説明

レーザ光の焦点ずれ検出方法及び装置

【課題】透明部材同士の界面にレーザ光を照射して接合を行う際に、レーザ光焦点に界面からのずれが発生していることを検出可能な方法及び装置を提供すること。
【解決手段】レーザ照射装置100は、重ね合わされた透明部材101a、101bにレーザ光を照射するための接合用レーザ102と、透明部材101a、101bを端面側から撮影するための計測部103とを備える。レーザ照射中に計測部103により撮影される像から、接合用レーザ102の焦点における発光とは別に、該焦点から界面をはさんで反対側の地点において発光が発生していると判断することによって、接合用レーザ102の焦点が界面からずれていることを検知することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、重ね合わされた透明な部材の界面にレーザ光を照射して行うレーザ接合において、レーザ光焦点の界面からのずれを検出する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ガラス等の透明部材同士の界面にレーザ光を照射して接合する手法が知られている。しかしながら、透明部材同士の界面は目に見えないため、界面上にレーザ光の焦点を合わせることは難しい。そのため、レーザ光の焦点が界面からずれてしまい、接合が部分的に行われない、又は接合強度が低下してしまうという問題が発生することがあった。
【0003】
特許文献1に記載されている技術においては、重ね合わされた2枚の透明部材の界面にレーザ光の吸収剤を塗布してからレーザ光を照射し、溶接を行う。これにより、レーザ光の界面から焦点が多少ずれていたとしても、レーザ光のエネルギーを界面上の吸収剤が吸収するため、透明部材同士の接合が行われる。
【0004】
特許文献2に記載されている技術は、被加工物の表面にレーザ光の焦点を合わせて溶接を行うための装置を提供する。そのために、溶接対象箇所に低出力のレーザ光を照射し、発生するプラズマの輝度を光センサにより計測する。レーザ光の焦点が表面に合っている時にプラズマ輝度が最大になるため、プラズマ輝度が最大になるようにレーザ光の焦点位置を調整することによって、高精度のレーザ溶接を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−170290号公報
【特許文献2】特開昭59−218291号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に開示された技術では、レーザ光の焦点が透明部材同士の界面からずれたとしても接合が可能であるが、ずれ自体を検出することはできない。また、界面にレーザ光の吸収剤を塗布するためのコストと手間が必要であり、また吸収剤が接合後にも残留するという問題がある。
【0007】
特許文献2に開示された技術は、レーザ光を被加工物の表面に照射して溶接するものであるため、被加工物と空気との界面にレーザ光の焦点を合わせることを前提としている。その前提に基づけば、レーザ光の焦点が被加工物の表面からずれた場合は、被加工物表面でのレーザスポット径が大きくなり、プラズマ輝度が変化する。しかしながら、この手法は、用いるレーザ光に対して透明な透明部材同士の界面を接合する際には適用できない。透明部材同士を密着させて重ね合わせると、用いるレーザに対して略一体となった透明体となる。その状態では、たとえレーザ光の焦点が透明部材同士の界面からずれたとしても、焦点が透明部材中に位置することには変わりなく、プラズマ輝度の変化はほとんど起こらない。
【0008】
本発明の目的は、透明部材同士の界面にレーザ光を照射して接合を行う際に、レーザ光焦点に界面からのずれが発生していることを検出することが可能な方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者は、上記の目的を達成するために鋭意研究を行った結果、重ね合わせた2つの少なくとも可視光に対して透明な透明部材の一方の内部に、該透明部材を透過するレーザ光を該透明部材の内部に焦点を合わせて照射し、プラズマを発生させた状態で、該2つの透明部材の端面側から目視又はカメラ撮影することにより、他方の透明部材の内部にも発光を観測できることを見出した。本明細書においては、焦点とは別に該発光が観測される場所を、反対点と呼ぶこととする。また、該プラズマ光と該発光とは、2つの透明部材の界面を挟んでほぼ等距離にあることも見出した。本発明は、この現象を利用することによって、レーザ光の焦点が界面からずれていることを検出することができる。
【0010】
本発明の第1の態様は、少なくとも可視光に対して透明な第1の透明部材と第2の透明部材との界面に、前記第1及び第2の透明部材を透過するレーザ光を照射する際に、前記レーザ光の焦点の前記界面からのずれを検出することが可能なレーザ照射装置であって、重ね合わされた前記第1及び第2の透明部材を載置可能なステージと、前記ステージ上に載置されている前記第1及び第2の透明部材の前記界面の法線方向から、前記第1及び第2の透明部材の内部に焦点を合わせてレーザ光を照射するレーザ照射手段と、少なくとも前記レーザ光が照射されている間に、前記ステージ上に載置されている前記第1及び第2の透明部材の端面側から、前記第1及び第2の透明部材の内部に発生されている発光を計測する計測手段と、を備える。
【0011】
本発明の第2の態様は、少なくとも可視光に対して透明な第1の透明部材と第2の透明部材との界面に、前記第1及び第2の透明部材を透過するレーザ光を照射する際に、前記レーザ光の焦点の前記界面からのずれを検出することが可能なレーザ照射方法であって、重ね合わされた前記第1及び第2の透明部材の前記界面の法線方向から、前記第1及び第2の透明部材の内部に焦点を合わせてレーザ光を照射するステップと、少なくとも前記レーザ光が照射されている間に、前記第1及び第2の透明部材の端面側から、前記第1及び第2の透明部材の内部に発生されている発光を計測するステップと、を備える。
【0012】
本発明の第3の態様は、少なくとも可視光に対して透明な第1の透明部材と第2の透明部材との界面に、前記第1及び第2の透明部材を透過するレーザ光を照射する際に、前記レーザ光の焦点を前記界面に合わせるための焦点合わせ装置であって、重ね合わされた前記第1及び第2の透明部材を載置可能なステージと、前記ステージ上に載置されている前記第1及び第2の透明部材の前記界面の法線方向から、前記第1及び第2の透明部材の内部に焦点を合わせてレーザ光を照射するレーザ照射手段と、少なくとも前記レーザ光が照射されている間に、前記ステージ上に載置されている前記第1及び第2の透明部材の端面側から、前記第1及び第2の透明部材の内部に発生されている発光を計測する計測手段と、 前記発光及び前記発光から取得される情報の少なくとも一方の表示を行う表示手段と、前記表示に基づいて、前記ステージ及び前記レーザ照射手段の少なくとも一方を、前記界面の法線方向に移動させるための位置調整手段と、を備える。
【0013】
本発明の第4の態様は、少なくとも可視光に対して透明な第1の透明部材と第2の透明部材との界面に、前記第1及び第2の透明部材を透過するレーザ光を照射する際に、前記レーザ光の焦点を前記界面に合わせるための焦点合わせ方法であって、前記第1及び第2の透明部材の前記界面の法線方向から、前記第1及び第2の透明部材の内部に焦点を合わせてレーザ光を照射するステップと、少なくとも前記レーザ光が照射されている間に、前記第1及び第2の透明部材の端面側から、前記第1及び第2の透明部材の内部に発生されている発光を計測するステップと、前記発光及び前記発光から取得される情報の少なくとも一方の表示を行うステップと、前記表示に基づいて、前記レーザ光の焦点が前記界面に合うように、前記ステージ及び前記レーザ照射手段の少なくとも一方を、前記界面の法線方向に移動させるステップと、を備える。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、レーザ光焦点の界面からのずれを検出することができ、ずれにより生じる接合品質の劣化を防止または低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態に係る、レーザ照射装置の概略図である。
【図2】(a)焦点ずれが発生していない状態の発光位置を表す模式図である。(b)焦点ずれが発生している状態の発光位置を表す模式図である。
【図3】発光強度の分布を示す図である。
【図4】(a)焦点ずれが発生していない状態で透明部材を撮影した像を示す図である。(b)焦点ずれが発生している状態で透明部材を撮影した像を示す図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る、レーザ照射装置の概略図である。
【図6】(a)焦点ずれが発生していない状態の発光位置を表す模式図である。(b)焦点ずれが発生している状態の発光位置を表す模式図である。(c)焦点ずれが発生している状態の発光位置を表す模式図である。
【図7】(a)発光強度の分布を示す図である。(b)発光強度の分布を示す図である。
【図8】(a)焦点ずれが発生していない状態で透明部材を撮影した像を示す図である。(b)焦点ずれが発生している状態で透明部材を撮影した像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。
【0017】
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係るレーザ照射装置100の概略構成図である。レーザ照射装置100は、重ね合わされた透明部材101a、101bにレーザ光を照射するための接合用レーザ102と、透明部材101a、101bを端面側から撮影するための計測部103と、透明部材101a、101bを載置するための可動ステージ104と、可動ステージ104を矢印A(透明部材101a、101bの搬送方向)に沿って移動させるためのモータ及び該モータに設けられたロータリエンコーダ108bを有するステージ駆動部108aと、接合用レーザ102から出射されるレーザ光の光軸方向に可動ステージ104を移動させる位置調整部109と、を備える。接合用レーザ102、計測部103、及びステージ駆動部108aは、各部位を協調的に制御するための制御部105に接続される。制御部105には、ユーザに情報を出力するための表示部106及びユーザからの入力を受けるための入力操作部107が設けられる。
【0018】
本発明において、透明部材101a、101bには、可視光の少なくとも一部に対して透明であり、かつ用いるレーザ光を透過可能なものを用いる。また、本発明の基となる現象は異素材間の接合でも同様に発生するため、透明部材101a、101bは、同一の素材でなくてもよい。透明部材101a、101bには、例えば、ソーダガラス(青板ガラス又は白板ガラス)、ホウケイ酸ガラスが利用できる。
【0019】
透明部材101a、101bは各部位において多少なりとも厚さや表面形状に差があるため、レーザ光を照射する位置によって、レーザ光の光軸方向に対する界面の位置が相対的に変わることがある。例えば、レーザ光を照射する位置において、下側の透明部材101bが厚くなれば、界面は図中の上方向、つまり接合用レーザ102に近付く方向にシフトし、下側の透明部材101bが薄くなれば、界面は図中の下方向、つまり接合用レーザ102から遠ざかる方向にシフトする。そのため、透明部材101a、101bを移動させながらレーザ接合を行っていると、レーザ光の焦点が、界面からレーザ光の光軸方向に沿ってずれてしまうことがある。その結果、部分的に接合が行われなかったり、接合強度が低下したりして、接合品質の低下が起こる。本発明によれば、レーザ光の焦点が透明部材同士の界面からレーザ光の光軸方向に沿ってずれた場合に、該ずれを検知することができるため、接合品質を改善することができる。
【0020】
接合用レーザ102は、接合用レーザ光源102bとレンズ102aとを備える。透明部材101a、101bの界面の法線方向から接合用レーザ光源102bにより出射されるレーザ光は、レンズ102aによって、透明部材101a、101bの界面に焦点が合うように集光され、それによって透明部材101a、101bの界面を接合させる。接合用レーザ102からのレーザ光は、透明部材101a、101bを融解して接合できる出力になるよう構成されている。その際に、レーザ光の焦点の近傍には、プラズマが発生する。なお、図1では接合用レーザ光源102bとレンズ102aとが一体的に構成されているが、接合用レーザ光源102bとレンズ102aとが離れて設けられていてもよい。
【0021】
計測部103は、少なくとも接合用レーザ102からのレーザ光が透明部材101a、101bに照射されている間に、透明部材101a、101bの端面側から像を撮影する。計測部103は、少なくとも接合用レーザ102の接合位置Dの周辺を含む領域を撮影できるように構成される。レーザ光により透明部材101a、101bの内部で発生されたプラズマからの発光が、透明部材101a、101bの内部を通過し、計測部103により像として記録される。計測部103には、例えばCCDカメラ、一次元イメージセンサなど、一次元又は二次元で発光の分布を取得できるものであればいずれも利用することができる。
【0022】
ステージ駆動部108aは、接合と並行して透明部材101a、101bを矢印Aの方向に移動させる。この際に、ステージ駆動部108aの有するモータの回転数をロータリエンコーダ108bにより取得することで、接合を行っている位置を正確に計測することができる。
【0023】
制御部105は、所望のタイミングでレーザ光を出射させるように接合用レーザ102を制御することができる。また、制御部105は、透明部材101a、101の端面側からの像を撮影するように計測部103を制御し、該像から所望の情報を取得することができる。さらに、制御部105は、ステージ駆動部108aの動作を制御することができ、ロータリエンコーダ108bから、駆動部108aが有するモータの回転情報を受信するように構成されている。
【0024】
制御部105は、CPU(不図示)やメモリ部(不図示)等を有している。該CPUは、メモリ部に記憶されたプログラム等に基づいて、レーザ照射装置100を統括的に制御する。上記メモリ部は、CPUが動作するためのシステムワークメモリであるRAM、および上記プログラムやシステムソフトウェア等を格納するROM、ハードディスクドライブ等を有する。本実施形態では、CPUが、ROMやハードディスクドライブに記憶された本実施形態に係る処理などの制御プログラムに従って、種々の演算、制御、判別などの処理動作を実行することができる。
【0025】
表示部106は、計測部103により撮影される像や、該像から取得される情報を表示するためのディスプレイを含む。さらに、表示部106は、ずれの発生をユーザに音や光を用いて通知するための音声スピーカーや、インジケータランプ等の通知機能を備えてもよい。入力操作部107は、ユーザが制御部に指示を行うためのキーボードやスイッチ等のインターフェースを含む。
【0026】
図2(a)は、接合用レーザ102からのレーザ光110を透明部材101a、101bに照射する際に、接合用レーザ102の焦点112aが界面111に合っている場合に、計測部103により撮影される像の中で観測される発光の位置を模式的に示す図である。図2(b)は、接合用レーザ102からのレーザ光110を透明部材101a、101bに照射する際に、接合用レーザ102の焦点112aが界面111からずれている場合に、計測部103により撮影される像の中で観測される発光の位置を模式的に示す図である。
【0027】
図2(a)に示すように、接合用レーザ102の焦点112aが界面111に合っている場合には、焦点112aにおいて発生されるプラズマによってのみ発光が観測される。それに対して、図2(b)に示すように、接合用レーザ102の焦点112aが、界面111から接合用レーザ102の光軸方向にずれている場合には、焦点112aにおいて発生されるプラズマによる光に加えて、焦点112aから界面111をはさんで反対側の地点112b(反対点112bと呼ぶ)においても発光が観測される。焦点112aと反対点112bとは、界面111に対して等しい距離Lに位置している。
【0028】
したがって、焦点112aにおける発光とは別に、反対点112bにおいて発光が発生していると判断することによって、接合用レーザ102の焦点112aが界面からずれていることを検知することができる。焦点112a及び反対点112bにおいて観察される発光はそれぞれある程度の面積を持つように観察される。そのため、特に焦点112a及び反対点112bが近接している場合には、観察される発光の面積同士の一部が重複するため、何らかの手法を用いて発光が2つあるか否かを判定する必要がある。この判定を行うためには、必要とする精度に応じていかなる手法を用いてもよい。
【0029】
例えば、計測部103により撮影される像から焦点112a及び反対点112bを含む領域の発光強度分布を取得し、その形状を利用して焦点112a及び反対点112bにおける光を分離してもよい。図3は、計測部103により撮影される像から取得できる焦点112a及び反対点112bを含む領域の発光強度分布を模式的に表すグラフである。図3の実線は、図2(a)の状態で撮影される像から取得できる発光強度分布を模式的に表すグラフである。図3の破線は、図2(b)の状態で撮影される像から取得できる発光強度分布を模式的に表すグラフである。図3の横軸は透明部材101a、101bの界面からの、透明部材101a、101bの厚さ方向における距離を表し、縦軸は発光強度を表す。このような発光強度分布においては、焦点112a及び反対点112bにおいて発光強度がピークとなるものとみなせる。したがって、接合用レーザ102の焦点112aが界面111からずれていない場合には、図3において実線で示すように、界面からの距離が0の地点において1つのピーク113aのみが観察されるが、ずれている場合には、図3において破線で示すように、界面からの距離が0の地点の両側にピーク113b、113cの2つのピークが観察される。逆に言えば、発光強度分布に2つのピークがあれば、焦点112aにおける光とは別に、反対点112bにおいても発光が観測されているため、接合用レーザ102の焦点112aが界面からずれていると判定できる。
【0030】
制御部105が計測部103により撮影される像から発光強度分布を取得し、該発光強度分布を表示部106に表示し、ユーザが該発光強度分布を観察し、目視で2つのピークの分離を判定してもよい。それによって、ユーザが接合用レーザ102の焦点112aが界面111からずれていると判断する場合には、ユーザは入力操作部107から接合処理の停止指示を行うことができる。又は、計測部103により撮影される像自体を表示部106に表示し、ユーザが該像を観察し、目視で焦点112a及び反対点112bに発光が観察されることを判定してもよい。それによって、ユーザが接合用レーザ102の焦点112aが界面111からずれていると判断する場合には、ユーザは入力操作部107から接合処理の停止指示を行うことができる。
【0031】
別の方法として、制御部105が計測部103により撮影される像から発光強度分布を取得し、制御部105が該発光強度分布にピークの数が2つあるか否かを検知するように構成し、該検知の結果に従って接合処理を自動的に停止してもよい。また、該判定に従って表示部106から音や光を発することによってユーザにずれの発生を通知してもよい。
【0032】
なお、図2(a)及び図2(b)においては、上側の透明部材101aの方へ焦点112aがずれる場合のみ示しているが、下側の透明部材101bの方へ焦点112aがずれる場合も同様にずれを検出できる。その場合には、反対点112bが上側の透明部材101aの内部に形成される点が異なるのみであり、上述のずれを検出する手法は同様であることは理解されたい。
【0033】
以下に本実施形態に係る接合動作の一例を説明する。
ユーザは、接合開始時に接合用レーザ102からのレーザ光が透明部材101a、101b上の接合の開始位置に照射されるように、透明部材101a、101bを重ね合わせて可動ステージ104上に載置する。
【0034】
初期位置において、接合用レーザ102の焦点が界面111に合うように調整する。そのために、図2(a)及び図2(b)に示す現象を利用して焦点合わせを行うことができる。その場合には、初期位置において、制御部105は、計測部103を制御して透明部材101a、101bの像を撮影させ、該像を表示部106に表示させる。ユーザは、表示部106を見て、焦点112a及び反対点112bにおける2つの発光が観測される場合には、発光が1つになるように(つまり、図2(b)の状態から図2(a)の状態になるように)、接合用レーザ102及び可動ステージ104の少なくとも一方の位置を接合用レーザ102の光軸方向に沿って調整することによって、接合用レーザ102の焦点が界面に合うようにする。本実施形態においては、可動ステージ104に接合用レーザ102の光軸方向に沿って位置を調整するための位置調整部109を設けているため、ユーザは位置調整部109を動作させて可動ステージ104の位置を調整する。接合用レーザ102の焦点の位置を接合用レーザ102の光軸方向に調整可能にするためには、接合用レーザ102及び可動ステージ104の少なくとも一方を接合用レーザ102の光軸方向に移動可能にすればよいため、接合用レーザ102に位置調整部109を設けても構わない。位置調整部109には、例えばねじの締め具合により、接続された部材の位置を微調整することが可能な調整ねじを用いることができる。また、接合用レーザ102の有するレンズ102aのみを移動するように構成してもよい。
【0035】
なお、初期位置における焦点合わせの具体的な手法は、上述の手法に限らず、当技術分野で周知の手段を利用して焦点合わせを行ってもよい。
【0036】
その後、ユーザは入力操作部107から制御部105に対して接合処理の開始指示を行う。開始指示を受けると、制御部105は、ステージ駆動部108aを制御して、矢印Aの方向へ可動ステージ104を移動開始させる。それと同時に、制御部105は、接合用レーザ102を駆動し、透明部材101a、101bに対してレーザ光110を連続的に照射させる。それと並行して、制御部105は、計測部103を制御して透明部材101a、101bの像を撮影させる。像は動画として連続的に取得してもよいし、静止画として所望のサンプリング間隔で取得してもよい。
【0037】
制御部105は、計測部103により撮影される像、又は該像から取得される情報(例えば、上述の発光強度分布)を表示部106に表示させる。ユーザは、表示部106を見て、接合用レーザ102の焦点が界面からずれていると判断する場合に、入力操作部107から停止指示を行うことができる。停止指示を受けると、制御部105は、接合用レーザ102及びステージ駆動部108aの動作を停止させ、接合処理を停止する。
【0038】
接合処理が停止されている状態で、ユーザは接合用レーザ102の焦点が界面111に合うように調整を行い、再度接合処理を開始してもよい。該調整は、例えば、上述の初期位置における焦点合わせと同様の方法で行うことができる。
【0039】
(第1の実施例)
本実施形態に係る実施例として、接合用レーザ102から透明部材101a、101bの内部に焦点を合わせてレーザ光を照射し、該透明部材の端面から発光の観測を行った。透明部材101a、101bには、それぞれ1mm厚の青板ガラスを用いた。接合用レーザ102にはフェムト秒ファイバレーザを用い、パルス幅500fs、繰り返し周波数100kHz、平均強度400mW、波長1.04μmとした。接合用レーザのレンズ102aにはNA=0.4のものを用いた。また、雰囲気は大気とした。この条件でレーザ光の照射を行った際に、計測部103により撮影された像を図4(a)及び図4(b)に示す。各図中の線Bは透明部材101a、101bの界面の位置(不可視)を表すために引いた線である。図4(a)は、レーザ光の焦点が透明部材101a、101bの界面に合っている状態の像である。この像のように、焦点112aにおける光のみが観察される場合には、レーザ光の焦点が透明部材101a、101bの界面に合っていると判定できる。図4(b)は、レーザ光の焦点が透明部材101a、101bの界面からずれている状態の像である。この像のように、焦点112aにおける光と、反対点112bにおける発光とが観察される場合には、レーザ光の焦点が透明部材101a、101bの界面からずれていると判定できる。
【0040】
なお、本実施例においては、意図的にレーザ光の焦点に界面からのずれを生じさせるために、接合用レーザ102の位置を、図中の上方向、つまり接合用レーザ102の光軸方向に沿って透明部材101a、101bから遠ざかる方向に50μm移動させた。これにより、接合用レーザ102の焦点112aの位置に、界面から接合用レーザ102の光軸方向に沿って図中の上方向に50μmのずれが生じた。
なお、本実施例と異なり、焦点位置のずれが透明部材101a、101bの厚さが変わることにより生じたとしても、撮影される像は本実施例の場合と本質的に変わらないことを理解されたい。
【0041】
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、接合用レーザの焦点における発光と反対点における発光とを観測することでずれの発生を検知している。本実施形態では、接合用レーザとは別にモニタ用レーザを設けることによって、ずれの発生を検知することに加えて、ずれの向きと大きさを取得することが可能になる。また、第1の実施形態では焦点における発光と反対点における発光とが重複するため、ずれが小さい場合にずれを検知することが難しいが、本実施形態ではモニタ用レーザの焦点における発光と反対点における発光とを重複しないように離して発生させるため、ずれが小さい場合でもずれを検知することが可能になる。
【0042】
図5は、本実施形態に係るレーザ照射装置200の概略構成図である。第1の実施形態との違いは、接合用レーザ102とは別に、モニタ用レーザ114を備える点である。
【0043】
レーザ照射装置200は、接合用レーザ102から出射されるレーザ光の光軸方向と平行にレーザ光を出射するモニタ用レーザ114をさらに備える。モニタ用レーザ114は、モニタ用レーザ光源114bとレンズ114aとを備える。透明部材101a、101bの界面の法線方向からモニタ用レーザ光源114bにより出射されるレーザ光は、レンズ114aによって、透明部材101a及び101bのいずれか一方の内部であって、透明部材101a、101bの界面から所定の距離離れた地点に焦点が合うように集光され、透明部材101a又は101bの内部にプラズマ光を発生させる。モニタ用レーザ114からのレーザ光は、透明部材101a、101bを融解せずにプラズマ光を発生させる程度の低出力であることが好ましい。そうすることで、接合したい界面以外の場所での融解又は劣化を低減させることができる。レーザ光を照射すると、レーザ光の焦点の近傍には、プラズマが発生する。なお、図5ではモニタ用レーザ光源114bとレンズ114aとが一体的に構成されているが、モニタ用レーザ光源114bとレンズ114aとが離れて設けられていてもよい。
【0044】
モニタ用レーザ114のレンズ114aは、可動ステージ104に対して、レンズ114aから出射されるレーザ光の光軸方向において相対的に固定されている。例えば、図5において可動ステージ104が載置面の法線方向(z軸方向とする)、すなわちモニタ用レーザ114の光軸方向に移動可能ならば、レンズ114aもz軸方向に追随するように移動するように構成される必要がある。なぜなら、ある基準状態でのモニタ用レーザ114の焦点の位置を基準として、透明部材の厚さ変動等によりz軸方向の界面位置のずれが生じた場合の、モニタ用レーザ114の焦点のずれ量をモニタリングし、該ずれ量を用いて結合用レーザ102の焦点の位置を補正するため、可動ステージ104の載置面をz軸方向の原点とした場合の、レンズ114aの座標は一定である必要があるのである。
【0045】
レーザ照射装置200は、接合用レーザ102bとレンズ102aとが離れて設けられており、レンズ102aを矢印E(接合用レーザ102から出射されるレーザ光の光軸方向)に沿って移動させるための移動部115をさらに備える。
【0046】
接合用レーザ102からのレーザ光の照射位置(測定位置Cと呼ぶ)と、モニタ用レーザ114からのレーザ光の照射位置(接合位置Dと呼ぶ)とは、近接していることが望ましい。本実施形態は、測定位置Cと接合位置Dとは十分に近接しており、測定位置Cにおいて透明部材101a、101bの界面位置が変化する場合には、接合位置Dにおいても同様に界面位置が変化することを前提としている。
【0047】
計測部103は、少なくともモニタ用レーザ114からのレーザ光が透明部材101a、101bに照射されている間に、透明部材101a、101bの端面側から像を撮影する。計測部103は、少なくともモニタ用レーザ114の測定位置Cの周辺を含む領域を撮影できるように構成される。レーザ光により透明部材101a、101bの内部で発生されたプラズマからの発光が、透明部材101a、101bの内部を通過し、計測部103により像として記録される。計測部103には、例えばCCDカメラ、一次元イメージセンサなど、一次元又は二次元で発光の分布を取得できるものであればいずれも利用することができる。
【0048】
制御部105は、さらにモニタ用レーザ114に接続され、所望のタイミングでレーザ光を出射させるようにモニタ用レーザ114を制御することができる。
【0049】
図6(a)は、モニタ用レーザ114からのレーザ光117を透明部材101aの内部に照射する際に、ずれの基準とする状態(基準状態と呼ぶ)において、計測部103により撮影される像の中で観測される発光の位置を模式的に示す図である。基準状態においては、接合用レーザ102の焦点は透明部材101a、101bの界面に合うように調整されており、通常は接合開始時を基準状態とする。図6(b)は、モニタ用レーザ114からのレーザ光117を透明部材101aの内部に照射する際に、モニタ用レーザ114の焦点118aが基準状態に比べて図中の上方向、つまりモニタ用レーザ114に近付く方向にずれている場合に、計測部103により撮影される像の中で観測される発光の位置を模式的に示す図である。図6(c)は、モニタ用レーザ114からのレーザ光117を透明部材101aの内部に照射する際に、モニタ用レーザ114の焦点118aが基準状態に比べて図中の下方向、つまりモニタ用レーザ114から遠ざかる方向にずれている場合に、計測部103により撮影される像の中で観測される発光の位置を模式的に示す図である。
【0050】
図6(a)に示す基準状態においては、モニタ用レーザ114の焦点118aにおいて発生されるプラズマによる発光に加えて、焦点118aから界面111をはさんで反対側の地点118b(反対点118bと呼ぶ)においても発光が観測される。焦点118aと反対点118bとは、界面111に対して等しい距離Mに位置している。このとき、焦点118aと反対点118bとの間の距離は2Mである。
【0051】
図6(b)に示すように、モニタ用レーザ114の焦点118aが基準状態に比べて図中の上方向に距離Nの分ずれる、すなわち界面111が焦点118aに対して相対的に下方向に距離Nの分ずれると、反対点118bは基準状態に比べて図中の下方向に距離Nの分ずれる。このとき、焦点118aと反対点118bとの間の距離は2M+2Nに変化する。
【0052】
図6(c)に示すように、モニタ用レーザ114の焦点118aが基準状態に比べて図中の下方向に距離Nの分ずれる、すなわち界面111が焦点118aに対して相対的に上方向に距離Nの分ずれると、反対点118bは基準状態に比べて図中の上方向に距離Nの分ずれる。このとき、焦点118aと反対点118bとの間の距離は2M−2Nに変化する。
【0053】
したがって、焦点118aと反対点118bとの間の距離を測定することによって、モニタ用レーザ114の焦点118aの基準状態に対するずれの大きさと向き(図中の上方向又は下方向)を検知することができる。基準状態での焦点118aと反対点118bとの間の距離をXとし、測定時の該距離をXとすると、変位ΔXは次の式(1)で求められる。
【0054】
ΔX=(X−X)/2 (1)
【0055】
変位ΔXが0のとき、モニタ用レーザ114の焦点118aに基準状態からのずれは発生していないため、接合用レーザ102の焦点は界面からずれていないと判定できる。変位ΔXが0より大きいとき、焦点118aは基準状態から図中の上方向に変位ΔXの絶対値の分だけずれが発生しているため、その領域における界面は下方向にΔXの絶対値の分だけずれていると判定できる。変位ΔXが0より小さいとき、焦点118aは基準状態から図中の下方向に変位ΔXの絶対値の分だけずれが発生しているため、その領域における界面は上方向にΔXの絶対値の分だけずれていると判定できる。
【0056】
本実施形態においては、接合用レーザ102からのレーザ光の照射位置とモニタ用レーザ114からのレーザ光の照射位置とが近接しているため、モニタ用レーザ114の焦点の基準状態からの変位を、接合用レーザ102の焦点の界面からの変位とみなすことができる。
【0057】
焦点118a及び反対点118bにおいて観察される発光はそれぞれある程度の面積を持つように観察される。そのため、焦点118a及び反対点118bの間の距離を求めるためには、何らかの手法を用いて焦点118a及び反対点118bにおける発光の像から焦点118a及び反対点118bを定める必要がある。この判定を行うためには、必要とする精度に応じていかなる手法を用いてもよい。
【0058】
例えば、計測部103により撮影される像から焦点118a及び反対点118bを含む領域の発光強度分布を取得し、その形状を利用して焦点118a及び反対点118bの位置を定めてもよい。図7(a)及び図7(b)は、計測部103により撮影される像から取得できる焦点118a及び反対点118bを含む領域の発光強度分布を模式的に表すグラフである。図7(a)及び図7(b)の実線は、図6(a)の状態(基準状態)で撮影される像から取得できる発光強度分布を模式的に表すグラフである。図7(a)の破線は、図6(b)の状態(基準状態より焦点が上方向にずれている状態)で撮影される像から取得できる発光強度分布を模式的に表すグラフである。図7(b)の破線は、図6(c)の状態(基準状態より焦点が下方向にずれている状態)で撮影される像から取得できる発光強度分布を模式的に表すグラフである。図7(a)及び図7(b)の横軸は透明部材101a、101bの界面からの、透明部材101a、101bの厚さ方向における距離を表し、縦軸は発光強度を表す。
【0059】
このような発光強度分布においては、焦点118a及び反対点118bにおいて発光強度はピークとなるものとみなせる。したがって、図7(a)の実線のピーク119a、119bの位置を、それぞれ基準状態の焦点118a及び反対点118bの位置とし、図7(a)の破線のピーク119c、119dの位置を、それぞれモニタ用レーザ114の焦点118aが基準状態より上方向にずれている状態の焦点118a及び反対点118bの位置とすることができる。よって、ピーク119a、119b間の距離が式(1)におけるXとなり、ピーク119c、119d間の距離が式(1)におけるXとなるため、変位ΔXが計算できる。同様に、図7(b)の実線のピーク119a、119bの位置を、基準状態の焦点118a及び反対点118bの位置とみなし、同様に、図7(b)の破線のピーク119e、119fの位置を、モニタ用レーザ114の焦点118aが基準状態より下方向にずれている状態の焦点118a及び反対点118bの位置とみなすことができる。よって、ピーク119a、119b間の距離が式(1)におけるXとなり、ピーク119e、119f間の距離が式(1)におけるXとなるため、変位ΔXが計算できる。
【0060】
制御部105が計測部103により撮影される像から発光強度分布を取得し、制御部105が該発光強度分布から2つのピークの間の距離Xを計算し、該距離X及び予めメモリ部に記憶しておいた基準状態での距離Xを表示部106に表示し、ユーザが表示部106に表示された該距離X及び該基準状態での距離Xを見てずれの発生を判定してもよい。それによって、ユーザがモニタ用レーザ114の焦点118aが基準状態からずれている、すなわち接合用レーザ102の焦点112aが界面111からずれていると判断する場合には、ユーザは入力操作部107から接合処理の停止指示を行うことができる。
【0061】
別の方法として、制御部105が計測部103により撮影される像から発光強度分布を取得し、制御部105が該発光強度分布から2つのピークの間の距離Xを計算し、該距離Xが予めメモリ部に記憶しておいた基準状態での距離Xから、予め設定された許容範囲を超えて変化している場合にずれが発生していると判定し、該判定に従って接合処理を自動的に停止するように構成してもよい。また、該判定に従って表示部106から音や光を発することによってユーザにずれの発生を通知してもよい。
【0062】
制御部105が計測部103により撮影される像又は該像から取得される発光強度分布を表示部106に表示し、ユーザが表示部106から距離Xを計算してもよい。さらにユーザが該距離Xを入力操作部107から入力し、その値をずれの判定に用いてもよい。
【0063】
なお、図6(a)、図6(b)及び図6(c)においては、上側の透明部材101aの内部に焦点118aを合わせているが、下側の透明部材101bの内部に焦点118aを合わせてもよい。その場合には、反対点118bが上側の透明部材101aの内部に形成される点が異なるのみであり、式(1)の符号を逆にすれば、上述のずれを検出する手法は同様に適用できることは理解されたい。
【0064】
以下に本実施形態に係る接合動作の一例を説明する。
ユーザは、接合開始時に接合用レーザ102からのレーザ光が透明部材101a、101b上の接合の開始位置に照射されるように、透明部材101a、101bを重ね合わせて可動ステージ104上に載置する。
【0065】
この初期位置において、接合用レーザ102の焦点112aが界面111に合うように調整する。この調整がされた時の状態を、以降の接合動作においてずれの基準とする基準状態とする。そのために、図2(a)及び図2(b)に示す現象を利用して焦点合わせを行うことができる。その場合には、計測部103は、モニタ用レーザ114の測定位置Cの周辺を含む領域に加えて、接合用レーザ102の接合位置Dの周辺を含む領域を撮影できるように構成される。初期位置において、制御部105は、計測部103を制御して透明部材101a、101bの像を撮影させる。制御部105は、該像から取得された情報、例えば、接合用レーザ102の焦点112a及び反対点112bの発光強度分布を表示部106に表示させる。ユーザは、表示部106を見て、焦点112a及び反対点112bに係る2つの発光強度分布のピークが観測される場合には、ピークが1つになるように(つまり、図3における破線の分布が実線の分布になるように)、接合用レーザ102及び可動ステージ104の少なくとも一方の位置を、接合用レーザ102の光軸方向に沿って調整することによって、接合用レーザ102の焦点112aが界面に合うようにする。本実施形態においては、接合用レーザ102のレンズ102aを接合用レーザ102の光軸方向に沿って位置を調整するための移動部115を設けているため、ユーザは移動部115を動作させてレンズ102aの位置を調整する。接合用レーザ102の焦点の位置を接合用レーザ102の光軸方向に調整可能にするためには、レンズ102a及び可動ステージ104の少なくとも一方を接合用レーザ102の光軸方向に移動可能にすればよいため、可動ステージ104に移動部115を設けても構わない。移動部115には、例えばねじの締め具合により、接続された部材の位置を微調整することが可能な調整ねじを用いることができる。本実施形態では、レンズ102aのみが移動されているが、接合用レーザ光源102bとレンズ102aとが一体化されて移動されるように構成されてもよい。
【0066】
なお、初期位置における焦点合わせの具体的な手法は、上述の手法に限らず、当技術分野で周知の手段を利用して焦点合わせを行ってもよい。
【0067】
その後、初期位置においてモニタ用レーザ114の焦点118aが、上側の透明部材101aの内部であって、界面111から離間した位置に焦点が合うように調整する。初期位置において、制御部105は、計測部103を制御して透明部材101a、101bの像を撮影させ、該像を表示部106に表示させる。ユーザは表示部106を見て、焦点118aにおける発光及び反対点118bにおける発光の両方が計測部103によって撮影可能な範囲に入るように、モニタ用レーザ114の位置を調整する。そのために、モニタ用レーザ114の取り付け位置を手動で変更してもよいし、モニタ用レーザ114を光軸方向に移動するための移動部をさらに設けてもよい。モニタ用レーザ114のレンズ114aのみの位置を調整してもよい。モニタ用レーザ114の位置は、焦点118aにおける発光と反対点118bにおける発光とが十分に分離されるように調整することが望ましい。
【0068】
初期位置での調整を行った後、ユーザは入力操作部107から制御部105に対して接合処理の開始指示を行う。開始指示を受けると、制御部105は、ステージ駆動部108aを制御して、矢印Aの方向へ可動ステージ104を移動開始させる。それと同時に、制御部105は、接合用レーザ102及びモニタ用レーザ114を駆動し、透明部材101a、101bに対してレーザ光110、117を連続的に照射させる。それと並行して、制御部105は、計測部103を制御して透明部材101a、101bの像を撮影させる。像は動画として連続的に取得してもよいし、静止画として所望のサンプリング間隔で取得してもよい。
【0069】
制御部105は、計測部103により撮影される像、又は該像から取得される情報(例えば、モニタ用レーザ114の焦点118a及び反対点118bを含む領域の発光強度分布、又は該発光強度分布における2つのピーク間の距離X及び基準状態での距離X)を表示部106に表示させる。ユーザは、表示部106を見て、モニタ用レーザ114の焦点が基準状態からずれている、すなわち接合用レーザ102の焦点が界面からずれていると判断する場合に、入力操作部107から停止指示を行うことができる。停止指示を受けると、制御部105は、接合用レーザ102、モニタ用レーザ114及びステージ駆動部108aの動作を停止させ、接合処理を停止する。
【0070】
接合処理が停止されている状態で、ユーザは接合用レーザ102の焦点が界面111に合うように調整を行い、再度接合処理を開始してもよい。該調整は、例えば、上述の初期位置における焦点合わせと同様の方法で行うことができる。
【0071】
(第2の実施例)
本実施形態に係る実施例として、モニタ用レーザ114から透明部材101a、101bの内部に焦点を合わせてレーザ光を照射し、該透明部材の端面から発光の観測を行った。透明部材101a、101bには、それぞれ1mm厚の青板ガラスを用いた。モニタ用レーザ114にはフェムト秒ファイバレーザを用い、パルス幅500fs、繰り返し周波数100kHz、平均強度400mW、波長1.04μmとした。モニタ用レーザのレンズ114aにはNA=0.4のものを用いた。また、雰囲気は大気とした。これらの条件は、上述の第1の実施例と同一にしているが、モニタ用レーザ114の平均強度は、透明部材を融解しない程度の低出力、例えば100mWにするとより望ましい。
【0072】
この条件でレーザ光の照射を行った際に、計測部103により撮影された像を図8(a)及び図8(b)に示す。各図中の線Bは透明部材101a、101bの界面の位置(不可視)を表すために引いた線である。図8(a)は、基準状態の像である。この像から、線Bより上にモニタ用レーザ114の焦点118aにおける発光が観察され、線Bより下にモニタ用レーザ114の反対点118bにおける発光が観察されていることがわかる。なお、この状態では、モニタ用レーザ114の焦点118aは、モニタ用レーザ114の光軸方向に沿って界面より上側の50μmの地点に合わせられている。図8(b)は、モニタ用レーザ114の焦点118aの位置が、基準状態よりモニタ用レーザ114の光軸方向に沿って上側に50μmずれている状態(つまり、焦点118aは界面より100μm上側にある状態)の像である。これらの像から、例えば上述の発光強度分布を取得して、焦点118aにおける光と、反対点118bにおける発光との間の距離を計算することによって、モニタ用レーザ114の焦点118aが基準状態からずれている、すなわち接合用レーザ102の焦点112aが界面111からずれていると判定でき、さらにずれの方向及び大きさを求めることができる。
【0073】
なお、本実施例においては、意図的にレーザ光焦点の基準状態からのずれを生じさせるために、モニタ用レーザ114のレンズ114aの位置を、図中の上方向、つまりモニタ用レーザ114の光軸方向に沿って透明部材101a、101bから遠ざかる方向に50μm移動させた。これにより、モニタ用レーザ114の焦点118aの位置に、モニタ用レーザ114の光軸方向に沿って基準状態より図中の上方向に50μmのずれが生じた。
なお、本実施例と異なり、焦点位置のずれが透明部材101a、101bの厚さが変わることにより生じたとしても、撮影される像は本実施例の場合と本質的に変わらないことを理解されたい。
【符号の説明】
【0074】
100、200 レーザ照射装置
101a、101b 透明部材
102 接合用レーザ
102a 接合用レーザのレンズ
102b 接合用レーザ光源
103 計測部
104 可動ステージ
105 制御部
106 表示部
107 入力操作部
108a ステージ駆動部
108b ロータリエンコーダ
109 位置調整部
110、117 レーザ光
111 界面
112a、118a 焦点
112b、118b 反対点
113a、113b、113c、119a、119b、119c、119d、119e、119f ピーク
114 モニタ用レーザ
114a モニタ用レーザのレンズ
114b モニタ用レーザ光源
115 移動部
A 搬送方向
B 界面位置
C 測定位置
D 接合位置
E 移動方向

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも可視光に対して透明な第1の透明部材と第2の透明部材との界面に、前記第1及び第2の透明部材を透過するレーザ光を照射する際に、前記レーザ光の焦点の前記界面からのずれを検出することが可能なレーザ照射装置であって、
重ね合わされた前記第1及び第2の透明部材を載置可能なステージと、
前記ステージ上に載置されている前記第1及び第2の透明部材の前記界面の法線方向から、前記第1及び第2の透明部材の内部に焦点を合わせてレーザ光を照射するレーザ照射手段と、
少なくとも前記レーザ光が照射されている間に、前記ステージ上に載置されている前記第1及び第2の透明部材の端面側から、前記第1及び第2の透明部材の内部に発生されている発光を計測する計測手段と、
を備えるレーザ照射装置。
【請求項2】
前記計測手段は、前記第1及び第2の透明部材の内部に発生されている発光の一次元又は二次元の分布を計測することを特徴とする、請求項1に記載のレーザ照射装置。
【請求項3】
前記レーザ照射手段が、接合用レーザであることを特徴とする、請求項1に記載のレーザ照射装置。
【請求項4】
前記発光及び前記発光から取得される情報の少なくとも一方から、前記接合用レーザの焦点が前記界面からずれているか否かを判定する手段をさらに備え、
前記判定する手段は、前記第1及び第2の透明部材の内部に前記接合用レーザの焦点における発光のみが発生されていることを検知する場合に、前記接合用レーザの焦点が前記界面からずれていないという判定を下し、
前記判定する手段は、前記第1及び第2の透明部材の内部に、前記接合用レーザの焦点における発光と、前記接合用レーザの焦点から前記界面を挟んで等距離に位置する反対点における発光とが発生されていることを検知する場合に、前記接合用レーザの焦点が前記界面からずれているという判定を下す、
ことを特徴とする、請求項3に記載のレーザ照射装置。
【請求項5】
前記レーザ照射手段が、前記第1及び第2の透明部材の内部で前記界面から離れた地点に焦点を合わせてレーザ光を照射するモニタ用レーザであり、
前記モニタ用レーザの近傍に設けられ、前記ステージ上に載置されている前記第1及び第2の透明部材の前記界面の法線方向から、前記第1及び第2の透明部材の内部に焦点を合わせてレーザ光を照射する接合用レーザをさらに備える
ことを特徴とする、請求項1に記載のレーザ照射装置。
【請求項6】
前記発光及び前記発光から取得される情報の少なくとも一方から、前記モニタ用レーザの焦点における発光と、前記モニタ用レーザの焦点から前記界面を挟んで等距離に位置する反対点における発光との間の距離を算出する手段と、
前記算出される距離と、前記接合用レーザの焦点が前記界面に合っている基準状態における距離とを比較して、前記接合用レーザの焦点が前記界面からずれているか否かを判定する手段と、
をさらに備え、
前記判定する手段は、前記算出される距離が前記基準状態における距離から変化していない場合に、前記接合用レーザの焦点が前記界面からずれていないという判定を下し、
前記判定する手段は、前記算出される距離が前記基準状態における距離から変化している場合に、前記接合用レーザの焦点が前記界面からずれているという判定を下す
ことを特徴とする、請求項5に記載のレーザ照射装置。
【請求項7】
前記接合用レーザの焦点が前記界面からずれているという前記判定が下されると、前記接合用レーザを停止させる手段をさらに備える、請求項4又は6に記載のレーザ照射装置。
【請求項8】
音及び光の少なくとも一方を発生させる通知手段と、
前記接合用レーザの焦点が前記界面からずれているという前記判定が下されると、音及び光の少なくとも一方を発生してユーザに通知するように前記通知手段を制御する手段と、
をさらに備える、請求項4又は6に記載のレーザ照射装置。
【請求項9】
前記発光及び前記発光から取得される情報の少なくとも一方の表示を行う表示手段と、
前記表示に基づいて前記接合用レーザを停止させる指示を行うための入力手段と、
をさらに備える、請求項1に記載のレーザ照射装置。
【請求項10】
少なくとも可視光に対して透明な第1の透明部材と第2の透明部材との界面に、前記第1及び第2の透明部材を透過するレーザ光を照射する際に、前記レーザ光の焦点の前記界面からのずれを検出することが可能なレーザ照射方法であって、
重ね合わされた前記第1及び第2の透明部材の前記界面の法線方向から、前記第1及び第2の透明部材の内部に焦点を合わせてレーザ光を照射するステップと、
少なくとも前記レーザ光が照射されている間に、前記第1及び第2の透明部材の端面側から、前記第1及び第2の透明部材の内部に発生されている発光を計測するステップと、
を備えるレーザ照射方法。
【請求項11】
前記計測するステップでは、前記第1及び第2の透明部材の内部に発生されている発光の一次元又は二次元の分布を計測する
ことを特徴とする、請求項10に記載のレーザ照射方法。
【請求項12】
前記レーザ光が接合用レーザ光である
ことを特徴とする、請求項10に記載のレーザ照射方法。
【請求項13】
前記発光及び前記発光から取得される情報の少なくとも一方から、前記第1及び第2の透明部材の内部に、前記接合用レーザ光の焦点における発光のみが発生されていることが検知される場合に、前記接合用レーザ光の焦点が前記界面からずれていないという判定を下すステップと、
前記発光及び前記発光から取得される情報の少なくとも一方から、前記第1及び第2の透明部材の内部に、前記接合用レーザ光の焦点における発光と、前記接合用レーザ光の焦点から前記界面を挟んで等距離に位置する反対点における発光とが発生されていることが検知される場合に、前記接合用レーザ光の焦点が前記界面からずれているという判定を下すステップと、
をさらに備える、請求項12に記載のレーザ照射方法。
【請求項14】
前記レーザ光が、前記第1及び第2の透明部材の内部で前記界面から離れた地点に焦点を合わせて照射されるモニタ用レーザ光であり、
前記モニタ用レーザ光を照射するステップと同時に、前記モニタ用レーザ光の近傍において、重ね合わされた前記第1及び第2の透明部材の前記界面の法線方向から、前記第1及び第2の透明部材の内部に焦点を合わせて接合用レーザ光を照射するステップをさらに備える
ことを特徴とする、請求項10に記載のレーザ照射方法。
【請求項15】
前記発光及び前記発光から取得される情報の少なくとも一方から、前記モニタ用レーザ光の焦点における発光と、前記モニタ用レーザ光の焦点から前記界面を挟んで等距離に位置する反対点における発光との間の距離を算出するステップと、
前記距離が、前記接合用レーザ光の焦点が前記界面に合っている基準状態における値から変化していない場合に、前記接合用レーザ光の焦点が前記界面からずれていないという判定を下すステップと、
前記距離が、前記基準状態における値から変化している場合に、前記接合用レーザ光の焦点が前記界面からずれているという判定を下すステップと、
をさらに備える、請求項14に記載のレーザ照射方法。
【請求項16】
前記接合用レーザ光の焦点が前記界面からずれているという前記判定が下されると、前記接合用レーザ光の照射を停止するステップをさらに備える、請求項13又は15に記載のレーザ照射方法。
【請求項17】
前記接合用レーザ光の焦点が前記界面からずれているという前記判定が下されると、音及び光の少なくとも一方を発生してユーザに通知するステップをさらに備える、請求項13又は15に記載のレーザ照射方法。
【請求項18】
前記発光及び前記発光から取得される情報の少なくとも一方の表示を行うステップと、
前記表示に基づいて前記接合用レーザ光の照射を停止するステップと、
をさらに備える、請求項10に記載のレーザ照射方法。
【請求項19】
少なくとも可視光に対して透明な第1の透明部材と第2の透明部材との界面に、前記第1及び第2の透明部材を透過するレーザ光を照射する際に、前記レーザ光の焦点を前記界面に合わせるためのレーザ焦点合わせ装置であって、
重ね合わされた前記第1及び第2の透明部材を載置可能なステージと、
前記ステージ上に載置されている前記第1及び第2の透明部材の前記界面の法線方向から、前記第1及び第2の透明部材の内部に焦点を合わせてレーザ光を照射するレーザ照射手段と、
少なくとも前記レーザ光が照射されている間に、前記ステージ上に載置されている前記第1及び第2の透明部材の端面側から、前記第1及び第2の透明部材の内部に発生されている発光を計測する計測手段と、
前記発光及び前記発光から取得される情報の少なくとも一方の表示を行う表示手段と、
前記表示に基づいて、前記ステージ及び前記レーザ照射手段の少なくとも一方を、前記界面の法線方向に移動させるための位置調整手段と、
を備えるレーザ焦点合わせ装置。
【請求項20】
少なくとも可視光に対して透明な第1の透明部材と第2の透明部材との界面に、前記第1及び第2の透明部材を透過するレーザ光を照射する際に、前記レーザ光の焦点を前記界面に合わせるためのレーザ焦点合わせ方法であって、
前記第1及び第2の透明部材の前記界面の法線方向から、前記第1及び第2の透明部材の内部に焦点を合わせてレーザ光を照射するステップと、
少なくとも前記レーザ光が照射されている間に、前記第1及び第2の透明部材の端面側から、前記第1及び第2の透明部材の内部に発生されている発光を計測するステップと、
前記発光及び前記発光から取得される情報の少なくとも一方の表示を行うステップと、
前記表示に基づいて、前記レーザ光の焦点が前記界面に合うように、前記ステージ及び前記レーザ照射手段の少なくとも一方を、前記界面の法線方向に移動させるステップと、
を備えるレーザ焦点合わせ方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図4】
image rotate

【図8】
image rotate


【公開番号】特開2013−111625(P2013−111625A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−261117(P2011−261117)
【出願日】平成23年11月30日(2011.11.30)
【出願人】(000000011)アイシン精機株式会社 (5,421)
【Fターム(参考)】