイバ１０は、図１（ｂ）に示すように、クラッド１５および屈折率がより高いコア１３で構成された任意の光ファイバであり、一点鎖線で示す中心軸Ｃを有する。なお、図１（ｂ）では、説明を分かりやすくするために、ビームスプリッター３０で反射したレーザビームの光軸を、二点鎖線および符号Ａを用いて示す。
【００２１】
図３は、ビームスプリッター３０で反射したレーザビームを受光デバイス４０で受光したときの円形状のレーザスポット４２を示す平面図であり、レーザスポット４２は、Ｘ方向およびＹ方向においてガウス分布状のレーザ強度を有する。
【００２２】
またＤＤＬ加工装置１は、ファイバコネクタ１２に固定され、中心軸Ｃに垂直な方向に移動可能な可動ステージ５２を備える（図１）。可動ステージ５２は、プロセスファイバ１０の中心軸Ｃに垂直な方向に移動させることができるものであれば任意のものであってもよく、中心軸Ｃに垂直な方向に移動させることができるＸＹステージ５２を含むものであってもよい。
【００２３】
ＸＹステージ５２は、Ｘステージ５４およびＹステージ５６を有し、Ｘステージ５４をＸ方向（例えば図１（ａ）の奥行き方向）に移動させるＸアクチュエータおよびＹステージ５６をＹ方向（例えば図１（ａ）の上下方向）に移動させるＹアクチュエータ（ともに図示せず）を有する。本願では、便宜上、ＸアクチュエータおよびＹアクチュエータを総称して、ＸＹアクチュエータまたはＸＹモータ５０という。すなわちＸＹモータ５０は、ビームスプリッター３０に対して中心軸Ｃに垂直な方向に並進移動するようにファイバコネクタ１２を移動させることができる。なおＸＹモータ５０は、制御部６０によって精緻に制御されるサーボモータまたはステップモータであることが好ましい。
【００２４】
受光デバイス４０は、受光したレーザビームの強度を電気的な信号に変換する固体撮像素子（例えばＣＣＤイメージセンサーまたはＣＭＯＳイメージセンサー等）を含む。本願では、固体撮像素子の具体例として、ＣＣＤイメージセンサーを用いて説明するが、ＣＭＯＳイメージセンサーも同様に利用することができる。ＣＣＤイメージセンサー４０は、ビームスプリッター３０を透過したレーザビームの少なくとも全体を受光する受光面積を有し、受光したレーザビームの強度を電気的な信号に変換するものであって、高い解像度（例えば１１００万画素以上）を有するものであることが好ましい。ＣＣＤイメージセンサー４０は、ビームスプリッター３０を透過したレーザビームのレーザスポット４２の中心位置Ｏを含む各画素に照射されるレーザビームの強度と、各画素の位置座標を示すアドレス信号を生成する。
【００２５】
さらにＤＤＬ加工装置１は、図２に示すように、ＸＹモータ５０およびＣＣＤイメージセンサー４０に接続された制御部６０を有する。制御部６０は、ＣＣＤイメージセンサー４０の各画素に照射されるレーザビームの強度と各画素の位置座標とを示すアドレス信号を受信し、レーザビームが最大強度となる画素をレーザスポット４２の中心位置Ｏと特定する。またＤＤＬ加工装置１は、制御部６０に接続され、レーザスポット４２の中心位置Ｏと特定された画素の位置座標を示すアドレス信号を記憶するメモリ７０を備える。
【００２６】
他方、制御部６０は、ＸＹモータ５０のＸアクチュエータおよびＹアクチュエータ（図示せず）を駆動して、Ｘステージ５４およびＹステージ５６をそれぞれＸ方向およびＹ方向に移動させるように構成されている。Ｘステージ５４およびＹステージ５６を移動させることにより、プロセスファイバ１０の中心軸Ｃをビームスプリッター３０に対してＸ方向およびＹ方向に移動させ、ビームスプリッター３０で反射したレーザビームの光軸Ａと一致させることができる。
【００２７】
詳細図示しないが、ＤＤＬ加工装置１は、プロセスファイバ１０の入射端１６とは反対側の出射端（図示せず）において、ビームスプリッター３０で反射し、入射端１６から入射したレーザビームがプロセスファイバ１０の中心軸Ｃに沿って伝送されたか否かを判定または検出する判定デバイス（図示せず）を有していてもよい。制御部６０は、判定デバイスと接続され、入射端１６からのレーザビームがプロセスファイバ１０の中心軸Ｃに沿って伝送されたこと、すなわちレーザビームの光軸Ａとプロセスファイバ１０の中心軸Ｃが一致したことを検出したときのＸステージ５４およびＹステージ５６の座標位置を初期位置としてメモリ７０に記憶させる。判定デバイスは、予定された最大出力が得られたときに、レーザビームの光軸Ａとプロセスファイバ１０の中心軸Ｃとが一致したと判定するものであってもよい。
【００２８】
さらに択一的には、レーザビームの光軸Ａとプロセスファイバ１０の中心軸Ｃとが一致したか否かを、出射端から出射されたレーザビームのビーム形状またはビームスポットをマシンオペーレータが観察して、図示しないマシンインターフェイスを用いて、同様にＸステージ５４およびＹステージ５６の座標位置を初期位置として入力または設定してもよい。このようにＤＤＬ加工装置１は、初期段階または任意のタイミングで、レーザビームの光軸Ａとプロセスファイバ１０の中心軸Ｃとが一致したか否かを判定できるように構成されている。
【００２９】
［ダイレクトダイオードレーザ加工装置の制御方法］
図４は、ＤＤＬ加工装置１の制御方法を示すフローチャートである。
まずステップＳＴ０１において、制御部６０は、判定デバイス等を用いて、レーザビームの光軸Ａとプロセスファイバ１０の中心軸Ｃとが一致していることを確認するとともに、このときのＸステージ５４およびＹステージ５６の座標位置を初期位置としてメモリ７０に記憶させる。すなわち制御部６０は、Ｘステージ５４およびＹステージ５６が初期位置にあるとき、レーザビームの光軸Ａとプロセスファイバ１０の中心軸Ｃとが一致しているものと判断する。択一的には、制御部６０は、レーザビームの光軸Ａとプロセスファイバ１０の中心軸Ｃとが一致するように、Ｘステージ５４およびＹステージ５６を駆動し、そのときのＸステージ５４およびＹステージ５６の座標位置を初期位置としてメモリ７０に記憶させてもよい。このようにＸステージ５４およびＹステージ５６が初期位置にあるとき、入射端１６からのレーザビームはプロセスファイバ１０の中心軸Ｃに沿って伝送される。
【００３０】
次にステップＳＴ０２において、制御部６０は、レーザ共振部２０を駆動し、レーザビームを出射させる。レーザ共振部２０から出射されたレーザビームは、ビームスプリッター３０で分光され、透過したレーザビームはＣＣＤイメージセンサー４０上に照射され、反射したレーザビームは、集光レンズ１４を介してプロセスファイバ１０の中心軸Ｃに沿ってプロセスファイバ１０により伝送される。
【００３１】
このとき制御部６０は、ＣＣＤイメージセンサー４０に照射されたレーザビームのレーザスポット４２の中心位置Ｏを原点としてメモリ７０に記憶させる（ステップＳＴ０３）。このように、レーザビームがプロセスファイバ１０の中心軸Ｃに沿って伝送されているときのＸステージ５４およびＹステージ５６の初期位置と、ＣＣＤイメージセンサー４０上のレーザスポット４２の中心位置Ｏを示す原点とは、ほぼ線形的な対応関係を有する。
【００３２】
一般に、制御部６０がレーザ共振部２０を駆動することに伴い、レーザ共振部２０の温度は上昇する傾向がある。レーザ共振部２０の温度を一定に維持するためには、レーザ共振部２０を含むシステム全体を冷却（水冷）する必要がある。レーザ共振部２０の温度を一定に維持するために、通常、システム全体を冷却する冷却水の圧力を増減させるが、レーザ共振部２０を構成する各レーザダイオード素子にも冷却水による物理的な力が作用し、出射されるレーザビームの照射方向がシフトして、ビーム品質（ビームパラメータ積：Beam Parameter Products）が劣化し、駆動時のレーザビームの光軸Ａがプロセスファイバ１０の中心軸Ｃからずれることがある。
【００３３】
また制御部６０がレーザ共振部２０に供給される電流値（電流指令）を変えて、レーザ共振部２０から出射されるレーザビームの出力を変更すると（例えば１ｋＷ〜４ｋＷ）、同様に出射されるレーザビームの照射方向がシフトして、ビーム品質が劣化し、駆動中のレーザビームの光軸Ａがプロセスファイバ１０の中心軸Ｃから逸脱し得る。
【００３４】
そこで本実施形態に係るＤＤＬ加工装置１では、ステップＳＴ０４において、レーザ共振部２０の駆動に伴い、制御部６０は、ビームスプリッター３０を透過したレーザビームのＣＣＤイメージセンサー４０上のレーザスポット４２’の中心位置Ｏ’が、メモリ７０に記憶されたレーザスポット４２の初期の中心位置Ｏと一致するか否かを判断する。
【００３５】
制御部６０は、レーザ共振部２０の駆動後のレーザスポット４２’の中心位置Ｏ’が初期の中心位置Ｏと一致すると判断した場合、レーザ共振部２０の駆動を続行する（ステップＳＴ０４に戻る）。他方、制御部６０は、レーザスポット４２’の中心位置Ｏ’が初期の中心位置Ｏからずれていると判断した場合、すなわち図３に示すように、レーザスポット４２の中心位置が変位した場合（Ｏ（０，０）→Ｏ’（ｘ，ｙ））、ステップＳＴ０５において、中心位置Ｏ，Ｏ’の間の距離と方向に応じて、Ｘステージ５４およびＹステージ５６を移動させる（ＸＹモータ５０と駆動する）。すなわち制御部６０は、レーザ共振部２０の動作に伴い、メモリ７０に記憶されたレーザスポット４２の原点Ｏに対するレーザスポット４２’の中心位置の変位（Ｏ→Ｏ’）をモニタするとともに、この変位に基づいて、図１（ａ）に示すように、ビームスプリッター３０で反射したレーザビームの光軸Ａとプロセスファイバ１０の中心軸Ｃとが一致するようにＸＹモータ５０を制御するように構成されている。
【００３６】
より具体的には、制御部６０は、位置ずれを検知したＣＣＤイメージセンサー４０上のレーザスポット４２，４２’の中心位置Ｏ，Ｏ’の間の画素数（Ｏ’（ｘ，ｙ）に対応）と方向に基づいて、ＸＹモータ５０と駆動してもよい。この場合、ＣＣＤイメージセンサー４０で検知された中心位置Ｏ，Ｏ’の間の画素数および方向と、制御すべきＸステージ５４およびＹステージ５６の距離および方向とがほぼ線形的に対応するため、本実施形態によれば、前掲特許文献１のような複雑な計算を必要とせず、ＣＣＤイメージセンサー４０で検出された中心位置Ｏ，Ｏ’の変位画素量に応じて、極めて簡便な構成で速やかに駆動後のレーザビームの光軸Ａをプロセスファイバ１０の中心軸Ｃに一致させることができる。
【００３７】
なお上記説明では、制御部６０は、ステップＳＴ０１にて初期設定として、判定デバイス等を用いて、入射端１６からのレーザビームがプロセスファイバ１０の中心軸Ｃに沿って伝送されているときのＸステージ５４およびＹステージ５６の座標位置をメモリ７０に記憶させるものであるとして説明したが、これに限定されるものではなく、任意のタイミングで、入射端１６からのレーザビームがプロセスファイバ１０の中心軸Ｃに沿って伝送されたか否かを判定してもよい。すなわち制御部６０は、レーザ共振部２０の駆動に際して、Ｘステージ５４およびＹステージ５６の初期位置を周期的または定期的に更新するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、簡便な構成でレーザビームの光軸とプロセスファイバの中心軸とを一致させることができるダイレクトダイオードレーザ加工装置およびその制御方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…ダイレクトダイオードレーザ加工装置
１０…プロセスファイバ
１１…筐体
１２…ファイバコネクタ
１３…コア
１４…集光レンズ
１５…クラッド
２０…レーザ共振部
３０…ビームスプリッター
４０…受光デバイス（ＣＣＤイメージセンサー）
４２…レーザスポット
５０…アクチュエータ（ＸＹモータ）
５２…可動ステージ（ＸＹステージ）
５４…Ｘステージ
５６…Ｙステージ
６０…制御部
７０…メモリ
Ａ…レーザビームの光軸
Ｃ…ファイバコネクタの中心軸
【図１】
2019202343.tif 000003
【図２】
2019202343.tif 000004
【図３】
2019202343.tif 000005
【図４】
2019202343.tif 000006