环型光纤激光输出装置，通过对这些输出装置进行激励而使激光振荡。光纤激光输出装置的纤维可以使用添加了例如铒(Er)、钕(Nd)、镱(Yb)等稀土类元素的石英玻璃。作为短脉冲激光输出装置，可以使用例如钛蓝宝石激光作为激光的振荡源，能够进行脉冲宽度为100皮秒以下的脉冲的振荡。而且，也可以使用YAG激光或YV04激光等的纳秒级脉冲振荡的激光。
[0055]引导光学系统14是将从激光振荡器12输出的激光向照射头16引导的光学系统。引导光学系统14在本实施方式中为例如光纤。引导光学系统14的一方的端部与激光振荡器12的激光出射口连接，另一方的端部与照射头16的激光入射端连接。引导光学系统14从激光振荡器12的激光出射口向照射头16的入射端引导激光。
[0056]照射头16使由引导光学系统14引导的激光回转并向被加工构件W照射。而且，照射头16利用棱镜使激光折射，由此使折射前的激光的光路与向被加工构件W照射的激光的光路偏离。此外，照射头16使激光聚光而向被加工构件W照射。而且，照射头16由照射头罩盖16a覆盖。关于照射头16的构造，在后文叙述。
[0057]加工台20是对载置于表面的被加工构件W进行保持的机构。加工台20的保持被加工构件W的表面相对于基准面(例如，加工装置10的设置面)来说是水平面(XY平面)。
[0058]X轴移动机构22是对加工台20进行支承的X轴台，使加工台20沿X轴方向移动，由此使被加工构件W移动到X轴方向的规定的位置。
[0059]C轴旋转机构24配置在X轴移动机构22与加工台20之间。即，C轴旋转机构24支承于X轴移动机构22，对加工台20进行支承。C轴旋转机构24驱动加工台20沿C轴方向旋转，由此使被加工构件W旋转到C轴方向的规定的位置。
[0060]Y轴移动机构26对Z轴移动机构28进行支承，并使照射头16沿Y轴方向移动。由此，Y轴移动机构26使照射头16移动到Y轴方向的规定的位置。
[0061 ] Z轴移动机构28对照射头16进行支承，并使照射头16移动到Z轴方向的规定位置。
[0062]加工装置10使用X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、Z轴移动机构28，使加工台20、照射头16相对地沿X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、C轴方向这四轴方向移动，由此使被加工构件W与激光的相对位置关系沿四轴方向移动。
[0063]控制装置30分别与激光振荡器12、照射头16、X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、Z轴移动机构28连接，对各部的动作进行控制。控制装置30例如调整从激光振荡器12输出的激光的各种条件，或者利用X轴移动机构22、C轴旋转机构24、Y轴移动机构26、Z轴移动机构28使照射头16及加工台20移动来调整照射头16相对于被加工构件W的位置，或者根据被加工构件W的条件(材质、厚度等)、加工处理的条件来检测热影响层的允许厚度并进行设定，或者控制从照射头16向被加工构件W照射的激光的后述的回转速度、回转半径R。
[0064]接下来，使用图2至图4，对照射头16进行说明。图2是表示第一实施方式的照射头的概略结构的说明图。图3是将第一实施方式的照射头的从激光回转部到喷嘴为止放大表示的放大示意图。图4是向被加工构件照射的激光的照射位置的说明图。
[0065]如图2所示，照射头16包括校准光学系统34、激光回转部35、反射光学系统36、聚光光学系统37、喷嘴38、分度机构39、摄像单元40、间隙检测单元41。照射头16在从引导光学系统14输出的激光L的光路上，从上游侧朝向下游侧，按照校准光学系统34、激光回转部35、反射光学系统36、聚光光学系统37、喷嘴38的顺序配置。照射头16将从引导光学系统14输出的激光L朝向与喷嘴38面对的被加工构件W照射。
[0066]校准光学系统34与引导光学系统14的射出激光L的端面相对配置。S卩，校准光学系统34配置在引导光学系统14与激光回转部35之间。校准光学系统34具备准直透镜等，将从引导光学系统14输出的激光L作为校准光，朝向激光回转部35射出。
[0067]如图2及图4所示，激光回转部35使激光L绕着光路的中心P旋转，使照射激光、即激光L的照射位置IP向被加工构件W回转。如图2及图3所示，激光回转部35具有第一棱镜51、第二棱镜52、第一旋转机构53、第二旋转机构54。
[0068]第一棱镜51使激光L折射，且相对于光轴OA倾斜。第二棱镜52使由第一棱镜51折射后的激光L再次折射，对聚光的位置进行控制。由此，通过了激光回转部35的激光L利用相对于通过前的激光L的光路错开的光路输出。
[0069]第一旋转机构53具有保持第一棱镜51的第一主轴55、将第一主轴55插入到内部并使该第一主轴55旋转的第一中空电动机56。第二旋转机构54具有保持第二棱镜52的第二主轴57、将第二主轴57插入到内部并使该第二主轴57旋转的第二中空电动机58。第一主轴55和第二主轴57是激光L的光路的部分为中空的筒状构件，经由轴承59及轴承60而被支承。轴承59及轴承60例如是滚动球轴承等滚动轴承。第一旋转机构53及第二旋转机构54能够相互同步旋转及相对旋转。
[0070]第一中空电动机56具有在第一主轴55的外周面上固定的中空转子61和与中空转子61相对配置的定子62。第一中空电动机56使第一棱镜51与第一主轴55 —起旋转。第二中空电动机58具有固定在第二主轴57的外周面上的中空转子63和与中空转子63相对配置的定子64。第二中空电动机58使第二棱镜52与第二主轴57 —起旋转。
[0071]而且，第一旋转机构53及第二旋转机构54分别具备检测旋转部(第一主轴55及中空转子61、第二主轴57及中空转子63)与固定部(定子62、定子64)的相对的位置、转速的编码器65。编码器65具有固定在上述旋转部侧的标识符66、固定在上述固定部侧并检测标识符66的检测部67。编码器65利用检测部67来检测标识符66，由此能够检测上述旋转部的相对的位置。编码器65将检测到的上述旋转部的转速及旋转位置(相位角)的信息向控制装置30输出。而且，作为编码器65，优选使用例如利用几千分之一度(0.001度以下)的分辨率对旋转位置(相位角)进行检测的检测设备。
[0072]第一旋转机构53和第二旋转机构54能够改变第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差。由此，如图4所示，能够使激光照射点从旋转轴的光路的中心P偏心至离开了第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差所对应的距离(回转半径R)的照射位置IP。在维持该第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差并使第一旋转机构53和第二旋转机构54以相同旋转周期进行同步旋转的情况下，激光照射点描绘出回转半径R的圆轨道。而且，在使第一棱镜51和第二棱镜52非同步旋转(以不同的旋转周期旋转)的情况下，能够使激光照射点的回转半径增减并使激光照射点回转，也能够描绘出任意的曲线轨道。
[0073]需要说明的是，在本实施方式中，第一中空电动机56与第二中空电动机58的相位角之差是指第一中空电动机56与第二中空电动机58的旋转位置(相位角)的相对的偏离的角度。而且，第一中空电动机56与第二中空电动机58的相位角之差的误差是指第一中空电动机56与第二中空电动机58的相位的偏离的角度的误差。
[0074]而且，如图2及图4所示，回转半径R是指从光路的中心P到向被加工构件W照射的激光L的照射位置IP为止的距离，是指向被加工构件W照射的激光L绕着中心P回转的半径。关于回转半径R，通过改变第一棱镜51与第二棱镜52的相位角之差，从而向被加工构件W照射的激光L的回转半径R变化，因此是可变的。回转速度是向被加工构件W照射的激光L的照射位置IP绕着中心P回转的每单位时间的次数。
[0075]如图2及图3所示，反射光学系统36具有对通过了激光回转部35的激光L进行反射的第一反射镜71、将由第一反射镜71反射后的激光L再次反射的第二反射镜72、筒部73、喷嘴装配部74。反射光学系统36利用第一反射镜71和第二反射镜72将从激光回转部35输出的激光L朝向聚光光学系统37反射。第二反射镜72是半透明反射镜，能够利用摄像单元40拍摄被加工构件W的加工部位。筒部73与喷嘴装配部74由接头部75连结。
[0076]聚光光学系统37具有多个透镜，利用这多个透镜，对由第二反射镜72反射后的激光L进行聚光，形成成为规定的焦点距离、焦点深度的激光L。聚光光学系统37向被加工构件W照射规定的点径的激光L。
[0077]喷嘴38是随着朝向激光L的行进方向的前侧而直径逐渐缩小的中空的圆锥形状。喷嘴38经由聚光光学系统37而装配于喷嘴装配部74。喷嘴38具有用于防止由于在被加工构件W的加工点产生的溅射等而聚光光学系统37受到污损的透光构件77。而且，喷嘴38从辅助气体供给源78供给辅助气体，能够将该辅助气体朝向被加工构件W喷射。
[0078]分度机构39具有分度轴81、中空电动机82、分度角度检测单元83。分度轴81与喷嘴装配部74连结，与喷嘴装配部74—体地旋转。分度轴81由轴承84支承为能够绕Y轴旋转。轴承84例如是静压轴承(流体轴承)。中空电动机82具有固定在分度轴81的外周面上的中空转子85和与中空转子85相对配置的定子86。中空电动机82以分度轴81为旋转中心，将装配于喷嘴装配部74的喷嘴38驱动成绕着分度轴81 (箭头d方向)能够摆头。即，中空电动机82将喷嘴38驱动为绕着Y轴能够摆头。由此，分度机构39以分度轴81为旋转中心而使反射光学系统36的喷嘴装配部74旋转，伴随该旋转而能够使配置在分度轴81的同轴上的第二反射镜72旋转，因此即使变更分度角度也能够将由第二反射镜72反射后的激光L从喷嘴38照射。而且，分度机构39经由喷嘴装配部74而使喷嘴38摆头，因此能够抑制大型化。而且，分度角度检测单元83具备检测旋转部(分度轴81及中空转子85)与固定部(定子86)的相对的位置(分度角度)的编码器。编码器将检测到的上述旋转部的分度角度的信息向控制装置30输出。
[0079]摄像单元40例如是具有CO) (Charge Coupled Device:电荷親合元件)影像传感器等的相机。摄像单元40拍摄激光L的照射位置IP或回转半径R等，根据该拍摄到的图像来生成图像数据，并向控制装置30输出图像数据。摄像单元40在隔着喷嘴装配部74而与喷嘴38相对的位置处装配于喷嘴装配部74。摄像单元40配置在与光路的中心P同轴上。
[0080]间隙检测单元41是使用了激光的间隙测定装置。间隙检测单元41检测向被加工构件W照射的激光L的焦点与被加工构件W的间隙。间隙检测单元41将检测到的间隙向控制装置30输出。间隙检测单元41与摄像单元40连结，配置在与光路的中心P同轴上。
[0081]接着，使用图4至图6，说明由加工装置10进行的加工处理。图5是开孔加工后的被加工构件的截面的说明图。图6是表示加工装置的控制动作的一例的流程图。
[0082]首先，如图6所示，加工装置10 (控