JP6896702B2 - レーザ光照射装置及びレーザ光照射方法 - Google Patents

Description

本発明の一側面は、レーザ光照射装置及びレーザ光照射方法に関する。

従来、レーザ光を対象物に照射するレーザ光照射装置として、例えば特許文献１に記載された装置が記載されている。このようなレーザ光照射装置において、レーザ光源で発生させたレーザ光は、空間光変調器により変調された後、対物レンズによって対象物に集光される。

特開２０１１−５１０１１号公報

上記レーザ光照射装置では、４ｆ光学系等の転像光学系により、空間光変調器の表示部におけるレーザ光の像が対物レンズの入射瞳面に転像される。ここで、対物レンズの入射瞳面に転像したレーザ光の像の中心位置が当該入射瞳面の中心位置と一致しない場合、例えば対象物に集光されるレーザ光のビーム強度中心がずれ、加工品質（レーザ光照射後の対象物の品質）が悪化してしまう可能性が懸念される。

そこで、本発明の一側面は、転像光学系によって対物レンズの入射瞳面に転像したレーザ光の像の中心位置と当該入射瞳面の中心位置との間のずれを把握することが可能なレーザ光照射装置及びレーザ光照射方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るレーザ光照射装置は、反射面を含む対象物にレーザ光を照射するレーザ光照射装置であって、レーザ光を発生させるレーザ光源と、位相パターンを表示する表示部を有し、レーザ光源で発生させたレーザ光を表示部に入射させ、当該レーザ光を位相パターンに応じて変調して表示部から出射する空間光変調器と、空間光変調器で出射したレーザ光を対象物に集光する対物レンズと、空間光変調器の表示部におけるレーザ光の像を対物レンズの入射瞳面に転像する転像光学系と、対象物に照射されて反射面で反射されたレーザ光の反射光の点像を含む画像を撮像するカメラと、表示部に表示する位相パターンを少なくとも制御する制御部と、を備え、制御部は、カメラで画像を撮像する際、対物レンズにより集光されるレーザ光の集光位置を第１集光位置とする第１位相パターンを、表示部に表示させる第１表示処理と、カメラで画像を撮像する際、対物レンズにより集光されるレーザ光の集光位置を第１集光位置とはレーザ光の照射方向において異なる第２集光位置とする第２位相パターンを、表示部に表示させる第２表示処理と、を実行する。

このレーザ光照射装置では、対象物に照射されて反射面で反射されたレーザ光の反射光の点像を含む画像が、カメラにより撮像される。当該画像を撮像する際、制御部の第１表示処理により表示部に第１位相パターンが表示され、この第１位相パターンによりレーザ光の集光位置が第１集光位置とされる。また、当該画像を撮像する際、制御部の第２表示処理により表示部に第２位相パターンが表示され、この第２位相パターンによりレーザ光の集光位置が第２集光位置とされる。ここで、入射瞳面に転像したレーザ光の像の中心位置と当該入射瞳面の中心位置との間にずれ（以下、単に「転像位置ずれ」ともいう）がある場合、転像位置ずれが無い場合に比べて、例えば対物レンズでレーザ光が適正に集光されず、レーザ光の照射方向と直交する方向において第１集光位置及び第２集光位置が互いに離れた状態（一致しない状態）となり易いことが見出される。したがって、第１表示処理及び第２表示処理それぞれの実行時におけるカメラの撮像結果に基づくことで、転像位置ずれを把握することが可能となる。

本発明の一側面に係るレーザ光照射装置は、レーザ光照射装置カメラで撮像された画像における反射光の点像の位置を取得する点像位置取得部を備え、点像位置取得部は、第１表示処理の実行時にカメラで撮像された画像における反射光の点像の位置である第１位置を取得する第１位置取得処理と、第２表示処理の実行時にカメラで撮像された画像における反射光の点像の位置である第２位置を取得する第２位置取得処理と、を実行してもよい。上述したように、転像位置ずれがある場合、転像位置ずれが無い場合に比べて、レーザ光の照射方向と直交する方向において第１集光位置及び第２集光位置が互いに離れた状態となり易い。よって、点像位置取得部により取得された第１位置及び第２位置に基づくことで、転像位置ずれを把握することが可能となる。

本発明の一側面に係るレーザ光照射装置は、点像位置取得部で取得された第１位置及び第２位置が互いに一致していない場合に、入射瞳面の中心位置と転像光学系により入射瞳面に転像したレーザ光の像の中心位置との間にずれがあると判定する位置判定部を備えていてもよい。この構成によれば、転像位置ずれの有無を自動で判定することができる。

本発明の一側面に係るレーザ光照射装置は、表示部において位相パターンを表示する際に基準とする基準位置を、点像位置取得部で取得された第１位置及び第２位置に基づいてオフセットする位置調整部を備えていてもよい。この構成によれば、入射瞳面に転像したレーザ光の像の位置を、例えば転像位置ずれが低減するように自動で調整することが可能となる。

本発明の一側面に係るレーザ光照射装置は、対物レンズ及び対象物の少なくとも一方を移動させる移動機構を備え、制御部は、点像位置取得部の第１位置取得処理にて第１位置を取得する際に、カメラで反射光の点像が確認可能な位置へ対物レンズ及び対象物の少なくとも一方を移動機構により移動させ、点像位置取得部の第２位置取得処理にて第２位置を取得する際に、カメラで反射光の点像が確認可能な位置へ対物レンズ及び対象物の少なくとも一方を移動機構により移動させ、点像位置取得部は、第１位置取得処理を表示部上の第１位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し実行し、第２位置取得処理を表示部上の第２位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し実行し、位置調整部は、複数の第１位置及び複数の第２位置に基づいて表示部における光軸中心を算出し、当該光軸中心へ基準位置をオフセットしてもよい。この場合、転像位置ずれを低減する調整を具体的に実現できる。

本発明の一側面に係るレーザ光照射装置では、第１集光位置は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）のうちの何れかであり、第２集光位置は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）のうちの他の何れかであってもよい。これにより、転像位置ずれがある場合、レーザ光の照射方向の直交方向において第１集光位置及び第２集光位置が互いに離れた状態となることを具体的に実現できる。
（Ａ）対物レンズの焦点位置、
（Ｂ）対物レンズの焦点位置に対して対物レンズ側の位置、
（Ｃ）対物レンズの焦点位置に対して対物レンズとは反対側の位置。

本発明の一側面に係るレーザ光照射方法は、レーザ光照射装置を用いて、反射面を含む対象物にレーザ光を照射するレーザ光照射方法であって、レーザ光照射装置は、レーザ光を発生させるレーザ光源と、位相パターンを表示する表示部を有し、レーザ光源で発生させたレーザ光を表示部に入射させ、当該レーザ光を位相パターンに応じて変調して表示部から出射する空間光変調器と、空間光変調器で出射したレーザ光を対象物に集光する対物レンズと、空間光変調器の表示部におけるレーザ光の像を対物レンズの入射瞳面に転像する転像光学系と、対象物に照射されて反射面で反射されたレーザ光の反射光の点像を含む画像を撮像するカメラと、を備え、対物レンズにより集光されるレーザ光の集光位置を第１集光位置とする第１位相パターンを、表示部に表示させる第１ステップと、第１ステップにより第１位相パターンを表示部に表示させた状態で、レーザ光源からレーザ光を発生させて対象物に照射し、当該照射に応じて反射面で反射されたレーザ光の反射光の点像を含む画像をカメラで撮像する第２ステップと、第２ステップで撮像した画像における反射光の点像の位置を第１位置として取得する第３ステップと、第２ステップ及び第３ステップを表示部上の第１位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し行う第４ステップと、対物レンズにより集光されるレーザ光の集光位置を第１集光位置とはレーザ光の照射方向において異なる第２集光位置とする第２位相パターンを、表示部に表示させる第５ステップと、第５ステップにより第２位相パターンを表示部に表示させた状態で、レーザ光源からレーザ光を発生させて対象物に照射し、当該照射に応じて反射面で反射されたレーザ光の反射光の点像を含む画像をカメラで撮像する第６ステップと、第６ステップで撮像した画像における反射光の点像の位置を第２位置として取得する第７ステップと、第６ステップ及び第７ステップを表示部上の第２位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し行う第８ステップと、表示部において位相パターンを表示する際に基準とする基準位置を、第３及び第４ステップで取得した複数の第１位置と第７及び第８ステップで取得した複数の第２位置とに基づいてオフセットする第９ステップと、を含む。

上述したように、転像位置ずれがある場合、転像位置ずれが無い場合に比べて、レーザ光の照射方向と直交する方向において第１集光位置及び第２集光位置が互いに離れた状態となり易いことが見出される。したがって、取得した第１位置及び第２位置に基づくことで、転像位置ずれを把握することが可能となる。更に、複数の第１位置及び複数の第２位置に基づき基準位置をオフセットすることにより、入射瞳面に転像したレーザ光の像の位置を、例えば転像位置ずれが低減するように調整することが可能となる。

本発明の一側面に係るレーザ光照射装置は、反射面を含む対象物にレーザ光を照射するレーザ光照射装置であって、レーザ光を発生させるレーザ光源と、位相パターンを表示する表示部を有し、レーザ光源で発生させたレーザ光を表示部に入射させ、当該レーザ光を位相パターンに応じて変調して表示部から出射する空間光変調器と、空間光変調器で出射したレーザ光を対象物に集光する対物レンズと、空間光変調器の表示部におけるレーザ光の像を対物レンズの入射瞳面に転像する転像光学系と、対象物に照射されて反射面で反射されたレーザ光の反射光の点像を含む画像を撮像するカメラと、表示部に表示する位相パターンを少なくとも制御する制御部と、を備え、制御部は、カメラで画像を撮像する際、対物レンズにより集光されるレーザ光をレーザ光の照射方向に沿って長尺の集光範囲に集光させる第３位相パターンを、表示部に表示させる表示処理を実行する。

転像位置ずれがある場合、転像位置ずれが無い場合に比べて、レーザ光の照射方向と直交する方向において、当該集光範囲の対物レンズ側とその反対側とが互いに離れた状態となり易いことが見出される。したがって、表示処理の実行時におけるカメラの撮像結果に基づくことで、転像位置ずれを把握することが可能となる。

本発明の一側面に係るレーザ光照射装置では、対物レンズの集光位置を基準集光位置とし、基準集光位置のレーザ光の集光径を基準集光径とした場合、第３位相パターンは、基準集光位置からレーザ光の照射方向における一方側又は他方側に一定長の範囲を集光範囲とし、当該集光範囲にて集光径を基準集光径と同じにさせるパターンであってもよい。

本発明の一側面に係るレーザ光照射装置は、カメラで撮像された画像における反射光の点像の位置を取得する点像位置取得部を備え、点像位置取得部は、表示処理の実行時にカメラで撮像された画像における反射光の点像の位置である第１位置を取得する第１位置取得処理と、第１位置取得処理の表示処理とは光軸方向の対物レンズの位置が異なる表示処理の実行時にカメラで撮像された画像における、反射光の点像の位置である第２位置を取得する第２位置取得処理と、を実行してもよい。点像位置取得部により取得された第１位置及び第２位置に基づくことで、転像位置ずれを把握することが可能となる。

本発明の一側面に係るレーザ光照射装置は、点像位置取得部で取得された第１位置及び第２位置が互いに一致していない場合に、入射瞳面の中心位置と転像光学系により入射瞳面に転像したレーザ光の像の中心位置との間にずれがあると判定する位置判定部を備えていてもよい。この構成によれば、転像位置ずれの有無を自動で判定することができる。

本発明の一側面に係るレーザ光照射装置は、表示部において位相パターンを表示する際に基準とする基準位置を、点像位置取得部で取得された第１位置及び第２位置に基づいてオフセットする位置調整部を備えていてもよい。この構成によれば、入射瞳面に転像したレーザ光の像の位置を、例えば転像位置ずれが低減するように自動で調整することが可能となる。

本発明の一側面に係るレーザ光照射装置は、対物レンズ及び対象物の少なくとも一方を移動させる移動機構を備え、制御部は、点像位置取得部の第１位置取得処理にて第１位置を取得する際に、カメラで反射光の点像が確認可能な位置へ対物レンズ及び対象物の少なくとも一方を移動機構により移動させ、点像位置取得部の第２位置取得処理にて第２位置を取得する際に、カメラで反射光の点像が確認可能な他の位置へ対物レンズ及び対象物の少なくとも一方を移動機構により移動させ、点像位置取得部は、第１位置取得処理を表示部上の第３位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し実行し、第２位置取得処理を表示部上の第３位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し実行し、位置調整部は、複数の第１位置及び複数の第２位置に基づいて表示部における光軸中心を算出し、当該光軸中心へ基準位置をオフセットしてもよい。この場合、転像位置ずれを低減する調整を具体的に実現できる。

本発明の一側面によれば、転像光学系によって対物レンズの入射瞳面に転像したレーザ光の像の中心位置と当該入射瞳面の中心位置との間のずれを把握することが可能なレーザ光照射装置及びレーザ光照射方法を提供することができる。

図１は、改質領域の形成に用いられるレーザ加工装置の概略構成図である。 図２は、改質領域の形成の対象となる加工対象物の平面図である。 図３は、図２の加工対象物のIII−III線に沿っての断面図である。 図４は、レーザ加工後の加工対象物の平面図である。 図５は、図４の加工対象物のV−V線に沿っての断面図である。 図６は、図４の加工対象物のVI−VI線に沿っての断面図である。 図７は、実施形態に係るレーザ加工装置の斜視図である。 図８は、図７のレーザ加工装置の支持台に取り付けられる加工対象物の斜視図である。 図９は、図７のＺＸ平面に沿ってのレーザ出力部の断面図である。 図１０は、図７のレーザ加工装置におけるレーザ出力部及びレーザ集光部の一部の斜視図である。 図１１は、図７のＸＹ平面に沿ってのレーザ集光部の断面図である。 図１２は、図１１のXII−XII線に沿ってのレーザ集光部の断面図である。 図１３は、図１２のXIII−XIII線に沿ってのレーザ集光部の断面図である。 図１４は、図７のレーザ加工装置における反射型空間光変調器の部分断面図である。 図１５は、図１１のレーザ集光部における反射型空間光変調器、４ｆレンズユニット及び集光レンズユニットの光学的配置関係を示す図である。 図１６は、実施形態に係るレーザ加工装置の要部を示す概略構成図である。 図１７は、転像位置ずれが生じていない状態を説明する概略図である。 図１８は、転像位置ずれが生じていない状態を説明する他の概略図である。 図１９は、転像位置ずれが生じていない状態を説明する更に他の概略図である。 図２０は、転像位置ずれが生じている状態を説明する概略図である。 図２１は、転像位置ずれが生じている状態を説明する他の概略図である。 図２２は、転像位置ずれが生じている状態を説明する更に他の概略図である。 図２３は、液晶層に第１ディフォーカスパターンを表示させた場合の点像画像を例示する図である。 図２４は、液晶層に第２ディフォーカスパターンを表示させた場合の点像画像を例示する図である。 図２５は、点像の重心位置と基準位置のずれ量との関係を示すグラフである。 図２６は、図１６のレーザ加工装置によるレーザ光照射方法を示すフローチャートである。 図２７は、図２６の基準位置調整処理を示すフローチャートである。 図２８は、図２６の基準位置調整処理を示す他のフローチャートである。 図２９は、図１６のレーザ加工装置による他のレーザ光照射方法を示すフローチャートである。 図３０は、図２９の基準位置調整処理を示すフローチャートである。 図３１は、図２９の基準位置調整処理を示す他のフローチャートである。

以下、実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

実施形態に係るレーザ加工装置（レーザ光照射装置）では、加工対象物にレーザ光を集光することにより、切断予定ラインに沿って加工対象物に改質領域を形成する。そこで、まず、改質領域の形成について、図１〜図６を参照して説明する。

図１に示されるように、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌをパルス発振するレーザ光源１０１と、レーザ光Ｌの光軸（光路）の向きを９０°変えるように配置されたダイクロイックミラー１０３と、レーザ光Ｌを集光するための集光用レンズ１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、集光用レンズ１０５で集光されたレーザ光Ｌが照射される対象物である加工対象物１を支持するための支持台１０７と、支持台１０７を移動させるための移動機構であるステージ１１１と、レーザ光Ｌの出力やパルス幅、パルス波形等を調節するためにレーザ光源１０１を制御するレーザ光源制御部１０２と、ステージ１１１の移動を制御するステージ制御部１１５と、を備えている。

レーザ加工装置１００においては、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光Ｌは、ダイクロイックミラー１０３によってその光軸の向きを９０°変えられ、支持台１０７上に載置された加工対象物１の内部に集光用レンズ１０５によって集光される。これと共に、ステージ１１１が移動させられ、加工対象物１がレーザ光Ｌに対して切断予定ライン５に沿って相対移動させられる。これにより、切断予定ライン５に沿った改質領域が加工対象物１に形成される。なお、ここでは、レーザ光Ｌを相対的に移動させるためにステージ１１１を移動させたが、集光用レンズ１０５を移動させてもよいし、或いはこれらの両方を移動させてもよい。

加工対象物１としては、半導体材料で形成された半導体基板や圧電材料で形成された圧電基板等を含む板状の部材（例えば、基板、ウェハ等）が用いられる。図２に示されるように、加工対象物１には、加工対象物１を切断するための切断予定ライン５が設定されている。切断予定ライン５は、直線状に延びた仮想線である。加工対象物１の内部に改質領域を形成する場合、図３に示されるように、加工対象物１の内部に集光点（集光位置）Ｐを合わせた状態で、レーザ光Ｌを切断予定ライン５に沿って（すなわち、図２の矢印Ａ方向に）相対的に移動させる。これにより、図４、図５及び図６に示されるように、改質領域７が切断予定ライン５に沿って加工対象物１に形成され、切断予定ライン５に沿って形成された改質領域７が切断起点領域８となる。切断予定ライン５は、照射予定ラインに対応する。

集光点Ｐとは、レーザ光Ｌが集光する箇所のことである。切断予定ライン５は、直線状に限らず曲線状であってもよいし、これらが組み合わされた３次元状であってもよいし、座標指定されたものであってもよい。切断予定ライン５は、仮想線に限らず加工対象物１の表面３に実際に引かれた線であってもよい。改質領域７は、連続的に形成される場合もあるし、断続的に形成される場合もある。改質領域７は列状でも点状でもよく、要は、改質領域７は少なくとも加工対象物１の内部、表面３又は裏面に形成されていればよい。改質領域７を起点に亀裂が形成される場合があり、亀裂及び改質領域７は、加工対象物１の外表面（表面３、裏面、若しくは外周面）に露出していてもよい。改質領域７を形成する際のレーザ光入射面は、加工対象物１の表面３に限定されるものではなく、加工対象物１の裏面であってもよい。

ちなみに、加工対象物１の内部に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、加工対象物１を透過すると共に、加工対象物１の内部に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収される。これにより、加工対象物１に改質領域７が形成される（すなわち、内部吸収型レーザ加工）。この場合、加工対象物１の表面３ではレーザ光Ｌが殆ど吸収されないので、加工対象物１の表面３が溶融することはない。一方、加工対象物１の表面３又は裏面に改質領域７を形成する場合には、レーザ光Ｌは、表面３又は裏面に位置する集光点Ｐ近傍にて特に吸収され、表面３又は裏面から溶融され除去されて、穴や溝等の除去部が形成される（表面吸収型レーザ加工）。

改質領域７は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態になった領域をいう。改質領域７としては、例えば、溶融処理領域（一旦溶融後再固化した領域、溶融状態中の領域及び溶融から再固化する状態中の領域のうち少なくとも何れか一つを意味する）、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。更に、改質領域７としては、加工対象物１の材料において改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域や、格子欠陥が形成された領域がある。加工対象物１の材料が単結晶シリコンである場合、改質領域７は、高転位密度領域ともいえる。

溶融処理領域、屈折率変化領域、改質領域７の密度が非改質領域の密度と比較して変化した領域、及び、格子欠陥が形成された領域は、更に、それら領域の内部や改質領域７と非改質領域との界面に亀裂（割れ、マイクロクラック）を内包している場合がある。内包される亀裂は、改質領域７の全面に渡る場合や一部分のみや複数部分に形成される場合がある。加工対象物１は、結晶構造を有する結晶材料からなる基板を含む。例えば加工対象物１は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ＬｉＴａＯ_３、及び、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）の少なくとも何れかで形成された基板を含む。換言すると、加工対象物１は、例えば、窒化ガリウム基板、シリコン基板、ＳｉＣ基板、ＬｉＴａＯ_３基板、又はサファイア基板を含む。結晶材料は、異方性結晶及び等方性結晶の何れであってもよい。また、加工対象物１は、非結晶構造（非晶質構造）を有する非結晶材料からなる基板を含んでいてもよく、例えばガラス基板を含んでいてもよい。

実施形態では、切断予定ライン５に沿って改質スポット（加工痕）を複数形成することにより、改質領域７を形成することができる。この場合、複数の改質スポットが集まることによって改質領域７となる。改質スポットとは、パルスレーザ光の１パルスのショット（つまり１パルスのレーザ照射：レーザショット）で形成される改質部分である。改質スポットとしては、クラックスポット、溶融処理スポット若しくは屈折率変化スポット、又はこれらの少なくとも１つが混在するもの等が挙げられる。改質スポットについては、要求される切断精度、要求される切断面の平坦性、加工対象物１の厚さ、種類、結晶方位等を考慮して、その大きさや発生する亀裂の長さを適宜制御することができる。また、実施形態では、切断予定ライン５に沿って、改質スポットを改質領域７として形成することができる。
［実施形態に係るレーザ加工装置］

次に、実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。以下の説明では、水平面内において互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とし、鉛直方向をＺ軸方向とする。
［レーザ加工装置の全体構成］

図７に示されるように、レーザ加工装置２００は、装置フレーム２１０と、第１移動機構２２０と、支持台２３０と、第２移動機構（移動機構）２４０と、を備えている。更に、レーザ加工装置２００は、レーザ出力部３００と、レーザ集光部４００と、制御部５００と、を備えている。

第１移動機構２２０は、装置フレーム２１０に取り付けられている。第１移動機構２２０は、第１レールユニット２２１と、第２レールユニット２２２と、可動ベース２２３と、を有している。第１レールユニット２２１は、装置フレーム２１０に取り付けられている。第１レールユニット２２１には、Ｙ軸方向に沿って延在する一対のレール２２１ａ，２２１ｂが設けられている。第２レールユニット２２２は、Ｙ軸方向に沿って移動可能となるように、第１レールユニット２２１の一対のレール２２１ａ，２２１ｂに取り付けられている。第２レールユニット２２２には、Ｘ軸方向に沿って延在する一対のレール２２２ａ，２２２ｂが設けられている。可動ベース２２３は、Ｘ軸方向に沿って移動可能となるように、第２レールユニット２２２の一対のレール２２２ａ，２２２ｂに取り付けられている。可動ベース２２３は、Ｚ軸方向に平行な軸線を中心線として回転可能である。

支持台２３０は、可動ベース２２３に取り付けられている。支持台２３０は、加工対象物１を支持する。加工対象物１は、例えば、シリコン等の半導体材料からなる基板の表面側に複数の機能素子（フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、又は回路として形成された回路素子等）がマトリックス状に形成されたものである。加工対象物１が支持台２３０に支持される際には、図８に示されるように、環状のフレーム１１に張られたフィルム１２上に、例えば加工対象物１の表面１ａ（複数の機能素子側の面）が貼付される。支持台２３０は、クランプによってフレーム１１を保持すると共に真空チャックテーブルによってフィルム１２を吸着することで、加工対象物１を支持する。支持台２３０上において、加工対象物１には、互いに平行な複数の切断予定ライン５ａ、及び互いに平行な複数の切断予定ライン５ｂが、隣り合う機能素子の間を通るように格子状に設定される。加工対象物１は、その表面１ａをレーザ光Ｌが反射される反射面として含んでいる。反射面は、レーザ光Ｌが反射する面であって、屈折率の異なる物質にレーザ光Ｌが入射するときの境界面（境界層）である。

図７に示されるように、支持台２３０は、第１移動機構２２０において第２レールユニット２２２が動作することで、Ｙ軸方向に沿って移動させられる。また、支持台２３０は、第１移動機構２２０において可動ベース２２３が動作することで、Ｘ軸方向に沿って移動させられる。更に、支持台２３０は、第１移動機構２２０において可動ベース２２３が動作することで、Ｚ軸方向に平行な軸線を中心線として回転させられる。このように、支持台２３０は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動可能となり且つＺ軸方向に平行な軸線を中心線として回転可能となるように、装置フレーム２１０に取り付けられている。

レーザ出力部３００は、装置フレーム２１０に取り付けられている。レーザ集光部４００は、第２移動機構２４０を介して装置フレーム２１０に取り付けられている。レーザ集光部４００は、第２移動機構２４０が動作することで、Ｚ軸方向に沿って移動させられる。このように、レーザ集光部４００は、レーザ出力部３００に対してＺ軸方向に沿って移動可能となるように、装置フレーム２１０に取り付けられている。

制御部５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成されている。制御部５００は、レーザ加工装置２００の各部の動作を制御する。

一例として、レーザ加工装置２００では、次のように、各切断予定ライン５ａ，５ｂ（図８参照）に沿って加工対象物１の内部に改質領域が形成される。

まず、加工対象物１の裏面１ｂ（図８参照）がレーザ光入射面となるように、加工対象物１が支持台２３０に支持され、加工対象物１の各切断予定ライン５ａがＸ軸方向に平行な方向に合わせられる。続いて、加工対象物１の内部において加工対象物１のレーザ光入射面から所定距離だけ離間した位置にレーザ光Ｌの集光点が位置するように、第２移動機構２４０によってレーザ集光部４００が移動させられる。続いて、加工対象物１のレーザ光入射面とレーザ光Ｌの集光点との距離が一定に維持されつつ、各切断予定ライン５ａに沿ってレーザ光Ｌの集光点が相対的に移動させられる。これにより、各切断予定ライン５ａに沿って加工対象物１の内部に改質領域が形成される。

各切断予定ライン５ａに沿っての改質領域の形成が終了すると、第１移動機構２２０によって支持台２３０が回転させられ、加工対象物１の各切断予定ライン５ｂがＸ軸方向に平行な方向に合わせられる。続いて、加工対象物１の内部において加工対象物１のレーザ光入射面から所定距離だけ離間した位置にレーザ光Ｌの集光点が位置するように、第２移動機構２４０によってレーザ集光部４００が移動させられる。続いて、加工対象物１のレーザ光入射面とレーザ光Ｌの集光点との距離が一定に維持されつつ、各切断予定ライン５ｂに沿ってレーザ光Ｌの集光点が相対的に移動させられる。これにより、各切断予定ライン５ｂに沿って加工対象物１の内部に改質領域が形成される。

このように、レーザ加工装置２００では、Ｘ軸方向に平行な方向が加工方向（レーザ光Ｌのスキャン方向）とされている。なお、各切断予定ライン５ａに沿ったレーザ光Ｌの集光点の相対的な移動、及び各切断予定ライン５ｂに沿ったレーザ光Ｌの集光点の相対的な移動は、第１移動機構２２０によって支持台２３０がＸ軸方向に沿って移動させられることで、実施される。また、各切断予定ライン５ａ間におけるレーザ光Ｌの集光点の相対的な移動、及び各切断予定ライン５ｂ間におけるレーザ光Ｌの集光点の相対的な移動は、第１移動機構２２０によって支持台２３０がＹ軸方向に沿って移動させられることで、実施される。

図９に示されるように、レーザ出力部３００は、取付ベース３０１と、カバー３０２と、複数のミラー３０３，３０４と、を有している。更に、レーザ出力部３００は、レーザ発振器（レーザ光源）３１０と、シャッタ３２０と、λ／２波長板ユニット３３０と、偏光板ユニット３４０と、ビームエキスパンダ３５０と、ミラーユニット３６０と、を有している。

取付ベース３０１は、複数のミラー３０３，３０４、レーザ発振器３１０、シャッタ３２０、λ／２波長板ユニット３３０、偏光板ユニット３４０、ビームエキスパンダ３５０及びミラーユニット３６０を支持している。複数のミラー３０３，３０４、レーザ発振器３１０、シャッタ３２０、λ／２波長板ユニット３３０、偏光板ユニット３４０、ビームエキスパンダ３５０及びミラーユニット３６０は、取付ベース３０１の主面３０１ａに取り付けられている。取付ベース３０１は、板状の部材であり、装置フレーム２１０（図７参照）に対して着脱可能である。レーザ出力部３００は、取付ベース３０１を介して装置フレーム２１０に取り付けられている。つまり、レーザ出力部３００は、装置フレーム２１０に対して着脱可能である。

カバー３０２は、取付ベース３０１の主面３０１ａ上において、複数のミラー３０３，３０４、レーザ発振器３１０、シャッタ３２０、λ／２波長板ユニット３３０、偏光板ユニット３４０、ビームエキスパンダ３５０及びミラーユニット３６０を覆っている。カバー３０２は、取付ベース３０１に対して着脱可能である。

レーザ発振器３１０は、直線偏光のレーザ光ＬをＸ軸方向に沿ってパルス発振する。レーザ発振器３１０から出射されるレーザ光Ｌの波長は、５００〜５５０ｎｍ、１０００〜１１５０ｎｍ又は１３００〜１４００ｎｍのいずれかの波長帯に含まれる。５００〜５５０ｎｍの波長帯のレーザ光Ｌは、例えばサファイアからなる基板に対する内部吸収型レーザ加工に適している。１０００〜１１５０ｎｍ及び１３００〜１４００ｎｍの各波長帯のレーザ光Ｌは、例えばシリコンからなる基板に対する内部吸収型レーザ加工に適している。レーザ発振器３１０から出射されるレーザ光Ｌの偏光方向は、例えば、Ｙ軸方向に平行な方向である。レーザ発振器３１０から出射されたレーザ光Ｌは、ミラー３０３によって反射され、Ｙ軸方向に沿ってシャッタ３２０に入射する。

レーザ発振器３１０では、次のように、レーザ光Ｌの出力のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。レーザ発振器３１０が固体レーザで構成されている場合、共振器内に設けられたＱスイッチ（ＡＯＭ（音響光学変調器）、ＥＯＭ（電気光学変調器）等）のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌの出力のＯＮ／ＯＦＦが高速に切り替えられる。レーザ発振器３１０がファイバレーザで構成されている場合、シードレーザ、アンプ（励起用）レーザを構成する半導体レーザの出力のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌの出力のＯＮ／ＯＦＦが高速に切り替えられる。レーザ発振器３１０が外部変調素子を用いている場合、共振器外に設けられた外部変調素子（ＡＯＭ、ＥＯＭ等）のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌの出力のＯＮ／ＯＦＦが高速に切り替えられる。

シャッタ３２０は、機械式の機構によってレーザ光Ｌの光路を開閉する。レーザ出力部３００からのレーザ光Ｌの出力のＯＮ／ＯＦＦの切り替えは、上述したように、レーザ発振器３１０でのレーザ光Ｌの出力のＯＮ／ＯＦＦの切り替えによって実施されるが、シャッタ３２０が設けられていることで、例えばレーザ出力部３００からレーザ光Ｌが不意に出射されることが防止される。シャッタ３２０を通過したレーザ光Ｌは、ミラー３０４によって反射され、Ｘ軸方向に沿ってλ／２波長板ユニット３３０及び偏光板ユニット３４０に順次入射する。

λ／２波長板ユニット３３０及び偏光板ユニット３４０は、レーザ光Ｌの出力（光強度）を調整する出力調整部として機能する。また、λ／２波長板ユニット３３０及び偏光板ユニット３４０は、レーザ光Ｌの偏光方向を調整する偏光方向調整部として機能する。λ／２波長板ユニット３３０及び偏光板ユニット３４０を順次通過したレーザ光Ｌは、Ｘ軸方向に沿ってビームエキスパンダ３５０に入射する。

ビームエキスパンダ３５０は、レーザ光Ｌの径を調整しつつ、レーザ光Ｌを平行化する。ビームエキスパンダ３５０を通過したレーザ光Ｌは、Ｘ軸方向に沿ってミラーユニット３６０に入射する。

ミラーユニット３６０は、支持ベース３６１と、複数のミラー３６２，３６３と、を有している。支持ベース３６１は、複数のミラー３６２，３６３を支持している。支持ベース３６１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って位置調整可能となるように、取付ベース３０１に取り付けられている。ミラー（第１ミラー）３６２は、ビームエキスパンダ３５０を通過したレーザ光ＬをＹ軸方向に反射する。ミラー３６２は、その反射面が例えばＺ軸に平行な軸線回りに角度調整可能となるように、支持ベース３６１に取り付けられている。ミラー（第２ミラー）３６３は、ミラー３６２によって反射されたレーザ光ＬをＺ軸方向に反射する。ミラー３６３は、その反射面が例えばＸ軸に平行な軸線回りに角度調整可能となり且つＹ軸方向に沿って位置調整可能となるように、支持ベース３６１に取り付けられている。ミラー３６３によって反射されたレーザ光Ｌは、支持ベース３６１に形成された開口３６１ａを通過し、Ｚ軸方向に沿ってレーザ集光部４００（図７参照）に入射する。つまり、レーザ出力部３００によるレーザ光Ｌの出射方向は、レーザ集光部４００の移動方向に一致している。上述したように、各ミラー３６２，３６３は、反射面の角度を調整するための機構を有している。ミラーユニット３６０では、取付ベース３０１に対する支持ベース３６１の位置調整、支持ベース３６１に対するミラー３６３の位置調整、及び各ミラー３６２，３６３の反射面の角度調整が実施されることで、レーザ出力部３００から出射されるレーザ光Ｌの光軸の位置及び角度がレーザ集光部４００に対して合わされる。つまり、複数のミラー３６２，３６３は、レーザ出力部３００から出射されるレーザ光Ｌの光軸を調整するための構成である。

図１０に示されるように、レーザ集光部４００は、筐体４０１を有している。筐体４０１は、Ｙ軸方向を長手方向とする直方体状の形状を呈している。筐体４０１の一方の側面４０１ｅには、第２移動機構２４０が取り付けられている（図１１及び図１３参照）。筐体４０１には、ミラーユニット３６０の開口３６１ａとＺ軸方向において対向するように、円筒状の光入射部４０１ａが設けられている。光入射部４０１ａは、レーザ出力部３００から出射されたレーザ光Ｌを筐体４０１内に入射させる。ミラーユニット３６０と光入射部４０１ａとは、第２移動機構２４０によってレーザ集光部４００がＺ軸方向に沿って移動させられた際に互いに接触することがない距離だけ、互いに離間している。

図１１及び図１２に示されるように、レーザ集光部４００は、ミラー４０２と、ダイクロイックミラー４０３と、を有している。更に、レーザ集光部４００は、反射型空間光変調器４１０と、４ｆレンズユニット４２０と、集光レンズユニット（対物レンズ）４３０と、駆動機構４４０と、一対の測距センサ４５０と、を有している。

ミラー４０２は、光入射部４０１ａとＺ軸方向において対向するように、筐体４０１の底面４０１ｂに取り付けられている。ミラー４０２は、光入射部４０１ａを介して筐体４０１内に入射したレーザ光ＬをＸＹ平面に平行な方向に反射する。ミラー４０２には、レーザ出力部３００のビームエキスパンダ３５０によって平行化されたレーザ光ＬがＺ軸方向に沿って入射する。つまり、ミラー４０２には、レーザ光Ｌが平行光としてＺ軸方向に沿って入射する。そのため、第２移動機構２４０によってレーザ集光部４００がＺ軸方向に沿って移動させられても、Ｚ軸方向に沿ってミラー４０２に入射するレーザ光Ｌの状態は一定に維持される。ミラー４０２によって反射されたレーザ光Ｌは、反射型空間光変調器４１０に入射する。

反射型空間光変調器４１０は、反射面４１０ａが筐体４０１内に臨んだ状態で、Ｙ軸方向における筐体４０１の端部４０１ｃに取り付けられている。反射型空間光変調器４１０は、例えば反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）であり、レーザ光Ｌを変調しつつ、レーザ光ＬをＹ軸方向に反射する。反射型空間光変調器４１０によって変調されると共に反射されたレーザ光Ｌは、Ｙ軸方向に沿って４ｆレンズユニット４２０に入射する。ここで、ＸＹ平面に平行な平面内において、反射型空間光変調器４１０に入射するレーザ光Ｌの光軸と、反射型空間光変調器４１０から出射されるレーザ光Ｌの光軸とがなす角度αは、鋭角（例えば、１０〜６０°）とされている。つまり、レーザ光Ｌは、反射型空間光変調器４１０においてＸＹ平面に沿って鋭角に反射される。これは、レーザ光Ｌの入射角及び反射角を抑えて回折効率の低下を抑制し、反射型空間光変調器４１０の性能を十分に発揮させるためである。なお、反射型空間光変調器４１０では、例えば、液晶が用いられた光変調層の厚さが数μｍ〜数十μｍ程度と極めて薄いため、反射面４１０ａは、光変調層の光入出射面と実質的に同じと捉えることができる。

４ｆレンズユニット４２０は、ホルダ４２１と、反射型空間光変調器４１０側のレンズ４２２と、集光レンズユニット４３０側のレンズ４２３と、スリット部材４２４と、を有している。ホルダ４２１は、一対のレンズ４２２，４２３及びスリット部材４２４を保持している。ホルダ４２１は、レーザ光Ｌの光軸に沿った方向における一対のレンズ４２２，４２３及びスリット部材４２４の互いの位置関係を一定に維持している。一対のレンズ４２２，４２３は、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａと集光レンズユニット４３０の入射瞳面（瞳面）４３０ａとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。これにより、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａでのレーザ光Ｌの像（反射型空間光変調器４１０において変調されたレーザ光Ｌの像）が、集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａに転像（結像）される。スリット部材４２４には、スリット４２４ａが形成されている。スリット４２４ａは、レンズ４２２とレンズ４２３との間であって、レンズ４２２の焦点面付近に位置している。反射型空間光変調器４１０によって変調されると共に反射されたレーザ光Ｌのうち不要な部分は、スリット部材４２４によって遮断される。４ｆレンズユニット４２０を通過したレーザ光Ｌは、Ｙ軸方向に沿ってダイクロイックミラー４０３に入射する。

ダイクロイックミラー４０３は、レーザ光Ｌの大部分（例えば、９５〜９９．５％）をＺ軸方向に反射し、レーザ光Ｌの一部（例えば、０．５〜５％）をＹ軸方向に沿って透過させる。レーザ光Ｌの大部分は、ダイクロイックミラー４０３においてＺＸ平面に沿って直角に反射される。ダイクロイックミラー４０３によって反射されたレーザ光Ｌは、Ｚ軸方向に沿って集光レンズユニット４３０に入射する。

集光レンズユニット４３０は、Ｙ軸方向における筐体４０１の端部４０１ｄ（端部４０１ｃの反対側の端部）に、駆動機構４４０を介して取り付けられている。集光レンズユニット４３０は、ホルダ４３１と、複数のレンズ４３２と、を有している。ホルダ４３１は、複数のレンズ４３２を保持している。複数のレンズ４３２は、支持台２３０に支持された加工対象物１（図７参照）に対してレーザ光Ｌを集光する。駆動機構４４０は、圧電素子の駆動力によって、集光レンズユニット４３０をＺ軸方向に沿って移動させる。

一対の測距センサ４５０は、Ｘ軸方向において集光レンズユニット４３０の両側に位置するように、筐体４０１の端部４０１ｄに取り付けられている。各測距センサ４５０は、支持台２３０に支持された加工対象物１（図７参照）のレーザ光入射面に対して測距用の光（例えば、レーザ光）を出射し、当該レーザ光入射面によって反射された測距用の光を検出することで、加工対象物１のレーザ光入射面の変位データを取得する。なお、測距センサ４５０には、三角測距方式、レーザ共焦点方式、白色共焦点方式、分光干渉方式、非点収差方式等のセンサを利用することができる。

レーザ加工装置２００では、上述したように、Ｘ軸方向に平行な方向が加工方向（レーザ光Ｌのスキャン方向）とされている。そのため、各切断予定ライン５ａ，５ｂに沿ってレーザ光Ｌの集光点が相対的に移動させられる際に、一対の測距センサ４５０のうち集光レンズユニット４３０に対して相対的に先行する測距センサ４５０が、各切断予定ライン５ａ，５ｂに沿った加工対象物１のレーザ光入射面の変位データを取得する。そして、加工対象物１のレーザ光入射面とレーザ光Ｌの集光点との距離が一定に維持されるように、駆動機構４４０が、測距センサ４５０によって取得された変位データに基づいて集光レンズユニット４３０をＺ軸方向に沿って移動させる。

レーザ集光部４００は、ビームスプリッタ４６１と、一対のレンズ４６２，４６３と、プロファイル取得用カメラ４６４と、を有している。ビームスプリッタ４６１は、ダイクロイックミラー４０３を透過したレーザ光Ｌを反射成分と透過成分とに分ける。ビームスプリッタ４６１によって反射されたレーザ光Ｌは、Ｚ軸方向に沿って一対のレンズ４６２，４６３及びプロファイル取得用カメラ４６４に順次入射する。一対のレンズ４６２，４６３は、集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａとプロファイル取得用カメラ４６４の撮像面とが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。これにより、集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａでのレーザ光Ｌの像が、プロファイル取得用カメラ４６４の撮像面に転像（結像）される。上述したように、集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａでのレーザ光Ｌの像は、反射型空間光変調器４１０において変調されたレーザ光Ｌの像である。したがって、レーザ加工装置２００では、プロファイル取得用カメラ４６４による撮像結果を監視することで、反射型空間光変調器４１０の動作状態を把握することができる。

更に、レーザ集光部４００は、ビームスプリッタ４７１と、レンズ４７２と、レーザ光Ｌの光軸位置モニタ用のカメラ４７３と、を有している。ビームスプリッタ４７１は、ビームスプリッタ４６１を透過したレーザ光Ｌを反射成分と透過成分とに分ける。ビームスプリッタ４７１によって反射されたレーザ光Ｌは、Ｚ軸方向に沿ってレンズ４７２及びカメラ４７３に順次入射する。レンズ４７２は、入射したレーザ光Ｌをカメラ４７３の撮像面上に集光する。レーザ加工装置２００では、プロファイル取得用カメラ４６４及びカメラ４７３のそれぞれによる撮像結果を監視しつつ、ミラーユニット３６０において、取付ベース３０１に対する支持ベース３６１の位置調整、支持ベース３６１に対するミラー３６３の位置調整、及び各ミラー３６２，３６３の反射面の角度調整を実施することで（図９及び図１０参照）、集光レンズユニット４３０に入射するレーザ光Ｌの光軸のずれ（集光レンズユニット４３０に対するレーザ光の強度分布の位置ずれ、及び集光レンズユニット４３０に対するレーザ光Ｌの光軸の角度ずれ）を補正することができる。

複数のビームスプリッタ４６１，４７１は、筐体４０１の端部４０１ｄからＹ軸方向に沿って延在する筒体４０４内に配置されている。一対のレンズ４６２，４６３は、Ｚ軸方向に沿って筒体４０４上に立設された筒体４０５内に配置されており、プロファイル取得用カメラ４６４は、筒体４０５の端部に配置されている。レンズ４７２は、Ｚ軸方向に沿って筒体４０４上に立設された筒体４０６内に配置されており、カメラ４７３は、筒体４０６の端部に配置されている。筒体４０５と筒体４０６とは、Ｙ軸方向において互いに並設されている。なお、ビームスプリッタ４７１を透過したレーザ光Ｌは、筒体４０４の端部に設けられたダンパ等に吸収されるようにしてもよいし、或いは、適宜の用途で利用されるようにしてもよい。

図１２及び図１３に示されるように、レーザ集光部４００は、可視光源４８１と、複数のレンズ４８２と、レチクル４８３と、ミラー４８４と、ハーフミラー４８５と、ビームスプリッタ４８６と、レンズ４８７と、観察用カメラ４８８と、を有している。可視光源４８１は、Ｚ軸方向に沿って可視光Ｖを出射する。複数のレンズ４８２は、可視光源４８１から出射された可視光Ｖを平行化する。レチクル４８３は、可視光Ｖに目盛り線を付与する。ミラー４８４は、複数のレンズ４８２によって平行化された可視光ＶをＸ軸方向に反射する。ハーフミラー４８５は、ミラー４８４によって反射された可視光Ｖを反射成分と透過成分とに分ける。ハーフミラー４８５によって反射された可視光Ｖは、Ｚ軸方向に沿ってビームスプリッタ４８６及びダイクロイックミラー４０３を順次透過し、集光レンズユニット４３０を介して、支持台２３０に支持された加工対象物１（図７参照）に照射される。

加工対象物１に照射された可視光Ｖは、加工対象物１のレーザ光入射面によって反射され、集光レンズユニット４３０を介してダイクロイックミラー４０３に入射し、Ｚ軸方向に沿ってダイクロイックミラー４０３を透過する。ビームスプリッタ４８６は、ダイクロイックミラー４０３を透過した可視光Ｖを反射成分と透過成分とに分ける。ビームスプリッタ４８６を透過した可視光Ｖは、ハーフミラー４８５を透過し、Ｚ軸方向に沿ってレンズ４８７及び観察用カメラ４８８に順次入射する。レンズ４８７は、入射した可視光Ｖを観察用カメラ４８８の撮像面上に集光する。レーザ加工装置２００では、観察用カメラ４８８による撮像結果を観察することで、加工対象物１の状態を把握することができる。

ミラー４８４、ハーフミラー４８５及びビームスプリッタ４８６は、筐体４０１の端部４０１ｄ上に取り付けられたホルダ４０７内に配置されている。複数のレンズ４８２及びレチクル４８３は、Ｚ軸方向に沿ってホルダ４０７上に立設された筒体４０８内に配置されており、可視光源４８１は、筒体４０８の端部に配置されている。レンズ４８７は、Ｚ軸方向に沿ってホルダ４０７上に立設された筒体４０９内に配置されており、観察用カメラ４８８は、筒体４０９の端部に配置されている。筒体４０８と筒体４０９とは、Ｘ軸方向において互いに並設されている。なお、Ｘ軸方向に沿ってハーフミラー４８５を透過した可視光Ｖ、及びビームスプリッタ４８６によってＸ軸方向に反射された可視光Ｖは、それぞれ、ホルダ４０７の壁部に設けられたダンパ等に吸収されるようにしてもよいし、或いは、適宜の用途で利用されるようにしてもよい。

レーザ加工装置２００では、レーザ出力部３００の交換が想定されている。これは、加工対象物１の仕様、加工条件等に応じて、加工に適したレーザ光Ｌの波長が異なるからである。そのため、出射するレーザ光Ｌの波長が互いに異なる複数のレーザ出力部３００が用意される。ここでは、出射するレーザ光Ｌの波長が５００〜５５０ｎｍの波長帯に含まれるレーザ出力部３００、出射するレーザ光Ｌの波長が１０００〜１１５０ｎｍの波長帯に含まれるレーザ出力部３００、及び出射するレーザ光Ｌの波長が１３００〜１４００ｎｍの波長帯に含まれるレーザ出力部３００が用意される。

一方、レーザ加工装置２００では、レーザ集光部４００の交換が想定されていない。これは、レーザ集光部４００がマルチ波長に対応している（互いに連続しない複数の波長帯に対応している）からである。具体的には、ミラー４０２、反射型空間光変調器４１０、４ｆレンズユニット４２０の一対のレンズ４２２，４２３、ダイクロイックミラー４０３、及び集光レンズユニット４３０のレンズ４３２等がマルチ波長に対応している。ここでは、レーザ集光部４００は、５００〜５５０ｎｍ、１０００〜１１５０ｎｍ及び１３００〜１４００ｎｍの波長帯に対応している。これは、レーザ集光部４００の各構成に所定の誘電体多層膜をコーティングすること等、所望の光学性能が満足されるようにレーザ集光部４００の各構成が設計されることで実現される。なお、レーザ出力部３００において、λ／２波長板ユニット３３０はλ／２波長板を有しており、偏光板ユニット３４０は偏光板を有している。λ／２波長板及び偏光板は、波長依存性が高い光学素子である。そのため、λ／２波長板ユニット３３０及び偏光板ユニット３４０は、波長帯ごとに異なる構成としてレーザ出力部３００に設けられている。
［レーザ加工装置におけるレーザ光の光路及び偏光方向］

レーザ加工装置２００では、支持台２３０に支持された加工対象物１に対して集光されるレーザ光Ｌの偏光方向は、図１１に示されるように、Ｘ軸方向に平行な方向であり、加工方向（レーザ光Ｌのスキャン方向）に一致している。ここで、反射型空間光変調器４１０では、レーザ光ＬがＰ偏光として反射される。これは、反射型空間光変調器４１０の光変調層に液晶が用いられている場合において、反射型空間光変調器４１０に対して入出射するレーザ光Ｌの光軸を含む平面に平行な面内で液晶分子が傾斜するように、当該液晶が配向されているときには、偏波面の回転が抑制された状態でレーザ光Ｌに位相変調が施されるからである（例えば、特許第３８７８７５８号公報参照）。一方、ダイクロイックミラー４０３では、レーザ光ＬがＳ偏光として反射される。これは、レーザ光ＬをＰ偏光として反射させるよりも、レーザ光ＬをＳ偏光として反射させたほうが、ダイクロイックミラー４０３をマルチ波長に対応させるための誘電体多層膜のコーティング数が減少する等、ダイクロイックミラー４０３の設計が容易となるからである。

したがって、レーザ集光部４００では、ミラー４０２から反射型空間光変調器４１０及び４ｆレンズユニット４２０を介してダイクロイックミラー４０３に至る光路が、ＸＹ平面に沿うように設定されており、ダイクロイックミラー４０３から集光レンズユニット４３０に至る光路が、Ｚ軸方向に沿うように設定されている。

図９に示されるように、レーザ出力部３００では、レーザ光Ｌの光路がＸ軸方向又はＹ軸方向に沿うように設定されている。具体的には、レーザ発振器３１０からミラー３０３に至る光路、並びに、ミラー３０４からλ／２波長板ユニット３３０、偏光板ユニット３４０及びビームエキスパンダ３５０を介してミラーユニット３６０に至る光路が、Ｘ軸方向に沿うように設定されており、ミラー３０３からシャッタ３２０を介してミラー３０４に至る光路、及び、ミラーユニット３６０においてミラー３６２からミラー３６３に至る光路が、Ｙ軸方向に沿うように設定されている。

ここで、Ｚ軸方向に沿ってレーザ出力部３００からレーザ集光部４００に進行したレーザ光Ｌは、図１１に示されるように、ミラー４０２によってＸＹ平面に平行な方向に反射され、反射型空間光変調器４１０に入射する。このとき、ＸＹ平面に平行な平面内において、反射型空間光変調器４１０に入射するレーザ光Ｌの光軸と、反射型空間光変調器４１０から出射されるレーザ光Ｌの光軸とは、鋭角である角度αをなしている。一方、上述したように、レーザ出力部３００では、レーザ光Ｌの光路がＸ軸方向又はＹ軸方向に沿うように設定されている。

したがって、レーザ出力部３００において、λ／２波長板ユニット３３０及び偏光板ユニット３４０を、レーザ光Ｌの出力を調整する出力調整部としてだけでなく、レーザ光Ｌの偏光方向を調整する偏光方向調整部としても機能させる必要がある。
［反射型空間光変調器］

図１４に示されるように、反射型空間光変調器４１０は、シリコン基板２１３、駆動回路層９１４、複数の画素電極２１４、誘電体多層膜ミラー等の反射膜２１５、配向膜９９９ａ、液晶層（表示部）２１６、配向膜９９９ｂ、透明導電膜２１７、及びガラス基板等の透明基板２１８がこの順に積層されることで構成されている。

透明基板２１８は、ＸＹ平面に沿った表面２１８ａを有しており、この表面２１８ａは、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａを構成している。透明基板２１８は、例えばガラス等の光透過性材料からなり、反射型空間光変調器４１０の表面２１８ａから入射した所定波長のレーザ光Ｌを、反射型空間光変調器４１０の内部へ透過する。透明導電膜２１７は、透明基板２１８の裏面上に形成されており、レーザ光Ｌを透過する導電性材料（例えばＩＴＯ）からなる。

複数の画素電極２１４は、透明導電膜２１７に沿ってシリコン基板２１３上にマトリックス状に配列されている。各画素電極２１４は、例えばアルミニウム等の金属材料からなり、これらの表面２１４ａは、平坦且つ滑らかに加工されている。複数の画素電極２１４は、駆動回路層９１４に設けられたアクティブ・マトリクス回路によって駆動される。

アクティブ・マトリクス回路は、複数の画素電極２１４とシリコン基板２１３との間に設けられており、反射型空間光変調器４１０から出力しようとする光像に応じて各画素電極２１４への印加電圧を制御する。このようなアクティブ・マトリクス回路は、例えば図示しないＸ軸方向に並んだ各画素列の印加電圧を制御する第１ドライバ回路と、Ｙ軸方向に並んだ各画素列の印加電圧を制御する第２ドライバ回路とを有しており、制御部５０００における後述の空間光変調器制御部５０２（図１６参照）によって双方のドライバ回路で指定された画素の画素電極２１４に所定電圧が印加されるように構成されている。

配向膜９９９ａ，９９９ｂは、液晶層２１６の両端面に配置されており、液晶分子群を一定方向に配列させる。配向膜９９９ａ，９９９ｂは、例えばポリイミド等の高分子材料からなり、液晶層２１６との接触面にラビング処理等が施されている。

液晶層２１６は、複数の画素電極２１４と透明導電膜２１７との間に配置されており、各画素電極２１４と透明導電膜２１７とにより形成される電界に応じてレーザ光Ｌを変調する。すなわち、駆動回路層９１４のアクティブ・マトリクス回路によって各画素電極２１４に電圧が印加されると、透明導電膜２１７と各画素電極２１４との間に電界が形成され、液晶層２１６に形成された電界の大きさに応じて液晶分子２１６ａの配列方向が変化する。そして、レーザ光Ｌが透明基板２１８及び透明導電膜２１７を透過して液晶層２１６に入射すると、このレーザ光Ｌは、液晶層２１６を通過する間に液晶分子２１６ａによって変調され、反射膜２１５において反射した後、再び液晶層２１６により変調されて、出射する。

このとき、後述の空間光変調器制御部５０２（図１６参照）によって各画素電極２１４に印加される電圧が制御され、その電圧に応じて、液晶層２１６において透明導電膜２１７と各画素電極２１４とに挟まれた部分の屈折率が変化する（各画素に対応した位置の液晶層２１６の屈折率が変化する）。この屈折率の変化により、印加した電圧に応じて、レーザ光Ｌの位相を液晶層２１６の画素ごとに変化させることができる。つまり、ホログラムパターンに応じた位相変調を画素ごとに液晶層２１６によって付与することができる。換言すると、変調を付与するホログラムパターンとしての変調パターンを、反射型空間光変調器４１０の液晶層２１６に表示させることができる。変調パターンに入射し透過するレーザ光Ｌは、その波面が調整され、そのレーザ光Ｌを構成する各光線において進行方向に直交する所定方向の成分の位相にずれが生じる。したがって、反射型空間光変調器４１０に表示させる変調パターンを適宜設定することにより、レーザ光Ｌが変調（例えば、レーザ光Ｌの強度、振幅、位相、偏光等が変調）可能となる。
［４ｆレンズユニット］

上述したように、４ｆレンズユニット４２０の一対のレンズ４２２，４２３は、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａと集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。具体的には、図１５に示されるように、反射型空間光変調器４１０側のレンズ４２２の中心と反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａとの間の光路の距離がレンズ４２２の第１焦点距離ｆ１となり、集光レンズユニット４３０側のレンズ４２３の中心と集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａとの間の光路の距離がレンズ４２３の第２焦点距離ｆ２となり、レンズ４２２の中心とレンズ４２３の中心との間の光路の距離が第１焦点距離ｆ１と第２焦点距離ｆ２との和（すなわち、ｆ１＋ｆ２）となっている。反射型空間光変調器４１０から集光レンズユニット４３０に至る光路のうち一対のレンズ４２２，４２３間の光路は、一直線である。

レーザ加工装置２００では、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａでのレーザ光Ｌの有効径を大きくする観点から、両側テレセントリック光学系の倍率Ｍが、０．５＜Ｍ＜１（縮小系）を満たしている。反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａでのレーザ光Ｌの有効径が大きいほど、高精細な位相パターンでレーザ光Ｌが変調される。反射型空間光変調器４１０から集光レンズユニット４３０に至るレーザ光Ｌの光路が長くなるのを抑制するという観点では、０．６≦Ｍ≦０．９５であることがより好ましい。ここで、（両側テレセントリック光学系の倍率Ｍ）＝（集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａでの像の大きさ）／（反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａでの物体の大きさ）である。レーザ加工装置２００の場合、両側テレセントリック光学系の倍率Ｍ、レンズ４２２の第１焦点距離ｆ１及びレンズ４２３の第２焦点距離ｆ２が、Ｍ＝ｆ２／ｆ１を満たしている。

なお、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａでのレーザ光Ｌの有効径を小さくする観点から、両側テレセントリック光学系の倍率Ｍが、１＜Ｍ＜２（拡大系）を満たしていてもよい。反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａでのレーザ光Ｌの有効径が小さいほど、ビームエキスパンダ３５０（図９参照）の倍率が小さくて済み、ＸＹ平面に平行な平面内において、反射型空間光変調器４１０に入射するレーザ光Ｌの光軸と、反射型空間光変調器４１０から出射されるレーザ光Ｌの光軸とがなす角度α（図１１参照）が小さくなる。反射型空間光変調器４１０から集光レンズユニット４３０に至るレーザ光Ｌの光路が長くなるのを抑制するという観点では、１．０５≦Ｍ≦１．７であることがより好ましい。

次に、実施形態に係るレーザ加工装置２００の要部について詳細に説明する。

図１６は、実施形態に係るレーザ加工装置２００の要部を示す概略構成図である。図１６に示されるように、反射型空間光変調器４１０の液晶層２１６に入射して反射したレーザ光Ｌは、４ｆレンズユニット４２０のリレーレンズであるレンズ４２２で集束された後、４ｆレンズユニット４２０のリレーレンズであるレンズ４２３でコリメートされて、ダイクロイックミラー４０３に入射する。ダイクロイックミラー４０３で反射されたレーザ光Ｌは、集光レンズユニット４３０に入射し、集光レンズユニット４３０を介して加工対象物１に照射される。加工対象物１に照射されたレーザ光Ｌは、表面１ａを反射面として反射される。表面１ａで反射されたレーザ光Ｌの反射光ＲＬは、ダイクロイックミラー４０３を通過した後、レンズ４８７を介して観察用カメラ４８８の撮像面に入射される。

４ｆレンズユニット４２０の一対のレンズ４２２，４２３は、液晶層２１６の反射面４１０ａにおけるレーザ光Ｌの波面を、集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａへ転像（リレー）する。これにより、液晶層２１６の反射面４１０ａと、集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａとは、互いに共役の関係を構成する。４ｆレンズユニット４２０は、液晶層２１６におけるレーザ光Ｌの像を入射瞳面４３０ａに転像する転像光学系を構成する。

観察用カメラ４８８は、表面１ａで反射された反射光ＲＬを検出する反射光検出器を構成する。観察用カメラ４８８は、反射光ＲＬの点像（ビームスポット、表面反射像、又は集光スポットとも称される）を含む画像である点像画像を撮像する。観察用カメラ４８８は、撮像した点像画像を制御部５００へ出力する。

制御部５００は、反射型空間光変調器４１０の液晶層２１６に表示する位相パターンを制御する。位相パターンは、上述の変調パターンであって、レーザ光Ｌを変調する位相分布である。位相パターンは、液晶層２１６上に設定された基準位置を基準として設定されている。つまり、液晶層２１６において位相パターンを表示する際に基準とする位置が基準位置（以下、単に「基準位置」という）として設定されており、この基準位置を基に定められた座標系にて、位相パターンの位置が設定されている。例えば位相パターンの位置は、液晶層２１６上の基準位置を原点とする２次元座標の座標値として設定されている。液晶層２１６における座標系は、座標軸方向としてＸ方向及びＹ方向を有し、液晶層２１６の１ピクセルを１単位とすることができる。

制御部５００は、液晶層２１６の表示の制御に関する第１表示処理及び第２表示処理を実行する。第１表示処理は、観察用カメラ４８８で反射光ＲＬを撮像する際、集光レンズユニット４３０により集光されるレーザ光Ｌの集光位置を第１集光位置とする第１位相パターンを、液晶層２１６に表示させる処理である。第２表示処理は、観察用カメラ４８８で反射光ＲＬを撮像する際、集光レンズユニット４３０により集光されるレーザ光Ｌの集光位置を第２集光位置とする第２位相パターンを、液晶層２１６に表示させる処理である。第２集光位置は、第１集光位置とはレーザ光Ｌの光軸方向（照射方向）において異なる位置である。

第１位相パターンは、ブラックパターン、第１ディフォーカスパターン及び第２ディフォーカスパターンのうちの何れかである。第２位相パターンは、ブラックパターン、第１ディフォーカスパターン及び第２ディフォーカスパターンのうちの他の何れかである。

ブラックパターンは、集光レンズユニット４３０により集光されるレーザ光Ｌの集光位置を、集光レンズユニット４３０の焦点位置のままとする位相パターンである。ブラックパターンは、集光点の位置を可変しない位相パターンであり、液晶層２１６上において全域が一様な表示となるパターンである。以下、ブラックパターンを液晶層２１６に表示させた場合の集光位置を、「基準集光位置」ともいう。

第１ディフォーカスパターンは、集光レンズユニット４３０により集光されるレーザ光Ｌの集光位置を、集光レンズユニット４３０の焦点位置に対して当該集光レンズユニット４３０側の位置（当該集光レンズユニット４３０に近づく位置）とする位相パターンである。第１ディフォーカスパターンは、凸レンズに対応する位相パターンであり、複数の同心円図形を含むパターンである。例えば第１ディフォーカスパターンは、ディフォーカス量が＋３０μｍの凸レンズに対応する位相パターンである。以下、第１ディフォーカスパターンを液晶層２１６に表示させた場合の集光位置を、「凸レンズＤＦ集光位置」ともいう。

第２ディフォーカスパターンは、集光レンズユニット４３０により集光されるレーザ光Ｌの集光位置を、集光レンズユニット４３０の焦点位置に対して当該集光レンズユニット４３０とは反対側の位置（当該集光レンズユニット４３０から離れる位置）とする位相パターンである。第２ディフォーカスパターンは、凹レンズに対応する位相パターンであり、複数の同心円図形を含むパターンである。例えば第２ディフォーカスパターンは、ディフォーカス量が−３０μｍの凹レンズに対応する位相パターンである。例えば第１及び第２ディフォーカスパターンのディフォーカス量は、互いに絶対値が同じで且つ符号が異なっている。以下、第２ディフォーカスパターンを液晶層２１６に表示させた場合の集光位置を、「凹レンズＤＦ集光位置」ともいう。

したがって、第１集光位置は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）のうちの何れかであり、第２集光位置は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）のうちの他の何れかである。
（Ａ）基準集光位置（集光レンズユニット４３０の焦点位置）、
（Ｂ）凸レンズＤＦ集光位置
（基準集光位置に対して集光レンズユニット４３０側の位置）、
（Ｃ）凹レンズＤＦ集光位置
（基準集光位置に対して集光レンズユニット４３０とは反対側の位置）

或いは、制御部５００は、液晶層２１６の表示の制御に関する第３表示処理（表示処理）を実行する。第３表示処理は、観察用カメラ４８８で反射光ＲＬを撮像する際、集光レンズユニット４３０により集光されレーザ光Ｌを照射方向に沿って長尺の集光範囲に集光させる第３位相パターンを、液晶層２１６に表示させる処理である。

第３位相パターンは、基準集光位置からレーザ光Ｌの照射方向における一方側又は他方側に一定長の範囲を集光範囲とし、当該集光範囲にて集光径を基準集光径（基準集光位置の集光径）と同じにさせるパターンである。第３位相パターンは、基準集光位置の照射方向前側又は照射方向後側でのビーム径が、基準集光位置でのビーム径と略同じ集光径となるような長尺ビームとなるパターンである。第３位相パターンは、照射方向において基準収差範囲よりも長い長尺範囲を収差の範囲として有する。第３位相パターンは、照射方向におけるレーザ光Ｌの強度分布が当該長尺範囲にて連続する強弱を有するパターンである。第３位相パターンは、照射方向に沿って近接して並ぶ複数位置にレーザ光Ｌの集光点が形成されるようにレーザ光Ｌに収差を付与するパターンである。第３位相パターンは、アキシコンレンズの作用を実現する位相変調による収差を付与するパターンである。第３位相パターンは、第１アキシコンパターン又は第２アキシコンパターンである。なお、第１アキシコンパターン及び第２アキシコンパターンのうちの何れ一方を、単に「アキシコンパターン」という。レーザ光Ｌの集光範囲とは、レーザ光Ｌが集光してから発散するまでの間であってビーム径が拡がらない範囲である。

第１アキシコンパターン及び第２アキシコンパターンは、アキシコンレンズに対応する位相パターンである。第１アキシコンパターン及び第２アキシコンパターンによれば、集光レンズユニット４３０により集光されるレーザ光Ｌは、集光範囲を有する。

第１アキシコンパターンは、凹アキシコンレンズに対応する位相パターンである。第１アキシコンパターンは、集光レンズユニット４３０により集光されるレーザ光Ｌの集光位置から当該集光レンズユニット４３０側とは反対側の位置（当該集光レンズユニット４３０から離れる位置）までビーム径が拡がらないパターンである。第２アキシコンパターンは、凸アキシコンレンズに対応する位相パターンである。第２アキシコンパターンは、集光レンズユニット４３０により集光されるレーザ光Ｌの集光位置から当該集光レンズユニット４３０側の位置（当該集光レンズユニット４３０に近づく位置）までビーム径が拡がらないパターンである。

第１アキシコンパターンを用いる場合には、第１集光位置は、以下の（Ａ）及び（Ｂ）のうちの何れか一方であり、第２集光位置は何れか他方である。
（Ａ）基準集光位置（集光レンズユニット４３０の焦点位置）、
（Ｂ）ビーム径が広がりにくい集光位置であって、基準集光位置に対して集光レンズユニット４３０とは反対側の位置

第２アキシコンパターンを用いる場合には、第１集光位置は、以下の（Ａ）及び（Ｂ）のうちの何れか一方であり、第２集光位置は何れか他方である。
（Ａ）基準集光位置（集光レンズユニット４３０の焦点位置）、
（Ｂ）ビーム径が広がりにくい集光位置であって、基準集光位置に対して集光レンズユニット４３０側の位置

制御部５００は、第１表示処理の実行時に観察用カメラ４８８で撮像された点像画像の点像位置である第１位置を取得する第１位置取得処理を実行する。点像の位置は、例えば点像の重心位置であって、画像処理による重心演算等の公知手法により求めることができる（以下、同じ）。制御部５００は、この第１位置取得処理を、液晶層２１６上の第１位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し実行する。これにより、液晶層２１６上の第１位相パターンの位置毎における複数の第１位置を取得する。具体的には、Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも何れかに１又は複数ピクセルだけ互いに位置がずれた複数の第１位相パターンそれぞれに関して、点像の重心位置である第１位置を取得する。

制御部５００は、第２表示処理の実行時に観察用カメラ４８８で撮像された点像画像における点像の位置である第２位置を取得する第２位置取得処理を実行する。制御部５００は、この第２位置取得処理を、液晶層２１６上の第２位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し実行する。これにより、液晶層２１６上の第２位相パターンの位置毎における複数の第２位置を取得する。具体的には、Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも何れかに１又は複数ピクセルだけ互い位置がずれた複数の第２位相パターンそれぞれに関して、点像の重心位置である第２位置を取得する。

或いは、制御部５００は、第３表示処理の実行時に観察用カメラ４８８で撮像された点像画像の点像位置である第１位置を取得する第１位置取得処理を実行する。制御部５００は、この第１位置取得処理を、液晶層２１６上の第３位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し実行する。これにより、液晶層２１６上の第３位相パターンの位置毎における複数の第１位置を取得する。具体的には、Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも何れかに１又は複数ピクセルだけ互いに位置がずれた複数の第３位相パターンそれぞれに関して、点像の重心位置である第１位置を取得する。第１位置取得処理の第３表示処理とは照射方向の集光レンズユニット４３０の位置が異なる第３表示処理の実行時に、観察用カメラ４８８で撮像された点像画像における点像の位置である第２位置を取得する第２位置取得処理を実行する。制御部５００は、この第２位置取得処理を、液晶層２１６上の第３位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し実行する。これにより、液晶層２１６上の第３位相パターンの位置毎における複数の第２位置を取得する。具体的には、Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも何れかに１又は複数ピクセルだけ互い位置がずれた複数の第３位相パターンそれぞれに関して、点像の重心位置である第２位置を取得する。

制御部５００は、第２移動機構２４０の動作を制御し、第１位置取得処理で第１位置を取得する際において観察用カメラ４８８により反射光ＲＬの点像が確認可能な位置へ、集光レンズユニット４３０をレーザ光Ｌの光軸方向に沿って移動させる。また制御部５００は、第２移動機構２４０の動作を制御し、第２位置取得処理で第２位置を取得する際において観察用カメラ４８８により反射光ＲＬの点像が確認可能な位置へ、集光レンズユニット４３０をレーザ光Ｌの光軸方向に沿って移動させる。

或いは、制御部５００は、第２移動機構２４０の動作を制御し、第１位置取得処理で第１位置を取得する際において観察用カメラ４８８により反射光ＲＬの点像が確認可能な位置へ、集光レンズユニット４３０をレーザ光Ｌの光軸方向に沿って移動させる。また制御部５００は、第２移動機構２４０の動作を制御し、第２位置取得処理で第２位置を取得する際において観察用カメラ４８８により反射光ＲＬの点像が確認可能な他の位置へ、集光レンズユニット４３０をレーザ光Ｌの光軸方向に沿って移動させる。

ここでは、第１位置を取得する際の集光レンズユニット４３０の移動は、第２位置を取得する際の集光レンズユニット４３０の移動に対して、その移動量が略等しく且つ移動方向が逆方向（移動の向きが反対方向）となっている。反射光ＲＬの点像を確認可能な位置とは、当該点像にピントが一定程度以上合っており、例えば当該点像の重心位置の認識又はその画像処理が可能な位置を含んでいる。

制御部５００は、第１位相パターンを液晶層２１６に表示させた状態で、レーザ出力部３００の動作を制御してレーザ発振器３１０（図９参照）からレーザ光Ｌを発生させて加工対象物１に照射させる処理を実行する。制御部５００は、レーザ光Ｌの当該照射に応じて観察用カメラ４８８で撮像された反射光ＲＬの点像画像を、観察用カメラ４８８から取得する処理を実行する。

ここで、制御部５００は、観察用カメラ４８８で撮像された点像画像における点像の第１位置及び第２位置に基づいて、入射瞳面４３０ａの中心位置と４ｆレンズユニット４２０により入射瞳面４３０ａに転像したレーザ光Ｌの像の中心位置との間のずれ（以下、「転像位置ずれ」という）があるか否かを判定する。また制御部５００は、転像位置ずれが低減ひいては無くなるように、位相パターンの基準位置を調整する。以下、転像位置ずれの判定、及び、基準位置の調整に係る原理又は現象について説明する。

図１７は、転像位置ずれが生じていない状態を説明する概略図である。図２０は、転像位置ずれが生じている状態を説明する概略図である。図１７に示されるように、液晶層２１６上で位相パターンの基準位置が光軸中心と一致し、転像位置ずれが生じていない場合、４ｆレンズユニット４２０は、反射型空間光変調器４１０の液晶層２１６で反射したレーザ光Ｌを、そのまま集光レンズユニット４３０まで像転送する。入射瞳面４３０ａに転像したレーザ光Ｌの像３９の中心位置Ｃ１は、入射瞳面４３０ａの中心位置Ｃ２と一致している。この場合、レーザ光Ｌの光軸方向と直交する直交方向（図示上下方向）において、基準集光位置Ｐ０と凸レンズＤＦ集光位置Ｐ１と凹レンズＤＦ集光位置Ｐ２とは互いに一致する状態となることが見出される。

図１８及び図１９は、転像位置ずれが生じていない状態を説明する他の概略図である。図中において、第１アキシコン集光位置Ｐ１１は、第１アキシコンパターンを液晶層２１６に表示させた場合における、基準集光位置Ｐ１０に対して集光レンズユニット４３０側とは反対側のレーザビームが広がりすぎない位置（レーザ光Ｌの集光範囲Ｐ１００において集光レンズユニット４３０側とは反対側の位置）である。第２アキシコン集光位置Ｐ１２は、第２アキシコンパターンを液晶層２１６に表示させた場合における、基準集光位置Ｐ１０に対して集光レンズユニット４３０側のレーザビームが広がりすぎない位置（レーザ光Ｌの集光範囲Ｐ２００において集光レンズユニット４３０側の位置）である。

第１アキシコンパターンを用いると、図１８に示されるように、転像位置ずれが生じていない場合、基準集光位置Ｐ１０と第１アキシコン集光位置Ｐ１１とは、レーザ光Ｌの光軸方向と直交する直交方向（図示上下方向）にて互いに一致する状態となることが見出される。第２アキシコンパターンを用いると、図１９に示されるように、転像位置ずれが生じていない場合、基準集光位置Ｐ１０と第２アキシコン集光位置Ｐ１２とは、レーザ光Ｌの光軸方向と直交する直交方向（図示上下方向）にて互いに一致する状態となることが見出される。

一方、図２０に示されるように、液晶層２１６上で位相パターンの基準位置が光軸中心と不一致であると、入射瞳面４３０ａに転像したレーザ光Ｌの像３９の中心位置Ｃ１は入射瞳面４３０ａの中心位置Ｃ２に対してずれている、すなわち、転像位置ずれが生じている。この場合、集光レンズユニット４３０でレーザ光Ｌが適正に集光されず、レーザ光Ｌの光軸方向と直交する直交方向において、基準集光位置Ｐ０と凸レンズＤＦ集光位置Ｐ１と凹レンズＤＦ集光位置Ｐ２とは互いに離れた状態となることが見出される。具体的には、凸レンズＤＦ集光位置Ｐ１と凹レンズＤＦ集光位置Ｐ２とが、当該直交方向において基準集光位置Ｐ０を中心とした一方側と他方側とにそれぞれずれることが見出される。例えば、液晶層２１６において位相パターンの中心位置が光軸中心に対して１ピクセルずれると、２０μｍの転像位置ずれが生じる場合があり、加工品質に影響が及ぶ可能性がある。

図２１及び図２２は、転像位置ずれが生じている状態を説明する他の概略図である。第１アキシコンパターンを用いると、図２１に示されるように、転像位置ずれが生じている場合、集光レンズユニット４３０でレーザ光Ｌが適正に集光されず、レーザ光Ｌの光軸方向と直交する直交方向において、基準集光位置Ｐ１０と第１アキシコン集光位置Ｐ１１とが互いに離れた状態となることが見出される。具体的には、基準集光位置Ｐ１０と第１アキシコン集光位置Ｐ１１とが、当該直交方向において基準集光位置Ｐ１０を中心とした一方側と他方側とにずれることが見出される。

第２アキシコンパターンを用いると、図２２に示されるように、転像位置ずれが生じている場合、集光レンズユニット４３０でレーザ光Ｌが適正に集光されず、レーザ光Ｌの光軸方向と直交する直交方向において、基準集光位置Ｐ１０と第２アキシコン集光位置Ｐ１２とが互いに離れた状態となることが見出される。具体的には、基準集光位置Ｐ１０と第２アキシコン集光位置Ｐ１２とが、当該直交方向において基準集光位置Ｐ１０を中心とした一方側と他方側とにずれることが見出される。

図２３は、液晶層２１６に第１ディフォーカスパターンを表示させた場合の点像画像を例示する図である。この図２３では、第１ディフォーカスパターンの位置を変化させたときの複数の点像画像が拡大されて示されている。図２４は、液晶層２１６に第２ディフォーカスパターンを表示させた場合の点像画像を例示する図である。この図２４では、第２ディフォーカスパターンの位置を変化させたときの複数の点像画像が拡大されて示されている。

点像画像Ｇ０，Ｇ１０は、基準位置が光軸中心Ｃ４に設定されている場合の点像である。点像画像Ｇ１，Ｇ１１は、光軸中心Ｃ４に対して基準位置が液晶層２１６の座標系のＸ方向マイナス側に２ピクセルずれている場合の点像である。点像画像Ｇ２，Ｇ１２は、光軸中心Ｃ４に対して基準位置が液晶層２１６の座標系のＸ方向のプラス側に２ピクセルずれている場合の点像である。点像画像Ｇ３，Ｇ１３は、光軸中心Ｃ４に対して基準位置が液晶層２１６の座標系のＹ方向のマイナス側に２ピクセルずれている場合の点像である。点像画像Ｇ４，Ｇ１４は、光軸中心Ｃ４に対して基準位置が液晶層２１６の座標系のＹ方向のプラス側に２ピクセルずれている場合の点像である。また、点像画像Ｇ０，Ｇ１０は、転像位置ずれが生じていない場合の点像である。点像画像Ｇ１〜Ｇ４，Ｇ１１〜Ｇ１４は、転像位置ずれが生じている場合の点像である。なお、各点像画像Ｇ０〜Ｇ４，Ｇ１０〜Ｇ１４上に現れた十字線は、観察用カメラ４８８による撮像の際に画像上に付加された表示であって、液晶層２１６及び入射瞳面４３０ａの座標系を表す表示ではない。

図２３に示されるように、転像位置ずれが生じている点像画像Ｇ１〜Ｇ４の点像の重心位置は、転像位置ずれが生じていない点像画像Ｇ０の点像の重心位置に対して、離れている（ずれている）。具体的には、点像画像Ｇ１の点像は、点像画像Ｇ０の点像に対して図示下側にずれており、点像画像Ｇ２の点像は、点像画像Ｇ０の点像に対して図示上側にずれている。点像画像Ｇ３の点像は、点像画像Ｇ０の点像に対して図示右側にずれており、点像画像Ｇ４の点像は、点像画像Ｇ０の点像に対して図示左側にずれている。

同様に、図２４に示されるように、転像位置ずれが生じている点像画像Ｇ１１〜Ｇ１４の点像の重心位置は、転像位置ずれが生じていない点像画像Ｇ１０の点像の重心位置に対して、離れている。具体的には、点像画像Ｇ１１の点像は、点像画像Ｇ１０の点像に対して図示上側にずれており、点像画像Ｇ１２の点像は、点像画像Ｇ１０の点像に対して図示下側にずれている。点像画像Ｇ１３の点像は、点像画像Ｇ１０の点像に対して図示左側にずれており、点像画像Ｇ１４の点像は、点像画像Ｇ１０の点像に対して図示右側にずれている。

なお、第１ディフォーカスパターンに代えてアキシコンパターンを用いた場合にも、図２３及び図２４に例示される結果と同様の結果が得られる。

図２５は、点像の重心位置と光軸中心に対する基準位置のずれ量との関係を示すグラフである。図２５（ａ）は、点像のＸ座標における重心位置と、基準位置のＸ方向のずれ量とを示している。図２５（ｂ）は、点像のＹ座標における重心位置と、基準位置のＹ方向のずれ量とを示している。図中の「△」は第１位置（第１ディフォーカスパターンを液晶層２１６に表示させた場合における点像の重心位置）であり、図中の「○」は第２位置（第２ディフォーカスパターンを液晶層２１６に表示させた場合における点像の重心位置）である。

図２５に示されるように、第１位置は、基準位置のずれ量に関して、正の比例定数の比例関係にあることがわかる。第２位置は、基準位置のずれ量に関して、負の比例定数の比例関係にあることがわかる。第１位置の比例関係を表す直線と第２位置の比例関係を表す直線との交点にあるときの基準位置が、光軸中心と一致している状態（基準位置のずれ量が略０となっている状態）であることがわかる。

すなわち、第１位置及び第２位置が一致している場合、光軸中心に対する基準位置のずれ量が０であり、転像位置ずれが発生していない。換言すると、光軸中心に対する基準位置のずれ量が０であり、転像位置ずれが発生していない場合には、第１位置及び第２位置が互いに一致する。一方、第１位置及び第２位置が互いに離間するほど、基準位置のずれ量が大きくなり、転像位置ずれが大きくなる。換言すると、光軸中心に対する基準位置のずれ量の絶対値が大きくなるほど、転像位置ずれが大きくなり、第１位置及び第２位置が互いに離間する。

なお、一致とは、完全一致だけでなく、略一致及びおおよそ一致を含む。一致は、実質的に同じことを意味し、例えば観察用カメラ４８８の撮像誤差や制限、及び、液晶層２１６に位相パターンを表示させる際の表示誤差や解像度の制限に起因する相違を許容する。一致には、基準位置のずれ量を変化させた場合においての第１位置と第２位置とが最も近いときの状態が含まれる。例えば一致には、図２５において、基準位置のずれ量が０のときの第１位置と第２位置との位置関係が含まれる。

以上の原理又は現象に関する知見から、図１６に示されるように、制御部５００は、観察用カメラ４８８で撮像した点像画像に基づいて、転像位置ずれがあるか否かを判定する。具体的には、制御部５００は、第１位置（第１位相パターンを液晶層２１６に表示させた場合における点像の重心位置）と第２位置（第２位相パターンを液晶層２１６に表示させた場合における点像の重心位置）とが一致していない場合に、転像位置ずれがあると判定する。

また、制御部５００は、液晶層２１６における基準位置を、観察用カメラ４８８で撮像した点像画像に基づいて調整する。制御部５００は、第１及び第２位置取得処理で取得した第１及び第２位置に基づいて、液晶層２１６における基準位置をオフセットする（ずらす）。制御部５００は、同じ基準位置の条件下で第１及び第２位置取得処理を実行して取得される第１位置及び第２位置が互いに一致するように、当該基準位置をオフセットする。例えば制御部５００は、図２５に示される関係を利用して、複数の第１位置及び複数の第２位置から光軸中心を算出する。そして、算出した当該光軸中心へ基準位置をオフセットする。

制御部５００には、モニタが接続されている。モニタは、観察用カメラ４８８で撮像された反射光ＲＬの点像画像を表示することができる。モニタは、空間光変調器制御部５０２により液晶層２１６に表示させる位相パターンを表示することができる。モニタは、制御部５００による転像位置ずれがあるか否かの判定結果をログとして表示することができる。モニタは、制御部５００による基準位置の調整結果をログとして表示することができる。

次に、本実施形態に係るレーザ光照射方法の一例について、図２６〜図２８のフローチャートを参照しつつ説明する。

本実施形態に係るレーザ光照射方法は、レーザ加工装置２００の検査方向又は調整方法として利用できるものであって、例えば定期点検時のチェックモードとして実施される。本実施形態に係るレーザ光照射方法では、制御部５００により次の処理を実行する。すなわち、まず、ブラックパターンを液晶層２１６に表示させる（ステップＳ１）。第２移動機構２４０によってレーザ集光部４００をＺ軸方向に沿って移動させ、反射光ＲＬの点像が確認可能な位置へ、集光レンズユニット４３０を加工対象物１に対して光軸方向に移動させる（ステップＳ２）。上記ステップＳ２では、集光レンズユニット４３０を光軸方向に移動させながら観察用カメラ４８８で反射光ＲＬの点像を探索する。

液晶層２１６にブラックパターンを表示させた状態で、レーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させて、加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。当該照射に応じて観察用カメラ４８８によって反射光ＲＬの点像画像を撮像する（ステップＳ３）。上記ステップＳ３では、レーザ光Ｌの照射により加工対象物１に改質領域７が形成されないように、レーザ出力部３００（特に、λ／２波長板ユニット３３０及び偏光板ユニット３４０）を制御して、レーザ光Ｌの出力を加工対象物１の加工閾値よりも小さい出力に調整する。なお、レーザ光Ｌの出力を加工閾値よりも小さくする調整は、後述のステップＳ７，Ｓ１３，Ｓ１８，Ｓ２３，Ｓ２８において同様に実施される。撮像した当該点像画像の点像に対して画像処理による重心演算等を行い、その点像の重心位置を第１位置として算出する（ステップＳ４）。

続いて、第１ディフォーカスパターンを液晶層２１６に表示させる（ステップＳ５）。第２移動機構２４０によってレーザ集光部４００をＺ軸方向に沿って移動させ、反射光ＲＬの点像が確認可能な位置へ、集光レンズユニット４３０を加工対象物１に対して光軸方向に移動させる（ステップＳ６）。上記ステップＳ６では、集光レンズユニット４３０を光軸方向に移動させながら観察用カメラ４８８で反射光ＲＬの点像を探索する。

液晶層２１６に第１ディフォーカスパターンを表示させた状態で、レーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させて、加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。当該照射に応じて観察用カメラ４８８によって反射光ＲＬの点像画像を撮像する（ステップＳ７）。撮像した当該点像画像の点像に対して画像処理による重心演算等を行い、その点像の重心位置を第２位置として算出する（ステップＳ８）。

上記ステップＳ４，Ｓ８で算出した点像の重心位置に基づいて、転像位置ずれの有無を判定する（ステップＳ９）。具体的には、ブラックパターンを液晶層２１６に表示させた場合における点像の重心位置と、第１ディフォーカスパターンを液晶層２１６に表示させた場合における点像の重心位置とが互いに一致する場合、上記ステップＳ９でＮＯとなり、転像位置ずれ無しとして、そのまま処理を終了する。一方、これらの重心位置が互いに一致していない場合、上記ステップＳ９でＹＥＳとなり、転像位置ずれが有りとして、位相パターンの基準位置を調整する基準位置調整処理を実行する（ステップＳ１０）。

基準位置調整処理では、まず、上記ステップＳ５と同様に、第１ディフォーカスパターンを液晶層２１６に表示させる（ステップＳ１１）。上記ステップＳ６と同様に、第２移動機構２４０によってレーザ集光部４００をＺ軸方向に沿って移動させ、反射光ＲＬの点像が確認可能な位置へ、集光レンズユニット４３０を加工対象物１に対して光軸方向に移動させる（ステップＳ１２）。上記ステップＳ７と同様に、液晶層２１６に第１ディフォーカスパターンを表示させた状態で、レーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させて、加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。当該照射に応じて観察用カメラ４８８によって反射光ＲＬの点像画像を撮像する（ステップＳ１３）。

上記ステップＳ８と同様に、当該点像画像の点像に対して画像処理による重心演算等を行い、その点像の重心位置を第１位置として算出する（ステップＳ１４）。上記ステップＳ１３の処理回数である撮像回数ｉが、予め設定された所定回数（＝２以上の整数）に達したか否かを判定する（ステップＳ１５）。上記ステップＳ１５でＮＯの場合、液晶層２１６上の位相パターンの位置をＸ方向に沿って１ピクセル分変化させ、上記ステップＳ１３の処理に戻る（ステップＳ１６）。

上記ステップＳ１５でＹＥＳの場合、液晶層２１６上の第１ディフォーカスパターンの位置をＹ方向に沿って１ピクセル分変化させる（ステップＳ１７）。上記ステップＳ１３と同様に、液晶層２１６に第１ディフォーカスパターンを表示させた状態で、レーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させ、加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。当該照射に応じて反射光ＲＬの点像画像を観察用カメラ４８８により撮像する（ステップＳ１８）。上記ステップＳ１４と同様に、当該点像画像の点像に対して画像処理による重心演算等を行い、その点像の重心位置を第１位置として算出する（ステップＳ１９）。上記ステップＳ１８の処理回数である撮像回数ｊが、予め設定された所定回数（＝２以上の整数）に達したか否かを判定する（ステップＳ２０）。上記ステップＳ２０でＮＯの場合、上記ステップＳ１７の処理に戻る。

上記ステップＳ２０でＹＥＳの場合、第２ディフォーカスパターンを液晶層２１６に表示させる（ステップＳ２１）。第２移動機構２４０によってレーザ集光部４００をＺ軸方向に沿って移動させ、反射光ＲＬの点像が確認可能な位置へ、集光レンズユニット４３０を加工対象物１に対して光軸方向に移動させる（ステップＳ２２）。上記ステップＳ２２では、集光レンズユニット４３０を光軸方向に移動させながら観察用カメラ４８８で反射光ＲＬの点像を探索する。

液晶層２１６に第２ディフォーカスパターンを表示させた状態で、レーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させて、加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。当該照射に応じて観察用カメラ４８８によって反射光ＲＬの点像画像を撮像する（ステップＳ２３）。

当該点像画像の点像に対して画像処理による重心演算等を行い、その点像の重心位置を第２位置として算出する（ステップＳ２４）。上記ステップＳ２３の処理回数である撮像回数ｉが、予め設定された所定回数（＝２以上の整数）に達したか否かを判定する（ステップＳ２５）。上記ステップＳ２５でＮＯの場合、液晶層２１６上の位相パターンの位置をＸ方向に沿って１ピクセル分変化させ、上記ステップＳ２３の処理に戻る（ステップＳ２６）。

上記ステップＳ２５でＹＥＳの場合、液晶層２１６上の第２ディフォーカスパターンの位置をＹ方向に沿って１ピクセル分変化させる（ステップＳ２７）。上記ステップＳ２３と同様に、液晶層２１６に第２ディフォーカスパターンを表示させた状態で、レーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させ、加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。当該照射に応じて反射光ＲＬの点像画像を観察用カメラ４８８により撮像する（ステップＳ２８）。上記ステップＳ２４と同様に、当該点像画像の点像に対して画像処理による重心演算等を行い、その点像の重心位置を第２位置として算出する（ステップＳ２９）。上記ステップＳ２８の処理回数である撮像回数ｊが、予め設定された所定回数（＝２以上の整数）に達したか否かを判定する（ステップＳ３０）。上記ステップＳ３０でＮＯの場合、上記ステップＳ２７の処理に戻る。

続いて、上記ステップＳ１４及び上記ステップＳ１９で算出した複数の第１位置と、上記ステップＳ２４及び上記ステップＳ２９で算出した複数の第２位置とに基づいて、液晶層２１６の光軸中心を算出する（ステップＳ３１）。例えば上記ステップＳ３１では、位相パターンの中心位置と第１位置とに関する一次関数を求める。位相パターンの中心位置と第２位置とに関する一次関数を求める。そして、これらの一次関数が交差するときの位相パターンの位置から光軸中心を算出する。制御部５００は、算出した当該光軸中心へ、液晶層２１６の基準位置をオフセットする（ステップＳ３２）。これにより、転像位置ずれが低減ひいては生じていない状態へ、入射瞳面４３０ａに転像したレーザ光Ｌの像３９の位置が補正されることとなる。

上記のレーザ光照射方法の例では、点像位置ずれを判定する際、第１位相パターンをブラックパターンとするとともに、第２位相パターンを第１ディフォーカスパターンとしている。基準位置調整処理では、第１位相パターンを第１ディフォーカスパターンとするとともに、第２位相パターンを第２ディフォーカスパターンとしている。しかし、第１位相パターンは、ブラックパターン、第１ディフォーカスパターン及び第２ディフォーカスパターンの何れかであればよく、第２位相パターンは、これらの他の何れかであればよい。

上記において、制御部５００は点像位置取得部、位置判定部及び位置調整部を構成する。上記ステップＳ１１は、第１ステップを構成する。上記ステップＳ１３，Ｓ１８は、第２ステップを構成する。上記ステップＳ１４，Ｓ１９は、第３ステップを構成する。上記ステップＳ１５〜Ｓ１７，Ｓ２０は、第４ステップを構成する。上記ステップＳ２１は、第５ステップを構成する。上記ステップＳ２３，Ｓ２８は、第６ステップを構成する。上記ステップＳ２４，Ｓ２９は、第７ステップを構成する。上記ステップＳ２５〜Ｓ２７，Ｓ３０は、第８ステップを構成する。上記ステップＳ３１，Ｓ３２は、第９ステップを構成する。

次に、本実施形態に係るレーザ光照射方法の他の一例について、図２９〜図３１のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図２６〜図２８のフローチャートに関する上記説明に対して重複する箇所の説明は省略する。

本実施形態に係るレーザ光照射方法の他の一例では、制御部５００により次の処理を実行する。すなわち、まず、第１アキシコンパターンを液晶層２１６に表示させる（ステップＳ１０１）。反射光ＲＬの点像が確認可能な位置へ、集光レンズユニット４３０を加工対象物１に対して光軸方向に移動させる（ステップＳ１０２）。レーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させて、加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。観察用カメラ４８８によって反射光ＲＬの点像画像を撮像する（ステップＳ１０３）。点像の重心位置を第１位置として算出する（ステップＳ１０４）。

続いて、第１アキシコンパターンを液晶層２１６に引き続き表示させる（ステップＳ１０５）。反射光ＲＬの点像が確認可能な他の位置へ、集光レンズユニット４３０を加工対象物１に対して光軸方向に移動させる（ステップＳ１０６）。液晶層２１６に第１アキシコンパターンを表示させた状態で、レーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させて、加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。観察用カメラ４８８によって反射光ＲＬの点像画像を撮像する（ステップＳ１０７）。点像の重心位置を第２位置として算出する（ステップＳ１０８）。

上記ステップＳ１０４，Ｓ１０８で算出した点像の重心位置に基づいて、転像位置ずれの有無を判定する（ステップＳ１０９）。具体的には、第１アキシコンパターンを液晶層２１６に表示させた場合における第１位置での点像の重心位置と、第１アキシコンパターンを液晶層２１６に表示させた場合における第２位置での点像の重心位置とが互いに一致する場合、上記ステップＳ１０９でＮＯとなり、転像位置ずれ無しとして、そのまま処理を終了する。一方、これらの重心位置が互いに一致していない場合、上記ステップＳ１０９でＹＥＳとなり、転像位置ずれが有りとして、位相パターンの基準位置を調整する基準位置調整処理を実行する（ステップＳ１１０）。

基準位置調整処理では、まず、第１アキシコンパターンを液晶層２１６に表示させる（ステップＳ１１１）。反射光ＲＬの点像が確認可能な位置へ、集光レンズユニット４３０を加工対象物１に対して光軸方向に移動させる（ステップＳ１１２）。なお、移動位置は、集光範囲Ｐ１００のいずれかの位置に設定する。液晶層２１６に第１アキシコンパターンを表示させた状態で、レーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させて、加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。観察用カメラ４８８によって反射光ＲＬの点像画像を撮像する（ステップＳ１１３）。

点像の重心位置を第１位置として算出する（ステップＳ１１４）。上記ステップＳ１１３の処理回数である撮像回数ｉが、予め設定された所定回数（＝２以上の整数）に達したか否かを判定する（ステップＳ１１５）。上記ステップＳ１１５でＮＯの場合、液晶層２１６上の位相パターンの位置をＸ方向に沿って１ピクセル分変化させ、上記ステップＳ１１３の処理に戻る（ステップＳ１１６）。

上記ステップＳ１５でＹＥＳの場合、液晶層２１６上の第１アキシコンパターンの位置をＹ方向に沿って１ピクセル分変化させる（ステップＳ１１７）。液晶層２１６に第１アキシコンパターンを表示させた状態で、レーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させ、加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。反射光ＲＬの点像画像を観察用カメラ４８８により撮像する（ステップＳ１１８）。点像の重心位置を第１位置として算出する（ステップＳ１１９）。上記ステップＳ１１８の処理回数である撮像回数ｊが、予め設定された所定回数（＝２以上の整数）に達したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。上記ステップＳ１２０でＮＯの場合、上記ステップＳ１１７の処理に戻る。

上記ステップＳ１２０でＹＥＳの場合、第１アキシコンパターンを液晶層２１６に引き続き表示させる（ステップＳ１２１）。反射光ＲＬの点像が確認可能な他の位置（集光範囲Ｐ１００のいずれかの位置で且つステップＳ１１２とは異なる位置）へ、集光レンズユニット４３０を加工対象物１に対して光軸方向に移動させる（ステップＳ１２２）。液晶層２１６に第１アキシコンパターンを表示させた状態で、レーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させて、加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。観察用カメラ４８８によって反射光ＲＬの点像画像を撮像する（ステップＳ１２３）。点像の重心位置を第２位置として算出する（ステップＳ１２４）。上記ステップＳ１２３の処理回数である撮像回数ｉが、予め設定された所定回数（＝２以上の整数）に達したか否かを判定する（ステップＳ１２５）。上記ステップＳ１２５でＮＯの場合、液晶層２１６上の位相パターンの位置をＸ方向に沿って１ピクセル分変化させ、上記ステップＳ１２３の処理に戻る（ステップＳ１２６）。

上記ステップＳ１２５でＹＥＳの場合、液晶層２１６上の第１アキシコンパターンの位置をＹ方向に沿って１ピクセル分変化させる（ステップＳ１２７）。液晶層２１６に第１アキシコンパターンを表示させた状態で、レーザ発振器３１０からレーザ光Ｌを発生させ、加工対象物１にレーザ光Ｌを照射する。反射光ＲＬの点像画像を観察用カメラ４８８により撮像する（ステップＳ１２８）。点像の重心位置を第２位置として算出する（ステップＳ１２９）。上記ステップＳ１２８の処理回数である撮像回数ｊが、予め設定された所定回数（＝２以上の整数）に達したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。上記ステップＳ１３０でＮＯの場合、上記ステップＳ１２７の処理に戻る。

続いて、上記ステップＳ１１４及び上記ステップＳ１１９で算出した複数の第１位置と、上記ステップＳ１２４及び上記ステップＳ１２９で算出した複数の第２位置とに基づいて、液晶層２１６の光軸中心を算出する（ステップＳ１３１）。制御部５００により、算出した当該光軸中心へ、液晶層２１６の基準位置をオフセットする（ステップＳ１３２）。これにより、転像位置ずれが低減ひいては生じていない状態へ、入射瞳面４３０ａに転像したレーザ光Ｌの像３９の位置が補正される。

上記のレーザ光照射方法の他の例では、第３位相パターンを第１アキシコンパターンとしているが、第２アキシコンパターンとしてもよい。

以上、本実施形態に係るレーザ加工装置２００では、加工対象物１の表面１ａで反射されたレーザ光Ｌの反射光ＲＬの点像を含む点像画像が、観察用カメラ４８８により撮像される。点像画像を撮像する際、制御部５００の第１表示処理により液晶層２１６に第１位相パターンが表示され、この第１位相パターンによりレーザ光Ｌの集光位置が第１集光位置とされる。また、点像画像を撮像する際、制御部５００の第２表示処理により液晶層２１６に第２位相パターンが表示され、この第２位相パターンによりレーザ光Ｌの集光位置が第２集光位置とされる。ここで、図１７及び図２０にも示されるように、転像位置ずれがある場合、転像位置ずれが無い場合に比べて、集光レンズユニット４３０でレーザ光Ｌが適正に集光されない可能性があり、レーザ光Ｌの光軸方向の直交方向において第１集光位置及び第２集光位置が互いに離れた状態となり易いという知見が見出される。したがって、第１表示処理及び第２表示処理それぞれの実行時における観察用カメラ４８８の撮像結果に基づくことで、転像位置ずれを把握することが可能となる。

レーザ加工装置２００は、制御部５００により、第１表示処理の実行時に観察用カメラ４８８で撮像された反射光ＲＬの点像位置である第１位置を取得し、第２表示処理の実行時に観察用カメラ４８８で撮像された反射光ＲＬの点像位置である第２位置を取得する。取得した第１位置及び第２位置に基づくことで、上述した知見から、転像位置ずれを把握することが可能となる。

レーザ加工装置２００は、制御部５００により、取得された第１位置及び第２位置が互いに一致していない場合に、転像位置ずれがあると判定する。この場合、転像位置ずれの有無を自動で判定できる。

レーザ加工装置２００は、制御部５００により、液晶層２１６の基準位置を第１位置及び第２位置に基づいてオフセットする。この場合、入射瞳面４３０ａに転像したレーザ光Ｌの像３９の位置を、例えば転像位置ずれが低減ひいては無くなるように自動で調整することが可能となる。

レーザ加工装置２００では、第１位置を取得する際に、観察用カメラ４８８で反射光ＲＬの点像が確認可能な位置へ集光レンズユニット４３０をＺ軸方向に沿って移動させる。液晶層２１６上の第１位相パターンの位置を変化させて、複数の第１位置を取得する。また、第２位置を取得する際に、観察用カメラ４８８で反射光ＲＬの点像が確認可能な位置へ集光レンズユニット４３０をＺ軸方向に沿って移動させる。液晶層２１６上の第２位相パターンの位置を変化させて、複数の第２位置を取得する。複数の第１位置及び複数の第２位置から液晶層２１６の光軸中心を算出し、当該光軸中心へ基準位置をオフセットする。これにより、転像位置ずれが低減ひいては無くなるように、入射瞳面４３０ａに転像したレーザ光Ｌの像３９の位置を調整することが可能となる。

レーザ加工装置２００では、第１集光位置は、上記（Ａ）〜上記（Ｃ）のうちの何れかであり、第２集光位置は、上記（Ａ）〜上記（Ｃ）のうちの他の何れかである。これにより、転像位置ずれがある場合、第１集光位置及び第２集光位置が互いに離れた図２０の状態となることを、顕著に実現できる。

レーザ加工装置２００を用いたレーザ光照射装方法によれば、取得した第１位置及び第２位置に基づくことで、転像位置ずれを把握することが可能となる。更に、複数の第１位置及び複数の第２位置に基づき基準位置をオフセットすることにより、入射瞳面４３０ａに転像したレーザ光Ｌの像３９の位置を、例えば転像位置ずれが低減ひいては無くなるように調整可能となる。

一般的には、加工対象物１に対して実際にレーザ加工を施し、レーザ加工後の加工対象物１の加工品質（例えば亀裂の延び量）から転像位置ずれを判断及び液晶層２１６の基準位置を調整する手法が採用されている。この点、本実施形態では、例えば定期的なコンディションチェック時において、簡易な運用が可能となる。また、基準位置調整処理を実行する前に、転像位置ずれの有無をまずは判定することから、転像位置ずれが無い場合にも基準位置調整処理が実行されるのを抑止でき、効率的な運用が可能となる。

レーザ加工装置２００では、加工対象物１の表面１ａで反射されたレーザ光Ｌの反射光ＲＬの点像を含む点像画像が、観察用カメラ４８８により撮像される。点像画像を撮像する際、制御部５００の表示処理により液晶層２１６に第３位相パターンが表示され、この第３位相パターンにより、集光されるレーザ光Ｌが長尺の集光範囲に集光させられる。ここで、図１８、図１９、図２１及び図２２にも示されるように、転像位置ずれがある場合、転像位置ずれが無い場合に比べて、集光レンズユニット４３０でレーザ光Ｌが適正に集光されない可能性がある。レーザ光の照射方向と直交する方向において、当該集光範囲の集光レンズユニット４３０側とその反対側とが互いに離れた状態となり易いことが見出される。したがって、表示処理の実行時における観察用カメラ４８８の撮像結果に基づくことで、転像位置ずれを把握することが可能となる。

以上、好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

上記実施形態は、加工対象物１の内部に改質領域７を形成するものに限定されず、アブレーション等、他のレーザ加工を実施するものであってもよい。上記実施形態は、加工対象物１の内部にレーザ光Ｌを集光させるレーザ加工に用いられるレーザ加工装置に限定されず、加工対象物１の表面１ａ，３又は裏面１ｂにレーザ光Ｌを集光させるレーザ加工に用いられるレーザ加工装置であってもよい。本発明が適用される装置はレーザ加工装置に限定されず、レーザ光Ｌを対象物に照射するものであれば、様々なレーザ光照射装置に適用できる。上記実施形態では、切断予定ライン５を照射予定ラインとしたが、照射予定ラインは切断予定ライン５に限定されず、照射されるレーザ光Ｌを沿わせるラインであればよい。

上記実施形態において、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａと集光レンズユニット４３０の入射瞳面４３０ａとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成する結像光学系は、一対のレンズ４２２，４２３に限定されず、反射型空間光変調器４１０側の第１レンズ系（例えば、接合レンズ、３つ以上のレンズ等）及び集光レンズユニット４３０側の第２レンズ系（例えば、接合レンズ、３つ以上のレンズ等）を含むもの等であってもよい。

上記実施形態において、レンズ４２２、レンズ４２３及びレンズ４６３のリレー倍率は任意倍率でもよい。上記実施形態は、反射型空間光変調器４１０を備えたが、空間光変調器は反射型のものに限定されず、透過型の空間光変調器を備えていてもよい。

上記実施形態において、集光レンズユニット４３０及び一対の測距センサ４５０は、Ｙ軸方向における筐体４０１の端部４０１ｄに取り付けられていたが、Ｙ軸方向における筐体４０１の中心位置よりも端部４０１ｄ側に片寄って取り付けられていればよい。反射型空間光変調器４１０は、Ｙ軸方向における筐体４０１の端部４０１ｃに取り付けられていたが、Ｙ軸方向における筐体４０１の中心位置よりも端部４０１ｃ側に片寄って取り付けられていればよい。また、測距センサ４５０は、Ｘ軸方向において集光レンズユニット４３０の片側のみに配置されていてもよい。

上記実施形態では、制御部５００において転像位置ずれの判定及び基準位置の調整（オフセット）の双方を実行したが、転像位置ずれの判定のみを実行してもよいし、又は、基準位置の調整のみを実行してもよい。更に、制御部５００による転像位置ずれの判定に代えてもしくは加えて、点像画像（反射光ＲＬの検出結果）をモニタに表示させ、点像画像に基づきオペレータが転像位置ずれを目視で判断してもよい。制御部５００による基準位置の調整に代えてもしくは加えて、点像画像をモニタに表示させ、点像画像に基づきオペレータが基準位置を目視で調整してもよい。制御部５００は、１つの電子制御ユニットであってもよいし、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

上記実施形態において、レーザ光Ｌの反射面は加工対象物１の表面１ａであるが、裏面１ｂであってもよい。この場合、反射光ＲＬは、加工対象物１に表面１ａから入射し、加工対象物１の内部を透過し、裏面１ｂで反射されたレーザ光Ｌであってもよい。上記実施形態においてレーザ光Ｌが照射される対象物は、加工対象物１に限られず、反射面を含む物体であればよい。例えば対象物は、反射面を含むミラーであってもよい。

１…加工対象物（対象物）、１ａ，３…表面（反射面）、１００，２００…レーザ加工装置（レーザ光照射装置）、２１６…液晶層（表示部）、２４０…第２移動機構（移動機構）、３１０…レーザ発振器（レーザ光源）、４１０…反射型空間光変調器（空間光変調器）、４２０…４ｆレンズユニット（転像光学系）、４３０…集光レンズユニット（対物レンズ）、４３０ａ…入射瞳面、４８８…観察用カメラ（カメラ）、５００…制御部（点像位置取得部，位置判定部，位置調整部）、Ｌ…レーザ光、Ｐ１００…集光範囲、Ｐ２００…集光範囲、ＲＬ…反射光。

Claims (13)

1. 反射面を含む対象物にレーザ光を照射するレーザ光照射装置であって、
   前記レーザ光を発生させるレーザ光源と、
   位相パターンを表示する表示部を有し、前記レーザ光源で発生させた前記レーザ光を前記表示部に入射させ、当該レーザ光を前記位相パターンに応じて変調して前記表示部から出射する空間光変調器と、
   前記空間光変調器で出射した前記レーザ光を前記対象物に集光する対物レンズと、
   前記空間光変調器の前記表示部における前記レーザ光の像を前記対物レンズの入射瞳面に転像する転像光学系と、
   前記対象物に照射されて前記反射面で反射された前記レーザ光の反射光の点像を含む画像を撮像するカメラと、
   前記表示部に表示する前記位相パターンを少なくとも制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記カメラで前記画像を撮像する際、前記対物レンズにより集光される前記レーザ光の集光位置を第１集光位置とする第１位相パターンを、前記表示部に表示させる第１表示処理と、
   前記カメラで前記画像を撮像する際、前記対物レンズにより集光される前記レーザ光の集光位置を前記第１集光位置とは前記レーザ光の照射方向において異なる第２集光位置とする第２位相パターンを、前記表示部に表示させる第２表示処理と、を実行し、
   前記カメラで撮像された前記画像における前記反射光の点像の位置を取得する点像位置取得部を備え、
   前記点像位置取得部は、
   前記第１表示処理の実行時に前記カメラで撮像された前記画像における前記反射光の点像の位置である第１位置を取得する第１位置取得処理と、
   前記第２表示処理の実行時に前記カメラで撮像された前記画像における前記反射光の点像の位置である第２位置を取得する第２位置取得処理と、を実行し、
   前記点像位置取得部で取得された前記第１位置及び前記第２位置が互いに一致していない場合に、前記入射瞳面の中心位置と前記転像光学系により前記入射瞳面に転像した前記レーザ光の像の中心位置との間にずれがあると判定する位置判定部を備える、レーザ光照射装置。
2. 反射面を含む対象物にレーザ光を照射するレーザ光照射装置であって、
   前記レーザ光を発生させるレーザ光源と、
   位相パターンを表示する表示部を有し、前記レーザ光源で発生させた前記レーザ光を前記表示部に入射させ、当該レーザ光を前記位相パターンに応じて変調して前記表示部から出射する空間光変調器と、
   前記空間光変調器で出射した前記レーザ光を前記対象物に集光する対物レンズと、
   前記空間光変調器の前記表示部における前記レーザ光の像を前記対物レンズの入射瞳面に転像する転像光学系と、
   前記対象物に照射されて前記反射面で反射された前記レーザ光の反射光の点像を含む画像を撮像するカメラと、
   前記表示部に表示する前記位相パターンを少なくとも制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記カメラで前記画像を撮像する際、前記対物レンズにより集光される前記レーザ光の集光位置を第１集光位置とする第１位相パターンを、前記表示部に表示させる第１表示処理と、
   前記カメラで前記画像を撮像する際、前記対物レンズにより集光される前記レーザ光の集光位置を前記第１集光位置とは前記レーザ光の照射方向において異なる第２集光位置とする第２位相パターンを、前記表示部に表示させる第２表示処理と、を実行し、
   前記カメラで撮像された前記画像における前記反射光の点像の位置を取得する点像位置取得部を備え、
   前記点像位置取得部は、
   前記第１表示処理の実行時に前記カメラで撮像された前記画像における前記反射光の点像の位置である第１位置を取得する第１位置取得処理と、
   前記第２表示処理の実行時に前記カメラで撮像された前記画像における前記反射光の点像の位置である第２位置を取得する第２位置取得処理と、を実行し、
   前記表示部において前記位相パターンを表示する際に基準とする基準位置を、前記点像位置取得部で取得された前記第１位置及び前記第２位置に基づいてオフセットする位置調整部を備える、レーザ光照射装置。
3. 反射面を含む対象物にレーザ光を照射するレーザ光照射装置であって、
   前記レーザ光を発生させるレーザ光源と、
   位相パターンを表示する表示部を有し、前記レーザ光源で発生させた前記レーザ光を前記表示部に入射させ、当該レーザ光を前記位相パターンに応じて変調して前記表示部から出射する空間光変調器と、
   前記空間光変調器で出射した前記レーザ光を前記対象物に集光する対物レンズと、
   前記空間光変調器の前記表示部における前記レーザ光の像を前記対物レンズの入射瞳面に転像する転像光学系と、
   前記対象物に照射されて前記反射面で反射された前記レーザ光の反射光の点像を含む画像を撮像するカメラと、
   前記表示部に表示する前記位相パターンを少なくとも制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記カメラで前記画像を撮像する際、前記対物レンズにより集光される前記レーザ光の集光位置を第１集光位置とする第１位相パターンを、前記表示部に表示させる第１表示処理と、
   前記カメラで前記画像を撮像する際、前記対物レンズにより集光される前記レーザ光の集光位置を前記第１集光位置とは前記レーザ光の照射方向において異なる第２集光位置とする第２位相パターンを、前記表示部に表示させる第２表示処理と、を実行し、
   前記カメラで撮像された前記画像における前記反射光の点像の位置を取得する点像位置取得部を備え、
   前記点像位置取得部は、
   前記第１表示処理の実行時に前記カメラで撮像された前記画像における前記反射光の点像の位置である第１位置を取得する第１位置取得処理と、
   前記第２表示処理の実行時に前記カメラで撮像された前記画像における前記反射光の点像の位置である第２位置を取得する第２位置取得処理と、を実行し、
   前記点像位置取得部で取得された前記第１位置及び前記第２位置が互いに一致していない場合に、前記入射瞳面の中心位置と前記転像光学系により前記入射瞳面に転像した前記レーザ光の像の中心位置との間にずれがあると判定する位置判定部を備え、
   前記表示部において前記位相パターンを表示する際に基準とする基準位置を、前記点像位置取得部で取得された前記第１位置及び前記第２位置に基づいてオフセットする位置調整部を備える、レーザ光照射装置。
4. 前記対物レンズ及び前記対象物の少なくとも一方を移動させる移動機構を備え、
   前記制御部は、
   前記点像位置取得部の前記第１位置取得処理にて前記第１位置を取得する際に、前記カメラで前記反射光の点像が確認可能な位置へ前記対物レンズ及び前記対象物の少なくとも一方を前記移動機構により移動させ、
   前記点像位置取得部の前記第２位置取得処理にて前記第２位置を取得する際に、前記カメラで前記反射光の点像が確認可能な位置へ前記対物レンズ及び前記対象物の少なくとも一方を前記移動機構により移動させ、
   前記点像位置取得部は、
   前記第１位置取得処理を前記表示部上の前記第１位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し実行し、
   前記第２位置取得処理を前記表示部上の前記第２位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し実行し、
   前記位置調整部は、
   複数の前記第１位置及び複数の前記第２位置に基づいて前記表示部における光軸中心を算出し、当該光軸中心へ前記基準位置をオフセットする、請求項２又は３に記載のレーザ光照射装置。
5. 反射面を含む対象物にレーザ光を照射するレーザ光照射装置であって、
   前記レーザ光を発生させるレーザ光源と、
   位相パターンを表示する表示部を有し、前記レーザ光源で発生させた前記レーザ光を前記表示部に入射させ、当該レーザ光を前記位相パターンに応じて変調して前記表示部から出射する空間光変調器と、
   前記空間光変調器で出射した前記レーザ光を前記対象物に集光する対物レンズと、
   前記空間光変調器の前記表示部における前記レーザ光の像を前記対物レンズの入射瞳面に転像する転像光学系と、
   前記対象物に照射されて前記反射面で反射された前記レーザ光の反射光の点像を含む画像を撮像するカメラと、
   前記表示部に表示する前記位相パターンを少なくとも制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記カメラで前記画像を撮像する際、前記対物レンズにより集光される前記レーザ光の集光位置を第１集光位置とする第１位相パターンを、前記表示部に表示させる第１表示処理と、
   前記カメラで前記画像を撮像する際、前記対物レンズにより集光される前記レーザ光の集光位置を前記第１集光位置とは前記レーザ光の照射方向において異なる第２集光位置とする第２位相パターンを、前記表示部に表示させる第２表示処理と、を実行し、
   前記第１集光位置は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）のうちの何れかであり、
   前記第２集光位置は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）のうちの他の何れかである、レーザ光照射装置。
   （Ａ）前記対物レンズの焦点位置、
   （Ｂ）前記対物レンズの焦点位置に対して前記対物レンズ側の位置、
   （Ｃ）前記対物レンズの焦点位置に対して前記対物レンズとは反対側の位置。
6. 前記第１集光位置は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）のうちの何れかであり、
   前記第２集光位置は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）のうちの他の何れかである、請求項１〜４の何れか一項に記載のレーザ光照射装置。
   （Ａ）前記対物レンズの焦点位置、
   （Ｂ）前記対物レンズの焦点位置に対して前記対物レンズ側の位置、
   （Ｃ）前記対物レンズの焦点位置に対して前記対物レンズとは反対側の位置。
7. レーザ光照射装置を用いて、反射面を含む対象物にレーザ光を照射するレーザ光照射方法であって、
   前記レーザ光照射装置は、
   前記レーザ光を発生させるレーザ光源と、
   位相パターンを表示する表示部を有し、前記レーザ光源で発生させた前記レーザ光を前記表示部に入射させ、当該レーザ光を前記位相パターンに応じて変調して前記表示部から出射する空間光変調器と、
   前記空間光変調器で出射した前記レーザ光を前記対象物に集光する対物レンズと、
   前記空間光変調器の前記表示部における前記レーザ光の像を前記対物レンズの入射瞳面に転像する転像光学系と、
   前記対象物に照射されて前記反射面で反射された前記レーザ光の反射光の点像を含む画像を撮像するカメラと、を備え、
   前記対物レンズにより集光される前記レーザ光の集光位置を第１集光位置とする第１位相パターンを、前記表示部に表示させる第１ステップと、
   前記第１ステップにより前記第１位相パターンを前記表示部に表示させた状態で、前記レーザ光源から前記レーザ光を発生させて前記対象物に照射し、当該照射に応じて前記反射面で反射された前記レーザ光の反射光の点像を含む画像を前記カメラで撮像する第２ステップと、
   前記第２ステップで撮像した前記画像における前記反射光の点像の位置を第１位置として取得する第３ステップと、
   前記第２ステップ及び前記第３ステップを前記表示部上の前記第１位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し行う第４ステップと、
   前記対物レンズにより集光される前記レーザ光の集光位置を前記第１集光位置とは前記レーザ光の照射方向において異なる第２集光位置とする第２位相パターンを、前記表示部に表示させる第５ステップと、
   前記第５ステップにより前記第２位相パターンを前記表示部に表示させた状態で、前記レーザ光源から前記レーザ光を発生させて前記対象物に照射し、当該照射に応じて前記反射面で反射された前記レーザ光の反射光の点像を含む画像を前記カメラで撮像する第６ステップと、
   前記第６ステップで撮像した前記画像における前記反射光の点像の位置を第２位置として取得する第７ステップと、
   前記第６ステップ及び前記第７ステップを前記表示部上の前記第２位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し行う第８ステップと、
   前記表示部において前記位相パターンを表示する際に基準とする基準位置を、前記第３及び第４ステップで取得した複数の前記第１位置と前記第７及び第８ステップで取得した複数の前記第２位置とに基づいてオフセットする第９ステップと、を含むレーザ光照射方法。
8. 反射面を含む対象物にレーザ光を照射するレーザ光照射装置であって、
   前記レーザ光を発生させるレーザ光源と、
   位相パターンを表示する表示部を有し、前記レーザ光源で発生させた前記レーザ光を前記表示部に入射させ、当該レーザ光を前記位相パターンに応じて変調して前記表示部から出射する空間光変調器と、
   前記空間光変調器で出射した前記レーザ光を前記対象物に集光する対物レンズと、
   前記空間光変調器の前記表示部における前記レーザ光の像を前記対物レンズの入射瞳面に転像する転像光学系と、
   前記対象物に照射されて前記反射面で反射された前記レーザ光の反射光の点像を含む画像を撮像するカメラと、
   前記表示部に表示する前記位相パターンを少なくとも制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記カメラで前記画像を撮像する際、前記対物レンズにより集光される前記レーザ光を前記レーザ光の照射方向に沿って長尺の集光範囲に集光させる第３位相パターンを、前記表示部に表示させる表示処理を実行し、
   前記カメラで撮像された前記画像における前記反射光の点像の位置を取得する点像位置取得部を備え、
   前記点像位置取得部は、
   前記表示処理の実行時に前記カメラで撮像された前記画像における前記反射光の点像の位置である第１位置を取得する第１位置取得処理と、
   前記第１位置取得処理の前記表示処理とは光軸方向の前記対物レンズの位置が異なる前記表示処理の実行時に前記カメラで撮像された前記画像における、前記反射光の点像の位置である第２位置を取得する第２位置取得処理と、を実行する、レーザ光照射装置。
9. 反射面を含む対象物にレーザ光を照射するレーザ光照射装置であって、
   前記レーザ光を発生させるレーザ光源と、
   位相パターンを表示する表示部を有し、前記レーザ光源で発生させた前記レーザ光を前記表示部に入射させ、当該レーザ光を前記位相パターンに応じて変調して前記表示部から出射する空間光変調器と、
   前記空間光変調器で出射した前記レーザ光を前記対象物に集光する対物レンズと、
   前記空間光変調器の前記表示部における前記レーザ光の像を前記対物レンズの入射瞳面に転像する転像光学系と、
   前記対象物に照射されて前記反射面で反射された前記レーザ光の反射光の点像を含む画像を撮像するカメラと、
   前記表示部に表示する前記位相パターンを少なくとも制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記カメラで前記画像を撮像する際、前記対物レンズにより集光される前記レーザ光を前記レーザ光の照射方向に沿って長尺の集光範囲に集光させる第３位相パターンを、前記表示部に表示させる表示処理を実行し、
   前記対物レンズの集光位置を基準集光位置とし、前記基準集光位置の前記レーザ光の集光径を基準集光径とした場合、
   前記第３位相パターンは、
   前記基準集光位置から前記レーザ光の照射方向における一方側又は他方側に一定長の範囲を前記集光範囲とし、当該集光範囲にて集光径を前記基準集光径と同じにさせるパターンであり、
   前記カメラで撮像された前記画像における前記反射光の点像の位置を取得する点像位置取得部を備え、
   前記点像位置取得部は、
   前記表示処理の実行時に前記カメラで撮像された前記画像における前記反射光の点像の位置である第１位置を取得する第１位置取得処理と、
   前記第１位置取得処理の前記表示処理とは光軸方向の前記対物レンズの位置が異なる前記表示処理の実行時に前記カメラで撮像された前記画像における、前記反射光の点像の位置である第２位置を取得する第２位置取得処理と、を実行する、レーザ光照射装置。
10. 前記点像位置取得部で取得された前記第１位置及び前記第２位置が互いに一致していない場合に、前記入射瞳面の中心位置と前記転像光学系により前記入射瞳面に転像した前記レーザ光の像の中心位置との間にずれがあると判定する位置判定部を備える、請求項８又は９に記載のレーザ光照射装置。
11. 前記表示部において前記位相パターンを表示する際に基準とする基準位置を、前記点像位置取得部で取得された前記第１位置及び前記第２位置に基づいてオフセットする位置調整部を備える、請求項８〜１０の何れか一項に記載のレーザ光照射装置。
12. 前記対物レンズ及び前記対象物の少なくとも一方を移動させる移動機構を備え、
    前記制御部は、
    前記点像位置取得部の前記第１位置取得処理にて前記第１位置を取得する際に、前記カメラで前記反射光の点像が確認可能な位置へ前記対物レンズ及び前記対象物の少なくとも一方を前記移動機構により移動させ、
    前記点像位置取得部の前記第２位置取得処理にて前記第２位置を取得する際に、前記カメラで前記反射光の点像が確認可能な他の位置へ前記対物レンズ及び前記対象物の少なくとも一方を前記移動機構により移動させ、
    前記点像位置取得部は、
    前記第１位置取得処理を前記表示部上の前記第３位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し実行し、
    前記第２位置取得処理を前記表示部上の前記第３位相パターンの位置を変化させて１又は複数回繰り返し実行し、
    前記位置調整部は、
    複数の前記第１位置及び複数の前記第２位置に基づいて前記表示部における光軸中心を算出し、当該光軸中心へ前記基準位置をオフセットする、請求項１１に記載のレーザ光照射装置。
13. 反射面を含む対象物にレーザ光を照射するレーザ光照射装置であって、
    前記レーザ光を発生させるレーザ光源と、
    位相パターンを表示する表示部を有し、前記レーザ光源で発生させた前記レーザ光を前記表示部に入射させ、当該レーザ光を前記位相パターンに応じて変調して前記表示部から出射する空間光変調器と、
    前記空間光変調器で出射した前記レーザ光を前記対象物に集光する対物レンズと、
    前記空間光変調器の前記表示部における前記レーザ光の像を前記対物レンズの入射瞳面に転像する転像光学系と、
    前記対象物に照射されて前記反射面で反射された前記レーザ光の反射光の点像を含む画像を撮像するカメラと、
    前記表示部に表示する前記位相パターンを少なくとも制御する制御部と、
    前記カメラで撮像された前記画像を表示させるモニタと、を備え、
    前記制御部は、
    前記カメラで前記画像を撮像する際、前記対物レンズにより集光される前記レーザ光の集光位置を第１集光位置とする第１位相パターンを、前記表示部に表示させる第１表示処理と、
    前記カメラで前記画像を撮像する際、前記対物レンズにより集光される前記レーザ光の集光位置を前記第１集光位置とは前記レーザ光の照射方向において異なる第２集光位置とする第２位相パターンを、前記表示部に表示させる第２表示処理と、を実行し、
    前記モニタは、
    前記入射瞳面の中心位置と前記転像光学系により前記入射瞳面に転像した前記レーザ光の像の中心位置との間にずれがある場合、前記第１表示処理の実行時に前記カメラで撮像された、第１位置に位置する前記反射光の点像を含む画像と、前記第２表示処理の実行時に前記カメラで撮像された、前記第１位置と一致していない第２位置に位置する前記反射光の点像を含む画像と、を表示させる、レーザ光照射装置。

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