特開 2022-108458 レーザ加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022108458

(43)【公開日】2022-07-26

(54)【発明の名称】レーザ加工装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/03 20060101AFI20220719BHJP

   B23K 26/062 20140101ALI20220719BHJP

   B23K 26/082 20140101ALI20220719BHJP

【ＦＩ】

G02F1/03

B23K26/062

B23K26/082

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021003464

(22)【出願日】2021-01-13

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】呉屋 真之

(72)【発明者】

【氏名】形部 聖

【テーマコード（参考）】

2K102

4E168

【Ｆターム（参考）】

2K102AA21

2K102BA09

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD10

2K102CA10

2K102DA01

2K102DC07

2K102DC08

2K102DD05

2K102EA02

2K102EB10

2K102EB11

2K102EB12

4E168CB04

4E168DA60

4E168EA05

4E168FC04

4E168KB02

(57)【要約】

【課題】結晶素子の温度上昇によるレーザ光の出射方向の変動を抑制する。
【解決手段】被加工物Ｗに向けてランダム偏光のレーザ光Ｌ０を第１軸線Ｚ１に沿って照射する照射部１０と、照射部１０により照射されたレーザ光Ｌ０が入射されるとともにレーザ光Ｌ０の第１偏光方向の成分である第１直線偏光Ｌ１を第１軸線Ｚ１に沿って透過させる直線偏光子２０と、直線偏光子２０を透過した第１直線偏光Ｌ１が入射するとともに第１直線偏光Ｌ１の第１軸線Ｚ１に対する第１出射方向θｘを印加される電圧に応じて調整する第１ＫＴＮ結晶素子４０と、第１ＫＴＮ結晶素子４０に電圧を印加する第１電圧印加部４５と、第１ＫＴＮ結晶素子４０により第１出射方向θｘが調整された第１直線偏光Ｌ２を被加工物Ｗに出射する出射部８０と、を備えるレーザ加工装置１００を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物に向けてランダム偏光のレーザ光を第１軸線に沿って照射する照射部と、
前記照射部により照射された前記レーザ光が入射されるとともに前記レーザ光の第１偏光方向の成分である第１直線偏光を前記第１軸線に沿って透過させる直線偏光子と、
前記直線偏光子を透過した前記第１直線偏光が入射するとともに前記第１直線偏光の前記第１軸線に対する第１出射方向を印加される電圧に応じて調整する第１結晶素子と、
前記第１結晶素子に電圧を印加する第１電圧印加部と、
前記第１結晶素子により前記第１出射方向が調整された前記第１直線偏光を前記被加工物に出射する出射部と、を備えるレーザ加工装置。

【請求項2】

前記第１結晶素子を通過した前記第１直線偏光の偏光方向を前記第１偏光方向と９０度異なる第２偏光方向に変える第１半波長板と、
前記第１半波長板を通過した前記第１直線偏光が入射するとともに前記第１直線偏光の前記第１軸線に対する第２出射方向を印加される電圧に応じて調整する第２結晶素子と、
前記第２結晶素子に電圧を印加する第２電圧印加部と、を備え、
前記出射部は、前記第１結晶素子により前記第１出射方向が調整され、かつ前記第２結晶素子により前記第２出射方向が調整された前記第１直線偏光を前記被加工物に出射する請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記直線偏光子は、前記レーザ光の第２偏光方向の成分である第２直線偏光を前記第１軸線とは異なる第２軸線に沿って出射し、
前記直線偏光子により出射された前記第２直線偏光を反射させて前記第１軸線と平行な方向に導き、前記第１直線偏光と合流させる合流光学系と、
前記合流光学系の光路上に配置されるとともに前記第２直線偏光の偏光方向を前記第２偏光方向から前記第１偏光方向に変える合流半波長板と、を備える請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記直線偏光子は、前記レーザ光の前記第２偏光方向の成分である第２直線偏光を前記第１軸線とは異なる第２軸線に沿って出射し、
前記直線偏光子により出射された前記第２直線偏光を反射させて前記第１軸線と平行な方向に導き、前記第１直線偏光と合流させる合流光学系と、
前記合流光学系の光路上に配置されるとともに前記第２直線偏光の偏光方向を前記第２偏光方向から前記第１偏光方向に変える合流半波長板と、を備える請求項２に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記合流光学系は、前記合流半波長板により前記第１偏光方向に変えられた前記第２直線偏光を前記第１軸線と交差する方向から前記第１軸線と平行な方向に反射させる反射板を有し、
前記反射板は、前記第１軸線から前記第１軸線に直交する方向にオフセットした位置に配置されている請求項３または請求項４に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

一対の前記反射板が前記第１軸線を挟んで配置されている請求項５に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

前記直線偏光子は、前記レーザ光の前記第２偏光方向の成分である第２直線偏光を前記第１軸線とは異なる第２軸線に沿って出射し、
前記直線偏光子から出射される前記第２直線偏光が入射するとともに前記第２直線偏光を反射させて第３軸線に沿って導く反射光学系と、
前記第３軸線に配置されるとともに前記第２直線偏光の偏光方向を前記第２偏光方向から前記第１偏光方向に変える分岐半波長板と、
前記分岐半波長板から導かれる前記第１偏光方向の前記第２直線偏光が入射するとともに前記第２直線偏光の前記第３軸線に対する第３出射方向を印加される電圧に応じて調整する第３結晶素子と、
前記第３結晶素子に電圧を印加する第３電圧印加部と、
前記第３結晶素子を通過した前記第２直線偏光の偏光方向を前記第１偏光方向から前記第２偏光方向に変える第２半波長板と、
前記第３結晶素子を透過した前記第２直線偏光が入射するとともに前記第２直線偏光の前記第２軸線に対する第４出射方向を印加される電圧に応じて調整する第４結晶素子と、
前記第４結晶素子に電圧を印加する第４電圧印加部と、を備え、
前記出射部は、前記第１結晶素子により前記第１出射方向が調整され、かつ前記第２結晶素子により前記第２出射方向が調整された前記第１直線偏光と、前記第３結晶素子により前記第３出射方向が調整され、かつ前記第４結晶素子により前記第４出射方向が調整された前記第２直線偏光とを、前記被加工物に出射する請求項２に記載のレーザ加工装置。

【請求項8】

前記直線偏光子は、前記レーザ光の前記第２偏光方向の成分である第２直線偏光を前記第１軸線とは異なる第２軸線に沿って出射し、
前記直線偏光子から出射される前記第２直線偏光が入射するとともに前記第２直線偏光を反射させて第３軸線に沿って導く反射光学系と、
前記反射光学系から出射される前記第２直線偏光が入射するとともに前記第２直線偏光の前記第３軸線に対する第３出射方向を印加される電圧に応じて調整する第３結晶素子と、
前記第３結晶素子に電圧を印加する第３電圧印加部と、
前記第３結晶素子を通過した前記第２直線偏光の偏光方向を前記第２偏光方向から前記第１偏光方向に変える第２半波長板と、
前記第２半波長板を透過した前記第２直線偏光が入射するとともに前記第２直線偏光の前記第３軸線に対する第４出射方向を印加される電圧に応じて調整する第４結晶素子と、
前記第４結晶素子に電圧を印加する第４電圧印加部と、を備え、
前記出射部は、前記第１結晶素子により前記第１出射方向が調整され、かつ前記第２結晶素子により前記第２出射方向が調整された前記第１直線偏光と、前記第３結晶素子により前記第３出射方向が調整され、かつ前記第４結晶素子により前記第４出射方向が調整された前記第２直線偏光とを、前記被加工物に出射する請求項２に記載のレーザ加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、レーザ加工装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、１００ｋＨｚ～１ＭＨｚ程度の発振周波数を有する短パルスレーザ発振器などのレーザ発振器が知られている。一方、レーザ光を走査するために広く用いられるガルバノ光学系は、機械的にミラーを振動させるものであり、走査周波数が最大でも１ｋＨｚ程であるためレーザ発振器の発振周波数に比べて１～２桁周波数が低い。

【0003】

そして、電圧制御によってレーザ光の走査を行うことが可能な電気光学材料であるＫＴＮ結晶を利用した光ビームスキャナが提案されている（特許文献１）。特許文献１に開示される光ビームスキャナは、機械的にミラーを振動させるものではなく電圧制御によりレーザ光の走査を行うため、２００ｋＨｚを超える高速な動作を実現することが可能となっている。

【0004】

一方、ＫＴＮ結晶は、温度に応じて誘電率が変化して偏向特性に影響を及ぼすことが知られている。そのため、特許文献１では、ペルチェ素子をＫＴＮ結晶に接触させるとともに温度制御された気流をＫＴＮ結晶に吹き付けることにより、ＫＴＮ結晶の温度変化を抑制し、偏向特性の安定性を高めている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－１０５８１１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、ＫＴＮ結晶を用いた光ビームスキャナをレーザ加工用として用いる場合、レーザ光の出力が数百Ｗもの高出力となる可能性がある。この場合、ペルチェ素子や温度制御された気流を吹き付けるだけではＫＴＮ結晶を十分に冷却することができない可能性がある。また、ＫＴＮ結晶を十分に冷却するには、十分な冷却能力を持つ冷却機構を設ける必要があり、製造コストが増大してしまう。

【0007】

また、ＫＴＮ結晶に電圧を印加することにより走査可能なレーザ光は、所定の偏光方向の直線偏光成分のみである。そのため、走査可能なレーザ光の直線偏光成分を所望の出力とするためには、ＫＴＮ結晶に入射するレーザ光の出力を直線偏光成分の出力よりも十分に大きくする必要がある。この場合、走査可能なレーザ光の直線偏光成分とは異なる他の直線偏光成分がＫＴＮ結晶を加熱する要因となり、所望のレーザ光の走査を行うことができない可能性がある。

【0008】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、印加される電圧に応じてレーザ光の出射方向を調整する結晶素子を備えるレーザ加工装置において、結晶素子の温度上昇によるレーザ光の出射方向の変動を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一態様に係るレーザ加工装置は、被加工物に向けてランダム偏光のレーザ光を第１軸線に沿って照射する照射部と、前記照射部により照射された前記レーザ光が入射されるとともに前記レーザ光の第１偏光方向の成分である第１直線偏光を前記第１軸線に沿って透過させる直線偏光子と、前記直線偏光子を透過した前記第１直線偏光が入射するとともに前記第１直線偏光の前記第１軸線に対する第１出射方向を印加される電圧に応じて調整する第１結晶素子と、前記第１結晶素子に電圧を印加する第１電圧印加部と、前記第１結晶素子により前記第１出射方向が調整された前記第１直線偏光を前記被加工物に出射する出射部と、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、印加される電圧に応じてレーザ光の出射方向を調整する結晶素子を備えるレーザ加工装置において、結晶素子の温度上昇によるレーザ光の出射方向の変動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の第１実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す正面図である。

【図2】本開示の第１実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す平面図である。

【図3】本開示の第２実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す正面図である。

【図4】図３の合流機構を示す部分拡大図である。

【図5】図３の合流機構の変形例を示す部分拡大図である。

【図6】本開示の第３実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す正面図である。

【図7】図６に示す第１光学系の部分拡大図である。

【図8】図６に示す第２光学系の部分拡大図である。

【図9】本開示の第４実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を示す正面図である。

【図10】図９に示す第２光学系の部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

〔第１実施形態〕
以下、本開示の第１実施形態に係るレーザ加工装置１００について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置１００の概略構成を示す正面図である。図２は、本実施形態に係るレーザ加工装置１００の概略構成を示す平面図である。

【0013】

図１に示すように、本実施形態のレーザ加工装置１００は、照射部１０と、直線偏光子２０と、縮小光学系３０と、第１ＫＴＮ結晶素子４０と、第１電圧印加部４５と、平凹レンズ４７と、接続用光学系５０と、半波長板（第１半波長板）６０と、第２ＫＴＮ結晶素子７０と、第２電圧印加部７５と、出射部８０と、制御部９０と、を備える。

【0014】

照射部１０は、金属板等の被加工物Ｗに向けてランダム偏光のレーザ光Ｌ０を軸線（第１軸線）Ｚ１に沿って照射する装置である。照射部１０は、２０Ｗ以上かつ１０００Ｗ以下の出力を有するレーザ光Ｌ０を照射する。

【0015】

直線偏光子２０は、照射部１０により照射されたレーザ光Ｌ０が入射される素子である。直線偏光子２０は、レーザ光Ｌ０の軸線Ｚ１および軸線Ｚ１に直交する軸線Ｘ２により形成されるＸ１－Ｚ１平面に沿った第１偏光方向の成分である第１直線偏光Ｌ１を軸線Ｚ１に沿って透過させる。また、直線偏光子２０は、レーザ光Ｌ０の第１偏光方向と９０度異なる第２偏光方向の成分である第２直線偏光Ｌ２を軸線（第２軸線）Ｘ２に沿って出射する。直線偏光子２０は、例えば、方解石や水晶により形成されている。

【0016】

縮小光学系３０は、直線偏光子２０を透過した第１直線偏光Ｌ１のビーム径を絞り、第１ＫＴＮ結晶素子４０に向けて軸線Ｚ１に沿って出射する光学系である。縮小光学系３０は、第１両凸レンズ３１および第２両凸レンズ３２を軸線Ｚ１に沿って配置したものである。

【0017】

第１ＫＴＮ結晶素子４０は、カリウム（Ｋ），タンタル（Ｔａ），ニオブ（Ｎｂ）からなる酸化物結晶である。第１ＫＴＮ結晶素子４０は、第１電圧印加部４５により印加される電圧に応じて、一定の偏光方向の直線偏光の出射方向を調整可能な電気光学結晶である。ここでは、電気光学結晶としてＫＴＮ結晶素子を例として出しているが、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムでも適用可能である。

【0018】

図１に示す第１ＫＴＮ結晶素子４０は、直線偏光子２０を透過した第１偏光方向の第１直線偏光Ｌ１の出射方向を調整可能とするように配置されている。第１ＫＴＮ結晶素子４０には、直線偏光子２０を透過した第１直線偏光Ｌ１が入射する。第１ＫＴＮ結晶素子４０は、レーザ光Ｌ０のＸ１－Ｚ１平面に沿った第１偏光方向の成分である第１直線偏光Ｌ１の軸線Ｚ１に対する第１出射方向θｘを第１電圧印加部４５により印加される電圧に応じて調整する。

【0019】

第１電圧印加部４５は、第１ＫＴＮ結晶素子４０に電圧を印加する装置である。第１電圧印加部４５は、第１ＫＴＮ結晶素子４０が第１直線偏光Ｌ１を出射する第１出射方向θｘを任意の角度に調整するように、第１ＫＴＮ結晶素子４０に印加する電圧を調整する。第１電圧印加部４５は、制御部９０から伝達される制御信号に応じて第１ＫＴＮ結晶素子４０に印加する電圧を調整する。

【0020】

接続用光学系５０は、第１ＫＴＮ結晶素子４０から出射されて平凹レンズ４７を通過した第１直線偏光Ｌ１を半波長板６０に導く光学系である。接続用光学系５０は、凸部分が対向して配置される平凸レンズ５１および平凸レンズ５２とを有する。

【0021】

半波長板６０は、第１ＫＴＮ結晶素子４０を通過して接続用光学系５０から出射される第１直線偏光Ｌ１の偏光方向を第１偏光方向と９０度異なる第２偏光方向に変える部材である。半波長板６０は、入射される第１直線偏光Ｌ１に半波長分の１８０度の位相差を与えることにより、第１直線偏光Ｌ１の偏光方向を第１偏光方向から第２偏光方向に変換する。

【0022】

半波長板６０で第１直線偏光Ｌ１の偏光方向を９０度変えているのは、Ｘ１－Ｚ１平面に直交するＹ１－Ｚ１平面に沿った第２偏光方向を有する第１直線偏光Ｌ１とすることで、第２ＫＴＮ結晶素子７０において第１直線偏光Ｌ１の軸線Ｚ１に対する第２出射方向θｙを第２電圧印加部７５により印加される電圧に応じて調整するためである。第１ＫＴＮ結晶素子４０が調整する第１出射方向θｘと第２ＫＴＮ結晶素子７０が調整する第２出射方向θｙとを９０度異ならせることにより、第１直線偏光Ｌ１の被加工物Ｗへの照射位置を２次元平面上の任意の位置に調整することができる。

【0023】

第２ＫＴＮ結晶素子７０は、カリウム（Ｋ），タンタル（Ｔａ），ニオブ（Ｎｂ）からなる酸化物結晶である。第２ＫＴＮ結晶素子７０は、第２電圧印加部７５により印加される電圧に応じて、一定の偏光方向の直線偏光の出射方向を調整可能な電気光学結晶である。

【0024】

図１に示す第２ＫＴＮ結晶素子７０は、半波長板６０を通過した第２偏光方向を有する第１直線偏光Ｌ１の出射方向を調整可能とするように配置されている。第２ＫＴＮ結晶素子７０には、半波長板６０を通過した第１直線偏光Ｌ１が入射する。第２ＫＴＮ結晶素子７０は、Ｙ１－Ｚ１平面に沿った第２偏光方向を有する第１直線偏光Ｌ１の軸線Ｚ１に対する第２出射方向θｙを第２電圧印加部７５により印加される電圧に応じて調整する。

【0025】

第２電圧印加部７５は、第２ＫＴＮ結晶素子７０に電圧を印加する装置である。第２電圧印加部７５は、第２ＫＴＮ結晶素子７０が第１直線偏光Ｌ１を出射する第２出射方向θｙを任意の角度に調整するように、第２ＫＴＮ結晶素子７０に印加する電圧を調整する。第２電圧印加部７５は、制御部９０から伝達される制御信号に応じて第２ＫＴＮ結晶素子７０に印加する電圧を調整する。

【0026】

出射部８０は、第１ＫＴＮ結晶素子４０により第１出射方向θｘが調整され、かつ第２ＫＴＮ結晶素子７０により第２出射方向θｙが調整された第１直線偏光Ｌ１を被加工物Ｗに出射する装置である。出射部８０は、両凸レンズである集光レンズ８１と、ガスノズル８２とを有する。

【0027】

集光レンズ８１は、第２ＫＴＮ結晶素子７０から出射されて平凹レンズ７７を通過した第１直線偏光Ｌ１を軸線Ｚ１の近傍に集光するためのレンズである。ガスノズル８２は、軸線Ｚ１に沿って延びる円錐台状の筒であり、軸線Ｚ１に沿って集光レンズ８１から被加工物Ｗに向けて噴射される窒素ガスが内部を流通する。ガスノズル８２により被加工物Ｗに向けて窒素ガスを噴射することにより、レーザ光により溶融した被加工物Ｗを吹き飛ばすことができる。

【0028】

制御部９０は、第１電圧印加部４５および第２電圧印加部７５に制御信号を伝達する装置である。制御部９０は、第１電圧印加部４５が第１ＫＴＮ結晶素子４０に印加する電圧を調整するための第１制御信号を第１電圧印加部４５に伝達し、第２電圧印加部７５が第２ＫＴＮ結晶素子７０に印加する電圧を調整するための第２制御信号を第２電圧印加部７５に伝達する。

【0029】

以上説明した本実施形態のレーザ加工装置１００は、以下の作用及び効果を奏する。
本実施形態のレーザ加工装置１００によれば、照射部１０から照射されるランダム偏光のレーザ光Ｌ０が軸線Ｚ１に沿って直線偏光子２０に入射され、レーザ光Ｌ０の第１偏光方向の成分である第１直線偏光Ｌ１が直線偏光子２０を透過する。直線偏光子２０を透過した第１直線偏光Ｌ１は第１ＫＴＮ結晶素子４０に入射され、第１電圧印加部４５により印加される電圧に応じて軸線Ｚ１に対する第１出射方向θｘが調整される。第１出射方向θｘが調整された第１直線偏光Ｌ１は、出射部８０により被加工物Ｗに出射される。

【0030】

本開示に係るレーザ加工装置１００によれば、照射部１０から照射されるランダム偏光のレーザ光のうち第１偏光方向の成分である第１直線偏光Ｌ１が第１ＫＴＮ結晶素子４０に入射されるが、第１偏光方向とは異なる方向のレーザ光の成分は第１ＫＴＮ結晶素子４０に入射されない。第１偏光方向とは異なる方向のレーザ光の成分は、第１ＫＴＮ結晶素子４０による第１出射方向θｘの調整ができない成分である。第１ＫＴＮ結晶素子４０に入射されるレーザ光を第１直線偏光Ｌ１に絞ることにより、第１ＫＴＮ結晶素子４０に入射されるレーザ光の光量を抑制し、第１ＫＴＮ結晶素子４０の温度上昇によるレーザ光の出射方向の変動を抑制することができる。

【0031】

また、本実施形態のレーザ加工装置１００によれば、第１ＫＴＮ結晶素子４０を通過した第１直線偏光Ｌ１は半波長板６０を通過する際に第１偏光方向と偏光方向が９０度異なる第２偏光方向に変わり、第２偏光方向を有する第１直線偏光Ｌ１が第２ＫＴＮ結晶素子７０に入射される。第２ＫＴＮ結晶素子７０は、第２電圧印加部７５により印加される電圧に応じて軸線Ｚ１に対する第２出射方向θｙを調整する。第２出射方向θｙが調整された第１直線偏光Ｌ１は、出射部８０により被加工物Ｗに出射される。

【0032】

本実施形態に係るレーザ加工装置１００によれば、直線偏光子２０を透過した第１直線偏光Ｌ１は、第１ＫＴＮ結晶素子４０により軸線Ｚ１に対する第１出射方向θｘが調整される。軸線Ｚ１に対する第１出射方向θｘが調整された第１直線偏光Ｌ１は、半波長板６０を通過する際に第１偏光方向と偏光方向が９０度異なる第２偏光方向に変わり、第２ＫＴＮ結晶素子７０により軸線Ｚ１に対する第２出射方向θｙが調整される。ここで、第１偏光方向と第２偏光方向は９０度異なる方向であり、第１出射方向θｘと第２出射方向θｙも９０度異なる方向である。本実施形態のレーザ加工装置１００によれば、第１直線偏光Ｌ１の第１出射方向θｘと第２出射方向θｙとを調整することにより、レーザ光が２次元方向の任意の照射位置へ照射されるように調整することができる。

【0033】

〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態に係るレーザ加工装置１００Ａについて、図面を参照して説明する。本実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。図３は、本実施形態に係るレーザ加工装置１００Ａの概略構成を示す正面図である。本実施形態においては、第１ＫＴＮ結晶素子４０と、第１電圧印加部４５と、平凹レンズ４７と、接続用光学系５０と、半波長板６０と、第２ＫＴＮ結晶素子７０と、第２電圧印加部７５と、出射部８０と、制御部９０の図示を省略している。

【0034】

第１実施形態のレーザ加工装置１００は、直線偏光子２０から第１ＫＴＮ結晶素子４０へ第１直線偏光Ｌ１を透過させて縮小光学系３０へ導く一方で、直線偏光子２０から出射される第２直線偏光Ｌ２は縮小光学系３０へ導かないものであった。それに対して、本実施形態のレーザ加工装置１００Ａは、直線偏光子２０から出射される第２直線偏光Ｌ２を第１直線偏光Ｌ１と合流させて縮小光学系３０へ導く合流光学系１１０を備えるものである。図３に示すように、本実施形態のレーザ加工装置１００Ａは、合流光学系１１０と、合流半波長板１２０と、を備える。

【0035】

合流光学系１１０は、直線偏光子２０により軸線Ｘ２に沿って出射された第２直線偏光Ｌ２を反射させて軸線Ｚ１と平行な方向に合流させる光学系である。図３に示すように、合流光学系１１０は、第１反射板１１１と、第２反射板１１２と、合流機構１１３と、を有する。

【0036】

第１反射板１１１は、直線偏光子２０により出射された第２直線偏光Ｌ２を反射させて合流半波長板１２０に導く部材である。第２反射板１１２は、合流半波長板１２０を通過した第２直線偏光Ｌ２を反射させて軸線Ｚ１と交差する方向に導く部材である。合流機構１１３は、第２反射板１１２により反射された軸線Ｚ１と交差する方向に導かれる第２直線偏光Ｌ２を軸線Ｚ１と交差する方向から軸線Ｚ１と平行な方向に反射させる機構である。

【0037】

合流半波長板１２０は、合流光学系１１０の光路上に配置されるとともに直線偏光子２０から出射される第２直線偏光Ｌ２の偏光方向を第２偏光方向と９０度異なる第１偏光方向に変える部材である。合流半波長板１２０は、入射される第２直線偏光Ｌ２に半波長分の１８０度の位相差を与えることにより、第２直線偏光Ｌ２の偏光方向を第２偏光方向から第１偏光方向に変換する。

【0038】

ここで、合流機構１１３の詳細について、図４を参照して説明する。図４は、図３の合流機構１１３を示す部分拡大図である。図４に示すように、合流機構１１３は、反射板１１３ａと反射板１１３ｂとを有する。反射板１１３ａおよび反射板１１３ｂは、合流半波長板１２０により第１偏光方向に偏光方向が変換された第２直線偏光Ｌ２を軸線Ｚ１と交差する方向から軸線Ｚ１と平行な方向に反射させる。

【0039】

図４に示すように、反射板１１３ａおよび反射板１１３ｂは、軸線Ｚ１から軸線Ｚ１に直交する軸線Ｘ３に沿った方向にそれぞれオフセットした（離間した）位置に配置されている。反射板１１３ａおよび反射板１１３ｂは、軸線Ｚ１を通過する第１直線偏光Ｌ１のビーム幅Ｗｂ１よりも間隔が広くなるように軸線Ｚ１を挟んで配置されている。

【0040】

図４に示すように、合流半波長板１２０から導かれる第２直線偏光Ｌ２はビーム幅Ｗｂ２を有する。ビーム幅Ｗｂ２のうちの一部は、反射板１１３ａで反射してビーム幅Ｗｂ２ａの第２直線偏光Ｌ２ａとして軸線Ｚ１に沿って縮小光学系３０に導かれる。ビーム幅Ｗｂ２のうちの他の一部は、反射板１１３ｂで反射してビーム幅Ｗｂ２ｂの第２直線偏光Ｌ２ｂとして軸線Ｚ１に沿って縮小光学系３０に導かれる。

【0041】

図４に示すように、反射板１１３ａで反射された第２直線偏光Ｌ２ａおよび反射板１１３ｂで反射された第２直線偏光Ｌ２ｂは、合流機構１１３により、軸線Ｚ１に沿って直線偏光子２０から導かれる第１直線偏光Ｌ１と合流し、縮小光学系３０へ導かれる。第２直線偏光Ｌ２ａおよび第２直線偏光Ｌ２ｂは、それぞれ第１偏光方向に偏光されているため、第１直線偏光Ｌ１と同一の偏光方向となる。

【0042】

ここで、図４に示す合流機構１１３の変形例について図５を参照して説明する。図５は、図３の合流機構１１３の変形例を示す部分拡大図である。図５に示すように、合流機構１１３は、反射板１１３ｃを有する。反射板１１３ｃは、合流半波長板１２０により第１偏光方向に偏光方向が変換された第２直線偏光Ｌ２を軸線Ｚ１と交差する方向から軸線Ｚ１と平行な方向に反射させる。

【0043】

図５に示すように、反射板１１３ｃは、軸線Ｚ１から軸線Ｚ１に直交する軸線Ｘ３に沿った方向にオフセットした（離間した）位置に配置されている。反射板１１３ｃは、軸線Ｚ１を通過するビーム幅Ｗｂ１の第１直線偏光Ｌ１を避けるように配置されている。

【0044】

図５に示すように、合流半波長板１２０から導かれる第２直線偏光Ｌ２はビーム幅Ｗｂ２を有する。ビーム幅Ｗｂ２は、反射板１１３ｃで反射してビーム幅Ｗｂ２の第２直線偏光Ｌ２として軸線Ｚ１に沿って縮小光学系３０に導かれる。

【0045】

図５に示すように、反射板１１３ｃで反射された第２直線偏光Ｌ２は、合流機構１１３により、軸線Ｚ１に沿って直線偏光子２０から導かれる第１直線偏光Ｌ１と合流し、縮小光学系３０へ導かれる。第２直線偏光Ｌ２は、第１偏光方向に偏光されているため、第１直線偏光Ｌ１と同一の偏光方向となる。

【0046】

以上説明した本実施形態が奏する作用及び効果について説明する。
本実施形態のレーザ加工装置１００Ａによれば、直線偏光子２０により軸線Ｚ１とは異なる軸線Ｘ２に沿って出射された第２直線偏光Ｌ２は、合流光学系１１０により反射されて軸線Ｚ１と平行な方向に合流される。第２直線偏光Ｌ２は、合流光学系１１０を通過する際に合流半波長板１２０により偏光方向が第２偏光方向から第１偏光方向に変えられる。

【0047】

直線偏光子２０を透過する第１直線偏光Ｌ１の偏光方向と、合流光学系１１０により合流される第２直線偏光Ｌ２の偏光方向とは、第１偏光方向で一致する。そのため、照射部１０により照射されるランダム偏光のレーザ光のうち、第１偏光方向の成分である第１直線偏光Ｌ１と、第２偏光方向の成分である第２直線偏光Ｌ２の双方を、第１ＫＴＮ結晶素子４０が第１出射方向θｘを調整可能な第１偏光方向の成分を有する状態で第１ＫＴＮ結晶素子４０に導くことができる。

【0048】

また、本実施形態のレーザ加工装置１００Ａによれば、反射板１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃを軸線Ｚ１から軸線Ｚ１に直交する方向にオフセットした位置に配置することにより、直線偏光子２０を透過する第１直線偏光Ｌ１が反射板１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃにより遮られないようにすることができる。また、反射板１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃにより、軸線Ｚ１と交差する方向から軸線Ｚ１と平行な方向に第２直線偏光Ｌ２を反射させることにより、第２直線偏光Ｌ２を第１直線偏光Ｌ１に合流させた状態で第１ＫＴＮ結晶素子４０に導くことができる。

【0049】

また、本実施形態のレーザ加工装置１００Ａによれば、反射板１１３ａ，１１３ｂを軸線Ｚ１を挟んで配置することにより、直線偏光子２０を透過する第１直線偏光Ｌ１が反射板１１３ａ，１１３ｂにより遮られないようにすることができる。また、第２直線偏光Ｌ２の一部を反射板１１３ａ，１１３ｂの一方で反射させ、第２直線偏光Ｌ２の他の一部を反射板１１３ａ，１１３ｂの他方で反射させ、第２直線偏光Ｌ２を第１直線偏光Ｌ１に合流させた状態で第１ＫＴＮ結晶素子４０に導くことができる。

【0050】

〔第３実施形態〕
次に、本開示の第３実施形態に係るレーザ加工装置１００Ｂについて、図面を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態および第２実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。図６は、本実施形態のレーザ加工装置１００Ｂの概略構成を示す平面図である。図７は、図６に示す第１光学系ＯＰ１の部分拡大図である。図８は、図６に示す第２光学系ＯＰ２の部分拡大図である。

【0051】

第１実施形態のレーザ加工装置１００は、直線偏光子２０から第１ＫＴＮ結晶素子４０へ第１直線偏光Ｌ１を透過させて縮小光学系３０へ導く一方で、直線偏光子２０から出射される第２直線偏光Ｌ２は縮小光学系３０へ導かないものであった。それに対して、本実施形態のレーザ加工装置１００Ｂは、直線偏光子２０を透過する第１直線偏光Ｌ１を被加工物Ｗへ導く第１光学系ＯＰ１と、直線偏光子２０から出射される第２直線偏光Ｌ２を被加工物Ｗへ導く第２光学系ＯＰ２とを備えるものである。

【0052】

図６に示すように、第１光学系ＯＰ１は、照射部１０と、直線偏光子２０と、縮小光学系３０と、第１ＫＴＮ結晶素子４０と、第１電圧印加部４５と、平凹レンズ４７と、接続用光学系５０と、半波長板（第１半波長板）６０と、第２ＫＴＮ結晶素子７０と、第２電圧印加部７５と、制御部９０と、を備える。

【0053】

第１光学系ＯＰ１が備える各部の構成は、第１実施形態と同様であるため、以下での説明を省略する。ただし、第１実施形態の第１出射方向θｘは本実施形態では第１出射方向θｘ１であり、第１実施形態の第２出射方向θｙは本実施形態では第２出射方向θｙ１（図７参照）である

【0054】

図６に示すように、第２光学系ＯＰ２は、反射光学系１２５と、分岐半波長板１２７と、縮小光学系１３０と、第３ＫＴＮ結晶素子１４０と、第３電圧印加部１４５と、平凹レンズ１４７と、接続用光学系１５０と、半波長板（第２半波長板）１６０と、第４ＫＴＮ結晶素子１７０と、第４電圧印加部１７５と、制御部１９０と、を備える。

【0055】

反射光学系１２５は、直線偏光子２０から出射される第２直線偏光Ｌ２が入射するとともに第２偏光方向を有する第２直線偏光Ｌ２を反射させて軸線Ｚ２に沿って導く光学系である。
分岐半波長板１２７は、軸線Ｚ２に配置されるとともに第２直線偏光Ｌ２の偏光方向を第２偏光方向から第１偏光方向に変える部材である。

【0056】

縮小光学系１３０は、分岐半波長板１２７を透過した第２直線偏光Ｌ２のビーム径を絞り、第３ＫＴＮ結晶素子１４０に向けて軸線Ｚ２に沿って出射する光学系である。縮小光学系１３０は、第１両凸レンズ１３１および第２両凸レンズ１３２を軸線Ｚ２に沿って配置したものである。

【0057】

第３ＫＴＮ結晶素子１４０は、カリウム（Ｋ），タンタル（Ｔａ），ニオブ（Ｎｂ）からなる酸化物結晶である。第３ＫＴＮ結晶素子１４０は、第３電圧印加部１４５により印加される電圧に応じて、一定の偏光方向を有する直線偏光の出射方向を調整可能な電気光学結晶である。ここでは、電気光学結晶としてＫＴＮ結晶素子を例として出しているが、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムでも適用可能である。

【0058】

図６に示す第３ＫＴＮ結晶素子１４０は、分岐半波長板１２７を通過した第１偏光方向を有する第２直線偏光Ｌ２の出射方向を調整可能とするように配置されている。第３ＫＴＮ結晶素子１４０には、分岐半波長板１２７を通過した第２直線偏光Ｌ２が入射する。第３ＫＴＮ結晶素子１４０は、Ｘ１－Ｚ２平面に沿った第１偏光方向を有する第２直線偏光Ｌ２の軸線Ｚ２に対する第３出射方向θｘ２を第３電圧印加部１４５により印加される電圧に応じて調整する。

【0059】

第３電圧印加部１４５は、第３ＫＴＮ結晶素子１４０に電圧を印加する装置である。第３電圧印加部１４５は、第３ＫＴＮ結晶素子１４０が第２直線偏光Ｌ２を出射する第３出射方向θｘ２を任意の角度に調整するように、第３ＫＴＮ結晶素子１４０に印加する電圧を調整する。第３電圧印加部１４５は、制御部１９０から伝達される制御信号に応じて第３ＫＴＮ結晶素子１４０に印加する電圧を調整する。

【0060】

接続用光学系１５０は、第３ＫＴＮ結晶素子１４０から出射されて平凹レンズ１４７を通過した第２直線偏光Ｌ２を半波長板１６０に導く光学系である。接続用光学系１５０は、凸部分が対向して配置される平凸レンズ１５１および平凸レンズ１５２とを有する。

【0061】

半波長板１６０は、第３ＫＴＮ結晶素子１４０を通過して接続用光学系１５０から出射される第２直線偏光Ｌ２の偏光方向を第１偏光方向と９０度異なる第２偏光方向に変える部材である。半波長板１６０は、入射される第２直線偏光Ｌ２に半波長分の１８０度の位相差を与えることにより、第２直線偏光Ｌ２の偏光方向を第１偏光方向から第２偏光方向に変換する。

【0062】

半波長板１６０で第２直線偏光Ｌ２の偏光方向を９０度変えているのは、Ｘ１－Ｚ２平面に直交するＹ１－Ｚ２平面に沿った第２偏光方向を有する第２直線偏光Ｌ２とすることで、第４ＫＴＮ結晶素子１７０において第２直線偏光Ｌ２の軸線Ｚ２に対する第４出射方向θｙ２（図８参照）を第４電圧印加部１７５により印加される電圧に応じて調整するためである。第３ＫＴＮ結晶素子１４０が調整する第３出射方向θｘ２と第４ＫＴＮ結晶素子１７０が調整する第４出射方向θｙ２とを９０度異ならせることにより、第２直線偏光Ｌ２の被加工物Ｗへの照射位置を２次元平面上の任意の位置に調整することができる。

【0063】

第４ＫＴＮ結晶素子１７０は、カリウム（Ｋ），タンタル（Ｔａ），ニオブ（Ｎｂ）からなる酸化物結晶である。第４ＫＴＮ結晶素子１７０は、第４電圧印加部１７５により印加される電圧に応じて、一定の偏光方向を有する直線偏光の出射方向を調整可能な電気光学結晶である。

【0064】

図６に示す第４ＫＴＮ結晶素子１７０は、半波長板１６０を通過した第２偏光方向を有する第２直線偏光Ｌ２の出射方向を調整可能とするように配置されている。第４ＫＴＮ結晶素子１７０には、半波長板１６０を通過した第２直線偏光Ｌ２が入射する。第４ＫＴＮ結晶素子１７０は、Ｙ１－Ｚ２平面に沿った第２偏光方向を有する第２直線偏光Ｌ２の軸線Ｚ２に対する第４出射方向θｙ２を第４電圧印加部１７５により印加される電圧に応じて調整する。

【0065】

第４電圧印加部１７５は、第４ＫＴＮ結晶素子１７０に電圧を印加する装置である。第４電圧印加部１７５は、第４ＫＴＮ結晶素子１７０が第２直線偏光Ｌ２を出射する第４出射方向θｙ２を任意の角度に調整するように、第４ＫＴＮ結晶素子１７０に印加する電圧を調整する。第４電圧印加部１７５は、制御部１９０から伝達される制御信号に応じて第４ＫＴＮ結晶素子１７０に印加する電圧を調整する。

【0066】

出射部１８０は、第１ＫＴＮ結晶素子４０により第１出射方向θｘ１が調整され、かつ第２ＫＴＮ結晶素子７０により第２出射方向θｙ１が調整された第１直線偏光Ｌ１と、第３ＫＴＮ結晶素子１４０により第３出射方向θｘ２が調整され、かつ第４ＫＴＮ結晶素子１７０により第４出射方向θｙ２が調整された第２直線偏光Ｌ２とを被加工物Ｗに出射する装置である。出射部１８０は、両凸レンズである集光レンズ１８１と、ガスノズル１８２とを有する。

【0067】

集光レンズ１８１は、第２ＫＴＮ結晶素子７０から出射されて平凹レンズ７７を通過した第１直線偏光Ｌ１を集光し、第４ＫＴＮ結晶素子１７０から出射されて平凹レンズ１７７を通過した第２直線偏光Ｌ２を集光するためのレンズである。ガスノズル１８２は、軸線Ｚ１および軸線Ｚ２と平行に延びる円錐台状の筒であり、集光レンズ１８１から被加工物Ｗに向けて噴射される窒素ガスが内部を流通する。ガスノズル１８２により被加工物Ｗに向けて窒素ガスを噴射することにより、レーザ光により溶融した被加工物Ｗを吹き飛ばすことができる。

【0068】

本実施形態のレーザ加工装置１００Ｂによれば、直線偏光子２０により軸線Ｚ１とは異なる軸線Ｘ２に沿って出射された第２直線偏光Ｌ２は、反射光学系１２５により反射されて軸線Ｚ２に沿って分岐半波長板１２７に導かれる。分岐半波長板１２７は、第２直線偏光Ｌ２の偏光方向を第２偏光方向から第１偏光方向に変え、第２直線偏光Ｌ２を第３ＫＴＮ結晶素子１４０へ導く。第３ＫＴＮ結晶素子１４０へ導かれた第２直線偏光Ｌ２は、第３ＫＴＮ結晶素子１４０により軸線Ｚ２に対する第３出射方向θｘ２が調整される。

【0069】

軸線Ｚ２に対する第３出射方向θｘ２が調整された第２直線偏光Ｌ２は、半波長板１６０を通過する際に第１偏光方向と偏光方向が９０度異なる第２偏光方向に変わり、第４ＫＴＮ結晶素子１７０により軸線Ｚ２に対する第４出射方向θｙ２が調整される。ここで、第１偏光方向と第２偏光方向は９０度異なる方向であり、第３出射方向θｘ２と第４出射方向θｙ２も９０度異なる方向である。本実施形態のレーザ加工装置１００Ｂによれば、第２直線偏光Ｌ２の第３出射方向θｘ２と第４出射方向θｙ２とを調整することにより、レーザ光が２次元方向の任意の照射位置へ照射されるように調整することができる。

【0070】

〔第４実施形態〕
次に、本開示の第４実施形態に係るレーザ加工装置１００Ｃについて、図面を参照して説明する。本実施形態は、第３実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第３実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。図９は、本実施形態のレーザ加工装置１００Ｃの概略構成を示す平面図である。図１０は、図９に示す第２光学系ＯＰ２の部分拡大図である。

【0071】

本実施形態のレーザ加工装置１００Ｃは、直線偏光子２０を透過する第１直線偏光Ｌ１を被加工物Ｗへ導く第１光学系ＯＰ１と、直線偏光子２０から出射される第２直線偏光Ｌ２を被加工物Ｗへ導く第２光学系ＯＰ２とを備える点で第３実施形態と共通している。

【0072】

一方、本実施形態のレーザ加工装置１００Ｃは、分岐半波長板１２７を備えておらず、第３ＫＴＮ結晶素子１４０Ａおよび第４ＫＴＮ結晶素子１７０Ａの偏光方向が第３実施形態の第３ＫＴＮ結晶素子１４０および第４ＫＴＮ結晶素子１７０の偏光方向とは異なる。本実施形態の第３ＫＴＮ結晶素子１４０Ａには、第２偏光方向を有する第２直線偏光Ｌ２が入射する。

【0073】

図９に示す第３ＫＴＮ結晶素子１４０Ａは、第２偏光方向を有する第２直線偏光Ｌ２の出射方向を調整可能とするように配置されている。図１０に示すように、第３ＫＴＮ結晶素子１４０Ａは、Ｙ２－Ｚ２平面に沿った第２偏光方向を有する第２直線偏光Ｌ２の軸線Ｚ２に対する第３出射方向θｙ３を第３電圧印加部１４５により印加される電圧に応じて調整する。

【0074】

図９に示す第４ＫＴＮ結晶素子１７０Ａは、半波長板１６０を通過した第１偏光方向を有する第２直線偏光Ｌ２の出射方向を調整可能とするように配置されている。第４ＫＴＮ結晶素子１７０Ａには、半波長板１６０を通過した第２直線偏光Ｌ２が入射する。第４ＫＴＮ結晶素子１７０は、Ｘ３－Ｚ２平面に沿った第１偏光方向を有する第２直線偏光Ｌ２の軸線Ｚ２に対する第４出射方向θｘ３を第４電圧印加部１７５により印加される電圧に応じて調整する。

【0075】

第４電圧印加部１７５は、第４ＫＴＮ結晶素子１７０Ａに電圧を印加する装置である。第４電圧印加部１７５は、第４ＫＴＮ結晶素子１７０Ａが第２直線偏光Ｌ２を出射する第４出射方向θｘ３を任意の角度に調整するように、第４ＫＴＮ結晶素子１７０Ａに印加する電圧を調整する。第４電圧印加部１７５は、制御部１９０から伝達される制御信号に応じて第４ＫＴＮ結晶素子１７０Ａに印加する電圧を調整する。

【0076】

本実施形態のレーザ加工装置１００Ｃによれば、直線偏光子２０により軸線Ｚ１とは異なる軸線Ｘ２に沿って出射され、第２偏光方向を有する第２直線偏光Ｌ２は、反射光学系１２５により反射されて軸線Ｚ２に沿って第３ＫＴＮ結晶素子１４０Ａへ導かれる。第３ＫＴＮ結晶素子１４０Ａへ導かれた第２直線偏光Ｌ２は、第３ＫＴＮ結晶素子１４０Ａにより軸線Ｚ３に対する第３出射方向θｙ３が調整される。軸線Ｚ２に対する第３出射方向θｙ３が調整された第２直線偏光Ｌ２は、半波長板１６０を通過する際に第２偏光方向と偏光方向が９０度異なる第１偏光方向に変わり、第４ＫＴＮ結晶素子１７０Ａにより軸線Ｚ３に対する第４出射方向θｘ３が調整される。ここで、第１偏光方向と第２偏光方向は９０度異なる方向であり、第３出射方向と第４出射方向も９０度異なる方向である。本実施形態のレーザ加工装置１００Ｃによれば、第２直線偏光Ｌ２の第３出射方向θｙ３と第４出射方向θｘ３とを調整することにより、レーザ光が２次元方向の任意の照射位置へ照射されるように調整することができる。

【0077】

以上説明した本実施形態に記載のレーザ加工装置は、例えば以下のように把握される。
本開示に係るレーザ加工装置（１００）は、被加工物（Ｗ）に向けてランダム偏光のレーザ光（Ｌ０）を第１軸線（Ｚ１）に沿って照射する照射部（１０）と、前記照射部により照射された前記レーザ光が入射されるとともに前記レーザ光の第１偏光方向の成分である第１直線偏光（Ｌ１）を前記第１軸線に沿って透過させる直線偏光子（２０）と、前記直線偏光子を透過した前記第１直線偏光が入射するとともに前記第１直線偏光の前記第１軸線に対する第１出射方向（θｘ）を印加される電圧に応じて調整する第１結晶素子（４０）と、前記第１結晶素子に電圧を印加する第１電圧印加部（４５）と、前記第１結晶素子により前記第１出射方向が調整された前記第１直線偏光を前記被加工物に出射する出射部（８０）と、を備える。

【0078】

本開示に係るレーザ加工装置によれば、照射部から照射されるランダム偏光のレーザ光が第１軸線に沿って直線偏光子に入射され、レーザ光の第１偏光方向の成分である第１直線偏光が直線偏光子を透過する。直線偏光子を透過した第１直線偏光は第１結晶素子に入射され、第１電圧印加部により印加される電圧に応じて第１軸線に対する第１出射方向が調整される。第１出射方向が調整された第１直線偏光は、出射部により被加工物に出射される。

【0079】

本開示に係るレーザ加工装置によれば、照射部から照射されるランダム偏光のレーザ光のうち第１偏光方向の成分である第１直線偏光が第１結晶素子に入射されるが、第１偏光方向とは異なる方向のレーザ光の成分は第１結晶素子に入射されない。第１偏光方向とは異なる方向のレーザ光の成分は、第１結晶素子による第１出射方向の調整ができない成分である。第１結晶素子に入射されるレーザ光を第１直線偏光に絞ることにより、第１結晶素子に入射されるレーザ光の光量を抑制し、第１結晶素子の温度上昇によるレーザ光の出射方向の変動を抑制することができる。

【0080】

本開示に係るレーザ加工装置において、前記第１結晶素子を通過した前記第１直線偏光の偏光方向を前記第１偏光方向と９０度異なる第２偏光方向に変える第１半波長板（６０）と、前記第１半波長板を通過した前記第１直線偏光が入射するとともに前記第１直線偏光の前記第１軸線に対する第２出射方向（θｙ）を印加される電圧に応じて調整する第２結晶素子（７０）と、前記第２結晶素子に電圧を印加する第２電圧印加部（７５）と、を備え、前記出射部は、前記第１結晶素子により前記第１出射方向が調整され、かつ前記第２結晶素子により前記第２出射方向が調整された前記第１直線偏光を前記被加工物に出射する構成としてもよい。

【0081】

本構成に係るレーザ加工装置によれば、第１結晶素子を通過した第１直線偏光は第１半波長板を通過する際に第１偏光方向と偏光方向が９０度異なる第２偏光方向に変わり、第２偏光方向に偏光された第１直線偏光が第２結晶素子に入射される。第２結晶素子は、第２電圧印加部により印加される電圧に応じて第１軸線に対する第２出射方向を調整する。第２出射方向が調整された第１直線偏光は、出射部により被加工物に出射される。

【0082】

本構成に係るレーザ加工装置によれば、直線偏光子を透過した第１直線偏光は、第１結晶素子により第１軸線に対する第１出射方向が調整される。第１軸線に対する第１出射方向が調整された第１直線偏光は、第１半波長板を通過する際に第１偏光方向と偏光方向が９０度異なる第２偏光方向に変わり、第２結晶素子により第１軸線に対する第２出射方向が調整される。ここで、第１偏光方向と第２偏光方向は９０度異なる方向であり、第１出射方向と第２出射方向も９０度異なる方向である。本構成のレーザ加工装置によれば、第１直線偏光の第１出射方向と第２出射方向とを調整することにより、レーザ光が２次元方向の任意の照射位置へ照射されるように調整することができる。

【0083】

上記構成に係るレーザ加工装置において、前記直線偏光子は、前記レーザ光の前記第２偏光方向の成分である第２直線偏光（Ｌ２）を前記第１軸線とは異なる第２軸線（Ｘ２）に沿って出射し、前記直線偏光子により出射された前記第２直線偏光を反射させて前記第１軸線と平行な方向に導き、前記第１直線偏光と合流させる合流光学系（９０）と、前記合流光学系の光路上に配置されるとともに前記第２直線偏光の偏光方向を前記第２偏光方向から前記第１偏光方向に変える合流半波長板（９５）と、を備える構成としてもよい。

【0084】

本構成に係るレーザ加工装置によれば、直線偏光子により第１軸線とは異なる第２軸線に沿って出射された第２直線偏光は、合流光学系により反射されて第１軸線と平行な方向に導かれ、第１直線偏光と合流する。第２直線偏光は、合流光学系を通過する際に合流半波長板により偏光方向が第２偏光方向から第１偏光方向に変えられる。直線偏光子を透過する第１直線偏光の偏光方向と、合流光学系により合流される第２直線偏光の偏光方向とは、第１偏光方向で一致する。そのため、照射部により照射されるランダム偏光のレーザ光のうち、第１偏光方向の成分である第１直線偏光と、第２偏光方向の成分である第２直線偏光の双方を、第１結晶素子が第１出射方向を調整可能な第１偏光方向の成分となる状態で第１結晶素子に導くことができる。

【0085】

上記構成に係るレーザ加工装置において、前記合流光学系は、前記合流半波長板により前記第１偏光方向に変えられた前記第２直線偏光を前記第１軸線と交差する方向から前記第１軸線と平行な方向に反射させる反射板（１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ）を有し、前記反射板は、前記第１軸線から前記第１軸線に直交する方向にオフセットした位置に配置されている。

【0086】

本構成のレーザ加工装置によれば、反射板を第１軸線から第１軸線に直交する方向にオフセットした位置に配置することにより、直線偏光子を透過する第１直線偏光が反射板により遮られないようにすることができる。また、反射板により、第１軸線と交差する方向から第１軸線と平行な方向に第２直線偏光を反射させることにより、第２直線偏光を第１直線偏光に合流させた状態で第１結晶素子に導くことができる。

【0087】

上記構成に係るレーザ加工装置において、一対の前記反射板が前記第１軸線を挟んで配置されている構成としてもよい。
本構成に係るレーザ加工装置によれば、一対の反射板を第１軸線を挟んで配置することにより、直線偏光子を透過する第１直線偏光が反射板により遮られないようにすることができる。また、第２直線偏光の一部を一対の反射板の一方で反射させ、第２直線偏光の他の一部を一対の反射板の他方で反射させ、第２直線偏光を第１直線偏光に合流させた状態で第１結晶素子に導くことができる。

【0088】

上記構成に係るレーザ加工装置において、前記直線偏光子は、前記レーザ光の前記第２偏光方向の成分である第２直線偏光（Ｌ２）を前記第１軸線とは異なる第２軸線（Ｘ２）に沿って出射し、前記直線偏光子から出射される前記第２直線偏光が入射するとともに前記第２直線偏光を反射させて第３軸線（Ｚ２）に沿って導く反射光学系（１２５）と、前記第３軸線に配置されるとともに前記第２直線偏光の偏光方向を前記第２偏光方向から前記第１偏光方向に変える分岐半波長板（１２７）と、前記分岐半波長板から導かれる前記第１偏光方向の前記第２直線偏光が入射するとともに前記第２直線偏光の前記第３軸線に対する第３出射方向（θｘ２）を印加される電圧に応じて調整する第３結晶素子（１４０）と、前記第３結晶素子に電圧を印加する第３電圧印加部（１４５）と、前記第３結晶素子を通過した前記第２直線偏光の偏光方向を前記第１偏光方向から前記第２偏光方向に変える第２半波長板（１６０）と、前記第３結晶素子を透過した前記第２直線偏光が入射するとともに前記第２直線偏光の前記第２軸線に対する第４出射方向（θｙ２）を印加される電圧に応じて調整する第４結晶素子（１７０）と、前記第４結晶素子に電圧を印加する第４電圧印加部（１７５）と、を備え、前記出射部は、前記第１結晶素子により前記第１出射方向が調整され、かつ前記第２結晶素子により前記第２出射方向が調整された前記第１直線偏光と、前記第３結晶素子により前記第３出射方向が調整され、かつ前記第４結晶素子により前記第４出射方向が調整された前記第２直線偏光とを、前記被加工物に出射する構成としてもよい。

【0089】

本構成に係るレーザ加工装置によれば、直線偏光子により第１軸線とは異なる第２軸線に沿って出射された第２直線偏光は、反射光学系により反射されて第３軸線に沿って分岐半波長板に導かれる。分岐半波長板は、第２直線偏光の偏光方向を第２偏光方向から第１偏光方向に変え、第２直線偏光を第３結晶素子へ導く。第３結晶素子へ導かれた第２直線偏光は、第３結晶素子により第３軸線に対する第３出射方向が調整される。第３軸線に対する第３出射方向が調整された第２直線偏光は、第２半波長板を通過する際に第１偏光方向と偏光方向が９０度異なる第２偏光方向に変わり、第４結晶素子により第２軸線に対する第４出射方向が調整される。ここで、第１偏光方向と第２偏光方向は９０度異なる方向であり、第３出射方向と第４出射方向も９０度異なる方向である。本構成のレーザ加工装置によれば、第２直線偏光の第３出射方向と第４出射方向とを調整することにより、レーザ光が２次元方向の任意の照射位置へ照射されるように調整することができる。

【0090】

上記構成に係るレーザ加工装置において、前記直線偏光子は、前記レーザ光の前記第２偏光方向の成分である第２直線偏光（Ｌ２）を前記第１軸線とは異なる第２軸線（Ｘ２）に沿って出射し、前記直線偏光子から出射される前記第２直線偏光が入射するとともに前記第２直線偏光を反射させて第３軸線（Ｚ２）に沿って導く反射光学系（１２５）と、前記反射光学系から出射される前記第２直線偏光が入射するとともに前記第２直線偏光の前記第３軸線（Ｚ２）に対する第３出射方向（θｙ３）を印加される電圧に応じて調整する第３結晶素子（１４０）と、前記第３結晶素子に電圧を印加する第３電圧印加部（１４５）と、前記第３結晶素子を通過した前記第２直線偏光の偏光方向を前記第２偏光方向から前記第１偏光方向に変える第２半波長板（１６０）と、前記第２半波長板を透過した前記第２直線偏光が入射するとともに前記第２直線偏光の前記第３軸線に対する第４出射方向（θｘ３）を印加される電圧に応じて調整する第４結晶素子（１７０）と、前記第４結晶素子に電圧を印加する第４電圧印加部（１７５）と、を備え、前記出射部は、前記第１結晶素子により前記第１出射方向が調整され、かつ前記第２結晶素子により前記第２出射方向が調整された前記第１直線偏光と、前記第３結晶素子により前記第３出射方向が調整され、かつ前記第４結晶素子により前記第４出射方向が調整された前記第２直線偏光とを、前記被加工物に出射する構成としてもよい。

【0091】

本構成に係るレーザ加工装置によれば、直線偏光子により第１軸線とは異なる第２軸線に沿って出射され、レーザ光の第２偏光方向の成分である第２直線偏光は、反射光学系により反射されて第３軸線に沿って第３結晶素子へ導かれる。第３結晶素子へ導かれた第２直線偏光は、第３結晶素子により第３軸線に対する第３出射方向が調整される。第３軸線に対する第３出射方向が調整された第２直線偏光は、第２半波長板を通過する際に第２偏光方向と偏光方向が９０度異なる第１偏光方向に変わり、第４結晶素子により第２軸線に対する第４出射方向が調整される。ここで、第１偏光方向と第２偏光方向は９０度異なる方向であり、第３出射方向と第４出射方向も９０度異なる方向である。本構成のレーザ加工装置によれば、第２直線偏光の第３出射方向と第４出射方向とを調整することにより、レーザ光が２次元方向の任意の照射位置へ照射されるように調整することができる。

【符号の説明】

【0092】

１０ 照射部
２０ 直線偏光子
３０，１３０ 縮小光学系
４０ 第１ＫＴＮ結晶素子
４５ 第１電圧印加部
５０，１５０ 接続用光学系
６０ 半波長板（第１半波長板）
７０ 第２ＫＴＮ結晶素子
７５ 第２電圧印加部
８０，１８０ 出射部
９０，１９０ 制御部
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ レーザ加工装置
１１３ 合流機構
１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ 反射板
１２０ 合流半波長板
１２５ 反射光学系
１２７ 分岐半波長板
１４０，１４０Ａ 第３ＫＴＮ結晶素子
１４５ 第３電圧印加部
１６０ 半波長板（第２半波長板）
１７０，１７０Ａ 第４ＫＴＮ結晶素子
１７５ 第４電圧印加部
Ｌ０ レーザ光
Ｌ１ 第１直線偏光
Ｌ２，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ 第２直線偏光
ＯＰ１ 第１光学系
ＯＰ２ 第２光学系
Ｗ 被加工物
Ｗｂ１，Ｗｂ２，Ｗｂ２ａ，Ｗｂ２ｂ ビーム幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】