JPWO2008087984A1 - レーザ加工装置及びその加工方法 - Google Patents

レーザ加工装置及びその加工方法 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2008087984A1
JPWO2008087984A1 JP2008554062A JP2008554062A JPWO2008087984A1 JP WO2008087984 A1 JPWO2008087984 A1 JP WO2008087984A1 JP 2008554062 A JP2008554062 A JP 2008554062A JP 2008554062 A JP2008554062 A JP 2008554062A JP WO2008087984 A1 JPWO2008087984 A1 JP WO2008087984A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
processing
detection
laser processing
light guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008554062A
Other languages
English (en)
Inventor
山田 英一郎
英一郎 山田
井上 享
享 井上
畑山 均
均 畑山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of JPWO2008087984A1 publication Critical patent/JPWO2008087984A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N21/474Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C1/00Dental machines for boring or cutting ; General features of dental machines or apparatus, e.g. hand-piece design
    • A61C1/0046Dental lasers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C19/00Dental auxiliary appliances
    • A61C19/04Measuring instruments specially adapted for dentistry
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B23K26/0608Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams in the same heat affected zone [HAZ]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0626Energy control of the laser beam
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36Electric or electronic devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N2021/3129Determining multicomponents by multiwavelength light
    • G01N2021/3137Determining multicomponents by multiwavelength light with selection of wavelengths after the sample
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06Illumination; Optics
    • G01N2201/061Sources
    • G01N2201/06166Line selective sources
    • G01N2201/0618Halogene sources
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/08Optical fibres; light guides

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)

Abstract

レーザ加工装置1は、歯13Aあるいは歯肉13Bを加工する為の加工用光を発する加工用光光源2と、歯13Aあるいは歯肉13Bを照明する為の照明光を発するハロゲンランプ3と、歯13Aあるいは歯肉13Bからの複数波長の光を検出することが可能な検出部4と、第1の発光部2の発光状態を制御する制御部5とを備えている。検出部4は、波長によって受光感度の異なる第1の検出素子6と第2の検出素子7とを有し、異なる波長の光強度を検出し、検出した結果を制御部5に出力している。制御部5は、検出部4により検出された異なる波長の光それぞれの光強度の比率に基づき、加工用光光源2の発光状態を制御している。

Description

本発明は、レーザ加工装置及びその加工方法に関する。
従来、このような分野の技術として、例えば特許文献1に記載されたものがある。この文献に記載されたレーザ加工装置は、接合用光を発するレーザ光源と、判定用光を発するレーザ光源と、接合状態の良否を判定する判定装置とを備えている。そして、加工対象物の接合部に接合用光を照射した後に、接合部に判定用光を照射し、その反射光及び輻射光を判定装置に受光することによって、接合状態の良否判定を行っている。
特開平5−335735号公報
しかしながら、前述した従来のレーザ加工装置では、接合部に判定用光を照射し、その照射により接合部にて生じる温度変化を輻射光で検出し、検出した結果に基づいて加工対象物の加工状態の良否を判定している。その結果、処理時間がかかり、処理高速化の向上に阻害するといった問題点があった。
本発明は、高速処理を可能としたレーザ加工装置及びその加工方法を提供することを目的とする。
本発明に係るレーザ加工装置は、加工対象物を加工する為の加工用光を発する第1の発光部と、第1の発光部から発せられる加工用光を加工対象物へと導光する第1の導光体と、加工対象物で生じる複数波長の光を導光する第2の導光体と、第2の導光体により導光される加工対象物からの複数波長の光を検出する検出部と、検出部により検出された結果に基づき、第1の発光部の発光状態を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明に係るレーザ加工装置では、第1の発光部から発する加工用光が第1の導光体により導光され、加工対象物に照射される。そして、加工対象物で生じる複数波長の光は、第2の導光体により検出部まで導光され、検出部により検出される。制御部は、その検出結果に基づいて加工対象物の加工状態を特定し、第1の発光部の発光状態を制御する。このように直接に複数波長の光を検出し、加工状態を特定することにより、加工対象物の温度変化で加工状態を特定する場合と比較して、処理速度が大きく向上し、処理の高速化を図ることが可能となる。また、加工対象物からの複数波長の光を検出し、検出した結果に基づき第1の発光部の発光状態を制御することで、加工状態に応じて照射条件を適宜に調整することが可能となるので、加工の精度を高めることができる。
本発明に係るレーザ加工装置では、検出部は、異なる波長の光それぞれの光強度を検出し、制御部は、検出部により検出された異なる波長の光それぞれの光強度の比率に基づき、第1の発光部の発光状態を制御することが好適である。この場合には、検出した異なる波長の光の強度の比率で加工状態を特定することで、加工精度の向上を図ることができる。
本発明に係るレーザ加工装置では、検出部は、波長によって受光感度の異なる複数の検出素子を含むことが好適である。このように異なる波長に対応可能な検出素子を備えることにより、検出精度を向上し、加工状態を特定する信頼性を高めることができる。
本発明に係るレーザ加工装置では、検出部は、それぞれ異なる中心波長の光を透過または反射させる光フィルタと、光フィルタを透過し、または光フィルタにより反射された異なる中心波長の光の強度を検出する複数の検出素子と、を含むことが好適である。この場合には、検出部の構成を簡単化することでき、装置全体のコスト削減を図ることが可能となる。
本発明に係るレーザ加工装置では、検出部は、1つの検出素子と、波長に応じて光路を変更し、検出素子への光路を切り替える光路変更手段と、を含むことが好適である。この場合には、検出部の構成を簡単化することができ、装置全体のコスト低減を図ることが可能となる。
本発明に係るレーザ加工装置では、第1の発光部は、中心波長が異なる複数の光源を含むことが好適である。この場合には、中心波長が異なる複数の加工用光を得られるので、加工対象物の加工状態に応じて加工用光を適宜に選択することが可能となり、加工精度を一層高めることができる。
本発明に係るレーザ加工装置では、加工対象物を観察する為の観察用光を発する第2の発光部と、第2の発光部から発せられる観察用光を加工対象物へと導光する第3の導光体と、をさらに備えることが好適である。この場合には、加工用光と観察用光とを使い分けることにより、加工精度を一層高めることができる。
本発明に係るレーザ加工装置では、第2の発光部は、中心波長が異なる複数の光源を含むことが好適である。この場合には、中心波長が異なる複数の観察用光を得られるので、加工対象物の加工状態に応じて観察用光を適宜に選択することが可能となり、加工精度を一層高めることができる。
本発明に係るレーザ加工装置では、少なくとも第1の導光体及び第3の導光体は、加工対象物側で束ねられ、固定されていることが好適である。この場合には、導光体を束ねることにより、装置を小型化することができると共に、装置の操作を容易に行うことができる。
本発明に係るレーザ加工方法は、加工対象物に対し、加工用光及び観察用光の少なくとも一方の光を照射する第1ステップと、加工対象物からの複数波長の光である検出光を検出し、検出した検出光の特性により照射対象領域を特定する第2ステップと、特定した照射対象領域に加工用光を照射し、加工対象物を加工する第3ステップと、を備えることを特徴とする。
このように加工対象物からの複数波長の光である検出光を検出し、検出結果に基づいて照射対象領域を特定した後、その照射対象領域を加工することにより、加工対象物を加工する速度を向上することが可能となると共に、加工対象物の加工状態に応じて照射条件を適宜に調整することが可能となるので、加工の精度を高めることができる。
本発明に係るレーザ加工方法では、第3ステップにおいて、照射時の加工用光の強度は、第1ステップにおける照射時の加工用光の強度よりも高いことが好適である。この場合には、第3ステップにおける加工用光よりも強度の弱い加工用光を用いて、照射対象領域を特定することにより、照射対象領域の特定時に加工対象物に損傷を与えることを抑制することができる。
本発明に係るレーザ加工方法は、加工対象物に対し、加工用光及び観察用光の少なくとも一方の光を照射する第1ステップと、加工対象物からの複数波長の光である検出光を検出し、検出した検出光の特性により加工対象物の温度変化または状態変化を判断する第2ステップと、判断した結果に基づき、加工対象物に照射する加工用光を制御する第3ステップと、を備えることを特徴とする。
このように加工対象物からの複数波長の光である検出光を検出し、加工対象物の温度変化または状態変化を判断し、判断した結果に基づいて加工対象物に照射する加工用光を制御することにより、加工対象物の加工速度を向上することができると共に、加工対象物の加工状態に応じて照射条件を適宜に調整することが可能となるので、加工の精度を高めることができる。
本発明に係るレーザ加工方法では、第2ステップにおいて、検出光のスペクトルの変化に基づき状態変化の度合いを判断し、検出光のスペクトルの変化があった場合、第3ステップにおいて加工対象物に照射する加工用光のパワーを小さくし、又は加工用光の照射を停止するように第1の発光部の発光状態を制御することが好適である。このようにすれば、検出光のスペクトルの変化に基づき加工対象物の加工状態を確認し、加工状態に応じて加工用光のパワーを適宜に調整することで、加工の精度を高めることができる。
本発明に係るレーザ加工方法では、加工対象物において、観察用光の照射領域は加工用光の照射領域よりも広いことが好適である。このようにすれば、広範囲に加工対象物を観察することができるので、加工対象物の加工状態を確認し易くなり、処理の高速化を図ることができる。
本発明に係るレーザ加工方法では、第1の導光体と第3の導光体との出射端には、第1の導光体と第3の導光体にそれぞれ光学的に接続される第4の導光体が設けられ、第4の導光体から出射された観察用光の拡がり角は、第4の導光体から出射された加工用光の拡がり角よりも大きいことが好適である。このようにすれば、第4の導光体から出射された加工用光の照射領域よりも観察用光の照射領域を拡げることができるので、広範囲に加工対象物を観察することが可能となる。その結果、加工対象物の加工状態を確認し易くなり、処理の高速化を図ることができる。
本発明に係るレーザ加工方法では、第1の導光体は第3の導光体によって囲まれていることが好適である。このようにすれば、第3の導光体は第1の導光体の外側に配置されるので、第1の導光体から出射された加工用光の照射領域よりも第3の導光体から出射された観察用光の照射領域を拡げることができるので、広範囲に加工対象物を観察することが可能となる。その結果、加工対象物の加工状態を確認し易くなり、処理の高速化を図ることができる。
本発明に係るレーザ加工方法では、加工対象物において、検出光の検出領域は加工用光の照射領域よりも広いことが好適である。このようにすれば、広範囲に加工対象物からの検出光を検出することができるので、加工対象物の加工状態を確認し易くなり、処理の高速化を図ることができる。
本発明に係るレーザ加工方法では、第1の導光体の出射側には、第1の導光体と第2の導光体にそれぞれ光学的に接続される第5の導光体が設けられ、第5の導光体に入射する検出光の第5の導光体の光軸に対する最大角度は、第5の導光体から出射された加工用光の拡がり角よりも大きいことが好適である。このようにすれば、第5の導光体から出射された加工用光の照射領域よりも、第5の導光体に入射する検出光の検出領域を拡げることができるので、広範囲に加工対象物からの検出光を検出することができる。その結果、加工対象物の加工状態を確認し易くなるので、処理の高速化を図ることができる。
本発明に係るレーザ加工方法では、第1の導光体は第2の導光体によって囲まれていることが好適である。このようにすれば、第2の導光体は第1の導光体の外側に配置されるので、第1の導光体から出射された加工用光の照射領域よりも第2の導光体に入射する検出光の検出領域を拡げることができるので、広範囲に加工対象物からの検出光を検出することができる。従って、加工対象物の加工状態を確認し易くなるので、処理の高速化を図ることができる。
本発明によれば、高速処理を可能としたレーザ加工装置及びその加工方法を提供することができる。
第1実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である 硬組織とマグロ肉との反射/散乱スペクトルを示す図である。 第1実施形態に係るレーザ加工装置の変形例を示す概略図ある。 第1実施形態に係るレーザ加工装置の変形例を示す概略図ある。 第2実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。 第2実施形態に係るレーザ加工装置の変形例を示す概略図である。 第2実施形態に係るレーザ加工装置の変形例を示す概略図である。 第3実施形態に係るレーザ加工装置の加工方法を示すフローチャートである。 第4実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。 バンドルファイバを示す断面図である。 第5実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。 バンドルファイバを示す断面図である。 第6実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。 集光レンズの色収差を利用して観察用光の照射範囲を拡げる方法を示す図である。
符号の説明
1,14,20,25,34,39,47,57,67 レーザ加工装置
2,35,45 加工用光光源(第1の発光部)
4,15,21 検出部
5 制御部
6,7,16,17,22,28 検出素子
8,31,32,36,46,48,58,68 光ファイバ(第1の導光体)
10,11,24,33,53,60,73 光ファイバ(第2の導光体)
12 バンドルファイバ
13A 歯(加工対象物)
13B 歯肉(加工対象物)
18,19 光フィルタ
23 プリズム(光路変更手段)
26 電子部品(加工対象物)
27 加工用光発光部(第1の発光部)
37 観察用光光源(第2の発光部)
38,42,44,50,63,70 光ファイバ(第3の導光体)
40 観察用光発光部(第2の発光部)
55,75,78 光ファイバ(第4の導光体)
65 光ファイバ(第5の導光体)
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
(第1実施形態)
図1は第1実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。レーザ加工装置1は、歯科治療に用いられる装置であって、歯13Aあるいは歯肉13B(加工対象物)を加工する為の加工用光を発する加工用光光源(第1の発光部)2と、歯13Aあるいは歯肉13B、あるいはその両方を観察する為の観察用光(照明光)である白色光を発するハロゲンランプ3と、歯13A、歯肉13Bからの複数波長の光である検出光を検出することが可能な検出部4と、加工用光光源2の発光状態を制御する制御部5とを備えている。
加工用光光源2は、特定波長408nmのレーザ光を出力する半導体レーザ素子を含んで構成されている。この加工用光光源2から発する加工用光は、加工用光光源2に光学的に接続される光ファイバ(第1の導光体)8によって、歯13Aあるいは歯肉13Bに導光される。
検出部4は、波長によって受光感度の異なる第1の検出素子6と第2の検出素子7とを備えている。第1の検出素子6は波長540nmの光に対して高い受光感度をもち、第2の検出素子7は波長610nmの光に対して高い受光感度をもっている。第1の検出素子6及び第2の検出素子7は、それぞれ光ファイバ(第2の導光体)10,11と光学的に接続され、光ファイバ10,11により導光されてきた異なる波長の光強度を検出し、検出した結果を制御部5に出力している。制御部5は、検出部4により検出された結果に基づき、加工用光光源2の発光状態を制御している。ハロゲンランプ3からの照明光は、ハロゲンランプ3と光学的に接続される光ファイバ9により歯13Aあるいは歯肉13B、あるいはその両方に向けて導光される。
歯13Aは硬組織(エナメル質、象牙質等)を、歯肉13Bは軟組織(歯肉等)を有する。図2は硬組織とマグロ肉との反射/散乱スペクトルを示す図である。マグロ肉は、軟組織である歯肉と略同様な構造を有するため、歯肉13Bに代えて用いられている。図2に示すように、硬組織と軟組織との反射/散乱スペクトルは、波長610nmの付近で最も高いピークをもつ。また、波長540nm付近で、双方の反射/散乱スペクトルの差は最も大きい。
従って、波長610nm時の反射/散乱スペクトルを100とした場合、波長540nmでの硬組織の反射/散乱スペクトルの相対強度が約85となり、軟組織の反射/散乱スペクトルの相対強度が約68となる。そして、硬組織(歯13A)の判定閾値を85と、軟組織(歯肉13B)の判定閾値を68とした場合、検出部4により検出された波長540nmの光強度と波長610nmの光強度との比率を算出し、算出した値と判定閾値との比較を行うことによって、歯13Aおよび歯肉13Bのいずれかが照射対象領域にあるかを容易に判断することが可能である。
光ファイバ8,9,10,11は、歯13A側で束ねられ、固定されている。これらの光ファイバ8,9,10,11は、バンドルファイバ12を構成している。このように光ファイバ8,9,10,11を束ねることにより、レーザ加工装置1を小型化することができると共に、装置の操作を容易に行うことができる。また、バンドルファイバ12の先端には、集光レンズ(図示せず)がバンドルファイバ12の軸方向に沿って移動可能に設置されている。
このように構成されたレーザ加工装置1では、加工用光光源2から発する加工用光が光ファイバ8により導光され、歯13Aあるいは歯肉13Bに照射され、ハロゲンランプ3から発する照明光が光ファイバ9により導光され、歯13Aあるいは歯肉13B、あるいはその両方に照射される。これによって、歯13Aあるいは歯肉13Bで生じた蛍光、照明光及び加工用光の反射光、照明光及び加工用光の散乱光、輻射光などを含む複数波長の光(すなわち検出光)は、光ファイバ10,11により検出部4まで導光され、第1の検出素子6と第2の検出素子7により検出される。制御部5は、その検出結果に基づいて歯13Aあるいは歯肉13Bの加工状態を特定すると共に、加工用光光源2の発光状態を制御する。このように直接に複数波長の光を検出し、加工状態を特定することで、従来のように温度変化で加工状態の特定する場合と比べると、処理速度を大きく向上し、処理の高速化を図ることが可能となる。
また、歯13Aおよび歯肉13Bからの複数波長の光を検出し、検出した結果に基づき加工用光光源2の発光状態を制御することで、歯13Aまたは歯肉13Bの加工状態に応じて照射条件を適宜に調整することが可能となるので、加工の精度を高めることができる。さらに、検出部4は、波長によって受光感度の異なる第1の検出素子6及び第2の検出素子7を有するので、検出精度を向上し、加工状態を特定する信頼性を高める効果がある。
次に、第1実施形態に係るレーザ加工装置1を用いたレーザ加工(治療)方法について説明する。
初めに、第1ステップでは、制御部5を介してハロゲンランプ3から照明光を発生させ、歯13Aあるいは歯肉13B、あるいはその両方に照射する。このとき、最大照射時間は20msで行う。また、照射する際に、照明光が拡散するように、バンドルファイバ12の先端に設けられた集光レンズをバンドルファイバ12の軸方向に沿って移動して、広範囲の照射範囲を確保する。
続いて、第2ステップでは、歯13Aあるいは歯肉13Bからの複数波長の光である検出光を検出し、検出した検出光の特性により照射対象領域を特定する。照明光の照射により、歯13A(硬組織)と歯肉13B(軟組織)とがそれぞれ蛍光を発生したり、照明光を反射したりする。そして、これらの蛍光、照明光の反射光、照明光の散乱光、輻射光を含む複数波長の光は、光ファイバ10,11に入射し、検出部4まで導光される。
検出部4は、波長540nmの光に対して高い受光感度をもつ第1の検出素子6と、波長610nmの光に対して高い受光感度をもつ第2の検出素子7とを備えるので、光ファイバ10,11により導光された歯13Aあるいは歯肉13Bからの複数波長の光のうち、波長540nm及び610nmの光が検出される。その検出結果は、制御部5に入力される。制御部5では、検出部4により検出された波長540nmの光強度と波長610nmの光強度との比率を算出し、算出した値と判定閾値との比較を行う。そして、算出した値が0.68付近であれば、照射対象領域が歯肉13B(軟組織)であると判断され、一方、算出した値が0.85付近であれば、照射対象領域が歯13A(硬組織)であると判断される。これによって、照射対象領域が容易に特定される。
続いて、第3ステップでは、特定した照射対象領域に加工用光を照射し、歯13Aまたは歯肉13Bを加工する。例えば、照射対象領域が歯肉13B(軟組織)であると判断された場合に、制御部5は加工用光光源2からの発光状態を継続するように加工用光光源2を制御する。また、照射対象領域が歯13A(硬組織)であると判断された場合に、制御部5は、加工用光光源2からの発光状態を停止するように加工用光光源2を制御する。
第3ステップにおいて、照射対象領域に加工用光を照射する際に、バンドルファイバ12の先端に設けられた集光レンズをバンドルファイバ12の軸方向に沿って移動して、加工用光を照射対象領域に集光させる。
このように歯13Aあるいは歯肉13Bからの複数波長の光特性を検出し、検出結果に基づいて照射対象領域を特定した後、その照射対象領域を加工することにより、加工不要な部分を誤って加工することを防止でき、歯13Aあるいは歯肉13Bを加工する速度を向上することが可能となる。また、歯13Aあるいは歯肉13Bの加工状態に応じて照射条件を適宜に調整することが可能となるので、加工の精度を高めることができる。
以下、図3及び図4を参照しつつ第1実施形態に係るレーザ加工装置1の変形例について説明する。
図3に示す変形例では、レーザ加工装置14の検出部15は、それぞれ異なる中心波長の光を透過または反射させる光フィルタ18,19と、複数波長の光を検出可能な検出素子16,17とが1対1の組み合わせにより構成されている。光フィルタ18は、波長540nmの光に対して高い透過率をもち、波長610nmの光に対して低い透過率をもっている。一方、光フィルタ19は、波長610nmの光に対して高い透過率をもち、波長540nmの光に対して低い透過率をもっている。検出素子16,17は、波長540nm及び波長610nmを含む複数波長の光を検出可能である。
このような構成により、歯13Aあるいは歯肉13Bからの蛍光、照明光の反射光、照明光の散乱光、輻射光を含む複数波長の光は、光ファイバ10,11により光フィルタ18,19にそれぞれ導光される。そして、複数波長の光のうち波長540nmの光は、光フィルタ18を透過し検出素子16に入射し、検出素子16により検出され、波長610nmの光は、光フィルタ19を透過し検出素子17に入射し、検出素子17により検出される。このような構成を有するレーザ加工装置14は、第1実施形態に係るレーザ加工装置1と同様な効果が得られるほか、検出部15の構成を簡単化することでき、装置全体のコスト削減を図ることが可能となる。
図4に示す変形例では、レーザ加工装置20の検出部21は、1つの検出素子22と、波長に応じて光路を変更するプリズム(光路変更手段)23とを含んで構成されている。プリズム23は、歯13Aあるいは歯肉13Bで生じる複数波長の光を導光する光ファイバ(第2の導光体)24と光学的に接続されている。検出素子22は、波長540nm及び波長610nmを含む複数波長の光を検出可能である。
このような構成により、歯13Aあるいは歯肉13Bからの蛍光、照明光の反射光、照明光の散乱光、輻射光を含む複数波長の光は、光ファイバ24によりプリズム23に導光される。プリズム23では、複数波長の光のうち波長540nmの光と波長610nmの光の光路を変更し、プリズム23の回転により検出素子22への光路を切り替える。従って、波長540nmの光と波長610nmの光は、検出素子22によりそれぞれ検出される。このような構成を有するレーザ加工装置20は、第1実施形態に係るレーザ加工装置1と同様な効果が得られるほか、検出部21の構成を簡単化することができ、装置全体のコスト低減を図ることが可能となる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係るレーザ加工装置25について説明する。図5は第2実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。レーザ加工装置25は、電子部品加工に用いられる装置であって、電子部品(加工対象物)26を加工する為の加工用光を発する加工用光発光部(第1の発光部)27と、電子部品26からの複数波長の光である検出光を検出することが可能な検出素子(検出部)28と、加工用光発光部27の発光状態を制御する制御部5とを備えている。
加工用光発光部27は、中心波長が異なる2つの光源を有し、波長408nmのレーザ光を出力する第1加工用光光源29と、波長910nmのレーザ光を出力する第2加工用光光源30とを含んで構成されている。これらの加工用光光源29,30から発する加工用光は、それぞれと光学的に接続される光ファイバ(第1の導光体)31,32により、電子部品26に向けて導光される。
検出素子28は、波長408nm及び波長910nmを含む複数波長の光を検出可能な素子を有し、光ファイバ(第2の導光体)33と光学的に接続されている。検出素子28は、光ファイバ33により導光されてきた異なる波長の光強度を検出し、検出した結果を制御部5に出力している。
制御部5は、検出素子28により検出された結果に基づき、加工用光発光部27の発光状態を制御している。すなわち、制御部5では、検出素子28により検出された波長408nmの光強度と波長910nmの光強度との比率を算出し、算出した値と判定閾値との比較を行うことによって、電子部品26の照射対象領域を特定する。
光ファイバ31,32,33は、電子部品26側で束ねられ、固定されている。これらの光ファイバ31,32,33は、バンドルファイバ12を構成している。このように光ファイバ31,32,33を束ねることにより、レーザ加工装置25を小型化することができると共に、装置の操作を容易に行うことができる。また、バンドルファイバ12の先端には、集光レンズ(図示せず)がバンドルファイバ12の軸方向に沿って移動可能に設置されている。
このように構成されたレーザ加工装置25では、第1加工用光光源29及び第2加工用光光源30から発する加工用光が、それぞれ光ファイバ31,32により導光され、電子部品26に照射される。そして、この照射により電子部品26で生じる複数波長の光は、光ファイバ33により検出素子28に導光され、検出素子28により検出される。制御部5は、その検出結果に基づいて電子部品26の照射対象領域を特定すると共に、加工用光発光部27の発光状態を制御する。このように直接に複数波長の光を検出し、加工状態を特定することで、従来のように温度変化で加工状態の良否を判定する場合と比べると、処理速度を大きく向上し、処理の高速化を図ることが可能となる。
また、電子部品26からの複数波長の光を検出し、検出した結果に基づき第1加工用光光源29及び第2加工用光光源30の発光状態を制御することで、電子部品26の加工状態に応じて照射条件を適宜に調整することが可能となるので、加工の精度を高めることができる。さらに、加工用光発光部27は、中心波長が異なる2つの光源を有するので、電子部品26の加工状態に応じて、中心波長が異なる2種類の加工用光を適宜に選択することが可能となり、加工精度を一層高めることができる。
次に、第2実施形態に係るレーザ加工装置25を用いたレーザ加工方法について説明する。
初めに、第1ステップでは、制御部5を介して第1加工用光光源29及び第2加工用光光源30からそれぞれ加工用光を発生させ、電子部品26に照射する。このとき、電子部品26に損傷を与えないように加工用光の強度を弱くし、最大照射時間が20msで行う。また、電子部品26を照射する際に、第1加工用光光源29及び第2加工用光光源30から発生した加工用光を拡散するように、バンドルファイバ12の先端に設けられた集光レンズをバンドルファイバ12の軸方向に沿って移動して、広範囲の照射範囲を確保する。
続いて、第2ステップ及び第3ステップでは、電子部品26からの複数波長の光を検出し、検出光の特性により照射対象を判断し、電子部品26を加工する。具体的には、加工用光の照射により、電子部品26に含まれる金属材料である金、錫等及び電子部品26を搭載するガラスエポキシ基板がそれぞれ加工用光を反射したり、蛍光を発生したりする。そして、これらの加工用光の反射光、蛍光、加工用光の散乱光、及び輻射光を含む複数波長の光(すなわち検出光)は、光ファイバ33に入射し、検出素子28に導光される。
検出素子28では、電子部品26で生じた複数波長の光のうち、加工用光の反射光である波長408nm及び波長910nmの光が検出される。その検出結果は、制御部5に入力される。制御部5では、検出素子28により検出された波長408nmの光強度と波長910nmの光強度との比率を算出し、算出した値と判定閾値との比較を行う。
例えば、金に対して判定閾値をαとし、錫に対して判定閾値をβとした場合、算出した値がα付近であれば、電子部品26の照射対象領域が金であると判断され、第1加工用光光源29を動作させ、波長408nmの光を照射する。また、算出した値がβ付近であれば、電子部品26の照射対象領域が錫であると判断され、第1加工用光光源29及び第2加工用光光源30を動作させ、波長408nm及び波長910nmの光を照射する。それ以外であれば照射対象領域がガラスエポキシ基板と判断し、第1加工用光光源29及び第2加工用光光源30の発光状態を停止する。
このように電子部品26からの反射光の光特性を検出し、検出結果に基づいて照射対象を判断し、電子部品26を加工することにより、電子部品26を加工する速度を向上することが可能となると共に、加工の精度を高めることができる。
以下、図6及び図7を参照しつつ第2実施形態に係るレーザ加工装置25の変形例について説明する。
図6に示す変形例では、レーザ加工装置34は、観察用光光源(第2の発光部)37をさらに備え、加工用光発光部が加工用光光源(第1の発光部)35を含んで構成されている。
加工用光光源35は、特定波長408nmのレーザ光を出力する半導体レーザ素子を有する。加工用光光源35から発する加工用光は、加工用光光源35に光学的に接続される光ファイバ(第1の導光体)36により、電子部品26に導光される。観察用光光源37は、電子部品26を観察する為の観察用光を発するものであって、特定波長660nmのレーザ光を出力する半導体レーザ素子を含んで構成されている。観察用光は光ファイバ(第3の導光体)38により電子部品26まで導光される。
このような構成を有するレーザ加工装置34を用いてレーザ加工する際に、加工用光及び観察用光を電子部品26に照射し、検出素子28により加工用光及び観察用光の反射光である波長408nm及び波長660nmの光を検出する。そして、検出された波長408nmの光強度と波長660nmの光強度との比率に基づき照射対象領域を特定し、加工用光を照射することによって、電子部品26を加工する。
図7に示す変形例では、レーザ加工装置39は、加工用光光源(第1の発光部)45と観察用光発光部(第2の発光部)40とを備えている。加工用光光源45は、特定波長308nmのレーザ光を出力する半導体レーザ素子を有する。加工用光は、加工用光光源45に光学的に接続される光ファイバ(第1の導光体)46により、電子部品26に導光される。
観察用光発光部40は、電子部品26を観察する為の観察用光を発するものであって、中心波長が異なる2つの光源を有し、波長408nmのレーザ光を出力する第1観察用光光源41と、波長660nmのレーザ光を出力する第2観察用光光源43とを含んで構成されている。これらの観察用光光源41,43から発する観察用光は、それぞれと光学的に接続される光ファイバ(第3の導光体)42,44により、電子部品26に導光される。
このような構成を有するレーザ加工装置39を用いてレーザ加工する際に、第1観察用光光源41及び第2観察用光光源43から発せられる観察用光を電子部品26に照射し、検出素子28によって観察用光の反射光である波長408nm及び波長660nmの光を検出する。そして、検出された波長408nmの光強度と波長660nmの光強度との比率に基づき照射対象領域を特定し、特定波長308nmの加工用光を照射することによって、電子部品26を加工する。
(第3実施形態)
以下、図8を参照しつつ、レーザ加工装置1を用いた歯肉13Bの切開について説明する。
手順S1(第1ステップ)では、制御部5を介してハロゲンランプ3から照明光を発生させ、歯13Aと歯肉13Bに照射する。このとき、最大照射時間は20msである。
手順S2(第2ステップ)では、歯13Aと歯肉13Bとからの検出光が検出され、手順S3(第2ステップ)では検出された検出光のスペクトル変化に基づき加工状態の変化の判断が行われる。このとき、照明光の照射によって歯13Aと歯肉13Bとがそれぞれ蛍光を発生したり、照明光を反射したりする。これらの蛍光、照明光の反射光、照明光の散乱光、輻射光を含む検出光は、光ファイバ10,11に入射し、検出部4まで導光される。
検出部4は、波長540nmの光に対して高い受光感度をもつ第1の検出素子6と、波長610nmの光に対して高い受光感度をもつ第2の検出素子7とを備えるので、光ファイバ10,11により導光された歯13Aと歯肉13Bとからの複数波長の光のうち、波長540nm及び610nmの光が検出される。その検出結果は、制御部5に入力される。制御部5では、検出された波長540nmと610nmの光のそれぞれのスペクトルの変化に基づいて加工状態変化の度合いを判断する。
そして、波長540nmと610nmの光のスペクトルの変化がないと判断された場合、手順S4(第3ステップ)に進む。手順S4では、制御部5を介し加工用光光源2の発光状態を維持させて歯肉13Bの切開が行われる。一方、波長540nmと610nmの光のスペクトルの変化があったと判断された場合、手順S5(第3ステップ)に進む。この手順S5では、制御部5を介して加工用光のパワーを小さくし、又は加工用光の照射を停止するように加工用光光源2の発光状態が制御される。例えば、歯肉13Bの切開中に波長540nmと610nmの光のスペクトルの変化があって歯13Aに接近していると判断された場合、制御部5は加工用光光源2から発生した加工用光のパワーを弱めるように加工用光光源2を制御する。また、波長540nmと610nmの光のスペクトルの変化があって加工用光が歯13Aに当たったと判断された場合、制御部5は加工用光光源2からの発光状態を停止するように加工用光光源2を制御する。そして、手順S1〜S5は、例えば加工用光が歯13Aに当たるまで必要な回数分繰り返される。
このように検出光のスペクトルの変化に基づいて歯肉13Bの切開状態を随時確認し、切開状態に応じて加工用光光源2から発生した加工用光のパワーを適宜に調整することで、歯13Aに損傷を与えることを抑制すると共に、加工の精度を高めることができる。
(第4実施形態)
図9に示すように、レーザ加工装置47は、加工用光光源から発せられる加工用光を加工対象物へと導光する光ファイバ(第1の導光体)48と、観察用光光源から発せられる観察用光を加工対象物へと導光する光ファイバ(第3の導光体)50と、加工対象物で生じる複数波長の検出光を検出部に導光する光ファイバ(第2の導光体)53と、検出部により検出された結果に基づいて加工用光光源と観察用光光源との発光状態を制御する制御部とを備える。本実施形態に係る加工用光光源、観察用光光源及び制御部は、図6に示す変形例における加工用光光源35、観察用光光源37及び検出部4と同様であり、検出部は、図4に示す変形例における検出部21と同様であるため、重複説明を省略する。
光ファイバ48と光ファイバ50との出射端には、これらの光ファイバ48,50にそれぞれ光学的に接続される光ファイバ(第4の導光体)55が設けられている。光ファイバ55の付近には、加工対象物からの検出光を導光する光ファイバ53が設置されている。光ファイバ48と光ファイバ55とは、集光レンズ49,54と、集光レンズ49,54の間に配置された光フィルタ52とを介して互いに接続されている。一方、光ファイバ50と光ファイバ55とは、集光レンズ51,54と、集光レンズ51,54との間に配置された光フィルタ52とを介して互いに接続されている。
光フィルタ52は、光ファイバ48により導光された加工用光を透過させ、光ファイバ50により導光された観察用光を反射させるものである。従って、光ファイバ48から出射された加工用光は、集光レンズ49によって集光され、光フィルタ52を透過した後、更に集光レンズ54により集光され、光ファイバ55に入射して光ファイバ55から加工対象物に出射される。一方、光ファイバ50から出射された観察用光は、集光レンズ51によって集光され、光フィルタ52に反射された後、更に集光レンズ54により集光され、光ファイバ55に入射して光ファイバ55から加工対象物に出射される。
図9に示すように、光ファイバ55から出射された観察用光の拡がり角θ1は、この光ファイバ55から出射された加工用光の拡がり角θ2よりも大きい。このようにすれば、光ファイバ55から出射された加工用光の照射領域よりも観察用光の照射領域を拡げることができるので、広範囲に加工対象物を観察することが可能となる。その結果、加工対象物の加工状態を確認し易くなり、レーザ加工処理の高速化を図ることができる。
また、加工対象物において加工用光の照射領域よりも観察用光の照射領域を広くする方法として、上述した方法のほか、図10及び図14に示す方法が挙げられる。図10に示す方法では、バンドルファイバ56は断面六角形状に形成され、その中央には、7本の光ファイバ48が設けられ、光ファイバ48の周囲には、30本の光ファイバ50が配列されている。このように構成されたバンドルファイバ56にあっては、光ファイバ50が光ファイバ48の外側に配置されるので、光ファイバ50から出射された観察用光の照射領域は光ファイバ48から出射された加工用光の照射領域よりも広いので、広範囲に加工対象物を観察することができる。従って、加工対象物の加工状態を確認し易くなり、レーザ加工処理の高速化を図ることができる。
図14に示す方法では、光ファイバ48と光ファイバ50との出射端には、これらの光ファイバ48,50にそれぞれ光学的に接続された光ファイバ(第4の導光体)78が設けられている。光ファイバ78の先端には、集光レンズ79が設置されている。光ファイバ48により導光された加工用光(特定波長408nm)と、光ファイバ50により導光された観察用光(特定波長660nm)とは、互いに波長が異なるので、集光レンズ79の色収差によって加工対象物での焦点位置は異なる。そして、加工用光の焦点位置に合わせて加工用光を結像させた場合(図14の実線部分)、観察用光の照射範囲(図14の破線部分)を拡げることが可能となる。このようにすれば、広範囲に加工対象物を観察することができるので、加工対象物の加工状態を確認し易くなり、レーザ加工処理の高速化を図ることができる。なお集光レンズ79は光ファイバ78の軸方向に沿って移動可能に設置されていてもよい。このようにすれば、色収差が無いまたは少ないレンズを使用しても加工対象物での焦点位置を充分に変えることができ、観察用光の照射範囲を広げることが可能となる。もちろん、レンズの色収差を利用することと、レンズ設置位置を移動可能にすることの両者を組み合わせることが可能であることは言うまでもない。
(第5実施形態)
図11に示すように、レーザ加工装置57は、加工用光光源から発せられる加工用光を加工対象物へと導光する光ファイバ(第1の導光体)58と、加工対象物からの検出光を検出部まで導光する光ファイバ(第2の導光体)60と、観察用光光源から発せられる観察用光を加工対象物へと導光する光ファイバ(第3の導光体)63と、検出部により検出された結果に基づいて加工用光光源と観察用光光源との発光状態を制御する制御部とを備える。本実施形態に係る加工用光光源、観察用光光源及び制御部は、図6に示す変形例における加工用光光源35、観察用光光源37及び検出部4と同様であり、検出部は、図4に示す変形例における検出部21と同様であるため、重複説明を省略する。
光ファイバ58の出射端には、光ファイバ58,60にそれぞれ光学的に接続される光ファイバ(第5の導光体)65が設けられている。光ファイバ65の付近には、観察用光を加工対象物へと導光する光ファイバ63が設置されている。光ファイバ58と光ファイバ65とは、集光レンズ59,64と、集光レンズ59,64の間に配置された光フィルタ62とを介して互いに接続されている。一方、光ファイバ60と光ファイバ65とは、集光レンズ61,64と、集光レンズ61,64との間に配置された光フィルタ62とを介して互いに接続されている。
光フィルタ62は、光ファイバ58により導光された加工用光を透過させ、光ファイバ65により導光された検出光を反射させるものである。従って、光ファイバ58から出射された加工用光は、集光レンズ59によって集光され、光フィルタ62を透過した後、更に集光レンズ64により集光され、光ファイバ65に入射して光ファイバ65から加工対象物に出射される。一方、光ファイバ65に入射した検出光は、集光レンズ64によって集光され、光フィルタ62に反射された後、更に集光レンズ61により集光され、光ファイバ60に入射して検出部まで導光される。
図11に示すように、光ファイバ65に入射した検出光の光ファイバ65の光軸L1に対する最大角度θ3は、出射された加工用光の拡がり角θ4よりも大きい。この場合、光ファイバ65から出射された加工用光の照射領域よりも光ファイバ65に入射した検出光の検出領域を拡げることができるので、広範囲に加工対象物からの検出光を検出することが可能となる。その結果、加工対象物の加工状態を確認し易くなるので、処理の高速化を図ることができる。
また、加工対象物において加工用光の照射領域よりも検出光の検出領域を広くする方法として、上述した方法のほか、図12に示す方法が挙げられる。図12に示すように、バンドルファイバ66は断面六角形状に形成され、その中央には、7本の光ファイバ58が設けられ、光ファイバ58の周囲には、30本の光ファイバ60が配列されている。このように構成されたバンドルファイバ66にあっては、光ファイバ60が光ファイバ58の外側に配置されるので、光ファイバ58から出射された加工用光の照射領域よりも光ファイバ60に入射した検出光の検出領域を拡げることができるので、広範囲に加工対象物からの検出光を検出することが可能となる。従って、加工対象物の加工状態を確認し易くなるので、処理の高速化を図ることができる。
(第6実施形態)
図13に示すように、レーザ加工装置67は、加工用光光源から発せられる加工用光を加工対象物へと導光する光ファイバ(第1の導光体)68と、観察用光光源から発せられる観察用光を加工対象物へと導光する光ファイバ(第3の導光体)70と、加工対象物で生じる複数波長の検出光を検出部に導光する光ファイバ(第2の導光体)73と、検出部により検出された結果に基づいて加工用光光源と観察用光光源との発光状態を制御する制御部とを備える。本実施形態に係る加工用光光源、観察用光光源及び制御部は、図6に示す変形例における加工用光光源35、観察用光光源37及び検出部4と同様であり、検出部は、図4に示す変形例における検出部21と同様であるため、重複説明を省略する。
光ファイバ68と光ファイバ70との出射端には、光ファイバ68,70,73にそれぞれ光学的に接続される光ファイバ(第4の導光体)75が設けられている。光ファイバ68と光ファイバ75とは、集光レンズ69,74と、集光レンズ69,74の間に配置された2つの光フィルタ72,77とを介して互いに接続されている。光ファイバ70と光ファイバ75とは、集光レンズ71,74と、集光レンズ71,74との間に配置された光フィルタ72とを介して互いに接続されている。また、光ファイバ73と光ファイバ75とは、集光レンズ74,76と、集光レンズ74,76の間に配置された光フィルタ72,77とを介して互いに接続されている。
光フィルタ72は、光ファイバ68により導光された加工用光、及び光ファイバ75により導光された検出光を透過させて、光ファイバ70により導光された観察用光を反射させるものである。光フィルタ77は、光ファイバ68により導光された加工用光を透過させ、光ファイバ75により導光された検出光を反射させるものである。従って、光ファイバ68から出射された加工用光は、集光レンズ69によって集光され、光フィルタ77,72を透過した後、更に集光レンズ74により集光され、光ファイバ75に入射して光ファイバ75から加工対象物に出射される。光ファイバ70から出射された観察用光は、集光レンズ71によって集光され、光フィルタ72に反射された後、更に集光レンズ74により集光され、光ファイバ75に入射して光ファイバ75から加工対象物に出射される。光ファイバ75に入射した検出光は、集光レンズ74によって集光され、光フィルタ72を透過した後、光フィルタ77に反射され、更に集光レンズ61により集光され、光ファイバ73に入射して検出部まで導光される。
図13に示すように、光ファイバ75から出射された観察用光の拡がり角θ5は、この光ファイバ75から出射された加工用光の拡がり角θ6よりも大きい。光ファイバ75に入射した検出光の光ファイバ75の光軸L2に対する最大角度θ7は、観察用光の拡がり角θ5と同じである。このようにすれば、光ファイバ75から出射された加工用光の照射領域よりも、出射された観察用光の照射領域と光ファイバ75に入射した検出光の検出領域とを拡げることができるので、広範囲に加工対象物を観察することができると共に広範囲に加工対象物からの検出光を検出することが可能となる。その結果、加工対象物の加工状態を確認し易くなり、レーザ加工処理の高速化を図ることができる。なお、観察用光の拡がり角θ5と、検出光の光ファイバ75の光軸L2に対する最大角度θ7とは必ずしも同じでなくてもよく、それぞれが加工用光の拡がり角θ6より大きければ異なってもよい。
本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、歯科治療と電子部品加工に用いられたレーザ加工装置について説明したが、レーザ加工装置の使用はこれらの用途に限らず、その他の分野にも適用可能である。また、本方法あるいは本加工装置を用いれば、照射対象に対するレーザ照射位置を相対的に変化させながら順次加工していくような場合にも同様な効果が得られる。

Claims (19)

  1. 加工対象物を加工する為の加工用光を発する第1の発光部と、
    前記第1の発光部から発せられる加工用光を前記加工対象物へと導光する第1の導光体と、
    前記加工対象物で生じる複数波長の光を導光する第2の導光体と、
    前記第2の導光体により導光される前記加工対象物からの複数波長の光を検出する検出部と、
    前記検出部により検出された結果に基づき、前記第1の発光部の発光状態を制御する制御部と、
    を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 前記検出部は、異なる波長の光それぞれの光強度を検出し、
    前記制御部は、前記検出部により検出された異なる波長の光それぞれの光強度の比率に基づき、前記第1の発光部の発光状態を制御する、
    ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工装置。
  3. 前記検出部は、波長によって受光感度の異なる複数の検出素子を含むことを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工装置。
  4. 前記検出部は、
    それぞれ異なる中心波長の光を透過または反射させる光フィルタと、
    前記光フィルタを透過し、または前記光フィルタにより反射された異なる中心波長の光の強度を検出する複数の検出素子と、
    を含むことを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工装置。
  5. 前記検出部は、
    1つの検出素子と、
    波長に応じて光路を変更し、前記検出素子への光路を切り替える光路変更手段と、
    を含むことを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工装置。
  6. 前記第1の発光部は、中心波長が異なる複数の光源を含むことを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工装置。
  7. 前記加工対象物を観察する為の観察用光を発する第2の発光部と、
    前記第2の発光部から発せられる観察用光を前記加工対象物へと導光する第3の導光体と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載のレーザ加工装置。
  8. 前記第2の発光部は、中心波長が異なる複数の光源を含むことを特徴とする請求項7に記載のレーザ加工装置。
  9. 少なくとも前記第1の導光体及び前記第3の導光体は、前記加工対象物側で束ねられ、固定されていることを特徴とする請求項7に記載のレーザ加工装置。
  10. 請求項7に記載のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法であって、
    加工対象物に対し、加工用光及び観察用光の少なくとも一方の光を照射する第1ステップと、
    前記加工対象物からの複数波長の光である検出光を検出し、検出した検出光の特性により照射対象領域を特定する第2ステップと、
    特定した前記照射対象領域に加工用光を照射し、前記加工対象物を加工する第3ステップと、
    を備えることを特徴とするレーザ加工方法。
  11. 前記第3ステップにおいて、照射時の加工用光の強度は、前記第1ステップにおける照射時の加工用光の強度よりも高いことを特徴とする請求項10に記載のレーザ加工方法。
  12. 請求項7に記載のレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法であって、
    加工対象物に対し、加工用光及び観察用光の少なくとも一方の光を照射する第1ステップと、
    前記加工対象物からの複数波長の光である検出光を検出し、検出した検出光の特性により前記加工対象物の温度変化または状態変化を判断する第2ステップと、
    判断した結果に基づき、前記加工対象物に照射する加工用光を制御する第3ステップと、
    を備えることを特徴とするレーザ加工方法。
  13. 前記第2ステップにおいて、検出光のスペクトルの変化に基づき状態変化の度合いを判断し、
    検出光のスペクトルの変化があったと判断された場合、前記第3ステップにおいて前記加工対象物に照射する加工用光のパワーを小さくし、又は加工用光の照射を停止するように前記第1の発光部の発光状態を制御することを特徴とする請求項12に記載のレーザ加工方法。
  14. 前記加工対象物において、観察用光の照射領域は加工用光の照射領域よりも広いことを特徴とする請求項10〜13の何れか1項に記載のレーザ加工方法。
  15. 前記第1の導光体と前記第3の導光体との出射端には、前記第1の導光体と前記第3の導光体にそれぞれ光学的に接続される第4の導光体が設けられ、
    前記第4の導光体から出射された観察用光の拡がり角は、前記第4の導光体から出射された加工用光の拡がり角よりも大きいことを特徴とする請求項14に記載のレーザ加工方法。
  16. 前記第1の導光体は前記第3の導光体によって囲まれていることを特徴とする請求項14に記載のレーザ加工方法。
  17. 前記加工対象物において、検出光の検出領域は加工用光の照射領域よりも広いことを特徴とする請求項10〜16の何れか1項に記載のレーザ加工方法。
  18. 前記第1の導光体の出射側には、前記第1の導光体と前記第2の導光体にそれぞれ光学的に接続される第5の導光体が設けられ、
    前記第5の導光体に入射する検出光の前記第5の導光体の光軸に対する最大角度は、前記第5の導光体から出射された加工用光の拡がり角よりも大きいことを特徴とする請求項17に記載のレーザ加工方法。
  19. 前記第1の導光体は前記第2の導光体によって囲まれていることを特徴とする請求項17に記載のレーザ加工方法。
JP2008554062A 2007-01-17 2008-01-16 レーザ加工装置及びその加工方法 Pending JPWO2008087984A1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007008402 2007-01-17
JP2007008402 2007-01-17
PCT/JP2008/050445 WO2008087984A1 (ja) 2007-01-17 2008-01-16 レーザ加工装置及びその加工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2008087984A1 true JPWO2008087984A1 (ja) 2010-05-06

Family

ID=39635986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008554062A Pending JPWO2008087984A1 (ja) 2007-01-17 2008-01-16 レーザ加工装置及びその加工方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20100068673A1 (ja)
EP (1) EP2105238A4 (ja)
JP (1) JPWO2008087984A1 (ja)
KR (1) KR20090113291A (ja)
CN (1) CN101588888A (ja)
WO (1) WO2008087984A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021013937A (ja) * 2019-07-10 2021-02-12 国立研究開発法人理化学研究所 レーザ加工装置

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102099145B (zh) * 2008-07-16 2014-08-13 住友电气工业株式会社 激光加工装置及其加工方法
JP5328708B2 (ja) * 2010-03-30 2013-10-30 三菱電機株式会社 レーザ加工装置
JP2013034569A (ja) * 2011-08-05 2013-02-21 Gc Corp 口腔内検査装置、口腔内検査装置の作動方法
WO2013033099A1 (en) * 2011-08-29 2013-03-07 Tk Holdings Inc. System for non-invasive measurement of an analyte in a vehicle driver
EP3407830B1 (en) * 2016-12-07 2019-06-05 Koninklijke Philips N.V. Apparatus for protection of soft tissues against a teeth whitening substance
CN111479498A (zh) 2017-12-12 2020-07-31 皇家飞利浦有限公司 测量局部口腔炎症时自动进行亮度/增益控制的方法和系统
DE102018112129A1 (de) * 2018-05-18 2019-11-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur generativen Herstellung eines Bauteils, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Kraftfahrzeug
US20220051406A1 (en) * 2019-02-01 2022-02-17 Andrew Timothy Jang Dental imaging mixed reality system
US11455721B2 (en) * 2019-02-01 2022-09-27 Andrew Timothy Jang Multiwave dental imaging system
US10992605B2 (en) * 2019-09-09 2021-04-27 PAG Financial International LLC Systems and methods for operating a mobile application using a conversation interface
CN112044874B (zh) * 2020-09-27 2022-02-25 厦门理工学院 一种激光清洗的实时监测系统及其监测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003103386A (ja) * 2001-09-26 2003-04-08 Komatsu Ltd Yagレーザ溶接のモニタリング装置
JP2005034885A (ja) * 2003-07-16 2005-02-10 Fanuc Ltd レーザ溶接装置
JP2005536359A (ja) * 2002-08-27 2005-12-02 ユジノール ワークピースのレーザ・ビームによる溶接、肉盛りあるいは加工作業の、検査装置及び検査方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4980763A (en) * 1989-06-12 1990-12-25 Welch Allyn, Inc. System for measuring objects viewed through a borescope
DE4015066A1 (de) * 1990-05-10 1991-11-14 Hans Wilhelm Bergmann Vorrichtung und verfahren zur automatischen kontrolle von zahnbehandlungen und chirurgischen eingriffen mit hilfe gepulster laser
JP2846150B2 (ja) * 1991-06-06 1999-01-13 三菱重工業株式会社 レーザ溶接モニタリング方法及びその装置
JPH05335735A (ja) 1992-06-03 1993-12-17 Mitsubishi Electric Corp レーザolb装置及び半導体装置の実装方法
US5690486A (en) * 1995-07-28 1997-11-25 Dentalase Corporation Dental tooth color detector apparatus and method
DE29705934U1 (de) * 1997-04-03 1997-06-05 Kaltenbach & Voigt Gmbh & Co, 88400 Biberach Diagnose- und Behandlungsvorrichtung für Zähne
US6271913B1 (en) * 1997-07-01 2001-08-07 Lj Laboratories, Llc Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
JP3926087B2 (ja) * 2000-07-18 2007-06-06 レーザーフロントテクノロジーズ株式会社 グリーンシートの穴あけ加工装置
US7217266B2 (en) * 2001-05-30 2007-05-15 Anderson R Rox Apparatus and method for laser treatment with spectroscopic feedback
US7218822B2 (en) * 2004-09-03 2007-05-15 Chemimage Corporation Method and apparatus for fiberscope

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003103386A (ja) * 2001-09-26 2003-04-08 Komatsu Ltd Yagレーザ溶接のモニタリング装置
JP2005536359A (ja) * 2002-08-27 2005-12-02 ユジノール ワークピースのレーザ・ビームによる溶接、肉盛りあるいは加工作業の、検査装置及び検査方法
JP2005034885A (ja) * 2003-07-16 2005-02-10 Fanuc Ltd レーザ溶接装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021013937A (ja) * 2019-07-10 2021-02-12 国立研究開発法人理化学研究所 レーザ加工装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20100068673A1 (en) 2010-03-18
EP2105238A4 (en) 2012-04-25
CN101588888A (zh) 2009-11-25
EP2105238A1 (en) 2009-09-30
WO2008087984A1 (ja) 2008-07-24
KR20090113291A (ko) 2009-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPWO2008087984A1 (ja) レーザ加工装置及びその加工方法
JP4812430B2 (ja) 内視鏡装置
US20140005483A1 (en) Light source apparatus and endoscope system
RU2607502C2 (ru) Способ управления процессом лазерной резки и устройство лазерной резки для его осуществления
JP4489146B2 (ja) 蛍光検出装置及び蛍光検出方法
JP2008284030A (ja) 照明光検出用光学系並びにそれを備えた光学装置及び内視鏡装置
EP2090918A3 (de) Kalibriervorrichtung und Laser-Scanning-Mikroskop mit einer derartigen Kalibriervorrichtung
US11565345B2 (en) Laser processing device and laser processing method
CN204295135U (zh) 用于分析激光射束的分析装置和激光加工机
JP6500474B2 (ja) 光学分析装置
JP6523840B2 (ja) ガス成分検出装置
WO2008087992A1 (ja) 焦点検出装置、顕微鏡
JP5440499B2 (ja) レーザ加工装置及びその加工方法
JP4220707B2 (ja) レーザ加工ヘッド
JP6955906B2 (ja) レーザ加工機
JP6892772B2 (ja) 歯垢検査装置
JP6183544B2 (ja) レーザダイオードの駆動回路及びレーザ装置
JP2005140956A (ja) 焦点検出装置および蛍光顕微鏡
KR20050009155A (ko) 누락 다이 검출
JP7212833B2 (ja) 亀裂検出装置及び方法
JP7398623B2 (ja) レーザ加工ヘッド及びこれを備えたレーザ加工システム
US11940610B2 (en) Autofocus system and autofocus method
US20220241894A1 (en) Laser processing machine and laser processing method
JP2021156674A (ja) 亀裂検出装置
US20220142568A1 (en) Optical device and endoscope system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101111

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130219

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130625