JP7367958B2 - レーザ加工装置 - Google Patents
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Description
特許文献1 特開2016-199411号公報
[項目1]
対象物にレーザ光を照射する1以上のレーザ照射部と、
前記レーザ光により加熱された前記対象物の温度を測定する温度測定部と、
を備え、
前記温度測定部は、
前記対象物からの輻射光に含まれる第1波長の光の強度である第1強度と、
前記対象物からの輻射光に含まれ、前記第1波長と異なる第2波長の光の強度である第2強度と、
に基づいて、前記対象物の温度を測定する、
レーザ加工装置。
[項目2]
前記温度測定部は、前記第1強度と前記第2強度との比に基づいて、前記対象物の前記温度を測定する、項目1に記載のレーザ加工装置。
[項目3]
前記輻射光を透過する透過波長帯域と、前記レーザ光を遮断する遮断波長帯域と、を有する波長選択部をさらに備え、
前記第1波長および前記第2波長は、前記透過波長帯域に含まれる、
項目1または2に記載のレーザ加工装置。
[項目4]
前記透過波長帯域は、前記遮断波長帯域よりも波長が小さい第1透過波長帯域と、前記遮断波長帯域よりも波長が大きい第2透過波長帯域と、を含み、
前記第1波長は、前記第1透過波長帯域に含まれ、
前記第2波長は、前記第2透過波長帯域に含まれる、
項目3に記載のレーザ加工装置。
[項目5]
前記遮断波長帯域における、前記レーザ光の光学密度は4以上であり、
前記透過波長帯域における、前記第1波長の前記輻射光の透過率、および、前記第2波長の前記輻射光の透過率は、30%以上である、
項目3または4に記載のレーザ加工装置。
[項目6]
前記波長選択部は、複数種類の誘電体が積層された積層膜、または、前記レーザ光の偏光方向に直交する方向に配置された偏光素子である、項目3から5のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
[項目7]
前記温度測定部は、
前記第1波長の光に感度を有する第1センサと、
前記第2波長の光に感度を有する第2センサと、
を有する、項目1から6のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
[項目8]
前記輻射光を前記第1センサおよび前記第2センサに集光するレンズをさらに備える、項目7に記載のレーザ加工装置。
[項目9]
前記温度測定部は、前記対象物の種類に基づいて、前記第1センサの感度と前記第2センサの感度とを校正する、項目7または8に記載のレーザ加工装置。
[項目10]
前記温度測定部は、前記対象物の種類に基づいて、前記対象物の前記温度を補正する、項目1から9のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
[項目11]
前記温度測定部は、前記第1強度と前記対象物の温度との第1の関係、および、前記第2強度と前記対象物の温度との第2の関係を、前記対象物の種類ごとに予め記憶した記憶部をさらに有し、
前記温度測定部は、前記記憶部に記憶された前記第1の関係および前記第2の関係の少なくとも一方に基づいて、前記対象物の前記温度を補正する、
項目10に記載のレーザ加工装置。
[項目12]
前記温度測定部は、前記対象物における、前記レーザ光が照射される領域の少なくとも一部の領域の温度を測定する、項目1から11のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
[項目13]
前記温度測定部は、前記レーザ光が照射される前記領域において、前記少なくとも一部の領域の位置を変更可能である、項目12に記載のレーザ加工装置。
[項目14]
前記レーザ光の出力を制御する出力制御部をさらに備え、
前記出力制御部は、前記温度測定部により測定された前記対象物の前記温度の変化に応じて、前記レーザ光の出力を制御する、
項目1から13のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
[項目15]
前記出力制御部は、PID制御方式で前記レーザ光の出力を制御する、項目14に記載のレーザ加工装置。
[項目16]
前記出力制御部は、
前記温度測定部により測定された前記対象物の前記温度が、予め定められた温度以下となるように前記レーザ光の出力を制御し、
前記対象物の前記温度が前記予め定められた温度を超えた場合に、前記レーザ光の出力を停止し、または、異常警報を発生する、
項目14または15に記載のレーザ加工装置。
[項目17]
前記対象物における溶融帯の映像を取得する溶融帯監視部をさらに備え、
前記出力制御部は、前記溶融帯監視部により取得された前記溶融帯の前記映像に基づいて、前記レーザ光の出力を制御する、
項目14から16のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
[項目18]
前記溶融帯監視部は、前記対象物の映像を取得するカメラと、前記対象物からの輻射光を減衰させる光学フィルタと、を有し、
前記光学フィルタは、2つの偏光子を含む、
項目17に記載のレーザ加工装置。
[項目19]
前記2つの偏光子の一方は、前記カメラに対して偏光軸を固定して配置された固定偏光子であり、
前記2つの偏光子の他方は、前記カメラに対する偏光軸の向きを回転させる機構を有する回転偏光子である、
項目18に記載のレーザ加工装置。
Claims (22)
- 対象物にレーザ光を照射する1以上のレーザ照射部と、
前記レーザ光により加熱された前記対象物の温度を測定する温度測定部と、
前記対象物からの輻射光を透過する透過波長帯域と、前記レーザ光を遮断する遮断波長帯域と、を有する波長選択部と、
を備え、
前記温度測定部は、
前記輻射光に含まれる第1波長の光の強度である第1強度と、
前記輻射光に含まれ、前記第1波長と異なる第2波長の光の強度である第2強度と、
に基づいて、前記対象物の温度を測定し、
前記透過波長帯域は、前記遮断波長帯域よりも波長が小さい第1透過波長帯域と、前記遮断波長帯域よりも波長が大きい第2透過波長帯域と、を含み、
前記第1波長は、前記第1透過波長帯域に含まれ、
前記第2波長は、前記第2透過波長帯域に含まれる、
レーザ加工装置。 - 対象物にレーザ光を照射する1以上のレーザ照射部と、
前記レーザ光により加熱された前記対象物の温度を測定する温度測定部と、
を備え、
前記温度測定部は、
前記対象物からの輻射光に含まれる第1波長の光の強度である第1強度と、
前記対象物からの輻射光に含まれ、前記第1波長と異なる第2波長の光の強度である第2強度と、
に基づいて、前記対象物の温度を測定し、
前記対象物は、原料棒と、結晶棒とを有し、
前記原料棒と前記結晶棒とは、前記原料棒の軸方向の端部と、前記結晶棒の軸方向の端部とが、予め定められた間隔で対向するように配置され、
前記レーザ照射部は、前記原料棒の前記端部と、前記結晶棒の前記端部とに前記レーザ光を照射し、
溶融移動浮遊帯域法により、成長させる結晶とは異なる成分のフラックス材料を用いて前記結晶を成長させる場合において、前記原料棒の前記端部と前記結晶棒の前記端部とが溶融した溶融帯の温度に基づいて、前記溶融帯におけるフラックス濃度の偏りを判定し、
前記フラックス濃度の前記偏りは、前記原料棒と前記結晶棒とが前記間隔で対向する方向に交差する方向における偏りである、
レーザ加工装置。 - 前記溶融帯における前記フラックス濃度の前記偏りに基づいて、溶融移動浮遊帯域法により、前記結晶を成長させる時間を推定する、請求項2に記載のレーザ加工装置。
- 前記温度測定部は、前記溶融帯の組成と、前記原料棒と前記結晶棒とが溶融する温度との関係を算出し、算出した前記関係に基づいて前記溶融帯の温度を決定する、請求項2または3に記載のレーザ加工装置。
- 前記輻射光を透過する透過波長帯域と、前記レーザ光を遮断する遮断波長帯域と、を有する波長選択部をさらに備え、
前記第1波長および前記第2波長は、前記透過波長帯域に含まれる、
請求項2から4のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 - 前記透過波長帯域は、前記遮断波長帯域よりも波長が小さい第1透過波長帯域と、前記遮断波長帯域よりも波長が大きい第2透過波長帯域と、を含み、
前記第1波長は、前記第1透過波長帯域に含まれ、
前記第2波長は、前記第2透過波長帯域に含まれる、
請求項5に記載のレーザ加工装置。 - 前記遮断波長帯域における、前記レーザ光の光学密度は4以上であり、
前記透過波長帯域における、前記第1波長の前記輻射光の透過率、および、前記第2波長の前記輻射光の透過率は、30%以上である、
請求項1、5および6のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 - 前記波長選択部は、複数種類の誘電体が積層された積層膜、または、前記レーザ光の偏光方向に直交する方向に配置された偏光素子である、請求項1および5から7のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 前記温度測定部は、前記第1強度と前記第2強度との比に基づいて、前記対象物の前記温度を測定する、請求項1から8のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 前記温度測定部は、
前記第1波長の光に感度を有する第1センサと、
前記第2波長の光に感度を有する第2センサと、
を有する、請求項1から9のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 - 前記輻射光を前記第1センサおよび前記第2センサに集光するレンズをさらに備える、請求項10に記載のレーザ加工装置。
- 前記温度測定部は、前記対象物の種類に基づいて、前記第1センサの感度と前記第2センサの感度とを校正する、請求項10または11に記載のレーザ加工装置。
- 前記温度測定部は、前記対象物の種類に基づいて、前記対象物の前記温度を補正する、請求項1から12のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 前記温度測定部は、前記第1強度と前記対象物の温度との第1の関係、および、前記第2強度と前記対象物の温度との第2の関係を、前記対象物の種類ごとに予め記憶した記憶部をさらに有し、
前記温度測定部は、前記記憶部に記憶された前記第1の関係および前記第2の関係の少なくとも一方に基づいて、前記対象物の前記温度を補正する、
請求項13に記載のレーザ加工装置。 - 前記温度測定部は、前記対象物における、前記レーザ光が照射される領域の少なくとも一部の領域の温度を測定する、請求項1から14のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
- 前記温度測定部は、前記レーザ光が照射される前記領域において、前記少なくとも一部の領域の位置を変更可能である、請求項15に記載のレーザ加工装置。
- 前記レーザ光の出力を制御する出力制御部をさらに備え、
前記出力制御部は、前記温度測定部により測定された前記対象物の前記温度の変化に応じて、前記レーザ光の出力を制御する、
請求項1から16のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 - 前記出力制御部は、PID制御方式で前記レーザ光の出力を制御する、請求項17に記載のレーザ加工装置。
- 前記出力制御部は、
前記温度測定部により測定された前記対象物の前記温度が、予め定められた温度以下となるように前記レーザ光の出力を制御し、
前記対象物の前記温度が前記予め定められた温度を超えた場合に、前記レーザ光の出力を停止し、または、異常警報を発生する、
請求項17または18に記載のレーザ加工装置。 - 前記対象物における溶融帯の映像を取得する溶融帯監視部をさらに備え、
前記出力制御部は、前記溶融帯監視部により取得された前記溶融帯の前記映像に基づいて、前記レーザ光の出力を制御する、
請求項17から19のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。 - 前記溶融帯監視部は、前記対象物の映像を取得するカメラと、前記対象物からの輻射光を減衰させる光学フィルタと、を有し、
前記光学フィルタは、2つの偏光子を含む、
請求項20に記載のレーザ加工装置。 - 前記2つの偏光子の一方は、前記カメラに対して偏光軸を固定して配置された固定偏光子であり、
前記2つの偏光子の他方は、前記カメラに対する偏光軸の向きを回転させる機構を有する回転偏光子である、
請求項21に記載のレーザ加工装置。
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