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JP2008227164A - Laser processing apparatus and laser processing method - Google Patents

Laser processing apparatus and laser processing method Download PDF

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JP2008227164A
JP2008227164A JP2007063686A JP2007063686A JP2008227164A JP 2008227164 A JP2008227164 A JP 2008227164A JP 2007063686 A JP2007063686 A JP 2007063686A JP 2007063686 A JP2007063686 A JP 2007063686A JP 2008227164 A JP2008227164 A JP 2008227164A
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Japan
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intensity
laser light
laser
value
control signal
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JP2007063686A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Seki
政則 関
Hiroaki Takeuchi
博明 竹内
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

【課題】レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制することにより良好な加工面を得る。
【解決手段】レーザ加工装置30は、レーザ発振器302と、調整器304と、単調化装置306と、測定器310と、ビームウェッジ308と、制御装置312とを含む。測定器310は、レーザ光の強度を測定する。制御装置312は、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度に関する、複数の種類の値を算出し、複数の種類の値が要件を満たすか否かを個別に判断し、複数の種類の値のうちいずれの値が要件を満たしたかに対応する内容の、第1の制御信号および第2の制御信号を生成する。
【選択図】図1
An object of the present invention is to obtain a good machined surface by suppressing the influence of vibration of a laser machining apparatus and so-called thermal lens effect.
A laser processing device includes a laser oscillator, a regulator, a monotonization device, a measuring device, a beam wedge, and a control device. The measuring device 310 measures the intensity of the laser light. The control device 312 calculates a plurality of types of values regarding the intensity of the laser beam in a plurality of portions of the region irradiated with the laser beam, and individually determines whether the plurality of types of values satisfy the requirements. The first control signal and the second control signal having contents corresponding to which value among the plurality of types of values satisfy the requirement are generated.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、レーザ加工装置およびレーザ加工方法に関し、特に、光源から到達するレーザ光の方向を制御できるレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。   The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser processing method, and more particularly to a laser processing apparatus and a laser processing method capable of controlling the direction of laser light reaching from a light source.

特許文献1は、レーザビームを一定範囲にある複数のビームに分岐する機能をもつ回折型光学素子と、回折型光学素子に続いて設けられる集光レンズとを含むレーザ光学システムを開示する。特許文献1に開示されたレーザ光学システムは、集光レンズの焦点から外れたデフォーカス面に像面を設置し、回折型光学素子によって分岐された各ビームがデフォーカス面で合体して所望の強度分布を得る。   Patent Document 1 discloses a laser optical system including a diffractive optical element having a function of branching a laser beam into a plurality of beams within a certain range, and a condensing lens provided subsequent to the diffractive optical element. In the laser optical system disclosed in Patent Document 1, an image plane is set on a defocus surface out of the focus of a condenser lens, and beams split by a diffractive optical element are combined on the defocus surface to form a desired one. Get the intensity distribution.

特許文献1に開示された発明によると、多様な断面形状をもつレーザビームを、所望の領域でパワー密度が一定であるようなトップハット型のレーザビームに変換できる。   According to the invention disclosed in Patent Document 1, a laser beam having various cross-sectional shapes can be converted into a top hat type laser beam having a constant power density in a desired region.

非特許文献1は、入射ビームの強度分布とDOE(Diffractive Optical Elements)すなわち回折型光学素子の表面形状とを設定し、回折型光学素子から出力されるビームの分布を予測し、予測されたビームの分布に基づいて入射ビームの強度分布と回折型光学素子の表面形状とを変更する、回折型光学素子の表面形状の設計方法を開示する。   Non-Patent Document 1 sets the intensity distribution of an incident beam and DOE (Diffractive Optical Elements), that is, the surface shape of the diffractive optical element, predicts the distribution of the beam output from the diffractive optical element, and predicts the beam A method for designing the surface shape of a diffractive optical element is disclosed in which the intensity distribution of the incident beam and the surface shape of the diffractive optical element are changed based on the distribution of

非特許文献1に開示された発明によると、回折型光学素子の表面形状を短時間に適正化できる。
特開2003−114400号公報 平井隆之、他3名、「回折型ビームホモジナイザの開発」、SEIテクニカルレビュー、住友電気工業株式会社、2005年3月、第166号、p.14−18
According to the invention disclosed in Non-Patent Document 1, the surface shape of the diffractive optical element can be optimized in a short time.
JP 2003-114400 A Takayuki Hirai and three others, “Development of diffraction beam homogenizer”, SEI Technical Review, Sumitomo Electric Industries, Ltd., March 2005, No. 166, p. 14-18

しかし、特許文献1に開示された発明では、入射ビームが回折型光学素子に入射する位置や入射ビームの差渡しが最適化されていない場合、回折型光学素子から出力されるビームの分布がトップハット型にならないという問題点がある。一方、入射ビームが回折型光学素子に入射する位置や入射ビームの差渡し(以下の説明において、「差渡し」とは、レーザ光が投影された領域の外周のうちある1点からその領域の中心を挟んで相対する外周上の1点までの直線を意味する。)の長さは、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などによって、頻繁に変動する。このことは、回折型光学素子から出力されるビームの分布が頻繁に変動することを意味する。回折型光学素子から出力されるビームの分布が頻繁に変動することは、回折型光学素子から出力されるビームによって加工を行った場合、良好な加工面が得られない可能性があることを意味する。   However, in the invention disclosed in Patent Document 1, when the position where the incident beam enters the diffractive optical element and the difference in the incident beam are not optimized, the distribution of the beam output from the diffractive optical element is the top. There is a problem that it does not become a hat type. On the other hand, the position where the incident beam is incident on the diffractive optical element and the difference between the incident beams (in the following description, “difference” refers to a region from one point on the outer periphery of the region where the laser beam is projected to the region of the region. The length of a straight line up to one point on the outer periphery facing each other across the center) frequently fluctuates due to vibration of the laser processing apparatus, the so-called thermal lens effect, and the like. This means that the distribution of the beam output from the diffractive optical element frequently fluctuates. The fact that the distribution of the beam output from the diffractive optical element fluctuates frequently means that a good processed surface may not be obtained when processing is performed with the beam output from the diffractive optical element. To do.

入射ビームが回折型光学素子に入射する位置の誤差のうち、回折型光学素子から出力されるビームの分布に影響を与えるほどの誤差は、10マイクロメータ程度以上である。このことは、入射ビームが回折型光学素子に入射する位置の誤差が10マイクロメータ程度未満になるように、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制しなければならないことを意味する。   Of the errors in the position where the incident beam enters the diffractive optical element, the error that affects the distribution of the beam output from the diffractive optical element is about 10 micrometers or more. This means that the influence of the vibration of the laser processing apparatus and the so-called thermal lens effect must be suppressed so that the error in the position where the incident beam enters the diffractive optical element is less than about 10 micrometers. To do.

非特許文献1では、入射ビームが回折型光学素子に入射する位置や入射ビームの差渡しが最適化されていない場合、回折型光学素子から出力されるビームの分布がトップハット型にならないことが指摘されている。しかしながら、非特許文献1にも、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制するための対策は何ら開示されていない。そもそも、非特許文献1には、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などによって回折型光学素子から出力されるビームの分布が変動すること自体が記載されていない。   In Non-Patent Document 1, the distribution of the beam output from the diffractive optical element may not be a top-hat type when the position where the incident beam is incident on the diffractive optical element and the passing of the incident beam are not optimized. It has been pointed out. However, Non-Patent Document 1 does not disclose any measures for suppressing the influence of vibration of the laser processing apparatus and the so-called thermal lens effect. In the first place, Non-Patent Document 1 does not describe that the distribution of the beam output from the diffractive optical element fluctuates due to the vibration of the laser processing apparatus or the so-called thermal lens effect.

本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制することにより良好な加工面を得ることができる、レーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a good machined surface by suppressing the influence of vibration of the laser machining apparatus and the so-called thermal lens effect. Another object is to provide a laser processing apparatus and a laser processing method.

上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、レーザ加工装置は、発光手段と、調整手段と、単調化手段と、測定手段と、誘導手段と、制御手段とを含む。発光手段は、レーザ光を発光する。調整手段は、レーザ光の照射面積を調整する。単調化手段は、光軸からの距離に対するレーザ光の強度の分布を回折型光学素子により単調化する。測定手段は、調整手段が照射面積を調整し単調化手段が強度の分布を単調化したレーザ光の照射を受けて、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分それぞれにおけるレーザ光の強度を測定する。誘導手段は、調整手段が照射面積を調整し単調化手段が強度の分布を単調化したレーザ光を被加工物に誘導する。制御手段は、測定手段が測定したレーザ光の強度に基づいて、調整手段と単調化手段とを制御する。制御手段は、入力手段と、記憶手段と、出力手段と、処理手段とを含む。入力手段は、測定手段が、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度と複数の部分の位置とを表わす情報である強度情報を入力する。記憶手段は、強度情報を記憶する。出力手段は、調整手段および単調化手段に対し、第1の制御信号および第2の制御信号を出力する。第1の制御信号は、単調化手段の移動を表わす制御信号である。第2の制御信号は、レーザ光の照射面積の変更を表わす制御信号である。処理手段は、強度情報を処理する。処理手段は、対応値算出手段と、個別判断手段と、信号生成手段とを含む。対応値算出手段は、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度に関する、複数の種類の値を算出する。個別判断手段は、複数の種類の値が要件を満たすか否かを個別に判断する。信号生成手段は、複数の種類の値のうちいずれの値が要件を満たしたかに対応する内容の、第1の制御信号および第2の制御信号を生成する。   In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, a laser processing apparatus includes a light emitting means, an adjusting means, a monotonizing means, a measuring means, a guiding means, and a control means. The light emitting means emits laser light. The adjusting means adjusts the irradiation area of the laser beam. The monotonization means monotonizes the distribution of the intensity of the laser beam with respect to the distance from the optical axis using the diffractive optical element. The measuring means receives the irradiation of the laser light whose adjusting means adjusts the irradiation area and the monotonizing means monotonizes the intensity distribution, and determines the intensity of the laser light in each of the plurality of portions of the region irradiated with the laser light. taking measurement. The guiding means guides the laser beam to which the adjusting means adjusts the irradiation area and the monotonizing means monotonizes the intensity distribution to the workpiece. The control means controls the adjusting means and the monotonizing means based on the intensity of the laser beam measured by the measuring means. The control means includes input means, storage means, output means, and processing means. The input means inputs intensity information, which is information indicating the intensity of the laser light and the positions of the plurality of portions in the plurality of portions of the region irradiated with the laser light. The storage means stores intensity information. The output means outputs the first control signal and the second control signal to the adjustment means and the monotonization means. The first control signal is a control signal representing movement of the monotonizing means. The second control signal is a control signal representing a change in the irradiation area of the laser beam. The processing means processes the intensity information. The processing means includes correspondence value calculation means, individual determination means, and signal generation means. The corresponding value calculation means calculates a plurality of types of values related to the intensity of the laser beam in a plurality of portions of the region irradiated with the laser beam. The individual determination means individually determines whether or not a plurality of types of values satisfy the requirement. The signal generating means generates a first control signal and a second control signal having contents corresponding to which value among the plurality of types of values satisfies the requirement.

また、上述した対応値算出手段は、傾向算出手段と、分布値を算出するための手段とを含むことが望ましい。傾向算出手段は、傾向値を算出する。傾向値は、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度の複数の部分の配置に対する傾向を表わし、かつ強度に対する配置の影響に大きさが対応する値である。分布値を算出するための手段は、分布値を算出する。分布値は、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度の分布を表わす値である。併せて、個別判断手段は、範囲判断手段と、判断するための手段とを含むことが望ましい。範囲判断手段は、傾向値が第1の閾値から第1の閾値を下回る閾値である第2の閾値までの範囲外か否かを判断する。判断するための手段は、分布値についての要件を分布値が満たすか否かを判断する。併せて、信号生成手段は、位置信号生成手段と、第2の制御信号を生成するための手段とを含むことが望ましい。位置信号生成手段は、傾向値が第1の閾値から第2の閾値までの範囲外の場合、第1の閾値から第2の閾値までの範囲と傾向値との関係に対応する内容の第1の制御信号を生成する。第2の制御信号を生成するための手段は、分布値についての要件を分布値が満たす場合、第2の制御信号を生成する。   Further, it is preferable that the above-described corresponding value calculation means includes a trend calculation means and a means for calculating a distribution value. The trend calculation means calculates a trend value. The tendency value represents a tendency of the intensity of the laser light in the plurality of portions of the region irradiated with the laser light with respect to the arrangement of the plurality of portions, and the magnitude corresponds to the influence of the arrangement on the intensity. The means for calculating the distribution value calculates the distribution value. The distribution value is a value representing the distribution of the intensity of the laser beam in a plurality of portions of the region irradiated with the laser beam. In addition, it is desirable that the individual determination unit includes a range determination unit and a determination unit. The range determination means determines whether or not the tendency value is out of the range from the first threshold value to the second threshold value which is a threshold value lower than the first threshold value. The means for determining determines whether or not the distribution value satisfies the requirement for the distribution value. In addition, it is desirable that the signal generation means includes a position signal generation means and a means for generating the second control signal. When the trend value is out of the range from the first threshold value to the second threshold value, the position signal generation means has a first content corresponding to the relationship between the trend value and the range from the first threshold value to the second threshold value. Control signal is generated. The means for generating the second control signal generates the second control signal when the distribution value satisfies the requirement for the distribution value.

もしくは、上述した傾向算出手段は、中点算出手段と、重心算出手段と、座標算出手段とを含むことが望ましい。中点算出手段は、測定手段が受けたレーザ光のいずれかの差渡しの中点を強度情報に基づいて算出する。重心算出手段は、強度情報に基づき、中点算出手段が中点を算出した差渡しにおけるレーザ光の強度の重心を算出する。座標算出手段は、中点に対する重心の相対座標に対応する値を傾向値として算出する。   Alternatively, it is desirable that the above-described tendency calculation unit includes a midpoint calculation unit, a center of gravity calculation unit, and a coordinate calculation unit. The midpoint calculating means calculates the midpoint of any difference of the laser light received by the measuring means based on the intensity information. The center-of-gravity calculation means calculates the center of gravity of the laser beam intensity in the difference where the midpoint calculation means has calculated the midpoint based on the intensity information. The coordinate calculation means calculates a value corresponding to the relative coordinate of the center of gravity with respect to the midpoint as the tendency value.

また、上述した対応値算出手段は、レーザ光の強度の傾向を表す値を算出するための手段と、強度算出手段とを含むことが望ましい。レーザ光の強度の傾向を表す値を算出するための手段は、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分の配置に対するレーザ光の強度の傾向を表す値を算出する。強度算出手段は、測定手段がレーザ光の照射を受けた領域の内部にあり、かつ領域の中心を囲む境界に対し、内側にある部分の、レーザ光の強度の総和と、境界に対し、外側にある部分の、レーザ光の強度の総和とを算出する。併せて、個別判断手段は、要件を満たすか否かを判断するための手段と、要件判断手段とを含むことが望ましい。要件を満たすか否かを判断するための手段は、レーザ光の強度の傾向を表す値が、レーザ光の強度の傾向を表す値についての要件を満たすか否かを判断する。要件判断手段は、強度算出手段が算出した2種類の総和が大小関係の要件を満たすか否かを判断する。併せて、信号生成手段は、第1の制御信号を生成するための手段と、距離信号生成手段とを含むことが望ましい。第1の制御信号を生成するための手段は、レーザ光の強度の傾向を表す値が、レーザ光の強度の傾向を表す値についての要件を満たす場合、レーザ光の強度の傾向に対応する内容の第1の制御信号を生成する。距離信号生成手段は、2種類の総和が大小関係の要件を満たす場合、大小関係の要件に対応する内容の第2の制御信号を生成する。   Further, it is desirable that the above-described corresponding value calculation means includes means for calculating a value representing a tendency of the intensity of the laser light and intensity calculation means. The means for calculating the value indicating the tendency of the intensity of the laser light calculates a value indicating the tendency of the intensity of the laser light with respect to the arrangement of a plurality of portions in the region irradiated with the laser light. The intensity calculating means is located inside the area where the measuring means is irradiated with the laser beam, and the sum of the laser beam intensities inside the boundary surrounding the center of the area and outside the boundary. And the total sum of the intensities of the laser beams in the portion at (2). In addition, it is desirable that the individual determination means includes a means for determining whether or not the requirement is satisfied and a requirement determination means. The means for determining whether or not the requirement is satisfied determines whether or not the value indicating the tendency of the intensity of the laser light satisfies the requirement regarding the value indicating the tendency of the intensity of the laser light. The requirement determining unit determines whether or not the two types of sums calculated by the strength calculating unit satisfy a size relationship requirement. In addition, it is desirable that the signal generating means includes means for generating the first control signal and distance signal generating means. The means for generating the first control signal includes a content corresponding to the tendency of the intensity of the laser beam when the value representing the tendency of the intensity of the laser beam satisfies the requirement for the value representing the tendency of the intensity of the laser beam. The first control signal is generated. The distance signal generating means generates a second control signal having contents corresponding to the magnitude relation requirement when the two types of sums satisfy the magnitude relation requirement.

もしくは、上述した要件判断手段は、境界に対し内側にある部分のレーザ光の強度の総和から境界に対し外側にある部分のレーザ光の強度の総和を減算した値である強度差が、正の値を表わす閾値である第3の閾値以上か否かを判断するための手段を含むことが望ましい。併せて、距離信号生成手段は、強度差が第3の閾値以上の場合、レーザ光の照射面積の拡大を表わす第2の制御信号を生成するための手段を含むことが望ましい。   Alternatively, the requirement determining means described above has a positive intensity difference, which is a value obtained by subtracting the total sum of the laser beam intensities in the portion outside the boundary from the total sum of the laser beam intensities in the portion inward of the boundary. It is desirable to include means for determining whether or not the threshold value is a third threshold value that is a threshold value. In addition, it is desirable that the distance signal generating means includes means for generating a second control signal representing an enlargement of the irradiation area of the laser light when the intensity difference is equal to or greater than the third threshold value.

もしくは、上述した要件判断手段は、境界に対し内側にある部分のレーザ光の強度の総和から境界に対し外側にある部分のレーザ光の強度の総和を減算した値である強度差が、負の値を表わす閾値である第4の閾値以下か否かを判断するための手段を含むことが望ましい。併せて、距離信号生成手段は、強度差が第4の閾値以下の場合、レーザ光の照射面積の縮小を表わす第2の制御信号を生成するための手段を含むことが望ましい。   Alternatively, the above-described requirement determining means has a negative intensity difference, which is a value obtained by subtracting the total sum of the intensity of the laser beams in the portion outside the boundary from the total sum of the intensity of the laser beams in the portion inside the boundary. It is desirable to include means for determining whether or not the threshold value is a fourth threshold value or less. In addition, it is desirable that the distance signal generating means includes means for generating a second control signal representing a reduction in the irradiation area of the laser light when the intensity difference is equal to or smaller than the fourth threshold value.

もしくは、上述した強度情報は、レーザ光の照射を受けた領域のいずれかの差し渡し上の部分における、レーザ光の強度と複数の部分の位置とを表わす情報を含むことが望ましい。併せて、強度算出手段は、中点算出手段と、第1の総和算出手段と、第2の総和算出手段とを含むことが望ましい。中点算出手段は、レーザ光の強度が第5の閾値以上となる差し渡し上の部分のうち、距離が最大となる2つの部分の位置に基づいて、差し渡しの中点を算出する。第1の総和算出手段は、差し渡しの中点からの距離が第6の閾値以下の部分におけるレーザ光の強度の総和を算出する。第2の総和算出手段は、差し渡しの中点からの距離が第6の閾値を超える部分におけるレーザ光の強度の総和を算出する。   Alternatively, it is desirable that the above-described intensity information includes information indicating the intensity of the laser beam and the positions of a plurality of portions in any part of the region that has been irradiated with the laser beam. In addition, it is desirable that the intensity calculating means includes a midpoint calculating means, a first sum calculating means, and a second sum calculating means. The midpoint calculation means calculates the midpoint of the passing based on the positions of the two portions where the distance is the maximum among the portions on the passing where the intensity of the laser light is equal to or greater than the fifth threshold. The first sum total calculating means calculates the sum of the intensities of the laser beams in a portion where the distance from the passing middle point is equal to or less than the sixth threshold value. The second sum total calculating means calculates the sum of the intensities of the laser beams in a portion where the distance from the passing midpoint exceeds the sixth threshold value.

もしくは、上述した強度算出手段は、第1の制御信号の生成が停止している期間に、境界に対し、内側にある部分の、レーザ光の強度の総和と、境界に対し、外側にある部分の、レーザ光の強度の総和とを算出するための手段を含むことが望ましい。   Alternatively, the intensity calculation means described above may include the sum of the laser beam intensities and the outer portion of the boundary at the inner side of the boundary during the period in which the generation of the first control signal is stopped. It is desirable to include means for calculating the sum of the intensities of the laser beams.

また、上述した単調化手段は、調整手段が照射面積を調整したレーザ光の強度の分布を単調化するための手段を含むことが望ましい。   The monotonization means described above preferably includes means for monotonizing the intensity distribution of the laser light whose adjustment area has been adjusted by the adjustment means.

また、上述した単調化手段は、回折型光学素子と、移動手段と、移動手段を制御するための手段とを含むことが望ましい。移動手段は、回折型光学素子の位置を移動させる。移動手段を制御するための手段は、第1の制御信号の内容に従って移動手段を制御する。   The monotonization means described above preferably includes a diffractive optical element, a moving means, and a means for controlling the moving means. The moving means moves the position of the diffractive optical element. The means for controlling the moving means controls the moving means according to the content of the first control signal.

また、上述した調整手段は、2枚のレンズと、変更手段と、変更手段を制御するための手段とを含むことが望ましい。変更手段は、光軸が同一となるように相対した状態で2枚のレンズの間隔を変更する。変更手段を制御するための手段は、第2の制御信号の内容に従って変更手段を制御する。   Moreover, it is desirable that the adjusting means described above includes two lenses, a changing means, and a means for controlling the changing means. The changing means changes the distance between the two lenses in a state of being opposed so that the optical axes are the same. The means for controlling the changing means controls the changing means according to the content of the second control signal.

本発明の他の局面に従うと、レーザ加工方法は、レーザ加工装置によるレーザ加工方法である。レーザ加工装置は、発光手段と、調整手段と、単調化手段と、測定手段と、誘導手段と、制御手段とを含む。発光手段は、レーザ光を発光する。調整手段は、レーザ光の照射面積を調整する。単調化手段は、光軸からの距離に対するレーザ光の強度の分布を回折型光学素子により単調化する。測定手段は、調整手段が照射面積を調整し単調化手段が強度の分布を単調化したレーザ光の照射を受けて、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分それぞれにおけるレーザ光の強度を測定する。誘導手段は、調整手段が照射面積を調整し単調化手段が強度の分布を単調化したレーザ光を被加工物に誘導する。制御手段は、測定手段が測定したレーザ光の強度に基づいて、調整手段と単調化手段とを制御する。制御手段は、入力手段と、記憶手段と、出力手段と、処理手段とを含む。入力手段は、測定手段が、強度情報を入力する。強度情報は、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度と複数の部分の位置とを表わす情報である。記憶手段は、強度情報を記憶する。出力手段は、調整手段および単調化手段に対し、第1の制御信号および第2の制御信号を出力する。第1の制御信号は、単調化手段の移動を表わす制御信号である。第2の制御信号は、レーザ光の照射面積の変更を表わす制御信号である。処理手段は、強度情報を処理する。レーザ加工方法は、対応値算出ステップと、個別判断ステップと、信号生成ステップとを含む。対応値算出ステップは、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度に関する、複数の種類の値を処理手段により算出する。個別判断ステップは、複数の種類の値が要件を満たすか否かを処理手段により個別に判断する。信号生成ステップは、複数の種類の値のうちいずれの値が要件を満たしたかに対応する内容の、第1の制御信号および第2の制御信号を処理手段により生成する。   According to another aspect of the present invention, the laser processing method is a laser processing method using a laser processing apparatus. The laser processing apparatus includes a light emitting unit, an adjusting unit, a monotonizing unit, a measuring unit, a guiding unit, and a control unit. The light emitting means emits laser light. The adjusting means adjusts the irradiation area of the laser beam. The monotonization means monotonizes the distribution of the intensity of the laser beam with respect to the distance from the optical axis using the diffractive optical element. The measuring means receives the irradiation of the laser light whose adjusting means adjusts the irradiation area and the monotonizing means monotonizes the intensity distribution, and determines the intensity of the laser light in each of the plurality of portions of the region irradiated with the laser light. taking measurement. The guiding means guides the laser beam to which the adjusting means adjusts the irradiation area and the monotonizing means monotonizes the intensity distribution to the workpiece. The control means controls the adjusting means and the monotonizing means based on the intensity of the laser beam measured by the measuring means. The control means includes input means, storage means, output means, and processing means. In the input means, the measurement means inputs the intensity information. The intensity information is information representing the intensity of the laser beam and the position of the plurality of portions in the plurality of portions of the region irradiated with the laser beam. The storage means stores intensity information. The output means outputs the first control signal and the second control signal to the adjustment means and the monotonization means. The first control signal is a control signal representing movement of the monotonizing means. The second control signal is a control signal representing a change in the irradiation area of the laser beam. The processing means processes the intensity information. The laser processing method includes a corresponding value calculation step, an individual determination step, and a signal generation step. In the corresponding value calculating step, the processing means calculates a plurality of types of values related to the intensity of the laser beam in a plurality of portions of the region irradiated with the laser beam. In the individual determination step, it is determined individually by the processing means whether or not a plurality of types of values satisfy the requirement. In the signal generation step, the processing means generates a first control signal and a second control signal having contents corresponding to which value among the plurality of types of values satisfies the requirement.

本発明に係るレーザ加工装置およびレーザ加工方法は、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制することにより良好な加工面を得ることができる。   The laser processing apparatus and the laser processing method according to the present invention can obtain a good processed surface by suppressing the influence of vibration of the laser processing apparatus and the so-called thermal lens effect.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

図1は、本実施の形態に係るレーザ加工装置30の構成を表わす図である。図1を参照して、レーザ加工装置30は、レーザ発振器302と、調整器304と、単調化装置306と、ビームウェッジ308と、測定器310と、制御装置312と、テーブル314とを含む。レーザ発振器302は、レーザ光を発光する。調整器304は、レーザ発振器302が発光したレーザ光の照射面積を調整する。単調化装置306は、レーザ発振器302が発光し、かつ調整器304が照射面積を調整したレーザ光の、光軸からの距離に対する強度の分布を回折型光学素子により単調化する。ビームウェッジ308は、調整器304が照射面積を調整し単調化装置306が強度の分布を単調化したレーザ光を図示しない被加工物に誘導する。測定器310は、ビームウェッジ308を透過したレーザ光の照射を受けて、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分それぞれにおけるレーザ光の強度を測定する。制御装置312は、測定器310が測定したレーザ光の強度に基づいて、調整器304と単調化装置306とを制御する。テーブル314は、図示しない被加工物を載せ、かつビームウェッジ308が誘導したレーザ光が被加工物に照射される位置を調整する装置である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a laser processing apparatus 30 according to the present embodiment. Referring to FIG. 1, the laser processing apparatus 30 includes a laser oscillator 302, an adjuster 304, a monotonization device 306, a beam wedge 308, a measuring device 310, a control device 312, and a table 314. The laser oscillator 302 emits laser light. The adjuster 304 adjusts the irradiation area of the laser light emitted from the laser oscillator 302. The monotonization device 306 monotonizes the intensity distribution of the laser light emitted from the laser oscillator 302 and adjusted by the adjuster 304 with respect to the distance from the optical axis, using a diffractive optical element. The beam wedge 308 guides a laser beam whose adjusting area is adjusted by the adjuster 304 and whose intensity distribution is monotonized by the monotonizing device 306 to a workpiece (not shown). The measuring device 310 receives the irradiation of the laser light transmitted through the beam wedge 308, and measures the intensity of the laser light in each of a plurality of portions in the region irradiated with the laser light. The control device 312 controls the adjuster 304 and the monotonization device 306 based on the intensity of the laser light measured by the measuring device 310. The table 314 is a device that places a workpiece (not shown) and adjusts the position at which the workpiece is irradiated with laser light guided by the beam wedge 308.

図2は、調整器304の構成を表わす概念図である。図2を参照して、調整器304は、第1レンズ320および第2レンズ322により構成されるビームエキスパンダと、変更機構324と、制御回路326とを含む。第1レンズ320と第2レンズ322とは、レーザ発振器302が発光したレーザ光を透過させる。レーザ光がこれらのレンズを透過することにより、そのレーザ光の照射面積は変化する。変更機構324は、光軸が同一となるように相対させた第1レンズ320と第2レンズ322との間隔を変更する機構である。変更機構324がそれらのレンズの間隔を変更することにより、それらのレンズを通過するレーザ光の照射面積は変化する。   FIG. 2 is a conceptual diagram showing the configuration of adjuster 304. Referring to FIG. 2, adjuster 304 includes a beam expander including first lens 320 and second lens 322, change mechanism 324, and control circuit 326. The first lens 320 and the second lens 322 transmit the laser light emitted from the laser oscillator 302. When the laser light passes through these lenses, the irradiation area of the laser light changes. The change mechanism 324 is a mechanism that changes the distance between the first lens 320 and the second lens 322 that are opposed so that the optical axes are the same. When the changing mechanism 324 changes the distance between the lenses, the irradiation area of the laser light passing through the lenses changes.

第1レンズ320および第2レンズにより構成されるビームエキスパンダは、ケプラー型であっても、ガリレオ型であっても良い。一般的に、ビームエキスパンダにより照射面積を調整した場合、レーザ光の発散集光角は変化する。本実施の形態では詳細な記載をしていないが、入射するレーザ光の発散集光角の変化の影響を単調化装置306が受けやすい場合、調整器304は、光学系と、調整機構と、調整機構を制御する制御装置と(いずれも図示せず)を具備するものとする。光学系は、第1レンズ320と第2レンズ322とにより構成されるビームエキスパンダより出射されるレーザ光の発散集光角を補正する。   The beam expander constituted by the first lens 320 and the second lens may be a Kepler type or a Galileo type. In general, when the irradiation area is adjusted by a beam expander, the divergent condensing angle of laser light changes. Although not described in detail in this embodiment, when the monotonization device 306 is easily affected by the change in the divergent light collection angle of the incident laser light, the adjuster 304 includes an optical system, an adjustment mechanism, It is assumed that a control device for controlling the adjustment mechanism (not shown) is provided. The optical system corrects the divergence and converging angle of the laser light emitted from the beam expander configured by the first lens 320 and the second lens 322.

制御回路326は、制御装置312が出力した制御信号の内容に従って変更機構324を制御する回路である。   The control circuit 326 is a circuit that controls the changing mechanism 324 in accordance with the content of the control signal output from the control device 312.

図3を参照して、制御装置312は、キーボード330と、メモリ332と、ディスプレイ334と、CPU(Central Processing Unit)338と、I/O(Input/Output)336とを含む。キーボード330は、レーザ加工装置30のオペレータが情報を入力する装置である。メモリ332は、強度情報を記憶する装置である。本実施の形態において、強度情報とは、測定器310がレーザ光の照射を受けた際、その照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度とその複数の部分の位置とを表わす情報である。強度情報の詳細については後述する。メモリ332は、強度情報の他、CPU338が情報を処理するために必要な情報を記憶する装置でもある。ディスプレイ334は、レーザ加工装置30のオペレータに対し、情報を出力する装置である。I/Oは、情報の入出力のための装置である。I/O336は、次に述べる2つの装置の集合体である。その第1の装置は、測定器310が前述した強度情報を入力する装置である。その第2の装置は、調整器304と単調化装置306とに対し、第1の制御信号と第2の制御信号とを出力する装置である。本実施の形態において、第1の制御信号とは、単調化装置306の移動を表わす制御信号である。第2の制御信号とは、調整器304によるレーザ光の照射面積の変更を表わす制御信号である。CPU338は、前述した強度情報を処理して第1の制御信号や第2の制御信号を生成する装置である。   Referring to FIG. 3, control device 312 includes a keyboard 330, a memory 332, a display 334, a CPU (Central Processing Unit) 338, and an I / O (Input / Output) 336. The keyboard 330 is a device for inputting information by an operator of the laser processing device 30. The memory 332 is a device that stores intensity information. In the present embodiment, the intensity information is information indicating the intensity of the laser beam and the positions of the plurality of portions in a plurality of portions of the irradiated region when the measuring device 310 is irradiated with the laser beam. It is. Details of the intensity information will be described later. The memory 332 is also a device that stores information necessary for the CPU 338 to process the information in addition to the intensity information. The display 334 is a device that outputs information to the operator of the laser processing apparatus 30. The I / O is a device for inputting and outputting information. The I / O 336 is a collection of two devices described below. The first device is a device through which the measuring instrument 310 inputs the above-described intensity information. The second device is a device that outputs a first control signal and a second control signal to the adjuster 304 and the monotonization device 306. In the present embodiment, the first control signal is a control signal representing movement of monotonization device 306. The second control signal is a control signal representing a change in the irradiation area of the laser beam by the adjuster 304. The CPU 338 is a device that processes the above-described intensity information and generates a first control signal and a second control signal.

図4は、CPU338が担当する機能を表わす機能ブロック図である。図4を参照して、CPU338が担当する機能は、対応値算出部400と、個別判断部402と、信号生成部404とによって表わされる。対応値算出部400は、対応値を算出する部である。本実施の形態において、対応値とは、レーザ光の照射を受けた測定器310の領域の複数の部分における、レーザ光の強度に関する、複数の種類の値の総称である。個別判断部402は、対応値が要件を満たすか否かを個別に判断する部である。信号生成部404は、第1の制御信号と第2制御信号を生成する。第1の制御信号の内容と第2の制御信号の内容とは、対応値のうちいずれの値が要件を満たしたかということに対応する。   FIG. 4 is a functional block diagram showing functions handled by the CPU 338. Referring to FIG. 4, the function that CPU 338 is in charge of is represented by correspondence value calculation unit 400, individual determination unit 402, and signal generation unit 404. The corresponding value calculation unit 400 is a unit that calculates a corresponding value. In the present embodiment, the corresponding value is a general term for a plurality of types of values relating to the intensity of the laser beam in a plurality of portions of the region of the measuring instrument 310 that has been irradiated with the laser beam. The individual determination unit 402 is a unit that individually determines whether or not the corresponding value satisfies the requirement. The signal generation unit 404 generates a first control signal and a second control signal. The contents of the first control signal and the contents of the second control signal correspond to which value among the corresponding values satisfies the requirement.

対応値算出部400は、傾向算出部410と、強度算出部412とを含む。傾向算出部410は、傾向値を算出する部である。本実施の形態において、傾向値とは、複数の部分の配置に対するレーザ光の強度の傾向を表わす値である。この「複数の部分」は、測定器310におけるレーザ光の照射を受けた領域の、複数の部分を意味する。本実施の形態の場合、傾向値の大きさは、その強度に対する配置の影響に対応する。強度算出部412は、レーザ光の照射を受けた測定器310の領域の内部にある境界の内側の部分におけるレーザ光の強度の総和とその境界の外側の部分におけるレーザ光の強度の総和とを算出する部である。これらの値は、前述した「複数の部分」におけるレーザ光の強度の分布を表わすこととなる。なお、本実施の形態の場合、この境界は、次に述べる中点算出部4100が算出した中点からの距離が定数となる距離にあることとする。   The corresponding value calculation unit 400 includes a trend calculation unit 410 and an intensity calculation unit 412. The trend calculation unit 410 is a unit that calculates a trend value. In the present embodiment, the tendency value is a value representing the tendency of the intensity of the laser beam with respect to the arrangement of the plurality of portions. This “plurality of parts” means a plurality of parts of the region of the measuring instrument 310 that has been irradiated with laser light. In the case of the present embodiment, the magnitude of the tendency value corresponds to the influence of the arrangement on the strength. The intensity calculation unit 412 calculates the sum of the laser light intensities inside the boundary inside the region of the measuring instrument 310 that has been irradiated with the laser light and the sum of the laser light intensities outside the boundary. It is a part to calculate. These values represent the distribution of the intensity of the laser beam in the “plural portions” described above. In the case of the present embodiment, this boundary is assumed to be a distance where the distance from the midpoint calculated by the midpoint calculation unit 4100 described below is a constant.

傾向算出部410は、中点算出部4100と、重心算出部4102と、座標算出部4104とを含む。中点算出部4100は、測定器310が受けたレーザ光のいずれかの差渡しの中点を強度情報に基づいて算出する。重心算出部4102は、強度情報に基づき、中点算出部4100が中点を算出した差渡しにおけるレーザ光の強度の重心を算出する。なお、本実施の形態における「重心」の意味については後述する。座標算出部4104は、レーザ光の強度の重心の相対座標(中点に対する相対座標)を表わす値を傾向値として算出する部である。   The trend calculation unit 410 includes a midpoint calculation unit 4100, a centroid calculation unit 4102, and a coordinate calculation unit 4104. The midpoint calculation unit 4100 calculates the midpoint of any difference between the laser beams received by the measuring device 310 based on the intensity information. The center-of-gravity calculation unit 4102 calculates the center of gravity of the laser light intensity in the difference that the midpoint calculation unit 4100 has calculated the midpoint based on the intensity information. The meaning of “center of gravity” in the present embodiment will be described later. The coordinate calculation unit 4104 is a unit that calculates a value representing a relative coordinate (relative coordinate with respect to the midpoint) of the center of gravity of the intensity of the laser light as a tendency value.

強度算出部412は、第1算出部4120と、第2算出部4122とを含む。第1算出部4120は、前述した境界およびその境界の内側の部分におけるレーザ光の強度の総和を算出する部である。本実施の形態において、この値を「内部領域の擬似積分値」と称する。第2算出部4122は、前述した境界の外側の部分におけるレーザ光の強度の総和を算出する部である。本実施の形態において、この値を「外部領域の擬似積分値」と称する。   The intensity calculation unit 412 includes a first calculation unit 4120 and a second calculation unit 4122. The first calculation unit 4120 is a unit that calculates the sum of the intensities of the laser beams at the above-described boundary and a portion inside the boundary. In the present embodiment, this value is referred to as an “internal region pseudo-integral value”. The second calculation unit 4122 is a unit that calculates the sum of the intensities of the laser beams in the portion outside the boundary described above. In the present embodiment, this value is referred to as “pseudo-integral value of the outer region”.

個別判断部402は、範囲判断部414と、要件判断部416とを含む。範囲判断部414は、傾向値が第1の閾値から第2の閾値までの範囲外か否かを判断する。第1の閾値と第2の閾値とは、レーザ加工装置30のオペレータによって任意に設定される閾値である。ただし、第2の閾値は第1の閾値を下回ることを前提とする。要件判断部416は、強度算出部412が算出した2種類の総和が大小関係の要件を満たすか否かを判断する部である。このことは、前述した分布値が分布値についての要件を満たすか否かを判断することでもある。   The individual determination unit 402 includes a range determination unit 414 and a requirement determination unit 416. The range determination unit 414 determines whether or not the tendency value is out of the range from the first threshold value to the second threshold value. The first threshold value and the second threshold value are threshold values arbitrarily set by the operator of the laser processing apparatus 30. However, it is assumed that the second threshold is lower than the first threshold. The requirement determination unit 416 is a unit that determines whether or not the two types of sums calculated by the strength calculation unit 412 satisfy the requirements of magnitude relation. This also means determining whether or not the distribution value described above satisfies the requirements for the distribution value.

範囲判断部414は、第1判断部4140と、第2判断部4142とを含む。第1判断部4140は、傾向値が第1の閾値以上か否かを判断する。第2判断部4142は、傾向値が第2の閾値以下か否かを判断する。   Range determination unit 414 includes a first determination unit 4140 and a second determination unit 4142. The first determination unit 4140 determines whether the tendency value is equal to or greater than a first threshold value. The second determination unit 4142 determines whether the tendency value is equal to or less than the second threshold value.

要件判断部416は、第3判断部4160と、第4判断部4162とを含む。第3判断部4160は、次に述べる強度差が、第3の閾値以上か否かを判断する部である。本実施の形態において、第3の閾値は正の値を表わす閾値である。第3の閾値の具体的な値はレーザ加工装置30のオペレータによってキーボードを介して入力される。ここで述べる強度差は、内部領域の擬似積分値から外部領域の擬似積分値を減算した値である。第4判断部4162は、次に述べる強度差が第4の閾値以下か否かを判断する部である。その強度差とは、内部領域の擬似積分値から外部領域の擬似積分値を減算した値である。本実施の形態において、第4の閾値は負の値を表わす閾値である。第4の閾値の具体的な値は、キーボード330を介してレーザ加工装置30のオペレータによって設定される。   The requirement determining unit 416 includes a third determining unit 4160 and a fourth determining unit 4162. The third determination unit 4160 is a unit that determines whether or not an intensity difference described below is greater than or equal to a third threshold value. In the present embodiment, the third threshold is a threshold representing a positive value. A specific value of the third threshold value is input by the operator of the laser processing apparatus 30 via the keyboard. The intensity difference described here is a value obtained by subtracting the pseudo-integral value of the outer region from the pseudo-integral value of the inner region. The fourth determination unit 4162 is a unit that determines whether or not an intensity difference described below is equal to or less than a fourth threshold value. The intensity difference is a value obtained by subtracting the pseudo-integral value of the outer region from the pseudo-integral value of the inner region. In the present embodiment, the fourth threshold is a threshold representing a negative value. A specific value of the fourth threshold value is set by the operator of the laser processing apparatus 30 via the keyboard 330.

本実施の形態では、最適なハットシェイプ型のビームプロファイルで、内部領域の擬似積分値と外部領域の擬似積分値との差が「0」に近いある範囲の値となるように内部領域と外部領域との境界を設定した。ただし、内部領域と外部領域との境界は必ずこのように設定される訳ではない。そして、内部領域と外部領域との境界位置によっては、第3の閾値が「0」や負の値を表わすことも、第4の閾値が「0」や正の値を表わすこともある。   In the present embodiment, the inner region and the outer region are set such that the difference between the pseudo-integral value in the inner region and the pseudo-integral value in the outer region is a value in a certain range close to “0” in an optimal hat-shaped beam profile. The boundary with the area was set. However, the boundary between the inner area and the outer area is not necessarily set in this way. Depending on the boundary position between the inner area and the outer area, the third threshold value may represent “0” or a negative value, or the fourth threshold value may represent “0” or a positive value.

信号生成部404は、位置信号生成部418と、距離信号生成部420とを含む。位置信号生成部418は、第1の制御信号を生成する部である。位置信号生成部418によって生成される第1の制御信号の内容は、次に述べる場合、第1の閾値から第2の閾値までの範囲と傾向値との関係に対応する。その場合とは、傾向値が第1の閾値から第2の閾値までの範囲外の場合である。距離信号生成部420は、第2の制御信号を生成する部である。距離信号生成部420が生成する第2の制御信号の内容は、次に述べる場合、要件判断部416が判断した大小関係の要件に対応する内容である。その場合とは、強度算出部412が算出した2種類の総和が大小関係の要件を満たす場合である。   The signal generation unit 404 includes a position signal generation unit 418 and a distance signal generation unit 420. The position signal generation unit 418 is a unit that generates a first control signal. The content of the first control signal generated by the position signal generator 418 corresponds to the relationship between the range from the first threshold value to the second threshold value and the tendency value in the following case. In this case, the tendency value is out of the range from the first threshold value to the second threshold value. The distance signal generation unit 420 is a unit that generates a second control signal. The content of the second control signal generated by the distance signal generation unit 420 corresponds to the size-related requirement determined by the requirement determination unit 416 in the following case. In this case, the total of the two types calculated by the intensity calculation unit 412 satisfies the requirements for the magnitude relationship.

位置信号生成部418は、第1生成部4180と、第2生成部4182とを含む。第1生成部4180は、測定器310のレーザ光の照射を受ける部分のうち、レーザ光の強度が高くなる方向に単調化装置306を移動させるための制御信号を生成する部である。第2生成部4182は、図1に示すX軸の負の方向に単調化装置を移動させるための制御信号を生成する部である。   The position signal generation unit 418 includes a first generation unit 4180 and a second generation unit 4182. The first generation unit 4180 is a unit that generates a control signal for moving the monotonization device 306 in a direction in which the intensity of the laser light is increased in the portion of the measuring instrument 310 that is irradiated with the laser light. The second generation unit 4182 is a unit that generates a control signal for moving the monotonization device in the negative direction of the X axis shown in FIG.

距離信号生成部420は、第3生成部4200と、第4生成部4202とを含む。第3生成部4200は、第3判断部4160が算出した強度差が第3の閾値以上の場合、測定器310に照射されるレーザ光の照射面積が大きくなるように第2の制御信号を生成する部である。第4生成部4202は、第4判断部4162が算出した強度差が第4の閾値以下の場合、測定器310に照射されるレーザ光の照射面積が小さくなるように第2の制御信号を生成する部である。   The distance signal generation unit 420 includes a third generation unit 4200 and a fourth generation unit 4202. When the intensity difference calculated by the third determination unit 4160 is equal to or greater than the third threshold, the third generation unit 4200 generates the second control signal so that the irradiation area of the laser beam irradiated to the measuring device 310 is increased. It is a part to do. The fourth generation unit 4202 generates the second control signal so that the irradiation area of the laser beam irradiated to the measuring device 310 is small when the intensity difference calculated by the fourth determination unit 4162 is equal to or smaller than the fourth threshold value. It is a part to do.

図5は、単調化装置306の構成を表わす概念図である。図5を参照して、単調化装置306は、回折型光学素子370と、X駆動装置372と、Y駆動装置374と、制御回路346とを含む。回折型光学素子370は、レーザ発振器302が発光したレーザ光の強度の分布を単調化する素子である。X駆動装置372は、図1に示すX軸の方向に回折型光学素子370を移動させる装置である。Y駆動装置374は、図1に示すY軸の方向に回折型光学素子370を移動させる装置である。制御回路376は、制御装置312が出力した第1の制御信号に従ってX駆動装置372とY駆動装置374とを制御する。   FIG. 5 is a conceptual diagram showing the configuration of the monotonization device 306. Referring to FIG. 5, the monotonization device 306 includes a diffractive optical element 370, an X driving device 372, a Y driving device 374, and a control circuit 346. The diffractive optical element 370 is an element that monotonizes the intensity distribution of the laser light emitted from the laser oscillator 302. The X driving device 372 is a device that moves the diffractive optical element 370 in the X-axis direction shown in FIG. The Y driving device 374 is a device that moves the diffractive optical element 370 in the Y-axis direction shown in FIG. The control circuit 376 controls the X drive device 372 and the Y drive device 374 according to the first control signal output from the control device 312.

図6は、測定器310の構成を表わす概念図である。図6を参照して、測定器310は、49個のフォトディテクタ380と、出力回路382と、信号線384とを含む。フォトディテクタ380は、測定器310のレーザ光を照射する領域にマトリックス状に配置されている素子である。フォトディテクタ380は、光を電気信号に変換する素子である。出力回路382は、フォトディテクタ380が出力した信号に基づいて強度情報を作成し、作成された強度情報を信号として制御装置312に出力する回路である。リード線384は、フォトディテクタ380が出力した信号を出力回路382に誘導する電線である。   FIG. 6 is a conceptual diagram showing the configuration of measuring instrument 310. Referring to FIG. 6, measuring instrument 310 includes 49 photodetectors 380, output circuit 382, and signal line 384. The photodetector 380 is an element arranged in a matrix in the region of the measuring instrument 310 that is irradiated with laser light. The photodetector 380 is an element that converts light into an electrical signal. The output circuit 382 is a circuit that creates intensity information based on the signal output from the photodetector 380 and outputs the created intensity information as a signal to the control device 312. The lead wire 384 is an electric wire that guides the signal output from the photodetector 380 to the output circuit 382.

図6を参照して、強度情報について説明する。上述したように、強度情報は、測定器310がレーザ光の照射を受けた際、その照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度とその複数の部分の位置とを表わす情報である。本実施の形態における強度情報は、フォトディテクタ380の座標を表わす値と、そのフォトディテクタ380が出力した強度を表わす値とを、所定の順序で表わす符号によって表わされる。本実施の形態の場合、フォトディテクタ380の座標は、図6に示したフォトディテクタ380のうち、真中のものの中心を原点とする座標である。これにより、出力回路382が出力した信号がどのフォトディテクタ380からのどのような内容の情報を表わすかを制御装置312は特定することができる。   The intensity information will be described with reference to FIG. As described above, the intensity information is information representing the intensity of the laser beam and the positions of the plurality of portions in a plurality of portions of the irradiated region when the measuring device 310 is irradiated with the laser beam. . The intensity information in the present embodiment is represented by a code representing a value representing the coordinates of the photodetector 380 and a value representing the intensity output by the photodetector 380 in a predetermined order. In the case of the present embodiment, the coordinates of the photodetector 380 are coordinates having the center of the center of the photodetectors 380 shown in FIG. 6 as the origin. As a result, the control device 312 can specify what kind of information from which photodetector 380 the signal output from the output circuit 382 represents.

図7および図8を参照して、制御装置12で実行されるプログラムは、レーザ光の調整に関し、以下のような制御を実行する。   Referring to FIGS. 7 and 8, the program executed by control device 12 performs the following control regarding the adjustment of the laser beam.

ステップS500にて、制御装置312は、図4に図示しないCPU338の機能により、レーザ発振器302を制御する。レーザ発振器302は、制御装置312の制御に従い、レーザ光の出力を開始する。   In step S500, control device 312 controls laser oscillator 302 by the function of CPU 338 (not shown in FIG. 4). The laser oscillator 302 starts outputting laser light in accordance with the control of the control device 312.

ステップS502にて、I/O336は、測定器310から強度情報を表わすデータを受付ける。本実施の形態では、このデータを「プロファイルデータ」と称する。プロファイルデータが受付けられると、CPU338の制御により、メモリ332はプロファイルデータを記憶する。   In step S <b> 502, I / O 336 accepts data representing intensity information from measuring instrument 310. In the present embodiment, this data is referred to as “profile data”. When the profile data is accepted, the memory 332 stores the profile data under the control of the CPU 338.

ステップS504にて、中点算出部410は、測定器310が受けたレーザ光のいずれかの差渡しにおける中点を、出力回路382が出力し、かつメモリ332が記憶した強度情報に基づいて算出する。中点算出部410は、次に述べる第1の手順から第5の手順までの手順を経て、中点を算出する。第1の手順は、強度情報に基づいて、ある閾値以上の強度のレーザ光を受けたフォトディテクタ380を検索する手順である。第2の手順は、強度情報のうち座標を表わす部分に基づいて、第1の手順で検索されたフォトディテクタ380のうち、外周にあるフォトディテクタ380を検索する手順である。第3の手順は、第2の手順において検索されたフォトディテクタ380それぞれについて、フォトディテクタ380の座標の原点を挟んで相対するフォトディテクタ380を特定する手順である。第4の手順は、第3の手順において特定されたフォトディテクタ380のペアのうち、任意のペアを1ペア選択する手順である。選択の方法は特に限定されないが、本実施の形態の場合、距離が最も離れているペアが選択されることとする。第5の手順は、第4の手順において選択されたフォトディテクタ380のペアの中心同士を結ぶ線の中点を算出する手順である。この中点は、強度情報が表わすフォトディテクタ380の座標により算出する。中点が算出されると、重心算出部4102は、その強度情報に基づき、中点算出部4100が中点を算出した差渡しにおけるレーザ光の強度の重心を算出する。本実施の形態において、「重心」とは、次の手順を経て算出された座標あるいは次の手順を経て算出された座標と数学的に同一である座標によって特定される点を意味する。第1の手順は、中点の算出の際選択されたフォトディテクタ380のペア同士を結ぶ線上に配置されたフォトディテクタ380を、強度情報が含むフォトディテクタ380それぞれの座標を表わす情報に基づいて特定する手順である。第2の手順は、第1の手順において特定されたフォトディテクタ380それぞれについて、レーザ光の強度とX座標との積を算出した後、その積の合計を算出する手順である。X座標についての積の合計とY座標についての積の合計とを算出することが必要である。仮に、第1の手順で選択されたフォトディテクタ380について、座標が(5,5)で強度が「10」、座標が(−5,−5)で強度が「8」、座標が(4,4)で強度が「5」、および座標が(−3,−3)で強度が「4」という情報が得られていたとすると、X座標についての積の合計およびY座標についての積の合計は、5×10+(−5)×8+4×5+(−3)×4=18である。第3の手順は、第1の手順において特定されたフォトディテクタ380の、レーザ光の強度の合計を算出する手順である。前述した例の場合、その合計は、10+8+5+4=27である。第4の手順は、第2の手順で算出した合計を、第3の手順で算出した合計で除算する手順である。前述した例の場合、商は18÷27=0.666・・・である。これにより、前述した重心の座標は、(0.66,0.66)となる。   In step S504, the midpoint calculation unit 410 calculates the midpoint of any difference between the laser beams received by the measuring device 310 based on the intensity information output by the output circuit 382 and stored in the memory 332. To do. The midpoint calculation unit 410 calculates the midpoint through the procedures from the first procedure to the fifth procedure described below. The first procedure is a procedure for searching for a photodetector 380 that has received a laser beam having an intensity equal to or greater than a certain threshold based on the intensity information. The second procedure is a procedure for searching for the photodetector 380 on the outer periphery among the photodetectors 380 searched in the first procedure based on the portion representing the coordinates in the intensity information. The third procedure is a procedure for identifying the photo detector 380 facing each other with the origin of the coordinates of the photo detector 380 for each of the photo detectors 380 searched in the second procedure. The fourth procedure is a procedure for selecting one pair of arbitrary pairs from the pair of the photodetectors 380 specified in the third procedure. The selection method is not particularly limited, but in the case of the present embodiment, the pair with the longest distance is selected. The fifth procedure is a procedure for calculating the midpoint of the line connecting the centers of the pairs of the photodetectors 380 selected in the fourth procedure. This midpoint is calculated from the coordinates of the photodetector 380 represented by the intensity information. When the midpoint is calculated, the center-of-gravity calculation unit 4102 calculates the center of gravity of the laser beam intensity at the time when the midpoint calculation unit 4100 calculates the midpoint based on the intensity information. In the present embodiment, the “centroid” means a point specified by coordinates calculated through the following procedure or coordinates that are mathematically identical to the coordinates calculated through the following procedure. The first procedure is a procedure for identifying the photodetectors 380 arranged on the line connecting the pairs of photodetectors 380 selected at the time of calculating the midpoint based on information representing the coordinates of the photodetectors 380 included in the intensity information. is there. The second procedure is a procedure for calculating the product of the laser light intensity and the X coordinate for each of the photodetectors 380 specified in the first procedure, and then calculating the sum of the products. It is necessary to calculate the sum of products for the X coordinate and the sum of products for the Y coordinate. For the photo detector 380 selected in the first procedure, the coordinates are (5, 5), the intensity is “10”, the coordinates are (−5, −5), the intensity is “8”, and the coordinates are (4, 4). ) And the intensity is “−3”, the coordinates are (−3, −3), and the intensity is “4”, the sum of the products for the X coordinate and the sum of the products for the Y coordinate is 5 × 10 + (− 5) × 8 + 4 × 5 + (− 3) × 4 = 18. The third procedure is a procedure for calculating the total intensity of the laser light of the photodetector 380 specified in the first procedure. In the example described above, the sum is 10 + 8 + 5 + 4 = 27. The fourth procedure is a procedure for dividing the sum calculated in the second procedure by the sum calculated in the third procedure. In the case of the example described above, the quotient is 18 ÷ 27 = 0.666. As a result, the coordinates of the center of gravity described above are (0.66, 0.66).

ステップS506にて、座標算出部4104は、中点算出部4100が算出した中点の座標と重心算出部4102が算出した重心の座標との差を算出する。これにより、座標算出部4104は、中点に対する重心の相対座標を算出することとなる。   In step S506, the coordinate calculation unit 4104 calculates the difference between the coordinates of the midpoint calculated by the midpoint calculation unit 4100 and the coordinates of the centroid calculated by the centroid calculation unit 4102. As a result, the coordinate calculation unit 4104 calculates the relative coordinates of the center of gravity with respect to the midpoint.

ステップS508にて、第1判断部4140は、ステップS506にて算出された値が第1の閾値以上か否かを判断する。第1の閾値以上と判断した場合には(ステップS508にてYES)、処理はステップS510へと移される。もしそうでないと(ステップS508にてNO)、処理はステップS520へと移される。   In step S508, first determination unit 4140 determines whether the value calculated in step S506 is equal to or greater than a first threshold value. If it is determined that the value is equal to or greater than the first threshold value (YES in step S508), the process proceeds to step S510. If not (NO in step S508), the process proceeds to step S520.

ステップS510にて、第1判断部4140は、ステップS506にて算出された値の符号がプラスか否かを判断する(ステップS510)。符号がプラスと判断した場合には(ステップS510にてYES)、処理はステップS512へと移される。もしそうでないと(ステップS510にてNO)、処理はステップS514へと移される。   In step S510, first determination unit 4140 determines whether the sign of the value calculated in step S506 is positive (step S510). If it is determined that the sign is positive (YES in step S510), the process proceeds to step S512. If not (NO in step S510), the process proceeds to step S514.

ステップS512にて、第1生成部4180は、単調化装置306に対し、第1の制御信号を出力する。第1の制御信号の出力には、I/O336が使用される。このとき出力される第1の制御信号は、単調化装置306の位置を図1に示すX軸方向に移動させるためのものである。   In step S512, first generation unit 4180 outputs a first control signal to monotonization device 306. An I / O 336 is used to output the first control signal. The first control signal output at this time is for moving the position of the monotonizing device 306 in the X-axis direction shown in FIG.

ステップS514にて、第2生成部4182は、単調化装置306に対し第1の制御信号を出力する。このとき出力される制御信号は、図1のX軸の負の方向に単調化装置を移動させるためのものである。   In step S514, second generation unit 4182 outputs the first control signal to monotonization device 306. The control signal output at this time is for moving the monotonic device in the negative direction of the X axis in FIG.

ステップS520にて、I/O336は、測定器310からプロファイルデータを受付ける。プロファイルデータが受付けられると、CPU338の制御により、メモリ332はプロファイルデータを記憶する。プロファイルデータが記憶された後、第1生成部4180と第2生成部4182とは、第1の制御信号の生成をいったん停止する。   In step S520, I / O 336 accepts profile data from measuring instrument 310. When the profile data is accepted, the memory 332 stores the profile data under the control of the CPU 338. After the profile data is stored, the first generation unit 4180 and the second generation unit 4182 once stop generating the first control signal.

ステップS522にて、第1算出部4120は、内部領域の疑似積分値を算出する。第2算出部4122は、外部領域の疑似積分値を算出する。   In step S522, first calculation unit 4120 calculates a pseudo-integral value of the inner region. The second calculation unit 4122 calculates a pseudo-integral value of the outer region.

ステップS524にて、第3判断部4160と第4判断部4162とは、それぞれ疑似積分値の差を算出する。   In step S524, third determination unit 4160 and fourth determination unit 4162 calculate the difference between the pseudo-integral values.

ステップS526にて、第3判断部4160は、疑似積分値の差が第3の閾値以上か否かを判断する。併せて第4判断部4162は、疑似積分値の差が第4の閾値以下か否かを判断する。これらの判断により、要件判断部416は、算出された疑似積分値の差が閾値以上か否かを判断することとなる。閾値以上と判断された場合には(ステップS526にてYES)、もしそうでなければ(ステップS526にてNO)、処理はステップS530へと移される。   In step S526, third determination unit 4160 determines whether the difference between the pseudo-integral values is equal to or greater than a third threshold value. In addition, the fourth determination unit 4162 determines whether or not the difference between the pseudo integration values is equal to or less than the fourth threshold value. Based on these determinations, the requirement determining unit 416 determines whether or not the calculated pseudo-integral difference is equal to or greater than a threshold value. If it is determined that the threshold value is exceeded (YES in step S526), if not (NO in step S526), the process proceeds to step S530.

ステップS528にて、第3判断部4160は、ステップS524にて算出された値の符号がプラスか否かを判断することとなる。符号がプラスと判断した場合には(ステップS528にてYES)、処理はステップS532へと移される。もしそうでないと(ステップS528にてNO)、処理はステップS534へと移される。   In step S528, third determination unit 4160 determines whether the sign of the value calculated in step S524 is positive. If it is determined that the sign is positive (YES in step S528), the process proceeds to step S532. Otherwise (NO in step S528), the process proceeds to step S534.

ステップS530にて、CPU338は、被加工物に対する加工が終了したか否かを判断する。加工が終了したと判断した場合には(ステップS530にてYES)、処理は終了する。もしそうでないと(ステップS530にてNO)、処理はステップS502へと移される。   In step S530, CPU 338 determines whether or not processing on the workpiece has been completed. If it is determined that the processing has ended (YES in step S530), the process ends. If not (NO in step S530), the process proceeds to step S502.

ステップS532にて、距離信号生成部420は、レーザ光の照射面積が大きくなるように、調整器304に対し、第1の制御信号を出力する。ステップS534にて、距離信号生成部420は、レーザ光の径が小さくなるように、第2の制御信号を出力させる。   In step S532, the distance signal generation unit 420 outputs a first control signal to the adjuster 304 so that the irradiation area of the laser light is increased. In step S534, the distance signal generation unit 420 outputs the second control signal so that the diameter of the laser beam is reduced.

以上のような構造およびフローチャートに基づく、レーザ加工装置の動作について説明する。   The operation of the laser processing apparatus based on the above structure and flowchart will be described.

[回折型光学素子の中心に対し、レーザ光の中心がX軸の正の方向にずれている場合]
CPU338は、レーザ発振器302に対してレーザ光の出力を開始させる(ステップS500)。出力が開始されると、メモリ332は、プロファイルデータを記憶する(ステップS502)。プロファイルデータが記憶されると、傾向算出部410は、照射されたレーザ光の強度の分布における、中点と重心とをメモリ332に記憶させる(ステップS504)。値が記憶されると、傾向算出部410は、中点と重心との差を算出する(ステップS506)。
[When the center of the laser beam is shifted in the positive direction of the X axis with respect to the center of the diffractive optical element]
The CPU 338 causes the laser oscillator 302 to start outputting laser light (step S500). When output is started, the memory 332 stores profile data (step S502). When the profile data is stored, the tendency calculation unit 410 stores the midpoint and the center of gravity in the distribution of the intensity of the irradiated laser light in the memory 332 (step S504). When the value is stored, the trend calculation unit 410 calculates the difference between the midpoint and the center of gravity (step S506).

差が算出されると、範囲判断部414は、ステップS506にて算出された差が第1の閾値以上か否かを判断する(ステップS508)。   When the difference is calculated, the range determination unit 414 determines whether or not the difference calculated in step S506 is greater than or equal to the first threshold (step S508).

図9は、レーザ光の強度分布を表わす図である。図9のうち下半分の部分は図1に示すX軸に対するレーザ光の強度の分布を表わす。この部分の横軸は図1に示すX軸を表わす。この部分の縦軸は、レーザ光の強度を表わす。図9のうち上半分の部分は、レーザ光の強度の分布を線の間隔で表わす。線の間隔が広い部分ほど、レーザ光の強度は大きい。この部分の横軸は図1に示すX軸を表わす。この部分の縦軸は図1におけるY軸を表わす。レーザ光の強度の分布が図9に示す分布となっている場合、レーザ光の光軸は、回折型光学素子の中心に対して図1に示すX軸方向にずれている。図10は、このことを表わす概念図である。図10の横軸は、図1に示すX軸を示す。図10の縦軸は、図1に示すY軸を示す。図10に示す2つの円のうち、内側の円はレーザ光を表わす。外側は回折型光学素子を表わす。   FIG. 9 is a diagram showing the intensity distribution of laser light. The lower half of FIG. 9 represents the intensity distribution of the laser beam with respect to the X axis shown in FIG. The horizontal axis of this portion represents the X axis shown in FIG. The vertical axis of this part represents the intensity of the laser beam. The upper half of FIG. 9 represents the intensity distribution of the laser beam by the interval between the lines. The intensity of the laser beam increases as the distance between the lines increases. The horizontal axis of this portion represents the X axis shown in FIG. The vertical axis of this portion represents the Y axis in FIG. When the distribution of the intensity of the laser light is as shown in FIG. 9, the optical axis of the laser light is shifted in the X-axis direction shown in FIG. 1 with respect to the center of the diffractive optical element. FIG. 10 is a conceptual diagram showing this. The horizontal axis in FIG. 10 represents the X axis shown in FIG. The vertical axis in FIG. 10 represents the Y axis shown in FIG. Of the two circles shown in FIG. 10, the inner circle represents the laser beam. The outside represents a diffractive optical element.

この場合、算出された値は第1の閾値以上とすると(ステップ508にてYES)、範囲判断部414は、算出された差の符号がプラスか否かを判断する(ステップS510)。レーザ光の強度の分布が図9に示す分布となっている場合、符号はプラスになるので(ステップS510にてYES)、第1生成部4180は、単調化装置306に対し、第1の制御信号を出力する。これにより、単調化装置306は図1に示すX軸の進行方向に回折型光学素子を移動させる(ステップS512)。   In this case, if the calculated value is equal to or greater than the first threshold (YES in step 508), range determination unit 414 determines whether or not the sign of the calculated difference is positive (step S510). If the intensity distribution of the laser light is the distribution shown in FIG. 9, the sign is positive (YES in step S <b> 510), and therefore the first generation unit 4180 performs first control on the monotonization device 306. Output a signal. Thereby, the monotonization device 306 moves the diffractive optical element in the traveling direction of the X axis shown in FIG. 1 (step S512).

回折型光学素子の位置が移動されると、ステップS502からステップS506までの処理を経て、範囲判断部414は、ステップS506にて算出された差が第1の閾値以上か否かを判断する(ステップS508)。   When the position of the diffractive optical element is moved, through the processing from step S502 to step S506, the range determination unit 414 determines whether or not the difference calculated in step S506 is equal to or greater than a first threshold ( Step S508).

図11は、図1に示すX軸に対するレーザ光の強度の分布を表わす図である。図11の横軸は図1に示すX軸を表わす。図11の縦軸は、レーザ光の強度を表わす。レーザ光の強度の分布が図11に示す分布となっている場合、レーザ光の光軸は、回折型光学素子の中心に一致している。図12は、このことを表わす概念図である。図12の横軸は、図1に示すX軸を示す。図12の縦軸は、図1に示すY軸を示す。図12に示す2つの円のうち、内側の円はレーザ光を表わす。外側は回折型光学素子を表わす。   FIG. 11 is a diagram showing the distribution of the intensity of the laser beam with respect to the X axis shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 11 represents the X axis shown in FIG. The vertical axis in FIG. 11 represents the intensity of the laser beam. When the intensity distribution of the laser light is as shown in FIG. 11, the optical axis of the laser light coincides with the center of the diffractive optical element. FIG. 12 is a conceptual diagram showing this. The horizontal axis in FIG. 12 represents the X axis shown in FIG. The vertical axis in FIG. 12 represents the Y axis shown in FIG. Of the two circles shown in FIG. 12, the inner circle represents the laser beam. The outside represents a diffractive optical element.

ステップS512の処理により、回折型光学素子の中心にレーザ光の光軸が一致したとすると、ステップS506にて算出された差が第1の閾値を下回る。図11の図が表わすように、中点と重心とが一致するためである。ステップS506にて算出された差が第1の閾値を下回るので(ステップS508にてNO)、CPU338は、メモリ332にプロファイルデータを記憶させる(ステップS520)。プロファイルデータが記憶されると、強度算出部412は、外部領域の疑似積分値と内部領域の疑似積分値とを算出する(ステップS522)。外部領域の疑似積分値と内部領域の疑似積分値とが算出されると、要件判断部416は、疑似積分値の差を算出する(ステップS524)。差が算出されると、要件判断部416は、算出された差が第3の閾値以上か否かを判断する(ステップS526)。算出された差が第3の閾値以上となる場合には、図1に示すX軸に対するレーザ光の強度の分布を表わす線がカーブを描く。算出された差が第3の閾値を下回る場合には、その線が直線を描く。これにより、図11に示す場合には、算出された差が第3の閾値を下回るので(ステップS526にてNO)、CPU338は、被加工物に対する加工が終了したか否かを判断する(ステップS530)。当初、加工は終了していないので(ステップS530にてNO)、ステップS502からステップS530までの処理が繰返される。その後、加工が終了すると(ステップS530にてYES)、処理は終了する。   If the optical axis of the laser beam coincides with the center of the diffractive optical element by the process in step S512, the difference calculated in step S506 is below the first threshold value. This is because the midpoint and the center of gravity coincide as shown in the diagram of FIG. Since the difference calculated in step S506 is below the first threshold (NO in step S508), CPU 338 stores the profile data in memory 332 (step S520). When the profile data is stored, the intensity calculator 412 calculates the pseudo-integral value of the outer region and the pseudo-integral value of the inner region (step S522). When the pseudo-integral value of the outer region and the pseudo-integral value of the inner region are calculated, the requirement determining unit 416 calculates a difference between the pseudo-integral values (step S524). When the difference is calculated, the requirement determining unit 416 determines whether or not the calculated difference is greater than or equal to the third threshold value (step S526). When the calculated difference is equal to or greater than the third threshold value, a line representing the laser light intensity distribution with respect to the X axis shown in FIG. 1 draws a curve. If the calculated difference is below the third threshold, the line draws a straight line. Accordingly, in the case shown in FIG. 11, the calculated difference is less than the third threshold (NO in step S526), and thus CPU 338 determines whether or not the processing on the workpiece has been completed (step S526). S530). Since the processing has not been completed initially (NO in step S530), the processing from step S502 to step S530 is repeated. Thereafter, when the processing ends (YES in step S530), the process ends.

[回折型光学素子の中心に対し、レーザ光の中心がX軸の負の方向にずれている場合]
ステップS500からステップS506までの処理を経て、範囲判断部414は、ステップS506にて算出された差が第1の閾値以上か否かを判断する(ステップS508)。
[When the center of the laser beam is shifted in the negative direction of the X axis with respect to the center of the diffractive optical element]
Through the processing from step S500 to step S506, the range determination unit 414 determines whether or not the difference calculated in step S506 is greater than or equal to the first threshold (step S508).

図13は、図1に示すX軸に対するレーザ光の強度の分布を表わす図である。図13の横軸は図1に示すX軸を表わす。図13の縦軸は、レーザ光の強度を表わす。レーザ光の強度の分布が図13に示す分布となっている場合、レーザ光の光軸は、回折型光学素子の中心に対して図1に示すX軸方向とは逆の方向にずれている。図14は、このことを表わす概念図である。図14の横軸は、図1に示すX軸を示す。図14の縦軸は、図1に示すY軸を示す。図14に示す2つの円のうち、内側の円はレーザ光を表わす。外側は回折型光学素子を表わす。   FIG. 13 is a diagram showing the distribution of the intensity of the laser beam with respect to the X axis shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 13 represents the X axis shown in FIG. The vertical axis in FIG. 13 represents the intensity of the laser beam. When the laser light intensity distribution is as shown in FIG. 13, the optical axis of the laser light is shifted in the direction opposite to the X-axis direction shown in FIG. 1 with respect to the center of the diffractive optical element. . FIG. 14 is a conceptual diagram showing this. The horizontal axis in FIG. 14 represents the X axis shown in FIG. The vertical axis in FIG. 14 represents the Y axis shown in FIG. Of the two circles shown in FIG. 14, the inner circle represents the laser beam. The outside represents a diffractive optical element.

この場合、算出された値は第1の閾値以上とすると(ステップ508にてYES)、範囲判断部414は、算出された差の符号がプラスか否かを判断する(ステップS510)。レーザ光の強度の分布が図13に示す分布となっている場合、符号はマイナスになるので(ステップS510にてNO)、第2生成部4182は、単調化装置306に対し第1の制御信号を出力する。これにより、単調化装置306は図1に示すX軸の進行方向とは逆の方向に回折型光学素子を移動させる(ステップS514)。   In this case, if the calculated value is equal to or greater than the first threshold (YES in step 508), range determination unit 414 determines whether or not the sign of the calculated difference is positive (step S510). If the intensity distribution of the laser light is the distribution shown in FIG. 13, the sign is negative (NO in step S <b> 510), so second generation unit 4182 provides the first control signal to monotonization device 306. Is output. As a result, the monotonizing device 306 moves the diffractive optical element in the direction opposite to the X axis traveling direction shown in FIG. 1 (step S514).

[レーザ光のビーム径が適正値に比べ大きすぎる場合]
ステップS500からステップS506までの処理を経て、範囲判断部414は、ステップS506にて算出された差が第1の閾値以上か否かを判断する(ステップS508)。この場合、ステップS506にて算出された差が第1の閾値を下回るとすると(ステップS508にてNO)、ステップS520からステップS524までの処理を経て、要件判断部416は、算出された差が第3の閾値以上か否かを判断する(ステップS526)。
[When the laser beam diameter is too large compared to the appropriate value]
Through the processing from step S500 to step S506, the range determination unit 414 determines whether or not the difference calculated in step S506 is greater than or equal to the first threshold (step S508). In this case, if the difference calculated in step S506 is less than the first threshold value (NO in step S508), the requirement determining unit 416 performs the processing from step S520 to step S524. It is determined whether it is equal to or greater than a third threshold (step S526).

図15は、レーザ光の強度分布を表わす図である。図15のうち下半分の部分は図1に示すX軸に対するレーザ光の強度の分布を表わす。この部分の横軸は図1に示すX軸を表わす。この部分の縦軸は、レーザ光の強度を表わす。図15のうち上半分の部分は、レーザ光の強度の分布を線の間隔で表わす。線の間隔が広い部分ほど、レーザ光の強度は大きい。この部分の横軸は図1に示すX軸を表わす。この部分の縦軸は図1におけるY軸を表わす。レーザ光の強度の分布が図15に示す分布となっていることは、レーザ光の断面の差渡しすなわちビーム径が適正値に比べ大きすぎることを表わす。図16は、このことを表わす概念図である。図16の横軸は、図1に示すX軸を示す。図16の縦軸は、図1に示すY軸を示す。図16に示す2つの円のうち、内側の円はレーザ光を表わす。外側は回折型光学素子を表わす。   FIG. 15 is a diagram showing the intensity distribution of laser light. The lower half of FIG. 15 represents the intensity distribution of the laser beam with respect to the X axis shown in FIG. The horizontal axis of this portion represents the X axis shown in FIG. The vertical axis of this part represents the intensity of the laser beam. The upper half part of FIG. 15 represents the intensity distribution of the laser beam by the interval between the lines. The intensity of the laser beam increases as the distance between the lines increases. The horizontal axis of this portion represents the X axis shown in FIG. The vertical axis of this portion represents the Y axis in FIG. The distribution of the intensity of the laser light as shown in FIG. 15 indicates that the cross section difference of the laser light, that is, the beam diameter is too large compared to the appropriate value. FIG. 16 is a conceptual diagram showing this. The horizontal axis in FIG. 16 represents the X axis shown in FIG. The vertical axis in FIG. 16 represents the Y axis shown in FIG. Of the two circles shown in FIG. 16, the inner circle represents the laser beam. The outside represents a diffractive optical element.

レーザ光の強度の分布が図15に示す分布となっている場合、算出された差は第3の閾値以上となるので(ステップS526にてYES)、要件判断部416は、算出された差の符号がプラスか否かを判断する(ステップS528)。この場合、符号がマイナスとすると(ステップS528にてNO)、距離信号生成部420は、レーザ光の径が小さくなるように、第2の制御信号を出力させる。調整器304は、レンズ間の距離を小さくすることにより、ビーム径を小さくさせる(ステップS534)。   When the distribution of the intensity of the laser light is the distribution shown in FIG. 15, the calculated difference is equal to or greater than the third threshold (YES in step S526). Therefore, the requirement determining unit 416 calculates the difference between the calculated differences. It is determined whether or not the sign is positive (step S528). In this case, if the sign is negative (NO in step S528), distance signal generation unit 420 outputs the second control signal so that the diameter of the laser beam is reduced. The adjuster 304 reduces the beam diameter by reducing the distance between the lenses (step S534).

[レーザ光のビーム径が適正値に比べ小さすぎる場合]
ステップS500からステップS524までの処理を経て、要件判断部416は、算出された差が第3の閾値以上か否かを判断する(ステップS526)。
[When the laser beam diameter is too small compared to the appropriate value]
Through the processing from step S500 to step S524, the requirement determining unit 416 determines whether or not the calculated difference is equal to or greater than a third threshold (step S526).

図17は、図1に示すX軸に対するレーザ光の強度の分布を表わす図である。図17の横軸は図1に示すX軸を表わす。図17の縦軸は、レーザ光の強度を表わす。レーザ光の強度の分布が図17に示す分布となっていることは、レーザ光のビーム径が適正値に比べ小さすぎることを表わす。図18は、このことを表わす概念図である。図18の横軸は、図1に示すX軸を示す。図18の縦軸は、図1に示すY軸を示す。図18に示す2つの円のうち、内側の円はレーザ光を表わす。外側は回折型光学素子を表わす。   FIG. 17 is a diagram showing the intensity distribution of the laser beam with respect to the X axis shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 17 represents the X axis shown in FIG. The vertical axis in FIG. 17 represents the intensity of the laser beam. The distribution of the intensity of the laser beam shown in FIG. 17 indicates that the beam diameter of the laser beam is too small compared to the appropriate value. FIG. 18 is a conceptual diagram showing this. The horizontal axis in FIG. 18 represents the X axis shown in FIG. The vertical axis in FIG. 18 represents the Y axis shown in FIG. Of the two circles shown in FIG. 18, the inner circle represents the laser beam. The outside represents a diffractive optical element.

レーザ光の強度の分布が図17に示す分布となっている場合、算出された差は第3の閾値以上となるので(ステップS526にてYES)、要件判断部416は、算出された差の符号がプラスか否かを判断する(ステップS528)。この場合、符号がプラスとすると(ステップS528にてYES)、距離信号生成部420は、ビーム径を大きくするように、第2の制御信号を調整器304に出力する。調整器304は、レンズ間の距離を大きくすることにより、ビーム径を大きくさせる(ステップS532)。   If the intensity distribution of the laser light is the distribution shown in FIG. 17, the calculated difference is equal to or greater than the third threshold (YES in step S526), so the requirement determining unit 416 calculates the difference between the calculated differences. It is determined whether or not the sign is positive (step S528). In this case, if the sign is positive (YES in step S528), distance signal generator 420 outputs the second control signal to adjuster 304 so as to increase the beam diameter. The adjuster 304 increases the beam diameter by increasing the distance between the lenses (step S532).

以上のようにして、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、レーザ光線の強度分布を表わす複数の値に基づき、レーザ光の径や回折型光学素子の位置が適切か否かを判断する。本実施の形態に係るレーザ加工装置は、レーザ光の径や回折型光学素子の位置が適切でない場合、それらを最適化するための制御を実施する。これにより、レーザ加工装置の振動や熱レンズ現象などによりレーザ光線が悪影響を受けた場合でも、短時間にその影響を解消できる。その結果、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制することにより良好な加工面を得ることができるレーザ加工装置を提供することができる。   As described above, the laser processing apparatus according to the present embodiment determines whether the diameter of the laser beam and the position of the diffractive optical element are appropriate based on a plurality of values representing the intensity distribution of the laser beam. When the laser beam diameter and the position of the diffractive optical element are not appropriate, the laser processing apparatus according to the present embodiment performs control for optimizing them. Thereby, even when the laser beam is adversely affected by vibration of the laser processing apparatus or thermal lens phenomenon, the influence can be eliminated in a short time. As a result, it is possible to provide a laser processing apparatus capable of obtaining a good processed surface by suppressing the influence of vibration of the laser processing apparatus and the so-called thermal lens effect.

また、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、レーザ光の強度に対するそのレーザ光を受けた部分の分布に関する傾向を算出し、それらに基づいて制御を実施する。これにより、回折型光学素子を通過したレーザ光の性質に基づいて、レーザ光の径や回折型光学素子の位置が適切か否かを判断できる。   In addition, the laser processing apparatus according to the present embodiment calculates a tendency relating to the distribution of the portion that has received the laser light with respect to the intensity of the laser light, and performs control based on the tendency. Thereby, it is possible to determine whether the diameter of the laser light and the position of the diffractive optical element are appropriate based on the property of the laser light that has passed through the diffractive optical element.

また、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、測定器310が受けたレーザ光のいずれかの差渡しの中点と、その差渡しにおけるレーザ光の強度の重心とに基づいて、レーザ光の光軸と回折型光学素子の位置との関係を最適化する。測定器310が受けたレーザ光のいずれかの差渡しの中点とその差渡しにおけるレーザ光の強度の重心との関係は、レーザ光の強度の分布によく対応している。また、その中点と重心とは、算出が容易な値である。これにより、制御装置312は、レーザ光の強度の分布がどのようになっているかということを簡単かつ的確に判断できる。その結果、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を迅速かつ的確に抑制できる、レーザ加工装置を提供することができる。   Further, the laser processing apparatus according to the present embodiment is based on the midpoint of any difference of the laser light received by the measuring instrument 310 and the center of gravity of the intensity of the laser light in the difference. The relationship between the optical axis and the position of the diffractive optical element is optimized. The relationship between the midpoint of any difference of the laser light received by the measuring device 310 and the center of gravity of the laser light intensity in the difference corresponds well to the intensity distribution of the laser light. Further, the midpoint and the center of gravity are values that can be easily calculated. As a result, the control device 312 can easily and accurately determine the distribution of the intensity of the laser light. As a result, it is possible to provide a laser processing apparatus that can quickly and accurately suppress the influence of vibration of the laser processing apparatus and the so-called thermal lens effect.

また、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、擬似積分値に基づいて、レーザ光の差渡しの長さすなわちレーザ光の径を最適化する。擬似積分値同士の関係は、レーザ光の差渡しの長さによく対応している。これにより、制御装置312は、レーザ光の差渡しの距離が最適か否か、最適でないとすれば長すぎるのか短すぎるのかを的確に判断できる。その結果、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を的確に抑制できる、レーザ加工装置を提供することができる。   Further, the laser processing apparatus according to the present embodiment optimizes the length of the laser beam passing, that is, the diameter of the laser beam, based on the pseudo-integral value. The relationship between the pseudo-integral values corresponds well to the length of the laser beam passing. As a result, the control device 312 can accurately determine whether or not the laser beam passing distance is optimal, and if it is not optimal, it is too long or too short. As a result, it is possible to provide a laser processing apparatus capable of accurately suppressing the influence of vibration of the laser processing apparatus and the so-called thermal lens effect.

また、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、擬似積分値の差と閾値との関係に基づいて、レーザ光の差渡しの長さすなわちレーザ光の径を最適化する。擬似積分値の差と閾値との関係は、制御装置312にとってある要件を満たすか否かの判断が容易な関係である。これにより、制御装置312は、レーザ光の差渡しの距離が最適か否か、最適でないとすれば長すぎるのか短すぎるのかを的確かつ迅速に判断できる。その結果、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を的確かつ迅速に抑制できる、レーザ加工装置を提供することができる。   Further, the laser processing apparatus according to the present embodiment optimizes the length of the laser beam passing, that is, the diameter of the laser beam, based on the relationship between the difference between the pseudo-integral values and the threshold value. The relationship between the difference between the pseudo-integral values and the threshold value is an easy relationship for the control device 312 to determine whether or not a certain requirement is satisfied. As a result, the control device 312 can accurately and quickly determine whether or not the laser beam passing distance is optimal, and if it is not optimal, it is too long or too short. As a result, it is possible to provide a laser processing apparatus that can accurately and quickly suppress the influence of vibration of the laser processing apparatus and the so-called thermal lens effect.

また、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、レーザ光の照射を受けた領域のいずれかの差渡し上の部分における、レーザ光の強度と差渡し上の複数の部分の位置とを表わす情報を、強度情報として用いる。上述した中点や重心は、そのような情報以外の情報によって算出されたものであってもよいが、本実施の形態の場合、そのような情報が強度情報として用いられるので、測定器310のどの部分にレーザ光が照射されたかということを制御装置312は容易に判断できる。   In addition, the laser processing apparatus according to the present embodiment provides information indicating the intensity of the laser light and the positions of the plurality of portions on the difference in any portion of the region that has been irradiated with the laser light. Is used as intensity information. The midpoint and the center of gravity described above may be calculated based on information other than such information, but in the case of the present embodiment, such information is used as intensity information. The control device 312 can easily determine which part is irradiated with the laser beam.

また、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、回折型光学素子の位置を移動させることにより、回折型光学素子の位置に対するレーザ光の光軸の位置を調節する。これにより、レーザ光の光源の方向を変更することよりも、容易に光軸の位置を最適化できる。その結果、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制することにより良好な加工面を容易に得ることができるレーザ加工装置を提供することができる。   Further, the laser processing apparatus according to the present embodiment adjusts the position of the optical axis of the laser beam with respect to the position of the diffractive optical element by moving the position of the diffractive optical element. As a result, the position of the optical axis can be easily optimized rather than changing the direction of the laser light source. As a result, it is possible to provide a laser processing apparatus that can easily obtain a good processed surface by suppressing the influence of vibration of the laser processing apparatus and the so-called thermal lens effect.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the laser processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る調整器の構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the regulator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る制御装置の構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るCPUが担当する機能を表わす機能ブロック図である。It is a functional block diagram showing the function in charge of CPU which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る単調化装置の構成を表わす概念図である。It is a conceptual diagram showing the structure of the monotonization apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る測定器の構成を表わす概念図である。It is a conceptual diagram showing the structure of the measuring device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るレーザ光の調整処理の制御の手順を示す第1のフローチャートである。It is a 1st flowchart which shows the procedure of control of the adjustment process of the laser beam which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るレーザ光の調整処理の制御の手順を示す第2のフローチャートである。It is a 2nd flowchart which shows the procedure of control of the adjustment process of the laser beam which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るレーザ光の強度分布を表わす第1の図である。It is a 1st figure showing intensity distribution of the laser beam concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係るレーザ光の光軸の、回折型光学素子の中心に対するずれを表わす第1の概念図である。It is a 1st conceptual diagram showing the shift | offset | difference with respect to the center of a diffraction type optical element of the optical axis of the laser beam which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るレーザ光の強度分布を表わす第2の図である。It is a 2nd figure showing intensity distribution of the laser beam concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係るレーザ光の光軸が回折型光学素子の中心に対してずれていないことを表わす概念図である。It is a conceptual diagram showing that the optical axis of the laser beam which concerns on embodiment of this invention has not shifted | deviated with respect to the center of a diffractive optical element. 本発明の実施の形態に係るレーザ光の強度分布を表わす第3の図である。It is a 3rd figure showing the intensity distribution of the laser beam based on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るレーザ光の光軸の、回折型光学素子の中心に対するずれを表わす第2の概念図である。It is a 2nd conceptual diagram showing the shift | offset | difference with respect to the center of a diffraction type optical element of the optical axis of the laser beam which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るレーザ光の強度分布を表わす第4の図である。It is a 4th figure showing intensity distribution of the laser beam concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係るレーザ光の断面の差渡しが最適値に比べ大きすぎることを表わす概念図である。It is a conceptual diagram showing that the cross-sectional difference of the laser beam which concerns on embodiment of this invention is too large compared with an optimal value. 本発明の実施の形態に係るレーザ光の強度分布を表わす第5の図である。It is a 5th figure showing intensity distribution of the laser beam concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係るレーザ光の断面の差渡しが最適値に比べ小さすぎることを表わす概念図である。It is a conceptual diagram showing that the cross-sectional difference of the laser beam which concerns on embodiment of this invention is too small compared with an optimal value.

符号の説明Explanation of symbols

30 レーザ加工装置、302 レーザ発振器、304 調整器、306 単調化装置、308 ビームウェッジ、310 測定器、312 制御装置、314 テーブル、320 第1レンズ、322 第2レンズ、324 変更機構、326,376 制御回路、330 キーボード、332 メモリ、334 ディスプレイ、336 I/O、338 CPU、370 回折型光学素子、372 X駆動装置、374 Y駆動装置、380 フォトディテクタ、382 出力回路、384 電線、400 対応値算出部、402 個別判断部、404 信号生成部、410 傾向算出部、412 強度算出部、414 範囲判断部、416 要件判断部、418 位置信号生成部、420 距離信号生成部、4100 中点算出部、4102 重心算出部、4104 座標算出部、4120 第1算出部、4122 第2算出部、4140 第1判断部、4142 第2判断部、4160 第3判断部、4162 第4判断部、4180 第1生成部、4182 第2生成部、4200 第3生成部、4202 第4生成部。   30 laser processing device, 302 laser oscillator, 304 adjuster, 306 monotonization device, 308 beam wedge, 310 measuring device, 312 control device, 314 table, 320 first lens, 322 second lens, 324 changing mechanism, 326,376 Control circuit, 330 keyboard, 332 memory, 334 display, 336 I / O, 338 CPU, 370 diffractive optical element, 372 X drive, 374 Y drive, 380 photo detector, 382 output circuit, 384 wire, 400 402, individual determination unit, 404 signal generation unit, 410 trend calculation unit, 412 intensity calculation unit, 414 range determination unit, 416 requirement determination unit, 418 position signal generation unit, 420 distance signal generation unit, 4100 midpoint calculation unit, 4102 Center of gravity calculation unit, 4 04 Coordinate calculation unit, 4120 First calculation unit, 4122 Second calculation unit, 4140 First determination unit, 4142 Second determination unit, 4160 Third determination unit, 4162 Fourth determination unit, 4180 First generation unit, 4182 Second Generation unit, 4200 third generation unit, 4202 fourth generation unit.

Claims (12)

レーザ光を発光するための発光手段と、
前記レーザ光の照射面積を調整するための調整手段と、
光軸からの距離に対する前記レーザ光の強度の分布を回折型光学素子により単調化するための単調化手段と、
前記調整手段が照射面積を調整し前記単調化手段が前記強度の分布を単調化した前記レーザ光の照射を受けて、前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分それぞれにおける前記レーザ光の強度を測定するための測定手段と、
前記調整手段が照射面積を調整し前記単調化手段が前記強度の分布を単調化した前記レーザ光を被加工物に誘導するための誘導手段と、
前記測定手段が測定した前記レーザ光の強度に基づいて、前記調整手段と前記単調化手段とを制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、
前記測定手段が、前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分における前記レーザ光の強度と前記複数の部分の位置とを表わす情報である強度情報を入力するための入力手段と、
前記強度情報を記憶するための記憶手段と、
前記調整手段および前記単調化手段に対し、前記単調化手段の移動を表わす制御信号である第1の制御信号および前記レーザ光の照射面積の変更を表わす制御信号である第2の制御信号を出力するための出力手段と、
前記強度情報を処理するための処理手段とを含み、
前記処理手段は、
前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分における前記レーザ光の強度に関する、複数の種類の値を算出するための対応値算出手段と、
前記複数の種類の値が要件を満たすか否かを個別に判断するための個別判断手段と、
前記複数の種類の値のうちいずれの値が前記要件を満たしたかに対応する内容の、前記第1の制御信号および前記第2の制御信号を生成するための信号生成手段とを含む、レーザ加工装置。
A light emitting means for emitting laser light;
Adjusting means for adjusting the irradiation area of the laser beam;
Monotonization means for monotonizing the intensity distribution of the laser beam with respect to the distance from the optical axis by means of a diffractive optical element;
The adjustment means adjusts the irradiation area, and the monotonization means receives the laser light that has monotonized the intensity distribution, and the laser light in each of a plurality of portions of the region irradiated with the laser light is received. A measuring means for measuring the strength;
Guidance means for guiding the laser beam, which the adjustment means adjusts the irradiation area and the monotonization means monotonizes the intensity distribution, to the workpiece;
Control means for controlling the adjustment means and the monotonization means based on the intensity of the laser beam measured by the measurement means,
The control means includes
Input means for inputting intensity information, which is information representing the intensity of the laser light and the position of the plurality of portions in a plurality of portions of the region irradiated with the laser light;
Storage means for storing the intensity information;
A first control signal, which is a control signal indicating movement of the monotonization means, and a second control signal, which is a control signal indicating change of the irradiation area of the laser beam, are output to the adjustment means and the monotonization means. Output means for
Processing means for processing the intensity information,
The processing means includes
Corresponding value calculation means for calculating a plurality of types of values relating to the intensity of the laser light in a plurality of portions of the region irradiated with the laser light;
Individual determination means for individually determining whether or not the plurality of types of values satisfy a requirement;
Laser processing including signal generation means for generating the first control signal and the second control signal, the content corresponding to which of the plurality of types of values satisfies the requirement apparatus.
前記対応値算出手段は、
前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分における前記レーザ光の強度の前記複数の部分の配置に対する傾向を表わし、かつ前記強度に対する前記配置の影響に大きさが対応する値である傾向値を算出するための傾向算出手段と、
前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分における前記レーザ光の強度の分布を表わす値である分布値を算出するための手段とを含み、
前記個別判断手段は、
前記傾向値が前記第1の閾値から前記第1の閾値を下回る閾値である第2の閾値までの範囲外か否かを判断するための範囲判断手段と、
前記分布値についての前記要件を前記分布値が満たすか否かを判断するための手段とを含み、
前記信号生成手段は、
前記傾向値が前記第1の閾値から前記第2の閾値までの範囲外の場合、前記第1の閾値から前記第2の閾値までの範囲と前記傾向値との関係に対応する内容の前記第1の制御信号を生成するための位置信号生成手段と、
前記分布値についての前記要件を前記分布値が満たす場合、前記第2の制御信号を生成するための手段とを含む、請求項1に記載のレーザ加工装置。
The corresponding value calculating means includes
A tendency value representing a tendency of the intensity of the laser light in the plurality of parts of the region irradiated with the laser light with respect to the arrangement of the plurality of parts, and a magnitude corresponding to the influence of the arrangement on the intensity A trend calculation means for calculating
Means for calculating a distribution value that is a value representing a distribution of the intensity of the laser light in a plurality of portions of the region irradiated with the laser light,
The individual determination means includes
Range determination means for determining whether the tendency value is out of a range from the first threshold value to a second threshold value which is a threshold value lower than the first threshold value;
Means for determining whether the distribution value satisfies the requirement for the distribution value;
The signal generating means includes
When the tendency value is outside the range from the first threshold value to the second threshold value, the first value of the content corresponding to the relationship between the tendency value and the range from the first threshold value to the second threshold value. Position signal generating means for generating one control signal;
The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising: means for generating the second control signal when the distribution value satisfies the requirement for the distribution value.
前記傾向算出手段は、
前記測定手段が受けた前記レーザ光のいずれかの差渡しの中点を前記強度情報に基づいて算出するための中点算出手段と、
前記強度情報に基づき、前記中点算出手段が前記中点を算出した前記差渡しにおける前記レーザ光の強度の重心を算出するための重心算出手段と、
前記中点に対する前記重心の相対座標に対応する値を前記傾向値として算出するための座標算出手段とを含む、請求項2に記載のレーザ加工装置。
The trend calculating means includes
A midpoint calculating means for calculating a midpoint of any difference of the laser light received by the measuring means based on the intensity information;
Based on the intensity information, centroid calculating means for calculating the centroid of the intensity of the laser beam in the difference where the midpoint calculating means has calculated the midpoint;
The laser processing apparatus according to claim 2, further comprising: coordinate calculation means for calculating a value corresponding to a relative coordinate of the center of gravity with respect to the midpoint as the tendency value.
前記対応値算出手段は、
前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分の配置に対する前記レーザ光の強度の傾向を表す値を算出するための手段と、
前記測定手段が前記レーザ光の照射を受けた領域の内部にあり、かつ前記領域の中心を囲む境界に対し、内側にある前記部分の、前記レーザ光の強度の総和と、前記境界に対し、外側にある前記部分の、前記レーザ光の強度の総和とを算出するための強度算出手段とを含み、
前記個別判断手段は、
前記レーザ光の強度の傾向を表す値が、前記レーザ光の強度の傾向を表す値についての前記要件を満たすか否かを判断するための手段と、
前記強度算出手段が算出した2種類の総和が大小関係の要件を満たすか否かを判断するための要件判断手段とを含み、
前記信号生成手段は、
前記レーザ光の強度の傾向を表す値が、前記レーザ光の強度の傾向を表す値についての前記要件を満たす場合、前記レーザ光の強度の傾向に対応する内容の前記第1の制御信号を生成するための手段と、
前記2種類の総和が前記大小関係の要件を満たす場合、前記大小関係の要件に対応する内容の前記第2の制御信号を生成するための距離信号生成手段とを含む、請求項1に記載のレーザ加工装置。
The corresponding value calculating means includes
Means for calculating a value representing a tendency of the intensity of the laser beam with respect to the arrangement of a plurality of portions of the region irradiated with the laser beam;
The measuring means is inside the region irradiated with the laser light, and with respect to the boundary surrounding the center of the region, the sum of the intensities of the laser light of the portion inside, with respect to the boundary, Intensity calculating means for calculating the sum of the intensities of the laser beams of the portion on the outside,
The individual determination means includes
Means for determining whether a value representing a tendency of the intensity of the laser light satisfies the requirement for a value representing the tendency of the intensity of the laser light;
A requirement determining means for determining whether or not the two types of sums calculated by the intensity calculating means satisfy the requirements of magnitude relation;
The signal generating means includes
If the value representing the laser light intensity trend satisfies the requirement for the value representing the laser light intensity trend, the first control signal having the content corresponding to the laser light intensity trend is generated. Means for
2. The distance signal generating means for generating the second control signal having a content corresponding to the magnitude relation requirement when the two types of sums satisfy the magnitude relation requirement. Laser processing equipment.
前記要件判断手段は、前記境界に対し内側にある前記部分の前記レーザ光の強度の総和から前記境界に対し外側にある前記部分の前記レーザ光の強度の総和を減算した値である強度差が、正の値を表わす閾値である第3の閾値以上か否かを判断するための手段を含み、
前記距離信号生成手段は、前記強度差が前記第3の閾値以上の場合、前記レーザ光の照射面積の拡大を表わす前記第2の制御信号を生成するための手段を含む、請求項4に記載のレーザ加工装置。
The requirement determining means has an intensity difference that is a value obtained by subtracting a sum of intensity of the laser light of the portion outside the boundary from a sum of intensity of the laser light of the portion inside the boundary. , Including means for determining whether or not a third threshold which is a threshold representing a positive value is greater than or equal to
The distance signal generating means includes means for generating the second control signal representing an enlargement of an irradiation area of the laser beam when the intensity difference is equal to or greater than the third threshold value. Laser processing equipment.
前記要件判断手段は、前記境界に対し内側にある前記部分の前記レーザ光の強度の総和から前記境界に対し外側にある前記部分の前記レーザ光の強度の総和を減算した値である強度差が、負の値を表わす閾値である第4の閾値以下か否かを判断するための手段を含み、
前記距離信号生成手段は、前記強度差が前記第4の閾値以下の場合、前記レーザ光の照射面積の縮小を表わす前記第2の制御信号を生成するための手段を含む、請求項4に記載のレーザ加工装置。
The requirement determining means has an intensity difference which is a value obtained by subtracting a total sum of the intensity of the laser light of the portion outside the boundary from a total sum of the intensity of the laser light of the portion inside the boundary. , Including means for determining whether or not a threshold value representing a negative value is equal to or less than a fourth threshold value,
The distance signal generating means includes means for generating the second control signal representing a reduction in the irradiation area of the laser light when the intensity difference is equal to or smaller than the fourth threshold value. Laser processing equipment.
前記強度情報は、前記レーザ光の照射を受けた領域のいずれかの差し渡し上の前記部分における、前記レーザ光の強度と前記複数の部分の位置とを表わす情報を含み、
前記強度算出手段は、
前記レーザ光の強度が第5の閾値以上となる前記差し渡し上の部分のうち、距離が最大となる2つの部分の位置に基づいて、前記差し渡しの中点を算出するための中点算出手段と、
前記差し渡しの中点からの距離が第6の閾値以下の前記部分における前記レーザ光の強度の総和を算出するための第1の総和算出手段と、
前記差し渡しの中点からの距離が前記第6の閾値を超える前記部分における前記レーザ光の強度の総和を算出するための第2の総和算出手段とを含む、請求項4に記載のレーザ加工装置。
The intensity information includes information representing the intensity of the laser beam and the positions of the plurality of portions in the portion on any span of the region irradiated with the laser beam,
The intensity calculating means includes
A midpoint calculating means for calculating a midpoint of the passing based on the positions of the two portions where the distance is maximum among the portions on the passing where the intensity of the laser beam is equal to or greater than a fifth threshold; ,
First sum total calculating means for calculating the sum of the intensities of the laser beams in the portion whose distance from the middle point of the passing is a sixth threshold or less;
5. The laser processing apparatus according to claim 4, further comprising: a second total sum calculating unit for calculating a total sum of the intensity of the laser light in the portion where the distance from the midpoint of the passing exceeds the sixth threshold value. .
前記強度算出手段は、前記第1の制御信号の生成が停止している期間に、前記境界に対し、内側にある前記部分の、前記レーザ光の強度の総和と、前記境界に対し、外側にある前記部分の、前記レーザ光の強度の総和とを算出するための手段を含む、請求項4に記載のレーザ加工装置。   The intensity calculation means is configured to output the sum of the intensities of the laser light of the portion inside the boundary and the outside of the boundary during a period in which the generation of the first control signal is stopped. The laser processing apparatus according to claim 4, comprising means for calculating a sum of the intensities of the laser beams of the certain part. 前記単調化手段は、前記調整手段が前記照射面積を調整した前記レーザ光の強度の分布を単調化するための手段を含む、請求項1に記載のレーザ加工装置。   2. The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the monotonization means includes means for monotonizing a distribution of intensity of the laser light whose adjustment area has adjusted the irradiation area. 前記単調化手段は、
回折型光学素子と、
前記回折型光学素子の位置を移動させるための移動手段と、
前記第1の制御信号の内容に従って前記移動手段を制御するための手段とを含む、請求項1に記載のレーザ加工装置。
The monotonization means includes
A diffractive optical element;
Moving means for moving the position of the diffractive optical element;
The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising: means for controlling the moving means according to a content of the first control signal.
前記調整手段は、
2枚のレンズと、
光軸が同一となるように相対した状態で前記2枚のレンズの間隔を変更するための変更手段と、
前記第2の制御信号の内容に従って前記変更手段を制御するための手段とを含む、請求項1に記載のレーザ加工装置。
The adjusting means includes
Two lenses,
A changing means for changing the distance between the two lenses in a state in which the optical axes are opposed to each other;
The laser processing apparatus according to claim 1, further comprising means for controlling the changing means in accordance with a content of the second control signal.
レーザ光を発光するための発光手段と、
前記レーザ光の照射面積を調整するための調整手段と、
光軸からの距離に対する前記レーザ光の強度の分布を回折型光学素子により単調化するための単調化手段と、
前記調整手段が照射面積を調整し前記単調化手段が前記強度の分布を単調化した前記レーザ光の照射を受けて、前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分それぞれにおける前記レーザ光の強度を測定するための測定手段と、
前記調整手段が照射面積を調整し前記単調化手段が前記強度の分布を単調化した前記レーザ光を被加工物に誘導するための誘導手段と、
前記測定手段が測定した前記レーザ光の強度に基づいて、前記調整手段と前記単調化手段とを制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、
前記測定手段が、前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分における前記レーザ光の強度と前記複数の部分の位置とを表わす情報である強度情報を入力するための入力手段と、
前記強度情報を記憶するための記憶手段と、
前記調整手段および前記単調化手段に対し、前記単調化手段の移動を表わす制御信号である第1の制御信号および前記レーザ光の照射面積の変更を表わす制御信号である第2の制御信号を出力するための出力手段と、
前記強度情報を処理するための処理手段とを含むレーザ加工装置によるレーザ加工方法であって、
前記レーザ加工方法は、
前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分における前記レーザ光の強度に関する、複数の種類の値を前記処理手段により算出する対応値算出ステップと、
前記複数の種類の値が要件を満たすか否かを前記処理手段により個別に判断する個別判断ステップと、
前記複数の種類の値のうちいずれの値が前記要件を満たしたかに対応する内容の、前記第1の制御信号および前記第2の制御信号を前記処理手段により生成する信号生成ステップとを含む、レーザ加工方法。
A light emitting means for emitting laser light;
Adjusting means for adjusting the irradiation area of the laser beam;
Monotonization means for monotonizing the intensity distribution of the laser beam with respect to the distance from the optical axis by means of a diffractive optical element;
The adjustment means adjusts the irradiation area, and the monotonization means receives the laser light that has monotonized the intensity distribution, and the laser light in each of a plurality of portions of the region irradiated with the laser light is received. A measuring means for measuring the strength;
Guidance means for guiding the laser beam, which the adjustment means adjusts the irradiation area and the monotonization means monotonizes the intensity distribution, to the workpiece;
Control means for controlling the adjustment means and the monotonization means based on the intensity of the laser beam measured by the measurement means,
The control means includes
Input means for inputting intensity information, which is information representing the intensity of the laser light and the position of the plurality of portions in a plurality of portions of the region irradiated with the laser light;
Storage means for storing the intensity information;
A first control signal, which is a control signal indicating movement of the monotonization means, and a second control signal, which is a control signal indicating change of the irradiation area of the laser beam, are output to the adjustment means and the monotonization means. Output means for
A laser processing method using a laser processing apparatus including processing means for processing the intensity information,
The laser processing method includes:
A corresponding value calculating step of calculating a plurality of types of values related to the intensity of the laser beam in a plurality of portions of the region irradiated with the laser beam;
An individual determination step of individually determining whether or not the plurality of types of values satisfy requirements;
Including a signal generation step of generating the first control signal and the second control signal by the processing means with a content corresponding to which value of the plurality of types of values satisfies the requirement, Laser processing method.
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TWI892641B (en) * 2019-01-31 2025-08-01 美商伊雷克托科學工業股份有限公司 Optical system

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