WO2023218579A1

WO2023218579A1 - 加工光学系、加工装置、干渉パターン形成方法、及び、加工方法

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Publication number: WO2023218579A1
Application number: PCT/JP2022/019994
Authority: WO
Inventors: 卓斗竹本
Original assignee: 株式会社ニコン
Priority date: 2022-05-11
Filing date: 2022-05-11
Publication date: 2023-11-16

Abstract

主に、色収差を発生させることなく物体の表面に干渉パターンを形成できるようにする。　加工光学系(２)は、光源（７）からの加工光（３）を分割して、第１加工光（２１）を第１方向（２４）へ向けて射出すると共に第２加工光（２２）を第２方向（２６）へ向けて射出する分割光学系（２７）と、　第１加工光（２１）を第１面（２３）内の第１反射方向（３１）へ向けて反射する第１反射面（３２）と、第２加工光（２２）を第２面（２５）内の第２反射方向（３３）へ向けて反射する第２反射面（３４）とが形成される回転反射部材（３６）と、　回転反射部材（３６）からの第１加工光（２１）と、第２加工光（２２）とを偏向して物体（４）の表面（４ａ）に斜め方向から投射する干渉パターン形成光学系（３９）と、を備える。　加工光学系（２）は、回転反射部材（３６）の回転により、第１反射方向（３１）及び第２反射方向（３３）の向きを変えて干渉パターン（３８）の周期方向を軸線（３７）の周りに回転させる。

Description

加工光学系、加工装置、干渉パターン形成方法、及び、加工方法

　本案件は、物体を加工するための加工光学系、加工装置、干渉パターン形成方法、及び、加工方法に関する。

　特許文献１には、航空機の機体などの物体の表面にリブレット（微細かつ周期的な溝）が形成されるように、物体を加工可能な加工装置が記載されている。このような加工装置は物体を適切に加工することが要求される。

米国特許第６，５４５，２４８号明細書

　第一の態様によれば、
  光源からの加工光を第１加工光と第２加工光とを含む複数の光に分割して、前記第１加工光を第１面内の第１方向へ向けて射出すると共に前記第２加工光を第２面内の第２方向へ向けて射出する分割光学系と、
  前記第１方向から入射する前記第１加工光を前記第１面内の第１反射方向へ向けて反射する第１反射面と、前記第２方向から入射する前記第２加工光を前記第２面内の第２反射方向へ向けて反射する第２反射面とが形成され、前記第１面及び前記第２面と交差する回転軸の周りに回転する回転反射部材と、
  前記第１反射方向から入射する前記第１加工光と、前記第２反射方向から入射する前記第２加工光とを偏向して物体の表面と交差する軸線に対して斜め方向から前記表面に投射して前記表面に干渉パターンを形成する干渉パターン形成光学系と
  を備え、
  前記回転反射部材の回転により、前記第１反射方向及び前記第２反射方向の向きを変えて前記表面に形成される前記干渉パターンの周期方向を前記軸線の周りに回転させる加工光学系が提供される。

　第二の態様によれば、
  光源からの加工光を第１加工光と第２加工光とを含む複数の光に分割する分割光学系と、
  前記分割光学系からの前記第１加工光を第１面内の第１反射方向へ向けて反射する第１反射面と、前記分割光学系からの前記第２加工光を第２面内の第２反射方向へ向けて反射する第２反射面とが形成され、前記第１面及び前記第２面と交差する回転軸の周りに回転する回転反射部材と、
  前記第１反射方向から入射する前記第１加工光と、前記第２反射方向から入射する前記第２加工光とを偏向して物体の表面と交差する軸線に対して斜め方向から前記表面に投射して前記表面に干渉パターンを形成する干渉パターン形成光学系と
  を備え、
  前記回転反射部材の回転により、前記第１反射方向及び前記第２反射方向の向きを変えて前記表面に形成される前記干渉パターンの周期方向を前記軸線の周りに回転させる加工光学系が提供される。

　第三の態様によれば、
  光源からの光を用いて物体の表面にリブレット加工を行う加工装置であって、
  上記した加工光学系と、
  前記加工光学系により前記物体の前記表面に形成される干渉パターンと前記物体の前記表面との位置関係を変更する位置関係変更装置と
  を備える加工装置が提供される。

　第四の態様によれば、
  光源からの加工光を第１加工光と第２加工光とを含む複数の光に分割することと、
  回転軸の回りに回転する回転反射部材の第１反射面で分割された前記第１加工光を第１面内の第１反射方向へ向けて反射することと、
  前記回転反射部材の第２反射面で分割された前記第２加工光を第２面内の第２反射方向へ向けて反射することと、
  前記第１反射方向から入射する前記第１加工光と、前記第２反射方向から入射する前記第２加工光とを偏向して物体の表面と交差する軸線に対して斜め方向から前記表面に投射して前記表面に干渉パターンを形成することと、
  前記回転反射部材を回転させて、前記第１反射方向及び前記第２反射方向の向きを変えて前記表面に形成される前記干渉パターンの周期方向を前記軸線の周りに回転させることと
  を含む干渉パターン形成方法が提供される。

　第五の態様によれば、
光源からの光を用いて物体の表面にリブレット加工を行う加工方法であって、
上記した干渉パターン形成方法を用いて、前記物体の表面に前記干渉パターンを形成して前記表面を加工することを含む加工方法が提供される。

実施の形態にかかる加工装置の全体構成図である。実施例１にかかる加工光学系を側方から見た構成図である。図２の加工光学系を上方から見た構成図である。図２の回転反射部材を省略して、光路をシフトさせた状態を分かり易く示した加工光学系の構成図である。実施例２にかかる加工光学系を側方から見た構成図である。図５の加工光学系を上方から見た構成図である。実施例３にかかる加工光学系を側方から見た構成図である。図７の加工光学系を上方から見た構成図である。実施例４にかかる第３加工光を含む加工光学系における回転反射部材及び干渉パターン形成光学系の偏向光学部材を上方から見た構成図である。

　以下、図面を参照しながら、加工装置１、加工光学系２、加工方法、干渉パターン形成方法の実施の形態について説明する。以下では、光を加工光３として、物体４の表面４ａを加工光３で加工する加工装置１、及び、加工装置１に設けられる加工光学系２を中心に実施の形態の実施例を説明する（以上、図１参照）。ただし、本案件が以下に説明する実施例に限定されることはない。

　以下、本実施の形態にかかる加工装置１の概要について説明する。

　図１の全体構成図に一例として示すように、加工装置１は、光源７からビーム伝送光学系８を介して伝送された加工光３を、支持部材９に載置又は保持された物体４の表面４ａに向けて照射する。加工装置１は、光源７と、加工ヘッド１１と、自走駆動部５、多関節ロボット６、加工ヘッド１１及び光源７を制御する制御装置１２と、を備えている。加工ヘッド１１は、自走駆動部５に取り付けられた多関節ロボット６にエンドエフェクタとして装着される。光源７、自走駆動部５、支持部材９は、床面１３の上に載置される。制御装置１２からは、加工ヘッド１１へ指令信号１４が送られる。ただし、加工装置１の構成は、上記に限るものではない。

　ここで、ビーム伝送光学系８は、光源７からの加工光３を伝送して、加工ヘッド１１に加工光３を供給する。加工ヘッド１１は、ビーム伝送光学系８から加工光３が供給されることで、支持部材９に載置された物体４の表面４ａに向けて加工光３を照射する。また、多関節ロボット６は、制御装置１２からの指令に基づいて、物体４の表面４ａに対する加工ヘッド１１の位置及び姿勢を調整して、物体４の表面４ａに照射する加工光３の位置、及び、物体４の表面４ａに対する加工光３の照射方向を変更する。自走駆動部５は、制御装置１２からの指令に基づいて自走し、多関節ロボット６及び加工ヘッド１１を最適な位置へ移動する。自走駆動部５の移動は、例えば、多関節ロボット６に取り付けられている加工ヘッド１１の、物体４の表面４ａに対する位置及び姿勢を調整する際に行われる。自走駆動部５の移動により、加工光３が物体４の表面４ａに照射される位置、及び、加工光３の物体４の表面４ａに対する照射方向が変更される。なお、加工ヘッド１１の基本的な向きは、支持部材９との関係に応じて定められる。図では、加工ヘッド１１は、縦向き姿勢にして使用しているが、加工ヘッド１１は、横向き姿勢で使用しても良い。

　加工光３は、物体４の表面４ａに照射されることで、表面４ａを加工可能である限りは、どのような種類の光であっても良い。本実施の形態では、加工光３がレーザ光である例を用いて説明を進める。ただし、後述するように、加工光３は、レーザ光とは異なる種類の光であっても良い。更に、加工光３の波長は、物体４に照射されることで物体４の表面４ａを加工可能である限りは、どのような波長であっても良い。例えば、加工光３は、可視光であっても良いし、不可視光（例えば、赤外光、紫外光及び極端紫外光等の少なくとも一つ）であっても良い。加工光３は、パルス光（例えば、発光時間がピコ秒以下のパルス光）であっても良く、連続発振光であっても良い。

　なお、加工ヘッド１１の内部構造などについては、図２から図９に示す具体的な実施例を参照しながら後述する。

　加工装置１は、物体４の表面４ａに加工光３を照射することで物体４の一部を除去する除去加工を行っても良い。除去加工を行う場合には、加工装置１は、リブレット構造を物体４の表面４ａに形成しても良い（リブレット加工）。リブレット構造は、物体４の表面４ａの流体に対する抵抗（特に、摩擦抵抗及び乱流摩擦抵抗の少なくとも一方）を低減可能な構造を含んでいても良い。また、リブレット構造は、流体と物体４の表面４ａとが相対的に移動するときに発生する騒音を低減可能な構造を含んでいても良い。リブレット構造は、例えば、物体４の表面４ａに沿って延びる溝が、物体４の表面４ａに形成されており、かつ、溝と交差する方向に沿って複数の溝が配列された構造を含んでいても良い。なお、ここでいう流体とは、物体４の表面４ａに対して流れている媒質（例えば、気体及び液体の少なくとも一方）を意味する。例えば、媒質自体が静止している状況下で物体４の表面４ａが媒質に対して移動する場合には、この媒質を流体と称しても良い。媒質が静止している状態は、基準物（例えば、地表面）に対して、媒質が動かない場合としても良い。

　制御装置１２は、例えば、演算装置と記憶装置とを含んでいても良い。演算装置は、例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit) 及びＧＰＵ(Graphics Processing Unit)の少なくとも一方を含んでいても良い。制御装置１２は、演算装置がコンピュータプログラムを実行することで、加工装置１の動作を制御する装置として機能する。このコンピュータプログラムは、制御装置１２が行うべき後述する動作を制御装置１２（例えば、演算装置）に行わせる（つまり、処理を実行させる）ための一連の命令である。演算装置が実行するコンピュータプログラムは、制御装置１２が備える記憶装置（つまり、記録媒体）に記録されていても良い。コンピュータプログラムは、制御装置１２に内蔵された、又は制御装置１２に外付け可能な任意の記憶媒体（例えば、ハードディスクや半導体メモリ）に記録されていても良い。或いは、演算装置は、実行するべきコンピュータプログラムを、ネットワークインタフェースを介して、制御装置１２の外部の装置からダウンロードしても良い。

　なお、制御装置１２は、加工装置１の内部に設けられていなくても良い。例えば、制御装置１２は、加工装置１の外にサーバ等として設けられていても良い。この場合、制御装置１２と加工装置１とは、有線及び／又は無線のネットワーク（或いは、データバス及び／又は通信回線）で接続されていても良い。

　＜構成＞以下、実施例の構成について説明する。

　図２～図４は実施例１、図５、図６は実施例２、図７、図８は実施例３、図９は実施例４である。詳しい内容については後述するが、実施例２は、第１面２３及び第２面２５の構成が実施例１とは異なっている。実施例３は、干渉パターン形成光学系３９の構成が実施例１とは異なっている。実施例４は、加工光３の分割数が実施例１とは異なっている。その他の構成については、実施例１とほぼ同様となっている。よって、以下は、主に、実施例１を用いて説明する。そして、実施例１と異なる構成の部分については、他の実施例を用いて説明する。なお、他の実施例で実施例１と同じ符号を付した部分については、実施例１と同じ構成になっている。

　以下、加工光学系２について説明する。

　（１）図２～図４の実施例１に示すように、
  加工光学系２は、光源７からの加工光３を第１加工光２１と第２加工光２２とを含む複数の光に分割して、第１加工光２１を第１面２３内の第１方向２４へ向けて射出すると共に第２加工光２２を第２面２５内の第２方向２６へ向けて射出する分割光学系２７と、
  第１方向２４から入射する第１加工光２１を第１面２３内の第１反射方向３１へ向けて反射する第１反射面３２と、第２方向２６から入射する第２加工光２２を第２面２５内の第２反射方向３３へ向けて反射する第２反射面３４とが形成され、第１面２３及び第２面２５と交差する回転軸３５の周りに回転する回転反射部材３６と、
  第１反射方向３１から入射する第１加工光２１と、第２反射方向３３から入射する第２加工光２２とを偏向して物体４の表面４ａと交差する軸線３７に対して斜め方向から表面４ａに投射して表面４ａに干渉パターン３８を形成する干渉パターン形成光学系３９と
  を備える。
  そして、加工光学系２は、回転反射部材３６の回転により、第１反射方向３１及び第２反射方向３３の向きを変えて表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期方向を軸線３７の周りに回転させるようになっている。上記は、全ての実施例に共通する事項である。

　ここで、加工光学系２は、光源７からの加工光３で物体４の表面４ａを加工するための光学部品の集合体である。加工光学系２は、加工装置１における、加工ヘッド１１の内部に設けられて、加工ヘッド１１の内部に加工光３の光路Ｌ，Ｌ１，Ｌ２を形成する。

　光源７は、物体４の表面４ａを加工するための加工光３を発生する光の発生源である。光源７は、物体４の表面４ａを加工できればどんなものでも良い。この実施例では、光源７は、上記したように、加工光３としてレーザ光を発生するレーザ光源となっている。

　加工光３は、物体４の表面４ａを加工する光であり、光源７で発生され、光源７から、例えば、上記したビーム伝送光学系８を介して、加工ヘッド１１へ導かれて、加工ヘッド１１を通り、加工ヘッド１１から物体４へ向けて照射される。この実施例では、光源７から物体４の表面４ａまで導かれる光を広義の加工光３とし、光源７から分割光学系２７までの、分割光学系２７で分割される前の光を狭義の加工光３とする。加工光３は、加工ヘッド１１の内部で、分割光学系２７に入射する位置をシフトできるようになっている。なお、加工光３の光路Ｌ，Ｌ１，Ｌ２と交差する断面の光量重心を、光路Ｌ，Ｌ１，Ｌ２に沿った方向に繋げた線を主光線と称し、加工光３を主光線によって図示している。

　第１加工光２１は、分割光学系２７で分割された加工光３のうちの一つである。第１加工光２１は、例えば、分割光学系２７で分割された後、最短の光路Ｌ１を通って回転反射部材３６へ向かう光としても良い。この場合、第１加工光２１は、分割光学系２７から第１面２３内を通って回転反射部材３６へ直接向かう。第１加工光２１は、分割光学系２７で分割されるときに、分割光学系２７で反射されて方向を変えても良いし（実施例１、実施例３）、分割光学系２７を透過して直進しても良い（実施例２）。

　第２加工光２２は、分割光学系２７で分割された加工光３のうちの他の一つである。第２加工光２２は、例えば、分割光学系２７で分割された後、第１加工光２１の次に短い光路Ｌ２を通って回転反射部材３６へ向かう光としても良い。第２加工光２２は、分割光学系２７で分割された後、第２面２５内で方向を変えながら回り込むように迂回して第１加工光２１とは異なる方向から回転反射部材３６へ向かう。第２加工光２２は、分割光学系２７で分割されるときに、分割光学系２７を透過して直進しても良いし（実施例１、実施例３）、分割光学系２７で反射されて方向を変えても良い（実施例２）。

　複数の光は、光源７からの加工光３を分割光学系２７で複数に分割した後の分割光を包括的に指す用語である。複数の光は、光源７からの加工光３を２つに分割した場合には、第１加工光２１、第２加工光２２のみを指す。複数の光は、光源７からの加工光３を３つ以上に分割した場合には、第１加工光２１、第２加工光２２及びその他の分割光を指す。複数の光は、光量が均等となるように分割するのが好ましいが、複数の光の間で光量に差があっても良い。以後は、主に、加工光３を第１加工光２１、第２加工光２２に２分割した例で説明する。この場合、複数の光は、第１加工光２１、第２加工光２２を指すことになる。

　第１面２３は、分割光学系２７で分割された第１加工光２１が回転反射部材３６に到達するまでの光路Ｌ１の一部が形成される仮想の平面である。第１面２３は、回転反射部材３６の回転軸３５と交差する面になる。なお、第１加工光２１が分割光学系２７から回転反射部材３６に直線的に導かれる場合、第１面２３は１つには限られない。

　第１方向２４は、第１加工光２１が回転反射部材３６に入射する直前の方向であり、加工光学系２においては固定した方向とされる。第１加工光２１は、回転反射部材３６の回転軸３５の位置周辺に入射しても良い。

　第２面２５は、分割光学系２７で分割された第２加工光２２が回転反射部材３６に到達するまでの光路Ｌ２の一部が形成される仮想の平面である。第２面２５は、回転反射部材３６の回転軸３５と交差する面になる。なお、第１面２３と第２面２５とは、互いに平行であっても良いし、非平行であっても良い。図２～図４の実施例１では、第１面２３と第２面２５とは、互いに平行なものとしている。

　第２方向２６は、第２加工光２２が回転反射部材３６に入射する直前の方向であり、加工光学系２では固定した方向とされる。第２方向２６は、第１方向２４とは異なる方向から回転反射部材３６に向かう。第２加工光２２は、回転反射部材３６の回転軸３５の位置周辺に入射されても良い。

　なお、複数の光の進行方向は、回転反射部材３６の回転軸３５の周囲を均等な間隔に分けた位置から、回転反射部材３６の回転軸３５の周辺に向けて回転軸３５のほぼ径方向に進行するように設定されても良い。均等な間隔は、分割光学系２７による複数の光の分割数に応じて設定される。例えば、加工光３を第１加工光２１及び第２加工光２２に２分割した場合、第１方向２４及び第２方向２６は、回転軸３５の周囲を２等分した１８０度の間隔に設定される。また、例えば、加工光３を３分割した場合、複数の光の回転反射部材３６への入射方向は、回転軸３５の周囲を３等分した１２０度の間隔に設定される。

　分割光学系２７は、加工光３を分割する光学部品である。分割光学系２７は、少なくとも、回転反射部材３６、干渉パターン形成光学系３９と共に、加工ヘッド１１の内部に設置される。加工ヘッド１１の内部には、光源７の側から、分割光学系２７、回転反射部材３６、干渉パターン形成光学系３９を順に進行する光路Ｌ，Ｌ１，Ｌ２が形成される。

　分割光学系２７は、少なくとも、加工光３を分割する分割部材４１を備える。分割部材４１は、加工光３を分割する数に応じて必要な数だけ設けられる。分割部材４１は、例えば、加工光３を２分割する場合、加工光３の光量の半分を透過させると共に、加工光３の光量の半分を反射する１枚の半透過ミラーを用いることができる。

　分割光学系２７は、また、分割部材４１で分割した複数の光を取回して回転反射部材３６へ導く単数又は複数の導光部材４２ａ～４２ｅを備えることができる。導光部材４２ａ～４２ｅは、例えば、加工光３の全部を反射する全反射ミラーとすることができる。なお、図２～図４の実施例１における、導光部材４２ａ～４２ｅのアルファベットは、光路Ｌ１，Ｌ２に沿った並び順に付している。他の実施例については、並び順ではなく、実施例１と機能が同じになるようにアルファベットを付すことで、実施例１と構成を比較できるようにしている。

　例えば、加工光３を２分割する場合、第１面２３に分割部材４１が設置され、第２面２５に導光部材４２ａ～４２ｅが設置される。分割部材４１は、第１面２３に単数設置され、導光部材４２ａ～４２ｅは、第２面２５に複数設置される。ただし、分割部材４１、導光部材４２ａ～４２ｅの配置や設置個数などは、上記に限るものではない。

　分割部材４１は、光源７から入射される加工光３に対し傾斜状態で設置される。分割部材４１は、光源７から入射する加工光３と、反射する第１加工光２１（又は第２加工光２２）とが成す角の二等分線に対して垂直になるように傾斜した状態で第１面２３内に設置される。傾斜した分割部材４１は、加工光３を、加工光３の半分の光量の第１加工光２１が第１面２３内を回転反射部材３６へ向けて第１方向２４に直線的に進行するように反射又は透過する。傾斜した分割部材４１は、加工光３の残りの半分の光量の第２加工光２２を、第２面２５へ向かうように透過又は反射する。

　また、導光部材４２ａ～４２ｅには、方向転換用のものと、迂回用のものとがある。

　方向転換用の導光部材４２ａは、例えば、第１面２３と第２面２５とが離れている場合（実施例１、実施例３）に、分割部材４１と迂回用の導光部材４２ａ～４２ｅとの間に設けられる。方向転換用の導光部材４２ａは、分割部材４１からの第２加工光２２を反射して、第２面２５内へ射出する。方向転換用の導光部材４２ａは、入射する第２加工光２２と反射する第２加工光２２とが成す角の二等分線に対して垂直になるように傾斜した状態で第２面２５内に設置される。実施例１、実施例３では、分割部材４１と方向転換用の導光部材４２ａとは、平行になっている。方向転換用の導光部材４２ａは、必要な場合に設けられる。なお、実施例２では、方向転換用の導光部材４２ａは、設けられていない。

　迂回用の導光部材４２ｂ～４２ｅへは、分割部材４１で分割された第２加工光２２、又は、更に方向転換用の導光部材４２ａから射出された第２加工光２２が入射される。迂回用の導光部材４２ｂ～４２ｅは、入射した第２加工光２２を、第２面２５内で方向を変えながら回り込むように反射して、第２方向２６から回転反射部材３６へ向かわせる。

　例えば、各実施例、例えば、実施例１の図３では、迂回用の導光部材４２ｂ～４２ｅは、四角形の頂点の位置に４枚備えられて、第２加工光２２を矩形状に迂回させて１８０度向きを変えている。しかし、例えば、迂回用の導光部材４２ｂ～４２ｄは、三角形の頂点の位置に３枚備えて、第２加工光２２を三角状に迂回させても良い。また例えば、迂回用の導光部材４２ｂ～４２ｅ・・は、多角形の頂点の位置に多数枚備えて、第２加工光２２を多角状に迂回させても良い。これらの迂回用の導光部材４２ｂ～４２ｅは、第２面２５と垂直な状態で、所要の角度に調整され、固定状態で設置される。

　第１反射方向３１は、回転反射部材３６によって第１加工光２１が反射される方向であり、第１面２３内で、第１反射面３２の法線に関して第１方向２４と対称的な方向へ向かう。第１反射方向３１は、固定（不変の）第１方向２４に対し、回転反射部材３６の回転移動によって第１面２３内で変わる可変の方向となる。

　第１反射面３２は、第１面２３内に位置して第１加工光２１を第１反射方向３１へ反射する回転反射部材３６の面である。第１反射面３２は、第１面２３と垂直な平面としても良い。

　第２反射方向３３は、回転反射部材３６によって第２加工光２２が反射される方向であり、第２面２５内で、第２反射面３４の法線に関して第２方向２６と対称的な方向へ向かう。第２反射方向３３は、固定（不変）の第２方向２６に対し、回転反射部材３６の回転移動によって第２面２５内で変わる可変の方向となる。

　第２反射面３４は、第２面２５内に位置して第２加工光２２を第２反射方向３３へ反射する回転反射部材３６の第１反射面３２とは別の面である。第１反射面３２は、第２面２５と垂直な平面としても良い。

　回転軸３５は、回転反射部材３６の回転中心となる軸であり、第１面２３及び第２面２５の両方に対して交差する。回転反射部材３６の回転軸３５は、物体４の表面４ａと交差する軸線３７と一致させるのが好ましいが、軸線３７とは一致していなくても良い。回転軸３５と軸線３７とが一致しない場合、回転軸３５と軸線３７とは、平行とするのが好ましいが、非平行としても良い。この場合、回転軸３５と軸線３７とを互いに近い位置に設定しても良い。

　回転反射部材３６は、第１加工光２１及び第２加工光２２を反射させる機能と、回転軸３５の周りに回転（自転）する機能とを有する光学部品である。例えば、光源７からの加工光３を２分割した場合、回転反射部材３６は、少なくとも第１面２３と第２面２５との間を跨るように回転軸３５に沿って延びる長尺の両面ミラーとすることができる。両面ミラーとした場合、片面が第１反射面３２となり、反対面が第２反射面３４となる。回転反射部材３６は、幅中心位置を回転軸３５と一致させても良い。回転反射部材３６は、回転軸３５を中心として所要の角度だけ回転移動させた後に移転を停止し、その角度に固定した状態で加工光学系２を使用する。

　物体４は、光源７からの加工光３によって加工される加工対象物である。物体４は、どのようなものでも良い。物体４は、加工ヘッド１１と共に位置を固定状態で設置しても良い。また、物体４は、加工ヘッド１１に対して相対的に変位可能に設置しても良い。

　物体４は、図１に示すように、支持部材９にセットされるが、物体４を変位させる場合、例えば、支持部材９は、自走駆動部５と同様に床面１３を移動する自走機能を有しても良い。また、支持部材９は、上部に物体４を移動可能な可動ステージを有しても良い。可動ステージは、物体４をセットする面に沿った二次元的な動きをするもの（二次元ステージ）でも良い。また、可動ステージは、二次元的な動きに面直方向の動きを加えた三次元的な動きをするもの（三次元ステージ）でも良い。また、支持部材９又は可動ステージは、物体４をセットする面又は床面１３と面直な軸廻りの回転を行う回転テーブルを備えても良い。

　また、加工ヘッド１１は、多関節ロボット６で可動させても良い。そして、例えば、加工ヘッド１１と支持部材９とを相対的に変位させることで、支持部材９の可動ステージや回転テーブルにセットされた物体４の表面４ａの全面に対して、上記したリブレット構造などを有する模様を加工形成できる。

　物体４の表面４ａは、物体４における、加工光３が投射される部分であり、加工ヘッド１１の側に向いた面となる。図では物体４の表面４ａは、平面となっているが、平面に限るものではない。以下の説明では、物体４の表面４ａは、平面であるものとして説明する。加工光３の照射によって、物体４は表面４ａが加工される。なお、上記の詳細については、最後にまとめて説明する。

　軸線３７は、物体４の表面４ａに対して第１加工光２１及び第２加工光２２を投射する際の、投射した位置の中心から物体４の表面４ａと交差する方向へ延びる仮想の線である。軸線３７は、物体４の表面４ａと直交する線としても良い。また、軸線３７は、回転反射部材３６の回転軸３５と一致させても良い。

　斜め方向は、軸線３７に対して傾斜した方向である。斜め方向は、物体４の表面４ａと軸線３７とが交差する位置へ向かって、複数の光が進む方向となる。複数の光は、軸線３７に対して等しい角度に交差させても良い。光源７からの加工光３を２つに分割した場合、第１加工光２１及び第２加工光２２は、それぞれ斜め方向に進んで、物体４の表面４ａに投射される。

　干渉パターン形成光学系３９は、物体４の表面４ａに干渉パターン３８を形成するための光学系である。干渉パターン形成光学系３９は、少なくとも、回転反射部材３６からの第１加工光２１及び第２加工光２２を偏向する機能と、偏向した第１加工光２１及び第２加工光２２を物体４の表面４ａに投射する機能とを有する。干渉パターン形成光学系３９は、第１加工光２１及び第２加工光２２を最終的に軸線３７に対して斜め方向から表面４ａに投射できれば良い。

　干渉パターン３８は、複数の光の干渉によって現れる周期的な明暗の模様である。光源７からの加工光３を２つに分割した場合、第１加工光２１及び第２加工光２２の干渉パターン３８は、例えば、直線状の縞模様になる。干渉パターン３８の直線状の縞模様は、複数の光の交差角度に応じた規則的な周期で形成される。

　この干渉パターン３８は、物体４の表面４ａに形成される。そして、物体４の表面４ａは、複数の光のエネルギーによって干渉パターン３８の模様（リブレット）に加工される。主に、干渉パターン３８の明部が除去加工されることで、上記したリブレット構造の溝が物体４の表面４ａに形成される。

　干渉パターン３８の周期は、干渉パターン３８の模様を形成する溝の間隔（ピッチ）となる。

　なお、物体４の表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期（ピッチ）は、複数の光の波長をλ、物体４と干渉パターン形成光学系３９との間の媒質の波長λに対する屈折率をｎ、物体４へ向かう複数の光の交差角度を２θとするとき、
Ｐ＝λ／（２ｎ・ｓｉｎθ）
で与えられる。

　そのため、干渉パターン３８の周期は、複数の光の交差角度に応じて変化される。具体的には、交差角度が小さくなると、干渉パターン３８の周期が大きくなって、干渉パターン３８の本数が減る。反対に、交差角度が大きくなると、干渉パターン３８の周期が小さくなって、干渉パターン３８の単位長さ当たりの本数が増える。

　そして、干渉パターン３８の周期は、物体４の表面４ａへ向かう複数の光の交差角度を変更することで調整可能である。交差角度の変更は、例えば、実施例１の場合、図４にＡ（左シフト状態），Ｂ（右シフト状態）を付して示すように、分割光学系２７の分割部材４１へ入射する加工光３の位置を横にシフトさせることで行う。この場合、左シフトで干渉パターン３８の単位長さ当たりの本数が減り、右シフトで干渉パターン３８の単位長さ当たりの本数が増える。なお、図４は、分かり易いように、回転反射部材３６を省略しており、これに伴い干渉パターン形成光学系３９が図２とは反対側の位置に描かれている。

　なお、上述の例では、回転反射部材３６の角度を固定した状態で加工光学系２を使用したが、加工光学系２から加工光３が物体４へ照射されている期間の少なくとも一部において回転反射部材３６の角度を変更しても良い。このとき、偏向光学部材５１，５２も併せて回転させても良い。この場合、例えば曲線リブレット構造を形成することが可能となる。また、加工光学系２から加工光３が物体４へ照射されている期間の少なくとも一部において、分割光学系２７の分割部材４１に入射する加工光３の位置もシフトさせても良い。この場合、例えば物体４上の位置により異なるピッチのリブレット構造を形成することが可能となる。

　図７、図８の実施例３についても実施例１と同様の分割光学系２７を有しているため、分割部材４１に対する加工光３の入射位置を横にシフトすることで、複数の光の交差角度を変更できる。

　なお、図５、図６の実施例２は、実施例１に対して、第１面２３及び第２面２５の構成を異ならせたことで、分割光学系２７の構成、及び、加工光３の入射方向が違っているので、分割部材４１に対する加工光３の入射位置を上下にシフトさせることで交差角度が変更される。即ち、加工光３の入射位置を上にシフトさせることで、交差角度が小さくなって、干渉パターン３８の単位長さ当たりの本数が減り、加工光３の入射位置を下にシフトさせることで、交差角度が大きくなって、干渉パターン３８の単位長さ当たりの本数が増える。

　干渉パターン３８の周期方向は、干渉パターン３８の模様が繰り返し現れる向きであり、干渉パターン３８が直線状の縞模様の場合、直線（溝）と交差（例えば、直交）する方向である。

　干渉パターン３８の周期方向を回転させるとは、物体４の表面４ａに対し、干渉パターン３８を、軸線３７を中心に回転移動して、干渉パターン３８の縞模様の向き４５を変える（縞模様を傾ける）ことである（以下、周期方向の向き４５を変えると言う）。

　（２）上記において、加工光学系２では、干渉パターン形成光学系３９からの第１加工光２１及び第２加工光２２は、物体４の表面４ａで少なくとも一部同士が重畳するように投射されても良い。上記は、全ての実施例に共通する事項である。

　ここで、第１加工光２１及び第２加工光２２は、物体４の表面４ａで重ね合わせる（重畳する）ことで、重なった部分が干渉して、重なった部分に干渉パターン３８が現れる。そして、重なった部分及びその周辺が第１加工光２１及び第２加工光２２の投射位置となり、軸線３７は、投射位置の中心（重なりの中心）に設定される。

　第１加工光２１及び第２加工光２２を重畳させるために、干渉パターン形成光学系３９は、第１加工光２１及び第２加工光２２を、軸線３７に対し斜めに偏向して物体４の表面４ａで交差するように投射させる。干渉パターン形成光学系３９は、第１加工光２１及び第２加工光２２を、軸線３７の両側から軸線３７に関して対称的に物体４の表面４ａに重ねて投射させても良い。なお、第１加工光２１及び第２加工光２２を物体４の表面４ａに重ねて投射する際に、軸線３７に関して非対称的な態様で投射しても良い。

　なお、複数の光は、物体４の上で完全に重ねられても良い。複数の光は、物体４の上で完全に重ね合わせたときに、光量を無駄なく活用することができる。この場合には、物体４に対する加工範囲は一定に保たれる。

　（３）上記（１）又は（２）において、加工光学系２は、第１面２３と第２面２５とが一致するようにしても良い。上記は実施例２に特有の構成である。よって、実施例２を用いて説明する。実施例２の他の構成については、実施例１と同様である。なお、実施例１，３では、第１面２３と第２面２５とは不一致としている。

　図５、図６の実施例２のように第１面２３及び第２面２５を一致させて一つにまとめた場合、第１面２３及び第２面２５は、分割光学系２７の分割部材４１を設置した面に形成される。迂回用の導光部材４２ｂ～４２ｅも分割部材４１と同じ面に設置される。

　実施例２では、光源７からの加工光３は、第１面２３及び第２面２５と平行な方向から分割部材４１へ入射させている。この場合、分割部材４１は、第１面２３及び第２面２５と垂直な向きに所要の角度で設置されて、迂回用の導光部材４２ｂ～４２ｅの一部（導光部材４２ｂ）としても使用されるようにしている。

　なお、光源７からの加工光３は、図２～図４の実施例１と同様に、第１面２３及び第２面２５と交差する方向から分割部材４１へ入射させても良い。この場合には、分割部材４１の入口側に、方向転換用の導光部材４２ａを設置すれば良い。

　ただし、第１面２３及び第２面２５を一致させた場合の、分割部材４１及び導光部材４２ａ～４２ｅの構成は、上記に限るものではない。

　（４）上記（３）において、加工光学系２では、分割光学系２７は、第１加工光２１と第２加工光２２とを同じ位置へ向けて射出し、
回転反射部材３６は、同じ位置に配置されても良い。上記は、全ての実施例に共通する事項である。

　ここで、同じ位置は、例えば、一点、又は、一点とその周辺を含む小領域などとすることができる。同じ位置は、第１面２３と第２面２５とが一致する場合（実施例２）には、同一面上の同一位置又はほぼ同一の位置となる。

　同じ位置は、第１面２３と第２面２５とが異なる場合（実施例１、実施例３）には、別々の面における、互いに相当する（又は対応する）位置とすることができる。互いに相当する位置は、１本の直線、例えば、回転反射部材３６の回転軸３５、又は、物体４の表面４ａと交差する軸線３７の方向に沿って第１面２３と第２面２５とを重ね合わせたときに互いに一致する位置である。

　分割光学系２７は、第１加工光２１の第１方向２４と、第２加工光２２の第２方向２６とを異なる方向から、第１面２３と第２面２５の同じ位置又は互いに相当する位置に向かわせる。

　そして、例えば、第１面２３と第２面２５の同じ位置に回転軸３５を設定して、同じ位置に回転反射部材３６を設置する。第１加工光２１の第１方向２４及び第２加工光２２の第２方向２６は、互いに反対側から同じ位置（回転軸３５の位置）に設置された回転反射部材３６へ向かうようにする。

　（５）上記（１）～（４）のいずれかにおいて、加工光学系２では、干渉パターン形成光学系３９は、回転反射部材３６の複数の反射面（例えば、第１反射面３２、第２反射面３４）で反射された複数の光（例えば、第１加工光２１、第２加工光２２）を偏向する偏向光学部材５１，５２を備えても良い。上記は、全ての実施例に適用可能な事項である。

　ここで、偏向光学部材５１，５２は、複数の光を個別に偏向するように、複数の光と同数備えても良い（例えば、図２）。また、偏向光学部材５１，５２は、１つ又は少数にまとめて設けることで、複数の光の全て又は幾つかを同時に偏向するようにしても良い。

　複数の偏向光学部材５１，５２は、回転反射部材３６の回転軸３５、又は、物体４の表面４ａと交差する軸線３７からほぼ等距離の位置に設置しても良い。

　例えば、光源７からの加工光３を第１加工光２１と第２加工光２２との２つに分けた場合、偏向光学部材５１，５２は、第１面２３と第２面２５とに対してそれぞれ設けられる。第１面２３には、第１加工光２１を偏向する偏向光学部材５１が回転反射部材３６の第１反射面３２と対向するように設けられる。第２面２５には、第２加工光２２を偏向する偏向光学部材５２が回転反射部材３６の第２反射面３４と対向するように設けられる。第１面２３の偏向光学部材５１と、第２面２５の偏向光学部材５２とは、基本的に同じ形状、同じ大きさとしても良い。

　複数の偏向光学部材５１，５２は、複数の光を偏向させて物体４の表面４ａに直接又は間接的に投射できるようにする。そのために、複数の偏向光学部材５１，５２は、回転反射部材３６の回転軸３５、又は、物体４の表面４ａと交差する軸線３７に対し、物体４の側へ進むに従い、軸線３７から離れる向きに傾斜した状態に設置される。これにより、複数の偏向光学部材５１，５２は、分割部材４１、方向変換用の導光部材４２ａなどに対して逆向きに傾斜する。そして、複数の光は、偏向光学部材５１，５２の物体４の側（例えば、図４の下面側）の面に入射される。

　そのため、傾斜された偏向光学部材５１，５２に対し、複数の光の入射する位置を軸線３７の方向にシフトさせることで、反射面５１ａ，５２ａで偏向される複数の光の間の幅（間隔）が変化される。偏向光学部材５１，５２に対する複数の光の入射位置は、上記したように、光源７からの加工光３の分割部材４１に対する入射位置をシフトすることで変化させることができる。

　例えば、図４の場合、軸線３７の方向を基準にして、傾斜された分割部材４１に対し、加工光３を物体４から離れた位置（Ａ側：左シフトする側）に入射する。すると、逆傾斜とされた偏向光学部材５１，５２に対しては、複数の光が物体４から離れた位置に入射される。そのため、上記したように、偏向された複数の光の幅は狭くなる。

　反対に、軸線３７の方向を基準にして、傾斜された分割部材４１に対し、加工光３を物体４に近い位置（Ｂ側：右シフトする側）に入射する。すると、逆傾斜とされた偏向光学部材５１，５２に対しては、複数の光が物体４に近い位置に入射される。そのため、上記したように、偏向された複数の光の幅は広くなる。

　よって、物体４の表面４ａに重ねて投射する複数の光の交差角度を変えて、干渉パターン３８の周期を変えることが可能になる（左シフトで干渉パターン３８の単位長さ当たりの本数が減り、右シフトで干渉パターン３８の単位長さ当たりの本数が増える）。

　なお、偏向光学部材５１，５２は、軸線３７の方向に対しては、加工光３をシフトして干渉パターン３８の周期を変えるのに必要なシフト範囲以上の大きさ（又は高さ）に形成する。

　なお、干渉パターン形成光学系３９は、偏向光学部材５１，５２のみで構成して、複数の光を、偏向光学部材５１，５２で物体４の表面４ａに直接投射させることができる。この場合、偏向光学部材５１，５２は、入射された第１加工光２１と、第２加工光２２とを偏向して、物体４の表面４ａで直接重ね合わせるのに必要な傾斜角度に設置される。

　この際、偏向光学部材５１，５２は、傾きの角度を変更可能にしても良い。そして、第１加工光２１の偏向の向き、及び、第２加工光２２の偏向の向きを、偏向光学部材５１，５２によってそれぞれ微調整する。これにより、上記した加工光３のシフトによる複数の光の幅の変化に合わせて、複数の光が物体４の表面４ａでうまく重ね合わせられるようになる。

　（６）上記（５）において、加工光学系２では、偏向光学部材５１，５２は、回転反射部材３６の回転に応じて軸線３７又は軸線３７と平行な軸（不図示）の回りに回転するようにしても良い。上記は、主に、実施例１、実施例２に適用可能な事項である。実施例３では、偏向光学部材５１，５２は、固定としている。

　ここで、偏向光学部材５１，５２は、回転反射部材３６の回転軸３５を中心とする回転（自転）に伴って、物体４の表面４ａと交差する軸線３７を中心に回転反射部材３６の周囲を回転移動（公転）させるようにしても良い。

　又は、偏向光学部材５１，５２は、回転反射部材３６の回転軸３５を中心とする回転に伴って、物体４の表面４ａと交差する軸線３７と平行な軸を中心として回転反射部材３６の周囲を回転移動させても良い。なお、軸線３７と平行な軸は、例えば、軸線３７の近傍に適宜設定しても良いし、又例えば、回転反射部材３６の回転軸３５などとしても良い。偏向光学部材５１，５２は、軸線３７を中心として回転移動させても良い。

　このとき、偏向光学部材５１，５２は、回転移動によって、軸線３７又は軸線３７と平行な軸を中心とする円に沿った円軌道を描くように円弧状に移動（円運動）する。偏向光学部材５１，５２の移動方向は、回転反射部材３６の回転方向と同じ向きにする。

　なお、軸線３７と回転軸３５とは、一致していなくても良いが、軸線３７と回転軸３５とは、一致させても良い。この場合、偏向光学部材５１，５２は、回転反射部材３６の回転に伴って、回転反射部材３６の回転軸３５を中心として回転反射部材３６の周囲を回転移動される。このとき、偏向光学部材５１，５２は、回転移動によって、回転軸３５と平行な軸を中心とする円に沿った円軌道を描くように円弧状に移動（円運動）する。偏向光学部材５１，５２の移動方向は、回転反射部材３６の回転方向と同じ向きになる。

　（７）上記（６）において、加工光学系２では、偏向光学部材５１，５２の回転角５３は、回転反射部材３６の回転角５４の２倍としても良い。又は、回転反射部材３６の回転角５４は、偏向光学部材５１，５２の回転角５３の１／２としても良い。

　ここで、偏向光学部材５１，５２の回転角５３は、軸線３７又は軸線３７と平行な軸（例えば、回転軸３５）を中心として偏向光学部材５１，５２が回転移動する角度である。回転反射部材３６の回転角５４は、回転軸３５を中心として回転反射部材３６が回転移動する角度である。

　回転反射部材３６を所要の角度（回転角５４）だけ回転すると、回転反射部材３６の第１反射面３２に対する第１加工光２１の入射角と、反射角が変化し、第２反射面３４に対する第２加工光２２の入射角と、反射角が変化する。この際、第１方向２４、及び、第２方向２６は、変わらずに一定のままなので、回転反射部材３６の回転移動によって、第１加工光２１の第１反射方向３１及び第２加工光２２の第２反射方向３３が、それぞれ入射角と反射角の変化を合わせた分だけ変化する。

　入射角の変化と、反射角の変化とは等しく、それぞれ回転反射部材３６の回転角５４と同じになるので、第１反射方向３１及び第２反射方向３３の変化は、回転反射部材３６の回転角５４の２倍になる。よって、偏向光学部材５１，５２の回転角５３を回転反射部材３６の回転角５４の２倍とすることにより、偏向光学部材５１，５２は、回転反射部材３６の回転移動に追随して第１加工光２１及び第２加工光２２を偏向し得る位置へと移動される。

　（８）上記（１）から（７）までのいずれかにおいて、加工光学系２では、偏向光学部材５１，５２は、回転反射部材３６の回転軸３５を中心とする円周方向６１に沿った反射面５１ａ，５２ａを備えるようにしても良い。上記は、全ての実施例に適用可能な事項である。

　ここで、円周方向６１は、回転反射部材３６の回転軸３５を中心として周回する方向である。

　反射面５１ａ，５２ａは、偏向光学部材５１，５２における、回転軸３５又は回転反射部材３６と対向する側の面に形成されて、第１加工光２１及び第２加工光２２を全反射する。偏向光学部材５１，５２は、例えば、全反射ミラーを使用することができる。

　円周方向６１に沿った反射面５１ａ，５２ａとは、偏向光学部材５１，５２の反射面５１ａ，５２ａが、回転反射部材３６の回転軸３５を中心とする円の上に位置して、円の接線方向に向いていることである。又は、偏向光学部材５１，５２の反射面５１ａ，５２ａが、回転反射部材３６の回転軸３５を中心とする円にほぼ沿ってほぼ円形状又はほぼ円弧状に延びていることである。

　反射面５１ａ，５２ａが接線方向に向いている場合、反射面５１ａ，５２ａは平面ミラーであっても良い。反射面５１ａ，５２ａがほぼ円弧状に延びている場合、反射面５１ａ，５２ａは曲面ミラー、又は、円に近似した多角形を形成する平面ミラーの集合体としての多面ミラーであっても良い。

　偏向光学部材５１，５２の反射面５１ａ，５２ａは、第１面２３と第２面２５とを回転軸３５の延設方向から見たときに、同一半径の円の上に、円の円周方向６１に沿うように設置しても良い。これにより、偏向光学部材５１，５２の反射面５１ａ，５２ａは、回転軸３５からほぼ等距離の位置に、回転軸３５へ向けて配置される。

　そして、偏向光学部材５１，５２は、反射面５１ａ，５２ａを、回転反射部材３６の回転軸３５を中心とする所定半径の円の上に、不連続状態で点在するように配置したり、円の上に連続状態で延在するように配置したりできる。

　円の上に、円周方向６１に沿って不連続に点在させる場合、偏向光学部材５１，５２は、上記した平面ミラーを使用しても良い。平面ミラーは、回転反射部材３６の回転に合わせて移動させる。

　円の上に連続して延在させる場合、偏向光学部材５１，５２は、上記した曲面ミラー６２又は多面ミラーを使用しても良い。

　偏向光学部材５１，５２を曲面ミラー６２又は多面ミラーとした場合、曲面ミラー６２又は多面ミラーは、円周方向６１に対し所要の長さに形成する。所要の長さは、少なくとも、回転反射部材３６の回転によって複数の光の反射方向（例えば、第１反射方向３１及び第２反射方向３３）が変化する範囲全体をカバーする程度以上の長さとする。これにより、曲面ミラー６２又は多面ミラーは、固定とすることができる。

　また、第１面２３と第２面２５とが一致する場合、偏向光学部材５１，５２となる曲面ミラー６２又は多面ミラーは、複数の光で共用できるように繋げて一体化することができる。例えば、偏向光学部材５１，５２となる曲面ミラー６２又は多面ミラーは、リング状に近い円弧状や半円弧状などに形成することができる。

　ただし、反射面５１ａ，５２ａの配置や形状は、上記に限るものではない。

　（９）上記（８）において、加工光学系２では、円周方向６１に沿った反射面５１ａ，５２ａは、錐状体６５の少なくとも一部の形状を有しても良い。上記は、主に、実施例３に適用可能な事項である。よって、実施例３を用いて説明する。実施例３の他の構成については、実施例１と同様である。

　ここで、錐状体６５（又は錐体）は、ある平面に描かれた閉じた線を底面とし、閉じた線上の点と、平面外の１点（頂点）とを結んだ線を、閉じた線に沿って移動させたときの軌跡を側面とする３次元形状である。錐状体６５の側面は、底面に向かって拡がる斜面となる。そのため、反射面５１ａ，５２ａを錐状体６５の側面の少なくとも一部の形状とすることで、反射面５１ａ，５２ａは、傾斜した曲面ミラー６２又は多面ミラーなどとなる。そして、反射面５１ａ，５２ａは、複数の光を物体４に向けて偏向させたり、複数の光の幅を変えたりするのに適したものとなる。

　この実施例の錐状体６５は、例えば、第１面２３の周辺に物体４の表面４ａなどと平行な底面を有し、回転軸３５又は軸線３７の線上で、第１面２３に関して物体４とは反対の側に頂点を有する３次元形状とされる。

　また、錐状体６５は、例えば、第２面２５の周辺に物体４の表面４ａなどと平行な底面を有し、回転軸３５又は軸線３７の線上で、第２面２５に関して物体４とは反対の側に頂点を有する３次元形状とされる。これらの２つの錐状体６５は、ほぼ同じ大きさ、ほぼ同じ形状とされる。

　錐状体６５の底面は、回転軸３５を中心とする円周方向６１に沿った円形状、又は、円周方向６１に沿った形状と言える範囲内で、円に近似した正多角形状となる。反射面５１ａ，５２ａの傾斜角度は、錐状体６５の底面と頂点との距離によって設定される。

　錐状体６５の少なくとも一部の形状は、錐状体６５の側面の円周方向６１のほぼ全部又は一部の長さと、錐状体６５の側面の高さ方向のほぼ全部又は一部の幅とを有するものとなる。錐状体６５の少なくとも一部の形状を有する偏向光学部材５１，５２は、第１面２３の反射面５１ａと第２面２５の反射面５２ａとで、回転軸３５又は軸線３７に関して対称的な角度で傾斜させても良い。

　実施例３では、偏向光学部材５１，５２の反射面５１ａ，５２ａは、錐状体６５の側面の円周方向６１のほぼ全部又は一部（例えば、半周程度）の長さを有する。また、反射面５１ａ，５２ａは、錐状体６５の側面の高さ方向の一部の幅を有する。第１面２３及び第２面２５に設置される偏向光学部材５１，５２は、互いに同じ形状及び同じ大きさの反射面５１ａ，５２ａを有する。各反射面５１ａ，５２ａは、回転軸３５の方向から見てほぼ対称的に配置されている。

　錐状体６５は、例えば、底面を正多角形とする角錐又は角錐の少なくとも一部とすることができる。

　なお、反射面５１ａ，５２ａには、必要に応じて、複数の光を通過させるためのスペース（穴又は切目など）を形成することができる。

　（１０）上記（９）において、加工光学系２では、錐状体６５は円錐６６であっても良い。

　ここで、円錐６６は、底面が円形で、側面が扇型を丸めて作った尖った角状の曲面とされた３次元形状である。

　偏向光学部材５１，５２の反射面５１ａ，５２ａは、円錐６６の側面の高さの一部の幅を有して、円錐６６の側面の円周方向６１に所要の長さで延びるほぼ円形又は円弧形の円錐面とされる。実施例３では、反射面５１ａ，５２ａは、円弧形の円錐面となっている。

　錐状体６５を円錐６６とすることにより、反射面５１ａ，５２ａは、円周方向６１の全域に亘って回転軸３５又は軸線３７から等距離となる。

　（１１）上記（１０）において、加工光学系２では、光源７から物体４の表面４ａまでの光路Ｌ，Ｌ１，Ｌ２に配置され、直交する２方向でパワーが異なるトーリック光学部材６７を備えても良い。

　ここで、光路Ｌ，Ｌ１，Ｌ２は、光源７からの加工光３が物体４の表面４ａに達するまでの間に通る加工ヘッド１１内の経路である。光源７からの加工光３が分割光学系２７に入射されるまでの間は、光路Ｌは、単一のものとなる。分割光学系２７から加工ヘッド１１を出るまでの間は、光路Ｌ１，Ｌ２は、複数の光ごとに分かれて、それぞれ別々のものとなる（分岐光路）。第１加工光２１の光路Ｌ１は、第１面２３を通る。第２加工光２２の光路Ｌ２は、第２面２５を通る。

　「パワー」は、レンズやミラーなどの光学部品における、屈折の度合いのことであり、焦点距離の逆数で表わされる。

　トーリック光学部材６７は、偏向光学部材５１，５２の反射面５１ａ，５２ａに起因する直交する２方向に対するビームの収斂度の違いを補償する光学部材である。トーリック光学部材６７には、例えば、シリンドリカルレンズ（又は、シリンドリカルミラー）、トーリックレンズ（又は、シリンドリカルミラー）などがある。

　偏向光学部材５１，５２の反射面５１ａ，５２ａを円錐６６の側面の少なくとも一部の形状にした場合には、反射面５１ａ，５２ａで偏向された複数の光は、直交する２方向に対するパワーの違いによって、ビームの収斂度が異なるものになる。この場合、直交する２方向は、円錐６６の周方向と高さ方向になる。
そのため、トーリック光学部材６７は、円錐６６の側面の少なくとも一部の形状の反射面５１ａ，５２ａによるビームの収斂度の違い（円錐６６の周方向の収斂度）を補償するために用いられる。トーリック光学部材６７は、実施例３の場合に必要になる。

　トーリック光学部材６７は、例えば、分割光学系２７（導光部材４２ａ～４２ｅ）、回転反射部材３６、干渉パターン形成光学系３９（偏向光学部材５１，５２など）のうちの少なくともいずれか１つ以上に対して適用することができる。また、トーリック光学部材６７は、例えば、分割光学系２７、回転反射部材３６、干渉パターン形成光学系３９とは別に、専用のものを用意して光路Ｌ，Ｌ１，Ｌ２内に設置しても良い。

　（１２）上記（１）から（１１）までのいずれかにおいて、加工光学系２では、干渉パターン形成光学系３９は、偏向光学部材５１，５２を介した第１加工光２１及び第２加工光２２を集光する集光光学系７１を含んでも良い。上記は全ての実施例に共通する事項である。

　ここで、集光光学系７１は、第１加工光２１及び第２加工光２２又は複数の光を集光させる対物系の光学部品である。集光光学系７１は、倍率を調整する機能を有しても良い。干渉パターン形成光学系３９は、偏向光学部材５１，５２とは別に、偏向光学部材５１，５２と物体４との間の位置に集光光学系７１を備えても良い。

　集光光学系７１は、必ずしも必要なものではない。

　集光光学系７１を設ける場合、集光光学系７１は、偏向光学部材５１，５２で偏向した複数の光の全量が集光光学系７１を通る形状及び大きさに形成される。第１加工光２１及び第２加工光２２は、集光光学系７１のどの位置を通っても良い。

　集光光学系７１の光軸は、物体４の表面４ａと交差する軸線３７と一致するように配置されても良い。集光光学系７１の光軸は、回転反射部材３６の回転軸３５と一致させても良い。

　偏向光学部材５１，５２は、第１加工光２１及び第２加工光２２を、集光光学系７１の光軸と平行な方向から集光光学系７１に入射させるように、傾斜角度を設定しても良い。

　集光光学系７１は、後側焦点の位置又はその周辺に物体４が位置するように配置を設定しても良い。これにより、偏向光学部材５１，５２で偏向した第１加工光２１及び第２加工光２２は、集光光学系７１に平行に入り、集光光学系７１によって、集光光学系７１の後側焦点の位置に集光される。

　後側焦点の位置には物体４の表面４ａが設置されており、平行な複数の光は、第１加工光２１及び第２加工光２２の間隔に応じた交差角度で集光されて物体４の表面４ａに照射される。物体４の表面４ａでは、複数の光が重ね合わされて干渉し、交差角度に応じた周期の干渉パターン３８を形成する。物体４の表面４ａには、光のエネルギーによって干渉パターン３８の模様が加工形成される。

　そして、集光光学系７１を備えることによって、第１加工光２１及び第２加工光２２の交差角度を変えて干渉パターン３８の周期を変更する際に、偏向光学部材５１，５２の傾きを微調整する必要をなくすことができる。

　集光光学系７１は、一般的なレンズを使用しても良いし、図７の紙面と垂直な方向に均一断面で延びるシリンドリカルレンズを使用しても良い。シリンドリカルレンズを使用した場合、集光光学系７１を、上記したトーリック光学部材６７として機能させることができる。

　なお、集光光学系７１は、一枚のレンズで構成しても良いし、複数枚のレンズ群で構成しても良い。また、集光光学系７１は、反射ミラーを備える反射光学系又は反射屈折光学系であっても良いし、回折光学素子を備える回折光学系であっても良いし、それらの組み合わせであっても良い。

　（１３）上記（１）から（１２）までのいずれかにおいて、図９の実施例４に示すように、分割光学系２７により分割される複数の光は、第３加工光８１を更に含み、
回転反射部材３６には、分割光学系２７からの第３加工光８１を反射する第３反射面８２が形成され、
干渉パターン形成光学系３９は、回転反射部材３６からの第３加工光８１を物体４の表面４ａに投射して、第１加工光２１乃至第３加工光８１による干渉パターン３８を形成するようにしても良い。

　ここで、第３加工光８１は、光源７からの加工光３を分割光学系２７によって３つ以上に分割することで得られる複数の光の一つである。例えば、分割光学系２７の分割部材４１を２枚設けて、加工光３を２枚の分割部材４１によって２回分割することで、第３加工光８１は得られる。２枚の分割部材４１は、加工光３を、光量が互いに等しくなるように複数の光に分割する。

　第３加工光８１は、分割光学系２７による加工光３の分割後、第１加工光２１及び第２加工光２２とほぼ同様に、第３加工光８１のための光路（不図示）が形成される第３面（不図示）を通って回転反射部材３６の第３反射面８２で反射される。そして、反射された第３加工光８１は、干渉パターン形成光学系３９で偏向されて物体４の表面４ａに投射され、第１加工光２１及び第２加工光２２と重畳されて、干渉パターン３８を形成する。

　この場合、回転反射部材３６は、例えば、正三角柱状に形成される（例えば、三面ミラー８３）。第３反射面８２は、正三角柱状の回転反射部材３６の一面に形成される。正三角柱状の回転反射部材３６の残りの二面は、それぞれ第１反射面３２、第２反射面３４となる。

　上記したように、第１加工光２１は第１反射面３２に、第２加工光２２は第２反射面３４に、それぞれ異なる方向（第１方向２４、第２方向２６）から入射され、干渉パターン形成光学系３９に向かってそれぞれ第１反射方向３１、第２反射方向３３へ反射される。第３加工光８１は、第３反射面８２に、第１方向２４、第２方向２６とは異なる第３面内の方向（第３方向８４）から入射され、干渉パターン形成光学系３９に向かって第３面内の第３反射方向８５へ反射される。第１方向２４、第２方向２６、第３方向８４は、それぞれ円周方向６１に均等な１２０度の間隔を有して回転反射部材３６へ入射する方向とされる。第１反射方向３１、第２反射方向３３、第３反射方向８５は、それぞれ円周方向６１に均等な１２０度の間隔を有して回転反射部材３６で反射される方向となる。

　干渉パターン形成光学系３９は、第３加工光８１を偏向して物体４の表面４ａと交差する軸線３７に対して斜め方向から物体４の表面４ａに投射するための反射面を有する偏向光学部材が第３面に、追加で設けられる（不図示）。

　上記したような加工光３の分割数、及び、それに伴う構成の追加、変更以外については、実施例４は、基本的に実施例１と同様であり、必要に応じて、（１）～（１２）と同様の構成を備えることができる。

　なお、特に説明しないが、加工光３は、第４加工光以上の分割光を含む複数の光に分割しても良い。この場合には、上記した第３加工光８１のための記載を第４加工光に合うように適宜読み替える。

　なお、加工光学系２は、以下のような構成にしても良い。

　（１４）加工光学系２は、
光源７からの加工光３を第１加工光２１と第２加工光２２とを含む複数の光に分割する分割光学系２７と、
  分割光学系２７からの第１加工光２１を第１面２３内の第１反射方向３１へ向けて反射する第１反射面３２と、分割光学系２７からの第２加工光２２を第２面２５内の第２反射方向３３へ向けて反射する第２反射面３４とが形成され、第１面２３及び第２面２５と交差する回転軸３５の周りに回転する回転反射部材３６と、
  第１反射方向３１から入射する第１加工光２１と、第２反射方向３３から入射する第２加工光２２とを偏向して物体４の表面４ａと交差する軸線３７に対して斜め方向から表面４ａに投射して表面４ａに干渉パターン３８を形成する干渉パターン形成光学系３９と
  を備えても良い。
  そして、加工光学系２は、回転反射部材３６の回転により、第１反射方向３１及び第２反射方向３３の向きを変えて表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期方向を軸線３７の周りに回転させる。

　ここで、分割光学系２７は、少なくとも、光源７からの加工光３を分割する機能を備えていればどんなものでも良い。それ以外については、（１）～（１３）と同様の構成を備えることができる。

　（１５）上記（１４）において、加工光学系２では、分割光学系２７は、第１加工光２１を第１面２３内の第１方向２４へ向けて射出すると共に第２加工光２２を第２面２５内の第２方向２６へ向けて射出すようにしても良い。

　ここで、分割光学系２７は、少なくとも、第１加工光２１を第１面２３内の第１方向２４へ向けて射出する機能と、第２加工光２２を第２面２５内の第２方向２６へ向けて射出する機能とを備えたものとなっている。それ以外については、（１）～（１３）と同様の構成を備えることができる。

　以下、加工装置１について説明する。

　（１６）加工装置１は、光源７からの光を用いて物体４の表面４ａにリブレット加工を行うものである。
  加工装置１は、上記（１）～（１５）までのいずれかに記載の加工光学系２と、
  加工光学系２により物体４の表面４ａに形成される干渉パターン３８と物体４の表面４ａとの位置関係を変更する位置関係変更装置９１と
  を備える。

　ここで、加工光学系２については、上記した通りである。

　加工装置１は、光源７からの光（加工光３）を用いて物体４の表面４ａを加工するための装置であり、リブレットの加工にも用いられる。

　リブレット加工は、物体４の表面４ａにリブレットを加工することである。リブレットは、干渉パターン３８の模様などである。

　位置関係は、物体４の表面４ａに対して干渉パターン３８を加工する位置である。位置関係には、例えば、物体４の表面４ａに対する干渉パターン３８の面方向の位置、物体４の表面４ａに対する干渉パターン３８の軸線３７の方向の位置、物体４の表面４ａに対する干渉パターン３８の軸線３７を中心とする回転方向の位置などの関係がある。位置関係を変更することで、物体４の表面４ａに形成される干渉パターン３８の模様の位置が変わる。

　位置関係変更装置９１は、干渉パターン３８と物体４の表面４ａとの位置関係を変更する装置である。

　位置関係変更装置９１は、例えば、加工ヘッド１１の外部に設けることができる。加工ヘッド１１の外部に設けられる位置関係変更装置９１は、例えば、物体４をセットする支持部材９を可動式としても良い。位置関係変更装置９１は、支持部材９に設置した三次元ステージや回転テーブルなどとしても良い。位置関係変更装置９１は、加工ヘッド１１を支持する多関節ロボット６、多関節ロボット６を設置する自走駆動部５としても良い。

　また、位置関係変更装置９１は、加工ヘッド１１の内部に設けることができる。位置関係変更装置９１を、加工ヘッド１１の内部に設けることで、位置関係変更装置９１の小型化及び位置関係変更のための操作の容易化が得られる。

　加工ヘッド１１の内部に設けられる位置関係変更装置９１は、例えば、回転駆動装置９２と、増速歯車機構９３とで構成することができる。回転駆動装置９２は、回転反射部材３６を回転軸３５の周りに回転移動させる。回転駆動装置９２は、回転反射部材３６の回転角５４を精密にコントロール可能なモータ、例えば、ステッピングモータなどを用いても良い。増速歯車機構９３は、回転駆動装置９２の回転によって、偏向光学部材５１，５２の回転角５３を回転反射部材３６の回転角５４の２倍に変換して回転移動させる。

　なお、偏向光学部材５１，５２を回転軸３５の円周方向６１に沿った反射面５１ａ，５２ａとして、偏向光学部材５１，５２を回転させなくて良い固定構造にした場合には、増速歯車機構９３は不要なので、位置関係変更装置９１は回転駆動装置９２のみとなる。

　（１７）加工装置１では、上記（１６）において、
位置関係変更装置９１による位置関係の変更に応じて、干渉パターン３８の周期方向が変更されても良い。

　ここで、上記したように、干渉パターン３８の周期方向は、干渉パターン３８の縞模様が繰り返される向きであり、縞模様の溝と直交する方向である。また、干渉パターン３８の周期方向が変更されるとは、物体４の表面４ａに対して、干渉パターン３８の縞模様の向きが変わる（表面４ａと交差する軸線３７を中心として回転する）ことである。

　そして、物体４の表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期方向は、加工光学系２によって物体４の表面４ａに投射される複数の光を、位置関係変更装置９１によって物体４の表面４ａと交差する軸線３７を中心に回転移動させることで、変更される。位置関係変更装置９１は、例えば、回転駆動装置９２、又は、回転駆動装置９２と増速歯車機構９３を用いても良い。

　以下、干渉パターン３８の形成方法について説明する。

　（１８）干渉パターン３８の形成方法は、
  光源７からの加工光３を第１加工光２１と第２加工光２２とを含む複数の光に分割することと、
  回転軸３５の回りに回転する回転反射部材３６の第１反射面３２で分割された第１加工光２１を第１面２３内の第１反射方向３１へ向けて反射することと、
  回転反射部材３６の第２反射面３４で分割された第２加工光２２を第２面２５内の第２反射方向３３へ向けて反射することと、
  第１反射方向３１から入射する第１加工光２１と、第２反射方向３３から入射する第２加工光２２とを偏向して物体４の表面４ａと交差する軸線３７に対して斜め方向から表面４ａに投射して表面４ａに干渉パターン３８を形成することと、
  回転反射部材３６を回転させて、第１反射方向３１及び第２反射方向３３の向きを変えて表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期方向を軸線３７の周りに回転させることと
  を含む。

　ここで、干渉パターン３８の形成方法は、加工光学系２によって行われる。

　光源７からの加工光３を第１加工光２１と第２加工光２２とを含む複数の光に分割することは、分割光学系２７によって行われる。
  分割された第１加工光２１を第１面２３内の第１反射方向３１へ向けて反射することは、回転反射部材３６の第１反射面３２によって行われる。
  分割された第２加工光２２を第２面２５内の第２反射方向３３へ向けて反射することは、回転反射部材３６の第２反射面３４によって行われる。
  第１反射方向３１から入射する第１加工光２１と、第２反射方向３３から入射する第２加工光２２とを偏向して物体４の表面４ａと交差する軸線３７に対して斜め方向から表面４ａに投射して表面４ａに干渉パターン３８を形成することは、干渉パターン形成光学系３９によって行われる。
  第１反射方向３１及び第２反射方向３３の向きを変えて表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期方向を軸線３７の周りに回転させることは、回転反射部材３６の回転などによって行われる。

　（１９）干渉パターン３８の形成方法では、上記（１８）において、
分割することは、第１加工光２１を第１面２３内の第１方向２４へ向けて射出すると共に第２加工光２２を第２面２５内の第２方向２６へ向けて射出することを含んでも良い。

　ここで、第１加工光２１を第１面２３内の第１方向２４へ向けて射出すると共に第２加工光２２を第２面２５内の第２方向２６へ向けて射出することは、分割光学系２７によって行うことができる。

　以下、加工方法について説明する。

　（２０）加工方法は、光源７からの光を用いて物体４の表面４ａにリブレット加工を行うものである。
加工方法は、上記した（１８）又は（１９）に記載の干渉パターン３８の形成方法を用いて、物体４の表面４ａに干渉パターン３８を形成して表面４ａを加工することを含む。

　加工方法は、加工装置１によって行われる。

　＜作用＞以下、この実施例の作用について説明する。

　以下、加工光学系２の作用について説明する。

　光源７からの加工光３は、分割光学系２７で第１加工光２１と第２加工光２２とを含む複数の光に分割される。分割光学系２７は、第１加工光２１を第１面２３内の第１方向２４へ向けて射出すると共に第２加工光２２を第２面２５内の第２方向２６へ向けて射出する。

　例えば、図２～図４の実施例１の場合、光源７からの加工光３は、分割光学系２７の分割部材４１で第１加工光２１と第２加工光２２に分割される。分割された第１加工光２１は、第１面２３内を第１方向２４へ向けて直進する。分割された第２加工光２２は、第２面２５内で、導光部材４２ａ～４２ｅによって複数回反射されて、最終的に第２方向２６へ向かう。

　第１加工光２１は、回転反射部材３６の第１反射面３２に第１方向２４から入射し、第１反射面３２によって第１面２３内の第１反射方向３１へ向けて反射される。第２加工光２２は、回転反射部材３６の第２反射面３４に第２方向２６から入射し、第２反射面３４によって第２面２５内の第２反射方向３３へ向けて反射される。

　回転反射部材３６は、第１面２３及び第２面２５と交差する回転軸３５の周りに回転移動することができる。回転反射部材３６は、必要に応じて所要の回転角５４だけ回転移動させた後、固定状態にして使用される。

　第１加工光２１は、干渉パターン形成光学系３９に第１反射方向３１から入射し、第２加工光２２は、干渉パターン形成光学系３９に第２反射方向３３から入射する。干渉パターン形成光学系３９は、第１加工光２１及び第２加工光２２をそれぞれ偏向して、物体４の表面４ａと交差する軸線３７に対し、斜め方向から物体４の表面４ａにそれぞれ投射されて物体４の表面４ａに干渉パターン３８を形成する。

　例えば、図２～図４の実施例１の場合、第１加工光２１は干渉パターン形成光学系３９の偏向光学部材５１で偏向され、第２加工光２２は、偏向光学部材５２で偏向されて、集光光学系７１で物体４の表面４ａに集光される。これにより、物体４の表面４ａに干渉パターン３８の模様が加工される。

　そして、加工光学系２は、回転反射部材３６を所要の回転角５４となるように回転移動する。これにより、第１加工光２１の第１反射方向３１及び第２加工光２２の第２反射方向３３の向き４５が変わる。そして、干渉パターン形成光学系３９で偏向され、物体４の表面４ａに重ねて投射される第１加工光２１及び第２加工光２２の向きも変わる。そのため、物体４の表面４ａに形成される干渉パターン３８は、その周期方向が軸線３７を中心として回転し向き４５が変わる。

　＜効果＞この実施例によれば、以下のような効果が得られる。

　（効果１）加工光学系２は、分割光学系２７と、回転反射部材３６と、干渉パターン形成光学系３９とを備える。
  分割光学系２７は、光源７からの加工光３を第１加工光２１と第２加工光２２とを含む複数の光に分割して、第１加工光２１を第１面２３内の第１方向２４へ向けて射出すると共に第２加工光２２を第２面２５内の第２方向２６へ向けて射出する。
  回転反射部材３６は、第１方向２４から入射する第１加工光２１を第１面２３内の第１反射方向３１へ向けて反射する第１反射面３２と、第２方向２６から入射する第２加工光２２を第２面２５内の第２反射方向３３へ向けて反射する第２反射面３４とが形成される。回転反射部材３６は、第１面２３及び第２面２５と交差する回転軸３５の周りに回転する。
  干渉パターン形成光学系３９は、第１反射方向３１から入射する第１加工光２１と、第２反射方向３３から入射する第２加工光２２とを偏向して物体４の表面４ａと交差する軸線３７に対して斜め方向から表面４ａに投射して表面４ａに干渉パターン３８を形成する。
  そして、加工光学系２は、回転反射部材３６の回転により、第１反射方向３１及び第２反射方向３３の向きを変えて表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期方向を軸線３７の周りに回転させる。

　例えば、プリズムを使って光を偏向すると、色収差の問題が発生する。この実施例の加工光学系２によれば、プリズムを使わずに光の偏向を調整することができる。言い換えると、この実施例の加工光学系２は、分割光学系２７を除いて光透過部材を有しない。そのため、色収差を発生させることなく物体４の表面４ａに干渉パターン３８を形成できる。更には、加工光３がプリズムを通過することによって発生するプリズムの劣化・発熱を防ぐことができ、ひいては安定的に干渉パターン３８を形成することが可能となる。そして、回転反射部材３６を回転移動させることで、干渉パターン３８の周期方向の向き４５を簡単に調整できる。

　（効果２）干渉パターン形成光学系３９からの第１加工光２１及び第２加工光２２は、物体４の表面４ａで少なくとも一部同士が重畳するように投射されても良い。これにより、加工光学系２は、物体４の表面４ａにおける、第１加工光２１及び第２加工光２２の少なくとも一部同士の重畳した領域に、干渉パターン３８を形成することができる。なお、第１加工光２１及び第２加工光２２は、完全に重ねた場合に光の利用効率が最も高くなる。

　（効果３）第１面２３と第２面２５とは一致させても良い。これにより、分割光学系２７を同一の面内に存在するように配置できる。そのため、加工光学系２は、回転反射部材３６と干渉パターン形成光学系３９とを小型化でき、加工光学系２の小型化、省スペース化を図ることができる。

　（効果４）分割光学系２７は、第１加工光２１と第２加工光２２とを同じ位置へ向けて射出し、回転反射部材３６は、同じ位置に配置されても良い。これにより、加工光学系２は、分割光学系２７と回転反射部材３６とを、同じ位置を中心に構成をまとめて、構成の簡略化及び最適化を図ることができる。

　（効果５）干渉パターン形成光学系３９は、偏向光学部材５１，５２を備えても良い。偏向光学部材５１，５２は、回転反射部材３６の複数の反射面５１ａ，５２ａで反射された複数の光を偏向する。これにより、干渉パターン形成光学系３９は、偏向光学部材５１，５２で複数の光を偏向させて、物体４の表面４ａに集光させ、物体４の表面４ａに干渉パターン３８を形成することが容易になる。

　（効果６）偏向光学部材５１，５２は、回転反射部材３６の回転に応じて軸線３７又は軸線３７と平行な軸の回りに回転するようにしても良い。これにより、回転反射部材３６の回転に合わせて偏向光学部材５１，５２を回転移動させて、偏向光学部材５１，５２を回転反射部材３６に追随させることができる。よって、回転された回転反射部材３６の複数の反射面５１ａ，５２ａで反射された複数の光を、偏向光学部材５１，５２で確実に偏向させて、物体４の表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期方向を軸線３７の周りに回転させることができる。また、偏向光学部材５１，５２を回転可能とすることで、偏向光学部材５１，５２を小型化できる。

　（効果７）偏向光学部材５１，５２の回転角５３を、回転反射部材３６の回転角５４の２倍としても良い。これにより、回転反射部材３６の回転による複数の光の反射方向の変化に合わせて、偏向光学部材５１，５２を、複数の光の偏向に必要な位置まで移動させることができる。よって、回転された回転反射部材３６の複数の反射面５１ａ，５２ａで反射された複数の光を、偏向光学部材５１，５２で確実に偏向させて、物体４の表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期方向を軸線３７の周りに回転させることができる。また、偏向光学部材５１，５２を上記した回転角５３の分だけ移動させることで、偏向光学部材５１，５２をより小型化することができる。

　（効果８）偏向光学部材５１，５２は、回転反射部材３６の回転軸３５を中心とする円周方向６１に沿った反射面５１ａ，５２ａを備えても良い。そのため、回転反射部材３６を回転させることで第１反射方向３１及び第２反射方向３３の向きが変わった場合でも、偏向光学部材５１，５２は、複数の光を、反射面５１ａ，５２ａで安定して物体４に表面４ａに向け偏向することができる。例えば、反射面５１ａ，５２ａを、回転軸３５を中心とする円の円周方向６１に延びる円弧状にすることで、偏向光学部材５１，５２を位置固定のまま、回転反射部材３６に合わせて回転させなくて済むようにできる。

　（効果９）円周方向６１に沿った反射面５１ａ，５２ａは、錐状体６５の少なくとも一部の形状を有しても良い。そのため、回転反射部材３６を回転させた場合でも、偏向光学部材５１，５２は、位置を動かすことなく錐状体６５の少なくとも一部の形状を有する反射面５１ａ，５２ａで複数の光を偏向することができる。そして、反射面５１ａ，５２ａで偏向した複数の光を、物体４の表面４ａに向かわせて、物体４の表面４ａに確実に干渉パターン３８を形成することができる。

　また、偏向光学部材５１，５２が、錐状体６５の少なくとも一部の形状を有する反射面５１ａ，５２ａを備えることで、反射面５１ａ，５２ａが傾斜状態となる。そのため、反射面５１ａ，５２ａに対して加工光３を当てる位置を傾斜に沿ってシフトさせることで、反射面５１ａ，５２ａで偏向された複数の光が物体４の表面４ａに対して平行移動される。そして、平行移動された複数の光は間隔が変わり、物体４の表面４ａに集光される際の交差角度も変わるため、物体４の表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期を調整し、変更するのに利用できる。

　（効果１０）錐状体６５は円錐６６としても良い。これにより、偏向光学部材５１，５２の反射面５１ａ，５２ａは、円錐６６の形になる。そのため、回転反射部材３６をどの角度に回転させた場合でも、偏向光学部材５１，５２は、複数の光を常に回転軸３５から等距離の位置で反射して物体４の表面４ａへ向くように偏向させることができる。回転反射部材３６の回転によって、複数の光の間隔が変化されないので、干渉パターン３８の周期方向を安定した状態で回転させることができる。

　（効果１１）光源７から物体４の表面４ａまでの光路Ｌ，Ｌ１，Ｌ２にトーリック光学部材６７を配置しても良い。トーリック光学部材６７は、直交する２方向で異なるパワーを有する光学部材である。例えば、偏向光学部材５１，５２の反射面５１ａ，５２ａを円錐６６の錐状体６５の少なくとも一部の形状にした場合、加工光３に対して、反射面５１ａ，５２ａは、直交する２方向のうちの一方（母線の方向）では平面鏡と同じ作用となる。しかし、直交する２方向のうちの他方（円周方向６１）では曲面鏡相当の作用となる。そのため、トーリック光学部材６７がないと、加工光３は、ビーム断面内のある方向（円周方向６１）では収斂ビームとなり、その方向と直交する方向（母線の方向）では平行ビームとなる。そこで、光路Ｌ，Ｌ１，Ｌ２内にトーリック光学部材６７を入れることによって、トーリック光学部材６７は、両方向に対するビームの収斂度の違いを補償する光学部材として機能し、両方向のビームの収斂度を揃えることができる。

　（効果１２）干渉パターン形成光学系３９は、集光光学系７１を含んでも良い。集光光学系７１は、偏向光学部材５１，５２を介した第１加工光２１及び第２加工光２２を集光する。そのため、干渉パターン形成光学系３９は、偏向光学部材５１，５２によって偏向した第１加工光２１及び第２加工光２２を、集光光学系７１で集光して、物体４の表面４ａに干渉パターン３８を形成することができる。

　（効果１３）分割光学系２７により分割される複数の光は、第３加工光８１を更に含んでも良い。回転反射部材３６には、分割光学系２７からの第３加工光８１を反射する第３反射面８２が形成されても良い。干渉パターン形成光学系３９は、回転反射部材３６からの第３加工光８１を物体４の表面４ａに投射して、第１加工光２１乃至第３加工光８１による干渉パターン３８を形成しても良い。これにより、第１加工光２１乃至第３加工光８１による様々な干渉パターン３８を形成することができる。

　（効果１４）加工光学系２は、分割光学系２７と、回転反射部材３６と、干渉パターン形成光学系３９とを備えても良い。
  分割光学系２７は、光源７からの加工光３を第１加工光２１と第２加工光２２とを含む複数の光に分割しても良い。
  回転反射部材３６は、分割光学系２７からの第１加工光２１を第１面２３内の第１反射方向３１へ向けて反射する第１反射面３２と、分割光学系２７からの第２加工光２２を第２面２５内の第２反射方向３３へ向けて反射する第２反射面３４とが形成され、第１面２３及び第２面２５と交差する回転軸３５の周りに回転しても良い。
  干渉パターン形成光学系３９は、第１反射方向３１から入射する第１加工光２１と、第２反射方向３３から入射する第２加工光２２とを偏向して物体４の表面４ａと交差する軸線３７に対して斜め方向から表面４ａに投射して表面４ａに干渉パターン３８を形成しても良い。
  そして、加工光学系２は、回転反射部材３６の回転により、第１反射方向３１及び第２反射方向３３の向きを変えて表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期方向を軸線３７の周りに回転させても良い。

　例えば、プリズムを使って光を偏向すると、色収差の問題が発生する。この実施例の加工光学系２によれば、プリズムを使わずに光の偏向を調整することができる。そのため、色収差を発生させることなく物体４の表面４ａに干渉パターン３８を形成できる。

　そして、回転反射部材３６を回転移動させることで、干渉パターン３８の周期方向の向き４５を簡単に調整できる。

　（効果１５）分割光学系２７は、第１加工光２１を第１面２３内の第１方向２４へ向けて射出すると共に第２加工光２２を第２面２５内の第２方向２６へ向けて射出するようにしても良い。これにより、分割光学系２７によって、第１加工光２１を第１面２３内の第１方向２４へ向けて射出することができる。また、分割光学系２７によって、第２加工光２２を第２面２５内の第２方向２６へ向けて射出することができる。

　以下、加工装置１の効果について説明する。

　（効果１６）加工装置１は、光源７からの光（加工光３）を用いて物体４の表面４ａにリブレット加工を行う。この加工装置１は、上記加工光学系２を備えることにより、上記加工光学系２と同様の作用効果が得られる。また、加工装置１は、位置関係変更装置９１を備える。位置関係変更装置９１は、加工光学系２により物体４の表面４ａに形成される干渉パターン３８と物体４の表面４ａとの位置関係を変更する。これにより、物体４の表面４ａに対して、自由にリブレット加工を行うことができる。

　（効果１７）加工装置１は、位置関係変更装置９１による位置関係の変更に応じて、干渉パターン３８の周期方向を変更するようにしても良い。例えば、位置関係変更装置９１は、回転反射部材３６を回転軸３５の周りに回転させ、また、偏向光学部材５１，５２を軸線３７の周りに回転させる。これにより、物体４の表面４ａに対して投射される複数の光の向きが変更される。このように、加工装置１は、位置関係変更装置９１で位置関係を変更することで、物体４の表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期方向の向き４５を変更することができる。

　また、例えば、位置関係変更装置９１は、偏向光学部材５１，５２に対して複数の光が当たる位置をシフトさせることで、物体４の表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期を変えることができる。

　以下、干渉パターン３８の形成方法の効果について説明する。

　（効果１８）干渉パターン３８の形成方法では、
  光源７からの加工光３を第１加工光２１と第２加工光２２とを含む複数の光に分割することと、
  回転軸３５の回りに回転する回転反射部材３６の第１反射面３２で分割された第１加工光２１を第１面２３内の第１反射方向３１へ向けて反射することと、
  回転反射部材３６の第２反射面３４で分割された第２加工光２２を第２面２５内の第２反射方向３３へ向けて反射することと、
  第１反射方向３１から入射する第１加工光２１と、第２反射方向３３から入射する第２加工光２２とを偏向して物体４の表面４ａと交差する軸線３７に対して斜め方向から表面４ａに投射して表面４ａに干渉パターン３８を形成することと、
  回転反射部材３６を回転させて、第１反射方向３１及び第２反射方向３３の向きを変えて表面４ａに形成される干渉パターン３８の周期方向を軸線３７の周りに回転させることと
  を含んでも良い。そのため、干渉パターン３８の形成方法は、上記した加工光学系２の（効果１４）と同様の効果が得られる。

　（効果１９）干渉パターン３８の形成方法では、分割することは、第１加工光２１を第１面２３内の第１方向２４へ向けて射出すると共に第２加工光２２を第２面２５内の第２方向２６へ向けて射出することを含む。そのため、干渉パターン３８の形成方法は、上記した加工光学系２の（効果１５）と同様の作用効果が得られる。

　以下、加工方法の効果について説明する。

　（効果２０）加工方法は、光源７からの光を用いて物体４の表面４ａにリブレット加工を行う。加工方法は、上記した（１８）（１９）の干渉パターン３８の形成方法を用いて物体４の表面４ａに干渉パターン３８を形成して表面４ａを加工することで、（効果１８）（効果１９）と同様の効果が得られる。

　（その他）

　上記各実施例では、光源７をレーザ光源とした。光源７は、レーザ光源の場合、半導体レーザ、ファイバ・レーザ、ＣＯ2レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザのいずれかでも良い。また、光源７は、ＬＥＤ、放熱ランプなどのレーザ光源以外の任意の光源７としても良い。

　光源７からの光は、加工ヘッド１１へ直接導いても良い。また、光源７からの光は、加工ヘッド１１へ間接的に導いても良い。例えば、光源７からの光は、光ファイバ又はミラーなどのビーム上記した伝送光学系を介して加工ヘッド１１へ導くことができる。また、例えば、光源７からの光は、ガルバノミラーを使ってスキャンしながら加工ヘッド１１へ導くようにしても良い。

　上記した光による物体４の一部を除去する除去加工は、熱加工、非熱加工を含んでも良い。熱加工は、光のエネルギーで物体４の表面４ａに対する照射部分及びその近傍を溶融し、飛散又は蒸発させて除去する。熱加工では、光は、ミリ秒以上のパルス光又は連続光を使用しても良い。非熱加工は、光子密度の高い光で物体４に対する表面４ａの照射部分及びその近傍を瞬時に蒸発及び飛散させる。物体４の表面４ａにおける照射部分及びその近傍の材料は、イオン、原子、ラジカル、分子、クラスタ、個体片のいずれかとして放出されても良い。非熱加工では、光は、ピコ秒以下（又は、ナノ秒以下、フェムト秒以下）のパルス光又は連続光を使用しても良い。非熱加工では、物体４の表面４ａの照射部分及びその近傍の材料は、溶融状態を経ずに昇華する現象が生じる。そして、光のエネルギーに起因した熱による物体４への影響を極力抑制しながらの加工が可能となる。

　物体４は、例えば、金属であっても良いし、例えば、ジュラルミンなどの合金であっても良いし、シリコンなどの半導体であっても良いし、樹脂であっても良いし、ＣＦＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic）などの複合材料であっても良いし、基材に塗布した塗料の層であっても良いし、ガラスであっても良い。また、上記以外の任意の材料などで構成される物体４であっても良い。

　物体４の表面４ａは、物体４自体の面であっても良い。物体４の表面４ａには異なる材質の膜がコーティングされていても良い。なお、物体４の表面４ａは、光による加工後に、膜でコーティングしても良いし、塗料の層を形成しても良い。

　干渉パターン３８は、微細かつ周期的な溝を有する凹凸構造であり、上記したリブレット構造を含む。流体に対する表面４ａの抵抗（摩擦抵抗、乱流摩擦抵抗の少なくとも一方）を低減するリブレット構造は、流体中に設置され、流体に対して相対的に移動する物体４の表面４ａに形成しても良い。物体４の表面４ａに干渉パターン３８を形成することで、抵抗が低減されるため、流体に対して物体４が相対的に移動し易くなり、省エネルギー化が図れる。よって環境に優しい装置が得られる。

　干渉パターン３８は、例えば、タービンブレード、タービンベーン、ファン、インペラ、プロペラ、ポンプ、などに形成される。ファンは、送風機等に用いられて、気体の流れを形成する部材（典型的には、回転体）である。インペラは、例えば、ポンプに用いられる部材であって、ポンプが流体を送り出す（或いは、吸い出す）力を発生させるように回転可能な羽根車である。プロペラは、例えば、エンジン及びモータの少なくとも一方を含む原動機から出力される回転力を、飛行機及び船舶等の少なくとも一つを含む移動体の推進力に変換する部材（典型的には、回転体）である。

　また、干渉パターン３８は、例えば、飛行機及び船舶等の少なくとも一つを含む移動体の筐体（例えば、機体又は船体）などに形成しても良い。

　干渉パターン３８は、上記した、流体に対する表面４ａの抵抗を低減する機能、騒音低減機能、以外の機能を有する任意の構造としても良い。例えば、疎水性を付与する機能、表面４ａに流体の流れに対して渦を発生させる機能としても良い。

　任意の構造は、規則的又は不規則的に形成されたマイクロ・ナノメートルオーダの微細テクスチャ構造（典型的には、山構造及び溝構造を含む凹凸構造）があげられる。微細テクスチャ構造は、流体（気体及び／又は液体）による抵抗を低減させる機能を有するサメ肌構造及びディンプル構造の少なくとも一方を含んでいても良い。微細なテクスチャ構造は、撥液機能及びセルフクリーニング機能の少なくとも一方を有する（例えば、ロータス効果を有する）ハスの葉表面構造を含んでいても良い。微細なテクスチャ構造は、液体輸送機能を有する微細突起構造（米国特許公開第２０１７／００４４００２号公報参照）、親液性機能を有する凹凸構造、防汚機能を有する凹凸構造、反射率低減機能及び撥液機能の少なくとも一方を有するモスアイ構造、特定波長の光のみを干渉で強めて構造色を呈する凹凸構造、ファンデルワールス力を利用した接着機能を有するピラーアレイ構造、空力騒音低減機能を有する凹凸構造、液滴捕集機能を有するハニカム構造、並びに、表面４ａ上に形成される層との密着性を向上させる凹凸構造、摩擦抵抗を低減するための凹凸構造等の少なくとも一つを含んでいても良い。この場合においても、凹凸構造を構成する凸状構造体は、上記した干渉パターン３８と同様の構造を有しても良い。凹凸構造を構成する溝構造は、上記した干渉パターン３８と同様の構造を有しても良い。又は、微細なテクスチャ構造は、特定の機能を有していなくても良い。

　物体４は、製品自体ではなく、干渉パターン３８を製品に転写するための型であっても良い。

　光は、物体４に対する同等の加工機能を有する他のエネルギービームとしても良い。エネルギービームは、例えば、荷電粒子ビーム、電磁波とすることができる。荷電粒子ビームは、電子ビーム、イオンビームの少なくとも一方を含むことができる。この場合、光はエネルギービームと、光源７はビーム発生源と読み替えるものとする。

Claims

  光源からの加工光を第１加工光と第２加工光とを含む複数の光に分割して、前記第１加工光を第１面内の第１方向へ向けて射出すると共に前記第２加工光を第２面内の第２方向へ向けて射出する分割光学系と、
  前記第１方向から入射する前記第１加工光を前記第１面内の第１反射方向へ向けて反射する第１反射面と、前記第２方向から入射する前記第２加工光を前記第２面内の第２反射方向へ向けて反射する第２反射面とが形成され、前記第１面及び前記第２面と交差する回転軸の周りに回転する回転反射部材と、
  前記第１反射方向から入射する前記第１加工光と、前記第２反射方向から入射する前記第２加工光とを偏向して物体の表面と交差する軸線に対して斜め方向から前記表面に投射して前記表面に干渉パターンを形成する干渉パターン形成光学系と
  を備え、
  前記回転反射部材の回転により、前記第１反射方向及び前記第２反射方向の向きを変えて前記表面に形成される前記干渉パターンの周期方向を前記軸線の周りに回転させる加工光学系。
前記干渉パターン形成光学系からの前記第１加工光及び前記第２加工光は、前記物体の前記表面で少なくとも一部同士が重畳するように投射される請求項１に記載の加工光学系。
前記第１面と前記第２面とは一致する請求項１又は請求項２に記載の加工光学系。
前記分割光学系は、前記第１加工光と前記第２加工光とを同じ位置へ向けて射出し、
前記回転反射部材は、前記同じ位置に配置される請求項３に記載の加工光学系。
前記干渉パターン形成光学系は、前記回転反射部材の複数の反射面で反射された前記複数の光を偏向する偏向光学部材を備える請求項１又は請求項２に記載の加工光学系。
前記偏向光学部材は、前記回転反射部材の回転に応じて前記軸線又は前記軸線と平行な軸の回りに回転する請求項５に記載の加工光学系。
前記偏向光学部材の回転角は、前記回転反射部材の回転角の２倍である請求項６に記載の加工光学系。
前記偏向光学部材は、前記回転反射部材の前記回転軸を中心とする円周方向に沿った反射面を備える請求項５に記載の加工光学系。
前記円周方向に沿った前記反射面は、錐状体の少なくとも一部の形状を有する請求項８に記載の加工光学系。
前記錐状体は円錐である請求項９に記載の加工光学系。
前記光源から前記物体の前記表面までの光路に配置され、直交する２方向でパワーが異なるトーリック光学部材を備える請求項１０に記載の加工光学系。
前記干渉パターン形成光学系は、前記偏向光学部材を介した前記第１加工光及び前記第２加工光を集光する集光光学系を含む請求項５に記載の加工光学系。
  前記分割光学系により分割される前記複数の光は、第３加工光を更に含み、
  前記回転反射部材には、前記分割光学系からの前記第３加工光を反射する第３反射面が形成され、
  前記干渉パターン形成光学系は、前記回転反射部材からの前記第３加工光を前記物体の前記表面に投射して、前記第１加工光乃至前記第３加工光による干渉パターンを形成する請求項１又は請求項２に記載の加工光学系。
  光源からの加工光を第１加工光と第２加工光とを含む複数の光に分割する分割光学系と、
  前記分割光学系からの前記第１加工光を第１面内の第１反射方向へ向けて反射する第１反射面と、前記分割光学系からの前記第２加工光を第２面内の第２反射方向へ向けて反射する第２反射面とが形成され、前記第１面及び前記第２面と交差する回転軸の周りに回転する回転反射部材と、
  前記第１反射方向から入射する前記第１加工光と、前記第２反射方向から入射する前記第２加工光とを偏向して物体の表面と交差する軸線に対して斜め方向から前記表面に投射して前記表面に干渉パターンを形成する干渉パターン形成光学系と
  を備え、
  前記回転反射部材の回転により、前記第１反射方向及び前記第２反射方向の向きを変えて前記表面に形成される前記干渉パターンの周期方向を前記軸線の周りに回転させる加工光学系。
前記分割光学系は、前記第１加工光を前記第１面内の第１方向へ向けて射出すると共に前記第２加工光を前記第２面内の第２方向へ向けて射出する請求項１４に記載の加工光学系。
  光源からの光を用いて物体の表面にリブレット加工を行う加工装置であって、
  請求項１又は請求項２に記載の加工光学系と、
  前記加工光学系により前記物体の前記表面に形成される干渉パターンと前記物体の前記表面との位置関係を変更する位置関係変更装置と
  を備える加工装置。
前記位置関係変更装置による前記位置関係の変更に応じて、前記干渉パターンの周期方向が変更される
請求項１６に記載の加工装置。
  光源からの加工光を第１加工光と第２加工光とを含む複数の光に分割することと、
  回転軸の回りに回転する回転反射部材の第１反射面で分割された前記第１加工光を第１面内の第１反射方向へ向けて反射することと、
  前記回転反射部材の第２反射面で分割された前記第２加工光を第２面内の第２反射方向へ向けて反射することと、
  前記第１反射方向から入射する前記第１加工光と、前記第２反射方向から入射する前記第２加工光とを偏向して物体の表面と交差する軸線に対して斜め方向から前記表面に投射して前記表面に干渉パターンを形成することと、
  前記回転反射部材を回転させて、前記第１反射方向及び前記第２反射方向の向きを変えて前記表面に形成される前記干渉パターンの周期方向を前記軸線の周りに回転させることと
  を含む干渉パターン形成方法。
前記分割することは、前記第１加工光を前記第１面内の第１方向へ向けて射出すると共に前記第２加工光を前記第２面内の第２方向へ向けて射出することを含む請求項１８に記載の干渉パターン形成方法。
光源からの光を用いて物体の表面にリブレット加工を行う加工方法であって、
請求項１８又は請求項１９に記載の干渉パターン形成方法を用いて、前記物体の前記表面に前記干渉パターンを形成して前記表面を加工することを含む加工方法。