JP2023145347A - レーザ照射装置、及びレーザ照射方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ照射に起因する不良を低減することを可能としたレーザ照射装置及びレーザ照射方法を提供する。【解決手段】レーザ照射装置（１）は、レーザ発振器（２Ａ）により出射されたレーザ光を少なくとも２つ以上のレーザ光に分岐する光学素子と、光学素子の角度を変化させる駆動部（４）と、を含む分岐装置（１８）と、分岐されたレーザ光の強度分布を変更可能な整形素子を有する複数の整形装置と、分岐されたレーザ光を同軸に重畳させることで、集光レンズの焦点で合成スポットを形成する合成装置（１２）と、駆動部（４）を駆動させ、複数の整形装置のそれぞれに入射する分岐されたレーザ光のパワー比を変更することで、合成スポットの強度分布を制御する制御装置（７）と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示はレーザ光を部材に照射するレーザ照射装置及びレーザ照射方法に関する。

従来のレーザ照射装置として、レーザ光のエネルギーの強度分布（いわゆるプロファイル）を変化させて、電池のケースと蓋を溶接しているものがある（例えば、特許文献１参照。）。図１７を参照する。図１７は、特許文献１に記載された従来のレーザ照射装置を示す。

図１７において、レーザ発振器１１０から出力されたレーザ光Ｌ０はビームスプリッタからなる分割器１２０により第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２との２つに分割される。第１のレーザ光Ｌ１はその強度分布がトップハット型のままレーザ溶接に用いられる。第２のレーザ光Ｌ２は強度分布変更器１３０により、その強度分布がガウシアン型に変更されてから、合成器２１０によりＤ６に示すプロファイルＰを有する照射レーザ光Ｌｔｇを生成し、接合対象に照射してレーザ溶接をしている。

特許第６１５１６６０号

レーザ加工はレーザ光と材料との相互作用により加工精度が決定され、レーザ照射するときの材料の状態、例えば温度、表面状態、形状に起因する熱容量などの影響を受ける。そのため、レーザ照射中にも照射状態は逐次変化しており、加工開始から加工終了にかけて、最適な照射条件に逐次変化させながら加工することが理想である。

しかしながら、現実には、レーザ照射中には照射条件を変えずに、出来栄えが最も悪い状態であっても、許容できる照射条件を選択しているのが現状である。上述の従来の構成では、分割器１２０において、分割比率の異なるビームスプリッタを切替えるなど、プロファイル変更に時間を要することから、レーザ照射中にプロファイルを動的に変更することは困難であり、溶接前に設定したプロファイルでレーザ照射を完了させる必要がある。このように、照射状態に応じて照射条件を変化させることで、照射点の状態を一定に保ち、安定して均一な加工結果を得ることが課題である。

従って、本開示は、上述した従来の課題を解決するもので、レーザ照射に起因する不良を低減することを可能としたレーザ照射装置、及びレーザ照射方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示のレーザ照射装置は、レーザ発振器により出射されたレーザ光を少なくとも２つ以上のレーザ光に分岐する光学素子と、光学素子の角度を変化させる駆動部と、を含む分岐装置と、分岐された少なくとも１つのレーザ光の強度分布を変更可能な整形素子を有する整形装置と、分岐されたレーザ光を同軸に重畳させることで、集光レンズの焦点で合成スポットを形成する合成装置と、駆動部を駆動させ、整形装置に入射または出射する分岐されたレーザ光のパワー比を変更することで、合成スポットの強度分布を制御する制御装置と、を備える。

また、本開示のレーザ照射方法は、レーザ発振器により出射されたレーザ光を、光学素子により少なくとも２つ以上のレーザ光に分岐し、分岐された少なくとも１つのレーザ光の強度分布を、整形装置により変更し、分岐されたレーザ光を合成装置により同軸に重畳させることで、集光レンズの焦点で合成スポットを形成し、制御装置が光学素子の角度を変化させる駆動部を駆動させて、整形装置に入射または出射する分岐されたレーザ光のパワー比を変更することで、合成スポットの強度分布を制御する。

以上のように、本開示のレーザ照射装置、及びレーザ照射方法によれば、レーザ照射に起因する不良を低減することが可能となる。

本開示の実施の形態１における直線偏光を用いたレーザ照射装置の模式図 本開示の実施の形態１における直線偏光入射ときのブリュースター偏光子への入射角θと透過率／反射率の関係図 本開示の実施の形態１におけるレーザ照射方法の流れを示すフローチャート 本開示の実施の形態１におけるレーザビームプロファイルの合成方法 本開示の実施の形態１の変形例におけるランダム偏光を用いたレーザ照射装置の模式図 本開示の実施の形態１の変形例におけるランダム偏光を用いたレーザ照射装置の模式図 本開示の実施の形態１におけるランダム偏光入射のときのブリュースター偏光子への入射角θと透過率／反射率の関係図 本開示の実施の形態２におけるレーザ照射装置の模式図 本開示の実施の形態２における変形されたレーザ照射装置の模式図 本開示の実施の形態２における変形されたレーザ照射装置の模式図 本開示の実施の形態１及び２における効果を説明する模式図 本開示の実施の形態１及び２における効果を説明する模式図 本開示の実施の形態３におけるレーザ照射装置の模式図 透過光パワー及び反射光パワーの比の時間変化を示すグラフ 透過光パワー及び反射光パワーの比とガルバノミラーへの入射角との関係を示すグラフ 透過光のＳ偏光の透過率とＰ偏光の透過率との比とガルバノミラーへの入射角との関係を示すグラフ Ｓ偏光とＰ偏光とのパワー比の時間変化を示すグラフ 特許文献１に記載された従来のレーザ溶接装置を示す図

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。

（実施の形態１）
図１を参照して、本実施の形態１のレーザ照射装置１の構成を説明する。図１は、本開示の実施の形態１におけるレーザ照射装置１の模式図である。図１において、レーザ照射装置１はレーザ発振器２Ａから出力されたレーザ光ＬＢ１１に基づき生成されたレーザ光ＬＢ１５を加工対象に照射してレーザ加工するものである。レーザ加工は、例えば、溶接に用いられる。

レーザ発振器２Ａはレーザ光ＬＢ１１を出射する。レーザ光ＬＢ１１は、例えば、波長１０７０ｎｍの平行光、あるいはコリメータ（図示せず）により平行光になされたものであり、かつ直線偏光である。

ガルバノミラー３はレーザ光ＬＢ１１の入射角によって反射率、透過率を可変の比率で調整できるブリュースター偏光子（ブリュースターＴＦＰ）であり、駆動部４と接続されている。レーザ光ＬＢ１２はガルバノミラー３を透過したレーザ光であり、レーザ光ＬＢ１４はガルバノミラー３で反射されたレーザ光である。ガルバノミラー３と駆動部４とで分岐装置１８を構成する。

駆動部４はガルバノミラー３を回転させるためのモータと、モータの回転量を検出するエンコーダとを備え、ガルバノミラー３を透過したレーザ光ＬＢ１２に干渉しないように支持される。駆動部４は制御装置７に接続されており、制御装置７の指示により駆動部４はガルバノミラー３の角度を変化することができる。

ガルバノミラー５はレーザ光ＬＢ１１の波長を９０％以上反射可能なミラーであり、ガルバノミラー３からの反射光を反射できる位置、大きさで設置されており、駆動部６と接続されている。

駆動部６は、例えばガルバノミラー５を回転させるためのモータと、モータの回転量を検出するエンコーダとを備え、制御装置７に接続されている。制御装置７の指示により駆動部６はガルバノミラー５の角度を変化することができる。

制御装置７は、半導体素子などで構成される回路で実現可能である。制御装置７は、例えばＣＰＵ、マイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ、あるいはコンピュータで実行可能な命令を実行できる処理装置であればよい。制御装置７の機能は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。制御装置７は、内蔵または外部の記憶部に格納されたデータやプログラムを読み出して種々の演算処理を行うことで、予め定められた機能を実現する。

プロファイル変更装置８はレーザ光ＬＢ１２が透過する位置に設置される。１／２波長板９、及びプロファイル変更装置１０は、レーザ光ＬＢ１３が透過する位置に設置される。

プロファイル変更装置８、及びプロファイル変更装置１０は、それぞれ、レーザ光の位相、振幅のうち少なくとも１つを変調する整形素子を有することで、レーザ光のプロファイル（強度分布）を変更することができる。本実施の形態において、プロファイル変更装置８及びプロファイル変更装置１０は、それぞれ、レーザ光を透過させる際に位相変調可能な回折光学素子（ＤＯＥ）を整形素子として有する。

１／２波長板９は、入射するレーザ光ＬＢ１３の２つの垂直偏光成分間にπの位相差を与え、レーザ光透過ときの角度によって位相をπ進めることができ、直線偏光の偏光方向を変えることができる。本実施の形態において、１／２波長板９は、入射するレーザ光ＬＢ１３を、例えば、Ｐ偏光からＳ偏光に変換する。

プロファイル変更装置８を透過したレーザ光ＬＢ１４は、合成装置１２に到達する。１／２波長板９及びプロファイル変更装置１０を透過したレーザ光ＬＢ１５はミラー１１により折り曲げられ合成装置１２に到達する。ミラー１１は、レーザ光ＬＢ２をロス少なく反射することができる。

合成装置１２はＰ偏光を透過、Ｓ偏光を反射することができる偏光子であり、レーザ光ＬＢ１４を透過させ、レーザ光ＬＢ１５を反射させる。また合成装置１２は、２つのレーザ光の光軸を同一に合わせ、合成することができる。ここで、レーザ光ＬＢ１４、ＬＢ１５の光軸が同一になるように合成するとは、完全に同軸になる場合だけでなく略同一になる場合も含まれる。ここで、略同一とは、レーザ光ＬＢ１４の光軸からレーザ光ＬＢ１４の半径（短径）の５０％以内の領域内にレーザ光ＬＢ１５の光軸が含まれる。なお、図１において、合成装置１２から出射するレーザ光ＬＢ１６の進む光軸方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な平面をＸＹ平面とする。図１において、レーザ発振器２Ａから出射するレーザ光ＬＢ１１もＺ軸方向に進行する。

照射用スキャナ１３は、Ｘ軸方向走査用のガルバノミラー１４、及びＹ軸方向走査用のガルバノミラー１５を含む。照射用スキャナ１３は、各ガルバノミラー１４、１５をそれぞれ回転駆動する駆動部（図示せず）により各ガルバノミラーの角度が調整されることにより、反射したレーザ光ＬＢ１６を所望の照射位置に照射させることができる。

集光レンズ１６は、例えば、焦点距離２５５mmのｆθレンズであり、レーザパワーロスを少なくレーザ光ＬＢ１６の波長を透過することができ、ガルバノミラー１４、１５により反射されたレーザ光を焦平面上に集光することができる。

被加工材１７は集光レンズ１６により集光されたレーザ光ＬＢ１７を吸収することで加工される材料である。被加工材１７は、例えば、金属板である。

次に、本実施の形態１のレーザ照射装置１の動作について図２－図４を参照して説明する。

ステップＳ１において、レーザ発振器２Ａから出射されたレーザ光ＬＢ１１が、ステップＳ２において、制御装置７から指示された入射角θに調整されたガルバノミラー３に入射され、分岐する。

図２を参照する。図２は、ガルバノミラー３のブリュースターＴＦＰの入射角θと透過率・反射率を示したものである。図２（ａ）は、レーザ光の波長が１０７０ｎｍのときのブリュースターＴＦＰにおけるＰ偏光とＳ偏光の反射率の関係を示す。図１の構成ではレーザ発振器２Ａから出射されるレーザ光としてＰ偏光を用いることから、図２（ｂ）にＰ偏光の透過率・反射率の関係を示す。図２（ｃ）に入射角θと透過／反射の比率との関係を示す。

ガルバノミラー３のブリュースターＴＦＰは、一般的にはＰ偏光＝０となる入射角（ブリュースター角θＢ）でウィンドウを設置することで、入射ロスがゼロとなるという性質を利用することが多い。しかしながら、本実施の形態では、角度によって透過率／反射率を制御可能であるという性質を利用し、ステップＳ２において、制御装置７の指示によってガルバノミラー３へのレーザ光ＬＢ１１の入射角θを変更することで、透過と反射の割合を連続的に変更することが可能となる。これにより、レーザ光ＬＢ１１をレーザ光ＬＢ１２とレーザ光ＬＢ１３とに分岐する際に、それぞれのレーザ光ＬＢ１２、ＬＢ１３のパワー比を変更することができる。ここで、入射角θは図１に示したように、ガルバノミラー３の反射面の法線方向からの角度である。本実施形態におけるブリュースター角θＢは、レーザ光の波長が１０７０ｎｍ、空気の屈折率を１．０、ガルバノミラー３の屈折率を１．４５とした場合、約５５．４度である。

また、レーザ光ＬＢ１３はガルバノミラー３の角度θに応じて、制御装置７によって制御された駆動部６によってガルバノミラー５の角度が調整され、後に続く光学系に伝送される所定の光軸に調整することが可能である。

図４にレーザビームプロファイルの合成方法の一例を示す。ステップＳ３において、ガルバノミラー３を透過したレーザ光ＬＢ１２は、プロファイル変更装置８を透過することで、集光レンズ１６の焦点位置である集光点Ｆにおいて、図４（ａ－１）に示すプロファイルを有するレーザ光ＬＢ１４であるとする。また、ガルバノミラー３により反射されたレーザ光ＬＢ１３は１／２波長板９によりＳ偏光に変換された後、プロファイル変更装置１０を透過することで、集光点Ｆにおいて、図４（ａ－２）に示すプロファイルを有するレーザ光ＬＢ１５であるとする。

ステップＳ４において、レーザ光ＬＢ１４と、ミラー１１により進路方向を折り曲げられたレーザ光ＬＢ１５とは、合成装置１２に到達した後、Ｐ偏光であるレーザ光ＬＢ１４は透過、Ｓ偏光であるレーザ光ＬＢ１５は反射されることで同一の光軸に合わせられ、２つのレーザ光ＬＢ１４及びＬＢ１５の外形が円形のとき、レーザ光ＬＢ１６の外形はＺ軸方向から見るとＡ－１に示すような略円形となる。合成装置１２は、集光点Ｆにおいてレーザ光ＬＢ１４及びＬＢ１５の合成スポットを形成する。なお、合成スポットを形成する位置は、集光レンズ１６の焦点位置である集光点Ｆに限らずその近傍点も含む。

ステップＳ５において、集光レンズ１６によりレーザ光Ｌｂ１７が集光点Ｆに集光される。集光点Ｆにおけるレーザ光Ｌｂ１７のプロファイルは、レーザ光ＬＢ１４とレーザ光ＬＢ１５の強度比を調整することで連続的に調整可能である。

図４（ｂ－１）～（ｂ－３）において、レーザ光ＬＢ１４とレーザ光ＬＢ１５のそれぞれの強度比により合成されたレーザ光の集光点Ｆでのビームプロファイルを示す。図４（ｂ－１）に、レーザ光ＬＢ１４：レーザ光ＬＢ１５＝９５：５のときの集光点Ｆでのビームプロファイルを示す。図４（ｂ－２）に、レーザ光ＬＢ１４：レーザ光ＬＢ１５＝７５：２５のときの集光点Ｆでのビームプロファイルを示す。図４（ｂ－３）に、レーザ光ＬＢ１４：レーザ光ＬＢ１５＝５０：５０のときの集光点Ｆでのビームプロファイルを示す。

また、図２のそれぞれの関係図により、ガルバノミラー３の角度θは、図４（ｂ－１）のとき、θ＝５０°、図４（ｂ－２）のとき、θ＝７５．３°、図４（ｂ－３）のとき、θ＝８３°である。

ガルバノミラー３の角度分解能を１μｒａｄとすると、角度１μｒａｄに応じたパワーの刻みでレーザ光ＬＢ１４とレーザ光ＬＢ１５のパワー調整が可能となる。なお、図４に示したレーザビームプロファイルは一例であり、任意の強度分布、形状を形成することができる。

本開示のレーザ照射装置１は、レーザ発振器２Ａにより出射されたレーザ光ＬＢ１１を少なくとも２つ以上のレーザ光ＬＢ１２、ＬＢ１３に分岐するガルバノミラー３と、ガルバノミラー３の角度を変化させる駆動部４と、を含む分岐装置１８を備える。レーザ照射装置１は、さらに、分岐されたレーザ光ＬＢ１２、ＬＢ１３の強度分布をそれぞれ変更可能な整形素子をそれぞれ有する複数のプロファイル変更装置８、１０と、分岐されたレーザ光を同軸に重畳させることで、集光レンズ１６の焦点で合成スポットを形成する合成装置１２と、駆動部４を駆動させ、複数のプロファイル変更装置８、１０のそれぞれに入射する分岐されたレーザ光ＬＢ１２、ＬＢ１３のパワー比を変更することで、合成スポットの強度分布を制御する制御装置７と、を備える。

これにより、レーザ照射中にも集光スポットにおけるプロファイル、つまり強度分布を照射中においても連続的に変更することができ、レーザ照射に起因する不良を低減することを可能とするレーザ照射装置、およびレーザ照射方法を提供することができる。

次に図５Ａ及び図５Ｂに、本実施の形態１の変形例を示す。なお、図５Ａ及び図５Ｂにおいて、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図５Ａにおいて、レーザ発振器２Ｂはランダム偏光のレーザ光ＬＢ２１を出射するものとする。例えば、レーザ発振器２Ｂがファイバーレーザ装置である場合、ランダム偏光のレーザ光を出射することができる。図１と同様、ガルバノミラー３を透過したレーザ光ＬＢ２２、及びガルバノミラー３で反射したレーザ光ＬＢ２３は、ガルバノミラー３の角度によって透過率及び反射率が制御される。しかし、本実施形態の変形例は、レーザ光Ｌ２１がランダム偏光のため、図２とは入射角に対する透過率及び反射率が異なる。

図６（ａ）にランダム偏光のＰ偏光とＳ偏光の比率が５０：５０であるとしたときの透過率と反射率を示す。これは、図２（ａ）で示した入射角θに対するＰ偏光の透過率とＳ偏光の透過率の和を図６（ａ）の透過率とし、Ｐ偏光の反射率とＳ偏光の反射率の和を図６（ａ）の反射率としたものである。また、図６（ｂ）に入射角θと透過／反射の比率との関係を示す。

ここで示すように、ランダム偏光のレーザ光ＬＢ２１を用いた場合でも、図１と同様にレーザ光ＬＢ２２とレーザ光ＬＢ２３の比率を調整することが可能である。すなわち、プロファイル変更装置８及び１０を透過したレーザ光ＬＢ２４、ＬＢ２５を光軸が同軸になるように合成してレーザ光ＬＢ２６を生成することで、図４に示したようなプロファイルの制御が可能となる。

２つのレーザ光ＬＢ２４及びＬＢ２５の外形が円形のとき、レーザ光ＬＢ２６の外形はＡ－２に示すような略円形となる。

レーザ光ＬＢ２４及びＬＢ２５にはＰ偏光及びＳ偏光が混在している。合成する際には合成装置１２によってＬＢ２４のＳ偏光成分が反射され、ＬＢ２５のＰ偏光成分が透過する。このため、ロス光ＬＢ２８が発生し、レーザ光の利用効率は約５０％に低下する。

また、図５Ｂにおいて、分岐装置１８はＰ偏光を透過したレーザ光ＬＢ３２と、Ｓ偏光を反射したレーザ光ＬＢ３３に分岐することができる偏光子であり、ミラー１９はレーザ光ＬＢ３３をロス少なく反射する。

ガルバノミラー２０は制御装置７に通信可能に接続された駆動部２１を備えており、レーザ光ＬＢ３３がプロファイル変更装置１０を透過したレーザ光ＬＢ３５をロス少なく反射させ任意の角度でガルバノミラー２２に入射させる。

ガルバノミラー２２はブリュースター偏光子であり、制御装置７に通信可能に接続された駆動部２３が設けられており、Ｐ偏光であるレーザ光ＬＢ３２がプロファイル変更装置８を透過したレーザ光ＬＢ３４を入射角θに応じた透過率で透過させ、Ｓ偏光であるレーザ光ＬＢ３５がプロファイル変更装置１０を透過したレーザ光ＬＢ３５を入射角θに応じた反射率によって反射させ、同軸に調整されることで合成されたレーザ光ＬＢ３６が生成される。２つのレーザ光ＬＢ３４及びＬＢ３５の外形が円形のとき、レーザ光ＬＢ３６の外形はＡ－３に示すような略円形となる。図５Ａ同様にロス光ＬＢ３８がガルバノミラー２２で反射されたＰ偏光及び透過したＳ偏光の和により発生する。

図５Ａ、図５Ｂにそれぞれ示した変形例においても、図４に一例を示したように、集光点Ｆにおいて一方のレーザ光で図４（ａ－１）、他方のレーザ光で図４（ａ－２）となるようなプロファイルを付与し、強度比率を変更することで図４（ｂ－１）、図４（ｂ－２）、図４（ｂ－３）に示すようなプロファイルに連続的に変更できる。

なお、合成装置１２、分岐装置１８はＰ偏光を透過、Ｓ偏光を反射するとしたが、Ｓ偏光を反射、Ｐ偏光を透過するものとして、各レーザ光ＬＢ１２とＬＢ１３、ＬＢ２２とＬＢ２３、ＬＢ３２とＬＢ３３の偏光成分を入れ替えてもよい。

（実施の形態２）
図７に、実施の形態２のレーザ照射装置１Ｄを示す。なお、図７において、図１、図５Ａ及び５Ｂと同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

レーザ発振器２Ｂから出射されたランダム偏光であるレーザ光ＬＢ２１は、偏光変換素子２４によってＰ偏光に変換される。偏光変換素子２４はＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射させた後Ｓ偏光のみＰ偏光に変換し、偏光変換素子２４を透過したレーザ光ＬＢ４１はＢ－１にそのビーム断面を示すように、２つのレーザ光が平行に出射された形となる。

レーザ光ＬＢ４１は実施の形態１の図１と同様に、ガルバノミラー３の角度、つまりガルバノミラー３へのレーザ光の入射角θによって決まる比率でレーザ光ＬＢ４２とレーザ光ＬＢ４３に分岐される。透過率・反射率の比率は図２（ｂ）に示した値をとる。

ガルバノミラー３を透過したレーザ光ＬＢ４２はプロファイル変更装置８でプロファイルを変更されたレーザ光ＬＢ４４となる。ガルバノミラー３により反射されたレーザ光ＬＢ４３は１／２波長板９でＳ偏光に変換された後、プロファイル変更装置１０でプロファイルを変更されレーザ光ＬＢ４５となる。レーザ光ＬＢ４５は、合成装置１２でレーザ光ＬＢ４４と合成されてレーザ光ＬＢ４６となる。

レーザ光ＬＢ４６は紙面に垂直な方向をレーザ光の進む光軸方向であるＺ軸とした場合、光軸に垂直なＸＹ平面内の状態を示したＡ－４のように、Ｂ－１に示したレーザ光ＬＢ４４とレーザ光ＬＢ４５が同じ角度で重畳した形でもよいし、Ａ－５に示すようにレーザ光ＬＢ４４とレーザ光ＬＢ４５が角度を持って重畳する形でもよい。レーザ光ＬＢ４６は照射用スキャナ１３及び集光レンズ１６を透過した後集光されて、集光点Ｆでレーザ光ＬＢ４７として被加工材１７に照射される。

このように、分岐前のレーザ光ＬＢ２１がランダム偏光である場合には、レーザ出射部であるレーザ発振器２Ｂから集光レンズ１６までの間のいずれかの位置に、隣り合ったレーザ光が少なくとも２つ以上並行する。

図８、図９に図７で示した実施の形態２の変形例を示す。図１、図５Ａ、図７と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図８のレーザ照射装置１Ｅにおいて、図５Ａと同様に、レーザ発振器２Ｂはランダム偏光のレーザ光ＬＢ２１を出射し、ガルバノミラー３を透過したレーザ光ＬＢ２２、反射したレーザ光ＬＢ２３はガルバノミラー３の角度によって透過率及び反射率が制御されている。レーザ光Ｌ２１がランダム偏光のため、透過率及び反射率は図６（ａ）に示した値をとる。

プロファイル変更装置８を透過したレーザ光ＬＢ２４は照射用スキャナ１３に到達し、プロファイル変更装置１０を透過したレーザ光ＬＢ２５をミラー１１により反射させ、さらに、ミラー２５によりレーザ光ＬＢ２４と平行な光路をとる。ここで、レーザ光ＬＢ２５とレーザ光ＬＢ２４とが平行な光路であるとは、完全に平行な場合だけでなく略平行な場合も含む。ここで略平行とは、例えば、レーザ照射装置１の全長が最短で０．５ｍで、ミラー直径がφ５０ｍｍの場合、±５０ｍｒａｄ程度、すなわち、レーザ光ＬＢ２５とレーザ光ＬＢ２４との互いの光軸の傾きが±３度まで含まれる。このようにすることで、Ｚ軸方向から見るとＡ－６に示すように、レーザ光ＬＢ２４及びＬＢ２５はそれぞれ、光軸に垂直なＸＹ平面内に並んだ状態で進行し、合成されレーザ光ＬＢ５６を生成する。Ａ－６は２つのレーザ光ＬＢ２４及びＬＢ２５の外形が円形のときを示したものである。

図９のレーザ照射装置１Ｆにおいて、図５Ａ、図８と同様にプロファイル変更装置８を透過したレーザ光ＬＢ２４と、プロファイル変更装置１０を透過したレーザ光ＬＢ２５が得られる。これらのレーザ光ＬＢ２４及びＬＢ２５は、球面を有する凹面ミラー２６、及び非球面を有する凸面ミラー２７により、図８に示したＡ－６と同様にＡ－７に示すように平行で横に並んだ形状に合成されたレーザ光ＬＢ６６を得ることができる。

レーザ光ＬＢ６６は球面ミラーの中央に設けられた出射口Ｃから出射され、照射用スキャナ１３、集光レンズ１６を透過した後、集光点Ｆで被加工材１７に照射される。ここで、凹面ミラー２６に球面ミラー、凸面ミラー２７に非球面ミラーを用いたが、平行なレーザ光ＬＢ６６を得られるものであれば、凹面ミラー２６、及び凸面ミラー２７は球面、非球面どちらを用いてもよい。

図７、図８、図９にそれぞれ示したレーザ照射装置１Ｄ～１Ｆの構成によれば、実施の形態１と同様に、図４に一例を示したように２つのレーザ光に図４（ａ－１）、図４（ａ－２）のような形状を付与し、その強度比率を調整し合成することで図４（ｂ－１）、図４（ｂ－２）、図４（ｂ－３）に示すようなビームプロファイルを得ることが可能となる。

以上のように、レーザ照射装置が備える合成装置は、合成装置１２である第一合成装置、第二合成装置、及び第三合成装置の少なくとも１つを含み、第一合成装置は偏光板であり、Ｐ波及びＳ波のいずれか一方を透過させ、他方を反射させることで同軸のレーザ光として合成する。第二合成装置はミラー２５と集光レンズ１６とを含み、複数のレーザ光をミラー２５に入射して平行なレーザ光とし、平行なレーザ光を集光レンズ１６で集光することで合成する。第三合成装置は凹面ミラー２６と凸面ミラー２７を用いた組み合わせミラーであり、入射光を平行なレーザ光とすることで合成する。合成装置は、第一～第三合成装置の少なくとも１つを含んでいるので、パワー比を偏光された複数のレーザ光を合成することができる。

分岐前のレーザ光ＬＢ１１が直線偏光である場合には、第一合成装置を用いて少なくとも２つ以上に分岐されたレーザ光ＬＢ１２、ＬＢ１３の光軸を同軸にし、集光レンズ１６の焦平面での集光スポットを重畳させる。

分岐前のレーザ光ＬＢ２１がランダム偏光である場合には、第二合成装置または第三合成装置を用いて、少なくとも２つ以上に分岐されたレーザ光ＬＢ２２、ＬＢ２３の光軸を平行にし、焦平面での集光スポットを重畳させる。

図１０及び図１１に本開示の効果の一例を示す。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は鉄の板材にレーザ光を集光し、一定条件で走査したものであり、図１０（ａ）は上面写真、図１０（ｂ）は表面形状を示している。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）において、走査の始端部３１は凸形状となり、走査の終端部３３は凹形状となっている。始端部３１では、固相から液相への相変化ときに吸収率が急増することで、蒸発する鉄材が急増し、蒸発圧の反力によって溶融した金属の対流を増加させることで溶融金属が堆積し、凸形状となったためである。また、終端部３３では、溶融した鉄材が凝固する際に、急冷されることによって溶融池に蒸発圧の反力によって生じる凹部が形状を維持したまま凝固したためである。

図１１（ｂ）にプロファイル制御の一例を示す。図１１（ｂ－１）に始端部３１のビームプロファイルを示す。ビードの主な照射条件である図１１（ｂ－２）に比べ、レーザ集光プロファイルの幅Ｗ１を広く、ピーク強度Ｈ１を低く、かつ予熱ビームの強度ｈ１を高くすることで、材料の相変化ときの急加熱を防止し、始端部３１の凸形状を抑制することができる。

図１１（ｂ－３）に終端部のビームプロファイルを示す。図１１（ｂ－２）に比べ、幅Ｗ３を広く、ピーク強度Ｈ３を低くすることで急冷を防止し、終端部３３の凹形状を抑制することができるという効果がある。なお、図１１に示したプロファイル形状は一例であり、溶接不良に応じて適切なプロファイルを形成してもよい。

制御装置７は、駆動部４によるパワー比の変更をレーザ発振器２Ａ、２Ｂからレーザ光を出射中に連続的に実施する。これにより、レーザ光を走査する被加工材１７の始端部３１と、中央部と、終端部３３とで異なるプロファイルのレーザ光を容易に照射することができる。

（実施の形態３）
図１２に、実施の形態３のレーザ照射装置１Ｇを示す。図１２は、実施の形態３におけるレーザ照射装置１Ｇの模式図である。なお、図１２において、図１、図５Ａ及び図８と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

実施の形態３のレーザ照射装置１Ｇは、ガルバノミラー５及びミラー１１Ｇから漏れたロス光を検出し、検出されたロス光のパワーに応じてガルバノミラー３及び５の角度を調整する構成である。

レーザ照射装置１Ｇは、レーザ発振器２Ｂ、ガルバノミラー３及び５、駆動部４及び６５、制御装置７、プロファイル変更装置８及び１０、ミラー１１Ｇ及び２５Ｇ、照射用スキャナ１３、及び集光レンズ１６を備える。ミラー１１Ｇ及び２５Ｇは、それぞれ、全反射ミラーである。

レーザ発振器２Ｂから出射されたランダム偏光のレーザ光ＬＢ２１は、ガルバノミラー３を透過したレーザ光ＬＢ２２とガルバノミラー３で反射したレーザ光ＬＢ２３とに分岐される。ガルバノミラー３を透過したレーザ光ＬＢ２２、及びガルバノミラー３で反射したレーザ光ＬＢ２３は、ガルバノミラー３の角度によって透過率及び反射率が異なる。

ガルバノミラー３で反射したレーザ光ＬＢ２３は、ガルバノミラー５でさらに反射されるが、ガルバノミラー５を透過する僅かのロス光ＬＢ５１が発生する。また、ガルバノミラー３を透過してプロファイル変更装置８でプロファイルが変更されたレーザ光ＬＢ２４がミラー１１Ｇで反射されるが、ミラー１１Ｇを透過する僅かのロス光ＬＢ５４が発生する。例えば、レーザ光ＬＢ２４の光量の１％程度がロス光ＬＢ５４としてミラー１１Ｇを透過する。これらのロス光ＬＢ５１及びロス光ＬＢ５４のパワーを検出することで、ガルバノミラー３及び５の角度のずれを検出する。

プロファイル変更装置１０を透過したレーザ光ＬＢ２５は照射用スキャナ１３に到達し、プロファイル変更装置８を透過したレーザ光ＬＢ２４をミラー１１Ｇにより反射させ、さらに、ミラー２５Ｇにより反射させてレーザ光ＬＢ２５と平行な光路をとって照射用スキャナ１３に到達する。

レーザ照射装置１Ｇは、さらに、偏光ビームスプリッタ５２、センサ５３ｐ及び５３ｓ、偏光ビームスプリッタ５５、センサ５６ｐ及び５６ｓを備える。偏光ビームスプリッタ５２及び５５は、それぞれ、キューブ型でもよいし、プレート型でもよい。

センサ５３ｐ、５３ｓ、５６ｐ及び５６ｓは、それぞれ、レーザ発振器２Ｂから出射されるレーザ光ＬＢ２１のレーザ波長に対して感度を有し、レーザ強度に応じた電圧値を検出することでレーザ光のパワー測定が可能である。

偏光ビームスプリッタ５２は、ガルバノミラー５を透過したロス光ＬＢ５１の光路上の位置に配置され、ロス光ＬＢ５１を、Ｐ偏光のロス光ＬＢ５１ｐとＳ偏光のロス光ＬＢ５１ｓとに分離する。

センサ５３ｐは、分離されたロス光ＬＢ５１ｐの光路上に配置され、Ｐ偏光のロス光ＬＢ５１ｐのパワーＲｐを測定する。測定されたパワーＲｐは、センサ５３ｐから制御装置７へ送信される。センサ５３ｓは、分離されたロス光ＬＢ５１ｓの光路上に配置され、Ｓ偏光のロス光ＬＢ５１ｓのパワーＲｓを測定する。測定されたパワーＲｓは、センサ５３ｓから制御装置７へ送信される。

偏光ビームスプリッタ５５は、ミラー１１Ｇを透過したロス光ＬＢ５４の光路上の位置に配置され、ロス光ＬＢ５４を、Ｐ偏光のロス光ＬＢ５４ｐとＳ偏光のロス光ＬＢ５４ｓとに分離する。

センサ５６ｐは、分離されたロス光ＬＢ５４ｐの光路上に配置され、Ｐ偏光のロス光ＬＢ５４ｐのパワーＴｐを測定する。測定されたパワーＴｐは、センサ５６ｐから制御装置７へ送信される。センサ５３ｓは、分離されたロス光ＬＢ５４ｓの光路上に配置され、Ｓ偏光のロス光ＬＢ５４ｓのパワーＴｓを測定する。測定されたパワーＴｓは、センサ５６ｓから制御装置７へ送信される。

制御装置７は、受信したパワーＲｐ、Ｒｓ、Ｔｓ、Ｔｐを用いてガルバノミラー３の角度θのずれを判定するパラメータを算出する。以下に、判定方法を説明する。

第１の判定方法は、ガルバノミラー３の反射光のパワーと透過光のパワーとの比から角度θのずれを推定する。制御装置７は、反射光パワーＰｒ、透過光パワーＰｔを以下の式から算出する。
Ｐｒ＝Ｒｓ＋Ｒｐ・・・（１）式
Ｐｔ＝Ｔｓ＋Ｔｐ・・・（２）式

制御装置７は、（１）式及び（２）式を基に、反射光パワーと透過光パワーとの比Ｇ１を以下の式から算出する。
Ｇ１＝Ｐｒ／Ｐｔ＝（Ｒｓ＋Ｒｐ）／（Ｔｓ＋Ｔｐ）・・・（３）式

予めガルバノミラー３の角度θと、反射光パワーと透過光パワーとの比Ｇ１とを関連付けた測定データを取得しておき、制御装置７にこの測定データが記憶されている。制御装置７は、算出された比Ｇ１と記憶されている測定データとからガルバノミラー３の角度θａを取得する。制御装置７は、この角度θａと理想のガルバノミラー３の角度θとの差である角度補正値Δθをゼロに補正するように駆動部４及び６を駆動制御する。

図１３及び図１４を参照する。図１３は透過光パワー及び反射光パワーの比の時間変化を示すグラフである。図１４は透過光パワー及び反射光パワーの比Ｇ１とガルバノミラー３への入射角θとの関係を示すグラフである。

例えば、ガルバノミラー３の理想の角度θで正常なパワー比Ｇ１ａが検出されていた状態で、外乱等による振動でガルバノミラー３の角度θが時間Ｔ１で角度θａへ変わる場合がある。この場合、エンコーダでは正確に回転位置を検出することができないので、制御装置７がパワー比の変化を検出して、ブリュースター角θＢの異常が発生していることを認識する。制御装置７は、検出されたパワー比Ｇ１ｂから正常なパワー比Ｇ１ａへ戻すために、記憶されている測定データから角度補正値Δθを取得して、時間Ｔ２のタイミングで駆動部４及び６を駆動制御する。制御装置７はフィードバック制御を実施することで、パワー比がＧ１ａに近づいてやがてＧ１ａに戻すことができる。

次に第２の判定方法を説明する。第２の判定方法は、反射光のＳ偏光とＰ偏光とのパワー比Ｇ２、及び、透過光のＳ偏光とＰ偏光とのパワー比Ｇ３の少なくとも１つから角度θのずれを推定する。ガルバノミラー３の角度θがブリュースター角θＢ以下の場合、第１の判定方法での比率変化が小さいので、第２の判定方法を用いて角度θのずれの検出の精度を上げることができる。制御装置７は、パワー比Ｇ２及びＧ３を以下の式から算出する。
Ｇ２＝Ｒｓ／Ｒｐ・・・（４）式
Ｇ３＝Ｔｓ／Ｔｐ・・・（５）式

予めガルバノミラー３の角度θと、反射光のＳ偏光とＰ偏光のパワー比Ｇ２、及び、透過光のＳ偏光とＰ偏光のパワー比Ｇ３とをそれぞれ関連付けた測定データを取得しておき、制御装置７にこの測定データが記憶されている。制御装置７は、算出されたパワー比Ｇ２及びＧ３と記憶されている測定データとからガルバノミラー３の角度θａを取得する。パワー比Ｇ２及びＧ３のいずれか一方と測定データとからガルバノミラー３の角度θａを取得してもよいし、パワー比Ｇ２及びＧ３の両方と測定データとからガルバノミラー３の角度θａを取得してもよい。制御装置７は、取得した角度θａと理想のガルバノミラー３の角度θとの差の角度補正値Δθをゼロに補正するように駆動部４及び６を駆動制御する。

図１５は、ガルバノミラー３の透過光のＳ偏光の透過率ＴｓｐとＰ偏光の透過率Ｔｐｐとガルバノミラーへの入射角との関係を示すグラフである。パワー比Ｇ３は、透過率Ｔｓｐと透過率Ｔｐｐの比Ｔｓｐ／Ｔｐｐと比例関係にある。例えば、ガルバノミラー３の理想の角度θで正常なパワー比Ｇ３ａが検出されていた状態で、外乱等による振動でガルバノミラー３の角度θが角度θａへ変わる場合がある。この場合、制御装置７がパワー比の変化を検出して、ブリュースター角θＢの異常が発生していることを認識する。制御装置７は、検出されたパワー比Ｇ３ｂから正常なパワー比Ｇ３ａへ戻すために、記憶されている測定データから角度補正値Δθを取得して、駆動部４及び６を駆動制御する。制御装置７はフィードバック制御を実施することで、パワー比がＧ３ａに近づいてやがてＧ３ａに戻すことができ、理想の角度θへ戻すことができる。

次に、レーザ発振器の故障を判定する方法を説明する。この判定方法は、反射光及び透過光のそれぞれのＳ偏光の合計パワーＰｓと反射光及び透過光のそれぞれのＰ偏光の合計パワーＰｐとの比Ｇ４から角度θのずれを推定する。制御装置７は、合計パワーＰｓ及びＰｐを以下の式から算出する。
Ｐｓ＝Ｒｓ＋Ｔｓ・・・（６）式
Ｐｐ＝Ｒｐ＋Ｔｐ・・・（７）式

制御装置７は、（６）式及び（７）式を基に、Ｓ偏光の合計パワーＰｓとＰ偏光の合計パワーＰｐとの比Ｇ４を以下の式から算出する。
Ｇ４＝Ｐｓ／Ｐｐ＝（Ｒｓ＋Ｔｓ）／（Ｒｐ＋Ｔｐ）
なお、比Ｇ４は、Ｐｐ／Ｐｓの比でもよい。

Ｓ偏光の合計とＰ偏光の合計との比Ｇ４は、レーザ発振器固有の数値であり、ランダム偏光を出射するレーザ発振器の場合、図１６に示すように、０．５近傍の値となる。時間Ｔ３において、算出した比Ｇ４とこの固有の数値とのずれが大きくなった場合、レーザ発振器の故障や、レーザ発振器内のファイバーや、ブリュースター角に影響するガルバノミラー３などの光学素子が損傷を受けていることが考えられ、これらの故障や損傷を検出することができる。

制御装置７は、固有値と算出した比Ｇ４との差の絶対値を予め定められた閾値と比較して、差の絶対値が閾値以上であると判定した場合に、レーザ照射装置に設けられたモニタやスピーカからユーザにレーザ発振器の故障や光学素子の損傷を示すエラーを示してもよい。

このように、実施の形態３のレーザ照射装置１Ｇは、ガルバノミラー３を透過または反射したレーザ光を反射するガルバノミラー５及びミラー１１Ｇと、ガルバノミラー５及びミラー１１Ｇからそれぞれ漏れたロス光ＬＢ５１及びＬＢ５４のパワーを検出するセンサ５３ｐ、５３ｓ、５６ｐ、５６ｓと、を備える。分岐前のレーザ光ＬＢ２１がランダム偏光である場合に、制御装置７は、センサ５３ｐ、５３ｓ、５６ｐ、５６ｓにより検出された光のパワーを基に、ガルバノミラー３の角度θを補正する。これにより、ガルバノミラーの角度を高精度に調整することができる。

本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した特許請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。また、各実施形態における要素の組合せや順序の変化は、本開示の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。

本実施の形態１～３において、レーザ発振器２Ａ、２Ｂから出射されるレーザとして波長１０７０ｎｍのレーザを用いたが、材料が吸収できる波長であれば１０７０ｎｍに限らない。また、レーザの種類も、ファイバーレーザ、ディスクレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザなど連続波やパルス波を出射し、被加工材を溶接など加工可能なものであれば使用可能である。

上述した各実施の形態において、パワー比率を変更するためにブリュースター偏光子をガルバノミラー３として高速に角度変更をすることで用いたが、ブリュースター偏光子の角度を変更できるものであればガルバノミラー以外の駆動方法を用いてもよい。

また、プロファイル変更装置８、及びプロファイル変更装置１０は、整形素子として回折光学素子（ＤＯＥ）を用いたが、振幅、位相のいずれか、あるいは両方を制御できるものであれば透過型、反射型に限らず、空間光位相変調器（ＬＣＯＳ－ＳＬＭ；Liquid Crystal on Silicon - Spatial Light Modulator）、デフォーマブルミラー、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ；Digital Micromirror Device）等を使用することができる。

また、ガルバノミラー３で分岐されるレーザ光について、レーザ光ＬＢ１２とＬＢ１３、ＬＢ２２とＬＢ２３、ＬＢ３２とＬＢ３３、ＬＢ４２とＬＢ４３は、それぞれ特性が入れ替わってもよい。その際には、ガルバノミラー３の設置角度や、合成装置１２の光学特性、ガルバノミラー２２の設置角度などを適宜調整し、制御装置７による制御方法を調整することで同様の効果を得ることができる。

また、ガルバノミラー３で分岐された２つのレーザ光のそれぞれに対して、プロファイル変更装置８及び１０によって各レーザ光のプロファイルが変更されていたがこれに限らない。ガルバノミラー３で分岐された２つのレーザ光のいずれか一方だけをプロファイル変更装置によってプロファイルを変更し、他方のレーザ光についてはプロファイルを変更しないまま、プロファイルを変更したレーザ光と合成してもよい。

照射用スキャナ１３や集光レンズ１６については、集光位置でのレーザスポットのサイズや形状に応じて、所望の加工に応じた特性のものを選択することができる。

本開示のレーザ照射方法及びレーザ照射装置は、レーザを照射するときの加工欠陥を削減することができる動的なプロファイル制御機能を有し、車載用電池などに用いられるレーザ溶接用途にも適用できる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ レーザ照射装置
２Ａ、２Ｂ レーザ発振器
３ ガルバノミラー
４ 駆動部
５ ガルバノミラー
６ 駆動部
７ 制御装置
８ プロファイル変更装置
９ １／２波長板
１０ プロファイル変更装置
１１ ミラー
１２ 合成装置
１３ 照射用スキャナ
１４ ガルバノミラー
１５ ガルバノミラー
１６ 集光レンズ
１７ 被加工材
１８ 分岐装置
２４ 偏光変換素子
２５ ミラー
２６ 凹面ミラー
２７ 凸面ミラー
３１ 始端部
３２ 中央部
３３ 終端部
Ｃ 出射口

Claims (13)

1. レーザ発振器により出射されたレーザ光を少なくとも２つ以上のレーザ光に分岐する光学素子と、前記光学素子の角度を変化させる駆動部と、を含む分岐装置と、
   分岐された少なくとも１つの前記レーザ光の強度分布を変更可能な整形素子を有する整形装置と、
   分岐された前記レーザ光を同軸に重畳させることで、集光レンズの焦点で合成スポットを形成する合成装置と、
   前記駆動部を駆動させ、前記整形装置に入射または出射する分岐された前記レーザ光のパワー比を変更することで、前記合成スポットの強度分布を制御する制御装置と、を備える、
   レーザ照射装置。
2. 前記制御装置は、前記駆動部による前記パワー比の変更をレーザ発振器からレーザ光を出射中に連続的に実施する、
   請求項１に記載のレーザ照射装置。
3. 前記光学素子がブリュースター偏光子である、
   請求項１に記載のレーザ照射装置。
4. 前記合成装置は、第一合成装置、第二合成装置、及び第三合成装置の少なくとも１つを含み、
   前記第一合成装置は偏光板であり、Ｐ波及びＳ波のいずれか一方を透過させ、他方を反射させることで同軸のレーザ光として合成し、
   前記第二合成装置はミラーとレンズとを含み、複数のレーザ光をミラーにより平行なレーザ光とし、前記平行なレーザ光を前記レンズで集光することで合成し、
   前記第三合成装置は凹面ミラーと凸面ミラーを用いた組み合わせミラーであり、入射光を平行なレーザ光とすることで合成する、
   請求項１に記載のレーザ照射装置。
5. 分岐前の前記レーザ光がランダム偏光である場合には、前記レーザ発振器から前記集光レンズまでの間のいずれかの位置に、隣り合ったレーザ光が少なくとも２つ以上並行する
   請求項１に記載のレーザ照射装置。
6. 分岐前の前記レーザ光が直線偏光である場合には、前記第一合成装置を用いて少なくとも２つ以上に分岐された前記レーザ光の光軸を同軸にし、焦平面での集光スポットを重畳させる、
   請求項４に記載のレーザ照射装置。
7. 分岐前の前記レーザ光がランダム偏光である場合には、前記第二合成装置または前記第三合成装置を用いて、少なくとも２つ以上に分岐された前記レーザ光の光軸を平行にし、焦平面での集光スポットを重畳させる、
   請求項４に記載のレーザ照射装置。
8. 前記整形素子が、位相、振幅のうち少なくとも１つを変調させる素子である、
   請求項１に記載のレーザ照射装置。
9. 前記整形素子が、回折光学素子、空間光位相変調器、デフォーマブルミラー、デジタルマイクロミラーデバイスのいずれかである、
   請求項８に記載のレーザ照射装置。
10. 前記光学素子を透過または反射したレーザ光を反射するミラーと、
    前記ミラーから漏れた光のパワーを検出するセンサと、を備え、
    分岐前の前記レーザ光がランダム偏光である場合に、前記制御装置は、前記センサにより検出された光のパワーを基に、前記光学素子の角度を補正する、
    請求項１に記載のレーザ照射装置。
11. 前記光学素子を透過したレーザ光を反射する第１のミラーと、
    前記光学素子を反射したレーザ光を反射する第２のミラーと、
    前記第１のミラーから漏れた光のＰ偏光のパワーを検出する第１のセンサと、
    前記第１のミラーから漏れた光のＳ偏光のパワーを検出する第２のセンサと、
    前記第２のミラーから漏れた光のＰ偏光のパワーを検出する第３のセンサと、
    前記第２のミラーから漏れた光のＳ偏光のパワーを検出する第４のセンサと、を備え、
    分岐前の前記レーザ光がランダム偏光である場合に、前記制御装置は、前記第１、第２、第３、及び第４のセンサにより検出されたそれぞれの光のパワーを基に、前記光学素子の角度を補正する、
    請求項１に記載のレーザ照射装置。
12. レーザ発振器により出射されたレーザ光を、光学素子により少なくとも２つ以上のレーザ光に分岐し、
    分岐された少なくとも１つの前記レーザ光の強度分布を整形装置により変更し、
    分岐された前記レーザ光を合成装置により同軸に重畳させることで、集光レンズの焦点で合成スポットを形成し、
    制御装置が前記光学素子の角度を変化させる駆動部を駆動させて、前記整形装置に入射または出射する分岐された前記レーザ光のパワー比を変更することで、前記合成スポットの強度分布を制御する、
    レーザ照射方法。
13. 前記合成装置は、第一合成装置、第二合成装置、及び第三合成装置の少なくとも１つを含み、
    前記第一合成装置は偏光板であり、Ｐ波及びＳ波のいずれか一方を透過させ、他方を反射させることで同軸のレーザ光として合成し、
    前記第二合成装置はミラーとレンズとを含み、複数のレーザ光をミラーにより平行なレーザ光とし、前記平行なレーザ光を前記レンズで集光することで合成し、
    前記第三合成装置は凹面ミラーと凸面ミラーを用いた組み合わせミラーであり、入射光を平行なレーザ光とすることで合成する、
    請求項１２に記載のレーザ照射方法。

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