特許 7461159 プリズムロッドホルダ、レーザモジュール、レーザ加工装置及び保持構造

(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】2024-03-26

(45)【発行日】2024-04-03

(54)【発明の名称】プリズムロッドホルダ、レーザモジュール、レーザ加工装置及び保持構造

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/02325 20210101AFI20240327BHJP

   B23K 26/064 20140101ALN20240327BHJP

【ＦＩ】

H01S5/02325

B23K26/064 N

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020028321

(22)【出願日】2020-02-21

(65)【公開番号】P2021132192

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2023-02-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100177910

【弁理士】

【氏名又は名称】木津 正晴

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 正樹

(72)【発明者】

【氏名】伊東 勝久

【審査官】高椋 健司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１８２１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１６１７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３０２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９７０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－００３０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１２１１１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０２４００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１４８４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２４６４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３７１１６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／２２１５７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２００９－５０７３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０３９３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０７２５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２５３７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１８８４１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００－ ５／５０

Ｇ０２Ｂ ６／２６

Ｇ０２Ｂ ６／３０－ ６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２

Ｂ２３Ｋ ２６／００－２６／７０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の軸線上に位置する入射端面及び出射端面と、前記軸線を包囲する側面とを有する棒状のプリズムロッドを保持するためのプリズムロッドホルダであって、
前記軸線に平行な方向における前記プリズムロッドの一部の前記側面に接触して前記プリズムロッドを保持する保持部材を備え、
前記保持部材は、本体部と、前記本体部の表面上に形成され、前記プリズムロッドの前記一部の前記側面に接触する金属層と、を有し、
前記金属層は、Ａｕ及びＡｇからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で９９質量％以上含有し、１．０μｍ以上の厚さを有している、プリズムロッドホルダ。

【請求項2】

前記金属層の厚さは、１．５μｍ以上である、請求項１に記載のプリズムロッドホルダ。

【請求項3】

前記金属層は、前記本体部の前記表面上に直接に形成されている、請求項１又は２に記載のプリズムロッドホルダ。

【請求項4】

前記本体部は、銅により形成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のプリズムロッドホルダ。

【請求項5】

前記保持部材が取り付けられたジャケット部材を更に備え、
前記ジャケット部材には、前記保持部材の熱を放熱するための放熱構造が設けられている、請求項１～４のいずれか一項に記載のプリズムロッドホルダ。

【請求項6】

前記放熱構造は、前記ジャケット部材内に形成され、冷媒が流れる流路である、請求項５に記載のプリズムロッドホルダ。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載のプリズムロッドホルダと、
レーザ光を出力する光源と、
前記プリズムロッドホルダによって保持され、前記光源からの前記レーザ光を導光する前記プリズムロッドと、を備える、レーザモジュール。

【請求項8】

前記光源は、ＪＩＳ Ｃ ６８０２に規定されるクラス４のレーザ光を出力する、請求項７に記載のレーザモジュール。

【請求項9】

前記光源は、１ｋＷ／ｃｍ^２以上のパワー密度を有するレーザ光を出力する、請求項７又は８に記載のレーザモジュール。

【請求項10】

前記金属層の厚さは、前記レーザ光の波長よりも大きい、請求項７～９のいずれか一項に記載のレーザモジュール。

【請求項11】

前記金属層の厚さは、前記レーザ光の波長の２倍よりも大きい、請求項７～１０のいずれか一項に記載のレーザモジュール。

【請求項12】

請求項７～１１のいずれか一項に記載のレーザモジュールにより構成され、前記レーザ光を出力するレーザヘッドと、
前記レーザヘッドを保持する保持部と、
前記レーザヘッドからの前記レーザ光が照射される加工対象物を支持する支持部と、
前記保持部及び前記支持部の少なくとも一方を動作させる制御部と、を備える、レーザ加工装置。

【請求項13】

請求項１～６のいずれか一項に記載のプリズムロッドホルダと、
前記プリズムロッドホルダによって保持された前記プリズムロッドと、を備え、
前記保持部材は、前記プリズムロッドの前記一部を挟み込むことにより、前記金属層が前記プリズムロッドの前記一部の前記側面に面接触した状態で、前記プリズムロッドを保持している、保持構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プリズムロッドホルダ、レーザモジュール及びレーザ加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

関連技術として、例えば、投影表示装置におけるロッドインテグレータの保持構造が挙げられる（特許文献１～３を参照）。特許文献１，２に記載の保持構造では、ロッドインテグレータが保持部材に接着剤により固定されている。特許文献３に記載の保持構造では、保持部材に螺合されたネジによってロッドインテグレータの側面を押さえることにより、ロッドインテグレータが保持されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－９４１１５号公報

【文献】特開平１１－３２６７２７号公報

【文献】特開２００７－１８７９３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えばレーザ加工装置等において、光源からのレーザ光を導光するためにプリズムロッドが用いられる場合がある。このようなプリズムロッドには、入力された光を高効率で導光することが求められる。また、このようなプリズムロッドに入力されるレーザ光は、上述したような投影表示装置においてロッドインテグレータに入力される光と比べて、極めて高いパワー密度を有する。そのため、プリズムロッドを保持部材に接着剤により固定すると、接触箇所においてプリズムロッドから接着剤へ漏れ出た光が接着剤により吸収されることによる導光効率の低下が問題となる。また、漏れ出た光が接着剤により吸収されて熱が生じることで、接着剤又はプリズムロッドに不具合が生じるおそれがある。プリズムロッドを保持部材にネジにより固定した場合についても同様に、導光効率が低下するおそれや、ネジ又はプリズムロッドに不具合が生じるおそれがある。

【0005】

本発明は、高強度の光がプリズムロッドに入力される場合でも、プリズムロッドによる導光効率を高めることができると共に、プリズムロッドを安定的に保持することができるプリズムロッドホルダ、並びに、そのようなプリズムロッドホルダを備えるレーザモジュール及びレーザ加工装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のプリズムロッドホルダは、所定の軸線上に位置する入射端面及び出射端面と、軸線を包囲する側面とを有する棒状のプリズムロッドを保持するためのプリズムロッドホルダであって、軸線に平行な方向におけるプリズムロッドの一部の側面に接触してプリズムロッドを保持する保持部材を備え、保持部材は、本体部と、本体部の表面上に形成され、プリズムロッドの一部の側面に接触する金属層と、を有し、金属層は、Ａｕ及びＡｇからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で９９質量％以上含有し、１．０μｍ以上の厚さを有している。

【0007】

このプリズムロッドホルダでは、保持部材が、Ａｕ及びＡｇからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で９９質量％以上含有する金属層を有しており、当該金属層が、プリズムロッドの一部の側面に接触する。これにより、光に対する反射率が高く且つ吸収率が低い金属層をプリズムロッドの側面に接触させてプリズムロッドを保持することができ、光の損失を低減してプリズムロッドによる導光効率を高めることができる。また、プリズムロッドとの接触箇所において金属層に熱が生じるのを抑制することができ、その結果、熱に起因する不具合の発生を抑制することができる。更に、金属層が１．０μｍ以上の厚さを有している。金属層で光が反射される際には光の一部が金属層にしみ出すが（エバネッセント光）、金属層が厚く形成されていることで、しみ出した光が金属層を透過して本体部に至るのを抑制することができる。この効果は、金属層の厚さが光の波長よりも大きい場合に特に顕著となる。これは、金属層に光がしみ出す深さは、一波長程度であるためである。しみ出した光が本体部に至るのを抑制することで、光の吸収により本体部に熱が生じるのを抑制することができ、その結果、熱に起因する不具合の発生を抑制することができる。以上により、このプリズムロッドホルダによれば、高強度の光がプリズムロッドに入力される場合でも、プリズムロッドによる導光効率を高めることができると共に、プリズムロッドを安定的に保持することができる。

【0008】

金属層の厚さは、１．５μｍ以上であってもよい。この場合、しみ出した光が金属層を透過することを一層確実に抑制することができる。

【0009】

保持部材は、プリズムロッドの一部を挟み込むことにより、金属層がプリズムロッドの一部の側面に面接触した状態で、プリズムロッドを保持してもよい。この場合、プリズムロッドを確実に保持することができる。また、上述した関連技術のようにネジにより押さえて固定する場合と比べて、高強度の光が入力されてプリズムロッドが熱膨張した場合でも、プリズムロッドを確実に保持することができる。また、プリズムロッドの形状には公差が存在するが、金属層をプリズムロッドの一部の側面に面接触させることで、公差が存在する場合でもプリズムロッドを確実に保持することができる。また、プリズムロッドの一部を挟み込む際に金属層がプリズムロッドの側面に密着するように変形するため、金属層をプリズムロッドに確実に面接触させることができる。

【0010】

金属層は、本体部の表面上に直接に形成されていてもよい。例えば本体部の表面と金属層との間に下地層が存在する場合、金属層を透過した光が下地層により吸収されて熱が生じるおそれがある。これに対して、このプリズムロッドホルダでは、そのような事態の発生を抑制することができる。

【0011】

本体部は、銅により形成されていてもよい。この場合、本体部の熱伝導率を高めることができ、保持部材の熱を効果的に放熱することができる。

【0012】

本発明のプリズムロッドホルダは、保持部材が取り付けられたジャケット部材を更に備え、ジャケット部材には、保持部材の熱を放熱するための放熱構造が設けられていてもよい。この場合、保持部材の熱を一層効果的に放熱することができる。

【0013】

放熱構造は、ジャケット部材内に形成され、冷媒が流れる流路であってもよい。この場合、保持部材の熱をより一層効果的に放熱することができる。

【0014】

本発明のレーザモジュールは、上記プリズムロッドホルダと、レーザ光を出力する光源と、プリズムロッドホルダによって保持され、光源からのレーザ光を導光するプリズムロッドと、を備える。このレーザモジュールでは、上述した理由により、高強度の光がプリズムロッドに入力される場合でも、プリズムロッドによる導光効率を高めることができると共に、プリズムロッドを安定的に保持することができる。

【0015】

光源は、ＪＩＳ Ｃ ６８０２に規定されるクラス４のレーザ光を出力してもよいし、１ｋＷ／ｃｍ^２以上のパワー密度を有するレーザ光を出力してもよい。このように高いパワー密度を有する高強度のレーザ光がプリズムロッドに入力される場合でも、このレーザモジュールでは、プリズムロッドによる導光効率を高めることができると共に、プリズムロッドを安定的に保持することができる。

【0016】

金属層の厚さは、レーザ光の波長よりも大きくてもよい。この場合、しみ出した光が金属層を透過することを一層確実に抑制することができる。

【0017】

金属層の厚さは、レーザ光の波長の２倍よりも大きくてもよい。この場合、しみ出した光が金属層を透過することをより一層確実に抑制することができる。

【0018】

本発明のレーザ加工装置は、レーザモジュールにより構成され、レーザ光を出力するレーザヘッドと、レーザヘッドを保持する保持部と、レーザヘッドからのレーザ光が照射される加工対象物を支持する支持部と、保持部及び支持部の少なくとも一方を動作させる制御部と、を備える。このレーザ加工装置では、上述した理由により、高強度の光がプリズムロッドに入力される場合でも、プリズムロッドによる導光効率を高めることができると共に、プリズムロッドを安定的に保持することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、高強度の光がプリズムロッドに入力される場合でも、プリズムロッドによる導光効率を高めることができると共に、プリズムロッドを安定的に保持することができるプリズムロッドホルダ、並びに、そのようなプリズムロッドホルダを備えるレーザモジュール及びレーザ加工装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施形態に係るレーザ加工装置の構成図である。

【図2】図１のレーザヘッドの構成図である。

【図3】図２の光源の構成図である。

【図4】（ａ）は、図２のプリズムロッドの斜視図であり、（ｂ）は、図２のプリズムロッドの断面図である。

【図5】プリズムロッド及びプリズムロッドホルダを示す斜視図である。

【図6】図５の軸線ＡＸに沿っての斜視断面図である。

【図7】図５の軸線ＡＸに沿っての断面図である。

【図8】プリズムロッドホルダの一部を示す斜視図である。

【図9】保持部材の第１部分を示す斜視図である。

【図10】保持部材の第１部分及び第２部分によってプリズムロッドが挟み込まれた状態を示す斜視図である。

【図11】プリズムロッド及びプリズムロッドホルダを軸線方向から見た図である。

【図12】保持部材の第１部分及び第２部分によってプリズムロッドが挟み込まれた状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
[レーザ加工装置の構成]

【0022】

図１に示されるように、レーザ加工装置１００は、レーザヘッド（レーザモジュール）１と、保持ロボット（保持部）１０１と、支持ステージ（支持部）１０２と、電源１０３と、冷却機１０４と、制御部１０５と、を備えている。レーザ加工装置１００は、例えば、金属材料からなるワーク（加工対象物）Ｗにレーザ光Ｌを照射することで、ワークＷに焼入れ加工を施す装置である。なお、焼入れとは、鋼等の金属をオーステナイト領域まで加熱し適当な冷媒中で急冷し、マルテンサイト組織として硬化させる熱処理である。

【0023】

レーザヘッド１は、ワークＷにレーザ光Ｌを照射する。保持ロボット１０１は、レーザヘッド１を保持する。支持ステージ１０２は、ワークＷを支持する。電源１０３は、レーザヘッド１が備える複数の半導体レーザアレイに電流を供給する。冷却機１０４は、レーザヘッド１が備える複数の半導体レーザアレイを冷却するために、冷却水を循環させる。

【0024】

制御部１０５は、保持ロボット１０１を動作させる。制御部１０５は、レーザ光Ｌの照射領域がワークＷの表面に沿って移動するように（すなわち、ワークＷに対して相対移動するように）、保持ロボット１０１を動作させる。このような保持ロボット１０１の制御は、例えば、レーザヘッド１に取り付けられた距離センサからの出力に基づいて実施される。なお、制御部１０５は、保持ロボット１０１だけでなく、レーザ加工装置１００の各部を制御する。

【0025】

図２に示されるように、レーザヘッド１は、光源２と、集光素子３と、集光素子４と、プリズムロッド５と、筐体６と、を有している。光源２、集光素子３、プリズムロッド５及び集光素子４は、筐体６に収容されており、Ｘ軸方向に沿ってこの順に配列されている。これにより、レーザヘッド１は、直接集光型半導体レーザ（ＤＤＬ）として構成されている。

【0026】

図２及び図３に示されるように、光源２は、複数（例えば３０個）の半導体レーザアレイ２１と、複数のコリメートレンズ２２と、複数のヒートシンク２３と、を有している。複数の半導体レーザアレイ２１は、例えば数ｍｍの等間隔で、Ｚ軸方向に沿ってスタック（積層）されている。１つの半導体レーザアレイ２１には、複数（例えば３０個）の発光部２１ａが形成されている。１つの半導体レーザアレイ２１においては、複数の発光部２１ａが例えば数百μｍの等間隔で、Ｙ軸方向に沿って１次元的に配列されている。発光部２１ａは、Ｙ軸方向をスロー方向とすると共にＺ軸方向をファースト方向とする半導体レーザ素子である。発光部２１ａは、Ｘ軸方向に沿ってレーザ光Ｌａを出射する。なお、上述したレーザ光Ｌは、光源２から出射された複数のレーザ光Ｌａの集合である。

【0027】

各コリメートレンズ２２は、各半導体レーザアレイ２１の光出射側に配置されている。コリメートレンズ２２は、半導体レーザアレイ２１の複数の発光部２１ａからＸ軸方向に沿って出射された複数のレーザ光Ｌａをコリメートする。より具体的には、コリメートレンズ２２は、Ｚ軸方向（すなわち、ファースト方向）へのレーザ光Ｌａの広がりをコリメートする。各ヒートシンク２３は、各半導体レーザアレイ２１と熱的に接続されている。ヒートシンク２３には、冷却機１０４によって冷却水が循環させられる。これにより、ヒートシンク２３は、半導体レーザアレイ２１を冷却する。

【0028】

光源２においては、１つの発光部２１ａ、及びその光出射側に配置されたコリメートレンズ２２によって、１つの光出力部２４が構成されている。つまり、光源２は、互いに交差する（この例では直交する）Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って２次元的に（すなわち、マトリックス状に）配列された複数の光出力部２４を有している。この例では、光出力部２４は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を含む四角形状の領域Ｒ１に配列されている。領域Ｒ１は、一例として正方形状であるが、長方形状であってもよい。

【0029】

光源２は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に交差する（この例では直交する）Ｘ軸方向に沿って複数の光出力部２４からレーザ光Ｌａを出射する。これにより、集光素子３に入射する複数のレーザ光Ｌａの光軸の位置は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って２次元に（すなわち、マトリックス状に）配列された状態となる。

【0030】

光源２から出力されるレーザ光Ｌは、ＪＩＳ Ｃ ６８０２に規定されるクラス４のパワーを有する。レーザ光Ｌは、１ｋＷ／ｃｍ^２以上のパワー密度（２２．５Ｗ以上の出力）を有する。レーザ光Ｌの波長は、例えば９４０ｎｍである。レーザ光Ｌの波長は、４００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下であってもよい。

【0031】

図２に示されるように、集光素子３は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の両方について、光源２からのレーザ光Ｌａの各々を、プリズムロッド５の入射端面５ａに向けて集光する。入射端面５ａにおけるレーザ光のスポット（複数のレーザ光Ｌａのスポットの集合）は、四角形状である。この例では、入射端面５ａにおけるレーザ光のスポットは、正方形状であるが、長方形状であってもよい。集光素子３は、例えばレンズである。なお、集光素子３は、レーザ光のスポットを入射端面５ａ上に位置させてもよいし、或いは、レーザ光のスポットを入射端面５ａの手前若しくは奥（すなわち、プリズムロッド５内）に位置させてもよい。

【0032】

集光素子４は、プリズムロッド５の出射端面５ｂから出射されたレーザ光Ｌの照射領域がワークＷの表面上に位置するようにレーザ光Ｌを集光する。そのために、集光素子４は、第１素子４１と、第２素子４２と、を含んでいる。第１素子４１及び第２素子４２は、Ｘ軸方向に沿ってこの順に配列されている。第１素子４１は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の両方について、出射端面５ｂから出射されたレーザ光Ｌをコリメートする。第２素子４２は、第１素子４１からのレーザ光Ｌを集光し、ワークＷの表面上にレーザ光Ｌの照射領域を形成する。

【0033】

プリズムロッド５は、集光素子３と集光素子４との間に配置されている。プリズムロッド５は、入射端面５ａに入射したレーザ光Ｌａを導光し、出射端面５ｂからレーザ光Ｌとして出射する。図４（ａ）に示されるように、プリズムロッド５は、棒状（柱状）に形成され、Ｘ軸方向に平行な軸線（所定の軸線）ＡＸに沿って延在している。一例として、プリズムロッド５は、ガラス等の光透過性材料により、１．５ｍｍ×１．５ｍｍ×６０ｍｍ程度の寸法で形成されている。

【0034】

プリズムロッド５は、入射端面５ａ、出射端面５ｂ及び側面５０を有している。入射端面５ａ及び出射端面５ｂは、軸線ＡＸ上に位置している。入射端面５ａは、集光素子３と向かい合っており、出射端面５ｂは、集光素子４と向かい合っている。側面５０は、入射端面５ａと出射端面５ｂとの間において軸線ＡＸを包囲している。

【0035】

図４（ｂ）に示されるように、側面５０には、一対の第１凹部５１，５２及び一対の第２凹部５３，５４が形成されている。第１凹部５１，５２及び第２凹部５３，５４の各々は、軸線ＡＸに沿って延在しており、入射端面５ａと出射端面５ｂとの間に渡って形成されている。第１凹部５１は、軸線ＡＸに対して第２凹部５３とは反対側に位置しており、第１凹部５２は、軸線ＡＸに対して第２凹部５４とは反対側に位置している。軸線ＡＸに平行な軸線方向（Ｘ軸方向）から見た場合に、第１凹部５１の内面５１ａ、第１凹部５２の内面５２ａ、第２凹部５３の内面５３ａ及び第２凹部５４の内面５４ａの各々は、軸線ＡＸ側に凸となるように湾曲している。

【0036】

プリズムロッド５は、一対の第１角部５５，５６及び一対の第２角部５７，５８を有している。第１角部５５は、第１凹部５１の内面５１ａと第１凹部５２の内面５２ａとの間に形成されている。第１角部５６は、第２凹部５３の内面５３ａと第２凹部５４の内面５４ａとの間に形成されており、軸線ＡＸに対して第１角部５５とは反対側に位置している。第２角部５７は、第１凹部５２の内面５２ａと第２凹部５３の内面５３ａとの間に形成されている。第２角部５８は、第１凹部５２の内面５２ａと第２凹部５４の内面５４ａとの間に形成されており、軸線ＡＸに対して第２角部５７とは反対側に位置している。第１角部５５，５６の表面及び第２角部５７，５８の表面の各々は、軸線ＡＸとは反対側に凸となるように湾曲している。プリズムロッド５の側面５０は、内面５１ａ～５４ａ、並びに第１角部５５，５６の表面及び第２角部５７，５８の表面によって構成されている。

【0037】

なお、上述したように、プリズムロッド５は棒状（柱状）に形成されており、光ファイバとは区別される。すなわち、典型的には、光ファイバは、コア、コアを囲むクラッド、及びクラッドを覆う被覆等から構成されている。光ファイバは、コアとクラッドとの屈折率差によってコアに光を閉じ込めて導光する。これに対して、プリズムロッド５は、例えば実質的に単一の屈折率の領域からなる。プリズムロッド５は、空気等の周囲の雰囲気との屈折率差によって、光を閉じ込めて導光する。ただし、入射端面５ａには、反射防止膜が形成される場合があり、側面５０には、反射膜が形成される場合がある。

【0038】

また、光ファイバは、全体としての剛性が比較的小さく、可撓性を有する。このため、光ファイバは、例えば片持ち状態で姿勢及び形状を維持することが困難である（自重で変形する）。すなわち、光ファイバは、全体として一定の形状を有していない。これに対して、プリズムロッド５は、全体としての剛性が比較的大きく、可撓性を有していない。このため、プリズムロッド５は、例えば片持ち状態で姿勢及び形状を維持可能である。すなわち、プリズムロッド５は、全体として一定の形状（棒状）を有する。この点でも、プリズムロッド５は、光ファイバと区別される。

【0039】

以上のように構成されたレーザ加工装置１００では、例えば、レーザヘッド１から出射されたレーザ光ＬがワークＷの表面に集光させられた状態で、レーザ光Ｌの照射領域がワークＷの表面に対して相対的に移動させられる。これにより、ワークＷの表面部分のうち選択された所望の部分に焼入れ加工が施される。レーザヘッド１から出射されたレーザ光Ｌの照射領域は、保持ロボット１０１によって、ワークＷの表面に対して位置調整されると共に移動させられる。ワークＷの表面Ｗｓに照射されるレーザ光Ｌの照射領域の形状は、プリズムロッド５の断面形状（軸線ＡＸに垂直な断面形状）に対応した形状となり、例えば、プリズムロッド５の断面形状と相似の形状となる。
[プリズムロッドの保持構造]

【0040】

図５～図１２を参照しつつ、プリズムロッドホルダ７によるプリズムロッド５の保持構造について説明する。図５に示されるように、プリズムロッド５は、プリズムロッドホルダ７によって保持されている。すなわち、図２には示されていないが、レーザヘッド１は、プリズムロッドホルダ７を更に備えている。プリズムロッドホルダ７は、筐体６に収容されている。

【0041】

図５～図１２に示されるように、プリズムロッドホルダ７は、複数（この例では３つ）の保持部材７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃと、ジャケット部材８０と、複数（この例では６つ）の締結部材９０と、を備えている。プリズムロッドホルダ７は、各保持部材７０Ａ～７０Ｃによってプリズムロッド５の一部を挟み込むことにより、プリズムロッド５を保持している。保持部材７０Ａ～７０Ｃの構成については後述する。以下、プリズムロッド５の軸線ＡＸに平行な方向を軸線方向Ｄとすると共に、軸線方向Ｄにおいて出射端面５ｂに対して入射端面５ａが位置する側を第１の側Ｓ１とし、第１の側Ｓ１とは反対の側を第２の側Ｓ２として説明する。軸線方向Ｄは、Ｘ軸方向に平行である。

【0042】

複数の保持部材７０Ａ～７０Ｃは、ジャケット部材８０に取り付けられている。ジャケット部材８０は、例えばアルミニウム等の金属材料により略円筒状に形成され、プリズムロッド５を包囲している。ジャケット部材８０の中心線は、プリズムロッド５の軸線ＡＸ上に位置している。ジャケット部材８０は、第１部分８１と、第２部分８２と、を有している。第１部分８１及び第２部分８２は、中心線を含む平面で筒状体を分割したような形状に形成されており、互いに同一の形状を有している。後述するように、第１部分８１と第２部分８２とは、締結部材９０の締結力により互いに固定されている。

【0043】

第１部分８１は、軸線方向Ｄに沿って延在する一対の平坦な表面８１ａを有している（図８，１１）。表面８１ａは、第１部分８１と第２部分８２とが互いに固定された状態において、第２部分８２と向かい合う表面である。表面８１ａには、締結部材９０が締結される複数（この例では６つ）の締結穴８１ｃが形成されている。複数の締結穴８１ｃのうち、３つの締結穴８１ｃは、軸線方向Ｄに沿って等間隔で並ぶように一方の表面８１ａに形成されており、残りの３つの締結穴８１ｃは、軸線方向Ｄに沿って等間隔で並ぶように他方の表面８１ａに形成されている。

【0044】

第１部分８１には、軸線方向Ｄに沿って延在する凹部８１ｄが形成されている。凹部８１ｄは、一対の表面８１ａの間に位置しており、第２部分８２側に開口している。凹部８１ｄは、軸線方向Ｄから見た場合に、例えば長方形状を呈している。凹部８１ｄには、後述する保持部材７０Ａ～７０Ｃの第１部分７１が配置される。

【0045】

第１部分８１には、冷媒を流すための流路（放熱構造）８３が形成されている。流路８３は、第１部分８１の内部に形成され、軸線方向Ｄに沿って延在している。この例では、流路８３は、第１部分８１における第２の側Ｓ２の端面（後述する出射側部８０ｂにおける第２の側Ｓ２の端面８０ｂｓ）に開口した穴８３ａの開口が閉塞部材８３ｂによって閉塞されることにより、構成されている。閉塞部材８３ｂは、例えばボルトである。

【0046】

第１部分８１には、流路９５ａを形成する流路形成部材９５と、流路９６ａを形成する流路形成部材９６と、が接続されている。流路９５ａは、第１の側Ｓ１において流路８３に接続されている。流路９６ａは、第２の側Ｓ２において流路８３に接続されている。流路９５ａには、冷媒供給装置（不図示）から冷媒が供給される。流路９５ａに供給された冷媒は、流路８３を流れた後、流路９６ａへ流れ込む。このように、流路８３には、第１の側Ｓ１から第２の側Ｓ２へ向けて流れるように、冷媒が供給される。冷媒は、流路９６ａにおいて外部に排出される。冷媒は、例えば水である。

【0047】

第２部分８２は、軸線方向Ｄに沿って延在する一対の平坦な表面８２ａを有している（図１１）。表面８２ａは、第１部分８１と第２部分８２とが互いに固定された状態において、第１部分８１と向かい合う表面である。表面８２ａには、締結部材９０が挿通される複数（この例では６つ）の挿通穴（不図示）が形成されている。各挿通穴は、軸線方向Ｄに垂直な方向に沿って第２部分８２を貫通している。複数の挿通穴は、それぞれ、第１部分８１の複数の締結穴８１ｃの位置に対応した位置に配置されている。

【0048】

第２部分８２には、軸線方向Ｄに沿って延在する凹部８２ｄが形成されている。凹部８２ｄは、一対の表面８２ａの間に位置しており、第１部分８１側に開口している。凹部８２ｄは、軸線方向Ｄから見た場合に、例えば長方形状を呈している。凹部８２ｄには、後述する保持部材７０Ａ～７０Ｃの第２部分７２が配置される。

【0049】

第２部分８２には、冷媒を流すための流路（放熱構造）８４が形成されている。流路８４は、第２部分８２の内部に形成され、軸線方向Ｄに沿って延在している。この例では、流路８４は、第２部分８２における第２の側Ｓ２の端面（後述する出射側部８０ｂにおける第２の側Ｓ２の端面８０ｂｓ）に開口した穴８４ａの開口が閉塞部材８４ｂによって閉塞されることにより、構成されている。閉塞部材８４ｂは、例えばボルトである。

【0050】

第２部分８２には、流路９７ａを形成する流路形成部材９７と、流路９８ａを形成する流路形成部材９８と、が接続されている。流路９７ａは、第１の側Ｓ１において流路８４に接続されている。流路９８ａは、第２の側Ｓ２において流路８４に接続されている。流路９７ａには、冷媒供給装置（不図示）から冷媒が供給される。流路９７ａに供給された冷媒は、流路８４を流れた後、流路９８ａへ流れ込む。このように、流路８４には、第１の側Ｓ１から第２の側Ｓ２へ向けて流れるように、冷媒が供給される。冷媒は、流路９８ａにおいて外部に排出される。冷媒は、例えば水である。

【0051】

第１部分８１及び第２部分８２は、表面８１ａと表面８２ａとが互いに向かい合った状態で、締結部材９０の締結力により互いに固定されている。締結部材９０は、例えばボルトである。第２部分８２側から第２部分８２の上記挿通穴に挿通された各締結部材９０が第１部分８１の締結穴８１ｃに締結されることにより、第１部分８１及び第２部分８２には、互いに近づく方向の締結力が作用する。第１部分８１及び第２部分８２の固定状態の詳細については後述する。

【0052】

ジャケット部材８０は、第１の側Ｓ１の端部である入射側部８０ａと、第２の側Ｓ２の端部である出射側部８０ｂと、を有している。入射側部８０ａは、プリズムロッド５の入射端面５ａに入射するレーザ光Ｌが通過する入射開口８０ｃを画定している。出射側部８０ｂは、プリズムロッド５の出射端面５ｂから出射したレーザ光Ｌが通過する出射開口８０ｄを画定している。入射開口８０ｃ及び出射開口８０ｄの各々は、第１部分８１の凹部８１ｄ及び第２部分８２の凹部８２ｄにより構成され、矩形状を呈している。入射側部８０ａにおける第１の側Ｓ１の端面８０ａｓ、及び出射側部８０ｂにおける第２の側Ｓ２の端面８０ｂｓの各々は、軸線方向Ｄに垂直な平坦面である。
[保持部材の構成]

【0053】

図９～図１２を参照しつつ、保持部材７０Ａ～７０Ｃについて説明する。以下、保持部材７０Ａについて説明するが、保持部材７０Ｂ及び保持部材７０Ｃについても保持部材７０Ａと同様に構成されている。

【0054】

保持部材７０Ａは、第１部分７１と、第２部分７２と、を有している。第１部分７１及び第２部分７２は、互いに別体に（別の部材として）形成されており、互いに同一の形状を有している。第１部分７１は、第１本体部７３と、一対の第１金属層７４と、を有しており、第２部分７２は、第２本体部７５と、一対の第２金属層７６と、を有している。第１部分７１及び第２部分７２は、軸線方向Ｄにおけるプリズムロッド５の一部５Ａを、軸線方向Ｄと交差する（この例では直交する）Ｚ軸方向に沿って互いの間に挟み込む。

【0055】

第１本体部７３は、例えば銅（純銅）等の金属材料により略直方体状（ブロック状）に形成されている。第１本体部７３は、第１対向面７３ａと、一対の表面７３ｂと、一対の表面７３ｃと、を有している。第１対向面７３ａは、第１部分７１及び第２部分７２によってプリズムロッド５が挟み込まれた状態において第２部分７２と向かい合う面であり、Ｚ軸方向に垂直な面である。一対の表面７３ｂは、軸線方向Ｄに垂直な面である。一対の表面７３ｃは、軸線方向Ｄ及びＺ軸方向に垂直なＹ軸方向に垂直な面である。第１本体部７３には、第１本体部７３を軸線方向Ｄに沿って貫通し、各表面７３ｂに開口する一対の貫通穴７３ｈが形成されている。

【0056】

第１対向面７３ａには、一対の凹部７３ｄが形成されている。各凹部７３ｄは、表面７３ｃに至っている。各凹部７３ｄの底面には、Ｚ軸方向に沿って第１本体部７３を貫通する挿通穴７３ｅが形成されている。図８に示されるように、第１部分７１は、ジャケット部材８０の第１部分８１の凹部８１ｄに配置されている。第１部分７１は、挿通穴７３ｅに挿通されたネジ７７が凹部８１ｄの底面に形成された締結穴（不図示）に締結されることにより、ジャケット部材８０に固定されている。

【0057】

第１対向面７３ａには、軸線方向Ｄに沿って延在する凹部７３ｆが形成されている。凹部７３ｆの底部には、軸線方向Ｄに沿って延在する凹部（溝部）７３ｇが形成されている。凹部７３ｆ，７３ｇは、一対の表面７３ｂの間に渡って形成されている。凹部７３ｆは、Ｙ軸方向において互いに向かい合う一対の内面７３ｆｓを有している。一対の内面７３ｆｓは、軸線方向Ｄから見た場合に、第１対向面７３ａから遠ざかるほど互いに近づくように、Ｚ軸方向に対して傾斜している。凹部７３ｇは、一対の内面７３ｆｓの間に位置しており、軸線方向Ｄから見た場合に、例えば底面が湾曲した略矩形状を呈している（図１２）。

【0058】

一対の第１金属層７４は、一対の内面７３ｆｓ上にそれぞれ設けられている。この例では、第１金属層７４は、内面７３ｆｓの全体にわたって設けられている。図９では、第１金属層７４が形成された領域がハッチングで示されている。各第１金属層７４は、軸線方向Ｄに沿って延在し、一対の表面７３ｂに至るように形成されている。各第１金属層７４は、例えば蒸着により内面７３ｆｓ上に直接に形成されたメッキ層である。各第１金属層７４は、Ａｕ及びＡｇからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で９９質量％以上含有している。この例では、各第１金属層７４は、金により形成され、Ａｕを９９質量％以上含有している。

【0059】

各第１金属層７４を構成する金属材料のヤング率は、第１本体部７３を構成する金属材料のヤング率よりも低い。この例では、各第１金属層７４を構成する金属材料は金及び銀の少なくとも一方であり、第１本体部７３を構成する金属材料は銅又はアルミニウムである。金のヤング率及び銀のヤング率の各々は、銅及びアルミニウムのヤング率の各々よりも低い。

【0060】

各第１金属層７４は、２．０μｍ以上の厚さを有している。この例では、各第１金属層７４の厚さは、２．０μｍである。各第１金属層７４の厚さは、レーザ光Ｌの波長の２倍よりも大きい。第１金属層７４の厚さとは、第１金属層７４の表面に垂直な方向に沿っての厚さである。第１金属層７４の厚さが一様でない場合、第１金属層７４の厚さとは、第１金属層７４の最小厚さである。これらの点は後述する第２金属層７６についても同様である。

【0061】

各第１金属層７４は、第１部分７１及び第２部分７２によってプリズムロッド５の一部５Ａが挟み込まれる際に、プリズムロッド５の一部５Ａの側面５０に面接触する。すなわち、各第１金属層７４の表面は、プリズムロッド５の側面５０に接触する第１接触面７４ａを構成している。

【0062】

各第１接触面７４ａは、軸線ＡＸ側に凸となるように湾曲している。各第１接触面７４ａは、例えば、軸線ＡＸ側に凸となるように湾曲した内面７３ｆｓ上に形成されることにより、軸線ＡＸ側に凸となるように湾曲している。第１部分７１及び第２部分７２によってプリズムロッド５の一部５Ａが挟み込まれる前の状態において、軸線方向Ｄから見た場合に、一方の第１接触面７４ａの曲率は、プリズムロッド５の第１凹部５１の内面５１ａの曲率よりも大きく、他方の第１接触面７４ａの曲率は、プリズムロッド５の第１凹部５２の内面５２ａの曲率よりも大きい。後述する保持状態において、一方の第１接触面７４ａは、内面５１ａに面接触し、他方の第１接触面７４ａは、内面５２ａに面接触する。この例では、一対の第１接触面７４ａの曲率は互いに等しく、内面５１ａ，５２ａの曲率は互いに等しい。

【0063】

第２本体部７５は、例えば銅（純銅）等の金属材料により略直方体状（ブロック状）に形成されている。第２本体部７５は、第２対向面７５ａと、一対の表面７５ｂと、一対の表面７５ｃと、を有している。第２対向面７５ａは、第１部分７１及び第２部分７２によってプリズムロッド５が挟み込まれた状態において第１部分７１と向かい合う面であり、Ｚ軸方向に垂直な面である。一対の表面７５ｂは、軸線方向Ｄに垂直な面である。一対の表面７５ｃは、軸線方向Ｄ及びＺ軸方向に垂直なＹ軸方向に垂直な面である。第２本体部７５には、第２本体部７５を軸線方向Ｄに沿って貫通し、各表面７５ｂに開口する一対の貫通穴７５ｈが形成されている。

【0064】

第２対向面７５ａには、一対の凹部７５ｄが形成されている。各凹部７５ｄは、表面７５ｃに至っている。各凹部７５ｄの底面には、Ｚ軸方向に沿って第２本体部７５を貫通する挿通穴７５ｅが形成されている。第２部分７２は、ジャケット部材８０の第２部分８２の凹部８２ｄに配置されている。第２部分７２は、挿通穴７５ｅに挿通されたネジ（付図示）が凹部８１ｄの底面に形成された締結穴（不図示）に締結されることにより、ジャケット部材８０に固定されている。

【0065】

第２対向面７５ａには、軸線方向Ｄに沿って延在する凹部７５ｆが形成されている。凹部７５ｆの底部には、軸線方向Ｄに沿って延在する凹部（溝部）７５ｇが形成されている。凹部７５ｆ，７５ｇは、一対の表面７５ｂの間に渡って形成されている。凹部７５ｆは、Ｙ軸方向において互いに向かい合う一対の内面７５ｆｓを有している。一対の内面７５ｆｓは、軸線方向Ｄから見た場合に、第２対向面７５ａから遠ざかるほど互いに近づくように、Ｚ軸方向に対して傾斜している。凹部７５ｇは、一対の内面７５ｆｓの間に位置しており、軸線方向Ｄから見た場合に、例えば底面が湾曲した略矩形状を呈している（図１２）。

【0066】

一対の第２金属層７６は、一対の内面７５ｆｓ上にそれぞれ設けられている。この例では、各第２金属層７６は、内面７５ｆｓの全体にわたって設けられている。各第２金属層７６は、軸線方向Ｄに沿って延在し、一対の表面７５ｂに至るように形成されている。各第２金属層７６は、例えば蒸着により内面７５ｆｓ上に直接に形成されたメッキ層である。各第２金属層７６は、Ａｕ及びＡｇからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で９９質量％以上含有している。この例では、各第２金属層７６は、金により形成され、Ａｕを９９質量％以上含有している。

【0067】

各第２金属層７６を構成する金属材料のヤング率は、第２本体部７５を構成する金属材料のヤング率よりも低い。この例では、各第２金属層７６を構成する金属材料は金及び銀の少なくとも一方であり、第２本体部７５を構成する金属材料は銅又はアルミニウムである。金のヤング率及び銀のヤング率の各々は、銅及びアルミニウムのヤング率の各々よりも低い。

【0068】

各第２金属層７６は、２．０μｍ以上の厚さを有している。この例では、各第２金属層７６の厚さは、２．０μｍである。各第２金属層７６の厚さは、レーザ光Ｌの波長の２倍よりも大きい。

【0069】

第２金属層７６は、第１部分７１及び第２部分７２によってプリズムロッド５の一部５Ａが挟み込まれる際に、プリズムロッド５の一部５Ａの側面５０に面接触する。すなわち、第２金属層７６の表面は、プリズムロッド５の側面５０に接触する第２接触面７６ａを構成している。

【0070】

各第２接触面７６ａは、軸線ＡＸ側に凸となるように湾曲している。各第２接触面７６ａは、例えば、軸線ＡＸ側に凸となるように湾曲した内面７５ｆｓ上に形成されることにより、軸線ＡＸ側に凸となるように湾曲している。第１部分７１及び第２部分７２によってプリズムロッド５の一部５Ａが挟み込まれる前の状態において、軸線方向Ｄから見た場合に、一方の第２接触面７６ａの曲率は、プリズムロッド５の第２凹部５３の内面５３ａの曲率よりも大きく、他方の第２接触面７６ａの曲率は、プリズムロッド５の第２凹部５４の内面５４ａの曲率よりも大きい。後述する保持状態において、一方の第２接触面７６ａは、内面５３ａに面接触し、他方の第２接触面７６ａは、内面５４ａに面接触する。この例では、一対の第２接触面７６ａの曲率は互いに等しく、内面５１ａ，５２ａの曲率は互いに等しい。

【0071】

図５～図１２に示されるように、複数の保持部材７０Ａ～７０Ｃは、プリズムロッド５を挟み込んで保持する。より具体的には、保持部材７０Ａがプリズムロッド５の一部５Ａを挟み込んで保持し、保持部材７０Ｂがプリズムロッド５の一部５Ｂを挟み込んで保持し、保持部材７０Ｃがプリズムロッド５の一部５Ｃを挟み込んで保持する。プリズムロッド５において、一部５Ａは、一部５Ｃに対して第２の側Ｓ２に位置しており、一部５Ｂは、一部５Ａ，５Ｃの間に位置している。保持部材７０Ａ（第２保持部材）は、保持部材７０Ｃ（第１保持部材）に対して第２の側Ｓ２に配置されており、保持部材７０Ｂは、保持部材７０Ａと保持部材７０Ｃとの間に配置されている。保持部材７０Ａ～７０Ｃは、互いに離間するように等間隔で並んで配置されている。以下、保持部材７０Ａによりプリズムロッド５の一部５Ａが保持される態様について説明するが、保持部材７０Ｂ，７０Ｃによりプリズムロッド５の一部５Ｂ，５Ｃが保持される態様についても同様である。

【0072】

保持部材７０Ａによりプリズムロッド５の一部５Ａを保持する際には、保持部材７０Ａの第１部分７１及び第２部分７２に締結部材９０の締結力を作用させつつ、第１部分７１及び第２部分７２によってプリズムロッド５の一部５Ａを挟み込む。上述したとおり、第１部分７１はジャケット部材８０の第１部分８１の凹部８１ｄに配置されてジャケット部材８０に固定されており、第２部分７２はジャケット部材８０の第２部分８２の凹部８２ｄに配置されてジャケット部材８０に固定されている。締結部材９０の締結力は、ジャケット部材８０の第１部分８１及び第２部分８２を介してプリズムロッドホルダ７の第１部分７１及び第２部分７２に作用する。

【0073】

第１部分７１及び第２部分７２に締結部材９０の締結力を作用させつつ第１部分７１及び第２部分７２によってプリズムロッド５の一部５Ａを挟み込むことにより、各第１金属層７４の第１接触面７４ａ及び各第２金属層７６の第２接触面７６ａがプリズムロッド５の一部５Ａの側面５０に面接触し、且つ、第１対向面７３ａと第２対向面７５ａとが互いの間に隙間Ｇをもって互いに向かい合った保持状態で、プリズムロッド５の一部５Ａが保持される（図１２）。より具体的には、保持状態においては、一方の第１接触面７４ａがプリズムロッド５の第１凹部５１の内面５１ａに面接触し、他方の第１接触面７４ａがプリズムロッド５の第１凹部５２の内面５２ａに面接触し、一方の第２接触面７６ａがプリズムロッド５の第２凹部５３の内面５３ａに面接触し、他方の第２接触面７６ａがプリズムロッド５の第２凹部５４の内面５４ａに面接触する。この挟み込みの際には、例えば、締結部材９０の締結力（締結トルク）が所定の大きさとなるようにトルク管理を行うことで、締結力の大きさを調整する。

【0074】

図１２に示されるように、保持状態においては、第１部分７１の凹部７３ｇにプリズムロッド５の第１角部５５が配置され、第１角部５５が凹部７３ｇの内面から離間している。第２部分７２の凹部７５ｇにプリズムロッド５の第１角部５６が配置され、第１角部５６が凹部７５ｇの内面から離間している。プリズムロッド５の一部５Ａの側面５０が、第１対向面７３ａと第２対向面７５ａとの間の隙間Ｇに露出している。プリズムロッド５の第２角部５７，５８は、隙間Ｇに配置されており、第１対向面７３ａ及び第２対向面７５ａから離間している。すなわち、プリズムロッド５の一部５Ａの側面５０は、第２角部５７，５８において隙間Ｇに露出している。Ｚ軸方向における隙間Ｇの間隔は、０．１ｍｍ～０．０１ｍｍ程度である。

【0075】

保持状態においては、締結部材９０の締結力により、ジャケット部材８０の第１部分８１と第２部分８２とが互いに固定されている。保持部材７０Ａの第１部分７１と第２部分７２との間と同様に、ジャケット部材８０の第１部分８１と第２部分８２の間にも隙間が形成されている。すなわち、第１部分８１の表面８１ａと第２部分８２の表面８２ａとは、互いの間に隙間をもって向かい合っている。

【0076】

図７に示されるように、保持状態においては、プリズムロッド５の入射端面５ａは、保持部材７０Ａ～７０Ｃのうち最も第１の側Ｓ１に位置する保持部材７０Ｃにおける第１の側Ｓ１の端面７０Ｃａよりも第１の側Ｓ１に位置している。端面７０Ｃａは、保持部材７０Ｃの第１部分７１の表面７３ｂ、及び第２部分７２の表面７５ｂにより形成される面である。入射端面５ａは、ジャケット部材８０の入射側部８０ａにおける第１の側Ｓ１の端面８０ａｓよりも第２の側Ｓ２に位置している。

【0077】

図７に示されるように、保持状態においては、プリズムロッド５の出射端面５ｂは、保持部材７０Ａ～７０Ｃのうち最も第２の側Ｓ２に位置する保持部材７０Ａにおける第２の側Ｓ２の端面７０Ａａよりも第２の側Ｓ２に位置している。端面７０Ａａは、保持部材７０Ａの第１部分７１の表面７３ｂ、及び第２部分７２の表面７５ｂにより形成される面である。出射端面５ｂは、ジャケット部材８０の出射側部８０ｂにおける第２の側Ｓ２の端面８０ｂｓよりも第１の側Ｓ１に位置している。
［作用及び効果］

【0078】

プリズムロッドホルダ７では、保持部材７０Ａ～７０Ｃが、Ａｕ及びＡｇからなる群より選択される少なくとも一種の元素を合計で９９質量％以上含有する第１金属層７４及び第２金属層７６を有しており、第１金属層７４及び第２金属層７６が、プリズムロッド５の一部５Ａ～５Ｃの側面５０に接触する。これにより、光に対する反射率が高く且つ吸収率が低い第１金属層７４及び第２金属層７６をプリズムロッド５の側面５０に接触させてプリズムロッド５を保持することができ、光の損失を低減してプリズムロッド５による導光効率を高めることができる。また、プリズムロッド５との接触箇所において第１金属層７４及び第２金属層７６に熱が生じるのを抑制することができ、その結果、熱に起因する不具合の発生を抑制することができる。更に、第１金属層７４及び第２金属層７６が、１．０μｍ以上の厚さを有している。第１金属層７４及び第２金属層７６で光が反射される際には光の一部が第１金属層７４及び第２金属層７６にしみ出すが（エバネッセント光）、第１金属層７４及び第２金属層７６が厚く形成されていることで、しみ出した光が第１金属層７４及び第２金属層７６を透過して第１本体部７３及び第２本体部７５に至るのを抑制することができる。この効果は、第１金属層７４及び第２金属層７６層の厚さがレーザ光Ｌの波長よりも大きい場合に特に顕著となる。これは、第１金属層７４及び第２金属層７６に光がしみ出す深さは、一波長程度であるためである。しみ出した光が第１本体部７３及び第２本体部７５に至るのを抑制することで、光の吸収により第１本体部７３及び第２本体部７５に熱が生じるのを抑制することができ、その結果、熱に起因する不具合の発生を抑制することができる。以上により、プリズムロッドホルダ７によれば、高強度の光がプリズムロッド５に入力される場合でも、プリズムロッド５による導光効率を高めることができると共に、プリズムロッド５を安定的に保持することができる。

【0079】

なお、通常、金又は銀からなる金属層は、３００ｎｍ以下の厚さに形成される。メッキにより形成される場合、金属層の厚さは厚くとも３００ｎｍ程度である。箔として形成される場合にも、金属層の厚さは３００ｎｍ以下である。通常、金メッキは金属光沢を与えるために用いられるが、厚さが１μｍを超えると、金属光沢が著しく減少する（無くなる）。

【0080】

第１金属層７４及び第２金属層７６の厚さが、１．５μｍ以上である。これにより、しみ出した光が第１金属層７４及び第２金属層７６を透過することを一層確実に抑制することができる。

【0081】

保持部材７０Ａ～７０Ｃが、プリズムロッド５の一部５Ａ～５Ｃを挟み込むことにより、第１金属層７４及び第２金属層７６がプリズムロッド５の一部５Ａ～５Ｃの側面５０に面接触した状態で、プリズムロッド５を保持する。これにより、プリズムロッド５を確実に保持することができる。また、上述した関連技術のようにネジにより押さえて固定する場合と比べて、高強度の光が入力されてプリズムロッド５が熱膨張した場合でも、プリズムロッド５を確実に保持することができる。また、プリズムロッド５の形状には公差が存在するが、第１金属層７４及び第２金属層７６をプリズムロッド５の一部５Ａ～５Ｃの側面５０に面接触させることで、公差が存在する場合でもプリズムロッド５を確実に保持することができる。また、プリズムロッド５の一部を挟み込む際に第１金属層７４及び第２金属層７６がプリズムロッド５の側面５０に密着するように変形するため、第１金属層７４及び第２金属層７６をプリズムロッド５に確実に面接触させることができる。

【0082】

第１金属層７４及び第２金属層７６が、第１本体部７３及び第２本体部７５の表面（内面７３ｆｓ，７５ｆｓ）上に直接に形成されている。例えば第１本体部７３の表面と第１金属層７４との間、又は第２本体部７５の表面と第２金属層７６との間に下地層が存在する場合、第１金属層７４及び第２金属層７６を透過した光が下地層により吸収されて熱が生じるおそれがある。これに対して、プリズムロッドホルダ７では、そのような事態の発生を抑制することができる。

【0083】

第１本体部７３及び第２本体部７５が、銅により形成されている。これにより、第１本体部７３及び第２本体部７５の熱伝導率を高めることができ、保持部材７０Ａ～７０Ｃの熱を効果的に放熱することができる。

【0084】

ジャケット部材８０に、保持部材７０Ａ～７０Ｃの熱を放熱するための放熱構造（冷却構造）が設けられている。この例では、放熱構造は、ジャケット部材８０内に形成され、冷媒が流れる流路８３，８４である。これにより、保持部材７０Ａ～７０Ｃの熱を一層効果的に放熱することができる。その結果、保持部材７０Ａ～７０Ｃで発生した熱が伝熱によりジャケット部材８０へ移動して拡散され、プリズムロッド５の温度が破壊温度以下に維持される。特に、プリズムロッドホルダ７では、冷媒が、入射端面５ａに近い第１の側Ｓ１から、出射端面５ｂに近い第２の側Ｓ２へ向けて、流路８３，８４内を流れる。これにより、熱が生じ易い入射端面５ａに近い部分の熱を効果的に放熱することができる。

【0085】

光源２が、ＪＩＳ Ｃ ６８０２に規定されるクラス４のレーザ光Ｌを出力する。また、光源２が、１ｋＷ／ｃｍ^２以上のパワー密度を有するレーザ光Ｌを出力する。このように高いパワー密度を有する高強度のレーザ光Ｌがプリズムロッド５に入力される場合でも、レーザヘッド１では、プリズムロッド５による導光効率を高めることができると共に、プリズムロッド５を安定的に保持することができる。

【0086】

第１金属層７４及び第２金属層７６の厚さが、レーザ光Ｌの波長よりも大きい。より具体的には、第１金属層７４及び第２金属層７６の厚さが、レーザ光の波長の２倍よりも大きい。これにより、しみ出した光が第１金属層７４及び第２金属層７６を透過することを一層確実に抑制することができる。

【0087】

隙間Ｇにおいて、プリズムロッド５の一部５Ａ～５Ｃの側面５０が空気に接している。これにより、光の損失を一層低減することができる。また、プリズムロッド５のうち、第１接触面７４ａ及び第２接触面７６ａと接触する部分を除く部分（例えば第１角部５５，５６及び第２角部５７，５８）が、空気に接している。これにより、光の損失をより一層低減することができる。また、プリズムロッド５の確実な保持、及び適切な締付けを行うことができる。

【0088】

Ｚ軸方向における隙間Ｇの間隔が、０．１ｍｍ～０．０１ｍｍである。これにより、プリズムロッド５から外部に光が漏れ出すことを抑制しつつ、プリズムロッド５を好適に保持することができる。

【0089】

プリズムロッド５が保持部材７０Ａ～７０Ｃに接着されていない。これにより、締結部材９０を取り外してプリズムロッド５を取り外すことが可能となっている。

【0090】

本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。ジャケット部材８０には、流路８３，８４に加えて又は代えて、放熱フィンにより構成された放熱構造が設けられていてもよい。すなわち、放熱構造は、水冷式及び空冷式のいずれであってもよい。保持部材７０Ａ～７０Ｃ及びジャケット部材８０は、互いに一体に（単一の部材として）形成されてもよい。

【0091】

第１金属層７４及び第２金属層７６の厚さは、少なくとも１．０μｍ以上であればよく、１．５μｍ以上であってもよい。第１金属層７４及び第２金属層７６をより厚く形成することで、しみ出した光が第１金属層７４及び第２金属層７６を透過することをより確実に抑制することができる。第１金属層７４及び第２金属層７６の厚さは、レーザ光Ｌの波長（一波長）よりも大きくてもよく、レーザ光Ｌの波長の１．５倍よりも大きくてもよい。第１金属層７４及び第２金属層７６の厚さをレーザ光Ｌの波長と比べてより大きくすることで、しみ出した光が第１金属層７４及び第２金属層７６を透過することをより確実に抑制することができる。

【0092】

第１金属層７４及び第２金属層７６が十分に厚い場合、第１本体部７３の表面と第１金属層７４との間、又は第２本体部７５の表面と第２金属層７６との間に、例えばニッケルからなる下地層が形成されてもよい。すなわち、第１金属層７４及び第２金属層７６は、第１本体部７３及び第２本体部７５の表面上に他の層を介して形成されていてもよい。

【0093】

上記実施形態では、プリズムロッド５の一部５Ａ～５Ｃの側面５０が、第２角部５７，５８において隙間Ｇに露出していたが、プリズムロッド５の一部５Ａ～５Ｃの側面５０は、角部以外（例えば辺部）において隙間Ｇに露出していてもよい。上記実施形態の保持状態では、一対の第１接触面７４ａ及び一対の第２接触面７６ａがプリズムロッド５の一部５Ａ～５Ｃの側面５０に面接触していたが、第１接触面及び第２接触面は、それぞれ１つずつ設けられてもよい。例えば、保持状態では、一の第１接触面及び一の第２接触面がプリズムロッド５の一部５Ａ～５Ｃの側面５０に面接触してもよい。

【0094】

第１接触面７４ａの面積は、上記実施形態のように第２接触面７６ａの面積と等しくてもよいし、或いは、第２接触面７６ａの面積と異なっていてもよい。第１対向面７３ａと第２対向面７５ａとの間に隙間Ｇが形成されていればよく、第１対向面７３ａと第２対向面７５ａとは部分的に接触していてもよい。この場合、第１対向面７３ａと第２対向面７５ａとの接触箇所は、プリズムロッド５（第１接触面７４ａ及び第２接触面７６ａ）から離間していることが好ましい。これにより、プリズムロッド５の確実な保持、及び適切な締付けを行うことができる。

【符号の説明】

【0095】

１…レーザヘッド（レーザモジュール）、２…光源、５…プリズムロッド、５ａ…入射端面、５ｂ…出射端面、５０…側面、７…プリズムロッドホルダ、７０Ａ…保持部材（第２保持部材）、７０Ｂ…保持部材、７０Ｃ…保持部材（第１保持部材）、７３…第１本体部、７４…第１金属層、７５…第２本体部、７６…第２金属層、８０…ジャケット部材、８３，８４…流路（放熱構造）、１００…レーザ加工装置、１０１…保持ロボット（保持部）、１０２…支持ステージ（支持部）、１０５…制御部、ＡＸ…軸線、Ｌ…レーザ光、Ｗ…ワーク（加工対象物）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】