特開 2017-189801 レーザ加工機、及びレーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-189801(P2017-189801A)

(43)【公開日】2017年10月19日

(54)【発明の名称】レーザ加工機、及びレーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20170922BHJP

【ＦＩ】

   B23K26/00 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-80892(P2016-80892)

(22)【出願日】2016年4月14日

(71)【出願人】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(74)【代理人】

【識別番号】100105946

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 富彦

(72)【発明者】

【氏名】中西 啓一

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AA00

4E168AD07

4E168BA00

4E168CA03

4E168CA05

4E168CA06

4E168CA07

4E168CA13

4E168CB03

4E168CB12

4E168CB22

4E168DA02

4E168EA17

4E168GA06

4E168KA08

4E168KA15

(57)【要約】

【課題】ワークの加工状態を高精度に検出する。
【解決手段】レーザ加工機（１）は、加工用レーザ（Ｌ１）を発するレーザ発振器（４）と、加工用レーザをワーク（Ｗ）に照射する照射光学系（１５）と、照明光（Ｌ２）を発する照明用光源部（５）と、照明光によりワークを照明する照明光学系２５と、照明光の照明によりワークで反射する第１の光、及び加工用レーザの照射によりワークから放射される第２の光とのうちいずれか一方が反射する波長帯域である反射帯域と、第１の光及び第２の光のうちいずれか他方が透過する波長帯域である透過帯域と、が設定される光学部材（３３）と、光学部材を経由した第１波長帯の光を検出する第１の検出部（６）と、光学部材を経由した第２波長帯の光を検出する第２の検出部（７）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工用レーザを発するレーザ発振器と、
前記加工用レーザをワークに照射する照射光学系と、
照明光を発する照明用光源部と、
前記照明光により前記ワークを照明する照明光学系と、
前記照明光の照明により前記ワークで反射する第１の光、及び前記加工用レーザの照射により前記ワークから放射される第２の光のうちいずれか一方の光が反射する波長帯域である反射帯域と、前記第１の光及び前記第２の光のうちいずれか他方の光が透過する波長帯域である透過帯域と、が設定される光学部材と、
前記光学部材を経由した前記第１の光を検出する第１の検出部と、
前記光学部材を経由した前記第２の光を検出する第２の検出部と、を備えるレーザ加工機。

【請求項2】

前記反射帯域及び前記透過帯域のうち一方の波長帯域が第１の光に作用し、
前記一方の波長帯域は、前記反射帯域及び前記透過帯域のうち他方の波長帯域より狭い、請求項１に記載のレーザ加工機。

【請求項3】

前記反射帯域において前記第１の光が反射し、
前記第１の検出部は、前記反射帯域で反射した前記第１の光が入射する位置に配置される、請求項１または請求項２に記載のレーザ加工機。

【請求項4】

前記照明光学系は、
前記照明用光源部から前記照明光が入射する第１のコリメータと、
前記第１のコリメータからの前記照明光が入射し、前記照明光の一部が反射し、一部が透過する反射透過部材と、
前記反射透過部材で反射した前記照明光光が入射する集光レンズと、を備え、
前記照射光学系は、
前記レーザ発振器から前記加工用レーザが入射する第２のコリメータと、
前記第２のコリメータからの前記加工用レーザおよび前記反射透過部材で反射した前記照明光が入射する位置に配置され、前記加工用レーザが反射し、かつ前記前記照明光が透過する波長選択ミラーと、
前記波長選択ミラーからの前記照明光および前記加工用レーザが入射する前記集光レンズと、を備え、
前記反射透過部材は、前記集光レンズの光軸に対して所定の向きに傾いており、
前記波長選択ミラーは、前記集光レンズの光軸に対する前記反射透過部材の光軸のズレをキャンセルするように、前記集光レンズの光軸に対して前記所定の向きと反対の向きに傾いている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のレーザ加工機。

【請求項5】

前記第１の検出部の検出結果と、前記第１の検出部の検出結果を処理した処理結果との少なくとも一方を、前記ワークの加工位置と関連付けて記憶する記憶部を備える、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のレーザ加工機。

【請求項6】

加工用レーザをワークに照射する照射部と、
照明光により前記ワークを照明する照明部と、
前記照明光の照射により前記ワークで反射する第１の光が反射する反射帯域が設定される光学部材と、
前記光学部材で反射した前記第１の光を検出する第１の検出部と、を備え、
前記光学部材は、前記反射帯域とは異なる波長帯域である非反射帯域に含まれる第２の光が前記第１の検出部へ向かうことを抑制し、前記反射帯域が前記非反射帯域より狭い、レーザ加工機。

【請求項7】

加工用レーザを発することと、
前記加工用レーザをワークに照射することと、
照明光を発することと、
前記照明光により前記ワークを照明することと、
前記照明光の照明により前記ワークで反射する第１の光、及び前記加工用レーザの照射により前記ワークから放射される第２の光とのうちいずれか一方が反射する波長帯域である反射帯域と、前記第１の光及び前記第２の光のうちいずれか他方が透過する波長帯域である透過帯域とが設定される光学部材を経由した前記第１の光を検出することと、
前記光学部材を経由した前記第２の光を検出することと、を含むレーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ加工機、及びレーザ加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ加工機は、ワークの切断、溶接などに利用されている。レーザ加工機において、ワークの加工品質を向上させる等の観点で、加工中のワークを撮像した撮像画像から加工状態を把握する技術がある（例えば、下記の特許文献１参照）。特許文献１では、照明装置でワークを照明しつつ、ワーク表面で反射する反射光をカメラで撮像している。この際、レーザ加工に伴いワークから発する強い光（金属の溶融による発光、或いは、金属蒸発に伴うプラズマ光等。以下、外乱光と称する。）が、上記反射光と共にカメラに入射すると、上記外乱光が撮像画像のノイズとなり、加工状態を正確に把握することが難しくなる。特許文献１においては、カメラに対する光入射側に光学バンドパスフィルタが設けられ、上記の外乱光は、光学バンドパスフィルタにより遮断される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１３‐５２８４９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記外乱光は、バーニング（異常燃焼）又はガウジングワーク（熱量不足）等の加工異常時の光が含まれ、特許文献１では、これらの光を光学バンドパスフィルタが遮断しているため、加工異常を検出することが困難である。本発明は、上述の事情に鑑みなされたものであり、ワークの加工状態を高精度に把握することを目的とする。更には、加工異常も合わせて検出することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明のレーザ加工機は、加工用レーザを発するレーザ発振器と、加工用レーザをワークに照射する照射光学系と、照明光を発する照明用光源部と、照明光によりワークを照明する照明光学系と、照明光の照明によりワークで反射する第１の光、及び加工用レーザの照射によりワークから放射される第２の光のうちいずれか一方の光が反射する波長帯域である反射帯域と、第１の光及び第２の光のうちいずれか他方の光が透過する波長帯域である透過帯域と、が設定される光学部材と、光学部材を経由した第１の光を検出する第１の検出部と、光学部材を経由した第２の光を検出する第２の検出部と、を備える。

【0006】

本発明のレーザ加工機は、加工用レーザをワークに照射する照射部と、照明光によりワークを照明する照明部と、照明光の照明によりワークで反射する第１の光が反射する反射帯域が設定される光学部材と、光学部材で反射した第１の光を検出する第１の検出部と、を備え、光学部材は、反射帯域とは異なる波長帯域である非反射帯域に含まれる第２の光が第１の検出部へ向かうことを抑制し、反射帯域が非反射帯域より狭い。

【0007】

本発明のレーザ加工方法は、加工用レーザを発することと、加工用レーザをワークに照射することと、照明光を発することと、照明光によりワークを照明することと、照明光の照射によりワークで反射する第１の光、及び加工用レーザの照射によりワークから放射される第２の光とのうちいずれか一方が反射する波長帯域である反射帯域と、第１の光及び第２の光のうちいずれか他方が透過する波長帯域である透過帯域とが設定される光学部材を経由した第１の光を検出することと、光学部材を経由した第２の光を検出することと、を含む。

【0008】

また、反射帯域及び透過帯域のうち一方の波長帯域が第１の光に作用し、一方の波長帯域は、反射帯域及び透過帯域のうち他方の波長帯域より狭いものでもよい。また、光学部材は、反射帯域において第１の光が反射し、第１の検出部は、反射帯域で反射した第１の光が入射する位置に配置されるものでもよい。また、照明光学系は、照明用光源部から照明光が入射する第１のコリメータと、第１のコリメータからの照明光が入射し、照明光の一部が反射し、一部が透過する反射透過部材と、反射透過部材で反射した照明光が入射する集光レンズと、を備え、照射光学系は、レーザ発振器から加工用レーザが入射する第２のコリメータと、第２のコリメータからの加工用レーザおよび反射透過部材で反射した照明光が入射する位置に配置され、加工用レーザが反射し、かつ照明光が透過する選択ミラーと、選択ミラーからの照明光および加工用レーザが入射する集光レンズと、を備え、反射透過部材は、集光レンズの光軸に対して所定の向きに傾いており、選択ミラーは、集光レンズの光軸に対する反射透過部材の光軸のズレをキャンセルするように、集光レンズの光軸に対して所定の向きと反対の向きに傾いているものでもよい。また、第１の検出部の検出結果と、第１の検出部の検出結果を処理した処理結果との少なくとも一方を、ワークの加工位置と関連付けて記憶する記憶部を備えるものでもよい。

【発明の効果】

【0009】

本発明において、光学部材を経由した第１の光を検出し、光学部材を経由した第２の光を検出する場合、第１の光の検出結果において第２の光の悪影響（ノイズ）を減らすことができ、第１の光の検出結果によって加工状態を高精度に把握することができ、かつ、第２の光を検出することで溶融金属の状態等を検出することができるので、加工状態を高精度に検出することができ、加工異常も合わせて検出することもできる。また、光学部材で反射した第１の光を検出し、光学部材は、反射帯域とは異なる波長帯域である非反射帯域に含まれる第２の光が第１の検出部へ向かうことを抑制し、反射帯域が非反射帯域より狭い場合、第１の光の検出結果において第２の光の悪影響（ノイズ）を減らすことができ、第１の光の検出結果によって加工状態を高精度に把握することができる。

【0010】

また、反射帯域及び透過帯域のうち一方の波長帯域が第１の光に作用し、一方の波長帯域は、反射帯域及び透過帯域のうち他方の波長帯域より狭いものでは、照明光に由来する光を選択的に分離することができ、第１の光の検出結果において第２の光の悪影響（ノイズ）を格段に減らすことができる。また、反射帯域において第１の光が反射し、第１の検出部は、反射帯域で反射した第１の光が入射する位置に配置されるものでは、光学部材によって光路が折り曲げられるので、第１の検出部の配置などのレイアウトの自由度が高くなる。また、照明光学系は、照明用光源部から照明光が入射する第１のコリメータと、第１のコリメータからの照明光が入射し、照明光の一部が反射し、一部が透過する反射透過部材と、反射透過部材で反射した照明光光が入射する集光レンズと、を備え、照射光学系は、レーザ発振器から加工用レーザが入射する第２のコリメータと、第２のコリメータからの加工用レーザおよび反射透過部材で反射した照明光が入射する位置に配置され、加工用レーザが反射し、かつ照明光が透過する波長選択ミラーと、波長選択ミラーからの照明光および加工用レーザが入射する集光レンズと、を備え、反射透過部材は、集光レンズの光軸に対して所定の向きに傾いており、波長選択ミラーは、集光レンズの光軸に対する反射透過部材の光軸のズレをキャンセルするように、集光レンズの光軸に対して所定の向きと反対の向きに傾いているものでは、反射透過部材での屈折による光路のシフトと波長選択ミラーでの屈折による光路のシフトとを相殺することができる。また、第１の検出部の検出結果と、第１の検出部の検出結果を処理した処理結果との少なくとも一方を、ワークの加工位置と関連付けて記憶する記憶部を備えるものでは、加工されたワークと加工状態とを比較することが容易になり、例えば、加工条件を調整する上で有用な情報が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態に係るレーザ加工機を示す図である。

【図2】波長選択フィルタの特性を示す図である。

【図3】第１実施形態に係るレーザアレイ、照明光学系の一部、及び放熱部材を示す図である。

【図4】制御部および画像処理部の動作を示すシーケンス図である。

【図5】制御部および光量センサの動作を示すシーケンス図である。

【図6】第２実施形態に係るレーザ加工機を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、鉛直方向をＺ方向とし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向とする。また、各方向（例、Ｘ方向）において、矢印の向きを＋側（例、＋Ｘ側）と称し、その反対側を−側（例、−Ｘ側）と称する。

【0013】

［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係るレーザ加工機１を示す図である。レーザ加工機１は、加工ヘッド２、ヘッド駆動部３、レーザ発振器４、照明用光源部５、第１の検出部（撮像部６）、第２の検出部（光量センサ７）、画像処理部８、制御部９、及び記憶部１０を備える。レーザ加工機１は、例えば数値制御によって、ワークＷに対して切断加工を施す。制御部９は、例えば数値制御プログラムに従って、レーザ加工機１の各部を包括的に制御する。

【0014】

加工ヘッド２は、ノズル１１を有し、加工用レーザＬ１および照明用レーザＬ２（照明光）は、ノズル１１の内側（貫通孔）を通して、ワークＷに向けて照射される。加工ヘッド２は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向において、ワークＷと相対的に移動可能に設けられる。ヘッド駆動部３は、移動部１２および光学系駆動部１３を備える。ヘッド駆動部３は、制御部９に制御され、移動部１２によって加工ヘッド２をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向に移動させる。また、ヘッド駆動部３は、制御部９に制御され、ノズル１１から照射される光の焦点を光学系駆動部１３によって調整する。レーザ加工機１は、加工ヘッド２をワークＷに対して相対的に移動させながら、加工ヘッド２のノズル１１から加工用レーザＬ１をワークＷに照射することで、切断加工を行う。

【0015】

レーザ発振器４は、加工用レーザＬ１として、例えば赤外レーザ光を発生する。加工ヘッド２には、照射光学系１５が設けられ、照射光学系１５は、レーザ発振器４で発生した加工用レーザＬ１を、ワークＷに向けて案内することにより、ノズル１１の内側を通してワークＷに照射する。照射光学系１５は、光ファイバ１６、コリメータ１７、ビームスプリッタ１８、及び集光レンズ１９を備える。光ファイバ１６は、その一端（光入射側の端部）がレーザ発振器４と接続され、その他端（光出射側の端部）が加工ヘッド２に接続される。レーザ発振器４からの加工用レーザＬ１は、光ファイバ１６を介して加工ヘッド２に導入される。

【0016】

コリメータ１７は、レーザ発振器４からの加工用レーザＬ１を平行光に変換するか、もしくは平行光に近づける。コリメータ１７は、例えば、その物体側（照明光の入射側、照明側）の焦点（後述する照明側焦点）が光ファイバ１６の光出射側の端部の位置と一致するように配置される。ビームスプリッタ１８は、コリメータ１７を通った加工用レーザＬ１が入射する位置に配置される。ビームスプリッタ１８は、加工用レーザＬ１が反射し、かつ照明用レーザＬ２（後述する）が透過する特性を有する波長選択ミラー（例、ダイクロイックミラー）である。ビームスプリッタ１８は、コリメータ１７の光軸１７ａに対して、約４５°の角度で傾斜している。ビームスプリッタ１８は、＋Ｚ側に向かうにつれて＋Ｘ側に向かうように傾いている。

【0017】

集光レンズ１９は、ビームスプリッタ１８からの加工用レーザＬ１が入射する位置に配置される。コリメータ１７を通った加工用レーザＬ１は、ビームスプリッタ１８で反射して光路がＸ方向からＺ方向（−Ｚ側）へ約９０°折れ曲がり、集光レンズ１９に入射する。集光レンズ１９は、コリメータ１７からの加工用レーザＬ１を集光する。ヘッド駆動部３の光学系駆動部１３は、例えば集光レンズ１９を、集光レンズ１９の光軸１９ａに沿って移動させることで、照射光学系１５の焦点を調整可能である。ワークＷの対象位置（例、表面）における加工用レーザＬ１のスポット径は、照射光学系１５の焦点がワークＷの対象位置から離れるほど（デフォーカス量が大きいほど）、大きくなる。ワークＷにおける加工用レーザＬ１のスポット径が変化すると、加工用レーザＬ１によって形成されるワークＷ上の切断溝の形状（切断幅）が変化する。換言すれば、ワーク表面と加工用レーザＬ１の焦点とのＺ軸方向（光軸方向）の相対的な位置関係は、ワークＷ上の切断溝の形状（切断幅等）が変化するため、加工品質に影響を与える。

【0018】

実施形態に係るレーザ加工機１は、照明光（照明用レーザＬ２）によりワークＷを照明しながら、ワークＷを撮像することによって、加工状態に関する情報を取得可能である。照明用光源部５は、照明用レーザＬ２として、加工用レーザＬ１と異なる波長の光を発する。

【0019】

照明用光源部５は、例えば、配列された複数の垂直共振器面発光型レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER、以下ＶＣＳＥＬという）を備える。複数のＶＣＳＥＬは、ＹＺ面に平行な面に２次元的に配置されている。複数のＶＣＳＥＬのそれぞれから出射する照明用レーザの位相は、ＶＣＳＥＬごとに揃っているが、他のＶＣＳＥＬに対してはランダムであり、一般的に他のＶＣＳＥＬの位相とずれている。複数のＶＣＳＥＬから出射する全体の照明用レーザＬ２は、照明用光源部５に設けられるＶＣＳＥＬの数に応じた分散を有しており、単一のレーザ素子から出射するレーザ光と比較して、コヒーレンス（可干渉性）が低い。なお、照明用光源部５は、ＶＣＳＥＬを用いる構成に限定されない。例えば、照明用光源部５は、ＶＣＳＥＬ以外のレーザ素子（例、端面発光型レーザ）でもよいし、ＬＥＤなどの発光素子でもよく、キセノンランプなどのランプ光源でもよい。

【0020】

加工ヘッド２には、照明光学系２５が設けられ、照明光学系２５は、照明用光源部５で発生した照明用レーザＬ２によりワークＷを照明する（照明用レーザＬ２を、ワークＷに向けて案内することにより、ノズル１１の内側を通してワークＷに照射する）。照明光学系２５は、コリメータ２６、ハーフミラー２７、ビームスプリッタ１８、及び集光レンズ１９を備える。ここでは、照明光学系２５は、ビームスプリッタ１８および集光レンズ１９が照射光学系１５と共用であり、集光レンズ１９を介して落射照明する。照明光学系２５の光出射側の光軸（集光レンズ１９の光軸１９ａ）は、照射光学系１５の出射側の光軸（集光レンズ１９の光軸１９ａ）と同軸であり、照明用レーザＬ２は、加工用レーザＬ１と同じ光路を通ってワークＷに照射される。

【0021】

コリメータ２６は、照明用光源部５から照明用レーザＬ２が入射する位置に配置される。コリメータ２６は、照明用光源部５からの照明用レーザＬ２を平行光に変換するか、もしくは平行光に近づける。照明光学系２５の焦点をワークの対象位置に合わせる場合、コリメータ２６は、例えば、その物体側（照明光の入射側、照明側）の焦点が照明用光源部５の位置と一致するように配置される。

【0022】

ハーフミラー２７は、コリメータ２６を通った照明用レーザＬ２が入射する位置に配置される。ハーフミラー２７は、照明用レーザＬ２の一部が反射し、一部が透過する特性を有する反射透過部材である。ハーフミラー２７は、例えば、照明用レーザＬ２のうち透過光の比率が約５０％となり、反射光が約５０％となるように、設定される。ハーフミラー２７は、コリメータ２６の光軸２６ａに対して、約４５°の角度で傾斜している。ハーフミラー２７は、＋Ｚ側に向かうにつれて−Ｘ側に向かうように傾いている。

【0023】

コリメータ２６を通った照明用レーザＬ２の一部は、ハーフミラー２７で反射して光路がＸ方向からＺ方向（−Ｚ側）へ約９０°折れ曲がり、ビームスプリッタ１８に入射する。上述のようにハーフミラー２７は、集光レンズ１９の光軸に対して所定の向きに傾いており、ビームスプリッタ１８（波長選択ミラー）は、集光レンズ１９の光軸に対して上記の所定の向き（ハーフミラー２７が傾く向き）と反対の向きに傾いている。ビームスプリッタ１８およびハーフミラー２７を透過する光は、ビームスプリッタ１８での屈折により光路がシフトし、ハーフミラー２７での屈折により光路がシフトする。ビームスプリッタ１８およびハーフミラー２７とで光軸１９ａに対して傾く向きが反対である場合、ハーフミラー２７での光路のシフトによって、ビームスプリッタ１８での光路のシフトの少なくとも一部を相殺することができる。

【0024】

集光レンズ１９は、ビームスプリッタ１８から照明用レーザＬ２が入射する位置に配置される。集光レンズ１９は、ビームスプリッタ１８からの加工用レーザＬ１を集光する。ワークＷ上において照明用レーザＬ２が照明する照明領域は、例えば、ワークＷ上において加工用レーザＬ１が照射される照射領域を含むように、設定される。ワークＷの対象位置（例、表面）における照明用レーザＬ２のスポット径は、照明光学系２５の焦点がワークＷの対象位置から離れるほど（デフォーカス量が大きいほど）、大きくなる。

【0025】

撮像部６は、撮像光学系３１および撮像素子３２を備える。撮像部６は、照明用レーザＬ２の照明によりワークＷから放射される光を、撮像光学系３１を介して撮像素子３２によって検出する。撮像光学系３１は、集光レンズ１９、ビームスプリッタ１８、ハーフミラー２７、波長選択ミラー３３、及び結像レンズ３４を備える。撮像光学系３１は、集光レンズ１９、ビームスプリッタ１８、及びハーフミラー２７が照明光学系２５と共用であり、撮像部６の撮像画像を用いると照明光学系２５と同軸でワークを観察することが可能である。

【0026】

ワークＷからの光（以下、戻り光という）は、集光レンズ１９を通ってビームスプリッタ１８に入射する。戻り光は、例えば、照明用レーザＬ２のうちワークＷで反射散乱した光、及び加工用レーザＬ１のうちワークＷで反射した光を含む。ビームスプリッタ１８に入射した戻り光のうち照明用レーザＬ２に由来する光は、ビームスプリッタ１８を通って、ハーフミラー２７に入射する。また、ビームスプリッタ１８に入射した戻り光のうち加工用レーザＬ１に由来する光は、ビームスプリッタ１８で反射し、ビームスプリッタ１８からハーフミラー２７に向かう光路から除かれる。

【0027】

なお、加工用レーザＬ１の照射によってワークＷが溶融した溶融金属がワークＷの表面などに存在する場合、戻り光は、溶融金属から放射される赤色から近赤外の波長帯の光を含む。また、加工用レーザＬ１の照射によってワークＷが燃焼（酸化）し、溶融及び蒸発に伴いプラズマが生じた場合には、戻り光は、青色から紫外の波長帯の光を含む。溶融金属あるいはプラズマに起因する光のうち、加工用レーザＬ１と異なる波長の光は、ビームスプリッタ１８を通って、ハーフミラー２７に入射する。

【0028】

ハーフミラー２７に入射した戻り光は、その一部がハーフミラー２７を通って波長選択ミラー３３に入射し、その一部がハーフミラー２７で反射する。波長選択ミラー３３は、照明用レーザＬ２の照明によりワークＷで放射する第１の光、及び加工用レーザＬ１の照射によりワークＷから放射される第２の光とのうちいずれか一方の光が反射する波長帯域である反射帯域と、第１の光及び第２の光のうちいずれか他方の光が透過する波長帯域である透過帯域と、が設定される光学部材である。

【0029】

図２は、波長選択ミラー３３の特性を示す図である。図２において、横軸は波長であり、縦軸は、波長選択ミラー３３の各波長に対する透過率である。各波長において、透過率が低いほど反射率が高く、波長選択ミラー３３の吸収率を無視すると、透過率が１００％の場合に反射率は０％であり、透過率が０％の場合に反射率は１００％である。波長選択ミラー３３の反射帯域Ｒ１は、例えば、照明用レーザＬ２の波長に対する光強度の分布において極大となる波長（極大波長）を含む狭帯域に設定される。波長選択ミラー３３の透過帯域Ｒ２は、上述した溶融金属に起因する光とプラズマに起因する光の少なくとも一方の光の波長帯を含む。反射帯域Ｒ１は、例えば、透過帯域Ｒ２よりも狭帯域に設定される。透過帯域Ｒ２は、反射帯域Ｒ１の下限よりも短波長側の波長帯Ｒ３、および反射帯域Ｒ１の上限よりも長波長側の波長帯Ｒ４を含む。ここで、溶融金属に起因する光の波長帯は、例えば、赤色から赤外線までの広い波長帯域であり、Ｒ１、Ｒ３、及びＲ４にかけて広く分布している。また、プラズマに起因する光の波長帯は、例えば、紫外線から青色までの波長帯域であり、Ｒ３に分布している。加工用レーザＬ１の波長帯域は、波長帯Ｒ４に含まれているが、波長選択ミラー１８でそのほとんどが反射するため、波長選択ミラー３３に到達しない。

【0030】

図１の説明に戻り、波長選択ミラー３３は、例えばノッチフィルタであるが、ダイクロイックミラーなどでもよい。ここでは、波長選択ミラー３３は、照明用レーザＬ２の波長帯の光が反射し、その他の波長帯の光が透過する特性を有する。戻り光のうち、照明用レーザＬ２に由来する光は、波長選択ミラー３３で反射し、結像レンズ３４に入射する。結像レンズ３４は、波長選択ミラー３３で反射した光を撮像素子３２に集光する。結像レンズ３４および集光レンズ１９は、ワークＷの像を撮像素子３２に投影する。

【0031】

撮像素子３２は、例えばＣＣＤあるいはＣＭＯＳのイメージセンサが用いられ、撮像光学系３１が形成した像を撮像する。撮像素子３２には二次元的に配列された複数の画素が設けられ、各画素にはフォトダイオードなどの受光素子が設けられる。撮像素子３２は、受光素子に光が入射することにより各画素に発生する電荷（信号）を順に読出し、この信号を増幅、Ａ／Ｄ変換して画像形式に配列することで、撮像画像のデジタルデータ（以下、撮像画像データという）を生成する。撮像素子３２は、生成した撮像画像データを画像処理部８に出力する。

【0032】

ここでは、撮像素子３２は、アライメント装置３５に保持されており、アライメント装置３５によって撮像光学系３１に対する位置を調整可能である。例えば、結像レンズ３４の光軸３４ａと平行な方向（Ｘ方向）において撮像光学系３１の焦点（像面の位置）が撮像素子からずれた場合、アライメント装置３５によって撮像素子３２を移動させることで、撮像素子３２の位置を撮像光学系３１の焦点に合わせることができる。

【0033】

画像処理部８は、撮像素子３２と有線または無線によって通信可能に接続される。画像処理部８は、撮像素子３２の撮像結果（撮像画像データ）を処理する。ここでは、画像処理部８は、撮像素子３２の制御部を兼ねている。画像処理部８は、制御部９と有線または無線によって通信可能に接続され、制御部９から撮像を実行する旨の指令を受け取る。画像処理部８は、制御部９からの指令に応じて、撮像素子３２に撮像を実行させる。また、画像処理部８は、撮像素子３２から撮像画像データを取得し、撮像画像データを用いた画像処理によって加工状態に関する情報を生成する。例えば、画像処理部８は、加工用レーザＬ１を用いた切断加工におけるカーフ幅を検出し、その検出結果を加工状態に関する情報として制御部９に供給する。画像処理部８は、例えば、カーフ幅を検出する際に、撮像素子３２が撮像した画像を二値化し、レーザ加工による切断溝のエッジに相当するエッジの位置を検出した後、画像上のエッジ間の距離（例、ピクセル単位）を実スケールの距離（例、ｍｍ単位）に変換する。

【0034】

図３は、本実施形態に係る照明用光源部５および照明光学系２５の一部を示す図である。図３（Ａ）には、照明用光源部５が照明光学系２５の照明側焦点Ｆ１（物体側の焦点）から外れた位置に配置された状態を示し、図３（Ｂ）には、照明用光源部５が照明光学系２５の照明側焦点Ｆ１の位置に配置された状態を示した。コリメータ２６は、筒状のケース４１（鏡筒）に固定されており、照明用光源部５は、ケース４１に対してスライド可能に設けられている。以下、詳しく説明する。

【0035】

本実施形態において、照明用光源部５およびその駆動部４２（ドライバ）は、放熱部材４３に取り付けられている。放熱部材４３は、駆動部４２と照明用光源部５とにそれぞれ接触している。放熱部材４３は、例えば、アルミニウム、銅などのように熱伝導率が高く、熱容量が小さい材質からなる。放熱部材４３は、本体部４４、収容部４５、及びフィン４６を備える。本体部４４、収容部４５、及びフィン４６は、鋳造などによって一体成型されたものでもよいし、溶接などで互いに接合されて分解不能に一体化されたものでもよく、ボルトなどで互いに接合されて分解可能に一体化されたものでもよい。

【0036】

本体部４４は、回転体形状、柱状あるいは板状であり、一方の面４４ａ、その反対を向く面４４ｂとを有する。照明用光源部５は、面４４ａにマウントされており、本体部４４と接触している。駆動部４２は、レーザドライバＩＣ４２ａとプリント基板４２ｂと不図示の電子部品等から構成される。レーザドライバＩＣ４２ａは、照明用光源部５を例えば定電流パルス駆動するためのＩＣであり、プリント基板４２ｂ上に実装されており、本体部４４（面４４ｂ）と接触している。駆動部４２（プリント基板４２ｂ）は、押圧部材４７によって本体部４４に向かって押しつけられており、押圧部材４７は、固定部材４８によって本体部４４と固定されている。このように、駆動部４２と照明用光源部５とは、例えば、放熱部材４３の本体部４４を挟むように配置される。なお、照明用光源部５と面４４ａとの間、及び、駆動部４２と面４４ｂとの間の少なくとも一部に隙間ができないように、熱伝導性のペーストを塗布してもよく、放熱シートを挟んでもよい。

【0037】

本体部４４には、面４４ａと面４４ｂとに通じる貫通孔４４ｃが形成されており、駆動部４２と照明用光源部５とは、放熱部材４３の本体部４４の内部（貫通孔４４ｃ）を経由する配線４９によって電気的に接続される。駆動部４２は、画像処理部８（図１参照）によって制御され、照明用光源部５に対して配線４９を介して電力（電流）を供給することで、照明用光源部５を駆動する。加工ヘッド２に対してワークＷは相対的に高速で移動しているため、加工状態を高精度に把握するためには、短時間の露光で撮影することが望ましい。このため、照明用光源部５を大電流でパルス駆動することが要求される。上記の構成により、配線４９を最短経路にできるので、抵抗成分や誘導負荷成分が小さくなり、レーザドライバＩＣ４２ａによる照明用光源部５の駆動電流の立ち上がり特性が俊敏になるため、大電流のパルス駆動に対して良好な性能を得ることができる。また、収容部４５は、本体部４４の面４４ｂ側の端部を囲む枠状（環状）の部分である。駆動部４２は収容部４５の内側に配置され、収容部４５は、駆動部４２の収容ケースを兼ねている。フィン４６は、収容部４５の外周面から放射状に複数設けられ、放熱部材４３の表面積を増加させることで放熱性を高める。放熱部材４３は、例えば自然空冷であるが、ファンモータを設けて、強制空冷しても良い。又は、放熱部材４３は、水冷などのように熱媒体を介して放熱するものでもよい。

【0038】

本体部４４は、面４４ａをコリメータ２６に向けた姿勢で、ケース４１の内側に挿入されている。本体部４４は、取付部材５１によって、ケース４１に取り付けられている。ケース４１には、コリメータ２６の光軸２６ａと平行な方向（Ｘ方向）に延びるスリット５２が形成されており、取付部材５１は、スリット５２の内側を通して本体部４４と固定されている。また、取付部材５１の端部（頭部）は、スリット５２の幅よりも大きく、コリメータ２６の光軸２６ａと交差する方向（Ｙ方向、Ｚ方向）においてケース４１に対する本体部４４のガタつきを抑制する。放熱部材４３は、Ｘ方向の力が加わることで、取付部材５１がスリット５２の内側を移動する。放熱部材４３の可動範囲は、スリット５２のサイズにより規定される。

【0039】

例えば、図３（Ａ）において、取付部材５１は、スリット５２の＋Ｘ側の端に接している。この状態において、照明用光源部５において照明用レーザＬ２が出射する位置Ｐ１と、コリメータ２６の照明側焦点Ｆ１との距離（デフォーカス量）が最大になる。また、図３（Ｂ）において、照明用光源部５は図３（Ａ）よりも−Ｘ側に移動しており、取付部材５１は、スリット５２の−Ｘ側の端に接している。この状態において、照明用光源部５において照明用レーザＬ２が出射する位置Ｐ１と、コリメータ２６の照明側焦点Ｆ１とがほぼ同じ位置になり、デフォーカス量が最小になる。このように、照明用光源部５は、例えば、照明光学系２５のワーク側焦点（像側の焦点、光出射側の焦点）と光学的に共役な位置（照明側焦点Ｆ１）との相対的な位置関係が可変なように取り付けられる。ここでは、照明用光源部５をコリメータ２６に対して移動可能にすることで、照明用光源部５と照明側焦点Ｆ１との相対的な位置関係を可変にしている。なお、コリメータ２６を照明用光源部５に対して移動可能にしてもよい。また、コリメータ２６と照明用光源部５との相対位置が固定されていてもよい。

【0040】

図１の説明に戻り、画像処理部８は、照明用光源部５の制御部を兼ねている。画像処理部８は、照明用光源部５の駆動部４２と有線または無線によって通信可能に接続される。画像処理部８は、撮像素子３２が撮像を実行するタイミングと同期して照明用光源部５から照明用レーザＬ２が照明するように、照明用光源部５にレーザ発振を行わせる指令を照明用光源部５の駆動部４２に供給する。例えば、照明用光源部５はパルス駆動され、画像処理部８は、各パルスの立ち上がりから立下りまでの期間（１つのパルス幅の期間）の少なくとも一部が、撮像素子３２が電荷を蓄積する期間（電荷蓄積期間）と重複するように、撮像素子３２に撮像を実行させる。１つのパルス幅の期間は、電荷蓄積期間と同じ長さでもよいし、電荷蓄積期間よりも短くてもよく、電荷蓄積期間よりも長くてもよい。なお、画像処理部８は、撮像素子３２と照明用光源部５との少なくとも一方を制御しなくてもよく、例えば、制御部９は、画像処理部８の代わりに撮像素子３２と照明用光源部５との少なくとも一方を制御してもよい。

【0041】

光量センサ７は、戻り光のうち照明用レーザＬ２に由来する光以外の光を検出する。光量センサ７は、撮像素子３２へ向かう光に対して波長選択ミラー３３によって分離された光を検出する。ここでは、波長選択ミラー３３で反射した光が撮像素子３２へ向かい、光量センサ７は、波長選択ミラー３３を透過した光を検出する。光量センサ７は、例えば、フォトダイオードなどの受光素子と、受光素子の出力信号（検出結果）を処理する処理部とを備える。光量センサ７と波長選択ミラー３３との間にはレンズ５５が設けられ、レンズ５５は、波長選択ミラー３３を通った光を光量センサ７の受光素子に集光する。光量センサ７の処理部は、例えば、受光素子の出力信号をＡ／Ｄ変換した後、移動平均処理、閾値判定処理などを行い、ワークＷの加工異常検出（加工異常判定）に関する情報を生成する。例えば、光量センサ７の処理部は、受光素子による検出値と閾値とを比較し、加工状態に関する情報として、溶融金属のワークＷ上へ流出過多の有無、あるいは異常燃焼の発生の有無など異常を示す情報（以下、異常発生情報という）を生成する。光量センサ７は、例えば、生成した異常発生情報を制御部９に出力する。なお、光量センサ７は、上述の構成に限定されず、例えば撮像素子３２のようなイメージセンサを含んでもよい。

【0042】

次に、上述のレーザ加工機１の構成に基づき、実施形態に係るレーザ加工方法について説明する。図４は、制御部９および画像処理部８の動作を示すシーケンス図である。制御部９は、ステップＳ１において加工準備（前処理）を行う。例えば、制御部９は、ワークＷをロードさせ、アシストガスの準備を行う。制御部９は、ステップＳ２において、測定の開始指令を画像処理部８に送信する。画像処理部８は、ステップＳ３において、開始チェックに開始指令を反映させる。開始チェックは、例えば、開始指令を受けたか否かを示すフラグである。例えば、開始チェックのフラグは、開始指令を受けていない状態で「０」であり、ステップＳ２の開始指令が受信されることで、開始指令を受けた状態を表す「１」に切り替わる。

【0043】

制御部９は、ステップＳ４において加工を開始させる。例えば、制御部９は、アシストガスの噴射を開始させ、また、レーザ発振器４から加工用レーザＬ１を出力させることで、照射光学系１５からワークＷに加工用レーザＬ１を照射させる。また、制御部９は、ヘッド駆動部３によって加工ヘッド２を移動させ、ワークＷにおいて加工用レーザＬ１が照射される位置を制御する。

【0044】

画像処理部８は、ステップＳ５において、測定を開始するか否かを判定する。例えば、画像処理部８は、ステップＳ３の開始チェックのフラグが開始指令を受けていない状態であることを示す場合に測定を開始しないと判定（ステップＳ５；Ｎｏ）し、ステップＳ３の処理へ戻る。画像処理部８は、ステップＳ３の開始チェックのフラグが開始指令を受けた状態であることを示す場合に測定を開始すると判定する（ステップＳ５；Ｙｅｓ）。すなわち、画像処理部８は、制御部９から測定の開始指令を受けるまで、ステップＳ５の処理を繰り返し行い、待機する。

【0045】

画像処理部８は、測定を開始すると判定した場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、画像処理部８は、ステップＳ６において、照明用光源部５を照明可能な状態に準備させる。画像処理部８は、ステップＳ７において、撮像部６を初期化する。例えば、画像処理部８は、ステップＳ７において、撮像部６のシャッタ速度などの撮像条件を設定し、撮像部６を撮像可能な状態に準備させる。

【0046】

制御部９は、ステップＳ８において、モード指定を画像処理部８に供給する。モード指令は、加工状態を測定するモードを指定する指令である。ここでは、測定のモードが２種類であるものとし、１つの測定のモードがカーフ幅を測定するモード（以下、カーフ幅測定モードという）であり、もう１つの測定のモードが他の項目の測定を行うモード（以下、他の測定モードという）であるものとして説明する。なお、測定のモードは、１種類でもよいし、３種類以上でもよい。

【0047】

ステップＳ９において、画像処理部８は、モード指令により指定されている測定のモードをチェックし、ステップＳ１０において、画像処理部８は、いずれの測定のモードを実行するかを判定する。例えば、画像処理部８は、モードチェックに表された測定のモードがカーフ測定モードであるか否かを判定する。画像処理部８は、制御部９から指定された測定のモードがカーフ測定モードである場合にカーフ測定モードを実行すると判定し（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、モードチェックに表された測定のモードがカーフ測定モードでない場合に他の測定モードを実行すると判定する（ステップＳ１０；Ｎｏ）。

【0048】

画像処理部８は、カーフ測定モードを実行すると判定した場合（ステップＳ１０；Ｙｅｓ）、ステップＳ１１において、カーフ測定モードを実行する。ステップＳ１１におけるステップＳ１２において、画像処理部８は、ワークＷの画像を取得させる。例えば、画像処理部８は、撮像素子３２に撮像を実行させる指令を送信し、撮像素子３２から撮像画像データを取得する。画像処理部８は、ステップＳ１２において、照明用光源部５を発光させる旨の制御信号を駆動部４２に供給する。駆動部４２は、上記制御信号が有効な期間のみ照明用光源部５の定電流駆動することで照明光（レーザ光）を発生させる。Ｓ１３において、画像処理部８は、カーフ幅を測定する。例えば、画像処理部８は、撮像素子３２から取得した撮像画像データを用いた画像処理によって、カーフ幅を測定する。ステップＳ１４において、画像処理部８は、ステップＳ１３において測定したカーフ幅の測定値を出力する。例えば、画像処理部８は、カーフ幅の測定値を制御部９に送信し、制御部９は、ステップＳ１６においてカーフ幅の測定値を画像処理部８から取得する。制御部９は、例えば、画像処理部８から取得した加工状態の情報（例、カーフ幅の測定値）を、加工中のワークＷの加工位置を示す情報と関連付けて、記憶部１０に記憶させる。加工位置を示す情報は、例えば、加工ヘッドのＸＹ２軸平面上の座標値、又はＸＹＺの３軸空間上の座標値である。また、ワーク又はワークを支持するテーブルの任意の箇所（端部等）を原点としても良い。なお、画像処理部８は、測定結果を出力しなくてもく、例えば、記憶部１０あるいは他の記憶部に測定結果を記憶させてもよい。また、画像処理部８は、他の測定モードが指定された場合、ステップＳ１７において他の測定モードを実行する。

【0049】

制御部９は、ステップＳ１８において、加工を終了するか否かを判定する。例えば、制御部９は、数値制御プログラムに定められた全ての工程が終了した場合に、加工を終了すると判定し（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、数値制御プログラムに定められた工程の一部が終了していない場合に、加工を終了しないと判定する（ステップＳ１８；Ｎｏ）。制御部９は、加工を終了しないと判定した場合（ステップＳ１８；Ｎｏ）、残りの工程を実行させ、またステップＳ１６に戻る。制御部９は、加工を終了すると判定した場合（ステップＳ１８；Ｙｅｓ）、ステップＳ１９において画像処理部８に終了指令を送信する。画像処理部８は、ステップＳ２０において、終了チェックに終了指令を反映させる。終了チェックは、例えば、終了指令を受けたか否かを示すフラグである。例えば、終了チェックのフラグは、終了指令を受けていない状態で「１」であり、ステップＳ１９の終了指令が受信されることで、終了指令を受けた状態を表す「０」に切り替わる。

【0050】

画像処理部８は、ステップＳ２１において、測定を終了するか否かを判定する。例えば、画像処理部８は、ステップＳ２０の終了チェックのフラグが終了指令を受けていない状態であることを示す場合に測定を終了しないと判定（ステップＳ２１；Ｎｏ）し、ステップＳ１０に戻り（図中「Ａ」で表す）、ステップＳ１０以降の処理を繰り返し行う。画像処理部８は、ステップＳ２０の終了チェックのフラグが終了指令を受けた状態であることを示す場合に測定を終了すると判定（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）し、ステップＳ２２において撮像部６を終了（例、シャットダウン）させる。また、画像処理部８は、ステップＳ２３において、照明を消灯させる。例えば、画像処理部８は、照明用光源部５を停止させる指令を駆動部４２に送信する。制御部９は、ステップＳ２４において加工を終了する。

【0051】

図５は、制御部９および光量センサ７の動作を示すシーケンス図である。図５に示す処理は、例えば、その少なくとも一部が図４の処理と並行して行われる。図５の処理において、図４の処理と同様の処理については、その説明を適宜簡略化する。制御部９は、ステップＳ３１において加工準備（前処理）を行う。ステップＳ３１の処理は、図４のステップＳ１の処理である。また、光量センサ７は、ステップＳ３２において各種初期化を行う。制御部９は、ステップＳ３３において、開始指令を光量センサ７に送信する。光量センサ７は、ステップＳ３４おいて、開始チェックに開始指令を反映させる。開始チェックは、例えば、画像処理部８の処理（図４のステップＳ３）と同様である。制御部９は、ステップＳ３５において加工を開始させる。ステップＳ３５の処理は、図４のステップＳ４の処理である。

【0052】

光量センサ７は、ステップＳ３６において、測定を開始するか否かを判定する。ステップＳ３６の処理は、図４のステップＳ５の処理と同様である。光量センサ７は、測定を開始しないと判定した場合（ステップＳ３６；Ｎｏ）、ステップＳ３４の処理へ戻る。光量センサ７は、測定を開始すると判定した場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）ステップＳ３７において、受光素子によって光量を測定する。光量センサ７は、ステップＳ３８において、ステップＳ３７の測定による測定値を演算する。光量センサ７は、ステップＳ３９において、加工異常があるか否かを判定する。例えば、光量センサ７は、ステップＳ３８において、光量センサ７の受光素子の出力を一定期間ごとにサンプリングし、サンプリングした値を移動平均する。また、光量センサ７は、Ｓ３８の移動平均値がが閾値以上である場合に加工異常があると判定し（ステップＳ３９；Ｙｅｓ）、移動平均値が閾値未満である場合に加工異常がないと判定する（ステップＳ３９；Ｎｏ）。

【0053】

光量センサ７は、加工異常があると判定した場合（ステップＳ３９；Ｙｅｓ）、ステップＳ４０に加工異常を検出した旨の出力を制御部９に送信する。制御部９は、ステップＳ４１において、加工異常出力を異常チェックに反映させる。異常チェックは、例えば、加工異常出力があったか否かを示すフラグである。異常チェックのフラグは、例えば加工異常出力がない場合に「０」で表され、加工異常出力があった場合に「１」で表される。制御部９は、ステップＳ４２において加工異常があるか否かを判定する。例えば、制御部９は、異常チェックのフラグが「０」である場合に加工異常がないと判定し（ステップＳ４２；Ｎｏ）、異常チェックのフラグが「１」である場合に加工異常があると判定する（ステップＳ４２；Ｙｅｓ）。

【0054】

制御部９は、加工異常があると判定した場合（ステップＳ４２；Ｙｅｓ）、ステップＳ４３において割込処理を起動する。制御部９は、ステップＳ４４において、割込処理として例えば加工を終了させる処理を行う。制御部９は、ステップＳ４５において、割込処理を終了し、一連の処理を終了する。なお、割込処理は、加工を終了させる処理でなくてもよく、例えば、異常をオペレータに報知する処理、異常のログを残す処理でもよい。制御部９は、加工異常がないと判定した場合（ステップＳ４２；Ｎｏ）、ステップＳ４６において加工を終了するか否かを判定する。ステップＳ４６の処理は、図４のステップＳ１８の処理である。制御部９は、加工を終了しないと判定した場合（ステップＳ４６；Ｎｏ）、ステップＳ４１に戻り、以降の処理を繰り返し行う。制御部９は、加工を終了すると判定した場合（ステップＳ４６；Ｙｅｓ）、ステップＳ４７において、光量センサ７に終了指令を送信する。ステップＳ４８において、制御部９は、加工を終了させ、一連の処理を終了する。

【0055】

光量センサ７は、加工異常があると判定した場合（ステップＳ３９；Ｙｅｓ）、異常発生を表す信号（不図示）を有効にする。制御部９は、ステップＳ４５の割込処理を終了する際に、光量センサ７に異常発生を表す信号を無効にする指令（不図示）を送信し、またステップＳ４７と同様に終了指令を光量センサ７に送信する。光量センサ７は、ステップＳ４９において、異常発生を表す信号を無効にする指令を受信していない場合に異常がクリアされていないと判定し（ステップＳ４９；Ｎｏ）、ステップＳ４９の処理を繰り返し行う。

【0056】

光量センサ７は、異常発生を表す信号を無効にする指令を受信した場合に異常がクリアされたと判定し（ステップＳ４９；Ｙｅｓ）、ステップＳ５１において、測定を終了するか否かを判定する。ステップＳ５０の終了チェックは、図４のステップＳ２０と同様である。例えば、ステップＳ５０の終了チェックは、制御部９から終了指令を受信したか否かを示すフラグであり、終了指令を受信した場合に「０」であり、終了指令を受信していない場合に「１」である。光量センサ７は、終了チェックが「１」である場合に測定を終了しないと判定し（ステップＳ５１；Ｎｏ）、ステップＳ３７に戻り（図中「Ｂ」で示す）、以降の処理を繰り返し行う。光量センサ７は、終了チェックが「０」である場合に測定を終了すると判定し（ステップＳ５１；Ｙｅｓ）、一連の処理を終了する。

【0057】

なお、波長選択ミラー３３は、照明用レーザＬ２の波長帯（第１波長帯）の光が透過し、その他の波長帯（第２波長帯）の光が反射する特性を有するものでもよい。この場合、撮像素子３２は、波長選択ミラー３３の透過側に配置され、光量センサ７は、波長選択ミラー３３の反射側に配置される。

【0058】

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図６は、本実施形態に係るレーザ加工機１Ｂを示す図である。

【0059】

本実施形態において、レーザ加工機１Ｂは、加工用レーザＬ１をワークＷに照射するレーザ発振器４および照射光学系１５（照射部）と、照明用レーザＬ２によりワークＷを照明する照明用光源部５および照明光学系２５（照明部）と、照明用レーザＬ２の照明によりワークＷから放射される第１波長帯の光が反射する波長選択ミラー３３（光学部材）と、波長選択ミラー３３で反射した第１波長帯の光を検出することでワークＷを撮像する撮像部と、を備える。波長選択ミラー３３は、第１実施形態と同様である。波長選択ミラー３３は、反射帯域Ｒ１が透過帯域Ｒ２（非反射帯域）よりも狭い。透過帯域Ｒ２の光は、波長選択ミラー３３を透過することによって、波長選択ミラー３３から撮像素子３２へ向かう光路から外れる。すなわち、波長選択ミラー３３は、反射帯域Ｒ１と異なる透過帯域Ｒ２の光が撮像部（撮像素子３２）へ向かうことを抑制する。図６において、波長選択ミラー３３を透過した光は、光吸収部材７０に入射する。光吸収部材７０は、波長選択ミラー３３を透過した光を吸収し、迷光となることを抑制する。

【0060】

このようなレーザ加工機１Ｂは、波長選択ミラー３３の反射帯域Ｒ１が透過帯域Ｒ２（非反射帯域）よりも狭帯域であり、波長選択ミラー３３で反射した光を撮像部６によって検出するので、撮像画像において透過帯域Ｒ２の光の悪影響（ノイズ）を低減することができ、加工状態を高精度に検出することができる。なお、レーザ加工機１Ｂは、光吸収部材７０を備えなくてもよく、例えば、波長選択ミラー３３を透過した光の少なくとも一部が加工ヘッド２の内壁に吸収されてもよい。なお、第２実施形態においては、波長選択ミラー３３の透過帯域Ｒ２を、光を吸収する吸収帯に置き換えてもよい。

【0061】

上述の実施形態において、制御部９は、例えばコンピュータシステムを含む。制御部９は、記憶部１０に記憶されている制御プログラムを読み出し、この制御プログラムに従って各種の処理を実行する。この制御プログラムは、例えば、コンピュータに、加工用レーザを発生させて加工用レーザをワークに照射させる制御と、照明光を発生させて照明光によりワークを照明させる制御と、照明光の照明によりワークで反射する第１の光、及び加工用レーザの照射によりワークから放射される第２の光のうちいずれか一方の光が反射する波長帯域である反射帯域と、第１の光及び第２の光のうちいずれか他方の光が透過する波長帯域である透過帯域と、が設定される光学部材を経由した第１の光を検出させることでワークを撮像する制御と、光学部材を経由した第２の光を検出させる制御と、を実行させる。この制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。

【0062】

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

【0063】

なお、上述の実施形態において、照明光学系２５は、撮像光学系３１と同軸で照明用レーザＬ２により照明するが、例えば、撮像光学系３１の光軸（集光レンズ１９の光軸１９ａ）に対して、斜方から照明用レーザＬ２により照明してもよい。

【0064】

なお、上述の実施形態において、レーザ加工機１は切断加工を行うが、レーザ加工として溶接を行うもの、マーキング加工を行うもの、切断加工およびマーキング加工を行うものに適用することもできる。また、レーザ加工機１は、レーザ加工およびパンチ加工を行う複合機の一部であってもよい。

【符号の説明】

【0065】

１、１Ｂ・・・レーザ加工機
４・・・レーザ発振器
５・・・照明用光源部
６・・・撮像部（第1の検出部）
７・・・光量センサ（第２の検出部）
１０・・・記憶部
１５・・・照射光学系
１７・・・コリメータ（第１のコリメータ）
１９・・・集光レンズ
２５・・・照明光学系
２６・・・コリメータ（第２のコリメータ）
２７・・・ハーフミラー（反射透過部材）
３３・・・波長選択ミラー（光学部材）
Ｌ１・・・加工用レーザ
Ｌ２・・・照明用レーザ
Ｒ１・・・反射帯域
Ｒ２・・・透過帯域（非反射帯域）
Ｗ・・・ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】