JPH09168881A

JPH09168881A - レーザ加工装置

Info

Publication number: JPH09168881A
Application number: JP7348685A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kotaki; 健一小瀧
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-12-19
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 1997-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】高性能ＸーＹステージやそれを制御するため
の複雑なソフトウエアを用いることなく、ワークに所望
の加工面形状の微細加工を施こす。【解決手段】制御用コンピュータ１７によりワーク１
１の加工形状に応じてレーザ光遮蔽手段６が制御され、
レーザ光の任意の遮蔽領域が設定されると、遮蔽領域以
外の部分を透過したレーザ光の光束が対物レンズ８、１
０を介してワーク１１上に照射され、遮蔽領域の像がワ
ーク１１の面上に結像され、これによりレーザ光のエネ
ルギによって遮蔽領域の設定に応じた形状の加工がワー
ク１１に施される。従って、高性能ＸーＹステージやそ
れを制御するための複雑なソフトウエアを用いることな
く、ワークに所望の加工面形状の加工を施こすことがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工装置に係
り、さらに詳しくは、パルスレーザを用いて、そのレー
ザエネルギによりワークを加工するレーザ加工装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種レーザ加工装置ではレーザ
ビームのワークへの照射範囲は、固定の視野絞りやパタ
ーン投影用マスクによって決定されていたので、ワーク
には一定のエネルギ密度の一定形状のレーザ光が、レー
ザ照射光学系によって定められた位置に照射される構造
となっていた。そのため、そのレーザビームの照射位置
を基準としてワークを移動させ、ワーク上へのレーザビ
ームの照射位置を相対的に移動させることにより、ワー
ク上の各々の加工部分における、照射されるべきレーザ
光のエネルギ総量を調整し、ワークを所望の面形状に加
工することが行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーザ
加工装置では、ワークに微細加工を施す際には、微小な
領域においてワークの各々の加工位置で必要な照射パル
ス数を照射するため、高精度のワークの移動制御をおこ
なうことにより、所望の加工面形状、例えば、傾斜面や
曲面を作りだしていた。

【０００４】しかしながら、ワークに対し数ミクロン程
度の微細加工を施す際には、ワークを搭載し、微小領域
で高精度な位置制御が可能な高性能ＸＹステージや、当
該ＸＹステージを駆動するサーボ回路や、ＸＹステージ
位置を例えば０．０１μｍという分解能で高精度に計測
するレーザ干渉計等の高価な構成部材を必要とするとと
もに、これらの構成部材（装置）の能力を十分に発揮さ
せて微細加工を高精度に行なうためには、特にＸＹステ
ージの高精度な位置制御のための複雑な制御アルゴリズ
ムが必須となり、ソフトウエアの開発にも時間と労力を
要するという不都合があった。

【０００５】また、ワークの加工は、経験的あるいは実
験的に決定された加工エネルギやレーザ光の照射パルス
数の設定のもとで行なわれるため、ＸＹステージの位置
制御をどんなに高精度に行なうことができたとしても、
レーザ光の不均一性やレーザ出力の不安定性、レーザ自
体の劣化による出力の減衰といった問題により加工精度
にバラ付きが生じることを防止することができないとい
う不都合をも有していた。

【０００６】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、その目的は、高性能ＸーＹス
テージやそれを制御するための複雑なソフトウエアを用
いることなく、ワークに所望の加工面形状の微細加工を
施こすことができるレーザ加工装置を提供することにあ
る。

【０００７】また、本発明の別の目的は、レーザ光の不
均一性やレーザ出力の不安定性、レーザ自体の劣化によ
る出力の減衰といった問題に起因する加工精度のバラ付
きの発生を防止することができるレーザ加工装置を提供
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、パルスレーザ光源から出射されたレーザ光を対物レ
ンズを介してワーク上に照射し、前記レーザ光のエネル
ギによってワークに所望の加工を施すレーザ加工装置で
あって、前記パルスレーザ光源と対物レンズとの間の光
路上の前記ワーク上のレーザ照射面と略共役な位置に配
置された前記レーザ光の任意の遮蔽領域を設定可能なレ
ーザ光遮蔽手段を有する。

【０００９】これによれば、レーザ光遮蔽手段によりワ
ークの加工形状に応じてレーザ光の任意の遮蔽領域を設
定すれば、遮蔽領域以外の部分を透過したレーザ光の光
束が対物レンズを介してワーク上に照射され、遮蔽領域
により決定された形状の像がワーク面上に結像され、こ
れによりレーザ光のエネルギによって遮蔽領域の設定に
応じた形状の加工がワークに施される。従って、高性能
ＸーＹステージやそれを制御するための複雑なソフトウ
エアを用いることなく、ワークに所望の加工面形状の加
工を施こすことができる。

【００１０】この場合において、所望の加工面形状に応
じてレーザ光遮蔽手段による遮蔽領域の設定をコンピュ
ータ制御により行なうようにすることが望ましい。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のレーザ加工装置において、前記パルスレーザ光源と前
記レーザ光遮蔽手段との間の前記レーザ光の光路上に配
置されたエネルギ密度可変手段を更に有する。これによ
れば、エネルギ密度可変手段によりエネルギ密度を可変
できるので、所望のエネルギ密度に設定することが可能
になり、例えば、レーザ自体の劣化による出力の減衰が
おこっても容易にこれに対処することができる。

【００１２】この場合において、材質の異なるワークを
加工する装置の場合には、エネルギ密度可変手段を、例
えば、コンピュータによりワーク材質に応じて自動制御
するようにするようにしても良い。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
のレーザ加工装置において、前記エネルギ密度可変手段
を透過したレーザ光のエネルギ密度を測定するパワー測
定手段を更に有する。これによれば、パワー測定手段に
よってエネルギ密度可変手段を透過したレーザ光のエネ
ルギ密度が測定されるので、この測定値を用いてエネル
ギ密度可変手段を調整することが可能になり、経験的あ
るいは実験的に決定された加工エネルギではなく、現実
の加工の状況に応じたレーザ光のエネルギ密度の設定が
可能になり、例えばレーザ光の不均一性やレーザ出力の
不安定性への対処が可能になる。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のレーザ加工装置において、前記パワー測定手段によっ
て測定されたエネルギ密度と加工速度と目標とする加工
深度とに基づいて照射パルス数を演算する演算手段を更
に有する。

【００１５】これによれば、演算手段により測定された
エネルギ密度と加工速度と目標とする加工深度とに基づ
いて照射パルス数が演算される（決定される）ので、従
来のように経験的あるいは実験的に決定されたレーザ光
の照射パルス数ではなく、加工状況に応じた必要パルス
数のレーザ光の照射が可能となり、ワークに対する所望
形状の微細加工を容易に行なうことが可能になる。ここ
で、加工速度とは、レーザ光１パルス当たりの加工深度
を意味する。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置において、前
記対物レンズを介してレーザ光軸と同軸上に、前記ワー
クの表面を撮像する観察光学系を有することを特徴とす
る。これによれば、例えば、観察光学系で撮像されたワ
ーク表面の画像を適宜な表示手段に表示させることによ
り、加工の状況を見ながらワークの微細加工を行なうこ
とが可能になる。

【００１７】請求項６に記載の発明によれば、請求項５
に記載のレーザ加工装置において、前記観察光学系の焦
点が前記ワーク表面に一致するように前記観察光学系と
前記ワーク表面との間隔を調整するオートフォーカス手
段を更に有する。これによれば、オートフォーカス手段
により観察光学系の焦点が前記ワーク表面に一致するよ
うに前記観察光学系と前記ワーク表面との間隔が調整さ
れるので、ワーク表面が加工される際に、常にその加工
部位に観察光学系がオートフォーカスされ、観察光学系
が合焦状態でワークの加工部位を撮像する。従って、観
察光学系で撮像されたワーク表面の画像を適宜な表示手
段に表示させることにより、常に鮮明な加工部位の画像
を見ながらワークの微細加工を行なうことが可能にな
る。

【００１８】請求項７に記載の発明は、請求項５又は６
に記載のレーザ加工装置において、前記観察光学系によ
って撮像されたワーク表面の画像データ又はその画像か
ら特徴抽出されたデータに基づいて前記ワークの加工状
態の良否を判定する判定手段を更に有することを特徴と
する。

【００１９】これによれば、判定手段により観察光学系
によって撮像されたワーク表面の画像データ又はその画
像から特徴抽出されたデータに基づいてワークの加工状
態の良否が判定されるので、加工状態が不良であると判
定された場合に、直ちに加工を中止すること等が可能に
なる。ここで、加工状態良否の判定は、例えば、予めワ
ークの加工段階毎にワーク表面の輪郭画像を参照画像
（テンプレート）として用意しておき、この参照画像と
観察光学系によって撮像されたワーク表面の画像データ
からエッジ検出された輪郭画像とを比較して、いわゆる
パターンマッチングの手法により行なうことが可能であ
る。

【００２０】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
のレーザ加工装置において、前記ワークの加工状態の良
否判定の結果に基づいて、前記エネルギ密度可変手段や
レーザ光遮蔽手段の状態設定の変更を行う変更手段を更
に有することを特徴とする。これによれば、変更手段に
よりワークの加工状態の良否判定の結果に基づいて、エ
ネルギ密度可変手段やレーザ光遮蔽手段の状態設定の変
更が行なわれるので、加工状態に対応して適切なエネル
ギー密度と適切な断面形状のレーザ光をワーク表面に照
射でき、加工状況の自動修正が可能になる。この場合に
おいて、ワークの加工状態の良否判定の結果に基づい
て、エネルギ密度可変手段、レーザ光遮蔽手段に代え
て、あるいはこれらとともに出射パルス数を調整しても
よい。

【００２１】請求項９に記載の発明は、パルスレーザ光
源から出射されたレーザ光を対物レンズを介してワーク
上に照射し、前記レーザ光のエネルギによってワークに
所望の加工を施すレーザ加工装置であって、前記対物レ
ンズを介してレーザ光軸と同軸上に配置された前記ワー
クの表面を撮像する観察光学系と；前記観察光学系の焦
点が前記ワーク表面に一致するように前記観察光学系と
前記ワーク表面との間隔を調整するオートフォーカス手
段とを有する。

【００２２】これによれば、前記請求項６に記載の発明
と同様に、ワーク表面が加工される際に、常にその加工
部位に観察光学系がオートフォーカスされ、観察光学系
が合焦状態でワークの加工部位を撮像する。従って、観
察光学系で撮像されたワーク表面の画像を適宜な表示手
段に表示させることにより、常に鮮明な加工部位の画像
を見ながらワークの微細加工を行なうことが可能にな
る。

【００２３】請求項１０に記載の発明によれば、請求項
９に記載のレーザ加工装置において、前記観察光学系に
よって撮像されたワーク表面の画像データ又はその画像
から特徴抽出されたデータに基づいて前記ワークの加工
状態の良否を判定する判定手段を更に有することを特徴
とする。これによれば、判定手段により観察光学系によ
って撮像されたワーク表面の画像データ又はその画像か
ら特徴抽出されたデータに基づいてワークの加工状態の
良否が判定されるので、加工状態が不良であると判定さ
れた場合に、直ちに加工を中止すること等が可能にな
る。この場合、判定手段による加工状態の良否判定は、
観察光学系によって撮像されたワーク表面の画像データ
又はその画像から特徴抽出されたデータに基づいて行な
う判定方法であれば如何なる方法を用いても良い。

【００２４】請求項１１に記載の発明によれば、請求項
９に記載のレーザ加工装置において、複数の加工段階に
おける良品のワークの形状の画像データ又はこれらの画
像から特徴抽出されたデータが予め記憶された記憶手段
と；加工段階毎に前記良品のワークの画像データ又はこ
の画像から特徴抽出されたデータを読み出す読出手段
と；前記読出手段により読み出されたデータと前記観察
光学系によって撮像されたワーク表面の画像データ又は
その画像から特徴抽出されたデータとを比較する比較手
段と；前記比較手段の比較結果に基づいて前記ワークの
加工状態の良否を判定する判定手段とを更に有すること
を特徴とする。

【００２５】これによれば、比較手段において読出手段
により読み出されたその時点の加工段階に対応する良品
のワークの画像データ又はこの画像から特徴抽出された
データと観察光学系によって撮像されたワーク表面の画
像データ又はその画像から特徴抽出されたデータとが比
較され、判定手段では比較手段の比較結果に基づいてワ
ークの加工状態の良否を判定する。従って、ワークのあ
る加工段階でその加工段階の良品のワークの画像データ
と現実に加工されているワークの画像データとが比較さ
れて加工状態の良否が判定されるので、非常に微細な加
工を行なう場合であっても目標とするワークの表面加工
形状とのずれが生じれば、直ちにそのずれを確認するこ
とが可能になる。

【００２６】請求項１２に記載の発明は、請求項１０又
は１１に記載のレーザ加工装置において、前記ワークの
加工状態の良否判定の結果に基づいて、前記レーザ光源
から出射されるレーザ光のパルス数を調整する調整手段
を更に有する。

【００２７】これによれば、調整手段によりワークの加
工状態の良否判定の結果に基づいて、レーザ光源から出
射されるレーザ光のパルス数が調整されるので、この良
否判定の結果、目標とするワークの表面加工形状とのず
れが生じたと判定した場合には、このずれの程度に応じ
てレーザ光のパルス数が調整され、常に最適なレーザエ
ネルギによりワークを加工することが可能になり、レー
ザ光の不均一性やレーザ出力の不安定性、レーザ自体の
劣化による出力の減衰といった問題に起因する加工精度
のバラ付きを防止することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図９に基づいて説明する。

【００２９】図１には、一実施形態に係るレーザ加工装
置５０の全体構成が概略的に示されている。このレーザ
加工装置５０は、レーザ光の照射光学系と、観察光学系
ユニット１９と、観察光学系駆動ユニット３０と、画像
処理装置３１、ワーク１１が搭載された加工台１２と、
制御用コンピュータ１７等を備えている。

【００３０】照射光学系は、パルスレーザ光源１、エネ
ルギー密度可変手段３、ホモジナイザー４、ハーフミラ
ー５、レーザ光遮蔽手段６、ダイクロイックミラー７、
第二対物レンズ８、開口絞り９、第一対物レンズ１０を
含んで構成されている。ここで、この照射光学系の上記
構成各部について、その作用とともに説明する。

【００３１】このレーザ加工装置５０では、パルスレー
ザ光源１として紫外線波長域のパルス光を出射するＫｒ
Ｆ、ＡｒＦ等のエキシマレーザが用いられており、この
パルスレーザ光源１から水平方向に出射されたレーザ光
は図１に２点鎖線で示される光路２上を進み、まず、エ
ネルギ密度可変手段３（これについては、後に詳述す
る）に入射する。このエネルギー密度可変手段３によっ
て所望のエネルギー密度に調整されたレーザ光は次にホ
モジナイザー４に入射し、均一なプロファイルを有する
レーザ光となってハーフミラー５で二方向に分割され
る。ホモジナイザー４は、例えばシリンドリカルレンズ
を縦方向、横方向に複数本ずつ互いに直交配置して成る
レンズ系や、フライアイレンズ等によって構成される。
また、ハーフミラー５としては、透過率と反射率が１０
００：１といった比をもつものが使用され、９０度光軸
を曲げられたレーザ光（反射光）は非常に微弱な光とな
る。

【００３２】ハーフミラー５で分割された一方の光軸、
すなわちハーフミラー５を透過したレーザ光はレーザ光
遮蔽手段６（これについては、後に詳述する）に入射さ
れる。このレーザ光遮蔽手段６は、制御用コンピュータ
１７によって遮蔽形状を制御できるようになっている。

【００３３】レーザ光遮蔽手段６から出射されたレーザ
光はダイクロイックミラー７によって９０度折り曲げら
れ鉛直下方に進む。このダイクロイックミラー７は、紫
外線であるレーザ光のみを全反射し、他の波長の光は透
過する特性を持っている。このダイクロイックミラー７
で反射されたレーザ光は、第二対物レンズ８に入射さ
れ、そこを透過してつぎに開口絞り９によって瞳径を制
限され、第一対物レンズ１０によって、レーザ光遮蔽手
段６と略共役な位置にあるワーク１１の面に照射され、
そのワーク１１面にレーザ光遮蔽手段６によって遮蔽さ
れた形状が結像される。このとき、レーザ光遮蔽手段６
の遮蔽領域外を透過したレーザ光が照射されるワーク上
の領域がそのエネルギによって加工される。

【００３４】ハーフミラー５で分割され９０度折曲げら
れた他方の光軸、すなわちハーフミラー５で反射された
レーザ光はパワー測定手段としてのエネルギ密度モニタ
１５に入力され、ここでエネルギ密度に比例した電気信
号であるエネルギ密度モニター信号Ｓ１に変換され、制
御用コンピュータ１７にリアルタイムでレーザ光のエネ
ルギ密度の情報を送る。制御用コンピュータ１７では信
号Ｓ１をモニタしつつ、既知のハーフミラー５の分割比
（ここでは、１０００：１）に基づいてレーザ光の実際
のエネルギ密度を算出し、後述するようにして前記エネ
ルギ密度可変手段３を制御、すなわちエネルギ密度可変
手段３の状態設定を変更する。

【００３５】次に、観察光学系ユニット１９について説
明する。この観察光学系ユニット１９内には、リレーレ
ンズ２１、ダイクロイックミラー２２、赤外光カットフ
ィルタ２３、ハーフミラー２４、ＣＣＤカメラ２５及び
ハロゲンランプ２８から成る観察光学系と、オートフォ
ーカス検出ユニット２７等が収納されている。

【００３６】ここで、観察光学系の上記構成各部につい
てその作用とともに説明する。ハロゲンランプ２８によ
って水平方向に出射された可視光はハーフミラー２４で
反射され鉛直下方に光軸が曲げられ、赤外光カットフィ
ルタ２３とダイクロイックミラー２２を透過する。この
ダイクロイックミラー２２は、赤外光のみを全反射し他
の波長は透過する特性を持っている。ダイクロイックミ
ラー２２を透過した可視光は、リレーレンズ２１を透過
し所望の倍率を掛けられ、ダイクロイックミラー７を透
過し、ここから観察光軸２０はレーザ光軸２と同軸上と
なり、第二対物レンズ８を透過し、開口絞り９によって
瞳径を制限されたのち、第一対物レンズ１０によってワ
ーク１１を照明する。ワーク１１の表面で反射した可視
光は、観察光軸２０上を前述した順番と逆に進み、ＣＣ
Ｄカメラ２５の撮像面上に結像する。これにより、ＣＣ
Ｄカメラ２５の撮像面上には、ワーク１１の表面の像が
結像され、ＣＣＤカメラ２５では光電変換を行ないビデ
オ信号（光電変換信号）Ｓ２を画像処理装置３１に出力
する。

【００３７】前記オートフォーカス検出ユニット２７
は、例えば特開平１−２０２７０８号公報に開示された
オートフォーカス装置と同様の構成のもの、具体的に
は、検出光として赤外光を用い、物体面、ここではワー
ク１１の表面に対して指標光束としてスリット状の赤外
光を照射し、そのワーク１１表面での指標像（反射光
束）の光束を瞳位置において瞳分割プリズムで２分割
し、その分割されたそれぞれの光束を２分割受光素子で
それぞれ受光して２つの２分割受光素子からの各２つ合
計４つの出力に基づいてデフォーカス信号Ｓ３を発生す
るものが使用されている。このオートフォーカス検出ユ
ニット２７の特徴は、前記公報の発明の効果の欄にも記
載されている通り、焦点検出する物体の反射率の不均一
や、パターンの有無にかかわらず、正確なリアルタイム
の焦点検出が可能な点である。

【００３８】図１の装置では、上記オートフォーカス検
出ユニット２７から赤外光（指標光束としてスリット状
の赤外光）が水平方向に出射され、可視光カットフィル
タ２６を透過し、ダイクロイックミラー２２で反射さ
れ、観察光軸２０と同軸上の光線となる。そして、可視
光と同様の光路を進み、ワーク１１上に指標光束の像を
結像する。この像はワーク１１の表面で反射され、ダイ
クロイックミラー２２まで到達し、ここで全反射して可
視光カットフィルタ２６を透過しオートフォーカス検出
ユニット２７に入射する。このユニット２７内で上記の
如くしてフォーカス誤差の検出が行なわれ、フォーカス
誤差に対応するデフォーカス信号Ｓ３が前記観察光学系
駆動ユニット３０に送られる。

【００３９】観察光学系駆動ユニット３０は、このデフ
ォーカス信号Ｓ３を受けると、不図示の駆動機構を介し
てフォーカス誤差が零となるように観察光学系ユニット
１９を上下動させて、観察光学系の焦点が前記ワーク表
面に一致するように観察光学系とワーク１１表面との間
隔を調整する（オートフォーカスを行なう）。加工中、
オートフォーカス検出ユニット２７からのデフォーカス
信号Ｓ３は、連続的に観察光学系駆動ユニット３０に入
力されるので、観察光学系駆動ユニット３０では連続的
に上記オートフォーカス動作を行なう。ところで、観察
光学系駆動ユニット３０には、制御用コンピュータ１７
からオートフォーカスを指示する旨の指令と、オートフ
ォーカスを停止する旨の指令とが入力されるようになっ
ており、観察光学系駆動ユニット３０では制御用コンピ
ュータ１７からの指令に基づいて上記連続的オートフォ
ーカス動作を実行するか、オートフォーカスを停止して
観察光学系ユニット１９を現在の位置に固定しておくか
の判断を行い、必要な動作を行う。制御用コンピュータ
１７からオートフォーカスの停止が指示されるのは、例
えば、ワーク１１の孔明け加工をする場合のように、ワ
ーク１１表面から指標光束の反射光が得られず、オート
フォーカス検出ユニット２７がフォーカス誤差を検出不
能になる場合等である。

【００４０】次に、画像処理装置３１について説明す
る。この画像処理装置３１は、図２に示されるように、
第１の画像メモリ３４、第２の画像メモリ３５、第１の
特徴抽出回路３８Ａ、第２の特徴抽出回路３８Ｂ、比較
手段としての比較回路３９及び判定手段としての判定回
路４０とを含んで構成されている。これらの構成各部
は、制御信号バス３３を介して制御用コンピュータ１７
に接続されている。ここで、画像処理装置３１の上記構
成各部についてその作用と共に説明する。

【００４１】前記の如く、ＣＣＤカメラ２５で撮像され
たワーク１１の表面の像はビデオ信号Ｓ２に変換され画
像処理装置３１に入力されるが、この入力された一画面
分のビデオ信号は制御用コンピュータ１７からの命令に
より、任意の時間に第１の画像メモリ３４に格納され
る。

【００４２】一方、良品を得るためのワーク１１の加工
途中の複数段階（加工終了後を含む）における理想的な
表面形状の画像データ（この画像は、良品のワークの加
工途中でワーク表面を撮像して得たものである）が各段
階毎にそれぞれ一画面分のビデオ信号として予め制御用
コンピュータ１７の内部メモリ（ＲＡＭ）に格納されて
おり、制御用コンピュータ１７では加工状況に合わせて
（これについては後述する）、その加工段階のものに対
応する一画面分のビデオ信号を制御信号バスを介して第
２の画像メモリ３５にロードするようになっている。

【００４３】第１の画像メモリ３４の画像出力Ｓ４、第
２の画像メモリ３５の画像出力Ｓ５が、第１の特徴抽出
回路３８Ａ、第２の特徴抽出回路３８Ｂにそれぞれ入力
され、これらの特徴抽出回路３８Ａ、３８Ｂでそれぞれ
の画像の特徴抽出が行なわれ、得られた特徴抽出データ
Ｓ４’、Ｓ５’同士が比較回路３９で比較される。そし
て、判定回路４０ではこの比較結果に基づいて加工状態
の良否を判定する。すなわち、このようにして、画像処
理装置３１では、第２の画像メモリ３５の画像出力から
得られた特徴抽出データＳ５’をリファレンスとして、
第１の画像メモリ３４の画像出力から得られた特徴抽出
データＳ４’との比較を行い、この比較結果基づいて加
工状態の良否を判定するのである。ここで、特徴抽出回
路３８Ａ、３８Ｂは、例えば画像のエッジ抽出を行なう
いわゆるエッジ抽出回路によって構成することができ
る。なお、第２の画像メモリ３５の画像出力Ｓ５をリフ
ァレンスとして第１の画像メモリ３４の画像出力Ｓ４と
の比較を行なうようにしても良い。判定回路４０の判定
結果が制御信号バス３３を介して制御用コンピュータ１
７に転送される。

【００４４】次に、制御用コンピュータ１７の構成及び
制御機能について詳述する。この制御用コンピュータ１
７は、これまでの説明から明かなように、この装置全体
を統括的に制御するものであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡ
Ｍ、Ｉ／Ｏインターフェース（いずれも図示省略）等か
ら成るミニコンピュータ又はマイクロコンピュータであ
る。この制御用コンピュータ１７の主要な制御機能とし
て、パルスレーザ光源１の制御機能、エネルギ密度可変
手段３の制御機能、レーザ光遮蔽手段６の制御機能等が
ある。以下、この制御用コンピュータ１７のこれらの制
御機能と共にエネルギ密度可変手段３、レーザ光遮蔽手
段６について詳述する。

【００４５】エネルギ密度可変手段３は、例えば、図３
に示されるような液晶パネルによって構成される。図３
（Ａ）の状態は液晶パネル上のすべてのセルがレーザ光
を透過する状態を示しており、同図（Ｂ）〜（Ｄ）にお
いては、黒く塗りつぶされたセルではレーザ光が遮蔽さ
れていることを示している。従って、図３（Ａ）の状態
が最も当該液晶パネル（エネルギ密度可変手段３）を透
過したレーザ光のエネルギ密度が大きく、（Ｂ）、
（Ｃ）、（Ｄ）の順にエネルギ密度が小さくなる。すな
わち、この図３に示される液晶パネルによってエネルギ
密度可変手段３を構成した場合には、白い部分と黒い部
分の面積比を変えることによりレーザ光のエネルギ密度
を可変にすることができる。

【００４６】図４には、物質Ｍ０、Ｍ１、Ｍ２につい
て、予め実験で求めたエネルギ密度Ｅ〔Ｊ／ｃｍ²〕と
パルスレーザ光源１の１パルスあたりの加工深度（以
下、これを「加工速度」という）Ｖ〔μｍ／ｓｈｏｔ〕
との関係の一例が示されている。このエネルギ密度−加
工深度曲線は、各物質ごとに固有の曲線となる。これ
は、次のような理由による。すなわち、パルスレーザ光
を照射することにより、ワーク１１は紫外線を吸収し、
その吸収量がある一定の値を越えるとアブレーションが
発生して、分子結合が離されることにより、ワーク１１
が加工されるのであるから、異なる分子構造を有する異
なる物質同士では、エネルギ密度Ｅが同一でも加工速度
は当然に異なるからである。エネルギ密度と加工速度と
の関係は一般的に図４のような形状を示す。このレーザ
加工装置５０では、制御用コンピュータ１７内のＲＡＭ
に、図４に示されるような形状の複数の物質についての
エネルギ密度−加工深度曲線が、マップの形で記憶され
ている。この図４から明らかなように、加工速度が定ま
れば、エネルギ密度−加工深度曲線に基づいて必要なエ
ネルギ密度が一意的に決定されるので、制御用コンピュ
ータ１７では、目標とする加工速度に基づいてエネルギ
密度可変手段３を制御してエネルギ密度を所望の値に設
定したり、あるいは反対に１５で測定されたエネルギ密
度に基づいて加工深度を調整したりすることができるよ
うになっている。

【００４７】図５には、エネルギ密度Ｅ＝Ｅ０，Ｅ１，
Ｅ２（図４参照）の各場合における累積照射パルス数Ｎ
〔ショット〕と加工深度Ｄ〔μｍ〕との関係が示されて
いる。すなわち、所望の加工深度を得るためには、エネ
ルギ密度Ｅが一定であれば、累積照射パルス数Ｎと加工
深度Ｄは比例関係にあり、必要なレーザの照射パルス数
は一意的に定まる。また、各直線（累積照射パルス数−
加工深度直線）の傾きは、前述した加工速度で決定され
る。そこで、制御用コンピュータ１７では、ＲＡＭ内に
記憶したエネルギ密度−加工速度曲線に基づいて、計測
されたエネルギ密度に対応する加工速度を求め、これに
より累積照射パルス数−加工深度直線の式を求めて、目
標とする加工深度Ｄを得るための累積照射パルス数Ｎを
演算し、この累積照射パルス数Ｎだけパルスレーザ光が
照射されるように、パルスレーザ光源１からの出射パル
ス数を制御する。

【００４８】レーザ光遮蔽手段６は、例えば、図６又は
図８に示されるような液晶パネルによって構成される。
図６（Ａ）はすべてのセルがレーザ光を遮蔽している状
態を示している。また、同図（Ｂ）は左側の二列のセル
以外でレーザ光を遮蔽している状態を示している。同様
に同図（Ｃ）〜（Ｆ）においても、白で示したセル以外
の部分ではレーザ光を遮蔽している状態を示している。

【００４９】次に、図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）について説
明する。これらも同様にレーザビーム遮蔽手段６として
用いられる液晶パネルの表面状態を表したものであるあ
るが、この図８の場合は図６の場合に比べてセルがより
細かい例であり、やはり白で示したセル以外の部分では
レーザ光を遮蔽している状態を示している。

【００５０】次に、上述のようにして構成された本実施
形態のレーザ加工装置５０の動作を、レーザビーム遮蔽
手段６を構成する液晶パネルを図６（Ａ）の状態から同
図（Ｂ）〜（Ｆ）に示されるように順次設定変更してい
くことにより、図７（Ａ）に示される立方体のワーク１
１を図７（Ｆ）の形状に加工する場合を例にとって説明
する。

【００５１】まず、制御用コンピュータ１７により
レーザ光遮蔽手段６が図６（Ａ）で示されるように全て
のレーザ光を遮断する状態に設定され、その後にワーク
１１を加工台１２上に載せる。そして、制御用コンピュ
ータ１７によりパルスレーザ光源１が制御され、パルス
レーザ光源１から出射されたレーザ光が図１の光軸２上
を進み、ハーフミラー５で分割され光軸が折曲げられた
レーザ光のエネルギ密度がエネルギ密度モニタ１５で測
定され、エネルギ密度モニタ信号Ｓ１として、制御用コ
ンピュータ１７に送られる。制御用コンピュータ１７で
は、予め外部から入力されＲＡＭ内に格納されているデ
ータに基づいて、ワーク１１の加工に最適なエネルギ密
度になるよう、前述の如くしてエネルギ密度可変手段３
を制御する。例えば、制御用コンピュータ１７では、現
在のエネルギ密度可変手段３の状態が図３（Ｃ）である
として、もし所望のエネルギ密度が測定されたエネルギ
密度（現在の値）より小さくなければならないときは、
図３（Ｄ）の状態にセルの状態を変化させるようエネル
ギ密度可変手段３を構成する液晶パネルを駆動し、反対
に、所望のエネルギ密度が現在の値より大きくなければ
ならないときは、図３（Ｂ）の状態にセルの状態を変化
させるようエネルギ密度可変手段３を構成する液晶パネ
ルを駆動する。

【００５２】ここでは、エネルギ密度モニタ１５、制御
用コンピュータ１７、エネルギ密度可変手段３によって
一種の閉ループ制御系が構成されており、所望のエネル
ギ密度を目標値としてエネルギ密度モニタ１５の計測値
がそれに追従するようにエネルギ密度可変手段３の制御
が行われるので、容易に所望のエネルギ密度に設定する
ことが可能になる。

【００５３】上記のエネルギ密度の設定後、制御用
コンピュータ１７ではパルスレーザ１の発光を一旦停止
し、次にレーザ光遮蔽手段６を構成する液晶パネルのセ
ルを図６（Ｂ）の状態に変化させる。

【００５４】レーザ光遮蔽手段６を図６（Ｂ）の状態に
設定後、制御用コンピュータ１７ではワーク１１を図７
（Ｂ）に示されるように加工するのに必要な累積照射パ
ルス数Ｎを、前記の如く、エネルギ密度Ｅと所望の加工
深度Ｄとに基づいて演算する。

【００５５】具体的には、制御用コンピュータ１７で
は、現在設定されているエネルギ密度からＲＡＭ内に格
納された図４のエネルギ密度−加工速度曲線に基づい
て、加工速度を演算し、この加工速度から図５に示され
る累積照射パルス数−加工深度直線を求め、この直線に
基づいて所望の加工深度を得るに必要な照射パルス数を
求める。例えば、ワーク１１の材質がＭ０の場合に加工
深度Ｄ０に加工するためには、エネルギー密度Ｅ０にお
いては、累積照射パルス数は、

【数１】Ｎ０＝Ｄ０／Ｖ０となる。

【００５６】次に、制御用コンピュータ１７では、上で
演算されたＮ（＝Ｎ０）個のレーザ光のパルスを照射す
るときに、観察光学系ユニット１９を用いて、加工途中
のワーク１１の表面形状を監視する準備を行う。すなわ
ち、制御用コンピュータ１７では、まず、観察光学系駆
動ユニット３０にオートフォーカスを指示する旨の指令
を行なう。これにより、オートフォーカス検出ユニット
２７及び観察光学系駆動ユニット３０による連続的なオ
ートフォーカス動作が開始され、ワーク１１表面に観察
光学系の焦点が合わされる。次いで、制御用コンピュー
タ１７では画像処理装置３１に、現在のレーザ光遮蔽手
段６の設定によって加工されるべき形状の良品のワーク
の加工途中の画像データを、ＲＡＭ内から予め第２の画
像メモリ３５にロードしておく。

【００５７】以上の準備が完了した時点で、制御用コン
ピュータ１７では、パルスレーザ光源１に指令を与えて
レーザ光のパルスを発光させる。このパルスの発光中
に、制御用コンピュータ１７では、画像処理装置３１を
用いて、逐一ワーク１１の表面状態を監視すべく、所定
のタイミングでＣＣＤカメラ２５で撮像された画像デー
タ（ビデオ信号Ｓ２）を１画面分づつ第１の画像メモリ
３５Ａに取り込む。このようにして１画面分づつ第１の
画像メモリ３５Ａ内にＣＣＤカメラ２５で撮像された画
像データ（ビデオ信号Ｓ２）が取り込まれると、この画
像データと第２の画像メモリ３５にロードしてある良品
の画像データとが、第１、第２の特徴抽出回路３８Ａ，
３８Ｂによってそれぞれ特徴抽出され、それぞれの特徴
抽出データ同士が比較回路３９で比較され、この比較結
果に基づいて判定回路４０によって加工状態の良否が判
定され、この判定結果が制御用コンピュータ１７に送ら
れる。

【００５８】ここで、判定回路４０では、上記の如くし
て予め第２の画像メモリ３５にロードしてある良品画像
と１画面分づつ第１の画像メモリ３５Ａに取り込まれた
画像データとを逐次比較判定した結果に基づいて予め第
２の画像メモリ３５にロードしてある良品画像の状態と
同等までワークの加工が進んだと判断した場合には、予
定パルス数の照射完了前でも加工状態良好と判定してレ
ーザ光のパルスを止めることを制御用コンピュータ１７
に要求するようにすることが望ましい。このようにして
おけば、例えば、（Ｎ０−Ｍ）個のパルスがワーク１１
に照射された段階で、判定回路４０がレーザ光のパルス
を止めることを制御用コンピュータ１７に要求する状況
が起る可能性は十分にある。何故ならば、図４に示され
る曲線はあくまでも実験的に求められたものであり、同
一の材質であってもロットの違いによって微妙に成分が
異なっていたり、各パルス毎に照射エネルギ密度のばら
つきがあったりするので、実験データに基づいて計算さ
れた照射パルス数には、殆どの場合誤差が含まれるから
である。

【００５９】勿論、上述したレーザ光のパルスを止める
ことの要求が判定回路４０から制御用コンピュータ１７
に対しなされることなく、Ｎ０個のパルスが照射される
と、制御用コンピュータ１７ではレーザ光源１の発光を
停止する。しかしながら、この場合は、Ｎ０個のパルス
のレーザ光を照射したにもかかわらず、ワーク１１は所
望の形状に未だ加工されていない場合であるから、さら
にレーザ光を照射しなければならず、判定回路４０では
加工状態不良と判定して制御用コンピュータ１７に対し
レーザ光を発光させる要求を行なう。これにより、制御
用コンピュータ１７によってレーザ光源１の発光が再開
され、判定回路４０が加工状態良好と判定してレーザ光
のパルスを止めることの要求を制御用コンピュータ１７
に行なうまで、パルス発光が続けられる。

【００６０】制御用コンピュータ１７では、判定回路４
０の要求によってパルスレーザ光源１のレーザ発光を停
止する。これによって、図７（Ｂ）の状態へのワーク１
１の加工が終了する。

【００６１】このようにして、このレーザ加工装置５０
では、画像処理装置３１で監視を行い、そこからの要求
によって、レーザの発光をつづけるか、停止させるかを
制御用コンピュータ１７が判断する。このレーザ加工装
置５０では、制御用コンピュータ１７により連続してエ
ネルギ密度モニタ１５の出力がモニタされ、照射パルス
のエネルギ密度が常時監視されているので、上記の（Ｎ
０±Ｍ０）個のレーザパルスの照射により所望の加工深
度Ｄ０の加工が行なわれる場合、その結果に基づいて図
４の曲線を校正することが可能である。すなわち、真の
加工速度をＶ’とすると、

【数２】Ｎ０±Ｍ０＝Ｄ０／Ｖ’ であるから、これに基づいて、

【数３】Ｖ’＝Ｄ０／（Ｎ０±Ｍ０）により、真の加工速度Ｖを求めることができ、このＶ’
と、計測されたエネルギ密度Ｅ’とに基づいて定まる点
（Ｅ’，Ｖ’）に基づいて図４の曲線を校正する。これ
によって、以後同様のワーク１１を加工する際に、最適
な照射パルス数を正確に求めることが可能になる。

【００６２】以後、加工途中に加工形状を変化させ
る場合は、パルスレーザ光源１の発光を一旦停止させた
後に、制御用コンピュータ１７では予め外部から入力さ
れＲＡＭ内に格納された各加工段階毎のレーザ光遮蔽手
段６で透過させるレーザ光の形状のデータをもとに、各
段階毎にレーザ光遮蔽手段６を構成する液晶パネルのセ
ルを図６（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）と順次変化さ
せ、上記で説明した工程と同様の動作を繰り返すこと
により、次々に図７（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）と
加工工程を進めて行くことができる。

【００６３】また、ワーク１１の加工深度が進んでいっ
た場合は、オートフォーカスにより最適な画像を観察光
学系を通して画像処理装置３１に供給することができ、
しかも対物レンズのＮ．Ａ．はレーザ光学系の制約から
観察光学系においても０．１以下で使用するので、焦点
深度を十分に確保でき、高さ方向に大きな段差を付ける
ようなワーク１１の加工も良好に行なうことができる。

【００６４】次に、図９（Ａ）の状態のワーク１１から
図９（Ｂ）の状態のワーク１１へ加工を行う場合につい
て説明する。この場合、加工面の滑らかさはレーザ光遮
蔽手段６を構成する液晶パネルのセルサイズに依存する
ので、レーザ光遮蔽手段６を図８に示される小さなセル
サイズの液晶パネルにより構成することが望ましい。

【００６５】さて、このようなワーク１１の加工の場合
は、図８（Ａ）の状態から図８（Ｂ）を経て図８（Ｃ）
の状態まで液晶パネル（レーザ光遮蔽手段６）のセルを
一列づつレーザを透過する状態に変化させながら、各々
において同一エネルギを照射すればよい。

【００６６】そのために、各々の状態において所望のエ
ネルギが照射され、所望の形状が形成されているか、上
述した方法とまったく同様にして監視を行い、照射パル
ス数の制御を行う。もし、ある特定の部分に加工形状の
不備が生じていることが、画像処理装置３１で検出され
た場合（もちろん、既に加工をし過ぎている場合には修
正不能である。）には、制御用コンピュータ１７では、
その部分のみ修正加工を行うために、レーザ光遮蔽手段
６の遮蔽領域の形状を修正に必要な形状のレーザが照射
できるように変更し、レーザの照射を行う。この際にも
画像処理装置３１で監視を行い、所望の加工形状になっ
た時点で加工を停止し、そのあと所望の加工シーケンス
に戻り、最終的加工形状になるまで、加工を続ける。

【００６７】これにより、図９（Ａ）に示されるような
立方体のワーク１１は、最終的に図９（Ｂ）のような形
状に加工される。その表面の拡大図が図９（Ｃ）に示さ
れている。

【００６８】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態のレーザ加工装置５０では、オートフォーカス検
出ユニット２７と観察光学系駆動ユニット３０とによっ
てオートフォーカス手段が構成され、制御用コンピュー
タ１７の機能によって演算手段、変更手段、読出手段及
び調整手段が実現されている。また、制御用コンピュー
タ１７を構成するＲＡＭによって記憶手段が構成されて
いる。

【００６９】以上説明したように、本実施形態のレーザ
加工装置５０によると、レーザ光遮蔽手段６としてより
小さいセルサイズの液晶パネルを使用し、レーザ光遮蔽
手段６の遮蔽領域をワーク１１の加工形状に合わせて設
定し、レーザ光の照射エネルギが最適になるようにエネ
ルギ密度可変手段３を用いてエネルギ密度を設定した状
態で、レーザ光をワーク１１に照射するので、ワーク１
１を一定速度で移動させレーザ光の照射領域を変化させ
ていくといった複雑な制御をすることなしに、微細な加
工や、斜面を加工できる。また、照射パルス数を一定の
関数に基づいて変化させることにより、より複雑な曲面
の加工も可能になる。

【００７０】そして、レーザ光遮蔽手段６を構成する液
晶パネルのセルサイズが小さければ小さいほど微細加工
が可能になるので、照射エネルギーの制御に精度が必要
となるが、本実施形態のレーザ加工装置５０では、ワー
ク１１の加工形状を観察光学系ユニット１９と画像処理
装置３１とにより加工中に監視しながら照射エネルギを
制御するので、結果的に精度のよい加工が可能となる。
それは、理論的あるいは実験的に決定された加工エネル
ギで盲目的に加工するのではなく、良品状態をあらかじ
め認識しておき、それと比較することにより、現在の加
工状態を判断して加工エネルギ、すなわち累積照射パル
ス数を制御して良品と同等の微細加工形状を実現するこ
とができるからである。

【００７１】また、一般的にパルスレーザは各パルス毎
に照射エネルギ密度のばらつきがあり、また使用中に経
年変化でプロファイルの変動や照射エネルギの減衰とい
った問題もあるが、本実施形態のレーザ加工装置５０で
は、ワーク１１の加工状態に着目し、良品から得た加工
状態の情報と比較しながらその結果をレーザ光の制御に
フィードバックしているので、ワーク加工時におけるレ
ーザ自体の劣化に対しての許容範囲を大きくするといっ
た効果もある。

【００７２】以上のように、レーザ加工装置５０では、
パルスレーザのエネルギ密度とレーザ光の照射領域と照
射パルス数とが、照射中のパルスレーザのパルス発生数
の計測データと照射エネルギー密度の計測データと実際
のワーク１１の加工状態を画像処理により判定したデー
タの三種類のデータを基に制御される。

【００７３】なお、上記実施形態では、オートフォーカ
ス手段を構成するオートフォーカス検出ユニット２７か
らのフォーカス信号に基づいて観察光学系駆動ユニット
３０によって観察光学系が上下駆動動される場合につい
て説明したが、本発明がこれに限定されるものではな
く、フォーカス信号に基づいてワーク側が上下動するよ
うな構成にしても良い。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし８
に記載の発明によれば、高性能ＸーＹステージやそれを
制御するための複雑なソフトウエアを用いることなく、
ワークに所望の加工面形状の微細加工を施こすことがで
きるという従来にない優れた効果がある。

【００７５】また、請求項９ないし１２に記載の発明に
よれば、レーザ光の不均一性やレーザ出力の不安定性、
レーザ自体の劣化による出力の減衰といった問題に起因
する加工精度のバラ付きの発生を防止することができ、
これにより不良品の発生を防止することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例形態に係るレーザ加工装置の
全体構成を概略的に示す図である。

【図２】図１の画像処理装置の内部構成例を示すブロッ
ク図である。

【図３】液晶パネルをエネルギ密度可変手段として用い
た場合の液晶パネル表面の状態を示す図であって、
（Ａ）はすべてのセルがレーザ光を透過させる状態を示
す図（Ｂ）は（Ａ）と比較して３／４だけのレーザ光を
透過させるようにセルが制御された状態を示す図、
（Ｃ）は（Ａ）と比較して２／４だけのレーザ光を透過
させるようにセルが制御された状態を示す図、（Ｄ）は
（Ａ）と比較して１／４のみのレーザ光を透過させるよ
うにセルが制御された状態を示す図である。

【図４】パルスレーザによる照射エネルギとエネルギ照
射された任意のワークの加工速度との関係を示す線図で
ある。

【図５】一定の照射エネルギでワークを加工する際のワ
ークの加工深度と累積照射パルス数との関係を示す線図
である。

【図６】レーザ光遮蔽手段として用いられる液晶パネル
の一例を示す図であって、（Ａ）〜（Ｆ）はワークの段
階的加工を行なう場合の遮蔽領域の状態変化の一例を示
す図である。

【図７】段階的加工の際のワークの表面形状の変化の様
子を示す図であって、（Ａ）〜（Ｆ）は図６の（Ａ）〜
（Ｆ）に示される遮蔽領域の変化にそれぞれ対応する図
である。

【図８】レーザ光遮蔽手段として用いられる液晶パネル
の他の例を示す図であって、（Ａ）〜（Ｃ）はワークの
微細加工を行なう場合の遮蔽領域の状態変化の一例を示
す図である。

【図９】レーザ光遮蔽手段として図８の液晶パネルを用
いて加工されるワークの形状変化を説明するための図で
あって、（Ａ）は加工前のワークの形状を示す図、
（Ｂ）は加工終了後のワークの形状を示す図、（Ｃ）は
（Ｂ）の表面の状態を拡大して示す図である。

【符号の説明】

１パルスレーザ光源３エネルギ密度可変手段６レーザ光遮蔽手段８第１対物レンズ１０第１対物レンズ１１ワーク１５エネルギ密度モニタ（パワー測定手段）１７制御用コンピュータ（演算手段、変更手段、読出
手段及び調整手段）１９観察光学系ユニット２７オートフォーカス検出ユニット（オートフォーカ
ス手段の一部）３０観察光学系駆動ユニット（オートフォーカス手段
の一部）３９比較回路（比較手段）４０判定回路（判定手段）５０レーザ加工装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルスレーザ光源から出射されたレーザ
光を対物レンズを介してワーク上に照射し、前記レーザ
光のエネルギによってワークに所望の加工を施すレーザ
加工装置であって、前記パルスレーザ光源と対物レンズとの間の光路上の前
記ワーク上のレーザ照射面と略共役な位置に配置された
前記レーザ光の任意の遮蔽領域を設定可能なレーザ光遮
蔽手段を有するレーザ加工装置。
【請求項２】前記パルスレーザ光源と前記レーザ光遮
蔽手段との間の前記レーザ光の光路上に配置されたエネ
ルギ密度可変手段を更に有する請求項１に記載のレーザ
加工装置。
【請求項３】前記エネルギ密度可変手段を透過したレ
ーザ光のエネルギ密度を測定するパワー測定手段を更に
有する請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】前記パワー測定手段によって測定された
エネルギ密度と加工速度と目標とする加工深度とに基づ
いて照射パルス数を演算する演算手段を更に有する請求
項３に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】前記対物レンズを介してレーザ光軸と同
軸上に、前記ワークの表面を撮像する観察光学系を有す
ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に
記載のレーザ加工装置。
【請求項６】前記観察光学系の焦点が前記ワーク表面
に一致するように前記観察光学系と前記ワーク表面との
間隔を調整するオートフォーカス手段を更に有する請求
項５に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】前記観察光学系によって撮像されたワー
ク表面の画像データ又はその画像から特徴抽出されたデ
ータに基づいて前記ワークの加工状態の良否を判定する
判定手段を更に有することを特徴とする請求項５又は６
のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】前記ワークの加工状態の良否判定の結果
に基づいて、前記エネルギ密度可変手段やレーザ光遮蔽
手段の状態設定の変更を行う変更手段を更に有すること
を特徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】パルスレーザ光源から出射されたレーザ
光を対物レンズを介してワーク上に照射し、前記レーザ
光のエネルギによってワークに所望の加工を施すレーザ
加工装置であって、前記対物レンズを介してレーザ光軸と同軸上に配置され
た前記ワークの表面を撮像する観察光学系と；前記観察
光学系の焦点が前記ワーク表面に一致するように前記観
察光学系と前記ワーク表面との間隔を調整するオートフ
ォーカス手段とを有するレーザ加工装置。
【請求項１０】前記観察光学系によって撮像されたワ
ーク表面の画像データ又はその画像から特徴抽出された
データに基づいて前記ワークの加工状態の良否を判定す
る判定手段を更に有することを特徴とする請求項９に記
載のレーザ加工装置。
【請求項１１】複数の加工段階における良品のワーク
の形状の画像データ又はこれらの画像から特徴抽出され
たデータが予め記憶された記憶手段と；加工段階毎に前
記良品のワークの画像データ又はこの画像から特徴抽出
されたデータを読み出す読出手段と；前記読出手段によ
り読み出されたデータと前記観察光学系によって撮像さ
れたワーク表面の画像データ又はその画像から特徴抽出
されたデータとを比較する比較手段と；前記比較手段の
比較結果に基づいて前記ワークの加工状態の良否を判定
する判定手段とを更に有することを特徴とする請求項９
に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】前記ワークの加工状態の良否判定の結
果に基づいて、前記レーザ光源から出射されるレーザ光
のパルス数を調整する調整手段を更に有する請求項１０
又は１１に記載のレーザ加工装置。