CN101588888A - 激光加工装置及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光加工装置及其加工方法。激光加工装置(1)具有：加工用光光源(2)，其发出用于对牙齿(13A)或牙龈(13B)进行加工的加工用光；卤素灯(3)，其发出用于照射牙齿(13A)或牙龈(13B)的照明光；检测部(4)，其可以检测来自牙齿(13A)或牙龈(13B)的多种波长的光；以及控制部(5)，其控制第1发光部(2)的发光状态。检测部(4)具有受光灵敏度随波长的不同而不同的第1检测元件(6)和第2检测元件(7)，检测不同波长的光的强度，并将检测结果向控制部(5)输出。控制部(5)基于由检测部(4)检测出的不同波长的光各自的光强度之间的比率，对加工用光光源(2)的发光状态进行控制。

Description

激光加工装置及其加工方法
技术领域
本发明涉及一种激光加工装置及其加工方法。
背景技术
当前，作为这种领域的技术，存在例如专利文献1中记载的技术。该文献中记载的激光加工装置具有：发出接合用光的激光光源；发出判定用光的激光光源；以及判定装置，其判定接合状态是否良好。另外，在向加工对象物的接合部照射接合用光后，向接合部照射判定用光，通过使其反射光及辐射光在判定装置中进行受光，从而判定接合状态是否良好。
专利文献1：日本特开平5-335735号公报
发明内容
但是，在上述现有的激光加工装置中，向接合部照射判定用光，通过该照射而利用辐射光对在接合部产生的温度变化进行检测，基于检测出的结果，判定加工对象物的加工状态是否良好。其结果是，存在耗费处理时间、阻碍处理高速化的提高这样的问题。
本发明的目的在于，提供一种可以进行高速处理的激光加工装置及其加工方法。
本发明所涉及的激光加工装置的特征在于，具有：第1发光部，其发出用于对加工对象物进行加工的加工用光；第1导光体，其将从第1发光部发出的加工用光向加工对象物进行导光；第2导光体，其对加工对象物上产生的多种波长的光进行导光；检测部，其检测通过第2导光体进行导光的来自加工对象物的多种波长的光；以及控制部，其基于由检测部检测出的结果，对第1发光部的发光状态进行控制。
在本发明所涉及的激光加工装置中，从第1发光部发出的加工用光，通过第1导光体进行导光而向加工对象物照射。然后，加工对象物上产生的多种波长的光，通过第2导光体被引导至检测部，并通过检测部进行检测。控制部基于该检测结果，确定加工对象物的加工状态，从而对第1发光部的发光状态进行控制。通过如上述所示直接地对多种波长的光进行检测而确定加工状态，由此，与根据加工对象物的温度变化来确定加工状态的情况相比，可以大幅度地提高处理速度，从而实现处理的高速化。另外，由于通过对来自加工对象物的多种波长的光进行检测，基于检测结果，对第1发光部的发光状态进行控制，可以与加工状态对应地适当调整照射条件，所以可以提高加工精度。
在本发明所涉及的激光加工装置中，优选检测部对不同波长的光各自的光强度进行检测，控制部基于由检测部检测出的不同波长的光各自的光强度之间的比率，对第1发光部的发光状态进行控制。在此情况下，通过根据检测出的不同波长的光的强度之间的比率来确定加工状态，由此可以提高加工精度。
在本发明所涉及的激光加工装置中，优选检测部包含多个受光灵敏度随着波长的不同而不同的检测元件。如上述所示，通过具有可以与不同波长对应的检测元件，可以提高检测精度，提高确定加工状态的可靠性。
在本发明所涉及的激光加工装置中，优选检测部包含：滤光器，其分别使不同中心波长的光透射或者反射；以及多个检测元件，其对透过滤光器、或者由滤光器反射的不同中心波长的光的强度进行检测。在此情况下，可以使检测部的结构简单化，可以削减装置整体的成本。
在本发明所涉及的激光加工装置中，优选检测部包含：一个检测元件；以及光路变更单元，其与波长对应地变更光路，对通向所述检测元件的光路进行切换。在此情况下，可以使检测部的结构简单化，可以削减装置整体的成本。
在本发明所涉及的激光加工装置中，优选第1发光部包含多个中心波长不同的光源。在此情况下，由于可以得到多种中心波长不同的加工用光，所以可以与加工对象物的加工状态对应地适当选择加工用光，从而可以进一步提高加工精度。
优选在本发明所涉及的激光加工装置中，还具有：第2发光部，其发出用于观察加工对象物的观察用光；以及第3导光体，其将从第2发光部发出的观察用光向加工对象物进行导光。在此情况下，通过将加工用光和观察用光分开使用，可以进一步提高加工精度。
在本发明所涉及的激光加工装置中，优选第2发光部包含多个中心波长不同的光源。在此情况下，由于可以得到多种中心波长不同的观察用光，所以可以与加工对象物的加工状态对应地适当选择观察用光，从而可以进一步提高加工精度。
在本发明所涉及的激光加工装置中，优选至少将第1导光体及第3导光体在加工对象物侧进行捆扎并固定。在此情况下，通过对导光体进行捆扎，可以使装置小型化，同时，可以容易地进行装置操作。
本发明所涉及的激光加工方法的特征在于，具有：第1步骤，在该步骤中，向加工对象物照射加工用光及观察用光中的至少一种光；第2步骤，在该步骤中，对来自加工对象物的多种波长的光即检测光进行检测，根据检测出的检测光的特性，确定照射对象区域；以及第3步骤，在该步骤中，向确定出的照射对象区域照射加工用光，对加工对象物进行加工。
通过如上述所示对来自加工对象物的多种波长的光即检测光进行检测，在基于检测结果确定出照射对象区域后，对该照射对象区域进行加工，由此可以提高对加工对象物进行加工的速度，同时，可以与加工对象物的加工状态对应地适当调整照射条件，因此，可以提高加工精度。
在本发明所涉及的激光加工方法中，优选在第3步骤中，照射时的加工用光的强度比第1步骤中的照射时的加工用光的强度高。在此情况下，通过使用与第3步骤中的加工用光相比强度较弱的加工用光来确定照射对象区域，可以抑制在确定照射对象区域时对加工对象物造成损伤这一情况。
本发明所涉及的激光加工方法的特征在于，具有：第1步骤，在该步骤中，向加工对象物照射加工用光及观察用光中的至少一种光；第2步骤，在该步骤中，对来自加工对象物的多种波长的光即检测光进行检测，根据检测出的检测光的特性，对加工对象物的温度变化或者状态变化进行判断；以及第3步骤，在该步骤中，基于判断出的结果，对向加工对象物照射的加工用光进行控制。
由于通过如上述所示对来自加工对象物的多种波长的光即检测光进行检测，并对加工对象物的温度变化或者状态变化进行判断，基于判断出的结果，对向加工对象物照射的加工用光进行控制，由此可以提高加工对象物的加工速度，同时，可以与加工对象物的加工状态对应地适当调整照射条件，因此可以提高加工精度。
在本发明所涉及的激光加工方法中，优选在第2步骤中，基于检测光的频谱的变化，对状态变化的程度进行判断，在检测光的频谱发生了变化的情况下，在第3步骤中，对第1发光部的发光状态进行控制，以减小向加工对象物照射的加工用光的功率、或者停止照射加工用光。这样，通过基于检测光的频谱变化，确认加工对象物的加工状态，与加工状态对应地适当调整加工用光的功率，由此可以提高加工精度。
在本发明所涉及的激光加工方法中，优选在加工对象物上，观察用光的照射区域比加工用光的照射区域大。这样，由于可以宽范围地观察加工对象物，所以容易确认加工对象物的加工状态，可以实现处理的高速化。
在本发明所涉及的激光加工方法中，优选在第1导光体和第3导光体的出射端，设置分别与第1导光体和第3导光体光学地连接的第4导光体，从第4导光体射出的观察用光的束散角，比从第4导光体射出的加工用光的束散角大。这样，由于与从第4导光体射出的加工用光的照射区域相比，可以将观察用光的照射区域扩大，所以可以宽范围地观察加工对象物。其结果是，容易确认加工对象物的加工状态，可以实现处理的高速化。
在本发明所涉及的激光加工方法中，优选第1导光体被第3导光体包围。这样，由于第3导光体被配置于第1导光体的外侧，所以与从第1导光体射出的加工用光的照射区域相比，可以将从第3导光体射出的观察用光的照射区域扩大，因此可以宽范围地观察加工对象物。其结果是，容易确认加工对象物的加工状态，可以实现处理的高速化。
在本发明所涉及的激光加工方法中，优选在加工对象物上，检测光的检测区域比加工用光的照射区域大。这样，由于可以宽范围地对来自加工对象物的检测光进行检测，所以容易确认加工对象物的加工状态，可以实现处理的高速化。
在本发明所涉及的激光加工方法中，优选在第1导光体的出射侧，设置分别与第1导光体和第2导光体光学地连接的第5导光体，入射至第5导光体中的检测光相对于第5导光体的光轴的最大角度，比从第5导光体射出的加工用光的束散角大。这样，由于与从第5导光体射出的加工用光的照射区域相比，可以将入射至第5导光体中的检测光的检测区域扩大，所以可以宽范围地对来自加工对象物的检测光进行检测。其结果是，由于确认加工对象物的加工状态变得容易，所以可以实现处理的高速化。
在本发明所涉及的激光加工方法中，优选第1导光体被第2导光体包围。这样，由于第2导光体被配置于第1导光体的外侧，所以与从第1导光体射出的加工用光的照射区域相比，可以将入射至第2导光体中的检测光的检测区域扩大，因此可以宽范围地对来自加工对象物的检测光进行检测。因此，由于确认加工对象物的加工状态变得容易，所以可以实现处理的高速化。
发明的效果
根据本发明，可以提供能够进行高速处理的激光加工装置及其加工方法。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的激光加工装置的结构的概略图。
图2是表示硬组织和金枪鱼肉的反射/散射频谱的图。
图3是表示第1实施方式所涉及的激光加工装置的变形例的概略图。
图4是表示第1实施方式所涉及的激光加工装置的变形例的概略图。
图5是表示第2实施方式所涉及的激光加工装置的结构的概略图。
图6是表示第2实施方式所涉及的激光加工装置的变形例的概略图。
图7是表示第2实施方式所涉及的激光加工装置的变形例的概略图。
图8是表示第3实施方式所涉及的激光加工装置的加工方法的流程图。
图9是表示第4实施方式所涉及的激光加工装置的结构的概略图。
图10是表示光纤束(bundle fiber)的剖面图。
图11是表示第5实施方式所涉及的激光加工装置的结构的概略图。
图12是表示光纤束的剖面图。
图13是表示第6实施方式所涉及的激光加工装置的结构的概略图。
图14是表示利用聚光透镜的色差来扩大观察用光的照射范围的方法的图。
符号的说明
1，14，20，25，34，39，47，57，67激光加工装置
2，35，45加工用光光源(第1发光部)
4，15，21检测部
5控制部
6，7，16，17，22，28检测元件
8，31，32，36，46，48，58，68光纤(第1导光体)
10，11，24，33，53，60，73光纤(第2导光体)
12光纤束
13A牙齿(加工对象物)
13B牙龈(加工对象物)
18，19滤光器
23棱镜(光路变更单元)
26电子部件(加工对象物)
27加工用光发光部(第1发光部)
37观察用光光源(第2发光部)
38，42，44，50，63，70光纤(第3导光体)
40观察用光发光部(第2发光部)
55，75，78光纤(第4导光体)
65光纤(第5导光体)
具体实施方式
下面，参照附图，详细说明用于实施本发明的优选方式。此外，在附图的说明中，对于相同的要素，标注相同符号，并省略重复的说明。
(第1实施方式)
图1是表示第1实施方式所涉及的激光加工装置的结构的概略图。激光加工装置1是用于牙科治疗的装置，具有：加工用光光源(第1发光部)2，其发出用于对牙齿13A或者牙龈13B(加工对象物)进行加工的加工用光；卤素灯3，其发出用于观察牙齿13A或者牙龈13B、或者这两者的观察用光(照明光)即白光；检测部4，其可以检测来自牙齿13A、牙龈13B的多种波长的光即检测光；以及控制部5，其控制加工用光光源2的发光状态。
加工用光光源2构成为，包含用于输出特定波长408nm的激光的半导体激光元件。从该加工用光光源2发出的加工用光，通过与加工用光光源2光学地连接的光纤(第1导光体)8，被引导至牙齿13A或者牙龈13B。
检测部4具有第1检测元件6和第2检测元件7，它们的受光灵敏度随着波长的不同而不同。第1检测元件6对波长为540nm的光具有高受光灵敏度，而第2检测元件7对波长为610nm的光具有高受光灵敏度。第1检测元件6及第2检测元件7分别与光纤(第2导光体)10、11光学地连接，对由光纤10、11导光来的不同波长的光的强度进行检测，并将检测出的结果向控制部5输出。控制部5基于由检测部4检测出的结果，对加工用光光源2的发光状态进行控制。通过与卤素灯3光学地连接的光纤9，将来自卤素灯3的照明光向牙齿13A或者牙龈13B、或者这两者引导。
牙齿13A具有硬组织(珐琅质、象牙质等)，牙龈13B具有软组织(牙龈等)。图2是表示硬组织和金枪鱼肉的反射/散射频谱的图。由于金枪鱼肉具有与作为软组织的牙龈大致相同的构造，所以使用它取代牙龈13B。如图2所示，硬组织和软组织的反射/散射频谱在波长610nm的附近具有最高峰。另外，在波长540nm的附近，这两者的反射/散射频谱的差最大。
因此，在将波长为610nm时的反射/散射频谱作为100的情况下，波长为540nm时的硬组织的反射/散射频谱的相对强度为大约85，软组织的反射/散射频谱的相对强度为大约68。另外，在将硬组织(牙齿13A)的判定阈值设为85、将软组织(牙龈13B)的判定阈值设为68的情况下，计算由检测部4检测出的波长为540nm的光的强度和波长为610nm的光的强度之间的比率，通过将计算出的值与判定阈值进行比较，可以容易地判断牙齿13A及牙龈13B中的哪一个位于照射对象区域内。
将光纤8、9、10、11在牙齿13A侧捆扎并固定。这些光纤8、9、10、11构成光纤束12。通过这样对光纤8、9、10、11进行捆扎，可以使激光加工装置1小型化，同时，可以容易地进行装置操作。另外，在光纤束12的前端设置聚光透镜(未图示)，其可以沿光纤束12的轴向移动。
在这样构成的激光加工装置1中，从加工用光光源2发出的加工用光通过光纤8进行导光，而照射在牙齿13A或者牙龈13B上，从卤素灯3发出的照明光通过光纤9进行导光，而照射在牙齿13A或者牙龈13B、或者这两者上。由此，包括由牙齿13A或者牙龈13B产生的荧光、照明光及加工用光的反射光、照明光及加工用光的散射光、辐射光等在内的多种波长的光(即，检测光)，通过光纤10、11被引导至检测部4，并通过第1检测元件6和第2检测元件7进行检测。控制部5基于该检测结果，确定牙齿13A或者牙龈13B的加工状态，同时，对加工用光光源2的发光状态进行控制。通过如上述所示直接地检测多种波长的光而确定加工状态，由此，与如现有技术那样根据温度变化来确定加工状态的情况相比，可以大幅度地提高处理速度、实现处理的高速化。
另外，由于通过检测来自牙齿13A或者牙龈13B的多种波长的光，并基于检测出的结果对加工用光光源2的发光状态进行控制，可以与牙齿13A或者牙龈13B的加工状态对应地适当调整照射条件，所以可以提高加工精度。另外，由于检测部4具有受光灵敏度随着波长的不同而不同的第1检测元件6及第2检测元件7，所以具有提高检测精度、提高确定加工状态的可靠性这样的效果。
下面，对使用第1实施方式所涉及的激光加工装置1的激光加工(治疗)方法进行说明。
首先，在第1步骤中，经由控制部5使卤素灯3产生照明光，向牙齿13A或者牙龈13B、或者这两者进行照射。此时，进行照射的最大照射时间为20ms。另外，在进行照射时，为了使照明光扩散，而使设置于光纤束12的前端上的聚光透镜沿光纤束12的轴向移动，从而确保宽范围的照射范围。
接着，在第2步骤中，对来自牙齿13A或者牙龈13B的多种波长的光即检测光进行检测，根据检测出的检测光的特性，确定照射对象区域。通过照射照明光，使牙齿13A(硬组织)和牙龈13B(软组织)各自产生荧光，或反射照明光。然后，使包括上述荧光、照明光的反射光、照射光的散射光、辐射光在内的多种波长的光入射至光纤10、11中，并被引导至检测部4。
由于检测部4具备对波长为540nm的光具有高受光灵敏度的第1检测元件6和对波长为610nm的光具有高受光灵敏度的第2检测元件7，所以可以从通过光纤10、11进行导光的来自牙齿13A或者牙龈13B的多种波长的光中，检测出波长为540nm及610nm的光。将该检测结果输入至控制部5。在控制部5中，计算由检测部4检测出的波长为540nm的光的强度和波长为610nm的光的强度之间的比率，并将计算出的值与判定阈值进行比较。另外，如果计算出的值在0.68附近，则判断为照射对象区域为牙龈13B(软组织)，另一方面，如果计算出的值在0.85附近，则判断为照射对象区域为牙齿13A(硬组织)。由此，容易地确定照射对象区域。
接着，在第3步骤中，向确定出的照射对象区域照射加工用光，对牙齿13A或者牙龈13B进行加工。例如，在判断为照射对象区域是牙龈13B(软组织)的情况下，控制部5对加工用光光源2进行控制，以使加工用光光源2的发光状态持续。另外，在判断为照射对象区域是牙齿13A(硬组织)的情况下，控制部5对加工用光光源2进行控制，以使加工用光光源2的发光状态停止。
在第3步骤中，在向照射对象区域照射加工用光时，使设置于光纤束12的前端上的聚光透镜沿光纤束12的轴向移动，从而使加工用光在照射对象区域内聚光。
通过如上述所示检测来自牙齿13A或者牙龈13B的多种波长的光的特性，在基于检测结果确定照射对象区域后，对该照射对象区域进行加工，由此，可以防止错误地对不需要加工的部分进行加工，可以提高对牙齿13A或者牙龈13B进行加工的速度。另外，由于可以与牙齿13A或者牙龈13B的加工状态对应地适当调整照射条件，所以可以提高加工精度。
下面，参照图3及图4，说明第1实施方式所涉及的激光加工装置1的变形例。
在图3所示的变形例中，激光加工装置14的检测部15，通过将滤光器18、19和检测元件16、17一对一地进行组合而构成，该滤光器18、19分别使不同中心波长的光透射或者反射，该检测元件16、17可以检测出多种波长的光。滤光器18对波长为540nm的光具有高透射率，对波长为610nm的光具有低透射率。另一方面，滤光器19对波长为610nm的光具有高透射率，对波长为540nm的光具有低透射率。检测元件16、17可以检测包括波长540nm及波长610nm在内的多种波长的光。
通过如上述所示的结构，将包括来自牙齿13A或者牙龈13B的荧光、照明光的反射光、照明光的散射光、辐射光在内的多种波长的光，通过光纤10、11分别引导至滤光器18、19。然后，多种波长的光中波长为540nm的光透过滤光器18而入射至检测元件16，通过检测元件16进行检测，波长为610nm的光透过滤光器19而入射至检测元件17，通过检测元件17进行检测。具有如上述所示的结构的激光加工装置14，除了可以得到与第1实施方式所涉及的激光加工装置1相同的效果以外，还可以使检测部15的结构简单化，可以削减装置整体的成本。
在图4所示的变形例中，激光加工装置20的检测部21构成为，包括：一个检测元件22；以及棱镜(光路变更单元)23，其与波长对应地变更光路。棱镜23与光纤(第2导光体)24光学地连接，该光纤24对在牙齿13A或者牙龈13B上产生的多种波长的光进行导光。检测元件22可以检测包括波长540nm及波长610nm在内的多种波长的光。
通过如上述所示的结构，将包括来自牙齿13A或者牙龈13B的荧光、照明光的反射光、照明光的散射光、辐射光在内的多种波长的光，通过光纤24引导至棱镜23。由棱镜23变更多种波长的光中波长为540nm的光和波长为610nm的光的光路，通过棱镜23的旋转，切换通向检测元件22的光路。因此，波长为540nm的光和波长为610nm的光，由检测元件22分别进行检测。具有如上述所示的结构的激光加工装置20，除了可以得到与第1实施方式所涉及的激光加工装置1相同的效果以外，还可以使检测部21的结构简单化，可以削减装置整体的成本。
(第2实施方式)
下面，对第2实施方式所涉及的激光加工装置25进行说明。图5是表示第2实施方式所涉及的激光加工装置的结构的概略图。激光加工装置25是用于电子部件加工的装置，具有：加工用光发光部(第1发光部)27，其发出用于对电子部件(加工对象物)26进行加工的加工用光；检测元件(检测部)28，其可以检测来自电子部件26的多种波长的光即检测光；以及控制部5，其对加工用光发光部27的发光状态进行控制。
加工用光发光部27构成为，具有2个中心波长不同的光源，包括：第1加工用光光源29，其输出波长为408nm的激光；以及第2加工用光光源30，其输出波长为910nm的激光。从上述加工用光光源29、30发出的加工用光，通过分别与加工用光光源29、30光学地连接的光纤(第1导光体)31、32，向电子部件26进行导光。
检测元件28具有可以对包括波长408nm及波长910nm在内的多种波长的光进行检测的元件，并与光纤(第2导光体)33光学地连接。检测元件28对由光纤33导光而来的不同波长的光的强度进行检测，并将检测出的结果向控制部5输出。
控制部5基于通过检测元件28检测出的结果，对加工用光发光部27的发光状态进行控制。即，在控制部5中，通过计算由检测元件28检测出的波长为408nm的光的强度和波长为910nm的光的强度之间的比率，将计算出的值与判定阈值进行比较，从而确定电子部件26的照射对象区域。
将光纤31、32、33在电子部件26侧捆扎并固定。这些光纤31、32、33构成光纤束12。通过这样对光纤31、32、33进行捆扎，可以使激光加工装置25小型化，同时，可以容易地进行装置操作。另外，在光纤束12的前端设置聚光透镜(未图示)，其可以沿光纤束12的轴向移动。
在这样构成的激光加工装置25中，从第1加工用光光源29及第2加工用光光源30发出的加工用光，分别通过光纤31、32进行导光，而照射在电子部件26上。然后，通过该照射而在电子部件26上产生的多种波长的光，由光纤33引导至检测元件28，并通过检测元件28进行检测。控制部5基于该检测结果，确定电子部件26的照射对象区域，同时，对加工用光发光部27的发光状态进行控制。通过如上述所示直接地检测多种波长的光而确定加工状态，由此，与如现有技术那样根据温度变化来判定加工状态是否良好的情况相比，可以大幅度地提高处理速度、实现处理的高速化。
另外，由于通过检测来自电子部件26的多种波长的光，并基于检测出的结果对第1加工用光光源29及第2加工用光光源30的发光状态进行控制，可以与电子部件26的加工状态对应地适当调整照射条件，所以可以提高加工精度。另外，由于加工用光发光部27具有2个中心波长不同的光源，所以可以与电子部件26的加工状态对应地对中心波长不同的2种加工用光适当进行选择，可以更进一步地提高加工精度。
下面，对使用第2实施方式所涉及的激光加工装置25进行激光加工的方法进行说明。
首先，在第1步骤中，经由控制部5使第1加工用光光源29及第2加工用光光源30分别产生加工用光，向电子部件26照射。此时，为了不对电子部件26造成损伤而减弱加工用光的强度，进行照射的最大照射时间为20ms。另外，在照射电子部件26时，为了使由第1加工用光光源29及第2加工用光光源30产生的加工用光扩散，而使设置于光纤束12的前端上的聚光透镜沿光纤束12的轴向移动，从而确保宽范围的照射范围。
接着，在第2步骤及第3步骤中，对来自电子部件26的多种波长的光进行检测，根据检测光的特性对照射对象进行判断，从而对电子部件26进行加工。具体地说，通过照射加工用光，使电子部件26中含有的金属材料即金、锡等、以及搭载电子部件26的玻璃环氧基板分别反射加工用光，或者产生荧光。然后，使包括上述加工用光的反射光、荧光、加工用光的散射光、以及辐射光在内的多种波长的光(即，检测光)入射至光纤33中，并引导至检测元件28。
在检测元件28中，对电子部件26上产生的多种波长的光中加工用光的反射光、即波长为408nm及波长为910nm的光进行检测。将该检测结果输入至控制部5中。在控制部5中，计算由检测元件28检测出的波长为408nm的光的强度和波长为910nm的光的强度之间的比率，并将计算出的值与判定阈值进行比较。
例如，在对于金将判定阈值设为α，对于锡将判定阈值设为β的情况下，如果计算出的值在α附近，则判断为电子部件26的照射对象区域为金，从而使第1加工用光光源29进行动作，照射波长为408nm的光。另外，如果计算出的值在β附近，则判断为电子部件26的照射对象区域为锡，从而使第1加工用光光源29及第2加工用光光源30进行动作，照射波长为408nm及波长为910nm的光。如果计算出的值为上述以外的值，则判断为照射对象区域为玻璃环氧基板，从而使第1加工用光光源29及第2加工用光光源30的发光状态停止。
通过如上述所示对来自电子部件26的反射光的光特性进行检测，并基于检测结果对照射对象进行判断，从而对电子部件26进行加工，由此可以提高对电子部件26进行加工的速度，同时，可以提高加工精度。
下面，参照图6及图7，说明第2实施方式所涉及的激光加工装置25的变形例。
在图6所示的变形例中，激光加工装置34构成为还具有观察用光光源(第2发光部)37，加工用光发光部包含加工用光光源(第1发光部)35。
加工用光光源35具有输出特定波长408nm的激光的半导体激光元件。从加工用光光源35发出的加工用光，通过与加工用光光源35光学地连接的光纤(第1导光体)36，被引导至电子部件26。观察用光光源37是发出用于观察电子部件26的观察用光的光源，构成为包含输出特定波长660nm的激光的半导体激光元件。观察用光通过光纤(第3导光体)38，被引导至电子部件26。
在使用具有这种结构的激光加工装置34进行激光加工时，将加工用光及观察用光向电子部件26照射，通过检测元件28对加工用光及观察用光的反射光、即波长为408nm及波长为660nm的光进行检测。然后，基于检测出的波长为408nm的光的强度和波长为660nm的光的强度之间的比率，确定照射对象区域，通过照射加工用光而对电子部件26进行加工。
在图7所示的变形例中，激光加工装置39具有加工用光光源(第1发光部)45和观察用光发光部(第2发光部)40。加工用光光源45具有输出特定波长308nm的激光的半导体激光元件。加工用光通过与加工用光光源45光学地连接的光纤(第1导光体)46，被引导至电子部件26。
观察用光发光部40是发出用于观察电子部件26的观察用光的光源，构成为具有2个中心波长不同的光源，包括：第1观察用光光源41，其输出波长为408nm的激光；以及第2观察用光光源43，其输出波长为660nm的激光。从上述观察用光光源41、43发出的观察用光，通过分别与观察用光光源41、43光学地连接的光纤(第3导光体)42、44，被引导至电子部件26。
在使用具有这种结构的激光加工装置39进行激光加工时，将从第1观察用光光源41及第2观察用光光源43发出的观察用光向电子部件26照射，通过检测元件28对观察用光的反射光即波长为408nm及波长为660nm的光进行检测。然后，基于检测出的波长为408nm的光的强度和波长为660nm的光的强度之间的比率，确定照射对象区域，通过照射特定波长308nm的加工用光而对电子部件26进行加工。
(第3实施方式)
下面，参照图8，对使用激光加工装置1切开牙龈13B进行说明。
在工序S1(第1步骤)中，经由控制部5使卤素灯3产生照明光，向牙齿13A和牙龈13B照射。此时，最大照射时间为20ms。
在工序S2(第2步骤)中，对来自牙齿13A和牙龈13B的检测光进行检测，在工序S3(第2步骤)中，基于检测出的检测光的频谱变化，对加工状态的变化进行判断。此时，通过照射照明光，使牙齿13A和牙龈13B分别产生荧光，或者反射照明光。使包括上述荧光、照明光的反射光、照明光的散射光、辐射光在内的检测光，入射至光纤10、11中，并被引导至检测部4。
由于检测部4具备对波长为540nm的光具有高受光灵敏度的第1检测元件6和对波长为610nm的光具有高受光灵敏度的第2检测元件7，所以可以从通过光纤10、11进行导光的来自牙齿13A和牙龈13B的多种波长的光中，检测出波长为540nm及610nm的光。将该检测结果输入至控制部5。在控制部5中，基于检测出的波长为540nm和610nm的光的各自的频谱变化，对加工状态变化的程度进行判断。
然后，在判断为波长540nm和610nm的光的频谱没有发生变化的情况下，进入工序S4(第3步骤)。在工序S4中，经由控制部5维持加工用光光源2的发光状态，切开牙龈13B。另一方面，在判断为波长540nm和610nm的光的频谱发生了变化的情况下，进入工序S5(第3步骤)。在该工序S5中，经由控制部5对加工用光光源2的发光状态进行控制，以减小加工用光的功率或者停止照射加工用光。例如，在牙龈13B的切开过程中，判断为波长540nm和610nm的光的频谱发生变化，并正在接近牙齿13A的情况下，控制部5对加工用光光源2进行控制，以减弱由加工用光光源2产生的加工用光的功率。另外，在判断为波长540nm和610nm的光的频谱发生变化，加工用光已经与牙齿13A接触的情况下，控制部5对加工用光光源2进行控制，以使加工用光光源2的发光状态停止。另外，工序S1～S5以必要的次数反复进行，例如直至加工用光与牙齿13A接触为止。
通过如上述所示基于检测光的频谱的变化，随时确认牙龈13B的切开状态，并与切开状态对应地适当调整由加工用光光源2产生的加工用光的功率，由此抑制对牙齿13A造成损伤这一情况，同时，可以提高加工精度。
(第4实施方式)
如图9所示，激光加工装置47具有：光纤(第1导光体)48，其将从加工用光光源发出的加工用光向加工对象物进行导光；光纤(第3导光体)50，其将从观察用光光源发出的观察用光向加工对象物进行导光；光纤(第2导光体)53，其将加工对象物上产生的多种波长的检测光引导至检测部；以及控制部，其基于由检测部检测出的结果，对加工用光光源和观察用光光源的发光状态进行控制。由于本实施方式所涉及的加工用光光源、观察用光光源及控制部，与图6所示的变形例中的加工用光光源35、观察用光光源37及检测部4相同，检测部与图4所示的变形例中的检测部21相同，所以省略重复的说明。
在光纤48和光纤50的出射端，设置分别与上述光纤48、50光学地连接的光纤(第4导光体)55。在光纤55的附近，设置对来自加工对象物的检测光进行导光的光纤53。光纤48和光纤55经由聚光透镜49、54和配置于聚光透镜49、54之间的滤光器52，而彼此连接。另一方面，光纤50和光纤55经由聚光透镜51、54和配置于聚光透镜51、54之间的滤光器52，而彼此连接。
滤光器52是使通过光纤48进行导光的加工用光透射，而使通过光纤50进行导光的观察用光反射的元件。因此，从光纤48射出的加工用光，通过聚光透镜49进行聚光，在透过滤光器52后，再通过聚光透镜54进行聚光，并入射至光纤55中，从而从光纤55向加工对象物射出。另一方面，从光纤50射出的观察用光，通过聚光透镜51进行聚光，在被滤光器52反射后，再通过聚光透镜54进行聚光，并入射至光纤55中，从而从光纤55向加工对象物射出。
如图9所示，从光纤55射出的观察用光的束散角θ1，比从该光纤55射出的加工用光的束散角θ2大。这样，由于可以相对于从光纤55射出的加工用光的照射区域，使观察用光的照射区域扩大，所以可以宽范围地观察加工对象物。其结果是，容易确认加工对象物的加工状态，可以实现激光加工处理的高速化。
另外，作为使加工对象物上观察用光的照射区域比加工用光的照射区域大的方法，除了上述方法以外，还可以举出图10及图14所示的方法。在图10所示的方法中，光纤束56的剖面形成为六边形，在其中央设置7根光纤48，在光纤48的周围排列30根光纤50。在如上述所示构成的光纤束56中，由于将光纤50配置在光纤48的外侧，所以从光纤50射出的观察用光的照射区域，比从光纤48射出的加工用光的照射区域大，因此可以宽范围地观察加工对象物。因此，容易确认加工对象物的加工状态，可以实现激光加工处理的高速化。
在图14所示的方法中，在光纤48和光纤50的出射端，设置分别与上述光纤48、50光学地连接的光纤(第4导光体)78。在光纤78的前端设置聚光透镜79。由于通过光纤48进行导光的加工用光(特定波长408nm)和通过光纤50进行导光的观察用光(特定波长660nm)的波长彼此不同，所以通过聚光透镜79的色差，使它们在加工对象物上的焦点位置不同。另外，在与加工用光的焦点位置对齐而使加工用光成像的情况下(图14的实线部分)，可以扩大观察用光的照射范围(图14的虚线部分)。这样，则可以宽范围地观察加工对象物，所以容易确认加工对象物的加工状态，可以实现激光加工处理的高速化。此外，也可以将聚光透镜79设置为能够沿光纤78的轴向移动。如果按照上述方式进行设置，则即使使用没有色差或色差较少的透镜，也可以充分地改变在加工对象物上的焦点位置，从而可以扩大观察用光的照射范围。当然，显然可以将透镜色差的利用和透镜设置位置的可移动这两者进行组合。
(第5实施方式)
如图11所示，激光加工装置57具有：光纤(第1导光体)58，其将从加工用光光源发出的加工用光向加工对象物进行导光；光纤(第2导光体)60，其将来自加工对象物的检测光引导至检测部；光纤(第3导光体)63，其将从观察用光光源发出的观察用光向加工对象物进行导光；以及控制部，其基于由检测部检测出的结果，对加工用光光源和观察用光光源的发光状态进行控制。由于本实施方式所涉及的加工用光光源、观察用光光源及控制部，与图6所示的变形例中的加工用光光源35、观察用光光源37及检测部4相同，检测部与图4所示的变形例中的检测部21相同，所以省略重复的说明。
在光纤58的出射端，设置分别与光纤58、60光学地连接的光纤(第5导光体)65。在光纤65的附近，设置将观察用光向加工对象物进行导光的光纤63。光纤58和光纤65经由聚光透镜59、64和配置于聚光透镜59、64之间的滤光器62，而彼此连接。另一方面，光纤60和光纤65经由聚光透镜61、64和配置于聚光透镜61、64之间的滤光器62，而彼此连接。
滤光器62是使通过光纤58进行导光的加工用光透射，而使通过光纤65进行导光的检测光反射的元件。因此，从光纤58射出的加工用光，通过聚光透镜59进行聚光，在透过滤光器62后，再通过聚光透镜64进行聚光，并入射至光纤65中，从而从光纤65向加工对象物射出。另一方面，入射至光纤65中的检测光，通过聚光透镜64进行聚光，在被滤光器62反射后，再通过聚光透镜61进行聚光，而入射至光纤60中，并被引导至检测部。
如图11所示，入射至光纤65中的检测光相对于光纤65的光轴L1的最大角度θ3，大于射出的加工用光的束散角θ4。在此情况下，由于与从光纤65射出的加工用光的照射区域相比，可以将入射至光纤65中的检测光的检测区域扩大，所以可以宽范围地检测来自加工对象物的检测光。其结果是，由于确认加工对象物的加工状态变得容易，所以可以实现处理的高速化。
另外，作为使加工对象物上检测光的检测区域比加工用光的照射区域大的方法，除了上述方法以外，还可以举出图12所示的方法。如图12所示，光纤束66的剖面形成为六边形，在其中央设置7根光纤58，在光纤58的周围排列30根光纤60。在如上述所示构成的光纤束66中，由于将光纤60配置在光纤58的外侧，所以与从光纤58射出的加工用光的照射区域相比，可以将入射至光纤60中的检测光的检测区域扩大，因此可以宽范围地检测来自加工对象物的检测光。因此，由于确认加工对象物的加工状态变得容易，所以可以实现处理的高速化。
(第6实施方式)
如图13所示，激光加工装置67具有：光纤(第1导光体)68，其将从加工用光光源发出的加工用光向加工对象物进行导光；光纤(第3导光体)70，其将从观察用光光源发出的观察用光向加工对象物进行导光；光纤(第2导光体)73，其将加工对象物上产生的多种波长的检测光引导至检测部；以及控制部，其基于由检测部检测出的结果，对加工用光光源和观察用光光源的发光状态进行控制。由于本实施方式所涉及的加工用光光源、观察用光光源及控制部，与图6所示的变形例中的加工用光光源35、观察用光光源37及检测部4相同，检测部与图4所示的变形例中的检测部21相同，所以省略重复的说明。
在光纤68和光纤70的出射端，设置分别与光纤68、70、73光学地连接的光纤(第4导光体)75。光纤68和光纤75经由聚光透镜69、74和2个配置于聚光透镜69、74之间的滤光器72、77，而彼此连接。光纤70和光纤75经由聚光透镜71、74和配置于聚光透镜71、74之间的滤光器72，而彼此连接。另外，光纤73和光纤75经由聚光透镜74、76和配置于聚光透镜74、76之间的滤光器72、77，而彼此连接。
滤光器72是使通过光纤68进行导光的加工用光、以及通过光纤75进行导光的检测光透射，而使通过光纤70进行导光的观察用光反射的元件。滤光器77是使通过光纤68进行导光的加工用光透射，而使通过光纤75进行导光的检测光反射的元件。因此，从光纤68射出的加工用光，通过聚光透镜69进行聚光，在透过滤光器77、72后，再通过聚光透镜74进行聚光，并入射至光纤75中，从而从光纤75向加工对象物射出。从光纤70射出的观察用光，通过聚光透镜71进行聚光，在被滤光器72反射后，再通过聚光透镜74进行聚光，并入射至光纤75中，从而从光纤75向加工对象物射出。入射至光纤75中的检测光，通过聚光透镜74进行聚光，在透过滤光器72后，被滤光器77反射，再通过聚光透镜61进行聚光，而入射至光纤73中，并被引导至检测部。
如图13所示，从光纤75射出的观察用光的束散角θ5，比从该光纤75射出的加工用光的束散角θ6大。入射至光纤75中的检测光相对于光纤75的光轴L2的最大角度θ7，与观察用光的束散角θ5相同。这样，则可以相对于从光纤75射出的加工用光的照射区域，将射出的观察用光的照射区域和入射至光纤75中的检测光的检测区域扩大，所以可以宽范围地观察加工对象物，同时，可以宽范围地检测来自加工对象物的检测光。其结果是，容易确认加工对象物的加工状态，可以实现激光加工处理的高速化。此外，观察用光的束散角θ5并不必须与检测光相对于光纤75的光轴L2的最大角度θ7相同，只要它们大于加工用光的束散角θ6，则也可以不相同。
本发明并不限定于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，对在牙科治疗和电子部件加工中使用的激光加工装置进行了说明，但激光加工装置的使用不限于这些用途，也可以用于其它领域。另外，只要使用本方法或者本加工装置，即使在如一边使相对于照射对象的激光照射位置相对地变化，一边依次进行加工那样的情况下，也可以得到相同的效果。

Claims (19)

1.一种激光加工装置，其特征在于，具有：
第1发光部，其发出用于对加工对象物进行加工的加工用光；
第1导光体，其将从所述第1发光部发出的加工用光向所述加工对象物进行导光；
第2导光体，其对所述加工对象物上产生的多种波长的光进行导光；
检测部，其检测通过所述第2导光体进行导光的来自所述加工对象物的多种波长的光；以及
控制部，其基于由所述检测部检测出的结果，对所述第1发光部的发光状态进行控制。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
所述检测部检测不同波长的光各自的光强度，
所述控制部基于由所述检测部检测出的不同波长的光各自的光强度之间的比率，对所述第1发光部的发光状态进行控制。
3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述检测部包含多个受光灵敏度随着波长的不同而不同的检测元件。
4.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述检测部包含：
滤光器，其分别使不同中心波长的光透射或者反射；以及
多个检测元件，其对透过所述滤光器、或者由所述滤光器反射的不同中心波长的光的强度进行检测。
5.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述检测部包含：
一个检测元件；以及
光路变更单元，其与波长对应地变更光路，对通向所述检测元件的光路进行切换。
6.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述第1发光部包含多个中心波长不同的光源。
7.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，还具有：
第2发光部，其发出用于观察所述加工对象物的观察用光；以及
第3导光体，其将从所述第2发光部发出的观察用光向所述加工对象物进行导光。
8.根据权利要求7所述的激光加工装置，其特征在于，
所述第2发光部包含多个中心波长不同的光源。
9.根据权利要求7所述的激光加工装置，其特征在于，
至少将所述第1导光体及所述第3导光体在所述加工对象物侧进行捆扎并固定。
10.一种激光加工方法，其使用权利要求7所记载的激光加工装置，
其特征在于，具有：
第1步骤，在该步骤中，向加工对象物照射加工用光及观察用光中的至少一种光；
第2步骤，在该步骤中，对来自所述加工对象物的多种波长的光即检测光进行检测，根据检测出的检测光的特性，确定照射对象区域；以及
第3步骤，在该步骤中，向确定出的所述照射对象区域照射加工用光，对所述加工对象物进行加工。
11.根据权利要求10所述的激光加工方法，其特征在于，
在所述第3步骤中，照射时的加工用光的强度比所述第1步骤中的照射时的加工用光的强度高。
12.一种激光加工方法，其使用权利要求7所记载的激光加工装置，
其特征在于，具有：
第1步骤，在该步骤中，向加工对象物照射加工用光及观察用
光中的至少一种光；
第2步骤，在该步骤中，对来自所述加工对象物的多种波长的光即检测光进行检测，根据检测出的检测光的特性，对所述加工对象物的温度变化或者状态变化进行判断；以及
第3步骤，在该步骤中，基于判断出的结果，对向所述加工对象物照射的加工用光进行控制。
13.根据权利要求12所述的激光加工方法，其特征在于，
在所述第2步骤中，基于检测光的频谱的变化，对状态变化的程度进行判断，
在判断为检测光的频谱发生了变化的情况下，在所述第3步骤中，对所述第1发光部的发光状态进行控制，以减小向所述加工对象物照射的加工用光的功率、或者停止照射加工用光。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，
在所述加工对象物上，观察用光的照射区域比加工用光的照射区域大。
15.根据权利要求14所述的激光加工方法，其特征在于，
在所述第1导光体和所述第3导光体的出射端，设置分别与所述第1导光体和所述第3导光体光学地连接的第4导光体，
从所述第4导光体射出的观察用光的束散角，比从所述第4导光体射出的加工用光的束散角大。
16.根据权利要求14所述的激光加工方法，其特征在于，
所述第1导光体被所述第3导光体包围。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，
在所述加工对象物上，检测光的检测区域比加工用光的照射区域大。
18.根据权利要求17所述的激光加工方法，其特征在于，
在所述第1导光体的出射侧，设置分别与所述第1导光体和所述第2导光体光学地连接的第5导光体，
入射至所述第5导光体中的检测光相对于所述第5导光体的光轴的最大角度，比从所述第5导光体射出的加工用光的束散角大。
19.根据权利要求17所述的激光加工方法，其特征在于，
所述第1导光体被所述第2导光体包围。
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