WO2007129363A1 - レーザ発振器並びに該レーザ発振器の電源装置並びに該レーザ発振器の制御方法 - Google Patents

Abstract

　制御装置（１７）からのレーザ出力指令設定値を電流上限値設定部（３２）に入力し、このレーザ出力指令設定値に基づいて決定される電流上限値を設定する。そして、レーザ出力指令設定値、およびパワーモニタ（１３）により測定されたレーザ出力測定値から設定された電流指令値と、電流上限値設定部（３２）にて設定された電流上限値とを、第２の比較器（３０）で比較する。第２の比較器（３０）にて、電流上限値が大きいときは電流指令値を、電流上限値が小さいときには電流上限値を、基準電流値に設定し、この基準電流値により励起手段への供給電流を制御する構成とする。このような構成で、レーザ出力指令設定値に応じた電流上限値を設定することにより励起手段への通電電流の増加、つまり投入エネルギーの増加を防止し、光学部品でのエネルギー損失を抑え、部品交換にいたる損傷まで発展することを防止する。

Description

明 細 書

レーザ発振器並びに該レーザ発振器の電源装置並びに該レーザ発振器 の制御方法

技術分野

[0001] 本発明は、レーザ発振器の光学部品等の保護に関するものである。

背景技術

[0002] 従来のレーザ電源装置にお!、ては、励起手段、例えばランプやレーザダイオード の定格電流値に応じた上限電流値を設定し、検出電流値と上限電流値を比較し、検 出電流値が上限電流値を超えた時間が続いた場合、電流の供給を停止し、励起手 段の保護を行なって ヽた (例えば、特許文献 1参照)。

[0003] 特許文献 1：特開昭 63— 250883号公報 (特許請求の範囲）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] レーザ発振器では、長期間使用していると、部分反射鏡等の光学部品表面に、汚 れ、例えば雰囲気中の、粉塵や有機物の付着等が発生する。光学部品等に汚れが 発生すると、その光学部品でのエネルギーの損失 (実際は、発熱となる）により、発振 の効率が低下し、レーザ出力が低下する。このとき、レーザ出力を一定とする制御で は、レーザダイオードへの通電電流を増加し、そのレーザ出力低下分を補うような動 作を行ない、出力を維持しょうとする。しかし、発振効率が低下した状態で、レーザダ ィオードへの通電電流を増加した場合、つまり、投入エネルギーを増加した場合、汚 れが発生している光学部品でのエネルギーの損失量、言い換えれば、発熱量が増 カロすることになる。これにより、さらに汚れが進行し、光学部品の焼き付き等が増大し 、最終的には、部品交換にいたる致命的な損傷にまで発展する。

[0005] 上記従来技術では、電流上限値は、設定されているが、励起手段、例えばレーザ ダイオードの定格電流値に応じた電流上限値を設定しているため、レーザ出力指令 値の大小にかかわらず、固定の電流上限値まで、励起手段に電流が投入されること になる。このため、前述のように、光学部品の汚れが発生し、出力低下が発生した場 合、光学部品でのエネルギー損失が大きくなり、最終的には、部品交換にいたる損 傷まで発展する可能性がある。

課題を解決するための手段

[0006] この発明に係るレーザ発振器においては、出射されるレーザ光の出力を測定し、こ のレーザ出力測定値と所望のレーザ出力指令値とを比較し、前記レーザ出力指令 値に対応したレーザ出力が得られるように、レーザ媒質を励起する励起手段への電 流供給にフィードバック制御を行うレーザ発振器であって、前記励起手段へのフィー ドバック制御による電流供給を制限する電流上限値を、前記レーザ出力指令値に応 じて設定する電流上限値設定手段と、前記フィードバック制御による電流供給を前記 電流上限値設定手段で設定された前記電流上限値以下となるように制限する電流 制限手段とを備えたものである。

発明の効果

[0007] この発明は、励起手段への電流供給を制限する電流上限値を、レーザ出力指令値 によって設定することにより、励起手段への通電電流を増加すなわち投入エネルギ 一の増加を防止することができ、光学部品でのエネルギー損失を抑え、部品交換に V、たる損傷まで発展することを防止することができる。

図面の簡単な説明

[0008] [図 1]この発明の実施の形態 1を示すレーザ発振器を用いたレーザ加工装置の構成 図である。

[図 2]この発明の実施の形態 1を示すレーザ発振器の構成図である。

[図 3]レーザダイオードの特性を示す表である。

[図 4]この発明の実施の形態 1であるレーザ発振器の電流上限値の設定を説明する 図である。

[図 5]この発明の実施の形態 1であるレーザ発振器の電流上限値設定部の構成図で ある。

[図 6]この発明の実施の形態 1であるレーザ発振器の電流上限値設定例を示す表で ある。

[図 7]この発明の実施の形態 3を示すレーザ発振器の構成図である。 圆 8]この発明の実施の形態 4であるレーザ発振器の電流上限値設定部の構成図で ある。

圆 9]この発明の実施の形態 4であるレーザ発振器の動作を説明するフロー図である 圆 10]この発明の実施の形態 4であるレーザ発振器の電流上限値設定部の他の構 成図である。

圆 11]この発明の実施の形態 5を示すレーザ発振器の構成図である。

圆 12]この発明の実施の形態 5であるレーザ発振器の電流上限値設定部の構成図 である。

圆 13]この発明の実施の形態 5であるレーザ発振器の電流上限値緩和率の設定例 を示す表である。

圆 14]この発明の実施の形態 6であるレーザ発振器の比較器の構成図である。 圆 15]この発明の実施の形態 6であるレーザ発振器の動作を説明するフロー図であ る。

圆 16]この発明の実施の形態 6であるレーザ発振器のレーザ出力等の時間変化を説 明するグラフである。

圆 17]この発明の実施の形態 7であるレーザ発振器のレーザ出力判定部の構成図で ある。

圆 18]この発明の実施の形態 7であるレーザ発振器のレーザ出力等の時間変化を説 明するグラフである。

発明を実施するための最良の形態

実施の形態 1.

図 1は、この発明を実施するための実施の形態 1におけるレーザ発振器を用いたレ 一ザ加工装置の構成図である。

電源装置 10から供給される直流電流をレーザダイオード 1に流し、レーザダイォー ド 1を発光させて得られた励起光 15でレーザ媒体 2を励起し、全反射ミラー 3と部分 反射ミラー 4間で共振を起こすことによって、レーザ光 16が得られる。このようにして 得られたレーザ光を、拡大レンズ 5、平行ィ匕レンズ 6を用いて拡大、平行化し、光ファ ィバ入射レンズ 7により光ファイバ 8の端面に集光する。この集光されたレーザ光は、 光ファイバ 8内部を通過し、加工ヘッド 9を通して、所定の位置に導光される。

レーザ出力は、部分反射ミラー 14により、レーザ光の一部をパワーモニタ 13に入射 することで測定している。レーザ出力の調整は、レーザダイオード 1に通電する電流 を可変することで行なうことができる。一般的には、レーザダイオード 1に通電する電 源装置 10に、所望するレーザ出力指令設定値を外部の制御装置 17より与え、電源 装置 10によりレーザダイオード 1に通電する電流を制御する。

[0010] 図 2は、この発明を実施するための実施の形態 1におけるレーザ発振器の構成図 であり、特に電源装置 10の内部を説明する図である。

外部の電圧源 20より入力された電圧は、整流ユニット 21により直流に変換され、コ ンデンサ 22に充電される。そして、トランジスタ 23がオンすることにより、リアタトル 24 を介して、レーザダイオード 1に電流が流れ始める。トランジスタ 23がオンしている間 は、レーザダイオード 1に流れる電流が増加していくため、電流が所望の電流値より 大きくなると、トランジスタ 23をオフしてダイオード 25に電流を還流し、電流を減少さ せる。逆に、電流が所望の電流より小さくなるとトランジスタ 23をオンして電流を増加 させる。このオン、オフを繰り返すことにより、電流を所望の電流値に制御する。

[0011] ここで、電流の制御について、詳細に説明する。

現在レーザダイオード 1に流れている電流値を、電流センサ 26にて測定し、電流制 御装置 27に取り込む。取り込まれた電流測定値と、基準となる基準電流値とを、第 1 の比較器 28に入力し、レーザダイオード 1に流れている電流である電流測定値が基 準電流値に比べ低い場合、第 1の比較器 28は、トランジスタ 23をオンすベぐ例えば 5Vのオン信号をトランジスタ 23のドライブ回路 29に送る。電流測定値が基準電流に 比べ高い場合は、第 1の比較器 28は、トランジスタ 23をオフすべく、例えば OVのォ フ信号をトランジスタ 23のドライブ回路 29に送る。

このようにして第 1の比較器 28から送られたトランジスタ 23のオン、オフ指令に基づ き、トランジスタ 23のドライブ回路 29は、トランジスタ 23を実際にオン、オフするため に必要な電流や電圧をトランジスタ 23に供給し、トランジスタ 23がオン、オフすること になる。これらの動作により、レーザダイオード 1に流れる電流値を、基準電流値にな るように制御している。

[0012] 次に、基準電流値の設定について説明する。

本発明においては、電流指令値と電流上限値を第 2の比較器 30に入力し、電流指 令値が電流上限値より低い場合は、電流指令値が基準電流値として次段の第 1の比 較器 28に出力され、逆に、電流指令値が電流上限値より高い場合は、電流上限値 が基準電流値として次段の第 1の比較器 28に出力される。すなわち、基準電流値が 電流上限値以下となるように制限するものである。

[0013] ここで、電流指令値について説明する。電流指令値は、図 2に示す電流指令値設 定部 31において設定される。オペレータが直接入力した出力設定値や、加工プログ ラム上の出力設定値等のレーザ出力指令設定値が、制御装置 17からデジタル値や 電圧換算値 (例えば、 5Vのとき 4000Wの指令に対応）として、電流指令値設定部 3 1に入力される。また、パワーモニタ 13で測定されたレーザ出力測定値も同様に、デ ジタル値や電圧換算値として、電流指令値設定部 31に入力される。電流指令値設 定部 31内では、レーザ出力測定値をレーザ出力指令設定値と同じにするために必 要な電流指令値の演算が行なわれる。例えば、レーザ出力測定値がレーザ出力指 令設定値より大きければ、電流指令値を増加させ、逆に小さければ、電流指令値を 減少する。これは、レーザ出力測定値とレーザ出力指令設定値との差分に応じて、 電流値の変化に対するレーザ出力の変化のデータに基づいて、励起手段に供給す べき電流値を演算することができる。演算により得られた電流値を電流指令値として 出力し、実際に励起手段に供給される電流値を電流指令値となるように制御し、再び レーザ出力を測定するという一連の動作を繰り返すことで、レーザ出力はレーザ出力 指令設定値へと収束する。この制御は、レーザ出力制御において通常行われている フィードバック制御方法である。

[0014] 次に、電流上限値について説明する。図 2のように、レーザ出力指令設定値は、電 流上限値設定部 32にも入力される。電流上限値設定部 32内では、入力されたレー ザ出力指令設定値に従い、電流上限値が設定される。

以下、レーザ出力指令設定値力も電流上限値を設定する例について説明する。

[0015] 励起手段が、レーザダイオード 1の場合、レーザダイオードの励起出力は、レーザ が発振するために最低必要な電流である閾値電流を超えると電流の増加とともに、 ほぼ直線的に励起出力が増え、電流 Iと励起出力 wの関係は、

W=A1XI-B1 式 1

と近似することができる。ここで、 Al、 B1は定数である。

同様に、レーザ発振器のレーザ出力とレーザダイオードの励起出力の関係も、閾値 出力を超えると励起出力の増加とともに、ほぼ直線的にレーザ出力が増えるため、励 起出力 Wとレーザ出力 Pの関係は、以下のように近似できる。

P=A2XW-B2 式 2

ここで、 A2、 B2は定数である。

式 1、式 2から、以下の式が成り立つ。

P= (A1XA2)XI-A2XB1 -B2 式 3

式 3から、レーザ出力 Pを得るために必要な電流値は、以下の式で近似できる。 I=AP + B 式 4

但し、 A= 1/ (A1XA2)、 B= (A2XB1 + B2) / (A1XA2)

定数 A、 Bは、 Al、 A2、 Bl、 B2の値が分かれば、求めることができる。 Al、 A2、 B 1、 B2の値を求めるためには、レーザダイオードの電流を変化させた時の励起出力 を測定し、式 1で近似する。同様に励起出力とレーザ出力の関係も式 2で近似する。 これらの、近似により、 Al、 A2、 Bl、 B2の値が求まり、定数 A、 Bが求まる。

[0016] ここで、複数個のレーザダイオードを用いて励起する場合や、レーザ発振器が複数 の光学部品を備えている場合には、各レーザダイオードや光学部品の特性にばらつ きが考えられるので、 Al、 A2、 Bl、 B2を求める時は、レーザダイオードやレーザ発 振器が取り得る特性のばらつきの中心値を利用して近似したり、最も特性が悪いもの 、すなわち同じ電流を投入したときに、最も出力が低くなるものを用いて近似したりす ることが必要となる。以下に算出例を示す。

[0017] 図 3は、レーザダイオード 1の通電電流値に対する励起出力の値であり、レーザダイ オードの特性をあらわす表である。使用するレーザダイオードの中で特性の一番悪 い物が図 3 (a)のような出力特性を持っており、一番良い物が図 3 (b)のような特性を もっていると仮定する。中心値を用いて求める場合は、 20A時の中心値は、（OW+ 1 0W)Z2 = 5Wになり、 50A時の出力は、（30W+40W)Z2 = 35Wとなるので、こ の値を式 1に代入し、 Al、 B1を求める。また、一番特性が悪いものを用いる場合は、 図 3 (a)の値でぁる20A時0W、 50A時 30Wを式 1に代入し、 Al、 B1を求める。 A2、 B2をもとめる場合も、同様に、発振器の最も良い特性の時の値と最も悪い特性の時 の値を用いて、 A2、 B2を同様に求めることができる。これらの値を求めるのは、レー ザ発振器の初期状態やメンテナンス後の状態等、光学部品に汚れが発生していな V、状態で行うことが望ま U、。この状態を基準状態として電流上限値を求めることで、 光学部品の汚れによる電流値の上昇を有効に防止することができる。

式 4を、横軸をレーザ出力とし、縦軸を電流値としてグラフにあらわすと、図 4の実線 のようになる。ここで、レーザ出力をレーザ出力指令設定値と考えると、レーザ出力指 令設定値を得るために必要な電流値が分力る。

本発明においては、図 4に基づき電流上限値を設定する力 電流値の増加は、光 学部品等の汚れによる出力の低下以外にも、励起手段の冷却水温度の変化、外気 温の変化等による影響も受ける。このため、式 4から求められた必要な電流値に、励 起手段の冷却水温の変化、外気温の変化等による電流値の変化を考慮して、電流 上限値を設定しなければならない。励起手段やレーザ発振器の構成により、その影 響度は、異なるが、レーザダイオードを使用している場合は、励起手段の冷却水温は 、比較的厳しく制御されており、影響度は低いが、出力の安定度は、 ± 2〜3%程度 のばらつき力 発生する。出力が ± 2〜3%ばらつくと電流も ± 2〜3%程度ばらつく。 このばらつきを考慮し、電流上限値は、式 4から求められた必要な電流値に必要な電 流値の 2〜3%をカ卩えておく必要がある。例えば、出力を得るために必要な電流値を 50Aとすると、上限電流値は、 51〜51. 5Aにする必要がある。このように設定された 電流上限値は、図 4の破線 Aで表される。レーザ出力が最大となる付近で、破線 Aの 傾きが 0となっているが、電流値が励起手段の定格電流値等力 制限される電流上 限値を越すことを防止するためである。図 4の破線 Aでは、一例として、式 4から求め られた必要な電流値に対して 2Aをカ卩えた値を電流上限値としている。

また、レーザ出力が高いほど、光学部品の汚れの劣化が進むため、レーザ出力指 令設定値が大きい時ほど、式 4力 求められた必要な電流値と電流上限値とのマー ジンを小さくするような設定とすることもできる。たとえば、レーザ出力が 0から最大値 までの範囲の中心値で、電流値と電流上限値とのマージンを 2Aとなるようにし、レー ザ出力指令設定値が OWの時はマージンを 4Aに設定し、最大出力の時は OAに設 定する。

[0019] このように設定された電流上限値は、図 4の破線 Bで表される。破線 Bの方力 光学 部品の保護のためには有利ではあるが、高出力のレーザ光を使用する場合、破線 A より、電流に対しての許容範囲がないため、外気温変化や水温変化により、電流値 が電流上限値になり、出力が出なくなってしまう可能性が高くなる。よって、高出力を 主に使用する場合には、図 4における破線 Aに基づき電流上限値を設定すればよく 、高出力をあまり使用しない場合は、破線 Bに基づき電流上限値を設定すればよい。 また、上記の電流上限値の計算は、以下のようにして行われる。図 5は、電流上限 値設定部 32の内部構成図である。図 5に示したように、電流上限値設定部 32内に、 記憶部 35を備え、図 4の電流上限値 Aあるいは Bの傾きと Y切片を事前に計算し、記 憶部 35に記憶させておく。そして、電流上限値設定部 32内のマイコン等で構成され た電流上限値演算部 36にて、記憶部 35に格納された傾きおよび Y切片データと、 制御装置 17から入力されるレーザ出力指令設定値に基づいて、電流上限値が演算 される。

[0020] このようにして、電流上限値設定部 32で求められた電流上限値と、電流指令値設 定部 31にて設定された電流指令値とを、第 2の比較器 30に入力することで、レーザ 発振器が正常であれば、電流指令値が基準電流値として出力され、この基準電流値 に基づきレーザ出力が指令設定値となるようにフィードバック制御される。一方、光学 部品の汚れが発生し、出力低下が発生した場合、レーザ出力指令設定値のレーザ 出力を得るために必要な電流値に対して、数 A程度しか越えな 、ように制限する電 流上限値が基準電流値として出力される。この基準電流値に基づいて励起手段へ の電流供給はフィードバック制御されるので、電流供給は電流上限値により制限され ることとなる。これにより、従来のレーザ発振器のように、電流値がレーザダイオードの 定格値まで上昇することがなぐ光学部品の交換にいたるような致命的な汚れにまで 発展することを防止することができる。 [0021] 例えば、図 6 (a)のように励起手段への投入電流に対してレーザ出力が変化する特 性のレーザ発振器で、電流上限値を図 4における破線 Aに基づき図 6 (b)のように設 定した場合を仮定する。この場合、レーザ出力を 2000Wで使用していたとき、光学 部品の汚れで電流値が上限電流値まで上昇したとすると、電流値の上昇は 2Aに抑 えることができる。一方、従来のレーザ発振器であれば、レーザダイオードの定格電 流値が 70Aであれば、光学部品の汚れがひどければ、最悪 70Aの電流が投入され 、電流値の上昇は 20Aとなる。この電流値の上昇分に対応するエネルギーは、光学 部品の汚れで吸収されたエネルギー分を補うために投入された物である。レーザダイ オードの通電電流が 1A上昇すると、図 3 (a)の特性をもつレーザダイオードの場合、 1W出力が上昇する。高出力のレーザ発振器では、数百個程度のレーザダイオード を使用しており、 2Aの上昇であれば数百 Wのエネルギーが汚れた光学部品で吸収 されているということになるが、高出力の発振器で使用する光学部品は、数百 W程度 の発熱では、光学部品の交換にいたる致命的な損傷までは、発展しない。しかし、従 来のレーザ発振器では、最悪数千 Wのエネルギーが汚れた光学部品に吸収されて しま 、、光学部品の交換に 、たる致命的な損傷にまで発展する可能性が高 、。

[0022] 本実施の形態では、励起手段がレーザダイオードを例に説明したが、その他の励 起手段の場合は、式 1、 2の近似式が異なってくるのみで、例えば、ランプの場合は、 式 1は P=A1XI²+A2XI + B1と 2次式で近似すればよぐその他は同様の考え方を すれば、同じように電流上限値を求めることができる。

[0023] 実施の形態 2.

実施の形態 1におけるレーザ発振器は、記憶部 35に、レーザ出力指令値と電流上 限値の関係式の傾きと Y切片のデータを記憶していた。この傾きや Y切片は、図 6 (a )や図 6 (b)のデータ力 求めたものである力 例えば、記憶部 35に図 6 (a)や図 6 (b )のデータを記憶させ、そのデータに基づき、電流上限値演算部 36において入力さ れたレーザ出力指令設定値に対応した電流上限値を選択もしくは算出する構成とし てもよい。

本実施の形態の場合、電流値とレーザ出力の関係は離散値となる。レーザ出力指 令設定値が、ちょうど、記憶部 35に記載されている値であれば、その時の電流値を 読み出せばよいが、データの中間の値の場合、電流値は、レーザ出力指令設定値を 超えた最小のレーザ出力での電流値を用いてもょ 、。

[0024] まず、図 6 (a)に示すデータが、記憶部 35に書き込まれている場合について、電流 上限値演算部 36にてどのような演算が行われる力説明する。

例えば、レーザ出力指令設定値が 1800Wの場合、 1800Wを越えた最小のレーザ 出力、つまり、 2000Wでの電流値 50Aを電流値として選択してもよい。また、離散値 の間を線形近似して電流値としてもよい。レーザ出力値 1800Wの場合、レーザ出力 1500W時の電流値力 OA、 2000W時の電流値が 50Aであるので、この 2点間を線 形近似し、 1800W時の電流値を以下としてもよい。

(50A-40A) /(2000W- 1500W)X(1800W- 1500W) +40A=46A このようにして求められた電流値に対して、上限電流値を図 4の破線 Aように設定し たい場合には、この電流値に一定電流値（図 4の場合に 2A)をカ卩えたもの上限電流 値とすればよい。また、上限電流値を図 4の破線 Bように設定したい場合には、増化さ せる電流量とレーザ出力値との関係式（図 4の場合、 OWで 4A、最大出力で OAとな るような一次式 Y=AX+B)を記憶しておき、入力されたレーザ出力指令設定値から 増加させる電流値を求めて、上述した電流値にカ卩えて電流上限値として出力すれば よい

[0025] 次に、図 6 (b)に示すデータ力 記憶部 35に書き込まれている場合について説明 する。

例えば、レーザ出力値 1800Wの場合、 1800Wを越えた最小のレーザ出力、つま り、 2000Wでの電流上限値 52Aを電流値として、選択してもよい。また、離散値の間 を線形近似して電流値としてもよい。レーザ出力値 1800Wの場合、レーザ出力 150 OW時の電流値 42A、 2000W時の電流値 52Aであるので、この 2点間を線形近似し 、 1800W時の電流値を以下としてもよい。

(52A-42A) /(2000W- 1500W) X ( 1800W— 1500W) + 42 A = 48 A このようにして、電流上限値演算部 36にて求められた電流値は、上限電流値その ものであるので、この値を上限電流値として出力すればよい。

[0026] 本実施の形態に係るレーザ発振器は、上記構成を備えることで、実施の形態 1のよ うにレーザ出力値と上限電流値との関係式を別途算出する必要がなぐ測定値もしく は電流上限値を直接記憶部に書き込むことができるので、レーザ発振器の設定作業 の省力化や、関係式の誤算出によるレーザ発振器の誤動作防止ができるという効果 を奏する。

[0027] 実施の形態 3.

実施の形態 1または 2におけるレーザ発振器は、所望のレーザ出力となるように、レ 一ザダイオードに流れる電流を制御する構成であるが、レーザダイオードに投入する 電流値を変化させると、レーザ発振器力 出力されるレーザ光のモードが変化してし まう。比較的精度を必要としない加工や、実施の形態 1のように光ファイバでレーザ光 を伝送するタイプの場合、レーザ光のモードの変化は問題とならないが、光ファイバ 一を使用せず、精密な加工を必要とする場合には、レーザ光のモードの変化が問題 となる。本実施の形態は、レーザ光のモードの変化が問題となる用な加工にも適用で きるレーザ発振器を提供するものである。

[0028] 図 7は、本実施の形態に係るレーザ発振器の構成図である。図 2に示した実施の形 態 1に係るレーザ発振器と同一構成部分については、同一番号を付与し詳細な説明 は省略する。以下、図 2と異なる部分について説明する。

制御装置 17からは、レーザ出力指令設定値以外に、電流指令設定値および電流 上限設定値が出力される。電源装置 10内の電流制御装置 27内には、信号切替器 4 0が設けられている。実施の形態 1では、電流指令値設定部 31からの電流指令値お よび電流上限値設定部 32からの電流上限値が、直接、第 1の比較器 28に入力され ていた。一方、本実施の形態では、信号切替器 40により、電流指令値設定部 31から の電流指令値と制御装置 17からの電流指令設定値とを切り替えるとともに、電流上 限値設定部 32からの電流上限値と制御装置 17からの電流上限設定値とを切り替え て、第 2の比較器 30に信号を入力する。信号切替器 40は、制御装置 17により切り替 えが制御されている。図 7において、信号切替器 40が破線の状態に切り替わった場 合は、電流指令値設定部 31からの電流指令値と電流上限値設定部 32からの電流 上限値を第 2の比較器 30に入力することとなり、実施の形態 1と同じ動作をすることと なる。すなわち、レーザ光のモードの変化が問題とならない力卩ェに適した制御が行わ れる。

[0029] 一方、図 7において、信号切替器 40が実線の状態に切り替わった場合は、制御装 置 17からの電流指令設定値と電流上限設定値が第 2の比較器 30に入力されること となる。これにより、レーザダイオード 1に流れる電流は、レーザ出力測定値に左右さ れることなぐ電流指令設定値となるように、すなわち、電流値一定となるように制御さ れる。これにより、レーザ光のモードの変化を抑制することができ、光ファイバを用い ない精密加工に適用することができる。ここで、電流上限設定値は、従来技術と同様 に、レーザダイオードの定格電流値に応じた電流値を設定しておけばよい。電流一 定制御の場合は、光学部品の汚れ等が発生し、レーザ出力が低下した場合でも、レ 一ザダイオード 1への通電電流を増加することはなぐ光学部品でのエネルギー損失 は増加しないので、レーザ出力の低下という問題はあるが、光学部品の破壊は避け られる。

[0030] 本実施の形態に係るレーザ発振器は、上記構成を備えることで、レーザ光のモード 変化が問題にならな ヽ加工にぉ ヽては、実施の形態 1に係るレーザ発振器と同様な 動作を行い同様な効果を得ることができる。また、電流一定制御を行うこともできるの で、レーザ光のモード変化が問題となる加工にも適用する事ができ、実施の形態 1に 係るレーザ発振器に比べ、さらに適用できる加工範囲が広くなり、汎用性が向上する という効果を奏する。また、本構成を他の実施の形態に適用することにより、他の実施 の形態においても同様の効果が得られる。

[0031] 実施の形態 4.

実施の形態 1に係るレーザ発振器は、事前に、望ましくはレーザ発振器の初期状 態やメンテナンス後の状態等、光学部品に汚れが発生して!/ヽな!ヽ状態を基準状態と して測定した電流値とレーザ出力値との値に基づき、レーザ出力から電流上限値を 求める式の傾きと Y切片を算出し、記憶部 35に記憶させておく構成であり、実施の形 態 2に係るレーザ発振器は、事前に測定した電流値とレーザ出力値との値をそのまま 、もしくは電流上限値に変換して、記憶部 35に記憶させる構成であった。本実施の 形態は、実際の加工にレーザ発振器を用いる前を基準状態として、オペレータの指 示等により、レーザ発振器が、電流上限値を設定するためのデータを測定し、測定さ れたデータに基づき電流上限値を設定する手段を有したものである。レーザ発振器 全体の構成は、実施の形態 3の図 7と略同一であり、電流上限値設定部 32および制 御装置 17が異なるので、以下、電流上限値設定部について説明する。

[0032] 図 8は、本実施の形態の電流上限値設定部 32の構成図である。

本実施の形態では、まず、電流指令値を変化させた時のレーザ出力測定の値を測 定し、レーザダイオード 1に供給する電流値とレーザ出力の関係を取得する。この関 係の取得は、図 8の電流値'レーザ出力値測定部 45内で、図 9に示したフローに従 つて実施される。以下、図 8および図 9に基づき動作を説明する。

[0033] オペレータ等が電流上限値を設定するように制御装置に指示を与えた場合、制御 装置 17は、まず、信号切替器 40を図 7の実線の位置に切り替える。これにより、制御 装置 17から出力される電流指令設定値により電流値が制御される。

そして、制御装置 17は、電流指令設定値を OAにする (ステップ SOO)。

次に、制御装置 17は、電流値'レーザ出力値測定部 45に、取得開始信号および 電流指令設定値を送る (ステップ S01)。

電流値'レーザ出力値測定部 45は、取得開始信号を受け取ると、レーザ出力測定 値を読み込む (ステップ S02)。

そして、電流値 ·レーザ出力値測定部 45は、制御装置 17から送られた電流指令設 定値と、読み込んだレーザ出力測定値との組合せを記憶部 35に書き込む (ステップ S03)。

次に、制御装置 17は、電流指令設定値を所定の値だけ増加する (ステップ S04)。 そして、制御装置 17にて、電流指令設定が電流上限値になった力どうか確認する（ ステップ S05)。

上限値に達していなければ、ステップ S01に戻り、再度、ステップ S01、ステップ SO 2、ステップ S03を実施することにより、順次、電流設定値とレーザ出力測定値との組 合せを記憶部 35に書き込む。この動作を繰り返し、ステップ S05にて電流指令設定 が電流上限値設定に達した場合、電流値とレーザ出力の関係の取得動作を終了す る。

[0034] このようにすることにより、電流設定値とレーザ出力測定値の関係を得ることができ、 例えば、図 6 (a)のようなデータが記憶部 35に書き込まれる。上記では、電流指令設 定値を電流値'レーザ出力値測定部 45に入力するとした力 電流センサからの電流 測定値を入力しても同様のデータが得られる。

また、ステップ S03にて、電流値'レーザ出力値測定部 45が、制御装置 17から送ら れた電流指令設定値を電流上限値に変換して記憶部 35に記憶させることで、図 6 (b )に示すようなデータが記憶部 35に記憶される。電流指令設定値を電流上限値に変 換する方法としては、上限電流値を図 4の破線 Aように設定したい場合には、電流値 •レーザ出力値測定部 45にて電流指令設定値に一定電流値（図 4の場合に 2A)を 加え、これを記憶部 35に上限電流値として保存すればよい。また、上限電流値を図 4の破線 Bように設定した 、場合には、増化させる電流量とレーザ出力値との関係式 (図 4の場合、 OWで 4A、最大出力で OAとなるような一次式 Y=AX+B)を電流値- レーザ出力値測定部 45に記憶しておき、入力されたレーザ出力値力も増加させる電 流値を求めて、これを電流指令設定値に加えて、記憶部 35に電流上限値として保存 すればよい。

[0035] ここで、ステップ S04での電流指令値の増加量は、小さく設定した場合には、測定 精度は良くなるが電流値が上限に達するまでに時間がかかり、一方、大きく設定した 場合には、測定が完了するのは早いが、測定精度は比較的悪くなつてしまうので、精 度もしくは時間の!/ヽずれを重視するかで適宜設定すればょ ヽ。

[0036] 記憶部 35に上記データが書き込まれた後は、制御装置 17により、信号切替器 40 を図 7の破線の位置に切り替え、制御装置 17から出力されるレーザ出力指令設定値 に従ってレーザ発振器が制御されることで、実施の形態 2と同様の効果が得られる 記憶部 35に記憶されているデータは、図 6 (a)や図 6 (b)に示すような、レーザ出力 と電流指令設定値もしくは電流上限値との組合せデータであるが、レーザ出力と電 流上限値の関係式として、記憶部 35内に保存しておいてもよぐ記憶部 35の記憶量 を減らすことができる。この場合、電流上限値設定部 32の構成は図 10に示すよう〖こ なる。図 10において、電流値'レーザ出力値測定部 45からの電流指令設定値とレー ザ出力測定値の組合せデータを、関係式演算部 50に入力し、関係式演算部 50内 で演算を行い、レーザ出力と電流上限値の関係式を求める。そして、求めた関係式 の傾きと Y切片を記憶部 35に書き込む。図 4の破線 Αのような関係式を求める場合は 、電流指令設定値に一定の値を加えたものとレーザ出力値より、関係式演算部 50内 で関係式を求めればよい。また、図 4の破線 Bのような関係式を求める場合は、まず、 レーザ出力に対する電流増加量をあら力じめ一次式で表して関係式演算部 50に記 憶しておき、その一次式を用いてレーザ出力測定値力も電流増加量を求める。そし て、電流指令設定値にその増加量を加え、その値とレーザ出力値力も関係式を求め ればよい。関係式演算部 50は、求めた関係式の傾きと Y切片を、記憶部 35に書き込 む。

上記動作を行うことにより、記憶部 35には実施の形態 1と同様のデータが書き込ま れているので、実際にカ卩ェ等に用いるときは、信号切替器 40を図 7の点線の位置に し、実施の形態 1と同様な制御により発振器を動作させればよい。

[0037] 本実施の形態は、レーザ発振器が、電流上限値を設定するためのデータを測定し 、測定されたデータに基づき電流上限値を設定する手段を有したことにより、レーザ 発振器が記憶部 35に記憶するデータを作成し記憶させるので、発振器の設定作業 の省力化を向上させることができる。

[0038] ところで、上述のレーザ発振器においては、記憶部 35へデータを書き込むタイミン グ、すなわち電流上限値を設定するためのレーザ発振器の基準状態を選択するタイ ミングは、オペレータ等が指示するとした力 定期的に書き込みを行っても良いし、ま た、レーザ発振器の導入初期に実施した後、電流が電流上限値まで上昇し、光学部 品のクリーニング等を行うなど、レーザ発振器の状態が変わったときに合わせて、実 施してちょい。

定期的にデータの書き込みを行うときには、データ取得の直前に光学部品の汚れ が発生し、汚れた状態でデータを取得してしまった場合、光学部品が汚れた状態を 正常状態と認識してしまう恐れがあるため、下記のように、前回のデータと今回取得 データとの比較を用いることにより、誤認識を防止し信頼性を高めることができる。 前回のデータと今回取得データの比較の実施例を記載する。

制御装置 17により電流指令設定値を変化させ、その時のレーザ出力を測定し、例 えば制御装置 17に記憶しておく。制御装置 17にて、前回のレーザ出力の測定値と 今回のレーザ出力測定値の変化量を算出する。この変化量が、一定値以下であれ ば正常、一定値以上であれば異常として、外部に信号を出力する。一定値の定義の 方法として、励起手段の劣化量と、前回と今回の測定の時間間隔とを用いて推定す る方法がある。例えば、励起手段の経時的な特性劣化が 1万時間で 20%減になる、 つまり、レーザとして得られる出力も 20%減になるとし、前回と今回の測定時間の間 隔が 1000時間であれば、レーザ出力が 2%の変化量であれば、正常とし、それ以上 であれば、異常とすることができる。

[0039] 上述したように、電流値をレーザ出力の関係を取得するために、電流指令値を変化 し、その時のレーザ出力を測定して、関係を求めていたが、レーザ出力指令値を変 化させ、出力一定制御を実施した時の電流値を測定して、関係を求めることも可能で ある。

[0040] これまで説明してきた、記憶部 35、電流上限値演算部 36、電流値'レーザ出力値 測定部 45、関係式演算部 50の機能は、それぞれ独立のマイコン等で演算しても良 いが、それらの機能を 1つのマイコン内で処理することも可能である。また、電流制御 装置 27と制御装置 17も、マイコン等により一体として構成されて 、てもよ!/、。

[0041] 実施の形態 5.

励起手段は、正常な状態であっても経時的に劣化していくため、光学部品等が正 常であっても、レーザ出力を一定にするためには、経時的に通電電流を上げていか なければならない。このため、光学部品等が正常であっても、励起手段への通電電 流力 電流上限値に達してしまう場合がある。本実施の形態は、この励起手段の経 時的劣化に応じて、電流上限値を変化させていくものである。

[0042] 図 11は、本実施の形態に係るレーザ発振器の構成図であり、図 12は、本実施の形 態に係るレーザ発振器の電流上限値設定部の内部構成図である。実施の形態 1の 図 2および図 5と異なる点は、電流通電判定器 55と通電信号積算タイマ 56が追加さ れた点と、電流上限設定部 25の内部構成に電流上限緩和率演算部 57が追加され た点である。

図 11において、電流指令値設定部 31より出力された電流指令値は、電流通電判 定器 55に入力され、 OAの電流と比較される。電流指令値が OAより大きければ、通 電されているとして、通電中信号を、通電信号積算タイマ 56に送る。通電信号積算タ イマ 56は、通電中信号がオンしている時間を積算し、その時間（通電時間）を、常時 、電流上限値設定部 32に出力する。また、レーザ発振器の電源を一旦切った場合、 通電信号積算タイマ 37は、そのときの通電積算時間を記憶し、再度電源を入れ直し た場合、その記憶されていた通電積算時間に更に、通電中信号がオンしている時間 を積算することで、初期からの通電累積時間を算出することができる。

[0043] 図 12において、記憶部 35には、図 13に示すような励起手段に通電する電流の通 電時間と電流上限値の緩和率との関係データが記憶されている。図 13は、励起手段 力 S10000時間の使用により、 20%性能が劣化する場合のデータである力 緩和率の 値は、使用する励起手段により適宜決定される。図 12において、電流上限緩和率演 算部 57は、記憶部 35内に格納されている図 13に示すような通電時間と緩和率との 関係のデータを読み出し、通電信号積算タイマ 56から入力された通電時間との比較 を行い、電流上限緩和率を算出し、電流上限値演算部 36に送る。電流上限値演算 部 36内では、その緩和率と電流上限値を乗算し、通電時間を考慮した電流上限値 を設定する。電流上限緩和率のデータは、図 13に示したように離散値を取る場合が ある。この場合、通電時間を超えた最小の通電時間での電流上限緩和率を用いたり 、離散値の間を線形近似したりして、電流上限緩和率を求めればよい。

[0044] まず、通電時間を越えた最小の通電時間での電流上限緩和率を用いる場合を説 明する。

例えば、電流上限値が図 6 (b)で、電流上限緩和率が図 13で設定されており、通 電時間 3、 000時間のとき、レーザ出力指令設定値が 2000Wの場合を仮定する。図 13より、通電時間を越えた最小の通電時間は 4000時間であるので、記憶部 35のデ ータに基づき電流上限緩和率演算部 57において、電流上限緩和率は 1. 08と算出 され、算出された電流上限緩和率は電流上限値演算部 36に送られる。また、レーザ 出力指令設定値が 2000Wであるため、電流上限値演算部 36において図 6の（b)よ り、電流上限緩和率を考慮しない場合の電流上限値は 52Aと算出される。そして、電 流上限値演算部 36において、電流上限緩和率演算部 57より送られた電流上限緩 和率 1. 08を電流上限値 52Aにかけ合わせる事で、励起手段の経時劣化を考慮し た電流上限値は以下の通りとなる。

52AX1. 08 = 56. 16A

[0045] 次に、離散値の間を線形近似して電流上限緩和率を求める場合を、上述と同じ条 件で説明する。

図 13より、電流上限緩和率は、 2000時間で 1. 04、 4000時間で 1. 08であるので 、通電時間 3000時間の場合の電流上限緩和率は、記憶部 35のデータに基づき電 流上限緩和率演算部 56にお 、て、以下のように算出される。

1. 04+ (1. 08- 1. 04) / (4000- 2000) = 1. 06

算出された電流上限緩和率は電流上限値演算部 36に送られる。電流上限値は、電 流上限値演算部 36において、記憶部 35のデータ力も得られる電流上限値 52Aに、 電流上限緩和率演算部 28より送られた緩和率 1. 06をかけ合わせる事で、以下の通 りとなる。

52AX1. 06 = 55. 12A

[0046] 上述の例では、記憶部 35に格納した緩和率の離散値データを用いたが、励起手 段の通電時間と劣化率を近似式であらわして演算することもできる。たとえば、励起 手段の励起量が通電時間 1万時間で 20%減になる場合、電流上限緩和率は、

1 + 0. 2X(通電時間 Z10000) 式 5

として近似することができる。

この関係式 5を電流上限緩和率演算部 57に記憶させておき、電流上限緩和率演 算部 57にて、入力された励起手段の通電時間から電流上限緩和率を求め、求めら れた電流上限緩和率を電流上限値演算部 36に送り、前述と同様の演算にて、電流 上限値を求めればよい。関係式は、記憶部 35に格納しておいてもよい。

上記では、励起手段の劣化の度合いが通電時間により影響を受ける場合で、説明 したが、励起手段の劣化の度合いが、励起手段への通電回数 (オン'オフ回数）によ り影響を受ける場合は、前述の通電時間を通電回数 (オン'オフ回数)と置換え、劣 化の指標として利用してもよい。

[0047] このような構成にすることにより、経時的な励起手段の劣化を補正することができ、 信頼性が向上する [0048] 実施の形態 6.

上述した実施の形態は、 、ずれも電流値を電流上限値以下に制御するものであつ た力 電流値が電流上限値になっている場合には、何らかの異常が発生している可 能性が高いので、その状態で放置しておくことは望ましくない。本実施の形態は、こ の異常を検出する手段を備えたものである。

[0049] 図 14は、本実施の形態に係るレーザ発振器の、第 2の比較器 30の内部構成図で あり、その他の構成については、上述した実施の形態と同様である。

図 14において、電流指令値確認部 60は、電流上限値と電流指令値が入力され、 実施の形態 1で説明したように、電流指令値が、電流上限値より低い場合は、電流指 令値がそのまま、次段の第 1の比較器 28に出力され、逆に、電流指令値が、電流上 限値より高い場合は、電流上限値が、次段の第 1の比較器 28に出力される。そして、 電流指令値が、電流上限値より高い場合は、電流上限値が、次段の第 1の比較器 2 8に出力されると同時に、上限値出力信号が、上限値出力時間検出タイマ 61に送ら れる。

[0050] 図 15は、第 2の比較器 30の動作を説明するフロー図である。図 15に基づいて、第 2の比較器 30の動作を詳細に説明する。

上限値出力時間検出タイマ 61は、電流指令値確認部 60より、上限値出力信号が 出されている力確認する (ステップ S61)。

信号が出力されていれば、上限値出力時間検出タイマ 61は、経過時間計測中か どうか確認する (ステップ S62)。

計測中であれば、上限値出力時間検出タイマ 61は、経過時間が所定の時間を経 過しているかどうか確認する（ステップ S63)。

経過時間が所定の時間を経過していれば、上限値出力時間検出タイマ 61は、異 常信号を制御装置 17に出力する。

ステップ S62にて、計測をしていないと判断した場合には、上限値出力時間検出タ イマ 61は、経過時間の計測を開始する (ステップ S65)。そして、再度ステップ S61よ り処理を行う。

ステップ S61にて、信号が出されていない場合は、上限値出力時間検出タイマ 61 は、経過時間計測中かどうか確認する (ステップ S66)。

計測中であれば、上限値出力時間検出タイマ 61は、経過時間の測定を終了する（ ステップ S63)。そして、再度ステップ S61より処理を行う。

ステップ S66にて、計測をしていないと判断した場合には、再度ステップ S61より処 理を行う。

[0051] このような動作により、上限値出力検出タイマ 61は、上限値出力信号が継続してォ ンしている時間を計測し、そのオンしている時間が一定時間以上経過した時に、異常 信号を制御装置 17に報知する。異常信号を受けた制御装置 17では、例えば、レー ザ出力指令値を OWとし、発振を停止するようにレーザ発振器を制御してもよ 、。

[0052] 次に、本実施の形態に係るレーザ発振器における、レーザ出力値、電流指令値お よび上限出力信号の時間変化を、図 16を用いて説明する。図 16 (a)は、正常な場 合のレーザ出力等の時間変化グラフであり、図 16 (b)は、異常な場合のグラフである レーザ発振器が正常な場合、図 16 (a)のように、レーザ出力開始時は、レーザ発振 器の熱時定数やパワーモニタの立ち上がり時定数などの影響により、電流の変化に 対してレーザ出力の立ち上がりが遅れて反応する。そのため、レーザ出力一定制御 の場合、レーザ出力開始時は、電流値が上限電流値まで上昇してしまう。その後、レ 一ザ出力が所望とする値に近づくと、電流指令値は、徐々に低下していき、ある一定 値に落ち着く。これに伴い、電流指令値が電流上限値以下となった時間で、上限値 出力信号も出力されなくなる。

ここで、図 16 (a)のレーザ出力のグラフにおいて、レーザ出力が所望の出力に達す る前に、グラフの傾きが緩やかになっている。これは、レーザ出力が所望の値以上に ならないようにするために、目標値と現在値との差分量を計算し、出力が目標値に近 づき差分量が少なくなると、電流を下げるように制御するためである。

一方、光学部品等に異常がある場合は、図 16 (b)のように、電流上限値の電流を 流しても所望のレーザ出力を得ることができないため、電流値が上限電流値となって いる時間が長くなる。これに伴い、上限値出力信号も出力され続ける。この上限値出 力信号が出力され続ける時間が一定時間以上であれば、光学部品等に異常がある と判断し、外部に異常を報知する。この一定時間は、レーザ発振器の熱時定数ゃパ ヮーモニタの立ち上がり時定数を考慮して、その時定数より長い時間で適宜決定す ればよい。

[0053] このような構成にすることにより、光学部品の異常の有無を、異常信号により確認す ることが可能となる。また、異常信号により制御装置がレーザ発振器の動作を停止す ることで、例えば、光学部品等の破損を防止することができる。

[0054] 実施の形態 7.

実施の形態 6では、電流値が上限電流指令となっている時間を計測し、異常の有 無を確認した力 本実施の形態では、一定時間後に所望のレーザ出力になっていな い場合を異常と判断し、異常を外部に報知するものである。

[0055] 図 17は、本実施の形態に係るレーザ発振器の、レーザ出力判定部 65の内部構成 図であり、電流制御装置 27の内部あるいは外部に設けられている。その他の構成に ついては、上述した実施の形態と同様である。

図 17において、レーザ出力判定部 65には、レーザ出力指令設定値とレーザ出力 測定値が入力さる。入力されたレーザ出力指令設定値とレーザ出力測定値は、レー ザ出力判定部 65内のレーザ出力確認部 66で、レーザ出力指令設定値に対応する 下限値にレーザ出力測定値が到達しているかを判定する。この下限値は、レーザ出 力力 前述のように冷却水や外気温の影響で ± 2〜3%程度ばらつくことを考慮し、 レーザ出力指令設定値に対して、 2〜3%低い値、例えば 2000Wの場合は 3%低い 1940Wに設定する。レーザ出力確認部 66は、レーザ出力が下限値に達したと判断 すれば、レーザ出力範囲内信号を出力する。また、レーザ出力確認部 66は、レーザ 出力指令設定値が変化した場合、タイマ開始信号を出力する。

これらのレーザ出力範囲内信号とタイマ開始信号は、異常検出タイマ 67に入力さ れ、異常検出タイマ 67では、タイマ開始信号が入力されたと同時に、タイマのカウント を開始する。異常検出タイマ 67でタイマのカウントが開始された後、一定の時間後に レーザ出力範囲内信号が入力されれば異常なしと判断し、タイマのカウントを停止す る。一方、一定の時間経過しても、レーザ出力範囲内信号が入力されなければ異常 と判断し、異常検出タイマ 67は、制御装置 17に異常信号を出力する。ここで、一定 時間は、発振器の熱時定数やパワーモニタの立ち上がり時定数を考慮し、その時定 数よりも長 、時間で適宜決定すればょ 、。

[0056] 次に、本実施の形態に係るレーザ発振器における、レーザ出力値、電流指令値お よび上限出力信号の時間変化を、図 18を用いて説明する。図 18 (a)は、正常な場 合のレーザ出力等の時間変化グラフであり、図 18 (b)は、異常な場合のグラフである 図 18 (a)のように正常な場合は、異常検出タイマ 67にてタイマのカウントを開始し、 一定時間以内に、レーザ出力範囲内信号がオンする。一方、図 18 (b)のように、異 常な場合は、タイマのカウントを開始し一定時間以内に、レーザ出力範囲内信号は オンしない。このように、一定時間以内に、レーザ出力範囲内信号がオンしない場合 は、異常として、外部の制御装置に異常を出力する。

[0057] このような構成にすることにより、実施の形態 6と同様に光学部品の異常の有無を確 認すること可能となる。

上記では、レーザ出力が下限値に到達している場合に信号を出す構成としたが、 逆に、レーザ出力が下限値に満たない場合に信号を出すように構成してもよい。この 場合、タイマのカウントが開始し一定時間以内に、信号がオフしない場合は異常と判 断すればよい。

産業上の利用可能性

[0058] 本発明に係るレーザ発振器は、光ファイバでレーザ光を伝送する場合のように、レ 一ザ発振器から出力されるレーザ光のモードの変化が、ほとんど問題とならないよう な加工であって、レーザ光の出力を変化させる機会が多い力卩ェに用いるのに、特に 適している。

Claims

請求の範囲

[1] 出射されるレーザ光の出力を測定し、このレーザ出力測定値と所望のレーザ出力指 令値とを比較し、前記レーザ出力指令値に対応したレーザ出力が得られるように、レ 一ザ媒質を励起する励起手段への電流供給にフィードバック制御を行うレーザ発振 器において、

前記励起手段へのフィードバック制御による電流供給を制限する電流上限値を、前 記レーザ出力指令値に応じて設定する電流上限値設定手段と、

前記フィードバック制御による電流供給を前記電流上限値設定手段で設定された前 記電流上限値以下となるように制限する電流制限手段とを備えたことを特徴とするレ 一ザ発振器。

[2] 前記電流上限値設定手段は、

レーザ出力指令値と電流上限値との関係式を記憶する記憶部と、

入力されるレーザ出力指令値とこの記憶部に記憶された関係式力 電流上限値を算 出する手段を備えたものであることを特徴とする請求項 1に記載のレーザ発振器。

[3] 前記電流上限値設定手段は、

レーザ出力指令値と電流上限値との対応表を記憶する記憶部と、

入力されるレーザ出力指令値とこの記憶部に記憶された対応表力 電流上限値を選 択または算出する手段を備えたものであることを特徴とする請求項 1に記載のレーザ 発振器。

[4] 前記電流上限値設定手段は、

レーザ発振器の基準状態におけるレーザ出力指令値とこのレーザ出力指令値に対 応したレーザ出力が得られる電流値との関係式を記憶する記憶部と、

入力されるレーザ出力指令値とこの記憶部に記憶された関係式力 電流値を算出し 、この算出された電流値に所定の許容範囲を設けて電流上限値を設定する手段を 備えたものであることを特徴とする請求項 1に記載のレーザ発振器。

[5] 前記電流上限値生成手段は、

レーザ発振器の基準状態におけるレーザ出力指令値とこのレーザ出力指令値に対 応したレーザ出力が得られる電流値との対応表を記憶する記憶手段と、 入力されるレーザ出力指令値とこの記憶部に記憶された対応表力 電流値を選択ま たは算出し、この選択または算出された電流値に所定の許容範囲を設定して電流上 限値を設定する手段を備えたものであることを特徴とする請求項 1に記載のレーザ発 振器。

[6] 前記レーザ出力指令値と前記レーザ出力測定値との差分に応じて、前記励起手段 に供給すべき電流値を電流指令値として設定する電流指令値設定手段を備え、 前記電流制限手段により前記電流指令値と前記電流上限値とを比較し小さい方の 値を基準電流値とし、

この基準電流値に基づき励起手段への電流供給のフィードバック制御を行うことを特 徴とする請求項 1から 5のいずれかに記載のレーザ発振器。

[7] 前記電流制限手段において前記電流指令値と前記電流上限値とを比較し電流上限 値が基準電流値となっている継続時間を測定する手段と、

前記継続時間が所定の時間以上の場合に異常信号を発生する手段を備えたことを 特徴とする請求項 6に記載のレーザ発振器。

[8] 励起手段への電流供給の累積時間を測定する手段と、

前記累積時間の増加に伴って電流上限値を増加させる手段とを備えたことを特徴と する請求項 1から 5のいずれかに記載のレーザ発振器。

[9] 入力される電流指令値と前記電流指令値設定手段にて設定された電流指令値とを 切替えて、いずれ力の値を前記電流制限手段に入力する切替手段を備えたことを特 徴とする請求項 6に記載のレーザ発振器。

[10] レーザ出力が所定の出力に達して!/、な 、«続時間を計測する手段と、

前記継続時間が所定の時間以上の場合に異常信号を発生する手段を備えたことを 特徴とする請求項 1から 5のいずれか〖こ記載のレーザ発振器。

[11] レーザ発振器力 出射されたレーザ光の出力測定値と所望のレーザ出力指令値とを 比較し、前記レーザ出力指令値に対応したレーザ出力が得られるように、レーザ媒質 を励起する励起手段への電流供給にフィードバック制御を行うレーザ発振器の電源 装置において、

前記励起手段へのフィードバック制御による電流供給を制限する電流上限値を、前 記レーザ出力指令値に応じて設定する電流上限値設定手段と、

前記フィードバック制御による電流供給を前記電流上限値設定手段で設定された前 記電流上限値以下となるように制限する電流制限手段とを備えたことを特徴とするレ 一ザ発振器の電源装置。

[12] 前記レーザ出力指令値と前記レーザ出力測定値との差分に応じて、前記励起手段 に供給すべき電流値を電流指令値として設定する電流指令値設定手段を備え、 前記電流制限手段により前記電流指令値と前記電流上限値とを比較し小さい方の 値を基準電流値とし、

この基準電流値に基づき励起手段への電流供給のフィードバック制御を行うことを特 徴とする請求項 11に記載のレーザ発振器の電源装置。

[13] レーザ媒質を励起する手段に電流を供給してレーザ光を発生するレーザ発振器の 制御方法において、

レーザ発振器力 出射されるレーザ光の出力を測定する工程と、

レーザ光の出力測定値と所望のレーザ出力指令値とを比較し、前記レーザ出力指 令値に対応したレーザ出力が得られるように、レーザ媒質を励起する励起手段への 電流供給にフィードバック制御を行う工程と、

前記励起手段へのフィードバック制御による電流供給を制限する電流上限値を前記 レーザ出力指令値に応じて設定する工程と、

前記フィードバック制御による電流供給を前記電流上限値設定手段で設定された前 記電流上限値以下となるように制限する工程と

を備えることを特徴とするレーザ発振器の制御方法。

[14] 前記レーザ出力指令値と前記レーザ出力測定値との差分に応じて、前記励起手段 に供給すべき電流値を電流指令値として設定する工程を備え、

前記電流供給を制限する工程により前記電流指令値と前記電流上限値とを比較し 小さ!、方の値を基準電流値とし、

この基準電流値に基づき励起手段への電流供給のフィードバック制御を行うことを特 徴とする請求項 13に記載のレーザ発振器の制御方法。