JP3381885B2 - レーザー加工方法およびレーザー加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザー加工方法およ
びレーザー加工装置に関し、さらに詳細には、金属や有
機樹脂などの所望の材料から、任意の形状の立体を成形
することのできるレーザー加工方法およびレーザー加工
装置に関し、特に、微小な任意の形状の立体を高速で成
形する際に用いて好適なものであって、マイクロ・マシ
ーニング（微細機械加工）に用いることができる。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、金属や有機樹脂などの所望の材料から、任意の立体
形状を成形する加工方法としては、例えば、機械旋盤な
どを用いた刃物による機械加工が知られている。

【０００３】こうした刃物による機械加工においては、
慣性の大きな刃物を高速で位置制御することが困難であ
るとともに、刃物自体の精度の向上に限界があるため、
一辺が約１ｍｍ以下の微小な物体を加工することができ
ないという問題点があった。

【０００４】特に、機械旋盤を用いる場合には、加工可
能な立体の形状は回転体に限定されるため、任意な形状
の加工を行うことができないという問題点が指摘されて
いた。

【０００５】また、金属材料を加工して、任意の立体形
状を成形する加工方法としては、上記したような機械旋
盤などによる機械加工の他に、放電加工も一般的に行わ
れており、この放電加工によれば、微小な立体形状を加
工することができるということが知られている。

【０００６】しかしながら、こうした放電加工は、加工
対象となる材料が導電性の材料に限定されるという問題
点を内在しているものであった。

【０００７】本発明は、上記したような従来の技術の有
する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、加工対象となる材料を限定すること
なく、所望の材料から微小な任意の形状の立体を成形す
ることのできるレーザー加工方法およびレーザー加工装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるレーザー加工方法およびレーザー加
工装置は、従来の機械旋盤などの機械加工における刃物
に代えて、レーザー光（パルス・レーザー光と連続レー
ザー光との両者を含み、いずれであってもよい。また、
パルス・レーザー光の場合には、波長は任意の波長でよ
い。）を加工対象の材料（以下、「加工物」と称す。）
上に集光し、焦点部分でレーザー光の照射効果による物
質除去（この物質除去とは、パルス・レーザー光を照射
した場合にはレーザー蒸散あるいはレーザー蝕刻などで
あり、連続レーザー光を照射した場合にはレーザー溶融
などである。）を行い、こうした物質除去により加工物
を任意の形状に成形するようにしたものである。

【０００９】

【作用】加工物へのレーザー光の照射部位を制御するこ
とにより、加工物上の任意の部位の物質を除去できるよ
うになり、回転体のみならず任意の形状の立体を成形す
ることができるようになる。

【００１０】また、レーザー光を加工物上の微小な１点
に集光し、レーザー光の強度（パルス・レーザー光にあ
っては１パルス当たりの光量や照射パルス数などであ
り、連続レーザー光にあっては平均光量や照射時間など
である。）を制御することにより、レーザー光の照射効
果による物質除去により除去される物質の量を精度良く
制御することができるので、微小な任意な立体形状を成
形することができるようになる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明によるレーザ
ー加工方法およびレーザー加工装置の実施例を詳細に説
明する。なお、本発明によるレーザー加工装置は、真空
中は勿論のこと、大気中や液中においても設置可能であ
り、設置場所に制限を受けることはない。

【００１２】図１には、本発明の第１の実施例によるレ
ーザー加工方法を実施するための第１の実施例によるレ
ーザー加工装置の概略構成説明図が示されている。

【００１３】この第１の実施例によるレーザー加工装置
は、空気中において用いられるものであり、加工物１０
を載置する垂直移動ステージ１２を備えている。垂直移
動ステージ１２は、基台１４に上下動自在に取り付けら
れていて、図示しない駆動系の作動により、後述するレ
ーザー光１６の光軸方向となる垂直方向に移動可能とさ
れており、後述する集光レンズ３８によって集光された
レーザー光１６の焦点を、加工物１０の所定部位に位置
させることができるようになされている。

【００１４】加工物１０上に上部から垂直方向から照射
されるレーザー光１６は、レーザー照射システム１８に
より生成されるものである。

【００１５】レーザー照射システム１８は、加工用レー
ザー２０と、加工用レーザー２０から出射される加工用
レーザー光の光量を調整して、加工物１０の物質の除去
量を調整するための光量調節器２２と、加工用レーザー
光の焦点位置を調整するための補正光学系装置２４と、
微弱な計測用レーザー光を出射する計測用レーザーを内
蔵して加工物１０の表面の形状を実時間で計測する表面
形状計測装置２６と、表面形状計測装置２６が実時間で
計測した加工物１０の表面形状を示す形状情報と予め記
憶しておいた加工により成形すべき目標とする立体形状
を示す形状情報とに基づき、それらを比較して加工によ
り成形すべき目標とする立体形状を得るために必要な加
工用レーザー光の光量を算出し、加工用レーザー光の光
量が当該算出した光量となるように、光量制御情報に基
づいて光量調節器２２を制御する制御装置２８とを有し
ている。

【００１６】そして、補正光学系装置２４を出射した加
工用レーザー光は、半透過ミラー３０によって反射され
て全反射ミラー３２に入射され、全反射ミラー３２によ
り反射されて可動ミラー対３４に入射される。

【００１７】一方、表面形状計測装置２６から出射され
た計測用レーザー光は、全反射ミラー３６により反射さ
れて半透過ミラー３０に入射され、さらに半透過ミラー
を透過して全反射ミラー３２により反射されて可動ミラ
ー対３４に入射される。

【００１８】そして、可動ミラー対３４により反射され
た加工用レーザー光および計測用レーザー光は、集光レ
ンズ３８により加工物１０の表面にレーザー光１６とし
て集光されることになる。

【００１９】これら可動ミラー対３４は、レーザー光１
６をＸ−Ｙ方向に高速度で走査させるための装置である
が、公知の技術であるので詳細な説明は省略する。

【００２０】また、集光レンズ３８は、可動ミラー対３
４によってＸ−Ｙ方向に高速度で走査されるレーザー光
１６を常に最良の状態で集光することができるように、
レーザー１６のＸ−Ｙ方向の走査に応じてＸ−Ｙ方向に
高速度で移動可能とされている。

【００２１】補正光学系装置２４は、同一の集光レンズ
３８を用いて集光される加工用レーザー光と計測用レー
ザー光との焦点位置が、加工物１０の表面に合うように
するために、加工用レーザー光と計測用レーザー光との
光軸方向の焦点位置を一致させることを目的として、加
工用レーザー光の焦点位置を計測用レーザー光の焦点位
置に一致するように調整するための装置であり、加工用
レーザー光と計測用レーザー光との光軸方向の焦点位置
が予め一致されている場合には配設しなくともよい。

【００２２】なお、可動ミラー対３４、集光レンズ３８
および垂直移動ステージ１２は、制御装置２８の制御に
よって、加工により成形すべき目標とする立体形状を得
るために必要な位置に、図示しない駆動系を介して移動
可能とされている。即ち、加工物１０から加工により成
形すべき目標とする立体形状を得るために、加工物１０
表面から物質を除去すべき部位にレーザー光１６の焦点
が位置するように、制御装置２８によって可動ミラー対
３４、集光レンズ３８および垂直移動ステージ１２の移
動が制御される。

【００２３】以上の構成において、レーザー光１６を構
成する加工用レーザー２０より出射された加工用レーザ
ー光は、光量調節器２２に入射され、補正光学系装置２
４→半透過ミラー３０→全反射ミラー３２→可動ミラー
対３４→集光レンズ３８という経路を経て、制御装置２
８の制御によって加工物１０表面の所定の位置に焦点を
合わされて照射される。

【００２４】この際に、加工用レーザー２０として、例
えば、パルス・レーザーを用いた場合には、加工用レー
ザー光の照射効果によるレーザー蒸散あるいはレーザー
蝕刻により、光量調節器２２によって調整された光量に
対応した量の物質が、レーザー光１６の焦点を合わされ
た加工物１０表面から除去されることになる。

【００２５】これと同時に、レーザー光１６を構成する
表面形状計測装置２６の計測用レーザーから出射された
計測用レーザー光も、全反射鏡３６→半透過ミラー３０
→全反射ミラー３２→可動ミラー対３４→集光レンズ３
８という経路を経て、制御装置２８の制御によって加工
物１０表面に焦点位置を合わされて照射されることにな
る。

【００２６】そして、この計測用レーザー光は加工物１
０表面で反射し、上記とは逆の経路、即ち、可動ミラー
対３４→全反射ミラー３２→半透過ミラー３０→全反射
ミラー３６という経路を経て、表面形状計測装置２６に
入射される。こうして、加工物１０表面で反射された計
測用レーザー光が入射された表面形状計測装置２６は、
入射された計測用レーザー光を解析し、加工物１０の表
面の形状を計測し、測定結果を形状情報として制御装置
２８へ入力する。

【００２７】制御装置２８はこうして表面形状計測装置
２６から入力された形状情報を記憶し、表面形状計測装
置２６から入力された形状情報と予め記憶しておいた加
工により成形すべき目標とする立体形状を示す形状情報
とに基づき、加工により成形すべき目標とする立体形状
と現在の加工物１０の形状とを比較して、加工物１０表
面の物質除去を行う必要があるときは、加工物１０表面
の物質除去が可能な光量を出射するように光量調節器２
２を制御するとともに、加工物１０表面の物質除去を行
う必要がないときは、加工物１０表面の物質除去が行わ
れないように光量を低下させるように光量調節器２２を
制御する。

【００２８】即ち、このレーザー照射システム１８にお
いては、フィードバック制御を用いて、レーザー加工に
より成形すべき目標とする立体形状を正確に得るように
構成されている。

【００２９】なお、加工用レーザー光および計測用レー
ザー光は、上記したように制御装置２８の制御によっ
て、可動ミラー対３４の作動により加工物１０の表面上
を走査されることになるものであり、また、加工用レー
ザー光による加工物１０表面の物質除去にともない、垂
直移動ステージ１２が図示しない駆動系の作動により垂
直方向上方に移動されることにより、加工用レーザー光
および計測用レーザー光の焦点位置合わせを行うことが
でき、加工深さの大きなレーザー加工を行うことができ
るようになる。

【００３０】次に、上記した第１の実施例によるレーザ
ー加工装置を用いた第１の実施例による加工方法の動作
例として、上面が平面形状の加工物表面に三角錐を形成
する加工方法について説明する。即ち、加工物としては
図２に示す長方体状の加工物１００を用い、それに図３
（ａ）（ｂ）に示す三角錐１０２を形成する場合の加工
方法を、各段階順に説明する。

【００３１】（第１段階）焦点レンズ３８の焦点が加工
面１（図２参照）上に位置するように、図示しない駆動
系により垂直移動ステージ１２を移動する。そして、表
面形状計測装置２６の計測用レーザーから計測用レーザ
ー光を出射し（加工用レーザー２０からの加工用レーザ
ー光は出射させない。）、可動ミラー対３４を作動させ
計測用レーザー光を加工物１００の表面上に走査させ
て、各走査点における表面の形状を表面形状計測装置２
６により実時間で計測する。そして、その計測結果を形
状情報として制御装置２８へ出力し、制御装置２８に記
憶させる。

【００３２】なお、後述する各段階においても、常に表
面形状計測装置２６の計測用レーザーから計測用レーザ
ー光を出射し、可動ミラー３４の作動による各走査点に
おける加工物１００の表面の形状を表面形状計測装置２
６により実時間で計測し、三角錐１０２を形成するため
に制御装置２８により光量調節器２２を制御することに
より、加工用レーザー光の光量が調整されることにな
る。

【００３３】（第２段階）集光レンズ３８の焦点が加工
面２（図２参照）上に位置するように、図示しない駆動
系により垂直移動ステージ１２を上方に移動する。

【００３４】（第３段階）加工用レーザー２０から加工
用レーザー光を照射し、可動ミラー対３４により加工用
レーザー光（および計測用レーザー光）を加工物１００
の表面上に走査させて、加工面２まで加工物１００の表
面物質を除去することになる（図４（ａ））。

【００３５】この際に、表面形状計測装置２６により計
測された加工用レーザー光（および計測用レーザー光）
の走査点が三角錐１０２の断面内にあるときは、制御装
置２８により光量調節器２２を制御して加工用レーザー
光の光量を「０」にし、加工用レーザー光の照射による
物質除去が起こらないように制御する。

【００３６】また、表面形状計測装置２６により計測さ
れた加工用レーザー光（および計測用レーザー光）の走
査点が三角錐１０２の断面の外側にあるときは、第１段
階で計測した表面形状に基づいて、制御装置２８により
光量調節器２２を制御して加工用レーザー光の光量を調
整し、加工用レーザー光の照射による物質除去量の調整
を行い、加工面２を創製する。

【００３７】なお、各走査点における加工深さは、加工
と並行して表面形状計測装置２６により実時間で計測さ
れ、制御装置２８へ出力されて記憶される。

【００３８】（第４段階）集光レンズの焦点が加工面３
（図２参照）上に位置するように、図示しない駆動系に
より垂直移動ステージ１２を上方に移動する。

【００３９】（第５段階）加工用レーザー２０から加工
用レーザー光を照射し、可動ミラー対３４により加工用
レーザー光（および計測用レーザー光）を加工物１００
の表面上に走査させて、加工面３まで加工物１００の表
面物質を除去することになる（図４（ｂ））。

【００４０】この際に、表面形状計測装置２６により計
測された加工用レーザー光（および計測用レーザー光）
の走査点が三角錐１０２の断面内にあるときは、制御装
置２８により光量調節器２２を制御して加工用レーザー
光の光量を「０」にし、加工用レーザー光の照射による
物質除去が起こらないように制御する。

【００４１】また、表面形状計測装置２６により計測さ
れた加工用レーザー光（および計測用レーザー光）の走
査点が三角錐１０２の断面の外側にあるときは、第３段
階で計測した表面形状に基づいて、制御装置２８により
光量調節器２２を制御して加工用レーザー光の光量を調
整し、加工用レーザー光の照射による物質除去量の調整
を行い、加工面３が平面になるようにする。

【００４２】なお、各走査点における加工深さは、加工
と並行して表面形状計測装置２６により実時間で計測さ
れ、制御装置２８へ出力されて記憶される。

【００４３】以降、最終加工面ｎ（図４（ｃ））を得る
まで、上記した各段階の処理を順次繰り返せばよい。

【００４４】なお、レーザー加工後の三角錐１０２の表
面は、図５に示すように階段状となるが、この段差は第
１の実施例によるレーザー加工装置の分解能を示すもの
であって、加工用レーザー光の集光径に相当するもので
ある。ところが、この集光径は加工用レーザー光の波長
程度にまで小さくすることができるので、図５に示すよ
うな階段状の段差は極めて微小な段差とできるため、所
望の加工精度に応じて加工用レーザー光の波長を選択す
ることにより、実用上無視することができるようにな
る。

【００４５】次に、本発明の第２の実施例によるレーザ
ー加工方法を実施するための第２の実施例によるレーザ
ー加工装置について説明する。

【００４６】図６には、本発明の第２の実施例によるレ
ーザー加工方法を実施するための第２の実施例によるレ
ーザー加工装置の概略構成説明図が示されているが、図
１に示す第１の実施例によるレーザー加工装置と同一あ
るいは相当する構成部材に関しては、図１と同一の符号
を付して示すことにより、詳細な説明は省略するものと
する。

【００４７】図６に示されたレーザー加工装置は、加工
物１０が制御装置２８の制御に基づいて所定の回転数
（角速度ω）で回転する回転装置４０に取り付けられて
いる。この回転装置４０は、制御装置２８の制御に基づ
いて、図示しない駆動系により水平方向に往復運動され
る水平移動ステージ４２に取り付けられている。この水
平移動ステージ４２の運動は、加工物１０が１回転する
間に、加工幅（レーザー・ビーム・スポット径：加工用
レーザー光の加工物１０表面における集光点の径）程度
進行するように設定されている。

【００４８】さらに、水平移動ステージ４２は垂直移動
ステージ４４に取り付けられていて、この垂直移動ステ
ージ４４は、基台１４に上下動自在に取り付けられてお
り、制御装置２８の制御に基づいて、図示しない駆動系
により垂直方向に移動可能とされている。

【００４９】この第２の実施例によるレーザー加工装置
において、加工物１０に対して照射されるレーザー光１
６は、加工物１０に対して垂直方向および水平方向の２
方向から照射されることになり、加工物１０に対して垂
直方向および水平方向の２方向から照射されるレーザー
光は、２組のレーザー照射システム１８ａ、１８ｂによ
り生成されるものである（但し、レーザー照射システム
１８ｂのうち、加工用レーザー２０、光量調節器２２、
補正光学系装置２４、表面形状計測装置２６、制御装置
２８、半透過ミラー３０ならびに全反射ミラー３６は、
レーザー照射システム１８ａの対応する構成と共用する
ことも可能である。）。即ち、レーザー照射システム１
８ａにより、加工物１０に対して垂直方向から照射され
るレーザー光１６が生成され、レーザー照射システム１
８ｂにより、加工物１０に対して水平方向から照射され
るレーザー光１６が生成される。

【００５０】レーザー照射システム１８ａ、１８ｂと上
記した第１の実施例によるレーザー加工装置において用
いられたレーザー照射システム１８とは、レーザー照射
システム１８ａ、１８ｂが全反射ミラー３２および可動
ミラー対３４を備えておらず、加工用レーザー光が半透
過ミラー３０を介して直接に集光レンズ３８に入射され
るようになされている点で、レーザー照射システム１８
と相違する。

【００５１】従って、この第２の実施例によるレーザー
加工装置においては、回転装置４０により加工物１０を
回転させるとともに、水平移動ステージ４２を水平方向
に移動させ、さらに垂直移動ステージ４４を垂直方向に
移動させることにより、レーザー光１６の加工物１０上
での走査を実現している。

【００５２】次に、上記した第２の実施例によるレーザ
ー加工装置を用いた加工方法の動作例として、円柱の側
面を加工して三角柱を形成する加工方法について説明す
る。即ち、加工物として図７に示す円柱状の加工物２０
０を用いて三角柱２０２を形成する場合の加工方法を、
各段階順に説明する。なお、以下に説明するこの円柱状
の加工物２００の側面加工の際には、レーザー照射シス
テム１８ａが用いられる。

【００５３】（第１段階）焦点レンズ３８の焦点が加工
面１（図８参照）上に位置するように、図示しない駆動
系により垂直移動ステージ４４を移動する。そして、表
面形状計測装置２６の計測用レーザーから計測用レーザ
ー光を出射し（加工用レーザー２０からの加工用レーザ
ー光は出射させない。）、回転装置４０を回転させると
ともに水平移動ステージ４２を移動させ、計測用レーザ
ー光を加工物１００の表面上に走査させて、各走査点に
おける表面の形状を表面形状計測装置２６により実時間
で計測する。そして、その計測結果を形状情報として制
御装置２８へ出力し、制御装置２８に記憶させる。

【００５４】なお、後述する各段階においても、常に表
面形状計測装置２６の計測用レーザーから計測用レーザ
ー光を出射し、回転装置４０を回転させるとともに水平
移動ステージ４２を移動させ、各走査点における加工物
２００の表面の形状を表面形状計測装置２６により実時
間で計測し、三角柱２０２を形成するために制御装置２
８により光量調節器２２を制御することにより、加工用
レーザー光の光量が調整されることになる。

【００５５】（第２段階）集光レンズ３８の焦点が加工
面２（図８参照）上に位置するように、図示しない駆動
系により垂直移動ステージ４４を上方に移動する。

【００５６】（第３段階）加工用レーザー２０から加工
用レーザー光を照射し、回転装置４０ならびに水平移動
ステージ４２の作動により、加工用レーザー光（および
計測用レーザー光）を加工物２００の表面上に走査させ
て、加工面２まで加工物２００の表面物質を除去するこ
とになる（図８参照）。このときの加工用レーザー光の
光量と回転装置４０による加工物２００の回転角との関
係は、図９（ａ）に示すようになる。

【００５７】この際に、表面形状計測装置２６により計
測された加工用レーザー光（および計測用レーザー光）
の走査点が三角柱２０２の断面内にあるときは、制御装
置２８により光量調節器２２を制御して加工用レーザー
光の光量を「０」にし、加工用レーザー光の照射による
物質除去が起こらないように制御する。

【００５８】また、表面形状計測装置２６により計測さ
れた加工用レーザー光（および計測用レーザー光）の走
査点が三角柱２０２の断面の外側にあるときは、第１段
階で計測した表面形状に基づいて、制御装置２８により
光量調節器２２を制御して加工用レーザー光の光量を調
整し、加工用レーザー光の照射による物質除去量の調整
を行い、加工面２が円周面になるようにする。

【００５９】なお、各走査点における加工深さは、加工
と並行して表面形状計測装置２６により実時間で計測さ
れ、制御装置２８へ出力されて記憶される。

【００６０】（第４段階）集光レンズの焦点が加工面３
（図８参照）上に位置するように、図示しない駆動系に
より垂直移動ステージ４４を上方に移動する。

【００６１】（第５段階）加工用レーザー２０から加工
用レーザー光を照射し、回転装置４０ならびに水平移動
ステージ４２の作動により、加工用レーザー光（および
計測用レーザー光）を加工物２００の表面上に走査させ
て、加工面３まで加工物２００の表面物質を除去するこ
とになる（図８参照）。このときの加工用レーザー光の
光量と回転装置４０による加工物２００の回転角との関
係は、図９（ｂ）に示すようになる。

【００６２】この際に、表面形状計測装置２６により計
測された加工用レーザー光（および計測用レーザー光）
の走査点が三角柱２０２の断面内にあるときは、制御装
置２８により光量調節器２２を制御して加工用レーザー
光の光量を「０」にし、加工用レーザー光の照射による
物質除去が起こらないように制御する。

【００６３】また、表面形状計測装置２６により計測さ
れた加工用レーザー光（および計測用レーザー光）の走
査点が三角柱２０２の断面の外側にあるときは、第３段
階で計測した表面形状に基づいて、制御装置２８により
光量調節器２２を制御して加工用レーザー光の光量を調
整し、加工用レーザー光の照射による物質除去量の調整
を行い、加工面３が円周面になるようにする。

【００６４】なお、各走査点における加工深さは、加工
と並行して表面形状計測装置２６により実時間で計測さ
れ、制御装置２８へ出力されて記憶される。

【００６５】以降、最終加工面ｎ（図８参照）を得るま
で、上記した各段階の処理を順次繰り返せばよい。

【００６６】また、レーザー加工後の三角柱２０２の表
面も、図５に示した三角錐１０２の表面と同様に階段状
となるが、この段差は第２の実施例によるレーザー加工
装置の分解能を示すものであって、加工用レーザー光の
集光径に相当するものである。ところが、この集光径は
加工用レーザー光の波長程度まで小さくすることができ
るので、図５に示すような階段状の段差は極めて微小な
段差とできるため、所望の加工精度に応じて加工用レー
ザー光の波長を選択することにより、実用上無視するこ
とができるようになる。

【００６７】さらに、加工物２００の回転装置４０の回
転軸方向の端面２００ａあるいは端面２００ｂを加工す
る際には、レーザー照射システム１８ｂを用いて、上記
と同様な方法によりレーザー加工を行えばよい。このよ
うに、レーザー照射システム１８ｂを用いてレーザー加
工を行う場合には、レーザー光１６の加工物２００表面
上における焦点位置の調整は、水平方向移動ステージ４
２を用いて行い、加工物２００表面上におけるレーザー
光１６の走査は、回転装置４０ならびに垂直移動ステー
ジ４４を用いて行うようにすればよい。

【００６８】なお、上記した各実施例において、加工用
レーザー光の照射による物質の除去量は一般的に微小で
あるため、大型の加工物を成形するためには長時間を必
要とすることになる。しかしながら、目的とする形状を
得るために必要な物質除去量は、加工物の代表長の３乗
に比例するので、加工に要する時間もこれに応じて短縮
され、対象となる加工物の代表長が１ｍｍ以下の微小な
物体の場合には、実用上十分に短い時間で目的とする立
体形状をレーザー加工により得ることができる。

【００６９】また、質量分布が軸対称でない加工物を高
速で回転させる場合に、偏心運動による遠心力に起因す
る加工物のブレが、加工精度の低下を引き起こすことが
知られているが、このブレの相対量（ブレ長／加工物の
代表値）は偏心の相対量（偏心長／加工物の代表値）の
２乗に逆比例する。従って、加工物が微小な場合には、
このブレによる加工精度の低下が著しく緩和され、加工
物の代表長が１ｍｍ以下になると実用上無視できるよう
になる。このため、加工物が微小な場合には、本発明に
よるレーザー加工方法およびレーザー加工装置を用い
て、種々の材料を用いた精度のよいレーザー加工を行う
ことができるものである。

【００７０】なお、加工用レーザーとしては、上記した
パルス・レーザーならびに連続レーザーを、加工物など
の条件に応じて適宜選択すればよい。パルス・レーザー
を用いた場合の物質の除去はレーザー蒸散あるいはレー
ザー蝕刻などであり、連続レーザーを用いた場合の物質
の除去はレーザー溶融などである。

【００７１】また、光量調節器による光量の制御は、照
射光量を絞るだけでなく、光シャッターまたは加工用レ
ーザー自身の動作のＯＮ／ＯＦＦなどを用いて、レーザ
ー光の導通／遮断により、加工物に照射される光量を調
整するようにしてもよい。

【００７２】さらに、レーザー加工の加工精度は、上記
したように加工物の表面上にレーザー光を集光する集光
レンズの集光径に依存し、集光径はレーザー光の波長程
度まで小さくすることができるため、紫外域のレーザー
を用いた場合には、１μｍ以下に加工精度を上げること
ができる。

【００７３】さらにまた、上記した各実施例において
は、レーザー加工装置を空気中において用いた場合に関
して説明したが、真空中あるいは液中において用いても
よい。例えば、加工物をエッチング液中に浸すようにし
て用いた場合には、加工用レーザー光として連続レーザ
ー光を照射することにより、連続レーザー光の照射部分
におけるエッチング効果を増大させることができ、本発
明によるレーザー加工装置によるレーザー加工とエッチ
ングとが相乗的に作用して、より高速に所望の形状の立
体を得ることができるようになる。

【００７４】さらに、上記した第２の実施例において
は、レーザー照射システムとして、垂直方向からのレー
ザー光の照射と水平方向からのレーザー光の照射とで、
それぞれ異なるレーザー照射システムを用いたが、単一
のレーザー照射システムを用いて、単一のレーザー照射
システムから出射されるレーザー光を適宜分岐して、垂
直方向からのレーザー光の照射と水平方向からのレーザ
ー光の照射とに共用するようにしてもよい。

【００７５】また、上記した第２の実施例において、レ
ーザー照射システムを３セット以上用いて、加工物に対
して適宜の方向（角度）からレーザー光を照射するよう
にしてもよい。

【００７６】さらに、上記した各実施例においては、計
測用レーザー光と加工用レーザー光とを同一の集光光学
系（半透過ミラー３０、全反射ミラー３２、可動ミラー
対３４、全反射ミラー３６、集光レンズ３８）を用いて
加工物の表面に集光したが、これに限られることなし
に、計測用レーザー光と加工用レーザー光とを別個の集
光光学系を用いて加工物の表面に集光してもよい。

【００７７】また、上記した各実施例におけるレーザー
照射システムにおいては、制御装置からの光量制御情報
を光量調節器に与え、フィードバック制御を用いてレー
ザー加工により成形すべき目標とする立体形状を正確に
得るように構成されているが、フィードバック制御とし
てはこうした構成に限られることなしに、他の構成をと
るようにしてもよい。

【００７８】さらに、上記した各実施例におけるレーザ
ー照射システムにおいては、制御装置からの光量制御情
報を光量調節器に与え、フィードバック制御を用いてレ
ーザー加工により成形すべき目標とする立体形状を正確
に得るように構成されているが、これに限られることな
しに、フィードバック制御を用いることなく、予め設定
された形状とするレーザー加工が行われるように、レー
ザー照射システムを制御してもよい。

【００７９】このように、フィードバック制御を用いる
ことなくレーザー加工を行う場合には、所望の形状に加
工するための加工物の基準面を予め精度よく形成してお
くと、誤差のない精度の高い加工を行うことができる。

【００８０】こうした加工物の基準面を形成するために
も、本発明によるレーザー加工方法を用いることができ
るものであり、例えば、以下に説明するような２通りの
方法がある。

【００８１】〔水平照射法〕例えば、所望の形状を形成
するための加工物として精度の高い円柱を得る場合に
は、図１０に示すように、比較的長い焦点距離ｆｌのレ
ンズ３００を用いて加工用レーザー光を集光し、その焦
点ｆ付近での加工用レーザー光の外縁３０２が略円柱上
の加工物３０４の側面に接触するように設定する。

【００８２】以上のような構成において、加工物３０４
を中心軸Ｏの軸周りに回転させるとともに、加工用レー
ザー光を中心軸Ｏ方向に１回または繰り返し走査する。
これにより、加工用レーザー光の外縁３０２と接触して
いる加工物３０４の側面の物質が除去される。

【００８３】そして、加工用レーザー光の焦点ｆ付近の
外縁３０２が加工物３０４の側面と接触するように、加
工用レーザー光と加工物３０４とを相対的に移動させ、
距離ｌを短縮させながら上記した操作を行うことによ
り、断面が極めて正円に近い精度の高い円柱を得ること
ができる。即ち、断面が極めて正円に近い側面を基準面
として備えた加工物３０４を得ることができるものであ
り、この基準面を基準としてレーザー加工を行うことに
より、フィードバック制御を行わなくとも、高い加工精
度を達成することができる。

【００８４】なお、比較的長い焦点距離ｆｌのレンズ３
００としては、加工用レーザー光の直径ｄと焦点距離ｆ
ｌとの関係を表すＦ値（Ｆ＝ｆｌ／ｄ）が１０以上であ
るものが好ましい。

【００８５】〔垂直照射法〕例えば、所望の形状を形成
するための加工物として精度の高い円柱を得る場合に
は、図１１に示すように、比較的短い焦点距離ｆｌのレ
ンズ４００を用いて、加工用レーザー光の光軸が略円柱
上の加工物４０４の側面に対して垂直になるように集光
し、その焦点ｆ上の照射強度密度の最大の照射位置４０
２でのみ、加工物４０４の表面物質の除去が発生するよ
うに加工用レーザー光の出力を調整して設定する。

【００８６】以上のような構成において、加工物４０４
を中心軸Ｏの軸周りに回転させるとともに、加工用レー
ザー光を中心軸Ｏ方向に１回または繰り返し走査する。
これにより、加工用レーザー光の焦点ｆが位置する照射
位置４０２と接する加工物４０４の側面の表面物質のみ
が除去される。

【００８７】そして、加工用レーザー光の焦点ｆが位置
する照射位置４０２が加工物４０４の側面と接触するよ
うに、加工用レーザー光と加工物４０４とを相対的に移
動させ、距離ｌを短縮させながら上記した操作を行うこ
とにより、断面が極めて正円に近い精度の高い円柱を得
ることができる。即ち、断面が極めて正円に近い側面を
基準面として備えた加工物４０４を得ることができるも
のであり、この基準面を基準としてレーザー加工を行う
ことにより、フィードバック制御を行わなくとも、高い
加工精度を達成することができる。

【００８８】なお、比較的短い焦点距離ｆｌのレンズ４
００としては、加工用レーザー光の直径ｄと焦点距離ｆ
ｌとの関係を表すＦ値（Ｆ＝ｆｌ／ｄ）が１程度である
ものが好ましい。

【００８９】なお、一般に、物質にレーザー照射してこ
れを除去するには、レーザー照射強度密度についてスレ
ッショルドが存在する。即ち、スレッショルド値以上の
レーザー照射強度密度でレーザー照射を行えば、レーザ
ー照射により物質を除去することができるが、スレッシ
ョルド値以下のレーザー照射強度密度でレーザー照射を
行っても、レーザー照射により物質を除去することはで
きないことが知られている。

【００９０】このため、上記した水平照射法ならびに垂
直照射法において、なお一層精度良く基準面を形成した
い場合には、スレッショルド値を若干越える程度のレー
ザー照射強度密度で加工用レーザー光を加工物に照射す
ることが好ましい。このように、スレッショルド値を若
干越える程度のレーザー照射強度密度で加工用レーザー
光を加工物に照射すると、水平照射法においては、加工
用レーザー光の焦点ｆ付近の外縁３０２が接触する加工
物３０４の表面の物質のみを、加工物３０４の他の部位
に影響を与えることなく確実に除去することができ、ま
た、垂直照射法においては、加工用レーザー光の焦点ｆ
が位置する照射位置４０２が接触する加工物４０４の表
面の物質のみを、加工物４０４の他の部位に影響を与え
ることなく確実に除去することができる。

【００９１】また、上記した水平照射法ならびに垂直照
射法の説明においては、断面が正円の側面を基準面とし
て備えた円柱状の加工物を形成する場合に関して説明し
たが、こうした曲面を基準面とするものに限らずに、長
方体や平板などのような平面を基準面とする加工物も得
ることができる。

【００９２】さらに、上記した水平照射法ならびに垂直
照射法は、加工物の基準面を形成するために用いるばか
りでなく、上記した第１の実施例ならびに第２の実施例
と同様に、加工物から目的とする形状を得るために用い
てもよい。

【００９３】また、上記した第１の実施例ならびに第２
の実施例において説明したような、加工物の加工面を実
時間でモニターするフィードバック制御を用いることな
くレーザー加工を行う場合には、加工用レーザー光の出
力をモニターし、それに基づいて加工用レーザー光の出
力の制御を行って、加工精度の向上を図るようにしても
よい。

【００９４】即ち、加工用レーザー光などのレーザー光
の出力は常に変動しており、加工用レーザー光による加
工物のレーザー加工の間に加工用レーザー光の出力が変
動すると、この変動が加工面の仕上がりに悪影響を及ぼ
すことになる。従って、常に加工用レーザー光の出力を
モニターし、加工物の全てのレーザー加工点において、
当該レーザー加工点における加工用レーザー光の出力の
強度（照射強度密度や照射強度など）の積算値を求め、
この積算値が当該レーザー加工点における加工面を得る
のに必要な値より高い場合には、加工用レーザー光の次
の走査により当該レーザー加工点におけるレーザー加工
を行う場合に、当該レーザー加工点での加工用レーザー
光の出力の強度を低下させるようにして、加工用レーザ
ー光の出力の変動の影響を解消する。

【００９５】一方、レーザー加工点における加工用レー
ザー光の出力の強度の積算値が当該レーザー加工点にお
ける加工面を得るのに必要な値より低い場合には、加工
用レーザー光の次の走査により当該レーザー加工点にお
けるレーザー加工を行う場合に、当該レーザー加工点で
の加工用レーザー光の出力の強度を上昇させるようにし
て、加工用レーザー光の出力の変動の影響を解消する。

【００９６】こうしたレーザー加工点でのレーザー光の
出力の強度を変化させるには、パルス・レーザー光にあ
っては１パルス当たりの光量や照射パルス数などを変化
させればよく、連続レーザー光にあっては平均光量や照
射時間などを変化させればよい。

【００９７】つまり、パルス・レーザー光において出力
の強度を低下させるには、例えば、当該レーザー加工点
における照射パルス数を減少すればよく、その反対に出
力の強度を上昇させるには、当該レーザー加工点におけ
る照射パルス数を増加させればよく、こうした制御は加
工用レーザーのオン／オフ制御により容易に実現でき
る。

【００９８】また、連続レーザー光において出力の強度
を低下させるには、例えば、当該レーザー加工点におけ
る照射時間を減少すればよく、その反対に出力の強度を
上昇させるには、当該レーザー加工点における照射時間
を増加させればよく、こうした制御は加工用レーザーの
オン／オフ制御により容易に実現できる。

【００９９】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【０１００】従来の機械旋盤などの機械加工における刃
物に代えて、レーザー光を加工物上に集光し、焦点部分
でレーザー光の照射効果による物質除去を行い、こうし
た物質除去により加工物を成形するようにしたため、加
工物へのレーザー光の照射部位を選択制御することによ
り、加工物上の任意の部位の物質を除去できるようにな
り、回転体のみならず任意の形状の立体を成形すること
ができるようになるとともに、レーザー光の強度を制御
することにより、レーザー光の照射効果による物質除去
により除去される物質の量を精度良く制御することがで
きるので、微小な立体形状を成形することができるよう
になる。

【０１０１】従って、本発明によれば、加工対象となる
材料を限定することなく、当該材料から微小な任意の形
状の立体を成形することのできるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例によるレーザー加工方法
を実施するための第１の実施例によるレーザー加工装置
の概略構成説明図である。

【図２】長方体状の加工物に三角錐を形成する際の加工
面を示す説明図である。

【図３】長方体状の加工物に三角錐を形成した状態を示
し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は正面図である。

【図４】レーザー加工の進展状態を示す上面図であり、
（ａ）は加工面２まで加工した状態を示し、（ｂ）加工
面３まで加工した状態を示し、（ｃ）は最終加工面ｎま
で加工した状態を示す。

【図５】加工面の表面状態を示す拡大説明図である。

【図６】本発明の第２の実施例によるレーザー加工方法
を実施するための第２の実施例によるレーザー加工装置
の概略構成説明図である。

【図７】円柱状の加工物と当該加工物から形成される三
角柱との関係を示す説明図である。

【図８】円柱状の加工物から三角柱を形成する際の加工
面を示す説明図である。

【図９】加工用レーザー光の光量と回転装置による加工
物の回転角との関係を示し、（ａ）は加工面２を形成す
る場合を示し、（ｂ）は加工面３を形成する場合を示
す。

【図１０】水平照射法を説明するための要部説明図であ
る。

【図１１】垂直照射法を説明するための要部説明図であ
る。

【符号の説明】

１０、１００、２００、３０４、４０４ 加工物 １２、４４ 垂直方向移
動ステージ １４ 基台 １６ レーザー光 １８、１８ａ、１８ｂ レーザー照
射システム ２０ 加工用レー
ザー ２２ 光量調節器 ２４ 補正光学系
装置 ２６ 表面形状計
測装置 ２８ 制御装置 ３０ 半透過ミラ
ー ３２ 全反射ミラ
ー ３４ 可動ミラー
対 ３６ 全反射ミラ
ー ４０ 回転装置 ４２ 水平方向移
動ステージ １０２ 三角錐 ２０２ 三角柱 ２００ａ、２００ｂ 端面 ３００ 比較的焦
点距離の長いレンズ ３０２ 加工用レ
ーザー光の外縁 ４００ 比較的焦
点距離の短いレンズ ４０２ 照射位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−224887（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−35890（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−69896（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−215290（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 26/00 - 26/42 B81C 5/00

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工物表面への照射により表面の物質を
   除去する加工用レーザー光を集光光学系を用いて前記加
   工物表面に集光し、 前記集光による前記加工物表面の集光点を、前記加工物
   表面で走査するとともに前記加工物の表面より内部方向
   へ順次段階的に移動させ、 前記加工物表面から所望の部位の物質のみを、前記加工
   用レーザー光の強度を制御しながら前記加工用レーザー
   光の照射による物質除去作用で除去し、前記加工物を所
   望の立体形状に成形することを特徴とするレーザー加工
   方法。
2. 【請求項２】 加工物表面への照射により表面の物質を
   除去する加工用レーザー光を集光光学系を用いて前記加
   工物表面に集光し、 前記加工物の回転と、前記加工物表面に集光される前記
   加工用レーザー光と前記加工物との相対的な移動とによ
   り、前記加工用レーザー光の集光点を、前記加工物表面
   で走査するとともに 前記加工物の表面より内部方向へ
   順次段階的に移動させ、 前記加工物表面から所望の部位の物質のみを、前記加工
   用レーザー光の強度を制御しながら前記加工用レーザー
   光の照射による物質除去作用で除去し、前記加工物を所
   望の立体形状に成形することを特徴とするレーザー加工
   方法。
3. 【請求項３】 加工物表面の形状を測定するための計測
   用レーザー光を第１の集光光学系を用いて前記加工物表
   面に集光し、 前記加工物表面への照射により表面の物質を除去する加
   工用レーザー光を第２の集光光学系を用いて前記加工物
   表面に集光し、 前記第１の集光光学系の集光による前記加工物表面の第
   １の集光点および前記第２の集光光学系の集光による前
   記加工物表面の第２の集光点を、前記加工物表面で走査
   するとともに、前記加工物の表面より内部方向へ順次段
   階的に移動させ、 前記計測用レーザー光に基づき計測された前記加工物の
   表面形状に従って、前記加工物表面から所望の部位の物
   質のみを、前記加工用レーザー光の強度を制御しながら
   前記加工用レーザー光の照射による物質除去作用で除去
   し、前記加工物を所望の立体形状に成形することを特徴
   とするレーザー加工方法。
4. 【請求項４】 加工物表面の形状を測定するための計測
   用レーザー光と前記加工物表面への照射により表面の物
   質を除去する加工用レーザー光とを同一の集光光学系を
   用いて前記加工物表面に集光し、 前記集光による前記加工物表面の集光点を、前記加工物
   表面で走査するとともに前記加工物の表面より内部方向
   へ順次段階的に移動させ、 前記計測用レーザー光に基づき計測された前記加工物の
   表面形状に従って、前記加工物表面から所望の部位の物
   質のみを、前記加工用レーザー光の強度を制御しながら
   前記加工用レーザー光の照射による物質除去作用で除去
   し、前記加工物を所望の立体形状に成形することを特徴
   とするレーザー加工方法。
5. 【請求項５】 加工物表面の形状を測定するための計測
   用レーザー光を第１の集光光学系を用いて前記加工物表
   面に集光し、 前記加工物表面への照射により表面の物質を除去する加
   工用レーザー光を第２の集光光学系を用いて前記加工物
   表面に集光し、 前記加工物の回転と、前記第１の集光光学系によって前
   記加工物表面に集光される前記計測用レーザー光と前記
   加工物との相対的な移動とにより、前記計測用レーザー
   光の集光点を走査するとともに前記加工物の表面より内
   部方向へ順次段階的に移動させ、前記加工物の回転と、
   前記第２の集光光学系によって前記加工物表面に集光さ
   れる前記加工用レーザー光と前記加工物との相対的な移
   動とにより、前記加工用レーザー光の集光点を走査する
   とともに前記加工物の表面より内部方向へ順次段階的に
   移動させながら、 前記計測用レーザー光に基づき計測された前記加工物の
   表面形状に従って、前記加工物表面から所望の部位の物
   質のみを、前記加工用レーザー光の強度を制御しながら
   前記加工用レーザー光の照射による物質除去作用で除去
   し、前記加工物を所望の立体形状に成形することを特徴
   とするレーザー加工方法。
6. 【請求項６】 加工物表面の形状を測定するための計測
   用レーザー光と前記加工物表面への照射により表面の物
   質を除去する加工用レーザー光とを同一の集光光学系を
   用いて前記加工物表面に集光し、 前記加工物の回転と、前記加工物表面に集光される前記
   計測用レーザー光および前記加工用レーザー光と前記加
   工物との相対的な移動とにより、前記計測用レーザー光
   および前記加工用レーザー光の集光点を走査するととも
   に前記加工物の表面より内部方向へ順次段階的に移動さ
   せながら、 前記計測用レーザー光に基づき計測された前記加工物の
   表面形状に従って、前記加工物表面から所望の部位の物
   質のみを、前記加工用レーザー光の強度を制御しながら
   前記加工用レーザー光の照射による物質除去作用で除去
   し、前記加工物を所望の立体形状に成形することを特徴
   とするレーザー加工方法。
7. 【請求項７】 前記加工用レーザー光の強度の制御は、
   レーザー発振の動作／停止により行う請求項１、２、
   ３、４、５または６のいずれか１項に記載のレーザー加
   工方法。
8. 【請求項８】 加工物表面への照射により表面の物質を
   除去する加工用レーザー光を比較的長い焦点距離の集光
   光学系を用いて集光し、 前記加工用レーザー光の焦点付近における前記加工用レ
   ーザー光の外縁を前記加工物の表面に接触させ、前記接
   触による接触位置を、前記加工物表面で走査するととも
   に前記加工物の表面より内部方向へ順次段階的に移動さ
   せ、 前記加工用レーザー光の前記外縁が接触する前記加工物
   の表面の物質のみを前記加工用レーザー光の照射による
   物質除去作用で除去し、前記加工物表面に基準面を形成
   することを特徴とするレーザー加工方法。
9. 【請求項９】 前記加工物は、前記加工物表面への照射
   により表面の物質を除去する加工用レーザー光を比較的
   長い焦点距離の集光光学系を用いて集光し、前記加工用
   レーザー光の焦点付近における前記加工用レーザー光の
   外縁を前記加工物の表面に接触させ、前記接触による接
   触位置を、前記加工物表面で走査するとともに前記加工
   物の表面より内部方向へ順次段階的に移動させ、前記加
   工用レーザー光の前記外縁が接触する前記加工物の表面
   の物質のみを前記加工用レーザー光の照射による物質除
   去作用で除去し、前記加工物表面に予め基準面を形成し
   た請求項１、２、３、４、５、６または７のいずれか１
   項に記載のレーザー加工方法。
10. 【請求項１０】 加工物表面への照射により表面の物質
    を除去する加工用レーザー光を比較的短い焦点距離の集
    光光学系を用いて、前記加工用レーザー光の光軸が前記
    加工物表面に対して垂直になるように集光し、 前記加工用レーザー光の焦点上における前記加工用レー
    ザー光の強度が高い照射位置を前記加工物の表面に接触
    させ、前記接触による接触位置を、前記加工物表面で走
    査するとともに前記加工物の表面より内部方向へ順次段
    階的に移動させ、 前記加工用レーザー光の前記照射位置が接触する前記加
    工物の表面の物質のみを前記加工用レーザー光の照射に
    よる物質除去作用で除去し、前記加工物表面に基準面を
    形成することを特徴とするレーザー加工方法。
11. 【請求項１１】 前記加工物は、前記加工物表面への照
    射により表面の物質を除去する加工用レーザー光を比較
    的短い焦点距離の集光光学系を用いて、前記加工用レー
    ザー光の光軸が前記加工物表面に対して垂直になるよう
    に集光し、前記加工用レーザー光の焦点上における前記
    加工用レーザー光の強度が高い照射位置を前記加工物の
    表面に接触させ、前記接触による接触位置を、前記加工
    物表面で走査するとともに前記加工物の表面より内部方
    向へ順次段階的に移動させ、前記加工用レーザー光の前
    記照射位置が接触する前記加工物の表面の物質のみを前
    記加工用レーザー光の照射による物質除去作用で除去
    し、前記加工物表面に予め基準面を形成した請求項１、
    ２、３、４、５、６または７のいずれか１項に記載のレ
    ーザー加工方法。
12. 【請求項１２】 加工物表面への照射により表面の物質
    を除去する加工用レーザー光を出射する加工用レーザー
    と、 前記加工用レーザー光を前記加工物表面に集光する集光
    光学系と、 前記集光光学系の前記集光による前記加工物表面の集光
    点を前記加工物表面で走査する走査手段と、 前記加工物の表面より内部方向へ順次段階的に前記加工
    物表面の前記集光点を移動させる移動手段と、 前記走査手段および前記移動手段による前記集光点の走
    査および移動にともない、前記加工物表面から所望の部
    位の物質のみを前記加工用レーザー光の照射により除去
    するように、前記加工用レーザー光の強度を制御する制
    御手段とを有することを特徴とするレーザー加工装置。
13. 【請求項１３】 加工物表面への照射により表面の物質
    を除去する加工用レーザー光を出射する加工用レーザー
    と、 前記加工用レーザーから出射された前記加工用レーザー
    光を前記加工物表面に集光する集光光学系と、 前記加工物の回転と、前記加工物表面に集光される前記
    加工用レーザー光と前記加工物との相対移動とにより、
    前記加工用レーザー光の集光点を前記加工物表面で走査
    する走査手段と、 前記加工物の表面より内部方向へ順次段階的に前記加工
    物表面の前記集光点を移動させる移動手段と、 前記走査手段および前記移動手段による前記集光点の走
    査および移動にともない、前記加工物表面から所望の部
    位の物質のみを前記加工用レーザー光の照射による物質
    除去作用で除去するように、前記加工用レーザー光の強
    度を制御する制御手段とを有することを特徴とするレー
    ザー加工装置。
14. 【請求項１４】 加工物表面の形状を測定するための計
    測用レーザー光を出射する計測用レーザーと、 前記加工物表面への照射により表面の物質を除去する加
    工用レーザー光を出射する加工用レーザーと、 前記計測用レーザーから出射された計測用レーザー光を
    前記加工物表面に集光する第１の集光光学系と、 前記加工用レーザーから出射された前記加工用レーザー
    光を前記加工物表面に集光する第２の集光光学系と、 前記第１の集光光学系の前記集光による前記加工物表面
    の第１の集光点を前記加工物表面で走査するとともに、
    前記第２の集光光学系の前記集光による前記加工物表面
    の第２の集光点を前記加工物表面で走査する走査手段
    と、 前記加工物の表面より内部方向へ順次段階的に前記加工
    物表面の前記第１の集光点および前記第２の集光点を移
    動させる移動手段と、 前記走査手段および前記移動手段による前記第１の集光
    点および前記第２の集光点の走査および移動にともな
    い、前記計測用レーザー光に基づき計測された前記加工
    物の表面形状に従って、前記加工物表面から所望の部位
    の物質のみを前記加工用レーザー光の照射による物質除
    去作用で除去するように、前記加工用レーザー光の強度
    を制御する制御手段とを有することを特徴とするレーザ
    ー加工装置。
15. 【請求項１５】 加工物表面の形状を測定するための計
    測用レーザー光を出射する計測用レーザーと、 前記加工物表面への照射により表面の物質を除去する加
    工用レーザー光を出射する加工用レーザーと、 前記計測用レーザーから出射された計測用レーザー光と
    前記加工用レーザーから出射された前記加工用レーザー
    光とを前記加工物表面に集光する集光光学系と、 前記集光光学系の前記集光による前記加工物表面の集光
    点を前記加工物表面で走査する走査手段と、 前記加工物の表面より内部方向へ順次段階的に前記加工
    物表面の前記集光点を移動させる移動手段と、 前記走査手段および前記移動手段による前記集光点の走
    査および移動にともない、前記計測用レーザー光に基づ
    き計測された前記加工物の表面形状に従って、前記加工
    物表面から所望の部位の物質のみを前記加工用レーザー
    光の照射による物質除去作用で除去するように、前記加
    工用レーザー光の強度を制御する制御手段とを有するこ
    とを特徴とするレーザー加工装置。
16. 【請求項１６】 加工物表面の形状を測定するための計
    測用レーザー光を出射する計測用レーザーと、 前記加工物表面への照射により表面の物質を除去する加
    工用レーザー光を出射する加工用レーザーと、 前記計測用レーザーから出射された計測用レーザー光を
    前記加工物表面に集光する第１の集光光学系と、 前記加工用レーザーから出射された前記加工用レーザー
    光を前記加工物表面に集光する第２の集光光学系と、 前記加工物の回転と、前記第１の集光光学系によって前
    記加工物表面に集光される前記計測用レーザー光と前記
    加工物との相対移動とにより、前記計測用レーザー光の
    集光点を前記加工物表面で走査するとともに、前記加工
    物の回転と、前記第２の集光光学系によって前記加工物
    表面に集光される前記加工用レーザー光と前記加工物と
    の相対移動とにより、前記加工用レーザー光の集光点を
    前記加工物表面で走査する走査手段と、 前記加工物の表面より内部方向へ順次段階的に前記加工
    物表面の前記計測用レーザー光の集光点および前記加工
    用レーザー光の集光点を移動させる移動手段と、 前記走査手段および前記移動手段による前記計測用レー
    ザー光の集光点および前記加工用レーザー光の集光点の
    走査および移動にともない、前記計測用レーザー光に基
    づき計測された前記加工物の表面形状に従って、前記加
    工物表面から所望の部位の物質のみを前記加工用レーザ
    ー光の照射による物質除去作用で除去するように、前記
    加工用レーザー光の強度を制御する制御手段とを有する
    ことを特徴とするレーザー加工装置。
17. 【請求項１７】 加工物表面の形状を測定するための計
    測用レーザー光を出射する計測用レーザーと、 前記加工物表面への照射により表面の物質を除去する加
    工用レーザー光を出射する加工用レーザーと、 前記計測用レーザーから出射された計測用レーザー光と
    前記加工用レーザーから出射された前記加工用レーザー
    光とを前記加工物表面に集光する集光光学系と、 前記加工物の回転と、前記加工物表面に集光される前記
    計測用レーザー光および前記加工用レーザー光と前記加
    工物との相対移動とにより、前記計測用レーザー光およ
    び前記加工用レーザー光の集光点を前記加工物表面で走
    査する走査手段と、 前記加工物の表面より内部方向へ順次段階的に前記加工
    物表面の前記計測用レーザー光および前記加工用レーザ
    ー光の集光点を移動させる移動手段と、 前記走査手段および前記移動手段による前記計測用レー
    ザー光および前記加工用レーザー光の集光点の走査およ
    び移動にともない、前記計測用レーザー光に基づき計測
    された前記加工物の表面形状に従って、前記加工物表面
    から所望の部位の物質のみを前記加工用レーザー光の照
    射による物質除去作用で除去するように、前記加工用レ
    ーザー光の強度を制御する制御手段とを有することを特
    徴とするレーザー加工装置。
18. 【請求項１８】 前記移動手段は、前記加工用レーザー
    光の光軸方向に前記加工物を移動させる請求項１２、１
    ３、１４、１５、１６または１７のいずれか１項に記載
    のレーザー加工装置。