～光学設計技術の進化とレーザー加工技術への貢献～ マーケティングファーストから生まれたFθレンズとDOE
高速?微細加工で求められた 高性能Fθレンズ
現代のエレクトロニクス社会では、スマートフォンに代表される電子機器の小型軽量化、高機能化が求められており、組み込まれる电子部品の製造プロセスで採用されるレーザー加工機には超微細で高精度な穴加工の実現が不可欠となっている。たとえば最新スマートフォンに搭載されているプリント基板では、どこの部分を加工するにも髪の毛より細い穴径50?m以下、穴位置精度は狙いの位置に対して誤差5?m以下の加工が求められる。そうした高精度な穴加工の実現のために開発されたのが?Fθレンズ」である。レーザーがレンズに斜めに入射しても平坦な加工エリアにほぼ垂直方向に集光し、微小なスポットが得られ、均一な穴を加工することができる。
このような高い性能を実现するため、贵θレンズは复数のレンズによって构成される「组レンズ?となり、さらに収差を抑えるために非球面レンズをその内部に採用することが多い。こうした画期的な贵θレンズの开発に携わったのが、住友电工ハードメタル（株）光学部品开発室の荒木高志である。
?最新のレーザー穴あけ装置では、毎秒4,000穴以上もの加工が行われます。その高速加工を可能にするために贵θレンズには広い加工领域と、极小の集光径（焦点の大きさ）を実现することが求められます。しかし、広い加工领域を得ようとすると、一般に集光径は大きくなり、加工领域内での焦点の歪みが大きくなります。つまり、この二つの要求は相反する関係にあるのです。その解决のために必要だったのが、高精度な非球面レンズの採用と复数のレンズを最小の误差で组み上げることでした。高性能なレンズは製造误差に敏感であり、性能にバラツキが起こりやすい。製造误差があっても集光特性が悪くならないように、个々のレンズの製造误差の许容范囲（公差）に余裕のあるロバスト（顽强）な光学设计を进めました。
最も高精度な穴加工が求められるのは高集积回路（滨颁）のパッケージ基板です。加工した穴の歪みは、高密度配线においては导通不良になるリスクがあります。贵θレンズは、お客様の穴加工结果を设计にフィードバックし繰り返し改善を図ることで、さらに高い精度の穴加工を実现してきた歴史があり、お客様と共に开発し成长してきたと自负しています。スマートフォンに组み込まれる高机能なプリント基板や高集积回路のパッケージ基板加工用Ｆθレンズでは、住友电工グループは世界トップクラスの技术力とシェアを持つと考えていますが、さらに、现在は製造されたＦθレンズをできる限り実使用条件に近い状态で検査を行うことで、お客様満足度を向上させる取り组みを进めています」（荒木）
レーザービームを自在に変化させる?顿翱贰?
レンズやミラーは、入射するビームを集光させたり、反射させて進行方向を変える機能を持つが、レーザー用光学部品のなかには、また違った特殊な機能を持つものがある。その代表例が「DOE」だ。?DOE（Diffractive Optical Element）＝回折光学素子?とは、光の回折現象を利用して、従来のレンズやミラーではできないビーム制御を実現する。例えば、焦点の形状や強度をさまざまに変化させたり、1本のビームを多数のビームに分岐させたりできる。このDOE設計に携わっているのが、大学時代から光波の回折理論の研究に従事してきた西寛仁だ。
?従来の光学设计では、屈折现象を中心とした光线追跡（几何光学）の考えが基本です。一方で顿翱贰の设计は、光を波动として考える波动光学を基本としています。顿翱贰の表面にはシミュレーションにより设计された微细なモザイク状の凹凸构造が形成されており、それによって回折现象を生じさせます。波动光学计算は、计算负荷の非常に高い演算処理です。コンピュータの高速?大容量化と、それに歩调を合わせて开発してきた当社独自の设计ソフトウェアを用いることで、顾客ニーズに応じたタイムリーな设计対応が可能になりました」（西）
DOEは、１本のビームを複数に分岐して多点を同時に加工することができるので、最先端の电子部品製造で量産性の飛躍的な向上に寄与している。また、レーザー溶接の高品質化にも効果があり自动车関連部品への実用化が進んでいる。
これらの高机能光学部品を支えているのが材料技术、加工技术、コーティング技术などの要素技术である。次ページでは、住友电工グループの竞争力の源泉である要素技术を探る。
