(57)【要約】【課題】脆性材料の加工速度を上げ、生産性を向上する。【解決手段】本発明にかかるレーザ加工システムの一例は、少なくとも、一つのレーザ発振器と、一つのビーム偏角装置と、一つのハーフミラーと、複数の全反射ミラーと、複数の集光レンズと、一つ被加工物移動ステージからなり、レーザ発振器から出射したレーザ光をビーム偏角装置にて偏角させ、その偏角されたレーザ光をハーフミラーで複数に分光させ、複数に分光されたレーザ光を複数の全反射ミラーにて複数の集光レンズに入射させ、複数のレーザスポットに集光させるシステムにおいて、レーザ発振器から出射したレーザ光の偏角をビーム偏角装置によって変化させることにより、複数のレーザスポットの位置を同時に同じ量だけ移動させる事を特徴とする。【選択図】図１３
2014037002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、一つのレーザ発振器と、一つのビーム偏角装置と、一つのハーフミラーと、複数の全反射ミラーと、複数の集光レンズと、一つ被加工物移動ステージからなり、レーザ発振器から出射したレーザ光をビーム偏角装置にて偏角させ、その偏角されたレーザ光をハーフミラーで複数に分光させ、複数に分光されたレーザ光を複数の全反射ミラーにて複数の集光レンズに入射させ、複数のレーザスポットに集光させるシステムにおいて、ビーム偏角装置により、レーザ発振器から出射したレーザ光の偏角を変化させることにより、複数のレーザスポットの位置を同時に同じ量だけ移動させる事を特徴とするレーザ加工システム。
【請求項２】
前記ビーム偏角装置は、ウエッジプリズムを回転させる機構を有する、請求項１に記載のレーザ加工システム。
【請求項３】
前記ビーム偏角装置は、ポリゴンミラーを回転させる機構を有する、請求項１に記載のレーザ加工システム。
【請求項４】
前記ビーム偏角装置は、全反射ミラーを回転させる機構を有する、請求項１に記載のレーザ加工システム。
【請求項５】
前記複数の集光レンズは、焦点距離が同じ集光レンズを有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
【請求項６】
前記ハーフミラーのレーザ出射点から前記複数の集光レンズのレーザ光入射側主点までのレーザ光路の長さが同一になるように、複数の全反射ミラーを配置した、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレーザ加工システムにおいて、被加工物の両面に同時にレーザ光を入射させ被加工物を加工する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、脆性材料の被加工物に対して加工を主目的としたレーザ加工機に関するものであり、一つのレーザ光源からのレーザ光を複数に分光し、その生産性、及び加工品質向上を図るものである。
【背景技術】
【０００２】  現在、ガラスに代表される脆性材料の加工が行われているが、脆性材料は割れやすく切削抵抗に代表される加工時に発生する力により、加工中に材料が割れやすい。現在、加工量を減らして切削抵抗を減らす方法や、非接触加工のできるレーザを用いた加工がおこなわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１９２２８６号公報  特許文献２に示されたような機構を用い、レーザ光を螺旋回転させながら加工を行うことにより加工を容易にしているが、脆性材料を加工する場合、加工時間がかかるという問題があることが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  現在、ガラスに代表される脆性材料の加工行われているが、脆性材料は割れやすく、加工中に加工点から加工部分以外に亀裂が発生し、目的の加工形状が実現できない問題点がある。亀裂を発生させる力として、被加工物に加わる外力と被加工物の内部応力が主にあげられる。【０００５】  被加工物に加わる外力の代表例として砥石加工法による切削抵抗が挙げられる。切削抵抗を減らすには、加工量を減らす方法があるが、加工時間が増大し、加工費が高くなるという問題点がある。【０００６】  被加工物に加わる外力がほとんど発生しないレーザを使った加工方法も実施されている。レーザ加工は、光エネルギーを集光レンズで小さい面積に集光する事で、エネルギー密度を高め、その高いエネルギーによって加工する方法である。この方法は被加工物に対し非接触に加工でき、砥石加工よりも切削抵抗が発生しない利点がある。【０００７】  代表的なレーザ加工は図１に示すように、レーザ発振器１０１から出射されるレーザ光１０２を集光レンズ１０３に入射させ、集光レンズの焦点１０４付近のレーザスポット（図示省略）に光が集光するような光学系を使用しているのが一般的である。図１に示すレーザを使って、図２に示すシステムで被加工物１０５をａ点からｂ点までレーザにて溝加工する例を説明する。図２に示すシステムは、レーザ発振器１０１と、集光レンズ１０３と、被加工物移動ステージ（図示省略）とから構成されている。【０００８】  まず、被加工物１０５を被加工物移動ステージ（図示省略）に固定する。次に、被加工物１０５のａ点にレーザ光が入射する位置まで被加工物移動ステージ（図示省略）を動作させる。次に、レーザ発振器からレーザ光を出射すると同時に、被加工物のｂ点にレーザ光が入射する位置まで被加工物移動ステージ（図示省略）を所定の速度で直線動作させ、レーザ加工を行う。ｂ点までレーザ加工されたらレーザ発振器１０１でレーザ光１０２の出力を停止する。【０００９】  図３は、ｂ点までレーザ光１０２による溝加工が進行した状態を示す図である。上記のａ点からｂ点までレーザ加工された加工部分１０６の断面図を図４に示す。図４に示す加工部分１０６の底面１０７の形状はレーザスポットの大きさに関連し、一般的には底面１０７の面積が小さい形状になる。この被加工物１０５に力が加わった場合、面積が小さい加工部分１０６の底面１０７に力が集中し、力の大きさが、ある大きさを超えると、この底面１０７から亀裂が発生する可能性が大きくなる。レーザ加工中に被加工物１０５に亀裂１０８が発生したイメージを図５に示す。特に、内部応力が大きい材料を加工した場合、材料の一部がレーザ加工によって除去され、内部応力のバランスが崩れ被加工物１０５に力が発生し、加工中に加工部分の底面１０７から割れてしまう可能性が大きくなる。【００１０】  被加工物の内部応力の影響を、内部応力の大きい強化ガラスを例に説明する。ガラスは、携帯機器や時計に使用されているが、普通のガラスは外部からの力で割れやすい為、ガラスを割れにくくする工夫が施されているのが一般的である。【００１１】  ガラスは脆性材料であるが、特に傷がある場合、引張応力に非常に弱く、割れやすい。脆性材料のガラスの��度を上げ割れにくくする方法として、引張応力が最も大きくなる表面に圧縮応力を付与する方法がある。このような状態では、ガラスに作用する引張応力がガラス表面に付与された圧縮応力と相殺し、応力が低減し割れにくくなる。【００１２】  表面に圧縮応力を付与する方法として、化学強化法がある。化学強化法は、ガラス中に含まれるアルカリイオンを、イオン半径の大きな他のアルカリイオンに交換することにより、ガラスの表層に圧縮応力を発生させる方法である。この圧縮応力が付与された部分を強化層と呼び、強化層が形成されているガラスを強化ガラスと呼ぶ。図６に、強化ガラスの断面と内部応力を示す。強化ガラス２０１は強化層２０２の形成により、表面には圧縮応力層が、内部には引張応力層が形成され、これらの応力は互いに、バランスがつりあった状態に保たれている。強化ガラス２０１は、表面の圧縮応力の効果で、ガラスを破壊しようとする外力に耐え、普通のガラスに比べ強度が高くなっている。【００１３】  この強化ガラス２０１に対し表面から加工を進めた場合、表面に発生した加工部分において、強化ガラス２０１表面の圧縮応力と内部の引張応力のバランスが崩れ、加工部分に引張応力が発生し、強化ガラスは亀裂が発生しやすくなる。さらに、図２に示すシステムでレーザ加工する場合、加工部分の底面の面積が小さく、その底面に引張応力が集中し、更に強化ガラスは亀裂が発生しやすくなる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  本発明のレーザ加工システムの代表的な構成は、少なくとも、一つのレーザ発振器と、一つのビーム偏角装置と、一つのハーフミラーと、複数の全反射ミラーと、複数の集光レンズと、一つ被加工物移動ステージからなり、レーザ発振器から出射したレーザ光をビーム偏角装置にて偏角させ、その偏角されたレーザ光をハーフミラーで複数に分光させ、複数に分光されたレーザ光を複数の全反射ミラーにて複数の集光レンズに入射させ、複数のレーザスポットに集光させるシステムにおいて、レーザ発振器から出射したレーザ光の偏角をビーム偏角装置によって変化させることにより、複数のレーザスポットの位置を同時に同じ量だけ移動させる事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】  本発明によれば、脆性材料の加工速度を上げることができ、生産性を向上する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】代表的なレーザ加工を示す図である。
【図２】被加工物をレーザ加工で溝加工する例を示す図である。
【図３】レーザ光による溝加工が進行した状態を示す図である。
【図４】レーザ加工された加工部分の断面図である。
【図５】レーザ加工中に被加工物に亀裂が発生したイメージを図である。
【図６】強化ガラスの断面と内部応力を示す図である。
【図７】本レーザ加工システムの実施形態１を示す図である。
【図８】本レーザ光学システム１において、ビーム偏角機構にてレーザ光をθだけ偏角させた時のレーザ光の光路を示した図である。
【図９】集光点の変化量を示す図である。
【図１０】ビーム偏角装置の第１の実施例を示した図である。
【図１１】ウエッジプリズムによりレーザ光が偏角される様子を示す図である。
【図１２】集光点１の回転運動を示す図である。
【図１３】レーザ光学システム１を使って、被加工物１を加工するシステムを示す図である。
【図１４】被加工物表面の集光点１の軌跡を示す図である。
【図１５】レーザ加工後の加工物の外観を示す図である。
【図１６】図１５で示す被加工物１の加工部分の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】発明を実施する本発明の実施例は、以下に示される。但し、本願の請求内容はこの実施例に制限されないことは言うまでもない。
【００１８】  図７は、本レーザ加工システムの実施形態１を示す図である。レーザ発振器３０１から出射されたレーザ光は、集光レンズ１（３０９）と集光レンズ２（３１０）に入射される。その光路を破線で示す。
【００１９】  レーザ発振器３０１は、光を増幅し、コヒーレントなレーザ光を発生させる機能を有する装置である。レーザ発振器３０１の種類には、断続的にレーザ光を出すパルスレーザと、連続的にレーザ光を出すＣＷレーザがあるが、どちらを使用しても構わない。レーザの波長やレーザパワーや繰返周波数は、被加工材料や加工形状によって最適なものを選定する。
【００２０】  レーザ発振器３０１から出たレーザ光はビーム偏角装置３０２に入射する。ビーム偏角装置３０２はビーム偏角装置３０２に入射するレーザ光の角度を偏角し出射する用途に用いられる装置である。
【００２１】  図７に示す光路は、ビーム偏角装置で出射するレーザ光の偏角が０度の場合を示している。この偏角が０度の時のレーザ発振器から集光レンズまでの光路を光軸０（４００）と呼ぶ。
【００２２】  ビーム偏角装置３０２で偏角されたレーザ光は、ハーフミラー３０３に入射する。ハーフミラー３０３とは光を二つに分割する装置である。ハーフミラー３０３に入射した光の一部は反射し、一部は透過する。ハーフミラーから２つのレーザ光が出射される。２つの出射光のうち、ハーフミラーで透過したレーザ光をレーザ光１（４０１）と呼び、反射したレーザ光をレーザ光２（４０２）と呼ぶこととする。
【００２３】  レーザ光１（４０１）は全反射ミラー１（３０４）に入射し全反射され出射される。全反射ミラー１（３０４）から出射されたレーザ光１（４０１）は全反射ミラー２（３０５）に入射し全反射され出射される。全反射ミラー２（３０５）から出射されたレーザ光１（４０１）は全反射ミラー３（３０６）に入射し全反射され出射される。
【００２４】  全反射ミラー３（３０６）から出射されたレーザ光１（４０１）は、集光レンズ１（３０９）に入射し、集光レンズ１（３０９）の焦光点１（３１１）付近のレーザスポット１（図示省略）に集光される。
【００２５】  同様に、レーザ光２（４０２）は全反射ミラー４（３０７）に入射し全反射され出射される。全反射ミラー４（３０７）から出射されたレーザ光２（４０２）は全反射ミラー５（３０８）に入射し全反射され出射される。
【００２６】  全反射ミラー５（３０８）から出射されたレーザ光２（４０２）は、集光レンズ２（３１０）に入射し、集光レンズ２（３１０）の焦光点２（３１２）付近のレーザスポット２（図示省略）に集光される。
【００２７】  図７に示す、レーザ発振器３０１、ビーム偏角装置３０２、ハーフミラー３０３、全反射ミラー３０４〜３０８、集光レンズ１（３０９）、集光レンズ２（３１０）の集合体をレーザ光学システム１（３００）と呼ぶ。また、レーザ発振器（３０１）、ビーム偏角装置３０２、ハーフミラー３０３、全反射ミラー３０４〜３０８、集光レンズ１（３０９）と集光レンズ２（３１０）を構成装置と呼ぶ。
【００２８】  次にレーザ光学システム１（３００）の構成装置の配置位置について説明する。ビーム偏角装置での偏角が０度の時のレーザ発振器（３０１）から集光レンズ１（３０９）と集光レンズ２（３１０）までの光軸０（４００）を基準に、各構成品の配置を説明する。
【００２９】  ハーフミラー（３０３）は、ハーフミラー（３０３）の反射面への光軸０（４００）の入射角が４５度の角度をもつように配置する。（配置条件１）
【００３０】  全反射ミラー１（３０４）の反射面は、光軸０（４００）の入射角が４５度の角度を有する位置、且つハーフミラー（３０４）の反射面と９０度の角度を有する位置に設置する。（配置条件２）
【００３１】  全反射ミラー２（３０５）の反射面は、光軸０（４００）の入射角が４５度の角度を有する位置、且つ全反射ミラー１（３０４）の反射面と平行になる位置に設置する。（配置条件３）
【００３２】  全反射ミラー３（３０６）の反射面は光軸０（４００）の入射角が４５度の角度を有する位置、且つ全反射ミラー２（３０５）の反射面と９０度の角度を有する位置に設置する。（配置条件４）
【００３３】  集光レンズ１（３０４）は光軸０（４００）が集光レンズ１（３０４）の光軸と一致する位置に設置する。（配置条件５）
【００３４】  全反射ミラー４（３０７）の反射面は光軸０（４００）の入射角が４５度の角度を有する位置、且つハーフミラー（３０３）の反射面と平行になる位置に設置する。（配置条件６）
【００３５】  全反射ミラー５（３０８）の反射面は光軸０（４００）の入射角が４５度の角度を有する位置、且つ全反射ミラー４（３０７）の反射面と９０度の角度を有する位置に設置する。（配置条件７）
【００３６】  集光レンズ２（３１０）は光軸０（４００）が集光レンズ２（３１０）の光軸と一致する位置に設置する。（配置条件８）
【００３７】  さて、本レーザ光学システム１（３００）において、集光レンズ１（３０９）の焦点距離１と集光レンズ２（３１０）の焦点距離２を等しくし、その値をｆとし、ビーム偏角装置３０２にてレーザ光をΔθだけ偏角させた時のレーザ光の光路を図８で説明する。
【００３８】  ビーム偏角装置３０２にてΔθだけ偏角されたレーザ光は、ハーフミラー３０３に入射する。ハーフミラー３０３を通過するレーザ光はレーザ光１（４０１）である。
【００３９】  光軸０（４００）と全反射ミラー１（３０４）の反射面のなす角が４５度なので、ハーフミラー３０３を通過しΔθだけ偏角されたレーザ光１（４０１）は、全反射ミラー１（３０４）に入射角４５−Δθで入射し、反射角４５−Δθで反射し、出射される。（配置条件２より）
【００４０】  次に、全反射ミラー１（３０４）の反射面と全反射ミラー２（３０５）の反射面が平行なので（配置条件３より）、全反射ミラー１（３０４）で反射されたレーザ光１（４０１）は全反射ミラー２（３０５）で反射角４５−Δθで出射される。（配置条件３より）
【００４１】  次に、全反射ミラー２（３０５）の反射面と全反射ミラー３（３０６）の反射面のなす角度が９０度なので、全反射ミラー２（３０５）で反射されたレーザ光１（４０１）は、入射角４５＋Δθで全反射ミラー３（３０６）に入射し、反射角４５＋Δθで、全反射ミラー３（３０６）から出射する。（配置条件４より）
【００４２】  次に、集光レンズ１（３０９）の光軸と全反射ミラー３（３０６）の反射面のなす角が４５度なので、全反射ミラー３（３０６）から出射したレーザ光１（４０１）は、集光レンズ１（３０９）の光軸に対し、Δθの角度で入射する。（配置条件４と配置条件５より）
【００４３】  次に、レーザ光２（４０２）の説明をする。
【００４４】  ビーム偏角装置３０２にてΔθだけ偏角されたレーザ光は、ハーフミラー３０３に入射する。ハーフミラー３０３で反射されるレーザ光をレーザ光２（４０２）とする。
【００４５】  光軸０（４００）とハーフミラー３０３の反射面のなす角が４５度なので、ハーフミラー３０３で反射されるレーザ光２（４０２）の反射角は、４５＋Δθとなる。（配置条件１より）
【００４６】  次に、ハーフミラー３０３の反射面と全反射ミラー４（３０７）の反射面が平行なので、ハーフミラー３０３で反射されたレーザ光２（４０２）は全反射ミラー４（３０７）で反射角４５＋Δθで出射される。（配置条件６より）
【００４７】  次に、全反射ミラー４（３０７）の反射面と全反射ミラー５（３０８）の反射面のなす角度が９０度なので、全反射ミラー４（３０７）で反射されたレーザ光２（４０２）は、入射角４５−Δθで全反射ミラー５（３０８）に入射し、反射角４５−Δθで、全反射ミラー５（３０８）から出射する。（配置条件６と配置条件７より）
【００４８】  次に、集光レンス２（３１０）の光軸と全反射ミラー５（３０８）の反射面のなす角が４５度なので、全反射ミラー５（３０８）から出射したレーザ光２（４０２）は、集光レンズ２（３１０）の光軸に対し、Δθの角度で入射する。（配置条件８より）
【００４９】  つまり、ビーム偏角装置３０２にてレーザ光をΔθだけ偏角させると、集光レンズ１（３０９）に入射するレーザ光１（４０１）は集光レンズ１（３０９）の光軸に対しΔθの角度で入射し、レーザ光２（４０２）は集光レンズ２（３１０）の光軸に対しΔθの角度で入射し、集光レンズ１（３０９）の集光点１（３１１）と集光レンズ２（３１０）の集光点２（３１２）の位置はΔθによって変化する。
【００５０】  図９にて、集光点の変化量を説明する。
レーザ光は、集光レンズ９０１の中心を通る光路（ＬＣ−ＬＣ’）と焦点距離ｆの交点ＳＰ１に集光するので、焦点距離ｆの集光レンズ９０１に、集光レンズの光軸（Ｃ−Ｃ’）に対しΔθの角度でレーザ光９０２を入射した場合の集光点ＳＰ１の変化量Δｘは、下記の式（１）で与えられる。
Δｘ＝ｆ×ｔａｎ（Δθ）・・・・・・・・式（１）
よって、図８に示すレーザ光学システム１（３００）において、ビーム偏角装置３０２にてΔθだけ偏角されたレーザ光は、集光レンズ１（３０９）と集光レンズ２（３１０）に対しΔθだけ角度をもって入射し、偏角が０（Δθ＝０）の場合の集光点からずれた位置にそれぞれ集光する。集光点１（３１１）と集光点２（３１２）の変化量Δｘは同じ量であり、式（１）により、Δｘ＝ｆ×ｔａｎ（θ）で示される。
【００５１】  さらに、レーザ光１（４０１）の光路長とレーザ光２（４０２）の光路長を同じ長さになるように、レーザ光学システム１（３００）の構成装置を配置するのが望ましい。さらに、集光レンズ１（３０９）の焦点距離１と集光レンズ２（３１０）の焦点距離２を同一にする事が望ましい。その理由は、ビーム偏角装置３０２によってレーザ光が偏角されることにより、集光レンズ１（３０９）にて集光された集光点１（３１１）の変化量と集光レンズ２（３１０）にて集光される集光点２（３１２）の変化量を極力等しくしたい為である。
【００５２】  レーザ光１（４０１）の光路長とレーザ光２（４０２）の光路長が異なる場合、ビーム偏角装置３０２によって偏角されたレーザ光が、集光レンズ１（３０９）に入射する位置と集光レンズ２（３１０）に入射する位置が異なり、集光レンズの収差により、集光点１（３１１）と集光点２（３１２）の変化量が異なる場合が多い。
【００５３】  図７にて、光路長さの定義を説明する。レーザ光１（４０１）の光路長とは、ビーム偏角装置３０２の出射点ｅから集光レンズ１（３０９）の第一主点（図示省略）までの距離であり、同様にレーザ光２（４０２）の光路長とは、ビーム偏角装置３０２の出射点ｅから集光レンズ２（３１０）の第一主点（図示省略）までの距離である。一般的な集光レンズの主点は２つあるが、この場合、レーザ光が入射する側を第一主点とする。
【００５４】  図１０は、ビーム偏角装置３０２の第１の実施形態を示した図である。  図１０に示すように、第１のビーム偏角装置１０００は、ウエッジプリズム１００１、回転機構部１００２、および駆動部１００３から構成されている。ウエッジプリズム１００１は、回転機構部１００２に接続部１（１００４）にて接続されている。回転機構部１００２は、接続部２（１００５）にて駆動部１００３に接続されている。
【００５５】  ウエッジプリズム１００１は、レーザ光に偏角を与える装置である。駆動部１００３は、電気信号を回転運動又は直線運動に変換する装置である。駆動部１００３の例として「電気モーター」や「ピエゾ素子を使った駆動装置」が挙げられる。回転機構部１００２は、駆動部１００３から出力される回転運動や直線運動を回転運動に変換し、回転機構部１００２に接続されているウエッジプリズム１００１に回転運動を与える装置である。回転機構部１００２の例として、「増速機」、「減速機」や「リンク機構」が挙げられる。また、接続部１（１００４）と接続部２（１００５）の例としてカップリング、ホルダ等が挙げられる。
【００５６】  図１１に示すように、レーザ発振器から出射されたレーザ光１１０１は、ビーム偏角装置のウエッジプリズム１００１に入射し、偏角されて出射される。ウエッジ角をＳ、ウエッジプリズムの屈折率をｎとすると、その偏角量Δθは、（式２−１）で近似される。
Δθ≒（ｎ−１）×Ｓ  ・・・・・・・・（式２−１）
また、同じウエッジ角を持つ２つのウエッジプリズムを使ってもよい。
２つのウエッジプリズムの位相の差をθｐとすると、２つのウエッジプリズムによってレーザ光が偏角される角度Δθは、（式２−２）で近似される。
Δθ≒２×（ｎ−１）×Ｓ×ｃｏｓ（２×θｐ）・・・・・・（式２−２）
図８に示すレーザ光学システム１（３００）において、Δθで偏角されたレーザ光は、ハーフミラー３０３にてレーザ光１（４０１）とレーザ光２（４０２）に分光され、集光点１（３１１）、集光点２（３１２）に集光し、偏角が０（Δθ＝０）の場合の集光点からずれた位置にそれぞれ集光する。集光点１（３１１）と集光点２（３１２）のずれ量は同じ量であり、（式１）で与えられる。
【００５７】  さらに、光軸０を回転軸とし、ビーム偏角装置３０２のウエッジプリズム１００１を回転させると、集光点１（３１１）と集光点２（３１２）は円運動をする。集光点１（３１１）と集光点２（３１２）は、中心位置が偏角０（Δθ＝０）の場合の集光点で、半径が（式１）で与えられる円上を円運動し、ウエッジプリズム１００１の回転角度をθｒとすると集光点１（３１１）と集光点２（３１２）もθｒだけ回転する。また、その角速度は、ウエッジプリズム１００１の回転角速度と同じとなる。
【００５８】  集光点１（３１１）の回転運動を図１２に示す。集光点１（３１１）は、集光レンズ１（３０９）の光軸上の焦点Ｅを中心に、Ａ点からスタートし、（式１）で示されるΔｘの長さを持つ半径で回転する。ウエッジプリズムの回転角度をθｒが０の時の集光点１（３１１）の位置はＡ点であり、θｒが９０°の時の集光点１（３１１）はＢ点の位置に移動し、θｒが３６０°の時はＡ点に移動する。これを繰返し集光点１（３１１）は円運動をする。集光点２（３１２）も同様である。
【００５９】  このレーザ光学システム１（３００）を使って、被加工物１（１３０１）を加工するシステムをレーザ加工システム１（１３００）と呼び、図１３に示す。
被加工物１（１３０１）を同じ焦点距離を持つ集光レンズ１（３０９）と集光レンズ２（３１０）の間に配置し、集光点１（３１１）と集光点２（３１２）は、被加工物１（１３０１）の内部に設置するように、集光レンズ１（３０９）と集光点２（３１０）を設置する。
【００６０】  図１３に示すレーザ加工システム１（１３００）にて、被加工物１（１３０１）の両面に直線溝を加工する例を説明する。まず、被加工物１（１３０１）を被加工物移動ステージ（図示省略）に固定する。次に、ビーム偏角機構３０２の２つのウエッジプリズムを回転させる。次に、レーザ発振器３０１からレーザ光を出射すると同時に、被加工物移動ステージ（図示省略）を直線動作させる。
【００６１】  レーザ発振器３０１の設定は、波長λを５３２ｎｍとし、出射されるレーザ光の径Ｄを１．５ｍｍとし、繰周波数Ｒを１００ＫＨｚとする。また、ビーム偏角装置３０２は、ウエッジ角Ｓを１°の２つのウエッジプリズムを使用し、２つのウエッジプリズムの固定する位相の差θｐを４０°に設定し、固定された２つのウエッジプリズムの回転速度Ｐを３００００ｒｐｍに設定し回転させる。また、２つの集光レンズ１（３０９）と集光レンズ２（３１０）は、焦点距離ｆが３０ｍｍの同じ集光レンズを使用する。被加工物移動ステージ（図示省略）の直線動作速度Ｖを１０ｍｍ／ｓｅｃとする。
【００６２】  前記の被加工物１（１３０１）のレーザ加工条件を加工条件１とし表１に示す。
【表１】
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【００６３】  図１４に、被加工物（１３０１）に入射するレーザ光１（４０１）の集光点１（３１１）の軌跡を示す。加工条件１において集光点１（３１１）の軌跡は螺旋状になる。集光点２（３１２）の軌跡も、集光点１（３１１）同様に螺旋状になる。
【００６４】  被加工物１（１３０１）に連続的な溝を形成するには、被加工物１（１３０１）に入射される集光点１（３１１）の付近のレーザスポット（図示省略）が他のレーザスポット（図示省略）と重なっている必要がある。
集光レンズの焦点距離をｆとし、集光レンズに入射する光径をＤとし、レーザ光の波長をλとし、レーザ光がガウシアンビームとすると、レーザスポット径ΦＳＰは、下記の（式３）で与えられる。
ΦＳＰ＝１．８３×λ×ｆ×Ｄ  ・・・・・・・（式３）
加工条件１はレーザスポットが重なる条件であり、被加工物１（１３０１）に連続した溝が形成される。
【００６５】  図１５に加工条件１にて加工された被加工物１（１５０１）の外観と加工部分１５０２を示す。加工部分（１５０２）は、レーザスポットが重なり連続した溝が形成される。図１６に図１５で示す被加工物１（１５０１）の加工部分１５０２の断面Ｂ−Ｂ断面図を示す。被加工物１（１５０１）の両面から加工部分１５０２が形成されており、加工部分の断面はおよそ台形の形状となっている。
【００６６】  両面に加工部分１５０２がある為、被加工物１（１５０１）の内部応力のバランスは保たれやすい。図４に示す片面のみ加工部分１０６がある場合と比較し、内部応力による亀裂が発生しにくくなり、加工スピードを向上できる。
【００６７】  さらに、加工部分１５０２の底面の面積が、図４に示す集光点を固定したレーザ加工部分１０６の底面の面積よりも大きく、被加工物１（１５０１）に加わる外力の応力集中が低減され被加工物（１５０１）に亀裂が発生しにくくなり、加工スピードを向上できる。
【００６８】  また、被加工物１（１５０１）の厚さが薄ければ、または、レーザ発振器（３０１）から出射されるレーザ光のエネルギーが大きい場合、加工条件１により被加工物１（１５０１）が切断されることもある。その場合、図１６に示す被加工物１（１５０１）の加工部分の断面形状は、切断するまでの加工部分の途中の状態となる。
【００６９】  被加工物１（１３０１）の例では、強化ガラス、シリコン、サファイヤ、炭化ケイ素、窒化ガリウム、Ｌｏｗ−ｋ材等の材料があげられる。
【００７０】  次に、図１３を使って、被加工物１（１３０１）を切断する方法１説明する。加工条件１で図１６に示す溝状の加工部分（１５０２）を形成した後、集光レンズ１（３０９）を被加工物１（１３０１）側に移動させ、切断するまで集光点１（３１１）を被加工物１（１３０１）の内部に移動させ加工を進行させ、被加工物１（１３０１）を切断する。集光レンズ２（３１０）を被加工物１（１３０１）側に移動させても切断できる。
【００７１】  次に、図１３を使って、被加工物１（１３０１）を切断する方法２を説明する。加工条件１で図１６に示す溝状の加工部分（１５０２）を形成した後、レーザシステム１（３００）を上昇させ、集光点２（３１２）を被加工物１（１３０１）の内部で移動させ切断するまで加工を進行させる。レーザシステム１（３００）を下降させても切断できる。
【００７２】  次に、図１３を使って、被加工物１（１３０１）を切断する方法３を説明する。加工条件１で図１６に示す溝状の加工部分（１５０２）を形成した後、被加工物１（１３０１）を下降させ、集光点２（３１２）を被加工物１（１３０１）の内部に移動させ、切断するまで加工を進行させる。被加工物１（１３０１）を上昇させても切断できる。
【００７３】  ビーム偏角装置３０２の第１の実施形態において、ウエッジプリズム１００１を用いたビーム偏角装置３０２の例を示したが、ウエッジプリズム１００１の代わりに、全反射ミラーを使用してもかまわない。
【００７４】  同様に、ビーム偏角装置３０２の第１の実施形態において、ウエッジプリズム１００１を用いたビーム偏角装置３０２の例を示したが、ウエッジプリズム１００１の代わりに、ポリゴンミラーを使用してもかまわない。
【符号の説明】
【００７５】１０１  レーザ発振器
１０２  レーザ光
１０３  集光レンズ
１０４  集光点
１０５  被加工物
１０６  加工部分
１０７  加工部分の底面
１０８  亀裂
２０１  強化ガラス
２０２  強化層
３００  レーザ光学システム１
３０１  レーザ発振器
３０２  ビーム偏角装置
３０３  ハーフミラー
３０４〜３０８  全反射ミラー
３０９、３１０  集光レンズ
３１１、３１２  集光点
４００  光軸０
９０１  集光レンズ
１０００  第１のビーム偏角装置
１００１  ウエッジプリズム
１００２  回転機構部
１００３  駆動部
１００４、１００５  接続部
１１０１  レーザ発振器から出射されたレーザ光
１３００  レーザ加工システム１
１３０１  被加工物１
１５０１  加工条件１にて加工された被加工物１
１５０２  加工部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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