JPH0216424A - レーザ出力モニタ装置 - Google Patents

レーザ出力モニタ装置

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JPH0216424A
JPH0216424A JP16618688A JP16618688A JPH0216424A JP H0216424 A JPH0216424 A JP H0216424A JP 16618688 A JP16618688 A JP 16618688A JP 16618688 A JP16618688 A JP 16618688A JP H0216424 A JPH0216424 A JP H0216424A
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Tomohito Akita
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4257Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam

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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

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〉 本発明は、レーザ装置に装着してその出力パワーをモニ
タする装置に関する。
〈従来の技術〉 レーザ出力をモニタする装置は、一般に、レーザ装置の
出力光の一部をビームスプリフタによって光センサに導
き、そのセンサ出力を、あらかじめ定められた校正曲線
に基づく計算式等を用いてレーザ出力パワーに変換し、
表示器等に表示する。
この変換は、通常、マイクロコンピュータによって実行
され、上述した計算式およびその定数等はROMに記憶
される。そして、このROMに記憶すべき計算式および
定数等は、装置の出荷前に、装置外部に基準となるパワ
ーメータを設置し、そのパワーメータによるレーザ出力
パワーの測定値とこのモニタ装置の出力を記録しておき
、これらに基づいて校正曲線を求めることによって決定
している。
〈発明が解決しようとする課題〉 以上のような従来の技術によると、装置の校正手順、つ
まりパワーメータを用いたオフラインでの校正データの
採取と、それに基づく校正曲線の導出、更にはその結果
のROMへのメインプログラムとのリンクを含めた書き
込み等の手順が繁雑であるという問題がある。
また、−旦ROM内に書き込まれた定数や計算式等を、
ユーザサイドで変更することは実質的に不可能である。
しかし、光学系が変化しやすいエキシマレーザ等におい
ては、例えばモニタ用の光センサへのビーム入射位置が
変化する等によって、実際には再校正を必要とする場合
が生じ、このような場合には従来装置では対処できない
。特に、このレーザ出力モニタ装置による測定値をレー
ザ装置にフィードバックし、その出力の安定化等のため
にパワー制御を行おうとする場合、再校正の必要性は高
くなる。
本発明はこのような問題点を解決することを目的として
いる。
〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明では、光センサ出力
をレーザ出力の測定値に変換するコンピュータシステム
内に、その変換のための情報を記憶する不揮発性RAM
を設け、その情報を書き換え可能とすることにより、再
校正を可能としている。
不揮発性RAM内の情報を書き換えるための一つの手段
として、コンピュータシステム内に外部の標準パワーメ
ータによるレーザ装置の出力光の測定値情報を入力する
ための入力回路を設けるとともに、コンピュータシステ
ムに、レーザ装W’fr複数の出力状態で発振させるた
めの指令を発し、かつ、その各出力状態での光センサ出
力と入力回路からの入力信号をそれぞれ採り込み、その
採り込んだデータに基づいて上記した変換のための情報
を決定して不揮発性RAMの内容を更新するプログラム
を内蔵させる、という手段を講じることができる。
また、不揮発性RAM内の情報を書き換えるための他の
手段として、コンピュータシステム内にこの不揮発性R
AMの内容を変更するためのキー人力装置もしくはその
接続手段を設けるとともに、コンピュータシステムに、
不揮発性RAM内の情報を上記の測定値への変換時に解
釈実行するためのインクプリンタ、もしくは、上記のキ
ー人力装置からの情報の入力時に翻訳して不揮発性RA
M内に格納するコンパイラを内蔵させる、という手段を
も採用できる。
なお、光センサ出力の測定値への変換のための情報とは
、校正曲線を表わす係数、定数を含んだ計算式、または
その計算式中の係数または定数のみ、もしくは光センサ
出力と測定値とを関係づけるテーブル等のうちのいずれ
か、あるいはこれらのうちの複数を組み合わせたものを
いう。
く作用〉 以上の構成により、コンピュータシステムが持つプログ
ラムによって校正動作がオンラインで実行され自動的に
正しい校正曲線に基づく情報が記憶され、もしくは、オ
フラインでの校正データ採取に基づくキー人力装置の操
作により、測定値への変換のための情報を任意に変更で
きる。
〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説明する。
第1図は本発明実施例の構成を示すブロック図である。
レーザ装置は、レーザ発振を行うレーザチャンバ1とこ
のレーザチャンバ1に励起信号を供給するレーザ駆動制
御回路2等によって構成されており、その出力レーザ光
の一部は、ビームスプリッタ3によってレーザ出力モニ
タ装置4の光センサ41に導かれる。
レーザ出力モニタ装置4は、光センサ41およびその出
力を入力する光出力測定回路42と、マイクロコンピュ
ータシステムによって構成されている。
マイクロコンピュータシステムは、MPU43と、後述
するプログラムが書き込まれたROM44゜後述のA−
D変換器47からのデータを格納するエリアやワーキン
グエリアが設定されたRAM45゜校正曲線の係数等を
記憶する不揮発性RAM46゜光出力測定回路42およ
び外部に置かれた標準パワーメータ5からの出力をデジ
タル化するA−D変換器47.算出されたレーザ出力測
定結果を表示する表示器48.および外部機器との接続
のための入出力インターフェース49によって構成され
ており、これらは互いにパスラインによって接続されて
いる。なお、A−D変換器47の入力段にはマルチプレ
クサ等の入力信号切換回路(図示せず)が設けられてい
る。
入出力インターフェース49には、レーザ駆動制御回路
2が接続されているとともに、必要に応じてキーボード
6を接続することができる。
標準パワーメータ5は、精密に調整されたパワーメータ
であって、入力したレーザ光のパワーを測定して出力す
ることができ、後述する校正プログラムの選択時に、レ
ーザチャンバ1からの出力レーザ光を直接入力するよう
設置され、その出力はA−D変換器47を通してマイク
ロコンピュータシステムに採り込まれる。
ROM44には測定プログラムと校正プログラムが書き
込まれており、キーボード6等の操作によっていずれか
を選択することができる。また、ROM44には、光出
力測定回路42からのデータを測定値に換算するための
所定次数の計算式があらかじめ書き込まれているが、こ
の計算式は、各項の係数および定数項の全部もしくは適
宜の1個または複数個が具体的数値として書き込まれて
おらずに例えばブランクの状態となっている。
第2図はROM44に書き込まれた測定プログラムの内
容を示すフローチャートで、このプログラムは通常の測
定時に選択される。
この測定プログラムにおいては、光出力測定回路42か
らの出力のみがA−D変換器47を介して所定の周期で
RAM45内に採り込まれ、その採り込みごとに、RO
M44内の前述した計算式に不揮発性RAM46内の係
数や定数を挿入するとともに、採り込んだデータを代入
して測定値に換算し、この値を表示器48に刻々と表示
する。
第3図はROM44に書き込まれた校正プログラムの内
容を示すフローチャートで、このプログラムは装置の校
正を行う時に選択され、この場合、標準パワーメータ5
を設置してレーザチャンバ1の出力光を測定し、その出
力をA−D変換器47に導く この校正プログラムにおいては、RAM45内のデータ
クリア等の初期設定を行った後、まず、レーザ装置のレ
ーザ駆動制御回路2に指令を発し、レーザチャンバ1を
複数の発振条件のもとで励起しつつ、各条件の出力状態
での光出力測定回路42と標準パワーメータ5の出力の
デジタル化データを順次ペアでRAM45内に格納して
ゆく。
すなわち、レーザ電源電圧と発振周波数の組み合わせを
、あらかじめ例えばn組設定しておき、1番目からn番
目までの組み合わせ条件で順次レーザ発振を行わせると
ともに、各番目の発振時において、光出力測定回路42
の出力と、外部の標準パワーメータ5の出力を、A−D
変換器47を時分割使用することによってそれぞれデジ
タル化し、採り込んでゆくわけである。なお、レーザ発
振の制御は、レーザ出力モニタ装置4内のマイクロコン
ピュータシステムが直接行ってもよいし、あるいはレー
ザ駆動制御回路2内にマイクロコンピュータを備えてい
れば、そのマイクロコンピュータとの協調のもとに行っ
てもよい。
以上の動作によってn組のデータ対がRAM45内に格
納されると、そのデータ対群を用いて前述した計算式の
係数等を例えば最小二乗法によって算出する。この算出
された係数等を計算式に挿入して得られる曲線は、現時
点における光センサ41への入射光強度と実際のレーザ
出力光強度とを関係づける正しい校正曲線を表わすこと
になる。このようにして得られた係数等は、不揮発性R
AM4日に伝送されて格納され、先に格納されている係
数等は捨てられ、校正動作を終了する。
第4図は本発明の他の実施例の校正プログラムの内容の
要部を示すフローチャートで、第3図に示した実施例の
A部分に対応する箇所を示している。
この実施例では、ROM44内にあらかじめそれぞれ係
数等が定められていない、例えば次数の異なる複数の計
算式y=f  (x)、  y=g (x)およびy=
h (x)を書き込んでおく。
そして、前述したn組のデータ対群が得られた後に、こ
れらを用いた最小二乗法に基づいてそれぞれの計算式の
係数等を決定する。次に、係数等が決定された各計算式
から、最も実用的な計算式を選定する。すなわち、係数
等を挿入した各式に、RAM45内のn組の校正用デー
タをそれぞれ代入して、例えば最も誤差の少ない式を選
出するわけである。そして、次にその選出された式があ
らかじめ設定された許容誤差の範囲内で変換可能か否か
等を判定し、範囲内であればその式に対応する識別記号
とその式の係数等を不揮発性RAM46内に格納して校
正を終了する。
また、上述の判定が範囲外であるならば、n組のデータ
対群から校正用テーブルを自動作成し、その校正用テー
ブルを不揮発性RAM46内に格納して校正を終了する
この実施例での測定プログラムにおいては、不揮発性R
AM46内に校正用テーブルが作成されていればその校
正用テーブルを、無ければ識別記号に対応するROM4
4内の計算式と不揮発性RAM46内の係数等を用いて
、表示器48に表示すべき測定値を算出する。
以上の実施例によれば、光センサ41による光検出値を
レーザパワーに変換する校正手法が固定されず、最も現
実に見合った手法が自動的に選択され、より正確な校正
が可能となる。
なお、以上の各実施例においては、標準パワーメータ5
からの信号をA−D変換器47を通して直接レーザ出力
モニタ装置4に採り込んだが、標準パワーメータ5とレ
ーザ出力モニタ装置4の間に他のコンピュータを介在さ
せることもできる。
この場合、校正曲線における係数等の算出を、この介在
するコンピュータによって実行させることもできる。
以上説明した各実施例では、一連の校正動作をオンライ
ンで自動的に行う例を示したが、校正データのサンプリ
ングをオフラインで行って校正曲線を人間が求めるよう
構成することもできる。
すなわち、校正に当っては、先の実施例と同様に標準パ
ワーメータ5を設置するが、その出力はA−D変換器4
7に導入しない。そして、レーザチャンバ1を種々の出
力状態で発振させ、その都度標準パワーメータ5の表示
値と当該レーザ出力モニタ装置4の表示値を測定者が読
み取って記録する。そして、その記録に基づいて適当な
校正曲線を測定者が定め、その校正曲線を表わす式を、
キーボード6から入力するわけである。そして、この式
を不揮発性RAM46に格納する。
この場合、次のいずれかの方式を採用することができる
一つは、インクプリンタ方式であって、キーボード6か
ら入力された計算式を不揮発性RAM46内に格納して
おき、測定プログラムによる測定値の算出時に、ROM
44内のインクプリンタによって不揮発性RAM46内
の計算式を解釈して演算を実行する。
他の一つはコンパイラ方式で、キーボード6から入力さ
れた計算式を実行可能なソフトウェアに変換するための
コンパイラをROM44内に備えておき、計算式の入力
時点で測定プログラムの演算用のサブルーチンとしてコ
ンパイルし、不揮発性RAM46内に格納する。そして
、測定値の演算時にそのサブルーチンをコールする。
この実施例では、校正用のデータ採取と校正曲線の決定
をオフラインで行うものの、フレキシビリティが高く常
に現実に近い校正が可能となる。
〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、モニタ用の光セ
ンサ出力をレーザ装置の出力パワーに変換するための情
報を、不揮発性RAM内に格納するとともに、その不揮
発性RAM内の情報を簡単に書き換えることが可能なよ
うに構成したから、ユーザサイドでも必要に応じて容易
に装置の再校正が可能となった。
また、装置の出荷時等における初期校正の作業も、従来
のROM内への校正曲線の焼き付は等を省略でき、著し
く簡素化される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の校正を示すブロック図、第2図
はそのROM44内に書き込まれた測定プログラムの内
容を示すフローチャート、第3図は同じ<ROM44内
に書き込まれた校正プログラムの内容を示すフローチャ
ートである。 第4図は本発明の他の実施例の校正プログラムの内容の
要部を示すフローチャートである。 1・・・・レーザチャンバ 2・・・・レーザ駆動制御回路 3・・・・ビームスプリッタ 4・・・・レーザ出力モニタ装置 41・・・光センサ 42・・・光出力測定回路 43・・・MPU 44・・・ROM 45・・・RAM 46・・・不揮発性RAM 5 ・ 6 ・ ・A−D変換器 ・表示器 ・入出力インターフェース ・標準パワーメータ ・キーボード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザ装置に付設され、ビームスプリッタにより
    取り出された当該レーザ装置からの出力光の一部を光セ
    ンサで受光してその光センサ出力をコンピュータシステ
    ムに採り込み、レーザ出力の強度測定値に変換して出力
    する装置であって、上記コンピュータシステム内に、上
    記変換のための情報を記憶する不揮発性RAMと、上記
    レーザ装置からの出力光を直接入力してその強度情報を
    出力し得る外部の標準パワーメータからの信号を入力す
    るための入力回路を設けるとともに、上記コンピュータ
    システムは、上記レーザ装置を複数の出力状態で発振さ
    せるための指令を発し、かつ、その各出力状態での上記
    光センサ出力と上記入力回路からの入力信号をそれぞれ
    採り込み、その採り込んだデータに基づいて上記変換の
    ための情報を決定して上記不揮発性RAMの内容を更新
    するプログラムを備えていることを特徴とする、レーザ
    出力モニタ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3721189B1 (en) * 2017-11-09 2026-04-01 General Electric Company Optic train monitoring for additive manufacturing

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3721189B1 (en) * 2017-11-09 2026-04-01 General Electric Company Optic train monitoring for additive manufacturing

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