光束分析仪、激光振荡器以及激光加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测量激光的强度分布的光束分析仪（beam profiler)、具备光束 分析仪的激光振荡器以及激光加工装置。
【背景技术】
[0002] 已知如下一种技术：使用包括光电元件的光束分析仪来测量激光的强度分布，基 于该强度分布来判断射出的激光是否存在异常（例如日本特开2010-137264号公报）。
[0003] 在如上所述的光束分析仪中，对如下方面要求变高：使装置更简单，能够以更低的 成本来判断激光的强度分布是否适当。
【发明内容】
[0004] 在本发明的一个方式中，光束分析仪具备：部分反射镜；多个受光部，该多个受光 部接收透过了部分反射镜的激光；以及多个激光强度传感器，该多个激光强度传感器分别 安装于多个受光部，感知由该受光部接收到的激光的强度。多个受光部至少具有：第一受光 部，其接收激光的激光照射区域中的包括激光的中心部的第一区域的光；以及第二受光部， 其与第一受光部热绝缘，接收激光照射区域的与第一区域不同的第二区域的光。
[0005] 激光强度传感器也可以包括热电偶、热电堆、热敏电阻或铂测温电阻体。激光强度 传感器也可以包括应变计。第一受光部也可以是圆形构件。第二受光部也可以是被配置成 与第一受光部同心的圆环构件。也可以是，第二受光部相对于第一受光部被定位成第二受 光部的中心比第一受光部的中心靠近激光照射区域的外缘。
[0006] 光束分析仪也可以还具备激光功率运算部，该激光功率运算部基于来自多个激光 强度传感器的输出来计算由多个受光部接收到的激光的激光功率。光束分析仪也可以还具 备激光功率判断部，该激光功率判断部判断激光功率是否处于预先决定的阈值的范围内。
[0007] 激光功率运算部也可以计算来自多个激光强度传感器的输出之和。激光功率判断 部也可以判断和是否处于预先决定的阈值的范围内。光束分析仪也可以还具备分布计算 部，该分布计算部基于来自安装于第一受光部的激光强度传感器的第一输出和来自安装于 第二受光部的激光强度传感器的第二输出，来计算激光的强度分布。
[0008] 光束分析仪也可以还具备分布判断部，该分布判断部判断激光的强度分布是否处 于预先决定的阈值的范围内。分布判断部也可以判断第一输出是否处于第一阈值的范围 内，并且判断第二输出是否处于第二阈值的范围内。光束分析仪也可以还具备警告生成部， 该警告生成部在由分布判断部判断为激光的强度分布不处于预先决定的阈值的范围内的 情况下，生成针对用户的警告。
[0009] 在本发明的其它方式中，激光振荡器具备射出激光的输出镜和上述的光束分析 仪。光束分析仪的部分反射镜被配置成与输出镜相对。。在本发明的另一方式中，激光加工 装置具备激光振荡器和上述的光束分析仪。光束分析仪的部分反射镜被配置在从激光振荡 器射出的激光的光路上。激光振荡器也可以是上述的激光振荡器。
【附图说明】
[0010] 本发明的上述或其它目的、特征以及优点通过参照附图来说明以下的优选实施方 式会变得更明确。
[0011] 图1表示本发明的一个实施方式所涉及的光束分析仪的框图，
[0012] 图2A表不图1所不的激光检测部的如视图，
[0013] 图2B表不图2A所不的激光检测部的后视图，
[0014] 图2C表示图2A所示的激光检测部的侧方剖视图，
[0015] 图3A是表示适当的激光的强度分布的例子（参考值分布）的图，
[0016] 图3B是表示适当的激光的强度分布的例子（参考值分布）的图，
[0017] 图3C是表示适当的激光的强度分布的例子（参考值分布）的图，
[0018] 图4A是表示不适当的激光的强度分布的例子的图，
[0019] 图4B是表示不适当的激光的强度分布的例子的图，
[0020] 图5A表不图1所不的激光检测部的如视图，
[0021] 图5B表不图5A所不的激光检测部的后视图，
[0022] 图5C表示图5A所示的激光检测部的侧方剖视图，
[0023] 图6A是表示不适当的激光的强度分布的例子的图，
[0024] 图6B是表示不适当的激光的强度分布的例子的图，
[0025] 图6C是表示不适当的激光的强度分布的例子的图，
[0026] 图7A表不图1所不的激光检测部的如视图，
[0027] 图7B表不图7A所不的激光检测部的后视图，
[0028] 图7C表示图7A所示的激光检测部的侧方剖视图，
[0029] 图8A表不图1所不的激光检测部的如视图，
[0030] 图8B表不图8A所不的激光检测部的后视图，
[0031] 图8C表示图8A所示的激光检测部的侧方剖视图，
[0032] 图9表示本发明的一个实施方式所涉及的激光振荡器的框图，
[0033] 图10表示本发明的一个实施方式所涉及的激光加工装置的框图，
[0034] 图11表示本发明的其它实施方式所涉及的激光加工装置的框图，
[0035] 图12是表示图11所示的激光加工装置的动作流程的流程图，
[0036] 图13表示图12的步骤S3的流程图，
[0037] 图14表示图12的步骤S4、S6以及S8的流程图。
【具体实施方式】
[0038] 下面，基于附图来详细说明本发明的实施方式。首先，参照图1来说明本发明的一 个实施方式所涉及的光束分析仪10。光束分析仪10具备控制部12、激光检测部14、存储器 16、显示部18以及扬声器20。控制部12直接或间接地控制构成光束分析仪10的各要素。
[0039] 存储器16是例如由EEPROM(注册商标）等构成的、能够电性地擦除和记录的非易 失性存储器。存储器16记录有在光束分析仪10进行动作时需要的常数、变量、设定值、程 序等数据。控制部12与存储器16进行通信，将数据记录到存储器16,或者从存储器16擦 除数据。
[0040] 显示部18例如由液晶显示单元构成，接收从控制部12发送的图像数据，以用户能 够视觉识别的方式显示图像。扬声器20接收从控制部12发送的声音数据，根据该声音数 据对用户输出声波。
[0041] 激光检测部14接收激光22,向控制部12发送与该激光22的强度有关的数据。接 着，参照图2A~图2C来说明本实施方式所涉及的激光检测部14。此外，设下面的说明中的 前后方向是沿着激光22的光轴O1的方向，设该激光22从前方向后方传播。另外，径向表 示以激光22的光轴O1S中心的圆的半径方向。此外，激光的"光轴"是穿过激光的中心部 的、在激光的传播方向上延伸的轴。
[0042] 激光检测部14具有部分反射镜24、第一受光部30、第二受光部28以及第三受光 部26。部分反射镜24是被配置成与光轴(^同心的圆形构件，通过其前表面32接收激光 22,使该激光22的一部分透过来作为激光22'从后表面34射出。例如，部分反射镜24由 具有99. 5%的反射率的锗半透半反镜（Germanium half mirror)构成。
[0043] 第三受光部26与部分反射镜24相距预先决定的距离地配置于该部分反射镜24 的后方。第三受光部26是被配置成与光轴(^同心的圆环构件，具有圆筒状的外周部36和 内周部38。在部分反射镜24与第三受光部26之间插入安装有环状的绝热材料40,通过该 绝热材料40,部分反射镜24与第三受光部26彼此热绝缘。
[0044] 第三受光部26其表面被实施铝阳极化（alumite)处理，能够吸收所接收的激光的 99%以上。另外，第三受光部26中设置有散热器（未图示）以使该第三受光部26中的温 度变化稳定。
[0045] 第二受光部28与第三受光部26相距预先决定的距离地配置于该第三受光部26 的后方。第二受光部28是被配置成与光轴(^同心的圆环构件，具有圆筒状的外周部42和 内周部44。第二受光部28的外周部42和内周部44分别具有比第三受光部26的外周部 36和内周部38小的直径。在第三受光部26与第二受光部28之间插入安装有环状的绝热 材料46,通过该绝热材料46,第三受光部26与第二受光部28彼此热绝缘。
[0046] 第二受光部28也与第三受光部26同样地，其表面被实施铝阳极化处理，能够吸收 所接收的激光的99%以上。另外，第二受光部28包括用于使温度变化稳定的散热器（未图 示）。
[0047] 第一受光部30与第二受光部28相距预先决定的距离地配置于该第二受光部28 的后方。第一受光部30是被配置成与光轴(^同心的圆板构件，具有比第二受光部28的外 周部42小的直径。在第二受光部28与第一受光部30之间插入安装有环状的绝热材料48， 通过该绝热材料48,第二受光部28与第一受光部30彼此热绝缘。
[0048] 第一受光部30也与第二受光部28和第三受光部26同样地，其表面被实施铝阳极 化处理，能够吸收所接收的激光的99%以上。另外，第一受光部30包括散热器（未图示） 以使温度变化稳定。
[0049] 入射到部分反射镜24的激光22如图2A的标记21所示那样在部分反射镜24的 前表面32形成激光照射区域22a。另外，透过了部分反射镜24的激光22'在受光部上形成 如图2C的标记23所不那样的激光照射区域22a'。第一受光部30如图2A的标记25和图 2C的标记27所示那样接收包括激光22'的中心部（即光轴O1)的第一区域22b的光。
[0050] 激光照射区域22a'的第一区域22b是透过了部分反射镜24的激光22'中的经过 第二受光部28的内周部44的径向内侧的激光22'的激光照射区域。因而，该第一区域22b 具有与内周部44大致相同的直径。
[0051] 第二受光部28接收透过了部分反射镜24的激光22'的激光照射区域22a'中的 与第一区域22b不同的第二区域22c的光。
[0052] 更具体地说，激光照射区域22a'的第二区域22c是如图2A的标记29和图2C的 标记31所示那样透过了部分反射镜24的激光22'中的经过第三受光部26的内周部38的 径向内侧后入射到第二受光部28的表面28a的激光22'的激光照射区域。因而，第二区域 22c是具有与第三受光部26的内周部38大致相同的外径以及与第二受光部28的内周部 44相同的内径的圆环的区域，位于与第一区域22b的径向外侧邻接的位置。
[0053] 第三受光部26接收透过了部分反射镜24的激光22'的激光照射区域22a'中的、 如图2A的标记33和图2C的标记35所示那样与第一区域22b和第二区域22c不同的第三 区域22d的光。更具体地说，激光照射区域22a'的第三区域22d是第三受光部26的表面 26a中的接收激光22'的区域，是位于与第二区域22c的径向外侧邻接的位置的大致圆形区 域。
[0054] 这样，第一受光部30、第二受光部28以及第三受光部26分别接收激光22'的激光 照射区域22a'中的互不相同的第一区域22b、第二区域22c以及第三区域22d的光。
[0055] 在第一受光部30的后表面30a处安装有感知激光的强度的圆形的激光强度传感 器50。在本实施方式中，激光强度传感器50由包括热电偶、热电堆、热敏电阻或铂测温电 阻体等的温度传感器构成。激光强度传感器50将第一受光部30中产生的热能转换为电信 号，并作为电信号的输出^发送到控制部12。
[0056] 同样地，在第二受光部28的后表面28b处也安装有感知激光22'的强