JPH02220484A

JPH02220484A - レーザ電源装置

Info

Publication number: JPH02220484A
Application number: JP4205989A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Sudo; 数藤　和義
Original assignee: Miyachi Electronic Co
Current assignee: Miyachi Electronic Co
Priority date: 1989-02-22
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1990-09-03
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: JPH07114298B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は、レーザ励起用のランプに電力を供給するレー
ザ電源装置に関する。

［従来の技術］レーザ励起用ランプは、ＹＡＧレーザやガラスレーザ等
の光励起型固体レーザに使われており、代表的なのはキ
セノンランプ、クリプトンランプ等のフランシュランプ
である。このようなランプに所望の波形の駆動電力を供
給することで、その波形に応じたレーザ出力を得ること
ができる。

本出願人は、以前に、ランプ電流を基準波形信号に追従
させるレーザ加工装置を開発し、これを特願昭８１−４
００８８号（特開昭６２−１９７２８８号）として公開
している。このレーザ加工装置によれば、基準波形信号
の波形を任意に設定することで、それに対応した任意の
レーザ出力波形を得ることができる。

また、特公昭６３−２００３２号には、直流電源からマ
ーク・スペース比（デユーティ比）の制御可能な高周波
パルス列をつくり、この高周波パルス列ヲローパスフィ
ルタに通してから１つの包絡パルスとしてレーザ励起ラ
ンプに供給するようにした電源回路が記載されている。

この電源回路によれば、ランプ駆動中に高周波パルス列
のマーク・スペース比を変化させることで、ランプ駆動
パルスの輪郭形状を制御することができる。

〔発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記先願（特願昭８１−４００８６号）
のｇ置においては、可能なレーザ出力波形の形、種類が
基準波形信号発生回路の機能によって制限されるため、
随時任意の波形を設定できるわけにはいかないところが
ある。

また、上記パルス変調式の電源回路（特公昭−６３−２
００３２号）では、マーク・スペース比を変えるといっ
ても連続する個々の高速パルス間では小さな変化である
こと（急激にマーク・スペース比を変化させることはで
きないこと）、高周波パルス列より高周波リップルを除
去した包絡線によってランプ駆動パルスの波形を規定す
ること等から、なだらかな波形しか得られず、ダイナミ
ックに任意に変化するような波形は得られない。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、簡易な回路構成によってレーザ励起用ランプに対
する駆動信号の波形を任意の形状に設定・制御できるよ
うにしたレーザ電′ＩＲ装置を提供することを目的とす
る。

ＣＲＭを解決するための手段］上記の目的を達成するために、本発明のレーザ電＃装置
は、レーザ励起用ランプに対して互いに並列に接続され
た複数のコンデンサ・バンクと；それらコンデンサ・バ
ンクの各々を所望の設定電圧まで充電するバンク充電手
段と；ランプとそれら複数のコンデンサ・バンクとの間
に接続され、ランプへ電力を供給すべきコンデンサーバ
ンクを予め設定されたシーケンスで一定の周期毎に切り
喚えるバンク切換手段とを具備する構成とした。

また、各コンデンサ・バンクの充電電圧を設定値に保つ
ように、直流電源とコンデンサ・バンクの各々との間に
接続されたスイッチング手段と；コンデンサ・バンクの
各々の電圧を検出する電圧検出手段と；コンデンサ・バ
ンクの各々に対して各電圧検出手段からの電圧検出値が
電圧設定値に一致するようスイッチング手段を制御して
充電を行う充電制御手段とを具備する構成とした。

また、コンデンサ・バンク全体のサイズひいてはａｒＩ
ｌサイズをコンパクト化するために、各々の設定電圧に
応じた容量を存するコンデンサ・バンクを備える構成と
した。

［作用コランプ駆動中にバンク切換手段によってコンデンサ・バ
ンクが一定周期で切り換えられると、ランプに印加され
る駆動電圧が時間的に変化する。

この変化のパターン（波形）は各コンデンサ・バンクの
電圧、切換周期および切換シーケンスによってきまるの
で、設定値を適宜選択することで任意のパターンが得ら
れる。

また、各コンデンサ・バンクの電圧を監視し、それが設
定値より低下した時は直ちにスイッチング手段をオンに
して充電し、設定値まで戻すようにすることで、ランプ
駆動中でも各バンク電圧を安定に維持することができる
。

また、比較的低い設定電圧のバンクには小容量の、した
がって小型サイズのコンデンサを選んでヨく、その場合
にはバンク全体のサイズひいては装置サイズをコンパク
トにすることができる。

［実施例コ第１図は、本発明の一実施例によるレーザ電源装置の回
路構成を示す。

第１図において、レーザ励起用のランプ１４に対シて、
６個のコンデンサ・バンク（以下、単にバンクという）
Ｃ１〜Ｃ６が互いに並列に接続されている。各バンクＣ
１１＝１〜Ｂ）とランプ１４との間には、バンク切替用
のスイッチング・トランジスタＴｒｉ、保護ダイオード
ｄｌｌおよび共通コイル１４が接続されている。また、
各バンクＣ１と直流電圧入力端子ｔｏ、１２との間には
、充電用の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｆｉ　、
ａ流ダイオードｄ１．コイルＬｉが接続されている。

そして、各隣接するバンクＣＩ、Ｃｉ÷１の間にはダイ
オードＤ１．Ｉ＋１が接続されている。シマー回路１８
は、パルス点灯（パルスレーザ発振）に際してランプ１
６内の放電路を待機状態に維持しておくもので、１００
〜２００ｍＡ程度の微弱な予備電流をランプ１６に供給
する。なお、ランプ１６に起動をかけるトリが回路（図
示せず）も設けられている。

この実施例のバンク充電回路は次のようになっている。

キーボード（図示せず）よりバンクＣＩ　−Ｃｈｉのそ
れぞれの電圧についての設定値Ｖｌ−Ｖ２が外部インタ
フェース２０を介して電圧設定回路２２に入力される。

設定回路２２は、それらの設定値Ｖｌ−ＶＧを比較回路
２４に与える。一方、電圧検出回路２８がバンクＣＩ−
ＣＧのそれぞれの実際の電圧を検出し、それらの検出値
Ｖ！〜ｖ６を比較回路２４に与える。比較回路２４は、
各バンクＣＩについて設定値ｖ１と検出値ｖ１とを比較
し、比較誤差があればそれを零にするように、ゲートド
ライブ回路２６を介して対応するＦＥＴ（Ｆｌ）をオン
にする。これにより、電源電圧ＥＯが該ＦＥＴ（Ｆｉ）
およびコイルＬｌを介してバンクＣＩに供給され、検出
値Ｖ［が設定値Ｖ１に一致した時に比較回路２４はＦＥ
Ｔ（Ｆｌ）をオフにし、これで充電が終了する。このよ
うに、バンク電圧設定時、および後述するようなランプ
駆動中において、各バンクＣＩの電圧ｖ１が設定値ＶＩ
に足りないときは、直ちに該バンクＣＩに対する充電が
行われ、これによって各バンク電圧ｖｌが設定値に維持
されるようになっている。

バンクＣＩ−ＣＧの設定電圧は任意に選択することが可
能であり、例えば次のような一定のステップ幅で異なる
値であってよい。

Ｖｌ　　（ＣＩ　）　　　３００ＶＶ２　　（Ｃ２）　　　３５０ＶＶ３　　（Ｃ３）　　４００ＶＶ４　　（Ｃ４）　　　４５０ＶＶ５　　（Ｃ５）　　　５００ＶＶＧ　　（ＣＧ）　　　５５０Ｖなお、バンクＣＩ−Ｃｈｉの容量はそれぞれの設定電圧
に対応する大きさに選ばれてよい。この場合、設定電圧
の比較的小さいバンクＣｌ−Ｃ５は小容量・小型サイズ
のものでよく、バンク全体の設置スペースが小さくなる
。

次に、バンクＣＩ−ＣＧを切り換えてランプ１６を駆動
する回路について説明する。

先ず、ランプ駆動に先立って、バンク切換シーケンスの
設定が行われる。第２図はバンク切換シーケンスの一例
を示す。この例では、ＣＩから始まって、以下Ｃ５，Ｃ
Ｂ、Ｃ３・・・・・・・・と続く。このようなシーケン
スのデータは、キーボード等より外部インタフェース２
０を介して入力され、放電順序設定回路３４に蓄積され
る。また、切換周期ΔＴも任意の値で設定入力され、設
定値は切換周期設定回路３６に蓄積される。

そして、スタート回路４０が起動してランプ駆動が開始
されると、バンク切換回路３２が上記設定７−ケンスに
応じたバンク切換制御を行う。すなわち、切換回路３２
は、タイミング回路３８からの設定周期ΔＴを有するク
ロック信号ＣＫに応動して設定回路３４からシーケンス
・データを順次読み込み、ベースドライブ回路３０を介
して制御信号Ｂｌ−ＢＧによりトランジスタＴｒｌ　−
ＴｒＧのオン・オフを切り換える。

第３図は、第２図のバンク切換シーケンスに対応したト
ランジスタＴｒｌ”ＴｒＧのオン・オフ動作を示す。最
初の単位パルス期間△Ｔの期間では、トランジスタＴｒ
ｌがオンになり、これによってバンクＣＩの電圧ｖｌ　
　（３００Ｖ）がダイオードｄｌｌおよびコイル１４を
介してランプ１６に印加される。次の単位パルス期間Δ
Ｔでは、トランジスタＴｒ５がオンになり、バンクＣ５
の電圧ｖ５　　（５００Ｖ）がダイオードｄ１５および
コイル１４を介してランプ１６に印加される。このよう
にして、放電順序設定回路３４に設定入力されているシ
ーケンス・データ（第２図）にしたがい、ランプ１６へ
電力を供給すべきバンクＣＩが一定周期ΔＴ毎に切り換
えられる。その結果、第４図に示すようなパルス波形の
駆動電圧がランプ１６に供給され、この図示の波形に対
応した波形（実際には、角のとれた曲線的な波形）のレ
ーザ出力が得られる。

なお、ランプ駆動中にバンクＣＩの電圧が低下した時は
、上述したように充電回路の働きで該バンクＣ１が直ち
に充電される。また、充電回路が追いつかないほど急激
・大幅に低下したときは、ダイオードＤ　Ｉ−１，ｉを
通じて隣のバンクＣｉｆ　より充電が行われるようにな
っている。

第４図に示すような駆動電圧波形は一例でありバンク設
定電圧、バンク切換ンーケンス、単位パルス幅（切換周
期）を適当に選択−設定することで、任意の波形を得る
ことができる。

また、バンク切換用のトランジスタＴｒｌ　−Ｔ「２に
代えてＦＥＴまたはサイリスタのスイッチング素子を使
用することも可能である。充電用のＦＥＴ（Ｆｌ）〜（
Ｆ６）についても同様に、他のスイッチング素子で置き
換えることが可能である。

また、電圧設定回路２２．比較回路２４．バンク切換回
路３２．放電順序設定回路３４．切換周期設定回路３６
等をマイクロコンピュータで構成することも可能である
。

さらにまた、任意のバンク数を選ぶことが可能であり、
個数を多くした場合はバンク電圧間のステップ幅を小さ
くしたり、あるいはダイナミック・レンジを広げること
が可能であり、より精細で自由度の大きい波形制御を行
うことができる。

［発明の効果コ本発明は、上述したような構成を打することにより、次
のような効果を奏する。

レーザ励起用のランプに対して複数のコンデンサ・バン
クを設け、ランプ駆動に際しては設定シーケンスにした
がってバンクを一定周期毎に切り換えるようにしたので
、バンク電圧、切換周期。

バンク放電（切換）順序を適宜選択することで、任αの
ランプ駆動波形を得ることができる。

また、各コンデンサＯバンクの電圧が設定値より低下し
た時は直ちにスイッチング手段をオンにして充電し設定
値まで戻すようにすることで、ランプ駆動中でも各バン
ク電圧を設定値に維持することができる。

さらにまた、各バンクの設定電圧に応じたバンク容量と
することで、例えば低い設定電圧のバンクサイズを小型
にして、バンク全体のサイズひいては装置全体のサイズ
をコンパクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例によるレーザ電源装置の回
路構成を示す回路図、第２図は、実施例によるバンク切換シーケンスの設定例
を示す図、第３図は、バンク切換の制御動作を説明するための信号
タイミング図、および第４図は、実施例の設定例で得られランプ駆動電圧波形
を示す信号波形図である。Ｃ１〜ＣＧ・・・・コンデンサ・バンク、Ｆ１〜Ｆ６・
・・・ＦＥＴ。Ｔｒｌ”ＴｒＧ・・・・トランジスタ、１６・・・・レ
ーザ励起用ランフ、２２・・・・電圧設定回路、２４・・・・比較回路、２８・・・・電圧検出回路、３２・・・・バンク切換回路、３４・・・・放電順序設定回路、３６・・・・切換周期設定回路、３８・・・・タイミング回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザ励起用のランプを駆動するレーザ電源装置
において、前記ランプに対して互いに並列に接続された複数のコン
デンサ・バンクと、前記コンデンサ・バンクの各々を所望の設定電圧まで充
電するバンク充電手段と、前記ランプと前記複数のコンデンサ・バンクとの間に接
続され、前記ランプへ電力を供給すべき前記コンデンサ
・バンクを予め設定されたシーケンスで一定の周期毎に
切り換えるバンク切換手段と、を具備することを特徴とするレーザ電源装置。
（２）直流電源と前記コンデンサ・バンクの各々との間
に接続されたスイッチング手段と、前記コンデンサ・バンクの各々の電圧を検出する電圧検
出手段と、前記コンデンサ・バンクの各々に対して、前記電圧検出
手段からの電圧検出値が電圧設定値に一致するよう前記
スイッチング手段を制御して充電を行う充電制御手段と
、を具備することを特徴とする請求項１記載のレーザ電源
装置。
（３）各々の設定電圧に応じた容量を有する前記コンデ
ンサ・バンクを備えた請求項１記載のレーザ電源装置。