JPH02107931A - 光バルス測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明をエレーザカロエ装置等ｒ：用いられる光パルス
のエネルギー状態な測定する光パルス測定装置、特に測
定を迅速に行うことができる装置に関する。

〔従来の技術〕

レーザ加工装置におい℃、レーザ発振器か出射イろレー
ザビームのエネルギー状態か被加工物につい工尚初設定
した状態からずれろと加工品質か低下するので、適宜レ
ーザビームのエネルギー状態を検査する必要かある。と
ころか、レーザ発振器か該レーザビームを光パルスの列
状に出射する場合（以後、このようなレーザビームなパ
ルス発振レーザビームということかある。）、このレー
ザビームのエネルギー状態は個々の光パルスの波形の波
高値（以後この波高値をピーク値ということかある６）
と該波形の時間的積分値（以後この積分値をエネルギー
値ということかある。）とできまるので、パルス発振レ
ーザビームのエネルギー状態を検査する場合前記光パル
スのピーク値とエネルギー値とを測定する必要かある。

このため。

従来、パルス発振レーザビームのエネルギー状態を検査
するために、光分割ｊ器を用いｔ該し−ザビームの一部
？とりだした後光電変換し１その結果をシンクスコープ
に表示させ、この表示結果を写真撮影Ｌ”Ｕ得られるパ
ルス波形の波高値と時間的積分値とを測定し１光パルス
のピーク値とエネルギー値とを測定するようにし１いろ
。以後、光パルスのピーク値とエネルギー値とをあわせ
ｔ光パルスのエネルギー状態ということかある。

〔発明か解決しようとする課題〕

従来、上記のよう１こして光パルスのエネルギー状態を
測定し工いろので、この場合、光パルスとしての光学的
−次波形を一旦光市変換器で電気的波形【こ変換し、さ
らにこの電気的波形をシンクロスコープで再び光学的二
次波形（：ｆ挨し″５　　Ｌかる後この二次波形ｒ二つ
いて波高値と時間的積分値とを測定１−ていることｆこ
なろ。したかつ′ｃ、この場合１元パルスの波形を二縦
変換し工いろので。

光パルスのエネルギー状態を測定するのＣ：時間かかか
るという問題点かある。

本発明は、光パルスを光学的二次波形にまで変換しない
で、電気的波形の段階で１波形の波高値と時間的秋分値
とな測定するようにしｔ、光パルスのエネルギー状態の
測定を迅速に行うことかできるようｌ、ニーｔろことに
ある。

〔課題な解決するための手段〕

上記目的を達成するため１本発明によれば、入射光「こ
応じた電気信号を出力する光電変換部と。

レーザ発振器から光パルスの列状（こ出射されるレーザ
ビームの一部を前記入射光とし又前記光電変換部「こ入
射させる光分割機構と、前記電気信号か入力さねかつこ
の電気信号「こ前記光パルスに応じた電気パルスか現れ
ろごとＣ：前記電気パルスの波高値を検出し工この検出
結果に応じた波高値信号を出力すると共に前記電気パル
スの波形の時間的積分値を算出してこの算出結果に厄じ
た積分値信号を出力する信号処理部とを備え＆　ＷＩＪ
記波筒値信号と前記積分値信号とにもとづきｍ　Ｂｅ光
パルスのエネルギー状態を測定するようｆこ光パルス測
定装置を構成すともＯＪとする。

〔作用〕

上記のよう【こ構成すると、元パルスの波形を光電変換
部で電気パルスの波形１．：変換した段階で直ち１こ光
パルスのピーク値に応じた波高値信号と光パルスのエネ
ルギー値に応じた積分値信号とか信号処理部から出方さ
れるので、これらの波高値信号と積分値信号とで光パル
スのエネルギー状態を迅速ｒこ測定することかできるこ
とになる。

〔夾施例〕

第１図は本発明の一実施例の構成図である。図におい１
：、ｌは入射光２１コ応じた電気信号１ａを出力する光
電変換部、３はレーザビーム４を光パルスの列状に出射
する。いわゆるパルス発振型のレーザ発振器で、５は１
発振器３から出射されたレーザビーム４を分割し１該レ
ーザビーム４から一部のレーザビームをレーザビーム４
ａとし１とり出すようｒこしたミラー６と、レーザビー
ム　４ａを減光しτ前述の入射光２とし１出射させるよ
うにした減光機構７とからなる光分割機構である。、８
は電気信号ｔａか入力さｆｌ、この信号１ａにたとえば
第２図に示したような波形の電気パルス９か現ｔ′Ｉ″
にのパルス波形か時刻ｔ１で所定のしきい値Ｖｓを上ま
わると第１信号８ａを出力し、パルス９０波形か時刻ｔ
、でＶｓを下まわると第２信号８ｂを出力し１時刻ｔ、
から所定時間１１＋、　、　’ｒ、を経過するとそれぞ
れ第３信号Ｂｃ。

第４信号８ｄを出力するようにした制御部で、もちろん
、上記のしきい値Ｖｓｉｚこの制御部８ｆこ内蔵された
しきい値である。第１図においＣは、光分割機構５と光
電変換部１とが上述のように構成されｔいろので、第２
図に示した電気パルス９０波形かレーザビーム４を形成
する光パルス（以後。

レーザビーム４を光パルス４ということもある。）のエ
ネルギー瞬時値の経時的態様を表し−いることは明らか
で、上述したしきい値Ｖｓ＋ｘ光パルス４の加工に有効
なエネルギーレベルに対応し１設定されたしきい値であ
る。

第１図「こおい１，１０は、電気信号１ａか入力され、
かつ第１信号８ａか入力されると、第３図に示したよう
に、パルス９の波形のＶ８Ｙ上まわった部分ｔこついｔ
時間的積分演算を行つ１その結果の積分値に応じた大き
さな有する積分値信号ＩＯａを出力するようにした積分
値演算部、１１は。

電気信号１ａか入力さね、かつ第１信号８ａが入力され
ろと、第４図に示したように１時刻ｔ１　　以降当該時
刻ｔまでに現わろパルス９０波形の最大値に応じた値を
有する波高値信号ｔｔａを出力するようにした波高値検
出部で、第４図ｒこおい１はパルス９かその波高値Ｖｐ
ｒこ到達した時刻ｔ、、降信号ｔｔａの値はＶｐｔ：、
応じた値Ｖｍを継続することになるので、波高値検出部
１１はパルス９０波高値Ｖｐｋ検出してこの検出結果Ｅ
　ｉじた波高値信号ｔｔａを出方するものであるという
ことができる。Ｉ２は積分値信号１０ａか入力されかつ
第２信号８ｂか入力さねると信号ｔｏａの値を読みとつ
℃既ｆこ記憶し−いる値をこの読みとった値に更新てる
第１記憶部、１３は波高値信号ＩＬａか入力されかつ第
２信号８ｂか入力されると信号１１Ｈの値を読みとっ１
既（記憶し１いる値をこの読みとった値に更新する第２
記憶部で、第３図及び第４図かられかるようｒこ、記憶
部１２．１３に第２信号８ｂかそれぞね入力された時刻
１．　１こおい１：は信号ｔｏａ、ｔｔａの各位はそれ
ぞれＶｔ。

Ｖｍ傾なつ工いろから１時刻ｔ、以降、記憶部１２゜１
３ｔ２そねぞれＶｔ、Ｖｍを記憶し℃いろことになろ。

そうし１：Ｓ　ここに、ｖｔか光パルス４のエネル−％
’　−値’ご対応し壬おりＶｍか光パルス４のピーク値
に対応し１い石こと＆ユ上述した所から明らかである。

さ″Ｃ１上述したようｆ、：６時刻ｔ、から時間Ｔ、を
経過した時刻ｔ４Ｉ：なると制御部８から第３信号８Ｃ
が出力され、第１図においＣはこの信号８Ｃか積分値演
算部１０と波高値検出部１１との両方ｆこ入力されるよ
う１．：なつ°〔いろ。そうしＣ１この場合、演算部Ｉ
Ｏ及び検出部１１はいす名も信号８Ｃか入力されるとリ
セット動作するようになりｔいるので、信号１０　ａ、
　　ＩＩ　ａの各位が急速に零 小さくなつｔやか″ｃ伊になろ。ところか、第１図では
、信号８Ｃか制御部８から出力される時刻ｔ。

よりも前の時刻ｔ、で信号８ｂか制御部８から出力され
ｔ、この信号８ｂは記憶部１２．１３のほか光電変換部
１にも入力されるよう【こなっ１おり。

さら１こ、この場合、光電変換部ｌは信号８ｂか入力さ
れると信号ｔａを出方することを禁止されるようｔこな
つ１いる。したかつ−Ｃ，時刻ｔ４で演算部１０及び検
出部１１かリセット動作を開始した時、信号ｔｏａ、ｔ
ｔａの各位はほぼＶｔ、Ｖｍのままであつ″Ｃ１光電変
換器ｌに信号８ｃか入力されない場合時刻ｔ、以降も何
等かの理由で変換ｆＭ３１から信号！ａか出力され工時
側ｔ、で信号ｔＯａ。

１１ａ（ｎ値かＶｔ、Ｖｍよりも大きくなつ℃いる状態
ｒこ比べ１．演算部１０及び検出部１１か速くリセット
さｔ′ｌろこと１．−なる。

第１図Ｃ：おけろ１４は１時刻ｔ、から前述した時間Ｔ
、を経過した時刻１ｓ１＝おい１制御部８から出力さ４
る第４信号８ｄか入力さｔすると、第１記憶部１２の記
憶内容を読みとつ１光パルス４のエネルギー値を表示す
ると共に、第２記憶部１３の記憶内容を読みとりｔ光パ
ルス４のピーク値を表示するようにした表示部、ｔｓｔ
ｚ上述した積分値演算＠１０と波高値検出部１１と制御
部８とからなる信号処理部で、１６はレーザ発奈器３を
除く図示の各部からなる光パルス測定装置である。

信号処理部１５では各部か上述のようｒこ構成されτい
るので、この処理部１５は、電気信号１ａか入力され、
かつこの信号１８（こ光パルス４に応じり電気パルス９
か現れるととにパルス９の波高値ＶＰを検出しｔこの検
出結果Ｃコ応じた値Ｖｍを有イる波高値信号１１ａする
と共ξこ、パルス９０波形の時間的積分値を算出してこ
の算出結果に応じた値ｙｔを廟−ｆ石積分値信号１０ａ
を出力するものであるということができる。そうして、
光パルス測定装置１６は上述のよう（ご構成さｔｌｌ、
その結果１表示部１４の表示内＠ｒ：よつ１光パルス４
のエネルギー状態を測定することかできるので、この測
定装置１６は光電変換部１と光分割機構５と信号処理１
１１１５とを備え、波高値信号１１ａと積分値信号ｔＯ
ａとにもとづき光パルス４のエネルギー状態を測定する
ものであるということかできる。

光パルス測定装置１６１：おい’ｃ　ｉｓ　、上述した
ようにしτ、九電電変換部１光パルス４の波形を電気パ
ルス９の波形に変形した段階で、直ちに、信号処理部１
５から光パルス４のエネルギー値ζこ応じた積分値信号
ｔＯａと光パルス４のピーク値【こ応じた波高値信号ｔ
ｔａとが出力さ名るので、これらの両信号ＬＯａとｌｌ
ａとにもとづい１光パルスのエネルギー状態を迅速ｆこ
測定し得ることか明らかである。

光パルス測定装置！６の場合、上述したよう【こ。

時刻ｔ、から時間Ｔ、を経過した時刻ｔ４ｒ：、制御部
８から第３信号８Ｃか出力され゛し演算部１０と検出部
１１とかりセット動作を開始するが、このリセット動作
が完了し１出力信号１０ａｌ　　ＬＬａかいずれも零に
ならないうちに光ビーム４を形成する次の光パルスによ
る第２の電気パルス９か演算部ｌＯ及び検出部１１に入
力されろと、光パルス４のエネルギー状態の測定結果か
不正確になろことか明らかである。

組５図は、上記のような、′ＯＮ算部ＩＯと検出部１１
とか充分リセットされないうちに上述した第２の電気パ
ルス９か変換部ｌから出力される状態か発生しｔも測定
誤差な生じろことのないようｆこした本発明の第２実施
例の構成図で１本図の第１図と異なる所は、−個の積分
値演算部１０と一個の波高値検出部１１とからなる測定
部１７か複数個設けら名工いｔ、これらの測定部１７か
切換スイッチｔＳｔ〜１８４ｒこよつｔ第１記憶部１２
及び第２記憶部１３の各々と光電変換部ｌとの間Ｃ：切
り換え″Ｃ接続されろようになつ１いることと、前述の
制御部８か有する機能のはかに、スイッチ駆動信号１９
ａを出力することによつｔスイッチ１８１〜１８４を動
作させｔ測定部１７の記憶部１２゜１３のそれぞれと変
換部１との間の上述した接続状態の切り換えを行うよう
にした機能とを有する制御部１９か設げられ１いること
である。第５図においＣは、第１の測定部１７における
演算部１０と検出部１１とかまだ充分リセット動作を完
了しないうちに上述した第２の電気パルス９か変換部ｌ
から出力さ１１″Ｃも、この時読にこの第２パルス９か
第２の興１定部１７（二人力されるよう（こ制御部１９
から駆動信号１９ａか出力されてスイッチ【８１〜１８
４か動作し１い１．さらｔこ、この時％第２の測定部１
７における演算部１０及び検出部１１は充分リセット動
作を完了した状態にあるので。

この場合、第２の測定部１７（こおけろ出力信号ｌＯａ
と１１１１とで第２の電気パルス９【こ対応した光パル
ス４のエネルギー状態を正しく測定することかできるこ
と【こなろ。

上述の各実施例ｒこおいＣは、演算部１０及び検出部１
１か第２図ｆこ示した時刻ｔ、からそれぞれ上述の動作
を開始し１１時刻ｔ、で信号ｔｏａ、ｔｔａの各位かそ
れぞれ記憶部１２．１３ｒこ読みとられるものとしたか
１本発明におい′Ｃは、レーザ発振器３が光パルス４を
出射するごとに該発振器３から出力さ４る図示し−いな
いタイミング信号か制御部８または１９に対応した図示
しτいない制御部２０に入力されると、該制御部２０か
ら直ちに第１信号８ａか出力さｔｉ、かつ信号８ａか出
力された時刻ｔ１０から所定時間Ｔ。を経過した時刻ｔ
ｗｏ　’ニなると制御部２０から第２信号８ｂか出力さ
れ、かつ時刻ｔ、。から前述した時間Ｔ、　、　Ｔ、を
経過した時刻ｔこなると制御部２０から信号８Ｃ。

８ｄか出力されるように制御部２０を構成し１もよいこ
とは明らかで、制御部２０をこのように構成すると、制
御部８または１９で必要としたしきい値Ｖｓを発生する
手段や電気信号１ａの値なＶｓと比較するコンパレータ
等が不要ｒこなろので、制御部２０の構成か簡単になる
利点かある。

〔発明の効果〕

上述したように１本発明「こおいｃ　ｔｓ、入射光Ｃ：
応じた電気信号を出力する光電変換部と、レーザ発振器
から光パルスの列状Ｃコ出射されるレーザビームの一部
を前記入射光とし工光電変換部に入射させる光分割機構
と、前記電気信号か入力されかつこの電気信号ｔこ光パ
ルスに応じた電気パルスか現れろとと【ここの電気パル
スの波高値を検出してこの検出結果に応じた波高値信号
な出力すると共に電気パルスの波形の時間的積分値を算
出し工この算出結果に応じた積分値信号を出力する信号
処理部とを備え、波高値信号と積分値信号とにもとづき
光パルスのエネルギー状態を測定するように光パルス測
定装置を構成した。

このため、上記のようｒこ構成すると、光パルスの波形
を光電変換部で電気パルスの波形に変換した段階で直ち
に光パルスのピーク値に応じた波高値信号と光パルスの
エネルギー値に応じた積分値信号とか信号処理部から出
力されるので１本発明にはこれらの波高値信号と積分値
信号とで光パルスのエネルギー状態を迅速に測定するこ
とかできる効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成図、第２図。 第３図、第４図は第１図Ｃ：おける要部の動作を説明す
るためのそれぞれ異なる動作説明図１Ｍ５図発 は本咎明の第２実施例の構成図である。 ！・・・・・・光電変換部、　　ｌａ・・・・・・電気
信号、２・・・・・・入射光、３・・・・・・レーザ発
振器、４・・・・・・レーザビーム、５・・・・・・光
分割機構、９・・・・・・電気パルス、ｔＯａ・・・・
・・積分値信号、ｔｔａ・・・・・・波高値信号、　　
１５・・・・・・信号処理部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）　入射光に応じた電気信号を出力する光電変換部と
   、レーザ発振器から光パルスの列状に出射されるレーザ
   ビームの一部を前記入射光として前記光電変換部に入射
   させる光分割機構と、前記電気信号が入力されかつこの
   電気信号に前記光パルスに応じた電気パルスが現わるご
   とに前記電気パルスの波高値を検出してこの検出結果に
   応じた波高値信号を出力すると共に前記電気パルスの波
   形の時間的積分値を算出してこの算出結果に応じた積分
   値信号を出力する信号処理部とを備え、前記波高値信号
   と前記積分値信号とにもとづき前記光パルスのエネルギ
   ー状態を測定することを特徴とする光パルス測定装置。