JP2003211280A - レーザ発生装置、レーザ発生方法およびレーザを用いた加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 簡単な構成によってレーザビームの強度分布
を変換しうるレーザ発生装置、および当該装置を用いた
レーザ加工方法を提供する。 【解決手段】 レーザ発振器１と、前記レーザ発振器か
らのレーザビームの強度分布を平準化しうる強度分布変
換機構を備えたレーザ発生装置１０において、前記強度
分布変換機構は、前記レーザビームを反射しうる内表面
を有する筒状体３であり、前記レーザ発振器からのレー
ザビームが前記筒状体内部に所定の入射角度で入射さ
れ、強度分布変換がなされていることを特徴とするレー
ザ発生装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発生装置、
レーザ発生方法およびレーザビームを用いた加工方法に
関する。本発明は、例えば脆性材料（ガラス、セラミッ
クス）の面取り加工や、ガラス同士の接合や溶着に好適
である。

【０００２】

【従来の技術】例えば、脆性材料であるガラスの端面の
面取り加工方法としては、砥石を用いた機械的研磨が広
く行われている。

【０００３】しかし、機械的研磨による面取り加工方法
では、チッピング、クラックの発生、さらには破損を生
じる畏れがある。そこで、ガラスの端面加工では、レー
ザビームを用いた面取り方法が提案されている。

【０００４】例えば、日本特許第２６１２３３２号公報
では、ガラス部材の角部の面取りを行うガラス部材の面
取り方法として、上記ガラス部材の全体を常温より高い
所定の温度に保持した状態で、レーザ光を該レーザ光の
照射スポットが、上記各部に沿って該角部の少なくとも
一部分を、その他の部分より高温に加熱して軟化させ
て、面取りするようにしたことを特徴とするガラス部材
の面取り方法が開示されている。

【０００５】また特開平２−４８４２３号では、ガラス
基板の稜線部を含む付近を局部的にレーザ光によって加
熱し、前記稜線部をＲ形状に固化することを特徴とする
面取り方法が開示されている。これは、いわゆるレーザ
光によるガラスエッジの面取り処理方法である。

【０００６】しかしながら、上述した面取り方法では、
以下のような問題がある。すなわち、通常のレーザビー
ムをそのままガラス端面に照射すると、端面中央部分と
エッジ部分において、その加工度合いが異なってしまう
ことである。

【０００７】そこで、上述した日本特許第２６１２３３
２号に開示されたガラス基板のエッジの加工方法では、
研磨しようとするエッジ部分を正面としてレーザビーム
を照射していた。また上述の特開平２−４８４２３号で
は、ガラス基板端面の正面からレーザ光を照射すると
き、レーザビームのスポット径は大きくしておき、目的
の部分にのみレーザ光を吸収する物質を塗布し、目的部
分を熔融しようとしている。

【０００８】ところで、通常のレーザビームにおいて、
その強度分布は、一般にガウシアン分布となっている。
図４の（ｂ）に、その強度分布を模式的に示した。なお
図において縦軸は、相対強度である。

【０００９】このレーザビームの強度分布を制御する技
術が提案されている。例えば、特開平６−１８２５７４
号には、「レーザ発振器より出射したレーザビームの強
度分布を均一化して被加工物に照射するレーザ加工機」
が示されている。この「レーザビームの強度分布を均一
化」する手段としては、「４枚の帯状反射鏡を互いに対
向させて正四角柱としたカライドスコープ」が示されて
いる。

【００１０】この特開平６−１８２５７４号で示された
図１や図４（本明細書においては、それぞれ図７(ａ)と
(ｂ)に示しておいた。なお符号は振り直してある）によ
ると、レーザ発振器１００からのレーザビーム１１０
は、回転機構２２０で回転される位相分布板２００を経
由して、ビーム強度変換手段３００であるカライドスコ
ープ３２０に入射されている。さらに結像レンズ４００
で縮小結像され、被加工物５００に照射されている。な
お図面から判断すると、レーザビーム１１０とビーム強
度変換手段３００とは、同じ光軸上に配置されていると
考えられる。

【００１１】このほか、特開平１０−１５３７５０号、
特開平１０−３２３７８７号、特開２００１−１２１２
８２や特開２００１−１２５０４０には、レーザビーム
の強度分布を均一化する手段として、レンズを用いた技
術が開示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】レーザビームの強度分
布を均一化する手段として、上述した「カライドスコー
プ」やレンズを用いると、装置として複雑になり、高価
となる嫌いがあった。

【００１３】そこで本発明は、「カライドスコープ」や
レンズを用いない簡単な構成の強度分布変換機構によっ
て、レーザビームの強度分布を変換しうるレーザ発生装
置、レーザ発生方法、およびレーザを用いた加工方法を
提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、レーザ発振器から出射されたレーザビー
ムの強度分布を、簡単な構成要素よりなる強度分布変換
機構にて変換したことを特徴としている。

【００１５】具体的には、出射されたレーザビームを、
該レーザビームを反射しうる内側表面を有するパイプ内
に入射して、その強度分布を変換させることを特徴とし
ている。

【００１６】すなわち、本発明の第１形態であり、請求
項１の発明として、レーザ発振器と、前記レーザ発振器
からのレーザビームの強度分布を平準化しうる強度分布
変換機構を備えたレーザ発生装置において、前記強度分
布変換機構は、前記レーザビームを反射しうる内表面を
有する筒状体であり、前記レーザ発振器からのレーザビ
ームが前記筒状体内部に所定の入射角度で入射され、強
度分布変換がなされていることを特徴とするレーザ発生
装置である。

【００１７】請求項２の発明として、請求項１に記載の
レーザ発生装置において、前記筒状体は、金属製パイプ
であるレーザ発生装置である。

【００１８】請求項３の発明として、請求項１または２
に記載のレーザ発生装置において、前記筒状体に入射さ
れるレーザビームが、前記筒状体の内表面で、所定の反
射回数となるように、前記筒状体の長さと内径、および
前記入射角度が設定されているレーザ発生装置である。

【００１９】請求項４の発明として、請求項１〜３いず
れか１項に記載のレーザ発生装置において、前記反射回
数が５〜１８回となるように、前記筒状体の長さと内
径、および前記入射角度が設定されているレーザ発生装
置である。

【００２０】請求項５の発明として、請求項１〜４いず
れか１項に記載のレーザ発生装置において、前記強度分
布変換機構は、前記レーザ発振器から出射されるレーザ
ビームのうち、最大の強度をImax、被加工物に所定の変
化を起こしうる最低限の強度をIminとしたとき、Imax/I
minを1.33以下に変換しうるレーザ発生装置である。

【００２１】請求項６の発明として、請求項１〜５いず
れか１項に記載のレーザ発生装置において、さらに前記
レーザ発振器から出射されるレーザビームを、所定のビ
ーム径にするためのレンズを備えているレーザ発生装置
である。

【００２２】請求項７の発明として、請求項１〜６いず
れか１項に記載のレーザ発生装置において、さらに前記
筒状体から出射されるレーザビームを、所定のビーム径
にするためのレンズを備えているレーザ発生装置であ
る。

【００２３】請求項８の発明として、請求項１〜７いず
れか１項に記載のレーザ発生装置において、さらに前記
筒状体を冷却するための機構を備えているレーザ発生装
置である。

【００２４】本発明の第２形態であり、請求項９の発明
として、レーザ発振器から出射したレーザビームの強度
分布を、強度分布変換機構を介して平準化することを特
徴とするレーザ発生方法において、前記強度分布変換機
構は、前記レーザ発振器からのレーザビームを、前記レ
ーザビームを反射しうる内表面を有する筒状体の内部に
入射し、強度分布変換を行うことを特徴とするレーザ発
生方法である。

【００２５】本発明の第３形態であり、請求項１０の発
明として、レーザ発振器から出射されたレーザビーム
を、強度分布変換機構を介してレーザビームの強度分布
を平準化し、該レーザビームを被加工部材に照射するレ
ーザを用いた加工方法において、前記強度分布変換機構
は、前記レーザ発振器からのレーザビームを、前記レー
ザビームを反射しうる内表面を有する筒状体の内部に入
射し、強度分布変換を行うことを特徴とするレーザを用
いた加工方法である。

【００２６】通常のレーザから出射されたレーザビーム
は、上述したように、ガウシアン分布を有している（図
４の（ｂ）参照）。これに対して、本発明ではレーザ発
振器からのレーザビームが強度分布変換機構を介される
ことにより、その強度ピークが抑圧され、平準化された
強度分布を有していることを特徴としている。

【００２７】具体的には、強度分布変換機構から出射さ
れたレーザビームの強度分布の断面形状は、カルデラ状
となっている。図４の（ａ）に、その強度分布を模式的
に示した。なお図において縦軸は、相対強度である。図
４の（ａ）と（ｂ）の比較から明らかなように、本発明
による強度分布変換機構から出射されたレーザビーム
は、その強度分布が平準化されていることがわかる。

【００２８】なお本明細書において、このようなパター
ンを示すレーザビームを、カルデラ状の強度分布を有す
るレーザビームと呼び、カルデラ状分布レーザと略称す
ることもある。さらに、このような強度分布をカルデラ
状分布と呼ぶ。

【００２９】なお本明細書において、レーザビームの強
度分布は、以下の方法により確認している。すなわち、
レーザ発振器１から出射されたレーザビームがパイプ３
に入射され、パイプ３から出射されるレーザビームを、
そのパイプの出射口から一定の距離で厚紙５１に照射し
て焦げ目をつけることにより、ビームの強度分布パター
ン１３を採取することができる。その様子を図５に示し
た。その結果、採取されたパターンの一例を図６に示し
た。

【００３０】また本発明における強度分布変換機構は、
レーザ発振器から出射されるレーザビームの強度分布の
うち、最大の強度をImax、被加工物に所定の変化を起こ
しうる最低限の強度をIminとしたとき、Imax/Iminを1.3
3以下に変換しうるものであることが好ましい。

【００３１】このIminは、被加工物に所定の変化を起こ
しうる最低限の強度であって、例えば脆性材料（ガラ
ス、セラミックス）を局部的に熔融しうるエネルギー強
度であればよい。

【００３２】Imax/Iminを1.33以下とすると、被加工物
において所定の変化を起こすときに、レーザビームの強
度分布が十分に平準化されていることになる。このた
め、被加工対象物における所定の変化も平準化されるの
で、好ましい実施形態となる。また図４の（ａ）と
（ｂ）には、Imax/Iminが1.33以下となる範囲を示し
た。図から明らかなように、ガウシアン分布のレーザビ
ームに比べて、本発明のレーザ発生装置によって得られ
たレーザビームでは、平準化されたビーム強度の領域が
広くなっていることがわかる。

【００３３】本発明のレーザ発生装置において、さらに
前記レーザ発振器から出射されるレーザビームを、所定
のビーム径にするためのレンズを備えていることが好ま
しい。具体的には、出射されたレーザビームをパイプの
開口部分へ有効に入射できるように集光するレンズを備
えていればよい。

【００３４】本発明は、例えば脆性材料の端面の面取り
加工において、加工度の不均一をなくすることが可能な
レーザ発生装置、レーザ発生方法、およびそれを用いた
加工方法である。

【００３５】本発明によれば、上述した日本特許第２６
１２３３２号に開示された方法のように、研磨しようと
するエッジ部分を正面としてレーザビームを照射するこ
となく、ガラス基板端面に対して正面から照射し、エッ
ジ部分をＲ形状に加工することができる。

【００３６】上記パイプ内部を通過したレーザビーム
は、パイプの出射口よりその直径を大きくしながら進行
する。このため本発明のレーザ発生装置は、パイプ出射
後のレーザビームが、加工対象に対して適切なるビーム
径となるように、レンズによって調整されていることが
好ましい。

【００３７】本発明で使用されるレーザは、炭酸ガスレ
ーザであることが好ましい。また被加工物がガラスの場
合、その加工時の温度は、ガラスの軟化点以下とする。

【００３８】強度分布変換機構となるパイプの材質とし
ては、このレーザビームのエネルギーをできるだけ吸収
しないものが好ましい。具体的にはステンレス、黄銅、
銅などのレーザビームのエネルギーを吸収してしまう材
質を使用する場合は、入射するエネルギーに対して出射
するエネルギーが大幅に減少してしまう。出力効率を減
少させないためには、パイプ内面に金めっきなどの反射
膜等を施し、反射率を向上させるのがよい。さらにパイ
プ内面は、反射率の向上のために平滑なことが望まし
い。

【００３９】出力の大きなレーザ発振器を用いた場合
は、パイプがレーザビームのエネルギーを吸収し熔けて
しまう畏れがある。このような場合には、パイプの周囲
に冷却装置に接続された冷却コイルを設けておくとよ
い。またパイプに放熱用の冷却フィンを設けてもよい。

【００４０】上記パイプの設置条件としては、パイプか
ら出射されたレーザビームの強度分布がカルデラ状とな
るように、レーザビームを所定の入射角度でパイプへ斜
めに入射させて、パイプの内部での反射拡散を促進させ
ることが必要である。

【００４１】レーザビームをパイプの内部での反射拡散
させるために、入射角度（θ）は、θ＞０度であること
が必要である。一方、入射角度（θ）の上限は、カルデ
ラ状分布レーザが効率的に得られる範囲であればよい。
後述する実施例１と２より、好ましい入射角度（θ）と
しては、２０度以下を示すことができる。

【００４２】上記パイプの条件として、パイプの長さを
長くすることも、パイプの内部での反射拡散を促進させ
ることになる。

【００４３】さらに上記パイプの条件として、パイプの
内径を小さくしても、パイプの内部での反射拡散を促進
させることになる。なおこのように、パイプの内径を小
さくすることにより、レーザビームの全体をパイプ内に
入射できない場合は、レーザビームをレンズによって絞
ることが好ましい。

【００４４】なお、パイプの内表面金めっきなどの反射
膜等を施したとしても、レーザビームのパイプへの入射
角度が大きいと、エネルギーがやはり吸収されてしま
う。このため、レーザビームがパイプの内部で反射拡散
されて、カルデラ状分布レーザが得られる範囲で、この
入射角度はできるだけ小さいことが好ましい。

【００４５】その一方、この入射角度が小さくしすぎる
と、パイプを長くする必要があり、装置が大きくなって
しまう嫌いがある。後述する実施例１と２より、この入
射角度（θ）は５度以上が好ましい。

【００４６】また、このようなカルデラ状分布レーザが
得られるように、筒状体内での反射を所定回数とするた
めに、この筒状体の長さ、内径、および入射角度が設定
されているとよい。

【００４７】具体的な反射回数としては５〜１８回が好
ましい。さらに、７〜１３回がより好ましい。さらに、
９〜１０回が最も好ましい。

【００４８】

【発明の実施の形態】本発明によるレーザ発生装置の概
略を参照しながら説明する。レーザビームの強度分布を
変換させるための装置の概略模式図を図１に示す。まず
図１において、レーザビームがレーザ発振器１より出射
される。

【００４９】レーザビームの光軸（Ａ）に対して、パイ
プ３の軸（Ｂ）との間に角度θをつけて設置する。レー
ザビームをパイプ３に入射させる場合のパイプ入射口付
近の詳細を図２に示す。

【００５０】レーザ発振器から出射されたレーザビーム
１１が、所定の角度をつけられて設置されたパイプ３に
入射される。レーザビームは、パイプ３内を図中の破線
のように反射しながら進行していくと考えられる。

【００５１】このとき、レーザ発振器１から出射された
レーザビームのビーム径が、パイプの内径よりも大きい
ときは、すべてのレーザビーム１１がパイプに入射でき
るように、出射されたレーザビーム１１をレンズ２によ
って集光することにより、レーザビームをすべてパイプ
３内に入射させるとよい。

【００５２】レーザビームがパイプから出射するパイプ
出射口付近の詳細を図３に示す。パイプ３を出射したレ
ーザビームは、カルデラ状の強度分布を有することにな
る。このレーザビームにおいて、パイプより出射した後
は、ビーム径を広げながら進行する。このため、このレ
ーザビームの広がりを制御することが好ましい。例え
ば、レーザビームのビーム径を、対象の加工物５の加工
面形状に対して適切な大きさに調整させるために、パイ
プ３と加工物５との間にレンズ４を設けて、レーザビー
ム１２のビーム径を調整するとよい。

【００５３】（実施例１）レーザ発振器として、Synrad
社製のモデル48-1-28を用い、出力２５Ｗでレーザを照
射した。このレーザビームを、ｆ＝１．５のレンズを介
してパイプ内へ入射させた。さらに、レーザビームのパ
イプへの入射角度、パイプ長、およびパイプ出射口から
の距離を変化させて、実験を行った。その結果を表１に
示した。なお、レーザ発振器とパイプの距離は８０ｍｍ
とした。

【００５４】パイプへの入射角度は５〜３０度の範囲で
変化させ、パイプ長は５０と１００ｍｍの２水準で、パ
イプの内径は２ｍｍとし、パイプ出射口からの距離は１
０、２０ｍｍの２水準とした。

【００５５】なおこの実施例１では、パイプの材質とし
て、その内面に金めっきを施して反射率を向上させた黄
銅製パイプを用いた。

【００５６】

【表１】 ────────────────────────────────── 入射角度 パイプ長 パイプ内径 距離 ビーム径 （θ） （ｍｍ） （ｍｍ） （ｍｍ） 内径／外径（ｍｍ） ─────────────────────────────── ５ １００ ２ ２０ ２／ ６ １０ １００ ２ ２０ ４／ ８ １５ １００ ２ ２０ ９／１３ ２０ １００ ２ ２０ １１／１４ ２５ １００ ２ ２０ − ／ − ３０ １００ ２ ２０ − ／ − −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ５ １００ ２ １０ ０／ ３.５ １０ １００ ２ １０ １／ ５ １５ １００ ２ １０ ６／ ９ ２０ １００ ２ １０ ６／ ９ ２５ １００ ２ １０ − ／ − ３０ １００ ２ １０ − ／ − −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ５ ５０ ２ ２０ − ／ − １０ ５０ ２ ２０ − ／ − １５ ５０ ２ ２０ ９／１４ ２０ ５０ ２ ２０ １１／１８ ２５ ５０ ２ ２０ − ／ − ３０ ５０ ２ ２０ − ／ − −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ５ ５０ ２ １０ − ／ − １０ ５０ ２ １０ − ／ − １５ ５０ ２ １０ ６／ ９ ２０ ５０ ２ １０ ５／１０ ２５ ５０ ２ １０ １１／１５ ３０ ５０ ２ １０ − ／ − ────────────────────────────────── パイプ材質：黄銅 なお表中の（−）は、レーザビームの照射パターンが採
取できなかったことを表す。

【００５７】（パイプへの入射角度）表１より、レーザ
ビームの入射角度が大きくなるほど、パイプから出射し
た後のビーム径が、大きくなることがわかった。

【００５８】また、この入射角度を大きくするほど、レ
ーザビームのエネルギーが、パイプ内面によって吸収さ
れてしまう割合が大きくなる。このためビームの出射効
率が悪くなり、２５度以上の入射角度とした場合には、
パターンの採取が不可能となった。

【００５９】（パイプ出射口からの距離）また表１よ
り、パイプ出射口から照射位置の距離を１０ｍｍと２０
ｍｍとした場合の比較において、パイプから出射するレ
ーザビームは、そのビーム径を拡大しながら、進行する
ことがわかった。

【００６０】（パイプ長）さらに表１より、パイプ長１
００ｍｍと５０ｍｍの比較において、パイプが長くなる
ほど、パターンの採取が困難となり、パイプで吸収され
るエネルギーが大きくなることがわかった。なおここ
で、ビーム径はパイプの長さには依存しないことがわか
った。

【００６１】（実施例２）この実施例２ではパイプとし
て、ステンレス製パイプをそのまま使用している。なお
このパイプの内径は、入手の関係から、３．５ｍｍとし
た。その結果を表２に示した。なお、レーザ発振器とパ
イプの距離は８０ｍｍとした。

【００６２】

【表２】 ──────────────────────────────── 入射角度 パイプ長 パイプ内径 距離 ビーム径 （θ） （ｍｍ） （ｍｍ） （ｍｍ） 内径／外径（ｍｍ） ────────────────────────────────── ５ １００ ３．５ ２０ − ／ − １０ １００ ３．５ ２０ − ／ − １５ １００ ３．５ ２０ − ／ − ２０ １００ ３．５ ２０ − ／ − ２５ １００ ３．５ ２０ １４／２２ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ５ ５０ ３．５ １０ − ／ − １０ ５０ ３．５ １０ − ／ − １５ ５０ ３．５ １０ − ／ − ２０ ５０ ３．５ １０ − ／ − ２５ ５０ ３．５ １０ ５／１２ ────────────────────────────────── パイプ材質：ステンレス なお表中の（−）は、照射パターンが採取できなかった
ことを表す。

【００６３】以上、実施例１と実施例２の結果（表１と
表２）を比較すると、金めっきを施して反射率を向上さ
せた黄銅製パイプのほうが、ステンレス製パイプをその
まま使用した場合よりも、エネルギーの出射効率がよ
く、パターンの採取が容易であることがわかる。またパ
イプの内径の大きなほうが、ビームのカルデラ状部分の
内径・外径が大きくなり、またパターンの内外径の差も
同様である。

【００６４】テスト範囲内での最適条件範囲は、パイプ
長さ１００ｍｍ、パイプの内径２ｍｍで、レーザビーム
の入射角度が５度〜２０度の条件であることがわかっ
た。

【００６５】（実施例３）パイプへの入射角度、パイプ
長、およびパイプ出射口からの距離を変化させたとき
の、幾何学的に求めたパイプ内での反射回数と、採取し
たパターンモードの鮮明さを比較した結果を表３に示し
た。なお、パイプの内径は２ｍｍとした。

【００６６】

【表３】 ─────────────────────────────── 入射角度 パイプ長 反射回数 パターンの鮮明度 （θ） Ｌ1(mm) （回） Ｌ2：10 mm 20 mm ──────────────────────────── ５ １００ ４ ○ × １０ １００ ９ ◎ △ １５ １００ １３ ○ ○ ２０ １００ １８ △ ○ ２５ １００ ２４ × × −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ５ ５０ ２ × × １０ ５０ ４ × × １５ ５０ ７ △ △ ２０ ５０ ９ △ ○ ２５ ５０ １２ × △ ３０ ５０ １４ ― △ ─────────────────────────────── ◎：鮮明なカルデラ状パターン、○：カルデラ状パターン、 △：途切れたカルデラ状パターン、×：カルデラ状パターンとはならず、 ―：パターンが採取できず

【００６７】表３より、ビームの強度分布を確認できる
パイプ内の反射回数は、５〜１８回であることがわかっ
た。つまり、この範囲の反射回数であれば、強度分布の
平準化がうまく行われ、しかもパイプ内での反射による
エネルギー吸収を小さくすることができる。

【００６８】また、反射回数を７〜１３回とすると、鮮
明なパターンを得られることが確認できた。

【００６９】さらに、反射回数を９〜１０回とすると、
より鮮明なパターンを得られることが確認できた。

【００７０】（実施例４）後述する２種類の表面粗さを
持ったガラスサンプルに対して、ガウシアン分布で発振
したレーザと、本発明によるカルデラ状分布を有するレ
ーザにて、面取り加工した後の表面粗さ（Ｒａ）を測定
した結果を表４に示す。なお、単位はμｍである。

【００７１】

【表４】 ガラスの表面粗さ（Ｒａ；μｍ） ──────────────────────────── ＃５００研磨品 ポリッシュ品 ──────────────────────────── レーザ照射前 ０.５４ ０.１２ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− エネルギー分布 ガウシアン分布 ０.１２ ０.０８ カルデラ状分布 ０.０７ −−− ────────────────────────────

【００７２】＃５００研磨品とは、ガラス板の端面を５
００番の砥石にて研磨したサンプルであり、ポリッシュ
品とは、そのサンプルをさらに酸化セリウム（ミレーク
８０１（商品名））で研磨したサンプルである。

【００７３】表４に示した結果より、ガウシアン分布の
レーザに対して、カルデラ状分布のレーザのほうが、面
取り加工後の表面粗さが細かくなっていることがわかっ
た。

【００７４】（参照比較例）上述の特開平６−１８２５
７４号に開示された技術に準じて、上記実施例１のレー
ザ発生装置において、レーザビームをパイプに入射角度
＝０度で入射させてみた。その結果、レーザビームの強
度分布は、ガウシアン分布であることを確認した。

【００７５】つまり本発明においては、上述の特開平６
−１８２５７４号に開示された技術を参考にして、レー
ザ発振器とビーム強度変換手段を直線的に配置として
も、レーザビームの強度分布を平準化することはできな
かった。

【００７６】以上、本発明を詳細に説明してきたが、さ
らに本発明の第２形態であるレーザ発生方法としては、
本明細書の開示から、レーザ発生装置に準じて形態とし
て把握することができる。

【００７７】また、本発明の第３形態であるレーザビー
ムを用いた加工方法は、本発明の第１形態のレーザ発生
装置、あるいは第２形態のレーザ発生方法を用いた加工
方法として、把握することができる。

【００７８】

【発明の効果】以上の説明したように本発明によるレー
ザ発生装置は、以下に記載される効果を発揮する。本発
明では、レーザビームをパイプに入射させるという簡単
な構成によって、レーザビームの強度分布を変換するこ
とができる。このため、強度分布変換機構を、安価な構
成で実現できるという効果を奏する。

【００７９】このレーザ発生装置では、レーザビームの
強度分布のピークを下げて、平準化させることによっ
て、被加工対象物に対してビームの強度が平準化された
ビーム照射を行うことができる。

【００８０】このため、均一で品質の安定したレーザ加
工が可能である。例えば、ガラス基板端面の面取り加工
では、端面の正面からレーザビームを照射して、端面全
体の面取り加工を行うことができる。

【００８１】また、ガウシアン分布のレーザによるガラ
ス板端面の面取り加工に対して、例えば、加工後の表面
粗さを細かくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレーザビーム発生装置の概要を示
した図である。

【図２】強度分布を変換するパイプにおいて、レーザビ
ームの入射する様子を示した図である。

【図３】パイプから出射したレーザビームを、レンズに
よって加工対象面形状に対して適当な大きさに調整する
機構を示した図である。

【図４】本発明によるレーザビームと、通常のレーザビ
ームの強度分布の例を示す図である。

【図５】レーザビームの照射パターンを採取する様子を
説明する図である。

【図６】レーザビームの照射パターン例を示す図であ
る。

【図７】特開平６−１８２５７４号に示されたビーム強
度変換手段の構成を説明する図である。

【符号の説明】

１０：レーザ発生装置 １：レーザ発振器 ２：レンズ ３：筒状体（金属製パイプ） ４：レンズ ５：ガラス基板 １１，１２：レーザビーム １３：レーザビームの照射パターン ５１：ボール紙 Ａ：レーザ発振器より出射されるレーザビームの光軸 Ｂ：パイプの軸 Ｌ1：パイプ長 Ｌ2：パイプ出射口と照射対象との距離 ｆ：レンズの焦点距離 θ：レーザビームの入射角度

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振器と、前記レーザ発振器から
   のレーザビームの強度分布を平準化しうる強度分布変換
   機構を備えたレーザ発生装置において、 前記強度分布変換機構は、前記レーザビームを反射しう
   る内表面を有する筒状体であり、前記レーザ発振器から
   のレーザビームが前記筒状体内部に所定の入射角度で入
   射され、強度分布変換がなされていることを特徴とする
   レーザ発生装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のレーザ発生装置におい
   て、 前記筒状体は、金属製パイプであるレーザ発生装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のレーザ発生装
   置において、 前記筒状体に入射されるレーザビームが、前記筒状体の
   内表面で所定の反射回数となるように、前記筒状体の長
   さと内径、および前記入射角度が設定されているレーザ
   発生装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３いずれか１項に記載のレー
   ザ発生装置において、 前記反射回数が５〜１８回となるように、前記筒状体の
   長さと内径、および前記入射角度が設定されているレー
   ザ発生装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４いずれか１項に記載のレー
   ザ発生装置において、 前記強度分布変換機構は、前記レーザ発振器から出射さ
   れるレーザビームのうち、最大の強度をImax、被加工物
   に所定の変化を起こしうる最低限の強度をIminとしたと
   き、Imax/Iminを1.33以下に変換しうるレーザ発生装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５いずれか１項に記載のレー
   ザ発生装置において、 さらに前記レーザ発振器から出射されるレーザビーム
   を、所定のビーム径にするためのレンズを備えているレ
   ーザ発生装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６いずれか１項に記載のレー
   ザ発生装置において、 さらに前記筒状体から出射されるレーザビームを、所定
   のビーム径にするためのレンズを備えているレーザ発生
   装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７いずれか１項に記載のレー
   ザ発生装置において、 さらに前記筒状体を冷却するための機構を備えているレ
   ーザ発生装置。
9. 【請求項９】 レーザ発振器から出射したレーザビーム
   の強度分布を、強度分布変換機構を介して平準化するこ
   とを特徴とするレーザ発生方法において、 前記強度分布変換機構は、前記レーザ発振器からのレー
   ザビームを、前記レーザビームを反射しうる内表面を有
   する筒状体の内部に入射し、強度分布変換を行うことを
   特徴とするレーザ発生方法。
10. 【請求項１０】 レーザ発振器から出射されたレーザビ
    ームを、強度分布変換機構を介してレーザビームの強度
    分布を平準化し、該レーザビームを被加工部材に照射す
    るレーザを用いた加工方法において、 前記強度分布変換機構は、前記レーザ発振器からのレー
    ザビームを、前記レーザビームを反射しうる内表面を有
    する筒状体の内部に入射し、強度分布変換を行うことを
    特徴とするレーザを用いた加工方法。