JP2020142276A - Inspection method for laser beam emitting head, laser processing device using it, and laser beam emitting head - Google Patents
Inspection method for laser beam emitting head, laser processing device using it, and laser beam emitting head Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020142276A JP2020142276A JP2019040559A JP2019040559A JP2020142276A JP 2020142276 A JP2020142276 A JP 2020142276A JP 2019040559 A JP2019040559 A JP 2019040559A JP 2019040559 A JP2019040559 A JP 2019040559A JP 2020142276 A JP2020142276 A JP 2020142276A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser beam
- emitting head
- beam emitting
- light
- optical functional
- 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
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
【課題】複数の光学部品を取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定可能なレーザ光出射ヘッドを提供する【解決手段】レーザ光出射ヘッド200は、上側に光入射口11と下側に光出射口12とをそれぞれ有する筐体10と、筐体10の内部であって光出射口12の上方に所定の間隔をあけて配置された第1及び第2保護ガラス51,52と、を備えている。第1保護ガラス51の上面及び下面には第1及び第2光学機能層61,62がそれぞれ形成され、第2保護ガラス52の上面及び下面には第3及び第4光学機能層63,64がそれぞれ形成されている。第1〜第4光学機能層61〜64は、反射率の波長依存性が互いに異なる。【選択図】図3A laser beam emitting head capable of identifying a surface with a defect without removing a plurality of optical components is provided. and first and second protective glasses 51 and 52 arranged inside the housing 10 and above the light exit 12 with a predetermined gap therebetween. ing. First and second optical function layers 61 and 62 are formed on the top and bottom surfaces of the first protective glass 51, respectively, and third and fourth optical function layers 63 and 64 are formed on the top and bottom surfaces of the second protective glass 52. formed respectively. The first to fourth optical functional layers 61 to 64 have different wavelength dependencies of reflectance. [Selection drawing] Fig. 3
Description
本発明は、レーザ光出射ヘッド及びそれを用いたレーザ加工装置、レーザ光出射ヘッドの検査方法に関する。 The present invention relates to a laser beam emitting head, a laser processing device using the laser beam emitting head, and a method for inspecting a laser beam emitting head.
従来、レーザ発振器で発生したレーザ光を種々の光学部品を内部に有するレーザ光出射ヘッドを介してワークに向けて出射し、ワークの加工を行うレーザ加工装置が知られている。 Conventionally, there is known a laser processing apparatus that processes a work by emitting a laser beam generated by a laser oscillator toward a work through a laser light emitting head having various optical components inside.
レーザ光出射ヘッドでは、レーザ加工時に発生するヒュームやスパッタ等から内部に配設された光学部品を保護するため、レーザ光出射口の近傍に保護ガラスが設けられている。また、レーザ加工時には、加工箇所の酸化等を防止するため、ワークにシールドガスを吹き付けながら加工を行い、このシールドガスによって、保護ガラスへのヒューム等の付着は抑制される。 In the laser beam emitting head, a protective glass is provided in the vicinity of the laser beam emitting port in order to protect the optical components arranged inside from fume, sputtering, etc. generated during laser processing. Further, during laser processing, in order to prevent oxidation of the processed portion, processing is performed while spraying a shield gas on the work, and the shield gas suppresses adhesion of fume or the like to the protective glass.
しかし、保護ガラスは、加工されるワークの数や加工時間の経過とともに表面の汚れが強くなり、レーザ光の透過率の低下を引き起こす。この透過率の低下は、ワークに照射されるレーザ光の出力低下や、極端な場合には、保護ガラスでレーザ光がレーザ光出射ヘッドの内部に反射され、上記の光学部品にダメージを与えるおそれがある。 However, the surface of the protective glass becomes more dirty as the number of workpieces to be processed and the processing time elapses, causing a decrease in the transmittance of the laser beam. This decrease in transmittance may cause a decrease in the output of the laser beam irradiating the work, or in an extreme case, the laser beam may be reflected inside the laser beam emitting head by the protective glass and damage the above optical components. There is.
そこで、レーザ光出射ヘッドにガラスホルダを着脱可能に設けるとともに、このホルダに保護ガラスを装着し、保護ガラスの交換を簡便に行う構成が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。 Therefore, it has been proposed that a glass holder is detachably provided on the laser beam emitting head, and a protective glass is attached to the holder so that the protective glass can be easily replaced (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
また、レーザ光の光軸に対して傾斜した方向から検出光を保護ガラスの表面に照射し、反射光を検出して保護ガラスの表面に付着した欠陥の程度を評価する構成が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Further, a configuration has been proposed in which the surface of the protective glass is irradiated with the detection light from a direction inclined with respect to the optical axis of the laser light, and the reflected light is detected to evaluate the degree of defects adhering to the surface of the protective glass. (See, for example, Patent Document 2).
また、レーザ光出射ヘッドの内部にワークからの可視光を反射する反射機構を設け、この反射機構で可視光をカメラで撮像することで、ワークの溶接状態や保護ガラスの表面の状態を検査する構成が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 In addition, a reflection mechanism that reflects visible light from the work is provided inside the laser beam emitting head, and the visible light is captured by the camera with this reflection mechanism to inspect the welded state of the work and the surface condition of the protective glass. A configuration has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
ところで、レーザ光出射ヘッドの内部にヒューム等が付着するのを確実に防止するため、保護ガラスは、通常、レーザ光の光軸方向に所定の間隔をあけて複数配置されている。 By the way, in order to surely prevent fume and the like from adhering to the inside of the laser beam emitting head, a plurality of protective glasses are usually arranged at predetermined intervals in the optical axis direction of the laser beam.
しかし、この場合、複数の保護ガラスのいずれかの面に欠陥が付着しているのか否かを判別するのが難しかった。このため、複数の保護ガラスを定期的に一括交換する等の手法が採られていた。 However, in this case, it is difficult to determine whether or not a defect is attached to any surface of the plurality of protective glasses. For this reason, a method such as periodically replacing a plurality of protective glasses at once has been adopted.
しかし、このような方法では、保護ガラスの交換を頻繁に行わなければならず、また、正常な状態の保護ガラスを交換・洗浄する等の無駄なメンテナンス作業が発生していた。また、保護ガラスに限らず、レーザ光出射ヘッドの内部に配置された複数の光学部品のいずれかの面に欠陥が付着しているのか否かを判別するのが難しかった。 However, in such a method, the protective glass must be replaced frequently, and unnecessary maintenance work such as replacement and cleaning of the protective glass in a normal state occurs. Further, it is difficult to determine whether or not a defect is attached to any surface of a plurality of optical components arranged inside the laser beam emitting head, not limited to the protective glass.
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、内部に配設された光学部品を取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定可能なレーザ光出射ヘッド及びそれを用いたレーザ加工装置、さらに、レーザ光出射ヘッドの検査方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is a laser beam emitting head capable of identifying a surface to which a defect is attached without removing an optical component disposed inside, and laser processing using the laser beam emitting head. An object of the present invention is to provide an inspection method for an apparatus and a laser beam emitting head.
上記の目的を達成するために、本発明に係るレーザ光出射ヘッドは、レーザ光を出射するレーザ光出射ヘッドであって、上側に前記レーザ光が入射される光入射口と下側に前記レーザ光が出射される光出射口とをそれぞれ有する筐体と、前記筐体の内部であって前記光出射口の上方に所定の間隔をあけて配置され、それぞれ上面及び下面を有する複数の光学部品と、を少なくとも備え、前記複数の光学部品における互いに異なる面のうち、少なくとも2つの面には反射率が波長依存性を有する光学機能層が形成されており、前記複数の光学部品に形成された前記光学機能層は、反射率の波長依存性が互いに異なることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the laser light emitting head according to the present invention is a laser light emitting head that emits laser light, and the light incident port on which the laser light is incident and the laser on the lower side. A plurality of optical components each having a light emitting port from which light is emitted and a plurality of optical components inside the housing and above the light emitting port at predetermined intervals and having an upper surface and a lower surface, respectively. And, among the different surfaces of the plurality of optical components, at least two surfaces are formed with optical functional layers having a reflectance of wavelength dependence, and are formed on the plurality of optical components. The optical functional layer is characterized in that the wavelength dependence of the reflectance is different from each other.
この構成によれば、光学部品を筐体から取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定することができる。また、無駄なメンテナンス作業が増加するのを抑制できる。 According to this configuration, it is possible to identify the surface to which the defect is attached without removing the optical component from the housing. In addition, it is possible to suppress an increase in unnecessary maintenance work.
本発明に係るレーザ加工装置は、レーザ光を発生させるレーザ装置と、前記レーザ光を受け取ってワークに向けて照射する前記レーザ光出射ヘッドと、前記レーザ光出射ヘッドを保持するとともに所望の位置に移動させるマニピュレータと、を少なくとも備えたことを特徴とする。 The laser processing apparatus according to the present invention holds the laser apparatus for generating a laser beam, the laser beam emitting head that receives the laser beam and irradiates the work, and the laser beam emitting head at a desired position. It is characterized by having at least a manipulator to move.
この構成によれば、レーザ加工装置のダウンタイムが増加するのを抑制できる。またレーザ光出射ヘッドから出射されるレーザ光の出力異常や低下を速やかに検知でき、加工不良が発生するのを抑制できる。 According to this configuration, it is possible to suppress an increase in downtime of the laser processing apparatus. In addition, it is possible to quickly detect an abnormality or decrease in the output of the laser beam emitted from the laser beam emitting head, and it is possible to suppress the occurrence of processing defects.
本発明に係るレーザ光出射ヘッドの検査方法は、前記光出射口から第1の波長の第1測定光を前記複数の光学部品に向けて入射させる第1測定光入射ステップと、前記光学機能層が形成されたいずれかの面で反射された前記第1測定光を受光し、受光結果に基づいて、前記第1測定光が反射された前記光学部品の面における欠陥の有無を評価する第1評価ステップと、を少なくとも備えたことを特徴とする。 The method for inspecting a laser beam emitting head according to the present invention includes a first measurement light incident step of incidenting first measurement light of a first wavelength from the light emission port toward the plurality of optical components, and the optical functional layer. First, the first measurement light reflected on any surface on which the first measurement light is formed is received, and the presence or absence of defects on the surface of the optical component to which the first measurement light is reflected is evaluated based on the light reception result. It is characterized by having at least an evaluation step.
この方法によれば、入射された光の波長に応じて、複数の光学部品における特定の面での反射光の画像を取得することができ、これに基づいて、当該面での欠陥の有無を評価することができる。 According to this method, images of reflected light on a specific surface of a plurality of optical components can be obtained according to the wavelength of the incident light, and based on this, the presence or absence of defects on the surface can be determined. Can be evaluated.
本発明のレーザ光出射ヘッドによれば、内部に配設された光学部品を取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定することができる。本発明のレーザ加工装置によれば、ダウンタイムが増加するのを抑制できる。また、加工不良が発生するのを抑制できる。できる。本発明に係るレーザ光出射ヘッドの検査方法によれば、内部に配設された光学部品における特定の面での欠陥の有無を評価することができる。 According to the laser beam emitting head of the present invention, it is possible to identify the surface to which the defect is attached without removing the optical component disposed inside. According to the laser processing apparatus of the present invention, it is possible to suppress an increase in downtime. In addition, it is possible to suppress the occurrence of processing defects. it can. According to the method for inspecting the laser beam emitting head according to the present invention, it is possible to evaluate the presence or absence of defects on a specific surface in the optical components arranged inside.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description of preferred embodiments is merely exemplary and is not intended to limit the present invention, its applications or its uses.
(実施形態)
[レーザ加工装置の構成]
図1は、本実施形態に係るレーザ加工装置の構成を示し、レーザ加工装置1000は、レーザ装置100とレーザ光出射ヘッド200と光ファイバ300とマニピュレータ400と制御部500とを有している。
(Embodiment)
[Construction of laser processing equipment]
FIG. 1 shows a configuration of a laser processing apparatus according to the present embodiment. The
レーザ装置100で発生したレーザ光が光ファイバ300を介してレーザ光出射ヘッド200に導光される。レーザ光出射ヘッド200は、光ファイバ300で導光されたレーザ光をワークWに照射する。マニピュレータ400は、先端にレーザ加工ヘッド200が取り付けられ、レーザ加工ヘッド200を移動させる。制御部500は、マニピュレータ400の動作及びレーザ装置100でのレーザ発振を制御する。なお、レーザ装置100には、図示しない電源からレーザ発振のための電力が供給され、制御部500は、当該電源に接続されている。
The laser light generated by the
レーザ加工装置1000は、レーザ光出射ヘッド200が取付けられたマニピュレータ400を動作させて、レーザ装置100から出力されたレーザ光をワークWに向けて所望の軌跡で照射することで、ワークWの切断や溶接、穴あけ加工等を行うのに使用される。なお、本実施形態において、レーザ光の波長は900nm〜1μm程度である。
The
[レーザ光出射ヘッドの内部構成]
図2は、本実施形態に係るレーザ光出射ヘッドの断面模式図を示す。なお、実際のレーザ光出射ヘッド200には、図2に示す以外の構成部品が設けられているが、説明の便宜上、これらの図示及び説明を省略する。
[Internal configuration of laser beam emitting head]
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the laser beam emitting head according to the present embodiment. Although the actual laser
レーザ光出射ヘッド200は、筐体10とコネクタ20とコリメートレンズ30と集光レンズ40と第1の保護ガラス51と第2の保護ガラス52とガラスホルダ70とを有している。
The laser
なお、以降の説明において、筐体10に光ファイバ300が取付けられた側を上または上側と、レーザ光の光路方向に沿って、その反対側を下または下側と呼ぶことがある。
In the following description, the side on which the
また、第1及び第2の保護ガラス51,52やコリメートレンズ30や集光レンズ40等のレーザ光を透過させる部品を「光学部品」と呼ぶことがある。レーザ光出射ヘッド200には、図2に示す以外の光学部品が設けられていてもよい。
Further, components that transmit laser light, such as the first and second
筐体10は、上側に光入射口11を、下側に光出射口12をそれぞれ有しており、光入射口11にコネクタ20が取付けられている。また、コネクタ20に光ファイバ300の一端が取付けられており、光ファイバ300を伝搬したレーザ光が光入射口11を通って筐体10の内部に導光される。
The
コリメートレンズ30は、筐体10の内部に配設され、レーザ光を平行光に変換する。集光レンズ40は、コリメートレンズ30の下側に所定の間隔をあけて配設されており、コリメートレンズ30を透過した平行光を所定の倍率となるように縮小して集光する。
The collimating
第1及び第2保護ガラス51,52は、筐体10の内部でかつ光出射口12の上側に配設されている。第1保護ガラス51は、集光レンズ40の下側に所定の間隔をあけて配設されており、その下側に第2保護ガラス52がさらに配設されている。第1及び第2保護ガラス51,52は、それぞれ、レーザ加工中に筐体10の内部にワークWからのヒューム等が入り込むのを抑制する。特に、集光レンズ40やコリメートレンズ30にヒューム等が付着すると、レーザ光の出力が低下するだけでなく、レーザ光が所望の光路から外れる場合があり、このような不具合を防止している。第1及び第2保護ガラス51,52は、高純度の石英ガラスで構成されている。
The first and second
ガラスホルダ70は、筐体10の一部をなし、第1及び第2保護ガラス51,52を保持している。また、ガラスホルダ70は、筐体10に対して着脱可能に設けられている。
The
筐体10の内部に導光されたレーザ光は、所定の変換を受けつつ、コリメートレンズ30及び集光レンズ40をそれぞれ透過し、さらに第1及び第2保護ガラス51,52を透過して光出射口12から外部に出射される。図1に示す例であれば、ワークWに照射される。
The laser beam guided to the inside of the
また、第1保護ガラス51の上面及び下面に第1及び第2光学機能層61,62がそれぞれ形成されている。第2保護ガラス52の上面及び下面に第3及び第4光学機能層63,64がそれぞれ形成されている。
Further, the first and second optical
第1〜第4光学機能層61〜64は、誘電率が互いに異なる誘電膜、この場合は、TiO2膜とSiO2膜とが交互に積層されてなる誘電体多層膜である(図4参照)。
The first to fourth optical
図3は、第1〜第4光学機能層の反射率の波長依存性を示し、図3から明らかなように、第1〜第4光学機能層は、それぞれ反射率が波長依存性を有しており、かつ反射率の波長依存性が互いに異なっている。具体的には、反射率が極大となるピークが互いに重ならないように各々の積層構造が調整されている。例えば、TiO2膜とSiO2膜の膜厚や層数が調整されている。図3に示す例では、第1光学機能層61は、波長が400nm近傍で反射率が極大となり、第2光学機能層62は、波長が450nm近傍で反射率が極大となっている。また、第3光学機能層63は、波長が500nm近傍で反射率が極大となり、第4光学機能層64は、波長が550nm近傍で反射率が極大となっている。なお、図3は、あくまで一例を示したものであり、反射率の極大値や、反射率が極大となる場合の波長等は、後述する保護ガラスの検査仕様等に応じて適宜変更されうる。
FIG. 3 shows the wavelength dependence of the reflectance of the first to fourth optical functional layers, and as is clear from FIG. 3, the reflectance of each of the first to fourth optical functional layers has a wavelength dependence. And the wavelength dependence of the reflectance is different from each other. Specifically, each laminated structure is adjusted so that the peaks having the maximum reflectance do not overlap each other. For example, the film thickness and the number of layers of the TiO 2 film and the SiO 2 film are adjusted. In the example shown in FIG. 3, the first optical
なお、第1〜第4光学機能層61〜64はいずれもレーザ光の波長で反射率が1%未満になるように積層構造が調整されている。また、第1〜第4光学機能層61〜64はいずれもレーザ光の吸収率が1%未満になるように積層構造が調整されている。このようにすることで、第1〜第4光学機能層61〜64がそれぞれ形成された第1及び第2保護ガラス51,52は、レーザ光が実質的に反射も吸収もされないように設計されている。
The laminated structure of the first to fourth optical
図4は、第1及び第2光学機能層の積層構造の一例を示し、図5は、図4に示す第1及び第2光学機能層の反射率の波長依存性を示す。 FIG. 4 shows an example of the laminated structure of the first and second optical functional layers, and FIG. 5 shows the wavelength dependence of the reflectance of the first and second optical functional layers shown in FIG.
図4に示す構成では、第1及び第2光学機能層61,62は、TiO2膜とSiO2膜とが交互に積層された5層構造の誘電体多層膜であり、それぞれ各層の膜厚を異ならせることで反射率の波長依存性を調整している。また、第1保護ガラス51側に位置する第1層と、大気側に位置する第5層は、ともにTiO2膜である。
In the configuration shown in FIG. 4, the first and second optical
図5から明らかなように、第1保護ガラス51に入射される入射光の波長を480nm程度とすると、当該入射光は、第1光学機能層61で70%以上が反射される一方、第2光学機能層62での反射率は5%未満であり、大部分の入射光が第2光学機能層62を透過する。また、入射光の波長を630nm程度とすると、第2光学機能層62で50%以上が反射される一方、第1光学機能層61での反射率は5%未満であり、大部分の入射光が第1光学機能層61を透過する。
As is clear from FIG. 5, when the wavelength of the incident light incident on the first
このような光学特性の違いを利用して、第1〜第4光学機能層61〜64がそれぞれ形成された第1及び第2保護ガラス51,52の表面を光学的に検査することが可能となる。これについては後で述べる。
Utilizing such a difference in optical characteristics, it is possible to optically inspect the surfaces of the first and second
なお、特に説明しないが、第3及び第4光学機能層63,64においても、同様に、TiO2膜とSiO2膜の膜厚や層数を変更することで所望の反射特性を実現できる。なお、第1〜第4光学機能層61〜64を構成する誘電膜の種類や各層の層数は必要とされる性能に応じて適宜変更されうる。
Although not particularly described, the desired reflection characteristics can be realized in the third and fourth optical
[保護ガラスの検査手順]
図6は、第1保護ガラスの検査手順を説明する模式図を示し、(a)図は、400nmの波長の第1測定光を用いた検査手順を、(b)図は、450nmの波長の第2測定光を用いた検査手順をそれぞれ示している。なお、説明の便宜上、図2と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。なお、図6に第1保護ガラスに形成された第1及び第2光学機能層61,62の反射率は、図3に示す波長依存性を有している。
[Protective glass inspection procedure]
FIG. 6 shows a schematic diagram illustrating an inspection procedure of the first protective glass, FIG. 6A shows an inspection procedure using the first measurement light having a wavelength of 400 nm, and FIG. 6B shows an inspection procedure using a wavelength of 450 nm. The inspection procedure using the second measurement light is shown respectively. For convenience of explanation, the same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. The reflectances of the first and second optical
図6の(a)図に示すように、第1測定光源81から波長が400nmの第1測定光を光出射口12側から第1及び第2保護ガラス51,52に向けて出射して、その反射光をカメラ90で撮像する。この波長では、第2〜第4光学機能層62〜64よりも第1光学機能層61の反射率が高いため、カメラ90では、第1光学機能層61、つまり、第1保護ガラス51の上面での反射画像が撮像される。このため、第1光学機能層61にヒューム等の欠陥が付着していると、その部分は入射光が散乱され、画像の輝度が低下する。つまり、その部分が暗くなる。なお、第1保護ガラス51の下面、つまり、第2光学機能層62に欠陥が付着していると、この部分でも入射光が散乱され、画像上で暗い部分が生じる。同様に、第2保護ガラス52の上面及び/または下面に欠陥が付着していると、画像上で対応した部分の画像が暗くなる。
As shown in FIG. 6A, the first measurement light having a wavelength of 400 nm is emitted from the
次に、(b)図に示すように、第2測定光源82から波長が450nmの第2測定光を第1保護ガラス51に向けて出射して、その反射光をカメラ90で撮像する。この波長では、第1,第3及び第4光学機能層61,63,64よりも第2光学機能層62の反射率が高いため、カメラ90では、第2光学機能層62、つまり、第1保護ガラス51の下面での反射画像が撮像される。このため、第2光学機能層62にヒューム等の欠陥が付着していると、その部分は入射光が散乱され、暗くなる。また、(a)図に示すのと同様に、第1保護ガラス51の上面や第2保護ガラス52の上面及び/または下面に欠陥が付着していると、画像上で対応した部分の画像が暗くなる。
Next, as shown in FIG. (B), the second measurement light having a wavelength of 450 nm is emitted from the second
このように、第1及び第2保護ガラス51,52に入射させる測定光の波長を、第1及び第2保護ガラス51、52の上面及び下面にそれぞれ形成された第1〜第4光学機能層61〜64の反射率に応じて変化させることで、各面での反射画像を得ることができる。
In this way, the wavelengths of the measurement light incident on the first and second
例えば、図2に示す配置の第1及び第2保護ガラス51,52において、波長が400nm,450nm,500nm,550の第1〜第4測定光を光出射口12側から順次、第1及び第2保護ガラス51,52に向けて出射して、その反射光をカメラ90でそれぞれ撮像する。
For example, in the first and second
波長が550nmの第4測定光を入射した場合、第4光学機能層64では第4測定光が一部反射されるが、第1〜第3光学機能層61〜63では第4測定光は反射されない。従って、第4測定光を入射させて取得した画像に基づいて、第2保護ガラス52の下面での欠陥の有無、及び欠陥の位置や密度を推定することができる。
When the fourth measurement light having a wavelength of 550 nm is incident, the fourth measurement light is partially reflected by the fourth optical
また、波長が500nmの第3測定光を入射させて取得した画像と、第4測定光を入射させて取得した画像とを比較、分析することで、第2保護ガラス52の上面での欠陥の有無、及び欠陥の位置や密度を推定することができる。
Further, by comparing and analyzing the image acquired by incidenting the third measurement light having a wavelength of 500 nm and the image acquired by incidenting the fourth measurement light, defects on the upper surface of the second
同様に、前述の第2測定光を入射させて取得した画像と、第3測定光を入射させて取得した画像とを比較、分析することで、第1保護ガラス51の下面での欠陥の有無、及び欠陥の位置や密度を推定することができる。前述の第1測定光を入射させて取得した画像と、第2測定光を入射させて取得した画像とを比較、分析することで、第1保護ガラス51の上面での欠陥の有無、及び欠陥の位置や密度を推定することができる。なお、この検査手順や手法は、レーザ光出射ヘッド200の内部に保護ガラスが3枚以上配置された場合にも適用できることは言うまでもない。
Similarly, by comparing and analyzing the image acquired by incidenting the above-mentioned second measurement light and the image acquired by incidenting the third measurement light, the presence or absence of defects on the lower surface of the first
[効果等]
以上説明したように、本実施形態に係るレーザ光出射ヘッド200は、上側にレーザ光が入射される光入射口11と下側にレーザ光が出射される光出射口12とをそれぞれ有する筐体10と、筐体10の内部であって光出射口12の上方に所定の間隔をあけて配置された第1及び第2保護ガラス(光学部品)51,52と、を少なくとも備えている。
[Effects, etc.]
As described above, the laser
第1及び第2保護ガラス51,52のそれぞれの上面及び下面には反射率が波長依存性を有する第1〜第4光学機能層61〜64が形成されている。第1及び第2保護ガラス51,52における互いに異なる面に形成された第1〜第4光学機能層61〜64は、反射率の波長依存性が互いに異なる。
The first to fourth optical
レーザ光出射ヘッド、特に第1及び第2保護ガラス51,52をこのように構成することで、入射された光の波長に応じて、第1及び第2保護ガラス51,52のそれぞれの上面及び下面での反射光の画像をそれぞれ個別に取得することができる。このことにより、第1及び第2保護ガラス51,52を筐体10から取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定することができる。また、メンテナンス頻度を増加させることなく、レーザ光出射ヘッド200を確実にメンテナンスできる。
By configuring the laser beam emitting heads, particularly the first and second
第1及び第2保護ガラス51,52における互いに異なる面に形成された第1〜第4光学機能層61〜64は、反射率が極大となるピークが互いに重ならないように構成されていることが好ましい。
The first to fourth optical
このようにすることで、第1及び第2保護ガラス51,52のそれぞれの上面及び下面のうち、一の面での反射光の画像に、欠陥部分を除いて他の面で反射された光が入り込む量を小さくでき、各面における欠陥の有無等を確実に判定することができる。
By doing so, the light reflected on the image of the reflected light on one of the upper and lower surfaces of the first and second
第1〜第4光学機能層61〜64は、誘電率が互いに異なる誘電膜が交互に積層されてなる誘電体多層膜であってもよい。このようにすることで、各層における反射率の波長依存性を調整することが容易となる。
The first to fourth optical
第1〜第4光学機能層61〜64は、いずれも、レーザ光の反射率が所定値以下であることが好ましい。このようにすることで、レーザ光出射ヘッド200の内部でのレーザ光のロスを無くすことができる。また、各面での反射画像でのN/S比を向上でき、欠陥の有無の判定精度を向上できる。なお、第1〜第4光学機能層61〜64は、それぞれレーザ光が実質的に反射も吸収もされないように設計されるのがより好ましい。
It is preferable that the reflectance of the laser beam of each of the first to fourth optical
光出射口12から上側に離れるにつれて、第1及び第2保護ガラス51,52に形成された第1〜第4光学機能層61〜64の反射率が極大となる波長が単調に変化しているのが好ましい。このようにすることで、第1及び第2保護ガラス51,52のそれぞれの上面及び下面で反射された反射光の画像を順次、比較、分析することで、各面での欠陥の有無等を確実に判定することができる。また、判定処理が簡素化される。なお、図3に示す例では、光出射口12から上側に離れるにつれて、第1〜第4光学機能層61〜64の反射率が極大となる波長が単調に増加していたが、単調に減少していてもよい。また、第1〜第4光学機能層61〜64の反射率が極大となる波長が単調に変化していなくても、比較する画像の選択を適切に行うことで、第1及び第2保護ガラス51,52のそれぞれの上面及び下面における欠陥の有無等を判定することが可能である。
The wavelength at which the reflectances of the first to fourth optical
また、本実施形態に係るレーザ加工装置1000は、レーザ光を発生させるレーザ装置100と、レーザ光を受け取ってワークWに向けて照射するレーザ光出射ヘッド200と、レーザ光出射ヘッド200を保持するとともに所望の位置に移動させるマニピュレータ400と、を少なくとも備えている。
Further, the
本実施形態によれば、第1及び第2保護ガラス51,52を筐体10から取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定できるため、レーザ光出射ヘッド200、ひいては、レーザ加工装置1000のメンテナンス頻度を適切なものとすることができる。このことにより、レーザ加工装置1000のダウンタイムが増加するのを抑制できる。また、第1及び第2保護ガラス51,52における欠陥付着の有無等を簡便に検査できるため、レーザ光出射ヘッド200から出射されるレーザ光の出力異常や低下を速やかに検知でき、加工不良が発生するのを抑制できる。
According to the present embodiment, since the surface to which the defect is attached can be identified without removing the first and second
本実施形態に係るレーザ光出射ヘッド200の検査方法は、光出射口12から第1の波長の第1測定光を第1及び第2保護ガラス51,52に向けて入射させる第1測定光入射ステップと、第1及び第2保護ガラス51,52におけるいずれかの面で反射された第1測定光を受光し、受光結果に基づいて、第1測定光が反射された面における欠陥の有無を評価する第1評価ステップと、を少なくとも備えている。
In the inspection method of the laser
本実施形態によれば、第1〜第4光学機能層61〜64において、反射率の波長依存性が互いに異なるため、入射された光の波長に応じて、特定の面での反射光の画像を取得することができ、これに基づいて、当該面での欠陥の有無を評価することができる。
According to the present embodiment, since the wavelength dependence of the reflectance in the first to fourth optical
第1評価ステップの後に、光出射口12から第1の波長と異なる第2測定光を第1及び第2保護ガラス51,52に向けて入射させる第2測定光入射ステップと、複数の保護ガラスにおけるいずれかの面で反射された第2測定光を受光し、受光結果に基づいて、第2測定光が反射された面における欠陥の有無を評価する第2評価ステップと、をさらに備えているのが好ましい。
After the first evaluation step, a second measurement light incident step in which a second measurement light different from the first wavelength is incident from the
このようにすることで、例えば、一の面での反射光の画像に、他の面に付着した欠陥の情報が重畳している場合にも、その影響を除去して、当該一の面に付着した欠陥の有無等を正しき判定することができる。 By doing so, for example, even when the information of the defect attached to the other surface is superimposed on the image of the reflected light on one surface, the influence is removed and the image of the one surface is covered. The presence or absence of attached defects can be correctly determined.
また、第1及び第2評価ステップでは、第1及び第2保護ガラス51,52のいずれかの面における欠陥の位置及び分布が評価されることが好ましい。このようにすることで、例えば、保護ガラスを交換すべきか否か、あるいは表面クリーニングのみで対応可能か等の判断を行うことができ、レーザ光出射ヘッド200のメンテナンス効率を向上できる。
Further, in the first and second evaluation steps, it is preferable to evaluate the position and distribution of defects on any surface of the first and second
(その他の実施形態)
なお、カメラ90で撮像される画像の感度を向上させるために、カメラ90の受光面の前に図示しないバンドパスフィルターを設けて、各測定光の波長に応じた画像を取得するのが好ましい。また、図6に示す例では、波長に応じて第1測定光源81と第2測定光源82とを使い分ける例を示したが、特にこれに限定されない。例えば、白色光源とバンドパスフィルターとを用いて、測定光の波長を調整するようにしてもよい。また、カメラ90に適用されるバンドパスフィルターや測定光源に適用されるバンドパスフィルターは、特定の波長に対するフィルターを複数個配列した構成でもよいし、可変フィルターであってもよい。さらに、測定光源は、レーザやLEDであってもよい。また、カメラ90の代わりに光干渉計を用いてもよい。
(Other embodiments)
In order to improve the sensitivity of the image captured by the
なお、図2において、第1及び第2保護ガラス51,52が同じガラスホルダ70に収容される例を示したが、第1保護ガラス51と第2保護ガラス52とが、それぞれ別のガラスホルダに収容されるようにしてもよい。このようにすることで、表面の汚れ具合が許容値を超えた保護ガラスを個別にかつ簡便に交換することができる。
Although FIG. 2 shows an example in which the first and second
また、光出射口12に最も近い側、言い換えるとワークWに最も近い側に位置する保護ガラスと、それ以外の保護ガラスとを互いに異なるガラスホルダに収容することが好ましい。前者の保護ガラスに最も欠陥が付着しやすいため、ワークWに最も近い側の保護ガラスをそれ以外の保護ガラスと別々に交換可能とすることで、無駄な交換作業やメンテナンス作業が発生するのを抑制できる。
Further, it is preferable that the protective glass located on the side closest to the
また、図2において、2枚の保護ガラス51,52を用いる例を示したが、3枚以上の保護ガラスが筐体10の内部に配置されていてもよい。また、保護ガラスが1枚のみであってもよい。これらの場合にも、保護ガラスにおける互いに異なる面に、それぞれ、反射率の波長依存性が異なる光学機能層が設けられていることは言うまでもない。
Further, although FIG. 2 shows an example in which two
また、保護ガラス以外の光学部品、例えば、コリメートレンズ30や集光レンズ40の上面及び下面にそれぞれ、反射率の波長依存性が異なる光学機能層が設けられていてもよい。
Further, optical components other than the protective glass, for example, the upper surface and the lower surface of the collimating
また、第1及び第2の保護ガラス51,52の上面及び下面のすべてに、それぞれ、反射率の波長依存性が異なる光学機能層が設けられていなくてもよい。例えば、第1及び第2の保護ガラス51,52の下面のそれぞれにのみ、反射率の波長依存性が異なる光学機能層が設けられていてもよい。第1及び第2の保護ガラス51,52以外の光学部品であって、当該光学機能層が設けられた光学部品においても、同様に、すべての面に反射率の波長依存性が異なる光学機能層が設けられていなくてもよい。例えば、予め、ヒューム等が付着しやすい面が特定できていれば、その面に前述の光学機能層を設けるようにすればよい。
Further, it is not necessary that all the upper surfaces and lower surfaces of the first and second
つまり、本願明細書に開示されたレーザ光出射ヘッド200は、以下の構成を備えている。レーザ光出射ヘッド200は、上側にレーザ光が入射される光入射口11と下側にレーザ光が出射される光出射口12とをそれぞれ有する筐体10と、筐体10の内部であって光出射口12の上方に所定の間隔をあけて配置され、それぞれ上面及び下面を有する複数の光学部品と、を少なくとも備えている。
That is, the laser
複数の光学部品における互いに異なる面のうち、少なくとも2つの面には反射率が波長依存性を有する光学機能層が形成されており、かつ、反射率の波長依存性が互いに異なる。 Of the surfaces different from each other in the plurality of optical components, at least two surfaces are formed with an optical functional layer having a reflectance wavelength dependence, and the reflectance wavelength dependence is different from each other.
複数の光学部品に形成された光学機能層は、反射率が極大となるピークが互いに重ならないように構成されている。 The optical functional layers formed on the plurality of optical components are configured so that the peaks having the maximum reflectance do not overlap each other.
複数の光学部品に形成された光学機能層は、いずれも、レーザ光の反射率が所定値以下である。 The reflectance of the laser beam of each of the optical functional layers formed on the plurality of optical components is equal to or less than a predetermined value.
光出射口12から上側に離れるにつれて、複数の光学部品に形成された光学機能層の反射率が極大となる波長が単調に変化する。
The wavelength at which the reflectance of the optical functional layers formed on the plurality of optical components is maximized changes monotonically as the distance from the
本発明のレーザ光出射ヘッドは、保護ガラス等の光学部品を取り外すことなく、欠陥が付着した面を特定できるため、高出力のレーザ光で加工を行うレーザ加工装置に適用する上で有用である。 The laser beam emitting head of the present invention can identify the surface to which defects are attached without removing optical components such as protective glass, and is therefore useful for application to a laser processing apparatus that processes with high-power laser light. ..
10 筐体
11 光入射口
12 光出射口
20 コネクタ
30 コリメートレンズ
40 集光レンズ
51 第1保護ガラス
52 第2保護ガラス
61〜64 第1〜第4光学機能層
70 ガラスホルダ
81 第1測定光源
82 第2測定光源
90 カメラ
100 レーザ装置
200 レーザ光出射ヘッド
300 光ファイバ
400 マニピュレータ
500 制御部
1000 レーザ加工装置
10
Claims (9)
上側に前記レーザ光が入射される光入射口と下側に前記レーザ光が出射される光出射口とをそれぞれ有する筐体と、
前記筐体の内部であって前記光出射口の上方に所定の間隔をあけて配置され、それぞれ上面及び下面を有する複数の光学部品と、を少なくとも備え、
前記複数の光学部品における互いに異なる面のうち、少なくとも2つの面には反射率が波長依存性を有する光学機能層が形成されており、
前記複数の光学部品に形成された前記光学機能層は、反射率の波長依存性が互いに異なることを特徴とするレーザ光出射ヘッド。 A laser beam emitting head that emits laser light.
A housing having a light incident port on the upper side where the laser beam is incident and a light emission port on the lower side where the laser beam is emitted.
A plurality of optical components, which are arranged inside the housing and above the light emitting port at predetermined intervals and have an upper surface and a lower surface, respectively, are provided at least.
Of the surfaces different from each other in the plurality of optical components, at least two surfaces are formed with an optical functional layer having a reflectance wavelength dependence.
The optical functional layer formed on the plurality of optical components is a laser beam emitting head characterized in that the wavelength dependence of the reflectance is different from each other.
前記複数の光学部品に形成された前記光学機能層は、反射率が極大となるピークが互いに重ならないように構成されていることを特徴とするレーザ光出射ヘッド。 In the laser beam emitting head according to claim 1,
A laser beam emitting head characterized in that the optical functional layer formed on the plurality of optical components is configured so that peaks having maximum reflectance do not overlap each other.
前記光学機能層は、誘電率が互いに異なる誘電膜が交互に積層されてなる誘電体多層膜であることを特徴とするレーザ光出射ヘッド。 In the laser beam emitting head according to claim 1 or 2.
The optical functional layer is a laser beam emitting head characterized by being a dielectric multilayer film formed by alternately laminating dielectric films having different dielectric constants.
前記複数の光学部品に形成された前記光学機能層は、いずれも、前記レーザ光の反射率が所定値以下であることを特徴とするレーザ光出射ヘッド。 The laser beam emitting head according to any one of claims 1 to 3.
Each of the optical functional layers formed on the plurality of optical components is a laser beam emitting head characterized in that the reflectance of the laser beam is equal to or less than a predetermined value.
前記光出射口から上側に離れるにつれて、前記複数の光学部品に形成された前記光学機能層の反射率が極大となる波長が単調に変化することを特徴とするレーザ光出射ヘッド。 In the laser beam emitting head according to any one of claims 1 to 4.
A laser beam emitting head characterized in that the wavelength at which the reflectance of the optical functional layer formed on the plurality of optical components becomes maximum changes monotonically as the distance from the light emitting port increases upward.
前記レーザ光を受け取ってワークに向けて照射する請求項1ないし5のいずれか1項に記載のレーザ光出射ヘッドと、
前記レーザ光出射ヘッドを保持するとともに所望の位置に移動させるマニピュレータと、を少なくとも備えたことを特徴とするレーザ加工装置。 A laser device that generates laser light and
The laser beam emitting head according to any one of claims 1 to 5, which receives the laser beam and irradiates the work with the laser beam.
A laser processing apparatus including at least a manipulator that holds the laser beam emitting head and moves it to a desired position.
前記光出射口から第1の波長の第1測定光を前記複数の光学部品に向けて入射させる第1測定光入射ステップと、
前記光学機能層が形成されたいずれかの面で反射された前記第1測定光を受光し、受光結果に基づいて、前記第1測定光が反射された前記光学部品の面における欠陥の有無を評価する第1評価ステップと、を少なくとも備えたことを特徴とするレーザ光出射ヘッドの検査方法。 The method for inspecting a laser beam emitting head according to any one of claims 1 to 5.
A first measurement light incident step in which a first measurement light having a first wavelength is incident on the plurality of optical components from the light outlet,
The first measurement light reflected on any surface on which the optical functional layer is formed is received, and based on the light reception result, the presence or absence of defects on the surface of the optical component to which the first measurement light is reflected is determined. A method for inspecting a laser beam emitting head, which comprises at least a first evaluation step for evaluation.
前記第1評価ステップの後に、前記光出射口から前記第1の波長と異なる第2測定光を前記複数の保護ガラスに向けて入射させる第2測定光入射ステップと、
前記光学機能層が形成されたいずれかの面で反射された前記第2測定光を受光し、受光結果に基づいて、前記第2測定光が反射された前記光学部品の面における欠陥の有無を評価する第2評価ステップと、をさらに備えたことを特徴とするレーザ光出射ヘッドの検査方法。 In the method for inspecting a laser beam emitting head according to claim 7.
After the first evaluation step, a second measurement light incident step in which a second measurement light different from the first wavelength is incident on the plurality of protective glasses from the light outlet, and a second measurement light incident step.
The second measurement light reflected on any surface on which the optical functional layer is formed is received, and based on the light reception result, the presence or absence of defects on the surface of the optical component to which the second measurement light is reflected is determined. A method for inspecting a laser beam emitting head, which further comprises a second evaluation step for evaluation.
前記第1評価ステップ及び前記第2評価ステップでは、前記光学部品の面における前記欠陥の位置及び分布が評価されることを特徴とするレーザ光出射ヘッドの検査方法。 In the method for inspecting a laser beam emitting head according to claim 8,
A method for inspecting a laser beam emitting head, which comprises evaluating the position and distribution of the defect on the surface of the optical component in the first evaluation step and the second evaluation step.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019040559A JP2020142276A (en) | 2019-03-06 | 2019-03-06 | Inspection method for laser beam emitting head, laser processing device using it, and laser beam emitting head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019040559A JP2020142276A (en) | 2019-03-06 | 2019-03-06 | Inspection method for laser beam emitting head, laser processing device using it, and laser beam emitting head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020142276A true JP2020142276A (en) | 2020-09-10 |
Family
ID=72355031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019040559A Pending JP2020142276A (en) | 2019-03-06 | 2019-03-06 | Inspection method for laser beam emitting head, laser processing device using it, and laser beam emitting head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020142276A (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS511154A (en) * | 1974-06-24 | 1976-01-07 | Canon Kk | HIKARIBIIMUOSHOSHITA SOKUTEIKENSHUTSUHOHO |
JP2000135583A (en) * | 1998-10-30 | 2000-05-16 | Fanuc Ltd | Laser light collector |
JP2008200741A (en) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Nissan Motor Co Ltd | Soiling determination apparatus and method for transparent protective plate for laser beam machine, and laser beam machining method |
JP2010240674A (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Ihi Corp | Laser welding device and laser welding method |
JP2019038007A (en) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | ファナック株式会社 | Galvano-scanner and laser processing system |
-
2019
- 2019-03-06 JP JP2019040559A patent/JP2020142276A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS511154A (en) * | 1974-06-24 | 1976-01-07 | Canon Kk | HIKARIBIIMUOSHOSHITA SOKUTEIKENSHUTSUHOHO |
JP2000135583A (en) * | 1998-10-30 | 2000-05-16 | Fanuc Ltd | Laser light collector |
JP2008200741A (en) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | Nissan Motor Co Ltd | Soiling determination apparatus and method for transparent protective plate for laser beam machine, and laser beam machining method |
JP2010240674A (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Ihi Corp | Laser welding device and laser welding method |
JP2019038007A (en) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | ファナック株式会社 | Galvano-scanner and laser processing system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11105754B2 (en) | Multi-parameter inspection apparatus for monitoring of manufacturing parts | |
KR100996335B1 (en) | Apparatus and method for checking inconsistencies in complex structures | |
US20210356408A1 (en) | Multi-Parameter Inspection Apparatus for Monitoring of Manufacturing Parts | |
JP2009531701A (en) | Sheet glass inspection | |
FR2811427A1 (en) | METHOD FOR DETECTION AND IDENTIFICATION OF DEFECTS IN A WELDING CORD MADE BY LASER BEAM | |
JP2001509889A (en) | Method and apparatus for inspecting the condition of protective glass associated with laser machining | |
JP5671873B2 (en) | Laser welding monitoring device | |
TWI817991B (en) | Optical system, illumination module and automated optical inspection system | |
TW202040292A (en) | Method for monitoring the state of an optical mirror of an euv projection exposure apparatus | |
CN117693677A (en) | Analytical device for monitoring the state of a cover glass of a manufacturing apparatus and manufacturing apparatus for an additive manufacturing process | |
JP7523088B2 (en) | Laser Processing Equipment | |
JP2008026060A (en) | Insulation coating-coated strip-like inspection device | |
CN110530884B (en) | Laser welding protective lens defect detection device | |
JP2000097873A (en) | Surface defect inspecting device | |
JP2020142276A (en) | Inspection method for laser beam emitting head, laser processing device using it, and laser beam emitting head | |
KR101245097B1 (en) | Device for measuring thickness of thin film | |
JP2000225481A (en) | Measuring unit for laser beam welding state | |
CN118804814A (en) | Determining the degree of soiling of the transmission element | |
WO2016143083A1 (en) | Optical processing head, optical processing device, and control method and control program therefor | |
JP2000135583A (en) | Laser light collector | |
JP2013086110A (en) | Optical component diagnostic method for laser processing device, and the laser processing device | |
IL273758B2 (en) | Apparatus for machining a workpiece with a laser beam | |
CN115178860A (en) | Laser processing head, detection system and detection method for laser processing | |
JP2020157342A (en) | Spatter detection device and laser processing device | |
EP4257960A1 (en) | Method for monitoring at least one surface of an optical element in an additive manufacturing apparatus and apparatus for additive manufacturing of an object |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210921 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220720 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220726 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230131 |