JP5181919B2 - レーザ加工装置およびレーザ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、加工対象物にレーザ光を照射して、加工対象物の表面に微細なピット、連続した溝、または、反応跡を形成するレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。

従来から、加工対象物にレーザ光を対物レンズで集光して照射し、加工対象物の表面に微細なピット、連続した溝、または、反応跡を形成するレーザ加工装置が知られている。このようなレーザ加工装置においては、例えば、特許文献１に示されているように、加工対象物の加工面からの反射光を受光器に導き、受光器が出力する受光信号に基づいて、例えば非点収差法による演算により焦点ずれ量を検出し、その焦点ずれ量に応じて対物レンズを光軸方向に駆動することにより、レーザ光の焦点が常に加工対象物の表面に合うようにフォーカスサーボ制御を行っている。こうしたフォーカスサーボ制御を行うことにより、加工対象物の表面高さが変動しても、レーザ光の焦点を常に加工対象物の表面に合わせることが可能となり、精度良くレーザ加工を行うことができる。
特開平１１−２０３７３５号公報

しかしながら、加工対象物の表面に異物が付着していたり傷が形成されていたりした場合には、フォーカスサーボ制御が不能になることがある。これは、レーザ光の照射位置が加工対象物の表面の異常部（異物付着部、溝形成部）に入ると、対物レンズと加工対象物の表面（異常部の表面）との距離が大きく変化し、この変化量が焦点位置の制御可能範囲を超えてしまうことがあるからである。

ここで、焦点位置の制御可能範囲について説明する。図１６は、対物レンズと加工対象物の表面との距離ｘをレーザ光の光軸方向に変化させたときの、非点収差法による演算により得られるフォーカスエラー信号の波形を表す。このフォーカスエラー信号は、図示するようにＳ字波形となる。対物レンズを加工対象物の表面に接近した状態から加工対象物から離れる方向に移動させると、フォーカスエラー信号は、ゼロレベルから一旦減少したのち増加しゼロレベルをクロスする。このゼロクロス点Ｐ０が検出されたポイントが、レーザ光の焦点位置が加工対象物の表面と一致しているポイントになる。そして、対物レンズをさらに加工対象物から遠ざかる方向に移動させると、フォーカスエラー信号は増大したのち減少してゼロレベルに至る。

フォーカスサーボ制御においては、フォーカスエラー信号がゼロクロス点Ｐ０を維持するように対物レンズの位置を制御するわけであるが、対物レンズと加工対象物の表面との距離ｘが図１６における正負のピーク点Ｐ１，Ｐ２の間となるエリア（以下、このエリアをＳ字検出エリアと呼び、ピーク点の間の距離をＳ字検出距離と呼ぶ）から外れてしまうと、フォーカスエラー信号に基づくフォーカスサーボ制御が不能となってしまう。つまり、Ｓ字検出エリアが焦点位置の制御可能範囲となる。

加工対象物の表面の光軸方向の変位に対して追従性のよいフォーカスサーボ制御を行う場合、Ｓ字検出エリアが非常に狭く設定される。従って、加工対象物の表面に所定の高さ以上の異常部が存在すると、加工対象物の表面位置がＳ字検出エリアから外れてしまい、フォーカスエラー信号に基づくフォーカスサーボ制御が不能となる。この現象をフォーカスサーボが外れると呼ぶ。こうして一旦フォーカスサーボが外れてしまうと、レーザ光の照射位置が異常部を通り過ぎても、フォーカスサーボ制御を再開することができなくなり、それ以降は、正常なレーザ加工を行うことができない。このため、加工対象物を廃棄処分する必要が生じる。また、それまでのレーザ加工に要した時間も無駄になってしまう。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、加工対象物の表面に異常部が存在していても、フォーカスサーボが外れずにレーザ加工を継続でき、加工対象物の損失や加工時間の無駄を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、加工対象物をセットするためのセット部と、前記セット部を回転させる回転手段と、加工用レーザ光源を有し、その加工用レーザ光源から出射された加工用レーザ光を対物レンズにより集光して前記加工対象物に照射する加工ヘッドと、前記加工用レーザ光の照射位置が、前記加工対象物の表面上を、前記セット部の回転により形成される照射移動軌跡に対して直交する方向に移動するように、前記セット部と前記加工ヘッドとの相対位置を変更する送り手段と、前記回転手段と前記送り手段との作動を制御しつつ、前記加工用レーザ光源に駆動信号を出力して前記加工対象物の表面に前記加工用レーザ光を照射することにより、前記加工対象物の表面をレーザ加工するレーザ加工制御手段と、前記加工用レーザ光の前記加工対象物からの反射光に基づいて、前記加工用レーザ光の焦点位置が前記加工対象物の表面と一致するように前記対物レンズを前記加工用レーザ光の光軸方向に駆動してフォーカスサーボ制御を行うフォーカスサーボ手段とを備えたレーザ加工装置において、前記加工ヘッドは、前記加工用レーザ光が前記加工対象物に照射される位置よりも前記回転手段の回転方向と反対側となるレーザ加工直前位置を照射する検査用レーザ光源を有し、前記レーザ加工制御手段によりレーザ加工を行っているときに、前記検査用レーザ光源に駆動信号を出力して、前記加工対象物の表面がレーザ加工されない強度の検査用レーザ光を前記検査用レーザ光源から出射させる検査用レーザ光照射制御手段と、前記加工対象物の表面に照射した前記検査用レーザ光の反射光の強度を検出する光検出手段と、前記光検出手段により検出した反射光の強度に基づいて、前記検査用レーザ光の反射光の状態が正常範囲から外れている異常期間を検出する異常期間検出手段と、前記異常期間検出手段により検出された異常期間に基づいて、前記異常期間の終了時期よりも遅い終了時期が設定された制御モード切替期間を設定する切替期間設定手段と、前記切替期間設定手段により設定された制御モード切替期間のあいだ、前記フォーカスサーボ手段の制御モードを通常モードから異常検出時モードに切り替えて、前記対物レンズの位置を保持する、あるいは、通常モードよりも前記加工用レーザ光の焦点位置の制御範囲の広いフォーカスサーボ制御を行うようにする制御モード切替手段とを備えたことにある。

本発明においては、加工用レーザ光源と検査用レーザ光源とを有する加工ヘッドを備えており、この加工ヘッドから、セット部にセット（固定）された加工対象物の表面にレーザ光を照射する。レーザ光の照射位置は、回転手段と送り手段との作動により移動する。回転手段は、セット部を回転させることにより、レーザ光の照射位置をセット部の回転軸周りに移動させる。送り手段は、セット部と加工ヘッドとの相対位置を変更してセット部の回転により形成される照射移動軌跡に対して直交する方向に照射位置を移動させる。この場合、セット部を固定しておいて加工ヘッドを移動させてもよいし、加工ヘッドを固定しておいてセット部を移動させてもよいし、両者を移動させるようにしてもよい。セット部としては、例えば、平板状の加工対象物を載置固定する円盤状テーブル、または、フィルム状の加工対象物を円筒外周面に巻いて固定し円筒軸周りに回転するドラム状固定治具などを用いることができる。送り手段の送り方向（セット部と加工ヘッドとの相対移動方向）は、円盤状テーブルの場合は、テーブル径方向となり、ドラム状固定治具の場合は、ドラム回転軸方向となる。

レーザ加工制御手段は、回転手段と送り手段との作動を制御しつつ、加工用レーザ光源に駆動信号を出力する。これにより、加工対象物の表面がレーザ加工される。例えば、加工対象物の表面に微細なピット（断続的に形成される溝）、連続した溝、または、それらを形成するための反応跡（現像液等により変化する部分）を形成する。このレーザ加工中においては、検査用レーザ光照射制御手段が検査用レーザ光源に駆動信号を出力する。この検査用レーザ光は、加工用レーザ光が加工対象物に照射される位置よりも回転手段の回転方向と反対側となるレーザ加工直前位置に照射される。また、検査用レーザ光は、加工対象物の表面に照射されても加工対象物が変化しない、つまり、レーザ加工されないように加工用レーザ光に比べて弱い強度に設定されている。

光検出手段は、加工対象物の表面に照射した検査用レーザ光の反射光の強度を検出する。異常期間検出手段は、光検出手段により検出した反射光の強度に基づいて、検査用レーザ光の反射光の状態が正常範囲から外れている異常期間を検出する。例えば、光検出手段により検出した反射光の強度と、予め設定した異常を判定するための閾値となる基準強度との比較に基づいて、反射光の強度が基準強度を境界とした正常範囲から外れている異常期間を検出する。加工対象物の表面に異常部（異物付着部、傷形成部）が存在すると、検査用レーザ光が異常部を照射したとき、その反射光の強度が変化する。このため、例えば、予め異常判定用の閾値として基準強度を設定しておき、検査用レーザ光の反射光の強度と基準強度とを比較することにより加工対象物の異常部を検出することができる。また、例えば、検査用レーザ光の反射光を受光する受光領域を複数に分割した光検出手段を設けて、各受光領域で検出した反射光の強度を使った演算式により得られる演算結果と、異常を判定するための基準値とを比較して、検査用レーザ光の反射光の状態が正常範囲から外れている異常期間を検出してもよい。また、例えば、光検出手段により検出した検査用レーザ光の反射光の強度を時間で微分した値と、異常を判定するための基準値とを比較して、検査用レーザ光の反射光の状態が正常範囲から外れている異常期間を検出してもよい。

検査用レーザ光の照射位置が異常部を通り過ぎると、その反射光の状態（例えば、強度）は正常範囲に戻る。従って、異常期間検出手段は、検査用レーザ光の照射位置が異常部に入ってから異常部を通り過ぎるまでの期間（検査用レーザ光が異常部を照射し始めてから照射し終えるまでの期間）を異常期間として検出する。検査用レーザ光は、レーザ加工直前位置を照射するため、実際に加工用レーザ光が異常部を照射し始めるタイミングよりも早く異常部を照射する。従って、異常期間検出手段が検出する異常期間により、加工用レーザ光が異常部を照射開始するタイミングと異常部を照射し終えるタイミングとを事前に把握することができる。

そこで、切替期間設定手段は、異常期間検出手段により検出された異常期間に基づいて、異常期間の終了時期よりも遅い終了時期が設定された制御モード切替期間を設定する。そして、制御モード切替手段が、切替期間設定手段により設定された制御モード切替期間のあいだ、フォーカスサーボ手段の制御モードを通常モードから異常検出時モードに切り替えて、対物レンズの位置を保持する（対物レンズの位置が変動しないようにする）、あるいは、通常モードよりも加工用レーザ光の焦点位置の制御範囲の広いフォーカスサーボ制御を行うようにする。これにより、加工用レーザ光が異常部を照射する前に、フォーカスサーボ手段の制御モードを異常検出時モードに切り替えておくことができ、フォーカスサーボが外れてしまうことを防止できる。また、加工用レーザ光の照射位置が異常部を通り過ぎるまで異常時検出モードを維持することができるため、適正なタイミングで制御モードを通常モードに戻すことができる。この結果、正常なレーザ加工を継続させることができ、加工対象物の損失や加工時間の無駄を低減することが可能となる。

また、本発明の他の特徴は、前記切替期間設定手段は、前記加工用レーザ光の照射位置と前記検査用レーザ光の照射位置との間隔を、前記回転手段の回転により加工用レーザ光の照射位置が移動する線速度で除算した値を理論遅れ時間とし、前記異常期間の終了時期よりも前記理論遅れ時間以上遅い終了時期が設定された制御モード切替期間を設定することにある。

加工用レーザ光が異常部を照射するタイミングは、検査用レーザ光が異常部を照射するタイミングに対して遅れる。この遅れ時間は、加工用レーザ光の照射位置と検査用レーザ光の照射位置との間隔を、回転手段の回転により加工用レーザ光の照射位置が移動する線速度で除算することにより求められる。そこで、本発明においては、この遅れ時間を理論遅れ時間とし、制御モード切替期間の終了時期を、異常期間の終了時期よりも理論遅れ時間以上遅らせて設定する。これにより、加工用レーザ光の照射位置が異常部を通り過ぎるまで、異常検出時モードを確実に継続させることができる。このため、フォーカスサーボの外れを確実に防止することができる。

また、本発明の特徴は、前記切替期間設定手段は、前記制御モード切替期間の開始時期を、前記異常期間の開始時期に対して前記理論遅れ時間より短い第１遅延時間だけ遅延させる第１遅延手段と、前記制御モード切替期間の終了時期を、前記異常期間の終了時期に対して前記理論遅れ時間より長い第２遅延時間だけ遅延させる第２遅延手段とを備えたことにある。

上述したように、加工用レーザ光が異常部を照射するタイミングは、検査用レーザ光が異常部を照射するタイミングに対して一定時間（理論遅れ時間）だけ遅れる。従って、この理論遅れ時間だけ、異常期間に対して制御モード切替期間を全体的に遅らせればフォーカスサーボの外れを防止できるが、制御応答遅れ等の誤差を考慮した場合には、制御モード切替期間の開始時期を理論遅れ時間遅らせたタイミングよりも早め、かつ、制御モード切替期間の終了時期を理論遅れ時間遅らせたタイミングよりも更に遅らせたほうが、確実にフォーカスサーボの外れを防止できる。そこで、本発明においては、第１遅延手段により、制御モード切替期間の開始時期を異常期間の開始時期に対して理論遅れ時間より短い第１遅延時間だけ遅延させ、第２遅延手段により、制御モード切替期間の終了時期を異常期間の終了時期に対して理論遅れ時間より長い第２遅延時間だけ遅延させる。この結果、本発明によれば、適切なタイミングで制御モードを切り替えることができ、フォーカスサーボの外れを確実に防止することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記制御モード切替手段は、前記制御モード切替期間のあいだだけ、前記対物レンズを駆動する駆動信号を変化させないようにホールドすることにより前記対物レンズの位置を保持することにある。

本発明においては、制御モード切替期間のあいだだけ、制御モード切替手段が対物レンズを駆動する駆動信号を変化させないようにホールドする。例えば、フォーカスサーボ手段に対して焦点ずれ量がゼロとなる疑似的なフォーカスエラー信号を与えることにより、対物レンズを駆動する駆動信号を変化させないようホールドして対物レンズが光軸方向に駆動されないようにすることができる。従って、この期間は、加工対象物の表面と対物レンズとの距離にかかわらず、対物レンズの位置が保持される。このため、加工対象物の表面に異常部が存在していても、それに反応して対物レンズが駆動されない。加工用レーザ光の照射位置が異常部から抜け出て制御モード切替期間が終了すると、制御モード切替手段は、駆動信号のホールドを解除する。従って、それ以降は、加工用レーザ光の加工対象物からの反射光に基づいて、加工用レーザ光の焦点位置が加工対象物の表面と一致するように、フォーカスサーボ手段により対物レンズが駆動される。従って、フォーカスサーボが外れることなく、レーザ加工を継続させることができる。しかも、対物レンズを駆動する駆動信号を変化させないようにして、対物レンズの位置を保持するため、非常に簡単な構成にて実施することができる。

また、本発明の他の特徴は、前記フォーカスサーボ手段は、前記加工用レーザ光の加工対象物からの反射光を第１受光光学系にて受光して、その受光信号から焦点位置のずれを表すフォーカスエラー信号を生成し、前記フォーカスエラー信号に基づいて前記加工用レーザ光の焦点位置が前記加工対象物の表面と一致するように前記対物レンズを前記加工用レーザ光の光軸方向に駆動する第１フォーカスサーボ系と、前記加工用レーザ光の加工対象物からの反射光を第２受光光学系にて受光して、その受光信号から焦点位置からのずれを表すフォーカスエラー信号を生成し、前記フォーカスエラー信号に基づいて前記加工用レーザ光の焦点位置が加工対象物の表面と一致するように前記対物レンズを前記加工用レーザ光の光軸方向に駆動するフォーカスサーボ系であって、前記第１ファーストサーボ系よりも焦点位置のずれ検出範囲の広い第２フォーカスサーボ系とを選択可能に備え、前記制御モード切替手段は、前記フォーカスサーボ手段に対して、前記制御モード切替期間のあいだ前記第１フォーカスサーボ系に代えて前記第２フォーカスサーボ系を作動させる指示を出力することにある。

本発明においては、フォーカスサーボ手段が第１フォーカスサーボ系と、第１フォーカスサーボ系に比べて焦点位置の制御範囲の広い第２フォーカスサーボ系とを選択可能に備える。例えば、フォーカスエラー信号として非点収差法による演算により作成した信号を用いる場合、焦点位置の制御範囲は、Ｓ字検出距離が長いほど広くなる。一方、Ｓ字検出距離が長いほど、加工対象物の表面の変位に対する追従性が低下する。従って、第１フォーカスサーボ系は、焦点位置の制御範囲が狭いが追従性の良いフォーカスサーボ制御を行うことができ、第２フォーカスサーボ系は、追従性は劣るが焦点位置の制御範囲の広いフォーカスサーボ制御を行うことができる。

検査用レーザ光の反射光の強度に基づいて加工対象物の表面に異常部を検出した場合には、その異常部が検出されている異常期間に基づいて制御モード切替期間が設定される。制御モード切替期間が設定されると、制御モード切替手段は、フォーカスサーボ手段に対して、制御モード切替期間のあいだ第１フォーカスサーボ系に代えて第２フォーカスサーボ系を作動させる指示を出力する。これにより、フォーカスサーボ手段は、第２フォーカスサーボ系を使ってフォーカスサーボ制御を開始する。この場合、焦点位置の制御範囲が広くなるため、加工用レーザ光が異常部を照射しても、フォーカスサーボが外れにくい。そして、加工用レーザ光の照射位置が異常部から抜け出て制御モード切替期間が終了すると、フォーカスサーボ手段は、第２フォーカスサーボ系に代えて第１フォーカスサーボ系を使って追従性の良いフォーカスサーボ制御を開始する。従って、フォーカスサーボが外れることなく、良好なレーザ加工を継続させることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記セット部は、円盤状の加工対象物を厚さ方向に挿入固定するための固定円孔を複数形成した平板状の固定治具を介して、複数の加工対象物を同一平面上に配置して固定するものであり、前記フォーカスサーボ手段は、前記加工用レーザ光が前記加工対象物を照射していないときにおいても、その照射面からの反射光に基づいて、前記加工用レーザ光の焦点位置が前記照射面と一致するように前記対物レンズを前記加工用レーザ光の光軸方向に駆動するものであり、前記固定円孔に挿入固定された加工対象物の外周と前記固定円孔との境界を検出する境界検出手段と、前記境界検出手段により検出した境界に基づいて、前記加工用レーザ光が前記境界を含めて前記固定治具表面を照射するときには、前記フォーカスサーボ手段に対して、前記第２フォーカスサーボ系を作動させる指示を出力する加工対象物非照射時制御モード切替手段とを備えたことにある。

本発明においては、複数の円盤状の加工対象物が固定治具の固定円孔に挿入固定されてセット部に同一平面上に配置される。従って、セット部を回転させたとき、加工用レーザ光と検査用レーザ光の照射対象は、セット部の回転角度に応じて加工対象物と固定治具とに切り替わる。フォーカスサーボ手段は、加工用レーザ光が加工対象物を照射していないとき、つまり、固定治具の表面を照射しているときもフォーカスサーボ制御を継続する。加工対象物の表面と固定治具の表面との高さが一致していない場合には、両者の境界に段差が生じる。従って、この段差によりフォーカスサーボが外れるおそれがある。

そこで、本発明においては、境界検出手段により、固定円孔に挿入固定された加工対象物の外周と固定円孔との境界を検出する。この境界検出は、レーザ加工を行う前に予め行っておくとよい。そして、加工対象物非照射時制御モード切替手段が、レーザ加工中において、境界検出手段により検出した境界に基づいて、加工用レーザ光が境界を含めて固定治具表面を照射するときには、フォーカスサーボ手段に対して、第２フォーカスサーボ系を作動させる指示を出力する。従って、加工対象物の表面と固定治具の表面とに段差が生じていても、焦点位置の制御範囲の広い第２フォーカスサーボ系によるフォーカスサーボ制御が行われるため、フォーカスサーボの外れを防止できる。また、加工用レーザ光が次の境界を過ぎたのち加工対象物表面を照射するときには、第１フォーカスサーボ系によるフォーカスサーボ制御に切り替わるため、精度の良いレーザ加工を行うことができる。

しかも、このフォーカスサーボ系の切替を利用して、加工対象物の表面に異常部が存在する場合には、第１フォーカスサーボ系から第２フォーカスサーボ系に切り替えるため、異常部によりフォーカスサーボが外れてしまうことも防止できる。これらの結果、複数の加工対象物に対してフォーカスサーボが外れることなく同時にレーザ加工を継続することができ、生産効率を更に向上させることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記第２フォーカスサーボ系における前記フォーカスエラー信号の高周波成分をカットするカットオフ周波数を、前記第１フォーカスサーボ系における前記フォーカスエラー信号の高周波成分をカットするカットオフ周波数よりも低く設定したことにある。

加工対象物の外径と固定治具の固定円孔の内径とが一致していないと、境界に隙間が生じる。このため、加工用レーザ光が境界を照射したとき、隙間に反応してフォーカスエラー信号が急激に変動しフォーカスサーボが外れるおそれがある。フォーカスサーボ手段は、フォーカスエラー信号の高周波成分をカットするローパスフィルタ機能を有する。従って、第２フォーカスサーボ系のカットオフ周波数を低く設定することにより、加工用レーザ光の照射位置が境界を通過したときにフォーカスエラー信号が急激に変動しても、フォーカスサーボ制御がこれに敏感に反応しないようにすることができる。この結果、境界に隙間が生じていてもフォーカスサーボの外れを防止できる。

更に、本発明の実施にあたっては、レーザ加工装置の発明に限定されることなく、レーザ加工方法の発明としても実施し得るものである。

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係るレーザ加工装置１の概略システム構成図である。このレーザ加工装置１は、加工対象物ＯＢを固定支持する支持部材としてのテーブル２１と、加工対象物ＯＢに向けてレーザ光を照射して加工対象物ＯＢをレーザ加工する加工ヘッド３０とを備えている。加工対象物ＯＢは、円盤状の薄板であって、レーザ加工されて最終的には、例えば反射防止膜や偏光板等の機能性材料として使用される。テーブル２１は、円盤状に形成されていて、スピンドルモータ２２およびフィードモータ２３によって駆動される。加工ヘッド３０は、装置本体に固定されたヘッド支持フレーム（図示略）により固定されている。

スピンドルモータ２２は、その回転により、回転軸２２ｂを介してテーブル２１を回転駆動する。スピンドルモータ２２内には、同モータ２２すなわちテーブル２１の回転を検出して、その回転を表す回転検出信号を出力するエンコーダ２２ａが組み込まれている。この回転検出信号は、テーブル２１の回転位置が一つの基準回転位置に来るごとに発生されるインデックス信号と、テーブル２１が所定の微少な回転角度だけ回転するたびに電圧レベルがハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号であって、互いにπ／２だけ位相のずれたＡ相信号およびＢ相信号とからなる。尚、この第１実施形態においては、回転検出信号としてパルス列信号のみが使用される。

回転検出信号は、スピンドルモータ制御回路５３に供給される。スピンドルモータ制御回路５３は、コントローラ９０からの回転速度指示により作動開始し、エンコーダ２２ａから出力されるパルス列信号（Ａ相信号およびＢ相信号）の単位時間あたりのパルス数によりスピンドルモータ２２の回転速度を計算し、計算した回転速度がコントローラ９０によって指示された回転速度に等しくなるようにスピンドルモータ２２の回転を制御する。

フィードモータ２３は、スクリューロッド２４を回転させて、テーブル２１を半径方向に駆動する。スクリューロッド２４は、その一端にてフィードモータ２３の回転軸に一体回転するように連結され、その他端に支持部材２５に固着されたナット（図示しない）に螺合している。支持部材２５は、スピンドルモータ２２を固定支持するとともに、テーブル２１の半径方向への移動のみが許容されている。従って、フィードモータ２３が回転すると、スピンドルモータ２２、テーブル２１および支持部材２５は、スクリューロッド２４およびナットからなる送りネジ機構２０によりテーブル２１の径方向に変位する。テーブル２１の移動方向は、テーブル２１の回転中心の移動軌跡を表す直線が、加工ヘッド３０の照射エリアを通るように設定されている。

フィードモータ２３内にも、フィードモータ２３の回転を検出して、前記エンコーダ２２ａと同様な回転検出信号（Ａ相信号およびＢ相信号からなるパルス列信号）を出力するエンコーダ２３ａが組み込まれている。エンコーダ２３ａから出力されるパルス列信号は、フィードモータ制御回路５４と半径位置検出回路５２とに出力される。半径位置検出回路５２は、エンコーダ２３ａからのパルス列信号のパルス数をフィードモータ２３の回転方向に応じてカウントアップ又はカウントダウンし、そのカウント値からレーザ光が照射されるテーブル２１の半径方向への送り位置（以下、半径位置と呼ぶ）を検出し、半径位置を表すデジタル信号をコントローラ９０に出力する。尚、半径位置検出回路５２におけるカウント値の初期設定は、電源投入時にコントローラ９０の指示によって行われる。

フィードモータ制御回路５４は、コントローラ９０の指示により、フィードモータ２３を駆動制御して、レーザ光の照射位置をテーブル２１の指定半径位置へ移動させたり、テーブル２１を半径方向に指定速度で移動させる。具体的には、フィードモータ制御回路５４は、コントローラ９０によって指定される半径位置へのレーザ光の照射位置の移動が指定されたときには、半径位置検出回路５２によって検出される半径位置を用いてフィードモータ２３の回転を制御し、検出される半径位置がコントローラ９０から指定された半径位置に等しくなるまでフィードモータ２３を回転させる。またフィードモータ制御回路５４は、コントローラ９０によって指定される移動速度でレーザ光の照射位置をテーブル２１の半径方向に移動させることが指示されたときには、エンコーダ２３ａからの回転検出信号からテーブル２１の半径方向の移動速度を計算して、計算された移動速度がコントローラ９０によって指定された移動速度と等しくなるようにフィードモータ２３の回転を制御する。

次に、加工ヘッド３０について説明する。加工ヘッド３０は、第１レーザ光源３１と第２レーザ光源４１とを備え、各光源３１，４１から出射されたレーザ光を加工対象物ＯＢに向けて照射するとともに、その反射光を別々に受光する構成となっている。第１レーザ光源３１から出射されるレーザ光は、主に加工対象物ＯＢをレーザ加工するために使用され、第２レーザ光源４１から出射されるレーザ光は、加工対象物ＯＢをレーザ加工できない弱い強度に調整され加工対象物ＯＢの表面の異常部を検出するために使用される。以下、第１レーザ光源３１から出射されるレーザ光を加工用レーザ光と呼び、第２レーザ光源４１から出射されるレーザ光を検査用レーザ光と呼ぶ。尚、第１レーザ光源３１は、フォーカスサーボを開始するときには、後述する第１レーザ駆動回路７１からの駆動信号の調整により、加工対象物ＯＢをレーザ加工できない弱い強度（以下、非加工強度と呼ぶ）のレーザ光をも出射できるようになっている。第１レーザ光源３１から非加工強度のレーザ光を出射する場合についてのみ、そのレーザ光を非加工用レーザ光と呼ぶ。

加工ヘッド３０は、第１レーザ光源３１、第１コリメートレンズ３２、第１偏光ビームスプリッタ３３、ダイクロイックミラー３４、１／４波長板３５、対物レンズ３６、第１集光レンズ３７、シリンドリカルレンズ３８、第１フォトディテクタ３９、フォーカスアクチュエータ４０、第２レーザ光源４１、第２コリメートレンズ４２、第２偏光ビームスプリッタ４３、第２集光レンズ４４、第２フォトディテクタ４５などを備えている。第１レーザ光源３１から出射した加工用レーザ光は、第１コリメートレンズ３２、第１偏光ビームスプリッタ３３、ダイクロイックミラー３４、１／４波長板３５を透過して対物レンズ３６により加工対象物ＯＢの表面で集光する。また、加工対象物ＯＢの表面に集光した加工用レーザ光は加工対象物ＯＢの表面で反射する。加工対象物ＯＢの表面で反射した反射光は、対物レンズ３６により平行光になり、１／４波長板３５、ダイクロイックミラー３４をそのまま透過し、第１偏光ビームスプリッタ３３に入射し、第１偏光ビームスプリッタ３３によって反射されて第１集光レンズ３７に入射する。第１集光レンズ３７は、第１偏光ビームスプリッタ３３による反射光をシリンドリカルレンズ３８を介して第１フォトディテクタ３９に集光させる。

第２レーザ光源４１は、第１レーザ光源３１とは異なる波長のレーザ光を出射する。第２レーザ光源４１から出射した検査用レーザ光は、第２コリメートレンズ４２および第２偏光ビームスプリッタ４３を介してダイクロイックミラー３４に入射する。ダイクロイックミラー３４は、第１レーザ光源３１から出射された加工用レーザ光およびその反射光に対してはそのまま透過させるが、第２レーザ光源４１から出射された検査用レーザ光に対しては反射させる。ダイクロイックミラー３４で反射した検査用レーザ光は、１／４波長板３５、対物レンズ３６を透過して加工対象物ＯＢの表面に集光される。つまり、検査用レーザ光は、加工用レーザ光と合成されて１／４波長板３５を透過して対物レンズ３６により加工対象物ＯＢの表面に集光される。

この場合、ダイクロイックミラー３４を反射した検査用レーザの光軸は、第１レーザ光源３１から出射されダイクロイックミラー３４を透過した加工用レーザの光軸に対して加工対象物ＯＢの回転方向とは逆方向に僅かに傾けられている。従って、第２レーザ光源４１から出射される検査用レーザ光は、第１レーザ光源３１から出射される加工用レーザ光により加工対象物ＯＢに照射されるスポット位置よりも加工対象物ＯＢの回転方向とは逆方向に僅かに離れた位置に集光される。本実施形態においては、例えば、２つのレーザ光の加工対象物表面における集光位置の離隔が５０μｍ程度に設定される。以下、加工対象物表面における加工用レーザ光の照射位置（光スポットの中心位置）と検査用レーザ光の照射位置（光スポットの中心位置）との間隔を、照射位置間隔ＤＳと呼ぶ。

検査用レーザ光の加工対象物ＯＢからの反射光は、対物レンズ３６により平行光になり、１／４波長板３５を透過し、ダイクロイックミラー３４で反射する。従って、検査用レーザ光の反射光は、ダイクロイックミラー３４で加工用レーザ光の反射光と分離される。ダイクロイックミラー３４で反射した反射光は、第２偏光ビームスプリッタ４３によって反射されて第２集光レンズ４４に入射する。第２集光レンズ４４は、第２偏光ビームスプリッタ４３による反射光を第２フォトディテクタ４５に集光する。第２フォトディテクタ４５は、第２偏光ビームスプリッタ４３によって反射された検査用レーザ光の強度に応じた信号を出力する。

第１レーザ光源３１は、コントローラ９０によって作動制御される第１レーザ駆動回路７１によって駆動される。また、第２レーザ光源４１は、コントローラ９０によって作動制御される第２レーザ駆動回路７２によって駆動される。第１レーザ駆動回路７１は、発光信号供給回路７３により第１レーザ光源３１への駆動信号の出力形態が制御される。

発光信号供給回路７３は、コントローラ９０から加工模様を表すデータを入力して、レーザ加工中に、そのデータに対応したパルス列信号、あるいは、連続信号を第１レーザ駆動回路７１に供給する。発光信号供給回路７３は、加工対象物ＯＢの表面に複数の微細ピットを列状に形成する場合には、そのピットの長さ、ピットの形成間隔に応じた時間幅のハイレベル信号とローレベル信号からなるパルス列信号を出力し、加工対象物ＯＢの表面に連続した溝を形成する場合には、連続したハイレベル信号を出力する。

第１レーザ駆動回路７１は、コントローラ９０からの指令に基づいて、第１レーザ光源３１に対して指定された強度のレーザ光を出射するための電流および電圧を供給する。第１レーザ駆動回路７１は、コントローラ９０から非加工強度のレーザ照射開始の指令を入力した場合には、それに応答して低レベル（すなわち非加工レベル）の直流信号からなる駆動信号を第１レーザ光源３１に出力する。この非加工レベルは、第１レーザ光源３１から出射されるレーザ光の加工対象物ＯＢの表面への照射によって加工対象物ＯＢの表面が変化しない（レーザ加工されない）程度に低く、かつ、後述するフォーカスサーボ制御を可能とするレベルに設定されている。

また、第１レーザ駆動回路７１は、コントローラ９０から加工強度のレーザ照射開始の指令を入力した場合には、それに応答して高レベル（すなわち加工レベル）のパルス列信号あるいは直流信号からなる駆動信号を第１レーザ光源３１に出力する。高レベルの駆動信号の波形は、発光信号供給回路７３から入力した信号に応じて設定され、例えば、発光信号供給回路７３から入力した信号がパルス列信号であれば、そのパルス信号波形に応じた波形となる。この加工レベルは、第１レーザ光源３１から出射されるレーザ光の加工対象物ＯＢの表面への照射によって加工対象物ＯＢの表面がレーザ加工され、かつ、後述するフォーカスサーボ制御を可能とするレベルに設定されている。

加工用レーザ光の加工対象物ＯＢの表面からの反射光は、第１フォトディテクタ３９に導かれ受光される。第１フォトディテクタ３９は、分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子にて構成され、時計回りに配置された受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射した光の強度に比例した大きさの検出信号を受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）として出力する。第１フォトディテクタ３９は、４つの受光素子が配置された中央に反射光が集光するように固定されている。

第１フォトディテクタ３９から出力される受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）は、第１信号増幅回路６１に入力される。第１信号増幅回路６１は、受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）をそれぞれ増幅してフォーカスエラー信号生成回路６２に出力する。フォーカスエラー信号生成回路６２は、増幅された受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を使って演算によりフォーカスエラー信号を生成する。本実施形態においては、非点収差法によるフォーカスサーボ制御を用いているため、（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の演算を行い、この演算結果をフォーカスエラー信号として導通回路６３を介してフォーカスサーボ回路６４に出力する。フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）は、図１６に示すように、対物レンズと加工対象物表面との距離を変化させるとＳ字状波形信号となり、加工用レーザ光の焦点位置が加工対象物ＯＢの表面と一致するときにはゼロの値をとり（図中におけるゼロクロス点Ｐ０）、焦点位置が加工対象物ＯＢの表面からずれていると、そのずれ量およびずれ方向に応じた値をとる。この場合、焦点位置に近い点ではずれ量が大きくなるほどフォーカスエラー信号の絶対値も大きくなるが、ずれ量が大きくなりすぎるとフォーカスエラー信号の絶対値が減少する。従って、フォーカスサーボ制御可能な範囲は、図１６に示すピーク点Ｐ１，Ｐ２間のＳ字検出エリア内となる。

導通回路６３は、フォーカスエラー信号生成回路６２とフォーカスサーボ回路６４との間に設けられ、後述する遅延回路６８からハイレベル信号が入力されている期間においては、フォーカスサーボ回路６４に対してフォーカスエラー信号の疑似信号としてゼロレベル信号（焦点位置のずれ量ゼロを表す信号）を出力する。一方、遅延回路６８からハイレベル信号が入力されていない期間においては、フォーカスエラー信号生成回路６２から入力したフォーカスエラー信号をそのままフォーカスサーボ回路６４に出力する。

フォーカスサーボ回路６４は、コントローラ９０により作動制御され、フォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路６５に出力する。ドライブ回路６５は、このフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ４０を駆動して、対物レンズ３６をレーザ光の光軸方向に変位させる。対物レンズ３６が変位するとレーザ光の焦点位置が加工対象物ＯＢの表面に一致する近傍でフォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）がＳ字状に変化する。フォーカスサーボ回路６４は、フォーカスサーボ信号がＳ字状に変化する範囲の中間付近となるタイミングでフォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の値が一定値（ゼロ）となるようにドライブ回路６５にフォーカスサーボ信号を供給することにより、加工対象物ＯＢの表面にレーザ光を集光させ続けることができる。

第２レーザ駆動回路７２は、コントローラ９０からの指令に基づいて、第２レーザ光源４１に対して、検査レベルの直流信号からなる駆動信号を第２レーザ光源４１に出力する。この検査レベルは、第２レーザ光源４１から出射されるレーザ光(検査用レーザ光）の加工対象物ＯＢの表面への照射によって加工対象物ＯＢの表面が変化しない（レーザ加工されない）程度に弱く設定されている。

検査用レーザ光の加工対象物ＯＢの表面からの反射光は、第２フォトディテクタ４５に導かれ受光される。第２フォトディテクタ４５は、入射した光の強度に比例した大きさの検出信号を受光信号として出力する。つまり、受光した光の強度が大きいほど大きな波高値となる受光信号を出力する。第２フォトディテクタ４５から出力される受光信号は、第２信号増幅回路６６に入力される。第２信号増幅回路６６は、入力した受光信号を適切な信号レベルに増幅してマスク信号発生回路６７に出力する。以下、第２信号増幅回路６６により増幅された受光信号を、単に、受光信号と呼ぶ。

マスク信号発生回路６７は、コントローラ９０から指示を受けると作動開始する。マスク信号発生回路６７は、入力した受光信号の信号レベル（波高値）と比較するための第１基準レベルＲ１と、第１基準レベルＲ１よりも高い第２基準レベルＲ２との２つの基準レベルが設定されたコンパレータである。この２つの基準レベルＲ１，Ｒ２は、本発明の基準強度に相当するもので、正常な加工対象物ＯＢの表面に検査用レーザ光を照射したときに得られる受光信号の波高値が取り得る正常範囲を設定したものである。従って、受光信号の波高値が第１基準レベルＲ１を下回る場合、あるいは、第２基準レベルＲ２を上回る場合には、検査用レーザ光が照射されている位置の加工対象物ＯＢの表面に異物付着や傷といった異常部が存在するとみなすことができる。尚、加工対象物ＯＢの表面が、受光信号の波高値が正常範囲に収まるような状態（異常部が存在しない状態）であれば、上述したフォーカスサーボ回路６４によるフォーカスサーボが外れることはない。

マスク信号発生回路６７は、受光信号の波高値が第１基準レベルＲ１以上で第２基準レベルＲ２以下となる正常範囲の値をとる場合には、ローレベル信号を遅延回路６８に出力し、受光信号の波高値が第１基準レベルＲ１を下回る場合、あるいは、第２基準レベルＲ２を上回る異常範囲の値をとる場合には、ハイレベル信号を遅延回路６８に出力する。以下、マスク信号発生回路６７の出力する信号をマスク信号と呼ぶ。尚、一般的には、加工対象物ＯＢの表面に異常部が存在するとその反射光の強度は低下するが、稀に、反射光の強度が上昇する場合もある。そこで、本実施形態においては、高低２つの基準レベルＲ１，Ｒ２を設けて異常部の存在を判定するが、１つの基準レベルによる判定、つまり、反射光の強度が基準レベルＲ１よりも下回ったときにのみ異常部が存在すると判定してハイレベル信号を出力する構成であってもよい。

ここで、受光信号の波高値の推移と、それに伴って変化するマスク信号について図３を用いて説明する。図３に示すように、受光信号の波高値が第１基準レベルＲ１と第２基準レベルＲ２との間に収まっているあいだは、マスク信号はローレベルを維持する。検査用レーザ光の光スポットが加工対象物ＯＢの異常部に入ると、受光信号の波高値が低下する。そして、受光信号の波高値が第１基準レベルＲ１を下回ると（時刻ｔ１）、マスク信号は、ローレベルからハイレベルに切り替わる。その後、検査用レーザ光の光スポットが異常部から抜け出ると受光信号の波高値が増大する。そして、受光信号の波高値が第１基準レベルＲ１以上になると（時刻ｔ２）、マスク信号は、再びローレベルに切り替わり、その状態を維持する。

遅延回路６８は、図２に示すように、第１遅延回路６８１と第２遅延回路６８２とフリップフロップ回路６８３とを備えている。第１遅延回路６８１および第２遅延回路６８２には、マスク信号発生回路６７の出力するマスク信号が入力される。第１遅延回路６８１は、コントローラ９０から遅延量ｄ１を表す信号を入力し、マスク信号を遅延量ｄ１だけ遅延させた第１遅延信号を出力する。また、第２遅延回路６８２は、コントローラ９０から遅延量ｄ２（＞ｄ１）を表す信号を入力し、マスク信号を遅延量ｄ２だけ遅延させた第２遅延信号を出力する。この遅延量ｄ１、ｄ２は、以下のようにコントローラ９０にて計算される。
ｄ１＝（ＤＳ／ｖ）−Ａ ……（１）
ｄ２＝（ＤＳ／ｖ）＋Ａ ……（２）
ここで、ＤＳは、加工対象物ＯＢの表面における加工用レーザ光の照射位置と検査用レーザ光の照射位置との間隔（照射位置間隔）を表し、ｖは、テーブル２１の回転により加工用レーザ光の照射位置が加工対象物ＯＢの表面を移動する線速度であり、Ａは、予め設定した正の微少値である。

フリップフロップ回路６８３は、第１遅延回路６８１の出力信号と第２遅延回路６８２の出力信号とを入力し、その出力信号を、第１遅延信号の立ち上がり（ローレベルからハイレベルへの切り替わり時）でローレベルからハイレベルに切り替え、第２遅延信号の立ち下がり（ハイレベルからローレベルへの切り替わり時）でハイレベルからローレベルに切り替えるものである。このフリップフロップ回路６８３の出力信号は、導通回路６３に出力され、フォーカスサーボをホールドするための信号として使われる。

導通回路６３は、フリップフロップ回路６８３の出力信号を入力し、その出力信号がハイレベルとなっているときに、フォーカスサーボ回路６４に対してフォーカスエラー信号の疑似信号としてゼロレベル信号（焦点位置のずれ量ゼロを表す信号）を出力する。従って、フリップフロップ回路６８３の出力信号がハイレベルとなっている期間においては、フォーカスエラー信号がゼロレベル信号に維持されるため、フォーカスサーボ回路６４はドライブ回路６５に対して強度が一定となるフォーカスサーボ信号を出力し、ドライブ回路６５はフォーカスアクチュエータ４０に対して強度が一定となる駆動信号を出力する。従って、対物レンズ３６が同じ位置（フリップフロップ回路６８３の出力がハイレベルになる直前の位置）に保持されて移動しない状態となる。つまり、フォーカスサーボがホールドされる。このように、フリップフロップ回路６８３の出力信号は、フォーカスサーボのホールドに用いられるため、以下、その出力信号をホールド信号と呼ぶ。

ここで、フォーカスサーボをホールドするタイミングについて、図３を用いて説明する。検査用レーザ光の光スポットが加工対象物ＯＢの異常部に入ると、受光信号の波高値が低下して第１基準レベルＲ１を下回り（時刻ｔ１）、その後、検査用レーザ光の光スポットが異常部から抜け出ると受光信号の波高値が増大して第１基準レベルＲ１以上に戻る（時刻ｔ２）。従って、マスク信号は、時刻ｔ１から時刻ｔ２のあいだハイレベルを維持する。第１遅延回路６８１は、このマスク信号を遅延量ｄ１だけ遅延させた第１遅延信号を出力する。つまり、時刻ｔ３（＝ｔ１＋ｄ１）から時刻ｔ５（＝ｔ２＋ｄ１）のあいだ、ハイレベル信号を出力する。一方、第２遅延回路６８２は、マスク信号を遅延量ｄ２だけ遅延させた第２遅延信号を出力する。つまり、時刻４（＝ｔ１＋ｄ２）から時刻ｔ６（ｔ２＋ｄ２）のあいだ、ハイレベル信号を出力する。

フリップフロップ回路６８３は、この第１遅延信号の立ち上がりから第２遅延信号の立ち下がりまでの期間、つまり、時刻ｔ３から時刻ｔ６までのあいだハイレベル信号を出力する。従って、この時刻ｔ３から時刻ｔ６のあいだだけフォーカスサーボがホールドされる。

本実施形態のレーザ加工装置１においては、後述するように、加工対象物ＯＢをセットしたテーブル２１を回転させながら半径方向に送り移動させている状態で、加工ヘッド３０の第１レーザ光源３１から加工用レーザ光を照射することにより加工対象物ＯＢの表面をレーザ加工する。それと同時に、検査用レーザ光を加工用レーザ光が照射される直前の位置に照射する。レーザ加工中において、検査用レーザ光の反射光の強度が正常範囲から外れているときには、マスク信号発生回路６７からハイレベルのマスク信号が出力される。従って、このマスク信号がハイレベルとなっているときは、検査用レーザ光が異常部を照射していることになる。検査用レーザ光の照射位置は、加工用レーザ光の照射位置に対して照射位置間隔ＤＳだけ加工方向にシフトした位置となっている。従って、加工用レーザ光が異常部を照射する前に、異常部の存在を事前に検出してフォーカスサーボをホールドすることができる。

図３に破線で示した波形は、加工用レーザ光の照射位置において、反射光の強度を検出した場合の波高値を表す。尚、この例は、一定強度の加工用レーザ光を照射している（溝加工を行っている）例である。マスク信号発生回路６７に入力される受光信号波形に対して、この波形の遅れ時間は、ＤＳ／ｖとして表すことができる。従って、時刻ｔ１からこの遅れ時間（ＤＳ／ｖ）が経過する前にフォーカスサーボをホールドすれば、フォーカスサーボが外れることがない。そこで、本実施形態においては、上述の（１）式に示すように、時刻ｔ１から遅れ時間（ＤＳ／ｖ）が経過する時点よりも微少値(微少時間）Ａだけ先にホールド信号がハイレベルに切り替わるように設定している。また、フォーカスサーボのホールドは、加工用レーザ光の光スポットが異常部が抜け出るまで継続する必要がある。そこで、本実施形態においては、上述の（２）式に示すように、時刻ｔ２から遅れ時間（ＤＳ／ｖ）経過した時点より更に微少値(微少時間）Ａだけ遅れてホールド信号がローレベルに切り替わるように設定している。従って、図３に破線で示した反射光の波高値が第１基準レベルＲ１を下回っている期間においては、確実にホールド信号がハイレベルになる。この結果、フォーカスサーボのホールド開始とホールド解除のタイミングを適切に設定でき、異常部によってフォーカスサーボが外れてしまうことを防止できる。

次に、レーザ加工装置１の動作を説明する。作業者は、レーザ加工装置１の図示しない電源スイッチをオンして、図１に示す各種回路の作動を開始させる。電源投入時には、コントローラ９０は、図示しないプログラムの実行により、半径位置検出回路５２およびフィードモータ制御回路５４に対して初期設定を指示する。この指示によりフィードモータ制御回路５４は、フィードモータ２３を回転させてテーブル２１を駆動限界位置である初期位置に移動させる。テーブル２１が初期位置まで達してフィードモータ２３の回転が停止すると、半径位置検出回路５２はエンコーダ２３ａからのパルス列信号の入力停止を検出して、カウント値を「０」にリセットし、フィードモータ制御回路５４に出力停止のための信号を出力して初期設定が完了する。

次に、コントローラ９０は、図示しないプログラムの実行により、表示装置９２を用いて、加工対象物ＯＢの加工に必要な加工データの入力を作業者に促す。作業者は、入力装置９１を用いて、レーザ加工開始半径位置、レーザ加工終了半径位置、半径方向の加工ピッチ、加工対象物ＯＢに対するレーザスポットの回転線速度、溝加工またはピット加工の指定、ピット加工の場合には回転方向のピット間隔などを入力する。コントローラ９０は、入力された加工データを内部の記憶装置に記憶する。尚、加工データがコントローラ９０内に記憶されている場合には、この処理を省略してもよい。

このような初期処理の実行後、レーザ加工ルーチンが開始される。図４は、レーザ加工ルーチンを示すフローチャートである。このレーザ加工ルーチンは、コントローラ９０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、ステップＳ１０にて開始される。コントローラ９０は、まず、ステップＳ１２において、フィードモータ制御回路５４に前記入力されたレーザ加工開始半径位置に移動するように指示する。フィードモータ制御回路５４は、半径位置検出回路５２によって検出された半径位置を入力しながら、レーザ光の照射位置がレーザ加工開始半径位置に一致するまで、フィードモータ２３の回転を制御してテーブル２１を移動する。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ１４において、前記入力されたレーザ加工開始半径位置および回転線速度を用いて、スピンドルモータ２２の回転速度を計算し、この計算した回転速度をスピンドルモータ制御回路５３に出力するとともにスピンドルモータ２２の回転開始を指示する。スピンドルモータ制御回路５３は、エンコーダ２２ａからのＡ相信号およびＢ相信号を用いてスピンドルモータ２２の回転速度を計算し、この計算した回転速度がコントローラ９０から入力された回転速度に等しくなるようにスピンドルモータ２２の回転制御を開始する。尚、コントローラ９０は、回転開始指示を出力した後は、本ルーチンとは別の割り込みルーチンにより、スピンドルモータ２２の回転速度の計算を繰り返し、その都度、計算した回転速度をスピンドルモータ制御回路５３に出力する。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ１６において第１レーザ駆動回路７１に対して非加工用レーザ光照射の開始を指示する。これにより、第１レーザ駆動回路７１は、第１レーザ光源３１に対して、非加工レベルの駆動信号の出力を開始する。第１レーザ光源３１は、この駆動信号により非加工用レーザ光を出射する。こうして加工対象物ＯＢの表面には、非加工用レーザ光の光スポットが形成され、この光スポットの反射光が第１フォトディテクタ３９によって検出される。この場合、加工対象物ＯＢは、非加工用レーザ光の照射によっては加工されない。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ１８において、第２レーザ駆動回路７２に対して検査用レーザ光の照射開始を指示する。これにより、第２レーザ駆動回路７２は、第２レーザ光源４１に対して、検査レベルの一定の駆動信号の出力を開始する。第２レーザ光源４１は、この駆動信号により検査用レーザ光を出射する。こうして加工対象物ＯＢの表面には、非加工用レーザ光の光スポットから照射位置間隔ＤＳだけ離れた位置に検査用レーザ光の光スポットが形成され、この光スポットの反射光が第２フォトディテクタ４５によって検出される。この場合、加工対象物ＯＢは、検査用レーザ光の照射によっては加工されない。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２０において、マスク信号発生回路６７および遅延回路６８に対して作動開始の指示を行う。この場合、コントローラ９０は、上述した（１）式、（２）式を使って遅延量ｄ１、ｄ２を計算し、その計算値を第１遅延回路６８１、第２遅延回路６８２に出力する。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２２において、フォーカスサーボ回路６４および図示しないフォーカスアクチュエータ４０を駆動する回路とＳ字検出回路に作動開始を指示する。これにより、図１６に示すＳ字信号波形の中間付近のタイミングでフォーカスサーボ回路６４が作動開始し、非加工用レーザ光の焦点位置が加工対象物ＯＢの表面に常に一致するように、対物レンズ３６の位置が光軸方向に変位する制御が開始される。続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２４において、第１レーザ駆動回路７１に対して加工用レーザ光の照射開始を指示するとともに、発光信号供給回路７３に信号の出力を指示する。これにより、第１レーザ駆動回路７１は、第１レーザ光源３１に出力していた駆動信号を、非加工レベルから加工レベルに切り替え、発光信号供給回路７３から供給される信号の波形に応じた波形にする。こうして、第１レーザ光源３１は、加工レベルに対応した加工用レーザ光を出射する。従って、加工対象物ＯＢには加工用レーザ光が照射され、加工対象物ＯＢのレーザ加工が開始される。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２６において、フィードモータ制御回路５４に対して、半径方向への移動開始を指示する。この場合、コントローラ９０は、前記入力された回転線速度および加工ピッチ、半径位置検出回路５２から取り込んだ半径位置に基づいて移動速度を計算し、フィードモータ制御回路５４に対して移動速度を指示する。フィードモータ制御回路５４は、エンコーダ２３ａからのＡ相信号およびＢ相信号を用いてフィードモータ２３の半径方向の移動速度を計算し、この計算した移動速度がコントローラ９０から指示された移動速度に等しくなるようにフィードモータ２３の回転を制御する。この結果、テーブル２１は、指示された移動速度で半径方向に移動し始める。尚、コントローラ９０は、半径方向への移動開始を指示した後は、本ルーチンとは別の割り込みルーチンにより、テーブル２１の移動速度の計算を繰り返し、その都度、計算した移動速度をフィードモータ制御回路５４に出力する。

こうして、テーブル２１の回転と半径方向への移動とにより、加工対象物ＯＢと加工ヘッド３０との相対位置が変化し、加工用レーザ光と検査用レーザ光の照射位置が加工対象物ＯＢの表面を螺旋状に移動していく。従って、加工用レーザ光の照射軌跡に沿って加工対象物ＯＢの表面にレーザ加工が施されると同時に、レーザ加工直前の加工対象物ＯＢの表面に検査用レーザ光が照射される。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２８において、半径位置検出回路５２から出力される半径位置データを取り込み、ステップＳ３０において、加工終了半径位置に到達したか否かを判断する。加工終了半径位置は、作業者がレーザ加工開始にあたって入力設定した値である。ステップＳ２８，Ｓ３０の処理は、半径位置検出回路５２により検出される半径位置が加工終了半径位置に一致するまで繰り返される。従って、この間は、加工用レーザ光照射による加工対象物ＯＢのレーザ加工が継続される。同時にレーザ加工直前位置での検査用レーザ光の反射光強度に基づく異常部の検出が行われる。そして、異常部が検出された場合には、その検出期間のあいだだけマスク信号発生回路６７からマスク信号が遅延回路６８に出力され、このマスク信号に基づいて遅延回路６８がホールド信号を作成する。このホールド信号により、加工用レーザ光が異常部を照射している期間においてフォーカスサーボがホールドされる。

半径位置検出回路５２により検出される半径位置が加工終了半径位置に達すると（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、コントローラ９０は、ステップＳ３２において、フォーカスサーボ回路６４に作動停止を指示して、フォーカスサーボ回路６４によるフォーカスサーボ制御を停止させる。次に、コントローラ９０は、ステップＳ３４において、第２レーザ駆動回路７２に対して検査用レーザ光の照射停止を指示し、ステップＳ３６において、第１レーザ駆動回路７１に対して加工用レーザ光の照射停止を指示する。これにより、検査用レーザ光および加工用レーザ光の照射が停止される。続いて、コントローラ９０は、ステップＳ３８において、マスク信号発生回路６７および遅延回路６８に対して作動停止の指示を行う。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ４０においてスピンドルモータ制御回路５３に対して回転停止を指示し、ステップＳ４２においてフィードモータ制御回路５４に対して半径方向への移動停止を指示する。これにより、スピンドルモータ２２およびフィードモータ２３が停止する。こうしてテーブル２１の回転と半径方向への移動が停止すると、ステップＳ４４により本レーザ加工ルーチンが終了する。

以上説明した第１実施形態のレーザ加工装置１によれば、加工用レーザ光の光スポットの加工方向前方位置に検査用レーザ光を照射し、その反射光の強度に基づいてレーザ加工直前位置における異常部を検出する。そして、異常部を検出した場合には、加工用レーザ光が異常部を照射するまでの時間遅れを考慮してホールド信号を作成する。つまり、加工用レーザ光の光スポットが異常部に入る直前にホールド信号をハイレベルにし、光スポットが異常部から抜け出た直後にホールド信号をローレベルに戻す。これにより、加工用レーザ光が異常部を照射している期間においては、ホールド信号がハイレベルに維持され、導通回路６３がフォーカスサーボ回路６４に対してフォーカスエラー信号をゼロとして出力する。従って、この期間は、フォーカスサーボがホールドされる。そして、加工用レーザ光の光スポットが異常部から抜け出ると、ホールド信号がローレベルに戻り、導通回路６３がフォーカスエラー信号生成回路６２により生成されたフォーカスエラー信号をそのままフォーカスサーボ回路６４に出力するようになり、フォーカスサーボのホールドが解除される。この結果、加工対象物ＯＢの表面に異常部が存在しても正常なレーザ加工を継続することができ、加工対象物ＯＢの損失や加工時間の無駄を低減することができる。

尚、マスク信号がハイレベルとなっている期間が本発明の異常期間に相当し、ホールド信号がハイレベルになっている期間が本発明の制御モード切替期間に相当する。また、フォーカスエラー信号をゼロレベル信号にしてフォーカスサーボをホールドする制御モードが本発明の異常検出時モードに相当し、フォーカスエラー生成回路６２により生成されたフォーカスエラー信号をフォーカスサーボ回路６４に出力してフォーカスサーボ制御を行う制御モードが本発明の通常モードに相当する。

次に、第２実施形態のレーザ加工装置について説明する。上述した第１実施形態においては、レーザ加工直前位置で異常部を検出した場合にフォーカスサーボをホールドする構成を採用したが、第２実施形態においては、焦点位置の制御範囲の大小異なる２つのフォーカスサーボ系、つまり、Ｓ字検出距離の異なる２つのフォーカスサーボ系を備えて、レーザ加工中にフォーカスサーボ系を切り替える構成を採用する。また、第１実施形態においては、テーブル２１に１つの加工対象物ＯＢをセットしてレーザ加工するレーザ加工装置について説明したが、第２実施形態のレーザ加工装置は、テーブル２１に複数の加工対象物ＯＢをセットして、複数の加工対象物ＯＢに対して同時にレーザ加工を行う構成を採用する。図５は、第２実施形態としてのレーザ加工装置２の概略構成図、図６は、加工対象物ＯＢのテーブル２１へのセット方法を表す説明図、図７は、加工対象物ＯＢがテーブル２１にセットされた状態を表す概略斜視図である。以下、第１実施形態と相違する構成について説明し、第１実施形態と同一の構成については、図面に第１実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施形態のレーザ加工装置２においては、複数の加工対象物ＯＢが固定治具１１０を介してテーブル２１にセットされる。固定治具１１０は、図６に示すように、加工対象物ＯＢをテーブル２１の回転軸まわりに複数枚（本実施形態では４枚）並べて固定するための固定円孔１１０ｈが穿設された薄い円盤であり、テーブル２１の上面に載置される。各固定円孔１１０ｈは、その中心（円中心）が固定治具１１０の中心から半径ｒｃだけ離れた位置にて周方向に等間隔（９０度）に配置される。加工対象物ＯＢは、全て同一形状であり、固定円孔１１０ｈに厚さ方向に挿入することにより固定治具１１０に同一平面上に固定される。固定治具１１０の厚さは、加工対象物ＯＢの厚さと略同一に形成される。

テーブル２１の上面には複数の吸引孔２１ａが形成されており、図示しない吸引装置の作動により、吸引孔２１ａに負圧を発生させて固定治具１１０と加工対象物ＯＢとをテーブル２１の上面に吸引固定する。固定治具１１０は、テーブル２１に対して固定治具１１０の中心がテーブル２１の中心と一致するように、図示しないガイドにより位置決めされる。

この第２実施形態のレーザ加工装置２においては、テーブル２１の回転角度を検出するために回転角度検出回路５５を備えている。回転角度検出回路５５は、コントローラ９０からの指示により作動を開始し、エンコーダ２２ａから出力されるパルス列信号のパルス数をカウントし、そのカウント値からテーブル２１の回転角度を計算する。回転角度検出回路５５は、テーブル２１の回転角度の計算にあたって、エンコーダ２２ａからインデックス信号を入力したときにパルス数のカウント値をゼロクリア、つまり、テーブル２１の回転角度を０°とする。そして、インデックス信号を入力した後のパルス列信号のカウント値から、回転角度０°を基準としたテーブル２１の回転角度（回転角度位置）を計算する。回転角度検出回路５５は、回転角度の計算を所定の短い周期で繰り返し、その都度、計算した回転角度を表すデジタル信号を後述する切替信号発生回路５６とコントローラ９０とに出力する。

次に、加工ヘッド３００について説明する。第２実施形態における加工ヘッド３００は、第１実施形態の加工ヘッド３０に対して、ビームスプリッタ４６、第３集光レンズ４７、第２シリンドリカルレンズ４８、第３フォトディテクタ４９を加えたものである。ビームスプリッタ４６は、第１偏光ビームスプリッタ３３とダイクロイックミラー３４との間に設けられている。第１レーザ光源３１から出射され第１コリメートレンズ３２で平行光となった加工用レーザ光は、第１偏光ビームスプリッタ３３で殆どが透過し、ビームスプリッタ４６で半分程度が透過する。ビームスプリッタ４６を透過した加工用レーザ光は、ダイクロイックミラー３４を透過し、１／４波長板３５にて円偏光となって対物レンズ３６にて集光され、加工対象物ＯＢまたは固定治具１１０に照射される。加工対象物ＯＢまたは固定治具１１０の表面で反射した反射光は、対物レンズ３６により平行光となり、１／４波長板３５により偏光方向が９０度変わり、ダイクロイックミラー３４をそのまま透過して、ビームスプリッタ４６に入射する。

ビームスプリッタ４６に入射した反射光は、その半分程度が透過し、残り半分程度が反射する。ビームスプリッタ４６に入射して透過したレーザ光は、第１偏光ビームスプリッタ３３に入射し、その殆どが反射する。第１偏光ビームスプリッタ３３で反射した反射光は、第１集光レンズ３７、シリンドリカルレンズ３８を介して第１フォトディテクタ３９に集光する。以下、第１集光レンズ３７、シリンドリカルレンズ３８、第１フォトディテクタ３９を総称して第１受光光学系と呼ぶ。

ビームスプリッタ４６の反射方向には、第３集光レンズ４７、第２シリンドリカルレンズ４８、第３フォトディテクタ４９が設けられており、ビームスプリッタ４６で反射した反射光は、第３集光レンズ４７、第２シリンドリカルレンズ４８を介して第３フォトディテクタ４９に集光する。この第３フォトディテクタ４９は、第１フォトディテクタ３９と同様に、分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子にて構成され、時計回りに配置された受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射した光の強度に比例した大きさの検出信号を受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）として出力する。以下、第３集光レンズ４７、第２シリンドリカルレンズ４８、第３フォトディテクタ４９を総称して第２受光光学系と呼ぶ。

第１（第２）受光光学系におけるＳ字検出距離は、集光レンズ３７（４７）とシリンドリカルレンズ３８（４８）の配置等により調整できる。第１受光光学系においては、一般の光ディスク装置と同程度に短いＳ字検出距離が設定されており、第２受光光学系においては、第１受光光学系に比べて長いＳ字検出距離が設定されている。従って、Ｓ字検出距離の短い第１受光光学系においては、追従性の良い、精度の高いフォーカスサーボを行う場合に適しており、Ｓ字検出距離の長い第２受光光学系においては、追従性は劣るが広い焦点位置の制御可能範囲のフォーカスサーボを行う場合に適している。

ところで、固定治具１１０は、その厚さが加工対象物ＯＢの厚さと同一となるように形成されるが、実際には、図８に示すように、加工対象物ＯＢの加工面と固定治具１１０の表面（テーブル２１と当接しない側の面）との間に段差Δｔが存在する。この段差Δｔが加工用レーザ光の焦点位置の制御可能範囲を超えるほど大きいとフォーカスサーボが外れてしまう。レーザ加工時においては、第１実施形態と同様に、テーブル２１を回転させながら半径方向に送り移動させている状態で、第１レーザ光源３１から加工用レーザ光を照射することにより加工対象物ＯＢの表面をレーザ加工する。従って、加工用レーザ光は、固定治具１１０の表面にも周期的に照射され、それと同時にフォーカスサーボ制御も行われる。

加工対象物ＯＢを高精度にレーザ加工するためには、加工用レーザ光の焦点位置が加工対象物ＯＢの表面に良好に追従するようにＳ字検出距離を短くしてフォーカスサーボ制御を行う必要がある。この場合、フォーカスエラー信号から得られるＳ字波形信号のピーク点（Ｐ１，Ｐ２）の中間位置を基準とし、この中間位置から外れている距離だけフォーカスアクチュエータ４０により対物レンズ３６がレーザ光の光軸方向に駆動される。こうしたフォーカスサーボ制御は、フォーカスエラー信号からＳ字波形信号が得られる範囲、つまり、図１６に示すＳ字検出エリア内において可能となっている。従って、加工用レーザ光の照射位置が加工対象物ＯＢから固定治具１１０へ移動したとき、段差Δｔの影響でフォーカスエラー信号がＳ字検出エリア外になりフォーカスサーボが外れてしまうおそれがある。

そこで、この第２実施形態においては、第１受光光学系に接続される第１フォーカスサーボ系回路８１と、第２受光光学系に接続される第２フォーカスサーボ系回路８２とを備え、この２つのフォーカスサーボ系回路８１，８２を切り替えることによりフォーカスサーボの外れを防止する。第１フォーカスサーボ系回路８１は、第１受光光学系の第１フォトディテクタ３９から出力される受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を増幅する信号増幅回路８１ａと、信号増幅回路８１ａにより増幅された信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）から非点収差法による演算である（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の演算を行い演算結果をフォーカスエラー信号として生成するフォーカスエラー信号生成回路８１ｂと、そのフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスサーボ信号を生成するフォーカスサーボ回路８１ｃとを備える。以下、第１フォーカスサーボ系回路８１と第１受光光学系とをまとめて第１フォーカスサーボ系と呼ぶ。

また、第２フォーカスサーボ系回路８２は、第２受光光学系の第３フォトディテクタ４９から出力される受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を増幅する信号増幅回路８２ａと、信号増幅回路８２ａにより増幅された信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）から非点収差法による演算である（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の演算を行い演算結果をフォーカスエラー信号として生成するフォーカスエラー信号生成回路８２ｂと、そのフォーカスエラー信号に基づいてフォーカスサーボ信号を生成するフォーカスサーボ回路８２ｃとを備える。以下、第２フォーカスサーボ系回路８２と第２受光光学系とをまとめて第２フォーカスサーボ系と呼ぶ。

フォーカスサーボ回路８１ｃ，８２ｃは、それぞれフォーカスサーボ信号を信号切替回路８３に出力する。信号切替回路８３は、後述する切替信号発生回路５６あるいはエラー検出回路７６から第１信号を入力した場合には、第１フォーカスサーボ系のフォーカスサーボ回路８１ｃとドライブ回路６５とを接続してフォーカスサーボ回路８１ｃの出力するフォーカスサーボ信号をドライブ回路６５に出力する状態にし、切替信号発生回路５６あるいはエラー検出回路７６から第２信号を入力した場合には、第２フォーカスサーボ系のフォーカスサーボ回路８２ｃとドライブ回路６５とを接続してフォーカスサーボ回路８２ｃの出力するフォーカスサーボ信号をドライブ回路６５に出力する状態にする。ドライブ回路６５は、信号切替回路８３を経由して入力したフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ４０を駆動制御して、対物レンズ３６をレーザ光の光軸方向に変位させる。尚、レーザ加工装置２の起動時においては、信号切替回路８３は、コントローラ９０から第２信号を入力し、第２フォーカスサーボ系のフォーカスサーボ回路８２ｃとドライブ回路６５とを接続してフォーカスサーボ回路８２ｃから入力したフォーカスサーボ信号をドライブ回路６５に出力する状態にする。

上述したように、第１受光光学系においてはＳ字検出距離が短く設定され、第２受光光学系においてはＳ字検出距離が長く設定されている。従って、加工用レーザ光を加工対象物ＯＢの表面に照射してレーザ加工する場合には、第１フォーカスサーボ系を使って追従性の良いフォーカスサーボ制御を行い、加工用レーザ光が固定治具１１０の表面、および、加工対象物ＯＢと固定治具１１０との境界を照射するときには、フォーカスサーボが外れないように第２フォーカスサーボ系を使ってフォーカスサーボ制御を行うとよい。

そこで、第２実施形態においては、テーブル２１の回転角度に基づいて、加工用レーザ光が加工対象物ＯＢの表面を照射している場合と、固定治具１１０の表面、および、加工対象物ＯＢと固定治具１１０との境界を照射している場合とで２つのフォーカスサーボ系を切り替える切替信号発生回路５６を備えている。切替信号発生回路５６は、レーザ加工中において、回転角度検出回路５５から出力されるテーブル２１の回転角度と、半径位置検出回路から出力されるテーブル２１の半径位置とを入力し、固定治具１１０にセットされた加工対象物ＯＢと加工用レーザ光の照射位置との位置関係に基づいて、フォーカスサーボ系を切り替える演算回路でありマイクロコンピュータを主要部として備えている。切替信号発生回路５６は、加工用レーザ光の照射位置が固定治具１１０から加工対象物ＯＢに移動した後に第１信号を出力し、加工用レーザ光の照射位置が加工対象物ＯＢから固定治具１１０に移動する手前で第２信号を出力する。この切替信号発生回路５６の動作の詳細については後述する。

加工対象物ＯＢは固定治具１１０の固定円孔１１０ｈに挿入固定されるが、図８に示すように、加工対象物ＯＢの外周面と固定円孔１１０ｈの内周面とのあいだに隙間Δｘが生じてしまうことがある。この隙間Δｘが存在すると、加工対象物ＯＢと固定治具１１０との境界を加工用レーザ光の光スポットが通過するときフォーカスエラー信号が乱れる。このため、フォーカスエラー信号の乱れに基づいて加工用レーザ光の焦点位置が制御されてしまい、フォーカスサーボが外れるおそれがある。各フォーカスサーボ回路８１ｂ，８２ｂは、それぞれ入力したフォーカスエラー信号の高周波成分をカットするローパスフィルタ機能を備えており、このローパスフィルタのカットオフ周波数を低くすることで外乱に対して反応しないように設定できる。

そこで、第２実施形態においては、第２フォーカサーボ系におけるフォーカスサーボ回路８２ｃのカットオフ周波数を、第１フォーカスサーボ系のフォーカスサーボ回路８１ｃのカットオフ周波数に比べて低く設定する。例えば、第２フォーカサーボ系におけるフォーカスサーボ回路８２ｃのカットオフ周波数ｆｃを、隙間Δｘにより発生する信号成分の周波数の２．５分の１〜１５分の１相当に設定する。この関係式（２．５分の１倍とした場合の式）を下記に示す。
ｆｃ＝ｖ〔ｍ／ｓ〕／（２．５×Δｘ〔μｍ〕）×１０³〔ｋＨｚ〕
ここで、ｖは、テーブル２１の回転により加工用レーザ光の照射位置が加工対象物ＯＢの表面を移動する線速度である。

このように、第２フォーカサーボ系８２におけるフォーカスサーボ回路８２ｃのカットオフ周波数を低くすることで、加工対象物ＯＢと固定円孔１１０ｈとのあいだに隙間Δｘが存在してフォーカスエラー信号が乱れても、フォーカスサーボ回路８２ｃはその乱れを無視してサーボ信号を生成するのでフォーカスサーボが外れない。

次に、検査用レーザ光の反射光の検出回路について説明する。検査用レーザ光の加工対象物ＯＢまたは固定治具１１０の表面からの反射光は、第２フォトディテクタ４５に導かれ受光される。第２フォトディテクタ４５は、入射した光の強度が大きいほど大きな波高値となる受光信号を出力する。第２フォトディテクタ４５から出力される受光信号は、第２信号増幅回路６６に入力されて適切な信号レベルにまで増幅される。この第２信号増幅回路６６により増幅された受光信号（単に、受光信号と呼ぶ）は、エッジ検出回路７５とエラー検出回路７６とにそれぞれ入力される。

エッジ検出回路７５は、第２信号増幅回路６６から出力される受光信号を入力し、受光信号の波高値が予め設定したエッジ検出用設定値をクロスしたときに、エッジ検出信号をコントローラ９０に出力する。つまり、エッジ検出回路７５は、受光信号の波高値とエッジ検出用設定値とを比較し、受光信号の波高値がエッジ検出用設定値を下回っている状態から増大してエッジ検出用設定値を上回ったとき、および、受光信号の波高値がエッジ検出用設定値を上回っている状態から減少してエッジ検出用設定値を下回ったときに、それぞれエッジ検出信号として所定幅の１つのパルス信号をコントローラ９０に出力する。

加工対象物ＯＢの表面と固定治具１１０の表面との光の反射率は相違し、本実施形態においては、固定治具１１０の表面のほうが加工対象物ＯＢの表面より光の反射率が高い。このため、第２レーザ光源４１から検査用レーザ光を出射している状態でテーブル２１を回転させると、第２信号増幅回路６６の出力する受光信号の波高値が、加工対象物ＯＢのエッジ箇所（外周縁）で変化する。従って、固定治具１１０の表面の反射光における波高値と、加工対象物ＯＢの表面の反射光における波高値との中間値をエッジ検出用設定値として予め設定しておくことで、検査用レーザ光の光スポットが加工対象物ＯＢのエッジを通過したときに、確実にエッジ検出信号を出力させることができる。尚、このエッジ検出は、加工対象物ＯＢの外周と固定円孔１１０ｈとの境界検出でもある。

上述した切替信号発生回路５６が２つのフォーカスサーボ系を切り替えるためには、テーブル２１に対する加工対象物ＯＢのセット位置を予め把握しておく必要がある。そこで、エッジ検出回路７５により加工対象物ＯＢのエッジを検出することで加工対象物ＯＢのセット位置を把握することができる。図９は、固定治具１１０にセットされる加工対象物ＯＢの配置を表す。各加工対象物ＯＢは、テーブル２１の回転軸（固定治具１１０の中心）を中心とした同一円周上に配置される。この実施形態においては、固定治具１１０に４つの加工対象物ＯＢをセットするため、テーブル２１を１回転させたときに中心から半径ｒ１の位置において８つのエッジＡ（１），Ａ（２），Ａ（３），Ａ（４），Ａ（５），Ａ（６），Ａ（７），Ａ（８）を検出することができる。従って、エッジＡ（１）〜Ａ（８）に基づいて加工対象物ＯＢのテーブル２１に対するセット位置を計算することができる。このセット位置の計算処置については後述する。

第２信号増幅回路６６の出力する受光信号は、エラー検出回路７６にも入力される。エラー検出回路７６は、加工対象物ＯＢの表面に形成される異常部を検出する回路であり、コントローラ９０から指示を受けると作動を開始する。エラー検出回路７６は、図１０に示すように、設定外レベル検出回路７６１と設定内レベル検出回路７６２と遅延回路７６３とスイッチ回路７６４とを備えている。設定外レベル検出回路７６１は、入力した受光信号の信号レベル（波高値）が、第１基準レベルＲ１と、第１基準レベルＲ１よりも高い第２基準レベルＲ２との間の正常範囲（第１実施形態におけるマスク信号発生回路６７の設定した正常範囲に相当する）から外れたとき、つまり、受光信号の信号レベルが第１基準レベルＲ１を下回ったとき、あるいは、第２基準レベルＲ２を上回ったとき、第２信号をスイッチ回路７６４に出力する。

一方、設定内レベル検出回路７６２は、入力した受光信号の信号レベル（波高値）が、上記正常範囲から外れている状態から正常範囲内に入ったとき、つまり、受光信号の信号レベルが第１基準レベルＲ１を下回っている状態から第１基準レベルＲ１にまで増大したとき、あるいは、第２基準レベルＲ２を上回っている状態から第２基準レベルＲ２にまで低下したとき、第１信号を出力する。遅延回路７６３は、設定内レベル検出回路７６２の出力した第１信号を入力し、その第１信号を遅延量ｄ３だけ遅延させてスイッチ回路７６４に出力する。この遅延量ｄ３は、コントローラ９０により遅延回路７６３に対して予め指示される。コントローラ９０は、この遅延量ｄ３を下記式により計算する。
ｄ３＝（ＤＳ／ｖ）＋Ａ
ＤＳは、加工対象物ＯＢの表面における加工用レーザ光の照射位置と検査用レーザ光の照射位置との間隔（照射位置間隔）を表し、ｖは、テーブル２１の回転により加工用レーザ光の照射位置が加工対象物ＯＢの表面を移動する線速度であり、Ａは、予め設定した正の微少値である。

ここで、受光信号の波高値の推移と、第１信号、第２信号の出力タイミングについて図１２を用いて説明する。受光信号の波高値が第１基準レベルＲ１と第２基準レベルＲ２との間に収まっているあいだは、設定外レベル検出回路７６１および設定内レベル検出回路７６２から信号が出力されない。そして、検査用レーザ光の照射位置（光スポット）が加工対象物ＯＢの異常部に入ると、受光信号の波高値が低下し、第１基準レベルＲ１を下回ると（時刻ｔ１）、設定外レベル検出回路７６１から第２信号（所定幅のパルス信号）が出力される。その後、検査用レーザ光の照射位置が異常部を抜け出ると受光信号の波高値が増大し、第１基準レベルＲ１以上になると（時刻ｔ２）、設定内レベル検出回路７６２から第１信号（所定幅のパルス信号）が出力される。そして、遅延回路７６３は、第１信号を遅延量ｄ３だけ遅延させたタイミング、つまり時刻ｔ３（＝ｔ２＋ｄ３）にて第１信号を出力する。

スイッチ回路７６４は、設定外レベル検出回路７６１から出力された第２信号、および、遅延回路７６３から出力された第１信号の信号切替回路８３への出力／遮断を切り替えるスイッチである。スイッチ回路７６４は、そのスイッチの開閉状態を切替信号発生回路５６からの信号に応じて切り替えるように構成される。スイッチ回路７６４は、切替信号発生回路５６から第２信号を入力した場合には、スイッチをオフ状態にして設定外レベル検出回路７６１および遅延回路７６３から信号切替回路８３への信号経路を遮断する。切替信号発生回路５６から出力される信号は、信号切替回路８３にも入力される。従って、この場合、信号切替回路８３は、切替信号発生回路５６からの第２信号により第２フォーカスサーボ系回路８２とドライブ回路６５とを接続する。つまり、フォーカスサーボ系を第２フォーカスサーボ系に切り替える。

一方、切替信号発生回路５６から第１信号を入力した場合には、スイッチ回路７６４は、スイッチをオン状態にして設定外レベル検出回路７６１および遅延回路７６３から信号切替回路８３への信号経路を接続する。このため、設定外レベル検出回路７６１の出力する第２信号、あるいは、遅延回路７６３の出力する第１信号が信号切替回路８３に出力される。

切替信号発生回路５６は、加工用レーザ光の照射位置に応じて第１信号あるいは第２信号を出力するが、そのためには、加工対象物ＯＢがテーブル２１にセットされている位置を切替信号発生回路５６側で予め把握しておく必要がある。そこで、作業者は、レーザ加工を行う前に、入力装置９１を操作してコントローラ９０によりセット位置取得ルーチンを実行させて、加工対象物ＯＢのセット位置を切替信号発生回路５６に記憶させる。以下、コントローラ９０が行うセット位置取得ルーチンについて説明する。図１１は、セット位置取得ルーチンを表すフローチャートである。このセット位置取得ルーチンは、コントローラ９０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されており、ステップＳ１００にて開始される。尚、セット位置取得ルーチンを実施するに先だって、第１実施形態のレーザ加工ルーチンを開始するときと同様な半径位置検出回路５２およびフィードモータ制御回路５４に対しての初期設定が行われる。

コントローラ９０は、まず、ステップＳ１０２において、フィードモータ制御回路５４に対して、予め設定されたセット位置検出用半径位置への移動を指示する。これにより、フィードモータ制御回路５４は、半径位置検出回路５２によって検出された半径位置を入力しながら、レーザ光の照射位置がテーブルの中心から半径ｒ１となるセット位置検出用半径位置に一致するまで、フィードモータ２３の回転を制御してテーブル２１を移動する。こうして、テーブル２１がセット位置検出用半径位置にまで移動すると、コントローラ９０は、ステップＳ１０４において、スピンドルモータ制御回路５３に対して低回転速度によるスピンドルモータ２２の回転開始を指示する。スピンドルモータ制御回路５３は、エンコーダ２２ａからのＡ相信号およびＢ相信号を用いてスピンドルモータ２２の回転速度を計算し、この計算した回転速度がコントローラ９０から入力された低回転速度に等しくなるようにスピンドルモータ２２の回転制御を開始する。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ１０６において、第１レーザ駆動回路７１に対して非加工用レーザ光照射の開始を指示し、次に、ステップＳ１０８において、第２フォーカスサーボ系のフォーカスサーボ回路８２ｃおよび図示しないフォーカスアクチュエータ４０を駆動する回路とＳ字検出回路に作動開始を指示する。この場合、コントローラ９０は、信号切替回路８３に対して第２信号を出力して、第２フォーカスサーボ系によるフォーカスサーボを有効にする。これにより、非加工用レーザ光が加工対象物ＯＢの表面に照射されるとともに、その焦点位置が加工対象物ＯＢあるいは固定治具１１０の表面に一致するように、対物レンズ３６の光軸方向の位置制御が開始される。第２フォーカスサーボ系においては、第２受光光学系のＳ字検出距離が長く設定され、しかも、フォーカスサーボ回路８２ｃのカットオフ周波数も低く設定されているため、フォーカスサーボが外れない。次に、コントローラ９０は、ステップＳ１１０において、第２レーザ駆動回路７２に対して検査用レーザ光照射の開始を指示する。これにより、第２レーザ光源４１が駆動され、加工対象物ＯＢの表面に検査用レーザ光が照射される。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ１１２において、エッジ検出回路７５と回転角度検出回路５５とに作動開始を指示する。次に、ステップＳ１１４において、回転角度検出回路５５により検出される回転角度が極小値θａ以下になる（回転角度が０になる）のを待つ。そして、テーブル２１の回転角度が極小値θａ以下になると（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、コントローラ９０は、ステップＳ１１６において、変数ｎの値を「１」に設定し、ステップＳ１１８において、エッジ検出回路７５からエッジ検出信号を入力したか否かを判断する。コントローラ９０は、エッジ検出信号が入力されるまで、その判断を繰り返し、エッジ検出信号が入力されると（Ｓ１１８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０において、回転角度検出回路５５から出力される回転角度Ａ（ｎ）を表すデジタルデータを取得しＲＡＭ等のメモリに一時的に記憶する。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ１２２において、変数ｎの値が「８」であるか否かを判断し、ｎ＝８でない場合には、ステップＳ１２４において、変数ｎの値を「１」だけインクリメントして、その処理をステップＳ１１８に戻す。従って、コントローラ９０は、エッジ検出回路７５から出力されるエッジ検出信号を入力するたびに、そのときのテーブル２１の回転角度Ａ（ｎ）を表すデジタルデータを逐次記憶していく。こうして回転角度Ａ（ｎ）を表すデータを８つ記憶すると、変数ｎの値が８となり、ステップＳ１２２の判断が「Ｙｅｓ」となる。

テーブル２１を回転させたときにレーザ光の光スポットが各加工対象物ＯＢの表面を横切るようにテーブル２１の半径位置ｒ１を設定した場合には、テーブル２１を１回転させると、光スポットが各加工対象物ＯＢのエッジを通過するたびにエッジ検出回路７５からエッジ検出信号が出力される。このエッジ検出信号は、光スポットが１枚の加工対象物ＯＢを通過するときに２回出力される。従って、エッジ検出信号を８回検出することで、全ての加工対象物ＯＢのエッジを検出したことになる。

コントローラ９０は、ステップＳ１２２において「Ｙｅｓ」と判断すると、その処理をステップＳ１２６に進め、フォーカスサーボ回路８２ｃに対してフォーカスサーボ制御の停止を指示する。続いて、ステップＳ１２８において、第２レーザ駆動回路７２に対して検査用レーザ光の照射停止を指示し、ステップＳ１３０において、第１レーザ駆動回路７１に対して非加工用レーザ光の照射停止を指示する。これにより、加工対象物ＯＢへの検査用レーザ光の照射と非加工用レーザ光の照射とが停止される。続いて、コントローラ９０は、ステップＳ１３２において、スピンドルモータ制御回路５３に対して回転停止を指示する。これによりテーブル２１の回転が停止する。続いて、ステップＳ１３４において、エッジ検出回路７５と回転角度検出回路５５に対して作動停止を指示する。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ１３６において、上記８つの回転角度Ａ（１）〜Ａ（８）に基づいて、加工対象物ＯＢのセット位置を計算する。加工対象物ＯＢのセット位置は、図９に示すように、テーブル２１に対する加工対象物ＯＢの配置された回転角度により表される。加工対象物ＯＢの配置された回転角度とは、テーブル２１の中心（固定治具１１０の中心）である原点と各加工対象物ＯＢの中心とを結ぶライン上を、レーザ光が照射しているときのテーブル２１の回転角度Ｃ（１）〜Ｃ（４）である。この回転角度Ｃ（１）〜Ｃ（４）は次式のように算出される。
Ｃ（１）＝（Ａ（１）＋Ａ（２））／２
Ｃ（２）＝（Ａ（３）＋Ａ（４））／２
Ｃ（３）＝（Ａ（５）＋Ａ（６））／２
Ｃ（４）＝（Ａ（７）＋Ａ（８））／２

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ１３８において、回転角度Ｃ（１）〜Ｃ（４）を表すデータを切替信号発生回路５６内のメモリに書き込む。これにより、切替信号発生回路５６のメモリに回転角度Ｃ（１）〜Ｃ（４）を表すデータが記憶される。コントローラ９０は、このステップＳ１３８処理を行うと、ステップＳ１４０にてセット位置取得ルーチンを終了する。このセット位置取得ルーチンが終了すると、その後、レーザ加工が開始される。

図１３は、第２実施形態におけるレーザ加工ルーチンを表すフローチャートである。このレーザ加工ルーチンは、コントローラ９０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されている。作業者は、レーザ加工を実施するに当たっては、第１実施形態と同様に入力装置９１を用いて加工条件等を入力してコントローラ９０に記憶させる。以下、レーザ加工ルーチンについて説明するが、第１実施形態と同様な処理については簡単な説明に留める。

ステップＳ２００によりレーザ加工ルーチンが開始されると、コントローラ９０は、ステップＳ２０２において、フィードモータ制御回路５４に前記入力されたレーザ加工開始半径位置に移動するように指示する。これにより、フィードモータ制御回路５４がフィードモータ２３を駆動制御して、テーブル２１をレーザ加工開始半径位置にまで移動させる。続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２０４において、前記入力されたレーザ加工開始半径位置および回転線速度を用いて、スピンドルモータ２２の回転速度を計算し、この計算した回転速度をスピンドルモータ制御回路５３に出力するとともにスピンドルモータ２２の回転開始を指示する。これによりスピンドルモータ２２は、指示された回転速度による回転を開始する。尚、コントローラ９０は、回転開始指示を出力した後は、本ルーチンとは別の割り込みルーチンにより、スピンドルモータ２２の回転速度の計算を繰り返し、その都度、計算した回転速度をスピンドルモータ制御回路５３に出力する。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２０６において、信号切替回路８３に対して第２信号を出力する。これにより、第２フォーカスサーボ系回路８２がドライブ回路６５と接続される。続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２０８において、第１レーザ駆動回路７１に対して非加工用レーザ光の照射開始を指示する。これにより、第１レーザ駆動回路７１は、第１レーザ光源３１に対して、非加工レベルの駆動信号の出力を開始し、非加工用レーザ光が加工対象物ＯＢあるいは固定治具１１０の表面に照射される。続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２１０において、フォーカスサーボ回路８１ｃ，８２ｃおよび図示しないフォーカスアクチュエータ４０を駆動する回路とＳ字検出回路に作動開始を指示する。これにより、非加工用レーザ光の焦点位置が加工対象物ＯＢあるいは固定治具１１０の表面に常に一致するように、対物レンズ３６の位置が光軸方向に変位する制御が開始される。この場合、信号切替回路８３が第２フォーカスサーボ系回路８２とドライブ回路６５とを接続しているため、第２フォーカスサーボ系によるフォーカスサーボ制御が開始される。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２１２において、第２レーザ駆動回路７２に対して検査用レーザ光の照射開始を指示する。これにより、第２レーザ駆動回路７２は、第２レーザ光源４１に対して、一定の検査レベルの駆動信号の出力を開始する。こうして加工対象物ＯＢあるいは固定治具１１０の表面には、非加工用レーザ光の光スポットから照射位置間隔ＤＳだけ離れた位置に検査用レーザ光の光スポットが形成され、この光スポットの反射光が第２フォトディテクタ４５によって検出される。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２１４において、フィードモータ制御回路５４に対して、半径方向への移動開始を指示する。この場合、コントローラ９０は、前記入力された回転線速度および加工ピッチ、半径位置検出回路５２から取り込んだ半径位置に基づいて移動速度を計算し、フィードモータ制御回路５４に対して移動速度を指示する。これにより、テーブル２１は、指示された移動速度で半径方向に移動し始める。尚、コントローラ９０は、半径方向への移動開始を指示した後は、本ルーチンとは別の割り込みルーチンにより、テーブル２１の移動速度の計算を繰り返し、その都度、計算した移動速度をフィードモータ制御回路５４に出力する。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２１６において、回転角度検出回路５５、切替信号発生回路５６、エラー検出回路７６に対して作動開始を指示する。これにより、回転角度検出回路５５は、テーブル２１の回転角度を表すデジタル信号を切替信号発生回路５６へ出力し始める。また、切替信号発生回路５６は、回転角度検出回路５５により検出されたテーブル２１の回転角度の入力を開始し、その回転角度に基づいて信号切替回路８３に対して第１信号または第２信号を出力する処理を開始する。この切替信号発生回路５６の処理は、詳しくは後述するが、加工用レーザ光が固定治具１１０および固定治具１１０と加工対象物ＯＢとの境界部を照射するときには第２フォーカスサーボ系が選択され、加工用レーザ光が加工対象物ＯＢを照射するときには第１フォーカスサーボ系が選択されるように、テーブル２１の回転角度に応じて第１信号または第２信号を出力するものである。また、コントローラ９０は、エラー検出回路７６に対して作動開始を指示するとき、上述した遅延量ｄ３（＝（ＤＳ／ｖ）＋Ａ）を計算して遅延回路７６３に出力する。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２１８において、第１レーザ駆動回路７１に対して加工用レーザ光の照射開始を指示するとともに、発光信号供給回路７３に信号の出力を指示する。この指示により、第１レーザ駆動回路７１は、第１レーザ光源３１に出力していた駆動信号を、非加工レベルから加工レベルに切り替え、発光信号供給回路７３から供給される信号の波形に応じた波形にする。これにより、加工対象物ＯＢには非加工用レーザ光に代わって加工用レーザ光が照射され、加工対象物ＯＢのレーザ加工が開始される。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２２０において、半径位置検出回路５２から出力される半径位置を表すデータを取り込み、ステップＳ２２２において、加工終了半径位置に到達したか否かを判断する。加工終了半径位置は、作業者がレーザ加工を開始するにあたって入力設定した値である。ステップＳ２２０，Ｓ２２２の処理は、半径位置検出回路５２により検出される半径位置が加工終了半径位置に一致するまで繰り返される。従って、この間は、加工用レーザ光の照射により加工対象物ＯＢのレーザ加工が継続される。同時に、エラー検出回路７６により、レーザ加工直前位置での検査用レーザ光の反射光強度に基づく異常部の検出およびフォーカスサーボ系の切替信号（第１信号または第２信号）の出力処理が行われる。また、切替信号発生回路５６により、テーブル２１の回転角度に応じたフォーカスサーボ系の切替信号（第１信号または第２信号）の出力処理も行われる。

ここで、切替信号発生回路５６の行うフォーカスサーボ系の切替信号の出力処理について説明する。図１４は、切替信号発生回路５６の行うフォーカスサーボ系切替信号出力ルーチンを表すフローチャートである。このフォーカスサーボ系切替信号出力ルーチンは、切替信号発生回路５６のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されている。切替信号発生回路５６は、コントローラ９０からの作動開始の指示（図１３：ステップＳ２１６）により、ステップＳ３００にてフォーカスサーボ系切替信号出力ルーチンを開始する。

切替信号発生回路５６は、まず、ステップＳ３０２において、回転角度検出回路５５からテーブル２１の回転角度を表す信号を取り込む。続いて、ステップＳ３０４において、回転角度検出回路５５により検出される回転角度が予め設定した微少値θａ以下になる（回転角度が０になる）のを待って、ステップＳ３０６において、変数ｎの値を「１」に設定する。続いて、ステップＳ３０８において、半径位置検出回路５２の出力する半径位置を表す信号を取り込む。

続いて、切替信号発生回路５６は、ステップＳ３１０において、信号出力角度Ｄ（１）〜Ｄ（８）を計算する。この信号出力角度Ｄ（１）〜Ｄ（８）は、図９に示すように、加工用レーザ光の照射位置が、加工対象物ＯＢと固定治具１１０との境界から僅かに加工対象物ＯＢ側となる点を通過するときのテーブル２１の回転角度であり、具体的には、次式のように計算される。
Ｄ（１）＝Ｃ（１）−Θ＋ΔΘ
Ｄ（２）＝Ｃ（１）＋Θ−ΔΘ
Ｄ（３）＝Ｃ（２）−Θ＋ΔΘ
Ｄ（４）＝Ｃ（２）＋Θ−ΔΘ
Ｄ（５）＝Ｃ（３）−Θ＋ΔΘ
Ｄ（６）＝Ｃ（３）＋Θ−ΔΘ
Ｄ（７）＝Ｃ（４）−Θ＋ΔΘ
Ｄ（８）＝Ｃ（４）＋Θ−ΔΘ

ここで、Θは、加工対象物ＯＢにおける加工用レーザ光の光スポットの移動軌跡（半径ａの円）が加工対象物ＯＢの境界と交差する点とテーブル２１の回転中心とを結ぶラインと、加工対象物ＯＢの中心とテーブル２１の回転中心とを結ぶラインとのなす角度である。切替信号発生回路５６のメモリには、テーブル２１の回転中心から加工対象物ＯＢの中心までの距離ｒｃと、加工対象物ＯＢの半径値ｒｋとが記憶されている。また、テーブル２１の回転中心から加工用レーザ光の照射位置までの距離ａは、ステップＳ３０８にて半径位置として取り込まれている。従って、Θは、距離ｒｃ、半径値ｒｋ、距離ａが既知であるため、ｒｋ²＝ａ²＋ｒｃ²―２・ａ・ｒｃ・ｃｏｓΘという関係から計算することができる。また、ΔΘは、加工対象物ＯＢの表面上の境界近傍となる点を特定するために予め半径位置（距離ａ）に対応して設定された微少角度であって切替信号発生回路５６のメモリ内に記憶されている。

続いて、切替信号発生回路５６は、ステップＳ３１２において、回転角度検出回路５５からテーブル２１の回転角度を表す信号を取り込む。続いて、ステップＳ３１４において、回転角度が信号出力角度Ｄ（ｎ）以上であるかを判断する。回転角度が信号出力角度Ｄ（ｎ）に到達していない場合には（Ｓ３１４：Ｎｏ）、ステップＳ３１６において、コントローラ９０から作動停止の指令を受けたか否か判断し、作動停止指令を受けていない場合には、その処理をステップＳ３１２に戻す。切替信号発生回路５６は、コントローラ９０から作動停止指令を受けていないあいだ、ステップＳ３１２〜３１６の処理を繰り返し、テーブル２１の回転角度がＤ（ｎ）に到達すると（Ｓ３１４：Ｙｅｓ）、その処理をステップＳ３１８に移して、変数ｎの値が偶数であるか否かを判断する。変数ｎの値が偶数であれば、ステップＳ３２０において信号切替回路８３に第２信号を出力し、変数ｎの値が奇数であれば、ステップＳ３２２において信号切替回路８３に第１信号を出力する。

切替信号発生回路５６は、ステップＳ３２０あるいはＳ３２２において第１信号あるいは第２信号を出力すると、次に、ステップＳ３２４において、変数ｎの値が「８」に達したか否かを判断する。変数ｎの値が「８」に達していない場合には、ステップＳ３２６において、変数ｎの値を「１」だけインクリメントして、その処理をステップＳ３１２に戻す。従って、切替信号発生回路５６は、テーブル２１の回転角度が信号出力角度Ｄ（ｎ）に到達するたびに、変数ｎの値が偶数であれば第２信号を、変数ｎの値が奇数であれば第１信号を信号切替回路８３に出力する。

こうした処理が繰り返され、変数ｎの値が「８」に達すると、切替信号発生回路５６は、その処理をステップＳ３０６に戻し、新たな半径位置に対応した信号出力角度Ｄ（１）〜Ｄ（８）を計算し（Ｓ３０８〜Ｓ３１０）、テーブル２１の回転角度が信号出力角度Ｄ（ｎ）に到達するたびに第１信号あるいは第２信号を信号切替回路８３に出力する（Ｓ３１２〜Ｓ３２６）。そして、コントローラ９０から作動停止の指令を入力すると、ステップＳ３２８において、フォーカスサーボ系切替信号出力ルーチンを終了する。

このフォーカスサーボ系切替信号出力ルーチンによれば、加工用レーザ光が固定治具１１０を照射している状態から（例えば、図９の回転角度０）、加工用レーザ光の照射位置が加工対象物ＯＢと固定治具１１０との境界を通過し加工対象物ＯＢのエッジを所定距離過ぎたポイント（例えば、図９に示すＤ（１））に達すると、切替信号発生回路５６から第１信号が出力される。従って、加工用レーザ光が加工対象物ＯＢを照射し始めた後から、第１フォーカスサーボ系回路８１のフォーカスサーボ信号がドライブ回路６５に出力される。これにより、第１受光光学系を用いた追従性の良いフォーカスサーボ制御が行われる。

加工用レーザ光の照射位置が加工対象物ＯＢの反対側のエッジの所定距離手前となるポイント（例えば、図９のＤ（２））に達すると、切替信号発生回路５６から第２信号が出力される。従って、加工用レーザ光が加工対象物ＯＢと固定治具１１０との境界を照射する手前から、第１フォーカスサーボ系回路８１に代わって第２フォーカスサーボ系回路８２のフォーカスサーボ信号がドライブ回路６５に出力される。これにより、焦点位置の制御範囲が広くノイズに対して強いフォーカスサーボ制御が行われる。

尚、上述したフォーカスサーボ系切替信号出力ルーチンおよび信号出力角度Ｄ（ｎ）の計算は、図９に示すように、回転角度０（インデックス信号が入力するときのテーブル２１の回転角度）のライン上に加工対象物ＯＢが配置されていない場合についての説明である。回転角度０のライン上に加工対象物ＯＢが配置されているか否かについては、次のように計算にて判断することができる。例えば、セット位置取得ルーチンにおいて、加工対象物ＯＢの配置された角度Ｃ（１）〜Ｃ（４）を計算した際、次式によりＢ（１）を計算する。
Ｂ（１）＝Ｃ（１）−ｓｉｎ^-1（ｒｋ／ｒｃ）
計算値Ｂ（１）が負の値であれば、回転角度０のラインが加工対象物ＯＢ上に配置されていることになる。

回転角度０のラインが加工対象物ＯＢ上に配置されている場合は、次式によりＢ（８）を計算する。
Ｂ（８）＝Ｃ（４）＋ｓｉｎ^-1（ｒｋ／ｒｃ）
そして、計算値Ｂ（１），Ｂ（８）の中間のラインから回転角度０のラインまでの角度Θｃを計算し、計算値Θｃを切替信号発生回路５６のメモリに記憶しておく。

この場合、切替信号発生回路５６は、図１４のフォーカスサーボ系切替信号出力ルーチンにおいて、ステップＳ３１０における信号出力角度Ｄ（１）〜Ｄ（８）の計算値に角度Θｃを加算した値を新たな信号出力角度Ｄ（１）〜Ｄ（８）とし、また、ステップＳ３１２にて取り込む回転角度においても、回転角度検出回路５５から得られる回転角度に角度Θｃを加算するようにする。その際、角度が３６０°（３６０°に相当するパルスカウント値）以上となったときは、その角度から３６０°を減算すればよい。これにより、回転角度０のラインが加工対象物ＯＢ間の中間に位置するものとして処理することができる。

図１３のレーザ加工ルーチンの説明に戻る。上述したように、ステップＳ２１８においてレーザ加工が開始され、ステップＳ２２０，Ｓ２２２においてテーブル２１の半径位置に基づいて加工終了タイミングが判定される。こうしたレーザ加工中においては、上述したように切替信号発生回路５６が作動して、テーブル２１の回転角度に応じた切替信号（第１信号あるいは第２信号）を出力してフォーカスサーボ系を切り替える。この切替信号は、図１０に示すようにエラー検出回路７６のスイッチ回路７６４にも出力される。

スイッチ回路７６４は、切替信号発生回路５６から第２信号を入力した場合には、スイッチをオフ状態にして設定外レベル検出回路７６１および遅延回路７６３から信号切替回路８３への信号経路を遮断する。従って、スイッチ回路７６４は、加工用レーザ光が固定治具１１０、および、加工対象物ＯＢと固定治具１１０との境界を照射しているときにはスイッチをオフ状態にする。検査用レーザ光は、加工用レーザ光の照射位置から加工方向（テーブル２１の回転方向と反対方向）に離れた位置を照射するが、両者の照射位置間隔ＤＳは非常に小さく、上述したΔΘに対応する照射軌跡距離に比べて無視できる。従って、検査用レーザ光が固定治具１１０、および、加工対象物ＯＢと固定治具１１０との境界を照射しているときには、エラー検出回路７６から信号切替回路８３には切替信号（第１信号または第２信号）が出力されない。

また、スイッチ回路７６４は、切替信号発生回路５６から第１信号を入力した場合には、スイッチをオン状態にして設定外レベル検出回路７６１および遅延回路７６３から信号切替回路８３への信号経路を接続する。従って、スイッチ回路７６４は、検査用レーザ光が加工対象物ＯＢの表面を照射しているときには、エラー検出回路７６で検査した加工対象物ＯＢの表面の検査結果に応じた切替信号を信号切替回路８３に出力する。例えば、検査用レーザ光が加工対象物ＯＢの表面を照射しているとき、検査用レーザ光の照射位置が異常部に入ると、受光信号の波高値が低下して正常範囲（第１基準レベルＲ１と第２基準レベルＲ２との間）から外れ、設定外レベル検出回路７６１から第２信号が出力される（図１２：時刻ｔ１）。この第２信号は、スイッチ回路７６４を介して信号切替回路８３に出力される。このため、第１フォーカスサーボ系から第２フォーカスサーボ系に切り替わる。

一方、加工用レーザ光の光スポットは、照射位置間隔ＤＳを線速度ｖで除算した時間だけ遅れて異常部に入る。このため、加工用レーザ光の反射光の強度は、図１２に破線にて示すように、その時間だけ遅れて変化する。このときには、すでにＳ字検出距離の長い第２受光光学系を用いた第２フォーカスサーボ系に切り替えられているため、異常部により対物レンズ３６と照射面との距離が大きく変動してもフォーカスサーボが外れない。

検査用レーザ光の照射位置が異常部が通り過ぎると受光信号の波高値が正常範囲に戻り、設定内レベル検出回路７６２から第１信号が遅延回路７６３に出力される（図１２：時刻ｔ２）。遅延回路７６３は、第１信号を遅延量ｄ３だけ遅延させて信号切替回路８３に出力する（図１２：時刻ｔ３）。信号切替回路８３は、この第１信号を入力すると、出力する信号を第２フォーカスサーボ系による信号から第１フォーカスサーボ系による信号に切り替える。このフォーカスサーボ系が切り替わるタイミングは、加工用レーザ光の照射位置が異常部が通り抜けた後となる。従って、Ｓ字検出距離の短い第１受光光学系を用いた第１フォーカスサーボ系に切り替えられてもフォーカスサーボが外れることがなく、高精度にレーザ加工を行うことができる。

こうした処理が繰り返され、ステップＳ２２２おいて、テーブル２１の半径位置が加工終了半径位置に到達したと判定されると、コントローラ９０は、ステップＳ２２４において、フォーカスサーボ回路８１ｃ，８２ｃに作動停止を指示して、フォーカスサーボ制御を停止させる。次に、コントローラ９０は、ステップＳ２２６において、第２レーザ駆動回路７２に対して検査用レーザ光の照射停止を指示し、ステップＳ２２８において、第１レーザ駆動回路７１に対して加工用レーザ光の照射停止を指示する。これにより、検査用レーザ光および加工用レーザ光の照射が停止される。続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２３０において、回転角度検出回路５５、切替信号発生回路５６、エラー検出回路７６の作動停止の指示を行う。

続いて、コントローラ９０は、ステップＳ２３２においてスピンドルモータ制御回路５３に対して回転停止を指示し、ステップＳ２３４においてフィードモータ制御回路５４に対して半径方向への移動停止を指示する。これにより、スピンドルモータ２２およびフィードモータ２３が停止する。こうしてテーブル２１の回転と半径方向への移動が停止すると、ステップＳ２３６により本レーザ加工ルーチンが終了する。

以上説明した第２実施形態のレーザ加工装置２によれば、複数の加工対象物ＯＢを同時にレーザ加工するため生産効率を向上させることができる。しかも、加工用レーザ光が、固定治具１１０および加工対象物ＯＢと固定治具１１０の境界を照射している場合と、加工対象物ＯＢを照射している場合とでフォーカスサーボ制御の形態を切り替え、前者の場合には焦点位置の制御範囲が広くカットオフ周波数の低い第２フォーカスサーボ系によるフォーカスサーボ制御を行うため、段差Δｔや隙間Δｘなどの外乱に対してもフォーカスサーボが外れない。また、後者の場合には、照射面の変位に対して追従性の良い第１フォーカスサーボ系によるフォーカスサーボ制御を行うため、レーザ加工の加工精度を良好に維持できる。また、加工用レーザ光を加工対象物ＯＢに照射してレーザ加工しているときであっても、レーザ加工直前位置での検査用レーザ光の反射光から異常部を検出したときには、第２フォーカスサーボ系によるフォーカスサーボ制御に切り替え、しかも、加工用レーザ光の照射位置が異常部を通り抜けるまでは、そのフォーカスサーボ制御を維持するため、異常部によりフォーカスサーボが外れてしまうこともない。従って、正常なレーザ加工を継続することができ、加工対象物ＯＢの損失や加工時間の無駄を低減することができる。これらの結果、生産効率を一層向上させることができる。

尚、第１フォーカスサーボ系にてフォーカスサーボ制御を行う制御モードが本発明の通常モードに相当し、異常部の検出時に第２フォーカスサーボ系にてフォーカスサーボ制御を行う制御モードが本発明の異常検出時モードに相当する。また、エラー検出回路７６において設定外レベル検出回路７６１にて第１信号が出力されてから設定内レベル検出回路７６２にて第２信号が出力されるまでの期間が本発明の異常期間に相当し、設定外レベル検出回路７６１にて第１信号が出力されてから遅延回路７６３にて第２信号が出力されるまでの期間が本発明の制御モード切替期間に相当する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変形も可能である。

例えば、第１実施形態においては、ホールド信号がハイレベルとなっている期間、フォーカスサーボ回路６４にフォーカスエラー信号をゼロとして出力することによりフォーカスサーボをホールドしたが、例えば、フォーカスサーボ回路４６やドライブ回路５０において、ホールド信号がハイレベルになる直前の出力信号を継続させるようにしてフォーカスサーボをホールドするようにしてもよい。これによっても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

また、第１実施形態においては、加工対象物ＯＢの異常部を検出した後、遅延量ｄ１だけ遅延させてホールド信号を出力するようにしたが、検査用レーザ光の反射光から異常部を検出した時点（図３の時刻ｔ１）からホールド信号をハイレベルにし、異常部が検出されなくなった時点（図３の時刻ｔ２）から、照射位置間隔ＤＳを線速度ｖで除算した時間に微少時間を加算した時間（例えば、図３の遅延量ｄ２）だけ経過したときにホールド信号をローレベルに落としてホールド解除するようにしてもよい。これによれば、回路構成が簡単になり低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態においては、加工対象物ＯＢをセットするセット部として円盤状のテーブル２１を用いているが、図１５に示すように、ドラム状の固定治具１２１をセット部として備えたレーザ加工装置３であってもよい。このレーザ加工装置３は、固定治具１２１を回転可能に備えた移動ステージ１４０と、移動ステージ１４０に固定され固定治具１２１を回転させるスピンドルモータ１２２と、移動ステージ１４０を固定治具１２１の軸線方向に移動可能に支持するステージガイド１４１と、ステージガイド１４１に設けられるねじ送り機構１４２と、ねじ送り機構１４２を介して移動ステージ１４０を移動させるフィードモータ１２３と、ステージガイド１４１から立設されたヘッド支持フレーム１４３に固定される加工ヘッド１３０とを備えている。スピンドルモータ１２２、フィードモータ１２３、加工ヘッド１３０は、上記第１実施形態のスピンドルモータ２２、フィードモータ２３、加工ヘッド３０に相当するものである。このレーザ加工装置３においては、固定治具１２１にシート状の加工対象物ＯＢ’を巻いてセットし、固定治具１２１を中心軸周りに回転させながら軸線方向に送ることで、加工ヘッド１３０から照射されたレーザ光（加工用レーザ光および検査用レーザ光）の照射位置を加工対象物ＯＢ’の表面全体にわたって移動させる構成を採用している。

また、第２実施形態においては、複数の加工対象物ＯＢをテーブル２１に同一円周上に配置して同時にレーザ加工を行うレーザ加工装置について説明したが、１枚の円盤状の加工対象物ＯＢをテーブル２１の中心にセットしてレーザ加工を行うレーザ加工装置、あるいは、１枚のシート状の加工対象物ＯＢ’をドラム状の固定治具１２１にセットしてレーザ加工を行うレーザ加工装置に適用することもできる。この場合、加工用レーザ光が固定治具の表面を照射しないため、フォーカスサーボ系の切替は、異常部の検出のみに基づいて行うようにすればよい。

また、本実施形態においては、加工ヘッド３０とテーブル２１との相対位置を変更するにあたって、テーブル２１をその半径方向に移動させる構成を採用しているが、加工ヘッド３０をテーブル２１の半径方向に移動させる構成であってもよい。また、テーブル２１と加工ヘッド３０との両方を関連させて移動させるようにすることもできる。また、ドラム状の固定治具１２１を設けた図１５に示すレーザ加工装置３の場合には、固定治具１２１を軸線方向に移動させずに、加工ヘッド１３０を固定治具１２１の軸線方向に移動させる構成であってもよい。これによっても、上述した実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態においては、加工用レーザ光の照射により加工対象物ＯＢの表面をレーザ加工するものであるが、このレーザ加工は、加工対象物ＯＢにピットや連続した溝を直接形成する加工だけでなく、後工程において現像液の作用によりピットや連続した溝が形成される反応跡を形成するものでもよい。

また、本実施形態においては、第２信号増幅回路６６の増幅率を一定としたが、加工対象物ＯＢの反射率が個体ごとに大きく変わる場合には、加工対象物ＯＢの反射率に応じて増幅率を変化させ、第２信号増幅回路６６が出力する信号のレベルが一定になるようにしてもよい。この場合、第２信号増幅回路６６が出力する信号の高周波数成分をローパスフィルタで除去した信号を第２信号増幅回路６６にフィードバックさせ、この信号の強度が一定になるように増幅率を変化させるようにすればよい。また、第２信号増幅回路６６が出力する信号の異常箇所を除いた箇所の振幅を検出し、この振幅が一定になるように増幅率を変化させるようにしてもよい。これによれば、加工対象物ＯＢの反射率が個体ごとに変わっていても第２信号増幅回路６６が出力する信号のレベルは一定になるので、加工対象物ＯＢの反射率によらず異常検出の精度を一定にすることができる。

また、本実施形態においては、検査用レーザ光の反射光強度を第２フォトディテクタ４５により検出したが、これに代えて、複数の受光領域に分割されたフォトディテクタを用いて各受光領域ごとに反射光強度を検出し、この検出した反射光強度を使った演算式により得られる演算結果に基づいて異常検出を行うようにしてもよい。例えば、検査用レーザ光の反射光を受光するフォトディテクタとして、本実施形態の第１フォトディテクタ３９と同様な４分割受光素子にて構成されるフォトディテクタを使用する。そして、時計回りに配置された４つの受光領域（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に入射した反射光の強度（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を用いて、（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ）を演算し、この演算結果である演算値と予め設定した基準値（あるいは基準範囲）とを比較することにより、異常期間を検出することもできる。この場合、異常箇所においては、Ｓ字状に信号が変化する。従って、演算値が、上下に設けた基準値を基準範囲内から基準範囲外に向かってクロスしたときから基準範囲外から基準範囲内に向かってクロスしたときまでを異常期間とするようにするとよい。これによっても、上述した実施形態と同様の効果を奏する。

また、この４分割フォトディテクタの前にシリンドリカルレンズを配置して、（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）を演算し、即ちフォーカスエラー信号を作成し、この演算結果である演算値と予め設定した基準値（あるいは基準範囲）とを比較することにより、異常期間を検出することもできる。これによっても、上述した実施形態と同様の効果を奏する。

また、微分回路を設け、検査用レーザ光の反射光の強度を時間で微分した値と、基準値（あるいは基準範囲）とを比較することにより異常期間を検出することもできる。この場合も、異常箇所においては、反射光信号を微分した微分値がＳ字状に変化するため、微分値が、上下に設けた基準値を基準範囲内から基準範囲外に向かってクロスしたときから基準範囲外から基準範囲内に向かってクロスしたときまでを異常期間とするようにするとよい。これによっても、上述した実施形態と同様の効果を奏する。

また、このように検査用レーザ光の反射光の強度を使った演算式により得られる演算結果に基づいて異常期間を検出する場合においても、上記のように加工対象物ＯＢの反射率に応じて第２信号増幅回路６６の増幅率を変化させれば、加工対象物ＯＢの反射率によらず異常検出の精度を一定にすることができる。また、上記の（ａ＋ｄ）−（ｂ＋ｃ），（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）の演算結果を４分割フォトディテクタの合計の信号である（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）で除算した信号を使用すれば、加工対象物ＯＢの反射率によらず、演算した信号のレベルは一定になるので異常検出の精度を一定にすることができる。

尚、本実施形態におけるテーブル２１が本発明のセット部に相当し、本実施形態におけるスピンドルモータ２２およびスピンドルモータ制御回路５３が本発明の回転手段に相当し、本実施形態における加工ヘッド３０，３００が本発明の加工ヘッドに相当し、本実施形態におけるフィードモータ２３およびフィードモータ制御回路５４が本発明の送り手段に相当する。また、本実施形態における第１レーザ駆動回路７１およびレーザ加工ルーチンを実行するコントローラ９０の機能部が本発明のレーザ加工制御手段に相当し、本実施形態における第１受光光学系，第１信号増幅回路６１，フォーカスエラー信号生成回路６２，フォーカスサーボ回路６４，ドライブ回路６５，フォーカスアクチュエータ４０，第２受光光学系，第１フォーカスサーボ系回路８１，第２フォーカスサーボ系回路８２が本発明のフォーカスサーボ手段に相当する。本実施形態における第１レーザ光源３１が本発明の加工用レーザ光源に相当し、本実施形態における第２レーザ光源４１が本発明の検査用レーザ光源に相当する。また、本実施形態における第２レーザ駆動回路７２およびレーザ加工ルーチンにおいて検査用レーザ光を照射する処理（Ｓ１８，Ｓ２１２）を行うコントローラ９０の機能部が本発明の検査用レーザ光照射制御手段に相当し、本実施形態における第２フォトディテクタ４５が本発明の光検出手段に相当し、本実施形態におけるマスク信号発生回路６７，エラー検出回路７６が本発明の異常期間検出手段に相当し、本実施形態における遅延回路６８，エラー検出回路７６が本発明の切替期間設定手段に相当し、本実施形態における導通回路６３，信号切替回路８３が本発明の制御モード切替手段に相当する。また、本実施形態における第１遅延回路６８１が本発明の第１遅延手段に相当し、本実施形態における第２遅延回路６８２が本発明の第２遅延手段に相当する。また、本実施形態におけるエッジ検出回路７５およびセット位置取得ルーチンを実行するコントローラ９０の機能部が本発明の境界検出手段に相当する。また、本実施形態における切替信号発生回路５６が本発明の加工対象物非照射時制御モード切替手段に相当する。

また、本実施形態におけるレーザ加工ルーチンが本発明の照射ステップに相当し、本実施形態におけるレーザ加工ルーチンにおいてステップＳ２２あるいはＳ２１０にて開始される処理が本発明のフォーカスサーボ制御ステップに相当し、本実施形態のレーザ加工ルーチンにおいてステップＳ２０あるいはＳ２１６にて開始されるマスク信号発生回路６７の処理あるいはエラー検出回路７６の処理が本発明の異常期間検出ステップに相当し、本実施形態のレーザ加工ルーチンにおいてステップＳ２０あるいはＳ２１６にて開始される遅延回路６８の処理あるいはエラー検出回路７６により信号切替回路８３を切り替える処理が本発明の制御モード切替ステップに相当する。

第１実施形態に係るレーザ加工装置のシステム構成図である。 第１実施形態に係る遅延回路の構成図である。 第１実施形態に係る信号波形図である。 第１実施形態に係るレーザ加工制御ルーチンを表すフローチャートである。 第２実施形態に係るレーザ加工装置のシステム構成図である。 第２実施形態に係る加工対象物のセット方法を説明する説明図である。 第２実施形態に係る加工対象物のセット状態を表す概略斜視図である。 第２実施形態に係る加工対象物と固定治具との境界を表す断面図である。 第２実施形態に係る加工対象物のセット位置を表す説明図である。 第２実施形態に係るエラー検出回路の構成図である。 第２実施形態に係るセット位置取得ルーチンを表すフローチャートである。 第２実施形態に係る信号波形図である。 第２実施形態に係るレーザ加工制御ルーチンを表すフローチャートである。 第２実施形態に係るフォーカスサーボ系切替信号出力ルーチンを表すフローチャートである。 変形例としてのドラム状の固定治具を有するレーザ加工装置の概略斜視図である。 Ｓ字波形信号を表すグラフである。

符号の説明

１，２，３…レーザ加工装置、２１…テーブル、２２，１２２…スピンドルモータ、２２ａ…エンコーダ、２３，１２３…フィードモータ、２３ａ…エンコーダ、３０，１３０，３００…加工ヘッド、３１…第１レーザ光源、３９…第１フォトディテクタ、３６…対物レンズ、４０…フォーカスアクチュエータ、４１…第２レーザ光源、４５…第２フォトディテクタ、４９…第３フォトディテクタ、５２…半径位置検出回路、５３…スピンドルモータ制御回路、５４…フィードモータ制御回路、５５…回転角度検出回路、６２，８１ｂ，８２ｂ…フォーカスエラー信号生成回路、６３…導通回路、６４，８１ｃ，８２ｃ…フォーカスサーボ回路、６５…ドライブ回路、６７…マスク信号発生回路、６８…遅延回路、６８１…第１遅延回路、６８２…第２遅延回路、６８３…フリップフロップ回路、７１…第１レーザ駆動回路、７２…第２レーザ駆動回路、７５…エッジ検出回路、７６…エラー判定回路、８１…第１フォーカスサーボ系回路、８２…第２フォーカスサーボ系回路、８３…信号切替回路、９０…コントローラ、９１…入力装置、９２…表示装置、１１０，１２１…固定治具、１１０ｈ…固定円孔、１４０…移動ステージ、１４１…ステージガイド、ＯＢ，ＯＢ’…加工対象物。

Claims (10)

1. 加工対象物をセットするためのセット部と、
   前記セット部を回転させる回転手段と、
   加工用レーザ光源を有し、その加工用レーザ光源から出射された加工用レーザ光を対物レンズにより集光して前記加工対象物に照射する加工ヘッドと、
   前記加工用レーザ光の照射位置が、前記加工対象物の表面上を、前記セット部の回転により形成される照射移動軌跡に対して直交する方向に移動するように、前記セット部と前記加工ヘッドとの相対位置を変更する送り手段と、
   前記回転手段と前記送り手段との作動を制御しつつ、前記加工用レーザ光源に駆動信号を出力して前記加工対象物の表面に前記加工用レーザ光を照射することにより、前記加工対象物の表面をレーザ加工するレーザ加工制御手段と、
   前記加工用レーザ光の前記加工対象物からの反射光に基づいて、前記加工用レーザ光の焦点位置が前記加工対象物の表面と一致するように前記対物レンズを前記加工用レーザ光の光軸方向に駆動してフォーカスサーボ制御を行うフォーカスサーボ手段と
   を備えたレーザ加工装置において、
   前記加工ヘッドは、前記加工用レーザ光が前記加工対象物に照射される位置よりも前記回転手段の回転方向と反対側となるレーザ加工直前位置を照射する検査用レーザ光源を有し、
   前記レーザ加工制御手段によりレーザ加工を行っているときに、前記検査用レーザ光源に駆動信号を出力して、前記加工対象物の表面がレーザ加工されない強度の検査用レーザ光を前記検査用レーザ光源から出射させる検査用レーザ光照射制御手段と、
   前記加工対象物の表面に照射した前記検査用レーザ光の反射光の強度を検出する光検出手段と、
   前記光検出手段により検出した反射光の強度に基づいて、前記検査用レーザ光の反射光の状態が正常範囲から外れている異常期間を検出する異常期間検出手段と、
   前記異常期間検出手段により検出された異常期間に基づいて、前記異常期間の終了時期よりも遅い終了時期が設定された制御モード切替期間を設定する切替期間設定手段と、
   前記切替期間設定手段により設定された制御モード切替期間のあいだ、前記フォーカスサーボ手段の制御モードを通常モードから異常検出時モードに切り替えて、前記対物レンズの位置を保持する、あるいは、通常モードよりも前記加工用レーザ光の焦点位置の制御範囲の広いフォーカスサーボ制御を行うようにする制御モード切替手段と
   を備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記切替期間設定手段は、前記加工用レーザ光の照射位置と前記検査用レーザ光の照射位置との間隔を、前記回転手段の回転により加工用レーザ光の照射位置が移動する線速度で除算した値を理論遅れ時間とし、前記異常期間の終了時期よりも前記理論遅れ時間以上遅い終了時期が設定された制御モード切替期間を設定することを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 前記切替期間設定手段は、
   前記制御モード切替期間の開始時期を、前記異常期間の開始時期に対して前記理論遅れ時間より短い第１遅延時間だけ遅延させる第１遅延手段と、
   前記制御モード切替期間の終了時期を、前記異常期間の終了時期に対して前記理論遅れ時間より長い第２遅延時間だけ遅延させる第２遅延手段と
   を備えたことを特徴とする請求項２記載のレーザ加工装置。
4. 前記制御モード切替手段は、前記制御モード切替期間のあいだだけ、前記対物レンズを駆動する駆動信号を変化させないようにホールドすることにより前記対物レンズの位置を保持することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一項記載のレーザ加工装置。
5. 前記フォーカスサーボ手段は、
   前記加工用レーザ光の前記加工対象物からの反射光を第１受光光学系にて受光して、その受光信号から焦点位置のずれを表すフォーカスエラー信号を生成し、前記フォーカスエラー信号に基づいて前記加工用レーザ光の焦点位置が前記加工対象物の表面と一致するように前記対物レンズを前記加工用レーザ光の光軸方向に駆動する第１フォーカスサーボ系と、
   前記加工用レーザ光の前記加工対象物からの反射光を第２受光光学系にて受光して、その受光信号から焦点位置のずれを表すフォーカスエラー信号を生成し、前記フォーカスエラー信号に基づいて前記加工用レーザ光の焦点位置が前記加工対象物の表面と一致するように前記対物レンズを前記加工用レーザ光の光軸方向に駆動するフォーカスサーボ系であって、前記第１ファーストサーボ系よりも焦点位置の制御範囲の広い第２フォーカスサーボ系と
   を選択可能に備え、
   前記制御モード切替手段は、前記フォーカスサーボ手段に対して、前記制御モード切替期間のあいだ前記第１フォーカスサーボ系に代えて前記第２フォーカスサーボ系を作動させる指示を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一項記載のレーザ加工装置。
6. 前記セット部は、円盤状の加工対象物を厚さ方向に挿入固定するための固定円孔を複数形成した平板状の固定治具を介して、複数の加工対象物を同一平面上に配置して固定するものであり、
   前記フォーカスサーボ手段は、前記加工用レーザ光が前記加工対象物を照射していないときにおいても、その照射面からの反射光に基づいて、前記加工用レーザ光の焦点位置が前記照射面と一致するように前記対物レンズを前記加工用レーザ光の光軸方向に駆動するものであり、
   前記固定円孔に挿入固定された加工対象物の外周と前記固定円孔との境界を検出する境界検出手段と、
   前記境界検出手段により検出した境界に基づいて、前記加工用レーザ光が前記境界を含めて前記固定治具表面を照射するときには、前記フォーカスサーボ手段に対して、前記第２フォーカスサーボ系を作動させる指示を出力する加工対象物非照射時制御モード切替手段と
   を備えたことを特徴とする請求項５記載のレーザ加工装置。
7. 前記第２フォーカスサーボ系における前記フォーカスエラー信号の高周波成分をカットするカットオフ周波数を、前記第１フォーカスサーボ系における前記フォーカスエラー信号の高周波成分をカットするカットオフ周波数よりも低く設定したことを特徴とする請求項６記載のレーザ加工装置。
8. 加工対象物をセットするためのセット部と、
   前記セット部を回転させる回転手段と、
   前記加工対象物に加工用レーザ光を対物レンズにより集光して照射する加工ヘッドと、
   前記加工用レーザ光の照射位置が、前記加工対象物の表面上を、前記セット部の回転により形成される照射移動軌跡に対して直交する方向に移動するように、前記セット部と前記加工ヘッドとの相対位置を変更する送り手段と、
   前記加工用レーザ光の前記加工対象物からの反射光に基づいて、前記加工用レーザ光の焦点位置が前記加工対象物の表面と一致するように前記対物レンズを前記加工用レーザ光の光軸方向に駆動してフォーカスサーボ制御を行うフォーカスサーボ手段と
   を備えたレーザ加工装置に適用されるレーザ加工方法において、
   前記回転手段と送り手段との作動を制御しつつ、前記加工ヘッドから前記加工対象物の表面に加工用レーザ光を照射することにより前記加工対象物の表面をレーザ加工するとともに、前記加工用レーザ光が前記加工対象物に照射される位置よりも前記回転手段の回転方向と反対側となるレーザ加工直前位置に前記加工対象物の表面がレーザ加工されない強度の検査用レーザ光を照射する照射ステップと、
   前記照射ステップを行っているときに、前記フォーカスサーボ手段により、前記加工用レーザ光の焦点位置が前記加工対象物の表面と一致するように前記対物レンズを前記加工用レーザ光の光軸方向に駆動するフォーカスサーボ制御ステップと、
   前記照射ステップを行っているときに、前記加工対象物の表面に照射した前記検査用レーザ光の反射光の強度を検出し、検出した反射光の強度に基づいて、前記検査用レーザ光の反射光の状態が正常範囲から外れている異常期間を検出する異常期間検出ステップと、
   前記異常期間検出ステップにより検出された異常期間に基づいて、前記異常期間の終了時期よりも遅い終了時期が設定された制御モード切替期間を設定し、前記制御モード切替期間のあいだ、前記フォーカスサーボ制御ステップにおける制御モードを通常モードから異常検出時モードに切り替えて、前記対物レンズの位置を保持する、あるいは、通常モードよりも前記加工用レーザ光の焦点位置の制御範囲の広いフォーカスサーボ制御を行うようにする制御モード切替ステップと
   を含むことを特徴とするレーザ加工方法。
9. 前記制御モード切替ステップは、前記制御モード切替期間のあいだだけ、前記対物レンズを駆動する駆動信号を変化させないようにホールドすることにより前記対物レンズの位置を保持することを特徴とする請求項８記載のレーザ加工方法。
10. 前記フォーカスサーボ手段は、
    前記加工用レーザ光の前記加工対象物からの反射光を第１受光光学系にて受光して、その受光信号から焦点位置のずれを表すフォーカスエラー信号を生成し、前記フォーカスエラー信号に基づいて前記加工用レーザ光の焦点位置が前記加工対象物の表面と一致するように前記対物レンズを前記加工用レーザ光の光軸方向に駆動する第１フォーカスサーボ系と、
    前記加工用レーザ光の前記加工対象物からの反射光を第２受光光学系にて受光して、その受光信号から焦点位置のずれを表すフォーカスエラー信号を生成し、前記フォーカスエラー信号に基づいて前記加工用レーザ光の焦点位置が前記加工対象物の表面と一致するように前記対物レンズを前記加工用レーザ光の光軸方向に駆動するフォーカスサーボ系であって、前記第１ファーストサーボ系よりも焦点位置の制御範囲の広い第２フォーカスサーボ系と
    を選択可能に備え、
    前記制御モード切替ステップは、前記フォーカスサーボ手段に対して、前記制御モード切替期間のあいだ前記第１フォーカスサーボ系に代えて前記第２フォーカスサーボ系を作動させる指示を出力することを特徴とする請求項８記載のレーザ加工方法。

Images