JP5911903B2 - レーザ光の強度分布を計測するビームプロファイラ、レーザ発振器、およびレーザ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光の強度分布を計測するビームプロファイラ、ビームプロファイラを備えるレーザ発振器、およびレーザ加工装置に関する。

光電素子を含むビームプロファイラを用いてレーザ光の強度分布を計測し、該強度分布に基づいて、出射されているレーザ光に異常があるか否かを判断する技術が知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１０−１３７２６４号公報

上述のようなビームプロファイラにおいて、装置をより簡単化し、レーザ光の強度分布が適正であるか否かをより低コストで判断可能とすることに対する要求が高まっている。

本発明の一態様において、ビームプロファイラは、部分反射鏡と、部分反射鏡を透過したレーザ光を受光する複数の受光部と、複数の受光部に個別に取り付けられ、該受光部によって受光されたレーザ光の強度を感知する複数のレーザ強度センサとを備える。複数の受光部は、レーザ光のレーザ照射領域のうち、レーザ光の中心部を含む第１の領域を受光する第１の受光部と、第１の受光部から熱的に絶縁され、第１の領域とは異なるレーザ照射領域の第２の領域を受光する第２の受光部とを少なくとも有する。

レーザ強度センサは、熱電対、サーモパイル、サーミスタ、または白金測温抵抗体を含んでもよい。レーザ強度センサは、歪みゲージを含んでもよい。第１の受光部は、円形部材であってもよい。第２の受光部は、第１の受光部と同心に配置された円環部材であってもよい。第２の受光部の中心が第１の受光部の中心よりもレーザ照射領域の外縁に近くなるように、第２の受光部は、第１の受光部に対して位置決めされてもよい。

ビームプロファイラは、複数のレーザ強度センサからの出力に基づいて、複数の受光部によって受光されたレーザ光のレーザパワーを算出するレーザパワー演算部をさらに備えてもよい。ビームプロファイラは、レーザパワーが、予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断するレーザパワー判断部をさらに備えてもよい。

レーザパワー演算部は、複数のレーザ強度センサからの出力の和を算出してもよい。レーザパワー判断部は、該和が予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断してもよい。ビームプロファイラは、第１の受光部に取り付けられたレーザ強度センサからの第１の出力と、第２の受光部に取り付けられたレーザ強度センサからの第２の出力とに基づいて、レーザ光の強度分布を算出する分布算出部をさらに備えてもよい。

ビームプロファイラは、レーザ光の強度分布が予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する分布判断部をさらに備えてもよい。分布算出部は、第１の出力が第１の閾値の範囲内にあるか否かを判断し、且つ、第２の出力が第２の閾値の範囲内にあるか否かを判断してもよい。ビームプロファイラは、分布判断部によって、レーザ光の強度分布が予め定められた閾値の範囲内にないと判断された場合に、ユーザに対する警告を生成する警告生成部をさらに備えてもよい。

本発明の他の態様において、レーザ発振器は、レーザ光を出射する出力鏡と、上述のビームプロファイラとを備える。ビームプロファイラの部分反射鏡は、出力鏡に対向配置される。本発明のさらに他の態様において、レーザ加工装置は、レーザ発振器と、上述のビームプロファイラとを備える。ビームプロファイラの部分反射鏡は、レーザ発振器から出射されたレーザ光の光路の上に配置される。レーザ発振器は、上述のレーザ発振器であってもよい。

本発明の一実施形態に係るビームプロファイラのブロック図を示す。 図１に示すレーザ光検出部の図であって、（ａ）はレーザ光検出部の前面図を示し、（ｂ）はレーザ光検出部の後面図を示し、（ｃ）はレーザ光検出部の側方断面図を示す。 適正なレーザ光の強度分布の例（レファレンス値分布）を示す図である。 不適正なレーザ光の強度分布の例を示す図である。 図１に示すレーザ光検出部の図であって、（ａ）はレーザ光検出部の前面図を示し、（ｂ）はレーザ光検出部の後面図を示し、（ｃ）はレーザ光検出部の側方断面図を示す。 不適正なレーザ光の強度分布の例を示す図である。 図１に示すレーザ光検出部の図であって、（ａ）はレーザ光検出部の前面図を示し、（ｂ）はレーザ光検出部の後面図を示し、（ｃ）はレーザ光検出部の側方断面図を示す。 図１に示すレーザ光検出部の図であって、（ａ）はレーザ光検出部の前面図を示し、（ｂ）はレーザ光検出部の後面図を示し、（ｃ）はレーザ光検出部の側方断面図を示す。 本発明の一実施形態に係るレーザ発振器のブロック図を示す。 本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置のブロック図を示す。 本発明の他の実施形態に係るレーザ加工装置のブロック図を示す。 図１１に示すレーザ加工装置の動作フローを示すフローチャートである。 図１２のステップＳ３のフローチャートを示す。 図１２のステップＳ４、Ｓ６、およびＳ８のフローチャートを示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係るビームプロファイラ１０について説明する。ビームプロファイラ１０は、制御部１２、レーザ光検出部１４、メモリ１６、表示部１８、およびスピーカ２０を備える。制御部１２は、ビームプロファイラ１０を構成する各要素を直接的または間接的に制御する。

メモリ１６は、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等により構成される、電気的に消去および記録が可能な不揮発性メモリである。メモリ１６は、ビームプロファイラ１０の動作時に必要となる定数、変数、設定値、プログラム等のデータを記録している。制御部１２は、メモリ１６と通信し、メモリ１６にデータを記録し、または、メモリ１６からデータを消去する。

表示部１８は、例えば液晶ディスプレイユニットから構成され、制御部１２から送信された画像データを受信し、ユーザが視認可能となるように画像を表示する。スピーカ２０は、制御部１２から送信される音響データを受信し、該音響データに応じてユーザに音波を出力する。

レーザ光検出部１４は、レーザ光２２を受光し、該レーザ光２２の強度に係るデータを制御部１２へ送信する。次に、図２を参照して、本実施形態に係るレーザ光検出部１４について説明する。なお、以下の説明における前後方向は、レーザ光２２の光軸Ｏ_１に沿う方向とし、該レーザ光２２は、前方から後方へ伝搬するものとする。また、径方向は、レーザ光２２の光軸Ｏ_１を中心とする円の半径方向を示すものとする。なお、レーザ光の「光軸」とは、レーザ光の中心部を通過する、レーザ光の伝搬方向に延びる軸である。

レーザ光検出部１４は、部分反射鏡２４、第１の受光部３０、第２の受光部２８、および第３の受光部２６を有する。部分反射鏡２４は、光軸Ｏ_１と同心に配置された円形部材であって、その前面３２にてレーザ光２２を受光し、該レーザ光２２の一部を透過させてレーザ光２２’として後面３４から出射する。例えば、部分反射鏡２４は、９９．５％の反射率を有する、ゲルマニウムハーフミラーから構成される。

第３の受光部２６は、部分反射鏡２４から後方に予め定められた距離だけ離隔して配置されている。第３の受光部２６は、光軸Ｏ_１と同心に配置された円環部材であって、円筒状の外周部３６と内周部３８を有する。部分反射鏡２４と第３の受光部２６との間には、環状の断熱材４０が介装されており、該断熱材４０によって、部分反射鏡２４と第３の受光部２６とは、互いに熱的に絶縁されている。

第３の受光部２６は、その表面にアルマイト処理が施されており、受光したレーザ光を９９％以上吸収することができる。また、第３の受光部２６には、該第３の受光部２６における温度変化を安定させるために、ヒートシンク（図示せず）が設けられている。

第２の受光部２８は、第３の受光部２６から後方に予め定められた距離だけ離隔して配置されている。第２の受光部２８は、光軸Ｏ_１と同心に配置された円環部材であって、円筒状の外周部４２と内周部４４を有する。第２の受光部２８の外周部４２および内周部４４は、それぞれ、第３の受光部２６の外周部３６および内周部３８よりも小さい直径を有する。第３の受光部２６と第２の受光部２８との間には、環状の断熱材４６が介装されており、該断熱材４６によって、第３の受光部２６と第２の受光部２８とは、互いに熱的に絶縁されている。

第２の受光部２８も、第３の受光部２６と同様に、その表面にアルマイト処理が施されており、受光したレーザ光を９９％以上吸収することができる。また、第２の受光部２８は、温度変化を安定させるためのヒートシンク（図示せず）を含む。

第１の受光部３０は、第２の受光部２８から後方に予め定められた距離だけ離隔して配置されている。第１の受光部３０は、光軸Ｏ_１と同心に配置された円板部材であって、第２の受光部２８の外周部４２よりも小さい直径を有する。第２の受光部２８と第１の受光部３０との間には、環状の断熱材４８が介装されており、該断熱材４８によって、第２の受光部２８と第１の受光部３０とは、互いに熱的に絶縁されている。

第１の受光部３０も、第２の受光部２８および第３の受光部２６と同様に、その表面にアルマイト処理が施されており、受光したレーザ光を９９％以上吸収することができる。また、第１の受光部３０は、温度変化を安定させるために、ヒートシンク（図示せず）を含む。

部分反射鏡２４に入射するレーザ光２２は、図２（ａ）の符号２１で示すように、部分反射鏡２４の前面３２にレーザ照射領域２２ａを形成している。また、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’は、受光部上に図２（ｃ）の符号２３で示すようなレーザ照射領域２２ａ’を形成する。第１の受光部３０は、図２（ａ）の符号２５および図２（ｃ）の符号２７に示すように、レーザ光２２’の中心部（すなわち光軸Ｏ_１）を含む第１の領域２２ｂを受光する。

レーザ照射領域２２ａ’の第１の領域２２ｂは、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のレーザ照射領域２２ａ’のうち、第２の受光部２８の内周部４４の径方向内側を通過した領域である。したがって、この第１の領域２２ｂは、内周部４４と略同じ直径を有する。

第２の受光部２８は、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のレーザ照射領域２２ａ’のうち、第１の領域２２ｂとは異なる第２の領域２２ｃを受光する。

より具体的には、レーザ照射領域２２ａ’の第２の領域２２ｃは、図２（ａ）の符号２９および図２（ｃ）の符号３１に示すように、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のうち、第３の受光部２６の内周部３８の径方向内側を通過して第２の受光部２８の表面２８ａに入射した領域である。したがって、第２の領域２２ｃは、第３の受光部２６の内周部３８と略同じ外径と、第２の受光部２８の内周部４４と同じ内径を有する円環の領域であって、第１の領域２２ｂの径方向外側に隣接して位置する。

第３の受光部２６は、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のレーザ照射領域２２ａ’のうち、図２（ａ）の符号３３および図２（ｃ）の符号３５に示すように、第１の領域２２ｂおよび第２の領域２２ｃとは異なる第３の領域２２ｄを受光する。より具体的には、レーザ照射領域２２ａ’の第３の領域２２ｄは、第３の受光部２６の表面２６ａのうち、レーザ光２２’を受光している領域であって、第２の領域２２ｃの径方向外側に隣接して位置する略円形領域である。

このように、第１の受光部３０、第２の受光部２８、および第３の受光部２６は、それぞれ、レーザ光２２’のレーザ照射領域２２ａ’のうち、互いに異なる第１の領域２２ｂ、第２の領域２２ｃ、および第３の領域２２ｄを受光する。

第１の受光部３０の後面３０ａには、レーザ光の強度を感知する円形のレーザ強度センサ５０が取り付けられている。本実施形態においては。レーザ強度センサ５０は、熱電対、サーモパイル、サーミスタ、または白金測温抵抗体等を含む、温度センサによって構成されている。レーザ強度センサ５０は、第１の受光部３０に発生した熱エネルギーを電気信号へ変換し、電気信号の出力ｅ_１として制御部１２へ送信する。

同様に、第２の受光部２８の後面２８ｂにも、レーザ光２２’の強度を感知する環状のレーザ強度センサ５２が取り付けられている。このレーザ強度センサ５２も温度センサによって構成されている。レーザ強度センサ５２は、第２の受光部２８に発生した熱エネルギーを電気信号へ変換し、電気信号の出力ｅ_２として制御部１２へ送信する。

同様に、第３の受光部２６の後面２６ｂにも、レーザ光２２’の強度を感知する環状のレーザ強度センサ５４が取り付けられている。このレーザ強度センサ５４も温度センサから構成されている。レーザ強度センサ５４は、第３の受光部２６に発生した熱エネルギーを電気信号へ変換し、電気信号の出力ｅ_３として制御部１２へ送信する。

次に、図１〜図４を参照して、本実施形態に係るビームプロファイラ１０の機能について説明する。ビームプロファイラ１０は、レーザ光検出部１４のレーザ強度センサ５０、５２、および５４からの出力ｅ_１、ｅ_２、およびｅ_３に基づいて、レーザ光２２のレーザパワーおよび強度分布を算出する。

レーザ光２２がレーザ光検出部１４に入射すると、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のレーザ照射領域２２ａ’うちの第１の領域２２ｂが、第１の受光部３０によって受光される。第１の領域２２ｂのレーザ光２２’が第１の受光部３０に吸収されるにつれて、第１の受光部３０は、発熱する。第１の受光部３０に取り付けられたレーザ強度センサ５０は、第１の受光部３０の熱エネルギーを検出し、該熱エネルギーに応じた出力ｅ_１を制御部１２へ送信する。

同様に、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のレーザ照射領域２２ａ’うちの第２の領域２２ｃが、第２の受光部２８によって受光される。第２の受光部２８に取り付けられたレーザ強度センサ５２は、第２の受光部２８の熱エネルギーを検出し、該熱エネルギーに応じた出力ｅ_２を、制御部１２へ送信する。

同様に、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のレーザ照射領域２２ａ’うちの第３の領域２２ｄが、第３の受光部２６によって受光される。第３の受光部２６に取り付けられたレーザ強度センサ５４は、第３の受光部２６の熱エネルギーを検出し、該熱エネルギーに応じた出力ｅ_３を、制御部１２へ送信する。

制御部１２は、レーザ強度センサ５０、５２、および５４からの出力ｅ_１、ｅ_２、およびｅ_３を受信する。これらの出力ｅ_１、ｅ_２、およびｅ_３は、それぞれ、第１の受光部３０、第２の受光部２８、および第３の受光部２６が受光したレーザ光２２’の強度に相関するデータである。本実施形態においては、制御部１２は、出力ｅ_１、ｅ_２、およびｅ_３に、予め定められた係数α、β、およびγをそれぞれ乗算し、αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３として、メモリ１６にそれぞれ記録する。

係数αは、上述の値αｅ_１が、レーザ光２２のうち、部分透過鏡２４を透過して第１の受光部３０に入射した部分のレーザパワーに対応するように、設定される。同様に、係数βおよびγは、上述の値βｅ_２およびγｅ_３が、レーザ光２２のうち、部分透過鏡２４を透過して第２の受光部２８および第３の受光部２６に入射した部分のレーザパワーにそれぞれ対応するように、設定される。

ここで、制御部１２は、これら値αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３に基づいて、レーザ光検出部１４に入射したレーザ光２２のレーザパワーを算出するレーザパワー演算部５６（図１）として機能する。具体的には、制御部１２は、値αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３の和（すなわち、Σｅ＝αｅ_１＋βｅ_２＋γｅ_３）を算出する。このΣｅの値は、レーザ光検出部１４に入射したレーザ光２２のレーザパワーに対応する。本実施形態においては、このΣｅを用いて、レーザ光２２のレーザパワーを定量的に評価する。

制御部１２は、このように算出されたレーザ光２２のレーザパワーΣｅが、適正な値となっているか否かを判断するレーザパワー判断部５８（図１）として機能する。具体的には、制御部１２は、メモリ１６に予め記録されているレファレンスデータを参照して、Σｅが適正であるか否かを判断する。なお、この動作の詳細については、後述する。

本実施形態においては、制御部１２は、上述のように取得された値αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３に基づいて、レーザ光２２の強度分布を算出する分布算出部６０として機能する。具体的には、制御部１２は、値αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３のｅ_ｖｅｃ１（αｅ_１，βｅ_２，γｅ_３）、および／または、ｅ_ｖｅｃ２（１，（βｅ_２／αｅ_１），（γｅ_３／αｅ_１））＝（１，ｎ，ｍ）を算出する。本実施形態においては、このｅ_ｖｅｃ１（ｅ_ｖｅｃ２）を用いて、レーザ光２２の強度分布を定量的に評価する。

制御部１２は、このように算出されたｅ_ｖｅｃ１（ｅ_ｖｅｃ２）が、適正な値となっているか否かを判断する分布判断部６２（図１）として機能する。具体的には、制御部１２は、メモリ１６に予め記録されているレファレンスデータを参照して、ｅ_ｖｅｃ１（ｅ_ｖｅｃ２）のそれぞれの値が、適正な値であるか否かを判断する。なお、この動作については、後述する。

上述したように、制御部１２は、メモリ１６に予め記録されているレファレンスデータを参照して、レーザ光２２のレーザパワーおよび強度分布の適否を判断する。このレファレンスデータについて、図３を参照して説明する。メモリ１６は、レファレンス値Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_３を予め記録している。これらレファレンス値Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_３は、それぞれ、上述の値αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３に対応するレファレンスデータである。

より具体的に述べると、レファレンス値Ｒ_１は、適正なレーザ強度分布を有するレーザ光を第１の受光部３０に入射し、第１の受光部３０の温度が飽和したときの、レーザ強度センサ５０から出力されたデータに係数αを乗算した値である。

同様に、レファレンス値Ｒ_２およびＲ_３は、それぞれ、適正なレーザ強度分布を有するレーザ光を第２の受光部２８および第３の受光部２６に入射し、第２の受光部２８および第３の受光部２６の温度が飽和したときの、レーザ強度センサ５２および５４から出力されたデータに、係数βおよびγを乗算した値である。

これらレファレンス値Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３の例を、図３に示す。図３の縦軸は、レーザ光のレーザパワーを示し、横軸は、光軸Ｏ_１を中心としたレーザ光のレーザ照射領域の径方向距離を示す。図３（ａ）は、レーザパワー４ｋＷのレーザ光２２をレーザ光検出部１４に入射させた場合における、レファレンス値Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３のレーザ光強度分布を示す。また、図３（ｂ）はレーザパワー３ｋＷのレーザ光２２を、図３（ｃ）はレーザパワー２ｋＷのレーザ光２２を、レーザ光検出部１４に入射させた場合における、レファレンス値Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３のレーザ光強度分布を、それぞれ示す。

図３（ａ）〜（ｃ）に対応する、レファレンス値Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３と、レファレンス値Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_３の和（すなわち、レファレンスレーザパワー）ΣＲ＝Ｒ_１＋Ｒ_２＋Ｒ_３と、レファレンス値Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_３のＲ_ｖｅｃ１（Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３）、およびＲ_ｖｅｃ２（１，（Ｒ_２／Ｒ_１），（Ｒ_３／Ｒ_１））の具体例を、以下の表１に示す。

図３（ａ）に示す、４ｋＷの適正なレーザ光２２の場合、例えば、Ｒ_１＝２２２７、Ｒ_２＝１３６４、Ｒ_３＝４０９である。しがたって、レファレンスレーザパワーΣＲは、４０００［Ｗ］となる。このように、本実施形態に係るレファレンスレーザパワーΣＲは、指令レーザパワー（４ｋＷ）に対応する。また、Ｒ_ｖｅｃ１（Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３）＝（２２２７，１３６４，４０９）となる。Ｒ_ｖｅｃ１を、光軸Ｏ_１上のレファレンス値Ｒ_１で標準化すると、Ｒ_ｖｅｃ２（１，（Ｒ_２／Ｒ_１），（Ｒ_３／Ｒ_１））＝（１，０．６１，０．１８）となる。

また、図３（ｂ）に示す、３ｋＷの適正なレーザ光２２の場合、例えば、Ｒ_１＝１６２４、Ｒ_２＝１０８３、Ｒ_３＝２９３である。したがって、ΣＲ＝３０００、Ｒ_ｖｅｃ１（Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３）＝（１６２４，１０８３，２９３）、Ｒ_ｖｅｃ２（１，０．６７，０．１８）となる。また、図３（ｃ）に示す、２ｋＷの適正なレーザ光２２の場合、例えば、Ｒ_１＝１１２４、Ｒ_２＝６７４、Ｒ_３＝２０２である。したがって、ΣＲ＝２０００、Ｒ_ｖｅｃ１（Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３）＝（１１２４，６７４，２０２）、Ｒ_ｖｅｃ２（１，０．６７，０．１８）となる。

メモリ１６は、適正なレーザ光の強度分布として、図３に示すデータを予め記録している。制御部１２は、レーザパワー判断部５８として機能して、上述のように算出したレーザ光２２のレーザパワーΣｅと指令レーザパワー（すなわち、レファレンスレーザパワーΣＲ）とを比較して、レーザ光２２のレーザパワーが適正であるか否かを判断する。

具体的には、制御部１２は、Σｅと指令レーザパワーとを比較し、Σｅの値が、指令レーザパワーに対して予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する。例えば、この閾値は、指令レーザパワーの±１０％に設定される。すなわち、閾値の範囲は、（指令レーザパワー（ΣＲ）×０．９〜指令レーザパワー（ΣＲ）×１．１）の間に設定される。制御部１２は、Σｅの値が、この閾値の範囲内にある場合は、レーザ光２２のレーザパワーが適正であると判断する一方、Σｅの値が閾値の範囲内にない場合、レーザ光２２のレーザパワーが不適正であると判断する。

制御部１２は、警告生成部６８（図１）の機能を有する。制御部１２は、レーザ光２２のレーザパワーが不適正であると判断した場合、警告生成部６８として機能し、ユーザに対する警告を生成する。具体的には、制御部１２は、ユーザに対してレーザ光２２のレーザパワーが不適正である旨を報知するための画像データを生成し、表示部１８へ送信する。表示部１８は、該画像データに応じて、ユーザに対して警告画像を表示する。

また、制御部１２は、ユーザに対してレーザ光２２のレーザパワーが不適正である旨を報知するための音響データを生成し、スピーカ２０へ送信する。スピーカ２０は、該音響データを音波に変換し、ユーザに対して出力する。

さらに、制御部１２は、上述のように分布算出部６０および分布判断部６２の機能を有しており、レーザ光２２の強度分布を算出して、該強度分布が適正か否かを判断する。具体的には、制御部１２は、ｅ_ｖｅｃ２（１，（βｅ_２／αｅ_１），（γｅ_３／αｅ_１））＝（１，ｎ，ｍ）を算出する。そして、制御部１２は、上述の値ｎ（＝βｅ_２／αｅ_１）および値ｍ（＝γｅ_３／αｅ_１）が、予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する。

例えば、この閾値は、Ｒ_ｖｅｃ２の±１０％に設定される。４ｋＷのレーザ光の場合、表１の「４ｋＷ」欄を参照して、値ｎの閾値の範囲は、０．６１×０．９＝０．５５から、０．６１×１．１＝０．６７の間に設定される。また、値ｍの閾値の範囲は、０．１８×０．９＝０．１６から、０．１８×１．１＝０．２の間に設定される。制御部１２は、値ｎ、ｍが、それぞれの閾値の範囲内にある場合は、レーザ光２２の強度分布が適正であると判断する一方、値ｎ、ｍが閾値の範囲内にない場合、レーザ光２２の強度分布が不適正であると判断する。

図４に、不適正なレーザ光の強度分布の例を示す。図４（ａ）においては、αｅ_１の値が、βｅ_２、γｅ_３に対して異常に高くなっている。一方、図４（ｂ）においては、αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３の値が近接しており、その差が異常に小さくなっている。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すαｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３と、αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３の和Σｅと、αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３の値ｅ_ｖｅｃ１およびｅ_ｖｅｃ２の具体例を、以下の表２に示す。

このような強度分布の異常は、典型的には、レーザ発振器の内部に設置された出力鏡やリア鏡、または、レーザ加工装置の光路上に設置された反射鏡に汚染や損傷等がある場合に検出される。

制御部１２は、上述のｅ_ｖｅｃおよびレファレンスＲ_ｖｅｃを用いて、レーザ光検出部１４に入射したレーザ光２２が、図４に示すような強度分布の異常を有しているものであるか否かを判断する。制御部１２は、レーザ光２２の強度分布が不適正であると判断した場合、警告生成部６８として機能して、表示部１８および／またはスピーカ２０を介して、ユーザに対して強度分布が不適正である旨を報知する。

このように、本実施形態に係るビームプロファイラ１０においては、レーザ照射領域２２ａ’の、互いに異なる領域２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを受光するように配置された受光部３０、２８、２６に生じる熱エネルギーを、レーザ光２２の強度を定量的に評価するためのデータとして用いて、レーザ光２２のレーザパワーおよび強度分布の適否を判断している。この構成によれば、レーザパワーおよび強度分布の適否を判断するのに要するデータ処理量を大幅に低減することができる。これにより、ビームプロファイラ１０の装置をより簡単化することができるので、より低コストで、レーザ光２２のレーザパワーおよび強度分布の適否を判断することができる。

また、本実施形態によれば、第１の受光部３０と第２の受光部２８とは、断熱材４８を介して、互いに空間的に隔離されている。また、第２の受光部２８と第３の受光部２６とは、断熱材４６を介して、互いに空間的に隔離されている。また、第３の受光部２６と部分反射鏡２４とは、断熱材４０を介して、互いに空間的に隔離されている。

このため、第１の受光部３０と第２の受光部２８、第２の受光部２８と第３の受光部２６、および第３の受光部２６と部分反射鏡２４との間は、熱的に絶縁されている。したがって、第１の受光部３０、第２の受光部２８、および第３の受光部２６で生じる熱エネルギーを、レーザ強度センサ５０、５２、および５４によって高精度に検出することができる。これにより、レーザ光２２のレーザパワーおよび強度分布をより正確に算出することができる。ここで、受光部間が「熱的に絶縁されている」とは、レーザ光によって各受光部にて生じる熱エネルギーに対する、受光部間を伝導する熱エネルギーの量が、本発明の作用効果に関して無視できる程に小さいことを意味する。

なお、本実施形態においては、制御部１２が、レーザ光２２の強度分布の適否を判断するために、ｅ_ｖｅｃ２を算出し、ｅ_ｖｅｃ２とＲ_ｖｅｃ２とを比較する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、制御部１２は、αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３と、レファレンス値Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_３とを直接的に比較することによって、強度分布の適否を判断してもよい。すなわち、制御部１２は、ｅ_ｖｅｃ１（αｅ_１，βｅ_２，γｅ_３）と、Ｒ_ｖｅｃ１（Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３）とを比較することによって、強度分布の適否を判断してもよい。

この場合、制御部１２は、αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３が、レファレンス値Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_３を基準として、予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する。例えば、この閾値は、Ｒ_１、Ｒ_２、およびＲ_３の各々の±１０％に設定される。すなわち、制御部１２は、αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３が、それぞれ、Ｒ_１×０．９〜Ｒ_１×１．１の範囲内、Ｒ_２×０．９〜Ｒ_２×１．１の範囲内、および、Ｒ_３×０．９〜Ｒ_３×１．１の範囲内にあるか否かを判断する。

制御部１２は、αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３が、それぞれの閾値の範囲内にある場合は、レーザ光２２の強度分布が適正であると判断する。一方αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３が閾値の範囲内にない場合、レーザ光２２の強度分布が不適正であると判断する。

また、本実施形態においては、出力ｅ_１、ｅ_２、およびｅ_３に係数α、β、およびγをそれぞれ乗算してレーザパワー（単位Ｗ）に対応する値に変換し、これら値αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３を用いて、レーザ光２２のレーザパワーや高度分布の適否を判断する場合について述べた。しかしながら、これに限らず、制御部１２は、出力ｅ_１、ｅ_２、およびｅ_３（単位Ｖ）を用いてレーザ光２２のレーザパワーや高度分布の適否を判断してもよい。

この場合、メモリ１６は、出力ｅ_１、ｅ_２、およびｅ_３に対応するレファレンス値Ｒ_１’、Ｒ_２’、およびＲ_３’（単位Ｖ）を予め記録する。制御部１２は、レーザパワー演算部５６として機能して、Σｅ’＝ｅ_１＋ｅ_２＋ｅ_３を算出した後、レーザパワー判断部５８として機能して、Σｅ’と、ΣＲ’＝Ｒ_１’＋Ｒ_２’＋Ｒ_３’とを比較する。また、制御部１２は、分布算出部６０として機能して、ｅ_ｖｅｃ’（１，（ｅ_２／ｅ_１），（ｅ_３／ｅ_１））＝（１，ｎ’，ｍ’）を算出した後、分布判断部６２として機能して、値ｎ’および値ｍ’が、予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する。

また、本実施形態においては、レーザ強度センサ５０を、熱電対、サーモパイル、サーミスタ、または白金測温抵抗体等を含む温度センサから構成した場合について述べた。しかしながら、これに限らず、レーザ強度センサ５０を、受光部３０、２８、２６の歪みを検知する歪みゲージから構成してもよい。

この構成について具体的に述べると、受光部３０、２８、２６は、レーザ光２２’を吸収して発熱すると、熱膨張等によって僅かに変形する。このように生じる変形の量は、レーザ光検出部１４に入射したレーザ光２２の強度と相関する値となる。

したがって、歪みゲージを用いて受光部３０、２８、２６の変形を計測することによって、レーザ光検出部１４に入射するレーザ光２２の強度を、相対的に評価することができる。この場合においては、メモリ１６は、適正なレーザパワーおよび強度分布を有するレーザ光を照射したときの受光部３０、２８、２６の変形量を、レファレンスデータとして予め記録している。

次に、図１および図５を参照して、本発明の他の実施形態に係るビームプロファイラ１１について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。ビームプロファイラ１１は、制御部１２、レーザ光検出部１５、メモリ１６、表示部１８、およびスピーカ２０を備える。

図５に示すように、レーザ光検出部１５は、上述のレーザ光検出部１４と同様の部分反射鏡２４、第１の受光部３０、第２の受光部２８、および第３の受光部２６を有する。部分反射鏡２４と第３の受光部２６との間、第３の受光部２６と第２の受光部２８との間、および、第２の受光部２８と第１の受光部３０との間には、それぞれ、断熱材４０、４６、および４８が介挿されている。第１の受光部３０の後面３０ａにはレーザ強度センサ５０が取り付けられている。

ここで、本実施形態においては、第２の受光部２８の後面２８ｂに、２つのレーザ強度センサ５２ａおよび５２ｂが取り付けられている。レーザ強度センサ５２ａおよび５２ｂは、光軸Ｏ_１を基準として互いに対称となる位置に配置されている。レーザ強度センサ５２ａおよび５２ｂは、第２の受光部２８に発生した熱エネルギーを電気信号へ変換し、電気信号の出力ｅ_２ａおよびｅ_２ｂとして、制御部１２へそれぞれ送信する。

第３の受光部２６の後面２６ｂにも、２つのレーザ強度センサ５４ａおよび５４ｂが取り付けられている。レーザ強度センサ５４ａおよび５４ｂは、光軸Ｏ_１を基準として互いに対称となる位置に配置されており、第３の受光部２６に発生した熱エネルギーを電気信号へ変換し、電気信号の出力ｅ_3ａおよびｅ_3ｂとして、制御部１２へそれぞれ送信する。

次に、本実施形態に係るビームプロファイラ１１の機能について説明する。ビームプロファイラ１１は、レーザ強度センサ５０、５２ａ、５２ｂ、５４ａ、および５４ｂからの出力ｅ_１、ｅ_２ａ、ｅ_２ｂ、ｅ_３ａ、およびｅ_３ｂに基づいて、レーザ光２２のレーザパワーおよび強度分布を算出する。

具体的には、制御部１２は、レーザ強度センサ５０、５２ａ、５２ｂ、５４ａ、および５４ｂから出力ｅ_１、ｅ_２ａ、ｅ_２ｂ、ｅ_３ａ、およびｅ_３ｂを受信し、これら出力に係数α、β_１、β_２、γ_１、およびγ_２をそれぞれ乗算し、値αｅ_１、β_１ｅ_２ａ、β_２ｅ_２ｂ、γ_１ｅ_３ａ、およびγ_２ｅ_３ｂとして、メモリ１６にそれぞれ記録する。そして、制御部１２は、レーザパワー演算部５６として機能し、レーザパワーΣｅ＝αｅ_１＋β_１ｅ_２ａ＋β_２ｅ_２ｂ＋γ_１ｅ_３ａ＋γ_２ｅ_３ｂを算出する。

一方、メモリ１６には、図３に示すようなレファレンス値Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３と、レファレンスレーザパワーΣＲ＝Ｒ_１＋２Ｒ_２＋２Ｒ_３が記録されている。そして、制御部１２は、レーザパワー判断部５８として機能し、ΣｅとΣＲとを比較して、レーザ光２２のレーザパワーが適正であるか否かを判断する。

また、制御部１２は、分布算出部６０として機能し、αｅ_１、β_１ｅ_２ａ、β_２ｅ_２ｂ、γ_１ｅ_３ａ、およびγ_２ｅ_３ｂのベクトルを算出する。具体的には、制御部１２は、ｅ_ｖｅｃ１（αｅ_１，β_１ｅ_２ａ，β_２ｅ_２ｂ，γ_１ｅ_３ａ，γ_２ｅ_３ｂ）、および／または、ｅ_ｖｅｃ２（１，（β_１ｅ_２ａ／αｅ_１），（β_２ｅ_２ｂ／αｅ_１），（γ_１ｅ_３ａ／αｅ_１），（γ_２ｅ_３ｂ／αｅ_１））＝（１，ｎ_１，ｎ_２，ｍ_１，ｍ_２）を算出する。

一方、メモリ１６には、ｅ_ｖｅｃ１に対応するレファレンスＲ_ｖｅｃ１（Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_３）、および／または、ｅ_ｖｅｃ２に対応するＲ_ｖｅｃ２（１，（Ｒ_２／Ｒ_１），（Ｒ_２／Ｒ_１），（Ｒ_３／Ｒ_１），（Ｒ_３／Ｒ_１））が記録されている。例えば、制御部１２は、分布判断部６２として機能し、ｅ_ｖｅｃ１とＲ_ｖｅｃ１とを比較し、αｅ_１がＲ_１に対して設定された閾値の範囲（例えば、Ｒ_１×０．９〜Ｒ_１×１．１）に在るか否かを判断し、β_１ｅ_２ａおよびβ_２ｅ_２ｂがＲ_２に対して設定された閾値の範囲（例えば、Ｒ_２×０．９〜Ｒ_２×１．１）に在るか否かを判断し、且つ、γ_１ｅ_３ａおよびγ_２ｅ_３ｂがＲ_３に対して設定された閾値の範囲（例えば、Ｒ_３×０．９〜Ｒ_３×１．１）に在るか否かを判断する。

または、制御部１２は、ｅ_ｖｅｃ２とＲ_ｖｅｃ２とを比較し、上述のｎ_１およびｎ_２が、（Ｒ_２／Ｒ_１）に対して予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する。例えば、図３（ａ）および表１に示す４ｋＷのレーザ光の場合、制御部１２は、ｎ_１およびｎ_２が、０．５５〜０．６７の間にあるか否かを判断する。

同様に、制御部１２は、ｍ_１およびｍ_２が、（Ｒ_３／Ｒ_１）に対して予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する。例えば、図３（ａ）および表１に示す４ｋＷのレーザ光の場合、制御部１２は、ｍ_１およびｍ_２が、０．１６〜０．２の間にあるか否かを判断する。

図６に、不適正なレーザ光の強度分布の例を示す。図６（ａ）は、上述の図４（ａ）に対応しており、光軸Ｏ_１におけるαｅ_１の値が異常に高くなっている。図６（ｂ）は、図４（ｂ）に対応しており、αｅ_１、β_１ｅ_２ａ、β_２ｅ_２ｂ、γ_１ｅ_３ａ、およびγ_２ｅ_３ｂの値が近接しており、その差が異常に小さくなっている。このような強度分布の異常は、典型的には、レーザ発振器の内部に設置された出力鏡やリア鏡、または、レーザ加工装置の光路上に設置された反射鏡に汚染や損傷等がある場合に検出される。

一方、図６（ｃ）においては、第２の受光部２８のレーザ強度センサ５２ａによって取得された値β_１ｅ_２ａが、第１の受光部３０のレーザ強度センサ５０によって取得された値αｅ_１よりも大きくなっている。このような強度分布の異常は、典型的には、レーザ発振器の出力鏡、または、レーザ加工器の光路上に設置された反射鏡から出射されたレーザ光の光軸にずれがある場合に検出される。

このように、本実施形態に係るビームプロファイラ１１によれば、レーザ発振器の出力鏡やリア鏡、または、レーザ加工装置の光路上の反射鏡における汚染や損傷等に起因する強度分布の異常（図６（ａ）および（ｂ））に加えて、レーザ光の光軸のずれといった異常も検出することができる。

次に、図１および図７を参照して、本発明の他の実施形態に係るビームプロファイラ７０について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。ビームプロファイラ７０は、制御部１２、レーザ光検出部７２、メモリ１６、表示部１８、およびスピーカ２０を備える。

図７に示すように、レーザ光検出部７２は、部分反射鏡２４、第１の受光部７４、第２の受光部７６、およびダンパー７８を有する。ダンパー７８は、部分反射鏡２４の後方に予め定められた距離だけ離隔して設置されている。ダンパー７８は、光軸Ｏ_１と同心に配置された円形部材であって、レーザ光２２’を９９％以上吸収することができる。

ダンパー７８は、中心孔８０と、該中心孔８０の径方向外側に離隔して形成された貫通孔８２とを含む。ダンパー７８と部分反射鏡２４との間には、環状の断熱材８５が介装されており、該断熱材８５によって、ダンパー７８と部分反射鏡２４とは、互いに熱的に絶縁されている。

第１の受光部７４は、ダンパー７８の後方に予め定められた距離だけ離隔して設置されている。第１の受光部７４は、光軸Ｏ_１と同心に配置された、レーザ光２２’を９９％以上吸収することができる円形部材である。第１の受光部７４とダンパー７８との間には、環状の断熱材８４が介装されており、該断熱材８４によって、第１の受光部７４とダンパー７８とは、互いに熱的に絶縁されている。また、第１の受光部７４は、温度変化を安定させるためのヒートシンク（図示せず）を含む。

第２の受光部７６は、レーザ光２２’を９９％以上吸収することができる円形部材であって、ダンパー７８の後方側の第１の受光部７４と略同じ光軸方向の位置、且つ、第１の受光部７４から予め定められた距離だけ径方向外側に離隔した位置に配置されている。したがって、第２の受光部７６の中心Ｏ_２は、第１の受光部７４の中心（すなわち光軸Ｏ_１）よりも、レーザ照射領域２２ａ’の外縁２２ｇに近くなっている。

ダンパー７８と第２の受光部７６との間には、環状の断熱材８６が介装されており、該断熱材８６によって、第２の受光部７６とダンパー７８とは、互いに熱的に絶縁されている。また、第２の受光部７６は、第１の受光部７４から空間的に離隔されているので、第１の受光部７４からも、熱的に絶縁されている。第２の受光部７６は、温度変化を安定させるためのヒートシンク（図示せず）を含む。

部分反射鏡２４に入射するレーザ光２２は、図７（ａ）の符号２１で示すように、部分反射鏡２４の前面３２にレーザ照射領域２２ａを形成している。また、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’は、受光部上に図７（ｃ）の符号２３で示すようなレーザ照射領域２２ａ’を形成する。第１の受光部７４は、図７（ａ）の符号７５および図７（ｃ）の符号７７に示すように、光軸Ｏ_１を含む第１の領域２２ｅを受光する。

レーザ照射領域２２ａ’の第１の領域２２ｅは、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のうち、ダンパー７８の中心孔８０を通過したレーザ光２２’のレーザ照射領域である。したがって、この第１の領域２２ｅは、中心孔８０と同じ直径を有する。

第２の受光部７６は、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のレーザ照射領域２２ａ’のうち、図７（ａ）の符号７９および図７（ｃ）の符号８１に示すように、第１の領域２２ｅの径方向外側に位置する第２の領域２２ｆを受光する。レーザ照射領域２２ａ’の第２の領域２２ｆは、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のうち、ダンパー７８の貫通孔８２を通過したレーザ光２２’のレーザ照射領域である。したがって、この第２の領域２２ｆは、貫通孔８２と同じ直径を有する。

第１の受光部７４の後面７４ａには、レーザ強度センサ８８が取り付けられている。同様に、第２の受光部７６の後面７６ａにも、レーザ強度センサ９０が取り付けられている。このレーザ強度センサ８８および９０は、熱電対、サーモパイル、サーミスタ、または白金測温抵抗体等を含む、温度センサによって構成されている。レーザ強度センサ８８および９０は、それぞれ、第１の受光部７４および第２の受光部７６に発生した熱エネルギーを電気信号へ変換し、電気信号の出力ｅ_１１およびｅ_１２として、図１に示す制御部１２へ送信する。

制御部１２は、レーザ強度センサ８８および９０からの出力ｅ_１１およびｅ_１２を受信し、これら出力に係数α_１１およびβ_１２を乗算して、値α_１１ｅ_１１およびβ_１２ｅ_１２として、メモリ１６にそれぞれ記録する。そして、制御部１２は、上述の実施形態と同様に、α_１１ｅ_１１およびβ_１２ｅ_１２に基づいて、レーザ光２２のレーザパワーおよび強度分布の適否を判断する。

具体的には、制御部１２は、レーザパワー演算部５６として機能して、α_１１ｅ_１１およびβ_１２ｅ_１２の和（Σｅ＝α_１１ｅ_１１＋β_１２ｅ_１２）を算出する。また、制御部１２は、分布算出部６０として機能して、α_１１ｅ_１１とβ_１２ｅ_１２の値ｅ_ｖｅｃ１（α_１１ｅ_１１，β_１２ｅ_１２）、および／または、ｅ_ｖｅｃ２（１，（β_１２ｅ_１２／α_１１ｅ_１１））＝（１，ｋ）を算出する。

一方、メモリ１６は、α_１１ｅ_１１およびβ_１２ｅ_１２に対応するレファレンス値Ｒ_１１およびＲ_１２を予め記録している。制御部１２は、レーザパワー判断部５８として機能し、Σｅ＝α_１１ｅ_１１＋β_１２ｅ_１２と、ΣＲ＝Ｒ_１１＋Ｒ_１２とを比較し、Σｅの値が、ΣＲに対して予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する。また、制御部１２は、分布判断部６２として機能し、ｅ_ｖｅｃとＲ_ｖｅｃとを比較し、ｅ_ｖｅｃが予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する。例えば、制御部１２は、上記の値ｋ＝β_１２ｅ_１２／α_１１ｅ_１１が、予め定められた閾値（例えば、Ｒ_１２／Ｒ_１１×０．９〜Ｒ_１２／Ｒ_１１×１．１）の範囲内にあるか否かを判断する。

このように、本実施形態によれば、受光部７４、７６に生じる熱エネルギーを、レーザ光２２の強度を定量的に評価するためのデータとして用いて、レーザ光２２のレーザパワーおよび強度分布の適否を判断することができる。これにより、レーザパワーおよび強度分布の適否を判断するのに要するデータ処理量を大幅に低減することができるので、より低コストで、レーザ光２２の光特性の適否を判断することができる。

図７に示すレーザ強度センサ８８および９０を、互いに異なる種類のエネルギセンサによって構成してもよい。例えば、レーザ強度センサ８８が熱電対から構成される一方で、レーザ強度センサ９０が白金測温抵抗体から構成される。この場合、制御部１２は、レーザパワー演算部５６としてレーザ光２２のレーザパワーを算出するために、レーザ強度センサ８８から取得したｅ_１１に第１の係数δを乗算した値と、レーザ強度センサ９０から取得したｅ_１２に第２の係数εを乗算した値との和（Σｅ＝δｅ_１１＋εｅ_１２）を算出し、このΣｅに、第３の係数ζを乗算した値ζΣｅを算出する。この値ζΣｅに基づいて、レーザ光２２のレーザパワーを定量的に評価する。係数δ、ε、およびζは、ζΣｅがレーザ光２２のレーザパワーに対応するように、設定される。

この場合、メモリ１６は、レーザパワーζΣｅに対応するレファレンスレーザパワーΣＲ＝Ｒ_１１’＋Ｒ_１２’（指令レーザパワー［Ｗ］に相当）を予め記録している。制御部１２は、レーザパワー判断部５８として機能し、ζΣｅとΣＲとを比較し、ζΣｅの値が、ΣＲに対して予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する。

また、制御部１２は、分布算出部６０として機能して、δｅ_１１とεｅ_１２を算出する。すなわち、制御部１２は、ｅ_ｖｅｃ１（δｅ_１１，εｅ_１２）、および／または、ｅ_ｖｅｃ２（１，（εｅ_１２／δｅ_１１））＝（１，ｋ’）を算出する。

制御部１２は、分布判断部６２として機能し、上記の値ｋ’が予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する。例えば、制御部１２は、この値ｋ’が、予め定められた閾値（例えば、Ｒ_１２’／Ｒ_１１’×０．９〜Ｒ_１２’／Ｒ_１１’×１．１）の範囲内にあるか否かを判断する。

次に、図１および図８を参照して、本発明のさらに他の実施形態に係るビームプロファイラ１００について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。ビームプロファイラ１００は、制御部１２、レーザ光検出部１０２、メモリ１６、表示部１８、およびスピーカ２０を備える。図８に示すように、レーザ光検出部１０２は、部分反射鏡２４、第１の受光部１０４、第２の受光部１０６、第３の受光部１０８、第４の受光部１１０、および第５の受光部１１２を有する。

第４の受光部１１０および第５の受光部１１２は、部分反射鏡２４の後方に予め定められた距離だけ離隔して設置されている。第４の受光部１１０および第５の受光部１１２は、光軸Ｏ_１を基準として対称となるように、互いに同じ光軸Ｏ_１方向の位置に配置されている。

第４の受光部１１０および第５の受光部１１２は、レーザ光２２’を９９％以上吸収することができる、薄板状の長方形の部材である。第４の受光部１１０および第５の受光部１１２と、部分反射鏡２４の間には、第４の受光部１１０および第５の受光部１１２の長手方向に沿って延びる断熱材１１４および１１６が、それぞれ介装されている。

第２の受光部１０６は、第４の受光部１１０の後方に予め定められた距離だけ離隔して設置された、レーザ光２２’を９９％以上吸収することができる、薄板状の長方形の部材である。第２の受光部１０６の中心Ｏ_１２は、第４の受光部１１０の中心Ｏ_１４よりも光軸Ｏ_１に近い位置となるように位置決めされている。第２の受光部１０６と第４の受光部１１０との間には、断熱材１１８が介装されている。

第３の受光部１０８は、光軸Ｏ_１を基準として第２の受光部１０６と対称となるように配置された、レーザ光２２’を９９％以上吸収することができる、薄板状の長方形の部材である。第３の受光部１０８と第５の受光部１１２との間には、断熱材１２０が介装されている。第３の受光部１０８の中心Ｏ_１３は、第５の受光部１１２の中心Ｏ_１５よりも光軸Ｏ_１に近い位置となるように位置決めされている。

第１の受光部１０４は、その中心が光軸Ｏ_１と略一致するように、第２の受光部１０６および第３の受光部１０８の後方に予め定められた距離だけ離隔して設置された、レーザ光２２’を９９％以上吸収することができる、薄板状の長方形の部材である。第２の受光部１０６の中心Ｏ_１２および第３の受光部１０８の中心Ｏ_１３は、第１の受光部１０４の中心（すなわち光軸Ｏ_１）よりも、レーザ照射領域２２ａ’の外縁２２ｇに近い位置に位置決めされている。

第１の受光部１０４と、第２の受光部１０６および第３の受光部１０８との間には、断熱材１２２、１２４が介装されている。第１の受光部１０４、第２の受光部１０６、第３の受光部１０８、第４の受光部１１０、および第５の受光部１１２は、各々の長手方向の軸が互いに平行となるように配置されている。

部分反射鏡２４に入射するレーザ光２２は、図８（ａ）の符号２１で示すように、部分反射鏡２４の前面３２にレーザ照射領域２２ａを形成している。また、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’は、受光部上に図８（ｃ）の符号２３で示すようなレーザ照射領域２２ａ’を形成する。第１の受光部１０４は、図８（ａ）の符号１０５および図８（ｃ）の符号１０７に示すように、光軸Ｏ_１を含む第１の領域２２ｈを受光する。レーザ照射領域２２ａ’の第１の領域２２ｈは、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のうち、第２の受光部１０６と第３の受光部１０８との間隙１２６を通過したレーザ光２２’のレーザ照射領域である。

第２の受光部１０６は、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のレーザ照射領域２２ａ’のうち、図８（ａ）の符号１０９および図８（ｃ）の符号１１１に示す第２の領域２２ｉを受光する。レーザ照射領域２２ａ’の第２の領域２２ｉは、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のうち、第４の受光部１１０と第５の受光部１１２との間隙１２８を通過して第２の受光部１０６に入射したレーザ光２２’のレーザ照射領域である。

第３の受光部１０８は、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のレーザ照射領域２２ａ’のうち、図８（ａ）の符号１１３および図８（ｃ）の符号１１５に示す第３の領域２２ｊを受光する。レーザ照射領域２２ａ’の第３の領域２２ｊは、部分反射鏡２４を透過したレーザ光２２’のうち、間隙１２８を通過して第３の受光部１０８に入射したレーザ光２２’のレーザ照射領域である。

第４の受光部１１０は、図８（ａ）の符号１１７および図８（ｃ）の符号１１９に示す第４の領域２２ｋを受光する。また、第５の受光部１１２は、図８（ａ）の符号１２１および図８（ｃ）の符号１２３に示す第５の領域２２ｔを受光する。

第１の受光部１０４、第２の受光部１０６、第３の受光部１０８、第４の受光部１１０、および第５の受光部１１２の後面には、それぞれ、レーザ強度センサ１３０、１３２、１３４、１３６、および１３８が取り付けられている。レーザ強度センサ１３０、１３２、１３４、１３６、および１３８は、歪みゲージである。

レーザ強度センサ１３０、１３２、１３４、１３６、および１３８は、それぞれ、レーザ光２２’によってもたらされる熱エネルギーに起因して、第１の受光部１０４、第２の受光部１０６、第３の受光部１０８、第４の受光部１１０、および第５の受光部１１２に生じた歪みを検知する。そして、レーザ強度センサ１３０、１３２、１３４、１３６、および１３８は、該歪みに応じた電気信号の出力ｅ_２１、ｅ_２２、ｅ_２３、ｅ_２４、およびｅ_２５を、図１に示す制御部１２へ送信する。

制御部１２は、出力ｅ_２１、ｅ_２２、ｅ_２３、ｅ_２４、およびｅ_２５を受信し、これら出力に係数α_２１、β_２２、β_２３、γ_２４、およびγ_２５をそれぞれ乗算し、値α_２１ｅ_２１、β_２２ｅ_２２、β_２３ｅ_２３、γ_２４ｅ_２４、およびγ_２５ｅ_２５として、メモリ１６にそれぞれ記録する。これらの係数α_２１、β_２２、β_２３、γ_２４、およびγ_２５は、値α_２１ｅ_２１、β_２２ｅ_２２、β_２３ｅ_２３、γ_２４ｅ_２４、およびγ_２５ｅ_２５が、レーザ光２２のうち、部分透過鏡２４を透過して第１の受光部１０４、第２の受光部１０６、第３の受光部１０８、第４の受光部１１０、および第５の受光部１１２に入射した部分のレーザパワーにそれぞれ対応するように、設定される。そして、制御部１２は、上述のビームプロファイラ１１と同様に、これら値α_２１ｅ_２１、β_２２ｅ_２２、β_２３ｅ_２３、γ_２４ｅ_２４、およびγ_２５ｅ_２５に基づいて、レーザ光２２のレーザパワーおよび強度分布の適否を判断する。

このように、本実施形態によれば、受光部１０４、１０６、１０８、１１０、および１１２に生じた歪みを、レーザ光２２の強度を定量的に評価するためのデータとして用いて、レーザ光２２のレーザパワーおよび強度分布の適否を判断することができる。これにより、レーザパワーおよび強度分布の適否を判断するのに要するデータ処理量を大幅に低減することができるので、より低コストで、レーザ光２２の光特性の適否を判断することができる。

また、本実施形態によれば、受光部１０４、１０６、１０８、１１０、および１１２を。長手方向を有する長方形の薄板部材によって構成している。このような形状とすることによって、受光部が熱膨張によって変形し易くなるので、レーザ光２２の強度をより高精度に検出することができる。

次に、図９を参照して、本発明の一実施形態に係るレーザ発振器１４０について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。レーザ発振器１４０は、レーザ発振器制御部１４２、レーザ光１４８を出射する出力鏡１４４を内蔵する共振器部１４６、およびビームプロファイラ１５０を備える。

レーザ発振器制御部１４２は、共振器部１４６におけるレーザ光１４８ａの生成を制御する。共振器部１４６は、その内部にレーザガスが充填されており、互いに対向配置された放電電極（図示せず）を有する。放電電極に予め定められた交流電圧が印加されると、レーザガスが励起され、レーザ光１４８ａが生成される。レーザ光１４８ａは、出力鏡とリア鏡との間で光共振によって増幅され、出力鏡１４４を通じてレーザ光１４８として外部へ出射される。

ビームプロファイラ１５０は、上述したビームプロファイラ１０と同様の構成を備える。具体的には、ビームプロファイラ１５０は、ビームプロファイラ制御部１２、レーザ光検出部１４、メモリ１６、表示部１８、およびスピーカ２０を備える。本実施形態においては、レーザ発振器制御部１４２は、ビームプロファイラ制御部１２として機能する。レーザ光検出部１４は、共振器部１４６の内部に組み込まれている。具体的には、レーザ光検出部１４の部分反射鏡２４は、出力鏡１４４と対向配置されている。

部分反射鏡２４は、出力鏡１４４とともに、共振器部１４６にて生成されたレーザ光を光共振させる反射鏡（いわゆるリア鏡）として機能する。その一方で、部分反射鏡２４は、共振器部１４６にて生成されたレーザ光１４８ａの一部（すなわち、上述のレーザ光２２’に相当）を、第１の受光部３０、第２の受光部２８、および第３の受光部２６へ向かって透過させる。

そして、レーザ発振器制御部１４２は、ビームプロファイラ制御部１２として機能して、レーザ光検出部１４から出力ｅ_１、ｅ_２、およびｅ_３を受信し、レーザ光１４８ａのレーザパワーおよび強度分布の適否を判断する。具体的には、レーザ発振器制御部１４２は、出力ｅ_１、ｅ_２、およびｅ_３を受信し、値αｅ_１、βｅ_２、およびγｅ_３としてメモリ１６に記録し、レーザ光１４８ａのレーザパワーΣｅ＝αｅ_１＋βｅ_２＋γｅ_３［Ｗ］を算出する。また、レーザ発振器制御部１４２は、ｅ_ｖｅｃ１（αｅ_１，βｅ_２，γｅ_３）、および／または、ｅ_ｖｅｃ２（１，（βｅ_２／αｅ_１），（γｅ_３／αｅ_１））＝（１，ｎ，ｍ）を算出する。

レーザ発振器制御部１４２は、指令レーザパワー（または、レファレンスレーザパワーΣＲ）［Ｗ］と比較して、レーザ光１４８ａのレーザパワーが適正か否かを判断する。レーザ光１４８ａのレーザパワーΣｅが適正でないと判断した場合、レーザ発振器制御部１４２は、レーザパワーΣｅと指令レーザパワー（レファレンスレーザパワーΣＲ）との差に基づいて、レーザパワーΣｅが適正な値となるまで、レーザ光１４８ａの生成をフィードバック制御する。このように、本実施形態においては、レーザ光検出部１４は、レーザ光１４８ａのレーザパワーを計測するレーザパワーセンサとして機能する。

また、本実施形態に係るレーザ発振器１４０においては、ビームプロファイラ１５０によって、出力鏡１４４、またはリア鏡として機能する部分反射鏡２４の汚染や損傷を検知することができる。例えば、出力鏡１４４または部分反射鏡２４が汚染されてしまった場合には、ビームプロファイラ１５０によって算出される強度分布は、図４（ａ）に示すようになる。また、出力鏡１４４または部分反射鏡２４の中心部に塵埃等が付着してしまった場合には、ビームプロファイラ１５０によって算出される強度分布は、図４（ｂ）に示すようになる。

このような強度分布を検知した場合、レーザ発振器制御部１４２は、ユーザに対する警告を生成し、表示部１８および／またはスピーカ２０を介して、ユーザに対して出力鏡１４４または部分反射鏡２４のメンテナンスが必要である旨を報知することができる。上述したように、ビームプロファイラ１５０を簡単な構成とすることができるので、ビームプロファイラ１５０をレーザ発振器１４０に組み入れることが可能となる。その結果、出力鏡１４４または部分反射鏡２４の状態を判断可能なレーザ発振器１４０を、より低コストで構築することができる。

なお、本実施形態においては、ビームプロファイラ１５０が上述のビームプロファイラ１０と同様の構成を備える場合について述べたが、ビームプロファイラ１５０は、上述のビームプロファイラ１１、７０、または１００と同様の構成を備えていてもよい。

次に、図１０を参照して、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置１６０について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。レーザ加工装置１６０は、レーザ加工装置制御部１６８、レーザ発振器１６２、導光路１６６、および、ビームプロファイラ１５０を備える。

レーザ発振器１６２は、出力鏡１４４およびリア鏡１７２を内蔵する共振器部１７４を有する。リア鏡１７２は、出力鏡１４４に対向配置されている。レーザ加工装置制御部１６８は、共振器部１７４におけるレーザ光１６４ａの生成を制御する。共振器部１７４は、レーザ加工装置制御部１６８からの指令の下、レーザガスを励起してレーザ光１６４ａを生成し、リア鏡１７２と出力鏡１４４との間で光共振によって増幅し、レーザ光１６４として出力鏡１４４から外部へ出射する。導光路１６６は、例えば反射鏡（図示せず）を含み、レーザ発振器１６２から出射されたレーザ光１６４をワークピース（図示せず）まで導光する。

ビームプロファイラ１５０は、上述のビームプロファイラ１１と同様の構成を備えている。具体的には、ビームプロファイラ１５０は、ビームプロファイラ制御部１２、レーザ光検出部１５、メモリ１６、表示部１８、およびスピーカ２０を備える。レーザ加工装置制御部１６８は、ビームプロファイラ制御部１２として機能する。本実施形態においては、レーザ光検出部１５は、導光路１６６に組み込まれている。より具体的には、レーザ光検出部１５の部分反射鏡２４は、共振器部１７４から出射されたレーザ光１６４の光路上に配置されている。

本実施形態においては、部分反射鏡２４は、導光路１６６を形成する反射鏡として機能する。その一方で、部分反射鏡２４は、共振器部１７４から出射されたレーザ光１６４の一部（上述のレーザ光２２’に相当）を、第１の受光部３０、第２の受光部２８、および第３の受光部２６へ向かって透過させる。

そして、レーザ加工装置制御部１６８は、レーザ光検出部１５から出力ｅ_１、ｅ_２ａ、ｅ_２ｂ、ｅ_３ａ、およびｅ_３ｂを受信し、レーザ光１６４のレーザパワーおよび強度分布の適否を判断する。本実施形態に係るレーザ加工装置においては、ビームプロファイラ１５０によって、出力鏡１４４から出射されたレーザ光１６４の特性の異常を検知することができる。

例えば、リア鏡１７２および／または出力鏡１４４に汚染等の異常がある場合に、ビームプロファイラ１５０によって算出される強度分布は、図６（ａ）または図６（ｂ）に示すようになり得る。このような強度分布を検知した場合、レーザ加工装置制御部１６８は、ユーザに対する警告を生成し、表示部１８および／またはスピーカ２０を介して、ユーザに対してリア鏡１７２および／または出力鏡１４４のメンテナンスが必要である旨を報知することができる。

また、レーザ加工装置上へ設置されたレーザ発振器がネジの緩み等により位置ズレを起こすと、出力鏡１４４から出射されたレーザ光１６４の光軸にずれが生じる。この場合、ビームプロファイラ１５０によって算出される強度分布は、図６（ｃ）に示すような分布になり得る。このような強度分布を検知した場合、レーザ加工装置制御部１６８は、ユーザに対する警告を生成し、表示部１８および／またはスピーカ２０を介して、ユーザに対してレーザ発振器１６２の設置の修正等が必要である旨を報知することができる。

次に、図１１を参照して、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置１８０について説明する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。レーザ加工装置１８０は、レーザ加工装置制御部１８８、レーザ発振器１８２、導光路１８６、およびビームプロファイラ１９０を備える。

レーザ発振器１８２は、レーザ光１８４を出射する出力鏡１４４を内蔵する共振器部１４６を有する。レーザ加工装置制御部１８８は、共振器部１４６におけるレーザ光１８４ａの生成を制御する。導光路１８６は、レーザ光１８４の光路上に配置された反射鏡１９２を含み、出力鏡１４４から出射されたレーザ光１８４をワークピースＷまで導く。導光路１８６の出力端には、集光レンズ１９４が設けられている。導光路１８６によって導光されたレーザ光１８４は、集光レンズ１９４によってワークピースＷの上にフォーカスされ、ワークピースＷに対してレーザ加工を施す。

本実施形態に係るビームプロファイラ１９０は、ビームプロファイラ制御部１２、メモリ１６、表示部１８、スピーカ２０、第１のレーザ光検出部１５ａ、第２のレーザ光検出部１５ｂ、および第３のレーザ光検出部１５ｃを備える。レーザ加工装置制御部１８８は、ビームプロファイラ制御部１２として機能する。第１のレーザ光検出部１５ａ、第２のレーザ光検出部１５ｂ、および第３のレーザ光検出部１５ｃは、図５に示すレーザ光検出部１５と同様の構成を有する。

第１のレーザ光検出部１５ａは、共振器部１４６の内部に組み込まれている。具体的には、第１のレーザ光検出部１５ａの部分反射鏡２４は、出力鏡１４４と対向配置されている。一方、第２のレーザ光検出部１５ｂおよび第３のレーザ光検出部１４ｃは、導光路１８６に組み込まれている。

より具体的には、第２のレーザ光検出部１５ｂの部分反射鏡２４は、導光路１８６における、出力鏡１４４と反射鏡１９２との間の位置に配置されている。一方、第３のレーザ光検出部１５ｃの部分反射鏡２４は、導光路１８６における、反射鏡１９２と集光レンズ１９４との間の位置に配置されている。

第１のレーザ光検出部１５ａは、共振器部１４６内で生成されるレーザ光１８４ａを受光し、出力ｅ_１、ｅ_２ａ、ｅ_２ｂ、ｅ_３ａ、およびｅ_３ｂをレーザ加工装置制御部１８８へ送信する。レーザ加工装置制御部１８８は、第１のレーザ光検出部１５ａからの出力ｅ_１、ｅ_２ａ、ｅ_２ｂ、ｅ_３ａ、およびｅ_３ｂを受信し、値α_１ｅ_１、β_１１ｅ_２ａ、β_１２ｅ_２ｂ、γ_１１ｅ_３ａ、およびγ_１２ｅ_３ｂとしてメモリ１６に記録する。そして、レーザ加工装置制御部１８８は、レーザ光１８４ａのレーザパワーΣｅ＝α_１ｅ_１＋β_１１ｅ_２ａ＋β_１２ｅ_２ｂ＋γ_１１ｅ_３ａ＋γ_１２ｅ_３ｂ［Ｗ］を算出する。

レーザ加工装置制御部１８８は、指令レーザパワー（レファレンスレーザパワーΣＲ）［Ｗ］と比較して、レーザ光１８４ａのレーザパワーが適正か否かを判断する。レーザ光１８４ａのレーザパワーΣｅが適正でないと判断した場合、レーザ加工装置制御部１８８は、レーザパワーΣｅと指令レーザパワー（レファレンスレーザパワーΣＲ）との差に基づいて、レーザパワーΣｅが適正な値となるまで、レーザ光１８４ａの生成をフィードバック制御する。

また、レーザ加工装置制御部１８８は、ｅ_ｖｅｃ２（１，（β_１１ｅ_２ａ／α_１ｅ_１），（β_１２ｅ_２ｂ／α_１ｅ_１），（γ_１１ｅ_３ａ／α_１ｅ_１），（γ_１２ｅ_３ｂ／α_１ｅ_１））＝（１，ｎ_１，ｎ_２，ｍ_１，ｍ_２）を算出する。レーザ加工装置制御部１８８は、ｎ_１、ｎ_２、ｍ_１、およびｍ_２が閾値内にあるか否かを判断することによって、レーザ光１８４ａの強度分布が適正か否かを判断する。これにより、レーザ加工装置制御部１８８は、出力鏡１４４、またはリア鏡として機能する、共振器部１４６内の部分反射鏡２４の汚染や損傷を検知する。

一方、第２のレーザ光検出部１５ｂは、出力鏡１４４から出射されたレーザ光１８４を受光し、出力ｅ_１、ｅ_２ａ、ｅ_２ｂ、ｅ_３ａ、およびｅ_３ｂをレーザ加工装置制御部１８８へ送信する。レーザ加工装置制御部１８８は、第２のレーザ光検出部１５ｂからの出力ｅ_１、ｅ_２ａ、ｅ_２ｂ、ｅ_３ａ、およびｅ_３ｂに基づいて、出力鏡１４４の外面の汚染や損傷、導光路１８６内の異物やガス、および、レーザ光１８４の光軸のずれを検知する。

また、第３のレーザ光検出部１５ｃは、反射鏡１９２によって反射されたレーザ光１８４を受光し、出力ｅ_１、ｅ_２ａ、ｅ_２ｂ、ｅ_３ａ、およびｅ_３ｂをレーザ加工装置制御部１８８へ送信する。レーザ加工装置制御部１８８は、第３のレーザ光検出部１５ｃからの出力ｅ_１、ｅ_２ａ、ｅ_２ｂ、ｅ_３ａ、およびｅ_３ｂに基づいて、反射鏡１９２の汚染や損傷、導光路１８６内の異物やガス、反射鏡１９２によって反射されたレーザ光１８４の光軸のずれを検知する。

このように、本実施形態においては、レーザ発振器１８２や導光路１８６に組み込まれた複数のレーザ光検出部１５ａ、１５ｂ、１５ｃによって、レーザ発振器１８２および導光路１８６の各位置でのレーザ光１８４ａ、１８４のレーザパワーおよび強度分布の適否を判断することができる。これにより、ユーザは、レーザ発振器１８２内の出力鏡１４４もしくは部分反射鏡２４、または、導光路１８６に設けられた反射鏡１９２のメンテナンスが必要であるか否かを、ピンポイントで判断することが可能となる。

次に、図１２を参照して、図１１に示すレーザ加工装置１８０の動作について説明する。図１２に示す動作フローは、レーザ加工装置制御部１８８がユーザからレーザ加工指令を受け付けて、レーザ加工装置１８０がワークＷの加工を開始したときに、開始する。ステップＳ１において、レーザ加工装置制御部１８８は、共振器部１４６に指令を送り、レーザ光１８４ａを生成する。

ステップＳ２において、レーザ加工装置制御部１８８は、第１のレーザ光検出部１５ａからレーザ光１８４ａの強度に係る出力ｅ_１、ｅ_２ａ、ｅ_２ｂ、ｅ_３ａ、およびｅ_３ｂを取得し、値α_１ｅ_１、β_１１ｅ_２ａ、β_１２ｅ_２ｂ、γ_１１ｅ_３ａ、およびγ_１２ｅ_３ｂとして、メモリ１６へ記録する。ステップＳ３において、レーザ加工装置制御部１８８は、レーザ光１８４ａのレーザパワーの適否を判断する。このステップＳ３について、図１３を参照して説明する。ステップＳ３が開始されると、レーザ加工装置制御部１８８は、ステップＳ２１において、レーザパワーΣｅ［Ｗ］を算出する。

ステップＳ２２において、レーザ加工装置制御部１８８は、メモリ１６に予め記録されている、レファレンスレーザパワーΣＲに基づいて設定された閾値を読み出す。例えば、レーザ加工装置制御部１８８は、ΣＲ×０．９９〜ΣＲ×１．０１で表される閾値を、メモリ１６から読み出す。

ステップＳ２３において、レーザ加工装置制御部１８８は、Σｅが予め定められた閾値内にあるか否かを判断する。Σｅが予め定められた閾値内にある場合、レーザ加工装置制御部１８８は、共振器部１４６内で生成されたレーザ光１８４ａのレーザパワーが適正であると判断し、図１２のステップＳ４へ進む。一方、Σｅが予め定められた閾値内にない場合、レーザ加工装置制御部１８８は、共振器部１４６内のレーザ光１８４ａのレーザパワーが不適正であると判断し、図１２のステップＳ１へ戻り、ΣｅとΣＲとの差に基づいて、共振器部１４６にて生成されるレーザ光１８４ａのレーザパワーをフィードバック制御する。

再度図１２を参照して、ステップＳ４において、レーザ加工装置制御部１８８は、レーザ光１８４ａの強度分布の適否を判断する。このステップＳ４について、図１４を参照して説明する。ステップＳ４が開始されると、レーザ加工装置制御部１８８は、ステップＳ３１において、ｅ_ｖｅｃ２（１，（β_１１ｅ_２ａ／α_１ｅ_１），（β_１２ｅ_２ｂ／α_１ｅ_１），（γ_１１ｅ_３ａ／α_１ｅ_１），（γ_１２ｅ_３ｂ／α_１ｅ_１））＝（１，ｎ_１，ｎ_２，ｍ_１，ｍ_２）を算出する。

ステップＳ３２において、レーザ加工装置制御部１８８は、メモリ１６に予め記録されている、Ｒ_ｖｅｃ２（１，（Ｒ_２／Ｒ_１），（Ｒ_３／Ｒ_１））を読み出す。ステップＳ３３において、レーザ加工装置制御部１８８は、ｅ_ｖｅｃ２が予め定められた閾値内にあるか否かを判断する。例えば、レーザ加工装置制御部１８８は、値ｎ_１およびｎ_２が、（Ｒ_２／Ｒ_１）×０．９〜（Ｒ_２／Ｒ_１）×１．１の間にあるか否かを判断し、且つ、値ｍ_１およびｍ_２が、（Ｒ_３／Ｒ_１）×０．９〜（Ｒ_３／Ｒ_１）×１．１の間にあるか否かを判断する。

ｅ_ｖｅｃ２が予め定められた閾値内にある場合、レーザ加工装置制御部１８８は、共振器部１４６内で生成されたレーザ光１８４ａの強度分布が適正であると判断し、図１２のステップＳ５へ進む。一方、ｅ_ｖｅｃ２が予め定められた閾値内にない場合、レーザ加工装置制御部１８８は、共振器部１４６内のレーザ光１８４ａの強度分布が不適正であると判断し、図１２のステップＳ１１へ進む。

再度図１２を参照して、ステップＳ５において、レーザ加工装置制御部１８８は、第２のレーザ光検出部１５ｂから、出力鏡１４４から出射されたレーザ光１８４の強度に係る出力ｅ_１、ｅ_２ａ、ｅ_２ｂ、ｅ_３ａ、およびｅ_３ｂを取得し、値α_２ｅ_１、β_１３ｅ_２ａ、β_１４ｅ_２ｂ、γ_１３ｅ_３ａ、およびγ_１４ｅ_３ｂとして、メモリ１６へ記録する。ステップＳ６において、レーザ加工装置制御部１８８は、出力鏡１４４から出射されたレーザ光１８４の強度分布の適否を判断する。

具体的には、レーザ加工装置制御部１８８は、このステップＳ６において、図１４に示すステップＳ３１〜ステップＳ３３を実行し、レーザ光１８４の強度分布の適否を判断する。レーザ加工装置制御部１８８は、レーザ光１８４の強度分布が適正であると判断すると、ステップＳ７へ進む。一方、レーザ加工装置制御部１８８は、レーザ光１８４の強度分布が不適正であると判断すると、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ７において、レーザ加工装置制御部１８８は、第３のレーザ光検出部１５ｃから、反射鏡１９２によって反射されたレーザ光１８４の強度に係る出力ｅ_１、ｅ_２ａ、ｅ_２ｂ、ｅ_３ａ、およびｅ_３ｂを取得し、値α_３ｅ_１、β_１５ｅ_２ａ、β_１６ｅ_２ｂ、γ_１５ｅ_３ａ、およびγ_１６ｅ_３ｂとして、メモリ１６へ記録する。ステップＳ８において、レーザ加工装置制御部１８８は、反射鏡１９２からのレーザ光１８４の強度分布の適否を判断する。

具体的には、レーザ加工装置制御部１８８は、このステップＳ８において、図１４に示すステップＳ３１〜ステップＳ３３を実行し、レーザ光１８４の強度分布の適否を判断する。レーザ加工装置制御部１８８は、レーザ光１８４の強度分布が適正であると判断すると、ステップＳ９へ進む。一方、レーザ加工装置制御部１８８は、レーザ光１８４の強度分布が不適正であると判断すると、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ９において、レーザ加工装置制御部１８８は、ワークピースＷへのレーザ加工が適正に完了したか否かを判断する。レーザ加工装置制御部１８８は、レーザ加工が完了したと判断すると、図１２に示す動作フローを終了する。一方、レーザ加工装置制御部１８８は、レーザ加工が完了していないと判断すると、ステップＳ１へ戻る。

一方、ステップＳ４において、共振器部１４６内のレーザ光１８４ａの強度分布が不適正であると判断された場合、レーザ加工装置制御部１８８は、ステップＳ１１において、ユーザに対する警告を生成する。具体的には、レーザ加工装置制御部１８８は、レーザ光１８４ａの強度分布が不適正である旨を示す画像データ／音響データを生成する。そして、レーザ加工装置制御部１８８は、画像データ／音響データを表示部１８／スピーカ２０へ送信し、表示部１８／スピーカ２０を介して、ユーザに対して警告画像／警告音を出力する。

この警告を受けて、ユーザは、共振器部１４６内の出力鏡１４４または部分反射鏡２４に汚染等の異常があることを認識し、ステップＳ１２において、出力鏡１４４とリア鏡に対してクリーニングまたは交換といったメンテナンスを施す。

一方、ステップＳ６において、出力鏡１４４から出射されたレーザ光１８４の強度分布が不適正であると判断された場合、レーザ加工装置制御部１８８は、ステップＳ１３において、レーザ光１８４の光軸にずれがあるか否かを判断する。具体的には、レーザ加工装置制御部１８８は、ステップＳ５で取得されたα_２ｅ_１、β_１３ｅ_２ａ、β_１４ｅ_２ｂ、γ_１３ｅ_３ａ、およびγ_１４ｅ_３ｂにおいて、レーザ光の光軸Ｏ_１に配置されている第１の受光部３０から取得されたα_２ｅ_１が最大であるか否かを判断する。

α_２ｅ_１が最大でなかった場合、レーザ加工装置制御部１８８は、図６（ｃ）の特性に示すようにレーザ光１８４に光軸にずれがあると判断し、ステップＳ１４へ進む。一方、α_２ｅ_１が最大であった場合、レーザ加工装置制御部１８８は、レーザ光１８４の光軸にずれがないものと判断し、ステップＳ１１へ進む。

そして、ステップＳ１１で、レーザ加工装置制御部１８８は、出力鏡１４４から出射されたレーザ光１８４の強度分布が不適正である旨を示す画像データ／音響データを生成し、表示部１８／スピーカ２０を介して、ユーザに対してその旨を報知する。この警告を受けて、ユーザは、共振器部１４６の出力鏡１４４に汚染等の異常があることを認識し、ステップＳ１２において、出力鏡１４４に対してクリーニングまたは交換といったメンテナンスを施す。

一方、ステップＳ８において、反射鏡１９２によって反射されたレーザ光１８４の強度分布が不適正であると判断された場合、レーザ加工装置制御部１８８は、ステップＳ１３において、レーザ光１８４の光軸にずれがあるか否かを判断する。光軸にずれがあると判断した場合、レーザ加工装置制御部１８８は、ステップＳ１４へ進む。一方、光軸にずれがないと判断した場合、レーザ加工装置制御部１８８は、ステップＳ１１へ進む。

そして、ステップＳ１１で、レーザ加工装置制御部１８８は、反射鏡１９２によって反射されたレーザ光１８４の強度分布が不適正である旨を示す画像データ／音響データを生成し、表示部１８／スピーカ２０を介して、ユーザに対してその旨を報知する。この警告を受けて、ユーザは、反射鏡１９２に汚染等の異常があることを認識し、ステップＳ１２において、反射鏡１９２に対してクリーニングまたは交換といったメンテナンスを施す。

一方、ステップＳ１３において、レーザ光１８４の光軸にずれがあると判断された場合、ステップＳ１４において、レーザ加工装置制御部１８８は、その旨を示す画像データ／音響データを生成する。そして、レーザ加工装置制御部１８８は、画像データ／音響データを表示部１８／スピーカ２０へ送信し、表示部１８／スピーカ２０を介して、ユーザに対して警告画像／警告音を出力する。

この警告を受けて、ユーザは、レーザ発振器１８２の共振器部１４６に取り付け不良があること、または、反射鏡１９２の配置に異常があることを認識し、ステップＳ１５において、レーザ光１８４の光軸のずれを修正するように、共振器部１４６または反射鏡１９２の配置を調整するといったメンテナンスを施す。

以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得る。しかしながら、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、工程、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０，１１，７０，１００ ビームプロファイラ
１２，１４２，１６８，１８８ 制御部
１４，１５，７２，１０２ レーザ光検出部
２４ 部分反射鏡
２６，２８，３０，７４，７６，１０４，１０６，１０８，１１０，１１２ 受光部
５０，５２，５４，８８，９０，１３０，１３２，１３４，１３６，１３８ レーザ強度センサ

Claims (13)

1. レーザ発振器から出射されたレーザ光を受光して該レーザ光の強度分布を計測するビームプロファイラであって、
   前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光の光路の上に配置される部分反射鏡と、
   前記部分反射鏡を透過したレーザ光のレーザ照射領域のうち、互いに異なる領域を各々受光する複数の受光部であって、レーザ光の光軸と中心が略一致するように配置される第１の受光部を有する、複数の受光部と、
   前記複数の受光部に個別に取り付けられ、該複数の受光部の各々で受光された前記レーザ光の強度を感知する複数のレーザ強度センサと、
   前記複数の受光部に取り付けられた前記複数のレーザ強度センサからの出力の中で、前記第１の受光部に取り付けられた前記レーザ強度センサからの第１の出力が最大であるか否かを判断する光軸ずれ判断部と、を備える、ビームプロファイラ。
2. 前記レーザ強度センサは、熱電対、サーモパイル、サーミスタ、または白金測温抵抗体を含む、請求項１に記載のビームプロファイラ。
3. 前記レーザ強度センサは、歪みゲージを含む、請求項１に記載のビームプロファイラ。
4. 前記第１の受光部は、円形部材であり、
   前記複数の受光部は、前記第１の受光部から熱的に絶縁される第２の受光部を有し、
   前記第２の受光部は、前記第１の受光部と同心に配置された円環部材である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のビームプロファイラ。
5. 前記複数の受光部は、前記第１の受光部から熱的に絶縁される第２の受光部を有し、
   前記第２の受光部の中心が前記第１の受光部の前記中心よりも前記レーザ照射領域の外縁に近くなるように、前記第２の受光部は、前記第１の受光部に対して位置決めされる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のビームプロファイラ。
6. 前記複数のレーザ強度センサからの出力に基づいて、前記複数の受光部によって受光された前記レーザ光のレーザパワーを算出するレーザパワー演算部をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のビームプロファイラ。
7. 前記レーザパワーが、予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断するレーザパワー判断部をさらに備える、請求項６に記載のビームプロファイラ。
8. 前記レーザパワー演算部は、前記複数のレーザ強度センサからの出力の和を算出し、
   前記レーザパワー判断部は、前記和が予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する、請求項７に記載のビームプロファイラ。
9. 前記複数のレーザ強度センサからの前記出力に基づいて、前記レーザ光の強度分布を算出する分布算出部をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載のビームプロファイラ。
10. 前記レーザ光の強度分布が予め定められた閾値の範囲内にあるか否かを判断する分布判断部をさらに備える、請求項９に記載のビームプロファイラ。
11. 前記複数の受光部は、前記第１の受光部から熱的に絶縁される第２の受光部を有し、
    前記分布判断部は、
    前記第１の出力が第１の前記閾値の範囲内にあるか否かを判断し、且つ、
    前記第２の受光部に取り付けられた前記レーザ強度センサからの第２の出力が第２の前記閾値の範囲内にあるか否かを判断する、請求項１０に記載のビームプロファイラ。
12. 前記分布判断部が、前記レーザ光の強度分布が予め定められた閾値の範囲内にないと判断し、且つ、前記光軸ずれ判断部が、前記第１の出力が最大であると判断した場合に、ユーザに対する第１の警告を生成し、
    前記分布判断部が、前記レーザ光の強度分布が予め定められた閾値の範囲内にないと判断し、且つ、前記光軸ずれ判断部が、前記第１の出力が最大でないと判断した場合に、前記第１の警告とは異なる第２の警告を生成する警告生成部をさらに備える、請求項１０または１１に記載のビームプロファイラ。
13. 前記レーザ発振器と、
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載のビームプロファイラと、を備える、レーザ加工装置。

Images