特開 2023-183454 レーザ測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023183454

(43)【公開日】2023-12-28

(54)【発明の名称】レーザ測定装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20231221BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022096977

(22)【出願日】2022-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤本 史記

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168CA02

4E168DA13

4E168DA26

4E168DA28

4E168EA17

4E168EA24

4E168EA25

4E168KA17

(57)【要約】

【課題】レーザ光の焦点位置を確認できるレーザ測定装置を提供する。
【解決手段】レーザ測定装置３０は、測定通路部３５と、複数の光量検出部３７と、を備える。測定通路部３５は、レーザ光ＬＢが通過する測定通路３６を有する。光量検出部３７は、レーザ光ＬＢの光軸方向に沿って間隔をあけて配置される。光量検出部３７は、測定通路３６を通過するレーザ光ＬＢの光量を検出する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ加工ヘッドから出射されたレーザ光を測定するレーザ測定装置であって、
前記レーザ光が通過する測定通路を有する測定通路部と、
前記レーザ光の光軸方向に沿って間隔をあけて配置され、前記測定通路を通過する前記レーザ光の光量を検出する複数の光量検出部と、を備える
レーザ測定装置。

【請求項2】

請求項１のレーザ測定装置において、
前記複数の光量検出部で検出された複数の検出値に基づいて、前記レーザ光の焦点位置を算出する算出部を備える
レーザ測定装置。

【請求項3】

請求項１又は２のレーザ測定装置において、
前記複数の光量検出部は、前記レーザ光の光軸に沿って配置された第１列の前記光量検出部と、前記レーザ光の光軸を挟んで前記第１列と対向するように配置された第２列の前記光量検出部と、を含む
レーザ測定装置。

【請求項4】

請求項１又は２のレーザ測定装置において、
前記測定通路部を通過した前記レーザ光の光量を減少させる入力光量減少部と、
前記入力光量減少部を通過した前記レーザ光が入射する所定の光量検出範囲内に複数配置され、前記レーザ光の光量を検出する入力光量検出部と、
前記光量検出範囲に対して所定の割合にデフォーカスでビーム径を設定し、少なくとも入射範囲の前記レーザ光が前記光量検出範囲の一部に集光するような焦点距離と位置の関係に設置された集光レンズと、を備える
レーザ測定装置。

【請求項5】

請求項１又は２のレーザ測定装置において、
前記光量検出部は、前記レーザ光における所定の割合のビーム径よりも径方向外方に配置される
レーザ測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ測定装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、保護ガラスを透過したレーザ光を溶接対象物に向けて屈折させるミラーのレーザ光出射方向下流側に、後段エアナイフノズルと前段エアナイフノズルを設けたレーザ加工ヘッドが開示されている。

【0003】

特許文献１の発明では、レーザ光の光路を横切るエアカーテン流を形成することで、溶接スパッタなどの飛散物がミラー及び保護ガラスへ付着するのを抑え、熱レンズ効果の発現を防ぐようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－２４０７２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１の発明では、保護ガラスへの溶接スパッタなどの飛散物の付着を抑え得るものの、それ以外の要因による光学系への飛散物の付着を抑えることはできない。

【0006】

具体的に、光ファイバの交換やメンテナンスを行うために、レーザ加工ヘッドから一旦、光ファイバを取り外すことがある。このとき、光ファイバの差込口が開口状態となることから、差込口を通ってレーザ加工ヘッドの内部に塵埃が侵入し、コリメータレンズなどの光学系に付着するおそれがある。

【0007】

そして、飛散物が光学系に付着した状態でレーザ光を出射し続けると、飛散物が発熱源となって熱レンズ効果が生じてレーザ光の焦点位置が変動してしまい、レーザ加工精度に影響を及ぼすおそれがある。そのため、レーザ光の焦点位置を定期的に確認するための対策が望まれていた。

【0008】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザ光の焦点位置を確認できるレーザ測定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１の発明は、レーザ加工ヘッドから出射されたレーザ光を測定するレーザ測定装置であって、前記レーザ光が通過する測定通路を有する測定通路部と、前記レーザ光の光軸方向に沿って間隔をあけて配置され、前記測定通路を通過する前記レーザ光の光量を検出する複数の光量検出部と、を備える。

【0010】

第１の発明では、レーザ加工ヘッドにおいて熱レンズ効果が生じてしまい、レーザ光の焦点位置が変動した場合でも、複数の光量検出部で検出された複数の検出値に基づいて、レーザ光の焦点位置を確認することができる。

【0011】

具体的に、レーザ光の焦点位置に近い位置では、レーザ光のビーム径が小さくレーザ光の漏れ光が少ないために、光量検出部の検出値が小さくなる傾向にある。一方、レーザ光の焦点位置から離れた位置では、レーザ光のビーム径が大きくレーザ光の漏れ光が多いために、光量検出部の検出値が大きくなる傾向にある。

【0012】

そのため、複数の光量検出部のうち、最も小さい検出値が検出された光量検出部の近傍に、レーザ光の焦点位置が存在していると判断することができる。

【0013】

第２の発明は、第１の発明のレーザ測定装置において、前記複数の光量検出部で検出された複数の検出値に基づいて、前記レーザ光の焦点位置を算出する算出部を備える。

【0014】

第２の発明では、複数の光量検出部で検出された複数の検出値に基づいて、レーザ光の焦点位置を算出することができる。

【0015】

具体的に、レーザ光の焦点位置に近い位置では、レーザ光のビーム径が小さくレーザ光の漏れ光が少ないために、光量検出部の検出値が小さくなる傾向にある。そのため、複数の光量検出部のうち、最も小さい検出値が検出された光量検出部の近傍に、レーザ光の焦点位置が存在していると判断することができる。

【0016】

第３の発明は、第１又は２の発明のレーザ測定装置において、前記複数の光量検出部は、前記レーザ光の光軸に沿って配置された第１列の前記光量検出部と、前記レーザ光の光軸を挟んで前記第１列と対向するように配置された第２列の前記光量検出部と、を含む。

【0017】

第３の発明では、複数の光量検出部を、レーザ光の光軸を挟んで対向するように配置することで、測定通路を通過するレーザ光の光軸が傾いているかを判断することができる。

【0018】

具体的に、まず、複数の光量検出部が第１列のみを含み、第１列において、測定通路の上流端の光量検出部に近い位置から、測定通路の下流端の光量検出部に対して離れた位置に向かって、レーザ光の光軸が傾いた状態で、レーザ光が測定通路に入射された場合について説明する。

【0019】

この場合、測定通路の上流端に配置された光量検出部の検出値が大きくなり、測定通路の下流端に配置された光量検出部の検出値が小さくなる。そのため、測定通路の下流端に配置された光量検出部の近傍に、レーザ光の焦点位置が存在していると誤判断するおそれがある。

【0020】

これに対し、複数の光量検出部を、レーザ光の光軸を挟んで対向するように配置すれば、測定通路の上流端では、第１列の光量検出部の検出値が大きくなるが、第２列の光量検出部の検出値が小さくなる。一方、測定通路の下流端では、第１列の光量検出部の検出値が小さくなるが、第２列の光量検出部の検出値が大きくなる。また、測定通路の途中には、第１列と第２列とで、検出値が略同じとなる光量検出部が存在することとなる。

【0021】

そこで、第１列の光量検出部と、第２列の光量検出部とにおいて、略同じ検出値が検出された光量検出部の近傍に、レーザ光の焦点位置が存在していると判断することができる。

【0022】

第４の発明は、第１又は２の発明のレーザ測定装置において、前記測定通路部を通過した前記レーザ光の光量を減少させる入力光量減少部と、前記入力光量減少部を通過した前記レーザ光が入射する所定の光量検出範囲内に複数配置され、前記レーザ光の光量を検出する入力光量検出部と、前記光量検出範囲に対して所定の割合にデフォーカスでビーム径を設定し、少なくとも入射範囲の前記レーザ光が前記光量検出範囲の一部に集光するような焦点距離と位置の関係に設置された集光レンズと、を備える。

【0023】

第４の発明では、高出力のレーザ光であっても、計測可能な光量に調整されて複数の入力光量検出部に出射させ、複数の入力光量検出部の検出値に基づいて、レーザ光の光量の重心位置と総量を算出することで、入射したレーザ光のスポットの位置と出力値を同時に測定することができる。

【0024】

第５の発明は、第１又は２の発明のレーザ測定装置において、前記光量検出部は、前記レーザ光における所定の割合のビーム径よりも径方向外方に配置される。

【0025】

第５の発明では、レーザ光における所定の割合（例えば、８６％）のビーム径よりも径方向外方に光量検出部を配置することで、光量検出部で検出するレーザ光のパワー密度が小さくなり、光量検出部の破損を抑えることができる。また、レーザ光の光軸上から離れた位置に光量検出部を配置することで、レーザ光の出力計測に影響を与えるのを抑えることができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、レーザ加工ヘッドにおいて熱レンズ効果が生じてしまい、レーザ光の焦点位置が変動した場合でも、複数の光量検出部で検出された複数の検出値に基づいて、レーザ光の焦点位置を確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本実施形態１に係るレーザ加工装置の構成を示す側面図である。

【図2】レーザ測定装置の構成を示す側面断面図である。

【図3】各光量検出部で検出されたレーザ光のパワー密度を示す図である。

【図4】Ｚ方向位置と検出値との関係を示すグラフ図である。

【図5】入力光量検出部とレーザ光の入射位置との関係を示す平面図である。

【図6】本実施形態１の変形例に係るレーザ測定装置の構成を示す側面断面図である。

【図7】本実施形態２に係るレーザ測定装置の構成を示す側面断面図である。

【図8】各光量検出部で検出されたレーザ光のパワー密度を示す図である。

【図9】Ｚ方向位置と検出値との関係を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。なお、図面中に示されるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、それぞれ直交する方向である。ここで、Ｚ軸は、上下方向にあたる鉛直方向である。

【0029】

《実施形態１》
〈レーザ加工装置〉
図１に示すように、レーザ加工装置１は、レーザ発振器１０と、伝送ファイバ１１と、マニピュレータ１３と、制御部１５と、レーザ加工ヘッド２０と、レーザ測定装置３０と、を備える。

【0030】

レーザ発振器１０は、レーザ光ＬＢを発振する。レーザ発振器１０は、例えば、固体レーザ光源、気体レーザ光源、ファイバレーザ光源を用いることができる。また、レーザ発振器１０は、半導体レーザからの出射光を直接に用いる半導体レーザ光源や、複数のレーザ光エミッタを備える半導体レーザアレイであってもよい。

【0031】

レーザ発振器１０は、伝送ファイバ１１の入射端に接続される。レーザ加工ヘッド２０は、伝送ファイバ１１の出射端に接続される。レーザ発振器１０から出射されたレーザ光ＬＢは、伝送ファイバ１１を介してレーザ加工ヘッド２０に伝送される。

【0032】

レーザ加工ヘッド２０は、マニピュレータ１３に取り付けられる。レーザ加工ヘッド２０は、マニピュレータ１３を動作させることで、ワークＷに対するレーザ光ＬＢの出射位置及び焦点位置を変更可能となっている。

【0033】

制御部１５には、レーザ発振器１０、マニピュレータ１３、レーザ加工ヘッド２０、及びレーザ測定装置３０が接続される。制御部１５は、レーザ加工ヘッド２０の移動速度の他に、レーザ光ＬＢの出力開始や停止、レーザ光ＬＢの出力強度などを制御する。

【0034】

制御部１５は、算出部１６を有する。詳しくは後述するが、算出部１６は、複数の光量検出部３７で検出された複数の検出値に基づいて、レーザ光ＬＢの焦点位置を算出する。

【0035】

レーザ加工ヘッド２０は、マニピュレータ１３を動作させることで、ワークＷに対向するワーク加工位置と、レーザ測定装置３０に対向するレーザ測定位置と、に切り替えられる。

【0036】

〈レーザ加工ヘッド〉
レーザ加工ヘッド２０は、コリメータレンズ２１と、集光レンズ２２と、第１平行平板２３と、第２平行平板２４と、保護レンズ２５と、を有する。

【0037】

コリメータレンズ２１は、伝送ファイバ１１の出射端から出射されたレーザ光ＬＢを平行化する。

【0038】

集光レンズ２２は、コリメータレンズ２１で平行化されたレーザ光ＬＢを集光する。

【0039】

第１平行平板２３及び第２平行平板２４は、集光レンズ２２で集光されたレーザ光ＬＢを透過させる。第１平行平板２３及び第２平行平板２４は、図示しないモータに接続され、制御部１５からの指令に従って回転する。制御部１５は、第１平行平板２３及び第２平行平板２４を回転させることにより、レーザ光ＬＢが円軌道となるように回転させ、旋回移動させることができる。

【0040】

保護レンズ２５は、レーザ加工ヘッド２０の出射端に配置される。保護レンズ２５は、ワークＷのレーザ加工時に発生するヒュームやスパッタがレーザ加工ヘッド２０内部の光学系に付着しないように保護している。保護レンズ２５を透過したレーザ光ＬＢは、ワークＷ、又はレーザ測定装置３０に出射される。

【0041】

〈レーザ測定装置〉
図２に示すように、レーザ測定装置３０は、筐体３１と、測定通路部３５と、入力光量減少部４０と、集光レンズ４９と、入力光量検出部５０と、を備える。筐体３１内部には、レーザ測定装置３０が備える各構成要素が収容される。

【0042】

測定通路部３５は、筒状に形成される。測定通路部３５は、測定通路３６を有する。レーザ加工ヘッド２０から出射されたレーザ光ＬＢは、測定通路３６の開口から入射して、測定通路３６を通過する。

【0043】

測定通路部３５の入射側の開口には、保護レンズ３２が配置される。保護レンズ３２は、例えば、石英で構成される。保護レンズ３２は、外部から塵埃などが測定通路部３５内に侵入するのを抑える。

【0044】

保護レンズ３２は、開閉シャッタ３３によって開閉可能に覆われる。開閉シャッタ３３は、レーザ測定装置３０を使用しないときに保護レンズ３２を覆うことで、外部からの塵埃等が保護レンズ３２に付着するのを抑える。

【0045】

測定通路部３５には、複数の光量検出部３７が設けられる。図２に示す例では、測定通路部３５には、４つの光量検出部３７が設けられる。

【0046】

光量検出部３７は、測定通路３６を通過するレーザ光ＬＢの光量を検出する。光量検出部３７は、例えば、フォトダイオードで構成される。光量検出部３７は、レーザ光ＬＢの光軸方向に沿って間隔をあけて配置される。光量検出部３７は、測定通路部３５の側壁部に埋め込まれる。

【0047】

複数の光量検出部３７で検出された複数の検出値は、制御部１５に送られる。制御部１５の算出部１６は、複数の検出値に基づいて、レーザ光ＬＢの焦点位置を算出する。

【0048】

具体的に、レーザ光ＬＢの焦点位置に近い位置では、レーザ光ＬＢのビーム径が小さくレーザ光ＬＢの漏れ光が少ないために、光量検出部３７の検出値が小さくなる傾向にある。一方、レーザ光ＬＢの焦点位置から離れた位置では、レーザ光ＬＢのビーム径が大きくレーザ光ＬＢの漏れ光が多いために光量検出部３７の検出値が大きくなる傾向にある。

【0049】

図３では、測定通路部３５の上流端をＺ方向の基準位置（０位置）とする。光量検出部３７は、レーザ光ＬＢにおける所定の割合のビーム径よりも径方向外方に配置される。図３に示す例では、光量検出部３７は、レーザ光ＬＢにおける８６％のビーム径よりも径方向外方に配置される。これにより、光量検出部３７で検出するレーザ光ＬＢのパワー密度が小さくなり、光量検出部３７の破損を抑えることができる。また、レーザ光ＬＢの光軸上から離れた位置に光量検出部３７を配置することで、レーザ光ＬＢの出力計測に影響を与えるのを抑えることができる。

【0050】

図３に示すように、４つの光量検出部３７のうち、測定通路３６の上流端から見て４番目に配置された光量検出部３７では、検出されるレーザ光ＬＢのパワー密度が最も大きく、レーザ光ＬＢの焦点位置から最も離れた位置であることが分かる。

【0051】

また、測定通路３６の上流端から見て２番目に配置された光量検出部３７では、検出されるレーザ光ＬＢのパワー密度が最も小さく、２番目の光量検出部３７の近傍に、レーザ光ＬＢの焦点位置が存在していることが分かる。

【0052】

また、測定通路３６の上流端から見て１番目及び３番目に配置された光量検出部３７では、検出されるレーザ光ＬＢのパワー密度が、４番目の配置された光量検出部３７の検出値よりも小さく、２番目に配置された光量検出部３７の検出値よりも大きい。

【0053】

図４のグラフ図では、４つの光量検出部３７の検出値を連続的に繋いだ線を表している。図４では、測定通路３６の上流端から１番目、２番目、３番目、及び４番目に配置された光量検出部３７の検出値に、それぞれ「１」、「２」、「３」、及び「４」の番号を付している。

【0054】

図４に示す例では、１番目の光量検出部３７から２番目の光量検出部３７に向かって徐々に検出値が小さくなり、２番目の光量検出部３７のＺ方向位置を若干超えた位置から、３番目の光量検出部３７に向かって徐々に検出値が大きくなっている。

【0055】

そのため、図４に示す例では、レーザ光ＬＢの焦点位置は、検出値が最も小さい位置、つまり、２番目の光量検出部３７よりもＺ方向下方の位置に存在していると判断することができる。

【0056】

これにより、レーザ加工ヘッド２０において熱レンズ効果が生じてしまい、レーザ光ＬＢの焦点位置が変動した場合でも、複数の光量検出部３７で検出された複数の検出値に基づいて、レーザ光ＬＢの焦点位置を確認することができる。

【0057】

〈入力光量減少部〉
図２に示すように、入力光量減少部４０は、レーザ測定装置３０に入力されたレーザ光ＬＢの光量を減少させる。入力光量減少部４０は、第１部分反射ミラー４１と、第２部分反射ミラー４２と、部分透過フィルタ４３と、第１ダンパ部４４と、ダンパウィンドウ４５と、第２ダンパ部４７と、水循環用配管４８と、を備える。

【0058】

第１部分反射ミラー４１及び第２部分反射ミラー４２は、レーザ光ＬＢの光軸に対して４５°の角度で配置される。第２部分反射ミラー４２は、第１部分反射ミラー４１に対してレーザ光ＬＢの出射側に離れた位置に配置される。第１部分反射ミラー４１及び第２部分反射ミラー４２は、レーザ光ＬＢの波長に対する反射率が９０～９９．５％であり、より好ましくは９９．０％である。

【0059】

第１部分反射ミラー４１及び第２部分反射ミラー４２は、設定された反射率分のレーザ光ＬＢを反射し、残りを透過させる。第１部分反射ミラー４１及び第２部分反射ミラー４２は、例えば、石英で構成される。第１部分反射ミラー４１及び第２部分反射ミラー４２は、レーザ光ＬＢの入射側の表面に保護膜が施される。

【0060】

部分透過フィルタ４３は、第２部分反射ミラー４２に対してレーザ光ＬＢの出射側に離れた位置に配置される。部分透過フィルタ４３は、第２部分反射ミラー４２を透過したレーザ光ＬＢの波長に対して、透過光の出力を、入力光量検出部５０における最大受光可能出力以下にさせるような透過率を持つ。部分透過フィルタ４３は、設定された透過率分のレーザ光ＬＢを透過させ、残りを吸収又は反射する。部分透過フィルタ４３は、例えば、石英で構成される。

【0061】

第１ダンパ部４４は、第１部分反射ミラー４１で反射されたレーザ光ＬＢが入射する位置に配置される。第１ダンパ部４４は、円錐形状部４６と、水循環用配管４８と、を有する。第１ダンパ部４４には、水が満たされる。第１ダンパ部４４は、レーザ光ＬＢを減衰させた上で吸収する。

【0062】

円錐形状部４６は、円錐上の頂点が第１部分反射ミラー４１で反射されたレーザ光ＬＢに対向する配置される。円錐形状部４６は、第１部分反射ミラー４１で反射されたレーザ光ＬＢを水中に拡散させる。

【0063】

水循環用配管４８は、第１ダンパ部４４内に満たされる水を循環させる。これにより、第１ダンパ部４４の光量減衰性能が向上する。

【0064】

ダンパウィンドウ４５は、第１部分反射ミラー４１側に反射防止膜を有する。ダンパウィンドウ４５は、第１ダンパ部４４の第１部分反射ミラー４１側に取り付けられる。ダンパウィンドウ４５は、第１部分反射ミラー４１と、第１ダンパ部４４と、の空間を仕切る。ダンパウィンドウ４５は、第１ダンパ部４４内に満たされた水が漏れ出すのを防ぐ蓋体として機能する。ダンパウィンドウ４５は、例えば、石英で構成される。

【0065】

第２ダンパ部４７は、第２部分反射ミラー４２で反射されたレーザ光ＬＢが入射する位置に配置される。第２ダンパ部４７は、第２部分反射ミラー４２で反射されたレーザ光ＬＢを受光して吸収する。第２ダンパ部４７の内部は、反射防止のため表面を黒アルマイト処理される。

【0066】

〈集光レンズ〉
集光レンズ４９は、部分透過フィルタ４３に対してレーザ光ＬＢの出射側に離れた位置に配置される。集光レンズ４９は、平凸レンズで構成される。集光レンズ４９の材質は、例えば、ＢＫ７である。

【0067】

集光レンズ４９は、入力光量検出部５０の光量検出範囲５１（図５参照）に対して所定の割合にデフォーカスでビーム径を設定し、少なくとも入射範囲のレーザ光ＬＢが光量検出範囲５１の一部に集光するような焦点距離と位置の関係に設置される。

【0068】

〈入力光量検出部〉
入力光量検出部５０は、集光レンズ４９に対してレーザ光ＬＢの出射側に離れた位置に配置される。入力光量検出部５０は、レーザ光ＬＢの光量を検出する。入力光量検出部５０は、例えば、フォトダイオードで構成される。入力光量検出部５０は、入力光量減少部４０及び集光レンズ４９を通過したレーザ光ＬＢが入射する所定の光量検出範囲５１内に複数配置される。

【0069】

図５に示す例では、光量検出範囲５１は、レーザ光ＬＢの光軸方向から見て円形状に設定される。光量検出範囲５１を４分割したそれぞれの範囲には、４つの入力光量検出部５０がそれぞれ配置される。

【0070】

集光レンズ４９では、入射したレーザ光ＬＢが、所定の割合にデフォーカスでビーム径を調整されるように集光される。集光レンズ４９で集光されたレーザ光ＬＢは、所定の割合にデフォーカスされたことで、光量検出範囲５１内の４つの入力光量検出部５０の全てへ入射し、各々の光量が検出される。入力光量検出部５０の検出値は、制御部１５に送られる。

【0071】

制御部１５の算出部１６は、４つの入力光量検出部５０で検出した各々の光量の検出値の割合から光量の重心位置を算出する。さらに、各々の光量の検出値を合計することで、光量検出範囲５１へ入射したレーザ光ＬＢのトータル光量を算出する。

【0072】

図５に示す例では、４つの入力光量検出部５０のうち、右上部及び右下部に配置された入力光量検出部５０の検出値が大きく、左上部及び左下部に配置された入力光量検出部５０の検出値が小さいことから、レーザ光ＬＢのスポット位置が、光量検出範囲５１の中心位置よりも右寄りであることが分かる。

【0073】

これにより、光量検出範囲５１に入射したレーザ光ＬＢの重心位置とトータル光量を同時に算出することができる。

【0074】

－実施形態１の変形例－
前記実施形態１では、４つの光量検出部３７を用いてレーザ光ＬＢの光量を検出するようにしたが、光量検出部３７の数をさらに増やしてもよい。

【0075】

図６に示す例では、測定通路部３５には、６つの光量検出部３７が設けられる。６つの光量検出部３７は、レーザ光ＬＢの光軸方向に沿って間隔をあけて配置される。

【0076】

このように、光量検出部３７の数を増やすことで、レーザ光ＬＢの光量の検出値の数を多くして、レーザ光ＬＢの焦点位置をより精度高く算出することができる。

【0077】

《実施形態２》
以下、前記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。

【0078】

図７に示すように、測定通路部３５には、複数の光量検出部３７が設けられる。複数の光量検出部３７は、レーザ光ＬＢの光軸に沿って配置された第１列６１の光量検出部３７と、レーザ光ＬＢの光軸を挟んで第１列６１と対向するように配置された第２列６２の光量検出部３７と、を含む。

【0079】

図７に示す例では、第１列６１は、４つの光量検出部３７を含む。第２列６２は、４つの光量検出部３７を含む。つまり、図７に示す例では、測定通路部３５には、８つの光量検出部３７が設けられる。

【0080】

第１列６１の光量検出部３７と、第２列６２の光量検出部３７とは、互いに対向する位置に配置される。なお、第１列６１の光量検出部３７と、第２列６２の光量検出部３７とは、上下方向に互いにずれた位置に配置されてもよい。

【0081】

このように、複数の光量検出部３７を、レーザ光ＬＢの光軸を挟んで対向するように配置することで、測定通路３６を通過するレーザ光ＬＢの光軸が傾いているかを判断することができる。

【0082】

図８では、測定通路部３５の上流端をＺ方向の基準位置（０位置）とする。図８に示す例では、第１列６１において、測定通路３６の上流端の光量検出部３７に近い位置から、測定通路３６の下流端の光量検出部３７に対して離れた位置に向かって、レーザ光ＬＢの光軸が傾いた状態で、レーザ光ＬＢが測定通路３６に入射された場合について説明する。

【0083】

図８に示すように、第１列６１の４つの光量検出部３７のうち、測定通路３６の上流端から見て１番目に配置された光量検出部３７では、検出されるレーザ光ＬＢのパワー密度が最も大きいことが分かる。そして、２番目、３番目、４番目に配置された光量検出部３７では、検出されるレーザ光ＬＢのパワー密度が、この順番に徐々に小さくなっていることが分かる。

【0084】

ここで、第１列６１の光量検出部３７のみでレーザ光ＬＢ焦点位置を算出する場合、測定通路３６の上流端から見て１番目に配置された光量検出部３７の検出値が最も大きく、４番目に配置された光量検出部３７の検出値が最も小さくなる。そのため、４番目に配置された光量検出部３７の近傍に、レーザ光ＬＢの焦点位置が存在していると誤判断するおそれがある。

【0085】

そこで、本実施形態では、レーザ光ＬＢの光軸を挟んで第１列６１と対向する第２列６２の光量検出部３７によってレーザ光ＬＢの光量を検出することで、レーザ光ＬＢの焦点位置を正確に確認できるようにしている。

【0086】

図８に示すように、第２列６２の４つの光量検出部３７のうち、測定通路３６の上流端から見て１番目に配置された光量検出部３７では、検出されるレーザ光ＬＢのパワー密度が最も小さいことが分かる。そして、２番目、３番目、４番目に配置された光量検出部３７では、検出されるレーザ光ＬＢのパワー密度が、この順番に徐々に大きくなっていることが分かる。

【0087】

図９のグラフ図では、第１列６１の４つの光量検出部３７の検出値を連続的に繋いだ線と、第２列６２の４つの光量検出部３７の検出値を連続的に繋いだ線と、を表している。

【0088】

図９では、第１列６１の４つの光量検出部３７のうち、測定通路３６の上流端から１番目、２番目、３番目、及び４番目に配置された光量検出部３７の検出値に、それぞれ「１」、「２」、「３」、及び「４」の番号を付している。

【0089】

また、第２列６２の４つの光量検出部３７のうち、測定通路３６の上流端から１番目、２番目、３番目、及び４番目に配置された光量検出部３７の検出値に、それぞれ「５」、「６」、「７」、及び「８」の番号を付している。

【0090】

図９に示す例では、第１列６１の光量検出部３７の検出値は、１番目の光量検出部３７から２番目、３番目、４番目の光量検出部３７に向かって徐々に検出値が小さくなっている。

【0091】

一方、第２列６２の光量検出部３７の検出値は、１番目の光量検出部３７から２番目、３番目、４番目の光量検出部３７に向かって徐々に検出値が大きくなっている。

【0092】

ここで、測定通路３６の途中には、第１列６１と第２列６２とで、検出値が略同じとなる光量検出部３７が存在することとなる。そして、第１列６１の光量検出部３７と、第２列６２の光量検出部３７とにおいて、略同じ検出値が検出された光量検出部３７の近傍に、レーザ光ＬＢの焦点位置が存在していると判断することができる。

【0093】

図９に示す例では、第１列６１の光量検出部３７の検出値を連続的に繋ぐ線と、第２列６２の光量検出部３７の検出値を連続的に繋ぐ線と、の交点位置が、レーザ光ＬＢの焦点位置であると判断することができる。

【産業上の利用可能性】

【0094】

以上説明したように、本発明は、レーザ光の焦点位置を確認できるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。

【符号の説明】

【0095】

１６ 算出部
２０ レーザ加工ヘッド
３０ レーザ測定装置
３５ 測定通路部
３６ 測定通路
３７ 光量検出部
４０ 入力光量減少部
４９ 集光レンズ
５０ 入力光量検出部
５１ 光量検出範囲
６１ 第１列
６２ 第２列
ＬＢ レーザ光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】