(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の照射面に対して垂直にレーザ光を照射するレーザ装置と、
前記レーザ光が照射される前記照射面の照射スポット部の実温度を前記照射スポット部が放出する赤外線量を検出することによって測定する赤外線カメラ装置と、
を用いて、試料のレーザ光吸収率を測定する方法であって、
前記赤外線カメラ装置によって、前記レーザ光の照射前、及び照射中における前記照射スポット部の前記実温度を測定する実温度測定工程と、
前記レーザ装置の照射条件、前記試料のレーザ光吸収率、及び前記レーザ光の前記照射スポット部への照射により昇温する前記照射スポット部における昇温温度を規定する理論的な関係を用いて、前記レーザ光吸収率を複数の仮定レーザ光吸収率とした場合に、前記レーザ装置の実照射条件に基づいて複数の理論昇温温度を算出する理論昇温温度算出工程と、
前記実温度と前記複数の理論昇温温度とに基づき前記試料の実レーザ光吸収率を算出する実吸収率算出工程と、
を備え、
前記実温度測定工程は、前記レーザ光の照射開始からの照射時間と前記照射スポット部の前記実温度との間の関係である変化量特性を表す実温度グラフを作成し、
前記理論昇温温度算出工程は、前記レーザ光の前記照射開始からの前記照射時間と算出した前記複数の理論昇温温度との間の関係である変化量特性を表す複数の理論グラフを前記複数の仮定レーザ光吸収率ごとに作成し、
前記実吸収率算出工程は、前記実温度グラフと前記複数の理論グラフとを比較し、前記複数の理論グラフのうち、前記実温度グラフにおける全域の前記照射時間のうちの一部に対応する前記変化量特性同士が最も一致するグラフを選択し、選択した前記グラフにおける前記仮定レーザ光吸収率を前記試料の前記実レーザ光吸収率とする、レーザ光吸収率測定方法。
【請求項２】
前記実温度グラフ及び前記複数の理論グラフの前記変化量特性は、それぞれ開始側の部分である傾きが大きな立ち上がり部分と、前記変化量特性の傾きが小さな平行近似部分と、前記立ち上がり部分と前記平行近似部分とを接続する変曲部と、を備え、
前記実吸収率算出工程において、前記実温度グラフと前記複数の理論グラフとを比較する場合、比較する部分は、前記立ち上がり部分同士、前記平行近似部分同士及び前記変曲部同士の何れか一つである、請求項１に記載のレーザ光吸収率測定方法。
【請求項３】
前記レーザ光の照射開始前における前記照射スポット部の前記実温度を基準実温度と定義すると、
前記実温度グラフ及び前記複数の理論グラフは、それぞれ前記基準実温度からの昇温温度の前記変化量特性であり、
前記実吸収率算出工程において、前記実温度グラフ及び前記複数の理論グラフは、前記実温度グラフの前記基準実温度と前記複数の理論グラフの開始点とを一致させた状態で比較される、請求項１又は２に記載のレーザ光吸収率測定方法。
【請求項４】
前記実温度測定工程では、前記照射スポット部の前記実温度が、前記赤外線カメラ装置により前記照射スポット部が複数の領域に分割された状態で前記赤外線カメラ装置により各前記領域ごとに測定され、
前記理論昇温温度算出工程では、前記複数の理論昇温温度が、前記レーザ装置の前記照射条件である各前記領域ごとの前記レーザ光の照射出力に基づき算出される、請求項１−３の何れか１項に記載のレーザ光吸収率測定方法。
【請求項５】
前記実吸収率算出工程において、前記実レーザ光吸収率は、分割された各前記領域ごとに算出される各実レーザ光吸収率の平均値として算出される、請求項４に記載のレーザ光吸収率測定方法。
【請求項６】
前記実吸収率算出工程において、前記実レーザ光吸収率は、分割された各前記領域ごとに算出される、請求項４に記載のレーザ光吸収率測定方法。
【請求項７】
前記赤外線カメラ装置は、前記照射面における前記レーザ光の反射レーザ光が含む赤外線を前記赤外線カメラ装置が検出しないよう前記反射レーザ光の前記赤外線を遮断する遮断部を備える、請求項１−６の何れか１項に記載のレーザ光吸収率測定方法。
【請求項８】
前記試料の前記照射面は、前記レーザ光の前記照射前において非研磨状態である、請求項１−７の何れか１項に記載のレーザ光吸収率測定方法。
【請求項９】
前記レーザ光吸収率測定方法では、
前記レーザ光以外の熱源による前記照射スポット部への熱の伝達を遮断する第一レーザ光吸収率補正部を備える、請求項１−８の何れか１項に記載のレーザ光吸収率測定方法。
【請求項１０】
前記レーザ光吸収率測定方法では、
前記実吸収率算出工程において、前記レーザ光以外の熱源により前記照射スポット部へ伝達された熱の伝達分を演算により除外する第二レーザ光吸収率補正部を備える、請求項１−８の何れか１項に記載のレーザ光吸収率測定方法。
【請求項１１】
試料が有する実レーザ光吸収率に基づきレーザ装置の照射条件であるレーザ光の照射出力及び前記レーザ光の照射時間の少なくとも一方を制御して前記試料を前記レーザ光の照射により加工するレーザ加工方法であって、
請求項１−１０の何れか１項に記載の前記レーザ光吸収率測定方法で測定した前記試料の前記実レーザ光吸収率に基づき前記レーザ光の前記照射条件をフィードバックし前記試料を加工する、レーザ加工方法。
【請求項１２】
試料のレーザ光吸収率を測定するレーザ光吸収率測定装置であって、
前記試料の照射面に対して垂直にレーザ光を照射するレーザ装置と、
前記レーザ光が照射される前記照射面の照射スポット部の実温度を前記照射スポット部が放出する赤外線量を検出することによって測定する赤外線カメラ装置と、
前記レーザ光の照射を制御するとともに、前記赤外線カメラ装置の作動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記赤外線カメラ装置と接続され前記赤外線カメラ装置によって、前記レーザ光の照射前、及び照射中における前記照射スポット部の前記実温度を測定する実温度測定部と、
前記レーザ装置の照射条件、前記試料のレーザ光吸収率、及び、前記レーザ光の前記照射スポット部への照射により昇温する前記照射スポット部における昇温温度を規定する理論的な関係を用いて、前記レーザ光吸収率を複数の仮定レーザ光吸収率とした場合に、前記レーザ装置の実照射条件に基づいて複数の理論昇温温度を算出する理論昇温温度算出部と、
前記実温度と前記複数の理論昇温温度とに基づき前記試料の実レーザ光吸収率を算出する実吸収率算出部と、
を備え、
前記実温度測定部は、前記レーザ光の照射開始からの照射時間と前記照射スポット部の前記実温度との間の関係である変化量特性を表す実温度グラフを作成し、
前記理論昇温温度算出部は、前記レーザ光の前記照射開始からの前記照射時間と算出した前記複数の理論昇温温度との間の関係である変化量特性を表す複数の理論グラフを前記複数の仮定レーザ光吸収率ごとに作成し、
前記実吸収率算出部は、前記実温度グラフと前記複数の理論グラフとを比較し、前記複数の理論グラフのうち、前記実温度グラフにおける全域の前記照射時間のうちの一部に対応する前記変化量特性同士が最も一致するグラフを選択し、選択した前記グラフにおける前記仮定レーザ光吸収率を前記試料の前記実レーザ光吸収率とする、レーザ光吸収率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光吸収率測定方法、レーザ光吸収率測定装置、及び測定した実レーザ光吸収率に基づくレーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を金属部材の表面に照射し吸収させることによって金属部材を加熱する技術がある。金属部材を加熱することにより、熱処理、金属部材の切断、及び金属部材同士の接合等を行なうことができる。このとき、照射されるレーザ光は、各レーザ光に対応する各金属部材に固有の吸収率（レーザ光吸収率）に応じて、各金属部材に吸収される。そして、吸収されたレーザ光が金属部材内で熱に変換され金属部材を加熱する。このため、レーザ光を金属部材（の照射面）に照射し所望の温度まで加熱する際、所望の温度とするまでの時間をできるだけ短縮させるためには、金属部材の吸収率を正確に把握し、把握した正確な吸収率に基づき、レーザ光の照射出力、及び照射時間を設定することが非常に重要である。
【０００３】
しかしながら、通常、金属部材に対するレーザ光の吸収率は、様々な変動要因を有している。吸収率の変動要因としては、例えば、レーザ光が照射される照射面の面粗さ、照射面に付着している付着物（油等）の量や付着態様、及びレーザ光の波長と金属部材との相性等が挙げられる。これらをすべて精度よく把握することは非常に困難である。
【０００４】
これに対し、非特許文献１には、実際に吸収率を簡易に測定する手法が開示されている。非特許文献１では、試料の照射面に対し、所定の照射出力及び照射時間でレーザ光を照射する。そして、このときに昇温する試料の温度を熱電対によって測定する。熱電対は、試料の下面、即ちレーザ光が照射される照射面と背向する面に接触させ、照射面から伝導してくる熱を測定し、照射面の温度を推定している。そして、熱電対によって実際に測定した実温度と、演算によって得るレーザ光の所定の照射出力及び照射時間の照射によって上昇すべき試料の理論上の上昇温度とを比較する。
【０００５】
ここで、試料の理論上の上昇温度とは、試料の吸収率を暫定で設定し、レーザ光を所定の照射出力で、所定の照射時間だけ照射した場合に上昇すべき試料の計算上の上昇温度である。このとき、実温度と、理論上の上昇温度とが一致していなければ暫定で設定した吸収率が間違っていることになる。そこで、実温度と、理論上の上昇温度とが一致するよう吸収率を変更し、変更した吸収率を試料の吸収率とするものである。そして、以降のレーザ光の照射の設定は、変更した吸収率に基づき行なうことで、効率のよいレーザ光の照射ができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】安永暢男、外４名、「cwCO2レーザ光による熱・光学特性の測定」、精密機械、公益社団法人精密工学会、1985年12月5日、Vol. 51 (1985) No. 12 P 2253、p. 91―96
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１に記載される技術では、試料の温度測定に接触式の熱電対を適用している。熱電対は、試料に接触した一箇所のみを測定するのみであり、昇温する一定の広い範囲の温度上昇を測定できない。また、熱電対は、レーザ光が照射される照射面の背向側の面に接触し、背向側の面の温度を測定している。このため、照射面の温度上昇特性を精度よく測定することは困難である。また、熱電対は、自身の温度の変化によって精度が変動する特性を有している。このため、常に精度よく温度の測定ができるとはいえない。これらにより、非特許文献１に記載される技術では、試料の吸収率を精度よく測定することは困難である。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、精度よく金属部材の吸収率を測定することができるレーザ光吸収率測定方法、レーザ光吸収率測定装置及び測定したレーザ光吸収率に基づくレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係るレーザ光吸収率測定方法は、試料の照射面に対して垂直にレーザ光を照射するレーザ装置と、前記レーザ光が照射される前記照射面の照射スポット部の実温度を前記照射スポット部が放出する赤外線量を検出することによって測定する赤外線カメラ装置と、を用いて、試料のレーザ光吸収率を測定する。前記赤外線カメラ装置によって、前記レーザ光の照射前、及び照射中における前記照射スポット部の前記実温度を測定する実温度測定工程と、前記レーザ装置の照射条件、前記試料のレーザ光吸収率、及び前記レーザ光の前記照射スポット部への照射により昇温する前記照射スポット部における昇温温度を規定する理論的な関係を用いて、前記レーザ光吸収率を複数の仮定レーザ光吸収率とした場合に、前記レーザ装置の実照射条件に基づいて複数の理論昇温温度を算出する理論昇温温度算出工程と、前記実温度と前記複数の理論昇温温度とに基づき前記試料の実レーザ光吸収率を算出する実吸収率算出工程と、を備え、前記実温度測定工程は、前記レーザ光の照射開始からの照射時間と前記照射スポット部の前記実温度との間の関係である変化量特性を表す実温度グラフを作成し、前記理論昇温温度算出工程は、前記レーザ光の前記照射開始からの前記照射時間と算出した前記複数の理論昇温温度との間の関係である変化量特性を表す複数の理論グラフを前記複数の仮定レーザ光吸収率ごとに作成し、前記実吸収率算出工程は、前記実温度グラフと前記複数の理論グラフとを比較し、前記複数の理論グラフのうち、前記実温度グラフにおける全域の前記照射時間のうちの一部に対応する前記変化量特性同士が最も一致するグラフを選択し、選択した前記グラフにおける前記仮定レーザ光吸収率を前記試料の前記実レーザ光吸収率とする。
【００１０】
このように、上記態様においては、レーザ光を照射する試料の照射面の実温度を赤外線カメラ装置によって非接触状態で直接測定する。なお、このとき、照射面に照射するレーザ光は照射面に対して垂直である。ただし、ここでいう垂直とは、照射面に対して９０°である場合に限らず、９０°近傍の角度も含む。これにより、レーザ光が照射される照射面ではなく、照射面の配向面に熱電対を接触させて試料の温度を測定する従来技術と比較して、レーザ光の照射により昇温する試料の昇温特性を精度よく測定できる。
【００１１】
そして、精度よく測定された実温度と、理論昇温温度算出工程により算出した複数の理論昇温温度とに基づき試料の実レーザ光吸収率を算出する。具体的には、精度よく測定された実温度と、複数の理論昇温温度とを比較する。複数の理論昇温温度は、レーザ装置の照射条件、試料のレーザ光吸収率、及びレーザ光の照射スポット部への照射により昇温する昇温温度を規定する理論的な関係（式）を用いて、レーザ光吸収率を複数の仮定レーザ光吸収率とした場合に、レーザ装置の実照射条件に基づいて算出される。そして、算出された複数の理論昇温温度のうち最も実温度に近い理論昇温温度を抽出し、当該理論昇温温度特性の算出に使用された仮定レーザ光吸収率を試料の実レーザ光吸収率とする。このように、赤外線カメラ装置によって精度よく測定された実温度と、算出する理論昇温温度とに基づき実レーザ光吸収率を算出するので、精度のよい実レーザ光吸収率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】金属材料別のレーザ光の波長と吸収率との関係を示すグラフである。
【図２】実施形態に係るレーザ光吸収率測定装置の概要図である。
【図３】照射スポット部を複数の領域に分割した際における各領域のイメージ図である。
【図４】照射スポット部における実際に測定した実温度と照射時間との関係を示すグラフＣである。
【図５】照射スポット部における算出した理論上の理論上昇温度と照射時間との関係を示すグラフＤ（Ｄ１〜Ｄ４）である。
【図６】グラフＣとグラフＤとの比較をした状態を説明する図である。
【図７】第一実施形態に係るレーザ光吸収率測定方法のフローチャート１である。
【図８】第一実施形態に係るレーザ加工方法のフローチャート２である。
【図９】レーザ加工方法を実施する際におけるレーザ光吸収率測定装置１０の構成を説明する図である。
【図１０】第四実施形態における断熱材を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜１．第一実施形態＞
（１−１．概要）
まず、本発明の第一実施形態に係るレーザ光吸収率測定方法及びレーザ光吸収率測定装置の概要について説明する。レーザ光吸収率測定方法（及びレーザ光吸収率測定装置）は、レーザ光の照射により、例えば、熱処理が施される金属部材の吸収率（以降、レーザ光吸収率εと称す）を精度よく測定して把握することを目的とする。精度よくレーザ光吸収率εを把握することにより、例えば、熱処理を行なうためレーザ光を金属部材の照射面に照射する際、把握した精度のよいレーザ光吸収率εに基づいてレーザ光の照射条件である照射出力Ｐ及び照射時間τを設定することできる。これにより、金属部材を所望の時間内で効率よく所望の温度まで昇温させて熱処理を速やかに行なうことができる。なお、熱処理の種類については限定しない。
【００１４】
（１−２.金属部材の吸収率について）
ここで、まず金属部材の吸収率について説明しておく。レーザ光は、金属部材の表面（照射面）に照射され、照射面から内部に吸収されることによって熱エネルギーに変換されて金属部材を加熱する。このようにして、金属部材を所望の温度まで加熱し、公知の熱処理、金属部材の切断、及び金属部材同士の接合等を行なうことができる。
【００１５】
このとき、照射されるレーザ光は、参考例として例示する図１に示すように、各レーザ光の波長に対応する各金属部材に固有のレーザ光吸収率εに応じて、各金属部材に吸収される。レーザ光を金属部材の照射面に照射し、所望の温度まで加熱する際に、照射面を所望の温度とするまでの時間をできるだけ短縮させるためには、この金属部材の吸収率を正確に把握し、把握した正確な吸収率に基づき、レーザ光の照射出力Ｐ、及び照射時間τを設定することが非常に重要となる。
【００１６】
しかしながら、金属部材に対するレーザ光のレーザ光吸収率εは、様々な変動要因を有している。レーザ光吸収率εの変動要因としては、例えば、レーザ光が照射される金属部材の照射面の面粗さ、照射面に付着している付着物（油等）の量や付着態様、及びレーザ光の波長と金属部材との相性等が挙げられる。しかし、これらをすべて精度よく把握し、レーザ光吸収率εを正確に求めることは非常に困難である。
【００１７】
そこで、発明者は、従来技術とは異なる新たな方法によって、レーザ光吸収率εを、実測して求める方法（レーザ光吸収率測定方法）及び装置（レーザ光吸収率測定装置）を考えた。なお、ここでいう従来技術とは、精密工学会のＪＳＰＥ−５１−１２（‘８５−１２−２２５３）に公開される技術であり、熱電対によってレーザ光が照射された試料の温度を測定し、測定した試料の温度に基づいてレーザ光吸収率εを測定する技術である。以下において、レーザ光吸収率測定方法、及びレーザ光吸収率測定装置について詳細に説明する。なお、説明の都合上、レーザ光吸収率測定装置から説明する。
【００１８】
（１−３.レーザ光吸収率測定装置の構成）
図２に示すレーザ光吸収率測定装置１０は、試料６２にレーザ光Ｌ１を照射することによって試料６２のレーザ光吸収率（実レーザ光吸収率εｒ）を測定する装置である。このとき、試料６２は、試料６２によって実レーザ光吸収率εｒを求めた後に熱処理等のためレーザ照射を行なう金属部材と同じ材質、形状及び仕様であることが好ましい。本実施形態においては、金属部材及び試料６２は、ともにＳＵＪ（ＪＩＳ  Ｇ  ４８０５）とする。ただし、ＳＵＪは一例であって、レーザ加工が可能な材料であればどうような物でもよい。
【００１９】
また、試料６２の照射面６２ａは、レーザ光Ｌ１の照射前において、研磨がされていない非研磨状態であるものとする。このため、照射面６２ａでは、研磨された鏡面状態の場合よりもレーザ光Ｌ１が吸収されやすくなる。これにより、照射したレーザ光Ｌ１を照射面６２ａに吸収させ、昇温させることによって試料６２の実レーザ光吸収率εｒを求める本発明にとって精度のよい結果を得やすくなる。なお、実レーザ光吸収率εｒの詳細については、後述する。
【００２０】
図２に示すように、レーザ光吸収率測定装置１０は、レーザ装置２０と、赤外線カメラ装置３０と、制御部４０と、を備える。レーザ装置２０は、レーザ発振器２１、レーザヘッド２２、及び筐体２３を備える。レーザヘッド２２は、筐体２３内に配置される。
【００２１】
本実施形態において、レーザ発振器２１は、半導体レーザの発振器である。レーザ発振器２１が発振するレーザ光Ｌ１の波長は、１０５０ｎｍ（１．０５μｍ）前後である。また、レーザ発振器２１は、制御部４０の制御によって出力の変更が可能となっている。
【００２２】
なお、レーザ発振器２１は、半導体レーザの発振器に限らず、ＣＯ２レーザの発振器であってもよい。また、レーザ発振器２１は、ＹＡＧレーザに代表される近赤外波長のレーザ光を発振する発振器でもよい。ただし、各レーザ光の波長は０．７μｍ〜２．５μｍの範囲にあることが好ましい。レーザ発振器２１は、レーザ発振器２１から発振されたレーザ光Ｌ１をレーザヘッド２２に伝送する光ファイバ２５を備える。
【００２３】
図２に示すように、筐体２３内に配置されるレーザヘッド２２は、試料６２の照射面６２ａから距離Ｘを隔て、且つ試料６２の照射面６２ａに対向して配置される。つまり、レーザヘッド２２から照射されるレーザ光Ｌ１は、照射面６２ａに対して垂直に照射される。ただし、ここでいう垂直とは、照射面６２ａに対して９０°である場合に限らず、９０°近傍の角度も含む。レーザ光Ｌ１の照射角度の詳細については、後述する。
【００２４】
レーザヘッド２２は、コリメートレンズ２４、ミラー２６、及びｆθレンズ２７を有している。コリメートレンズ２４は、光ファイバ２５から出射されたレーザ光Ｌ１をコリメートして平行光に変換する。ミラー２６は、コリメートされたレーザ光Ｌ１が、ｆθレンズ２７に入射するようレーザ光Ｌ１の進行方向を変換する。本実施形態において、ミラー２６は、レーザ光Ｌ１の進行方向を９０度変換する。ｆθレンズ２７は、ミラー２６から入射された平行なレーザ光Ｌ１を集光するレンズである。
【００２５】
次に、赤外線カメラ装置３０について説明する。赤外線カメラ装置３０は、レーザ光Ｌ１が照射される照射面６２ａの照射スポット部６２ａ１の実温度Ｔｒを、照射スポット部６２ａ１が放出する赤外線放射エネルギー量（赤外線量に相当）を検出することによって測定する装置である。
【００２６】
具体的には、赤外線カメラ装置３０は、前面のレンズ３１を通して、温度測定の対象物である試料６２の照射面６２ａの照射スポット部６２ａ１から放出される赤外線の赤外線放射エネルギー量を図略の素子によって受光し検出する。このため、赤外線カメラ装置３０は、前面のレンズ３１が照射面６２ａの方向を向くよう配置される。また、前面のレンズ３１から照射面６２ａまでの距離がＨとなるよう配置される。Ｈは温度測定を可能にする任意の距離である。そして、赤外線カメラ装置３０は、図略の素子で検出した赤外線放射エネルギー量を、演算部（図略）で演算し温度データに変換する。
【００２７】
つまり、赤外線カメラ装置３０は、公知の赤外線サーモグラフィーに相当する。なお、上記の照射スポット部６２ａ１とは、レーザ光Ｌ１が実際に照射面６２ａ上に照射される実際の照射範囲をいう。本実施形態において、照射スポット部６２ａ１の直径は、例えばφ０．２〜φ０．４ｍｍ程度である。ただし、この直径はあくまで一例を例示したのみであり、この限りではない。
【００２８】
また、赤外線カメラ装置３０が素子（図略）によって、照射面６２ａから放出される赤外線の放射エネルギー量を検出する際、赤外線カメラ装置３０は、図３に示すように、照射スポット部６２ａ１を、複数の領域に分割して検出し、複数の領域ごとに温度（実温度Ｔｒ）の測定が可能である。複数の領域は、赤外線カメラ装置３０の素子が備える画素に応じて分割される。
【００２９】
また、本実施形態において、赤外線カメラ装置３０が検出する赤外線の波長は、３〜５μｍ程度とする。この波長は、照射面６２ａで照射されるレーザ光Ｌ１の波長１０５０ｎｍ（１．０５μｍ）と重複しない値である。これにより、照射面６２ａで反射したレーザ光Ｌ１の反射レーザ光Ｌ２が、赤外線カメラ装置３０の前面のレンズ３１に入射されても、赤外線カメラ装置３０は、反射レーザ光Ｌ２を照射面６２ａの熱として誤検出しないようにすることができる。
【００３０】
また、図２に示すように、赤外線カメラ装置３０は、赤外線カメラ装置３０の軸線Ａが、レーザ光Ｌ１の軸線Ｂに対して±β°以内となるよう配置される。本実施形態において、β°は６０°とする。これにより、照射スポット部６２ａ１から放出される赤外線の放射エネルギー量を精度よく検出できる。
【００３１】
なお、上記態様に限らず、赤外線カメラ装置３０は、赤外線放射エネルギー量のみ検出し、赤外線放射エネルギー量を温度に変換する機能を有していない単なる赤外線カメラであってもよい。ただし、このときには、制御部４０が外線放射エネルギー量を温度に変換する演算部を備えるものとする。
【００３２】
制御部４０は、レーザ光照射制御部４１と、赤外線カメラ装置作動制御部４２と、実温度測定部４３と、理論昇温温度算出部４４と、実吸収率算出部４５と、を備える。
レーザ光照射制御部４１は、レーザ装置２０のレーザ発振器２１に電気的に接続され、レーザ光Ｌ１の照射のＯＮ／ＯＦＦによって照射時間τを制御するとともに、レーザ光Ｌ１の照射出力Ｐを制御する。
赤外線カメラ装置作動制御部４２は、赤外線カメラ装置３０と電気的に接続され、赤外線カメラ装置３０の作動のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００３３】
実温度測定部４３は、赤外線カメラ装置３０と電気的に接続され、赤外線カメラ装置３０によって測定されたレーザ光Ｌ１の照射前、及び照射中における照射スポット部６２ａ１の赤外線放射エネルギー量を素子（図略）によって取得する。このとき、素子が赤外線放射エネルギー量を検出する際、前述したように複数の領域に分割された照射スポット部６２ａ１の各領域がそれぞれ赤外線放射エネルギー量を検出する。そして、複数の領域ごとに検出された検出データが温度（実温度Ｔｒ）データに変換される。
【００３４】
このとき、実温度測定部４３が、照射スポット部６２ａ１における実温度Ｔｒを算出する際には、照射スポット部６２ａ１の各領域における複数の実温度Ｔｒの平均実温度ＡｖＴｒを算出して照射スポット部６２ａ１の実温度Ｔｒ（＝ＡｖＴｒ）とする（Ｔｒの一例を示す図４のグラフＣ参照）。図４のグラフＣは、横軸がレーザ光Ｌ１の照射開始からの照射時間τであり、縦軸が照射スポット部６２ａ１における実温度Ｔｒ（＝平均実温度ＡｖＴｒ）である。つまり、グラフＣは、照射時間τに対応する実温度Ｔｒが複数測定され、測定された複数の実温度Ｔｒがプロットされ作成される。
【００３５】
図４のグラフを見ると、実温度Ｔｒは、レーザ光Ｌ１の照射が開始された直後において急激に立ち上がり、その後、横軸と平行な線の傾きに近づき緩やかに飽和温度に向かっていることがわかる。なお、このとき、レーザ光Ｌ１の照射開始前における照射スポット部６２ａ１の実温度Ｔｒも事前に測定され、図４のグラフ内で基準実温度ＴｒＢ（実温度）として示される。つまり、図４のグラフＣは、レーザ光Ｌ１の照射中における照射スポット部６２ａ１での基準実温度ＴｒＢからの昇温温度（Ｔｒ−ＴｒＢ）の変化量特性として示される。
【００３６】
ただし、上記態様に限らず、実温度測定部４３は、照射スポット部６２ａ１における実温度Ｔｒを算出する際、上述した照射スポット部６２ａ１の各領域における各実温度Ｔｒ（ｎ）をそれぞれ算出して照射スポット部６２ａ１の複数の実温度Ｔｒ（ｎ）としてもよい。この場合、図４のグラフＣに相当するグラフは、領域ごとに複数得られる。
【００３７】
理論昇温温度算出部４４は、照射スポット部６２ａ１において、レーザ光Ｌ１の照射により昇温するレーザ光照射前の温度を基準とした理論上の理論昇温温度ΔＴｔを算出する。具体的には、理論昇温温度算出部４４は、レーザ光Ｌ１の照射条件（照射出力Ｐ、照射時間τ）、試料６２のレーザ光吸収率ε、及び、レーザ光Ｌ１の照射スポット部６２ａ１への照射により昇温する照射スポット部６２ａ１における理論昇温温度ΔＴｔを規定する理論的な関係を用いて、試料６２のレーザ光吸収率を複数の仮定レーザ光吸収率εｅ（ｎ）とした場合に、レーザ装置２０の実照射条件（照射出力Ｐａ、照射時間τａ）に基づいて複数の理論昇温温度ΔＴｔ（ｎ）を算出する。
【００３８】
上述した理論的な関係は、下記に示す公知の移動熱源の理論式である下記（数１）式で表わせる。つまり、理論上の複数の理論昇温温度ΔＴｔ（ｎ）は、下記に示す公知の移動熱源の理論式（数１式）によって算出する。下記数１式では、理論上の理論昇温温度ΔＴｔ＝Ｔ（ｘ、ｙ、ｚ）である。また、下記数１式は、複数の理論昇温温度ΔＴｔ（ｎ）のうちの一つの理論昇温温度ΔＴｔを算出する式である。
【００３９】
【数１】
0006724543.tif 000002
Ｐ；レーザ光Ｌ１の照射出力（Ｗ）
λ；試料６２の熱伝導率（Ｗ／ｍｍ・Ｋ）
ε；照射スポット部６２ａ１のレーザ光吸収率（仮定レーザ光吸収率）（％）
ａ；熱拡散率（ｍｍ２／ｓ）
τ；レーザ光Ｌ１の照射時間（ｓ）
ｒ０；照射スポット部６２ａ１の半径（ｍｍ）
ｖ；熱源移動速度（ｍｍ／ｓ）
ｘｙｚ；座標（ｍｍ）
【００４０】
上記においては、レーザ光吸収率ε（仮定レーザ光吸収率εｅに相当）を除く各値のうち、ＪＩＳ等の文献に記載の物性値が適用できる項目については文献の値を代入する。照射スポット部６２ａ１の半径ｒ０、及び熱源移動速度ｖは、実際の値を代入する。また、レーザ光吸収率εには、予め設定した複数の仮定レーザ光吸収率εｅ（ｎ）のうちの一つの仮定レーザ光吸収率を代入する。また、レーザ光Ｌ１の照射条件（照射出力Ｐ，照射時間τ）には、実際にレーザ光Ｌ１が照射された実照射条件（照射出力Ｐａ，照射時間τａ）を代入する。なお、照射出力Ｐａは、照射スポット部６２ａ１を複数の領域で分割した各領域ごとのレーザ光Ｌ１の出力を平均化した照射出力とする。
【００４１】
ただし、この態様に限らず、実温度測定部４３で測定したのと同様、照射出力Ｐａを照射スポット部６２ａ１を複数の領域で分割した各領域ごとのレーザ光Ｌ１の照射出力としてもよい。ただし、このとき、照射スポット部６２ａ１の半径ｒ０は、各領域ごとの半径となる。そして、この場合、理論昇温温度ΔＴｔは、照射スポット部６２ａ１の各領域ごとのレーザ光Ｌ１の照射出力に基づき各々算出されたのち、各領域の理論昇温温度ΔＴｔを平均化して算出すればよい。
【００４２】
照射時間τａは複数あり、レーザ光Ｌ１の照射を開始した時点の照射時間τ0から照射時間τｎまでの間で任意の複数の照射時間τａを代入する。そして、代入した複数の照射時間τａに対応する複数の理論昇温温度ΔＴｔ（ｎ）を算出する（図５中の黒丸参照）。
【００４３】
そして、理論昇温温度算出部４４では、算出した複数の理論昇温温度ΔＴｔ（ｎ）を例えば最小二乗法によって演算処理し、図５に示す理論上の理論昇温温度ΔＴｔの変化量特性のグラフＤを作成する。理論昇温温度算出部４４では、このようにして、複数の仮定レーザ光吸収率εｅ（ｎ）ごとにグラフＤ（ｎ）を複数算出する。なお、図５には、四本の変化量特性のグラフＤ１〜Ｄ４を例示している。
【００４４】
実吸収率算出部４５は、実温度測定部４３で測定した実温度Ｔｒ（即ち、基準実温度ＴｒＢからの昇温温度（Ｔｒ−ＴｒＢ）の変化量特性のグラフＣ）と、理論昇温温度算出部４４により算出された理論上の理論昇温温度ΔＴｔの変化量特性のグラフＤ（例えば、Ｄ１〜Ｄ４）と、に基づき試料６２の実レーザ光吸収率εｒを算出する。
【００４５】
具体的には、図６に示すように、グラフＣの基準実温度ＴｒＢと、グラフＤ１〜Ｄ４の開始点とを一致させた状態において、グラフＣと、グラフＤ１〜Ｄ４とを比較する。そして、グラフＤ１〜Ｄ４のうち、グラフＣと最もよく一致する例えばグラフＤ２を選択する。
【００４６】
なお、このとき、グラフＣと最もよく一致したか否かは、どのように決定してもよい。例えば、グラフＣと、グラフＤ１〜Ｄ４の立ち上がり部分（ａ）同士を比較し、グラフＣとグラフＤ１〜Ｄ４の間の差が最も小さいグラフをグラフＣと最もよく一致するグラフとしてもよい。
【００４７】
また、比較する部分を、立ち上がり部分（ａ）から、平行（近似）部分（ｃ）に変更してもよい。また、比較する部分を、グラフＣと、グラフＤ１〜Ｄ４の変曲部（ｂ）に変更してもよい。さらには、比較する部分を、グラフＣと、グラフＤ１〜Ｄ４の全体（ａ），（ｂ），（ｃ）としてもよい。なお、本実施形態では、グラフＣと、グラフＤ１〜Ｄ４の全体（ａ），（ｂ），（ｃ）とを比較する態様とする。そして、グラフＣと、グラフにおける全体（ａ），（ｂ），（ｃ）が最もよく一致した例えばグラフＤ２で適用したレーザ光吸収率を、試料６２の実レーザ光吸収率εｒとする。
【００４８】
（１−４．レーザ光吸収率測定方法）
次に、レーザ光吸収率測定方法について、図７に示すフローチャート１に基づき、説明する。レーザ光吸収率測定方法は、上述したレーザ光吸収率測定装置１０を用いて、試料６２の照射面６２ａの照射スポット部６２ａ１にレーザ光Ｌ１を照射し、試料６２の実レーザ光吸収率εｒを測定する方法である。
【００４９】
なお、照射スポット部６２ａ１にレーザ光Ｌ１を照射する照射条件（実照射条件）としては、照射出力をＰ（Ｐａ）とし，照射時間をτ（τａ）とする。その他の条件についても、上述したレーザ光吸収率測定装置１０で説明したとおりである。レーザ光吸収率測定方法は、実温度測定工程Ｓ１０（Ｓ１０Ａ，Ｓ１０Ｂ，Ｓ１０Ｃ）と、理論昇温温度算出工程Ｓ２０（Ｓ２０Ａ，Ｓ２０Ｂ）と、実吸収率算出工程Ｓ３０（Ｓ３０Ａ，Ｓ３０Ｂ）と、を備える。
【００５０】
（１−４−１.実温度測定工程Ｓ１０）
まず、実温度測定工程Ｓ１０Ａ（Ｓ１０）では、赤外線カメラ装置作動制御部４２が、赤外線カメラ装置３０を制御し、レーザ光Ｌ１の照射前における照射スポット部６２ａ１の基準実温度ＴｒＢを測定し、測定結果を赤外線カメラ装置３０の図略の記憶部に記憶する。なお、赤外線カメラ装置３０による照射スポット部６２ａ１の温度の測定原理については、上記で説明したためここでの説明は行なわない。
【００５１】
実温度測定工程Ｓ１０Ｂ（Ｓ１０）では、レーザ光照射制御部４１が、レーザ発振器２１を制御し、レーザ光Ｌ１を、実照射条件である照射出力Ｐａで発振させる。これにより、レーザヘッド２２から、レーザ光Ｌ１が、試料６２の照射面６２ａ上の照射スポット部６２ａ１に照射される。このとき、レーザ光Ｌ１は、照射面６２ａに対して垂直に照射される。
【００５２】
ただし、前述したように、ここでいう垂直とは、照射面６２ａに対して９０°である場合に限らず、９０°近傍の角度も含む。つまり、照射面６２ａに対するレーザ光Ｌ１の照射角度は、レーザ光Ｌ１の照射によって上昇する照射面６２ａの温度の上昇が、レーザ装置２０によるレーザ光Ｌ１の照射条件（照射出力Ｐ，照射時間τ）との間で理論的な関係（上記数１式）を成立させる範囲の角度を含むものとする。
【００５３】
実温度測定工程Ｓ１０Ｃ（Ｓ１０）では、実温度測定工程Ｓ１０Ｂによるレーザ光Ｌ１の照射面６２ａへの照射と同時に赤外線カメラ装置作動制御部４２が、赤外線カメラ装置３０を制御し、レーザ光Ｌ１の照射中における照射スポット部６２ａ１の実温度Ｔｒを照射時間τと対応させて複数測定する。そして、測定した複数の実温度Ｔｒを赤外線カメラ装置３０の図略の記憶部に記憶する。そして、図略の記憶部に記憶された基準実温度ＴｒＢ及び複数の実温度Ｔｒは、制御部４０の理論昇温温度算出部４４及び実吸収率算出部４５に送信される。
【００５４】
なお、上記実温度測定工程Ｓ１０Ｃにおいては、前述したとおり、赤外線カメラ装置３０が、照射スポット部６２ａ１における基準実温度ＴｒＢ，Ｔｒを測定する際、照射スポット部６２ａ１の各領域における各実温度Ｔｒの平均実温度ＡｖＴｒを算出して照射スポット部６２ａ１の実温度Ｔｒ（＝ＡｖＴｒ）とする。
【００５５】
（１−４−２．理論昇温温度算出工程Ｓ２０）
次に、理論昇温温度算出工程Ｓ２０Ａ（Ｓ２０）では、理論昇温温度算出部４４が、照射スポット部６２ａ１においてレーザ光Ｌ１の照射により昇温する、レーザ光照射前を基準とする理論上の理論昇温温度ΔＴｔを算出する。具体的には、理論昇温温度算出部４４は、レーザ装置２０によるレーザ光Ｌ１の照射条件（照射出力Ｐ、照射時間τ）、試料６２のレーザ光吸収率ε、及び、レーザ光Ｌ１の照射スポット部６２ａ１への照射により昇温する照射スポット部６２ａ１における理論昇温温度ΔＴｔを規定する理論的な関係（上記数１式）を用いて、試料６２のレーザ光吸収率を複数の仮定レーザ光吸収率εｅ（ｎ）とした場合にレーザ装置２０の実照射条件（照射出力Ｐａ、複数の照射時間τａ）に基づいて複数の理論昇温温度ΔＴｔ（ｎ）を算出する。
【００５６】
上記において、レーザ装置２０の実照射条件（照射出力Ｐａ、複数の照射時間τａ）は、レーザ光照射制御部４１から取得する。また、複数の仮定レーザ光吸収率εｅ、及びその他の数１式に必要なデータ類は、予め準備され記憶されている例えば理論昇温温度算出部４４の図略の記憶部から取得する。
【００５７】
理論昇温温度算出工程Ｓ２０Ｂ（Ｓ２０）では、上述したように、理論昇温温度算出部４４によって算出した複数の理論昇温温度ΔＴｔ（ｎ）（図５中、黒丸参照）を、例えば最小二乗法によって演算処理し、図５に示す理論上の理論昇温温度ΔＴｔの変化量特性のグラフＤを、複数の仮定レーザ光吸収率εｅ（ｎ）ごとに、複数（例えば、グラフＤ１〜Ｄ４）作成する。そして、グラフＤ１〜Ｄ４のデータを実吸収率算出部４５に送信する。
【００５８】
このとき、理論昇温温度算出工程Ｓ２０Ａ，Ｓ２０Ｂにおいては、理論昇温温度算出部４４が（数１）式に基づき理論昇温温度ΔＴｔを算出する際、照射出力Ｐａは、照射スポット部６２ａ１を複数の領域で分割した各領域ごとのレーザ光Ｌ１の出力を平均化した照射出力として算出する。
【００５９】
ただし、この態様に限らず、実温度測定部４３で測定したのと同様、照射出力Ｐａを照射スポット部６２ａ１を複数の領域で分割した各領域ごとのレーザ光Ｌ１の照射出力としてもよい。そして、各領域ごとのレーザ光Ｌ１の照射出力に基づき、分割された照射スポット部６２ａ１の各領域における各理論昇温温度ΔＴｔを算出し、その後、各理論昇温温度ΔＴｔの平均理論昇温温度ＡｖΔＴｔを算出して照射スポット部６２ａ１の理論昇温温度ΔＴｔとしてもよい。
【００６０】
（１−４−３．実吸収率算出工程Ｓ３０）
実吸収率算出工程Ｓ３０Ａ（Ｓ３０）では、実吸収率算出部４５が、実温度測定部４３で測定され送信された基準実温度ＴｒＢ，実温度Ｔｒ（平均値）の変化量特性のグラフＣと、理論昇温温度算出部４４で算出され送信された理論上の理論昇温温度ΔＴｔ（平均値）の変化量特性のグラフＤ（Ｄ１〜Ｄ４）と、を比較し、グラフＣと最もよく一致するグラフＤ（Ｄ１〜Ｄ４）を探索し抽出する。
【００６１】
このため、実温度Ｔｒの基準実温度ＴｒＢと、理論上の理論昇温温度ΔＴｔのグラフＤ１〜Ｄ４の開始点とを一致させる。そして、この状態において、グラフＣと、グラフＤ１〜Ｄ４とを比較する。グラフＤ１〜Ｄ４のうち、グラフＣとグラフ全体が最もよく一致する例えばグラフＤ２を選択する。なお、比較し最もよく一致するか否かを決定する方法については上述したとおりである。
次に、実吸収率算出工程Ｓ３０Ｂ（Ｓ３０）において、グラフＣと最もよく一致した例えばグラフＤ２で適用したレーザ光吸収率を、試料６２の実レーザ光吸収率εｒとする。
【００６２】
このように、実レーザ光吸収率εｒは、分割された各領域ごとに算出される基準実温度ＴｒＢ，及び実温度Ｔｒの平均値と、分割された各領域に照射されるレーザ光Ｌ１の実際の照射出力に基づき算出される理論上の理論昇温温度ΔＴｔの平均値とに基づき求められる。
【００６３】
このため、試料と同様の材料で形成された工作物の照射面に対してレーザ光Ｌ１を照射し、熱処理等のレーザ加工を行なう場合、精度よく測定された基準実温度ＴｒＢ，及び実温度Ｔｒ（平均値）と、精度よく測定された理論昇温温度ΔＴｔ（平均値）とに基づき実レーザ光吸収率εｒが精度よく求められる。従って、精度のよい実レーザ光吸収率εｒに基づき、レーザ光Ｌ１の照射条件（照射出力Ｐ、照射時間τ）が設定できるので、所望の時間内で効率よくレーザ加工が実施できる。
【００６４】
（１−５.レーザ加工方法）
次に、レーザ光吸収率測定装置１０を用いたレーザ加工方法について図８のフローチャート２に基づき説明する。レーザ加工方法は、レーザ加工を行なう対象物である試料６２が有する実レーザ光吸収率に基づき、フィードバック制御するレーザ加工方法である。このとき、フィードバック制御するのは、レーザ装置２０の照射条件であるレーザ光Ｌ１の照射出力Ｐ及びレーザ光Ｌ１の照射時間τの少なくとも一方である。レーザ加工は、例えば熱処理である。
【００６５】
図８のフローチャート２に示すように、レーザ加工方法は、実吸収率算出工程Ｓ１００と新照射条件算出工程Ｓ１１０と、新照射条件レーザ照射工程Ｓ１２０を備える。実吸収率算出工程Ｓ１００は、第一実施形態のフローチャート１で説明した実温度測定工程Ｓ１０（Ｓ１０Ａ，Ｓ１０Ｂ，Ｓ１０Ｃ）、理論昇温温度算出工程Ｓ２０（Ｓ２０Ａ，Ｓ２０Ｂ）、及び実吸収率算出工程Ｓ３０（Ｓ３０Ａ，Ｓ３０Ｂ）である。よって、実吸収率算出工程Ｓ１００については、レーザ加工方法の説明に必要な部分以外の説明は省略する。また、レーザ加工方法において、図９に示すように、制御部４０は、新照射条件算出部４６を備える。
【００６６】
まず、上述したように、実吸収率算出工程Ｓ１００において、試料６２の実レーザ光吸収率εｒが求められる。そして、実レーザ光吸収率εｒは、制御部４０の新照射条件算出部４６に送信される（図９参照）。
次に、新照射条件算出工程Ｓ１１０では、新照射条件算出部４６に送信された実レーザ光吸収率εｒに基づき、新たにレーザ光Ｌ１の照射条件である照射出力Ｐｂ及び照射時間τｂを設定する。そして、新たに設定された照射出力Ｐｂ及び照射時間τｂをレーザ光照射制御部４１に送信する。
【００６７】
次に、新照射条件レーザ照射工程Ｓ１２０において、レーザ光照射制御部４１が、レーザ発振器２１を制御し、レーザ光Ｌ１を、新たな実照射条件である照射出力Ｐｂで発振させレーザ光Ｌ１をレーザヘッド２２から照射面６２ａに向けて照射させる。そして、この後、照射時間が新たに設定した照射時間τｂとなるまで、レーザ光Ｌ１を照射し、照射時間τｂとなったらレーザ光Ｌ１の照射を停止する。このように、適切な実レーザ光吸収率εｒに基づき設定したレーザ光Ｌ１の照射条件によってレーザ加工ができるので、効率的な加工（熱処理）が行なえる。なお、上記においては、レーザ光Ｌ１の新照射条件として、照射出力Ｐｂ及び照射時間τｂを設定したが、これには限らず、何れか一方のみの設定を行なうだけでもよい。これによっても相応の効果が期待できる。
【００６８】
＜２．他の実施形態＞
（２−１.第二実施形態）
第二実施形態に係るレーザ光吸収率測定方法について説明する。上記第一実施形態のレーザ光吸収率測定方法では、実温度測定工程Ｓ１０Ａ，１０Ｃにおいて、実温度測定部４３が、照射スポット部６２ａ１における基準実温度ＴｒＢ，実温度Ｔｒを算出する際、分割された照射スポット部６２ａ１の各領域における各実温度Ｔｒの平均実温度ＡｖＴｒを算出して照射スポット部６２ａ１の実温度Ｔｒ（＝ＡｖＴｒ）とした。また、理論昇温温度算出工程Ｓ２０Ｂにおける理論昇温温度算出部４４においても、理論昇温温度ΔＴｔを算出する際、分割された照射スポット部６２ａ１の各領域における各理論昇温温度ΔＴｔの平均理論昇温温度ＡｖΔＴｔを算出して照射スポット部６２ａ１の理論昇温温度ΔＴｔとしてもよいとした。
【００６９】
しかし、この態様には、限らない。第二実施形態に係るレーザ光吸収率測定方法として、実温度測定工程Ｓ１０Ａ，１０Ｃでは、照射スポット部６２ａ１の基準実温度ＴｒＢ，及び実温度Ｔｒが、複数の領域に分割された状態で、赤外線カメラ装置３０により各領域ごとに測定されてもよい。また、同様に理論昇温温度算出工程Ｓ２０Ｂでは、複数の理論昇温温度ΔＴｔが、レーザ装置２０の照射条件の一つである各領域ごとのレーザ光Ｌ１の照射出力Ｐに基づき算出されてもよい。
【００７０】
さらに、この場合、実吸収率算出工程Ｓ３０Ａ，Ｓ３０Ｂにおいても、実吸収率算出部４５が、第一実施形態と同様の方法によって、照射スポット部６２ａ１の各領域ごとに、複数の実レーザ光吸収率εｒを求めてもよい。これにより、変化量特性のグラフＣを作成する際，及びグラフＤを算出する際、各領域のデータ量が増えた分だけ制御部４０における演算の負荷は増大するが、更に精度よく実レーザ光吸収率εｒの算出が可能となる。
【００７１】
（２−２．第一，第二実施形態の変形例１）
なお、第一，二実施形態に係るレーザ光吸収率測定方法の変形例１として、基準実温度ＴｒＢ，実温度Ｔｒ及び複数の理論昇温温度ΔＴｔの何れか一方のみが、複数の領域に分割された状態で測定され、他方が各領域ごとに求めた基準実温度ＴｒＢ，実温度Ｔｒ又は理論昇温温度ΔＴｔの平均値であってもよい。これによっても相応の効果が期待できる。
【００７２】
（２−３．第一，第二実施形態の変形例２）
また、第一，第二実施形態に係るレーザ光吸収率測定方法では、赤外線カメラ装置３０のレンズ３１が照射スポット部６２ａ１から距離Ｈだけ離間するよう配置した。しかし、この態様には限らず、第一，第二実施形態の変形例２として、照射面６２ａから赤外線カメラ装置３０のレンズ３１までの距離をＨから更に照射スポット部６２ａ１側に接近させる態様としてもよい。これにより、赤外線カメラ装置３０の素子（図略）の空間分解能は向上する。このため、更に精度よくレーザ光吸収率の算出が可能となる。
【００７３】
（２−４．第三実施形態）
次に、第三実施形態に係るレーザ光吸収率測定方法について説明する。第三実施形態のレーザ光吸収率測定方法では、第一，第二実施形態に対して、赤外線カメラ装置３０が、フィルタ３２（遮断部）を備える（図２参照）。フィルタ３２は、赤外線カメラ装置３０のレンズ３１に装着され、照射面６２ａにおけるレーザ光Ｌ１の反射レーザ光Ｌ２が含む赤外線を遮断する。これにより、赤外線カメラ装置３０が反射レーザ光Ｌ２に含まれる赤外線を誤って検出してしまい、照射面６２ａの温度測定に影響を及ぼすことを抑制することができる。なお、このとき、反射レーザ光Ｌ２の赤外線の波長は、赤外線カメラ装置３０が検出する３〜５μｍ以外の波長である。このため、本来、赤外線カメラ装置３０は反射レーザ光Ｌ２を検出しないはずであるが、フィルタ３２を装着することにより、その予防効果は確実なものとすることができる。
【００７４】
（２−５．第四実施形態）
次に、第四実施形態のレーザ光吸収率測定方法について説明する。第四実施形態は、第一〜第三実施形態に対して、レーザ光Ｌ１以外の熱源による照射スポット部６２ａ１への熱の伝達を遮断する第一レーザ光吸収率補正部を備える。第四施形態において、第一レーザ光吸収率補正部は、図１０に示すように断熱材４７である。断熱材４７を図１０に示すように、レーザ光Ｌ１と試料６２の周囲を覆う様に配置することで、レーザ光Ｌ１と試料６２の外周側からの熱の影響を遮断できる。これにより、赤外線カメラ装置３０は、レーザ光Ｌ１の照射のみによって加熱された照射面６２ａの温度を精度よく測定できる。なお、断熱材４７はどのようなものでもよい。例えば、建築用のグラスファイバー、発泡スチロール等でもよい。
【００７５】
（２−６．第四実施形態の変形例１）
また、第四実施形態の変形例１として、第一レーザ光吸収率補正部に替えて、第二レーザ光吸収率補正部（図略）が、制御部４０に設けられていてもよい。この場合、レーザ光Ｌ１以外の熱源による照射スポット部６２ａ１への熱の伝達を他の温度センサ（図略）によって検出する。そして、第二レーザ光吸収率補正部によって、検出した温度が照射スポット部６２ａ１に与える熱の影響（温度）を推定するとともに、赤外線カメラ装置３０が測定した照射スポット部６２ａ１の温度から、伝達されたであろう温度（熱の伝達分）を演算により除外し補正する。そして、第二レーザ光吸収率補正部は、補正したデータを実温度測定部４３及び理論昇温温度算出部４４に出力する。これにより、第四実施形態と同様の効果が得られる。
【００７６】
＜３．その他＞
なお、第一〜第四実施形態において、レーザ光Ｌ１の種類を変更したことにより、レーザ光Ｌ１の波長が、赤外線カメラ装置３０が検出する波長と一致した場合には、赤外線カメラ装置３０を変更し赤外線カメラ装置３０が検出する波長を、レーザ光Ｌ１の波長からずらせばよい。
【００７７】
また、上記第一〜第四実施形態では、試料６２の照射面６２ａは、レーザ光Ｌ１の照射前において非研磨状態であるとした。しかし、この態様には限らない。レーザ光Ｌ１の照射前において、試料６２の照射面６２ａは、研磨された状態であってもよい。これによって照射面６２ａに対するレーザ光Ｌ１のレーザ光吸収率は低下するが、相応の効果は得られる。
【００７８】
また、上記第一〜第四実施形態では、実温度測定部４３で測定された実温度Ｔｒの変化量特性のグラフＣと、理論昇温温度算出部４４で算出された理論上の理論昇温温度ΔＴｔの変化量特性のグラフＤ（Ｄ１〜Ｄ４）と、を比較した。そして、グラフＣと最もよく一致するグラフＤ（Ｄ１〜Ｄ４）を探索し抽出した。しかし、この態様には限らない。照射時間τｃに対応する実温度Ｔｒを一点だけ測定し、照射時間τｃに対応する理論上の理論昇温温度ΔＴｔと比較し、両者がよく一致しているか否かを判定してもよい。これによって、実温度Ｔｒを測定する制御負荷が大幅に低減される。
【００７９】
＜４．実施形態による効果＞
上記第一〜第四実施形態によれば、レーザ光吸収率測定方法は、試料６２の照射面６２ａに対して垂直にレーザ光Ｌ１を照射するレーザ装置２０と、レーザ光Ｌ１が照射される照射面６２ａの照射スポット部６２ａ１の実温度Ｔｒを照射スポット部６２ａ１が放出する赤外線量を検出することによって測定する赤外線カメラ装置３０と、を用いて、試料６２の実レーザ光吸収率εｒを測定する。
【００８０】
そして、レーザ光吸収率測定方法は、赤外線カメラ装置３０によって、レーザ光Ｌ１の照射前、及び照射中における照射スポット部６２ａ１の実温度Ｔｒを測定する実温度測定工程Ｓ１０と、レーザ装置２０の照射条件、試料６２のレーザ光吸収率、及びレーザ光Ｌ１の照射スポット部６２ａ１への照射により昇温する照射スポット部６２ａ１における昇温温度を規定する理論的な関係を用いて、レーザ光吸収率を複数の仮定レーザ光吸収率εｅとした場合に、レーザ装置２０の実照射条件に基づいて複数の理論昇温温度ΔＴｔを算出する理論昇温温度算出工程Ｓ２０と、実温度Ｔｒと複数の理論昇温温度ΔＴｔとに基づき試料６２の実レーザ光吸収率を算出する実吸収率算出工程Ｓ３０と、を備える。
【００８１】
このように、レーザ光Ｌ１を照射する試料６２の照射面６２ａの実温度Ｔｒを赤外線カメラ装置３０によって非接触状態で直接測定する。なお、このとき、照射面６２ａに照射するレーザ光Ｌ１は照射面に対して垂直である。これにより、レーザ光が照射される照射面ではなく、照射面の配向面に熱電対を接触させて試料の温度を測定する従来技術と比較して、レーザ光Ｌ１の照射により昇温する試料６２の実際の昇温特性を精度よく測定できる。
【００８２】
そして、精度よく測定された実温度Ｔｒ（グラフＣ）と、理論昇温温度算出工程Ｓ２０により算出した複数の理論昇温温度ΔＴｔ（グラフＤ１〜Ｄ４）とに基づき試料６２の実レーザ光吸収率εｒを算出する。具体的には、実温度Ｔｒ（グラフＣ）と、複数の理論昇温温度ΔＴｔ（グラフＤ１〜Ｄ４）とを比較する。複数の理論昇温温度ΔＴｔ（グラフＤ１〜Ｄ４）は、レーザ装置の照射条件（照射出力、照射時間）、試料６２のレーザ光吸収率、及びレーザ光Ｌ１の照射スポット部６２ａ１への照射により昇温する昇温温度を規定する理論的な関係（数１式）を用いて、レーザ光吸収率εを複数の仮定レーザ光吸収率εｅとした場合に、レーザ装置２０の実照射条件に基づいて算出される。そして、算出された複数の理論昇温温度ΔＴｔ（グラフＤ１〜Ｄ４）のうち最も実温度Ｔｒ（グラフＣ）に近い理論昇温温度ΔＴｔ（グラフＤ１〜Ｄ４）を抽出し、当該理論昇温温度特性の算出に使用された仮定レーザ光吸収率を試料の実レーザ光吸収率とする。このように、赤外線カメラ装置３０によって精度よく測定された実温度Ｔｒ（グラフＣ）と、算出する理論昇温温度ΔＴｔ（グラフＤ１〜Ｄ４）とに基づき実レーザ光吸収率を算出するので、精度のよい実レーザ光吸収率を得ることができる。
【００８３】
また、上記第一実施形態によれば、実吸収率算出工程Ｓ３０において、実レーザ光吸収率は、分割された各領域ごとに算出される各実レーザ光吸収率の平均値として算出される。これにより、制御部４０の演算の負荷が低減され、低コスト化が図れる。
【００８４】
また、上記第一実施形態のレーザ加工方法によれば、試料６２が有する実レーザ光吸収率に基づきレーザ装置２０の照射条件であるレーザ光Ｌ１の照射出力Ｐ及びレーザ光Ｌ１の照射時間τの少なくとも一方を制御して試料６２をレーザ光Ｌ１の照射により加工する。そして、照射条件の制御は、第一実施形態のレーザ光吸収率測定方法で測定した試料６２の実レーザ光吸収率に基づき、レーザ光Ｌ１の照射条件をフィードバックして設定し、新たな照射条件のレーザ光Ｌ１によって試料６２を加工する。このように、適切な実レーザ光吸収率εｒに基づき設定したレーザ光Ｌ１の照射条件によってレーザ加工ができるので、効率的な加工が行なえる。
【００８５】
また、上記第一実施形態によれば、レーザ光吸収率測定装置１０は、試料６２のレーザ光吸収率を測定するレーザ光吸収率測定装置である。そして、試料６２の照射面６２ａに対して垂直にレーザ光を照射するレーザ装置２０と、レーザ光Ｌ１が照射される照射面６２ａの照射スポット部６２ａ１の実温度Ｔｒを照射スポット部６２ａ１が放出する赤外線量を検出することによって測定する赤外線カメラ装置３０と、レーザ光Ｌ１の照射を制御するとともに、赤外線カメラ装置３０の作動を制御する制御部４０と、を備える。
【００８６】
そして、制御部４０は、赤外線カメラ装置３０と接続され赤外線カメラ装置３０によって、レーザ光Ｌ１の照射前、及び照射中における照射スポット部６２ａ１の実温度Ｔｒを測定する実温度測定部４３と、レーザ装置２０の照射条件、試料６２のレーザ光吸収率、及び、前記レーザ光の前記照射スポット部への照射により昇温する前記照射スポット部における昇温温度を規定する理論的な関係を用いて、前記レーザ光吸収率を複数の仮定レーザ光吸収率とした場合に、レーザ装置２０の実照射条件に基づいて複数の理論昇温温度を算出する理論昇温温度算出部４４と、実温度Ｔｒと複数の理論昇温温度ΔＴｔとに基づき試料６２の実レーザ光吸収率を算出する実吸収率算出部４５と、を備える。これにより、レーザ光吸収率測定方法で測定したレーザ光吸収率と同様のレーザ光吸収率が得られる。
【符号の説明】
【００８７】
１０・・・レーザ光吸収率測定装置、  ２０・・・レーザ装置、  ３０・・・赤外線カメラ装置、  ３２・・・遮断部 (フィルタ)、  ４０・・・制御部、  ４３・・・実温度測定部、  ４４・・・理論昇温温度算出部、  ４５・・・実吸収率算出部、  ４７・・・第一レーザ光吸収率補正部（断熱材）、  ６２・・・試料、  ６２ａ・・・照射面、  ６２ａ１・・・照射スポット部、  Ｌ１・・・レーザ光、  Ｐ，Ｐａ，Ｐｂ・・・照射出力、  Ｓ１０・・・実温度測定工程、  Ｓ１０Ａ・・・実温度測定工程、  Ｓ１０Ａ，Ｓ１０Ｂ，Ｓ１０Ｃ・・・実温度測定工程、  Ｓ２０，Ｓ２０Ａ，Ｓ２０Ｂ・・・理論昇温温度算出工程、  Ｓ３０，Ｓ３０Ａ，Ｓ３０Ｂ・・・実吸収率算出工程、  Ｓ１００・・・実吸収率算出工程、  Ｔｒ・・・実温度、  ＴｒＢ・・・基準実温度、  ΔＴｔ・・・理論昇温温度、  εｅ・・・仮定レーザ光吸収率、  εｒ・・・実レーザ光吸収率、  τ・・・照射時間。
【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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