CN111230289A - 激光加工装置以及被加工物的加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种激光加工装置以及被加工物的加工方法。技术问题：适当控制激光束的照射范围来对被加工物进行加工。解决方案：使用激光束对被加工物进行加工的激光加工装置具备：光源，其能够射出激光束；双曲面透镜，其配置于从光源射出的激光束的光轴上。当设定激光束的光束直径为D时，双曲面透镜的双曲面的曲率半径值为0.15D～0.4D，通过使被加工物的加工对象区域包含在利用双曲面透镜使激光束聚光所形成的、激光束的强度为规定的加工阈值以上的可加工强度区域内，从而对被加工物进行加工。

Description

激光加工装置以及被加工物的加工方法
技术领域
本发明涉及一种利用激光束加工被加工物的装置。
背景技术
与以往相比，当前更加广泛地通过对被加工物照射激光束来对被加工物进行截断、开孔、形成槽等各种加工。其中公知有一种使用贝塞尔型的激光束的方式(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2017-64795号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
在从一个表面侧向被加工物照射激光束并对深度方向的规定范围同时进行加工的情况下，有如下需求：不想对一定深度以上的部分进行加工，或者，即使不进行加工也有可能产生某种不良影响，因而希望避免照射激光束。
在专利文献1中公开了两个要点，即，使用轴棱镜生成贝塞尔型激光束，以及，基于最大损伤深度与作为被加工物的层状玻璃的厚度之间的大小关系来确定层状玻璃的切断范围，其中，所述最大损伤深度是在贝塞尔型激光束的传播方向上的能量密度变化中被特定为规定阈值以上范围的、发生光学性绝缘破坏的范围。
但是，在专利文献1中，对于通过调整激光束的传播方向上的扩展本身来调整被加工物的加工范围的方式，却没有任何的公开和启示。
本发明鉴于上述技术问题而完成，其目的在于，提供一种适当地控制激光束的照射范围来对被加工物进行加工的方法。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，方案1的发明是一种激光加工装置，使用激光束对被加工物进行加工，其特征在于，具备：光源，其能够射出所述激光束；以及双曲面透镜，其配置于从所述光源射出的所述激光束的光轴上，当设定所述激光束的光束直径为D时，所述双曲面透镜的双曲面的曲率半径值为0.15D～0.4D，通过使所述被加工物的加工对象区域包含在利用所述双曲面透镜使所述激光束聚光所形成的、所述激光束的强度为规定的加工阈值以上的可加工强度区域内，从而对所述被加工物进行加工。
方案2的发明是根据方案1所述的激光加工装置，其特征在于，还具备孔径光阑，其配置于所述光源与所述双曲面透镜之间，且开口直径值为0.6D～0.9D，通过使所述加工对象区域包含在利用所述双曲面透镜使通过所述孔径光阑收敛了所述光束直径的所述激光束聚光所形成的所述可加工强度区域内，从而对所述被加工物进行加工。
方案3的发明是根据方案1或2所述的激光加工装置，其特征在于，还具备缩小透镜，其配置于所述双曲面透镜与所述被加工物的配置位置之间，并使所述可加工强度区域缩小再成像，通过使所述加工对象区域包含在利用所述缩小透镜进行了缩小再成像的所述可加工强度区域内，从而对所述被加工物进行加工。
方案4的发明是一种使用激光束对被加工物进行加工的方法，其特征在于，在从规定的光源射出的光束直径为D的激光束的光轴上配置双曲面的曲率半径值为0.15D～0.4D的双曲面透镜，通过使所述被加工物的加工对象区域包含在利用所述双曲面透镜使所述激光束聚光所形成的、所述激光束的强度为规定的加工阈值以上的可加工强度区域内，从而对所述被加工物进行加工。
方案5的发明是根据方案4所述的被加工物的加工方法，其特征在于，在所述光源与所述双曲面透镜之间配置开口直径值为0.6D～0.9D的孔径光阑，通过使所述加工对象区域包含在利用所述双曲面透镜使通过所述孔径光阑收敛了所述光束直径的所述激光束聚光所形成的所述可加工强度区域内，从而对所述被加工物进行加工。
方案6的发明是根据方案4或5所述的被加工物的加工方法，其特征在于，在所述双曲面透镜与所述被加工物的配置位置之间配置使所述可加工强度区域缩小再成像的缩小透镜，通过使所述加工对象区域包含在利用所述缩小透镜进行了缩小再成像的所述可加工强度区域内，从而对所述被加工物进行加工。
(三)有益效果
根据方案1至方案6的发明，能够将通过使激光束聚光所形成的可加工强度区域限制在规定的范围内，并且能够通过一次的激光束射出而在深度方向上同时对加工对象区域整体进行加工。
特别地，根据方案3及方案6的发明，能够局部地形成单位面积的强度大的可加工强度区域，并且能够增大加工装置的动作距离。
附图说明
图1是示意性地示出使用了双曲面透镜1的激光束的聚光的图。
图2示出了将激光束LBa0的光束直径d1设为11mm并将双曲面1b的曲率半径设为3.5mm时的从双曲面透镜1的顶点1S起的光轴AX上的距离与光轴AX的位置上的激光束LBb0的强度(任意单位：a.u.)之间的关系的仿真结果。
图3示出了将激光束LBa0的光束直径d1设为3mm并将双曲面1b的曲率半径设为1.0mm时的从双曲面透镜1的顶点1S起的光轴AX上的距离与光轴AX的位置上的激光束LBb0的强度(任意单位：a.u.)之间的关系的仿真结果。
图4表示向在图1中示意性示出的使激光束LBb0聚光的结构中追加了孔径光阑3的结构。
图5示出了将激光束LB的光束直径d1设为11mm并将双曲面1b的曲率半径设为3.5mm且改变孔径光阑3的条件时的各激光束LB的从双曲面透镜1的顶点1S起的光轴AX上的距离与光轴AX的位置上的强度之间的关系的仿真结果。
图6示出了将激光束LB的光束直径d1设为3mm并将双曲面1b的曲率半径设为1.0mm且改变孔径光阑3的条件时的各激光束LB的从双曲面透镜1的顶点1S起的光轴AX上的距离与光轴AX的位置上的强度之间的关系的仿真结果。
图7示意性地示出了激光加工装置100的结构的一例。
图8示出了向图5所示的结构附加了焦点距离f＝27mm的缩小透镜5的结构的、从缩小透镜5起的光轴AX上的距离与光轴AX的位置上的激光束的强度之间的关系的仿真结果。
图9示出了向图6所示的结构附加了焦点距离f＝27mm的缩小透镜5的结构的、从缩小透镜5起的光轴AX上的距离与光轴AX的位置上的激光束的强度之间的关系的仿真结果。
附图标记说明
1-双曲面透镜；1S-(双曲面透镜的)顶点；1a-(双曲面透镜的)平坦面；1b-(双曲面透镜的)双曲面；2-光源；3-孔径光阑；4-载置台；5-缩小透镜；100-激光加工装置；AX-光轴；LB(LB0、LB1、LB2、LB3、LBa、LBb)-激光束；P1、P2-可加工强度区域；RE1-增大区域；RE2-高强度区域；RE2α-二次高强度区域；RE3-减小区域；W-被加工物。
具体实施方式
＜双曲面透镜所产生的激光束的聚光和在加工中的使用＞
图1是示意性地示出使用了双曲面透镜1的激光束的聚光的图。图1表示从光源2射出光束直径为d1的激光束LB(LBa0)，并向双曲面透镜1入射时的双曲面透镜1产生的激光束LB(LBb0)的聚光状况。
以下，将从光源2射出激光束LBa0时的轴中心称为光轴AX，并将光轴AX的延伸方向称为光轴方向。另外，激光束LB是高斯光束，在本实施方式中，将该激光束LB的1/e2宽度(强度值为最大强度的1/e2倍以上的范围)设为激光束LB的光束直径。
作为激光束LB，可以根据加工对象物来选择各种激光束，例如作为对玻璃、陶瓷、半导体等脆性材料进行加工的激光束，可使用例如脉冲宽度(脉冲持续时间)为100ps以下并优选为50ps以下(通常为1ps以上)的红外激光束且尤其是近红外激光束(例如波长为1064nm)，例如可举出COHERENT公司制造的超快速(HYPERRAPID)激光器(波长为1064nm、脉冲宽度为15ps、平均输出为50W)。
双曲面透镜1是在一端侧具有平坦面1a并在另一端侧具有双曲面1b的透镜。在将双曲面透镜1配置为其中心轴与光轴AX一致(双曲面1b的顶点1S位于光轴AX上)的状态下，当从光源2射出的激光束LBa0相对于双曲面透镜1的平坦面1a垂直地入射时，会使从双曲面1b射出的激光束LB(LBb0)以与该双曲面1b的斜度(切线的斜率)对应的射出角朝向光轴AX倾斜。由此，使激光束LBb0在光轴AX上聚光。
图2示出了当为了确认该聚光的状况而进行的仿真的结果，即：将激光束LBa0的光束直径d1设为11(mm)并将双曲面1b的曲率半径设为3.5(mm)时的从双曲面透镜1的顶点1S起的光轴AX上的距离与光轴AX的位置上的激光束LBb0的强度(任意单位：a.u.)之间的关系的仿真结果。
同样地，图3示出了将激光束LBa0的光束直径d1设为3(mm)并将双曲面1b的曲率半径设为1.0(mm)时的从双曲面透镜1的顶点1S起的光轴AX上的距离与光轴AX的位置上的激光束LBb0的强度(任意单位：a.u.)之间的关系的仿真结果。
此外，在获得本实施方式所示的仿真结果时，激光束LB的波长设为1064(nm)。
在原理上，如图1所示那样，从双曲面1b的不同位置射出的激光束LBb0在光轴AX上的规定位置即聚光点F聚光于精确点以使强度达到最大。
但是，根据图2及图3所示的结果，通过使激光束LBa0向双曲面透镜1入射而得到的激光束LBb0的曲线从接近双曲面透镜1的顶点1S的一侧开始按顺序大致分为三个区域，即：激光束LBb0的强度随着远离顶点1S而急剧地增大的增大区域RE1、强度基本上保持为最大且变动也较小的高强度区域RE2、以及激光束LBb0的强度随着远离顶点1S而缓和地减小的减小区域RE3。
特别是图2及图3所示的曲线都是高强度区域Re2在光轴方向上具有几(mm)～10(mm)的程度的较大范围，难以明确地确定聚光点F。
本发明的发明人经过深入研究，获得如下见解：当激光束LBa0的光束直径d1为D时，如果将双曲面透镜1的双曲面1b的曲率半径设为0.15D～0.4D时，则能够形成这种mm级的高强度区域RE2。
在本实施方式中，将伴随着利用双曲面透镜1使激光束LBb0聚光而进行的如上述高强度区域RE2这样的沿着光轴方向的强度较大的区域的形成用于对被加工物在深度方向上的加工。此外，在本实施方式中，就对被加工物的加工而言，可例示变质区域的形成，也可以是通过烧蚀而形成槽等其它的加工方式。
图2及图3所示的结果表明：至少在原理上能够在通过使一光束直径为d1的激光束LBa0向双曲面透镜1入射而在光轴上聚光的激光束LBb0的强度为规定的加工阈值(对被加工物进行规定的加工所需的激光束的强度的最小值)以上的范围(以下记为可加工强度区域)内同时进行均质的加工。此外，可加工强度区域和高强度区域RE2不是必须一致。
即，只要通过适当选择激光束LBa0的输出及光束直径d1，且采用具有与该光束直径d1的大小对应的形状(曲率半径)的双曲面1b的双曲面透镜1，从而使得被加工物的加工对象区域包含在激光束LBb0的可加工强度区域内，则能够通过一次的激光束LBa0射出而在深度方向上同时对加工对象区域整体进行加工。
激光束LBa0的波长、输出、光束直径d1、以及双曲面透镜的曲率半径等可以根据被加工物的种类而适当选择。
此外，当实际对被加工物进行加工时，也需要考虑被加工物的折射率n，使被加工物的加工对象区域包含在可加工强度区域内。
＜激光束的照射范围的限制＞
如上所述，通过采用双曲面透镜1使激光束LBb0聚光，从而能够对被加工物在深度方向上同时进行加工，但另一方面，虽然不在可加工强度区域内则不进行加工，但是存在尽管激光束LBb0自身虽然较弱却仍然进行照射的区域。该照射有可能引起某种不良影响，因而具有希望避免向这样的区域照射激光束LBb0的技术需求。
在本实施方式中，通过使用孔径光阑来限定激光束LBb0的照射范围以应对这样的需求。
图4表示向在图1中示意性地示出的使激光束LBb0聚光的结构追加了孔径光阑3的结构。
孔径光阑3在光轴方向上配置于光源2和双曲面透镜1之间。可采用开口直径φ比激光束LBa0的光束直径d1小的孔径光阑3。
通过以该方式来配置孔径光阑3，从而使得实际向双曲面透镜1的平坦面1a入射的激光束LBa1的光束直径d3比从光源2射出时刻的激光束LBa0的光束直径d1收敛(减小)。在该情况下，在激光束LBb1的曲线形状中，尤其是在减小区域RE3的形状中产生不同。
图5示出了为了确认该聚光的状况而进行的将激光束LBa1的光束直径d1设为11(mm)并将双曲面1b的曲率半径设为3.5mm且不设置孔径光阑3时的结果、和将孔径光阑3的开口直径φ分别设为为7(mm)、8(mm)、10(mm)、11(mm)这四个级别时的各激光束LBb1的从双曲面透镜1的顶点1S起的光轴AX上的距离与光轴AX的位置上的强度(任意单位：a.u.)之间的关系的仿真结果。此外，未设置孔径光阑3时的曲线与图2所示的激光束LBb0的曲线相同。
同样地，图6示出了将激光束LBa1的光束直径d1设为3(mm)并将双曲面1b的曲率半径设为1.0mm时的、不设置孔径光阑3时的结果、和将孔径光阑3的开口直径φ分别设为2.2(mm)、2.5(mm)、3(mm)、3.5(mm)、4(mm)、5(mm)这六个级别时的各激光束LBb1的从双曲面透镜1的顶点1S起的光轴AX上的距离与光轴AX的位置上的强度(任意单位：a.u.)之间的关系的仿真结果。此外，未设置孔径光阑3时的结果与图3所示的激光束LBb0的曲线相同。
在图5及图6的情况下，都是在增大区域RE1和高强度区域Re2中即使在设置了孔径光阑3的情况下也维持未设置孔径光阑3时的曲线形状，与此相对，在减小区域RE3中，则是与未设置孔径光阑3时的缓和的减小不同，激光束LBb1的强度在规定的位置急剧衰减，远于该位置则为零。即，激光束LBb1被截断(cut)。另外，开口直径φ的值越小，衰减位置就越接近双曲面透镜1。
如果利用这种情况，则能够在使用激光束LBb1对被加工物在深度方向的规定范围内进行加工的情况下，适当地抑制激光束LBb1照射到比加工对象区域深的位置。
例如，在图5所示的光束直径d1为11(mm)的情况下，在将强度为150(a.u.)以上的范围设为可加工强度区域的情况下，如果将孔径光阑3的开口直径φ设为7(mm)，则从双曲面透镜1的顶点1S起的距离约为20(mm)的位置是激光束LBb的衰减位置，不会向该位置之外照射激光束LBb。而且，包含增大区域RE1的一部分的该距离为8.5(mm)～约20(mm)的范围是(不考虑被加工物的折射率时的)可加工强度区域P1。
同样地，在图6所示的光束直径d1为3(mm)的情况下，在将强度为700(a.u.)以上的范围设为可加工强度区域的情况下，如果将孔径光阑3的开口直径φ设为2.2(mm)，则从双曲面透镜1的顶点1S起的距离约为6.2(mm)的位置是激光束LBb的衰减位置，不会向该位置之外照射激光束LBb。而且，包含减小区域RE3的一部分的该距离为2.5(mm)～约6.2(mm)的范围是(不考虑被加工物的折射率时的)可加工强度区域P2。
图5及图6所示的结果表明：如果使一光束直径为d1的激光束LBa0通过规定的开口直径φ的孔径光阑3进行了收敛之后向双曲面透镜1入射，并使因此从双曲面透镜1射出的激光束LBb1在被加工物的规定位置聚光，则至少在原理上，能够在相当于光轴方向的被加工物的深度方向上，将激光束LBb1的可加工强度区域限制在与开口直径φ对应的规定范围内，并能够在该规定范围内同时进行均质的加工(例如变质区域的形成)，另一方面，不会向该规定范围之外照射激光束LBb1。
本发明的发明人经过深入研究，获得如下见解：当将激光束LBa0的光束直径d1设为D并将双曲面透镜1的双曲面1b的曲率半径设为0.15D～0.4D时，能够通过将孔径光阑3的开口直径φ设为0.6D～0.9D，从而将激光束LBb1的可加工强度区域限制在与开口直径φ对应的规定范围内。
即，通过适当选择激光束LBa0的输出、光束直径d1、双曲面透镜1的双曲面1b的曲率半径、孔径光阑3的开口直径φ，并且也考虑被加工物的折射率n而适当调整被加工物的加工对象区域的位置，从而能够通过一次的激光束LBa0射出而在深度方向上同时对加工对象区域整体进行加工，另一方面，不会向加工对象区域之外照射激光束LBb1。
＜装置结构例＞
图7是示意性地示出了基于上述原理来进行被加工物W的加工的激光加工装置100的结构一例。
激光加工装置100除了具备上述的双曲面透镜1、光源2、以及孔径光阑3之外，作为主要的结构要素还具备载置台4和缩小透镜5。
载置台4具有可载置固定被加工物W的水平的被载置面。而且，在激光加工装置100中，能够使利用双曲面透镜1聚光的激光束LBb2从铅直上方向载置于载置台4的被加工物W照射。因此，双曲面透镜1、光源2、以及孔径光阑3配置为满足图4所示的相互配置关系且光轴方向与铅直方向一致。此时，这样进行配置的结果为，从光源2朝向铅直下方射出的激光束LBa2通过孔径光阑3进行收敛并作为激光束LBa3向双曲面透镜1入射，并使因此从双曲面透镜1射出的激光束LBb2聚光，从而可在以从双曲面透镜1的顶点1S起隔开距离z1的位置为起点的长度为S1的范围内形成最大宽度为w1的可加工强度区域RE4。
优选地，载置台4设置为能够通过利用未图示的驱动机构进行驱动来进行：水平面内的并行移动(双轴移动)和旋转移动、以及垂直方向上的升降移动。由此，能够进行被加工物W的加工对象区域的定位、以及使被加工物W移动并进行加工的扫描加工等。
但是，在激光加工装置100中，不是以上述方式聚光的激光束LBb2所形成的可加工强度区域RE4直接有助于对被加工物W的加工，而是通过包含缩小透镜5的缩小光学系统进行了缩小再成像的二次可加工强度区域RE4α有助于对被加工物W的加工。
缩小透镜5配置在双曲面透镜1和载置台4之间(更具体而言，是以被加工物W载置固定于载置台4的状态位于被加工物W和双曲面透镜1之间)。
更具体而言，在将缩小透镜5的焦点距离设为f、将可加工强度区域RE4的形成位置与缩小透镜5的距离设为a、将缩小透镜5与二次可加工强度区域RE4α的形成位置的距离设为b(＜a)、并且满足1/f＝(1/a)+(1/b)的关系的情况下，可通过对可加工强度区域RE4进行缩小再成像，从而形成在长度S2＝(b/a)2S1的范围内具有最大宽度w2＝(b/a)w1的二次可加工强度区域RE4α。
但是，由于在二次可加工强度区域RE4α也实质地维持可加工强度区域RE4的激光束LBb2的能量，因此二次可加工强度区域RE4α的单位面积的强度比可加工强度区域RE4的强度大。
即，在激光加工装置100中，与不进行缩小再成像的情况相比，能够局部地(向精确点)照射可加工强度区域RE4的单位面积的强度更大的激光束LBb2。
这种情况意味着：可进一步缩窄与可加工强度区域相邻的、强度不满足规定加工阈值的区域。由此，可适当抑制由于向加工对象区域以外照射强度弱的激光束LBb所引起的不良情况。
另外，只要二次可加工强度区域RE4α的激光束LBb2的强度超过加工阈值即可进行加工，因此与由于单位面积的强度大而在可加工强度区域RE4用于对被加工物W的加工时相比，即使减小从光源2射出的激光束LBa2的输出，也能够获得所期望的可加工强度区域。
例如，根据图6，在从光源2射出的激光束LB2的光束直径是3(mm)的情况下，即使假设使用开口直径φ为2.2(mm)的孔径光阑3，可加工强度区域RE4的光轴方向上的长度S1也是4(mm)～5(mm)的程度(不考虑被加工物W的折射率)。因此，如果被加工物W的厚度是1(mm)程度，则虽然会导致激光束LBb照射到不需要照射的范围，但是在激光加工装置100中，能够通过适当确定缩小透镜5的焦点距离f及配置位置，从而使二次可加工强度区域RE4α的深度方向上的长度S2成为与被加工物W的厚度相同的1(mm)程度。
而且，在激光加工装置100中，例如即使如图7所示那样，在被加工物W内部的从表面起隔开了规定距离z3的位置之外成为加工对象区域的情况下，也能够适当地进行加工。在该情况下，也能够进行在从被加工物W的表面起距离为z3的范围内实质上不照射激光束LBb2那样的加工。
优选地，缩小透镜5可利用未图示的驱动机构沿铅直方向自由移动。该情况意味着：即使在被加工物的厚度较薄时等被加工物的深度方向上的加工对象区域的尺寸较小的情况下，也能够通过使缩小透镜5移动来适当调整距离a、b的比率，从而仅使该加工对象区域与可加工强度区域一致地进行加工。
此外，也可以考虑通过使从光源2射出的激光束LBa2的光束直径缩小、使孔径光阑3的开口直径φ缩小来缩窄可加工强度区域的方式。但是，就前者而言，如果考虑到实用的加工用激光束的光束直径的下限值大致为2(mm)～3(mm)则是不现实的。另外，就后者而言，如果开口直径φ过度缩小，则在图5及图6所示的强度曲线中，使峰值附近以至于峰值部分本身截断，从成本方面、以及对光学部件的损伤等方面考虑是不可取的。
另一方面，使用缩小透镜5也具有确保被加工物W与双曲面透镜1的距离的效果。即，由图2及图3可知，通过使光束直径为几(mm)程度的激光束LB2向双曲面透镜1入射所形成的高强度区域RE2仅在从双曲面透镜1的顶点1S起隔开最多几(mm)～十几(mm)程度的位置达到最大强度，因此在将可加工强度区域RE4直接用于加工的情况下，有时无法充分确保装置的动作距离，且由于被加工物W的在加工对象区域的位置及范围而可能根本无法实施加工或者难以实施加工。或者，也可能发生加工时产生的飞散物附着于双曲面透镜1等的不良情况。
与此相对，在本实施方式的激光加工装置100中使用缩小透镜5，因此与被加工物W接近的不是双曲面透镜1而是缩小透镜5，通过适当确定距离a、距离b以及焦点距离f，从而能够充分确保装置的动作距离。
图8示出了利用向图5所示的将激光束LBa1的光束直径d1设为11(mm)、将双曲面1b的曲率半径设为3.5(mm)、将孔径光阑3的开口直径φ设为7(mm)及8(mm)的结构附加了焦点距离f＝27(mm)的缩小透镜5(厚度为0的无像差透镜)的结构，对将b/a的值设为大约1/4来进行缩小再成像的激光束LBb2的从缩小透镜5起的光轴AX上的距离与光轴AX的位置上的强度(任意单位：a.u.)之间的关系进行仿真的结果。
另外，图9示出了利用向图6所示的将激光束LBa1的光束直径d1设为3(mm)、将双曲面1b的曲率半径设为1.0(mm)、将孔径光阑3的开口直径φ设为2.2(mm)、3(mm)、4(mm)的结构附加了焦点距离f＝27(mm)的缩小透镜5(厚度为0的无像差透镜)的结构，对将b/a的值设为大约1/4来进行缩小再成像的激光束LBb2的从缩小透镜5起的光轴AX上的距离与光轴AX的位置上的强度(任意单位：a.u.)之间的关系进行仿真的结果。
在图8及图9中，曲线的宽度最多为1(mm)，这是与图5及图6所示的曲线相比足够小的((1/4)2＝1/16程度的)值。另一方面，最大强度则是与图5及图6所示的曲线的最大强度相比足够大的(16倍程度的)值。
此外，在图8及图9中，曲线的上升都比图5及图6所示的曲线缓和，其原因被认为是与没有缩小透镜5时相比像差的影响较大。
而且可知，在从缩小透镜起离开33.7(mm)～33.8(mm)程度的位置处强度最大。这意味着可充分地确保动作距离。
如上所述，根据本实施方式，通过使激光束向双曲面透镜入射并使激光束聚光，从而能够对被加工物在深度方向上同时进行加工。只要通过适当选择激光束的光束直径和双曲面透镜的双曲面的曲率半径，并且适当调整被加工物的加工对象区域的位置，从而使得被加工物的加工对象区域包含在聚光的激光束的可加工强度区域内，则能够通过一次的激光束射出而在深度方向上同时对加工对象区域整体进行加工。
除此之外，还能够通过利用与光束直径对应的开口直径的孔径光阑使激光束收敛之后向双曲面透镜入射，从而避免向加工对象区域之外照射激光束。
而且，在加工中不使用暂时聚光的激光束本身，而是采用通过缩小透镜使该激光束缩小再成像的激光束，从而能够局部地照射单位面积强度大的激光束之外，而且与不进行缩小再成像时相比能够增大动作距离。

Claims (6)

1.一种激光加工装置，使用激光束对被加工物进行加工，其特征在于，具备：
光源，其能够射出所述激光束；以及
双曲面透镜，其配置于从所述光源射出的所述激光束的光轴上，
当设定所述激光束的光束直径为D时，所述双曲面透镜的双曲面的曲率半径值为0.15D～0.4D，
通过使所述被加工物的加工对象区域包含在利用所述双曲面透镜使所述激光束聚光所形成的、所述激光束的强度为规定的加工阈值以上的可加工强度区域内，从而对所述被加工物进行加工。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
还具备孔径光阑，其配置于所述光源与所述双曲面透镜之间，且开口直径值为0.6D～0.9D，
通过使所述加工对象区域包含在利用所述双曲面透镜使通过所述孔径光阑收敛了所述光束直径的所述激光束聚光所形成的所述可加工强度区域内，从而对所述被加工物进行加工。
3.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于，
还具备缩小透镜，其配置于所述双曲面透镜与所述被加工物的配置位置之间，并使所述可加工强度区域缩小再成像，
通过使所述加工对象区域包含在利用所述缩小透镜进行了缩小再成像的所述可加工强度区域内，从而对所述被加工物进行加工。
4.一种被加工物的加工方法，使用激光束对被加工物进行加工，其特征在于，
在从规定的光源射出的光束直径为D的激光束的光轴上配置双曲面的曲率半径值为0.15D～0.4D的双曲面透镜，
通过使所述被加工物的加工对象区域包含在利用所述双曲面透镜使所述激光束聚光所形成的、所述激光束的强度为规定的加工阈值以上的可加工强度区域内，从而对所述被加工物进行加工。
5.根据权利要求4所述的被加工物的加工方法，其特征在于，
在所述光源与所述双曲面透镜之间配置开口直径值为0.6D～0.9D的孔径光阑，
通过使所述加工对象区域包含在利用所述双曲面透镜使通过所述孔径光阑收敛了所述光束直径的所述激光束聚光所形成的所述可加工强度区域内，从而对所述被加工物进行加工。
6.根据权利要求4或5所述的被加工物的加工方法，其特征在于，
在所述双曲面透镜与所述被加工物的配置位置之间配置使所述可加工强度区域缩小再成像的缩小透镜，
通过使所述加工对象区域包含在利用所述缩小透镜进行了缩小再成像的所述可加工强度区域内，从而对所述被加工物进行加工。
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