JP7258132B2 - レーザ光発生装置およびそれを備えたレーザ加工装置 - Google Patents

Description

本開示は、レーザ光発生装置およびそれを備えたレーザ加工装置に関する。

金属の溶接や切断、マーキング等の加工分野では、従来ＣＯ_２レーザ等の気体レーザ装置やＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザ等のランプ励起による固体レーザ装置が使用されてきた。しかしながら、近年では、ファイバーレーザ等のレーザダイオード（以下「ＬＤ（Laser Diode）」と称する。）励起による固体レーザ装置や、レーザ光を直接出力するダイレクトダイオードレーザ装置の高出力化が進んでいる。これにより、上記の加工分野では、ＣＯ_２レーザ等の気体レーザやＹＡＧレーザ等のランプ励起による固体レーザ装置から、ファイバーレーザ等のＬＤ励起による固体レーザ装置やダイレクトダイオードレーザ装置への置き換えが進んでいる。

ＬＤを用いて高出力のレーザ光を生成するために、ＬＤを直列または並列に多数配列して構成されたＬＤモジュールが一般的に使用されている。この場合、高効率性と高放熱性が求められる。たとえば特許第６３６００９０号公報（特許文献１）には、複数のＬＤモジュールに対応してそれぞれ複数の電源部が設けられ、光変換効率が最大となるように各ＬＤモジュールの駆動電流を制御することにより高い効率を得るレーザ光発生装置が開示されている。また、このレーザ光発生装置では、複数のＬＤモジュールおよび複数の電源部を設けることにより、熱を分散させて高い放熱性を得ている。

また、ＬＤを用いたレーザ光発生装置では、ＬＤは電流駆動型の素子であるので、所望のレーザ出力を得るのに必要な一定の駆動電流をＬＤに供給する定電流源を使用することが一般的である。しかしながら、このような定電流源では、一般的にリアクトルが使用されるので、リアクトルに電磁エネルギーが蓄えられることにより出力電流の応答速度が遅くなる。このため、加工条件に合わせてパルス幅の短いレーザパルスを出力しようとしても、所望のレーザパルスを得ることができないという問題がある。

この問題を解決するため、たとえば特許第６２５７８６９号公報（特許文献２）には、ＬＤモジュールに対してスイッチング素子が並列接続され、そのスイッチング素子をオン／オフさせてリアクトルの電磁エネルギーを消費することにより、ＬＤモジュールの駆動電流の応答速度を高速にする技術が開示されている。

特許第６３６００９０号公報 特許第６２５７８６９号公報

しかしながら、特許文献１では、高放熱性および高効率性に関して開示されているが、レーザ出力の安定性については開示されていない。

また、特許文献２では、定電流源に含まれるフルブリッジ回路のスイッチング動作に伴ってＬＤモジュールの駆動電流に生じる電流リップルにより、レーザ出力にリップルが生じ、安定したレーザ出力を得ることができない可能性がある。

それゆえに、本開示の主たる目的は、安定したレーザ出力を得ることが可能なレーザ光発生装置、およびそれを備えたレーザ加工装置を提供することである。

本開示のレーザ光発生装置は、複数の電源部と、複数のレーザダイオードモジュールと、集光部と、制御装置とを備える。複数の電源部は、複数の制御信号によってそれぞれ駆動され、各電源部は、電流を出力するように構成される。複数のレーザダイオードモジュールは、複数の電源部にそれぞれ対応して設けられ、各レーザダイオードモジュールは、対応の電源部から電流を受けてレーザ光を出力するように構成される。集光部は、複数のレーザダイオードモジュールからそれぞれ出力される複数のレーザ光を集めて出力するように構成される。制御装置は、複数の制御信号を生成するように構成される。制御装置は、複数の制御信号の各々の位相または周波数を変更可能に構成される。

このレーザ光発生装置では、複数の電源部を駆動する複数の制御信号の各々の位相または周波数が変更可能になっている。これにより、たとえば複数の制御信号の位相を互いにずらすことにより、複数のレーザダイオードモジュールから出力されるレーザ光に含まれるリップルを互いに打ち消し、リップルの小さな安定したレーザ出力を得ることが可能となる。

実施の形態１に従うレーザ光発生装置の構成を示す回路ブロック図である。 図１に示す制御装置の構成を示すブロック図である。 図２に示す制御部の構成を示すブロック図である。 図１に示す電源部の構成を示す回路ブロック図である。 図１に示す電流経路切換回路の構成を示す回路ブロック図である。 図１～図５に示すレーザ光発生装置の動作を示すタイムチャートである。 実施の形態１の比較例を示す回路ブロック図である。 図７に示すレーザ光発生装置の動作を示すタイムチャートである。 実施の形態１の問題点を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態１の変形例を示す回路ブロック図である。 図１０に示すレーザ光発生装置の動作を示すタイムチャートである。 実施の形態１の他の変形例を示す回路ブロック図である。 図１２に示すレーザ光発生装置の動作を示すタイムチャートである。 実施の形態１のさらに他の変形例を示す回路ブロック図である。 図１４に示すレーザ光発生装置の動作を示すタイムチャートである。 実施の形態２に従うレーザ光発生装置の要部を示すブロック図である。 図１６に示すレーザ光発生装置の動作の一例を示すタイムチャートである。 図１６に示すレーザ光発生装置の他の動作例を示すタイムチャートである。 実施の形態３に従うレーザ光発生装置の要部を示すブロック図である。 図１９に示すレーザ光発生装置の動作の一例を示すタイムチャートである。 実施の形態４に従うレーザ光発生装置の要部を示すブロック図である。 図２１に示す記憶部に格納されたＩ－Ｐ特性を示す図である。 実施の形態５に従うレーザ光発生装置の構成を示す回路ブロック図である。 図２３に示す制御装置の構成を示すブロック図である。 図２４に示す制御部の構成を示すブロック図である。 図２５に示す記憶部に格納されたＩ－Ｖ特性を示す図である。 実施の形態６に従うレーザ光発生装置の要部を示すブロック図である。 実施の形態７に従うレーザ光発生装置の構成を示す回路ブロック図である。 図２８に示す制御装置の構成を示すブロック図である。 図２９に示す制御部の構成を示すブロック図である。 実施の形態８に従うレーザ光発生装置の要部を示すブロック図である。 図３１に示す制御部の構成を示すブロック図である。 実施の形態８の効果を説明するための図である。 レーザ出力と電力変換効率との関係を示す図である。 実施の形態９に従うレーザ光発生装置の要部を示すブロック図である。 図３５に示す制御装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１０に従うレーザ光発生装置の要部を示すブロック図である。 図３７に示す制御装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１１に従うレーザ光発生装置の構成を示す回路ブロック図である。 実施の形態１２に従うレーザ光発生装置の構成を示す回路ブロック図である。 実施の形態１２の変形例を示す回路ブロック図である。 実施の形態１３の比較例におけるレーザ光発生装置の動作の一例を示すタイムチャートである。 実施の形態１３に従うレーザ光発生装置の動作の一例を示すタイムチャートである。 実施の形態１３に従うレーザ光発生装置における制御部の構成を示すブロック図である。 電流リップル間の位相差が互いに同じであるときの電流波形を示す図である。 電流リップル間の位相差が異なるときの電流波形の一例を示す図である。 電流リップル間の位相差が異なるときの電流波形の他の例を示す図である。 レーザ光発生装置を備えるレーザ加工装置の構成を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

実施の形態１．
＜全体構成＞
図１は、実施の形態１に従うレーザ光発生装置の構成を示す回路ブロック図である。図１において、このレーザ光発生装置は、複数（この例では３つ）の電源部ＰＳ１～ＰＳ３、複数のリアクトルＬ１～Ｌ３、複数の直流正母線ＰＬ１～ＰＬ３、複数の直流負母線ＮＬ１～ＮＬ３、電流検出器ＣＤ１～ＣＤ３、複数の電流経路切換回路ＣＳ１～ＣＳ３、複数のＬＤモジュールＭ１～Ｍ３、コンバイナ１、パワー検出器２、操作部３、および制御装置４を備える。

電源部ＰＳ１～ＰＳ３の正電極は、それぞれリアクトルＬ１～Ｌ３の一方端子に接続される。リアクトルＬ１～Ｌ３の他方端子は、それぞれ直流正母線ＰＬ１～ＰＬ３の一方端に接続される。直流正母線ＰＬ１～ＰＬ３の他方端は、それぞれＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のアノード端子に接続される。

ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のカソード端子は、接地電圧ＧＮＤのラインに接続されるとともに、それぞれ直流負母線ＮＬ１～ＮＬ３の一方端に接続される。直流負母線ＮＬ１～ＮＬ３の他方端は、それぞれ電源部ＰＳ１～ＰＳ３の負電極に接続される。

電源部ＰＳ１～ＰＳ３は、それぞれ制御装置４から供給される制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３に同期して動作し、電流Ｉ１～Ｉ３を出力する。なお、以下では、電源部ＰＳ１～ＰＳ３を包括的に「電源部ＰＳ」と称し、制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３を包括的に「制御信号ＣＮＴ」と称し、電流Ｉ１～Ｉ３を包括的に「電流Ｉ」と称する場合がある。

具体的には、電源部ＰＳは、交流電源５からの三相交流電圧を全波整流して直流電圧に変換し、その直流電圧を制御信号ＣＮＴのデューティ比に応じた振幅の交流電圧に変換し、その交流電圧を全波整流して電流Ｉを出力する。

リアクトルＬ１～Ｌ３は、それぞれ電流Ｉ１～Ｉ３を平滑化する。電流経路切換回路ＣＳ１～ＣＳ３が非導通状態のとき、電流検出器ＣＤ１～ＣＤ３は、それぞれ直流正母線ＰＬ１～ＰＬ３に流れる電流Ｉ１～Ｉ３を検出し、検出値を示す信号φＩ１～φＩ３を制御装置４に出力する。

電流経路切換回路ＣＳ１～ＣＳ３の一方端子は、それぞれ電流正母線ＰＬ１～ＰＬ３に接続され、それらの他方端子は、それぞれ電流負母線ＮＬ１～ＮＬ３に接続される。電流経路切換回路ＣＳ１～ＣＳ３は、制御装置４からそれぞれビームオン信号Ｂ１～Ｂ３を受ける。ビームオン信号Ｂ１が非活性化レベルの「Ｌ」レベルである場合には、電流経路切換回路ＣＳ１の端子間が導通状態になる。ビームオン信号Ｂ１が活性化レベルの「Ｈ」レベルである場合には、電流経路切換回路ＣＳ１の端子間が非導通状態になる。電流経路切換回路ＣＳ２，ＣＳ３についても同様である。

ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の各々は、アノード端子およびカソード端子間に直列接続された少なくとも１つ（この例では３つ）のＬＤを含む。ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３は、それぞれ電流ＩＭ１～ＩＭ３によって駆動され、それぞれレーザ光α１～α３を出力する。電流経路切換回路ＣＳ１の端子間が導通状態である場合には、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流ＩＭ１～ＩＭ３は０Ａとなる。電流経路切換回路ＣＳ１の端子間が非導通状態である場合には、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流ＩＭ１は電流Ｉ１となる。ＬＤモジュールＭ２，Ｍ３の駆動電流ＩＭ２，ＩＭ３についても同様である。

コンバイナ１は、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３からのレーザ光α１～α３を集め、１つのレーザ光βとして出力する。パワー検出器２は、コンバイナ１の出力レーザ光βのパワーＰを検出し、検出値を示す信号φＰを出力する。レーザ光βのパワーＰは、ワットやジュール等の単位で表されるものである。

操作部３は、たとえば、レーザ光発生装置の使用者によって操作される複数のボタン、種々の情報を表示する表示装置や数値制御装置等を含む。レーザ光発生装置の使用者は、操作部３を操作して、レーザ光βの出力タイミングを示すビームオン信号ＢＯＮの波形をセットする。ビームオン信号ＢＯＮは、矩形波信号、三角波、正弦波等の信号である。ビームオン信号ＢＯＮが「Ｈ」レベルである場合にレーザ光βが出力され、ビームオン信号ＢＯＮが「Ｌ」レベルである場合にレーザ光βの出力が停止される。

また、レーザ光発生装置の使用者は、操作部３を操作して、レーザ光βのパワーを示すレーザ出力設定値Ｐｃをセットする。レーザ出力設定値Ｐｃは一定値でもよいし、ビームオン信号ＢＯＮに同期して変化する値であっても構わない。ビームオン信号ＢＯＮの波形およびレーザ出力設定値Ｐｃは、操作部３内の記憶部（図示せず）に記憶される。たとえば、レーザ光発生装置の使用者が操作部３に含まれる出力開始ボタンをオンすると、ビームオン信号ＢＯＮおよびレーザ出力設定値Ｐｃが記憶部（図示せず）から読み出されて制御装置４に出力される。

制御装置４は、電流検出器ＣＤ１～ＣＤ３からの信号φＩ１～φＩ３と、パワー検出器２からの信号φＰと、操作部３からのレーザ出力設定値Ｐｃおよびビームオン信号ＢＯＮとに基づいて、制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３およびビームオン信号Ｂ１～Ｂ３を生成する。

ビームオン信号ＢＯＮが「Ｈ」レベルである場合、制御装置４は、ビームオン信号Ｂ１～Ｂ３を「Ｈ」レベルにするとともに、パワー検出器２の出力信号φＰがレーザ出力設定値Ｐｃになるように制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３を生成する。ビームオン信号ＢＯＮが「Ｌ」レベルである場合、制御装置４は、ビームオン信号Ｂ１～Ｂ３を「Ｌ」レベルにするとともに、制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３の生成を停止する。

制御信号ＣＮＴは、たとえばパルス幅変調（Pulse Width Modulation：ＰＷＭ）信号である。この場合、制御信号ＣＮＴの周波数（スイッチング周波数）は一定であり、そのデューティ比は制御可能になっている。デューティ比は、制御信号ＣＮＴの１周期内で制御信号ＣＮＴが「Ｈ」レベルにされる時間と１周期との比である。制御信号ＣＮＴ１のデューティ比は、電流指令値Ｉｃ１と電流検出器ＣＤ１との検出値の偏差がなくなるように制御される。なお、以下では、電流指令値Ｉｃ１～Ｉｃ３を包括的に「電流指令値Ｉｃ」と称し、電流検出器ＣＤ１～ＣＤ３を包括的に「電流検出器ＣＤ」と称する場合がある。

制御装置４は、制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３のパルスの位相を６０度ずつずらす。これにより、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に流れる電流ＩＭ１～ＩＭ３のリップルの位相が１２０度ずつずれ、レーザ光α１～α３に含まれるリップルの位相が１２０度ずつずれる。その結果、レーザ光α１～α３に含まれるリップルが互いに打ち消し合い、レーザ光βに含まれるリップルが低減する。

なお、制御信号ＣＮＴは、パルス周波数変調（Pulse Frequency Modulation：ＰＦＭ）信号であっても構わない。この場合、制御信号ＣＮＴのパルス幅（「Ｈ」レベルである時間）は一定であり、その周期（すなわち周波数）は制御可能になっている。そのため、制御信号ＣＮＴの周期（すなわち周波数）が変化すると、そのデューティ比が変化する。制御信号ＣＮＴの周波数は、電流指令値Ｉｃと電流検出器ＣＤの検出値の偏差がなくなるように制御される。

また、図１では、電源部ＰＳ、リアクトルＬ、電流検出器ＣＤ、電流経路切換回路ＣＳ、およびＬＤモジュールＭが３組設けられた場合が示されているが、３組に限るものではなく、２組でもよいし、４組以上でも構わない。また、交流電源５は、たとえば１００Ｖ～４８０Ｖの交流電圧を電源部ＰＳ１～ＰＳ３に供給する。交流電源５は、三相交流電源でも単相交流電源でも構わない。交流電源５は、商用交流電源でもよいし、自家用発電機でもよい。以下、レーザ光発生装置の各構成要素について詳細に説明する。

＜制御装置４＞
図２は、制御装置４の構成を示すブロック図である。図２において、制御装置４は、複数の電源部ＰＳ１～ＰＳ３にそれぞれ対応する複数の制御部１１～１３を含む。制御部１１～１３は、通信ケーブルのような通信回線１４によって互いに接続されており、互いに情報を授受し、互いに同期して動作する。制御部１１～１３は、電源部ＰＳの台数Ｎが３であることを検知し、制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３のパルスの位相を１８０／Ｎ＝６０度ずつずらすことを決定する。

制御部１１は、電流検出器ＣＤ１からの信号φＩ１、パワー検出器２からの信号φＰ、操作部３からのレーザ出力設定値Ｐｃおよびビームオン信号ＢＯＮに基づいて、制御信号ＣＮＴ１およびビームオン信号Ｂ１を生成する。

制御部１２は、電流検出器ＣＤ２からの信号φＩ２、パワー検出器２からの信号φＰ、操作部３からのレーザ出力設定値Ｐｃおよびビームオン信号ＢＯＮに基づいて、制御信号ＣＮＴ２およびビームオン信号Ｂ２を生成する。制御信号ＣＮＴ２のパルスの位相は、制御信号ＣＮＴ１のパルスの位相よりも６０度遅れている。

制御部１３は、電流検出器ＣＤ３からの信号φＩ３、パワー検出器２からの信号φＰ、操作部３からのレーザ出力設定値Ｐｃおよびビームオン信号ＢＯＮに基づいて、制御信号ＣＮＴ３およびビームオン信号Ｂ３を生成する。制御信号ＣＮＴ３のパルスの位相は、制御信号ＣＮＴ２のパルスの位相よりも６０度遅れている。

制御部１１～１３の機能は、それぞれ処理回路１５～１７を用いて実現できる。ここでいう処理回路１５～１７は、専用処理回路のような専用のハードウェアや、プロセッサおよび記憶装置のことをいう。専用のハードウェアを利用する場合、専用処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御部１１～１３の機能を、まとめて１つの処理回路で実現してもよい。

プロセッサおよび記憶装置を利用する場合、上記の各機能は、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組合せにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、記憶装置に記憶される。プロセッサは記憶装置に記憶されたプログラムを読み出して実行する。これらのプログラムは、上記の各機能を実現する手順および方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。

記憶装置は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、またはＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory（登録商標））といった半導体メモリが該当する。半導体メモリは、不揮発性メモリでもよいし揮発性メモリでもよい。また、記憶装置は、半導体メモリ以外にも、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）が該当する。

図３は、制御部１１の構成を示すブロック図である。図３において、制御部１１は、通信／演算部２１、記憶部２２、指令部２３、電流制御部２４を含む。通信／演算部２１は、通信回線１４を介して他の制御部１２，１３と通信し、運転する電源部ＰＳの台数Ｎと、対応する制御信号ＣＮＴ１の位相角度θ１とを求め、台数Ｎおよび位相角度θ１をそれぞれ指令部２３および電流制御部２４に与える。

ここでは、運転する電源部ＰＳの台数Ｎは３である。また、対応する電源部ＰＳの番号をｎとすると、位相角度θｎは、θｎ＝１８０×（ｎ－１）／Ｎによって算出される。制御部１１に対応する電源部ＰＳ１の番号ｎは１であるので、θ１＝０度となる。なお、制御信号ＣＮＴ２の位相角度θ２は６０度となり、制御信号ＣＮＴ３の位相角度θ３は１２０度となる。

記憶部２２には、対応するＬＤモジュールＭ１のレーザ出力の分担率ＳＲ１が予め格納されている。ここでは、ＳＲ１＝１／Ｎである。なお、ＬＤモジュールＭ２，Ｍ３のレーザ出力の分担率ＳＲ１，ＳＲ３も１／Ｎである。したがって、本実施の形態１では、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のレーザ出力の分担率ＳＲ１～ＳＲ３は、ともに１／Ｎ＝１／３である。

指令部２３は、パワー検出器２の出力信号φＰによって示される出力レーザ光βのパワーＰに分担率ＳＲ１＝１／３を乗じて得られる値Ｐ／３が、レーザ出力設定値Ｐｃに分担率ＳＲ１＝１／３を乗じて得られる値Ｐｃ／３になるように電流指令値Ｉｃ１を生成するとともに、ビームオン信号ＢＯＮに対して遅延したビームオン信号Ｂ１を生成する。ビームオン信号Ｂ１は電流経路切換回路ＣＳ１に与えられ、電流指令値Ｉｃ１は電流制御部２４に与えられる。

電流制御部２４は、電流検出器ＣＤ１の出力信号φＩ１によって示される電流Ｉ１が電流指令値Ｉｃ１になるように、制御信号ＣＮＴ１を生成する。制御信号ＣＮＴ１のパルスの位相角度θ１は、上述した通り０度である。制御信号ＣＮＴ１のデューティ比は、電流Ｉ１と電流指令値Ｉｃ１の偏差がなくなるように制御される。すなわち、電流制御部２４は、Ｉ１＞Ｉｃ１である場合には制御信号ＣＮＴ１のデューティ比を減少させ、Ｉ１＜Ｉｃ１である場合には制御信号ＣＮＴ１のデューティ比を増大させる。これにより、電流Ｉ１は電流指令値Ｉｃ１に制御される。他の制御部１２，１３の各々の構成は、制御部１１の構成と同様である。

なお、パワー検出器２の出力信号φＰを用いずに、レーザ出力設定値Ｐｃのみから電流指令値Ｉｃを決定してもよい。すなわち、電流指令値Ｉｃをレーザ出力設定値Ｐｃのみから決定する場合、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３（以下、包括的に「ＬＤモジュールＭ」と称する場合がある。）の電流－パワー特性（Ｉ－Ｐ特性）に基づき、レーザ出力設定値Ｐｃから電流指令値Ｉｃを決定する。Ｉ－Ｐ特性は、データシート等に記載されているものでもよいし、事前に測定したものでもよい。また、Ｉ－Ｐ特性は、記憶部２２に記憶されていてもよい。Ｉ－Ｐ特性が記憶部２２に記憶されることにより、Ｉ－Ｐ特性から電流指令値Ｉｃを決定することができる。

この場合、パワー検出器２や、パワー検出器２の周辺回路が不要となるので、装置の低コスト化を図ることができる。しかしながら、ＬＤモジュールＭの劣化やＩ－Ｐ特性のばらつき等により、電流指令値Ｉｃと同じ大きさの電流がＬＤモジュールＭ１に流れても、レーザ出力設定値Ｐｃと異なるパワーＰのレーザ光βが出力される恐れがある。

電流指令値Ｉｃをレーザ出力設定値Ｐｃとパワー検出器２の出力信号φＰとを用いて決定する場合、現状のＬＤモジュールＭのＩ－Ｐ特性に基づき、レーザ出力設定値Ｐｃから電流指令値Ｉｃ１を決定する。ここで、現状のＬＤモジュールＭのＩ－Ｐ特性とは、ＬＤモジュールＭを駆動したときのパワー検出器２の出力信号φＰと電流検出器ＣＤの検出値、もしくはパワー検出器２の出力信号φＰと電流指令値Ｉｃから得られる、ＬＤモジュールＭの駆動電流ＩＭに対するレーザ出力の特性のことである。

このとき、ＬＤモジュールＭの劣化やＩ－Ｐ特性のばらつき等があっても、レーザ出力設定値Ｐｃと同じパワーのレーザ光βを得ることが可能となる。また、現状のＩ－Ｐ特性からＬＤモジュールＭの劣化度合いが分かるため、ＬＤモジュールＭの残存寿命を予測することが可能となる。

＜電源部ＰＳ１～ＰＳ３＞
図４は、図１に示した電源部ＰＳ１の構成を示す回路ブロック図である。図４において、電源部ＰＳ１は、交流電源５から供給される交流電圧を整流する整流回路３１と、整流回路３１の出力電圧を平滑化する平滑コンデンサ３２と、整流回路３１および平滑コンデンサ３２から直流電圧の供給を受けて、交流電圧を出力するフルブリッジ回路３３と、１次巻線３４ａにフルブリッジ回路３３から供給される交流電圧を変圧して、２次巻線３４ｂから出力するトランス３４と、トランス３４から出力される交流電圧を整流する整流回路３５とを含む。

フルブリッジ回路３３は、４つのスイッチング素子３３ａ～３３ｄを含む。制御信号ＣＮＴ１が「Ｈ」レベルである場合には、スイッチング素子３３ａ，３３ｄがオフするとともに、スイッチング素子３３ｂ，３３ｃがオンする。制御信号ＣＮＴ１が「Ｈ」レベルである場合には、スイッチング素子３３ａ，３３ｄがオフするとともに、スイッチング素子３３ｂ，３３ｃがオンする。制御信号ＣＮＴ１が「Ｌ」レベルである場合には、スイッチング素子３３ａ，３３ｄがオンするとともに、スイッチング素子３３ｂ，３３ｃがオフする。

制御信号ＣＮＴ１のデューティ比が増大すると、スイッチング素子３３ｂ，３３ｃのオン時間が長くなり、トランス３４の交流出力電圧の振幅が増大し、整流回路３５の直流出力電圧が増大し、電源部ＰＳ１から出力される電流Ｉ１が増大する。

逆に、制御信号ＣＮＴ１のデューティ比が減少すると、スイッチング素子３３ｂ，３３ｃのオン時間が短くなり、トランス３４の交流出力電圧の振幅が減少し、整流回路３５の直流出力電圧が減少し、電源部ＰＳ１から出力される電流Ｉ１が減少する。フルブリッジ回路３３およびトランス３４は、対応する制御信号ＣＮＴ１のデューティ比に応じた値の振幅と、対応する制御信号ＣＮＴ１の周波数に応じた値の周波数を有する交流電圧を出力する交流電圧発生回路を構成する。したがって、電源部ＰＳ１は、交流電源５から供給される交流電力によって駆動され、制御部１１から供給される制御信号ＣＮＴ１に応じた値の電流Ｉ１を出力する。

なお、フルブリッジ回路３３に代えて、一般的なＤＣ－ＤＣコンバータの回路方式であるフォワード回路方式やフライバック回路方式、プッシュプル回路方式、ハーフブリッジ回路方式、チョッパ回路方式等、変換電力量に応じて効率やコストが最適となる回路方式を採用してもよく、また、それらの回路方式の複合形であってもよい。

整流回路３１，３５は、ダイオードで構成される全波整流回路である。なお、整流回路３１，３５の構成はこれに限定されるものではない。ダイオードの代わりにスイッチング素子を用いて整流回路３１，３５を構成してもよい。この場合、低損失化が可能となる。

電源部ＰＳや電流経路切換回路ＣＳで使用するスイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等を用いるとよい。この場合、Ｓｉ（Silicon）の材料で構成されたスイッチング素子を使用し得るが、ＳｉＣ（Siliconcarbide）やＧａＮ（Galliumnitride）の材料で構成されたスイッチング素子を用いると、スイッチング損失や、導通損失を抑えることができ、電源部ＰＳ１の高効率化、低損失化が可能となる。以下、スイッチング素子としてＮ型ＭＯＳＦＥＴが用いられる場合について説明するが、これに限られるものではない。

電源部ＰＳ２，ＰＳ３の構成は、電源部ＰＳ１の構成と同様である。本実施の形態１では、３つのＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に対して、それぞれに電力を供給する３つの電源部ＰＳ１～ＰＳ３が設けられるので、電源部ＰＳ１～ＰＳ３の各々の電力容量を小さくすることできる。これにより、安価で汎用的な電力容量の小さいトランス３４や、チョッパ回路方式の場合は安価で汎用的な電力容量の小さいリアクトルＬ１～Ｌ３を用いることができる。

＜リアクトルＬ１～Ｌ３＞
リアクトルＬ１～Ｌ３は、それぞれ、電源部ＰＳ１～ＰＳ３からＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に供給される電流Ｉ１～Ｉ３を平滑化することにより、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の駆動電流に生じる電流リップルの大きさを低減する。これにより、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の出力レーザ光α１～α３のパワーを安定させることができる。

リアクトルＬ１～Ｌ３の各々に大きな電流が流れる場合、リアクトルＬ１～Ｌ３の各々として、エッジワイズコイルや、全体をモールドしたリアクトルを用いてもよい。ここでいうエッジワイズコイルとは、平角線がエッジワイズ方向に巻回されたコイルのことをいい、巻線が１層構造であるため巻線が丸型で多層構造であるリアクトルと比べて、放熱性を高くできる。

また、全体をモールドしたリアクトルは、モールド部から放熱することができるため、モールドしていないリアクトルと比べて放熱性が高い。そのため、エッジワイズコイルや、全体をモールドしたリアクトルを用いることで、各々のリアクトルの温度上昇を抑えることが可能となる。そのため、リアクトルを放熱するために必要な冷却機構（たとえば放熱フィン、水冷機構等）の小型化、および冷却方式の簡素化（たとえば、強制空冷から自然空冷）が可能となるので、冷却部材を減らすことができる。

また、電流経路切換回路ＣＳ１～ＣＳ３の各々に並列に平滑コンデンサを備えてもよい。具体的には、直流正母線ＰＬ１と直流負母線ＮＬ１との間、直流正母線ＰＬ２と直流負母線ＮＬ２との間、および直流正母線ＰＬ３と直流負母線ＮＬ３との間の各々に並列に接続される平滑コンデンサを備えてもよい。

このような平滑コンデンサを備えた場合、ＬＤモジュールＭの駆動電流の立ち上がりおよび立ち下がりの速度が低下するため、ＬＤモジュールＭのレーザ出力の応答速度が低下する恐れがある。また、フルブリッジ回路３３のスイッチング動作によって入出力電流に生じる電流リップルを吸収するために、高いリップル耐量を有する平滑コンデンサを備える必要がある。さらに、電流リップルが大きい場合はコンデンサの並列数を増加する必要があり、装置が大型化し高価になる。

しかしながら、電源部ＰＳから出力される電流Ｉをさらに平滑化できるため、ＬＤモジュールＭに供給される電流をさらに平滑化し、ＬＤモジュールＭのレーザ出力をより安定化させることができる。そのため、レーザ出力の応答速度の速さを求めない場合は、平滑コンデンサを備えるほうがよい。

＜電流検出器ＣＤ１～ＣＤ３＞
電流検出器ＣＤとしては、直列抵抗素子（シャント抵抗素子）やＣＴ（Current Transformer）やホール電流センサ等がよく用いられる。また、電流検出器ＣＤとして、電流検出用のＩＣ（Integrated Circuit）を使用してもよい。汎用的な部品を使うことでコストを低減することが可能である。

＜電流経路切換回路ＣＳ１～ＣＳ３＞
図５は、図１に示した電流経路切換回路ＣＳ１の構成を示す回路ブロック図である。図５において、電流経路切換回路ＣＳ１は、直流正母線ＰＬ１および直流負母線ＮＬ１間に接続されたスイッチング素子４１と、スイッチング素子４１を制御する電流切換制御部４２とを含む。スイッチング素子４１は、たとえばＮ型ＭＯＳＦＥＴである。電流切換制御部４２は、制御部１１（図３）から供給されるビームオン信号Ｂ１を、スイッチング素子４１をオンおよびオフさせるゲート信号Ｇ１に変換する。

次に、電流経路切換回路ＣＳ１の動作について説明する。電源部ＰＳ１が駆動していて、リアクトルＬ１に電流が流れている状態において、ビームオン信号Ｂ１を電流切換制御部４２に供給し、電流切換制御部４２によってスイッチング素子４１のオンおよびオフを制御することにより、リアクトルＬ１から出力される電流Ｉ１をＬＤモジュールＭ１に流すか、スイッチング素子４１に流すかを切り換える。

スイッチング素子４１がオフのとき、電流Ｉ１はＬＤモジュールＭ１に流れ、スイッチング素子４１がオンのとき、電流Ｉ１は電流経路切換回路ＣＳ１内のスイッチング素子４１に流れる。すなわち、電流経路切換回路ＣＳ１では、ビームオン信号Ｂ１に応じてＬＤモジュールＭ１の駆動電流の立ち上げや立ち下げを行なう。

仮に、電流経路切換回路ＣＳ１がない場合、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流を立ち上げるとき、リアクトルＬ１にエネルギーを蓄える必要があるため、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流の立ち上げに要する時間が長くなる問題がある。また、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流を立ち下げるとき、リアクトルＬ１に蓄えられたエネルギーにより、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流の立ち下げに要する時間が長くなる問題がある。

一方、電流経路切換回路ＣＳ１が備えられる場合、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流を立ち上げるとき、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流を立ち上げる前にスイッチング素子４１をオンにしてリアクトルＬ１に電流を流し、予めリアクトルＬ１にエネルギーを蓄えておくことにより、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流の立ち上げに要する時間を短縮できる。

また、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流を立ち下げるとき、スイッチング素子４１をオンにして、リアクトルＬ１の出力電流の電流経路を切り換えることで、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流の立ち下げに要する時間を短縮できる。すなわち、電流経路切換回路ＣＳ１を備えることにより、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流の立ち上げや立ち下げに要する時間を短縮することができ、レーザ出力のオンおよびオフを瞬時に切り換えることが可能となる。

なお、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流が大きい場合、スイッチング素子４１をオフする際に生じるサージ電圧を抑制するために、スイッチング素子４１に対して並列にスナバ回路をさらに設けてもよい。スナバ回路としては、たとえば抵抗素子とコンデンサを並列にして、これにダイオードを直列に接続してなるＲＣＤスナバ回路等を使用するとよい。

また、レーザ加工装置のような大型の装置では、電流経路切換回路ＣＳ１とＬＤモジュールＭ１とが離れている場合が多い。この場合、電流経路切換回路ＣＳ１およびＬＤモジュールＭ１間の配線が長くなり、配線の寄生インダクタンスによって、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流を好適に制御することが困難になる恐れがある。

電流経路切換回路ＣＳ１およびＬＤモジュールＭ１間の配線の寄生インダクタンス値を小さくするために、電流経路切換回路ＣＳ１およびＬＤモジュールＭ１間の配線が短くなるようにＬＤモジュールＭ１の近傍に電流経路切換回路ＣＳ１を設置してもよい。また、配線の相互インダクタンスの打ち消し効果が大きくなるように、電流経路切換回路ＣＳ１およびＬＤモジュールＭ１間の配線のループ面積が最小となるように配線してもよい。電流経路切換回路ＣＳ２，ＣＳ３の各々は、電流経路切換回路ＣＳ１と同じである。

＜ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３＞
ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の各々は、少なくとも１つ以上のＬＤを含む。ＬＤモジュールＭが複数のＬＤを含む場合、複数のＬＤは、ＬＤモジュールＭのアノード端子およびカソード端子間に順方向に直列接続される。また、高出力レーザ装置では、少なくとも１つ以上のＬＤモジュールＭが使用される。

＜コンバイナ１＞
コンバイナ１は、３つのＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のレーザ光α１～α３を結合させる機能を有する。コンバイナ１としては、光ファイバタイプだけでなく、プリズムやミラーや光結合素子等を用いてもよい。

＜パワー検出器２＞
図１では、コンバイナ１からパワー検出器２にレーザ光βの一部が入射しているように模式的に記載されている。レーザ光βが空間を伝搬している場合には、たとえばビームスプリッター等を用いて分岐させてレーザ光βの一部を検出する。また、レーザ光βが光ファイバ内を伝搬している場合には、たとえば光分岐器を使用して分岐した光ファイバの終端からの光を検出したり、光ファイバのクラッドから漏れ光を検出したりすることができる。

また、パワー検出器２へのレーザ光α１～α３の入射構造は、図１に示した構造に限定されない。ここでいうパワー検出器２は、レーザ出力の大きさを検出するセンサであり、光電的、熱的、光化学的、および機械的な方法のいずれかで光量を計測するセンサを示す。光電的に計測できるＰＤ（フォトダイオード）は、感度が高く応答速度も速いので、パワー検出器２としてＰＤを用いるとよい。

＜レーザ光発生装置の基本動作＞
制御装置４に含まれる３つの制御部１１～１３（図２）は、それぞれ３つの電源部ＰＳ１～ＰＳ３（図１）を制御し、それぞれ３つのＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の駆動電流を制御する。ここで、制御部１１の指令部２３（図３）は、パワー検出器２の出力信号φＰによって示されるレーザ光βのパワーＰの１／３の値Ｐ／３が、レーザ出力設定値Ｐｃの１／３の値Ｐｃ／３に一致するように、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流を決定し、電流指令値Ｉｃ１として出力する。レーザ出力設定値Ｐｃの１／３のパワーのレーザ光α１をＬＤモジュールＭ１から出力させるためである。

また、電流制御部２４（図３）は、電流検出器ＣＤ１の出力信号φＩ１によって示される電流Ｉ１が、指令部２３から供給される電流指令値Ｉｃ１に一致するように、電源部ＰＳ１のフルブリッジ回路３３（図４）に含まれるスイッチング素子３３ａ～３３ｄをオンおよびオフ制御する。ここで、電源部ＰＳ１～ＰＳ３のフルブリッジ回路３３のスイッチング周波数は互いに等しく、スイッチングの位相は６０度ずつずれている。

電源部ＰＳ１～ＰＳ３の各々では、フルブリッジ回路３３が出力する交流電流を、整流回路３５（図４）によって全波整流するため、整流後の電流にはスイッチング周波数の２倍の周波数の電流リップルが発生する。したがって、電源部ＰＳ１～ＰＳ３から出力されてそれぞれリアクトルＬ１～Ｌ３に流れる電流Ｉ１～Ｉ３に生じる電流リップルの位相差は１２０度となる。

ここで、電流経路切換回路ＣＳ１～ＣＳ３のスイッチング素子４１がオフのとき、リアクトルＬ１～Ｌ３に流れる電流Ｉ１～Ｉ３は、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の駆動電流と等しい。そのため、３つのＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の駆動電流に生じる電流リップルは互いに１２０度の位相差となり、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のレーザ出力のリップルも互いに１２０度の位相差となるため、コンバイナ１によりＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のレーザ出力を結合して得られるレーザ出力は、レーザ出力のリップルが打ち消しあう効果により、安定したレーザ出力を得ることができる。

図６は、図１～図５に示したレーザ光発生装置の動作を示すタイムチャートである。図６において、（Ａ）～（Ｃ）はそれぞれＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に流れる電流ＩＭ１～ＩＭ３の波形を示し、（Ｄ）はレーザ光βのパワーＰの波形を示している。図６から分かるように、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の駆動電流ＩＭ１～ＩＭ３に生じる電流リップルの位相は１２０度ずつずれているので、レーザ光βのパワーＰのリップルは低減されている。

比較例．
図７は、実施の形態１の比較例を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図７を参照して、比較例のレーザ光発生装置が図１のレーザ光発生装置と異なる点は、電源部ＰＳ２，ＰＳ３、リアクトルＬ２，Ｌ３、電流検出器ＣＤ２，ＣＤ３、電流経路切換回路ＣＳ２，ＣＳ３、ＬＤモジュールＭ２，Ｍ３、およびコンバイナ１が除去され、ＬＤモジュールＭ１がＬＤモジュールＭ１０で置換されている点である。

ＬＤモジュールＭ１０は、直列接続された複数（この例では９個）のＬＤを含む。ＬＤモジュールＭ１０に含まれるＬＤの数（９個）は、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３（図１）に含まれるＬＤの数（３×３＝９個）と等しい。パワー検出器２は、ＬＤモジュールＭ１０から出力されるレーザ光α１Ａのパワーを検出し、その検出値を示す信号φＰを制御装置４に与える。

次に、レーザ光α１Ａのリップル率について説明する。図７において、電流経路切換回路ＣＳ１のスイッチング素子４１がオフされ、リアクトルＬ１に流れる電流Ｉ１と、ＬＤモジュールＭ１０の駆動電流ＩＭ１０とは同じ値であるものとする。

電源部ＰＳ１の出力電圧を、振幅値がＶＬＩで、周波数がｆである矩形波電圧とし、リアクトルＬ１の出力側の電圧をＶＬＯ、リアクトルＬ１のインダクタンス値をＬとしたとき、リアクトルＬ１に流れる電流に重畳する電流リップル（ピークｔｏピーク）ＩＲは、次式（１）で表される。

ＩＲ＝（ＶＬＩ－ＶＬＯ）／（Ｌ×ｆ）×ＶＬＯ／ＶＬＩ …（１）
たとえば、ＶＬＩを２００Ｖ、ＶＬＯを５０Ｖ、ｆを１００ｋＨｚ、Ｌを１００μＨとすると、リアクトルＬ１に流れる電流Ｉ１に重畳する電流リップルＩＲは数式（１）より３．７５Ａとなる。ここで、電流リップル率ＲｉをＲｉ＝ＩＲ／Ｉ１×１００（％）と定義し、電流Ｉ１を４０Ａとすると、Ｒｉ＝（３．７５／２）／４０×１００＝±４.７％となる。

図８は、図７に示したレーザ光発生装置の動作を示すタイムチャートである。図８において、（Ａ）はＬＤモジュールＭ１０に流れる電流ＩＭ１０の波形を示し、（Ｂ）はＬＤモジュールＭ１０から出力されるレーザ光α１Ａのパワーの波形を示している。

比較例では、ＬＤモジュールＭ１０の駆動電流ＩＭ１０とレーザ出力Ｐが比例関係にある。この場合、ＬＤモジュールＭ１０の駆動電流ＩＭ１０の電流リップルが±４．７％であるとき、ＬＤモジュールＭ１０のレーザ出力Ｐのリップル率は±４．７％となる。すなわち、比較例に係るレーザ光発生装置のレーザ出力Ｐのリップル率は±４．７％となる。

（実施の形態１の効果１）
次に、実施の形態１のレーザ光発生装置におけるレーザ出力のリップル率について説明する。実施の形態１のレーザ光発生装置と比較例のレーザ光発生装置とで同じレーザ出力を得るためには、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に含まれる各ＬＤの端子間電圧を、ＬＤモジュールＭ１０に含まれる各ＬＤの端子間電圧と同じにする必要がある。そのためには、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の各々に含まれるＬＤの数が、ＬＤモジュールＭ１０に含まれるＬＤの数の３分の１であるので、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の各々の端子間電圧を、ＬＤモジュールＭ１０の端子間電圧の３分の１にする必要がある。

したがって、実施の形態１のレーザ光発生装置におけるリアクトルＬ１の出力側の電圧ＶＬＯを、実施の形態１のレーザ光発生装置におけるリアクトルＬ１の出力側の電圧ＶＬＯの３分の１である５０／３Ｖとする。また、比較例と同様に、ＶＬＩを２００Ｖ、ｆを１００ｋＨｚ、Ｌを１００μＨとすると、リアクトルＬ１に流れる電流Ｉ１に重畳する電流リップルＩＲは、数式（１）より、１．５３Ａとなる。ここで、リアクトルＬ１に流れる電流Ｉ１を４０Ａとすると、リアクトルＬ１に流れる電流リップル率Ｒｉは、Ｒｉ＝（１．５３／２）／４０＝±１．９％となる。

ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の駆動電流ＩＭ１～ＩＭ３とレーザ光α１～α３のパワーとが比例関係にある場合、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の駆動電流ＩＭ１～ＩＭ３の電流リップル率が±１．９％であるとき、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の出力レーザ光α１～α３のパワーのリップル率は±１．９％となる。

実施の形態１では、図６（Ａ）～（Ｄ）で示したように、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の駆動電流Ｉ１～Ｉ３のリップルの位相は１２０度ずつずれている。したがって、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の出力レーザ光α１～α３のパワーのリップルの位相も１２０度ずつずれている。また、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の出力レーザ光α１～α３をコンバイナ１で結合して出力するため、レーザ光βのパワーのリップル率は、±１．９％÷３＝±０．６％となる。

以上のように、本実施の形態１では、比較例よりも安定したレーザ出力を得ることができる。本実施の形態１のレーザ光発生装置をレーザ加工装置として使用し、レーザ光βを照射して対象物を加工すれば、レーザ加工時の加工断面の平坦精度を向上することが可能となる。

（実施の形態１の効果２）
実施の形態１に従うレーザ光発生装置では、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の端子間電圧を比較例におけるＬＤモジュールＭ１０の端子間電圧の１／３に低減できるので、電流経路切換回路ＣＳのスイッチング素子４１（図５）として低価格な低耐圧品を使用することができる。

また、低価格で低耐圧品のスイッチング素子４１はオン抵抗値が低いので、高効率化にも貢献することができる。たとえば、９００Ｖ耐圧のＮ型ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗値は０．７３Ωであるのに対し、３００Ｖ耐圧のＮ型ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗値は０．０４Ωであり、オン抵抗値による導通損失を下げることができ、効率の向上を図ることができる。なお、各耐圧のＮ型ＭＯＳＦＥＴのオン抵抗値は、現時点で汎用的に使用されている最小オン抵抗値の一例である。

（実施の形態１の効果３）
レーザ出力の安定性を向上させる代わりに、リアクトルＬ１～Ｌ３のインダクタンス値Ｌを小さくすることも可能である。たとえば、実施の形態１に係るレーザ光発生装置におけるリアクトルＬ１～Ｌ３のインダクタンス値を、比較例に係るレーザ光発生装置のリアクトルＬ１のインダクタンス値の３分の１にする。この場合、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の駆動電流の電流リップル率は、実施の形態１の効果１におけるＬＤモジュールＭ１の駆動電流の電流リップル率の３倍となる。

しかしながら、実施の形態１では、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の出力レーザ光α１～α３をコンバイナ１で結合するので、コンバイナ１から得られるレーザ出力のリップル率は、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のレーザ出力のリップル率と比べて３分の１に低減し、実施の形態１の効果１におけるレーザ光発生装置のレーザ出力のリップル率と同じ大きさとなる。したがって、レーザ出力の安定性が、比較例に係るレーザ光発生装置と同程度でよい場合には、リアクトルＬ１～Ｌ３のインダクタンス値を小さくすることが可能となる。

リアクトルＬ１～Ｌ３のインダクタンス値を小さくすることで、リアクトルＬ１～Ｌ３の小型化、コスト低減が可能となる。特に、大きなレーザ出力を有するレーザ光発生装置では、リアクトルＬ１～Ｌ３の大型化により実装上での場所が限定される問題や、製造できるメーカーが限られてくるため高コストとなる問題がある。しかしながら、インダクタンス値を小さくすることにより、リアクトルＬ１～Ｌ３を小型化し、実装上での場所が限定される問題を解決し、製造できるメーカーが多くなり価格の安い汎用リアクトルの使用が可能となる。

また、リアクトルＬ１～Ｌ３のインダクタンス値を小さくすることにより、発熱損失の小さい高効率なリアクトルＬ１～Ｌ３を使用することができ、リアクトルＬ１～Ｌ３の放熱に必要な冷却機構（たとえば放熱フィン、水冷機構等）の小型化、および冷却方式の簡素化（たとえば、強制空冷から自然空冷）が可能となるので、冷却部材を減らすことができる。

（実施の形態１の効果４）
実施の形態１に従うレーザ光発生装置では、３つの電源部ＰＳ１～ＰＳ３および３つのＬＤモジュールＭ１～Ｍ３を分散して配置することができるので、電源部ＰＳ１～ＰＳ３およびＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の放熱性を高めることができる。したがって、電源部ＰＳ１～ＰＳ３およびＬＤモジュールＭ１～Ｍ３から熱を放散させる絶縁シート等の放熱部材や、水冷或いは空冷のヒートシンク等の冷却部材を小型化し、価格を安くできる。

また、レーザ出力を繰り返し変化させると、ＬＤの温度差に起因した熱的なストレスがＬＤに繰り返し加わる。ＬＤ内の発光素子とボンディングワイヤ、あるいはＬＤ内のリードフレームとボンディングワイヤが、熱膨張係数の異なる金属である場合、熱膨張係数の差により応力が生じて、ＬＤ内の発光素子とボンディングワイヤ、あるいはＬＤ内のリードフレームとボンディングワイヤの接合部にクラックが発生し、故障に至る恐れがある。

実施の形態１に従うレーザ光発生装置では、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３を分散して配置することにより、レーザ出力が大きいときのＬＤの温度とレーザ出力が小さいときのＬＤの温度との温度差を小さくすることができ、熱的なストレスによるＬＤの故障を低減でき、寿命を延ばすことができる。

また、レーザ出力が大きいときのＬＤの温度とレーザ出力が小さいときのＬＤの温度との温度差が小さくなるので、温度サイクル条件等で高い信頼性を有するＬＤを使用する必要がなくなる。また、ＬＤの温度上昇が小さくなるので、耐熱温度が低い汎用ＬＤが使用可能となる。そのため、温度サイクル条件等で高い信頼性を有するＬＤや、耐熱温度の高いＬＤ等の高価なＬＤから、安価なＬＤへの置き換えが可能となり、装置の低コスト化を図ることができる。

（実施の形態１の問題点）
図９は、実施の形態１の問題点を説明するためのタイムチャートである。図９において、（Ａ）は電流指令値Ｉｃ１（図３）の波形を示し、（Ｂ）はゲート信号Ｇ１（図５）の波形を示し、（Ｃ）はリアクトルＬ１（図１）の出力電流Ｉ１の波形を示し、（Ｄ）はＬＤモジュールＭ１（図１）に流れる電流ＩＭ１の波形を示している。

図９では、電流指令値Ｉｃ１を大きな値ＩＨ（たとえば４０Ａ）から０Ａに変更し、その後、値ＩＨよりも小さな値ＩＬ（たとえば２０Ａ）に変更する場合が示されている。電流指令値Ｉｃ１がＩＨ，ＩＬである場合には、ビームオン信号Ｂ１（図５）は活性化レベルの「Ｈ」レベルにされている。電流指令値Ｉｃ１が０Ａである場合には、ビームオン信号Ｂ１は非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされている。

時刻ｔ０～ｔ１では、電流指令値Ｉｃ１が値ＩＨに設定され、電源部ＰＳ１およびリアクトルＬ１から電流指令値Ｉｃ１と同じ値ＩＨの電流Ｉ１が出力される。また、ゲート信号Ｇ１が「Ｌ」レベルにされてスイッチング素子４１がオフされる。これにより、リアクトルＬ１の出力電流Ｉ１が全てＬＤモジュールＭ１に流れ、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流ＩＭ１はＩＨとなり、ＬＤモジュールＭ１から大パワーのレーザ光α１が出力される。このとき、リアクトルＬ１には電磁エネルギーが蓄えられる。

時刻ｔ１～ｔ２では、電流指令値Ｉｃ１が０Ａに設定され、電源部ＰＳ１の出力電流は０Ａになり、ゲート信号Ｇ１が「Ｈ」レベルにされてスイッチング素子４１がオンされる。リアクトルＬ１に蓄えられた電磁エネルギーにより、リアクトルＬ１の他方端子からスイッチング素子４１および整流回路３５（図４）を介してリアクトルＬ１の一方端子に電流Ｉ１が流れる。

リアクトルＬ１の出力電流Ｉ１は、全てスイッチング素子４１に流れるので、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流ＩＭ１は０Ａになり、ＬＤモジュールＭ１からのレーザ光α１の出力は停止される。このとき、リアクトルＬ１の電磁エネルギーは徐々に減少し、リアクトルＬ１の出力電流Ｉ１は徐々に減少する。

時刻ｔ２では、電流指令値Ｉｃ１が値ＩＬに設定され、電源部ＰＳ１から電流指令値Ｉｃ１と同じ値ＩＬの電流が出力される。また、ゲート信号Ｇ１が「Ｌ」レベルにされてスイッチング素子４１がオフされる。これにより、電源部ＰＳ１およびリアクトルＬ１の出力電流Ｉ１が全てＬＤモジュールＭ１に流れ、ＬＤモジュールＭ１から小パワーのレーザ光α１が出力される。

ここで、スイッチング素子４１の内部インピーダンスは小さいので、時刻ｔ１～ｔ２では、リアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギーはほとんど消費されず、リアクトルＬ１の出力電流Ｉ１はＩＨから少ししか減少しない。

このため、スイッチング素子４１がオフされたとき（時刻ｔ２）、電源部ＰＳ１の出力電流と、ＩＨから少ししか減少していないリアクトルＬ１の出力電流Ｉ１との和の電流がＬＤモジュールＭ１に流れ、瞬時的に電流指令値Ｉｃ１＝ＩＬよりも大きな駆動電流ＩＭ１がＬＤモジュールＭ１に流れ、瞬時的に大きなパワーのレーザ光α１がＬＤモジュールＭ１から出力される。他のレーザ光α２，α３でも同様であるので、レーザ光α１～α３を集めたレーザ光βは瞬時的に大きなパワーとなる。このレーザ光βを用いてレーザ加工を行なうと、加工不良を起こす恐れがある。以下の変形例１～３では、この問題点の解決が図られる。

変形例１．
図１０は、実施の形態１の変形例１を示す回路ブロック図であって、図５と対比される図である。図１０を参照して、この変形例１が実施の形態１と異なる点は、電流経路切換回路ＣＳ１が電流経路切換回路ＣＳ１Ａで置換されている点である。電流経路切換回路ＣＳ１Ａは、電流経路切換回路ＣＳ１の電流切換制御部４２を電流切換制御部４２Ａで置換したものである。

電流切換制御部４２Ａは、ビームオン信号Ｂ１に応答してゲート電圧ＶＧを出力する。スイッチング素子４１は、たとえばＮ型ＭＯＳＦＥＴである。ゲート電圧ＶＧは、スイッチング素子４１のゲートおよびソース間に与えられる。ビームオン信号Ｂ１が活性化レベルの「Ｈ」レベルである場合には、ゲート電圧ＶＧは「Ｌ」レベルにされる。ビームオン信号Ｂ１が活性化レベルの「Ｈ」レベルから非活性化レベルの「Ｌ」レベルに立ち下げられた場合には、ゲート電圧ＶＧは設定時間Ｔ１だけ設定電圧ＶＭにされた後に「Ｈ」レベルにされる。

設定電圧ＶＭは、「Ｌ」レベルと「Ｈ」レベルとの間の電圧であって、スイッチング素子４１を能動領域で駆動させるために必要な電圧に設定されている。能動領域とは、スイッチング素子４１のゲートおよびソース間電圧を増加させたときに、ドレイン電流が増加する領域である。ゲート電圧ＶＧを設定電圧ＶＭにすると、スイッチング素子４１のオン抵抗値は比較的高い値になり、スイッチング素子４１は抵抗素子として動作する。

なお、ゲート電圧ＶＧの「Ｈ」レベルは、スイッチング素子４１を飽和領域で駆動させるために必要な電圧に設定されている。飽和領域とは、スイッチング素子４１のゲートおよびソース間電圧を増加させたときに、ドレイン電流が飽和する領域である。ゲート電圧ＶＧを「Ｈ」レベルにすると、スイッチング素子４１がオンし、スイッチング素子４１のオン抵抗値は最小になる。

また、ゲート電圧ＶＧの「Ｌ」レベルは、スイッチング素子４１を遮断領域で駆動させるために必要な電圧に設定されている。遮断領域とは、スイッチング素子４１のゲートおよびソース間電圧を増加させても、ドレイン電流が流れない領域である。ゲート電圧ＶＧを「Ｌ」レベルにすると、スイッチング素子４１はオフし、スイッチング素子４１の抵抗値は最大になる。

この変形例１では、他の電流経路切換回路ＣＳ２，ＣＳ３も、電流経路切換回路ＣＳ１Ａと同じ構成に変更される。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

図１１は、変形例１となるレーザ光発生装置の動作を示すタイムチャートであって、図９と対比される図である。図１１において、（Ａ）は電流指令値Ｉｃ１（図３）の波形を示し、（Ｂ）はゲート電圧ＶＧ（図１０）の波形を示し、（Ｃ）はリアクトルＬ１（図１）の出力電流Ｉ１の波形を示し、（Ｄ）はＬＤモジュールＭ１（図１）に流れる電流ＩＭ１の波形を示している。

図１１でも、電流指令値Ｉｃ１を大きな値ＩＨ（たとえば４０Ａ）から０Ａに変更し、その後、値ＩＨよりも小さな値ＩＬ（たとえば２０Ａ）に変更する場合が示されている。電流指令値Ｉｃ１がＩＨ，ＩＬである場合には、ビームオン信号Ｂ１（図５）は活性化レベルの「Ｈ」レベルにされている。電流指令値Ｉｃ１が０Ａである場合には、ビームオン信号Ｂ１は非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされている。

時刻ｔ０～ｔ１では、電流指令値Ｉｃ１が値ＩＨに設定され、電源部ＰＳ１およびリアクトルＬ１から電流指令値Ｉｃ１と同じ値ＩＨの電流Ｉ１が出力される。また、ゲート電圧ＶＧが「Ｌ」レベルにされてスイッチング素子４１が遮断領域で動作し、スイッチング素子４１がオフされる。これにより、リアクトルＬ１の出力電流Ｉ１が全てＬＤモジュールＭ１に流れ、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流ＩＭ１はＩＨとなり、ＬＤモジュールＭ１から大パワーのレーザ光α１が出力される。このとき、リアクトルＬ１には電磁エネルギーが蓄えられる。

時刻ｔ１において、電流指令値Ｉｃ１が０Ａに設定され、電源部ＰＳ１の出力電流は０Ａになる。また、時刻ｔ１では、ゲート電圧ＶＧが設定電圧ＶＭにされる。これにより、スイッチング素子４１が能動領域で駆動され、スイッチング素子４１は抵抗素子として動作する。

電源部ＰＳ１の出力電流は０Ａになるが、リアクトルＬ１に蓄えられた電磁エネルギーにより、リアクトルＬ１の他方端子からスイッチング素子４１およびＬＤモジュールＭ１の並列接続体と整流回路３５（図４）とを介してリアクトルＬ１の一方端子に電流Ｉ１が流れる。

このとき、ＬＤモジュールＭ１に流れる電流ＩＭ１がＬＤの発振しきい値未満となるように電圧ＶＭを設定することにより、ＬＤモジュールＭ１からレーザ光α１を出力させずに、リアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギーをＬＤモジュールＭ１とスイッチング素子４１で消費することができ、リアクトルＬ１の出力電流Ｉ１をＩＨから急速に減少させることができる。時刻ｔ１～ｔ２の間に、リアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギーは完全に消費され、リアクトルＬ１の出力電流Ｉ１およびＬＤモジュールＭ１の駆動電流ＩＭ１は０Ａとなる。

時刻ｔ２において、ゲート電圧ＶＧが「Ｈ」レベルにされてスイッチング素子４１は飽和領域で動作し、スイッチング素子４１はオン状態にされる。時刻ｔ３では、電流指令値Ｉｃ１が値ＩＬに設定され、電源部ＰＳ１から電流指令値Ｉｃ１と同じ値ＩＬの電流が出力される。また、ゲート電圧ＶＧが「Ｌ」レベルにされてスイッチング素子４１がオフされる。これにより、電源部ＰＳ１およびリアクトルＬ１の出力電流Ｉ１が全てＬＤモジュールＭ１に流れ、ＬＤモジュールＭ１から小パワーのレーザ光α１が出力される。

この変形例１では、電流指令値Ｉｃ１の立ち上がり時（時刻ｔ３）には、リアクトルＬ１の電磁エネルギーが完全に消費されているので、図９で示したような大パワーのレーザ光α１がパルス的に出力されることはない。他のレーザ光α２，α３でも同様であるので、レーザ光α１～α３を集めたレーザ光βは瞬時的に大パワーとなることはない。このレーザ光βを用いてレーザ加工を行なうことにより、加工不良を起こすことを防止することができる。

変形例２．
図１２は、実施の形態１の他の変形例２を示す回路ブロック図であって、図５と対比される図である。図１２を参照して、この変形例２が実施の形態１と異なる点は、電流経路切換回路ＣＳ１が電流経路切換回路ＣＳ１Ｂで置換されている点である。電流経路切換回路ＣＳ１Ｂは、電流経路切換回路ＣＳ１にエネルギー消費部４３を追加するとともに電流切換制御部４２を電流切換制御部４２Ｂで置換したものである。

エネルギー消費部４３は、直流正母線ＰＬ１と直流負母線ＮＬ１との間に直列接続された抵抗素子４４およびスイッチング素子４５を含む。スイッチング素子４５は、たとえばＮ型ＭＯＳＦＥＴである。

電流切換制御部４２Ｂは、ビームオン信号Ｂ１に応答してゲート信号Ｇ１，Ｇ２を出力する。ゲート信号Ｇ１，Ｇ２は、それぞれスイッチング素子４１，４５のゲートに与えられる。ビームオン信号Ｂ１が活性化レベルの「Ｈ」レベルである場合には、ゲート信号Ｇ１，Ｇ２はともに「Ｌ」レベルにされる。

ビームオン信号Ｂ１が活性化レベルの「Ｈ」レベルから非活性化レベルの「Ｌ」レベルに立ち下げられた場合には、ゲート信号Ｇ２が「Ｈ」レベルに立ち上げられ、設定時間Ｔ１の経過後に、ゲート信号Ｇ２が「Ｌ」レベルに立ち下げられるとともに、ゲート信号Ｇ１が「Ｈ」レベルに立ち上げられる。

この変形例２では、他の電流経路切換回路ＣＳ２，ＣＳ３も、電流経路切換回路ＣＳ１Ｂと同じ構成に変更される。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

図１３は、変形例２となるレーザ光発生装置の動作を示すタイムチャートであって、図９と対比される図である。図１３において、（Ａ）は電流指令値Ｉｃ１（図３）の波形を示し、（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれゲート信号Ｇ１，Ｇ２（図１２）の波形を示し、（Ｄ）はリアクトルＬ１（図１）の出力電流Ｉ１の波形を示し、（Ｅ）はＬＤモジュールＭ１（図１）に流れる電流ＩＭ１の波形を示している。

図１３では、電流指令値Ｉｃ１を大きな値ＩＨ（たとえば４０Ａ）から０Ａに変更し、その後、値ＩＨよりも小さな値ＩＬ（たとえば２０Ａ）に変更する場合が示されている。電流指令値Ｉｃ１がＩＨ，ＩＬである場合には、ビームオン信号Ｂ１（図５）は活性化レベルの「Ｈ」レベルにされている。電流指令値Ｉｃ１が０Ａである場合には、ビームオン信号Ｂ１は非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされている。

時刻ｔ０～ｔ１では、電流指令値Ｉｃ１が値ＩＨに設定され、電源部ＰＳ１およびリアクトルＬ１から電流指令値Ｉｃ１と同じ値ＩＨの電流Ｉ１が出力される。また、ゲート信号Ｇ１，Ｇ２が「Ｌ」レベルにされてスイッチング素子４１，４５がオフされる。これにより、リアクトルＬ１の出力電流Ｉ１が全てＬＤモジュールＭ１に流れ、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流ＩＭ１はＩＨとなり、ＬＤモジュールＭ１から大パワーのレーザ光α１が出力される。このとき、リアクトルＬ１には電磁エネルギーが蓄えられる。

時刻ｔ１において、電流指令値Ｉｃ１が０Ａに設定され、電源部ＰＳ１の出力電流は０Ａになる。また、時刻ｔ１では、ゲート信号Ｇ２が「Ｈ」レベルにされ、スイッチング素子４５がオンされる。このとき、電源部ＰＳ１の出力電流は０Ａになるが、リアクトルＬ１に蓄えられた電磁エネルギーにより、リアクトルＬ１の他方端子からエネルギー消費部４３およびＬＤモジュールＭ１の並列接続体、並びに整流回路３５（図４）を介してリアクトルＬ１の一方端子に電流Ｉ１が流れる。

このとき、ＬＤモジュールＭ１に流れる電流ＩＭ１がＬＤの発振しきい値未満となるように抵抗素子４４の抵抗値を設定することにより、ＬＤモジュールＭ１からレーザ光α１を出力させずに、リアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギーをＬＤモジュールＭ１と抵抗素子４４で消費することができ、リアクトルＬ１の出力電流Ｉ１をＩＨから急速に減少させることができる。時刻ｔ１～ｔ２の間に、リアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギーは完全に消費され、リアクトルＬ１の出力電流Ｉ１およびＬＤモジュールＭ１の駆動電流ＩＭ１は０Ａとなる。

時刻ｔ２において、ゲート信号Ｇ２が「Ｌ」レベルに立ち下げられてスイッチング素子４５がオフされるとともに、ゲート信号Ｇ１が「Ｈ」レベルに立ち上げられてスイッチング素子４１がオンされる。

時刻ｔ３では、電流指令値Ｉｃ１が値ＩＬに設定され、電源部ＰＳ１から電流指令値Ｉｃ１と同じ値ＩＬの電流が出力される。また、ゲート信号Ｇ１が「Ｌ」レベルにされてスイッチング素子４１がオフされる。これにより、電源部ＰＳ１およびリアクトルＬ１の出力電流Ｉ１が全てＬＤモジュールＭ１に流れ、ＬＤモジュールＭ１から小パワーのレーザ光α１が出力される。

この変形例２では、電流指令値Ｉｃ１の立ち上がり時（時刻ｔ３）には、リアクトルＬ１の電磁エネルギーが完全に消費されているので、図９で示したような大パワーのレーザ光α１がパルス的に出力されることはない。他のレーザ光α２，α３でも同様であるので、レーザ光α１～α３を集めたレーザ光βは瞬時的に大パワーとなるはない。このレーザ光βを用いてレーザ加工を行なうことにより、加工不良を起こすことを防止することができる。

また、スイッチング素子４５をオンした直後におけるＬＤモジュールＭ１の端子間電圧をＶＯ（０）とし、リアクトルＬ１のインダクタンス値をＬとし、抵抗素子４４の抵抗値をＲとし、スイッチング素子４５をオンした時間をｔ＝０［ｓ］とすると、ＬＤモジュールＭ１の端子間電圧ＶＯ（ｔ）は、次式（２）で表わされる。

ＶＯ（ｔ）＝ＶＯ（０）×［１－ｅ＾（－Ｒｔ／Ｌ）］ …（２）
上述の通り、実施の形態１では、比較例に比べてリアクトルＬ２のインダクタンス値Ｌを３分の１にすることができる。したがって、この変形例２では、ＶＯ（ｔ）を所望の電圧値にするために要する時間ｔを、比較例の３分の１にすることが可能である。これにより、エネルギー消費部４３内のスイッチング素子４５をオンする時間を３分の１に低減することができ、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流ＩＭ１の大きさを大きな値ＩＨから小さな値ＩＬに切り換えるのに要する時間を３分の１に低減することが可能となり、レーザ出力の応答速度を高めることができる。

変形例３．
変形例１，２では、リアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギーを電流経路切換回路ＣＳ１Ａ，ＣＳ１ＢおよびＬＤモジュールＭ１で消費することにより、瞬時的にＩＬよりも大きな駆動電流がＬＤモジュールＭ１に流れる問題を解決した。しかしながら、このような解決方法では、リアクトルＬ１に蓄積された電磁エネルギーを消費するので、効率が低下するという問題がある。この変形例３では、この問題の解決が図られる。

図１４は、実施の形態１のさらに他の変形例３を示す回路ブロック図であって、図５と対比される図である。図１４を参照して、この変形例３が実施の形態１と異なる点は、電流経路切換回路ＣＳ１が電流経路切換回路ＣＳ１Ｃで置換されている点である。電流経路切換回路ＣＳ１Ｃは、電流切換制御部４２を電流切換制御部４２Ｃで置換したものである。

電流切換制御部４２Ｃは、ビームオン信号Ｂ１、電流指令値Ｉｃ１、電流検出器ＣＤ１の出力信号φＩ１に基づいてゲート信号Ｇ３を生成する。ゲート信号Ｇ３は、スイッチング素子４１のゲートに与えられる。ビームオン信号Ｂ１が非活性化レベルの「Ｌ」レベルである場合には、ゲート信号Ｇ３は「Ｌ」レベルにされる。

ビームオン信号Ｂ１が非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられた場合には、電流検出器ＣＤ１の検出値が電流指令値Ｉｃ１になるまで、ゲート信号Ｇ３はパルス幅変調される。

この変形例３では、他の電流経路切換回路ＣＳ２，ＣＳ３も、電流経路切換回路ＣＳ１Ｃと同じ構成に変更される。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

図１５は、変形例３となるレーザ光発生装置の動作を示すタイムチャートであって、図９と対比される図である。図１５において、（Ａ）は電流指令値Ｉｃ１（図３）の波形を示し、（Ｂ）はゲート信号Ｇ３（図１４）の波形を示し、（Ｃ）はリアクトルＬ１（図１）の出力電流Ｉ１の波形を示し、（Ｄ）はＬＤモジュールＭ１（図１）に流れる電流ＩＭ１の波形を示し、（Ｅ）は（Ｄ）の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの領域の拡大図の一例である。

図１５では、電流指令値Ｉｃ１を大きな値ＩＨ（たとえば４０Ａ）から０Ａに変更し、その後、値ＩＨよりも小さな値ＩＬ（たとえば２０Ａ）に変更する場合が示されている。電流指令値Ｉｃ１がＩＨ，ＩＬである場合には、ビームオン信号Ｂ１（図５）は活性化レベルの「Ｈ」レベルにされている。電流指令値Ｉｃ１が０Ａである場合には、ビームオン信号Ｂ１は非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされている。

時刻ｔ０～ｔ１では、電流指令値Ｉｃ１が値ＩＨに設定され、電源部ＰＳ１およびリアクトルＬ１から電流指令値Ｉｃ１と同じ値ＩＨの電流Ｉ１が出力される。また、ゲート信号Ｇ３が「Ｌ」レベルにされてスイッチング素子４１（図１４）がオフされる。これにより、リアクトルＬ１の出力電流Ｉ１が全てＬＤモジュールＭ１に流れ、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流ＩＭ１はＩＨとなり、ＬＤモジュールＭ１から大パワーのレーザ光α１が出力される。このとき、リアクトルＬ１には電磁エネルギーが蓄えられる。

時刻ｔ１～ｔ２では、電流指令値Ｉｃ１が０Ａに設定され、電源部ＰＳ１の出力電流は０Ａになり、ゲート信号Ｇ３が「Ｈ」レベルにされてスイッチング素子４１がオンされる。リアクトルＬ１に蓄えられた電磁エネルギーにより、リアクトルＬ１の他方端子からスイッチング素子４１および整流回路３５を介してリアクトルＬ１の一方端子に電流Ｉ１が流れる。

リアクトルＬ１の出力電流Ｉ１は、全てスイッチング素子４１に流れるので、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流ＩＭ１は０Ａになり、ＬＤモジュールＭ１からのレーザ光α１の出力は停止される。このとき、リアクトルＬ１の電磁エネルギーは徐々に減少し、リアクトルＬ１の出力電流Ｉ１は徐々に減少する。

時刻ｔ２では、電流指令値Ｉｃ１が値ＩＬに設定され、電源部ＰＳ１から電流指令値Ｉｃ１と同じ値ＩＬの電流が出力される。時刻ｔ２において、電流切換制御部４２Ｃによってゲート信号Ｇ３のパルス幅変調が開始される。時刻ｔ３において、電流検出器ＣＤ１の検出値が電流指令値Ｉｃ１になると、ゲート信号Ｇ３のパルス幅変調が停止され、ゲート信号Ｇ３は「Ｌ」レベルにされる。これにより、電流指令値Ｉｃ１と同じ値ＩＬの電流ＩＭ１がＬＤモジュールＭ１に流れ、安定したレーザ光α１が出力される。

この変形例３では、図１５（Ｂ）に示されるように、時刻ｔ２の直後にゲート信号Ｇ３がパルス幅変調される。これにより、図１５（Ｄ），（Ｅ）に示されるように、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流ＩＭ１がパルス状に変化し、ＬＤモジュールＭ１から出力されるレーザ光α１のパワーがパルス状に変化する。レーザ光α１のパワーは、パルスがオンのときとオフのときの平均値となるので、図９に示したような高出力にはならない。他のレーザ光α２，α３についてもレーザ光α１と同様であるので、レーザ光α１～α３を集めたレーザ光βは高出力にならない。このレーザ光βを用いてレーザ加工を行なうことにより、加工不良を起こすことを防止することができる。また、リアクトルＬ１の電磁エネルギーを無駄に消費することがないので、効率の向上を図ることができる。

実施の形態２．
図１６は、実施の形態２に従うレーザ光発生装置の要部を示すブロック図であって、図２と対比される図である。図１６を参照して、このレーザ光発生装置が実施の形態１と異なる点は、操作部３を用いて制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３の位相角度θ１～θ３が設定可能になっており、設定された位相角度θ１～θ３がそれぞれ制御部１１～１３に与えられる点である。

レーザ光発生装置の使用者は、操作部３を操作して、レーザ出力設定値Ｐｃおよびビームオン信号ＢＯＮの波形に加え、制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３の位相角度θ１～θ３をセットする。位相角度θ１～θ３の各々は一定値でもよいし、ビームオン信号ＢＯＮに同期して変化する値であっても構わない。ビームオン信号ＢＯＮの波形、レーザ出力設定値Ｐｃ、および位相角度θ１～θ３は、操作部３内の記憶部（図示せず）に記憶される。

たとえば、レーザ光発生装置の使用者が操作部３に含まれる出力開始ボタンをオンすると、ビームオン信号ＢＯＮ、レーザ出力設定値Ｐｃ、および位相角度θ１～θ３が記憶部（図示せず）から読み出されて制御装置４に出力される。

制御部１１内の電流制御部２４（図３）は、設定された位相角度θ１の制御信号ＣＮＴ１を生成する。制御部１２内の電流制御部２４は、設定された位相角度θ２の制御信号ＣＮＴ２を生成する。制御部１３内の電流制御部２４は、設定された位相角度θ３の制御信号ＣＮＴ３を生成する。

位相角度θ１，θ２，θ３がそれぞれ０度、６０度、１２０度である場合は、実施の形態１と同じ結果となり、図６で示したように、３つのＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のレーザ出力のリップルが効果的に打ち消し合い、出力レーザ光βのリップル率は小さくなる。

図１７は、図１６に示したレーザ光発生装置の動作の一例を示すタイムチャートであって、図６と対比される図である。図１７において、（Ａ）～（Ｃ）はそれぞれＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に流れる電流ＩＭ１～ＩＭ３の波形を示し、（Ｄ）はレーザ光βのパワーＰの波形を示している。

図１７では、θ１＝θ２＝θ３＝０度の場合が示されている。図１７から分かるように、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の駆動電流ＩＭ１～ＩＭ３に生じる電流リップルの位相は同じであるので、３つのＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のレーザ出力のリップルは加算され、出力レーザ光βのリップル率は大きくなる。

また、図１８は、図１６に示したレーザ光発生装置の他の動作例を示すタイムチャートであって、図６と対比される図である。図１８においても、（Ａ）～（Ｃ）はそれぞれＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に流れる電流ＩＭ１～ＩＭ３の波形を示し、（Ｄ）はレーザ光βのパワーＰの波形を示している。

図１８では、θ１＝０度、θ２＝θ３＝１２０度の場合が示されている。図１８から分かるように、ＬＤモジュールＭ１，Ｍ２の駆動電流ＩＭ１，ＩＭ２に生じる電流リップルの位相は互いに２４０度ずれ、ＬＤモジュールＭ２，Ｍ３の駆動電流Ｉ２，Ｉ３に生じる電流リップルの位相は同じである。ＬＤモジュールＭ１の出力レーザ光α１に生じるリップルとＬＤモジュールＭ２，Ｍ３の出力レーザ光α２，α３に生じるリップルとは打ち消し合うが、ＬＤモジュールＭ２，Ｍ３の出力レーザ光α２，α３に生じるリップルは加算される。

したがって、θ１＝０度、θ２＝θ３＝１２０度の場合におけるレーザ出力のリップル率は、θ１＝０度、θ２＝６０度、θ３＝１２０度の場合におけるレーザ出力のリップル率よりも大きくなり、θ１＝θ２＝θ３＝０度の場合におけるレーザ出力のリップル率よりも小さくなる。

本実施の形態２では、制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３の位相角度θ１～θ３を所望の大きさに変化させることにより、レーザ出力のリップル率を瞬時に変化させることが可能となる。このレーザ光発生装置をレーザ加工装置として使用した場合、レーザ出力のリップル率の大きさに応じて、加工断面を所望の平坦精度にすることができ、梨地加工面のような模様を高精度に形成したり、平坦な加工断面を形成することが可能となる。また、レーザ光βを出力する加工ヘッドの制御と、レーザ出力に生じるリップルの周波数を同期させることにより、たとえば、リップルにより生じる加工断面の凹凸を一定間隔で形成して模様を作成することができる。

実施の形態３．
図１９は、実施の形態３に従うレーザ光発生装置の要部を示すブロック図であって、図１６と対比される図である。図１９を参照して、このレーザ光発生装置が実施の形態２と異なる点は、操作部３を用いて制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３の周波数ｆ１～ｆ３が設定可能になっており、設定された周波数ｆ１～ｆ３がそれぞれ制御部１１～１３に与えられる点である。

レーザ光発生装置の使用者は、操作部３を操作して、レーザ出力設定値Ｐｃおよびビームオン信号ＢＯＮの波形に加え、制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３の周波数ｆ１～ｆ３をセットする。周波数ｆ１～ｆ３の各々は一定値でもよいし、ビームオン信号ＢＯＮに同期して変化する値であっても構わない。ビームオン信号ＢＯＮの波形、レーザ出力設定値Ｐｃ、および周波数ｆ１～ｆ３は、操作部３内の記憶部（図示せず）に記憶される。

たとえば、レーザ光発生装置の使用者が操作部３に含まれる出力開始ボタンをオンすると、ビームオン信号ＢＯＮ、レーザ出力設定値Ｐｃ、および周波数ｆ１～ｆ３が記憶部（図示せず）から読み出されて制御装置４に出力される。

制御部１１内の電流制御部２４（図３）は、設定された周波数ｆ１の制御信号ＣＮＴ１を生成する。制御部１２内の電流制御部２４は、設定された周波数ｆ２の制御信号ＣＮＴ２を生成する。制御部１３内の電流制御部２４は、設定された周波数ｆ３の制御信号ＣＮＴ３を生成する。

図２０は、図１９で説明したレーザ光発生装置の動作の一例を示すタイムチャートである。図２０において、（Ａ）～（Ｃ）はそれぞれＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に流れる電流ＩＭ１～ＩＭ３の波形を示し、（Ｄ）はレーザ光βのパワーＰの波形を示している。図２０では、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３である場合が示されている。

図２０から分かるように、制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３の周波数ｆ１～ｆ３が異なると、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の駆動電流Ｉ１～Ｉ３に生じる電流リップルの周波数も互いに異なり、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のレーザ出力のリップルの周波数も互いに異なることとなる。したがって、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のレーザ出力のリップルのピーク値が重なる確率が小さくなり、出力レーザ光βのリップルが小さくなり、安定したレーザ出力を得ることができる。

なお、制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３の周波数ｆ１～ｆ３をレーザ光βの出力中に変化させてもよい。電源部ＰＳ１～ＰＳ３のフルブリッジ回路３３（図４）は、それぞれ制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３に従ってスイッチングされる。フルブリッジ回路３３のスイッチング周波数が低い場合、スイッチング損失が小さく、電源部ＰＳ１～ＰＳ３の温度上昇が小さいが、電流リップルが大きくなる。これに対して、フルブリッジ回路３３のスイッチング周波数が高い場合、フルブリッジ回路３３で生じるスイッチング損失が大きく、電源部ＰＳ１～ＰＳ３の温度上昇が大きいが、電流リップルが小さくなる。

電源部ＰＳ１～ＰＳ３のうち、温度が高い電源部を低い周波数でスイッチングさせ、温度が低い電源部を高い周波数でスイッチングさせることにより、温度が高い電源部の温度上昇を低減し、温度が低い電源部の出力電流に重畳する電流リップルを小さくすることが可能となる。すなわち、制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３の周波数ｆ１～ｆ３を動作中に変化させることにより、電流リップルを小さくしたり、電源部ＰＳの温度上昇を抑えることが可能となる。

実施の形態４．
図２１は、実施の形態４に従うレーザ光発生装置の要部を示すブロック図であって、図２と対比される図である。図２１を参照して、このレーザ光発生装置が実施の形態１と異なる点は、操作部３を用いて、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の残存寿命を予測するモードを設定することが可能となっており、そのモードが設定された場合には操作部３から制御部１１～１３に信号ＣＭ１が与えられる点である。制御部１１～１３は、信号ＣＭ１に応答して、残存寿命予測モードを順次実行する。

信号ＣＭ１が与えられた場合、制御部１１の指令部２３（図３）は、制御部１２，１３の指令部２３よりも先に残存寿命予測モードを実行する。指令部２３は、互いに異なる値の複数の電流指令値Ｉｃ１を１つずつ順次出力する。電流制御部２４は、電流検出器ＣＤ１の出力信号φＩ１によって示される電流Ｉ１が電流指令値Ｉｃ１になるように、制御信号ＣＮＴ１のデューティ比を制御する。これにより、電源部ＰＳ１から電流Ｉ１が出力され、その電流Ｉ１によってＬＤモジュールＭ１が駆動され、レーザ光α１が出力される。レーザ光α１のパワーはパワー検出器２（図１）によって検出され、その検出値を示す信号φＰが指令部２３に与えられる。

指令部２３は、電流指令値Ｉｃ１の大きさを複数段階で変えて、各電流指令値Ｉｃ１毎に、パワー検出器２の出力信号φＰによって示されるレーザ光α１のパワーを検出し、ＬＤモジュールＭ１の電流－パワー特性（Ｉ－Ｐ特性）を求め、そのＩ－Ｐ特性を記憶部２２に格納する。記憶部２２には、初期時のＩ－Ｐ特性が格納されている。指令部２３は、記憶部２２に格納されている初期時のＩ－Ｐ特性と経時劣化後のＩ－Ｐ特性とを比較し、比較結果に基づいて、ＬＤモジュールＭ１の残存寿命Ｔｒ１を予測する。

図２２は、記憶部２２に格納された初期時のＩ－Ｐ特性と経時劣化後のＩ－Ｐ特性とを示す図である。図２２において、初期時のＬＤモジュールＭ１は、駆動電流ＩＭ１がしきい値電流Ｉｔｈ１以上のときにレーザ光α１を出力する。経時劣化後のＬＤモジュールＭ１は、駆動電流ＩＭ１がしきい値電流Ｉｔｈ２以上のときにレーザ光α１を出力する。Ｉｔｈ１＜Ｉｔｈ２である。

また、初期時のＬＤモジュールＭ１のレーザ出力効率Ｅ１は、経時劣化後のＬＤモジュールＭ１のレーザ出力効率Ｅ２よりも大きい。レーザ出力効率とは、しきい値電流Ｉｔｈ以上の領域におけるＩ－Ｐ特性曲線の傾きである。

指令部２３は、記憶部２２に格納された初期時のＩ－Ｐ特性と経時劣化後のＩ－Ｐ特性から、初期時のしきい値電流Ｉｔｈ１およびレーザ出力効率Ｅ１と、経時劣化後のしきい値電流Ｉｔｈ２およびレーザ出力効率Ｅ２とを読み取り、読み取ったＩｔｈ１，Ｅ１とＩｔｈ２，Ｅ２とを比較し、比較結果に基づいて経時劣化後のＬＤモジュールＭ１の残存寿命Ｔｒ１を予測する。

制御部１２（図２１）は、制御部１１の次に、制御部１１と同様にして、ＬＤモジュールＭ２の残存寿命Ｔｒ２を予測する。制御部１３（図２１）は、制御部１２の次に、制御部１１と同様にして、ＬＤモジュールＭ３の残存寿命Ｔｒ３を予測する。

残存寿命予測モードの終了後、レーザ光βを出力する通常動作を行なう場合、制御部１１～１３は、残存寿命Ｔｒの短いＬＤモジュールＭの分担率ＳＲが小さくなり、残存寿命Ｔｒの長いＬＤモジュールＭの分担率ＳＲが大きくなるように、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のパワーの分担率ＳＲ１～ＳＲ３を変更する。これにより、残存寿命Ｔｒの短いＬＤモジュールＭの駆動電流ＩＭが小さくなり、残存寿命Ｔｒの長いＬＤモジュールＭの駆動電流ＩＭが大きくなるように、電流指令値Ｉｃ１～Ｉｃ３が設定されることとなり、残存寿命Ｔｒの短いＬＤモジュールＭを延命することが可能となる。

その結果、レーザ光発生装置のメンテナンス間隔を延ばすことが可能となる。また、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の残存寿命Ｔｒ１～Ｔｒ３の差を低減することができ、一度のメンテナンスで多くのＬＤモジュールＭを交換できるので、交換頻度を減らすことが可能となる。

実施の形態５．
図２３は、実施の形態５に従うレーザ光発生装置の構成を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図２３を参照して、このレーザ光発生装置が図１のレーザ光発生装置と異なる点は、電圧検出器ＶＤ１～ＶＤ３が追加され、制御装置４が制御装置４Ａで置換されている点である。

電圧検出器ＶＤ１は、ＬＤモジュールＭ１の端子間電圧Ｖ１を検出し、その検出値を示す信号φＶ１を制御装置４Ａに出力する。電圧検出器ＶＤ２は、ＬＤモジュールＭ２の端子間電圧Ｖ２を検出し、その検出値を示す信号φＶ２を制御装置４Ａに出力する。電圧検出器ＶＤ３は、ＬＤモジュールＭ３の端子間電圧Ｖ３を検出し、その検出値を示す信号φＶ３を制御装置４Ａに出力する。

図２４は、制御装置４Ａの構成を示すブロック図であって、図２と対比される図である。図２４を参照して、制御装置４Ａが制御装置４と異なる点は、制御部１１～１３がそれぞれ制御部１１Ａ～１３Ａと置換されている点である。

レーザ光発生装置の使用者は、操作部３を操作して、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の残存寿命を予測する残存寿命予測モードを設定する。それに応じて操作部３は、残存寿命予測モードの実行を指示する信号ＣＭ２を制御部１１Ａ～１３Ａに与える。制御部１１Ａ～１３Ａは、信号ＣＭ２に応答して、残存寿命予測モードを実行する。また、電圧検出器ＶＤ１～ＶＤ３の出力信号φＶ１～φＶ３は、それぞれ制御部１１Ａ～１３Ａに与えられる。

図２５は、制御部１１Ａの構成を示すブロック図であって、図３と対比される図である。図２５を参照して、制御部１１Ａが制御部１１と異なる点は、指令部２３が指令部２３Ａで置換されている点である。

制御部１１Ａに信号ＣＭ２が与えられた場合、制御部１１Ａの指令部２３Ａは、残存寿命予測モードを実行する。指令部２３Ａは、互いに異なる値の複数の電流指令値Ｉｃ１を１つずつ順次出力する。電流制御部２４は、電流検出器ＣＤ１の出力信号φＩ１によって示される電流Ｉ１が電流指令値Ｉｃ１になるように、制御信号ＣＮＴ１のデューティ比を制御する。これにより、電源部ＰＳ１から電流Ｉ１が出力され、その電流Ｉ１によってＬＤモジュールＭ１が駆動され、レーザ光α１が出力される。

指令部２３Ａは、電流指令値Ｉｃ１の大きさを複数段階で変えて、各電流指令値Ｉｃ１毎に、電圧検出器ＶＤ１の出力信号φＶ１によって示されるＬＤモジュールＭ１の端子間電圧Ｖ１を検出し、ＬＤモジュールＭ１の電流－電圧特性（Ｉ－Ｖ特性）を求め、そのＩ－Ｖ特性を記憶部２２に格納する。記憶部２２には、初期時のＩ－Ｖ特性が格納されている。指令部２３Ａは、記憶部２２に格納されている初期時のＩ－Ｖ特性と経時劣化後のＩ－Ｖ特性とを比較し、比較結果に基づいて、ＬＤモジュールＭ１の残存寿命を予測する。

図２６は、記憶部２２に格納された初期時のＩ－Ｖ特性と経時劣化後のＩ－Ｖ特性とを示す図である。図２６において、初期時のＬＤモジュールＭ１では、端子間電圧Ｖ１を０Ｖから徐々に増大させていくと、Ｖ１がしきい値電圧Ｖｔｈ１になった時に電流ＩＭ１が流れ始め、その後はＶ１に比例してＩＭ１が増大する。経時劣化後のＬＤモジュールＭ１では、端子間電圧Ｖ１を０Ｖから徐々に増大させていくと、Ｖ１がしきい値電圧Ｖｔｈ２になった時に電流ＩＭ１が流れ始め、その後はＶ１に比例してＩＭ１が増大する。Ｖｔｈ１＜Ｖｔｈ２である。

指令部２３Ａは、記憶部２２に格納された初期時のＩ－Ｖ特性と経時劣化後のＩ－Ｖ特性から、初期時のしきい値電圧Ｖｔｈ１と、経時劣化後のしきい値電圧Ｖｔｈ２とを読み取り、読み取ったＶｔｈ１とＶｔｈ２とを比較し、比較結果に基づいて経時劣化後のＬＤモジュールＭ１の残存寿命Ｔｒ１を予測する。制御部１２Ａ，１３Ａ（図２４）は制御部１１Ａと同時に、制御部１１Ａと同様にして、ＬＤモジュールＭ２，Ｍ３の残存寿命Ｔｒ２，Ｔｒ３をそれぞれ予測する。

残存寿命予測モードの終了後、レーザ光βを出力する通常動作を行なう場合、制御部１１Ａ～１３Ａは、残存寿命Ｔｒの短いＬＤモジュールＭの分担率ＳＲが小さくなり、残存寿命Ｔｒの長いＬＤモジュールＭの分担率ＳＲが大きくなるように、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のパワーの分担率ＳＲ１～ＳＲ３を変更する。これにより、残存寿命Ｔｒの短いＬＤモジュールＭの駆動電流ＩＭが小さくなり、残存寿命Ｔｒの長いＬＤモジュールＭの駆動電流ＩＭが大きくなるように、電流指令値Ｉｃ１～Ｉｃ３を決定することにより、残存寿命Ｔｒの短いＬＤモジュールＭを延命する。

その結果、レーザ光発生装置のメンテナンス間隔を延ばすことが可能となる。また、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の残存寿命Ｔｒ１～Ｔｒ３の差を低減することができ、一度のメンテナンスで多くのＬＤモジュールＭを交換できるので、交換頻度を減らすことが可能となる。

また、本実施の形態５では、３つの電圧検出器ＶＤ１～ＶＤ３を設けたので、３つのＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の端子間電圧Ｖ１～Ｖ３を同時に検出することができ、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のＩ－Ｖ特性を同時に検出することができる。したがって、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のＩ－Ｐ特性を１つずつ順次検出する必要がある実施の形態４と比べ、残存寿命予測を短時間で行なうことができる。

また、全てのＬＤモジュールＭ１～Ｍ３が動作状態でも、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のＩ－Ｖ特性を計測できるので、たとえば、レーザ光βを使用して被加工物を加工している際中であっても、残存寿命を計測することができる。

実施の形態６．
図２７は、実施の形態６に従うレーザ光発生装置の要部を示すブロック図であって、図２４と対比される図である。図２７を参照して、このレーザ光発生装置が実施の形態５と異なる点は、操作部３を用いて、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の発光効率ＥＡ１～ＥＡ３を検出する発光効率検出モードを設定することが可能となっており、そのモードが設定された場合には、操作部３から制御部１１Ａ～１３Ａに信号ＣＭ３が与えられる点である。制御部１１Ａ～１３Ａは、信号ＣＭ３に応答して、発光効率検出モードを順次実行する。

信号ＣＭ３が制御部１１Ａに与えられた場合、指令部２３Ａ（図２５）は、制御部１２Ａ，１３Ａよりも先に、発光効率検出モードを実行する。指令部２３Ａは、設定された電流指令値Ｉｃ１を出力する。電流制御部２４は、電流検出器ＣＤ１の出力信号φＩ１によって示される電流Ｉ１が電流指令値Ｉｃ１になるように、制御信号ＣＮＴ１のデューティ比を制御する。これにより、電源部ＰＳ１から電流Ｉ１が出力され、その電流Ｉ１によってＬＤモジュールＭ１が駆動され、レーザ光α１が出力される。

レーザ光α１のパワーはパワー検出器２によって検出され、その検出値を示す信号φＰが指令部２３Ａに与えられる。また、ＬＤモジュールＭ１の端子間電圧Ｖ１が電圧検出器ＶＤ１によって検出され、その検出値を示す信号φＶ１が指令部２３Ａに与えられる。

指令部２３Ａは、信号φＰによって示されるレーザ光α１のパワーと、信号φＶ１によって示されるＬＤモジュールＭ１の端子間電圧Ｖ１と、電流指令値Ｉｃ１によって示されるＬＤモジュールＭ１の駆動電流Ｉ１とに基づいて、ＬＤモジュールＭ１の発光効率ＥＡ１＝Ｐ／（Ｖ１×Ｉ１）を求める。制御部１２Ａは、制御部１１Ａの次に、制御部１１Ａと同様にして、ＬＤモジュールＭ２の発光効率ＥＡ２を検出する。制御部１３Ａは、制御部１２Ａの次に、制御部１１Ａと同様にして、ＬＤモジュールＭ３の発光効率ＥＡ３を検出する。

発光効率検出モードの終了後、レーザ光βを出力する通常動作を行なう場合、制御部１１Ａ～１３Ａは、発光効率ＥＡの低いＬＤモジュールＭの分担率ＳＲが小さくなり、発光効率ＥＡの高いＬＤモジュールＭの分担率ＳＲが大きくなるように、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のパワーの分担率ＳＲ１～ＳＲ３を変更する。これにより、発光効率ＥＡの低いＬＤモジュールＭの駆動電流ＩＭを小さくし、発光効率ＥＡの高いＬＤモジュールＭの駆動電流ＩＭを大きくすることとなり、レーザ光発生装置の効率を高めることができる。

実施の形態７．
実施の形態１の比較例となるレーザ光発生装置（図７）では、ＬＤモジュールＭ１０のレーザ出力がオフのときに、発振しきい値電流Ｉｔｈ未満の設定電流をＬＤモジュールＭ１０に流して、ＬＤモジュールＭ１０の温度を上昇させている。これにより、レーザ出力のオン／オフ動作が繰り返される場合において、レーザ出力がオンの場合とオフの場合とのＬＤのジャンクションの温度差を小さくしている。これにより、ヒートサイクルに起因する熱的ストレスが、ＬＤに繰り返し加わることを防ぎ、ＬＤを構成するチップとボンディングワイヤやはんだ等の接合部にクラックが発生し、故障に至ることを予防している。

しかしながら、比較例では、ＬＤの特性ばらつきや、ヒートシンク等の冷却部材の配置によって、各ＬＤのジャンクション温度にばらつきが生じる。そのため、一部のＬＤでは、ＬＤモジュールのレーザ出力がオンの時とオフの時とのジャンクション温度の温度差を小さくできず、ヒートサイクルに起因する熱的ストレスが、ＬＤに繰り返し加わり、早期に故障に至る可能性がある。本実施の形態７では、この問題の解決が図られる。

図２８は、実施の形態７に従うレーザ光発生装置の構成を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図２８を参照して、このレーザ光発生装置が図１のレーザ光発生装置と異なる点は、温度検出器ＴＤ１～ＴＤ３が追加され、制御装置４が制御装置４Ｂと置換されている点である。

温度検出器ＴＤ１は、ＬＤモジュールＭ１の温度Ｔｅ１を検出し、その検出値を示す信号φＴｅ１を制御装置４Ｂに与える。温度検出器ＴＤ２は、ＬＤモジュールＭ２の温度Ｔｅ２を検出し、その検出値を示す信号φＴｅ２を制御装置４Ｂに与える。温度検出器ＴＤ３は、ＬＤモジュールＭ３の温度Ｔｅ３を検出し、その検出値を示す信号φＴｅ３を制御装置４Ｂに与える。

図２９は、制御装置４Ｂの構成を示す回路ブロック図であって、図２と対比される図である。図２９を参照して、この制御装置４Ｂが図２の制御装置４と異なる点は、制御部１１～１３がそれぞれ制御部１１Ｂ～１３Ｂと置換されている点である。

レーザ光発生装置の使用者は、操作部３を操作して、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のオフ時における温度Ｔｅ１～Ｔｅ３を検出する温度検出モードを設定する。それに応じて操作部３は、温度検出モードの実行を指示する信号ＣＭ４を制御部１１Ｂ～１３Ｂに与える。制御部１１Ｂ～１３Ｂは、信号ＣＭ４に応答して、温度検出モードを実行する。

図３０は、制御部１１Ｂの構成を示すブロック図であって、図３と対比される図である。図３０を参照して、制御部１１Ｂが制御部１１と異なる点は、指令部２３が指令部２３Ｂで置換されている点である。

信号ＣＭ４が制御部１１Ｂに与えられた場合、指令部２３Ｂは、温度検出モードを実行する。指令部２３Ｂは、設定電流を流すための電流指令値Ｉｃ１を出力する。電流制御部２４は、電流検出器ＣＤ１の出力信号φＩ１によって示される電流Ｉ１が電流指令値Ｉｃ１になるように、制御信号ＣＮＴ１のデューティ比を制御する。これにより、電源部ＰＳ１から電流Ｉ１が出力され、その電流Ｉ１によってＬＤモジュールＭ１が発熱し、ＬＤモジュールＭ１の温度Ｔｅ１が上昇する。

ＬＤモジュールＭ１の温度Ｔｅ１は温度検出器ＴＤ１（図２８）によって検出され、その検出値を示す信号φＴｅ１が指令部２３Ｂに与えられる。指令部２３Ｂは、ＬＤモジュールＭ１の温度Ｔｅ１を検知する。制御部１２Ｂ，１３Ｂ（図２９）は、制御部１１Ｂと同様にして、ＬＤモジュールＭ２，Ｍ３の温度Ｔｅ２，Ｔｅ３をそれぞれ検出する。

温度検出モードの終了後、レーザ光βを出力する通常動作を行なう場合、制御部１１Ｂ～１３Ｂは、温度Ｔｅが高いＬＤモジュールＭには小さな電流が流れ、温度Ｔｅが低いＬＤモジュールＭには大きな電流が流れるように、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の電流指令値Ｉｃ１～Ｉｃ３を決定する。

これにより、ＬＤの特性ばらつきや、ヒートシンク等の冷却部材の配置の影響があっても、ＬＤのジャンクションの温度差を小さくすることができ、ヒートサイクルに起因する熱的ストレスが、ＬＤに繰り返し加わることを避けて、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の長寿命化を図ることができる。

なお、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のＩ－Ｐ特性、Ｉ―Ｖ特性を測定するとき、温度検出器ＴＤ１～ＴＤ３によってＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の温度Ｔｅ１～Ｔｅ３を同時に測定してもよい。ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のＩ－Ｐ特性、Ｉ－Ｖ特性、しきい値電流Ｉｔｈ、しきい値電圧Ｖｔｈ、レーザ出力効率Ｅ、発光効率ＥＡは、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の温度Ｔｅ１～Ｔｅ３に応じて変化する。したがって、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の残存寿命を予測するとき、温度検出器ＴＤ１～ＴＤ３で計測したＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の温度Ｔｅ１～Ｔｅ３を考慮することで、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の残存寿命の予測精度を向上することが可能となる。

実施の形態８．
図３１は、実施の形態８に従うレーザ光発生装置の要部を示す回路ブロック図であって、図２と対比される図である。図３１を参照して、このレーザ光発生装置が実施の形態１と異なる点は、制御装置４が制御装置４Ｃで置換されている点である。制御装置４Ｃは、制御部１１～１３を制御部１１Ｃ～１３Ｃで置換したものである。本実施の形態８では、操作部３を用いて、発光させるＬＤモジュールＭの数Ｎをレーザ出力設定値Ｐｃに応じて変更するモードを設定することが可能となっており、そのモードが設定された場合には、操作部３から制御部１１Ｃ～１３Ｃに信号ＣＭ５が与えられる。

図３２は、制御部１１Ｃの構成を示すブロック図であって、図３と対比される図である。図３２を参照して、制御部１１Ｃが制御部１１と異なる点は、通信／演算部２１が通信／演算部２１Ａで置換されている点である。

通信／演算部２１Ａは、レーザ出力設定値Ｐｃに応じて、発光させるＬＤモジュールＭの数Ｎを求める。たとえば、レーザ出力設定値Ｐｃが小さい場合にはＮ＝１となり、レーザ出力設定値Ｐｃが少し大きい場合にはＮ＝２となり、レーザ出力設定値Ｐｃが大きい場合にはＮ＝３となる。求められたＮは、指令部２３に与えられる。

Ｎ＝１である場合、制御部１１Ｃ～１３Ｃ（図３１）のうちの制御部１１Ｃの指令部２３のみが電流指令値Ｉｃ１を出力する。Ｎ＝２である場合、制御部１１Ｃ～１３Ｃのうちの２個の制御部１１Ｃ，１２Ｃの指令部２３が電流指令値Ｉｃ１，Ｉｃ２を出力する。Ｎ＝３である場合、全ての制御部１１Ｃ～１３Ｃの指令部２３が電流指令値Ｉｃ１～Ｉｃ３を出力する。

制御部１１Ｃの指令部２３は、パワー検出器２の出力信号φＰによって示される出力レーザ光βのパワーＰの１／Ｎの値が、レーザ出力設定値Ｐｃの１／Ｎの値になるように電流指令値Ｉｃ１を生成する。電流制御部２４は、電流検出器ＣＤ１の検出値が電流指令値Ｉｃ１になるように、制御信号ＣＮＴ１を生成する。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

本実施の形態８では、レーザ出力設定値Ｐｃが小さい場合、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のうちのいずれか１つのＬＤモジュール（たとえばＭ１）のみを発光させるので、実施の形態１よりも低パワーのレーザ光βを出力することができる。したがって、レーザ光βを用いて被加工物を加工する場合には、低パワーのレーザ光βを用いて微細で精密な加工を行なうことができる。

図３３は、ＬＤモジュールＭの駆動電流ＩＭ（Ａ）と電流リップル率Ｒｉ（％）との関係を示す図である。図３３では、ＶＬＩ＝２００Ｖ、ＶＬＯ＝５０Ｖ、ｆ＝１００ｋＨｚ、Ｌ＝１００μＨの条件で測定された結果が示されている。

たとえば、実施の形態１の比較例に係るレーザ光発生装置（図７）において、ＬＤモジュールＭ１０の駆動電流ＩＭを２０Ａとした場合、ＬＤモジュールＭ１０の駆動電流ＩＭに対する電流リップル率は、±９．４％となる。

一方、本実施の形態８のレーザ光発生装置において、実施の形態１の比較例に係るレーザ光発生装置（図７）と同じ出力を得るために、比較例と比べてＬＤの数量が３分の１であるＬＤモジュールＭ１に３倍の大きさの駆動電流ＩＭである６０Ａを流した場合、ＬＤモジュールＭ１の駆動電流ＩＭに対する電流リップル率Ｒｉは、±３．１％となる。したがって、本実施の形態８では、低出力動作を行なう場合、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の駆動電流の電流リップル率Ｒｉを低減でき、安定したレーザ出力を得ることができる。

また、本実施の形態８によれば、安定したレーザ出力を得ることができるだけでなく、電力変換効率も向上させることができる。

図３４は、レーザ出力と電力変換効率との関係を示す図である。この図３４では、実施の形態８に係るレーザ光発生装置の特性を示す曲線（実線）と、実施の形態１の比較例に係るレーザ光発生装置（図７）の特性を示す曲線（点線）とが示されている。

以下、実施の形態８と、実施の形態１の比較例（以下、単に「比較例」と称する。）とを、レーザ出力が０～３３％の低出力領域と、レーザ出力が３３～６６％の中出力領域と、レーザ出力が６６～１００％の高出力領域とに分けて比較する。

図３４を参照して、実施の形態８では、レーザ出力を１００％から低下させていくと、高出力領域及び中出力領域において９４％程度の高い電力変換効率が得られ、レーザ出力が約２０％以下になると電力変換効率が大きく低下する。

これに対して、比較例では、レーザ出力を１００％から低下させていくと、高出力領域では９４％程度の高い電力変換効率が得られているが、中出力領域になると電力変換効率が徐々に低下し、低出力領域になると電力変換効率が大きく低下する。

これは、比較例では、１つの電源部ＰＳ１によってＬＤモジュールＭ１０を駆動するので、高出力時は電源部ＰＳ１の電力変換効率が高いが、低出力時は電源部ＰＳ１の電力変換効率が低くなるからである。このため、比較例では、低出力時の電力変換効率が低いという課題がある。

これに対して、実施の形態８では、発光させるＬＤモジュールＭの数Ｎをレーザ出力設定値Ｐｃに応じて変更するモードを設定することで、低出力時の電力変換効率を向上させることができる。

実施の形態８では、電源部ＰＳ１～ＰＳ３の各々の電力容量が、比較例に係るレーザ光発生装置（図７）の電源部ＰＳ１の電力容量の３分の１程度とされる。そして、低出力領域では、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のうちのいずれか１つのＬＤモジュール（たとえばＬＤモジュールＭ１）のみを発光させるために、電源部ＰＳ１～ＰＳ３のうち１つの電源部（たとえば電源部ＰＳ１）のみが使用される。また、中出力領域では、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のうちのいずれか２つのＬＤモジュール（たとえばＬＤモジュールＭ１，Ｍ２）のみを発光させるために、電源部ＰＳ１～ＰＳ３のうち２つの電源部（たとえば電源部ＰＳ１，ＰＳ２）のみが使用される。さらに、高出力領域では、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の全てを発光させるために、電源部ＰＳ１～ＰＳ３の全てが使用される。これにより、本実施の形態８では、低出力領域から高出力領域までの広範囲において、電源部ＰＳ１～ＰＳ３の電力変換効率を高くすることができる。

実施の形態８のレーザ光発生装置をレーザ加工装置として使用する場合、レーザ出力のリップル率が低減されるため、レーザ出力が小さい場合でも安定した精度のよい加工が可能となる。たとえば板厚が薄い板を加工するときにバリの少ない加工や微細加工が可能となる。また低出力でのレーザマーキングも可能となる。したがって、加工できる条件が大幅に広がる。したがって、レーザ加工精度の信頼性の向上を図ることができる。

また、レーザ出力設定値Ｐｃが小さい場合には、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３を１つずつ順次駆動させてもよい。その場合、電源部ＰＳ１、リアクトルＬ１、およびＬＤモジュールＭ１と、電源部ＰＳ２、リアクトルＬ２、およびＬＤモジュールＭ２と、電源部ＰＳ３、リアクトルＬ３、およびＬＤモジュールＭ３とを順次休止させることができるので、電源部ＰＳ１～ＰＳ３、リアクトルＬ１～Ｌ３、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の温度上昇を抑えることが可能となる。

実施の形態９．
図３５は、実施の形態９に従うレーザ光発生装置の要部を示す回路ブロック図であって、図２と対比される図である。図３５を参照して、このレーザ光発生装置が実施の形態１と異なる点は、制御装置４が制御装置４Ｄと置換されている点である。制御装置４Ｄは、制御装置４の制御部１１～１３をそれぞれ制御部１１Ｄ～１３Ｄと置換し、報知部５０を追加したものである。

レーザ光発生装置の使用者は、操作部３を操作して、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の故障を検出する故障検出モードを設定する。それに応じて操作部３は、故障検出モードの実行を指示する信号ＣＭ６を制御部１１Ｄ～１３Ｄに与える。制御部１１Ｄ～１３Ｄは、信号ＣＭ６に応答して、故障検出モードを実行する。

制御部１１Ｄは、制御部１１と同じ動作を行なう他、信号ＣＭ６に応答して、パワー検出器２の出力信号φＰによって示されるレーザ光α１のパワーとレーザ出力設定値Ｐｃとの差がなくなるように、電流指令値Ｉｃ１を生成してＬＤモジュールＭ１を発光させる。そして制御部１１Ｄは、レーザ光α１のパワーが基準値Ｐｓよりも小さい場合には、ＬＤモジュールＭ１の短絡故障が発生したと判別し、信号φＳ１を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。基準値Ｐｓは、ＬＤモジュールＭが故障しているか否かを判別する基準の電流値である。

また、制御部１１Ｄは、電源部ＰＳ１を駆動させている場合に、電流検出器ＣＤ１の出力信号φＩ１によって示される電流Ｉ１が０Ａであるときは、ＬＤモジュールＭ１の開放故障が発生したと判別し、信号φＯ１を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。

制御部１２Ｄは、制御部１１Ｄと同様であり、レーザ光α２のパワーが基準値Ｐｓよりも小さい場合には、ＬＤモジュールＭ２の短絡故障が発生したと判別し、信号φＳ２を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。また、制御部１２Ｄは、電源部ＰＳ２を駆動させている場合に、電流検出器ＣＤ２の出力信号φＩ２によって示される電流Ｉ２が０Ａであるときは、ＬＤモジュールＭ２の開放故障が発生したと判別し、信号φＯ２を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。

制御部１３Ｄも、制御部１１Ｄと同様であり、レーザ光α３のパワーが基準値Ｐｓよりも小さい場合には、ＬＤモジュールＭ３の短絡故障が発生したと判別し、信号φＳ３を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。また、制御部１３Ｄは、電源部ＰＳ３を駆動させている場合に、電流検出器ＣＤ３の出力信号φＩ３によって示される電流Ｉ３が０Ａであるときは、ＬＤモジュールＭ３の開放故障が発生したと判別し、信号φＯ３を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。

報知部５０は、信号φＳ１～φＳ３が活性化レベルの「Ｈ」レベルにされた場合には、それぞれＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の短絡故障が発生したことを音、光、画像等によってレーザ光発生装置の使用者に報知する。また、報知部５０は、信号φＯ１～φＯ３が活性化レベルの「Ｈ」レベルにされた場合には、それぞれＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の開放故障が発生したことを音、光、画像等によってレーザ光発生装置の使用者に報知する。

図３６は、故障検出モード時における制御装置４Ｄの動作を示すフローチャートである。図３６を参照して、ステップＳ１において制御装置４Ｄは、電源部ＰＳを制御して、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のうちのいずれか１つ（以下では、ＬＤモジュールＭ１とする。）に駆動電流ＩＭ（ＩＭ１）を供給する。

ステップＳ２において制御装置４Ｄは、ＬＤモジュールＭ１に対応する電流検出器ＣＤ１の出力信号φＩ１に基づいて、ＬＤモジュールＭ１に流れる駆動電流ＩＭ１が０Ａであるか否かを判別し、駆動電流ＩＭ１が０Ａである場合には、ＬＤモジュールＭ１の開放故障が発生しているためステップＳ５に進み、駆動電流ＩＭ１が０Ａでない場合には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、制御装置４Ｄは、駆動させたＬＤモジュールＭ１のレーザ出力が基準値Ｐｓ未満か否かを判別し、レーザ出力が基準値Ｐｓ未満である場合には、ＬＤモジュールＭ１の短絡故障が発生しているためステップＳ５に進み、レーザ出力が基準値Ｐｓ未満でない場合には、ステップＳ４に進む。ステップＳ４において、制御装置４Ｄは、駆動させたＬＤモジュールＭ１は故障していないと判別し、ステップＳ８に進む。

制御装置４Ｄは、ステップＳ５においてＬＤモジュールＭ１の故障が発生したと判別し、ステップＳ６において報知部５０を用いて故障が発生したことを報知し、ステップＳ７において故障しているＬＤモジュールＭ１の使用を中止する。具体的には、故障しているＬＤモジュールＭ１に対応する電源部ＰＳ１への制御信号の供給を停止し、ＬＤモジュールＭ１への電流の供給を停止する。

ステップＳ８において、制御装置４Ｄは、故障の有無を未だ判別していないＬＤモジュールがあるか否かを判別し、未判別のＬＤモジュールがない場合には、故障検出モードの実行を終了する。未判別のＬＤモジュールがある場合には、制御装置４Ｄは、未判別のＬＤモジュールのうちのいずれか１つ（たとえばＬＤモジュールＭ２）に駆動電流ＩＭ（ＩＭ２）を供給し、ステップＳ２に戻る。全てのＬＤモジュールの故障の有無が判別されるまで、ステップＳ２～Ｓ９が繰り返し実行される。

制御装置４Ｄは、故障したＬＤモジュールが修理されるか新品と交換されるまで、レーザ出力設定値Ｐｃによって示されるパワーのレーザ光βを出力するために、残りのＬＤモジュールＭの駆動電流ＩＭを変更する。

本実施の形態９に従うレーザ光発生装置によれば、ＬＤモジュールＭの故障の有無を検出し、故障していないＬＤモジュールを用いてレーザ光βを出力することができる。

また、実施の形態１の比較例に係るレーザ光発生装置（図７）では、１つのＬＤモジュールＭ１０のみが設けられているので、ＬＤモジュールＭ１０が故障した場合、修理が完了するまで装置を動作させることができず、レーザ加工工程が、全停止してレーザ加工装置を備えた工場にとって、大きなロスが生じる恐れがある。

しかしながら、本実施の形態９では、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のいずれかが故障しても、他のＬＤモジュールでレーザ出力を補填して、レーザ加工を行なうことができるので、レーザ加工工程を停止させず、工場のロスを抑えることができる。

また、修理時、ＬＤモジュール内のＬＤが１つ故障すると、ＬＤモジュール毎交換する必要がある。比較例に係るレーザ光発生装置では、ＬＤモジュールＭ１０の中に、使用する全てのＬＤが含まれているので、１つのＬＤが故障すると、全てのＬＤを交換する必要がある。

一方、本実施の形態９に係るレーザ光発生装置では、ＬＤモジュールＭ１０と同数のＬＤが３つのＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に分散されているので、１つのＬＤが故障しても、故障したＬＤが含まれるＬＤモジュール内のＬＤのみを交換するだけで済む。したがって、交換するＬＤの数を比較例と比べて３分の１に減らすことができ、修理費を低減できる。

なお、本実施の形態９では、短絡故障および開放故障の両方を検出しているが、短絡故障のみを検出してもよいし、開放故障のみを検出してもよい。

実施の形態１０．
図３７は、実施の形態１０に従うレーザ光発生装置の要部を示す回路ブロック図であって、図２４と対比される図である。図３７を参照して、このレーザ光発生装置が実施の形態５と異なる点は、制御装置４Ａが制御装置４Ｅと置換されている点である。制御装置４Ｅは、制御装置４Ａの制御部１１Ａ～１３Ａをそれぞれ制御部１１Ｅ～１３Ｅと置換したものである。

レーザ光発生装置の使用者は、操作部３を操作して、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の故障を検出する故障検出モードを設定する。それに応じて操作部３は、故障検出モードの実行を指示する信号ＣＭ７を制御部１１Ｅ～１３Ｅに与える。制御部１１Ｅ～１３Ｅは、信号ＣＭ７に応答して、故障検出モードを実行する。

制御部１１Ｅは、制御部１１Ａと同じ動作を行なう他、信号ＣＭ７に応答して、パワー検出器２の出力信号φＰによって示されるレーザ光βのパワーＰの１／３の値Ｐ／３と、レーザ出力設定値Ｐｃの１／３の値Ｐｃ／３との差がなくなるように、電流指令値Ｉｃ１を生成してＬＤモジュールＭ１を発光させる。

そして、制御部１１Ｅは、電圧検出器ＶＤ１の出力信号φＶ１によって示されるＬＤモジュールＭ１の端子間電圧Ｖ１が基準値Ｖｓよりも小さい場合には、ＬＤモジュールＭ１の短絡故障が発生したと判別し、信号φＳ１を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。基準値Ｖｓは、ＬＤモジュールＭが故障しているか否かを判別する基準の電圧値である。

また、制御部１１Ｅは、電源部ＰＳ１を駆動させている場合に、電流検出器ＣＤ１の出力信号φＩ１によって示される電流Ｉ１が０Ａであるときは、ＬＤモジュールＭ１の開放故障が発生したと判別し、信号φＯ１を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。

制御部１２Ｅは、制御部１１Ｅと同様であり、電圧検出器ＶＤ２の出力信号φＶ２によって示されるＬＤモジュールＭ２の端子間電圧Ｖ２が基準値Ｖｓよりも小さい場合には、ＬＤモジュールＭ２の短絡故障が発生したと判別し、信号φＳ２を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。また、制御部１２Ｅは、電源部ＰＳ２を駆動させている場合に、電流検出器ＣＤ２の出力信号φＩ２によって示される電流Ｉ２が０Ａであるときは、ＬＤモジュールＭ２の開放故障が発生したと判別し、信号φＯ２を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。

制御部１３Ｅも、制御部１１Ｅと同様であり、電圧検出器ＶＤ３の出力信号φＶ３によって示されるＬＤモジュールＭ３の端子間電圧Ｖ３が基準値Ｖｓよりも小さい場合には、ＬＤモジュールＭ３の短絡故障が発生したと判別し、信号φＳ３を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。また、制御部１３Ｅは、電源部ＰＳ３を駆動させている場合に、電流検出器ＣＤ３の出力信号φＩ３によって示される電流Ｉ３が０Ａであるときは、ＬＤモジュールＭ３の開放故障が発生したと判別し、信号φＯ３を非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げる。

図３８は、故障検出モード時における制御装置４Ｅの動作を示すフローチャートであって、図３６と対比される図である。図３８のフローチャートが図３６のフローチャートと異なる点は、ステップＳ１がステップＳ１Ａ，Ｓ１Ｂで置換され、ステップＳ９がステップＳ９Ａで置換されている点である。

図３８を参照して、制御装置４Ｅは、ステップＳ１Ａにおいて、全てのＬＤモジュールＭ１～Ｍ３にそれぞれ駆動電流ＩＭ１～ＩＭ３を供給し、ステップＳ１Ｂにおいて、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のうちのいずれか１つを指定する。また、ステップＳ８において、未判別のＬＤモジュールがあると判別された場合に、制御装置４Ｅは、ステップＳ９Ａにおいて、未判別のＬＤモジュールのうちのいずれか１つを指定してステップＳ２に戻る。他の構成および動作は、実施の形態５，９と同じであるので、その説明は繰り返さない。

本実施の形態１０に従うレーザ光発生装置によっても、ＬＤモジュールＭの故障の有無を検出し、故障していないＬＤモジュールを用いてレーザ光βを出力することができる。

また、実施の形態９では、短絡故障検出時において電源部ＰＳ１～ＰＳ３を１つずつ駆動させてＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のレーザ出力を１つずつ計測するので、短絡故障の検出時間が長かった。これに対して、本実施の形態１０では、短絡故障検出時において電源部ＰＳ１～ＰＳ３を同時に駆動させてＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の端子間電圧Ｖ１～Ｖ３を同時に計測するので、短絡故障の検出時間を実施の形態９よりも短縮することができる。

また、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３を１つずつ駆動させる必要がないため、レーザ加工中のように複数のＬＤモジュールを発光させている状態でも故障を検出できる。そのため、加工中にＬＤモジュールが故障することによる加工物のダメージを最小限にすることが可能である。

なお、本実施の形態１０でも、短絡故障および開放故障の両方を検出しているが、短絡故障のみを検出してもよいし、開放故障のみを検出してもよい。

実施の形態１１．
図３９は、実施の形態１１によるレーザ光発生装置の構成を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図３９を参照して、このレーザ光発生装置が図１のレーザ光発生装置と異なる点は、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３がそれぞれＬＤモジュールＭ１Ａ～Ｍ３Ａで置換されている点である。

ＬＤモジュールＭ１Ａ～Ｍ３Ａは、互いに異なる数のＬＤを有する。この例では、ＬＤモジュールＭ１Ａは直列接続された４個のＬＤを含み、ＬＤモジュールＭ２Ａは直列接続された３個のＬＤを含み、ＬＤモジュールＭ３Ａは直列接続された２個のＬＤを含む場合が示されている。なお、ＬＤの数は、上記の数に限定されるものではない。

制御装置４は、レーザ出力設定値Ｐｃに基づいて、３つのＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のうちの少なくとも１つのＬＤモジュールを選択し、選択したＬＤモジュールを発光させる。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

本実施の形態１１では、レーザ出力設定値Ｐｃが小さい場合には、ＬＤの直列数が少ないＬＤモジュールＭ３Ａに駆動電流ＩＭ３のみに流すことにより、実施の形態１と比べて、より小さなレーザ出力を得ることができ、より低出力のレーザ光βを用いた加工が可能となる。

また、大きな出力を得るときはＬＤの直列数が多いＬＤモジュールＭ１Ａを駆動し、小さな出力を得るときは、ＬＤの直列数が少ないＬＤモジュールＭ３Ａを駆動することにより、低出力から高出力までのレーザ出力を、階調的に得ることが可能となる。したがって、加工できる対象物の種類を増やすことが可能となる。

また、ＬＤの直列数が多いＬＤモジュールＭ１Ａからレーザ出力設定値Ｐｃに近い出力のレーザ光α１を出力させ、ＬＤの直列数の少ないＬＤモジュールＭ３Ａの出力レーザ光α３によってレーザ出力を微調整するような制御をすることにより、レーザ出力の大きさを細かく制御することができる。したがって、高精度な加工をすることが可能となる。

実施の形態１２．
図４０は、実施の形態１２に従うレーザ光発生装置の構成を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図４０を参照して、このレーザ光発生装置が図１のレーザ光発生装置と異なる点は、電源部ＰＳ１が副電源部ＰＳ１ａ，ＰＳ１ｂで置換され、電源部ＰＳ２が副電源部ＰＳ２ａ，ＰＳ２ｂで置換され、電源部ＰＳ３が副電源部ＰＳ３ａ，ＰＳ３ｂで置換されるとともに、リアクトルＬ１が副リアクトルＬ１ａ，Ｌ１ｂで置換され、リアクトルＬ２が副リアクトルＬ２ａ，Ｌ２ｂで置換され、リアクトルＬ３が副リアクトルＬ３ａ，Ｌ３ｂで置換されている点である。

副リアクトルＬ１ａ，Ｌ１ｂの一方端子はそれぞれ副電源部ＰＳ１ａ，ＰＳ１ｂの正極に接続され、それらの他方端子はともに直流正母線ＰＬ１に接続される。電流検出器ＣＤ１は、副リアクトルＬ１ａ，Ｌ１ｂの出力電流の和の電流Ｉ１を検出し、検出値を示す信号φＩ１を制御装置４に出力する。副電源部ＰＳ１ａ，ＰＳ１ｂの負極はともに直流負母線ＮＬ１に接続される。

副電源部ＰＳ１ａ，ＰＳ１ｂは、それぞれ副制御信号ＣＮＴ１ａ，ＣＮＴ１ｂによって駆動される。副制御信号ＣＮＴ１ａ，ＣＮＴ１ｂのパルスの位相は互いに１８０度ずれており、副電源部ＰＳ１ａ，ＰＳ１ｂはインターリーブ制御される。したがって、副リアクトルＬ１ａ，Ｌ１ｂの出力電流に含まれる電流リップルの位相は互いに１８０度ずれており、副リアクトルＬ１ａ，Ｌ１ｂの出力電流に含まれる電流リップルは互いに打ち消し合うので、実施の形態１と比べて、電流Ｉ１に含まれる電流リップルは小さくなり、ＬＤモジュールＭ１から出力されるレーザ光α１のリップル率は小さくなる。

副リアクトルＬ２ａ，Ｌ２ｂ及び副電源部ＰＳ２ａ，ＰＳ２ｂ、並びに副リアクトルＬ３ａ，Ｌ３ｂ及び副電源部ＰＳ３ａ，ＰＳ３ｂについても、副リアクトルＬ１ａ，Ｌ１ｂ及び副電源部ＰＳ１ａ，ＰＳ１ｂと同様の構成を有する。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

本実施の形態１２では、各ＬＤモジュールに対応して２つの副電源部を設け、２つの副電源部をインターリーブ制御するので、各ＬＤモジュールに流れる電流の電流リップルを低減することができる。その結果、実施の形態１と比べて、出力レーザ光βに生じるリップル率をさらに低減することができる。また、電流リップルを平滑化する各リアクトルのインダクタンス値や平滑コンデンサの容量値をさらに小さくできるので、部品コストの低減化にも貢献できる。

図４１は、実施の形態１２の変形例を示す回路ブロック図であって、図４０と対比される図である。図４１を参照して、図４０と異なる点は、副リアクトルＬ１ａ，Ｌ１ｂが磁気結合型リアクトル部Ｕ１を構成し、副リアクトルＬ２ａ，Ｌ２ｂが磁気結合型リアクトル部Ｕ２を構成し、副リアクトルＬ３ａ，Ｌ３ｂが磁気結合型リアクトル部Ｕ３を構成している点である。リアクトル部Ｕ１では、副リアクトルＬ１ａ，Ｌ１ｂが同一鉄心に巻回されて磁気結合されている。リアクトル部Ｕ２では、副リアクトルＬ２ａ，Ｌ２ｂが同一鉄心に巻回されて磁気結合されている。リアクトル部Ｕ３では、副リアクトルＬ３ａ，Ｌ３ｂが同一鉄心に巻回されて磁気結合されている。この変形例では、各リアクトルの小型化、部品コストの低減化を図ることができる。

実施の形態１３．
実施の形態１では、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３の駆動電流ＩＭ１～ＩＭ３に生じる電流リップルの位相が１２０度ずつずれるように、制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３の位相角度θ１～θ３をそれぞれ０度、６０度、１２０度とした。これにより、理想的には、各ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３のレーザ出力のリップルが打ち消し合う効果により、レーザ光βのパワーＰのリップルが低減される。

しかしながら、実際には、部品のばらつき（たとえば、リアクトルＬ１～Ｌ３のインダクタンス値のばらつき）により、電流ＩＭ１～ＩＭ３に生じる各電流リップルの大きさは異なる。たとえば、上記の式（１）から、リアクトルのインダクタンス値Ｌのばらつきが－２０％である場合、電流リップルＩＲは＋２５％となり、インダクタンス値Ｌのばらつきが＋２０％である場合、電流リップルＩＲは－１７％となる。このため、電流ＩＭ１～ＩＭ３に生じる電流リップルが重畳されて、レーザ光βのパワーＰのリップルが増大する場合がある。そこで、本実施の形態１３では、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に流れる各電流リップルの大きさに基づいて電流リップル間の位相差を調整することにより、レーザ光βのリップルを抑制してレーザ出力を安定化する。

なお、以下では、「電流リップル間の位相差」について、あるＬＤモジュールに流れる電流リップルの位相に対して、他のＬＤモジュールに流れる電流リップルの位相進み側の位相差と位相遅れ側の位相差とのうち絶対値が小さい方の位相差の大きさを「電流リップル間の位相差」と称することとする。

図４２は、本実施の形態１３の比較例におけるレーザ光発生装置の動作の一例を示すタイムチャートである。図４２において、（Ａ）～（Ｃ）はそれぞれＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に流れる電流ＩＭ１～ＩＭ３の波形を示し、（Ｄ）は電流ＩＭ１～ＩＭ３を足し合わせたときの波形を示す。電流ＩＭ１～ＩＭ３を足し合わせた電流値は、レーザ光βのパワーＰと比例関係にある。

この比較例では、電流ＩＭ１～ＩＭ３の電流リップル間の位相差は、互いに１２０度である。そして、リアクトルＬ１，Ｌ２のインダクタンス値が基準値に対して＋２０％ばらついており、リアクトルＬ３のインダクタンス値が基準値に対して－２０％ばらついているものとしている。

この比較例では、各電流ＩＭ１～ＩＭ３の電流リップルは、電流ＩＭ１，ＩＭ２では約１．４Ａ、電流ＩＭ３では約２Ａであり、電流ＩＭ１～ＩＭ３を足し合わせた電流のリップル率は、約±４．０％である。

図４３は、本実施の形態１３に従うレーザ光発生装置の動作の一例を示すタイムチャートである。図４３においても、（Ａ）～（Ｃ）はそれぞれＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に流れる電流ＩＭ１～ＩＭ３の波形を示し、（Ｄ）は電流ＩＭ１～ＩＭ３を足し合わせたときの波形を示す。

本実施の形態１３では、各電流ＩＭ１～ＩＭ３の電流リップルの大きさから、レーザ出力が安定するように（レーザ光βのリップルが抑制されるように）制御信号ＣＮＴ１～ＣＮＴ３の位相角度θ１～θ３を制御することによって電流リップル間の位相差が調整される（調整方法については後述）。そして、この例でも、リアクトルＬ１，Ｌ２のインダクタンス値が基準値に対して＋２０％ばらついており、リアクトルＬ３のインダクタンス値が基準値に対して－２０％ばらついているものとする。

したがって、本実施の形態１３でも、各電流ＩＭ１～ＩＭ３の電流リップルは、電流ＩＭ１，ＩＭ２では約１．４Ａ、電流ＩＭ３では約２Ａである。一方、電流ＩＭ１～ＩＭ３を足し合わせた電流のリップル率は、レーザ出力が安定するように電流リップル間の位相差が調整されることにより、約±１．６％に抑えられている。

図４４は、本実施の形態１３に従うレーザ光発生装置における制御部１１Ｆの構成を示すブロック図であって、図３と対比される図である。なお、図示しない制御部１２Ｆ，１３Ｆの構成も制御部１１Ｆと同様であり、この図４４では、制御部１１Ｆの構成が代表的に示されている。図４４を参照して、制御部１１Ｆが図３の制御部１１と異なる点は、通信／演算部２１が通信／演算部２１Ｂで置換されている点である。

通信／演算部２１Ｂは、電流検出器ＣＤ１の出力信号φＩ１を受ける。そして、通信／演算部２１Ｂは、図示しない他の制御部１２Ｆ，１３Ｆへ出力信号φＩ１を送信する。なお、他の制御部１２Ｆ，１３Ｆの各々も同様に、対応の電流検出器の出力信号を他の制御部へ出力する。これにより、各制御部において、電流検出器ＣＤ１～ＣＤ３の出力信号φＩ１～φＩ３が共有される。

通信／演算部２１Ｂは、電流検出器ＣＤ１～ＣＤ３の出力信号φＩ１～φＩ３から、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に流れる各電流リップルの大きさを検出する。そして、通信／演算部２１Ｂは、各電流リップルの大きさと電流リップル間の位相差との対応関係を用いて、検出された各電流リップルの大きさから電流リップル間の位相差を決定する。

各電流リップルの大きさと電流リップル間の位相差との対応関係は、予め作成されて記憶部２２に記憶されている。上記対応関係は、種々の手法で作成することができる。たとえば、当該レーザ光発生装置の出荷前に、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に電流を流し、各電流リップルの位相を種々変化させてレーザ光βのパワーＰの検出値を制御装置４にフィードバックする。そして、レーザ出力が最も安定する（レーザ光βのリップルが最小となる）各電流リップルの位相を取得し、各電流リップルの大きさと電流リップル間の位相差との対応関係（テーブル）を作成してもよい。

或いは、当該レーザ光発生装置からのレーザ出力前やキャリブレーション設定時に、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に電流を流して、上記と同様の手法により各電流リップルの大きさと電流リップル間の位相差との対応関係（テーブル）を作成してもよい。

図４３に示した例では、上記のようにして作成された、各電流リップルの大きさと電流リップル間の位相差との対応関係を用いて、検出された各電流リップルの大きさから、電流ＩＭ１，ＩＭ３の電流リップル間の位相差、及び電流ＩＭ２，ＩＭ３の電流リップル間の位相差は１４４度に決定され、電流ＩＭ１，ＩＭ２の電流リップル間の位相差は７２度に決定されている。

なお、本実施の形態１３において、以下では、電流ＩＭ１の電流リップルと電流ＩＭ２の電流リップルとの位相差をΔＲｐ１と称し、電流ＩＭ２の電流リップルと電流ＩＭ３の電流リップルとの位相差をΔＲｐ２と称し、電流ＩＭ３の電流リップルと電流ＩＭ１の電流リップルとの位相差をΔＲｐ３と称する。

そして、通信／演算部２１Ｂは、決定された電流リップル間の位相差から、対応する制御信号ＣＮＴ１の位相角度θ１を求め、電流制御部２４に与える。このように、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に流れる電流リップル間の位相差を異ならせることで、レーザ光βのリップルを低減し、安定したレーザ出力を得ることができる。

このように、本実施の形態１３では、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に流れる各電流リップルの大きさから、レーザ出力が安定するように（レーザ光βのリップルが抑制されるように）電流リップル間の位相差が調整される。すなわち、実施の形態１では、電流リップル間の位相差ΔＲｐ１～ΔＲｐ３が互いに同じ（１２０度）であったが、本実施の形態１３では、位相差ΔＲｐ１～ΔＲｐ３が異なる。位相差ΔＲｐ１～ΔＲｐ３が異なるとは、位相差ΔＲｐ１～ΔＲｐ３のうちの２つが同じで１つが異なっていてもよいし、位相差ΔＲｐ１～ΔＲｐ３が互いに異なっていてもよい。言い換えると、本実施の形態１３では、ピークが隣接する電流リップル間の位相差の大きさが均等にならないように、電流リップル間の位相差が調整される。

図４５は、電流リップル間の位相差ΔＲｐ１～ΔＲｐ３が互いに同じであるときの電流波形を示した図である。図４５を参照して、位相差ΔＲｐ１～ΔＲｐ３は、互いに等しく１２０度である。このような場合、リアクトルのインダクタンス値にばらつきがあると、図４２に示したように、電流ＩＭ１～ＩＭ３を足し合わせた電流のリップル率（レーザ光βのリップル）が大きくなる可能性がある。

図４６は、電流リップル間の位相差ΔＲｐ１～ΔＲｐ３が異なるときの電流波形の一例を示した図である。この例では、位相差ΔＲｐ１～ΔＲｐ３のうちの２つが同じで１つが異なる場合が示されている。

図４６を参照して、位相差ΔＲｐ２，ΔＲｐ３は互いに等しく、位相差ΔＲｐ１は位相差ΔＲｐ２，ΔＲｐ３と異なる。たとえば、位相差ΔＲｐ２，ΔＲｐ３は１６０度であり、位相差ΔＲｐ１は４０度である。すなわち、この例では、ピークが隣接する電流リップル間の位相差について、大きさの異なる２つの位相差が生じるように、電流リップル間の位相差が調整されている。

図４７は、電流リップル間の位相差ΔＲｐ１～ΔＲｐ３が異なるときの電流波形の他の例を示した図である。この例では、位相差ΔＲｐ１～ΔＲｐ３が互いに異なる場合が示されている。

図４７を参照して、位相差ΔＲｐ１～ΔＲｐ３は、たとえば、それぞれ１２０度、１６０度、８０度である。すなわち、この例では、ピークが隣接する電流リップル間の位相差について、大きさの異なる３つの位相差が生じるように、電流リップル間の位相差が調整されている。

このように、本実施の形態１３では、各電流リップルの大きさと電流リップル間の位相差との予め準備された対応関係に従って、各電流リップルの大きさに応じて電流リップル間の位相差ΔＲｐ１～ΔＲｐ３を適宜異ならせることにより、レーザ光βのリップルを抑制してレーザ出力を安定化することができる。

なお、上記では、ＬＤモジュールＭ１～Ｍ３に流れる電流リップルの大きさは、それぞれ電流検出器ＣＤ１～ＣＤ３の出力信号φＩ１～φＩ３から検出するものとしたが、リアクトルＬ１～Ｌ３の温度から推定してもよい。

具体的には、リアクトルのコアには磁性材料が用いられることが多く、磁性材料としてよく使用されているフェライトコアの場合、透磁率がプラスの温度特性を有する。このため、リアクトルの温度が上昇すると、リアクトルのインダクタンス値が上昇する。そして、上記の式（１）を用いて、リアクトルのインダクタンス値（Ｌ）から電流リップルの大きさ（ＩＲ）を推定することができる。したがって、リアクトルの温度とインダクタンス値との関係を予測することにより、リアクトルの温度から電流リップルの大きさを推定することができる。

たとえば、リアクトルのインダクタンス値Ｌは、次式によって示すことができる。
Ｌ＝ｋ×μ×π×ａ²×ｎ²／ｂ …（３）
ここで、ｋは長岡係数、μは透磁率、ａ，ｂ，ｎはそれぞれリアクトルの半径、長さ、巻数を示す。

上述のように、上記パラメータにおいて、透磁率μは温度により変化する。そこで、透磁率μの温度特性を仕様や評価試験等に基づき事前に取得しておくことにより、式（３）及び式（１）を用いて、リアクトルの温度から電流リップルの大きさを推定することができる。

実施の形態１４．
図４８は、レーザ光発生装置を備えるレーザ加工装置の構成を示す図である。図４８において、レーザ加工装置は、レーザ光発生装置５１、光ファイバ５２、加工ヘッド５３、レンズ５４、および位置決め装置５５を備える。

レーザ光発生装置５１は、上記の各実施の形態及び各変形例のいずれかで説明したものであり、リップルの小さなレーザ光βを出力する。光ファイバ５２は、レーザ光発生装置５１から出力されたレーザ光βを加工ヘッド５３に伝送する。加工ヘッド５３は、対象物５６の表面にレーザ光βを垂直に照射する。レンズ５４は、加工ヘッド５３と対象物５６の間に設けられ、その焦点は対象物５６の表面に合せられている。

対象物５６は、位置決め装置５５に搭載される。位置決め装置５５は、対象物５６を水平および垂直方向に移動させ、対象物５６の表面の被加工位置をレンズ５４の焦点に合せる。レーザ光発生装置５１から出射されたレーザ光βは、光ファイバ５２、加工ヘッド５３、およびレンズ５４を介して対象物５６の被加工位置に照射され、対象物５６を加工する。

本実施の形態１４では、上述したレーザ光発生装置が用いられるので、リップルが小さな安定したレーザ光βを対象物５６に照射することができ、レーザ加工時の加工断面の平坦精度の向上を図ることができる。

今回開示された各実施の形態は、技術的に矛盾しない範囲で適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示により示される技術的範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

ＰＳ１～ＰＳ３ 電源部、Ｌ１～Ｌ３ リアクトル、ＰＬ１～ＰＬ３ 直流正母線、ＮＬ１～ＮＬ３ 直流負母線、ＣＤ１～ＣＤ３ 電流検出器、ＣＳ１～ＣＳ３，ＣＳ１Ａ～ＣＳ１Ｃ 電流経路切換回路、Ｍ１～Ｍ３，Ｍ１Ａ～Ｍ３Ａ，Ｍ１０ ＬＤモジュール、ＰＳ１ａ～ＰＳ３ａ，ＰＳ１ｂ～ＰＳ３ｂ 副電源部、Ｌ１ａ～Ｌ３ａ，Ｌ１ｂ～Ｌ３ｂ 副リアクトル、Ｕ１～Ｕ３ 磁気結合型リアクトル部、１ コンバイナ、２ パワー検出器、３ 操作部、４，４Ａ～４Ｅ 制御装置、５ 交流電源、１１～１３，１１Ａ～１１Ｆ，１２Ａ～１２Ｆ，１３Ａ～１３Ｆ 制御部、１４ 通信回線、１５～１７ 処理装置、２１，２１Ａ，２１Ｂ 通信／演算部、２２ 記憶部、２３，２３Ａ，２３Ｂ 指令部、２４ 電流制御部、３１，３５ 整流回路、３２ 平滑コンデンサ、３３ フルブリッジ回路、３３ａ～３３ｄ，４１，４５ スイッチング素子、３４ トランス、３４ａ １次巻線、３４ｂ ２次巻線、４２，４２Ａ～４２Ｃ 電流切換制御部、４３ エネルギー消費部、４４ 抵抗素子、ＶＤ１～ＶＤ３ 電圧検出器、ＴＤ１～ＴＤ３ 温度検出器、５０ 報知部、５１ レーザ光発生装置、５２ 光ファイバ、５３ 加工ヘッド、５４ レンズ、５５ 位置決め装置。

Claims (22)

1. 複数の制御信号によってそれぞれ駆動され、各々が電流を出力するように構成された複数の電源部と、
   前記複数の電源部にそれぞれ対応して設けられ、各々が対応の電源部から出力される電流を検出する複数の電流検出器と、
   前記複数の電源部にそれぞれ対応して設けられ、各々が対応の電源部から電流を受けてレーザ光を出力するように構成された複数のレーザダイオードモジュールと、
   前記複数のレーザダイオードモジュールからそれぞれ出力される複数のレーザ光を集めて出力するように構成された集光部と、
   前記複数の制御信号を生成するように構成された制御装置とを備え、
   前記複数の電源部の各々から出力される電流は、対応の電源部を駆動する制御信号に同期して変化する電流リップルを含み、
   前記制御装置は、
   前記複数の電源部の各々から出力される電流リップルの大きさと、前記集光部から出力されるレーザ光のリップルを調整する前記各電流リップル間の位相差との予め作成された対応関係を用いて、前記複数の電流検出器の各々により検出される電流に含まれる前記電流リップルの大きさに基づいて前記位相差を決定し、
   決定された前記位相差に基づいて、前記複数の制御信号の各々の位相または周波数を制御するように構成される、レーザ光発生装置。
2. 前記制御装置は、前記複数の制御信号のうちの少なくとも２つの制御信号の位相または周波数が互いに異なるように、前記複数の制御信号を生成する、請求項１に記載のレーザ光発生装置。
3. 前記複数のレーザダイオードモジュールの各々から出力されるレーザ光は、対応のレーザダイオードモジュールが受ける電流に含まれる電流リップルに同期して変化するリップルを含み、
   前記制御装置は、前記集光部から出力されるレーザ光に含まれるリップルを低減するように、前記少なくとも２つの制御信号の位相または周波数を互いに異ならせる、請求項２に記載のレーザ光発生装置。
4. 前記制御装置は、前記複数のレーザダイオードモジュールにそれぞれ流れる複数の電流リップル間に位相差を設けるとともに、ピークが隣接する電流リップル間の位相差について、大きさの異なる少なくとも２つの位相差が生じるように、前記複数の制御信号を生成する、請求項３に記載のレーザ光発生装置。
5. 前記制御装置は、前記複数のレーザダイオードモジュールにそれぞれ流れる複数の電流リップル間に位相差を設けるとともに、前記複数の電流リップル間の位相差について、ピークが隣接する電流リップル間の位相差の大きさが均等にならないように、前記複数の制御信号を生成する、請求項３に記載のレーザ光発生装置。
6. 前記複数の電源部にそれぞれ対応して設けられる複数のリアクトルと、
   前記複数のレーザダイオードモジュールにそれぞれ並列接続される複数の第１スイッチング素子とをさらに備え、
   前記複数のリアクトルの各々は、対応の電源部と、対応のレーザダイオードモジュールとの間に接続される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のレーザ光発生装置。
7. 前記制御装置は、
   前記複数のレーザダイオードモジュールのうちの第１レーザダイオードモジュールからレーザ光を出力する場合には、前記第１レーザダイオードモジュールに対応する第１スイッチング素子が非導通となるように前記対応の第１スイッチング素子を制御し、
   前記第１レーザダイオードモジュールからのレーザ光の出力を停止する場合には、前記対応の第１スイッチング素子が導通するように前記対応の第１スイッチング素子を制御する、請求項６に記載のレーザ光発生装置。
8. 前記複数のレーザダイオードモジュールにそれぞれ対応して設けられ、各々が対応のレーザダイオードモジュールの端子間電圧を検出する複数の電圧検出器をさらに備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のレーザ光発生装置。
9. 前記集光部から出力されるレーザ光のパワーを検出するパワー検出器をさらに備える、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のレーザ光発生装置。
10. 前記制御装置は、前記複数の電流検出器、前記複数の電圧検出器、前記パワー検出器の少なくとも１つ以上の検出結果を用いて、前記複数のレーザダイオードモジュールの残存寿命を予測する、請求項８または請求項９に記載のレーザ光発生装置。
11. 前記制御装置は、前記複数の電流検出器、前記複数の電圧検出器、前記パワー検出器の少なくとも１つ以上の検出結果を用いて、前記複数のレーザダイオードモジュールの発光効率を検出する、請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載のレーザ光発生装置。
12. 前記制御装置は、前記複数の電流検出器、前記複数の電圧検出器、前記パワー検出器の少なくとも１つ以上の検出結果を用いて、前記複数のレーザダイオードモジュールの故障を検出する、請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載のレーザ光発生装置。
13. 前記制御装置は、前記複数の電流検出器及び前記複数の電圧検出器の検出結果を用いて、前記複数のレーザダイオードモジュールの故障を検出する、請求項１２に記載のレーザ光発生装置。
14. 前記制御装置は、
    前記複数のレーザダイオードモジュールのうち、故障していないレーザダイオードモジュールには電流が流れ、故障したレーザダイオードモジュールには電流が流れないように、前記複数の制御信号を生成し、
    さらに、前記集光部から出力されるレーザ光に含まれるリップルを低減するように、前記故障していないレーザダイオードモジュールの制御信号の位相または周波数を互いに異ならせる、請求項１２または請求項１３に記載のレーザ光発生装置。
15. 前記制御装置は、前記複数のレーザダイオードモジュールの、残存寿命の予測結果、発光効率の検出結果、故障の検出結果の少なくとも１つ以上に応じて、前記複数のレーザダイオードモジュールに流れる電流の大きさをそれぞれ変化させる前記複数の制御信号を生成する、請求項８から請求項１４のいずれか１項に記載のレーザ光発生装置。
16. 前記複数のレーザダイオードモジュールにそれぞれ対応して設けられ、各々が対応のレーザダイオードモジュールの温度を検出する複数の温度検出器をさらに備え、
    前記制御装置は、前記複数のレーザダイオードモジュールを発光させる場合に、検出された温度の高いレーザダイオードモジュールに流れる電流が、検出された温度の低いレーザダイオードモジュールに流れる電流よりも小さくなるように、前記複数の制御信号を生成する、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のレーザ光発生装置。
17. 前記制御装置は、前記複数のレーザダイオードモジュールのうちレーザ出力がオフのレーザダイオードモジュールに発振しきい値電流未満の電流が流れるように、前記複数の制御信号を生成する、請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載のレーザ光発生装置。
18. 前記制御装置は、
    レーザ出力設定値に応じて駆動するレーザダイオードモジュールを少なくとも１つ以上選択し、
    選択されたレーザダイオードモジュールに電流が流れ、かつ、非選択のレーザダイオードモジュールには電流が流れないように、前記複数の制御信号を生成する、請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載のレーザ光発生装置。
19. 前記複数のレーザダイオードモジュールの各々は、少なくとも１つのレーザダイオードを含み、
    各レーザダイオードモジュールに含まれるレーザダイオードの数は、前記複数のレーザダイオードモジュール間で互いに異なる、請求項１から請求項１８のいずれか１項に記載のレーザ光発生装置。
20. 前記複数の制御信号の各々は、互いに位相が異なる第１および第２の副制御信号を含み、
    前記複数の電源部の各々は、
    前記第１の副制御信号によって駆動され、前記第１の副制御信号に応じた電流を出力するように構成された第１の副電源部と、
    前記第２の副制御信号によって駆動され、前記第２の副制御信号に応じた電流を出力するように構成された第２の副電源部とを含み、
    前記複数のリアクトルの各々は、前記第１および第２の副電源部に対応して設けられ、前記第１および第２の副電源部の正電極と、前記対応のレーザダイオードモジュールのアノード端子との間に接続される第１および第２の副リアクトルを含む、請求項６から請求項１９のいずれか１項に記載のレーザ光発生装置。
21. 前記第１および第２の副リアクトルは、磁気結合型リアクトルを構成する、請求項２０に記載のレーザ光発生装置。
22. 請求項１から請求項２１のいずれか１項に記載のレーザ光発生装置と、
    前記レーザ光発生装置から出力されるレーザ光を対象物の表面に照射する加工ヘッドとを備えるレーザ加工装置。

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