JP5478383B2 - レーザ加工機 - Google Patents
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Description
図3は、特許文献1,2に記載された従来の円偏光ミラーをスキャンミラーに適用した場合に得られる位相差と揺動角の関係をシミュレーションした結果である(円偏光ミラーであるスキャンミラーを、基準角(=0°と表記)を中心に±8°揺動させる)。縦軸は位相差を表しており、横軸はスキャンミラーの揺動角を表す。
この発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、真円状の加工穴を形成することができるレーザ加工機を得るものである。
図1はこの発明の実施の形態1におけるレーザ加工機を示す構成図である。図において、レーザ発振器11から出射されたレーザ光は、まず第1スキャンミラー12aへ入射し、反射により偏向されて第2スキャンミラー12bへ入射する。そして、第2スキャンミラー12bによる反射で再び偏向され、ワークへ照射される。このレーザ光14は、二枚の第1,第2スキャンミラー12a,12bがそれぞれガルバノスキャナ13a,13bにより駆動されることで、ある一定の範囲内において走査される。第1スキャンミラー12aはガルバノスキャナ13aの軸(例えばX軸)周りに揺動され、第2スキャンミラー12bはガルバノスキャナ13bの軸(例えばX軸とほぼ直交するY軸)周りに揺動される。
ここで、光学薄膜による反射により、レーザ光に位相差が生じる原理について説明する。光学薄膜の各層(j = 1,・・・,m)は、特性マトリクスという行列により特徴付けられ、それは以下のように表される。
範囲を許容することに対応している。
図13は、実施の形態2のレーザ加工機におけるスキャンミラーを示す断面図である。スキャンミラー12a,12bは、基板51、反射層52、偏光層(偏光制御膜)53、及び基板51と反射層52の間に形成されたバッファ層56により構成される。バッファ層56の主な役割は、基板51と反射層52の密着性を高めることである。構成材料として例えばCrが挙げられるが、自らが応力を生じないために、膜厚は0.01〜0.3μm程度であることが好ましい。それと逆に、故意にバッファ層56に応力を生じさせ、応力緩和層としての機能を持たせてもよい。
図14は、実施の形態3のレーザ加工機におけるスキャンミラーを示す断面図である。最表層に偏光層53が露出している場合、キズや汚れ、変質等により光学特性(反射率、位相差)が変化してしまうことがある。そこで、そのようなことを防ぐために、最表面には保護層57を設けるとよい。保護層57を構成する材料としては、光学特性に影響を及ぼさないように、透過材料が好ましい。しかしながら、過酷な環境で使用される場合には、例えば優れた機械特性を発揮するMgF2のように一般的には赤外領域で用いられない材料を赤外領域で使用してもよい。このような場合、保護層57の膜厚を0.2μm以下
にすることで、光学特性への影響を防ぐことができる。実施の形態3のその他は、実施の形態1と同じ構成を用いる。実施の形態3のような構成とすることにより、実施の形態1にて示した効果に加え、耐損傷性や耐環境特性に優れたスキャンミラーを具備したレーザ加工機を実現することができる。
12b 第2スキャンミラー 13a 第1ガルバノスキャナ
13b 第2ガルバノスキャナ
51 基板 52 反射層
53 偏光層 54 高屈折率層
55 低屈折率層 56 バッファ層
57 保護層
Claims (7)
- レーザ発振器と、第1スキャンミラーを有しその第1スキャンミラーを軸の周りに揺動させ、第2スキャンミラーを有しその第2スキャンミラーを、前記第1スキャナミラーが揺動する軸とほぼ直交する軸の周りに揺動させるガルバノスキャナとを備え、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光が前記第1スキャンミラーから前記第2スキャンミラーを経て走査されるレーザ加工機にあって、前記第1と第2スキャンミラーには、偏光制御膜が施されており、一方はS波の位相をP波に対して遅らせるスキャンミラーであり、他方はP波の位相をS波に対して遅らせるスキャンミラーであることを特徴とするレーザ加工機。
- P波の位相をS波に対して遅らせる前記スキャンミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu,Ag,Al,Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み2.65〜2.89μmのYF3,YbF3,ThF4のうち少なくとも一種からなる第1低屈折率層と、前記第1低屈折率層の上に形成された厚み1.29〜1.41μmのZnS第1高屈折率層と、前記第1高屈折率層の上に形成された厚み2.34〜2.54μmのYF3,YbF3,ThF4のうち少なくとも一種からなる第2低屈折率層と、前記第2低屈折率層の上に形成された厚み1.17〜1.27μmのZnS第2高屈折率層で形成されていることを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工機。
- S波の位相をP波に対して遅らせる前記スキャンミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu,Ag,Al,Rhのうち一種からなる反射層と、その反射層の上に形成された厚み1.60〜1.86μmのYF3,YbF3,ThF4のうち一種からなる第1低屈折率層と、前記第1低屈折率層の上に形成された厚み0.94〜1.10μmのZnS第1高屈折率層と、前記第1高屈折率層の上に形成された厚み1.51〜1.75μmのYF3,YbF3,ThF4のうち一種からなる第2低屈折率層と、前記第2低屈折率層の上に形成された厚み0.76〜0.88μmのZnS第2高屈折率層と、前記第2高屈折率層の上に形成された厚み1.05〜1.21μmのYF3,YbF3,ThF4のうち一種からなる第3低屈折率層と、前記第3低屈折率層の上に形成された厚み0.51〜0.59mのZnS第3高屈折率層で形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のレーザ加工機。
- P波の位相をS波に対して遅らせる前記スキャンミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu,Ag,Al,Rhのうち一種からなる反射層と、前記反射層の上に形成された厚み2.24〜2.44μmのYF3,YbF3,ThF4のうち少なくとも一種からなる第1低屈折率層と、前記第1低屈折率層の上に形成された厚み1.30〜1.42μmのZnSe第1高屈折率層と、前記第1高屈折率層の上に形成された厚み2.65〜2.87μmのYF3,YbF3,ThF4のうち少なくとも一種からなる第2低屈折率層と、前記第2低屈折率層の上に形成された厚み0.99〜1.09μmのZnSe第2高屈折率層で形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項3記載のレーザ加工機。
- S波の位相をP波に対して遅らせる前記スキャンミラーは、鏡面加工された厚み0.1〜10mmのB4C又はBe基板の上に、厚み0.01〜0.3μmのAu,Ag,Al,Rhのうち一種からなる反射層と、前記反射層の上に形成された厚み1.55〜1.79μmのYF3,YbF3,ThF4のうち一種からなる第1低屈折率層と、前記第1低屈折率層の上に形成された厚み0.78〜0.90μmのZnSe第1高屈折率層と、前記第1高屈折率層の上に形成された厚み1.41〜1.63μmのYF3,YbF3,ThF4のうち一種からなる第2低屈折率層と、前記第2低屈折率層の上に形成された厚み0.63〜0.73μmのZnSe第2高屈折率層と、前記第2高屈折率層の上に形成された厚み1.13〜1.31μmのYF3,YbF3,ThF4のうち一種からなる第3低屈折率層と、前記第3低屈折率層の上に形成された厚み0.39〜0.45mのZnSe第3高屈折率層で形成されていることを特徴とする請求項1,請求項2及び請求項4のいずれか1項に記載のレーザ加工機。
- 前記スキャンミラーの基板と反射層の間にバッファ層を設けたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のレーザ加工機。
- 前記スキャンミラーの最表層に保護層を設けたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のレーザ加工機。
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