WO2023135994A1 - 形状可変鏡、レーザ加工装置および形状可変鏡の製造方法 - Google Patents

Abstract

形状可変鏡（１０）は、光を反射する反射面を有する反射鏡（１１）と、第１板部および第１固定部材を有し、反射鏡を支持する第１支持部材（２１）と、第２板部および第２固定部材を有し、反射鏡を支持する第２支持部材（３１）と、第１板部と第２板部との間の距離を変化させる調整部材と、を備える。第１板部は、反射鏡の裏面から定められた間隔をおいて配置される。第１固定部材は、第１板部に接続され、ｍを２以上の整数とした場合に反射鏡のｍ個の第１固定箇所で反射鏡を固定する。第２板部は、第１板部を挟んで、反射鏡の裏面から定められた間隔をおいて配置される。第２固定部材は、第２板部に接続され、ｎを２以上の整数とした場合に反射鏡の第１固定箇所とは異なるｎ個の第２固定箇所で反射鏡を固定する。反射鏡は、裏面に、第１固定部材および第２固定部材の少なくとも一方に接触する突起部（１４ｘ，１４ｙ）を有する。

Description

形状可変鏡、レーザ加工装置および形状可変鏡の製造方法

　本開示は、光波の波面収差を補正する形状可変鏡、レーザ加工装置および形状可変鏡の製造方法に関する。

　形状可変鏡は光波の波面収差を補正するもので、さまざまな光学機器に使用されている。特許文献１には、形状可変鏡を、天体望遠鏡、レーザ加工装置等に適用した例が示されている。天体望遠鏡では大気の揺らぎなどによる波面収差を補正し、像質を改善するために形状可変鏡が用いられる。また、レーザ加工装置ではミラーおよびレンズの形状誤差による波面収差を補正し、加工品質を改善するために形状可変鏡が用いられる。任意形状の波面収差を補正するために変形の自由度が大きくされている形状可変鏡は、構造が複雑となり高価である。そこで、用途によっては、波面収差のうち非点収差のみを補正できればよい場合がある。非点収差とは、光軸と主光線とを含む面をメリジオナル面と呼び、主光線を含みメリジオナル面に垂直な面をサジタル面と呼ぶときに、メリジオナル面の焦点距離とサジタル面の焦点距離とを変化させる収差のことである。特許文献２には、非点収差を補正する形状可変鏡の構造が提案されている。特許文献２では、反射面を有する反射鏡と、反射鏡の裏面に固定される２本の足を有する第１軸部材と、反射鏡の裏面に固定される２本の足を有し、第１軸部材を跨ぐ第２軸部材と、第２軸部材と第１軸部材との間の距離を変化させる距離変更機構とを備える形状可変鏡が開示されている。特許文献２に記載の形状可変鏡では、距離変更機構で第１軸部材と第２軸部材との間の距離を変化させることで、反射鏡の反射面を鞍形に変形させ、非点収差を補正している。

特開平７－６６４６３号公報 特許第４５５２８４８号公報

　レーザ加工装置に対する要求の高まりから、光路に使用されるミラーおよびレンズの枚数が増加傾向にある。これに伴い、光波に累積される非点収差も大きくなり、従来の形状可変鏡では十分に補正できなくなってきている。より大きな非点収差を補正するためには、従来に比して、反射鏡の剛性を小さくし、鞍形変形量を大きくする必要がある。しかし、反射鏡の剛性を小さくすると、反射鏡の裏面と足とを固定して形状可変鏡を組み立てる際に、反射面に生じる歪みが大きくなるため、反射面で反射する光波の波面収差を大きくしてしまう。これによって、加工品質の悪化が引き起こされる可能性があった。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、組み立て時に反射面に生じる歪みを抑制することができる形状可変鏡を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る形状可変鏡は、光を反射する反射面を有する反射鏡と、第１板部および第１固定部材を有し、反射鏡を支持する第１支持部材と、第２板部および第２固定部材を有し、反射鏡を支持する第２支持部材と、第１板部と第２板部との間の距離を変化させる調整部材と、を備える。第１板部は、反射鏡の裏面から定められた間隔をおいて配置される。第１固定部材は、第１板部に接続され、ｍを２以上の整数とした場合に反射鏡のｍ個の第１固定箇所で反射鏡を固定する。第２板部は、第１板部を挟んで、反射鏡の裏面から定められた間隔をおいて配置される。第２固定部材は、第２板部に接続され、ｎを２以上の整数とした場合に反射鏡の第１固定箇所とは異なるｎ個の第２固定箇所で反射鏡を固定する。反射鏡は、裏面に、第１固定部材および第２固定部材の少なくとも一方に接触する突起部を有する。

　本開示によれば、組み立て時に反射面に生じる歪みを抑制することができるという効果を奏する。

実施の形態１に係るレーザ加工装置の構成の一例を模式的に示す図 実施の形態１に係る形状可変鏡の構成の一例を模式的に示す斜視図 実施の形態１に係る形状可変鏡を部品ごとに分解した構成の一例を模式的に示す斜視図 実施の形態１に係る形状可変鏡の反射鏡の構成の一例を模式的に示す斜視図 実施の形態１に係る形状可変鏡の反射鏡の構成の他の例を模式的に示す斜視図 実施の形態１に係る形状可変鏡の組立時における反射鏡の表面形状の一例を示すコンター図 実施の形態１に係る形状可変鏡の製造方法における反射鏡の表面形状の一例を示すコンター図 実施の形態１に係る形状可変鏡の反射鏡の変形の様子の一例を示すコンター図 実施の形態１に係る形状可変鏡の反射鏡の変形の様子の一例を示すコンター図 反射鏡のねじ穴の外周側に突起部がない場合の形状可変鏡の組立時における反射鏡の反射面の表面形状の一例を示すコンター図 反射鏡のねじ穴の外周側に突起部がない場合の形状可変鏡の組立時における反射鏡の反射面の表面形状の一例を示すコンター図 反射鏡のねじ穴の外周側に突起部がない場合の形状可変鏡の組立時における反射鏡の反射面の表面形状の一例を示すコンター図 反射鏡のねじ穴の外周側に突起部がない場合の形状可変鏡の組立時における反射鏡の反射面の表面形状の一例を示すコンター図 実施の形態２に係る形状可変鏡を部品ごとに分解した構成の一例を模式的に示す斜視図 実施の形態３に係る形状可変鏡を部品ごとに分解した構成の一例を模式的に示す斜視図 実施の形態３に係る形状可変鏡の反射鏡の変形の様子の一例を示すコンター図 実施の形態４に係る形状可変鏡を部品ごとに分解した構成の一例を模式的に示す斜視図 実施の形態５に係る形状可変鏡を部品ごとに分解した構成の一例を模式的に示す斜視図

　以下に、本開示の実施の形態に係る形状可変鏡、レーザ加工装置および形状可変鏡の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るレーザ加工装置の構成の一例を模式的に示す図である。レーザ加工装置１は、加工テーブル２と、レーザ発振器３と、光学ユニット４と、を備える。加工テーブル２は、レーザ加工装置１での被加工物であるワーク７を載置する。一例では、加工テーブル２は、ワーク７を固定した状態で、駆動機構によって水平方向に移動可能である。レーザ発振器３はレーザビームＬを出射する。レーザ発振器３は、固体レーザ、ガスレーザ、半導体レーザ等のレーザビームＬを出射する光源である。光学ユニット４は、レーザ発振器３から出射されたレーザビームＬを集光し、ワーク７に照射する光学系である。光学ユニット４は、レンズ、ミラー、回折格子等の光学素子を含む。図１の例では、光学ユニット４は、レーザビームＬを反射するミラー５および形状可変鏡１０と、レーザビームＬをワーク７上に集光する集光レンズ６と、を有する。なお、図１は、レーザ加工装置１の構成の一例を示すものであり、光学ユニット４がレーザ発振器３からのレーザビームＬを平行化するコリメートレンズ等のその他の光学素子を有していてもよい。

　このような構成のレーザ加工装置１では、レーザ発振器３から出射されるレーザビームＬは、光学ユニット４に入射される。光学ユニット４に入射されたレーザビームＬは、ミラー５、形状可変鏡１０の他、図示しないレンズ、回折格子等の光学素子を経由しながら長い距離を伝搬する。その後、レーザビームＬは、集光レンズ６を通り、加工テーブル２上に載置されているワーク７の位置付近で集光される。これによって、ワーク７に切断、穴あけ、溶接等の加工が施される。形状可変鏡１０は、レーザビームＬが伝搬する光路中に設置され、非点収差を補正するとともに、レーザビームＬをつぎの光学素子に向けて反射する機能を有する。

　図２は、実施の形態１に係る形状可変鏡の構成の一例を模式的に示す斜視図である。形状可変鏡１０は、反射鏡１１と、第１支持部材２１と、第２支持部材３１と、調整ねじ４１と、を備える。

　反射鏡１１は、一例では、円板状の部材によって構成される。反射鏡１１は、おもて面であり、光であるレーザビームＬを反射する反射面１１ａと、反射面１１ａとは反対側の面である裏面１１ｂと、反射面１１ａと裏面１１ｂとを接続する側面１１ｃと、を有する。裏面１１ｂに、第１支持部材２１および第２支持部材３１が設けられる。図２の例では、反射鏡１１の裏面１１ｂにおいて、反射鏡１１を形作る外周円の中心１１ｏを通る１つの軸をＸ軸とし、Ｘ軸と直交し、外周円の中心１１ｏを通る１つの軸をＹ軸とする。また、Ｘ軸およびＹ軸の両方に直交し、外周円の中心１１ｏを通る１つの軸をＺ軸とする。Ｚ軸は、反射鏡１１の裏面１１ｂから反射面１１ａに向かう方向を正方向とする。

　第１支持部材２１は、反射鏡１１の２つの第１固定箇所で固定された状態で反射鏡１１を支持し、ＺＸ面における反射鏡１１の形状を変形させる機能を有する部材である。第１支持部材２１は、板部２２と、Ｚ軸方向に延在する２つの固定部材２３と、を有する。板部２２は、反射鏡１１の裏面１１ｂから定められた間隔をおいて配置される。２つの固定部材２３は、板部２２に接続され、反射鏡１１の２つの第１固定箇所で反射鏡１１を固定する。２つの第１固定箇所は、この例では、Ｘ軸上の位置に配置される。板部２２は、第１板部に対応する。固定部材２３は、第１固定部材に対応する。

　第２支持部材３１は、反射鏡１１の第１固定箇所とは異なる２つの第２固定箇所で固定された状態で反射鏡１１を支持し、ＹＺ面における反射鏡１１の形状を変形させる機能を有する部材である。第２支持部材３１は、板部３２と、Ｚ軸方向に延在する２つの固定部材３３と、を有する。板部３２は、第１支持部材２１の板部２２を挟んで、反射鏡１１の裏面１１ｂから定められた間隔をおいて配置される。２つの固定部材３３は、反射鏡１１の２つの第２固定箇所で反射鏡１１を固定する。２つの第２固定箇所は、この例では、Ｙ軸上の位置に配置される。板部３２は、第２板部に対応する。固定部材３３は、第２固定部材に対応する。

　第１支持部材２１の２つの固定部材２３が反射鏡１１の裏面１１ｂに接触する位置である第１固定箇所を結ぶ線分と、第２支持部材３１の２つの固定部材３３が反射鏡１１の裏面１１ｂに接触する位置である第２固定箇所を結ぶ線分と、が反射鏡１１の裏面１１ｂ上で交差するように、第１支持部材２１の固定部材２３および第２支持部材３１の固定部材３３が配置される。２つの線分の交点は、反射鏡１１の裏面１１ｂの中心１１ｏであることが望ましいが、裏面１１ｂの中心１１ｏでなくてもよい。２つの線分の交点が裏面１１ｂの中心１１ｏに一致しない場合には、反射鏡１１の裏面１１ｂにおける２つの第１固定箇所を結ぶ線分がＸ軸上にはない、または反射鏡１１の裏面１１ｂにおける２つの第２固定箇所を結ぶ線分がＹ軸上にはない状態となる。だだし、この場合でも、反射鏡１１の裏面１１ｂにおける２つの第１固定箇所を結ぶ線分はＸ軸と平行であり、反射鏡１１の裏面１１ｂにおける２つの第２固定箇所を結ぶ線分はＹ軸と平行であることが望ましい。

　調整ねじ４１は、第１支持部材２１と第２支持部材３１との間を接続し、第１支持部材２１と第２支持部材３１との間の距離を変化させる調整部材である。第１支持部材２１と第２支持部材３１との間の距離を伸縮させることによって、反射鏡１１の裏面１１ｂでの第１支持部材２１の固定部材２３が接触する位置および第２支持部材３１の固定部材３３が接触する位置におけるＺ軸方向にかかる力が変化し、反射鏡１１が変形する。すなわち、調整ねじ４１は、第１支持部材２１と第２支持部材３１との間の距離を変化させて、反射鏡１１の変形を調整する部材である。図２の例では、第１支持部材２１の２つの固定部材２３が反射鏡１１の裏面１１ｂに接触する位置を結ぶ線分はＸ軸に対応し、第２支持部材３１の２つの固定部材３３が反射鏡１１の裏面１１ｂに接触する位置を結ぶ線分はＹ軸に対応している。

　つぎに、形状可変鏡１０の構成の詳細について説明する。図３は、実施の形態１に係る形状可変鏡を部品ごとに分解した構成の一例を模式的に示す斜視図である。図３において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、図２で説明したものと同様である。また、第１支持部材２１の板部２２の裏面２２ｂ上にＸ軸およびＹ軸と平行なＸ１軸およびＹ１軸を設け、第２支持部材３１の板部３２の裏面３２ｂ上にＸ軸およびＹ軸と平行なＸ２軸およびＹ２軸を設けている。

　反射鏡１１は、Ｘ軸上において、反射鏡１１の中心１１ｏから定められた距離の位置に設けられる２つのねじ穴１３ｘと、２つのねじ穴１３ｘの反射鏡１１の側面１１ｃ側すなわち外周側の、ねじ穴１３ｘに隣接した位置に設けられる突起部１４ｘと、を有する。また、反射鏡１１は、Ｙ軸上において、反射鏡１１の中心１１ｏから定められた距離の位置に設けられる２つのねじ穴１３ｙと、２つのねじ穴１３ｙの反射鏡１１の側面１１ｃ側すなわち外周側の、ねじ穴１３ｙに隣接した位置に設けられる突起部１４ｙと、を有する。ねじ穴１３ｘが、固定部材２３と接触する位置、すなわち第１固定箇所となり、ねじ穴１３ｙが、固定部材３３と接触する位置、すなわち第２固定箇所となる。図３の例では、ねじ穴１３ｘ，１３ｙは、反射鏡１１の厚み方向には貫通していない。突起部１４ｘ，１４ｙは、形状可変鏡１０を組み立てたときに、固定部材２３，３３と接触するように設けられる。より具体的には、突起部１４ｘ，１４ｙは、スペーサ２４，３４と接している。反射鏡１１は、突起部１４ｘおよび突起部１４ｙを備えることが望ましいが、片方だけでもよい。一例では、反射鏡１１は、Ｙ軸上の突起部１４ｙを備えず、Ｘ軸上の突起部１４ｘだけを備えてもよいし、Ｘ軸上の突起部１４ｘを備えず、Ｙ軸上の突起部１４ｙだけを備えてもよい。突起部１４ｘは、第１突起部に対応し、突起部１４ｙは、第２突起部に対応する。

　突起部１４ｘ，１４ｙは、反射鏡１１と一体の構造としてもよいし、接着、溶接、付加製造（Additive　Manufacturing：ＡＭ）等の後加工によって設けてもよい。図４は、実施の形態１に係る形状可変鏡の反射鏡の構成の一例を模式的に示す斜視図である。図４に示されるように、反射鏡１１のねじ穴１３ｘ，１３ｙの周辺を、突起部１４ｘ，１４ｙの部分を残すように切削加工し、溝１５を形成することで、突起部１４ｘ，１４ｙを設けてもよい。溝１５は、反射鏡１１の外周側の側面１１ｃまで繋がるように、反射鏡１１の裏面１１ｂが加工されることが望ましい。図４の例では、突起部１４ｘ，１４ｙは、ねじ穴１３ｘ，１３ｙと側面１１ｃとの間の領域に、ねじ穴１３ｘ，１３ｙに隣接して島状に配置されている。図４の例では、突起部１４ｘ，１４ｙは角柱形状である。なお、突起部１４ｘが設けられる溝１５は、第１溝に対応し、突起部１４ｙが設けられる溝１５は、第２溝に対応する。第１溝は、突起部１４ｘを残して、固定部材２３が配置される領域を含む領域に設けられ、第２溝は、突起部１４ｙを残して、固定部材３３が配置される領域を含む領域に設けられる。

　図５は、実施の形態１に係る形状可変鏡の反射鏡の構成の他の例を模式的に示す斜視図である。図４では、ねじ穴１３ｘ，１３ｙにおける反射鏡１１の側面１１ｃ側に島状の突起部１４ｘ，１４ｙが配置されるが、図５では、ねじ穴１３ｘ，１３ｙにおける反射鏡１１の側面１１ｃ側の端部と側面１１ｃとの間を繋ぐような梁構造状の突起部１４ｘ，１４ｙが配置される。なお、図４および図５の場合で、溝１５の段差部が、形状可変鏡１０を組み立てた後の固定部材２３，３３と接触しないように、溝１５の面積および形状が決定される。

　突起部１４ｘ，１４ｙは、図４に示されるように、島状であってもよいし、図５に示されるように、細長い梁構造状または棒状であってもよい。また、突起部１４ｘ，１４ｙの形状は、円柱形状でもよいし、直方体形状または角柱形状でもよいし、他の３次元形状であってもよい。ただし、Ｚ軸に垂直な断面積が小さすぎると応力集中が発生しクリープ変形に繋がるので、針のような断面積が小さい構造よりも、クリープ変形を避けることが可能な断面積を有する３次元形状とすることが望ましい。

　突起部１４ｘは、２つのねじ穴１３ｘを結んだ直線上にあることが望ましい。突起部１４ｙは、２つのねじ穴１３ｙを結んだ直線上にあることが望ましい。突起部１４ｘの固定部材２３と接触する面、および突起部１４ｙの固定部材３３と接触する面は、平坦面であることが望ましいが、Ｒ面または半球形状の面であってもよい。また、突起部１４ｘ，１４ｙの縁は面取りされていることが望ましい。

　図３に戻り、第１支持部材２１は、板部２２と、２つのスペーサ２４と、２つの固定ねじ２５と、を有する。板部２２は、反射鏡１１と略同じサイズの円板状の部材である。板部２２は、反射鏡１１と対向する面であるおもて面２２ａと、おもて面２２ａとは反対側の面である裏面２２ｂと、おもて面２２ａと裏面２２ｂとを接続する側面２２ｃと、を有する。板部２２は、中心付近に、調整用ねじ穴２２１を有する。調整用ねじ穴２２１のねじピッチは、第１ピッチであるとする。調整用ねじ穴２２１には、調整ねじ４１の一方の端部が螺合される。なお、調整用ねじ穴２２１は、板部２２の中心付近に位置することが理想だが、中心付近以外の位置にあってもよい。

　板部２２は、Ｘ１軸上において、板部２２の中心から定められた距離の位置に設けられる２つの貫通孔２２２ｘを有する。貫通孔２２２ｘには、固定ねじ２５が挿通される。第１支持部材２１の板部２２の中心および反射鏡１１の中心１１ｏを合わせたときに、反射鏡１１のねじ穴１３ｘの位置と一致するように、貫通孔２２２ｘが板部２２に設けられる。

　板部２２は、Ｙ１軸上において、板部２２の中心から定められた距離の位置に設けられる２つの貫通孔２２２ｙを有する。貫通孔２２２ｙには、第２支持部材３１を構成するスペーサ３４が挿通される。第１支持部材２１の板部２２の中心および反射鏡１１の中心１１ｏを合わせたときに、反射鏡１１のねじ穴１３ｙの位置と一致するように、貫通孔２２２ｙが板部２２に設けられる。

　スペーサ２４は、板部２２の貫通孔２２２ｘの位置において、反射鏡１１の裏面１１ｂと板部２２のおもて面２２ａとの間に配置され、板部２２のおもて面２２ａと反射鏡１１の裏面１１ｂとの間を定められた間隔とする筒状の部材である。スペーサ２４は、反射鏡１１のねじ穴１３ｘに隣接して設けられる突起部１４ｘと接触するように配置される。突起部１４ｘは、スペーサ２４における反射鏡１１の外周側に設けられる。スペーサ２４は、Ｚ軸方向に固定ねじ２５を挿通可能な中空部を有する。スペーサ２４は、図３の例では、円筒状であるが、角筒状などその他の形状であってもよい。

　固定ねじ２５は、板部２２の貫通孔２２２ｘの位置において、板部２２と反射鏡１１との間に配置されたスペーサ２４の中空部に、板部２２の裏面２２ｂ側から挿入され、反射鏡１１の裏面１１ｂのねじ穴１３ｘに螺合されることによって、反射鏡１１を固定する。スペーサ２４と固定ねじ２５とは、固定部材２３に対応する。

　第２支持部材３１は、板部３２と、２つのスペーサ３４と、２つの固定ねじ３５と、を有する。板部３２は、反射鏡１１と略同じサイズの円板状の部材である。板部３２は、第１支持部材２１と対向する面であるおもて面３２ａと、おもて面３２ａとは反対側の面である裏面３２ｂと、おもて面３２ａと裏面３２ｂとを接続する側面３２ｃと、を有する。板部３２は、中心付近に、調整用ねじ穴３２１を有する。調整用ねじ穴３２１のねじピッチは、第１ピッチとは異なる第２ピッチであるとする。第１ピッチと第２ピッチとの大小関係は限定されない。ただし、実施の形態１では、説明の都合上、第２ピッチが第１ピッチよりも大きいものとする。調整用ねじ穴３２１には、調整ねじ４１の他方の端部が螺合される。なお、調整用ねじ穴３２１は、板部３２の中心付近に位置することが理想だが、中心付近以外の位置にあってもよい。ただし、第１支持部材２１の調整用ねじ穴２２１のＸＹ座標と、第２支持部材３１の調整用ねじ穴３２１のＸＹ座標と、は一致している必要がある。

　板部３２は、Ｙ２軸上において、板部３２の中心から定められた距離の位置に設けられる２つの貫通孔３２２を有する。貫通孔３２２には、固定ねじ３５が挿通される。第２支持部材３１の板部３２の中心、第１支持部材２１の板部２２の中心および反射鏡１１の中心１１ｏを合わせたときに、反射鏡１１のねじ穴１３ｙの位置および第１支持部材２１の貫通孔２２２ｙの位置と一致するように、貫通孔３２２が板部３２に設けられる。

　スペーサ３４は、板部３２の貫通孔３２２の位置において、反射鏡１１の裏面１１ｂと板部３２のおもて面３２ａとの間に配置され、板部３２のおもて面３２ａと反射鏡１１の裏面１１ｂとの間を定められた間隔とする筒状の部材である。スペーサ３４は、反射鏡１１のねじ穴１３ｙに隣接して設けられる突起部１４ｙと接触するように配置される。突起部１４ｙは、スペーサ３４における反射鏡１１の外周側に設けられる。スペーサ３４は、Ｚ軸方向に固定ねじ３５を挿通可能な中空部を有する。スペーサ３４は、図３の例では、円筒状であるが、角筒状などその他の形状であってもよい。

　固定ねじ３５は、板部３２の貫通孔３２２の位置において、板部３２と反射鏡１１との間に配置されたスペーサ３４の中空部に、板部３２の裏面３２ｂ側から挿入され、反射鏡１１の裏面１１ｂのねじ穴１３ｙに螺合されることによって、反射鏡１１を固定する。スペーサ３４と固定ねじ３５とは、固定部材３３に対応する。

　調整ねじ４１は、第１支持部材２１の板部２２の裏面２２ｂと第２支持部材３１の板部３２のおもて面３２ａとの間の距離よりも長くされる。調整ねじ４１の両端にはおねじ４２，４３が設けられている。Ｚ軸の正方向側の端部のおねじ４２のねじピッチは、第１支持部材２１の板部２２に設けられる調整用ねじ穴２２１と同じ第１ピッチであり、Ｚ軸の負方向側の端部のおねじ４３のピッチは、第２支持部材３１の板部３２に設けられる調整用ねじ穴３２１と同じ第２ピッチである。おねじ４２は第１おねじに対応し、おねじ４３は第２おねじに対応する。第１支持部材２１の板部２２の裏面２２ｂから調整用ねじ穴２２１に調整ねじ４１のおねじ４２が螺合され、第２支持部材３１の板部３２のおもて面３２ａから調整用ねじ穴３２１に調整ねじ４１のおねじ４３が螺合される。

　図３では、おねじ４２の直径がおねじ４３の直径よりも小さい調整ねじ４１が用いられている。このように、両端のおねじ４２，４３の直径を異ならせることで、調整ねじ４１を設置する向きを間違えるという作業ミスを減らすことができる。また、両端のおねじ４２，４３の直径を異ならせない、すなわち直径を揃えるようにしてもよい。直径を揃える場合には、調整ねじ４１の製造コストを、直径を揃えない場合に比して安くすることができる。

　つぎに、図３を参照して、形状可変鏡１０の製造方法の一例について説明する。まず、反射鏡１１を第１支持部材２１に固定する工程が実行される。この工程は、反射鏡１１と第１支持部材２１の板部２２との間を、定められた間隔となるように２つの固定部材２３によって固定する第１固定工程に対応する。具体的には、反射鏡１１の裏面１１ｂのねじ穴１３ｘの位置にスペーサ２４を配置する。スペーサ２４の中空部の位置と第１支持部材２１の板部２２の貫通孔２２２ｘの位置とを一致させた後に、板部２２の裏面２２ｂから固定ねじ２５を板部２２の貫通孔２２２ｘおよびスペーサ２４に挿入し、固定ねじ２５をねじ穴１３ｘに螺合させる。このとき、スペーサ２４における反射鏡１１の外周側の外周部は、反射鏡１１の突起部１４ｘと接触した状態となる。これによって、第１支持部材２１と反射鏡１１とが固定される。なお、スペーサ２４は、この状態で反射鏡１１および第１支持部材２１に接触するように、予め長さが設定されている。

　ついで、第１支持部材２１に調整ねじ４１を接続する工程が実行される。具体的には、第１支持部材２１の板部２２の裏面２２ｂの調整用ねじ穴２２１に、調整ねじ４１のおねじ４２を螺合させる。また、第１支持部材２１の板部２２の貫通孔２２２ｙに、第１支持部材２１の裏面２２ｂ側からスペーサ３４を挿通する。このとき、スペーサ３４における反射鏡１１の外周側の外周部は、反射鏡１１の突起部１４ｙと接触した状態となる。

　その後、第２支持部材３１に調整ねじ４１を接続する工程が実行される。具体的には、第２支持部材３１の板部３２のおもて面３２ａの調整用ねじ穴３２１に、調整ねじ４１のおねじ４３を螺合させる。このとき、第２支持部材３１の板部３２の貫通孔３２２がスペーサ３４の中空部の位置と一致するように第２支持部材３１の板部３２を回転させる。第１支持部材２１に調整ねじ４１を接続する工程と、第２支持部材３１に調整ねじ４１を接続する工程とは、板部２２と板部３２との距離を変化させる調整部材を接続する接続工程に対応する。

　その後、反射鏡１１を第２支持部材３１に固定する工程が実行される。この工程は、反射鏡１１と第２支持部材３１の板部３２との間を、板部２２を挟んで定められた間隔となるように２つの固定部材３３によって固定する第２固定工程に対応する。具体的には、第２支持部材３１の板部３２の裏面３２ｂ側から、貫通孔３２２に固定ねじ３５を挿入する。固定ねじ３５は、スペーサ３４を介して反射鏡１１の裏面１１ｂのねじ穴１３ｙに到達する。そして、固定ねじ３５を反射鏡１１のねじ穴１３ｙに螺合させる。なお、スペーサ３４は、この状態で反射鏡１１および第２支持部材３１に接触するように、予め長さが設定されている。これによって、第２支持部材３１と反射鏡１１とが固定される。以上のようにして、図２に示される形状可変鏡１０の構造が得られる。

　以上の製造方法において、固定ねじ２５で反射鏡１１を第１支持部材２１に固定し、固定ねじ３５で反射鏡１１を第２支持部材３１に固定すると、反射鏡１１のそれぞれのねじ穴１３ｘ，１３ｙの位置において、－Ｚ方向の力が発生する。また、スペーサ２４が突起部１４ｘと接触し、スペーサ３４が突起部１４ｙと接触することで、反射鏡１１の突起部１４ｘ，１４ｙには＋Ｚ方向の力が発生する。このように、スペーサ２４，３４が突起部１４ｘ，１４ｙと接触することで発生する力によって、反射鏡１１のねじれ変形の発生を抑制することができる。また、実施の形態１では、突起部１４ｘ，１４ｙは、各ねじ穴１３ｘ，１３ｙの反射鏡１１の外周側に配置されており、－Ｚ方向の力が働く位置は、＋Ｚ方向の力が働く位置よりも反射鏡１１の中心１１ｏ側となる。この結果、反射鏡１１の変形形態は中心１１ｏがＺ軸の負方向に窪んだ凹型の球面形状となる。

　図６は、実施の形態１に係る形状可変鏡の組立時における反射鏡の表面形状の一例を示すコンター図である。この図は、反射面１１ａをＺ軸の正方向から見た場合の反射面１１ａの各位置におけるＺ軸方向の位置、一例では反射面１１ａが平面である場合からの変位をハッチングによって示している。図６に示されるように、形状可変鏡１０の組立時の反射鏡１１の表面形状を、凹型の球面形状に制御することができる。また、反射鏡１１の反射面１１ａでのねじれによる変形量を小さく制御することができる。

　形状可変鏡１０の製造方法が、反射鏡１１の反射面１１ａを研磨する研磨工程、または反射鏡１１の反射面１１ａに反射膜を成膜する反射膜成膜工程等のその他の工程を含む場合には、その他の工程後の反射面１１ａの表面形状を、凸型の球面形状とすることが望ましい。すなわち、反射鏡１１は、固定部材２３，３３で固定されていない状態で、反射面１１ａが凸型の球面形状であることが望ましい。図７は、実施の形態１に係る形状可変鏡の製造方法における反射鏡の表面形状の一例を示すコンター図である。この図も、図６と同様に、反射面１１ａをＺ軸の正方向から見た場合の反射面１１ａの各位置におけるＺ軸方向の変位をハッチングによって示している。図７に示されるように、反射面１１ａの表面形状を凸型の球面形状に制御しておくことで、形状可変鏡１０の組立時、具体的には固定ねじ２５，３５による第１支持部材２１および第２支持部材３１への反射鏡１１の固定時の凹型の球面形状と相殺される。すなわち、組み立て前の反射鏡１１の凸型の球面形状が、反射鏡１１の固定ねじ２５，３５を用いた固定による凹型の球面形状への変形によって補正される。これによって、歪みのない理想的な反射面１１ａを得ることが可能となる。この結果、反射面１１ａで反射するレーザビームＬの波面収差を悪化させず、加工品質を向上することができる。

　つぎに、このような構造の形状可変鏡１０の動作について説明する。図２および図３に示されるように組み立てられた形状可変鏡１０において、調整ねじ４１をＺ軸の負方向から見て時計回りに回転させる。図８は、実施の形態１に係る形状可変鏡の反射鏡の変形の様子の一例を示すコンター図である。図８では、図２に示される形状可変鏡１０で調整ねじ４１を時計回りに回転させた場合の反射鏡１１の変形の様子が示されている。この図も、図６と同様に、反射面１１ａをＺ軸の正方向から見た場合の反射面１１ａの各位置におけるＺ軸方向の変位をハッチングによって示している。第２支持部材３１のねじピッチである第２ピッチは、第１支持部材２１のねじピッチである第１ピッチよりも大きいので、調整ねじ４１を時計回りに回転させると、第１支持部材２１の板部２２と第２支持部材３１の板部３２との間隔は、調整ねじ４１を回転させる前よりも広くなる。反射鏡１１では、第１支持部材２１の固定部材２３と接触する位置では＋Ｚ方向の力が働き、第２支持部材３１の固定部材３３と接触する位置では－Ｚ方向の力が働く。これによって、反射鏡１１の表面形状は、図８に示されるように、ＺＸ断面上では凹形状であり、ＹＺ断面上では凸形状である鞍形となる。

　また、図２および図３に示されるように組み立てられた形状可変鏡１０において、調整ねじ４１をＺ軸の負方向から見て反時計回りに回転させる。図９は、実施の形態１に係る形状可変鏡の反射鏡の変形の様子の一例を示すコンター図である。図９では、図２に示される形状可変鏡１０で調整ねじ４１を反時計回りに回転させた場合の反射鏡１１の変形の様子が示されている。この図も、図６と同様に、反射面１１ａをＺ軸の正方向から見た場合の反射面１１ａの各位置におけるＺ軸方向の変位をハッチングによって示している。第２支持部材３１のねじピッチである第２ピッチは、第１支持部材２１のねじピッチである第１ピッチよりも大きいので、調整ねじ４１を反時計回りに回転させると、第１支持部材２１の板部２２と第２支持部材３１の板部３２との間隔は、調整ねじ４１を回転させる前よりも狭くなる。反射鏡１１では、第１支持部材２１の固定部材２３と接触する位置では－Ｚ方向の力が働き、第２支持部材３１の固定部材３３と接触する位置では＋Ｚ方向の力が働く。これによって、反射鏡１１の表面形状は、図９に示されるように、ＺＸ断面上では凸形状であり、ＹＺ断面上では凹形状である鞍形となる。

　このように調整ねじ４１の回転によって形状可変鏡１０の反射鏡１１の表面形状を鞍形に変形することができる。このため、形状可変鏡１０をレーザ加工装置１に取り付ける際の方位、調整ねじ４１の回転量、および回転方向を適切に設定することで、レーザビームＬに含まれる波面収差を補正し、加工品質を向上することが可能となる。

　つぎに、反射鏡１１が裏面１１ｂのねじ穴１３ｘ，１３ｙにおける反射鏡１１の外周側に突起部１４ｘ，１４ｙを有さない場合と比較した実施の形態１の効果について説明する。反射鏡１１の裏面１１ｂのねじ穴１３ｘ，１３ｙの外周側に突起部１４ｘ，１４ｙを設けずに、形状可変鏡１０を組み立てた場合、反射鏡１１の表面形状は、組み立てごとに不規則に変形する。図１０から図１３は、反射鏡のねじ穴の外周側に突起部がない場合の形状可変鏡の組立時における反射鏡の反射面の表面形状の一例を示すコンター図である。この図も、図６と同様に、反射面１１ａをＺ軸の負方向から見た場合の反射面１１ａの各位置におけるＺ軸方向の変位をハッチングによって示している。図６に示されるように、突起部１４ｘ，１４ｙが設けられる実施の形態１の場合のように凹型の表面形状を得ることも可能であるが、毎回このような形状可変鏡１０が得られるわけではない。図１０、図１１および図１３に示されるように、鞍形の表面形状が得られるが方位が定まっていなかったり、図１２に示されるように、ねじれによる変形量が大きくなってしまったり、図７に示されるように凸型の表面形状となったりする。そして、これらは再現性がある訳ではなく、反射鏡１１がどのような表面形状を有しているのかは、形状可変鏡１０を組み立てるまで不明である。つまり、組み立てるごとに反射面１１ａの表面形状は、不規則に変形してしまい、ねじれによる変形量も大きくなることがある。このような形状可変鏡１０を、図１に示されるレーザ加工装置１に適用した場合には、反射面１１ａで反射するレーザビームＬの波面収差は悪化し、加工品質を低下させてしまう。

　一方、実施の形態１の形状可変鏡１０は、光を反射する反射面１１ａを有する反射鏡１１と、反射鏡１１の裏面１１ｂから定められた間隔をおいて配置される板部２２および板部２２に接続され、反射鏡１１の２つの第１固定箇所で反射鏡１１を固定する固定部材２３を有し、反射鏡１１を支持する第１支持部材２１と、第１支持部材２１を挟んで、反射鏡１１の裏面１１ｂから定められた間隔をおいて配置される板部３２および板部３２に接続され、反射鏡１１の第１固定箇所とは異なる２つの第２固定箇所で反射鏡１１を固定する固定部材３３を有し、反射鏡１１を支持する第２支持部材３１と、板部２２と板部３２との間の距離を変化させる調整ねじ４１と、を備える。また、反射鏡１１は、裏面１１ｂの固定部材２３，３３に接触する突起部１４ｘ，１４ｙを備える。これによって、形状可変鏡１０の組立時に、反射鏡１１の固定部材２３，３３との固定位置に生じる力と、突起部１４ｘ，１４ｙの固定部材２３，３３との接触位置に生じる力と、によって、反射鏡１１の変形形態を制御し、ねじれ変形の発生が抑制される。つまり、反射面１１ａに生じる歪みの大きさおよび形状を制御し、大きな歪みを抑制することができるという効果を有する。また、形状可変鏡１０を組み立てるごとに、図６に示されるような反射面１１ａの表面形状を再現性良く得ることが可能となる。

　また、突起部１４ｘ，１４ｙを、反射鏡１１の裏面１１ｂで固定部材２３，３３における反射鏡１１の外周側で接触させるようにすることで、形状可変鏡１０の組立時に、反射鏡１１を組み立て前の状態に比して凹形状に変形させることができる。すなわち、反射鏡１１を凹形状に制御することができる。

　なお、上記した説明では、反射鏡１１が円板形状である場合を示したが、矩形の平板状を含む多面体等のその他の形状であってもよい。

　また、図３では、固定ねじ２５，３５が螺合される反射鏡１１のねじ穴１３ｘ，１３ｙは、反射鏡１１を貫通していない場合を示したが、ねじ穴１３ｘ，１３ｙは、反射鏡１１を貫通していてもよい。反射鏡１１を貫通する場合には、反射鏡１１の厚みを薄くし、非点収差を補正するための鞍形変形量を大きくすることが可能である。ただし、この場合には反射鏡１１の反射面１１ａには貫通するねじ穴１３ｘ，１３ｙが存在するため、この部分をミラーとして使用することができない。一方、反射鏡１１を貫通しない場合には、反射鏡１１の反射面１１ａには貫通孔が存在しないため、反射鏡１１の反射面１１ａの全体をミラーとして使用することができる。つまり、貫通しない場合には、貫通する場合と比べ、より直径の大きなレーザビームＬを反射することが可能となる。

　反射鏡１１は、反射鏡１１の裏面１１ｂに設けられるねじ穴１３ｘ，１３ｙへの固定ねじ２５，３５のねじ止めによって第１支持部材２１および第２支持部材３１に固定されているが、固定時に接着剤を併用してもよい。接着剤を併用する場合には、ねじ止め時のトルクを低減し、組立による変形量を小さくすることができる。また、クリープ変形の可能性がないあるいは小さい場合には、接着剤のみによって固定するものであってもよい。

　上記した説明では、第１支持部材２１および第２支持部材３１の板部２２，３２に設けられる貫通孔２２２ｘ，２２２ｙ，３２２が円筒形状である場合を示したが、多面体形状などその他の形状であってもよいし、切り欠きのような構造であってもよい。

　また、上記の説明では、第１支持部材２１は、反射鏡１１の２つの第１固定箇所で固定された状態で反射鏡１１を支持する場合を説明したが、第１支持部材２１は、反射鏡１１の３つ以上の第１固定箇所で固定された状態で反射鏡１１を支持する構成としてもよい。つまり、ｍを２以上の整数とした場合に、第１支持部材２１は、反射鏡１１のｍ個の第１固定箇所で反射鏡１１を固定してもよい。３つの第１固定箇所で固定される例の場合には、２つの第２固定箇所を結んだ直線を境にしたときに、一方の側にある２つの第１固定箇所の中心と、他方の側にある１つの第１固定箇所と、を結んだ直線が反射鏡１１の中心１１ｏを通るように、第１固定箇所を配置すればよい。さらに、反射鏡１１の中心１１ｏに対してｍ回対称となる位置に第１固定箇所を配置することで安定した性能を得ることができる。

　上記の説明では、第２支持部材３１は、反射鏡１１の２つの第２固定箇所で固定された状態で反射鏡１１を支持する場合を説明したが、第２支持部材３１は、反射鏡１１の３つ以上の第２固定箇所で固定された状態で反射鏡１１を支持する構成としてもよい。つまり、ｎを２以上の整数とした場合に、第２支持部材３１は、反射鏡１１のｎ個の第２固定箇所で反射鏡１１を固定してもよい。３つの第２固定箇所で固定される例の場合には、２つの第１固定箇所を結んだ直線を境にしたときに、一方の側にある２つの第２固定箇所の中心と他方の側にある１つの第２固定箇所とを結んだ直線が反射鏡１１の中心１１ｏを通るように、第２固定箇所を配置すればよい。さらに、反射鏡１１の中心１１ｏに対してｎ回対称となる位置に第２固定箇所を配置することで安定した性能を得ることができる。

　ｍおよびｎは同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、位置が重ならないように、さらに反射鏡１１の中心１１ｏからＸ軸またはＹ軸を基準とした角度が同じとならないように、第１固定箇所と第２固定箇所とは配置される。

　なお、２つの突起部１４ｘの高さは同じであることが望ましいが、異なっていてもよい。２つの突起部１４ｘの高さが異なっている場合には、スペーサ２４の長さを調整すればよい。具体的には、突起部１４ｘの高さとスペーサ２４の長さとの合計が同一となるように調整される。つまり、突起部１４ｘの高さが高い方のスペーサ２４の長さが短くされる。同様に、２つの突起部１４ｙの高さは同じであることが望ましいが、異なっていてもよい。２つの突起部１４ｙの高さが異なっている場合、スペーサ３４の長さを調整すればよい。具体的には、突起部１４ｙの高さとスペーサ３４の長さとの合計が同一となるように調整される。つまり、突起部１４ｙの高さが高い方のスペーサ３４の長さが短くされる。

　レーザビームＬが持つ大きな非点収差を補正するためには、反射鏡１１の鞍形変形量を大きくする必要があるので、反射鏡１１の厚みは薄い方がよい。一例では、反射鏡１１の厚みは、１５ｍｍ以下であることが望ましい。一方で、反射鏡１１が薄すぎると、反射鏡１１に固定部材２３，３３を固定したときのねじれによる変形が大きくなってしまうので、この変形を定められた値以下とするために定められた値以上の厚みがあることが望ましい。一例では、反射鏡１１の厚みは、１ｍｍ以上であることが望ましい。以上より、反射鏡１１の厚みは、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが望ましい。

実施の形態２．
　実施の形態１では、反射鏡１１の裏面１１ｂのねじ穴１３ｘ，１３ｙに隣接した反射鏡１１の外周側の位置に突起部１４ｘ，１４ｙを設け、突起部１４ｘ，１４ｙに固定部材２３，３３をそれぞれ接触させることで、組立時に反射鏡１１が組み立て前の状態に比して凹形状に変形する形状可変鏡１０を説明した。実施の形態２では、組立時に反射鏡１１が組み立て前の状態に比して凸形状に変形する形状可変鏡１０について説明する。

　図１４は、実施の形態２に係る形状可変鏡を部品ごとに分解した構成の一例を模式的に示す斜視図である。図１４において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、図２で説明したものと同様である。また、第１支持部材２１の板部２２の裏面２２ｂ上にＸ軸およびＹ軸と平行なＸ１軸およびＹ１軸を設け、第２支持部材３１の板部３２の裏面３２ｂ上にＸ軸およびＹ軸と平行なＸ２軸およびＹ２軸を設けている。また、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。

　実施の形態２では、反射鏡１１は、Ｘ軸上において、２つのねじ穴１３ｘの反射鏡１１の中心１１ｏ側の、ねじ穴１３ｘに隣接した位置に設けられる突起部１６ｘを有する。また、反射鏡１１は、Ｙ軸上において、２つのねじ穴１３ｙの反射鏡１１の中心１１ｏ側の、ねじ穴１３ｙに隣接した位置に設けられる突起部１６ｙを有する。突起部１６ｘは、形状可変鏡１０を組み立てたときに、固定部材２３、すなわちスペーサ２４における反射鏡１１の中心１１ｏ側で接触するように設けられる。突起部１６ｙは、形状可変鏡１０を組み立てたときに、固定部材３３、すなわちスペーサ３４における反射鏡１１の中心１１ｏ側で接触するように設けられる。より具体的には、突起部１６ｘ，１６ｙは、スペーサ２４，３４と接している。

　上記したように、固定ねじ２５で反射鏡１１を第１支持部材２１に固定し、固定ねじ３５で反射鏡１１を第２支持部材３１に固定すると、反射鏡１１のそれぞれのねじ穴１３ｘ，１３ｙの位置において、－Ｚ方向の力が発生する。また、スペーサ２４が突起部１６ｘと接触し、スペーサ３４が突起部１６ｙと接触することで、反射鏡１１の突起部１６ｘ，１６ｙには＋Ｚ方向の力が発生する。このように、スペーサ２４，３４が突起部１６ｘ，１６ｙと接触することで発生する力によって、反射鏡１１のねじれ変形の発生を抑制することができる。実施の形態２では、各ねじ穴１３ｘ，１３ｙの位置から見て反射鏡１１の中心１１ｏ側に、突起部１６ｘ，１６ｙが配置されており、＋Ｚ方向の力が働く位置は、－Ｚ方向の力が働く位置よりも反射鏡１１の中心１１ｏ側となる。これによって、反射鏡１１の変形形態は中心１１ｏがＺ軸の正方向に膨らんだ凸型の球面形状となる。このときの反射鏡１１の表面形状は、図７に示されるものとなる。このように、形状可変鏡１０の組立時の反射面１１ａのねじれによる変形量も小さく制御することができる。

　形状可変鏡１０の製造方法も、実施の形態１で説明したものと同様である。ただし、形状可変鏡１０の製造方法が、研磨工程または反射膜成膜工程等のその他の工程を含む場合に、その他の工程後の反射面１１ａの表面形状を、図６に示されるような凹型の球面形状とすることが望ましい。すなわち、反射鏡１１は、固定部材２３，３３で固定されていない状態で、反射面１１ａが凹型の球面形状であることが望ましい。反射鏡１１の表面形状を凹型の球面形状に制御しておくことで、形状可変鏡１０の組立時、具体的には固定ねじ２５，３５による第１支持部材２１および第２支持部材３１への反射鏡１１の固定時の凸型の球面形状と相殺される。すなわち、組み立て前の反射鏡１１の凹型の球面形状が、反射鏡１１の固定ねじ２５，３５を用いた固定による凸型の球面形状への変形によって補正される。これによって、歪みのない理想的な反射面１１ａを得ることが可能となる。この結果、反射面１１ａで反射するレーザビームＬの波面収差を悪化させず、加工品質を向上することができる。

　実施の形態２によっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、突起部１６ｘ，１６ｙを、反射鏡１１の裏面１１ｂで固定部材２３，３３における反射鏡１１の中心１１ｏ側で接触させるようにすることで、形状可変鏡１０の組立時に、反射鏡１１を組み立て前の状態に比して凸形状に変形させることができる。すなわち、反射鏡１１を凸形状に制御することができる。

実施の形態３．
　実施の形態１では、反射鏡１１の裏面１１ｂのねじ穴１３ｘ，１３ｙにおける反射鏡１１の外周側に突起部１４ｘ，１４ｙを設け、突起部１４ｘ，１４ｙに固定部材２３，３３をそれぞれ接触させることで、組立時に反射鏡１１が組み立て前の状態に比して凹形状に変形する形状可変鏡１０を説明した。実施の形態２では、反射鏡１１の裏面１１ｂのねじ穴１３ｘ，１３ｙにおける反射鏡１１の中心１１ｏ側に突起部１６ｘ，１６ｙを設け、突起部１６ｘ，１６ｙに固定部材２３，３３をそれぞれ接触させることで、組立時に反射鏡１１が組み立て前の状態に比して凸形状に変形する形状可変鏡１０を説明した。実施の形態３では、組立時に反射鏡１１が組み立て前の状態に比して鞍形に変形する形状可変鏡１０について説明する。

　図１５は、実施の形態３に係る形状可変鏡を部品ごとに分解した構成の一例を模式的に示す斜視図である。図１５において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、図２で説明したものと同様である。また、第１支持部材２１の板部２２の裏面２２ｂ上にＸ軸およびＹ軸と平行なＸ１軸およびＹ１軸を設け、第２支持部材３１の板部３２の裏面３２ｂ上にＸ軸およびＹ軸と平行なＸ２軸およびＹ２軸を設けている。また、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。

　実施の形態３では、反射鏡１１は、Ｘ軸上において、２つのねじ穴１３ｘの反射鏡１１の側面１１ｃ側の、ねじ穴１３ｘに隣接した位置に設けられる突起部１７ｘを有する。また、反射鏡１１は、Ｙ軸上において、２つのねじ穴１３ｙの反射鏡１１の中心１１ｏ側の、ねじ穴１３ｙに隣接した位置に設けられる突起部１７ｙを有する。つまり、Ｘ軸上に配置されるねじ穴１３ｘと、Ｙ軸上に配置されるねじ穴１３ｙと、で、突起部１７ｘ，１７ｙの位置を変えている。突起部１７ｘは、形状可変鏡１０を組み立てたときに、固定部材２３、すなわちスペーサ２４における反射鏡１１の外周側で接触するように設けられる。突起部１７ｙは、形状可変鏡１０を組み立てたときに、固定部材３３、すなわちスペーサ３４における反射鏡１１の中心１１ｏ側で接触するように設けられる。より具体的には、突起部１７ｘ，１７ｙは、スペーサ２４，３４と接している。

　図１６は、実施の形態３に係る形状可変鏡の反射鏡の変形の様子の一例を示すコンター図である。この図も、図６と同様に、反射面１１ａをＺ軸の正方向から見た場合の反射面１１ａの各位置におけるＺ軸方向の変位をハッチングによって示している。図１６では、図１５に示される形状可変鏡１０を組み立てたときに、調整ねじ４１をＺ軸の負方向から見て反時計回りに回転させた場合の反射鏡１１の変形の様子が示されている。上記したように、固定ねじ２５で反射鏡１１を第１支持部材２１に固定し、固定ねじ３５で反射鏡１１を第２支持部材３１に固定すると、反射鏡１１のそれぞれのねじ穴１３ｘ，１３ｙの位置において、－Ｚ方向の力が発生する。また、スペーサ２４が突起部１７ｘと接触し、スペーサ３４が突起部１７ｙと接触することで、反射鏡１１の突起部１７ｘ，１７ｙには＋Ｚ方向の力が発生する。このように、スペーサ２４，３４が突起部１７ｘ，１７ｙと接触することで発生する力によって、反射鏡１１のねじれ変形の発生を抑制することができる。実施の形態３では、突起部１７ｘは、各ねじ穴１３ｘの位置から見て反射鏡１１の外周側に配置されており、－Ｚ方向の力が働く位置は、＋Ｚ方向の力が働く位置よりも反射鏡１１の中心１１ｏ側となる。また、突起部１７ｙは、各ねじ穴１３ｙの位置から見て反射鏡１１の中心１１ｏ側に配置されており、＋Ｚ方向の力が働く位置は、－Ｚ方向の力が働く位置よりも反射鏡１１の中心１１ｏ側となる。これによって、反射鏡１１の変形形態は、図１６に示されるように、ＺＸ断面上では凹形状であり、ＹＺ断面上では凸形状である鞍形の表面形状となる。

　この場合、調整ねじ４１をＺ軸の負方向から見て反時計回りに回転させることで、第２支持部材３１の板部３２の中央付近における変位量は、第１支持部材２１の板部２２の中央付近における変位量よりも大きくなり、調整ねじ４１の取付位置における第１支持部材２１の板部２２と第２支持部材３１の板部３２との間隔は、調整ねじ４１を回転させる前よりも狭くなる。反射鏡１１では、第１支持部材２１の固定部材２３と接触する位置では－Ｚ方向の力が働き、第２支持部材３１の固定部材３３と接触する位置では＋Ｚ方向の力が働く。この結果、図１６に示されるような鞍形形状を、図９に示されるようなＸＺ断面上では凸形状であり、ＹＺ断面上では凹形状である鞍形に変形することができる。つまり、図１６に示されるような鞍形形状に補正することができる。これによって、歪みのない理想的な反射面１１ａを得ることが可能となる。また、このような形状可変鏡１０をレーザ加工装置１に用いることによって、反射面１１ａで反射するレーザビームＬの波面収差を悪化させず、加工品質を向上することができる。

　なお、図１５では、突起部１７ｘはねじ穴１３ｘからみて反射鏡１１の側面１１ｃ側に位置し、突起部１７ｙはねじ穴１３ｙからみて反射鏡１１の中心１１ｏ側に位置する構成例を示した。しかし、突起部１７ｘがねじ穴１３ｘからみて反射鏡１１の中心１１ｏ側に位置し、突起部１７ｙがねじ穴１３ｙからみて反射鏡１１の側面１１ｃ側に位置するようにしてもよい。この場合には、反射鏡１１の表面形状は、図９に示される鞍形となる。そして、調整ねじ４１を時計回りに回転させることで、反射面１１ａの表面形状を、図８に示されるような鞍形形状に補正することができる。これによって、歪みのない理想的な反射面１１ａを得ることが可能となる。

　実施の形態３によっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、突起部１７ｘを、反射鏡１１の裏面１１ｂで固定部材２３における反射鏡１１の外周側で接触させ、突起部１７ｙを、反射鏡１１の裏面１１ｂで固定部材３３における反射鏡１１の中心１１ｏ側で接触させるようにすることで、形状可変鏡１０の組立時に、反射鏡１１を組み立て前の状態に比して鞍形に変形させることができる。すなわち、反射鏡１１を鞍形に制御することができる。

実施の形態４．
　実施の形態１から３では、調整部材が調整ねじ４１である場合を示したが、実施の形態４では、調整部材が調整ねじ４１ではない部材によって構成される場合を説明する。

　図１７は、実施の形態４に係る形状可変鏡を部品ごとに分解した構成の一例を模式的に示す斜視図である。図１７において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、図２で説明したものと同様である。また、第１支持部材２１の板部２２の裏面２２ｂ上にＸ軸およびＹ軸と平行なＸ１軸およびＹ１軸を設け、第２支持部材３１の板部３２の裏面３２ｂ上にＸ軸およびＹ軸と平行なＸ２軸およびＹ２軸を設けている。さらに、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。また、図１７では、実施の形態１の構成に実施の形態４を適用する場合を例に挙げて説明する。

　実施の形態４の形状可変鏡１０は、実施の形態１の調整ねじ４１に代えて、ピエゾアクチュエータ４５を備える。ピエゾアクチュエータ４５は、電圧を印加することによってＺ軸方向に伸縮可能な調整部材である。Ｚ軸方向は、第１支持部材２１の板部２２および第２支持部材３１の板部３２が配置される配置方向に対応する。ピエゾアクチュエータ４５は、第１支持部材２１の板部２２の裏面２２ｂと、第２支持部材３１の板部３２のおもて面３２ａとの間に配置される。ピエゾアクチュエータ４５は、第１支持部材２１の板部２２および第２支持部材３１の板部３２と、接着剤等によって接続される。なお、図示されていないが、ピエゾアクチュエータ４５には、ピエゾアクチュエータ４５の動作を制御する制御部と配線を介して接続されている。制御部からの指示に従って、ピエゾアクチュエータ４５は伸縮する。

　ピエゾアクチュエータ４５は、第１支持部材２１の板部２２および第２支持部材３１の板部３２と接着剤等によって接続されるため、板部２２，３２には、調整用ねじ穴２２１，３２１が設けられていない。

　このような構成の形状可変鏡１０において、ピエゾアクチュエータ４５がＺ軸方向に伸びるように電圧をかけると、第１支持部材２１の板部２２と第２支持部材３１の板部３２との間隔は、電圧をかける前よりも広くなる。これによって、反射鏡１１の表面形状は、図８に示されるように、ＺＸ断面上では凹形状であり、ＹＺ断面上では凸形状である鞍形に変形する。また、ピエゾアクチュエータ４５がＺ軸方向に縮むように電圧をかけると、第１支持部材２１の板部２２と第２支持部材３１の板部３２との間隔は、電圧をかける前よりも狭くなる。これによって、反射面１１ａの表面形状は、図９に示されるように、ＺＸ断面上では凸形状であり、ＹＺ断面上では凹形状である鞍形に変形する。

　なお、ここでは、実施の形態１の構成に実施の形態４を適用する場合を例に挙げたが、実施の形態２，３の構成に実施の形態４を適用してもよい。

　このように、形状可変鏡１０をレーザ加工装置１に取り付ける際の方位、およびピエゾアクチュエータ４５にかける電圧を適切に設定することで、レーザビームＬに含まれる波面収差を補正し、加工品質を向上することが可能である。

　実施の形態４によっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態１から３のように調整部材として調整ねじ４１を用いる場合には、非点収差が時間によってほとんど変化しない場合に有効であるが、非点収差が時間によって変化する場合には対応することが難しい。一方、実施の形態４では、調整部材としてピエゾアクチュエータ４５を用いるので、時間によって変化する非点収差を補正することが可能となる。

実施の形態５．
　実施の形態１から３では、調整部材が両端におねじ４２，４３を有する調整ねじ４１である場合を示したが、実施の形態５では、調整部材が一方の端部におねじを有する片側調整ねじである場合を説明する。

　図１８は、実施の形態５に係る形状可変鏡を部品ごとに分解した構成の一例を模式的に示す斜視図である。図１８において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、図２で説明したものと同様である。また、第１支持部材２１の板部２２の裏面２２ｂ上にＸ軸およびＹ軸と平行なＸ１軸およびＹ１軸を設け、第２支持部材３１の板部３２の裏面３２ｂ上にＸ軸およびＹ軸と平行なＸ２軸およびＹ２軸を設けている。さらに、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。また、図１８では、実施の形態１の構成に実施の形態５を適用する場合を例に挙げて説明する。

　実施の形態５の形状可変鏡１０は、実施の形態１の調整ねじ４１に代えて、一方の端部にのみおねじ４８を有する片側調整ねじ４７を備える。また、第２支持部材３１の板部３２は、中心付近に、調整用ねじ穴３２１ではなく、片側調整ねじ４７を挿通させる貫通孔３２１ａを有する。

　片側調整ねじ４７は、第２支持部材３１の板部３２の貫通孔３２１ａに裏面３２ｂ側から挿通され、第１支持部材２１の板部２２の調整用ねじ穴２２１に螺合される。第１支持部材２１の調整用ねじ穴２２１と第２支持部材３１の貫通孔３２１ａとは、同じＸＹ座標を有する。なお、第１支持部材２１の調整用ねじ穴２２１と第２支持部材３１の貫通孔３２１ａとの位置は、それぞれ板部２２，３２の中心付近に位置することが理想だが、それ以外の位置にあってもよい。また、第２支持部材３１の貫通孔３２１ａは円筒形状であることが望ましいが、多面体形状などその他の形状であってもよいし、切り欠きのような構造でもよい。

　このような構成の形状可変鏡１０において、片側調整ねじ４７をＺ軸の負方向から見て時計回りに回転させると、第１支持部材２１の板部２２と第２支持部材３１の板部３２との間隔は狭くなる。これによって、反射鏡１１の表面形状は、図９に示されるように、ＺＸ断面上では凸形状であり、ＹＺ断面上では凹形状である鞍形に変形する。

　なお、ここでは、実施の形態１の構成に実施の形態５を適用する場合を例に挙げたが、実施の形態２，３の構成に実施の形態５を適用してもよい。

　このように、形状可変鏡１０をレーザ加工装置１に取り付ける際の方位、および片側調整ねじ４７の回転量を適切に設定することで、レーザビームＬに含まれる波面収差を補正し、加工品質を向上することが可能である。

　実施の形態５によっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１　レーザ加工装置、２　加工テーブル、３　レーザ発振器、４　光学ユニット、５　ミラー、６　集光レンズ、７　ワーク、１０　形状可変鏡、１１　反射鏡、１１ａ　反射面、１１ｂ，２２ｂ，３２ｂ　裏面、１１ｃ，２２ｃ，３２ｃ　側面、１１ｏ　中心、１３ｘ，１３ｙ　ねじ穴、１４ｘ，１４ｙ，１６ｘ，１６ｙ，１７ｘ，１７ｙ　突起部、１５　溝、２１　第１支持部材、２２，３２　板部、２２ａ，３２ａ　おもて面、２３，３３　固定部材、２４，３４　スペーサ、２５，３５　固定ねじ、３１　第２支持部材、４１　調整ねじ、４２，４３，４８　おねじ、４５　ピエゾアクチュエータ、４７　片側調整ねじ、２２１，３２１　調整用ねじ穴、２２２ｘ，２２２ｙ，３２１ａ，３２２　貫通孔、Ｌ　レーザビーム。

Claims (18)

1. 　光を反射する反射面を有する反射鏡と、
   　前記反射鏡の裏面から定められた間隔をおいて配置される第１板部と、前記第１板部に接続され、ｍを２以上の整数とした場合に前記反射鏡のｍ個の第１固定箇所で前記反射鏡を固定する第１固定部材と、を有し、前記反射鏡を支持する第１支持部材と、
   　前記第１板部を挟んで、前記反射鏡の裏面から定められた間隔をおいて配置される第２板部と、前記第２板部に接続され、ｎを２以上の整数とした場合に前記反射鏡の前記第１固定箇所とは異なるｎ個の第２固定箇所で前記反射鏡を固定する第２固定部材と、を有し、前記反射鏡を支持する第２支持部材と、
   　前記第１板部と前記第２板部との間の距離を変化させる調整部材と、
   　を備え、
   　前記反射鏡は、前記裏面に、前記第１固定部材および前記第２固定部材の少なくとも一方に接触する突起部を有することを特徴とする形状可変鏡。
2. 　前記突起部は、前記第１固定部材に接触する第１突起部と、前記第２固定部材に接触する第２突起部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の形状可変鏡。
3. 　前記第１突起部は、前記第１固定部材における前記反射鏡の外周側に設けられ、
   　前記第２突起部は、前記第２固定部材における前記反射鏡の外周側に設けられることを特徴とする請求項２に記載の形状可変鏡。
4. 　前記反射鏡は、前記第１固定部材および前記第２固定部材で固定されていない状態で、前記反射面が凸型の球面形状であることを特徴とする請求項３に記載の形状可変鏡。
5. 　前記第１突起部は、前記第１固定部材における前記反射鏡の中心側に設けられ、
   　前記第２突起部は、前記第２固定部材における前記反射鏡の中心側に設けられることを特徴とする請求項２に記載の形状可変鏡。
6. 　前記反射鏡は、前記第１固定部材および前記第２固定部材で固定されていない状態で、前記反射面が凹型の球面形状であることを特徴とする請求項５に記載の形状可変鏡。
7. 　前記第１突起部は、前記第１固定部材における前記反射鏡の外周側に設けられ、
   　前記第２突起部は、前記第２固定部材における前記反射鏡の中心側に設けられることを特徴とする請求項２に記載の形状可変鏡。
8. 　前記反射鏡は、
   　前記第１突起部を残して、前記第１固定部材が配置される領域を含む領域に設けられる第１溝と、
   　前記第２突起部を残して、前記第２固定部材が配置される領域を含む領域に設けられる第２溝と、
   　を有することを特徴とする請求項２から７のいずれか１つに記載の形状可変鏡。
9. 　前記第１溝および前記第２溝は、前記反射鏡における外周側の側面まで繋がっていることを特徴とする請求項８に記載の形状可変鏡。
10. 　前記調整部材は、前記第１板部に螺合される第１ピッチの第１おねじと、前記第２板部に螺合され、前記第１ピッチとは異なる第２ピッチの第２おねじと、を有する調整ねじであり、
    　前記第１板部は、前記第１おねじに対応するねじ穴を有し、
    　前記第２板部は、前記第２おねじに対応するねじ穴を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の形状可変鏡。
11. 　前記調整部材は、前記第１板部および前記第２板部の配置方向に伸縮可能なピエゾアクチュエータであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の形状可変鏡。
12. 　前記調整部材は、前記第１板部に螺合される第１ピッチのおねじを有する片側調整ねじであり、
    　前記第１板部は、前記おねじに対応するねじ穴を有し、
    　前記第２板部は、前記片側調整ねじを挿通する貫通孔を有し、
    　前記片側調整ねじは、前記第２板部の前記貫通孔から挿通され、前記第１板部の前記ねじ穴に螺合されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の形状可変鏡。
13. 　ｍおよびｎが２である場合に、２つの前記第１固定箇所を結ぶ線分と、２つの前記第２固定箇所を結ぶ線分と、は交差することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の形状可変鏡。
14. 　ｍおよびｎが２よりも大きい整数である場合に、前記反射鏡の中心に対して、ｍ回対称となる位置に前記第１固定箇所が配置され、ｎ回対称となる位置に前記第２固定箇所が配置されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の形状可変鏡。
15. 　レーザ光を出射するレーザ発振器と、
    　前記レーザ光を集光し、被加工物に照射する光学ユニットと、
    　を備え、
    　前記光学ユニットは、請求項１から１４のいずれか１つに記載の形状可変鏡を有することを特徴とするレーザ加工装置。
16. 　光を反射する反射面を有する反射鏡と第１板部との間を、定められた間隔となるようにｍを２以上の整数とした場合にｍ個の第１固定部材によって固定する第１固定工程と、
    　前記反射鏡と第２板部との間を、前記第１板部を挟んで定められた間隔となるようにｎを２以上の整数とした場合にｎ個の第２固定部材によって固定する第２固定工程と、
    　前記第１板部と前記第２板部との距離を変化させる調整部材を接続する接続工程と、
    　を含み、
    　前記第１固定工程では、前記反射鏡に設けられる第１突起部に、前記第１固定部材を接触させ、
    　前記第２固定工程では、前記反射鏡に設けられる第２突起部に、前記第２固定部材を接触させることを特徴とする形状可変鏡の製造方法。
17. 　前記第１突起部は、前記第１固定部材における前記反射鏡の外周側に設けられ、
    　前記第２突起部は、前記第２固定部材における前記反射鏡の外周側に設けられ、
    　前記第１固定工程および前記第２固定工程では、前記反射面が凸型の球面形状である前記反射鏡が使用され、
    　前記第１固定工程および前記第２固定工程での固定による前記反射面とは反対側の裏面側に突出した凹型の球面形状への変形によって、前記反射鏡を補正することを特徴とする請求項１６に記載の形状可変鏡の製造方法。
18. 　前記第１突起部は、前記第１固定部材における前記反射鏡の中心側に設けられ、
    　前記第２突起部は、前記第２固定部材における前記反射鏡の中心側に設けられ、
    　前記第１固定工程および前記第２固定工程では、前記反射面が凹型の球面形状である前記反射鏡が使用され、
    　前記第１固定工程および前記第２固定工程での固定による前記反射面側に突出した凸型の球面形状への変形によって、前記反射鏡を補正することを特徴とする請求項１６に記載の形状可変鏡の製造方法。

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