JPH07142801A

JPH07142801A - レーザ装置

Info

Publication number: JPH07142801A
Application number: JP28321093A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Takahata; 憲一高畑
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザ発振器とそのコントローラ間の接続を
シリアル通信を用て単一化し、加えてオペレータがコン
トローラを用いて遠隔地よりレーザ発振器を操作及び管
理できるレーザ装置を提供することを目的とする。【構成】ＰＩＯ５に接続された各々の制御モジュール
９８、１０１、１０４とＳＩＯ６ａに接続されたコント
ローラ２間で相互に伝達されるべき全ての情報をＲＡＭ
４ａの各々のアドレスに割り当て、ＣＰＵ３がＰＩＯ５
とＳＩＯ６ａ間でＲＡＭ４ａをバッファとして上記情報
の入出力を行い制御モジュール９８、１０１、１０４と
コントローラ２間で情報伝達が行われ、コントローラ２
とＳＩＯ６ａ間の接続はシリアル通信によって単一化さ
れる。またコントローラ２によるレーザ発振器１近傍に
おける操作及び管理に加えて、ＳＩＯ６ｂとコントロー
ラ２０を通信網２１を介して接続し遠隔地のコントロー
ラ２０からレーザ発振器１を操作及び管理できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より良く知られているレーザとして
気体レーザではエキシマレーザ、ＣＯ ₂レーザがあり、
固体レーザでは半導体レーザ、ＹＡＧレーザ、液体レー
ザでは色素レーザなどが代表的である。工業的視野に立
つと気体レーザであるＣＯ₂レーザは既に量産化され加
工用として広く普及しており、また主に研究用として用
いられているエキシマレーザはその性能、信頼性向上に
よって将来的には加工分野、医療分野に市場を拡大して
いくものと見込まれる。また固体レーザである半導体レ
ーザはＣＤプレーヤーのピックアップ用が主な市場であ
るがその他にも最近ではハンダ付け装置の光源、フラッ
シュランプに代わるＹＡＧレーザ励起用光源としても注
目されており、ＹＡＧレーザはＣＯ₂レーザと同様量産
化が進み加工用として普及している。色素レーザに代表
される液体レーザに関しては現時点では主に研究用とし
て用いられるに留まっており工業的段階には至っていな
い。

【０００３】これらレーザの基本発振構造としては、レ
ーザ媒質に対してポンピングと呼ばれるエネルギー注入
を行うことにより発生した誘導放出を増幅することによ
ってレーザ光を得る。上記レーザ媒質及びポンピング法
が各々のレーザによって異なるわけだが、エキシマレー
ザの場合レーザ媒質はＫｒ、Ａｒ、Ｘｅなどのハロゲン
ガス、Ｆ、Ｃｌなどの希ガス及びＨｅ、Ｎｅなどのバッ
ファガスの混合ガスであり、発振が確認されているハロ
ゲンガスと希ガスの組み合わせはＫｒとＦ、ＡｒとＦ、
ＸｅとＣｌのように限定されている。またポンピングは
同混合ガス中における高電圧の放電エネルギーによって
おこなわれる。以下、この気体レーザであるエキシマレ
ーザを例に取って従来のレーザ装置の説明を行うことと
する。

【０００４】図１１に従来のエキシマレーザ装置におけ
るＫｒＦエキシマレーザ装置の一般的な概略構成図を示
し、その構成について説明する。

【０００５】９１がエキシマレーザ発振器である。９２
はチャンバであり内部には対の電極９３１及び９３２が
設置されている。また両電極間中心軸と交わるチャンバ
の両壁にはチャンバ９２の気密を保つように全反射鏡９
４１及び出力鏡９４２が設置され共振器を構成してい
る。９５はクリプトン、フッ素、ネオンの各レーザガス
供給用電磁式バルブ群であり、９６は排気用ロータリポ
ンプである。９７はチャンバ内圧力検出器である。９８
は電磁式バルブ群９５及びロータリポンプ９６を制御し
チャンバに対するガス排気及び供給を自動連続遂行する
ガス制御モジュールである。９９は放電回路であり、１
００は放電回路９９に高電圧を供給する高圧電源であ
る。１０１は放電回路におけるスイッチング用トリガを
供給するトリガ発生モジュールである。１０２は半反射
鏡、１０３は光出力検出器であり、１０４は高圧電源１
００を制御し光出力を定値制御するパワー制御モジュー
ルである。１０５はガス制御モジュール９８、トリガ発
生モジュール１０１及びパワー制御モジュール１０４に
対してオペレータが情報の入出力を行うコントローラで
ある。エキシマレーザ発振器９１とコントローラ１０５
によってエキシマレーザ装置が構成される。

【０００６】次に図１１に示した従来のＫｒＦエキシマ
レーザ装置の一般的な内部動作について、大別してガス
排気供給動作、レーザ発振動作、光出力定値制御の３種
の動作を説明する。

【０００７】チャンバ９２からの内部ガス排気やチャン
バ９２への新鮮レーザガス供給は、ガス制御モジュール
９８内において圧力検出器９７からのチャンバ内圧力値
と排気圧力目標値又は供給圧力目標値を比較しながらガ
ス制御モジュール９８からロータリポンプ９６或いは電
磁式バルブ群９５への出力制御によって行われる。通
常、このガス排気及び供給はガス制御モジュール９８に
よって自動連続遂行される（この作業を自動ガス交換と
呼ぶ）。このとき排気圧力及びクリプトン、フッ素、ネ
オンの各ガス供給圧力目標値はコントローラ１０５上の
デジタルロータリスイッチなどによって設定され、また
自動ガス交換の命令もコントローラ１０５上のスイッチ
によって行われる。

【０００８】放電回路９９には高圧電源１００より２０
〜３０ｋＶの高電圧が印加されると同時にトリガ発生モ
ジュール１０１からのトリガ信号によって電極９３１及
び９３２に対して高電圧が印加され、電極間ガスの絶縁
限界を越えると放電が発生する。放電エネルギーによっ
て励起されたレーザガスは誘導放出を起こし、発生した
光が全反射鏡９４１及び出力鏡９４２によって構成され
る共振器間を往復することにより増幅されレーザ光とな
って出力鏡９４２より出力される。こうして高電圧印
加、トリガ、放電が繰り返されることによりレーザ発振
がなされるため出力されるレーザ光はパルスとなる。こ
のときトリガ発生モジュール１０１から出力されるトリ
ガ信号の周波数はコントローラ１０５上のデジタルロー
タリスイッチなどによって設定され、またトリガ信号の
ＯＮ／ＯＦＦ命令もコントローラ１０５上のスイッチに
よって行われる。

【０００９】工業用気体レーザの場合、出力光強度を一
定に保つようなフィードバック定値制御を行うのが一般
的である。光出力強度に影響を与える最大の因子の一つ
が印加高電圧であり通常はこの印加高電圧の調整によっ
て光出力の調整を行う。出力されたパルス光はその一部
が半反射鏡１０２によって光出力検出器１０３に導入さ
れ、パルスエネルギー比例信号がパワー制御モジュール
１０４に入力される。パワー制御モジュール１０４内で
はパルスエネルギー目標値と実際のパルスエネルギー値
を比較しオフセットが０になるように高圧電源１００に
対して印加高電圧値を制御する。このときパルスエネル
ギー目標値は上記ガス排気及び供給圧力目標値同様コン
トローラ１０５上のデジタルロータリスイッチなどによ
って設定され、また実パルスエネルギー値の表示もアナ
ログメータ、或いは７セグメントＬＥＤ等によりコント
ローラ１０５上に表示される。

【００１０】この様にガス制御モジュール９８、トリガ
発生モジュール１０１及びパワー制御モジュール１０４
とコントローラ１０５間の接続は多対１の関係にある。
またオペレータは上述３種の動作に関する命令、制御定
数等の数値情報の設定及び制御変数等の数値情報の監視
をエキシマレーザ発振器９１付属のコントローラ１０５
から行い、エキシマレーザ発振器９１を操作及び管理す
ることになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ発振器は
前記のエキシマレーザ発振器の構成のように、エキシマ
レーザ発振器内部で各々独立して制御を行っている制御
系を統括して管理する機能がないために、各々の制御モ
ジュールとコントローラとを信号的に接続せねばなら
ず、結果的にレーザ発振器とコントローラ間に複数の配
線が必要となり両者間の接続が複雑になるため、配線時
或いはメンテナンス時の取扱いにミスを誘発する可能性
が高くなる。

【００１２】特に例に挙げたエキシマレーザに代表され
る気体レーザ発振器の場合レーザガスの劣化によってレ
ーザ出力は徐々に低下してくる。従ってレーザ出力が既
定値を確保できなくなった場合前記の自動ガス交換を行
わなければならない。このときチャンバ内ガスの排気時
にエアリークがある場合ガス交換を行っても正常なレー
ザ出力が確保できない事態が発生する。またほとんどの
気体レーザ発振器がレーザ出力を得る手段である放電現
象は微細な条件の変化（サイラトロンなどスイッチング
素子の不良又は寿命による動作条件変化或いは少量の不
純ガス混入による放電媒質の変化）によって異常な状態
に移行し易く、異常放電はレーザ発振利得を低下させ結
果としてレーザ出力は低下する。エキシマレーザ発振器
に至っては近年高出力化、高周波数化が要求され必然的
にレーザ出力に多大な影響を与える異常放電の発生する
確率は高まる傾向にある。こうした異常事態を早期に発
見するため例に挙げた気体レーザ発振器はもちろんのこ
と他のレーザ発振器においても異常事態が発生する可能
性のあるものはオペレータは定期的にその状態を監視す
ることが望ましい。

【００１３】ところがレーザ発振器とコントローラ間の
接続が複雑であると長距離配線が困難となりコントロー
ラはレーザ発振器の近傍に設置されざるを得ない。従っ
てオペレータはこのレーザ発振器に関する定期的な自動
ガス交換等の操作或いは状態監視を行う場合は必ずレー
ザ発振器の設置位置まで来ることが必要であり、例えば
無人化された工場内のレーザ加工現場に導入されたレー
ザ発振器の操作や動作状況の把握を行うために管理エリ
アのオペレータが工場内まで足を運ぶ必要が生じ、無人
化の意味が薄れると同時にオペレータ自身の生産性を著
しく低下させることになる。

【００１４】本発明は上記課題を解消するためのもので
あり、レーザ発振器とコントローラ間接続の単一化によ
り同接続に関する取扱いを簡便化し、加えてオペレータ
が遠隔地より対象のレーザ発振器を操作及び管理できる
装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明におけるレーザ装置を構成するレーザ発振器は
中央処理装置（以下ＣＰＵと記す）、メモリ、複数のパ
ラレル入出力ポート或いはシリアル入出力ポートを有し
それぞれはバスによって接続される。パラレル入出力ポ
ート（以下ＰＩＯと記す）或いはシリアル入出力ポート
（以下ＳＩＯと記す）にはレーザ発振器内の各々の制御
モジュールを接続する。同じく別のＳＩＯにはコントロ
ーラを接続する。

【００１６】メモリ内の読み書き可能エリア（以下ＲＡ
Ｍと記す）上の各々のアドレスに対して、レーザ発振に
関連する動作に必要とされる或いはその動作によって発
生する全てのコマンド情報、数値情報、ステータス情報
を割り当てる。

【００１７】ここで、ＣＰＵは情報伝達を行うべき制御
モジュールに対して、ＲＡＭ上の必要とされる各々のコ
マンド情報或いは制御目標値等の数値情報を読み込みＰ
ＩＯ或いはＳＩＯを介して出力を行う。また各々の制御
モジュールは制御変数値等の数値情報をＰＩＯ或いはＳ
ＩＯを介してＣＰＵに出力し、ＣＰＵは入力された各々
の数値情報をＲＡＭ上の対応するアドレスに書き込む。

【００１８】上記構成において、コントローラはＣＰＵ
に対して伝達すべきコマンド情報又は制御目標値等の数
値情報にＲＡＭへの書き込み命令、アドレス情報を付加
した所定の書式によって一体化されたデータとして送信
し、ＲＡＭ内の対応するアドレスに上記コマンド情報又
は数値情報を書き込むことによりレーザ発振器の操作を
行う。またコントローラはＣＰＵに対してＲＡＭからの
読み込み命令、読み込むべき制御変数値等の数値情報又
はステータス情報の格納されたアドレス情報を所定の書
式によって一体化されたデータを送信し、ＲＡＭ内の対
応するアドレスから上記数値情報及びステータス情報を
読み込むことによりレーザ発振器の管理を行う。

【００１９】このとき言うまでもなくメモリ内の読み込
み専用エリア（以下ＲＯＭと記す）にはあらかじめＣＰ
Ｕが入出力ポートから入力した情報のＲＡＭへの書き込
み、及びＣＰＵがＲＡＭから読み込んだ情報の入出力ポ
ートへの出力を行うためのプログラムが保存され、ＣＰ
Ｕはこのプログラムに従って情報の入出力を行う。

【００２０】またレーザ発振器の遠隔地からの操作及び
管理を行う手段としては、レーザ発振器内のＳＩＯとコ
ントローラを広域通信網或いは構内通信網を介して接続
する。このとき必要に応じてレーザ発振器内のＳＩＯと
通信網間及びコントローラと通信網間はインタフェース
変換器（以下ＩＦ変換器と記す）を介して接続する。

【００２１】或いはレーザ発振器内に２個のＳＩＯを設
け、１個のＳＩＯにはレーザ発振器近傍設置用のコント
ローラを接続し、もう１個のＳＩＯには広域通信網或い
は構内通信網を介して遠隔操作管理用のコントローラを
接続する。このように複数のコントローラを接続するこ
とは、コントローラがＲＡＭに対する読み書き込みによ
り情報の入出力を行う本発明の構成においては容易なこ
とである。

【００２２】

【作用】本発明の構成において、レーザ発振器内の各々
の制御モジュールとコントローラ間で相互に伝達される
べき情報は全てＲＡＭに保存しＣＰＵがそのＲＡＭ内の
情報を上記制御モジュール及びコントローラに対して入
出力することにより、コントローラはレーザ発振器内の
全ての制御モジュールと情報の入出力手段を持つ多対１
接続からレーザ発振器内のシリアル入出力ポートを介し
たＣＰＵとのデータ通信による１対１接続を行うことが
可能となり、レーザ発振器とコントローラ間の接続を単
一化し取扱いを簡便化することができる。またレーザ発
振器と１台のコントローラ間を通信網を介して接続する
ことで、或いはレーザ発振器と直接接続する近傍設置用
コントローラとは別にもう１台のコントローラを通信網
を介して同じレーザ発振器に接続することでオペレータ
は遠隔地から上記レーザ発振器を操作及び管理すること
が可能となる。

【００２３】

【実施例】以下に本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００２４】（実施例１）図１は本発明のレーザ装置に
おける第１の実施例の概略構成図である。本実施例で
は、エキシマレーザを例に取っている。

【００２５】まず本実施例のエキシマレーザ発振器１の
構成について、前記従来例と異なる点を中心に説明す
る。ＣＰＵ３にはＲＡＭ４１及びＲＯＭ４２のメモリ、
ＰＩＯ５、ＳＩＯ６１及び６２がバス７によって接続さ
れている。ＲＡＭ４１にはトリガ信号ＯＮ／ＯＦＦ命令
等のコマンド情報、トリガ周波数等の制御外定数、ガス
供給圧力等の制御定数、ＨＶ比例コントロール電圧等の
操作変数、チャンバー内圧力値等の制御変数といった数
値情報、及びレーザ発振の禁止を目的とした各々の制御
モジュールにおける異常状態を示すインターロック状態
等のステータス情報が格納され、ＲＯＭ４２にはＣＰＵ
３がＰＩＯ５やＳＩＯ６１及び６２から入力した情報の
ＲＡＭ４１への書き込み及びＲＡＭ４１から読み込んだ
情報のＰＩＯ５やＳＩＯ６１及び６２への出力を行うた
めのプログラムが格納される。ＰＩＯ５にはガス制御モ
ジュール９８、トリガ発生モジュール１０１及びパワー
制御モジュール１０４が接続されそれぞれにおいて必要
とされる前記情報の入出力が行われる。またＳＩＯ６１
又は６２と同型のＳＩＯを有したコントローラ２がＳＩ
Ｏ６１又は６２に接続され、オペレータはこのコントロ
ーラ２からコマンド情報及び数値情報の設定、数値情報
及びステータス情報の監視を行うことによりエキシマレ
ーザ発振器１を操作及び管理する。

【００２６】次に本実施例の前記構成におけるエキシマ
レーザ発振器１内の動作に関して特に自動ガス交換の動
作過程に付いて説明する。

【００２７】予めオペレータはコントローラ２から排気
圧力目標値、クリプトン、フッ素、ネオン各ガス供給圧
力目標値を設定しておく。これら目標値情報は、ＲＡＭ
４１への書き込み命令及びそれぞれの目標値情報に割り
付けられたＲＡＭ４１上のアドレス情報を付加した所定
の書式によって一体化されたデータとしてＳＩＯ６１に
送信され、ＣＰＵ３はこのＳＩＯ６１から上記データを
読み込みＲＡＭ４１の指定されたアドレスに上記目標値
情報を書き込む。

【００２８】次にオペレータはコントローラ２上で自動
ガス交換命令の設定を行う。この場合も同様にＲＡＭ４
１への書き込み命令、アドレス情報及び自動ガス交換の
コマンド情報の一体化データをＳＩＯ６１に送信し、Ｃ
ＰＵ３はこのＳＩＯ６１から上記データを読み込みＲＡ
Ｍ４１の指定されたアドレスに上記コマンド情報を書き
込む。

【００２９】ＣＰＵ３はＲＯＭ４２内に格納されたプロ
グラムに従って常時ＲＡＭ４１内アドレス上の情報を順
次読み込む作業を行っており、この作業の中で自動ガス
交換命令を認識した後ＰＩＯ５の所定のビットをＯＮに
する出力を行うことによりガス制御モジュール９８に自
動ガス交換命令が伝達される。

【００３０】自動ガス交換命令を認識したガス制御モジ
ュール９８は、前記排気圧力目標値及びガス供給圧力目
標値に対して制御変数であるチャンバー内圧力値をフィ
ードバックしつつ排気、各ガスの供給を自動ガス交換シ
ーケンスプログラムに従って遂行していく。

【００３１】また、圧力検知器９７から出力される圧力
比例アナログ信号はガス制御モジュール９８内でアナロ
グ／デジタル変換された後常時ＰＩＯ５に出力され、Ｃ
ＰＵ３はＰＩＯ５から入力した圧力値を逐次ＲＡＭ４１
の所定アドレス上に書き込む。コントローラ２はＲＡＭ
４１からの読み込み命令と読み込む圧力値情報の格納さ
れたアドレス情報の一体化データをＳＩＯ６１を介して
ＣＰＵ３に出力し、ＣＰＵ３がＲＡＭ４１の上記アドレ
スから圧力値情報を読み込んだ後レスポンスとしてＳＩ
Ｏ６１を介してコントローラ２に返送することによりオ
ペレータはコントローラ２上の数値表示器を通して圧力
値を監視することができる。

【００３２】ガス制御モジュール９８は自動ガス交換が
終了するとＰＩＯ５に対して所定のビットをＯＮにする
出力を行うことにより自動ガス交換終了を伝達する。Ｃ
ＰＵ３はＰＩＯ５から入力した自動ガス交換終了を認識
すると、それまで自動ガス交換命令が格納されていたＲ
ＡＭ４１アドレス上の内容を初期化（無命令状態）し自
動ガス交換に関する全行程が終了する。

【００３３】コントローラ２は上記圧力値情報の読み込
みと同様の手続きで自動ガス交換命令の状態を常時読み
込み、上記コントローラ２上のＬＥＤなどで命令遂行中
であれば点灯、初期化されていれば消灯し状態表示する
ことで、自動ガス交換が遂行中か或いは終了したかをオ
ペレータは認識することができる。

【００３４】このように全ての情報は必ずＲＡＭ４１に
格納されるため、コントローラ２はＳＩＯ６１を介して
このＲＡＭ４１内の情報を読み込んだり書き換えたりす
るという単純な作業を行うことによりエキシマレーザ発
振器１の全ての操作及び管理が可能となる。また、ＳＩ
Ｏ６１と同機能のＳＩＯ６２に同型のコントローラを接
続して複数のコントローラから操作及び管理を行うこと
も本発明の構成によれば容易なことであり、コントロー
ラが１台のみで足りる場合はＳＩＯ６２を設けない構成
とすることも可能である。

【００３５】（実施例２）図２は本発明のレーザ装置に
おける第２実施例の概略構成図である。２０はコントロ
ーラ２と同型のコントローラ、２１は通信網、２２１及
び２２２はＩＦ変換器であり、２３１及び２３２は通信
網２１の終端回線である。エキシマレーザ発振器１、コ
ントローラ２及びＩＦ変換器２２１はＡ地点に、コント
ローラ２０及びＩＦ変換器２２２はＢ地点に配置され、
Ａ、Ｂ両地点は互いに隔離された位置関係にある。

【００３６】Ａ地点に位置されたエキシマレーザ発振器
１及びＢ地点に位置されたコントローラ２０にはそれぞ
れ通信網２１の終端回線２３１及び２３２が割り当てら
れ、それぞれＩＦ変換器２２１及び２２２を介して接続
されている。この両者間の回線を所定の方法でつなげる
ことにより互いに通信網２１を介してデータ通信を行う
ことができる。この状態においてコントローラ２０より
エキシマレーザ発振器１内のＲＡＭ４１に対して読み書
き込みを行うことによりコントローラ２から操作及び管
理するのと同様にオペレータは遠隔Ｂ地点に居ながらエ
キシマレーザ発振器１の全ての操作及び管理が可能とな
る。このエキシマレーザ装置を用いることにより、Ａ地
点におけるユーザ元のエキシマレーザ発振器１の異変を
Ｂ地点に位置する保守サービス側がリアルタイムに検知
し場合によってはＢ地点から操作を加えることにより致
命的故障を防止することも可能であり、保守性の向上を
図ることができる。例えば、高電圧が印加されトリガ信
号がＯＮされているにも拘らずレーザ出力が認められな
い場合異常事態としてレーザ発振の停止を命令したり、
チャンバー内圧力データを定期的にモニタしプロットし
ていくことによりチャンバーのスローリークの監視を遠
隔Ｂ地点から行うことができる。

【００３７】以下に示す実施例３〜８におけるエキシマ
レーザ発振器１及び１＿１〜３の内部構造は図１のエキ
シマレーザ発振器１と同じものとする。

【００３８】（実施例３）図３は本発明のレーザ装置に
おける第３実施例の概略構成図である。３０１及び３０
２は端末機器である。端末機器３０１及びＩＦ変換器２
２１はそれぞれエキシマレーザ発振器１内のＳＩＯ（図
１におけるＳＩＯ６１及びＳＩＯ６２）に接続される。
また、エキシマレーザ発振器１、端末機器３０１及びＩ
Ｆ変換器２２１はユーザ元のＡ地点に配置され、端末機
器３０２及びＩＦ変換器２２２は保守サービスエリアの
Ｂ地点に位置しているものとする。端末機器３０１はエ
キシマレーザ発振器１近傍からの操作管理用、端末機器
３０２は遠隔操作管理用である。

【００３９】この端末機器３０１及び３０２をコントロ
ーラとして用いたエキシマレーザ装置の構成において
は、実施例１及び実施例２に示したコントローラ２及び
２０からＣＰＵ３に対してＲＡＭ４１の内容の読み込み
要求を行う様な読み込み手順とは異なり、ＣＰＵ３から
コントローラ上で監視すべき全情報を随時連続的に送信
し、端末機器３０１及び３０２は受信したそれらの情報
を画面上に表示する。ＲＡＭ４１への書き込みに関して
は実施例１及び実施例２と同様の手順にて行う。

【００４０】以下に本構成におけるエキシマレーザ装置
の動作に付いて説明する。Ｂ地点のオペレータは同Ｂ地
点の端末機器３０２側からＡ地点のエキシマレーザ発振
器１に対して所定方法により通信網２１を通じて回線を
つなげる。回線が接続された後、エキシマレーザ発振器
１はＲＡＭ４１内に格納された全情報の内事前に選定さ
れたオペレータが把握すべき情報を随時端末機器３０２
に対して送信する。端末機器３０２は受信情報を画面に
表示することによりオペレータはエキシマレーザ発振器
１の内部情報を収集、分析することができる。

【００４１】レーザ出力の低下が見られるなど分析結果
から必要に応じてオペレータは端末機器３０２よりエキ
シマレーザ発振器１に対して所定のアドレス情報及び数
値情報を送信することによりＲＡＭ４１に保存されてい
るフッ素供給圧力値などレーザ出力に影響を与える制御
定数を変更後、再びレーザ出力を監視するといったフィ
ードバックを繰り返すことにより遠隔Ｂ地点においてＡ
地点のエキシマレーザ発振器１を操作及び管理し状態の
最適化を図ることができる。

【００４２】（実施例４）図４は本発明のレーザ装置に
おける第４実施例の概略構成図である。４０１及び４０
２はコンピュータ機器、４１１及び４１２はコンピュー
タ機器４０１及び４０２上で起動するエキシマレーザ発
振器１の操作管理用ソフトウエアである。コンピュータ
機器４０１及びＩＦ変換器２２１はそれぞれエキシマレ
ーザ発振器１内のＳＩＯ（図１におけるＳＩＯ６１及び
ＳＩＯ６２）に接続される。また、エキシマレーザ発振
器１、コンピュータ機器４０１及びＩＦ変換器２２１は
ユーザ元のＡ地点に配置され、コンピュータ機器４０２
及びＩＦ変換器２２２は保守サービスエリアのＢ地点に
位置しているものとする。コンピュータ機器４０１はエ
キシマレーザ発振器１近傍からの操作管理用、コンピュ
ータ機器４０２は遠隔操作管理用である。

【００４３】前記実施例３の構成と異なり本実施例にお
ける構成では、コントローラとして使用するコンピュー
タ機器４０１又は４０２上のソフトウエア４１１又は４
１２に従ってエキシマレーザ発振器１に対する操作及び
管理のためのデータ通信が行われるため、ソフトウエア
の機能がコントローラとしての機能となる。つまり、エ
キシマレーザ発振器１におけるＲＯＭ４２内のプログラ
ムを書き換えずともソフトウエアの内容を変えることに
よってコントローラとしての機能を容易に変更できると
いう利点がある。

【００４４】上記利点を本実施例に活用すれば、ソフト
ウエア４１１は制御定数等の数値情報は変更不可、監視
する制御変数等の数値情報もユーザに必要なものに絞り
基本的な操作のみを可能としたユーザ用、ソフトウエア
４１２はＲＡＭ４１内の全ての情報を変更及び監視可能
とした保守サービス用として異なるものを用いること
で、コントローラとしてのコンピュータ機器４０１及び
４０２それぞれの機能をより使用環境に適応化させるこ
とができる。

【００４５】（実施例５）図５は本発明のレーザ装置に
おける第５実施例の概略構成図である。５１は電話回線
網、５２１及び５２２はモデム、５３１及び５３２は電
話回線網５１の終端回線である。コンピュータ機器４０
１及びモデム５２１はそれぞれエキシマレーザ発振器１
内のＳＩＯ（図１におけるＳＩＯ６１及びＳＩＯ６２）
に接続される。また、エキシマレーザ発振器１、コンピ
ュータ機器４０１及びモデム５２１はユーザ元のＡ地点
に配置され、コンピュータ機器４０２及びモデム５２２
は保守サービスエリアのＢ地点に位置しているものとす
る。コンピュータ機器４０１はエキシマレーザ発振器１
近傍からの操作管理用、コンピュータ機器４０２は遠隔
操作管理用である。

【００４６】本実施例では実施例４の通信網２１を電話
回線網５１とし、終端回線５３１及び５３２それぞれの
回線には電話番号が割り当てられている。コンピュータ
機器４０１からモデム５２１及び５２２を介してエキシ
マレーザ発振器１に対して電話をかけることにより回線
が接続されデータ通信が可能となる。本実施例における
エキシマレーザ発振器１或いはコントローラとしてのコ
ンピュータ機器４０１、４０２及びソフトウエア４１
１、４１２それぞれ単体としては実施例４のそれらと同
等の機能であるが、本実施例の特徴である通信網を電話
回線網とすることによりその広域性を利用し国を隔てた
操作及び管理も電話一本で容易に行うことも可能とな
り、国内のみならず海外ユーザ元のエキシマレーザ発振
器１に対してもリアルタイムで状況を把握することで保
守サービスのグローバル化といった効果も期待できる。

【００４７】（実施例６）図６は本発明のレーザ装置に
おける第６実施例の概略構成図である。６はバス型ＬＡ
Ｎである。端末機器３０１はエキシマレーザ発振器１内
のＳＩＯ（図１におけるＳＩＯ６１又はＳＩＯ６２）に
接続される。また、エキシマレーザ発振器１及び端末機
器３０１は大規模工場敷地内加工棟のＡ地点に配置さ
れ、端末機器３０２は同敷地内集中管理棟のＢ地点に位
置しているものとする。端末機器３０１は加工棟内エキ
シマレーザ発振器１近傍からの操作管理用、端末機器３
０２は集中管理棟からの遠隔操作管理用である。

【００４８】本実施例のように大規模工場に導入された
ＬＡＮ６にエキシマレーザ発振器１及び端末機器３０２
を乗せることで、加工棟（Ａ地点）に設置されたエキシ
マレーザ発振器１を、集中管理棟（Ｂ地点）に設置され
た端末機器３０２から構内遠隔管理することができ、加
工棟の無人化に寄与することができる。

【００４９】（実施例７）図７は本発明のレーザ装置に
おける第７実施例の概略構成図である。１１〜１ｎはエ
キシマレーザ発振器、３０１１〜３０１ｎは端末機器、
５２１１〜５２１ｎはモデム、５３１１〜５３１ｎは電
話回線網５１の終端回線である。端末機器３０１１〜３
０１ｎ及びモデム５２１１〜５２１ｎはそれぞれエキシ
マレーザ発振器１１〜１ｎ内のＳＩＯ（図１におけるＳ
ＩＯ６１及びＳＩＯ６２）に接続される。また、エキシ
マレーザ発振器１１、端末機器３０１１及びモデム５２
１１はユーザ元のＡ１地点に配置され、以下エキシマレ
ーザ発振器１２〜１ｎ、端末機器３０１２〜３０１ｎ及
びモデム５２１２〜５２１ｎはそれぞれ別々のユーザ元
のＡ２〜Ａｎ地点に配置されるものとし、コンピュータ
機器４０２及びモデム５２２は保守サービスエリアのＢ
地点に位置しているものとする。端末機器３０１１〜３
０１ｎはエキシマレーザ発振器１近傍からの操作管理
用、端末機器３０２は遠隔操作管理用である。

【００５０】本実施例のようにＡ１〜Ａｎ地点に配置さ
れた複数のエキシマレーザ発振器１１〜１ｎを電話回線
網５１を介してコントローラとしてのコンピュータ機器
４０２と接続することにより、海外を含めた各地のユー
ザ元のエキシマレーザ発振器１１〜１ｎを１台のコンピ
ュータ機器４０２から一括操作及び管理することが可能
で、より幅広い保守サービス体系確立することができ
る。

【００５１】（実施例８）図８は本発明のレーザ装置に
おける第８実施例の概略構成図である。６１１及び６１
２はＬＡＮ、８３はＩＳＤＮ網、８４１１、８４１２及
び８４２はＩＳＤＮ網８３の終端回線である。端末機器
３０１１はエキシマレーザ発振器１１内のＳＩＯ（図１
におけるＳＩＯ６１又はＳＩＯ６２）に接続され、同様
に端末機器３０１２はエキシマレーザ発振器１２内のＳ
ＩＯに接続される。また、エキシマレーザ発振器１１、
端末機器３０１１、ＬＡＮ６１１及び端末機器３０２１
はＡ地点のＡ工場内における設備であり、同じくエキシ
マレーザ発振器１２、端末機器３０１２、ＬＡＮ６１２
及び端末機器３０２２はＢ地点のＢ工場内における設備
であり、コンピュータ機器４０２はＣ地点の保守サービ
スエリアに位置する。

【００５２】本実施例ではＬＡＮ６１１及び６１２に対
してＩＳＤＮ網８３を介してコントローラとしてのコン
ピュータ機器４０２からのアクセスを可能とすることに
より、Ａ、Ｂそれぞれの工場内における端末機器３０１
１及び３０１２からの構内遠隔管理と同時にＣ地点の保
守サービスエリアにおけるコンピュータ機器４０２から
の遠隔操作管理も可能となり、日常的な稼働状況把握に
必要な構内管理と非日常的な保守サービスに必要な構外
管理を両立することができる。

【００５３】（実施例９）図９は本発明のレーザ装置に
おける第９実施例の概略構成図である。上述実施例１か
ら８まで本発明を気体レーザであるエキシマレーザに導
入した場合を記したが、本実施例では同じく気体レーザ
のＣＯ₂レーザに対して本発明を導入した場合を説明す
る。

【００５４】まず本実施例におけるＣＯ₂レーザ発振器
の構成に付いて説明する。１０６がＣＯ₂レーザ発振器
である。１０７は円筒状の放電管であり内部には電極１
０８１及び１０８２が対置されている。放電管１０７内
にはレーザ媒質のＣＯ2、Ｎ₂、Ｈｅの混合ガスが封入さ
れ、熱交換器１１１を経由しつつブロア１１０により高
速循環される。高圧電源１００より電極１０８１及び１
０８２に電圧が供給されると混合ガス中で放電が開始さ
れ誘導放出によって生じた光が反射鏡１０９及び出力鏡
９４２で構成される共振器間を往復することにより増幅
されレーザ光として出力される。

【００５５】この時反射鏡１０９の透過光出力を光出力
検出器１０３で検出しその比例信号をパワー制御モジュ
ール１０４に帰還させ、高圧電源から出力する電圧を調
整することにより出力光強度定値制御を行う。また常に
混合ガスを補給する必要があるため圧力検出器９７から
の比例信号を参照しながら放電管内の圧力を一定に保つ
よう電磁バルブ群９５及びロータリポンプ９６、電磁バ
ルブ１１２を制御しながら補給及び排気を行う。前者の
光出力定値制御はパワー制御モジュール１０４にて、ま
た後者のガス供給排気制御はガス制御モジュール９８に
て行うがこれら制御モジュールがＰＩＯ５に接続される
のは実施例１に示した本発明を導入したエキシマレーザ
発振器１と同様である。

【００５６】またコントローラ２において設定した光出
力目標値や混合ガス補給量等の設定値がＣＰＵ３の仲介
でＲＡＭ４１を経由しＰＩＯ５から各々の対象となる制
御モジュールに対して出力されたり、各々の制御モジュ
ールから出力された光出力現在値や圧力現在値等の現在
値がＣＰＵ３の仲介でＲＡＭ４１を経由しコントローラ
２に対して出力されることにより各々の制御モジュール
とコントローラ２間で情報が入出力されレーザ動作の制
御や監視が行われるのも実施例１と同様である。従って
実施例２から８までを本実施例におけるＣＯ₂レーザ発
振器１０６に適用することが可能となるため、上述した
通信網を介してＣＯ₂レーザ発振器１０６とコントロー
ラ２を接続した際生まれる効果を得ることができる。

【００５７】（実施例１０）図１０は本発明のレーザ装
置における第１０実施例の概略構成図である。上述実施
例１から９まで本発明を気体レーザに導入した場合を記
したが、本実施例では固体レーザとして半導体レーザに
対して本発明を導入した場合を説明する。

【００５８】まず本実施例における半導体レーザ発振器
の構成に付いて説明する。１１３が半導体レーザ発振器
である。一般的に半導体レーザ１１４には光出力検出器
１０３が内蔵されており、同半導体レーザ１１４は金属
板１１５上に実装されている。電源１１８から半導体レ
ーザ１１４に対して電流を注入することによりレーザ発
光がなされ出力光強度はこの注入電流値で決まる。この
とき光出力検出器１０３からの比例信号をパワー制御モ
ジュール９８に帰還させ電源１１８からの出力電流を調
整することで出力光強度定値制御を行う。また半導体レ
ーザは発振波長が温度に依存するため通常波長を固定す
るため温度制御を行うが、金属板１１５に実装されたペ
ルチエ素子１１７によって金属板１１５に対して熱交換
を行うことで間接的に半導体レーザ１１４の温度制御を
行い波長を固定する。この時金属板１１５に実装された
温度検出器１１６からの比例信号を温度制御モジュール
１２０に帰還させ同温度制御モジュール１２０内におい
てＰＩＤ方式によって電源１１９からペルチエ素子１１
７に対する出力を調整することで温度定値制御を行う。
前者の光出力定値制御はパワー制御モジュール１０４に
て、また後者の温度定値制御は温度制御モジュール１２
０にて行うがこれら制御モジュールをＰＩＯ５に接続し
コントローラ２と情報の入出力を行う過程は前記実施例
９のＣＯ₂レーザ発振器１０６と同様である。

【００５９】また当然のことながら通信網を利用した実
施例２から８までを本実施例の半導体レーザ発振器１１
３に適用することもできる。この場合、例えば有害区域
に設置されるべき計測装置の光源として用いられる半導
体レーザ発振器１１３に対する温度操作による波長掃引
や出力光強度調整等の作業を、実時間で現場から隔離さ
れた位置でコントローラ２を通して行うことが可能であ
り安全性確保という効果を得ることができる。

【００６０】以上気体レーザのエキシマレーザ及びＣＯ
₂レーザ、固体レーザの半導体レーザに対して本発明を
導入した実施例を１から１０まで記したが、液体レーザ
も含めた他のレーザにおいても本発明を導入できること
は言うまでもない。

【００６１】

【発明の効果】以上の本発明によれば、ＲＡＭを情報の
バッファとしてＣＰＵが各々の制御モジュールとコント
ローラ間相互の情報伝達を仲立ちすることにより、コン
トローラはレーザ発振器内のＳＩＯを介したＣＰＵとの
シリアル通信による１対１接続を行うことが可能とな
り、レーザ発振器内の各々の制御モジュールと情報の入
出力手段を持つ従来の多対１接続から解放されることに
なる。このようにレーザ発振器とコントローラ間をシリ
アル通信で接続することにより、配線が単一化されるた
め、構成が簡単となる。したがって、その接続に関する
取扱い、例えば配線作業や保守作業を簡便化することが
できる。またレーザ発振器とコントローラの切り放しも
容易におこなうことができるため、コントローラ単体の
保守作業時にも効果がある。

【００６２】またレーザ発振器と１台のコントローラ間
を通信網を介して接続することで、或いはレーザ発振器
と直接接続する近傍設置用コントローラとは別にもう１
台のコントローラを通信網を介して上記レーザ発振器に
接続することで、オペレータは遠隔地から上記レーザ発
振器の操作及び管理を行うことが可能となる。これによ
って、大規模工場敷地内の加工棟に設置されたレーザ発
振器の日常的な動作状況把握或いは操作を集中管理棟の
監視員が現場へ行くことなしに集中管理棟から行うこと
ができ、監視員自身の生産性向上に貢献する。更にレー
ザ発振器の保守サービスエリアの位置する場所に対し
て、海外を含めた遠隔地に監視対象のレーザ発振器が配
置された場合も現場に行くことなしに状況把握をリアル
タイムに行うことができるため、異常の早期発見が可能
となり、異常箇所の特定、異常に対する対応を遠隔地に
あるサービスエリア内から迅速に行うことができ、レー
ザ装置を常に良好な状態に保つことができる。さらに、
異なる地点に配置された複数のレーザ発振器を通信網を
介してコントローラと接続することにより、複数のレー
ザ発振器を１台のコントローラから一括操作及び管理す
ることが可能になる。

【００６３】以上のように、本発明によれば、ユーザに
対して迅速なサービスを提供することができ、より幅広
い保守サービス体系確立することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１におけるエキシマレーザ装置
の概略図

【図２】本発明の実施例２におけるエキシマレーザ装置
の概略図

【図３】本発明の実施例３におけるエキシマレーザ装置
の概略図

【図４】本発明の実施例４におけるエキシマレーザ装置
の概略図

【図５】本発明の実施例５におけるエキシマレーザ装置
の概略図

【図６】本発明の実施例６におけるエキシマレーザ装置
の概略図

【図７】本発明の実施例７におけるエキシマレーザ装置
の概略図

【図８】本発明の実施例８におけるエキシマレーザ装置
の概略図

【図９】本発明の実施例９におけるＣＯ₂レーザ装置の
概略図

【図１０】本発明の実施例１０における半導体レーザ装
置の概略図

【図１１】従来のエキシマレーザ装置の概略構成図

【符号の説明】

１エキシマレーザ発振器２コントローラ３ＣＰＵ４１ＲＡＭ４２ＲＯＭ５ＰＩＯ６１ＳＩＯ６２ＳＩＯ２１通信網３０１端末機器３０２端末機器４０１コンピュータ機器４０２コンピュータ機器５１電話回線網５２１モデム５２２モデム６ＬＡＮ９１エキシマレーザ発振器９８ガス制御モジュール１０１トリガ発生モジュール１０４パワー制御モジュール１０６ＣＯ₂レーザ発振器１１３半導体レーザ発振器１２０温度制御モジュール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ発振器とその操作及び管理用のコ
ントローラからなるレーザ装置において、レーザ発振器
は、レーザ発振又はレーザ発振に必要な動作を制御する
制御モジュールと、上記制御モジュールと接続され信号
の入出力を行う入出力ポートと、上記コントローラと接
続され信号の入出力を行うシリアル入出力ポートと、上
記制御モジュール及び上記コントローラ間で相互に伝達
されるべき情報を格納するメモリと、上記情報をメモリ
から読み込み上記入出力ポートに出力し且つ上記入出力
ポートから入力された情報をメモリに書き込む中央処理
装置と、上記入出力ポート、シリアル入出力ポート、メ
モリ、中央処理装置をそれぞれ接続するバスを備え、上
記中央処理装置が上記メモリに対して上記情報の読み書
き込みを行うことにより上記制御モジュール及び上記コ
ントローラ間における情報伝達を行うことを特徴とする
レーザ装置。
【請求項２】コントローラは端末機器であることを特
徴とする請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】コントローラはコンピュータ機器である
ことを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
【請求項４】レーザ発振器におけるシリアル入出力ポ
ートとコントローラを通信網を介して接続したことを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザ装
置。
【請求項５】通信網は公衆広域回線を含むことを特徴
とする請求項４記載のレーザ装置。
【請求項６】通信網は構内専用回線を含むことを特徴
とする請求項４記載のレーザ装置。
【請求項７】コントローラの操作及び管理対象である
レーザ発振器は複数であることを特徴とする請求項１乃
至６のいずれかに記載のレーザ装置。
【請求項８】レーザ発振器を操作及び管理するコント
ローラは複数であることを特徴とする請求項１乃至７の
いずれかに記載のレーザ装置。