(57)【要約】【課題】レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制することにより良好な加工面を得る。【解決手段】レーザ加工装置３０は、レーザ発振器３０２と、調整器３０４と、単調化装置３０６と、測定器３１０と、ビームウェッジ３０８と、制御装置３１２とを含む。測定器３１０は、レーザ光の強度を測定する。制御装置３１２は、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度に関する、複数の種類の値を算出し、複数の種類の値が要件を満たすか否かを個別に判断し、複数の種類の値のうちいずれの値が要件を満たしたかに対応する内容の、第１の制御信号および第２の制御信号を生成する。【選択図】図１
2008227164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発光するための発光手段と、
前記レーザ光の照射面積を調整するための調整手段と、
光軸からの距離に対する前記レーザ光の強度の分布を回折型光学素子により単調化するための単調化手段と、
前記調整手段が照射面積を調整し前記単調化手段が前記強度の分布を単調化した前記レーザ光の照射を受けて、前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分それぞれにおける前記レーザ光の強度を測定するための測定手段と、
前記調整手段が照射面積を調整し前記単調化手段が前記強度の分布を単調化した前記レーザ光を被加工物に誘導するための誘導手段と、
前記測定手段が測定した前記レーザ光の強度に基づいて、前記調整手段と前記単調化手段とを制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、
前記測定手段が、前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分における前記レーザ光の強度と前記複数の部分の位置とを表わす情報である強度情報を入力するための入力手段と、
前記強度情報を記憶するための記憶手段と、
前記調整手段および前記単調化手段に対し、前記単調化手段の移動を表わす制御信号である第１の制御信号および前記レーザ光の照射面積の変更を表わす制御信号である第２の制御信号を出力するための出力手段と、
前記強度情報を処理するための処理手段とを含み、
前記処理手段は、
前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分における前記レーザ光の強度に関する、複数の種類の値を算出するための対応値算出手段と、
前記複数の種類の値が要件を満たすか否かを個別に判断するための個別判断手段と、
前記複数の種類の値のうちいずれの値が前記要件を満たしたかに対応する内容の、前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を生成するための信号生成手段とを含む、レーザ加工装置。
【請求項２】
前記対応値算出手段は、
前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分における前記レーザ光の強度の前記複数の部分の配置に対する傾向を表わし、かつ前記強度に対する前記配置の影響に大きさが対応する値である傾向値を算出するための傾向算出手段と、
前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分における前記レーザ光の強度の分布を表わす値である分布値を算出するための手段とを含み、
前記個別判断手段は、
前記傾向値が前記第１の閾値から前記第１の閾値を下回る閾値である第２の閾値までの範囲外か否かを判断するための範囲判断手段と、
前記分布値についての前記要件を前記分布値が満たすか否かを判断するための手段とを含み、
前記信号生成手段は、
前記傾向値が前記第１の閾値から前記第２の閾値までの範囲外の場合、前記第１の閾値から前記第２の閾値までの範囲と前記傾向値との関係に対応する内容の前記第１の制御信号を生成するための位置信号生成手段と、
前記分布値についての前記要件を前記分布値が満たす場合、前記第２の制御信号を生成するための手段とを含む、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記傾向算出手段は、
前記測定手段が受けた前記レーザ光のいずれかの差渡しの中点を前記強度情報に基づいて算出するための中点算出手段と、
前記強度情報に基づき、前記中点算出手段が前記中点を算出した前記差渡しにおける前記レーザ光の強度の重心を算出するための重心算出手段と、
前記中点に対する前記重心の相対座標に対応する値を前記傾向値として算出するための座標算出手段とを含む、請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記対応値算出手段は、
前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分の配置に対する前記レーザ光の強度の傾向を表す値を算出するための手段と、
前記測定手段が前記レーザ光の照射を受けた領域の内部にあり、かつ前記領域の中心を囲む境界に対し、内側にある前記部分の、前記レーザ光の強度の総和と、前記境界に対し、外側にある前記部分の、前記レーザ光の強度の総和とを算出するための強度算出手段とを含み、
前記個別判断手段は、
前記レーザ光の強度の傾向を表す値が、前記レーザ光の強度の傾向を表す値についての前記要件を満たすか否かを判断するための手段と、
前記強度算出手段が算出した２種類の総和が大小関係の要件を満たすか否かを判断するための要件判断手段とを含み、
前記信号生成手段は、
前記レーザ光の強度の傾向を表す値が、前記レーザ光の強度の傾向を表す値についての前記要件を満たす場合、前記レーザ光の強度の傾向に対応する内容の前記第１の制御信号を生成するための手段と、
前記２種類の総和が前記大小関係の要件を満たす場合、前記大小関係の要件に対応する内容の前記第２の制御信号を生成するための距離信号生成手段とを含む、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記要件判断手段は、前記境界に対し内側にある前記部分の前記レーザ光の強度の総和から前記境界に対し外側にある前記部分の前記レーザ光の強度の総和を減算した値である強度差が、正の値を表わす閾値である第３の閾値以上か否かを判断するための手段を含み、
前記距離信号生成手段は、前記強度差が前記第３の閾値以上の場合、前記レーザ光の照射面積の拡大を表わす前記第２の制御信号を生成するための手段を含む、請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記要件判断手段は、前記境界に対し内側にある前記部分の前記レーザ光の強度の総和から前記境界に対し外側にある前記部分の前記レーザ光の強度の総和を減算した値である強度差が、負の値を表わす閾値である第４の閾値以下か否かを判断するための手段を含み、
前記距離信号生成手段は、前記強度差が前記第４の閾値以下の場合、前記レーザ光の照射面積の縮小を表わす前記第２の制御信号を生成するための手段を含む、請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記強度情報は、前記レーザ光の照射を受けた領域のいずれかの差し渡し上の前記部分における、前記レーザ光の強度と前記複数の部分の位置とを表わす情報を含み、
前記強度算出手段は、
前記レーザ光の強度が第５の閾値以上となる前記差し渡し上の部分のうち、距離が最大となる２つの部分の位置に基づいて、前記差し渡しの中点を算出するための中点算出手段と、
前記差し渡しの中点からの距離が第６の閾値以下の前記部分における前記レーザ光の強度の総和を算出するための第１の総和算出手段と、
前記差し渡しの中点からの距離が前記第６の閾値を超える前記部分における前記レーザ光の強度の総和を算出するための第２の総和算出手段とを含む、請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記強度算出手段は、前記第１の制御信号の生成が停止している期間に、前記境界に対し、内側にある前記部分の、前記レーザ光の強度の総和と、前記境界に対し、外側にある前記部分の、前記レーザ光の強度の総和とを算出するための手段を含む、請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記単調化手段は、前記調整手段が前記照射面積を調整した前記レーザ光の強度の分布を単調化するための手段を含む、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記単調化手段は、
回折型光学素子と、
前記回折型光学素子の位置を移動させるための移動手段と、
前記第１の制御信号の内容に従って前記移動手段を制御するための手段とを含む、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記調整手段は、
２枚のレンズと、
光軸が同一となるように相対した状態で前記２枚のレンズの間隔を変更するための変更手段と、
前記第２の制御信号の内容に従って前記変更手段を制御するための手段とを含む、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
レーザ光を発光するための発光手段と、
前記レーザ光の照射面積を調整するための調整手段と、
光軸からの距離に対する前記レーザ光の強度の分布を回折型光学素子により単調化するための単調化手段と、
前記調整手段が照射面積を調整し前記単調化手段が前記強度の分布を単調化した前記レーザ光の照射を受けて、前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分それぞれにおける前記レーザ光の強度を測定するための測定手段と、
前記調整手段が照射面積を調整し前記単調化手段が前記強度の分布を単調化した前記レーザ光を被加工物に誘導するための誘導手段と、
前記測定手段が測定した前記レーザ光の強度に基づいて、前記調整手段と前記単調化手段とを制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、
前記測定手段が、前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分における前記レーザ光の強度と前記複数の部分の位置とを表わす情報である強度情報を入力するための入力手段と、
前記強度情報を記憶するための記憶手段と、
前記調整手段および前記単調化手段に対し、前記単調化手段の移動を表わす制御信号である第１の制御信号および前記レーザ光の照射面積の変更を表わす制御信号である第２の制御信号を出力するための出力手段と、
前記強度情報を処理するための処理手段とを含むレーザ加工装置によるレーザ加工方法であって、
前記レーザ加工方法は、
前記レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分における前記レーザ光の強度に関する、複数の種類の値を前記処理手段により算出する対応値算出ステップと、
前記複数の種類の値が要件を満たすか否かを前記処理手段により個別に判断する個別判断ステップと、
前記複数の種類の値のうちいずれの値が前記要件を満たしたかに対応する内容の、前記第１の制御信号および前記第２の制御信号を前記処理手段により生成する信号生成ステップとを含む、レーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置およびレーザ加工方法に関し、特に、光源から到達するレーザ光の方向を制御できるレーザ加工装置およびレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、レーザビームを一定範囲にある複数のビームに分岐する機能をもつ回折型光学素子と、回折型光学素子に続いて設けられる集光レンズとを含むレーザ光学システムを開示する。特許文献１に開示されたレーザ光学システムは、集光レンズの焦点から外れたデフォーカス面に像面を設置し、回折型光学素子によって分岐された各ビームがデフォーカス面で合体して所望の強度分布を得る。
【０００３】
特許文献１に開示された発明によると、多様な断面形状をもつレーザビームを、所望の領域でパワー密度が一定であるようなトップハット型のレーザビームに変換できる。
【０００４】
非特許文献１は、入射ビームの強度分布とＤＯＥ（Diffractive Optical Elements）すなわち回折型光学素子の表面形状とを設定し、回折型光学素子から出力されるビームの分布を予測し、予測されたビームの分布に基づいて入射ビームの強度分布と回折型光学素子の表面形状とを変更する、回折型光学素子の表面形状の設計方法を開示する。
【０００５】
非特許文献１に開示された発明によると、回折型光学素子の表面形状を短時間に適正化できる。
【特許文献１】特開２００３−１１４４００号公報
【非特許文献１】平井隆之、他３名、「回折型ビームホモジナイザの開発」、ＳＥＩテクニカルレビュー、住友電気工業株式会社、２００５年３月、第１６６号、ｐ．１４−１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された発明では、入射ビームが回折型光学素子に入射する位置や入射ビームの差渡しが最適化されていない場合、回折型光学素子から出力されるビームの分布がトップハット型にならないという問題点がある。一方、入射ビームが回折型光学素子に入射する位置や入射ビームの差渡し（以下の説明において、「差渡し」とは、レーザ光が投影された領域の外周のうちある１点からその領域の中心を挟んで相対する外周上の１点までの直線を意味する。）の長さは、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などによって、頻繁に変動する。このことは、回折型光学素子から出力されるビームの分布が頻繁に変動することを意味する。回折型光学素子から出力されるビームの分布が頻繁に変動することは、回折型光学素子から出力されるビームによって加工を行った場合、良好な加工面が得られない可能性があることを意味する。
【０００７】
入射ビームが回折型光学素子に入射する位置の誤差のうち、回折型光学素子から出力されるビームの分布に影響を与えるほどの誤差は、１０マイクロメータ程度以上である。このことは、入射ビームが回折型光学素子に入射する位置の誤差が１０マイクロメータ程度未満になるように、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制しなければならないことを意味する。
【０００８】
非特許文献１では、入射ビームが回折型光学素子に入射する位置や入射ビームの差渡しが最適化されていない場合、回折型光学素子から出力されるビームの分布がトップハット型にならないことが指摘されている。しかしながら、非特許文献１にも、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制するための対策は何ら開示されていない。そもそも、非特許文献１には、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などによって回折型光学素子から出力されるビームの分布が変動すること自体が記載されていない。
【０００９】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制することにより良好な加工面を得ることができる、レーザ加工装置およびレーザ加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、レーザ加工装置は、発光手段と、調整手段と、単調化手段と、測定手段と、誘導手段と、制御手段とを含む。発光手段は、レーザ光を発光する。調整手段は、レーザ光の照射面積を調整する。単調化手段は、光軸からの距離に対するレーザ光の強度の分布を回折型光学素子により単調化する。測定手段は、調整手段が照射面積を調整し単調化手段が強度の分布を単調化したレーザ光の照射を受けて、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分それぞれにおけるレーザ光の強度を測定する。誘導手段は、調整手段が照射面積を調整し単調化手段が強度の分布を単調化したレーザ光を被加工物に誘導する。制御手段は、測定手段が測定したレーザ光の強度に基づいて、調整手段と単調化手段とを制御する。制御手段は、入力手段と、記憶手段と、出力手段と、処理手段とを含む。入力手段は、測定手段が、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度と複数の部分の位置とを表わす情報である強度情報を入力する。記憶手段は、強度情報を記憶する。出力手段は、調整手段および単調化手段に対し、第１の制御信号および第２の制御信号を出力する。第１の制御信号は、単調化手段の移動を表わす制御信号である。第２の制御信号は、レーザ光の照射面積の変更を表わす制御信号である。処理手段は、強度情報を処理する。処理手段は、対応値算出手段と、個別判断手段と、信号生成手段とを含む。対応値算出手段は、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度に関する、複数の種類の値を算出する。個別判断手段は、複数の種類の値が要件を満たすか否かを個別に判断する。信号生成手段は、複数の種類の値のうちいずれの値が要件を満たしたかに対応する内容の、第１の制御信号および第２の制御信号を生成する。
【００１１】
また、上述した対応値算出手段は、傾向算出手段と、分布値を算出するための手段とを含むことが望ましい。傾向算出手段は、傾向値を算出する。傾向値は、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度の複数の部分の配置に対する傾向を表わし、かつ強度に対する配置の影響に大きさが対応する値である。分布値を算出するための手段は、分布値を算出する。分布値は、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度の分布を表わす値である。併せて、個別判断手段は、範囲判断手段と、判断するための手段とを含むことが望ましい。範囲判断手段は、傾向値が第１の閾値から第１の閾値を下回る閾値である第２の閾値までの範囲外か否かを判断する。判断するための手段は、分布値についての要件を分布値が満たすか否かを判断する。併せて、信号生成手段は、位置信号生成手段と、第２の制御信号を生成するための手段とを含むことが望ましい。位置信号生成手段は、傾向値が第１の閾値から第２の閾値までの範囲外の場合、第１の閾値から第２の閾値までの範囲と傾向値との関係に対応する内容の第１の制御信号を生成する。第２の制御信号を生成するための手段は、分布値についての要件を分布値が満たす場合、第２の制御信号を生成する。
【００１２】
もしくは、上述した傾向算出手段は、中点算出手段と、重心算出手段と、座標算出手段とを含むことが望ましい。中点算出手段は、測定手段が受けたレーザ光のいずれかの差渡しの中点を強度情報に基づいて算出する。重心算出手段は、強度情報に基づき、中点算出手段が中点を算出した差渡しにおけるレーザ光の強度の重心を算出する。座標算出手段は、中点に対する重心の相対座標に対応する値を傾向値として算出する。
【００１３】
また、上述した対応値算出手段は、レーザ光の強度の傾向を表す値を算出するための手段と、強度算出手段とを含むことが望ましい。レーザ光の強度の傾向を表す値を算出するための手段は、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分の配置に対するレーザ光の強度の傾向を表す値を算出する。強度算出手段は、測定手段がレーザ光の照射を受けた領域の内部にあり、かつ領域の中心を囲む境界に対し、内側にある部分の、レーザ光の強度の総和と、境界に対し、外側にある部分の、レーザ光の強度の総和とを算出する。併せて、個別判断手段は、要件を満たすか否かを判断するための手段と、要件判断手段とを含むことが望ましい。要件を満たすか否かを判断するための手段は、レーザ光の強度の傾向を表す値が、レーザ光の強度の傾向を表す値についての要件を満たすか否かを判断する。要件判断手段は、強度算出手段が算出した２種類の総和が大小関係の要件を満たすか否かを判断する。併せて、信号生成手段は、第１の制御信号を生成するための手段と、距離信号生成手段とを含むことが望ましい。第１の制御信号を生成するための手段は、レーザ光の強度の傾向を表す値が、レーザ光の強度の傾向を表す値についての要件を満たす場合、レーザ光の強度の傾向に対応する内容の第１の制御信号を生成する。距離信号生成手段は、２種類の総和が大小関係の要件を満たす場合、大小関係の要件に対応する内容の第２の制御信号を生成する。
【００１４】
もしくは、上述した要件判断手段は、境界に対し内側にある部分のレーザ光の強度の総和から境界に対し外側にある部分のレーザ光の強度の総和を減算した値である強度差が、正の値を表わす閾値である第３の閾値以上か否かを判断するための手段を含むことが望ましい。併せて、距離信号生成手段は、強度差が第３の閾値以上の場合、レーザ光の照射面積の拡大を表わす第２の制御信号を生成するための手段を含むことが望ましい。
【００１５】
もしくは、上述した要件判断手段は、境界に対し内側にある部分のレーザ光の強度の総和から境界に対し外側にある部分のレーザ光の強度の総和を減算した値である強度差が、負の値を表わす閾値である第４の閾値以下か否かを判断するための手段を含むことが望ましい。併せて、距離信号生成手段は、強度差が第４の閾値以下の場合、レーザ光の照射面積の縮小を表わす第２の制御信号を生成するための手段を含むことが望ましい。
【００１６】
もしくは、上述した強度情報は、レーザ光の照射を受けた領域のいずれかの差し渡し上の部分における、レーザ光の強度と複数の部分の位置とを表わす情報を含むことが望ましい。併せて、強度算出手段は、中点算出手段と、第１の総和算出手段と、第２の総和算出手段とを含むことが望ましい。中点算出手段は、レーザ光の強度が第５の閾値以上となる差し渡し上の部分のうち、距離が最大となる２つの部分の位置に基づいて、差し渡しの中点を算出する。第１の総和算出手段は、差し渡しの中点からの距離が第６の閾値以下の部分におけるレーザ光の強度の総和を算出する。第２の総和算出手段は、差し渡しの中点からの距離が第６の閾値を超える部分におけるレーザ光の強度の総和を算出する。
【００１７】
もしくは、上述した強度算出手段は、第１の制御信号の生成が停止している期間に、境界に対し、内側にある部分の、レーザ光の強度の総和と、境界に対し、外側にある部分の、レーザ光の強度の総和とを算出するための手段を含むことが望ましい。
【００１８】
また、上述した単調化手段は、調整手段が照射面積を調整したレーザ光の強度の分布を単調化するための手段を含むことが望ましい。
【００１９】
また、上述した単調化手段は、回折型光学素子と、移動手段と、移動手段を制御するための手段とを含むことが望ましい。移動手段は、回折型光学素子の位置を移動させる。移動手段を制御するための手段は、第１の制御信号の内容に従って移動手段を制御する。
【００２０】
また、上述した調整手段は、２枚のレンズと、変更手段と、変更手段を制御するための手段とを含むことが望ましい。変更手段は、光軸が同一となるように相対した状態で２枚のレンズの間隔を変更する。変更手段を制御するための手段は、第２の制御信号の内容に従って変更手段を制御する。
【００２１】
本発明の他の局面に従うと、レーザ加工方法は、レーザ加工装置によるレーザ加工方法である。レーザ加工装置は、発光手段と、調整手段と、単調化手段と、測定手段と、誘導手段と、制御手段とを含む。発光手段は、レーザ光を発光する。調整手段は、レーザ光の照射面積を調整する。単調化手段は、光軸からの距離に対するレーザ光の強度の分布を回折型光学素子により単調化する。測定手段は、調整手段が照射面積を調整し単調化手段が強度の分布を単調化したレーザ光の照射を受けて、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分それぞれにおけるレーザ光の強度を測定する。誘導手段は、調整手段が照射面積を調整し単調化手段が強度の分布を単調化したレーザ光を被加工物に誘導する。制御手段は、測定手段が測定したレーザ光の強度に基づいて、調整手段と単調化手段とを制御する。制御手段は、入力手段と、記憶手段と、出力手段と、処理手段とを含む。入力手段は、測定手段が、強度情報を入力する。強度情報は、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度と複数の部分の位置とを表わす情報である。記憶手段は、強度情報を記憶する。出力手段は、調整手段および単調化手段に対し、第１の制御信号および第２の制御信号を出力する。第１の制御信号は、単調化手段の移動を表わす制御信号である。第２の制御信号は、レーザ光の照射面積の変更を表わす制御信号である。処理手段は、強度情報を処理する。レーザ加工方法は、対応値算出ステップと、個別判断ステップと、信号生成ステップとを含む。対応値算出ステップは、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度に関する、複数の種類の値を処理手段により算出する。個別判断ステップは、複数の種類の値が要件を満たすか否かを処理手段により個別に判断する。信号生成ステップは、複数の種類の値のうちいずれの値が要件を満たしたかに対応する内容の、第１の制御信号および第２の制御信号を処理手段により生成する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るレーザ加工装置およびレーザ加工方法は、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制することにより良好な加工面を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２４】
図１は、本実施の形態に係るレーザ加工装置３０の構成を表わす図である。図１を参照して、レーザ加工装置３０は、レーザ発振器３０２と、調整器３０４と、単調化装置３０６と、ビームウェッジ３０８と、測定器３１０と、制御装置３１２と、テーブル３１４とを含む。レーザ発振器３０２は、レーザ光を発光する。調整器３０４は、レーザ発振器３０２が発光したレーザ光の照射面積を調整する。単調化装置３０６は、レーザ発振器３０２が発光し、かつ調整器３０４が照射面積を調整したレーザ光の、光軸からの距離に対する強度の分布を回折型光学素子により単調化する。ビームウェッジ３０８は、調整器３０４が照射面積を調整し単調化装置３０６が強度の分布を単調化したレーザ光を図示しない被加工物に誘導する。測定器３１０は、ビームウェッジ３０８を透過したレーザ光の照射を受けて、レーザ光の照射を受けた領域の複数の部分それぞれにおけるレーザ光の強度を測定する。制御装置３１２は、測定器３１０が測定したレーザ光の強度に基づいて、調整器３０４と単調化装置３０６とを制御する。テーブル３１４は、図示しない被加工物を載せ、かつビームウェッジ３０８が誘導したレーザ光が被加工物に照射される位置を調整する装置である。
【００２５】
図２は、調整器３０４の構成を表わす概念図である。図２を参照して、調整器３０４は、第１レンズ３２０および第２レンズ３２２により構成されるビームエキスパンダと、変更機構３２４と、制御回路３２６とを含む。第１レンズ３２０と第２レンズ３２２とは、レーザ発振器３０２が発光したレーザ光を透過させる。レーザ光がこれらのレンズを透過することにより、そのレーザ光の照射面積は変化する。変更機構３２４は、光軸が同一となるように相対させた第１レンズ３２０と第２レンズ３２２との間隔を変更する機構である。変更機構３２４がそれらのレンズの間隔を変更することにより、それらのレンズを通過するレーザ光の照射面積は変化する。
【００２６】
第１レンズ３２０および第２レンズにより構成されるビームエキスパンダは、ケプラー型であっても、ガリレオ型であっても良い。一般的に、ビームエキスパンダにより照射面積を調整した場合、レーザ光の発散集光角は変化する。本実施の形態では詳細な記載をしていないが、入射するレーザ光の発散集光角の変化の影響を単調化装置３０６が受けやすい場合、調整器３０４は、光学系と、調整機構と、調整機構を制御する制御装置と（いずれも図示せず）を具備するものとする。光学系は、第１レンズ３２０と第２レンズ３２２とにより構成されるビームエキスパンダより出射されるレーザ光の発散集光角を補正する。
【００２７】
制御回路３２６は、制御装置３１２が出力した制御信号の内容に従って変更機構３２４を制御する回路である。
【００２８】
図３を参照して、制御装置３１２は、キーボード３３０と、メモリ３３２と、ディスプレイ３３４と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３３８と、Ｉ／Ｏ（Input/Output）３３６とを含む。キーボード３３０は、レーザ加工装置３０のオペレータが情報を入力する装置である。メモリ３３２は、強度情報を記憶する装置である。本実施の形態において、強度情報とは、測定器３１０がレーザ光の照射を受けた際、その照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度とその複数の部分の位置とを表わす情報である。強度情報の詳細については後述する。メモリ３３２は、強度情報の他、ＣＰＵ３３８が情報を処理するために必要な情報を記憶する装置でもある。ディスプレイ３３４は、レーザ加工装置３０のオペレータに対し、情報を出力する装置である。Ｉ／Ｏは、情報の入出力のための装置である。Ｉ／Ｏ３３６は、次に述べる２つの装置の集合体である。その第１の装置は、測定器３１０が前述した強度情報を入力する装置である。その第２の装置は、調整器３０４と単調化装置３０６とに対し、第１の制御信号と第２の制御信号とを出力する装置である。本実施の形態において、第１の制御信号とは、単調化装置３０６の移動を表わす制御信号である。第２の制御信号とは、調整器３０４によるレーザ光の照射面積の変更を表わす制御信号である。ＣＰＵ３３８は、前述した強度情報を処理して第１の制御信号や第２の制御信号を生成する装置である。
【００２９】
図４は、ＣＰＵ３３８が担当する機能を表わす機能ブロック図である。図４を参照して、ＣＰＵ３３８が担当する機能は、対応値算出部４００と、個別判断部４０２と、信号生成部４０４とによって表わされる。対応値算出部４００は、対応値を算出する部である。本実施の形態において、対応値とは、レーザ光の照射を受けた測定器３１０の領域の複数の部分における、レーザ光の強度に関する、複数の種類の値の総称である。個別判断部４０２は、対応値が要件を満たすか否かを個別に判断する部である。信号生成部４０４は、第１の制御信号と第２制御信号を生成する。第１の制御信号の内容と第２の制御信号の内容とは、対応値のうちいずれの値が要件を満たしたかということに対応する。
【００３０】
対応値算出部４００は、傾向算出部４１０と、強度算出部４１２とを含む。傾向算出部４１０は、傾向値を算出する部である。本実施の形態において、傾向値とは、複数の部分の配置に対するレーザ光の強度の傾向を表わす値である。この「複数の部分」は、測定器３１０におけるレーザ光の照射を受けた領域の、複数の部分を意味する。本実施の形態の場合、傾向値の大きさは、その強度に対する配置の影響に対応する。強度算出部４１２は、レーザ光の照射を受けた測定器３１０の領域の内部にある境界の内側の部分におけるレーザ光の強度の総和とその境界の外側の部分におけるレーザ光の強度の総和とを算出する部である。これらの値は、前述した「複数の部分」におけるレーザ光の強度の分布を表わすこととなる。なお、本実施の形態の場合、この境界は、次に述べる中点算出部４１００が算出した中点からの距離が定数となる距離にあることとする。
【００３１】
傾向算出部４１０は、中点算出部４１００と、重心算出部４１０２と、座標算出部４１０４とを含む。中点算出部４１００は、測定器３１０が受けたレーザ光のいずれかの差渡しの中点を強度情報に基づいて算出する。重心算出部４１０２は、強度情報に基づき、中点算出部４１００が中点を算出した差渡しにおけるレーザ光の強度の重心を算出する。なお、本実施の形態における「重心」の意味については後述する。座標算出部４１０４は、レーザ光の強度の重心の相対座標（中点に対する相対座標）を表わす値を傾向値として算出する部である。
【００３２】
強度算出部４１２は、第１算出部４１２０と、第２算出部４１２２とを含む。第１算出部４１２０は、前述した境界およびその境界の内側の部分におけるレーザ光の強度の総和を算出する部である。本実施の形態において、この値を「内部領域の擬似積分値」と称する。第２算出部４１２２は、前述した境界の外側の部分におけるレーザ光の強度の総和を算出する部である。本実施の形態において、この値を「外部領域の擬似積分値」と称する。
【００３３】
個別判断部４０２は、範囲判断部４１４と、要件判断部４１６とを含む。範囲判断部４１４は、傾向値が第１の閾値から第２の閾値までの範囲外か否かを判断する。第１の閾値と第２の閾値とは、レーザ加工装置３０のオペレータによって任意に設定される閾値である。ただし、第２の閾値は第１の閾値を下回ることを前提とする。要件判断部４１６は、強度算出部４１２が算出した２種類の総和が大小関係の要件を満たすか否かを判断する部である。このことは、前述した分布値が分布値についての要件を満たすか否かを判断することでもある。
【００３４】
範囲判断部４１４は、第１判断部４１４０と、第２判断部４１４２とを含む。第１判断部４１４０は、傾向値が第１の閾値以上か否かを判断する。第２判断部４１４２は、傾向値が第２の閾値以下か否かを判断する。
【００３５】
要件判断部４１６は、第３判断部４１６０と、第４判断部４１６２とを含む。第３判断部４１６０は、次に述べる強度差が、第３の閾値以上か否かを判断する部である。本実施の形態において、第３の閾値は正の値を表わす閾値である。第３の閾値の具体的な値はレーザ加工装置３０のオペレータによってキーボードを介して入力される。ここで述べる強度差は、内部領域の擬似積分値から外部領域の擬似積分値を減算した値である。第４判断部４１６２は、次に述べる強度差が第４の閾値以下か否かを判断する部である。その強度差とは、内部領域の擬似積分値から外部領域の擬似積分値を減算した値である。本実施の形態において、第４の閾値は負の値を表わす閾値である。第４の閾値の具体的な値は、キーボード３３０を介してレーザ加工装置３０のオペレータによって設定される。
【００３６】
本実施の形態では、最適なハットシェイプ型のビームプロファイルで、内部領域の擬似積分値と外部領域の擬似積分値との差が「０」に近いある範囲の値となるように内部領域と外部領域との境界を設定した。ただし、内部領域と外部領域との境界は必ずこのように設定される訳ではない。そして、内部領域と外部領域との境界位置によっては、第３の閾値が「０」や負の値を表わすことも、第４の閾値が「０」や正の値を表わすこともある。
【００３７】
信号生成部４０４は、位置信号生成部４１８と、距離信号生成部４２０とを含む。位置信号生成部４１８は、第１の制御信号を生成する部である。位置信号生成部４１８によって生成される第１の制御信号の内容は、次に述べる場合、第１の閾値から第２の閾値までの範囲と傾向値との関係に対応する。その場合とは、傾向値が第１の閾値から第２の閾値までの範囲外の場合である。距離信号生成部４２０は、第２の制御信号を生成する部である。距離信号生成部４２０が生成する第２の制御信号の内容は、次に述べる場合、要件判断部４１６が判断した大小関係の要件に対応する内容である。その場合とは、強度算出部４１２が算出した２種類の総和が大小関係の要件を満たす場合である。
【００３８】
位置信号生成部４１８は、第１生成部４１８０と、第２生成部４１８２とを含む。第１生成部４１８０は、測定器３１０のレーザ光の照射を受ける部分のうち、レーザ光の強度が高くなる方向に単調化装置３０６を移動させるための制御信号を生成する部である。第２生成部４１８２は、図１に示すＸ軸の負の方向に単調化装置を移動させるための制御信号を生成する部である。
【００３９】
距離信号生成部４２０は、第３生成部４２００と、第４生成部４２０２とを含む。第３生成部４２００は、第３判断部４１６０が算出した強度差が第３の閾値以上の場合、測定器３１０に照射されるレーザ光の照射面積が大きくなるように第２の制御信号を生成する部である。第４生成部４２０２は、第４判断部４１６２が算出した強度差が第４の閾値以下の場合、測定器３１０に照射されるレーザ光の照射面積が小さくなるように第２の制御信号を生成する部である。
【００４０】
図５は、単調化装置３０６の構成を表わす概念図である。図５を参照して、単調化装置３０６は、回折型光学素子３７０と、Ｘ駆動装置３７２と、Ｙ駆動装置３７４と、制御回路３４６とを含む。回折型光学素子３７０は、レーザ発振器３０２が発光したレーザ光の強度の分布を単調化する素子である。Ｘ駆動装置３７２は、図１に示すＸ軸の方向に回折型光学素子３７０を移動させる装置である。Ｙ駆動装置３７４は、図１に示すＹ軸の方向に回折型光学素子３７０を移動させる装置である。制御回路３７６は、制御装置３１２が出力した第１の制御信号に従ってＸ駆動装置３７２とＹ駆動装置３７４とを制御する。
【００４１】
図６は、測定器３１０の構成を表わす概念図である。図６を参照して、測定器３１０は、４９個のフォトディテクタ３８０と、出力回路３８２と、信号線３８４とを含む。フォトディテクタ３８０は、測定器３１０のレーザ光を照射する領域にマトリックス状に配置されている素子である。フォトディテクタ３８０は、光を電気信号に変換する素子である。出力回路３８２は、フォトディテクタ３８０が出力した信号に基づいて強度情報を作成し、作成された強度情報を信号として制御装置３１２に出力する回路である。リード線３８４は、フォトディテクタ３８０が出力した信号を出力回路３８２に誘導する電線である。
【００４２】
図６を参照して、強度情報について説明する。上述したように、強度情報は、測定器３１０がレーザ光の照射を受けた際、その照射を受けた領域の複数の部分におけるレーザ光の強度とその複数の部分の位置とを表わす情報である。本実施の形態における強度情報は、フォトディテクタ３８０の座標を表わす値と、そのフォトディテクタ３８０が出力した強度を表わす値とを、所定の順序で表わす符号によって表わされる。本実施の形態の場合、フォトディテクタ３８０の座標は、図６に示したフォトディテクタ３８０のうち、真中のものの中心を原点とする座標である。これにより、出力回路３８２が出力した信号がどのフォトディテクタ３８０からのどのような内容の情報を表わすかを制御装置３１２は特定することができる。
【００４３】
図７および図８を参照して、制御装置１２で実行されるプログラムは、レーザ光の調整に関し、以下のような制御を実行する。
【００４４】
ステップＳ５００にて、制御装置３１２は、図４に図示しないＣＰＵ３３８の機能により、レーザ発振器３０２を制御する。レーザ発振器３０２は、制御装置３１２の制御に従い、レーザ光の出力を開始する。
【００４５】
ステップＳ５０２にて、Ｉ／Ｏ３３６は、測定器３１０から強度情報を表わすデータを受付ける。本実施の形態では、このデータを「プロファイルデータ」と称する。プロファイルデータが受付けられると、ＣＰＵ３３８の制御により、メモリ３３２はプロファイルデータを記憶する。
【００４６】
ステップＳ５０４にて、中点算出部４１０は、測定器３１０が受けたレーザ光のいずれかの差渡しにおける中点を、出力回路３８２が出力し、かつメモリ３３２が記憶した強度情報に基づいて算出する。中点算出部４１０は、次に述べる第１の手順から第５の手順までの手順を経て、中点を算出する。第１の手順は、強度情報に基づいて、ある閾値以上の強度のレーザ光を受けたフォトディテクタ３８０を検索する手順である。第２の手順は、強度情報のうち座標を表わす部分に基づいて、第１の手順で検索されたフォトディテクタ３８０のうち、外周にあるフォトディテクタ３８０を検索する手順である。第３の手順は、第２の手順において検索されたフォトディテクタ３８０それぞれについて、フォトディテクタ３８０の座標の原点を挟んで相対するフォトディテクタ３８０を特定する手順である。第４の手順は、第３の手順において特定されたフォトディテクタ３８０のペアのうち、任意のペアを１ペア選択する手順である。選択の方法は特に限定されないが、本実施の形態の場合、距離が最も離れているペアが選択されることとする。第５の手順は、第４の手順において選択されたフォトディテクタ３８０のペアの中心同士を結ぶ線の中点を算出する手順である。この中点は、強度情報が表わすフォトディテクタ３８０の座標により算出する。中点が算出されると、重心算出部４１０２は、その強度情報に基づき、中点算出部４１００が中点を算出した差渡しにおけるレーザ光の強度の重心を算出する。本実施の形態において、「重心」とは、次の手順を経て算出された座標あるいは次の手順を経て算出された座標と数学的に同一である座標によって特定される点を意味する。第１の手順は、中点の算出の際選択されたフォトディテクタ３８０のペア同士を結ぶ線上に配置されたフォトディテクタ３８０を、強度情報が含むフォトディテクタ３８０それぞれの座標を表わす情報に基づいて特定する手順である。第２の手順は、第１の手順において特定されたフォトディテクタ３８０それぞれについて、レーザ光の強度とＸ座標との積を算出した後、その積の合計を算出する手順である。Ｘ座標についての積の合計とＹ座標についての積の合計とを算出することが必要である。仮に、第１の手順で選択されたフォトディテクタ３８０について、座標が（５，５）で強度が「１０」、座標が（−５，−５）で強度が「８」、座標が（４，４）で強度が「５」、および座標が（−３，−３）で強度が「４」という情報が得られていたとすると、Ｘ座標についての積の合計およびＹ座標についての積の合計は、５×１０＋（−５）×８＋４×５＋（−３）×４＝１８である。第３の手順は、第１の手順において特定されたフォトディテクタ３８０の、レーザ光の強度の合計を算出する手順である。前述した例の場合、その合計は、１０＋８＋５＋４＝２７である。第４の手順は、第２の手順で算出した合計を、第３の手順で算出した合計で除算する手順である。前述した例の場合、商は１８÷２７＝０．６６６・・・である。これにより、前述した重心の座標は、（０．６６，０．６６）となる。
【００４７】
ステップＳ５０６にて、座標算出部４１０４は、中点算出部４１００が算出した中点の座標と重心算出部４１０２が算出した重心の座標との差を算出する。これにより、座標算出部４１０４は、中点に対する重心の相対座標を算出することとなる。
【００４８】
ステップＳ５０８にて、第１判断部４１４０は、ステップＳ５０６にて算出された値が第１の閾値以上か否かを判断する。第１の閾値以上と判断した場合には（ステップＳ５０８にてＹＥＳ）、処理はステップＳ５１０へと移される。もしそうでないと（ステップＳ５０８にてＮＯ）、処理はステップＳ５２０へと移される。
【００４９】
ステップＳ５１０にて、第１判断部４１４０は、ステップＳ５０６にて算出された値の符号がプラスか否かを判断する（ステップＳ５１０）。符号がプラスと判断した場合には（ステップＳ５１０にてＹＥＳ）、処理はステップＳ５１２へと移される。もしそうでないと（ステップＳ５１０にてＮＯ）、処理はステップＳ５１４へと移される。
【００５０】
ステップＳ５１２にて、第１生成部４１８０は、単調化装置３０６に対し、第１の制御信号を出力する。第１の制御信号の出力には、Ｉ／Ｏ３３６が使用される。このとき出力される第１の制御信号は、単調化装置３０６の位置を図１に示すＸ軸方向に移動させるためのものである。
【００５１】
ステップＳ５１４にて、第２生成部４１８２は、単調化装置３０６に対し第１の制御信号を出力する。このとき出力される制御信号は、図１のＸ軸の負の方向に単調化装置を移動させるためのものである。
【００５２】
ステップＳ５２０にて、Ｉ／Ｏ３３６は、測定器３１０からプロファイルデータを受付ける。プロファイルデータが受付けられると、ＣＰＵ３３８の制御により、メモリ３３２はプロファイルデータを記憶する。プロファイルデータが記憶された後、第１生成部４１８０と第２生成部４１８２とは、第１の制御信号の生成をいったん停止する。
【００５３】
ステップＳ５２２にて、第１算出部４１２０は、内部領域の疑似積分値を算出する。第２算出部４１２２は、外部領域の疑似積分値を算出する。
【００５４】
ステップＳ５２４にて、第３判断部４１６０と第４判断部４１６２とは、それぞれ疑似積分値の差を算出する。
【００５５】
ステップＳ５２６にて、第３判断部４１６０は、疑似積分値の差が第３の閾値以上か否かを判断する。併せて第４判断部４１６２は、疑似積分値の差が第４の閾値以下か否かを判断する。これらの判断により、要件判断部４１６は、算出された疑似積分値の差が閾値以上か否かを判断することとなる。閾値以上と判断された場合には（ステップＳ５２６にてＹＥＳ）、もしそうでなければ（ステップＳ５２６にてＮＯ）、処理はステップＳ５３０へと移される。
【００５６】
ステップＳ５２８にて、第３判断部４１６０は、ステップＳ５２４にて算出された値の符号がプラスか否かを判断することとなる。符号がプラスと判断した場合には（ステップＳ５２８にてＹＥＳ）、処理はステップＳ５３２へと移される。もしそうでないと（ステップＳ５２８にてＮＯ）、処理はステップＳ５３４へと移される。
【００５７】
ステップＳ５３０にて、ＣＰＵ３３８は、被加工物に対する加工が終了したか否かを判断する。加工が終了したと判断した場合には（ステップＳ５３０にてＹＥＳ）、処理は終了する。もしそうでないと（ステップＳ５３０にてＮＯ）、処理はステップＳ５０２へと移される。
【００５８】
ステップＳ５３２にて、距離信号生成部４２０は、レーザ光の照射面積が大きくなるように、調整器３０４に対し、第１の制御信号を出力する。ステップＳ５３４にて、距離信号生成部４２０は、レーザ光の径が小さくなるように、第２の制御信号を出力させる。
【００５９】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、レーザ加工装置の動作について説明する。
【００６０】
［回折型光学素子の中心に対し、レーザ光の中心がＸ軸の正の方向にずれている場合］
ＣＰＵ３３８は、レーザ発振器３０２に対してレーザ光の出力を開始させる（ステップＳ５００）。出力が開始されると、メモリ３３２は、プロファイルデータを記憶する（ステップＳ５０２）。プロファイルデータが記憶されると、傾向算出部４１０は、照射されたレーザ光の強度の分布における、中点と重心とをメモリ３３２に記憶させる（ステップＳ５０４）。値が記憶されると、傾向算出部４１０は、中点と重心との差を算出する（ステップＳ５０６）。
【００６１】
差が算出されると、範囲判断部４１４は、ステップＳ５０６にて算出された差が第１の閾値以上か否かを判断する（ステップＳ５０８）。
【００６２】
図９は、レーザ光の強度分布を表わす図である。図９のうち下半分の部分は図１に示すＸ軸に対するレーザ光の強度の分布を表わす。この部分の横軸は図１に示すＸ軸を表わす。この部分の縦軸は、レーザ光の強度を表わす。図９のうち上半分の部分は、レーザ光の強度の分布を線の間隔で表わす。線の間隔が広い部分ほど、レーザ光の強度は大きい。この部分の横軸は図１に示すＸ軸を表わす。この部分の縦軸は図１におけるＹ軸を表わす。レーザ光の強度の分布が図９に示す分布となっている場合、レーザ光の光軸は、回折型光学素子の中心に対して図１に示すＸ軸方向にずれている。図１０は、このことを表わす概念図である。図１０の横軸は、図１に示すＸ軸を示す。図１０の縦軸は、図１に示すＹ軸を示す。図１０に示す２つの円のうち、内側の円はレーザ光を表わす。外側は回折型光学素子を表わす。
【００６３】
この場合、算出された値は第１の閾値以上とすると（ステップ５０８にてＹＥＳ）、範囲判断部４１４は、算出された差の符号がプラスか否かを判断する（ステップＳ５１０）。レーザ光の強度の分布が図９に示す分布となっている場合、符号はプラスになるので（ステップＳ５１０にてＹＥＳ）、第１生成部４１８０は、単調化装置３０６に対し、第１の制御信号を出力する。これにより、単調化装置３０６は図１に示すＸ軸の進行方向に回折型光学素子を移動させる（ステップＳ５１２）。
【００６４】
回折型光学素子の位置が移動されると、ステップＳ５０２からステップＳ５０６までの処理を経て、範囲判断部４１４は、ステップＳ５０６にて算出された差が第１の閾値以上か否かを判断する（ステップＳ５０８）。
【００６５】
図１１は、図１に示すＸ軸に対するレーザ光の強度の分布を表わす図である。図１１の横軸は図１に示すＸ軸を表わす。図１１の縦軸は、レーザ光の強度を表わす。レーザ光の強度の分布が図１１に示す分布となっている場合、レーザ光の光軸は、回折型光学素子の中心に一致している。図１２は、このことを表わす概念図である。図１２の横軸は、図１に示すＸ軸を示す。図１２の縦軸は、図１に示すＹ軸を示す。図１２に示す２つの円のうち、内側の円はレーザ光を表わす。外側は回折型光学素子を表わす。
【００６６】
ステップＳ５１２の処理により、回折型光学素子の中心にレーザ光の光軸が一致したとすると、ステップＳ５０６にて算出された差が第１の閾値を下回る。図１１の図が表わすように、中点と重心とが一致するためである。ステップＳ５０６にて算出された差が第１の閾値を下回るので（ステップＳ５０８にてＮＯ）、ＣＰＵ３３８は、メモリ３３２にプロファイルデータを記憶させる（ステップＳ５２０）。プロファイルデータが記憶されると、強度算出部４１２は、外部領域の疑似積分値と内部領域の疑似積分値とを算出する（ステップＳ５２２）。外部領域の疑似積分値と内部領域の疑似積分値とが算出されると、要件判断部４１６は、疑似積分値の差を算出する（ステップＳ５２４）。差が算出されると、要件判断部４１６は、算出された差が第３の閾値以上か否かを判断する（ステップＳ５２６）。算出された差が第３の閾値以上となる場合には、図１に示すＸ軸に対するレーザ光の強度の分布を表わす線がカーブを描く。算出された差が第３の閾値を下回る場合には、その線が直線を描く。これにより、図１１に示す場合には、算出された差が第３の閾値を下回るので（ステップＳ５２６にてＮＯ）、ＣＰＵ３３８は、被加工物に対する加工が終了したか否かを判断する（ステップＳ５３０）。当初、加工は終了していないので（ステップＳ５３０にてＮＯ）、ステップＳ５０２からステップＳ５３０までの処理が繰返される。その後、加工が終了すると（ステップＳ５３０にてＹＥＳ）、処理は終了する。
【００６７】
［回折型光学素子の中心に対し、レーザ光の中心がＸ軸の負の方向にずれている場合］
ステップＳ５００からステップＳ５０６までの処理を経て、範囲判断部４１４は、ステップＳ５０６にて算出された差が第１の閾値以上か否かを判断する（ステップＳ５０８）。
【００６８】
図１３は、図１に示すＸ軸に対するレーザ光の強度の分布を表わす図である。図１３の横軸は図１に示すＸ軸を表わす。図１３の縦軸は、レーザ光の強度を表わす。レーザ光の強度の分布が図１３に示す分布となっている場合、レーザ光の光軸は、回折型光学素子の中心に対して図１に示すＸ軸方向とは逆の方向にずれている。図１４は、このことを表わす概念図である。図１４の横軸は、図１に示すＸ軸を示す。図１４の縦軸は、図１に示すＹ軸を示す。図１４に示す２つの円のうち、内側の円はレーザ光を表わす。外側は回折型光学素子を表わす。
【００６９】
この場合、算出された値は第１の閾値以上とすると（ステップ５０８にてＹＥＳ）、範囲判断部４１４は、算出された差の符号がプラスか否かを判断する（ステップＳ５１０）。レーザ光の強度の分布が図１３に示す分布となっている場合、符号はマイナスになるので（ステップＳ５１０にてＮＯ）、第２生成部４１８２は、単調化装置３０６に対し第１の制御信号を出力する。これにより、単調化装置３０６は図１に示すＸ軸の進行方向とは逆の方向に回折型光学素子を移動させる（ステップＳ５１４）。
【００７０】
［レーザ光のビーム径が適正値に比べ大きすぎる場合］
ステップＳ５００からステップＳ５０６までの処理を経て、範囲判断部４１４は、ステップＳ５０６にて算出された差が第１の閾値以上か否かを判断する（ステップＳ５０８）。この場合、ステップＳ５０６にて算出された差が第１の閾値を下回るとすると（ステップＳ５０８にてＮＯ）、ステップＳ５２０からステップＳ５２４までの処理を経て、要件判断部４１６は、算出された差が第３の閾値以上か否かを判断する（ステップＳ５２６）。
【００７１】
図１５は、レーザ光の強度分布を表わす図である。図１５のうち下半分の部分は図１に示すＸ軸に対するレーザ光の強度の分布を表わす。この部分の横軸は図１に示すＸ軸を表わす。この部分の縦軸は、レーザ光の強度を表わす。図１５のうち上半分の部分は、レーザ光の強度の分布を線の間隔で表わす。線の間隔が広い部分ほど、レーザ光の強度は大きい。この部分の横軸は図１に示すＸ軸を表わす。この部分の縦軸は図１におけるＹ軸を表わす。レーザ光の強度の分布が図１５に示す分布となっていることは、レーザ光の断面の差渡しすなわちビーム径が適正値に比べ大きすぎることを表わす。図１６は、このことを表わす概念図である。図１６の横軸は、図１に示すＸ軸を示す。図１６の縦軸は、図１に示すＹ軸を示す。図１６に示す２つの円のうち、内側の円はレーザ光を表わす。外側は回折型光学素子を表わす。
【００７２】
レーザ光の強度の分布が図１５に示す分布となっている場合、算出された差は第３の閾値以上となるので（ステップＳ５２６にてＹＥＳ）、要件判断部４１６は、算出された差の符号がプラスか否かを判断する（ステップＳ５２８）。この場合、符号がマイナスとすると（ステップＳ５２８にてＮＯ）、距離信号生成部４２０は、レーザ光の径が小さくなるように、第２の制御信号を出力させる。調整器３０４は、レンズ間の距離を小さくすることにより、ビーム径を小さくさせる（ステップＳ５３４）。
【００７３】
［レーザ光のビーム径が適正値に比べ小さすぎる場合］
ステップＳ５００からステップＳ５２４までの処理を経て、要件判断部４１６は、算出された差が第３の閾値以上か否かを判断する（ステップＳ５２６）。
【００７４】
図１７は、図１に示すＸ軸に対するレーザ光の強度の分布を表わす図である。図１７の横軸は図１に示すＸ軸を表わす。図１７の縦軸は、レーザ光の強度を表わす。レーザ光の強度の分布が図１７に示す分布となっていることは、レーザ光のビーム径が適正値に比べ小さすぎることを表わす。図１８は、このことを表わす概念図である。図１８の横軸は、図１に示すＸ軸を示す。図１８の縦軸は、図１に示すＹ軸を示す。図１８に示す２つの円のうち、内側の円はレーザ光を表わす。外側は回折型光学素子を表わす。
【００７５】
レーザ光の強度の分布が図１７に示す分布となっている場合、算出された差は第３の閾値以上となるので（ステップＳ５２６にてＹＥＳ）、要件判断部４１６は、算出された差の符号がプラスか否かを判断する（ステップＳ５２８）。この場合、符号がプラスとすると（ステップＳ５２８にてＹＥＳ）、距離信号生成部４２０は、ビーム径を大きくするように、第２の制御信号を調整器３０４に出力する。調整器３０４は、レンズ間の距離を大きくすることにより、ビーム径を大きくさせる（ステップＳ５３２）。
【００７６】
以上のようにして、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、レーザ光線の強度分布を表わす複数の値に基づき、レーザ光の径や回折型光学素子の位置が適切か否かを判断する。本実施の形態に係るレーザ加工装置は、レーザ光の径や回折型光学素子の位置が適切でない場合、それらを最適化するための制御を実施する。これにより、レーザ加工装置の振動や熱レンズ現象などによりレーザ光線が悪影響を受けた場合でも、短時間にその影響を解消できる。その結果、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制することにより良好な加工面を得ることができるレーザ加工装置を提供することができる。
【００７７】
また、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、レーザ光の強度に対するそのレーザ光を受けた部分の分布に関する傾向を算出し、それらに基づいて制御を実施する。これにより、回折型光学素子を通過したレーザ光の性質に基づいて、レーザ光の径や回折型光学素子の位置が適切か否かを判断できる。
【００７８】
また、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、測定器３１０が受けたレーザ光のいずれかの差渡しの中点と、その差渡しにおけるレーザ光の強度の重心とに基づいて、レーザ光の光軸と回折型光学素子の位置との関係を最適化する。測定器３１０が受けたレーザ光のいずれかの差渡しの中点とその差渡しにおけるレーザ光の強度の重心との関係は、レーザ光の強度の分布によく対応している。また、その中点と重心とは、算出が容易な値である。これにより、制御装置３１２は、レーザ光の強度の分布がどのようになっているかということを簡単かつ的確に判断できる。その結果、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を迅速かつ的確に抑制できる、レーザ加工装置を提供することができる。
【００７９】
また、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、擬似積分値に基づいて、レーザ光の差渡しの長さすなわちレーザ光の径を最適化する。擬似積分値同士の関係は、レーザ光の差渡しの長さによく対応している。これにより、制御装置３１２は、レーザ光の差渡しの距離が最適か否か、最適でないとすれば長すぎるのか短すぎるのかを的確に判断できる。その結果、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を的確に抑制できる、レーザ加工装置を提供することができる。
【００８０】
また、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、擬似積分値の差と閾値との関係に基づいて、レーザ光の差渡しの長さすなわちレーザ光の径を最適化する。擬似積分値の差と閾値との関係は、制御装置３１２にとってある要件を満たすか否かの判断が容易な関係である。これにより、制御装置３１２は、レーザ光の差渡しの距離が最適か否か、最適でないとすれば長すぎるのか短すぎるのかを的確かつ迅速に判断できる。その結果、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を的確かつ迅速に抑制できる、レーザ加工装置を提供することができる。
【００８１】
また、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、レーザ光の照射を受けた領域のいずれかの差渡し上の部分における、レーザ光の強度と差渡し上の複数の部分の位置とを表わす情報を、強度情報として用いる。上述した中点や重心は、そのような情報以外の情報によって算出されたものであってもよいが、本実施の形態の場合、そのような情報が強度情報として用いられるので、測定器３１０のどの部分にレーザ光が照射されたかということを制御装置３１２は容易に判断できる。
【００８２】
また、本実施の形態に係るレーザ加工装置は、回折型光学素子の位置を移動させることにより、回折型光学素子の位置に対するレーザ光の光軸の位置を調節する。これにより、レーザ光の光源の方向を変更することよりも、容易に光軸の位置を最適化できる。その結果、レーザ加工装置の振動やいわゆる熱レンズ効果などの影響を抑制することにより良好な加工面を容易に得ることができるレーザ加工装置を提供することができる。
【００８３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を表わす図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る調整器の構成を表わす図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る制御装置の構成を表わす図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るＣＰＵが担当する機能を表わす機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る単調化装置の構成を表わす概念図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る測定器の構成を表わす概念図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るレーザ光の調整処理の制御の手順を示す第１のフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係るレーザ光の調整処理の制御の手順を示す第２のフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態に係るレーザ光の強度分布を表わす第１の図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係るレーザ光の光軸の、回折型光学素子の中心に対するずれを表わす第１の概念図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係るレーザ光の強度分布を表わす第２の図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係るレーザ光の光軸が回折型光学素子の中心に対してずれていないことを表わす概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るレーザ光の強度分布を表わす第３の図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係るレーザ光の光軸の、回折型光学素子の中心に対するずれを表わす第２の概念図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係るレーザ光の強度分布を表わす第４の図である。
【図１６】本発明の実施の形態に係るレーザ光の断面の差渡しが最適値に比べ大きすぎることを表わす概念図である。
【図１７】本発明の実施の形態に係るレーザ光の強度分布を表わす第５の図である。
【図１８】本発明の実施の形態に係るレーザ光の断面の差渡しが最適値に比べ小さすぎることを表わす概念図である。
【符号の説明】
【００８５】
３０  レーザ加工装置、３０２  レーザ発振器、３０４  調整器、３０６  単調化装置、３０８  ビームウェッジ、３１０  測定器、３１２  制御装置、３１４  テーブル、３２０  第１レンズ、３２２  第２レンズ、３２４  変更機構、３２６，３７６  制御回路、３３０  キーボード、３３２  メモリ、３３４  ディスプレイ、３３６  Ｉ／Ｏ、３３８  ＣＰＵ、３７０  回折型光学素子、３７２  Ｘ駆動装置、３７４  Ｙ駆動装置、３８０  フォトディテクタ、３８２  出力回路、３８４  電線、４００  対応値算出部、４０２  個別判断部、４０４  信号生成部、４１０  傾向算出部、４１２  強度算出部、４１４  範囲判断部、４１６  要件判断部、４１８  位置信号生成部、４２０  距離信号生成部、４１００  中点算出部、４１０２  重心算出部、４１０４  座標算出部、４１２０  第１算出部、４１２２  第２算出部、４１４０  第１判断部、４１４２  第２判断部、４１６０  第３判断部、４１６２  第４判断部、４１８０  第１生成部、４１８２  第２生成部、４２００  第３生成部、４２０２  第４生成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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