KR20240065180A - 형상 가변경, 레이저 가공 장치 및 형상 가변경의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

형상 가변경(10)은 광을 반사하는 반사면을 가지는 반사경(11)과, 제1 판부 및 제1 고정 부재를 가지고, 반사경을 지지하는 제1 지지 부재(21)와, 제2 판부 및 제2 고정 부재를 가지고, 반사경을 지지하는 제2 지지 부재(31)와, 제1 판부와 제2 판부와의 사이의 거리를 변화시키는 조정 부재를 구비한다. 제1 판부는 반사경의 이면으로부터 정해진 간격을 두고 배치된다. 제1 고정 부재는 제1 판부에 접속되고, m을 2 이상의 정수로 했을 경우에 반사경의 m개의 제1 고정 개소에서 반사경을 고정한다. 제2 판부는, 제1 판부를 사이에 두고, 반사경의 이면으로부터 정해진 간격을 두고 배치된다. 제2 고정 부재는 제2 판부에 접속되고, n을 2 이상의 정수로 했을 경우에 반사경의 제1 고정 개소와는 다른 n개의 제2 고정 개소에서 반사경을 고정한다. 반사경은, 이면에, 제1 고정 부재 및 제2 고정 부재 중 적어도 일방에 접촉하는 돌기부(14x, 14y)를 가진다.

Description

형상 가변경, 레이저 가공 장치 및 형상 가변경의 제조 방법

본 개시는 광파의 파면 수차를 보정하는 형상 가변경(可變鏡), 레이저 가공 장치 및 형상 가변경의 제조 방법에 관한 것이다.

형상 가변경은 광파의 파면 수차를 보정하는 것으로, 다양한 광학 기기에 사용되고 있다. 특허 문헌 1에는, 형상 가변경을, 천체 망원경, 레이저 가공 장치 등에 적용한 예가 나타나 있다. 천체 망원경에서는 대기의 흔들림 등에 의한 파면 수차를 보정하여, 상질(像質)을 개선하기 위해서 형상 가변경이 이용된다. 또한, 레이저 가공 장치에서는 미러 및 렌즈의 형상 오차에 의한 파면 수차를 보정하여, 가공 품질을 개선하기 위해서 형상 가변경이 이용된다. 임의 형상의 파면 수차를 보정하기 위해서 변형의 자유도가 크게 되어 있는 형상 가변경은, 구조가 복잡해지고 고가이다. 이에, 용도에 따라서는, 파면 수차 중 비점 수차만을 보정할 수 있으면 되는 경우가 있다. 비점 수차란, 광축과 주광선을 포함하는 면을 메리디오널(meridional)면이라고 부르고, 주광선을 포함하고 메리디오널면에 수직인 면을 새지털(sagittal)면이라고 부를 때, 메리디오널면의 초점 거리와 새지털면의 초점 거리를 변화시키는 수차이다. 특허 문헌 2에는, 비점 수차를 보정하는 형상 가변경의 구조가 제안되어 있다. 특허 문헌 2에서는, 반사면을 가지는 반사경과, 반사경의 이면에 고정되는 2개의 다리를 가지는 제1 축부재와, 반사경의 이면에 고정되는 2개의 다리를 가지고, 제1 축부재를 걸치는 제2 축부재와, 제2 축부재와 제1 축부재와의 사이의 거리를 변화시키는 거리 변경 기구를 구비하는 형상 가변경이 개시되어 있다. 특허 문헌 2에 기재된 형상 가변경에서는, 거리 변경 기구로 제1 축부재와 제2 축부재와의 사이의 거리를 변화시킴으로써, 반사경의 반사면을 안장형(鞍形)으로 변형시켜, 비점 수차를 보정하고 있다.

특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 평7－66463호 특허 문헌 2: 일본 특허 제4552848호 공보

레이저 가공 장치에 대한 요구의 고조로부터, 광로에 사용되는 미러 및 렌즈의 매수가 증가 경향에 있다. 이것에 따라, 광파에 누적되는 비점 수차도 커져, 종래의 형상 가변경으로는 충분히 보정할 수 없게 되어 있다. 보다 큰 비점 수차를 보정하기 위해서는, 종래에 비하여, 반사경의 강성(剛性)을 작게 하여, 안장형 변형량을 크게 할 필요가 있다. 그러나, 반사경의 강성을 작게 하면, 반사경의 이면과 다리를 고정하여 형상 가변경을 조립할 때에, 반사면에 생기는 변형이 커지기 때문에, 반사면에서 반사하는 광파의 파면 수차를 크게 해 버린다. 이것에 의해서, 가공 품질의 악화가 야기될 가능성이 있었다.

본 개시는 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 조립시에 반사면에 생기는 변형을 억제할 수 있는 형상 가변경을 얻는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하여, 목적을 달성하기 위해서, 본 개시에 따른 형상 가변경은, 광을 반사하는 반사면을 가지는 반사경과, 제1 판부 및 제1 고정 부재를 가지고, 반사경을 지지하는 제1 지지 부재와, 제2 판부 및 제2 고정 부재를 가지고, 반사경을 지지하는 제2 지지 부재와, 제1 판부와 제2 판부와의 사이의 거리를 변화시키는 조정 부재를 구비한다. 제1 판부는 반사경의 이면으로부터 정해진 간격을 두고 배치된다. 제1 고정 부재는 제1 판부에 접속되고, m을 2 이상의 정수로 했을 경우에 반사경의 m개의 제1 고정 개소에서 반사경을 고정한다. 제2 판부는, 제1 판부를 사이에 두고, 반사경의 이면으로부터 정해진 간격을 두고 배치된다. 제2 고정 부재는 제2 판부에 접속되고, n을 2 이상의 정수로 했을 경우에 반사경의 제1 고정 개소와는 다른 n개의 제2 고정 개소에서 반사경을 고정한다. 반사경은, 이면에, 제1 고정 부재 및 제2 고정 부재 중 적어도 일방에 접촉하는 돌기부를 가진다.

본 개시에 의하면, 조립시에 반사면에 생기는 변형을 억제할 수 있다고 하는 효과를 달성한다.

도 1은 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 장치의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 실시 형태 1에 따른 형상 가변경을 부품마다로 분해한 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 반사경의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 반사경의 구성의 다른 예를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 조립시에 있어서의 반사경의 표면 형상의 일례를 나타내는 윤곽도이다.
도 7은 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 제조 방법에 있어서의 반사경의 표면 형상의 일례를 나타내는 윤곽도이다.
도 8은 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 반사경의 변형의 모습의 일례를 나타내는 윤곽도이다.
도 9는 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 반사경의 변형의 모습의 일례를 나타내는 윤곽도이다.
도 10은 반사경의 나사 구멍의 외주(外周)측에 돌기부가 없는 경우의 형상 가변경의 조립시에 있어서의 반사경의 반사면의 표면 형상의 일례를 나타내는 윤곽도이다.
도 11은 반사경의 나사 구멍의 외주측에 돌기부가 없는 경우의 형상 가변경의 조립시에 있어서의 반사경의 반사면의 표면 형상의 일례를 나타내는 윤곽도이다.
도 12는 반사경의 나사 구멍의 외주측에 돌기부가 없는 경우의 형상 가변경의 조립시에 있어서의 반사경의 반사면의 표면 형상의 일례를 나타내는 윤곽도이다.
도 13은 반사경의 나사 구멍의 외주측에 돌기부가 없는 경우의 형상 가변경의 조립시에 있어서의 반사경의 반사면의 표면 형상의 일례를 나타내는 윤곽도이다.
도 14는 실시 형태 2에 따른 형상 가변경을 부품마다로 분해한 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 15는 실시 형태 3에 따른 형상 가변경을 부품마다로 분해한 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 16은 실시 형태 3에 따른 형상 가변경의 반사경의 변형의 모습의 일례를 나타내는 윤곽도이다.
도 17은 실시 형태 4에 따른 형상 가변경을 부품마다로 분해한 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 18은 실시 형태 5에 따른 형상 가변경을 부품마다로 분해한 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다.

이하에, 본 개시의 실시 형태에 따른 형상 가변경, 레이저 가공 장치 및 형상 가변경의 제조 방법을 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.

실시 형태 1.

도 1은 실시 형태 1에 따른 레이저 가공 장치의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 도면이다. 레이저 가공 장치(1)는 가공 테이블(2)과, 레이저 발진기(3)와, 광학 유닛(4)을 구비한다. 가공 테이블(2)은 레이저 가공 장치(1)에서의 피가공물인 워크(7)를 재치한다. 일례에서는, 가공 테이블(2)은 워크(7)를 고정한 상태에서, 구동 기구에 의해서 수평 방향으로 이동 가능하다. 레이저 발진기(3)는 레이저 빔(L)을 출사한다. 레이저 발진기(3)는 고체 레이저, 가스 레이저, 반도체 레이저 등의 레이저 빔(L)을 출사하는 광원이다. 광학 유닛(4)은 레이저 발진기(3)로부터 출사된 레이저 빔(L)을 집광하여, 워크(7)에 조사하는 광학계이다. 광학 유닛(4)은 렌즈, 미러, 회절 격자 등의 광학 소자를 포함한다. 도 1의 예에서는, 광학 유닛(4)은 레이저 빔(L)을 반사하는 미러(5) 및 형상 가변경(10)과, 레이저 빔(L)을 워크(7) 상에 집광하는 집광 렌즈(6)를 가진다. 또한, 도 1은 레이저 가공 장치(1)의 구성의 일례를 나타내는 것이며, 광학 유닛(4)이 레이저 발진기(3)로부터의 레이저 빔(L)을 평행화하는 콜리메이트 렌즈 등의 그 밖의 광학 소자를 가지고 있어도 된다.

이러한 구성의 레이저 가공 장치(1)에서는, 레이저 발진기(3)로부터 출사되는 레이저 빔(L)은, 광학 유닛(4)에 입사된다. 광학 유닛(4)에 입사된 레이저 빔(L)은 미러(5), 형상 가변경(10) 외, 도시하지 않은 렌즈, 회절 격자 등의 광학 소자를 경유하면서 긴 거리를 전반(傳搬)한다. 그 후, 레이저 빔(L)은 집광 렌즈(6)를 통과하여, 가공 테이블(2) 상에 재치되어 있는 워크(7)의 위치 부근에서 집광된다. 이것에 의해서, 워크(7)에 절단, 타공, 용접 등의 가공이 실시된다. 형상 가변경(10)은 레이저 빔(L)이 전반하는 광로 중에 마련되고, 비점 수차를 보정함과 아울러, 레이저 빔(L)을 다음의 광학 소자를 향해서 반사하는 기능을 가진다.

도 2는 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 형상 가변경(10)은 반사경(11)과, 제1 지지 부재(21)와, 제2 지지 부재(31)와, 조정 나사(41)를 구비한다.

반사경(11)은, 일례에서는, 원판 모양의 부재에 의해서 구성된다. 반사경(11)은 표면이고, 광인 레이저 빔(L)을 반사하는 반사면(11a)과, 반사면(11a)과는 반대측의 면인 이면(11b)과, 반사면(11a)과 이면(11b)을 접속하는 측면(11c)을 가진다. 이면(11b)에, 제1 지지 부재(21) 및 제2 지지 부재(31)가 마련된다. 도 2의 예에서는, 반사경(11)의 이면(11b)에 있어서, 반사경(11)을 형성하는 외주원의 중심(11o)을 통과하는 1개의 축을 X축으로 하고, X축과 직교하고, 외주원의 중심(11o)을 통과하는 1개의 축을 Y축으로 한다. 또한, X축 및 Y축 모두에 직교하고, 외주원의 중심(11o)을 통과하는 1개의 축을 Z축으로 한다. Z축은 반사경(11)의 이면(11b)으로부터 반사면(11a)을 향하는 방향을 양방향으로 한다.

제1 지지 부재(21)는 반사경(11)의 2개의 제1 고정 개소에서 고정된 상태에서 반사경(11)을 지지하고, ZX면에 있어서의 반사경(11)의 형상을 변형시키는 기능을 가지는 부재이다. 제1 지지 부재(21)는 판부(22)와, Z축 방향으로 연재(延在)하는 2개의 고정 부재(23)를 가진다. 판부(22)는 반사경(11)의 이면(11b)으로부터 정해진 간격을 두고 배치된다. 2개의 고정 부재(23)는, 판부(22)에 접속되고, 반사경(11)의 2개의 제1 고정 개소에서 반사경(11)을 고정한다. 2개의 제1 고정 개소는, 이 예에서는, X축 상의 위치에 배치된다. 판부(22)는 제1 판부에 대응한다. 고정 부재(23)는 제1 고정 부재에 대응한다.

제2 지지 부재(31)는 반사경(11)의 제1 고정 개소와는 다른 2개의 제2 고정 개소에서 고정된 상태에서 반사경(11)을 지지하고, YZ면에 있어서의 반사경(11)의 형상을 변형시키는 기능을 가지는 부재이다. 제2 지지 부재(31)는 판부(32)와 Z축 방향으로 연재하는 2개의 고정 부재(33)를 가진다. 판부(32)는 제1 지지 부재(21)의 판부(22)를 사이에 두고, 반사경(11)의 이면(11b)으로부터 정해진 간격을 두고 배치된다. 2개의 고정 부재(33)는, 반사경(11)의 2개의 제2 고정 개소에서 반사경(11)을 고정한다. 2개의 제2 고정 개소는, 이 예에서는, Y축 상의 위치에 배치된다. 판부(32)는 제2 판부에 대응한다. 고정 부재(33)는 제2 고정 부재에 대응한다.

제1 지지 부재(21)의 2개의 고정 부재(23)가 반사경(11)의 이면(11b)에 접촉하는 위치인 제1 고정 개소를 잇는 선분과, 제2 지지 부재(31)의 2개의 고정 부재(33)가 반사경(11)의 이면(11b)에 접촉하는 위치인 제2 고정 개소를 잇는 선분이 반사경(11)의 이면(11b) 상에서 교차하도록, 제1 지지 부재(21)의 고정 부재(23) 및 제2 지지 부재(31)의 고정 부재(33)가 배치된다. 2개의 선분의 교점은, 반사경(11)의 이면(11b)의 중심(11o)인 것이 바람직하지만, 이면(11b)의 중심(11o)이 아니어도 된다. 2개의 선분의 교점이 이면(11b)의 중심(11o)에 일치하지 않는 경우에는, 반사경(11)의 이면(11b)에 있어서의 2개의 제1 고정 개소를 잇는 선분이 X축 상에는 없는, 또는 반사경(11)의 이면(11b)에 있어서의 2개의 제2 고정 개소를 잇는 선분이 Y축 상에는 없는 상태가 된다. 다만, 이 경우에도, 반사경(11)의 이면(11b)에 있어서의 2개의 제1 고정 개소를 잇는 선분은 X축과 평행이고, 반사경(11)의 이면(11b)에 있어서의 2개의 제2 고정 개소를 잇는 선분은 Y축과 평행인 것이 바람직하다.

조정 나사(41)는 제1 지지 부재(21)와 제2 지지 부재(31)와의 사이를 접속시키고, 제1 지지 부재(21)와 제2 지지 부재(31)와의 사이의 거리를 변화시키는 조정 부재이다. 제1 지지 부재(21)와 제2 지지 부재(31)와의 사이의 거리를 신축(伸縮)시키는 것에 의해서, 반사경(11)의 이면(11b)에서의 제1 지지 부재(21)의 고정 부재(23)가 접촉하는 위치 및 제2 지지 부재(31)의 고정 부재(33)가 접촉하는 위치에 있어서의 Z축 방향으로 걸리는 힘이 변화되어, 반사경(11)이 변형된다. 즉, 조정 나사(41)는 제1 지지 부재(21)와 제2 지지 부재(31)와의 사이의 거리를 변화시켜, 반사경(11)의 변형을 조정하는 부재이다. 도 2의 예에서는, 제1 지지 부재(21)의 2개의 고정 부재(23)가 반사경(11)의 이면(11b)에 접촉하는 위치를 잇는 선분은 X축에 대응하고, 제2 지지 부재(31)의 2개의 고정 부재(33)가 반사경(11)의 이면(11b)에 접촉하는 위치를 잇는 선분은 Y축에 대응하고 있다.

다음으로, 형상 가변경(10)의 구성의 상세한 것에 대하여 설명한다. 도 3은 실시 형태 1에 따른 형상 가변경을 부품마다로 분해한 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 3에 있어서, X축, Y축 및 Z축은, 도 2에서 설명한 것과 마찬가지이다. 또한, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 이면(22b) 상에 X축 및 Y축과 평행한 X1축 및 Y1축을 마련하고, 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 이면(32b) 상에 X축 및 Y축과 평행한 X2축 및 Y2축을 마련하고 있다.

반사경(11)은, X축 상에 있어서, 반사경(11)의 중심(11o)으로부터 정해진 거리의 위치에 마련되는 2개의 나사 구멍(13x)과, 2개의 나사 구멍(13x)의 반사경(11)의 측면(11c)측 즉 외주측의, 나사 구멍(13x)에 인접한 위치에 마련되는 돌기부(14x)를 가진다. 또한, 반사경(11)은, Y축 상에 있어서, 반사경(11)의 중심(11o)으로부터 정해진 거리의 위치에 마련되는 2개의 나사 구멍(13y)과, 2개의 나사 구멍(13y)의 반사경(11)의 측면(11c)측 즉 외주측의, 나사 구멍(13y)에 인접한 위치에 마련되는 돌기부(14y)를 가진다. 나사 구멍(13x)이 고정 부재(23)와 접촉하는 위치, 즉 제1 고정 개소가 되고, 나사 구멍(13y)이 고정 부재(33)와 접촉하는 위치, 즉 제2 고정 개소가 된다. 도 3의 예에서는, 나사 구멍(13x, 13y)은 반사경(11)의 두께 방향으로는 관통하고 있지 않다. 돌기부(14x, 14y)는 형상 가변경(10)을 조립했을 때에, 고정 부재(23, 33)와 접촉하도록 마련된다. 보다 구체적으로는, 돌기부(14x, 14y)는 스페이서(24, 34)와 접해 있다. 반사경(11)은 돌기부(14x) 및 돌기부(14y)를 구비하는 것이 바람직하지만, 편방만이어도 된다. 일례에서는, 반사경(11)은 Y축 상의 돌기부(14y)를 구비하지 않고, X축 상의 돌기부(14x)만을 구비해도 되고, X축 상의 돌기부(14x)를 구비하지 않고, Y축 상의 돌기부(14y)만을 구비해도 된다. 돌기부(14x)는 제1 돌기부에 대응하고, 돌기부(14y)는 제2 돌기부에 대응한다.

돌기부(14x, 14y)는 반사경(11)과 일체의 구조로 해도 되고, 접착, 용접, 부가 제조(Additive Manufacturing：AM) 등의 후가공에 의해서 마련해도 된다. 도 4는 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 반사경의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 4에 도시되는 것처럼, 반사경(11)의 나사 구멍(13x, 13y)의 주변을, 돌기부(14x, 14y)의 부분을 남기도록 절삭 가공하여, 홈(15)을 형성함으로써, 돌기부(14x, 14y)를 마련해도 된다. 홈(15)은 반사경(11)의 외주측의 측면(11c)까지 연결되도록, 반사경(11)의 이면(11b)이 가공되는 것이 바람직하다. 도 4의 예에서는, 돌기부(14x, 14y)는 나사 구멍(13x, 13y)과 측면(11c)과의 사이의 영역에, 나사 구멍(13x, 13y)에 인접하고 섬 모양으로 배치되어 있다. 도 4의 예에서는, 돌기부(14x, 14y)는 각기둥 형상이다. 또한, 돌기부(14x)가 마련되는 홈(15)은 제1 홈에 대응하고, 돌기부(14y)가 마련되는 홈(15)은 제2 홈에 대응한다. 제1 홈은 돌기부(14x)를 남기고, 고정 부재(23)가 배치되는 영역을 포함하는 영역에 마련되고, 제2 홈은 돌기부(14y)를 남기고, 고정 부재(33)가 배치되는 영역을 포함하는 영역에 마련된다.

도 5는 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 반사경의 구성의 다른 예를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 4에서는, 나사 구멍(13x, 13y)에 있어서의 반사경(11)의 측면(11c)측에 섬 모양의 돌기부(14x, 14y)가 배치되지만, 도 5에서는, 나사 구멍(13x, 13y)에 있어서의 반사경(11)의 측면(11c)측의 단부와 측면(11c)과의 사이를 연결하는 듯한 빔구조 모양의 돌기부(14x, 14y)가 배치된다. 또한, 도 4 및 도 5의 경우에, 홈(15)의 단차부가, 형상 가변경(10)을 조립한 후의 고정 부재(23, 33)와 접촉하지 않도록, 홈(15)의 면적 및 형상이 결정된다.

돌기부(14x, 14y)는, 도 4에 도시되는 것처럼, 섬 모양이어도 되고, 도 5에 도시되는 것처럼, 가늘고 길쭉한 빔구조 모양 또는 막대 모양이어도 된다. 또한, 돌기부(14x, 14y)의 형상은, 원기둥 형상이어도 되고, 직육면체 형상 또는 각기둥 형상이어도 되고, 다른 3 차원 형상이어도 된다. 다만, Z축에 수직인 단면적이 너무 작으면 응력 집중이 발생하여 크리프 변형으로 이어지므로, 바늘과 같은 단면적이 작은 구조보다도, 크리프 변형을 피하는 것이 가능한 단면적을 가지는 3 차원 형상으로 하는 것이 바람직하다.

돌기부(14x)는 2개의 나사 구멍(13x)을 잇는 직선 상에 있는 것이 바람직하다. 돌기부(14y)는 2개의 나사 구멍(13y)을 잇는 직선 상에 있는 것이 바람직하다. 돌기부(14x)의 고정 부재(23)와 접촉하는 면, 및 돌기부(14y)의 고정 부재(33)와 접촉하는 면은, 평탄면인 것이 바람직하지만, R면 또는 반구 형상의 면이어도 된다. 또한, 돌기부(14x, 14y)의 가장자리는 모따기되어 있는 것이 바람직하다.

도 3으로 돌아가, 제1 지지 부재(21)는 판부(22)와, 2개의 스페이서(24)와, 2개의 고정 나사(25)를 가진다. 판부(22)는 반사경(11)과 대략 동일한 사이즈의 원판 모양의 부재이다. 판부(22)는 반사경(11)과 대향하는 면인 표면(22a)과, 표면(22a)과는 반대측의 면인 이면(22b)과, 표면(22a)과 이면(22b)을 접속하는 측면(22c)을 가진다. 판부(22)는 중심 부근에, 조정용 나사 구멍(221)을 가진다. 조정용 나사 구멍(221)의 나사 피치는, 제1 피치라고 한다. 조정용 나사 구멍(221)에는, 조정 나사(41)의 일방의 단부가 나사 결합된다. 또한, 조정용 나사 구멍(221)은 판부(22)의 중심 부근에 위치하는 것이 이상적이지만, 중심 부근 이외의 위치에 있어도 된다.

판부(22)는, X1축 상에 있어서, 판부(22)의 중심으로부터 정해진 거리의 위치에 마련되는 2개의 관통공(222x)을 가진다. 관통공(222x)에는, 고정 나사(25)가 삽입 통과된다. 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 중심 및 반사경(11)의 중심(11o)을 맞추었을 때에, 반사경(11)의 나사 구멍(13x)의 위치와 일치하도록, 관통공(222x)이 판부(22)에 마련된다.

판부(22)는, Y1축 상에 있어서, 판부(22)의 중심으로부터 정해진 거리의 위치에 마련되는 2개의 관통공(222y)을 가진다. 관통공(222y)에는, 제2 지지 부재(31)를 구성하는 스페이서(34)가 삽입 통과된다. 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 중심 및 반사경(11)의 중심(11o)을 맞추었을 때에, 반사경(11)의 나사 구멍(13y)의 위치와 일치하도록, 관통공(222y)이 판부(22)에 마련된다.

스페이서(24)는 판부(22)의 관통공(222x)의 위치에 있어서, 반사경(11)의 이면(11b)과 판부(22)의 표면(22a)과의 사이에 배치되고, 판부(22)의 표면(22a)과 반사경(11)의 이면(11b)과의 사이를 정해진 간격으로 하는 통 모양의 부재이다. 스페이서(24)는 반사경(11)의 나사 구멍(13x)에 인접해서 마련되는 돌기부(14x)와 접촉하도록 배치된다. 돌기부(14x)는 스페이서(24)에 있어서의 반사경(11)의 외주측에 마련된다. 스페이서(24)는 Z축 방향으로 고정 나사(25)를 삽입 통과 가능한 중공부를 가진다. 스페이서(24)는, 도 3의 예에서는, 원통 모양이지만, 각통(角筒) 모양 등 그 외의 형상이어도 된다.

고정 나사(25)는 판부(22)의 관통공(222x)의 위치에 있어서, 판부(22)와 반사경(11)과의 사이에 배치된 스페이서(24)의 중공부에, 판부(22)의 이면(22b)측으로부터 삽입되어, 반사경(11)의 이면(11b)의 나사 구멍(13x)에 나사 결합되는 것에 의해서, 반사경(11)을 고정한다. 스페이서(24)와 고정 나사(25)는, 고정 부재(23)에 대응한다.

제2 지지 부재(31)는 판부(32)와, 2개의 스페이서(34)와, 2개의 고정 나사(35)를 가진다. 판부(32)는 반사경(11)과 대략 동일한 사이즈의 원판 모양의 부재이다. 판부(32)는 제1 지지 부재(21)와 대향하는 면인 표면(32a)과, 표면(32a)과는 반대측의 면인 이면(32b)과, 표면(32a)과 이면(32b)을 접속하는 측면(32c)을 가진다. 판부(32)는 중심 부근에, 조정용 나사 구멍(321)을 가진다. 조정용 나사 구멍(321)의 나사 피치는, 제1 피치와는 다른 제2 피치라고 한다. 제1 피치와 제2 피치의 대소 관계는 한정되지 않는다. 다만, 실시 형태 1에서는, 설명의 형편상, 제2 피치가 제1 피치보다도 큰 것으로 한다. 조정용 나사 구멍(321)에는, 조정 나사(41)의 타방의 단부가 나사 결합된다. 또한, 조정용 나사 구멍(321)은 판부(32)의 중심 부근에 위치하는 것이 이상적이지만, 중심 부근 이외의 위치에 있어도 된다. 다만, 제1 지지 부재(21)의 조정용 나사 구멍(221)의 XY 좌표와, 제2 지지 부재(31)의 조정용 나사 구멍(321)의 XY 좌표는 일치하고 있을 필요가 있다.

판부(32)는, Y2축 상에 있어서, 판부(32)의 중심으로부터 정해진 거리의 위치에 마련되는 2개의 관통공(322)을 가진다. 관통공(322)에는, 고정 나사(35)가 삽입 통과된다. 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 중심, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 중심 및 반사경(11)의 중심(11o)을 맞추었을 때에, 반사경(11)의 나사 구멍(13y)의 위치 및 제1 지지 부재(21)의 관통공(222y)의 위치와 일치하도록, 관통공(322)이 판부(32)에 마련된다.

스페이서(34)는, 판부(32)의 관통공(322)의 위치에 있어서, 반사경(11)의 이면(11b)과 판부(32)의 표면(32a)과의 사이에 배치되고, 판부(32)의 표면(32a)과 반사경(11)의 이면(11b)과의 사이를 정해진 간격으로 하는 통 모양의 부재이다. 스페이서(34)는 반사경(11)의 나사 구멍(13y)에 인접해서 마련되는 돌기부(14y)와 접촉하도록 배치된다. 돌기부(14y)는 스페이서(34)에 있어서의 반사경(11)의 외주측에 마련된다. 스페이서(34)는 Z축 방향으로 고정 나사(35)를 삽입 통과 가능한 중공부를 가진다. 스페이서(34)는, 도 3의 예에서는, 원통 모양이지만, 각통 모양 등 그 외의 형상이어도 된다.

고정 나사(35)는, 판부(32)의 관통공(322)의 위치에 있어서, 판부(32)와 반사경(11)과의 사이에 배치된 스페이서(34)의 중공부에, 판부(32)의 이면(32b)측으로부터 삽입되어, 반사경(11)의 이면(11b)의 나사 구멍(13y)에 나사 결합되는 것에 의해서, 반사경(11)을 고정한다. 스페이서(34)와 고정 나사(35)는, 고정 부재(33)에 대응한다.

조정 나사(41)는 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 이면(22b)과 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 표면(32a)과의 사이의 거리보다도 길게 된다. 조정 나사(41)의 양단에는 수나사(42, 43)가 마련되어 있다. Z축의 양방향측의 단부의 수나사(42)의 나사 피치는, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)에 마련되는 조정용 나사 구멍(221)과 동일한 제1 피치이고, Z축의 음방향측의 단부의 수나사(43)의 피치는, 제2 지지 부재(31)의 판부(32)에 마련되는 조정용 나사 구멍(321)과 동일한 제2 피치이다. 수나사(42)는 제1 수나사에 대응하고, 수나사(43)는 제2 수나사에 대응한다. 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 이면(22b)으로부터 조정용 나사 구멍(221)에 조정 나사(41)의 수나사(42)가 나사 결합되고, 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 표면(32a)으로부터 조정용 나사 구멍(321)에 조정 나사(41)의 수나사(43)가 나사 결합된다.

도 3에서는, 수나사(42)의 직경이 수나사(43)의 직경보다도 작은 조정 나사(41)가 이용되고 있다. 이와 같이, 양단의 수나사(42, 43)의 직경을 다르게 함으로써, 조정 나사(41)를 설치하는 방향을 오인하는 것 같은 작업 미스를 줄일 수 있다. 또한, 양단의 수나사(42, 43)의 직경을 다르게 하지 않는, 즉 직경을 같게 하도록 해도 된다. 직경을 같게 하는 경우에는, 조정 나사(41)의 제조 코스트를, 직경을 같게 하지 않는 경우에 비하여 싸게 할 수 있다.

다음으로, 도 3을 참조하여, 형상 가변경(10)의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다. 먼저, 반사경(11)을 제1 지지 부재(21)에 고정하는 공정이 실행된다. 이 공정은, 반사경(11)과 제1 지지 부재(21)의 판부(22)와의 사이를, 정해진 간격이 되도록 2개의 고정 부재(23)에 의해서 고정하는 제1 고정 공정에 대응한다. 구체적으로는, 반사경(11)의 이면(11b)의 나사 구멍(13x)의 위치에 스페이서(24)를 배치한다. 스페이서(24)의 중공부의 위치와 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 관통공(222x)의 위치를 일치시킨 후에, 판부(22)의 이면(22b)으로부터 고정 나사(25)를 판부(22)의 관통공(222x) 및 스페이서(24)에 삽입하고, 고정 나사(25)를 나사 구멍(13x)에 나사 결합시킨다. 이 때, 스페이서(24)에 있어서의 반사경(11)의 외주측의 외주부는, 반사경(11)의 돌기부(14x)와 접촉한 상태가 된다. 이것에 의해서, 제1 지지 부재(21)와 반사경(11)이 고정된다. 또한, 스페이서(24)는, 이 상태에서 반사경(11) 및 제1 지지 부재(21)에 접촉하도록, 미리 길이가 설정되어 있다.

이어서, 제1 지지 부재(21)에 조정 나사(41)를 접속하는 공정이 실행된다. 구체적으로는, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 이면(22b)의 조정용 나사 구멍(221)에, 조정 나사(41)의 수나사(42)를 나사 결합시킨다. 또한, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 관통공(222y)에, 제1 지지 부재(21)의 이면(22b)측으로부터 스페이서(34)를 삽입 통과시킨다. 이 때, 스페이서(34)에 있어서의 반사경(11)의 외주측의 외주부는, 반사경(11)의 돌기부(14y)와 접촉한 상태가 된다.

그 후, 제2 지지 부재(31)에 조정 나사(41)를 접속하는 공정이 실행된다. 구체적으로는, 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 표면(32a)의 조정용 나사 구멍(321)에, 조정 나사(41)의 수나사(43)를 나사 결합시킨다. 이 때, 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 관통공(322)이 스페이서(34)의 중공부의 위치와 일치하도록 제2 지지 부재(31)의 판부(32)를 회전시킨다. 제1 지지 부재(21)에 조정 나사(41)를 접속하는 공정과, 제2 지지 부재(31)에 조정 나사(41)를 접속하는 공정은, 판부(22)와 판부(32)와의 거리를 변화시키는 조정 부재를 접속하는 접속 공정에 대응한다.

그 후, 반사경(11)을 제2 지지 부재(31)에 고정하는 공정이 실행된다. 이 공정은, 반사경(11)과 제2 지지 부재(31)의 판부(32)와의 사이를, 판부(22)를 사이에 두고 정해진 간격이 되도록 2개의 고정 부재(33)에 의해서 고정하는 제2 고정 공정에 대응한다. 구체적으로는, 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 이면(32b)측으로부터, 관통공(322)에 고정 나사(35)를 삽입한다. 고정 나사(35)는 스페이서(34)를 통해서 반사경(11)의 이면(11b)의 나사 구멍(13y)에 도달한다. 그리고, 고정 나사(35)를 반사경(11)의 나사 구멍(13y)에 나사 결합시킨다. 또한, 스페이서(34)는, 이 상태에서 반사경(11) 및 제2 지지 부재(31)에 접촉하도록, 미리 길이가 설정되어 있다. 이것에 의해서, 제2 지지 부재(31)와 반사경(11)이 고정된다. 이상과 같이 하여, 도 2에 도시되는 형상 가변경(10)의 구조가 얻어진다.

이상의 제조 방법에 있어서, 고정 나사(25)로 반사경(11)을 제1 지지 부재(21)에 고정하고, 고정 나사(35)로 반사경(11)을 제2 지지 부재(31)에 고정하면, 반사경(11) 각각의 나사 구멍(13x, 13y)의 위치에 있어서, －Z방향의 힘이 발생한다. 또한, 스페이서(24)가 돌기부(14x)와 접촉하고, 스페이서(34)가 돌기부(14y)와 접촉함으로써, 반사경(11)의 돌기부(14x, 14y)에는 ＋Z방향의 힘이 발생한다. 이와 같이, 스페이서(24, 34)가 돌기부(14x, 14y)와 접촉함으로써 발생하는 힘에 의해서, 반사경(11)의 뒤틀림 변형의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 실시 형태 1에서는, 돌기부(14x, 14y)는 각 나사 구멍(13x, 13y)의 반사경(11)의 외주측에 배치되어 있고, －Z방향의 힘이 작용하는 위치는, ＋Z방향의 힘이 작용하는 위치보다도 반사경(11)의 중심(11o)측이 된다. 이 결과, 반사경(11)의 변형 형태는 중심(11o)이 Z축의 음방향으로 패인 오목형의 구면 형상이 된다.

도 6은 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 조립시에 있어서의 반사경의 표면 형상의 일례를 나타내는 윤곽도이다. 이 도면은 반사면(11a)을 Z축의 양방향에서 보았을 경우의 반사면(11a)의 각 위치에 있어서의 Z축 방향의 위치, 일례에서는 반사면(11a)이 평면인 경우로부터의 변위를 해칭에 의해서 나타내고 있다. 도 6에 도시되는 것처럼, 형상 가변경(10)의 조립시의 반사경(11)의 표면 형상을, 오목형의 구면 형상으로 제어할 수 있다. 또한, 반사경(11)의 반사면(11a)에서의 뒤틀림에 의한 변형량을 작게 제어할 수 있다.

형상 가변경(10)의 제조 방법이, 반사경(11)의 반사면(11a)을 연마하는 연마 공정, 또는 반사경(11)의 반사면(11a)에 반사막을 성막하는 반사막 성막 공정 등의 그 외의 공정을 포함하는 경우에는, 그 외의 공정 후의 반사면(11a)의 표면 형상을, 볼록형의 구면 형상으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 반사경(11)은 고정 부재(23, 33)로 고정되어 있지 않은 상태에서, 반사면(11a)이 볼록형의 구면 형상인 것이 바람직하다. 도 7은 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 제조 방법에 있어서의 반사경의 표면 형상의 일례를 나타내는 윤곽도이다. 이 도면도, 도 6과 마찬가지로, 반사면(11a)을 Z축의 양방향에서 보았을 경우의 반사면(11a)의 각 위치에 있어서의 Z축 방향의 변위를 해칭에 의해서 나타내고 있다. 도 7에 도시되는 것처럼, 반사면(11a)의 표면 형상을 볼록형의 구면 형상으로 제어해 둠으로써, 형상 가변경(10)의 조립시, 구체적으로는 고정 나사(25, 35)에 의한 제1 지지 부재(21) 및 제2 지지 부재(31)로의 반사경(11)의 고정시의 오목형의 구면 형상과 상쇄된다. 즉, 조립 전의 반사경(11)의 볼록형의 구면 형상이, 반사경(11)의 고정 나사(25, 35)를 이용한 고정에 의한 오목형의 구면 형상으로의 변형에 의해서 보정된다. 이것에 의해서, 변형이 없는 이상적인 반사면(11a)을 얻는 것이 가능해진다. 이 결과, 반사면(11a)에서 반사되는 레이저 빔(L)의 파면 수차를 악화시키지 않고, 가공 품질을 향상시킬 수 있다.

다음으로, 이러한 구조의 형상 가변경(10)의 동작에 대해 설명한다. 도 2 및 도 3에 도시되는 것처럼 조립된 형상 가변경(10)에 있어서, 조정 나사(41)를 Z축의 음방향에서 보아 시계 방향으로 회전시킨다. 도 8은 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 반사경의 변형의 모습의 일례를 나타내는 윤곽도이다. 도 8에서는, 도 2에 도시되는 형상 가변경(10)에서 조정 나사(41)를 시계 방향으로 회전시켰을 경우의 반사경(11)의 변형의 모습이 도시되어 있다. 이 도면도, 도 6과 마찬가지로, 반사면(11a)을 Z축의 양방향에서 보았을 경우의 반사면(11a)의 각 위치에 있어서의 Z축 방향의 변위를 해칭에 의해서 나타내고 있다. 제2 지지 부재(31)의 나사 피치인 제2 피치는, 제1 지지 부재(21)의 나사 피치인 제1 피치보다도 크기 때문에, 조정 나사(41)를 시계 방향으로 회전시키면, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)와 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 간격은, 조정 나사(41)를 회전시키기 전보다도 넓어진다. 반사경(11)에서는, 제1 지지 부재(21)의 고정 부재(23)와 접촉하는 위치에서는 ＋Z방향의 힘이 작용하고, 제2 지지 부재(31)의 고정 부재(33)와 접촉하는 위치에서는 -Z방향의 힘이 작용한다. 이것에 의해서, 반사경(11)의 표면 형상은, 도 8에 도시되는 것처럼, ZX 단면 상에서는 오목 형상이고, YZ 단면 상에서는 볼록 형상인 안장형이 된다.

또한, 도 2 및 도 3에 도시되는 것처럼 조립된 형상 가변경(10)에 있어서, 조정 나사(41)를 Z축의 음방향에서 보아 반시계 방향으로 회전시킨다. 도 9는 실시 형태 1에 따른 형상 가변경의 반사경의 변형의 모습의 일례를 나타내는 윤곽도이다. 도 9에서는, 도 2에 도시되는 형상 가변경(10)에서 조정 나사(41)를 반시계 방향으로 회전시켰을 경우의 반사경(11)의 변형의 모습이 도시되어 있다. 이 도면도, 도 6과 마찬가지로, 반사면(11a)을 Z축의 양방향에서 보았을 경우의 반사면(11a)의 각 위치에 있어서의 Z축 방향의 변위를 해칭에 의해서 나타내고 있다. 제2 지지 부재(31)의 나사 피치인 제2 피치는, 제1 지지 부재(21)의 나사 피치인 제1 피치보다도 크므로, 조정 나사(41)를 반시계 방향으로 회전시키면, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)와 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 간격은, 조정 나사(41)를 회전시키기 전보다도 좁아진다. 반사경(11)에서는, 제1 지지 부재(21)의 고정 부재(23)와 접촉하는 위치에서는 -Z방향의 힘이 작용하고, 제2 지지 부재(31)의 고정 부재(33)와 접촉하는 위치에서는 ＋Z방향의 힘이 작용한다. 이것에 의해서, 반사경(11)의 표면 형상은, 도 9에 도시되는 것처럼, ZX 단면 상에서는 볼록 형상이고, YZ 단면 상에서는 오목 형상인 안장형이 된다.

이와 같이 조정 나사(41)의 회전에 의해서 형상 가변경(10)의 반사경(11)의 표면 형상을 안장형으로 변형시킬 수 있다. 이 때문에, 형상 가변경(10)을 레이저 가공 장치(1)에 장착할 때의 방위, 조정 나사(41)의 회전량, 및 회전 방향을 적절히 설정함으로써, 레이저 빔(L)에 포함되는 파면 수차를 보정하여, 가공 품질을 향상시키는 것이 가능해진다.

다음으로, 반사경(11)이 이면(11b)의 나사 구멍(13x, 13y)에 있어서의 반사경(11)의 외주측에 돌기부(14x, 14y)를 갖지 않는 경우와 비교한 실시 형태 1의 효과에 대해 설명한다. 반사경(11)의 이면(11b)의 나사 구멍(13x, 13y)의 외주측에 돌기부(14x, 14y)를 마련하지 않고, 형상 가변경(10)을 조립했을 경우, 반사경(11)의 표면 형상은, 조립할 때마다 불규칙하게 변형된다. 도 10 내지 도 13은, 반사경의 나사 구멍의 외주측에 돌기부가 없는 경우의 형상 가변경의 조립시에 있어서의 반사경의 반사면의 표면 형상의 일례를 나타내는 윤곽도이다. 이 도면도, 도 6과 마찬가지로, 반사면(11a)을 Z축의 음방향에서 보았을 경우의 반사면(11a)의 각 위치에 있어서의 Z축 방향의 변위를 해칭에 의해서 나타내고 있다. 도 6에 도시되는 것처럼, 돌기부(14x, 14y)가 마련되는 실시 형태 1의 경우와 같이 오목형의 표면 형상을 얻는 것도 가능하지만, 매회 이러한 형상 가변경(10)이 얻어지는 것은 아니다. 도 10, 도 11 및 도 13에 도시되는 것처럼, 안장형의 표면 형상이 얻어지지만 방위가 정해져 있지 않거나, 도 12에 도시되는 것처럼, 뒤틀림에 의한 변형량이 커져 버리거나, 도 7에 도시되는 것처럼 볼록형의 표면 형상이 되거나 한다. 그리고, 이것들은 재현성이 있는 것이 아니고, 반사경(11)이 어떠한 표면 형상을 가지고 있는지는, 형상 가변경(10)을 조립할 때까지 알 수 없다. 즉, 조립할 때마다 반사면(11a)의 표면 형상은, 불규칙하게 변형되어 버리고, 뒤틀림에 의한 변형량도 커지는 경우가 있다. 이러한 형상 가변경(10)을, 도 1에 도시되는 레이저 가공 장치(1)에 적용했을 경우에는, 반사면(11a)에서 반사되는 레이저 빔(L)의 파면 수차는 악화되어, 가공 품질을 저하시켜 버린다.

한편, 실시 형태 1의 형상 가변경(10)은, 광을 반사하는 반사면(11a)을 가지는 반사경(11)과, 반사경(11)의 이면(11b)으로부터 정해진 간격을 두고 배치되는 판부(22) 및 판부(22)에 접속되고, 반사경(11)의 2개의 제1 고정 개소에서 반사경(11)을 고정하는 고정 부재(23)를 가지고, 반사경(11)을 지지하는 제1 지지 부재(21)와, 제1 지지 부재(21)를 사이에 두고, 반사경(11)의 이면(11b)으로부터 정해진 간격을 두고 배치되는 판부(32) 및 판부(32)에 접속되고, 반사경(11)의 제1 고정 개소와는 다른 2개의 제2 고정 개소에서 반사경(11)을 고정하는 고정 부재(33)를 가지고, 반사경(11)을 지지하는 제2 지지 부재(31)와, 판부(22)와 판부(32)와의 사이의 거리를 변화시키는 조정 나사(41)를 구비한다. 또한, 반사경(11)은 이면(11b)의 고정 부재(23, 33)에 접촉하는 돌기부(14x, 14y)를 구비한다. 이것에 의해서, 형상 가변경(10)의 조립시에, 반사경(11)의 고정 부재(23, 33)와의 고정 위치에 생기는 힘과, 돌기부(14x, 14y)의 고정 부재(23, 33)와의 접촉 위치에 생기는 힘에 의해서, 반사경(11)의 변형 형태를 제어하여, 뒤틀림 변형의 발생이 억제된다. 즉, 반사면(11a)에 생기는 변형의 크기 및 형상을 제어하여, 큰 변형을 억제할 수 있다고 하는 효과를 가진다. 또한, 형상 가변경(10)을 조립할 때마다, 도 6에 도시되는 것 같은 반사면(11a)의 표면 형상을 재현성 좋게 얻는 것이 가능해진다.

또한, 돌기부(14x, 14y)를, 반사경(11)의 이면(11b)에서 고정 부재(23, 33)에 있어서의 반사경(11)의 외주측에서 접촉시키도록 함으로써, 형상 가변경(10)의 조립시에, 반사경(11)을 조립 전의 상태에 비해서 오목 형상으로 변형시킬 수 있다. 즉, 반사경(11)을 오목 형상으로 제어할 수 있다.

또한, 상기한 설명에서는, 반사경(11)이 원판 형상인 경우를 나타냈지만, 직사각형의 평판 모양을 포함하는 다면체 등의 그 외의 형상이어도 된다.

또한, 도 3에서는, 고정 나사(25, 35)가 나사 결합되는 반사경(11)의 나사 구멍(13x, 13y)은, 반사경(11)을 관통하고 있지 않는 경우를 나타냈지만, 나사 구멍(13x, 13y)은, 반사경(11)을 관통하고 있어도 된다. 반사경(11)을 관통하는 경우에는, 반사경(11)의 두께를 얇게 하고, 비점 수차를 보정하기 위한 안장형 변형량을 크게 하는 것이 가능하다. 다만, 이 경우에는 반사경(11)의 반사면(11a)에는 관통하는 나사 구멍(13x, 13y)이 존재하기 때문에, 이 부분을 미러로서 사용할 수 없다. 한편, 반사경(11)을 관통하지 않는 경우에는, 반사경(11)의 반사면(11a)에는 관통공이 존재하지 않기 때문에, 반사경(11)의 반사면(11a)의 전체를 미러로서 사용할 수 있다. 즉, 관통하지 않는 경우에는, 관통하는 경우와 비교해서, 보다 직경이 큰 레이저 빔(L)을 반사하는 것이 가능해진다.

반사경(11)은 반사경(11)의 이면(11b)에 마련되는 나사 구멍(13x, 13y)으로의 고정 나사(25, 35)의 나사 고정에 의해서 제1 지지 부재(21) 및 제2 지지 부재(31)에 고정되어 있지만, 고정시에 접착제를 병용해도 된다. 접착제를 병용하는 경우에는, 나사 고정시의 토크를 저감시켜, 조립에 의한 변형량을 작게 할 수 있다. 또한, 크리프 변형의 가능성이 없거나 혹은 작은 경우에는, 접착제만에 의해서 고정하는 것이어도 된다.

상기한 설명에서는, 제1 지지 부재(21) 및 제2 지지 부재(31)의 판부(22, 32)에 마련되는 관통공(222x, 222y, 322)이 원통 형상인 경우를 나타냈지만, 다면체 형상 등 그 외의 형상이어도 되고, 절결(切欠)과 같은 구조여도 된다.

또한, 상기의 설명에서는, 제1 지지 부재(21)는 반사경(11)의 2개의 제1 고정 개소에서 고정된 상태에서 반사경(11)을 지지하는 경우를 설명했지만, 제1 지지 부재(21)는 반사경(11)의 3개 이상의 제1 고정 개소에서 고정된 상태에서 반사경(11)을 지지하는 구성으로 해도 된다. 즉, m을 2 이상의 정수로 했을 경우에, 제1 지지 부재(21)는 반사경(11)의 m개의 제1 고정 개소에서 반사경(11)을 고정해도 된다. 3개의 제1 고정 개소에서 고정되는 예의 경우에는, 2개의 제2 고정 개소를 잇는 직선을 경계로 했을 때에, 일방의 측에 있는 2개의 제1 고정 개소의 중심과, 타방의 측에 있는 1개의 제1 고정 개소를 잇는 직선이 반사경(11)의 중심(11o)을 통과하도록, 제1 고정 개소를 배치하면 된다. 또한, 반사경(11)의 중심(11o)에 대해서 m회 대칭이 되는 위치에 제1 고정 개소를 배치함으로써 안정된 성능을 얻을 수 있다.

상기의 설명에서는, 제2 지지 부재(31)는, 반사경(11)의 2개의 제2 고정 개소에서 고정된 상태에서 반사경(11)을 지지하는 경우를 설명했지만, 제2 지지 부재(31)는 반사경(11)의 3개 이상의 제2 고정 개소에서 고정된 상태에서 반사경(11)을 지지하는 구성으로 해도 된다. 즉, n을 2 이상의 정수로 했을 경우에, 제2 지지 부재(31)는 반사경(11)의 n개의 제2 고정 개소에서 반사경(11)을 고정해도 된다. 3개의 제2 고정 개소에서 고정되는 예의 경우에는, 2개의 제1 고정 개소를 잇는 직선을 경계로 했을 때에, 일방의 측에 있는 2개의 제2 고정 개소의 중심과 타방의 측에 있는 1개의 제2 고정 개소를 잇는 직선이 반사경(11)의 중심(11o)을 통과하도록, 제2 고정 개소를 배치하면 된다. 또한, 반사경(11)의 중심(11o)에 대해서 n회대칭이 되는 위치에 제2 고정 개소를 배치함으로써 안정된 성능을 얻을 수 있다.

m 및 n은 동일해도 되고, 달라도 된다. 또한, 위치가 중첩되지 않도록, 또한 반사경(11)의 중심(11o)으로부터 X축 또는 Y축을 기준으로 한 각도가 동일해지지 않도록, 제1 고정 개소와 제2 고정 개소는 배치된다.

또한, 2개의 돌기부(14x)의 높이는 동일하게 하는 것이 바람직하지만, 달라도 된다. 2개의 돌기부(14x)의 높이가 다른 경우에는, 스페이서(24)의 길이를 조정하면 된다. 구체적으로는, 돌기부(14x)의 높이와 스페이서(24)의 길이의 합계가 동일하게 되도록 조정된다. 즉, 돌기부(14x)의 높이가 높은 쪽의 스페이서(24)의 길이가 짧게 된다. 마찬가지로, 2개의 돌기부(14y)의 높이는 동일하게 하는 것이 바람직하지만, 달라도 된다. 2개의 돌기부(14y)의 높이가 다른 경우, 스페이서(34)의 길이를 조정하면 된다. 구체적으로는, 돌기부(14y)의 높이와 스페이서(34)의 길이의 합계가 동일하게 되도록 조정된다. 즉, 돌기부(14y)의 높이가 높은 쪽의 스페이서(34)의 길이가 짧게 된다.

레이저 빔(L)이 가지는 큰 비점 수차를 보정하기 위해서는, 반사경(11)의 안장형 변형량을 크게 할 필요가 있으므로, 반사경(11)의 두께는 얇은 쪽이 좋다. 일례에서는, 반사경(11)의 두께는, 15mm 이하인 것이 바람직하다. 한편으로, 반사경(11)이 너무 얇으면, 반사경(11)에 고정 부재(23, 33)를 고정했을 때의 뒤틀림에 의한 변형이 커져 버리므로, 이 변형을 정해진 값 이하로 하기 위해서 정해진 값이상의 두께가 있는 것이 바람직하다. 일례에서는, 반사경(11)의 두께는 1mm 이상인 것이 바람직하다. 이상으로부터, 반사경(11)의 두께는 1mm 이상 15mm 이하인 것이 바람직하다.

실시 형태 2.

실시 형태 1에서는, 반사경(11)의 이면(11b)의 나사 구멍(13x, 13y)에 인접한 반사경(11)의 외주측의 위치에 돌기부(14x, 14y)를 마련하고, 돌기부(14x, 14y)에 고정 부재(23, 33)를 각각 접촉시킴으로써, 조립시에 반사경(11)이 조립 전의 상태에 비해서 오목 형상으로 변형하는 형상 가변경(10)을 설명했다. 실시 형태 2에서는, 조립시에 반사경(11)이 조립 전의 상태에 비해서 볼록 형상으로 변형하는 형상 가변경(10)에 대해 설명한다.

도 14는 실시 형태 2에 따른 형상 가변경을 부품마다로 분해한 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 14에 있어서, X축, Y축 및 Z축은, 도 2에서 설명한 것과 마찬가지이다. 또한, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 이면(22b) 상에 X축 및 Y축과 평행한 X1축 및 Y1축을 마련하고, 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 이면(32b) 상에 X축 및 Y축과 평행한 X2축 및 Y2축을 마련하고 있다. 또한, 실시 형태 1과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략하고, 실시 형태 1과 다른 부분에 대해 설명한다.

실시 형태 2에서는, 반사경(11)은, X축 상에 있어서, 2개의 나사 구멍(13x)의 반사경(11)의 중심(11o)측의, 나사 구멍(13x)에 인접한 위치에 마련되는 돌기부(16x)를 가진다. 또한, 반사경(11)은, Y축 상에 있어서, 2개의 나사 구멍(13y)의 반사경(11)의 중심(11o)측의, 나사 구멍(13y)에 인접한 위치에 마련되는 돌기부(16y)를 가진다. 돌기부(16x)는 형상 가변경(10)을 조립했을 때에, 고정 부재(23), 즉 스페이서(24)에 있어서의 반사경(11)의 중심(11o)측에서 접촉하도록 마련된다. 돌기부(16y)는, 형상 가변경(10)을 조립했을 때에, 고정 부재(33), 즉 스페이서(34)에 있어서의 반사경(11)의 중심(11o)측에서 접촉하도록 마련된다. 보다 구체적으로는, 돌기부(16x, 16y)는 스페이서(24, 34)와 접해 있다.

상기한 것처럼, 고정 나사(25)로 반사경(11)을 제1 지지 부재(21)에 고정하고, 고정 나사(35)로 반사경(11)을 제2 지지 부재(31)에 고정하면, 반사경(11) 각각의 나사 구멍(13x, 13y)의 위치에 있어서, －Z방향의 힘이 발생한다. 또한, 스페이서(24)가 돌기부(16x)와 접촉하고, 스페이서(34)가 돌기부(16y)와 접촉함으로써, 반사경(11)의 돌기부(16x, 16y)에는 ＋Z방향의 힘이 발생한다. 이와 같이, 스페이서(24, 34)가 돌기부(16x, 16y)와 접촉함으로써 발생하는 힘에 의해서, 반사경(11)의 뒤틀림 변형의 발생을 억제할 수 있다. 실시 형태 2에서는, 각 나사 구멍(13x, 13y)의 위치에서 보아 반사경(11)의 중심(11o)측에, 돌기부(16x, 16y)가 배치되어 있고, ＋Z방향의 힘이 작용하는 위치는, －Z방향의 힘이 작용하는 위치 보다도 반사경(11)의 중심(11o)측이 된다. 이것에 의해서, 반사경(11)의 변형 형태는 중심(11o)이 Z축의 양방향으로 불룩해진 볼록형의 구면 형상이 된다. 이 때의 반사경(11)의 표면 형상은, 도 7에 도시되는 것이 된다. 이와 같이, 형상 가변경(10)의 조립시의 반사면(11a)의 뒤틀림에 의한 변형량도 작게 제어할 수 있다.

형상 가변경(10)의 제조 방법도, 실시 형태 1에서 설명한 것과 마찬가지이다. 다만, 형상 가변경(10)의 제조 방법이, 연마 공정 또는 반사막 성막 공정 등의 그 외의 공정을 포함하는 경우에, 그 외의 공정 후의 반사면(11a)의 표면 형상을, 도 6에 도시되는 것 같은 오목형의 구면 형상으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 반사경(11)은, 고정 부재(23, 33)로 고정되어 있지 않은 상태에서, 반사면(11a)이 오목형의 구면 형상인 것이 바람직하다. 반사경(11)의 표면 형상을 오목형의 구면 형상에 제어해 둠으로써, 형상 가변경(10)의 조립시, 구체적으로는 고정 나사(25, 35)에 의한 제1 지지 부재(21) 및 제2 지지 부재(31)로의 반사경(11)의 고정시의 볼록형의 구면 형상과 상쇄된다. 즉, 조립 전의 반사경(11)의 오목형의 구면 형상이, 반사경(11)의 고정 나사(25, 35)를 이용한 고정에 의한 볼록형의 구면 형상으로의 변형에 의해서 보정된다. 이것에 의해서, 변형이 없는 이상적인 반사면(11a)을 얻는 것이 가능해진다. 이 결과, 반사면(11a)에서 반사되는 레이저 빔(L)의 파면 수차를 악화시키지 않고, 가공 품질을 향상시킬 수 있다.

실시 형태 2에 의해서도, 실시 형태 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 돌기부(16x, 16y)를 반사경(11)의 이면(11b)에서 고정 부재(23, 33)에 있어서의 반사경(11)의 중심(11o)측에서 접촉시키도록 함으로써, 형상 가변경(10)의 조립시에, 반사경(11)을 조립 전의 상태에 비해서 볼록 형상으로 변형시킬 수 있다. 즉, 반사경(11)을 볼록 형상으로 제어할 수 있다.

실시 형태 3.

실시 형태 1에서는, 반사경(11)의 이면(11b)의 나사 구멍(13x, 13y)에 있어서의 반사경(11)의 외주측에 돌기부(14x, 14y)를 마련하고, 돌기부(14x, 14y)에 고정 부재(23, 33)를 각각 접촉시킴으로써, 조립시에 반사경(11)이 조립 전의 상태에 비해서 오목 형상으로 변형하는 형상 가변경(10)을 설명했다. 실시 형태 2에서는, 반사경(11)의 이면(11b)의 나사 구멍(13x, 13y)에 있어서의 반사경(11)의 중심(11o)측에 돌기부(16x, 16y)를 마련하고, 돌기부(16x, 16y)에 고정 부재(23, 33)를 각각 접촉시킴으로써, 조립시에 반사경(11)이 조립 전의 상태에 비해서 볼록 형상으로 변형하는 형상 가변경(10)을 설명했다. 실시 형태 3에서는, 조립시에 반사경(11)이 조립 전의 상태에 비해서 안장형으로 변형되는 형상 가변경(10)에 대해 설명한다.

도 15는 실시 형태 3에 따른 형상 가변경을 부품마다로 분해한 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 15에 있어서, X축, Y축 및 Z축은, 도 2에서 설명한 것과 마찬가지이다. 또한, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 이면(22b) 상에 X축 및 Y축과 평행한 X1축 및 Y1축을 마련하고, 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 이면(32b) 상에 X축 및 Y축과 평행한 X2축 및 Y2축을 마련하고 있다. 또한, 실시 형태 1과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략하고, 실시 형태 1과 다른 부분에 대해 설명한다.

실시 형태 3에서는, 반사경(11)은, X축 상에 있어서, 2개의 나사 구멍(13x)의 반사경(11)의 측면(11c)측의, 나사 구멍(13x)에 인접한 위치에 마련되는 돌기부(17x)를 가진다. 또한, 반사경(11)은, Y축 상에 있어서, 2개의 나사 구멍(13y)의 반사경(11)의 중심(11o)측의, 나사 구멍(13y)에 인접한 위치에 마련되는 돌기부(17y)를 가진다. 즉, X축 상에 배치되는 나사 구멍(13x)과, Y축 상에 배치되는 나사 구멍(13y)에서, 돌기부(17x, 17y)의 위치를 바꾸고 있다. 돌기부(17x)는 형상 가변경(10)을 조립했을 때에, 고정 부재(23), 즉 스페이서(24)에 있어서의 반사경(11)의 외주측에서 접촉하도록 마련된다. 돌기부(17y)는, 형상 가변경(10)을 조립했을 때에, 고정 부재(33), 즉 스페이서(34)에 있어서의 반사경(11)의 중심(11o)측에서 접촉하도록 마련된다. 보다 구체적으로는, 돌기부(17x, 17y)는 스페이서(24, 34)와 접해 있다.

도 16은 실시 형태 3에 따른 형상 가변경의 반사경의 변형의 모습의 일례를 나타내는 윤곽도이다. 이 도면도, 도 6과 마찬가지로, 반사면(11a)을 Z축의 양방향에서 보았을 경우의 반사면(11a)의 각 위치에 있어서의 Z축 방향의 변위를 해칭에 의해서 나타내고 있다. 도 16에서는, 도 15에 도시되는 형상 가변경(10)을 조립했을 때에, 조정 나사(41)를 Z축의 음방향에서 보아 반시계 방향으로 회전시켰을 경우의 반사경(11)의 변형의 모습이 도시되어 있다. 상기한 것처럼, 고정 나사(25)로 반사경(11)을 제1 지지 부재(21)에 고정하고, 고정 나사(35)로 반사경(11)을 제2 지지 부재(31)에 고정하면, 반사경(11) 각각의 나사 구멍(13x, 13y)의 위치에 있어서, －Z방향의 힘이 발생한다. 또한, 스페이서(24)가 돌기부(17x)와 접촉하고, 스페이서(34)가 돌기부(17y)와 접촉함으로써, 반사경(11)의 돌기부(17x, 17y)에는 ＋Z방향의 힘이 발생한다. 이와 같이, 스페이서(24, 34)가 돌기부(17x, 17y)와 접촉함으로써 발생하는 힘에 의해서, 반사경(11)의 뒤틀림 변형의 발생을 억제할 수 있다. 실시 형태 3에서는, 돌기부(17x)는, 각 나사 구멍(13x)의 위치에서 보아 반사경(11)의 외주측에 배치되어 있고, －Z방향의 힘이 작용하는 위치는, ＋Z방향의 힘이 작용하는 위치보다도 반사경(11)의 중심(11o)측이 된다. 또한, 돌기부(17y)는, 각 나사 구멍(13y)의 위치에서 보아 반사경(11)의 중심(11o)측에 배치되어 있고, ＋Z방향의 힘이 작용하는 위치는, －Z방향의 힘이 작용하는 위치보다도 반사경(11)의 중심(11o)측이 된다. 이것에 의해서, 반사경(11)의 변형 형태는, 도 16에 도시되는 것처럼, ZX 단면 상에서는 오목 형상이며, YZ 단면 상에서는 볼록 형상인 안장형의 표면 형상이 된다.

이 경우, 조정 나사(41)를 Z축의 음방향에서 보아 반시계 방향으로 회전시킴으로써, 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 중앙 부근에 있어서의 변위량은, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 중앙 부근에 있어서의 변위량보다도 커져, 조정 나사(41)의 장착 위치에 있어서의 제1 지지 부재(21)의 판부(22)와 제2 지지 부재(31)의 판부(32)와의 간격은, 조정 나사(41)를 회전시키기 전보다도 좁아진다. 반사경(11)에서는, 제1 지지 부재(21)의 고정 부재(23)와 접촉하는 위치에서는 -Z방향의 힘이 작용하고, 제2 지지 부재(31)의 고정 부재(33)와 접촉하는 위치에서는＋Z방향의 힘이 작용한다. 이 결과, 도 16에 도시되는 것 같은 안장형 형상을, 도 9에 도시되는 것 같은 XZ단면 상에서는 볼록 형상이고, YZ 단면 상에서는 오목 형상인 안장형으로 변형시킬 수 있다. 즉, 도 16에 도시되는 것 같은 안장형 형상으로 보정할 수 있다. 이것에 의해서, 변형이 없는 이상적인 반사면(11a)을 얻는 것이 가능해진다. 또한, 이러한 형상 가변경(10)을 레이저 가공 장치(1)에 이용하는 것에 의해서, 반사면(11a)에서 반사되는 레이저 빔(L)의 파면 수차를 악화시키지 않고, 가공 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 15에서는, 돌기부(17x)는 나사 구멍(13x)에서 보아 반사경(11)의 측면(11c)측에 위치하고, 돌기부(17y)는 나사 구멍(13y)에서 보아 반사경(11)의 중심(11o)측에 위치하는 구성예를 나타냈다. 그러나, 돌기부(17x)가 나사 구멍(13x)에서 보아 반사경(11)의 중심(11o)측에 위치하고, 돌기부(17y)가 나사 구멍(13y)에서 보아 반사경(11)의 측면(11c)측에 위치하도록 해도 된다. 이 경우에는, 반사경(11)의 표면 형상은, 도 9에 도시되는 안장형이 된다. 그리고, 조정 나사(41)를 시계 방향으로 회전시킴으로써, 반사면(11a)의 표면 형상을, 도 8에 도시되는 것 같은 안장형 형상으로 보정할 수 있다. 이것에 의해서, 변형이 없는 이상적인 반사면(11a)을 얻는 것이 가능해진다.

실시 형태 3에 의해서도, 실시 형태 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 돌기부(17x)를, 반사경(11)의 이면(11b)에서 고정 부재(23)에 있어서의 반사경(11)의 외주측에서 접촉시키고, 돌기부(17y)를, 반사경(11)의 이면(11b)에서 고정 부재(33)에 있어서의 반사경(11)의 중심(11o)측에서 접촉시키도록 함으로써, 형상 가변경(10)의 조립시에, 반사경(11)을 조립 전의 상태에 비해서 안장형으로 변형시킬 수 있다. 즉, 반사경(11)을 안장형으로 제어할 수 있다.

실시 형태 4.

실시 형태 1 내지 실시 형태 3에서는, 조정 부재가 조정 나사(41)인 경우를 나타냈지만, 실시 형태 4에서는, 조정 부재가 조정 나사(41)가 아닌 부재에 의해서 구성되는 경우를 설명한다.

도 17은 실시 형태 4에 따른 형상 가변경을 부품마다로 분해한 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 17에 있어서, X축, Y축 및 Z축은, 도 2에서 설명한 것과 마찬가지이다. 또한, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 이면(22b) 상에 X축 및 Y축과 평행한 X1축 및 Y1축을 마련하고, 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 이면(32b) 상에 X축 및 Y축과 평행한 X2축 및 Y2축을 마련하고 있다. 또한, 실시 형태 1과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략하고, 실시 형태 1과 다른 부분에 대해 설명한다. 또한, 도 17에서는, 실시 형태 1의 구성에 실시 형태 4를 적용하는 경우를 예로 들어 설명한다.

실시 형태 4의 형상 가변경(10)은, 실시 형태 1의 조정 나사(41)를 대신하여, 피에조 액츄에이터(45)를 구비한다. 피에조 액츄에이터(45)는 전압을 인가하는 것에 의해서 Z축 방향으로 신축 가능한 조정 부재이다. Z축 방향은, 제1 지지 부재(21)의 판부(22) 및 제2 지지 부재(31)의 판부(32)가 배치되는 배치 방향에 대응한다. 피에조 액츄에이터(45)는 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 이면(22b)과, 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 표면(32a)과의 사이에 배치된다. 피에조 액츄에이터(45)는 제1 지지 부재(21)의 판부(22) 및 제2 지지 부재(31)의 판부(32)와, 접착제 등에 의해서 접속된다. 또한, 도시되어 있지 않지만, 피에조 액츄에이터(45)에는, 피에조 액츄에이터(45)의 동작을 제어하는 제어부와 배선을 통해서 접속되어 있다. 제어부로부터의 지시에 따라서, 피에조 액츄에이터(45)는 신축한다.

피에조 액츄에이터(45)는 제1 지지 부재(21)의 판부(22) 및 제2 지지 부재(31)의 판부(32)와 접착제 등에 의해서 접속되기 때문에, 판부(22, 32)에는, 조정용 나사 구멍(221, 321)이 마련되어 있지 않다.

이러한 구성의 형상 가변경(10)에 있어서, 피에조 액츄에이터(45)가 Z축 방향으로 신장하도록 전압을 걸면, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)와 제2 지지 부재(31)의 판부(32)와의 간격은, 전압을 걸기 전보다도 넓어진다. 이것에 의해서, 반사경(11)의 표면 형상은, 도 8에 도시되는 것처럼, ZX 단면 상에서는 오목 형상이고, YZ 단면 상에서는 볼록 형상인 안장형으로 변형된다. 또한, 피에조 액츄에이터(45)가 Z축 방향으로 줄어들도록 전압을 걸면, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)와 제2 지지 부재(31)의 판부(32)와의 간격은, 전압을 걸기 전보다도 좁아진다. 이것에 의해서, 반사면(11a)의 표면 형상은, 도 9에 도시되는 것처럼, ZX 단면 상에서는 볼록 형상이며, YZ 단면 상에서는 오목 형상인 안장형으로 변형된다.

또한, 여기에서는, 실시 형태 1의 구성에 실시 형태 4를 적용하는 경우를 예로 들었지만, 실시 형태 2, 실시 형태 3의 구성에 실시 형태 4를 적용해도 된다.

이와 같이, 형상 가변경(10)을 레이저 가공 장치(1)에 장착할 때의 방위, 및 피에조 액츄에이터(45)에 걸리는 전압을 적절히 설정함으로써, 레이저 빔(L)에 포함되는 파면 수차를 보정하여, 가공 품질을 향상시키는 것이 가능하다.

실시 형태 4에 의해서도, 실시 형태 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 실시 형태 1 내지 실시 형태 3과 같이 조정 부재로서 조정 나사(41)를 이용하는 경우에는, 비점 수차가 시간에 따라서 거의 변화하지 않는 경우에 유효하지만, 비점 수차가 시간에 따라서 변화하는 경우에는 대응하는 것이 어렵다. 한편, 실시 형태 4에서는, 조정 부재로서 피에조 액츄에이터(45)를 이용하므로, 시간에 따라서 변화하는 비점 수차를 보정하는 것이 가능해진다.

실시 형태 5.

실시 형태 1 내지 실시 형태 3에서는, 조정 부재가 양단에 수나사(42, 43)를 가지는 조정 나사(41)인 경우를 나타냈지만, 실시 형태 5에서는, 조정 부재가 일방의 단부에 수나사를 가지는 편측 조정 나사인 경우를 설명한다.

도 18은 실시 형태 5에 따른 형상 가변경을 부품마다로 분해한 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 18에 있어서, X축, Y축 및 Z축은, 도 2에서 설명한 것과 마찬가지이다. 또한, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 이면(22b) 상에 X축 및 Y축과 평행한 X1축 및 Y1축을 마련하고, 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 이면(32b) 상에 X축 및 Y축과 평행한 X2축 및 Y2축을 마련하고 있다. 또한, 실시 형태 1과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략하고, 실시 형태 1과 다른 부분에 대해 설명한다. 또한, 도 18에서는, 실시 형태 1의 구성에 실시 형태 5를 적용하는 경우를 예로 들어 설명한다.

실시 형태 5의 형상 가변경(10)은, 실시 형태 1의 조정 나사(41)를 대신하여, 일방의 단부에만 수나사(48)를 가지는 편측 조정 나사(47)를 구비한다. 또한, 제2 지지 부재(31)의 판부(32)는, 중심 부근에, 조정용 나사 구멍(321)이 아니라, 편측 조정 나사(47)를 삽입 통과시키는 관통공(321a)을 가진다.

편측 조정 나사(47)는 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 관통공(321a)에 이면(32b)측으로부터 삽입 통과되어, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)의 조정용 나사 구멍(221)에 나사 결합된다. 제1 지지 부재(21)의 조정용 나사 구멍(221)과 제2 지지 부재(31)의 관통공(321a)은, 동일한 XY 좌표를 가진다. 또한, 제1 지지 부재(21)의 조정용 나사 구멍(221)과 제2 지지 부재(31)의 관통공(321a)의 위치는, 각각 판부(22, 32)의 중심 부근에 위치하는 것이 이상적이지만, 그 이외의 위치에 있어도 된다. 또한, 제2 지지 부재(31)의 관통공(321a)은 원통 형상인 것이 바람직하지만, 다면체 형상 등 그 외의 형상이어도 되고, 절결과 같은 구조라도 된다.

이러한 구성의 형상 가변경(10)에 있어서, 편측 조정 나사(47)를 Z축의 음방향에서 보아 시계 방향으로 회전시키면, 제1 지지 부재(21)의 판부(22)와 제2 지지 부재(31)의 판부(32)의 간격은 좁아진다. 이것에 의해서, 반사경(11)의 표면 형상은, 도 9에 도시되는 것처럼, ZX 단면 상에서는 볼록 형상이고, YZ 단면 상에서는 오목 형상인 안장형으로 변형된다.

또한, 여기에서는, 실시 형태 1의 구성에 실시 형태 5를 적용하는 경우를 예로 들었지만, 실시 형태 2, 실시 형태 3의 구성에 실시 형태 5를 적용해도 된다.

이와 같이, 형상 가변경(10)을 레이저 가공 장치(1)에 장착할 때의 방위, 및 편측 조정 나사(47)의 회전량을 적절히 설정함으로써, 레이저 빔(L)에 포함되는 파면 수차를 보정하여, 가공 품질을 향상시키는 것이 가능하다.

실시 형태 5에 의해서도, 실시 형태 1과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

이상의 실시 형태에 나타낸 구성은, 일례를 나타내는 것이며, 다른 공지의 기술과 조합하는 것도 가능하고, 실시 형태끼리를 조합하는 것도 가능하고, 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 구성의 일부를 생략, 변경하는 것도 가능하다.

1: 레이저 가공 장치 2: 가공 테이블
3: 레이저 발진기 4: 광학 유닛
5: 미러 6: 집광 렌즈
7: 워크 10: 형상 가변경
11: 반사경 11a: 반사면
11b, 22b, 32b: 이면 11c, 22c, 32c: 측면
11o: 중심 13x, 13y: 나사 구멍
14x, 14y, 16x, 16y, 17x, 17y: 돌기부
15: 홈 21: 제1 지지 부재
22, 32: 판부 22a, 32a: 표면
23, 33: 고정 부재 24, 34: 스페이서
25, 35: 고정 나사 31: 제2 지지 부재
41: 조정 나사 42, 43, 48: 수나사
45: 피에조 액츄에이터 47: 편측 조정 나사
221, 321: 조정용 나사 구멍 222x, 222y, 321a, 322: 관통공
L: 레이저 빔

Claims (18)

1. 광을 반사하는 반사면을 가지는 반사경과,
   상기 반사경의 이면으로부터 정해진 간격을 두고 배치되는 제1 판부와, 상기 제1 판부에 접속되고, m을 2 이상의 정수로 했을 경우에 상기 반사경의 m개의 제1 고정 개소에서 상기 반사경을 고정하는 제1 고정 부재를 가지고, 상기 반사경을 지지하는 제1 지지 부재와,
   상기 제1 판부를 사이에 두고, 상기 반사경의 이면으로부터 정해진 간격을 두고 배치되는 제2 판부와, 상기 제2 판부에 접속되고, n을 2 이상의 정수로 했을 경우에 상기 반사경의 상기 제1 고정 개소와는 다른 n개의 제2 고정 개소에서 상기 반사경을 고정하는 제2 고정 부재를 가지고, 상기 반사경을 지지하는 제2 지지 부재와
   상기 제1 판부와 상기 제2 판부와의 사이의 거리를 변화시키는 조정 부재를 구비하고,
   상기 반사경은, 상기 이면에, 상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재 중 적어도 일방에 접촉하는 돌기부를 가지는 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 돌기부는 상기 제1 고정 부재에 접촉하는 제1 돌기부와, 상기 제2 고정 부재에 접촉하는 제2 돌기부를 가지는 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 돌기부는, 상기 제1 고정 부재에 있어서의 상기 반사경의 외주측에 마련되고,
   상기 제2 돌기부는, 상기 제2 고정 부재에 있어서의 상기 반사경의 외주측에 마련되는 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 반사경은, 상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재로 고정되어 있지 않은 상태에서, 상기 반사면이 볼록형의 구면 형상인 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 돌기부는, 상기 제1 고정 부재에 있어서의 상기 반사경의 중심측에 마련되고,
   상기 제2 돌기부는, 상기 제2 고정 부재에 있어서의 상기 반사경의 중심측에 마련되는 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 반사경은, 상기 제1 고정 부재 및 상기 제2 고정 부재로 고정되어 있지 않은 상태에서, 상기 반사면이 오목형의 구면 형상인 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 돌기부는, 상기 제1 고정 부재에 있어서의 상기 반사경의 외주측에 마련되고,
   상기 제2 돌기부는, 상기 제2 고정 부재에 있어서의 상기 반사경의 중심측에 마련되는 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
8. 청구항 2 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 반사경은,
   상기 제1 돌기부를 남기고, 상기 제1 고정 부재가 배치되는 영역을 포함하는 영역에 마련되는 제1 홈과,
   상기 제2 돌기부를 남기고, 상기 제2 고정 부재가 배치되는 영역을 포함하는 영역에 마련되는 제2 홈을 가지는 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 제1 홈 및 상기 제2 홈은, 상기 반사경에 있어서의 외주측의 측면까지 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 부재는, 상기 제1 판부에 나사 결합되는 제1 피치의 제1 수나사와, 상기 제2 판부에 나사 결합되고, 상기 제1 피치와는 다른 제2 피치의 제2 수나사를 가지는 조정 나사이고,
    상기 제1 판부는 상기 제1 수나사에 대응하는 나사 구멍을 가지고,
    상기 제2 판부는 상기 제2 수나사에 대응하는 나사 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
11. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 부재는, 상기 제1 판부 및 상기 제2 판부의 배치 방향으로 신축 가능한 피에조 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
12. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 부재는, 상기 제1 판부에 나사 결합되는 제1 피치의 수나사를 가지는 편측 조정 나사이고,
    상기 제1 판부는 상기 수나사에 대응하는 나사 구멍을 가지고,
    상기 제2 판부는 상기 편측 조정 나사를 삽입 통과하는 관통공을 가지고,
    상기 편측 조정 나사는, 상기 제2 판부의 상기 관통공으로부터 삽입 통과되어, 상기 제1 판부의 상기 나사 구멍에 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    m 및 n이 2인 경우에, 2개의 상기 제1 고정 개소를 잇는 선분과, 2개의 상기 제2 고정 개소를 잇는 선분은 교차하는 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
14. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    m 및 n이 2보다도 큰 정수인 경우에, 상기 반사경의 중심에 대해서, m회 대칭이 되는 위치에 상기 제1 고정 개소가 배치되고, n회 대칭이 되는 위치에 상기 제2 고정 개소가 배치되는 것을 특징으로 하는 형상 가변경.
15. 레이저광을 출사하는 레이저 발진기와,
    상기 레이저광을 집광하여, 피가공물에 조사하는 광학 유닛을 구비하고,
    상기 광학 유닛은, 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 형상 가변경을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
16. 광을 반사하는 반사면을 가지는 반사경과 제1 판부와의 사이를, 정해진 간격이 되도록 m을 2 이상의 정수로 했을 경우에 m개의 제1 고정 부재에 의해서 고정하는 제1 고정 공정과,
    상기 반사경과 제2 판부와의 사이를, 상기 제1 판부를 사이에 두고 정해진 간격이 되도록 n을 2 이상의 정수로 했을 경우에 n개의 제2 고정 부재에 의해서 고정하는 제2 고정 공정과,
    상기 제1 판부와 상기 제2 판부와의 거리를 변화시키는 조정 부재를 접속하는 접속 공정을 포함하고,
    상기 제1 고정 공정에서는, 상기 반사경에 마련되는 제1 돌기부에, 상기 제1 고정 부재를 접촉시키고,
    상기 제2 고정 공정에서는, 상기 반사경에 마련되는 제2 돌기부에, 상기 제2 고정 부재를 접촉시키는 것을 특징으로 하는 형상 가변경의 제조 방법.
17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 돌기부는, 상기 제1 고정 부재에 있어서의 상기 반사경의 외주측에 마련되고,
    상기 제2 돌기부는, 상기 제2 고정 부재에 있어서의 상기 반사경의 외주측에 마련되고,
    상기 제1 고정 공정 및 상기 제2 고정 공정에서는, 상기 반사면이 볼록형의 구면 형상인 상기 반사경이 사용되고,
    상기 제1 고정 공정 및 상기 제2 고정 공정에서의 고정에 의한 상기 반사면과는 반대측의 이면측으로 돌출된 오목형의 구면 형상으로의 변형에 의해서, 상기 반사경을 보정하는 것을 특징으로 하는 형상 가변경의 제조 방법.
18. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 돌기부는, 상기 제1 고정 부재에 있어서의 상기 반사경의 중심측에 마련되고,
    상기 제2 돌기부는, 상기 제2 고정 부재에 있어서의 상기 반사경의 중심측에 마련되고,
    상기 제1 고정 공정 및 상기 제2 고정 공정에서는, 상기 반사면이 오목형의 구면 형상인 상기 반사경이 사용되고,
    상기 제1 고정 공정 및 상기 제2 고정 공정에서의 고정에 의한 상기 반사면측으로 돌출된 볼록형의 구면 형상으로의 변형에 의해서, 상기 반사경을 보정하는 것을 특징으로 하는 형상 가변경의 제조 방법.

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