(57)【要約】【課題】駆動素子の数が１つでありながら、サジタル方向とメリジオナル方向とで曲率を変えることが可能な曲率可変鏡の提供を目的とする。【解決手段】片側に反射面１Ａを有する反射鏡１と、反射鏡１の裏面１Ｂを４箇所で固定する構造部材２と、構造部材２の中心付近に一端が固定され、もう一端が反射鏡１の裏面１Ｂの中心付近に固定される距離変更手段３と、を備え、反射鏡１の裏面１Ｂ内で裏面１Ｂの中心を通るある一軸をＸ軸、同じく反射鏡１の裏面１Ｂ内で裏面１Ｂの中心を通り、Ｘ軸に直交する軸をＹ軸と定義し、構造部材２の反射鏡１の裏面１Ｂを固定する４箇所が、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸から不等に振り分けられ、距離変更手段３を駆動した場合に、反射面１の前記Ｘ軸方向の曲率と前記Ｙ軸方向の曲率とが異なるように反射面１を変形させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
片側に反射面を有する反射鏡と、前記反射鏡の裏面を４箇所で固定する構造部材と、前記構造部材の中心付近に一端が固定され、もう一端が前記反射鏡の裏面中心付近に固定される距離変更手段と、を備え、
前記反射鏡の裏面内で裏面中心を通るある一軸をＸ軸、同じく前記反射鏡の裏面内で裏面中心を通り、Ｘ軸に直交する軸をＹ軸と定義し、
前記構造部材の前記反射鏡の裏面を固定する４箇所が、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸から不等に振り分けられ、前記距離変更手段を駆動した場合に、前記反射面の前記Ｘ軸方向の曲率と前記Ｙ軸方向の曲率とが異なるように前記反射面を変形させることを特徴とする曲率可変鏡。
【請求項２】
前記構造部材の前記反射鏡の裏面を固定する４箇所が、Ｘ軸からは３０°〜４０°で振り分け、Ｙ軸からは５０°〜６０°で振り分けられたことを特徴とする請求項１に記載の曲率可変鏡。
【請求項３】
前記反射鏡と前記距離変更手段との間に、円形もしくは楕円形の座を設け、前記座の両端面がそれぞれ前記反射鏡裏面と前記距離変更手段の一端とに固定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の曲率可変鏡。
【請求項４】
前記距離変更手段にピエゾアクチュエータを用いたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の曲率可変鏡。
【請求項５】
前記距離変更手段に、両端部のピッチが異なるねじを設けたねじ部材を用いることを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の何れかに記載の曲率可変鏡。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れかに記載の曲率可変鏡を用いたことを特徴とする光学装置。
【請求項７】
光学装置は、単パルス、複数パルスあるいは連続発振のレーザビームを被加工物面上で位置決め照射して、被加工物を燃焼、溶融、昇華あるいは変色させて、切断、穴あけ、溶接、熱処理、あるいはマーキングなどの加工を行うレーザ加工装置であることを特徴とする請求項６に記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザビームなどを用いた光学装置において、焦点距離やビーム径、あるいはビームモードを調整する曲率可変鏡およびその曲率可変鏡用いた光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザビームなどを用いた光学装置、例えばレーザ加工装置において、曲率可変鏡はその反射面の曲率を変化させることで、光学系全体の焦点距離や光路途中あるいは加工点でのビーム径やビームモードを調整することができる。そして、例えば特許文献１に開示されているように、曲率可変鏡ではその反射面形状を、平面から凹面または凸面（回転対称な単純形状、特に球面状）へと連続的に変化させることができる。
【０００３】
この曲率可変鏡は、実際のレーザ加工装置では、例えば特許文献２に開示されているように、変形時の非点収差などの発生を抑えるために、曲率可変鏡への入射角を１０°以下にするなど、垂直入射、垂直反射に近い状態で使用される。これは、球面状など回転対称な単純形状での凹凸変形であるためである。
【０００４】
このように回転対称の曲率可変鏡を、例えば特許文献３に開示されているような、偏光を利用してレーザビームを複数本に分離し、再び合成することで、１つの光学系に複数本のレーザビームを通したレーザ加工装置において使用するのは困難である。それは、入射角が１０°以下などの垂直入射、垂直反射に近い状態で曲率可変鏡を使用することができないためである。上記特許文献３にも開示されているように、複数本のレーザビームのそれぞれが通過する光学部品の平面度などのばらつきにより、レーザビーム間に焦点位置の差異が生じることがあり、このため、焦点位置を調整することができる曲率可変鏡は必要である。
【０００５】
しかし、偏光の性質を利用しているため、分光用の偏光ビームスプリッタと合成用の偏光ビームスプリッタの間に配置される反射鏡は、入射角が４５°で、反射による折り返しの角度が９０°に配置されなくてはならない。もし、これに回転対称の曲率可変鏡を用いた場合、発生する収差により、例えばプリント基板の穴あけ加工であれば穴真円率が悪くなるなど加工品質の低下が生じることがある。
【０００６】
このような光学系のレーザ加工装置以外でも、反射鏡は通常、入射角４５°、反射による折り返し角度９０°で最も用いられる。設計、製造共に容易だからである。入射角４５°で回転対称の曲率可変鏡を使用するためには、上記特許文献３で見られるように、曲率可変鏡を複数枚、例えば２枚用いて図９に示すように、互いの反射方向が９０°ねじれるように配置し、互いの非点収差を相殺させるなど、上記問題点に対する工夫が必要である。なお、図９において、符号１０は回転対称の曲率可変鏡を示し、符号１１はレーザビームを示している。
【０００７】
また、回転対称でない曲率可変鏡として、例えば特許文献４に開示されているように、曲率可変鏡をレーザ加工装置ではなく、ＣＤやＤＶＤなどの光ピックアップに使用しているものもある。この特許文献４においては、入射角４５°の使用条件において、（サジタル方向の曲率）：（メリジオナル方向の曲率）＝２：１とすることが提案されている。そして、サジタル方向とメリジオナル方向とで曲率を変えることにより、曲率可変鏡を複数枚使用することなく、変形時の収差を抑えている。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２９３９１５号公報
【特許文献２】特許第３００９１０７号公報
【特許文献３】ＷＯ２００４／１０１２１１号公報
【特許文献４】特開２００７−５８９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に開示された技術においては、回転対称の曲率可変鏡の駆動素子は１つで制御もシンプルであるが、入射角を１０°以下にしなければならないなど、その使用条件は限られる。一方、特許文献４に開示されているようなサジタル方向とメリジオナル方向とで曲率を変えた曲率可変鏡は、例えば入射角４５°、反射による折り返し角度９０°の最も使用される条件においても変形時の収差を抑制できるが、駆動素子の数は４つに増えている。
【００１０】
この発明は、上記従来技術の課題を解決するために成されたもので、駆動素子の数が１つでありながら、サジタル方向とメリジオナル方向とで曲率を変えることが可能な曲率可変鏡を得ることを目的とする。
【００１１】
また、別の発明は、駆動素子の数が１つでありながら、サジタル方向とメリジオナル方向とで曲率を変えることが可能な曲率可変鏡を用いる光学装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る曲率可変鏡は、片側に反射面を有する反射鏡と、前記反射鏡の裏面を４箇所で固定する構造部材と、前記構造部材の中心付近に一端が固定され、もう一端が前記反射鏡の裏面中心付近に固定される距離変更手段と、を備え、前記反射鏡の裏面内で裏面中心を通るある一軸をＸ軸、同じく前記反射鏡の裏面内で裏面中心を通り、Ｘ軸に直交する軸をＹ軸と定義し、前記構造部材の前記反射鏡の裏面を固定する４箇所が、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸から不等に振り分けられ、前記距離変更手段を駆動した場合に、前記反射面の前記Ｘ軸方向の曲率と前記Ｙ軸方向の曲率とが異なるように前記反射面を変形させることを特徴とするものである。
【００１３】
また、別の発明に係る光学装置は、片側に反射面を有する反射鏡と、前記反射鏡の裏面を４箇所で固定する構造部材と、前記構造部材の中心付近に一端が固定され、もう一端が前記反射鏡の裏面中心付近に固定される距離変更手段と、を備え、前記反射鏡の裏面内で裏面中心を通るある一軸をＸ軸、同じく前記反射鏡の裏面内で裏面中心を通り、Ｘ軸に直交する軸をＹ軸と定義し、前記構造部材の前記反射鏡の裏面を固定する４箇所が、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸から不等に振り分けられ、前記距離変更手段を駆動した場合に、前記反射面の前記Ｘ軸方向の曲率と前記Ｙ軸方向の曲率とが異なるように前記反射面を変形させる曲率可変鏡を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係る曲率可変鏡によれば、安価、かつ、簡便に焦点距離やビーム径、ビームモードの調整が実現できる効果がある。
【００１５】
また、別の発明に係る光学装置によれば、安価、かつ、簡便に焦点距離やビーム径、ビームモードの調整が実現できる光学装置を提供できる効果がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照して、この発明に係る曲率可変鏡およびその曲率可変鏡を用いた光学装置について好適な実施の形態を説明する。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る曲率可変鏡の概念を説明する図である。曲率可変鏡を構成する円形反射鏡１の反射面１Ａと裏面１Ｂは円形で、互いに平行な平面である。円形反射鏡１の裏面１Ｂの中心１Ｅを通るある一軸をＸ軸、同じく中心１Ｅを通り、Ｘ軸と直交する軸をＹ軸と定義する。
【００１８】
例えば、Ｘ軸から３６．５°、Ｙ軸からは５３．５°で振り分けた２本の軸１Ｃが外周円と成す４箇所の交点１Ｄ付近で、裏面１Ｂに対して垂直に押す方向で荷重Ａを加える。一方、中心１Ｅ付近では、裏面１Ｂに対して垂直に引く方向で荷重Ｂを加える。円形反射鏡１の反射面１Ａは中央がへこんだ凹形となるが、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで円形反射鏡１の曲げに対する強度に差が存在するため、Ｘ軸方向における凹形の曲率と、Ｙ軸方向における凹形の曲率の比がおよそ２：１となる形状に、反射面１Ａは変形する。なお、荷重Ｂの大きさは荷重Ａの４倍である。
【００１９】
また、逆に点１Ｄ付近では引く方向で荷重Ａを、中心１Ｅ付近では押す方向で荷重Ｂを加えると、反射面１Ａは中央が出た凸形になり、かつＸ軸方向における凸形の曲率と、Ｙ軸方向における凸形の曲率の比がおよそ２：１となる形状に、反射面１Ａは変形する。
【００２０】
図２は、図１において２本の軸１Ｃの、Ｘ軸およびＹ軸から振り分ける角度を変化させていった場合の、Ｘ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率の比、即ち、（Ｙ軸方向の曲率）/（Ｘ軸方向の曲率）の変化を示した図である。この図２より、Ｘ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率の比が２：１、即ち、（Ｙ軸方向の曲率）/（Ｘ軸方向の曲率）＝０．５となるのは、およそＸ軸からの振り分け角度が３６〜３７°、Ｙ軸からの振り分け角度が５４〜５３°の時である。
【００２１】
上記特許文献４に開示されているように、円形反射鏡１を入射角４５°で配置し、円形反射鏡１のサジタル方向にＸ軸を、メリジオナル方向にＹ軸を合わせ、凹形または凸形の変形度合いを適切に調整すれば、より収差を抑えた状態で、光学系全体の焦点距離や光路途中あるいは加工点でのビーム径やビームモードを調整することができる。円形反射鏡１の変形の度合いは、数１０ｍｍの直径の円形反射鏡１に対して、０．１〜１０μｍ程度を想定している。なお、この度合いがこの想定よりも大きい場合も小さい場合にも、この発明を適用できる。
【００２２】
次に、実施の形態１に係る曲率可変鏡の構造を説明する組立図を図３に示す。図３において、円形反射鏡１の裏面１Ｂ側に構造部材２を設ける。構造部材２は円形反射鏡１とほぼ同じ径で円形の裏板２Ａと、裏板２Ａの円形反射鏡１側の面から垂直に立った４本の足２Ｂから成る。４本の足２Ｂの長さは同じであり、円形反射鏡１は図１における４箇所の点１Ｄ付近で、これら４本の足２Ｂの足底面２Ｃとねじ止め、ロウ付け、あるいは接着などにより接合される。
【００２３】
円形反射鏡１と構造部材２は距離変更手段であるピエゾアクチュエータ３を１個挟むようにし、ピエゾアクチュエータ３の両端面はそれぞれ円形反射鏡１の中心１Ｅ（図示せず）と構造部材２の裏板２Ａの中心２Ｅに接合される。
【００２４】
足２Ｂの長さは、ピエゾアクチュエータ３の可動域の中間とほぼ同じ長さになるようにする。これにより、ピエゾアクチュエータ３の長さを短くすると、図１に示す４箇所の点１Ｄ付近で円形反射鏡１を押す方向の荷重Ａと、中心１Ｅ付近で円形反射鏡１を引く方向の荷重Ｂを発生でき、反射面１ＡをＸ軸方向とＹ軸方向とで曲率の比がおよそ２：１となる凹形に変形させられる。逆に長くすると、点１Ｄ付近で引く方向の荷重Ａと、中心１Ｅ付近で押す方向の荷重Ｂを発生でき、反射面１ＡをＸ軸方向とＹ軸方向とで曲率の比がおよそ２：１となる凸形に変形させられる。
【００２５】
あるいは円形反射鏡１を凹形と凸形の双方に変形可能とするために、円形反射鏡１にピエゾアクチュエータ３と構造部材２を接合した後、ピエゾアクチュエータ３を駆動し可動域のほぼ中間の長さにした状態で、円形反射鏡１の反射面１Ａを平面に研磨、研削、切削などの加工をするのでも良い。
【００２６】
円形反射鏡１や裏板２Ａの素材、厚み、足２Ｂの素材、断面形状、断面積などは、適度な凹凸変形が行え、かつ荷重に対し破損しなければ、どのように選択、設定しても良い。裏板２Ａの厚みを薄くするなど、構造部材２の剛性を小さくすれば、ピエゾアクチュエータ３による距離の変化に対する円形反射鏡１の変形の比が小さくなり、円形反射鏡１の細かな変形の制御が行える。足底面２Ｃの形状や面積も足２Ｂの断面形状、断面積と同じである必要はなく、やはり適度な凹凸変形が行え、かつ選択した接合方法において円形反射鏡１を引く方向の荷重Ａに対し接合面が剥がれなければ良い。
【００２７】
構造部材２の裏板２Ａと足２Ｂは一体に形成しても良いし、別部品で形成したものを接合しても良い。さらには、円形反射鏡１と構造部材２を同一材料から切削などにより形成しても良い。また、裏板２Ａには、ピエゾアクチュエータ３を駆動するための配線を通す穴（図示せず）を設ける。実施の形態１では、曲率可変鏡を円形としたが、円形でなくても良い。
【００２８】
さらに、図４に示すように、円形反射鏡１とピエゾアクチュエータ３との間に円座４を設け、円座４の両端面４Ａと４Ｂをそれぞれ円形反射鏡１とピエゾアクチュエータ３と接合する。円座４の直径を変えることで、変形時の反射面１ＡのＸ軸方向断面およびＹ軸方向断面の形状を変えることができる。
【００２９】
また、より好適には図５（ａ）に示すように、円座４の面４Ａ側の中心付近にザグリ加工を施し、円形反射鏡１と円弧状に接合する。もしくは図５（ｂ）に示すように、円座４の面４Ａ側に３本以上の足４Ｃを設けるのでも良い。このようにすることにより、円形反射鏡１の変形形状を、円座４の直径の内と外とで、より滑らかにつながった形状にできる。
【００３０】
図５（ａ）のザグリ加工を施した円座４を用い、円形反射鏡１に対する円座４の直径の比率（パーセンテージ）を変化させていった場合の、Ｘ軸方向断面形状の変化を図６（ａ）に、およびＹ軸方向断面形状の変化を図６（ｂ）に示す。Ｘ軸方向断面の変形量を１として規格化し、図示した。このように、円座４の直径を適切に設定することで、断面形状を変えることができ、特に楕円や円形に近づけることが可能になる。
【００３１】
なお、円座４と足４Ｃは一体に形成しても良いし、別部品として形成したものを接合したものでも良い。円座４と円形反射鏡１を同一材料から切削などにより形成しても良い。さらには円座４を円形としたが、楕円形でも良い。以上のことは、後述する他の実施の形態においてもあてはまる。
【００３２】
ピエゾアクチュエータ３は時間連続的に制御可能なため、上記特許文献２に開示されているような加工途中での焦点位置の変化が必要な場合でも、焦点位置の調整ができる。また、上記特許文献３に開示されているような焦点位置を時間連続的に制御する必要が無い場合は、ピエゾアクチュエータ３の替わりにねじ部材などの、長さの調整が可能であり、かつその長さを維持できる距離変更手段であれば、どのような機構を用いても焦点位置を調整できる。なお、ピエゾアクチュエータ３の替わりにねじ部材を距離変更手段として用いたものについては、後述する実施の形態２で詳説する。
【００３３】
以上のように、実施の形態１に係る曲率可変鏡によれば、構造部材２の円形反射鏡１の裏面に固定される４箇所が、Ｘ軸およびＹ軸から不等に振り分けられ、すなわちＸ軸およびＹ軸から４５°にならないように振り分けられ、ピエゾアクチュエータ３を駆動した場合に、円形反射鏡１の反射面のＸ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率とが異なるように変形させることにより、円形反射鏡１の入射角が小さくない場合においても、発生する収差を抑えて、光学系の焦点距離やビーム径、ビームモードを調整することができる。
【００３４】
また、構造部材２の円形反射鏡１の裏面に固定される４箇所が、円形反射鏡１をＸ軸からは３０°〜４０°で振り分け、Ｙ軸からは５０°〜６０°で振り分けることにより、Ｘ軸方向とＹ軸方向の曲率の比がおよそ２：１となるよう変形させることができる。
【００３５】
更に、距離変更手段としてピエゾアクチュエータ３を用いることにより、実時間下での焦点距離やビーム径、ビームモードの調整ができる。
【００３６】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２は、実施の形態１においてピエゾアクチュエータ３の替わりにねじ部材を距離変更手段として使用するものである。
【００３７】
図７は、この発明の実施の形態２に係る曲率可変鏡の構造を説明する組立図で、図４に示す実施の形態１と同一又は相当部分については同一符号を付し、異なる部分のみ説明する。図４のピエゾアクチュエータ３の替わりに、両端部のピッチが異なる雄ねじを設けたねじ部材５を用いる。円座４の面４Ｂの中心には、ねじ部材５の片側のねじに螺合する雌ねじ４Ｆを設ける。また、裏板２Ａの中心２Ｅ（図示せず）には、ねじ部材５のもう一方の側のねじに螺合する雌ねじ２Ｆを設ける。
【００３８】
ねじ部材５の両端の雄ねじピッチが異なるため、ねじ部材５を左や右へ回転させることで、円形反射鏡１と構造部材２との間隔を変えることができる。これにより、ピエゾアクチュエータ３を用いる場合と同様、円形反射鏡１の反射面１ＡをＸ軸方向とＹ軸方向とで曲率の比がおよそ２：１となる凹形もしくは凸形に変形させることができる。
【００３９】
凹側にも凸側にも必要なだけ変形可能となるように、ねじ部材５の可動域を調整して設計、制作する。このように、ねじ部材５を用いても、円形反射鏡１を凹凸変形させることができ、光学系全体の焦点距離や光路途中あるいは加工点でのビーム径やビームモードを調整することができる。なお、ねじ部材５を使用するので、時間連続的に制御する必要が無い場合に適用する。
【００４０】
ねじ部材５の両端のねじは、所定のピッチの差があればよく、右ねじと左ねじとによりピッチの差を生んでも良い。ピッチの差を小さくすれば、円形反射鏡１の凹凸変形を微妙に調整することが容易になる。また、両側にピッチが異なる雌ねじを設けたねじ部材５を使用し、円座４と構造部材２側に雄ねじを設け、ねじ部材５の雌ねじを螺合するようにしても良い。
【００４１】
以上のように、実施の形態２に係る曲率可変鏡によれば、円形反射鏡１と、両端部のピッチが異なる雄ねじを設けたねじ部材５との間に、円形もしくは楕円形の座４を設け、座４の両端面がそれぞれ円形反射鏡１の裏面とねじ部材５の一端とに固定することにより、反射面変形時のＸ軸方向断面とＹ軸方向断面の形状を、より好適な形状とすることができる。
【００４２】
更に、両側にピッチが異なるねじを設けたねじ部材５を用いることにより、より安価に焦点距離やビーム径、ビームモードの調整ができる。
【００４３】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、実施の形態１又は実施の形態２で説明した何れかの曲率可変鏡を、上記特許文献３に記載の１つの光学系に複数本のレーザビームを通したレーザ加工装置に適用する場合について説明する。
【００４４】
図８は、この発明の実施の形態３を示すレーザ加工装置の構成図で、レーザ発振器２０より出射されたレーザビームＬは、光路途中の反射鏡２１によって伝送され、分光用の偏光ビームスプリッタ２２によってレーザビームＭとレーザビームＮとに分離される。
【００４５】
レーザビームＭは２組の反射鏡２３によって、また、レーザビームＮは２組のガルバノスキャナ２４により回転駆動されるガルバノミラー２５によって、合成用の偏光ビームスプリッタ２６へと伝送される。さらにレーザビームＭとレーザビームＮは、２組のガルバノスキャナ２７により回転駆動されるガルバノミラー２８によって２次元スキャンされると共に、集光レンズ２９によって被加工物３０上に位置決め、照射される。被加工物３０上の点線で囲んだ四角の範囲は、スキャン可能範囲３１である。被加工物３０はテーブル３２に載せられ、テーブル３２はＸ軸、Ｙ軸方向の２個のテーブル駆動機構３３によって２次元に所定の範囲で移動可能に構成される。
【００４６】
レーザビームＭとレーザビームＮの光路が異なる部分である分光用の偏光ビームスプリッタ２２、反射鏡２３、ガルバノミラー２５、および合成用の偏光ビームスプリッタ２６の平面度などのばらつきにより、レーザビームＭとレーザビームＮの間に焦点位置の差異が生じることがある。そこで、２組の反射鏡２３のうち１つに実施の形態１又は実施の形態２の何れかの曲率可変鏡を適用する。
【００４７】
反射鏡２３は入射角４５°であるので、曲率可変鏡のサジタル方向にＸ軸を、メリジオナル方向にＹ軸を合わせて配置する。レーザビームＭの焦点位置がレーザビームＮの焦点位置よりも集光レンズ２９から遠い側にある場合は、曲率可変鏡を凹形に変形すれば、発生する収差を抑えながら、レーザビームＭの焦点位置とレーザビームＮの焦点位置を一致させることができる。また、レーザビームＭの焦点位置がレーザビームＮの焦点位置よりも集光レンズ２９に近い側にある場合は、曲率可変鏡を凸形に変形すれば、発生する収差を抑えながら、レーザビームＭの焦点位置とレーザビームＮの焦点位置を一致させることができる。
【００４８】
この実施の形態３では、図８において、実施の形態１又は実施の形態２の何れかの曲率可変鏡をレーザ加工装置に用いた場合について図示説明したが、曲率可変鏡を使用する効果は光学系全体の焦点距離や光路途中あるいは加工点でのビーム径やビームモードに対して作用するものであるため、レーザ加工装置以外の光学装置にも適用可能である。
【００４９】
また、レーザ加工装置でも、１つの光学系に複数本のレーザビームを通し、２次元スキャンするレーザ加工装置に限定するものではない。すなわち、レーザビームが１本でも良く、ガルバノスキャナ２４、２７やテーブル３２のいずれが１次元、２次元もしくは３次元のスキャン、あるいはスキャンをしないレーザ加工装置においても、同様の効果が得られる。
【００５０】
更に、レーザビームは、単パルス、複数パルスあるいは連続発振の何れであっても良い。加工内容は、穴あけに限定されず、切断、変形、溶接、熱処理、あるいはマーキングなどのレーザにより加工可能なものであればどのようなものでも良い。また、被加工物には、燃焼、溶融、昇華あるいは変色などのレーザにより発生できる変化であればどのような変化を発生させても良い。
【００５１】
以上のように、実施の形態３に係るレーザ加工装置によれば、実施の形態１又は実施の形態２の何れかの曲率可変鏡を加工光学系に用いることにより、レーザ加工における焦点距離やビーム径、ビームモードの調整ができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
この発明に係る曲率可変鏡およびその曲率可変鏡を用いた光学装置は、焦点距離やビーム径、ビームモードの調整ができる曲率可変鏡およびその曲率可変鏡を用いたレーザ加工装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る曲率可変鏡の概念を説明する図である。
【図２】図１において２本の軸の、Ｘ軸およびＹ軸から振り分ける角度を変化させた場合の、Ｘ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率の比の変化を示した図である。
【図３】実施の形態１に係る曲率可変鏡の構造を説明する組立図である。
【図４】実施の形態１による曲率可変鏡の円形反射鏡の裏面に円座を設けた場合の組立図である。
【図５】実施の形態１に係る円座の形状を変更した実施の形態を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る円座の直径を変化させた場合の、Ｘ軸方向断面およびＹ軸方向断面の形状が変化する様子を示した図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る曲率可変鏡の構造を説明する組立図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係るレーザ加工装置の構成図である。
【図９】従来装置による収差を抑えるために回転対称の曲率可変鏡を２枚用いた図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  円形反射鏡
１Ａ  反射面
１Ｂ  裏面
１Ｃ  Ｘ軸およびＹ軸から振り分けた２本の軸
１Ｄ  軸１Ｃと裏面１Ｂの外周円とが成す交点
１Ｅ  裏面１Ｂの中心
２  構造部材
２Ａ  裏板
２Ｂ  足
２Ｃ  足底面
２Ｅ  裏板２Ａの中心
２Ｆ  ねじ穴
３  ピエゾアクチュエータ
４  円座
４Ａ  面（円形反射鏡側）
４Ｂ  面（ピエゾアクチュエータ側）
４Ｃ  足
４Ｆ  ねじ穴
５  ねじ部材
１０  曲率可変鏡（回転対称）
１１  レーザビーム
２０  レーザ発振器
２１  反射鏡
２２  分光用の偏光ビームスプリッタ
２３  反射鏡
２４、２７  ガルバノスキャナ
２５、２８  ガルバノミラー
２６  合成用の偏光ビームスプリッタ
２９  集光レンズ
３０  被加工物
３１  スキャン可能範囲
３２  テーブル
３３  テーブル駆動機構
Ａ、Ｂ  荷重
Ｌ、Ｍ、Ｎ  レーザビーム
【図１】
2009063887.tif 000003
【図２】
2009063887.tif 000004
【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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