KR930001685B1 - 금속표면의 레이저 가공방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

금속표면의 레이저 가공방법

제1도 내지 제5도는 본 발명을 적용한 제1∼제5실시예의 각각의 레이저 가공장치의 개략구조도이고,

제1도, 제2도 및 제4도중의 가상선 원내는 각각 동장치에서 형성되는 금속 표면의 확대도를 도시하고,

제6도는 XY 스캐너를 사용하는 제6실시예의 주요부의 개략사시도.

제7도는 홀로그래피를 응용한 제7실시예의 동상장치의 개략구조도이다.

제8도는 본 발명을 적용한 제8실시예의 레이저 가공장치의 개략 구조도.

제9도는 동 장치에 사용된 레이저 공진기의 개략구조도.

제10도는 동 공진기에 조립해 넣어지는 초음파 Q스위치 소자의 일예를 도시하는 사시도.

제11a도는 초음파 Q스위치 소자의 종래의 조작수단에 있어서의 고주파 신호 레이저 공진기의 Q치-레이저 발진 출력-시간의 상관도.

제11b도는 한가지로 본 발명의 조작수단에 있어서 상기 동일의 상관도.

제12a도, 제12b도는 본 발명 방법에 의하여 금속표면에 조사된 비임 스포트의 평면도.

제13도는 1/4파장판을 개재한 레이저 비임의 편광변화를 도시하는 설명도.

제14도 내지 제16도는 본 발명을 적용한 제9∼제11실시예의 각각의 레이저 가공장치의 개략구조도이다.

본 발명은 레이저 비임에 의하여 금속표면에 미세한 요철을 빽빽하게(조밀하게) 형성하는 가공방법에 관한 것으로, 예컨대 금속제 장식품, 금속제 가정 전화용품, 금속제 공업용품 등, 여러 가지 금속제품의 표면의 전체 내지 일부의 모양으로서 비단벌레 색모양(형광성)의 미려한 반사광택을 부여하는 경우 등에 이용된다.

레이저 광은 위상이 가지런한 정파장의 간섭성 광이고 비임으로서의 지향성이 우수하고, 렌즈로 수속(收束)하여 미소한 스포트에 고에너지를 집중시킬 수 있기 때문에, 근년에는 금속의 절단, 구멍뚫기, 용접 등에 많이 사용되게 되었다.

그래서 이와 같은 레이저 비임에 의한 종래의 금속가공은, 어느 것도 가공용 집광렌즈의 초점위치, 즉 비임의 에너지 밀도가 최대가 되는 위치에서의 고열을 이용하고, 이 초점위치에 있어서의 비임의 스포트 직경으로 금속을 순간적으로 용융·증발시키는 것이다.

그런데 레이저 비임이 레이저 발진기로부터 완전한 평행광으로서 사출되어도 회절에 의한 넓어짐이 생김과 동시에, 광로를 형성하는 광학계의 정밀도에도 한계가 있기 때문에, 집광렌즈에 의하여 수속가능한 최소 스포트 직경은 일반적으로 수㎛∼10㎛정도이고, 레이저 광의 파장정도까지 줄이는 것은 극히 곤란하다. 따라서 종래의 레이저 가공에서는 금속 표면에 1㎛ 이하라고 하는 미세한 요철을 형성할 수 없었다.

그리고 스테인레스강 제품은 그 불수성(不銹性), 기계적 강도, 중후함 등의 이점에서 여러 분야에서 수용이 증대하고 있지만, 제품 표면이 금속의 바탕색이 차가운 느낌을 주므로 근년에 있어서는 이 표면에 본래의 금속 광택을 어느 정도 보유한 형으로 채색을 하여 여러 가지 모양을 형성하는 시험이 이루어지고 있다. 이 대표적인 채색가공 수단으로서, 예컨대 스테인레스 강재의 표면을 합성수지 등으로 마스킹하고, 이 마스크를 레이저 비임에 의하여 다수의 줄기형상으로 제거하고, 이것을 발색용 약액중에 침지하고 상기 줄기형상의 마스크 제거부분을 화학적으로 착색한 후, 나머지 마스크를 제거하는 방법이 취해지고 있다.

그러나 상기 종래기술의 채색가공수단에서는, 가공부에 일정한 색조를 부여할 수 있을 뿐이고, 예컨대 다채롭게 보는 각도에 따라서 색 변화를 일으키는 것같은 채색, 즉 무지개색이나 비단벌레색등의 다색발색을 곁들인 가식(加飾)가공법은 시행치 않고, 또한 채색을 위해서 많은 공정을 필요로 하여서 노력이 대단히 많이 들고 이와 동시에 코스트가 높아진다고 하는 난점이 있었다.

그래서 본 발명자 등은, 상기의 스테인레스강을 비롯한 여러 가지의 금속표면의 전체 내지 일부의 모양등으로서, 그 색조를 다채롭게 또한 보는 각도나 외광의 입사 방향에 의하여 여러 가지로 변화시키는 수법에 대하여 검토를 거듭한 결과, 이 표면에 가시광의 파장역에 가까운 1㎛ 정도 혹은 그 이하의 미세요철을 조밀하게 형성한 경우에, 이 요철 표면이 회절격자와 마찬가지로 입사광을 분광하여 반사함으로써, 무지개색 모양의 다채로운 반사광택이 발생된다는 것을 알아 내었다. 그런데도 이와 같은 미세한 요철은 상술한 바와 같이 종래의 레이저 비임에 의한 금속 가공 수단에서는 형성하기 곤란하고, 더구나 가령 가공용 집광렌즈에 의한 초점의 스포트 직경이 충분히 작아졌다고 해도, 하나하나의 요철을 1개씩 형성해나갈 필요가 있기 때문에, 가공에 방대한 시간을 요하고, 도저히 실용으로 제공할 수가 없는 것이다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여, 종래의 레이저 비임에 의한 금속가공수단과는 상이하여 금속표면에 조밀한 미세 요철을 용이하게 단시간에 형성할 수 있는 획기적인 레이저 가공방법을 제공하는 것을 제1의 목적으로 한다.

본 발명은 이하에 상술하는 바와 같이 레이저 비임의 가(可)간섭상에 주목하고, 이것을 이용하는 것을 제2의 목적으로 한다.

레이저 비임은 주지하는 바와 같이 코히런트한 광이고 완전한 가 간섭성을 갖기 때문에, 동일 진동수로 일정의 위상차를 갖는 복수개의 비임이 겹쳤을 때에 서로 간섭하고 조사면에서 명암 줄무늬 형상의 간섭패턴을 나타내는 간섭광이 된다. 따라서 상기 합파(合波)비임을 집광렌즈나 오목면 거울등의 수속수단으로 수속하면, 그 초점보다 깊거나 얕은 어느 쪽으로 즉, 그 초점보다 깊은 쪽이나 그 초점보다 얕은 쪽중 어느 한쪽으로 벗어난 위치에서도 조사 스포트는 줄무늬 형상의 간섭 패턴을 나타내는 것이 되고, 이 간섭영역에 금속표면을 위치시킨 경우, 이 간섭패턴의 명부(明部)가 금속을 용융·증발시킬 수 있는 에너지 밀도이면, 이 금속표면에 이 패턴의 명부를 오목, 암부(暗部)를 볼록으로 한 요철, 즉 간섭패턴의 강도분포에 대응한 조밀한 요철이 형성되게 된다.

그리고 조사 스포트내의 간섭패턴은 상호의 간격이 가시광의 피장역에 가까운 1㎛ 정도 혹은 그 이하라고 하는 미세한 수백개의 명함 줄무늬로서 구성되기 때문에, 비임간섭광의 조사위치를 금속표면에 따르는 X 방향 또는 Y 방향에 상대적으로 변위시키는 1회의 주사(走査)에 의하여, 이 금속표면에 다수(예컨대 중간정도의 출력을 갖는 YAG 레이저 가공기에서도 오목줄무늬(concave stripe, 凹條로서 300개의 정도)의 요철 가닥이 일거에 형성된다. 그래서 상기 주사를 반복하여 얻어지는 금속표면은, 미세한 요철이 조밀하게 존재하기 때문에, 회절격자와 마찬가지로 작용하여 입사광을 분광하여 반사하고, 무지개색 모양의 다채로운 색조로 보는 각도나 입사광의 방향에 의해서도 여러 가지로 변화하는 반사광택을 나타낸다.

이에 대하여, 종래의 레이저 비임에 의한 금속가공과 같이 가공모양 집광렌즈의 초점위치에 피가공물면을 위치시키는 방법으로서는, 가령 상기 렌즈의 초점 스포트 직경을 1㎛ 정도로 좁힌다고 해도, 1회의 주사로 1개의 홈을 형성할 수 있기 때문에, 본발명 방법과 동일한 반사광택을 얻는데는 수백배 이상의 주사수가 필요하게 되고, 방대한 가공시간을 요하게 된다.

또한 본 발명 방법에 있어서, 금속표면에 간섭광의 간섭패턴에 대응한 요철을 형성하기 위해 필요한 조사면에 있어서의 간섭광 강도는 금속의 재질과 단위면적(길이) 당의 조사시간에 의하여 다르기 때문에, 이에 따라서 레이저 광원의 출력, 가공용 집광렌즈의 초점 스포트 직경, 이 초점위치에 대한 조사면의 깊고 얕은 거리 등의 제조건을 적절히 설명하면 좋다.

간섭시키는 레이저 비임의 수 또는 멀티 모우드의 레이저 비임에 있어서의 명(明)패턴성분의 수는, 많을수록 복잡한 간섭에 의하여 간섭 줄무늬의 불명료화 및 불규칙화를 초래하기 때문에, 가장 적합한 것은 2개, 많아도, 3개로 하는 것이 좋다.

복수개의 레이저 비임의 발생수단으로서는, 간섭을 발생시키는 데에는 비임 서로가 동일 진동수로 일정의 위상차를 갖는 것이 필요하기 때문에, 각 비임마다 다른 레이저 광원(발진기)을 사용하는 것은 불가능하다. 따라서 본 발명에서는 멀티 모우드 발진을 행하는 단일의 레이저 광원을 사용하든가, 혹은 단일의 레이저 광원과 그 레이저 광을 복수개의 비임으로 분할하는 분할수단을 조합시키는 것이 요망된다. 그래서 전자의 멀티 모우드 발진을 행하는 레이저 광원으로서는 2개의 명패턴성분에 의해 구성되는 레이저 광인 TEM₁₀모우드의 레이저 광원(제1도 참조)이 적합하고, 후자의 레이저 광원으로서는, 간섭패턴의 명료함의 점으로부터 싱글 모우드 발진을 행하는 레이저 광원 즉 TEM₀모우드의 레이저 광원이 적합하고, 이에 따라 명료한 간섭패턴을 얻을 수가 있다. 또 후자의 비임 분할수단으로서는, 예컨대 반투경(半透鏡)(비임 스플리터)을 사용하여 투과광과 반사광의 2개의 비임으로 분할하는 수단(제2도 참조), 혹은 분광 프리즘에 의하여 2개의 비임으로 분할하는 수단(제3도 참조)이 간편하고, 이들 분할된 비임은 광학계에 의하여 간섭에 의한 간섭 줄무늬의 간격이 요구되는 간격이 되도록 비임 상호간의 교차 각도를 설정하면 좋다. 또한 상기 반투경을 복수개 사용하거나, 삼각추형 분광 프리즘을 사용하거나, 더욱이 반투경과 분광 프리즘과의 조합에 의하여, 3개 이상의 비임으로 분할하는 것도 가능하다.

금속표면에 대한 간섭광의 조사위치를 XY 방향으로 변위시키는 XY 방향 변위수단은, 피가공물의 부착부를 움직일 수 있게하여 피가공물측을 변위시키는 것도 좋고, XY의 각 방향 변위를 담당하는 2개의 회동경을 조합한 XY 스캐너(제6도 참조)등으로 간섭광측을 변위시키는 것이라도 좋다. 또한 XY 스캐너를 이용하여 금속표면을 가공하는 경우에는, 회동경의 각도에 의하여 금속표면까지의 비임길이가 변화하므로, 이것을 보정하기 위해 후술하는 Z 스캐너 등의 초점변위수단을 조합시키는 것이 요망된다.

또 본 발명 방법에 있어서 레이저 비임의 광로에 상(像)회전 프리즘을 개재시키면, 이 프리즘의 회전에 따라서 간섭패턴의 간섭 줄무늬의 방향이 변화하기 때문에, 금속표면에 형성되는 요철 스트라이프의 방향도 변화하게 되고(제4도 참조), 금속표면의 보는 각도 및 입사광의 방향에 의한 반사광택의 색조변화가 보다 현저하게 되고, 마치 오팔석과 같은 형광성 색깔의 반사광택을 나타낸다.

더욱이 본발명 방법에 있어서 수속수단의 광축 방향의 초점위치를 변위시키는 초점변위수단을 설치함으로써, 곡면형상 등의 3차원 형상의 금속표면에 대하여도 조사면의 Z 방향 위치에 따라서 초점위치를 변화시키는 것이 가능해지고, 조사면의 간섭광 강도를 일정하게 유지하여 금속표면의 가공부 전체에 균일한 요철을 형성할 수가 있다. 이 초점변위수단으로서는, 반드시 수속수단 자체를 이동시킬 필요는 없고, 광로에 개재하는 렌즈의 어느 것을 광축 방향으로 변위시키는 것이면 좋다. 그리고 초점변위조작은, 피가공물의 표면 형상을 미리 측정하고, 이 측정결과를 제어계에 입력하여 수치제어에 의하여 자동적으로 렌즈의 광축 방향 변위를 행하는 것이고, 종래의 레이저 가공에 이용되고 있는 Z 스캐너(Dynamic Focus)를 이용할 수 있다.

그래서 본발명 방법에 의하면, 간섭광의 조사부에서 금속표면에 여러 가지 모양을 그림으로써, 그 자체가 무지개색 같이 빛나는 모양을 형성하는 것이 가능하다. 이와 같은 모양형성은, 모양의 프로그램을 XY 방향변위수단 혹은 이것과 Z 방향변위 수단의 제어계에 입력하고, 이 제어계의 신호에 의거하여 간섭광의 조사영역을 XY 방향 혹은 이것과 Z 방향으로 자동적으로 변화시키도록 하면 좋다.

한편 멀티모우드의 레이저 비임에 있어서의 복수의 명패턴 성분의 어떤 광로중, 혹은 단일의 레이저 비임으로부터 분할된 복수의 비임의 어느 광로중에 투과물체를 개재시키면, 이 2차원 투과형상의 정보가 간섭줄무늬에 조립해 넣어져(짜넣어져), 금속표면의 요철에도 같은 정보가 기록되게 되기 때문에, 이 금속표면은 마치 홀로그램의 건판으로서 작용하고, 반사광택중에 상기 투과형상이 홀로그래피로서 나타나게 된다. 더구나 레이저 비임은 주지하는 바와 같이 코히런트한 광이고 완전한 가 간섭성을 갖기 때문에, 그 일부를 광축 방향에 대하여 직교하는 방향으로 옆으로 어긋나게 변위시켜서 원 비임성분과 변위한 비임성분이 겹친 비임으로 하면, 이 비임의 조사면에서는 양 비임성분의 중합영역이 상기 변위의 위상경사분포에 대응한 명암의 간섭 줄무늬를 나타내게 된다. 따라서 상기 양 성분이 겹친 비임을 집광렌즈나 오목면 거울 등의 수속수단으로 수속하여, 바람직하게는 그 초점보다도 깊거나 얕은 어느 한 방향쪽으로 어긋난 위치에서 금속표면에 조사한 경우, 이 간섭줄무늬의 명부가 금속을 용융·증발시킬 수 있는 에너지 밀도이면, 이 금속표면에 이 간섭줄무늬의 명부를 오목형, 암부를 볼록형으로 한 요철, 즉 간섭줄무늬의 강도 분포에 대응한 조밀한 요철이 형성되게 된다.

그래서 간섭줄무늬를 발생시키는 옆으로 어긋난 변위량은 말할 것도 없이 파장입의 0.5n배(n는 정수)를 벗어난 양이면 좋고, 제12a도, 제12b도와 같이 간섭줄무늬 즉 홈(I)의 방향은 원 비임성분(B1)에 대하여 변위한 비임성분(B₂)의 옆으로 어긋난 변위 방향에 대하여 직교하는 방향으로 된다.

또 간섭줄무늬에 간격은 상기 옆으로 어긋난 변위량에 의하여 변위하기 때문에, 이 변위량의 선택에 의하여 홈(I)의 간격을 임의로 설정할 수 있다.

이와 같은 레이저 비임을 옆으로 어긋나게 변위시키는데에는, 레이저 공진기내에 비임변위수단을 조립해 넣어 이 공진기내에서 옆으로 어긋난 변위를 생기게 하는 1차적 변위방법과, 공진기 외부에 설치한 비임변위수단에 의하여 이 공진기로부터 출사(出射)되는 레이저 비임을 옆으로 어긋나게 변위시키는 2차적 변위방법이 있다.

상기 1차적 변위방법으로서는, 특히 한정되지 않았지만 종래보다 Q스위치 펄스 발진을 위해 고체 레이저의 공진기내에 조립되어 넣어지는 Q스위치 소자를 이용하는 방법이 가장 실용적이다 즉 Q스위치 소자(QS)는, 제9도에서 도시한 바와 같이 일반적으로 용융 석영으로 이루어지는 직방형의 탄성체(S)의 일면에 진동자(전기-음향교환용 트랜스듀서)(TD)를 고착함과 동시에, 그 대향면에 초음파 흡수제(AS)를 설치한 구조를 갖고 있고, 고주파 신호원(RF)으로부터 진동자(TD)에 고주파 신호를 인가했을 때에 이 진동자(TD)가 두께 진동을 일으키고, 이 진동이 탄성체(S)내를 초음파의 종파(조밀파)로서 진행하고, 탄성체(S)내에 광탄성 효과에 의한 주기적인 굴절율 변동에 의거하여 등가적으로 초음파의 파장과 같은 간격을 갖는 위상격자(G)를 형성한다.

따라서 이 Q스위치 소자(QS)를 도시와 같이 레이저 공진기의 양측 반사경(Ma, Mb)간에 레이저 공진축이 초음파의 파면에 대하여 브랙(Bragg)조건을 만족시키는 각도를 이루도록 배치하면 고주파 신호의 인가중에 탄성체(S)에 입사하는 레이저 광이 마치 결정 격자에 의한 X선의 브랙 반사와 같이 회절산란을 받아서 레이저 발진이 억제되고 이 사이의 연속 여기에 의하여 레이저 매질(RM)내에 큰 반전분포가 축적하게 되고, 여기서 순간적으로 초음파 신호의 인가를 정지(제로)하면 축적된 에너지가 일거에 해방되어 극히 단시간에 레이저 발진이 상승하여 고 에너지 밀도의 펄스 레이저 광 즉 Q스위치 펄스 레이저 광을 출력한다.

제11a도는, 이 일반적인 Q스위치 펄스 발진에 있어서의 고주파 신호, 레이저 공진기의 Q치 및 레이저 발진출력과 시간과의 상관도이다.

따라서, 상기 Q스위치 소자(QS)를 본 발명 방법에 이용하는 경우는, 이 소자(QS)에 인가하는 고주파 신호를 제11b도와 같이 레이저 발진시에도 제로로 하지 않고 이 발진을 정지시키지 않는 강도로 남도록 하면 좋다. 즉 상술한 바와 같이 레이저 발진시에 Q스위치 소자(QS)에 약한 고주파 신호(RF₂)가 인가되어 있으면, 그 탄성체(S) 내에 약한 위상격자(G)가 남고, 이 위상격자(G)의 영향을 받아서 발진중의 레이저 비임의 일부가 어긋나 변위하고, 원 비임성분과 옆으로 어긋나 변위한 비임 성분이 겹친 비임(R₁)이 공진기(D₁)로부터 출사되게 된다. 또 이 옆으로 어긋난 변위량은, 인가하는 고주파 신호의 주파수에 의하여 임의로 선택할 수 있다. 그런데 이 경우에는, 제11a도, 제11b도의 비교에서 나타난 바와 같이, 공진기의 Q치와 레이저 발진출력(P)이 약간 저하하지만, 본 발명의 금속표면 가공에는 전혀 지장이 없다.

여기서 레이저 발진중에 잔류시키는 고주파 신호(RF₂)의 강도는, 레이저 발진을 억지하기 위하여 인가하는 고주파 신호(RF₁)의 강도의 10∼15%정도로 하는 것이 좋다.

또한, 1차적 변위방법의 비임변위수단으로서는, 상술 Q스위치 소자(QS)를 이용하는 이외에, 복굴절 프리즘을 이용하거나, 공진기의 반사경 자체에 옆으로 어긋난 변위기능을 갖는 것을 사용하는 등의 여러 가지 수단을 채용할 수 있다.

한편, 2차적 변위방법에 있어서 레이저 공진기의 외부에 설치한 비임변위수단은 특히 한정되지 않지만 장치구성상 간소하고 또한 제어조작이 용이한 수단으로서 상기의 초음파 Q스위치 소자와 동일구조의 소자를 사용하는 수단(제14도 참조), 표면의 일부 반사면과 배면의 전 반사면을 갖는 이중 반사경을 사용하는 수단(제15도 참조), 부분 투과 경과 이것에 근접하여 평행배치한 전반사경을 사용하는 수단(제16도 참조)을 들 수 있다.

즉 전자의 초음파 Q스위치 소자와 동일구조의 소자를 사용하는 수단으로서는, 레이저 공진기로부터 출사되는 레이저 비임의 광로중에, 이 소자를 상기와 마찬가지로 이 비임의 브랙 조건을 만족시키는 각도로 입사하도록 배치하고, 레이저 발진중에 이 소자의 약한 고주파 신호를 인가하면 좋다. 이 인가신호의 강도는 상기의 레이저 공진기내에 조립해 넣은 Q스위치 소자에 있어서의 레이저 발진중의 인가강도와 같은 정도이고, 이에 따라서 소자의 탄성체중에 형성된 약한 위상격자에 의하여 소자를 투과하는 레이저 비임의 일부가 옆으로 어긋나게 변위하고, 원 비임성분과 겹친 간섭광으로서 소자로부터 출사되게 된다.

또 후자의 이중 반사경을 사용하는 수단과 반투경 및 전반사경을 사용하는 수단에서는, 일부 반사에 의한 비임성분이 전반사에 의한 비임성분에 대하여 광로차에 의거한 옆으로 어긋난 변위를 생기게 하므로, 상기 광로차를 원 비임직경보다 작게 설정함으로써 반사광 비임은 양 비임성분이 겹친 간섭광으로 된다.

또한 본 발명 방법과 같이 레이저 비임의 일부를 옆으로 어긋나게 변위시킨 경우에는 상술의 제11a도, 제11b도의 비교에서도 나타나듯이 비임의 에너지 밀도가 저하하게 되지만, 이와 같은 에너지 밀도의 저하는 말할 것도 없이 본래의 레이저 가공의 주 취지에서 보면 극력 혐오스럽고 기피해야할 사항이므로, 종래에 있어서는 본 발명과 같은 비임변위수단을 채용한 예는 전무하다.

이상의 설명에서 명백한 바와 같이 본 발명에 의하면, 레이저 가공의 특성, 즉 다품종 소량생산에 적합하고, 따라서 본 발명은 다종류의 모양(도안)의 가식가공을 효율적으로 행하는 것을 제3의 목적으로 한다.

또 본 발명에 의하면, 가공되는 금속표면은 반드시 평탄면일 필요는 없고, 크리스탈 커트나 다소 요철이 있는 금속표면이라도 이것에 영향받음이 없이 가공할 수가 있고, 또 비접촉가공이기 때문에, 가공도중에 있어서 피가공재를 강고하게 지지할 필요가 없고, 임시로 고정하는 정도면 좋으므로 가공작업도 용이하다.

더욱이 본 발명에 의하여 가공된 금속표면의 미세요철 홈은 예컨대 가열전사에 의하여 수지필름의 표면에 전사할 수가 있고, 이 전사된 수지필름의 표면에 알루미늄 증착 등의 후에 가공을 행함으로써 포장지 등에 사용되는 가식필름을 간단히 제작할 수 있기 때문에, 본 발명은 이들의 전사기술로서도 응용하는 것을 부속적인 목적으로 한다.

이하 본 발명을 도시 실시예에 의거하여 구체적으로 설명한다.

제1도는 TEM₁₀모우드의 레이저 광원(D₁)을 사용한 제1실시예의 레이저 가공장치를 도시한다. 이 장치에서는, 레이저 광원(D₁)으로부터 출사된 레이저 광(R₁)은 2개의 명패턴성분(B₁, B₂)에 의해 구성되어 있고, 이들 명패턴성분(B₁, B₂)이 합파렌즈(L₁)에 의하여 합파되고, 이 합파비임(B)은 확대렌즈(L₂)로 확대되어서 방향전환용 반사경(M₁)에 의해 90°방향전환하고, 가공용 집광렌즈(L₃)로 수속되도록 되어 있다. 그리고 XY테이블(T)상에 재치(載置)된 피가공물(W₁)은, 그 평탄형상의 금속표면이 집광렌즈(L₃)의 초점(F)보다도 먼 위치에서 비임(B)에 조사되도록 위치설정되어 있다. 또한 CL은 광속단면을 가늘고 길게 변형시키기 위한 원통형 렌즈이고, 이 경우에는 상기 명패턴성분(B₁, B₂)이 나란히 늘어선 방향으로 광속단면이 길게 되도록 방향을 설정하고 있고, 이에 따라서 간섭패턴이 보다 명료해진다.

상기 구성에서는, XY 테이블(T)을 X 방향으로 이동시킴으로써 피가공물(W₁)의 표면이 비임(B)으로 주사되고, 이 1회의 주사가 종료할 때마다 XY테이블(T)을 Y방향으로 조사면의 비임 스포트 직경에 상당하는 거리만큼 이동시켜서 순자적으로 주사를 반복함으로써 피가공물(W₁)의 표면전면 내지 일부의 모양 등으로 하는 영역 전체에 비임조사를 행한다. 그리고 비임조사위치가 초점(F) 보다도 먼 명패턴(B₁, B₂)의 간섭구역에 있는 점에서, 1회의 주사 마다에 금속 표면에는 조사 스포트 직경의 폭내에 제1도의 가상선 원내에 도시하는 확대도와 같이 간섭패턴의 간섭줄무늬의 명부에 대응하는 수백개의 오목줄무늬(I)가 형성된다.

덧붙여서 레이저 광원(D₁)으로서 YAG(Nd³⁺·Y₃Al₅O₁₂)레이저 발진기를 사용하고, TEM₁₀모우드의 레이저 펄스광(발진파장 1.06㎛, 펄스폭 100㎱, 펄스 반복 주파수 1㎑, 평균출력(4W)을 초점심도 100㎜의 가공용 집광렌즈(L₃)로서 수속함과 동시에, 그 초점(F)으로부터 4㎜아래에 스테인레스 강판으로 이루어지는 피가공물(W₁)의 표면을 위치시켜, XY테이블(T)의 X 방향 이동속도를 100㎜/min에 설정하여 가공을 행하였든 바, 조사면상의 비임 스포트 직경이 약 0.3㎜가 되고, 각 주사 마다에 0.3㎜폭내의 상호 간격 및 깊이 공히 약 1㎛의 오목줄무늬(I)가 약 300개 형성되었다. 그리고 조사를 완료한 피가공물의 가공표면은, 태양광 및 실내조명광중 어느 조명하에서도 무지개 색의 다채로운 반사광택을 나타내고, 이 색조는 조명방향 및 보는 각도에 따라서 여러 가지로 변화하였다.

제2도는 TEM₀모우드 즉 싱글 모우드의 레이저 광원(D₂)을 사용한 제2실시예의 레이저 가공장치를 나타낸다.

이 장치에서는 레이저 광원(D₂)으로부터 출사된 레이저 광(R₂)은 50% 투과성의 반투경(BS)으로 투과광비임(B₃)과 반사광 비임(B₄)으로 분할되고, 비임 (B₄)은 반사경(M₂)에 의해 90°방향 전환되어 합파렌즈(L₁)로 비임(B₃)과 합파되고, 이 합파비임(B)이 제1실시예와 마찬가지로 확대렌즈(L₂) 및 반사경(M₁)을 경유하여 가공용 집광렌즈(L₃)로 수속되도록 되어 있고, 피가공물(W₁)은 제1실시예와 마찬가지로 위치설정되어서 XY테이블(Y)상에 재치되어 있다.

그래서 이 경우에도 제1실시예와 마찬가지의 XY테이블(T)의 이동조작에 의하여 피가공물(W₁)의 표면에는 비임(B₃과 B₄)의 간섭광이 조사되게 되고, 제2도의 가상선 원내에 도시하는 확대도와 같이 제1실시예와 마찬가지로 이 간섭패턴의 간섭줄무늬의 명부에 대응한 수백개의 오목줄무늬(I)가 형성된다.

제3도는 비임분할수단으로서 45°분광 프리즘(P)을 사용한 제3실시예의 레이저 가공장치를 나타내는 것으로 분할부 이외는 제2실시예와 마찬가지의 구성이다.

이 경우 레이저 광원(D₂)으로부터 출사된 TEM₀모우드의 레이저 광(R₂)은 프리즘(P)으로 두방향의 반사광 비임(B₅, B₆)으로 분광되고, 양 비임(B₅, B₆)이 각각 반사경 (M₂)으로 방향전환되어서 합파렌즈(L₁)로 합파되고, 이후는 제2실시예와 마찬가지의 광로를 경유하여 간섭광으로서 피가공물(W₂)의 표면에 조사되어 상기의 동일의 가공을 행한다.

또한 제2실시예에 있어서의 반투경(BS)을 2개 사용하거나, 제3실시예에 있어서 프리즘(P)으로서 삼각추형 프리즘을 사용함으로써 3개의 비임으로 분할하는 것도 가능하다.

제4도는 합파렌즈(L₁)의 바로 앞의 광로에 상회전 프리즘(DP)을 개재시킨 제4실시예의 레이저 가공장치를 나타낸 것으로, 상회전 프리즘(DP) 이외는 제2실시예와 동일한 구성이다.

이 경우 프리즘(DP)의 회전에 수반하여 비임(B)의 간섭패턴의 간섭줄무늬 방향이 변화하기 때문에, 예컨대 이 프리즘(DP)을 1회의 주사중에 간헐적으로 회전시킴으로써 피가공물(W₁)의 표면에는 1회의 주사선상에서 제4도에서 가상선 원내에 도시하는 확대도와 같이 방향이 다른 오목줄무늬(I)의 군이 순차 나란히 형성되고, 또 이 프리즘(DP)을 연속회전시키면 오목줄무늬(I)가 파형에 연속한 것이 된다.

또한 도면에서 TEM₀모우드의 레이저광원(D₂)으로부터 출사되는 레이저광(R₂)을 반투경(BS)으로서 분할하는 것을 도시하였지만, 비임분할수단으로서 제3실시예와 같이 분광프리즘(P)을 사용하는 경우나 제1실시예와 같이 TEM₁₀모우드의 레이저 광원(D₁)을 사용하는 경우에도, 마찬가지로 상회전 프리즘(DP)을 광로에 개재시켜서 동일한 요철가공을 행한다.

그래서 이 가공장치에 의하면 가공면에서 입사광이 여러 가지로 변화하여 반사하기 때문에, 마치 오팔석과 같은 반사광택이 얻어진다.

제5도는 표면이 곡면형상인 피가공물(W₂)에 적용하는 제5실시예의 레이저 가공 장치를 도시한다. 이 장치에서는 합파렌즈(L₁)가 광축방향으로 이동가능하게 구성되어 있고, 이 합파렌즈(L₁)의 이동에 수반하여 가공용 집광렌즈(L₃)의 초점(F)이 광축방향 즉 Z방향으로 이동한다.

따라서 피가공물(W₂)의 표면형상을 미리 측정하고, 이 결과를 제어계(C)에 입력해 두고, 비임(B)의 조사위치에 있어서의 피가공물(W₂)의 표면의 Z방향위치에 대응하여 이 제어계(C)에 의하여 자동적으로 렌즈(L₁)를 변위시킴으로써, 조사면의 간섭광강도를 언제나 일정하게 유지하여 균일한 요철가공을 행할 수가 있다.

또한 합파렌즈(L₁)대신에 가공용 집광렌즈(L₃)자체를 변위시키도록 해도 좋다.

또 이와 같은 초점변위수단은 제1-4실시예의 어느 장치에도 적용가능하다.

제6도는 비임간섭광의 조사위치의 XY방향의 변위를 XY스캐너(S)에 의하여 비임 측에서 행하는 경우의 제6실시예를 도시한다. XY스캐너(S)는 X방향 변위용 회동경(MX)과 Y방향 변위용 회동경(MY)을 구비하고 있는 가공용 집광렌즈(L₃)로 초점이 맞추어진 비임의 피가공물(W₁)표면에 대한 조사위치가 회동경(MX)의 회동에 의하여 X방향으로 변위함과 동시에, 회동경(MY)의 회동에 의하여 Y방향으로 변위하기 때문에 피가공물(W₁)을 고정한 상태에서 주사를 행할 수가 있다.

그런데 이 경우에는 회동경(MX)에 의해 반사되는 비임길이는 가상선(l)과 같이 이 반사점을 중심으로 하는 구면상에서 동등하게 되므로, 예컨대 도시와 같이 표면이 평탄한 피가공물(W₁)에서는 XY방향의 어느 주사에서도 조사위치에 의하여 초점(F)으로 부터의 거리가 변화하게 되지만, 이 변화는 상기 제5실시예와, 같이 초점변위 수단과 조합하여 초점(F) 위치를 변위제어함에 의해 보정할 수 있다.

또한 레이저 가공용으로서 XY스캐너와 Z스캐너를 조합한 비임주사장치는 시판되고 있기 때문에, 본 발명에 있어서도 이 시판장치를 이용할 수 있다.

제7도는 TEM₀모우드의 레이저 광(R₂)에서 분할된 2개의 비임(B₃, B₄)중 비임(B₄)의 광로중에 투과물체(O)을 개재시킨 제7실시예를 도시한다.

이 경우, 투과물체(O)의 2차원 투과형상의 정보가 합파된 간섭광의 간섭패턴중에 포함되기 때문에, 피가공물(W₁)의 표면에는 상기 정보가 요철로서 기록된다.

이것은 홀로그램의 건판에 상당하기 때문에, 이 표면의 반사광택중에 상기 투과형상이 재생되고, 예컨대 이 형상이 삼각형이면 반사광택중에 삼각형이 떠오르게 보인다.

따라서 이 투과물체(O)를 선택함에 의해 무지개 모양의 반사광택중에 여러 가지 형상이 홀로그래피로서 나타나는 극히 특이한 장식이 시행된 금속제품을 제공할 수 있다. 물론 제1도의 제1실시예에 있어서의 명패턴성분(B₁, B₂)의 한쪽의 광로에 투과물체(D)를 개재시켜도 동일한 홀로그래피의 발현이 가능하다.

또한 본 발명에서는 광학계의 구성을 예시 이외의 여러 가지 설계변경가능하고, 예컨대 상기의 각 실시예에서는 수속수단으로서 수속렌즈(L₃)를 사용하고 있지만, 이것에 대신하여 오목면 거울을 사용해도 좋다. 또 실시예에서는 확대렌즈(L₂) 및 방향전환용 반사경(M₂)을 사용하고 있지만, 합파렌즈(L₁) 및 가공용 집광렌즈(L₃)의 초점심도에 의해서는 확대렌즈(L₂)를 생략할 수 있고, 또 이 반사경(M₂)을 생략하여 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저광의 광축선상에 피가공물을 위치시키거나, 복수의 반사경(M₂)을 사용하여 비임방향을 몇차례 전환하는 것도 가능하다.

또 상기 각 실시예에서 나타낸 레이저 가공법에 있어서, 레이저 유기(誘起)열화학반응을 이용하고, 이 반응가스 분위기중에서 행하면 대기중에서 가공하는데 비하여 적은 레이저 광 출력으로 금속표면을 가공할 수가 있다.

더욱이 본 발명에 의한 레이저 가공법에 의하여 가공된 금속표면이 손상되면, 미세요철 가닥의 반사효율이 떨이지므로, 가공된 금속표면의 내구성을 유지시키기 위하여, 투명한 산호피막, 예컨대 알루미나 등을 스패터링 등의 수법을 사용하여 금속표면을 코팅하면, 내구성이 요구되는 분야에 사용할 수가 있다.

또 본 발명 방법에 의하여 미세요철을 형성한 금속표면은 전사용의 형으로서도, 이용할 수도 있고, 예컨대 가열전사에 의하여 플라스틱 표면에 이 요철을 전사하여 알루미늄 등을 증착(蒸着)하면, 포장지 등에 사용하는 가식 필름을 간단하게 제작할 수 있다.

본 발명에 있어서 레이저 광원으로서 사용하는 레이저 발진기로서는, 특히 제한되지 않고 간섭성이 좋은 레이저 광을 출사할 수 있는 것이라면 좋고, 예컨대 실시예에 나타내는 YAG레이저 이외에 루비 레이저, 유리 레이저와 같이 고체 레이저, CO₂레이저나 엑시머 레이저와 같이 가스 레이저 등을 들 수 있지만, 특히 레이저 광이 펄스발진인 것이 바람직하다.

제8도는 내부에 비임변위수단을 설치한 레이저 공진기(D₁)를 사용한 제8실시예의 레이저 가공장치를 도시한다. 이 장치에서는 공진기(D₁)로부터 출사되는 레이저 비임(R₁)이 비임 성분(B₁)과 이에 대하여 옆으로 어긋나게 변위한 비임성분(B₂)이 겹친 간섭광으로 되어 있고, 이 비임(R₁)이 렌즈(L₁, L₂)를 통과하여 확대되어서 방향전환용 반사경(M₁)으로 90°방향전환하고, 수속렌즈(L₃)로서 수속되고, XY테이블(T)상에 재치된 피가공물체(W)에 조사되도록 이루어져 있다.

상기 구성에서는 XY테이블(T)을 X방향으로 이동시킴에 따라 피가공물(W)의 표면이 레이저 비임(R₁)으로 주사되고, 이 1회의 주사가 종료할 때마다 XY 테이블(T)을 Y방향으로 조사면의 비임 스포트 직경에 상당하는 거리만큼 이동시켜서 순차적으로 주사를 반복해 감에 의해, 이 피가공물(W)의 표면 전면 내지 일부의 모양 등으로 하는 영역 전체의 비임 조사를 행한다.

그래서 레이저 비임(R₁)은 비임성분(B₁, B₂)이 겹친 것이기 때문에, 1회의 주사 마다에 금속표면에는 조사 스포트내에 있어서의 양 비임성분(B₁, B₂)의 중합영역에 제12a도 또는 제12b도와 같이 간섭줄무늬를 발생시키고 그 명부에 대응한 수백개의 오목줄무늬(I)가 형성된다.

또한 제12a도는 양 비임성분(B₁, B₂)의 어긋난 방향이 횡방향일 경우, 제12b도는 마찬가지로 종방향인 경우의 간섭줄무늬를 도시하고 있다.

제9도는 상기 제8실시예에 있어서의 레이저 공진기(D₁)의 구성예를 도시한다.

즉 이 공진기(D₁)는 출사측의 반사경(Ma)과 반대측 반사경(Mb)과의 사이에 레이저 공진축상에, 출사측으로부터 순차적으로 초음파 Q스위치 소자(QS), 에퍼츄어(AP), Nd : YAG로드와 같은 고체의 레이저 매질(RM)이 배치되어 이루어진다.

상기 Q스위치 소자(QS)는, 주시하는 바와 같이 경화한 용융 석영으로 이루어진 직방형의 탄성체(S)의 한면에, 외부의 고주파 신호원(RF)에 접속하는 진동자(TD)가 고착됨과 동시에, 그 대향면에 초음파 흡수체(AS)가 설치된 구조를 갖고 있고, 고주파 신호원(RF)으로부터 인가되는 고주파 신호가 진동자(TD)로서 초음파로 변환되고 탄성체(S)내에 진행하는 초음파에 의한 주기적인 굴절율 변동에 의거하여 이 초음파의 파장과 같은 간격을 갖는 위상격자(G)를 형성하는 것이고, 이 초음파의 파면에 대하여 레이저 공진축이 브랙 조건을 만족하는 각도를 이루도록 배치되어 있다.

따라서 공진기(D₁)에서는 Q스위치 소자(QS)에 고주파 신호를 인가함에 따라, 레이저 광이 회절산란을 받아서 레이저 발진이 억지되고, 그 사이의 연속 여기(勵起)에 의하여 레이저 매질(RM)내에 큰 반전분포가 축적되고 이어서 제11a도와 같이 초음파 신호를 정지시키면 극히 단시간에 레이저 발진이 상승하고, 종래와 마찬가지로 Q 스위치 펄스 레이저 광을 출력할 수가 있다.

그런데 본 발명 방법에서는, 제11b도와 같이 상기 레이저 발진시에도 초음파신호를 제로로 하지 않고 레이저 발진 억지시의 신호 강도의 10∼15%정도 남겨둠으로써, 탄성체(S)내에 남는 약한 위상격자(G)의 영향을 받아서 발진중의 레이저 비임의 일부가 어긋나서 변위하고, 공진기(D₁)에서 원 비임 성분(B₁)과 옆으로 어긋나게 변위한 비임 성분(B₂)이 겹쳐진 비임(R₁)이 출사된다.

또한 이와 같은 Q 스위치 소자(QS)로서는 초음파를 한방향으로부터 인가하는 것과, 제10도에서 도시하는 바와 같이 탄성체(S)의 인접하는 면에 각각 진동자(TDv와 TDh)를 갖는 두방향 인가형의 Q스위치 소자(QS₂)가 있다.

즉 한방향 인가형 Q스위치 소자에서는 레이저 광의 산란 손실이 입사광의 편광에 강하게 의존하고, 예컨대 Nd : YAG 레이저에서는 40㎒의 초음파 진동을 인가했을 때의 초음파의 진행방향에 평행한 편광면을 갖는 광의 산란손실은 같은 수직인 편광면을 갖는 광의 산란손실에 대하여 약 5배가 된다.

이에 대하여 두 방향 인가형 Q스위치 소자(QS₂)에서는 서로 직교하는 H방향과 V방향의 두방향으로 부터 초음파가 진행되게 되기 때문에, 편광면에 의존하지 않는 큰 산란손실을 얻을 수가 있다.

여기서 두방향 인가형 Q스위치 소자(QS₂)를 본 발명에 있어서의 비임변위수단으로서 이용하는 경우는, 레이저 발진시에 잔류시키는 초음파 신호(RF₂)를 두방향중 한방향쪽 만으로 하여 다른 방향쪽의 인가를 제로로 하는 것이 바람직하다.

이것은 레이저 광의 편광을 직선편광만으로 구성함으로서 완전한 직선상의 간섭줄무늬가 형성되기 쉽고, 본 발명과 같이 간섭줄무늬에 대응한 홈가공을 시행하는 경우에 안성맞춤이 된다.

또한 이 두방향 인가형 Q스위치 소자(QS₂)를 사용하는 경우, 진동자(TDv(V방향)와 TDh(H방향))의 방향설정에 의하여 형성되는 홈(I)의 방향이 90°상이하게 되고 따라서 홈(I)의 방향을 선택할 수 있다.

한편 Q스위치 소자(QS)가 한방향 인가형의 경우에도, 제13도에 도시한 바와같이 2개의 1/4파장판(P₁, P₂)을 조합시킴으로써 초기의 직선편광(t₁)을 1개째의 1/4파장판(P₁)에 의해 원편광(t₂)으로 변환하여 2개째의 1/4파장판(P₂)에 의해 직선편광(t₃)으로 되돌릴 수가 있기 때문에, 2개째의 1/4파장판(P₂)을 회전시킴으로써 직선편광(t₃)을 임의의 방향으로 설정가능하고, 그에 따라서 간섭줄무늬에 대응한 홈(I)의 방향을 임의로 선택할 수 있다.

덧붙여서 레이저 공진기(D₁)로서 두방향 인가형 Q스위치 소자(QS₂)를 내장한 YAG(ND³⁺·Y₃Al₅O₁₂)레이저 진동기를 사용하고, 이 소자(QS₂)의 H방향의 진동자(TDh)에는 40㎒·20W, V방향의 진동자(TDv)에는 40㎒·5W의 고주파 신호를 인가함과 동시에, 레이저 발진시에는 진동자(TDh)에 2-3W의 고주파신호가 인가되도록 남기고 또한 진동자(TDv)에는 고주파 신호를 끊고(제로)로 하는 조건에 의하여 Q스위치 펄스 레이저 비임(발진파장 1.06㎛, 펄스폭 100㎱, 펄스 반복 주파수 1㎑, 평균 출력 4W)을 초점심도 100㎜의 가공용 집광렌즈(L₃)로서 수속함과 동시에 그 초점(F)보다 4㎜위에 스테인레스 강판으로 이루어진 피가공물(W)의 표면을 위치시켜, XY테이블(T) X방향 이동속도를 100㎜/min에 설정하여 가공을 행한 바, 조사면상의 비임 스포트 직경이 약 0.3㎜가 되고, 각 주사마다에 0.3㎜폭내의 상호간격 및 깊이 공히 약 0.95㎛의 홈(I)이 약 300개 형성되었다.

그리고 조사를 완료한 피가공물의 가공표면은, 태양광 및 실내조명광중 어떤 조명하에서도 무지개 색의 다채로운 반사광택을 나타내고, 이 색조는 조명방향 및 보는 각도에 따라서 여러 가지로 변화하였다.

또한 상기 소자(QS₂)의 진동자(TDh, TDv)에 대한 고주파 신호의 인가 설정을 상기와는 반대로 한 경우는, 홈(I)의 방향이 상기와는 반대로 되었다.

제14도는 레이저 매체가 고체 혹은 기체의 일반적인 레이저 공진기(D₂)를 사용한 제9실시예의 레이저 가공장치를 도시한다.

이 장치에서는, 레이저 공진기(D₂)에서 출사되는 레이저 비임(R₀)의 광로중에 상기 의 제8실시예에 있어서의 초음파 Q 스위치 소자와 동일 구조의 소자(QS)가 개재되어 있다. 그리고 이 소자(QS)는 고주파 신호원(RF)으로부터 인가되는 고주파 신호에 의하여 생기는 초음파의 파면에 대하여 비임(R₀)의 입사광이 브랙 조건을 만족시키도록 배치하고 있다.

이 제9실시예의 장치에서는, 조사(QS)에 상기 제8실시예에 있어서의 레이저 발진시에 인가하는 고주파 신호와 동 레벨의 약한 고주파 신호를 계속적으로 인가하므로써 소자(QS)의 내부에 형성되는 약한 회절격자의 영향을 받아서 입사한 레이저 비임(R₀)의 일부가 옆으로 어긋나게 변위하고, 원 비임성분(B₁)과 변위한 비임 성분(B₂)이 겹친 간섭광인 비임(R₁)으로서 출사된다.

따라서 이 비임(R₁)을 렌즈(L₁, L₂) 및 반사경(W₁)을 경유하여 수속렌즈(L₃)에 의해 수속하고, XY테이블(T)상의 피가공물(W)의 금속표면에 조사함으로써, 상기와 마찬가지의 간섭줄무늬에 대응한 미세홈의 가공을 행할 수가 있다.

제15도 및 제16도는, 상기 제9실시예와 마찬가지의 일반적인 레이저 공진기(D₂)를 사용한 제10 및 제11실시예의 레이저 가공장치를 나타낸다.

그리하여 제10실시예의 장치에서는, 상기 제8, 9실시예의 장치에 있어서, 방향변환용 반사경(M₁)의 위치에 표면의 일부 반사면(m₂)가 배면의 전 반사면(m₁)을 갖는 이중 반사경(M₂)이 배치되어 있다. 또, 제11실시예의 장치에서는, 상기와 같은 위치에, 표면에서 일부 반사를 행함과 동시에 배면을 반사불능으로 한 부분투과경(M₃)과 그 배면측에 평행배치한 전반사경(M₄)을 갖고 있다.

이들 제10, 제11실시예의 장치에 있어서는, 레이저 공진기(D₂)에서 출사되어 렌즈(L₁, L₂)를 통하여 확대된 레이저 비임(R₀)이 이중 반사경(M₂)의 양 반사면(m₁, m₂)에 의해 반사한 양 반사광의 광로차, 혹은 부분 투과경(M₃)과 전반사경(M₄)으로 반사한 양 반사광의 광로차에 의하여 서로 옆으로 어긋나게 변위한 비임성분(B₁, B₂)이 겹친 간섭광인 비임(R₁)으로서 수속렌즈(L₂)에 들어가고, 상기와 마찬가지로 수속되어 테이블(T)상의 피가공물(W)의 금속표면에 조사되게 된다.

따라서 이 조사 스포트에 있어서의 양 비임성분(B₁, B₂)와의 중합영역에 간섭 줄무늬가 형성되고, 이 금속표면에 간섭무늬와 대응한 미세홈 가공을 시행할 수가 있다.

그래서 그 홈 방향은 거울(M₂) 또는 (M₃)와 (M₄)를 회전시킴으로써, 또 홈폭은 거울(M₂)에 있어서의 양 반사면(m₁, m₂)의 거리 혹은 거울(M₃)와 (M₄)의 거리의 설정에 의하여, 각각 임의로 설정할 수 있다.

또한 상기 제8-11실시예에서는 수속렌즈(L₃)에 의한 비임조사위치를 어느 것도 이 렌즈(L₃)의 초점보다도 얕은 편에 설정하고 있지만, 반대로 이 초점보다도 깊은 편에 설정하여도 마찬가지의 미세홈 가공을 행할 수 있다.

Claims (18)

1. 금속표면에 레이저 비임의 간섭광을 조사하여, 그 조사면에서 생기는 간섭 패턴의 강도분포에 대응한 미세요철을 형성하는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
2. 제1항에 있어서, 간섭광이 멀티모우드의 레이저 비임에 있어서의 명패턴성분이 상호 겹침으로써 구성되는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
3. 제1항에 있어서, 간섭광이 단일한 레이저 비임으로부터 분할된 복수개의 비임이 겹쳐서 구성되는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
4. 제1항에 있어서, 레이저 비임의 일부를 옆으로 어긋나게 변위시켜서 원비임성분과 변위된 비임 성분이 겹친 비임에 의하여 간섭광이 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
5. 제4항에 있어서, 고체 레이저의 공진기내에 초음파 Q스위치 소자를 조립해 넣음과 동시에, 이 Q스위치 소자에 인가하는 고주파 신호를 레이저 발진시에 있어서 이 레이저 발진을 정지시키지 않는 강도로 남김으로서, 레이저 비임의 일부를 옆으로 어긋나게 변위시키는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
6. 제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서, 멀티모우드의 레이저 비임에 있어서의 복수의 명패턴성분의 어느 광로중, 혹은 단일 레이저 비임으로부터 분할 또는 옆으로 어긋나게 변위된 복수개의 비임의 어느 광로중에 2차원 투과물체를 개재시키는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
7. 제1항에 있어서, 레이저 비임의 간섭광을 수속수단에 의해 수속하고, 이 수속수단의 초점보다도 깊은 쪽이나 이 초점보다 얕은 쪽중 어느 한쪽으로 어긋난 위치에 금속표면을 위치시키는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
8. 제7항에 있어서, 금속표면의 Z방향위치에 대응하여 수속수단의 초점위치를 변화시키는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
9. 제1항에 있어서, 레이저 비임의 광로에 상회전 프리즘을 개재시키는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
10. 제1항에 있어서, 금속표면에 대한 레이저 비임의 간섭광의 조사위치를 X-Y방향으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
11. 제10항에 있어서, 피가공물의 이동에 의해 조사위치를 X-Y방향으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
12. 제10항에 있어서, 2개의 회동경을 조합한 XY스캐너에 의해 조사위치를 X-Y방향으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
13. 제3항에 있어서, 반투경에 의해 단일의 레이저 비임을 분할하는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
14. 제3항에 있어서, 분광 프리즘에 의해 단일의 레이저 비임을 분할하는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
15. 제4항에 있어서, 레이저 공진기로부터 출사되는 레이저 비임의 광로중에 비임변위수단을 개재시켜 이 비임 변위수단에 의해 레이저 비임의 일부를 옆으로 어긋나게 변위시키는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
16. 제15항에 있어서, 비임변위수단으로서 초음파 Q스위치 소자와 동일 구조의 소자를 사용하는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
17. 제15항에 있어서, 비임변위수단으로서 표면의 일부 반사면과 배면의 전반사면을 갖고 있는 이중 반사경을 사용하는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.
18. 제15항에 있어서, 비임변위수단으로서 부분투과경과 이것에 근접하여 평행배치한 전 반사경과의 조합을 사용하는 것을 특징으로 하는 금속표면의 레이저 가공방법.

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