JP5348155B2 - レーザ加工装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レーザ加工装置に関し、特に、光ファイバを用いてレーザ光を伝送するレーザ加工装置に関する。
従来、レーザ加工装置において、レーザ発振器から出射されたレーザ光を加工光学系に伝送するために、光ファイバが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１６２６９号公報
光ファイバは、コアの断面積が大きくなるほど、より強いレーザ光を入射することができる。一方、光ファイバの価格は、コアの断面積が大きくなるほど高くなる。従って、レーザ光の強度を上げ、加工エネルギーを大きくするためには、光ファイバのコアの断面積を大きくする必要があり、必要なコストが上昇する。
また、光ファイバは、加工光学系を備える加工ユニットの移動に伴い、繰り返し曲げたり伸ばしたりされて劣化するため、定期的に交換する必要がある。従って、光ファイバが高価になるほど、レーザ加工装置のランニングコストが上昇する。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、レーザ加工装置のレーザ光の伝送用の光ファイバのコアの断面積を小さくできるようにするものである。
本発明の一側面のレーザ加工装置は、レーザ発振器から出射されたレーザ光の強度分布をほぼ均一に整形する第１の光ファイバと、ビーム整形器から出射されたレーザ光を集光するレンズと、レンズにより集光されたレーザ光が入射され、入射されたレーザ光を加工光学系に伝送する第２の光ファイバとを備え、第１の光ファイバのコア径をφ１、開口数をＮＡ１とし、第２の光ファイバのコア径をφ２、開口数をＮＡ２とした場合、φ１＞φ２、かつ、ＮＡ１≦ＮＡ２×（φ２／φ１）を満たし、第２の光ファイバはケーブルの可動部の配線用の部材内に配線される。
本発明の一側面においては、レーザ発振器から出射されたレーザ光の強度分布が第１の光ファイバによりほぼ均一に整形され、第１の光ファイバから出射されたレーザ光がレンズにより集光され、レンズにより集光されたレーザ光が第２の光ファイバにより加工光学系に伝送される。
従って、伝送用の第２の光ファイバに入射するレーザ光のピーク強度を下げることができ、その結果、第２の光ファイバのコアの断面積を小さくすることができる。また、ビーム整形器を安価に実現することができる。
前記第１の光ファイバは、前記第２の光ファイバより短くすることができる。
これにより、ビーム整形器を安価に実現することができる。
この第１の光ファイバは、レーザ光が入射される側の端面にロッドレンズを融着することができる。
これにより、ビーム整形器として用いる第１の光ファイバのコアの断面積を小さくすることができる。
この第１の光ファイバおよび第２の光ファイバのコアの断面を矩形にすることができる。
これにより、加工面上でレーザ光を走査するときに、隣接する光スポットを重ねる面積を小さくすることができ、その結果、加工時間を短縮することができる。
本発明の一側面によれば、レーザ加工装置のレーザ光の伝送用の光ファイバのコアの断面積を小さくすることができる。
本発明を適用したレーザ加工装置の光学系の構成例を示す図である。 本発明を適用したレーザ加工装置の外観の構成例を示す図である。 ビーム整形用の光ファイバへの入射前と出射後のレーザ光のビームプロファイルと断面の形状を示す図である。 ビーム整形用の光ファイバの変形例を示す図である。 本発明を適用したレーザ加工装置の光学系の変形例を示す図である。
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．変形例
図１は、本発明を適用したレーザ加工装置１０１の光学系の構成例を示している。
レーザ加工装置１０１は、レーザ光を用いて、加工対象物１０２の加工を行う装置である。なお、加工対象物１０２は、特に限定されるものではなく、例えば、薄膜太陽電池パネル、ディスプレイパネル等である。
レーザ加工装置１０１は、レーザ発振器１１１、全反射ミラー１１２，１１３、集光レンズ１１４、光ファイバ１１５、コリメータレンズ１１６、全反射ミラー１１７，１１８、集光レンズ１１９、光ファイバ１２０、コリメータレンズ１２１、結像レンズ１２４、スキャンミラー１２５ａ，１２５ｂ、および、ｆθレンズ１２６を含む。
レーザ発振器１１１は、パルス状のレーザ光を出射するレーザ発振器により構成される。なお、レーザ発振器１１１は、特定の方式のものに限定されるものではなく、任意の方式のものを採用することが可能である。
レーザ発振器１１１から出射されたレーザ光は、全反射ミラー１１２および全反射ミラー１１３により反射された後、集光レンズ１１４により集光されて、光ファイバ１１５に入射する。
光ファイバ１１５は、コアの断面が正方形の角形光ファイバにより構成され、レーザ光のビーム整形用として用いられる。具体的には、光ファイバ１１５は、入射したレーザ光の断面の形状を正方形に整形し、かつ、強度分布をほぼ均一にしてから出射する。
光ファイバ１１５から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ１１６によりコリメートされ、全反射ミラー１１７および全反射ミラー１１７により反射された後、集光レンズ１１９により集光されて、光ファイバ１２０に入射する。
光ファイバ１２０は、光ファイバ１１５と同様に、コアの断面が正方形の角形光ファイバにより構成され、レーザ光の伝送用として用いられる。すなわち、光ファイバ１２０は、入射されたレーザ光を、コリメータレンズ１２１乃至ｆθレンズ１２６からなる加工光学系に伝送する。
光ファイバ１２０から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ１２１によりコリメートされ、結像レンズ１２２を透過し、スリット１２３に入射する。スリット１２３は、正方形の開口部を有しており、レーザ光の断面を開口部の形状に制限する。
スリット１２３を通過したレーザ光は、結像レンズ１２４を透過し、スキャンミラー１２５ａ，１２５ｂによりｆθレンズ１２６の方向に反射され、ｆθレンズ１２６を透過し、加工対象物１０２の加工面において結像する。また、スキャンミラー１２５ａ，１２５ｂおよびｆθレンズ１２６により、加工対象物１０２の加工面におけるレーザ光の結像位置、すなわち加工位置が走査される。
なお、レーザ光の断面を正方形に整形して加工対象物１０２に照射することにより、例えば、断面が円形や楕円形のレーザ光と比較して、加工面上でレーザ光を走査するときに、隣接する光スポットを重ねる面積を小さくすることができる。その結果、加工時間を短縮することができる。
［レーザ加工装置１０１の外観構成例］
図２は、レーザ加工装置１０１の外観の構成例を模式的に示している。ただし、図２では、図１のレーザ発振器１１１から集光レンズ１１９までに対応する構成部分は図示していない。
レーザ加工装置１０１は、定盤１５１、ホルダ１５２、ガントリ１５３、加工ユニット１５４、配線用部材１５５、ホルダ１５６、および、ケーブルベア（登録商標）１５７ａ乃至１５７ｄを含むように構成される。
なお、以下、定盤１５１の上面（ホルダ１５２の上面）に対して水平、かつ、ガントリ１５３が延伸する方向（レーザ加工装置１０１の左右方向）をＸ軸方向とする。また、以下、定盤１５１の上面（ホルダ１５２の上面）に対して水平、かつ、Ｘ軸に直交する方向（レーザ加工装置１０１の前後方向）をＹ軸方向とする。さらに、以下、Ｘ軸およびＹ軸に直交する方向（レーザ加工装置１０１の上下方向）をＺ軸方向とする。
なお、以下、Ｘ軸方向において、図内で側面が手前側に見えている方を、レーザ加工装置１０１の右側とし、その反対側を左側とする。また、以下、Ｙ軸方向において、図内でガントリ１５３が位置している方をレーザ加工装置１０１の後ろ側とし、その反対側を前側とする。
定盤１５１の上面にはホルダ１５２が設置されており、加工対象物１０２はホルダ１５２の上面に載置される。また、定盤１５１の上面において、ホルダ１５２の左右の両隣に、ガイド１５１Ａ１およびガイド１５１Ａ２（不図示）が、Ｙ軸方向に延伸するように設けられている。
ガントリ１５３は、梁（ビーム）がＸ軸方向に延伸するようにガイド１５１Ａ１，１５１Ａ２の上に設置されており、ガイド１５１Ａ１，１５１Ａ２に従ってＹ軸方向に移動することができる。また、ガントリ１５３の上面には、ガイド１５３Ａが、Ｘ軸方向に延伸するように設けられている。
加工ユニット１５４は、コリメータレンズ１２１乃至ｆθレンズ１２６が内蔵されており、レーザ光を出射し、加工対象物１０２を加工するためのユニットである。加工ユニット１５４は、ガントリ１５３の梁に、ガイド１５３Ａに従ってＸ軸方向に移動可能に支持されている。また、加工ユニット１５４は、ガントリ１５３とともにＹ軸方向に移動する。
配線用部材１５５は、光ファイバ１２０等を配線するための部材であり、ガントリ１５３の右側に取り付けられている。
ホルダ１５６は、ガントリ１５３の後ろ側に取り付けられており、その上にケーブルベア１５７ｃ，１５７ｄが設置されている。
なお、配線用部材１５５およびホルダ１５６は、ガントリ１５３とともにＹ軸方向に移動する。
ケーブルベア１５７ａ，１５７ｂは、光ファイバ１２０等の配線用に設けられ、定盤１５１の右横に、Ｙ軸方向に延伸し、かつ、上下に折り返すように配置されている。ケーブルベア１５７ａ，１５７ｂの上側の一端は、配線用部材１５５に取り付けられ、下側の一端は、定盤１５１の右側の所定の位置に固定されている。従って、ガントリ１５３のＹ軸方向の移動に従って、ケーブルベア１５７ａ，１５７ｂの上側の一端がＹ軸方向に移動し、ケーブルベア１５７ａ，１５７ｂの折れ曲がる位置がＹ軸方向に移動する。
ケーブルベア１５７ｃ，１５７ｄは、ホルダ１５６の上面に、Ｘ軸方向に延伸し、かつ、上下に折り返すように配置されている。ケーブルベア１５７ｃ，１５７ｄの上側の一端は、加工ユニット１５４の一部に取り付けられ、下側の一端は、ホルダ１５６の所定の位置に固定されている。従って、加工ユニット１５４のＸ軸方向の移動に従って、ケーブルベア１５７ｃ，１５７ｄの上側の一端がＸ軸方向に移動し、ケーブルベア１５７ｃ，１５７ｄの折れ曲がる位置がＸ軸方向に移動する。
図示は省略しているが、光ファイバ１２０は、ケーブルベア１５７ａおよびケーブルベア１５７ｂのいずれか、配線用部材１５５、並びに、ケーブルベア１５７ｃおよびケーブルベア１５７ｄのいずれかを通して、加工ユニット１５４に接続されている。従って、加工ユニット１５４のＸ軸方向の移動、および、ガントリ１５３のＹ軸方向に移動に従って、ケーブルベア１５７ａ乃至１５７ｄが折れ曲がる位置が移動するのに伴い、光ファイバ１２０が折れ曲がる位置も移動する。これにより、光ファイバ１２０は、繰り返し曲げたり伸ばしたりされて劣化するため、定期的に交換する必要が生じる。
［光ファイバ１１５と光ファイバ１２０の仕様］
ここで、図３を参照して、光ファイバ１１５および光ファイバ１２０の仕様について検討する。
図３は、光ファイバ１１５のコアの入射面１１５Ａおよび出射面１１５Ｂにおけるレーザ光のビームプロファイルと断面の例を示している。左側が、入射面１１５Ａにおけるレーザ光（すなわち、光ファイバ１１５に入射する前のレーザ光）のビームプロファイルおよび断面を示している。右側が、出射面１１５Ｂにおけるレーザ光（すなわち、光ファイバ１１５から出射された後のレーザ光）のビームプロファイルおよび断面を示している。
入射前のレーザ光は、断面が円形で、強度分布がほぼガウシアン分布に従う。一方、出射後のレーザ光は、断面がほぼ正方形になり、強度分布がほぼ均一のトップハット型の分布になる。また、強度分布が均一化されることにより、入射前と比べてレーザ光のピーク強度が下がり、レーザ光のパワー密度のピークが低下する。
ところで、光ファイバのコアを形成する素材（例えば、石英ガラスなど）は、入射するレーザ光のパワー密度が所定の定格値（以下、定格パワー密度と称する）を超えると、空気との界面において焼損する恐れがある。
従って、光ファイバ１１５を用いてレーザ光のピーク強度を下げることにより、より強い（よりエネルギーが大きい）レーザ光を光ファイバ１２０に入射することが可能になる。その結果、より大きな加工エネルギーを得ることができる。
逆に、光ファイバ１１５を用いてレーザ光のピーク強度を下げることにより、光ファイバ１２０のコアに入射するレーザ光のパワー密度が定格パワー密度以下となる範囲で、光ファイバ１２０に入射するレーザ光の断面積を小さくして、ピーク強度を上げることができる。従って、光ファイバ１２０のコアの断面積を、光ファイバ１１５のコアの断面積（すなわち、光ファイバ１１５を設けない場合に必要となる光ファイバ１２０のコアの断面積）より小さくすることができる。その結果、光ファイバ１２０のコストを下げることができる。
また、光ファイバ１１５から出射されたレーザ光が、光ファイバ１２０に入射する際にエネルギーロスが発生しないようにする必要がある。そのためには、次式（１）を満たすように、光ファイバ１１５のコア径φａおよび開口数ＮＡａ、並びに、光ファイバ１２０のコア径φｂおよび開口数ＮＡｂを設定すればよい。なお、光ファイバのコアの断面が矩形の場合、出射側のコア径は矩形の外接円の直径として、また入射側のコア径は矩形の内円の直径として計算することができる。
ＮＡａ×φａ≦ＮＡｂ×φｂ ・・・（１）
以上をまとめると、レーザ加工装置１０１において、光ファイバ１１５のコア径φａおよび開口数ＮＡａ、並びに、光ファイバ１２０のコア径φｂおよび開口数ＮＡｂが満たすべき条件は、次式（２）および（３）となる。
φａ＞φｂ ・・・（２）
ＮＡａ≦ＮＡｂ×（φｂ／φａ） ・・・（３）
例えば、光ファイバ１１５のコア径φａは、光ファイバ１２０のコア径φｂの２倍に設定され、光ファイバ１１５の開口数ＮＡａは、光ファイバ１２０の開口数ＮＡｂの１／２に設定される。また、この場合、例えば、集光レンズ１１４と集光レンズ１１９の焦点距離が同じ値に設定され、コリメータレンズ１１６の焦点距離が、集光レンズ１１４および集光レンズ１１９の２倍に設定される。
また、光ファイバ１１５は、少なくともレーザ光のビーム整形を行うのに十分な長さ、すなわち、レーザ光の断面の形状が正方形になり、かつ、強度分布を均一化するのに十分な長さがあればよい。従って、光ファイバ１２０の配線経路等の仕様にもよるが、光ファイバ１１５は、光ファイバ１２０よりも十分短くすることができる。
以上のように、レーザ加工装置１０１では、光ファイバ１１５を用いない場合と比較して、同じ強度のレーザ光に対して、光ファイバ１２０のコアの断面積を小さくすることができる。
従って、定期交換が必要な伝送用の光ファイバ１２０をコストダウンすることができ、レーザ加工装置１０１のランニングコストを下げることができる。
一方、光ファイバ１１５は、光ファイバ１２０と比較して十分短く、また、光ファイバ１２０のように曲げたり伸ばしたりすることもなく、定期交換の必要がない。また、光ファイバ１１５は、ホモジナイザやシリンドリカルレンズ等のビーム整形器と比較して安価である。従って、光ファイバ１１５を設けることによるコストアップは、上述した光ファイバ１２０のコストダウンと比較して小さくなる。
＜２．変形例＞
以下、本発明の実施の形態の変形例について説明する。
［変形例１］
例えば、光ファイバ１１５の代わりに、図４に示されるロッドレンズ付き光ファイバ１７１を用いるようにしてもよい。ロッドレンズ付き光ファイバ１７１は、コアの断面の形状が光ファイバ１１５および光ファイバ１２０と同様に正方形である光ファイバ１８１の入射端面に、円柱形のロッドレンズ１８２が融着されたものである。
ここで、パワーが２００Ｗ、繰り返し周波数が１０ｋＨｚのレーザ光をロッドレンズ付き光ファイバ１７１に入射する場合について検討する。
なお、以下、光ファイバ１８１のコア１８１Ａやクラッド１８１Ｂ、および、ロッドレンズ１８２を形成する素材（例えば、石英ガラスなど）の定格パワー密度を１．０ＭＷ／ｍｍ２とする。また、光ファイバ１８１のコア径を０．３５ｍｍ、ロッドレンズ１８２の断面の直径を０．６４ｍｍとする。
この場合、レーザ光のパルスエネルギーは２０ｍＪ（＝２００Ｗ÷１０ｋＨｚ）、ピークパワーは０．３３ＭＷ（＝２０ｍＪ÷６０ｎｓ）になる。
例えば、ロッドレンズ１８２を介さずに光ファイバ１８１に直接レーザ光を入射する場合、光ファイバ１８１に入射されるレーザ光のピークパワー密度は、２．７ＭＷ／ｍｍ２（＝０．３３ＭＷ÷（０．３５ｍｍ）２）となり、光ファイバ１８１の定格パワー密度を超えてしまう。
一方、ロッドレンズ１８２を介して光ファイバ１８１にレーザ光を入射する場合、ロッドレンズ１８２に入射されるレーザ光のパワー密度は、１．０ＭＷ／ｍｍ２（＝０．３３ＭＷ÷｛（０．６４ｍｍ／２）２×π｝）となり、ロッドレンズ１８２の定格パワー密度内に抑えることができる。
そして、ロッドレンズ１８２に入射したレーザ光は、断面の半径が０．３５ｍｍ以下になるように集光されて、光ファイバ１８１のコア１８１Ａに入射する。このとき、光ファイバ１８１のコア１８１Ａとロッドレンズ１８２の融着面は、空気に触れないため、コア１８１Ａおよびロッドレンズ１８２の素材の内部とほぼ同じ耐久性を有する。従って、コア１８１Ａとロッドレンズ１８２の融着面が、レーザ光により焼損する恐れはない。
従って、例えば、光ファイバ１２０と同じコア径および開口数の光ファイバを光ファイバ１８１に用いることができる。
ちなみに、ロッドレンズ１８２を介さずに光ファイバ１８１に直接レーザ光を入射する場合、例えば、コア径を０．６０ｍｍにすると、レーザ光のピークパワー密度が、光ファイバ１８１の定格パワー密度より小さい０．９２ＭＷ／ｍｍ２（＝０．３３ＭＷ÷（０．６０ｍｍ）２）となる。
このように、ロッドレンズ付き光ファイバ１７１を用いた場合、光ファイバ１１５を用いる場合と比べて、光ファイバ１８１のコアの断面積を小さくすることができる。また、光ファイバ１８１のコアの断面積が小さくなることにより、レーザ光のビーム整形に必要な距離が短くなり、ロッドレンズ付き光ファイバ１７１全体の長さを短くすることができる。
［変形例２］
また、ビーム整形用の光ファイバ（光ファイバ１１５またはロッドレンズ付き光ファイバ１７１）を設けずに、光ファイバ１２０に、ロッドレンズ付き光ファイバを用いるようにしてもよい。すなわち、上述したように、ロッドレンズ付き光ファイバは、コアの断面積が同じロッドレンズなしの光ファイバと比べて、より強いレーザ光を入射可能である。従って、光ファイバ１２０にロッドレンズ付き光ファイバを用いることにより、ビーム整形用の光ファイバを設けなくても、光ファイバ１２０のコアの断面積を小さくすることができる。
［変形例３］
さらに、各光ファイバのコアの断面は、正方形以外の任意の形状にすることが可能である。例えば、正方形以外の矩形にしたり、円形や楕円形にすることが可能である。ただし、ビーム整形用の光ファイバ（光ファイバ１５１またはロッドレンズ付き光ファイバ１７１）と伝送用の光ファイバ１２０のコアの断面の形状を合わせるようにすることが望ましい。例えば、光ファイバ１１５のコアの断面の形状が、長辺と短辺の長さの比が２：１の長方形である場合、光ファイバ１２０のコアの断面の形状も、長辺と短辺の長さの比が２：１の長方形にすることが望ましい。
［変形例４］
また、本発明の実施の形態において、光ファイバ１１５およびロッドレンズ付き光ファイバ１７１の他にも、例えば、ホモジナイザ、シリンドリカルレンズ等の各種のビーム整形器を用いることが可能である。
［変形例５］
さらに、本発明では、上述したように伝送用の光ファイバ１２０のコストダウンの効果が大きい。従って、伝送用の光ファイバ１２０が長くなるほど、本発明の効果は大きくなる。また、例えば、図５に示されるようにレーザ光を分岐して、複数の光ファイバによりレーザ光を伝送する場合など、伝送用の光ファイバの本数が増えるほど、本発明の効果は大きくなる。
なお、図５は、図１のレーザ加工装置１０１のコリメータレンズ１１６の後段にレーザ光を６つに分岐する分岐光学系を設けたレーザ加工装置２０１の光学系の構成例を示している。なお、図中、図１と対応する部分には、同じ符号を付してあり、その説明は適宜省略する。また、この図において、加工光学系の図示を省略している。
レーザ加工装置２０１は、レーザ発振器１１１、集光レンズ１１４、光ファイバ１１５、コリメータレンズ１１６、パーシャルミラー２１１、全反射ミラー２１２、および、分岐光学系２１３ａ乃至分岐光学系２１５ｂを含むように構成される。
分岐光学系２１３ａは、パーシャルミラー２２１ａ、メカニカルシャッタ２２２ａ、ロータリアッテネータ２２３ａ、パワースプリッタ２２４ａ、集光レンズ２２５ａ、光ファイバ２２６ａ、および、パワーモニタ２２７ａを含むように構成される。
分岐光学系２１３ｂは、分岐光学系２１３ａと同様の構成を有している。なお、分岐光学系２１３ｂの各構成要素の符号は、分岐光学系２１３ａの各構成要素の符号の末尾のａをｂに置き換えたものである。
分岐光学系２１４ａは、パーシャルミラー２３１ａ、メカニカルシャッタ２３２ａ、ロータリアッテネータ２３３ａ、パワースプリッタ２３４ａ、集光レンズ２３５ａ、光ファイバ２３６ａ、および、パワーモニタ２３７ａを含むように構成される。なお、メカニカルシャッタ２３２ａ乃至パワーモニタ２３７ａは、分岐光学系２１３ａのメカニカルシャッタ２２２ａ乃至パワーモニタ２２７ａと同様のものである。
分岐光学系２１４ｂは、分岐光学系２１４ａと同様の構成を有している。なお、分岐光学系２１４ｂの各構成要素の符号は、分岐光学系２１４ａの各構成要素の符号の末尾のａをｂに置き換えたものである。
分岐光学系２１５ａは、全反射ミラー２４１ａ、メカニカルシャッタ２４２ａ、ロータリアッテネータ２４３ａ、パワースプリッタ２４４ａ、集光レンズ２４５ａ、光ファイバ２４６ａ、および、パワーモニタ２４７ａを含むように構成される。なお、メカニカルシャッタ２４２ａ乃至パワーモニタ２４７ａは、分岐光学系２１３ａのメカニカルシャッタ２２２ａ乃至パワーモニタ２２７ａと同様のものである。
分岐光学系２１５ｂは、分岐光学系２１５ａと同様の構成を有している。なお、分岐光学系２１５ｂの各構成要素の符号は、分岐光学系２１５ａの各構成要素の符号の末尾のａをｂに置き換えたものである。
なお、例えば、パーシャルミラー２１１，２３１ａ，２３１ｂには、透過率５０％および反射率５０％のものが用いられ、パーシャルミラー２２１ａ，２２１ｂには、透過率３３％および反射率６７％のものが用いられる。
光ファイバ１１５から出射され、コリメータレンズ１１６を透過したレーザ光は、パーシャルミラー２１１により２つに分岐される。
パーシャルミラー２１１により反射されたレーザ光は、全反射ミラー２１２により反射され、分岐光学系２１３ａのパーシャルミラー２２１ａにより２つに分岐される。
パーシャルミラー２２１ａにより反射されたレーザ光は、ロータリアッテネータ２２３ａにより減衰され、パワースプリッタ２２４ａにより一部が反射され、残りが透過する。パワースプリッタ２２４ａを透過したレーザ光は、集光レンズ２２５ａにより集光され、光ファイバ２２６ａに入射し、光ファイバ２２６ａにより対応する加工光学系に伝送される。一方、パワースプリッタ２２４ａにより反射されたレーザ光は、パワーモニタ２２７ａに入射し、その強度が検出される。パワーモニタ２２７ａは、検出したレーザ光の強度を示す信号を後段に送信する。
一方、パーシャルミラー２２１ａを透過したレーザ光は、分岐光学系２１４ａのパーシャルミラー２３１ａにより２つに分岐される。
パーシャルミラー２３１ａにより反射されたレーザ光は、分岐光学系２１３ａのパーシャルミラー２２１ａにより反射されたレーザ光と同様の振る舞いをして、光ファイバ２３６ａおよびパワーモニタ２３７ａに入射する。光ファイバ２３６ａに入射したレーザ光は、光ファイバ２３６ａにより対応する加工光学系に伝送される。
一方、パーシャルミラー２３１ａを透過したレーザ光は、分岐光学系２１５ａの全反射ミラー２４１ａにより反射され、分岐光学系２１３ａのパーシャルミラー２２１ａにより反射されたレーザ光と同様の振る舞いをして、光ファイバ２４６ｂおよびパワーモニタ２４７ａに入射する。光ファイバ２４６ａに入射したレーザ光は、光ファイバ２４６ａにより対応する加工光学系に伝送される。
一方、パーシャルミラー２１１を透過したレーザ光は、全反射ミラー２１２により反射されたレーザ光と同様に３つに分岐され、それぞれ分岐光学系２１３ｂ、分岐光学系２１４ｂ、および、分岐光学系２１５ｂに入射する。そして、光ファイバ２２６ｂ、光ファイバ２３６ｂ、および、光ファイバ２４６ｂにより、それぞれ対応する加工光学系に伝送される。
このように、レーザ発振器１１１から出射されたレーザ光が６つに分岐され、それぞれ異なる光ファイバにより、６つの加工光学系に伝送される。従って、６つの加工光学系により、同時に最大６ヶ所の加工を行うことができる。
なお、メカニカルシャッタ２２２ａ乃至２２４ｂを用いて、各分岐光学系からのレーザ光の出射を個別に停止することができ、同時に加工を行う場所の数を調整することができる。
これにより、上述した特許文献１に記載されたレーザ加工装置のように、強度分布を均一化したレーザ光を、複数本の光ファイバからなるバンドルファイバに入射する場合と比較して、レーザ光を分岐する際の、レーザ光のロスを抑制することができる。
なお、以上に示したレーザ光の分岐数は、その一例であり、任意の数に設定することが可能である。
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
１０１ レーザ加工装置
１０２ 加工対象物
１１１ レーザ発振器
１１４ 集光レンズ
１１５ 光ファイバ
１１６ コリメータレンズ
１１９ 集光レンズ
１２０ 光ファイバ
１２１ コリメータレンズ
１２２ 結像レンズ
１２３ スリット
１２４ 結像レンズ
１２５ａ，１２５ｂ スキャンミラー
１２６ ｆθレンズ
１５１ 定盤
１５３ ガントリ
１５４ 加工ユニット
１５５ 配線用部材
１５７ａ乃至１５７ｄ ケーブルベア
１７１ ロッドレンズ付き光ファイバ
１８１ 光ファイバ
１８２ ロッドレンズ
２１１ レーザ加工装置
２１３ａ乃至２１５ｂ 分岐光学系
２２５ａ，２２５ｂ，２３５ａ，２３５ｂ，２４５ａ，２４５ｂ 集光レンズ
２２６ａ，２２６ｂ，２３６ａ，２３６ｂ，２４６ａ，２４６ｂ 光ファイバ

Claims (4)

  1. レーザ発振器から出射されたレーザ光の強度分布をほぼ均一に整形する第１の光ファイバと、
    前記ビーム整形器から出射されたレーザ光を集光するレンズと、
    前記レンズにより集光されたレーザ光が入射され、入射されたレーザ光を加工光学系に伝送する第２の光ファイバと
    を備え、
    前記第１の光ファイバのコア径をφ１、開口数をＮＡ１とし、前記第２の光ファイバのコア径をφ２、開口数をＮＡ２とした場合、φ１＞φ２、かつ、ＮＡ１≦ＮＡ２×（φ２／φ１）を満たし、
    前記第２の光ファイバはケーブルの可動部の配線用の部材内に配線される
    ことを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 前記第１の光ファイバは、前記第２の光ファイバより短い
    ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
  3. 前記第１の光ファイバは、レーザ光が入射される側の端面にロッドレンズが融着されている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
  4. 前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバのコアの断面が矩形である
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
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