JP2007324533A - Laser source driving circuit and marking device using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のパルスレーザ光源を駆動するためのレーザ光源駆動回路およびそれを用いた墨出し器に関するもので、特に、個々のレーザ光源駆動回路の周波数のばらつきおよび位相ずれを改善することができるレーザ光源駆動回路および墨出し器に関するものである。 The present invention relates to a laser light source driving circuit for driving a plurality of pulsed laser light sources and an inking unit using the same, and in particular, to improve frequency variation and phase shift of individual laser light source driving circuits. The present invention relates to a laser light source driving circuit and a deinking device.
所定の周波数のパルス信号でレーザ光源を駆動するパルスレーザ光源用発振器がある。この発振器によって駆動されるパルスレーザ光源を複数備えた各種レーザ機器が知られている。例えば、レーザ墨出し器はそのひとつである。レーザ墨出し器は、建築現場や土木建設現場などにおいて、壁面にレーザによる水平ライン光あるいは鉛直ライン光を照射し、さらには、鉛直ライン光に連続したライン光を床面、天井面などに照射し、これらのライン光を基準にして建築や建設を進めるための機器である。レーザ墨出し器の仕様として、例えば全周にわたって水平ライン光または鉛直ライン光を照射できること、というように、広い角度範囲にわたってライン光を照射できるものであることを要求されることがある。 There is an oscillator for a pulse laser light source that drives a laser light source with a pulse signal having a predetermined frequency. Various laser devices including a plurality of pulsed laser light sources driven by the oscillator are known. For example, a laser marking device is one of them. The laser marking device irradiates the wall surface with horizontal line light or vertical line light by the laser at the construction site or civil engineering construction site, and further irradiates the floor surface, ceiling surface, etc. with line light continuous with the vertical line light. However, it is a device for proceeding with construction and construction based on these line lights. The specification of the laser marking device may be required to be able to irradiate the line light over a wide angle range, for example, it can irradiate horizontal line light or vertical line light over the entire circumference.
墨出し器の光源としては半導体レーザが用いられ、この半導体レーザと、半導体レーザから放射される発散レーザ光を平行光束にするコリメータレンズと、平行光束を一方向にのみ拡散させるシリンドリカルレンズまたは円柱レンズと、を有してなるレーザ光源ユニットを備えている。しかし、レーザ光源ユニットの上記シリンドリカルレンズまたは円柱レンズでレーザ光束を拡散することができる角度には限度があり、照射できるライン光の範囲にも限度があって、1個のレーザ光源ユニットだけでは、広い角度範囲にわたってライン光を照射できるものであることという上記の要求を満たすことができない。
そこで、上記の要求を満たすために、複数のレーザ光源ユニットを備え、一つのレーザ光源ユニットによって照射されるライン光と他のレーザ光源ユニットによって照射されるライン光とが一直線状に連続するようにした墨出し器が提供されている。
A semiconductor laser is used as the light source of the ink-depositing device. This semiconductor laser, a collimator lens that makes the divergent laser light emitted from the semiconductor laser a parallel light beam, and a cylindrical lens or a cylindrical lens that diffuses the parallel light beam only in one direction And a laser light source unit. However, there is a limit to the angle at which the laser beam can be diffused by the cylindrical lens or cylindrical lens of the laser light source unit, and there is a limit to the range of line light that can be irradiated, and only with one laser light source unit, The above requirement that the line light can be irradiated over a wide angle range cannot be satisfied.
Therefore, in order to satisfy the above requirements, a plurality of laser light source units are provided so that the line light irradiated by one laser light source unit and the line light irradiated by another laser light source unit are continuous in a straight line. An inking device is provided.
ところで、レーザ墨出し器を日中の屋外で使用する場合、周囲が明るいため、照射対象面に照射されているレーザのライン光を目視で確認することは困難である。仮にライン光を目視で確認することができたとしても、その位置を正確に確認することは難しい。レーザ墨出し器から照射対象面までの距離が長くなればなるほどライン光の明るさが低下するため、その確認は難しくなる。そこで、受光器を使用することによってレーザのライン光の位置を確実にかつ正確に確認することができるようにし、屋外でのレーザ墨出し器の使用を可能にしている。レーザ墨出し器用の受光器は、レーザライン光を受光する受光素子を有し、レーザライン光が受光素子の基準位置にあるかどうか、基準位置にないとすれば、基準位置からいずれの向きにずれているかを検出することができるように構成されている。受光器の出力を墨出し器側に送信し、墨出し器側では受光器の出力を見ながらライン光が受光素子の基準位置に合致するように墨出し器自身の向きを制御する自動制御装置が提案されている。あるいは、オペレータが受光器の表示を見て、ライン光が受光素子の基準位置に合致するように墨出し器の向きを調整し、または、基準位置にライン光を照射し、受光器の基準位置が上記ライン光に合致するように受光器をセットするようにした手動調整によるものが提案されている。 By the way, when the laser marking device is used outdoors in the daytime, it is difficult to visually confirm the laser line light irradiated on the irradiation target surface because the surroundings are bright. Even if the line light can be visually confirmed, it is difficult to accurately confirm the position. The longer the distance from the laser marking device to the irradiation target surface, the lower the brightness of the line light. Therefore, by using a light receiver, the position of the laser line light can be reliably and accurately confirmed, and the use of the laser marking device outdoors is made possible. The light receiver for the laser marking device has a light receiving element that receives the laser line light. Whether the laser line light is at the reference position of the light receiving element or not, if it is not at the reference position, in any direction from the reference position. It is comprised so that it can detect whether it has shifted | deviated. An automatic control device that sends the output of the photoreceiver to the inking unit, and controls the direction of the inking unit itself so that the line light matches the reference position of the light receiving element while observing the output of the photoreceiver on the inking unit side Has been proposed. Alternatively, the operator looks at the display on the photoreceiver, adjusts the orientation of the marking device so that the line light matches the reference position of the light receiving element, or irradiates the reference position with the line light, and the reference position of the photoreceiver Has been proposed by manual adjustment in which the light receiver is set so as to match the line light.
前述の、一つのレーザ光源ユニットによって照射されるライン光と他方のレーザ光源ユニットによって照射されるライン光とが一直線状に連続するようにした墨出し器を使用し、この墨出し器で照射されるライン光を上記受光器で受光してライン光を受光する場合、受光器が誤動作することがある。すなわち、各レーザ光源ユニットを駆動するパルスレーザ光源駆動回路の駆動周波数にばらつきがあると、一つのレーザ光源ユニットからのライン光と他のレーザ光源ユニットからのライン光との重なり部分を上記受光器の受光素子が検出するとき、一方のライン光のオン・オフのタイミングと他方のライン光のオン・オフのタイミングが連続的に変動し、受光器によって受けるライン光の位置は変わらないとしても、受光素子の出力が時間とともに変動して、受光器が誤動作するからである。 The inking device described above is used so that the line light irradiated by one laser light source unit and the line light irradiated by the other laser light source unit are continuous in a straight line. When the line light is received by the light receiver, the light receiver may malfunction. That is, if there is a variation in the driving frequency of the pulse laser light source driving circuit that drives each laser light source unit, the overlapping portion of the line light from one laser light source unit and the line light from the other laser light source unit is regarded as the light receiver. When the light receiving element detects, the on / off timing of one line light and the on / off timing of the other line light continuously fluctuate, and the position of the line light received by the light receiver does not change, This is because the output of the light receiving element varies with time and the light receiver malfunctions.
このような受光器の誤動作を防ぐには、複数のパルスレーザ光源を駆動する駆動回路の周波数を安定化させ、個々のパルスレーザ光源を同期させて動作させる必要がある。
ここで、複数のパルスレーザ光源駆動回路の従来例について検討する。
図7に示す例は、単一の周波数源2を有し、この周波数源2を複数のレーザ駆動回路11,12,13、・・・1nで共通に使用するようにした例である。各レーザ駆動回路11,12,13、・・・1nによって図示されない各レーザ光源がパルス駆動されるようになっている。
In order to prevent such malfunction of the light receiver, it is necessary to stabilize the frequency of the drive circuit that drives the plurality of pulse laser light sources and to operate the individual pulse laser light sources in synchronization.
Here, a conventional example of a plurality of pulse laser light source driving circuits will be considered.
The example shown in FIG. 7 is an example in which a
図8に示す例は、複数のレーザ駆動回路11,12,23に対応して個々独立に周波数源21,22,23を備えている例で、各周波数源21,22,23には、これに対応するデカップリング回路41,42,43を介して共通の電源回路3から電源が供給されるようになっている。各レーザ駆動回路11,12,23は、これらの駆動回路に対応して接続されている図示されないレーザ光源を駆動するようになっていて、それぞれのレーザ光源が駆動されるとき、電源ラインに電圧降下が発生し、これによって各周波数源21,22,23の周波数変動その他の不具合が生じないように、デカップリング回路41,42,43が単独の電源回路3と各周波数源21,22,23の間に接続されている。
The example shown in FIG. 8 is an example in which
図9に示す例は、パルスレーザ光源を安定した周波数で駆動するために、発振回路に水晶振動子またはセラミック振動子を用いた例である。発振回路は、演算増幅器5を主体として、その入出力端子間に抵抗15を接続し、入力端子とアース間にコンデンサ9を、出力端子とアース間に抵抗16とコンデンサ10の直列回路を、入力端子と上記抵抗16とコンデンサ10との接続点との間に振動子8を接続することによって構成されている。発振回路によって生成された一定周波数の信号は演算増幅器6を経て分周回路7により分周され、レーザ駆動回路1に入力される。レーザ駆動回路1は入力された信号に従って、図示されないレーザ光源をパルス駆動する。
The example shown in FIG. 9 is an example in which a crystal resonator or a ceramic resonator is used for the oscillation circuit in order to drive the pulse laser light source at a stable frequency. The oscillation circuit has an
図10に示す例は、ローコストの発振回路の例で、シュミットトリガ回路16を用いた弛緩発振器の例である。シュミットトリガ回路16はIC化されたものを使用することができ、シュミットトリガ回路16の入力端子と出力端子間には抵抗18が接続され、入力端子はコンデンサ17を介してアースされている。シュミットトリガ回路16から出力される一定周波数の信号によって図示されないレーザ光源が駆動される。シュミットトリガ回路16を用いた弛緩発振器のほかに、オペアンプを使用した発振器、あるいはLC発振器などを用いる場合もある。
The example shown in FIG. 10 is an example of a low-cost oscillation circuit, which is an example of a relaxation oscillator using a Schmitt
一つ一つのレーザ光源は、立ち上がり速度およびたち下がり速度にばらつきがあり、図7に示す例のような単一の周波数源で複数のレーザ光源を駆動すると、一つ一つのレーザ光源の平均出力がばらつく。そのため、レーザ光源ごとに平均出力の調整を行なう必要があり、この調整が煩雑であることから、生産コストが嵩む難点がある。
図8に示す例のような複数のレーザ駆動回路11,12,23に対応して個々独立に周波数源21,22,23を備えている例では、一つ一つのレーザ光源の駆動周波数がばらつきやすい。したがって、これを例えば前述の一つのレーザ光源によるライン光と別のレーザ光源によるライン光とを重ねて一直線状に連続させるレーザ墨出し器に適用した場合には、一つのレーザラインと別のレーザラインとの重なり部分を受光器で受光するとき、双方のレーザ光の位相ずれなどによって受光器が誤動作し、正しい受光器の出力を得ることができない、という難点がある。
Each laser light source has a variation in the rising speed and the falling speed. When a plurality of laser light sources are driven by a single frequency source as shown in FIG. 7, the average output of each laser light source is It varies. Therefore, it is necessary to adjust the average output for each laser light source, and since this adjustment is complicated, there is a problem that the production cost increases.
In the example in which the
図9に示すような発振回路に水晶振動子またはセラミック振動子を用いた例によれば、水晶やセラミックの振動子はそれ自体サイズが大きく、加えてパルス駆動レーザ光源を駆動する目的に対しては発振周波数が高いため、分周器7を用いる必要があり、小型化するには難点がある。また、これらの回路部品を必要とするためコスト高になる難点もある。
図10に示すような弛緩発振器などは、小型でローコストであるという利点があるが、電源電圧の変動などによって発振周波数が大きく変動するため、周波数変動が少なく、周波数精度を高める工夫が要求される。また、周波数のばらつきも大きく、目的の周波数を得るためには、高精度の回路部品を使用する必要があり、場合によっては、多くの発振器の中から、目的の周波数のものを選別することも求められることがある。
知られているその他の発振回路も、回路規模が大きく、小型化することが困難であるという難点がある。
According to an example in which a crystal resonator or a ceramic resonator is used in the oscillation circuit as shown in FIG. 9, the crystal or ceramic resonator itself has a large size, and in addition to the purpose of driving a pulse-driven laser light source. Since the oscillation frequency is high, it is necessary to use the
The relaxation oscillator as shown in FIG. 10 has the advantage of being small and low-cost, but the oscillation frequency greatly fluctuates due to fluctuations in the power supply voltage, etc., so that a device that increases frequency accuracy with little frequency fluctuation is required. . Also, the frequency variation is large, and it is necessary to use high-precision circuit components to obtain the target frequency. In some cases, it is possible to select the target frequency from many oscillators. Sometimes required.
Other known oscillation circuits also have the disadvantage that the circuit scale is large and it is difficult to reduce the size.
レーザ光源の周波数安定化に関しては各種の工夫がなされていて特許文献にも記載されている。その一つは、標準物質を封入した吸収セルに半導体レーザの出力光を透過させ、標準物質の吸収線に半導体レーザの発振周波数を制御する周波数安定化半導体レーザにおいて、半導体レーザの発振周波数を吸収線に制御する周波数制御手段と、半導体レーザの温度を検出する第1の温度検出器と、周囲温度を検出する第2の温度検出器と、第1、第2の温度検出器の出力に基づき半導体レーザの温度を制御する温度制御手段と、を有してなるものである(特許文献1参照)。 Various ideas have been made regarding the stabilization of the frequency of the laser light source, which is also described in the patent literature. One is to absorb the oscillation frequency of a semiconductor laser in a frequency-stabilized semiconductor laser that transmits the output light of the semiconductor laser through an absorption cell encapsulating a standard material and controls the oscillation frequency of the semiconductor laser to the absorption line of the standard material. Based on the outputs of the frequency control means for controlling the line, the first temperature detector for detecting the temperature of the semiconductor laser, the second temperature detector for detecting the ambient temperature, and the first and second temperature detectors. Temperature control means for controlling the temperature of the semiconductor laser (see Patent Document 1).
また、複数の周波数に同時にロックすることができ、複数のレーザ光源の周波数を一度に安定化させるために、試料に照射するポンプ光とプローブ光を得るための第一の光源と、第一の光源のプローブ光と合波される光を得るための第二の光源と、第一の光源からの光をポンプ光とプローブ光とに分波するための分波手段と、第一の光源からのプローブ光と第二の光源からの光とを合波する合波手段と、ポンプ光と合波手段により合波された光とが対向して試料に照射されるように調整する光路調整手段と、試料からの出力光を検出するための光検出手段と、光検出手段の検出値に基づいて第一の光源および第二の光源のいずれかまたは両方の周波数を調整するための周波数調整手段と、を具備するレーザ周波数安定化装置が提案されている(特許文献2参照)。 In addition, a first light source for obtaining pump light and probe light for irradiating a sample can be locked to a plurality of frequencies at the same time, and in order to stabilize the frequencies of the plurality of laser light sources at a time, A second light source for obtaining light combined with the probe light of the light source, a demultiplexing means for demultiplexing light from the first light source into pump light and probe light, and a first light source Combining means for combining the probe light and the light from the second light source, and an optical path adjusting means for adjusting the pump light and the light combined by the combining means so as to oppose each other and irradiate the sample And a light detection means for detecting output light from the sample, and a frequency adjustment means for adjusting the frequency of either or both of the first light source and the second light source based on the detection value of the light detection means And a laser frequency stabilizing device is proposed. See Patent Document 2).
特許文献1記載の発明は、単独の半導体レーザの発振周波数を安定化させる発明であって、複数のレーザ光源相互の駆動周波数のずれを無くす目的のものではなく、構成が複雑になる難点がある。
特許文献2記載の発明は、複数のレーザ光源の周波数を一度に安定化させることを目的の一つとしているが、光学系に分波手段、合波手段、光路調整手段、光検出手段などを必要として光学系の構成が複雑になり、また、周波数調整手段は第一の光源および第二の光源の周波数を個々に調節するものであって、複数のレーザ光源の周波数が同じになるようにするものでもない。
The invention described in Patent Document 1 is an invention that stabilizes the oscillation frequency of a single semiconductor laser, and is not intended to eliminate a shift in driving frequency between a plurality of laser light sources, and has a difficulty in complicating the configuration. .
The invention described in
本発明は、図7乃至図10に示すような従来のレーザ光源駆動回路が持っている問題点を解消して、簡単な回路構成でありながら、複数のレーザ光源の駆動周波数相互のばらつきを無くすことができるレーザ光源駆動回路を得ることを目的とする。
本発明はまた、複数のレーザ光源の駆動周波数相互のばらつきを無くすことができるレーザ光源駆動回路を、一つのレーザ光源によるライン光と別のレーザ光源によるライン光とを重ねて一直線状に連続させるレーザ墨出し器に適用することにより、一つのレーザラインと別のレーザラインとの重なり部分を受光器で受光しても、双方のレーザ光の位相ずれなどがなく、受光器が誤動作することを回避することができる墨出し器を得ることを目的とする。
The present invention solves the problems of the conventional laser light source driving circuits as shown in FIGS. 7 to 10 and eliminates variations in driving frequencies of a plurality of laser light sources while having a simple circuit configuration. An object of the present invention is to obtain a laser light source driving circuit capable of performing
The present invention also provides a laser light source driving circuit capable of eliminating variations in the driving frequencies of a plurality of laser light sources, in which line light from one laser light source and line light from another laser light source are overlapped in a straight line. By applying to the laser marking device, even if the overlapping part of one laser line and another laser line is received by the light receiver, there is no phase shift of both laser beams and the light receiver malfunctions. The aim is to obtain a sump that can be avoided.
本発明にかかるレーザ光源駆動回路は、発振器からなる複数の周波数源と、個々の周波数源によって生成される信号の周波数でパルス駆動される複数のレーザ光源と、複数の周波数源に電源を供給する電源ラインと、電源ラインに接続されていて電源ラインに生ずる脈動を積分するフィルタと、を備えていることを最も主要な特徴とする。
発振器は、電源電圧の変動によって発振周波数が変動する発振器とするとよい。かかる発振器として、弛緩発振器あるいは電圧可変型発振器を採用することができる。
発振器が電圧可変型発振器の場合、そのコントロール端子が電源ラインに接続されているとよい。
A laser light source driving circuit according to the present invention supplies power to a plurality of frequency sources composed of oscillators, a plurality of laser light sources pulse-driven at a frequency of a signal generated by each frequency source, and a plurality of frequency sources. The main feature is that it includes a power supply line and a filter that is connected to the power supply line and integrates pulsations generated in the power supply line.
The oscillator may be an oscillator whose oscillation frequency varies depending on the power supply voltage. As such an oscillator, a relaxation oscillator or a variable voltage oscillator can be employed.
When the oscillator is a variable voltage oscillator, its control terminal is preferably connected to the power supply line.
本発明にかかるレーザ光源駆動回路は、発振器からなる複数の周波数源と、個々の周波数源によって生成される信号の周波数でパルス駆動される複数のレーザ光源と、を備え、上記発振器はLC発振器であり、各発振器のインダクタが磁気的に結合されてなる構成であってもよい。 A laser light source driving circuit according to the present invention includes a plurality of frequency sources composed of oscillators and a plurality of laser light sources pulse-driven at the frequency of a signal generated by each frequency source, and the oscillator is an LC oscillator. There may be a configuration in which the inductor of each oscillator is magnetically coupled.
本発明にかかる墨出し器は、照射対象面に水平ライン光または垂直ライン光を照射する墨出し器であって、水平ライン光または垂直ライン光を照射するための光源として複数のレーザ光源を具備し、各レーザ光源の駆動回路として上記のレーザ光源駆動回路を具備していることを特徴とする。
上記墨出し器において、複数のレーザ光源は、それぞれのレーザ光源によって照射対象面に照射されるライン光が一直線状に連続するように配置されているものであると効果的である。
An inking device according to the present invention is an inking device that irradiates a surface to be irradiated with horizontal line light or vertical line light, and includes a plurality of laser light sources as light sources for irradiating horizontal line light or vertical line light. The laser light source driving circuit is provided as a driving circuit for each laser light source.
In the inking device, it is effective that the plurality of laser light sources are arranged so that the line lights irradiated onto the irradiation target surface by the respective laser light sources are continuously arranged in a straight line.
電源ラインに接続されている複数のレーザ光源が駆動されることによって電源ラインに脈動が発生し、この脈動をフィルタが積分して脈動が平均化され、なだらかな波形になる。複数のレーザ光源をパルス駆動する個々の周波数源の位相がずれると、個々のレーザ光源が駆動されるタイミングで電源ラインに脈動が発生し、脈動の位相もずれるが、電源ラインにフィルタが接続されていることにより脈動が平均化されてその周期は一定となり、各周波数源は一定周期の脈動に引き込まれて互いに位相が同期した信号を出力し、この信号によって各レーザ光源が駆動され、各レーザ光源が同期してパルス駆動される。 When a plurality of laser light sources connected to the power supply line are driven, pulsation is generated in the power supply line. The pulsation is integrated by the filter and the pulsation is averaged to form a gentle waveform. If the phases of individual frequency sources that drive multiple laser light sources are out of phase, pulsations will occur in the power supply line at the timing when the individual laser light sources are driven, and the pulsation phase will also shift, but a filter is connected to the power supply line. As a result, the pulsation is averaged and the period becomes constant, and each frequency source outputs a signal that is drawn into the pulsation of a constant period and is synchronized in phase with each other. The light source is pulsed synchronously.
上記レーザ光源駆動回路を、水平ライン光または垂直ライン光を照射するための光源として複数のレーザ光源を具備する墨出し器に適用することによって、複数のレーザ光源を同期させてパルス駆動することができる。特に、各レーザ光源によって照射対象面に照射されるライン光が一直線状に連続するようにレーザ光源が配置されている墨出し器を使用し、一つのレーザラインと別のレーザラインとの重なり部分を受光器で受光する場合、双方のレーザ光の位相ずれなどがなくなるため、受光器が誤動作することを回避することができる。 By applying the laser light source driving circuit to an ink removal device having a plurality of laser light sources as a light source for irradiating horizontal line light or vertical line light, the plurality of laser light sources can be pulse-driven in synchronization. it can. In particular, using an inking device in which the laser light source is arranged so that the line light irradiated to the irradiation target surface by each laser light source continues in a straight line, the overlapping part of one laser line and another laser line When the light is received by the light receiver, it is possible to avoid malfunction of the light receiver because there is no phase shift between the two laser beams.
以下、本発明にかかるレーザ光源駆動回路およびそれを用いた墨出し器の実施例について、図1乃至図5を参照しながら説明する。 Embodiments of a laser light source driving circuit according to the present invention and a deinking device using the same will be described below with reference to FIGS.
図1において、電源VCCから複数の周波数源31,32に電源を供給する電源ラインにはフィルタ20が接続されていて、フィルタ20を経た共通の電源ラインから周波数源31,32に電源が供給されるように回路構成されている。周波数源31,32は同じ回路構成で、それぞれシュミットトリガ回路161,162を主体とした弛緩発振器からなる。シュミットトリガ回路161,162は例えばIC化されていて、各シュミットトリガ回路161,162には上記電源ラインから電源が供給される。各シュミットトリガ回路161,162の入出力端子間には抵抗181,182が接続され、入力端子はコンデンサ171,172を介してアースに接続されている。各シュミットトリガ回路161,162の出力信号によって図示されないレーザ光源が駆動されるようになっている。すなわち、個々の周波数源によって生成される信号の周波数でパルス駆動される複数のレーザ光源が各シュミットトリガ回路161,162の出力端子に接続されている。フィルタ20は、電源ラインに生ずる脈動を積分するフィルタである。具体例として、電源ラインに直列にコイル(インダクタ)を接続し、コイルの両端とアースとの間にコンデンサを接続してなる平滑回路に類似した回路構成とすることができる。フィルタ20は、急峻に立ち上がるまたは立ち下がる電圧を吸収して平均化することができる。
In FIG. 1, a
図1に示す実施例における周波数源31,32は、シュミットトリガ回路161,162を主体として構成された弛緩発振器であって、電源電圧の変動によって発振周波数が変動する特性がある。この特性を利用し、電源ラインにフィルタ20を接続することによって各周波数源31,32の出力信号の同期を図っている。図2、図3は上記実施例による電源ラインの脈動の平均化およびそれによる各周波数源31,32の引き込み作用を説明している。
The frequency sources 31 and 32 in the embodiment shown in FIG. 1 are relaxation oscillators mainly composed of
各周波数源31,32は同じ周波数のパルス信号を出力するように調整されているが、独立に動作して個別に発振動作してパルス信号を出力する。図2(a)は周波数源31,32から出力されるパルス信号を示しており、第1のレーザ光源および第2のレーザ光源がこれらのパルス信号によってパルス駆動される。個々の周波数源31,32の特性にはばらつきがあり、このばらつきを原因として、それらの出力信号パルスには周波数のばらつきを生じ、限られた時間の範囲内では、図2(a)に示すように位相差として現れる。
The frequency sources 31 and 32 are adjusted so as to output pulse signals having the same frequency, but operate independently and individually oscillate to output pulse signals. FIG. 2A shows pulse signals output from the
第1のレーザ光源および第2のレーザ光源が上記の各パルス信号に基づいて駆動されることにより、電源ラインには負荷変動に基づいて図2(b)に示すような脈動が発生する。この脈動にも、各周波数源31,32の出力の位相差に対応した位相差が反映される。ただし、第1のレーザ光源および第2のレーザ光源は同時にパルス駆動されるため、電源ラインには、図2(b)に示す二つの脈動が合成された波形の脈動が生じる。この合成された脈動はフィルタ20で平均化され、図3に示すように、急峻な立ち上がり、立下りがなだらかに平均化されるとともにその周期が1本化される。各周波数源31,32を構成する発振器は、電源電圧の変動によって出力信号の周波数が変動する発振器であるため、脈動周期が1本化された電源電圧に従い、各周波数源31,32の出力信号周波数が互いに引き込まれて1本化され、位相差も解消する。
When the first laser light source and the second laser light source are driven based on each of the above pulse signals, pulsation as shown in FIG. 2B is generated in the power supply line based on the load fluctuation. This pulsation also reflects a phase difference corresponding to the phase difference between the outputs of the
このように、上記実施例によれば、発振器からなる複数の周波数源の出力周波数が同じ周波数に収束し、パルス発光する各レーザ光源の位相の同期を図ることができる。
上記実施例にかかるレーザ光源駆動回路をレーザ墨出し器に適用し、各レーザ光源によって照射対象面に照射されるライン光が一直線状に連続するようにレーザ光源を配置したものにおいて、一つのレーザラインと別のレーザラインとの重なり部分を受光器で受光する場合、双方のレーザ光の位相ずれなどがなくなるため、受光器が誤動作することを回避することができる。
As described above, according to the above embodiment, the output frequencies of the plurality of frequency sources including the oscillators converge to the same frequency, and the phases of the laser light sources emitting pulses can be synchronized.
The laser light source driving circuit according to the above embodiment is applied to a laser marking device, and the laser light source is arranged so that the line light irradiated to the irradiation target surface by each laser light source is continuous in a straight line. When a light receiver receives an overlapping portion between a line and another laser line, a phase shift of both laser beams is eliminated, so that it is possible to avoid malfunction of the light receiver.
図4は、本発明にかかるレーザ光源駆動回路の第2の実施例を示す。この実施例も、電源VCCからフィルタ20を介して共通の電源ラインから各周波数源である発振器51,52に電源を供給するように構成されている。フィルタ20は、前記実施例におけるフィルタ20と同様、電源ラインに生ずる脈動を積分するフィルタである。上記発振器51,52は電圧制御発振器(以下「VCO」という)からなり、制御端子に印加される電圧に応じて発振周波数が変化する発振器である。そこで、各発振器51,52の制御端子511,521をフィルタ20を介した電源ラインに接続しれている。各発振器51,52の出力端子にはレーザ光源61,62が接続され、各発振器51,52の出力によってレーザ光源61,62がパルス駆動されるようになっている。
FIG. 4 shows a second embodiment of the laser light source driving circuit according to the present invention. This embodiment is also configured to supply power from the power supply VCC through the
図4に示す実施例の場合も、各レーザ光源61,62がパルス駆動されることによって電源ラインに脈動が発生する。この脈動は前述のとおりフィルタ20によって積分され平均化されて脈動周期が1本化され、この脈動周期に対応してVCOからなる発振器51,52が同じ周波数でかつ同期した周波数信号を出力し、この周波数信号に基づき各レーザ光源61,62が同期してパルス駆動される。よって、図4に示すレーザ光源駆動回路をレーザ墨出し器に適用して複数のレーザ光源を同期してパルス駆動することにより、前述の効果と同様の効果を得ることができる墨出し器を得ることができる。
In the case of the embodiment shown in FIG. 4 as well, pulsation occurs in the power supply line when the
なお、これまで説明してきた実施例に適した発振器は、電源電圧の変動によって発振周波数が変動する発振器が望ましく、図1、図4に示す発振器のほかに、オペアンプを使用した発振器など、低コストで小型の発振器を使用することができる。 The oscillator suitable for the embodiments described so far is preferably an oscillator whose oscillation frequency varies depending on the fluctuation of the power supply voltage. In addition to the oscillators shown in FIGS. A small oscillator can be used.
図5は、本発明にかかるレーザ光源駆動回路の第3の実施例を示す。この実施例は、複数の周波数源91,92を構成する発振器を、それぞれトランジスタ71,72、インダクタ81,82を主体として構成したものである。トランジスタ71,72は、インダクタ81,82およびそれぞれ二つのコンデンサ711,712と721,722とともにLC発振回路を構成していて、これらインダクタのインダクタンスと上記各コンデンサの容量とで決まる周波数で発振する。周波数源91,92の発振周波数は相互に同じになるように上記インダクタとコンデンサの値が設定されている。上記二つのインダクタ81,82は、例えばそのコアを一直線状の共通のコアとし、あるいは双方のコアを一直線上に近接して配置するなどして、磁気的に結合されていている。各周波数源91,92にはこれを駆動するための電源が供給されるが、この実施例においては、必ずしも前述の実施例のようにフィルタを介した共通の電源ラインから供給する必要はなく、個別の電源を供給するようにしてもよい。
FIG. 5 shows a third embodiment of the laser light source driving circuit according to the present invention. In this embodiment, the oscillators constituting the plurality of
図5に示す実施例によれば、複数の周波数源91,92を構成するLC発振回路が磁気的に結合されているため、複数の発振回路の発振周波数が変動して位相差が発生しようとすると、複数の発振回路が互いに影響を及ぼしあって引き込み作用が発生し、発振回路の発振周波数が1本化されるとともに位相も同期する。したがって、このレーザ光源駆動回路を構成する複数の周波数源ごとに、その周波数によってレーザ光源を駆動するようにすることによって各レーザ光源を同期させてパルス駆動することができる。また、このレーザ光源駆動回路をレーザ墨出し器に適用することによって、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。
According to the embodiment shown in FIG. 5, since the LC oscillation circuits constituting the plurality of
図6は、参考までに、上記複数の周波数源91,92を構成するLC発振回路のインダクタ81,82の方向を互いに直角にして、二つのLC発振回路の磁気結合を遮断した例を示す。個々のLC発振回路の構成は図5の例と同じである。図6に示す回路構成の場合は、二つのLC発振回路は磁気的に結合されていないため、図5に示す例のような発振回路相互の引き込み作用はなく、双方の発振周波数および出力信号の位相がずれる可能性がある。
FIG. 6 shows an example in which the magnetic coupling between two LC oscillation circuits is cut off by making the directions of the
以上説明した本発明の実施例によって得られる効果は以下のとおりである。
1.個々の周波数源相互の出力周波数のばらつきを改善することができ、複数のレーザ光源相互で安定した発光性能を得ることができる。
2.低コストで小型の発振器であっても、複数の発振器相互間で出力周波数のばらつきのないレーザ光源駆動回路を得ることができる。
3.周波数源の数が多いほど周波数のばらつきを効果的に改善することができる。
4.複数の周波数源を備えるレーザ光源駆動回路基板を共通化することができ、コストの低廉化に有利である。
The effects obtained by the embodiment of the present invention described above are as follows.
1. Variations in output frequency among individual frequency sources can be improved, and stable light emission performance can be obtained among a plurality of laser light sources.
2. Even if it is a low-cost and small oscillator, it is possible to obtain a laser light source driving circuit in which there is no variation in output frequency among a plurality of oscillators.
3. The greater the number of frequency sources, the more effectively the frequency variation can be improved.
4). A laser light source driving circuit board having a plurality of frequency sources can be shared, which is advantageous in reducing the cost.
20 フィルタ
31 周波数源
32 周波数源
51 周波数源
52 周波数源
61 レーザ光源
62 レーザ光源
81 インダクタ
82 インダクタ
91 周波数源
92 周波数源
161 シュミットトリガ回路
162 シュミットトリガ回路
20
Claims (8)
個々の周波数源によって生成される信号の周波数でパルス駆動される複数のレーザ光源と、
複数の周波数源に電源を供給する電源ラインと、
電源ラインに接続されていて電源ラインに生ずる脈動を積分するフィルタと、を備えているレーザ光源駆動回路。 A plurality of frequency sources consisting of oscillators;
A plurality of laser light sources pulsed at the frequency of the signals generated by the individual frequency sources;
A power line for supplying power to multiple frequency sources;
A laser light source driving circuit comprising: a filter that is connected to a power supply line and integrates pulsations generated in the power supply line.
個々の周波数源によって生成される信号の周波数でパルス駆動される複数のレーザ光源と、を備え、
上記発振器はLC発振器であり、各発振器のインダクタが磁気的に結合されていているレーザ光源駆動回路。 A plurality of frequency sources consisting of oscillators;
A plurality of laser light sources pulsed at the frequency of the signals generated by the individual frequency sources,
The oscillator is an LC oscillator, and a laser light source driving circuit in which an inductor of each oscillator is magnetically coupled.
8. The inking device according to claim 7, wherein the plurality of laser light sources are arranged so that the line lights irradiated onto the irradiation target surface by the respective laser light sources continue in a straight line.
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