DE102017006331A1

DE102017006331A1 - Lasereinrichtung zur Ermöglichung der Berechnung einer effektiven Betriebszeit und einer Restbetriebszeit unter Berücksichtigung von Betriebsbedingungen einschließlich der Temperatur

Info

Publication number: DE102017006331A1
Application number: DE102017006331.1A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Takigawa; Satoshi Kagiwada
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2018-01-11
Also published as: JP2018006713A; CN107591677B; US9887514B2; US20180013259A1; JP6374447B2; CN107591677A

Abstract

Eine erste Berechnungseinheit (6) berechnet einen Beschleunigungsfaktor eines Betriebszeitverbrauches der Lichtquelle (2) für den Fall einer Standardtemperatur und einer Standardbetriebsbedingung als Referenz, eine zweite Berechnungseinheit (9) berechnet eine Gesamtbetriebszeit oder eine Restbetriebszeit individueller Lichtquellen (2) in Abhängigkeit von einem Leistungsindex der individuellen Lichtquellen (2) oder einer Änderungsrate des Leistungsindex, eine Berechnungseinheit (7) ermittelt eine effektive kumulative Betriebszeit, bei der die Größe des Einflusses, der auf die Betriebszeit ausgeübt wird, gleichwertig zum Fall des Betriebes bei der Standardtemperatur und mit der Standardbetriebsbedingung ist, durch Berechnen eines Zeitintegrals des Beschleunigungsfaktors, und eine Aufzeichnungseinheit (8) zeichnet die effektive kumulative Betriebszeit und die Gesamtbetriebszeit oder Restbetriebszeit zusammen mit einer Optikausgabekenngröße der Lichtquelle (2) auf.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist eine Lasereinrichtung, die eine Lichtquelle beinhaltet, die als Laserlichtquelle oder Anregungslichtquelle zur Laseroszillation verwendet wird, und stellt eine Lasereinrichtung dar, die eine effektive Betriebszeit genau berechnen kann, für die die Größe des Einflusses, der auf die Betriebszeit der Lichtquelle ausgeübt wird, zu einem Fall des Betriebes gleichwertig ist, bei dem die Temperatur der Lichtquelle die Standardtemperatur und die Optikausgabe eine Standardoptikausgabe ist, oder auch zu einem Fall des Betriebes, bei dem der Betriebsstrom der Lichtquelle bei einem Standardbetriebsstrom ist, wobei sogar dann, wenn sich die Temperatur der Lichtquelle ändert, und sogar dann, wenn sich die Optikausgabe der Lichtquelle oder die Größe des Betriebsstromes der Lichtquelle ändern, der Laser dazu fähig ist, die Akkumulation der effektiven Betriebszeit ab dem Moment, zu dem mit dem Zählen der Betriebszeit begonnen wird, das heißt die Restbetriebszeit, durch Herleiten der effektiven kumulativen Betriebszeit aus einer geschätzten Gesamtbetriebszeit der Lichtquelle genau zu berechnen, und dazu fähig ist, die effektive kumulative Betriebszeit und die Restbetriebszeit nach Bedarf anzuzeigen oder auszugeben.
Obwohl die Temperaturschwankung einer Lichtquelle bei einer Lasereinrichtung, die die Lichtquelle mit Wasser kühlt, vergleichsweise klein ist, schwankt bei einer Lasereinrichtung, die die Lichtquelle mit Luft kühlt, die Temperatur der Lichtquelle durch den Einfluss der Umgebungstemperatur beträchtlich. Daher ist es insbesondere bei einer Lasereinrichtung, die die Lichtquelle mit Luft kühlt, nicht möglich, die Differenz der Rate des Betriebszeitverbrauches infolge der Temperatur der Lichtquelle ähnlich zur Differenz der Rate des Betriebszeitverbrauches infolge der Differenzen der Größe der Optikausgabe und des Betriebsstromes zu vernachlässigen. Es ist daher für eine berechenbare effektive Betriebszeit notwendig, die Einflüsse sowohl der Temperatur wie auch der Optikausgabe oder des Betriebsstromes auf den Betriebszeitverbrauch zu berücksichtigen.
Die effektive kumulative Betriebszeit ist eine wichtige Information, die für die Gewährleistung oder Wartung der Lichtquelle von Bedeutung ist. Zudem ist, wenn die Restbetriebszeit in die Betriebszeitspätphase der Lichtquelle eintritt, insbesondere von Nöten, genaue Kenntnisse über die Restbetriebszeit zu besitzen, um sich auf das Ersetzen einer Lichtquelle vorzubereiten oder den Zeitpunkt des Ersetzens der Lichtquelle zu messen. Es sind jedoch zusätzlich individuelle Schwankungen beider Betriebszeit der Lichtquellen vorhanden, weshalb eine genaue Schätzung bislang schwierig ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Lasereinrichtung, die die effektive kumulative Betriebszeit der Lichtquelle stets genau messen kann, und dies sogar für den Fall des Betriebes der in der Lasereinrichtung verwendeten Lichtquelle bei Bedingungen, bei denen die Temperatur der Lichtquelle schwankt, und für den Fall des Betriebes bei verschiedenen Optikausgabebedingungen, und die die Restbetriebszeit der Lichtquelle stets genau dadurch berechnen kann, dass die individuellen Schwankungen zwischen Lichtquellen durch Zugriff auf kumulative Daten sogar in einem Fall berücksichtigt werden, in dem individuelle Schwankungen zwischen den Lichtquellen vorhanden sind, und die die effektive kumulative Betriebszeit und die Restbetriebszeit nach Bedarf anzeigen oder ausgeben kann.
Die in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Lasereinrichtung wird als Laserstrahlmaschine hauptsächlich zum Blechschneiden oder Schweißen auf dem Gebiet der Bearbeitung verwendet.
Stand der Technik
Ein Verfahren zum Messen der effektiven kumulativen Betriebszeit oder der Restbetriebszeit der Lichtquelle oder dergleichen einer Lasereinrichtung ist in mehreren Veröffentlichungen beschrieben, die nachstehend aufgeführt sind. Es ist jedoch keine Veröffentlichung vorhanden, bei der die effektive Betriebszeit oder die effektive kumulative Betriebszeit unter Berücksichtigung sowohl eines Beschleunigungsfaktors hinsichtlich des Betriebsverbrauches durch die Temperatur der Lichtquelle und eines Beschleunigungsfaktors hinsichtlich des Betriebsverbrauches durch Betriebsbedingungen, so beispielsweise die Optikausgabe und den Betriebsstrom, genau berechnet werden. Darüber hinaus ist bei der Restbetriebszeit, die als Zeit geschätzt wird, bei der die effektive kumulative Betriebszeit von der geschätzten Gesamtbetriebszeit subtrahiert wird, die genaue Schätzung zu Beginn schwierig, wenn die effektive kumulative Betriebszeit nicht genau gerechnet wird. Es ist keine Veröffentlichung vorhanden, bei der ein Verfahren zum genauen Schätzen der Restbetriebszeit unter Berücksichtigung der individuellen Schwankungen der Lichtquellen auf Grundlage der Kenngrößen oder der Änderungsraten der Kenngröße der Lichtquelle zu dem Zeitpunkt, zu dem eine vorbestimmte effektive kumulative Betriebszeit abläuft, offenbart ist. Obwohl darüber hinaus die Änderungsrate der Kenngröße durch Dividieren des Schwankungsbereiches der Kenngröße durch die effektive Betriebszeit berechnet wird, kann, wenn keine genaue effektive Betriebszeit berechnet werden kann, eine genaue Änderungsrate der Kenngröße selbstredend ebenso wenig berechnet werden.
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2004-335030 offenbart beispielsweise eine Technologie, die die Temperatur eines Halbleiterlasers und die Betriebszeit misst, die Betriebszeit nach Bedarf durch einen Temperaturkorrekturfaktor korrigiert, der der Temperatur zu dem Zeitpunkt entspricht, kumulativ die Betriebszeit oder die korrigierte Betriebszeit zählt, die gezählte kumulative Betriebszeit mit einer vorbestimmten Schwelle vergleicht, und eine Mitteilung dahingehend anzeigt, ob das Aufzeichnen von Daten und das lediglich dann erfolgende Ablesbarmachen an einer Anzeigeeinheit, wenn die kumulative Betriebszeit die Schwelle übersteigt, verhindert werden sollen. Keine Erwähnung findet hingegen die Korrektur an der Optikausgabe oder am Betriebsstrom. Darüber hinaus ist die Schätzgenauigkeit der Restbetriebszeit niedrig, da die individuellen Schwankungen bei den Halbleiterlasern keine Berücksichtigung finden.
Darüber hinaus offenbart die ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2014-212234 eine Technologie, die aus dem Stromwert und der Betriebszeit der Laserdiode die Schwankung des Vorstromes in Abhängigkeit von der Betriebszeit hiervon berechnet und die Betriebszeit des Lichtemitters auf Grundlage der Schwankung hiervon vorhersagt. Es wird eine Technologie offenbart, bei der auf Grundlage der Umgebungstemperatur des Lichtemitters der Stromwert des Betriebsstromes zu einer vorbestimmten Betriebszeit mit einem Stromwert verglichen wird, der in Verbindung mit der Umgebungstemperatur des Lichtemitters gespeichert ist, und die Schwankung des Vorstromes in Abhängigkeit von der Betriebszeit hiervon berechnet wird. Nicht erwähnt ist hingegen eine effektive kumulative Betriebszeit, die die Temperatur und den Betriebsstrom berücksichtigt. Darüber hinaus ist die Schätzgenauigkeit der Restbetriebszeit niedrig, da die individuellen Schwankungen der Laserdioden keine Berücksichtigung finden.
Obwohl die ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2005-243089 eine Technologie offenbart, bei der ein Gewichtungskoeffizient zum Korrigieren des Einflusses der Verwendungsumgebungstemperatur auf die Betriebszeit hergeleitet wird und die korrigierte Betriebszeit für eine elektronische Vorrichtung, so beispielsweise einen Halbleiterlaser, akkumuliert wird, ändert sich sogar dann, wenn die Verwendungsumgebungstemperatur gleich ist, die Betriebszeit des Halbleiterlasers entsprechend der Optikausgabe oder dem Betriebsstrom stark, wobei ein Problem dahingehend auftritt, dass sich die Temperatur eines pn-Überganges für den Fall eines Halbleiterlasers entsprechend dem Betriebsstrom und dergleichen ändert. Korrigiert wird jedoch nur der Einfluss der tatsächlichen Verwendungsumgebungstemperatur. Daher ist in einem Fall, in dem der Betriebsstrom oder die Optikausgabe nicht stabil sind, eine Korrektur nicht möglich, und es ist keine genaue effektive kumulative Betriebszeit vorhanden. Daher kann eingedenk dessen, dass die individuellen Schwankungen der Halbleiterlaser nicht berücksichtigt werden, eine genaue Restbetriebszeit nicht geschätzt werden.
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2003-173559 offenbart eine Technologie, bei der die Umgebungstemperatur und die Betriebszeit eines Lichtempfängers eines Plattenabspielgerätes gemessen werden, ein Beschädigungsindex, zu dem man durch Multiplizieren eines ersten Parameters, der während eines Anstieges der Temperatur zunimmt, und eines zweiten Parameters, der während des Ablaufes der Betriebszeit zunimmt, gelangt, unter Verwendung der gemessenen Umgebungstemperatur und der Betriebszeit berechnet wird, und ein akkumulierter Wert von Beschädigungsindices, zu dem man durch Akkumulieren der berechneten Beschädigungsindices gelangt, aufgezeichnet wird. Keine Erwähnung finden hierbei jedoch die Differenzen der Größe der Beschädigung für den Fall, dass eine Betriebsbedingung, die nicht die Umgebungstemperatur ist, schwankt, und für den Fall, dass der Betriebsstrom und dergleichen nicht stabil ist, weshalb eine genaue effektive kumulative Betriebszeit nicht berechnet werden kann. Eingedenk dessen, dass die individuellen Schwankungen der Lichtempfänger nicht berücksichtigt werden, ist es daher nicht möglich, die genaue Restbetriebszeit zu schätzen.
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2004-070346 offenbart im Zusammenhang mit einem Anzeigeschirm, der mit Pixeln ausgestattet ist, die Lichtemitter beinhalten, eine Technologie, bei der eine Temperaturkenngröße eines Lichtemitters und eine zeitabhängige Änderungskenngröße gespeichert werden, eine Leuchtspanne eines jeden Pixels unter Verwendung der Temperatur um den Lichtemitter herum, der Temperaturkenngröße des Lichtemitters und eines Videosignals berechnet wird, eine kumulative Leuchtspanne eines jeden Pixels ermittelt wird, das Videobild, das jedem Pixel zugeleitet wird, unter Verwendung der zeitabhängigen Änderungskenngröße des Lichtemitters und der kumulativen Leuchtspanne eines jeden Pixels korrigiert wird, und dies einem Anzeigeschirm zugeleitet wird. Da jedoch die kumulative Leuchtspanne lediglich dadurch ermittelt wird, dass das Produkt des Beschleunigungsfaktors und von Daten der Leuchtspanne eines jeden Pixels, die aus einem Videosignal bereitgestellt werden, berechnet wird und dennoch kein Beschleunigungsfaktor für den Fall Erwähnung findet, dass der Betriebsstrom (zugeleiteter Strom bzw. Versorgungsstrom) schwankt, ist die Genauigkeit sogar dann nicht wunschgemäß, wenn eine Vorrichtung Verwendung findet, bei der verschiedene Änderungen der Betriebsbedingungen, so beispielsweise der Optikausgabe und des Betriebsstromes, wie dies bei einer Lasereinrichtung zur Laserbearbeitung der Fall ist, nötig sind.
Patentdruckschrift 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2004-335030
Patentdruckschrift 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2014-212234
Patentdruckschrift 3: ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2005-243089
Patentdruckschrift 4: ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2003-173559
Patentdruckschrift 5: ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2004-070349
Zusammenfassung der Erfindung
Bei einer Lichtquelle, die eine wesentliche Komponente einer Lasereinrichtung ist, sind die effektive kumulative Betriebszeit und die Restbetriebszeit wichtige Informationen mit Blick auf die Gewährleistung und Wartung. Ist beispielsweise die effektive kumulative Betriebszeit nicht bekannt, so treten Probleme wie die Verschlechterung der Kenngröße der Lichtquelle auf, wobei dann, wenn die Betriebszeit abgelaufen ist, von der Durchschnittslichtquelle nicht bekannt ist, ob die Verschlechterung schnell erfolgte oder die Betriebszeit kurz war, wobei es zudem nicht möglich ist, eine Rückkopplung mit Blick auf die Zuverlässigkeitssteuerung bzw. Regelung der Lichtquelle zu verwirklichen und die Betriebszeit auf Grundlage einer zugesicherten Betriebszeit zu beurteilen. Wenn darüber hinaus die genaue Restbetriebszeit nicht bekannt ist, treten Probleme dahingehend auf, dass die Vorbereitung auf das Ersetzen der Lichtquelle verzögert wird und eine Unordnung im Herstellungsschema für Wartungsarbeiten auftritt.
Erfolgt der Betrieb derart, dass die Temperatur der Lichtquelle konstant ist und die Lichtquelle nur eine konstante Standardoptikausgabe ausgibt oder der Lichtquelle nur ein konstanter Standardbetriebsstrom zugeleitet wird, so erfolgt ungeachtet dessen, dass die Ermittlung der kumulativen Betriebszeit leicht ist, für den Fall einer Lasereinrichtung zur Laserbearbeitung oder dergleichen in der Praxis oftmals eine Verwendung bei verschiedenen Optikausgabebedingungen von einer schwachen Ausgabe zu einer starken Ausgabe und von einer kontinuierlichen Laserausgabe zu einer Pulslaserstrahlausgabe. Obwohl darüber hinaus das ungefähre Konstanthalten der Temperaturbedingung der Lichtquelle für den Fall einer Lichtquelle, die mit Wasser gekühlt wird, vergleichsweise einfach ist, ist es für den Fall einer Kühlung mit Luft, die mit Blick auf die Portabilität oder das Gewicht, die Größe und dergleichen ihre Vorteile hat, schwierig zu vermeiden, dass sich eine Temperaturbedingung der Lichtquelle durch den Einfluss der Umgebungstemperatur ändert. Aus diesem Grund sind die Betriebsbedingungen, so beispielsweise die Optikausgabe und der Betriebsstrom, oder die Temperaturbedingung der Lichtquelle nicht unbedingt konstant, und es ist bislang notwendig, die effektive Betriebszeit und die effektive kumulative Betriebszeit, die der kumulative Wert hiervon ist, der gleichwertig zur Betriebszeit und dem Betriebszeitverbrauch einer Lichtquelle ist, die bei Standardbetriebsbedingungen und der Standardtemperatur betrieben wird, genau zu berechnen. Bei der herkömmlichen Technologie ist es jedoch bei der Lichtquelle einer Lasereinrichtung, bei der die Betriebsbedingungen, darunter die Temperatur der Lichtquelle, nicht konstant sind, bislang nicht möglich, eine genaue effektive Betriebszeit oder eine effektive kumulative Betriebszeit zu berechnen.
Darüber hinaus ist erwünscht, die Restbetriebszeit auch in einer Betriebszeitfrühphase vor Beginn der Verschlechterung der Lichtquelle zu erfassen, was daher rührt, dass man die Schätzung durch Vorwegnahme der Ersetzungszeitspanne der Lichtquelle sicher machen will, wobei beim Eintreten der Lichtquelle in die Betriebszeitspätphase erforderlich ist, spezielle Kenntnisse über die Genauigkeit der Restbetriebszeit zu besitzen, um sich auf das Ersetzen der Lichtquelle und das Messen des Zeitpunktes der Ersetzung der Lichtquelle vorzubereiten.
Bei der herkömmlichen Technologie ist es jedoch bei der Lichtquelle einer Lasereinrichtung, bei der die Betriebsbedingungen, darunter die Temperatur der Lichtquelle, nicht konstant sind, nicht möglich, die genaue effektive kumulative Betriebszeit zu Beginn zu berechnen, wobei es bei einer Lichtquelle, die bei derartigen Bedingungen betrieben wird, bislang nicht möglich ist, die Restbetriebszeit zu schätzen, wenn noch keine Verschlechterung deutlich geworden ist. Darüber hinaus sind individuelle Schwankungen bei der Verschlechterungsrate der Kenngröße der Lichtquellen vorhanden, und zudem schwankt die Verschlechterungsrate bei Ablauf der effektiven kumulativen Betriebszeit. Daher macht der Umstand, dass individuelle Schwankungen vorhanden sind, auch mit Blick auf Änderungen hiervon eine genaue Schätzung der Restbetriebszeit zunehmend schwierig.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, besteht das Problem in der Entwicklung einer Lasereinrichtung, die sogar dann, wenn verschiedene Änderungen der Betriebsbedingungen, darunter der Temperatur der Lichtquelle, auftreten, stets eine genaue effektive kumulative Betriebszeit der Lichtquelle berechnen kann, die stets genau eine Restbetriebszeit herleiten kann, indem die individuelle Schwankung einer Lichtquelle innerhalb der Betriebszeitspanne von der Betriebszeitfrühphase der Lichtquelle, in der eine Verschlechterung der Lichtquelle nicht deutlich wird, bis zur Betriebszeitspätphase, in der der Einfluss der Verschlechterung der Lichtquelle spürbar geworden ist, berücksichtigt wird, und die eine genauere Restbetriebszeit insbesondere für die Betriebszeitspätphase, in der die Genauigkeit der Restbetriebszeit wichtig ist, herleiten kann.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Lasereinrichtung bereit, die beinhaltet: wenigstens eine Lichtquelle, die als Laserstrahlquelle oder Anregungslichtquelle dient; wenigstens eine Leistungszuleitungseinheit, die der Lichtquelle einen Betriebsstrom zuleitet; wenigstens eine Optikausgabedetektionseinheit, die eine Optikausgabe aus der Lichtquelle detektiert; wenigstens eine Temperaturdetektionseinheit, die eine Temperatur der Lichtquelle oder eines Elementes, das mit der Lichtquelle thermisch verbunden ist, detektiert;
eine erste Berechnungseinheit, die als Standard einen Fall definiert, in dem eine Temperatur, die von der Temperaturdetektionseinheit detektiert wird, oder die Temperatur der Lichtquelle, die aus der Temperatur ermittelt wird, die von der Temperaturdetektionseinheit detektiert wird, eine Standardtemperatur ist und eine Optikausgabe aus der Lichtquelle oder wenigstens ein Betriebsbedingungswert der Lichtquelle, der über die Optikausgabe entscheidet, eine Standardbedingungswert ist, und einen Beschleunigungsfaktor eines Betriebsverbrauches der Lichtquelle, der von der Temperatur und dem Betriebsbedingungswert abhängt, berechnet; eine zweite Berechnungseinheit, die wenigstens eine Betriebszeit unter einer Gesamtbetriebszeit der Lichtquelle und einer Restbetriebszeit der Lichtquelle in Abhängigkeit von wenigstens einer Kenngröße der Lichtquelle unter wenigstens einem Leistungsindex der Lichtquelle, der sich während des Betriebes der Lichtquelle ändert und aus einer Optikausgabekenngröße der Lichtquelle ermittelt werden kann, und einer Änderungsrate des Leistungsindex berechnet; eine Recheneinheit, die ein Zeitintegral des Beschleunigungsfaktors als effektive Betriebszeit der Lichtquelle errechnet; eine Aufzeichnungseinheit, die das Zeitintegral des Beschleunigungsfaktors von einer bestimmten Einstellzeit, die eingestellt worden ist, bis zu einer beliebigen Zeit, die später als die Einstellzeit ist, die von der Recheneinheit errechnet worden ist, als effektive kumulative Betriebszeit bis zu der beliebigen Zeit aufzeichnet, und
die Gesamtbetriebszeit und die Restbetriebszeit, die von der zweiten Berechnungseinheit berechnet werden, mit der Optikausgabekenngröße aufzeichnen kann; und eine Steuer- bzw. Regeleinheit, die jede der Einheiten steuert bzw. regelt.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim ersten Aspekt ist es sogar dann, wenn sich die Betriebsbedingungen, so beispielsweise die Temperatur der Lichtquelle und die Optikausgabe oder der Betriebsstrom, ändern, da die effektive Betriebszeit, die in die Betriebszeit für den Fall des Betriebes der Lichtquelle bei der Standardtemperatur und mit dem Standardbetriebsbedingungswert übergeht, und die effektive kumulative Betriebszeit berechnet werden können, möglich, die Betriebszeit oder Zuverlässigkeit der Lichtquelle quantitativ zu bewerten. Darüber hinaus ist es möglich, die Gesamtbetriebszeit oder die Restbetriebszeit der Lichtquelle auf Grundlage der Berechnung der Gesamtbetriebszeit oder der Restbetriebszeit der Lichtquelle unter Berücksichtigung der individuellen Schwankungen der Kenngrößen des Leistungsindex der Lichtquelle oder der Änderungsrate des Leistungsindex mit hoher Genauigkeit zu schätzen. Da es zudem möglich ist, die berechnete Gesamtbetriebszeit oder die Restbetriebszeit und die Optikausgabekenngroße der Lichtquelle zusammen mit der Aufzeichnung der effektiven kumulativen Betriebszeit für den Fall des Hinterlegens der Gesamtbetriebszeit oder der Restbetriebszeit oder der Optikausgabekenngröße in der Aufzeichnung aufzuzeichnen, ist es möglich, die Berechnungsgenauigkeit der ersten Berechnungseinheit oder der zweiten Berechnungseinheit zu verifizieren, wodurch es wiederum möglich wird, dies als Information zur weiteren Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit zu verwenden.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim ersten Aspekt die Abhängigkeit von der effektiven kumulativen Betriebszeit in dem Beschleunigungsfaktor, der von der ersten Berechnungseinheit berechnet wird, ausgedrückt werden.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim zweiten Aspekt besteht bei Erreichen der Betriebszeitspätphase für den Beschleunigungsfaktor F(P, T) der größer als 1 und der Referenzwert ist, sogar dann, wenn der Betriebsbedingungswert P und die Temperatur T gleich sind, die Tendenz, dass der Beschleunigungsfaktor F(P, T) allmählich zunimmt. Sogar in einem Fall, in dem der Beschleunigungsfaktor entsprechend der effektiven kumulativen Betriebszeit schwankt, können jedoch eine genaue effektive Betriebszeit oder eine effektive kumulative Betriebszeit berechnet werden.
Entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim ersten oder zweiten Aspekt die Restbetriebszeit der Lichtquelle von der zweiten Berechnungseinheit durch Subtrahieren der effektiven kumulativen Betriebszeit bis zu der beliebigen Zeit, die in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichnet ist, von einer Gesamtbetriebszeit der Lichtquelle, die in Abhängigkeit von wenigstens einer Kenngröße der Lichtquelle unter dem Leistungsindex der Lichtquelle und einer Änderungsrate des Leistungsindex berechnet wird, berechnet werden.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim dritten Aspekt kann die zweite Berechnungseinheit die Restbetriebszeit durch Subtrahieren der effektiven kumulativen Betriebszeit von der Gesamtbetriebszeit der Lichtquelle, die aus der Kenngröße des Leistungsindex zu Beginn (beispielsweise aus dem Leistungsindex zur Einstellzeit) berechnet wird, berechnen. Da in diesem Fall die individuellen Schwankungen der Lichtquellen beispielsweise bezüglich der Kenngröße des Leistungsindex zu Anfang berücksichtigt werden, kann eine genaue Restbetriebszeit berechnet werden. Zudem kann die genaue Restbetriebszeit ab der Betriebszeitanfangsphase berechnet werden, bevor eine Verschlechterung der Kenngröße der Lichtquelle deutlich wird.
Entsprechend einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Lasereinrichtung aus der Beschreibung bei einem der ersten bis dritten Aspekte die Leistungszuleitungseinheit einen Betriebsstrom für die Optikausgabemessung an die Lichtquelle entsprechend einem Befehl von der Steuer- bzw. Regeleinheit auf Basis eines vorbestimmten Schemas ausgeben, die Steuer- bzw. Regeleinheit kann eine Optikausgabekenngröße der Lichtquelle messen, die eine Beziehung zwischen dem Betriebsstrom und der Optikausgabe, die von der Optikausgabedetektionseinheit detektiert wird, ausdrückt, und die Aufzeichnungseinheit kann die Optikausgabekenngröße in der Aufzeichnungseinheit in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit zu einer entsprechenden Zeit addieren bzw. hinzufügen oder aufzeichnen.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim vierten Aspekt ist es durch Addieren bzw. Hinzufügen oder Aufzeichnen der Optikausgabekenngröße in der Aufzeichnungseinheit in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit für den Leistungsindex, die aus der Optikausgabekenngröße ermittelt werden kann, möglich, Kenntnis vom Schwankungsbereich zu erhalten, wobei aufgrund dessen, dass die Änderungsrate des Leistungsindex durch Dividieren des Schwankungsbereiches durch die Differenz der effektiven kumulativen Betriebszeit ermittelt wird, die Restbetriebszeit, die die individuelle Schwankung einschließlich der Verschlechterungsrate der Kenngröße der Lichtquelle berücksichtigt, berechenbar wird.
Darüber hinaus ist es mittels Durchführen des Addierens bzw. Hinzufügens der Optikausgabekenngröße möglich, eine Historie der Optikausgabekenngröße und eine Änderung des Leistungsindex während des Ablaufes der effektiven kumulativen Betriebszeit zu hinterlegen, wodurch es möglich wird, dies als Information zur weiteren Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit der ersten Berechnungseinheit und der zweiten Berechnungseinheit zu verwenden. Durch Aktualisieren der Optikausgabekenngröße der Lichtquelle, die aus der Optikausgabe ermittelt wird, die durch Ändern des Betriebsstromes detektiert wird, wird ein Effekt einer genauen Optikausgabe in Abhängigkeit von dem Optikausgabebefehl möglich.
Entsprechend einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Lasereinrichtung aus der Beschreibung bei einem der ersten bis vierten Aspekte eine Mehrzahl der Lichtquellen beinhalten, für die der Betriebsstrom unabhängig steuer- bzw. regelbar ist, und kann wenigstens eine der Optikausgabedetektionseinheiten beinhalten, die eine Optikausgabe in Abhängigkeit von jeder der Lichtquellen, für die der Betriebsstrom unabhängig steuer- bzw. regelbar ist, detektieren kann.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim fünften Aspekt kann, da es möglich ist, die Optikausgabekenngröße einer Mehrzahl von Lichtquellen gleichzeitig zu messen, die Optikausgabekenngröße innerhalb kurzer Zeit gemessen werden.
Entsprechend einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Lasereinrichtung aus der Beschreibung bei einem der ersten bis fünften Aspekte die Abhängigkeit von der effektiven kumulativen Betriebszeit auch in der Restbetriebszeit der Lichtquelle, die von der zweiten Recheneinheit berechnet wird, in Abhängigkeit von einem Leistungsindex der Lichtquelle und der Änderungsrate des Leistungsindex ausgedrückt werden.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim sechsten Aspekt ergibt sich beispielsweise sogar dann, wenn derselbe Leistungsindex und dieselbe Änderungsrate des Leistungsindex vorhanden sind, für eine Lichtquelle, die eine kurze effektive kumulative Betriebszeit aufweist, dasjenige, dass die Verschlechterung schon früh begonnen hat und mehr Verschlechterungsfaktoren als gewöhnlich vorhanden sind. Daher schreitet die Verschlechterung von da an schnell fort, und es wird die Restbetriebszeit kurz geschätzt. Somit wird eine Berechnung einer genaueren Restbetriebszeit durch Berechnung der Restbetriebszeit dadurch möglich, dass zudem die effektive kumulative Betriebszeit zusätzlich zu dem Leistungsindex der Lichtquelle und der Änderungsrate des Leistungsindex berücksichtigt werden.
Entsprechend einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Lasereinrichtung aus der Beschreibung bei einem der ersten bis sechsten Aspekte in einem Fall, in dem die Änderungsrate oder ein Schwankungsbereich des Leistungsindex, der aus der Optikausgabekenngröße ermittelt wird, die in der Aufzeichnungseinheit in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit aufgezeichnet oder addiert bzw. hinzugefügt ist, einen vorbestimmten Wert übersteigt, der einen Messfehler für die Optikausgabekenngröße übersteigt, die Gesamtbetriebszeit, die von der zweiten Berechnungseinheit auf Grundlage des Leistungsindex der Lichtquelle oder der Änderungsrate des Leistungsindex berechnet wird, durch einen Wert ersetzt werden, zu dem man durch Addieren bzw. Hinzufügen der effektiven kumulativen Betriebszeit zu der Restbetriebszeit der Lichtquelle gelangt, die aus dem Leistungsindex der Lichtquelle, der aus der neu gemessenen Optikausgabekenngröße der Lichtquelle ermittelt wird, und der Änderungsrate des Leistungsindex berechnet wird.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim siebten Aspekt ist es dann, wenn eine Kenngrößenverschlechterung der Lichtquelle, das heißt eine Änderung des Leistungsindex, deutlich wird, da die Restbetriebszeit, die direkt aus dem aktuellsten Leistungsindex der Lichtquelle und der Änderungsrate des Leistungsindex berechnet wird, genauer als die Restbetriebszeit ist, die durch Subtrahieren der effektiven kumulativen Betriebszeit von der Gesamtbetriebszeit, die in der Vergangenheit berechnet worden ist, ermittelt wird, möglich, auf eine genauere Gesamtbetriebszeit zu aktualisieren.
Entsprechend einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Lasereinrichtung aus der Beschreibung bei einem der ersten bis siebten Aspekte, die Aufzeichnungseinheit die Restbetriebszeit der Lichtquelle zu der effektiven kumulativen Betriebszeit, die von der zweiten Berechnungseinheit berechnet wird, zusammen mit der Optikausgabekenngröße, die in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit aufgezeichnet oder addiert bzw. hinzugefügt wird, in der Aufzeichnungseinheit aufzeichnen oder addieren bzw. hinzufügen.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim achten Aspekt kann die Genauigkeit der Restbetriebszeit, die aus dem Leistungsindex berechnet wird, der aus der Optikausgabe oder der Änderungsrate des Leistungsindex berechnet wird, zu dem Zeitpunkt verifiziert werden, zu dem die Betriebszeit abgelaufen ist, indem die Historie der Optikausgabe in Abhängigkeit vom Ablauf der effektiven kumulativen Betriebszeit und der Restbetriebszeit, die von der zweiten Berechnungseinheit berechnet wird, hinterlegt wird. Darüber hinaus ist es möglich, dies als Information zur Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit der ersten Berechnungseinheit oder der zweiten Berechnungseinheit zu verwenden.
Entsprechend einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Lasereinrichtung aus der Beschreibung bei einem der ersten bis achten Aspekte die Aufzeichnungseinheit eine Funktion aufweisen zum Aufzeichnen oder Addieren bzw. Hinzufügen von Information im Zusammenhang mit wenigstens einer Betriebsbedingung der Lichtquelle unter einer Temperatur, die von der Temperaturdetektionseinheit detektiert wird, oder der Temperatur der Lichtquelle, die aus der Temperatur ermittelt wird, die von der Temperaturdetektionseinheit detektiert wird, und dem Betriebsbedingungswert der Lichtquelle über eine Zeitspanne von einer Messzeit der Optikausgabekenngröße bis zu einer nachfolgenden Messzeit der Optikausgabekenngröße zusammen mit der Optikausgabekenngröße, die in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichnet oder addiert bzw. hinzugefügt ist.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim neunten Aspekt ist es, da die Information im Zusammenhang mit Betriebsbedingungen der Lichtquelle von einer Messzeit der Optikausgabekenngröße bis zu einer nachfolgenden Messung der Optikausgabekenngröße aufgezeichnet ist, möglich zu verifizieren, dass der Beschleunigungsfaktor in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung während dieser Zeit keine zu hohe oder zu niedrige Schätzung ist. Zudem ist es möglich, dies als Information zur Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit der ersten Berechnungseinheit zu verwenden. Verbessert sich die Berechnungsgenauigkeit der ersten Berechnungseinheit, so ist es, da sich die Berechnungsgenauigkeit der effektiven kumulativen Betriebszeit verbessert, möglich, auch die Berechnungsgenauigkeit der zweiten Berechnungseinheit zu verbessern.
Entsprechend einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Lasereinrichtung aus der Beschreibung bei einem der ersten bis neunten Aspekte ein Aufbau gegeben sein, der ermöglicht, dass Daten, die in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichnet sind, von einem Aufzeichnungsmedium oder einem Kommunikationsmittel ausgegeben werden.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim zehnten Aspekt ist es durch Sammeln der Historiendaten, die in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichnet sind und die auch die effektive kumulative Betriebszeit beinhalten, zu dem Zeitpunkt, zu dem die Betriebszeit der Lichtquelle tatsächlich abgelaufen ist, möglich, die Gesamtbetriebszeit oder die Restbetriebszeit, die von der ersten Berechnungseinheit oder der zweiten Berechnungseinheit berechnet werden, mit der tatsächlichen Gesamtbetriebszeit oder der Restbetriebszeit zu vergleichen, wodurch es möglich wird, die Zugriffsdaten, auf die von der ersten Berechnungseinheit oder der zweiten Berechnungseinheit bei der Berechnung zugegriffen werden, derart zu überarbeiten und zu aktualisieren, dass die Differenz zwischen beiden abnimmt. Im Ergebnis ist es möglich, die Berechnungsgenauigkeit der effektiven kumulativen Betriebszeit, der Gesamtbetriebszeit und der Restbetriebszeit weiter zu verbessern.
Entsprechend einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Lasereinrichtung aus der Beschreibung bei einem der ersten bis zehnten Aspekte, da es wünschenswert ist, wenn die Daten, auf die von der ersten Berechnungseinheit oder der zweiten Berechnungseinheit bei der Berechnung zugegriffen wird, die aktuellste Datenversion sind, wenigstens ein Satz von Daten unter Daten, auf die von der ersten Berechnungseinheit bei der Berechnung des Beschleunigungsfaktors zugegriffen wird, und Daten, auf die von der zweiten Berechnungseinheit bei der Berechnung der Gesamtbetriebszeit oder der Restbetriebszeit der Lichtquelle zugegriffen wird, mittels eines Aufzeichnungsmediums oder Kommunikationsmittels durch Daten zu einem Zeitpunkt ersetzt werden, zu dem die effektive kumulative Betriebszeit der Lasereinrichtung abläuft, und es kann in der Aufzeichnungseinheit eine Aufzeichnung dessen hinterlegt werden, zu welchem Zeitpunkt der effektiven kumulativen Betriebszeit die Daten, auf die zugegriffen werden soll, ersetzt worden sind, sodass die in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichneten Daten analysiert werden können.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim elften Aspekt ist es durch Ersetzen von Daten, auf die von der ersten Berechnungseinheit oder der zweiten Berechnungseinheit bei der Berechnung zugegriffen wird, durch die neueste Version möglich, die Berechnungsgenauigkeit der effektiven kumulativen Betriebszeit, der Gesamtbetriebszeit und der Restbetriebszeit danach zu verbessern. Indem als Aufzeichnung hinterlegt wird, auf welche Version der Daten zugegriffen worden ist, um die Berechnung der effektiven kumulativen Betriebszeit, der Gesamtbetriebszeit und der Restbetriebszeit durchzuführen, können die Daten, die in der Aufzeichnungseinheit der Lasereinrichtung aufgezeichnet sind und die durch Aktualisieren der Daten erzeugt werden, auf die während der Verwendung zugegriffen wird, auch als Daten zur Aktualisierung der Daten, auf die bei der Berechnung zugegriffen wird, verwendet werden.
Entsprechend einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Lasereinrichtung aus der Beschreibung bei einem der ersten bis elften Aspekte die erste Berechnungseinheit den Beschleunigungsfaktor als Produkt aus einem ersten Beschleunigungsfaktor in Abhängigkeit von einer Optikausgabe aus der Lichtquelle oder wenigstens einem Betriebsbedingungswert der Lichtquelle, der über die Optikausgabe entscheidet, und einem zweiten Beschleunigungsfaktor in Abhängigkeit von der Temperatur, die von der Temperaturdetektionseinheit detektiert wird, oder einer Temperatur der Lichtquelle, die aus der Temperatur ermittelt wird, die von der Temperaturdetektionseinheit detektiert wird, berechnen.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim zwölften Aspekt ist in einem Fall, in dem die Daten, auf die von der ersten Berechnungseinheit bei der Berechnung des Beschleunigungsfaktors zugegriffen wird, eine zweidimensionale Datentabelle sind, die den Beschleunigungsfaktor in Abhängigkeit von den beiden Parametern des Betriebsbedingungswertes und der Temperatur angibt, nötig, dass das Volumen der Daten, die aus der Vergangenheit bezogen werden müssen, groß ist, weshalb Zeit für den Datenbezug nötig ist. Wird der Beschleunigungsfaktor jedoch durch das Produkt aus dem ersten Beschleunigungsfaktor in Abhängigkeit von dem Betriebsbedingungswert und dem zweiten Beschleunigungsfaktor in Abhängigkeit von der Temperatur ausgedrückt, so ist es möglich, die zu beziehenden Daten erheblich zu verringern, wodurch es wiederum möglich wird, dass der Zugriff auf die benötigten Daten mit vergleichsweise geringem Aufwand erfolgt.
Entsprechend einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim zwölften Aspekt der erste Beschleunigungsfaktor ein Beschleunigungsfaktor bei einer Bedingung sein, die die Temperatur der Lichtquelle auf die Standardtemperatur festlegt, bei der ein Beschleunigungseffekt beim Betriebszeitverbrauch, der dadurch verursacht wird, dass sich die Temperatur der Lichtquelle infolgedessen ändert, dass sich die Wärmeerzeugungsmenge der Lichtquelle gleichzeitig mit einer Änderung des Betriebsbedingungswertes ändert, ausgeschlossen ist; und der zweite Beschleunigungsfaktor kann ein Beschleunigungsfaktor auf Basis der Temperatur der Lichtquelle sein.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim dreizehnten Aspekt werden für den Fall, dass der Betriebsbedingungswert, der den Beschleunigungsfaktor angibt, der Betriebsstrom ist, da der erste Beschleunigungsfaktor auf Basis des Betriebsstromes entsprechend der Temperatur schwankt, jeweils Daten zum Berechnen eines jeden ersten Beschleunigungsfaktors in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Temperaturen benötigt. Beseitigt man jedoch den Einfluss des Betriebszeitverbrauches auf die Beschleunigung infolge einer Änderung der Temperatur während der Änderung der Betriebsbedingung, so besteht keine Notwendigkeit, Daten für Beschleunigungsfaktoren auf Basis des Betriebsstromes in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Temperaturen bereitzustellen, weshalb das benötigte Datenvolumen weiter abnimmt, wobei der Effekt der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim zwölften Aspekt stärker spürbar wird, wonach auf die Daten, die für einen Zugriff bei der Berechnung nötig sind, mit geringem Aufwand zugegriffen werden kann.
Entsprechend einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim zwölften oder dreizehnten Aspekt in einem Fall, in dem die Lichtquelle eine Laserdiode oder ein Laserdiodenmodul ist, das aus einer Mehrzahl von Laserdioden aufgebaut ist, die Temperaturdetektionseinheit derart installiert sein, dass sie die Temperatur an einer beliebigen Position auf einem thermischen Weg von einem pn-Übergang der Laserdiode bis zu einer Kühleinheit, die von dem pn-Übergang erzeugte Wärme absorbiert, detektiert, wobei die erste Berechnungseinheit den zweiten Beschleunigungsfaktor in Abhängigkeit von der Temperatur des pn-Überganges, die aus der Temperatur berechnet wird, die von der Temperaturdetektionseinheit detektiert wird, einem thermischen Widerstand von einer Temperaturdetektionsposition bis zu dem pn-Übergang und einer Wärmeerzeugungsmenge des pn-Überganges, die aus einer Optikausgabekenngröße der Lichtquelle berechnet wird, berechnet.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim vierzehnten Aspekt ist es für den Fall, dass die Lichtquelle eine Laserdiode oder ein Laserdiodenmodul ist, das aus einer Mehrzahl von Laserdioden aufgebaut ist, wenn die Temperatur des pn-Überganges als Temperatur der Lichtquelle bekannt ist, möglich, die Gleichung des Arrhenius-Modells zu verwenden, die allgemein beim Prüfen eines beschleunigten Betriebes und dergleichen bei der Berechnung des zweiten Beschleunigungsfaktors Verwendung findet. Obwohl die Temperatur des pn-Überganges aus einer Laserwellenlänge und dergleichen mehr in vielen Fällen gemessen werden kann, ist es schwierig, die Temperatur stets entsprechend dem vorgenannten Verfahren zu detektieren. Es ist jedoch möglich, die Temperatur des pn-Überganges entsprechend der Wärmeerzeugungsmenge zu berechnen, die aus der Optikausgabekenngröße ermittelt wird, und den thermischen Widerstand von der Temperaturdetektionsposition bis zu dem pn-Übergang, der als Konstante geschätzt werden kann, zu berechnen.
Entsprechend einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei der Lasereinrichtung aus der Beschreibung bei einem der zwölften bis vierzehnten Aspekte in einem Fall, in dem die Lichtquelle eine Laserdiode oder ein Laserdiodenmodul ist, das aus einer Mehrzahl von Laserdioden aufgebaut ist, die erste Berechnungseinheit berechnen: den ersten Beschleunigungsfaktor als Exponentialfunktion einer Gleichung, zu der man durch Dividieren des Betriebsbedingungswertes durch einen Standardbetriebsbedingungswert gelangt, oder einer Gleichung, zu der man gelangt durch Dividieren eines Wertes, zu dem man durch Subtrahieren einer bestimmten positiven ganzen Zahl von dem Betriebsbedingungswert gelangt, durch einen Wert, zu dem man durch Subtrahieren der bestimmten positiven ganzen Zahl von dem Standardbetriebsbedingungswert gelangt.
Entsprechend der Lasereinrichtung aus der Beschreibung beim fünfzehnten Aspekt werden mittels eines Aufbaus, bei dem auch der erste Beschleunigungsfaktor mit einer mathematischen Formel berechnet wird, die Daten, auf die bei der Berechnung des Beschleunigungsfaktors zugegriffen wird, verringert, und es wird die Zeit, die für den Bezug der Daten notwendig ist, auf die bei der Berechnung des ersten Beschleunigungsfaktors zugegriffen wird, verringert. Für den Betriebsbedingungswert, für den sich die Temperatur des pn-Überganges wie bei der Optikausgabe oder beim Betriebsstrom ändert, kann unter Verwendung einer Formel, die den Einfluss der Temperatur während der Änderung des Betriebsbedingungswertes beseitigt, sogar dann, wenn sich die Temperatur ändert, der erste Beschleunigungsfaktor mit derselben Formel berechnet werden. Daher können die Zugriffsdaten, die bei der Berechnung des Beschleunigungsfaktors benötigt werden, weiter verringert werden.
Entsprechend der erfindungsgemäßen Lasereinrichtung wird durch Berechnen der effektiven Betriebszeit und der effektiven kumulativen Betriebszeit durch zeitliches Integrieren eines Beschleunigungsfaktors des Betriebszeitverbrauches unter Berücksichtigung der Temperatur der Lichtquelle zusätzlich zur Optikausgabe oder dem Betriebsstrom ein Effekt dahingehend ausgeübt, dass die Bewertung der Länge der Betriebszeit und der Zuverlässigkeit der Lichtquelle im Vergleich zu einer Lichtquelle, die bei Standardbetriebsbedingungen betrieben wird, auch in einem Fall ausgeführt werden kann, in dem die Betriebsbedingungen einschließlich der Temperatur der Lichtquelle nicht konstant sind. Darüber hinaus wird ein Effekt dahingehend ausgeübt, dass es dann, wenn die effektive kumulative Betriebszeit genau berechnet werden kann, möglich ist, die Restbetriebszeit durch einen Vergleich mit den Daten genau zu schätzen, die eine Beziehung zwischen einem Leistungsindex, der aus einer Optikausgabekenngröße entsprechend der effektiven kumulativen Betriebszeit und der Änderungsrate des Leistungsindex und der Restbetriebszeit herleitbar ist, angeben. Die Daten, die die Beziehung zwischen dem Leistungsindex und der Änderungsrate des Leistungsindex und der Restbetriebszeit entsprechend der effektiven kumulativen Betriebszeit zeigen, können dadurch akkumuliert werden, dass Daten des Leistungsindex und der Änderungsrate des Leistungsindex entsprechend der effektiven kumulativen Betriebszeit als Aufzeichnungen hinterlegt werden, was die Genauigkeit verbessern kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung der Struktur einer Lasereinrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Ansicht eines Organisationsbeispiels für Daten, auf die von einer ersten Berechnungseinheit der Lasereinrichtung entsprechend der ersten Ausrichtungsform der vorliegenden Erfindung bei der Berechnung eines Beschleunigungsfaktors zugegriffen wird.
3 ist eine schematische Ansicht eines Organisationsbeispiels für Daten, auf die von einer zweiten Berechnungseinheit der Lasereinrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Berechnung einer Gesamtbetriebszeit zugegriffen wird.
4 ist eine schematische Ansicht eines Organisationsbeispiels für Daten, auf die von einer ersten Berechnungseinheit der Lasereinrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Berechnung eines Beschleunigungsfaktors zugegriffen wird.
5 ist eine schematische Ansicht eines Organisationsbeispiels für Daten, die in einer Aufzeichnungseinheit einer Lasereinrichtung entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgezeichnet sind.
6 ist eine schematische Ansicht eines weiteren Organisationsbeispiels für Daten, die in einer Aufzeichnungseinheit einer Lasereinrichtung entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgezeichnet sind.
7 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung der Struktur einer Lasereinrichtung entsprechend einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine schematische Ansicht eines Organisationsbeispiels für Daten, auf die von einer zweiten Berechnungseinheit bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Berechnung einer Restbetriebszeit oder Gesamtbetriebszeit zugegriffen wird.
9 ist eine schematische Ansicht eines Organisationsbeispiels für Daten, die in einer Aufzeichnungseinheit einer Lasereinrichtung entsprechend einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgezeichnet sind.
10 ist eine schematische Ansicht eines Organisationsbeispiels für Daten, die in einer Aufzeichnungseinheit einer Lasereinrichtung entsprechend einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgezeichnet sind.
11 ist eine schematische Ansicht eines Organisationsbeispiels für Daten, die in einer Aufzeichnungseinheit einer Lasereinrichtung entsprechend einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgezeichnet sind.
12 ist ein Beispiel für Daten (Graph), auf die von einer ersten Berechnungseinheit zugegriffen wird, die einen ersten Beschleunigungsfaktor auf Basis der Optikausgabe, die ein Betriebsbedingungswert ist, bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berechnet.
13 ist ein Beispiel für Daten (Graph), auf die von der ersten Berechnungseinheit zugegriffen wird, die einen zweiten Beschleunigungsfaktor auf Basis der Temperatur bei der Lasereinrichtung entsprechend der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berechnet.
14 ist ein Beispiel für Daten (Graph), auf die von einer ersten Berechnungseinheit zugegriffen wird, die einen ersten Beschleunigungsfaktor auf Basis der Optikausgabe, die ein Betriebsbedingungswert ist, bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berechnet.
15 ist eine Figur zur schematischen Darstellung des Flusses von Wärme und dergleichen zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herleiten der Temperatur eines pn-Überganges bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 ist ein Beispiel für Daten (Graph), auf die von einer ersten Berechnungseinheit zugegriffen wird, die einen ersten Beschleunigungsfaktor auf Basis der Optikausgabe, die ein Betriebsbedingungswert ist, bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berechnet.
17 ist ein Beispiel für Daten (Graph), auf die von der ersten Berechnungseinheit zugegriffen wird, die den ersten Beschleunigungsfaktor auf Basis des Betriebsstromes, der ein Betriebsbedingungswert ist, bei der Lasereinrichtung entsprechend der fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung berechnet.
Detailbeschreibung der Erfindung
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Zeichnung erläutert.
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung der Struktur innerhalb einer Lasereinrichtung 1 entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet die Lasereinrichtung 1 entsprechend der ersten Ausführungsform: wenigstens eine Lichtquelle 2, die als Laserquelle oder Anregungslichtquelle dient; wenigstens eine Leistungszuleitungseinheit 3, die der Lichtquelle 2 einen Betriebsstrom zuleitet; wenigstens eine Optikausgabedetektionseinheit 4, die die Optikausgabe aus der Lichtquelle 2 detektiert; wenigstens eine Temperaturdetektionseinheit 5, die die Temperatur der Lichtquelle 2 oder eines mit der Lichtquelle 2 thermisch verbundenen Elementes detektiert; eine erste Berechnungseinheit 6, die einen Beschleunigungsfaktor F(P, T) des Betriebszeitverbrauches der Lichtquelle 2, der von der Temperatur T und dem Betriebsbedingungswert P abhängt, auf Grundlage eines Falles berechnet, in dem eine Temperatur T_M, die von der Temperaturdetektionseinheit 5 detektiert wird, oder eine Temperatur T_L der Lichtquelle 2, die aus der Temperatur T_M ermittelt wird, die von der Temperaturdetektionseinheit 5 detektiert wird, eine Standardtemperatur T_S ist und eine Optikausgabe aus der Lichtquelle 2 oder wenigstens ein Betriebsbedingungswert P der Lichtquelle 2, der über die Optikausgabe entscheidet, ein Standardbedingungswert P_S ist; eine zweite Berechnungseinheit 9, die wenigstens eine Betriebszeit unter der Gesamtbetriebszeit τ_L der Lichtquelle 2 und der Restbetriebszeit τ_R der Lichtquelle 2 in Abhängigkeit von wenigstens einer Kenngröße der Lichtquelle 2 unter wenigstens einem Leistungsindex Q der Lichtquelle 2, der sich während des Betriebes der Lichtquelle 2 ändert und aus einer Optikausgabekenngröße der Lichtquelle 2 ermittelbar ist, und einer Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q berechnet; eine Recheneinheit 7, die das Zeitintegral des Beschleunigungsfaktors F(P, T) von einer Zeit t_a bis zu einer Zeit t_b, die später als die Zeit t_a ist, siehe Formel 1, als effektive Betriebszeit der Lichtquelle 2 von der Zeit t_a bis zu der Zeit t_b errechnet; eine Aufzeichnungseinheit 8, die das Zeitintegral des Beschleunigungsfaktors F(P, T), das von der Recheneinheit 7 berechnet wird, von einer bestimmten Einstellzeit t_s, die bis zu einer beliebigen Zeit t_p gilt, die später als die Einstellzeit t_s ist, siehe Formel 2, als effektive kumulative Betriebszeit t_c bis zu einer beliebigen Zeit t_p aufzeichnet und die Gesamtbetriebszeit τ_L und die Restbetriebszeit τ_R, die von der zweiten Berechnungseinheit 9 berechnet werden, mit der Optikausgabekenngröße aufzeichnen kann; und eine Steuer- bzw. Regeleinheit 10, die jede der Einheiten steuert bzw. regelt.
[Math. 1]
Man beachte, dass in der vorliegenden Offenbarung die Gesamtbetriebszeit τ_L und die Restbetriebszeit τ_R beide die Gesamtbetriebszeit oder die Restbetriebszeit angeben, wenn die Lichtquelle 2 bei der Standardtemperatur Ts und mit dem Standardbetriebsbedingungswert Ps betrieben wird. Darüber hinaus wird die Temperatur T als Abkürzung verwendet, die entweder die Temperatur unter der Temperatur T_M, die von der Temperaturdetektionseinheit 5 detektiert wird, oder der Temperatur T_L der Lichtquelle 2, die aus der Temperatur T_M ermittelt wird, die von der Temperaturdetektionseinheit 5 detektiert wird, darstellt.
Die Optikausgabe, die von der Lichtquelle 2 ausgegeben worden ist, emittiert einen Laserstrahl nach außerhalb der Lasereinrichtung 1 durch ein Laseroptiksystem 11, wie. in 1 dargestellt ist. Für den Fall, dass die Lichtquelle 2 als Anregungslicht verwendet wird, ist ein Lasermedium oder dergleichen, so beispielsweise ein Nd-dotierter PAG-Kristall oder ein Yb-dotierter Faserlaser, der das Anregungslicht in einen Laserstrahl umwandelt, notwendig. Das Laseroptiksystem 11 bezeichnet indes ein Optiksystem, das nach Bedarf ein Lasermedium, eine Optikkopplung, eine eine fokussierte Abbildung bildendes Optiksystem, ein die Optikkopplung betreffendes Optiksystem, ein die Optikverzweigung betreffendes Optiksystem, einen Bearbeitungskopf mit einem installierten Optiksystem und dergleichen mehr beinhaltet. Darüber hinaus ist der Strahl schematisch durch einen gepunkteten Pfeil dargestellt. Es ist jedoch keine Beschränkung auf einen Strahl gegeben, der sich im Raum ausbreitet. Es kann vielmehr auch Licht vorliegen, das sich innerhalb einer Faser ausbreitet. Der Installationsort des Optikausgabedetektionsteiles 4, der aus Fotodioden und dergleichen aufgebaut ist, ist nicht auf die in 1 gezeigte Position beschränkt und kann einen Laserstrahl auch nach Ausbreitung in dem Laseroptiksystem 11 detektieren. Darüber hinaus ist das Detektionsverfahren der Optikausgabe nicht auf die in 1 gezeigte Anordnung beschränkt. In dem Fall, in dem sich der Laserstrahl im Raum ausbreitet, kann ein Teil des Laserstrahles auf den Optikausgabedetektionsteil 4 durch einen Halbspiegel auftreffen. In dem Fall, in dem sich der Laserstrahl innerhalb einer Faser ausbreitet, kann aus einer Verkleidung austretendes Licht detektiert werden, wobei der Optikausgabedetektionsteil 4 an einem Ende einer sich verzweigenden Faser installiert sein kann.
Man beachte, dass es zur Unterdrückung eines Temperaturanstieges der Lichtquelle 2 infolge der Wärmeerzeugung der Lichtquelle 2 wünschenswert ist, wenn die Lichtquelle 2 thermisch mit einer Kühleinheit 12 verbunden ist. Die Kühleinheit 12 ist eine Wasserkühlungsplatte für den Fall einer Kühlung mit Wasser, eine mit Strahlungsrippen ausgestattete Wärmesenke für den Fall einer Kühlung mit Luft oder dergleichen mehr.
Darüber hinaus kann die Lasereinrichtung 1 eine Eingabeeinheit 13 zum Eingeben von Befehlen von außerhalb der Steuer- bzw. Regeleinheit 10 oder eine Anzeigeeinheit 14, die Berechnungsergebnisse aus der Recheneinheit 7 anzeigt, und dergleichen mehr beinhalten.
2 ist ein Graph zur Erläuterung von Beispielen für ein Verfahren zum Berechnen des Beschleunigungsfaktors F(P, T) für den Betriebszeitverbrauch der Lichtquelle 2 in Abhängigkeit von der Temperatur T, die von der Temperaturdetektionseinheit 5 detektiert wird, und dem Betriebsbedingungswert P der Lichtquelle 2, was einen Fall definiert, in dem die Temperatur T die Standardtemperatur Ts ist und der Betriebsbedingungswert P der Standardbetriebsbedingungswert Ps ist, wobei die Referenz F(Ps, Ps) gleich 1 ist. Die erste Berechnungseinheit 6 kann zweidimensionale Datentabellen beinhalten, aus denen der Beschleunigungsfaktor F(P, T) abgelesen werden kann, wenn die Temperatur T und der Betriebsbedingungswert P bestimmt werden, wie beispielsweise in 2 gezeigt ist. Wie in 2 gezeigt ist, wird die Betriebszeit kürzer, wenn der Betriebsbedingungswert P, so beispielsweise die Optikausgabe oder der Betriebsstrom, größer werden. Mit anderen Worten, in einem Fall, in dem der Beschleunigungsfaktor F(P, T) des Betriebszeitverbrauches groß ist, wird der Beschleunigungsfaktor F(P, T) bei größerem P und höherem T ein größerer Beschleunigungsfaktor, wobei für den Fall, dass T < Ts und P < Ps gilt, F(P, T) kleiner als 1 ist. Man beachte, dass die Datentabelle, so beispielsweise diejenige von 2, auf Grundlage von Ergebnisdaten aus der Vergangenheit erstellt werden kann. Man beachte zudem, dass es für den Fall, dass Daten, für die der Betriebsbedingungswert P und die Temperatur T zusammenpassen, nicht in der Datentabelle vorhanden sind, ausreichend ist, den Beschleunigungsfaktor durch Interpolation oder dergleichen zu berechnen.
Wird der Beschleunigungsfaktor F(P, T) von der Zeit t_a bis zu der Zeit t_b, die später als die Zeit t_a ist, zeitlich integriert, so kann die effektive Betriebszeit der Lichtquelle 2 von t_a bis t_b berechnet werden. Für den Fall, dass der Beschleunigungsfaktor F(P, T) beispielsweise gleich 2 ist, wird die effektive Betriebszeit als das Doppelte der tatsächlichen Betriebszeit berechnet. Man beachte, dass aufgrund dessen, dass der Beschleunigungsfaktor zu denjenigen Zeiten, zu denen die Lichtquelle 2 nicht betrieben wird, gleich 0 ist, nicht als Faktor in die effektive Betriebszeit eingeht, auch wenn zeitlich integriert wird.
Wird die Anfangszeit t_s für die Zeitintegration beispielsweise auf nach dem Ende des Versanddatenbezugs der Lichtquelle oder nach dem Ende des Einbrennens (burn-in) gesetzt, so kann die effektive kumulative Betriebszeit t_c von der Einstellzeit t_s bis zu der Zeit t_p unter Berücksichtigung von zwei Betriebsbedingungen, so beispielsweise der Temperatur der Lichtquelle 2 und der Optikausgabe oder des Betriebsstromes, durch Zeitintegration des Beschleunigungsfaktors F(P, T) von der Zeit t_s bis zu der Zeit t_p berechnet werden.
Sogar dann, wenn sich die Temperatur der Lichtquelle 2 ändert, ist, da die effektive kumulative Betriebszeit t_c, zu der man durch Umwandeln für den Fall des Betriebes bei der Standardtemperatur Ts und mit dem Standardbetriebsbedingungswert Ps gelangt, sogar bei einer Änderung der Betriebsbedingungen berechnet werden kann, ein Betriebszeitmanagement möglich, wodurch es möglich wird, die Betriebszeit und die Zuverlässigkeit quantitativ zu bewerten.
Die effektive kumulative Betriebszeit t_c, die von der Recheneinheit 7 berechnet wird, kann in einem Zustand aufgezeichnet werden, in dem in der Aufzeichnungseinheit 8 fortwährend aktualisiert wird, indem der zeitlich integrierte Wert während des Betriebes der Lichtquelle addiert bzw. hinzugefügt wird. Um die Betriebshistorie zu hinterlegen, ist wünschenswert, wenn man in der Aufzeichnungseinheit 8 nicht nur die letzte effektive kumulative Betriebszeit t_c, sondern auch die gemessene Optikausgabekenngröße der Lichtquelle 2, die Gesamtbetriebszeit τ_L oder die Restbetriebszeit τ_R, die für die Lichtquelle 2 geschätzt werden, aufzeichnen kann.
3 zeigt einen Graph zur Erläuterung eines Beispiels für ein Verfahren, bei dem in der zweiten Berechnungseinheit 9 wenigstens eine Betriebszeit unter der Gesamtbetriebszeit τ_L oder der Restbetriebszeit τ_R der Lichtquelle 2 in Abhängigkeit von wenigstens einer Kenngröße der Lichtquelle 2 unter wenigstens einem Leistungsindex Q, der aus der Optikausgabekenngröße der Lichtquelle 2 ermittelt werden kann, die sich während des Betriebes der Lichtquelle ändert, und einer Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q berechnet wird, wobei die zweite Berechnungseinheit 9 Daten beinhalten kann, aus denen die Gesamtbetriebszeit τ_L der Lichtquelle 2, die beispielsweise aus dem Leistungsindex Q zur Einstellzeit t_s geschätzt wird, wie in 3 gezeigt ist, abgelesen werden kann. Daten in Form eines Graphen zur Darstellung einer Beziehung zwischen dem Leistungsindex Q und der Gesamtbetriebszeit τ_L der Lichtquelle 2 können beinhaltet sein. Der Leistungsindex Q bezeichnet Daten wie die in 3 gezeigten für den Fall, dass beispielsweise eine Schätzung dahingehend erfolgt, dass eine bessere Leistung und eine längere Betriebszeit τ_L bei einem größeren Leistungsindex Q wie bei der Optikausgabe, die man bei einem vorbestimmten Betriebsstrom ermittelt, vorliegen. Umgekehrt zeigt der Leistungsindex Q die zu 3 entgegengesetzte Beziehung für den Fall, dass eine Schätzung dahingehend erfolgt, dass eine längere Gesamtbetriebszeit τ_L bei einem niedrigeren Leistungsindex Q wie beim Betriebsstrom, der zum Ermitteln einer vorbestimmten Optikausgabe erforderlich ist, vorliegt. Daten wie die in 3 gezeigten können auf Grundlage von Ergebnisdaten aus der Vergangenheit erzeugt werden.
Entsprechend dem vorstehend bei der ersten Ausführungsform Erläuterten wird es sogar dann, wenn sich die Betriebsbedingungen, so beispielsweise die Temperatur der Lichtquelle 2 und die Optikausgabe oder der Betriebsstrom, ändern, da die effektive Betriebszeit, die in die Betriebszeit für den Fall des Betriebes der Lichtquelle 2 bei der Standardtemperatur Ts und mit dem Standardbetriebsbedingungswert Ps umgewandelt worden ist, und die effektive kumulative Betriebszeit t_c berechnet werden können, möglich, die Betriebszeit oder Zuverlässigkeit der Lichtquelle 2 quantitativ zu bewerten. Zusätzlich ist es, da es möglich ist, die Gesamtbetriebszeit τ_L oder die Restbetriebszeit τ_R der Lichtquelle 2 infolge der Berechnung der Gesamtbetriebszeit τ_L oder der Restbetriebszeit τ_R der Lichtquelle 2 unter Berücksichtigung der individuellen Schwankung der Kenngrößen des Leistungsindex Q der Lichtquelle 2 oder der Änderungsrate des Leistungsindex Q sehr genau zu schätzen, möglich, eine schemagemäße Ersetzung der Lichtquelle 2 und dergleichen durchzuführen, ohne dass eine Situation auftreten würde, in der die Betriebszeit der Lichtquelle 2 unerwartet abläuft und die Lasereinrichtung 1 nicht für lange Zeit verwendet werden kann, wodurch die Produktivität der Lasereinrichtung 1 verbessert wird. Da es zudem möglich ist, die berechnete Gesamtbetriebszeit τ_L oder die Restbetriebszeit τ_R und die Optikausgabekenngröße der Lichtquelle 2 zusammen mit der Aufzeichnung der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c für den Fall des Hinterlegens der Gesamtbetriebszeit τ_L oder der Restbetriebszeit τ_R oder der Optikausgabekenngröße in der Aufzeichnung aufzuzeichnen, ist es möglich, die Berechnungsgenauigkeit der ersten Berechnungseinheit 6 oder der zweiten Berechnungseinheit 9 zu verifizieren, wodurch es möglich wird, dies als Information zur weiteren Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit zu verwenden.
Zweite Ausführungsform
Bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auch die Abhängigkeit von der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c in dem Beschleunigungsfaktor F(P, T), der von der ersten Berechnungseinheit 6 berechnet wird, berücksichtigt. 4 zeigt ein Organisationsbeispiel für eine Datentabelle, auf die von der Lasereinrichtung eines zweiten Beispiels bei der Berechnung des Beschleunigungsfaktors F(P, T) zugegriffen wird. Eine zweidimensionale Datentabelle mit einer Ebene ist, wie in 2 gezeigt ist, für jede aus einer Mehrzahl von effektiven kumulativen Betriebszeiten beinhaltet. Beim Zugriff auf die Datentabelle von 4 ist es für den Fall, dass keine Datentabelle vorhanden ist, zu der die effektive kumulative Betriebszeit t_c passt, möglich, den Beschleunigungsfaktor F(P, T) durch Interpolation und dergleichen zu berechnen. Bei Erreichen der Betriebszeitspätphase besteht bei einem Beschleunigungsfaktor F(P, T), der größer als der Referenzwert von 1 ist, sogar dann, wenn der Betriebsbedingungswert P und die Temperatur T gleich sind, die Tendenz, dass der Beschleunigungsfaktor F(P, T) allmählich zunimmt. In einem Fall, in dem der Beschleunigungsfaktor F(P, T) entsprechend der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c jedoch schwankt, kann eine genaue effektive Betriebszeit oder eine effektive kumulative Betriebszeit t_c berechnet werden. Für die Betriebszeitfrühphase kann, da die Änderung des Beschleunigungsfaktors F(P, T) klein ist, das Intervall der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c zwischen den zweidimensionalen Datentabellen von 4 groß sein.
Dritte Ausführungsform
Bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die zweite Berechnungseinheit 9 die Restbetriebszeit τ_R der Lichtquelle 2 zu einer beliebigen Zeit t_p durch Subtrahieren der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c bis zu der beliebigen Zeit t, die in der Aufzeichnungseinheit 8 aufgezeichnet ist, von der Gesamtbetriebszeit τ_L der Lichtquelle 2, die in Abhängigkeit von wenigstens einer Kenngröße der Lichtquelle 2 unter dem Leistungsindex Q der Lichtquelle 2 und der Änderungsrate des Leistungsindex Q berechnet wird, berechnen. Mit anderen Worten, es ist möglich, die Berechnung gemäß τ_R = τ_L – t_c durchzuführen. Die zweite Berechnungseinheit 9 kann die Restbetriebszeit τ_R durch Subtrahieren der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c von der Gesamtbetriebszeit τ_L der Lichtquelle 2, die aus der Kenngröße des Leistungsindex Q zu Beginn, also beispielsweise aus dem Leistungsindex Q zur Einstellzeit t_s, berechnet wird (das heißt, es gilt: effektive kumulative Betriebszeit t_c = 0) berechnen. Da die individuellen Schwankungen bei den Lichtquellen 2, so beispielsweise bei der Kenngröße des Leistungsindex Q zu Beginn, Berücksichtigung finden, kann eine genaue Restbetriebszeit τ_R berechnet werden. Darüber hinaus kann eine genaue Restbetriebszeit aus der Betriebszeitanfangsphase berechnet werden, bevor eine Verschlechterung der Kenngröße der Lichtquelle 2 deutlich wird. Aus diesem Grund wird es, da die Ersetzungsspanne der Lichtquelle 2 schon sehr früh bekannt sein kann, möglich, beispielsweise die Ersetzungskosten der Lichtquelle 2 systematisch festzulegen.
Vierte Ausführungsform
Bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es entsprechend einem Befehl von der Steuer- bzw. Regeleinheit 10 möglich, dass die Leistungszuleitungseinheit 3 den Betriebsstrom für die Optikausgabemessung an die Lichtquelle 2 auf Basis eines vorbestimmten Schemas ausgibt, dass die Steuer- bzw. Regeleinheit 10 die Optikausgabekenngröße der Lichtquelle 2 zur Darstellung einer Beziehung zwischen dem Betriebsstrom und der Optikausgabe, die von der Optikausgabedetektionseinheit 4 detektiert wird, misst und dass die Aufzeichnungseinheit 8 die Optikausgabekenngröße in der Aufzeichnungseinheit 8 in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c zu diesem Zeitpunkt addiert bzw. hinzugefügt oder aufzeichnet.
5 zeigt schematisch ein Organisationsbeispiel für Daten, die in der Aufzeichnungseinheit 8 aufgezeichnet sind. Erfolgen kann dies beispielsweise nach dem Aufzeichnen der Optikausgabekenngröße der Lichtquelle 2 zur Einstellzeit t_s (das heißt, es gilt: effektive kumulative Betriebszeit t_c = 0), was den Zählungsanfangszeitpunkt der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c darstellt, und der detektierten Temperatur T bei einer Messung der Optikausgabekenngröße beispielsweise durch Addieren bzw. Hinzufügen der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c, der Optikausgabekenngröße und der detektierten Temperatur T bei einer Messung der Optikausgabekenngröße, wobei jede Zeitmessung der Optikausgabekenngröße der Lichtquelle 2 auf Basis eines vorbestimmten Schemas erfolgt. Man beachte, dass die Dreieckssymbole oben rechts in der Zeichnung zu „Δ” gleichwertig sind. Da von einem Nutzen bei der Untersuchung und dergleichen für den Fall, dass anomale Daten aufgezeichnet werden, auszugehen ist, kann die Echtzeit (tatsächliche Zeit) t zusammen mit der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c, wie in 5 gezeigt ist, geschrieben werden. Zusätzlich ist, da beispielsweise der Leistungsindex Q, der aus der Optikausgabekenngröße der Lichtquelle 2 ermittelbar ist, die Optikausgabe ist, die bei einem vorbestimmten Betriebsstrom oder dem Betriebsstrom ermittelt wird, der zum Ermitteln einer vorbestimmten Optikausgabe und dergleichen erforderlich ist, und sogar noch später berechnet werden kann, solange die Optikausgabekenngröße aufgezeichnet wird, der Aspekt der Hinterlegung einer Aufzeichnung in der Aufzeichnungseinheit 8 keine wesentliche Anforderung. Der Leistungsindex Q und die Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q, auf die bei der Berechnung der Restbetriebszeit τ_R der Lichtquelle 2 zugegriffen wird, können jedoch zusammen geschrieben werden. Die Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex ist ein Wert, zu dem man durch Dividieren der Differenz ΔQ beim Leistungsindex Q durch die Differenz Δt bei der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c während der Zeit gelangt, wobei die Änderungsrate des Leistungsindex (ΔQ/Δt) t_c = t_cn für die effektive kumulative Betriebszeit t_c = t_cn ein Wert ist, der durch (Q_n – Q_(n-1)/(t_cn – t_c(n-1)) nur dann genau berechnet werden kann, wenn eine genaue effektive kumulative Betriebszeit t_c berechnet werden kann.
Durch Hinterlegen der gemessenen Optikausgabekenngröße der Lichtquelle 2 bei der Aufzeichnung in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c für den Leistungsindex Q, was, wie vorstehend erläutert worden ist, aus der Optikausgabekenngröße zu ermitteln ist, ist es möglich, Kenntnisse vom Schwankungsbereich ΔQ zu erlangen. Da die Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q durch Dividieren des Schwankungsbereiches ΔQ durch die Differenz der effektiven kumulativen Betriebszeit Δt ermittelt wird, wird die Restbetriebszeit τ_R, die die individuelle Schwankung einschließlich der Verschlechterungsrate der Kenngröße der Lichtquelle 2 berücksichtigt, berechenbar. Darüber hinaus ist es mittels Durchführen des Addierens bzw. Hinzufügens der Optikausgabekenngröße möglich, die Historie der Optikausgabekenngröße und der Änderung des Leistungsindex während des Ablaufes der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c zu hinterlegen. Zudem ist es möglich, dies als Information zur weiteren Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit der ersten Berechnungseinheit 6 und der zweiten Berechnungseinheit 9 zu verwenden. Durch Aktualisieren der Optikausgabekenngröße der Lichtquelle 2, die aus der Optikausgabe ermittelt wird, die durch Ändern des Betriebsstromes detektiert wird, wird ein Effekt einer genauen Optikausgabe in Abhängigkeit von dem Optikausgabebefehl möglich.
Man beachte, dass es ungeachtet dessen, dass eine allgemeine Regel dahingehend vorhanden ist, dass die Messung der Optikausgabekenngröße zu der Zeit erfolgt, zu der die detektierte Temperatur T im Wesentlichen dieselbe Temperatur ist, bei Einsatz einer Mehrzahl von Temperaturen als Messbedingungen der Optikausgabekenngröße möglich wird, das Versäumen des Datenaktualisierungszeitpunktes der Optikausgabekenngröße durch Warten auf den Zeitpunkt zu vermeiden, zu dem die Temperatur gleich der Temperatur ist, die bei den Messbedingungen eingestellt wird. In diesem Fall ist es ausreichend, Daten bei jeder verschiedenen detektierten Temperatur in der Aufzeichnungseinheit 8, wie in 6 dargestellt ist, aufzuzeichnen. Die Detektionstemperatur kann an eine geplante Messtemperatur für die Optikausgabe durch sekundäres Steuern bzw. Regeln des Luftstromes eines Ventilators, der Erwärmung eines Heizelementes, der Kühlkapazität eines elektrischen Kühlelementes und dergleichen mehr angepasst werden.
Fünfte Ausführungsform
7 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung der Struktur innerhalb einer Lasereinrichtung entsprechend einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 7 gezeigt ist, ist eine Mehrzahl von Lichtquellen 2 beinhaltet, die den Betriebsstrom unabhängig steuern bzw. regeln können. Es ist möglich, wenigstens eine Optikausgabedetektionseinheit vorzusehen, die die Optikausgabe in Abhängigkeit von jeder der Lichtquellen 2, die den Betriebsstrom unabhängig steuern bzw. regeln kann, detektiert. Da es möglich ist, die Optikausgabekenngrblle einer Mehrzahl von Lichtquellen 2 gleichzeitig zu messen, kann die Optikausgabekenngröße innerhalb kurzer Zeit gemessen werden, und es kann eine genaue Eingabe-/Ausgabekenngröße sogar bei einer mit Luft gekühlten Lasereinrichtung, die eine instabile Temperatur aufweist, gemessen werden. Man beachte, dass, da die Zeichnung sonst zu kompliziert würde, die Temperaturdetektionseinheit 5 und die Kühleinheit 12, die mit der Lichtquelle 2 thermisch verbunden ist, in 7 weggelassen sind. Zudem sind die Signalleitungen, die die Lichtquelle 2, die Temperaturdetektionseinheit 5, das Laseroptiksystem 11 und die Steuer- bzw. Regeleinheit 10 verbinden, ebenfalls weggelassen. Darüber hinaus wird das Laseroptiksystem 11 derart beschrieben, dass es einen Optikkoppler beinhaltet.
Für den Fall, dass eine Mehrzahl von Lichtquellen 2 vorhanden ist, die bei unabhängigen Betriebsbedingungen betreibbar sind, ist es zudem für die Daten, die in der Aufzeichnungseinheit 8 aufgezeichnet sind, ausreichend, Daten mit einer Organisationen auf Basis der Darstellung in 5 oder 6 für jede Lichtquelle in der Aufzeichnung zu hinterlegen.
Man beachte, dass es für den Fall, dass eine Mehrzahl von Lichtquellen 2 vorhanden ist, die den Betriebsstrom unabhängig steuern bzw. regeln können, durch Zugriff auf die Restbetriebszeit τ_R einer jeden Lichtquelle 2 möglich wird, vorzugsweise diejenige Lichtquelle 2 mit der vergleichsweise längeren Restbetriebszeit τ_R zu betreiben oder die zugeteilte Menge des Betriebsstromes für diejenige Lichtquelle 2 mit der vergleichsweise längeren Restbetriebszeit τ_R zu erhöhen, wodurch die Zeitspannen, zu denen die Betriebszeit einer jeden Lichtquelle abgelaufen sein wird, harmonisiert und die Betriebszeit der Lasereinrichtung als Ganzes verlängert wird.
Sechste Ausführungsform
Bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Abhängigkeit der Restbetriebszeit τ_R, die von der zweiten Berechnungseinheit 9 berechnet wird, von der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c bei dem Leistungsindex Q der Lichtquelle 2 und der Änderungsrate des Leistungsindex Q berücksichtigt. 8 zeigt schematisch ein Organisationsbeispiel für eine Datentabelle, auf die von der Lasereinrichtung der sechsten Ausführungsform bei der Berechnung der Restbetriebszeit τ_R zugegriffen wird. Die Datentabelle von 8 ist eine Datentabelle der Restbetriebszeit τ_R für den Fall, dass die Kenngröße der Lichtquelle 2 besser ist und die Restbetriebszeit τ_R bei einem größeren Leistungsindex Q länger ist, der aus der Optikausgabekenngroße der Lichtquelle 2 ermittelt werden kann, so beispielsweise der Optikausgabe, die bei einem vorbestimmten Betriebsstrom ermittelt wird, wobei zweidimensionale Datentabellen mit einer längeren Restbetriebszeit τ_R bei einem höheren Leistungsindex Q und einer kleineren Änderungsrate des Leistungsindex Q in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von effektiven kumulativen Betriebszeiten t beinhaltet sind. Die Restbetriebszeit τ_R kann durch Auslesen der Restbetriebszeit τ_R ab einem Punkt, zu dem der Leistungsindex Q und die Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q in der zweidimensionalen Datentabelle passen, zu der die effektive kumulative Betriebszeit t_c passt, berechnet werden. Für den Fall, dass keine Daten an dem Punkt vorhanden sind, an dem der Leistungsindex Q und die Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q passen, kann die Restbetriebszeit τR durch Interpolation berechnet werden. Darüber hinaus kann für den Fall, dass keine Datentabelle vorhanden ist, zu der die effektive kumulative Betriebszeit t_c passt, die Restbetriebszeit τ_R durch Interpolation oder dergleichen berechnet werden. Die zweidimensionale Datentabelle zum Ablesen der Restbetriebszeit τ_R ab dem Punkt, an dem der Leistungsindex Q und die Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q passen, wird in Abhängigkeit von einer diskreten effektiven kumulativen Betriebszeit t_c aufgezeichnet. Es ist jedoch wünschenswert, das Zeitintervall für die Betriebszeitanfangsphase, bis der Leistungsindex Q mit der Änderung beginnt, zu erweitern und das Zeitintervall für die Betriebszeitspätphase, zu der die Änderung des Leistungsindex Q deutlich zu werden beginnt, zu verkürzen. Ein vorbestimmtes Schema kann derart eingestellt sein, dass der Messzeitpunkt der Optikausgabekenngröße zu der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c der Mehrzahl von zweidimensionalen Datentabellen passt, auf die von der ersten Berechnungseinheit 6 oder der zweiten Berechnungseinheit 9 zugegriffen wird. Man beachte, dass die Daten, wenn die effektive kumulative Betriebszeit t_c gleich 0 ist, siehe 8, dieselben Daten wie die in 3 dargestellten Daten sind.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform bedingt sogar dann, wenn dieselbe Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q und derselbe Leistungsindex Q für eine Lichtquelle 2 mit einer kurzen effektiven kumulativen Betriebszeit t_c gegeben ist, dies dasjenige, dass die Verschlechterung schon sehr früh begonnen hat und mehr Verschlechterungsfaktoren als gewöhnlich vorhanden sind. Obwohl die Verschlechterung von da an rasch fortschreitet und die Restbetriebszeit τ_R kurz geschätzt wird, wird die durch die zweite Berechnungseinheit 9 erfolgende Berechnung einer genaueren Restbetriebszeit τ_R, bei der die individuelle Schwankung der Verschlechterungszustände der Lichtquelle 2 genau wiedergegeben wird, unter Berücksichtigung der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c der Lichtquelle 2 zusätzlich zu dem Leistungsindex Q der Lichtquelle 2 und der Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q möglich. Mit anderen Worten, da die Restbetriebszeit τ_R für die Betriebszeitspätphase, in der die Verschlechterung der Kenngröße der Lichtquelle 2 deutlich wird, unter Berücksichtigung der individuellen Schwankungen bei der Kenngröße und der Änderungsrate hiervon berechnet wird, kann die Restbetriebszeit τ_R mit hoher Genauigkeit sogar in der Betriebszeitspatphase berechnet werden. Man beachte, dass die Änderungsrate des Leistungsindex Q, die bei der Abschätzung der Restbetriebszeit τ_R mit hoher Genauigkeit benötigt wird, nur dann genau berechnet werden kann, wenn eine effektive kumulative Betriebszeit t_c mit hoher Genauigkeit berechnet worden ist.
Siebte Ausführungsform
Beinhaltet ist bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für den Fall, dass die Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q oder der Schwankungsbereich ΔQ, der aus der Optikausgabekenngröße ermittelt wird, die in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c in der Aufzeichnungseinheit 8 aufgezeichnet oder addiert bzw. hinzugefügt ist, einen vorbestimmten Wert übersteigt, der einen Messfehler für die Optikausgabekenngröße übersteigt, eine Funktion des Ersetzens der Gesamtbetriebszeit τ_L, die von der zweiten Berechnungseinheit 9 auf Grundlage eines letzten Leistungsindex Q der Lichtquelle 2 oder der Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q berechnet wird, durch einen Wert, zu dem man durch Addieren bzw. Hinzufügen der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c zu der Restbetriebszeit τ_R der Lichtquelle 2 gelangt, die aus dem Leistungsindex Q der Lichtquelle 2, der aus der neu gemessenen Optikausgabekenngröße der Lichtquelle 2 ermittelt wird, und der Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q berechnet wird, das heißt, es gilt: τ_R + t_c.
Wird die Verschlechterung der Kenngröße der Lichtquelle 2, das heißt die Änderung des Leistungsindex Q, deutlich, so ist es, da die Restbetriebszeit τ_R, die direkt durch das Verfahren der sechsten Ausführungsform aus dem letzten Leistungsindex Q der Lichtquelle 2 und der Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q berechnet wird, genauer als die Restbetriebszeit τ_R ist, die durch Subtrahieren der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c von der Gesamtbetriebszeit τ_L, die in der Vergangenheit berechnet worden ist, ermittelt wird, möglich, auf eine genaue Gesamtbetriebszeit τ_L zu aktualisieren. Darüber hinaus kann eine sehr genaue Restbetriebszeit τ_R ohne Änderung der Funktion der dritten Ausführungsform in der Betriebszeitspätphase durch Aktualisieren der Gesamtbetriebszeit τ_L berechnet werden.
Achte Ausführungsform
Beinhalten kann bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Aufzeichnungseinheit 8 eine Funktion des Aufzeichnens oder Addierens bzw. Hinzufügens der Restbetriebszeit τ_R der Lichtquelle 2 zu der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c, die von der zweiten Berechnungseinheit 9 berechnet wird, zusammen mit der Optikausgabekenngröße, die in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c aufgezeichnet oder addiert bzw. hinzugefügt wird, in der Aufzeichnungseinheit 8. 9 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Organisationsbeispiels für Daten, die in der Aufzeichnungseinheit 8 aufgezeichnet sind. Die Genauigkeit der Gesamtbetriebszeit τ_L oder der Restbetriebszeit τ_R, die aus dem Leistungsindex Q berechnet werden, der aus der Optikausgabe oder der Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q berechnet wird, kann in einer Phase verifiziert werden, in der die Betriebszeit abgelaufen ist, indem die Historie der Optikausgabe in Abhängigkeit vom Ablauf der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c und der Restbetriebszeit τ_R, die von der zweiten Berechnungseinheit 9 berechnet werden, hinterlegt wird. Zudem ist es möglich, dies als Information zur Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit der ersten Berechnungseinheit 6 oder der zweiten Berechnungseinheit 9 zu verwenden. Es wird beispielsweise möglich, den Durchschnittswert für die effektive kumulative Betriebszeit t_c zu berechnen, indem Daten gesammelt werden, für die der Leistungsindex Q und die Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q gleich sind, wobei für den Fall, dass dieser Durchschnittswert von der Restbetriebszeit τ_R schwankt, die in der zweidimensionalen Tabelle aufgeführt ist, auf die von der zweiten Berechnungseinheit 9 zugegriffen wird, ein Aktualisieren der zweidimensionalen Datentabelle, auf die von der zweiten Berechnungseinheit 9 zugegriffen wird, derart erfolgt, dass die Schwankung abnimmt und dergleichen mehr.
Neunte Ausführungsform
Beinhalten kann bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Aufzeichnungseinheit 8 eine Funktion des Aufzeichnens oder Addierens bzw. Hinzufügens der Temperatur T, die von der Temperaturdetektionseinheit 5 detektiert wird, oder der Temperatur der Lichtquelle 2, die aus der Temperatur ermittelt wird, die von der Temperaturdetektionseinheit detektiert 5 wird, und des Betriebsbedingungswertes P der Lichtquelle 2 in einer Spanne von einer Messzeit der Optikausgabekenngröße bis zu einer nachfolgenden Messzeit der Optikausgabekenngröße zusammen mit der Optikausgabekenngröße, die in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c in der Aufzeichnungseinheit 8 aufgezeichnet oder addiert bzw. hinzugefügt wird.
10 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung eines Organisationsbeispiels für Daten, die in der Aufzeichnungseinheit 8 aufgezeichnet sind, wobei es bei der Aufzeichnung von Information im Zusammenhang mit Betriebsbedingungen einschließlich der Temperatur der Lichtquelle 2 von einer Messzeit der Optikausgabekenngröße bis zu einer nachfolgenden Messung der Optikausgabekenngröße möglich ist zu verifizieren, dass der Beschleunigungsfaktor F(P, T) in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung während dieser Zeit keine zu hohe oder zu niedrige Schätzung ist. Zudem ist es möglich, dies als Information zur Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit der ersten Berechnungseinheit zu verwenden. Bei einer bestimmten effektiven kumulativen Betriebszeit t_c ist es beispielsweise für den Fall der Sammlung von Daten, für die der Leistungsindex Q und die Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q gleich sind, und eingedenk dessen, dass bei der Verteilung der Restbetriebszeit τ_R die Daten der Betriebsbedingungen bei hoher Temperatur T und längerer Restbetriebszeit τ_R ungleichmäßig verteilt sind, möglich, den Aspekt einer zu hohen Schätzung des Beschleunigungsfaktors F(P, T) infolge des Anstiegs der Temperatur T zu demonstrieren, wobei die effektive Betriebszeit länger berechnet ist, und sodann die zweidimensionale Datentabelle, auf die von der ersten Berechnungseinheit 6 zugegriffen wird, derart zu überarbeiten und zu aktualisieren, dass die vorerwähnte ungleichmäßige Verteilung beseitigt wird, um die Berechnungsgenauigkeit der ersten Berechnungseinheit 6 zu verbessern. Verbessert sich die Berechnungsgenauigkeit der ersten Berechnungseinheit 6, da sich die Berechnungsgenauigkeit der effektiven Betriebszeit verbessert, so steigt die Aktualisierungsgenauigkeit der Datentabelle, auf die von der zweiten Berechnungseinheit zugegriffen wird, auf wellige bzw. pendelnde (ripple) Weise. Zudem ist es möglich, die Berechnungsgenauigkeit der zweiten Berechnungseinheit 9 zu verbessern. Um Daten zu beziehen, die leicht bei der Aktualisierung der Datentabelle verwendet werden können, können Betriebsbedingungen, so beispielsweise die detektierte Temperatur T und der Betriebsbedingungswert P, in der Aufzeichnungseinheit 8 zusammen mit der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c, der Optikausgabekenngröße, dem Leistungsindex Q, der Änderungsrate ΔQ/Δt des Leistungsindex Q, der Restbetriebszeit τ_R und dergleichen mehr aufgezeichnet werden, indem die Optikausgabekenngröße immer dann gemessen wird, wenn sich die Betriebsbedingungen einschließlich der Temperatur ändern.
Zehnte Ausführungsform
Bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Daten, so beispielsweise diejenigen aus 5, 6, 9 und 10, die in der Aufzeichnungseinheit 8 aufgezeichnet sind, an ein Rechensystem, einen Server oder dergleichen auszugeben, wobei die Akkumulation oder Analyse von Daten mittels eines Aufzeichnungsmediums oder eines Kommunikationsmittels möglich ist. Wie vorstehend erwähnt worden ist, ist es durch Sammeln und Analysieren der Daten, die in der Aufzeichnungseinheit 8 aufgezeichnet sind, einschließlich der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c zu dem Zeitpunkt, zu dem die Betriebszeit der Lichtquelle 2 tatsächlich abgelaufen ist, möglich, die Gesamtbetriebszeit τ_L oder die Restbetriebszeit τ_R, die von der ersten Berechnungseinheit 6 oder der zweiten Berechnungseinheit 9 berechnet werden, mit der tatsächlichen Gesamtbetriebszeit oder der Restbetriebszeit zu vergleichen. Hierdurch wird es möglich, die Datentabelle, auf die von der ersten Berechnungseinheit 6 oder der zweiten Berechnungseinheit 9 bei der Berechnung zugegriffen wird, derart zu überarbeiten und zu aktualisieren, dass die Differenz zwischen beiden abnimmt. Als Ergebnis hiervon ist es möglich, die Berechnungsgenauigkeit der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c, der Gesamtbetriebszeit τ_L und der Restbetriebszeit τ_R weiter zu verbessern.
Es können ein Netzwerk und ein Server zum Sammeln der umfangreichen Daten von mehreren Lasereinrichtungen verwendet werden, und es können künstliche Intelligenz oder eine auf Maschinenlernen basierende Vorrichtung verwendet werden, um die umfangreichen Daten zu analysieren und die Datenbank, auf die von der ersten Berechnungseinheit 6 oder der zweiten Berechnungseinheit 9 bei der Berechnung des Beschleunigungsfaktors F(P, T) oder der Restbetriebszeit τ_R zugegriffen wird, zu aktualisieren. Es besteht keine Notwendigkeit, dass die Datenbank, auf die von der ersten Berechnungseinheit 6 oder der zweiten Berechnungseinheit 9 bei der Berechnung des Beschleunigungsfaktors F(P, T) oder der Restbetriebszeit τ_R zugegriffen wird, innerhalb der Lasereinrichtung 1 vorhanden ist, wobei zur Verwirklichung eines Echtzeitverhaltens beispielsweise ein Server eines Cloudrechensystems oder dergleichen beinhaltet sein kann und eine Berechnung des Beschleunigungsfaktors F(P, T) oder der Restbetriebszeit τ_R durch Zugriff auf die Datenbank über ein Netzwerk erfolgen kann. Darüber hinaus ist ein Aufbau gegeben, bei dem die Daten, die in der Aufzeichnungseinheit 8 aufgezeichnet sind, auch in einem Server oder dergleichen, der über ein Netzwerk angebunden ist, aufgezeichnet sein können.
Zudem kann ein Aufbau vorliegen, bei dem eine Erinnerungsmitteilung (reminder) an den Kunden bzw. Client hinsichtlich der Vorbereitung auf eine Ersetzung der Lichtquelle 2 ausgegeben wird, um die Zeit, während der die Lasereinrichtung 1 nicht in Betrieb sein kann, auf ein Minimum zu verkürzen, was beispielsweise durch die zeitbestimmte Vornahme einer automatischen Ausgabe von Information, so beispielsweise der Restbetriebszeit τ_R, an den Hersteller oder einen eingebundenen Wartungsdienst der Lasereinrichtung 1 über ein Netzwerk oder dergleichen erfolgen kann.
Elfte Ausführungsform
Bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann wenigstens ein Satz von Daten unter Daten, auf die von der ersten Berechnungsvorrichtung 6 bei der Berechnung des Beschleunigungsfaktors F(P, T) zugegriffen wird, und Daten, auf die von der zweiten Berechnungseinheit 9 bei der Berechnung der Gesamtbetriebszeit τ_L oder der Restbetriebszeit τ_R der Lichtquelle 2 zugegriffen wird, mittels eines Aufzeichnungsmediums oder eines Kommunikationsmittels durch Daten sogar zu einem Zeitpunkt ersetzt werden, zu dem die effektive kumulative Betriebszeit t_c der Lasereinrichtung 1 abgelaufen ist. Hierdurch ist es möglich, eine Aufzeichnung dessen, zu welchem Zeitpunkt der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c die Daten ersetzt worden sind, in der Aufzeichnungseinheit 8 zu hinterlegen.
Durch Ersetzen der Daten, auf die von der ersten Berechnungseinheit 6 oder der zweiten Berechnungseinheit 9 bei der Berechnung der letzten Version zugegriffen wird, wird es möglich, die Berechnungsgenauigkeit der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c, der Gesamtbetriebszeit τ_L und der Restbetriebszeit τ_R nach der Ersetzung zu verbessern. Sogar beim Aktualisieren der Daten, auf die während des Ablaufes der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c zugegriffen werden soll, können die Daten, die in der Aufzeichnungseinheit 8 der Lasereinrichtung 1 aufgezeichnet und durch Aktualisieren der Daten erzeugt werden, auf die während der Verwendung zugegriffen wird, ebenfalls als Daten zum Aktualisieren der Daten, auf die von der ersten Berechnungseinheit 6 oder der zweiten Berechnungseinheit 9 bei der Berechnung zugegriffen wird, verwendet werden, indem eine Aufzeichnung dessen hinterlegt wird, auf welche Version der Daten zur Durchführung der Berechnung zugegriffen worden ist. 11 zeigt schematisch ein Organisationsbeispiel von Daten, die in der Aufzeichnungseinheit 8 aufgezeichnet sind. Für den Fall, dass Daten, auf die zugegriffen werden soll, innerhalb der Lasereinrichtung 1 beinhaltet sind, kann ein Aufbau gegeben sein, bei dem die Ersetzung der Daten, auf die zugegriffen werden soll, automatisch durch Erfassen von Daten durchgeführt wird, die von einem Server oder dergleichen eines Cloudrechensystems, das das Sammeln oder Analysieren der vorgenannten Daten vornimmt, über ein Netzwerk ausgegeben werden.
Zwölfte Ausführungsform
Bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die erste Berechnungseinheit 6 den Beschleunigungsfaktor F(P, T) als Produkt aus einem ersten Beschleunigungsfaktor F_P(P) in Abhängigkeit von der Optikausgabe aus der Lichtquelle 2 oder wenigstens einem Betriebsbedingungswert P der Lichtquelle 2, der über die Optikausgabe entscheidet, und einem zweiten Beschleunigungsfaktor F_T(T) in Abhängigkeit von der Temperatur T_M, die von der Temperaturdetektionseinheit 5 detektiert wird, oder der Temperatur T_L der Lichtquelle 2, die aus der Temperatur T_M ermittelt wird, die von der Temperaturdetektionseinheit 5 detektiert wird, berechnen, das heißt, es gilt: F_P(P) × F_T(T).
Mit den Daten, auf die von der ersten Berechnungseinheit bei der Berechnung des Beschleunigungsfaktors zugegriffen wird, kann der Beschleunigungsfaktor F(P, T) = F_P(P) × F_T(T) berechnet werden, indem nicht auf eine zweidimensionale Datentabelle zugegriffen wird, die den Beschleunigungsfaktor F(P, T) in Abhängigkeit von den beiden Parametern des Betriebsbedingungswertes P und der Temperatur T, wie in 2 gezeigt ist, angibt, sondern vielmehr auf einen Graph zugegriffen wird, der eine Beziehung des Betriebsbedingungswertes P zu dem ersten Beschleunigungsfaktor F_P(P), wie beispielsweise in 12 gezeigt ist, zeigt, und auf einen Graph zugegriffen wird, der eine Beziehung der Temperatur T zu dem zweiten Beschleunigungsfaktor F_T(T), wie beispielsweise in 13 gezeigt ist, zeigt. In 12 sind die Optikausgabe aus der Lichtquelle 2 oder wenigstens ein Betriebsbedingungswert P der Lichtquelle 2, der über die Optikausgabe entscheidet, als Optikausgabe definiert, wobei der Standardbedingungswert Ps gleich 50 W ist. Der Betriebsbedingungswert P kann als Betriebsstrom oder dergleichen über die Optikausgabe hinausgehend gewählt werden. Zusätzlich ist die Standardtemperatur T_S, siehe 13, gleich 50°C. Mit anderen Worten, die in 12 und 13 gezeigten Beispiele betreffen einen Fall, in dem die Optikausgabe gleich 50 W ist und die Temperatur T_M, die von der Temperaturdetektionseinheit 5 detektiert wird, oder die Temperatur T_L der Lichtquelle 2, die aus der Temperatur T_M ermittelt wird, die von der Temperaturdetektionseinheit 5 detektiert wird, die Standardbetriebsbedingung ist, wobei der Beschleunigungsfaktor F(50 W, 50°C) gleich F_P(50 W) × F_T(50°C) = 1 ist.
Für den Fall, dass die Daten, auf die zugegriffen werden soll, eine zweidimensionale Datentabelle sind, ist das Volumen der Daten, die aus den Ergebnisdaten der Vergangenheit bezogen werden sollen, groß, und es ist Zeit für den Datenbezug notwendig. Wird der Beschleunigungsfaktor F(P, T) jedoch durch das Produkt aus dem ersten Beschleunigungsfaktor F_P(P) in Abhängigkeit von dem Betriebsbedingungswert P und der zweiten Beschleunigung bzw. dem zweiten Beschleunigungsfaktor F_T(T) in Abhängigkeit von der Temperatur T ausgedrückt, so wird es möglich, die zu beziehenden Daten erheblich zu verringern, wodurch es wiederum möglich wird, die erforderlichen Daten, auf die zugegriffen werden soll, mit vergleichsweise geringem Aufwand zu erzeugen.
Dreizehnte Ausführungsform
Bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der erste Beschleunigungsfaktor F_P(P) ein Beschleunigungsfaktor bei einer Bedingung, bei der die Temperatur der Lichtquelle 2 auf die Standardtemperatur festgelegt ist, bei der ein Beschleunigungseffekt beim Betriebszeitverbrauch, der dadurch verursacht wird, dass sich die Temperatur der Lichtquelle 2 infolgedessen ändert, dass sich die erzeugte Wärmemenge der Lichtquelle gleichzeitig mit einer Änderung des Betriebsbedingungswertes P ändert, ausgeschlossen ist, wobei der zweite Beschleunigungsfaktor F_T(T) ein Beschleunigungsfaktor auf Basis der Temperatur der Lichtquelle 2 ist.
Für den Fall, dass der Betriebsbedingungswert P, der den Beschleunigungsfaktor F(P, T) angibt, beispielsweise der Betriebsstrom ist, sind, da der erste Beschleunigungsfaktor F_P(P) auf Basis des Betriebsstromes entsprechend der Temperatur schwankt, jeweils Daten zum Berechnen eines jeden ersten Beschleunigungsfaktors F_P(P) in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Temperaturen erforderlich. Ist jedoch der Einfluss auf die Beschleunigung des Betriebszeitverbrauches infolge der Änderung der Temperatur während der Änderung der Betriebsbedingung beseitigt, so besteht keine Notwendigkeit, Daten der Beschleunigungsfaktoren auf Basis des Betriebsstromes in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Temperaturen bereitzustellen, weshalb es möglich ist, das erforderliche Datenvolumen weiter zu verringern.
Um den ersten Beschleunigungsfaktor F_P(P) als Beschleunigungsfaktor zu etablieren, der nicht von der Temperatur abhängt, ist es notwendig, den Beschleunigungseffekt beim Betriebszeitverbrauch, der dadurch verursacht wird, dass sich die Temperatur der Lichtquelle 2 infolgedessen ändert, dass sich die erzeugte Wärmemenge der Lichtquelle 2 gleichzeitig mit dem Betriebsbedingungswert P ändert, auszuschließen. Es ist daher notwendig, einen Beschleunigungsfaktor bei einer Bedingung, die die Temperatur der Lichtquelle 2 auf die Standardtemperatur T_S festlegt, einzurichten und für den zweiten Beschleunigungsfaktor F_T(T) den Beschleunigungsfaktor auf Basis der Temperatur der Lichtquelle 2 zu definieren.
Für Fälle, in denen der Betriebsbedingungswert P, der den Beschleunigungsfaktor angibt, die Optikausgabe ist, zeigt 14 beispielsweise den Beschleunigungsfaktor auf Basis der Optikausgabe für den Fall des Festlegens der Temperatur der Kühleinheit 12 auf eine bestimmte Temperatur und den Beschleunigungsfaktor auf Basis der Optikausgabe für den Fall des Festlegens der Temperatur der Lichtquelle 2 auf die Standardtemperatur. Da bei Erstgenanntem ein thermischer Widerstand zwischen der Lichtquelle 2 und der Kühleinheit 12 vorhanden ist, steigt die Temperatur der Lichtquelle 2 zusammen mit der Zunahme der Optikausgabe. Es handelt sich daher um den ersten Beschleunigungsfaktor F_P(P) auf Basis der Optikausgabe unter Einschluss des Einflusses der Temperatur. Letztgenanntes ist der erste Beschleunigungsfaktor F_P(P) auf Basis der Optikausgabe unter Ausschluss des Einflusses der Temperatur. Da sich der erste Beschleunigungsfaktor F_P(P) sogar bei derselben Optikausgabe ändert, wenn sich die Temperatur der Kühleinheit 12 ändert, ist bei Erstgenanntem eine Mehrzahl von Graphen notwendig, um den ersten Beschleunigungsfaktor F_P(P) für eine Mehrzahl von Temperaturen der Kühleinheit 12 zu ermitteln. Bei Letztgenanntem kann der erste Beschleunigungsfaktor F_P(P) jedoch durch einfaches Zugreifen auf einen Graph sogar dann hergeleitet werden, wenn sich die Temperatur der Kühleinheit 12 ändert.
Vierzehnte Ausführungsform
Bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Lichtquelle 2 eine Laserdiode oder ein Laserdiodenmodul, das aus einer Mehrzahl von Laserdioden aufgebaut ist, wobei die Temperaturdetektionseinheit 5 derart installiert ist, dass sie die Temperatur eines beliebigen thermischen Weges von dem pn-Übergang der Laserdiode bis zu der Kühleinheit 12, die die an dem pn-Übergang erzeugte Wärme absorbiert, detektiert, wie in 15 gezeigt ist, und wobei die erste Berechnungseinheit 6 einen zweiten Beschleunigungsfaktor F_T(T) in Abhängigkeit von der Temperatur T_L des pn-Überganges auf Basis einer Berechnung durch die Formel T_L = T_M+ R_t·(H_P – ΔH_P) ÷ TM + R_t·H_P aus der Temperatur T_M, die von der Temperaturdetektionseinheit 5 detektiert wird, dem thermischen Widerstand R_t von der Temperaturdetektionsposition zu dem pn-Übergang und der Wärmeerzeugungsmenge H_P des pn-Überganges gemäß Berechnung aus der Optikausgabekenngröße der Lichtquelle 2 berechnen kann. Die Wärmeerzeugungsmenge ΔH_P, die nicht über den thermischen Weg von dem pn-Übergang zu der Kühleinheit 12, die die von dem pn-Übergang erzeugte Wärme absorbiert, gelangt, ist üblicherweise gleich ΔH_P << H_P. Sie wird daher in der vorstehenden Formel vernachlässigt.
Der vorgenannte thermische Widerstand R_t kann aus der Wärmeerzeugungsmenge an dem pn-Übergang, dem Ausmaß der Verschiebung der Laserwellenlänge, der Temperatur T_M, die von der Temperaturdetektionseinheit detektiert wird, und dergleichen mehr geschätzt werden. Sobald die Schätzung erfolgt ist, ist, auch wenn dieselben Werte verwendet werden, der Fehler klein und stellt kein Problem bei Laserdioden mit denselben Spezifikationen beim Design dar. Darüber hinaus kann die Wärmeerzeugungsmenge H_P durch die Formel Wärmeerzeugung = angelegte Spannung × Betriebsstrom – Optikausgabeenergie berechnet werden, wenn die Spannung, die an der Lichtquelle 2, das heißt der Laserdiode für die Optikausgabekenngröße der Laserdiode angelegt ist, bekannt ist. Es ist wünschenswert, die an der Lichtquelle angelegte Spannung zusammen mit dem Betriebsstrom als Optikausgabekenngrößendaten bei der Optikausgabekenngröße, die in der Aufzeichnungseinheit 8 aufgezeichnet ist, zu messen und aufzuzeichnen, damit die Wärmeerzeugungsmenge der Lichtquelle 2 bekannt ist.
Ist die Temperatur des pn-Überganges, die die Temperatur T_L der Lichtquelle 2 ist, aufgrund des Vorbeschriebenen bekannt, so kann der zweite Beschleunigungsfaktor F_T(T_L), der der Beschleunigungsfaktor auf Basis der Temperatur T_L des pn-Überganges ist, unter Verwendung der Gleichung des Arrhenius-Modells, siehe Formel 3, berechnet werden, die bei der Prüfung der beschleunigten Betriebszeit allgemein verwendet wird.
[Math. 2]
In Formel 3 ist E_a die Aktivierungsenergie (eV), und k_B ist die Boltzmann-Konstante (8,6173 × 10^–5 eV/K). T_L ist die Temperatur der Lichtquelle 2 und stellt die Temperatur des pn-Überganges für den Fall dar, dass die Lichtquelle 2 eine Laserdiode ist, während T_S die Standardtemperatur ist, wie sie vorstehend beschrieben worden ist. Es ist notwendig, als Temperatur in Formel 3 die absolute Temperatur zu verwenden. Bei Verwendung der Gleichung aus dem Arrhenius-Modell kann der zweite Beschleunigungsfaktor F_T(T) durch einfaches Ermitteln der Aktivierungsenergie E_a berechnet werden.
Bei Verwendung des zweiten Beschleunigungsfaktors F_T(T_L) im Zusammenhang mit der Temperatur T_L der Lichtquelle 2, das heißt am pn-Übergang der Laserdiode, ist, da es möglich ist, den Einfluss auf die Beschleunigung durch die Temperatur T aus dem Beschleunigungsfaktor auf Basis des Betriebsbedingungswertes P, der nicht die Temperatur ist, der also beispielsweise der Betriebsstrom und die Optikausgabe ist, auszuschließen, es nicht notwendig, Graphen des ersten Beschleunigungsfaktors F_P(P) in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Temperaturen, wie in 12 gezeigt ist, einzubeziehen, wobei die Anzahl der Datensätze, die zur Berechnung des ersten Beschleunigungsfaktors F_P(P) erforderlich sind, klein ist, wodurch die Zeit, die für den Datenbezug notwendig ist, erheblich verringert werden kann.
Man beachte, dass für den Fall, dass die Lichtquelle 2 eine Laserdiode oder ein Laserdiodenmodul ist, das aus einer Mehrzahl von Laserdioden aufgebaut ist, die Mehrzahl der Laserdioden oder das Laserdiodenmodul oftmals an einer Kühlplatte montiert sind, um die von den Laserdioden erzeugte Wärme entweder direkt oder über ein Speichergehäuse zu absorbieren. Um die Temperaturverteilung der Kühlplatte zu messen, kann jedoch eine Mehrzahl von Temperaturdetektionseinheiten 5 in einem Zustand der thermischen Verbindung mit der Kühlplatte installiert werden, wobei eine feinere Betriebszeitsteuerung bzw. Regelung beispielsweise durch Berechnen der verschiedenen effektiven kumulativen Betriebszeiten t_c entsprechend der Position der Laserdiode an der Kühlplatte durchgeführt werden kann. Für den Fall, dass die Mehrzahl der Laserdioden in eine Mehrzahl von Gruppen unterteilt ist, die unabhängig betrieben werden können, ist es möglich, auf die Restbetriebszeit τ_R einer jeden Gruppe zuzugreifen und die Restbetriebszeit τ_R dadurch anzupassen, dass die Laserdioden der Gruppe mit einer langen Restbetriebszeit τ_R bevorzugt betrieben werden.
Durch Einbau eines Wärmerohres in der Kühlplatte mit einem Aufbau, bei dem die Temperaturverteilung der Kühlplatte gleichmäßig wird, ist es zudem möglich, eine Situation zu vermeiden, in der die effektive kumulative Betriebszeit t_c einer spezifischen Laserdiode erheblich länger als bei einer anderen Laserdiode ist, weshalb die Betriebszeit beträchtlich früher als bei der anderen Laserdiode abgelaufen ist.
Fünfzehnte Ausführungsform
Bei einer Lasereinrichtung entsprechend einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Lichtquelle 2 eine Laserdiode oder ein Laserdiodenmodul, das aus einer Mehrzahl von Laserdioden aufgebaut ist, wobei die erste Berechnungseinheit 6 berechnen kann: den ersten Beschleunigungsfaktor F_P(P) als Potenzfunktion einer Gleichung, zu der man durch Dividieren des Betriebsbedingungswertes P durch den Standardbetriebsbedingungswert Ps gelangt, oder einer Gleichung, zu der man gelangt durch Dividieren eines Wertes, der durch Subtrahieren einer bestimmten positiven ganzen Zahl von dem Betriebsbedingungswert P erzeugt wird, durch einen Wert, zu dem man durch Subtrahieren der bestimmten positiven ganzen Zahl von dem Standardbetriebsbedingungswert Ps gelangt, wie in Formel 4 und 5 gezeigt ist.
[Math. 3]

F_P(P) = (P/P_S)ⁿ (Formel 4)
F_P(P) = ((P – ε)/(P_S – ε))ⁿ (Formel 5)

Hierbei ist P_S der Standardbetriebsbedingungswert, während ε eine positive ganze Zahl ist.
16 zeigt einen Fall, in dem die Optikausgabe oder wenigstens ein Betriebsbedingungswert P der Lichtquelle 2, der über die Optikausgabe entscheidet, die Optikausgabe ist, wobei der erste Beschleunigungsfaktor F_P(P) durch Formel 4 berechnet wird, wo der Standardbetriebsbedingungswert P_S (Standardoptikausgabe) gleich 50 W ist. 17 zeigt einen Fall, in dem der Betriebsbedingungswert P der Betriebsstrom ist, wobei der erste Beschleunigungsfaktor F_P(P) durch Formel 5 berechnet wird, wo ε einem angenäherten Schwellenstrom entspricht und der Standardbetriebsbedingungswert P_S (Standardbetriebsstrom) gleich 9 A ist.
Der erste Beschleunigungsfaktor F_P(P) auf Basis eines Betriebsbedingungswertes, der nicht die Temperatur ist, wird auch durch eine Formel hergeleitet, so beispielsweise durch die in 14 und 15 gezeigten Formel, wodurch die Daten, auf die bei der Berechnung des ersten Beschleunigungsfaktors F_P(P) zugegriffen wird, zumeist nur der Exponent n sind, sodass die Zeit, die für den Datenbezug erforderlich ist, erheblich verringert wird.
Bei dem Betriebsbedingungswert P, bei dem sich die Temperatur des pn-Überganges wie bei der Optikausgabe oder dem Betriebsstrom ändert, kann unter Verwendung einer Formel, die den Einfluss der Temperatur während der Änderung des Betriebsbedingungswertes P beseitigt, sogar dann, wenn sich die Temperatur ändert, der erste Beschleunigungsfaktor F_P(P) mit derselben Formel berechnet werden. Daher können die Zugriffsdaten, die bei der Berechnung des ersten Beschleunigungsfaktors F_P(P) benötigt werden, weiter verringert werden.
Man beachte, dass auch bei dem Graph (Daten), auf den bei der Berechnung des ersten Beschleunigungsfaktors F_P(P) zugegriffen wird, wie beispielsweise in 16 und 17 gezeigt ist, ein Aufbau gegeben sein kann, bei dem eine Mehrzahl von Datensätzen beinhaltet ist, die einer Mehrzahl von effektiven kumulativen Betriebszeiten t_c, wie in 4 gezeigt ist, entsprechen, sodass der erste Beschleunigungsfaktor F_P(P) mit hoher Genauigkeit sogar in einem Fall berechnet werden kann, in dem sich der erste Beschleunigungsfaktor F_P(P) ändert, das heißt, wenn sich der Exponent n ändert, und dies während des Ablaufes der effektiven kumulativen Betriebszeit t_c.
Obwohl die ersten bis fünfzehnten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend erläutert worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorerläuterten Ausführungsformen beschränkt. Zudem sind die Effekte, die bei den ersten bis fünfzehnten Ausführungsformen beschrieben sind, eine bloße Auflistung der am meisten bevorzugten Effekte, die bei der vorliegenden Erfindung auftreten, weshalb die Effekte entsprechend der vorliegenden Erfindung nicht auf die bei den ersten bis fünfzehnten Ausführungsformen beschriebenen Effekte beschränkt sind.
Man beachte, dass ungeachtet dessen, dass die vorliegende Offenbarung die Lasereinrichtung 1 derart beschreibt, dass sie die erste Berechnungseinheit 6, die zweite Berechnungseinheit 8 bzw. 9, die Aufzeichnungseinheit 8, die Berechnungseinheit 7 und die Steuer- bzw. Regeleinheit 10 beinhaltet, dies lediglich eine Beschreibung im Sinne einer Gliederung in funktionelle Blöcke ist, um die jeweiligen Funktionen zu beschreiben. Es besteht keine Notwendigkeit, diese physisch voneinander zu trennen, weshalb mehrere funktionelle Blöcke unter diesen funktionellen Blöcken oder auch alle funktionellen Blöcke durch einen Prozessor verwirklicht werden können.
Die Verarbeitung der ersten Berechnungseinheit 6, der zweiten Berechnungseinheit 9, der Aufzeichnungseinheit 8, der Berechnungseinheit 7 und der Steuer- bzw. Regeleinheit 10 kann durch Hardware oder Software verwirklicht sein. Für den Fall, dass eine Verwirklichung durch Software gegeben ist, sind die Programme, die diese Software bilden, auf einem Computer installiert. Darüber hinaus können diese Programme an Anwender auch durch Aufzeichnung auf entfernbaren Medien verteilt werden oder können durch Herunterladen auf den Computer eines Anwenders über ein Netzwerk verteilt werden. Darüber hinaus können diese Programme für die Computer eines Anwenders auch als Webdienste über ein Netzwerk bereitgestellt werden, ohne dass man sie herunterladen müsste.
Bezugszeichenliste

1: Lasereinrichtung
2: Lichtquelle
3: Leistungszuleitungseinheit
4: Optikausgabedetektionseinheit
5: Temperaturdetektionseinheit
6: erste Berechnungseinheit
7: Recheneinheit
8: Aufzeichnungseinheit
9: zweite Berechnungseinheit
10: Steuer- bzw. Regeleinheit
11: Laseroptiksystem
12: Kühleinheit
13: Eingabeeinheit
14: Anzeigeeinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004-335030 [0007, 0011]
JP 2014-212234 [0008, 0011]
JP 2005-243089 [0009, 0011]
JP 2003-173559 [0010, 0011]
JP 2004-070346 [0011]
JP 2004-070349 [0011]

Claims

Lasereinrichtung (1), umfassend: wenigstens eine Lichtquelle (2), die als Laserstrahlquelle oder Anregungslichtquelle dient; wenigstens eine Leistungszuleitungseinheit (3), die der Lichtquelle (2) einen Betriebsstrom zuleitet; wenigstens eine Optikausgabedetektionseinheit (4), die eine Optikausgabe aus der Lichtquelle (2) detektiert; wenigstens eine Temperaturdetektionseinheit (5), die eine Temperatur der Lichtquelle (2) oder eines Elementes, das mit der Lichtquelle (2) thermisch verbunden ist, detektiert; eine erste Berechnungseinheit (6), die als Standard einen Fall definiert, in dem eine Temperatur, die von der Temperaturdetektionseinheit (5) detektiert wird, oder die Temperatur der Lichtquelle (2), die aus der Temperatur ermittelt wird, die von der Temperaturdetektionseinheit (5) detektiert wird, eine Standardtemperatur ist und eine Optikausgabe aus der Lichtquelle (2) oder wenigstens ein Betriebsbedingungswert der Lichtquelle (2), der über die Optikausgabe entscheidet, ein Standardbedingungswert ist, und einen Beschleunigungsfaktor eines Betriebszeitverbrauches der Lichtquelle (2), der von der Temperatur und dem Betriebsbedingungswert abhängt, berechnet; eine zweite Berechnungseinheit (9), die wenigstens eine Betriebszeit unter einer Gesamtbetriebszeit der Lichtquelle (2) und einer Restbetriebszeit der Lichtquelle (2) in Abhängigkeit von wenigstens einer Kenngröße der Lichtquelle (2) unter wenigstens einem Leistungsindex der Lichtquelle (2), der sich während des Betriebes der Lichtquelle (2) ändert und aus einer Optikausgabekenngröße der Lichtquelle (2) ermittelt werden kann, und einer Änderungsrate des Leistungsindex berechnet; eine Recheneinheit (7), die ein Zeitintegral des Beschleunigungsfaktors als effektive Betriebszeit der Lichtquelle (2) errechnet; eine Aufzeichnungseinheit (8), die das Zeitintegral des Beschleunigungsfaktors von einer bestimmten Einstellzeit bis zu einer beliebigen Zeit, die später als die Einstellzeit ist, die von der Recheneinheit (7) errechnet worden ist, als effektive kumulative Betriebszeit bis zu der beliebigen Zeit aufzeichnet, und die Gesamtbetriebszeit und die Restbetriebszeit, die von der zweiten Berechnungseinheit berechnet werden, mit der Optikausgabekenngröße aufzeichnen kann; und eine Steuer- bzw. Regeleinheit (10), die jede der Einheiten steuert bzw. regelt.
Lasereinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei der Beschleunigungsfaktor, der von der ersten Berechnungseinheit (6) berechnet wird, von der effektiven kumulativen Betriebszeit abhängig ist.
Lasereinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Berechnungseinheit (9) eine Funktion aufweist zum Berechnen einer Restbetriebszeit der Lichtquelle (2) zu der beliebigen Zeit durch Subtrahieren der effektiven kumulativen Betriebszeit bis zu der beliebigen Zeit, die in der Aufzeichnungseinheit (8) aufgezeichnet ist, von einer Gesamtbetriebszeit der Lichtquelle (2), die in Abhängigkeit von wenigstens einer Kenngröße der Lichtquelle (2) unter dem Leistungsindex der Lichtquelle (2) und einer Änderungsrate des Leistungsindex berechnet wird.
Lasereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Leistungszuleitungseinheit (3) einen Betriebsstrom für die Optikausgabemessung an die Lichtquelle (2) entsprechend einem Befehl von der Steuer- bzw. Regeleinheit (10) auf Basis eines vorbestimmten Schemas ausgibt, die Steuer- bzw. Regeleinheit (10) eine Optikausgabekenngröße der Lichtquelle (2) misst, die eine Beziehung zwischen dem Betriebsstrom und der Optikausgabe ausdrückt, die von der Optikausgabedetektionseinheit (4) detektiert wird, und die Aufzeichnungseinheit (8) eine Funktion aufweist zum Addieren bzw. Hinzufügen oder Aufzeichnen der Optikausgabekenngröße in der Aufzeichnungseinheit (8) in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit zu einer entsprechenden Zeit.
Lasereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine Mehrzahl der Lichtquellen (2), für die der Betriebsstrom unabhängig steuer- bzw. regelbar ist, und umfassend wenigstens eine der Optikausgabedetektionseinheiten (4), die eine Optikausgabe in Abhängigkeit von jeder der Lichtquellen (2), für die der Betriebsstrom unabhängig steuer- bzw. regelbar ist, detektieren kann.
Lasereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Restbetriebszeit der Lichtquelle (2), die in Abhängigkeit von dem Leistungsindex der Lichtquelle (2) und einer Änderungsrate des Leistungsindex von der zweiten Berechnungseinheit (9) berechnet wird, ebenfalls von der effektiven kumulativen Betriebszeit abhängig ist.
Lasereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lasereinrichtung (1) in einem Fall, in dem die Änderungsrate oder ein Schwankungsbereich des Leistungsindex, der aus der Optikausgabekenngröße ermittelt wird, die in der Aufzeichnungseinheit (8) in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit aufgezeichnet oder addiert bzw. hinzugefügt ist, einen vorbestimmten Wert übersteigt, der einen Messfehler für die Optikausgabekenngröße übersteigt, eine Funktion aufweist zum Ersetzen der Gesamtbetriebszeit, die von der zweiten Berechnungseinheit (9) auf Grundlage des Leistungsindex der Lichtquelle (2) oder der Änderungsrate des Leistungsindex berechnet wird, durch einen Wert, zu dem man durch Addieren bzw. Hinzufügen der effektiven kumulativen Betriebszeit zu der Restbetriebszeit der Lichtquelle (2) gelangt, die aus dem Leistungsindex der Lichtquelle (2), der aus der neu gemessenen Optikausgabekenngröße der Lichtquelle (2) ermittelt wird, und der Änderungsrate des Leistungsindex berechnet wird.
Lasereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Aufzeichnungseinheit (8) eine Funktion aufweist zum Aufzeichnen oder Addieren bzw. Hinzufügen der Restbetriebszeit der Lichtquelle (2) zu der effektiven kumulativen Betriebszeit, die von der zweiten Berechnungseinheit (2) berechnet wird, zusammen mit der Optikausgabekenngröße, die in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit aufgezeichnet oder addiert bzw. hinzugefügt wird, in der Aufzeichnungseinheit (8).
Lasereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Aufzeichnungseinheit (8) eine Funktion aufweist zum Aufzeichnen oder Addieren bzw. Hinzufügen von Information im Zusammenhang mit wenigstens einer Betriebsbedingung der Lichtquelle (2) unter einer Temperatur, die von der Temperaturdetektionseinheit (5) detektiert wird, oder der Temperatur der Lichtquelle (2), die aus der Temperatur ermittelt wird, die von der Temperaturdetektionseinheit (5) detektiert wird, und dem Betriebsbedingungswert der Lichtquelle (2) über eine Zeitspanne von einer Messzeit der Optikausgabekenngröße bis zu einer nachfolgenden Messzeit der Optikausgabekenngröße zusammen mit der Optikausgabekenngröße, die in Verbindung mit der effektiven kumulativen Betriebszeit aufgezeichnet oder addiert bzw. hinzugefügt wird, in der Aufzeichnungseinheit (8).
Lasereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei Daten, die in der Aufzeichnungseinheit (8) aufgezeichnet werden, von einem Aufzeichnungsmedium oder einem Kommunikationsmittel ausgegeben werden können.
Lasereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei wenigstens ein Satz von Daten unter Daten, auf die von der ersten Berechnungseinheit (6) bei der Berechnung des Beschleunigungsfaktors zugegriffen wird, und Daten, auf die von der zweiten Berechnungseinheit (9) bei der Berechnung der Gesamtbetriebszeit oder der Restbetriebszeit der Lichtquelle (2) zugegriffen wird, mittels eines Aufzeichnungsmediums oder eines Kommunikationsmittels durch Daten zu einem Zeitpunkt ersetzt werden kann, zu dem die effektive kumulative Betriebszeit der Lasereinrichtung (1) abläuft, und in der Aufzeichnungseinheit (8) eine Aufzeichnung dessen hinterlegt werden kann, zu welchem Zeitpunkt der effektiven kumulativen Betriebszeit die Daten, auf die zugegriffen werden soll, ersetzt worden sind.
Lasereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die erste Berechnungseinheit (6) berechnet: den Beschleunigungsfaktor als Produkt aus einem ersten Beschleunigungsfaktor in Abhängigkeit von einer Optikausgabe aus der Lichtquelle (2) oder wenigstens einem Betriebsbedingungswert der Lichtquelle (2), der über die Optikausgabe entscheidet, und einem zweiten Beschleunigungsfaktor in Abhängigkeit von einer Temperatur, die von der Temperaturdetektionseinheit (5) detektiert wird, oder einer Temperatur der Lichtquelle (2), die aus der Temperatur ermittelt wird, die von der Temperaturdetektionseinheit (5) detektiert wird.
Lasereinrichtung (1) nach Anspruch 12, wobei der erste Beschleunigungsfaktor ein Beschleunigungsfaktor bei einer Bedingung ist, die die Temperatur der Lichtquelle (2) auf die Standardtemperatur festlegt, bei der ein Beschleunigungseffekt beim Betriebszeitverbrauch, der dadurch verursacht wird, dass sich die Temperatur der Lichtquelle (2) infolgedessen ändert, dass sich die Wärmeerzeugungsmenge der Lichtquelle (2) gleichzeitig mit einer Änderung des Betriebsbedingungswertes ändert, ausgeschlossen ist; und der zweite Beschleunigungsfaktor ein Beschleunigungsfaktor entsprechend der Temperatur der Lichtquelle (2) ist.
Lasereinrichtung (1) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Lichtquelle (2) eine Laserdiode oder ein Laserdiodenmodul ist, das aus einer Mehrzahl von Laserdioden aufgebaut ist, wobei die Temperaturdetektionseinheit (5) derart installiert ist, dass sie eine Temperatur an einer beliebigen Position auf einem thermischen Weg von einem pn-Übergang der Laserdiode zu einer Kühleinheit (12), die von dem pn-Übergang erzeugte Wärme absorbiert, detektiert, und wobei die erste Berechnungseinheit (6) berechnet: den zweiten Beschleunigungsfaktor in Abhängigkeit von der Temperatur des pn-Überganges, die aus der Temperatur berechnet wird, die von der Temperaturdetektionseinheit (5) detektiert wird, einem thermischen Widerstand von einer Temperaturdetektionsposition bis zu dem pn-Übergang und einer Wärmeerzeugungsmenge des pn-Überganges, die aus einer Optikausgabekenngröße der Lichtquelle (2) berechnet wird.
Lasereinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Lichtquelle (2) eine Laserdiode oder ein Laserdiodenmodul ist, das aus einer Mehrzahl von Laserdioden aufgebaut ist, und wobei die erste Berechnungseinheit (6) berechnet: den ersten Beschleunigungsfaktor als Potenzfunktion einer Gleichung, zu der man durch Dividieren des Betriebsbedingungswertes durch einen Standardbetriebsbedingungswert gelangt, oder einer Gleichung, zu der man gelangt durch Dividieren eines Wertes, zu dem man durch Subtrahieren einer bestimmten positiven ganzen Zahl von dem Betriebsbedingungswert gelangt, durch einen Wert, zu dem man durch Subtrahieren der bestimmten positiven ganzen Zahl von dem Standardbetriebsbedingungswert gelangt.