CN117120206A - 激光加工头以及激光加工系统 - Google Patents

Abstract

激光加工头(10)具备：将第2激光向与第1激光交叉的方向弯折的弯曲镜；使第1激光的大部分向工件(W)侧透射并且使第2激光的大部分向工件侧反射的分色镜；将各激光聚光并向工件照射的工件侧聚光透镜；接受由分色镜反射的第1激光的剩余部分以及透射分色镜的第2激光的剩余部分的图像传感器；将各激光聚光并向图像传感器照射的检测侧聚光透镜；和调整工件侧的像面中的工件侧聚光状态的调整单元。图像传感器检测图像传感器侧的像面中的检测侧聚光状态。工件侧聚光状态基于检测侧聚光状态由调整单元来调整。

Description

激光加工头以及激光加工系统

技术领域

本公开涉及激光加工头以及激光加工系统。

背景技术

激光加工系统进行工件的切断、焊接、开孔等激光加工。在激光加工系统中，激光加工头将从激光振荡器出射并经由光纤引导的激光向工件照射。在激光加工头设有用于将激光聚光而向工件照射的聚光光学系统。

例如，专利文献1所涉及的激光加工机(激光加工头)具备：将从光纤出射的来自激光振荡器的激光准直的准直透镜；和将进行了准直的激光对工件聚光照射的聚光透镜。准直透镜以及聚光透镜设置成能在光轴方向上移动。在准直透镜与聚光透镜之间设有使被准直透镜矫正成平行光束的激光的光轴以直角偏转的弯曲镜。通过使准直透镜和聚光透镜向光轴方向移动，聚光透镜中的聚光直径就能进行变换。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2009-226473号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，近年来，例如已知利用了近红外和蓝色这样的波长相互不同的2种激光的混合激光加工系统。混合激光加工系统用激光加工头将波长相互不同的2种激光组合在同一光轴上，将该组合的2种激光各自向工件聚光照射。混合激光加工系统由于能活用2种激光的优点，或相互补足短板，因此，与仅利用1种激光的现有的激光加工系统比较，有许多优点。

在这样的混合激光加工系统中，需要检测向工件照射的各激光的聚光位置、光斑直径等聚光状态，将各聚光状态微调整成所期望的状态。例如，检测各激光的聚光位置，使各聚光位置相互一致，或以给定的间隔偏离。此外，例如，检测各激光的光斑直径，将各光斑直径扩大缩小成给定的尺寸。

在现有的混合激光加工系统中，由于难以在激光加工中实时检测向工件照射的各激光的聚光状态，因此，为了调整各聚光状态，需要一度中断激光加工等，很麻烦。

本公开鉴于相关的诸点而提出，其目的在于，在混合激光加工中实时检测以及调整向工件照射的各激光的聚光状态。

用于解决课题的手段

本公开所涉及的激光加工头将相互不同的第1激光以及第2激光组合来向工件照射，该激光加工头具备：弯曲镜，将上述第2激光向与上述第1激光交叉的方向弯折；分色镜，使上述第1激光的大部分向上述工件侧透射，并且使上述第2激光的大部分向上述工件侧反射；工件侧聚光透镜，在上述分色镜与上述工件之间将上述第1激光以及上述第2激光各自聚光并向上述工件照射；光检测器，分别接受由上述分色镜反射的上述第1激光的剩余部分以及透射上述分色镜的上述第2激光的剩余部分；检测侧聚光透镜，在上述分色镜与上述光检测器之间将上述第1激光以及上述第2激光各自聚光并向上述光检测器照射；和调整单元，调整上述工件侧的像面中的上述第1激光以及上述第2激光中的至少一者的聚光状态即工件侧聚光状态，上述光检测器检测作为上述光检测器侧的像面中的上述第1激光以及上述第2激光中的上述至少一者的聚光状态且与上述工件侧聚光状态对应的检测侧聚光状态，上述工件侧聚光状态由上述调整单元基于上述检测侧聚光状态来调整。

本公开所涉及的激光加工系统具备：上述激光加工头；第1激光振荡器，出射上述第1激光；第2激光振荡器，出射上述第2激光；第1光纤，将上述第1激光从上述第1激光振荡器向上述激光加工头传输；和第2光纤，将上述第2激光从上述第2激光振荡器向上述激光加工头传输。

发明效果

根据本公开，能在混合激光加工中实时检测以及调整向工件照射的各激光的聚光状态。

附图说明

图1示意表示本公开的一实施方式所涉及的激光加工系统。

图2是示意表示激光加工头的内部构造的概略结构图，表示第1激光的聚光位置和第2激光的聚光位置相互一致的情况。

图3表示在图2的III箭头方向观察下工件侧的像面中的各激光的聚光状态。

图4是表示在图2的IV箭头方向观察下图像传感器侧的像面中的各激光的聚光状态的图。

图5是示意表示激光加工头的内部构造的与图2相当的图，表示第1激光的聚光位置和第2激光的聚光位置相互偏离的情况。

图6是表示在图5的VI箭头方向观察下工件侧的像面中的各激光的聚光状态的与图3相当的图。

图7是表示在图2的VII箭头方向观察下图像传感器侧的像面中的各激光的聚光状态的与图4相当的图。

图8是示意表示激光加工头的内部构造的与图2相当的图，表示第2激光被散焦的情况。

图9是表示在图8的IX箭头方向观察下工件侧的像面中的各激光的聚光状态的与图3相当的图。

图10是表示在图8的X箭头方向观察下图像传感器侧的像面中的各激光的聚光状态的与图4相当的图。

具体实施方式

以下基于附图来详细说明本公开的实施方式。以下的优选的实施方式的说明本质上只是例示，本公开的意图完全不在于限制其运用物或其用途。

(激光加工系统)

图1表示本实施方式所涉及的激光加工系统(激光加工装置)1。激光加工系统1是利用了波长相互不同的2种激光的混合激光加工系统，进行工件W的切断、焊接、开孔等激光加工。

激光加工系统1具备激光加工头(激光照射头)10、第1激光振荡器2以及第2激光振荡器3、第1光纤4以及第2光纤5、操纵器6和控制装置7。

第1激光振荡器2出射(振荡)第1激光A。第2激光振荡器3出射(振荡)第2激光B。第1激光A和第2激光B的波长相互不同。第1激光A是近红外光，其波长为900nm～1200nm程度。第2激光B是蓝色光，其波长为400nm～450nm程度。一般，在激光加工中运用近红外光，但出于对铜的吸收率良好等理由，近年来，蓝色光也正在运用于激光加工中。

第1光纤4使第1激光A从第1激光振荡器2向激光加工头10传输。第2光纤5使第2激光B从第2激光振荡器3向激光加工头10传输。

激光加工头10将第1激光A以及第2激光B组合在同一光轴上，将该组合的第1激光A以及第2激光B各自向工件W的表面W1照射。关于激光加工头10的详细情况，之后叙述。

操纵器6在前端安装有激光加工头10，使激光加工头10移动。控制装置7控制操纵器6的动作以及各激光振荡器2、3所引起的激光A、B的振荡。控制装置7可以控制激光加工头10的内部的后述的致动器的动作。

(激光加工头)

图2表示激光加工头10的内部构造。另外，图2中的X、Y、Z表示正交坐标系中的各方向，X、Y是前后左右的水平方向，Z是上下方向(铅垂方向)。此外，将各激光A、B的光轴(成为各激光A、B中的光束的代表的虚拟的光线)所延伸的方向称作“光轴方向”。光轴方向在正交坐标系X、Y、Z中并非始终固定，能对应于各激光A、B的行进而变化。

激光加工头10利用设于外壳11的内部的聚光光学系统将第1激光A以及第2激光B各自聚光并向工件W照射。激光加工头10具备第1准直透镜20、第2准直透镜21、弯曲镜30、分色镜40、工件侧聚光透镜50、作为光检测器的图像传感器60、检测侧聚光透镜70、光圈71、作为调整单元的一部分的镜侧致动器80、作为调整单元的一部分的第1透镜侧致动器81、和作为调整单元的一部分的第2透镜侧致动器82，来作为聚光光学系统。

来自第1光纤4的第1激光A以及来自第2光纤5的第2激光B相互并行地在Z方向上向外壳11内的入射部12入射。在入射部12，第1激光A以及第2激光B相互并行地在Z方向上直线前进。

第1准直透镜20将第1激光A准直(平行光化)。第2准直透镜21将第2激光B准直(平行光化)。各激光A、B通过各准直透镜20、21而大致成为平行光。

弯曲镜30使与第1激光A的光轴并行的第2激光B的光轴向与第1激光A的光轴交叉的方向弯折，具体向与第1激光A的光轴正交的方向(Y方向)弯折。

分色镜40是使特定的波长范围的光的大部分透射且使这以外的波长范围的光的大部分反射的镜。在本实施方式中，分色镜40使从背面41侧入射的第1激光A的大部分向表面42侧大致笔直地透射，并且使从表面42侧入射的第2激光B的大部分向表面42侧大致以直角反射。另一方面，分色镜40将从背面41侧入射的第1激光A的剩余部分向背面41侧大致以直角反射，并且使从表面42侧入射的第2激光B的剩余部分向背面41侧大致笔直地透射。

在透射分色镜40的第1激光A的大部分以及由分色镜40反射的第2激光B的大部分的光轴方向行进侧，隔着激光加工头10的照射部(照射口)13配置有工件W。即，分色镜40使第1激光A的大部分向工件W侧透射，并且使第2激光B的大部分向工件W侧反射。

所谓各激光A、B的大部分，例如以能量换算，是入射到分色镜40前的各激光A、B的95％～99.9％程度。所谓各激光A、B的剩余部分，例如以能量换算，是入射到分色镜40前的各激光A、B的0.1％～5％程度。

工件侧聚光透镜50在光轴方向上配置于分色镜40与工件W之间。工件侧聚光透镜50将第1激光A以及第2激光B各自聚光。然后，工件侧聚光透镜50将聚光的第1激光A以及第2激光B各自经由照射部13向工件W的表面W1照射。工件侧聚光透镜50可以具有色差校正功能。通过工件侧聚光透镜50而照射的各激光A、B的光轴方向与Z方向大致一致。

图像传感器60是将在其受光面61成像的光的明暗光电变换成电荷的量并将其读出而变换成电信号的摄像元件。图像传感器60配置于分色镜40的背面41侧。具体地，图像传感器60配置于由分色镜40反射的第1激光A的剩余部分以及透射分色镜40的第2激光B的剩余部分的光轴方向行进侧。即，图像传感器60分别在受光面61接受由分色镜40反射的第1激光A的剩余部分以及透射分色镜40的第2激光B的剩余部分。

检测侧聚光透镜70以及光圈71在光轴方向上配置于分色镜40与图像传感器60之间。检测侧聚光透镜70在光轴方向上位于比光圈71更靠图像传感器60侧。检测侧聚光透镜70将第1激光A以及第2激光B各自进行聚光。然后，检测侧聚光透镜70将聚光的第1激光A以及第2激光B各自向图像传感器60的受光面61照射。检测侧聚光透镜70可以具有色差校正功能。光圈71阻断各激光A、B中的多余的光束，减小瞳径。由检测侧聚光透镜70照射的各激光A、B的光轴方向与Y方向大致一致。

镜侧致动器80使弯曲镜30的倾斜度变化。镜侧致动器80例如由电动机、压电元件等构成。由于镜侧致动器80所引起的弯曲镜30的倾斜度变化，因而由弯曲镜30弯折的第2激光B的光轴的朝向发生变化。由此，第2激光B的后述的聚光位置发生变化。

第1透镜侧致动器81使第1准直透镜20在光轴方向(Z方向)上移动。第1透镜侧致动器81例如由电动机、压电元件等构成。第2透镜侧致动器82使第2准直透镜21在光轴方向(Z方向)上移动。第2透镜侧致动器82例如由电动机、压电元件等构成。通过各透镜侧致动器81、82所引起的各准直透镜20、21的光轴方向(Z方向)上的移动，各激光A、B的后述的光斑直径发生变化。

另外，在通过各透镜侧致动器81、82使各准直透镜20、21在光轴方向(Z方向)上移动时，各准直透镜20、21不一定非要在光轴方向(Z方向)上笔直地移动，有时向与光轴方向正交的水平方向(X方向以及Y方向)稍微挪动或稍微倾斜。

(各激光的聚光状态)

本实施方式所涉及的激光加工头10的特征在于，能通过图像传感器60间接地检测工件W侧的像面中的第1激光A以及第2激光B的聚光状态。另外，所谓“聚光状态”，是总括了聚光位置、光斑直径、模糊量等各种聚光方式的状态。

以下，参考图2～4来说明各激光A、B的聚光状态。图3表示工件W侧的像面中的第1激光A以及第2激光B的聚光状态即工件侧聚光状态Si。图4表示图像传感器60侧的像面中的第1激光A以及第2激光B的聚光状态即检测侧聚光状态Sj。所谓“工件W侧的像面”，是工件W侧的与光轴方向(Z方向)正交的面(X、Y平面)，例如是指工件W的表面W1。所谓“图像传感器60侧的像面”，是图像传感器60侧的与光轴方向正交的面，例如是指图像传感器60的受光面61。图3、4中的颜色的浓淡表示各激光A、B的能量的量，与各激光A、B的颜色(波长)没有关系。

首先，参考图2、3来说明工件侧聚光状态Si。例如能除去工件W，取而代之地配置图像传感器，通过用该图像传感器直接检测各激光A、B，来确认实际的工件侧聚光状态Si。

工件侧聚光状态Si包含：工件W的表面W1(工件W侧的像面)中的第1激光A的聚光位置即工件侧第1聚光位置Pai；工件W的表面W1(工件W侧的像面)中的第2激光B的聚光位置即工件侧第2聚光位置Pbi。

此外，工件侧聚光状态Si包含：工件W的表面W1(工件W侧的像面)中的第1激光A的光斑直径即工件侧第1光斑直径Dai；和工件W的表面W1(工件W侧的像面)中的第2激光B的光斑直径即工件侧第2光斑直径Dbi。另外，在本实施方式中，“光斑直径”的意思是指任意的像面(例如工件W的表面W1、图像传感器60的受光面61)中的激光的直径，不一定限定于激光的聚光点处的直径。

接下来，参考图2、4来说明检测侧聚光状态Sj。通过图像传感器60来检测检测侧聚光状态Sj。

检测侧聚光状态Sj包含：图像传感器60的受光面61(图像传感器60侧的像面)中的第1激光A的聚光位置即检测侧第1聚光位置Paj；和图像传感器60的受光面61(图像传感器60侧的像面)中的第2激光B的聚光位置即检测侧第2聚光位置Pbj。

此外，检测侧聚光状态Sj包含：图像传感器60的受光面61(图像传感器60侧的像面)中的第1激光A的光斑直径即检测侧第1光斑直径Daj；和图像传感器60的受光面61(图像传感器60侧的像面)中的第2激光B的光斑直径即检测侧第2光斑直径Dbj。

如图2～4所示那样，检测侧聚光状态Sj与工件侧聚光状态Si对应。具体地，检测侧第1聚光位置Paj与工件侧第1聚光位置Pai对应。检测侧第2聚光位置Pbj与工件侧第2聚光位置Pbi对应。检测侧第1光斑直径Daj与工件侧第1光斑直径Dai对应。检测侧第2光斑直径Dbj与工件侧第2光斑直径Dbi对应。例如，若工件侧第1聚光位置Pai移动，则与此对应地，检测侧第1聚光位置Paj也移动。若工件侧第2聚光位置Pbi移动，则与此对应地，检测侧第2聚光位置Pbj也移动。若工件侧第1光斑直径Dai扩大缩小，则与此对应地，检测侧第1光斑直径Daj也扩大缩小。若工件侧第2光斑直径Dbi扩大缩小，则与此对应地，检测侧第2光斑直径Dbj也扩大缩小。

通过用图像传感器60检测检测侧聚光状态Sj，能间接地实时(同时)检测工件侧聚光状态Si。

(聚光状态的调整)

工件侧聚光状态Si由调整单元(镜侧致动器80、第1透镜侧致动器81、第2透镜侧致动器82)基于检测侧聚光状态Sj来调整。

(聚光位置的调整)

首先，说明各激光A、B的聚光位置的调整方法。图2～4表示第1激光A的聚光位置和第2激光B的聚光位置相互一致的情况。即，如图2、3所示那样，工件侧第1聚光位置Pai和工件侧第2聚光位置Pbi在水平方向(X、Y方向)上相互一致。与此对应地，如图2、4所示那样，检测侧第1聚光位置Paj和检测侧第2聚光位置Pbj相互一致。

图5～7表示第1激光A的聚光位置和第2激光B的聚光位置相互偏离的情况。即，工件侧第1聚光位置Pai和工件侧第2聚光位置Pbi在水平方向当中的Y方向上相互偏离。与此对应地，检测侧第1聚光位置Paj和检测侧第2聚光位置Pbj相互偏离。

如图2、5所示那样，通过利用镜侧致动器80使弯曲镜30的倾斜度变化，来使工件侧第2聚光位置Pbi和检测侧第2聚光位置Pbj相互对应地移动。即，检测侧第2聚光位置Pbj也移动工件侧第2聚光位置Pbi所移动的量。

通过基于检测侧第1聚光位置Paj与检测侧第2聚光位置Pbj的位置关系(例如差分Hj)，利用镜侧致动器80使弯曲镜30的倾斜度变化，来调整工件侧第1聚光位置Pai与工件侧第2聚光位置Pbi的位置关系(例如差分Hi)。

例如，在希望从工件侧第2聚光位置Pbi与工件侧第1聚光位置Pai不一致的状态(参考图5、6)起使工件侧第2聚光位置Pbi与工件侧第1聚光位置Pai一致的情况下(参考图2、3)，基于检测侧第1聚光位置Paj与检测侧第2聚光位置Pbj的差分Hj(参考图5、7)，反馈到弯曲镜30的倾斜度。即，在图像传感器60中观察差分Hj的同时，利用镜侧致动器80使弯曲镜30的倾斜度变化，使检测侧第2聚光位置Pbj与检测侧第1聚光位置Paj一致，以使得差分Hj成为零(参考图2、4)。由此，将工件侧第2聚光位置Pbi调整成与工件侧第1聚光位置Pai一致(工件侧第1聚光位置Pai与工件侧第2聚光位置Pbi的差分Hi成为零)(参考图2、3)。

同样地，在希望从工件侧第1聚光位置Pai和工件侧第2聚光位置Pbi相互一致的状态(参考图2、3)起强行积极地设置工件侧第1聚光位置Pai与工件侧第2聚光位置Pbi的差分Hi的情况下(参考图5、6)，也基于检测侧第1聚光位置Paj与检测侧第2聚光位置Pbj的差分Hj，反馈到弯曲镜30的倾斜度。即，在图像传感器60中观察差分Hj的同时，利用镜侧致动器80使弯曲镜30的倾斜度变化，使检测侧第2聚光位置Pbj相对于检测侧第1聚光位置Paj移动，以使得差分Hj成为给定的值(参考图5、7)。由此，工件侧第1聚光位置Pai与工件侧第2聚光位置Pbi的差分Hi被调整成给定的值(参考图5、6)。

进而，如图5、6所示那样，也可以将工件侧第2聚光位置Pbi调整成位于比工件侧第1聚光位置Pai更靠激光加工方向F(激光加工头10相对于工件W的移动方向)上的前侧(行进侧)。

(光斑直径的调整)

接下来，说明各激光A、B的光斑直径的调整方法。图2～4表示第1激光A以及第2激光B均未散焦(聚光位置的光轴方向上的从像面的偏离)的情况。在该情况下，如图2、3所示那样，工件侧第2聚光位置Pbi在光轴方向上位于工件W的表面W1上。与此对应地，如图2、4所示那样，检测侧第2聚光位置Pbi在光轴方向上位于图像传感器60的受光面61上。在该情况下，如图2、3所示那样，工件侧第1光斑直径Dai以及工件侧第2光斑直径Dbi均小。与此对应地，如图2、4所示那样，检测侧第1光斑直径Daj以及检测侧第2光斑直径Dbj均小。

图8～10表示第2激光B散焦的情况。在该情况下，如图8、9所示那样，工件侧第2聚光位置Pbi在光轴方向上从工件W的表面W1偏离，靠近工件侧聚光透镜50侧。与此对应地，如图8、10所示那样，检测侧第2聚光位置Pbi在光轴方向上从图像传感器60的受光面61偏离，靠近检测侧聚光透镜70侧。并且，如图8、9所示那样，工件侧第2光斑直径Dbi变大。与此对应地，如图8、10所示那样，检测侧第2光斑直径Dbj变大。

如图2、8所示那样，通过利用第2透镜侧致动器82使第2准直透镜21在光轴方向(Z方向)上移动，从而工件侧第2光斑直径Dbi和检测侧第2光斑直径Dbj相互对应地进行扩大缩小。即，若工件侧第2光斑直径Dbi扩大，则检测侧第2光斑直径Dbj也扩大。若工件侧第2光斑直径Dbi缩小，则检测侧第2光斑直径Dbj也缩小。

通过基于检测侧第2光斑直径Dbj，利用第2透镜侧致动器82使第2准直透镜21在光轴方向(Z方向)上移动，来调整工件侧第2光斑直径Pai。

例如，在希望从第2激光B散焦的状态(参考图8～10)起过渡到第2激光B不散焦的状态(参考图2～4)的情况下，基于检测侧第2光斑直径Dbj，反馈到第2准直透镜21的光轴方向(Z方向)上的位置。即，在图像传感器60中观察检测侧第2光斑直径Dbj的同时(参考图8、10)，利用第2透镜侧致动器82使第2准直透镜21在光轴方向(Z方向)上移动(参考图2、8)，来减小检测侧第2光斑直径Dbj(参考图2、4)。由此，第2激光B的散焦状态得到纠正，工件侧第2光斑直径Dbi变小(参考图2、3)。

虽未图示，但通过利用第1透镜侧致动器81使第1准直透镜20在光轴方向(Z方向)上移动，从而工件侧第1光斑直径Dai和检测侧第1光斑直径Daj相互对应地进行扩大缩小。并且，通过基于检测侧第1光斑直径Daj，利用第1透镜侧致动器81使第1准直透镜20在光轴方向(Z方向)上移动，来调整工件侧第1光斑直径Dai。

(本实施方式的效果)

根据本实施方式，图像传感器60分别接受由分色镜40反射的第1激光A的剩余部分以及透射分色镜40的第2激光B的剩余部分。由此，能由图像传感器60检测与工件侧聚光状态Si对应的检测侧聚光状态Sj。即，图像传感器60能通过检测检测侧聚光状态Sj，来间接地实时检测工件侧聚光状态Si。

并且，能基于检测侧聚光状态Sj，利用调整单元(镜侧致动器80、第1透镜侧致动器81、第2透镜侧致动器82)来实时调整工件侧聚光状态Si。

如以上那样，能在混合激光加工中实时检测以及调整向工件W照射的各激光A、B的聚光状态Si。

具体地，图像传感器60能通过检测检测侧第1聚光位置Paj以及检测侧第2聚光位置Pbj来间接地实时检测工件侧第1聚光位置Pai以及工件侧第2聚光位置Pbi。

并且，通过基于检测侧第2聚光位置Pbj，利用镜侧致动器80使弯曲镜30的倾斜度变化，能使工件侧第2聚光位置Pbi移动。由此，能基于检测侧第1聚光位置Paj与检测侧第2聚光位置Pbj的位置关系(差分Hj)来实时调整工件侧第1聚光位置Pai与工件侧第2聚光位置Pbi的位置关系(差分Hi)。

例如，能将工件侧第1聚光位置Pai与工件侧第2聚光位置Pbi的位置偏离(Hi＞0，参考图5、6)纠正成工件侧第1聚光位置Pai和工件侧第2聚光位置Pbi相互一致(Hi＝0，参考图3)。由此，能使第1激光A和第2激光B在同一光轴上对齐。

特别地，在使各准直透镜20、21在光轴方向(Z方向)上移动时，各准直透镜20、21有时会在与光轴方向正交的水平方向(X方向以及Y方向)上意外地挪动或倾斜。在该情况下，工件侧第1聚光位置Pai和工件侧第2聚光位置Pbi有时会意外地相互偏离。本实施方式所涉及的激光加工头10在纠正这样的意外的位置偏离上非常有效。

此外，如图5、6所示那样，强行刻意地设置工件侧第1聚光位置Pai与工件侧第2聚光位置Pbi的差分Hi(＞0)，并且，进一步将工件侧第2聚光位置Pbi刻意地定位成比工件侧第1聚光位置Pai更靠激光加工方向F上的前侧。由此，在工件W例如是铜的情况下，能使由对铜的吸收率高的蓝色光构成的第2激光B比由近红外光构成的第1激光A更早地照射到工件W。即，能进行基于蓝色光的预加热(预备加热)。

图像传感器60能通过检测检测侧第1光斑直径Daj来间接地实时检测工件侧第1光斑直径Dai。并且，通过基于检测侧第1光斑直径Daj，利用第1透镜侧致动器81使第1准直透镜20在光轴方向(Z方向)上移动，能使工件侧第1光斑直径Dai扩大缩小。由此，能基于检测侧第1光斑直径Daj来实时调整工件侧第1光斑直径Dai。通过调整成工件侧第1光斑直径Dai变小，能纠正第1激光A的散焦。

同样地，图像传感器60能通过检测检测侧第2光斑直径Dbj，来间接地实时检测工件侧第2光斑直径Dbi。然后，通过基于检测侧第2光斑直径Dbj，利用第2透镜侧致动器82使第2准直透镜21在光轴方向(Z方向)上移动，能使工件侧第2光斑直径Dbi扩大缩小。由此，能基于检测侧第2光斑直径Dbi来实时调整工件侧第2光斑直径Dbi。通过调整成工件侧第2光斑直径Dbi变小，能纠正第2激光B的散焦。

(其他实施方式)

以上，通过适合的实施方式说明了本发明，但这样的记述并不是限定事项，当然能进行各种改变。

关于第2激光B散焦的情况，例示了工件侧第2聚光位置Pbi在光轴方向上从工件W的表面W1偏离而靠近工件侧聚光透镜50侧的情况(参考图8～10)，但并不限定于此。也可以工件侧第2聚光位置Pbi在光轴方向上从工件W的表面W1偏离，靠近从工件侧聚光透镜50离开的一侧(工件W的内部侧)。在该情况下，检测侧第2聚光位置Pbj在光轴方向上从图像传感器60的受光面61偏离，靠近从检测侧聚光透镜70离开的一侧(图像传感器60的内部侧)。关于第1激光A也同样。

工件侧聚光状态Si以及检测侧聚光状态Sj可以包含各激光A、B的模糊量。

作为调整单元，也可以包含调整分色镜40的倾斜度的致动器。

工件侧聚光状态Si不需要包含工件W侧的像面中的第1激光A以及第2激光B两者的聚光状态，包含第1激光A以及第2激光B中的至少一者的聚光状态(例如光斑直径)即可。与此对应地，检测侧聚光状态Sj不需要包含图像传感器60侧的像面中的第1激光A以及第2激光B两者的聚光状态，包含第1激光A以及第2激光B中的至少一者的聚光状态(例如光斑直径)即可。

在本实施方式中，将第1激光A设为近红外光，将第2激光B设为蓝色光，但并不限定于此。出于对铜的吸收率这样的观点，第2激光B也可以取代蓝色光而设为绿色光(波长：450nm～550nm程度)。此外，也可以将第1激光A设为蓝色光或绿色光，将第2激光B设为近红外光。此外，也可以使用蓝色光或绿色光、以及近红外光以外。第1激光A和第2激光B也可以波长相互相同。

产业上的可利用性

本公开由于能运用在激光加工头以及激光加工系统中，因此极其有用，产业上的可利用性高。

附图标记说明

F 激光加工方向

W 工件

W1 表面(像面)

Si 工件侧聚光状态

Sj 检测侧聚光状态

A 第1激光

Pai 工件侧第1聚光位置

Dai 工件侧第1光斑直径

Paj 检测侧第1聚光位置

Dai 检测侧第1光斑直径

B 第2激光

Pbi 工件侧第2聚光位置

Dbi 工件侧第2光斑直径

Pbj 检测侧第2聚光位置

Dbj 检测侧第2光斑直径

Hi 差分(位置关系)

Hj 差分(位置关系)

1 激光加工系统

2 第1激光振荡器

3 第2激光振荡器

4 第1光纤

5 第2光纤

10 激光加工头

20 第1准直透镜

21 第2准直透镜

30 弯曲镜

40 分色镜

50 工件侧聚光透镜

60 图像传感器(光检测器)

61 受光面

70 检测侧聚光透镜

80 镜侧致动器(调整单元)

81 第1透镜侧致动器(调整单元)

82 第2透镜侧致动器(调整单元)。

Claims (7)

1.一种激光加工头，将相互不同的第1激光以及第2激光组合来向工件照射，所述激光加工头具备：

弯曲镜，将所述第2激光向与所述第1激光交叉的方向弯折；

分色镜，使所述第1激光的大部分向所述工件侧透射，并且使所述第2激光的大部分向所述工件侧反射；

工件侧聚光透镜，在所述分色镜与所述工件之间将所述第1激光以及所述第2激光各自聚光并向所述工件照射；

光检测器，分别接受由所述分色镜反射的所述第1激光的剩余部分以及透射所述分色镜的所述第2激光的剩余部分；

检测侧聚光透镜，在所述分色镜与所述光检测器之间将所述第1激光以及所述第2激光各自聚光并向所述光检测器照射；和

调整单元，调整所述工件侧的像面中的所述第1激光以及所述第2激光中的至少一者的聚光状态即工件侧聚光状态，

所述光检测器检测作为该光检测器侧的像面中的所述第1激光以及所述第2激光中的所述至少一者的聚光状态且与所述工件侧聚光状态对应的检测侧聚光状态，

所述工件侧聚光状态由所述调整单元基于所述检测侧聚光状态来调整。

2.根据权利要求1所述的激光加工头，其中，

所述工件侧聚光状态包含：

所述工件侧的像面中的所述第1激光的聚光位置即工件侧第1聚光位置；和

所述工件侧的像面中的所述第2激光的聚光位置即工件侧第2聚光位置，

所述检测侧聚光状态包含：

作为所述光检测器侧的像面中的所述第1激光的聚光位置且与所述工件侧第1聚光位置对应的检测侧第1聚光位置；和

作为所述光检测器侧的像面中的所述第2激光的聚光位置且与所述工件侧第2聚光位置对应的检测侧第2聚光位置，

所述调整单元包含：

镜侧致动器，通过使所述弯曲镜的倾斜度变化，来使所述工件侧第2聚光位置以及所述检测侧第2聚光位置相互对应地移动，

所述工件侧第1聚光位置与所述工件侧第2聚光位置的位置关系由所述镜侧致动器基于所述检测侧第1聚光位置与所述检测侧第2聚光位置的位置关系来调整。

3.根据权利要求2所述的激光加工头，其中，

将所述工件侧第2聚光位置调整成与所述工件侧第1聚光位置一致。

4.根据权利要求2所述的激光加工头，其中，

所述第1激光是近红外光，

所述第2激光是蓝色光或绿色光，

将所述工件侧第2聚光位置调整成处于比所述工件侧第1聚光位置更靠激光加工方向上的前侧。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的激光加工头，其中，

所述激光加工头具备：

第1准直透镜，将所述第1激光准直，

所述工件侧聚光状态包含：

所述工件侧的像面中的所述第1激光的光斑直径即工件侧第1光斑直径，

所述检测侧聚光状态包含：

作为所述光检测器侧的像面中的所述第1激光的光斑直径且与所述工件侧第1光斑直径对应的检测侧第1光斑直径，

所述调整单元包含：

第1透镜侧致动器，通过使所述第1准直透镜在光轴方向上移动，来使所述工件侧第1光斑直径以及所述检测侧第1光斑直径相互对应地扩大缩小，

所述工件侧第1光斑直径由所述第1透镜侧致动器基于所述检测侧第1光斑直径来调整。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的激光加工头，其中，

所述激光加工头具备：

第2准直透镜，将所述第2激光准直，

所述工件侧聚光状态包含：

所述工件侧的像面中的所述第2激光的光斑直径即工件侧第2光斑直径，

所述检测侧聚光状态包含：

作为所述光检测器侧的像面中的所述第2激光的光斑直径且与所述工件侧第2光斑直径对应的检测侧第2光斑直径，

所述调整单元包含：

第2透镜侧致动器，通过使所述第2准直透镜在光轴方向上移动，来使所述工件侧第2光斑直径以及所述检测侧第2光斑直径相互对应地扩大缩小，

所述工件侧第2光斑直径由所述第2透镜侧致动器基于所述检测侧第2光斑直径来调整。

7.一种激光加工系统，具备：

权利要求1～6中任一项所述的激光加工头；

第1激光振荡器，出射所述第1激光；

第2激光振荡器，出射所述第2激光；

第1光纤，将所述第1激光从所述第1激光振荡器向所述激光加工头传输；和

第2光纤，将所述第2激光从所述第2激光振荡器向所述激光加工头传输。