TWI525348B - 形狀可變鏡及雷射加工裝置 - Google Patents

Description

形狀可變鏡及雷射加工裝置

本發明係關於一種修正雷射光束(laser beam)等光波的波前失真，尤其有關一種修正非點像差之形狀可變鏡及使用形狀可變鏡的雷射(laser)加工裝置。

由於形狀可變鏡係用來修正光波的波前失真，故使用在各式各樣的光學製品。例如，在天體望遠鏡中被用來修正大氣的搖晃等所產生的波前失真(像差，aberration)，並改善像質(例如，參照專利文獻1後半部份)。此外，在CD(compact disc)或DVD(digital video disc)等之光學讀寫頭(optical pickup)中，被用來修正因光碟(disc)面的傾斜或起伏不平等所產生的像差(例如，參照專利文獻2)。並且，用於修正透鏡(lens)或反射鏡等之失真所產生之雷射光束的波前失真，使得在雷射加工機中可獲得高真圓度且光點(spot)直徑小的雷射光束(例如，參照專利文獻1後半部份)。

如前述之形狀可變鏡，任一者皆藉由令複數個驅動元件驅動以使鏡面改變成所期望的形狀。然而， 由於使用複數個驅動元件，使構造變得復雜並且控制亦復雜。因此，已提出亦有例如雷射加工機之方式，只要修正光波之非點像差即可的應用，且對於這樣的應用藉由一個驅動元件，使鏡面變形成鞍型的形狀可變鏡(例如，參照專利文獻3)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開平7-66463號公報(段落0007至0009、第1至2圖/段落0019至0012、第6至7圖)

專利文獻2：日本特開2005-122878號公報(段落0028至0033、第1圖)

專利文獻3：日本特開2007-171703號公報(段落0012至0015、第1至2圖)

上述之形狀可變鏡，係構成為即使如專利文獻3之方式僅僅變形成鞍型之情形，亦使讓反射鏡變形之構件的至少一部分接著在鏡面之背側，且自背側將鏡面予以拉伸。惟，在如此之構成中，例如將玻璃圓板基板用於反射鏡，且黏著劑等無法使用之環境下，並無法僅自鏡面的背側朝按壓方向施力，而難以使反射鏡變形成預定之形狀。

本發明之目的在於獲得一種形狀可變鏡及 雷射加工裝置，係不受對於反射鏡之接著的限制，即可修正非點像差。

本發明之形狀可變鏡，係具備有：反射鏡；第一按壓構件，係接觸於前述反射鏡之反射面之外周部中相對向的兩部位，且從前述反射面側按壓前述反射鏡；第二按壓構件，係接觸於前述反射鏡之背面之外周部中相對向的兩部位，且從前述背面側按壓前述反射鏡；以及變形量調整部，係以使前述第一按壓構件按壓前述反射面之位置、及前述第二按壓構件按壓前述背面之位置，在環繞通過前述反射面中心之軸為不同之位置之方式，定位前述第二按壓構件相對於前述第一按壓構件之環繞前述軸的位置，並且使在前述軸方向之前述第一按壓構件與前述第二按壓構件之間隔變化，而調整藉由前述按壓之前述反射鏡的變形量。

根據本發明目的在於獲得一種形狀可變鏡及雷射加工裝置，因不採用對於反射鏡而經黏著之構件，而賦予變形力，故不受對於反射鏡之黏著的限制，即可修正非點像差。

1‧‧‧反射鏡

1sb‧‧‧被面

1sf‧‧‧鏡面(反射面)

2‧‧‧螺紋構件

2st、2sb‧‧‧螺紋部

2W‧‧‧螺絲止進圓板(旋轉止進機構)

3‧‧‧第一保持構件(第一按壓構件)

3a‧‧‧開口

3c‧‧‧徑方向母螺紋部

3d‧‧‧徑方向母螺紋部

3p‧‧‧突起部

3ps‧‧‧支持面

3s‧‧‧螺紋部

3t‧‧‧頂面

3z‧‧‧沉坑面

4‧‧‧變形量調整部

5‧‧‧按壓構件(第二按壓構件)

5A‧‧‧按壓部

5B‧‧‧移位部

5d、5Ad、6d‧‧‧圓盤部

5h‧‧‧位置定位孔

5p‧‧‧突起部

5ps‧‧‧支持面

5s‧‧‧螺紋孔

6‧‧‧第二保持構件(第一按壓構件)

6h‧‧‧位置定位孔

6se‧‧‧螺紋部

6si‧‧‧螺紋孔

7‧‧‧止轉具構件

7d‧‧‧頭部

7c‧‧‧圓柱部

9‧‧‧鎖固構件

10‧‧‧形狀可變鏡

11‧‧‧徑方向緊固螺絲

50‧‧‧雷射振盪器

20‧‧‧電掃描鏡

21‧‧‧電流計

60‧‧‧聚光透鏡

70‧‧‧桌檯(設置台)

80‧‧‧驅動機構

200‧‧‧被加工物

Ds‧‧‧螺紋構件與按壓構件之距離

Ff‧‧‧負載

LB‧‧‧雷射光束

Pxf‧‧‧鏡面之外周圓與X軸之交點

Pyb‧‧‧被面之外周圓與Yb軸之交點

Rs‧‧‧未遮住入射光之區域

Rw‧‧‧加工範圍

第1圖係說明在本發明之實施形態1之形狀可變鏡中反射鏡之形狀變化的概念之圖。

第2圖係本發明之實施形態1之形狀可變鏡的剖面圖。

第3圖係說明本發明之實施形態1之形狀可變鏡之構造的組裝圖。

第4圖係本發明之實施形態2之形狀可變鏡的剖面圖。

第5圖係說明本發明之實施形態2之形狀可變鏡之構造的組裝圖。

第6圖係本發明之實施形態3之形狀可變鏡的剖面圖。

第7圖係本發明之實施形態4之雷射加工裝置的構成圖。

第8圖係顯示在本發明之實施形態5之形狀可變鏡中，具有第一例之形狀光束射入反射鏡之圖。

第9圖(a)及(b)係顯示在本發明之實施形態5之形狀可變鏡中，第一例之形狀的光束射入反射鏡時之在反射面中射入光的分佈之圖。

第10圖係顯示在本發明之實施形態5之形狀可變鏡中，具有第二例之形狀光束射入反射鏡之圖。

第11圖(a)及(b)係顯示在本發明之實施形態5之形狀可變鏡中，第二例之形狀的光束射入反射鏡時之在反射面中射入光的分佈之圖。

第12圖係顯示在本發明之實施形態5之形狀可變鏡中，具有第三例之形狀光束射入反射鏡之圖。

第13圖(a)及(b)係顯示在本發明之實施形態5之形狀可變鏡中，第三例之形狀的光束射入反射鏡時之在反射面中射入光的分佈之圖。

第14圖係顯示在本發明之實施形態5之形狀可變鏡中，射入反射鏡之光束係真圓(perfect circle)。

第15圖係顯示在本發明之實施形態5之形狀可變鏡中，真圓之光束射入反射鏡時之在反射面中射入光的分佈之圖。

第16圖係顯示在本發明之實施形態5之形狀可變鏡中，經考量射入反射鏡之光束之形狀的第一保持構件之形狀之圖。

第17圖係本發明之實施形態6之形狀可變鏡的剖面圖。

第18圖係說明本發明之實施形態6之形狀可變鏡之構造的組裝圖。

實施形態1

第1圖至第3圖係針對本發明之實施形態1之形狀可變鏡之構成加以說明者，第1圖係顯示在形狀可變鏡中對反射鏡施加負載並使之形狀變化的概念之圖，第2圖係根據與形狀可變鏡之反射面成垂直之面(XZ面)的剖面圖、第3圖係顯示將形狀可變鏡分解以說明形狀可變鏡之構造的各構件之狀態的組裝圖。

在說明本發明之實施形態1之形狀可變鏡的具體之構成之前，使用第1圖說明令反射鏡產生形狀變化之概念。

反射鏡1，係具有作為用以反射光之反射面的鏡面1sf 與背面1sb呈圓形且相互平行的平面之薄板狀之圓盤。在鏡面1sf上，定義屬於通過外周圓中心之第1軸為X軸、及屬於在外周圓中心對X軸呈垂直相交之第2軸為Y軸。此外，背面1sb上，定義屬於以和Y軸平行並在外周圓中心交叉之第2軸為Yb軸。

並且，在背面1sb中外周圓與Yb軸之兩部位的交點Pyb附近，以屬於對背面1sb呈垂直按壓方向之+Z方向之方式施加負載Fb。另一方面，在鏡面1sf中外周圓與X軸之兩部位的交點Pxf附近，以對抗負載Fb並使負載Ff朝一Z方向之方式支持，俾不朝+Z方向移動。於是，反射鏡1之鏡面1sf在與X軸呈平行之直線上中央形成突出之凸形狀，在與Y軸呈平行之直線上中央形成凹下之凹形狀，鏡面1sf整體變形成鞍型。此時，在X軸上之凸形的曲線形狀與在Y軸上之凹形的曲線形狀，係成為方向相反而形狀相同的態樣。

在反射鏡1所反射之光的焦點距離較短，亦即當強度較強方向對準X軸時，由於X軸為凸面故所反射之光的焦點距離會變長，且由於Y軸為凹面故所反射之光的焦點距離會變短。此係意味使X軸與Y軸之強度差減少。換言之，只要適當地調整鞍型之變形的程度，即可使X軸與Y軸的強度相同以修正非點像差。就反射鏡1的變形的程度來說，對於數10mm直徑之反射鏡1係假設為0.1至數μm左右。另外，變形的程度大於或小於該假設時，皆可適用本發明。

接著，針對使前述之反射鏡1產生變形之形狀可變鏡10之構成，採用第2圖與第3圖來加以說明。在本實施形態1的形狀可變鏡10，於反射鏡1之背面1sb，能夠藉由形成在按壓構件5之兩部位的突起部5p，在與第1圖所示之Yb軸中兩部位的交點Pyb附近對反射鏡1施加按壓方向之+Z軸方向的負載Fb。並且，在鏡面1sf側，藉由形成在第一保持構件3之兩部位的突起部3p，在圓周及X軸中兩部位的交點Pxf附近以相對於+Z軸方向不移動之方式支持反射鏡1。此外，在反射鏡1的背面1sb側，形成有變形量調整部4，係包含按壓構件5，且用以產生供以使反射鏡1之鏡面1sf變形成鞍型之力量(Fb)並且調整變形量。以下，將詳細說明。

第一保持構件3，係形成具有較反射鏡1之外徑還大之內徑的筒狀，俾使反射鏡1設置於軸方向之一端(頂面3t)側。另外，露出鏡面1sf之頂面3t側的開口3a，係與第一保持構件3之外形同圓心，且以較反射鏡1之外徑還小之圓形之方式形成。換言之，在第一保持構件3之內徑部分，形成有如經沉坑(counter sinking)加工時之面(以下稱沉坑面3z)，該面係例如對具有相當於開口3a之貫穿孔的中空圓柱，從頂面3t的對面側(底面3b)之端部起，以利用大於反射鏡1之外徑之直徑，且離頂面3t剩下預定厚度之方式經沉坑加工時之面。

並且，在沉坑面3z形成有突起部3p，該突起部3p係在對應於各自與鏡面1sf之外周圓及X軸之兩部 位之交點Pxf的部位，接觸並支持(按壓)鏡面1sf。

兩個突起部3p，各自為從沉坑面3z立起相同長度之角柱狀的腳，而沉坑面、頂面3t、底面3b係各自呈平行。因此，在反射鏡1僅接觸於突起部3p而未施以負載的狀態，鏡面1sf、沉坑面3z、底面3b及頂面3t均處於呈平行之關係。另外，令與突起部3p之軸方向成垂直之剖面形狀為大致正方形，且將與突起部3p之鏡面1sf相接之面稱為支持面3ps。兩根突起部3p係以相對於軸呈點對稱之方式位於沉坑面3z之兩端，且用以連結兩面支持面3ps之中心的線段係通過第一保持構件3之軸(中心)。在此，用以連結2面支持面3ps之中心的直線係形成前述之X軸。

另外，突起部3p與第一保持構件3可一體形成，亦可形成個別構件而加以接合。另一方面，在底面3b側之內壁形成有螺紋部3s，係用以將變形量調整部4固定在第一保持構件3，由底面3b起預定之長度，刻設有與第一保持構件3之外形同圓心的母螺紋。

變形量調整部4係包含按壓構件5、第二保持構件6、螺紋構件2、及兩個止轉具構件7，該按壓構件5係具有在對應於與背面1sb之外周圓及Yb軸之兩部位之交點Pyb的兩部位接觸於反射鏡1之背面1sb的突起部5p，該第二保持構件6係藉由第一保持構件3之螺紋部3s固定在按壓構件5之相對向於反射鏡1之面的對面側，該螺紋構件2係用以使第二保持構件6與按壓構件5之間隔變化，而該止轉具構件7係用以限制按壓構件5、及第二 保持構件之旋轉。

螺紋構件2係分別在軸方向的兩端側，設置不同間距之公螺紋所形成的螺紋2st、2sb，且在螺紋2sb側的端部形成有用以賦予旋轉力之例如六角孔的板手(wrench)用孔2b。

按壓構件5係具有圓盤部5d、及兩根突起部5p，且以對應於螺紋構件2之公螺紋2st之方式在圓盤部5d的中心設置螺紋孔5s，該圓盤部5d係與反射鏡1大致相同直徑之圓形並具有預定之厚度，而該突起部5p係從包夾圓盤部5d之反射鏡1側之面的軸中心的兩端部分，以垂直地朝向反射鏡1而豎起之方式所形成的角柱狀者。因兩根突起部5p之長度相同，故在反射鏡1之僅接觸於背面1sb而未施以負載的狀態，圓盤部5d係與反射鏡1呈平行。在突起部5p之與軸方向成垂直之剖面的形狀係與第一保持構件3之突起部3p同樣地為大致正方形，且形成有接觸於背面1sb的支持面5ps。兩根突起部5p係相對於軸而位於點對稱之位置，且用以連結兩面支持面5ps之中心的線段係通過圓盤部5d之軸(中心)。在此，用以連結兩面支持面5ps之中心的直線係形成前述之Yb軸。

此外，於圓盤部5d形成有兩個位置定位孔5h，其係形成在較螺紋孔5s偏直徑方向之外側、較突起部5p偏內側之位置。圓盤部5d與突起部5p係可一體形成，亦可形成個別構件而使之加以接觸者。螺紋孔5s係形成貫穿孔，然只要具有預定之長度亦可為閉孔。在此，位置定 位孔5h係配置兩部位，惟只要可限制按壓構件5、及第二保持構件6之旋轉方向，亦可兩部位以上(三部位以上)或兩部位以下(一部位)，亦不須配置在直徑方向較突起部5p偏內側。此外，按壓構件5亦不須為圓形，例如亦可在板片彈簧之兩端設置兩個突起部5p。

第二保持構件6係稍大於反射鏡1之圓形並在預定之厚度的圓盤部6d之中心形成有作為與螺紋構件2之單側之公螺紋2sb相對應之母螺紋的螺紋孔6si。此外，圓盤部6d之外徑面，形成有作為與第一保持構件3之螺紋部3s相對應的公螺紋的螺紋部6se。再者，於圓盤部6d設置有兩個位置定位孔6h，其係在較螺紋孔6si偏直徑方向之外側，並以對應於按壓構件5之位置定位孔5h之方式調整位置、及直徑(嚴謹而言係可用以插入後述之止轉具構件7之直徑)。在此，位置定位孔6h係配置兩部位，惟與按壓構件5之位置定位孔5h相同，只要可限制按壓構件5、及第二保持構件6之旋轉方向，亦可兩部位以上之數量或兩部位以下之數量(一部位)。

止轉具構件7係在供以對位置定位孔5h及位置定位孔6h拔插自如之圓柱部7c的一端側設置頭部7d而構成。圓柱部7c係使外徑較小於位置定位孔5h及位置定位孔6h之直徑，且通過第二保持構件6之位置定位孔6h，並調整長度可達插入至按壓構件5的位置定位孔5h，俾以對位置定位孔5h及位置定位孔6h可拔插自如。頭部7d係使外徑較大於第二保持構件6之位置定位孔6h之直 徑，俾使之接觸並停留在圓盤部6d。在此，止轉具構件7係使用兩個，惟只要可限制按壓構件5、及第二保持構件6之旋轉方向，亦可兩個以上(三個以上)或兩個以下(一個)。

在此，說明形狀可變鏡10之動作。

組裝前述之各構件時，在將第二保持構件6螺入至第一保持構件3之時點，固定第二保持構件6與第一保持構件3之位置關係。並且，將螺紋構件2的公雄螺紋2st和2sb插入至按壓構件5、及第二保持構件的螺紋孔5s、6si，並調整按壓構件5和第二保持構件6之間隔的初始值，且藉由止轉具構件7限制第二保持構件對於按壓構件5的旋轉。在該狀態，當使螺紋構件2對於按壓構件5朝壓入方向旋轉時，由螺紋構件2之不同的間距(pitch)隨著間距差，使按壓構件5與第二保持構件6之間隔從初始值進行變化。此時，當第二保持構件6側之公螺紋2sb的間距者較大於按壓構件5側之公螺紋2st的間距之情形，朝壓入方向旋轉時，按壓構件5和第二保持構件6之間隔，係形成隨著間距差之距離分擴展。

於是，因使按壓構件5朝接近於沉坑面3z之方向移動，故使突起部5p垂直地推動背面1sb之兩部位之交點Pyb附近、使突起部3p垂直地推動鏡面1sf之兩部位之交點Pxf附近。藉此，可對每個反射鏡1之面之外周端側中環繞中心軸之角度偏離90度的位置，施以與面垂直反方向力量，使鏡面1sf變形成鞍型。換言之，對於反射鏡1而言，僅以對面(1sf、1sb)按壓之力，即可使之變形成 鞍型。結果，即使對反射鏡1不採用使用黏著劑的接合，亦可獲得可變形成鞍型的形狀可變鏡10。

另外，反射鏡1、按壓構件5、及第一保持構件3、第二保持構件6的剛性，係調整材料及/或構造，俾使之可產生適當的變形。例如，若使按壓構件5之剛性較小於反射鏡1之剛性，則使反射鏡1之變形相對於依變形量調整部4之間隔的變化之比會變小，使反射鏡1容易進行微細的變形控制。

接著，以利用形狀可變鏡10修正雷射加工裝置之雷射光束的非點像差之情形為例加以說明動作。針對雷射加工裝置之詳細構成，係在後述之實施形態加以說明，在此雖未顯示，然而在雷射振盪器至加工點之光傳送路徑的途中，設置有形狀可變鏡10。另外，適用於雷射加工裝置以外時，也可藉由同樣的動作來修正非點像差。具有非點像差時，雷射光束形狀會變成橢圓。使圓柱狀之形狀可變鏡10在鏡架(holder)中旋轉，使雷射光束形狀在直徑較長的方向或直徑較短的方向與形狀可變鏡的X軸或Y軸一致。

間隔為初始值之情形，首先使螺紋構件2對按壓構件5而朝壓入方向旋轉預定量。當時，若雷射光束形狀由橢圓接近真圓時，保持原樣地使螺紋構件2朝相同方向旋轉，而設定為雷射光束形狀變成最接近真圓的旋轉位置。反之以壓入方向使旋轉達預定量時，扁平程度變大時，使鏡架內的形狀可變鏡10本身繞著中心90度旋轉 之後，使螺紋構件2再朝壓入方向旋轉。如此，一面監視雷射光束形狀一面使螺紋構件2之旋轉量變化，而設定為雷射光束形狀變成最接進真圓的旋轉位置。

在此，雖將形狀可變鏡10之軸方向剖面形狀做成圓形，但亦可不為圓形。然而，做成圓形，具有如前述，可藉由使扁平程度變大或變小，使形狀可變鏡10本身繞著軸中心旋轉之優點。另外，在前一段落中開頭記載「初始值之情形」係指因最佳為如運轉中，朝壓入方向旋，並對反射鏡1已施以一定之負載時，從朝鬆開方向開始旋轉。此外，雖然關於反射鏡亦設想等向性最佳為圓形，但不一定限定為圓形，亦可橢圓或多角形。

另外，在前述說明中，雖然為了使反射鏡1變形而令用以決定施以負載之位置的兩軸(X、Yb)垂直相交，然而亦可不一定呈垂直相交。即使決定施以負載之位置的兩軸未呈垂直相交之情形，只要環繞軸之位置(角度)不同，則變形凹下最大之部位與凸起最大之部位的角度係大致變成90度。因此，通過變形凹下最大之部位的直線設想為X軸、通過變形凸起最大之部位的直線設想為Y軸，使X軸或Y軸之任一者對準光之形狀之長度較長或較短的方向，使反射鏡1變形，藉此即可修正非點像差。

另外，在變形量調整部4中，雖然為了調整應力(變形量)而使用螺紋構件2，然而不侷限於此，例如亦可採用於各專利文獻所記載之致動器(actuator)。惟，當採用機械性之方式決定位置(間隔)的螺紋構件2時，由於可 容易地維持施在反射鏡1的負載，所以螺紋構件2適合於非點像差幾乎不會因時間而改變之對象。另一方面，螺紋構件2兩側的螺紋2st、2sb只要有預定間距差即可，亦可利用如右螺紋、左螺紋方式使螺紋之方向逆轉，藉此產生間距差。但是，以縮小螺紋2st、2sb間之間距的差者，容易細微地調整反射鏡1的鞍型變形。另外，螺紋2st、2sb未侷限為公螺紋，亦可使用在兩側設有不同間距之螺紋孔的螺紋構件，且在按壓構件5與第二保持構件6將設置設有公螺紋的棒狀部分，插入螺紋構件的螺紋孔。

此外，在以下之各實施形態中，亦有省略詳細記載者，惟關於具有與本實施形態1相同之構成的部分，不言而喻可適用於前述效果及/形態之變形例(特別適宜之例)。

如以上之方式，根據本發明之實施形態1之形狀可變鏡10，由於構成為具備有：反射鏡1；第一按壓構件(第一保持構件3及第二保持構件6、以下簡略化而僅顯示第一保持構件3)，係接觸於反射鏡1之反射面(鏡面1sf)之外周部中相對向的兩部位(Pxf)，且從反射面(鏡面1sf)側按壓反射鏡1；第二按壓構件(按壓構件5)，係接觸於反射鏡1之背面1sb之外周部中相對向的兩部位(Pyb)，且從背面1sb側按壓反射鏡1；以及變形量調整部4，係以使第一按壓構件(第一保持構件3)按壓反射面(鏡面1sf)之位置、及第二按壓構件(按壓構件5)按壓背面1sb之位置，在環繞通過反射面(鏡面1sf)中心之軸(假想時，為假想之軸)為不 同之位置(Pxf、Pyb)之方式，定位第二按壓構件(按壓構件5)相對於第一按壓構件(第一保持構件3)之環繞前述軸的位置，並且使在軸方向之第一按壓構件(第一保持構件3)與第二按壓構件(按壓構件5)之間隔變化，而調整藉由前述按壓之反射鏡1的變形量；因此可獲得不受反射鏡1與支持面3ps、5ps之接著的限制，即可修正非點像差的形狀可變鏡10。

此外，變形量調整部4，由於構成為：採用分別在軸方向之兩側各別地設置彼此間距不同之螺紋2st、2sb的螺紋構件2，來使第一按壓構件(第一保持構件3之頂面3t)與第二按壓構件(按壓構件5之圓盤部5d)的間隔變化，故即使傳導有振動等，亦可穩定並維持變形量。

實施形態2

相對於實施形態1的形狀可變鏡，本實施形態2之形狀可變鏡係在變形量調整部追加鎖固機構、以及以兩個構件構成按壓構件者。第4圖與第5圖係針對本發明之實施形態2之形狀可變鏡的構成加以說明者，第4圖係根據與形狀可變鏡之反射面成垂直之面(XZ面)的剖面圖，而第5圖係顯示將形狀可變鏡分解以說明形狀可變鏡之構造的各構件之狀態的組裝圖。圖中，與在前述實施形態1所說明者同樣者，係標示相同符號。此外，在本實施形態2中亦援用在實施形態1所採用之第1圖。

本實施形態2之形狀可變鏡10，亦在反射鏡1之背面1sb，藉由形成在按壓構件5之兩部位的突起 部5p，可在與第1圖所示之Yb軸中兩部位的交點Pyb附近對反射鏡1施加屬於按壓方向之+Z軸方向的負載Fb。並且，在鏡面1sf側，藉由形成在第一保持構件3之兩部位的突起部3p，在圓周及X軸中兩部位的交點Pxf附近以相對於+Z軸方向不移動之方式支持反射鏡1。此外，在反射鏡1的背面1sb側，形成有變形量調整部4，係包含按壓構件5，且用以產生供以使反射鏡1之鏡面1sf變形成鞍型之力量(Fb)。另一方面，本實施形態2之形狀可變鏡10，係在變形量調整部4具備有鎖固構件，係用以抑制(加以鎖固)螺紋構件2之相對於第二保持構件6之不起作用的旋轉。並且，按壓構件5其特徵在於分成為：用以按壓反射鏡1之按壓部5A、及為產生變形力而移位之移位部5B。以下，詳細說明。

第一保持構件3，係形成具有較反射鏡1之外徑還大之內徑的筒狀，俾使反射鏡1設置於軸方向之一端(頂面3t)側。另外，露出鏡面1sf之頂面3t側的開口3a，係與第一保持構件3之外形同圓心，且以較反射鏡1之外徑還小之圓形之方式形成。換言之，在第一保持構件3之內徑部分，形成有如經沉坑加工時之沉坑面3z，該沉坑面3z係例如對具有相當於開口3a之貫穿孔的中空圓柱，從頂面3t的對面側(底面3b)之端部起，以利用大於反射鏡1之外徑之直徑，且離頂面3t剩下預定厚度之方式經沉坑加工時之面。

並且，在沉坑面3z形成有突起部3p，該突 起部3p係在對應於各自與鏡面1sf之外周圓及X軸之兩部位之交點Pxf的部位，接觸並支持鏡面1sf。

兩個突起部3p，各自為從沉坑面3z立起相同長度之角柱狀的腳，而沉坑面、頂面3t、底面3b係各自呈平行。因此，在反射鏡1接觸於與突起部3p而未施以負載的狀態，鏡面1sf、沉坑面3z、底面3b及頂面3t均處於呈平行之關係。另外，令與突起部3p之軸方向成垂直之剖面形狀為大致正方形，且將與突起部3p之鏡面1sf相接之面稱為支持面3ps。兩根突起部3p係以相對於軸呈點對稱之方式位於沉坑面3z之兩端，且用以連結兩面支持面3ps之中心的線段係通過第一保持構件3之軸(中心)。在此，用以連結2面支持面3ps之中心的直線係形成前述之X軸。

另外，突起部3p與第一保持構件3可一體形成，亦可形成個別構件而加以接合。另一方面，在底面3b側之內壁形成有螺紋部3s，係用以將變形量調整部4固定在第一保持構件3，由底面3b起預定之長度，刻設有與第一保持構件3之外形同圓心的母螺紋。

變形量調整部4係包含按壓構件5、第二保持構件6、螺紋構件2、兩個止轉具構件7、及鎖固構件9，該按壓構件5係具有在對應於與背面1sb之外周圓及Yb軸之兩部位之交點Pyb的兩部位接觸於反射鏡1之背面1sb的突起部5p，該第二保持構件6係藉由第一保持構件3之螺紋部3s固定在按壓構件5之相對向於反射鏡1之面的對面側，該螺紋構件2係用以使第二保持構件6與按壓構件 5之間隔變化，該止轉具構件7係用以限制按壓構件5、及第二保持構件之旋轉，而該鎖固構件9係位於第二保持構件6之相對向於按壓構件5之面的對面側之面，且防止螺紋構件2之不起作用的旋轉。

螺紋構件2係分別在軸方向的兩端側，設置不同間距之公螺紋所形成的螺紋2st、2sb，且在螺紋2sb側的端部形成有用以賦予旋轉力之例如六角孔的板手(wrench)用孔2b。並且，在本實施形態2，螺紋2sb係在預先考量之旋轉範圍內，以從第二保持構件6之相對向於按壓構件5之面的對面側之面突出，俾可與鎖固構件9鎖緊之方式，較在實施形態1採用之長度還延長軸長。

按壓構件5係分成為按壓部5A、移位部5B。按壓部5A係具有圓盤部5Ad、及兩根突起部5p，該圓盤部5Ad係與反射鏡1大致相同直徑之圓形並具有預定之厚度，而該突起部5p係從包夾圓盤部5Ad之反射鏡1側之面的軸中心的兩端部分，以垂直地朝向反射鏡1而豎起之方式所形成的角柱狀者。移位部5B係使直徑小於圓盤部5Ad，且形成預定之厚度的圓盤狀，以對應於螺紋構件2之公螺紋2st之方式在中心設置螺紋孔5s，並且於在較螺紋孔5s偏直徑方向之外側、較突起部5p偏內側之位置形成有兩個位置定位孔5h。

該情形，亦因兩根突起部5p之長度相同，故在反射鏡1之僅接觸於背面1sb而未施以負載的狀態，圓盤部5Ad係與反射鏡1呈平行。在突起部5p之與軸方 向成垂直之剖面的形狀係與第一保持構件3之突起部3p同樣地為大致正方形，且形成有接觸於背面1sb的支持面5ps。兩根突起部5p係相對於軸而位於點對稱之位置，且用以連結兩面支持面5ps之中心的線段係通過圓盤部5Ad之軸(中心)。在此，用以連結兩面支持面5ps之中心的直線係形成前述之Yb軸。

另外，針對與移位部5B分離之按壓部5A，亦圓盤部5Ad與突起部5p係可一體形成，亦可形成個別構件而使之加以接觸者。螺紋孔5s係形成貫穿孔，然只要具有預定之長度亦可為閉孔(有底孔)。在此，位置定位孔5h係配置兩部位，惟只要可限制移位部5B、及第二保持構件6之旋轉方向，亦可兩部位以上(三部位以上)或兩部位以下(一部位)，亦不須配置在直徑方向較突起部5p偏內側。

第二保持構件6係稍大於反射鏡1之圓形並在預定之厚度的圓盤部6d之中心形成有作為與螺紋構件2之單側之公螺紋2sb相對應之母螺紋的螺紋孔6si。此外，圓盤部6d之外徑面，形成有作為與第一保持構件3之螺紋部3s相對應的公螺紋的螺紋部6se。再者，於圓盤部6d設置有兩個位置定位孔6h，其係在較螺紋孔6si偏直徑方向之外側，並以對應於移位部5B之位置定位孔5h之方式調整位置、及直徑(嚴謹而言係可用以插入後述之止轉具構件7之直徑)。在此，位置定位孔6h係配置兩部位，惟與移位部5B之位置定位孔5h相同，只要可限制移位部5B、 及第二保持構件6之旋轉方向，亦可兩部位以上之數量或兩部位以下之數量(一部位)。再者，亦可於按壓部5A亦設置貫穿孔，俾使按壓部5A之旋轉亦同時地限制。

止轉具構件7係在供以對位置定位孔5h及位置定位孔6h拔插自如之圓柱部7c的一端側設置頭部7d而構成。圓柱部7c係使外徑較小於位置定位孔5h及位置定位孔6h之直徑，且通過第二保持構件6之位置定位孔6h，並調整長度可達插入至移位部5B的位置定位孔5h，俾以對位置定位孔5h及位置定位孔6h可拔插自如。頭部7d係使外徑較大於第二保持構件6之位置定位孔6h之直徑，俾使之接觸並停留在圓盤部6d。在此，止轉具構件7係使用兩個，惟只要可限制推移位部5B、及第二保持構件6之旋轉方向，亦可兩個以上(三個以上)或兩個以下(一個)。

鎖固構件9係鎖固螺帽(lock nut)，係小於圓盤部6d之六角形並具有預定之厚度，且在六角形之中心具有與螺紋構件2之螺紋2sb相對應之母螺紋。另外，雖然鎖固構件9以顯示採用六角形之螺帽之例，惟並不侷限於此，亦可圓形。

在此，說明形狀可變鏡10之動作。

組裝前述之各構件時，在將第二保持構件6螺入至第一保持構件3之時點，固定第二保持構件6與第一保持構件3之位置關係。並且，將螺紋構件2的公雄螺紋2st和2sb插入至移位部5B、及第二保持構件的螺紋孔5s、6si， 並調整移位部5B和第二保持構件6之間隔的初始值，且藉由止轉具構件7限制第二保持構件對於移位部5B的旋轉。在該狀態，當使螺紋構件2對於移位部5B朝壓入方向旋轉時，由螺紋構件2之不同的間距隨著間距差，使按壓構件5與第二保持構件6之間隔從初始值進行變化。此時，當第二保持構件6側之公螺紋2sb的間距者較大於移位部5B側之公螺紋2st的間距之情形，朝壓入方向旋轉時，按壓構件5和第二保持構件6之間隔，係形成隨著間距差之距離分擴展。

於是，因使受移位部5B壓入之按壓部5A朝接近於沉坑面3z之方向移動，故使突起部5p垂直地按壓背面1sb之兩部位之交點Pyb附近、使突起部3p垂直地推動鏡面1sf之兩部位之交點Pxf附近。藉此，可對每個反射鏡1之面之外周端側中角度偏離90度的位置，施以與面垂直反方向力量，使鏡面1sf變形成鞍型。換言之，對於反射鏡1而言，僅對面(1sf、1sb)以按壓力，即可使之變形成鞍型。結果，即使對反射鏡1不採用使用黏著劑的接合，亦可獲得可變形成鞍型的形狀可變鏡10。

另外，反射鏡1、按壓構件5(移位部5B、按壓部5A)及第一保持構件3、第二保持構件6的剛性，係調整材料及/或構造，俾使之可產生適當的變形。例如，若使按壓部5A之剛性較小於反射鏡1之剛性，則使反射鏡1之變形相對於依變形量調整部4之間隔的變化之比會變小，使反射鏡1容易進行微細的變形控制。例如，使按壓 部5A之剛性較小於反射鏡1之剛性，具體而言，使按壓部5A之厚度變薄，藉此使反射鏡1之變形相對於依變形量調整部4之間隔的變化之比會變小，使反射鏡1容易進行微細的變形控制。

然而，當使按壓部5A之厚度變薄，在實施形態1之構成，會使螺紋構件2接觸於按壓構件5之面積變小，賦予變形量並保持時，會有因受加工機所具有之振動而鬆動的可能性。因此，在本實施形態2係將按壓構件5予以分成為按壓部5A、及與螺紋構件齒合之移位部5B的兩個構件，即使為了降低剛性而使按壓部5A之厚度變薄，俾亦可保持與螺紋構件2齒合之移位部5B的厚度。換言之，即使傳導有加工機所具有振動，亦可兼顧確保具有達使螺紋構件2與移位部5B之齒合達不鬆動之接觸面積的厚度、及使按壓部5A變薄俾以進行微細的變形控制。藉此，可提供一種形狀可變鏡，係使反射鏡1可實施微細的控制，而且不採用接著等，即具備防止振動等鬆動者。

接著，以利用形狀可變鏡10修正雷射加工裝置之雷射光束的非點像差之情形為例加以說明動作。針對雷射加工裝置之詳細構成，係在後述之實施形態加以說明，在此雖未顯示，然而在雷射振盪器至加工點之光傳送路徑的途中，設置有形狀可變鏡10。另外，適用於雷射加工裝置以外時，也可藉由同樣的動作來修正非點像差。具有非點像差時，雷射光束形狀會變成橢圓。使圓柱狀之形狀可變鏡10在鏡架中旋轉，使雷射光束形狀在直徑較長的 方向或直徑較短的方向與形狀可變鏡的X軸或Y軸一致。

間隔為初始值之情形，鬆開鎖固構件9，且首先使螺紋構件2對於移位部5B而朝壓入方向旋轉預定量。當時，若雷射光束形狀由從橢圓接近真圓時，保持原樣地使螺紋構件2朝相同方向旋轉，而設定為雷射光束形狀變成最接近真圓的旋轉位置。反之以壓入方向使旋轉達預定量時，扁平程度變大時，使鏡架內的形狀可變鏡10本身繞著中心90度旋轉之後，使螺紋構件2再朝壓入方向旋轉。如此，一面監視雷射光束形狀一面使螺紋構件2之旋轉量變化，而設定為雷射光束形狀變成最接進真圓的旋轉位置，且藉由鎖固構件9鎖固螺紋構件2之旋轉。

在此，雖將形狀可變鏡10之軸方向剖面形狀做成圓形，但亦可不為圓形。然而，做成圓形，具有如前述，可藉由使扁平程度變大或變小，使形狀可變鏡10本身繞著軸中心旋轉之優點。此外，關於開始時鬆開或壓入，不言而喻地如在實施形態1所說明，可做適當變更。

另外，在前述說明中，雖然為了使反射鏡1變形而令用以決定施以負載之位置的兩軸(X、Yb)垂直相交，然而亦可不一定呈垂直相交。即使決定施以負載之位置的兩軸未呈垂直相交之情形，亦使變形凹下最大之部位與凸起最大之部位的角度係大致變成90度。因此，通過變形凹下最大之部位的直線設想為X軸、通過變形凸起最大之部位的直線設想為Y軸，使X軸或Y軸之任一者對準光之形狀之長度較長或較短的方向，使反射鏡1變形，藉此 即可修正非點像差。

另外，在變形量調整部4中，雖然為了調整應力(變形量)而使用螺紋構件2，然而不侷限於此，例如亦可採用於各專利文獻所記載之致動器(actuator)。惟，當採用機械性之方式決定位置(間隔)的螺紋構件2時，由於可容易地維持施在反射鏡1的負載，所以螺紋構件2適合於非點像差幾乎不會因時間而改變之對象。再者，保持經修正非點像差之狀態固定變形時，藉由鎖固機構而將鎖固螺帽(鎖固構件9)鎖入螺紋構件2，形成雙重鎖固機構，進一步形成防止鬆動。

另一方面，螺紋構件2兩側的螺紋2st、2sb只要有預定間距差即可，亦可利用如右螺紋、左螺紋方式使螺紋之方向逆轉，藉此產生間距差。但是，以縮小螺紋2st、2sb間之間距的差者，容易細微地調整反射鏡1的鞍型變形。另外，螺紋2st、2sb未侷限為公螺紋，亦可使用在兩側設有不同間距之螺紋孔的螺紋構件，且在按壓構件5與第二保持構件6將設置設有公螺紋的棒狀部分，插入螺紋構件的螺紋孔。

此外，按壓部5A與移位部5B不須各自分散，亦可採用單一體之構件。當時，亦可於按壓部5A配置與移位部5B之螺紋孔5s相對應的螺紋孔。

此外，將本實施形態2中與實施形態1之差異部分適用於其他各實施形態時，不言而喻可產生其效果。此外，在本實施形態中所說明之變形例(特別適宜之 例)，不言而喻可適用於其他實施形態或組合例。

如以上之方式，根據本實施形態2之形狀可變鏡10，由於構成為：第二按壓構件(按壓構件5)係在板材(圓盤部5Ad)之周緣部之兩部位形成接觸於背面1sb之突起(突起部5p)，使板材(圓盤部5Ad)之剛性低於反射鏡1之剛性，因此使反射鏡1之變形相對於依變形量調整部4之間隔的變化之比會變小，使反射鏡1容易進行微細的變形控制。該效果，雖然在實施形態1亦可產生，然而在實施形態2，係將按壓構件5分離成移位部5B、及按壓部5A，且使分離之移位部5B之厚度增厚，亦可確保與螺紋構件2之齒合。

此外，變形量調整部4，由於形成有使螺紋構件2之旋轉鎖固的鎖固機構(鎖固構件9)，固可進一步穩定並維持反射鏡1之變形量。

實施形態3

相對於實施形態2的形狀可變鏡，本實施形態3之形狀可變鏡係在螺紋構件設置旋轉限制機構，俾使螺絲不旋轉設定值以上者。第6圖係針對本發明之實施形態3之形狀可變鏡的構成加以說明者，且根據與形狀可變鏡之反射面成垂直之面(XZ面)的剖面圖。圖中，與在前述實施形態1或2所說明者同樣者，係標示相同符號，且省略詳細說明。此外，在本實施形態3中亦援用在實施形態1所採用之第1圖、及在實施形態2所採用之第5圖。

如第6圖所示，本實施形態3之形狀可變鏡 10，螺紋構件2之構成係與前述實施形態1或2不同。在本實施形態3，螺紋構件2亦分別在軸方向的兩端側，設置不同間距之公螺紋所形成的螺紋2st、2sb，且在螺紋2sb側的端部形成有用以賦予旋轉力之例如六角孔的板手用孔2b。並且，螺紋2sb係在預先考量之旋轉範圍內，以從第二保持構件6之相對向於按壓構件5之面的對面側之面突出，俾以可與鎖固構件9鎖緊。另一方面，與其他實施形態不同處，係設置有螺絲止進圓板2W，可定位於軸方向中兩端中間任意位置。例如，以在中央刻設有與螺紋2st相對應之母螺絲之圓盤狀之方式形成螺絲止進圓板2W，即可定位於螺紋2st中任意之位置。

如此，即使採用設置有可定位之螺絲止進圓板2W的螺紋構件2之情形，亦在將第二保持構件6螺入至第一保持構件3之時點，固定第二保持構件6與第一保持構件3之位置關係。並且，將螺紋構件2的公雄螺紋2st和2sb插入至移位部5B、及第二保持構件的螺紋孔5s、6si，並調整移位部5B和第二保持構件6之間隔的初始值，且藉由止轉具構件7限制第二保持構件對於移位部5B的旋轉。在該狀態，當使螺紋構件2對於移位部5B朝壓入方向旋轉時，由螺紋構件2之不同的間距隨著間距差，使按壓構件5與第二保持構件6之間隔從初始值進行變化。此時，當第二保持構件6側之公螺紋2sb的間距者較大於移位部5B側之公螺紋2st的間距之情形，朝壓入方向旋轉時，按壓構件5和第二保持構件6之間隔，係形成隨著間 距差之距離分擴展。

於是，因使受移位部5B壓入之按壓部5A朝接近於沉坑面3z之方向移動，故使突起部5p垂直地推動背面1sb之兩部位之交點Pyb附近、使突起部3p垂直地按壓鏡面1sf之兩部位之交點Pxf附近。藉此，可對每個反射鏡1之面之外周端側中角度偏離90度的位置，施以與面垂直反方向力量，使鏡面1sf變形成鞍型。

另一方面，當持續螺紋構件2之對於移位部5B而朝壓入方向旋轉時，使螺絲止進圓板2W接觸於移位部5B，造成不可再壓入螺紋構件2。換言之，為了產生期望之變形量，預先量測所需之螺絲止進圓板2W與移位部5B之距離Ds，以形成該所需之量測值之方式決定螺紋構件2與移位部5B之距離Ds而作為鏡片變形前之初始位置。如此設定組裝時距離，藉此可具有不產生物理性期望之變形量以上之變形的功能。此外，螺紋構件2和螺絲止進圓板2W為個別構件或一體構件均可。以上所述亦適合其他之實施形態。但是，如本實施形態3之方式，藉由螺絲止進圓板2W而對於變形之極限設置限制之情形，螺紋2st、2sb間距不同，惟必須相同方向之螺紋，且必須安裝於間距小之螺紋側。

另外，本實施形態3之形狀可變鏡10，雖然顯示對於實施形態2之形狀可變鏡10之構成加以變更之情形，然而不言而喻將該相易處例如應用於實施形態1或其他形態時，可產生其效果。

如以上之方式，根據本實施形態3之形狀可變鏡10，由於設置若(沉坑面3z與圓盤部5Ad之)間隔為預定以下，用以抑制螺紋構件2之旋轉的止轉機構(螺絲止進圓板2W)，故可任意地設定反射鏡1之變形量的上限值。

實施形態4

本實施形態4係顯示將前述之實施形態1至3之任一者的形狀可變鏡適用於雷射加工裝置的情形。第7圖係顯示本實施形態4之雷射加工裝置的構成圖。

如第7圖所示，雷射加工裝置100係具備有：雷射振盪器50，係雷射光束LB之光源；鏡片組，以包含形狀可變鏡10之未圖示之複數枚反射鏡所構成，形成由雷射振盪器50所射出之雷射光束LB的光傳送路徑；兩組電掃描鏡(galvano scanner mirror)20，用以將由光傳送路徑所傳導之雷射光束LB予以朝與光軸成垂直之二次元方向掃描；聚光透鏡60，用以將由電掃描鏡20所掃描之雷射光束LB予以聚光而朝向被加工物200；桌檯(table)70，用以設置被加工物200；以及驅動機構80，用以將桌檯70予以朝二次元方向驅動。

另外，對於兩組電掃描鏡20連接有各自獨立旋轉驅動之電流計21(galvanometer)。此外，形狀可變鏡10連接有非點像差調整裝置11，用以因應由雷射振盪器50所振盪之雷射光束LB的狀態，來調整反射鏡1之變形量及/或形狀可變鏡10本身之方向。另外，非點像差調整裝置11等之旋轉數及/或角度調整，例如以步進馬達(stepping motor)般一般所採用者即可實現。另外，若以手動之調整即足夠，非點像差調整裝置11等之控制裝置則不一定須要。

接著，針對動作加以說明。

由雷射振盪器50所射出的雷射光束LB，係藉由包含形狀可變鏡10之未圖示之複數枚反射鏡來傳送，由兩組電掃描鏡20進行二次元掃描，且藉由聚光透鏡60定位於被加工物200上而進行照射。在被加工物200上被虛線所包圍之四角範圍係由光束掃描之加工範圍Rw。被加工物200係載置於桌檯70，而桌檯70藉由具有兩個彼此成垂直之方向進行驅動之驅動部位81、82的驅動機構80，從能可在與光束軸成垂直之二次元方向之預定範圍進行移動。

對於該加工光學系，使用實施形態1至3之任一者的形狀可變鏡10作為一反射鏡修正非點像差。藉由修正非點像差，可提升雷射加工時之加工孔之真圓度，此外因受非點像差之減少使焦點深度擴大。此時，如實施形態1至3所說明，對於雷射加工裝置100之振動形狀可變鏡10之鏡片變形量未變化，此外由於為了用以固定反射鏡1與支持面(5ps、3ps)未使用黏著劑，故於光路徑中並無產生黏著劑等之有機溶劑。另外，形狀可變鏡10不必須依圖中所示之位置進行配置，亦可將形狀可變鏡10用於光路徑徑中未圖示之其他位置的反射鏡。

本實施形態4中，如第7圖所示之雷射光束LB、用以保持被加工物200之桌檯70皆顯示可二次元掃 描(移動)的雷射加工裝置100，惟未侷限於此。使用形狀可變鏡10的效果係對加工光學系的非點像差作用者，而非依附於掃描之方法。亦即，即使在雷射光束LB、聚光透鏡60、桌檯70之任一者進行一次元、二次元或三次元的掃描時、或者沒有進行掃描的雷射加工裝置中，均可獲得同樣的效果。

此外，雷射光束LB亦可為單脈衝(pulse)、複數脈衝或連續振盪之任一者。加工內容不限定於穿孔，只要是切斷、變形、熔接、熱處理、或打標印(marking)等可藉由雷射進行加工者，可為任一種。此外，只要可使被加工物200，透過燃燒、熔化、昇華或變色等的雷射產生變化之加工，亦可為產生任一種變化之加工。

如以上之方式，即使採用任一種振盪型態之雷射光束LB，在被加工物200面上進行產生任一種變化之加工的雷射加工裝置，當使用在各實施形態1至3所說明之形狀可變鏡10時，即使不使用黏著等亦可使鏡面1sf變形成為鞍型或魚板形，即使有加工裝置之振動等亦可固定不使變形量變化。亦即，可修正雷射光束之非點像差，且可提升加工精度。

如以上之方式，根據本實施形態4之雷射加工裝置100，由於具備有：雷射振盪器50，用以振盪雷射光束LB；設置台(桌檯70)，用以設置被加工物200；以及光傳送路徑，具有複數枚反射鏡，用以將由雷射振盪器50所振盪之雷射光束LB傳送至被設置在設置台(桌檯70)之 被加工物200；其中對構成光傳送路徑之複數枚反射鏡之任一者，採用前述之各實施形態之形狀可變鏡10，因此可獲得不受對於反射鏡1之黏著的限制，即可修正非點像差的雷射加工裝置100。

實施形態5

在前述之各實施形態中，針對用以使反射鏡變形之構成及由該構成之作用效果加以說明。在本實施形態5，具體而言係針對將形狀可變鏡適用於雷射加工裝置之時的反射面本身之構成、及反射面側之突起部之構成加以研討。

第8圖至第16圖係用以針對本實施形態5之形狀可變鏡加以說明者，第8圖為射入形狀可變鏡之光束之第一例，且顯示長軸表示在垂直方向之情形之圖，而第9圖係顯示第一例之形狀的光束射入反射鏡時之在反射面中射入光的分佈之圖。第9圖為射入形狀可變鏡之光束之第二例，且顯示長軸表示在水平方向之情形之圖，而第11圖係顯示第二例之形狀的光束射入反射鏡時之在反射面中射入光的分佈之圖。第12圖為射入形狀可變鏡之光束之第三例，且顯示長軸表示在45度之位置之情形之圖，而第13圖係顯示第三例之形狀的光束射入反射鏡時之在反射面中射入光的分佈之圖。第14圖係顯示真圓之光束射入反射鏡之例之圖，而第15圖係顯示真圓之光束射入反射鏡時之在反射面中射入光的分佈之圖。此外，第16圖係顯示經考量射入反射鏡之光束之形狀的第一保持構件之形狀之圖。

一般在雷射加工裝置100中，有非點像差之時，雷射光束LB的形狀呈橢圓。一般而言，由使用於雷射加工裝置100之雷射振盪器50所射出之雷射光束LB的橢圓率(短軸÷長軸)最大為80%左右。此外，在雷射加工裝置100中，從雷射振盪器50至加工點大多適用三次元之光路徑之情形，一般所採用的反射鏡係使用90度折返鏡片。因此，反射鏡之有效直徑必須是雷射光束LB之長軸方向直徑之直徑√2倍。

根據前述雷射光束LB之性質，針對形狀可變鏡10之第一保持構件3之突起部3p的形狀詳細敘述。

<第一光束形狀例>

例如，如第8圖之方式於垂直方向具有長軸方向a之橢圓的光束形狀(相對於短軸方向b最大為b=0.8a)，將形狀可變鏡安裝作為朝第8圖之水平方向反射之反射鏡之情形，射入形狀可變鏡10之光係形成如第9圖(a)般之區域Rp。因此，鏡面1sf以Cm為中心之半徑√2a的圓形區域Rm之情形，會產生在垂直方向之未照射到入射光之區域Rs(√2a-a=(√2-1)a)。因此，若對於長軸方向之橢圓的光束形狀而將保持構件3之突起部3p配置在第9圖(a)之領域Rs的位置，且設支持面3ps之形狀為((√2-1)a×(√2-1)a)以下，則無遮住入射光。

在該狀態下，使螺紋構件2對於按壓構件5(或移位部5B)而朝壓入方向旋轉。若令旋轉達預定量時雷射光束LB之形狀由橢圓接近真圓，保持原樣地使螺紋 構件2朝相同方向旋轉，而設定為雷射光束LB形狀變成最接近真圓的旋轉位置。令螺紋構件2旋轉達預定量時，使雷射光束LB形狀的扁平程度變大時，安裝作為朝未圖示之垂直方向反射之反射鏡。

此時，射入鏡面1sf之光係形成如第9圖(b)般。鏡面1sf以Cm為中心之半徑√2a的圓形區域Rm之情形，產生與先前所指於經旋轉90度之方向未照射到入射光之區域領域Rs(√2a-b=(√2-0.8)a)。因此，與先前所指於經旋轉90度之方向，若將第一保持構件3之突起部3p配置在第9圖(b)之領域Rs的位置，且設支持面3ps之形狀為((√2-0.8)a×(√2-0.8)a)以下，則無遮住入射光。

因此，即使在朝垂直方向、水平方向任一方向進行反射之情形，未遮住入射光之突起部3p之支持面3ps的形狀係(√2-1)a×(√2-1)a以下。另外，雖然支持面3ps係記載正方形之情形，惟若未遮住前述之入射光亦可非正方形。

<第二光束形狀例>

接著，如第10圖之方式於水平方向具有長軸方向a之橢圓的光束形狀，將形狀可變鏡安裝作為朝第10圖之水平方向反射之反射鏡之情形，射入形狀可變鏡10之光係形成如第11圖(a)般。因此，鏡面1sf以Cm為中心之半徑√2a的圓形區域Rm之情形，會產生在垂直方向之未照射到入射光之區域Rs(√2a-b=(√2-0.8)a)。因此，若對於長軸方向之橢圓的光束形狀而將第一保持構件3之突起部3p 配置在第11圖(a)之領域Rs的位置，且設支持面3ps之形狀為((√2-0.8)a×(√2-0.8)a)以下，則無遮住入射光。

在該狀態下，使螺紋構件2對於按壓構件5(或移位部5B)而朝壓入方向旋轉。若令旋轉達預定量時雷射光束LB之形狀由橢圓接近真圓，保持原樣地使螺紋構件2朝相同方向旋轉，而設定為雷射光束LB形狀變成最接近真圓的旋轉位置。令螺紋構件2旋轉達預定量時，使雷射光束LB形狀的扁平程度變大時，安裝作為朝未圖示之垂直方向反射之反射鏡。

此時，射入鏡面1sf之光係形成如第11圖(b)般。反射鏡如反射鏡1之方式圓形(領域Rm)之情形，產生與先前所指於經旋轉90度之方向未照射到入射光之區域領域Rs(√2a-a=(√2-1)a)。因此，與先前所指於經旋轉90度之方向，若將第一保持構件3之突起部3p配置在領域Rs的位置，且設支持面3ps形狀為(√2-1)a×(√2-1)a以下，則無遮住入射光。

因此，即使在朝垂直方向、水平方向任一方向進行反射之情形，未遮住入射光之突起部3p之支持面3ps的形狀係(√2-1)a×(√2-1)a以下。另外，雖然支持面3ps係記載正方形之情形，惟若未遮住前述之入射光亦可非正方形。

<第三光束形狀例>

接著，如第12圖之方式，於水平方向+45度方向具有長軸方向之橢圓的光束形狀，將形狀可變鏡10安裝作為 朝水平方向反射之反射鏡之情形，射入形狀可變鏡10之光係形成如第13圖(a)般。因此，鏡面1sf以Cm為中心之半徑√2a的圓形區域Rm之情形，會產生在45度方向之未照射到入射光之區域Rs。因此，若對於長軸方向之橢圓的光束形狀而將第一保持構件3之突起部3p配置在第13圖(a)之領域Rs的位置，則無遮住入射光。

在該狀態下，使螺紋構件2相對於按壓構件5(或移位部5B)而朝壓入方向旋轉。若令旋轉達預定量時雷射光束LB之形狀由橢圓接近真圓，保持原樣地使螺紋構件2朝相同方向旋轉，而設定為雷射光束LB形狀變成最接近真圓的旋轉位置。令螺紋構件2旋轉達預定量時，使雷射光束LB形狀的扁平程度變大時，於第13圖(b)之領域Rs的位置(與先前所指於經旋轉90度之方向)，配置第一保持構件3之突起部3p，在該狀態下使螺紋構件2朝壓入按壓構件5之方向旋轉。

在第13圖(a)與第13圖(b)中，由於第13圖(a)區域Rs大小較小，故若第13圖(a)設為未遮住入射光束之形狀，則第13圖(b)亦不超出區域Rs之範圍內。因此，在將支持面3ps之形狀設正方向之情形，求出實施未遮住入射光之支持面3ps的最大形狀。第13圖(a)中射入形狀可變鏡10之光束直徑之計算數式：令水平方向為X、垂直方向為Y時，水平方向+45度方向之橢圓光束形狀之數式(x，Y)如下。

X=cos45×a×cos θ-sin45×b×sin θ

Y=sin45×a×cos θ+cos45×b×sin θ(θ係0至360)

該橢圓光束形狀投射於半径√2a之圓形區域Rm的鏡面1sf之情形如下。

XT=√2X=√2(cos45×a×cos θ-sin45×b×sin θ) YT=sin45×a×cos θ+cos45×b×sin θ

此外，橢圓之長軸方向(水平方向+45度)之直線、及鏡片有效直徑之交點設為P α之情形，P α之座標(X1，X2)如下。

X1=√2×a×cos45 Y1=√2×a×sin45

再者，突起部3p之剖面形狀，亦即支持面3ps為正方形時，存在有從交點P α朝向支持面3ps之內徑側的角點P β之線Lγ。線L γ係將支持面3ps之形狀予以保持成正方形之狀態，且使大小變化時之角點P β的軌跡，可利用以下之方式表示。

YT=3(XT-a)+a

換言之，線L γ之數式與投射於鏡面1sf之(XT，YT)的交點係形成具有支持面3ps之突起部3p形成未遮住雷射光束LB之最大形狀。由該解導出如以下所示最大形狀之正方形之一邊的長度δ。

δ=0.225279a

此外，假設雷射光束形狀如第14圖之方式 為真圓之情形(半徑a之圓)，將形狀可變鏡10安裝作為朝水平方向反射之反射鏡之情形，射入形狀可變鏡10之光係形成如第15圖般。因此，鏡面1sf以Cm為中心時，會產生在垂直方向之未照射到入射光之區域Rs(√2a-a=(√2-1)a)。因此，若對於長軸方向之橢圓的光束形狀而將保持構件3之突起部3p配置在第13圖之領域Rs的位置，且設支持面3ps之形狀為((√2-1)a)×(√2-1)a))以下，則無遮住入射光。

為全部滿足以前述各光束形狀之結果，若將突起部3p之剖面形狀(亦即支持面3ps之形狀)設為(0.225279a)×(0.225279a)以下，則無遮住入射光。

此外，將第一保持構件3中鏡面1sf側之形狀：令開口3a之直徑為√-2×a，而令支持面3ps為(0.225279a)×(0.225279a)以下之大小。並且，如第16圖所示，若將突起部3p予以朝向頂面3t並厚度方向呈變窄而設為45度之倒角(錐角)，則無需將鏡面1sf面積作成比通常的大小更大，可提供不遮住入射光之光束的形狀可變鏡10。

另外，在一般的光學設計中，完全不預先考量在反射鏡之反射面側配置造成光路徑阻礙，而不可會有如本發明之各實施形態之形狀可變鏡10般，設置用以按壓鏡面1sf之構件。然而，例如對象為雷射加工裝置100，若因應使用之雷射光束LB之性質及/或裝置的配置，來考量支持面3ps的配置，明顯無阻礙可進行使用。再者，雷射加工裝置100，由於與CD或DVD之AV機器相比在裝 置內較有充分空間，故可使用較大形狀可變鏡10部分之容許度大，使適用性增加。

如以上之方式，根據本實施形態5之雷射加工裝置100，由於構成為：反射面(鏡面1sf)係包含具有相對於由雷射振盪器50所振盪之雷射光束LB之長軸方向的直徑a具有√2倍之直徑之圓，且使第一按壓構件(第一保持構件3)接觸於反射面(鏡面1sf)之接觸面(支持面3ps)不超出相對於長軸方向之直徑a而具有長度0.23倍之邊的正方形內，故不損失射入反射面(鏡面1sf)之雷射光束LB，即傳送至被加工物200，而可進行確實之加工。

實施形態6

相對於實施形態1至3之形狀可變鏡，本實施形態6之形狀可變鏡係於第一保持構件3設置反射鏡1之直徑方向的鎖固機構，俾使反射鏡1相對於直徑方向不移動。再者，對第一保持構件3之螺紋部3s設置鎖固機構，俾使第二保持構件6對第一保持構件3不進行旋轉。

第17圖與第18圖係用以針對本發明之實施形態6之形狀可變鏡之構成加以說明者，第17圖係根據與形狀可變鏡之反射面成垂直之面(XZ面)的剖面圖，而第18圖係顯示經拆解用以說明形狀可變鏡之構造的各構件之狀態的組裝圖。圖中，與在前述實施形態1或2、3所說明同樣者，標示相同符號，且省略詳細之說明。

如第17圖及第18圖所示、本實施形態6之形狀可變鏡10中，第一保持構件之構成與前述實施形態 1至3不同。本實施形態6之第一保持構件3，係在依徑方向保持反射鏡1之部分中，相對於徑方向而於120°對稱之位置的三個部位形成徑方向母螺紋部3c，俾可於各自徑方向母螺紋部3c螺入兩個(11a、11b)徑方向緊固螺絲11。藉此，可實施反射鏡1之徑方向之固定，而且不採用黏著等，即可提供具備防止振動等徑方向之移動的形狀可變鏡。另外，令接觸於反射鏡1之徑方向緊固螺絲11a為德魯林(Delrin，登錄商標)等之樹脂構件，使反射鏡1之側面相對於變形方向容易滑動，不防礙反射鏡1之反射面1sf的變形。另外，在此，雖然徑方向母螺紋部3c配置三部位，只要可限制反射鏡1之徑方向，亦可三部位以上(四部位以上)或三部位以下(兩部位、一部位)。此外，雖然於各自徑方向母螺紋部3c設置兩個(11a、11b)徑方向緊固螺絲11，然而即使設置一個亦可。

再者，第一保持構件3，在第二保持構件對應於用以螺絲緊固之母螺紋部3s的部分，相對於母螺紋部3s之徑方向而於120°對稱之位置形成三個部位之徑方向母螺紋部3d，俾可於各自徑方向母螺紋部3d螺入兩個(11c、11d)徑方向緊固螺絲11。藉此，可實施第二保持構件之徑方向之固定，而且不採用黏著等，即可提供具備防止第二保持構件與第一保持構件之螺絲鬆動的形狀可變鏡。另外，在此，雖然徑方向母螺紋部3d配置三部位，只要可限制反射鏡1之徑方向，亦可三部位以上(四部位以上)或三部位以下(兩部位、一部位)。此外，雖然於各自徑方向母 螺紋部3d設置兩個(11c、11d)徑方向緊固螺絲11，然而即使設置一個亦可。

如以上之方式，根據本實施形態6之雷射加工裝置100，由於構成為：第一按壓構件(第一保持構件3)係在依徑方向保持反射鏡1之部分中形成徑方向母螺紋部3c、而在在第二保持構件對應於用以螺絲緊固之母螺紋部3s之部分形成徑方向母螺紋部3d，俾可分別螺入徑方向緊固螺絲11，故可實施反射鏡1之徑方向之固定及第二保持構件之徑方向之固定，並且不採用黏著等，即可防止因振動等之徑方向的移動及/或第一保持構件之螺絲的鬆動，可進一步穩定並維持反射鏡1之變形量。

另外，本發明在發明之範圍內可自由地組合各實施形態、或適當變形、省略各實施形態。

1‧‧‧反射鏡

1sb‧‧‧被面

1sf‧‧‧鏡面(反射面)

Ff‧‧‧負載

Pxf‧‧‧鏡面之外周圓與X軸之交點

Pyb‧‧‧被面之外周圓與Yb軸之交點

Claims (9)

1. 一種形狀可變鏡，係具備有：反射鏡；第一按壓構件，係接觸於前述反射鏡之反射面之外周部中相對向的兩部位，且從前述反射面側按壓前述反射鏡；第二按壓構件，係接觸於前述反射鏡之背面之外周部中相對向的兩部位，且從前述背面側按壓前述反射鏡；以及變形量調整部，係以使前述第一按壓構件按壓前述反射面之位置、及前述第二按壓構件按壓前述背面之位置在環繞通過前述反射面中心之軸為不同之位置之方式，定位前述第二按壓構件相對於前述第一按壓構件之環繞前述軸的位置，並且使在前述軸方向之前述第一按壓構件與前述第二按壓構件之間隔變化，而調整藉由前述按壓之前述反射鏡的變形量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之形狀可變鏡，其中，前述第二按壓構件，係於板材之周緣部之兩部位形成接觸於前述背面之突起，且前述板材之剛性低於前述反射鏡之剛性。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之形狀可變鏡，其中，前述變形量調整部，係採用分別在前述軸方向之兩側各別地設置彼此間距不同之螺紋的螺紋構件，來使前述間隔變化。
4. 如申請專利範圍第3項所述之形狀可變鏡，其中，前述變形量調整部係形成有將前述螺紋構件之旋轉鎖固的鎖固機構。
5. 如申請專利範圍第3項所述之形狀可變鏡，其中，前述變形量調整部係設置有當前述間隔為預定以下，用以抑制前述螺紋構件之旋轉的止轉機構。
6. 如申請專利範圍第4項所述之形狀可變鏡，其中，前述變形量調整部係設置有當前述間隔為預定以下，用以抑制前述螺紋構件之旋轉的止轉機構。
7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之形狀可變鏡，前述第一按壓構件係形成有從與前述反射鏡之外周部相對應之位置依徑方向固定前述反射鏡的鎖固機構。
8. 一種雷射加工裝置，係具備：雷射振盪器，用以振盪雷射光束；設置台，用以設置被加工物；以及光傳送路徑，具有複數枚反射鏡，用以將由前述雷射振盪器所振盪之雷射光束傳送至被設置在前述設置台之被加工物；其中前述複數枚反射鏡之任一者，係採用如申請專利範圍第1項或第2項所述之形狀可變鏡。
9. 如申請專利範圍第8項所述之雷射加工裝置，其中，前述反射面係包含具有相對於由前述雷射振盪器所振盪之雷射光束之長軸方向的直徑具有√2倍之直徑之圓，且 使前述第一按壓構件接觸於前述反射面之接觸面不超出相對於前述長軸方向之直徑而具有長度0.23倍之邊的正方形內。