JPWO2016147752A1

JPWO2016147752A1 - 光減衰装置

Info

Publication number: JPWO2016147752A1
Application number: JP2017506141A
Authority: JP
Inventors: 直之森宮; 鳥居　尚之; 尚之鳥居; 尚樹岡本; 直哉吉田; 庸男歳桃
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2016-02-09
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-02-09
Also published as: US20180031417A1; CN107431327A; WO2016147752A1; US10094707B2; JP6384589B2; CA2979641A1; CN107431327B; EP3270472B1; EP3270472A4; EP3270472A1; CA2979641C

Abstract

【課題】計測対象の光の一部を簡便な構成によって十分に減衰可能な光減衰装置を提供する。【解決手段】光減衰装置１００は、サンプリングプリズム１０１、両凹レンズ１０２、および吸収部材１０３を有する。分岐部材は、レーザビームＬを分岐する。拡大部材は、分岐されたレーザビームＬ１の形状を拡大する。吸収部材は、拡大されたレーザビームＬ２のエネルギーを吸収する。吸収部材の受光部１０３ａは、拡大されたレーザビームを受光する。吸収部材の第１の流通部１０３ｂは、受光部と隣接し、レーザビームによって受光部に発生した熱を吸収する媒体（冷却水Ｗ）を第１の開口部１０３ｄから導入または導出しつつ流通させる。吸収部材の第２の流通部１０３ｃは、第１の流通部と連通した連通部１０３ｅを介して移動する冷却水を第２の開口部１０３ｆから導出または導入しつつ流通させる。【選択図】図７

Description

本発明は、光減衰装置に関する。

従来から、レーザビームの強度を減衰させる装置がある（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−３２６９３１号公報

上記特許文献１のような構成では、レーザビームの一部を十分に減衰させるために光遮断手段や複数の光分岐手段などに加えて光吸収手段を設けて、レーザビームの強度を分散させていることから、装置が大掛かりとなってしまう。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、計測対象の光の一部を簡便な構成によって十分に減衰することができる光減衰装置の提供を目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る光減衰装置は、分岐部材、拡大部材、および吸収部材を有している。分岐部材は、計測対象の光を分岐する。拡大部材は、分岐された光の形状を拡大する。吸収部材は、拡大された光のエネルギーを吸収する。吸収部材は、受光部、第１の流通部、および第２の流通部を備えている。受光部は、拡大された光を受光する。第１の流通部は、受光部と隣接し、光によって受光部に発生した熱を吸収する媒体を第１の開口部から導入または導出しつつ流通させる。第２の流通部は、第１の流通部と連通した連通部を介して移動する媒体を第２の開口部から導出または導入しつつ流通させる。

実施形態に係る光減衰装置を組み込んだ強度分布測定装置とレーザ発振器を示す斜視図である。光減衰装置を組み込んだ強度分布測定装置とレーザ発振器の要部を模式的に示す図である。光減衰装置を組み込んだ強度分布測定装置とレーザ発振器を示すブロック図である。光減衰装置と強度分布測定装置の要部とレーザ発振器を示すブロック図である。光減衰装置を示す斜視図である。光減衰装置を断面で示す斜視図である。光減衰装置における光の減衰方法を示す模式図である。実施形態の変形例１に係る光減衰装置を断面で示す側面図であって、（Ａ）は光減衰装置の一の例を示す図、（Ｂ）は光減衰装置の他の例を示す図である。実施形態の変形例２に係る光減衰装置の拡大部材を示す模式図であって、（Ａ）は第１例の拡大部材を示す図、（Ｂ）は第２例の拡大部材を示す図、（Ｃ）は第３例の拡大部材を示す図、（Ｄ）は第４例の拡大部材を示す図である。実施形態の変形例３に係る光減衰装置の分岐部材を示す模式図であって、（Ａ）は第１例の分岐部材を示す図、（Ｂ）は第２例の分岐部材を示す図、（Ｃ）は第３例の分岐部材を示す図である。実施形態の変形例４に係る光減衰装置の吸収部材を示す模式図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。

（実施形態）
光減衰装置１００は、一形態として、計測対象の光に相当するレーザビームＬの強度分布を測定する強度分布測定装置２００に組み込んだ状態で使用する。光減衰装置１００は、レーザ発振器３００から導出されたレーザビームＬを分岐する。光減衰装置１００は、分岐した一方のレーザビームＬ１（レーザビームＬの大部分、例えば９０〜９９％）を減衰させつつ、分岐した他方のレーザビームＬ３（レーザビームＬの極一部分、例えば１０〜１％）を強度分布測定装置２００に向かって伝播させる。強度分布測定装置２００は、光減衰装置１００によって分岐された他方のレーザビームＬ３の強度分布を測定する。そこで、実施形態においては、光減衰装置１００に加えて強度分布測定装置２００についても説明する。

先ず、光減衰装置１００の構成について、図１〜図７のうち特に図５〜図７を参照しながら説明する。

図１は、実施形態に係る光減衰装置１００を組み込んだ強度分布測定装置２００とレーザ発振器３００を示す斜視図である。図２は、光減衰装置１００を組み込んだ強度分布測定装置２００とレーザ発振器３００の要部を模式的に示す図である。図３は、光減衰装置１００を組み込んだ強度分布測定装置２００とレーザ発振器３００を示すブロック図である。図４は、光減衰装置１００と強度分布測定装置２００の要部とレーザ発振器３００を示すブロック図である。図５は、光減衰装置１００を示す斜視図である。図６は、光減衰装置１００を断面で示す斜視図である。図７は、光減衰装置１００における光（レーザビームＬ２）の減衰方法を示す模式図である。

光減衰装置１００は、計測対象のレーザビームＬ（光）の一部を十分に減衰させる。光減衰装置１００は、例えば図７に示すように、分岐部材（サンプリングプリズム１０１）、拡大部材（両凹レンズ１０２）、吸収部材１０３に加えて、第１支持部材１０４、第２支持部材１０５、恒温循環水槽１０６、導入管１０７、および導出管１０８を含んでいる。以下、光減衰装置１００の構成について順に説明する。

サンプリングプリズム１０１は、分岐部材に相当し、計測対象の光であるレーザビームＬを分岐する。

サンプリングプリズム１０１は、例えば、石英からなり、プリズム形状に形成している。サンプリングプリズム１０１は、レーザ発振器３００から導出されたレーザビームＬを分岐する。サンプリングプリズム１０１は、レーザビームＬの大部分（例えば９０％）であるレーザビームＬ１を、界面１０１ａから透過させつつ両凹レンズ１０２に向かって伝搬させる。一方、サンプリングプリズム１０１は、レーザビームＬの極一部分（例えば１０％）であるレーザビームＬ３を、界面１０１ａで反射させつつ強度分布測定装置２００に向かって伝搬させる。サンプリングプリズム１０１は、第２支持部材１０５に載置した状態で固定している。

両凹レンズ１０２は、拡大部材に相当し、分岐されたレーザビームＬ１の形状を拡大する。

両凹レンズ１０２は、レーザビームＬ１の形状を拡大し、吸収部材１０３の受光部１０３ａに照射されるレーザビームＬ２の単位面積当たりのエネルギー量を軽減させる。拡大部材によるレーザビームＬ１の拡大は、レーザビームＬ１そのものの形状を拡大する構成に加えて、レーザビームＬ１を吸収部材１０３の受光部１０３ａに対して斜入射で照射することによって照射面積が増大するような構成を含む。

両凹レンズ１０２は、例えば、石英からなり、軸直交断面において円形状に形成している。両凹レンズ１０２は、入射面１０２ａおよび出射面１０２ｂをそれぞれ凹状に形成している。両凹レンズ１０２は、入射面１０２ａおよび出射面１０２ｂに反射防止膜を蒸着させて、透過率を向上させている。両凹レンズ１０２は、サンプリングプリズム１０１から伝搬されたレーザビームＬ１を、入射面１０２ａから入射させつつ拡大し、出射面１０２ｂから出射させつつ拡大する。

両凹レンズ１０２によって、ガルバノミラー３１１を介して斜め方向から入射されるレーザビームＬ１にも対応することができる。両凹レンズ１０２から出射されるレーザビームＬ２の形状や伝搬方向は、入射面１０２ａに対するレーザビームＬ１の入射角度、入射面１０２ａの曲率半径、出射面１０２ｂの曲率半径、および材質（レーザビームＬの波長に対応した屈折率が定まる）等を最適化することによって任意に設定することができる。両凹レンズ１０２は、第１支持部材１０４に取り付けた状態で固定している。

吸収部材１０３は、拡大されたレーザビームＬ２のエネルギーを吸収する。

吸収部材１０３は、受光部１０３ａ、第１の流通部１０３ｂ、および第２の流通部１０３ｃを備えている。受光部１０３ａは、両凹レンズ１０２によって拡大されたレーザビームＬ２を受光する。第１の流通部１０３ｂは、受光部１０３ａと隣接し、レーザビームＬ２によって受光部１０３ａに発生した熱を吸収する媒体（冷却水Ｗ）を第１の開口部１０３ｄから導入または導出しつつ流通させる。第２の流通部１０３ｃは、第１の流通部１０３ｂと連通した連通部１０３ｅを介して移動する冷却水Ｗを第２の開口部１０３ｆから導出または導入しつつ流通させる。

具体的には、吸収部材１０３は、筐体１０３Ｓ、吸熱板１０３Ｔ、および分離板１０３Ｕから構成されている。

筐体１０３Ｓは、熱伝導性に優れた銅またはアルミからなり、上部が開口し下部が閉塞した円筒形状に形成している。筐体１０３Ｓの上部は、水平方向に対して傾斜している。筐体１０３Ｓの上部に、ドーナツ状に窪んだ第１の支持部１０３Ｓａを形成している。第１の支持部１０３Ｓａは、吸熱板１０３Ｔを取り付けて固定する。筐体１０３Ｓの内部に、水平方向に対して傾斜しドーナツ状に窪んだ第２の支持部１０３Ｓｂを形成している。第２の支持部１０３Ｓｂは、分離板１０３Ｕを取り付けて固定する。
筐体１０３Ｓにおいて、吸熱板１０３Ｔと分離板１０３Ｕの間の空間が、第１の流通部１０３ｂに相当する。第１の流通部１０３ｂは、水平方向に対して傾斜した円柱形状の空間からなる。筐体１０３Ｓは、第１の流通部１０３ｂの外縁に、冷却水Ｗを第１の流通部１０３ｂの内周面に沿って周方向に導入させる第１の開口部１０３ｄを開口している。
一方、筐体１０３Ｓにおいて、分離板１０３Ｕよりも下方の空間が、第２の流通部１０３ｃに相当する。第２の流通部１０３ｃは、上方から視認すると円形状であって、側方から視認すると三角形状の空間からなる。筐体１０３Ｓは、第２の流通部１０３ｃの外縁に、冷却水Ｗを第２の流通部１０３ｃの内周面に沿って周方向に導出させる第２の開口部１０３ｆを開口している。

吸熱板１０３Ｔは、レーザビームＬ２の照射に伴って発生した熱を吸収するものである。吸熱板１０３Ｔは、受光部１０３ａに相当する。吸熱板１０３Ｔは、熱伝導性に優れた銅またはアルミからなり、円盤形状に形成している。吸熱板１０３Ｔは、筐体１０３Ｓの第１の支持部１０３Ｓａに取り付けて接着や溶接によって固定している。吸熱板１０３Ｔは、水平方向に対して傾斜して配置している。
分離板１０３Ｕは、第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃを部分的に隔てるものである。分離板１０３Ｕによって筺体１０３Ｓを隔てることによって、例えば、第１の流通部１０３ｂを冷却部として機能させつつ、第２の流通部１０３ｃを排熱部として機能させる。分離板１０３Ｕは、熱伝導性に優れた銅またはアルミからなり、中央が開口した円盤形状に形成している。分離板１０３Ｕの中央の開口した部分は、連通部１０３ｅに相当する。連通部１０３ｅは、連通部１０３ｅを第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃが互いに隣り合う部分の中央に位置している。分離板１０３Ｕは、水平方向に対して傾斜して配置している。

第１支持部材１０４は、両凹レンズ１０２および第２支持部材１０５を支持する。

第１支持部材１０４は、熱伝導性に優れた銅またはアルミからなり、上部１０４ａの中央部分が開口し下部１０４ｃの全体が開口した円筒形状に形成している。第１支持部材１０４の上部１０４ａおよび下部１０４ｃは、水平方向に対して傾斜している。第１支持部材１０４の上部１０４ａに、第２支持部材１０５を固定している。第１支持部材１０４の内方の空間部１０４ｂにおいて、両凹レンズ１０２によって拡大されたレーザビームＬ２を伝搬させる。第１支持部材１０４の下部１０４ｃは、吸収部材１０３の筐体１０３Ｓに固定している。第１支持部材１０４の上部１０４ａの中央部分に開口した取付孔１０４ｄに、両凹レンズ１０２を挿入して固定している。

第２支持部材１０５は、サンプリングプリズム１０１を支持する。

第２支持部材１０５は、熱伝導性に優れた銅またはアルミからなり、上部１０５ａを切り欠いた円筒形状に形成している。第２支持部材１０５の上部１０５ａに、サンプリングプリズム１０１を固定している。第２支持部材１０５の上部１０５ａは、水平方向に沿って配置している。第２支持部材１０５の内方の空間部１０５ｂにおいて、サンプリングプリズム１０１によって分岐されたレーザビームＬ１を伝搬させる。第２支持部材１０５の空間部１０５ｂは、上方から下方に向かって拡径した円錐台形状からなる。空間部１０５ｂの上方に、サンプリングプリズム１０１が位置している。空間部１０５ｂの下方に、両凹レンズ１０２が位置している。第２支持部材１０５の下部１０５ｃは、水平方向に対して傾斜している。第２支持部材１０５の下部１０５ｃは、第１支持部材１０４の上部１０４ａに固定している。

恒温循環水槽１０６、導入管１０７、および導出管１０８は、吸収部材１０３の内部に冷却水Ｗを循環させる。

恒温循環水槽１０６は、いわゆるチラーであって、吸収部材１０３の内部に循環させる冷却水Ｗを一定の温度に維持しつつ送水する。導入管１０７は、防錆性を備えた金属からなり、細長い円管形状に形成している。導入管１０７は、その一端を恒温循環水槽１０６の吐出口に接続し、その他端を吸収部材１０３の第１の開口部１０３ｄに接続している。導出管１０８は、防錆性を備えた金属からなり、細長い円管形状に形成している。導出管１０８は、その一端を恒温循環水槽１０６の戻り口に接続し、その他端を吸収部材１０３の第２の開口部１０３ｆに接続している。

次に、光減衰装置１００における光（レーザビームＬ２）の減衰方法について、図７を参照しながら説明する。

図７は、光減衰装置１００における光（レーザビームＬ２）の減衰方法を示す模式図である。

光減衰装置１００において、サンプリングプリズム１０１は、レーザ発振器３００から出射されたレーザビームＬを分岐する。サンプリングプリズム１０１は、レーザビームＬの大部分（例えば９０％）であるレーザビームＬ１を、界面１０１ａから透過させつつ両凹レンズ１０２に向かって伝搬させる。一方、サンプリングプリズム１０１は、レーザビームＬの極一部分（例えば１０％）であるレーザビームＬ３を、界面１０１ａで反射させつつ強度分布測定装置２００に向かって伝搬させる。両凹レンズ１０２は、分岐されたレーザビームＬ１の形状を拡大しつつ、吸収部材１０３の受光部１０３ａに向かって伝搬させる。吸収部材１０３は、受光部１０３ａによってレーザビームＬ２を受光する。吸収部材１０３は、レーザビームＬ２のエネルギーを吸収させた冷却水Ｗを、連通部１０３ｅを介して互いに連通した第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃに流通させつつ減衰させる。

このように、光減衰装置１００は、連通部１０３ｅを用いて混合させた冷却水Ｗによって、受光部１０３ａに接触して吸収したレーザビームＬ２の熱を、受光部１０３ａに接触していない部分に速やかに伝導させつつ拡散させて吸収する。

さらに、光減衰装置１００は、連通部１０３ｅの開口の面積が、第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃが隣り合う部分の面積と比較して十分に小さいことから、連通部１０３ｅの部分で冷却水Ｗを一時的に圧縮および膨張させることによって、吸収部材１０３内において冷却水Ｗを容易に撹拌させつつ流通させている。

さらに、光減衰装置１００は、吸収部材１０３の第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃの間で冷却水Ｗを流通させることによって、吸収部材１０３内における冷却水Ｗとの接触面積を増大させている。すなわち、吸収部材１０３は、受光部１０３ａによって吸収したレーザビームＬ２の熱を第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃにも伝導させることによって、その全体をヒートシンクとして機能させている。

また、光減衰装置１００は、吸収部材１０３の第１の流通部１０３ｂの外縁と中央の間において、冷却水Ｗを環状に巻回させながら流通させている。すなわち、レーザビームＬ２のエネルギーは、第１の流通部１０３ｂ内に環状に巻回させながら流通させる冷却水Ｗによって、満遍なく吸収される。同様に、光減衰装置１００は、吸収部材１０３の第２の流通部１０３ｃの中央と外縁の間において、冷却水Ｗを環状に巻回させながら流通させている。すなわち、冷却水Ｗは、第２の流通部１０３ｃ内に環状に巻回させながら流通させつつ満遍なく導出される。

次に、光減衰装置１００を組み込んだ強度分布測定装置２００について、図１〜図４を参照しながら説明する。

強度分布測定装置２００は、被加工部材（例えば微細な加工を要するワーク）の加工領域に走査されて加工を施すレーザビームＬの強度分布を測定する装置である。強度分布測定装置２００は、製造ラインや実験室等において使用する。強度分布測定装置２００は、補助減衰部２１０、調整部２２０、計測部２３０、表示部２４０、操作部２５０、および制御部２６０を有している。

補助減衰部２１０は、図１、図３、および図４に示すように、光減衰装置１００よりも光軸Ｃに沿った下流側に配設され、光減衰装置１００によって分岐されたレーザビームＬ３の強度を減衰させる。

補助減衰部２１０は、光減衰装置１００によるレーザビームＬの減衰を補助するものであって、必須の構成ではない。

補助減衰部２１０は、光軸Ｃの上流側（光減衰装置１００の側）から下流側（計測部２３０の検出器２３１の側）に向かって、サンプリングプリズム２１１、空冷ダンパ２１２、第１反射ミラー２１３、第２反射ミラー２１４、第１減光フィルタ２１５Ａ、第２減光フィルタ２１５Ｂ、第３減光フィルタ２１５Ｃ、および第４減光フィルタ２１５Ｄの順で、各々の構成部材を配設している。サンプリングプリズム２１１〜第４減光フィルタ２１５Ｄは、調整部２２０のコリメート部２２０Ｍとコンデンサ部２２０Ｎの間の領域に配設している。

サンプリングプリズム２１１は、光減衰装置１００のサンプリングプリズム１０１によって分岐されたレーザビームＬ３の強度を減衰させるものである。サンプリングプリズム２１１は、ワークの加工領域（溶接領域）に沿った方向において、光減衰装置１００のサンプリングプリズム１０１と対向して配置されている。サンプリングプリズム２１１には、光減衰装置１００のサンプリングプリズム１０１において反射したレーザビームＬ３が入射される。サンプリングプリズム２１１は、レーザビームＬ３の一部（例えば９０％）を界面から外部に透過させつつ空冷ダンパ２１２に伝搬させ、レーザビームＬ３の一部（例えば１０％）を界面で反射させつつ第１反射ミラー２１３に向かって伝搬させる。サンプリングプリズム２１１は、サンプリングプリズム１０１と同様に、プリズム形状のガラスから構成している。そのプリズム形状の斜面が、界面に相当する。

空冷ダンパ２１２は、サンプリングプリズム２１１の界面から外部に透過したレーザビームを、気体に照射させて減衰させるものである。空冷ダンパ２１２は、サンプリングプリズム２１１と隣接している。空冷ダンパ２１２は、例えば、金属からなり、内部に空洞を備えた箱状に形成されている。空冷ダンパ２１２は、特に、熱伝導性に優れた銅またはアルミや、一定の強度を有する銅合金またはアルミ合金から形成することができる。空冷ダンパ２１２は、サンプリングプリズム２１１との間の空洞によって、レーザビームを多重反射させつつ、そのレーザビームを減衰させる。

第１反射ミラー２１３は、レーザビームを反射させて、その光軸Ｃを変更するものである。第１反射ミラー２１３は、ワークの加工領域（溶接領域）に沿った方向において、サンプリングプリズム２１１と対向して配置されている。第１反射ミラー２１３は、サンプリングプリズム２１１から伝搬されたレーザビームを、ワークの面に沿った方向に向かって反射させつつ、第２反射ミラー２１４に向かって伝搬させる。第１反射ミラー２１３は、レーザビームの光軸Ｃを９０°折り返している。第１反射ミラー２１３は、例えば、プリズム形状のガラスの一面に、アルミニウムのような金属を蒸着させて構成している。第１反射ミラー２１３において、金属を蒸着させた一面が、レーザビームの反射面になる。第１反射ミラー２１３は、プリズム形状によって構成することによって、板状によって構成する場合と比較して、その形状（３つの角のうち１つの角が直角）を基準にして角度を調整し易い。

第２反射ミラー２１４は、レーザビームを反射させて、その光軸Ｃを変更するものである。第２反射ミラー２１４は、ワークの加工領域（溶接領域）に沿った方向において、第１減光フィルタ２１５Ａと対向して配置されている。第２反射ミラー２１４は、第１反射ミラー２１３から伝搬されたレーザビームを、ワークの面に沿った方向に向かって反射させつつ、第１減光フィルタ２１５Ａ〜第４減光フィルタ２１５Ｄに向かって伝搬させる。第２反射ミラー２１４は、レーザビームの光軸Ｃを９０°折り返している。第２反射ミラー２１４は、第１反射ミラー２１３と同様の仕様からなる。

第１減光フィルタ２１５Ａ、第２減光フィルタ２１５Ｂ、第３減光フィルタ２１５Ｃ、および第４減光フィルタ２１５Ｄは、レーザビームの強度を、検出器２３１の耐光特性に合わせて調整するものである。第１減光フィルタ２１５Ａは、ワークの面内に沿った方向において、第２反射ミラー２１４と対向して配置されている。第１減光フィルタ２１５Ａ〜第４減光フィルタ２１５Ｄは、第２反射ミラー２１４とコンデンサ部２２０Ｎの間に一定の間隔で配設している。第１減光フィルタ２１５Ａ〜第４減光フィルタ２１５Ｄは、光減衰装置１００およびサンプリングプリズム２１１によって大幅に減衰されたレーザビームの強度を微調整する。

第１減光フィルタ２１５Ａ〜第４減光フィルタ２１５Ｄは、所謂反射型として構成する場合、一例として、レーザビームの波長の光において透明な板状の窓材に、反射率が数十％〜数％の反射膜（例えば、クロムからなる薄膜）を蒸着したものを用いる。一方、第１減光フィルタ２１５Ａ〜第４減光フィルタ２１５Ｄは、所謂吸収型として構成する場合、一例として、レーザビームの波長の光を一定の割合で吸収する吸収材を含有させた窓材を用いる。第１減光フィルタ２１５Ａ〜第４減光フィルタ２１５Ｄは、例えば、９０％、５０％、１０％、１％のように、減光率が互いに異なるものを用いる。第１減光フィルタ２１５Ａ〜第４減光フィルタ２１５Ｄは、光軸Ｃと直交するように、光軸Ｃと対向（正対）している。減光フィルタは、実施形態のように複数用いてもよいし、１枚のみ用いてもよい。減光フィルタは、減光率の異なるものを複数組み合わせて用いることによって、レーザビームを任意の強度に減光し易い。すなわち、光減衰装置１００およびサンプリングプリズム２１１の構成を変更することなく、第１減光フィルタ２１５Ａ〜第４減光フィルタ２１５Ｄによって、レーザビームの強度を微調整することができる。

調整部２２０は、図１〜図３に示すように、光軸Ｃから偏向して伝搬するレーザビームを検出領域２３１ａに向かって伝搬するように光軸Ｃとの成す角を相対的に小さく調整する。

調整部２２０は、第１調整部（例えばコリメート部２２０Ｍ）と第２調整部（例えばコンデンサ部２２０Ｎ）を備えている。

コリメート部２２０Ｍは、レーザビームを光軸Ｃに沿うような平行光の状態または平行光に近い状態で検出器２３１に向かって伝搬させる。コリメート部２２０Ｍによって、無限遠補正区間を実現する。コリメート部２２０Ｍは、レンズ２２１、２２２、２２３、および２２４からなる対物レンズによって構成している。このような対物レンズは、顕微鏡等に用いられているものを適用できる。コリメート部２２０Ｍは、例えば製造ラインの狭い空間に組み込み、ワークとの干渉を防止するために、レーザビームをワークの加工領域（溶接領域）に沿った方向に向かって伝播させる。対物レンズは、その開口数が例えばＮＡ＝０．３以上のものを選択することによって、ガルバノミラー３１１によって走査されるレーザビームを十分に集光して、検出領域２３１ａに伝播させることができる。

コンデンサ部２２０Ｎは、レーザビームを光軸Ｃに近接させつつ集光光の状態において、検出器２３１に向かって伝搬させる。コンデンサ部２２０Ｎは、コリメート部２２０Ｍよりも光軸Ｃに沿った下流側に配設されている。コンデンサ部２２０Ｎは、レンズ２２５、２２６、２２７、および２２８からなる結像レンズによって構成している。このような結像レンズは、顕微鏡等に用いられているものを適用できる。コンデンサ部２２０Ｎは、結像レンズによって、レーザビームの角度を矯正可能に構成している。また、レンズ２２５、２２６、２２７、および２２８からなる結像レンズの焦点距離を、例えば製造ラインにおいて溶接台に載置されたワークまでのレーザビームの焦点距離と同等になるように構成することによって、計測部２３０によるレーザビームの計測を、レーザ溶接時のレーザビームのプロファイラを精度良く再現した状態で行うことができる。

計測部２３０は、図１〜図４に示すように、レーザビームの光軸Ｃと対向して配設され、検出領域２３１ａに照射されたレーザビームの強度分布を計測する。

計測部２３０は、検出器２３１を備えている。検出器２３１は、光軸Ｃに沿った最も下流側に配設されている。検出器２３１の検出領域２３１ａは、ＣＣＤやＣＭＯＳからなり、光軸Ｃと直交するように光軸Ｃと対向（正対）している。検出器２３１には、カメラタイプを用いることができる。また、検出器２３１には、ナイフエッジ方式を用いたスキャナタイプ、スリット方式を用いたスキャナタイプ、またはピンホール方式を用いたスキャナタイプのものを用いることができる。検出器２３１に、例えば、スリット方式によるスキャナタイプを用いた場合、フォトディテクタの前方に設けたスリットが回転した状態で、レーザビームを入射させる。検出器２３１において、スリットを通過したレーザビームがディテクタに入射されると、起電力が発生して、レーザビームの強度を電流値の大小として検出する。検出器２３１は、レーザビームの分布をスリットの位置に基づいて検出する。

ここで、検出器２３１の検出精度は、一般的にレーザビームの入射角に依存する。検出器２３１は、レーザビームが検出領域２３１ａに垂直に入射した場合に、レーザビームの強度分布を最も精度良く検出することができる。すなわち、光軸Ｃから偏向して伝搬するレーザビームを調整部２２０によって光軸Ｃとの成す角を相対的に小さく調整しつつ、そのレーザビームを検出領域２３１ａに対して垂直に近い状態で入射させることによって、レーザビームの強度分布を精度良く検出することができる。

表示部２４０は、図１および図３に示すように、計測部２３０によって計測されたレーザビームの強度分布を表示する。

表示部２４０は、モニター２４１を備えている。モニター２４１は、計測部２３０の検出器２３１に接続されている。モニター２４１は、検出器２３１によって得られたレーザビームの強度分布のデータを受信して表示する。例えば製造ラインの作業者は、モニター２４１によってレーザビームの強度分布を目視しながら光学調整を行う。モニター２４１は、例えば、レーザビームの強度を縦軸に表し、レーザビームの分布を横軸（２軸）の面内に表す。モニター２４１は、レーザビームの強度分布を立体的に表示させるたり、上方から下方に向かって鳥瞰図のように表示させたり、側方から表示させたりする。

操作部２５０は、図１および図３に示すように、計測部２３０によるレーザビームの強度分布の計測結果に基づき、レーザ発振器３００の変更部３１０を調整し、レーザビームの径を小さくする。

操作部２５０は、制御回路２５１を備えている。制御回路２５１は、レーザ発振器３００の変更部３１０の直進ステージと電気的に接続されている。ここで、変更部３１０は、レーザ発振器３００側に設けられ、レーザビームを反射させるガルバノミラー３１１の光軸Ｃに沿った位置を上流側または下流側に変更するものである。レーザ発振器３００から導出されたレーザビームは、ガルバノミラー３１１によって反射した後、ｆθレンズ３１２を透過して、光減衰装置１００のサンプリングプリズム１０１に伝搬する。ｆθレンズ３１２は、ガルバノミラー３１１によるレーザビームの走査速度を一定にする。制御回路２５１は、計測部２３０からレーザビームの強度分布の計測結果を受信し、受信した計測結果に基づいて変更部３１０の直進ステージを制御して、レーザビームの径が最も小さくなるようにガルバノミラー３１１の光軸Ｃに沿った位置を調整する。

制御部２６０は、図１および図３に示すように、計測部２３０および表示部２４０の制御に加えて、操作部２５０を介してレーザ発振器３００の変更部３１０を制御する。

制御部２６０は、コントローラ２６１を備えている。コントローラ２６１は、ＲＯＭ、ＣＰＵ、およびＲＡＭを含んでいる。ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）は、強度分布測定装置２００およびレーザ発振器３００の変更部３１０の制御プログラムや、レーザビームの基準となる理想的な強度分布のデータを格納している。制御プログラムは、ＲＯＭに複数格納され、例えば、計測部２３０によるレーザビームの強度分布の計測結果に基づき、レーザビームの径が小さくなるように変更部３１０を調整するためのプログラムである。ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）は、制御プログラムを実行する。ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）は、検出器２３１によって計測されたレーザビームの強度分布のデータ等を一時的に記憶する。

上述した実施形態に係る光減衰装置１００によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。

光減衰装置１００は、分岐部材（サンプリングプリズム１０１）、拡大部材（両凹レンズ１０２）、および吸収部材１０３を有している。サンプリングプリズム１０１は、計測対象の光（レーザビームＬ）を分岐する。両凹レンズ１０２は、分岐されたレーザビームＬ１の形状を拡大する。吸収部材１０３は、拡大されたレーザビームＬ２のエネルギーを吸収する。ここで、吸収部材１０３は、受光部１０３ａ、第１の流通部１０３ｂ、および第２の流通部１０３ｃを備えている。受光部１０３ａは、拡大されたレーザビームＬ２を受光する。第１の流通部１０３ｂは、受光部１０３ａと隣接し、レーザビームＬ２によって受光部１０３ａに発生した熱を吸収する媒体（冷却水Ｗ）を第１の開口部１０３ｄから導入または導出しつつ流通させる。第２の流通部１０３ｃは、第１の流通部１０３ｂと連通した連通部１０３ｅを介して移動する冷却水Ｗを第２の開口部１０３ｆから導出または導入しつつ流通させる。

このように構成した光減衰装置１００によれば、計測対象のレーザビームＬを分岐して拡大したレーザビームＬ２のエネルギーを吸収させた冷却水Ｗを、連通部１０３ｅを介して互いに連通した第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃに流通させつつ減衰させる。すなわち、光減衰装置１００は、連通部１０３ｅを用いて混合させた冷却水Ｗによって、受光部１０３ａに接触して吸収したレーザビームＬ２の熱を、受光部１０３ａに接触していない部分に速やかに伝導させつつ拡散させて吸収することができる。このようなことから、光減衰装置１００は、冷却水Ｗによる吸熱効率を大幅に向上させることができる。したがって、光減衰装置１００は、計測対象の光の一部を簡便な構成によって十分に減衰させることができる。

また、このように構成した光減衰装置１００によれば、仮に、連通部１０３ｅの開口の面積が、第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃが隣り合う部分の面積と比較して十分に小さければ、吸収部材１０３内において冷却水Ｗを容易に撹拌させつつ流通させることができる。すなわち、冷却水Ｗは、第１の流通部１０３ｂまたは第２の流通部１０３ｃから連通部１０３ｅに流入するときに一時的に圧縮された状態で移動しつつ、連通部１０３ｅから第２の流通部１０３ｃまたは第１の流通部１０３ｂに流出するときに一時的に膨張された状態で移動することから、連通部１０３ｅの付近を境にして冷却水Ｗが撹拌される。したがって、光減衰装置１００は、吸収部材１０３内において冷却水Ｗを満遍なく流通させて吸熱することができる。さらに、光減衰装置１００は、撹拌されて部分的に流速が変化した冷却水Ｗによって受光部１０３ａにおける吸熱を十分に促進させることができる。

また、このように構成した光減衰装置１００によれば、第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃの間で冷却水Ｗを流通させることによって、一つの流通部のみに冷却水Ｗを流通させる構成と比較して、吸収部材１０３内における冷却水Ｗとの接触面積を増大させることができる。すなわち、吸収部材１０３は、受光部１０３ａによって吸収したレーザビームＬ２の熱を第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃにも伝導させることによって、その全体をヒートシンクとして機能させることができる。同一の内容積を備えた吸収部材の場合、その内部を複数の流通部によって仕切ることによって、冷却水Ｗとの接触面積が増大することから、冷却水Ｗからの放熱を促進させることができる。特に、第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃが互いに隣り合う部分は、その両側に冷却水Ｗが存在することから、冷却水Ｗからの放熱効率を高めることができる。

また、このように構成した光減衰装置１００によれば、仮に、受光部１０３ａと隣接した第１の流通部１０３ｂから第２の流通部１０３ｃに向かって冷却水Ｗを流通させた場合、第１の流通部１０３ｂ内において吸熱した冷却水Ｗを隣り合う第２の流通部１０３ｃに向かって速やかに流通させて排熱することができる。実施形態と異なり、冷却水Ｗを一の流通部（第１の流通部）から直接的に外部に排水（導出）するように構成した場合、その排水部（導出部）において圧力損失が生じて排水を阻害し易いことから、排熱が容易ではない。

また、このように構成した光減衰装置１００によれば、簡便な構成であることから、例えば微細なワークに対するレーザ溶接加工の製造ラインのように、比較的狭い空間に配置するが困難であるとして断念していた領域についても、十分に配置して用いることができる。

さらに、光減衰装置１００において、第１の開口部１０３ｄを第１の流通部１０３ｂの外縁に形成し、連通部１０３ｅを第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃとが互いに隣り合う部分の中央に形成する構成とすることができる。

このように構成した光減衰装置１００によれば、第１の流通部１０３ｂの外縁と中央の間において、冷却水Ｗを伝播させつつ流通させることができる。すなわち、レーザビームＬ２のエネルギーは、第１の流通部１０３ｂ内の径方向外方と径方向内方の間で流通させる冷却水Ｗによって吸収される。したがって、光減衰装置１００は、計測対象の光の一部を効率良く減衰させることができる。

さらに、光減衰装置１００において、第１の流通部１０３ｂは、円筒形状に形成し、第１の開口部１０３ｄは、冷却水Ｗを第１の流通部１０３ｂの内周面に沿って周方向に導入または導出させる構成とすることができる。

このように構成した光減衰装置１００によれば、第１の流通部１０３ｂの外縁と中央の間において、冷却水Ｗを環状に巻回させながら流通させることができる。すなわち、レーザビームＬ２のエネルギーは、第１の流通部１０３ｂ内に環状に巻回させながら流通させる冷却水Ｗによって、満遍なく吸収される。したがって、光減衰装置１００は、計測対象の光の一部を非常に効率良く減衰させることができる。

さらに、光減衰装置１００において、第２の開口部１０３ｆを第２の流通部１０３ｃの外縁に形成する構成とすることができる。

このように構成した光減衰装置１００によれば、第２の流通部１０３ｃの中央と外縁の間において、冷却水Ｗを伝搬させつつ流通させることができる。すなわち、冷却水Ｗは、第２の流通部１０３ｃ内の径方向外方と径方向内方の間で流通させつつ導出または導入される。したがって、光減衰装置１００は、計測対象の光の一部を効率良く減衰させることができる。

さらに、光減衰装置１００において、第２の流通部１０３ｃは、円筒形状に形成し、第２の開口部１０３ｆは、冷却水Ｗを第２の流通部１０３ｃの内周面に沿って周方向に導出または導入させる構成とすることができる。

このように構成した光減衰装置１００によれば、第２の流通部１０３ｃの中央と外縁の間において、冷却水Ｗを環状に巻回させながら流通させることができる。すなわち、冷却水Ｗは、第２の流通部１０３ｃ内に環状に巻回させながら流通させつつ満遍なく導出または導入される。したがって、光減衰装置１００は、計測対象の光の一部を非常に効率良く減衰させることができる。

さらに、光減衰装置１００において、受光部１０３ａと、第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃとが隣り合う部分とを、それぞれ水平方向に対して傾斜させる構成とすることができる。

このように構成した光減衰装置１００によれば、特に重力方向に沿って受光部１０３ａに入射したレーザビームＬを受光する構成に適している。すなわち、レーザビームＬを重力方向（例えば上方から下方）に沿って伝播させつつ加工を行うような汎用的な光学系に対応している。ここで、光減衰装置１００は、冷却水Ｗを第１の流通部１０３ｂと第２の流通部１０３ｃが隣り合う部分において多重反射（複数回衝突）させることによって、満遍なく流通させることができる。

特に、このように構成した光減衰装置１００によれば、吸収部材１０３の内部に傾斜が発生して構造的に冷却水Ｗが淀み易いものの、連通部１０３ｅを用いて混合させた冷却水Ｗによって、第１の流通部１０３ｂ（冷却部として機能）と第２の流通部１０３ｃ（排熱部として機能）の間の流通が円滑になることから、大がかりな恒温循環水槽１０６を必要としない。

（実施形態の変形例１）
実施形態の変形例１に係る光減衰装置について、図８を参照しながら説明する。実施形態の変形例１の光減衰装置は、吸収部材１１３および１１４の構成を実施形態の光減衰装置１００と異ならせている。実施形態の変形例１の光減衰装置においては、前述した実施形態と同様の構成からなるものについて同一の符号を付加し、重複する説明を省略する。

実施形態の変形例１に係る光減衰装置の吸収部材の構成およびレーザビームＬ２の吸収方法について、図８を参照しながら説明する。

図８は、実施形態の変形例１に係る光減衰装置を断面で示す側面図であって、（Ａ）は光減衰装置の一の例を示す図、（Ｂ）は光減衰装置の他の例を示す図である。

図８（Ａ）に、一の例である光減衰装置１１０を示す。光減衰装置１１０において、吸収部材１１３は、受光部１０３ａの第１の流通部１１３ｂと対面した部分に、第１の流通部１１３ｂに向かって突出した凸状部１１３ｇを形成している。受光部１０３ａは、凸状部１１３ｇを用いて第１の流通部１１３ｂと対面する表面積を増加させている。凸状部１１３ｇは、熱伝導性に優れた銅やアルミからなり、受光部１０３ａに一定の間隔で複数形成している。凸状部１１３ｇは、受光部１０３ａと一体に形成（一の部材として形成）してもよい。凸状部は、冷却水Ｗの流通を円滑にするために、冷却水Ｗの流路に沿って環状に形成したり、第１の流通部１１３ｂに向かって尖らせた円錐状に形成したりしてもよい。

図８（Ｂ）に、他の例である光減衰装置１２０を示す。光減衰装置１２０において、吸収部材１２３は、受光部１２３ａのレーザビームＬ２を受光する部分に、第１の流通部１２３ｂに向かって窪んだ凹状部１２３ｈを形成している。吸熱板１２３Ｔは、受光部１２３ａに相当する。吸熱板１０３Ｔは、熱伝導性に優れた銅またはアルミからなり、両凹レンズ１０２と対向した側に、中央を大きく窪ませた円錐形状からなる凹状部１２３ｈを備えている。受光部１２３ａは、凹状部１２３ｈの部分によってレーザビームＬ２を多重反射させ、その反射の度にレーザビームＬ２に起因した熱を第１の流通部１２３ｂ内の冷却水Ｗに伝導させる。
凹状部１２３ｇは、熱伝導性に優れた銅やアルミからなり、受光部１２３ａの分離板１０３Ｕと対向した側に一定の間隔で複数形成している。凹状部１２３ｇは、受光部１２３ａと一体に形成している。凹状部１２３ｇは、冷却水Ｗの流通を円滑にするために、冷却水Ｗの流路に沿って環状に形成したり、内側に窪んだ円弧状に形成したりしてもよい。

筐体１２３Ｓは、筺体１０３Ｓと基本的に同様の形状であるが、吸熱板１０３Ｔと比べて大きい吸熱板１２３Ｔを取り付けるために、上下方向に伸長させて構成している。第１支持部材１２４は、第１支持部材１０４と基本的に同様の形状であるが、吸熱板１２３Ｔに備えた凹状部１２３ｈによってレーザビームＬ２の光路長さが満たされていることから、上下方向に縮小して構成している。

上述した実施形態の変形例１に係る光減衰装置によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。

光減衰装置１１０は、吸収部材１１３が、受光部１１３ａの第１の流通部１１３ｂと対面した部分に、第１の流通部１１３ｂに向かって突出した凸状部１１３ｇを形成している。

このように構成した光減衰装置１１０によれば、凸状部１１３ｇを用いて第１の流通部１１３ｂと対面する表面積を増加させた受光部１１３ａによって、レーザビームＬ２に起因した熱を第１の流通部１１３ｂ内の冷却水Ｗに効率良く伝導させることができる。したがって、光減衰装置１１０は、計測対象の光の一部を効率良く減衰させることができる。

さらに、光減衰装置１２０において、吸収部材１２３は、受光部１２３ａのレーザビームＬ２を受光する部分に、第１の流通部１２３ｂに向かって窪んだ凹状部１２３ｈを形成する構成とすることができる。

このように構成した光減衰装置１２０によれば、受光部１２３ａに形成した凹状部１２３ｈの部分によってレーザビームＬ２を多重反射させ、その反射の度にレーザビームＬ２に起因した熱を第１の流通部１２３ｂ内の冷却水Ｗに効率良く伝導させることができる。したがって、光減衰装置１２０は、計測対象の光の一部を効率良く減衰させることができる。

（実施形態の変形例２）
実施形態の変形例２に係る光減衰装置について、図９を参照しながら説明する。実施形態の変形例２の光減衰装置は、拡大部材（片凹レンズ１２１、凹メニスカスレンズ１２２、組合レンズ１２３、および回折格子１２４）の構成を実施形態の光減衰装置１００と異ならせている。実施形態の変形例２の光減衰装置においては、拡大部材についてのみ説明する。

実施形態の変形例２に係る光減衰装置の拡大部材の構成およびレーザビームＬ１の拡大方法について、図９を参照しながら説明する。

図９は、実施形態の変形例２に係る光減衰装置の拡大部材を示す模式図であって、（Ａ）は第１例の片凹レンズ１２１を示す図、（Ｂ）は第２例の凹メニスカスレンズ１２２を示す図、（Ｃ）は第３例の組合レンズ１２３を示す図、（Ｄ）は第４例の回折格子１２４を示す図である。

図９（Ａ）に、拡大部材の第１例に相当する片凹レンズ１２１を示す。片凹レンズ１２１は、サンプリングプリズム１０１から伝搬されたレーザビームＬ１を、凹状の入射面１２１ａから入射させつつ拡大して、平面状の出射面１２１ｂから出射させる。片凹レンズ１２１から出射されるレーザビームＬ２ａの形状や伝搬方向は、入射面１２１ａに対するレーザビームＬ１の入射角度、入射面１２１ａの曲率半径、レーザビームＬ１を入射させる位置（レンズの光軸からの外周縁に至るまでの間）、および材質（レーザビームＬの波長に対応した屈折率が定まる）等を最適化することによって任意に設定することができる。

図９（Ｂ）に、拡大部材の第２例に相当する凹メニスカスレンズ１２２を示す。凹メニスカスレンズ１２２は、サンプリングプリズム１０１から伝搬されたレーザビームＬ１を、凸状の入射面１２２ａから入射させて凹状の出射面１２２ｂから出射させつつ拡大させる。凹メニスカスレンズ１２２から出射されるレーザビームＬ２ｂの形状や伝搬方向は、入射面１２２ａに対するレーザビームＬ１の入射角度、入射面１２２ａの曲率半径、出射面１２２ｂの曲率半径、レーザビームＬ１を入射させる位置、および材質等を最適化することによって任意に設定することができる。

図９（Ｃ）に、拡大部材の第３例に相当する組合レンズ１２３を示す。組合レンズ１２３は、両凸レンズ１２３Ｐ、両凹レンズ１２３Ｑ、および両凸レンズ１２３Ｒレンズを組み合わせたレンズである。組合レンズ１２３から出射されるレーザビームＬ２ｃの形状や伝搬方向は、組合レンズ１２３の仕様によって任意に設定することができる。特に、組合レンズ１２３は、レーザビームＬ２ｃを所定の位置に向かって出射させ易い。

図９（Ｄ）に、拡大部材の第４例に相当する回折格子１２４を示す。回折格子１２４は、サンプリングプリズム１０１から伝搬されたレーザビームＬ１を、平面状の入射面１２４ａから入射させて、周期的に直線状の微細な溝が形成された出射面１２４ｂから出射させつつ回折させる。回折格子１２４から出射されるレーザビームＬ２ｄの形状や伝搬方向は、入射面１２４ａに対するレーザビームＬ１の入射角度、出射面１２４ｂにおけるブレーズ角等の仕様を最適化することによって任意に設定することができる。特に、回折格子１２４は、複数の次数に分散させたレーザビームＬ２ｄを所定の位置に向かって出射させることができる。

上述した実施形態の変形例２に係る光減衰装置によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。

光減衰装置は、拡大部材（片凹レンズ１２１、凹メニスカスレンズ１２２、組合レンズ１２３、または回折格子１２４）が拡大または回折させたレーザビームＬ２ａ〜Ｌ２ｄを受光部１０３ａに照射する。

このように構成した光減衰装置によれば、吸収部材１０３の受光部１０３ａは、拡大部材によって任意の形状にビーム拡大されたレーザビームＬ２ａ〜Ｌ２ｄを受光することができる。すなわち、受光部１０３ａは、ビーム拡大の比率に応じてレーザビームＬ２ａ〜Ｌ２ｄを広範囲で受光することができ、単位面積当たりのレーザビームＬ２ａ〜Ｌ２ｄの強度を低減させることができる。すなわち、受光部１０３ａは、レーザビームＬ２ａ〜Ｌ２ｄによって過熱されることなく、隣接した第１の流通部１０３ｂ内の冷却水Ｗによって十分に吸熱されて冷却される。したがって、光減衰装置は、計測対象の光の一部を効率良く減衰させることができる。

（実施形態の変形例３）
実施形態の変形例３に係る光減衰装置について、図１０を参照しながら説明する。実施形態の変形例３の光減衰装置は、分岐部材（回折格子１３１、窓板１３２、およびミラー１３３）の構成を実施形態の光減衰装置１００と異ならせている。実施形態の変形例３の光減衰装置においては、分岐部材についてのみ説明する。

実施形態の変形例３に係る光減衰装置の分岐部材の構成およびレーザビームＬの分岐方法について、図１０を参照しながら説明する。

図１０は、実施形態の変形例３に係る光減衰装置の分岐部材を示す模式図であって、（Ａ）は第１例の回折格子１３１を示す図、（Ｂ）は第２例の窓板１３２を示す図、（Ｃ）は第３例のミラー１３３を示す図である。

図１０（Ａ）に、分岐部材の第１例に相当する回折格子１３１を示す。回折格子１３１は、レーザ発振器３００から出射されたレーザビームＬを透過および反射（回折）させて分岐する。回折格子１３１は、周期的に直線状の微細な溝が形成された入射面１３１ａにおいて、レーザビームＬのうち大部分に相当するレーザビームＬ１ａを受光部１０３ａに向かって透過させる。一方、回折格子１３１は、その入射面１３１ａにおいて、レーザビームＬのうち極一部分に相当するレーザビームＬ３ａを強度分布測定装置２００に向かって反射（回折）させる。受光部１０３ａに向かうレーザビームＬ１ａの伝搬方向と強度、および強度分布測定装置２００に向かうレーザビームＬ３ａの伝搬方向と強度は、回折格子１３１の入射面１３１ａのブレーズ角等の仕様を最適化して設定する。特に、回折格子１３１を、透過型から構成してその入射面１３１ａに金属膜を蒸着させなければ、照射されたレーザビームＬの大部分を透過させて受光部１０３ａに向かって伝播させることができる。

図１０（Ｂ）に、分岐部材の第２例に相当する窓板１３２を示す。窓板１３２は、レーザ発振器３００から出射されたレーザビームＬを透過および反射させて分岐する。窓板１３２は、例えば板状の硝材からなり、その入射面１３２ａにおいて、レーザビームＬのうち大部分に相当するレーザビームＬ１ｂを受光部１０３ａに向かって透過させる。一方、窓板１３２は、その入射面１３２ａにおいて、レーザビームＬのうち極一部分に相当するレーザビームＬ３ｂを強度分布測定装置２００に向かって反射させる。受光部１０３ａに向かうレーザビームＬ１ｂの伝搬方向と強度、および強度分布測定装置２００に向かうレーザビームＬ３ｂの伝搬方向と強度は、窓板１３２の入射面１３２ａの角度や材質等の仕様を最適化して設定する。

図１０（Ｃ）に、分岐部材の第３例に相当するミラー１３３を示す。ミラー１３３は、レーザ発振器３００から出射されたレーザビームＬを散乱させて分岐する。ミラー１３３は、例えば表面に金属膜を蒸着させたプリズム状の硝材からなる。ミラー１３３は、その角部１３３ａに照射されて散乱されたレーザビームＬのうち大部分に相当するレーザビームＬ１ｃを受光部１０３ａに向かって透過させる。一方、ミラー１３３は、その角部１３３ａにおいて、レーザビームＬのうち極一部分に相当するレーザビームＬ３ｃを強度分布測定装置２００に向かって反射させる。受光部１０３ａに向かうレーザビームＬ１ｃの伝搬方向と強度、および強度分布測定装置２００に向かうレーザビームＬ３ｃの伝搬方向と強度は、ミラー１３３の角部１３３ａの形状や角度を最適化して設定する。

上述した実施形態の変形例３に係る光減衰装置によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。

光減衰装置は、分岐部材（回折格子１３１、窓板１３２、またはミラー１３３）に照射されたレーザビームＬのうち一のレーザビームＬ１を受光部１０３ａに向かって透過または反射させつつ、分岐部材に照射されたレーザビームＬのうち他のレーザビームＬ３を外部（強度分布測定装置２００）に向かって反射または回折させる。

このように構成した光減衰装置によれば、両凹レンズ１０２に向かって伝搬させて最終的に減衰させるレーザビームＬ１の光量と、強度分布測定装置２００に向かって伝搬させて強度分布を測定させるレーザビームＬ３の光量の割合を、分岐部材によって任意に設定することができる。したがって、光減衰装置は、計測対象の光の減衰率を任意に設定することができる。

さらに、このように構成した光減衰装置によれば、両凹レンズ１０２に向かって伝搬させるレーザビームＬ１ａ〜Ｌ１ｃの角度を、分岐部材によって任意に設定することができる。したがって、光減衰装置は、分岐部材によって分岐するレーザビームＬ１ａ〜Ｌ１ｃを、両凹レンズ１０２の仕様や両凹レンズ１０２の下流側に配置した受光部１０３ａの仕様に合わせて、任意の方向に伝播させることができる。

なお、このように構成した光減衰装置によれば、強度分布測定装置２００に向かって伝搬させるレーザビームＬ３ａ〜Ｌ３ｃの角度を、分岐部材によって任意に設定できる。したがって、強度分布測定装置２００におけるレーザビームＬ３の測定が容易となる。

（実施形態の変形例４）
実施形態の変形例４に係る光減衰装置について、図１１を参照しながら説明する。実施形態の変形例４の光減衰装置は、吸収部材１４１に係る流通部（１４１ｂ、１４１ｃ、および１４１ｄ）の構成を実施形態の光減衰装置１００と異ならせている。実施形態の変形例４の光減衰装置においては、吸収部材についてのみ説明する。

実施形態の変形例４に係る光減衰装置の吸収部材の構成およびレーザビームＬ２の吸収方法について、図１１を参照しながら説明する。

図１１は、実施形態の変形例４に係る光減衰装置の吸収部材１４１を示す模式図である。

吸収部材１４１は、両凹レンズ１０２によって拡大されたレーザビームＬ２を受光部１４１ａにおいて受光する。受光部１４１ａは、流通部１４１ｂに隣接している。流通部１４１ｂ、流通部１４１ｃ、および流通部１４１ｄは、それぞれ長方体形状に区画し、互いに隣り合うように形成している。

第１の開口部１４１ｅは、流通部１４１ｂの内周面に沿って周方向に開口し、レーザビームＬ２によって受光部１４１ａに発生した熱を吸収する冷却水Ｗを導入または導出しつつ流通させる。第１の連通部１４１ｆは、流通部１４１ｂおよび流通部１４１ｃが隣り合う部分の中央に形成し、冷却水Ｗを流通させる。第２の連通部１４１ｇは、流通部１４１ｃおよび流通部１４１ｄが隣り合う部分の中央に形成し、冷却水Ｗを流通させる。第２の開口部１４１ｈは、流通部１４１ｄの内周面に沿って周方向に開口し、冷却水Ｗを導出または導入しつつ流通させる。

流通部１４１ｂ、流通部１４１ｃ、および流通部１４１ｄは、互いの内容積を同一として図示しているが、例えば受光部１４１ａに近い程相対的に大きくするように異ならせてもよい。吸収部材１４１は、熱伝導性に優れた銅やアルミによって一体に形成している。

上述した実施形態の変形例４に係る光減衰装置によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。

光減衰装置は、吸収部材１４１が、互いに冷却水Ｗを移動させつつ流通させる流通部（１４１ｂ、１４１ｃ、および１４１ｄ）を３つ以上備えている。

このように構成した光減衰装置によれば、レーザビームＬ２の強度等に応じて流通部の数を任意に設定することによって、特に受光部と隣接した流通部１４１ｂ内における冷却水Ｗの流通効率を調整することができる。したがって、光減衰装置は、計測対象の光の一部を効率良く減衰させることができる。

そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。

例えば、本実施形態では、吸収部材１０３の内部に冷却水Ｗのような液体を循環させる構成として説明した。しかしながら、このような構成に限定されることはなく、例えば、吸熱性に優れたガスのような気体を吸収部材１０３の内部に循環させる構成としてもよい。

また、本実施形態では、恒温循環水槽１０６を用いて吸収部材１０３の内部に冷却水Ｗを循環させる構成として説明した。しかしながら、このような構成に限定されることはなく、例えば、水道管から供給される水道水を吸収部材１０３の内部に循環させる構成としてもよい。

本出願は、２０１５年３月１３日に出願された日本特許出願番号２０１５−０５０９８８号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。

１００，１１０，１２０光減衰装置、
１０１サンプリングプリズム（分岐部材）、
１０１ａ界面、
１０２両凹レンズ（拡大部材）、
１０２ａ入射面、
１０２ｂ出射面、
１０３吸収部材、
１０３ａ受光部、
１０３ｂ第１の流通部、
１０３ｃ第２の流通部、
１０３ｄ第１の開口部、
１０３ｅ連通部、
１０３ｆ第２の開口部、
１０３Ｓ筐体、
１０３Ｓａ第１の支持部、
１０３Ｓｂ第２の支持部、
１０３Ｔ吸熱板、
１０３Ｕ分離板、
１０４第１支持部材、
１０４ａ上部、
１０４ｂ空間部、
１０４ｃ下部、
１０４ｄ取付孔、
１０５第２支持部材、
１０５ａ上部、
１０５ｂ空間部、
１０５ｃ下部、
１０６恒温循環水槽、
１０７導入管、
１０８導出管、
１１３吸収部材、
１１３ｂ第１の流通部、
１１３ｇ凸状部、
１２３吸収部材、
１２３ａ受光部、
１２３ｂ第１の流通部、
１２３ｇ凹状部、
１２３ｈ凹状部、
１２３Ｓ筐体、
１２３Ｔ吸熱板、
１２４第１支持部材、
１２１片凹レンズ（拡大部材）、
１２１ａ入射面、
１２１ｂ出射面、
１２２凹メニスカスレンズ（拡大部材）、
１２２ａ入射面、
１２２ｂ出射面、
１２３組合レンズ（拡大部材）、
１２３Ｐ両凸レンズ、
１２３Ｑ両凹レンズ、
１２３Ｒ両凸レンズ、
１２４回折格子（拡大部材）、
１２４ａ入射面、
１２４ｂ出射面、
１３１回折格子（分岐部材）、
１３１ａ入射面、
１３２窓板（分岐部材）、
１３２ａ入射面、
１３３ミラー（分岐部材）、
１３３ａ角部、
１４１吸収部材、
１４１ａ受光部、
１４１ｂ、１４１ｃ、１４１ｄ流通部、
１４１ｅ第１の開口部、
１４１ｆ第１の連通部、
１４１ｇ第２の連通部、
１４１ｈ第２の開口部、
２００強度分布測定装置、
２１０補助減衰部、
２２０調整部、
２３０計測部、
２４０表示部、
２５０操作部、
２６０制御部、
３００レーザ発振器、
３１０変更部、
Ｌレーザビーム（レーザ発振器３００から導出される光）、
Ｌ１，Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃレーザビーム（分岐部材によって分岐されて拡大部材に向かって伝搬する光）、
Ｌ２，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ，Ｌ２ｃ，Ｌ２ｄレーザビーム（拡大部材によって拡大されて吸収部材の受光部に向かって伝搬する光）、
Ｌ３，Ｌ３ａ，Ｌ３ｂ，Ｌ３ｃレーザビーム（分岐部材によって分岐されて強度分布測定装置２００に向かって伝搬する光）、
Ｗ冷却水（媒体）、
Ｃ光軸。

【０００２】
通した連通部を介して移動する媒体を第２の開口部から導出または導入しつつ流通させる。連通部は、第１の流通部と第２の流通部とが互いに隣り合う部分に形成する。媒体は、第１の開口部から導入して第２の開口部から導出し、または第２の開口部から導入して第１の開口部から導出する。
また、上記目的を達成する本発明に係る光減衰装置は、分岐部材、拡大部材、および吸収部材を有している。分岐部材は、計測対象の光を分岐する。拡大部材は、分岐された光の形状を拡大する。吸収部材は、拡大された光のエネルギーを吸収する。吸収部材は、受光部、第１の流通部、および第２の流通部を備えている。受光部は、拡大された光を受光する。第１の流通部は、受光部と隣接し、光によって受光部に発生した熱を吸収する媒体を第１の開口部から導入または導出しつつ流通させる。第２の流通部は、第１の流通部と連通した連通部を介して移動する媒体を第２の開口部から導出または導入しつつ流通させる。受光部と、第１の流通部と第２の流通部とが隣り合う部分とを、それぞれ水平方向に対して傾斜させた。
図面の簡単な説明
［０００７］
［図１］実施形態に係る光減衰装置を組み込んだ強度分布測定装置とレーザ発振器を示す斜視図である。
［図２］光減衰装置を組み込んだ強度分布測定装置とレーザ発振器の要部を模式的に示す図である。
［図３］光減衰装置を組み込んだ強度分布測定装置とレーザ発振器を示すブロック図である。
［図４］光減衰装置と強度分布測定装置の要部とレーザ発振器を示すブロック図である。
［図５］光減衰装置を示す斜視図である。
［図６］光減衰装置を断面で示す斜視図である。
［図７］光減衰装置における光の減衰方法を示す模式図である。
［図８］実施形態の変形例１に係る光減衰装置を断面で示す側面図であって、（Ａ）は光減衰装置の一の例を示す図、（Ｂ）は光減衰装置の他の例を示す図である。
［図９］実施形態の変形例２に係る光減衰装置の拡大部材を示す模式図であって、（Ａ）は第１例の拡大部材を示す図、（Ｂ）は第２例の拡大部材を示す図、（Ｃ）は第３例の拡大部材を示す図、（Ｄ）は第４例の拡大部材を示す図である。
［図１０］実施形態の変形例３に係る光減衰装置の分岐部材を示す模式図であって、（Ａ）は第１例の分岐部材を示す図、（Ｂ）は第２例の分岐部材を示す図、（Ｃ）は第３例の分岐部材を示す図である。
［図１１］実施形態の変形例４に係る光減衰装置の吸収部材を示す模式図である。
発明を実施するための形態
［０００８］
以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について説明

Claims

計測対象の光を分岐する分岐部材と、
分岐された光の形状を拡大する拡大部材と、
拡大された光のエネルギーを吸収する吸収部材と、を有し、
前記吸収部材は、
拡大された前記光を受光する受光部と、
前記受光部と隣接し、前記光によって前記受光部に発生した熱を吸収する媒体を第１の開口部から導入または導出しつつ流通させる第１の流通部と、
前記第１の流通部と連通した連通部を介して移動する前記媒体を第２の開口部から導出または導入しつつ流通させる第２の流通部と、を備えた光減衰装置。
前記第１の開口部は、前記第１の流通部の外縁に形成し、
前記連通部は、前記第１の流通部と前記第２の流通部とが互いに隣り合う部分の中央に形成した請求項１に記載の光減衰装置。
前記第１の流通部は、円筒形状に形成し、
前記第１の開口部は、前記媒体を前記第１の流通部の内周面に沿って周方向に導入または導出させる請求項１または２に記載の光減衰装置。
前記第２の開口部は、前記第２の流通部の外縁に形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の光減衰装置。
前記第２の流通部は、円筒形状に形成し、
前記第２の開口部は、前記媒体を前記第２の流通部の内周面に沿って周方向に導出または導入させる請求項１〜４のいずれか１項に記載の光減衰装置。
前記受光部と、前記第１の流通部と前記第２の流通部とが隣り合う部分とを、それぞれ水平方向に対して傾斜させた請求項１〜５のいずれか１項に記載の光減衰装置。
前記吸収部材は、前記受光部の前記第１の流通部と対面した部分に、前記第１の流通部に向かって突出した凸状部を形成した請求項１〜６のいずれか１項に記載の光減衰装置。
前記吸収部材は、前記受光部の前記光を受光する部分に、前記第１の流通部に向かって窪んだ凹状部を形成した請求項１〜７のいずれか１項に記載の光減衰装置。
前記拡大部材は、拡大または回折させた前記光を前記受光部に照射する請求項１〜８のいずれか１項に記載の光減衰装置。
前記分岐部材は、前記分岐部材に照射された前記光のうち一の光を前記受光部に向かって透過または反射させつつ、前記分岐部材に照射された前記光のうち他の光を外部に向かって反射または回折させる請求項１〜９のいずれか１項に記載の光減衰装置。
前記吸収部材は、互いに前記媒体を移動させつつ流通させる前記流通部を３つ以上備えた請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光減衰装置。