JP2021030253A - レーザ加工装置、レーザ加工方法、および補正データ生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正確なキーホールの深さの測定を実現すること。【解決手段】レーザ加工装置は、加工用レーザ光と測定光の各進路を変化させる第１ミラーと、測定光の第１ミラーへの入射角を変化させる第２ミラーと、測定光の第１ミラーへの入射位置を変化させるビームシフト機構と、加工用レーザ光と測定光を加工点に集光させるレンズと、補正済み加工用データに基づいて、第１ミラー、第２ミラー、およびビームシフト機構を制御する制御部と、加工点に生じるキーホールの深さを計測する計測処理部と、を有する。補正済み加工用データは、レンズの色収差により生じる加工用レーザ光および測定光の少なくとも一方の到達位置の被加工物の表面におけるずれ、および、キーホールの角度と測定光の角度とのずれが解消されるように補正されたデータである。【選択図】図３

Description

本開示は、被溶接物の加工に用いられるレーザ加工装置、レーザ加工方法、および補正データ生成方法に関する。

特許文献１には、レーザ加工装置が開示されている。このレーザ加工装置は、光干渉計を用いて試料内部の構造を可視化するＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）技術を用いて、レーザ光によって金属加工中に発生するキーホールの深さを計測する。

ここで、図２３を用いて、特許文献１のレーザ加工装置について説明する。図２３は、特許文献１に開示されているレーザ加工装置の構成を模式的に示す図である。

溶接ヘッド１０８には、加工用レーザ光１０７と測定光１０５とが導入される。測定光１０５は、コリメータモジュール１０６およびダイクロイックミラー１１０を経て、加工用レーザ光１０７と光軸を共有する同軸構成となる。

測定器としては、分析ユニット１００、光ファイバ１０１、ビームスプリッタ１０３、光ファイバ１０４、参照アーム１０２、測定アーム１０９からなる光干渉計を用いたＯＣＴ光学系が構成されている。測定光１０５は、ＯＣＴの測定光として、光ファイバ１０４を通じて照射される。

加工用レーザ光１０７および測定光１０５は、集光レンズ１１１で集光されて、加工物１１２に照射される。加工物１１２は、加工用レーザ光１０７により加工される。集光された加工用レーザ光１０７が加工物１１２の加工部１１３に照射されると、加工物１１２を構成する金属は溶融し、溶融金属が蒸発する際の圧力によりキーホールが形成される。測定光１０５は、キーホールの底面に照射される。

そして、キーホールで反射された測定光１０５（反射光）と、参照アーム１０２側の光（参照光）との光路差に応じて干渉信号が生じる。この干渉信号からキーホールの深さを求めることができる。キーホールは、形成直後に周囲の溶融金属により埋められる。そのため、キーホールの深さは、金属加工部の溶融部の深さ（溶け込み深さともいう）とほぼ同じである。したがって、加工部１１３の溶け込み深さを計測できる。

特表２０１３−５０１９６４号公報

近年、ガルバノミラーとｆθレンズとを組み合わせたレーザ加工装置が知られている。ガルバノミラーは、レーザ光を反射させる方向を詳細に制御できる第１ミラーである。ｆθレンズは、被加工物の表面の加工点にレーザ光を集光するレンズである。

しかしながら、特許文献１に開示されているキーホールの深さを測定する方法を、ガルバノミラーとｆθレンズとを組み合わせたレーザ加工装置に適用しようとした場合、以下の問題がある。すなわち、加工用レーザ光と測定光とは波長が異なり、ｆθレンズには色収差が生じる特性があるため、被加工物の表面において加工用レーザ光と測定光とがずれてしまい、キーホールの深さを正確に測定できないという問題がある。

本開示の一態様の目的は、キーホールの深さを正確に測定できるレーザ加工装置、レーザ加工方法、および補正データ生成方法を提供することである。

本開示の一態様に係るレーザ加工装置は、被加工物の表面の加工点に対して加工用レーザ光を発振するレーザ発振器と、前記加工点に対して測定光を出射し、前記加工点で反射された前記測定光と参照光との光路差によって生じる干渉に基づく光干渉強度信号を生成する光干渉計と、前記加工用レーザ光および前記測定光の進行方向を変化させる第１ミラーと、前記測定光の前記第１ミラーへの入射角を変化させる第２ミラーと、前記測定光の前記第１ミラーへの入射位置を変化させるビームシフト機構と、前記加工用レーザ光および前記測定光を前記加工点に集光させるレンズと、補正済み加工用データを記憶するメモリと、前記補正済み加工用データに基づいて、前記レーザ発振器、前記第１ミラー、前記第２ミラー、および前記ビームシフト機構を制御する制御部と、前記光干渉強度信号に基づいて、前記加工用レーザ光が照射されることで前記加工点に生じるキーホールの深さを計測する計測処理部と、を有し、前記補正済み加工用データは、前記被加工物の加工用として予め生成された加工用データを、前記レンズの色収差により生じる前記加工用レーザ光および前記測定光の少なくとも一方の到達位置の前記被加工物の表面におけるずれ、および、前記キーホールの角度と前記測定光の角度とのずれが解消されるように補正したデータである。

本開示の一態様に係るレーザ加工方法は、加工用レーザ光および測定光の進行方向を変化させる第１ミラーと、前記測定光の前記第１ミラーへの入射角を変化させる第２ミラーと、前記測定光の前記第１ミラーへの入射位置を変化させるビームシフト機構と、前記加工用レーザ光および前記測定光を被加工物の表面の加工点に集光させるレンズと、を有するレーザ加工装置が行うレーザ加工方法であって、補正済み加工用データに基づいて、前記第１ミラー、前記第２ミラー、およびビームシフト機構を制御し、前記加工用レーザ光および前記測定光を前記被加工物に対して照射し、前記加工点で反射された前記測定光と参照光との光路差によって生じる干渉に基づいて、前記加工用レーザ光が照射されることで前記加工点に生じるキーホールの深さを計測し、前記補正済み加工用データは、前記被加工物の加工用として予め生成された加工用データを、前記レンズの色収差により生じる前記加工用レーザ光および前記測定光の少なくとも一方の到達位置の前記被加工物の表面におけるずれ、および、前記キーホールの角度と前記測定光の角度とのずれが解消されるように補正したデータである。

本開示の一態様に係る補正データ生成方法は、加工用レーザ光および測定光の進行方向を変化させる第１ミラーと、前記測定光の前記第１ミラーへの入射角を変化させる第２ミラーと、前記測定光の前記第１ミラーへの入射位置を変化させるビームシフト機構と、前記加工用レーザ光および前記測定光を被加工物の表面に集光させるレンズと、を有するレーザ加工装置が行う補正データ生成方法であって、前記被加工物の表面の加工点毎に、前記加工用レーザ光の出力強度と、前記加工用レーザ光を前記加工点に到達させるための前記第１ミラーの動作量とが設定された加工用データを生成し、前記被加工物の表面の所定の位置毎に、前記測定光を前記所定の位置に到達させるための前記第２ミラーの動作量である第１動作量を算出し、前記第１動作量に基づいて、前記加工点毎に、前記測定光を前記加工点に到達させるための前記第２ミラーの動作量である第２動作量を算出し、前記被加工物の表面の所定の位置および加工速度毎に、前記測定光を前記所定の位置に到達させるための前記ビームシフト機構の動作量である第３動作量を算出し、前記第３動作量に基づいて、前記加工点毎に、前記測定光を前記加工点に到達させるための前記ビームシフト機構の動作量である第４動作量を算出し、前記第２動作量および前記第４動作量を前記加工用データに加えることにより、前記レンズの色収差により生じる前記加工用レーザ光および前記測定光の少なくとも一方の前記被加工物への到達位置のずれ、および、前記キーホールの角度と前記測定光の角度とのずれが解消されるように補正した補正済み加工用データを生成する。

本開示によれば、キーホールの深さを正確に測定できる。

本開示の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を模式的に示す図 第１ミラーを原点位置から動作させた状態のレーザ加工装置を模式的に示す図 倍率色収差による加工用レーザ光および測定光それぞれの到達位置のずれを補正した状態のレーザ加工装置を模式的に示す図 加工速度が速い場合のキーホールの形成状態の例を模式的に示す図 キーホール形成軸と測定光の測定光軸それぞれの角度のずれを補正した状態のレーザ加工装置を模式的に示す図 第１ミラーのみを動作させて被加工物の表面を格子状に走査した場合における、加工面上の加工用レーザ光および測定光それぞれの軌跡を模式的に示す図 第１の補正数表データの作成方法の第１の例を示すフローチャート 第１の補正数表データの作成方法の第２の例を示すフローチャート 位置補正移動量の補正数表データの作成方法を示すフローチャート 速度補正移動量の補正数表データの作成方法を示すフローチャート 速度補正移動量の補正数表データを示す図 補正済み加工データの構成の一例を示す図 加工データの作成方法を示すフローチャート 補正数表データの構成を模式的に表した補正数表を示す図 補正角の設定方法を示すフローチャート ユーザが設定した走査角Ｘが補正数表上のいずれかのデータ点の補正数表用走査角と一致しなかった場合における、走査角Ｘとその周囲の補正データ点の関係を示す図 補正移動量の設定方法を示すフローチャート レーザ加工方法を示すフローチャート キーホールの深さの計測方法を示すフローチャート 第２ミラーの動作により倍率色収差の影響を補正した状態の、加工面における加工用レーザ光と測定光の軌跡を模式的に示す図 本開示の変形例１に係るレーザ加工装置の構成を模式的に示す図 本開示の変形例４に係るレーザ加工装置の構成を模式的に示す図 特許文献１に開示されているレーザ加工装置を模式的に示す図

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。

［レーザ加工装置の構成］
本開示の実施の形態に係るレーザ加工装置１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態のレーザ加工装置１の構成を模式的に示す図である。

レーザ加工装置１は、加工ヘッド２、光干渉計３、計測処理部４、レーザ発振器５、制御部６、第１ドライバ７、第２ドライバ８、第３ドライバ４１を有する。

光干渉計３は、ＯＣＴ測定用の測定光１５を出射する。出射された測定光１５は、測定光導入口９から加工ヘッド２へ入力される。測定光導入口９は、第２ミラー１７上に設置されている。

レーザ発振器５は、レーザ加工用の加工用レーザ光１１を発振する。発振された加工用レーザ光１１は、加工光導入口１０から加工ヘッド２へ入力される。

加工ヘッド２へ入力された加工用レーザ光１１は、ダイクロイックミラー１２を透過し、第１ミラー１３で反射され、レンズ１４を透過し、被加工物１８の表面の加工面１９に集光される。これにより、被加工物１８の加工点２０がレーザ加工される。この際、加工用レーザ光１１が照射された加工点２０は溶融し、溶融池２１が形成される。また、溶融池２１から溶融金属が蒸発し、蒸発時に生じる蒸気の圧力によってキーホール２２が形成される。

加工ヘッド２へ入力された測定光１５は、コリメートレンズ１６で平行光に変換され、第２ミラー１７で反射された後、ビームシフト機構３８を透過する。その後、測定光１５は、ダイクロイックミラー１２で反射された後、第１ミラー１３で反射され、レンズ１４を透過し、被加工物１８の表面の加工点２０に集光される。そして、測定光１５は、キーホール２２の底面で反射され、伝播経路を遡って光干渉計３まで到達し、光干渉計３内で図示しない参照光との光干渉による干渉信号を発生させる。

計測処理部４は、干渉信号からキーホール２２の深さ、すなわち加工点２０の溶け込み深さを計測する。なお、溶け込み深さとは、被加工物１８の溶けた部分の最頂点と、加工面１９との間の距離を意味する。

加工用レーザ光１１の波長と測定光１５の波長とは、互いに異なる。ダイクロイックミラー１２は、加工用レーザ光１１の波長の光を透過し、測定光１５の波長の光を反射する特性を有する。

例えば、加工用レーザ１１としてＹＡＧレーザまたはファイバレーザを用いた場合、加工用レーザ１１の波長は、１０６４ｎｍである。また、例えば、測定光１５としてＯＣＴ用光源を用いた場合、測定光１５の波長は、１３００ｎｍである。

第１ミラー１３および第２ミラー１７は、２軸以上で回転動作させることができる可動ミラーである。第１ミラー１３および第２ミラー１７は、例えば、ガルバノミラーである。

第１ミラー１３、第２ミラー１７は、それぞれ、第１ドライバ７、第２ドライバ８を介して制御部６に接続されており、制御部６の制御に基づいて動作する。第１ドライバ７は、制御部６からの指示に基づいて、第１ミラー１３を動作させる。第２ドライバ８は、制御部６からの指示に基付いて、第２ミラー１７を動作させる。

制御部６は、メモリ３１を有する。メモリ３１は、被加工物１８に対して所望の加工を行うための加工データ、および、後述する補正を行うための補正用データを記憶する。

図１では例として、第１ミラー１３および第２ミラー１７のそれぞれについて、ｙ方向の回転軸を中心とした回転動作のみを示している（図中の点線部分および両矢印参照）。しかし、実際には、第１ミラー１３および第２ミラー１７は、それぞれ、上述したように２軸以上で回転動作できるように構成されている。よって、第１ミラー１３および第２ミラー１７は、それぞれ、例えば、ｘ方向の回転軸を中心とした回転動作を行うことも可能である。

以下では、簡単を簡単にするため、第１ミラー１３および第２ミラー１７のそれぞれがｙ方向の回転軸を中心とした回転動作を行う場合についてのみ説明する。

第２ミラー１７が原点位置にあるとき、測定光１５の測定光軸２３は、ダイクロイックミラー１２で反射された後、加工用レーザ光１１の加工光軸２４と一致する。

また、第１ミラー１３が原点位置にあるとき、加工用レーザ光１１の加工光軸２４は、第１ミラー１３にて反射された後、レンズ１４を透過する際に、レンズ１４の中心であるレンズ光軸２５と一致する。

なお、以下の説明では、レンズ１４の中心を透過した加工用レーザ光１１および測定光１５が被加工物１８の加工面１９に到達した位置（照射位置と言ってもよい）を、「加工原点２６」（図２参照）と記載する。すなわち、第１ミラー１３、第２ミラー１７それぞれの原点位置とは、加工用レーザ光１１および測定光１５がレンズ１４の中心を透過する位置である。

レンズ１４は、加工用レーザ光１１および測定光１５を加工点２０に集光するためのレンズである。レンズ１４は、例えば、ｆθレンズである。

第１ミラー１３およびレンズ１４は、ガルバノミラーとｆθレンズとによる一般的な光学走査系を構成している。このため、第１ミラー１３をその原点位置から所定の角度だけ回転させることにより、加工用レーザ光１１の加工面１９への到達位置を制御することができる。以下では、第１ミラー１３をその原点位置から回転させる角度を「第１ミラー１３の動作量」という。なお、所望の加工点２０へ加工用レーザ光１１を照射させるための第１ミラー１３の動作量は、加工ヘッド２を構成する各光学部材の位置関係と、レンズ１４から加工面１９までの距離とが決まれば、一意に設定することができる。

レンズ１４から加工面１９までの距離は、加工用レーザ光１１による加工が最も効率的に行われるように、加工用レーザ光１１が最も集光される焦点位置と、加工面１９とを一致させた距離とすることが好ましい。ただし、これに限定されず、レンズ１４から加工面１９までの距離は、加工用途に応じて任意の距離に決定されればよい。

第１ミラー１３の動作量を所定の動作スケジュールで変化させることで、加工面１９上で加工点２０の位置を走査することができる。さらに、制御部６の制御によりレーザ発振器５のオンとオフの切り替えが行われることにより、加工用レーザ光１１の走査可能な範囲内における、加工面１９上の任意の位置を任意のパターンでレーザ加工することができる。

ビームシフト機構３８は、測定光１５の測定光軸２３を２軸以上で平行移動させるための機構である。例えば、ビームシフト機構３８は、平行移動ステージである。ビームシフト機構３８は、第２ミラー１７が原点位置にあるときの測定光１５の測定光軸２３に対して垂直な方向（図中のｘｙ軸、および、図中の直線状の両矢印参照）に２軸以上で平行移動できるように構成されている。

ビームシフト機構３８は、第３ドライバ４１を介して制御部６に接続されており、制御部６の制御に基づいて動作する。第３ドライバ４１は、制御部６からの指示に基づいて、ビームシフト機構３８を動作させる。

また、ビームシフト機構３８には、第１レンズ３９および第２レンズ４０が設置されている。第１レンズ３９の主点と第２レンズ４０の主点との間の距離は、２つのレンズの焦点距離を足した距離に設定されている。

また、本実施の形態では、第１レンズ３９の焦点距離と第２レンズ４０の焦点距離とが同じであるとする。

また、ビームシフト機構３８が原点位置で、かつ、第２ミラー１７が原点位置にあるとき、測定光１５の測定光軸２３は、ダイクロイックミラー１２で反射された後に加工用レーザ光１１の加工光軸２４と一致する。

［色収差による影響］
次に、図２を用いて、色収差による影響について説明する。図２は、第１ミラー１３を原点位置から動作させた状態のレーザ加工装置１を模式的に示す図である。図２において、第２ミラー１７は原点位置にあるとする。

図２に示すように、第１ミラー１３で反射された加工用レーザ光１１および測定光１５は、レンズ１４に到達するまでは同じ光軸上を進む。しかしながら、レンズ１４を透過した後では、加工用レーザ光１１と測定光１５の進行方向にずれが生じる。すなわち、図２に示すように、加工用レーザ光１１の光軸である加工光軸２４ａと、測定光１５の光軸である測定光軸２３ａとがずれる。よって、測定光１５は、加工点２０とは異なる位置に到達する。

これは、レンズ１４の色収差が原因である。色収差とは、レンズ１４を含む一般的な光学材料が、光の波長により屈折率が異なる性質を有するために発生する収差である。

色収差には、軸上色収差と、倍率色収差との二種類がある。軸上色収差は、光の波長によりレンズの焦点位置が異なる性質を指す。一方、倍率色収差は、光の波長により焦点面における像高が異なる性質を指す。図２に示した、レンズ１４透過後の加工用レーザ光１１（加工光軸２４ａ）と測定光１５（測定光軸２３ａ）の進行方向のずれは、倍率色収差によるものである。

なお、本実施の形態のレーザ加工装置１では、軸上色収差も同時に発生している。しかしながら、軸上色収差による加工用レーザ光１１と測定光１５のずれについては、コリメートレンズ１６と測定光導入口９との距離を調節し、コリメートレンズ１６を透過直後の測定光１５を平行光の状態からわずかに発散状態または収束状態にすることで対応が可能である。

図２では、加工原点２６から見て、測定光１５が加工面１９に到達した位置は、加工用レーザ光１１が加工面１９に到達した位置よりも遠い。しかしながら、これは一例であり、レンズ１４のレンズ構成や加工用レーザ光１１と測定光１５との波長の大小関係により、測定光１５の方が加工用レーザ光１１よりも加工原点２６に近い位置に到達する場合もある。一般的には、長波長の光の方が、より加工原点２６から遠い位置に到達する。

倍率色収差を補正する方法として、例えば、レンズ１４に色消しレンズの性質を持たせる方法がある。しかし、レンズ１４に、ｆθレンズとしての性質と、色消しレンズとしての性質を両方持たせようとすると、非常に高度な光学設計技術が必要となり、レンズ１４の設計に多大な時間とコストとが掛かってしまう。このため、本実施の形態では、以下に説明するように、第２ミラー１７を動作させることにより、低コストで倍率色収差を補正している。

［倍率色収差の補正方法］
次に、図３を用いて、倍率色収差の補正方法について説明する。図３は、倍率色収差による加工用レーザ光１１および測定光１５それぞれの到達位置のずれを補正した状態のレーザ加工装置１を模式的に示す図である。

図３では、第２ミラー１７を、原点位置から所定の動作量（動作角度と言ってもよい）だけ動作させている。これにより、図３に示すように、ダイクロイックミラー１２からレンズ１４に到るまでの間において、加工用レーザ光１１の加工光軸２４と、測定光１５の測定光軸２３とが同軸ではなくなる。しかしながら、加工用レーザ光１１および測定光１５は、それぞれ、レンズ１４を透過した後、加工面１９における同じ位置、すなわち加工点２０に到達している。

図３において、加工用レーザ光１１の加工光軸２４ａは、図２に示した加工光軸２４ａと同じ位置を通っている。一方、図３において、第２ミラー１７の動作により補正された測定光１５の測定光軸２３ｂは、図２に示した測定光軸２３ａとは異なる位置を通っている。

第２ミラー１７の動作量（すなわち、第２ミラー１７をその原点位置から回転させる角度）は、第１ミラー１３の動作量と１対１に対応付けられている。第１ミラー１３の動作量は、加工用レーザ光１１（および測定光１５）を照射する加工点２０の位置によって一意に決まっているため、第２ミラー１７の動作量も、測定光１５を照射する加工点２０の位置によって一意に決まる。なお、以下では、第２ミラー１７の動作量を「補正角」と記載し、その補正角の求め方について説明する。

［補正角と走査角との関係］
次に、補正角と走査角との関係について説明する。ｆθレンズであるレンズ１４では、レンズ１４の焦点距離をｆとし、レンズ１４に入射する光のレンズ光軸２５からの角度をθとし、レンズ１４を透過した光線の像面における光軸からの距離（以下、像高という）をｈとした場合、ｈ＝ｆθという関係が成り立つ。

上述したように、第１ミラー１３は、回転動作する軸を２軸有している。この２軸を仮にｘ軸、ｙ軸とし、第１ミラー１３で反射された光のレンズ光軸２５からのｘ軸成分の角度をθｘとし、同じくレンズ光軸２５からのｙ軸成分の角度をθｙとする。そして、像面におけるｘ方向、ｙ方向の像高をそれぞれｘ、ｙとした場合、ｘ＝ｆθｘ、ｙ＝ｆθｙという関係が成り立つ。

したがって、加工用レーザ光１１が加工面１９に到達する加工点の位置を（ｘ，ｙ）とすると、（ｘ，ｙ）＝（ｆθｘ，ｆθｙ）となる。また、ミラーへ光を入射させたときのミラーからの反射光の出射角度は、２倍の角度量で変化する。そのため、第１ミラー１３の動作量を（φｘ，φｙ）とした場合、（２φｘ，２φｙ）＝（θｘ，θｙ）の関係が成り立つ。なお、以下の説明では、第１ミラー１３の動作量（φｘ，φｙ）を「走査角」と記載する。

このように、本実施の形態のレーザ加工装置１では、第１ミラー１３の走査角（φｘ，φｙ）が決定されると、加工用レーザ光１１の加工面１９における到達位置、すなわち加工点２０の位置（ｘ，ｙ）も決定される。

上述したように、走査角は加工点２０の位置によって一意に決定され、同様に補正量も加工点２０の位置によって一意に決定される。すなわち、ある加工点２０の位置毎に走査角と補正量との関係を予め算出しておき、加工時には加工点２０の位置に対応する補正量だけ第２ミラー１７を動作させることにより、上述した倍率色収差による測定光１５のずれを補正することができる。

［キーホール角度の影響］
一方で、図３に示したように、倍率色収差による加工用レーザ光１１および測定光１５それぞれの到達位置のずれを補正した状態であっても、加工用レーザ光１１の加工光軸２４ａと測定光１５の測定光軸２３ｂは一致しない。

加工用レーザ光１１の走査速度（以下、加工速度という）が遅い場合では、キーホール２２の形成方向と加工用レーザ光１１の加工光軸２４ａとが一致するため、測定光１５はキーホール２２の形成方向に対して斜めに入射することになる。これにより、測定光１５がキーホール２２の底まで到達できない場合が生じる。その結果、キーホール２２の深さの測定精度が悪化する。

図４に加工速度が速い場合のキーホール２２の形成状態の一例を模式的に示す。加工用レーザ光１１の加工光軸２４ａがｘ軸の正方向に移動している場合、キーホール２２は、そのキーホール形成軸４２が加工点２０を起点として加工方向（ｘ軸の正方向）に傾いた状態で形成される。このため、倍率色収差による加工用レーザ光１１および測定光１５それぞれの到達位置のずれを補正した状態であっても、測定光１５がキーホール２２の底まで到達できない場合が生じる。その結果、キーホール２２の深さの測定精度が悪化する。

特に、レーザ発振器５のビームモードがシングルモードである場合では、加工用レーザ光１１の加工点２０におけるスポット径が例えば５０ｕｍ以下と小さくなる。そのため、発生するキーホール２２の直径も小さくなり、キーホール２２のキーホール形成軸４２の角度と測定光１５の測定光軸２３ｂの角度とのずれは、キーホール２２の深さの測定精度を大きく悪化させる要因となる。

そこで、本実施の形態では、以下に説明するように、ビームシフト機構３８を動作させることにより、測定光１５の測定光軸２３ｂの角度を補正し、測定光軸２３ｂとキーホール形成軸４２とを一致させるようにした。

［測定光軸の角度の補正方法］
次に、図５を用いて、測定光軸の角度の補正方法について説明する。図５は、図３に示したキーホール形成軸４２および測定光１５の測定光軸２３ｂそれぞれの角度のずれを補正した状態のレーザ加工装置１を模式的に示す図である。

図５では、ビームシフト機構３８を原点位置から所定の動作量（動作距離と言ってもよい）だけ動作させている。これにより、ダイクロイックミラー１２からレンズ１４に到るまでの間、測定光１５の測定光軸２３は加工用レーザ光１１の加工光軸２４に対して平行にシフトする。しかしながら、加工用レーザ光１１および測定光１５は、レンズ１４を透過した後、加工面１９において、同じ加工点２０に到達している。

図５において、加工用レーザ光１１の加工光軸２４ａは、図３に示した加工光軸２４ａと同じ位置を通っている。また、図５において、測定光軸２３ｃは、図３に示した測定光軸２３ｂをビームシフト機構３８の動作によって補正したものである。図５に示す測定光軸２３ｃの角度は、図３に示した測定光軸２３ｂの角度とは異なり、キーホール２２のキーホール形成軸４２の角度と一致している。

ビームシフト機構３８を原点位置から動作させる所定の動作量（以下、補正移動量と記載する）は、第１ミラー１３の動作量および加工速度と対応付けられている。第１ミラー１３の動作量および加工速度は、加工用レーザ光１１（および測定光１５）を照射する加工点２０の位置によって一意に決まっているため、補正移動量も、測定光１５を照射する加工点２０の位置によって一意に決まる。すなわち、加工点２０の位置毎に走査角と補正移動量との関係を予め算出しておき、加工時において、加工点２０の位置に対応する補正移動量だけビームシフト機構３８を動作させることにより、図３に示したキーホール形成軸４２と測定光軸２３ｂそれぞれの角度ずれを補正することができる。

［第１の補正数表データの作成方法］
第１の補正数表データの作成方法について説明する。第１の補正数表データは、加工点２０毎に走査角と補正角との対応関係を示すデータである。第１の補正数表データは、補正角の補正数表データと言ってもよい。

まず、図６を用いて、加工面１９上の加工用レーザ光１１および測定光１５それぞれの軌跡について説明する。図６は、第２ミラー１７を動作させずに第１ミラー１３のみを動作させて被加工物１８の表面（すなわち、加工面１９）を格子状に走査した場合における、加工面１９上の加工用レーザ光１１および測定光１５それぞれの軌跡を模式的に示す図である。図６は、加工面１９をレンズ１４側から見た状態を示している。

図６では、加工用レーザ光１１の軌跡である加工光軌跡２８が実線で示され、測定光１５の軌跡である測定光軌跡２７が点線で示されている。図６に示す例では、第２ミラー１７が動作していないため、倍率色収差の補正が行われていない。したがって、加工原点２６付近では加工用レーザ光１１および測定光１５それぞれの軌跡は一致しているが、加工原点２６から遠ざかるにつれて両者のずれが大きくなっている。これにより、加工光軌跡２８は歪みのない格子状パターンを描く一方、測定光軌跡２７は歪んだ糸巻き型の軌跡を描いている。なお、図６に示す測定光軌跡２７の形状は一例であり、測定光軌跡２７の歪み形状はレンズ１４の光学特性によって変化しうる。

また、加工光軌跡２８および測定光軌跡２７それぞれに対応する位置のずれ量も同様にレンズ１４の光学特性や光学設計に依存する。一般的な例としては、焦点距離が２５０ｍｍであり、加工面領域が直径２００ｍｍ程度である市販のｆθレンズでは、加工面領域の最外周付近において０．２ｍｍから０．４ｍｍのずれが生じる。

それに対して、加工用レーザ光１１を加工点２０に照射することで生成されるキーホール２２（例えば、図１参照）の直径は、加工用レーザ光のパワーや品質にも依るが、おおむね０．０３ｍｍから０．２ｍｍと小さい。このことから、レンズ１４の色収差により生じる加工用レーザ光１１と測定光１５との位置ずれによって、キーホール２２の底面に測定光１５が到達せず、正しい溶け込み深さが測定できなくなる。

なお、図６では一例として、等間隔の４×４マスの格子状パターンを図示しているが、本開示はこれに限定されない。走査のための格子状パターンは、より細かいマス数の格子に設定されたり、ｆθレンズの倍率色収差特性に関連して特に精度の必要な領域の格子間隔を狭くされたりしてもよい。また、放射状の格子状パターンが設定されてもよい。ただし、本実施の形態では、補正角はｘ軸およびｙ軸の２軸で設定されるため、図６に示した直交格子状のパターンがより好適である。

図６に示す加工光軌跡２８と測定光軌跡２７とを比較すると、格子状パターンの対応する各格子点においてずれが生じていることが分かる。

補正数表データを作成するためには、加工光軌跡２８上のある１つの格子点である加工光格子点３０と、測定光軌跡２７の対応する測定光格子点２９とが一致するように補正量を決定する必要がある。

次に、第１の補正数表データの作成方法の流れについて説明する。

まず、図７を用いて、第１の補正数表データの作成方法の第１の例について説明する。図７は、第１の補正数表データの作成方法の第１の例を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、制御部６は、被加工物１８の加工面１９に対して、レーザ加工を行う範囲である格子状パターン（例えば、図６に示した加工光軌跡２８）を設定する。また、制御部６は、格子状パターンに含まれる複数の格子点のうち、１つの格子点を選定する。

ステップＳ２において、制御部６は、選定された格子点に２次元ビームプロファイラ（図示せず）を設置する。このとき、２次元ビームプロファイラの検出面の高さ位置は、加工面１９と一致するように設置される。

ステップＳ３において、制御部６は、選定された格子点に加工用レーザ光１１が到達するように第１ミラー１３の走査角を設定する。

ステップＳ４において、制御部６は、加工用レーザ光１１を照射させ、２次元ビームプロファイラを用いて、実際に加工用レーザ光１１が加工面１９に到達した位置（以下、加工用レーザ光１１の到達位置という）を求める。

ステップＳ５において、制御部６は、測定光１５を照射させ、２次元ビームプロファイラを用いて、実際に測定光１５が加工面１９に到達した位置（以下、測定光１５の到達位置という）を求める。

ステップＳ６において、制御部６は、加工用レーザ光１１の到達位置と測定光１５の到達位置とが一致するように、２次元ビームプロファイラの測定結果を参照しながら、第２ミラー１７の補正角を設定する。

ステップＳ７において、制御部６は、ステップＳ３で設定した走査角と、ステップＳ６で設定した補正角とを、補正数表データとしてメモリ３１に保存する。

ステップＳ８において、制御部６は、格子状パターンのすべての格子点において補正数表データを保存したか否かを判定する。すべての格子点において補正数表データを保存した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、フローは、終了する。一方、すべての格子点において補正数表データを保存していない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、フローは、ステップＳ９へ進む。

ステップＳ９において、制御部６は、新たな格子点（すなわち、補正数表データの保存が行われていない格子点）を１つ選定する。その後、フローは、ステップＳ２に戻る。

以上、第１の補正数表データの作成方法の第１の例について説明した。

次に、図８を用いて、第１の補正数表データの作成方法の第２の例について説明する。図８は、第１の補正数表データの作成方法の第２の例を示すフローチャートである。

本例では、仮の被加工物として、例えば金属の平板（以下、金属板という）が用いられる。

ステップＳ１１において、制御部６は、金属板の加工面１９に対して、レーザ加工を行う範囲である格子状パターン（例えば、図６に示した加工光軌跡２８）を設定する。また、制御部６は、格子状パターンに含まれる複数の格子点のうち、１つの格子点を選定する。

ステップＳ１２において、制御部６は、選定された格子点に加工用レーザ光１１が到達するように第１ミラー１３の走査角を設定する。

ステップＳ１３において、制御部６は、選定された格子点に対して加工用レーザ光１１を照射させ、金属板の表面に微***を開ける。このとき、加工用レーザ光１１の出力強度および照射時間は、金属板を貫通しないように調整される。また、ここで形成される微***の直径は、光干渉計３の計測分解能に比べて２〜３倍程度であることが好ましい。

ステップＳ１４において、制御部６は、形成された微***の形状の測定を光干渉計３に実行させる。この際、第２ミラー１７を原点位置からある程度動作させて測定光１５を走査することにより、微***近傍の３次元的な形状を測定することができる。

ステップＳ１５において、制御部６は、ステップＳ１４で測定された結果を示すデータを用いて、測定光１５を微***の最深部に到達させることができる第２ミラー１７の補正角を求める。

ステップＳ１６において、制御部６は、ステップＳ１２で設定した走査角と、ステップＳ１５で求めた補正角とを、補正数表データとしてメモリ３１に保存する。

ステップＳ１７において、制御部６は、格子状パターンのすべての格子点において補正数表データを保存したか否かを判定する。すべての格子点において補正数表データを保存した場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、フローは、終了する。一方、すべての格子点において補正数表データを保存していない場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、フローは、ステップＳ１８へ進む。

ステップＳ１８において、制御部６は、新たな格子点（すなわち、補正数表データの保存が行われていない格子点）を１つ選定する。その後、フローは、ステップＳ１２に戻る。

以上、第１の補正数表データの作成方法の第２の例について説明した。

以上説明した第１の例または第２の例により、第１の補正数表データが得られる。なお、ステップＳ１またはステップＳ１１設定される格子状パターンが図６に示した４×４の格子状パターンである場合では、１６個の格子点における補正数表データしか作成できない。そこで、格子点を１６個以上含む格子状パターンを設定することにより、より多くの補正数表データを作成することが好ましい。

ただし、多くの補正数表データを作成したとしても、第１ミラー１３の走査角は機構上の動作範囲内であればどのような値でも設定することができるため、走査角が補正数表データと一致しない場合が生じうる。このような場合には、補正数表データを補間して補正角を求める必要がある。この補正数表データを補間して補正角を求める方法については、後述する。

［第２の補正数表データの作成方法］
第２の補正数表データの作成方法について説明する。第２の補正数表データは、走査角と補正移動量との対応関係を示すデータである。補正移動量は、上述したとおり、加工点２０の位置（以下、加工位置という）および加工速度に対応している。

第２の補正数表データの作成は、上述した第１の補正数表データの作成後に行われる。また、第２の補正数表データは、加工位置と加工速度とに分けて作成される。以下、加工位置に関する補正移動量を「位置補正移動量」といい、加工速度に関する補正移動量を「速度補正移動量」という。本実施の形態では、第２の補正数表データとして、位置補正移動量の補正数表データおよび速度補正移動量の補正数表データが作成される。

まず、図９を用いて、位置補正移動量の補正数表データを作成する方法の流れについて説明する。図９は、位置補正移動量の補正数表データを作成する方法の例を説明するフローチャートである。

本例では、仮の被加工物として、例えば金属の平板（以下、金属板という）が用いられる。

ステップＳ２１において、制御部６は、金属板の加工面１９に対して、レーザ加工を行う範囲である格子状パターン（例えば、図６に示した加工光軌跡２８）を設定する。また、制御部６は、格子状パターンに含まれる複数の格子点のうち、１つの格子点を選定する。

ステップＳ２２において、制御部６は、選定された格子点に加工用レーザ光１１が到達するように第１ミラー１３の走査角を設定する。

ステップＳ２３において、制御部６は、選定された格子点に測定光１５が到達するように第２ミラー１７の補正角を設定する。ここでの補正角は、上述した第１の補正数表データとして保存された値である。

ステップＳ２４において、制御部６は、選定された格子点に対して加工用レーザ光１１を照射させ、金属板の表面に微***を開ける。このとき、加工用レーザ光１１の出力強度および照射時間は、金属板を貫通しないように調整される。また、ここで形成される微***の直径は、光干渉計３の計測分解能に比べて２〜３倍程度であることが好ましい。

ステップＳ２５において、制御部６は、ビームシフト機構３８に測定光軸２３の角度を走査させ、キーホール２２の深さの測定値が最大になる位置補正移動量を求める。

ステップＳ２６において、制御部６は、ステップＳ２２で設定した走査角と、ステップＳ２５で求めた位置補正移動量とを、補正数表データとしてメモリ３１に保存する。

ステップＳ２７において、制御部６は、格子状パターンのすべての格子点において補正数表データを保存したか否かを判定する。すべての格子点において補正数表データを保存した場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、フローは、終了する。一方、すべての格子点において補正数表データを保存していない場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、フローは、ステップＳ２８へ進む。

ステップＳ２８において、制御部６は、新たな格子点（すなわち、補正数表データの保存が行われていない格子点）を１つ選定する。その後、フローは、ステップＳ２２に戻る。

上述した方法により、位置補正移動量の補正数表データが得られる。なお、ステップＳ２１で設定される格子状パターンは、上述した第１の補正数表データの作成方法で設定される格子状パターンと同じである。よって、走査角が補正数表データと一致しない場合には、上記第１の補正数表データの作成方法での説明と同様の方法により、補正数表データを補間して位置補正移動量を求めることができる。

また、本実施の形態では、位置補正移動量の補正数表データと第１の補正数表データ（補正角の補正数表データ）とを合わせて、加工位置の補正数表として設定されている。

次に、図１０を用いて、速度補正移動量の補正数表データを作成する方法の流れについて説明する。図１０は、位置補正移動量の補正数表データを作成する方法の例を説明するフローチャートである。

本例では、仮の被加工物として、金属板が用いられる。

ステップＳ３１において、制御部６は、加工原点２６（図２、図３参照）を含んだ走査ラインを通る第１ミラーの走査角と第２ミラーの補正角とを設定する。例えば、走査ラインとしては、加工原点２６を通るｘ軸上のラインを用い、走査角と補正角としては、第１の補正数表データとして保存された値を用いる。

ステップＳ３２において、制御部６は、加工速度の範囲を設定する。例えば、制御部６は、被加工物１８を加工するための加工データに含まれる加工速度の最大値から最小値までを加工速度の範囲に設定する。

ステップＳ３３において、制御部６は、補正移動量の範囲を設定する。例えば、制御部６は、加工点２０へ入射する測定光１５の測定光軸２３の角度が走査方向に±１０ｄｅｇとなる範囲を補正移動量の範囲に設定する。

ステップＳ３４において、制御部６は、加工速度の初期値を設定する。例えば、加工速度の初期値としては、加工速度の範囲の最小値が設定される。

ステップＳ３５において、制御部６は、補正移動量の初期値を設定する。例えば、補正移動量の初期値としては、補正移動量の範囲の最小値が設定される。

ステップＳ３６において、制御部６は、設定した加工速度の加工用レーザ光１１および測定光１５により走査ライン上を同時に走査し、キーホール２２の深さを測定する。

ステップＳ３７において、制御部６は、ステップＳ３６で測定したキーホール２２の深さのうち、加工原点２６の位置のキーホール２２の深さを記録する。

ステップＳ３８において、制御部６は、ステップＳ３３で設定した補正移動量の範囲に含まれる全ての値に対応するデータを取得したか否かを判定する。ここでいうデータとは、加工原点２６の位置のキーホール２２の深さを示すデータである。

補正移動量の範囲の全ての値に対応するデータを取得した場合（ステップＳ３８：ＹＥＳ）、フローは、ステップＳ３１０へ進む。一方、補正移動量の範囲の全ての値に対応するデータを取得していない場合（ステップＳ３８：ＮＯ）、フローは、ステップＳ３９へ進む。

ステップＳ３９において、制御部６は、別の補正移動量を設定する。その後、フローは、ステップＳ３６に戻る。

ステップＳ３１０において、制御部６は、ステップＳ３７で記録されたキーホール２２の深さに基づいて、キーホール２２の深さが最大になる補正移動量を求める。

ステップＳ３１１において、制御部６は、現在の加工速度と、ステップＳ３１０で求めたキーホール２２の深さが最大になる補正移動量とを、速度補正移動量の補正数表データとしてメモリ３１に保存する。

ステップＳ３１２において、制御部６は、ステップＳ３２で設定した加工速度の範囲に含まれる全ての値に対応するデータを取得したか否かを判定する。ここでいうデータとは、現在の加工速度およびキーホール２２の深さが最大になる補正移動量を示す補正数表データである。

加工速度の範囲に含まれる全ての値に対応するデータを取得した場合（ステップＳ３１２：ＹＥＳ）、フローは、終了する。一方、加工速度の範囲に含まれる全ての値に対応するデータを取得していない場合（ステップＳ３１２：ＮＯ）、フローは、ステップＳ３１３へ進む。

ステップＳ３１３において、制御部６は、別の加工速度を設定する。その後、フローは、ステップＳ３５に戻る。

上述した方法により、速度補正移動量の補正数表データが得られる。

図１１に速度補正移動量の補正数表データの一例を示す。図１１に示すように、速度補正移動量の補正数表データでは、加工速度Ｖ_ｋとｍ速度補正移動量｜Ｄ_Ｖｋ｜とが対応付けられている。図１１において、速度補正移動量｜Ｄ_Ｖｋ｜は、走査方向の傾きの大きさとして記録されている。

なお、本実施の形態においては、図１１に示した速度補正移動量の補正数表データは、加工速度の補正数表として用いられる（後述の図１７参照）。

［加工データの作成方法］
次に、被加工物１８を加工するための加工データの作成方法について説明する。

従来、ｆθレンズおよびガルバノミラーを有するレーザ加工装置では、制御部が、時系列に設定された複数の加工データ（例えば、レーザ発振器への出力指示値と、走査角および加工速度のデータ項目とが加工点毎にセットになったデータ）を用いてレーザ発振器およびガルバノミラーを制御していた。これにより、被加工物の表面の各加工点に対して時系列で加工が行われていた。

本実施の形態では、レーザ加工装置１が用いる加工データのデータ項目として、レーザ発振器５への出力指示値（レーザ出力データともいう）、加工点２０の位置（加工点位置ともいう）、加工速度、走査角のほか、補正角、補正移動量が加えられる。以下の説明では、このように補正角および補正移動量がデータ項目として加えられた加工データを「補正済み加工データ」と記載する。

ここで、図１２を用いて、補正済み加工データの一例について説明する。図１２は、補正済み加工データの構成の一例を示す図である。

図１２に示すように、補正済み加工データは、一組のデータ項目として、データ番号ｋ、レーザ出力データＬｋ、加工点位置ｘ_ｋ、加工点位置ｙ_ｋ、加工速度Ｖ_ｋ、走査角φｘ_ｋ、走査角φｙ_ｋ、補正角ψｘ_ｋ、補正角ψｙ_ｋ、補正移動量Ｄｘ_ｋ、補正移動量Ｄｙ_ｋを含む。

データ番号ｋは、加工データの順番を示す。レーザ出力データＬ_ｋは、レーザ発振機５への出力指示値を示す。加工点位置ｘ_ｋは、ｘ方向の加工点２０の位置を示す。加工点位置ｙ_ｋは、ｙ方向の加工点２０の位置を示す。加工速度Ｖ_ｋは、加工用レーザ光１１の走査速度を示す。走査角φｘ_ｋは、ｘ方向の走査を担う第１ミラー１３の走査角を示す。走査角φｙ_ｋは、ｙ方向の走査を担う第１ミラー１３の走査角を示す。補正角ψｘ_ｋは、ｘ方向の測定光１５の位置の補正を担う第２ミラー１７の補正角を示す。補正角ψｙ_ｋは、ｙ方向の測定光１５の位置の補正を担う第２ミラー１７の補正角を示す。

なお、図１２においてデータ番号ｋ以外の各データ項目に付された添え字ｋは、データ番号ｋ番目に対応するデータ項目であることを表している。補正済み加工データにおける走査角は、「第１指示値」の一例である。また、補正済み加工データにおける補正角は、「第２指示値」の一例である。また、補正済み加工データにおける補正移動量は、「第３指示値」の一例である。

以上、補正済み加工データの一例について説明した。

次に、図１３を用いて、加工データの作成方法の流れについて説明する。図１３は、加工データの作成方法を示すフローチャートである。

ステップＳ４１において、制御部６は、参照するデータ番号ｋをゼロに設定する。データ番号ｋは、メモリ３１内の加工データが保存されている領域に付されている。

ステップＳ４２において、制御部６は、メモリ３１内のデータ番号ｋの領域（メモリ位置と言ってもよい）に、レーザ出力データＬ_ｋ、加工点位置ｘ_ｋ、ｙ_ｋ、加工速度Ｖ_ｋを設定（保存と言ってもよい）する。これらの値は、所望のレーザ加工を実現するために、レーザ加工装置１のユーザが、図示しない操作部（例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等）を用いて設定する設定値である。

ステップＳ４３において、制御部６は、ステップＳ４２で設定した加工点位置ｘ_ｋ、ｙ_ｋに基づいて第１ミラー１３の走査角φｘ_ｋ，φｙ_ｋを算出し、その走査角φｘ_ｋ，φｙ_ｋをメモリ３１内のデータ番号ｋの領域に保存する。レンズ１４の焦点距離がｆであるとき、加工点位置と走査角との間には（ｘ_ｋ，ｙ_ｋ）＝（２ｆ・φｘ_ｋ，２ｆ・φｙ_ｋ）の関係があるので、加工点位置から走査角は自動的に決定される。なお、加工点位置と走査角の関係式や対応数表等が予めユーザによって設定されていてもよい。その場合、制御部６は、加工点位置と走査角関係式や対応数表等を用いて第１ミラー１３の走査角φｘ_ｋ，φｙ_ｋを決定してもよい。

ステップＳ４４において、制御部６は、全てのデータ番号ｋについて加工データの設定が完了したか否かを判定する。全てのデータ番号ｋについて加工データの設定が完了した場合（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、フローは、終了する。一方、全てのデータ番号ｋについて加工データの設定が完了していない場合（ステップＳ４４：ＮＯ）、フローは、ステップＳ４５へ進む。

ステップＳ４５において、参照するデータ番号ｋを１つ増加させる。その後、フローは、ステップＳ４２へ戻る。

以上のフローにより、全てのデータ番号ｋについて加工データが設定される。

［補正角の設定方法］
次に、図１３のフローにより設定された各加工データに対して、加工点位置毎の補正角を設定する方法について説明する。

まず、図１４を用いて、加工位置の補正数表データの構成について説明する。図１４は、加工位置の補正数表データの構成を模式的に表した加工位置の補正数表３４を示す図である。

図１４は、加工面１９における格子点毎に設定された補正済み加工データを、データ点３２として模式的に示している。補正済み加工データであるデータ点３２は、それぞれ、上述したとおり、加工面１９上の位置（すなわち、加工点位置）、走査角、補正角、および位置補正移動量を含んでいる。補正データ点３３は、加工面１９上の加工原点２６に対応する点である。

以下の説明では、加工位置の補正数表３４の各データ点３２の位置を、便宜上、走査角（φｘ，φｙ）で示すこととする。走査角φｘに対応する方向のデータ番号をｉとし、走査角φｙに対応する方向のデータ番号をｊとする。各データ点３２は、補正数表用走査角（Φｘ_i，Φｙ_ｊ）と、補正数表用補正角（Ψｘ_iｊ，Ψｙ_iｊ）と、補正数表用位置補正移動量（Ｄｐｘ_iｊ，Ｄｐｙ_iｊ）との組である（Φｘ_i，Φｙ_ｊ，Ψｘ_iｊ，Ψｙ_iｊ，Ｄｐｘ_iｊ，Ｄｐｙ_iｊ）を保持している。補正数表用走査角（Φｘ_i，Φｙ_ｊ）は、走査角（φｘ，φｙ）の要素を持つ。

次に、図１５を用いて、補正角の設定方法の流れについて説明する。図１５は、補正角の設定方法を示すフローチャートである。

ステップＳ５１において、制御部６は、参照するデータ番号ｋをゼロに設定する。

ステップＳ５２において、制御部６は、メモリ３１内のデータ番号ｋの領域に保存されている走査角（φｘ_ｋ，φｙ_ｋ）と、加工位置の補正数表３４内のすべての補正数表用走査角（Φｘ_i，Φｙ_ｊ）とを比較し、φｘ_ｋ＝Φｘ_iかつφｙ_ｋ＝Φｙ_ｊとなるデータ番号ｉ，ｊが存在するか否かを判定する。本ステップＳ５２では、制御部６は、加工位置の補正数表３４内に、ユーザが設定した走査角と全く同じ走査角を含むデータ項目が存在するか否かを判定している。

φｘ_ｋ＝Φｘ_iかつφｙ_ｋ＝Φｙ_ｊとなるデータ番号ｉ，ｊが存在する場合（ステップＳ５２：ＹＥＳ）、フローは、ステップＳ５３へ進む。一方、φｘ_ｋ＝Φｘ_iかつφｙ_ｋ＝Φｙ_ｊとなるデータ番号ｉ，ｊが存在しない場合（ステップＳ５２：ＮＯ）、フローは、ステップＳ５４へ進む。

ステップＳ５３において、制御部６は、φｘ_ｋ＝Φｘ_iかつφｙ_ｋ＝Φｙ_ｊとなるデータ番号ｉ，ｊを用いて、補正角を（ψｘ_ｋ，ψｙ_ｋ）＝（Ψｘ_iｊ，Ψｙ_iｊ）と設定する。すなわち、本ステップＳ５３では、制御部６は、ユーザが設定した走査角と全く同じ走査角を含むデータ項目が存在するため、該当する補正数表用補正角をそのまま補正角として設定している。

ステップＳ５４において、制御部６は、補正数表３４内においてユーザが設定した走査角（φｘ_ｋ，φｙ_ｋ）を囲む最近接の４点のデータを用いて補間処理を行い、補正角（ψｘ_ｋ，ψｙ_ｋ）を設定する。ステップＳ５４の詳細については後述する。

ステップＳ５５において、制御部６は、ステップＳ５３またはステップＳ５４において設定した補正角（ψｘ_ｋ，ψｙ_ｋ）を、メモリ３１内の加工データのデータ番号ｋの領域に設定（保存）する。

ステップＳ５６において、制御部６は、メモリ３１内に保存されている加工データのすべてについて補正角の設定が完了したか否かを判定する。加工データのすべてについて補正角の設定が完了した場合（ステップＳ５６：ＹＥＳ）、フローは、終了する。一方、加工データのすべてについて補正角の設定が完了していない場合（ステップＳ５６：ＮＯ）、フローは、ステップＳ５７へ進む。

ステップＳ５７において、制御部６は、参照するデータ番号ｋを１つ増加させる。その後、フローは、ステップＳ５２へ戻る。

以上のフローにより、図１３のフローにより設定された加工データにおいて、全てのデータ番号ｋについて補正角が設定される。

［補間処理の詳細］
次に、図１５に示したステップＳ５４（補間処理）について、詳細に説明する。ステップＳ５４の補間処理は、ユーザが設定した走査角（φｘ_ｋ，φｙ_ｋ）が、データ点３２内の補正数表用走査角（Φｘ_i，Φｙ_ｊ）のいずれにも一致していない場合に行われる。

図１６は、ユーザが加工データとして設定した走査角Ｘ（φｘ_ｋ，φｙ_ｋ）が図１４に示した加工位置の補正数表３４のいずれかのデータ点３２の補正数表用走査角（Φｘ_i，Φｙ_ｊ）と一致しなかった場合における、走査角Ｘ（φｘ_ｋ，φｙ_ｋ）とその周囲の補正データ点の関係を示す図である。

図１６に示すように、走査角Ｘ（φｘ_ｋ，φｙ_ｋ，ψｘ_ｋ，ψｙ_ｋ，Ｄｐｘ_ｋ，Ｄｐｙ_ｋ）に対応する点は、補正データ点Ａ（Φｘ_i，Φｙ_ｊ，Ψｘ_iｊ，Ψｙ_iｊ，Ｄｐｘ_iｊ，Ｄｐｙ_iｊ）、Ｂ（Φｘ_i＋１，Φｙ_ｊ，Ψｘ_i＋１ｊ，Ψｙ_i＋１ｊ，Ｄｐｘ_i＋１ｊ，Ｄｐｙ_i＋１ｊ）、Ｃ（Φｘ_i，Φｙ_ｊ＋１，Ψｘ_iｊ＋１，Ψｙ_iｊ＋１，Ｄｐｘ_iｊ＋１，Ｄｐｙ_iｊ＋１）、Ｄ（Φｘ_i＋１，Φｙ_ｊ＋１，Ψｘ_{i＋１ｊ＋１}，Ψｙ_{i＋１ｊ＋１}，Ｄｐｘ_{i＋１ｊ＋１}，Ｄｐｙ_{i＋１ｊ＋１}）の４点で作られる格子内に位置している。Φｘ_i≦φｘ_ｋ≦Φｘ_i＋１（等号は同時には成立せず）、Φｙ_ｊ≦φｙ_ｋ≦Φ_ｙｊ＋１（等号は同時には成立せず）の関係が成立している。このときの補正角（ψｘ_ｋ，ψｙ_ｋ）は、走査角Ｘ（φｘ_ｋ，φｙ_ｋ）の値と補正データ点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの値とを用いて、以下の式（１）および式（２）により求められる。
ψｘ_ｋ＝（ＥΨｘ_iｊ＋ＦΨｘ_i＋１ｊ＋ＧΨｘ_iｊ＋１＋ＨΨｘ_{i＋１ｊ＋１}）／Ｊ・・・（１）
ψｙ_ｋ＝（ＥΨｙ_iｊ＋ＦΨｙ_i＋１ｊ＋ＧΨｙ_iｊ＋１＋ＨΨｙ_{i＋１ｊ＋１}）／Ｊ・・・（２）

なお、式（１）および（２）におけるＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊは、下記の式（３）〜（７）により求められる。
Ｅ＝（φｘ_ｋ−Φｘ_i）（φｙ_ｋ−Φｙ_ｊ）・・・（３）
Ｆ＝（Φｘ_i＋１−φｘ_ｋ）（φｙ_ｋ−Φｙ_ｊ）・・・（４）
Ｇ＝（φｘ_ｋ−Φｘ_i）（Φｙ_ｊ＋１−φｙ_ｋ）・・・（５）
Ｈ＝（Φｘ_i＋１−φｘ_ｋ）（Φｙ_ｊ＋１−φｙ_ｋ）・・・（６）
Ｊ＝（Φｘ_i＋１−Φｘ_i）（Φｙ_ｊ＋１−Φｙ_ｊ）・・・（７）

上述した補間処理により、ユーザが設定した走査角に基づいて補正角を算出することができる。

上述した補間処理では、一例として線形補間法を用いたが、その他の公知の二次元補間手法（スプライン補間、二次曲面近似など）を用いてもよい。また、予め加工位置の補正数表３４上の補正数表用補正角（Ψｘ_iｊ，Ψｙ_iｊ）から、走査角に対する補正角についての高次の近似連続曲面を算出しておき、走査角に対応する補正角を算出するようにしてもよい。

［補正移動量の設定方法］
次に、図１３のフローにより設定された各加工データに対して、加工点位置毎の補正移動量を設定する方法について説明する。本実施の形態では、補正移動量として、位置補正移動量および速度補正移動量が設定される。

次に、図１７を用いて、補正移動量の設定方法の流れについて説明する。図１７は、補正移動量の方法を示すフローチャートである。

ステップＳ６１において、制御部６は、参照するデータ番号ｋをゼロに設定する。

ステップＳ６２において、制御部６は、メモリ３１内のデータ番号ｋの領域に保存されている走査角（φｘ_ｋ，φｙ_ｋ）と、加工位置の補正数表３４内のすべての補正数表用走査角（Φｘ_i，Φｙ_ｊ）とを比較し、φｘ_ｋ＝Φｘ_iかつφｙ_ｋ＝Φｙ_ｊとなるデータ番号ｉ，ｊが存在するか否かを判定する。本ステップＳ６２では、制御部６は、加工位置の補正数表３４内に、ユーザが設定した走査角と全く同じ走査角を含むデータ項目が存在するか否かを判定している。

φｘ_ｋ＝Φｘ_iかつφｙ_ｋ＝Φｙ_ｊとなるデータ番号ｉ，ｊが存在する場合（ステップＳ６２：ＹＥＳ）、フローは、ステップＳ６３へ進む。一方、φｘ_ｋ＝Φｘ_iかつφｙ_ｋ＝Φｙ_ｊとなるデータ番号ｉ，ｊが存在しない場合（ステップＳ６２：ＮＯ）、フローは、ステップＳ６４へ進む。

ステップＳ６３において、制御部６は、φｘ_ｋ＝Φｘ_iかつφｙ_ｋ＝Φｙ_ｊとなるデータ番号ｉ，ｊを用いて、位置補正移動量を（Ｄｐｘ_ｋ，Ｄｐｙ_ｋ）＝（Ｄｐｘ_iｊ，Ｄｐｙ_iｊ）と設定する。すなわち、本ステップＳ６３では、制御部６は、ユーザが設定した走査角と全く同じ走査角を含むデータ項目が存在するため、該当する補正数表用位置補正移動量をそのまま位置補正移動量として設定している。

ステップＳ６４において、制御部６は、加工位置の補正数表３４内においてユーザが設定した走査角（φｘ_ｋ，φｙ_ｋ）を囲む最近接の４点のデータを用いて補間処理を行い、位置補正移動量（Ｄｐｘ_ｋ，Ｄｐｙ_ｋ）を設定する。本ステップＳ６４における補間処理は、上述した図１５のステップＳ５４における補間処理と同様の方法で行うことができる。

ステップＳ６５において、制御部６は、加工速度の補正数表を用いて加工速度Ｖ_ｋから速度補正移動量（Ｄｖｘ_ｋ，Ｄｖｙ_ｋ）を設定する。

具体的には、まず、制御部６は、図１１に示した加工速度の補正数表から加工速度Ｖ_ｋに対応する速度補正移動量の大きさＤｖを求める。次に、制御部６は、以下の式（８）〜（１０）を用いて、現在のデータ番号ｋの加工点位置（ｘ_ｋ,ｙ_ｋ）と次のデータ番号ｋ＋１の加工点位置（ｘ_ｋ＋１,ｙ_ｋ＋１）から速度補正移動量（Ｄｖｘ_ｋ，Ｄｖｙ_ｋ）を求める。
Ｄｖｘ_ｋ＝Ｄｖ×（ｘ_ｋ＋１−ｘ_ｋ）／Ｒ・・・（８）
Ｄｖｙ_ｋ＝Ｄｖ×（ｙ_ｋ＋１−ｙ_ｋ）／Ｒ・・・（９）
Ｒ＝√（（ｘ_ｋ＋１−ｘ_ｋ）^２＋（ｙ_ｋ＋１−ｙ_ｋ）^２）・・・（１０）

ステップＳ６６において、制御部６は、位置補正移動量と速度補正移動量を用いて補正移動量（Ｄｘ_ｋ，Ｄｙ_ｋ）を（Ｄｘ_ｋ，Ｄｙ_ｋ）＝（Ｄｐｘ_ｋ＋Ｄｖｘ_ｋ，Ｄｐｙ_ｋ＋Ｄｖｙ_ｋ）と設定する。

ステップＳ６７において、制御部６は、ステップＳ６６において設定した補正移動量（Ｄｘ_ｋ，Ｄｙ_ｋ）を、メモリ３１内の加工データのデータ番号ｋの領域に設定（保存）する。

ステップＳ６８において、制御部６は、メモリ３１内に保存されている加工データのすべてについて補正移動量の設定が完了したか否かを判定する。加工データのすべてについて補正移動量の設定が完了した場合（ステップＳ６８：ＹＥＳ）、フローは、終了する。一方、加工データのすべてについて補正移動量の設定が完了していない場合（ステップＳ６８：ＮＯ）、フローは、ステップＳ６９へ進む。

ステップＳ６９において、制御部６は、参照するデータ番号ｋを１つ増加させる。その後、フローは、ステップＳ６２へ戻る。

以上のフローにより、図１３のフローにより設定された加工データにおいて、全てのデータ番号ｋについて補正移動量が設定される。

［レーザ加工方法］
次に、図１８を用いて、レーザ加工装置１によるレーザ加工方法の流れについて説明する。図１８は、レーザ加工方法を示すフローチャートである。

ステップＳ７１において、制御部６は、参照するデータ番号ｋをゼロに設定する。

ステップＳ７２において、制御部６は、データ番号ｋに対応する補正済み加工データ（レーザ出力データＬ_ｋ、走査角φｘ_ｋ，φｙ_ｋ、補正角ψｘ_ｋ，ψｙ_ｋ、補正移動量Ｄｘ_ｋ，Ｄｙ_ｋ）をメモリ３１から読み出す。

ステップＳ７３において、制御部６は、走査角（φｘ_ｋ，φｙ_ｋ）に基づいて第１ミラー１３を動作させ、補正角（ψｘ_ｋ，ψｙ_ｋ）に基づいて第２ミラー１７を動作させ、補正移動量（Ｄｘ_ｋ，Ｄｙ_ｋ）に基づいてビームシフト機構３８を動作させる。

具体的には、制御部６は、第１ドライバ７に対して走査角（φｘ_ｋ，φｙ_ｋ）を通知する。これにより、第１ドライバ７は、走査角（φｘ_ｋ，φｙ_ｋ）に基づいて第１ミラー１３を動作させる。また、制御部６は、第２ドライバ８に対して、補正角（ψｘ_ｋ，ψｙ_ｋ）を通知する。これにより、第２ドライバ８は、補正角（ψｘ_ｋ，ψｙ_ｋ）に基づいて第２ミラー１７を動作させる。また、制御部６は、第３ドライバ４１に対して、補正移動量（Ｄｘ_ｋ，Ｄｙ_ｋ）を通知する。これにより、第２ドライバ８は、補正移動量（Ｄｘ_ｋ，Ｄｙ_ｋ）に基づいてビームシフト機構３８を動作させる。

ステップＳ７４において、制御部６は、レーザ出力値としてのレーザ出力データＬ_ｋをレーザ発振器５へ送信し、レーザ発振器５からレーザ出力データＬ_ｋに基づいて加工用レーザ光１１を発振させる。

ステップＳ７５において、制御部６は、メモリ３１内に保存されているすべてのデータ番号ｋに対応するレーザ加工が終了したか否かを判定する。すべてのデータ番号ｋに対応するレーザ加工が終了した場合（ステップＳ７５：ＹＥＳ）、フローは、終了する。一方、すべてのデータ番号ｋに対応するレーザ加工が終了していない場合（ステップＳ７５：ＮＯ）、フローは、ステップＳ７６へ進む。

ステップＳ７６において、制御部６は、参照するデータ番号ｋを１つ増加させる。その後、フローは、ステップＳ７２へ戻る。

以上のフローにより、全てのデータ番号ｋについてレーザ加工が実行される。

［キーホールの深さの計測方法］
次に、図１９を用いて、上述したレーザ加工方法の実行時におけるキーホール２２（例えば図１参照）の深さの計測方法の流れについて説明する。図１９は、キーホール２２の深さの計測方法を示すフローチャートである。

ステップＳ８１において、制御部６は、図１８で説明したレーザ加工方法を開始するより前に、未加工の被加工物１８の加工面１９の位置データを取得する。ここでいう位置データとは、未加工状態の加工面１９の高さ（換言ずれば、図１等に示すＺ軸方向における加工面１９の位置）を示すデータである。また、制御部６は、計測処理部４に対してキーホール２２の深さの計測開始の指令を出す。

図１８に示したレーザ加工方法が開始されると、ステップＳ８２において、計測処理部４は、光干渉計３から測定光１５を出射させる。そして、計測処理部４は、キーホール２２から反射して戻って来た測定光１５と参照光との光路差に応じた光干渉信号を生成する。

ステップＳ８３において、計測処理部４は、位置データおよび光干渉信号を用いてキーホール２２の深さ（すなわち、溶け込み深さ）を算出する。そして、制御部６は、算出されたキーホール２２の深さを示すデータ（以下、キーホール深さデータという）をメモリ３１に保存する。

ステップＳ８４において、制御部６は、キーホール２２の深さの計測を終了するか否かを判定する。計測を終了する場合（ステップＳ８４：ＹＥＳ）、フローは、ステップＳ８５へ進む。一方、計測を終了しない場合（ステップＳ８４：ＮＯ）、フローは、ステップＳ８２へ戻る。

ステップＳ８５において、制御部６は、図１８に示したレーザ加工方法が終了した後に、計測処理部４に対してキーホール２２の深さの計測終了の指令を出す。

なお、キーホール２２の深さの計測開始の指令およびキーホール２２の深さの計測終了の指令は、制御部６が行うのではなく、ユーザが図示しない操作部等を用いて行ってもよい。

［効果］
以上説明したように、本実施の形態のレーザ加工装置１は、被加工物１８の表面（加工面１９）において加工されるべき加工点２０に対して加工用レーザ光１１を発振するレーザ発振器５と、加工点２０に対して測定光１５を出射し、加工点２０で反射された測定光１５と参照光との光路差によって生じる干渉に基づく光干渉強度信号を生成する光干渉計３と、加工用レーザ光１１および測定光１５の進行方向を変化させる第１ミラー１３と、測定光１５の第１ミラー１３への入射角を変化させる第２ミラー１７と、測定光１５の第１ミラー１３への入射位置を変化させるビームシフト機構３８と、加工用レーザ光１１および測定光１５を加工点に集光させるレンズ１４と、レンズ１４の色収差により生じる加工用レーザ光１１および測定光１５の少なくとも一方の到達位置の被加工物１８の表面におけるずれと、加工点２０に生じるキーホール２２の角度と測定光１５の角度とのずれを解消するように予め補正された、被加工物１８を加工するための補正済み加工用データを記憶するメモリ３１と、補正済み加工用データに基づいて、レーザ発振器５、第１ミラー１３、第２ミラー１７、およびビームシフト機構３８を制御する制御部６と、光干渉強度信号に基づいて、加工用レーザ光１１によって加工点に生じるキーホール２２の深さを計測する計測処理部４と、を有する。

このような構成により、レンズ１４の倍率色収差によって生じる、レンズ１４透過後の加工面１９における加工用レーザ光１１と測定光１５の到達位置のずれを補正することができる。また、レンズ１４の倍率色収差によって生じる、レンズ１４透過後の加工面１９における加工用レーザ光１１と測定光１５の角度のずれ、および、加工速度によるキーホール形成状態の変化を要因とした測定光１５のキーホール形成軸４２からの角度のずれを補正することができる。これにより、光干渉計３によるキーホール２２の深さの計測を好適に実施することができる。すなわち、キーホールの深さを正確に計測することができる。

図２０は、第２ミラー１７を動作させたことによる、倍率色収差の影響を補正した状態の、加工面１９における加工用レーザ光１１と測定光１５の軌跡を例示した図である。図２０によれば、図６とは異なり、加工用レーザ光１１の軌跡である加工光軌跡２８と、測定光１５の軌跡である測定光軌跡２７、および各格子点がそれぞれ一致していることが分かる。また、このとき、測定光１５の測定光軸２３ｃ（図５参照）とキーホール形成軸４２（図４参照）とが一致する。

なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。以下、変形例について説明する。

［変形例１］
実施の形態では、測定光１５の光軸方向を変化させるために、ガルバノミラーである第２ミラー１７を用いる場合を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。

レーザ加工装置１に用いる第２ミラーは、例えば、測定光導入口９とダイクロイックミラー１２との間に設置され、制御部６の制御に基づいて測定光１５の光軸方向を変化させることができる構成であればよい。

このような構成の第２ミラー３５を図２１に示す。図２１は、第２ミラー３５を用いたレーザ加工装置１を模式的に示す図である。

図２１に示すレーザ加工装置１は、図１等に示した第２ミラー１７の代わりに第２ミラー３５を有し、さらに移動ステージ３６およびステージドライバ３７を有する。なお、図２１に示すレーザ加工装置１は、図１等に示したコリメートレンズ１６を有していない。

第２ミラー３５は、測定光導入口９とダイクロイックミラー１２との間に固定された放物面ミラーである。

移動ステージ３６は、測定光導入口９に設けられている。

ステージドライバ３７は、制御部６と電気的に接続されており、制御部６からの指示に基付いて、移動ステージ３６を動作させる。これにより、移動ステージ３６は、図中のｙｚ方向（図中の上下方向の両矢印参照）に移動する。すなわち、移動ステージ３６の移動方向は、測定光軸２３に垂直な２軸方向である。

測定光導入口９における測定光１５の出射端は、第２ミラー３５の焦点と一致するように配置されている。これにより、測定光１５は、第２ミラー３５で反射された後に平行光となってダイクロイックミラー１２へ向かう。

移動ステージ３６の移動により、第２ミラー３５からダイクロイックミラー１２へ向かう測定光軸２３の角度は、変化する。これにより、ガルバノミラーである第２ミラー１７を用いた場合と同様の効果が得られる。

なお、レーザ加工装置１に用いる第２ミラーとしては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー等であってもよい。

［変形例２］
実施の形態では、ビームシフト機構３８に設置されている第１レンズ３９および第２レンズ４０それぞれの焦点距離が同じである場合を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。

例えば、第２レンズ４０の焦点距離を第１レンズ３９の焦点距離よりも長くし、かつ、第１レンズ３９と第２レンズ４０のレンズ主点間の距離を、第１レンズ３９の焦点距離と第２レンズ４０の焦点距離との和としてもよい。このような構成は、一般的にケプラー式ビームエキスパンダと呼ばれる。

上述した構成では、測定光１５の測定光軸２３が平行移動する量は、第１レンズ３９の焦点距離に対する第２レンズ４０の焦点距離の比率に比例して拡大される。これにより、ビームシフト機構３８の移動範囲を小さく設定することができる。よって、ビームシフト機構３８の平行移動ステージとして、ピエゾ素子で駆動するステージを採用することができる。したがって、高速かつ正確な位置決めを実現することができる。

上述した構成は、さらに、第１ミラー１３と第２ミラー１７との同期をとる際にも好適である。また、測定光１５の測定光軸２３の角度は、第１レンズ３９の焦点距離に対する第２レンズ４０の焦点距離の比率に反比例して縮小される。そのため、第２ミラー１７の温度ドリフトなどの位置決め誤差の影響を小さくすることができる。したがって、高精度な位置決めを実現することができる。

［変形例３］
実施の形態では、測定光導入口９とダイクロイックミラー１２との間において、第２ミラー１７の後にビームシフト機構３８を配置する場合を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。

例えば、ビームシフト機構３８の後に第２ミラー１７を配置してもよい。しかしながら、加工点２０における測定光１５のスポット径を小さく設定する必要がある場合、レンズ１４に入射する測定光１５のビーム径は大きく設定する必要がある。このため、ビームシフト機構３８の後に第２ミラー１７を配置する場合では、第２ミラー１７のミラーのサイズを測定光１５のビーム径に合わせて大きくする必要があり、測定用のヘッドが大きくなるというデメリットが生じうる。

このデメリットを回避するためには、例えば、測定光導入口９とダイクロイックミラー１２との間において第２ミラー１７の後にビームシフト機構３８を配置し、かつ、ビームシフト機構３８においてビームエキスパンダの構成とすることが好ましい。このような構成により、第２ミラー１７のサイズを小さく保ったまま加工点２０における測定光１５のスポット径を小さく設定することができる。よって、測定用のヘッドを大きくすることなく、小さな直径のキーホール２２の深さを高精度に計測することができる。

［変形例４］
実施の形態では、測定光１５の測定光軸２３を平行移動させるために、平行移動ステージであるビームシフト機構３８を用いる場合を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。

レーザ加工装置１に用いるビームシフト機構３８は、例えば、例えば、測定光導入口９とダイクロイックミラー１２との間に設置され、制御部６の制御に基づいて測定光軸２３を平行移動させることができる構成であればよい。

このような構成のビームシフト機構５０を図２２に示す。図２２は、ビームシフト機構５０を用いたレーザ加工装置１を模式的に示す図である。

図２２に示すレーザ加工装置１は、図１等に示したビームシフト機構３８の代わりに、ビームシフト機構５０を有する。ビームシフト機構５０は、測定光導入口９とダイクロイックミラー１２との間に固定されている。

ビームシフト機構５０は、第１平行平面基板４３および第２平行平面基板４４を有する。第１平行平面基板４３および第２平行平面基板４４は、例えばガラスで構成されている。

ビームシフト機構５０において、第１平行平面基板４３および第２平行平面基板４４は、それぞれ、第２ミラー１７が原点位置にあるときの測定光１５の測定光軸２３に対して傾くように配置されている。

また、第１平行平面基板４３および第２平行平面基板４４は、それぞれ、第２ミラー１７からの測定光１５の測定光軸２３を中心として回転する。第１平行平面基板４３および第２平行平面基板４４それぞれの回転位置（回転角度と言ってもよい）は、第３ドライバ４１からの指令値に基づいて制御される。

測定光１５が第１平行平面基板４３および第２平行平面基板４４を透過すると、光の屈折により出射光は入射光に対して平行移動して出射される。このため、第１平行平面基板４３および第２平行平面基板４４それぞれの回転位置の組合せに応じて、図中のｘｙ方向において測定光１５の測定光軸２３を任意の位置へ平行移動させることができる。よって、ビームシフト機構５０を用いた場合でも、図１等に示した第１レンズ３９および第２レンズ４０を有するビームシフト機構３８を用いた場合と同様の効果を得ることができる。

上述した各変形例は、適宜組み合わせてもよい。

本開示のレーザ加工装置、レーザ加工方法、および補正データ生成方法は、例えば、自動車や電子部品等のレーザ加工に有用である。

１ レーザ加工装置
２ 加工ヘッド
３ 光干渉計
４ 計測処理部
５ レーザ発振器
６ 制御部
７ 第１ドライバ
８ 第２ドライバ
９ 測定光導入口
１０ 加工光導入口
１１ 加工用レーザ光
１２ ダイクロイックミラー
１３ 第１ミラー
１４ レンズ
１５ 測定光
１６ コリメートレンズ
１７、３５ 第２ミラー
１８ 被加工物
１９ 加工面
２０ 加工点
２１ 溶融池
２２ キーホール
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ 測定光軸
２４、２４ａ 加工光軸
２５ レンズ光軸
２６ 加工原点
２７ 測定光軌跡
２８ 加工光軌跡
２９ 測定光格子点
３０ 加工光格子点
３１ メモリ
３２ データ点
３３ 補正データ点
３４ 加工位置の補正数表
３６ 移動ステージ
３７ ステージドライバ
３８、５０ ビームシフト機構
３９ 第１レンズ
４０ 第２レンズ
４１ 第３ドライバ
４２ キーホール形成軸
４３ 第１平行平面基板
４４ 第２平行平面基板

Claims (14)

1. 被加工物の表面の加工点に対して加工用レーザ光を発振するレーザ発振器と、
   前記加工点に対して測定光を出射し、前記加工点で反射された前記測定光と参照光との光路差によって生じる干渉に基づく光干渉強度信号を生成する光干渉計と、
   前記加工用レーザ光および前記測定光の進行方向を変化させる第１ミラーと、
   前記測定光の前記第１ミラーへの入射角を変化させる第２ミラーと、
   前記測定光の前記第１ミラーへの入射位置を変化させるビームシフト機構と、
   前記加工用レーザ光および前記測定光を前記加工点に集光させるレンズと、
   補正済み加工用データを記憶するメモリと、
   前記補正済み加工用データに基づいて、前記レーザ発振器、前記第１ミラー、前記第２ミラー、および前記ビームシフト機構を制御する制御部と、
   前記光干渉強度信号に基づいて、前記加工用レーザ光が照射されることで前記加工点に生じるキーホールの深さを計測する計測処理部と、を有し、
   前記補正済み加工用データは、
   前記被加工物の加工用として予め生成された加工用データを、前記レンズの色収差により生じる前記加工用レーザ光および前記測定光の少なくとも一方の到達位置の前記被加工物の表面におけるずれ、および、前記キーホールの角度と前記測定光の角度とのずれが解消されるように補正したデータである、
   レーザ加工装置。
2. 前記補正済み加工用データは、
   前記加工点毎に予め設定された、前記レーザ発振器から発振される前記加工用レーザ光の強度を示す出力指示値と、前記第１ミラーの動作量を示す第１指示値と、前記第２ミラーの動作量を示す第２指示値と、前記ビームシフト機構の動作量を示す第３指示値とを含む、
   請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記加工用レーザ光の波長と前記測定光の波長とが互いに異なる、
   請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記レンズは、ｆθレンズである、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
5. 前記第１ミラーおよび前記第２ミラーは、それぞれ、ガルバノミラーである、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
6. 前記第１ミラーは、ガルバノミラーであり、
   前記第２ミラーは、放物面ミラーであり、
   さらに、前記測定光の前記第２ミラーからの出射角を変化させる移動ステージを有する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
7. 前記ビームシフト機構は、
   前記第２ミラーが原点位置にあるときの前記測定光の光軸に対して垂直な方向に２軸以上で平行移動するステージであり、
   第１レンズおよび第２レンズを有する、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
8. 前記第２レンズの焦点距離は、前記第１レンズの焦点距離より長く設定されており、
   前記第２ミラーおよび前記ビームシフト機構は、前記光干渉計からの前記測定光が前記第２ミラー、前記ビームシフト機構の順に通るように配置される、
   請求項７に記載のレーザ加工装置。
9. 前記ビームシフト機構は、
   前記測定光の光軸を中心として回転する第１平行平面基板および第２平行平面基板を有する、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
10. 加工用レーザ光および測定光の進行方向を変化させる第１ミラーと、前記測定光の前記第１ミラーへの入射角を変化させる第２ミラーと、前記測定光の前記第１ミラーへの入射位置を変化させるビームシフト機構と、前記加工用レーザ光および前記測定光を被加工物の表面の加工点に集光させるレンズと、を有するレーザ加工装置が行うレーザ加工方法であって、
    補正済み加工用データに基づいて、前記第１ミラー、前記第２ミラー、およびビームシフト機構を制御し、前記加工用レーザ光および前記測定光を前記被加工物に対して照射し、
    前記加工点で反射された前記測定光と参照光との光路差によって生じる干渉に基づいて、前記加工用レーザ光が照射されることで前記加工点に生じるキーホールの深さを計測し、
    前記補正済み加工用データは、
    前記被加工物の加工用として予め生成された加工用データを、前記レンズの色収差により生じる前記加工用レーザ光および前記測定光の少なくとも一方の到達位置の前記被加工物の表面におけるずれ、および、前記キーホールの角度と前記測定光の角度とのずれが解消されるように補正したデータである、
    レーザ加工方法。
11. 加工用レーザ光および測定光の進行方向を変化させる第１ミラーと、前記測定光の前記第１ミラーへの入射角を変化させる第２ミラーと、前記測定光の前記第１ミラーへの入射位置を変化させるビームシフト機構と、前記加工用レーザ光および前記測定光を被加工物の表面に集光させるレンズと、を有するレーザ加工装置が行う補正データ生成方法であって、
    前記被加工物の表面の加工点毎に、前記加工用レーザ光の出力強度と、前記加工用レーザ光を前記加工点に到達させるための前記第１ミラーの動作量とが設定された加工用データを生成し、
    前記被加工物の表面の所定の位置毎に、前記測定光を前記所定の位置に到達させるための前記第２ミラーの動作量である第１動作量を算出し、
    前記第１動作量に基づいて、前記加工点毎に、前記測定光を前記加工点に到達させるための前記第２ミラーの動作量である第２動作量を算出し、
    前記被加工物の表面の所定の位置および加工速度毎に、前記測定光を前記所定の位置に到達させるための前記ビームシフト機構の動作量である第３動作量を算出し、
    前記第３動作量に基づいて、前記加工点毎に、前記測定光を前記加工点に到達させるための前記ビームシフト機構の動作量である第４動作量を算出し、
    前記第２動作量および前記第４動作量を前記加工用データに加えることにより、前記レンズの色収差により生じる前記加工用レーザ光および前記測定光の少なくとも一方の前記被加工物への到達位置のずれ、および、前記キーホールの角度と前記測定光の角度とのずれが解消されるように補正した補正済み加工用データを生成する、
    補正データ生成方法。
12. 前記第２動作量の算出にあたり、前記加工点と前記所定の位置とが一致しない場合、前記加工点に近い順に所定数の前記所定の位置における前記第１動作量を用いて補間処理を行い、前記第２動作量を算出する、
    請求項１１に記載の補正データ生成方法。
13. 前記第４動作量の算出にあたり、前記加工点と前記所定の位置とが一致しない場合、前記加工点に近い順に所定数の前記位置における前記第３動作量を用いて補間処理を行い、前記第４動作量を算出する、
    請求項１１または１２に記載の補正データ生成方法。
14. 前記所定の位置は、前記第１ミラーの可動範囲に対応した前記被加工物の表面の範囲に設定され、かつ、前記範囲内で前記補間処理を実行可能に設定される、
    請求項１２または１３に記載の補正データ生成方法。

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