JPH06315279A

JPH06315279A - パルスレーザの電源装置

Info

Publication number: JPH06315279A
Application number: JP10266593A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Aoki; 茂徳青木; Yasuo Tanaka; 康雄田中; Naoki Mitsuyanagi; 直毅三柳
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】【目的】パルスレーザの電源装置において、フラッシュ
ランプに流れる電流波形を任意に可変制御できるように
する。【構成】直流電源２で蓄電された大容量コンデンサ３よ
りスイッチ回路４を用いて電荷をパルス状に放電し、こ
れによりフラッシュランプ７に電流を供給してパルス状
に発光させ、発振素子９を励起してレーザ光を発生させ
るパルスレーザの電源装置において、スイッチ回路４に
並列に高速開閉するスイッチ回路１４を接続し、その出
力端よりフラッシュランプ７に並列に平滑コンデンサ１
５を接続し、スイッチ回路１４に直列に逆耐圧用ダイオ
ード１６を接続する。また、電圧検出回路１８で検出し
た平滑コンデンサ１５の両端電圧を比較部１３ｃで所定
の電圧と比較し、その結果に基づきスイッチ回路１４の
開閉速度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フラッシュランプで発
振素子を励起しレーザ光を発生させるパルスレーザ発振
器に係わり、特にフラッシュランプに流れる電流波形を
制御することが可能なパルスレーザの電源装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＹＡＧレーザ等の固体レーザを発振させ
るレーザ発振器は、レーザ発振を起こすＹＡＧロッド等
の発振素子と、そのロッドに光を照射して励起エネルギ
を与えるフラッシュランプとを備えており、フラッシュ
ランプをパルス状に発光させることによってパルス状の
レーザ光を発振させる。また、このフラッシュランプに
は直流電源と大容量コンデンサとスイッチ回路とが結線
されており、直流電源で予め蓄電した大容量コンデンサ
よりスイッチ手段を用いて電荷をパルス状に放電させ、
この放電によってフラッシュランプにパルスエネルギが
供給され、フラッシュランプがパルス状に発光する。こ
のフラッシュランプの出力は、スイッチ手段によるパル
ス状の放電時間と大容量コンデンサの蓄電電圧によって
制御される。

【０００３】上記のようなレーザ光を用いて例えば溶接
などの加工を行う場合、加工する材料や加工形状によっ
てフラッシュランプを流れる電流（以下、ランプ電流と
いう）のパルス波形の形状を変化させる制御、即ち波形
制御を行うと良質な加工ができるとされている。

【０００４】このようなランプ電流の波形制御を行う従
来の技術として、特開平４−１４４０９８号公報に記載
のものが知られている。この特開平４−１４４０９８号
公報においては、前述のような大容量コンデンサとスイ
ッチ回路とを用いてフラッシュランプを発光させる構成
に加え、コンデンサとコイルとスイッチング素子とで構
成される少なくとも２つの共振充電回路を大容量コンデ
ンサに並列接続しており、大容量コンデンサから放電さ
れる電流波形に共振充電回路より放電される電流波形を
合成することにより、ランプ電流の電流波形を制御して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のフラッシュラン
プに直流電源と大容量コンデンサとスイッチ回路とを単
純に結線しただけの構成では、ランプ電流は大容量コン
デンサの蓄電電圧に依存する自然放電のみとなるため、
その波形制御は不可能である。

【０００６】また、特開平４−１４４０９８号公報に記
載の構成においては、大容量コンデンサからの放電によ
りこれに並列接続された共振充電回路が充電され、この
共振充電回路が充電されるのを待って波形制御が行われ
ることになる。従って、この共振充電回路の充電中は波
形制御ができず、例えばパルスの立ち上がり点からの波
形制御ができない。また、共振充電回路の充電電圧は共
振充電回路に含まれるコイルのインダクタンスに依存す
るため、ランプ電流の波形制御の目的で上記充電電圧を
変更しようとするとコイルを取り替える必要がある。従
って、共振充電回路からの放電電流を任意に可変制御す
ることが困難である。

【０００７】本発明の目的は、フラッシュランプに流れ
る電流波形を任意に可変制御できるパルスレーザの電源
装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、直流電源で蓄電された大容量コン
デンサより第１のスイッチ手段を用いて電荷をパルス状
に放電し、この放電によってフラッシュランプに電流を
供給して前記フラッシュランプをパルス状に発光させ、
この発光により発振素子を励起してレーザ光を発生させ
るパルスレーザの電源装置において、前記第１のスイッ
チ手段に並列に接続され前記第１のスイッチ手段よりも
高速なパルス状の開閉動作を所定期間継続する第２のス
イッチ手段と、この第２のスイッチ手段の出力端より前
記フラッシュランプに並列に接続された平滑コンデンサ
と、この平滑コンデンサの両端の電圧を検出する検出手
段と、この検出手段で検出された電圧に基づいて前記第
２のスイッチ手段の開閉動作の速度を制御することによ
り前記第２のスイッチ手段から前記フラッシュランプに
供給される電流値を可変制御する制御手段とを有するこ
とを特徴とするパルスレーザの電源装置が提供される。

【０００９】ここで、好ましくは、前記制御手段が、前
記第１のスイッチ手段によるパルス状の開閉時間を設定
するパルス幅設定部と、前記直流電源による前記大容量
コンデンサの蓄電電圧を設定する電圧設定部と、前記検
出手段で検出された電圧を所定の電圧と比較する比較手
段と、前記第２のスイッチ手段におけるパルス状の開閉
動作の継続期間を設定すると共に前記比較手段での比較
結果に基づき前記パルス状の開閉動作の速度を設定する
開閉動作設定部とを有する。

【００１０】また、好ましくは、前記平滑コンデンサの
入力端と前記フラッシュランプの入力端との間にさらに
ダイオードが接続され、かつこのダイオードの導通方向
が前記平滑コンデンサの入力端から前記フラッシュラン
プの入力端に向かう方向と一致する。

【００１１】また、好ましくは、前記第２のスイッチ手
段、前記平滑コンデンサ及び前記検出手段はそれぞれ複
数個あり、各々の第２のスイッチ手段は互いに並列に接
続され、各々の平滑コンデンサは各々の第２のスイッチ
手段の出力端より前記フラッシュランプに並列に接続さ
れ、各々の検出手段は各々の平滑コンデンサの両端の電
圧を検出するよう接続されている。

【００１２】

【作用】上記のように構成した本発明においては、ま
ず、大容量コンデンサが直流電源で蓄電される。そし
て、第１のスイッチ手段を閉じることにより上記大容量
コンデンサから電荷がパルス状に放電され、この放電に
よってフラッシュランプにパルス状の電流が供給され
る。この時の放電電圧は大容量コンデンサの蓄電電圧で
ある。

【００１３】一方、第１のスイッチ手段に並列に接続さ
れた第２のスイッチ手段を閉じることにより、この第２
のスイッチ手段をも介して放電が行われる。この時、第
２のスイッチ手段のパルス状の開閉動作は第１のスイッ
チ手段よりも高速であるため、第２のスイッチ手段を介
して放電される電流の変化はその開閉動作に追従できな
い。即ち、電流が増加して第１のスイッチ手段を介して
放電される電流値と同一の電流値に近づこうするとすぐ
に第２のスイッチ手段が開となって減少し始め、減少し
て０になろうとするとすぐに第２のスイッチ手段が閉と
なって増加し始め、この電流は第１のスイッチ手段を介
して放電される電流値よりも低い電流値の近傍で増減を
繰り返す。そして、この増減する電流は、フラッシュラ
ンプに並列に接続された平滑コンデンサにより平坦に修
正されてフラッシュランプに供給される。これにより、
第２のスイッチ手段に抵抗を直列に接続したのと同様の
作用が得られ、第２のスイッチ手段側からフラッシュラ
ンプに供給される電流値は第１のスイッチ手段を介して
フラッシュランプに供給される電流値よりも小さく制限
される。また、上記第２のスイッチ手段の開閉動作が所
定期間継続することにより、その所定期間に相当するパ
ルス状の電流が第２のスイッチ手段側からフラッシュラ
ンプに供給されることになる。

【００１４】これら第１及び第２のスイッチ手段からの
電流が合成されてフラッシュランプに供給され、フラッ
シュランプがパルス状に発光する。このフラッシュラン
プの発光により発振素子が励起されてレーザ光が発生す
る。

【００１５】また、平滑コンデンサの両端の電圧も第２
のスイッチ手段を介して放電される電流と同様に変化す
るが、この電圧を検出手段によって検出して制御手段に
フィードバックし、それに基づいて第２のスイッチ手段
の開閉動作の速度を制御する。このように、第２のスイ
ッチ手段の開閉動作の速度を制御することにより、第２
のスイッチ手段を介して放電される時の先述したような
電流の増減が制御され、平滑コンデンサにより平坦に修
正される電流値が制御される。従って、第２のスイッチ
手段側からフラッシュランプに供給される電流値を可変
制御することが可能となり、上記開閉動作の継続期間を
変化させればこの電流波形を可変制御することが可能と
なる。

【００１６】以上のことから、第１及び第２のスイッチ
手段側からフラッシュランプに供給される電流を合成し
て得られる電流、即ちフラッシュランプに流れるランプ
電流の電流波形を任意に可変制御することが可能とな
る。

【００１７】また、上記制御手段において、第１のスイ
ッチ手段によるパルス状の開閉時間がパルス幅設定部に
よって設定されることにより、第１のスイッチ手段を介
して流れる電流の放電時間が制御され、また、大容量コ
ンデンサの蓄電電圧が電圧設定部で設定されることによ
り、第１のスイッチ手段を介して放電される放電電圧が
制御され、その電流値が制御される。また、上記制御手
段においては、検出手段で検出された電圧が比較手段で
所定の電圧と比較され、その比較結果に基づき開閉動作
設定部で第２のスイッチ手段によるパルス状の開閉動作
の速度が設定される。さらにこの開閉動作設定部では、
パルス状の開閉動作の継続期間も設定される。上記比較
手段における所定の電圧と開閉動作設定部におけるパル
ス状の開閉動作の継続期間を変化させることにより、第
２のスイッチ手段側からフラッシュランプに供給される
電流の電流波形が可変制御される。

【００１８】また、平滑コンデンサの入力端とフラッシ
ュランプの入力端との間にさらにダイオードを接続し、
しかも平滑コンデンサの入力端からフラッシュランプの
入力端に向かう方向と上記ダイオードの導通方向とを一
致させることにより、第１のスイッチ手段の出力端電圧
が平滑コンデンサの入力端電圧よりも高くなった場合に
平滑コンデンサに電流が逆流することがなく、電流の制
御が不可能になることがない。

【００１９】また、第２のスイッチ手段、平滑コンデン
サ及び検出手段を複数個設け、各々を上記と同様に接続
することにより、各々の第２のスイッチ手段からフラッ
シュランプに供給される電流の電流波形を別個に制御す
れば、各々の電流波形を合成してフラッシュランプに流
れるランプ電流の電流波形をさらに複雑に可変制御する
ことが可能となる。

【００２０】

【実施例】本発明によるパルスレーザの電源装置の一実
施例について、図１及び図２を参照しながら説明する。
図１は、本実施例のパルスレーザの電源装置の構成図で
ある。図１においてパルスレーザの電源装置は、商用電
源１と、商用電源１からの交流電流を直流に整流し供給
する直流電源２と、レーザ光を発振するレーザ発振器１
２と、直流電源２及びレーザ発振器１２の間の回路を構
成する大容量コンデンサ３、スイッチ回路４、シマー回
路５、及びトリガ回路６と、スイッチ回路４に並列に接
続されたスイッチ回路１４と、スイッチ回路１４の出力
端よりレーザ発振器１２内のフラッシュランプ７（後述
する）に並列に接続された平滑コンデンサ１５と、平滑
コンデンサ１５の入力端及びフラッシュランプ７の入力
端の間に接続された逆耐圧用ダイオード１６と、トリガ
回路６及びフラッシュランプ７の入力端の間に接続され
た逆耐圧用ダイオード１７と、平滑コンデンサ１５の両
端の電圧を検出する電圧検出回路１８と、装置全体の制
御を行う制御手段としてのコントロール回路１３とを有
する。また、上記スイッチ回路１４、平滑コンデンサ１
５、逆耐圧用ダイオード１６及び電圧検出回路１８は電
流波形制御回路２０を構成する。

【００２１】コントロール回路１３は、スイッチ回路４
におけるパルス状の開閉時間、即ちパルス幅を設定する
パルス幅設定部１３ａと、直流電源２の電圧、即ち大容
量コンデンサ３の蓄電電圧を設定する電圧設定部１３ｂ
と、電圧検出回路１８で検出した電圧値と所定の電圧値
とを比較する比較部１３ｃと、比較部１３ｃでの比較結
果に基づいてスイッチ回路１４におけるパルス状の開閉
動作の速度を設定すると共にこの開閉動作の継続期間を
設定する開閉動作設定部１３ｄと、上記各設定部におけ
る諸設定値を外部から入力する入力部１３ｅとを備え
る。

【００２２】レーザ発振器１２は、光励起型の固体レー
ザであり、クリプトンランプやキセノンランプ等からな
る励起用のフラッシュランプ７を発光させると、そのエ
ネルギによってＹＡＧロッド等の発振素子９がレーザ光
を発生する。レーザ光はエンドミラー８と出力ミラー１
０との間で共振し、ある強度に達すると出力ミラー１０
から外部に出ていく。

【００２３】フラッシュランプ７にはシマー回路５によ
り予め設定された電圧（シマー電圧）が印加され、この
状態のフラッシュランプ７のまわりのトリガ電極１３に
トリガ回路６で電場をかけることによりフラッシュラン
プ７にシマー電流が流されている。このシマー電流は、
フラッシュランプ７が安定して発光しレーザ発振が安定
に行えるように予め流される微弱な電流である。

【００２４】以上の構成において、運転時には以下のよ
うな動作が行われる。まず、商用電源１から例えばＡＣ
２００（Ｖ）の電力が電流電源２に供給され、直流電源
２によって交流が直流に整流され、コントロール回路１
３の電圧設定部１３ｂからの信号により、予め設定され
た電圧で大容量コンデンサ３が蓄電される。大容量コン
デンサ３が蓄電されると、スイッチ回路４は、コントロ
ール回路１３のパルス幅設定部１３ａからのコントロー
ル信号Ｓ₁により、予め設定されたパルス幅で回路を閉
じ大容量コンデンサ３に蓄えられた電荷をパルス状に放
電する。この放電によってフラッシュランプ７にパルス
状に電流が供給される。また、逆耐圧用ダイオード１７
は、その導通方向がスイッチ回路４からフラッシュラン
プ７に向かう方向に一致するように接続されており、ス
イッチ回路４が閉の時にフラッシュランプ７またはスイ
ッチ回路１４からスイッチ回路４に電流が逆流しないよ
うにするためのものである。但し、この逆耐圧用ダイオ
ード１７は、その機能をスイッチ回路４に含めることに
より、省略することができる。

【００２５】一方、スイッチ回路１４は、コントロール
回路１３の開閉動作設定部１３ｄからのコントロール信
号Ｓ₂によって回路を開閉し、大容量コンデンサ３に蓄
えられた電荷をパルス状に放電する。この開閉速度は、
後述のように比較部１３ｃにおける比較結果に基づいて
設定されるが、十分高速であり、そのパルス幅はスイッ
チ回路４に対して設定されるパルス幅よりも十分短い。
従って、スイッチ回路１４を介して放電される電流の変
化はこの開閉動作に追従できず、この電流は増減を繰り
返す。この増減する電流は、フラッシュランプ７に並列
に接続された平滑コンデンサ１５の働きにより平坦に修
正されてフラッシュランプ７に供給される。上記のよう
に増減する電流を平坦に修正することによってスイッチ
回路１４に抵抗を直列に接続したのと同様の状態とな
り、平坦に修正された電流値はスイッチ回路４を介して
流れる電流値よりも小さく制限される。また、コントロ
ール信号Ｓ₂は、開閉動作設定部１３ｄにおいて予め設
定された所定の期間だけ上記開閉動作を継続させ、上記
のように平坦に修正された電流はその所定期間だけ流れ
る。即ち、上記所定期間だけ継続するパルス状の電流が
スイッチ回路１４側からフラッシュランプ７に供給され
ることになる。

【００２６】このように、スイッチ回路４側からフラッ
シュランプ７に供給される電流値スイッチ回路１４側か
らフラッシュランプ７に供給される電流値とは異なる。
そして、スイッチ回路４側及びスイッチ回路１４側から
の電流が合成され、ランプ電流としてフラッシュランプ
７に流れる。フラッシュランプ７には前述のように予め
シマー電流が流されており、この状態で上記ランプ電流
が供給されることにより、フラッシュランプ７は発光す
る。このフラッシュランプ７の発光により発振素子９は
パルスエネルギを得、励起されてパルス状にレーザ光を
発生する。

【００２７】また、逆耐圧用ダイオード１６は、その導
通方向がスイッチ回路１４からフラッシュランプ７に向
かう方向に一致するように接続されており、これによっ
て、スイッチ回路１４が閉の時であって、しかもスイッ
チ回路４の出力端電圧が平滑コンデンサ１５の入力端電
圧よりも高くなった場合に、平滑コンデンサ１５に電流
が逆流することがなく、電流の制御が不可能になること
がない。

【００２８】また、平滑コンデンサ１５の両端の電圧は
スイッチ回路１４を介して放電される電流と同様に増減
するが、この電圧は電圧検出回路１８によって検出され
コントロール回路１３の比較部１３ｃにフィードバック
される。比較部１３ｃでは、電圧検出回路１８で検出さ
れフィードバックされた電圧値と予め設定された所定の
電圧とが比較され、その比較結果に基づき開閉動作設定
部１３ｄにおけるスイッチ回路１４の開閉動作の速度が
設定される。

【００２９】図２はこの時の電流波形が形成される過程
の一例を説明する図である。パルス幅設定部１３ａから
図２（ａ）に示すパルス幅のコントロール信号（短形パ
ルス信号）Ｓ₁がスイッチ回路４に入力されるとスイッ
チ回路４はそのパルス幅に相当する時間間隔だけ回路を
閉じ、大容量コンデンサ３から電流がフラッシュランプ
７に流れる。この放電電圧は図２（ｂ）に示すように大
容量コンデンサ３の充電電圧Ｖ₁となる。そして、図２
（ｃ）に示すように、この電圧Ｖ₁に応じた電流Ｉ₁がフ
ラッシュランプに供給される。

【００３０】また、パルス幅設定部１３ａから、図２
（ｄ）に示すようにコントロール信号（短形パルス信
号）Ｓ₂がスイッチ回路１４に入力される。このコント
ロール信号Ｓ₂は、コントロール信号Ｓ₁のパルス幅に比
べて十分に短い周期ｔ₁でＯＮ／ＯＦＦし、所定の期間
ｔ₂だけそのＯＮ／ＯＦＦが継続する。このＯＮ／ＯＦ
Ｆに従ってスイッチ回路１４は回路を開閉し、大容量コ
ンデンサ３から電流がフラッシュランプ７に流れるので
あるが、周期ｔ₁が短いために、電流が増加してスイッ
チ回路４側の電流値に近づこうするとすぐにスイッチ回
路１４が開となって減少し始め、減少して０になろうと
するとすぐにスイッチ回路１４が閉となって増加し始め
る。従って、スイッチ回路１４を介して放電される電流
は図２（ｅ）のようにのこぎり状の波形となり、スイッ
チ回路１４の出力端の電圧、即ち平滑コンデンサ１５の
両端の電圧も図２（ｆ）のようにのこぎり状になる。

【００３１】図２（ｅ）の電流波形は、フラッシュラン
プ７に並列に接続された平滑コンデンサ１５の働きによ
り図２（ｇ）のようにほぼ平坦に修正され、電流Ｉ₂と
して逆耐圧用ダイオード１６を介してフラッシュランプ
７に供給される。この時、先述の理由によって電流Ｉ₂
の値はスイッチ回路４側の電流Ｉ₁の値よりも小さく制
限される。

【００３２】上記スイッチ回路４側の電流Ｉ₁とスイッ
チ回路１４側の電流Ｉ₂とは合成され、ランプ電流Ｉ_Lの
電流波形は図２（ｈ）のようになり、フラッシュランプ
７にはスイッチ回路４が閉になっている間だけ電流Ｉ₁
が流れ、他の期間は電流Ｉ₁よりも少量の電流Ｉ₂が流れ
ることになる。

【００３３】また、図２（ｆ）に示すように、平滑コン
デンサ１５の両端の電圧は図２（ｅ）の電流と同様に変
化する。この電圧が先述のように電圧検出回路１８で検
出されて比較部１３ｃにフィードバックされると、比較
部１３ｃで図２（ｆ）中の所定の電圧Ｖ₂と比較され、
それに基づいてコントロール信号Ｓ₂のＯＮ／ＯＦＦ周
期ｔ₁の長さが制御され、スイッチ回路１４の開閉動作
の速度が制御される。つまり、スイッチ回路１４を閉と
して電流を増加させ、平滑コンデンサ１５の両端の電圧
がＶ₂に達するとスイッチ回路１４を開とし電流を減少
させる。また、電流が減少し平滑コンデンサ１５の電圧
がＶ₂より下がるとスイッチ回路１４を閉として電流を
増加させる。この動作を繰り返し行うことによってスイ
ッチ回路１４の出力端の電圧、即ち平滑コンデンサ１５
の両端の電圧がＶ₂近傍において周期ｔ₁で推移するよう
に制御される。従って、図２（ｅ）の電流を平坦に修正
した図２（ｇ）の電流Ｉ₂の値、即ち逆耐圧用ダイオー
ド１６からフラッシュランプ７に供給される電流は、上
記のように平滑コンデンサ１５の両端の電圧をもとに制
御されることになる。また、比較部１３に設定される所
定の電圧Ｖ₂の値を変更することにより、電流Ｉ₂の値を
変更することができる。

【００３４】以上のようにしてスイッチ回路１４側から
フラッシュランプ７に供給される電流Ｉ₂の値を可変制
御することが可能となり、併せてコントロール信号Ｓ₁
のＯＮ／ＯＦＦの継続期間ｔ₂を変化させればこの電流
Ｉ₂の波形を可変制御することができる。これに加え、
パルス幅設定部１３ａにおけるコントロール信号Ｓ₁は
任意に設定可能であり、大容量コンデンサ３の充電電圧
Ｖ₁は電圧設定部１３ｂで設定可能であることにより、
電流Ｉ₁のパルス波形を任意に変更することができる。
従って、電流Ｉ₁及びＩ₂を合成したランプ電流Ｉ_Lの電
流波形を任意に可変制御することができる。

【００３５】実際の運転時においては、ある一定のパル
スレーザの周期、従ってパルスレーザの周波数が入力部
１３ｄより予め入力されており、この周期毎に上記説明
した動作、即ちパルス幅設定部１３ａ、電圧設定部１３
ｂ、開閉動作設定部１３ｄからの各設定値に基づく信号
の出力、大容量コンデンサ３の蓄電、スイッチ回路４側
からの放電、スイッチ回路１４側からの放電が行われ、
波形の制御が行われたランプ電流Ｉ_Lが一定周期でパル
ス状にフラッシュランプ７に流れ、レーザ光が一定周期
でパルス状に発振する。

【００３６】以上のように本実施例においては、スイッ
チ回路１４の開閉動作がスイッチ回路４よりも高速（周
期ｔ₁）であるため、スイッチ回路１４を介して放電さ
れる電流の変化はその開閉動作に追従できずにその値が
小さく制限され、平滑コンデンサ１５により平坦に修正
されてフラッシュランプ７に供給される電流Ｉ₂の値は
スイッチ回路４を介して放電される電流Ｉ₁の値よりも
小さくなる。また、電圧検出回路１８で検出した平滑コ
ンデンサ１５の両端の電圧を比較部１３ｃにフィードバ
ックし、所定の電圧Ｖ₂と比較しその結果に基づいてス
イッチ回路１４の開閉動作の速度を制御するので、上記
所定の電圧Ｖ₂の値を変更することにより、上記電流Ｉ₂
の値を制御することができる。さらに、開閉動作設定部
１３ｄよりスイッチ回路１４に設定される所定の期間ｔ
₂を変更することにより、上記電流Ｉ₂の継続期間を制御
することができる。従って、スイッチ回路１４側からフ
ラッシュランプ７に供給される電流Ｉ₂の波形を可変制
御することができる。

【００３７】一方、スイッチ回路４を介して放電される
電流Ｉ₁の波形はパルス幅設定部１３ａ及び電圧設定部
１３ｂで設定可能である。従って、上記電流Ｉ₁及びＩ₂
を合成したフラッシュランプ７に流れるランプ電流Ｉ_L
の電流波形を任意に可変制御することができる。

【００３８】また、逆耐圧用ダイオード１６を、その導
通方向がスイッチ回路１４からフラッシュランプ７に向
かう方向に一致するように接続するので、スイッチ回路
１４が閉の時でスイッチ回路４の出力端電圧が平滑コン
デンサ１５の入力端電圧よりも高くなった場合に、平滑
コンデンサ１５に電流が逆流することがなく、電流の制
御が不可能になることがない。

【００３９】本発明によるパルスレーザの電源装置の他
の実施例について、図３及び図４を参照しながら説明す
る。本実施例においては、図３に示すように、スイッチ
回路１４ａがスイッチ回路４及びスイッチ回路１４に並
列に接続され、平滑コンデンサ１５ａがスイッチ回路１
４ａの出力端よりフラッシュランプ７に並列に接続さ
れ、電圧検出回路１８ａが平滑コンデンサ１５ａの両端
の電圧を検出するよう接続され、逆耐圧用ダイオード１
６ａが平滑コンデンサ１５ａの入力端及びフラッシュラ
ンプ７の入力端の間に接続されている。従って、図３の
回路は、図１のスイッチ回路１４、平滑コンデンサ１
５、逆耐圧用ダイオード１６及び電圧検出回路１８で構
成される電流波形制御回路２０に加え、スイッチ回路１
４ａ、平滑コンデンサ１５ａ、逆耐圧用ダイオード１６
ａ及び電圧検出回路１８ａで構成される電流波形制御回
路２１がさらに接続されたものとなる。また、コントロ
ール回路１３の開閉動作設定部１３ｄは、コントロール
信号Ｓ₃によってスイッチ回路１４ａにおけるパルス状
の開閉動作の速度及びその継続期間ｔ₃（図４参照）を
設定し、電圧検出回路１８ａで検出した電圧値は比較部
１３ｃにフィードバックされて所定の電圧値Ｖ₃（図４
参照）と比較され、この比較結果に基づいてスイッチ回
路１４ａにおけるパルス状の開閉動作の速度が設定され
る。これ以外の構成は図１と同様である。但し、比較部
１３ｃにおける所定の電圧値Ｖ₃はＶ₂とは独立に設定さ
れ、かつコントロール信号Ｓ₃のＯＮ／ＯＦＦ周期及び
その継続時間ｔ₃は、コントロール信号Ｓ₂のＯＮ／ＯＦ
Ｆ周期及びその継続時間ｔ₂と独立に設定される。

【００４０】上記構成において、図１と同様に大容量コ
ンデンサ３が蓄電された後、スイッチ回路４により、パ
ルス幅設定部１３ａからのコントロール信号Ｓ₁に従っ
て予め設定されたパルス幅で電荷をパルス状に放電す
る。また、スイッチ回路１４により、やはり図１と同様
に開閉動作設定部１３ｄからのコントロール信号Ｓ₂に
従ってスイッチ回路１４を介して放電が行われる。

【００４１】さらに上記に加え、開閉動作設定部１３ｄ
からのコントロール信号Ｓ₃に従って、スイッチ回路１
４ａを介して放電が行われる。このスイッチ回路１４ａ
の開閉速度は、スイッチ回路１４と同様に十分高速であ
り、これを流れる電流は増減を繰り返し、平滑コンデン
サ１５ａの働きにより平坦に修正されてフラッシュラン
プ７に供給される。この時もスイッチ回路１４ａに抵抗
を直列に接続したのと同様の状態となり、平坦に修正さ
れた電流値はスイッチ回路４を介して流れる電流値より
も小さく制限される。また、所定の期間ｔ₃だけ上記開
閉動作が継続し、上記のように平坦に修正された電流は
期間ｔ₃だけパルス状に流れる。

【００４２】そして、スイッチ回路４側、スイッチ回路
１４側及びスイッチ回路１４ａ側からの電流が合成さ
れ、ランプ電流としてフラッシュランプ７に流れる。

【００４３】また、逆耐圧用ダイオード１６ａは、その
導通方向がスイッチ回路１４ａからフラッシュランプ７
に向かう方向に一致するように接続されており、逆耐圧
用ダイオード１６と同様の機能を果たす。

【００４４】また、平滑コンデンサ１５ａの両端の電圧
は電圧検出回路１８ａによって検出され、コントロール
回路１３の比較部１３ｃにフィードバックされる。比較
部１３ｃでは、この電圧値と予め設定された所定の電圧
Ｖ₃とが比較され、その比較結果に基づき開閉動作設定
部１３ｄにおけるスイッチ回路１４ａの開閉動作の速度
が設定される。

【００４５】図４はこの時の電流波形の一例を説明する
図である。図４において、スイッチ回路４を介して放電
される電流Ｉ₁は前述と同様に（ａ）のような波形にな
り、スイッチ回路１４側からの電流Ｉ₂は前述と同様に
（ｂ）のような波形になる。また、スイッチ回路１４ａ
側からの電流Ｉ₃は電流Ｉ₂と同様に電流値が小さく制限
され図４（ｃ）のような波形になる。そして、これら図
４（ａ）から（ｃ）に示した電流Ｉ₁と電流Ｉ₂と電流Ｉ
₃とが合成され、ランプ電流Ｉ_Lの電流波形は図４（ｄ）
のようになる。

【００４６】実際の運転時においては、ある一定のパル
スレーザの周期、従ってパルスレーザの周波数が入力部
１３ｄより予め入力されており、この周期毎に上記説明
した動作が行われ、波形の制御が行われたランプ電流Ｉ
_Lが一定周期でパルス状にフラッシュランプ７に流れ、
レーザ光が一定周期でパルス状に発振する。

【００４７】また、図１の場合と同様に、比較部１３ｃ
における所定の電圧Ｖ₃の値を変更することにより、上
記電流Ｉ₃の値を制御することができ、開閉動作設定部
１３ｄより設定される所定の期間ｔ₃を変更することに
より、上記電流Ｉ₃の継続期間を制御することができ
る。従って、スイッチ回路１４ａ側からフラッシュラン
プ７に供給される電流Ｉ₃の波形をスイッチ回路１４側
からの電流Ｉ₂と同様に可変制御することができる。さ
らに、スイッチ回路４を介して放電される電流Ｉ₁の波
形はパルス幅設定部１３ａ及び電圧設定部１３ｂで設定
可能であるので、上記Ｉ₁〜Ｉ₃を合成して得られるラン
プ電流Ｉ_Lの電流波形を任意に可変制御することができ
る。さらに、本実施例では、電流波形制御回路２１を設
けることにより、図１及び図２の場合よりも複雑な可変
制御を行うことができる。

【００４８】尚、本実施例では２つの電流波形制御回路
２０及び２１を設けたが、スイッチ回路と可変抵抗回路
とで構成される電流波形制御回路を３個以上設け、それ
ぞれを別個に制御してもよい。このようにすれば、各々
の電流波形を合成することによりフラッシュランプに流
れるランプ電流の電流波形をさらに複雑に可変制御する
ことが可能となる。

【００４９】以上のように本実施例によれば、２つの電
流波形制御回路２０及び２１を設けるので、フラッシュ
ランプ７に流れるランプ電流Ｉ_Lの電流波形を複雑に可
変制御することができる。また、３個以上の電流波形制
御回路を設ければ、各々の電流波形を合成することによ
りフラッシュランプに流れるランプ電流の電流波形をさ
らに複雑に可変制御することが可能となる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、第１のスイッチ手段に
加えて第２のスイッチ手段を設け、その第２のスイッチ
手段側よりフラッシュランプに供給される電流波形を可
変制御するので、第１のスイッチ手段側から供給される
電流と第２のスイッチ手段側から供給される電流を合成
して得られるランプ電流の電流波形を任意に可変制御す
ることができる。

【００５１】また、複数個の第２のスイッチ手段、平滑
コンデンサ及び検出手段を設け、各々で構成される回路
を複数個並列に結線し、各々の回路を流れる放電電流の
波形を別個に制御するので、フラッシュランプに流れる
ランプ電流の電流波形をさらに複雑に可変制御すること
ができる。

【００５２】従って、本発明によれば、パルスレーザ発
振器においてフラッシュランプに流れる電流波形を任意
に可変制御することができ、例えばレーザ光を用いた溶
接を行う場合に良質な加工を行うための最適な入熱条件
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるパルスレーザの電源装
置の構成図である。

【図２】図１のパルスレーザの電源装置において電流波
形が形成される過程の一例を説明する図である。

【図３】本発明の他の実施例によるパルスレーザの電源
装置の構成図である。

【図４】図３のパルスレーザの電源装置において形成さ
れる電流波形の一例を説明する図である。

【符号の説明】

２直流電源３大容量コンデンサ４スイッチ回路７フラッシュランプ９発振素子１２レーザ発振器１３コントロール回路１３ａパルス幅設定部１３ｂ電圧設定部１３ｃ比較部１３ｄ開閉動作設定部１３ｅ入力部１４，１４ａスイッチ回路１５，１５ａ平滑コンデンサ１６，１６ａ逆耐圧用ダイオード１８，１８ａ電圧検出回路２０，２１電流波形制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源で蓄電された大容量コンデンサ
より第１のスイッチ手段を用いて電荷をパルス状に放電
し、この放電によってフラッシュランプに電流を供給し
て前記フラッシュランプをパルス状に発光させ、この発
光により発振素子を励起してレーザ光を発生させるパル
スレーザの電源装置において、前記第１のスイッチ手段に並列に接続され前記第１のス
イッチ手段よりも高速なパルス状の開閉動作を所定期間
継続する第２のスイッチ手段と、この第２のスイッチ手
段の出力端より前記フラッシュランプに並列に接続され
た平滑コンデンサと、この平滑コンデンサの両端の電圧
を検出する検出手段と、この検出手段で検出された電圧
に基づいて前記第２のスイッチ手段の開閉動作の速度を
制御することにより前記第２のスイッチ手段から前記フ
ラッシュランプに供給される電流値を可変制御する制御
手段とを有することを特徴とするパルスレーザの電源装
置。
【請求項２】前記制御手段は、前記第１のスイッチ手
段によるパルス状の開閉時間を設定するパルス幅設定部
と、前記直流電源による前記大容量コンデンサの蓄電電
圧を設定する電圧設定部と、前記検出手段で検出された
電圧を所定の電圧と比較する比較手段と、前記第２のス
イッチ手段におけるパルス状の開閉動作の継続期間を設
定すると共に前記比較手段での比較結果に基づき前記パ
ルス状の開閉動作の速度を設定する開閉動作設定部とを
有することを特徴とする請求項１記載のパルスレーザの
電源装置。
【請求項３】前記平滑コンデンサの入力端と前記フラ
ッシュランプの入力端との間にさらにダイオードが接続
され、かつこのダイオードの導通方向が前記平滑コンデ
ンサの入力端から前記フラッシュランプの入力端に向か
う方向と一致することを特徴とする請求項１記載のパル
スレーザの電源装置。
【請求項４】前記第２のスイッチ手段、前記平滑コン
デンサ及び前記検出手段はそれぞれ複数個あり、各々の
第２のスイッチ手段は互いに並列に接続され、各々の平
滑コンデンサは各々の第２のスイッチ手段の出力端より
前記フラッシュランプに並列に接続され、各々の検出手
段は各々の平滑コンデンサの両端の電圧を検出するよう
接続されていることを特徴とする請求項１記載のパルス
レーザの電源装置。