(57)【要約】【課題】レーザ発振器内部の異常の有無を簡便に判定する。【解決手段】集光光学ユニット１４０は、レーザ光ＬＢを集光する集光レンズ１４２を筐体１４１内に有し、集光レンズ１４２で集光されたレーザ光ＬＢを石英ブロック１４４を介して伝送ファイバ２００に入射させる。集光光学ユニット１４０は、筐体１４１に形成され、光入射口１４５ａを有する光案内路１４５と、光案内路１４５の端部側に配設されたフォトダイオード１４７と、光入射口１４５ａの周囲に配設され、配設位置を調整可能に構成されたアパーチャー１５０と、を有している。アパーチャー１５０の配設位置を調整することで、フォトダイオード１４７における伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光と集光レンズ１４２からの散乱光の受光感度が可変となるように構成されている。【選択図】図２
2019200225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出射されたレーザ光を集光する集光レンズを筐体内に有し、前記集光レンズで集光された前記レーザ光をレーザ光出射部を介して伝送ファイバに入射させる集光光学ユニットであって、
前記筐体内に連通する光入射口を一端に有し、前記筐体に形成された光案内路と、
前記光案内路の他端側に配設された受光部と、
前記光入射口の周囲に配設され、配設位置を調整可能に構成されたアパーチャーと、を有し、
前記アパーチャーの配設位置を調整することで、前記受光部における前記伝送ファイバ及び／または前記レーザ光出射部からの反射光の受光感度と前記集光レンズからの散乱光の受光感度とが可変となるように構成されていることを特徴とする集光光学ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記アパーチャーは前記光入射口に対する開口の相対的大きさを調整可能に構成されており、
前記開口の相対的大きさを調整することで、前記光案内路内を伝搬する光が前記受光部で受光される受光感度が可変となるように構成されていることを特徴とする集光光学ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記アパーチャーは、前記光入射口に対する開口の相対的大きさを調整可能に構成された開口径調整部と、前記開口径調整部と独立して配設位置を調整可能に構成された位置調整部とが上下に積み重ねられてなることを特徴とする集光光学ユニット。
【請求項４】
請求項３に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記開口径調整部は、前記開口の周方向に沿って高さが変化する部分を有していることを特徴とする集光光学ユニット。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記アパーチャーの一部が前記光案内路に挿入されるとともに、前記アパーチャーの開口中心と前記光入射口の中心とは所定の間隔をあけて設けられており、
前記アパーチャーを前記光入射口の中心を通る軸の周りに所定の角度で回転させることで、前記光案内路内を伝搬する光が前記受光部で受光される受光感度を可変にすることを特徴とする集光光学ユニット。
【請求項６】
請求項５に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記アパーチャーを前記光入射口の中心を通る軸の周りに所定の角度で回転させることで、前記受光部における前記伝送ファイバ及び／または前記レーザ光出射部からの反射光の受光感度と前記集光レンズからの散乱光の受光感度とが可変となるように構成されていることを特徴とする集光光学ユニット。
【請求項７】
請求項１または２に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記アパーチャーは、それぞれ直径の異なる複数の開口を有し、
前記光入射口と前記複数の開口のうちの一の開口とが重なるように前記アパーチャーを移動させることで、前記光案内路内を伝搬する光が前記受光部で受光される受光感度が決定されることを特徴とする集光光学ユニット。
【請求項８】
請求項１，２，７のいずれか１項に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記アパーチャーは、高さが段階的に変化している本体部を有し、
前記本体部の高さの異なる部分にそれぞれ開口が形成されており、
前記光入射口と前記本体部に設けられた一の開口とが重なるように前記アパーチャーを移動させることで、前記光案内路内を伝搬する光が前記受光部で受光される受光感度が決定されることを特徴とする集光光学ユニット。
【請求項９】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記アパーチャーは、虹彩絞り構造を有していることを特徴とする集光光学ユニット。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の集光光学ユニットにおいて、
前記筐体のうち、前記光案内路が形成され、かつ前記受光部と前記アパーチャーとが配設された部分は着脱可能に構成されていることを特徴とする集光光学ユニット。
【請求項１１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光を集光して伝送ファイバに入射させる請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の集光光学ユニットと、を少なくとも備えたことを特徴とするレーザ発振器。
【請求項１２】
請求項１１に記載のレーザ発振器において、
前記受光部で受光された受光信号に基づいて、前記レーザ発振器の異常の有無を判定する異常診断部をさらに備えたことを特徴とするレーザ発振器。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載のレーザ発振器と、
前記レーザ発振器に接続され、前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光を導光する伝送ファイバと、
前記伝送ファイバの出射端に取付けられたレーザ光出射ヘッドと、を少なくとも備えたことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１４】
レーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を集光する集光レンズを筐体内に有し、前記集光レンズで集光された前記レーザ光をレーザ光出射部を介して伝送ファイバに入射させる集光光学ユニットと、を備えたレーザ発振器の異常診断方法であって、
前記集光光学ユニットは、前記筐体に形成された光案内路と、光案内路内を伝搬する光を受光する受光部と、前記光案内路の光入射口の周囲に配設され、配設位置を調整可能に構成されたアパーチャーと、を有し、前記受光部は、前記伝送ファイバ及び／または前記レーザ光出射部からの反射光と、前記集光レンズからの散乱光とを受光可能に構成されており、
前記レーザ光を出射させるレーザ光出射ステップと、
前記アパーチャーの位置を調整して、前記受光部で前記反射光を受光して受光信号を得る反射光受光ステップと、
前記アパーチャーの位置を調整して、前記受光部で前記散乱光を受光して受光信号を得る散乱光受光ステップと
前記反射光受光ステップで取得された受光信号と前記散乱光受光ステップで取得された受光信号とに基づいて、前記レーザ発振器における異常の有無を判定する異常診断ステップとを備えたことを特徴とするレーザ発振器の異常診断方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のレーザ発振器の異常診断方法において、
前記異常診断ステップでは、前記反射光受光ステップで取得された受光信号が第２しきい値よりも大きい場合に、前記伝送ファイバ及び／または前記レーザ光出射部に異常があると判定し、前記散乱光受光ステップで取得された受光信号が第３しきい値よりも大きい場合に、前記集光レンズに異常があると判定することを特徴とするレーザ発振器の異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光光学ユニット及びそれを用いたレーザ発振器、レーザ加工装置、レーザ発振器の異常診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、伝送ファイバを用いて、離れた場所にあるワークをレーザ加工するレーザ加工装置が知られている。このようなレーザ加工装置では、レーザ発振器が内部に設けられており、レーザ発振器から出射されたレーザ光は、伝送ファイバのコア内を伝搬して伝送ファイバに接続されたレーザ光出射ヘッドからワークに向けて照射される。また、レーザ光が伝送ファイバに入射されるときに、レーザ発振器内に設けられた集光レンズで伝送ファイバのコアに収まるスポット径までレーザ光のビーム径が縮小される。
【０００３】
一方、伝送ファイバを用いたレーザ加工装置では、ワークの加工点で反射されて伝送ファイバ内に戻る戻り光の影響で励起光源であるレーザダイオードが損傷するおそれがあった。
【０００４】
そこで、特許文献１には、レーザ光出射ヘッド内に設けられたベンドミラーにレーザ光の一部を透過させる光学特性を持たせ、ベンドミラーを透過した透過光を吸収体に入射させ、吸収体からの散乱光を光検出手段で検出してレーザ光出力とワークからの戻り光との検出を行う構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１７９６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、レーザ光を集光レンズで集光して伝送ファイバに入射させるレーザ発振器において、集光レンズの汚れや損傷、あるいは、レーザ光が入射する伝送ファイバの入射端での損傷があると、レーザ光出力が低下する場合がある。また、最終的な出力があまり低下しない場合でもレーザ光のビーム品質が低下して加工品質に影響を与えるおそれがあった。
【０００７】
しかし、上記のレーザ発振器に特許文献１に開示された構成を適用した場合、光検出手段で検出された散乱光が集光レンズの異常によるものか、あるいは伝送ファイバの異常によるものかの判別が困難であった。このため、光検出手段での検出結果によって、レーザ発振器の内部で何らかの異常が発生していると判定されても、異常箇所の特定が困難であり、メンテナンス作業に時間を要して生産性を低下させるおそれがあった。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡便な構成で、内部の異常の有無及び異常箇所を特定可能な集光光学ユニット及びそれを用いたレーザ発振器、レーザ加工装置、レーザ発振器の異常診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る集光光学ユニットは、レーザ光源から出射されたレーザ光を集光する集光レンズを筐体内に有し、前記集光レンズで集光された前記レーザ光をレーザ光出射部を介して伝送ファイバに入射させる集光光学ユニットであって、前記筐体内に連通する光入射口を一端に有し、前記筐体に形成された光案内路と、前記光案内路の他端側に配設された受光部と、前記光入射口の周囲に配設され、配設位置を調整可能に構成されたアパーチャーと、を有し、前記アパーチャーの配設位置を調整することで、前記受光部における前記伝送ファイバ及び／または前記レーザ光出射部からの反射光の受光感度と前記集光レンズからの散乱光の受光感度とが可変となるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、簡便な構成で集光光学ユニットの異常の有無を判定できるとともに異常箇所を特定することができる。
【００１１】
また、本発明に係るレーザ発振器は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光を集光して伝送ファイバに入射させる上記の集光光学ユニットと、を少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、レーザ発振器の内部の異常箇所を簡便に特定して、対象箇所の修理交換等を行うことができる。このことにより、レーザ光のビーム品質を維持できるとともに、レーザ発振器のダウンタイムを低減できる。
【００１３】
また、本発明に係るレーザ加工装置は、上記のレーザ発振器と、前記レーザ発振器に接続され、前記レーザ発振器から出射された前記レーザ光を導光する伝送ファイバと、前記伝送ファイバの出射端に取付けられたレーザ光出射ヘッドと、を少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、レーザ発振器の内部の異常箇所を簡便に特定して、対象箇所の修理交換等を行うことができる。このことにより、レーザ加工装置のダウンタイムを低減できる。また、レーザ光のビーム品質を維持して、良好な加工品質を保つことができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明の集光光学ユニットによれば、簡便な構成で集光光学ユニットの異常の有無を判定できるとともに異常箇所を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態１に係るレーザ加工装置の構成を示す模式図である。
【図２】集光光学ユニットの内部構成を示す模式図である。
【図３】アパーチャーの構成を示す模式図である。
【図４】アパーチャーの操作を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るレーザ発振器の異常診断手順を示すフローチャートである。
【図６】変形例１に係るアパーチャーの構成を示す模式図である。
【図７】変形例２に係るアパーチャーの構成を示す模式図である。
【図８】変形例３に係る集光光学ユニットの内部構成を示す模式図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る集光光学ユニットの内部構成を示す模式図である。
【図１０】アパーチャーの操作を示す模式図である。
【図１１Ａ】変形例３に係るアパーチャーの平面構成を示す模式図である。
【図１１Ｂ】変形例３に係るアパーチャーの断面構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係るアパーチャーの構成を示す模式図である。
【図１３】アパーチャーの操作を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施形態３に係る別のアパーチャーの構成を示す模式図である。
【図１５】別の集光光学ユニットの内部構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。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全くない。
【００１８】
（実施形態１）  
［レーザ加工装置及び集光光学ユニットの構成］
図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置の構成の模式図を示し、図２は、集光光学ユニットの内部構成の模式図を示す。なお、以降の説明において、レーザ光ＬＢが集光光学ユニット１４０に向かう進行方向をＸ方向、複数のレーザモジュール１２０の配列方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向をＺ方向とそれぞれ呼ぶことがある。
【００１９】
レーザ加工装置１０００は、レーザ発振器１００と伝送ファイバ２００とレーザ光出射ヘッド３００と制御部４００と電源５００と表示部６００とを備えている。レーザ発振器１００と伝送ファイバ２００のレーザ光が入射される端部（以下、単に入射端という。また、伝送ファイバ２００のレーザ光が出射される端部を、以下、単に出射端という。）とは筐体１１０内に収容されている。
【００２０】
レーザ発振器１００は、複数のレーザモジュール１２０とビーム結合器１３０と集光光学ユニット１４０と、を有している。レーザモジュール１２０は、異なる波長のレーザビームを発する複数のレーザダイオードまたはレーザアレイからなり、レーザモジュール１２０内で波長合成されたレーザ光が各レーザモジュール１２０からそれぞれ出射される。
【００２１】
ビーム結合器１３０は、複数のレーザモジュール１２０からそれぞれ出射されたレーザ光を一つのレーザ光（以下、レーザ光ＬＢという）に結合して集光光学ユニット１４０に出射する。具体的には、各々のレーザ光の光軸を近接又は一致させるとともに、互いの光軸が平行になるように結合する。
【００２２】
図２に示すように、集光光学ユニット１４０は、筐体１４１と、その内部に配設された集光レンズ１４２とを有している。集光光学ユニット１４０の各部の構造及び機能については、後で詳述する。
【００２３】
レーザ発振器１００をこのような構成とすることで、レーザ光出力が数ｋＷを超える高出力のレーザ加工装置１０００を得ることができる。また、レーザ発振器１００は、後述する電源５００から電力が供給されてレーザ発振を行い、レーザ光ＬＢが伝送ファイバ２００の出射端から出射される。なお、本実施形態では、４つのレーザモジュール１２０がレーザ発振器１００に搭載されているが、特にこれに限定されない。レーザモジュール１２０の搭載個数は、レーザ加工装置１０００に要求される出力仕様や、個々のレーザモジュール１２０の出力仕様によって適宜変更されうる。
【００２４】
伝送ファイバ２００は、集光光学ユニット１４０の集光レンズ１４２に光学的に結合され、集光レンズ１４２を介してレーザ発振器１００から受け取ったレーザ光ＬＢをレーザ光出射ヘッド３００に導光する。また、図２に示すように、伝送ファイバ２００は、軸心にレーザ光ＬＢを導光するためのコア２０１と、コア２０１の外周側に、コア２０１と同軸に設けられたクラッド２０２及び外側クラッド２０３とを有している。なお、コア２０１、クラッド２０２及び外側クラッド２０３は、それぞれ石英からなるが、クラッド２０２及び外側クラッド２０３の屈折率はコア２０１の屈折率よりも低くなるように構成されており、クラッド２０２及び外側クラッド２０３はレーザ光ＬＢをコア２０１内に閉じ込める機能を有している。また、外側クラッド２０３の外周面は、保護管２０４で覆われており、保護管２０４内には伝送ファイバ２００を冷却するための冷却水が流れている。ただし、保護管２０４の代わりに、外光の遮蔽と伝送ファイバ２００を機械的ダメージから保護するための皮膜が設けられていてもよい。
【００２５】
レーザ光出射ヘッド３００は、伝送ファイバ２００で導光されたレーザ光ＬＢを外部に向けて照射する。例えば、図１に示すレーザ加工装置１０００では、所定の位置に配置された加工対象物であるワークＷに向けてレーザ光ＬＢを出射する。このようにすることで、ワークＷがレーザ加工される。
【００２６】
制御部４００は、レーザ発振器１００のレーザ発振を制御する。具体的には、レーザ発振器１００に接続された電源５００に対して出力電圧やオン時間等の制御信号を供給することにより、各々のレーザモジュール１２０のレーザ発振制御を行う。各々のレーザモジュール１２０に対して個別にレーザ発振制御を行うことも可能である。例えば、レーザモジュール１２０毎にレーザ発振出力やオン時間等を異ならせるようにしてもよい。また、制御部４００は、記憶部４１０を有しており、記憶部４１０には、レーザ加工条件や加工用の動作プログラム等が格納されている。また、記憶部４１０には、レーザ発振器１００が正常な場合に集光光学ユニット１４０に配設されたフォトダイオード１４７（図２参照）が出力する受光信号に関し、複数の値が保存されている。また、制御部４００は、フォトダイオード１４７で受光された受光信号に基づいて、レーザ発振器１００の異常の有無を判定し、異常箇所を特定する異常診断部としても機能する。また、制御部４００は、レーザ光出射ヘッド３００が取り付けられたマニピュレータ（図示せず）の動作を制御してもよい。なお、複数のレーザモジュール１２０とビーム結合器１３０と集光光学ユニット１４０と制御部４００とでレーザ発振器１００が構成されるようにしてもよい。
【００２７】
電源５００は、上述したように、レーザ発振を行うための電力をレーザ発振器１００、具体的には、複数のレーザモジュール１２０のそれぞれに対して供給する。制御部４００からの指令により、各々のレーザモジュール１２０に供給される電力を異ならせるようにしてもよい。また、電源５００は、レーザ加工装置１０００の可動部、例えば、上記のマニピュレータに対して電力を供給するようにしてもよいし、レーザ加工装置１０００の可動部向けには別の電源（図示せず）から電力を供給するようにしてもよい。
【００２８】
表示部６００は、制御部４００で判定されたレーザ発振器１００の異常箇所を表示するように構成されている。なお、表示部６００には、上記以外のデータを表示させてもよい。例えば、レーザ光ＬＢの出力を表示させるようにしてもよい。レーザ加工時の加工パラメータと実測値とを同時に表示させるようにしてもよい。表示部６００は、通常、ブラウン管や液晶ディスプレイ等の表示デバイスを含んでいる。
【００２９】
図２に示す集光光学ユニット１４０では、筐体１４１内に配設された集光レンズ１４２によって、筐体１４１内に入射されたレーザ光ＬＢを集光し、集光されたレーザ光ＬＢは、所定の倍率でビーム径が縮小される。また、集光されたレーザ光ＬＢは、伝送ファイバ２００の入射端が接続されたコネクタ１４３を介して伝送ファイバ２００のコア２０１内に入射される。なお、コネクタ１４３は内部に石英ブロック（レーザ光出射部）１４４を有しており、石英ブロック１４４は、その端面が伝送ファイバ２００の入射端に融着されている。このことにより、石英ブロック１４４は伝送ファイバ２００に屈折率整合して結合されており、この融着部分でレーザ光ＬＢの乱反射等が起こらないようにしている。なお、石英ブロック１４４と伝送ファイバ２００の入射端とを両方の屈折率に整合した接着剤で接合するようにしてもよい。
【００３０】
筐体１４１には、内部に連通する光入射口１４５ａを一端に有する光案内路１４５が形成されている。また、光案内路１４５の他端側にはフォトダイオード１４７（受光部）が設けられている。光入射口１４５ａの周囲にはアパーチャー１５０が配設されている。アパーチャー１５０の構造及び機能については後で詳述する。
【００３１】
フォトダイオード１４７は、アパーチャー１５０及び光案内路１４５を通って伝搬される光を受光して電気信号（受光信号Ｓｇ）を出力する。フォトダイオード１４７は、配線基板１４８に実装されて、筐体１４１に取付けられている。また、配線基板１４８は制御部４００に接続されており、配線基板１４８を介して受光信号Ｓｇが制御部４００に送られる。
【００３２】
ここで、フォトダイオード１４７の機能について説明する。集光光学ユニット１４０に入射され、集光レンズ１４２で集光されたレーザ光ＬＢは、その大部分が石英ブロック１４４を介して伝送ファイバ２００のコア２０１内を伝搬し、伝送ファイバ２００の出射端から出射される。しかし、図２に示すように、一部の光は、伝送ファイバ２００の出射端から出射されずに、集光光学ユニット１４０の筐体１４１内に反射されて戻ってくる。例えば、石英ブロック１４４の入射端面での反射光（図２に示す経路Ｉ）やコア２０１の入射端面での反射光（図２に示す経路ＩＩ）やクラッド２０２と外側クラッド２０３との境界での反射光（図２に示す経路Ｉ）等がある。また、伝送ファイバ２００の出射端面で反射されてコア２０１内を戻ってくる光（図２に示す経路ＩＶ）も集光光学ユニット１４０の筐体１４１内に入射される。また、これらとは別に、集光レンズ１４２に汚れや損傷等があると、その部分に入射されたレーザ光ＬＢは所定の焦点に集光されず、別の方向に散乱されて集光光学ユニット１４０の筐体１４１内に入射される（図２に示す経路Ｖ）。
【００３３】
フォトダイオード１４７は、正常な光路を通らずに筐体１４１内に入射されたこれらの光を受光し、その光量に基づいて受光信号Ｓｇを出力する。なお、後述するアパーチャー１５０の開口径調整機構及び位置調整機構により、フォトダイオード１４７は、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光と集光レンズ１４２からの散乱光のいずれも受光可能に構成されている。このため、受光信号Ｓｇは、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光や集光レンズ１４２からの散乱光の強度に応じて変化し、受光信号Ｓｇが大きくなるほど、上記の反射光や散乱光の強度が強くなる。言いかえると、受光信号Ｓｇが大きくなると、伝送ファイバ２００、石英ブロック１４４、及び集光レンズ１４２のいずれかに何らかの異常が生じている可能性が高くなっていると言える。このように、フォトダイオード１４７で主に受光される光の種類及びそれに基づく受光信号Ｓｇの大きさによって、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４に異常が発生しているのか、あるいは、集光レンズ１４２に異常が発生しているのかを知ることができる。
【００３４】
［アパーチャーの構成］
図３は、本実施形態に係るアパーチャーの構成の模式図を示し、図４は、アパーチャーの操作の模式図を示す。なお、説明の便宜上、図３，４においてアパーチャー１５０の構造を簡略化して図示している。
【００３５】
図３に示すように、アパーチャー１５０は、虹彩絞り構造を有している。具体的には、環状のフレーム１５０ａに絞り調整機構１５０ｂが設けられており、図示しない絞り調整ねじによってアパーチャー１５０の開口径を調整可能に構成されている。また、フレーム１５０ａにはスライド機構１５０ｃが連結されており、図示しないスライドバーによって光入射口１４５ａに対するアパーチャー１５０の位置を調整可能に構成されている。
【００３６】
このように構成されたアパーチャー１５０を用いて、光案内路１４５に入射される光に関しフォトダイオード１４７の受光感度を可変にすることができる。また、光案内路１４５に入射される伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光に関するフォトダイオード１４７の受光感度や集光レンズ１４２からの散乱光に関するフォトダイオード１４７の受光感度を可変にすることができる。このことについて、図４を参照しながらさらに説明する。
【００３７】
まず、フォトダイオード１４７の受光感度自体は、アパーチャー１５０の開口径を変更することで調整される。例えば、図４の上側に示すように、光案内路１４５の光入射口１４５ａとアパーチャー１５０の開口とを同じ大きさになるよう調整すると、光入射口１４５ａに対して所定の角度、例えば、垂直方向から数°程度傾いた角度から入射する光は、基本的にすべてフォトダイオード１４７で受光される。
【００３８】
一方、アパーチャー１５０の開口を光案内路１４５の光入射口１４５ａよりも小さくなるように調整すると、光入射口１４５ａに入射する光のうち、一部のみがフォトダイオード１４７で受光される。つまり、フォトダイオード１４７の受光感度が低くなるように調整される。また、アパーチャー１５０の開口を光案内路１４５の光入射口１４５ａよりも大きくなるように調整すると、上記の所定の角度よりも大きな角度で光入射口１４５ａに入射する光もフォトダイオード１４７で受光される。つまり、フォトダイオード１４７の受光感度が高くなるように調整される。
【００３９】
前述したように、アパーチャー１５０の開口が光案内路１４５の光入射口１４５ａとほぼ同じ大きさであれば、光入射口１４５ａに入射される光をすべてフォトダイオード１４７で受光することができる。しかし、レーザ光ＬＢの出力が数ｋＷ〜十数ｋＷと大きい場合には、フォトダイオード１４７での受光量が多すぎて、受光信号Ｓｇが飽和してしまう場合がある。また、光入射口１４５ａに入射される光量が小さい場合は、上記所定の角度よりも大きな角度で光入射口１４５ａに入射される光をフォトダイオード１４７で受光することも必要になってくる。
【００４０】
本実施形態に示すアパーチャー１５０によれば、開口径調整機構である絞り調整機構１５０ｂにより、光案内路１４５内を伝搬する光がフォトダイオード１４７で受光される受光感度を可変にし、所望の感度を得ることが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態に示すアパーチャー１５０によれば、図９の下側に示すように、スライド機構１５０ｃを用いて、光入射口１４５ａに対するアパーチャー１５０の開口の位置を変更することができる。
【００４２】
このように、光入射口１４５ａに対するアパーチャー１５０の開口の位置を変更することで、図２の経路Ｉ〜ＩＶに示す伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光が光案内路１４５に入射される光量を調整することができる。同様に、図２の経路Ｖに示す集光レンズ１４２からの散乱光が光案内路１４５に入射される光量を調整することができる。なお、図９の下側に示すように、アパーチャー１５０の位置を石英ブロック１４４側に移動させると、光入射口１４５ａのうち石英ブロック１４４に近い側が開放され、アパーチャー１５０の位置を集光レンズ１４２側に移動させると、集光レンズ１４２に近い側が開放される。このことにより、光案内路１４５に入射される上記反射光と散乱光の光量は、一方が大きくなるようにすると他方が小さくなり、相対的に調整される。
【００４３】
なお、アパーチャー１５０の開口径や位置の変更は、手動で行ってもよい。その場合は、前述した絞り調整ねじやスライドバーは集光光学ユニット１４０の外部から操作できることが好ましい。また、集光光学ユニット１４０の内部または外部に設けられたアクチュエータ（図示せず）と、アパーチャーの絞り調整機構１５０ｂやスライド機構１５０ｃを連結し、制御部４００からの制御信号によって、アクチュエータを駆動させることで、アパーチャー１５０の開口径や位置を変更するようにしてもよい。
【００４４】
また、アパーチャー１５０の開口径や位置は連続的に変更してもよいし、段階的に変更してもよい。例えば、アパーチャー１５０が、図９の下側に示す３つの位置のみに移動するようにしてもよい。また、開口径調整機構やアパーチャー１５０の位置調整機構は、図３，４に示す構造のみに限定されず、別の構造を用いるようにしてもよい。
【００４５】
［レーザ発振器の異常診断手順］
図５は、本実施形態に係るレーザ発振器の異常診断手順を示す。
【００４６】
まず、レーザ発振器１００に異常がないことを確認し、この状態での初期値を取得する。初期値は最低３種類取得する。まず、アパーチャー１５０の開口の中心を光案内路１４５の光入射口１４５ａの中心と重ね合わせた状態でレーザ光ＬＢを出射し、フォトダイオード１４７の出力をモニターしながらアパーチャー１５０の開口径を調整し、フォトダイオード１４７での受光感度が最大となったときの受光信号Ｓｇを取得する。この値を第１初期値とし、第１初期値に基づいて第１しきい値Ｔｈ１を設定する。次に、アパーチャー１５０を石英ブロック１４４に近い所定の位置に移動させて、レーザ光ＬＢを出射し受光信号Ｓｇを取得する。この値を第２初期値とし、第２初期値に基づいて第２しきい値Ｔｈ２を設定する。最後に、アパーチャー１５０を集光レンズ１４２に近い所定の位置に移動させて、レーザ光ＬＢを出射し受光信号Ｓｇを取得する。この値を第３初期値とし、第３初期値に基づいて第３しきい値Ｔｈ３を設定する（ステップＳ１）。また、これらの値は制御部４００の記憶部４１０に保存される。ステップＳ１の終了後、レーザ加工装置１０００は通常の稼働モードとなり、生産計画に則って順次ワークＷがレーザ加工される。
【００４７】
一方、レーザ発振器１００に異常があるか否かを定期的に診断するため、所定の周期でステップＳ２以降が実行される。まず、電源５００から電力を投入して、レーザ発振器１００をレーザ発振させてレーザ光ＬＢを出射させ（ステップＳ２：レーザ光出射ステップ）、フォトダイオード１４７で受光信号Ｓｇを取得する（ステップＳ３）。制御部４００は、ステップＳ３で取得された受光信号Ｓｇと記憶部４１０に保存された第１しきい値Ｔｈ１とを比較し、受光信号Ｓｇが第１しきい値Ｔｈ１よりも大きいかどうか判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４での判定結果が否定的であれば、レーザ発振器１００に異常がないとしてレーザ発振器の異常診断を終了する。
【００４８】
第１しきい値Ｔｈ１は、受光信号Ｓｇに基づいて集光光学ユニット１４０及び／または伝送ファイバ２００に異常があるか否かを判定するためのしきい値であり、レーザ光ＬＢの出力変動等を考慮して第１初期値の約３倍程度に設定されている。ただし、特にこれに限定されず、レーザ発振器１００の仕様等によって適宜変更されうる。
【００４９】
前述したように、フォトダイオード１４７の受光信号Ｓｇが大きくなるほど、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光か集光レンズ１４４からの散乱光か、あるいはその両方が増加していると推定される。つまり、伝送ファイバ２００、石英ブロック１４４、集光レンズ１４４のいずれかに何らかの異常が起こっていると推定される。
【００５０】
従って、受光信号Ｓｇが第１しきい値Ｔｈ１以下であれば、上記の反射光や散乱光の強度は、許容されるレーザ発振器１００の出力変動や周囲環境の変動の範囲内と判定されて、レーザ発振器１００に異常がないと判定される。
【００５１】
一方、ステップＳ４での判定結果が肯定的、つまり、受光信号Ｓｇが第１しきい値Ｔｈ１よりも大きければ、集光光学ユニット１４０及び／または伝送ファイバ２００のいずれかに何らかの異常が発生していると推定される。そこで、異常発生箇所を特定するため、ステップＳ５以降を実行する。
【００５２】
アパーチャー１５０を石英ブロック１４４に近い所定の位置に移動させ（ステップＳ５）、レーザ光ＬＢを出射させて受光信号Ｓｇを取得する（ステップＳ６：反射光受光ステップ）。制御部４００は、ステップＳ３で取得された受光信号Ｓｇと記憶部４１０に保存された第２しきい値Ｔｈ２とを比較し、受光信号Ｓｇが第２しきい値Ｔｈ２よりも大きいかどうか判定する（ステップＳ７）。ステップＳ７での判定結果が否定的であれば、ステップＳ１３に進む。
【００５３】
第２しきい値Ｔｈ２は、受光信号Ｓｇに基づいて石英ブロック１４４及び／または伝送ファイバ２００に異常があるか否かを判定するためのしきい値であり、レーザ光ＬＢの出力変動等を考慮して第２初期値の約３倍程度に設定されている。ただし、特にこれに限定されず、レーザ発振器１００の仕様等によって適宜変更されうる。
【００５４】
よって、ステップＳ７での判定結果が肯定的、つまり、受光信号Ｓｇが第２しきい値Ｔｈ２よりも大きければ、石英ブロック１４４及び／または伝送ファイバ２００に何らかの異常が発生していると推定される。そこで、集光レンズ１４２にも異常が発生しているか否かを調べるために、ステップＳ８以降を実行する。
【００５５】
アパーチャー１５０を集光レンズ１４２に近い所定の位置に移動させ（ステップＳ８）、レーザ光ＬＢを出射させて受光信号Ｓｇを取得する（ステップＳ９：散乱光受光ステップ）。制御部４００は、ステップＳ３で取得された受光信号Ｓｇと記憶部４１０に保存された第３しきい値Ｔｈ３とを比較し、受光信号Ｓｇが第３しきい値Ｔｈ３よりも大きいかどうか判定する（ステップＳ１０）。
【００５６】
第３しきい値Ｔｈ３は、受光信号Ｓｇに基づいて集光レンズ１４２に異常があるか否かを判定するためのしきい値であり、レーザ光ＬＢの出力変動等を考慮して第３初期値の約３倍程度に設定されている。ただし、特にこれに限定されず、レーザ発振器１００の仕様等によって適宜変更されうる。
【００５７】
受光信号Ｓｇが第３しきい値Ｔｈ３を超えていれば、集光レンズ１４２からの散乱光強度が、許容されるレーザ発振器１００の出力変動や周囲環境の変動の範囲を超えており、集光レンズ１４２に異常ありと判定される。そこで、ステップＳ７での判定結果が肯定的であれば、ステップＳ１１に進んで、集光レンズ１４２，石英ブロック１４４及び伝送ファイバ２００のすべてを点検し、異常箇所を特定するとともに、当該箇所の修理交換を行う。
【００５８】
一方、ステップＳ１１での判断が否定的であれば、集光レンズ１４２には異常なしと判定され、ステップＳ１１に進んで、石英ブロック１４４及び伝送ファイバ２００を点検し、異常箇所を特定するとともに、当該箇所の修理交換を行う。
【００５９】
また、ステップＳ７での判定結果が否定的であれば、アパーチャー１５０を集光レンズ１４２に近い所定の位置に移動させ（ステップＳ１３）、レーザ光ＬＢを出射させて受光信号Ｓｇを取得する（ステップＳ１４）。制御部４００は、ステップＳ３で取得された受光信号Ｓｇと記憶部４１０に保存された第３しきい値Ｔｈ３とを比較し、受光信号Ｓｇが第３しきい値Ｔｈ３よりも大きいかどうか判定する（ステップＳ１５）。受光信号Ｓｇが第３しきい値Ｔｈ３を超えていれば、前述したように、集光レンズ１４２に異常ありと判定される。そこで、ステップＳ１５での判定結果が肯定的であれば、ステップＳ１６に進んで、集光レンズ１４２を点検し、異常箇所を特定するとともに、当該箇所の修理交換を行う。
【００６０】
一方、ステップＳ１５での判定結果が否定的であれば、集光レンズ１４２，石英ブロック１４４及び伝送ファイバ２００のいずれにも異常なしと判定される。この場合、フォトダイオード１４７の受光感度調整が当初の設定よりずれている可能性があるため、ステップＳ１に戻って初期値を再取得する。なお、この場合、各ステップでのしきい値からの偏差が小さければ、交換の必要無しとして点検作業を終了させるようにすることもできる。
【００６１】
なお、ステップＳ３，Ｓ４を省略してもよい。また、ステップＳ４，Ｓ７，Ｓ１０，Ｓ１５での判定結果を表示部６００に表示させるようにしてもよい。
【００６２】
［効果等］
本実施形態の集光光学ユニット１４０は、レーザ光源である複数のレーザモジュール１２０から出射されたレーザ光ＬＢを集光する集光レンズ１４２を筐体１４１内に有し、集光レンズ１４２で集光されたレーザ光ＬＢをレーザ光出射部である石英ブロック１４４を介して伝送ファイバ２００に入射させる。
【００６３】
集光光学ユニット１４０において、筐体１４１内に連通する光入射口１４５ａを一端に有し、筐体１４１に形成された光案内路１４５と、光案内路１４５の他端側に配設された受光部であるフォトダイオード１４７と、光入射口１４５ａの周囲に配設され、配設位置を調整可能に構成されたアパーチャー１５０と、を有している。
【００６４】
アパーチャー１５０の配設位置を調整することで、フォトダイオード１４７における伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光の受光感度と集光レンズ１４２からの散乱光の受光感度とが可変となるように構成されている。
【００６５】
集光光学ユニット１４０をこのように構成することで、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光と集光レンズ１４２からの散乱光の受光感度を簡便な構成で調整することができる。
【００６６】
また、アパーチャー１５０は、光入射口１４５ａに対する開口の相対的大きさを調整可能に構成されており、この相対的大きさを調整することで、光案内路１４５内を伝搬する光がフォトダイオード１４７で受光される受光感度が可変となるように構成されている。
【００６７】
集光光学ユニット１４０をこのように構成することで、光案内路１４５に入射され、フォトダイオード１４７で受光される光の受光感度を簡便な構成で調整することができる。
【００６８】
さらに、集光光学ユニット１４０をこのように構成することで、一つのフォトダイオード１４７で、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光と集光レンズ１４２からの散乱光とを受光感度を調整しつつ検出することができるため、光案内路１４５やフォトダイオード１４７の配置の自由度を高めることができる。
【００６９】
また、本実施形態によれば、集光光学ユニット１４０での異常の有無を判定できるとともに異常箇所を特定することができる。また、異常箇所を簡便に特定できるため、必要に応じて、適切なタイミングで異常箇所の修理交換を行うことができる。特に、伝送ファイバ２００や石英ブロック１４４の取り外し、交換は比較的容易であるが、集光レンズ１４２が損傷していると、交換後の位置調整に非常に工数を要する。
【００７０】
前述したように、特許文献１に開示された従来技術では、レーザ発振器１００の内部で何らかの異常が発生していると判定できても、異常箇所の特定が困難であった。このため、一旦、異常が発生していると判定されれば、レーザ発振器１００を分解して、想定される部品をすべて点検あるいは交換する必要があった。
【００７１】
一方、本実施形態によれば、伝送ファイバ２００または石英ブロック１４４と集光レンズ１４２のいずれに異常が発生しているかを簡便に特定できるため、例えば、集光レンズ１４２に異常が発生していないと判定されれば、点検及び修理交換作業が簡素化するとともに大幅に短縮可能となる。
【００７２】
アパーチャー１５０は、虹彩絞り構造を有していてもよい。この構成によれば、アパーチャー１５０の開口の大きさを簡便に調整することができる。
【００７３】
本実施形態のレーザ発振器１００は、レーザ光ＬＢを出射するレーザ光源である複数のレーザモジュール１２０と、レーザ光ＬＢを集光して伝送ファイバ２００に入射させる集光光学ユニット１４０と、を少なくとも備えている。
【００７４】
本実施形態によれば、簡便な構成でレーザ発振器１００の内部の異常箇所を特定して、レーザ発振器１００における対象パーツの修理交換を行うことができる。このことにより、レーザ光ＬＢのビーム品質を維持できるとともに、レーザ発振器１００のダウンタイムを低減できる。
【００７５】
レーザ発振器１００に、フォトダイオード１４７で受光された受光信号Ｓｇに基づいて、レーザ発振器１００の異常の有無を判定する異常診断部をさらに備えていてもよい。なお、本実施形態において、この異常診断部は、制御部４００が有する機能に相当する。
【００７６】
このようにすることで、レーザ発振器１００の異常の有無及び異常箇所を迅速に特定することができる。
【００７７】
また、本実施形態のレーザ加工装置１０００は、レーザ発振器１００と、レーザ発振器１００に接続され、レーザ発振器１００から出射されたレーザ光ＬＢを導光する伝送ファイバ２００と、伝送ファイバ２００の出射端に取付けられたレーザ光出射ヘッド３００と、を少なくとも備えている。
【００７８】
本実施形態によれば、簡便な構成でレーザ発振器１００の内部の異常箇所を特定して、レーザ発振器１００における対象パーツの修理交換を行うことができる。このことにより、レーザ加工装置１０００のダウンタイムを低減できる。また、レーザ光ＬＢのビーム品質を維持して、良好な加工品質を保つことができる。
【００７９】
また、本実施形態のレーザ発振器１００の異常診断方法は、レーザ光ＬＢを出射させるレーザ光出射ステップ（ステップＳ２）と、アパーチャー１５０の位置を調整して、フォトダイオード１４７で伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光を受光して受光信号Ｓｇを得る反射光受光ステップ（ステップＳ６）と、アパーチャー１５０の位置を調整して、フォトダイオード１４７で集光レンズ１４２からの散乱光を受光して受光信号Ｓｇを得る散乱光受光ステップ（ステップＳ９）と、反射光受光ステップで取得された受光信号Ｓｇと散乱光受光ステップで取得された受光信号Ｓｇとに基づいて、レーザ発振器１００における異常の有無を判定する異常診断ステップ（ステップＳ７，Ｓ１０，Ｓ１５）と、を備えている。
【００８０】
この方法によれば、集光光学ユニット１４０での異常の有無を簡便に判定できる。
【００８１】
また、異常診断ステップでは、反射光受光ステップで取得された受光信号Ｓｇが第２しきい値Ｔｈ２よりも大きい場合に、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４に異常があると判定し、散乱光受光ステップで取得された受光信号Ｓｇが第３しきい値Ｔｈ３よりも大きい場合に、集光レンズ１４２に異常があると判定する。
【００８２】
この方法によれば、集光光学ユニット１４０での異常箇所を簡便に特定することができる。このことにより、適切なタイミングで異常箇所の修理交換を行うことができ、また、点検及び修理交換作業が簡素化するとともに大幅に短縮可能となる。
【００８３】
＜変形例１＞
図６は、本変形例に係るアパーチャーの構成の模式図を示す。本変形例に示すアパーチャー１５１の構成は、円板状の基部１５１ａの周方向に沿って、それぞれ径の異なる開口１５１ｂ〜１５ｄが設けられている点で実施形態１に示すアパーチャー１５０の構成と異なる。
【００８４】
また、アパーチャー１５１には、図示しない操作ハンドルが連結されており、操作ハンドルを集光光学ユニット１４０の外部から操作することで、アパーチャー１５１は、基部の中心の周りに回転可能に構成されている。また、開口１５１ｃの大きさは、光入射口１４５ａとほぼ同じ大きさになるように設定されている。
【００８５】
アパーチャー１５１をこのように構成することで、光入射口１４５ａに対するアパーチャー１５１の開口の相対的大きさを簡便に変更できる。また、光入射口１４５ａと複数の開口１５１ｂ〜１５１ｄのうちの一の開口とが重なるようにアパ−チャー１５１を移動させることで、光案内路１４５内を伝搬する光がフォトダイオード１４７で受光される受光感度が決定される。また、スライド機構１５１ｅにより、アパーチャー１５１の位置を石英ブロック１４４に近い側か集光レンズ１４２に近い側かに調整可能であり、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光と集光レンズ１４２からの散乱光との受光感度を簡便に調整できる。
【００８６】
＜変形例２＞
図７は、本変形例に係るアパーチャーの構成の模式図を示す。本変形例に示すアパーチャー１５２は、高さが段階的に変化している本体部１５２ａを有し、本体部１５２ａの高さの異なる部分にそれぞれ開口１５２ｂが形成されている点で実施形態１に示すアパーチャー１５０の構成と異なる。
【００８７】
また、アパーチャー１５２には、図示しないスライドバーが連結されており、スライドバーを集光光学ユニット１４０の外部から操作することで、アパーチャー１５２の開口１５２ｂと光入射口１４５ａとが重なるようにすることができる。
【００８８】
アパーチャー１５１をこのように構成することで、光入射口１４５ａと連通するアパーチャー１５２の開口１５２ｂの高さを簡便に変更できる。このことにより、光案内路１４５に入射される光の指向性に応じて、フォトダイオード１４７で受光される受光感度を調整できる。また、光入射口１４５ａと開口１５２ｂのうちの一の開口とが重なるようにアパ−チャー１５２を移動させることで、光案内路１４５内を伝搬する光がフォトダイオード１４７で受光される受光感度が決定される。また、スライドバーにより、アパーチャー１５１の位置を石英ブロック１４４に近い側か集光レンズ１４２に近い側かに調整可能であり、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光と集光レンズ１４２からの散乱光との受光感度を簡便に調整できる。
【００８９】
＜変形例３＞
図８は、本変形例に係る集光光学ユニットの内部構成の模式図を示す。なお、伝送ファイバ２００については図示を省略している。本変形例に示す集光光学ユニット１４０は、筐体１４１のうち、光案内路１４５が形成され、かつフォトダイオード１４７とアパーチャー１５０が取付けられた部分１４１ａが着脱可能である点で、実施形態１に示す構成と異なる。
【００９０】
本変形例によれば、アパーチャー１５０の取り外しや交換を容易に行うことができる。例えば、アパーチャー１５０の開口径や位置の調整がうまくいかない場合、集光光学ユニット１４０全体を分解してアパーチャー１５０を取り出すと、集光レンズ１４２の位置調整が非常に手間のかかる作業となる。アパーチャー１５０が取付けられた上記部分１４１ａを着脱可能にすることで、このような作業を回避して、集光光学ユニット１４０内の異常の有無を検出することができる。
【００９１】
（実施形態２）
図９は、本実施形態に係る集光光学ユニットの内部構成を示し、図１０は、アパーチャーの操作の模式図を示す。なお、説明の便宜上、図９，１０においてアパーチャー１５３の構造を簡略化して図示している。また、伝送ファイバ２００については図示を省略している。なお、なお、実施形態１と同様の部材等については、同じ符号を付して説明を省略する。また、図示しないが、配線基板１４８がそれぞれ制御部４００に接続されている点は、実施形態１に示したのと同様である。
【００９２】
本実施形態に示すアパーチャー１５３は、光入射口１４５ａに対する開口１５３ｃの相対的大きさを調整可能に構成された開口径調整部１５３ａと、開口径調整部１５３ａと独立して配アパーチャー１５３の配設位置を調整可能に構成された位置調整部１５３ｂとが上下に積み重ねられてなる点で、実施形態１に示すアパーチャー１５０と異なる。
【００９３】
アパーチャー１５３をこのように構成することで、光案内路１４５内を伝搬する光がフォトダイオード１４７で受光される受光感度と、上記の反射光と散乱光との受光感度の比を独立に調整でき、全体として受光感度の調整自由度を高めることができる。このことについて、図１０を用いてさらに説明する。
【００９４】
図１０の（ｂ）、（ｅ）図に示すように、光入射口１４５と開口１５３ｃとが重なるようにアパーチャー１５３の位置を調整した後、所定の出力のレーザ光ＬＢを出射させるフォトダイオード１４７で受光する。受光信号Ｓｇが所定の範囲を超えて大きな値となるときは、開口径調整部１５３ａを操作して、図１０の（ａ）図に示すように、開口径調整部１５３ａの開口径を小さくし、受光信号Ｓｇが所定の範囲よりも小さな値となるときは、開口径調整部１５３ａを操作して、図１０の（ｃ）図に示すように、開口径調整部１５３ａの開口径を大きくし、フォトダイオード１４７の受光感度を調整する。また、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光を主に受光したい場合は、図１０の（ｄ）図に示すように、位置調整部１５３ｂを集光レンズ１４２側に移動させる。また、集光レンズ１４２からの散乱光を主に受光したい場合は、図１０の（ｆ）図に示すように、位置調整部１５３ｂを石英ブロック１４４側に移動させる。これらの操作を組み合わせることで、フォトダイオード１４７の受光感度及び上記の反射光と散乱光との受光感度の比を所望の値に調整することができる。このことにより、図５に示す異常診断手順において、精度良くレーザ発振器１００での異常の有無を判定できるとともに、異常箇所を特定することができる。
【００９５】
＜変形例４＞
図１１Ａは、本変形例に係るアパーチャーの平面構成の模式図を、図１１Ｂは、アパーチャーの断面構成の模式図をそれぞれ示す。本変形例に示すアパーチャー１５４は、位置調整部１５４ｂの一部が光案内路１４５に挿入されていることと、開口径変更部１５４ａの開口が楕円形である点でと実施形態２に示すアパーチャー１５３と異なる。
【００９６】
本変形例によれば、アパーチャー１５４の位置調整部１５４ｂを所定の角度だけ回転させることで、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光と集光レンズ１４２からの散乱光とで受光感度の比を簡便に変えることができる。また、開口径調整部１５４ａに設けられた楕円形の開口と位置調整部１５４ｂに設けられた開口との重なりを予め所定の値に設定することで、位置調整部１５４ｂの回転角度に応じて、光案内路１４５に入射された光に関し、フォトダイオード１４７の受光感度を調整することができる。また、位置調整部１５４ｂが光入射口１４５ａに対して相対的に移動しないため、アパーチャー１５４の配置の自由度を高めることができる。
【００９７】
（実施形態３）
図１２は、本実施形態に係るアパーチャーの模式図を示し、図１３は、アパーチャーの操作の模式図を示す。また、図１４は、本実施形態に係る別のアパーチャーの模式図を示す。本実施形態に示すアパーチャー１５５は、開口径調整部１５５ａの半分において、高さが周方向に連続的に変化している点で、実施形態２に示すアパーチャー１５３と異なる。また、開口径調整部１５５ａは光入射口１４５ａを通る軸の周りに回転可能に構成されている。
【００９８】
アパーチャー１５５、特に開口径調整部１５５ａをこのように構成することで、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光と集光レンズ１４２からの散乱光との光案内路１４５に入射される光量比を簡便に変更することができる。例えば、図１３の（ａ）図及び（ｃ）図に示すように、開口径調整部１５５ａの回転角度と光入射口１４５ａに対する位置調整部１５５ｂの位置を調整することで、上記の反射光と散乱光とが光案内路１４５に入射される光量比を反転させることができる。また、光案内路１４５に上記の反射光が入射される光量が最大となる位置から、開口径調整部１５５ａを９０°回転させると、上記の反射光と散乱光とが光案内路１４５に入射される光量比を同程度にすることができる。また、位置調整部１５５ｂを移動させることで、上記の反射光と散乱光とが光案内路１４５に入射される光量比をさらに細かく調整することができ、レーザ発振器１００の異常診断における診断精度を向上させることができる。
【００９９】
なお、図１４に示すように、位置調整部１５５ｂを省略し、開口径調整部１５５ａの下側を光案内路１４５に対して回転可能に挿入するようにしてもよい。この構成を用いても、図１２に示す構成と同様に、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光と集光レンズ１４２からの散乱光とが光案内路１４５に入射される光量比を簡便に変更することができる。
【０１００】
（その他の実施形態）
なお、変形例１〜４を含む上記実施形態１〜３において、複数のレーザモジュール１２０からそれぞれ出射されるレーザ光をビーム結合器１３０で結合してレーザ光ＬＢを出射させる構成としたが、特にこれに限定されず、例えば、一つのレーザ光源からレーザ光ＬＢが出射されるようにしてもよい。
【０１０１】
また、図２，８，９において、光案内路１４５とフォトダイオード１４７とをそれぞれ一つずつ設ける構成を示したが、特にこれに限定されず、それぞれを複数設けるようにしてもよい。
【０１０２】
また、その場合は、個々のフォトダイオードに関して、入射される光を特定するようにしてもよい。例えば、図１５に示すように、光案内路１４６ａ，１４６ｂをレーザ光ＬＢの光軸に対してそれぞれ所定の角度で傾けるようにして、光案内路１４６ａ，１４６ｂとで入射される光の種類が限定されるようにしてもよい。このような構成とすることで、伝送ファイバ２００及び／または石英ブロック１４４からの反射光が光案内路１４５ｂに入射される光量と、集光レンズ１４２からの散乱光が光案内路１４６ａに入射される光量とを独立に制御できる。このことにより、レーザ発振器１００における異常発生の有無を精度良く判定できるとともに、異常箇所をさらに細かく特定することができる。なお、図１５に示す構成において、アパーチャー１５６は、それぞれ開口径変更機能を有さずに、位置調整機能のみを有するようにしてもよい。
【０１０３】
また、これに限らず、上記の各実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。例えば、変形例３に示す筐体１４１及びその一部１４１ａを他の実施形態に示す構成に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明の集光光学ユニットは、内部の異常の有無の判定及び異常箇所の特定を簡便に行えるため、レーザ加工装置等に使用されるレーザ発振器に適用する上で有用である。
【符号の説明】
【０１０５】
１００    レーザ発振器
１２０    レーザモジュール
１３０    ビーム結合器
１４０    集光光学ユニット
１４１    筐体
１４２    集光レンズ
１４３    コネクタ
１４４    石英ブロック（レーザ光出射部）
１４５，１４６ａ，１４６ｂ    光案内路
１４５ａ  光入射口
１４７    フォトダイオード（受光部）
１５０〜１５６  アパーチャー
２００    伝送ファイバ
３００    レーザ光出射ヘッド
４００    制御部
４１０    記憶部
５００    電源
６００    表示部
１０００  レーザ加工装置
Ｗ        ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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