JP7503764B2 - レーザ装置およびレーザ装置の制御方法 - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、レーザ装置およびレーザ装置の制御方法に関する。

特許文献１には、レーザ光を出射するレーザ光源と、レーザ光を所定の倍率で縮小して伝送ファイバの入射端に向けて集光する集光光学ユニットとを備えたレーザ発振器が開示されている。この集光光学ユニットは、入射されたレーザ光を所定の焦点に結像させ、かつ焦点距離を変更可能に構成された光学部品を有している。

特開２０２０－０６０７２５号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、レーザ光源から出射されたレーザ光を被照射物（特許文献１では伝送ファイバの入射端）へ導く光学系の光路にずれが生じると、被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルが変動してしまう。

そこで、ここに開示する技術は、光学系の光路のずれに起因するレーザ光のビームプロファイルの変動を抑制することが可能なレーザ装置を提供することを目的とする。

ここに開示する技術は、被照射物にレーザ光を照射するレーザ装置に関し、このレーザ装置は、前記レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被照射物に照射するように構成され、前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを変更可能な光学系と、前記光学系から前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを検出するプロファイル検出部と、予め定められた制御周期毎に、前記プロファイル検出部により検出されるビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように、前記光学系を制御する制御部とを備える。

また、ここに開示する技術は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を、第１コアと前記第１コアの周囲を囲う第２コアとを有する光ファイバの端部に照射するように構成され、前記光ファイバの端部に照射されるレーザ光のビームプロファイルを変更可能な光学系とを備えるレーザ装置の制御方法に関する。このレーザ装置の制御方法は、前記光ファイバの端部における前記レーザ光のスポットの位置を検出する検出ステップと、予め定められた制御周期毎に、前記検出ステップにより検出された前記スポットの位置が所望のビームプロファイルに応じた目標スポット位置となるように、前記光学系を制御する制御ステップとを備える。

ここに開示する技術によれば、光学系の光路のずれに起因するレーザ光のビームプロファイルの変動を抑制することができる。

実施形態１のレーザ加工システムの構成を例示する概略図である。 実施形態１のレーザ装置の構成を例示する概略図である。 レーザ光の入射状態と部分光の入射状態とビームプロファイルとの関係を例示する表である。 実施形態１の制御部の動作を例示するフローチャートである。 実施形態２の制御部の動作を例示するフローチャートである。 実施形態２の変形例１の制御部の動作を例示するフローチャートである。 実施形態２の変形例２の制御部の動作を例示するフローチャートである。 実施形態３の制御部の動作を例示するフローチャートである。 実施形態４の制御部の動作を例示するフローチャートである。 実施形態５のレーザ装置の構成を例示する概略図である。 実施形態５の制御部の動作を例示するフローチャートである。 実施形態６のレーザ装置の構成を例示する概略図である。 実施形態６の制御部の動作を例示するフローチャートである。 その他の形態のレーザ装置の構成を例示する概略図である。

以下、図面を参照して実施の形態を詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。

（実施形態１）
図１は、実施形態１のレーザ加工システム１の構成を例示する。レーザ加工システム１は、レーザ光ＬＢを用いてワーク（図示省略）の加工を行う。具体的には、レーザ加工システム１は、レーザ光ＬＢをワークに照射することでワークを切断する。この例では、レーザ加工システム１は、レーザ装置１０と、光ファイバ２０と、出射ヘッド２５とを備える。レーザ装置１０は、光ファイバ２０の端部（端面）にレーザ光ＬＢを照射する。なお、光ファイバ２０の端部は、被照射物の一例である。

〔光ファイバ〕
光ファイバ２０の一端部は、レーザ装置１０の後述するレーザ発振器１１に接続され、光ファイバ２０の他端部は、出射ヘッド２５に接続される。光ファイバ２０は、レーザ装置１０から出射されたレーザ光ＬＢを出射ヘッド２５に導く。

図２に示すように、この例では、光ファイバ２０は、第１コア２０ａと、第１コア２０ａの周囲を囲う第２コア２０ｂと、第２コア２０ｂの周囲を囲う皮膜２０ｃとを有する。第１コア２０ａの断面形状は、円形状である。第２コア２０ｂの断面形状は、円環状である。第２コア２０ｂと皮膜２０ｃとの間には、図示しない第１クラッドが設けられ、第１コア２０ａと第２コア２０ｂとの間には、図示しない第２クラッドが設けられる。第１クラッドおよび第２クラッドの屈折率は、第１コア２０ａおよび第２コア２０ｂの屈折率よりも低い。なお、第２クラッドを省略し、第１コア２０ａの屈折率を第２コア２０ｂの屈折率よりも高くしてもよい。

〔出射ヘッド〕
出射ヘッド２５は、光ファイバ２０により導かれたレーザ光ＬＢをワーク（図示省略）に照射する。

〔レーザ装置〕
この例では、レーザ装置１０は、レーザ発振器１１と、操作部１２と、表示部１３と、制御部１４とを備える。

〔レーザ発振器〕
レーザ発振器１１は、レーザ発振器１１に接続される、被照射物としての光ファイバ２０の端部にレーザ光ＬＢを照射する。レーザ発振器１１は、筐体１１ａと、複数のレーザモジュール１１ｂと、結合ユニット１１ｃと、集光ユニット１１ｄとを備える。この例では、レーザ発振器１１は、ＤＤＬ（Direct Diode Laser）発振器である。

筐体１１ａは、複数のレーザモジュール１１ｂと、結合ユニット１１ｃと、集光ユニット１１ｄとを収納する。複数のレーザモジュール１１ｂの各々は、レーザ光を出射する。例えば、レーザモジュール１１ｂは、それぞれが異なる波長のレーザビームを出射する図示しない複数のレーザダイオードにより構成されたレーザアレイを有する。そして、レーザモジュール１１ｂは、複数のレーザダイオードから出射されたレーザビームを波長合成し、波長合成されたレーザビームをレーザ光として出射する。なお、レーザモジュール１１ｂの出力は、可変であってもよい。レーザモジュール１１ｂの出力制御は、制御部１４により行われてもよい。

図２に示すように、レーザ発振器１１は、レーザ光源１０１と、光学系１０２と、プロファイル検出部１０３と、シャッタ１０４と、ビームダンパ１０５とを有する。レーザ光源１０１は、結合ユニット１１ｃに設けられる。この例では、レーザ光源１０１は、複数のレーザモジュール１１ｂから出射されたレーザ光を結合する結合器である。光学系１０２は、結合ユニット１１ｃおよび集光ユニット１１ｄに設けられる。プロファイル検出部１０３とシャッタ１０４とビームダンパ１０５は、集光ユニット１１ｄに設けられる。

〔レーザ光源〕
レーザ光源１０１は、レーザ光ＬＢを出射する。レーザ光源１０１は、結合器として、複数のレーザモジュール１１ｂから出射されたレーザ光を結合し、結合されたレーザ光をレーザ光ＬＢとして出射する。例えば、結合器としてのレーザ光源１０１は、ミラーやレンズやビームスプリッタなどの複数の光学部品により構成される。なお、レーザ光源１０１の出力は、可変であってもよい。レーザ光源１０１の出力制御は、制御部１４により行われてもよい。

なお、レーザ光源１０１は、結合器としたが、複数のレーザモジュール１１ｂを含めた励起部としての構成としてもよい。これにより、励起部としてのレーザ光源１０１は、複数のレーザモジュール１１ｂから出射されたレーザ光を結合し、結合されたレーザ光をレーザ光ＬＢとして出射するものである。

〔光学系〕
光学系１０２は、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光ＬＢを被照射物としての光ファイバ２０の端部に照射するように構成される。光学系１０２は、被照射物に照射されるレーザ光ＬＢのビームプロファイルを変更可能である。

この例では、光学系１０２は、第１折り返しミラー２００と、第２折り返しミラー３００と、集光レンズ４００とを有する。第１折り返しミラー２００と第２折り返しミラー３００は、結合ユニット１１ｃに設けられる。集光レンズ４００は、集光ユニット１１ｄに設けられる。

以下では、図２の紙面と直交する方向を「Ｘ軸方向」とし、図２の紙面における左右方向をＸ軸方向と直交する「Ｙ軸方向」とし、図２の紙面における上下方向をＸ軸方向およびＹ軸方向の両方と直交する「Ｚ軸方向」とする。集光レンズ４００と部分反射ミラー５００と閉状態のシャッタ１０４は、第２折り返しミラー３００と光ファイバ２０の端部との間においてＺ軸方向に一直線に並ぶ。

〈第１折り返しミラー〉
第１折り返しミラー２００は、レーザ光源１０１から出射されたレーザ光ＬＢを、出射された進行方向とは異なる方向に反射することでレーザ光ＬＢを第２折り返しミラー３００へ導く。

〈第２折り返しミラー〉
第２折り返しミラー３００は、第１折り返しミラー２００で反射されたレーザ光ＬＢを、第１折り返しミラー２００で反射された進行方向とは異なる方向に反射することでレーザ光ＬＢを光ファイバ２０の端部へ導く。

この例では、第２折り返しミラー３００は、第２折り返しミラー３００の反射面に入射するレーザ光ＬＢの光路に対する、第２折り返しミラー３００の反射面の傾斜角が変化するように、揺動可能である。具体的には、結合ユニット１１ｃは、第２折り返しミラー３００を駆動するミラー駆動機構３５０を有する。ミラー駆動機構３５０は、予め定められた揺動軸線を中心として第２折り返しミラー３００を、第２折り返しミラー３００の反射面の傾斜角が変化するように、揺動させる。この例では、第２折り返しミラー３００の揺動軸線の方向は、Ｘ軸方向である。第２折り返しミラー３００に入射するレーザ光ＬＢの進行方向は、Ｙ軸方向である。第２折り返しミラー３００から光ファイバ２０の端部へ向かう方向は、Ｚ軸方向である。なお、第２折り返しミラー３００の揺動制御（具体的にはミラー駆動機構３５０の制御）は、制御部１４により行われる。

ミラー駆動機構３５０は、ピエゾステージと、ピエゾアクチュエータとを有する。ピエゾステージには、第２折り返しミラーが取り付けられる。ピエゾアクチュエータは、ピエゾステージに取り付けられる。ピエゾアクチュエータが駆動すると、ピエゾステージおよび第２折り返しミラー３００の揺動角が変化し、その結果、第２折り返しミラー３００に入射するレーザ光ＬＢの光路に対する反射面の傾斜角を変化させ、レーザ光ＬＢを光ファイバ２０の端部へ照射する、レーザ光ＬＢのスポットの位置が変化する。

〈集光レンズ〉
集光レンズ４００は、第２折り返しミラー３００から光ファイバ２０の端部へ向かうレーザ光ＬＢの光路に配置されてレーザ光ＬＢを集光する。この例では、集光レンズ４００は、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの径が光ファイバ２０の第１コア２０ａの径よりも小さくなるように、レーザ光ＬＢを集光する。

この例では、集光レンズ４００は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向とに移動可能である。具体的には、集光ユニット１１ｄは、レンズ駆動機構４５０を有する。レンズ駆動機構４５０は、集光レンズ４００を支持し、集光レンズ４００をＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向とに移動させる。なお、集光レンズ４００の位置制御（具体的にはレンズ駆動機構４５０の制御）は、制御部１４により行われる。

〔プロファイル検出部〕
プロファイル検出部１０３は、光学系１０２から光ファイバ２０に照射されるレーザ光ＬＢのビームプロファイルを検出する。この例では、プロファイル検出部１０３により検出されるビームプロファイルには、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置に関する情報が含まれる。プロファイル検出部１０３は、部分反射ミラー５００と、部分受光器６００とを有する。

〈部分反射ミラー〉
部分反射ミラー５００は、集光レンズ４００から光ファイバ２０の端部へ向かうレーザ光ＬＢの一部を反射する。なお、集光レンズ４００から光ファイバ２０の端部へ向かうレーザ光ＬＢの残部は、部分反射ミラー５００を透過する。例えば、集光レンズ４００から光ファイバ２０の端部へ向かうレーザ光ＬＢの０．０１％が部分反射ミラー５００で反射され、集光レンズ４００から光ファイバ２０の端部へ向かうレーザ光ＬＢの９９．９９％が部分反射ミラー５００を透過する。

〈部分受光器〉
部分受光器６００は、集光レンズ４００から光ファイバ２０の端部へ向かうレーザ光ＬＢの一部を反射する部分反射ミラー５００で反射された当該レーザ光ＬＢの一部（以下では「部分光ＬＢａ」と記載）を受光する。そして、部分受光器６００は、部分光ＬＢａの受光状態（受光位置および受光強度）に応じた電気信号を出力する。部分受光器６００の出力は、制御部１４に送信される。

この例では、部分受光器６００は、部分光ＬＢａを受光する受光面６０１を有する。受光面６０１は、マトリクス状に配置される複数の単位領域に区分される。そして、部分受光器６００は、受光面６０１の単位領域毎の部分光ＬＢａの受光強度に応じた電気信号を出力する。

具体的には、部分受光器６００は、受光面６０１と、複数の受光素子（図示省略）とを有する。複数の受光素子は、受光面６０１においてマトリクス状に配置される。言い換えると、部分受光器６００の複数の受光素子は、受光面６０１の複数の単位領域にそれぞれ設けられる。部分受光器６００の複数の受光素子の出力は、制御部１４に送信される。

〔シャッタ〕
シャッタ１０４は、開状態と閉状態とに切り換え可能である。開状態では、シャッタ１０４は、第２折り返しミラー３００のから光ファイバ２０の端部へ向かうレーザ光ＬＢ（この例では第２折り返しミラー３００から集光レンズ４００と部分反射ミラー５００とを経由して光ファイバ２０の端部へ向かうレーザ光ＬＢ）の光ファイバ２０の端部への入射を許容する。閉状態では、シャッタ１０４は、第２折り返しミラー３００から光ファイバ２０の端部へ向かうレーザ光ＬＢの光ファイバ２０の端部への入射を禁止する。

この例では、シャッタ１０４は、Ｙ軸方向に移動可能であり、開位置（図２の実線で示す位置）と閉位置（図２の二点鎖線で示す位置）とに配置可能である。開位置は、光ファイバ２０の端部へ向かうレーザ光ＬＢの光路から離れた位置である。閉位置は、光ファイバ２０の端部へ向かうレーザ光ＬＢの光路に存在する位置である。シャッタ１０４が開位置に配置されると、光ファイバ２０の端部へ向かうレーザ光ＬＢが光ファイバ２０の端部に入射する。シャッタ１０４が閉位置に配置されると、シャッタ１０４が光ファイバ２０の端部へ向かうレーザ光ＬＢをビームダンパ１０５へ向けて反射する。

具体的には、集光ユニット１１ｄは、シャッタ駆動機構１０６を有する。シャッタ駆動機構１０６は、シャッタ１０４を支持し、シャッタ１０４をＹ軸方向に移動させる。なお、シャッタ１０４の開閉制御（具体的にはシャッタ駆動機構１０６の制御）は、制御部１４により行われる。

〔ビームダンパ〕
ビームダンパ１０５は、閉状態のシャッタ１０４で反射されたレーザ光ＬＢを受光し、レーザ光ＬＢを熱に変換することでレーザ光ＬＢを消費する。

〔操作部と表示部〕
操作部１２は、操作者による操作が与えられ、操作者により与えられた操作に応じた信号を出力する。このような構成により、操作者は、操作部１２を操作して情報を入力することができる。操作部１２の出力は、制御部１４に送信される。例えば、操作部１２は、操作者により押下される操作ボタンであってもよいし、タッチパネルの操作部であってもよい。表示部１３は、情報を表示する。例えば、表示部１３は、タッチパネルの表示部であってもよい。

〔制御部〕
制御部１４は、レーザ装置１０の各部と電気的に接続され、レーザ装置１０の各部との間において信号を伝送可能である。この例では、制御部１４は、レーザ発振器１１の各部（例えばレーザ光源１０１など）、操作部１２、表示部１３と電気的に接続される。そして、制御部１４は、レーザ装置１０の各部を制御する。例えば、制御部１４は、第２折り返しミラー３００の揺動制御、集光レンズ４００の位置制御、シャッタ１０４の開閉制御などを行う。なお、この例では、制御部１４は、レーザ加工システム１の各部（例えば出射ヘッド２５など）と電気的に接続され、レーザ加工システム１の各部を制御する。例えば、制御部１４は、プロセッサと、プロセッサを動作させるためのプログラムや情報を記憶するメモリとにより構成される。制御部１４の動作については、後で詳しく説明する。

〔レーザ光の入射状態と部分光の入射状態とビームプロファイルとの関係〕
図３は、レーザ光ＬＢの入射状態と部分光ＬＢａの入射状態とレーザ光ＬＢのビームプロファイルとの関係を例示する。部分受光器６００の受光面６０１は、光ファイバ２０の第１コア２０ａに対応する第１領域６１１と、光ファイバ２０の第２コア２０ｂに対応する第２領域６１２とを有する。

図３に示すように、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢの入射状態であるスポットの状態（位置および径（形状））の変化に応じて、部分受光器６００の受光面６０１が受光する部分光ＬＢａの入射状態が変化するとともに、レーザ光ＬＢのビームプロファイル（例えば光ファイバ２０を経由して出射ヘッド２５から出射されるレーザ光ＬＢのビームプロファイル）が変化する。また、レーザ光ＬＢの入射状態であるスポットの位置の変化に応じたレーザ光ＬＢのビームプロファイルの変化は、レーザ光ＬＢのスポットの位置が第１コア２０ａまたは第２コア２０ｂにおいて変化する場合よりも、レーザ光ＬＢのスポットの位置が第１コア２０ａと第２コア２０ｂとの境界位置において変化する場合のほうが、顕著となる傾向にある。

また、図３に示すように、部分受光器６００の受光面６０１における部分光ＬＢａのスポットの入射状態（位置および径）は、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの入射状態（位置および径）に対応している。光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置（または径）の変化に応じて、部分受光器６００の受光面６０１における部分光ＬＢａのスポットの位置（または径）が変化する。

例えば、レーザ光ＬＢのスポットが光ファイバ２０の第１コア２０ａ（または第２コア２０ｂ）に位置する場合、部分光ＬＢａのスポットは、部分受光器６００の受光面６０１の第１領域６１１（または第２領域６１２）に位置する。また、レーザ光ＬＢのスポットが光ファイバ２０の第１コア２０ａと第２コア２０ｂとの境界位置に位置する場合、部分光ＬＢａのスポットは、部分受光器６００の受光面６０１の第１領域６１１と第２領域６１２との境界位置に位置する。レーザ光ＬＢのスポットの径が大きくなると、部分光ＬＢａのスポットの径も大きくなる。

以上のとおり、部分受光器６００の受光面６０１における部分光ＬＢａのスポットの状態（位置および径）が光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの状態（位置および径）に対応している。したがって、部分受光器６００の受光面６０１における部分光ＬＢａのスポットの状態（位置および径）を検出することにより、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの状態（位置および径）を検出することができ、その結果、レーザ光ＬＢのビームプロファイルを検出することができる。

〔目標設定〕
レーザ装置１０では、レーザ光ＬＢを用いたワークの加工を行う際に、所望のビームプロファイル（目標ビームプロファイル）が設定される。所望のビームプロファイルは、レーザ光ＬＢの照射条件に応じて設定される。例えば、所望のビームプロファイルは、レーザ光ＬＢにより切断しようとするワークの厚みに応じて設定される。

所望のビームプロファイルが操作部１２により設定されると、制御部１４は、所望のビームプロファイルに応じて目標スポット位置および目標スポット径を設定する。目標スポット位置および目標スポット径は、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの目標位置および目標径である。目標スポット位置および目標スポット径は、所望のビームプロファイルに応じた、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢの位置および径に設定される。

例えば、図３の（Ａ）に示すように、目標スポット位置を第１コア２０ａの位置にすることにより、レーザ光ＬＢのビームプロファイルを薄板（例えば１～３mmの厚みを有する板）の切断に適したビームプロファイルにすることができる。また、図３の（Ｂ）に示すように、目標スポット位置を第１コア２０ａの端面と第２コア２０ｂの端面の両方に跨がる位置にすることにより、レーザ光ＬＢのビームプロファイルを中厚板（例えば４～１６mmの厚みを有する板）の切断に適したビームプロファイルにすることができる。また、図３の（Ｃ）に示すように、目標スポット位置を第２コア２０ｂの位置にすることにより、レーザ光ＬＢのビームプロファイルを厚板（例えば１８～２５mmの厚みを有する板）の切断に適したビームプロファイルにすることができる。目標スポット径は、例えば、第１コア２０ａよりも小さい径に設定される。

この例では、制御部１４は、所望のビームプロファイルに応じて目標部分スポット位置および目標部分スポット径を設定する。目標部分スポット位置および目標部分スポット径は、部分受光器６００の受光面６０１における部分光ＬＢａのスポットの目標位置および目標径と対応する。目標部分スポット位置および目標部分スポット径は、所望のビームプロファイルに応じた位置および径に設定される。

そして、制御部１４は、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの状態（位置および径）を検出するプロファイル検出部１０３により、検出されるビームプロファイル（ビームプロファイルに応じた部分受光器６００の受光面６０１における部分光ＬＢａのスポットのスポット位置およびスポット径）が所望のビームプロファイル（図３のＡ、Ｂ、Ｃに示すような所望のビームプロファイルに応じた、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの目標位置および目標径に対応する、部分受光器６００の受光面６０１における部分光ＬＢａのスポットの目標スポット位置および目標スポット径）となるように、光学系１０２を制御して、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの状態（位置および径）を変化させる。

〔光学系の光路のずれ〕
光学系１０２の光路にずれが生じると、レーザ光ＬＢのビームプロファイルが変動してしまう。例えば、光学系１０２を構成する光学部品の熱レンズ効果、筐体１１ａの熱による歪みなど、熱により光学系１０２の光路にずれが生じると、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置にずれが生じ、その結果、レーザ光ＬＢのビームプロファイルが変動してしまう。

〔制御処理〕
制御部１４は、予め定められた制御周期毎に、制御処理を行う。制御処理では、制御部１４は、プロファイル検出部１０３により検出されるビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように、光学系１０２を制御する。この例では、プロファイル検出部１０３は、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの状態（位置および径）を検出する。制御部１４は、プロファイル検出部１０３により検出されたレーザ光ＬＢのスポットの位置が予め定められた目標スポット位置となるように、光学系１０２を制御する。例えば、制御周期は、マイクロ秒オーダーの周期である。

次に、図４を参照して、実施形態１の制御部１４により制御処理について説明する。制御部１４は、予め定められた制御周期毎に、以下の処理を行う。

〈ステップＳ１１〉
制御部１４は、ステップＳ１１において、プロファイル検出部１０３により検出されるビームプロファイル（以下では「検出ビームプロファイル」と記載）が所望のビームプロファイルであるか否かを判定する。検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルではない場合には、ステップＳ１２の処理が行われ、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルである場合には、制御処理が終了する。

この例では、制御部１４は、検出ビームプロファイルと所望のビームプロファイルとの差が予め定められたプロファイル許容差を下回る場合に、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルであると判定する。

具体的には、制御部１４は、プロファイル検出部１０３により検出された部分光ＬＢａのスポットの位置と目標部分スポット位置との差が予め定められた位置許容差を下回り、且つ、プロファイル検出部１０３により検出された部分光ＬＢａのスポットの径と目標部分スポット径との差が予め定められた径許容差を下回る場合に、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルであると判定する。

〈ステップＳ１２〉
ステップＳ１１において、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルではない場合、制御部１４は、ステップ１２において、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように、光学系１０２を制御する。

なお、この例では、制御部１４は、光学系１０２における、第２折り返しミラー３００の揺動角を変化させることで、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置をＹ軸方向に変化させることができる。また、集光レンズ４００のＸ軸方向における位置を変化させることで、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置をＸ軸方向に変化させることができる。集光レンズ４００のＹ軸方向における位置を変化させることで、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置をＹ軸方向に変化させることができる。集光レンズ４００のＺ軸方向における位置を変化させることで、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの径を変化させることができる。

なお、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置の変化の調整は、まず、集光レンズ４００の位置を調整することで、光ファイバ２０の第１コア２０ａの径よりのレーザ光ＬＢのスポット径が小さくなるように調整するとともに、第１コア２０ａの径の中心にレーザ光ＬＢのスポット径の光軸の中心が来るように調整し、次に、第２折り返しミラー３００の揺動角を変化させて、光ファイバ２０の第１コア２０ａから第２コア２０ｂに向かって位置が変化するように調整してもよい。第２折り返しミラー３００の揺動角を変化させるのを単軸方向とすることで第２折り返しミラー３００を駆動するミラー駆動機構３５０の構成をシンプルでコンパクトな構成とすることができる。

また、第２折り返しミラー３００の揺動角を変化させた後、集光レンズ４００の位置を微調整してもよい。これにより、微細な位置調整が容易にできる。

なお、第２折り返しミラー３００の揺動角を変化させることで、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置を単軸方向としてＹ軸方向に変化させるとしたが、第２折り返しミラー３００の揺動角を２軸方向に変化させ、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置をＸ軸方向およびＹ軸方向に変化させる構成にしてもよい。また、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置の変化は、集光レンズ４００の位置の調整を用いないで第２折り返しミラー３００の揺動角を変化することで行うものであってもよい。

制御部１４は、部分受光器６００の受光面６０１における部分光ＬＢａのスポットの状態（位置および径）が予め定められた目標状態（目標部分スポット位置および目標部分スポット径）となるように、第２折り返しミラー３００の揺動角および/または集光レンズ４００の位置を制御する。

具体的には、制御部１４は、部分光ＬＢａのスポットの位置と目標部分スポット位置との差がゼロに近づくように、または、部分光ＬＢａのスポットの位置と目標部分スポット位置との差が予め定められた許容差内となるように、光学系１０２における、第２折り返しミラー３００の揺動角および/または集光レンズ４００の位置を制御し、且つ、部分光ＬＢａのスポットの径と目標部分スポット径との差がゼロに近づくように、または、部分光ＬＢａのスポットの径と目標部分スポット径との差が予め定められた許容差内となるように、集光レンズ４００のＺ軸方向における位置を制御する。

部分受光器６００の受光面６０１における部分光ＬＢａのスポットの状態を目標状態に近づけることにより、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの状態（位置および径）を目標状態（目標スポット位置および目標スポット径）に近づけることができ、その結果、レーザ光ＬＢのビームプロファイルを所望のビームプロファイルに近づけることができる。

〔実施形態１の効果〕
以上のように、制御部１４は、予め定められた制御周期毎に、プロファイル検出部１０３により検出されるビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように、光学系１０２を制御する。これにより、光学系１０２の光路のずれに起因するレーザ光のビームプロファイルの変動を抑制することができる。

（実施形態２）
実施形態２のレーザ装置１０は、制御部１４の動作が実施形態１のレーザ装置１０と異なる。実施形態２のレーザ装置１０のその他の構成は、実施形態１のレーザ装置１０の構成と同様である。

実施形態２では、制御部１４は、制御処理において、異常差通知を行う。異常差通知では、制御部１４は、プロファイル検出部１０３により検出される光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置（以下では「検出スポット位置」と記載）と目標スポット位置との差が予め定められた許容差を上回る場合に、その差の異常を通知するための異常差通知情報を出力する。例えば、許容差は、検出スポット位置と目標スポット位置との差が異常であるとみなされる異常差よりも小さい差に設定される。

〔制御処理〕
次に、図５を参照して、実施形態２の制御部１４による制御処理について説明する。制御部１４は、予め定められた制御周期毎に、以下の処理を行う。

〈ステップＳ２０〉
制御部１４は、ステップＳ２０において、検出ビームプロファイル（プロファイル検出部１０３により検出されるビームプロファイル）が所望のビームプロファイルであるか否かを判定する。検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルではない場合には、ステップＳ２１の処理が行われ、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルである場合には、制御処理が終了する。

〈ステップＳ２１〉
ステップＳ２０において、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルではない場合、制御部１４は、ステップＳ２１において、検出スポット位置（プロファイル検出部１０３により検出される光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置）と目標スポット位置との差が許容差を上回る異常差であるか否かを判定する。検出スポット位置と目標スポット位置との差が許容差を上回る異常差である場合には、ステップＳ２２の処理が行われ、そうでない場合には、ステップＳ２３の処理が行われる。

〈ステップＳ２２〉
ステップ２１において、検出スポット位置と目標スポット位置との差が許容差を上回る異常差である場合、制御部１４は、ステップ２２において、検出スポット位置と目標スポット位置との差が異常であることを通知するための異常差通知情報を出力する。例えば、制御部１４は、異常差通知情報を表示部１３に出力する。これにより、異常差通知情報が表示部１３に表示され、検出スポット位置と目標スポット位置との差が異常であることが通知される。

〈ステップＳ２３〉
一方、ステップ２１において、検出スポット位置と目標スポット位置との差が許容差を上回らない異常差でない場合、制御部１４は、ステップＳ２３において、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように、光学系１０２を制御する。

〔実施形態２の効果〕
実施形態２では、実施形態１の効果と同様の効果を得ることができる。

また、実施形態２では、レーザ光ＬＢのスポットの位置と目標スポット位置との差が異常である場合に、異常差通知情報を出力することにより、レーザ光ＬＢのスポットの位置と目標スポット位置との差が異常であることを通知することができる。

（実施形態２の変形例１）
実施形態２の変形例１のレーザ装置１０は、制御部１４の動作が実施形態２のレーザ装置１０と異なる。実施形態２の変形例１のレーザ装置１０のその他の構成は、実施形態２のレーザ装置１０の構成と同様である。

実施形態２の変形例１では、制御部１４は、制御処理において、制御不能通知を行う。制御不能通知では、制御部１４は、光学系１０２を制御しても、プロファイル検出部１０３により検出されるビームプロファイルを所望のビームプロファイルにすることができない場合に、制御不能を通知するための制御不能通知情報を出力する。例えば、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置が光ファイバ２０の第１コア２０ａから第２コア２０ｂに切り替えて変更される場合、光学系１０２を制御してもプロファイル検出部１０３により検出されるビームプロファイルを所望のビームプロファイルにすることが、レーザ光ＬＢのスポットの位置と目標スポット位置との差が異常差の範囲を超える等して、明らかに位置を切り替える変更の実施ができない場合は、光学系１０２を構成する光学部品に制御不良が発生している場合などの制御不能の状態である。

〔制御処理〕
次に、図６を参照して、実施形態２の変形例１の制御部１４による制御処理について説明する。実施形態２の変形例１の制御処理では、実施形態２の制御処理のステップＳ２１～Ｓ２３に代えて、以下のステップＳ２４～Ｓ２６が行われる。

〈ステップＳ２４〉
ステップＳ２０において、検出ビームプロファイル（プロファイル検出部１０３により検出されるビームプロファイル）が所望のビームプロファイルではない場合、制御部１４は、ステップＳ２４において、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように光学系１０２を制御することが不可能であるか否かを判定する。検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように光学系１０２を制御することが不可能である場合には、ステップＳ２５の処理が行われ、そうでない場合には、ステップＳ２６の処理が行われる。

〈ステップＳ２５〉
ステップＳ２４において、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように光学系１０２を制御することが不可能である場合、制御部１４は、ステップＳ２５において、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように光学系１０２を制御することが不可能であることを通知するための制御不能通知情報を出力する。例えば、制御部１４は、制御不能通知情報を表示部１３に出力する。これにより、制御不能通知情報が表示部１３に表示され、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように光学系１０２を制御することが不可能であることが通知される。

〈ステップＳ２６〉
一方、ステップＳ２４において、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように光学系１０２を制御することが可能である場合、制御部１４は、ステップＳ２６において、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように、光学系１０２を制御する。

〔実施形態２の変形例１の効果〕
実施形態２の変形例１では、実施形態１の効果と同様の効果を得ることができる。

また、実施形態２の変形例１では、光学系１０２を制御してもビームプロファイルを所望のビームプロファイルにすることができない場合に、制御不能通知情報を出力することにより、光学系１０２を制御してもビームプロファイルを所望のビームプロファイルにすることができないことを通知することができる。

（実施形態２の変形例２）
実施形態２の変形例２のレーザ装置１０は、制御部１４の動作が実施形態２のレーザ装置１０と異なる。実施形態２の変形例２のレーザ装置１０のその他の構成は、実施形態２のレーザ装置１０の構成と同様である。

実施形態２の変形例２では、制御部１４は、制御処理において、補正異常通知を行う。補正異常通知では、制御部１４は、プロファイル検出部１０３により検出されるビームプロファイルが所望のビームプロファイルではなく、且つ、制御部１４による光学系１０２の補正回数が予め定められた閾値を上回る場合に、補正異常を通知するための補正異常通知情報を出力する。例えば、閾値は、制御部１４による光学系１０２の補正を正常に行うことができない場合の補正回数（異常回数）よりも小さい回数に設定される。

〔制御処理〕
次に、図７を参照して、実施形態２の変形例２の制御部１４による制御処理について説明する。実施形態２の変形例２の制御処理では、実施形態２の制御処理のステップＳ２１～Ｓ２３に代えて、以下のステップＳ２７～Ｓ２９が行われる。なお、制御部１４は、補正回数のカウントを行う。例えば、補正回数は、メモリ（図示省略）に記憶される。

〈ステップＳ２７〉
ステップＳ２０において、検出ビームプロファイル（プロファイル検出部１０３により検出されるビームプロファイル）が所望のビームプロファイルではない場合、制御部１４は、ステップＳ２７において、制御部１４による光学系１０２の補正回数が閾値を上回る補正異常であるか否かを判定する。制御部１４による光学系１０２の補正回数が閾値を上回る場合には、ステップＳ２８の処理が行われ、そうでない場合には、ステップＳ２９の処理が行われる。

〈ステップＳ２８〉
ステップＳ２７において、制御部１４による光学系１０２の補正回数が閾値を上回る補正異常である場合、制御部１４は、ステップＳ２８において、制御部１４による光学系１０２の補正を正常に行うことができないことを通知するための補正異常通知情報を出力する。例えば、制御部１４は、補正異常通知情報を表示部１３に出力する。これにより、補正異常通知情報が表示部１３に表示され、制御部１４による光学系１０２の補正を正常に行うことができないことが通知される。

〈ステップＳ２９〉
一方、ステップＳ２７において、制御部１４による光学系１０２の補正回数が閾値を上回らない補正異常でない場合、制御部１４は、ステップＳ２９において、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように、光学系１０２を制御する。そして、制御部１４は、補正回数に１を加算する。

なお、制御部１４は、ステップＳ２０において、検出ビームプロファイルが所望のビームプロファイルであると判定すると、補正回数をゼロにリセットする。

〔実施形態２の変形例２の効果〕
実施形態２の変形例２では、実施形態１の効果と同様の効果を得ることができる。

また、実施形態２の変形例２では、制御部１４による光学系１０２の補正が異常である補正異常である場合に、補正異常通知情報を出力することにより、制御部１４による光学系１０２の補正が異常であることを通知することができる。

（実施形態３）
目標スポット位置が光ファイバ２０の第１コア２０ａと第２コア２０ｂとの境界位置に設定されている場合、言い換えると、目標スポット位置のスポット径が光ファイバ２０の第１コア２０ａと第２コア２０ｂとの境界位置に跨がるように設定されている場合、レーザ光ＬＢのスポットの位置は、光ファイバ２０の第１コア２０ａと第２コア２０ｂとの境界位置において変化することになる。そのため、光ファイバ２０の第１コア２０ａと第２コア２０ｂとの境界位置において、目標スポット位置のスポット径が光ファイバ２０の第１コア２０ａと第２コア２０ｂとにそれぞれかかる割合の変化により、レーザ光ＬＢのスポットの位置の変化に応じたレーザ光ＬＢのビームプロファイルの変動が顕著（敏感）になる。この場合、制御部１４による制御処理（レーザ光ＬＢのビームプロファイルを所望のビームプロファイルに近づけるための処理）の実行頻度を上昇させるために、制御周期（制御処理が実行される周期）を短い周期に設定することが望ましい。

また、目標スポット位置が光ファイバ２０の第１コア２０ａ（または第２コア２０ｂ）に設定されている場合、言い換えると、目標スポット位置のスポット径が光ファイバ２０の第１コア２０ａ（または第２コア２０ｂ）内にあるように設定されている場合、レーザ光ＬＢのスポットの位置は、光ファイバ２０の第１コア２０ａ（または第２コア２０ｂ）内において変化することになる。そのため、レーザ光ＬＢのスポットの位置の変化に応じたレーザ光ＬＢのビームプロファイルの変動が穏やか（鈍感）になる。この場合、制御部１４による制御処理の実行頻度を低下させるために、制御周期を長い周期に設定することが望ましい。

〔レーザ装置〕
実施形態３のレーザ装置１０は、制御部１４の動作が実施形態１のレーザ装置１０と異なる。実施形態３のレーザ装置１０のその他の構成は、実施形態１のレーザ装置１０の構成と同様である。

実施形態３では、制御部１４は、予め定められた所定の調節周期（サンプリング周期）毎に、判断処理をする調節処理を行う。例えば、調節処理では、制御部１４は、目標スポット位置に応じて、制御周期を変更する。

また、実施形態３では、制御部１４は、調節処理により調節（変更）された制御周期毎に、制御処理を行う。実施形態３の制御処理は、実施形態１の制御処理と同様である。

〔調節処理〕
次に、図８を参照して、実施形態３の制御部１４による調節処理について説明する。制御部１４は、予め定められた所定の調節周期（サンプリング周期）毎に、以下の処理を行う。

〈ステップＳ３１〉
制御部１４は、ステップＳ３１において、目標スポット位置が境界位置（光ファイバ２０の第１コア２０ａと第２コア２０ｂとに跨がる位置である境界位置、言い換えると、目標スポット位置のスポット径が光ファイバ２０の第１コア２０ａと第２コア２０ｂとの境界位置に跨がる位置である境界位置）に設定されているか否かを判定する。目標スポット位置が境界位置に設定されている場合には、ステップＳ３２の処理が行われ、そうでない場合には、ステップＳ３３の処理が行われる。

〈ステップＳ３２〉
ステップＳ３１において、目標スポット位置が境界位置に設定されている場合、言い換えると、目標スポット位置のスポット径が光ファイバ２０の第１コア２０ａと第２コア２０ｂとの境界位置に跨がるように設定されている場合、制御部１４は、ステップＳ３２において、制御周期を第１周期に設定する。

〈ステップＳ３３〉
一方、ステップＳ３１において、目標スポット位置が境界位置に設定されていない場合、言い換えると、目標スポット位置のスポット径が光ファイバ２０の第１コア２０ａ（または第２コア２０ｂ）内にあるように設定されている場合、制御部１４は、ステップＳ３３において、制御周期を第１周期よりも長い第２周期に設定する。

〔実施形態３の効果〕
実施形態３では、実施形態１の効果と同様の効果を得ることができる。

また、実施形態３では、目標スポット位置に応じて制御周期を変更することにより、制御周期を目標スポット位置に応じた周期に適切に設定することができる。

なお、実施の形態３では、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの目標位置および目標径である目標スポット位置としたが、これに代えて、プロファイル検出部１０３により検出されるレーザ光ＬＢのスポットの位置である検出スポット位置としてもよい。そして、ステップＳ３１で目標スポット位置（光ファイバ２０の第１コア２０ａと第２コア２０ｂとに跨る位置である境界位置）が境界位置であるか否かを判定したが、これに代えて検出スポット位置が境界位置（光ファイバ２０の第１コア２０ａと第２コア２０ｂとに跨る位置である境界位置）であるか否かを判定してもよい。これにより、検出スポット位置に応じて制御周期を変更することにより、制御周期を検出スポット位置に応じた周期に適切に設定することができる。

（実施形態４）
レーザ光ＬＢのビームプロファイルが不安定である場合、制御部１４による制御処理（レーザ光ＬＢのビームプロファイルを所望のビームプロファイルに近づけるための処理）の実行頻度を上昇させるために、制御周期（制御処理が実行される周期）を短い周期に設定することが望ましい。

また、レーザ光ＬＢのビームプロファイルが安定している場合、制御部１４による制御処理の実行頻度を低下させるために、制御周期を長い周期に設定することが望ましい。

〔レーザ装置〕
実施形態４のレーザ装置１０は、制御部１４の動作が実施形態１のレーザ装置１０と異なる。実施形態４のレーザ装置１０のその他の構成は、実施形態１のレーザ装置１０の構成と同様である。

実施形態４では、制御部１４は、予め定められた所定の調節周期（サンプリング周期）毎に、判断処理をする調節処理を行う。調節処理では、制御部１４は、プロファイル検出部１０３により検出されるビームプロファイルの安定性に応じて、制御周期を変更する。例えば、制御部１４は、プロファイル検出部１０３により検出されるビームプロファイルの変動（具体的には光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置の変動、言い換えると、制御周期毎、または、光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置を切り替えるタイミングでのレーザ光ＬＢの目標スポット位置に対する検出スポット位置の差の変動）が予め定められた所定の許容範囲内である状態が継続する時間が予め定められた安定時間を上回る場合に、ビームプロファイルが安定していると判定する。許容範囲は、ビームプロファイルの変動が安定しているとみなせる範囲に設定される。安定時間は、ビームプロファイルの変動が安定しているとみなせる時間に設定される。

また、実施形態４では、制御部１４は、調節処理により調節（変更）された制御周期毎に、制御処理を行う。実施形態４の制御処理は、実施形態１の制御処理と同様である。

〔調節処理〕
次に、図１０を参照して、実施形態４の制御部１４による調節処理について具体的に説明する。制御部１４は、予め定められた所定の調節周期（サンプリング周期）毎に、以下の処理を行う。

〈ステップＳ４１〉
制御部１４は、ステップＳ４１において、プロファイル検出部１０３により検出されるビームプロファイルが不安定、言い換えると、ビームプロファイルの変動が不安定であるか否かを判定する。ビームプロファイルが不安定である場合には、ステップＳ４２の処理が行われ、そうでない場合には、ステップＳ４３の処理が行われる。

〈ステップＳ４２〉
ステップＳ４２において、ビームプロファイルが不安定である場合、制御部１４は、制御周期を第１周期に設定する。

〈ステップＳ４３〉
一方、ステップＳ４１において、ビームプロファイルが不安定でなくビームプロファイルが安定している場合、制御部１４は、ステップＳ４３において、制御周期を第１周期よりも長い第２周期に設定する。

〔実施形態４の効果〕
実施形態４では、実施形態１の効果と同様の効果を得ることができる。

また、実施形態４では、ビームプロファイルの安定性に応じて制御周期を変更することにより、制御周期をビームプロファイルの安定性に応じた周期に適切に設定することができる。

（実施形態５）
光学系１０２の環境温度が変化すると、光学系１０２の光路のずれが変化して光ファイバ２０の端部におけるレーザ光ＬＢのスポットの位置が変化し、その結果、レーザ光ＬＢのビームプロファイルが変動する。また、レーザ発振器１１（具体的にはレーザモジュール１１ｂおよびレーザ光源１０１）の駆動が開始、具体的には、その日の初期スタート、または、数分間から数時間の停止後の再スタートがされると、レーザ発振器１１の駆動熱により、光学系１０２の環境温度が時間経過に応じて次第に上昇し、その後、光学系１０２の環境温度が定常状態（熱的に安定した状態）となる。

光学系１０２に関係する温度としての光学系１０２の環境温度が定常状態の温度よりも低く、温度の立ち上がり中で熱的に安定していない場合、レーザ光ＬＢのビームプロファイルが不安定であるので、制御部１４による制御処理（レーザ光ＬＢのビームプロファイルを所望のビームプロファイルに近づけるための処理）の実行頻度を上昇させるために、制御周期（制御処理が実行される周期）を短い周期に設定することが望ましい。

一方、光学系１０２の環境温度が定常状態の温度に到達している場合、レーザ光ＬＢのビームプロファイルが安定しているので、制御部１４による制御処理の実行頻度を低下させるために、制御周期を長い周期に設定することが望ましい。

〔レーザ装置〕
図１１は、実施形態５のレーザ装置１０の構成を例示する。実施形態５のレーザ装置１０は、図２に示した実施形態１のレーザ装置１０の構成に加えて、温度検出部１５を備える。また、実施形態５のレーザ装置１０は、制御部１４の動作が実施形態１のレーザ装置１０と異なる。実施形態５のレーザ装置１０のその他の構成は、実施形態１のレーザ装置１０の構成と同様である。

温度検出部１５は、光学系１０２に関係する温度としての光学系１０２の環境温度を検出する。光学系１０２の環境温度の例としては、レーザモジュール１１ｂの温度、結合ユニット１１ｃの温度、筐体１１ａ内の温度、レーザ発振器１１の周囲の温度などが挙げられる。

実施形態５では、制御部１４は、予め定められた所定の調節周期（サンプリング周期）毎に、判断処理をする調節処理を行う。調節処理では、制御部１４は、温度検出部１５により検出される環境温度に応じて、制御周期を変更する。

また、実施形態５では、制御部１４は、調節処理により調節（変更）された制御周期毎に、制御処理を行う。実施形態５の制御処理は、実施形態１の制御処理と同様である。

〔調節処理〕
次に、図１２を参照して、実施形態５の制御部１４による調節処理について説明する。制御部１４は、予め定められた所定の調節周期（サンプリング周期）毎に、以下の処理を行う。

〈ステップＳ５１〉
制御部１４は、ステップＳ５１において、温度検出部１５により検出される環境温度が基準温度よりも低いか否かを判定する。光学系１０２の環境温度が基準温度よりも低い場合には、ステップＳ５２の処理が行われ、そうでない場合には、ステップＳ５３の処理が行われる。例えば、基準温度は、光学系１０２の環境温度が定常状態であるときの温度に設定される。具体的には、基準温度は、光学系１０２の環境温度が定常状態であるときの温度領域の任意の温度に設定されてもよい。ここで任意の温度に設定とは、基準温度は、光学系１０２の環境温度が定常状態であるときの温度の平均値、または、光学系１０２の環境温度が定常状態であるときの温度の下限値にしてもよいことを含む。

〈ステップＳ５２〉
ステップＳ５１において、光学系１０２の環境温度が基準温度よりも低い場合、制御部１４は、ステップＳ５２において、制御周期を第１周期に設定する。

〈ステップＳ５３〉
一方、ステップＳ５１において、光学系１０２の環境温度が基準温度以上である場合、制御部１４は、ステップＳ５３において、制御周期を第１周期よりも長い第２周期に設定する。

〔実施形態５の効果〕
実施形態５では、実施形態１の効果と同様の効果を得ることができる。

また、実施形態５では、光学系１０２に関係する温度としての光学系１０２の環境温度に応じて制御周期を変更することにより、制御周期を光学系１０２の環境温度に応じた周期に設定することができる。

（実施形態６）
レーザ発振器１１（具体的にはレーザモジュール１１ｂおよびレーザ光源１０１）の駆動が開始、具体的には、その日の初期スタート、または、数分間から数時間の停止後の再スタートがされると、レーザ発振器１１の駆動熱により、光学系１０２に関係する温度としての光学系１０２の環境温度が時間経過に応じて次第に上昇し、その後、光学系１０２の環境温度が定常状態（熱的に安定した状態）となる。

レーザ発振器１１の駆動開始から光学系１０２の環境温度が定常状態となるまでの期間では、レーザ光ＬＢのビームプロファイルが不安定であるので、制御部１４による制御処理（レーザ光ＬＢのビームプロファイルを所望のビームプロファイルに近づけるための処理）の実行頻度を上昇させるために、制御周期（制御処理が実行される周期）を短い周期に設定することが望ましい。

一方、光学系１０２の環境温度が定常状態となった後の期間では、レーザ光ＬＢのビームプロファイルが安定しているので、制御部１４による制御処理の実行頻度を低下させるために、制御周期を長い周期に設定することが望ましい。

なお、レーザ発振器１１の駆動開始から光学系１０２の環境温度が定常状態となるまでに要する時間は、試運転などにより予め求めておくことが可能である。

〔レーザ装置〕
図１３は、実施形態６のレーザ装置１０の構成を例示する。実施形態６のレーザ装置１０は、図２に示した実施形態１のレーザ装置１０の構成に加えて、計時部１６を備える。また、実施形態６のレーザ装置１０は、制御部１４の動作が実施形態１のレーザ装置１０と異なる。実施形態６のレーザ装置１０のその他の構成は、実施形態１のレーザ装置１０の構成と同様である。

計時部１６は、レーザ光源１０１の駆動開始からの経過時間を計測する。

実施形態６では、制御部１４は、予め定められた所定の調節周期（サンプリング周期）毎に、判断処理をする調節処理を行う。調節処理では、制御部１４は、計時部１６により計測される経過時間に応じて、制御周期を変更する。

また、実施形態６では、制御部１４は、調節処理により調節（変更）された制御周期毎に、制御処理を行う。実施形態６の制御処理は、実施形態１の制御処理と同様である。

〔調節処理〕
次に、図１４を参照して、実施形態６の制御部１４による調節処理について説明する。制御部１４は、予め定められた所定の調節周期（サンプリング周期）毎に、以下の処理を行う。

〈ステップＳ６１〉
制御部１４は、ステップＳ６１において、計時部１６により検出される経過時間が基準時間よりも短いか否かを判定する。レーザ光源１０１の駆動開始からの経過時間が基準時間よりも低い場合には、ステップＳ６２の処理が行われ、そうでない場合には、ステップＳ６３の処理が行われる。例えば、基準時間は、レーザ光源１０１の駆動開始から光学系１０２の環境温度が定常状態となるまでに要する時間に設定される。

〈ステップＳ６２〉
ステップＳ６１において、レーザ光源１０１の駆動開始からの経過時間が基準時間よりも短い場合、制御部１４は、ステップＳ６２おいて、制御周期を第１周期に設定する。

〈ステップＳ６３〉
一方、ステップＳ６１において、レーザ光源１０１の駆動開始からの経過時間が基準時間よりも短くない場合、言い換えると、レーザ光源１０１の駆動開始からの経過時間が基準時間以上である場合、制御部１４は、ステップＳ６３において、制御周期を第１周期よりも長い第２周期に設定する。

〔実施形態６の効果〕
実施形態６では、実施形態１の効果と同様の効果を得ることができる。

また、実施形態６では、レーザ光源１０１の駆動開始からの経過時間に応じて制御周期を変更することにより、制御周期をレーザ光源１０１の駆動開始からの経過時間に応じた周期に適切に設定することができる。

（その他の実施形態）
以上の説明では、ミラー駆動機構３５０がピエゾステージとピエゾアクチュエータとを有する場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、図１４に示すように、ミラー駆動機構３５０は、揺動モータ３５１とエンコーダ３５２とにより構成されてもよい。揺動モータ３５１の回転軸には、第２折り返しミラー３００が固定される。揺動モータ３５１の回転軸線は、第２折り返しミラー３００の揺動軸線を構成する。このような構成により、揺動モータ３５１が駆動すると、揺動モータ３５１の回転角の変化に応じて第２折り返しミラー３００の揺動角が変化し、その結果、第２折り返しミラー３００に入射するレーザ光ＬＢの光路に対する反射面の傾斜角が変化する。エンコーダ３５２は、揺動モータ３５１の回転角を検出する。エンコーダ３５２の出力は、制御部１４に送信される。

また、以上の説明では、被照射物の一例として光ファイバ２０の端部を例に挙げたが、被照射物は、これに限定されない。

また、以上の説明では、調節周期（サンプリング周期）毎に判断処理する調節処理を行い、第１周期か第２周期に切り替えることとする制御周期の変更をするとしたが、これに限定されない。設定されている第１周期または第２周期での制御周期をサンプリング周期とし、この制御周期でのサンプリング周期毎に判断処理する調節処理を行い、第１周期か第２周期に切り替えるとする制御周期の変更を行ってもよい。

以上の実施形態を適宜組み合わせて実施してもよい。以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、この発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、ここに開示する技術は、レーザ装置として有用である。

１ レーザ加工システム
１０ レーザ装置
１１ レーザ発振器
１２ 操作部
１３ 表示部
１４ 制御部
１５ 温度検出部
１６ 計時部
２０ 光ファイバ
２０ａ 第１コア
２０ｂ 第２コア
２５ 出射ヘッド
１０１ レーザ光源
１０２ 光学系
１０３ プロファイル検出部
ＬＢ レーザ光

Claims (8)

1. 被照射物にレーザ光を照射するレーザ装置であって、
   前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被照射物に照射するように構成され、前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを変更可能な光学系と、
   前記光学系から前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを検出するプロファイル検出部と、
   予め定められた制御周期毎に、前記プロファイル検出部により検出されるビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように前記光学系を制御する制御部とを備え、
   前記被照射物は、第１コアと、前記第１コアの周囲を囲う第２コアとを有する光ファイバであり、
   前記光学系から出射されたレーザ光は、前記光ファイバの端部に照射され、
   前記プロファイル検出部により検出されるビームプロファイルには、前記光ファイバの端部における前記レーザ光のスポットの位置が含まれ、
   前記制御部は、
   前記プロファイル検出部により検出される前記スポットの位置が前記所望のビームプロファイルに応じた目標スポット位置となるように、前記光学系を制御し、
   前記目標スポット位置が前記光ファイバの前記第１コアと前記第２コアとに跨がる位置である境界位置に設定されている場合に、前記制御周期を第１周期に設定し、
   前記目標スポット位置が前記境界位置に設定されていない場合に、前記制御周期を前記第１周期よりも長い第２周期に設定する
   ことを特徴とするレーザ装置。
2. 請求項１において、
   前記制御部は、前記プロファイル検出部により検出される前記光ファイバの端部における前記レーザ光のスポットの位置と前記目標スポット位置との差が予め定められた許容差を上回る場合に、前記差の異常を通知するための異常差通知情報を出力する
   ことを特徴とするレーザ装置。
3. 被照射物にレーザ光を照射するレーザ装置であって、
   前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被照射物に照射するように構成され、前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを変更可能な光学系と、
   前記光学系から前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを検出するプロファイル検出部と、
   予め定められた制御周期毎に、前記プロファイル検出部により検出されるビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように前記光学系を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記光学系を制御しても、前記プロファイル検出部により検出されるビームプロファイルを前記所望のビームプロファイルにすることができない場合に、制御不能を通知するための制御不能通知情報を出力する
   ことを特徴とするレーザ装置。
4. 被照射物にレーザ光を照射するレーザ装置であって、
   前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被照射物に照射するように構成され、前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを変更可能な光学系と、
   前記光学系から前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを検出するプロファイル検出部と、
   予め定められた制御周期毎に、前記プロファイル検出部により検出されるビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように前記光学系を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記プロファイル検出部により検出されるビームプロファイルの安定性に応じて、前記制御周期を変更する
   ことを特徴とするレーザ装置。
5. 被照射物にレーザ光を照射するレーザ装置であって、
   前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被照射物に照射するように構成され、前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを変更可能な光学系と、
   前記光学系から前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを検出するプロファイル検出部と、
   予め定められた制御周期毎に、前記プロファイル検出部により検出されるビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように前記光学系を制御する制御部と、
   前記光学系の環境温度を検出する温度検出部とを備え、
   前記制御部は、前記温度検出部により検出される環境温度に応じて、前記制御周期を変更する
   ことを特徴とするレーザ装置。
6. 被照射物にレーザ光を照射するレーザ装置であって、
   前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被照射物に照射するように構成され、前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを変更可能な光学系と、
   前記光学系から前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを検出するプロファイル検出部と、
   予め定められた制御周期毎に、前記プロファイル検出部により検出されるビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように前記光学系を制御する制御部と、
   前記レーザ光源の駆動開始からの経過時間を計測する計時部とを備え、
   前記制御部は、前記計時部により計測される経過時間に応じて、前記制御周期を変更する
   ことを特徴とするレーザ装置。
7. 被照射物にレーザ光を照射するレーザ装置であって、
   前記レーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を前記被照射物に照射するように構成され、前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを変更可能な光学系と、
   前記光学系から前記被照射物に照射されるレーザ光のビームプロファイルを検出するプロファイル検出部と、
   予め定められた制御周期毎に、前記プロファイル検出部により検出されるビームプロファイルが所望のビームプロファイルとなるように前記光学系を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記プロファイル検出部により検出されるビームプロファイルが前記所望のビームプロファイルではなく、且つ、前記制御部による前記光学系の補正回数が予め定められた閾値を上回る場合に、補正異常を通知するための補正異常通知情報を出力する
   ことを特徴とするレーザ装置。
8. レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を、第１コアと前記第１コアの周囲を囲う第２コアとを有する光ファイバの端部に照射するように構成され、前記光ファイバの端部に照射されるレーザ光のビームプロファイルを変更可能な光学系とを備えるレーザ装置の制御方法であって、
   前記光ファイバの端部における前記レーザ光のスポットの位置を検出する検出ステップと、
   予め定められた制御周期毎に、前記検出ステップにより検出された前記スポットの位置が所望のビームプロファイルに応じた目標スポット位置となるように、前記光学系を制御する制御ステップと、
   前記目標スポット位置が前記光ファイバの前記第１コアと前記第２コアとに跨がる位置である境界位置に設定されている場合に、前記制御周期を第１周期に設定し、前記目標スポット位置が前記境界位置に設定されていない場合に、前記制御周期を前記第１周期よりも長い第２周期に設定する調節ステップとを備える
   ことを特徴とするレーザ装置の制御方法。

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