CN206598017U - 激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种激光加工装置，其能够将反射型空间光调制器的反射面上的激光的图像容易且高精度地向聚光光学系统的入射光瞳面传像。激光加工装置具备：支撑加工对象物的支撑台、射出激光(L)的激光振荡器、调制并反射激光(L)的反射型空间光调制器(410)、使激光(L)相对于加工对象物进行聚光的聚光透镜单元(430)、构成反射型空间光调制器(410)的反射面和聚光透镜单元(430)的入射光瞳面(430a)处于成像关系的两侧远心光学系统的一对透镜(422、423)。通过一对透镜(422、423)的激光(L)的光路为一直线。两侧远心光学系统的倍率M满足0.5＜M＜1或1＜M＜2。

Description

激光加工装置

技术领域

本实用新型涉及激光加工装置。

背景技术

专利文献1中记载有一种激光加工装置，其具备保持工件的保持机构和对保持于保持机构的工件照射激光的激光照射机构。该激光加工装置的激光照射机构中，将在从激光振荡器到聚光透镜的激光光路上配置的各结构配置于1个筐体内，并将该筐体固定于竖立设置于激光加工装置的基台的壁部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5456510号公报

上述那样的激光加工装置中，有时设置调制并反射激光的反射型空间光调制器。这种的情况下，将反射型空间光调制器的反射面上的激光的图像(反射型空间光调制器中被调制的激光的图像)向聚光光学系统的入射光瞳面高精度地传像(成像)是极其重要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种激光加工装置，其能够将反射型空间光调制器的反射面上的激光的图像容易且高精度地向聚光光学系统的入射光瞳面传像。

本实用新型的激光加工装置，具备：支撑部，其支撑加工对象物；激光光源，其射出激光；反射型空间光调制器，其调制并反射激光；聚光光学系统，其使激光相对于加工对象物进行聚光；成像光学系统，其构成反射型空间光调制器的反射面和聚光光学系统的入射光瞳面处于成像关系的两侧远心光学系统，从反射型空间光调制器到达聚光光学系统的激光光路中至少通过成像光学系统的激光的光路为一条直线，两侧远心光学系统的倍率M满足0.5＜M＜1或1＜M＜2。

该激光加工装置中，两侧远心光学系统的倍率M不为1。由此，成像光学系统沿着光轴移动时，聚光光学系统侧的共轭点进行移动。具体而言，在倍率M＜1(缩小系统)的情况下，成像光学系统沿着光轴向聚光光学系统侧移动时，聚光光学系统侧的共轭点向反射型空间光调制器的相反侧移动。另一方面，在倍率M＞1(放大系统)的情况下，成像光学系统沿着光轴向反射型空间光调制器侧移动时，聚光光学系统侧的共轭点向反射型空间光调制器的相反侧移动。因此，例如在聚光光学系统的安装位置产生偏离的情况下，可以使聚光光学系统侧的共轭点与聚光光学系统的入射光瞳面位置对准。而且，至少通过成像光学系统的激光的光路为一条直线，因此，可以使成像光学系统沿着光轴容易地移动。因此，根据该激光加工装置，可以将反射型空间光调制器的反射面上的激光图像容易且高精度地向聚光光学系统的入射光瞳面传像。此外，(两侧远心光学系统的倍率M)＝(聚光光学系统的入射光瞳面上的图像的大小)/(反射型空间光调制器的反射面上的图像的大小)。

此外，通过设为0.5＜M＜1，可以增大反射型空间光调制器的反射面上的激光的有效直径，并可以以高精细的相位图案调制激光。另一方面，通过设为1＜M＜2，可以缩小反射型空间光调制器的反射面上的激光的有效直径，并可以缩小向反射型空间光调制器入射的激光的光轴、和从反射型空间光调制器射出的激光的光轴所成的角度。抑制激光相对于反射型空间光调制器的入射角及反射角在抑制衍射效率的降低且充分发挥反射型空间光调制器的性能上是非常重要的。

本实用新型的激光加工装置中，有时成像光学系统包含反射型空间光调制器侧的第一透镜系统及聚光光学系统侧的第二透镜系统，且倍率M、第一透镜系统的第一焦点距离f1及第二透镜系统的第二焦点距离f2满足M＝f2/f1。

本实用新型的激光加工装置中，倍率M也可以满足0.6≦M≦0.95。由此，可以维持在设为上述的0.5＜M＜1的情况下实现的效果，且更可靠地抑制从反射型空间光调制器到达聚光光学系统的激光的光路变长。

本实用新型的激光加工装置中，倍率M也可以满足1.05≦M≦1.7。由此，可以维持在设为上述的1＜M＜2的情况下实现的效果，且更可靠地抑制从反射型空间光调制器到达聚光光学系统的激光的光路变长。

本实用新型的激光加工装置中，第一透镜系统及第二透镜系统也可以保持于支架，支架恒定地维持沿着激光光轴的方向上的第一透镜系统及第二透镜系统彼此的位置关系，沿着激光光轴的方向上的第一透镜系统及第二透镜系统的位置调整通过支架的位置调整而实施。由此，可以恒定地维持第一透镜系统及第二透镜系统彼此的位置关系，同时容易且可靠地实施第一透镜系统及第二透镜系统的位置调整(进而，共轭点的位置调整)。

根据本实用新型，可以提供能够将反射型空间光调制器的反射面上的激光图像容易且高精度地向聚光光学系统的入射光瞳面传像的激光加工装置。

附图说明

图1是用于形成改质区域的激光加工装置的概略结构图；

图2是成为形成改质区域的对象的加工对象物的平面图；

图3是沿着图2的加工对象物的III-III线的剖面图；

图4是激光加工后的加工对象物的平面图；

图5是沿着图4的加工对象物的V-V线的剖面图；

图6是沿着图4的加工对象物的VI-VI线的剖面图；

图7是实施方式的激光加工装置的立体图；

图8是安装于图7的激光加工装置的支撑台的加工对象物的立体图；

图9是沿着图7的ZX平面的激光输出部的剖面图；

图10是图7的激光加工装置中的激光输出部及激光聚光部的局部立体图；

图11是沿着图7的XY平面的激光聚光部的剖面图；

图12是沿着图11的XII-XII线的激光聚光部的剖面图；

图13是沿着图12的XIII-XIII线的激光聚光部的剖面图；

图14是表示图9的激光输出部中的λ/2波长板单元及偏振光板单元的光学的配置关系的图；

图15是表示图9的激光输出部的λ/2波长板单元中的偏振光方向的图；

图16是表示图9的激光输出部的偏振光板单元中的偏振光方向的图；

图17是表示图11的激光聚光部中的反射型空间光调制器、4f透镜单元及聚光透镜单元的光学的配置关系的图；

图18是表示图17的4f透镜单元的移动引起的共轭点的移动的图；

图19是一体化的λ/2波长板单元及偏振光板单元的立体图；

图20是沿着图19的ZX平面的λ/2波长板单元及偏振光板单元的剖面图。

符号说明

1…加工对象物、200…激光加工装置、210…装置框架、220…第一移动机构、230…支撑台(支撑部)、240…第二移动机构、300…激光输出部(激光输出装置)、301…安装基座、310…激光振荡器(激光光源)、320…快门、330…λ/2波长板单元(输出调整部、偏振光方向调整部)、331…支架(第一支架)、332…λ/2波长板、340…偏振光板单元(输出调整部、偏振光方向调整部)、341…支架(第二支架)、342…偏振光板(偏振光部件)、343…光路修正板(光路修正部件)、350…扩束器(激光平行化部)、360…反射镜单元、362…反射镜(第一反射镜)、363…反射镜(第二反射镜)、400…激光聚光部、401…筐体、401a…光入射部、401c…端部、401d…端部、401e…侧面、402…反射镜、403…二向色镜(反射镜)、410…反射型空间光调制器、410a…反射面、421…支架、422…透镜(第一透镜系统、成像光学系统)、423…透镜(第二透镜系统、成像光学系统)、430…聚光透镜单元(聚光光学系统)、440…驱动机构、450…测距传感器(第一传感器、第二传感器)、XL…轴线、L…激光。

具体实施方式

以下，参照附图说明本实用新型的实施方式。此外，在各图中对相同或相当部分标注相同的符号，并省略重复的说明。

实施方式的激光加工装置(后述)中，通过将激光聚光于加工对象物，沿着预定切断线，在加工对象物上形成改质区域。因此，首先，参照图1～图6说明改质区域的形成。

如图1所示，激光加工装置100具备：脉冲振荡激光L的激光光源101、以90°改变激光L的光轴(光路)的方向的方式配置的二向色镜103、用于使激光L进行聚光的聚光用透镜105。另外，激光加工装置100还具备：用于支撑由聚光用透镜105聚光的激光L照射的加工对象物1的支撑台107、用于使支撑台107移动的载物台111、为了调节激光L的输出或脉冲宽度、脉冲波形等而控制激光光源101的激光光源控制部102、控制载物台111的移动的载物台控制部115。

激光加工装置100中，从激光光源101射出的激光L利用二向色镜103将其光轴的方向进行90°改变，并利用聚光用透镜105聚光于载置在支撑台107上的加工对象物1的内部。与此同时，使载物台111移动，使加工对象物1相对于激光L沿着预定切断线5进行相对移动。由此，将沿着预定切断线5的改质区域形成于加工对象物1。此外，在此，为了使激光L进行相对性地移动，而移动了载物台111，但也可以使聚光用透镜105移动，或也可以使它们双方移动。

作为加工对象物1，可使用包含由半导体材料形成的半导体基板或由压电材料形成的压电基板等的板状的部件(例如，基板、晶片等)。如图2所示，在加工对象物1上设定有用于切断加工对象物1的预定切断线5。预定切断线5是直线状延伸的假想线。在加工对象物1的内部形成改质区域的情况下，如图3所示，在使聚光点(聚光位置)P对准加工对象物1的内部的状态下，使激光L沿着预定切断线5(即，沿着图2的箭头A方向)相对性地移动。由此，如图4、图5及图6所示，沿着预定切断线5在加工对象物1上形成改质区域7，沿着预定切断线5形成的改质区域7成为切断起点区域8。

聚光点P是激光L进行聚光的部位。预定切断线5不限于直线状，也可以是曲线状，也可以是组合两者的三维状，也可以是坐标指定的形状。预定切断线5不限于假想线，也可以是在加工对象物1的表面3上实际画的线。改质区域7有时连续地形成，也有时间断地形成。改质区域7可以是列状，也可以是点状，总之，改质区域7只要至少形成于加工对象物1的内部即可。另外，有时以改质区域7为起点形成龟裂，龟裂及改质区域7也可以在加工对象物1的外表面(表面3，背面或外周面)露出。形成改质区域7时的激光入射面不限定于加工对象物1的表面3，也可以是加工对象物1的背面。

另外，在加工对象物1的内部形成改质区域7的情况下，激光L透射加工对象物1，并且特别是在位于加工对象物1内部的聚光点P附近吸收。由此，在加工对象物1上形成改质区域7(即，内部吸收型激光加工)。在该情况下，在加工对象物1的表面3上，激光L几乎不被吸收，因此，加工对象物1的表面3不会熔融。另一方面，在加工对象物1的表面3上形成改质区域7的情况下，激光L特别是在位于表面3的聚光点P附近被吸收，从表面3起熔融且除去，而形成孔或槽等除去部(表面吸收型激光加工)。

改质区域7是指密度、折射率、机械强度及其它物理性的特性成为与周围不同的状态的区域。作为改质区域7，例如具有：熔融处理区域(是指暂时熔融后再固化的区域、熔融状态中的区域及从熔融进行再固化的状态中的区域中的至少任一区域)、裂纹区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等，还具有将这些区域混合的区域。作为改质区域7，还具有加工对象物1的材料中，改质区域7的密度与非改质区域的密度相比进行了改变的区域或形成有晶格缺陷的区域。在加工对象物1的材料为单晶硅的情况下，改质区域7也可以称为高位错密度区域。

熔融处理区域、折射率变化区域、改质区域7的密度与非改质区域的密度相比进行了改变的区域及形成有晶格缺陷的区域有时在这些区域的内部或改质区域7和非改质区域的界面上还内包龟裂(破裂，微裂纹)。内包的龟裂有时形成至改质区域7的整个面或有时仅形成一部分或形成多个部分。加工对象物1包含由具有结晶结构的结晶材料构成的基板。例如加工对象物1包含由氮化镓(GaN)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、LiTaO₃及蓝宝石(Al₂O₃)的至少任一项形成的基板。换而言之，加工对象物1包含例如氮化镓基板、硅基板、SiC基板、LiTaO₃基板或蓝宝石基板。结晶材料也可以是各向异性结晶及各向同性结晶的任一种。另外，加工对象物1也可以包含由具有非结晶结构(非晶结构)的非结晶材料构成的基板，也可以包含例如玻璃基板。

实施方式中，通过沿着预定切断线5形成多个改质点(加工痕迹)，可以形成改质区域7。在该情况下，通过集中多个改质点而成为改质区域7。改质点是由脉冲激光的1脉冲的发射(即1脉冲的激光照射：激光发射)形成的改质部分。作为改质点，可以举出裂纹点、熔融处理点或折射率变化点、或混合它们中的至少1个的改质点等。对于改质点，考虑要求的切断精度、要求的切断面的平坦性、加工对象物1的厚度、种类、结晶方位等，可以将其大小或产生的龟裂长度适宜控制。另外，实施方式中，沿着预定切断线5，可以以改质点为改质区域7进行形成。

[实施方式的激光加工装置]

接着，说明实施方式的激光加工装置。以下的说明中，将水平面内相互正交的方向设为X轴方向及Y轴方向，且将垂直方向设为Z轴方向。

[激光加工装置的整体结构]

如图7所示，激光加工装置200具备：装置框架210、第一移动机构220、支撑台(支撑部)230、第二移动机构240。激光加工装置200还具备：激光输出部(激光输出装置)300、激光聚光部400、控制部500。

第一移动机构220安装于装置框架210。第一移动机构220具有：第一轨道单元221、第二轨道单元222、可动基座223。第一轨道单元221安装于装置框架210。在第一轨道单元221中设有沿着Y轴方向延伸的一对轨道221a、221b。第二轨道单元222以沿着Y轴方向可移动的方式，安装于第一轨道单元221的一对轨道221a、221b。第二轨道单元222中设有沿着X轴方向延伸的一对轨道222a、222b。可动基座223以沿着X轴方向可移动的方式，安装于第二轨道单元222的一对轨道222a、222b。可动基座223可以以与Z轴方向平行的轴线为中心线进行旋转。

支撑台230安装于可动基座223。支撑台230支撑加工对象物1。加工对象物1在例如由硅等半导体材料构成的基板的表面侧矩阵状地形成有多个功能元件(光电二极管等受光元件、激光二极管等发光元件或作为电路形成的电路元件等)。将加工对象物1支撑于支撑台230时，如图8所示，在张开于环状的框架11的膜12上贴附例如加工对象物1的表面1a(多个功能元件侧的面)。支撑台230利用夹具保持框架11，并且利用真空工作盘吸附膜12，由此，支撑加工对象物1。在支撑台230上，加工对象物1中，将相互平行的多个预定切断线5a及相互平行的多个预定切断线5b以通过相邻的功能元件之间的方式设定成格子状。

如图7所示，支撑台230通过在第一移动机构220中使第二轨道单元222进行动作，而沿着Y轴方向移动。另外，支撑台230通过在第一移动机构220中使可动基座223进行动作，而沿着X轴方向移动。另外，支撑台230通过在第一移动机构220中使可动基座223进行动作，而以与Z轴方向平行的轴线为中心线进行旋转。这样，支撑台230以可以沿着X轴方向及Y轴方向移动且以与Z轴方向平行的轴线为中心线可旋转的方式，安装于装置框架210。

激光输出部300安装于装置框架210上。激光聚光部400经由第二移动机构240安装于装置框架210上。激光聚光部400通过第二移动机构240进行动作，而沿着Z轴方向移动。这样，激光聚光部400以相对于激光输出部300可沿着Z轴方向移动的方式，安装于装置框架210。

控制部500由CPU(Central Processing Unit)，ROM(Read Only Memory)及RAM(Random Access Memory)等构成。控制部500控制激光加工装置200各部的动作。

作为一例，激光加工装置200中，如下沿着各预定切断线5a、5b(参照图8)在加工对象物1的内部形成改质区域。

首先，以加工对象物1的背面1b(参照图8)成为激光入射面的方式，加工对象物1支撑于支撑台230上，并将加工对象物1的各预定切断线5a与平行于X轴方向的方向一致。接着，以激光L的聚光点位于加工对象物1的内部中从加工对象物1的激光入射面离开规定距离的位置的方式，利用第二移动机构240使激光聚光部400移动。接着，恒定地维持加工对象物1的激光入射面和激光L的聚光点的距离，同时使激光L的聚光点沿着各预定切断线5a相对性地移动。由此，沿着各预定切断线5a，在加工对象物1的内部形成改质区域。

当沿着各预定切断线5a的改质区域的形成结束时，利用第一移动机构220使支撑台230旋转，加工对象物1的各预定切断线5b与平行于X轴方向的方向一致。接着，以激光L的聚光点位于加工对象物1的内部中从加工对象物1的激光入射面离开规定距离的位置的方式，利用第二移动机构240使激光聚光部400移动。接着，恒定地维持加工对象物1的激光入射面和激光L的聚光点的距离，同时沿着各预定切断线5b，使激光L的聚光点相对性地移动。由此，沿着各预定切断线5b，在加工对象物1的内部形成改质区域。

这样，激光加工装置200中，将与X轴方向平行的方向设为加工方向(激光L的扫描方向)。此外，沿着各预定切断线5a的激光L的聚光点的相对性的移动、及沿着各预定切断线5b的激光L的聚光点的相对性的移动通过利用第一移动机构220使支撑台230沿着X轴方向移动而实施。另外，各预定切断线5a间的激光L的聚光点的相对性的移动、及各预定切断线5b间的激光L的聚光点的相对性的移动通过利用第一移动机构220使支撑台230沿着Y轴方向移动而实施。

如图9所示，激光输出部300具有：安装基座301、罩302、多个反射镜303、304。激光输出部300还具有：激光振荡器(激光光源)310、快门320、λ/2波长板单元(输出调整部，偏振光方向调整部)330、偏振光板单元(输出调整部，偏振光方向调整部)340、扩束器(激光平行化部)350、反射镜单元360。

安装基座301支撑有：多个反射镜303、304、激光振荡器310、快门320、λ/2波长板单元330、偏振光板单元340、扩束器350及反射镜单元360。多个反射镜303、304、激光振荡器310、快门320、λ/2波长板单元330、偏振光板单元340、扩束器350及反射镜单元360安装于安装基座301的主面301a上。安装基座301是板状的部件，相对于装置框架210(参照图7)可装卸。激光输出部300经由安装基座301安装于装置框架210上。即，激光输出部300相对于装置框架210可装卸。

罩302在安装基座301的主面301a上覆盖多个反射镜303、304、激光振荡器310、快门320、λ/2波长板单元330、偏振光板单元340、扩束器350及反射镜单元360。罩302相对于安装基座301可装卸。

激光振荡器310使直线偏振光的激光L沿着X轴方向进行脉冲振荡。从激光振荡器310射出的激光L的波长包含于500～550nm、1000～1150nm或1300～1400nm的任一波长带。500～550nm的波长带的激光L适用于例如相对于由蓝宝石构成的基板的内部吸收型激光加工。1000～1150nm及1300～1400nm的各波长带的激光L适用于例如相对于由硅构成的基板的内部吸收型激光加工。从激光振荡器310射出的激光L的偏振光方向是例如与Y轴方向平行的方向。从激光振荡器310射出的激光L被反射镜303反射，并沿着Y轴方向向快门320入射。

激光振荡器310中，如下切换激光L的输出的开启/关断(ON/OFF)。在由固体激光构成激光振荡器310的情况下，通过切换设于共振器内的Q开关(AOM(音响光学调制器)、EOM(电光学调制器)等)的开启/关断，高速地切换激光L的输出的开启/关断。在激光振荡器310由光纤激光器构成的情况下，通过切换构成种子激光器、激光放大器(激发用)的半导体激光的输出的开启/关断，而高速地切换激光L的输出的开启/关断。在激光振荡器310使用外部调制元件的情况下，通过切换设于共振器外的外部调制元件(AOM，EOM等)的开启/关断切换，而高速地切换激光L的输出的开启/关断。

快门320通过机械式的机构开闭激光L的光路。激光L从激光输出部300的输出的开启/关断的切换如上述，通过切换激光振荡器310中的激光L的输出的开启/关断而实施，但通过设置快门320，可防止例如激光L从激光输出部300未意图地射出。通过快门320的激光L由反射镜304反射，并沿着X轴方向向λ/2波长板单元330及偏振光板单元340依次入射。

λ/2波长板单元330及偏振光板单元340作为调整激光L的输出(光强度)的输出调整部发挥作用。另外，λ/2波长板单元330及偏振光板单元340作为调整激光L的偏振光方向的偏振光方向调整部发挥作用。对它们的详细进行后述。依次通过λ/2波长板单元330及偏振光板单元340的激光L沿着X轴方向向扩束器350入射。

扩束器350调整激光L的直径，同时使激光L平行化。通过扩束器350的激光L沿着X轴方向向反射镜单元360入射。

反射镜单元360具有支撑基座361和多个反射镜362、363。支撑基座361支撑有多个反射镜362、363。支撑基座361以沿着X轴方向及Y轴方向可以位置调整的方式，安装于安装基座301。反射镜(第一反射镜)362将通过扩束器350的激光L向Y轴方向反射。反射镜362以其反射面可以绕例如绕与Z轴平行的轴线进行角度调整的方式，安装于支撑基座361。反射镜(第二反射镜)363将由反射镜362反射的激光L向Z轴方向反射。反射镜363以其反射面可以绕例如与X轴平行的轴线进行角度调整且可以沿着Y轴方向进行位置调整的方式，安装于支撑基座361。由反射镜363反射的激光L通过形成于支撑基座361的开口361a，沿着Z轴方向向激光聚光部400(参照图7)入射。即，由激光输出部300射出的激光L的射出方向与激光聚光部400的移动方向一致。如上述，各反射镜362、363具有用于调整反射面的角度的机构。反射镜单元360中，通过实施支撑基座361相对于安装基座301的位置调整、反射镜363相对于支撑基座361的位置调整及各反射镜362、363的反射面的角度调整，从激光输出部300射出的激光L的光轴的位置及角度相对于激光聚光部400一致。即，多个反射镜362、363是用于调整从激光输出部300射出的激光L的光轴的结构。

如图10所示，激光聚光部400具有筐体401。筐体401呈现以Y轴方向为长边方向的长方体状的形状。在筐体401的一方的侧面401e上安装有第二移动机构240(参照图11及图13)。在筐体401上，以在Z轴方向上与反射镜单元360的开口361a相对的方式设有圆筒状的光入射部401a。光入射部401a使从激光输出部300射出的激光L向筐体401内入射。反射镜单元360和光入射部401a相互分开利用第二移动机构240使激光聚光部400沿着Z轴方向移动时不会相互接触的距离。

如图11及图12所示，激光聚光部400具有反射镜402和二向色镜403。激光聚光部400还具有：反射型空间光调制器410、4f透镜单元420、聚光透镜单元(聚光光学系统)430、驱动机构440、一对测距传感器(第一传感器及第二传感器)450。

反射镜402以在Z轴方向上与光入射部401a相对的方式安装于筐体401的底面401b。反射镜402将经由光入射部401a入射于筐体401内的激光L向与XY平面平行的方向反射。利用激光输出部300的扩束器350平行化的激光L沿着Z轴方向向反射镜402入射。即，激光L作为平行光沿着Z轴方向向反射镜402入射。因此，即使利用第二移动机构240使激光聚光部400沿着Z轴方向移动，也恒定地维持沿着Z轴方向向反射镜402入射的激光L的状态。由反射镜402反射的激光L向反射型空间光调制器410入射。

反射型空间光调制器410在反射面410a面向筐体401内的状态下，安装于Y轴方向上的筐体401的端部401c。反射型空间光调制器410是例如反射型液晶(LCOS：LiquidCrystalon Silicon)的空间光调制器(SLM：Spatial Light Modulator)，调制激光L，同时将激光L向Y轴方向反射。由反射型空间光调制器410调制并反射的激光L沿着Y轴方向向4f透镜单元420入射。在此，在与XY平面平行的平面内，向反射型空间光调制器410入射的激光L的光轴、与从反射型空间光调制器410射出的激光L的光轴构成的角度α形成锐角(例如，10～60°)。即，激光L在反射型空间光调制器410中沿着XY平面以锐角反射。这是由于，抑制激光L的入射角及反射角并抑制衍射效率的降低，且充分发挥反射型空间光调制器410的性能。此外，反射型空间光调制器410中，例如，使用了液晶的光调制层的厚度极薄为数μm～数十μm左右，因此，可以判断为反射面410a与光调制层的光射入射出面实质相同。

4f透镜单元420具有：支架421、反射型空间光调制器410侧的透镜(第一透镜系统，成像光学系统)422、聚光透镜单元430侧的透镜(第二透镜系统，成像光学系统)423、狭缝部件424。支架421保持一对透镜422、423及狭缝部件424。支架421恒定地维持沿着激光L的光轴的方向上的一对透镜422、423及狭缝部件424的彼此的位置关系。一对透镜422、423构成反射型空间光调制器410的反射面410a和聚光透镜单元430的入射光瞳面430a处于成像关系的两侧远心光学系统。由此，反射型空间光调制器410的反射面410a上的激光L的像(反射型空间光调制器410中调制的激光L的像)在聚光透镜单元430的入射光瞳面430a上传像(成像)。在狭缝部件424上形成有狭缝424a。狭缝424a位于透镜422和透镜423之间且透镜422的焦点面附近。由反射型空间光调制器410调制并反射的激光L中不需要的部分被狭缝部件424隔断。通过4f透镜单元420的激光L沿着Y轴方向向二向色镜403入射。

二向色镜403使激光L的大部分(例如，95～99.5％)向Z轴方向反射，且使激光L的一部分(例如，0.5～5％)沿着Y轴方向透射。激光L的大部分在二向色镜403中沿着ZX平面以直角反射。由二向色镜403反射的激光L沿着Z轴方向向聚光透镜单元430入射。

聚光透镜单元430经由驱动机构440安装于Y轴方向上的筐体401的端部401d(端部401c的相反侧的端部)。聚光透镜单元430具有支架431和多个透镜432。支架431保持多个透镜432。多个透镜432相对于支撑于支撑台230的加工对象物1(参照图7)使激光L进行聚光。驱动机构440通过压电元件的驱动力，使聚光透镜单元430沿着Z轴方向移动。

一对测距传感器450以在X轴方向上位于聚光透镜单元430的两侧的方式，安装于筐体401的端部401d。各测距传感器450对支撑于支撑台230的加工对象物1(参照图7)的激光入射面射出测距用的光(例如，激光)，并检测由该激光入射面反射的测距用的光，由此，取得加工对象物1的激光入射面的位移数据。此外，测距传感器450可以使用三角测距方式、激光共焦点方式、白色共焦点方式、分光干涉方式、非点像差方式等的传感器。

激光加工装置200中，如上述，将与X轴方向平行的方向设为加工方向(激光L的扫描方向)。因此，使激光L的聚光点沿着各预定切断线5a、5b相对性地移动时，一对测距传感器450中对聚光透镜单元430相对性地先行的测距传感器450取得沿着各预定切断线5a、5b的加工对象物1的激光入射面的位移数据。而且，以恒定地维持加工对象物1的激光入射面和激光L的聚光点的距离的方式，驱动机构440基于由测距传感器450取得的位移数据，使聚光透镜单元430沿着Z轴方向移动。

激光聚光部400具有：分束器461、一对透镜462、463、激光L的强度分布监视用的摄像头464。分束器461将透射了二向色镜403的激光L分成反射成分和透射成分。由分束器461反射的激光L沿着Z轴方向向一对透镜462、463及摄像头464依次入射。一对透镜462、463构成聚光透镜单元430的入射光瞳面430a和摄像头464的拍摄面处于成像关系的两侧远心光学系统。由此，聚光透镜单元430的入射光瞳面430a上的激光L的像在摄像头464的拍摄面上传像(成像)。如上述，聚光透镜单元430的入射光瞳面430a上的激光L的像是在反射型空间光调制器410中调制的激光L的像。因此，激光加工装置200中，通过监视摄像头464的拍摄结果，可以掌握反射型空间光调制器410的动作状态。

另外，激光聚光部400具有：分束器471、透镜472、激光L的光轴位置监视用的摄像头473。分束器471将透射了分束器461的激光L分成反射成分和透射成分。由分束器471反射的激光L沿着Z轴方向向透镜472及摄像头473依次入射。透镜472使入射的激光L在摄像头473的拍摄面上聚光。激光加工装置200中，监视摄像头464及摄像头473各自的拍摄结果，同时在反射镜单元360中，通过实施支撑基座361相对于安装基座301的位置调整、反射镜363相对于支撑基座361的位置调整、及各反射镜362、363的反射面的角度调整(参照图9及图10)，可以修正向聚光透镜单元430入射的激光L的光轴的偏离(激光相对于聚光透镜单元430的强度分布的位置偏离、及激光L相对于聚光透镜单元430的光轴的角度偏离)。

多个分束器461、471配置于从筐体401的端部401d沿着Y轴方向延伸的筒体404内。一对透镜462、463配置于沿着Z轴方向竖立设置于筒体404上的筒体405内，摄像头464配置于筒体405的端部。透镜472配置于沿着Z轴方向竖立设置于筒体404上的筒体406内，摄像头473配置于筒体406的端部。筒体405和筒体406在Y轴方向上相互并设。此外，透射了分束器471的激光L也可以被设于筒体404的端部的阻尼器等吸收，或也可以在适宜的用途利用。

如图12及图13所示，激光聚光部400具有：可见光源481、多个透镜482、标线483、反射镜484、半反射镜485、分束器486、透镜487、观察摄像头488。可见光源481沿着Z轴方向射出可见光V。多个透镜482使从可见光源481射出的可见光V平行化。标线483对可见光V赋予刻度线。反射镜484将由多个透镜482平行化的可见光V向X轴方向反射。半反射镜485将由反射镜484反射的可见光V分成反射成分和透射成分。由半反射镜485反射的可见光V沿着Z轴方向依次透射分束器486及二向色镜403，且经由聚光透镜单元430，对支撑于支撑台230的加工对象物1(参照图7)进行照射。

照射于加工对象物1的可见光V由加工对象物1的激光入射面反射，经由聚光透镜单元430向二向色镜403入射，并沿着Z轴方向透射二向色镜403。分束器486将透射了二向色镜403的可见光V分成反射成分和透射成分。透射了分束器486的可见光V透射半反射镜485，并沿着Z轴方向向透镜487及观察摄像头488依次入射。透镜487将入射的可见光V在观察摄像头488的拍摄面上进行聚光。激光加工装置200中，通过观察观察摄像头488的拍摄结果，可以掌握加工对象物1的状态。

反射镜484、半反射镜485及分束器486配置于在筐体401的端部401d上安装的支架407内。多个透镜482及标线483配置于沿着Z轴方向竖立设置于支架407上的筒体408内，可见光源481配置于筒体408的端部。透镜487配置于沿着Z轴方向竖立设置于支架407上的筒体409内，观察摄像头488配置于筒体409的端部。筒体408和筒体409在X轴方向上相互并设。此外，沿着X轴方向透射了半反射镜485的可见光V、及由分束器486在X轴方向上反射的可见光V也可与分别被设于支架407的壁部的阻尼器等吸收，或在适宜的用途中利用。

激光加工装置200中，假定有激光输出部300的交换。这是由于，根据加工对象物1的规格、加工条件等，适于加工的激光L的波长不同。因此，准备射出的激光L的波长相互不同的多个激光输出部300。在此，准备射出的激光L的波长包含于500～550nm的波长带中的激光输出部300、射出的激光L的波长包含于1000～1150nm的波长带中的激光输出部300及射出的激光L的波长包含于1300～1400nm的波长带中的激光输出部300。

另一方面，激光加工装置200中，不假定有激光聚光部400的交换。这是由于，激光聚光部400与多个波长对应(与相互不连续的多个波长带对应)。具体而言，反射镜402、反射型空间光调制器410、4f透镜单元420的一对透镜422、423、二向色镜403、及聚光透镜单元430的透镜432等对应多个波长。在此，激光聚光部400与500～550nm、1000～1150nm及1300～1400nm的波长带对应。这通过如下实现，即，对激光聚光部400的各结构涂敷规定的电介质多层膜等，以满足期望的光学性能的方式，设计激光聚光部400的各结构。此外，激光输出部300中，λ/2波长板单元330具有λ/2波长板，偏振光板单元340具有偏振光板。λ/2波长板及偏振光板是具有波长依赖性的光学元件。因此，λ/2波长板单元330及偏振光板单元340作为每个波长带不同的结构设于激光输出部300。

[激光加工装置中的激光光路及偏振光方向]

激光加工装置200中，对支撑于支撑台230的加工对象物1进行聚光的激光L的偏振光方向如图11所示，为与X轴方向平行的方向，且与加工方向(激光L的扫描方向)一致。在此，反射型空间光调制器410中，激光L作为P偏振光进行反射。这是由于，在反射型空间光调制器410的光调制层使用液晶的情况下，为了液晶分子在与包含对反射型空间光调制器410射入射出的激光L的光轴的平面平行的面内倾斜，而配向该液晶时，在抑制了偏波面的旋转的状态下对激光L实施相位调制(例如，参照专利第3878758号公报)。另一方面，二向色镜403中，激光L作为S偏振光进行反射。这是由于，与将激光L作为P偏振光进行反射相比，将激光L作为S偏振光进行反射这一方，用于使二向色镜403与多个波长对应的电介质多层膜的涂敷数减少等，二向色镜403的设计变得容易。

因此，激光聚光部400中，从反射镜402经由反射型空间光调制器410及4f透镜单元420到达二向色镜403的光路以沿着XY平面的方式设定，且从二向色镜403到达聚光透镜单元430的光路以沿着Z轴方向的方式设定。

如图9所示，激光输出部300中，激光L的光路以沿着X轴方向或Y轴方向(与主面301a平行的平面)的方式设定。具体而言，从激光振荡器310到达反射镜303的光路，以及从反射镜304经由λ/2波长板单元330、偏振光板单元340及扩束器350到达反射镜单元360的光路以沿着X轴方向的方式设定，从反射镜303经由快门320到达反射镜304的光路、及反射镜单元360中从反射镜362到达反射镜363的光路以沿着Y轴方向的方式设定。

在此，沿着Z轴方向从激光输出部300向激光聚光部400行进的激光L如图11所示，利用反射镜402向与XY平面平行的方向反射，并向反射型空间光调制器410入射。此时，与XY平面平行的平面内中，向反射型空间光调制器410入射的激光L的光轴和从反射型空间光调制器410射出的激光L的光轴构成锐角即角度α。另一方面，如上述，激光输出部300中，激光L的光路以沿着X轴方向或Y轴方向的方式设定。

因此，激光输出部300中，需要不仅将λ/2波长板单元330及偏振光板单元340作为调整激光L的输出的输出调整部发挥作用，而且还作为调整激光L的偏振光方向的偏振光方向调整部发挥作用。

[λ/2波长板单元及偏振光板单元]

如图14所示，λ/2波长板单元330具有支架(第一支架)331和λ/2波长板332。支架331以λ/2波长板332可以以与X轴方向平行的轴线(第一轴线)XL为中心线进行旋转的方式，保持λ/2波长板332。λ/2波长板332在偏振光方向相对于其光学轴(例如，fast轴)倾斜角度θ且入射激光L的情况下，以轴线XL为中心线使偏振光方向旋转角度2θ并射出激光L(参照图15)。

偏振光板单元340具有：支架(第二支架)341、偏振光板(偏振光部件)342、光路修正板(光路修正部件)343。支架341以偏振光板342及光路修正板343可以以轴线(第二轴线)XL为中心线进行一体旋转的方式，保持偏振光板342及光路修正板343。偏振光板342的光入射面及光射出面倾斜规定角度(例如，布儒斯特角)。偏振光板342在入射激光L的情况下，使与偏振光板342的偏振光轴一致的激光L的P偏振光成分透射，并反射或吸收激光L的S偏振光成分(参照图16)。光路修正板343的光入射面及光射出面向偏振光板342的光入射面及光射出面的相反侧倾斜。光路修正板343通过透射偏振光板342，使离开轴线XL上的激光L的光轴返回至轴线XL上。

如上述，激光聚光部400中，与XY平面平行的平面内中，向反射型空间光调制器410入射的激光L的光轴、和从反射型空间光调制器410射出的激光L的光轴构成作为锐角的角度α(参照图11)。另一方面，激光输出部300中，激光L的光路以沿着X轴方向或Y轴方向的方式设定(参照图9)。

因此，偏振光板单元340中，以轴线XL为中心线使偏振光板342及光路修正板343一体旋转，如图16所示，使偏振光板342的偏振光轴相对于与Y轴方向平行的方向倾斜角度α。由此，从偏振光板单元340射出的激光L的偏振光方向相对于与Y轴方向平行的方向倾斜角度α。其结果，在反射型空间光调制器410中，激光L作为P偏振光进行反射，并且在二向色镜403中，激光L作为S偏振光进行反射，对支撑于支撑台230的加工对象物1聚光的激光L的偏振光方向成为与X轴方向平行的方向。

另外，如图16所示，调整向偏振光板单元340入射的激光L的偏振光方向，并调整从偏振光板单元340射出的激光L的光强度。向偏振光板单元340入射的激光L的偏振光方向的调整通过如下实施，即，在λ/2波长板单元330中，以轴线XL为中心线使λ/2波长板332旋转，并如图15所示，调整λ/2波长板332的光学轴相对于向λ/2波长板332入射的激光L的偏振光方向(例如，与Y轴方向平行的方向)的角度。

如以上，激光输出部300中，λ/2波长板单元330及偏振光板单元340不仅作为调整激光L的输出的输出调整部(上述的例子中，输出衰减部)发挥作用，而且还作为调整激光L的偏振光方向的偏振光方向调整部发挥作用。

[4f透镜单元]

如上述，4f透镜单元420的一对透镜422、423构成反射型空间光调制器410的反射面410a和聚光透镜单元430的入射光瞳面430a处于成像关系的两侧远心光学系统。具体而言，如图17所示，反射型空间光调制器410侧的透镜422和反射型空间光调制器410的反射面410a之间的光路的距离成为透镜422的第一焦点距离f1，聚光透镜单元430侧的透镜423和聚光透镜单元430的入射光瞳面430a之间的光路的距离成为透镜423的第二焦点距离f2，透镜422和透镜423之间的光路的距离成为第一焦点距离f1和第二焦点距离f2的和(即，f1+f2)。从反射型空间光调制器410到达聚光透镜单元430的光路中一对透镜422、423间的光路为一直线。

激光加工装置200中，从增大反射型空间光调制器410的反射面410a上的激光L的有效直径的观点来看，两侧远心光学系统的倍率M满足0.5＜M＜1(缩小系统)。反射型空间光调制器410的反射面410a上的激光L的有效直径越大，越以高精细的相位图案调制激光L。从抑制反射型空间光调制器410到聚光透镜单元430的激光L的光路变长的观点来看，更优选为0.6≦M≦0.95。在此，(两侧远心光学系统的倍率M)＝(聚光透镜单元430的入射光瞳面430a上的像的大小)/(反射型空间光调制器410的反射面410a上的物体的大小)。在激光加工装置200的情况下，两侧远心光学系统的倍率M、透镜422的第一焦点距离f1及透镜423的第二焦点距离f2满足M＝f2/f1。

此外，从缩小反射型空间光调制器410的反射面410a上的激光L的有效直径的观点来看，两侧远心光学系统的倍率M也可以满足1＜M＜2(放大系统)。反射型空间光调制器410的反射面410a上的激光L的有效直径越小，扩束器350(参照图9)的倍率越小即可，与XY平面平行的平面内中，向反射型空间光调制器410入射的激光L的光轴、和从反射型空间光调制器410射出的激光L的光轴构成的角度α(参照图11)变小。从抑制反射型空间光调制器410到达聚光透镜单元430的激光L的光路变长的观点来看，更优选为1.05≦M≦1.7。

4f透镜单元420中，两侧远心光学系统的倍率M不为1，因此，如图18所示，当一对透镜422、423沿着光轴移动时，聚光透镜单元430侧的共轭点移动。具体而言，在倍率M＜1(缩小系统)的情况下，一对透镜422、423沿着光轴向聚光透镜单元430侧移动时，聚光透镜单元430侧的共轭点向反射型空间光调制器410的相反侧移动。另一方面，在倍率M＞1(放大系统)的情况下，一对透镜422、423沿着光轴向反射型空间光调制器410侧移动时，聚光透镜单元430侧的共轭点向反射型空间光调制器410的相反侧移动。由此，在例如聚光透镜单元430的安装位置产生偏离的情况下，使聚光透镜单元430侧的共轭点与聚光透镜单元430的入射光瞳面430a位置对准。4f透镜单元420中，如图11所示，沿着Y轴方向延伸的多个长孔421a形成于支架421的底壁，利用经由各长孔421a的螺固件，将支架421固定于筐体401的底面401b。由此，沿着光轴的方向上的一对透镜422、423的位置调整通过沿着Y轴方向调整支架421相对于筐体401的底面401b的固定位置而实施。

[作用及效果]

激光加工装置200具备：支撑加工对象物1的支撑台230、射出激光L的激光振荡器310、调制并反射激光L的反射型空间光调制器410、使激光L相对于加工对象物1进行聚光的聚光透镜单元430、构成反射型空间光调制器410的反射面410a和聚光透镜单元430的入射光瞳面430a处于成像关系的两侧远心光学系统的一对透镜422、423。从反射型空间光调制器410到达聚光透镜单元430的激光L的光路中、至少通过一对透镜422、423(即，从反射型空间光调制器410侧的透镜422到达聚光透镜单元430侧的透镜423)的激光L的光路为一直线。两侧远心光学系统的倍率M满足0.5＜M＜1或1＜M＜2。此外，激光加工装置200中，两侧远心光学系统的倍率M、透镜422的第一焦点距离f1及透镜423的第二焦点距离f2满足M＝f2/f1。

激光加工装置200中，两侧远心光学系统的倍率M不是1。由此，当一对透镜422、423沿着光轴进行移动时，聚光透镜单元430侧的共轭点进行移动。具体而言，在倍率M＜1(缩小系统)的情况下，一对透镜422、423沿着光轴向聚光透镜单元430侧移动时，聚光透镜单元430侧的共轭点向反射型空间光调制器410的相反侧移动。另一方面，在倍率M＞1(放大系统)的情况下，一对透镜422、423沿着光轴向反射型空间光调制器410侧移动时，聚光透镜单元430侧的共轭点向反射型空间光调制器410的相反侧移动。因此，例如在聚光透镜单元430的安装位置产生偏离的情况下，可以使聚光透镜单元430侧的共轭点与聚光透镜单元430的入射光瞳面430a位置对准。而且，至少从反射型空间光调制器410侧的透镜422到达聚光透镜单元430侧的透镜423的激光L的光路为一直线，因此，可以使一对透镜422、透镜423沿着光轴容易移动。因此，根据激光加工装置200，可以将反射型空间光调制器410的反射面410a上的激光L的像向聚光透镜单元430的入射光瞳面430a容易且高精度地传像。

此外，通过设为0.5＜M＜1，可以增大反射型空间光调制器410的反射面410a上的激光L的有效直径，并可以以高精细的相位图案调制激光L。另一方面，通过设为1＜M＜2，可以缩小反射型空间光调制器410的反射面410a上的激光L的有效直径，并可以缩小向反射型空间光调制器410入射的激光L的光轴、和从反射型空间光调制器410射出的激光L的光轴所成的角度α。抑制激光L相对于反射型空间光调制器410的入射角及反射角在抑制衍射效率的降低并充分发挥反射型空间光调制器410的性能上是非常重要的。

激光加工装置200中，即使倍率M满足0.6≦M≦0.95。由此，可以维持在上述的0.5＜M＜1的情况下实现的效果，同时更可靠地抑制从反射型空间光调制器410到达聚光透镜单元430的激光L的光路变长。

激光加工装置200中，倍率M也可以满足1.05≦M≦1.7。由此，可以维持在设为上述的1＜M＜2的情况下实现的效果，同时更可靠地抑制从反射型空间光调制器410到达聚光透镜单元430的激光L的光路变长。

激光加工装置200中，将一对透镜422、423保持于支架421，支架421恒定地维持沿着激光L的光轴的方向上的一对透镜422、423的彼此的位置关系，并通过支架421的位置调整实施沿着激光L的光轴的方向(Y轴方向)上的一对透镜422、423的位置调整。由此，可以恒定地维持一对透镜422、423的彼此的位置关系，同时容易且可靠地实施一对透镜422、423的位置调整(进而，共轭点的位置调整)。

另外，激光加工装置200具备：装置框架210、安装于装置框架210且支撑加工对象物1的支撑台230、安装于装置框架210的激光输出部300、以相对于激光输出部300可移动的方式安装于装置框架210的激光聚光部400。激光输出部300具有射出激光L的激光振荡器310。激光聚光部400具有：调制并反射激光L的反射型空间光调制器410、将激光L相对于加工对象物1进行聚光的聚光透镜单元430、构成反射型空间光调制器410的反射面410a和聚光透镜单元430的入射光瞳面430a处于成像关系的两侧远心光学系统的一对透镜422、423。

激光加工装置200中，具有反射型空间光调制器410、聚光透镜单元430及一对透镜422、423的激光聚光部400可以相对于具有激光振荡器310的激光输出部300移动。因此，例如，与使配置于从激光振荡器310到达聚光透镜单元430的激光L的光路上的各结构的整体移动的情况相比，可以使成为移动对象的激光聚光部400轻量化，可以使用于使激光聚光部400移动的第二移动机构240小型化。而且，反射型空间光调制器410、聚光透镜单元430及一对透镜422、423作为一体移动，可维持彼此的位置关系，因此，可以将反射型空间光调制器410的反射面410a上的激光L的像向聚光透镜单元430的入射光瞳面430a高精度地传像。因此，根据激光加工装置200，可以抑制装置的大型化，同时使聚光透镜单元430侧的结构相对于加工对象物1移动。

激光加工装置200中，激光L从激光输出部300的射出方向(Z轴方向)与激光聚光部400的移动方向(Z轴方向)一致。由此，即使激光聚光部400相对于激光输出部300移动，也可以抑制向激光聚光部400入射的激光L的位置改变。

激光加工装置200中，激光输出部300还具有使激光L平行化的扩束器350。由此，即使激光聚光部400相对于激光输出部300移动，也可以抑制向激光聚光部400入射的激光L的直径改变。此外，即使利用扩束器350未将激光L变为完全的平行光，例如激光L稍微具有扩展角，也可以在反射型空间光调制器410中使激光L平行化。

激光加工装置200中，激光聚光部400还具有将从反射型空间光调制器410经由一对透镜422、423到达聚光透镜单元430的激光L的光路设定于内部的筐体401，在筐体401中设有使从激光输出部300射出的激光L向筐体401内入射的光入射部401a。由此，可以恒定地维持从反射型空间光调制器410经由一对透镜422、423到达聚光透镜单元430的激光L的光路的状态，同时使激光聚光部400相对于激光输出部300移动。

激光加工装置200中，激光聚光部400还具有以在激光聚光部400的移动方向(Z轴方向)上与光入射部401a相对的方式配置于筐体401内的反射镜402，反射镜402使从光入射部401a入射于筐体401内的激光L向反射型空间光调制器410反射。由此，可以使从激光输出部300入射于激光聚光部400的激光L以期望的角度入射于反射型空间光调制器410。

激光加工装置200中，支撑台230以沿着与激光聚光部400的移动方向(Z轴方向)垂直的平面(XY平面)可移动的方式安装于装置框架210。由此，不仅可以使激光L的聚光点位于相对于加工对象物1期望的位置，还可以在与垂直于激光聚光部400的移动方向的平面平行的方向上，对加工对象物1扫描激光L。

激光加工装置200中，将支撑台230经由第一移动机构220安装于装置框架210上，激光聚光部400经由第二移动机构240安装于装置框架210。由此，可以可靠地实施支撑台230及激光聚光部400各自的移动。

另外，激光加工装置200具备：装置框架210、安装于装置框架210且支撑加工对象物1的支撑台230、相对于装置框架210可装卸的激光输出部300、安装于装置框架210的激光聚光部400。激光输出部300具有：射出激光L的激光振荡器310、调整激光L的输出的λ/2波长板单元330及偏振光板单元340。激光聚光部400具有：调制并反射激光L的反射型空间光调制器410、使激光L相对于加工对象物1进行聚光的聚光透镜单元430、构成反射型空间光调制器410的反射面410a和聚光透镜单元430的入射光瞳面430a处于成像关系的两侧远心光学系统的一对透镜422、423。

激光加工装置200中，与具有反射型空间光调制器410、聚光透镜单元430及一对透镜422、423的激光聚光部400分体地，具有激光振荡器310以及λ/2波长板单元330及偏振光板单元340的激光输出部300相对于装置框架210可装卸。因此，在根据加工对象物1的规格、加工条件等，适于加工的激光L的波长不同的情况下，可以统一交换射出具有所期望的波长的激光L的激光振荡器310、以及具有波长依赖性的λ/2波长板单元330及偏振光板单元340。因此，根据激光加工装置200，可以使用激光L的波长相互不同的多个激光振荡器310。

激光加工装置200中，激光输出部300还具有支撑激光振荡器310以及λ/2波长板单元330及偏振光板单元340且相对于装置框架210可装卸的安装基座301，激光输出部300经由安装基座301安装于装置框架210。由此，可以对装置框架210容易地装卸激光输出部300。

激光加工装置200中，激光输出部300还具有用于调整从激光输出部300射出的激光L的光轴的反射镜362、363。由此，例如在对装置框架210安装激光输出部300时，可以调整向激光聚光部400入射的激光L的光轴的位置及角度。

激光加工装置200中，λ/2波长板单元330及偏振光板单元340调整激光L的偏振光方向。由此，例如在对装置框架210安装激光输出部300时，可以调整向激光聚光部400入射的激光L的偏振光方向、进而调整从激光聚光部400射出的激光L的偏振光方向。

激光加工装置200中，λ/2波长板单元330及偏振光板单元340包含λ/2波长板332及偏振光板342。由此，可以将具有波长依赖性的λ/2波长板332及偏振光板342与激光振荡器310统一交换。

激光加工装置200中，激光输出部300还具有调整激光L的直径同时将激光L平行化的扩束器350。由此，例如即使在使激光聚光部400相对于激光输出部300移动的情况下，也可以恒定地维持向激光聚光部400入射的激光L的状态。

激光加工装置200中，反射型空间光调制器410、聚光透镜单元430及一对透镜422、423对应于500～550nm、1000～1150nm及1300～1400nm的波长带。由此，可以将射出各波长带的激光L的激光输出部300安装于激光加工装置200。此外，500～550nm的波长带的激光L适用于例如相对于由蓝宝石构成的基板的内部吸收型激光加工。1000～1150nm及1300～1400nm的各波长带的激光L适用于例如相对于由硅构成的基板的内部吸收型激光加工。

另外，激光加工装置200具备：支撑加工对象物1的支撑台230、射出激光L的激光振荡器310、调制并反射激光L的反射型空间光调制器410、使激光L相对于加工对象物1进行聚光的聚光透镜单元430、构成反射型空间光调制器410的反射面410a和聚光透镜单元430的入射光瞳面430a处于成像关系的两侧远心光学系统的一对透镜422、423、使通过了一对透镜422、423的激光L向聚光透镜单元430反射的二向色镜403。反射型空间光调制器410将激光L沿着规定的平面(包含对反射型空间光调制器410射入射出的激光L的光路的平面、与XY平面平行的平面)并以锐角反射。从反射型空间光调制器410经由一对透镜422、423到达二向色镜403的激光L的光路以沿着该平面的方式设定。从二向色镜403到达聚光透镜单元430的激光L的光路以沿着与该平面交叉的方向(Z轴方向)的方式设定。

激光加工装置200中，从反射型空间光调制器410经由一对透镜422、423到达二向色镜403的激光L的光路以沿着规定的平面的方式设定，从二向色镜403到达聚光透镜单元430的激光L的光路以沿着与该平面交叉的方向的方式设定。由此，可以使例如激光L作为P偏振光在反射型空间光调制器410反射且使激光L作为S偏振光在反射镜反射。这在将反射型空间光调制器410的反射面410a上的激光L的像向聚光透镜单元430的入射光瞳面430a高精度地传像上是非常重要的。另外，反射型空间光调制器410将激光L以锐角反射。抑制激光L相对于反射型空间光调制器410的入射角及反射角在抑制衍射效率的降低且充分发挥反射型空间光调制器410的性能上是非常重要的。根据以上所述，根据激光加工装置200，可以将反射型空间光调制器410的反射面410a上的激光L的像向聚光透镜单元430的入射光瞳面430a上高精度地传像。

激光加工装置200中，从二向色镜403到达聚光透镜单元430的激光L的光路以沿着与上述的平面(与XY平面平行的平面)正交的方向的方式设定，二向色镜403将激光L以直角反射。由此，可以以直角处理从反射型空间光调制器410到达聚光透镜单元430的激光L的光路。

激光加工装置200中，将通过了一对透镜422、423的激光L向聚光透镜单元430反射的反射镜为二向色镜403。由此，可以将透射了二向色镜403的激光L的一部分用于各种用途。

激光加工装置200中，反射型空间光调制器410将激光L作为P偏振光进行反射，二向色镜403将激光L作为S偏振光进行反射。由此，可以将反射型空间光调制器410的反射面410a上的激光L的像向聚光透镜单元430的入射光瞳面430a高精度地传像。

激光加工装置200还具备配置于从激光振荡器310到达反射型空间光调制器410的激光L的光路上，且调整激光L的偏振光方向的λ/2波长板单元330及偏振光板单元340。由此，反射型空间光调制器410具备将激光L以锐角反射的功能，而可以调整激光L的偏振光方向，因此，可以以直角处理从激光振荡器310到达反射型空间光调制器410的激光L的光路。

另外，激光加工装置200具备：支撑加工对象物1的支撑台230、射出激光L的激光振荡器310、调制并反射激光L的反射型空间光调制器410、使激光L相对于加工对象物1进行聚光的聚光透镜单元430、构成反射型空间光调制器410的反射面410a和聚光透镜单元430的入射光瞳面430a处于成像关系的两侧远心光学系统的一对透镜422、423、使通过了一对透镜422、423的激光L向聚光透镜单元430反射的二向色镜403、取得加工对象物1的激光入射面的位移数据的一方的测距传感器450。从二向色镜403到达聚光透镜单元430的激光L的光路以沿着第一方向(Z轴方向)的方式设定。从反射型空间光调制器410经由一对透镜422、423到达二向色镜403的激光L的光路以沿着与第一方向垂直的第二方向(Y轴方向)的方式设定。一方的测距传感器450在与第一方向及第二方向垂直的第三方向(X轴方向)上配置于聚光透镜单元430的一侧。

激光加工装置200中，以相对于聚光透镜单元430，一方的测距传感器450相对性地先行的方式，对加工对象物1扫描激光L，由此，可以在对该部位照射激光L之前取得加工对象物1的任意部位中的激光入射面的位移数据。由此，可以以例如恒定地维持加工对象物1的激光入射面和激光L的聚光点的距离的方式，对加工对象物1扫描激光L。另外，一方的测距传感器450相对于配置从反射型空间光调制器410到达聚光透镜单元430的激光L的光路的平面(与YZ平面平行的平面)配置于一侧。即，相对于在从反射型空间光调制器410到达聚光透镜单元430的激光L的光路上配置的各结构，高效率地配置一方的测距传感器450。因此，根据激光加工装置200，可以抑制装置的大型化，同时取得加工对象物1的激光入射面的位移数据。

激光加工装置200中，将通过了一对透镜422、423的激光L向聚光透镜单元430反射的反射镜为二向色镜403。由此，可以将透射了二向色镜403的激光L的一部分用于各种用途。

激光加工装置200中，二向色镜403将激光L作为S偏振光进行反射。由此，通过沿着第三方向(X轴方向)对加工对象物1扫描激光L，可以使激光L的扫描方向和激光L的偏振光方向相互一致。例如，在沿着预定切断线在加工对象物1的内部形成改质区域的情况下，通过使激光L的扫描方向和激光L的偏振光方向相互一致，可以高效率地形成改质区域。

激光加工装置200还具备：至少支撑反射型空间光调制器410、聚光透镜单元430、一对透镜422、423、二向色镜403及一方的测距传感器450的筐体401；沿着第一方向(Z轴方向)使筐体401移动的第二移动机构240。聚光透镜单元430及一方的测距传感器450安装于第二方向(Y轴方向)上的筐体401的端部401d。第二移动机构240安装于第三方向(X轴方向)上的筐体401的一方的侧面401e。由此，可以抑制装置的大型化，同时使反射型空间光调制器410、聚光透镜单元430、一对透镜422、423、二向色镜403及一方的测距传感器450作为一体进行移动。

激光加工装置200还具备沿着第一方向(Z轴方向)使聚光透镜单元430移动的驱动机构440。聚光透镜单元430经由驱动机构440，安装于第二方向(Y轴方向)上的筐体401的端部401d。由此，例如，可以以恒定地维持加工对象物1的激光入射面和激光L的聚光点的距离的方式，使聚光透镜单元430移动。

激光加工装置200中，反射型空间光调制器410安装于第二方向(Y轴方向)上的筐体401的端部401c。由此，可以对筐体401高效率地配置各结构。

激光加工装置200还具备取得加工对象物1的激光入射面的位移数据的另一方的测距传感器450。另一方的测距传感器450在第三方向(X轴方向)上配置于聚光透镜单元430的另一侧。由此，以相对于聚光透镜单元430，一方的测距传感器450相对性地先行的方式，对加工对象物1扫描激光L时，可以使用一方的测距传感器450取得激光入射面的位移数据。另一方面，以相对于聚光透镜单元430，另一方的测距传感器450相对性地先行的方式，对加工对象物1扫描激光L时，可以使用另一方的测距传感器450取得激光入射面的位移数据。另外，一方的测距传感器450相对于配置从反射型空间光调制器410到达聚光透镜单元430的激光L的光路的平面(与YZ平面平行的平面)配置于一侧，另一方的测距传感器450相对于该平面配置于另一侧。由此，可以对配置于从反射型空间光调制器410到达聚光透镜单元430的激光L的光路上的各结构，高效率地配置一对测距传感器450。

另外，激光输出部300具备：射出激光L的激光振荡器310；调整从激光振荡器310射出的激光L的输出的λ/2波长板单元330及偏振光板单元340；将通过了λ/2波长板单元330及偏振光板单元340的激光L向外部射出的反射镜单元360；具有配置了激光振荡器310、λ/2波长板单元330及偏振光板单元340以及反射镜单元360的主面301a的安装基座301。从激光振荡器310经由λ/2波长板单元330及偏振光板单元340到达反射镜单元360的激光L的光路以沿着与主面301a平行的平面的方式设定。反射镜单元360具有用于调整激光L的光轴的反射镜362、363，沿着与该平面交叉的方向(Z轴方向)向外部射出激光L。

激光输出部300中，将激光振荡器310、λ/2波长板单元330及偏振光板单元340以及反射镜单元360配置于安装基座301的主面301a上。由此，通过对激光加工装置200的装置框架210装卸安装基座301，可以对激光加工装置200容易地装卸激光输出部300。另外，从激光振荡器310经由λ/2波长板单元330及偏振光板单元340到达反射镜单元360的激光L的光路以沿着与安装基座301的主面301a平行的平面的方式设定，反射镜单元360将沿着与该平面交叉的方向将激光L向外部射出。由此，例如在激光L的射出方向沿着垂直方向的情况下，激光输出部300薄型化，因此，可以相对于激光加工装置200容易地装卸激光输出部300。另外，反射镜单元360具有用于调整激光L的光轴的反射镜362、363。由此，在向激光加工装置200的装置框架210安装激光输出部300时，可以调整向激光聚光部400入射的激光L的光轴的位置及角度。以上，激光输出部300可以相对于激光加工装置200容易地装卸。

激光输出部300中，反射镜单元360沿着与平行于主面301a的平面正交的方向将激光L向外部射出。由此，可以使反射镜单元360中的激光L的光轴的调整容易化。

激光输出部300中，λ/2波长板单元330及偏振光板单元340调整从激光振荡器310射出的激光L的偏振光方向。由此，在向激光加工装置200的装置框架210安装激光输出部300时，可以调整向激光聚光部400入射的激光L的偏振光方向、进而调整从激光聚光部400射出的激光L的偏振光方向。

激光输出部300中，λ/2波长板单元330及偏振光板单元340具有：从激光振荡器310射出的激光L沿着轴线XL(与主面301a平行的轴线)入射的λ/2波长板332；以将轴线XL设为中心线，λ/2波长板332可旋转的方式保持λ/2波长板332的支架331；通过了λ/2波长板332的激光L沿着轴线XL入射的偏振光板342；以将轴线XL设为中心线偏振光板342可旋转的方式，保持偏振光板342的支架341。由此，可以以简易的结构调整从激光振荡器310射出的激光L的输出及偏振光方向。另外，通过激光输出部300具备这种λ/2波长板单元330及偏振光板单元340，可以使用对应于从激光振荡器310射出的激光L的波长的λ/2波长板332及偏振光板342。

激光输出部300还具备光路修正板343，该光路修正板343以将轴线XL设为中心线，可以与偏振光板342一体旋转的方式保持于支架341，并透射偏振光板342，由此，将离开轴线XL上的激光L的光轴返回至轴线XL上的光路修正板343。由此，可以修正透射偏振光板342所引起的激光L的光路的偏离。

激光输出部300中，λ/2波长板332进行旋转的轴线和偏振光板342进行旋转的轴线为轴线XL，且相互一致。即，λ/2波长板332及偏振光板342可以以同一轴线XL为中心线进行旋转。由此，可以实现激光输出部300的简易化及小型化。

激光输出部300中，反射镜单元360具有支撑基座361和反射镜362、363，且支撑基座361以可以进行位置调整的方式安装于安装基座301，反射镜362以可以进行角度调整的方式安装于支撑基座361，通过了λ/2波长板单元330及偏振光板单元340的激光L沿着与主面301a平行的方向反射，且反射镜363以可以进行角度调整的方式安装于支撑基座361，将由反射镜362反射的激光L沿着与主面301a交叉的方向进行反射。由此，在向激光加工装置200的装置框架210安装激光输出部300时，可以更高精度地调整向激光聚光部400入射的激光L的光轴的位置及角度。而且，通过将支撑基座361相对于安装基座301进行位置调整，可以将反射镜362、363以一体容易地进行位置调整。

激光输出部300还具备配置于从λ/2波长板单元330及偏振光板单元340到达反射镜单元360的激光L的光路上，调整激光L的直径并使激光L平行化的扩束器350。由此，即使在激光聚光部400相对于激光输出部300移动的情况下，也可以恒定地维持向激光聚光部400入射的激光L的状态。

激光输出部300还具备配置于从激光振荡器310到达λ/2波长板单元330及偏振光板单元340的激光L的光路上且开闭激光L的光路的快门320。由此，可以通过激光振荡器310中的激光L的输出的开启/关断的切换，实施激光L从激光输出部300的输出的开启/关断的切换。另外，利用快门320，可以防止例如从激光输出部300未意图地射出激光L。

[变形例]

以上，说明了本实用新型的实施方式，但本实用新型不限定于上述的实施方式。

例如，如图19及图20所示，也可以使λ/2波长板单元330和偏振光板单元340一体化。在该情况下，保持λ/2波长板332的支架331以将轴线XL设为中心线可以旋转的方式，安装于框架370的一方的端面上。保持偏振光板342及光路修正板343的支架341以将轴线XL作为中心线进行旋转的方式，安装于框架370的另一方的端面。框架370安装于安装基座301的主面301a。此外，在支架341设有吸收由偏振光板342反射的激光L的S偏振光成分的阻尼器344。

另外，也可以在偏振光板单元340设置偏振光板342以外的偏振光部件。作为一例，也可以使用立方状的偏振光部件代替偏振光板342及光路修正板343。立方状的偏振光部件是呈现长方体状的形状的部件，且在该部件中相互相对的侧面设为光入射面及光射出面且在其之间设置具有偏振光板功能的层的部件。

另外，λ/2波长板332旋转的轴线和偏振光板342旋转的轴线也可以相互不一致。

另外，激光输出部300具有用于调整从激光输出部300射出的激光L的光轴的反射镜362、363，但只要具有至少1个用于调整从激光输出部300射出的激光L的光轴的反射镜即可。

另外，反射型空间光调制器410的反射面410a和聚光透镜单元430的入射光瞳面430a构成处于成像关系的两侧远心光学系统的成像光学系统不限定于一对透镜422、423，也可以是包含反射型空间光调制器410侧的第一透镜系统(例如，接合透镜，3个以上的透镜等)及聚光透镜单元430侧的第二透镜系统(例如，接合透镜，3个以上的透镜等)的系统等。

另外，激光聚光部400中，将通过了一对透镜422、423的激光L向聚光透镜单元430反射的反射镜为二向色镜403，但该反射镜也可以是全反射反射镜。

另外，聚光透镜单元430及一对测距传感器450安装于Y轴方向上的筐体401的端部401d，但只要比Y轴方向上的筐体401的中心位置更靠端部401d侧地安装即可。反射型空间光调制器410安装于Y轴方向上的筐体401的端部401c，但只要比Y轴方向上的筐体401的中心位置更靠端部401c侧地安装即可。另外，测距传感器450也可以在X轴方向上仅配置于聚光透镜单元430的一侧。

另外，激光聚光部400也可以固定于装置框架210。在该情况下，支撑台230也可以以不仅沿着X轴方向及Y轴方向可移动，而且还可沿着Z轴方向移动的方式，安装于装置框架210。

另外，本实用新型的激光加工装置不限定于在加工对象物1的内部形成改质区域的装置，也可以是实施烧蚀等、其它激光加工的装置。

Claims (5)

1.一种激光加工装置，其特征在于，

具备：

支撑部，其支撑加工对象物；

激光光源，其射出激光；

反射型空间光调制器，其调制并反射所述激光；

聚光光学系统，其使所述激光相对于所述加工对象物进行聚光；及

成像光学系统，其构成所述反射型空间光调制器的反射面和所述聚光光学系统的入射光瞳面处于成像关系的两侧远心光学系统，

从所述反射型空间光调制器到达所述聚光光学系统的所述激光的光路中至少通过所述成像光学系统的所述激光的光路为一条直线，

所述两侧远心光学系统的倍率M满足0.5＜M＜1或1＜M＜2。

2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，

所述成像光学系统包含所述反射型空间光调制器侧的第一透镜系统及所述聚光光学系统侧的第二透镜系统，

所述倍率M、所述第一透镜系统的第一焦点距离f1及所述第二透镜系统的第二焦点距离f2满足M＝f2/f1。

3.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于，

所述倍率M满足0.6≦M≦0.95。

4.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于，

所述倍率M满足1.05≦M≦1.7。

5.根据权利要求2所述的激光加工装置，其特征在于，

所述第一透镜系统及所述第二透镜系统被保持于支架，

所述支架恒定地维持沿着所述激光的光轴的方向上的所述第一透镜系统及所述第二透镜系统彼此的位置关系，

沿着所述激光的光轴的方向上的所述第一透镜系统及所述第二透镜系统的位置调整通过所述支架的位置调整来实施。