WO2024057493A1

WO2024057493A1 - レーザ装置、レーザ加工装置、学習装置、推論装置、レーザ加工システムおよびレーザ加工方法

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Publication number: WO2024057493A1
Application number: PCT/JP2022/034581
Authority: WO
Inventors: 達也山本; 譲田所; 恭平石川
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2024-03-21
Also published as: JPWO2024057493A1; TWI846575B; TW202414928A; JP7250231B1

Abstract

レーザ装置（５００）は、パルスレーザ光を発生させるＱスイッチレーザ発振器（１００）と、パルスレーザ光を増幅する増幅器（２００）と、Ｑスイッチレーザ発振器（１００）と増幅器（２００）との間の光路上に配置された光スイッチング素子（２６）と、Ｑスイッチレーザ発振器（１００）がパルスレーザ光を発生させる時間間隔の特徴を示すパルス特性時間に基づいて、光スイッチング素子（２６）の透過率を変調させる制御装置（３５）と、を備えることを特徴とする。

Description

レーザ装置、レーザ加工装置、学習装置、推論装置、レーザ加工システムおよびレーザ加工方法

　本開示は、レーザ加工用のレーザ装置、レーザ加工装置、学習装置、推論装置、レーザ加工システムおよびレーザ加工方法に関する。

　高出力のパルスレーザ光が必要な場合、必要とされるレーザ出力よりも低出力のパルスレーザ光を発生させた後、パルスレーザ光を増幅器で増幅させる構成が採用される。このような構成において、パルスレーザ光を発生させる時間間隔であるパルス周期が一定でない場合、増幅器にパルスレーザ光を入射する時間間隔が変化し、増幅器のゲインがパルスレーザ光ごとに変化するため、増幅器から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギーにばらつきが生じる。

　特許文献１には、パルス周期が一定でないパルスレーザ光を増幅器で増幅させる場合に、主信号の他に、主信号と異なる波長の二次信号を増幅器に入射することによって、増幅器にパルスレーザ光が入射される時間間隔の変化を抑制し、増幅器のゲインの変動を抑制するパルスレーザシステムが開示されている。このパルスレーザシステムでは、増幅器の出力から二次信号を取り除いて主信号をレーザ出力として取り出している。

特表２０１８－５３１５２４号公報

　しかしながら、上記従来の技術によれば、所望のパルス周期が長い場合、増幅後に取り除く二次信号が多くなる。このため、投入電力のうちの多くの部分が主信号ではなく二次信号に使われ、エネルギー効率が低下するという問題があった。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、投入電力からレーザ出力への変換効率の低下を抑制しつつ、パルス周期が変化する場合であっても増幅後のパルスエネルギーの変動を抑制することが可能なレーザ装置を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のレーザ装置は、パルスレーザ光を発生させるＱスイッチレーザ発振器と、パルスレーザ光を増幅する増幅器と、Ｑスイッチレーザ発振器と増幅器との間の光路上に配置された光スイッチング素子と、Ｑスイッチレーザ発振器がパルスレーザ光を発生させる時間間隔の特徴を示すパルス特性時間に基づいて、光スイッチング素子の透過率を変調させる制御装置と、を備えることを特徴とする。

　本開示によれば、投入電力からレーザ出力への変換効率の低下を抑制しつつ、パルス周期が変化する場合であっても増幅後のパルスエネルギーの変動を抑制することが可能なレーザ装置を得ることができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかるレーザ装置の構成を示す図実施の形態１にかかるレーザ装置の詳細な構成の一例を示す図実施の形態１にかかるレーザ装置をレーザ光源として用いたレーザ加工装置の構成を示す図電子基板に形成する穴の目標形状の一例を示す図電子基板に加工する加工穴のパターンおよび加工経路の一例を示す図図５に示すパターンの加工穴を加工するときのパルスレーザ光の波形の時間変化を示す図レーザ装置の効果の説明図実施の形態２にかかるレーザ加工装置の制御動作を説明するためのフローチャート実施の形態３にかかるレーザ加工装置の制御動作を説明するためのフローチャート実施の形態４にかかる学習装置の構成を示す図３層のニューラルネットワークの一例を示す図学習装置の学習処理を説明するためのフローチャートレーザ装置に関する推論装置の構成図推論装置を使って透過率を得るための処理を説明するためのフローチャート実施の形態５にかかる学習装置の構成を示す図レーザ加工装置に関する推論装置の構成図パルス間隔が異なるパルスレーザ光の波形の一例を示す図透過率をパルス時間内で経時変化させる例の説明図実施の形態７にかかる透過率の制御についての説明図実施の形態８にかかるレーザ装置の電極間の部分構成を示す図図２０に示す構成のレーザ装置の電極間の定常状態の利得分布を示す図実施の形態９にかかるレーザ装置の内部構成を示す図レーザ装置の電極間の定常状態の温度分布を示す図実施の形態１０にかかるレーザ加工装置の動作を説明するためのフローチャート

　以下に、本開示の実施の形態にかかるレーザ装置、レーザ加工装置、学習装置、推論装置、レーザ加工システムおよびレーザ加工方法を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかるレーザ装置５００の構成を示す図である。レーザ装置５００は、Ｑスイッチのようなシャッター機能を有する素子を用いてパルスレーザ光を発生させるＱスイッチレーザ発振器１００と、Ｑスイッチレーザ発振器１００が発生させたパルスレーザ光を増幅する増幅器２００と、Ｑスイッチレーザ発振器１００と増幅器２００との間の光軸２上に配置された光スイッチング素子２６と、制御装置３５と、情報処理装置３６とを有する。

　Ｑスイッチレーザ発振器１００が発生させたパルスレーザ光は、光スイッチング素子２６に入射され、設定された透過率で光スイッチング素子２６を透過した後、光軸２に沿って増幅器２００に入射する。光スイッチング素子２６の透過率は、制御装置３５からの信号に従って変調される。なお、「透過率を変調する」とは、透過率を経時的に変化させることを指す。光スイッチング素子２６は、例えば、音響光学素子、電気光学素子などである。

　制御装置３５は、光スイッチング素子２６の透過率の制御と並行して、Ｑスイッチレーザ発振器１００がパルスレーザ光を発振する時間間隔であるパルス周期、パルス幅、Ｑスイッチレーザ発振器１００および増幅器２００のそれぞれへの投入電力などを制御する。

　情報処理装置３６は、Ｑスイッチレーザ発振器１００および増幅器２００内に設置した図示していないセンサが取得する情報に基づいて、パルスレーザ光の発振間隔に応じた光スイッチング素子の制御信号を計算し、制御装置３５に計算結果を含む情報を送る。

　センサが取得する情報は、例えば、パルスレーザ光のパルスエネルギー、パルスレーザ光の波形、レーザ装置５００の温度情報などである。制御装置３５は、情報処理装置３６からの情報に基づいて、光スイッチング素子２６等に制御信号を送ることで、レーザ装置５００の動作を制御する。

　光スイッチング素子２６を透過して増幅器２００に入射したパルスレーザ光は、増幅器２００で増幅された後、光軸３に沿って射出される。光スイッチング素子２６は、連続してパルスレーザ光を発生させるときに増幅器２００を射出後にパルスレーザ光のパルスエネルギーの変動が小さくなるように制御される。なお、図１では、レーザ装置５００が有する光スイッチング素子２６は１つであるが、レーザ装置５００は、複数の光スイッチング素子２６を有していてもよい。

　また、図１では、Ｑスイッチレーザ発振器１００と増幅器２００とはそれぞれ個別の装置である場合を示したが、以下に示すように、Ｑスイッチレーザ発振器１００と増幅器２００とが１つの筐体内に構成された１つの装置であってもよい。

　なお、制御装置３５および情報処理装置３６の機能は、処理回路を用いて実現される。これらの処理回路は、専用のハードウェアにより実現されてもよいし、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）を用いた制御回路であってもよい。

　処理回路が専用のハードウェアである場合、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせたものが用いられる。

　上記の処理回路が、ＣＰＵを用いた制御回路で実現される場合、制御回路は、プロセッサと、メモリとを備える。プロセッサは、ＣＰＵであり、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）などとも呼ばれる。メモリは、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital　Versatile　Disk）などである。

　上記の処理回路がＣＰＵを用いた制御回路により実現される場合、プロセッサがメモリに記憶された、制御装置３５および情報処理装置３６の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリは、プロセッサが実行する各処理における一時メモリとしても使用される。

　図２は、実施の形態１にかかるレーザ装置５００の詳細な構成の一例を示す図である。図２では、レーザ装置５００の内部の構成を斜視図で示している。レーザ装置５００は、例えば、三軸直交型炭酸ガスレーザである。また、レーザ装置５００は、一酸化炭素レーザ、エキシマレーザなどであってもよい。

　図２に示す構成において、図１に示すレーザ装置５００のＱスイッチレーザ発振器１００と増幅器２００とを構成する部分は、同じ筐体３００に格納されている。

　筐体３００内には、レーザガスが封印されている。レーザ装置５００は、筐体３００内に送風機４０，４１と、一対の電極１１および一対の電極１２と、熱交換器４２，４３とを有する。レーザガスは、送風機４０，４１によって、それぞれ矢印で示されるガス流方向１３，１４に流れる。レーザガスは、その後、電極１１，１２の電極間を通過する。電極１１，１２には、放電制御装置４４の制御に従って高周波電力が印加され、電極間に無声放電が発生する。この放電によりレーザガスが励起される。その後、レーザガスは、矢印で示されるガス流方向１５，１６に沿って流れ、熱交換器４２，４３によって冷却される。

　また、レーザ装置５００は、全反射ミラー２１と部分反射ミラー２４とを有する。全反射ミラー２１と部分反射ミラー２４とは共振器を構成しており、共振器の光軸１が、レーザガスが励起される放電空間内に位置するように、全反射ミラー２１および部分反射ミラー２４は配置されている。ただし、レーザガスは放電空間を通過した後も一定時間励起された状態を保つため、光軸１は放電空間から外れた位置を通っていてもよい。

　レーザ装置５００は、さらに、Ｑスイッチ２２を有する。Ｑスイッチ２２は、共振器の光軸１上に配置され、共振器のＱ値を制御することによりパルス発振をさせてパルスレーザ光が発生する。Ｑスイッチ２２は、例えば、音響光学素子や電気光学素子であってもよい。

　共振器を構成する全反射ミラー２１は、ほとんどの光を反射するが、わずかに光を透過させるようにしてあり、透過した光が入射する位置に光センサ５０が配置されている。光センサ５０は、共振器が発振させるパルスレーザ光のパルス波形、パルスエネルギーなどを測定する。レーザ装置５００は、さらに、筐体３００内のレーザガスと外気とを遮断するウィンドウ２３を有している。図２に示す例では、全反射ミラー２１、Ｑスイッチ２２および光センサ５０は、筐体３００の外部に配置されており、ウィンドウ２３は、レーザガスの筐体３００からの漏出を防ぐと共に、部分反射ミラー２４からの光を全反射ミラー２１に向けて筐体３００の外部に通している。部分反射ミラー２４は、筐体３００内のレーザガスと外気とを遮断する役割も担っている。光センサ５０から光軸１に沿って部分反射ミラー２４までの間に配置された素子が、Ｑスイッチレーザ発振器１００を構成する部分となる。

　上記では、Ｑスイッチ２２は、大気中に設置されることとしたが、Ｑスイッチ２２を筐体３００内に設置して、ウィンドウ２３の代わりに全反射ミラー２１で筐体３００内のレーザガスと外気とを遮断するようにしてもよい。また、ウィンドウ２３から全反射ミラー２１までの間に１枚以上のミラーを設置してもよい。

　発振器の部分反射ミラー２４から射出されたパルスレーザ光は、ミラー２５を介して光スイッチング素子２６，２７に入射し、光スイッチング素子２６，２７を透過したパルスレーザ光は、ミラー２８を介してウィンドウ２９から光軸２に沿って再び筐体３００内に入射する。このとき、共振器の部分反射ミラー２４からウィンドウ２９までの光路上にレンズ、曲率ミラーなどを用いてパルスレーザ光のビーム径を調整してもよい。ウィンドウ２９から筐体内に入射したパルスレーザ光は、励起されたレーザガス内を通過し、増幅された後、ミラー３０によって反射されて、再度、励起されたレーザガス内に入射する。その後、励起されたレーザガス内を通過し増幅された後、ミラー３１に反射され再度励起されたレーザガス内に入射する。その後、励起されたレーザガス内を通過し増幅された後、ミラー３２に反射され再度励起されたレーザガス内に入射する。その後、励起されたレーザガス内を通過して増幅された後、ウィンドウ３３から増幅後のパルスレーザ光が筐体３００の外部に出力される。増幅後のパルスレーザ光は、光軸３に沿って部分反射ミラー３４により反射されて、レーザ出力として出力される。部分反射ミラー３４により一部透過した光は、光センサ５１に入射する。光センサ５１は、レーザ出力として出力されるパルスレーザ光のパルス波形、パルスエネルギーなどを測定する。

　ウィンドウ２９から筐体内に入射したパルスレーザ光が筐体３００内の励起されたレーザガスを通過して部分反射ミラー３４から出力されるまでと、光センサ５１とを含んだ部分が、増幅器２００を構成する部分である。

　図２に示すレーザ装置５００は、Ｑスイッチレーザ発振器１００と増幅器２００とが１つの筐体３００内に構成され、Ｑスイッチレーザ発振器１００および増幅器２００の光軸が少なくとも１つの連続した放電空間内を通る一体型のＭＯＰＡ（Master　Oscillator　Power　Amplifier）構成となっている。ここで、筐体３００内の各ミラーの反射面と放電空間との間に、図示していないアパーチャを配置して、光の通過する範囲を制限してもよい。

　レーザ装置５００は、連続的に放電させておき、Ｑスイッチ２２で共振器のＱ値を急激に変化させることによってパルス発振を行うことができる。

　制御装置３５は、Ｑスイッチ２２および光スイッチング素子２６，２７および放電制御装置４４に接続されており、これらを制御する。

　情報処理装置３６は、光センサ５０，５１からの情報を受け取る。また、情報処理装置３６は、制御装置３５から光スイッチング素子２６，２７の制御信号および放電電流の制御信号を受け取ってもよい。情報処理装置３６は、パルスレーザ光のパルス波形からパルスレーザ光のパルスエネルギーを演算してもよい。

　また、情報処理装置３６は、図示していないセンサから、レーザガスの温度、ガス圧、レーザ装置５００の温度、冷却水の温度、その他、経時的に変化する情報であって、レーザ装置５００の状態を示す情報を受け取ってもよい。また、以下に説明するように、レーザ装置５００が、レーザ加工装置のレーザ光源として使用される場合、レーザ加工装置から、レーザ発振のタイミングを示す情報、レーザ加工装置に搭載されたガルバノミラーの整定時間、静止時間、整定時間および静止時間を含む位置決め時間などの情報を受け取ってもよい。

　情報処理装置３６は、受け取った情報に基づいて、Ｑスイッチ２２、光スイッチング素子２６，２７および放電制御装置４４の制御に必要な情報を演算し、制御装置３５に送る。

　図３は、実施の形態１にかかるレーザ装置５００をレーザ光源として用いたレーザ加工装置５１０の構成を示す図である。レーザ加工装置５１０は、レーザ装置５００と、穴あけ加工機４００とを有する。穴あけ加工機４００は、レーザ装置５００が出力するパルスレーザ光を用いて、穴あけ加工を行う装置であり、例えば、電子基板に穴あけ加工を行うことができる。穴あけ加工機４００は、パルスレーザ光が電子基板の所定の位置に照射されるように、ガルバノミラー４０３のような位置決め機構を用いて位置決めされる。

　レーザ装置５００が出力するパルスレーザ光は、穴あけ加工機４００に入射する。パルスレーザ光は、穴あけ加工機４００のミラー４０１，４０２を介してガルバノミラー４０３に照射される。なお、ガルバノミラー４０３は、パルスレーザ光を偏向することによって、加工対象物４０５上のパルスレーザ光の照射位置を調整する偏向素子の一例である。なお、パルスレーザ光が穴あけ加工機４００に入射してからガルバノミラー４０３に照射されるまでの光路上には、図示していないレンズ、球面ミラーなどのビーム径を調整するための光学素子が配置されてもよいし、ビームプロファイルを整形するためのマスクが配置されてもよい。また、図３では１枚のガルバノミラー４０３を示しているが、２枚のガルバノミラー４０３を用いて２軸とし、平面をスキャンできるようにしてもよい。

　ガルバノミラー４０３に照射されたパルスレーザ光は、対物光学系であるレンズ４０４を介して加工対象物４０５上に照射される。上記のマスクを使用した場合は、マスクで成形されたパルスレーザ光を加工対象物４０５上に転写する転写光学系としてもよい。加工対象物４０５は、直交する３軸方向に可動するテーブル上に設置してもよい。

　加工対象物４０５上のパルスレーザ光が照射される位置は、ガルバノミラー４０３の角度を調整することによって位置決めされる。

　ガルバノミラー４０３によって位置決めされた位置に、パルスレーザ光が１ショット或いは複数ショット照射され、次に、別の位置にガルバノミラー４０３によって位置決めされた後、次のパルスレーザ光が照射される。このような処理を繰返し連続的に行うことによって、加工対象物４０５上に多数の穴が加工される。

　ガルバノミラー４０３が位置決めに要する時間は、電子基板に加工する穴の目標形状、つまり、穴の加工パターンに依存する。図４は、電子基板に形成する穴の目標形状の一例を示す図である。図４の矢印は穴の加工経路を示しており、以下の説明では、加工経路に付された数字によって、各加工経路を特定する。加工経路＃１、加工経路＃２、加工経路＃３・・・と数字の順番に穴の加工を行う場合、電子基板の穴の間隔が短い部分、例えば、加工経路＃１、加工経路＃４、加工経路＃６、加工経路＃７などでは、ガルバノミラー４０３が位置決めにかかる時間は短くなり、穴の間隔が離れている部分、例えば、加工経路＃３、加工経路＃５、加工経路＃８などでは、ガルバノミラー４０３が位置決めにかかる時間は長くなる。このため、電子基板に複数の穴を連続的にあける場合、それぞれの穴を加工する際のガルバノミラーの位置決め時間は一定ではなく、時間的に変動する。

　パルスレーザ光は、ガルバノミラー４０３の位置決めが完了したタイミングで照射されるため、レーザ装置５００からパルスレーザ光が射出するタイミングも時間的に変動することになる。Ｑスイッチ発振では、パルスレーザ光の発振タイミングが時間的に変化すると、パルスレーザ光毎に利得の蓄積時間が変化するため、発振するパルスレーザ光のパルスエネルギーも時間的に変化してしまう。このため、Ｑスイッチレーザ発振器１００が発振したパルスレーザ光をそのまま増幅器２００で増幅すると、パルスレーザ光のパルスエネルギーも時間的に変化してしまう。この場合、穴あけ加工機４００では、加工穴毎にパルスレーザ光のパルスエネルギーが変化してしまうことになる。この様子を図５および図６に示す。

　図５は、電子基板に加工する加工穴のパターンおよび加工経路の一例を示す図である。図６は、図５に示すパターンの加工穴を加工するときのパルスレーザ光の波形の時間変化を示す図である。図５に示すように、加工穴＃１、加工穴＃２、加工穴＃３、加工穴＃４の順番に穴加工を行う場合、Ｑスイッチ発振によるパルスレーザ光の波形は、図６に示すようになる。図６の横軸は、時間を示しており、横軸に付した数字は、図５の各加工穴に付した数字に対応している。加工穴＃１および加工穴＃２に比較して、加工穴＃３、加工穴＃４では、穴間隔が長い。このため、加工穴＃１および加工穴＃２を加工する際に照射されるパルスレーザ光よりも、加工穴＃３および加工穴＃４では、パルスエネルギーが高くなる。この場合、加工穴毎に加工に使用されるパルスレーザ光のパルスエネルギーのばらつきが生じるため、加工品質が安定しない恐れがある。

　このため、レーザ装置５００では、穴あけ加工機４００に入射するパルスレーザ光毎のパルスエネルギーのばらつきを抑制するために、Ｑスイッチレーザ発振器１００から出射されたパルスレーザ光が光スイッチング素子２６を透過する際の透過率を、パルスレーザ光毎に調整して、増幅器２００に入射するパルスレーザ光のパルスエネルギーのばらつきを抑制している。

　図７は、レーザ装置５００の効果の説明図である。図７（ａ）は、Ｑスイッチレーザ発振器１００が発振するパルスレーザ光の波形を示している。図７（ｂ）は、光スイッチング素子２６の透過率を示している。図７（ｃ）は、増幅器２００に入力されるパルスレーザ光の波形を示している。図７（ｄ）は、増幅器２００から出力されるパルスレーザ光の波形を示している。

　Ｑスイッチレーザ発振器１００で発振タイミングが一定の周期でなく、パルス周期が変化する場合、Ｑスイッチレーザ発振器１００から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギーは、前回の発振タイミングからの時間間隔が長いほど大きくなる。例えば、前回のパルスレーザ光との間隔の長さは、長い方から順に、パルスレーザ光＃３、パルスレーザ光＃４、パルスレーザ光＃１であり、パルスレーザ光＃１およびパルスレーザ光＃２は同一であるとした場合、Ｑスイッチレーザ発振器１００から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギーは、大きい方から順にパルスレーザ光＃３、パルスレーザ光＃４、パルスレーザ光＃１の順であり、パルスレーザ光＃１およびパルスレーザ光＃２は同一となる。

　また、増幅器２００においては、同一のパルスエネルギーのパルスレーザ光が入力された場合、前回のパルスレーザ光との時間間隔が長いほど、出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギーは大きくなる。このため、パルスレーザ光の時間間隔が長いほど増幅器２００に入射されるパルスレーザ光のパルスエネルギーが小さくなるように、光スイッチング素子２６の透過率をパルスレーザ光の時間間隔が長いほど小さく制御する。図７の例では、増幅器２００に入射されるパルスレーザ光のパルスエネルギーが、小さい方から順に、パルスレーザ光＃３、パルスレーザ光＃４、パルスレーザ光＃１の順であり、パルスレーザ光＃１およびパルスレーザ光＃２は同一となるように、透過率は、小さい方から順に、パルスレーザ光＃３、パルスレーザ光＃４、パルスレーザ光＃１の順であり、パルスレーザ光＃１およびパルスレーザ光＃２は同一とする。これにより、増幅器２００から出射されるパルスレーザ光のパルスエネルギーは均一に近づき、ばらつきが抑制される。

　パルスレーザ光とパルスレーザ光との間の時間間隔は、例えば、パルス波形に基づいて検知し、検知した値を用いて、透過率の制御を行うことができる。フォトディテクタ、フォトチューブなどのパルスレーザ光の光強度の時間依存性を計測することができるセンサの測定電圧に基づいて、パルス波形の特徴的な形状から、そのパルスレーザ光の発生時刻を特定し、パルスレーザ光の間の時間間隔を定義することができる。例えば、パルスのピーク時刻を発生時刻としてもよいし、パルスのピークに対して光強度が予め定められた割合まで立ち上がった時刻を発生時刻としてもよいし、パルスがピークまで立ち上がった後、ピークに対して光強度が予め定められた割合まで低下した時刻を発生時刻としてもよい。

　レーザ装置５００は、Ｑスイッチレーザ発振器１００がパルスレーザ光を発生させる時間間隔の特徴を示すパルス特性時間に基づいて、パルスレーザ光毎に光スイッチング素子２６の透過率を変調させる。パルス特性時間は、例えば、Ｑスイッチレーザ発振器１００が発生させる複数のパルスレーザ光の間の時間間隔、または、Ｑスイッチレーザ発振器１００が発生させる複数のパルスレーザ光の間の時間間隔の移動平均であってよい。レーザ装置５００は、パルス特性時間が示す時間間隔が短いほど透過率を高く、且つ、パルスレーザ光の間のエネルギーの変動が予め定められた値よりも小さくなるように光スイッチング素子２６の透過率を制御する。

　なお、図２に示すように、レーザ装置５００が複数の光スイッチング素子２６，２７を有する場合、レーザ装置５００は、複数の光スイッチング素子２６，２７を合わせた透過率が、上記の条件を満たすように制御する。

　以上説明したように、実施の形態１にかかるレーザ装置５００は、パルスレーザ光を発生させるＱスイッチレーザ発振器１００と、パルスレーザ光を増幅する増幅器２００と、Ｑスイッチレーザ発振器１００と増幅器２００との間の光路上に配置された光スイッチング素子２６と、Ｑスイッチレーザ発振器１００がパルスレーザ光を発生させる時間間隔の特徴を示すパルス特性時間に基づいて、光スイッチング素子２６の透過率を変調させる制御装置３５と、を備える。透過率を変調させるとは、透過率の値を経時的に変化させることを示す。具体的には、実施の形態１において、制御装置３５は、透過率の値を、光スイッチング素子２６に入射するパルスレーザ光毎に変化させる。これにより、Ｑスイッチレーザ発振器１００がパルスレーザ光を発生させる時間間隔が変化し、Ｑスイッチレーザ発振器１００が発生させるパルスレーザ光のパルスエネルギーがパルスレーザ光毎に異なり、増幅器２００の増幅率が変動してしまう場合であっても、増幅後のパルスエネルギーの変動を抑制することが可能である。また、このとき、主信号の他に、二次信号を増幅器に入射することによって増幅器にパルスレーザ光が入射される時間間隔の変化を抑制する方法では、二次信号を取り除いて主信号をレーザ出力として取り出すために生じる投入電力からレーザ出力への変換効率の低下は抑制される。したがって、投入電力からレーザ出力への変換効率の低下を抑制しつつ、パルス周期が変化する場合であっても増幅後のパルスエネルギーの変動を抑制することが可能になる。

　また、制御装置３５は、Ｑスイッチレーザ発振器１００が発生させる複数のパルスレーザ光の間の時間間隔、または、Ｑスイッチレーザ発振器１００が発生させる複数のパルスレーザ光の間の時間間隔の移動平均をパルス特性時間として求め、時間間隔が短いほど光スイッチング素子２６の透過率を高く、且つ、増幅器２００から出射される複数のパルスレーザ光の間のエネルギーの変動が予め定められた値よりも小さくなるように光スイッチング素子２６の透過率を制御する。ここで、増幅器２００から出射される複数のパルスレーザ光の間のエネルギーの変動が予め定められた値よりも小さくなるように、とは、例えば、図７の例では、図７（ｄ）に示すパルスレーザ光＃１～＃４の間のパルスエネルギーの差が予め定められた値よりも小さくなるように制御することを指す。これにより、投入電力からレーザ出力への変換効率の低下を抑制しつつ、パルス周期が変化する場合であっても増幅後のパルスエネルギーの変動を抑制することが可能になる。

　なお、上記では、パルスレーザ光は、ガルバノミラー４０３の位置決めが完了したタイミングで照射されることとしたが、ガルバノミラー４０３の位置決め時間が短すぎる場合はＱスイッチレーザ発振器１００で発振を止めている間に蓄積されるゲインが小さすぎて、増幅器２００から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギーが所望の値よりも小さくなる場合も想定される。この場合、増幅後に必要なパルスエネルギーが得られるまでガルバノミラー４０３を止めておき、必要なパルスエネルギーが得られた時点でパルスレーザ光を照射するという制御を行ってもよい。

実施の形態２．
　実施の形態２では、レーザ装置５００のレーザ出力を電子基板の穴あけ加工機４００に用いるレーザ加工装置５１０の制御フローを説明する。

　図８は、実施の形態２にかかるレーザ加工装置５１０の制御動作を説明するためのフローチャートである。レーザ装置５００の制御装置３５は、まず、穴あけ加工機４００が加工する電子基板の穴あけパターンを示すデータを取得する（ステップＳ１０１）。例えば、穴あけパターンを示すデータは、加工する電子基板の穴の位置情報が含まれていてよい。

　続いて制御装置３５は、取得した穴あけパターンを示すデータから、電子基板の穴あけ経路を計算する（ステップＳ１０２）。その後、制御装置３５は、それぞれの加工穴を加工するためにＱスイッチレーザ発振器１００がパルスレーザ光を発生させる時間間隔であるパルスレーザ光の発振間隔を算出する（ステップＳ１０３）。

　制御装置３５は、パルスレーザ光の発振間隔に応じたパルスレーザ光毎の光スイッチング素子２６の透過率の初期値を算出する（ステップＳ１０４）。制御装置３５は、上記で算出したパルスレーザ光の発振間隔および光スイッチング素子２６の透過率のデータを、例えば制御装置３５内のメモリに保存し、パルスレーザ光毎の光スイッチング素子２６の透過率を設定する（ステップＳ１０５）。

　制御装置３５は、算出したパルスレーザ光の発振間隔と、算出した光スイッチング素子２６の透過率とを用いて、Ｑスイッチレーザ発振器１００および光スイッチング素子２６の制御を行い、Ｑスイッチレーザ発振器１００にレーザ発振を行わせる（ステップＳ１０６）。

　また、制御装置３５は、情報処理装置３６を介して、光センサ５１が取得した、増幅後のパルスレーザ光のパルスエネルギーを取得する（ステップＳ１０７）。なお、ステップＳ１０６でレーザ発振を行う回数は、例えば、電子基板の１枚分の穴の数と同数であってもよいし、電子基板の１枚分を複数回に分けてもよい。ここで発振されるパルスレーザ光は、電子基板には照射されず、未だ穴あけ加工は行わない。

　制御装置３５は、ステップＳ１０７で取得された増幅後の複数のパルスレーザ光のパルスエネルギーのばらつきを示す値が閾値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。パルスエネルギーのばらつきが閾値以下でない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、制御装置３５は、増幅後のパルスレーザ光毎のパルスエネルギーのばらつきから、パルスエネルギーのばらつきが閾値以上となったパルスレーザ光を発振時の光スイッチング素子２６の透過率を補正し（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０５の処理に戻る。したがって、レーザ装置５００は、補正後の透過率を設定し、補正後の透過率を用いて光スイッチング素子２６を制御した状態で、再び、レーザ発振を行わせ、増幅後のパルスエネルギーを取得することになる。

　パルスエネルギーのばらつきが閾値以下である場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、レーザ加工装置５１０は、電子基板の穴あけ加工を開始する（ステップＳ１１０）。このような処理を行うことで、レーザ装置５００は、レーザ発振を行って測定した増幅後のパルスエネルギーのばらつきが閾値以下となるまで、光スイッチング素子２６の透過率の補正を繰返すことになる。

　制御装置３５は、例えば、ＰＩＤ（Proportional　Integral　Differential）制御などを用いて、透過率を補正することができる。また、後述する機械学習により透過率を決定してもよい。

　光スイッチング素子２６の透過率の初期値として設定した値で、パルスエネルギーのばらつきが所定の範囲内に収まっていることが予め分かっている場合、パルスエネルギーの取得やパルスエネルギーのばらつきの補正などの処理は省略して、そのまま加工を実施してもよい。つまり、加工時にはフィードバック制御は不要としてもよい。また、パルスエネルギーの取得やパルスエネルギーのばらつきの補正は、加工を実施しながら行っても、つまり、フィードバック制御であってもよい。

　なお、制御装置３５と情報処理装置３６との機能の分担は一例であって、上記で制御装置３５の機能として記述した処理を情報処理装置３６で行ってもよいし、情報処理装置３６の機能として記述した処理を制御装置３５で行ってもよい。例えば、電子基板の穴あけパターンのデータの取得、電子基板の穴あけ経路の計算、パルスレーザ光の発振間隔の算出、光スイッチング素子２６の透過率の初期値の算出、パルスエネルギーのばらつきを示す値の算出、光スイッチング素子２６の透過率の補正量の算出などを情報処理装置３６で行ってもよい。

　以上説明したように、実施の形態２にかかるレーザ加工方法は、制御装置３５がＱスイッチレーザ発振器１００を制御することによってパルスレーザ光を発生させるステップと、制御装置３５が、パルスレーザ光を透過させる光スイッチング素子２６の透過率を設定するステップと、設定された透過率の光スイッチング素子２６にパルスレーザ光を入射することでパルスレーザ光のパルスエネルギーを変化させるステップと、増幅器２００によってパルスレーザ光を増幅するステップと、ガルバノミラー４０３が増幅後のパルスレーザ光を偏向することによって、パルスレーザ光が加工対象物４０５に照射される位置を調整するステップと、偏向後のパルスレーザ光を集光または転写して加工対象物４０５に照射するステップと、を含み、パルスレーザ光のパルスエネルギーを変化させるステップでは、パルスレーザ光を発生させる時間間隔の特徴を示すパルス特性時間に基づいて、光スイッチング素子２６の透過率を変調させる。

実施の形態３．
　実施の形態２では、パルスレーザ光のパルスエネルギーのばらつきが予め定められた範囲内となるように制御したが、加工した穴の形状のばらつきが予め定められた範囲におさまるように制御してもよい。

　図９は、実施の形態３にかかるレーザ加工装置５１０の制御動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１０１からステップＳ１０６の処理は、図８と同様であるためここでは説明を省略する。

　ステップＳ１０６でレーザ発振させるとレーザ加工装置５１０は、レーザ装置５００が出力するパルスレーザ光を用いて、電子基板の穴あけ加工を開始する（ステップＳ１２１）。穴あけ加工を行った後、レーザ加工装置５１０は、加工後の加工穴の形状を取得する（ステップＳ１２２）。加工穴の形状は、例えば、カメラなどを用いて取得した画像により取得してもよいし、プローブレーザを用いた距離センサで加工面上をスキャンすることにより取得してもよい。パルスレーザ光を発振させる回数は、電子基板の１枚分の穴の数と同数であってもよいし、１枚の電子基板を複数回に分けてもよい。

　制御装置３５は、加工穴の形状のばらつきを示す値を計算し、加工穴の形状のばらつきは予め定められた範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１２３）。

　ここで、加工穴の形状のばらつきは、複数の加工穴のそれぞれの特徴を示す値の変動の幅である。加工穴の特徴を示す値は、複数の加工穴のそれぞれを計測した計測結果を示す値であってもよいし、計測結果から算出した値であってもよい。加工穴の特徴を示す値の一例としては、穴径、穴の縦横比、穴の面積、穴の深さ、穴の底面の凹凸、穴周辺の飛散物の量などを挙げることができる。また、加工穴の形状は、個別の穴の形状について規定するだけでなく、穴の配置、すなわち、穴がどの位置に、いくつ配置されるかなどについても、加工プログラム、指令などに記述されていてもよい。また、複数の加工穴の間の相互の位置関係について規定してもよい。

　加工穴の形状のばらつきが予め定められた範囲内でない場合（ステップＳ１２３：Ｎｏ）、制御装置３５は、加工穴の形状のばらつきから、光スイッチング素子２６の透過率を補正し（ステップＳ１２４）、ステップＳ１０５の処理に戻る。ここで、透過率は、各パルスレーザ光に対応して設定されるが、補正対象となる透過率は、加工穴の形状を示す値の基準値からの差が予め定められた範囲内でない加工穴を加工するパルスレーザ光に対応する透過率である。

　加工穴の形状のばらつきが予め定められた範囲内である場合（ステップＳ１２３：Ｙｅｓ）、設定された透過率で電子基板の穴あけ加工を実施する（ステップＳ１２５）。穴あけ加工の実施に使用する透過率が決定するまでの間は、調整用の電子基板サンプルが用いられてもよい。

　制御装置３５は、例えば、ＰＩＤ制御などを用いて、透過率を補正することができる。また、後述する機械学習により透過率を決定してもよい。

　なお、実施の形態３においても、制御装置３５と情報処理装置３６との機能の分担は一例であって、上記で制御装置３５の機能として記述した処理を情報処理装置３６で行ってもよいし、情報処理装置３６の機能として記述した処理を制御装置３５で行ってもよい。例えば、電子基板の穴あけパターンのデータの取得、電子基板の穴あけ経路の計算、パルスレーザ光の発振間隔の算出、光スイッチング素子２６の透過率の初期値の算出、加工穴形状の取得、加工穴形状のばらつきを示す値の算出、光スイッチング素子２６の透過率の補正量の算出などを情報処理装置３６で行ってもよい。

　以上説明したように、実施の形態３にかかるレーザ加工装置５１０は、レーザ装置５００と、増幅器２００から出力されたパルスレーザ光を偏向する偏向素子であるガルバノミラー４０３と、ガルバノミラー４０３からのパルスレーザ光を集光または転写して加工対象物４０５に照射する対物光学系であるレンズ４０４と、加工対象物４０５を移動させる移動機構とを有する。制御装置３５は、パルスレーザ光によって加工対象物４０５に穴あけ加工を行うときの加工経路上に含まれる加工穴の特性を示す加工穴特性値に応じて透過率を制御し、加工穴の間隔が短いほど透過率を高く、且つ、複数の加工穴の形状のばらつきを示す値が予め定められた値よりも小さくなるように、透過率を制御する。レーザ装置５００が穴あけ加工に用いられる場合には、加工穴の間隔が長いほど、パルス特性時間も長くなるため、加工穴特性値に応じて透過率を制御することによっても、パルス特性時間に基づく透過率の制御を行うことができ、さらに、加工穴の形状を均質化することができる。

　なお、加工穴特性値は、加工経路の上の複数の加工穴の間隔、または、複数の加工穴の間隔の移動平均を示す値である。

実施の形態４．
　実施の形態２，３では、電子基板の穴あけパターンが予め分かっている場合を示したが、電子基板の穴数が非常に多い場合、それぞれの穴に対する透過率をデータとして保存しておく必要があり、メモリリソースが圧迫される。また、パルスレーザ光の発振タイミングも予め決めておく必要がある。

　実施の形態４では、電子基板の穴あけパターンやパルスレーザ光の発振タイミングが予め分かっていない場合でも適用することができる制御方法を示す。

　図１０は、実施の形態４にかかる学習装置６０の構成を示す図である。学習装置６０は、レーザ装置５００に関する機械学習を行う。学習装置６０は、学習に使用するデータである学習用データを取得する学習用データ取得部６１と、学習用データを用いて、光スイッチング素子２６の透過率を推論するための学習済モデルを生成するモデル生成部６２とを有する。モデル生成部６２は、生成した学習済モデルを学習済モデル記憶部７０に記憶させる。

　学習用データ取得部６１は、レーザ装置５００がパルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報とパルスレーザ光の増幅後のパルスエネルギーとを含む状態量と、光スイッチング素子２６の透過率と、を学習用データとして取得する。間隔情報は、パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す情報であれば、どのような情報であってもよい。間隔情報は、例えば、上述のパルス特性時間と、Ｑスイッチレーザ発振器１００の発生させるパルスレーザ光のエネルギーと、Ｑスイッチレーザ発振器１００の発生させるパルスレーザ光の波形と、増幅器２００による増幅後のパルスレーザ光の波形と、Ｑスイッチレーザ発振器１００および増幅器２００の駆動電流または放電電流と、のうち少なくとも１つを含む情報である。学習装置６０は、例えば、パルスレーザ光を発生させる時間間隔と、光スイッチング素子２６の透過率とを、様々な値に変化させたときの増幅後のパルスレーザ光のパルスエネルギーを取得し、そのときの間隔情報と増幅後のパルスエネルギーとを含む状態量と、設定した透過率と、を学習用データとして取得する。

　なお、レーザ装置５００が、レーザ媒質が気体であるガスレーザの場合、学習用データ取得部６１が取得する状態量は、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の冷却水温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００のガス温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００のガス圧と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の連続放電時間と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の電極温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の光学部品交換時からの総放電時間と、のうち少なくとも１つをさらに含んでもよい。

　モデル生成部６２は、学習用データ取得部６１から出力される間隔情報およびレーザ装置５００が発生させるパルスレーザ光の増幅後のパルスエネルギーを含む状態量と、光スイッチング素子２６の透過率との組み合わせに基づいて作成される学習用データに基づいて、光スイッチング素子２６の透過率を学習する。具体的には、モデル生成部６２は、レーザ装置５００の状態量から増幅後のパルスエネルギーが目標値となる光スイッチング素子２６の透過率を推論するための学習済モデルを生成する。ここで、学習用データは、状態量と光スイッチング素子２６の透過率とを互いに関連付けたデータである。

　モデル生成部６２が用いる学習アルゴリズムは教師あり学習、教師なし学習、強化学習等の公知のアルゴリズムを用いることができる。一例として、ニューラルネットワークを適用した場合について説明する。

　モデル生成部６２は、例えば、ニューラルネットワークモデルに従って、いわゆる教師あり学習により、光スイッチング素子２６の透過率を学習する。ここで、教師あり学習とは、入力と結果（ラベル）とのデータの組を学習装置６０に与えることで、それらの学習用データにある特徴を学習し、入力から結果を推論する手法をいう。

　ニューラルネットワークは、複数のニューロンからなる入力層、複数のニューロンからなる隠れ層である中間層、および複数のニューロンからなる出力層で構成される。中間層は、１層であってもよいし、２層以上であってもよい。

　図１１は、３層のニューラルネットワークの一例を示す図である。例えば、図１１に示すような３層のニューラルネットワークであれば、複数の入力が入力層（Ｘ１‐Ｘ３）に入力されると、その値に重みＷ１（ｗ１１‐ｗ１６）を掛けて中間層（Ｙ１‐Ｙ２）に入力され、その結果にさらに重みＷ２（ｗ２１‐ｗ２６）を掛けて出力層（Ｚ１‐Ｚ３）から出力される。この出力結果は、重みＷ１および重みＷ２の値によって変わる。

　実施の形態４において、ニューラルネットワークは、学習用データ取得部６１によって取得される状態量および透過率の組合せに基づいて作成される学習用データに従って、いわゆる教師あり学習により、透過率を学習する。

　すなわち、ニューラルネットワークは、入力層に増幅後のパルスエネルギーの目標値を含む状態量を入力して出力層から出力された結果が、増幅後のパルスエネルギーが目標値となるような光スイッチング素子２６の透過率に近づくように重みＷ１および重みＷ２を調整することで学習する。

　モデル生成部６２は、以上のような学習を実行することで学習済モデルを生成し、学習済モデル記憶部７０に出力する。

　学習済モデル記憶部７０は、モデル生成部６２から出力された学習済モデルを記憶する。

　次に、図１２を用いて、学習装置６０が学習する処理について説明する。図１２は、学習装置６０の学習処理を説明するためのフローチャートである。

　学習用データ取得部６１は、状態量および透過率を含む学習用データを取得する（ステップＳ２０１）。なお、ここでは状態量と透過率とを同時に取得するものとしたが、状態量および透過率を関連付けて入力できればよく、状態量と透過率とをそれぞれ別のタイミングで取得してもよい。

　モデル生成部６２は、学習用データ取得部６１によって取得される状態量および透過率の組合せに基づいて作成される学習用データに従って、いわゆる教師あり学習により、増幅後のパルスエネルギーが目標値となるような透過率を学習する学習処理を行うことによって、学習済モデルを生成する（ステップＳ２０２）。

　学習済モデル記憶部７０は、モデル生成部６２が生成した学習済モデルを記憶する（ステップＳ２０３）。

　図１３は、レーザ装置５００に関する推論装置８０の構成図である。推論装置８０は、推論用データ取得部８１と、推論部８２とを備える。

　推論用データ取得部８１は状態量を推論用データとして取得する。状態量は、上述の間隔情報と、増幅後のパルスエネルギーの目標値とを含む。なお、レーザ装置５００が、レーザ媒質が気体であるガスレーザの場合、推論用データ取得部８１が取得する状態量は、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の冷却水温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００のガス温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００のガス圧と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の連続放電時間と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の電極温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の光学部品交換時からの総放電時間と、のうち少なくとも１つをさらに含んでもよい。

　推論部８２は、学習済モデルを利用して得られる透過率を推論する。すなわち、推論部８２は、学習済モデル記憶部７０に記憶された学習済モデルに推論用データ取得部８１で取得した推論用データを入力することで、状態量から推論される、増幅後のパルスエネルギーが目標値となるような透過率を出力することができる。

　なお、推論装置８０が用いる学習済モデルは、推論装置８０の推論対象であるレーザ装置５００から取得した学習用データで学習した学習済モデルであってもよいし、推論装置８０の推論対象であるレーザ装置５００とは異なる他のレーザ装置５００等の外部から学習済モデルを取得して用いてもよい。

　次に、図１４を用いて、推論装置８０を使って透過率を得るための処理を説明する。図１４は、推論装置８０を使って透過率を得るための処理を説明するためのフローチャートである。

　推論用データ取得部８１は、推論用データを取得する（ステップＳ３０１）。

　推論部８２は学習済モデル記憶部７０に記憶された学習済モデルに状態量を入力し（ステップＳ３０２）、透過率の推論結果をレーザ装置５００に出力する（ステップＳ３０３）。

　レーザ装置５００は、出力された透過率の推定結果を用いて、光スイッチング素子２６を制御する（ステップＳ３０４）。

　例えば、図３に示したような穴あけ加工機４００において、電子基板の穴あけ加工を実施する際、制御装置３５は、ガルバノミラー４０３の位置決めが終わってからパルスレーザ光が加工対象物４０５に照射されるように、Ｑスイッチレーザ発振器１００にパルスレーザ光の出力指令を出す。または、制御装置３５は、指令信号の遅延による時間ロスを低減するために、ガルバノミラー４０３の位置決め時刻を予想して、位置決めが終わった直後にパルスレーザ光が加工対象物４０５に照射されるように、ガルバノミラー４０３の位置決めが終わる前にＱスイッチレーザ発振器１００にパルスレーザ光の出力指令を出す。いずれにしても、パルスレーザ光の発生時刻は、ガルバノミラー４０３の位置決め時間に依存している。このとき、上記の学習装置６０で得られた学習済モデルを用いることで、推論装置８０は、パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報および増幅後のパルスエネルギーの目標値を含む状態量から、光スイッチング素子２６の透過率を決定することができる。したがって、学習済モデルを用いることで、パルスレーザ光の発生間隔が予め決まっていない場合であっても、パルスレーザ光毎に、光スイッチング素子２６の透過率を決定することができ、増幅後のパルスエネルギーを制御することができる。

　なお、本実施の形態では、モデル生成部６２が用いる学習アルゴリズムに教師あり学習を適用した場合について説明したが、これに限られるものではない。学習アルゴリズムについては、教師あり学習以外にも、強化学習、教師なし学習、又は半教師あり学習等を適用することも可能である。

　また、モデル生成部６２は、複数のレーザ装置５００に対して作成される学習用データに従って、透過率を学習するようにしてもよい。なお、モデル生成部６２は、同一のエリアで使用される複数のレーザ装置５００から学習用データを取得してもよいし、異なるエリアで独立して動作する複数のレーザ装置５００から収集される学習用データを利用して透過率を学習してもよい。また、学習用データを収集するレーザ装置５００を途中で対象に追加したり、対象から除去することも可能である。さらに、あるレーザ装置５００に関して透過率を学習した学習装置６０を、これとは別のレーザ装置５００に適用し、当該別のレーザ装置５００に関して透過率を再学習して更新するようにしてもよい。

　また、モデル生成部６２に用いられる学習アルゴリズムとしては、特徴量そのものの抽出を学習する、深層学習（Deep　Learning）を用いることもでき、他の公知の方法、例えば遺伝的プログラミング、機能論理プログラミング、サポートベクターマシンなどに従って機械学習を実行してもよい。

　なお、学習装置６０および推論装置８０は、レーザ装置５００の有する光スイッチング素子２６の透過率を学習するために使用されるが、例えば、ネットワークを介してレーザ装置５００に接続され、このレーザ装置５００とは別個の装置であってもよい。また、学習装置６０および推論装置８０は、レーザ装置５００またはレーザ加工装置５１０に内蔵されていてもよい。例えば、学習装置６０および推論装置８０の少なくとも一方が制御装置３５または情報処理装置３６の機能の一部であってもよい。さらに、学習装置６０および推論装置８０は、クラウドサーバ上に存在していてもよい。

　また、上記では光スイッチング素子２６の透過率を制御することによって増幅後のパルスエネルギーを安定化していたが、光スイッチング素子２６の透過率とともに放電駆動電流または放電電力を制御することによって、増幅後のパルスエネルギーを安定化してもよい。

　また、実施の形態１に示したように、ガルバノミラー４０３の位置決め時間が短すぎて、増幅器２００から出力されるパルスエネルギーが所望の値よりも小さくなる場合は、増幅後に必要なパルスエネルギーが得られるまでガルバノミラー４０３を止めておき、必要なパルスエネルギーが得られた時点でパルスレーザ光を照射するといった制御を行ってもよい。

　例えば、ＣＯ２レーザでは、ガス温度、ガス圧によって発振効率が変化する。このためガス温度、ガス圧によるパルスエネルギーの変化や、光スイッチング素子２６の透過率を補正するために、これらのパラメータを機械学習の状態量として用いてもよい。また、連続的に放電を行うとレーザガスの劣化によりパルスエネルギーが低下する場合もある。このため、レーザ装置５００の連続放電時間を機械学習の状態量として用いることで、光スイッチング素子２６の透過率、パルスエネルギーとの依存性を算出し、光スイッチング素子２６の透過率またはパルスエネルギーの補正に利用してもよい。さらに、光学部品交換時からの総放電時間は、光学部品の劣化状態の指標となる。光学部品が劣化すると、その反射率や透過率の低下によりパルスエネルギーが変化する場合がある。このため、光学部品交換時からの総放電時間を、機械学習の状態量として用いてもよい。

　以上説明したように、実施の形態４にかかるレーザ装置５００は、学習装置６０をさらに備えることができる。学習装置６０は、レーザ装置５００がパルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報とパルスレーザ光の増幅後のパルスエネルギーとを含む状態量と、光スイッチング素子２６の透過率と、を含む学習用データを取得する学習用データ取得部６１と、学習用データを用いて、状態量から、増幅後のパルスエネルギーが目標値となる光スイッチング素子２６の透過率を推論するための学習済モデルを生成するモデル生成部６２と、を有する。

　また、実施の形態４にかかるレーザ装置５００は、推論装置８０をさらに備えることができる。推論装置８０は、パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報と、パルスレーザ光の増幅後のパルスエネルギーの目標値とを含む状態量を取得する推論用データ取得部８１と、状態量から増幅後のパルスエネルギーが目標値となる光スイッチング素子２６の透過率を推論するための学習済モデルを用いて、推論用データ取得部８１で取得した状態量から透過率を推論する推論部８２と、を有する。制御装置３５は、推論装置８０が推論した透過率を用いて、光スイッチング素子２６を制御する。

　なお、学習装置６０および推論装置８０のそれぞれが用いる間隔情報は、例えば、Ｑスイッチレーザ発振器１００の発生させるパルスレーザ光のパルス特性時間と、Ｑスイッチレーザ発振器１００の発生させるパルスレーザ光のエネルギーと、Ｑスイッチレーザ発振器１００の発生させるパルスレーザ光の波形と、増幅器２００による増幅後のパルスレーザ光の波形と、Ｑスイッチレーザ発振器１００および増幅器２００の駆動電流または放電電力と、のうち少なくとも１つを含む情報であってもよい。

　また、レーザ装置５００がガスレーザである場合、学習装置６０および推論装置８０のそれぞれが用いる状態量は、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の冷却水温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００のガス温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００のガス圧と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の連続放電時間と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の電極温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の光学部品交換時からの総放電時間と、のうち少なくとも１つをさらに含む情報であってもよい。

　また、この学習装置６０および推論装置８０は、レーザ装置５００とは別体の装置であってもよい。レーザ装置５００とは別体の装置である学習装置６０および推論装置８０の少なくとも１つを備えるレーザ加工システムを構成することもできる。

実施の形態５．
　実施の形態４では、増幅後のパルスエネルギーが目標値となるような光スイッチング素子２６の透過率を学習することとしたが、レーザ装置５００の出力するパルスレーザ光が電子基板の穴あけ加工に用いられる際には、加工形状が安定していることがより望ましい。

　このため、実施の形態５では、加工後の加工穴の形状が目標形状となるような透過率を学習する方法について説明する。

　図１５は、実施の形態５にかかる学習装置６０ａの構成を示す図である。学習装置６０ａは、例えば、図３に示すようなレーザ加工装置５１０に関する機械学習を行う。学習装置６０ａは、学習に使用するデータである学習用データを取得する学習用データ取得部６１ａと、学習用データを用いて、光スイッチング素子２６の透過率を推論するための学習済モデルを生成するモデル生成部６２ａとを有する。モデル生成部６２ａは、生成した学習済モデルを学習済モデル記憶部７０ａに記憶させる。

　学習用データ取得部６１ａは、レーザ加工装置５１０のレーザ装置５００がパルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報とレーザ加工装置５１０による加工後の加工穴の形状を示す形状情報とを含む状態量と、光スイッチング素子２６の透過率と、を学習用データとして取得する。間隔情報は、パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す情報であれば、どのような情報であってもよい。間隔情報は、例えば、上述のパルス特性時間と、Ｑスイッチレーザ発振器１００の発生させるパルスレーザ光のエネルギーと、Ｑスイッチレーザ発振器１００の発生させるパルスレーザ光の波形と、増幅器２００による増幅後のパルスレーザ光の波形と、Ｑスイッチレーザ発振器１００および増幅器２００の駆動電流または放電電流と、のうち少なくとも１つを含む情報である。学習装置６０ａは、例えば、パルスレーザ光を発生させる時間間隔と、光スイッチング素子２６の透過率とを、様々な値に変化させたときに加工された加工穴の形状を示す形状情報を取得し、そのときの間隔情報と形状情報を含む状態量と、設定した透過率と、を学習用データとして取得する。

　なお、レーザ装置５００が、レーザ媒質が気体であるガスレーザの場合、学習用データ取得部６１ａが取得する状態量は、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の冷却水温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００のガス温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００のガス圧と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の連続放電時間と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の電極温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の光学部品交換時からの総放電時間と、のうち少なくとも１つをさらに含んでもよい。

　モデル生成部６２ａは、学習用データ取得部６１ａから出力される間隔情報およびレーザ加工装置５１０により加工された加工穴の形状を示す形状情報を含む状態量と、光スイッチング素子２６の透過率との組み合わせに基づいて作成される学習用データに基づいて、光スイッチング素子２６の透過率を学習する。具体的には、モデル生成部６２ａは、レーザ加工装置５１０の状態量から加工後の加工穴の形状が所望の形状となる光スイッチング素子２６の透過率を推論するための学習済モデルを生成する。ここで、学習用データは、状態量と光スイッチング素子２６の透過率とを互いに関連付けたデータである。

　モデル生成部６２ａが用いる学習アルゴリズムは教師あり学習、教師なし学習、強化学習等の公知のアルゴリズムを用いることができる。一例として、ニューラルネットワークを適用した場合について説明する。

　モデル生成部６２ａは、例えば、ニューラルネットワークモデルに従って、いわゆる教師あり学習により、光スイッチング素子２６の透過率を学習する。ここで、教師あり学習とは、入力と結果（ラベル）のデータの組を学習装置６０ａに与えることで、それらの学習用データにある特徴を学習し、入力から結果を推論する手法をいう。

　ニューラルネットワークは、複数のニューロンからなる入力層、複数のニューロンからなる隠れ層である中間層、および複数のニューロンからなる出力層で構成される。中間層は、１層であってもよいし、２層以上であってもよい。実施の形態４と同様に、図１１に示すようなニューラルネットワークを用いることができる。

　実施の形態５において、ニューラルネットワークは、学習用データ取得部６１ａによって取得される状態量および透過率の組合せに基づいて作成される学習用データに従って、いわゆる教師あり学習により、加工穴の形状が所望の形状となるような透過率を学習する。

　モデル生成部６２ａは、以上のような学習を実行することで学習済モデルを生成し、学習済モデル記憶部７０ａに出力する。

　学習済モデル記憶部７０ａは、モデル生成部６２ａから出力された学習済モデルを記憶する。

　学習装置６０ａが学習する処理の流れは、実施の形態４にかかる学習装置６０と同様であるため、ここでは説明を省略する。

　図１６は、レーザ加工装置５１０に関する推論装置８０ａの構成図である。推論装置８０ａは、推論用データ取得部８１ａと、推論部８２ａとを備える。

　推論用データ取得部８１ａは状態量を推論用データとして取得する。状態量は、上述の間隔情報と、加工後の加工穴の目標形状とを含む。なお、レーザ装置５００が、レーザ媒質が気体であるガスレーザの場合、推論用データ取得部８１ａが取得する状態量は、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の冷却水温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００のガス温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００のガス圧と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の連続放電時間と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の電極温度と、Ｑスイッチレーザ発振器１００または増幅器２００の光学部品交換時からの総放電時間と、のうち少なくとも１つをさらに含んでもよい。

　推論部８２ａは、学習済モデルを利用して得られる透過率を推論する。すなわち、推論部８２ａは、学習済モデル記憶部７０ａに記憶された学習済モデルに推論用データ取得部８１ａで取得した推論用データを入力することで、状態量から推論される、加工穴の形状が目標形状となるような透過率を出力することができる。

　なお、推論装置８０ａが用いる学習済モデルは、推論装置８０ａの推論対象であるレーザ装置５００から取得した学習用データで学習した学習済モデルであってもよいし、推論装置８０ａの推論対象であるレーザ装置５００とは異なる他のレーザ装置５００等の外部から学習済モデルを取得して用いてもよい。

　推論装置８０ａの推論動作の流れは、実施の形態４にかかる推論装置８０と同様であるため、ここでは説明を省略する。

　例えば、図３に示したような穴あけ加工機４００において、電子基板の穴あけ加工を実施する際、制御装置３５は、ガルバノミラー４０３の位置決めが終わってからパルスレーザ光が加工対象物４０５に照射されるように、Ｑスイッチレーザ発振器１００にパルスレーザ光の出力指令を出す。または、制御装置３５は、指令信号の遅延による時間ロスを低減するために、ガルバノミラー４０３の位置決め時刻を予想して、位置決めが終わった直後にパルスレーザ光が加工対象物４０５に照射されるように、ガルバノミラー４０３の位置決めが終わる前にＱスイッチレーザ発振器１００にパルスレーザ光の出力指令を出す。いずれにしても、パルスレーザ光の発生時刻は、ガルバノミラー４０３の位置決め時間に依存している。このとき、上記の学習装置６０ａで得られた学習済モデルを用いることで、推論装置８０ａは、パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報および加工穴の目標形状を含む状態量から、光スイッチング素子２６の透過率を決定することができる。したがって、学習済モデルを用いることで、パルスレーザ光の発生間隔が予め決まっていない場合であっても、パルスレーザ光毎に、光スイッチング素子２６の透過率を決定することができ、増幅後のパルスエネルギーを制御することができる。

　なお、本実施の形態では、モデル生成部６２ａが用いる学習アルゴリズムに教師あり学習を適用した場合について説明したが、これに限られるものではない。学習アルゴリズムについては、教師あり学習以外にも、強化学習、教師なし学習、又は半教師あり学習等を適用することも可能である。

　また、モデル生成部６２ａは、複数のレーザ装置５００に対して作成される学習用データに従って、透過率を学習するようにしてもよい。なお、モデル生成部６２ａは、同一のエリアで使用される複数のレーザ装置５００から学習用データを取得してもよいし、異なるエリアで独立して動作する複数のレーザ装置５００から収集される学習用データを利用して透過率を学習してもよい。また、学習用データを収集するレーザ装置５００を途中で対象に追加したり、対象から除去することも可能である。さらに、あるレーザ装置５００に関して透過率を学習した学習装置６０ａを、これとは別のレーザ装置５００に適用し、当該別のレーザ装置５００に関して透過率を再学習して更新するようにしてもよい。

　また、モデル生成部６２ａに用いられる学習アルゴリズムとしては、特徴量そのものの抽出を学習する、深層学習を用いることもでき、他の公知の方法、例えば遺伝的プログラミング、機能論理プログラミング、サポートベクターマシンなどに従って機械学習を実行してもよい。

　なお、学習装置６０ａおよび推論装置８０ａは、レーザ装置５００の有する光スイッチング素子２６の透過率を学習するために使用されるが、例えば、ネットワークを介してレーザ装置５００に接続され、このレーザ装置５００とは別個の装置であってもよい。また、学習装置６０ａおよび推論装置８０ａは、レーザ装置５００に内蔵されていてもよい。さらに、学習装置６０ａおよび推論装置８０ａは、クラウドサーバ上に存在していてもよい。

　以上説明したように、実施の形態５にかかる学習装置６０ａは、レーザ加工装置５１０のレーザ装置５００が有する光スイッチング素子２６の透過率を学習する学習装置６０ａであって、パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報とパルスレーザ光を用いて加工した加工穴の形状を示す形状情報とを含む状態量と、光スイッチング素子２６の透過率と、を含む学習用データを取得する学習用データ取得部６１ａと、学習用データを用いて、状態量から、加工穴の形状が目標形状となる光スイッチング素子の透過率を推論するための学習済モデルを生成するモデル生成部６２ａと、を有する。このような構成を有することによって、加工後の加工穴の形状を均質化するような透過率と状態量との関係を学習することが可能になる。

　また、実施の形態５にかかる推論装置８０ａは、レーザ加工装置５１０のレーザ装置５００が有する光スイッチング素子２６の透過率を推論する推論装置８０ａであって、パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報を含む状態量と、パルスレーザ光を用いて加工する加工穴の目標形状を示す形状情報とを取得する推論用データ取得部８１ａと、状態量および形状情報から光スイッチング素子の透過率を推論するための学習済モデルを用いて、推論用データ取得部８１ａで取得した状態量および目標形状から透過率を推論する推論部８２ａと、を有する。このような推論装置８０ａを用いることによって、加工後の加工穴の形状を均質化するような透過率を推論することが可能になる。

　学習装置６０ａおよび推論装置８０ａについても、レーザ装置５００またはレーザ加工装置５１０に内蔵されていてもよいし、レーザ装置５００およびレーザ加工装置５１０とは別体の装置であってもよい。また、学習装置６０ａおよび推論装置８０ａの少なくとも１つを備えるレーザ加工システムを構成することもできる。

実施の形態６．
　実施の形態１では、パルスレーザ光毎に光スイッチング素子２６の透過率を決定しており、ひとつひとつのパルスレーザ光発生時の透過率は一定としていた。

　しかしながら、Ｑスイッチレーザ発振器１００でパルス間隔が異なるパルスレーザ光を発生させたときパルス波形は、相似形ではない場合がある。図１７は、パルス間隔が異なるパルスレーザ光の波形の一例を示す図である。

　図１７（ａ）は、Ｑスイッチレーザ発振器１００が発振するパルスレーザ光の波形を示している。図１７（ｂ）は、光スイッチング素子２６の透過率を示している。図１７（ｃ）は、増幅器２００に入力されるパルスレーザ光の波形を示している。図１７（ｄ）は、増幅器２００から出力されるパルスレーザ光の波形を示している。

　図１７（ａ）に示すように、Ｑスイッチレーザ発振器１００が出力するパルスレーザ光の波形は、パルス間隔が異なるパルスレーザ光を発生させたとき、相似形ではなく、パルス先頭部分のピーク値と、パルス後方部分の定常値との強度比率が異なっている場合がある。例えば、パルスレーザ光＃２のピーク値ｐ２と、パルスレーザ光＃３のピーク値ｐ３とは大きく異なっているのに対して、パルスレーザ光＃２の定常値ｃ２と、パルスレーザ光＃３の定常値ｃ３とはほぼ同じ値となっている。このような場合、実施の形態１と同様の方法で、図１７（ｂ）に示すように、パルスレーザ光毎に一定の透過率とする制御を行うと、図１７（ｄ）に示すように、増幅後のパルスレーザ光は、パルスエネルギーは等しくても、波形が異なったものになる。ここで、図１７（ｃ）は、増幅器２００に入射するレーザパルス光の波形である。

　このように、Ｑスイッチレーザ発振器１００が発生させる複数のパルスレーザ光の波形が相似形とならない場合、図１８に示すように、光スイッチング素子２６の透過率を、ひとつのパルス時間内で変化させることにより、パルスエネルギーだけでなく波形も均質化することができる。

　図１８は、透過率をパルス時間内で経時変化させる例の説明図である。図１８（ａ）は、Ｑスイッチレーザ発振器１００が発振するパルスレーザ光の波形を示している。図１８（ｂ）は、光スイッチング素子２６の透過率を示している。図１８（ｃ）は、増幅器２００に入力されるパルスレーザ光の波形を示している。図１８（ｄ）は、増幅器２００から出力されるパルスレーザ光の波形を示している。

　なお、このような透過率の設定を機械学習を用いて行う場合、状態量として、Ｑスイッチレーザ発振器１００がパルスレーザ光を発生させるタイミングと、パルスレーザ光のパルスエネルギー、パルス先頭部分のパルスピーク値、および、パルス後方部分のパルス定常値の少なくとも１つと、のうち少なくとも１つをさらに含んでもよい。また、学習結果である透過率は、パルスレーザ光毎に一定の値ではなく、１つのパルスレーザ光を透過させる間に経時変化する値とすればよい。

　以上説明したように、実施の形態６にかかるレーザ装置５００は、１つのパルスレーザ光が光スイッチング素子２６を透過する間に透過率を経時変化させる。これにより、増幅後のレーザパルス光の波形を均質化することが可能になる。また、機械学習を用いて透過率を設定する場合、学習装置６０，６０ａのモデル生成部６２，６２ａは、状態量から、１つのパルスレーザ光が光スイッチング素子２６を透過する間に経時変化する透過率を推論するための学習済モデルを生成することもできる。

実施の形態７．
　パルスレーザ光を発生させる間隔が短い場合、１つ前までのパルスレーザ光の間隔だけでなく、複数のレーザパルス光の履歴が影響する場合がある。この場合、実施の形態４から６に示す状態量に含まれる間隔情報は、対象のパルスレーザ光と１つ前のパルスレーザ光との間の時間間隔だけでなく、一定時間に含まれる複数のパルスレーザ光についての複数の時間間隔を示す情報としてもよい。

　図１９は、実施の形態７にかかる透過率の制御についての説明図である。図１９（ａ）は、Ｑスイッチレーザ発振器１００が発振するパルスレーザ光の波形を示している。図１９（ｂ）は、光スイッチング素子２６の透過率を示している。図１９（ｃ）は、増幅器２００に入力されるパルスレーザ光の波形を示している。図１９（ｄ）は、増幅器２００から出力されるパルスレーザ光の波形を示している。

　図１９（ａ）に示すように、パルスレーザ光＃１～＃６が一定時間間隔で発振される場合であっても、時間間隔が短い場合、各パルスレーザ光＃１～＃６が、直前のパルスレーザ光の影響だけでなく、複数のパルスレーザ光の影響を受ける場合がある。この場合、パルスレーザ光＃１～＃６のように一定の間隔で発振されていても、影響を受ける期間長をＴＬとした場合、パルスレーザ光＃１では、パルスレーザ光＃１の発生時刻以前のＴＬの期間に１つのパルスレーザ光を含むのに対して、パルスレーザ光＃３ではパルスレーザ光＃３の発生時刻以前のＴＬの期間に２つのパルスレーザ光＃１～＃２を含む。また、パルスレーザ光＃４では、パルスレーザ光＃４の発生時刻以前のＴＬの期間に３つのパルスレーザ光＃１～＃３を含む。パルスレーザ光＃５，＃６についてもパルスレーザ光＃４と同様に、各パルスレーザ光の発生時刻以前のＴＬの期間に３つのパルスレーザ光を含む。したがって、パルスレーザ光＃１～＃４ではパルスエネルギーが変化し、パルスレーザ光＃４～＃６ではパルスエネルギーは一定である。この場合、パルスレーザ光が影響を受けるＴＬの期間内のパルスレーザ光の間の時間間隔の合計値つまり移動平均値に基づいて、図１９（ｂ）に示すように透過率を制御すると、図１９（ｄ）に示すように、増幅後のパルスエネルギーのばらつきを抑制することができる。

　なお、ＴＬの値はパルス出力等の条件によって異なるため、実施の形態４，５で示したように、機械学習を用いる場合には、ＴＬの値も変化させて様々な条件でデータを取得し、ＴＬの値を状態量に含めて機械学習を行い、最適な範囲を得てもよい。

実施の形態８．
　パルスレーザ光を発生させる間隔が十分に長い場合、放電電力を変化させてもよい。例えば、レーザ装置５００が三軸直交型ＣＯ２レーザである場合、放電開始から利得が立ち上がるまで一定の時間がかかる。

　図２０は、実施の形態８にかかるレーザ装置５００の電極１１間の部分構成を示す図である。簡単のため、図２０では電極１１の部分のみを示しており、電極１２については示していない。

　図２０は、図２に示すレーザ装置５００の電極１１間の放電空間を光軸方向から見た図である。図２０において、Ｖｇはガス流速、Ｄｗｄは、ガス流方向１３の電極１１の電極幅である。

　図２１は、図２０に示す構成のレーザ装置５００の電極１１間の定常状態の利得分布を示す図である。放電開始から定常状態の利得分布になるまでに電極１１の幅方向であるガス流方向１３において、電極１１の端から端までレーザガスが流れる分だけの時間がかかる。つまり、放電開始から利得分布が定常状態になるまでの時間をτとすると、τ＝Ｄｗｄ／Ｖｇとなる。例えば、ガス流速Ｖｇ＝８０ｍ／ｓ、電極幅Ｄｗｄ＝４０ｍｍの場合、τ＝０．５ｍｓｅｃとなる。つまり、パルスレーザ光を発生させる時間間隔が上記のτよりも長い場合、電力消費を抑制するために放電を止めて、次のパルスレーザ光を発生させる時刻のτだけ前に放電を開始するようにしてもよい。また、パルスレーザ光を発生させる時間間隔が上記τよりも短い場合でも、パルスエネルギーが大きすぎるときは放電電力を落とすような制御をしてもよい。このようにすると、パルス周波数が低い場合でもエネルギー効率をよくすることができる。また、τよりも長い時間は、前のパルスレーザ光の影響を受けないため、実施の形態７で説明したＴＬの値をτとしてもよい。

　以上説明したように、実施の形態８にかかるレーザ装置５００では、パルス特性時間は、Ｑスイッチレーザ発振器１００の有する放電電極である電極１１，１２のレーザガスが流れる方向の長さである放電電極の電極幅Ｄｗｄをガス流速Ｖｇで除算した値以下である。これにより、増幅器２００から出力するパルスレーザ光のパルスエネルギーを安定化させることができ、このレーザ装置５００を用いて行う加工の加工形状を均質化させることができる。

実施の形態９．
　図２２は、実施の形態９にかかるレーザ装置５００ａの内部構成を示す図である。レーザ装置５００ａは、共振器を構成する部分の構成の一部がレーザ装置５００と異なる。具体的には、レーザ装置５００ａでは、全反射ミラー２１の代わりに全反射ミラー５４を有し、全反射ミラー５４は、互いに法線が直交する２つの平面ミラーを組み合わせたものである。このとき、２つの法線は電極面と平行、つまりＸＺ平面と平行である。したがって、全反射ミラー５４は、ＸＺ平面方向の再帰反射ミラーとなる。

　図２２に示すレーザ装置５００ａの電極１１間の放電空間を光軸方向から見ると、図２０に示す状態と同様になる。また、図２３は、レーザ装置５００ａの電極１１間の定常状態の温度分布を示す図である。

　レーザガスが、ガス流の上流側つまりＸ軸のプラス方向から下流側つまりＸ軸のマイナス方向に向けて流れる間、連続的に放電によって電力が投入される。このため、ガス流方向１３に温度分布が生じ、上流側よりも下流側の方がレーザガスの温度が高くなる。このため、電極１１間のレーザガスに屈折率分布が生じ、この部分を伝搬する光はわずかに光軸が曲がることになる。通常の凹面ミラー対を用いた共振器では、この場合、ガス流の上流側に光軸が移動し、場合によっては発振が止まる。実施の形態９では、再帰反射ミラーである全反射ミラー５４を用いて共振器を構成しているため、共振条件は、再帰反射ミラーの２枚のミラーの接線上に光軸位置が限定されるようになる。つまり、再帰反射ミラーを用いる場合、ガス流方向に温度分布が生じても光軸の移動が制限され、安定して発振させることができる。この場合、発振器のパルスエネルギーおよびパルス波形は、共振器を出力した後のミラーを、レーザ装置５００におけるミラー２５の代わりに部分反射ミラー５５とし、一部の透過光を光センサ５０で観測してもよい。図２２では、部分反射ミラー２４と、再帰反射ミラーである全反射ミラー５４とが直線上に配置されているが、部分反射ミラー２４と全反射ミラー５４との間に折り返しミラーを配置してもよい。

　以上説明したように、実施の形態９にかかるレーザ装置５００ａのＱスイッチレーザ発振器１００は、共振器を構成する全反射ミラー５４として、再帰反射ミラーを有する。これにより、ガス流方向に温度分布が生じた場合であっても安定した発振を実現することができる。

実施の形態１０．
　図２に示すレーザ装置５００では、Ｑスイッチレーザ発振器１００と増幅器２００とが同じ筐体３００内に収容され、レーザ媒質を共有している。このため、Ｑスイッチレーザ発振器１００のパルスエネルギーから、増幅器２００の利得の状態が推測できる。例えば、レーザガスが劣化して発振段のパルスレーザ光のパルスエネルギーが低下しているときは、増幅段の利得も低下していることがわかる。増幅器２００における利得の状態と、Ｑスイッチレーザ発振器１００におけるパルスエネルギーとの関係をモデル化しておき、そのモデルから光スイッチング素子２６の透過率を補正することにより、増幅後のパルスエネルギーを安定化することができ、その結果、このパルスレーザ光を用いたレーザ加工の加工形状を均質化することができる。

　図２４は、実施の形態１０にかかるレーザ加工装置５１０の動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１０１～ステップＳ１０４については、図８などと同様のため、ここでは説明を省略する。

　制御装置３５は、算出した光スイッチング素子２６の透過率のデータを、例えば制御装置３５内のメモリに保存し、パルスレーザ光毎の光スイッチング素子２６の透過率を設定する（ステップＳ１３１）。

　制御装置３５は、ステップＳ１０３で算出したパルスレーザ光の発振間隔と、ステップＳ１３１で設定した光スイッチング素子２６の透過率とを用いて、Ｑスイッチレーザ発振器１００および光スイッチング素子２６の制御を行い、Ｑスイッチレーザ発振器１００に１パルス分だけレーザ発振を行わせる（ステップＳ１３２）。

　また、制御装置３５は、情報処理装置３６を介して、光センサ５０が取得した、Ｑスイッチレーザ発振器１００のパルスレーザ光のパルスエネルギーを取得する（ステップＳ１３３）。

　レーザ加工装置５１０は、レーザ装置５００が発振させたパルスレーザ光を用いて、電子基板の穴あけ加工を１穴分だけ行うと（ステップＳ１３４）、ステップＳ１３２の処理に戻る。また、この穴あけ加工の実施と並行して、制御装置３５は、モデルに基づき次のパルスレーザ光のパルスエネルギーを算出する（ステップＳ１３５）。ここで使用するモデルは、上述した、増幅器２００における利得の状態と、Ｑスイッチレーザ発振器１００におけるパルスエネルギーとの関係を示すモデルである。制御装置３５は、モデルに基づいて算出した次のパルスレーザ光のパルスエネルギーに基づいて、光スイッチング素子２６の透過率を補正し（ステップＳ１３６）、ステップＳ１３１の処理に戻る。

　上記のような処理を行うことにより、１パルス発振するごとに、発振段のパルスエネルギーを取得して、次のパルスレーザ光を発振するまでに、モデルに基づいた光スイッチング素子の透過率の補正を行うことができる。

　このとき、モデルの作成は、機械学習によって行ってもよい。

　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　例えば、上記の実施の形態１～１０では、レーザ装置５００，５００ａは、レーザ媒質が気体であるガスレーザであることとしたが、パルスレーザ光の発振間隔を変化させたときのＱスイッチレーザ発振器１００の発振時におけるパルスエネルギーの変動は、固体レーザなどでも同様の影響がある。したがって、上記に示したガスレーザに特有の部分を除けば、上述の構成は、固体レーザなどに対しても適用することができ、同様の効果が期待できる。

　なお、上記では、主に、光スイッチング素子２６の透過率を制御する例について説明したが、図２に示すように、レーザ装置５００が複数の光スイッチング素子２６，２７を有する場合、複数の光スイッチング素子２６，２７を合わせた透過率が上述の条件を満たすように制御すればよい。

　１，２，３　光軸、１１，１２　電極、１３，１４，１５，１６　ガス流方向、２１，５４　全反射ミラー、２２　Ｑスイッチ、２３，２９，３３　ウィンドウ、２４，３４，５５　部分反射ミラー、２５，２８，３０，３１，３２，４０１，４０２　ミラー、２６，２７　光スイッチング素子、３５　制御装置、３６　情報処理装置、４０，４１　送風機、４２，４３　熱交換器、４４　放電制御装置、５０，５１　光センサ、６０，６０ａ　学習装置、６１，６１ａ　学習用データ取得部、６２，６２ａ　モデル生成部、７０，７０ａ　学習済モデル記憶部、８０，８０ａ　推論装置、８１，８１ａ　推論用データ取得部、８２，８２ａ　推論部、１００　Ｑスイッチレーザ発振器、２００　増幅器、３００　筐体、４００　穴あけ加工機、４０３　ガルバノミラー、４０４　レンズ、４０５　加工対象物、５００，５００ａ　レーザ装置、５１０　レーザ加工装置。

Claims

　パルスレーザ光を発生させるＱスイッチレーザ発振器と、
　前記パルスレーザ光を増幅する増幅器と、
　前記Ｑスイッチレーザ発振器と前記増幅器との間の光路上に配置された光スイッチング素子と、
　前記Ｑスイッチレーザ発振器が前記パルスレーザ光を発生させる時間間隔の特徴を示すパルス特性時間に基づいて、前記光スイッチング素子の透過率を変調させる制御装置と、
　を備える
　ことを特徴とするレーザ装置。
　前記制御装置は、
　前記Ｑスイッチレーザ発振器が発生させる複数の前記パルスレーザ光の間の時間間隔、または、前記Ｑスイッチレーザ発振器が発生させる複数の前記パルスレーザ光の間の時間間隔の移動平均を前記パルス特性時間として求め、
　前記時間間隔が短いほど前記透過率を高く、且つ、前記増幅器から出射される複数の前記パルスレーザ光の間のエネルギーの変動が予め定められた値よりも小さくなるように前記透過率を制御する
　ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
　学習装置をさらに備え、
　前記学習装置は、
　前記レーザ装置が前記パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報と前記パルスレーザ光の増幅後のパルスエネルギーとを含む状態量と、前記光スイッチング素子の透過率と、を含む学習用データを取得する学習用データ取得部と、
　前記学習用データを用いて、前記状態量から、増幅後の前記パルスエネルギーが目標値となる前記光スイッチング素子の透過率を推論するための学習済モデルを生成するモデル生成部と、
　を有する
　ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
　前記光スイッチング素子の透過率を推論する推論装置をさらに備え、
　前記推論装置は、
　前記パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報と、前記パルスレーザ光の増幅後のパルスエネルギーの目標値とを含む状態量を取得する推論用データ取得部と、
　前記状態量から増幅後の前記パルスエネルギーが目標値となる前記光スイッチング素子の透過率を推論するための学習済モデルを用いて、前記推論用データ取得部で取得した前記状態量から前記透過率を推論する推論部と、
　を有し、
　前記制御装置は、前記推論装置が推論した前記透過率を用いて、前記光スイッチング素子を制御する
　ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ装置。
　前記間隔情報は、前記Ｑスイッチレーザ発振器の発生させる前記パルスレーザ光の前記パルス特性時間と、前記Ｑスイッチレーザ発振器の発生させる前記パルスレーザ光のエネルギーと、前記Ｑスイッチレーザ発振器の発生させる前記パルスレーザ光の波形と、前記増幅器による増幅後の前記パルスレーザ光の波形と、前記Ｑスイッチレーザ発振器および前記増幅器の駆動電流または放電電力と、のうち少なくとも１つを含む
　ことを特徴とする請求項３または４に記載のレーザ装置。
　前記レーザ装置は、レーザ媒質が気体であるガスレーザであり、
　前記状態量は、前記Ｑスイッチレーザ発振器または前記増幅器の冷却水温度と、前記Ｑスイッチレーザ発振器または前記増幅器のガス温度と、前記Ｑスイッチレーザ発振器または前記増幅器のガス圧と、前記Ｑスイッチレーザ発振器または前記増幅器の連続放電時間と、前記Ｑスイッチレーザ発振器または前記増幅器の電極温度と、前記Ｑスイッチレーザ発振器または前記増幅器の光学部品交換時からの総放電時間と、のうち少なくとも１つをさらに含む
　ことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載のレーザ装置。
　前記パルス特性時間は、前記Ｑスイッチレーザ発振器の有する放電電極のガスが流れる方向の長さである電極幅をガス流速で除算した値以下である
　ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ装置。
　前記制御装置は、１つの前記パルスレーザ光が前記光スイッチング素子を透過する間に前記透過率を経時変化させる
　ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のレーザ装置。
　前記モデル生成部は、前記状態量から、１つの前記パルスレーザ光が前記光スイッチング素子を透過する間に経時変化する前記透過率を推論するための学習済モデルを生成する
　ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ装置。
　請求項１に記載のレーザ装置と、
　前記増幅器から出力された前記パルスレーザ光を偏向する偏向素子と、
　前記偏向素子からの前記パルスレーザ光を集光または転写して加工対象物に照射する対物光学系と、
　を備え、
　前記制御装置は、前記パルスレーザ光によって前記加工対象物に穴あけ加工を行うときの加工経路上に含まれる加工穴の特性を示す加工穴特性値に応じて前記透過率を制御し、前記加工穴の間隔が短いほど前記透過率を高く、且つ、複数の前記加工穴の形状のばらつきを示す値が予め定められた値よりも小さくなるように、前記透過率を制御する
　ことを特徴とするレーザ加工装置。
　前記加工穴特性値は、前記加工経路の上の複数の前記加工穴の間隔、または、複数の前記加工穴の間隔の移動平均を示す値である
　ことを特徴とする請求項１０に記載のレーザ加工装置。
　前記Ｑスイッチレーザ発振器は、共振器を構成する全反射ミラーとして再帰反射ミラーを有する
　ことを特徴とする請求項１０または１１に記載のレーザ加工装置。
　請求項１または２に記載のレーザ装置の前記光スイッチング素子の透過率を学習する学習装置であって、
　前記パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報と前記パルスレーザ光の増幅後のパルスエネルギーとを含む状態量と、前記光スイッチング素子の透過率と、を含む学習用データを取得する学習用データ取得部と、
　前記学習用データを用いて、前記状態量から、前記パルスエネルギーが目標値となる前記光スイッチング素子の透過率を推論するための学習済モデルを生成するモデル生成部と、
　を備える
　ことを特徴とする学習装置。
　請求項１０から１２のいずれか１項に記載のレーザ加工装置の前記レーザ装置が有する前記光スイッチング素子の透過率を学習する学習装置であって、
　前記パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報と前記パルスレーザ光を用いて加工した加工穴の形状を示す形状情報とを含む状態量と、前記光スイッチング素子の透過率と、を含む学習用データを取得する学習用データ取得部と、
　前記学習用データを用いて、前記状態量から、前記加工穴の形状が目標形状となる前記光スイッチング素子の透過率を推論するための学習済モデルを生成するモデル生成部と、
　を備える
　ことを特徴とする学習装置。
　前記間隔情報は、前記Ｑスイッチレーザ発振器の発生させる前記パルスレーザ光の前記パルス特性時間と、前記Ｑスイッチレーザ発振器の発生させる前記パルスレーザ光のエネルギーと、前記Ｑスイッチレーザ発振器の発生させる前記パルスレーザ光の波形と、前記増幅器による増幅後の前記パルスレーザ光の波形と、前記Ｑスイッチレーザ発振器および前記増幅器の駆動電流または放電電力と、のうち少なくとも１つを含む
　ことを特徴とする請求項１３または１４に記載の学習装置。
　前記レーザ装置は、レーザ媒質が気体であるガスレーザであり、
　前記状態量は、前記Ｑスイッチレーザ発振器または前記増幅器の冷却水温度と、前記Ｑスイッチレーザ発振器または前記増幅器のガス温度と、前記Ｑスイッチレーザ発振器または前記増幅器のガス圧と、前記Ｑスイッチレーザ発振器または前記増幅器の連続放電時間と、前記Ｑスイッチレーザ発振器または前記増幅器の電極温度と、前記Ｑスイッチレーザ発振器または前記増幅器の光学部品交換時からの総放電時間と、のうち少なくとも１つをさらに含む
　ことを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載の学習装置。
　請求項１または２に記載のレーザ装置の有する前記光スイッチング素子の透過率を推論する推論装置であって、
　前記パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報を含む状態量と、前記パルスレーザ光の増幅後のパルスエネルギーの目標値とを取得する推論用データ取得部と、
　前記状態量および前記目標値から前記光スイッチング素子の透過率を推論するための学習済モデルを用いて、前記推論用データ取得部で取得した前記状態量および前記目標値から前記透過率を推論する推論部と、
　を有する
　ことを特徴とする推論装置。
　請求項１０から１２のいずれか１項に記載のレーザ加工装置の前記レーザ装置が有する前記光スイッチング素子の透過率を推論する推論装置であって、
　前記パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報を含む状態量と、前記パルスレーザ光を用いて加工する加工穴の目標形状を示す形状情報とを取得する推論用データ取得部と、
　前記状態量および前記形状情報から前記光スイッチング素子の透過率を推論するための学習済モデルを用いて、前記推論用データ取得部で取得した前記状態量および前記目標形状から前記透過率を推論する推論部と、
　を有する
　ことを特徴とする推論装置。
　パルスレーザ光を発生させるＱスイッチレーザ発振器と、
　前記パルスレーザ光を増幅する増幅器と、
　前記Ｑスイッチレーザ発振器と前記増幅器との間の光路上に配置された光スイッチング素子と、
　前記増幅器から出力された前記パルスレーザ光を偏向する偏向素子と、
　前記偏向素子からの前記パルスレーザ光を集光または転写して加工対象物に照射する対物光学系と、
　前記パルスレーザ光によって前記加工対象物に穴あけ加工を行うときの加工経路上に含まれる加工穴の特性を示す加工穴特性値に応じて前記光スイッチング素子の透過率を制御し、前記加工穴の間隔が短いほど前記透過率を高く、且つ、複数の前記加工穴の形状のばらつきを示す値が予め定められた値よりも小さくなるように、前記透過率を制御することによって前記透過率を変調させる制御装置と、
　を備える
　ことを特徴とするレーザ加工システム。
　前記パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報を含む状態量と、前記パルスレーザ光を用いて加工した加工穴の形状を示す形状情報と、を含む学習用データを取得する学習用データ取得部と、
　前記学習用データを用いて、前記状態量から、前記加工穴の形状が目標形状となる前記光スイッチング素子の透過率を推論するための学習済モデルを生成するモデル生成部と、
　を有する学習装置、
　をさらに備える
　ことを特徴とする請求項１９に記載のレーザ加工システム。
　前記パルスレーザ光を発生させる時間間隔を示す間隔情報を含む状態量と、前記パルスレーザ光を用いて加工する加工穴の目標形状を示す形状情報とを取得する推論用データ取得部と、
　前記状態量および前記形状情報から前記光スイッチング素子の透過率を推論するための学習済モデルを用いて、前記推論用データ取得部で取得した前記状態量および前記目標形状から前記透過率を推論する推論部と、
　を有する推論装置、
　をさらに備える
　ことを特徴とする請求項１９または２０に記載のレーザ加工システム。
　パルスレーザ光を発生させるステップと、
　前記パルスレーザ光を透過させる光スイッチング素子の透過率を設定するステップと、
　設定された透過率の前記光スイッチング素子に前記パルスレーザ光を入射することで前記パルスレーザ光のパルスエネルギーを変化させるステップと、
　前記パルスレーザ光を増幅するステップと、
　増幅後の前記パルスレーザ光を偏向することによって、前記パルスレーザ光が加工対象物に照射される位置を調整するステップと、
　偏向後の前記パルスレーザ光を集光または転写して前記加工対象物に照射するステップと、
　を含み、
　前記パルスレーザ光のパルスエネルギーを変化させるステップでは、前記パルスレーザ光を発生させる時間間隔の特徴を示すパルス特性時間に基づいて、前記光スイッチング素子の透過率を変調させる
　ことを特徴とするレーザ加工方法。