レーザ加工装置及びその加工方法

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。