(57)【要約】【課題】  レーザ光を原点位置まで移動させることができない構造のレーザ加工装置であっても、レーザ光照射における原点位置と回転中心とを一致させる。【解決手段】  レーザ光の照射位置を、レーザ光の照射の原点位置から第１及び第２距離を有する第１及び第２位置までそれぞれ移動させ、前記移動後にテーブル１１にセットされた加工対象物ＯＢを回転させ、加工ヘッド２０から加工対象物ＯＢにレーザ光を照射して、加工対象物ＯＢに円形の第１及び第２加工跡をそれぞれ形成する。テーブル１１にセットされた加工対象物ＯＢの表面をカメラ４０で撮影して、円形の第１及び第２加工跡の半径をそれぞれ測定し、測定された円形の第１及び第２加工跡の半径と、原点位置からレーザ光の照射位置までの距離である第１及び第２距離とを用いて、実際の回転中心に対する原点位置のずれ量を計算する。【選択図】  図１
2012055923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物をセットするテーブルと、
前記テーブルを回転させる回転手段と、
前記テーブルにセットされた加工対象物にレーザ光を照射する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドによって照射されたレーザ光の照射位置を、前記回転手段によるテーブルの回転中心の近傍位置であってレーザ光照射における原点位置を含むライン上を移動させるレーザ光移動手段と、
前記レーザ光移動手段によるレーザ光の移動方向に対する直角方向におけるレーザ光の照射位置を調整するレーザ光照射位置調整手段と、
前記原点位置から前記レーザ光移動手段によって移動される前記ライン上のレーザ光の照射位置までの距離を検出する距離検出手段とを備えたレーザ加工装置において、
前記距離検出手段により検出された距離を用いて前記レーザ光移動手段を制御してレーザ光の照射位置を前記原点位置からそれぞれ異なる第１及び第２距離を有する第１及び第２位置までそれぞれ移動させ、レーザ光の照射位置をそれぞれ前記第１及び第２位置まで移動させた状態で前記回転手段を制御して前記テーブルにセットされた加工対象物を回転させ、前記加工ヘッドから前記加工対象物にレーザ光を照射して、前記加工対象物に円形の第１及び第２加工跡をそれぞれ形成する円形加工跡形成手段と、
前記テーブルにセットされた加工対象物の表面を観察して、前記円形の第１及び第２加工跡の半径を測定する加工径測定手段と、
前記測定された円形の第１及び第２加工跡の半径と、前記原点位置からレーザ光の照射位置までの距離である第１及び第２距離とを用いて、前記回転手段による実際の回転中心に対する前記原点位置のずれ量を計算するずれ量計算手段とを設けたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載したレーザ加工装置において、
前記レーザ光移動手段は、前記加工ヘッドを固定して前記テーブル及び前記回転手段を移動させるものであり、
前記加工径測定手段は、
前記テーブルにセットされた加工対象物を拡大撮影するカメラと、
前記カメラを前記レーザ光照射位置調整手段によるレーザ光移動方向と同じ方向に移動させるカメラ移動手段と、
前記カメラ移動手段と前記レーザ光移動手段により前記カメラの撮影箇所を移動させて、前記カメラにより撮影した画像から前記レーザ光移動手段による移動方向において前記円形の第１及び第２加工跡の加工跡間距離がそれぞれ最大距離となる撮影箇所を検出し、前記撮影箇所における前記円形の第１及び第２加工跡の加工跡間距離から前記円形の第１及び第２加工跡の半径を計算する加工径計算手段とを備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
加工対象物をセットするテーブルと、
前記テーブルを回転させる回転手段と、
前記テーブルにセットされた加工対象物にレーザ光を照射する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドによって照射されたレーザ光の照射位置を、前記回転手段によるテーブルの回転中心の近傍位置であってレーザ光照射における原点位置を含むライン上を移動させるレーザ光移動手段と、
前記レーザ光移動手段によるレーザ光の移動方向に対する直角方向におけるレーザ光の照射位置を調整するレーザ光照射位置調整手段と、
前記原点位置から前記レーザ光移動手段によって移動される前記ライン上のレーザ光の照射位置までの距離を検出する距離検出手段とを備えたレーザ加工装置に適用され、レーザ光照射における原点位置を補正するレーザ加工装置の原点補正方法において、
前記距離検出手段により検出された距離を用いて前記レーザ光移動手段を制御してレーザ光の照射位置を前記原点位置からそれぞれ異なる第１及び第２距離を有する第１及び第２位置までそれぞれ移動させ、レーザ光の照射位置をそれぞれ前記第１及び第２位置まで移動させた状態で前記回転手段を制御して前記テーブルにセットされた加工対象物を回転させ、前記加工ヘッドから前記加工対象物にレーザ光を照射して、前記加工対象物に円形の第１及び第２加工跡をそれぞれ形成する円形加工跡形成工程と、
前記テーブルにセットされた加工対象物の表面を観察して、前記円形の第１及び第２加工跡の半径を測定する加工径測定工程と、
前記測定された円形の第１及び第２加工跡の半径と、前記原点位置からレーザ光の照射位置までの距離である第１及び第２距離とを用いて、前記回転手段による実際の回転中心に対する前記原点位置のずれ量を計算するずれ量計算工程と、
前記計算したずれ量だけレーザ光の照射における原点位置を変更する原点位置変更工程と
を含むレーザ加工装置の原点補正方法。
【請求項４】
請求項３に記載したレーザ加工装置の原点補正方法において、
前記原点変更工程は、前記計算されたずれ量に基づいて、前記レーザ光照射位置調整手段を用いてレーザ光の照射位置を調整するとともに、前記ライン上の原点位置を修正することを特徴とするレーザ加工装置の原点補正方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載したレーザ加工装置の原点補正方法において、
前記レーザ光移動手段は、前記加工ヘッドを固定して前記テーブル及び前記回転手段を移動させるものであり、
前記加工径測定工程は、前記テーブルにセットされた加工対象物を拡大撮影するカメラを用いて、前記カメラを前記レーザ光照射位置調整手段によるレーザ光移動方向と同じ方向に移動させるカメラ移動手段及び前記レーザ光移動手段により前記カメラの撮影箇所を移動させて、前記カメラにより撮影した画像から前記レーザ光移動手段による移動方向において前記円形の第１及び第２加工跡の加工跡間距離がそれぞれ最大距離となる撮影箇所を検出し、前記撮影箇所における前記円形の第１及び第２加工跡の加工跡間距離から前記円形の第１及び第２加工跡の半径を計算することを特徴とするレーザ加工装置の原点補正方法。
【請求項６】
請求項３又は４に記載したレーザ加工装置の原点補正方法において、
前記加工径測定工程は、観察点を移動させながら前記加工対象物を拡大観察して前記円形の第１及び第２加工跡の半径を測定することを特徴とするレーザ加工装置の原点補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工対象物を回転させるとともにレーザ光を照射し、加工対象物と相対的にレーザ光の照射位置を移動させることにより加工対象物の表面にピット、溝又は反応跡（以下、総称して加工跡）を形成するレーザ加工装置に関する。また、レーザ加工装置におけるレーザ光照射における原点位置と回転中心を一致させるレーザ加工装置の原点補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、テーブルにセットした加工対象物を回転させるとともにレーザ光を照射し、加工対象物に対して相対的にレーザ光の照射位置を一方向に移動させることにより加工対象物の表面に加工跡を形成するレーザ加工装置は知られている。例えば、下記特許文献１には、フォトレジスト層が形成されたガラス基板をテーブルにセットし、テーブルを回転させながら集光したレーザ光を半径方向に移動させて、フォトレジスト層に潜像を形成するレーザ加工装置が示されている。フォトレジスト層に潜像が形成されたガラス基板を現像液により現像することで、凹凸パターンが形成された光ディスク原盤を作成することができる。このようなレーザ加工装置において、設定したレーザ光の照射位置と実際のレーザ光の照射位置とを一致させて加工精度を向上させるためには、移動するレーザ光の照射位置の原点と回転中心とを一致させる必要がある。
【０００３】
レーザ加工装置において、移動するレーザ光の照射位置の原点と回転中心とを一致させる方法としては、例えば下記特許文献２に示されている方法がある。この方法では、まず、レーザ光を原点位置に照射して原点位置をカメラ撮影により取得する。次に、テーブルを回転させ、レーザ光照射の軌跡をカメラ撮影により取得し、この軌跡から回転中心を検出する。カメラ座標系における原点位置から回転中心へ向かうベクトルをレーザ光の移動位置検出用の座標系におけるベクトルに変換して、この変換したベクトル分、レーザ光の原点位置を移動する。なお、この場合の座標系の変換に関する変換係数は、レーザ光の２つの照射位置に対して、カメラ座標系の位置と、レーザ光の移動位置検出用の座標系の位置とを取得すれば算出することができる。この方法によれば、レーザ光の照射位置の原点と回転中心とを一致させ、加工精度を向上させることができる。
【０００４】
一方、例えば、下記特許文献３に示されているように、テーブルに周方向に沿って複数の加工対象物をセットして、レーザ光の照射位置を半径方向において所定幅だけ移動させてレーザ加工を行う装置も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２０３７３５号公報
【特許文献２】特開２００６−２７２３５５号公報
【特許文献３】特開２００８−９３７７２３号公報
【発明の概要】
【０００６】
前記特許文献３に示された装置の場合、レーザ光の照射位置を原点位置（回転中心の極近傍位置）まで移動させることができない構造になっていることが多く、このような場合には、前記特許文献２に示された装置及び方法では、レーザ光の照射位置の原点と回転中心とを一致させることができない。また、レーザ加工装置が１枚の加工対象物をセットして加工する装置の場合でも、前記特許文献１に記載された光ディスク原盤作成用の装置の場合には、レーザ光の照射位置を原点位置（回転中心の極近傍位置）まで移動させることができない構造となっていることがあり、この場合も、前記特許文献２に示された装置及び方法では、レーザ光の照射位置の原点と回転中心とを一致させることができない。
【０００７】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、レーザ光を原点位置まで移動させることができない構造のレーザ加工装置であっても、レーザ光の照射位置の原点と回転中心とを一致させることができるレーザ加工装置を提供することにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、加工対象物をセットするテーブル（１１）と、テーブルを回転させる回転手段（１２）と、テーブルにセットされた加工対象物にレーザ光を照射する加工ヘッド（２０）と、加工ヘッドによって照射されたレーザ光の照射位置を、回転手段によるテーブルの回転中心の近傍位置であってレーザ光照射における原点位置を含むライン上を移動させるレーザ光移動手段（１３〜１５）と、レーザ光移動手段によるレーザ光の移動方向に対する直角方向におけるレーザ光の照射位置を調整するレーザ光照射位置調整手段（３６）と、原点位置からレーザ光移動手段によって移動されるライン上のレーザ光の照射位置までの距離を検出する距離検出手段とを備えたレーザ加工装置において、距離検出手段により検出された距離を用いてレーザ光移動手段を制御してレーザ光の照射位置を前記原点位置からそれぞれ異なる第１及び第２距離を有する第１及び第２位置までそれぞれ移動させ、レーザ光の照射位置をそれぞれ第１及び第２位置まで移動させた状態で回転手段を制御してテーブルにセットされた加工対象物を回転させ、加工ヘッドから加工対象物にレーザ光を照射して、加工対象物に円形の第１及び第２加工跡をそれぞれ形成する円形加工跡形成手段（Ｓ１０２〜Ｓ１３４）と、テーブルにセットされた加工対象物の表面を観察して、円形の第１及び第２加工跡の半径を測定する加工径測定手段（４０，４１，Ｓ１３８〜Ｓ２０８）と、測定された円形の第１及び第２加工跡の半径と、原点位置からレーザ光の照射位置までの距離である第１及び第２距離とを用いて、回転手段による実際の回転中心に対する原点位置のずれ量を計算するずれ量計算手段（Ｓ２１０）とを設けたことにある。
【０００９】
これによれば、レーザ光を原点位置まで移動させることができない構造のレーザ加工装置であっても、レーザ光照射における原点位置と回転中心との関係を求めることができ、この関係に基づいてレーザ光照射における原点位置を移動させれば、レーザ光照射における原点位置と回転中心とを一致させることができる。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、上記本発明において、レーザ光移動手段（１３〜１５）は、加工ヘッドを固定してテーブル及び回転手段を移動させるものであり、加工径測定手段（４０，４１，Ｓ１３８〜Ｓ２０８）は、テーブルにセットされた加工対象物を拡大撮影するカメラ（４０）と、カメラをレーザ光照射位置調整手段によるレーザ光移動方向と同じ方向に移動させるカメラ移動手段（４１）と、カメラ移動手段とレーザ光移動手段によりカメラの撮影箇所を移動させて、カメラにより撮影した画像からレーザ光移動手段による移動方向において円形の第１及び第２加工跡の加工跡間距離がそれぞれ最大距離となる撮影箇所を検出し、撮影箇所における円形の第１及び第２加工跡の加工跡間距離から円形の第１及び第２加工跡の半径を計算する加工径計算手段（Ｓ１３８〜Ｓ２０８）とを備えたことにある。
【００１１】
これによれば、レーザ加工装置にカメラとカメラ移動手段を備えるのみで、レーザ光照射における原点位置と回転中心との関係を算出することができので、装置のコストアップを抑制できる。
【００１２】
さらに、本発明の実施にあたっては、本発明は、レーザ加工装置の発明に限定されることなく、レーザ加工装置に適用されてレーザ光照射における原点位置を補正するレーザ加工装置の原点補正方法としても実施し得るものである。この場合、前記計算した回転手段による実際の回転中心に対する原点位置のずれ量に基づいて、レーザ光照射位置調整手段を用いてレーザ光の照射位置を調整するとともに、前記ライン上の原点位置を修正するようにするとよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置の全体構成図である。
【図２】図１の加工ヘッドを拡大して示す拡大図である。
【図３Ａ】図１のコントローラによって実行されるずれ測定プログラムの先頭部分を示すフローチャートである。
【図３Ｂ】図１のコントローラによって実行されるずれ測定プログラムの第２部分を示すフローチャートである。
【図３Ｃ】図１のコントローラによって実行されるずれ測定プログラムの第３部分を示すフローチャートである。
【図３Ｄ】図１のコントローラによって実行されるずれ測定プログラムの第４（終了）部分を示すフローチャートである。
【図４】カメラの画面に対する加工対象物の移動方向を説明するための説明図である。
【図５】レーザ光照射における原点位置とテーブルの回転中心（円形のレーザ加工跡の中心）との関係を説明するための説明図である。
【図６】(ａ)〜(ｆ)はカメラによる加工跡の撮影を説明するための説明図である。
【図７】加工対象物に形成される２つの円形の加工跡を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、実施形態に係るレーザ加工装置の全体構成図である。このレーザ加工装置は、加工対象物ＯＢをセットして固定支持する支持部材としてのテーブル１１と、加工対象物ＯＢに向けてレーザ光を照射して加工対象物ＯＢをレーザ加工する加工ヘッド２０と、加工対象物ＯＢの表面を撮影するカメラ４０とを備えている。
【００１５】
テーブル１１は円盤状に形成されていて、テーブル１１の上面には加工対象物ＯＢがセットされるようになっている。加工対象物ＯＢは、本実施形態では、円形の加工跡を形成してレーザ光照射の原点位置を調整するために使用されるため1枚の円盤状のものである。しかし、レーザ光照射位置の原点位置の調整が終了すれば、加工対象物ＯＢはレーザ光によって加工されるものであれば如何なるものも適用することができる。例えば、テーブル１１の上面に種々の加工対象物ＯＢを固定可能な固定治具を設置すれば、複数の加工対象物ＯＢをテーブル１１上に設置することもできる。テーブル１１は、スピンドルモータ１２によって回転駆動される。
【００１６】
スピンドルモータ１２は、その回転により、回転軸１２ｂを介してテーブル１１を回転駆動する。スピンドルモータ１２内には、同モータ１２すなわちテーブル１１の回転を検出して、その回転を表す回転信号を出力するエンコーダ１２ａが組み込まれている。この回転信号は、テーブル１１の回転位置が一つの基準回転位置に来るごとに発生されるインデックス信号Indexと、テーブル１１が所定の微少角度だけ回転するたびにハイレベルとローレベルとを交互に切り替えるパルス列信号ΦA，ΦBとからなる。インデックス信号Indexは、テーブル１１の基準回転位置の検出に使用される。パルス列信号ΦA，ΦBは、テーブル１１の回転速度を制御するために使用され、回転方向を識別するために互いにπ／２だけ位相のずれた信号である。
【００１７】
インデックス信号Indexはコントローラ５０に供給され、パルス列信号ΦA，ΦBはスピンドルモータ制御回路６１に供給される。スピンドルモータ制御回路６１は、コントローラ５０からの回転開始指示により作動開始し、エンコーダ１２ａから出力されるパルス列信号ΦA，ΦBの単位時間あたりのパルス数によりスピンドルモータ１２の回転速度を計算し、計算した回転速度がコントローラ５０によって指示された回転速度に等しくなるようにスピンドルモータ１２の回転を制御する。
【００１８】
テーブル１１は、スピンドルモータ１２と共に、フィードモータ１３によって図示左右方向に直線駆動される。スピンドルモータ１２にはナット１４が固定されており、ナット１４にはフィードモータ１３により一端にて軸線周りに回転駆動されるスクリューロッド１５が螺合している。スクリューロッド１５の他端は支持台１６に回転可能に支持され、支持台１６はフィードモータ１３を固定支持している。この場合、スピンドルモータ１２及びナット１４は、図示しないガイド部材によりスクリューロッド１５の軸線方向にのみ移動可能にガイドされており、ナット１４及びスクリューロッド１５によってねじ送り機構が構成されている。
【００１９】
したがって、フィードモータ１３によるスクリューロッド１５の軸線周りの回転により、テーブル１１及びスピンドルモータ１２は図示左右方向に移動する。なお、このテーブル１１の移動に関しては、テーブル１１上に加工対象物ＯＢをセットし易くするために、テーブル１１の図示左端がカメラ４０よりも右まで右方向に移動可能である。また、テーブル１１の図示左方向への移動に関しては、加工ヘッド２０による加工対象物ＯＢへのレーザ光の照射位置がテーブル１１の中心から所定距離だけ左位置となるまでである。言い換えれば、レーザ光の照射位置はテーブル１１の中心（回転中心）から所定距離にある位置からテーブル１１の外周端まで移動可能であり、カメラ４０の撮影位置はテーブル１１の外周端から反対側の外周端まで移動可能である。なお、この加工対象物ＯＢへのレーザ光の照射位置がテーブル１１の中心から所定距離だけ左位置にある状態が後述するテーブル１１の初期位置であり、前記所定距離が半径の初期値である。そして、前記テーブル１１の中心がレーザ光照射における原点であり、この原点は本来的にはテーブル１１の回転中心であるべきであるが、設計誤差などによりテーブル１１の実際の回転中心から若干ずれることがよくある。
【００２０】
フィードモータ１３内にも、フィードモータ１３の回転を検出して、前記エンコーダ１２ａと同様なパルス列信号ΦA，ΦBを出力するエンコーダ１３ａが組み込まれている。エンコーダ１３ａから出力されるパルス列信号ΦA，ΦBは、フィードモータ制御回路６２と半径値検出回路６３とに出力される。半径値検出回路６３は、エンコーダ１３ａからのパルス列信号ΦA，ΦBのパルス数をフィードモータ１３の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値からレーザ光が照射されるテーブル１１の半径方向への送り位置（すなわち半径位置）を表わす半径値ｒを検出し、半径値ｒを表す信号をコントローラ５０に出力する。なお、半径値検出回路６３におけるカウント値の初期設定は、電源投入時にコントローラ５０の指示によって行われる。
【００２１】
すなわち、コントローラ５０は、電源投入時に、フィードモータ制御回路６２にナット１４（すなわちテーブル１１及びスピンドルモータ１２）の初期位置への移動及び半径値検出回路６３に初期設定を指示する。この指示により、フィードモータ制御回路６２は、フィードモータ１３を回転させて、テーブル１１（スピンドルモータ１２及びナット１４）を左側に移動させて初期位置に移動させる。この初期位置は、フィードモータ１３によって駆動されるテーブル１１の駆動限界位置であり、この位置は前述した加工対象物ＯＢへのレーザ光の照射位置がテーブル１１の中心から所定距離だけ左位置にある状態に対応する。半径値検出回路６３は、前記テーブル１１の左方向への移動中、エンコーダ１３ａからのパルス列信号ΦA，ΦBを入力し続けている。そして、テーブル１１が駆動限界位置（すなわち初期位置）まで達してフィードモータ１３の回転が停止すると、半径値検出回路６３はエンコーダ１３ａからのパルス列信号ΦA，ΦBの入力停止を検出して、カウント値を初期値（すなわちテーブル１１の中心からの前記所定距離に相当するカウント値）にセットする。このとき、半径値検出回路６３は、フィードモータ制御回路６２に出力停止のための信号を出力し、これにより、フィードモータ制御回路６２はフィードモータ１３への駆動信号の出力を停止する。その後に、フィードモータ１３が駆動された際には、半径値検出回路６３は、パルス列信号ΦA，ΦBのパルス数をフィードモータ１３の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値に基づいてテーブル１１の半径方向への送り位置（すなわち加工対象物ＯＢへのレーザ光の照射位置）を表す半径値ｒを算出し、半径値ｒを表す信号をフィードモータ制御回路６２及びコントローラ５０に出力し続ける。なお、半径値検出回路６３は、テーブル１１が右方向に移動するときカウント値をカウントアップさせ、テーブル１１が左方向に移動するときカウント値をカウントダウンさせる。
【００２２】
フィードモータ制御回路６２は、コントローラ５０の指示により、フィードモータ１３を駆動制御して、レーザ光の照射位置をテーブル１１の指定半径位置へ移動させたり、テーブル１１を半径方向に指定速度で移動させたりする。具体的には、フィードモータ制御回路６２は、コントローラ５０によって指定される半径位置へのレーザ光の照射位置の移動が指示されたときには、半径値検出回路６３によって検出される半径値ｒを用いてフィードモータ１３の回転を制御し、検出される半径値ｒがコントローラ５０から指定された半径位置に対応した値に等しくなるまでフィードモータ１３を回転させる。
【００２３】
また、フィードモータ制御回路６２は、コントローラ５０によって指定される移動速度でレーザ光の照射位置をテーブル１１の半径方向に移動させることが指示されたときには、エンコーダ１３ａの出力するパルス列信号ΦA，ΦBからテーブル１１の半径方向の移動速度を計算して、計算された移動速度がコントローラ５０によって指定された移動速度と等しくなるようにフィードモータ１３の回転を制御する。
【００２４】
次に、加工ヘッド２０について説明する。加工ヘッド２０は、支持台１６から上方に延設されたヘッド支持部１６ａに、テーブル１１（加工対象物ＯＢ）に対向するように固定されている。加工ヘッド２０は、図２に拡大して示すように、レーザ光源２１を備え、レーザ光源２１から出射されたレーザ光を加工対象物ＯＢに向けて照射するとともに、その反射光を受光する構成となっている。レーザ光源２１から出射したレーザ光は、コリメートレンズ２２を介してミラー２３に入射し、ミラー２３で反射されて偏光ビームスプリッタ２４、１／４波長板２５及び対物レンズ２６を介して加工対象物ＯＢの表面で集光する。また、加工対象物ＯＢの表面に集光したレーザ光は、加工対象物ＯＢの表面で反射する。加工対象物ＯＢの表面で反射した反射光は、対物レンズ２６及び１／４波長板２５を介して偏光ビームスプリッタ２４に入射し、偏光ビームスプリッタ２４によって反射されて集光レンズ２７及びシリンドリカルレンズ２８を介して４分割フォトディテクタ２９に集光する。
【００２５】
また、加工ヘッド２０は、偏光ビームスプリッタ２４によるレーザ光源２１からのレーザ光の一部反射光を集光レンズ３１を介して受光するフォトディテクタ３２を備えている。集光レンズ３１は、前記一部反射光をフォトディテクタ３２上に集光する。フォトディテクタ３２は、前記一部反射光の受光量を検出して、受光量を表す電気信号を出力する。このフォトディテクタ３２による検出受光量は、レーザ光源２１から出射されるレーザ光の強度に対応している。さらに、加工ヘッド２０は、さらに、対物レンズ２６を光軸方向に駆動するフォーカスアクチュエータ３３も備えている。
【００２６】
これらの加工ヘッド２０の各部品２１〜２９，３１〜３３はハウジング２０ａに収容されており、ハウジング２０ａは手動のマイクロメータ３４により紙面垂直方向に微量だけ移動されるようになっている。なお、図１では、ハウジング２０ａは左右に移動されるように図示されているが、実際には紙面の法線方向に移動させる構造となっている。すなわち、ハウジング２０ａにおけるマイクロメータ３４の反対側面は、微量だけ変形可能な部材３５を介して、ヘッド支持部１６ａの一部を構成する垂直板に組み付けられており、マイクロメータ３４を手動で回転させることにより、加工ヘッド２０は図示左右方向（実際には紙面垂直方向）に微量だけ変位する。なお、このマイクロメータ３４によるハウジング２０ａの紙面垂直方向の移動により、前記レーザ光照射における原点位置（すなわちレーザ光の照射位置）は、紙面垂直方向、すなわちフィードモータ１３、ナット１４及びスクリューロッド１５によるテーブル１１（レーザ光の照射位置）の移動方向に対する直角方向に変更される。また、加工ヘッド２０の位置を微量に変化させることができれば、マイクロメータ３４に代えてどのような機構を用いてもよく、厚さが既知であるスペーサを挟む構造や、回転による移動量が分かっているねじを締めこむ構造でもよい。
【００２７】
レーザ光源２１は、レーザ駆動回路６４によって駆動される。レーザ駆動回路６４は、コントローラ５０により作動制御され、発光信号供給回路６５からの発光信号に対応したレーザ駆動信号をレーザ光源２１に出力してレーザ光源２１を駆動制御する。また、レーザ駆動回路６４には、フォトディテクタ３２からのレーザ光の受光量すなわちレーザ光源２１から出射されるレーザ光の強度を表す電気信号が入力されている。レーザ駆動回路６４は、このレーザ光の強度を表す電気信号を用いて、レーザ光源２１から出射されるレーザ光の強度をフィードバック制御する。発光信号供給回路６５も、コントローラ５０によって作動制御されて、レーザ駆動回路６４にレーザ光源２１を発光させるための発光信号を出力する。
【００２８】
次に、レーザ光のフォーカスサーボ制御について説明する。レーザ光の加工対象物ＯＢの表面からの反射光は、４分割フォトディテクタ２９で受光される。４分割フォトディテクタ２９は、分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子によって構成され、時計回りに配置された受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射した光の強度に比例した大きさの検出信号を受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）として出力する。４分割フォトディテクタ２９は、４つの受光素子が配置された中央に反射光が集光するように固定されている。
【００２９】
４分割フォトディテクタ２９から出力される受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）は、ＨＦ信号増幅回路６６に入力される。ＨＦ信号増幅回路６６は、受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）をそれぞれ増幅してフォーカスエラー信号生成回路６７に出力する。フォーカスエラー信号生成回路６７は、増幅された受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を使って演算によりフォーカスエラー信号を生成する。本実施形態においては、非点収差法によるフォーカスサーボ制御を用いているため、（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の演算を行い、この演算結果をフォーカスエラー信号としてフォーカスサーボ回路６８に出力する。フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）は、レーザ光の焦点位置の加工対象物ＯＢの表面からのずれ量を表している。
【００３０】
フォーカスサーボ回路６８は、コントローラ５０により作動制御され、フォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路６９に出力する。ドライブ回路６９は、このフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ３３を駆動制御して、対物レンズ２６をレーザ光の光軸方向に変位させる。この場合、フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の値が常に一定値（例えば、ゼロ）となるようにフォーカスサーボ信号を生成することにより、加工対象物ＯＢの表面にレーザ光を集光させ続けることができる。
【００３１】
カメラ４０は、テーブル１１にセットされた加工対象物ＯＢの表面を拡大して撮影するディジタルカメラであり、カメラ４０の画像データはコントローラ５０に送信される。コントローラ５０は入力装置５１からの指示により又は後述するプログラムの実行により、表示装置５２に撮影画像を表示する。このカメラ４０は、支持台１６から上方に延設されたカメラ支持部１６ｂに固定されたモータ４１により、紙面垂直方向に移動されるようになっている。すなわち、カメラ４０は、モータ４１の回転軸にねじ送り機構を介して組み付けられて、モータ４１の回転により紙面垂直方向（すなわちマイクロメータ３４によるレーザ光の照射位置の移動方向と同一方向）に移動されるようになっている。この場合、カメラ４０の撮影位置を、加工ヘッド２０から照射されるレーザ光のフィードモータ１３、ナット１４及びスクリューロッド１５によるテーブル１１上における移動ラインの延長線を跨いで紙面垂直方向に若干量だけ移動すればよいために、カメラ４０の移動範囲は微量である。
【００３２】
なお、カメラ４０の向きは、フィードモータ１３、ナット１４及びスクリューロッド１５によってテーブル１１が左右方向に移動される際、画像データにより表示装置５２に表示される画像の１点が画面の横軸に対して平行に移動するように調整されている。後述する実際の作業の前に、カメラ４０の向きが前記のように設定されていない場合には、次のような作業を行う。まず、作業者は図４に示すように加工ヘッド２０からのレーザ光照射により加工対象物ＯＢに直線状の溝又は反応跡Ａ（以下、直線状の加工跡Ａという）を形成する。そして、加工跡Ａをカメラ４０で撮影しながら、フィードモータ１３、ナット１４及びスクリューロッド１５によってテーブル１１を移動させたとき、表示装置５２に表示される直線状の加工跡Ａが縦方向に移動しないように、すなわち図４に示すように加工跡Ａが画面の横軸に対して平行に移動するように、カメラ４０の向きを調整する。また、カメラ４０の向きはそのままで、コントローラ５０内にある、カメラ４０が撮像した画像データから表示装置５２に表示する画面データを形成するプログラムを変更して、加工跡Ａが画面の横軸に対して平行に移動するように画面の向きを変更するようにしてもよい。
【００３３】
モータ４１内にも、モータ４１の回転を検出して、前記エンコーダ１２ａ，１３ａと同様なパルス列信号ΦA，ΦBを出力するエンコーダ４１ａが組み込まれている。エンコーダ４１ａから出力されるパルス列信号ΦA，ΦBは、移動距離検出回路７１に接続されている。移動距離検出回路７１はコントローラ５０からの指令により、エンコーダ４１ａから出力されるパルス列信号ΦA，ΦBのパルス数をカウントし、カウント数を距離データに変換してモータ駆動回路７２に出力する。なお、コントローラ５０からの移動量がカウント数で指令されるならば、カウント数を距離データに変換する必要はなくカウント数のまま出力してもよい。モータ駆動回路７２は、コントローラ５０から移動量及び移動方向が指示されると、移動距離検出回路７１から入力する距離が指令された距離になるまでモータ４１を駆動する。
【００３４】
コントローラ５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータと、ハードディスクや不揮発性メモリなどの記憶装置と、入出力インタフェース等から構成される電子制御装置である。記憶装置には、図３Ａ〜３Ｄに示すずれ測定プログラムを含む各種プログラムが記憶されている。コントローラ５０には、作業者が各種パラメータや処理等を指示するための入力装置５１と、作業者に対して検査結果や作動状況等を視覚的に知らせるための表示装置５２とが接続されている。
【００３５】
上記のように構成したレーザ加工装置において、レーザ光照射における原点位置と加工対象物ＯＢの回転中心とを一致させる実際の動作について説明する前に、レーザ光照射における原点位置と加工対象物ＯＢの回転中心とを一致させるための原理について説明しておく。図５に示すように、レーザ光照射における原点位置（フィードモータ１３によりレーザ光照射位置を移動させたとき半径値検出回路６３によって検出される半径値が「０」であるときのレーザ光照射位置のライン上の点）を「Ｏ１」とするとともに、スピンドルモータ１２によるテーブル１１（加工対象物ＯＢ）の実際の回転中心を「Ｏ２」とする。そして、フィードモータ１３を回転させて加工ヘッド２０のレーザ光の照射位置を原点位置Ｏ１に対して半径位置Ｘ１，Ｘ２にそれぞれ移動し、スピンドルモータ１２を回転させて加工対象物ＯＢに円形の溝又は反応跡（以下、円形の加工跡という）をそれぞれ形成する。この加工対象物ＯＢとしては、レーザ加工装置によってレーザ加工される対象物と同じものでもよいし、円形の加工跡を形成できれば他の物でもよい。この場合、レーザ光の照射位置は実際には回転中心Ｏ２を中心に加工対象物ＯＢに対して相対的に回転するため、回転中心Ｏ２を中心に破線で示すような円形の加工跡が加工対象物ＯＢ上に形成される。次に、前記形成した円形の加工跡の半径値Ｒ１，Ｒ２を測定する。この半径値Ｒ１，Ｒ２の測定については詳しく後述する。
【００３６】
いま、原点Ｏ１の座標値を(０，０)とし、回転中心Ｏ２の座標値を(ｘ，ｙ)とすると、下記数１及び数２が成立する。
【数１】
2012055923.tif 000003
【数２】
2012055923.tif 000004
そして、前記数１及び数２に基づいて、回転中心Ｏ２の座標値ｘ，ｙを計算すると、座標値ｘ，ｙは下記数３及び数４で表される。
【数３】
2012055923.tif 000005
【数４】
2012055923.tif 000006
なお、本実施形態においては、半径値検出回路６３は、図１において、レーザ光の照射位置がテーブル１１に対して左方向に移動する場合を正（すなわちテーブル１１が右方向に移動する方向を正）として半径値ｒを検出しているので、その方向を合わせるために、図５の座標においてはＸ軸の左方向を正として扱っている。
【００３７】
そして、前記計算した座標値ｘ、ｙを用いて、レーザ光照射における原点位置Ｏ１を実際のレーザ光の回転中心Ｏ２に移動させることにより、レーザ光照射における原点位置と加工対象物ＯＢの回転中心とを一致させることができる。この一致においては、半径値検出回路６３で検出される半径値ｒの初期値を補正するとともに、マイクロメータ３４の調整により加工ヘッド２０を移動させればよい。なお、前記数４の計算においては、座標値ｙの値は正か負かは不明である。しかし、レーザ光の照射位置の原点位置Ｏ１をどちらかの側に座標値ｙだけ移動し、前記と同様に円形の加工跡を形成して半径値Ｒ１，Ｒ２を測定し、回転中心の座標(ｘ，ｙ)を算出すれば、移動方向が合っていたか否か（すなわち最初のｙが正であったか負であったか）を判定できる。この判定の結果に基づいて、座標値ｙの正負の符号を決定すればよい。
【００３８】
次に、上記のように構成したレーザ加工装置において、レーザ光照射における原点位置と加工対象物ＯＢの回転中心とを一致させる実際の動作について説明する。作業者は、図示しない電源を投入して、入力装置５１を操作して、図１においてテーブル１１の左端がカメラ４０よりも右側になる右側の駆動限界位置までテーブル１１を移動させる。なお、前記電源の投入時には、テーブル１１は図１の左方向に駆動限界位置まで移動されて、半径値検出回路６３は、上述のように、フィードモータ制御回路６２との協働により半径値ｒを初期値に設定する。前記テーブル１１の右側の駆動限界位置への移動後、作業者は加工対象物ＯＢをテーブル１１上にセットし、入力装置５１を操作してレーザ光照射における原点位置と加工対象物ＯＢの回転中心とのずれを求めるずれ測定プログラムをコントローラ５０に実行させる。
【００３９】
このずれ測定プログラムの実行は、図３ＡのステップＳ１００にて開始され、コントローラ５０は、ステップＳ１０２にて、スピンドルモータ制御回路６１に対してテーブル１１を回転開始させることを指示する。スピンドルモータ制御回路６１は、スピンドルモータ１２を所定の回転速度で回転させ始めて、テーブル１１を所定の回転速度で回転させ始める。次に、コントローラ５０は、ステップＳ１０４にて、フィードモータ制御回路６２に対して加工ヘッド２０によるレーザ光の照射位置が予め設定された半径位置Ｘ１に移動するように指示する（図５参照）。フィードモータ制御回路６２は、半径値検出回路６３から半径値ｒを入力しながら、入力した半径値ｒが半径位置Ｘ１を表す値に等しくなるようにフィードモータ１３の回転を制御して、ナット１４及びスクリューロッド１５からなるねじ送り機構を介してテーブル１１を移動する。このテーブル１１の移動により、半径値検出回路６３から入力した半径値ｒが半径位置Ｘ１を表す値になると、すなわちレーザ光の照射位置が半径位置Ｘ１に等しくなると、フィードモータ１３の作動を停止させる。
【００４０】
一方、コントローラ５０は、前記ステップＳ１０４の処理後、ステップＳ１０６にて半径値検出回路６３からの半径値ｒが半径位置Ｘ１を表す値に等しいかを判定し、等しくなるまで「Ｎｏ」と判定し続ける。そして、半径値ｒが半径位置Ｘ１を表す値に等しくなると、コントローラ５０は、ステップＳ１０６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１０８にて発光信号供給回路６５に非加工強度の連続した発光信号の発生を指示するとともに、レーザ駆動回路６４を作動させる。発光信号供給回路６５は、前記指示により、非加工強度の連続した発光信号をレーザ駆動回路６４に供給し、レーザ駆動回路６４はフォトディテクタ３２からのレーザ光の受光量をフィードバックしてレーザ光源２１に非加工強度のレーザ光を発光させ続ける。そして、この非加工強度のレーザ光がテーブル１１上の加工対象物ＯＢの半径位置Ｘ１に照射され始める。なお、非加工強度のレーザ光では加工対象物ＯＢは加工されないが、非加工強度のレーザ光も、加工強度のレーザ光と同様にフォーカスサーボ制御には充分な強度を有する。
【００４１】
前記ステップＳ１０８の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１１０にて、フォーカスサーボ回路６８に対してフォーカスサーボ制御の開始を指示する。フォーカスサーボ回路６８は、このコントローラ５０による指示により、フォーカスエラー信号生成回路６７から供給されるフォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路６９を介してフォーカスアクチュエータ３３を駆動制御する。これにより、フォーカスサーボ制御が開始され始める。次に、コントローラ５０は、ステップＳ１１２にて、スピンドルモータ１２のエンコーダ１２ａからのインデックス信号Indexの入力を待つ。このインデックス信号Indexはテーブル１１の基準回転位置を示すもので、テーブル１１が基準回転位置に達するまで、コントローラ５０は、ステップＳ１１２にて「Ｎｏ」と判定し続ける。テーブル１１が基準回転位置に達すると、コントローラ５０は、ステップＳ１１２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１１４に進む。
【００４２】
ステップＳ１１４においては、コントローラ５０は、発光信号供給回路６５にレーザ光の強度を加工強度に変更するように指示する。この指示により、発光信号供給回路６５は、加工強度の連続した発光信号をレーザ駆動回路６４に供給し始め、レーザ駆動回路６４はフォトディテクタ３２からのレーザ光の受光量をフィードバックしてレーザ光源２１に加工強度のレーザ光を発光させ続ける。これにより、テーブル１１上の加工対象物ＯＢの半径位置Ｘ１に加工強度のレーザ光が照射され始めて、加工対象物ＯＢ上に円形の加工跡が形成され始める。前記ステップＳ１１４の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１１６にて、前記ステップＳ１１２の判定処理と同様に、スピンドルモータ１２のエンコーダ１２ａからのインデックス信号Indexの入力を待つ。インデックス信号Indexが入力されるまで、コントローラ５０は、ステップＳ１１６にて「Ｎｏ」と判定し続ける。テーブル１１が基準回転位置に再度達してインデックス信号Indexが入力されると、コントローラ５０は、ステップＳ１１６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１１８にて発光信号供給回路６５にレーザ光の発光強度を非加工強度に戻すように指示する。発光信号供給回路６５が出力する信号が非加工強度になることで、レーザ駆動回路６４が駆動制御するレーザ光源２１は、非加工強度の連続したレーザ光をレーザ光源２１から再び発生させ始める。この状態では、加工対象物ＯＢの半径位置Ｘ１に円形の加工跡が形成されている。
【００４３】
前記ステップＳ１１８の処理後、コントローラ５０は、前記ステップＳ１０４と同様なステップＳ１２０の処理により、レーザ光の照射位置を設定半径位置Ｘ２に移動する（図５参照）。ただし、この場合、半径位置Ｘ２は、前記ステップＳ１０４の場合の半径位置Ｘ１とは異なり、半径位置Ｘ１より外側の半径位置である。次に、コントローラ５０は、前記ステップＳ１０６と同様なステップＳ１２２の判定処理によって半径値検出回路６３から半径値ｒとして半径位置Ｘ２を表す値を入力したことを確認し、前記ステップＳ１１２と同様なステップＳ１２４によってテーブル１１が基準回転位置に達したことを確認する。これらの確認後、コントローラ５０は、ステップＳ１２６にて、前記ステップＳ１１４の処理と同様に、レーザ光の強度を加工強度に変更する。これにより、加工対象物ＯＢの半径位置Ｘ２にも円形の加工跡が形成され始める。
【００４４】
次に、コントローラ５０は、ステップＳ１２８にて、前記ステップＳ１１６の処理と同様にして、インデックス信号Indexの入力を待つ。インデックス信号Indexが入力されると、コントローラ５０は、ステップＳ１２８にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１３０〜Ｓ１３４の処理を実行する。ステップＳ１３０においては、フォーカスサーボ回路６８にフォーカスサーボ制御の停止を指示して、フォーカスサーボ回路６８によるフォーカスサーボ制御を停止させる。ステップＳ１３２においては、発光信号供給回路６５に発光信号の発生停止を指示するとともに、レーザ駆動回路６４に作動停止を指示して、加工対象物ＯＢに対するレーザ光の照射を停止させる。ステップＳ１３４においては、スピンドルモータ制御回路６１にスピンドルモータ１２の回転停止を指示して、スピンドルモータ１２の回転を停止させる。この状態では、加工対象物ＯＢの半径位置Ｘ２にも円形の加工跡が形成されている。
【００４５】
前記ステップＳ１３４の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１３６にて、カメラ４０に対して撮影開始を指示する。これにより、カメラ４０は、加工対象物ＯＢの表面の撮影を開始する。次に、コントローラ５０は、ステップＳ１３８にて円形の加工跡の測定データを指定するための変数ｎを「１」に設定して、ステップＳ１４０にてテーブル１１を半径値ｒが大きくなる方向へ高速で移動するようにフィードモータ制御回路６２に指示する。フィードモータ制御回路６２は、エンコーダ１３ａからのパルス列信号ΦA，ΦBを入力しながら、フィードモータ１３を高速で回転させて、テーブル１１を半径値ｒが大きくなる方向に高速で移動させる。この場合、半径値ｒが大きくなる方向に移動するとは、テーブル１１を図1の右方向に移動することである。また、テーブル１１の移動開始前においては、加工ヘッド２０によるレーザ光の照射位置は設定半径位置Ｘ２にあり、カメラ４０は図１におけるテーブル１１の右端近傍に位置している。したがって、テーブル１１は図１の状態から高速で右方向に移動する。これにより、カメラ４０の撮影位置は、加工対象物ＯＢの右端近傍位置から中心方向に向かって高速で移動する。
【００４６】
前記ステップＳ１４０の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１４２にてカメラ４０による撮影画像データを入力し、ステップＳ１４４にて明度が所定の設定値以下の画素数Ｍを計測し、ステップＳ１４６にて前記計測した画素数Ｍが予め決められた画素数を表す設定値以上であるか否かを判定する。ここで、カメラ４０による撮影画像データについて説明しておくと、図６(ａ)〜(ｄ)，(ｆ)はカメラ４０により撮影された画面を表しており、画面を撮影素子に当てはめると各画面はマトリクス状に配置された多数の画素により構成されているとみなせる。なお、図示においては、画面中にその中心位置にて交差するＸ軸及びＹ軸を破線で示している。Ｘ軸方向は図１の左右方向に対応し、Ｙ軸方向は図１の紙面垂直方向に対応する。また、図６において黒色に示す模様は、前述した加工対象物ＯＢの加工跡を示すもので、この加工跡は他の部分に比べて明度が低くなっている。また、この加工跡の幅は、個々の画素より大きい。
【００４７】
前記ステップＳ１４２〜Ｓ１４６の処理は、カメラ４０の撮影範囲内に半径位置Ｘ２に形成した円形の加工跡が入ってきたことを検出する処理である。すなわち、カメラ４０の撮影範囲内に円形の加工跡が入って来なくて、撮影画像データである画素の明度データのほとんどが設定値よりも大きければ、ステップＳ１４４の処理によって計測される画素数Ｍは小さく、ステップＳ１４６にて「Ｎｏ」と判定されて、コントローラ５０は、ステップＳ１４２〜Ｓ１４６からなる循環処理を繰り返し実行する。この循環処理中、テーブル１１は右方向に高速で移動、すなわちカメラ４０は加工対象物ＯＢの中心に向かって高速で相対移動する。
【００４８】
このカメラ４０の高速の相対移動により、図６(ａ)に示すように、カメラ４０の撮影範囲内に半径位置Ｘ２の円形の加工跡の右側部分が入ると、ステップＳ１４４の処理によって計測される画素数Ｍは設定値よりも大きくなり、コントローラ５０は、ステップＳ１４６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１４８以降に進む。ステップＳ１４８においては、コントローラ５０は、フィードモータ制御回路６２にテーブル１１の移動速度を低速にするように指示する。これにより、フィードモータ制御回路６２は、フィードモータ１３の回転速度を低速に切り換えて、テーブル１１を半径値ｒが大きくなる方向に低速で移動させ始める。この移動速度の低速への切り換えは、テーブル１１の移動停止の指示時にデータ処理から停止指示までに発生する移動量をなるべく少なくしてテーブル１１の移動を停止させるためである。
【００４９】
前記ステップＳ１４８の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１５０にてカメラ４０による撮影画像データを入力し、ステップＳ１５２にてカメラ４０の撮影範囲の中心位置の明度が所定の設定値以下になったか否かを判定する。このステップＳ１５２の判定処理は、図６の画面の中心位置（Ｘ軸とＹ軸との交点）近傍の画素の明度を調べることにより行われる。前述した半径位置Ｘ２の加工跡が画面の中心位置まで来ていない状態では、画面の中心位置の明度は高いので、コントローラ５０は、ステップＳ１５２にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１５０，Ｓ１５２の循環処理を繰り返し実行する。一方、図６(ｂ)に示すように、半径位置Ｘ２の加工跡が画面の中心位置まで来ると、画面の中心位置の明度は低くなるので、コントローラ５０は、ステップＳ１５２にて「Ｙｅｓ」すなわち中心位置の明度は所定の設定値以下であると判定して、ステップＳ１５４に進む。ステップＳ１５４においては、コントローラ５０は、フィードモータ制御回路６２にテーブル１１の移動停止を指示する。この指示に応答して、フィードモータ制御回路６２は、フィードモータ１３の作動を停止させて、テーブル１１の移動を停止する。
【００５０】
前記ステップＳ１５４の処理後、コントローラ５０は、図３ＢのステップＳ１５６にてカメラ４０による撮影画像データを入力し、ステップＳ１５８にて明度が設定値以下の画素中の最も移動方向側（図６の右側）の画素位置Ｐを検出する。この画素位置Ｐの検出は、カメラ４０をＸ軸方向に移動したときに撮像中心（図６の画面の中心位置）が加工対象物ＯＢに形成するラインを想定すると、このラインに対して円形の加工跡の中心（回転中心）がＹ軸方向に若干ずれている場合（図５参照）、このラインの円形の加工跡の中心が含まれるようにするための処理である。言い換えると、カメラ４０をＸ軸方向に移動したときに撮像中心が円形の加工跡を通るようにするための処理である。前記ステップＳ１５８の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１６０にて検出した画素位置Ｐが図６の画面の上端近傍位置にあるか否か（すなわち画素位置Ｐは画面の上端から所定の小さな距離αだけ下までの間にあるか否か）を判定し、ステップＳ１６２にて検出した画素位置Ｐが図６の画面の下端近傍位置にあるか否か（すなわち画素位置Ｐは画面の下端から所定の小さな距離αだけ上までの間にあるか否か）を判定する。
【００５１】
そして、画素位置Ｐが画面の上端近傍位置にあれば、コントローラ５０は、ステップＳ１６０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１６４にてカメラ４０を画面のＹ軸方向の半分の距離だけ上方向（実際には、図１の紙面の裏面方向）に移動する。また、画素位置Ｐが画面の下端近傍位置にあれば、コントローラ５０は、ステップＳ１６２にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１６６にてカメラ４０を画面のＹ軸方向の半分の距離だけ下方向（実際には、図１の紙面の表面方向）に移動する。カメラ４０の移動においては、コントローラ５０は、モータ駆動回路７２に移動距離及び移動方向と共に移動を指示する。これにより、モータ駆動回路７２は、移動距離検出回路７１と協働して、モータ４１の作動を制御して、カメラ４０を前記指示のように移動させる。これは、前記検出した画素位置Ｐが画面の上端近傍又は下端近傍である場合には、カメラ４０のＸ軸方向の移動方向に対して回転中心がＹ軸方向に画面の半分以上ずれている可能性があるからである。具体的には、図６(ｂ)は画素位置Ｐが画面の下端近傍にある例を示しており、この場合にはカメラ４０は画面半分だけ下方向に移動し、前記画素位置Ｐが下端近傍にないようにする。
【００５２】
前記ステップＳ１６４，Ｓ１６６の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１６０，Ｓ１６２にて共に「Ｎｏ」と判定されるまで、ステップＳ１５６〜Ｓ１６６からなる循環処理を繰り返し実行する。これにより、回転中心のＹ軸方向の位置はカメラ４０の撮影範囲（画面）内に入るようになる。その結果、コントローラ５０は、ステップＳ１６０，Ｓ１６２にて共に「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１６８以降に進む。ステップＳ１６８においては、コントローラ５０は、画素位置Ｐが図６(ｃ)に示すように画面Ｙ軸方向の中央位置に来るように、カメラ４０を移動する。具体的には、画素位置ＰのＹ軸方向の中央位置からのずれ量だけカメラ４０を画面の上下方向（実際には、図１の紙面の垂直方向）に移動する。このカメラ４０の移動制御においても、前述の場合と同様に、コントローラ５０はモータ駆動回路７２にカメラ４０の移動を指示する。
【００５３】
前記ステップＳ１６８の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１７０にて、画面横方向における画素位置Ｐから中央位置までの距離を検出して距離Ｌ(ｎ)として設定する。すなわち、ステップＳ１７０の処理は、図６(ｄ)に一点鎖線で囲んだ部分を拡大図にした図６(ｅ)に示されている距離Ｌ(ｎ)を検出するものである。これは、前述の説明からも理解できるとおり、半径位置Ｘ２の円形の加工跡が最も移動方向側にある位置を示す画素位置Ｐは、画面の中心位置からわずかではあるがＸ軸方向にずれているからである。前記ステップＳ１７０の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１７２にて、半径値検出回路６３から半径値ｒを入力して、入力した半径値ｒを半径データＤ(ｎ)として設定する。これにより、カメラ４０の画面のほぼ中央位置が図７のＰ点位置にある状態で、半径値検出回路６３によって検出される半径値ｒが半径データＤ(１)として設定されるとともに、検出画素位置Ｐと画面中央位置との差が距離Ｌ(１)として設定される。
【００５４】
前記ステップＳ１７２の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ１７４にて、変数ｎに「１」を加算することにより変数ｎを「２」に変更して、ステップＳ１７６〜Ｓ１９８の処理を実行する。ステップＳ１７６〜Ｓ１８２の処理は、前述したステップＳ１４０〜Ｓ１４６の処理と同じであり、コントローラ５０は、これらのステップＳ１７６〜Ｓ１８２の処理により、テーブル１１を半径値ｒが大きくなる側に高速で移動して、カメラ４０の撮影範囲内に半径位置Ｘ１に形成した円形の加工跡を入れる。なお、この場合の円形の加工跡は、半径位置Ｘ１の円形の加工跡の右部分である。ステップＳ１８４〜Ｓ１９２の処理は、前述したステップＳ１４８〜Ｓ１５４の処理と同じであり、コントローラ５０は、これらのステップＳ１８４〜Ｓ１９２の処理により、テーブル１１の移動速度を低速にして、半径位置Ｘ１の円形の加工跡がカメラ４０の撮影範囲の中心位置に来た時点でテーブルの移動を停止する。
【００５５】
ステップＳ１９２〜Ｓ１９８の処理は、前述したステップＳ１５６，Ｓ１５８，Ｓ１７０，Ｓ１７２の処理と同じであり、コントローラ５０は、ステップＳ１９２〜Ｓ１９８の処理により、カメラ４０の画面のほぼ中央位置が図７のＴ１点位置にある状態で、半径値検出回路６３によって検出される半径値ｒを半径データＤ(２)として設定するとともに、検出画素位置Ｔと画面中央位置との差を距離Ｌ(２)として設定する。なお、この場合には、前記画素位置Ｐに代えて画素位置Ｔを用いているが、これらの画素位置Ｔ，Ｐは実質的に同じである。また、ステップＳ１７６〜Ｓ１９８の処理においては、前述したステップＳ１６０〜Ｓ１６８の画素位置Ｐを画面のＹ軸方向の中央に移動させる処理が省略されている。これは、前述したステップＳ１６０〜Ｓ１６８の処理により、カメラ４０をＸ軸方向に移動したときに撮像中心が形成するラインが、円形の加工跡の中心（回転中心）を通っているからである。なお、テーブル１１を低速移動させても画像データを処理してから停止指令が出力されるまで僅かであるが時間がかかるため、加工跡の右端がＴ点位置に完全に一致していない可能性がある。このため、前述したステップＳ１５８，Ｓ１７０と同じステップＳ１９４，Ｓ１９６の処理により、Ｔ点位置と画面の中心位置との間の距離Ｌ(２)を求めている。
【００５６】
前記ステップＳ１７６〜Ｓ１９８の処理後、コントローラ５０は、ステップＳ２００にて変数ｎが「４」であるか否かを判定する。現段階では、変数ｎは「２」であるので、コントローラ５０は、ステップＳ２００にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２０２にて変数ｎに「１」を加算することによって変数ｎを「３」に設定する。そして、コントローラ５０は、前記と同様に、ステップＳ１７６〜Ｓ１９８の処理を実行する。これにより、カメラ４０の画面のほぼ中央位置が図７のＴ２点位置にある状態で、半径値検出回路６３によって検出される半径値ｒが半径データＤ(３)として設定されるとともに、検出画素位置Ｔと画面中央位置との差が距離Ｌ(３)として設定される。
【００５７】
このような変数ｎを「３」に設定したステップＳ１７６〜Ｓ１９８の処理後も、コントローラ５０は、ステップＳ２００にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２０２にて変数ｎに「１」を加算することによって変数ｎを「４」に設定する。そして、コントローラ５０は、前記と同様に、ステップＳ１７６〜Ｓ１９８の処理を実行する。これにより、カメラ４０の画面のほぼ中央位置が図７のＴ３点位置にある状態で、半径値検出回路６３によって検出される半径値ｒが半径データＤ(４)として設定されるとともに、検出画素位置Ｔと画面中央位置との差が距離Ｌ(４)として設定される。このような変数ｎを「４」に設定したステップＳ１７６〜Ｓ１９８の処理後には、コントローラ５０は、ステップＳ２００にて「Ｙｅｓ」と判定して、図３ＤのステップＳ２０４以降に進む。
【００５８】
ステップＳ２０４においては、コントローラ５０は、カメラ４０の撮影を停止する。次に、コントローラ５０は、半径データＤ(１)〜Ｄ(４)及び距離Ｌ(１)〜Ｌ(４)を用いて、ステップＳ２０６にて下記数５に従って半径位置Ｘ２の円形の加工跡の半径Ｒ２を計算し、ステップＳ２０７にて下記数６に従って半径位置Ｘ１の円形の加工跡の半径Ｒ１を計算する。
【数５】
2012055923.tif 000007
【数６】
2012055923.tif 000008
【００５９】
これらの数５及び数６について若干の説明を加えておくと、図７に示すように、半径位置Ｘ２の円形の加工跡の点Ｐ，Ｔ３に関しては半径値検出回路６３の検出に基づく半径データＤ(１)，Ｄ(４)で表され、半径位置Ｘ１の円形の加工跡の点Ｔ１，Ｔ２に関しては半径値検出回路６３の検出に基づく半径データＤ(２)，Ｄ(３)で表されている。そして、これらの半径データＤ(１)〜Ｄ(４)は加工跡の右端を正確に表しておらず、その誤差は距離Ｌ(１)〜Ｌ(４)により表されている。この場合、半径データＤ(１)〜Ｄ(４)の取得のためにテーブル１１を半径値ｒが大きくなる側に移動させているので、半径データＤ(１)〜Ｄ(４)はこの順に大きくなる。一方、距離Ｌ(１)〜Ｌ(４)は半径値ｒが大きくなる側と反対方向の距離であるので、図７の半径位置Ｘ２の円形の加工跡の半径Ｒ２は前記数５で表されるとともに、図７の半径位置Ｘ１の円形の加工跡の半径Ｒ１は前記数６で表される
【００６０】
そして、コントローラ５０は、ステップＳ２１０にて、前記半径位置Ｘ１，Ｘ２及び前記計算した半径Ｒ１，Ｒ２を用いて、原点位置Ｏ１の座標値を(０，０)としたときの回転中心Ｏ２の座標値(ｘ，ｙ)を上述した数３及び数４に従って計算する。次に、コントローラ５０は、ステップＳ２１２にて回転中心Ｏ２の座標値(ｘ，ｙ)を表示装置５２に表示して、ステップＳ２１４にてプログラムの実行を終了する。
【００６１】
このプログラムの実行終了後、作業者はマイクロメータ３４を手動で操作して、加工ヘッド２０を回転中心のｙ座標分だけ紙面垂直方向に移動させる。また、図示しないプログラムの実行又は作業者による操作により、半径値検出回路６３に設定されている初期値を座標値ｘの値だけ半径値が小さくなる側に修正させる。また、前記プログラムの実行終了後に、他のプログラムの自動的な実行により、加工ヘッド２０を回転中心のｙ座標分だけ紙面垂直方向に自動的に移動させるとともに、半径値検出回路６３に設定されている原点位置を座標値ｘの値だけ半径値が小さくなる側に移動させてもよい。この場合、マイクロメータ３４に代えて、加工ヘッド２０を自動的に移動させることが可能なアクチュエータを必要とする。これにより、レーザ光照射における原点位置を、実際の回転中心に一致させることができる。なお、前記のように加工ヘッド２０の位置を図１の紙面垂直方向に移動させる方向は、どちら側であるかは不明である。すなわち、前述のように、座標値ｙは正であるか負であるか不明である。このため、任意の側に座標値ｙだけ移動させた後、再度上記と同じ処理を行い、移動方向が正しい否かの判定を行う。そして、判定結果に基づいて座標値ｙの正負を決定すればよい。
【００６２】
上記のように動作する実施形態によれば、レーザ光をレーザ光照射における原点位置まで移動させることができない構造のレーザ加工装置であっても、レーザ光照射における原点位置と回転中心とのずれ量を測定できる。そして、このずれ量を用いて、レーザ光照射における原点位置を移動させることができるので、レーザ光照射における原点位置と回転中心とを一致させることができる。また、レーザ加工装置にカメラ４０とカメラ移動手段（モータ４１）を備えるのみで、レーザ光照射における原点位置と回転中心との関係を算出することができので、レーザ加工装置のコストアップを抑制できる。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形も可能である。
【００６４】
上記実施形態ではコントローラ５０がプログラムを実行することにより、半径値Ｒ１，Ｒ２を取得したが、コントローラ５０がプログラムを実行するのは２つの半径位置Ｘ１，Ｘ２で加工対象物ＯＢに円形の加工跡を形成するまでとし、後は作業者が表示装置５２に表示されるカメラ４０の撮影画面を見ながら入力装置５１から入力してテーブル１１とカメラ４０を移動させ、図３Ａ〜図３Ｄのプログラムを実行した場合と同様なやり方で、Ｐ点とＴ点における半径値を得て、円形の加工跡の半径値Ｒ１，Ｒ２を得るようにしてもよい。また、この場合、カメラ４０の移動は加工ヘッド２０と同様に手動によるものとしてもよい。これによっても同様な効果を得ることができる。
【００６５】
また、上記実施形態ではレーザ加工装置に加工跡を観察する手段としてカメラ４０を備えたが、カメラ４０及びカメラ４０の移動機構（モータ４１）や移動するための回路を備えず、２つの半径位置Ｘ１，Ｘ２で加工対象物ＯＢに円形の加工跡を形成した後は、加工対象物ＯＢをテーブル１１から取り除き、加工対象物ＯＢに形成した円形の加工跡を拡大観察するとともに観察点の移動位置を検出しながら移動させることが可能な装置（例えば、高精度の顕微鏡）にセットして、プログラムを実行した場合と同様なやり方で、Ｐ点とＴ点における位置を得て、円形の加工跡の半径値Ｒ１，Ｒ２を得るようにしてもよい。これによっても、同様な効果を得ることができる。また、この場合、レーザ加工装置は、テーブル１１及びスピンドルモータ１２を固定して、加工ヘッドを移動する構造にしてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、２つの円形の加工跡を形成するためのレーザ加工をコントローラ５０がプログラムを実行することにより行っているが、作業者が入力装置５１から入力してテーブル１１の移動及びレーザ加工を行うようにしてもよい。これによっても、同様な効果を得ることできる。
【００６７】
また、上記実施形態では２つの円形の加工跡を形成するようにしたが、３つ以上の円形の加工跡を形成して上記の計算方法により回転中心の座標(ｘ，ｙ)を複数算出し、それらを平均することで座標(ｘ，ｙ)を求めるようにしてもよい。これによれば、回転中心の座標をより精度よく取得することができる。
【００６８】
また、上記実施形態では、円形の加工跡の半径を取得するのに加工跡の幅における移動方向側の境界点の位置を検出することで行ったが、加工跡の幅における中心の位置を検出してもよいし、移動方向とは反対側の境界点の位置を検出してもよい。
【００６９】
さらに、上記実施形態では、全ての画素位置Ｐ，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３において補正用の距離Ｌ(１)〜Ｌ(４)を検出するようにした。しかし、これに代えて、加工跡の幅における移動方向側の境界点の位置を検出するためのテーブル１１の移動速度を充分に小さくすれば、テーブル１１を誤差なく的確な位置に停止させることができるので、この場合には、距離Ｌ(２)〜Ｌ(４)を検出することなく、「０」としてもよい（図６(ｆ)参照）。
【符号の説明】
【００７０】
１１…テーブル、１２…スピンドルモータ、１３…フィードモータ、１５…スクリューロッド、１６…支持台、２０…加工ヘッド、３４…マイクロメータ、４０…カメラ、４１…モータ、５０…コントローラ、５１…入力装置、５２…表示装置、６３…半径値検出回路、６５…発光信号供給回路
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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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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