(57)【要約】  レーザ加工装置は、レーザ発振装置（２）と、音響光学素子（３）と、第１の測定器（６）と、加工部（５）と、制御部（７）とを有する。レーザ発振装置（２）は、出力ビーム（Ｂ０）を出力する。音響光学素子（３）は、出力ビーム（Ｂ０）が入射され、出力ビーム（Ｂ０）を第１の光路（Ｒ１）および第２の光路（Ｒ２）のいずれかに選択的に出射する。第１の測定器（６）は、第１の光路（Ｒ１）に設けられ、加工ビーム（Ｂ２）のエネルギを測定する。加工部（５）は第２の光路（Ｒ２）に設けられている。制御部（７）は、レーザ発振装置（２）および音響光学素子（３）を制御し、第１の測定器（６）が測定した第１の測定値を受信する。第１の光路（Ｒ１）に出射された出力ビーム（Ｂ０）は、音響光学素子（３）から第１の測定器（６）に直接入射される。制御部（７）は、第１の測定値に基づいて加工ビーム（Ｂ２）の異常を検知する。
2015118829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力ビームを出力するレーザ発振装置と、
前記出力ビームが入射され、前記出力ビームを加工ビームとして第１の光路または第２の光路に選択的に出射する音響光学素子と、
前記第１の光路に設けられ、前記加工ビームのエネルギを測定する第１の測定器と、
前記第２の光路に設けられた加工部と、
前記レーザ発振装置および前記音響光学素子を制御し、前記第１の測定器が測定した第１の測定値を受信する制御部と、
を備え、
前記第１の光路に出射された前記出力ビームは、前記音響光学素子から前記第１の測定器に直接入射され、
前記制御部は、前記第１の測定値に基づいて前記加工ビームの異常を検知する、レーザ加工装置。
【請求項２】
前記第１の光路は、前記音響光学素子によって回折された前記加工ビームの進行方向であり、
前記第２の光路は、前記音響光学素子を透過した前記加工ビームの進行方向である、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記第２の光路は、前記音響光学素子によって回折された前記加工ビームの進行方向であり、
前記第１の光路は、前記音響光学素子を透過した前記加工ビームの進行方向である、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記レーザ発振装置と前記音響光学素子との間に設けられ、前記出力ビームに対して光学調整を施す光学調整部と、
前記レーザ発振装置と前記光学調整部との間に設けられ、前記出力ビームを第３の光路および第４の光路の両方に分離する光学装置と、
前記第３の光路に設けられ、前記出力ビームのエネルギの一部を測定する第２の測定器と、を更に備え、
前記第４の光路には前記光学調整部が設けられ、
前記制御部は、前記第２の測定器が測定した第２の測定値を受信し、前記第２の測定値に基づいて前記出力ビームの異常を検知する、請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記第２の測定値から前記出力ビームの異常を検知すると共に、前記第１の測定値から前記加工ビームの異常を検知した場合、前記制御部は、前記出力ビームが異常であると判断し、
前記第２の測定値からは前記出力ビームの異常を検知せず、前記第１の測定値から前記加工ビームの異常を検知した場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが異常である、または、前記出力ビームのビーム軸の位置が異常であると判断する、請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記第１の測定値が第１閾値よりも小さい場合、前記制御部は、前記加工ビームの異常を検知し、
前記第２の測定値が第２閾値より小さい場合、前記制御部は、前記出力ビームの異常を検知する、請求項４または５に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第２の測定値に対する前記第１の測定値の比率を算出し、
前記第２の測定値が前記第２閾値以上であり、かつ、前記第１の測定値が前記第１閾値以上であり、かつ、前記比率が所定の範囲の上限より大きい場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが所定の径よりも小さくなる異常が発生していると判断する、請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第２の測定値に対する前記第１の測定値の比率を算出し、
前記比率が所定の範囲の下限より小さい場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが所定の径よりも大きくなる異常が発生している、または、前記出力ビームのビーム軸の位置に異常が発生していると判断する、請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記制御部は、判定期間における前記第１の測定値を積分した第１の積分値が第３の閾値より小さい場合、前記加工ビームの異常を検知し、
前記制御部は、判定期間における前記第２の測定値を積分した第２の積分値が第４の閾値より小さい場合、前記出力ビームの異常を検知する、請求項４または５に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第２の積分値に対する前記第１の積分値の比率を算出し、
前記第２の積分値が前記第４の閾値以上であり、かつ、前記第１の積分値が前記第３の閾値以上であり、かつ、前記比率が所定の範囲の上限より大きい場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが所定の径よりも小さくなる異常が発生していると判断する、請求項９に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第２の積分値に対する前記第１の積分値の比率を算出し、
前記比率が所定の範囲の下限より小さい場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが所定の径よりも大きくなる異常が発生している、または、前記出力ビームのビーム軸の位置に異常が発生していると判断する、請求項９に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
前記第２の測定器は光検出器であり、前記第２の測定値は、前記加工ビームのエネルギである、請求項４〜１１のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】
前記第１の測定器は光検出器であり、前記第１の測定値は、前記出力ビームのエネルギである、請求項１〜１２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１４】
前記第２の測定器はパワーモニタであり、前記第２の測定値は、前記第２の測定器の温度である、請求項４〜１１のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１５】
前記第１の測定器はパワーモニタであり、前記第１の測定値は、前記第１の測定器の温度である、請求項１〜１１および１４のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、音響光学素子を用いたレーザ加工技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２５は、従来のレーザ光を用いた開孔装置１０１を示した概念図である。図２５に示す様に、従来の開孔装置１０１は、レーザ発振器１０２と、電源１０３と、音響光学モジュール１０４と、光学系１０５と、光ダンパ１０６と、強度検出器１０７と、出力制御部１０８とを有する。さらに光学系１０５は、反射ミラー１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃと、ビームスプリッタ１０５ｄ、１０５ｅと、集光レンズ１０５ｆ、１０５ｇとを有する。従来の開孔装置１０１では、強度検出器１０７にて検出されたレーザ光の強度に応じて、出力制御部１０８が音響光学モジュール１０４の駆動電圧をフィードバック制御する。これにより、音響光学モジュール１０４が偏向出力するレーザ光の出力効率を変化し、レーザ光の強度を一定にするものである（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
しかし、従来の開孔装置１０１は、レーザ発振器１０２が発振するレーザ光がすでにパルス状であり、パルスの立ち上がりや立ち下がりをさらに音響光学モジュール１０４でフィードバック制御することは困難である。また、レーザ光のパルスの谷においては、出力がゼロであるため、音響光学モジュール１０４で制御することはできない。そこで、さらに、レーザ光のパルス形状（立ち上がり、立ち下がり、パルスの谷）に対応したレーザ加工装置が提案されている。【０００４】
図２６は、従来の別のレーザ加工装置２０１を示した概念図である。図２６に示す様に、従来のレーザ加工装置２０１は、レーザ発振器２０２と、光路偏向手段２０３と、検知器２０４と、ダンパ２０５と、加工部２０６と、判定装置２０７と、制御装置２０８とを有する。さらに検知器２０４は、スプリッタ２０９とセンサ２１０とを有する。従来のレーザ加工装置２０１では、検知器２０４がレーザ光のエネルギを検知し、判定装置２０７が、レーザ光のエネルギが所定の範囲にあるかどうかを判定する。レーザ光のエネルギが所定の範囲内にある場合は、光路偏向手段２０３が作動し、レーザ光が加工部２０６に照射される。レーザ光のエネルギが所定の範囲内にない場合は、光路偏向手段２０３が作動せず、レーザ光がダンパ２０５に照射される（例えば、特許文献２参照）。【０００５】
これにより、レーザ光のパルスの形状（立ち上がり、立下り、パルスの谷）が検知され、選択的にレーザ光を加工部２０６に照射させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−５８９０号公報
【特許文献２】特開２００４−２５２９２号公報
【発明の概要】
【０００７】
しかし、従来のレーザ加工装置２０１は、スプリッタ２０９によって反射されたレーザ光のエネルギを検出しているため、スプリッタ２０９の精度誤差の影響を受け、レーザ光のエネルギを正確に検知できない。
【０００８】
本開示に係るレーザ加工装置は、レーザ発振装置と、音響光学素子と、第１の測定器と、加工部と、制御部とを有する。レーザ発振装置は、出力ビームを出力する。音響光学素子は、出力ビームが入射され、出力ビームを第１の光路および第２の光路のいずれかに選択的に出射する。第１の測定器は、第１の光路に設けられ、加工ビームのエネルギを測定する。加工部は第２の光路に設けられている。制御部は、レーザ発振装置および音響光学素子を制御し、第１の測定器が測定した第１の測定値を受信する。第１の光路に出射された出力ビームは、音響光学素子から第１の測定器に直接入射される。制御部は、第１の測定値に基づいて加工ビームの異常を検知する。
【０００９】
本開示に係るレーザ加工装置は、エネルギを正確に検知したレーザ光を用いて加工を行うため、より高い加工品質を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１に係るレーザ加工装置１を示した概念図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係るレーザ加工装置１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図３】図３は、実施の形態１に係るレーザ加工装置１の、異常発生時の、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図４】図４は、実施の形態１の第１の変形例に係るレーザ加工装置１１を示した概念図である。
【図５】図５は、実施の形態１の第１の変形例に係るレーザ加工装置１１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図６】図６は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１を示した概念図である。
【図７】図７は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図８】図８は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の、異常発生時の、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図９】図９は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の、異常発生時の、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の、異常発生時の、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図１２】図１２は、実施の形態２の第２の変形例に係るレーザ加工装置３１を示した概念図である。
【図１３】図１３は、実施の形態２の第２の変形例に係るレーザ加工装置３１制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１を示した概念図である。
【図１５】図１５は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図１６】図１６は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の制御における、出力ビームのエネルギ（Ａ）、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ｂ）、測定ビームのエネルギ（Ｃ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｄ）を示すタイムチャートである。
【図１７】図１７は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の制御における、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。
【図１８】図１８は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の、異常発生時に、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。
【図１９】図１９は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の、異常発生時に、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。
【図２０】図２０は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の、異常発生時に、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。
【図２１】図２１は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の制御における、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。
【図２２】図２２は、実施の形態３の第２の変形例に係るレーザ加工装置６１を示した概念図である。
【図２３】図２３は、実施の形態３の第２の変形例に係るレーザ加工装置６１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図２４】図２４は、実施の形態３の第２の変形例に係るレーザ加工装置６１の制御における、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。
【図２５】図２５は、従来の開孔装置１０１を示した概念図である。
【図２６】図２６は、従来のレーザ加工装置２０１を示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態１）
実施の形態１について、図１〜図５を用いて、説明する。
【００１２】
［１］レーザ加工装置１の構成
図１は、本実施の形態に係るレーザ加工装置１を示した概念図である。図１に示す様に、レーザ加工装置１は、レーザ発振装置２と、音響光学素子３と、加工ヘッド４と、加工対象Ｔが載せられる加工テーブル５（加工部）と、第１の光検出器６（第１の測定器）と、制御部７とを有している。レーザ発振装置２は、電源８を有しており、電源８は、レーザ発振装置２に電力を供給することによりレーザ媒質を励起させる。それにより、レーザ発振装置２は、出力ビームとしてレーザ光を出力する。レーザ発振装置２には、ＣＯ２レーザやＹＡＧレーザ等の発振を可能にする種々のレーザ媒質を用いることが出来る。
【００１３】
レーザ発振装置２から出力されたレーザ光は、出力ビームＢ０として、音響光学素子３に入射される。
【００１４】
音響光学素子３は、制御部７からの指令に基づいて、入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）を回折するオン状態と、入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）を回折せずに通過させるオフ状態とに選択的に設定される。音響光学素子３がオン状態に設定されている場合、出力ビームＢ０は音響光学素子３によって回折され、回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）が得られる。一方、音響光学素子３がオフ状態に設定されている場合、出力ビームＢ０は、音響光学素子３によって回折されずに音響光学素子３を通過し、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）が得られる。レーザ加工装置１には、出力ビームＢ０が音響光学素子３にて回折された後に進む光路Ｒ１（第１の光路）と、出力ビームＢ０が音響光学素子３にて回折されずに音響光学素子３を通過した後に進む光路Ｒ２（第２の光路）とが存在している。
【００１５】
本実施の形態においては、光路Ｒ２を進む非回折光Ｌｎが加工ビームＢ２としてレーザ加工に用いられる。具体的には、制御部７からの指令に基づいて音響光学素子３の状態が切り替えられることにより、出力ビームＢ０の一部が非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）として抽出される。そして、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）が加工ヘッド４を介して加工対象Ｔの照射位置Ｐｗに導かれ、レーザ加工に用いられる。ここで、音響光学素子３には挿入損失が存在し、挿入損失は、通常、７％程度である。従って、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）のエネルギは、音響光学素子３に入射されるレーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギの９３％程度である。よって、本実施の形態においては、エネルギの大きいレーザ光がレーザ加工に用いられる。また、音響光学素子３の挿入損失が小さくなれば、それに従って、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）のエネルギが大きくなる。
【００１６】
一方、制御部７からの指令に基づいて音響光学素子３の状態が切り替えられることにより、出力ビームＢ０の一部が回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）として抽出される。回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）は、光路Ｒ１を進み、後述する第１の光検出器６へ導かれる。ここで、音響光学素子３の回折効率は、通常、８０％程度である。従って、音響光学素子３の挿入損失（７％程度）を考慮すると、回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）のエネルギは、音響光学素子３に入射されるレーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギの７０〜７５％程度となる。この回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）が、第１の光検出器６によって検出され、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常検知に用いられる。
【００１７】
加工ヘッド４は、加工対象Ｔの照射位置Ｐｗに加工ビームＢ２を導くための光路Ｒを、制御部７の指令に基づいて設定する。加工ヘッド４は、第１のガルバノミラー４１、第２のガルバノミラー４２、及びスキャンレンズ４３を有する。第１のガルバノミラー４１は、その反射面の角度を変化させることにより、照射位置ＰｗをＸ軸方向において移動させる。第２のガルバノミラー４２は、その反射面の角度を変化させることにより、照射位置ＰｗをＹ軸方向において移動させる。そして、音響光学素子３から加工ヘッド４へ導かれた加工ビームＢ２は、第１のガルバノミラー４１及び第２のガルバノミラー４２にて順に反射されることにより、スキャンレンズ４３へ導かれる。スキャンレンズ４３は、入射された加工ビームＢ２を照射位置Ｐｗに集光させる。
【００１８】
第１の光検出器６は、音響光学素子３を出た回折光Ｌｄが直接入射されるように、光路Ｒ１に設置されている。従って、第１の光検出器６は、音響光学素子３に入射された出力ビームＢ０のうち、第１の光検出器６へ導かれる回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）を検出する。一方、音響光学素子３を出た非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）が進む光路Ｒ２には、第１の光検出器６やそれに類するものは設置されていない。よって、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）は、照射位置Ｐｗへ導かれる過程においてエネルギの低下を殆ど生じない。
【００１９】
制御部７は、レーザ発振装置２、音響光学素子３、及び加工ヘッド４を制御する。レーザ発振装置２に対する制御において、制御部７は、電源８を制御する。具体的には、制御部７は、電源８に対して出力指令信号Ｓ１を送信する。電源８は、出力指令信号Ｓ１の立ち上がり時にレーザ発振装置２への電力の供給を開始し、出力指令信号Ｓ１の立ち下がり時にレーザ発振装置２への電力の供給を停止する。この様にして、制御部７は、電源８に対する制御を通じて、レーザ発振装置２にレーザ光（出力ビームＢ０）の出力開始及び出力停止を指令する。そして、出力指令信号Ｓ１が立ち上がる時点が、レーザ発振装置２にレーザ光の出力開始が指令される時点となり、出力指令信号Ｓ１が立ち下がる時点が、レーザ発振装置２にレーザ光の出力停止が指令される時点となる。
【００２０】
音響光学素子３に対する制御において、制御部７は、音響光学素子３に対して状態指令信号Ｓ２を送信し、音響光学素子３をオン状態又はオフ状態に設定する。音響光学素子３は、状態指令信号Ｓ２の立ち上がり時にオフ状態からオン状態に切り替えられ、状態指令信号Ｓ２の立ち下がり時にオン状態からオフ状態に切り替えられる。
【００２１】
レーザ発振装置２を制御する出力指令信号Ｓ１と、音響光学素子３を制御する状態指令信号Ｓ２とは、出力ビームＢ０の出力開始及び出力停止の指令と音響光学素子３の状態の切替えとの間に所望のタイミングが生じる様に、互いに関連付けられている。具体的には、制御部７は、レーザ発振装置２にレーザ光（出力ビームＢ０）を出力させつつ、音響光学素子３の状態を切り替えることにより、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）の一部を非回折光Ｌｎ（測定ビームＢ１）として抽出する。
【００２２】
加工ヘッド４に対する制御において、制御部７は、加工ビームＢ２を加工対象Ｔへ導くための光路Ｒを加工ヘッド４に設定させる。具体的には、制御部７は、第１のガルバノミラー４１の駆動系を制御することにより、第１のガルバノミラー４１の反射面の角度を変更する。また、制御部７は、第２のガルバノミラー４２の駆動系を制御することにより、第２のガルバノミラー４２の反射面の角度を変更する。この様にして、制御部７は、ＸＹ平面内で照射位置Ｐｗを移動させる。なお、制御部７は、さらに加工テーブル５を制御してもよい。具体的には、制御部７は、加工テーブル５の駆動系（図示せず）を制御し、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって規定される空間内で加工テーブル５を移動させると共に加工テーブル５の位置を調整するようにしてもよい。
【００２３】
制御部７は、上述した制御に加えて、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常を検知する。具体的には、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を第１の光検出器６の測定値に基づいて検知する。
【００２４】
［２］レーザ加工装置１の制御
次に、制御部７が行うレーザ加工装置１の具体的な制御について、図２に示されるタイムチャートに沿って説明する。ここでは特に、レーザ発振装置２によってレーザ光がパルス発振される場合について説明する。図２の（Ａ）は、制御部７から電源８へ送信される出力指令信号Ｓ１を示すタイムチャートである。図２の（Ｂ）は、出力指令信号Ｓ１に基づいてレーザ発振装置２から出力されるレーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギＥ０を示すタイムチャートである。図２の（Ｃ）は、制御部７から音響光学素子３へ送信される状態指令信号Ｓ２を示すタイムチャートである。図２の（Ｄ）は、非回折光ＬｎのエネルギＥｗ１を示すタイムチャートである。図２の（Ｅ）は、第１の光検出器６へ導かれる回折光ＬｄのエネルギＥｗ２を示すタイムチャートである。なお、図２の（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、出力ビームＢ０が正常なときのそれぞれのエネルギの時間変化をそれぞれ示している。
【００２５】
＜レーザ発振装置２に対する制御＞
図２の（Ａ）に示すように、制御部７は、パルス発振用の出力指令信号Ｓ１として、時刻ｔｓにて立ち上がると共に時刻ｔｅにて立ち下がるパルス信号を、電源８へ送信する。電源８は、出力指令信号Ｓ１を受信すると、時刻ｔｓにおいてレーザ発振装置２への電力の供給を開始する。これにより、レーザ媒質の励起が始まる。
【００２６】
図２の（Ｂ）に示すように、レーザ光の出力が可能となる迄には、レーザ媒質の励起が始まってから所定の期間Ｔ１が必要である。そして、時刻ｔｓから所定の期間Ｔ１が経過した時刻ｔ１に、レーザ発振装置２からのレーザ光（出力ビームＢ０）の出力が開始される。即ち、時刻ｔ１が、レーザ光の出力期間の始点となる。時刻ｔ１にレーザ光の出力が開始されると、レーザ光のエネルギＥ０が上昇し、所定の期間Ｔ２が経過した時刻ｔ２に、レーザ光のエネルギＥ０はピーク（正常時のピーク値Ｅ０ｐ）に達する。
【００２７】
その後、電源８は、時刻ｔｅにおいてレーザ発振装置２への電力の供給を停止する。これにより、レーザ媒質の励起が停止される。時刻ｔｅにレーザ発振装置２への電力の供給が停止されると、レーザ光のエネルギＥ０は減少し、所定の期間Ｔ３が経過した時刻ｔ３にゼロとなる。即ち、時刻ｔ３が、レーザ光の出力期間の終点となる。
【００２８】
この様な制御部７の制御により、レーザ発振装置２からは、レーザパルスが出力ビームＢ０として出力される。
【００２９】
＜音響光学素子３に対する制御＞
図２の（Ｃ）に示すように、制御部７は、状態指令信号Ｓ２として、時刻ｔａ０で立ち上がると共に時刻ｔａ１で立ち下がるパルス信号と、時刻ｔａ２で立ち上がると共に時刻ｔａ３で立ち下がるパルス信号とを、音響光学素子３へ送信する。ここで、時刻ｔａ０は、レーザ発振装置２への電力の供給が開始される時刻ｔｓ（レーザ発振装置２にレーザ光の出力開始が指令される時刻）に設定されている。なお、時刻ｔａ０は、時刻ｔｓとレーザ光の出力が開始される時刻ｔ１（出力期間の始点）との間に設定されてもよいし、時刻ｔｓより前に設定されてもよい。時刻ｔａ１は、レーザ加工の開始時点であり、レーザ光のエネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに達する時刻ｔ２の直後に設定されることが好ましい。なお、時刻ｔａ１は、時刻ｔ２に設定されてもよいし、時刻ｔ２の直前に設定されてもよい。時刻ｔａ２は、レーザ加工の終了時点であり、レーザ発振装置２への電力の供給が停止される時刻ｔｅ（レーザ発振装置２にレーザ光の出力停止が指令される時刻）の直前に設定されることが好ましい。なお、時刻ｔａ２は、時刻ｔｅに設定されてもよいし、時刻ｔｅの直後に設定されてもよい。時刻ｔａ３は、レーザ発振装置２からのレーザ光の出力が終わる時刻ｔ３（出力期間の終点）の直後に設定されている。尚、時刻ｔａ３は、時刻ｔ３に設定されてもよい。
【００３０】
音響光学素子３は、状態指令信号Ｓ２に基づいて、時刻ｔａ０迄はオフ状態に設定され、時刻ｔａ０になるとオフ状態からオン状態へ切り替えられる。即ち、レーザ光の出力がない時刻ｔａ０迄の期間では、音響光学素子３は、電力を殆ど必要としないオフ状態に設定される。時刻ｔａ０にて状態が切り替えられた後、時刻ｔａ１迄、音響光学素子３はオン状態に設定される。従って、時刻ｔａ１迄は、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は音響光学素子３により回折され、得られた回折光Ｌｄが測定ビームＢ１として第１の光検出器６により検出される。但し、音響光学素子３の回折効率は、通常、８０％程度である。従って、音響光学素子３がオン状態であっても、出力ビームＢ０が持つエネルギの２０％程度（音響光学素子３の挿入損失（７％程度）を考慮すると１８％程度）のレーザ光が、回折されずに音響光学素子３を通過する。よって、図２の（Ｄ）に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔａ１迄の期間は、音響光学素子３がオン状態であっても、出力ビームＢ０の一部が加工ビームＢ２として加工ヘッド４へ導かれる。
【００３１】
時刻ｔａ１になると、音響光学素子３は、オン状態からオフ状態へ切り替えられる。これにより、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は、回折されずに音響光学素子３を通過し、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）が加工ヘッド４へ導かれる。上述した様に、音響光学素子３の挿入損失（７％程度）を考慮したとしても、非回折光ＬｎのエネルギＥｗ１は、出力ビームＢ０のエネルギの９３％程度になる。従って、非回折光ＬｎのエネルギＥｗ１は、回折光ＬｄのエネルギＥｗ２（測定ビームＢ１のエネルギの７０〜７５％程度）に比べて著しく大きい。よって、非回折光Ｌｎは、レーザ加工に用いるレーザ光（加工ビームＢ２）として好ましい。
【００３２】
その後、時刻ｔａ２になると、音響光学素子３は、オフ状態からオン状態へ切り替えられる。これにより、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は音響光学素子３により回折され、得られた回折光Ｌｄが第１の光検出器６により検出される。但し、音響光学素子３の回折効率を考慮すると、時刻ｔ１から時刻ｔａ１迄の期間と同様、時刻ｔａ２から時刻ｔ３迄の期間においても、出力ビームＢ０の一部が加工ビームＢ２として加工ヘッド４へ導かれることになる。
【００３３】
更にその後、時刻ｔａ３になると、音響光学素子３は、オン状態からオフ状態に切り替えられる。即ち、レーザ光の出力がない時刻ｔａ３からの期間では、音響光学素子３は、電力を殆ど必要としないオフ状態に設定される。
【００３４】
この様にして、制御部７は、レーザ発振装置２によるレーザ光（出力ビームＢ０）の出力期間において、レーザ加工時には音響光学素子３をオフ状態に設定し、それ以外の時には音響光学素子３をオン状態に設定する。
【００３５】
本実施形態の制御においては、音響光学素子３がオフ状態となる時刻ｔａ１から時刻ｔａ２迄の期間が、出力ビームＢ０のエネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに達している期間（時刻ｔ２から時刻ｔｅ迄の期間）内に設定されている。従って、加工ビームＢ２は、矩形のレーザパルスとなる（図２の（Ｄ）参照）。よって、レーザ発振装置２から照射位置Ｐｗに至る過程でレーザ光に生じるエネルギ損失は、音響光学素子３の挿入損失（７％程度）で済む。従って、レーザ加工に回折光Ｌｄを用いる場合に比べて、エネルギ損失が著しく小さくなる。その結果、フィラー等の強化剤を含む加工対象にレーザ加工を施す場合でも、高い加工精度及び加工品質が得られる。
【００３６】
更に、本実施の形態においては、レーザ光の出力がない時刻ｔａ０迄の期間及び時刻ｔａ３から後の期間において、音響光学素子３は、電力を殆ど必要としないオフ状態に設定される。従って、本実施形態の制御によれば、音響光学素子３の消費電力が低減される。音響光学素子３の消費電力をより低減させるためには、時刻ｔａ０は、時刻ｔｓと時刻ｔ１との間に設定されることが好ましく、時刻ｔ１に設定されることが特に好ましい。又、時刻ｔａ３は、時刻ｔ３に設定されることが好ましい。
【００３７】
＜加工ヘッド４に対する制御＞
本実施の形態においては、時刻ｔｓ迄の期間及び時刻ｔ３から後の期間では、レーザ発振装置２からのレーザ光の出力がない。従って、本実施の形態では、時刻ｔｓ迄の期間と時刻ｔ３からの期間とを、加工ヘッド４に光路Ｒを設定させることが可能な期間（加工ヘッド４の調整が可能な期間）として設定することが出来る。そして、この期間において、第１のガルバノミラー４１又は第２のガルバノミラー４２の反射面の角度が変更される。具体的には、時刻ｔｓ迄に、レーザ光の照射位置Ｐｗが加工対象Ｔの加工位置に一致する様に、第１のガルバノミラー４１及び第２のガルバノミラー４２の反射面の角度が調整される。
【００３８】
この様な加工ヘッド４の制御によれば、エネルギの大きいレーザ光が照射位置Ｐｗに達する期間（時刻ｔａ１から時刻ｔａ２迄の期間）は勿論のこと、エネルギの小さいレーザ光が照射位置Ｐｗに達する期間（時刻ｔ１から時刻ｔａ１迄の期間、及び時刻ｔａ２から時刻ｔ３迄の期間）においても、レーザ光の照射位置Ｐｗと加工位置とが一致することになる。よって、加工位置とは異なる位置がレーザ光によって傷付けられることが防止される。なお、加工ヘッド４の調整が可能な期間において、加工テーブル５の移動及び位置調整が行われてもよい。
【００３９】
加工対象Ｔが、エネルギの小さいレーザ光では殆ど傷付くことがないものである場合、時刻ｔｓ迄の期間及び時刻ｔ３からの期間に加えて、時刻ｔｓから時刻ｔａ１迄の期間及び時刻ｔａ２から時刻ｔ３迄の期間についても、加工ヘッド４の調整が可能な期間として用いることが出来る。その様な加工対象として、例えば、フィラー等の強化剤を含むものが挙げられる。この制御によれば、レーザ光の出力期間のうちレーザ加工時以外の期間が、加工ヘッド４の調整が可能な期間として用いられることになる。よって、加工サイクルの短縮化が可能となる。
【００４０】
＜レーザ光の異常検知＞
次に、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常検知について、図３を用いて説明する。図３は、出力ビームＢ０にエネルギ異常が発生している場合を示している。
【００４１】
レーザ光の異常検知のために、制御部７には、判定時点ｔｃ（図３の（Ｂ）、（Ｅ）参照）が予め設定されている。ここで、判定時点ｔｃは、レーザ光の出力の開始時点（時刻ｔ１）からレーザ加工の開始時点（時刻ｔａ１）迄の期間Ｔｃ１内（図２参照）、又はレーザ加工の終了時点（時刻ｔａ２）からレーザ光の出力の終了時点（時刻ｔ３）迄の期間Ｔｃ２内（図２参照）に設定された時点である。即ち、判定時点ｔｃは、レーザ光の出力期間であって、かつ、音響光学素子３がオン状態に設定される期間内に設定されている。本実施の形態においては、判定時点ｔｃは、時刻ｔ２から時刻ｔａ１迄の期間内に設定されている。即ち、判定時点ｔｃとして、出力ビームＢ０が正常なときにエネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに一致する時点が設定されている。なお、判定時点ｔｃは、エネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに一致する、時刻ｔａ２から時刻ｔｅ迄の期間内に設定されてもよい。また、判定時点ｔｃは、エネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに一致する時点に限定されない、様々な時点に設定されてもよい。更に、判定時点ｔｃは、期間Ｔｃ１及びＴｃ２内に複数設定され、各判定時点ｔｃにおいて以下に説明する異常検知が行われてもよい。
【００４２】
加工ビームＢ２のエネルギ異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（本実施の形態において回折光Ｌｄ）のエネルギＥｗ２（ｔｃ）が、第１の閾値Ｅｔ１以上であるか否かを判定する（図３の（Ｅ）参照）。ここで、レーザ加工の使用に適した加工ビームＢ２を対象として、その加工ビームＢ２の生成に伴って生じる回折光Ｌｄに許容することが出来る、判定時点ｔｃでのエネルギ範囲の下限値が、第１の閾値Ｅｔ１として設定される。そして、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１より小さかった場合（図３の（Ｅ）参照）、制御部７は、「ノー」（「Ｎｏ」）と判定して加工ビームＢ２の異常を検知する。このとき検知される異常の原因としては、レーザ光の出力エネルギが低下しているか、レーザ光のビーム軸のズレが発生しているか、レーザ光のスポット径の異常が発生しているか、それらの組み合わせである。本実施の形態では、図３の（Ｂ）に示すように、レーザ光の出力エネルギが異常であると仮定して説明しているが、いずれの異常であっても、加工ビームＢ２としては適していないため、加工ビームＢ２が加工対象Ｔを加工しないようにレーザ発振装置２や音響光学素子３を制御する。
【００４３】
（実施の形態１の第１の変形例）
次に、本実施の形態の第１の変形例について、図４〜図５を用いて説明する。
【００４４】
［１］レーザ加工装置１１の構成
図４は、第１の変形例に係るレーザ加工装置１１を示した概念図である。図４に示す様に、第１の変形例においては、光路Ｒ１を進む回折光Ｌｄが、加工ビームＢ２としてレーザ加工に用いられる。具体的には、制御部７からの指令に基づいて音響光学素子３の状態が切り替えられることにより、測定ビームＢ１の一部が回折光Ｌｄとして抽出される（図５の（Ｃ）及び（Ｄ）参照）。そして、その回折光Ｌｄが、加工ヘッド４を介して加工対象Ｔへの照射位置Ｐｗに導かれることにより、レーザ加工に用いられる。
【００４５】
一方、加工ビームＢ２の生成に伴って生じる非回折光Ｌｎは、光路Ｒ２を進む。そして、第１の変形例においては、光路Ｒ２に第１の光検出器６が設定されており、非回折光Ｌｎが、第１の光検出器６によって検出されると共に、レーザ光の異常検知に用いられる。音響光学素子３を出た回折光Ｌｄが進む光路Ｒ１には、第１の光検出器６やそれに類するものは設置されていない。よって、加工ビームＢ２は、照射位置Ｐｗへ導かれる過程においてエネルギの低下を殆ど生じない。尚、第１の変形例のレーザ加工装置１１について、その他の構成は実施の形態１の構成（図１参照）と同じであるので、説明を省略する。
【００４６】
［２］レーザ加工装置１１の制御
次に、第１の変形例において、レーザ加工装置１１の制御部７が行う具体的な制御について、図５を用いて説明する。ここで、図５はそれぞれ、図２と同様、各種指令信号、及び、出力ビームが正常であるときの各種エネルギを示すタイムチャートである。尚、レーザ発振装置２に対する制御（図５の（Ａ）参照）については、実施の形態１の制御（図２の（Ａ）参照）と同じであるので、説明を省略する。
【００４７】
＜音響光学素子に対する制御＞
音響光学素子３に対する制御において、制御部７は、状態指令信号Ｓ２として、時刻ｔａ１で立ち上がると共に時刻ｔａ２で立ち下がるパルス信号を、音響光学素子３へ送信する（図５の（Ｃ）参照）。
【００４８】
音響光学素子３は、状態指令信号Ｓ２に基づいて、時刻ｔａ１迄はオフ状態に設定され、時刻ｔａ１になるとオフ状態からオン状態へ切り替えられる。従って、時刻ｔａ１迄は、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は、音響光学素子３によって回折されずに音響光学素子３を通過し、その結果として、非回折光Ｌｎ（測定ビームＢ１）が第１の光検出器６により検出される。時刻ｔａ１にて状態が切り替えられた後、時刻ｔａ２迄、音響光学素子３はオン状態に設定される。従って、時刻ｔａ２迄は、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は音響光学素子３により回折され、得られた回折光Ｌｄ（加工ビームＢ２）が、加工ヘッド４へ導かれる。
【００４９】
時刻ｔａ２になると、音響光学素子３は、オン状態からオフ状態へ切り替えられる。これにより、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は、音響光学素子３によって回折されずに音響光学素子３を通過し、その結果として、非回折光Ｌｎ（測定ビームＢ１）が第１の光検出器６により検出される。
【００５０】
この様にして、制御部７は、レーザ発振装置２によるレーザ光（出力ビームＢ０）の出力期間において、レーザ加工時には音響光学素子３をオン状態に設定し、それ以外の時には音響光学素子３をオフ状態に設定する。この制御によれば、加工ビームＢ２（第１の変形例において回折光Ｌｄ）は、矩形のレーザパルスとなる（図５の（Ｄ）参照）。
【００５１】
＜レーザ光の異常検知＞
加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（第１の変形例において非回折光Ｌｎ）のエネルギＥｗ２’（ｔｃ）が、第１の閾値Ｅｔ１’以上であるか否かを判定する（図５の（Ｅ）参照）。ここで、レーザ加工への使用に適した加工ビームＢ２を対象として、その加工ビームＢ２の生成に伴って生じる非回折光Ｌｎに許容することが出来る、判定時点ｔｃでのエネルギ範囲の下限値が、第１の閾値Ｅｔ１’として設定される。そして、エネルギＥｗ２’（ｔｃ）が第１閾値Ｅｔ１’より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知することになる。
【００５２】
出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、上述した実施形態と同様の判定を行う。
【００５３】
以上により、本実施の形態のレーザ加工装置１、１１は、レーザ光に対する高い監視能力を持ち、その監視能力を発揮することにより高い加工品質を実現する。また、本実施の形態のレーザ加工装置１、１１によれば、音響光学素子３からの測定ビームＢ１を直接測定しているため、レーザ加工装置の構成が簡略化される。
【００５４】
（実施の形態２）
実施の形態２について、図６〜図１３を用いて、説明する。
【００５５】
［１］レーザ加工装置２１の構成
図６は、本実施の形態に係るレーザ加工装置２１を示した概念図である。実施の形態１にかかるレーザ加工装置１と共通する部分については説明を省略する。図６に示す様に、レーザ加工装置２１は、レーザ加工装置１に、さらに、光学調整部２２と、スプリッタ２３（光学装置）と、第２の光検出器２４（第２の測定器）とを有する。光学調整部２２は、コリメータレンズ２５と、開口部２６を有する絞り機構２７とを有する。スプリッタ２３とコリメータレンズ２５と絞り機構２７とは、この順に、レーザ発振装置２と音響光学素子３との間に設けられている。レーザ発振装置２から出力されるレーザ光（出力ビームＢ０）の一部は、スプリッタ２３を透過してコリメータレンズ２５に入射する。レーザ発振装置２から出力されるレーザ光（出力ビームＢ０）の一部は、スプリッタ２３によって反射され、第２の光検出器２４（第２の測定器）に入射される。すなわち、スプリッタ２３は、レーザ発振装置２からのレーザ光（出力ビームＢ０）を透過させる第３の光路と、反射させる第４の光路とに分離する。
【００５６】
コリメータレンズ２５は、入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）を平行化する。絞り機構２７は、開口部２６が形成された金属板であり、レーザ光（出力ビームＢ０）の理想的なビーム軸に、開口部２６の中心が位置するように配置されている。そして、レーザ光（出力ビームＢ０）のビーム軸がずれていない場合は、レーザ光（出力ビームＢ０）の径（ビーム径）が、開口部２６の大きさ（絞り量）に応じた大きさに調整される。なお、絞り機構２７は、開口部２６の直径が異なる複数のマスクが、回転動作やスライド動作によって切り替え可能に配置されたものでもよい。開口部２６から外れたレーザ光（出力ビームＢ０）は、絞り機構２７によって遮られる。特に、レーザ光（出力ビームＢ０）が、開口部２６の中心（理想的なビーム軸）からずれている場合は、通常より多くのレーザ光（出力ビームＢ０）が絞り機構２７に遮られることになる。絞り機構２７を通過したレーザ光（出力ビームＢ０）は、音響光学素子３に入射される。そのあとは、実施の形態１と同じである。
【００５７】
第２の光検出器２４は、スプリッタ２３によって反射されたレーザ光（出力ビームＢ０）が入射されるように配置されている。第２の光検出器は、制御部７と接続され、入射されたレーザ光を検出し、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常検知に用いられる。
【００５８】
制御部７は、実施の形態１と同様に、出力指令信号Ｓ１や状態指令信号Ｓ２を用いて、レーザ発振装置２、音響光学素子３、及び加工ヘッド４を制御する。本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、第１の光検出器６からの信号に加え、第２の光検出器２４からの信号を受信し、レーザ発振装置２、音響光学素子３、及び加工ヘッド４の制御に反映することである。
【００５９】
すなわち、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を第１の光検出器６の測定値および第２の光検出器２４の測定値に基づいて検知する。
【００６０】
［２］レーザ加工装置２１の制御
次に、制御部７が行うレーザ加工装置２１の具体的な制御について、図７に示されるタイムチャートに沿って説明する。ここでは特に、レーザ発振装置２によってレーザ光がパルス発振される場合について説明する。また、実施の形態１と同様の構成については、説明を省略する。図７の（Ａ）は、制御部７から電源８へ送信される出力指令信号Ｓ１を示すタイムチャートである。図７の（Ｂ）は、第２の光検出器２４へ導かれるレーザ光のエネルギＥｒを示すタイムチャートである。図７の（Ｃ）は、制御部７から音響光学素子３へ送信される状態指令信号Ｓ２を示すタイムチャートである。図７の（Ｄ）は、非回折光ＬｎのエネルギＥｗ１を示すタイムチャートである。図７の（Ｅ）は、第１の光検出器６へ導かれる回折光ＬｄのエネルギＥｗ２を示すタイムチャートである。なお、図７の（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、出力ビームＢ０が正常なときの各エネルギのタイムチャートをそれぞれ示している。
【００６１】
＜レーザ発振装置２、音響光学素子３、加工ヘッド４に対する制御＞
図７の（Ａ）、（Ｃ）に示すように、レーザ発振装置２に対する出力指令信号Ｓ１や音響光学素子３に対する状態指令信号Ｓ２については、実施の形態１と同様である。また、レーザ発振装置２、音響光学素子３の制御が、実施の形態１と同様であることから、図７の（Ｄ）および（Ｅ）に示すように、非回折光（加工ビームＢ２）のエネルギＥｗ１や回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）のエネルギＥｗ２も、実施の形態１と同様である。特に実施の形態１と異なる点は、図２の（Ｂ）では正常であることを仮定した出力ビームＢ０のエネルギＥ０であるが、本実施の形態の図７の（Ｂ）では、第２の光検出器２４にて測定したエネルギＥｒである点である。これにより、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常検知を、より詳細に判定できるものである。なお、第２の光検出器２４で測定されたエネルギＥｒをスプリッタ２３の反射率で除すると、出力ビームＢ０のエネルギＥ０を求めることができる。
【００６２】
＜レーザ光の異常検知＞
次に、レーザ光の異常検知について、図８、図９、図１０を用いて説明する。図８は、出力ビームＢ０においてエネルギ異常が発生している場合を示している。ここで、エネルギ異常は、出力ビームＢ０のエネルギＥ０に生じる異常であり、例えば、レーザパルスの欠落や、エネルギＥ０のピークの低下、エネルギＥ０の立ち上がりの遅延等を含んでいる。図９は、出力ビームＢ０において、ビーム径の大きさが所定の径より大きくなる異常や、ビーム軸の異常（ズレ）が発生している場合を示している。図１０は、出力ビームＢ０において、ビーム径の大きさが所定の径より小さくなる異常が発生している場合を示している。
【００６３】
レーザ光の異常検知のために、制御部７には、判定時点ｔｃが予め設定されている。判定時点ｔｃを含め、時刻ｔ１〜ｔ３、時刻ｔａ０〜ｔａ３、時刻ｔｓおよびｔｅについては、実施の形態１や図７と同じであるため説明を省略する。
【００６４】
加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（本実施形態において回折光Ｌｄ）のエネルギＥｗ２（ｔｃ）が、第１の閾値Ｅｔ１以上であるか否かを判定する（図８の（Ｅ）参照）。そして、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１より小さかった場合（図８の（Ｅ）及び図９の（Ｅ）参照）、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知する。
【００６５】
出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第２の光検出器２４にて検出された反射光のエネルギＥｒ（ｔｃ）が、第２の閾値Ｅｔ２以上であるか否かを判定する。ここで、レーザ加工に適した加工ビームＢ２を生成することが可能な出力ビームＢ０を対象として、その出力ビームＢ０から得られる反射光に許容することが出来る、判定時点ｔｃでのエネルギ範囲の下限値が、第２の閾値Ｅｔ２として設定される。そして、判定時点ｔｃでの反射光のエネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２より小さかった場合（図８の（Ｂ）参照）、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して出力ビームＢ０の異常を検知する。
【００６６】
更に、制御部７は、加工ビームＢ２及び出力ビームＢ０に対する異常検知の結果を用いて、次の様な判断を行う（表１参照）。即ち、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を検知すると共に、加工ビームＢ２の異常を検知した場合（図８の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）、出力ビームＢ０においてエネルギ異常が発生していると判断する。又、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を検知せず、その一方で、加工ビームＢ２の異常を検知した場合（図９の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）、出力ビームＢ０において特性異常が発生していると判断する。この判断により検知される特性異常とは、主に、ビーム径の大きさが所定の径より大きくなる異常や、ビーム軸の異常である。ビーム軸の異常には、ビーム軸の位置が開口部２６の中心からずれる異常や、開口部２６の中心周りにビーム軸が振れる異常が含まれる。更に、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を検知する一方で、加工ビームＢ２の異常を検知しなかった場合、光検出器（第１の光検出器６又は第２の光検出器２４）に異常が発生していると判断する。これらの判断は、例えば、表１に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と異常検知の結果とに基づいて行われる。尚、表１では、異常が検知された場合を「＋」で表し、異常が検知されなかった場合を「−」で表している。
【００６７】
【表１】
2015118829.tif 000003
【００６８】
制御部７が行うこれらの判断は、上述したエネルギＥｗ２（ｔｃ）と第１の閾値Ｅｔ１との比較により得られる判定結果と、上述したエネルギＥｒ（ｔｃ）と第２の閾値Ｅｔ２との比較により得られる判定結果とから、直接的に行われてもよい（表２参照）。この場合、制御部７は、エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上でないとの判定結果を得ると共に、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上でないとの判定結果を得た場合（図８の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）、出力ビームＢ０においてエネルギ異常が発生していると判断する。又、制御部７は、エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上であるとの判定結果を得る一方で、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上でないとの判定結果を得た場合（図９の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）、出力ビームＢ０において特性異常が発生していると判断する。更に、制御部７は、エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上でないとの判定結果を得る一方で、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上であるとの判定結果を得た場合、光検出器に異常が発生していると判断する。これらの判断は、例えば、表２に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と判定結果とに基づいて行われる。
【００６９】
【表２】
2015118829.tif 000004
【００７０】
制御部７が行う上記判断によれば、出力ビームＢ０に生じている異常の種類が判別される。従って、オペレータは、判別された異常の種類に基づいて、レーザ発振装置２に対して適切な補正やメンテナンスを行うことが可能となる。
【００７１】
一方、上述した判断手法では、制御部７は、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さくなる異常（特性異常の１つ。図１０の（Ｄ）及び（Ｅ）参照）を検知することが出来ない。即ち、この異常は、上述したエネルギと閾値との比較からでは抽出することが出来ない。なぜなら、ビーム径の大きさが所定の径より小さい場合、絞り機構２７で遮られる光の量が減るため、測定ビームＢ１のエネルギが、正常である場合に得られる測定ビームＢ１のエネルギより大きくなるからである。このため、出力ビームＢ０及び加工ビームＢ２の何れにも異常が検知されなかった場合でも、出力ビームＢ０が正常であると制御部７に判断させることは出来ない。即ち、制御部７において、出力ビームＢ０の異常が検知されず（エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上であると判定され）、且つ、加工ビームＢ２の異常も検知されなかった（エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上であると判定された）場合、その判定結果には、出力ビームＢ０が正常である場合（図７参照）と、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さくなる異常が生じている場合（図９参照）とが含まれている。
【００７２】
そこで、制御部７は、エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上であり、且つ、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上であるとの判定結果を得た場合、更に次の様な判定を行うことが好ましい（表３参照）。先ず、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６及び第２の光検出器２４にてそれぞれ検出された２つのエネルギＥｗ２（ｔｃ）及びＥｒ（ｔｃ）について、それらの比率ｒＥ（＝Ｅｗ２（ｔｃ）／Ｅｒ（ｔｃ））を求める。そして、制御部７は、求めた比率ｒＥが所定の範囲（下限値ｒＥ１から上限値ｒＥ２迄の範囲）内の値であるか否かを判定する。ここで、この判定に用いられる所定の範囲は、正常な出力ビームＢ０とレーザ加工に適した加工ビームＢ２とから得られる比率ｒＥについて許容される範囲である。この範囲の下限値ｒＥ１及び上限値ｒＥ２について、それらの具体的な数値は、要求される加工内容により異なる。一例として、穴あけ加工を行う場合、加工対象Ｔの材質や厚さ、更には要求される上穴径、下穴径、穴の品質、及び許容される穴径のばらつき等を考慮して、様々な条件で加工実験や試し加工を予め行い、その結果に基づいて下限値ｒＥ１及び上限値ｒＥ２が決められる。この様に設定された所定の範囲によれば、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さかった場合、比率ｒＥは、上記所定の範囲の上限値ｒＥ２より大きくなる。よって、比率ｒＥが所定の範囲を外れて大きくなった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定することにより、出力ビームＢ０において、ビーム径の大きさが所定の径よりも小さくなる異常が発生していると判断する。一方、比率ｒＥが所定の範囲内の値であった場合、制御部７は、「イエス」（「Ｙｅｓ」）と判定して、出力ビームＢ０は正常であると判断する。これらの判断は、例えば、表３に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と判定結果とに基づいて行われる。
【００７３】
【表３】
2015118829.tif 000005
【００７４】
制御部７が行う上記判断によれば、出力ビームＢ０に生じている異常の種類が、より詳細に判別される。従って、オペレータは、判別された異常の種類に基づいて、レーザ発振装置２に対して、より適切な補正やメンテナンスを行うことが可能となる。
【００７５】
又、本実施形態のレーザ加工装置においては、加工ビームＢ２の生成に伴って生じた、従来であればビームダンパ等で吸収されていた光（本実施形態において回折光Ｌｄ）が、第１の光検出器６によって検出されることにより、加工ビームＢ２の異常検知に有効に利用される。そして、加工ビームＢ２の異常を検知することにより、従来の監視技術では検知することが困難であった異常（主に特性異常）が検知されることになる。よって、本実施形態のレーザ加工装置は、レーザ光に対する高い監視能力を持ち、その監視能力を発揮することにより高い加工品質を実現する。
【００７６】
（実施の形態２の第１の変形例）
次に、上述したレーザ加工装置２１の第１の変形例について説明する。
【００７７】
図１１は、第１の変形例に係るレーザ加工装置２１の制御の説明に用いられるタイムチャートである。ここで、図１１に示された波形はそれぞれ、図７に示されたものと同じである。即ち、図１１は、出力ビームＢ０が正常である場合を示している。尚、第１の変形例に係るレーザ加工装置の構成は、上述したレーザ加工装置２１の構成（図６参照）と同じであるので、説明を省略する。以下では、レーザ加工装置の制御部７が行う制御、特にレーザ光の異常検知について、図１１を用いて説明する。
【００７８】
レーザ光の異常検知のために、第１の変形例では、制御部７に判定時点ｔｃを予め設定することに代えて、制御部７に、期間Ｔｃ１及びＴｃ２（図１１の（Ｂ）参照）に含まれた少なくとも一部の期間を、判定期間Ｔｃとして設定する。ここで、期間Ｔｃ１は、レーザ光の出力の開始時点（時刻ｔ１）からレーザ加工の開始時点（時刻ｔａ１）迄の期間である。又、期間Ｔｃ２は、レーザ加工の終了時点（時刻ｔａ２）からレーザ光の出力の終了時点（時刻ｔ３）迄の期間である。これらの期間Ｔｃ１及びＴｃ２は、音響光学素子３がオン状態に設定される期間である。第１変形例において、判定期間Ｔｃは、期間Ｔｃ１に一致している。尚、判定期間Ｔｃは、期間Ｔｃ２に一致していてもよい。又、判定期間Ｔｃは、期間Ｔｃ１又はＴｃ２に一致した期間に限定されない様々な期間であってもよい。更に、判定期間Ｔｃは、期間Ｔｃ１及びＴｃ２内に複数設定され、各判定期間Ｔｃにおいて以下に説明する異常検知が行われてもよい。
【００７９】
加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（本変形例において回折光Ｌｄ）のエネルギＥｗ２の積分値Ｉｗを判定期間Ｔｃについて求め、その積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上であるか否かを判定する（図１１の（Ｅ）参照）。ここで、レーザ加工への使用に適した加工ビームＢ２を対象として、その加工ビームＢ２の生成に伴って生じる回折光Ｌｄに許容することが出来る、判定期間Ｔｃ内の各時点でのエネルギ範囲を考えた場合、例えば、それらのエネルギ範囲の下限値を用いて算出される積分値Ｉｗが、第３の閾値Ｉｔ１として設定される。そして、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知する。
【００８０】
出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、第２の光検出器２４にて検出された反射光（又は透過光）のエネルギＥｒの積分値Ｉｒを判定期間Ｔｃについて求め、その積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上であるか否かを判定する。ここで、レーザ加工に適した加工ビームＢ２を生成することが可能な出力ビームＢ０を対象として、その出力ビームＢ０から得られる反射光（又は透過光）に許容することが出来る、判定期間Ｔｃ内の各時点でのエネルギ範囲を考えた場合、例えば、それらのエネルギ範囲の下限値を用いて算出される積分値Ｉｒが、第４の閾値Ｉｔ２として設定される。そして、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して出力ビームＢ０の異常を検知する。
【００８１】
更に、制御部７は、加工ビームＢ２及び出力ビームＢ０に対する異常検知の結果を用いて、上述した実施形態と同様の判断を行う（表１参照）。本変形例において、この判断は、上述した積分値Ｉｗと第３の閾値Ｉｔ１との比較により得られる判定結果と、上述した積分値Ｉｒと第４の閾値Ｉｔ２との比較により得られる判定結果とから、直接的に行われてもよい（表４参照）。この場合、制御部７は、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上でないとの判定結果を得ると共に、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上でないとの判定結果を得た場合、出力ビームＢ０においてエネルギ異常が発生していると判断する（説明のための例として図８参照）。又、制御部７は、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上であるとの判定結果を得る一方で、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上でないとの判定結果を得た場合、出力ビームＢ０において特性異常が発生していると判断する（図９参照）。更に、制御部７は、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上でないとの判定結果を得る一方で、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上であるとの判定結果を得た場合、光検出器に異常が発生していると判断する。これらの判断は、例えば、表４に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と判定結果とに基づいて行われる。
【００８２】
【表４】
2015118829.tif 000006
【００８３】
一方、上記実施形態にて説明した通り、上述した判断手法では、制御部７は、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さくなる異常（特性異常の１つ。図１０の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）を検知することが出来ない。
【００８４】
そこで、制御部７は、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上であり、且つ、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上であるとの判定結果を得た場合、更に次の様な判定を行うことが好ましい（表５参照）。先ず、制御部７は、求めた２つの積分値Ｉｗ及びＩｒについて、それらの比率ｒＩ（＝Ｉｗ／Ｉｒ）を求める。そして、制御部７は、求めた比率ｒＩが所定の範囲（下限値ｒＩ１から上限値ｒＩ２迄の範囲）内の値であるか否かを判定する。ここで、この判定に用いられる所定の範囲は、正常な出力ビームＢ０とレーザ加工に適した加工ビームＢ２とから得られる比率ｒＩについて許容される範囲である。この範囲の下限値ｒＩ１及び上限値ｒＩ２について、それらの具体的な数値は、要求される加工内容により異なる。一例として、穴あけ加工を行う場合、加工対象Ｔの材質や厚さ、更には要求される上穴径、下穴径、穴の品質、及び許容される穴径のばらつき等を考慮して、様々な条件で加工実験や試し加工を予め行い、その結果に基づいて下限値ｒＩ１及び上限値ｒＩ２が決められる。この様に設定された所定の範囲によれば、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さかった場合、比率ｒＩは、上記所定の範囲の上限値ｒＩ２より大きくなる。よって、比率ｒＩが所定の範囲を外れて大きくなった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定することにより、出力ビームＢ０において、ビーム径の大きさが所定の径よりも小さくなる異常が発生していると判断する。一方、比率ｒＩが所定の範囲内の値であった場合、制御部７は、「Ｙｅｓ」と判定して、出力ビームＢ０は正常であると判断する。これらの判断は、例えば、表５に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と判定結果とに基づいて行われる。
【００８５】
【表５】
2015118829.tif 000007
【００８６】
制御部７が行う上記判断によれば、出力ビームＢ０に生じている異常の種類が、より詳細に判別される。従って、オペレータは、判別された異常の種類に基づいて、レーザ発振装置２に対して、より適切な補正やメンテナンスを行うことが可能となる。よって、第１変形例のレーザ加工装置は、上述した実施形態と同様、レーザ光に対する高い監視能力を持ち、その監視能力を発揮することにより高い加工品質を実現する。
【００８７】
又、第１変形例のレーザ加工装置によれば、積分値Ｉｗ及びＩｒを用いてレーザ光の異常検知が行われるため、ピンポイントで得られるエネルギＥｗ２（ｔｃ）及びＥｒ（ｔｃ）を用いてレーザ光の異常検知を行う場合（上述した実施形態）に比べて、エネルギＥｗ２やＥｒに含まれたノイズが制御部７の判定結果に影響し難くなる。よって、レーザ光の異常検知について高い精度が実現される。
【００８８】
（実施の形態２の第２の変形例）
次に、本実施の形態の第２の変形例について、図１２〜図１３を用いて説明する。
【００８９】
［１］レーザ加工装置３１の構成
図１２は、第２の変形例に係るレーザ加工装置３１を示した概念図である。図１２に示す様に、第２の変形例においては、光路Ｒ１を進む回折光Ｌｄが、加工ビームＢ２としてレーザ加工に用いられ、光路Ｒ２を進む非回折光Ｌｎが測定ビームＢ１として抽出される（図１３の（Ｃ）及び（Ｄ）参照）。すなわち、実施の形態１の第１の変形例と類似した関係であり、重複する説明は省略する。
【００９０】
［２］レーザ加工装置３１の制御
次に、第２の変形例において、レーザ加工装置３１の制御部７が行う具体的な制御について、図１３を用いて説明する。ここで、図１３の（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ、図７の（Ａ）〜（Ｅ）と同様、各種指令信号、及び出力ビームが正常であるときの各種エネルギを示すタイムチャートである。実施の形態２に対する本変形例は、実施の形態１に対する第１の変形例と類似しているため、重複する説明は省略する。さらに、実施の形態２と同様の説明についても省略する。
【００９１】
＜レーザ光の異常検知＞
レーザ光の異常検知のために、制御部７には、判定時点ｔｃ（図１３の（Ｂ）参照）が予め設定されている。
【００９２】
加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（第２の変形例において非回折光Ｌｎ）のエネルギＥｗ２’（ｔｃ）が、第１の閾値Ｅｔ１’以上であるか否かを判定する（図１３の（Ｅ）参照）。そして、エネルギＥｗ２’（ｔｃ）が第１閾値Ｅｔ１’より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知することになる。
【００９３】
出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、上述した実施の形態２と同様の判定を行う。
【００９４】
第２の変形例においても、上述した実施の形態２と同様、制御部７は、加工ビームＢ２及び出力ビームＢ０に対する異常検知の結果、更には２つのエネルギＥｗ２’（ｔｃ）及びＥｒ（ｔｃ）の比率ｒＥ’（＝Ｅｗ２’（ｔｃ）／Ｅｒ（ｔｃ））に対する判定結果を用いて、出力ビームＢ０に生じている異常の種類を詳細に判別することが出来る。又、第２の変形例において、第１の変形例と同様、エネルギＥｗ２’の積分値Ｉｗ’を判定期間Ｔｃについて求めると共に、エネルギＥｒの積分値Ｉｒを判定期間Ｔｃについて求め、これら２つの積分値Ｉｗ’及びＩｒを用いてレーザ光の異常検知を行ってもよい。
【００９５】
（実施の形態３）
実施の形態３について、図１４〜図２４を用いて説明する。
【００９６】
［１］レーザ加工装置５１の構成
本実施の形態に係るレーザ加工装置５１は、図１４に示すように、実施の形態２にかかるレーザ加工装置２１において、第１の光検出器６および第２の光検出器２４を第１のパワーモニタ５２および第２のパワーモニタ５３に変更したものである。その他については、実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。本実施の形態の特徴は、光検出器ではなく、パワーモニタを用いた制御を行うことである。パワーモニタは、レーザ光によって上昇した温度を出力しても構わないし、周辺温度を考慮して温度上昇からレーザ光のエネルギーを算出し、レーザ光のエネルギを出力しても構わない。
【００９７】
［２］レーザ加工装置５１の制御
次に、図１５〜図１７を用いて、本実施の形態のレーザ加工装置５１の制御について説明する。
【００９８】
図１５は、図７におけるパルスの回数を３回にした各パラメータ（信号、エネルギ）を示す図である。各図および各符号については、実施の形態２において説明しているため省略する。図１６〜図１７は、本実施の形態のパワーモニタを用いたレーザ加工装置の制御を説明する図である。図１６の（Ａ）は、第２のパワーモニタ５３が検出するレーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギを示すタイムチャートである。図１６の（Ｂ）および図１７の（Ａ）は、第２のパワーモニタ５３から制御部７に出力される、レーザ光のエネルギを示すタイムチャートである。図１６の（Ｃ）は、第１のパワーモニタ５２が検出するレーザ光（測定ビームＢ１）のエネルギを示すタイムチャートである。図１６の（Ｄ）および図１７の（Ｂ）は、第１のパワーモニタ５２から制御部７に出力される、レーザ光のエネルギを示すタイムチャートである。図１６、図１７において、レーザパルスの出力は、時刻ｔｓｐに開始され、時刻ｔｅｐに終了する。
【００９９】
図１７に示すように、第１のパワーモニタ５２および第２のパワーモニタ５３は、レーザパルスの出力を開始する時刻ｔｓｐから期間Ｔｒ経過した（複数のパルスを受けた）、時刻ｔｒに制御部７への出力が安定する。正常な場合は、図１７の（Ａ）に示すように、レーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギＰＥｒはピーク値ＰＥｒｐで安定し、図１７の（Ｂ）に示すように、レーザ光（測定ビームＢ１）のエネルギＰＥｗ２はピーク値ＰＥｗ２ｐで安定する。そして、時刻ｔｒ以降の判定時点ｔｃにおいて、レーザ光（出力ビームＢ０および測定ビームＢ１）のエネルギを判定する。そして、時刻ｔｓｐから期間Ｔｐだけ経過した時刻ｔｅｐにレーザ光の出力を停止する。時刻ｔｅｐから期間Ｔｄが経過するまで、第１のパワーモニタ５２および第２のパワーモニタ５３の出力が低下し、時刻ｔｄに０となる。
【０１００】
＜レーザ光の異常検知＞
次に、レーザ光の異常検出について説明する。
【０１０１】
実施の形態２の図８で示した異常と同じ異常は、パワーモニタを用いた本実施の形態では、図１８のようになる。実施の形態２の図９で示した異常と同じ異常は、パワーモニタを用いた本実施の形態では、図１９のようになる。実施の形態２の図１０で示した異常と同じ異常は、パワーモニタを用いた本実施の形態では、図２０のようになる。図１８の（Ａ）、図１９の（Ａ）、図２０の（Ａ）は、第２のパワーモニタ５３から制御部７に出力される、レーザ光のエネルギを示す図である。図１８の（Ｂ）、図１９の（Ｂ）、図２０の（Ｂ）は、第１のパワーモニタ５２から制御部７に出力される、レーザ光のエネルギを示す図である。
【０１０２】
すなわち、実施の形態２のＥｒが本実施の形態のＰＥｒに対応し、実施の形態２のＥｗ２が本実施の形態のＰＥｗ２に対応し、実施の形態２のＥｒｐが本実施の形態のＰＥｒｐに対応し、実施の形態２のＥｗ２ｐが本実施の形態のＰＥｗ２ｐに対応し、実施の形態２のＥｔ１が本実施の形態のＰＥｔ１に対応する。そして、ＰＥｒやＰＥｗ２を、第２の閾値Ｅｔ２や第１の閾値ＰＥｔ１と比較することで、第２の実施形態と同様に、異常が検出できる。さらに、本実施の形態の比率ｒＥはＰＥｗ２（ｔｃ）／ＰＥｒ（ｔｃ）であり、実施の形態２のｒＥと同様に用いることができる。そして、比率ｒＥを下限値ｒＥ１や上限値ｒＥ２と比較することで、第２の実施形態と同様に、異常が検出できる。
【０１０３】
（実施の形態３の第１の変形例）
次に、上述したレーザ加工装置５１の第１の変形例について説明する。
【０１０４】
図２１は、第１の変形例に係るレーザ加工装置５１の制御の説明に用いられるタイムチャートである。ここで、図２１の（Ａ）および（Ｂ）に示された波形はそれぞれ、図１７の（Ａ）および（Ｂ）に示されたものと同じである。即ち、図２１は、出力ビームＢ０が正常である場合を示している。尚、第１の変形例に係るレーザ加工装置の構成は、上述したレーザ加工装置５１の構成（図１４参照）と同じであるので、説明を省略する。
【０１０５】
本実施の形態の第１の変形例は、実施の形態２の第１の変形例と同様に、判定期間Ｔｃを設け、積分値ＩｒおよびＩｗを用いることである。そして、積分値Ｉｒと第３の閾値Ｉｔ１とを比較すること、積分値Ｉｗと第４の閾値Ｉｔ２とを比較することは、実施の形態２の第１の変形例と同様であるので、説明を省略する。さらに、比率ｒＩ（＝Ｉｗ／Ｉｒ）について、下限値ｒＩ１や上限値ｒＩ２との比較についても、実施の形態２の第１の変形例と同様であるので説明を省略する。
【０１０６】
（実施の形態３の第２の変形例）
次に、本実施の形態の第２の変形例について、図２２〜図２４を用いて説明する。
【０１０７】
図２２は、第２の変形例に係るレーザ加工装置６１を示した概念図である。本実施の形態の第２の変形例に係るレーザ加工装置６１は、図２２に示すように、実施の形態２にかかるレーザ加工装置３１において、第１の光検出器６および第２の光検出器２４を第１のパワーモニタ５２および第２のパワーモニタ５３に変更したものである。これについても、実施の形態２における第２の変形例と同様に、光路Ｒ１を進む回折光Ｌｄが、加工ビームＢ２としてレーザ加工に用いられ、光路Ｒ２を進む非回折光Ｌｎが測定ビームＢ１として抽出される（図２３の（Ｃ）及び（Ｄ）参照）。すなわち、実施の形態２の第２の変形例と類似した関係であり、重複する説明は省略する。
【０１０８】
次に、第２の変形例において、レーザ加工装置６１の制御部７が行う具体的な制御について、図２３を用いて説明する。ここで、図２３の（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ、図１５の（Ａ）〜（Ｅ）と同様、各種指令信号の時間変化、及び出力ビームが正常であるときの各種エネルギの時間変化を示したタイムチャートである。実施の形態３に対する本変形例は、実施の形態２に対する第２の変形例と類似しているため、重複する説明は省略する。さらに、実施の形態３と同様の説明についても省略する。
【０１０９】
＜レーザ光の異常検知＞
レーザ光の異常検知のために、制御部７には、判定時点ｔｃ（図２４の（Ｂ）参照）が予め設定されている。
【０１１０】
加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１のパワーモニタ５２にて検出されたレーザ光（第２の変形例において非回折光Ｌｎ）のエネルギＰＥｗ２’（ｔｃ）が、第１の閾値ＰＥｔ１’以上であるか否かを判定する（図２４の（Ｂ）参照）。そして、エネルギＰＥｗ２’（ｔｃ）が第１の閾値ＰＥｔ１’より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知することになる。
【０１１１】
出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、上述した実施の形態３と同様の判定を行う。
【０１１２】
第２の変形例においても、上述した実施の形態３と同様、制御部７は、加工ビームＢ２及び出力ビームＢ０に対する異常検知の結果、更には２つのエネルギＰＥｗ２’（ｔｃ）及びＰＥｒ（ｔｃ）の比率ｒＥ’（＝ＰＥｗ２’（ｔｃ）／ＰＥｒ（ｔｃ））に対する判定結果を用いて、出力ビームＢ０に生じている異常の種類を詳細に判別することが出来る。又、第２の変形例において、第１の変形例と同様、エネルギＰＥｗ２’の積分値Ｉｗ’を判定期間Ｔｃについて求めると共に、エネルギＰＥｒの積分値Ｉｒを判定期間Ｔｃについて求め、これら２つの積分値Ｉｗ’及びＩｒを用いてレーザ光の異常検知を行ってもよい。
【０１１３】
以上のように、実施の形態３は実施の形態２における光検出器をパワーモニタに置き換えたものであり、光検出器によって検出されるエネルギＥｒやＥｗ２をパワーモニタによって検出されるＰＥｒやＰＥｗ２に置き換えたものである。そのため、矛盾のない範囲で実施の形態２に記載した異常検出は、実施の形態３の異常検出に適用できるものである。また、実施の形態１の光検出器をパワーモニタに置き換えることも、同様に可能である。
【０１１４】
また、実施の形態２および３において、第２の光検出器２４や第２のパワーモニタ５３は、スプリッタ２３による反射光を測定していたが、スプリッタ２３による透過光を測定しても構わない。その場合、第２の光検出器２４や第２のパワーモニタ５３で測定されたエネルギＥｒ、ＰＥｒをスプリッタ２３の透過率で除すると、出力ビームＢ０のエネルギＥ０を求めることができる。
【０１１５】
また、実施の形態３において、実施の形態２の第１の光検出器６と第２の光検出器２４との両方を、第１のパワーモニタ５２と第２のパワーモニタ５３に置き換えたが、どちらか一方だけであっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
以上のように、本開示に係るレーザ加工装置は、エネルギを正確に検知したレーザ光を用いて加工を行うため、より高い加工品質を実現し、産業上有用である。
【符号の説明】
【０１１７】
１，１１，２１，３１，５１，６１  レーザ加工装置
２  レーザ発振装置
３  音響光学素子
４  加工ヘッド
５  加工テーブル
６  光検出器
７  制御部
８  電源
２２  光学調整部
２３  スプリッタ
２４  光検出器
２５  コリメータレンズ
２６  開口部
２７  絞り機構
４１  第１のガルバノミラー
４２  第２のガルバノミラー
４３  スキャンレンズ
５２  第１のパワーモニタ
５３  第２のパワーモニタ
Ｂ０  出力ビーム
Ｂ１  測定ビーム
Ｂ２  加工ビーム
Ｅ０，Ｅｒ，Ｅｗ１，Ｅｗ２，ＰＥｒ，ＰＥｗ２，ＰＥｗ２’  エネルギ
Ｅ０ｐ，ＰＥｒｐ，ＰＥｗ２ｐ  ピーク値
Ｉｒ，Ｉｗ，Ｉｗ’  積分値
Ｌｄ  回折光
Ｌｎ  非回折光
Ｐｗ  照射位置
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２  光路
Ｓ１  出力指令信号
Ｓ２  状態指令信号
Ｔ  加工対象
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔｄ，Ｔｐ，Ｔｒ，Ｔｃ１，Ｔｃ２  期間
Ｔｃ  判定期間
ｒＥ，ｒＩ  比率
ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔｄ，ｔｅ，ｔｒ，ｔｓ，ｔａ０，ｔａ１，ｔａ２，ｔａ３，ｔｅｐ，ｔｓｐ  時刻
ｔｃ  判定時点
１０１  開孔装置
１０２  レーザ発振器
１０３  電源
１０４  音響光学モジュール
１０５  光学系
１０５ａ  反射ミラー
１０５ｄ  ビームスプリッタ
１０５ｆ  集光レンズ
１０６  光ダンパ
１０７  強度検出器
１０８  出力制御部
２０１  レーザ加工装置
２０２  レーザ発振器
２０３  光路偏向手段
２０４  検知器
２０５  ダンパ
２０６  加工部
２０７  判定装置
２０８  制御装置
２０９  スプリッタ
２１０  センサ
Ｅｔ１，ＰＥｔ１，ＰＥｔ１’  第１の閾値
Ｅｔ２  第２の閾値
Ｉｔ１  第３の閾値
Ｉｔ２  第４の閾値
ｒＥ１，ｒＩ１  下限値
ｒＥ２，ｒＩ２  上限値
【図１】
2015118829.tif 000008
【図２】
2015118829.tif 000009
【図３】
2015118829.tif 000010
【図４】
2015118829.tif 000011
【図５】
2015118829.tif 000012
【図６】
2015118829.tif 000013
【図７】
2015118829.tif 000014
【図８】
2015118829.tif 000015
【図９】
2015118829.tif 000016
【図１０】
2015118829.tif 000017
【図１１】
2015118829.tif 000018
【図１２】
2015118829.tif 000019
【図１３】
2015118829.tif 000020
【図１４】
2015118829.tif 000021
【図１５】
2015118829.tif 000022
【図１６】
2015118829.tif 000023
【図１７】
2015118829.tif 000024
【図１８】
2015118829.tif 000025
【図１９】
2015118829.tif 000026
【図２０】
2015118829.tif 000027
【図２１】
2015118829.tif 000028
【図２２】
2015118829.tif 000029
【図２３】
2015118829.tif 000030
【図２４】
2015118829.tif 000031
【図２５】
2015118829.tif 000032
【図２６】
2015118829.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月6日(2015.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、音響光学素子を用いたレーザ加工技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２５は、従来のレーザ光を用いた開孔装置１０１を示した概念図である。図２５に示す様に、従来の開孔装置１０１は、レーザ発振器１０２と、電源１０３と、音響光学モジュール１０４と、光学系１０５と、光ダンパ１０６と、強度検出器１０７と、出力制御部１０８とを有する。さらに光学系１０５は、反射ミラー１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃと、ビームスプリッタ１０５ｄ、１０５ｅと、集光レンズ１０５ｆ、１０５ｇとを有する。従来の開孔装置１０１では、強度検出器１０７にて検出されたレーザ光の強度に応じて、出力制御部１０８が音響光学モジュール１０４の駆動電圧をフィードバック制御する。これにより、音響光学モジュール１０４が偏向出力するレーザ光の出力効率を変化し、レーザ光の強度を一定にするものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、従来の開孔装置１０１は、レーザ発振器１０２が発振するレーザ光がすでにパルス状であり、パルスの立ち上がりや立ち下がりをさらに音響光学モジュール１０４でフィードバック制御することは困難である。また、レーザ光のパルスの谷においては、出力がゼロであるため、音響光学モジュール１０４で制御することはできない。そこで、さらに、レーザ光のパルス形状（立ち上がり、立ち下がり、パルスの谷）に対応したレーザ加工装置が提案されている。
【０００４】
図２６は、従来の別のレーザ加工装置２０１を示した概念図である。図２６に示す様に、従来のレーザ加工装置２０１は、レーザ発振器２０２と、光路偏向手段２０３と、検知器２０４と、ダンパ２０５と、加工部２０６と、判定装置２０７と、制御装置２０８とを有する。さらに検知器２０４は、スプリッタ２０９とセンサ２１０とを有する。従来のレーザ加工装置２０１では、検知器２０４がレーザ光のエネルギを検知し、判定装置２０７が、レーザ光のエネルギが所定の範囲にあるかどうかを判定する。レーザ光のエネルギが所定の範囲内にある場合は、光路偏向手段２０３が作動し、レーザ光が加工部２０６に照射される。レーザ光のエネルギが所定の範囲内にない場合は、光路偏向手段２０３が作動せず、レーザ光がダンパ２０５に照射される（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
これにより、レーザ光のパルスの形状（立ち上がり、立下り、パルスの谷）が検知され、選択的にレーザ光を加工部２０６に照射させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−５８９０号公報
【特許文献２】特開２００４−２５２９２号公報
【発明の概要】
【０００７】
しかし、従来のレーザ加工装置２０１は、スプリッタ２０９によって反射されたレーザ光のエネルギを検出しているため、スプリッタ２０９の精度誤差の影響を受け、レーザ光のエネルギを正確に検知できない。
【０００８】
本開示に係るレーザ加工装置は、レーザ発振装置と、音響光学素子と、第１の測定器と、加工部と、制御部とを有する。レーザ発振装置は、出力ビームを出力する。音響光学素子は、出力ビームが入射され、出力ビームを第１の光路および第２の光路のいずれかに選択的に出射する。第１の測定器は、第１の光路に設けられ、加工ビームのエネルギを測定する。加工部は第２の光路に設けられている。制御部は、レーザ発振装置および音響光学素子を制御し、第１の測定器が測定した第１の測定値を受信する。第１の光路に出射された出力ビームは、音響光学素子から第１の測定器に直接入射される。制御部は、第１の測定値に基づいて加工ビームの異常を検知する。
【０００９】
本開示に係るレーザ加工装置は、エネルギを正確に検知したレーザ光を用いて加工を行うため、より高い加工品質を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１に係るレーザ加工装置１を示した概念図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係るレーザ加工装置１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図３】図３は、実施の形態１に係るレーザ加工装置１の、異常発生時の、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図４】図４は、実施の形態１の第１の変形例に係るレーザ加工装置１１を示した概念図である。
【図５】図５は、実施の形態１の第１の変形例に係るレーザ加工装置１１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図６】図６は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１を示した概念図である。
【図７】図７は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図８】図８は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の、異常発生時の、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図９】図９は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の、異常発生時の、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の、異常発生時の、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係るレーザ加工装置２１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図１２】図１２は、実施の形態２の第２の変形例に係るレーザ加工装置３１を示した概念図である。
【図１３】図１３は、実施の形態２の第２の変形例に係るレーザ加工装置３１制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図１４】図１４は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１を示した概念図である。
【図１５】図１５は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図１６】図１６は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の制御における、出力ビームのエネルギ（Ａ）、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ｂ）、測定ビームのエネルギ（Ｃ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｄ）を示すタイムチャートである。
【図１７】図１７は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の制御における、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。
【図１８】図１８は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の、異常発生時に、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。
【図１９】図１９は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の、異常発生時に、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。
【図２０】図２０は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の、異常発生時に、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。
【図２１】図２１は、実施の形態３に係るレーザ加工装置５１の制御における、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。
【図２２】図２２は、実施の形態３の第２の変形例に係るレーザ加工装置６１を示した概念図である。
【図２３】図２３は、実施の形態３の第２の変形例に係るレーザ加工装置６１の制御における、出力指令信号（Ａ）、出力ビームのエネルギ（Ｂ）、状態指令信号（Ｃ）、加工ビームのエネルギ（Ｄ）および測定ビームのエネルギ（Ｅ）を示すタイムチャートである。
【図２４】図２４は、実施の形態３の第２の変形例に係るレーザ加工装置６１の制御における、パワーモニタが検出する出力ビームのエネルギ（Ａ）およびパワーモニタが検出する測定ビームのエネルギ（Ｂ）を示すタイムチャートである。
【図２５】図２５は、従来の開孔装置１０１を示した概念図である。
【図２６】図２６は、従来のレーザ加工装置２０１を示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態１）
実施の形態１について、図１〜図５を用いて、説明する。
【００１２】
［１］レーザ加工装置１の構成
図１は、本実施の形態に係るレーザ加工装置１を示した概念図である。図１に示す様に、レーザ加工装置１は、レーザ発振装置２と、音響光学素子３と、加工ヘッド４と、加工対象Ｔが載せられる加工テーブル５（加工部）と、第１の光検出器６（第１の測定器）と、制御部７とを有している。レーザ発振装置２は、電源８を有しており、電源８は、レーザ発振装置２に電力を供給することによりレーザ媒質を励起させる。それにより、レーザ発振装置２は、出力ビームとしてレーザ光を出力する。レーザ発振装置２には、ＣＯ２レーザやＹＡＧレーザ等の発振を可能にする種々のレーザ媒質を用いることが出来る。
【００１３】
レーザ発振装置２から出力されたレーザ光は、出力ビームＢ０として、音響光学素子３に入射される。
【００１４】
音響光学素子３は、制御部７からの指令に基づいて、入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）を回折するオン状態と、入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）を回折せずに通過させるオフ状態とに選択的に設定される。音響光学素子３がオン状態に設定されている場合、出力ビームＢ０は音響光学素子３によって回折され、回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）が得られる。一方、音響光学素子３がオフ状態に設定されている場合、出力ビームＢ０は、音響光学素子３によって回折されずに音響光学素子３を通過し、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）が得られる。レーザ加工装置１には、出力ビームＢ０が音響光学素子３にて回折された後に進む光路Ｒ１（第１の光路）と、出力ビームＢ０が音響光学素子３にて回折されずに音響光学素子３を通過した後に進む光路Ｒ２（第２の光路）とが存在している。
【００１５】
本実施の形態においては、光路Ｒ２を進む非回折光Ｌｎが加工ビームＢ２としてレーザ加工に用いられる。具体的には、制御部７からの指令に基づいて音響光学素子３の状態が切り替えられることにより、出力ビームＢ０の一部が非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）として抽出される。そして、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）が加工ヘッド４を介して加工対象Ｔの照射位置Ｐｗに導かれ、レーザ加工に用いられる。ここで、音響光学素子３には挿入損失が存在し、挿入損失は、通常、７％程度である。従って、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）のエネルギは、音響光学素子３に入射されるレーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギの９３％程度である。よって、本実施の形態においては、エネルギの大きいレーザ光がレーザ加工に用いられる。また、音響光学素子３の挿入損失が小さくなれば、それに従って、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）のエネルギが大きくなる。
【００１６】
一方、制御部７からの指令に基づいて音響光学素子３の状態が切り替えられることにより、出力ビームＢ０の一部が回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）として抽出される。回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）は、光路Ｒ１を進み、後述する第１の光検出器６へ導かれる。ここで、音響光学素子３の回折効率は、通常、８０％程度である。従って、音響光学素子３の挿入損失（７％程度）を考慮すると、回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）のエネルギは、音響光学素子３に入射されるレーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギの７０〜７５％程度となる。この回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）が、第１の光検出器６によって検出され、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常検知に用いられる。
【００１７】
加工ヘッド４は、加工対象Ｔの照射位置Ｐｗに加工ビームＢ２を導くための光路Ｒを、制御部７の指令に基づいて設定する。加工ヘッド４は、第１のガルバノミラー４１、第２のガルバノミラー４２、及びスキャンレンズ４３を有する。第１のガルバノミラー４１は、その反射面の角度を変化させることにより、照射位置ＰｗをＸ軸方向において移動させる。第２のガルバノミラー４２は、その反射面の角度を変化させることにより、照射位置ＰｗをＹ軸方向において移動させる。そして、音響光学素子３から加工ヘッド４へ導かれた加工ビームＢ２は、第１のガルバノミラー４１及び第２のガルバノミラー４２にて順に反射されることにより、スキャンレンズ４３へ導かれる。スキャンレンズ４３は、入射された加工ビームＢ２を照射位置Ｐｗに集光させる。
【００１８】
第１の光検出器６は、音響光学素子３を出た回折光Ｌｄが直接入射されるように、光路Ｒ１に設置されている。従って、第１の光検出器６は、音響光学素子３に入射された出力ビームＢ０のうち、第１の光検出器６へ導かれる回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）を検出する。一方、音響光学素子３を出た非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）が進む光路Ｒ２には、第１の光検出器６やそれに類するものは設置されていない。よって、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）は、照射位置Ｐｗへ導かれる過程においてエネルギの低下を殆ど生じない。
【００１９】
制御部７は、レーザ発振装置２、音響光学素子３、及び加工ヘッド４を制御する。レーザ発振装置２に対する制御において、制御部７は、電源８を制御する。具体的には、制御部７は、電源８に対して出力指令信号Ｓ１を送信する。電源８は、出力指令信号Ｓ１の立ち上がり時にレーザ発振装置２への電力の供給を開始し、出力指令信号Ｓ１の立ち下がり時にレーザ発振装置２への電力の供給を停止する。この様にして、制御部７は、電源８に対する制御を通じて、レーザ発振装置２にレーザ光（出力ビームＢ０）の出力開始及び出力停止を指令する。そして、出力指令信号Ｓ１が立ち上がる時点が、レーザ発振装置２にレーザ光の出力開始が指令される時点となり、出力指令信号Ｓ１が立ち下がる時点が、レーザ発振装置２にレーザ光の出力停止が指令される時点となる。
【００２０】
音響光学素子３に対する制御において、制御部７は、音響光学素子３に対して状態指令信号Ｓ２を送信し、音響光学素子３をオン状態又はオフ状態に設定する。音響光学素子３は、状態指令信号Ｓ２の立ち上がり時にオフ状態からオン状態に切り替えられ、状態指令信号Ｓ２の立ち下がり時にオン状態からオフ状態に切り替えられる。
【００２１】
レーザ発振装置２を制御する出力指令信号Ｓ１と、音響光学素子３を制御する状態指令信号Ｓ２とは、出力ビームＢ０の出力開始及び出力停止の指令と音響光学素子３の状態の切替えとの間に所望のタイミングが生じる様に、互いに関連付けられている。具体的には、制御部７は、レーザ発振装置２にレーザ光（出力ビームＢ０）を出力させつつ、音響光学素子３の状態を切り替えることにより、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）の一部を非回折光Ｌｎ（測定ビームＢ１）として抽出する。
【００２２】
加工ヘッド４に対する制御において、制御部７は、加工ビームＢ２を加工対象Ｔへ導くための光路Ｒを加工ヘッド４に設定させる。具体的には、制御部７は、第１のガルバノミラー４１の駆動系を制御することにより、第１のガルバノミラー４１の反射面の角度を変更する。また、制御部７は、第２のガルバノミラー４２の駆動系を制御することにより、第２のガルバノミラー４２の反射面の角度を変更する。この様にして、制御部７は、ＸＹ平面内で照射位置Ｐｗを移動させる。なお、制御部７は、さらに加工テーブル５を制御してもよい。具体的には、制御部７は、加工テーブル５の駆動系（図示せず）を制御し、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸によって規定される空間内で加工テーブル５を移動させると共に加工テーブル５の位置を調整するようにしてもよい。
【００２３】
制御部７は、上述した制御に加えて、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常を検知する。具体的には、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を第１の光検出器６の測定値に基づいて検知する。
【００２４】
［２］レーザ加工装置１の制御
次に、制御部７が行うレーザ加工装置１の具体的な制御について、図２に示されるタイムチャートに沿って説明する。ここでは特に、レーザ発振装置２によってレーザ光がパルス発振される場合について説明する。図２の（Ａ）は、制御部７から電源８へ送信される出力指令信号Ｓ１を示すタイムチャートである。図２の（Ｂ）は、出力指令信号Ｓ１に基づいてレーザ発振装置２から出力されるレーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギＥ０を示すタイムチャートである。図２の（Ｃ）は、制御部７から音響光学素子３へ送信される状態指令信号Ｓ２を示すタイムチャートである。図２の（Ｄ）は、非回折光ＬｎのエネルギＥｗ１を示すタイムチャートである。図２の（Ｅ）は、第１の光検出器６へ導かれる回折光ＬｄのエネルギＥｗ２を示すタイムチャートである。なお、図２の（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、出力ビームＢ０が正常なときのそれぞれのエネルギの時間変化をそれぞれ示している。
【００２５】
＜レーザ発振装置２に対する制御＞
図２の（Ａ）に示すように、制御部７は、パルス発振用の出力指令信号Ｓ１として、時刻ｔｓにて立ち上がると共に時刻ｔｅにて立ち下がるパルス信号を、電源８へ送信する。電源８は、出力指令信号Ｓ１を受信すると、時刻ｔｓにおいてレーザ発振装置２への電力の供給を開始する。これにより、レーザ媒質の励起が始まる。
【００２６】
図２の（Ｂ）に示すように、レーザ光の出力が可能となる迄には、レーザ媒質の励起が始まってから所定の期間Ｔ１が必要である。そして、時刻ｔｓから所定の期間Ｔ１が経過した時刻ｔ１に、レーザ発振装置２からのレーザ光（出力ビームＢ０）の出力が開始される。即ち、時刻ｔ１が、レーザ光の出力期間の始点となる。時刻ｔ１にレーザ光の出力が開始されると、レーザ光のエネルギＥ０が上昇し、所定の期間Ｔ２が経過した時刻ｔ２に、レーザ光のエネルギＥ０はピーク（正常時のピーク値Ｅ０ｐ）に達する。
【００２７】
その後、電源８は、時刻ｔｅにおいてレーザ発振装置２への電力の供給を停止する。これにより、レーザ媒質の励起が停止される。時刻ｔｅにレーザ発振装置２への電力の供給が停止されると、レーザ光のエネルギＥ０は減少し、所定の期間Ｔ３が経過した時刻ｔ３にゼロとなる。即ち、時刻ｔ３が、レーザ光の出力期間の終点となる。
【００２８】
この様な制御部７の制御により、レーザ発振装置２からは、レーザパルスが出力ビームＢ０として出力される。
【００２９】
＜音響光学素子３に対する制御＞
図２の（Ｃ）に示すように、制御部７は、状態指令信号Ｓ２として、時刻ｔａ０で立ち上がると共に時刻ｔａ１で立ち下がるパルス信号と、時刻ｔａ２で立ち上がると共に時刻ｔａ３で立ち下がるパルス信号とを、音響光学素子３へ送信する。ここで、時刻ｔａ０は、レーザ発振装置２への電力の供給が開始される時刻ｔｓ（レーザ発振装置２にレーザ光の出力開始が指令される時刻）に設定されている。なお、時刻ｔａ０は、時刻ｔｓとレーザ光の出力が開始される時刻ｔ１（出力期間の始点）との間に設定されてもよいし、時刻ｔｓより前に設定されてもよい。時刻ｔａ１は、レーザ加工の開始時点であり、レーザ光のエネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに達する時刻ｔ２の直後に設定されることが好ましい。なお、時刻ｔａ１は、時刻ｔ２に設定されてもよいし、時刻ｔ２の直前に設定されてもよい。時刻ｔａ２は、レーザ加工の終了時点であり、レーザ発振装置２への電力の供給が停止される時刻ｔｅ（レーザ発振装置２にレーザ光の出力停止が指令される時刻）の直前に設定されることが好ましい。なお、時刻ｔａ２は、時刻ｔｅに設定されてもよいし、時刻ｔｅの直後に設定されてもよい。時刻ｔａ３は、レーザ発振装置２からのレーザ光の出力が終わる時刻ｔ３（出力期間の終点）の直後に設定されている。尚、時刻ｔａ３は、時刻ｔ３に設定されてもよい。
【００３０】
音響光学素子３は、状態指令信号Ｓ２に基づいて、時刻ｔａ０迄はオフ状態に設定され、時刻ｔａ０になるとオフ状態からオン状態へ切り替えられる。即ち、レーザ光の出力がない時刻ｔａ０迄の期間では、音響光学素子３は、電力を殆ど必要としないオフ状態に設定される。時刻ｔａ０にて状態が切り替えられた後、時刻ｔａ１迄、音響光学素子３はオン状態に設定される。従って、時刻ｔａ１迄は、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は音響光学素子３により回折され、得られた回折光Ｌｄが測定ビームＢ１として第１の光検出器６により検出される。但し、音響光学素子３の回折効率は、通常、８０％程度である。従って、音響光学素子３がオン状態であっても、出力ビームＢ０が持つエネルギの２０％程度（音響光学素子３の挿入損失（７％程度）を考慮すると１８％程度）のレーザ光が、回折されずに音響光学素子３を通過する。よって、図２の（Ｄ）に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔａ１迄の期間は、音響光学素子３がオン状態であっても、出力ビームＢ０の一部が加工ビームＢ２として加工ヘッド４へ導かれる。
【００３１】
時刻ｔａ１になると、音響光学素子３は、オン状態からオフ状態へ切り替えられる。これにより、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は、回折されずに音響光学素子３を通過し、非回折光Ｌｎ（加工ビームＢ２）が加工ヘッド４へ導かれる。上述した様に、音響光学素子３の挿入損失（７％程度）を考慮したとしても、非回折光ＬｎのエネルギＥｗ１は、出力ビームＢ０のエネルギの９３％程度になる。従って、非回折光ＬｎのエネルギＥｗ１は、回折光ＬｄのエネルギＥｗ２（測定ビームＢ１のエネルギの７０〜７５％程度）に比べて著しく大きい。よって、非回折光Ｌｎは、レーザ加工に用いるレーザ光（加工ビームＢ２）として好ましい。
【００３２】
その後、時刻ｔａ２になると、音響光学素子３は、オフ状態からオン状態へ切り替えられる。これにより、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は音響光学素子３により回折され、得られた回折光Ｌｄが第１の光検出器６により検出される。但し、音響光学素子３の回折効率を考慮すると、時刻ｔ１から時刻ｔａ１迄の期間と同様、時刻ｔａ２から時刻ｔ３迄の期間においても、出力ビームＢ０の一部が加工ビームＢ２として加工ヘッド４へ導かれることになる。
【００３３】
更にその後、時刻ｔａ３になると、音響光学素子３は、オン状態からオフ状態に切り替えられる。即ち、レーザ光の出力がない時刻ｔａ３からの期間では、音響光学素子３は、電力を殆ど必要としないオフ状態に設定される。
【００３４】
この様にして、制御部７は、レーザ発振装置２によるレーザ光（出力ビームＢ０）の出力期間において、レーザ加工時には音響光学素子３をオフ状態に設定し、それ以外の時には音響光学素子３をオン状態に設定する。
【００３５】
本実施形態の制御においては、音響光学素子３がオフ状態となる時刻ｔａ１から時刻ｔａ２迄の期間が、出力ビームＢ０のエネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに達している期間（時刻ｔ２から時刻ｔｅ迄の期間）内に設定されている。従って、加工ビームＢ２は、矩形のレーザパルスとなる（図２の（Ｄ）参照）。よって、レーザ発振装置２から照射位置Ｐｗに至る過程でレーザ光に生じるエネルギ損失は、音響光学素子３の挿入損失（７％程度）で済む。従って、レーザ加工に回折光Ｌｄを用いる場合に比べて、エネルギ損失が著しく小さくなる。その結果、フィラー等の強化剤を含む加工対象にレーザ加工を施す場合でも、高い加工精度及び加工品質が得られる。
【００３６】
更に、本実施の形態においては、レーザ光の出力がない時刻ｔａ０迄の期間及び時刻ｔａ３から後の期間において、音響光学素子３は、電力を殆ど必要としないオフ状態に設定される。従って、本実施形態の制御によれば、音響光学素子３の消費電力が低減される。音響光学素子３の消費電力をより低減させるためには、時刻ｔａ０は、時刻ｔｓと時刻ｔ１との間に設定されることが好ましく、時刻ｔ１に設定されることが特に好ましい。又、時刻ｔａ３は、時刻ｔ３に設定されることが好ましい。
【００３７】
＜加工ヘッド４に対する制御＞
本実施の形態においては、時刻ｔｓ迄の期間及び時刻ｔ３から後の期間では、レーザ発振装置２からのレーザ光の出力がない。従って、本実施の形態では、時刻ｔｓ迄の期間と時刻ｔ３からの期間とを、加工ヘッド４に光路Ｒを設定させることが可能な期間（加工ヘッド４の調整が可能な期間）として設定することが出来る。そして、この期間において、第１のガルバノミラー４１又は第２のガルバノミラー４２の反射面の角度が変更される。具体的には、時刻ｔｓ迄に、レーザ光の照射位置Ｐｗが加工対象Ｔの加工位置に一致する様に、第１のガルバノミラー４１及び第２のガルバノミラー４２の反射面の角度が調整される。
【００３８】
この様な加工ヘッド４の制御によれば、エネルギの大きいレーザ光が照射位置Ｐｗに達する期間（時刻ｔａ１から時刻ｔａ２迄の期間）は勿論のこと、エネルギの小さいレーザ光が照射位置Ｐｗに達する期間（時刻ｔ１から時刻ｔａ１迄の期間、及び時刻ｔａ２から時刻ｔ３迄の期間）においても、レーザ光の照射位置Ｐｗと加工位置とが一致することになる。よって、加工位置とは異なる位置がレーザ光によって傷付けられることが防止される。なお、加工ヘッド４の調整が可能な期間において、加工テーブル５の移動及び位置調整が行われてもよい。
【００３９】
加工対象Ｔが、エネルギの小さいレーザ光では殆ど傷付くことがないものである場合、時刻ｔｓ迄の期間及び時刻ｔ３からの期間に加えて、時刻ｔｓから時刻ｔａ１迄の期間及び時刻ｔａ２から時刻ｔ３迄の期間についても、加工ヘッド４の調整が可能な期間として用いることが出来る。その様な加工対象として、例えば、フィラー等の強化剤を含むものが挙げられる。この制御によれば、レーザ光の出力期間のうちレーザ加工時以外の期間が、加工ヘッド４の調整が可能な期間として用いられることになる。よって、加工サイクルの短縮化が可能となる。
【００４０】
＜レーザ光の異常検知＞
次に、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常検知について、図３を用いて説明する。図３は、出力ビームＢ０にエネルギ異常が発生している場合を示している。
【００４１】
レーザ光の異常検知のために、制御部７には、判定時点ｔｃ（図３の（Ｂ）、（Ｅ）参照）が予め設定されている。ここで、判定時点ｔｃは、レーザ光の出力の開始時点（時刻ｔ１）からレーザ加工の開始時点（時刻ｔａ１）迄の期間Ｔｃ１内（図２参照）、又はレーザ加工の終了時点（時刻ｔａ２）からレーザ光の出力の終了時点（時刻ｔ３）迄の期間Ｔｃ２内（図２参照）に設定された時点である。即ち、判定時点ｔｃは、レーザ光の出力期間であって、かつ、音響光学素子３がオン状態に設定される期間内に設定されている。本実施の形態においては、判定時点ｔｃは、時刻ｔ２から時刻ｔａ１迄の期間内に設定されている。即ち、判定時点ｔｃとして、出力ビームＢ０が正常なときにエネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに一致する時点が設定されている。なお、判定時点ｔｃは、エネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに一致する、時刻ｔａ２から時刻ｔｅ迄の期間内に設定されてもよい。また、判定時点ｔｃは、エネルギＥ０がピーク値Ｅ０ｐに一致する時点に限定されない、様々な時点に設定されてもよい。更に、判定時点ｔｃは、期間Ｔｃ１及びＴｃ２内に複数設定され、各判定時点ｔｃにおいて以下に説明する異常検知が行われてもよい。
【００４２】
加工ビームＢ２のエネルギ異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（本実施の形態において回折光Ｌｄ）のエネルギＥｗ２（ｔｃ）が、第１の閾値Ｅｔ１以上であるか否かを判定する（図３の（Ｅ）参照）。ここで、レーザ加工の使用に適した加工ビームＢ２を対象として、その加工ビームＢ２の生成に伴って生じる回折光Ｌｄに許容することが出来る、判定時点ｔｃでのエネルギ範囲の下限値が、第１の閾値Ｅｔ１として設定される。そして、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１より小さかった場合（図３の（Ｅ）参照）、制御部７は、「ノー」（「Ｎｏ」）と判定して加工ビームＢ２の異常を検知する。このとき検知される異常の原因としては、レーザ光の出力エネルギが低下しているか、レーザ光のビーム軸のズレが発生しているか、レーザ光のスポット径の異常が発生しているか、それらの組み合わせである。本実施の形態では、図３の（Ｂ）に示すように、レーザ光の出力エネルギが異常であると仮定して説明しているが、いずれの異常であっても、加工ビームＢ２としては適していないため、加工ビームＢ２が加工対象Ｔを加工しないようにレーザ発振装置２や音響光学素子３を制御する。
【００４３】
（実施の形態１の第１の変形例）
次に、本実施の形態の第１の変形例について、図４〜図５を用いて説明する。
【００４４】
［１］レーザ加工装置１１の構成
図４は、第１の変形例に係るレーザ加工装置１１を示した概念図である。図４に示す様に、第１の変形例においては、光路Ｒ１を進む回折光Ｌｄが、加工ビームＢ２としてレーザ加工に用いられる。具体的には、制御部７からの指令に基づいて音響光学素子３の状態が切り替えられることにより、測定ビームＢ１の一部が回折光Ｌｄとして抽出される（図５の（Ｃ）及び（Ｄ）参照）。そして、その回折光Ｌｄが、加工ヘッド４を介して加工対象Ｔへの照射位置Ｐｗに導かれることにより、レーザ加工に用いられる。
【００４５】
一方、加工ビームＢ２の生成に伴って生じる非回折光Ｌｎは、光路Ｒ２を進む。そして、第１の変形例においては、光路Ｒ２に第１の光検出器６が設定されており、非回折光Ｌｎが、第１の光検出器６によって検出されると共に、レーザ光の異常検知に用いられる。音響光学素子３を出た回折光Ｌｄが進む光路Ｒ１には、第１の光検出器６やそれに類するものは設置されていない。よって、加工ビームＢ２は、照射位置Ｐｗへ導かれる過程においてエネルギの低下を殆ど生じない。尚、第１の変形例のレーザ加工装置１１について、その他の構成は実施の形態１の構成（図１参照）と同じであるので、説明を省略する。
【００４６】
［２］レーザ加工装置１１の制御
次に、第１の変形例において、レーザ加工装置１１の制御部７が行う具体的な制御について、図５を用いて説明する。ここで、図５はそれぞれ、図２と同様、各種指令信号、及び、出力ビームが正常であるときの各種エネルギを示すタイムチャートである。尚、レーザ発振装置２に対する制御（図５の（Ａ）参照）については、実施の形態１の制御（図２の（Ａ）参照）と同じであるので、説明を省略する。
【００４７】
＜音響光学素子に対する制御＞
音響光学素子３に対する制御において、制御部７は、状態指令信号Ｓ２として、時刻ｔａ１で立ち上がると共に時刻ｔａ２で立ち下がるパルス信号を、音響光学素子３へ送信する（図５の（Ｃ）参照）。
【００４８】
音響光学素子３は、状態指令信号Ｓ２に基づいて、時刻ｔａ１迄はオフ状態に設定され、時刻ｔａ１になるとオフ状態からオン状態へ切り替えられる。従って、時刻ｔａ１迄は、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は、音響光学素子３によって回折されずに音響光学素子３を通過し、その結果として、非回折光Ｌｎ（測定ビームＢ１）が第１の光検出器６により検出される。時刻ｔａ１にて状態が切り替えられた後、時刻ｔａ２迄、音響光学素子３はオン状態に設定される。従って、時刻ｔａ２迄は、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は音響光学素子３により回折され、得られた回折光Ｌｄ（加工ビームＢ２）が、加工ヘッド４へ導かれる。
【００４９】
時刻ｔａ２になると、音響光学素子３は、オン状態からオフ状態へ切り替えられる。これにより、音響光学素子３に入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）は、音響光学素子３によって回折されずに音響光学素子３を通過し、その結果として、非回折光Ｌｎ（測定ビームＢ１）が第１の光検出器６により検出される。
【００５０】
この様にして、制御部７は、レーザ発振装置２によるレーザ光（出力ビームＢ０）の出力期間において、レーザ加工時には音響光学素子３をオン状態に設定し、それ以外の時には音響光学素子３をオフ状態に設定する。この制御によれば、加工ビームＢ２（第１の変形例において回折光Ｌｄ）は、矩形のレーザパルスとなる（図５の（Ｄ）参照）。
【００５１】
＜レーザ光の異常検知＞
加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（第１の変形例において非回折光Ｌｎ）のエネルギＥｗ２'（ｔｃ）が、第１の閾値Ｅｔ１'以上であるか否かを判定する（図５の（Ｅ）参照）。ここで、レーザ加工への使用に適した加工ビームＢ２を対象として、その加工ビームＢ２の生成に伴って生じる非回折光Ｌｎに許容することが出来る、判定時点ｔｃでのエネルギ範囲の下限値が、第１の閾値Ｅｔ１'として設定される。そして、エネルギＥｗ２'（ｔｃ）が第１閾値Ｅｔ１'より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知することになる。
【００５２】
出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、上述した実施形態と同様の判定を行う。
【００５３】
以上により、本実施の形態のレーザ加工装置１、１１は、レーザ光に対する高い監視能力を持ち、その監視能力を発揮することにより高い加工品質を実現する。また、本実施の形態のレーザ加工装置１、１１によれば、音響光学素子３からの測定ビームＢ１を直接測定しているため、レーザ加工装置の構成が簡略化される。
【００５４】
（実施の形態２）
実施の形態２について、図６〜図１３を用いて、説明する。
【００５５】
［１］レーザ加工装置２１の構成
図６は、本実施の形態に係るレーザ加工装置２１を示した概念図である。実施の形態１にかかるレーザ加工装置１と共通する部分については説明を省略する。図６に示す様に、レーザ加工装置２１は、レーザ加工装置１に、さらに、光学調整部２２と、スプリッタ２３（光学装置）と、第２の光検出器２４（第２の測定器）とを有する。光学調整部２２は、コリメータレンズ２５と、開口部２６を有する絞り機構２７とを有する。スプリッタ２３とコリメータレンズ２５と絞り機構２７とは、この順に、レーザ発振装置２と音響光学素子３との間に設けられている。レーザ発振装置２から出力されるレーザ光（出力ビームＢ０）の一部は、スプリッタ２３を透過してコリメータレンズ２５に入射する。レーザ発振装置２から出力されるレーザ光（出力ビームＢ０）の一部は、スプリッタ２３によって反射され、第２の光検出器２４（第２の測定器）に入射される。すなわち、スプリッタ２３は、レーザ発振装置２からのレーザ光（出力ビームＢ０）を透過させる第３の光路と、反射させる第４の光路とに分離する。
【００５６】
コリメータレンズ２５は、入射されたレーザ光（出力ビームＢ０）を平行化する。絞り機構２７は、開口部２６が形成された金属板であり、レーザ光（出力ビームＢ０）の理想的なビーム軸に、開口部２６の中心が位置するように配置されている。そして、レーザ光（出力ビームＢ０）のビーム軸がずれていない場合は、レーザ光（出力ビームＢ０）の径（ビーム径）が、開口部２６の大きさ（絞り量）に応じた大きさに調整される。なお、絞り機構２７は、開口部２６の直径が異なる複数のマスクが、回転動作やスライド動作によって切り替え可能に配置されたものでもよい。開口部２６から外れたレーザ光（出力ビームＢ０）は、絞り機構２７によって遮られる。特に、レーザ光（出力ビームＢ０）が、開口部２６の中心（理想的なビーム軸）からずれている場合は、通常より多くのレーザ光（出力ビームＢ０）が絞り機構２７に遮られることになる。絞り機構２７を通過したレーザ光（出力ビームＢ０）は、音響光学素子３に入射される。そのあとは、実施の形態１と同じである。
【００５７】
第２の光検出器２４は、スプリッタ２３によって反射されたレーザ光（出力ビームＢ０）が入射されるように配置されている。第２の光検出器は、制御部７と接続され、入射されたレーザ光を検出し、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常検知に用いられる。
【００５８】
制御部７は、実施の形態１と同様に、出力指令信号Ｓ１や状態指令信号Ｓ２を用いて、レーザ発振装置２、音響光学素子３、及び加工ヘッド４を制御する。本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、第１の光検出器６からの信号に加え、第２の光検出器２４からの信号を受信し、レーザ発振装置２、音響光学素子３、及び加工ヘッド４の制御に反映することである。
【００５９】
すなわち、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を第１の光検出器６の測定値および第２の光検出器２４の測定値に基づいて検知する。
【００６０】
［２］レーザ加工装置２１の制御
次に、制御部７が行うレーザ加工装置２１の具体的な制御について、図７に示されるタイムチャートに沿って説明する。ここでは特に、レーザ発振装置２によってレーザ光がパルス発振される場合について説明する。また、実施の形態１と同様の構成については、説明を省略する。図７の（Ａ）は、制御部７から電源８へ送信される出力指令信号Ｓ１を示すタイムチャートである。図７の（Ｂ）は、第２の光検出器２４へ導かれるレーザ光のエネルギＥｒを示すタイムチャートである。図７の（Ｃ）は、制御部７から音響光学素子３へ送信される状態指令信号Ｓ２を示すタイムチャートである。図７の（Ｄ）は、非回折光ＬｎのエネルギＥｗ１を示すタイムチャートである。図７の（Ｅ）は、第１の光検出器６へ導かれる回折光ＬｄのエネルギＥｗ２を示すタイムチャートである。なお、図７の（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、出力ビームＢ０が正常なときの各エネルギのタイムチャートをそれぞれ示している。
【００６１】
＜レーザ発振装置２、音響光学素子３、加工ヘッド４に対する制御＞
図７の（Ａ）、（Ｃ）に示すように、レーザ発振装置２に対する出力指令信号Ｓ１や音響光学素子３に対する状態指令信号Ｓ２については、実施の形態１と同様である。また、レーザ発振装置２、音響光学素子３の制御が、実施の形態１と同様であることから、図７の（Ｄ）および（Ｅ）に示すように、非回折光（加工ビームＢ２）のエネルギＥｗ１や回折光Ｌｄ（測定ビームＢ１）のエネルギＥｗ２も、実施の形態１と同様である。特に実施の形態１と異なる点は、図２の（Ｂ）では正常であることを仮定した出力ビームＢ０のエネルギＥ０であるが、本実施の形態の図７の（Ｂ）では、第２の光検出器２４にて測定したエネルギＥｒである点である。これにより、レーザ光（出力ビームＢ０）の異常検知を、より詳細に判定できるものである。なお、第２の光検出器２４で測定されたエネルギＥｒをスプリッタ２３の反射率で除すると、出力ビームＢ０のエネルギＥ０を求めることができる。
【００６２】
＜レーザ光の異常検知＞
次に、レーザ光の異常検知について、図８、図９、図１０を用いて説明する。図８は、出力ビームＢ０においてエネルギ異常が発生している場合を示している。ここで、エネルギ異常は、出力ビームＢ０のエネルギＥ０に生じる異常であり、例えば、レーザパルスの欠落や、エネルギＥ０のピークの低下、エネルギＥ０の立ち上がりの遅延等を含んでいる。図９は、出力ビームＢ０において、ビーム径の大きさが所定の径より大きくなる異常や、ビーム軸の異常（ズレ）が発生している場合を示している。図１０は、出力ビームＢ０において、ビーム径の大きさが所定の径より小さくなる異常が発生している場合を示している。
【００６３】
レーザ光の異常検知のために、制御部７には、判定時点ｔｃが予め設定されている。判定時点ｔｃを含め、時刻ｔ１〜ｔ３、時刻ｔａ０〜ｔａ３、時刻ｔｓおよびｔｅについては、実施の形態１や図７と同じであるため説明を省略する。
【００６４】
加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（本実施形態において回折光Ｌｄ）のエネルギＥｗ２（ｔｃ）が、第１の閾値Ｅｔ１以上であるか否かを判定する（図８の（Ｅ）参照）。そして、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１より小さかった場合（図８の（Ｅ）及び図９の（Ｅ）参照）、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知する。
【００６５】
出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第２の光検出器２４にて検出された反射光のエネルギＥｒ（ｔｃ）が、第２の閾値Ｅｔ２以上であるか否かを判定する。ここで、レーザ加工に適した加工ビームＢ２を生成することが可能な出力ビームＢ０を対象として、その出力ビームＢ０から得られる反射光に許容することが出来る、判定時点ｔｃでのエネルギ範囲の下限値が、第２の閾値Ｅｔ２として設定される。そして、判定時点ｔｃでの反射光のエネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２より小さかった場合（図８の（Ｂ）参照）、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して出力ビームＢ０の異常を検知する。
【００６６】
更に、制御部７は、加工ビームＢ２及び出力ビームＢ０に対する異常検知の結果を用いて、次の様な判断を行う（表１参照）。即ち、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を検知すると共に、加工ビームＢ２の異常を検知した場合（図８の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）、出力ビームＢ０においてエネルギ異常が発生していると判断する。又、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を検知せず、その一方で、加工ビームＢ２の異常を検知した場合（図９の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）、出力ビームＢ０において特性異常が発生していると判断する。この判断により検知される特性異常とは、主に、ビーム径の大きさが所定の径より大きくなる異常や、ビーム軸の異常である。ビーム軸の異常には、ビーム軸の位置が開口部２６の中心からずれる異常や、開口部２６の中心周りにビーム軸が振れる異常が含まれる。更に、制御部７は、出力ビームＢ０の異常を検知する一方で、加工ビームＢ２の異常を検知しなかった場合、光検出器（第１の光検出器６又は第２の光検出器２４）に異常が発生していると判断する。これらの判断は、例えば、表１に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と異常検知の結果とに基づいて行われる。尚、表１では、異常が検知された場合を「＋」で表し、異常が検知されなかった場合を「−」で表している。
【００６７】
【表１】
2015118829.tif 000034
【００６８】
制御部７が行うこれらの判断は、上述したエネルギＥｗ２（ｔｃ）と第１の閾値Ｅｔ１との比較により得られる判定結果と、上述したエネルギＥｒ（ｔｃ）と第２の閾値Ｅｔ２との比較により得られる判定結果とから、直接的に行われてもよい（表２参照）。この場合、制御部７は、エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上でないとの判定結果を得ると共に、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上でないとの判定結果を得た場合（図８の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）、出力ビームＢ０においてエネルギ異常が発生していると判断する。又、制御部７は、エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上であるとの判定結果を得る一方で、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上でないとの判定結果を得た場合（図９の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）、出力ビームＢ０において特性異常が発生していると判断する。更に、制御部７は、エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上でないとの判定結果を得る一方で、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上であるとの判定結果を得た場合、光検出器に異常が発生していると判断する。これらの判断は、例えば、表２に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と判定結果とに基づいて行われる。
【００６９】
【表２】
2015118829.tif 000035
【００７０】
制御部７が行う上記判断によれば、出力ビームＢ０に生じている異常の種類が判別される。従って、オペレータは、判別された異常の種類に基づいて、レーザ発振装置２に対して適切な補正やメンテナンスを行うことが可能となる。
【００７１】
一方、上述した判断手法では、制御部７は、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さくなる異常（特性異常の１つ。図１０の（Ｄ）及び（Ｅ）参照）を検知することが出来ない。即ち、この異常は、上述したエネルギと閾値との比較からでは抽出することが出来ない。なぜなら、ビーム径の大きさが所定の径より小さい場合、絞り機構２７で遮られる光の量が減るため、測定ビームＢ１のエネルギが、正常である場合に得られる測定ビームＢ１のエネルギより大きくなるからである。このため、出力ビームＢ０及び加工ビームＢ２の何れにも異常が検知されなかった場合でも、出力ビームＢ０が正常であると制御部７に判断させることは出来ない。即ち、制御部７において、出力ビームＢ０の異常が検知されず（エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上であると判定され）、且つ、加工ビームＢ２の異常も検知されなかった（エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上であると判定された）場合、その判定結果には、出力ビームＢ０が正常である場合（図７参照）と、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さくなる異常が生じている場合（図９参照）とが含まれている。
【００７２】
そこで、制御部７は、エネルギＥｒ（ｔｃ）が第２の閾値Ｅｔ２以上であり、且つ、エネルギＥｗ２（ｔｃ）が第１の閾値Ｅｔ１以上であるとの判定結果を得た場合、更に次の様な判定を行うことが好ましい（表３参照）。先ず、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６及び第２の光検出器２４にてそれぞれ検出された２つのエネルギＥｗ２（ｔｃ）及びＥｒ（ｔｃ）について、それらの比率ｒＥ（＝Ｅｗ２（ｔｃ）／Ｅｒ（ｔｃ））を求める。そして、制御部７は、求めた比率ｒＥが所定の範囲（下限値ｒＥ１から上限値ｒＥ２迄の範囲）内の値であるか否かを判定する。ここで、この判定に用いられる所定の範囲は、正常な出力ビームＢ０とレーザ加工に適した加工ビームＢ２とから得られる比率ｒＥについて許容される範囲である。この範囲の下限値ｒＥ１及び上限値ｒＥ２について、それらの具体的な数値は、要求される加工内容により異なる。一例として、穴あけ加工を行う場合、加工対象Ｔの材質や厚さ、更には要求される上穴径、下穴径、穴の品質、及び許容される穴径のばらつき等を考慮して、様々な条件で加工実験や試し加工を予め行い、その結果に基づいて下限値ｒＥ１及び上限値ｒＥ２が決められる。この様に設定された所定の範囲によれば、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さかった場合、比率ｒＥは、上記所定の範囲の上限値ｒＥ２より大きくなる。よって、比率ｒＥが所定の範囲を外れて大きくなった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定することにより、出力ビームＢ０において、ビーム径の大きさが所定の径よりも小さくなる異常が発生していると判断する。一方、比率ｒＥが所定の範囲内の値であった場合、制御部７は、「イエス」（「Ｙｅｓ」）と判定して、出力ビームＢ０は正常であると判断する。これらの判断は、例えば、表３に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と判定結果とに基づいて行われる。
【００７３】
【表３】
2015118829.tif 000036
【００７４】
制御部７が行う上記判断によれば、出力ビームＢ０に生じている異常の種類が、より詳細に判別される。従って、オペレータは、判別された異常の種類に基づいて、レーザ発振装置２に対して、より適切な補正やメンテナンスを行うことが可能となる。
【００７５】
又、本実施形態のレーザ加工装置においては、加工ビームＢ２の生成に伴って生じた、従来であればビームダンパ等で吸収されていた光（本実施形態において回折光Ｌｄ）が、第１の光検出器６によって検出されることにより、加工ビームＢ２の異常検知に有効に利用される。そして、加工ビームＢ２の異常を検知することにより、従来の監視技術では検知することが困難であった異常（主に特性異常）が検知されることになる。よって、本実施形態のレーザ加工装置は、レーザ光に対する高い監視能力を持ち、その監視能力を発揮することにより高い加工品質を実現する。
【００７６】
（実施の形態２の第１の変形例）
次に、上述したレーザ加工装置２１の第１の変形例について説明する。
【００７７】
図１１は、第１の変形例に係るレーザ加工装置２１の制御の説明に用いられるタイムチャートである。ここで、図１１に示された波形はそれぞれ、図７に示されたものと同じである。即ち、図１１は、出力ビームＢ０が正常である場合を示している。尚、第１の変形例に係るレーザ加工装置の構成は、上述したレーザ加工装置２１の構成（図６参照）と同じであるので、説明を省略する。以下では、レーザ加工装置の制御部７が行う制御、特にレーザ光の異常検知について、図１１を用いて説明する。
【００７８】
レーザ光の異常検知のために、第１の変形例では、制御部７に判定時点ｔｃを予め設定することに代えて、制御部７に、期間Ｔｃ１及びＴｃ２（図１１の（Ｂ）参照）に含まれた少なくとも一部の期間を、判定期間Ｔｃとして設定する。ここで、期間Ｔｃ１は、レーザ光の出力の開始時点（時刻ｔ１）からレーザ加工の開始時点（時刻ｔａ１）迄の期間である。又、期間Ｔｃ２は、レーザ加工の終了時点（時刻ｔａ２）からレーザ光の出力の終了時点（時刻ｔ３）迄の期間である。これらの期間Ｔｃ１及びＴｃ２は、音響光学素子３がオン状態に設定される期間である。第１変形例において、判定期間Ｔｃは、期間Ｔｃ１に一致している。尚、判定期間Ｔｃは、期間Ｔｃ２に一致していてもよい。又、判定期間Ｔｃは、期間Ｔｃ１又はＴｃ２に一致した期間に限定されない様々な期間であってもよい。更に、判定期間Ｔｃは、期間Ｔｃ１及びＴｃ２内に複数設定され、各判定期間Ｔｃにおいて以下に説明する異常検知が行われてもよい。
【００７９】
加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（本変形例において回折光Ｌｄ）のエネルギＥｗ２の積分値Ｉｗを判定期間Ｔｃについて求め、その積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上であるか否かを判定する（図１１の（Ｅ）参照）。ここで、レーザ加工への使用に適した加工ビームＢ２を対象として、その加工ビームＢ２の生成に伴って生じる回折光Ｌｄに許容することが出来る、判定期間Ｔｃ内の各時点でのエネルギ範囲を考えた場合、例えば、それらのエネルギ範囲の下限値を用いて算出される積分値Ｉｗが、第３の閾値Ｉｔ１として設定される。そして、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知する。
【００８０】
出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、第２の光検出器２４にて検出された反射光（又は透過光）のエネルギＥｒの積分値Ｉｒを判定期間Ｔｃについて求め、その積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上であるか否かを判定する。ここで、レーザ加工に適した加工ビームＢ２を生成することが可能な出力ビームＢ０を対象として、その出力ビームＢ０から得られる反射光（又は透過光）に許容することが出来る、判定期間Ｔｃ内の各時点でのエネルギ範囲を考えた場合、例えば、それらのエネルギ範囲の下限値を用いて算出される積分値Ｉｒが、第４の閾値Ｉｔ２として設定される。そして、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して出力ビームＢ０の異常を検知する。
【００８１】
更に、制御部７は、加工ビームＢ２及び出力ビームＢ０に対する異常検知の結果を用いて、上述した実施形態と同様の判断を行う（表１参照）。本変形例において、この判断は、上述した積分値Ｉｗと第３の閾値Ｉｔ１との比較により得られる判定結果と、上述した積分値Ｉｒと第４の閾値Ｉｔ２との比較により得られる判定結果とから、直接的に行われてもよい（表４参照）。この場合、制御部７は、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上でないとの判定結果を得ると共に、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上でないとの判定結果を得た場合、出力ビームＢ０においてエネルギ異常が発生していると判断する（説明のための例として図８参照）。又、制御部７は、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上であるとの判定結果を得る一方で、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上でないとの判定結果を得た場合、出力ビームＢ０において特性異常が発生していると判断する（図９参照）。更に、制御部７は、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上でないとの判定結果を得る一方で、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上であるとの判定結果を得た場合、光検出器に異常が発生していると判断する。これらの判断は、例えば、表４に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と判定結果とに基づいて行われる。
【００８２】
【表４】
2015118829.tif 000037
【００８３】
一方、上記実施形態にて説明した通り、上述した判断手法では、制御部７は、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さくなる異常（特性異常の１つ。図１０の（Ｂ）及び（Ｅ）参照）を検知することが出来ない。
【００８４】
そこで、制御部７は、積分値Ｉｒが第４の閾値Ｉｔ２以上であり、且つ、積分値Ｉｗが第３の閾値Ｉｔ１以上であるとの判定結果を得た場合、更に次の様な判定を行うことが好ましい（表５参照）。先ず、制御部７は、求めた２つの積分値Ｉｗ及びＩｒについて、それらの比率ｒＩ（＝Ｉｗ／Ｉｒ）を求める。そして、制御部７は、求めた比率ｒＩが所定の範囲（下限値ｒＩ１から上限値ｒＩ２迄の範囲）内の値であるか否かを判定する。ここで、この判定に用いられる所定の範囲は、正常な出力ビームＢ０とレーザ加工に適した加工ビームＢ２とから得られる比率ｒＩについて許容される範囲である。この範囲の下限値ｒＩ１及び上限値ｒＩ２について、それらの具体的な数値は、要求される加工内容により異なる。一例として、穴あけ加工を行う場合、加工対象Ｔの材質や厚さ、更には要求される上穴径、下穴径、穴の品質、及び許容される穴径のばらつき等を考慮して、様々な条件で加工実験や試し加工を予め行い、その結果に基づいて下限値ｒＩ１及び上限値ｒＩ２が決められる。この様に設定された所定の範囲によれば、出力ビームＢ０のビーム径の大きさが所定の径より小さかった場合、比率ｒＩは、上記所定の範囲の上限値ｒＩ２より大きくなる。よって、比率ｒＩが所定の範囲を外れて大きくなった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定することにより、出力ビームＢ０において、ビーム径の大きさが所定の径よりも小さくなる異常が発生していると判断する。一方、比率ｒＩが所定の範囲内の値であった場合、制御部７は、「Ｙｅｓ」と判定して、出力ビームＢ０は正常であると判断する。これらの判断は、例えば、表５に示される関係を記憶部に記憶させておき、その関係を制御部７が記憶部から読み出すことにより、読み出された関係と判定結果とに基づいて行われる。
【００８５】
【表５】
2015118829.tif 000038
【００８６】
制御部７が行う上記判断によれば、出力ビームＢ０に生じている異常の種類が、より詳細に判別される。従って、オペレータは、判別された異常の種類に基づいて、レーザ発振装置２に対して、より適切な補正やメンテナンスを行うことが可能となる。よって、第１変形例のレーザ加工装置は、上述した実施形態と同様、レーザ光に対する高い監視能力を持ち、その監視能力を発揮することにより高い加工品質を実現する。
【００８７】
又、第１変形例のレーザ加工装置によれば、積分値Ｉｗ及びＩｒを用いてレーザ光の異常検知が行われるため、ピンポイントで得られるエネルギＥｗ２（ｔｃ）及びＥｒ（ｔｃ）を用いてレーザ光の異常検知を行う場合（上述した実施形態）に比べて、エネルギＥｗ２やＥｒに含まれたノイズが制御部７の判定結果に影響し難くなる。よって、レーザ光の異常検知について高い精度が実現される。
【００８８】
（実施の形態２の第２の変形例）
次に、本実施の形態の第２の変形例について、図１２〜図１３を用いて説明する。
【００８９】
［１］レーザ加工装置３１の構成
図１２は、第２の変形例に係るレーザ加工装置３１を示した概念図である。図１２に示す様に、第２の変形例においては、光路Ｒ１を進む回折光Ｌｄが、加工ビームＢ２としてレーザ加工に用いられ、光路Ｒ２を進む非回折光Ｌｎが測定ビームＢ１として抽出される（図１３の（Ｃ）及び（Ｄ）参照）。すなわち、実施の形態１の第１の変形例と類似した関係であり、重複する説明は省略する。
【００９０】
［２］レーザ加工装置３１の制御
次に、第２の変形例において、レーザ加工装置３１の制御部７が行う具体的な制御について、図１３を用いて説明する。ここで、図１３の（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ、図７の（Ａ）〜（Ｅ）と同様、各種指令信号、及び出力ビームが正常であるときの各種エネルギを示すタイムチャートである。実施の形態２に対する本変形例は、実施の形態１に対する第１の変形例と類似しているため、重複する説明は省略する。さらに、実施の形態２と同様の説明についても省略する。
【００９１】
＜レーザ光の異常検知＞
レーザ光の異常検知のために、制御部７には、判定時点ｔｃ（図１３の（Ｂ）参照）が予め設定されている。
【００９２】
加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１の光検出器６にて検出されたレーザ光（第２の変形例において非回折光Ｌｎ）のエネルギＥｗ２'（ｔｃ）が、第１の閾値Ｅｔ１'以上であるか否かを判定する（図１３の（Ｅ）参照）。そして、エネルギＥｗ２'（ｔｃ）が第１閾値Ｅｔ１'より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知することになる。
【００９３】
出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、上述した実施の形態２と同様の判定を行う。
【００９４】
第２の変形例においても、上述した実施の形態２と同様、制御部７は、加工ビームＢ２及び出力ビームＢ０に対する異常検知の結果、更には２つのエネルギＥｗ２'（ｔｃ）及びＥｒ（ｔｃ）の比率ｒＥ'（＝Ｅｗ２'（ｔｃ）／Ｅｒ（ｔｃ））に対する判定結果を用いて、出力ビームＢ０に生じている異常の種類を詳細に判別することが出来る。又、第２の変形例において、第１の変形例と同様、エネルギＥｗ２'の積分値Ｉｗ'を判定期間Ｔｃについて求めると共に、エネルギＥｒの積分値Ｉｒを判定期間Ｔｃについて求め、これら２つの積分値Ｉｗ'及びＩｒを用いてレーザ光の異常検知を行ってもよい。
【００９５】
（実施の形態３）
実施の形態３について、図１４〜図２４を用いて説明する。
【００９６】
［１］レーザ加工装置５１の構成
本実施の形態に係るレーザ加工装置５１は、図１４に示すように、実施の形態２にかかるレーザ加工装置２１において、第１の光検出器６および第２の光検出器２４を第１のパワーモニタ５２および第２のパワーモニタ５３に変更したものである。その他については、実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。本実施の形態の特徴は、光検出器ではなく、パワーモニタを用いた制御を行うことである。パワーモニタは、レーザ光によって上昇した温度を出力しても構わないし、周辺温度を考慮して温度上昇からレーザ光のエネルギーを算出し、レーザ光のエネルギを出力しても構わない。
【００９７】
［２］レーザ加工装置５１の制御
次に、図１５〜図１７を用いて、本実施の形態のレーザ加工装置５１の制御について説明する。
【００９８】
図１５は、図７におけるパルスの回数を３回にした各パラメータ（信号、エネルギ）を示す図である。各図および各符号については、実施の形態２において説明しているため省略する。図１６〜図１７は、本実施の形態のパワーモニタを用いたレーザ加工装置の制御を説明する図である。図１６の（Ａ）は、第２のパワーモニタ５３が検出するレーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギを示すタイムチャートである。図１６の（Ｂ）および図１７の（Ａ）は、第２のパワーモニタ５３から制御部７に出力される、レーザ光のエネルギを示すタイムチャートである。図１６の（Ｃ）は、第１のパワーモニタ５２が検出するレーザ光（測定ビームＢ１）のエネルギを示すタイムチャートである。図１６の（Ｄ）および図１７の（Ｂ）は、第１のパワーモニタ５２から制御部７に出力される、レーザ光のエネルギを示すタイムチャートである。図１６、図１７において、レーザパルスの出力は、時刻ｔｓｐに開始され、時刻ｔｅｐに終了する。
【００９９】
図１７に示すように、第１のパワーモニタ５２および第２のパワーモニタ５３は、レーザパルスの出力を開始する時刻ｔｓｐから期間Ｔｒ経過した（複数のパルスを受けた）、時刻ｔｒに制御部７への出力が安定する。正常な場合は、図１７の（Ａ）に示すように、レーザ光（出力ビームＢ０）のエネルギＰＥｒはピーク値ＰＥｒｐで安定し、図１７の（Ｂ）に示すように、レーザ光（測定ビームＢ１）のエネルギＰＥｗ２はピーク値ＰＥｗ２ｐで安定する。そして、時刻ｔｒ以降の判定時点ｔｃにおいて、レーザ光（出力ビームＢ０および測定ビームＢ１）のエネルギを判定する。そして、時刻ｔｓｐから期間Ｔｐだけ経過した時刻ｔｅｐにレーザ光の出力を停止する。時刻ｔｅｐから期間Ｔｄが経過するまで、第１のパワーモニタ５２および第２のパワーモニタ５３の出力が低下し、時刻ｔｄに０となる。
【０１００】
＜レーザ光の異常検知＞
次に、レーザ光の異常検出について説明する。
【０１０１】
実施の形態２の図８で示した異常と同じ異常は、パワーモニタを用いた本実施の形態では、図１８のようになる。実施の形態２の図９で示した異常と同じ異常は、パワーモニタを用いた本実施の形態では、図１９のようになる。実施の形態２の図１０で示した異常と同じ異常は、パワーモニタを用いた本実施の形態では、図２０のようになる。図１８の（Ａ）、図１９の（Ａ）、図２０の（Ａ）は、第２のパワーモニタ５３から制御部７に出力される、レーザ光のエネルギを示す図である。図１８の（Ｂ）、図１９の（Ｂ）、図２０の（Ｂ）は、第１のパワーモニタ５２から制御部７に出力される、レーザ光のエネルギを示す図である。
【０１０２】
すなわち、実施の形態２のＥｒが本実施の形態のＰＥｒに対応し、実施の形態２のＥｗ２が本実施の形態のＰＥｗ２に対応し、実施の形態２のＥｒｐが本実施の形態のＰＥｒｐに対応し、実施の形態２のＥｗ２ｐが本実施の形態のＰＥｗ２ｐに対応し、実施の形態２のＥｔ１が本実施の形態のＰＥｔ１に対応する。そして、ＰＥｒやＰＥｗ２を、第２の閾値Ｅｔ２や第１の閾値ＰＥｔ１と比較することで、第２の実施形態と同様に、異常が検出できる。さらに、本実施の形態の比率ｒＥはＰＥｗ２（ｔｃ）／ＰＥｒ（ｔｃ）であり、実施の形態２のｒＥと同様に用いることができる。そして、比率ｒＥを下限値ｒＥ１や上限値ｒＥ２と比較することで、第２の実施形態と同様に、異常が検出できる。
【０１０３】
（実施の形態３の第１の変形例）
次に、上述したレーザ加工装置５１の第１の変形例について説明する。
【０１０４】
図２１は、第１の変形例に係るレーザ加工装置５１の制御の説明に用いられるタイムチャートである。ここで、図２１の（Ａ）および（Ｂ）に示された波形はそれぞれ、図１７の（Ａ）および（Ｂ）に示されたものと同じである。即ち、図２１は、出力ビームＢ０が正常である場合を示している。尚、第１の変形例に係るレーザ加工装置の構成は、上述したレーザ加工装置５１の構成（図１４参照）と同じであるので、説明を省略する。
【０１０５】
本実施の形態の第１の変形例は、実施の形態２の第１の変形例と同様に、判定期間Ｔｃを設け、積分値ＩｒおよびＩｗを用いることである。そして、積分値Ｉｒと第３の閾値Ｉｔ１とを比較すること、積分値Ｉｗと第４の閾値Ｉｔ２とを比較することは、実施の形態２の第１の変形例と同様であるので、説明を省略する。さらに、比率ｒＩ（＝Ｉｗ／Ｉｒ）について、下限値ｒＩ１や上限値ｒＩ２との比較についても、実施の形態２の第１の変形例と同様であるので説明を省略する。
【０１０６】
（実施の形態３の第２の変形例）
次に、本実施の形態の第２の変形例について、図２２〜図２４を用いて説明する。
【０１０７】
図２２は、第２の変形例に係るレーザ加工装置６１を示した概念図である。本実施の形態の第２の変形例に係るレーザ加工装置６１は、図２２に示すように、実施の形態２にかかるレーザ加工装置３１において、第１の光検出器６および第２の光検出器２４を第１のパワーモニタ５２および第２のパワーモニタ５３に変更したものである。これについても、実施の形態２における第２の変形例と同様に、光路Ｒ１を進む回折光Ｌｄが、加工ビームＢ２としてレーザ加工に用いられ、光路Ｒ２を進む非回折光Ｌｎが測定ビームＢ１として抽出される（図２３の（Ｃ）及び（Ｄ）参照）。すなわち、実施の形態２の第２の変形例と類似した関係であり、重複する説明は省略する。
【０１０８】
次に、第２の変形例において、レーザ加工装置６１の制御部７が行う具体的な制御について、図２３を用いて説明する。ここで、図２３の（Ａ）〜（Ｅ）はそれぞれ、図１５の（Ａ）〜（Ｅ）と同様、各種指令信号の時間変化、及び出力ビームが正常であるときの各種エネルギの時間変化を示したタイムチャートである。実施の形態３に対する本変形例は、実施の形態２に対する第２の変形例と類似しているため、重複する説明は省略する。さらに、実施の形態３と同様の説明についても省略する。
【０１０９】
＜レーザ光の異常検知＞
レーザ光の異常検知のために、制御部７には、判定時点ｔｃ（図２４の（Ｂ）参照）が予め設定されている。
【０１１０】
加工ビームＢ２の異常を検知する場合、制御部７は、判定時点ｔｃにおいて第１のパワーモニタ５２にて検出されたレーザ光（第２の変形例において非回折光Ｌｎ）のエネルギＰＥｗ２'（ｔｃ）が、第１の閾値ＰＥｔ１'以上であるか否かを判定する（図２４の（Ｂ）参照）。そして、エネルギＰＥｗ２'（ｔｃ）が第１の閾値ＰＥｔ１'より小さかった場合、制御部７は、「Ｎｏ」と判定して加工ビームＢ２の異常を検知することになる。
【０１１１】
出力ビームＢ０の異常を検知する場合、制御部７は、上述した実施の形態３と同様の判定を行う。
【０１１２】
第２の変形例においても、上述した実施の形態３と同様、制御部７は、加工ビームＢ２及び出力ビームＢ０に対する異常検知の結果、更には２つのエネルギＰＥｗ２'（ｔｃ）及びＰＥｒ（ｔｃ）の比率ｒＥ'（＝ＰＥｗ２'（ｔｃ）／ＰＥｒ（ｔｃ））に対する判定結果を用いて、出力ビームＢ０に生じている異常の種類を詳細に判別することが出来る。又、第２の変形例において、第１の変形例と同様、エネルギＰＥｗ２'の積分値Ｉｗ'を判定期間Ｔｃについて求めると共に、エネルギＰＥｒの積分値Ｉｒを判定期間Ｔｃについて求め、これら２つの積分値Ｉｗ'及びＩｒを用いてレーザ光の異常検知を行ってもよい。
【０１１３】
以上のように、実施の形態３は実施の形態２における光検出器をパワーモニタに置き換えたものであり、光検出器によって検出されるエネルギＥｒやＥｗ２をパワーモニタによって検出されるＰＥｒやＰＥｗ２に置き換えたものである。そのため、矛盾のない範囲で実施の形態２に記載した異常検出は、実施の形態３の異常検出に適用できるものである。また、実施の形態１の光検出器をパワーモニタに置き換えることも、同様に可能である。
【０１１４】
また、実施の形態２および３において、第２の光検出器２４や第２のパワーモニタ５３は、スプリッタ２３による反射光を測定していたが、スプリッタ２３による透過光を測定しても構わない。その場合、第２の光検出器２４や第２のパワーモニタ５３で測定されたエネルギＥｒ、ＰＥｒをスプリッタ２３の透過率で除すると、出力ビームＢ０のエネルギＥ０を求めることができる。
【０１１５】
また、実施の形態３において、実施の形態２の第１の光検出器６と第２の光検出器２４との両方を、第１のパワーモニタ５２と第２のパワーモニタ５３に置き換えたが、どちらか一方だけであっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
以上のように、本開示に係るレーザ加工装置は、エネルギを正確に検知したレーザ光を用いて加工を行うため、より高い加工品質を実現し、産業上有用である。
【符号の説明】
【０１１７】
１，１１，２１，３１，５１，６１  レーザ加工装置
２  レーザ発振装置
３  音響光学素子
４  加工ヘッド
５  加工テーブル
６  光検出器
７  制御部
８  電源
２２  光学調整部
２３  スプリッタ
２４  光検出器
２５  コリメータレンズ
２６  開口部
２７  絞り機構
４１  第１のガルバノミラー
４２  第２のガルバノミラー
４３  スキャンレンズ
５２  第１のパワーモニタ
５３  第２のパワーモニタ
Ｂ０  出力ビーム
Ｂ１  測定ビーム
Ｂ２  加工ビーム
Ｅ０，Ｅｒ，Ｅｗ１，Ｅｗ２，ＰＥｒ，ＰＥｗ２，ＰＥｗ２'  エネルギ
Ｅ０ｐ，ＰＥｒｐ，ＰＥｗ２ｐ  ピーク値
Ｉｒ，Ｉｗ，Ｉｗ'  積分値
Ｌｄ  回折光
Ｌｎ  非回折光
Ｐｗ  照射位置
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２  光路
Ｓ１  出力指令信号
Ｓ２  状態指令信号
Ｔ  加工対象
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔｄ，Ｔｐ，Ｔｒ，Ｔｃ１，Ｔｃ２  期間
Ｔｃ  判定期間
ｒＥ，ｒＩ  比率
ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔｄ，ｔｅ，ｔｒ，ｔｓ，ｔａ０，ｔａ１，ｔａ２，ｔａ３，ｔｅｐ，ｔｓｐ  時刻
ｔｃ  判定時点
１０１  開孔装置
１０２  レーザ発振器
１０３  電源
１０４  音響光学モジュール
１０５  光学系
１０５ａ  反射ミラー
１０５ｄ  ビームスプリッタ
１０５ｆ  集光レンズ
１０６  光ダンパ
１０７  強度検出器
１０８  出力制御部
２０１  レーザ加工装置
２０２  レーザ発振器
２０３  光路偏向手段
２０４  検知器
２０５  ダンパ
２０６  加工部
２０７  判定装置
２０８  制御装置
２０９  スプリッタ
２１０  センサ
Ｅｔ１，ＰＥｔ１，ＰＥｔ１'  第１の閾値
Ｅｔ２  第２の閾値
Ｉｔ１  第３の閾値
Ｉｔ２  第４の閾値
ｒＥ１，ｒＩ１  下限値
ｒＥ２，ｒＩ２  上限値
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力ビームを出力するレーザ発振装置と、
前記出力ビームが入射され、前記出力ビームを加工ビームとして第１の光路または第２の光路に選択的に出射する音響光学素子と、
前記第１の光路に設けられ、前記加工ビームのエネルギを測定する第１の測定器と、
前記第２の光路に設けられた加工部と、
前記レーザ発振装置および前記音響光学素子を制御し、前記第１の測定器が測定した第１の測定値を受信する制御部と、
を備え、
前記第１の光路に出射された前記出力ビームは、前記音響光学素子から前記第１の測定器に直接入射され、
前記制御部は、前記第１の測定値に基づいて前記加工ビームの異常を検知する、レーザ加工装置。
【請求項２】
前記第１の光路は、前記音響光学素子によって回折された前記加工ビームの進行方向であり、
前記第２の光路は、前記音響光学素子を透過した前記加工ビームの進行方向である、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記第２の光路は、前記音響光学素子によって回折された前記加工ビームの進行方向であり、
前記第１の光路は、前記音響光学素子を透過した前記加工ビームの進行方向である、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記レーザ発振装置と前記音響光学素子との間に設けられ、前記出力ビームに対して光学調整を施す光学調整部と、
前記レーザ発振装置と前記光学調整部との間に設けられ、前記出力ビームを第３の光路および第４の光路の両方に分離する光学装置と、
前記第３の光路に設けられ、前記出力ビームのエネルギの一部を測定する第２の測定器と、を更に備え、
前記第４の光路には前記光学調整部が設けられ、
前記制御部は、前記第２の測定器が測定した第２の測定値を受信し、前記第２の測定値に基づいて前記出力ビームの異常を検知する、請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記第２の測定値から前記出力ビームの異常を検知すると共に、前記第１の測定値から前記加工ビームの異常を検知した場合、前記制御部は、前記出力ビームが異常であると判断し、
前記第２の測定値からは前記出力ビームの異常を検知せず、前記第１の測定値から前記加工ビームの異常を検知した場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが異常である、または、前記出力ビームのビーム軸の位置が異常であると判断する、請求項４に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記第１の測定値が第１閾値よりも小さい場合、前記制御部は、前記加工ビームの異常を検知し、
前記第２の測定値が第２閾値より小さい場合、前記制御部は、前記出力ビームの異常を検知する、請求項４または５に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第２の測定値に対する前記第１の測定値の比率を算出し、
前記第２の測定値が前記第２閾値以上であり、かつ、前記第１の測定値が前記第１閾値以上であり、かつ、前記比率が所定の範囲の上限より大きい場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが所定の径よりも小さくなる異常が発生していると判断する、請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第２の測定値に対する前記第１の測定値の比率を算出し、
前記比率が所定の範囲の下限より小さい場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが所定の径よりも大きくなる異常が発生している、または、前記出力ビームのビーム軸の位置に異常が発生していると判断する、請求項６に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記制御部は、判定期間における前記第１の測定値を積分した第１の積分値が第３の閾値より小さい場合、前記加工ビームの異常を検知し、
前記制御部は、判定期間における前記第２の測定値を積分した第２の積分値が第４の閾値より小さい場合、前記出力ビームの異常を検知する、請求項４または５に記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第２の積分値に対する前記第１の積分値の比率を算出し、
前記第２の積分値が前記第４の閾値以上であり、かつ、前記第１の積分値が前記第３の閾値以上であり、かつ、前記比率が所定の範囲の上限より大きい場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが所定の径よりも小さくなる異常が発生していると判断する、請求項９に記載のレーザ加工装置。
【請求項１１】
前記制御部は、前記第２の積分値に対する前記第１の積分値の比率を算出し、
前記比率が所定の範囲の下限より小さい場合、前記制御部は、前記出力ビームのビーム径の大きさが所定の径よりも大きくなる異常が発生している、または、前記出力ビームのビーム軸の位置に異常が発生していると判断する、請求項９に記載のレーザ加工装置。
【請求項１２】
前記第２の測定器は光検出器であり、前記第２の測定値は、前記加工ビームのエネルギである、請求項４〜１１のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１３】
前記第１の測定器は光検出器であり、前記第１の測定値は、前記出力ビームのエネルギである、請求項１〜１２のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１４】
前記第２の測定器はパワーモニタであり、前記第２の測定値は、前記第２の測定器の温度である、請求項４〜１１のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【請求項１５】
前記第１の測定器はパワーモニタであり、前記第１の測定値は、前記第１の測定器の温度である、請求項１〜１１および１４のいずれかに記載のレーザ加工装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015118829.tif 000039
【図２】
2015118829.tif 000040
【図３】
2015118829.tif 000041
【図４】
2015118829.tif 000042
【図５】
2015118829.tif 000043
【図６】
2015118829.tif 000044
【図７】
2015118829.tif 000045
【図８】
2015118829.tif 000046
【図９】
2015118829.tif 000047
【図１０】
2015118829.tif 000048
【図１１】
2015118829.tif 000049
【図１２】
2015118829.tif 000050
【図１３】
2015118829.tif 000051
【図１４】
2015118829.tif 000052
【図１５】
2015118829.tif 000053
【図１６】
2015118829.tif 000054
【図１７】
2015118829.tif 000055
【図１８】
2015118829.tif 000056
【図１９】
2015118829.tif 000057
【図２０】
2015118829.tif 000058
【図２１】
2015118829.tif 000059
【図２２】
2015118829.tif 000060
【図２３】
2015118829.tif 000061
【図２４】
2015118829.tif 000062
【図２５】
2015118829.tif 000063
【図２６】
2015118829.tif 000064
【国際調査報告】
2015118829.tif 000065
2015118829.tif 000066
2015118829.tif 000067
2015118829.tif 000068