(57)【要約】      （修正有）【課題】高速、高精度にビーム分岐を行うビーム分岐装置を提供する。【解決手段】ビーム分岐装置を、レーザビームを出射するレーザ光源と、レーザ光源を出射するレーザビームの進路に配置され、ある直線または曲線を第１の回転軸の周囲に回転してできる回転面のうち、回転方向に関して一部の領域が光を反射し、他の領域が光を透過させる第１の回転体と、第１の回転体を第１の回転軸の周囲に回転させる第１の駆動機構と、光を反射する領域の、回転方向に沿う位置を検出する検出器と、から構成するようにした。【選択図】図１
2011002540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある直線または曲線を第１の回転軸の周囲に回転してできる回転面のうち、回転方向に関して一部の領域が光を反射し、他の領域が光を透過させる第１の回転体と、
前記第１の回転体を前記第１の回転軸の周囲に回転させる第１の駆動機構と
を有するビーム分岐装置。
【請求項２】
更に、前記光を反射する領域の、前記回転方向に沿う位置を検出する検出器を含む請求項１に記載のビーム分岐装置。
【請求項３】
更に、第１の進路を進行して前記光を反射する領域に入射し、前記光を反射する領域で反射された光の進路に配置される第１の補正レンズと、
前記第１の進路を進行して前記光を透過させる領域に入射し、前記光を透過させる領域を透過した光の進路に配置される第２の補正レンズと
を含み、
前記第１及び第２の補正レンズは、前記光を反射する領域で反射される光の発散角または収束角の変化を補償する請求項１または２に記載のビーム分岐装置。
【請求項４】
更に、前記第１の進路を進行して前記光を透過させる領域に入射し、前記光を透過させる領域を透過した光の進路、または、前記第１の進路を進行して前記光を反射する領域に入射し、前記光を反射する領域で反射された光の進路に配置され、ある直線または曲線を第２の回転軸の周囲に回転してできる回転面のうち、回転方向に関して一部の領域が光を反射し、他の領域が光を透過させる第２の回転体と、
前記第２の回転体を前記第２の回転軸の周囲に回転させる第２の駆動機構と
を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のビーム分岐装置。
【請求項５】
更に、前記第１の進路を進行して前記光を透過させる領域に入射し、前記光を透過させる領域を透過した光の進路に配置されるビーム偏向器またはビーム走査器と、
前記ビーム偏向器またはビーム走査器を出射した光が、前記第１の回転体の前記光を透過させる領域を透過するように制御する制御装置と
を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載のビーム分岐装置。
【請求項６】
前記第１の回転体の前記光を反射する領域が、円筒側面に沿って形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のビーム分岐装置。
【請求項７】
前記第１の回転体の前記光を反射する領域が、球面に沿って形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のビーム分岐装置。
【請求項８】
レーザビームを出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源を出射するレーザビームの進路に配置され、ある直線または曲線を第１の回転軸の周囲に回転してできる回転面のうち、回転方向に関して一部の領域が光を反射し、他の領域が光を透過させる第１の回転体と、前記第１の回転体を前記第１の回転軸の周囲に回転させる第１の駆動機構と、前記光を反射する領域の、前記回転方向に沿う位置を検出する検出器を含むビーム分岐装置と、
前記検出器から、前記光を反射する領域の位置に関する情報を受け、前記レーザ光源を出射するレーザビームの出射タイミングを制御する制御装置と
を有するレーザ加工装置。
【請求項９】
（ａ）ある直線または曲線を回転軸の周囲に回転してできる回転面のうち、回転方向に関して一部の領域が光を反射し、他の領域が光を透過させる回転体を、前記回転軸の周囲に回転させながら、第１の光を、前記回転体の前記光を反射する領域に入射させる工程と、
（ｂ）前記回転体を、前記回転軸の周囲に回転させながら、第２の光を、前記回転体の前記光を透過させる領域に入射させる工程と
を有するビーム分岐方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビームを複数の方向に分岐する装置及び方法に関する。また、レーザビームを用いて加工を行うレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８（Ａ）〜（Ｈ）は、レーザビームを分岐する技術の従来例を示す概略図である。
【０００３】
図８（Ａ）を参照する。レーザ光源１０を出射したパルスレーザビーム３０は、ハーフミラー２１に入射する。ハーフミラー２１は、入射する光束の一部を透過し、一部を反射する。透過と反射の比率はおよそ１：１である。ハーフミラー２１に入射したパルスレーザビーム３０は、これを透過するパルスレーザビーム３０ａと、反射するパルスレーザビーム３０ｂとに分岐される。
【０００４】
ハーフミラー２１でレーザビーム３０を分岐すると、分岐されて出射するレーザビーム３０ａ、３０ｂのパルスエネルギはおよそ半分になるため、加工によっては高出力のレーザ光源１０が必要とされる場合がある。また、透過と反射の比率を正確に制御するためには、ハーフミラー２１に用いられる誘電体多層膜に高いスペックが要求される。更に、透過と反射の比率が熱影響により変化するという問題もある。
【０００５】
なお、レーザビーム３０の偏光を利用し、ハーフミラー２１の代わりに、偏光ビームスプリッタ(Polarizing Beam Splitter ;PBS）を配置してビーム分岐を行うこともできる。
【０００６】
図８（Ｂ）を参照する。レーザ光源１０を出射したパルスレーザビーム３０を、レーザパルスごとに、ガルバノスキャナ２２で異なる方向に出射して分岐する方法もある。ビーム分岐時にガルバノスキャナ２２を構成する２枚の揺動鏡（ガルバノミラー）を静止させる必要があるため、分岐速度に制限があり、分岐速度を大きくすると分岐角度が小さくなる。また、ガルバノスキャナ２２に入射するパルスレーザビーム３０のビーム径を小さくしなければならない。ガルバノミラーについては、軽い素材を使用する必要や、レーザ耐力を備える必要がある。
【０００７】
図８（Ｃ）に示すのは、音響光学偏向器(Acousto-Optic Deflector ;AOD）を用いたビーム分岐装置であり、図８（Ｄ）に示すのは、電気光学変調器(Electro-Optic Modulator ;EOM）を用いたビーム分岐装置である。
【０００８】
ＡＯＤ２３は、ブラッグ回折現象を利用し、外部からの制御信号によって、負荷する超音波の周波数（波長）を変化させ、入射するレーザビーム３０の偏向角を変えることができる。
【０００９】
ＥＯＭ２４は、入射するパルスレーザビーム３０の偏光状態を変化させる。ＥＯＭ２４を経由したパルスレーザビーム３０は、偏光状態によって透過と反射とが切り替わるＰＢＳ２５で、パルスレーザビーム３０ａ、３０ｂに分岐される。
【００１０】
ＡＯＤ２３やＥＯＭ２４の熱による劣化や熱レンズ効果のため、これらを用いたビーム分岐方法は、ハイパワーのレーザビームを分岐対象とするには不向きである。また、高効率で偏向するためには、レーザビームの偏光特性を高くする必要がある。
【００１１】
図８（Ｅ）に、回折光学素子(Diffractive Optical Element ;DOE）２６を用いたビーム分岐装置を示す。ＤＯＥ２６は光の回折現象を利用した光学素子であり、これを用いて入射するレーザビーム３０を相互に異なる方向に分岐し、レーザビーム３０ａ、３０ｂとして出射することができる。ＤＯＥ２６の代わりにホログラフィック光学素子(Holographic Optical Element ;HOE）を使用することも可能である。
【００１２】
ＤＯＥ２６やＨＯＥを用いてビームを分岐すると、たとえばハーフミラーで分岐した場合と同様に、レーザビーム３０のエネルギも分配されてしまう。また、光の回折現象を利用するため、高次光によるエネルギ損失も小さくない。
【００１３】
図８（Ｆ）を参照する。回転多面鏡を用いてレーザビームを分岐する方法も公知である（たとえば、特許文献１参照）。レーザ光源１０を出射したパルスレーザビーム３０は、たとえば中心軸の周囲を一定の角速度で回転するポリゴンミラー２７に入射する。
【００１４】
図８（Ｇ）及び（Ｈ）を参照する。ポリゴンミラー２７上の入射位置によって、パルスレーザビーム３０は、レーザパルスごとに、相互に異なる方向に反射されて出射する。図８（Ｇ）に示すように、ポリゴンミラー２７の反射面に対して入射角αで入射したときと、図８（Ｈ）に示すように、入射角βで入射したときとでは、反射後のレーザビーム（レーザパルス）３０ａ、３０ｂは、相互に異なる方向に進行する。
【００１５】
ポリゴンミラー２７を用いるビーム分岐方法においては、ポリゴンミラー２７を回転させながら、レーザビームの分岐を行う。ガルバノスキャナの場合と異なり、ミラーを静止させないため、高い周波数でビームを分岐させることができる。しかし、パルスレーザビーム３０は、動いている反射ミラー面で反射されるため、パルス幅が長い場合、１つのレーザパルスにおいても出射方向にずれが生じる。したがって、ポリゴンミラー２７を用いるビーム分岐方法は、ビームをある固定的な方向にだけ分岐するのに向いているとはいいがたい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平０５−００８０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、高速、高精度にビーム分岐を行うことの可能なビーム分岐装置を提供することである。
【００１８】
また、高速、高品質の加工が可能なレーザ加工装置を提供することである。
【００１９】
更に、高速、高精度にビーム分岐を行うことの可能なビーム分岐方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一観点によれば、ある直線または曲線を第１の回転軸の周囲に回転してできる回転面のうち、回転方向に関して一部の領域が光を反射し、他の領域が光を透過させる第１の回転体と、前記第１の回転体を前記第１の回転軸の周囲に回転させる第１の駆動機構とを有するビーム分岐装置が提供される。
【００２１】
また、本発明の他の観点によれば、レーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザ光源を出射するレーザビームの進路に配置され、ある直線または曲線を第１の回転軸の周囲に回転してできる回転面のうち、回転方向に関して一部の領域が光を反射し、他の領域が光を透過させる第１の回転体と、前記第１の回転体を前記第１の回転軸の周囲に回転させる第１の駆動機構と、前記光を反射する領域の、前記回転方向に沿う位置を検出する検出器を含むビーム分岐装置と、前記検出器から、前記光を反射する領域の位置に関する情報を受け、前記レーザ光源を出射するレーザビームの出射タイミングを制御する制御装置とを有するレーザ加工装置が提供される。
【００２２】
更に、本発明の他の観点によれば、（ａ）ある直線または曲線を回転軸の周囲に回転してできる回転面のうち、回転方向に関して一部の領域が光を反射し、他の領域が光を透過させる回転体を、前記回転軸の周囲に回転させながら、第１の光を、前記回転体の前記光を反射する領域に入射させる工程と、（ｂ）前記回転体を、前記回転軸の周囲に回転させながら、第２の光を、前記回転体の前記光を透過させる領域に入射させる工程とを有するビーム分岐方法が提供される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、高速、高精度にビーム分岐を行うことの可能なビーム分岐装置を提供することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、高速、高品質の加工が可能なレーザ加工装置を提供することができる。
【００２５】
更に、本発明によれば、高速、高精度にビーム分岐を行うことの可能なビーム分岐方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。
【図２】第２の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ第３、第４の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。
【図４】第５の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ第６、第７の実施例によるレーザ加工装置について説明するための図である。
【図６】第８の実施例によるレーザ加工装置について説明するための図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、環状ミラーの他の例を示す概略図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｈ）は、レーザビームを分岐する技術の従来例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。第１の実施例によるレーザ加工装置は、たとえばパルスレーザビーム３０を出射するレーザ光源１０、及びビーム分岐装置４０を含んで構成される。ビーム分岐装置４０は、環状ミラー４１、位置センサ４４、補正レンズ４５、４６、制御装置５０及び駆動機構５１を含んで構成される。環状ミラー４１は、たとえば円筒の側面に沿って交互に形成された反射領域４２ａと透光領域４２ｂを備え、円筒の中心４３の周囲に回転可能に保持されている。このため、中心４３は、環状ミラー４１の曲率中心であり、回転中心となる。反射領域４２ａは、たとえば透明素材で形成された円筒側面外側に、誘電体多層膜または金属膜をコーティング（ＨＲコート）して形成された全反射鏡領域である。透光領域４２ｂは、たとえば円筒側面に誘電体多層膜の無反射コーティング（ＡＲコート）が施された光透過領域である。円筒側面をくり抜くことで形成してもよい。駆動機構５１は、環状ミラー４１を、中心４３の周囲に回転（自転）させることができる。
【００２８】
図１（Ａ）を参照する。レーザ光源１０から、パルスレーザビーム３０が出射する。パルスレーザビーム３０は、中心４３の周囲に高速で回転する環状ミラー４１の反射領域４２ａに入射し、反射される。反射されるパルスレーザビーム３０は、すべて一方向に出射し、補正レンズ４５に入射する。反射ビーム３０がすべて一方向に進行するのは、円筒の側面に沿って形成された反射領域４２ａが、当該円筒の中心の周囲に回転しているためである。すなわち、反射領域４２ａが、回転中心を中心とした曲率に形成されているためである。反射領域４２ａは、凸ミラーの機能を有するため、反射領域４２ａで反射されたパルスレーザビーム３０は、偏向されるとともにビーム径を拡大される。補正レンズ４５は、拡がりつつ進行するパルスレーザビーム３０を、平行光に補正する。
【００２９】
図１（Ｂ）を参照する。環状ミラー４１の回転に伴い、パルスレーザビーム３０の入射位置に、透光領域４２ｂが配置される。パルスレーザビーム３０は、透光領域４２ｂを透過して環状ミラー４１の内側に入射し、別の透光領域４２ｂを通過して環状ミラー４１の外部に出射される。この場合、レーザ光源１０を出射したパルスレーザビーム３０は、環状ミラー４１の透光領域４２ｂを介してほぼ直進することになる。環状ミラー４１の透光領域４２ｂを出射したパルスレーザビーム３０は、補正レンズ４６に入射する。
【００３０】
上述したように、反射領域４２ａで反射されたパルスレーザビーム３０は、ビーム径の拡大後、平行なレーザビーム３０とされる。補正レンズ４６は、レーザビーム３０が反射された場合と等しい倍率にビーム径を拡大する機能を有する。
【００３１】
環状ミラー４１に入射し、反射領域４２ａで反射されたパルスレーザビーム３０と、透光領域４２ｂを透過したパルスレーザビーム３０とは相互に異なる経路に分岐され、たとえば異なる加工対象物に照射されて、並行的に、プリント基板穴開け加工などのレーザ加工が行われる。
【００３２】
ビーム分岐装置４０の位置センサ４４は、レーザビーム３０の経路以外の位置に配設される。位置センサ４４は、たとえば環状ミラー４１の内外に配置されたビーム出射器兼受光器４４ａと反射ミラー４４ｂを含んで構成される。ビーム出射器兼受光器４４ａのビーム出射部は、たとえば短パルスのビームを出射する。ビームは、回転する環状ミラー４１の反射領域４２ａで遮られない場合、反射ミラー４４ｂで反射され、ビーム出射器兼受光器４４ａの受光部で受光される。反射領域４２ａで遮られる場合は、受光部に入射することはない。
【００３３】
ビーム出射器兼受光器４４ａにおける受光の有無によって、反射領域４２ａと透光領域４２ｂの、環状ミラー４１回転方向に沿う位置を検出することができる。両領域４２ａ、４２ｂの位置に関する情報は、制御装置５０に送信される。制御装置５０は、レーザ光源１０からのパルスレーザビーム３０の出射タイミングを、両領域４２ａ、４２ｂの位置に同期させる制御を行う。
【００３４】
第１の実施例によるレーザ加工装置において、環状ミラー４１を、交互に１５面ずつ形成された、等しいサイズの反射領域４２ａと透光領域４２ｂとで構成し、中心４３の周囲に２００００ｒｐｍで回転させながら、レーザ光源１０からパルスレーザビーム３０を入射させて、レーザパルスごとに分岐した（出射方向を異ならせた）場合、分岐後一方向（一軸）当たり５０００Ｈｚの周波数でパルスレーザビームを出射することが可能である。この場合、パルスレーザビーム３０のパルス幅は２００μｓｅｃ以下とすることができる。
【００３５】
第１の実施例によるレーザ加工装置は、環状ミラー４１を用いてパルスレーザビーム３０の分岐を行うため、たとえばレーザビーム３０のパルス幅が長くても、ポリゴンミラーを用いた分岐のように、分岐後のレーザビーム３０の光軸方向が変化することはない。したがって、長パルス幅のレーザビーム３０を使用した場合であっても、高精度、かつ良好な品質の加工を実現することができる。また、高速で回転する環状ミラー４１にレーザビーム３０を入射させるため、高速、高周波数のビーム分岐及びレーザ加工を実現することが可能である。更に、たとえばハーフミラーを用いる分岐のように、レーザパルスのパルスエネルギを分配することがないので、広い用途で良質な加工を行うことができる。また、レーザ分岐装置４０に入射するパルスレーザビーム３０の入射位置や入射角度を変えることで、分岐されて出射するレーザビームの分岐角度を大きく、任意にとることが可能である。したがって、装置構成を簡素化することもできる。更に、反射領域４２ａで反射されるレーザビームについては、ビーム径を拡大する光学素子をその経路上から省略することが可能である。また、位置センサ４４で検出された反射領域４２ａと透光領域４２ｂの位置に関する情報に基づいて行われる、パルスレーザビーム３０の出射タイミングの制御により、たとえばレーザパルスごとに反射と透過とを切り替え、パルスレーザビーム３０の分岐を正確に行うことができる。このため、高精度、かつ良好な品質の加工を実現することが可能となる。
【００３６】
図２は、第２の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。第２の実施例によるレーザ加工装置は、ビーム分岐装置４０の環状ミラー４１の内側領域にビーム偏向器の一例である固定ミラー４７が配置されている点において、第１の実施例と異なる。
【００３７】
透光領域４２ｂを透過して環状ミラー４１の内側に入射したパルスレーザビーム３０は、固定ミラー４７で反射された後、別の透光領域４２ｂを通過して環状ミラー４１の外部に出射される。固定ミラー４７を経由させることで、分岐されて出射するレーザビームの分岐角度を調整することができる。
【００３８】
図３（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ第３、第４の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。第３、４の実施例によるレーザ加工装置は、それぞれビーム分岐装置４０の環状ミラー４１の内側領域に、固定ミラーではなく、ビーム走査器の例であるガルバノスキャナ４８、ポリゴンミラー４９が配置されている点において、第２の実施例と異なる。
【００３９】
透光領域４２ｂを透過して環状ミラー４１の内側に入射したパルスレーザビーム３０は、ガルバノスキャナ４８、回転軸の周囲に回転可能なポリゴンミラー４９によって出射方向を変えられながら、別の透光領域４２ｂを通過して環状ミラー４１の外部に出射される。環状ミラー４１の反射領域４２ａで反射され、補正レンズ４５を透過するレーザビームの光軸は変化しないのに対し、ガルバノスキャナ４８、ポリゴンミラー４９を経由するレーザビームについては光軸方向を変化させることができ、点照射とスキャンの切り替えが可能である。
【００４０】
図４は、第５の実施例によるレーザ加工装置を示す概略図である。第５の実施例は、複数の環状ミラーを備え、それらの回転を同期させることで、レーザビームを３軸以上に分岐するレーザ加工装置の一例である。
【００４１】
第５の実施例によるレーザ加工装置は、レーザ光源１０、及びビーム分岐装置４０を含んで構成される。ビーム分岐装置４０は、環状ミラー４１ａ、４１ｂ，位置センサ４４Ａ、４４Ｂ、補正レンズ４５ａ、４５ｂ、４６、固定ミラー４７、制御装置５０及び駆動機構５１ａ、５１ｂを含んで構成される。
【００４２】
環状ミラー４１ａ、４１ｂは、それぞれ異なる円筒の側面に沿って交互に形成された反射領域４２ａと透光領域４２ｂを備え、各円筒の中心の周囲に回転可能に保持されている。各円筒の中心は、環状ミラー４１ａ、４１ｂの曲率中心及び回転中心となる。反射領域４２ａが全反射鏡領域であり、透光領域４２ｂが光透過領域である点は第１の実施例と等しい。環状ミラー４１ｂは環状ミラー４１ａの内側領域に配置されている。駆動機構５１ａ、５１ｂは、それぞれ環状ミラー４１ａ、４１ｂを、各円筒の中心の周囲に回転させることができる。
【００４３】
位置センサ４４Ａ、４４Ｂは、レーザビーム３０の経路以外の位置に配設される。位置センサ４４Ａ、４４Ｂは、それぞれ環状ミラー４１ａ、４１ｂの内外に配置されたビーム出射器兼受光器４４ａ、４４ｃと反射ミラー４４ｂ、４４ｄを含んで構成される。位置センサ４４Ａ、４４Ｂの機能及び作用は第１の実施例における位置センサ４４と同様である。位置センサ４４Ａ、４４Ｂで検出された反射領域４２ａと透光領域４２ｂの位置に関する情報は、制御装置５０に送信される。制御装置５０は、レーザ光源１０からのパルスレーザビーム３０の出射タイミングを、環状ミラー４１ａ、４１ｂの両領域４２ａ、４２ｂの位置に同期させる制御を行う。
【００４４】
第５の実施例によるレーザ加工装置においては、レーザ光源１０を出射したパルスレーザビーム３０は、レーザパルスごとに３軸に分岐される。すなわち、（ｉ）高速回転する環状ミラー４１ａの反射領域４２ａで反射され、補正レンズ４５ａに入射するレーザパルス、（ｉｉ）高速回転する環状ミラー４１ａの透光領域４２ｂを透過後、高速回転する環状ミラー４１ｂの反射領域４２ａで反射され、環状ミラー４１ａの別の透光領域４２ｂを透過して、補正レンズ４５ｂに入射するレーザパルス、（ｉｉｉ）高速回転する環状ミラー４１ａ、４１ｂの透光領域４２ｂを透過した後、環状ミラー４１ｂの内側領域に配置された固定ミラー４７で反射されて、環状ミラー４１ｂ、４１ａの別の透光領域４２ｂを透過して補正レンズ４６に入射するレーザパルスの３つに分岐される。補正レンズ４５ａ、４５ｂ及び４６の機能及び作用は、第１の実施例における補正レンズ４５、及び４６のそれらと等しい。
【００４５】
第５の実施例によるレーザ加工装置は、第１の実施例よりも多くの方向にレーザビームを分岐することができる。その他の効果は、第１の実施例と同様である。
【００４６】
図５（Ａ）、（Ｂ）を参照し、第６、第７の実施例によるレーザ加工装置について説明する。第６の実施例によるレーザ加工装置は、図５（Ａ）に示すように、レーザビーム３０を環状ミラー４１に、円筒の中心４３に対し垂直な方向からではなく、斜め方向から入射させる点で第１の実施例と異なっている。第１の実施例においては、レーザビーム３０は環状ミラー４１の透光領域４２ｂを通過して内側領域から外側領域に出射したが、第６の実施例においては、レーザビーム３０が透光領域４２ｂを２度通過する必要がないため、レーザビーム３０の出射タイミングの制御を容易に行うことができる。
【００４７】
第７の実施例によるレーザ加工装置は、図５（Ｂ）に示すように、反射領域４２ａが、環状ミラー４１の円筒側面内側に形成されている点で第６の実施例と異なっている。円筒側面内側に形成された反射領域４２ａは、凹ミラーの機能を有するため、反射領域４２ａで反射されたパルスレーザビーム３０は、偏向されるとともにビーム径を縮小される。反射されたパルスレーザビーム３０の光路上に配置される補正レンズは、たとえば縮小しつつ進行するパルスレーザビーム３０を、平行光に補正する。この場合、透光領域４２ｂを透過するパルスレーザビーム３０の光路上に配置される補正レンズは、レーザビーム３０が反射された場合と等しい倍率にビーム径を縮小する。
【００４８】
図６を参照し、第８の実施例によるレーザ加工装置について説明する。図４に示した第５の実施例においては、１つの環状ミラー４１ａの内側領域に他の環状ミラー４１ｂを配置して、レーザビームを３方向に分岐したが、第８の実施例においては、複数の環状ミラー４１を、円筒の中心４３の軸方向にもずらして多段に配置し、それらの回転を同期させてレーザビーム３０を多方向に分岐する。
【００４９】
レーザ光源を出射したレーザビーム３０が、環状ミラー４１ｃに入射する。環状ミラー４１ｃの反射領域で反射されたレーザパルスは、レーザビーム３０ｃとして環状ミラー４１ｃを出射する。環状ミラー４１ｃの透光領域を透過したレーザパルスは、環状ミラー４１ｄに入射する。環状ミラー４１ｄの反射領域で反射されたレーザパルスは、レーザビーム３０ｄとして環状ミラー４１ｄを出射し、環状ミラー４１ｄの透光領域を透過したレーザパルスは、環状ミラー４１ｅに入射する。環状ミラー４１ｅの反射領域で反射されたレーザパルスは、レーザビーム３０ｅとして環状ミラー４１ｅを出射する。環状ミラー４１ｅの透光領域を透過したレーザパルスは、レーザビーム３０ｆとして直進する。こうしてレーザビーム３０を４分岐することができる。第８の実施例によるレーザ加工装置は、第５の実施例に比し、環状ミラー４１ｃ〜４１ｅの回転の制御を容易に行うことができる。
【００５０】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５１】
たとえば実施例においては、環状ミラーを円筒側面に沿って形成したが、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、球面に沿って形成してもよい。図７（Ａ）は、球の中心を通る断面の周に沿って環状ミラーを形成する例を示し、図７（Ｂ）は、球の中心を通らない断面の周に沿って環状ミラーを形成する例を示す。いずれの場合も、球の中心を通り、断面に垂直な直線を、環状ミラーの回転軸とすることができる。
【００５２】
一般的に、環状ミラーとしては、平面内の直線または曲線をその平面内の直線（回転軸、回転中心４３）の周囲に回転してできる回転面のうち、回転方向に関して一部の領域が光を反射し、他の流域が光を透過させる回転体を用いることができるであろう。
【００５３】
また、実施例においては、たとえば補正レンズ４５で、反射されたビームを平行光とし、補正レンズ４６で、透過したビームを反射ビームと等しいビーム径に補正したが、補正レンズ４５、４６は、たとえばこれらを透過後、進行する両ビームの発散角または収束角を等しくするものであってもよい。補正レンズ４５、４６は、反射領域４２ａで反射される光の発散角または収束角の変化を補償するものを用いることができる。
【００５４】
更に、たとえば図４に示した、第５の実施例においては、一つの環状ミラー４１ａの透光領域４２ｂを透過したレーザビーム３０が、他の環状ミラー４１ｂに入射する構成を示したが、環状ミラー４１ａの反射領域４２ａで反射したレーザビーム３０が、環状ミラー４１ｂに入射する構成を採用することもできる。
【００５５】
また、実施例においては、パルスレーザビームを用い、レーザパルスごとに異なる方向に分岐したが、連続波のレーザビームを分岐することもできる。連続波のレーザビームの高速スイッチング、高速分岐を行うことが可能である。
【００５６】
その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
ビーム分岐を用いる種々の機器、殊にレーザ加工装置に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  レーザ光源
２１  ハーフミラー
２２  ガルバノスキャナ
２３  ＡＯＤ
２４  ＥＯＭ
２５  ＰＢＳ
２６  ＤＯＥ
２７  ポリゴンミラー
３０、３０ａ〜３０ｆ  レーザビーム
４０  ビーム分岐装置
４１、４１ａ〜４１ｅ  環状ミラー
４２ａ  反射領域
４２ｂ  透光領域
４３、４３ｃ〜４３ｅ  中心
４４、４４Ａ、４４Ｂ  位置センサ
４４ａ、４４ｃ  ビーム出射器兼受光器
４４ｂ、４４ｄ  反射ミラー
４５、４５ａ、４５ｂ、４６  補正レンズ
４７  固定ミラー
４８  ガルバノスキャナ
４９  ポリゴンミラー
５０  制御装置
５１、５１ａ、５１ｂ  駆動機構
【図１】
2011002540.tif 000003
【図２】
2011002540.tif 000004
【図３】
2011002540.tif 000005
【図４】
2011002540.tif 000006
【図５】
2011002540.tif 000007
【図６】
2011002540.tif 000008
【図７】
2011002540.tif 000009
【図８】
2011002540.tif 000010