知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】2025-03-31
(45)【発行日】2025-04-08
(54)【発明の名称】レーザ加工装置
(51)【国際特許分類】
B23K 26/064 20140101AFI20250401BHJP
B23K 26/073 20060101ALI20250401BHJP
G02B 6/42 20060101ALI20250401BHJP
【ＦＩ】
B23K26/064 K
B23K26/073
G02B6/42
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2024507757
(86)(22)【出願日】2023-03-06
(86)【国際出願番号】 JP2023008284
(87)【国際公開番号】W WO2023176541
(87)【国際公開日】2023-09-21
【審査請求日】2024-05-24
(31)【優先権主張番号】P 2022039028
(32)【優先日】2022-03-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000001993
【氏名又は名称】株式会社島津製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石垣 直也
(72)【発明者】
【氏名】宇野 進吾
(72)【発明者】
【氏名】諏訪 雅也
(72)【発明者】
【氏名】若林 直樹
(72)【発明者】
【氏名】東條 公資
【審査官】山内 隆平
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－４９０３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０５９８９３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－２００４７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１７８４９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－２３１５８２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／０６４
Ｂ２３Ｋ ２６／０７３
Ｇ０２Ｂ ６／４２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ光を出力する複数の光源と、前記複数の光源から出力されるレーザ光を集光する集光光学系と、
前記集光光学系により集光されたレーザ光が入射される光ファイバと、
前記光ファイバから出射した光を対象物に照射する照射機構と、
前記対象物におけるレーザ光の照射領域を移動させる移動機構と、を備え、
前記光ファイバは、前記集光光学系により集光されたレーザ光が入射する入射面を含むコアを有し、
前記入射面の形状は、互いに直交する第１方向および第２方向において、前記第１方向の方が前記第２方向よりも長い第１延伸形状であり、
前記照射領域の形状は、前記第１延伸形状に対応する第２延伸形状であり、
前記移動機構は、前記照射領域を前記第１方向に移動させる、レーザ加工装置。
【請求項2】
前記第１延伸形状は第１矩形であり、前記第２延伸形状は第２矩形である、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項3】
前記複数の光源から出力されるレーザ光は、異方性を有し、前記入射面におけるレーザ光の長軸と、前記第１矩形の対角線とが一致する、請求項２に記載のレーザ加工装置。
【請求項4】
前記第１延伸形状は楕円であり、前記第２延伸形状は楕円である、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項5】
前記複数の光源は、前記第１延伸形状に対応した延伸形状に２次元的に配列されている、請求項１に記載のレーザ加工装置。【請求項6】
前記移動機構は、前記照射領域を前記第１方向に移動させるように、前記対象物と、前記照射機構との少なくとも一方を相対的に移動させる、請求項１に記載のレーザ加工装置。【請求項7】
前記移動機構は、前記照射領域を前記第１方向に移動させるように駆動可能なミラーを有する、請求項１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。
【背景技術】
【0002】
特開２０１７－１５２６３０号公報（特許文献１）には、レーザ光を出力するレーザ光出力装置が提案されている。このレーザ光出力装置は、アレイ状に配置された複数の光源と、集光部と、光ファイバとを備える。複数の光源は、それぞれ、レーザ光を出力する。集光部は、該複数の光源から出力された該複数のレーザ光を集光する。光ファイバには、該集光されたレーザ光が入射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－１５２６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のレーザ光出力装置では、光源をアレイ化することで高出力化を図ることができる。一般的に、レーザ加工装置では、加工対象物に与えるパワー密度を上昇させることが望まれている。
【0005】
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、加工対象物に与えるパワー密度を上昇させるレーザ加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示のレーザ加工装置は、複数の光源と、集光光学系と、光ファイバと、照射機構と、移動機構と、を備える。複数の光源は、レーザ光を出力する。集光光学系は、複数の光源から出力されるレーザ光を集光する。光ファイバは、集光光学系により集光されたレーザ光が入射される。照射機構は、光ファイバから出射した光を対象物に照射する。移動機構は、対象物におけるレーザ光の照射領域を移動させる。光ファイバは、集光光学系により集光されたレーザ光が入射する入射面を含むコアを有する。入射面の形状は、互いに直交する第１方向および第２方向において、第１方向の方が第２方向よりも長い第１延伸形状である。照射領域の形状は、第１延伸形状に対応する第２延伸形状である。移動機構は、照射領域を第１方向に移動させる。
【発明の効果】
【0007】
本開示のレーザ加工装置においては、加工対象物に与えるパワー密度を上昇させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本実施の形態のレーザ加工装置の全体構成を説明するための図である。
【図2】光源ユニットの構成を説明するための図である。
【図3】複数の光源の配列の一例を説明するための図である。
【図4】光ファイバの第１面の一例を説明するための図である。
【図5】対象物におけるレーザ光の照射領域を説明するための図である。
【図6】第１比較例のレーザ加工装置の照射態様を説明するための図である。
【図7】本実施の形態のレーザ加工装置の照射態様を説明するための図である。
【図8】着目領域に与えられるパワー密度などを説明するための図である。
【図9】本実施の形態のレーザ加工装置と、第２比較例のレーザ加工装置との比較を説明するための図である。
【図10】照射領域が円形形状である場合のエネルギー密度を説明するための図である。
【図11】照射領域が矩形形状である場合のエネルギー密度を説明するための図である。
【図12】第３比較例のレーザ加工装置を説明するための図である。
【図13】第２の実施の形態のレーザ加工装置を説明するための図である。
【図14】第３の実施の形態の照射領域を説明するための図である。
【図15】第３の実施の形態のコアの入射面を説明するための図である。
【図16】第４の実施の形態のレーザ加工装置の構成例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【0010】
＜第１の実施の形態＞
［レーザ加工装置の全体構成］
図１は、レーザ加工装置５００の全体構成を説明するための図である。本実施の形態に係るレーザ加工装置５００は、加工対象物（以下、「対象物３００」またはワークとも称される。）に対してレーザ光を照射して対象物３００を加熱する。これにより、レーザ加工装置５００は、該対象物３００を構成する材料を融解または蒸発させて加工する。本実施の形態においては、加工は、溶接と切断とを含む。なお、加工は、対象物に凹部を形成する処理としてもよい。
［レーザ加工装置の全体構成］
図１は、レーザ加工装置５００の全体構成を説明するための図である。本実施の形態に係るレーザ加工装置５００は、加工対象物（以下、「対象物３００」またはワークとも称される。）に対してレーザ光を照射して対象物３００を加熱する。これにより、レーザ加工装置５００は、該対象物３００を構成する材料を融解または蒸発させて加工する。本実施の形態においては、加工は、溶接と切断とを含む。なお、加工は、対象物に凹部を形成する処理としてもよい。
【0011】
レーザ加工装置５００は、光源ユニット１００と、光ファイバ２００と、照射機構３０１と、移動機構３０２と、配置台３０３と、制御装置４００とを備える。配置台３０３には、対象物３００が配置される。
【0012】
光源ユニット１００の構成については、後述の図２で説明する。光ファイバ２００は、光源ユニット１００からのレーザ光が入射され、該レーザ光を伝搬する。図１では、光ファイバ２００の後述の入射面２０５Ａと出射面２０５Ｂとが示されている。照射機構３０１は、図示しない集光レンズを有する。照射機構３０１は、光ファイバ２００から出射したレーザ光を、該集光レンズにより集光し、対象物３００に照射する。移動機構３０２は、レーザ光ＬＢ（照射機構３０１から照射されたレーザ光ＬＢ）の対象物３００における照射領域を移動させる。本実施の形態においては、移動機構３０２は、照射機構３０１を移動させることにより、照射領域を移動させる。
【0013】
制御装置４００は、ユーザに入力された命令などに基づいて、光源ユニット１００および移動機構３０２を制御する。具体的には、制御装置４００は、光源ユニット１００に含まれる光源２（図２参照）の発光を制御する。また、制御装置４００は、移動機構３０２を制御する。
【0014】
制御装置４００は、主たる構成要素として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４０１と、メモリ４０２と、通信Ｉ／Ｆ（interface）４０３とを有する。各構成要素はデータバスによって相互に接続されている。メモリ４０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびＲＡＭ（Random Access Memory）などを含む。
【0015】
ＲＯＭは、ＣＰＵ４０１にて実行されるプログラムを格納する。ＲＡＭは、ＣＰＵ４０１におけるプログラムの実行により生成されるデータなどを一時的に格納する。ＲＡＭは、作業領域として利用される一時的なデータメモリとして機能できる。
【0016】
通信Ｉ／Ｆ４０３は、ＣＰＵ４０１の制御に基づいて、他の機器に対して制御信号を出力するためのインターフェースである。他の機器は、たとえば、光源ユニット１００および移動機構３０２である。
【0017】
［光源ユニットの構成］
図２は、光源ユニット１００の構成を説明するための図である。後述するように、後述の光源から発せられるレーザ光は、Ｆａｓｔ軸方向と、Ｓｌｏｗ軸方向とを有する。図２は、レーザ光のＳｌｏｗ軸およびＺ軸を含む平面内での光源ユニット１００の各部の配置構成を示す図である。
図２は、光源ユニット１００の構成を説明するための図である。後述するように、後述の光源から発せられるレーザ光は、Ｆａｓｔ軸方向と、Ｓｌｏｗ軸方向とを有する。図２は、レーザ光のＳｌｏｗ軸およびＺ軸を含む平面内での光源ユニット１００の各部の配置構成を示す図である。
【0018】
図２において、左側を「光源ユニット１００の光軸方向上流側」、右側を「光源ユニット１００の光軸方向下流側」とも称する。また、光源ユニット１００の光軸方向上流側については、単に「上流側」、光源ユニット１００の光軸方向下流側については、単に「下流側」と称することがある。また、以下では、様々な光学系を説明するが、該光学系は、１つのレンズで構成されてもよく、２つ以上のレンズで構成されてもよく、レンズ以外の構成部品を含んでいてもよい。
【0019】
図２において、後述のコリメート光学系３によりコリメートされたレーザ光（以下、「平行光」とも称する）のＳｌｏｗ軸方向が縦軸方向である。また、図２において、コリメートされたレーザ光のＦａｓｔ軸方向が奥行方向であり、コリメートされたレーザ光の光軸方向がＺ軸方向である。また、図２においては、Ｓｌｏｗ軸方向は、Ｙ１軸方向とも称され、Ｆａｓｔ軸方向は、Ｘ１軸方向とも称され、Ｚ軸方向は、Ｚ１軸方向とも称される。
【0020】
図２に示すように、光源ユニット１００は、Ｓ（Ｓは２以上の整数）個の光源２と、Ｓ個のコリメート光学系３と、集光光学系４１とを備えている。Ｓ個の光源２は、「光源群２Ａ」とも称される。また、Ｓ個のコリメート光学系３は、「コリメート光学系群３Ａ」とも称される。
【0021】
Ｓ個の光源２は、Ｓ個のレーザ光をそれぞれ出力する。Ｓ個のコリメート光学系３は、Ｓ個の光源２からのレーザ光の光路中、すなわち、該Ｓ個のレーザの光軸上のそれぞれに対応づけて配置されている。換言すれば、１個の光源２と、１個のコリメート光学系３とは１対１で配置されている。
【0022】
また、各コリメート光学系３は、光源２からの光軸が当該コリメート光学系３の中心（コリメート光学系３を構成するコリメートレンズの中心）を通る位置に配置されている。以下では、光源２とコリメート光学系３との間の光路を「光路ＬＤ」とも称する。図２の例では、Ｓ個の光路ＬＤが存在する。
【0023】
各コリメート光学系３は、レーザ光ＬＢが入射する入射面３１１と、レーザ光ＬＢが出射する出射面３１２とを有する。入射面３１１は、平面で構成されている。出射面３１２は、湾曲した凸面で構成されている。
【0024】
コリメート光学系３は、対応する光源２からのレーザ光ＬＢをコリメートする。具体的には、コリメート光学系３は、対応する光源２からのレーザ光ＬＢを、Ｓｌｏｗ軸方向、Ｆａｓｔ軸方向のいずれの方向にも平行光とする。なお、コリメート光学系３は、組み合わせレンズで構成されていてもよい。
【0025】
レーザ光ＬＢの光路上であって、コリメート光学系３に対して下流側には、集光光学系４１が配置されている。集光光学系４１に対して下流側には、光ファイバ２００が配置されている。
【0026】
集光光学系４１は、各レーザ光ＬＢを光ファイバ２００に向けて集光するレンズである。集光光学系４１は、レーザ光ＬＢが入射する入射面４１１と、レーザ光ＬＢが出射する出射面４１２とを有する。入射面４１１は、湾曲した凸面で構成されている。出射面４１２は、平面で構成されている。
【0027】
光ファイバ２００は、長尺状をなす。光ファイバ２００は、第１面２０１と、第２面２０２とを有する。第１面２０１は、光ファイバ２００の上流側の端面である。第２面２０２は、光ファイバ２００の下流側の端面である。第１面２０１には、集光光学系４１によって集光された複数のレーザ光ＬＢが一括して入射される。このレーザ光ＬＢは、光ファイバ２００内を通過して第２面２０２まで導かれ、当該第２面２０２から出射される。該出射されたレーザ光ＬＢは、照射機構３０１に入力される。
【0028】
図３は、Ｓ個の光源２の配列の一例を示す図である。図３に示すように、Ｓ個の光源２は、矩形（長方形）の形状となるように、アレイ状にかつＸ１Ｙ１平面において２次元的に配列されている。図３の例では、Ｎ行Ｍ列の光源２が配列されている。Ｎは１以上の整数であり、より具体的には、Ｎは２以上の整数である。また、Ｍは１以上の整数であり、より具体的には、Ｍは２以上の整数である。また、Ｓ＝Ｍ×Ｎである。このように、Ｓ個の光源２が矩形（長方形）の形状となるように配置されている理由については後述する。
【0029】
図４は、光ファイバ２００の第１面２０１の一例を示す図である。光ファイバ２００は、コア２０５とクラッド２０６とを有する。コア２０５は、入射面２０５Ａを有する。入射面２０５Ａに集光光学系４１により集光されたレーザ光が入射する。また、入射面２０５Ａは、互いに直交するＸ１軸方向およびＹ１軸方向において、Ｘ１軸方向の方がＹ１軸方向よりも長い形状を有する。本実施の形態においては、入射面２０５Ａの形状は、「第１延伸形状」とも称される。図４の例では、入射面２０５Ａの形状は、矩形形状（長方形形状）である。また、入射面２０５Ａの長辺を長辺Ｌ３とし、短辺を短辺Ｌ４とする。また、コア２０５は、長尺の直方体形状を有する。つまり、コア２０５の出射面の形状は、入射面２０５Ａの形状（矩形形状）と同一である。
【0030】
また、図４に示すように、集光光学系４１により集光されたレーザ光のビーム径は、楕円形状となる。本実施の形態においては、光源２は、端面発光型のレーザダイオードである。よって、Ｆａｓｔ軸方向のビーム径が、Ｓｌｏｗ軸方向のビーム径がよりも大きくなることから、ビーム径は、楕円形状となる。本開示では、Ｆａｓｔ軸方向のビーム径とＳｌｏｗ軸方向のビーム径とが異なることを「異方性を有する」とも表現される。
【0031】
図５は、照射機構３０１からのレーザ光ＬＢが対象物３００に照射される領域（以下、「照射領域Ｒ」とも称される。）を示す図である。以下では、照射領域Ｒの形状は、「第２延伸形状」とも称される。図５の例では、該レーザ光の照射方向がＺ２軸方向とされる。また、Ｚ２軸方向に直交する方向がＸ２軸方向とされ、該Ｚ２軸方向および該Ｘ２軸方向に直交する方向が「Ｙ２軸方向」とされる。なお、図４のＸ１軸方向、Ｙ１軸方向、およびＺ１軸方向は、Ｘ２軸方向、Ｙ２軸方向、およびＺ２軸方向と、一致していてもよく、異なっていてもよい。
【0032】
照射領域Ｒは、Ｘ２軸方向の方がＹ２軸方向よりも長い形状となっている。Ｘ２軸方向が、本開示の「第１方向」に対応し、Ｙ２軸方向が、本開示の「第２方向」に対応する。図５の例では、照射領域Ｒは、矩形形状（長方形形状）となっている。また、照射領域Ｒは、長手方向（Ｘ２軸方向、第１方向）と、短手方向（Ｙ２軸方向、第２方向）とを有する。また、照射領域Ｒは、長辺Ｌ１と短辺Ｌ２とを有する。移動機構３０２は、矢印Ｐに示すように、照射領域ＲをＸ２軸方向（第１方向、長手方向）に移動させる。
【0033】
本実施形態では、第２延伸形状（照射領域Ｒの形状）は、第１延伸形状（コア２０５の入射面２０５Ａの形状）に対応する形状である。換言すれば、第１延伸形状と、第２延伸形状とは、形状の種別が同一である。たとえば、第１延伸形状が矩形形状である場合には、第２延伸形状も矩形形状であってよい。また、第１延伸形状と第２延伸形状とでは、長辺と短辺との比が同一であってもよい。この場合、以下の式（１）が成立する。
【0034】
Ｌ１：Ｌ２＝Ｌ３：Ｌ４ （１）
また、光源２のアレイ配列は、第１延伸形状に対応する形状となり、矩形形状となる。また、アレイ配列と、第１延伸形状とにおいて、長辺と短辺との比が略同一であってもよい。この場合、以下の式（２）が成立する。
また、光源２のアレイ配列は、第１延伸形状に対応する形状となり、矩形形状となる。また、アレイ配列と、第１延伸形状とにおいて、長辺と短辺との比が略同一であってもよい。この場合、以下の式（２）が成立する。
【0035】
Ｌ１：Ｌ２＝Ｍ列に応じた長さ：Ｎ行に応じた長さ （２）
［照射領域のレーザ光のパワー密度］
次に、照射領域Ｒのレーザ光のパワー密度の増加の手法を説明する。一般的に、パワー密度を増加させるためにはレーザ出力値（≒ファイバ結合数（光源２の数））を増加させるか、照射領域Ｒの面積(≒ファイバコア面積)を小さくする必要がある（後述の式（７）参照）。しかしながら、後述するようにこのレーザ出力値を増加させること、および照射領域Ｒの面積を小さくすることを両立することは困難である。
［照射領域のレーザ光のパワー密度］
次に、照射領域Ｒのレーザ光のパワー密度の増加の手法を説明する。一般的に、パワー密度を増加させるためにはレーザ出力値（≒ファイバ結合数（光源２の数））を増加させるか、照射領域Ｒの面積(≒ファイバコア面積)を小さくする必要がある（後述の式（７）参照）。しかしながら、後述するようにこのレーザ出力値を増加させること、および照射領域Ｒの面積を小さくすることを両立することは困難である。
【0036】
そこで、本実施の形態においては、第１延伸形状の面積を大きくするために第１延伸形状を矩形形状（長方形形状）としている。これにより、レーザ出力値を増加しつつ、後述するように、照射領域のパワー密度を仮想的に増加させることができる。
【0037】
まず、「出力ワット数（レーザ出力値）」を説明する。出力ワット数を増加させるためには、光ファイバ２００の入射面２０５Ａで結合させるビームの数（つまり、光源２の数）を多くさせればよい。結合させるビームの最大数Ｃは、以下の式（３）により示される。
【0038】
結合ビームの最大数Ｃ＝Ｄ／Ｅ （３）
ここで、式（３）のＤは、光ファイバ２００に結合できるビーム品質を示す。また、式（３）のＥは、光源２からのレーザ光のＦａｓｔ軸方向のビーム品質を示す。また、ビーム品質Ｄは、以下の式（４）により示される。
ここで、式（３）のＤは、光ファイバ２００に結合できるビーム品質を示す。また、式（３）のＥは、光源２からのレーザ光のＦａｓｔ軸方向のビーム品質を示す。また、ビーム品質Ｄは、以下の式（４）により示される。
【0039】
Ｄ＝（π・Ｌｘ・ＮＡ）／２λ （４）
ここで、式（４）のＬｘは、入射面２０５ＡのＦａｓｔ軸方向に一致する辺の長さ（たとえば、図４の例では、長辺Ｌ３の長さ）である。また、ＮＡは、光ファイバ２００の開口を示す。また、λは、光源２からのレーザ光の波長を示す。
ここで、式（４）のＬｘは、入射面２０５ＡのＦａｓｔ軸方向に一致する辺の長さ（たとえば、図４の例では、長辺Ｌ３の長さ）である。また、ＮＡは、光ファイバ２００の開口を示す。また、λは、光源２からのレーザ光の波長を示す。
【0040】
つまり、式（３）および式（４）をまとめると以下の式（５）が成立する。
Ｃ＝（π・Ｌｘ・ＮＡ）／２λ・Ｅ （５）
たとえば、ＮＡ＝０．２、λ＝４５０ｎｍ、レーザ光のＦａｓｔ軸方向のビーム品質Ｅ＝１．３、Ｌｘ＝１００μｍである場合には、結合ビームの最大数Ｃは、５３個となる。また、ＮＡ＝０．２、λ＝４５０ｎｍ、レーザ光のＦａｓｔ軸方向のビーム品質Ｅ＝１．３、Ｌｘ＝２００μｍである場合には、結合ビームの最大数Ｃは、１０７個となる。
Ｃ＝（π・Ｌｘ・ＮＡ）／２λ・Ｅ （５）
たとえば、ＮＡ＝０．２、λ＝４５０ｎｍ、レーザ光のＦａｓｔ軸方向のビーム品質Ｅ＝１．３、Ｌｘ＝１００μｍである場合には、結合ビームの最大数Ｃは、５３個となる。また、ＮＡ＝０．２、λ＝４５０ｎｍ、レーザ光のＦａｓｔ軸方向のビーム品質Ｅ＝１．３、Ｌｘ＝２００μｍである場合には、結合ビームの最大数Ｃは、１０７個となる。
【0041】
また、式（５）の右辺において、Ｌｘを変数とし、該Ｌｘ以外の値を定数とした場合には、光ファイバ２００からの出力ワット数Ｇは、以下の式（６）により表される。
【0042】
光ファイバ２００からの出力ワット数Ｇ＝ａ・Ｌｘ （６）
ここで、式（６）のａは定数である。つまり、式（６）のように、光ファイバ２００からの出力ワット数Ｇは、辺Ｌｘに比例する。
ここで、式（６）のａは定数である。つまり、式（６）のように、光ファイバ２００からの出力ワット数Ｇは、辺Ｌｘに比例する。
【0043】
次に、パワー密度Ｆを説明する。パワー密度Ｆは、以下の式（７）により表される。
パワー密度Ｆ＝出力ワット数Ｇ／照射領域Ｒの面積 （７）
上述のように、レーザ加工装置５００が、レーザ光を用いた対象物３００の溶接加工または切断加工をする場合、光ファイバ２００の出力を集光光学系４１などによって集光して対象物３００に照射する。対象物３００における照射領域Ｒ（集光スポット）の面積は、光ファイバ２００のコア２０５の入射面２０５Ａの面積に比例する。
パワー密度Ｆ＝出力ワット数Ｇ／照射領域Ｒの面積 （７）
上述のように、レーザ加工装置５００が、レーザ光を用いた対象物３００の溶接加工または切断加工をする場合、光ファイバ２００の出力を集光光学系４１などによって集光して対象物３００に照射する。対象物３００における照射領域Ｒ（集光スポット）の面積は、光ファイバ２００のコア２０５の入射面２０５Ａの面積に比例する。
【0044】
レーザ加工装置５００において、照射領域Ｒを小さくすることでより微細な加工が可能である。また、照射領域Ｒを小さくすることにより、パワー密度は高くなり、溶接加工の溶け込み深さまたは切断加工による切断可能な厚さを大きくすることができる。また、照射領域を低速で移動させれば、単位面積当たりの対象物３００への入熱量を大きくすることができる。しかしながら、切断加工または溶接加工のスピードが低下する。一方、レーザ加工装置５００は、単位時間、または単位面積当たりの対象物３００への入熱量が大きくなることで切断加工または溶接加工のスピードを向上させることができる。したがって、光ファイバ２００の高出力化のみに注目して光ファイバ２００のコア２０５の入射面２０５Ａの面積を大きくすることは加工用途としては必ずしも実用的とはいえず高出力化とパワー密度Ｆを両立したレーザ加工装置５００が好ましい。
【0045】
式（６）に示すように、出力ワット数Ｇを増加させようとすると、Ｌｘを増加させかつ光源数を多くする必要がある。しかしながら、出力ワット数Ｇを増加させるためにＬｘを増加させると、入射面２０５Ａの面積が大きくなり、その結果、式（７）の右辺の分母の「照射領域Ｒの面積」が大きくなってしまう。
【0046】
つまり、レーザ出力値（出力ワット数Ｇ）と、照射領域Ｒの面積とはトレードオフの関係にある。よって、上述のように、レーザ出力値を増加させること、および照射領域Ｒの面積を小さくすることを両立することは困難である。したがって、従来では、照射領域Ｒのレーザ光のパワー密度を増加させることは困難であった。
【0047】
そこで、本実施の形態においては、図５に示すように、照射領域Ｒを上述の第２延伸形状とした。これにより、後述するように、レーザ加工装置５００は、対象物３００の照射領域Ｒのレーザ光のパワー密度を増加させることができる。
【0048】
図６は、第１比較例のレーザ加工装置の対象物３００における照射態様を示す図である。図７は、本実施の形態のレーザ加工装置５００の対象物３００における照射態様を示す図である。図６および図７の照射領域は、太線でかこまれた領域である。第１比較例のレーザ加工装置の照射領域Ｒ１は、正方形であり、本実施の形態のレーザ加工装置５００の照射領域Ｒは、上述のように矩形である。
【0049】
また、照射領域Ｒおよび照射領域Ｒ１の単位時間における移動距離は、距離Ｈである。図６に示すように、正方形である照射領域Ｒ１の一辺の長さＬ６は、距離Ｈの２倍である。また、長さＬ６は、Ｌ１の半分であり、Ｌ２の２倍でもある。図７に示すように、本実施の形態の照射領域Ｒの長辺Ｌ１は、距離Ｈの４倍であり、短辺Ｌ２は、距離Ｈと同一である。
【0050】
図６および図７においては、単位時刻ごとの照射領域の推移が示されている。単位時間経過毎の各時刻をｔ１～ｔ５とする。図６（Ａ）～図６（Ｅ）は、それぞれ、時刻ｔ１～ｔ５での照射領域Ｒ１の位置を示す。図７（Ａ）～図７（Ｅ）は、それぞれ、時刻ｔ１～ｔ５での照射領域Ｒの位置を示す。
【0051】
また、距離Ｈを５０μｍとする。したがって、照射領域Ｒ１は、一辺が１００μｍの正方形の領域となり、照射領域Ｒ１の面積は、１００μｍ×１００μｍとなる。また、照射領域Ｒの長辺Ｌ１は、２００μｍとなり、照射領域Ｒの短辺Ｌ２は５０μｍとなり、照射領域Ｒの面積は、５０μｍ×２００μｍとなる。よって、照射領域Ｒ１の面積と、照射領域Ｒの面積とは同一となる。
【0052】
第１比較例のレーザ加工装置および本実施の形態のレーザ加工装置５００において、光源２の数は同一であるとし、光ファイバ２００からの出力ワット数Ｇは、共に１００Ｗであるとする。
【0053】
次に、図６および図７に示す着目領域（ハッチングの領域）に与えられるパワー密度を説明する。図８は、該着目領域に与えられるパワー密度などを示す図である。図８の例では、「各時刻ｔ（ｔ１～ｔ５）において、着目領域に与えられるエネルギー密度」と、「時刻ｔ１～時刻ｔ５の期間において着目領域に与えられるパワー密度」とが示されている。図８の例において、１の単位時間の間で、着目領域に与えられるエネルギー密度は、「Ａ」であるとする。なお、着目領域に与えられるエネルギー（Ｊ）は、以下の式（８）により表される。
【0054】
エネルギー（Ｊ）＝パワー（Ｗ）×時間（ｓ） （８）
また、エネルギー密度は、以下の式（９）により表される。
また、エネルギー密度は、以下の式（９）により表される。
【0055】
エネルギー密度＝エネルギー（Ｊ）／着目領域の面積（ｃｍ２） （９）
図６の例では、照射領域Ｒ１が正方形である第１比較例のレーザ加工装置では、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ５においては、着目領域は、照射領域Ｒ１には含まれていない。したがって、図８に示すように、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ５においては、着目領域に与えられるエネルギー密度は、０である。また、図６の例では、時刻ｔ３、ｔ４においては、着目領域は、照射領域Ｒ１に含まれている。したがって、時刻ｔ３、ｔ４においては、着目領域に与えられるエネルギー密度は、Ａである。よって、時刻ｔ１～時刻ｔ５の間において、着目領域に与えられるエネルギーの積算値は、２Ａ・Ｓである。ここで、Ｓは、照射領域Ｒの面積値である。
図６の例では、照射領域Ｒ１が正方形である第１比較例のレーザ加工装置では、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ５においては、着目領域は、照射領域Ｒ１には含まれていない。したがって、図８に示すように、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ５においては、着目領域に与えられるエネルギー密度は、０である。また、図６の例では、時刻ｔ３、ｔ４においては、着目領域は、照射領域Ｒ１に含まれている。したがって、時刻ｔ３、ｔ４においては、着目領域に与えられるエネルギー密度は、Ａである。よって、時刻ｔ１～時刻ｔ５の間において、着目領域に与えられるエネルギーの積算値は、２Ａ・Ｓである。ここで、Ｓは、照射領域Ｒの面積値である。
【0056】
図７の例では、照射領域Ｒが矩形である本実施の形態のレーザ加工装置では、時刻ｔ１～ｔ４において、着目領域は、照射領域Ｒには含まれている。したがって、時刻ｔ１～ｔ４において、着目領域に与えられるエネルギー密度は、Ａである。また、時刻ｔ５においては、着目領域は、照射領域に含まれていない。したがって、時刻ｔ５においては、着目領域に与えられるエネルギー密度は、０である。よって、時刻ｔ１～時刻ｔ５の間において、着目領域に与えられるエネルギーの積算値は、４Ａ・Ｓである。
【0057】
ここで照射時間５ｔが十分小さく、対象物３００内における熱エネルギーの拡散などの影響を無視できるとき、たとえば、仮想的なパワー密度は、以下の式（１０）により表される。
【0058】
仮想パワー密度（Ｗ／ｃｍ２）
＝照射時間内（＝５ｔ）のエネルギーの積算値／（照射時間・照射領域の面積） （１０）
したがって、式（１０）に基づくと、図８の「ｔ１～ｔ５におけるパワー密度」の欄に示すように、照射時間内（５ｔ）における比較例のパワー密度は、２Ａ／５ｔ（Ｗ／ｃｍ２）となる。また、照射時間内（５ｔ）における本実施形態のパワー密度は、４Ａ／５ｔ（Ｗ／ｃｍ２）となる。したがって、本実施の形態のレーザ加工装置では、比較例のレーザ加工装置の２倍のパワー密度を対象物３００に与えることができる。
＝照射時間内（＝５ｔ）のエネルギーの積算値／（照射時間・照射領域の面積） （１０）
したがって、式（１０）に基づくと、図８の「ｔ１～ｔ５におけるパワー密度」の欄に示すように、照射時間内（５ｔ）における比較例のパワー密度は、２Ａ／５ｔ（Ｗ／ｃｍ２）となる。また、照射時間内（５ｔ）における本実施形態のパワー密度は、４Ａ／５ｔ（Ｗ／ｃｍ２）となる。したがって、本実施の形態のレーザ加工装置では、比較例のレーザ加工装置の２倍のパワー密度を対象物３００に与えることができる。
【0059】
以上、図８に示すように、本実施の形態のレーザ加工装置５００による対象物３００の照射領域のレーザ光のエネルギー密度の積算値は、第１比較例のレーザ加工装置による対象物の照射領域のレーザ光のエネルギー密度の積算値よりも大きくすることができる。換言すれば、図８の「ｔ１～ｔ５におけるパワー密度」の欄に示すように、本実施形態のレーザ加工装置５００は、照射領域のパワー密度を仮想的に増加させることができる。したがって、レーザ加工装置５００は、レーザ光の対象物３００に対する深みまたは厚みを増加させることができる。また、同じパワー密度が要求される加工であれば、本実施の形態のレーザ加工装置５００は、第１比較例のレーザ加工装置（照射領域が正方向であるレーザ加工装置）よりも速い速度で照射領域を移動させることができる。
【0060】
なお、この仮想的なパワー密度の増加の効果が得られる条件または該増加量の大きさは、対象物３００の所定のパラメータにより異なる。該パラメータは、たとえば、対象物３００の熱伝導率、対象物３００の熱拡散率、光源２の波長に対する対象物３００の光吸収率、および対象物３００の保持方法などのうち少なくとも１つを含む。
【0061】
図９は、本実施の形態のレーザ加工装置５００と、第２比較例のレーザ加工装置との比較を示す図である。図９（Ａ）に示すように、本実施の形態のレーザ加工装置５００の照射領域は矩形である。図９（Ａ）は、時刻ｔ１～時刻ｔ２までの照射領域Ｒの推移を示す図である。また、図９（Ａ）においては、時刻ｔ１～時刻ｔ２までにおけるオーバーラップ領域Ｒａが示されている。オーバーラップ領域Ｒａは、時刻ｔ１における照射領域Ｒと、時刻ｔ２における照射領域Ｒとが重畳する領域である。
【0062】
図９（Ｂ）に示すように、第２比較例のレーザ加工装置５００の照射領域は円形である。図９（Ｂ）は、時刻ｔ１～時刻ｔ２までの照射領域Ｒ２の推移を示す図である。また、図９（Ｂ）においては、時刻ｔ１～時刻ｔ２までにおけるオーバーラップ領域Ｒ２ａが示されている。
【0063】
図９（Ｂ）に示すように、オーバーラップ領域Ｒ２ａは、円弧で囲まれた領域である。したがって、オーバーラップ領域Ｒ２ａの面積は、図９（Ａ）に示すオーバーラップ領域Ｒａの面積よりも小さい。したがって、本実施の形態のレーザ加工装置５００による対象物３００の照射領域のレーザ光のパワー密度の積算値は、第２比較例のレーザ加工装置による対象物の照射領域のレーザ光のパワー密度の積算値よりも大きくすることができる。
【0064】
図１０は、照射領域が円形形状である場合のエネルギー密度を示す図である。図１１は、照射領域が矩形形状である場合のエネルギー密度を示す図である。図１０（Ａ）および図１１（Ａ）は、Ｘ２Ｙ２平面におけるエネルギー密度を示す図であり、図１０（Ｂ）および図１０（Ｂ）は、Ｘ２Ｚ２平面におけるエネルギー密度を示す図である。
【0065】
図１０に示すように、照射領域が円形形状である場合には、該照射領域のエネルギー密度の分布は、いわゆるガウシアン形状となる。ガウシアン形状は、中心部Ｑ１のエネルギー密度の方が、周縁部Ｑ２のエネルギー密度よりも高い形状である。図１１に示すように、照射領域が矩形形状である場合には、エネルギー密度は照射領域において均一形状となる。
【0066】
図１０に示すように、照射領域が円形形状である場合には、対象物３００上の照射領域の中心部において、過度なエネルギーが与えられてしまうことになる。よって、レーザ加工装置５００のユーザなどが想定していた加工とは異なる加工が行われる場合がある。
【0067】
一方、本実施の形態のレーザ加工装置５００においては照射領域は、矩形形状であることから、エネルギー密度は照射領域において均一となり、レーザ加工装置５００は、ユーザなどが想定していた加工を行うことができる。
【0068】
このように、本実施の形態のレーザ加工装置５００は、照射領域Ｒを矩形形状にしており、照射領域Ｒを、照射領域Ｒの長手方向に移動させている。よって、時刻ｔ１～時刻ｔ５においてオーバーラップされる領域（以下、「オーバーラップ領域」とも称される）の面積を第１比較例よりも大きくできる。したがって、図７および図８に示すように、着出力ワット数およびパワー密度はともに同一であっても、本実施の形態のレーザ加工装置５００による対象物３００の照射領域のレーザ光のパワー密度の積算値は、第１比較例のレーザ加工装置による対象物の照射領域のレーザ光のパワー密度の積算値よりも大きくすることができる。よって、本実施の形態のレーザ加工装置５００は、第１比較例のレーザ加工装置と比較して、対象物の照射領域のレーザ光のパワー密度を増加させることができる。また、同様に、本実施の形態のレーザ加工装置５００は、第２比較例のレーザ加工装置と比較して、対象物の照射領域のレーザ光のパワー密度を増加させることができる。
【0069】
また、本実施の形態の照射領域Ｒは、矩形形状である。したがって、図１１で説明したように、エネルギー密度は照射領域において均一となり、レーザ加工装置５００は、ユーザなどが想定していた加工を行うことができる。
【0070】
また、照射領域Ｒの形状は、コア２０５の入射面２０５Ａの形状に対応する。たとえば、コア２０５の入射面２０５Ａの形状が円形である場合には、照射領域Ｒの形状も円形になる。また、コア２０５の入射面２０５Ａの形状が正方形である場合には、照射領域Ｒの形状も正方形になる。また、コア２０５の入射面２０５Ａの形状が矩形である場合には、照射領域Ｒの形状も矩形になる。
【0071】
本実施の形態のレーザ加工装置５００においては、コア２０５の入射面２０５Ａの形状を矩形としている（図４参照）。したがって、本実施の形態のレーザ加工装置５００においては、コア２０５の出射面２０５Ｂ（図１参照）と対象物３００との間に調整光学系を有していなくても、照射領域Ｒを矩形形状にすることができるので、部品点数を増やさず、レーザ光の損失を抑えることができる。
【0072】
また、図３に示すように、Ｓ個の光源２は、第１延伸形状（入射面２０５Ａ）に対応した延伸形状に２次元的に配列されている。このような構成によれば、レーザ加工装置５００は、特殊な光学系を用いなくても、第１延伸形状の入射面２０５ＡにＳ個の光源２からのレーザ光を入射させることができる。
【0073】
また、図１および図５に示すように、レーザ加工装置５００は、照射領域Ｒを矢印Ｐの方向（つまり、Ｘ２軸方向および第１方向）に移動させるように、照射機構３０１を移動させる。したがって、レーザ加工装置５００は、照射領域Ｒの長手方向（第１方向）に沿って移動させることができることから、照射領域Ｒのオーバーラップ領域Ｒａのエネルギーの積算値を増加させることができる。
【0074】
図５の例では、Ｘ２軸方向と矢印Ｐの方向とが一致している例、つまり、照射領域Ｒを、Ｘ２軸方向に沿って移動させる例が示されている。レーザ加工装置５００は、照射領域Ｒの移動方向を変更する場合には、該移動方向が、照射領域Ｒの長手方向と一致するように、照射領域Ｒの移動方向を変更する。たとえば、レーザ加工装置５００が、照射領域Ｒの移動方向をＸ２軸方向からＹ２軸方向に変更する場合には、制御装置４００は、照射領域Ｒの長手方向がＹ２軸方向に一致するように、移動機構３０２に照射機構３０１を駆動させる。
【0075】
＜第２の実施の形態＞
図１２は、第２実施の形態における比較例（以下、「第３比較例」とも称される。）のレーザ加工装置を説明するための図である。図１２の例では、第３比較例のコア２０５の入射面２０５Ａと、該入射面２０５Ａに入射されるレーザ光ＢＭとを示す図である。
図１２は、第２実施の形態における比較例（以下、「第３比較例」とも称される。）のレーザ加工装置を説明するための図である。図１２の例では、第３比較例のコア２０５の入射面２０５Ａと、該入射面２０５Ａに入射されるレーザ光ＢＭとを示す図である。
【0076】
図１２に示すように、楕円であるレーザ光ＢＭの長径ＢＭｃが、入射面２０５Ａの長辺Ｌ３よりも長い場合がある。この場合には、全てのレーザ光が入射面に入射されない（非入射レーザＢＭ１が存在する）。したがって、光ファイバ２００の出力値が低下する。また、入射面２０５Ａの全領域のうち、レーザ光が入射される非入射領域２０５Ｍが存在する。図１２では、非入射領域２０５Ｍは、ハッチングが付されている。したがって、入射面２０５Ａの面積は、必要以上に大きいということであり、対象物３００におけるレーザ光のパワー密度が低下する。このように、第３比較例のレーザ加工装置においては、光ファイバ２００の出力値またはレーザ光のパワー密度が低下するという問題が生じ得る。
【0077】
図１３は、第２の実施の形態のレーザ加工装置５００を説明するための図である。図１３に示すように、入射面２０５Ａにおけるレーザ光ＢＭの長軸ＢＭｄと、入射面２０５Ａの対角線Ｄとが一致する。具体的には、集光光学系４１の形状を、レーザ光ＢＭの長軸ＢＭｄと、入射面２０５Ａの対角線Ｄとが一致するような形状とする。また、「一致」については、「略一致」も含む。「略一致」とは、レーザ光の照射領域において該レーザ光により与えられるパワー密度を増加させるという効果を達成するのであれば、長軸ＢＭｄと、対角線Ｄとが少しずれていてもよいということである。このような構成によれば、楕円であるレーザ光ＢＭの長径ＢＭｃが、入射面２０５Ａの長辺Ｌ３よりも長い場合であっても、レーザ光を適切に入射面２０５Ａに入射させることができる。したがって、第３比較例のレーザ加工装置において生じ得る問題を抑制できる。
【0078】
＜第３の実施の形態＞
第１または第２の実施の形態では、図５で説明したように、照射領域の形状は、矩形形状である構成を説明した。しかしながら、照射領域の形状は、他の形状であってもよい。
第１または第２の実施の形態では、図５で説明したように、照射領域の形状は、矩形形状である構成を説明した。しかしながら、照射領域の形状は、他の形状であってもよい。
【0079】
【0080】
図１５は、第３の実施の形態の光ファイバ２００のコア２０５の入射面２０５Ｃを示す図である。図１５の例では、入射面２０５Ｃは、照射領域Ｒ３に対応した形状となっている。第３の実施の形態では、入射面２０５Ｃの形状は楕円形状となっている。
【0081】
【0082】
図９（Ｃ）に示すように、第３の実施の形態のレーザ加工装置においては、オーバーラップ領域Ｒ３ａの面積を第１比較例（図６参照）よりも大きくできる。よって、第３の実施の形態のレーザ加工装置であっても、対象物３００における照射領域Ｒ３のレーザ光のパワー密度の積算値を大きくすることができる。したがって、本実施の形態のレーザ加工装置は、第１比較例のレーザ加工装置と比較して、対象物３００の照射領域のレーザ光のパワー密度を増加させることができる。
【0083】
次に、第１の実施の形態のレーザ加工装置の照射領域Ｒと、第３の実施のレーザ加工装置の照射領域Ｒ３とを比較する。上述のように、図９（Ａ）は、第１の実施の形態のレーザ加工装置の照射領域Ｒの時間的推移を示す。また、図９（Ｃ）は、第３の実施のレーザ加工装置の照射領域Ｒ３の時間的推移を示す。
【0084】
図９（Ｃ）に示すように、オーバーラップ領域Ｒａ３は、楕円の曲線で囲まれた領域である。したがって、オーバーラップ領域Ｒａ３の面積は、図９（Ａ）に示すオーバーラップ領域Ｒａの面積よりも小さい。照射領域は、対象物３００の加工内容などによって、矩形形状および楕円形状のいずれかに適宜設計される。
【0085】
また、照射領域は、矩形形状および楕円形状ではなくても、Ｘ２軸方向（第１方向）の方がＹ２軸方向（第２方向）よりも長い延伸形状であれば如何なる形状であってもよい。照射領域は、たとえば、平行四辺形、ひし形、長円など如何なる形状であってもよい。
【0086】
＜第４の実施の形態＞
第１の実施の形態においては、図１に示すように、移動機構３０２が、照射機構３０１を移動させることにより、照射領域Ｒを移動させる構成を説明した。しかしながら、他の手法により、レーザ加工装置は、照射領域Ｒを移動させるようにしてもよい。
第１の実施の形態においては、図１に示すように、移動機構３０２が、照射機構３０１を移動させることにより、照射領域Ｒを移動させる構成を説明した。しかしながら、他の手法により、レーザ加工装置は、照射領域Ｒを移動させるようにしてもよい。
【0087】
図１６は、第４の実施の形態のレーザ加工装置５００Ａの構成例を示す図である。図１６に示すように、レーザ加工装置５００Ａは、移動機構３０２を備えておらず、代わりに、ガルバノミラー３１０を備えている。照射機構３０１から照射されたレーザ光ＬＢは、ガルバノミラー３１０で反射して、該反射されたレーザ光ＬＢが対象物３００に照射される。また、制御装置４００は、ガルバノミラー３１０を駆動可能である。制御装置４００は、照射領域Ｒが第１方向に移動するように（図５参照）、ガルバノミラー３１０を回転駆動する。このような第４の実施の形態であっても、照射領域Ｒを第１方向へ移動させることができる。
【0088】
＜変形例＞
上記の実施の形態においては、移動機構３０２は、照射機構３０１を移動させることにより、照射領域を移動させる構成を説明した。しかしながら、移動機構３０２は、照射機構３０１ではなく、照射領域Ｒを第１方向に移動させるように配置台３０３を移動させるようにしてもよい。このような構成であっても、対象物３００の照射領域のレーザ光のパワー密度を増加させることができる。また、移動機構３０２は、照射機構３０１および配置台３０３の双方を移動させるようにしてもよい。つまり、移動機構３０２は、照射領域を第１方向に移動させるように、配置台３０３と、照射機構３０１との少なくとも一方を相対的に移動させるようにしてもよい。このような構成であっても、対象物の照射領域のレーザ光のパワー密度を増加させることができる。
上記の実施の形態においては、移動機構３０２は、照射機構３０１を移動させることにより、照射領域を移動させる構成を説明した。しかしながら、移動機構３０２は、照射機構３０１ではなく、照射領域Ｒを第１方向に移動させるように配置台３０３を移動させるようにしてもよい。このような構成であっても、対象物３００の照射領域のレーザ光のパワー密度を増加させることができる。また、移動機構３０２は、照射機構３０１および配置台３０３の双方を移動させるようにしてもよい。つまり、移動機構３０２は、照射領域を第１方向に移動させるように、配置台３０３と、照射機構３０１との少なくとも一方を相対的に移動させるようにしてもよい。このような構成であっても、対象物の照射領域のレーザ光のパワー密度を増加させることができる。
【0089】
［態様］
上述した複数の例示的な実施の形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
上述した複数の例示的な実施の形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
【0090】
（第１項） 一態様に係るレーザ加工装置は、本開示のレーザ加工装置は、複数の光源と、集光光学系と、光ファイバと、照射機構と、移動機構と、を備える。複数の光源は、レーザ光を出力する。集光光学系は、複数の光源から出力されるレーザ光を集光する。光ファイバは、集光光学系により集光されたレーザ光が入射される。照射機構は、光ファイバから出射した光を対象物に照射する。移動機構は、対象物におけるレーザ光の照射領域を移動させる。光ファイバは、集光光学系により集光されたレーザ光が入射する入射面を含むコアを有する。入射面の形状は、互いに直交する第１方向および第２方向において、第１方向の方が第２方向よりも長い第１延伸形状である。照射領域の形状は、第１延伸形状に対応する第２延伸形状である。移動機構は、照射領域を第１方向に移動させる。
【0091】
このような構成によれば、第１方向の方が第２方向よりも長い第２延伸形状である照射領域を該第１方向に移動させることから、該移動により照射領域の重畳領域を大きくすることができる。よって、該重畳領域でのレーザ光のパワー密度を増加させることができることから、結果的に、照射領域でのレーザ光のパワー密度を増加させることができる。また、入射面の形状は、第１方向の方が第２方向よりも長い第１延伸形状であることから、特殊な光学系を用いなくても、照射領域を第２延伸形状にすることができる。
【0092】
（第２項） 第１項に記載のレーザ加工装置において、前記第１延伸形状は第１矩形であり、前記第２延伸形状は第２矩形である。
【0093】
このような構成によれば、特殊な光学系を用いなくても、照射領域を矩形状にすることができる。
【0094】
（第３項） 第２項に記載のレーザ加工装置において、複数の光源から出力されるレーザ光は、異方性を有し、入射面におけるレーザ光の長軸と、第１矩形の対角線とが一致する。
【0095】
このような構成によれば、レーザ光が異方性を有することにより、ビーム断面が楕円形状となる場合がある。このような場合であっても、集光光学系で集光されたレーザ光を矩形状の入射面に入射させることができる。
【0096】
（第４項） 第２項に記載のレーザ加工装置において、第１延伸形状は楕円であり、第２延伸形状は楕円である。
【0097】
このような構成によれば、特殊な光学系を用いなくても、照射領域を楕円形状にすることができる。
【0098】
（第５項） 第１項～第４項のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、複数の光源は、第１延伸形状に対応した延伸形状に２次元的に配列されている。
【0099】
このような構成によれば、特殊な光学系を用いなくても、第１延伸形状の入射面に複数の光源からのレーザ光を入射させることができる。
【0100】
（第６項） 第１項～第５項のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、移動機構は、照射領域を第１方向に移動させるように、対象物と、照射機構との少なくとも一方を相対的に移動させる。
【0101】
このような構成によれば、照射領域を第１方向に沿って移動させることができる。
（第７項） 第１項～第６項のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、移動機構は、照射領域を第１方向に移動させるように駆動可能なミラーを有する。
（第７項） 第１項～第６項のいずれか１項に記載のレーザ加工装置において、移動機構は、照射領域を第１方向に移動させるように駆動可能なミラーを有する。
【0102】
このような構成によれば、照射領域を第１方向に沿って移動させることができる。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0103】
２ 光源、２Ａ 光源群、３ コリメート光学系、３Ａ コリメート光学系群、４１ 集光光学系、１００ 光源ユニット、２００ 光ファイバ、２０１ 第１面、２０２ 第２面、２０５ コア、２０５Ａ，２０５Ｂ，３１１，４１１ 入射面、２０５Ｍ 非入射領域、２０６ クラッド、３００ 対象物、３０１ 照射機構、３０２ 移動機構、３０３ 配置台、３１０ ガルバノミラー、４００ 制御装置、４０２ メモリ、５００，５００Ａ レーザ加工装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】