曲率可変鏡およびそれを用いた光学装置
【課題】反射鏡を支える支持脚の長さや平面度の精度を向上させる必要がなく、反射面の曲率を変えることが可能で、焦点距離やビーム径、ビームモードの調整が可能な曲率可変鏡を提供することを目的としている。
【解決手段】曲率可変鏡１は、円形反射鏡２と、円形反射鏡２の裏面２Ｂ側に距離を隔てて配置される構造部材３と、裏面２Ｂと構造部材３との間に裏面２Ｂの中心を挟んで配置された一対の固定部材４と、一端が裏面２Ｂに垂直に固定され、他端が２本を一組として固定部材４にそれぞれ固定される二組の反射鏡支持脚５と、一端が固定部材４の中間位置に固定され、他端が構造部材３に固定される固定部材支持脚６と、裏面２Ｂの中心２Ｅ付近に一端が固定され、他端が構造部材３に固定される距離変更手段であるピエゾアクチュエータ７と、を備えている。反射面２Ａの曲率を変更することができる。
【解決手段】曲率可変鏡１は、円形反射鏡２と、円形反射鏡２の裏面２Ｂ側に距離を隔てて配置される構造部材３と、裏面２Ｂと構造部材３との間に裏面２Ｂの中心を挟んで配置された一対の固定部材４と、一端が裏面２Ｂに垂直に固定され、他端が２本を一組として固定部材４にそれぞれ固定される二組の反射鏡支持脚５と、一端が固定部材４の中間位置に固定され、他端が構造部材３に固定される固定部材支持脚６と、裏面２Ｂの中心２Ｅ付近に一端が固定され、他端が構造部材３に固定される距離変更手段であるピエゾアクチュエータ７と、を備えている。反射面２Ａの曲率を変更することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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を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、反射面の曲率を変化させることにより、その反射面形状を平面から凹面または凸面へ連続的に変化させることができ、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できることから有効である。
【０００３】
しかしながら、曲率可変鏡が、反射面形状を単純な回転対称である球面状に変形させるだけでは、非点収差の関係から入射角度を１０°以下にする必要があるなど使用上の制約があった。この対策として、特許文献１に開示されている光ピックアップ装置においては、駆動素子に４個の圧電素子を用いて、（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、すなわち、反射面のＸ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率との比が１：２となるようにすることにより、入射角４５°での反射条件においても、変形時の球面収差の補正が可能である形状可変ミラーが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２に開示されている曲率可変鏡では、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が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５８９２１号公報
【特許文献２】特開２００９−６３８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の形状可変ミラーにおいては、駆動素子として圧電素子が４個必要であり、圧電素子を個別に調整する必要があるという問題があった。
【０００７】
また、上記特許文献２の曲率可変鏡においては、図８に示すように、反射面４０Ａを有する反射鏡４０と、反射鏡４０の裏面４０Ｂを固定脚４３の４ヶ所で固定する構造部材４１と、構造部材４１の中心付近に一端が固定され、もう一端が反射鏡４０の裏面４０Ｂの中心付近に固定される距離変更手段４２とを備え、反射鏡４０の裏面４０Ｂ内で裏面４０Ｂの中心を通るある一軸をＸ軸、同じく反射鏡４０の裏面４０Ｂ内で裏面４０Ｂ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４１の反射鏡４０の裏面４０Ｂを固定する固定脚４３の４ヶ所が、反射鏡４０の裏面４０Ｂの中心４０Ｅに対してＸ軸からの角度とＹ軸からの角度が不等に振り分けられ、距離変更手段４２を駆動した場合に、反射面４０ＡのＸ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率とが異なるように反射面を変形させている。上記技術においては、反射鏡４０の反射面４０Ａの歪みを抑制し、収差の少ない曲率可変反射鏡を得るために、反射鏡４０の裏面４０Ｂと構造部材４１を固定脚４３の４ヶ所で固定している構造上、反射鏡４０の裏面４０Ｂおよび反射鏡４０の裏面４０Ｂを固定する構造部材４１の固定脚４３の４ヶ所での平面度を向上させる必要があるという問題点があり、また、そのため製造コストが高くなるという問題点もあった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、反射鏡を支える支持脚の長さや平面度の精度を向上させる必要がなく、駆動素子数が１個の簡便な方法により、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で、反射面の歪みを発生させることなく、焦点距離やビーム径、ビームモードの調整が可能な曲率可変鏡を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の曲率可変鏡は、反射鏡と、反射鏡の裏面に距離を隔てて配置される構造部材と、反射鏡の裏面と構造部材との間で、反射鏡の裏面の中心を挟んで配置される一対の固定部材と、一端が反射鏡の裏面に固定され、他端が２本を一組として前記固定部材にそれぞれが固定される二組の反射鏡支持脚と、各一組の反射鏡支持脚が固定される固定部材の中間位置の反対面に一端が固定され、他端が構造部材に固定される固定部材支持脚と、一端が反射鏡の裏面中心付近に固定され、他端が構造部材に固定される距離変更手段と、を備え、距離変更手段を駆動した場合に、反射鏡の反射面の曲率が変更される位置に反射鏡支持脚を配置したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の光学装置は、反射鏡に上記の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】
【００１１】
本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を行うことができる効果がある。
【００１２】
また、本発明に係る光学装置は、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が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１における曲率可変鏡の構造を説明する組立図である。
【図２】実施の形態１における曲率可変鏡の動作概念を説明する図である。
【図３】実施の形態１における反射鏡支持脚もしくは固定用支持脚に形成された突起部を示す図である。
【図４】実施の形態１におけ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における他の円座の形状を示す図である。
【図６】実施の形態２における曲率可変鏡の構造を説明する組立図である。
【図７】実施の形態３における曲率可変鏡を用いた光学装置の構成図である。
【図８】従来例における曲率可変鏡の構造を説明する組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る曲率可変鏡について図１〜図７に基づいて説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における曲率可変鏡の概略を示す組立図である。
図１において、曲率可変鏡１は、円形反射鏡２と、円形反射鏡２の裏面２Ｂ側に距離を隔てて配置される構造部材３と、円形反射鏡２の裏面２Ｂと構造部材３との間に裏面２Ｂの中心を挟んで配置された一対の固定部材４と、一端が円形反射鏡２の裏面２Ｂに垂直に固定され、他端が２本を一組として固定部材４にそれぞれ固定される二組の反射鏡支持脚５と、一端が固定部材４の中間位置に固定され、他端が構造部材３に固定される固定部材支持脚６と、円形反射鏡２の裏面２Ｂの中心付近に一端が固定され、他端が構造部材３に
固定される距離変更手段であるピエゾアクチュエータ７とで構成されている。
【００１６】
ここで、円形反射鏡２の裏面２Ｂの中心２Ｅを通るある一軸をＸ軸、同じく中心２Ｅを通り、Ｘ軸と直交する軸をＹ軸と定義したとき、Ｘ軸となす角度が３６．５°、Ｙ軸となす角度が５３．５°となる２本の軸２Ｃが外周円と交差する４ヶ所の点２Ｄ付近で、反射鏡支持脚５が裏面２Ｂに対して垂直にネジ止め、ロウ付け、あるいは接着などにより固定されている。また、構造部材３は、円形反射鏡２とほぼ同じ外径であり、４本の反射鏡支持脚５の長さは、ほぼ同一である。反射鏡支持脚５の底面５Ｂと固定部材４の天面４Ａ、固定部材４の底面４Ｂと固定部支持脚６の天面６Ａ、固定部材支持脚６の底面６Ｂと構造部材３の天面３Ａとは、ネジ止め、ロウ付け、あるいは接着などにより固定される。
【００１７】
次に、実施の形態１における曲率可変鏡の動作について、図１を参照して説明する。
一対の固定部材４は、距離変更手段であるピエゾアクチュエータ７を挟むようにし、ピエゾアクチュエータ７の両端面はそれぞれ円形反射鏡２の中心２Ｅと構造部材３の中心３Ｂに接合される。反射鏡支持脚５の長さと固定部材４の厚みと固定部材支持脚６の長さの合計は、ピエゾアクチュエータ７の稼働域の中間とほぼ同じ長さになるように設定されている。ここで、ピエゾアクチュエータ７に電圧を印加し、ピエゾアクチュエータ７の長さを短くなると、反射鏡支持脚５により、２Ｄ付近の４ヶ所の点で円形反射鏡２の裏面２Ｂを押す方向の荷重と、裏面２Ｂの中心２Ｅ付近で円形反射鏡２を引く方向の荷重が発生し、反射面２Ａ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ることができる。逆に、ピエゾアクチュエータ７の長さが長くなると、反射鏡支持脚５により、２Ｄ付近の４ヶ所の点で円形反射鏡２の裏面２Ｂを引く方向の荷重と、裏面２Ｂの中心２Ｅ付近で円形反射鏡２を押す方向の荷重が発生し、反射面２Ａ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ることができる。なお、円形反射鏡２の裏面２Ｂの中心２Ｅに加わる荷重は、反射鏡支持脚５により加わる２Ｄにおける荷重の４倍である。これにより、光線の入射角が４５°の場合においても、収差が発生することなく、反射面２Ａの曲率を変えることができる曲面可変鏡１を実現することができる。
【００１８】
上記説明では、反射支持脚５が、Ｘ軸に対して、３６．５°の角度をなす位置に配置される場合について述べたが、円形反射鏡２の裏面２Ｂに固定される反射鏡支持脚５の４ヶ所が、Ｘ軸となす角度が３０°〜４０°であれば、光線の入射角４５°に対して、円形反射鏡２でＸ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率の比を、ほぼ２：１となるよう変形させることができ、収差の少ない曲率可変鏡１が得られる。なお、反射支持脚５の位置を、Ｘ軸に対する角度で説明したが、Ｘ軸とＹ軸を入れ替えても同様である。
【００１９】
上記構造においては、例えば図２に示すように、反射鏡支持脚５の中に１本、他の反射鏡支持脚５の長さよりも長い反射鏡支持脚５Ｃが存在する場合であっても、固定部材４の一方は傾き、この傾きから２本の固定部材支持脚６の底面６Ｂの高さが異なってしまうため、構造部材３は傾くが、円形反射鏡２の反射面２Ａに歪みを発生させることは無い。構造部材３の傾きの修正については、この曲率可変鏡１をあおり調整の可能なホルダーに構成することにより、上記の構造部材３の傾きを修正することが可能である。
【００２０】
また、円形反射鏡２の裏面２Ｂの高さの違いや、固定部材４の厚みの違い、固定部材支持脚６の長さの違い、構造部材３の端面３Ａの高さの違いがあっても同様である。円形反射鏡２や固定部材４や構造部材３の素材、厚み、反射鏡支持脚５や固定部材脚６の素材、断面形状、断面積などは、適度な凹凸変形により、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。
【００２１】
すなわち、反射鏡支持脚５や固定部材支持脚６の天面６Ａと底面形状に天面および底面から垂直に、適度な凹凸変形が起こり、かつ選択した接合方法において円形反射鏡２の曲
率を変更させる荷重に対し接合面が剥がれなければ良い。例えば、図３（a）に示すように、反射鏡支持脚５および固定部材脚６の天面５Ａ，６Ａと底面５Ｂ，６Ｂに微小な方形の凸形状の突起８設けることにより、円形反射鏡２、固定部材４や構造部材３の平面度により発生する歪みも吸収することができ、より収差の発生を抑制した曲率可変鏡を提供することができる。また、図３（ｂ）に示すように、反射鏡支持脚５および固定部材脚６の天面５Ａ，６Ａと底面５Ｂ，６Ｂに設けた突起部は、畝状の突起９であっても同様の効果が期待できる。
【００２２】
固定部材４や構造部材３の厚みを薄くするなど、固定部材４や構造部材３の剛性を小さくすれば、ピエゾアクチュエータ７による距離の変化に対する円形反射鏡２の変形の度合いが小さくなり、円形反射鏡２のよりきめ細かな曲率の変化の制御が期待できる。
【００２３】
さらに、図４に示すように、円形反射鏡２とピエゾアクチュエータ７との間に円座１０を設け、円座１０の両端面１０Ａと１０Ｂとに、それぞれ円形反射鏡２とピエゾアクチュエータ７と接合する。円座１０の直径を変えることで、変形時の反射面２ＡのＸ軸方向断面２ＸおよびＹ軸方向断面２Ｙの形状を変えることができる。また、より好適には、図５（ａ）に示すように、円座１０の面１０Ａ側の中心付近にザグリ加工を施し、円形反射鏡２と円弧状に接合する。もしくは図５（ｂ）に示すように、円座１０の面１０Ａ側に３本以上の脚１０Ｃを設ける場合であっても良い。
【００２４】
これにより、円形反射鏡２の変形形状を、円座１０の直径の内と外とで、より滑らかに連続的につながった曲面形状にできる。円座１０の直径を適切に設定することで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の断面形状を変更することができ、特に楕円や円形に近づけることが可能になる。なお、円座１０と脚１０Ｃは一体に形成しても良く、別部品として形成したものを接合したものであっても良い。また、円座１０と円形反射鏡２を同一材料から切削などにより形成しても良い。さらに、円座１０を円形として説明したが、楕円形であっても良い。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。
【００２５】
ピエゾアクチュエータ７は、時間連続的に制御可能なため、例えば、レーザ加工装置において、レーザ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効果が期待できる。
【００２６】
このように、実施の形態１における曲率可変鏡では、反射鏡の裏面と構造部材の間に固定部材を設け、それぞれ反射鏡支持脚と固定部材支持脚を設置し、２本の固定部材支持脚と距離変更手段とで反射鏡全体を支える構成とすることにより、構成部材の加工精度が低くても収差の発生を抑えて反射鏡の曲率を可変にすることができ、安価で、簡便に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という顕著な効果がある。
【００２７】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２における曲率可変鏡の構造を説明する組立図である。
実施の形態２の曲率可変鏡は、実施の形態１の曲率可変鏡において、ピエゾアクチュエータの替わりに、ねじ部材を距離変更手段として使用するものである。
【００２８】
図６において、実施の形態１の図４のピエゾアクチュエータ７の替わりに、両端部にピッチの異なる雄ねじを形成したねじ部材１１を用いるものである。円座１０の面１０Ｂの中心には、ねじ部材１１の片側の雄ねじ１１Ａに螺合する雌ねじ１０Ｆを設ける。また、構造部材３の中心部には、ねじ部材１１のもう一方の側の雄ねじ１１Ｂに螺合する雌ねじ３Ｆが設けられている。なお、図１、図４に示す実施の形態１と同一符号は、同一又は相当部分を示し、同一の構成部分については説明を省略する。
【００２９】
次に、実施の形態２の動作について説明する。ねじ部材１１の両端の雄ねじ１１Ａ，１１Ｂのピッチが異なるため、ねじ部材１１を左あるいは右へ回転させることで、円形反射鏡２と構造部材３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７を用いた場合と同様、円形反射鏡２の反射面２ＡをＸ軸方向とＹ軸方向とで異なる曲率を有する曲率可変鏡１を実現することができる。
【００３０】
実施の形態１と同様、反射鏡支持脚５の位置とＸ軸とのなす角度が３６．５°であれば、Ｘ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率の比がおよそ２：１となる凹形もしくは凸形に反射面２Ａを変形させることができる。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１１の可動域を設定して設計、製作を行うことにより、ねじ部材１１を用いても、円形反射鏡２の反射面２Ａを凹凸に自在に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可能となる。
【００３１】
反射鏡の曲率を時間連続的に制御する必要が無い場合は、実施の形態２に示すように、ピエゾアクチュエータ７の替わりにねじ部材１１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が有効である。ねじ部材１１の両端の雄ねじ１１Ａ，１１Ｂは、所定のピッチの差があればよく、右ねじと左ねじとの組み合わせによりピッチの差を発生させてもよい。ピッチの差を小さくすれば、円形反射鏡２の凹凸変形を微細に調整することが容易になる。また、距離の変更ができれば、他のどのような機構であっても構わず、反射鏡の曲率を調整は可能である。
【００３２】
このように、実施の形態２に係る曲率可変鏡によれば、距離変更手段として、円形反射鏡の裏面側に雌ねじを形成した座と、雌ねじを形成した構造部材と、これら雌ねじと螺合する両端部に異なるピッチの雄ねじを設けたねじ部材とを設け、２本の固定部材支持脚と距離変更手段とで反射鏡全体を支える構成とすることにより、構成部材の加工精度が低くても収差の発生を抑えて反射鏡の曲率を可変にすることができ、安価で、簡便に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という顕著な効果がある。
【００３３】
なお、実施の形態２では、両側にピッチが異なる雄ねじを設けたねじ部材を用いる場合について説明したが、両側にピッチが異なる雌ねじを設けたねじ部材を用いて、円座と構造部材側に雄ねじを設け、ねじ部材の雌ねじと螺合するようにしても同様の効果がある。また、円形反射鏡と円座を一体に形成したものであってもよい。
【００３４】
また、実施の形態１および実施の形態２では、曲率可変鏡を円形としたが、必ずしも円形である必要はなく、他の形状の反射鏡であっても適用可能であることは言うまでもない。
【００３５】
実施の形態３．
次に、実施の形態３における曲率可変鏡を用いた光学装置について説明する。図７は、実施の形態３の光学装置としてレーザ加工装置の構成図を示す。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。
【００３６】
図７において、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。レーザビームＭは二組の反射鏡２３によって、また、レーザビームＮは二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、二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。
【００３７】
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、二組の反射鏡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１を適用する。
【００３８】
レーザビームＭの反射鏡２３への入射角は、４５°であるので、曲率可変鏡１である反射鏡２３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１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１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。
【００３９】
図７に示す実施の形態３においては、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る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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。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、ビームモードを調整することができる。
【００４２】
このように、実施の形態３におけ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、ビームモードを調整することができるという顕著な効果がある。
【００４３】
なお、上記実施の形態において、曲率可変鏡を光学系における焦点距離やビーム径、ビームモードを調整する場合について説明したが、反射鏡の歪を修正するために用いることもできる。
【００４４】
また、本発明は上記実施の形態のみに限られるものではなく、これらの可能な組み合わせを含むことは云うまでもない。
【００４５】
また、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。
【符号の説明】
【００４６】
１ 曲率可変鏡
２ 円形平面鏡
２Ａ 平面面
３ 構造部材
３Ｆ，１０Ｆ 雌ねじ
４ 固定部材
５ 反射鏡支持脚
６ 固定部材支持脚
７ ピエゾアクチュエータ
８，９ 突起
１０ 円座
１１ ねじ部材
１１Ａ，１１Ｂ 雄ねじ
２０ レーザ発振器
２２ 分光用偏光ビームスプリッタ
２３ 反射鏡
２６ 合成用偏光ビームスプリッタ
３０ 被加工物
Ｌ，Ｍ，Ｎ レーザビーム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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を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、反射面の曲率を変化させることにより、その反射面形状を平面から凹面または凸面へ連続的に変化させることができ、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できることから有効である。
【０００３】
しかしながら、曲率可変鏡が、反射面形状を単純な回転対称である球面状に変形させるだけでは、非点収差の関係から入射角度を１０°以下にする必要があるなど使用上の制約があった。この対策として、特許文献１に開示されている光ピックアップ装置においては、駆動素子に４個の圧電素子を用いて、（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、すなわち、反射面のＸ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率との比が１：２となるようにすることにより、入射角４５°での反射条件においても、変形時の球面収差の補正が可能である形状可変ミラーが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２に開示されている曲率可変鏡では、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が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５８９２１号公報
【特許文献２】特開２００９−６３８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の形状可変ミラーにおいては、駆動素子として圧電素子が４個必要であり、圧電素子を個別に調整する必要があるという問題があった。
【０００７】
また、上記特許文献２の曲率可変鏡においては、図８に示すように、反射面４０Ａを有する反射鏡４０と、反射鏡４０の裏面４０Ｂを固定脚４３の４ヶ所で固定する構造部材４１と、構造部材４１の中心付近に一端が固定され、もう一端が反射鏡４０の裏面４０Ｂの中心付近に固定される距離変更手段４２とを備え、反射鏡４０の裏面４０Ｂ内で裏面４０Ｂの中心を通るある一軸をＸ軸、同じく反射鏡４０の裏面４０Ｂ内で裏面４０Ｂ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４１の反射鏡４０の裏面４０Ｂを固定する固定脚４３の４ヶ所が、反射鏡４０の裏面４０Ｂの中心４０Ｅに対してＸ軸からの角度とＹ軸からの角度が不等に振り分けられ、距離変更手段４２を駆動した場合に、反射面４０ＡのＸ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率とが異なるように反射面を変形させている。上記技術においては、反射鏡４０の反射面４０Ａの歪みを抑制し、収差の少ない曲率可変反射鏡を得るために、反射鏡４０の裏面４０Ｂと構造部材４１を固定脚４３の４ヶ所で固定している構造上、反射鏡４０の裏面４０Ｂおよび反射鏡４０の裏面４０Ｂを固定する構造部材４１の固定脚４３の４ヶ所での平面度を向上させる必要があるという問題点があり、また、そのため製造コストが高くなるという問題点もあった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、反射鏡を支える支持脚の長さや平面度の精度を向上させる必要がなく、駆動素子数が１個の簡便な方法により、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で、反射面の歪みを発生させることなく、焦点距離やビーム径、ビームモードの調整が可能な曲率可変鏡を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の曲率可変鏡は、反射鏡と、反射鏡の裏面に距離を隔てて配置される構造部材と、反射鏡の裏面と構造部材との間で、反射鏡の裏面の中心を挟んで配置される一対の固定部材と、一端が反射鏡の裏面に固定され、他端が２本を一組として前記固定部材にそれぞれが固定される二組の反射鏡支持脚と、各一組の反射鏡支持脚が固定される固定部材の中間位置の反対面に一端が固定され、他端が構造部材に固定される固定部材支持脚と、一端が反射鏡の裏面中心付近に固定され、他端が構造部材に固定される距離変更手段と、を備え、距離変更手段を駆動した場合に、反射鏡の反射面の曲率が変更される位置に反射鏡支持脚を配置したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の光学装置は、反射鏡に上記の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】
【００１１】
本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を行うことができる効果がある。
【００１２】
また、本発明に係る光学装置は、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が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１における曲率可変鏡の構造を説明する組立図である。
【図２】実施の形態１における曲率可変鏡の動作概念を説明する図である。
【図３】実施の形態１における反射鏡支持脚もしくは固定用支持脚に形成された突起部を示す図である。
【図４】実施の形態１におけ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における他の円座の形状を示す図である。
【図６】実施の形態２における曲率可変鏡の構造を説明する組立図である。
【図７】実施の形態３における曲率可変鏡を用いた光学装置の構成図である。
【図８】従来例における曲率可変鏡の構造を説明する組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る曲率可変鏡について図１〜図７に基づいて説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における曲率可変鏡の概略を示す組立図である。
図１において、曲率可変鏡１は、円形反射鏡２と、円形反射鏡２の裏面２Ｂ側に距離を隔てて配置される構造部材３と、円形反射鏡２の裏面２Ｂと構造部材３との間に裏面２Ｂの中心を挟んで配置された一対の固定部材４と、一端が円形反射鏡２の裏面２Ｂに垂直に固定され、他端が２本を一組として固定部材４にそれぞれ固定される二組の反射鏡支持脚５と、一端が固定部材４の中間位置に固定され、他端が構造部材３に固定される固定部材支持脚６と、円形反射鏡２の裏面２Ｂの中心付近に一端が固定され、他端が構造部材３に
固定される距離変更手段であるピエゾアクチュエータ７とで構成されている。
【００１６】
ここで、円形反射鏡２の裏面２Ｂの中心２Ｅを通るある一軸をＸ軸、同じく中心２Ｅを通り、Ｘ軸と直交する軸をＹ軸と定義したとき、Ｘ軸となす角度が３６．５°、Ｙ軸となす角度が５３．５°となる２本の軸２Ｃが外周円と交差する４ヶ所の点２Ｄ付近で、反射鏡支持脚５が裏面２Ｂに対して垂直にネジ止め、ロウ付け、あるいは接着などにより固定されている。また、構造部材３は、円形反射鏡２とほぼ同じ外径であり、４本の反射鏡支持脚５の長さは、ほぼ同一である。反射鏡支持脚５の底面５Ｂと固定部材４の天面４Ａ、固定部材４の底面４Ｂと固定部支持脚６の天面６Ａ、固定部材支持脚６の底面６Ｂと構造部材３の天面３Ａとは、ネジ止め、ロウ付け、あるいは接着などにより固定される。
【００１７】
次に、実施の形態１における曲率可変鏡の動作について、図１を参照して説明する。
一対の固定部材４は、距離変更手段であるピエゾアクチュエータ７を挟むようにし、ピエゾアクチュエータ７の両端面はそれぞれ円形反射鏡２の中心２Ｅと構造部材３の中心３Ｂに接合される。反射鏡支持脚５の長さと固定部材４の厚みと固定部材支持脚６の長さの合計は、ピエゾアクチュエータ７の稼働域の中間とほぼ同じ長さになるように設定されている。ここで、ピエゾアクチュエータ７に電圧を印加し、ピエゾアクチュエータ７の長さを短くなると、反射鏡支持脚５により、２Ｄ付近の４ヶ所の点で円形反射鏡２の裏面２Ｂを押す方向の荷重と、裏面２Ｂの中心２Ｅ付近で円形反射鏡２を引く方向の荷重が発生し、反射面２Ａ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ることができる。逆に、ピエゾアクチュエータ７の長さが長くなると、反射鏡支持脚５により、２Ｄ付近の４ヶ所の点で円形反射鏡２の裏面２Ｂを引く方向の荷重と、裏面２Ｂの中心２Ｅ付近で円形反射鏡２を押す方向の荷重が発生し、反射面２Ａ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ることができる。なお、円形反射鏡２の裏面２Ｂの中心２Ｅに加わる荷重は、反射鏡支持脚５により加わる２Ｄにおける荷重の４倍である。これにより、光線の入射角が４５°の場合においても、収差が発生することなく、反射面２Ａの曲率を変えることができる曲面可変鏡１を実現することができる。
【００１８】
上記説明では、反射支持脚５が、Ｘ軸に対して、３６．５°の角度をなす位置に配置される場合について述べたが、円形反射鏡２の裏面２Ｂに固定される反射鏡支持脚５の４ヶ所が、Ｘ軸となす角度が３０°〜４０°であれば、光線の入射角４５°に対して、円形反射鏡２でＸ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率の比を、ほぼ２：１となるよう変形させることができ、収差の少ない曲率可変鏡１が得られる。なお、反射支持脚５の位置を、Ｘ軸に対する角度で説明したが、Ｘ軸とＹ軸を入れ替えても同様である。
【００１９】
上記構造においては、例えば図２に示すように、反射鏡支持脚５の中に１本、他の反射鏡支持脚５の長さよりも長い反射鏡支持脚５Ｃが存在する場合であっても、固定部材４の一方は傾き、この傾きから２本の固定部材支持脚６の底面６Ｂの高さが異なってしまうため、構造部材３は傾くが、円形反射鏡２の反射面２Ａに歪みを発生させることは無い。構造部材３の傾きの修正については、この曲率可変鏡１をあおり調整の可能なホルダーに構成することにより、上記の構造部材３の傾きを修正することが可能である。
【００２０】
また、円形反射鏡２の裏面２Ｂの高さの違いや、固定部材４の厚みの違い、固定部材支持脚６の長さの違い、構造部材３の端面３Ａの高さの違いがあっても同様である。円形反射鏡２や固定部材４や構造部材３の素材、厚み、反射鏡支持脚５や固定部材脚６の素材、断面形状、断面積などは、適度な凹凸変形により、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。
【００２１】
すなわち、反射鏡支持脚５や固定部材支持脚６の天面６Ａと底面形状に天面および底面から垂直に、適度な凹凸変形が起こり、かつ選択した接合方法において円形反射鏡２の曲
率を変更させる荷重に対し接合面が剥がれなければ良い。例えば、図３（a）に示すように、反射鏡支持脚５および固定部材脚６の天面５Ａ，６Ａと底面５Ｂ，６Ｂに微小な方形の凸形状の突起８設けることにより、円形反射鏡２、固定部材４や構造部材３の平面度により発生する歪みも吸収することができ、より収差の発生を抑制した曲率可変鏡を提供することができる。また、図３（ｂ）に示すように、反射鏡支持脚５および固定部材脚６の天面５Ａ，６Ａと底面５Ｂ，６Ｂに設けた突起部は、畝状の突起９であっても同様の効果が期待できる。
【００２２】
固定部材４や構造部材３の厚みを薄くするなど、固定部材４や構造部材３の剛性を小さくすれば、ピエゾアクチュエータ７による距離の変化に対する円形反射鏡２の変形の度合いが小さくなり、円形反射鏡２のよりきめ細かな曲率の変化の制御が期待できる。
【００２３】
さらに、図４に示すように、円形反射鏡２とピエゾアクチュエータ７との間に円座１０を設け、円座１０の両端面１０Ａと１０Ｂとに、それぞれ円形反射鏡２とピエゾアクチュエータ７と接合する。円座１０の直径を変えることで、変形時の反射面２ＡのＸ軸方向断面２ＸおよびＹ軸方向断面２Ｙの形状を変えることができる。また、より好適には、図５（ａ）に示すように、円座１０の面１０Ａ側の中心付近にザグリ加工を施し、円形反射鏡２と円弧状に接合する。もしくは図５（ｂ）に示すように、円座１０の面１０Ａ側に３本以上の脚１０Ｃを設ける場合であっても良い。
【００２４】
これにより、円形反射鏡２の変形形状を、円座１０の直径の内と外とで、より滑らかに連続的につながった曲面形状にできる。円座１０の直径を適切に設定することで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の断面形状を変更することができ、特に楕円や円形に近づけることが可能になる。なお、円座１０と脚１０Ｃは一体に形成しても良く、別部品として形成したものを接合したものであっても良い。また、円座１０と円形反射鏡２を同一材料から切削などにより形成しても良い。さらに、円座１０を円形として説明したが、楕円形であっても良い。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。
【００２５】
ピエゾアクチュエータ７は、時間連続的に制御可能なため、例えば、レーザ加工装置において、レーザ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効果が期待できる。
【００２６】
このように、実施の形態１における曲率可変鏡では、反射鏡の裏面と構造部材の間に固定部材を設け、それぞれ反射鏡支持脚と固定部材支持脚を設置し、２本の固定部材支持脚と距離変更手段とで反射鏡全体を支える構成とすることにより、構成部材の加工精度が低くても収差の発生を抑えて反射鏡の曲率を可変にすることができ、安価で、簡便に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という顕著な効果がある。
【００２７】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２における曲率可変鏡の構造を説明する組立図である。
実施の形態２の曲率可変鏡は、実施の形態１の曲率可変鏡において、ピエゾアクチュエータの替わりに、ねじ部材を距離変更手段として使用するものである。
【００２８】
図６において、実施の形態１の図４のピエゾアクチュエータ７の替わりに、両端部にピッチの異なる雄ねじを形成したねじ部材１１を用いるものである。円座１０の面１０Ｂの中心には、ねじ部材１１の片側の雄ねじ１１Ａに螺合する雌ねじ１０Ｆを設ける。また、構造部材３の中心部には、ねじ部材１１のもう一方の側の雄ねじ１１Ｂに螺合する雌ねじ３Ｆが設けられている。なお、図１、図４に示す実施の形態１と同一符号は、同一又は相当部分を示し、同一の構成部分については説明を省略する。
【００２９】
次に、実施の形態２の動作について説明する。ねじ部材１１の両端の雄ねじ１１Ａ，１１Ｂのピッチが異なるため、ねじ部材１１を左あるいは右へ回転させることで、円形反射鏡２と構造部材３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７を用いた場合と同様、円形反射鏡２の反射面２ＡをＸ軸方向とＹ軸方向とで異なる曲率を有する曲率可変鏡１を実現することができる。
【００３０】
実施の形態１と同様、反射鏡支持脚５の位置とＸ軸とのなす角度が３６．５°であれば、Ｘ軸方向の曲率とＹ軸方向の曲率の比がおよそ２：１となる凹形もしくは凸形に反射面２Ａを変形させることができる。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１１の可動域を設定して設計、製作を行うことにより、ねじ部材１１を用いても、円形反射鏡２の反射面２Ａを凹凸に自在に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可能となる。
【００３１】
反射鏡の曲率を時間連続的に制御する必要が無い場合は、実施の形態２に示すように、ピエゾアクチュエータ７の替わりにねじ部材１１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が有効である。ねじ部材１１の両端の雄ねじ１１Ａ，１１Ｂは、所定のピッチの差があればよく、右ねじと左ねじとの組み合わせによりピッチの差を発生させてもよい。ピッチの差を小さくすれば、円形反射鏡２の凹凸変形を微細に調整することが容易になる。また、距離の変更ができれば、他のどのような機構であっても構わず、反射鏡の曲率を調整は可能である。
【００３２】
このように、実施の形態２に係る曲率可変鏡によれば、距離変更手段として、円形反射鏡の裏面側に雌ねじを形成した座と、雌ねじを形成した構造部材と、これら雌ねじと螺合する両端部に異なるピッチの雄ねじを設けたねじ部材とを設け、２本の固定部材支持脚と距離変更手段とで反射鏡全体を支える構成とすることにより、構成部材の加工精度が低くても収差の発生を抑えて反射鏡の曲率を可変にすることができ、安価で、簡便に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という顕著な効果がある。
【００３３】
なお、実施の形態２では、両側にピッチが異なる雄ねじを設けたねじ部材を用いる場合について説明したが、両側にピッチが異なる雌ねじを設けたねじ部材を用いて、円座と構造部材側に雄ねじを設け、ねじ部材の雌ねじと螺合するようにしても同様の効果がある。また、円形反射鏡と円座を一体に形成したものであってもよい。
【００３４】
また、実施の形態１および実施の形態２では、曲率可変鏡を円形としたが、必ずしも円形である必要はなく、他の形状の反射鏡であっても適用可能であることは言うまでもない。
【００３５】
実施の形態３．
次に、実施の形態３における曲率可変鏡を用いた光学装置について説明する。図７は、実施の形態３の光学装置としてレーザ加工装置の構成図を示す。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。
【００３６】
図７において、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。レーザビームＭは二組の反射鏡２３によって、また、レーザビームＮは二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、二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。
【００３７】
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、二組の反射鏡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１を適用する。
【００３８】
レーザビームＭの反射鏡２３への入射角は、４５°であるので、曲率可変鏡１である反射鏡２３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１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１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。
【００３９】
図７に示す実施の形態３においては、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る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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。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、ビームモードを調整することができる。
【００４２】
このように、実施の形態３におけ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、ビームモードを調整することができるという顕著な効果がある。
【００４３】
なお、上記実施の形態において、曲率可変鏡を光学系における焦点距離やビーム径、ビームモードを調整する場合について説明したが、反射鏡の歪を修正するために用いることもできる。
【００４４】
また、本発明は上記実施の形態のみに限られるものではなく、これらの可能な組み合わせを含むことは云うまでもない。
【００４５】
また、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。
【符号の説明】
【００４６】
１ 曲率可変鏡
２ 円形平面鏡
２Ａ 平面面
３ 構造部材
３Ｆ，１０Ｆ 雌ねじ
４ 固定部材
５ 反射鏡支持脚
６ 固定部材支持脚
７ ピエゾアクチュエータ
８，９ 突起
１０ 円座
１１ ねじ部材
１１Ａ，１１Ｂ 雄ねじ
２０ レーザ発振器
２２ 分光用偏光ビームスプリッタ
２３ 反射鏡
２６ 合成用偏光ビームスプリッタ
３０ 被加工物
Ｌ，Ｍ，Ｎ レーザビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射鏡と、
前記反射鏡の裏面に距離を隔てて配置される構造部材と、
前記反射鏡の裏面と前記構造部材との間で、前記反射鏡の裏面の中心を挟んで配置される一対の固定部材と、
一端が前記反射鏡の裏面に固定され、他端が２本を一組として前記固定部材にそれぞれが固定される二組の反射鏡支持脚と、
前記各一組の反射鏡支持脚が固定される前記固定部材の中間位置の反対面に一端が固定され、他端が前記構造部材に固定される固定部材支持脚と、
一端が前記反射鏡の裏面中心付近に固定され、他端が前記構造部材に固定される距離変更手段と、を備え、
前記距離変更手段を駆動した場合に、前記反射鏡の反射面の曲率が変更される位置に前記反射鏡支持脚を配置したことを特徴とする曲率可変鏡。
【請求項２】
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、前記Ｘ軸に直交する軸をＹ軸と定義し、
前記一組の反射鏡支持脚は、前記Ｘ軸に対して対称な位置にあり、また、前記別の一組の反射鏡支持脚は、前記一組の反射鏡支持脚と前記Ｙ軸に対して対称な位置にあって、前記二組のそれぞれの反射鏡支持脚の位置のＸ軸との角度が３０°〜４０°となるようにし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または請求項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から請求項３のいずれかに記載の曲率可変鏡。
【請求項５】
前記距離変更手段が、両端部のピッチが異なる雄ねじが形成されたねじ部材と、前記雄ねじに螺合する雌ねじが形成された前記座および前記構造部材と、により構成されるものであることを特徴とする請求項３に記載の曲率可変鏡。
【請求項６】
前記反射鏡支持脚の前記反射鏡の裏面に固定する側の端面と、前記固定部材支持脚の前記構造部材に固定する側の端面とに、矩形、円形もしくは畝状の突起部を設け、前記突起部を前記反射鏡裏面と前記構造部材とにそれぞれ固定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の曲率可変鏡。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいず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８】
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７に記載の光学装置。
【請求項１】
反射鏡と、
前記反射鏡の裏面に距離を隔てて配置される構造部材と、
前記反射鏡の裏面と前記構造部材との間で、前記反射鏡の裏面の中心を挟んで配置される一対の固定部材と、
一端が前記反射鏡の裏面に固定され、他端が２本を一組として前記固定部材にそれぞれが固定される二組の反射鏡支持脚と、
前記各一組の反射鏡支持脚が固定される前記固定部材の中間位置の反対面に一端が固定され、他端が前記構造部材に固定される固定部材支持脚と、
一端が前記反射鏡の裏面中心付近に固定され、他端が前記構造部材に固定される距離変更手段と、を備え、
前記距離変更手段を駆動した場合に、前記反射鏡の反射面の曲率が変更される位置に前記反射鏡支持脚を配置したことを特徴とする曲率可変鏡。
【請求項２】
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、前記Ｘ軸に直交する軸をＹ軸と定義し、
前記一組の反射鏡支持脚は、前記Ｘ軸に対して対称な位置にあり、また、前記別の一組の反射鏡支持脚は、前記一組の反射鏡支持脚と前記Ｙ軸に対して対称な位置にあって、前記二組のそれぞれの反射鏡支持脚の位置のＸ軸との角度が３０°〜４０°となるようにし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または請求項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から請求項３のいずれかに記載の曲率可変鏡。
【請求項５】
前記距離変更手段が、両端部のピッチが異なる雄ねじが形成されたねじ部材と、前記雄ねじに螺合する雌ねじが形成された前記座および前記構造部材と、により構成されるものであることを特徴とする請求項３に記載の曲率可変鏡。
【請求項６】
前記反射鏡支持脚の前記反射鏡の裏面に固定する側の端面と、前記固定部材支持脚の前記構造部材に固定する側の端面とに、矩形、円形もしくは畝状の突起部を設け、前記突起部を前記反射鏡裏面と前記構造部材とにそれぞれ固定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の曲率可変鏡。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいず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８】
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７に記載の光学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１２８５１５（Ｐ２０１１−１２８５１５Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８９０９９（Ｐ２００９−２８９０９９）
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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