JPH08252683A - レーザ集光方法及び装置 - Google Patents
レーザ集光方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ光の光路差に基づく波面収差をなくし
て高い集光特性を得ると共に、入射レーザ光に光軸ずれ
があってもその高い集光特性を維持することができ、加
工の容易な反射鏡による経済的な製作コストのレーザ集
光光学装置を得る。 【構成】 レーザ集光光学装置は、いずれも凹面反射鏡
を用いた第一反射鏡１と第二反射鏡２の組合せから成
り、入射レーザ光ＬA を２つの反射鏡で同じ偏向方向に
反射偏向するように構成する。反射鏡の一方はトロイダ
ル反射鏡、他方は球面、シリンドリカル、又はトロイダ
ルの反射鏡のいずれかである。２つの反射鏡の鏡面は第
一反射鏡で反射偏向されたレーザ光が第二反射鏡で反射
偏光され２波面収差を相殺し得る形状に形成する。
て高い集光特性を得ると共に、入射レーザ光に光軸ずれ
があってもその高い集光特性を維持することができ、加
工の容易な反射鏡による経済的な製作コストのレーザ集
光光学装置を得る。 【構成】 レーザ集光光学装置は、いずれも凹面反射鏡
を用いた第一反射鏡１と第二反射鏡２の組合せから成
り、入射レーザ光ＬA を２つの反射鏡で同じ偏向方向に
反射偏向するように構成する。反射鏡の一方はトロイダ
ル反射鏡、他方は球面、シリンドリカル、又はトロイダ
ルの反射鏡のいずれかである。２つの反射鏡の鏡面は第
一反射鏡で反射偏向されたレーザ光が第二反射鏡で反射
偏光され２波面収差を相殺し得る形状に形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザ加工に用いら
れるレーザ集光光学装置、特にレーザ光を焦点に集光す
るレーザ集光方法及び装置に関する。
れるレーザ集光光学装置、特にレーザ光を焦点に集光す
るレーザ集光方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ切断、レーザ溶接などのレーザ加
工は、ＣＯ2 レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザな
ど高いエネルギのレーザ光を発振する装置の出現により
様々な材料の切断、溶接、表面処理などに利用されてい
る。このレーザ加工ではレーザ発振器からのレーザ光を
伝送光学系により加工ヘッドへ導き、加工ヘッド内の集
光光学装置によりレーザ光を高エネルギ密度に集光して
被加工物を照射する。
工は、ＣＯ2 レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザな
ど高いエネルギのレーザ光を発振する装置の出現により
様々な材料の切断、溶接、表面処理などに利用されてい
る。このレーザ加工ではレーザ発振器からのレーザ光を
伝送光学系により加工ヘッドへ導き、加工ヘッド内の集
光光学装置によりレーザ光を高エネルギ密度に集光して
被加工物を照射する。
【０００３】上記集光光学装置には、一般に集光レンズ
や軸外し放物面鏡を主とする集光光学部品が用いられ
る。集光レンズは、レーザ光を透過屈折して焦点に集光
させる透過屈折式の集光手段であり、化合物半導体材料
の一種であるＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）を材料とする平
凸やメニスカス形状を有する光学部品である。
や軸外し放物面鏡を主とする集光光学部品が用いられ
る。集光レンズは、レーザ光を透過屈折して焦点に集光
させる透過屈折式の集光手段であり、化合物半導体材料
の一種であるＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）を材料とする平
凸やメニスカス形状を有する光学部品である。
【０００４】上記ＺｎＳｅは、赤外光の吸収が極めて低
い材料であり、このため赤外レーザ光を発振するＣＯ2
レーザに広く用いられている。しかし、僅かとは言えレ
ーザエネルギを吸収するため、レーザ光を透過する際に
吸収したエネルギで熱レンズ効果が生じ、集光レンズの
熱変形や屈折率変化が起こり、焦点位置が変動するなど
の現象が起こる。
い材料であり、このため赤外レーザ光を発振するＣＯ2
レーザに広く用いられている。しかし、僅かとは言えレ
ーザエネルギを吸収するため、レーザ光を透過する際に
吸収したエネルギで熱レンズ効果が生じ、集光レンズの
熱変形や屈折率変化が起こり、焦点位置が変動するなど
の現象が起こる。
【０００５】このような現象は、レーザの出力が高いほ
ど顕著であり、特に集光レンズ表面の汚染が激しい条件
下では汚れそのもののレーザエネルギ吸収による温度上
昇のために増々かかる現象が顕著となるとともに、最悪
の場合は集光レンズが焼損してしまうこともある。
ど顕著であり、特に集光レンズ表面の汚染が激しい条件
下では汚れそのもののレーザエネルギ吸収による温度上
昇のために増々かかる現象が顕著となるとともに、最悪
の場合は集光レンズが焼損してしまうこともある。
【０００６】又、集光レンズは側面に冷却水を循環させ
たり、表面に冷却ガスを噴射したりして冷却されるが、
レンズ中央付近まで冷却効果が届き難いため冷却効率は
原理上余り高くはできない。従って、集光レンズは薄板
のレーザ切断のような比較的低い出力のレーザ加工用に
用いられることが多い。
たり、表面に冷却ガスを噴射したりして冷却されるが、
レンズ中央付近まで冷却効果が届き難いため冷却効率は
原理上余り高くはできない。従って、集光レンズは薄板
のレーザ切断のような比較的低い出力のレーザ加工用に
用いられることが多い。
【０００７】一方、放物面鏡は、軸対称回転非球面の一
種である放物面から成る反射面形状を有し、放物面に入
射した平行光が無収差で反射集光されることを利用した
反射式の集光手段である。かかる放物面鏡は、入射レー
ザの光軸が放物面の回転軸に平行でかつ入射レーザが発
散や集束のない平行光であるといった理想的な条件下で
は無収差でレーザ光を焦点に集光することができるとい
う原理的な特徴を有する。
種である放物面から成る反射面形状を有し、放物面に入
射した平行光が無収差で反射集光されることを利用した
反射式の集光手段である。かかる放物面鏡は、入射レー
ザの光軸が放物面の回転軸に平行でかつ入射レーザが発
散や集束のない平行光であるといった理想的な条件下で
は無収差でレーザ光を焦点に集光することができるとい
う原理的な特徴を有する。
【０００８】又、放物面鏡は、レーザ光を透過屈折する
のではなく反射集光する方式のものであるため、反射面
の背面から高い効率で冷却することが可能である。例え
ば、高出力のＣＯ2 レーザでは銅のような熱伝導率の高
い材料が用いられ、放物面鏡の背面側に冷却水を循環さ
せることによって効率よく冷却される。このため、放物
面鏡はレーザ溶接やレーザ表面処理のような高出力のレ
ーザを必要とする加工に使用されることが多い。
のではなく反射集光する方式のものであるため、反射面
の背面から高い効率で冷却することが可能である。例え
ば、高出力のＣＯ2 レーザでは銅のような熱伝導率の高
い材料が用いられ、放物面鏡の背面側に冷却水を循環さ
せることによって効率よく冷却される。このため、放物
面鏡はレーザ溶接やレーザ表面処理のような高出力のレ
ーザを必要とする加工に使用されることが多い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、放物面鏡は
上述のように理論上は無収差で回折限界までレーザ光を
集光することができるため極めて優れた集光特性を有す
るのであるが、実際にはレーザ光は必然的に発散角を有
し、又少なからず入射レーザ光の光軸ずれ（入射レーザ
光の入射角度ずれ）が集光光学系に生じることがあり、
光軸ずれが生じると集光特性の劣化が著しい。このた
め、放物面鏡を利用した従来のレーザ集光光学装置で
は、入射レーザ光の光軸調整作業が容易でないという問
題がある。
上述のように理論上は無収差で回折限界までレーザ光を
集光することができるため極めて優れた集光特性を有す
るのであるが、実際にはレーザ光は必然的に発散角を有
し、又少なからず入射レーザ光の光軸ずれ（入射レーザ
光の入射角度ずれ）が集光光学系に生じることがあり、
光軸ずれが生じると集光特性の劣化が著しい。このた
め、放物面鏡を利用した従来のレーザ集光光学装置で
は、入射レーザ光の光軸調整作業が容易でないという問
題がある。
【００１０】又、一旦光軸の調整が完了したとしても、
その後に集光光学系に狂いが生じた場合は勿論、レーザ
発振器自体の不安定性やレーザ伝送光学系に狂いが生じ
た場合にも集光光学系への入射レーザ光の光軸が変化す
るため、集光光学系の集光性能が劣化し易く加工特性が
悪化する場合がある。このような場合は、光軸調整をや
り直すために装置の運転を停止することが必要となるこ
ともある。
その後に集光光学系に狂いが生じた場合は勿論、レーザ
発振器自体の不安定性やレーザ伝送光学系に狂いが生じ
た場合にも集光光学系への入射レーザ光の光軸が変化す
るため、集光光学系の集光性能が劣化し易く加工特性が
悪化する場合がある。このような場合は、光軸調整をや
り直すために装置の運転を停止することが必要となるこ
ともある。
【００１１】さらに、レーザ集光光学系に多く用いられ
る軸外し放物面鏡は、ダイヤモンドバイトと超精密旋盤
を用いた超精密ダイヤモンド切削加工法（Ｓingle −Ｐ
ointＤiamond Ｔurning、以下ＳＰＤＴ加工と呼ぶ。）
により表面粗さの小さい滑らかな鏡面と高い放物面形状
精度の加工を行なって得られる。
る軸外し放物面鏡は、ダイヤモンドバイトと超精密旋盤
を用いた超精密ダイヤモンド切削加工法（Ｓingle −Ｐ
ointＤiamond Ｔurning、以下ＳＰＤＴ加工と呼ぶ。）
により表面粗さの小さい滑らかな鏡面と高い放物面形状
精度の加工を行なって得られる。
【００１２】上記ＳＰＤＴ加工により凹面反射鏡を作る
場合、球面鏡など放物面鏡以外の反射鏡では反射鏡を旋
盤の主軸の回転中心に固定してバイトで加工されるが、
放物面鏡は回転放物面の一部を切り取った形のものであ
るから、放物面鏡の加工では放物面鏡となる被加工物を
旋盤の主軸中心から一定距離離れた位置に固定してバイ
トで加工する。
場合、球面鏡など放物面鏡以外の反射鏡では反射鏡を旋
盤の主軸の回転中心に固定してバイトで加工されるが、
放物面鏡は回転放物面の一部を切り取った形のものであ
るから、放物面鏡の加工では放物面鏡となる被加工物を
旋盤の主軸中心から一定距離離れた位置に固定してバイ
トで加工する。
【００１３】従って、放物面鏡の加工は主軸回転の不安
定化や断続切削によるバイト損傷の増加などが顕著とな
り、高品質の加工を実現するには技術的に非常に困難で
あるという問題がある。又、軸外しの距離は超精密旋盤
の加工径により制限を受けるために、軸外し距離が大き
い長焦点距離の放物面鏡は加工できないという問題もあ
る。
定化や断続切削によるバイト損傷の増加などが顕著とな
り、高品質の加工を実現するには技術的に非常に困難で
あるという問題がある。又、軸外しの距離は超精密旋盤
の加工径により制限を受けるために、軸外し距離が大き
い長焦点距離の放物面鏡は加工できないという問題もあ
る。
【００１４】この発明は、上述した従来のレーザ加工用
の集光光学装置の種々の問題点に留意して、鏡面加工が
難しく光軸ずれが生じると集光性の悪くなる放物面を用
いずにそれ以外の球面鏡などの組合せにより光軸ずれの
影響のない安定した集光性能を有し、技術的困難性の高
い軸外しのＳＰＤＴ加工が不要でありかつ焦点距離の長
いレーザ集光方法及び装置を提供することにある。
の集光光学装置の種々の問題点に留意して、鏡面加工が
難しく光軸ずれが生じると集光性の悪くなる放物面を用
いずにそれ以外の球面鏡などの組合せにより光軸ずれの
影響のない安定した集光性能を有し、技術的困難性の高
い軸外しのＳＰＤＴ加工が不要でありかつ焦点距離の長
いレーザ集光方法及び装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決する手段として、入射されたレーザ光を第一の凹面
反射鏡で反射偏向させ、この反射光を第二の凹面反射鏡
で第一の反射鏡と同じ偏向方向に反射偏向させ、上記各
反射鏡の曲面を第一反射鏡で生じる反射光の光路差を第
二反射鏡で相殺するような曲面の組合せとし、第二反射
鏡の反射光の波面収差が最小となるようにレーザ光を集
光するレーザ集光方法としたのである。
解決する手段として、入射されたレーザ光を第一の凹面
反射鏡で反射偏向させ、この反射光を第二の凹面反射鏡
で第一の反射鏡と同じ偏向方向に反射偏向させ、上記各
反射鏡の曲面を第一反射鏡で生じる反射光の光路差を第
二反射鏡で相殺するような曲面の組合せとし、第二反射
鏡の反射光の波面収差が最小となるようにレーザ光を集
光するレーザ集光方法としたのである。
【００１６】この方法を実施する装置として、凹面の曲
率半径をそれぞれ有する第一反射鏡と第二反射鏡を、第
一反射鏡の反射光の偏向方向が第二の反射鏡の反射光の
偏向方向と同じとなるように組合せ、第一及び第二の反
射鏡のいずれか一方がトロイダルミラで、他方が球面ミ
ラ、シリンドリカルミラ、又はトロイダルミラのいずれ
かとし、かつ第一反射鏡で生じる反射光の光路差を第二
反射鏡で相殺するような曲面を各反射鏡が有するように
構成して成るレーザ集光装置を採用することができる。
率半径をそれぞれ有する第一反射鏡と第二反射鏡を、第
一反射鏡の反射光の偏向方向が第二の反射鏡の反射光の
偏向方向と同じとなるように組合せ、第一及び第二の反
射鏡のいずれか一方がトロイダルミラで、他方が球面ミ
ラ、シリンドリカルミラ、又はトロイダルミラのいずれ
かとし、かつ第一反射鏡で生じる反射光の光路差を第二
反射鏡で相殺するような曲面を各反射鏡が有するように
構成して成るレーザ集光装置を採用することができる。
【００１７】
【作用】上記の構成をしたこの発明によるレーザ集光方
法では、入射レーザ光を２つの凹面反射鏡で同じ偏向方
向に所定の偏向角度で反射させ、第一の反射鏡で反射さ
れたレーザ光の光路差を大きく減殺する。しかし、これ
だけでは第一の反射鏡で反射されたレーザ光の光路差を
完全に相殺することはできない。
法では、入射レーザ光を２つの凹面反射鏡で同じ偏向方
向に所定の偏向角度で反射させ、第一の反射鏡で反射さ
れたレーザ光の光路差を大きく減殺する。しかし、これ
だけでは第一の反射鏡で反射されたレーザ光の光路差を
完全に相殺することはできない。
【００１８】このため、第一と第二の反射鏡の曲率半径
を調整し、２つの反射鏡で生じる光路差を相殺し、第二
の反射鏡の反射光の波面収差が最小となるような曲面を
選んで組合せ、レーザ光を集光させるのである。曲率半
径の調整は、２つの反射鏡の組合せで焦点位置を決定す
ると共に曲率半径を微調整することにより波面収差を最
小とする。
を調整し、２つの反射鏡で生じる光路差を相殺し、第二
の反射鏡の反射光の波面収差が最小となるような曲面を
選んで組合せ、レーザ光を集光させるのである。曲率半
径の調整は、２つの反射鏡の組合せで焦点位置を決定す
ると共に曲率半径を微調整することにより波面収差を最
小とする。
【００１９】かかる、集光方法を用いた集光光学装置で
は、２つの反射鏡が上記集光方法に基づいた曲率半径、
偏向角度、偏向方向に決定される。そして、２つの反射
鏡の曲率半径を微調整して第二の反射鏡の反射光の波面
収差が最小となるような曲面が選択される。
は、２つの反射鏡が上記集光方法に基づいた曲率半径、
偏向角度、偏向方向に決定される。そして、２つの反射
鏡の曲率半径を微調整して第二の反射鏡の反射光の波面
収差が最小となるような曲面が選択される。
【００２０】上記２つの反射鏡は、一方がトロイダルミ
ラ、他方が球面ミラ、シリンドリカルミラ、又はトロイ
ダルミラのいずれかが組合される。これらの反射鏡は放
物面鏡のような困難性の高い軸外しのＳＰＤＴ加工を実
施する必要がない。
ラ、他方が球面ミラ、シリンドリカルミラ、又はトロイ
ダルミラのいずれかが組合される。これらの反射鏡は放
物面鏡のような困難性の高い軸外しのＳＰＤＴ加工を実
施する必要がない。
【００２１】又、これらの反射鏡の曲率半径は、放物面
鏡のような軸外し距離による制限を受けないため、曲率
半径として数百ｍｍから数十ｍまで広範囲のものを得る
ことが可能であり、レーザ集光光学系の焦点距離を容易
に長くできる。
鏡のような軸外し距離による制限を受けないため、曲率
半径として数百ｍｍから数十ｍまで広範囲のものを得る
ことが可能であり、レーザ集光光学系の焦点距離を容易
に長くできる。
【００２２】上記２つの反射鏡にそれぞれの偏向角度、
偏向方向を与えて波面収差が最小となるようにそれぞれ
の曲率半径を最適化する計算をする場合、第一と第二の
反射鏡の偏向方向が同一であれば何れも凹面鏡となり、
波面収差の相殺が可能となる。しかし、それぞれの偏向
方向が異なるようにすると、第一の反射鏡は凸面の曲
率、第二の反射鏡は凹面の曲率を有するものとするか、
あるいは収差の相殺が困難であるかのいずれかとなる。
偏向方向を与えて波面収差が最小となるようにそれぞれ
の曲率半径を最適化する計算をする場合、第一と第二の
反射鏡の偏向方向が同一であれば何れも凹面鏡となり、
波面収差の相殺が可能となる。しかし、それぞれの偏向
方向が異なるようにすると、第一の反射鏡は凸面の曲
率、第二の反射鏡は凹面の曲率を有するものとするか、
あるいは収差の相殺が困難であるかのいずれかとなる。
【００２３】第一の反射鏡が凸面曲率を、第二の反射鏡
が凹面の曲率を有するものとすると、入射レーザ光は、
第一の反射鏡によって反射される際に発散し、第二の反
射鏡で反射集光される。このため、このレーザ集光光学
系の像側開口数が大きくなり、集光スポット径が非常に
小さくなるという利点が得られる。
が凹面の曲率を有するものとすると、入射レーザ光は、
第一の反射鏡によって反射される際に発散し、第二の反
射鏡で反射集光される。このため、このレーザ集光光学
系の像側開口数が大きくなり、集光スポット径が非常に
小さくなるという利点が得られる。
【００２４】しかし、入射レーザ光の光軸ずれによる集
光特性は放物面鏡と同等又はそれ以上の劣化特性を示す
という欠点があり、従ってこのような組合せは得策では
ない。
光特性は放物面鏡と同等又はそれ以上の劣化特性を示す
という欠点があり、従ってこのような組合せは得策では
ない。
【００２５】これに対して、２つの反射鏡の両方が凹面
の曲率を有する場合は、波面収差が小さく良好な集光特
性を有しており、放物面鏡の理想的状態での回折限界に
近い集光スポット径に匹敵する集光スポット径までレー
ザ光を集光できる。球面鏡、ミリンドリカルミラ、トロ
イダルミラは放物面鏡のような入射レーザ光の光軸のず
れにある集光特性の急激な劣化を生じないので集光特性
の安定性を非常に高くできる。
の曲率を有する場合は、波面収差が小さく良好な集光特
性を有しており、放物面鏡の理想的状態での回折限界に
近い集光スポット径に匹敵する集光スポット径までレー
ザ光を集光できる。球面鏡、ミリンドリカルミラ、トロ
イダルミラは放物面鏡のような入射レーザ光の光軸のず
れにある集光特性の急激な劣化を生じないので集光特性
の安定性を非常に高くできる。
【００２６】
【実施例】以下この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は実施例の集光光学装置の概略構成を
示す断面図である。図において１は第一反射鏡、２は第
二反射鏡、３はケーシング、４は入射口、５は出射口で
ある。図示省略しているが、この光学装置の左側には、
レーザ発振器とその発振器から射出されたレーザ光をこ
の集光光学装置まで導く伝送系があるが、これらは本発
明の対象外であるから説明を省略する。
て説明する。図１は実施例の集光光学装置の概略構成を
示す断面図である。図において１は第一反射鏡、２は第
二反射鏡、３はケーシング、４は入射口、５は出射口で
ある。図示省略しているが、この光学装置の左側には、
レーザ発振器とその発振器から射出されたレーザ光をこ
の集光光学装置まで導く伝送系があるが、これらは本発
明の対象外であるから説明を省略する。
【００２７】入射レーザ光ＬA は、図示のように、集光
光学系内へ入射された後第一反射鏡１、第二反射鏡２で
反射されて出射口５から外部へ射出され、焦点Ｐに集光
されるように第一反射鏡１と第二反射鏡２が組合わされ
ている。
光学系内へ入射された後第一反射鏡１、第二反射鏡２で
反射されて出射口５から外部へ射出され、焦点Ｐに集光
されるように第一反射鏡１と第二反射鏡２が組合わされ
ている。
【００２８】上記の２つの反射鏡の組合せにおいて、レ
ーザ光ＬA はそれぞれの反射点でいずれも同じ反時計方
向に所定の偏向角度θ1 、θ2 で折り曲げられており、
光軸の偏向方向については時計方向に偏向されている。
θ1 、θ2 は図示の例では１３５°であるが、これに限
定されず種々の角度としてもよい。
ーザ光ＬA はそれぞれの反射点でいずれも同じ反時計方
向に所定の偏向角度θ1 、θ2 で折り曲げられており、
光軸の偏向方向については時計方向に偏向されている。
θ1 、θ2 は図示の例では１３５°であるが、これに限
定されず種々の角度としてもよい。
【００２９】上記第一反射鏡１と第二反射鏡２の反射面
は、いずれも凹面鏡であり、凸面鏡は除かれる。かつ、
各凹面鏡は２つの反射鏡のいずれか一方がトロイダル反
射鏡、他方がトロイダル、球面、シリンドリカル反射鏡
のいずれかの組合せである。この場合、放物面鏡は除か
れる。
は、いずれも凹面鏡であり、凸面鏡は除かれる。かつ、
各凹面鏡は２つの反射鏡のいずれか一方がトロイダル反
射鏡、他方がトロイダル、球面、シリンドリカル反射鏡
のいずれかの組合せである。この場合、放物面鏡は除か
れる。
【００３０】上記反射鏡の組合せの中で、第一と第二の
いずれもがトロイダル反射鏡であるのが最も望ましい
が、次いで一方がトロイダル反射鏡、他方が球面反射
鏡、あるは一方がトロイダル反射鏡、他方がシリンドリ
カル反射鏡の組合せもこの順序で好ましい。この理由に
ついては後で説明する。
いずれもがトロイダル反射鏡であるのが最も望ましい
が、次いで一方がトロイダル反射鏡、他方が球面反射
鏡、あるは一方がトロイダル反射鏡、他方がシリンドリ
カル反射鏡の組合せもこの順序で好ましい。この理由に
ついては後で説明する。
【００３１】トロイダル、球面、シリンドリカルの各反
射鏡の概略構成については、図２の（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示す。トロイダルは、図示のようにＸ、Ｙ軸方
向の曲率半径ｒx 、ｒy が異なる値を持つ。球面はｒx
＝ｒy で完全な球面の一部である。シリンドリカルはｒ
y が曲率半径であり、ｒx は無限大である。なお、上記
第一と第二の反射鏡の組合せで、必ずいずれか一方をト
ロイダル反射鏡としているが、その場合第二反射鏡にト
ロイダルを選ぶのが好ましい。その理由についても後で
説明する。
射鏡の概略構成については、図２の（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示す。トロイダルは、図示のようにＸ、Ｙ軸方
向の曲率半径ｒx 、ｒy が異なる値を持つ。球面はｒx
＝ｒy で完全な球面の一部である。シリンドリカルはｒ
y が曲率半径であり、ｒx は無限大である。なお、上記
第一と第二の反射鏡の組合せで、必ずいずれか一方をト
ロイダル反射鏡としているが、その場合第二反射鏡にト
ロイダルを選ぶのが好ましい。その理由についても後で
説明する。
【００３２】以上の構成とした実施例の集光光学装置の
作用について説明する。図３の（ａ）に凹面反射鏡の集
光状態を示す。但し、レーザ光ＬA は平面波（波面収差
ゼロ）と仮定する。このようなレーザ光ＬA を反射集光
する場合、放物面鏡で反射されて焦点Ｐに集光するレー
ザ光は波面収差０の完全な球面波となるが、トロイダ
ル、球面、又はシリンドリカルの反射鏡ではいずれの場
合も波面収差が生じるため理想的な球面波とはならな
い。反射されたレーザ光は反射面によって光路差が生じ
波面が歪むからである。
作用について説明する。図３の（ａ）に凹面反射鏡の集
光状態を示す。但し、レーザ光ＬA は平面波（波面収差
ゼロ）と仮定する。このようなレーザ光ＬA を反射集光
する場合、放物面鏡で反射されて焦点Ｐに集光するレー
ザ光は波面収差０の完全な球面波となるが、トロイダ
ル、球面、又はシリンドリカルの反射鏡ではいずれの場
合も波面収差が生じるため理想的な球面波とはならな
い。反射されたレーザ光は反射面によって光路差が生じ
波面が歪むからである。
【００３３】そこで、この実施例では第二反射鏡２とし
て上記第一反射鏡１で反射したレーザ光に生じた光路差
を相殺し波面収差を０とするような補正をし得る図３の
（ｂ）のような鏡面を有する反射鏡を組合せることによ
って（ｃ）のように焦点Ｐに理想的な球面波を集光する
ようにしているのである。
て上記第一反射鏡１で反射したレーザ光に生じた光路差
を相殺し波面収差を０とするような補正をし得る図３の
（ｂ）のような鏡面を有する反射鏡を組合せることによ
って（ｃ）のように焦点Ｐに理想的な球面波を集光する
ようにしているのである。
【００３４】ここで、トロイダル反射鏡を２つの反射鏡
のいずれか一方に選ぶようにしたのは、これと組合され
る反射鏡によって生じる光路差をＸ軸方向、Ｙ軸方向に
補正する自由度を与えるためである。第一反射鏡１に球
面、又はシリンドリカルの反射鏡を選び、第二反射鏡２
にトロイダルの反射鏡を選んだとすると、第一反射鏡１
で生じる光路差は、球面又はシリンドリカルの凹面で反
射されたレーザ光が所定角度偏向されることによって生
じるＸ軸方向、Ｙ軸方向で互いに異なる特有の光路差と
なる。
のいずれか一方に選ぶようにしたのは、これと組合され
る反射鏡によって生じる光路差をＸ軸方向、Ｙ軸方向に
補正する自由度を与えるためである。第一反射鏡１に球
面、又はシリンドリカルの反射鏡を選び、第二反射鏡２
にトロイダルの反射鏡を選んだとすると、第一反射鏡１
で生じる光路差は、球面又はシリンドリカルの凹面で反
射されたレーザ光が所定角度偏向されることによって生
じるＸ軸方向、Ｙ軸方向で互いに異なる特有の光路差と
なる。
【００３５】従って、このような光路差をＸ軸、Ｙ軸両
方向で補正するために第二反射鏡２としてトロイダル反
射鏡を選ぶことによって光路差を相殺するのである。こ
の場合、第一反射鏡１と同じ方向に第二反射鏡２でレー
ザ光を反射偏光させることが光路差を相殺するのに大き
く寄与するが、微視的にはそれだけでは十分ではない。
方向で補正するために第二反射鏡２としてトロイダル反
射鏡を選ぶことによって光路差を相殺するのである。こ
の場合、第一反射鏡１と同じ方向に第二反射鏡２でレー
ザ光を反射偏光させることが光路差を相殺するのに大き
く寄与するが、微視的にはそれだけでは十分ではない。
【００３６】このため、微視的な光路差の補正はトロイ
ダル反射鏡の鏡面の２つの曲率半径を変化させて光路差
を最小値に相殺できるような曲面をトロイダル反射鏡に
よって得るのである。従って、第二反射鏡２としてトロ
イダル反射鏡を選ぶ方が、光路差を最小とする曲面を計
算する上で有利であるが、必ずしも第二反射鏡としてト
ロイダル反射鏡を選ぶ必要はなく、第一反射鏡にトロイ
ダル反射鏡を選んでもよいことは勿論である。この場合
は、第一反射鏡１で生じる光路差を第二反射鏡２で反射
した際に光路差が最小値となるように第一反射鏡１の曲
面を補正曲面として形成すればよい。
ダル反射鏡の鏡面の２つの曲率半径を変化させて光路差
を最小値に相殺できるような曲面をトロイダル反射鏡に
よって得るのである。従って、第二反射鏡２としてトロ
イダル反射鏡を選ぶ方が、光路差を最小とする曲面を計
算する上で有利であるが、必ずしも第二反射鏡としてト
ロイダル反射鏡を選ぶ必要はなく、第一反射鏡にトロイ
ダル反射鏡を選んでもよいことは勿論である。この場合
は、第一反射鏡１で生じる光路差を第二反射鏡２で反射
した際に光路差が最小値となるように第一反射鏡１の曲
面を補正曲面として形成すればよい。
【００３７】この場合、第一反射鏡１として球面鏡、第
二反射鏡２としてトロイダル反射鏡を選んだとすると、
球面鏡による反射光は入射光と反射光を含む垂直平面の
左右では対称に反射されるが、上下方向では第一反射鏡
の偏向角度に対応して反射光は大きく光路差を生じる。
このため、第二反射鏡２は左右のレーザ光に対してより
上下に大きく光路差が生じた分を相殺するような偏光角
度と曲率半径のトロイダル反射鏡によって第二反射鏡か
ら焦点位置に到達した際に生じる波面収差が最小値とな
るようにしている。
二反射鏡２としてトロイダル反射鏡を選んだとすると、
球面鏡による反射光は入射光と反射光を含む垂直平面の
左右では対称に反射されるが、上下方向では第一反射鏡
の偏向角度に対応して反射光は大きく光路差を生じる。
このため、第二反射鏡２は左右のレーザ光に対してより
上下に大きく光路差が生じた分を相殺するような偏光角
度と曲率半径のトロイダル反射鏡によって第二反射鏡か
ら焦点位置に到達した際に生じる波面収差が最小値とな
るようにしている。
【００３８】上述した光路差を最小とする曲面は次のよ
うにして得られる。上述した最適な曲率半径の各反射鏡
を計算により求める場合、次のように２つの視点から解
析をする必要がある。即ち、１つは分割された各ビーム
が焦点Ｐに十分集光するかという幾何学形状的な評価で
あり、もう１つはそのような曲率半径の反射鏡の焦点Ｐ
での波面収差が最小となるかという評価である。
うにして得られる。上述した最適な曲率半径の各反射鏡
を計算により求める場合、次のように２つの視点から解
析をする必要がある。即ち、１つは分割された各ビーム
が焦点Ｐに十分集光するかという幾何学形状的な評価で
あり、もう１つはそのような曲率半径の反射鏡の焦点Ｐ
での波面収差が最小となるかという評価である。
【００３９】そこで、まず第一の評価をするために、図
４に示すように、ビームをＮ個の領域に分割し、各領域
に１本の光線を当てる。そして、例えば図のようにｎ番
目の光線を追跡し、焦平面との交点を求める。この点の
焦点からのずれ量をΔn とする。このΔn を小さくす
る、即ち焦点に近づけるように第一及び第二の反射鏡の
曲率半径を調整する。実際には、全ての光線について総
合的にこの調整を行なうために、下記のような評価関数
を設定する。
４に示すように、ビームをＮ個の領域に分割し、各領域
に１本の光線を当てる。そして、例えば図のようにｎ番
目の光線を追跡し、焦平面との交点を求める。この点の
焦点からのずれ量をΔn とする。このΔn を小さくす
る、即ち焦点に近づけるように第一及び第二の反射鏡の
曲率半径を調整する。実際には、全ての光線について総
合的にこの調整を行なうために、下記のような評価関数
を設定する。
【００４０】
【数１】
【００４１】このＥが最小となるように、各ミラーの曲
率半径の最適解を計算する。ビームの中心近傍を重視す
る等の場合には、
率半径の最適解を計算する。ビームの中心近傍を重視す
る等の場合には、
【００４２】
【数２】
【００４３】のように重みづけをしてもよい。
【００４４】さらに、第二の評価をするために、上述し
たＮ個に分割された各光線に対し、
たＮ個に分割された各光線に対し、
【００４５】
【数３】
【００４６】を設定する。ここでＬn は図４に示す各光
線の光路差である。そして、この評価関数を小さくして
光路差を最小とするように、曲率半径を選ぶのである。
線の光路差である。そして、この評価関数を小さくして
光路差を最小とするように、曲率半径を選ぶのである。
【００４７】上記Ｅ、Ａの評価関数を最小にする曲率半
径を求める具体的な計算手順は次の通りである。第一反
射鏡と第二反射鏡が共に球面鏡であると仮定すると、評
価関数Ｅは第一の反射鏡の曲率半径ｒ1 と第二の反射鏡
の曲率半径ｒ2 との関数である。
径を求める具体的な計算手順は次の通りである。第一反
射鏡と第二反射鏡が共に球面鏡であると仮定すると、評
価関数Ｅは第一の反射鏡の曲率半径ｒ1 と第二の反射鏡
の曲率半径ｒ2 との関数である。
【００４８】Ｅ＝Ｅ（ｒ1 、ｒ2 ） （イ）ｒ1 を先ず適当な値に固定する。次に、ｒ2 をｒ
2 ＋Δｒ2 と大きく取り、Ｅが増加すればｒ2 をｒ2 −
Δｒ2 ’と小さく取る。これを繰り返しＥが極小となる
ようにｒ2 ＝ｒ2 （１）を求める。 （ロ）ｒ2 ＝ｒ2 （１）とし、ｒ1 を変化させ、ｒ1 ＋
Δｒ1 と大きく取り、Ｅが増加すればｒ1 をｒ1 −Δｒ
1 ’と小さく取る。これを繰り返しＥが極小になるｒ1
＝ｒ1 （１）を求める。
2 ＋Δｒ2 と大きく取り、Ｅが増加すればｒ2 をｒ2 −
Δｒ2 ’と小さく取る。これを繰り返しＥが極小となる
ようにｒ2 ＝ｒ2 （１）を求める。 （ロ）ｒ2 ＝ｒ2 （１）とし、ｒ1 を変化させ、ｒ1 ＋
Δｒ1 と大きく取り、Ｅが増加すればｒ1 をｒ1 −Δｒ
1 ’と小さく取る。これを繰り返しＥが極小になるｒ1
＝ｒ1 （１）を求める。
【００４９】次にｒ1 に（ロ）で求まったｒ1 （１）を
用いて再度（イ）を行いｒ2 ＝ｒ2（２）を求める。こ
のように（イ）（ロ）を数回繰り返し行なうことによっ
てＥが最小になるｒ1 ＝ｒ1 （０）、ｒ2 ＝ｒ2 （０）
を求める。
用いて再度（イ）を行いｒ2 ＝ｒ2（２）を求める。こ
のように（イ）（ロ）を数回繰り返し行なうことによっ
てＥが最小になるｒ1 ＝ｒ1 （０）、ｒ2 ＝ｒ2 （０）
を求める。
【００５０】上記説明では第一、第二反射鏡共に球面鏡
としたが、実際にはいずれか一方がトロイダル反射鏡で
あるから、これを第二反射鏡とすると、Ｅ、ＡはＥ＝Ｅ
（ｒx 、ｒy 、ｒ1 ）、Ａ＝Ａ（ｒx 、ｒy 、ｒ1 ）で
あるから、ｒx 、ｒy 、ｒ1の３つの変数について同様
な評価関数の最小値計算によりｒx （０）、ｒ
y （０）、ｒ1 を求める。図４はこのような計算過程の
始めと終りでの各光線の経路を模式図として示したもの
である。上記計算により（ａ）の状態のΔｎとＬn が最
小値となれば（ｂ）の状態となり、各光線は焦点Ｐに集
光すると共に波面収差が最小となるのである。
としたが、実際にはいずれか一方がトロイダル反射鏡で
あるから、これを第二反射鏡とすると、Ｅ、ＡはＥ＝Ｅ
（ｒx 、ｒy 、ｒ1 ）、Ａ＝Ａ（ｒx 、ｒy 、ｒ1 ）で
あるから、ｒx 、ｒy 、ｒ1の３つの変数について同様
な評価関数の最小値計算によりｒx （０）、ｒ
y （０）、ｒ1 を求める。図４はこのような計算過程の
始めと終りでの各光線の経路を模式図として示したもの
である。上記計算により（ａ）の状態のΔｎとＬn が最
小値となれば（ｂ）の状態となり、各光線は焦点Ｐに集
光すると共に波面収差が最小となるのである。
【００５１】この結果、波面収差が最小となるようなｒ
x （０）、ｒy （０）、ｒ1 が得られるが、この波面収
差の最小値はλ／２以内とするのが好ましい。λはレー
ザ光の波長であり、例えばＣＯ2 レーザでは１０．６μ
ｍである。このようにして得た第一反射鏡１と第二反射
鏡２共にトロイダルミラを用いたものの一例として次の
ような値が得られる。 焦点距離 ｆ＝２５４ｍｍ 曲率半径 ＮＯ．１ ｒx ＝７８６．９ｍｍ（凹） ｒy ＝９２１．５ｍｍ（凹） ＮＯ．２ ｒx ＝１４８７．４ｍｍ（凹） ｒy ＝１７５０．８ｍｍ（凹） 図５、図６、図７に球面、シリンドリカル、又はトロイ
ダルの反射鏡のいずれかとトロイダル反射鏡を組合せた
場合のレーザ光に生じる波面収差の状態を示す。なお、
これらの図に示した集光光学系は上述した２つのトロイ
ダルミラの具体例とは異なる設計値の反射ミラを用いて
測定しており、例えば焦点距離はｆ＝５００ｍｍであ
る。ビーム径は３５ｍｍである。
x （０）、ｒy （０）、ｒ1 が得られるが、この波面収
差の最小値はλ／２以内とするのが好ましい。λはレー
ザ光の波長であり、例えばＣＯ2 レーザでは１０．６μ
ｍである。このようにして得た第一反射鏡１と第二反射
鏡２共にトロイダルミラを用いたものの一例として次の
ような値が得られる。 焦点距離 ｆ＝２５４ｍｍ 曲率半径 ＮＯ．１ ｒx ＝７８６．９ｍｍ（凹） ｒy ＝９２１．５ｍｍ（凹） ＮＯ．２ ｒx ＝１４８７．４ｍｍ（凹） ｒy ＝１７５０．８ｍｍ（凹） 図５、図６、図７に球面、シリンドリカル、又はトロイ
ダルの反射鏡のいずれかとトロイダル反射鏡を組合せた
場合のレーザ光に生じる波面収差の状態を示す。なお、
これらの図に示した集光光学系は上述した２つのトロイ
ダルミラの具体例とは異なる設計値の反射ミラを用いて
測定しており、例えば焦点距離はｆ＝５００ｍｍであ
る。ビーム径は３５ｍｍである。
【００５２】図５は球面反射鏡とトロイダル反射鏡の組
合せの場合を示す。なお、この図は（ａ）が球面反射鏡
のみにより、（ｂ）がトロイダル反射鏡のみにより生じ
る波面収差を表す図であり、（ｃ）では２つの反射鏡の
組合せで波面収差０となることを示す図である。
合せの場合を示す。なお、この図は（ａ）が球面反射鏡
のみにより、（ｂ）がトロイダル反射鏡のみにより生じ
る波面収差を表す図であり、（ｃ）では２つの反射鏡の
組合せで波面収差０となることを示す図である。
【００５３】上記波面収差とは、図１に示す入射レーザ
光ＬA が焦点Ｐに集光される際のものではなく、反対に
焦点Ｐに完全な球面波のレーザ点光源があると仮定し、
この球面波が図５の（ａ）では球面反射鏡のみで反射さ
れて入射レーザ光と同じ平行光線となったものを入射瞳
径（図示のものは７６．２ｍｍφ）の断面で見た波面収
差の分布を示している。（ａ）図において略楕円形の波
面収差の径が入射瞳径であり、その外側の多数の横線で
表した模様は参考として波面収差０の基準面を示してい
る。
光ＬA が焦点Ｐに集光される際のものではなく、反対に
焦点Ｐに完全な球面波のレーザ点光源があると仮定し、
この球面波が図５の（ａ）では球面反射鏡のみで反射さ
れて入射レーザ光と同じ平行光線となったものを入射瞳
径（図示のものは７６．２ｍｍφ）の断面で見た波面収
差の分布を示している。（ａ）図において略楕円形の波
面収差の径が入射瞳径であり、その外側の多数の横線で
表した模様は参考として波面収差０の基準面を示してい
る。
【００５４】図５の（ｂ）も同様にトロイダル反射鏡の
みで生じる波面収差の分布を示している。このような波
面収差を生じる２つの反射鏡を組合せた状態でレーザ点
光源を反射させると図５の（ｃ）に示すように波面収差
０の平面波が得られる。従って、反対に図１に示すよう
に、波面収差０の平面波のレーザ光ＬA を入射すれば焦
点Ｐでは波面収差０の球面波のレーザ光が一点に集光さ
れるのである。
みで生じる波面収差の分布を示している。このような波
面収差を生じる２つの反射鏡を組合せた状態でレーザ点
光源を反射させると図５の（ｃ）に示すように波面収差
０の平面波が得られる。従って、反対に図１に示すよう
に、波面収差０の平面波のレーザ光ＬA を入射すれば焦
点Ｐでは波面収差０の球面波のレーザ光が一点に集光さ
れるのである。
【００５５】図６はシリンドリカルとトロイダルの反射
鏡の組合せでの波面収差の分布図である。（ａ）はシリ
ンドリカル反射鏡のみによる波面収差、（ｂ）はトロイ
ダル反射鏡のみによる波面収差、（ｃ）は組合せでの波
面収差０であることを示す図である。
鏡の組合せでの波面収差の分布図である。（ａ）はシリ
ンドリカル反射鏡のみによる波面収差、（ｂ）はトロイ
ダル反射鏡のみによる波面収差、（ｃ）は組合せでの波
面収差０であることを示す図である。
【００５６】さらに図７はトロイダルとトロイダルの反
射鏡の組合せでの波面収差の分布図である。（ａ）、
（ｂ）は共にトロイダル反射鏡のみ、（ｃ）は組合せで
の波面収差の分布図を示す。
射鏡の組合せでの波面収差の分布図である。（ａ）、
（ｂ）は共にトロイダル反射鏡のみ、（ｃ）は組合せで
の波面収差の分布図を示す。
【００５７】なお、前述したように、一方がトロイダル
反射鏡、他方がトロイダル、球面、又はシリンドリカル
反射鏡のいずれかでこの順序で選択するのが好ましいと
した理由は、図５、図６、図７に示すようにトロイダル
とトロイダルの反射鏡の組合せの場合が波面収差が最も
小さく（図７では波面収差の単位を０．５波長の単位で
表示）、次いで図５のトロイダルと球面の反射鏡の組合
せ（図５では１０波長の単位で表示）、その次に図６の
トロイダルとシリンドリカル反射鏡の組合せ（図６では
５０波長の単位で表示）の順に波面収差が大きくなるか
らである。
反射鏡、他方がトロイダル、球面、又はシリンドリカル
反射鏡のいずれかでこの順序で選択するのが好ましいと
した理由は、図５、図６、図７に示すようにトロイダル
とトロイダルの反射鏡の組合せの場合が波面収差が最も
小さく（図７では波面収差の単位を０．５波長の単位で
表示）、次いで図５のトロイダルと球面の反射鏡の組合
せ（図５では１０波長の単位で表示）、その次に図６の
トロイダルとシリンドリカル反射鏡の組合せ（図６では
５０波長の単位で表示）の順に波面収差が大きくなるか
らである。
【００５８】また、第二反射鏡２にトロイダル反射鏡を
選ぶのが好ましいとした理由は、反射鏡を製作する際の
反射面精度（表面粗さ）についての工作上の問題とそれ
が波面収差に与える影響との関係による。即ち、第一反
射鏡にトロイダル反射鏡を選ぶより第二反射鏡にトロイ
ダル反射鏡を選んだ方が同じ精度の鏡面であっても波面
収差に与える影響が小さいからである。
選ぶのが好ましいとした理由は、反射鏡を製作する際の
反射面精度（表面粗さ）についての工作上の問題とそれ
が波面収差に与える影響との関係による。即ち、第一反
射鏡にトロイダル反射鏡を選ぶより第二反射鏡にトロイ
ダル反射鏡を選んだ方が同じ精度の鏡面であっても波面
収差に与える影響が小さいからである。
【００５９】図８に入射レーザ光の光軸ずれに対する集
光スポット径の変化を表す図を示す。（１）は上記実施
例の集光光学装置による場合、（２）は従来例の場合を
示す。図から分かるように、この実施例による場合は入
射レーザ光に若干の光軸ずれがあっても集光スポット径
があまり大きく変化せず、安定した集光特性が得られる
と共に、放物面鏡を使用した従来の集光光学装置による
集光スポット径に匹敵する集光スポット径までレーザを
集光することができる。
光スポット径の変化を表す図を示す。（１）は上記実施
例の集光光学装置による場合、（２）は従来例の場合を
示す。図から分かるように、この実施例による場合は入
射レーザ光に若干の光軸ずれがあっても集光スポット径
があまり大きく変化せず、安定した集光特性が得られる
と共に、放物面鏡を使用した従来の集光光学装置による
集光スポット径に匹敵する集光スポット径までレーザを
集光することができる。
【００６０】
【効果】以上詳細に説明したようにこの発明のレーザ光
集光方法では２つの凹面反射鏡を組合せることにより、
反射鏡で生じるレーザ光の光路差に基づく波面収差をな
くして高い集光特性が得られるとともに、入射レーザ光
に光軸ずれがあってもその高い集光特性を維持すること
ができる。
集光方法では２つの凹面反射鏡を組合せることにより、
反射鏡で生じるレーザ光の光路差に基づく波面収差をな
くして高い集光特性が得られるとともに、入射レーザ光
に光軸ずれがあってもその高い集光特性を維持すること
ができる。
【００６１】上記方法を実施するレーザ集光装置では、
２つの凹面反射鏡の一方をトロイダルミラ、他方を球面
ミラ、シリンドリカルミラ、トロイダルミラのいずれか
とし、かつ２つの反射鏡での光路差が互いに相殺され波
面収差を最小とするような曲面を有する反射鏡としたか
ら、放物面鏡のような技術的に困難な軸外し加工を必要
とせず、簡易で経済的な加工で製造できるミラの組合せ
により若干の光軸ずれがあっても、集光度の高いレーザ
集光光学装置が得られるという利点が得られる。
２つの凹面反射鏡の一方をトロイダルミラ、他方を球面
ミラ、シリンドリカルミラ、トロイダルミラのいずれか
とし、かつ２つの反射鏡での光路差が互いに相殺され波
面収差を最小とするような曲面を有する反射鏡としたか
ら、放物面鏡のような技術的に困難な軸外し加工を必要
とせず、簡易で経済的な加工で製造できるミラの組合せ
により若干の光軸ずれがあっても、集光度の高いレーザ
集光光学装置が得られるという利点が得られる。
【図１】実施例のレーザ集光光学装置の断面図
【図２】トロイダル、球面、シリンドリカルの反射鏡の
概略図
概略図
【図３】作用の説明図
【図４】集光、波面収差を最小とする曲面を選ぶ計算過
程の説明図
程の説明図
【図５】球面とトロイダルの反射鏡の組合せによる波面
収差の分布図
収差の分布図
【図６】シリンドリカルとトロイダルの反射鏡の組合せ
による波面収差の分布図
による波面収差の分布図
【図７】トロイダルとトロイダルの反射鏡の組合せによ
る波面収差の分布図
る波面収差の分布図
【図８】入射レーザ光の光軸ずれ量に対する集光スポッ
ト径の変化を示す図
ト径の変化を示す図
１ 第一反射鏡 ２ 第二反射鏡 ３ ケーシング ４ 入射口 ５ 出射口 Ｐ 焦点 ＬA レーザ光 θ1 、θ2 偏向角度
Claims (2)
- 【請求項１】 入射されたレーザ光を第一の凹面反射鏡
で反射偏向させ、この反射光を第二の凹面反射鏡で第一
の反射鏡と同じ偏向方向に反射偏向させ、上記各反射鏡
の曲面を第一反射鏡で生じる反射光の光路差を第二反射
鏡で相殺するような曲面の組合せとし、第二反射鏡の反
射光の波面収差が最小となるようにレーザ光を集光する
レーザ集光方法。 - 【請求項２】 凹面の曲率半径をそれぞれ有する第一反
射鏡と第二反射鏡を、第一反射鏡の反射光の偏向方向が
第二の反射鏡の反射光の偏向方向と同じとなるように組
合せ、第一及び第二の反射鏡のいずれか一方がトロイダ
ルミラで、他方が球面ミラ、シリンドリカルミラ、又は
トロイダルミラのいずれかとし、かつ第一反射鏡で生じ
る反射光の光路差を第二反射鏡で相殺するような曲面を
各反射鏡が有するように構成して成るレーザ集光装置。
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