(57)【要約】【課題】セッティングが容易で簡易に焦点位置の調整に要する時間を短縮する。【解決手段】本発明のレーザ加工装置１は、投光手段１１からの測定光Ｌ１を集光して対象物Ｗに照射し、対象物Ｗからの反射光を集光させる対物レンズ１５を有する集光手段と、反射光の一部を通過させた分岐光Ｓ１を入射し測定光Ｌ１の焦点位置に応じた受光量Ｄ１を受けると共に、測定光Ｌ１の焦点が対象物Ｗ表面に位置するときに受光量Ｄ１が最大となる第１受光手段１８と、反射光の一部を反射させた分岐光Ｓ２を入射して測定光Ｌ１の焦点位置に応じた受光量Ｄ２を受けると共に、受光量Ｄ１が最大となる焦点位置とは異なる焦点位置で受光量Ｄ２が最大となる第２受光手段１９と、受光量Ｄ２の変化に基づいて決定された移動方向に測定光Ｌ１の焦点を移動させつつ焦点位置の変化と受光量Ｄ１の変化とに基づいて受光量Ｄ１が最大となるように制御する制御手段４０とを備える。【選択図】図１
2008310107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定光を出射する投光手段と、
前記投光手段と対象物との間に位置し、前記投光手段からの前記測定光を集光して前記対象物に照射し、前記対象物からの反射光を集光させる対物レンズを有する集光手段と、
前記対物レンズにより集光される前記測定光の焦点を、前記対象物に対して前記測定光の光軸方向に沿う所定範囲で相対的に移動可能な焦点位置駆動手段と、
前記焦点位置駆動手段を駆動制御する制御手段と、
前記反射光を第１の分岐光と第２の分岐光とに分岐させる光分岐手段と、
前記光分岐手段により分岐された前記第１の分岐光が入射されて前記測定光の焦点位置に応じた第１の受光量を受けると共に、前記測定光の焦点が前記対象物表面に位置するときに前記第１の受光量が最大となるように設けられた第１の受光手段とを備え、
前記制御手段は、前記焦点位置の変化と前記第１の受光量の変化とに基づいて、前記第１の受光量が最大となるように制御する合焦装置であって、
前記光分岐手段により分岐された前記第２の分岐光が入射されて前記測定光の焦点位置に応じた第２の受光量を受けると共に、前記第１の受光量が最大となる焦点位置とは異なる焦点位置で前記第２の受光量が最大となるように設けられた第２の受光手段を備え、
前記制御手段は、前記第２の受光量の変化に基づいて、前記測定光の焦点の移動方向を決定し、この決定された移動方向に前記測定光の焦点を移動させて前記第１の受光量が最大となるように制御することを特徴とする合焦装置。
【請求項２】
前記集光手段は、
前記第１の分岐光を集光する第１の集光レンズと、
前記第１の分岐光の光軸上にピンホールを有し、前記測定光の焦点が前記対象物表面に位置するときに前記第１の集光レンズにより集光される前記第１の分岐光の焦点に設置された第１の遮蔽板とを備える請求項１に記載の合焦装置。
【請求項３】
前記集光手段は、
前記第２の分岐光を集光する第２の集光レンズと、
前記第２の分岐光の光軸上にピンホールを有し、前記測定光の焦点が前記対象物表面に位置するときに前記第２の集光レンズにより集光される前記第２の分岐光の焦点に対して前記第２の分岐光の光軸方向にずれて設置された第２の遮蔽板とを備える請求項１又は請求項２に記載の合焦装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第１の受光量が最大となるときにおける前記第２の受光量を基準受光量として記憶する記憶手段と、
前記第２の受光量と前記基準受光量とを比較して前記第２の受光量の増減を判定する比較手段とを備える請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の合焦装置。
【請求項５】
前記第２の受光手段は、前記測定光の焦点が前記対象物表面にあるときに、前記測定光の焦点位置の変化量に対する前記第２の受光量の変化量の変化率が最大となるように設定されている請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の合焦装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の合焦装置と、レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記投光手段から出射される前記測定光の光軸上に配され、前記レーザ光と前記測定光とを合流させる光合流手段とを備える加工装置。
【請求項７】
前記光合流手段は、前記レーザ光と前記測定光とを同軸となるように合流させるようにしたものにおいて、
前記焦点位置の調整を行う焦点位置調整モードと前記対象物に対してレーザ加工を行う加工モードとを実行可能にすると共に、前記焦点位置調整モードで、前記第１の受光量が最大となったことを条件に前記加工モードに移行することを特徴とする請求項６に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合焦装置及びこれを備えた加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より対象物をレーザ加工等する際に焦点が対象物表面に位置するように焦点位置の調整を行う合焦装置が知られている。この種のものには、いわゆる共焦点光学系を利用した合焦装置があり、投光側の焦点が対象物表面に位置したときに、対象物表面で反射された反射光を受光する受光側において受光量が最大となるように構成されている。具体的に受光側には、反射光を集光させる集光レンズと、反射光の光軸上にピンホールを有する遮蔽板と、このピンホールを通過した反射光の受光量を測定する受光手段とが設けられている。このような構成では、投光側の焦点が対象物表面に位置したときに、受光側の焦点が遮蔽板に位置するように設定されている。したがって、投光側の焦点位置がずれたときには、受光側の受光量が最大となるように焦点位置を調整することができる。
【０００３】
また、焦点位置の調整時に焦点を移動させる方向を決定し、この決定された移動方向に焦点を移動させるようにした合焦装置として、下記特許文献１に記載の合焦装置がある。この装置には、反射光を第１の分岐光と第２の分岐光とに分岐させる光分岐手段と、各分岐光の受光量を測定する第１及び第２の受光手段とが設けられている。各受光手段は、投光側の焦点が対象物表面にあるときに、受光側の焦点位置から所定距離Ｌだけ手前側と奥側にそれぞれ位置するように配置され、得られた受光量を出力信号Ａ及びＢとして出力する。そして、これらの出力信号Ａ及びＢに基づいて（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の演算処理を行い、変位信号として出力する。このとき、投光側の焦点が対象物表面にあるときには変位信号がゼロとなるから、投光側の焦点位置がずれたときには変位信号に基づいて焦点の移動方向を特定することができる。
【特許文献１】特開平１０−８９９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した合焦装置では、投光側の焦点が対象物表面にあるときに変位信号がゼロとなるように各受光手段を精度よく設置する必要があるため、光軸調整等も困難になる。また、各受光手段の受光素子の精度が異なる場合には、これらの差異を加味した上でセッティングする必要がある。その上、各受光手段の出力信号に基づいて演算処理を行う必要があり、この演算処理に要する時間が余分にかかるため、焦点位置の調整に要する時間が長くなってしまう。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、セッティングが容易で複雑な演算処理を伴うことなく、簡易に焦点位置の調整に要する時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、測定光を出射する投光手段と、投光手段と対象物との間に位置し、投光手段からの測定光を集光して対象物に照射し、対象物からの反射光を集光させる対物レンズを有する集光手段と、対物レンズにより集光される測定光の焦点を、対象物に対して測定光の光軸方向に沿う所定範囲で相対的に移動可能な焦点位置駆動手段と、焦点位置駆動手段を駆動制御する制御手段と、反射光を第１の分岐光と第２の分岐光とに分岐させる光分岐手段と、光分岐手段により分岐された第１の分岐光が入射されて測定光の焦点位置に応じた第１の受光量を受けると共に、測定光の焦点が対象物表面に位置するときに第１の受光量が最大となるように設けられた第１の受光手段とを備え、制御手段は、焦点位置の変化と第１の受光量の変化とに基づいて、第１の受光量が最大となるように制御する合焦装置であって、光分岐手段により分岐された第２の分岐光が入射されて測定光の焦点位置に応じた第２の受光量を受けると共に、第１の受光量が最大となる焦点位置とは異なる焦点位置で第２の受光量が最大となるように設けられた第２の受光手段を備え、制御手段は、第２の受光量の変化に基づいて、測定光の焦点の移動方向を決定し、この決定された移動方向に測定光の焦点を移動させて第１の受光量が最大となるように制御する構成としたところに特徴を有する。
【０００７】
このような構成によれば、集光手段によって投光手段からの測定光が集光されて対象物に照射され、対象物からの反射光が集光される。この反射光は光分岐手段によって第１及び第２の分岐光に分岐され、第１及び第２の受光手段により受光されて受光信号としてそれぞれ出力される。ここで、第１の受光量は、測定光の焦点が対象物表面にあるときに最大となるものの、測定光の焦点が対象物表面からずれると減少するため、焦点位置がずれたことを知ることができる。一方、第２の受光量は第１の受光量とは異なる焦点位置で最大となるから、第２の受光量の変化に基づいて測定光の焦点位置のずれ方向を知ることができる。したがって、焦点位置の調整時に測定光の焦点を対象物表面から離れる方向に移動させるおそれがなく、焦点位置の調整に要する時間を短縮することができる。
【０００８】
本発明の実施の形態として、以下の構成が好ましい。
集光手段は、第１の分岐光を集光する第１の集光レンズと、第１の分岐光の光軸上にピンホールを有し、測定光の焦点が対象物表面に位置するときに第１の集光レンズにより集光される第１の分岐光の焦点に設置された第１の遮蔽板とを備える構成としてもよい。このような構成によれば、測定光の焦点が対象物表面からずれたときに、第１の分岐光の焦点も第１の遮蔽板からずれるため、ピンホールを通過する光の量が減少して第１の受光量が減少する。
【０００９】
集光手段は、第２の分岐光を集光する第２の集光レンズと、第２の分岐光の光軸上にピンホールを有し、測定光の焦点が対象物表面に位置するときに第２の集光レンズにより集光される第２の分岐光の焦点に対して第２の分岐光の光軸方向にずれて設置された第２の遮蔽板とを備える構成としてもよい。このような構成によれば、第２の分岐光の焦点が対象物表面からずれたときに、第２の分岐光の焦点も第２の遮蔽板に対してずれることになる。このとき、第２の受光量は第２の分岐光の焦点のずれ方向に応じて増加あるいは減少する。
【００１０】
制御手段は、第１の受光量が最大となるときにおける第２の受光量を基準受光量として記憶する記憶手段と、第２の受光量と基準受光量とを比較して第２の受光量の増減を判定する比較手段とを備える構成としてもよい。このような構成によると、記憶手段に記憶された基準受光量に基づいて、比較手段により第２の受光量の増減を判定することができる。
【００１１】
第２の受光手段は、測定光の焦点が対象物表面にあるときに、測定光の焦点位置の変化量に対する第２の受光量の変化量の変化率が最大となるように設定されている構成としてもよい。このような構成によると、測定光の焦点位置がわずかに変化しても、第２の受光量が大きく変化するため、より精度の高い焦点位置の調整が可能になる。
【００１２】
本発明は、上記した合焦装置と、レーザ光を出射するレーザ光源と、投光手段から出射される測定光の光軸上に配され、レーザ光と測定光とを合流させる光合流手段とを備える加工装置に適用してもよい。このような加工装置によると、表面が凹凸形状をなす対象物に対しても常に焦点でレーザ加工を行うことができる。
【００１３】
また、光合流手段は、レーザ光と測定光とを同軸となるように合流させるようにしたものにおいて、焦点位置の調整を行う焦点位置調整モードと対象物に対してレーザ加工を行う加工モードとを実行可能にすると共に、焦点位置調整モードで、第１の受光量が最大となったことを条件に加工モードに移行する構成としてもよい。このような構成によると、焦点位置調整モードにおける調整結果を加工モードに精度良く反映させることができることに加えて、焦点位置調整モードでレーザ加工が行われるおそれがない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、焦点位置の調整に要する時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１にかかるレーザ加工装置１について図面を参照しながら説明する。本実施形態におけるレーザ加工装置１は、載置テーブル３０上に載置された被加工対象物Ｗに、加工用レーザ光源２０から出射されたレーザビームＬ２を照射して加工を施す装置である。レーザ加工装置１は、図１に示すように、加工用レーザ光源２０等を有する加工ヘッド部２と、この加工ヘッド部２に対して載置テーブル３０を移動させる焦点位置駆動手段３とを備えている。また、レーザ加工装置１は、レーザビームＬ２の出射や載置テーブル３０の移動等の動作を制御する制御手段４０を備えている。
【００１６】
焦点位置駆動手段３は、載置テーブル３０に固定されたボールナット（図示せず）と、このボールナットに螺合するボールねじ軸（図示せず）と、このボールねじ軸を回転駆動させるサーボモータ（図示せず）とを備えている。これにより、焦点位置駆動手段３は、制御手段４０からの制御信号に基づいて前記サーボモータを回転駆動させることで、載置テーブル３０をＸＹ平面（水平面）方向及びＺ方向（ＸＹ平面に直交する方向、すなわち鉛直方向）における所望の位置に移動させることができる。また、当然のことながら前記サーボモータにより載置テーブル３０をステップ単位で移動させることも可能である。なお、前記サーボモータはエンコーダを内蔵し、そのエンコーダによって載置テーブル３０の現在の位置を把握しており、その位置に対応する位置情報を制御手段４０に送出する。
【００１７】
レーザ加工装置１は、レーザビームＬ２によるレーザ加工に先立って、測定光Ｌ１を用いて焦点位置の調整を行う合焦装置を備えている。この合焦装置は前提構成として共焦点光学系を有し、共焦点のうち一方の焦点Ｆ１が被加工対象物Ｗの表面に位置するときに他方の焦点Ｆ２が受光側に設けられた第１遮蔽板２１に位置するように構成されている。したがって、測定光Ｌ１の光軸とレーザビームＬ２の光軸とが一致するように設定し、測定光Ｌ１の焦点位置を調整することでレーザビームＬ２の焦点位置を調整可能である。
【００１８】
加工ヘッド部２内における測定光Ｌ１の光路上には、投光手段１１、第１ダイクロイックミラー１２、第２ダイクロイックミラー１３、偏光ビームスプリッタ１４、対物レンズ１５、第１集光レンズ１６、第２集光レンズ１７、第１受光手段１８、第２受光手段１９、第１遮蔽板２１、第２遮蔽板２２等が設けられている。なお、これらのうち対物レンズ１５、第１集光レンズ１６、及び第２集光レンズ１７は本発明の「集光手段」の一例に相当する。以下、測定光Ｌ１の光伝達経路に従ってこれらの説明を行う。
【００１９】
測定光Ｌ１は平行光であり、加工用レーザ光源２０とは別に設けられた投光手段１１から出射される。投光手段１１は、レーザ発振器（図示せず）により生成された光をコリメータレンズ（図示せず）により平行光とした上で、第１ダイクロイックミラー（本発明の「光合流手段」の一例）１２へ向けて出射する。投光手段１１から出射された測定光Ｌ１は、第１ダイクロイックミラー１２を透過して第２ダイクロイックミラー１３へ向かい、第２ダイクロイックミラー１３で反射されて対物レンズ１５に向かう。測定光Ｌ１は、対物レンズ１５によって集光されると、加工ヘッド部２の外部に出て、被加工対象物Ｗに照射される。
【００２０】
一方、加工用レーザ光源２０からのレーザビームＬ２は、第１ダイクロイックミラー１２で反射されて第２ダイクロイックミラー１３へ向かい、第２ダイクロイックミラー１３で反射されて対物レンズ１５に向かう。レーザビームＬ２は、対物レンズ１５によって集光されると、加工ヘッド部２の外部に出て、被加工対象物Ｗに照射され、被加工対象物Ｗの表面にレーザ加工がなされる。なお、投光手段１１及び加工用レーザ光源２０は共に、制御手段４０からの制御信号に基づいて照射が行われる。
【００２１】
第１ダイクロイックミラー１２は、投光手段１１からの測定光Ｌ１を全て透過させるものの、加工用レーザ光源２０からのレーザビームＬ２を全て反射させるような分光特性を有している。なお、第１ダイクロイックミラー１２の代わりに、ハーフミラーやビームスプリッタ等を用いてもよい。また、第２ダイクロイックミラー１３は、投光手段１１からの測定光Ｌ１の一部を反射させてその残りを透過させる（要するにハーフミラーのような働きをする）ものの、加工用レーザ光源２０からのレーザビームＬ２を全て反射させるような分光特性を有している。したがって、第２クロイックミラー１３の代わりに、ハーフミラーやビームスプリッタ等を用いることも可能である。
【００２２】
被加工対象物Ｗの表面で反射された測定光Ｌ１は、対物レンズ１５へ向かい、略平行光に集光されて加工ヘッド部２内に進入する。対物レンズ１５を透過した測定光Ｌ１は、第２ダイクロイックミラー１３を透過して、偏光ビームスプリッタ（本発明の「光分岐手段」の一例）１４に向かう。偏光ビームスプリッタ１４に進入した測定光Ｌ１は、第１の分岐光Ｓ１と第２の分岐光Ｓ２とに分岐される。第１の分岐光Ｓ１は偏光ビームスプリッタ１４を透過して第１集光レンズ１６に向かい、第２の分岐光Ｓ２は偏光ビームスプリッタ１４で反射されて第２集光レンズ１７に向かう。なお、対物レンズ１５から第１集光レンズ１６に向かう光は同軸となるように構成されている。
【００２３】
偏光ビームスプリッタ１４を透過した第１の分岐光Ｓ１は、第１集光レンズ１６によって集光されて、第１遮蔽板２１に向かう。第１遮蔽板２１において第１の分岐光Ｓ１の光軸上にはピンホールが設けられている。第１遮蔽板２１は、測定光Ｌ１の焦点Ｆ１が被加工対象物Ｗの表面に位置するときに、第１の分岐光Ｓ１の焦点Ｆ２が位置するように配置されている。また、第１遮蔽板２１のピンホールの径は、第１の分岐光Ｓ１の焦点Ｆ２が第１遮蔽板２１に位置するときに第１の分岐光Ｓ１の全てを通過可能に設定されている。そして、第１の分岐光Ｓ１のうちピンホールを通過した光は、第１受光手段１８によって受光される。
【００２４】
このため、第１受光手段１８は、図４の曲線Ａに示すように、被加工対象物Ｗの表面を基準位置とした測定光Ｌ１の焦点Ｆ１の位置（本発明の「焦点位置」に相当し、以下「測定光Ｌ１の焦点位置」という）がゼロとなるときに（図４における一点波線部）、受光量Ｄ１（本発明の「第１の受光量」に相当する。）が最大となる。また、第１受光手段１８は、測定光Ｌ１の焦点位置が図４の＋（プラス）あるいは−（マイナス）領域に位置したときに（すなわち、被加工対象物Ｗの表面が測定光Ｌ１の焦点Ｆ１からずれたときに）、第１遮蔽板２１のピンホールを通過する光の量が低下することで受光量Ｄ１が急激に低下する。すなわち、第１受光手段１８は、測定光Ｌ１の焦点位置に応じた受光量Ｄ１を受ける。なお、第１受光手段１８は、光電変換素子により受光量Ｄ１を受光信号に変換し、この受光信号を制御手段４０に送出する。
【００２５】
一方、偏光ビームスプリッタ１４で反射された第２の分岐光Ｓ２は、第２集光レンズ１７によって集光されて、第２遮蔽板２２へ向かう。第２遮蔽板２２において第２の分岐光Ｓ１の光軸上にはピンホールが設けられている。第２遮蔽板２２は、測定光Ｌ１の焦点Ｆ１が被加工対象物Ｗの表面に位置するときに、第２の分岐光Ｓ２の焦点Ｆ３より光軸方向奥側に位置するように配置されている。また、第２遮蔽板２２のピンホールの径は、図２に示すように、第２の分岐光Ｓ２の焦点Ｆ３が第２遮蔽板２２に位置するときに第２の分岐光Ｓ２の全てを通過可能に設定されている。そして、第２の分岐光Ｓ２のうちピンホールを通過した光は、第２受光手段１９によって受光される。
【００２６】
このため、第２受光手段１９は、図４の曲線Ｂに示すように、測定光Ｌ１の焦点位置が−（マイナス）領域に位置したときに（図４における一点波線部より図示左側）、受光量Ｄ２（本発明の「第２の受光量」に相当する。）が最大となる。このため、第２受光手段１９は、被加工対象物Ｗの表面が測定光Ｌ１の焦点Ｆ１に位置するとき（図４の一点波線部）を初期状態として、被加工対象物Ｗが対物レンズ１５から離れる方向（図４の＋（プラス）方向）に移動すると、受光量Ｄ２が低下するものの、対物レンズ１５に近づく方向（図４の−（マイナス）方向）に移動すると、受光量Ｄ２が増加する。すなわち、第２受光手段１９は、第１受光手段１８と同様に、測定光Ｌ１の焦点位置に応じた受光量Ｄ２を受ける。なお、第２受光手段１９は、光電変換素子により受光量Ｄ２を受光信号に変換し、この受光信号を制御手段４０に送出する。
【００２７】
つまり、上記合焦装置によると、第１受光手段１８における受光量Ｄ１が最大になることをもって、測定光Ｌ１の焦点位置を検出することができる。そして、第２の受光手段１９における受光量Ｄ２の増減によって、被加工対象物Ｗを移動させるべき調整方向を検出することができる。特に本実施形態では、受光量Ｄ２が増加した場合には、被加工対象物Ｗの表面が測定光Ｌ１の焦点Ｆ１から対物レンズ１５に近づく方向に位置ずれしたことが分かると共に、受光量Ｄ２が減少した場合には、被加工対象物Ｗの表面が測定光Ｌ１の焦点Ｆ１から対物レンズ１５とは離れる方向に位置ずれしたことがわかる。このため、測定光Ｌ１の焦点位置を調整する際には、被加工対処物Ｗを移動させるべき方向を予め特定することができるから、間違った方向に被加工対象物Ｗを一旦移動させた後に正しい方向に被加工対象物Ｗを移動させるといった無駄な動きを無くして調整に要する時間を短くすることができる。
【００２８】
なお、図４における曲線Ｂ（測定光Ｌ１の焦点位置に対する受光量Ｄ２）は、被加工対象物Ｗの表面が測定光Ｌ１の焦点Ｆ１に位置するときに（図４の一点破線部）、最も傾きが急峻となるように設定されている。このようにすれば、被加工対象物Ｗの表面が測定光Ｌ１の焦点Ｆ１からわずかにずれた場合でも受光量Ｄ２が大きく変動することになり、精度の高い焦点位置の調整を行うことができる。
【００２９】
次に、制御手段４０を中心とした電気的構成について説明する。制御手段４０は、第１受光手段１８もしくは第２受光手段１９から受光量Ｄ１，Ｄ２に基づく受光信号を受けて、これを記憶する記憶手段を備えている。例えば記憶手段は、受光量Ｄ１が最大となるときの受光量Ｄ２を基準受光量として記憶可能である。また、制御手段４０は、測定光Ｌ１の焦点位置を調整するときに、基準受光量に基づく受光信号と調整後の受光量Ｄ２に基づく受光信号とを比較して調整後の受光量Ｄ２の増減を判定する比較手段を備えている。
【００３０】
本実施形態は以上の構成であり、次にその作用を図５及び図６のフローチャートを参照しながら説明する。
被加工対象物Ｗが所定の載置位置にある載置テーブル３０上に載置された状態で、「加工開始」の入力があると、被加工対象物Ｗにマーキングする文字形状、加工位置、レーザビームＬ２の出力等のデータが書き込まれた加工プログラムを記憶手段から読み出すと共に、焦点位置調整モードに移行する。被加工対象物Ｗは、焦点位置駆動手段３により所定の載置位置から所定の加工位置に移動される。
【００３１】
まず、投光手段１１をＯＮにして測定光Ｌ１を被加工対象物Ｗに向けて照射する（Ｓ１０１）。測定光Ｌ１は、被加工対象物Ｗの表面で反射され、偏光ビームスプリッタ１４で第１の分岐光Ｓ１と第２の分岐光Ｓ２とに分岐される。第１の分岐光Ｓ１のうち第１遮蔽板２１のピンホールを通過した光は、第１受光手段１８により受光され、受光量Ｄ１が取得されると共に、受光量Ｄ１を初期受光量として記憶手段に記憶させる。また、第２の分岐光Ｓ２のうち第２遮蔽板２２のピンホールを通過した光は、第２受光手段１９により受光され、受光量Ｄ２が取得される（Ｓ１０２）。
【００３２】
次に、載置テーブル３０をＺ方向上側（対物レンズ１５に近づく方向）に所定ステップ駆動させた後（Ｓ１０３）、第１受光手段１８によって取得された受光量Ｄ１を移動後の受光量として記憶手段に記憶させる。そして、初期受光量と移動後の受光量とを比較して、移動後の受光量Ｄ１が増加した場合には（Ｓ１０４でＹｅｓ）、載置テーブル３０をＺ方向上側に駆動させて（Ｓ１０５）、受光量Ｄ１が最大となるまで駆動させる（Ｓ１０６）。こうして、受光量Ｄ１が最大となったことを条件に（Ｓ１０６でＹｅｓ）、載置テーブル３０を停止させて初期調整を終了させる（Ｓ１０７）。
【００３３】
一方、ステップＳ１０４において移動後の受光量Ｄ１が減少した場合には（Ｓ１０４のＮｏ）、載置テーブル３０をＺ方向下側（対物レンズ１５から離れる方向）に駆動させて（Ｓ１０８）、受光量Ｄ１が最大となるまで駆動させる（Ｓ１０９）。そして、受光量Ｄ１が最大となったことを条件に載置テーブル３０を停止させて初期調整を終了させ（Ｓ１０７）、このときの受光量Ｄ２を基準受光量として記憶手段に記憶させておく。なお、基準受光量は予め加工プログラム等に記録したものを読み出して使用してもよい。
【００３４】
ただし、焦点位置の調整が行われた位置が、これから被加工対象物Ｗにレーザ加工が行われる位置に対して所定範囲内にあるときには、そのまま加工モードに移行し、加工用レーザ光源２０をＯＮにしてレーザビームＬ２を被加工対照物Ｗに照射して所定形状（例えば図７の文字「Ａ」）にレーザ加工を行ってもよい。
【００３５】
引き続き、レーザ加工を行う場合には、次の加工位置に載置テーブル３０を駆動させる（Ｓ２０１）。このとき、レーザビームＬ２の焦点が被加工対象物Ｗの表面に位置しなくなる場合（例えば、図７に示すように、文字「Ａ」を加工した後に文字「Ａ」の加工面とは高さの異なる加工面に文字「Ｂ」を加工する場合）がある。このような場合に、焦点位置を調整することなく、そのままレーザ加工をしてしまうと所定形状に加工ができない等の不具合が発生してしまう。このため、焦点位置調整モードに移行し、投光手段１１をＯＮにして測定光Ｌ１を照射して（Ｓ２０２）、焦点位置の調整を行う。
【００３６】
まず、焦点位置の調整前における受光量Ｄ１，Ｄ２を、それぞれ第１受光手段１８、第２受光手段１９によって取得する（Ｓ２０３）。ここで、受光量Ｄ２が基準受光量に比べて増加したか否かを判定する（Ｓ２０４）。受光量Ｄ２が増加した場合には（Ｓ２０４でＹｅｓ）、図２に示すように、被加工対象物Ｗの表面が測定光Ｌ１の焦点Ｆ１よりＺ方向上側に移動したことになるから、載置テーブル３０をＺ方向下側に駆動させて（Ｓ２０５）、受光量Ｄ１が最大となるまで（Ｓ２０６）移動させる。こうして、受光量Ｄ１が最大となったことを条件に（Ｓ２０６でＹｅｓ）、載置テーブル３０を停止させると共に、加工モードに移行する。そして、加工用レーザ光源２０をＯＮにしてレーザビームＬ２を被加工対象物Ｗに照射してレーザ加工を行う（Ｓ２０７）。
【００３７】
一方、ステップＳ２０４において受光量Ｄ２が減少した場合には（Ｓ２０４のＮｏ）、図３に示すように、被加工対象物Ｗの表面が測定光Ｌ１の焦点Ｆ１よりＺ方向下側に移動したことになるから、載置テーブル３０をＺ方向上側に駆動させて（Ｓ２０８）、受光量Ｄ１が最大となるまで（Ｓ２０９）移動させる。こうして、受光量Ｄ１が最大となったことを条件に（Ｓ２０９でＹｅｓ）、載置テーブル３０を停止させると共に、加工モードに移行してレーザ加工を行う（Ｓ２０７）。被加工対象物Ｗにおける全ての加工位置についてレーザ加工が終了すると（Ｓ２１０でＹｅｓ）、載置テーブル３０を所定の載置位置に移動させ、本加工プログラムを終了させる（Ｓ２１１）。
【００３８】
以上のように本実施形態では以下に示す効果を奏することができる。
１．本実施形態によれば、受光量Ｄ２の変化さえ知ることができれば、測定光Ｌ１の焦点位置のずれ方向を特定することができる。つまり、各受光手段１８，１９の機差や、複雑な光軸調整等の影響を考慮しなくてもよく、また、複雑な演算処理を行う必要もない。したがって、被加工対象物Ｗの表面を測定光Ｌ１の焦点Ｆ１に向けて最短距離で移動させることができ、もって焦点位置の調整に要する時間を短縮することができる。
【００３９】
２．受光量Ｄ１が最大となるときに、測定光Ｌ１の焦点位置の変化量に対する受光量Ｄ２の変化量の変化率が最大となるように設定したから、被加工対象物Ｗの表面が測定光Ｌ１の焦点位置からわずかにずれても、受光量Ｄ２が大きく変化するため、より精度の高い焦点位置の調整が可能になる。
【００４０】
３．測定光Ｌ１とレーザビームＬ２とを同軸となるように第１ダイクロイックミラー１２によって合流させているから、測定光Ｌ１の焦点Ｆ１とレーザビームＬ２の焦点とを精度よく一致させることができる。また、レーザ加工時には焦点位置調整モードと加工モードとを実行可能にしたから、被加工対象物Ｗに対して測定光Ｌ１とレーザビームＬ２とが同時に照射されるおそれがない。
【００４１】
＜実施形態２＞
実施形態２におけるレーザ加工装置５０について図面を参照しながら説明する。本実施形態のレーザ加工装置５０は、実施形態１における第２受光手段１９を光位置センサ５１に変更すると共に、第２遮蔽板２２をなくしたものである。この光位置センサ５１は受光量に応じた電圧を発生させる検出面５１ａを有し、この検出面５１ａに照射された第２の分岐光Ｓ２の照射スポットの重心位置を検出する。本実施形態では、光位置センサ５１は、その下端部が第２の分岐光Ｓ２の光軸と一致することで第２の分岐光Ｓ２の上半分を受光すると共に、その下半分をそのまま通過させるように設けられている。
【００４２】
制御手段４０は、図８に示すように、被加工対象物Ｗの表面が測定光Ｌ１の焦点Ｆ１にあるときに光位置センサ５１によって検出される重心位置を基準位置として記憶手段に記憶させる。
【００４３】
そして、図９に示すように、被加工対象物Ｗの表面が測定光Ｌ１の焦点Ｆ１よりも対物レンズ１５に接近する側に位置すると、第２の分岐光Ｓ２の焦点Ｆ３が光位置センサ５１側に近づくことで検出面５１ａに照射される照射スポットが小さくなるため、光位置センサ５１によって検出される重心位置は基準位置よりもＺ方向下側に移動する。
【００４４】
一方、図１０に示すように、被加工対象物Ｗの表面が測定光Ｌ１の焦点Ｆ１よりも対物レンズ１５とは離れる側に位置すると、第２の分岐光Ｓ２の焦点Ｆ３が光位置センサ５１から離れることで検出面５１ａに照射される照射スポットが大きくなるため、光位置センサ５１によって検出される重心位置は基準位置よりもＺ方向上側に移動する。なお、光位置センサ５１は、検出された重心位置を位置情報として制御手段４０に送出する。
【００４５】
したがって、制御手段４０が現在の重心位置と基準位置との比較を行うことで、被加工対象物Ｗの表面の測定光Ｌ１の焦点Ｆ１に対するずれ方向を特定することができる。
【００４６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）本実施形態では合焦装置をレーザ加工装置１に適用しているものの、本発明によれば、合焦装置をレーザ顕微鏡等の共焦点顕微鏡に適用してもよいし、距離測定等を行う測定装置に適用してもよい。
【００４７】
（２）本実施形態では載置テーブル３０がＺ方向に移動するものを例示しているものの、本発明によると、加工ヘッド部２をＺ方向に移動させてもよいし、対物レンズ１５をＺ方向に移動させてもよいし、あるいは、加工ヘッド部２と対物レンズ１５とをそれぞれＺ方向に移動させてもよい。
【００４８】
（３）本実施形態では受光量Ｄ２が最大となる位置（図４における曲線Ｂのピーク位置）が焦点位置駆動手段３による駆動範囲の両端より内側領域となっているものの、本発明によると、受光量Ｄ２が最大となる位置は、焦点位置駆動手段３による駆動範囲の一端側となるように設定してもよい。このようにすれば、焦点位置駆動手段３の駆動範囲の全域で測定光Ｌ１の焦点位置を調整することができる。
【００４９】
（４）本実施形態では偏光ビームスプリッタ１４を第２ダイクロイックミラーと第１集光レンズ１６との間に配置しているものの、本発明によれば、偏光ビームスプリッタ１４を第１集光レンズ１６と第１遮蔽板２１との間に配置してもよい。
【００５０】
（５）本実施形態では対物レンズ１５に加えて第１集光レンズ１６及び第２集光レンズ１７を用いて被加工対象物Ｗからの反射光を集光させているものの、本発明によれば、対物レンズ１５のみで反射光を集光させてもよい。
【００５１】
（６）本実施形態では投光手段１１からの測定光Ｌ１を第１ダイクロイックミラー１２で透過させて加工用レーザ光源２０からのレーザビームＬ２を第１ダイクロイックミラー１２で反射させているものの、本発明によると、投光手段１１と加工用レーザ光源２０とは逆に配置してもよい。すなわち、第１ダイクロイックミラー１２は、加工用レーザ光源２０からのレーザビームＬ２を全て透過させるものの、投光手段１１からの測定光Ｌ１を全て反射させるような分光特性を有するものとしてもよい。
【００５２】
（７）本実施形態では測定光Ｌ１の焦点Ｆ１と第１の分岐光Ｓ１の焦点Ｆ２とが共焦点関係となるように設置しているものの、本発明によると、測定光Ｌ１の焦点Ｆ１と第２の分岐光Ｓ２の焦点Ｆ３とが共焦点関係となるように設置すると共に、このとき第１の分岐光Ｓ１の焦点Ｆ２が第１遮蔽板２１に対してずれた位置となるように設置してもよい。
【００５３】
（８）実施形態２では光位置センサ５１を第２の分岐光Ｓ２を受ける側に設けたものの、本発明によると、光位置センサ５１を第１の分岐光Ｓ１を受ける側に設けてもよいし、第１及び第２の分岐光Ｓ１，Ｓ２を受ける両側にそれぞれ設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態１において被加工対象物の表面が測定光の焦点に位置した状態を示した図
【図２】その被加工対象物の表面が測定光の焦点よりも対物レンズに近づく側に位置した状態を示した図
【図３】その被加工対象物の表面が測定光の焦点よりも対物レンズとは離れる側に位置した状態を示した図
【図４】その焦点位置に対する受光量の関係を示した図
【図５】その加工開始時における焦点位置の初期調整手順を示したフローチャート
【図６】その連続加工時における焦点位置の調整手順を示したフローチャート
【図７】その被加工対象物の表面を示した図
【図８】実施形態２において被加工対象物の表面が測定光の焦点に位置した状態を示した図
【図９】その被加工対象物の表面が測定光の焦点よりも対物レンズに近づく側に位置した状態を示した図
【図１０】その被加工対象物の表面が測定光の焦点よりも対物レンズとは離れる側に位置した状態を示した図
【符号の説明】
【００５５】
１，５０…レーザ加工装置
２…加工ヘッド部
３…焦点位置駆動手段
１１…投光手段
１２…第１ダイクロイックミラー（光合流手段）
１４…偏光ビームスプリッタ（光分岐手段）
１５…対物レンズ
１６…第１集光レンズ
１７…第２集光レンズ
１８…第１受光手段
１９…第２受光手段
２０…加工用レーザ光源
２１…第１遮蔽板
２２…第２遮蔽板
４０…制御手段
５１…光位置センサ（受光手段）
Ｄ１…受光量（第１の受光量）
Ｄ２…受光量（第２の受光量）
Ｆ１…測定光の焦点
Ｆ２…第１の分岐光の焦点
Ｆ３…第２の分岐光の焦点
Ｌ１…測定光
Ｌ２…レーザビーム（レーザ光）
Ｓ１…第１の分岐光
Ｓ２…第２の分岐光
Ｗ…被加工対象物（対象物）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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