特許 7410121 ２つのオフセットレーザビームを提供するための光学装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-25

(45)【発行日】2024-01-09

(54)【発明の名称】２つのオフセットレーザビームを提供するための光学装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/10 20060101AFI20231226BHJP

   B23K 26/067 20060101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

G02B26/10 C

B23K26/067

【請求項の数】 30

(21)【出願番号】P 2021503085

(86)(22)【出願日】2019-07-24

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-11-18

(86)【国際出願番号】 EP2019069889

(87)【国際公開番号】W WO2020020931

(87)【国際公開日】2020-01-30

【審査請求日】2022-06-10

(31)【優先権主張番号】BE2018/5535

(32)【優先日】2018-07-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】BE

(73)【特許権者】

【識別番号】518047322

【氏名又は名称】レーザー エンジニアリング アプリケーションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000659

【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】マルタン，ポール－エティエンヌ

(72)【発明者】

【氏名】エスティバル，セバスチャン

(72)【発明者】

【氏名】クピシエウィックズ，アクセル

(72)【発明者】

【氏名】ラモス デ カンポス，ホセ－アントニオ

【審査官】磯崎 忠昭

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５０４４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５００５１４９（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／２０６９４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１０３００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０２９２１０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２６／１０

Ｇ０２Ｂ ２６／０８

Ｂ２３Ｋ ２６／０６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも２つのワークピースまたは基板を同時に同一の歳差運動機械加工を行うために、入力レーザビーム（３０１）に対して空間的にオフセットされた少なくとも第１のレーザビーム（１０）と第２のレーザビーム（２０）とを提供するための方法であって、
ａ．時間的に固定された偏光を有するように、前記入力レーザビーム（３０１）を生成するためのレーザ源（３００）を設ける工程と、
ｂ．前記入力レーザビーム（３０１）に対してオフセットレーザビーム（７）を生成するための空間オフセット部（１）を設ける工程であって、
前記オフセットレーザビーム（７）が、主伝搬軸Ａを有し、
前記主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くのに適し、
前記空間オフセット部（１）が、前記入力レーザビーム（３０１）と前記オフセットレーザビーム（７）との間で同じ偏光を維持することができる、工程と、
ｃ．前記オフセットレーザビーム（７）から
透過により、第１の主伝搬軸（１１）を有する前記第１の空間オフセットレーザビーム（１０）と、
反射により、第２の主伝搬軸（２１）を有する前記第２の空間オフセットレーザビーム（２０）と、
を得るための第１の偏光分離手段（５１）を含む分離部（２）を設ける工程と、を備え、
前記分離部（２）が、前記第１の空間オフセットレーザビーム（１０）及び前記第２の空間オフセットレーザビーム（２０）が、それぞれ前記第１の主伝搬軸（１１）及び第２の主伝搬軸（２１）に垂直な平面に円を描くのに適するように構成されている、方法。

【請求項2】

前記空間オフセット部（１）が、前記入力レーザビーム（３０１）と前記オフセットレーザビーム（７）との間の空間オフセットを変更するのに適している、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の主伝搬軸（１１）が、前記第２の主伝搬軸（２１）に垂直である、請求項１及び２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項4】

前記分離部（２）が第１の分離モジュール（５０）を備え、前記第１の分離モジュール（５０）が、前記第１の偏光分離手段（５１）と、前記第１の偏光分離手段（５１）の上流に偏光管理手段を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記偏光管理手段が、遅延板（５５）を含み、前記遅延板（５５）の回転により、前記第１の偏光分離手段（５１）による透過パワーと反射パワーを調節する、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記偏光管理手段が、２つの遅延板（５５、５６）を含み、前記２つの４分の１波長板（５５、５６）のうちの少なくとも１つの回転により、前記第１の偏光分離手段（５１）による透過パワーと反射パワーを調節する、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

ｄ．前記第１の空間オフセットレーザビーム（１０）及び第２の空間オフセットレーザビーム（２０）を少なくとも１つのワークピース（２０１、２１１）に向けるために、前記分離部（２）の下流に位置決めされた第１の偏向手段（１５）及び第２の偏向手段（２５）を設ける工程と、
ｅ．前記第１の空間オフセットレーザビーム（１０）及び第２の空間オフセットレーザビーム（２０）を前記少なくとも１つのワークピース（２０１、２１１）に集束させるように、前記第１の偏向手段（１５）及び前記第２の偏向手段（２５）の下流にそれぞれ位置決めされた第１の集束手段（１７）及び第２の集束手段（２７）を設ける工程と、を更に備える、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

レーザ機械加工用の光学装置であって、
入力レーザビーム（３０１）から、主伝搬軸Ａを有し、前記主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くのに適したオフセットレーザビーム（７）を得るための空間オフセット部（１）と、
前記オフセットレーザビーム（７）から
透過により、第１の主伝搬軸（１１）を有する第１の空間オフセットレーザビーム（１０）と、
反射により、第２の主伝搬軸（２１）を有する第２の空間オフセットレーザビーム（２０）と、
を得るための第１の偏光分離手段（５１）を含む第１の分離モジュール（５０）を含む分離部（２）と、を備え、
前記空間オフセット部（１）が、前記入力レーザビーム（３０１）と前記オフセットレーザビーム（７）との間で同じ偏光を維持することができ、
前記分離部（２）が、前記第１の空間オフセットレーザビーム（１０）及び第２の空間オフセットレーザビーム（２０）がそれぞれ前記第１の主伝搬軸（１１）及び第２（２１）の主伝搬軸に垂直な平面に円を描くのに適するように構成され、
前記光学装置は、少なくとも２つのワークピースまたは基板への同時に同一の歳差運動機械加工を可能とする、装置。

【請求項9】

前記第１の空間オフセットレーザビーム（１０）又は第２の空間オフセットレーザビーム（２０）を反射するためのミラー（４）を更に備える、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

前記第１の偏光分離手段（５１）が、
偏光立方体と、
５６度ブルースタープレートと、
４５度偏光ミラーと、の偏光手段のうちの１つから選択される、請求項９または８に記載の装置。

【請求項11】

第１の分離モジュール（５０）が、前記第１の偏光分離手段（５１）の上流に偏光管理手段を備える、請求項８から１０のいずれか一項に記載の装置。

【請求項12】

前記偏光管理手段が、遅延板（５５）を含み、前記遅延板（５５）の回転により、前記第１の偏光分離手段（５１）による透過パワーと反射パワーを調節する、請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記偏光管理手段が、２つの遅延板（５５、５６）を含み、前記２つの遅延板（５５、５６）のうちの少なくとも１つの回転により、前記第１の偏光分離手段（５１）による透過パワーと反射パワーを調節する、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記空間オフセット部（１）が、
前記主伝搬軸Ａに垂直な平面に方向Ｘに沿ってオフセットレーザビームを得るための第１の横方向オフセット部（１Ｘ）と、
前記主伝搬軸Ａに垂直な平面に方向Ｙに沿ってオフセットレーザビームを得るための第２の横方向オフセット部（１Ｙ）と、を備え、
前記方向Ｘ及びＹが互いに直交しており、
入力レーザビーム（３０１）をオフセットするのに適するように、前記第１の横方向オフセット部（１Ｘ）及び前記第２の横方向オフセット部（１Ｙ）が光学的に結合されて、前記主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くのに適したオフセットレーザビーム（７）を得る、請求項８～１３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項15】

前記第１の横方向オフセット部（１Ｘ）及び／又は前記第２の横方向オフセット部（１Ｙ）が、レーザビームをオフセットして、前記主伝搬軸Ａに垂直な平面に方向Ｘ及び／又はＹに沿ってオフセットレーザビームを得るように回転させるのに適したプレート（４１０）を備える、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

前記第１の横方向オフセット部（１Ｘ）及び／又は第２の横方向オフセット部（１Ｙ）が、
法線が２次元空間の軌道を描くのに適した可動ミラー（４０１）と、
前記可動ミラー（４０１）のすべての可能な位置及び配向に関して、方向Ｘ及び／又はＹに沿ってオフセットビームを得るように、前記可動ミラー（４０１）からのレーザビームの第１の入力反射を前記可動ミラー（４０１）に向け直すように構成された光学反射システム（４０２、４０３）と、を備える、請求項１４に記載の装置。

【請求項17】

前記光学反射システム（４０２、４０３）が、第１の固定ミラー（４０２）及び第２の固定ミラー（４０３）を備え、
前記第１の固定ミラー（４０２）及び前記第２の固定ミラー（４０３）は、
前記可動ミラー（４０１）上での前記レーザビームの第１の入力反射が前記第１の固定ミラー（４０２）に向けられ、
前記第１の固定ミラー（４０２）上での第２の反射が前記第２の固定ミラー（４０３）に向けられ、
前記第２の固定ミラー（４０２）上での第３の反射が前記可動ミラー（４０１）に向けられ、
前記可動ミラー（４０１）上での第４の出力反射により、前記可動ミラー（４０１）のすべての可能な位置及び配向に関して、方向Ｘ及び／又はＹのそれぞれに沿ったオフセットビームを得ることができるように構成されている、請求項１６に記載の装置。

【請求項18】

前記第１の横方向オフセット部（１Ｘ）及び前記第２の横方向オフセット部（１Ｙ）が、
法線が二次元空間内で軌道を描くのに適した第１の可動ミラー（４２１Ｘ、４２１Ｙ）と、
法線が前記二次元空間内で軌道を描くのに適した第２の可動ミラー（４２２Ｘ、４２２Ｙ）と、を備え、
前記第１の可動ミラー（４２１Ｘ、４２１Ｙ）及び第２の可動ミラー（４２２Ｘ、４２２Ｙ）の前記法線が、前記第１の可動ミラー（４２１Ｘ、４２１Ｙ）及び第２の可動ミラー（４２２Ｘ、４２２Ｙ）のすべての可能な位置及び配向に関して平行であり、前記第１の可動ミラー（４２１Ｘ、４２１Ｙ）及び第２の可動ミラー（４２２Ｘ、４２２Ｙ）が、
前記第１の可動ミラー（４２１Ｘ）上での前記入力レーザビーム（３０１）の第１の入力反射が、前記第２の可動ミラー（４２２Ｘ）に向けられ、
前記第２の可動ミラー（４２２Ｘ）での第２の反射により、前記第１の可動ミラー（４２１Ｘ）及び第２の可動ミラー（４２２Ｘ）のすべての可能な位置及び配向に関して、方向Ｘに沿って横方向オフセットビーム（３０２）を得ることができ、
前記第１の可動ミラー（４２１Ｙ）上での横方向オフセットビーム（３０２）の第３の反射が、前記第２の可動ミラー（４２２Ｙ）に向けられ、
前記第２の可動ミラー（４２２Ｙ）での第４の反射により、前記第１の横方向オフセット部（１Ｘ）及び第２の横方向オフセット部（１Ｙ）の前記第１の可動ミラー（４２１Ｘ、４２１Ｙ）及び第２の可動ミラー（４２２Ｙ、４２２Ｙ）のすべての可能な位置及び配向に関して、前記主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くのに適したオフセットレーザビーム（７）を得ることができるように構成されている、請求項１４に記載の装置。

【請求項19】

前記第１の横方向オフセット部（１Ｘ）及び第２の横方向オフセット部（１Ｙ）が、請求項１５により定義される、請求項１４に記載の装置。

【請求項20】

前記第１の横方向オフセット部（１Ｘ）及び第２の横方向オフセット部（１Ｙ）が、請求項１６又は１７により定義される、請求項１４に記載の装置。

【請求項21】

前記第１の横方向オフセット部（１Ｘ）及び第２の横方向オフセット部（１Ｙ）が、請求項１８により定義される、請求項１４に記載の装置。

【請求項22】

前記第１の横方向オフセット部（１Ｘ）が請求項１８により定義され、前記第２の横方向オフセット部（１Ｙ）が請求項１５により定義され、前記プレート（４１０）が前記第１の可動ミラー（４２１）と第２の可動ミラー（４２２）との間に位置決めされて、前記第１の可動ミラー（４２１）上での第１の反射が、前記プレート（４１０）を通過することによって前記第２の可動ミラー（４２２）に向けられる、請求項１５および１８に記載の装置。

【請求項23】

前記空間オフセット部（１）が、
法線が３次元空間内の軌道を描くのに適した第１の可動ミラー（４３１）と、
法線が前記３次元空間内の軌道を描くのに適した第２の可動ミラー（４３２）と、
を備え、
前記第１の可動ミラー（４３１）及び前記第２の可動ミラー（４３２）の前記法線が、前記第１の可動ミラー（４３１）及び第２の可動ミラー（４３２）のすべての可能な位置及び配向に関して平行であり、前記第１の可動ミラー（４３１）及び前記第２の可動ミラー（４３２）が、
前記第１の可動ミラー（４３１）からのレーザビームの第１の入力反射が、前記第２の可動ミラー（４３２）に向けられ、
前記第２の可動ミラー（４３２）上での第２の反射により、前記第１の可動ミラー（４３１）及び前記第２の可動ミラー（４３２）のすべての可能な位置及び配向に関して、前記主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くのに適したオフセットレーザビーム（７）を得ることができるように構成されている、請求項８～１３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項24】

前記空間オフセット部（１）が、
法線が三次元空間内の軌道を描くのに適した可動ミラー（１１９）と、
前記可動ミラー（１１９）の可能なすべての位置及び配向に関して、前記主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くのに適したオフセットレーザビーム（７）を得るように前記可動ミラー（１１９）上でのレーザビームの第１の入力反射を前記可動ミラー（１１９）に向け直すように構成された光学反射システム（１２１）と、
を備える、請求項８～１３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項25】

前記光学反射システム（１２１）が、再帰反射システムである、請求項２４に記載の装置。

【請求項26】

前記空間オフセット部（１）が、
ミラー（１１９）であって、
法線（１２６）によって画定される略平面状の反射面を有して、前記入力レーザビーム（３０１）から第１の反射レーザビーム（１２３）を得て、
前記法線（１２６）が３次元空間内の軌道を描くのに適するように移動可能であり、
前記空間オフセット部（１）が、前記ミラー（１１９）のすべての可能な位置及び配向に関して、前記入力レーザビーム（３０１）及び前記ミラー（１１９）の前記法線（１２６）が、０度～１５度の角度（１１５）で分離されるように構成されている、ミラーと、
前記ミラー（１１９）を変位させるための駆動手段（１６）と、
再帰反射システム（１２１）であって、
前記ミラー（１１９）に対して位置決めされて、前記ミラー（１１９）のすべての可能な位置及び配向に関して、前記第１の反射レーザビーム（１２３）から前記ミラー（１１９）上に第２の入射レーザビーム（１８）を得て、前記ミラー（１１９）上での前記第２の入射レーザビーム（１８）の反射から前記オフセットレーザビーム（７）を得て、
前記ミラー（１１９）のすべての可能な位置及び配向に関して、前記第１の反射レーザビーム（１２３）に平行な前記ミラー（１１９）上の前記第２の入射レーザビーム（１８）を提供するのに適している、再帰反射システムと、
を備える、請求項８～１３、２４、２５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項27】

多重機械加工システムであって、
入力レーザビーム（３０１）を生成するためのレーザ源（３００）と、
請求項８～２６のいずれか一項に記載の光学装置と、
前記第１の空間オフセットレーザビーム（１０）及び前記第２の空間オフセットレーザビーム（２０）に角度オフセットを課すように、前記分離部（２）の下流に位置決めされた第１の偏向手段（１５）及び第２の偏向手段（２５）と、
前記第１の空間オフセットレーザビーム（１０）及び前記第２の空間オフセットレーザビーム（２０）を少なくとも１つのワークピース（２０１、２１１）に集束させるように、前記第１の偏向手段（１５）及び前記第２の偏向手段（２５）の下流にそれぞれ位置決めされた第１の集束手段（１７）及び第２の集束手段（２７）と、
を備えるシステム。

【請求項28】

偏向手段に信号を発するのに適した、偏向手段（１５、２５）を制御するための制御部を更に備え、前記制御部が、前記偏向手段（１５、２５）のそれぞれに共通の制御信号を発するように構成されている、請求項２７に記載のシステム。

【請求項29】

前記第１の偏向手段（１５）及び前記第２の偏向手段（２５）に異なる制御信号を発するのに適した、偏向手段（１５、２５）を制御するための制御部を更に備える、請求項２７に記載のシステム。

【請求項30】

前記集束手段（１７、２７）がＦシータレンズである、請求項２７から２９のいずれか一項に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

第１の態様によれば、本発明は、入力レーザビームから少なくとも２つの空間的にオフセットされたレーザビームを提供するための方法に関する。第２の態様によれば、本発明は、第１の態様による方法を実施するための光学装置に関する。第３の態様によれば、本発明は機械加工システムに関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ穿孔及び切断プロセスは既知である。レーザビームで機械加工される表面を横断するために、これらのプロセスは現在、ターゲットの変位手段よりも走査ヘッド（例えば、偏向手段、スキャナ）を使用している。この選択は、主に使いやすさと機械加工速度の理由による。レーザビームのガウス分布により、スキャナを使用すると、円錐形切断面、つまり直線状ではない機械加工動作が生じる。用途によっては、これは許容不能である。

【0003】

切断面の円錐度を制御又は排除するために、歳差運動ヘッドが開発されてきた。これらの歳差運動ヘッドは、機械加工されるターゲットへのレーザビームの迎え角を制御する。この迎え角の制御により、切断面の円錐度をより適切に制御することができる。

【0004】

平均出力が１００ワット超の（及びパルスエネルギーが１００μＪ超の）超短パルス源が現在市販されており、機械加工速度を上げることで生産性を向上させることができる。しかしながら、レーザ源の平均出力を低下させることなく、ワークピースの機械加工にそのようなレーザ源を使用することは、ターゲットへの熱影響がワークピースの変形（又は更には破壊）、酸化、又は構造上の変化をもたらす可能性があるため、一般的に不可能である。このような熱影響を制限するために、局所的に温度を下げる目的で、機械加工されるターゲットにエアブラストを吹き付けることができるガスノズルがある。ただし、ガスノズルはかさばり、有効性が限定される可能性がある。また、ガスノズルはターゲットへの圧力を発生させて、ターゲットを移動させたり、更には劣化させたりする可能性がある。

【0005】

現在の解決策では、熱影響により、歳差運動で１００ワットを超え得るレーザ源を使用できない。

【発明の概要】

【0006】

第１の態様によれば、本発明の目的の１つは、有害な熱影響を生成せずに、又は有害な熱影響を低減することによって、歳差運動機械加工用の強力なレーザ源を利用するための方法を提供することである。

【0007】

この目的のために、本発明者らは、入力レーザビームに対して空間的にオフセットされた（例えば、横方向にオフセットされた）少なくとも第１及び第２のレーザビームを提供するための方法を提案しており、方法は、
ａ．時間的に固定された偏光を有するように、上記入力レーザビームを生成するためのレーザ源を設ける工程と、
ｂ．上記入力レーザビームに対してオフセットレーザビーム（例えば横方向オフセット）を提供するための空間オフセット部を設ける工程であって、
上記オフセットレーザビームが、主伝搬軸Ａを有し、主伝搬軸Ａに垂直な平面内に円を描くのに適し、上記空間オフセット部が、上記入力レーザビームと上記オフセットレーザビームとの間で同じ偏光を維持することができる、工程と、
ｃ．上記オフセットレーザビームから
透過により、第１の主伝搬軸を有する第１の空間オフセットレーザビーム（例えば、横方向オフセット）と、
反射により、第２の主伝搬軸を有する第２の空間オフセットレーザビーム（例えば、横方向オフセット）と、
を得るための第１の偏光分離手段を含む分離部を設ける工程と、
を備え、
上記分離部が、上記第１及び第２の空間オフセットレーザビームが、それぞれ上記第１及び第２の主伝搬軸に垂直な平面に円を描くのに適するように構成されている。
好ましくは、本発明による方法は、（例えば、工程ａの後に）コリメーション調整システムを設けることを更に含む（これにより、様々な厚さのターゲットサンプルに適合しやすくなる）。本発明による方法は、好ましくは、ワークピースのレーザ機械加工、より好ましくは、ワークピースのレーザ微細機械加工を目的とする。

【0008】

本発明の方法により、レーザ源、横方向オフセット部、及び２つの横方向オフセットレーザビームを取得することで、単一の横方向オフセット部によって横方向にオフセットされた単一源からの２つの別個のレーザビームを用いて２つの機械加工動作を実行することができる。本発明によると、ソースレーザビームがいくつかの下流のレーザビームに細分されるので、有害な熱影響を生成せずに、又は有害な熱影響を低減することによって、強力なレーザ源を動作させることができる。第１及び第２の横方向オフセットレーザビームに対して、空間オフセット部によって与えられる横方向オフセットを維持することができる。このオフセットの維持は、入力レーザビームとオフセットレーザビーム間で同じ偏光を維持することができる横方向オフセット部と、偏光による分離部との組み合わせのおかげで可能となる。

【0009】

好ましくは、本発明の光学装置は、１次元の横方向オフセットを生成するのに適している、即ち、オフセット光ビームは、オフセットレーザビームの主伝搬方向に垂直な平面に線を描く。より好ましくは、横方向オフセット部は、２次元でオフセットを生成するのに適している、即ち、オフセット光ビームは、オフセットレーザビームの主伝搬方向に垂直な平面に円や楕円などを描く。本発明の光学装置を用いて、主伝搬方向に垂直な平面にレーザビームを用いて任意の軌道を生成することもできる。横方向オフセットとは、レーザビームがオフセットレーザビームの主伝搬方向に対して、常に横方向にオフセットされることを意味する。よって、オフセットレーザビームは、主伝搬方向に平行に伝搬する。例えば、オフセットレーザビームは、主伝搬軸Ａに平行に伝搬する。したがって、横方向オフセット部が、オフセットレーザビームが上記主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くことができるようなオフセットを生成する場合、オフセットレーザビームは、主伝搬軸Ａを中心に回転することによって伝搬する。

【0010】

本発明の利点は、分離部が、主伝搬方向Ａを中心とした横方向オフセットを維持できることである。実際、分離部は、第１及び第２の主伝搬軸に沿ってそれぞれ横方向にオフセットされた第１及び第２のレーザビームを分離して、横方向オフセットレーザビーム及び主伝搬軸がそれぞれの横方向オフセットを保持することができる。よって、単一の横方向オフセット部を使用して、同一又は異なる少なくとも２つの機械加工動作を同時に実行することが可能である。これは、入力レーザビームとオフセットレーザビームの間で同じ偏光を維持することができ、オフセットレーザビームのいかなる角度オフセットも誘発しない横方向オフセット部を使用することによって達成される。このことは、横方向のオフセットを高い忠実度で保ちながらビームを分離できるようにするために不可欠である。また、分離部は比較的シンプルかつコンパクトである。分離部はまた、分離されたビームのパワー分布を良好に制御する。

【0011】

本発明の方法によってオフセットレーザビームを分離できることのもう１つの利点は、同じ歳差運動モジュール（空間オフセット部）を使用し、各空間オフセットレーザビームの放射量（強度）を調節して、複数の歳差運動機械加工を実行できる能力である。本発明の解決策では、いくつかの分離部を積み重ねて、２、３、４、又はそれ以上のオフセットレーザビームを生成することも容易である。

【0012】

好ましくは、オフセットレーザビームによって描かれる円は、主軸Ａと主軸Ａに垂直な平面との交点を中心とする。

【0013】

好ましくは、空間オフセット部は、レーザ源の下流にある。好ましくは、分離部は、空間オフセット部の下流に位置決めされる。

【0014】

本発明の方法の利点は、オフセットレーザビームの偏光を変化させないオフセット部を提供することである。したがって、偏光手段、例えば、偏光立方体、偏光板、ブルースタープレートなどを使用して、オフセットレーザビームを少なくとも２つのオフセットレーザビームに分離することが可能である。実際、本発明の空間オフセット部の利点は、空間オフセット部がレーザビームの偏光を回転させないことである。実際には、偏光を回転させる空間オフセット部が存在するが、ビームと同期して回転する偏光を分離する手段がない限り、偏光光学部品によるビームの分離が特に複雑になる。したがって、本発明に含まれる空間オフセット部では、ビームをそれ自体回転させることなく空間的に（例えば、横方向に）オフセットすることが可能であり、その結果、偏光は時間が経過しても一定である。

【0015】

好ましくは、空間オフセット部は、入力レーザビームとオフセットレーザビームとの間の空間オフセットを変更するのに適している。

【0016】

好ましくは、上記第１の主伝搬軸は、上記第２の伝搬軸に垂直である。

【0017】

偏光立方体又は偏光板は、好ましくはオフセットレーザビームが偏光要素の表面に対して４５度の入射を有する場合に、９０度の角度で光ビームを透過及び反射することができる。

【0018】

好ましくは、第１の分離モジュールは、第１の偏光分離手段の上流に偏光管理手段を備える。

【0019】

オフセットレーザビームの分離に偏光管理手段を使用することの利点は、反射されるオフセットレーザビームのパワー及び少なくとも１つの遅延板によって透過されるパワーを調整／制御できることである。好ましくは、偏光管理手段（例えば、遅延板）は、オフセットレーザビームを分離させる偏光分離手段の上流に位置決めされる。よって、この少なくとも１つの遅延板を光軸を中心に回転させることによって透過部分及び反射部分を変更するように、オフセットレーザビームの偏光を変更することができる。少なくとも１つの遅延板に関連する偏光手段を含むそのような分離手段がカスケードされて、２つ超の横方向オフセットビームを得ることができる。

【0020】

好ましくは、偏光管理手段は、遅延板、好ましくは半波長板を含み、遅延板の回転により、第１の偏光分離手段による透過パワー及び反射パワーを調節する。
好ましくは、上記偏光管理手段は、２つの遅延板、好ましくは２つの４分の１波長板を含み、２つの４分の１波長板のうちの少なくとも１つの回転により、上記第１の偏光分離手段による透過パワー及び反射パワーを調節する。

【0021】

例えば、偏光管理手段は、２つの４分の１波長板を含む。例えば、２つの４分の１波長板を使用することで、オフセットレーザビームの１００％が透過及び反射されると推定することによって、透過ビームにオフセットレーザビームのパワーの５０％を、反射ビームに５０％を得るように、円形偏光のオフセットレーザビームを偏光手段で分離することができる。同様に、一方及び／又は他方の４分の１波長板を回転させることにより、反射ビームに向けて７５％又は２／３を分配し、透過ビームに向けて２５％又は１／３を分配することができ、逆の場合も同様である。このような分布により、カスケードされたビーム分離を実行することが可能になり、等しいパワーを有する３つ又は４つの別々のレーザビームをレーザ源とオフセット部から得て、等しいレーザパワーで同時に機械加工を行うことができる。これは、生産性と品質の点で特に有益である。２つの４分の１波長板の利点は、楕円形偏光のオフセットレーザビームを制御下で分配できることである。

【0022】

例えば、少なくとも１つの遅延板は半波長板である。例えば、半波長板を使用することで、オフセットレーザビームの１００％が透過及び反射されると推定することによって、透過ビームにオフセットレーザビームのパワーの５０％及び反射ビームに５０％を得るように、直線偏光のオフセットレーザビームを偏光手段で分離することができる。わずかな変更を加えるだけで、厳密に等しくなる、又は所定値に相当するように、透過パワーと反射パワーを微調整することができる。半波長板を回転させることにより、反射ビームに７５％又は２／３を、透過ビームに２５％又は１／３を分配することができ、逆の場合も同様である。このような分布により、カスケードされたビーム分離を実行することが可能になり、等しいパワーを有する３つ又は４つの別々のレーザビームをレーザ源とオフセット部から得て、等しいレーザパワーで同時に機械加工を行うことができる。これは、本装置を備える機械加工システムの生産性及び品質の観点から特に有益である。

【0023】

好ましくは、本発明による方法は、
ｄ．上記第１及び第２の空間オフセットレーザビームを少なくとも１つのワークピースに向けるために、上記分離部下流に位置決めされた第１及び第２の偏向手段を設ける工程と、
ｅ．上記第１及び第２の空間オフセットレーザビームを上記少なくとも１つのワークピースに集束させるように、それぞれに集束するように、上記第１及び上記第２の偏向手段の下流にそれぞれ位置決めされた第１及び第２の集束手段を設ける工程と、
を更に含む。

【0024】

例えば、分離から発生するオフセットレーザビームを偏向させるガルバノメトリックヘッド、スキャナ、電動ミラーなどの偏向手段の追加が、横方向オフセット部と分離部の組み合わせと共に可能である。これが可能になるのは、横方向オフセット部も分離部も、レーザビームがオフセットされる主伝搬軸に対して角度オフセットを誘発せず、これらの主伝搬軸に平行な円形経路を描くためである。よって、スキャナヘッドの使用が特に適している。主伝搬軸に対するレーザビームの角度オフセットの例を示すために、レンズの光軸に平行であるが光軸と一致しない入射ビームに誘導する収束レンズを考えてみると、ビームはレンズの焦点に集束し、焦点において光軸と交差する。このケースは、参照、即ち、光軸／主伝搬軸を変更せずに光ビームの経路を変更することによって要約することができる光ビームの角度オフセットを示す。

【0025】

上記と同じ原理に基づいて、集束手段、例えばＦシータ光学部品上に円を描く横方向オフセットレーザビームに対して、集束手段によって誘発される角度オフセットを使用した歳差運動機械加工を可能にする。

【0026】

第２の態様によれば、本発明の目的の１つは、制御された円錐度での機械加工を保証しながら、レーザシステムの生産性を高める光学装置を提案することである。本発明の別の目的は、単一の横方向オフセットレーザビームから複数の機械加工動作を同時に実行できるようにするために、１つの横方向オフセットレーザビームからいくつかの横方向オフセットレーザビームを提供するための装置を提案することである。

【0027】

この目的のために、本発明者らは、レーザ機械加工用の光学装置であって、
入力レーザビームから、主伝搬軸Ａを有し、上記主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くのに適したオフセットレーザビームを得るための空間オフセット部と、
上記オフセットレーザビームから
透過により、第１の主伝搬軸を有する第１の空間オフセットレーザビームと、
反射により、第２の主伝搬軸を有する第２の空間オフセットレーザビームと、
を得るための第１の偏光分離手段を含む第１の分離モジュールを含む分離部と、
を備え、
上記空間オフセット部が、上記入力レーザビームと上記オフセットレーザビームとの間で同じ偏光を維持することができ、
上記分離部が、上記第１及び第２の空間オフセットレーザビームがそれぞれ上記第１及び第２の主伝搬軸に垂直な平面に円を描くのに適するように構成されている、装置を提案する。

【0028】

本発明の第１の態様による方法について説明された様々な変形及び利点は、必要な変更を加えて、第２の態様による光学装置に適用される。好ましくは、本発明の光学装置は、様々な厚さのターゲットサンプルにより容易に適応できるコリメーション調整システムを更に含む。

【0029】

本発明の光学装置は、集束手段と組み合わせて、穿孔及び切断に非常に適した空間オフセット部（例えば、横方向）を使用する。本発明の装置の空間変位部の利点は、ワークピースの機械的変位手段だけでなく偏向手段、即ち、スキャナ、ガルバノメトリックヘッドと共に従来の偏向手段と同じ使いやすさで使用され得ることである。本発明に含まれる空間変位部（例えば、横方向）の利点は、スキャナ及びＦシータレンズの使用と共存できることである。したがって、本発明の装置では、偏向装置のみで制御された円錐度（正、ゼロ、又は負）で、最大３０×３０ｍｍの機械加工範囲で機械加工動作を実行することができる。

【0030】

本発明の装置は、横方向オフセット部の後ろに配置された分離部を含むため、単一のレーザ源及び単一の横方向オフセット部を備えたスキャナを使用して、レーザの歳差運動により複数の機械加工動作を同時に実行することができる。本発明の光学装置は、単一のレーザ源と、少なくとも１つのワークピース上に少なくとも２つのレーザビームの歳差運動を生成する単一の横方向オフセット部とを用いて、少なくとも２つのワークピースを機械加工することができる。本発明の光学装置の利点は、同時に機械加工されるワークピース毎に１つの横方向変位部を必要とせずに、少なくとも２つのワークピース又は基板を同時に機械加工することによって、より低いコストで同一又は異なる機械加工動作を行うことができる。

【0031】

本発明の機械加工装置の利点は、空間オフセット部（例えば、横方向）がオフセットレーザビームの偏光を変化させないことである。したがって、偏光手段、例えば、偏光立方体、偏光板、ブルースタープレートなどを使用して、オフセットレーザビームを少なくとも２つのオフセットレーザビームに分離することが可能である。実際、本発明の装置の空間オフセット部の利点は、空間オフセット部がレーザビームの偏光を回転させないことである。これは、偏光の回転を誘発するために、ビームと完全に同期して回転する利用可能な偏光分離手段がない限り、偏光光学システムでビームを分離することができない（非常に実行が困難である）他の既存の空間オフセット装置よりも特に有益である。
したがって、本発明に含まれる空間オフセット部のため、ビームをそれ自体回転させることなく、空間的に（例えば、横方向に）オフセットすることが可能であり、その結果、偏光は時間が経過しても一定である。

【0032】

好ましくは、上記第１の分離モジュールは、
透過により、上記第１の空間オフセットレーザビームと、
反射により、上記第２の空間オフセットレーザビームと、
を得るための第１の偏光分離手段を備える。

【0033】

半反射ミラーに基づくオフセットレーザビームの分離は可能であるが、そのような分離は、個別のレーザビームのパワーを微調整することができない。

【0034】

好ましくは、本発明の光学装置は、上記第１又は第２の空間オフセットレーザビームを反射するためのミラーを更に含む。

【0035】

そのようなミラーは、第１及び第２の空間オフセットレーザビームを同じ方向に、好ましくは並列に位置決めされた２つの偏向手段まで送ることができるように精密に平行にすることができる。

【0036】

好ましくは、上記第１の偏光分離手段は、
偏光立方体と、
５６度ブルースタープレートと、
４５度偏光ミラーと、
の偏光手段のうちの１つから選択される。

【0037】

好ましくは、第１の分離モジュールは、上記第１の偏光分離手段の上流に偏光管理手段を備える。

【0038】

好ましくは、上記偏光管理手段は、遅延板、好ましくは半波長板を含み、遅延板の回転により、上記第１の偏光分離手段による透過パワー及び反射パワーを調節する。好ましくは、遅延板の回転は、プレートをそれ自体回転させる、即ち、光軸を中心に回転させることによって達成される。

【0039】

好ましくは、上記偏光管理手段は、２つの遅延板、好ましくは２つの４分の１波長板を含み、２つの４分の１波長板のうちの少なくとも１つの回転が、上記第１の偏光分離手段による透過パワー及び反射パワーを調節する。

【0040】

好ましくは、上記空間オフセット部は、
上記主伝搬軸Ａに垂直な平面に方向Ｘに沿ってオフセットレーザビームを得るための第１の横方向オフセット部と、
上記主伝搬軸Ａに垂直な平面に方向Ｙに沿ってオフセットレーザビームを得るための第２の横方向オフセット部と、
を備え、
上記方向Ｘ及びＹが互いに直交しており、
入力レーザビームをオフセットするのに適するように、上記第１及び上記第２の横方向オフセット部が光学的に結合されて、上記主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くのに適したオフセットレーザビームを得る。

【0041】

好ましくは、上記第１及び第２の横方向オフセット部は、レーザビームをオフセットして、上記主伝搬軸Ａに垂直な平面に方向Ｘ及びＹに沿ってオフセットレーザビームを得るように回転させるのに適したプレートを備える。好ましくは、上記第１又は上記第２の横方向オフセット部は、レーザビームをオフセットして、上記主伝搬軸Ａに垂直な平面に方向Ｘ又はＹに沿ってオフセットレーザビームを得るように回転させるのに適したプレートを備える。

【0042】

好ましくは、上記第１及び第２の横方向オフセット部は、
法線が２次元空間の軌道を描くのに適した可動ミラーと、
上記可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、方向Ｘ及びＹに沿ってオフセットビームを得るように、上記可動ミラーからの上記レーザビームの第１の入力反射を上記可動ミラーに向け直すように構成された光学反射システムと、
を備える。

【0043】

好ましくは、上記第１又は第２の横方向オフセット部は、
法線が２次元空間の軌道を描くのに適した可動ミラーと、
上記可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、方向Ｘ又はＹに沿ってオフセットビームを得るように、上記可動ミラーからの上記レーザビームの第１の入力反射を上記可動ミラーに向け直すように構成された光学反射システムと、
を備える。

【0044】

好ましくは、第１及び／又は第２の横方向オフセット部は、
法線が二次元空間内に軌道を描くのに適した可動ミラーと、
第１及び第２の固定ミラーであって、
レーザビームの可動ミラー上での第１の入力反射が第１の固定ミラーに向けられ、
第１の固定ミラー上での第２の反射が第２の固定ミラーに向けられ、
第２の固定ミラー上での第３の反射が可動ミラーに向けられ、
可動ミラー上での第４の出力反射により、可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、方向Ｘ及び／又はＹに沿ったオフセットビームを得ることができる、
ように構成されている第１及び第２の固定ミラーと、
を備える。

【0045】

好ましくは、光学反射システムは、
第１及び第２の固定ミラーであって、
レーザビームの可動ミラーからの第１の入力反射が第１の固定ミラーに向けられ、
第１の固定ミラー上での第２の反射が第２の固定ミラーに向けられ、
第２の固定ミラー上での第３の反射が可動ミラーに向けられ、
可動ミラー上での第４の出力反射により、可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、方向Ｘ及び／又はＹに沿ったオフセットビームを得ることができる、
ように構成されている第１及び第２の固定ミラーを備える。

【0046】

好ましくは、第１及び／又は第２の横方向オフセット部は、
法線が２次元空間内の軌道を描くのに適した第１の可動ミラーと、
法線が上記２次元空間内の軌道を描くのに適した第２の可動ミラーと、
を備え、
上記第１及び上記第２の可動ミラーの上記法線が、上記第１及び第２の可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して平行であり、上記第１及び上記第２の可動ミラーが、
上記第１の可動ミラーからの上記レーザビームの第１の入力反射が、上記第２の可動ミラーに向けられ、
上記第２の可動ミラー上での第２の反射により、上記第１及び上記第２の可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、方向Ｘ及び／又はＹに沿ったオフセットビームを得ることができるように構成されている。

【0047】

好ましくは、上記第１及び第２の横方向オフセット部は、
法線が二次元空間内で軌道を描くのに適した第１の可動ミラーと、
法線が上記二次元空間内で軌道を描くのに適した第２の可動ミラーと、
を備え、
上記第１及び第２の可動ミラーの上記法線が、上記第１及び第２の可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して平行であり、上記第１及び第２の可動ミラーが、
上記第１の可動ミラー上での上記入力レーザビームの第１の入力反射が、上記第２の可動ミラーに向けられ、
上記第２の可動ミラーでの第２の反射により、上記第１及び第２の可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、方向Ｘに沿って横方向オフセットビームを得ることができ、
上記第１の可動ミラー上での横方向オフセットビームの第３の反射が、上記第２の可動ミラーに向けられ、
上記第２の可動ミラーでの第４の反射により、上記第１及び第２の横方向オフセット部の上記第１及び第２の可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、上記主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くのに適したオフセットレーザビームを得ることができるように構成されている。

【0048】

好ましくは、空間オフセット部は、
第１の横方向オフセット部であって、
法線が二次元空間内で軌道を描くのに適した第１の可動ミラーと、
法線が上記二次元空間内で軌道を描くのに適した第２の可動ミラーと、
を備え、
上記第１及び第２の可動ミラーの上記法線が、上記第１及び第２の可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して平行であり、上記第１及び第２の可動ミラーが、
上記第１の可動ミラー上での上記入力レーザビームの第１の入力反射が、上記第２の可動ミラーに向けられ、
上記第２の可動ミラーでの第２の反射により、上記第１及び第２の可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、方向Ｘ又はＹに沿って横方向オフセットビームを得ることができるように構成されている第１の横方向オフセット部と、
第２の横方向オフセット部であって、
レーザビームをオフセットして、主伝搬軸Ａに垂直な平面内でそれぞれ方向Ｘ又はＹに沿ってオフセットレーザビームを得るように回転させるのに適したプレートを備える第２の横方向オフセット部と、
を備え、
第１及び第２の横方向オフセット部は、プレートが第１及び第２の可動ミラーの間に配置され、第１の可動ミラー上での第１の反射がプレートを通過することによって第２の可動ミラーに向けられるように構成されている。

【0049】

好ましくは、空間オフセット部は、
法線が３次元空間内の軌道を描くのに適した第１の可動ミラーと、
法線が３次元空間内の軌道を描くのに適した第２の可動ミラーと、
を備え、
第１及び上記第２の可動ミラーの法線が、第１及び第２の可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して平行であり、第１及び上記第２の可動ミラーが、
第１の可動ミラーからのレーザビームの第１の入力反射が、第２の可動ミラーに向けられ、
第２の可動ミラー上での第２の反射により、第１及び上記第２の可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くのに適したオフセットレーザビームを得ることができるように構成されている。

【0050】

好ましくは、空間オフセット部は、
法線が３次元空間内の軌道を描くのに適した可動ミラーと、
可動ミラーの可能なすべての位置及び配向に関して、主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くのに適したオフセットレーザビームを得るように可動ミラー上でのレーザビームの第１の入力反射を可動ミラーに向け直すように構成された光学反射システムと、
を備える。

【0051】

好ましくは、光学反射システムは、再帰反射システム、好ましくは再帰反射器である。

【0052】

好ましくは、上記空間オフセット部は、
ミラーであって、
法線によって画定される略平面状の反射面を有して、上記入力レーザビームから第１の反射レーザビームを得、
上記法線が３次元空間内の軌道を描くのに適するように移動可能であり、
上記空間オフセット部が、上記可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、上記入力レーザビームと上記ミラーの上記法線とが、０度～１５度、好ましくは０．０１度～１０度、より好ましくは０．１度～８度、更により好ましくは０．１度～３度の角度で分離されるように構成されている、ミラーと、
上記可動ミラーを変位させるための駆動手段と、
再帰反射システムであって、
上記ミラーに対して位置決めされて、上記ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、上記第１の反射レーザビームから上記ミラー上に第２の入射レーザビームを得て、上記可動ミラー上での上記第２の入射レーザビームの反射から上記オフセットレーザビームを得て、
上記可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、上記第１の反射レーザビームに平行な上記ミラー上の上記第２の入射レーザビームを提供するのに適している、再帰反射システムと、
を備える。
本実施形態の利点は、各チャネル上の放射量（又は強度）を、即ち、第１、第２、第３等の空間オフセットレーザビームに向けて調節する偏光の使用に特によく適合することである。次に、異なるビーム分離システムを積み重ねて、２、３、４の空間オフセットレーザビームを生成することができ、容易に実行可能である。よって、非常にモジュール化されている。本実施形態の空間オフセット部は、出力偏光を維持する。したがって、偏光分離原理を利用して、様々な空間オフセットレーザビームを得ることが可能である。これは、他の既知のシステムには当てはまらない。

【0053】

好ましくは、再帰反射システムは、ミラーに対して並進運動可能である。再帰反射システムに対して平行移動する可動ミラーを提供することも可能である。

【0054】

本発明に含まれるオフセット部の利点は、比較的軽量かつコンパクトなことである。また、分離部、偏向手段、及び集束手段の上流のオフセット、よって、基板上への迎え角は、再帰反射システムとミラーとの相対的な配置によって容易に制御することができる。

【0055】

本発明のオフセット部は、２次元（２Ｄ）オフセット部と呼ぶことができる。オフセットレーザビームは、分離部の上流の３次元空間での軌道（又は運動）を表すことができる。換言すれば、本発明の横方向オフセット部は、オフセットレーザビームとレーザビームの主伝搬方向（一方向だけでない）との間に２Ｄオフセット（少なくとも２つの非平行方向）を課すのに適する。ミラーの法線は３次元空間における軌道を表すのに適しており、また再帰反射器（又は再帰反射体）を使用することによって、このオフセットの２Ｄ特性は、本発明のオフセット部で可能である。換言すれば、ミラーは可動であるため、法線が３次元空間での運動を表すのに適すると言える。再帰反射システムは、可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、第１の反射レーザビームと平行である第２の入射レーザビームを可動ミラーに提供するのに適している。本発明のオフセット部を用いて、第１の入射レーザビームと可動ミラーの法線とによって画定される平面に関係なく、第１の反射レーザビームに平行な第２の入射レーザビームを可動ミラー上に有することができる。これは、再帰反射システムの使用によって可能になる。第１の反射レーザビームと第２の入射レーザビームは同じ線に沿って反対方向を有するため、第１の反射レーザビームと第２の入射レーザビームは逆平行であると言える。第１の入射レーザビームと可動ミラーの法線とによって画定される平面に関係なく、第１の反射レーザビームに平行な２番目の入射レーザビームを可動ミラーに提供できないため、２面ミラーは再帰反射システムを構成しない。

【0056】

好ましくは、装置は、上記第１の横方向オフセットレーザビーム又は上記第２の横方向オフセットレーザビームから第３の横方向オフセットレーザビームを得るための第２の分離モジュールを更に備える。

【0057】

好ましくは、第２の分離モジュールは、
透過により、上記第１の横方向オフセットレーザビーム又は上記第２の横方向オフセットレーザビームと、
反射により、上記第３の横方向オフセットレーザビームと、
を得るための第２の偏光板を備える。

【0058】

好ましくは、第２の分離モジュールは、上記第１の分離モジュールと上記第２の偏光板との間に配置された少なくとも１つの遅延板を含み、遅延板の回転が、上記第１又は第２の横方向オフセットレーザビーム又は上記第２及び第３の横方向オフセットレーザビームへの光学パワーの分配を調節する。

【0059】

好ましくは、本発明の装置は、
第１の横方向オフセットレーザビームと、
第２の横方向オフセットレーザビームと、
第３の横方向オフセットレーザビームと、
第４の横方向オフセットレーザビームと、
のうちの１つを得るための第３の分離モジュールを更に備える。

【0060】

好ましくは、第３の分離モジュールは、
透過により、上記第１、第２、又は第３の横方向オフセットレーザビームと、
反射により、上記第４の横方向オフセットレーザビームと、
を得るための第３の偏光板を備える。

【0061】

好ましくは、第３の分離モジュールは、上記第１の分離モジュールと上記第３の偏光板との間、又は上記第２の分離モジュールと上記第３の偏光板との間に位置決めされる第３の半波長板を備え、この半波長板の回転により、上記第２又は第３の横方向オフセットレーザビームと上記第３及び第４の横方向オフセットレーザビームへの光パワー分布を調節する。

【0062】

第３の態様によれば、本発明の目的の１つは、単一の空間オフセット部によって空間的に（例えば横方向に）分離された単一レーザ源からの少なくとも２つのレーザビームで歳差運動を行うことで、単一のオフセットレーザビームから複数の機械加工操作を同時に実行できる光学機械加工システムを提供することである。

【0063】

この目的のために、本発明者らは、多重機械加工システムであって、
入力レーザビームを生成するためのレーザ源と、
上述の光学装置と、
上記第１及び第２の空間オフセットレーザビームに角度オフセットを課すように、上記分離部の下流に位置決めされた第１及び第２の偏向手段と、
上記第１及び第２の空間オフセットレーザビームを少なくとも１つのワークピース、好ましくは２つのワークピースに集束させるように、上記第１及び第２の偏向手段の下流にそれぞれ位置決めされた第１及び第２の集束手段と、
を備えるシステムを提案する。

【0064】

好ましくは、本発明の機械加工システムは、偏向手段に信号を発するのに適した、偏向手段を制御するための制御部を更に備え、上記制御部が、上記偏向手段のそれぞれに共通の制御信号を発するように構成されている。

【0065】

本発明の光学システムの利点は、同じワークピース又は少なくとも２つの異なるワークピースに対して同一の機械加工を実行できるようにするために、少なくとも２つのスキャナを同じコントローラで制御できることである。本発明者らは、単一のコントローラが同じ信号で少なくとも２つのスキャナを制御できることを実証しているので有益である。よって、レーザ源の数及び横方向オフセット部の数の点でシステムを簡略化することに加えて、本システムは、組み込むスキャナコントローラの数を低減することができる。又は、別々のコントローラでスキャナを制御することもできる。

【0066】

別の好適な変形例では、本発明の機械加工システムは、上記第１の偏向手段及び上記第２の偏向手段に異なる制御信号を放出するのに適した偏向手段を制御するための制御部を備える。
好ましくは、本好適な実施形態の機械加工システムは、様々な発射信号を有することができるように、分離部の後方にパワー調整器を更に備える。

【0067】

好ましくは、上記集束手段はＦシータレンズである。

【0068】

Ｆシータ集束手段は、当業者にとって既知であり、スキャナによって課せられる配向に関係なく、光ビームを、制御された入射角でワークピースに集束させることができる。

【0069】

本発明の第１の態様による方法及び第２の態様による装置について説明された様々な変形及び利点は、必要な変更を加えて、第２の態様による光学装置に適用される。

【図面の簡単な説明】

【0070】

本発明のこれら及び他の態様は、以下の図面を参照する本発明の特定の実施形態の詳細な説明において明らかにされる。

【図1】本発明による光学装置の実施形態を示す図である。

【図2】本発明による光学システムの一実施形態を示す図である。

【図3a】本発明による装置及び光学システムの好適な実施形態を示す図である。

【図3b】本発明による装置及び光学システムの好適な実施形態を示す図である。

【図4a】本発明による装置及び光学システムの好適な実施形態を示す図である。

【図4b】本発明による装置及び光学システムの好適な実施形態を示す図である。

【図4c】本発明による装置及び光学システムの好適な実施形態を示す図である。

【図5】本発明による装置及び光学システムの実施形態を示す図である。

【図6a】本発明による装置及び光学システムの実施形態を示す図である。

【図6b】本発明による装置及び光学システムの実施形態を示す図である。

【図7a】空間オフセット部の実施形態を示す図である。

【図8a】空間オフセット部の実施形態を示す図である。

【図8b】空間オフセット部の実施形態を示す図である。

【図8c】空間オフセット部の実施形態を示す図である。

【図8d】空間オフセット部の実施形態を示す図である。

【図8e】空間オフセット部の実施形態を示す図である。

【図7b】横方向オフセット部の実施形態を示す図である。

【図7c】横方向オフセット部の実施形態を示す図である。

【図7d】横方向オフセット部の実施形態を示す図である。 図面は原寸に比例していない。一般に、同様の要素は、図中の同様の参照符号によって示される。図中の参照符号の存在は、これらの符号が特許請求の範囲に示されている場合でも、限定的であるとみなすことはできない。

【発明を実施するための形態】

【0071】

図１は、本発明による光学装置の一実施形態の例を示す。本発明による光学装置は、主軸Ａに対してレーザビームを横方向にオフセットさせる横方向オフセット部１を備える。レーザ機械加工用途に特に有用なオフセットの例は、主軸Ａに対して、一定の半径で、主軸Ａを遮ることなく主軸Ａを中心に１回転するオフセットである。次に、オフセットレーザビーム７は、主軸Ａを中心としたオフセットレーザビーム７のどの位置においても主軸Ａに平行である。よって、主軸Ａに垂直な平面におけるオフセットレーザビーム７の投影は、円を描く。このような投影は、楕円又は線を描くこともできる。横方向変位部の下流で、オフセットレーザビーム７は、ビーム７の分離部２に向けられ、その結果、オフセットビーム７から、２つの横方向オフセットビーム、即ち、第１の横方向オフセットビーム１０及び第２の横方向オフセットビーム２０を得ることができる。分離部２によって分離された２つのビーム１０及び２０は、例えば、偏向手段及び／又は集束手段に送られる。

【0072】

分離部は、少なくとも１つの遅延板５５と偏光立方体５１とを含む第１の分離モジュール５０を含み、オフセットレーザビーム７は少なくとも１つの遅延板５５を通過し、次に偏光立方体に入る結果、反射ビーム部分２０と透過ビーム部分２０とに分けられる。透過部分に対応する第１の横方向オフセットビーム１０は、第１の主伝搬軸１１に対して常に横方向にオフセットされるように送信される。第２の横方向オフセットレーザビーム２０は反射部分に対応するので、第２の主伝搬軸２１に対して常に横方向にオフセットされる。第１の横方向分離レーザビーム１０及び第２の横方向分離レーザビーム２０の横方向のオフセットは、対応する第１の伝搬軸１１及び第２の伝搬軸２１に対して維持される。オフセットレーザビーム７の分離立方体５１に入る前の主伝搬軸は、透過オフセットレーザビームの第１の主伝搬軸に対応する。主伝搬軸は、偏光立方体５１によってオフセットされるレーザビームと同じように透過及び反射される。

【0073】

図２は、本発明による機械加工光学システムの一実施形態を示す図である。本発明による光学システムは、レーザビームの伝搬方向に、任意選択であるコリメータ６の上流にあるレーザ源３と、横方向オフセット部１と、分離部２と、を含む。図１を参照して説明したように、第１のオフセットレーザビーム１０は、分離部２から出て、ワークピース２０１、２１１に向けられるように第１の偏向手段１５に向けられ、第１の集束手段１７を通過する。分離部２を出る第２のオフセットレーザビーム２０は、第１の集束手段２４を通過することにより、ワークピース２０１、２１１に向けられるように第２の偏向手段２５に向けられる。そのような構成により、少なくとも１つのワークピース２０１、２１１に対して歳差運動機械加工を実行することができる。好適な実施形態は、第１のオフセットレーザビーム１０及び第２のオフセットレーザビーム２０を平行にするために、その法線とオフセットレーザビーム２０の第２の主伝搬軸との間に４５度の角度で位置決めされたミラー４を含む。

【0074】

図３ａ及び図３ｂは、本発明による光学装置及びシステムの２つの好適な実施形態を示す。図３ａ及び図３ｂでは、分離部２は、第２の分離モジュール６０を含む。第２の分離モジュール６０は、第１の分離モジュール５０と同一であり、実際には、少なくとも１つの遅延板６５と偏光分離手段６１とを備える。図３ａでは、第２の分離モジュール６０は、第２のオフセットレーザビーム２０を、第２のオフセットレーザビーム２０と主伝搬軸３１を中心とした第３のオフセットレーザビーム３０とに分離するように位置決めされている。図３ｂでは、第２の分離モジュール６０は、第１のオフセットレーザビーム１０を、主伝搬軸３１を中心とした第３のオフセットレーザビーム３０に分離するように位置決めされている。したがって、図３ａ及び図３ｂに記載された実施形態は、最初のオフセットレーザビームを３つのオフセットレーザビーム１０、２０、及び３０に分離することができる分離部２の２つの実施形態について説明している。３つのオフセットレーザビームは、３つの機械加工操作を同時に実行するために使用されることを目的とする。

【0075】

図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃの実施形態は、図３ａ及び図３ｂの実施形態に基づいているため、分離部２は、入射オフセットレーザビーム７を４つのオフセットレーザビーム１０、２０、３０、及び４０に分離するための第３の分離手段７０を備える。よって、第３の分離モジュール７０は、第１の分離モジュール５０と同一であり、実際には、少なくとも１つの遅延板７５及び１つの偏光手段７１を備える。

【0076】

図４ａでは、第２の分離モジュール６０は、第２のオフセットレーザビーム２０を、第２のオフセットレーザビーム２０と主伝搬軸３１を中心とした第３のオフセットレーザビーム３０とに分離するように位置決めされている。また、第３の分離モジュール７０は、第３のオフセットレーザビーム３０を、主伝搬軸４１を中心とした第４のオフセットレーザビーム４０に分離するように位置決めされている。

【0077】

図４ｂでは、第２の分離モジュール６０は、第１のオフセットレーザビーム１０を、主伝搬軸３１を中心とした第３のオフセットレーザビーム３０に分離するように位置決めされている。さらに、第３の分離モジュール７０は、第２のオフセットレーザビーム２０を、主伝搬軸４１を中心とした第４のオフセットレーザビーム４０に分離するように位置決めされている。

【0078】

図４ｃでは、第２の分離モジュール６０は、第１のオフセットレーザビーム１０を、主伝搬軸３１を中心とした第３のオフセットレーザビーム３０に分離するように位置決めされている。また、第３の分離モジュール７０は、第１のオフセットレーザビーム１０を主伝搬軸４１を中心とした第４のオフセットレーザビーム４０に分離するように位置決めされている。

【0079】

よって、図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃに示される実施形態は、最初のオフセットレーザビームを４つのオフセットレーザビーム１０、２０、３０、及び４０に分離することができる分離部２の３つの実施形態について説明する。４つのオフセットレーザビームは、４つの機械加工操作を同時に実行するために使用されることを目的とする。

【0080】

図５は、光学装置、特に光学機械加工システムの一実施形態の例を示す。光学機械加工装置は、入射光ビーム３０１を空間的にオフセットするのに適した空間オフセット部１（横方向）を備え、この主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描く。この空間オフセット部１（横方向）の独自性は、入力レーザビーム３０１とオフセットレーザビーム７との間で同じ偏光を維持することである、即ち、レーザビームの空間オフセット（横方向）は、レーザビーム自体を回転させない。次に、オフセットレーザビーム７は、前の図の１つに示されるように、分離部２によって分離される。光学機械加工装置は、分離部２によってパーツ又はワークピース２０１、２１１上に分離された後の出射光ビーム７を集束させるための１つ又はそれ以上の集束手段１７、２７を備える。集束手段１７、２７の上流でのミラー１１９の回転によって生成された出射光ビーム７の回転運動は、集束手段１７、２７の下流での出射光ビーム７の歳差運動を生成する。出射光ビーム７の歳差運動は、好ましくは、構造化又は機械加工される基板２０１、２１１上の点、スポット、又は小さな領域で生成される。歳差運動は、図２、図３ａ、図３ｂ、図４ａ、図４ｂ、図４ｃ、図５、図６ａ、及び図６ｂでは、円の一部を描く矢印で示される。最後に、装置は、出射光ビーム７に対して少なくともパーツ又はワークピース２０１、２１１を変位させることができる変位手段１６０を備える。変位手段１６０は、例えば、方向１０１、１０２、及び１０３に沿って基板を変位させることができる。方向１０１、１０２、及び１０３は、好ましくは、３次元デカルト座標系を画定する。例えば、方向１０１と１０２は方向Ｘと方向Ｙを画定し、方向Ｚは主軸Ａの方向を画定する。

【0081】

図６ａ及び図６ｂは、図５の光学装置、特に光学機械加工システムの実施形態を示す。これらの２つの実施形態では、横方向オフセット部１に入る入射光ビーム１４は、レーザ源３によって生成され、好ましくは横方向オフセット部１に入る前に横方向オフセット部の外側を進む光ビームである。横方向変位部１は、入射光ビーム１４を反射することによって第１の反射光ビーム１２３を提供するミラー１１９を備える。横方向オフセット部１は、ミラー１１９上の第１の反射光ビーム１２３の方向を変えることができる再帰反射システム１２１を更に備える。換言すれば、ミラー１１９の方向への第２の入射光ビーム１８は、第１の反射光ビーム１２３が再帰反射システム１２１を通過することによって得られる。次に、第２の入射光ビーム１８は、ミラー１１９によって反射され、出射光ビーム７を形成する。例えば、横方向オフセット部１は、出射光ビーム７が、集束手段１７、２７の上流の入射光ビーム１４の方向に平行なまま、入射光ビーム１４に対して空間的にオフセットされ得るように構成される。これらの２つの実施形態によって示される実施例では、入射光ビーム１４及び出射光ビーム７は、横方向にオフセットされている。好ましくは、ミラー１１９は、回転軸１５０を中心に一回転することができ、駆動手段１６は、回転軸１５０を中心にミラー１１９を回転させることができる。横方向オフセット部１は、第１の入射光ビーム１４とミラー１９の法線１２６とが、可動ミラー１１９のすべての可能な位置及び配向に関して０度～１５度の間の角度１１５で分離されるように構成される。この角度１１５は、図を明確にするために、図６ａ及び６ｂでは原寸に比例していない。横方向オフセット部１は、ミラー１１９と再帰反射システム１２１との間の位置の変化が、入射光ビーム１４と出射光ビーム７との間のオフセットの変化を誘発することができるように構成される。光学システムは、例えば、両方向１０１及び１０２に移動することができる変位ステージ１６０に装着されている。図６ａ及び６ｂに示される実施形態では、可動ミラー１１９の角度位置に応じて、出射光ビーム７は異なる経路をたどる。好ましくは、可動ミラー１１９の角度位置のそれぞれについて得られた出射光ビーム７の各軌道は平行である。光学機械加工装置は、分離部２によってパーツ又はワークピース２０１、２１１上で分離された後の出射光ビーム７を集束させるための１つ又はそれ以上の集束手段１７、２７を更に含む。集束手段１７、２７の上流でのミラー１１９の回転によって生成された出射光ビーム７の回転運動は、集束手段１７、２７の下流での出射光ビーム７の歳差運動を生成する。出射光ビーム７の歳差運動は、好ましくは、構造化又は機械加工される基板２０１、２１１上の点、スポット、又は小さな領域で生成される。歳差運動は、図２、図３ａ、図３ｂ、図４ａ、図４ｂ、図４ｃ、図５、図６ａ、及び図６ｂでは、円の一部を描く矢印で示される。最後に、装置は、出射光ビーム７に対して少なくともパーツ又はワークピース２０１、２１１を変位させることを可能にする変位手段１６０を備える。変位手段１６０は、例えば、方向１０１、１０２、及び１０３に沿って基板を変位させることができる。方向１０１、１０２、及び１０３は、好ましくは、３次元デカルト座標系を画定する。

【0082】

可動ミラー１１９を回転させることができる駆動手段１６に加えて、可動ミラー１１９の並進運動を課すための手段及び／又は可動ミラー１１９の傾斜を変更するための手段が存在し得る（２つ以上の非平行方向に傾斜可能なミラー１１９と、ミラー１１９の傾斜を変更するのに適した駆動手段。これらの駆動手段は、例えば、圧電システムである）。ミラー１９の並進運動と回転運動を組み合わせる重要性は、ミラー１１９と再帰反射システム１２１との間の相対的な回転運動によって、集束手段１７、２７の下流で出射光ビーム７の歳差運動を生成し、ミラー１１９と再帰反射システム１２１との間の相対的な並進運動によって、ワークピース２０１、２１１の表面２０２、２１２との迎え角１０７、２０、７を修正することである。駆動手段の例は、電気モーター、ブラシレスモーターである。

【0083】

オフセット部１に含まれる再帰反射システム１２１は、例えば、ドーヴェプリズムと直角二等辺プリズムとを備える。再帰反射システムの別の実施形態は、例えば、ドーヴェプリズム、直角二等辺プリズム、半波長板、屋根形プリズム、及び偏光半反射鏡を含む。

【0084】

図５、図６ａ、及び図６ｂの実施形態は、ビームを第１のオフセットレーザビーム１０及び第２のオフセットレーザビーム２０に分離し、次いで、第１のオフセットレーザビーム１０及び第２のオフセットレーザビーム２０を１つ又はそれ以上のワークピース２０１、２１１に向けるように第１の偏向手段１５及び第２の偏向手段２５に方向付ける分離部を更に備える。よって、集束手段１７、２７は、第１のオフセットレーザビーム１０及び第２のオフセットレーザビーム２０を、ワークピース２０１、２１１のそれぞれの表面２０２、２１２の法線１０６、２０６に対する迎え角１０７、２０７で、パーツ２０１、２１１の表面２０２、２１２に集束させることができる。

【0085】

図７ａは、主伝搬軸Ａを有し、この主伝搬軸Ａに垂直な面に円を描くのに適したオフセット光ビーム（レーザ）７に入射光ビーム（レーザ）３０１を空間的に（横方向に）オフセットする空間オフセット部１（横方向）を示す。この空間オフセット部１（横方向）は、以下のように構成された第１の横方向オフセット部１Ｘと第２の横方向オフセット部１Ｙとを備える。
第１の横方向オフセット部１Ｘは、主伝搬軸Ａに垂直な平面に方向Ｘ又はＹに沿って、入射ビーム３０１を横方向オフセットビーム３０２にオフセットすることができ、
第２の横方向オフセット部１Ｙは、第１の横方向オフセット部１Ｘによってオフセットされない方向Ｘ又はＹに沿った横方向オフセットビーム３０２を、主伝搬軸Ａを有し、主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くのに適したオフセットビーム７にオフセットすることができる。
横方向オフセットビーム３０２は、主伝搬軸Ａに垂直な平面に線を描く。

【0086】

図７ｂは、空気又は真空よりも大きい屈折率を有するプレート４１０を含む第１又は第２の横方向オフセット部１Ｘ、１Ｙを示す。プレート４１０は、そのすべての配向に関して、入射光ビーム３０１又は横方向オフセット光ビーム３０２がプレート４１０を透過するように傾斜している。プレートが第１の位置から第２の位置に傾けられると、光ビーム３０１、３０２は、線に従う、又はビーム３０２がプレート７を通過したときに線に沿ってすでにオフセットされている場合は円に従う、横方向オフセット光ビーム３０２、７である。傾斜は、ビーム３０１、３０２のプレート４１０への入射角が変化するようにプレートを傾斜させることに一致する。曲線の矢印は、プレート４１０の傾斜を表す。実線のプレートは第１のプレート位置を表し、破線のプレートはプレート４１０の第２の位置を表す。プレート４１０によって第１の位置にオフセットされたときのオフセット光ビーム３０２、７は実線で示され、プレート４１０によって破線でオフセットされたときは破線で示される。

【0087】

図７ｃは、以下のように構成された可動ミラー４０１（可動ミラーは好ましくは傾斜可能である、即ち、軸を中心に回転可能である）、第１の固定ミラー４０２、及び第２の固定ミラー４０３を備える第１の横方向オフセット部１Ｘ又は横方向オフセット部１Ｙを示す。
レーザビーム３０１、３０２の可動ミラー４０１上での第１の入力反射が第１の固定ミラー４０２に向けられ、
第１の固定ミラー４０２上での第２の反射が第２の固定ミラー４０３に向けられ、
第２の固定ミラー４０３上での第３の反射が可動ミラー４０１に向けられ、
可動ミラー４０１上での第４の出力反射により、可動ミラーのすべての可能な位置及び配向に関して、方向Ｘ及び／又はＹにそれぞれ沿ったオフセットレーザビーム３０２、７を得ることができる。本実施形態では、レーザビームは、例えば、同じ平面内にある。本実施形態では、ミラーの配向は、入射ビーム３０１、３０２及び出射ビーム３０２、７の軌道を変更するように調整することができる。

【0088】

図７ｄは、第１の可動ミラー４２１及び第２の可動ミラー４２２を含み、それらの法線が２次元空間における軌道を描く、第１又は第２の横方向オフセット部１Ｘ、１Ｙを示す。第１の可動ミラー４２１及び第２の可動ミラー４２２は、それらの表面又は法線が常に平行になるように可動である。ミラー４２１、４２２の変位は、ミラー４２１、４２２の任意の変位に関して、出射ビーム３０２、７が常に平行であるように同期されている。第１の可動ミラー４２１に向けられた入射ビーム３０１、３０２は、第１の可動ミラー４２１上で第１の反射を受け、この反射は第２の可動ミラー４２２に向けられて、第２の可動ミラー上での第２の反射４２２がオフセットレーザビーム３０２、７をもたらす。オフセットレーザビーム３０２、７は、第１の可動ミラー４２１及び第２の可動ミラー４２２のすべての可能な位置及び配向に対して得られる。得られたオフセットビームは、好ましくは１本の線によるものであり、即ち、オフセットレーザビーム３０２、７の走査は直線に沿って行われる。

【0089】

図８ａは、図７ｄに示されるように、２つの横方向オフセット部１Ｘ、１Ｙを含む空間オフセット部１の実施形態を示す。入射ビーム３０１は、第１の横方向オフセット部１Ｘによって、横方向オフセットビーム３０２に横方向にオフセットされる。横方向オフセットビーム３０２は、すべてのミラー位置４２１Ｘ、４２２Ｘに関して、横方向オフセットビーム３０２が直線を走査するようにオフセットされる。この直線は、オフセットビーム３０２の伝搬に垂直な平面内で軸Ｘをたどる。次に、横方向オフセットビーム３０２は、第２の横方向オフセット部１Ｙに入り、第１の横方向オフセット部１Ｘによってオフセットされなかった方向Ｙに沿ってオフセットされ得る。オフセットビーム３０２は、第１の可動ミラー４２１Ｙ及び第２の可動ミラー４２２Ｙ上での横方向オフセットビーム３０２の反射の結果として、第２の横方向オフセット部１Ｙによってオフセットビーム７に横方向にオフセットされる。次に、空間オフセットビームが取得されて、主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くことができる。本実施形態は、入力レーザビーム３０１とオフセットレーザビーム７との間で同じ偏光を維持することを可能にする。

【0090】

図８ｂは、第１の可動ミラー４３１及び第２の可動ミラーを含み、それらの法線が３次元空間における軌道を描くのに適した空間オフセット部１の実施形態を示す。第１の可動ミラー４３１及び第２の可動ミラー４３２は、それらの表面又は法線が常に平行になるように可動である。第１の可動ミラー４３１に向けられた入射ビーム３０１は、第１の可動ミラー４３１上で第１の入射反射を受け、この反射は第２の可動ミラー４３２に向けられて、第２の可動ミラー４３２上での第２の反射が、主伝搬軸Ａを有し、この主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くのに適したオフセットレーザビーム７をもたらす。オフセットレーザビーム７は、第１の可動ミラー４２１及び第２の可動ミラー４２２のすべての可能な位置及び配向に関して得られる。オフセットビームは、好ましくは円に沿って得られる、即ち、オフセットレーザビーム７の走査は円の周囲で行われる。好ましくは、第１の可動ミラー４３１及び第２の可動ミラー４３２の法線はそれぞれ、ミラー４３１、４３２の変位中、円を描く。本実施形態は、上記入力レーザビーム３０１とオフセットレーザビーム７との間で同じ偏光を維持することを可能にする。

【0091】

図８ｃは、傾斜可能なプレート４１０が第１の可動ミラー４２１と第２の可動ミラー４２２（傾斜可能）の間に挿入されている図７ｄの横方向変位部１Ｘ、１Ｙを含む空間オフセット部１の実施形態を示す。よって、第１の傾斜可能ミラー４２１及び第２の傾斜可能ミラー４２２により、光ビームは方向Ｘ（Ｙ）に沿って変位することができ、次に傾斜可能なプレートにより、同じ光ビームが方向Ｙ（Ｘ）に沿って変位することができる。この構成は、プレート４１０を第１の可動ミラー４２１の上流又は第２の可動ミラー４２２の下流に配置することによって想定することができる。にもかかわらず、図８ｃに示される構成は非常にコンパクトである。２つの可動ミラー（傾斜可能）４２１、４２２及び可動プレート（４１０）（傾斜可能）の組み合わせにより、可動ミラー４２１、４２２及び可動プレート４１０の変位の同期のおかげで、主伝搬軸Ａを有し、この主伝搬軸Ａに垂直な平面内に円を描くのに適したオフセットレーザビーム７を得ることができる。本実施形態は、上記入力レーザビーム３０１とオフセットレーザビーム７との間で同じ偏光を維持することを可能にする。好ましくは、図８ｃの実施形態は、図７ｂ及び７ｄの実施形態の組み合わせである。

【0092】

図８ｄは、図７ｂに示される横方向オフセット部１Ｘ、１Ｙの改良を含む空間オフセット部１の実施形態を示す。その改良は、プレート４１０の運動に関する。図８ｄに示される実施形態では、プレート４１０は、その法線が３次元空間における軌道を描くように、例えば、法線が円を描くように運動を設定される。例えば、その法線は、プレート４１０への入射ビーム３０１の入射点を通過する軸を中心とした円を描き、この軸は入射ビーム３０１に平行ではない、即ち、入射ビーム３０１と合流しない。このような軸は破線で表される。本実施形態の空間オフセット部１により、主伝搬軸Ａを有し、特にプレート４１０の法線が軸を中心とした円形の軌道を描く場合に、主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くことができるオフセットレーザ７を得ることができる。本実施形態では、入力レーザビーム３０１とオフセットレーザビーム７との間で同じ偏光を保つことができる。

【0093】

図８ｅは、第１のウェッジプリズム４４１及び第２のウェッジプリズム４４２を備える空間オフセット部１の一実施形態を示し、２つのウェッジプリズム４４１、４４２はそれぞれ、図８ｅに示されるように軸を中心に回転するのに適する。２つのウェッジプリズム４４１、４４２は同期して回転させられる。好ましくは、それらのプリズムは、それらの回転軸に平行な方向のいかなる点でも厚さの合計が等しくなるように回転させられる。好ましくは、両ウェッジプリズム４４１、４４２は、同一のウェッジプリズム角度を有する。よって、同期回転中に光ビームが２つのウェッジプリズム４４１、４４２を通過することにより、主伝搬軸Ａを有し、この主伝搬軸Ａに垂直な平面に円を描くことができるオフセットレーザ７を得ることが可能になる。本実施形態は、入力レーザビーム３０１とオフセットレーザビーム７との間で同じ偏光を維持することを可能にする。

【0094】

本発明は、純粋に例示的な値を有する特定の実施形態に関連して説明しており、限定としてみなすべきではない。概して言えば、本発明は、上に例示及び／又は記載された例に限定されない。動詞「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｉｎｃｌｕｄｅ」、又はその他の変形、及びそれらの活用の使用は、言及されたもの以外の要素の存在を排除するものではない。要素を導入するための不定冠詞「ａ」、「ａｎ」、又は定冠詞「ｔｈｅ」の使用は、複数の要素の存在を排除するものではない。請求項の参照符号は、その範囲を限定するものではない。

【0095】

要約すると、本発明は以下のように記載することもできる。
入力レーザビーム３０１から空間的にオフセットされた第１のレーザビーム１０及び第２のレーザビーム２０を提供するための方法は、
ａ．上記入力レーザビーム３０１を生成するためのレーザ源３００を設ける工程と、
ｂ．上記入力レーザビーム３０１との間で共通の偏光を維持するのに適したオフセットレーザビーム７を提供するための空間オフセット部１を設ける工程と、
ｃ．偏光毎に第１の偏光分離モジュール５０を含む分離部２を設ける工程であって、
オフセットレーザビーム７から、
透過により、第１の空間オフセットレーザビーム１０と、
反射により、第２の空間オフセットレーザビーム２０と、
を得て、上記第１の空間オフセットレーザビーム１０と第２の空間オフセットレーザビーム２０がそれぞれ円を描くことができる、工程と、
を備える。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図7a】

【図7b】

【図7c】

【図7d】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【図8d】

【図8e】