JPH06120589A - レーザの安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、簡単な検出器構成でレーザ装置の
異常を的確に検出するレーザの安全装置を提供すること
を目的とする。 【構成】この発明では、レーザ発振指令を検出するレー
ザ発振指令検出手段と、レーザ光の発振の有無を検出す
るレーザ発振検出手段と、これらレーザ発振指令検出手
段およびレーザ発振検出手段の比較によりレーザ装置の
異常を検出する異常検出手段と、この異常検出手段が異
常を検出するとレーザ装置を緊急停止する緊急停止手段
とを具えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エキシマレーザなど
のレーザ装置の異常を検出して安全のために装置を緊急
停止するレーザの安全装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エキシマレーザのような産業用のレーザ
装置においては、装置の故障や異常を速やかに検出し、
これらを原因とした事故による損失を最小限に抑える必
要がある。そのために、これらのレーザ装置には各種の
安全装置が組み込まれている。例えば、エキシマレーザ
装置においては、放電チャンバや充電回路には温度の異
常（高温）を検出する検出回路が組み込まれ、また電源
装置には過電流を検出する検出回路が組み込まれ、これ
らの検出回路が異常を検出すると、レーザの動作を停止
させるような安全対策が施されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の安全対策のみでは、不十分な場合がある。

【０００４】すなわち、エキシマレーザにおいて、放電
チャンバや充電回路に異常が発生した場合、これらの放
電チャンバや充電回路に短絡電流が流れるようなことが
ある。この様な異常が発生した場合、短絡電流によって
装置の一部が焼けるなど、装置自身や装置の周辺に損傷
を与える可能性がある。そして、このような異常はでき
るだけ速やかに検出し、レーザの動作を停止させるなど
の対処をする必要がある。

【０００５】ところが、放電チャンバや充電回路の短絡
電流は局所的に発生するものなので、従来のような温度
検出に基づく安全回路では、異常による損失がかなり大
きくなってから緊急停止が作動するようなことが多い。

【０００６】また、電源装置に組み込まれている過電流
の検出機能は、電源装置自身の過電流を検出することは
できる。しかし、エキシマレーザのように、電源装置の
出力を一旦コンデンサに蓄えてから放電させるさせるよ
うなものの場合には、放電させる段階での異常を検出す
る事はできない。また、上記のように、装置の各部品の
異常を各別に検出して対処しようとすると、装置内部の
各部品毎に異常検出器を取り付ける必要に迫られ、異常
検出器の個数が多くなりすぎて、装置コストのアップ及
び安全制御の複雑化を招くという問題がある。

【０００７】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、簡単な検出器構成でレーザ装置の異常を的確
に検出するレーザの安全装置を提供することを目的とす
る。

【課題を解決するための手段】この発明では、レーザ発
振指令を検出するレーザ発振指令検出手段と、レーザ光
の発振の有無を検出するレーザ発振検出手段と、これら
レーザ発振指令検出手段およびレーザ発振検出手段の比
較によりレーザ装置の異常を検出する異常検出手段と、
この異常検出手段が異常を検出するとレーザ装置を緊急
停止する緊急停止手段とを具えるようにする。

【０００８】

【作用】すなわち、レーザ装置が正常に運転されている
ときには、レーザ発振指令が出力されると必ずレーザ光
が発振されているはずである。逆に、発振指令が出力さ
れているにも関わらず、レーザ光が検出されない場合に
は何らかの異常が発生しているはずである。そして、こ
のような異常は、本来はレーザ発振に使われるべきエネ
ルギーが短絡電流や異常放電の形で消費されている可能
性が高く、結果としてレーザの寿命を著しく縮めたり、
レーザ部品や装置自体を焼損する可能性が大きい。

【０００９】そこでこの発明では、レーザ発振指令が出
力される度にレーザ光が発振しているか否かを監視する
ことにより、レーザ装置の異常を速やかに検出するよう
にしている。

【００１０】

【実施例】以下この発明を添付図面に示す実施例に従っ
て詳細に説明する。

【００１１】図１は、この発明をエキシマレーザに適用
した実施例を示すもので、この場合の共振器は、放電チ
ャンバ１、リアミラー２、およびフロントミラー３で構
成されている。発振されたレーザ光は、ビームスプリッ
タ４を介して出射される。

【００１２】エキシマレーザは、周知のように、パルス
発振するレーザであり、レーザ発振の際は、かくパルス
毎に次のような動作をする。

【００１３】(1)レーザ制御装置７からＨＶ（ハイ ボ
ルテージ）電源装置６に発振指令を送る。

【００１４】(2)電源装置６は１パルス分の電力を充電
回路５に蓄える。

【００１５】(3)充電が完了したら、スイッチング素子
（例えばサイラトロン）を駆動する(4)スイッチング素
子は、充電回路５に蓄えられた電力を放電回路に流す。

【００１６】(5)放電によりレーザ光が発振する。

【００１７】発振トリガ検出器１０は、ＨＶ電源装置６
内部にある発振トリガ回路から充電回路３に出力される
発振トリガ信号を検出し、該発振トリガ信号が検出され
る度に発振トリガ検出信号ａを異常判定回路１０に出力
する。

【００１８】レーザ光検出器２０には、ビームスプリッ
タ４に入射された出力レーザ光の一部がビームスプリッ
タ４で反射された後入力されており、レーザ光検出器２
０は入力された発振レーザ光を検出する度に発振レーザ
光検出信号ｂを異常判定回路１０に出力する。レーザ光
検出器２０は、例えばＰｉＮフォトダイオードによって
構成されており、所定の強さを超えるレーザ光が入力さ
れると検出信号が発生される。

【００１９】異常判定装置９は、上記発振トリガ検出信
号ａおよび発振レーザ光検出信号ｂの比較に基づき装置
異常を検出するものであり、図２にその具体例を示す。

【００２０】パルス発生器３０は、発振トリガ検出器１
０から入力される発振トリガ検出信号ａに対応するパル
ス信号を形成し、これを計数器３２に出力する。計数器
３２は、１つのパルス信号が入力される度にカウント値
を＋１し、このカウント値Ｃaを減算器３４に出力す
る。

【００２１】一方、パルス発生器３１は、レーザ光検出
器２０から入力される発振レーザ光検出信号ｂに対応す
るパルス信号を形成し、これを計数器３３に出力する。
計数器３３は、入力されたパルス信号をカウントし、こ
のカウント値Ｃbを減算器３４に出力する。

【００２２】減算器３４は、入力された両パルス信号の
差Ｃa−Ｃbを求め、これを比較器３６に出力する。

【００２３】数値設定器３５には、装置の異常判定の基
準Ｃとなる適当な数値が予め設定されている。

【００２４】比較器３６は、減算器２４から入力される
上記差Ｃa−Ｃbと上記設定値Ｃとを比較し、Ｃa−Ｃb＞
Ｃになると、異常検出信号を出力する。この異常検出信
号は図１の緊急停止装置８に入力される。

【００２５】緊急停止装置８では、異常検出信号が入力
されると、レーザ装置を緊急停止する。

【００２６】図３は、図１の異常判定回路９をマイクロ
コンピュータを使ったソフトウェアにより実現した場合
の構成例を示すものであり、この場合は、入力装置Ａ、
Ｂを介して発振トリガ信号ａ、レーザ光検出信号ｂをＣ
ＰＵ４０に入力し、異常検出信号を出力装置４１を介し
て出力するようにしている。

【００２７】図４は、ＣＰＵ４０での異常判定にかかる
処理を示すフローチャートであり、該フローチャート内
で使用されるパラメータの意味は以下の通りである。

【００２８】 ＣＮＴ１；発振トリガのパルス数を保持するレジスタ値 ＣＮＴ２；レーザ光検出信号のパルス数を保持するレジ
スタ値 Ｄ；ＣＮＴ１−ＣＮＴ２の値を保持するレジスタ値 Ｅ；異常判定の基準値 かかるフローチャートによれば、ＣＰＵ４０は発振トリ
ガ検出信号ａが入力される度にレジスタ値ＣＮＴ１を＋
１して更新すると共に（図４（ａ））、レーザ光検出信
号ｂが入力される度にＣＮＴ２を＋１して更新する（図
４（ｂ））。

【００２９】そして、ＣＰＵ４０はＣＮＴ１−ＣＮＴ２
をレジスタＤに代入し（ステップ１００）、このレジス
タ値Ｄを設定値Ｅと比較し（ステップ１１０）、Ｄ＞Ｅ
が成立した場合に異常検出信号を出力する（ステップ１
２０）。

【００３０】なお、上記実施例では、ＨＶ電源装置６内
の発振トリガ回路から充電回路３に出力される発振トリ
ガ信号を検出することにより、装置側でのレーザ発振の
意図を検出するようにしたが、他の信号を利用するよう
にしてもよい。例えば、レーザ制御装置７からＨＶ電源
装置６に入力される発振指令を検出するようにしても良
く、他に上記サイラトロンなどのスイッチング素子の駆
動回路が独立している場合は、その駆動回路に入力され
るトリガ信号を検出したり、上記スイッチング素子を駆
動している信号を直接検出して利用するようにしても良
い。

【００３１】また、上記実施例のレーザ光検出器２０で
は、ある一定強さ以上のレーザ光が入力されると検出信
号が出力されるようにしたが、上記レーザ光の検出強度
の範囲を可変設定できるようにしても良い。すなわち、
その場合には、当該レーザ装置の標準規格で指定されて
いるパルスエネルギーの値や充電電圧の値を基にして上
記検出強度範囲を適宜可変設定するようにすればよく、
このような方法によれば単純にレーザ光が発振したか否
かを見るだけでなく、発生したレーザ光の強度が適当か
否かの判断を加える事もでき、更に厳しい条件下での異
常検出をなし得る。

【００３２】また、上記実施例では、緊急停止装置８を
独立した回路として設けるようにしたが、緊急停止の動
作をレーザ制御装置７で行わせるようにしてもよい。

【００３３】ところで、エキシマレーザ装置において
は、運用上、レーザ光の発振を行わないときに放電をさ
せる事もある。このようなとき、放電の度に緊急停止が
かかっては困るので、、上記安全装置の動作を一時的に
禁止するスイッチを設けるようにしてもよい。

【００３４】上記実施例では、本発明をパルス発振を行
うエキシマレーザ装置に適用した場合について説明し
た。しかし、本発明はパルス発振ばかりではなく、連続
発振するレーザ装置にも適用可能である。

【００３５】この場合には、発振トリガ検出信号ａおよ
びレーザ光検出信号ｂはパルスではなく連続した状態信
号となるので、上記両信号の時間差を検出し、この時間
差が所定時間を超えると異常を検出するようにすればよ
い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
レーザ発振指令が出力される度にレーザ光が発振してい
るか否かを監視することによりレーザ装置の異常を検出
するようにしたので、簡単な検出器構成で従来対処が遅
れがちな異常についても速やかに異常を検出する事がで
き、これにより異常による被害を最小限にくい止めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図。

【図２】異常判定装置の内部構成例を示すブロック図。

【図３】異常判定装置の他の構成例を示すブロック図。

【図４】図３のＣＰＵによる異常検出処理を示すフロー
チャート。

【符号の説明】

１…放電チャンバ ２…リアミラー ３…フロントミラー ４…ビームスプリッタ ５…充電回路 ６…電源装置 ７…レーザ制御装置 ８…緊急停止装置 ９…異常判定装置 １０…発振トリガ検出器 ２０…レーザ光検出器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ発振指令を検出するレーザ発振指令
   検出手段と、 レーザ光の発振の有無を検出するレーザ発振検出手段
   と、 これらレーザ発振指令検出手段およびレーザ発振検出手
   段の比較によりレーザ装置の異常を検出する異常検出手
   段と、 この異常検出手段が異常を検出するとレーザ装置を緊急
   停止する緊急停止手段と、 を具えるレーザの安全装置。
2. 【請求項２】前記異常検出手段は、 前記レーザ発振指令検出手段の検出信号をカウントする
   第１のカウンタと、 前記レーザ発振検出手段の検出信号をカウントする第２
   のカウントと、 これら第１及び第２のカウンタのカウント値の差を求め
   る減算手段と、 該減算手段の出力を所定の設定値と比較し、減算手段の
   出力が前記設定値を超えているときに異常検出信号を出
   力する比較手段と、 を具えることを特徴とする請求項１記載のレーザの安全
   装置。