(57)【要約】【課題】対物レンズの高速駆動を可能とする。【解決手段】対物レンズ駆動装置４４０は、レーザ加工装置に固定される固定部材１０と、集光レンズユニット４３０が取り付けられる取付部材２０と、電圧の印加により変位する圧電素子３０と、圧電素子３０を収容する一対の駆動筐体４０と、を備える。駆動筐体４０は、固定部材１０に連結された第１連結部分４１及び取付部材２０に連結された第２連結部分４２を含み、圧電素子３０の変位により第１連結部分４１に対して第２連結部分４２がＺ軸方向に沿って相対的に移動するように変形する一方の駆動筐体４０Ａの第２連結部分４２Ａは、取付部材２０において集光レンズユニット４３０よりもＸ軸方向の一方側に連結されている。他方の駆動筐体４０Ｂの第２連結部分４２Ｂは、取付部材２０において集光レンズユニット４３０よりもＸ軸方向の他方側に連結されている。【選択図】図１６
2018079495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を対象物に照射するレーザ光照射装置において、前記レーザ光を前記対象物に集光する対物レンズを当該対物レンズの光軸方向に沿って移動させる対物レンズ駆動装置であって、
前記レーザ光照射装置に固定される固定部材と、
前記対物レンズが取り付けられる取付部材と、
電圧の印加により変位する圧電素子と、
前記固定部材に連結された第１連結部分及び前記取付部材に連結された第２連結部分を含み、前記圧電素子を収容し、当該圧電素子の変位により前記第１連結部分に対して前記第２連結部分が前記光軸方向に沿って相対的に移動するように変形する一対の駆動筐体と、を備え、
一対の前記駆動筐体のうち一方の駆動筐体の前記第２連結部分は、前記取付部材において前記対物レンズよりも所定方向の一方側に連結され、
一対の前記駆動筐体のうち他方の駆動筐体の前記第２連結部分は、前記取付部材において前記対物レンズよりも所定方向の他方側に連結されている、対物レンズ駆動装置。
【請求項２】
前記レーザ光照射装置は、照射予定ラインに沿って前記レーザ光を走査する装置であり、
前記圧電素子が変位する変位方向は、前記レーザ光を走査する前記照射予定ラインの延在方向に対して直交する方向である、請求項１に記載の対物レンズ駆動装置。
【請求項３】
一対の前記駆動筐体における前記第２連結部分は、前記取付部材において前記対物レンズの光軸を挟む位置にそれぞれ連結されている、請求項１又は２に記載の対物レンズ駆動装置。
【請求項４】
前記第１及び第２連結部分は、前記駆動筐体において互いに離間して設けられたブロック状を呈する部分であり、
前記駆動筐体は、
前記第１連結部分から前記第２連結部分へ向かって延在し、前記圧電素子を収容する収容空間を画成する一対の板部と、
前記収容空間内に配置されると共に前記第１連結部分に連結され、前記圧電素子の変位方向の一端部を回転支持する第１回転支持部と、
前記収容空間内に配置されると共に前記第２連結部分に連結され、前記圧電素子の変位方向の他端部を回転支持する第２回転支持部と、を含み、
前記板部における延在方向の両端部の厚さは、前記板部における当該両端部以外の厚さよりも薄い、請求項１〜３の何れか一項に記載の対物レンズ駆動装置。
【請求項５】
前記固定部材、前記取付部材及び前記駆動筐体は、一体で構成されている、請求項１〜４の何れか一項に記載の対物レンズ駆動装置。
【請求項６】
前記圧電素子の少なくとも一部は、樹脂で覆われていない、請求項１〜５の何れか一項に記載の対物レンズ駆動装置。
【請求項７】
前記対物レンズの光軸を通り且つ前記所定方向と直交する面を対称面とする面対称の構造である、請求項１〜６の何れか一項に記載の対物レンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を対象物に照射するレーザ光照射装置において、レーザ光を対象物に集光する対物レンズを当該対物レンズの光軸方向に沿って移動させる対物レンズ駆動装置（駆動ユニット）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５１０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記対物レンズ駆動装置においては、対物レンズを高速駆動させようとすると、例えば対物レンズを揺動させるような低周波域での振動が顕著となり、当該高速駆動の実現が困難となる場合がある。
【０００５】
本発明は、対物レンズの高速駆動が可能な対物レンズ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る対物レンズ駆動装置は、レーザ光を対象物に照射するレーザ光照射装置において、レーザ光を対象物に集光する対物レンズを当該対物レンズの光軸方向に沿って移動させる対物レンズ駆動装置であって、レーザ光照射装置に固定される固定部材と、対物レンズが取り付けられる取付部材と、電圧の印加により変位する圧電素子と、固定部材に連結された第１連結部分及び取付部材に連結された第２連結部分を含み、圧電素子を収容し、当該圧電素子の変位により第１連結部分に対して第２連結部分が光軸方向に沿って相対的に移動するように変形する一対の駆動筐体と、を備え、一対の駆動筐体のうち一方の駆動筐体の第２連結部分は、取付部材において対物レンズよりも所定方向の一方側に連結され、一対の駆動筐体のうち他方の駆動筐体の第２連結部分は、取付部材において対物レンズよりも所定方向の他方側に連結されている。
【０００７】
この対物レンズ駆動装置では、固定部材を介してレーザ光照射装置に固定された一対の駆動筐体が、取付部材において対物レンズよりも所定方向の一方側及び他方側のそれぞれに連結されている。これにより、対物レンズを所定方向における両持ち構造で保持することができる。対物レンズの共振周波数を高周波域化することができ、対物レンズの高速駆動を実現するための障害となる低周波域での振動を抑制することができる。その結果、対物レンズの高速駆動が可能となる。
【０００８】
本発明に係る対物レンズ駆動装置では、レーザ光照射装置は、照射予定ラインに沿ってレーザ光を走査する装置であり、圧電素子が変位する変位方向は、レーザ光を走査する照射予定ラインの延在方向に対して直交する方向であってもよい。レーザ光を走査する照射予定ラインの延在方向に対して圧電素子の変位方向が直交する方向であると、圧電素子が変位した場合、当該延在方向には駆動筐体が変形しにくくなる（歪みにくくなる）。これにより、駆動筐体の変形に起因して、対物レンズの光軸が当該延在方向にずれることを抑制できる。照射予定ラインの延在方向における光軸の位置精度は、焦点補正技術として動的特性が求められる本発明で重要であることから、対物レンズの光軸が当該延在方向にずれる効果は特に有効である。
【０００９】
本発明に係る対物レンズ駆動装置では、一対の駆動筐体における第２連結部分は、取付部材において対物レンズの光軸を挟む位置にそれぞれ連結されていてもよい。圧電素子の変位で第２連結部分が光軸方向に沿って相対的に移動する際、取付部材には第２連結部分を介して光軸方向に力が加わる。このとき、取付部材において対物レンズの光軸を挟む位置に第２連結部分がそれぞれ連結されているため、当該力に起因して光軸を揺動させるモーメントが対物レンズに生じるのを抑制することが可能となる。
【００１０】
本発明に係る対物レンズ駆動装置では、第１及び第２連結部分は、駆動筐体において互いに離間して設けられたブロック状を呈する部分であり、駆動筐体は、第１連結部分から第２連結部分へ向かって延在し、圧電素子を収容する収容空間を画成する一対の板部と、収容空間内に配置されると共に第１連結部分に連結され、圧電素子の変位方向の一端部を回転支持する第１回転支持部と、収容空間内に配置されると共に第２連結部分に連結され、圧電素子の変位方向の他端部を回転支持する第２回転支持部と、を含み、板部における延在方向の両端部の厚さは、板部における当該両端部以外の厚さよりも薄くてもよい。このような構成により、圧電素子の変位により第１連結部分に対して第２連結部分が光軸方向に沿って相対的に移動するように駆動筐体が変形することを、具体的に実現できる。
【００１１】
本発明に係る対物レンズ駆動装置では、固定部材、取付部材及び駆動筐体は、一体で構成されていてもよい。この場合、装置の剛性を高め、共振周波数をより高周波域化することができる。
【００１２】
本発明に係る対物レンズ駆動装置では、圧電素子の少なくとも一部は、樹脂で覆われていなくてもよい。これにより、圧電素子を覆う樹脂に含まれた水分によって圧電素子が絶縁破壊することを抑制し、圧電素子に印加する許容電圧を高め、圧電素子の変位範囲を大きくすることができる。その結果、対物レンズの光軸方向に沿う駆動範囲（ストローク）を大きくすることが可能となる。
【００１３】
本発明に係る対物レンズ駆動装置は、対物レンズの光軸を通り且つ所定方向と直交する面を対称面とする面対称の構造であってもよい。このような面対称の構造により、対物レンズの振動を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、対物レンズの高速駆動が可能な対物レンズ駆動装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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】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】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】レーザ加工後の加工対象物の平面図である。
【図５】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】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】実施形態に係るレーザ加工装置の斜視図である。
【図８】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】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】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】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】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】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】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】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】第１実施形態に係る対物レンズ駆動装置を示す斜視図である。
【図１７】図１６の対物レンズ駆動装置において集光レンズユニットが保持されていない状態を示す斜視図である。
【図１８】図１７の対物レンズ駆動装置を示す他の斜視図である。
【図１９】図１７の対物レンズ駆動装置を示す更に他の斜視図である。
【図２０】図１７の対物レンズ駆動装置を示す側面図である。
【図２１】（ａ）は、圧電素子の非伸長時における駆動筐体の構造をモデル化した図である。（ｂ）は、圧電素子の伸長時における駆動筐体の構造をモデル化した図である。
【図２２】圧電素子の伸長時における図１７の対物レンズ駆動装置を示す側面図である。
【図２３】第２実施形態に係る対物レンズ駆動装置を示す斜視図である。
【図２４】図２３の対物レンズ駆動装置において集光レンズユニットが保持されていない状態を示す斜視図である。
【図２５】図２４の対物レンズ駆動装置の分解斜視図である。
【図２６】図２４の対物レンズ駆動装置の固定部材を示す斜視図である。
【図２７】図２４の対物レンズ駆動装置の取付部材を示す斜視図である。
【図２８】（ａ）は図２４の対物レンズ駆動装置の一方の駆動筐体を示す斜視図である。（ｂ）は図２４の対物レンズ駆動装置の他方の駆動筐体を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、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。
【００１７】
実施形態に係る対物レンズ駆動装置は、加工対象物にレーザ光を集光することによって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レーザ加工装置（レーザ光照射装置）に搭載されている。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。
【００１８】
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（対物レンズ）１０５と、を備えている。また、レーザ加工装置１００は、レーザ光Ｌを照射す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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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）。
【００２３】
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。
【００２４】
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）、ＬｉＴａＯ３、及び、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）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、ＬｉＴａＯ３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。
【００２５】
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パルスのレーザ光照射：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。
【００２６】
次に、実施形態に係る対物レンズ駆動装置が搭載されたレーザ加工装置について詳細に説明する。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。Ｚ軸方向は、対物レンズを構成する集光レンズユニット４３０の光軸方向である。
［レーザ加工装置の全体構成］
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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の走査方向）とされている。レーザ加工装置２００において、Ｘ軸方向は、レーザ光Ｌを走査する切断予定ライン５の延在方向である。レーザ光Ｌの走査は、レーザ光Ｌを照射しながら切断予定ライン５に沿って相対移動することである。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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をコリメート（平行化）する。ビームエキスパンダ３５０は、発散レンズ及びコリメートレンズを有し、コリメートレンズが光軸方向に沿って移動可能に構成されている（詳しくは、後述）。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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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４３０と、対物レンズ駆動装置４４０と、一対の測距センサ４５０と、を有している。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
集光レンズユニット４３０は、レーザ光Ｌを加工対象物１に集光する対物レンズを構成する。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、対物レンズ駆動装置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、Ｚ軸方向を軸方向とする円柱形状の外形を呈している。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。対物レンズ駆動装置４４０は、レーザ加工装置２００において集光レンズユニット４３０を駆動する駆動機構である。対物レンズ駆動装置４４０は、圧電素子の駆動力によって、光軸方向であるＺ軸方向に沿って集光レンズユニット４３０を移動させる（詳しくは後述）。
【００５４】
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。
【００５５】
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の走査方向）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、対物レンズ駆動装置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。
【００５６】
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。
【００５７】
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のスポット位置（ポインティング）観察用の撮像装置であるスポット観察用カメラ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及びスポット観察用カメラ４７３に順次入射する。レンズ４７２は、入射したレーザ光Ｌをスポット観察用カメラ４７３の撮像面に向けて集光する。レーザ加工装置２００では、プロファイル取得用カメラ４６４及びスポット観察用カメラ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。
【００５８】
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、スポット観察用カメラ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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
レーザ加工装置２００では、レーザ出力部３００（特にレーザ発振器３１０）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。
【００６３】
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］
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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］
【００６９】
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。
【００７０】
透明基板２１８は、ＸＹ平面に沿った表面２１８ａを有している。この表面２１８ａは、反射型空間光変調器４１０の反射面４１０ａを構成する。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。
【００７１】
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る。複数の画素電極２１４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。
【００７２】
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いる。アクティブ・マトリクス回路は、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５００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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
このとき、制御部５００（図７参照）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］
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
［対物レンズ駆動装置］
【００７９】
次に、第１実施形態に係る対物レンズ駆動装置４４０について、詳細に説明する。なお、便宜上、対物レンズ駆動装置４４０においてＺ軸方向の加工対象物１側を下側とし、その反対側を上側として説明する。
【００８０】
図１６〜図２０に示されるように、対物レンズ駆動装置４４０は、レーザ加工装置２００（図７参照）において集光レンズユニット４３０を保持し且つ当該集光レンズユニット４３０をＺ軸方向に沿って移動させる装置である。対物レンズ駆動装置４４０は、保持する集光レンズユニット４３０の光軸Ｇ（以下、単に「光軸Ｇ」ともいう）を通り且つＸ方向と直交するＹＺ面を対称面とする面対称の構造とされている。対物レンズ駆動装置４４０は、固定部材１０、取付部材２０、圧電素子３０、及び一対の駆動筐体４０を備えている。
【００８１】
固定部材１０、取付部材２０及び一対の駆動筐体４０は、一体で構成されている。固定部材１０、取付部材２０及び一対の駆動筐体４０は、接着及び機械的接合を用いずに、例えばワイヤ放電加工を利用した削出しによって互いに一体で成形された一体成形品である。固定部材１０、取付部材２０及び一対の駆動筐体４０の材料としては、ステンレス系の合金が用いられている。
【００８２】
固定部材１０は、Ｘ軸方向を長手方向とし且つＹ軸方向を厚さ方向とする直方体形状を呈している。固定部材１０は、レーザ加工装置２００におけるレーザ集光部４００の筐体４０１（図１２参照）に、ネジ等で固定されている。
【００８３】
取付部材２０は、集光レンズユニット４３０が取り付けられる部材である。取付部材２０は、Ｚ軸方向を軸方向とする円環板状のリング部２１を有している。リング部２１の内径は、集光レンズユニット４３０の外径に対応する。リング部２１には、集光レンズユニット４３０が同軸で挿入されて螺着されている（螺合作用により取り付けられている）。
【００８４】
圧電素子３０は、対物レンズ駆動装置４４０の動力源である。圧電素子３０としては、積層型の圧電素子が用いられている。圧電素子３０は、長尺の柱状に形成されている。圧電素子３０は、電力の印加により、当該電力に応じて圧電素子３０の軸方向に変位（ここでは伸長）する。圧電素子３０には、シリコーン樹脂等の樹脂によるポッティングが施されておらず、圧電素子３０の少なくとも一部は樹脂で覆われていない。つまり、圧電素子３０の少なくとも一部は、むき出しとなっており、空気に対して露出する。圧電素子３０は、制御部５００（図７参照）に接続され、その変位量が制御部５００により制御される。
【００８５】
駆動筐体４０は、内部に圧電素子３０を収容する筐体である。駆動筐体４０は、固定部材１０に連結された第１連結部分４１と、取付部材２０に連結された第２連結部分４２と、第１及び第２連結部分４１，４２に架設された一対の板部４３と、を有している。駆動筐体４０は、圧電素子３０を伸長させることにより作用する力で光軸方向に歪むことで、固定部材１０に対して取付部材２０を光軸方向に移動させる。
【００８６】
第１連結部分４１は、駆動筐体４０の固定側（不動部分）を構成する。第１連結部分４１は、固定部材１０と一体で連なるように設けられている。第２連結部分４２は、駆動筐体４０の可動側を構成する。第２連結部分４２は、取付部材２０と一体で連なるように設けられている。第１連結部分４１及び第２連結部分４２は、駆動筐体４０における高い剛性を有するブロック状（塊状）の部分である。第１連結部分４１と第２連結部分４２とは、Ｙ軸方向に互いに離間して設けられている。具体的には、第１連結部分４１は、駆動筐体４０におけるＹ軸方向の一端側に配され、第２連結部分４２は、駆動筐体４０におけるＹ方向の他端側に配されている。
【００８７】
一対の板部４３は、Ｚ軸方向を厚さ方向とする板状を呈し、第１連結部分４１から第２連結部分４２へ向かってＹ軸方向に延在する。一対の板部４３は、互いに対向する。板部４３におけるＹ軸方向（延在方向）の両端部の厚さは、板部４３における当該両端部以外の厚さよりも薄い。これにより、板部４３の両端部の剛性が、それ以外よりも低くなっている。第１連結部分４１と第２連結部分４２と一対の板部４３とは、圧電素子３０を収容する収容空間Ｒを画成する。
【００８８】
駆動筐体４０は、収容空間Ｒ内に配置されると共に第１連結部分４１に連結された第１回転支持部４５と、収容空間Ｒ内に配置されると共に第２連結部分４２に連結された第２回転支持部４６と、を有している。
【００８９】
第１回転支持部４５は、圧電素子３０の長手方向の一端部を回転支持する。第１回転支持部４５は、圧電素子３０の一端面に対して当接するように取り付けられている。第１回転支持部４５は、第１連結部分４１の収容空間Ｒを構成する壁面において下側に、揺動可能に設けられている。第２回転支持部４６は、圧電素子３０の長手方向の他端部を回転支持する。第２回転支持部４６は、圧電素子３０の他端面に対して当接するように取り付けられている。第２回転支持部４６は、第２連結部分４２の収容空間Ｒを構成する壁面において上側に、揺動可能に設けられている。これにより、駆動筐体４０は、圧電素子３０の変位方向（長手方向）をＹ軸に対してＺ軸方向に傾いた方向とした状態で、当該圧電素子３０を収容空間Ｒ内にて収容する。つまり、圧電素子３０の変位方向は、切断予定ライン５に沿うＸ軸方向に対して直交する方向であり、具体的には、ＹＺ平面上にてＹ軸方向と交差する方向である。なお、駆動筐体４０には、収容空間Ｒを外側から塞ぐようにカバーが設けられていてもよい。
【００９０】
図２１は、駆動筐体４０の構造をモデル化した図である。図２１（ａ）は圧電素子３０の非伸長時を示し、図２１（ｂ）は圧電素子３０の伸長時を示す。図２１（ａ），（ｂ）に示されるように、駆動筐体４０は、旋回軸であるピボットを有する構造モデルＭＬでモデル化することができる。構造モデルＭＬでは、Ｙ軸方向に対向する柱５１，５２と、Ｚ軸方向に対向する梁５３，５４と、がピボット５５で接続されて矩形枠５６が形成されている。そして、Ｙ軸に対してＺ軸方向に傾斜して延び且つ伸長可能な伸長部材５７が、矩形枠５６内において、ピボット５８，５９を介して柱５１，５２に連結されている。柱５１，５２及び梁５３，５４は、変形不可の剛体とみなすことができる。
【００９１】
柱５１は、第１連結部分４１に対応し、柱５２は、第２連結部分４２に対応する。梁５３，５４は、板部４３における高剛性の両端部以外（厚板部分）に対応し、ピボット５５は、板部４３における低剛性の両端部（薄板部分）に対応する。伸長部材５７は、圧電素子３０に対応する。ピボット５８は、第１回転支持部４５に対応し、ピボット５９は、第２回転支持部４６に対応する。
【００９２】
構造モデルＭＬに表されるように、伸長部材５７が伸長することで、矩形枠５６が歪んで平行四辺形形状となり、固定側の柱５１に対して可動側の柱５２が上方に移動する。すなわち、図２２に示されるように、駆動筐体４０内に組み込んだ圧電素子３０の伸長（変位）により駆動筐体４０に歪む力が与えられ、第１連結部分４１を基準に第２連結部分４２がＺ軸方向に沿って相対的に移動するように駆動筐体４０が変形する。このように駆動筐体４０が変形することで、取付部材２０をＺ軸方向に移動させて、集光レンズユニット４３０をＺ軸方向に移動させることができる。
【００９３】
図１６〜図２０に戻り、一対の駆動筐体４０のうちの一方の駆動筐体４０Ａにおいて、第１連結部分４１Ａは、固定部材１０のＸ軸方向の一端部に連結されている。一対の駆動筐体４０のうちの他方の駆動筐体４０Ｂにおいて、第１連結部分４１Ｂは、固定部材１０のＸ軸方向の他端部に連結されている。
【００９４】
一対の駆動筐体４０のうちの一方の駆動筐体４０Ａにおいて、第２連結部分４２Ａは、リング部２１のＸ軸方向における一方側に連結されている。一対の駆動筐体４０のうちの他方の駆動筐体４０Ｂにおいて、第２連結部分４２Ｂは、リング部２１のＸ軸方向における他方側に連結されている。第２連結部分４２Ａ，４２Ｂは、リング部２１において集光レンズユニット４３０の光軸Ｇを挟んでＸ軸方向に対向する位置に、それぞれ連結されている。ここでの第２連結部分４２は、上側の板部４３よりも上方へ突出する突部４８を含み、この突部４８を介してリング部２１に連結している。これにより、リング部２１は、上側の板部４３よりも上方に位置されている。
【００９５】
以上、対物レンズ駆動装置４４０では、固定部材１０を介してレーザ加工装置２００に固定された一対の駆動筐体４０Ａ，４０Ｂは、取付部材２０において集光レンズユニット４３０よりもＸ軸方向の一方側及び他方側のそれぞれに連結されている。これにより、Ｘ軸方向における両持ち構造で集光レンズユニット４３０を保持することができる。その結果、集光レンズユニット４３０の共振周波数を高周波域化でき、集光レンズユニット４３０の高速駆動を実現するための障害となる低周波域での振動を抑制できる。例えば従来構造では共振周波数が３７０Ｈｚであるのに対し、対物レンズ駆動装置４４０では、共振周波数を５５０Ｈｚまで高周波域化できる。
【００９６】
したがって、対物レンズ駆動装置４４０によれば、集光レンズユニット４３０の高速駆動が可能となる。また、集光レンズユニット４３０の速応性を向上させることができる。これらの効果は、ナノテクノロジ分野にて焦点補正技術として動的特性が求められるレーザ加工装置２００において、特に有効である。
【００９７】
対物レンズ駆動装置４４０が搭載されたレーザ加工装置２００は、切断予定ライン５に沿ってレーザ光Ｌを走査する装置である。そして、対物レンズ駆動装置４４０における圧電素子３０の変位方向は、レーザ光Ｌを走査する切断予定ライン５の延在方向（加工方向）であるＸ軸方向に対して、直交する方向とされている。変位方向がＸ軸方向に対して直交する方向であると、圧電素子３０が変位した場合にＸ軸方向には駆動筐体４０が変形しにくくなる（歪みにくくなる）。これにより、駆動筐体４０の変形で集光レンズユニット４３０の光軸ＧがＸ軸方向に沿ってずれるのを抑制できる。加工方向であるＸ軸方向における光軸Ｇの位置精度は、焦点補正技術として動的特性が求められる対物レンズ駆動装置４４０では重要であることから、当該効果は特に有効である。
【００９８】
なお、駆動筐体４０の変形に伴い、Ｙ軸方向にも駆動筐体４０が僅かに変形して光軸ＧがＹ軸方向に僅かにずれる場合があるが、このＹ軸方向における僅かな光軸Ｇのずれについては、レーザ加工装置２００の実使用上、光軸調整の許容誤差に比べて１桁以上小さく、問題とならない。
【００９９】
対物レンズ駆動装置４４０では、圧電素子３０の伸長で第２連結部分４２がＺ軸方向に沿って相対的に移動する際、取付部材２０には第２連結部分４２を介してＺ軸方向に力が加わる。このとき、第２連結部分４２は取付部材２０において集光レンズユニット４３０の光軸Ｇを挟む位置にそれぞれ連結されているため、光軸Ｇを揺動させるモーメント（角度振れ）が当該力に起因して集光レンズユニット４３０に生じることを抑制でき、集光レンズユニット４３０の応答遅れを抑制できる。
【０１００】
対物レンズ駆動装置４４０の駆動筐体４０は、ピボットを有する構造モデルＭＬ（図２１参照）でモデル化される構造を有している。すなわち、第１及び第２連結部分４１，４２が互いに離間して設けられたブロック状を呈し、第１及び第２連結部分４１，４２の間に一対の板部４３，４３が設けられ、これらで画成された収容空間Ｒ内にて圧電素子３０が第１及び第２連結部分４１，４２によって回転支持されている。板部４３における延在方向の両端部の厚さは、板部４３における当該両端部以外の厚さよりも薄くされている。これにより、圧電素子３０の変位で第２連結部分４２がＺ軸方向に沿って相対移動するように駆動筐体４０が変形することを、具体的に実現できる。
【０１０１】
対物レンズ駆動装置４４０では、固定部材１０、取付部材２０及び駆動筐体４０は、一体で構成されている。これにより、対物レンズ駆動装置４４０の剛性を高め、共振周波数を一層高周波域化することができる。
【０１０２】
対物レンズ駆動装置４４０では、圧電素子３０の少なくとも一部が樹脂で覆われていない。これにより、圧電素子３０を覆う樹脂に含まれた水分によって圧電素子３０が絶縁破壊することを抑制し、圧電素子３０に印加する許容電圧を高め、圧電素子３０の変位範囲を大きくすることができる。その結果、集光レンズユニット４３０の光軸方向に沿う駆動範囲（ストローク）を大きくすることが可能となる。
【０１０３】
対物レンズ駆動装置４４０は、集光レンズユニット４３０の光軸Ｇを通り且つＸ軸方向と直交するＹＺ面を対称面とする面対称の構造である。このような面対称の構造により、集光レンズユニット４３０の振動を抑制することが可能となる。
【０１０４】
対物レンズ駆動装置４４０では、駆動筐体４０が一対備えられており、圧電素子３０が２つ用いられている。２つの圧電素子３０は、同期して変位するように制御部５００により制御される。このように２つの圧電素子３０を利用することで、集光レンズユニット４３０の駆動力及び速応性を高めることが可能となる。
【０１０５】
対物レンズ駆動装置４４０では、上側の板部４３よりもリング部２１が上方に位置している。これにより、固定部材１０、取付部材２０及び一対の駆動筐体４０を、一体で形成しやすくすることが可能となる。例えば、固定部材１０、取付部材２０及び一対の駆動筐体４０についての削出しによる一体成形を容易化できる。
【０１０６】
次に、第２実施形態に係る対物レンズ駆動装置６００について説明する。本実施形態の説明では、上記対物レンズ駆動装置４４０と同様な説明は省略し、異なる点について主に説明する。
【０１０７】
図２３〜図２５に示されるように、対物レンズ駆動装置６００は、直方体形状の外形を有している。対物レンズ駆動装置６００は、固定部材６１０、取付部材６２０、上記圧電素子３０、及び一対の駆動筐体６４０Ａ，６４０Ｂを備えている。固定部材６１０、取付部材６２０及び一対の駆動筐体６４０は、それぞれ別体で構成されている。
【０１０８】
固定部材６１０及び取付部材６２０は、直方体形状の外形となるように互いに組み合わされた状態で、ネジ等により一対の駆動筐体６４０Ａ，６４０Ｂと連結されている。図２５及び図２６に示されるように、固定部材６１０は、リング部６１１と、リング部６１１におけるＹ軸方向の一方側に連続する基部６１２と、を含んでいる。
【０１０９】
リング部６１１は、Ｚ軸方向を軸方向とする円環板状に形成されている。リング部６１１の内周面には、光軸Ｇに沿った貫通孔６５１を有する固定クランプ６５０（図２３参照）が取り付けられている。固定部材６１０は、固定クランプ６５０を介して、レーザ加工装置２００（図７参照）に固定されている。
【０１１０】
基部６１２は、固定部材６１０において駆動筐体６４０と連結する部分である。基部６１２は、リング部６１１よりも下方に突出するように設けられている。基部６１２のＹ軸方向における内側の壁面６１２ａは、リング部６１１の外縁に沿った曲面とされている。一方、基部６１２のＹ軸方向における外側の壁面６１２ｂは、ＸＺ面に沿った平面とされている。また、基部６１２は、駆動筐体６４０と当接する平面であってＹＺ面に沿った壁面６１２ｃを、Ｘ軸方向における両端面に有している。
【０１１１】
図２５及び図２７に示されるように、取付部材６２０は、リング部６２１と、リング部６２１におけるＹ軸方向の他方側に連続する基部６２２と、を含んでいる。リング部６２１は、Ｚ軸方向を軸方向とする円環板状に形成されている。リング部６２１には、集光レンズユニット４３０が同軸で挿入されて螺着されている（図２３参照）。リング部６２１の内径は、固定部材６１０の内径と同一とされている。
【０１１２】
基部６２２は、取付部材６２０において駆動筐体６４０と連結する部分である。基部６２２は、リング部６２１よりも上方に突出するように設けられている。基部６２２のＹ軸方向における内側の壁面６２２ａは、リング部６２１の外縁に沿った曲面とされている。一方、基部６２２のＹ軸方向における外側の壁面６２２ｂは、ＸＺ面に沿った平面とされている。また、基部６２２は、駆動筐体６４０と当接する平面であってＹＺ面に沿った壁面６２２ｃを、Ｘ軸方向における両端面に有している。
【０１１３】
図２４及び図２５に示されるように、取付部材６２０は、そのリング部６２１が固定部材６１０のリング部６１１と同軸で対向するように重ねられている。取付部材６２０のリング部６２１の外周面は、固定部材６１０の基部６１２の壁面６１２ａに当接ないし近接している。取付部材６２０の基部６２２の壁面６２２ａは、固定部材６１０のリング部６１１の外周面に当接ないし近接している。これにより、固定部材６１０及び取付部材６２０は、直方体形状の外形となるように互いに組み合わされる。
【０１１４】
図２４、図２５及び図２８に示されるように、駆動筐体６４０Ａ，６４０Ｂ（駆動筐体６４０）は、その内部に圧電素子３０を収容する筐体である。駆動筐体６４０は、固定部材６１０及び取付部材６２０に連結されている。駆動筐体６４０は、固定部材６１０の基部６１２にネジ等で連結された第１連結部分６４１と、取付部材６２０の基部６２２にネジ等で連結された第２連結部分６４２と、第１及び第２連結部分６４１，６４２に架設された一対の板部６４３と、収容空間Ｒ内に配置された第１及び第２回転支持部６４５，６４６と、を有している。
【０１１５】
第１連結部分６４１は、駆動筐体６４０の固定側を構成する。第２連結部分６４２は、駆動筐体６４０の可動側を構成する。第１連結部分６４１及び第２連結部分６４２は、駆動筐体６４０における高い剛性を有するブロック状の部分である。第１連結部分６４１は、駆動筐体６４０におけるＹ軸方向の一端側に配され、第２連結部分６４１は、駆動筐体６４０におけるＹ方向の他端側に配されている。板部６４３は、上記板部４３と同様に、第１及び第２連結部分６４１，６４２に架設されている。第１及び第２回転支持部６４５，６４６は、上記第１及び第２回転支持部４５，４６と同様に、収容空間Ｒ内に揺動可能に設けられている。
【０１１６】
図２４及び図２５に示されるように、一対の駆動筐体６４０Ａ，６４０Ｂは、組み合わせられた固定部材６１０及び取付部材６２０に対して、Ｘ軸方向に挟み込むように当接されている。そして、第１連結部分６４１が、固定部材６１０の基部６１２にネジ等で連結されている。これと共に、第２連結部分６４２が、取付部材６２０の基部６２２にネジ等で連結されている。これにより、一対の駆動筐体６４０Ａ，６４０Ｂと固定部材６１０と取付部材６２０とは、直方体形状の外形となるように互いに組み合わされている。
【０１１７】
以上、対物レンズ駆動装置６００では、固定部材６１０を介してレーザ加工装置２００に固定された一対の駆動筐体６４０Ａ，６４０Ｂは、取付部材６２０において集光レンズユニット４３０よりもＸ軸方向の一方側及び他方側のそれぞれに連結されている。これにより、Ｘ軸方向における両持ち構造で集光レンズユニット４３０を保持することができる。その結果、対物レンズ駆動装置６００においても、集光レンズユニット４３０の共振周波数を高周波域化でき、集光レンズユニット４３０の高速駆動を実現するための障害となる低周波域での振動を抑制できる。集光レンズユニット４３０の高速駆動が可能となる。
【０１１８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【０１１９】
上記実施形態のレーザ加工装置１００，２００は、アブレーション等、他のレーザ加工を実施する装置であってもよい。上記実施形態のレーザ加工装置１００，２００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装置であってもよい。更に、本発明が適用されるレーザ光照射装置は、レーザ加工装置１００，２００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、種々のレーザ光照射装置であってもよい。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。
【０１２０】
上記実施形態の対物レンズ駆動装置４４０，６００では、レーザ加工装置２００の加工方向であるＸ軸方向に両持ち構造とし、Ｘ軸方向に対して直交する方向を圧電素子３０の変位方向としたが、対物レンズ駆動装置の構造は加工方向との関係には限定されない。対物レンズ駆動装置では、任意の所定方向に両持ち構造であればよい。圧電素子の変位方向は、当該圧電素子の変位により第１連結部分に対して第２連結部分がＺ軸方向に沿って相対的に移動するように駆動筐体が変形する方向であればよい。
【０１２１】
上記実施形態の対物レンズ駆動装置４４０，６００は、面対称の構造であるが、非対称の構造であってもよい。なお、ここでの対称構造は、完全対称の構造だけでなく、略対称の構造及び実質的に対称の構造を含む。上記実施形態では、圧電素子３０の伸長により駆動筐体４０，６４０が変形したが、圧電素子３０の縮小により駆動筐体４０，６４０が変形してもよい。
【符号の説明】
【０１２２】
１…加工対象物（対象物）、５…切断予定ライン（照射予定ライン）、１０，６１０…固定部材、２０，６２０…取付部材、３０…圧電素子、４０，６４０…駆動筐体、４０Ａ，６４０Ａ…一方の駆動筐体、４０Ｂ，６４０Ｂ…他方の駆動筐体、４１，４１Ａ，４１Ｂ，６４１…第１連結部分、４２，４２Ａ，４２Ｂ，６４１…第２連結部分、４３，６４３…板部、４５，６４５…第１回転支持部、４６，６４６…第２回転支持部、１００，２００…レーザ加工装置（レーザ光照射装置）、１００…集光用レンズ（対物レンズ）、４３０…集光レンズユニット（対物レンズ）、４４０，６００…対物レンズ駆動装置、Ｇ…光軸、Ｌ…レーザ光、Ｒ…収容空間。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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