特許 6576061 レーザビームの強度分布測定装置およびレーザビームの強度分布測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6576061

(24)【登録日】2019年8月30日

(45)【発行日】2019年9月18日

(54)【発明の名称】レーザビームの強度分布測定装置およびレーザビームの強度分布測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01J 1/02 20060101AFI20190909BHJP

   G01B 11/24 20060101ALI20190909BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20190909BHJP

【ＦＩ】

   G01J1/02 L

   G01B11/24 K

   B23K26/00 M

【請求項の数】14

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-50985(P2015-50985)

(22)【出願日】2015年3月13日

(65)【公開番号】特開2016-170104(P2016-170104A)

(43)【公開日】2016年9月23日

【審査請求日】2017年11月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】506170465

【氏名又は名称】エイチアールディー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】森宮 直之

(72)【発明者】

【氏名】吉田 直哉

(72)【発明者】

【氏名】岡本 尚樹

(72)【発明者】

【氏名】歳桃 庸男

(72)【発明者】

【氏名】鳥居 尚之

(72)【発明者】

【氏名】山本 次郎

【審査官】 蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−３１８４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２２８６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２６２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１１９７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０１０２２９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−４８６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−１３３１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−２３２２９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｊ １／００−１／６０、１１／００

Ｂ２３Ｋ ２６／００−２６／７０

Ｈ０１Ｓ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザビームの強度分布を測定する装置であって、
検出領域に照射された前記レーザビームの強度分布を計測する計測部と、
前記検出領域に垂直入射する光軸から偏向して伝搬する前記レーザビームを前記検出領域に向かって伝搬するように前記光軸との成す角を相対的に小さく調整する調整部と、を有し、
前記調整部は、第１調整部と、第２調整部と、を有し、
前記第１調整部は、前記レーザビームをコリメーションして伝搬させる第１レンズ群を含み、
前記第２調整部は、前記第１調整部よりも前記レーザビームの下流側に配設され前記レーザビームを前記光軸に近接させつつ伝搬させる第２レンズ群を含む、レーザビームの強度分布測定装置。

【請求項2】

前記計測部よりも前記レーザビームの上流側に配設され、前記レーザビームの強度を減衰させる減衰部と、を有する、請求項１に記載のレーザビームの強度分布測定装置。

【請求項3】

被加工部材の加工領域に走査されて加工を施すレーザビームの強度分布を製造ラインにおいて測定する、請求項１または請求項２に記載のレーザビームの強度分布測定装置。

【請求項4】

前記減衰部は、少なくとも前記レーザビームの波長の光において透明な光学部材を備え、
前記光学部材は、前記レーザビームの一部を界面から外部に透過させつつ減衰させ、かつ、前記レーザビームの一部を界面で反射させつつ前記検出領域に向かって伝搬させる請求項２に記載のレーザビームの強度分布測定装置。

【請求項5】

前記減衰部は、前記光学部材の界面から外部に透過した前記レーザビームを液体および気体の少なくとも一方に照射させて減衰させる請求項４に記載のレーザビームの強度分布測定装置。

【請求項6】

前記調整部は、前記レーザビームを反射させつつ前記検出領域に向かって伝搬させる請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザビームの強度分布測定装置。

【請求項7】

前記調整部は、前記被加工部材に向かって伝搬する前記レーザビームを、前記被加工部材の前記加工領域に沿った方向に反射させつつ前記検出領域に向かって伝播させる請求項３に記載のレーザビームの強度分布測定装置。

【請求項8】

レーザ発振器の側に設けられ前記レーザビームの光路を変更する変更部と電気的に接続され、前記計測部による前記レーザビームの強度分布の計測結果に基づき前記レーザビームの径が小さくなるように前記変更部を調整する操作部を、さらに有する請求項１〜７のいずれか１項に記載のレーザビームの強度分布測定装置。

【請求項9】

前記変更部は、前記レーザビームを反射させる反射部材を備え、
前記操作部は、前記反射部材の前記光軸に沿った位置を調整する請求項８に記載のレーザビームの強度分布測定装置。

【請求項10】

前記レーザビームの光路の雰囲気を不活性ガスによって置換する筐体部を、さらに有する請求項１〜９のいずれか１項に記載のレーザビームの強度分布測定装置。

【請求項11】

前記計測部によって計測された前記レーザビームの強度分布を表示する表示部を、さらに有する請求項１〜１０のいずれか１項に記載のレーザビームの強度分布測定装置。

【請求項12】

前記レーザビームのビームウエストの位置を、集光された前記レーザビームを受光する光学素子の焦点位置と前記光軸の法線方向に沿って隣り合う基準台の位置に基づき検出する検出部を、さらに有する請求項１〜１１のいずれか１項に記載のレーザビームの強度分布測定装置。

【請求項13】

レーザビームの強度分布を測定する方法であって、
検出領域に垂直入射する光軸から偏向して伝搬する前記レーザビームを第１レンズ群を用いてコリメーションし、
コリメーションした前記レーザビームを第２レンズ群を用いて前記光軸に近接させつつ伝搬させ、
前記レーザビームのコリメーションおよび前記レーザビームの前記光軸への近接によって前記レーザビームの前記光軸との成す角を相対的に小さくするように調整しつつ前記検出領域に照射させて強度分布を計測する、レーザビームの強度分布測定方法。

【請求項14】

前記検出領域に垂直入射する前記光軸から偏向して伝搬する前記レーザビームを減衰させ、前記光軸との成す角を相対的に小さくするように調整しつつ前記検出領域に照射させて強度分布を計測する、請求項１３に記載のレーザビームの強度分布測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザビームの強度分布測定方法およびその測定方法を具現化したレーザビームの強度分布測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、レーザビームの強度分布を測定する装置がある（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１２８９８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１のような構成では、光路が光軸から偏向した斜入射の状態によっては、レーザビームの強度分布を十分に計測することが困難である。

【0005】

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、光路が光軸から偏向され斜入射の状態のレーザビームの強度分布を十分に計測することができるレーザビームの強度分布測定方法、およびその強度分布測定方法を具現化したレーザビームの強度分布測定方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成する本発明に係るレーザビームの強度分布測定装置は、レーザビームの強度分布を測定する装置である。強度分布測定装置は、計測部と調整部を有している。計測部は、検出領域に照射されたレーザビームの強度分布を計測する。調整部は、前記光軸から偏向して伝搬する前記レーザビームを前記検出領域に向かって伝搬するように前記光軸との成す角を相対的に小さく調整する。調整部は、第１調整部と第２調整部を備えている。前記第１調整部は、レーザビームをコリメーションして伝搬させる第１レンズ群を含む。前記第２調整部は、第１調整部よりも前記レーザビームの下流側に配設されレーザビームを、前記検出領域に直交入射する前記光軸に近接させつつ伝搬させる第２レンズ群を含む。

【0007】

上記目的を達成する本発明に係るレーザビームの強度分布測定方法は、レーザビームの強度分布を測定する方法である。レーザビームの強度分布測定方法は、検出領域に直交入射する光軸から偏向して伝搬するレーザビームを第１レンズ群を用いてコリメーションする。そしてコリメーションした前記レーザビームを第２レンズ群を用いて前記光軸に近接させつつ伝搬させる。そして前記レーザビームのコリメーションおよび前記レーザビームの前記光軸への近接によって前記レーザビームの前記光軸との成す角を相対的に小さくするように調整しつつ前記検出領域に照射させて強度分布を計測する。

【発明の効果】

【0008】

上記のように構成したレーザビームの強度分布測定装置およびレーザビームの強度分布測定方法によれば、光路が光軸から偏向され斜入射の状態のレーザビームであっても、そのレーザビームの強度分布を検出領域から外すことなく計測することができる。したがって、強度分布測定装置は、レーザビームの強度分布を十分に計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係るレーザビームの強度分布測定装置の要部を示す斜視図である。

【図2】強度分布測定装置の調整部等の光学系を示す図である。

【図3】強度分布測定装置に加えてレーザ発振器を示すブロック図である。

【図4】強度分布測定装置の減衰部と計測部に加えてレーザ発振器を示すブロック図である。

【図5】強度分布測定装置を製造ラインに組み込んだ状態を示す側面図である。

【図6】強度分布測定装置の検出部によるレーザビームＬのビームウエストの位置を検出する構成を模式的に示す図である。

【図7】強度分布測定装置によってレーザビームの強度分布（径）を自動で最適化する制御を示すフローチャートである。

【図8】強度分布測定装置によってレーザビームの強度分布（スポット径）を量産前や量産中に自動で最適化する制御を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

なお、光路は、ガルバノミラーのような光学素子によって走査されつつ伝搬する各々のレーザビームの経路を称する。光軸は、光源と検出領域の中心を結ぶ軸であって、特にガルバノミラーのような光学素子による走査がされない状態におけるレーザビームの中心軸を称す。レーザビームの光路が光軸から偏向した状態は、レーザビームが光軸から所定の角度だけずれて伝搬する状態を称する。

【0012】

本実施形態において、強度分布測定装置１００は、被加工部材（例えば微細な加工を要するワーク１０）の加工領域に走査されて加工を施すレーザビームＬの強度分布を製造ラインにおいて測定する装置である。強度分布測定装置１００は、強度分布測定方法を具現化したものに相当する。強度分布測定装置１００は、レーザビームＬの強度分布を実験室等において測定する装置として用いることもできる。

【0013】

先ず、強度分布測定装置１００の構成について、図１〜図６を参照しながら説明する。

【0014】

図１は、実施形態に係るレーザビームＬの強度分布測定装置１００の要部を示す斜視図である。図２は、強度分布測定装置１００の調整部１２０等の光学系を示す図である。図３は、強度分布測定装置１００に加えてレーザ発振器２００を示すブロック図である。図４は、強度分布測定装置１００の減衰部１１０と計測部１３０に加えてレーザ発振器２００を示すブロック図である。図５は、強度分布測定装置１００を製造ラインに組み込んだ状態を示す側面図である。図６は、強度分布測定装置１００の検出部１７０によるレーザビームＬのビームウエストの位置を検出する構成を模式的に示す図である。

【0015】

強度分布測定装置１００は、減衰部１１０、調整部１２０、計測部１３０、表示部１４０、操作部１５０、筺体部１６０、検出部１７０、および制御部１８０を有している。

【0016】

減衰部１１０は、図１、図３、および図４に示すように、計測部１３０よりも光軸Ｃに沿った上流側に配設され、レーザビームＬの強度を減衰させる。

【0017】

減衰部１１０は、光軸Ｃの上流側（レーザ発振器２００の側）から下流側（計測部１３０の検出器１３１の側）に向かって、第１サンプリングプリズム１１１、水冷ダンパ１１２、第２サンプリングプリズム１１３、空冷ダンパ１１４、第１反射ミラー１１５、第２反射ミラー１１６、第１減光フィルタ１１７Ａ、第２減光フィルタ１１７Ｂ、第３減光フィルタ１１７Ｃ、および第４減光フィルタ１１７Ｄの順で、各々の構成部材を配設している。第１サンプリングプリズム１１１は、コリメート部１２０Ｍのレンズ１２１よりも上流側であって、コリメート部１２０Ｍのレンズ１２１と隣り合うように配設している。第２サンプリングプリズム１１３〜第４減光フィルタ１１７Ｄは、コリメート部１２０Ｍとコンデンサ部１２０Ｎの間の領域に配設している。

【0018】

第１サンプリングプリズム１１１は、レーザビームＬの強度を減衰させるものである。第１サンプリングプリズム１１１には、レーザ発振器２００から導出されたレーザビームＬが入射される。第１サンプリングプリズム１１１は、レーザビームＬの一部（例えば９０％）を界面から外部に透過させつつ水冷ダンパ１１２に伝搬させ、レーザビームＬの一部（例えば１０％）を界面で反射させつつ第２サンプリングプリズム１１３に向かって伝搬させる。第１サンプリングプリズム１１１は、ワーク１０に向かって伝搬するレーザビームＬを、ワーク１０の加工領域（溶接領域）に沿った方向に反射させる。第１サンプリングプリズム１１１は、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。

【0019】

水冷ダンパ１１２は、第１サンプリングプリズム１１１の界面から外部に透過したレーザビームＬを、液体に照射させて減衰させるものである。水冷ダンパ１１２は、第１サンプリングプリズム１１１と隣接している。水冷ダンパ１１２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。水冷ダンパ１１２は、内部に水を収納した状態において、レーザビームＬの波長の光において透明な板状の窓材によって封止して構成している。水冷ダンパ１１２は、レーザビームＬを窓材から導入しつつ内部に収納した水に照射させることによって、そのレーザビームＬを水冷によって減衰させる。

【0020】

第２サンプリングプリズム１１３は、第１サンプリングプリズム１１１によって減衰されたレーザビームＬの強度を、さらに減衰させるものである。第２サンプリングプリズム１１３は、ワーク１０の加工領域（溶接領域）に沿った方向において、第１サンプリングプリズム１１１と対向して配置されている。第２サンプリングプリズム１１３には、第１サンプリングプリズム１１１の界面において反射したレーザビームＬ（第１サンプリングプリズム１１１によって約１０％に減衰済み）が入射される。第２サンプリングプリズム１１３は、レーザビームＬ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１１４に伝搬させ、レーザビームＬの一部（例えば１０％）を界面で反射させつつ第１反射ミラー１１５に向かって伝搬させる。第２サンプリングプリズム１１３は、第１サンプリングプリズム１１１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。

【0021】

空冷ダンパ１１４は、第２サンプリングプリズム１１３の界面から外部に透過したレーザビームＬを、気体に照射させて減衰させるものである。空冷ダンパ１１４は、第２サンプリングプリズム１１３と隣接している。空冷ダンパ１１４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１１４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１１４は、第２サンプリングプリズム１１３との間の空洞によって、レーザビームＬを多重反射させつつ、そのレーザビームＬを減衰させる。

【0022】

第１反射ミラー１１５は、レーザビームＬを反射させて、その光軸Ｃの方向を変更するものである。第１反射ミラー１１５は、ワーク１０の加工領域（溶接領域）に沿った方向において、第２サンプリングプリズム１１３と対向して配置されている。第１反射ミラー１１５は、第２サンプリングプリズム１１３から伝搬されたレーザビームＬを、ワーク１０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１１６に向かって伝搬させる。第１反射ミラー１１５は、レーザビームＬの光軸Ｃの方向を９０°折り返している。第１反射ミラー１１５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１１５において、金属を蒸着させた一面が、レーザビームＬの反射面になる。第１反射ミラー１１５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。

【0023】

第２反射ミラー１１６は、レーザビームＬを反射させて、その光軸Ｃの方向を変更するものである。第２反射ミラー１１６は、ワーク１０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１１７Ａと対向して配置されている。第２反射ミラー１１６は、第１反射ミラー１１５から伝搬されたレーザビームＬを、ワーク１０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１１７Ａ〜第４減光フィルタ１１７Ｄに向かって伝搬させる。第２反射ミラー１１６は、レーザビームＬの光軸Ｃの方向を９０°折り返している。第２反射ミラー１１６は、第１反射ミラー１１５と同様の仕様からなる。

【0024】

第１減光フィルタ１１７Ａ、第２減光フィルタ１１７Ｂ、第３減光フィルタ１１７Ｃ、および第４減光フィルタ１１７Ｄは、レーザビームＬの強度を、検出器１３１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１１７Ａは、ワーク１０の面内に沿った方向において、第２反射ミラー１１６と対向して配置されている。第１減光フィルタ１１７Ａ〜第４減光フィルタ１１７Ｄは、第２反射ミラー１１６とコンデンサ部１２０Ｎの間に一定の間隔で配設している。第１減光フィルタ１１７Ａ〜第４減光フィルタ１１７Ｄは、第１サンプリングプリズム１１１および第２サンプリングプリズム１１３によって大幅に減衰されたレーザビームＬの強度を微調整する。

【0025】

第１減光フィルタ１１７Ａ〜第４減光フィルタ１１７Ｄ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Ｌ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１１７Ａ〜第４減光フィルタ１１７Ｄ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Ｌ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１１７Ａ〜第４減光フィルタ１１７Ｄ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１１７Ａ〜第４減光フィルタ１１７Ｄ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Ｌを任意の強度に減光し易い。すなわち、第１サンプリングプリズム１１１および第２サンプリングプリズム１１３の構成を変更することなく、第１減光フィルタ１１７Ａ〜第４減光フィルタ１１７Ｄによって、レーザビームＬの強度を微調整することができる。

【0026】

調整部１２０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Ｌを検出領域１３１ａ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。

【0027】

調整部１２０は、第１調整部（例えばコリメート部１２０Ｍ）と第２調整部（例えばコンデンサ部１２０Ｎ）を備えている。

【0028】

コリメート部１２０Ｍは、レーザビームＬ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１３１に向かって伝搬させる。コリメート部１２０Ｍによって、無限遠補正区間を実現する。コリメート部１２０Ｍは、レンズ１２１、１２２、１２３、および１２４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１２０Ｍは、例えば製造ラインの狭い空間に組み込み、ワーク１０との干渉を防止するために、レーザビームＬをワーク１０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２１１によって走査されるレーザビームＬを十分に集光して、検出領域１３１ａに伝播させることができる。

【0029】

コンデンサ部１２０Ｎは、レーザビームＬを光軸Ｃに近接させつつ集光光の状態において、検出器１３１に向かって伝搬させる。コンデンサ部１２０Ｎは、コリメート部１２０Ｍ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１２０Ｎは、レンズ１２５、１２６、１２７、および１２８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１２０Ｎは、結像レンズによって、レーザビームＬの角度を矯正可能に構成している。また、レンズ１２５、１２６、１２７、および１２８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２２１に載置されたワーク１０までのレーザビームＬ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１３０によるレーザビームＬの計測を、レーザ溶接時のレーザビームＬ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。

【0030】

計測部１３０は、図１〜図４に示すように、レーザビームＬの光軸Ｃと対向して配設され、検出領域１３１ａに照射されたレーザビームＬの強度分布を計測する。

【0031】

計測部１３０は、検出器１３１を備えている。検出器１３１は、光軸Ｃに沿った最も下流側に配設されている。検出器１３１の検出領域１３１ａ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１３１には、カメラタイプを用いることができる。また、検出器１３１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１３１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Ｌを入射させる。検出器１３１において、スリットを通過したレーザビームＬ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Ｌの強度を電流値の大小として検出する。検出器１３１は、レーザビームＬの分布をスリットの位置に基づいて検出する。

【0032】

ここで、検出器１３１の検出精度は、一般的にレーザビームＬの入射角に依存する。検出器１３１は、レーザビームＬが検出領域１３１ａに垂直に入射した場合に、レーザビームＬ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Ｌを調整部１２０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Ｌを検出領域１３１ａ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Ｌの強度分布を精度良く検出することができる。

【0033】

表示部１４０は、図１および図３に示すように、計測部１３０によって計測されたレーザビームＬの強度分布を表示する。

【0034】

表示部１４０は、モニター１４１を備えている。モニター１４１は、計測部１３０の検出器１３１に接続されている。モニター１４１は、検出器１３１によって得られたレーザビームＬ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１４１によってレーザビームＬの強度分布を目視しながら光学調整を行う。モニター１４１は、例えば、レーザビームＬの強度を縦軸に表し、レーザビームＬの分布を横軸（２軸）の面内に表す。モニター１４１は、レーザビームＬ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。

【0035】

操作部１５０は、図３および図５に示すように、計測部１３０によるレーザビームＬの強度分布の計測結果に基づき、レーザ発振器２００の変更部２１０を調整し、レーザビームＬの径を小さくする。

【0036】

操作部１５０は、制御回路１５１を備えている。制御回路１５１は、レーザ発振器２００の変更部２１０の直進ステージ２１３と電気的に接続されている。ここで、変更部２１０は、レーザ発振器２００側に設けられ、レーザビームＬを反射させるガルバノミラー２１１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２００から導出されたレーザビームＬは、ガルバノミラー２１１によって反射した後、ｆθレンズ２１２を透過して、第１サンプリングプリズム１１１に伝搬する。ｆθレンズ２１２は、ガルバノミラー２１１によるレーザビームＬの走査速度を一定にする。制御回路１５１は、計測部１３０からレーザビームＬ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直進ステージ２１３を制御して、レーザビームＬの径が最も小さくなるようにガルバノミラー２１１の光軸Ｃに沿った位置を調整する。

【0037】

筺体部１６０は、図３および図５に示すように、強度分布測定装置１００の各構成部材を支持し、レーザ発振器２００と連結した内部に不活性ガスを充填する。

【0038】

筺体部１６０は、支持台１６１、駆動ステージ１６２、およびノズル１６３を備えている。支持台１６１は、減衰部１１０、調整部１２０、および計測部１３０等の各構成部材を固定した状態で支持している。駆動ステージ１６２は、支持台１６１を搭載し、その支持台１６１を移動させる。駆動ステージ１６２は、レーザ発振器２００から導出されるレーザビームＬによってワーク１０の溶接が行われている間、ワーク１０に干渉しないように、支持台１６１をレーザビームＬの光路Ｋから退避させる。一方、駆動ステージ１６２は、レーザ発振器２００によるワーク１０の溶接が行われず、レーザビームＬの強度分布が測定される場合に、支持台１６１をレーザビームＬの光路Ｋに侵入させる。ノズル１６３は、レーザビームＬの光路Ｋの雰囲気を不活性ガス（アシストガス）によって置換しつつ酸素を除外することによって、その酸素に起因した光学部材の表面の焼け付きを防止する。ノズル１６３は、レーザ発振器２００と、減衰部１１０の最初（光学系の最も上流側）の光学素子の間に配設している。ノズル１６３は、外部と隔離され密閉状態を満たすような形状にする必要はなく、少なくとも不活性ガスを流通させることによって、レーザ発振器２００と強度分布測定装置１００が隣接した領域に不活性ガスを充填する構成とすればよい。

【0039】

検出部１７０は、図６に示すように、レーザビームＬのビームウエストの位置を検出する。

【0040】

検出部１７０は、基準台１７１およびプローブ１７２を備えている。基準台１７１の上面の位置は、ｆθレンズ２１２の焦点位置と光軸Ｃに沿って一致するように予め微調整を行っている。すなわち、基準台１７１の上面の位置と、ｆθレンズ２１２の焦点位置は、光軸Ｃの法線方向に沿って隣り合っている。プローブ１７２は、基準台１７１の上面に対して接近離間し、基準台１７１の上面に接触したときの位置を制御部１８０のコントローラに送信する。

【0041】

プローブ１７２は、図６（Ａ）に示すように通常は基準台１７１から離間している。プローブ１７２は、図６（Ｂ）に示すように基準台１７１に接近して接触すると離間しつつ、その位置をコントローラ１８１に送信する。このように、レーザ発振器２００から導出されたレーザビームＬのビームウエストの位置を検出する場合、ｆθレンズ２１２の焦点位置と相関が取れている基準台１７１を用いることができる。したがって、光学部材であって取り扱いに注意を要し、かつ、狭所にあって位置検出が困難である光学素子１２９に対して、プローブ１７２を接触させる必要がない。さらに、光学素子１２９の表面に蒸着され剥離し易い反射防止膜に対して、プローブ１７２を接触させる必要がない。

【0042】

制御部１８０は、図１および図３に示すように、計測部１３０および表示部１４０の制御に加えて、操作部１５０を介してレーザ発振器２００の変更部２１０を制御する。

【0043】

制御部１８０は、コントローラ１８１を備えている。コントローラ１８１は、ＲＯＭ、ＣＰＵ、およびＲＡＭを含んでいる。ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）は、強度分布測定装置１００およびレーザ発振器２００の変更部２１０の制御プログラムや、レーザビームＬ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１３０によるレーザビームＬの強度分布の計測結果に基づき、レーザビームＬの径が小さくなるように変更部２１０を調整するためのプログラムである。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、制御プログラムを実行する。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）は、検出器１３１によって計測されたレーザビームＬの強度分布のデータ等を一時的に記憶する。

【0044】

次に、強度分布測定装置１００の使用方法について、図７および図８を参照しながら説明する。

【0045】

図７は、強度分布測定装置１００によってレーザビームＬの強度分布（径）を自動で最適化する制御を示すフローチャートである。図８は、強度分布測定装置１００によってレーザビームＬの強度分布（径）を量産前や量産中に自動で最適化する制御を示すフローチャートである。

【0046】

強度分布測定装置１００によって、レーザビームＬの径を自動で最適化する方法について、図７を参照しながら説明する。

【0047】

ステップＳ１１１において、レーザビームＬの径を測定するために、強度分布測定装置１００の電源をＯＮにして、制御部１８０の制御に基づき、レーザビームＬの径の最適化を開始する。ステップＳ１１１からステップＳ１１２に進む。

【0048】

ステップＳ１１２において、制御部１８０は、先ず、筺体部１６０の駆動ステージ１６２によって支持台１６１をレーザビームＬの光路Ｋに侵入させる。支持台１６１は、減衰部１１０、調整部１２０、および計測部１３０等の各構成部材を支持している。制御部１８０は、次に、レーザ発振器２００にレーザビームＬを導出させると共に、計測部１３０の検出器１３１にレーザビームＬの径を検出させる。その後、ステップＳ１１２からステップＳ１１３に進む。

【0049】

ステップＳ１１３において、制御部１８０は、検出器１３１によって検出されたレーザビームＬの径が、予め定めておいた基準値の径と同等かを、コントローラ１８１のＣＰＵによって判定する。基準値のデータは、コントローラ１８１のＲＯＭに格納している。その後、ステップＳ１１３からステップＳ１１４（レーザビームＬの径が基準値と同等の場合）またはステップＳ１３１（レーザビームＬの径が基準値と同等ではない場合）に進む。

【0050】

ステップＳ１１４において、制御部１８０は、ステップＳ１１３におけるレーザビームＬの径が基準値と同等である旨の判定に基づき、操作部１５０によって、ガルバノミラー２１１を光軸Ｃの上流側または下流側に向かって一定距離だけ移動させる。その後、ステップＳ１１４からステップＳ１１５に進む。

【0051】

ステップＳ１１５において、ステップＳ１１２と同様に、制御部１８０は、レーザ発振器２００にレーザビームＬを導出させると共に、計測部１３０の検出器１３１にレーザビームＬの径を測定させる。その後、ステップＳ１１５からステップＳ１１６に進む。

【0052】

ステップＳ１１６において、ステップＳ１１３と同様に、制御部１８０は、検出器１３１によって検出されたレーザビームＬの径が、予め定めておいた基準値の径と同等かを、コントローラ１８１のＣＰＵによって判定する。その後、ステップＳ１１６からステップＳ１１７（レーザビームＬの径が基準値と同等の場合）またはステップＳ１２１（レーザビームＬの径が基準値と同等ではない場合）に進む。

【0053】

ステップＳ１１７において、制御部１８０は、操作部１５０によってガルバノミラー２１１を、光軸Ｃに沿って逆方向に一定距離の半分だけ戻すように移動させる。例えば製造ラインにおいて、移動後の位置を基準にして、ガルバノミラー２１１を走査（回転駆動）して、レーザ発振器２００によるワーク１０のレーザ溶接を行うことになる。その後、ステップＳ１１７からステップＳ１１８に進む。

【0054】

ステップＳ１２１において、ステップＳ１１６から引き続き、制御部１８０は、操作部１５０によって、ガルバノミラー２１１を光軸Ｃの上流側または下流側に向かって、ステップＳ１１４とは逆方向に一定距離の２倍だけ移動させる。すなわち、ガルバノミラー２１１を、ステップＳ１１３における位置を基準として、ステップＳ１１４における方向とは正反対の方向に光軸Ｃに沿って一定距離だけ移動させる。その後、ステップＳ１２１からステップＳ１１３に進む。

【0055】

ステップＳ１３１において、ステップＳ１１３から引き続き、制御部１８０は、操作部１５０によって、ガルバノミラー２１１を、光軸Ｃに沿って一定距離だけ移動させる。その後、ステップＳ１３１からステップＳ１３２に進む。

【0056】

ステップＳ１３２において、ステップＳ１１２と同様に、制御部１８０は、レーザ発振器２００にレーザビームＬを導出させると共に、計測部１３０の検出器１３１にレーザビームＬの径を測定させる。その後、ステップＳ１３２からステップＳ１３３に進む。

【0057】

ステップＳ１３３において、制御部１８０は、検出器１３１によって検出されたレーザビームＬの径が、直近の計測値以下かを、コントローラ１８１のＣＰＵによって判定する。その後、ステップＳ１３３からステップＳ１１３（レーザビームＬの径が直近の計測値以下の場合）またはステップＳ１４１（レーザビームＬの径が直近の計測値よりも大きい場合）に進む。

【0058】

ステップＳ１４１において、ステップＳ１３３から引き続き、制御部１８０は、操作部１５０によって、ガルバノミラー２１１を光軸Ｃの上流側または下流側に向かって、ステップＳ１３１とは逆方向に一定距離の２倍だけ移動させる。その後、ステップＳ１４１からステップＳ１３２に進む。

【0059】

ステップＳ１１８において、ステップＳ１１７から引き続き、強度分布測定装置１００の電源をＯＦＦにして、制御部１８０によるレーザビームＬの径を自動で最適化する制御を終了する。

【0060】

強度分布測定装置１００によって、レーザビームＬの径を量産中に自動で最適化する方法について、図８を参照しながら説明する。

【0061】

ステップＳ２０１において、レーザビームＬの径を測定するために、強度分布測定装置１００の電源をＯＮにして、制御部１８０によるレーザビームＬの径を量産前や量産中に自動で最適化する制御を開始する。量産前とは、例えば、始業前に製造ラインの点検を行う場合に相当する。量産中とは、例えば、ワーク１０の溶接加工において、基準に満たないものが連続して発生したような場合に相当する。

【0062】

ステップＳ２０２において、強度分布測定装置１００の電源がＯＮされたとき、制御部１８０は、レーザ発振器２００によってワーク１０の溶接が行われていた場合、そのワーク１０の溶接が完了するまで待機する。すなわち、溶接のワンサイクルが完了するまで待機する。ローダによってワーク１０および治具を所定の位置に配設する。ワーク１０は、溶接台２２１に載置され、かつ、上方にスパッタ等の付着を防止するためのマスク２２２が配設された状態で、レーザ発振器２００によってレーザ溶接が行われる。ワーク１０を載置したテーブルがスライドした後、ガルバノミラー２１１によってレーザビームＬが走査されて、ワーク１０のレーザ溶接が行われる。レーザ溶接は、アノード側金属セパレータとカソード側金属セパレータを一体とするために、互いの外周縁やアクティブエリアと称される凹凸部分を溶接するものである。溶接を終えたワーク１０の搬送中に、次のワーク１０の溶接が行われる。制御部１８０は、上記のレーザ溶接のワンサイクルが完了すると、レーザ発振器２００の動作を停止させ、筺体部１６０の駆動ステージ１６２によって支持台１６１をレーザビームＬの光路Ｋに侵入させる。支持台１６１は、減衰部１１０、調整部１２０、および計測部１３０の各構成部材を支持している。

【0063】

ステップＳ２０３において、制御部１８０は、検出器１３１によるレーザビームＬの計測結果に基づいて、ガルバノミラー２１１の光軸Ｃに沿った位置を調整する。制御部１８０による調整は、図７を参照しながら前述したＳ１１２〜Ｓ１４１に相当する。

【0064】

ステップＳ２０４において、筺体部１６０の駆動ステージ１６２によって支持台１６１をレーザビームＬの光路Ｋから離間させる。レーザ発振器２００によってワーク１０の溶接を再開する。

【0065】

ステップＳ２０５において、強度分布測定装置１００の電源をＯＦＦにして、制御部１８０によるレーザビームＬの径を量産前や量産中に自動で最適化する制御を終了する。

【0066】

上述した実施形態に係るレーザビームＬの強度分布測定装置１００によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。

【0067】

レーザビームＬの強度分布測定装置１００は、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１００は、計測部１３０と調整部１２０を有している。計測部１３０は、レーザビームＬの光軸Ｃと対向して配設され、検出領域１３１ａに照射されたレーザビームＬの強度分布を計測する。調整部１２０は、第１調整部（例えばコリメート部１２０Ｍ）と第２調整部（例えばコンデンサ部１２０Ｎ）を備えている。コリメート部１２０Ｍは、レーザビームＬをコリメーションして伝搬させる。コンデンサ部１２０Ｎは、コリメート部１２０Ｍよりも光軸Ｃに沿った下流側に配設されレーザビームＬを光軸Ｃに近接させつつ伝搬させる。調整部１２０は、光軸Ｃから偏向して伝搬するレーザビームＬを検出領域１３１ａ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。

【0068】

レーザビームＬの強度分布測定方法は、レーザビームＬの強度分布を測定する方法である。レーザビームＬの強度分布測定方法は、光軸から偏向して伝搬するレーザビームＬをコリメーションしてから光軸に近接させつつ伝搬させることによって光軸Ｃとの成す角を相対的に小さくするように調整しつつ光軸Ｃと対向して設けられた検出領域１３１ａに照射させて強度分布を計測する工程を有している。

【0069】

このように構成したレーザビームＬの強度分布測定装置１００およびレーザビームＬの強度分布測定方法によれば、光路Ｋが光軸Ｃから偏向され斜入射によってワーク１０に照射されるようなレーザビームＬであっても、そのレーザビームＬ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伝搬できる。このようなことから、レーザビームＬの強度分布測定装置１００およびレーザビームＬの強度分布測定方法は、レーザ発振器２００から検出領域１３１ａまでの距離を任意に設定しても、そのレーザビームＬの強度分布を検出領域から外すことなく計測することができる。したがって、強度分布測定装置１００は、レーザビームＬの強度分布を十分に計測することができる。

【0070】

さらに、このように構成したレーザビームＬの強度分布測定装置１００およびレーザビームＬの強度分布測定方法によれば、レーザビームＬの強度分布の計測精度が検出領域１３１ａに対する入射角度に依存するような場合であっても、精度良く計測することができる。一般的に、検出器１３１を光軸Ｃに対向（正対）するように配設して、検出器１３１の検出領域１３１ａに対するレーザビームＬの入射角度が光軸Ｃに平行となるような直入射に近い構成にすると、レーザビームＬの強度分布の計測精度が高くなる。

【0071】

レーザビームＬの強度分布測定装置１００は、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１００は、計測部１３０、調整部１２０、および減衰部１１０を有している。計測部１３０は、レーザビームＬの光軸Ｃと対向して配設され、検出領域１３１ａに照射されたレーザビームＬの強度分布を計測する。調整部１２０は、光軸Ｃから偏向して伝搬するレーザビームＬを検出領域１３１ａ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。減衰部１１０は、計測部１３０よりも光軸Ｃに沿った上流側に配設され、レーザビームＬの強度を減衰させる。

【0072】

レーザビームＬの強度分布測定方法は、レーザビームＬの強度分布を測定する方法である。レーザビームＬの強度分布測定方法は、光軸から偏向して伝搬するレーザビームＬを減衰させ光軸Ｃとの成す角を相対的に小さくするように調整しつつ光軸Ｃと対向して設けられた検出領域１３１ａに照射させて強度分布を計測する工程を有している。

【0073】

このように構成したレーザビームＬの強度分布測定装置１００およびレーザビームＬの強度分布測定方法によれば、光路Ｋが光軸Ｃから偏向され斜入射によってワーク１０に照射されるようなレーザビームＬであっても、そのレーザビームＬの実使用時の出力等における強度分布を精度良く計測でき、かつ、その強度分布を検出領域から外すことなく計測することができる。したがって、強度分布測定装置１００は、レーザビームＬの強度分布を十分に計測することができる。なお、レーザビームＬは、出力を定格値から下げると不安定になって、その強度分布が変化する。したがって、計測部１３０の構成に制約されることなく、実使用時の出力におけるレーザビームＬの強度分布を計測することが重要である。

【0074】

さらに、このように構成したレーザビームＬの強度分布測定装置１００およびレーザビームＬの強度分布測定方法によれば、レーザビームＬの強度分布の計測精度が検出領域１３１ａに対する入射角度に依存するような場合であっても、精度良く計測することができる。一般的に、検出器１３１を光軸Ｃに対向（正対）するように配設して、検出器１３１の検出領域１３１ａに対するレーザビームＬの入射角度が光軸Ｃに平行となるような直入射に近い構成にすると、レーザビームＬの強度分布の計測精度が高くなる。

【0075】

レーザビームＬの強度分布測定装置１００は、被加工部材（例えばワーク１０）の加工領域に走査されて加工を施すレーザビームＬの強度分布を製造ラインにおいて測定する装置である。強度分布測定装置１００は、計測部１３０と調整部１２０を有している。計測部１３０は、レーザビームＬの光軸Ｃと対向して配設され、検出領域１３１ａに照射されたレーザビームＬの強度分布を計測する。調整部１２０は、光軸Ｃから偏向して伝搬するレーザビームＬを検出領域１３１ａ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。

【0076】

レーザビームＬの強度分布測定方法は、被加工部材（例えばワーク１０）の加工領域に走査されて加工を施すレーザビームＬの強度分布を製造ラインにおいて測定する方法である。レーザビームＬの強度分布測定方法は、光軸から偏向して伝搬するレーザビームＬを光軸Ｃとの成す角を相対的に小さくするように調整しつつ光軸Ｃと対向して設けられた検出領域１３１ａに照射させて強度分布を計測する工程を有している。

【0077】

このように構成したレーザビームＬの強度分布測定装置１００およびレーザビームＬの強度分布測定方法によれば、光路Ｋが光軸Ｃから偏向され斜入射によってワーク１０に照射されるようなレーザビームＬであっても、そのレーザビームＬの強度分布を検出領域から外すことなく計測することができる。したがって、強度分布測定装置１００は、製造ラインに組み込んだ状態において、レーザビームＬの強度分布を十分に計測することができる。

【0078】

さらに、このように構成したレーザビームＬの強度分布測定装置１００およびレーザビームＬの強度分布測定方法によれば、レーザビームＬの強度分布の計測精度が検出領域１３１ａに対する入射角度に依存するような場合であっても、精度良く計測することができる。一般的に、検出器１３１を光軸Ｃに対向（正対）するように配設して、検出器１３１の検出領域１３１ａに対するレーザビームＬの入射角度が光軸Ｃに平行となるような直入射に近い構成にすると、レーザビームＬの強度分布の計測精度が高くなる。

【0079】

さらに、調整部１２０は、第１調整部（コリメート部１２０Ｍ）と第２調整部（コンデンサ部１２０Ｎ）を備えた構成とすることができる。第１調整部（コリメート部１２０Ｍ）は、レーザビームＬをコリメーションして伝搬させる。第２調整部（コンデンサ部１２０Ｎ）は、コリメート部１２０Ｍよりも光軸Ｃに沿った下流側に配設され、レーザビームＬを光軸Ｃに近接させつつ伝搬させる。

【0080】

このように構成した強度分布測定装置１００によれば、コリメート部１２０Ｍによって、レーザビームＬ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伝搬できることから、調整部１２０をレーザ発振器２００から検出領域１３１ａまでの距離に依存することなく構成することができる。すなわち、強度分布測定装置１００は、レーザ発振器２００から検出領域１３１ａまでの距離を十分に短くする必要がなく、調整部１２０の光軸Ｃに沿った全長を、任意に設定することができる。さらに、コンデンサ部１２０Ｎによって、光軸Ｃから偏向して伝搬するレーザビームＬと光軸Ｃとの成す角を相対的に小さくすることができる。

【0081】

さらに、強度分布測定装置１００は、減衰部１１０を設ける構成とすることができる。減衰部１１０は、計測部１３０よりも光軸Ｃに沿った上流側に配設され、レーザビームＬの強度を減衰させる。

【0082】

このように構成した強度分布測定装置１００によれば、減衰部１１０によって、計測部１３０がレーザビームＬの出力に起因して損傷することなくレーザビームＬの強度分布を十分に計測できることから、出力を下げる必要がなく実使用時の出力等におけるレーザビームＬの強度分布を精度良く計測することができる。なお、レーザビームＬは、出力を定格値から下げると不安定になって、その強度分布が変化する。したがって、計測部１３０の構成に制約されることなく、実使用時の出力におけるレーザビームＬの強度分布を計測することが重要である。

【0083】

さらに、減衰部１１０は、少なくともレーザビームＬの波長の光において透明な光学部材を備える構成とすることができる。光学部材は、レーザビームＬの一部を界面から外部に透過させつつ減衰させ、レーザビームＬの一部を界面で反射させつつ検出領域１３１ａに向かって伝搬させる。

【0084】

このように構成した強度分布測定装置１００によれば、簡便な仕様からなる光学部材によって、レーザビームＬを十分に減衰させつつ、検出領域１３１ａに向かって伝搬させることができる。したがって、レーザビームＬの出力を下げる必要が無く、実使用時の出力におけるレーザビームＬの強度分布を精度良く計測することができる。

【0085】

さらに、減衰部１１０は、光学部材の界面から外部に透過したレーザビームＬを液体および気体の少なくとも一方に照射させて減衰させる構成とすることができる。

【0086】

このように構成した強度分布測定装置１００によれば、検出領域１３１ａに伝搬させないレーザビームＬを液体および気体の少なくとも一方に照射させて減衰させる簡便な構成によって、そのレーザビームＬを効果的かつ十分に減衰させることができる。

【0087】

さらに、調整部１２０は、レーザビームＬを反射させつつ検出領域１３１ａに向かって伝搬させる構成とすることができる。

【0088】

このように構成した強度分布測定装置１００によれば、レーザビームＬを折り返すように反射させて構成することによって、レーザ発振器２００から検出領域１３１ａまでの構成を一直線状に設ける必要がなく、製造ラインや実験室等のレイアウトに合わせて、十分に配置することができる。調整部１２０によるレーザビームＬの反射方向は、製造ラインや実験室等において、設備との干渉を避けるため、水平方向に加えて垂直方向に沿った方向であってもよい。

【0089】

さらに、調整部１２０は、ワーク１０に向かって伝搬するレーザビームＬを、ワーク１０の加工領域（溶接領域）に沿った方向に反射させつつ検出領域１３１ａに向かって伝播させる構成とすることができる。

【0090】

このように構成した強度分布測定装置１００によれば、レーザビームＬをワーク１０に沿った方向に反射させることによって、レーザビームＬの強度分布の調整をワーク１０に干渉することなく実施することができる。すなわち、強度分布測定装置１００は、製造ラインや実験室等の構成を大幅に変更することなく、製造ラインや実験室等の空きスペースを用いて、レーザビームＬの強度分布を測定することができる。

【0091】

特に、このように構成した強度分布測定装置１００によれば、例えば、ワーク１０の加工（レーザ溶接）のように、比較的狭い空間に配置するが困難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。

【0092】

さらに、強度分布測定装置１００は、操作部１５０を設ける構成とすることができる。操作部１５０は、レーザ発振器２００の側に設けられレーザビームＬの光路Ｋを変更する変更部２１０と電気的に接続されている。操作部１５０は、計測部１３０によるレーザビームＬの強度分布の計測結果に基づき、レーザビームＬの径が小さくなるように変更部２１０を調整する。

【0093】

このように構成した強度分布測定装置１００によれば、操作部１５０による変更部の調整によって、レーザ発振器２００を操作する作業者の熟練度に依存することなく、レーザビームＬの調整を短時間かつ一定の精度において実施することができる。すなわち、強度分布測定装置１００は、量産工程を長時間停止させることなくレーザビームＬの強度分布を調整することができる。すなわち、操作部１５０は、レーザ発振器２００による被加工部材（ワーク１０）に対する加工精度を一定に維持させることができる。

【0094】

特に、このように構成した強度分布測定装置１００によれば、製造ラインや実験室等でワーク１０を加工（レーザ溶接）する状態において、レーザビームＬの強度分布をリアルタイムで計測して、その強度分布を調整することによって、その計測結果をワーク１０のレーザ溶接に速やかにフィードバックすることができる。

【0095】

さらに、レーザ発振器２００の変更部２１０がレーザビームＬを反射させる反射部材（ガルバノミラー２１１）を備えた上で、操作部１５０は、ガルバノミラー２１１の光軸Ｃに沿った位置を調整する構成とすることができる。

【0096】

このように構成した強度分布測定装置１００によれば、操作部１５０によるガルバノミラー２１１の光軸Ｃに沿った位置の調整によって、レーザビームＬの強度分布の調整を効率良くかつ確実に実施することができる。

【0097】

さらに、強度分布測定装置１００は、筺体部１６０を設ける構成とすることができる。筺体部１６０は、レーザビームＬの光路Ｋの雰囲気を不活性ガスによって置換する。

【0098】

このように構成した強度分布測定装置１００によれば、筺体部１６０の不活性ガス（アシストガス）によって、レーザビームＬに起因した構成部材の焼け付き等を十分に防止することができる。特に、強度分布測定装置１００は、走査を伴い広範囲にわたるレーザビームＬの光路において、不活性ガスを導入しつつ例えば酸素を除外することによって、その酸素に起因した光学部材の表面の焼け付きを効果的に防止することができる。したがって、強度分布測定装置１００は、レーザビームＬの強度分布を精度良く計測することができる。

【0099】

さらに、強度分布測定装置１００は、表示部１４０を設ける構成とすることができる。表示部１４０は、計測部１３０によって計測されたレーザビームＬの強度分布を表示する。

【0100】

このように構成した強度分布測定装置１００によれば、表示部１４０によって、作業者がレーザビームＬの強度分布を目視しながら光学調整を行うことができることから、その調整を容易かつ一定の精度で行うことができる。

【0101】

さらに、強度分布測定装置１００は、レーザビームＬのビームウエストの位置を、集光されたレーザビームを受光する光学素子１２９の焦点位置と光軸Ｃの法線方向に沿って隣り合う基準台１７１の位置に基づき検出する検出部１７０を設ける構成とすることができる。

【0102】

このように構成した強度分布測定装置１００によれば、光学部材であって取り扱いに注意を要し、かつ、狭所にあって位置検出が困難である光学素子１２９に接触することなく、基準台１７１を介してレーザビームＬのビームウエストの位置を非常に精度良く検出することができる。

【0103】

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。

【0104】

例えば、本実施形態では、強度分布測定装置１００を、被加工部材の溶接に用いるレーザビームＬの強度分布を測定す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、強度分布測定装置１００は、一例として、被加工部材の表面に製造番号等をマーキングするような印字用のレーザビームＬの強度分布を測定する構成してもよい。すなわち、強度分布測定装置１００は、被加工部材に対して何らかの加工を施すレーザビームＬの強度分布を測定するものであれば、その用途に限定されない。

【0105】

また、本実施形態では、強度分布測定装置１００の調整部１２０を、第１調整部（コリメート部１２０Ｍ）によってレーザビームＬを光軸Ｃに沿って平行光の状態で伝搬させ、かつ、第２調整部（コンデンサ部１２０Ｎ）によってレーザビームＬを光軸Ｃに近接させつつ伝搬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、強度分布測定装置１００は、一例として、光軸Ｃと一定の角度を成して伝搬するレーザビームＬを、光軸Ｃに沿わせるような平行光にすることなく、光軸との成す角が小さくなるようにダイレクトに調整する構成としてもよい。

【0106】

また、本実施形態では、強度分布測定装置１００の減衰部１１０を、断面が３角形状からなるプリズム等の光学部材を用いた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、減衰部１１０は、様々な構成によって、レーザビームＬの強度分布を減衰させることができる。

【0107】

特に、減衰部１１０は、本実施形態において説明した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Ｌの波長の光において透明な板状の窓材を光学部材に用いる構成とすることができる。すなわち、光学部材は、プリズムに限定されることなく、板状のバルクであってもよい。このような構成の場合、光学部材は、レーザビームＬの大部分を透過させつつ減衰させ、レーザビームＬの極一部を反射させつつ計測部１３０に向かって伝搬させる。このような構成（一例）の場合、光学部材を廉価にすることができる。

【0108】

同様に、減衰部１１０は、他の例として、レーザビームＬの波長の光において透明な板状の窓材に、反射率が数％の反射膜（例えば、クロムからなる薄膜）を蒸着して用いる構成とすることができる。このような構成（他の例）の場合、光学部材の反射率を精度よく規定することができる。反射型の減衰部１１０は、レーザビームＬの波長の光において透明な光学材料の耐熱性等を考慮した上で、レーザビームＬの強度が比較的大きい場合に適用する。

【0109】

さらに、減衰部１１０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Ｌ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光学部材に用いる構成とすることができる。このような構成の場合、光学部材は、レーザビームＬの大部分を吸収しつつ減衰させ、レーザビームＬの極一部を反射させつつ計測部１３０に向かって伝搬させる。透過型の減衰部１１０は、レーザビームＬの波長の光において透明な光学材料の耐熱性等を考慮した上で、レーザビームＬの強度が比較的小さい場合に適用する。

【0110】

また、本実施形態では、減衰部１１０において、計測部１３０に向かって伝搬させないレーザビームＬを減衰させるために、そのレーザビームＬを水冷および空冷す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、減衰部１１０は、一例として計測部１３０に向かって伝搬させないレーザビームＬを水冷のみによって減衰させてもよい。減衰部１１０は、他の例として計測部１３０に向かって伝搬させないレーザビームＬを空冷および水冷の順で減衰させてもよい。

【0111】

また、本実施形態では、調整部１２０に加えて減衰部１１０も、レーザビームＬを折り曲げるように反射させつつ、そのレーザビームＬを検出領域１３１ａに向かって伝搬させている。このように構成していることから、強度分布測定装置１００は、製造ラインや実験室等のレイアウトに合わせて、十分に配置することができる。

【符号の説明】

【0112】

１０ ワーク（被加工部材）、
１００ 強度分布測定装置、
１１０ 減衰部、
１１１ 第１サンプリングプリズム、
１１２ 水冷ダンパ、
１１３ 第２サンプリングプリズム、
１１４ 空冷ダンパ、
１１５ 第１反射ミラー、
１１６ 第２反射ミラー、
１１７Ａ 第１減光フィルタ、
１１７Ｂ 第２減光フィルタ、
１１７Ｃ 第３減光フィルタ、
１１７Ｄ 第４減光フィルタ、
１２０ 調整部、
１２０Ｍ コリメート部（第１調整部）、
１２０Ｎ コンデンサ部（第２調整部）、
１２１，１２２，１２３，１２４ レンズ（対物レンズ）、
１２５，１２６，１２７，１２８ レンズ（結像レンズ）、
１２９ 光学素子、
１３０ 計測部、
１３１ 検出器、
１３１ａ 検出領域、
１４０ 表示部、
１４１ モニター、
１５０ 操作部、
１５１ 制御回路、
１６０ 筺体部、
１６１ 支持台、
１６２ 駆動ステージ、
１６３ ノズル、
１７０ 検出部、
１７１ 基準台、
１７２ プローブ、
１８０ 制御部、
１８１ コントローラ、
２００ レーザ発振器、
２１０ 変更部、
２１１ ガルバノミラー（反射部材）、
２１２ ｆθレンズ、
２１３ 直進ステージ、
２２１ 溶接台、
２２２ マスク、
Ｃ 光軸、
Ｋ 光路、
Ｌ レーザビーム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】