JPH07101765B2

JPH07101765B2 - レーザ装置

Info

Publication number: JPH07101765B2
Application number: JP1322675A
Authority: JP
Inventors: 邦忠田中
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1989-12-14
Publication date: 1995-11-01
Anticipated expiration: 2010-11-01
Also published as: JPH03185773A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は固体レーザ装置の改良にかかわり、特にフラッ
シュランプに供給する電荷の蓄積を行うコンデンサの劣
化を防止することのできるようにしたレーザ装置に関す
る。

［従来の技術］レーザ発振装置には各種の方式があるが、Nd−YAGやル
ビー等の固体レーザ装置は第３図のように構成されてい
た。すなわち、第３図において、１はNd−YAGやルビー
等によるレーザ発振用の丸棒（レーザロッド）であり、
２はこのレーザロッド１を励起するための励起光を発生
する棒状のキセノン・フラッシュランプである。これら
は断面が楕円状の筒状反射鏡３内におけるその楕円の２
つの焦点位置に配され、このフラッシュランプ２はコン
デンサ４に蓄えられた電荷エネルギが供給されることに
より、発光するようになっている。７は商用電源より直
流高電圧を発生する高電圧直流電源であり、コンデンサ
４には逆流阻止用のダイオード８を介してこの発生直流
高電圧が印加され、充電されるようにしてある。

コンデンサ４からフラッシュランプ２への電荷供給経路
には波形成形用のチョークコイル９と、スイッチング用
のサイリスタ５が介在させてあり、そのサイリスタ５に
トリガを加えて、導通状態にすることによりコンデンサ
４の蓄積エネルギをフラッシュランプ２に印加し、フラ
ッシュランプ２を発光させる構成としてある。

尚、14はサイリスタ制御回路であり、レーザ発振指令を
受けるとターンオン信号（導通制御のための信号；トリ
ガ）を発生するものである。また、レーザロッド１の両
端近傍にはそれぞれ、反射鏡6a,6bが配設されており、
これとレーザロッド１とにより光共振させてレーザ光を
発生する。また、13は高電圧発生用のスイッチであり、
電源開閉用のスイッチである。

このような構成において、スイッチ13を閉じると高圧直
流電源７に商用交流電源が供給され、高圧直流電源７か
ら高圧の直流出力が発生する。この直流出力はダイオー
ド８を介してコンデンサ４に供給され、コンデンサ４に
は高圧の直流エネルギが蓄積される。レーザ光を発生す
るときには、サイリスタ制御回路14にレーザ発振指令を
与える。レーザ発振指令を受けるとサイリスタ制御回路
14はターンオン信号（トリガ）を発生し、サイリスタ５
のコントロールゲートに与えるので、サイリスタ５はタ
ーンオン、すなわち、導通し、フラッシュランプ２には
コンデンサ４に蓄えられた電荷エネルギがサイリスタ５
を通って印加される。

これにより、フラッシュランプ２は発光し、この光によ
り、レーザ発振用のレーザロッド１よりレーザ光が発生
される。

このようなものであるが、コンデンサ４に蓄えられるエ
ネルギＱはＱ＝CV²/2 ……（１）但し、Ｃはコンデンサの容量、Ｖは印加電圧である。

そして、パルス時間Ｔはで与えられる。

但し、ｎはLCの組数、Ｌはチョークコイルのインダクタ
ンス、Ｃはコンデンサの容量である。ここで、Ｖ＝3kV,
C＝400μF,L＝130μH,n＝４とすると、Ｑ＝7200［Joul
e;ジュール］,T＝1.8msecとなる。この場合、Nd−YAGの
レーザロッド１を使用した時、発振効率は約１％とされ
るので、レーザ出力は72ジュールとなる。

ところで、400μＦのコンデンサに3kVで充電すること
は、極めて大きなエネルギを蓄えることになる。もし、
充電したまま、フラッシュランプに供給されないでいる
と、このエネルギは充電状態でコンデンサに蓄えられる
ことになり、コンデンサの耐電圧の劣化を引き起こす。
そして、ついには短絡状態となる。

特に高誘電率を持つ有機誘電体物質を使用して小形化を
計ったコンデンサは、高電圧の充電を長時間持続させる
と耐電圧劣化を招き易い。

［発明が解決しようとする課題］このように、コンデンサに蓄積したエネルギをフラッシ
ュランプに供給することによって、このフラッシュラン
プを点灯し、これによりレーザ光を発生させるレーザ装
置においては、コンデンサに大きなエネルギを蓄え、フ
ラッシュランプに供給する。

そのため、レーザ装置が電源オンとなっている状態では
コンデンサは充電状態にあり、そのまま、レーザ発振を
行わない状態にあると、このコンデンサの充電したエネ
ルギはいつまでもコンデンサに蓄えられることになり、
コンデンサの耐電圧の劣化を引き起こす。そして、つい
には短絡状態となると云った問題がある。

そこでこの発明の目的とするところは、レーザ励起用の
フラッシュランプの電源となるコンデンサにいつまでも
充電電荷が蓄えられることよって生じるコンデンサの劣
化を抑制でき、信頼性を保持できるとともに長寿命化を
図ることのできるようにしたレーザ装置を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、本発明は次のように構成す
る。すなわち、電源より供給されたエネルギをコンデン
サに蓄積し、この蓄積したエネルギをフラッシュランプ
に供給することによって、このフラッシュランプを点灯
し、これによりレーザ光を発生させるレーザ装置におい
て、前記コンデンサに蓄積されたエネルギを放電させる
ための放電回路と、前記電源の動作時において、前記コ
ンデンサに蓄積されたエネルギが一定時間フラッシュラ
ンプに供給されないとき、前記放電回路を動作させて前
記コンデンサの蓄積エネルギを自己放電させるべく制御
する回路とを具備する。また、更に前記放電回路は電源
に連動し、前記電源オフ時には放電動作状態とする構成
とする。

［作用］このような構成において、エネルギをコンデンサに蓄積
し、この蓄積したエネルギをフラッシュランプに供給す
ることによって、このフラッシュランプを点灯し、これ
によりレーザ光を発生させるが、前記コンデンサに蓄積
されたエネルギを放電させるための放電回路が設けてあ
り、この放電回路は制御回路により、前記コンデンサに
蓄積されたエネルギが、前記電源の動作時において一定
時間フラッシュランプに供給されないとき、放電動作さ
れる。そのため、前記コンデンサに蓄積されたエネルギ
が一定時間フラッシュランプに供給されないときは前記
コンデンサの蓄積エネルギは放電回路を介して自己放電
されるので、前記コンデンサはいつまでも充電状態にお
かれると云うことがなくなる。

そのため、本装置ではレーザ励起用のフラッシュランプ
の電源となるコンデンサにいつまでも充電電荷が蓄えら
れることよって生じるコンデンサの劣化を抑制できるよ
うになる。

また、前記放電回路は電源に連動し、前記電源オフ時に
は放電動作状態とする構成とする。これにより、電源の
オフ時にはコンデンサの充電エネルギは放電されるの
で、保守点検時等において安全性を確保できる。そし
て、これにより、信頼性を保持できるとともに長寿命化
を図ることができるようになる。

［実施例］以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は本発明の構成を示すブロック図であり、図
において、１はNd−YAG、ルビー等によるレーザ発振用
の丸棒（レーザロッド）であり、２はこのレーザロッド
１を励起するための励起光を発生する棒状のキセノン・
フラッシュランプである。これらは断面が楕円状の筒状
反射鏡３内におけるその楕円の２つの焦点位置に配さ
れ、このフラッシュランプ２はコンデンサ４に蓄えられ
た電荷エネルギが供給されることにより、発光するよう
になっている。７は商用電源より直流高電圧を発生する
高電圧直流電源であり、コンデンサ４には逆流阻止用の
ダイオード８を介してこの発生直流高電圧が印加され、
充電されるようにしてある。コンデンサ４からフラッシ
ュランプ２への電荷供給経路には波形成形用のチョーク
コイル９と、スイッチング用のサイリスタ５が介在させ
てあり、このサイリスタ５にトリガを加えて、導通状態
にすることによりコンデンサ４の蓄積エネルギをフラッ
シュランプ２に印加し、フラッシュランプ２を発光させ
る構成としてある。

尚、14はサイリスタ制御回路であり、レーザ発振指令を
受けるとターンオン信号（導通制御のための信号）を発
生するものである。また、レーザロッド１の両端近傍に
はそれぞれ、反射鏡6a,6bが配設されており、これとレ
ーザロッド１とにより光共振させてレーザ光を発生す
る。また、13は高電圧発生用のスイッチである。

ここまでの基本構成は第３図で説明した従来装置と変わ
りはない。本装置ではさらに次の構成を付加してある。

すなわち、放電用抵抗15、リレースイッチ11、逆流防止
用のダイオード16を直列接続した放電回路を、前記コン
デンサ４に並列に接続してある。前記リレースイッチ11
の励磁コイル11aはタイマ10により付勢制御されるもの
であり、タイマ10は高電圧発生用スイッチ13が投入され
て高電圧発生回路７が出力を発生するとこの時点より動
作を開始し、リレースイッチ11の励磁コイル11aに電流
を流して付勢してリレースイッチ11を開くと共に、予め
セットした時間経過すればタイムアップして、リレース
イッチ11の励磁コイル11aに供給していた電流を断ち、
リレースイッチ11を閉じ、且つ、タイマ10をリセットし
てタイムカウントを初めからやり直すように構成してあ
る。

また、タイマ10は高電圧発生用スイッチ13をオフすると
リレースイッチ11の励磁コイル11aに供給していた電流
を断ち、リレースイッチ11を閉じてコンデンサ４の充電
エネルギを放電することができる。そして、タイマ10は
放電が終わると再び“0"にリセットされ、タイムカウン
ト再開の待機をすると云った動作をする。

次にこのような構成の本装置の動作を説明する。

高電圧発生用スイッチ13が投入されると、コンデンサ４
への充電が開始される。それと同時に、タイマ10が作動
する。そして、同時にリレースイッチ11は開いてコンデ
ンサ４の放電回路を開き、放電を阻止する。

次にレーザを発生させるべく図示しないレーザ発生用ス
イッチを投入すると、これによりサイリスタ電源14が動
作し、ターンオン信号（トリガ）が発生されて、サイリ
スタ５が導通状態になる。すると、コンデンサ４の充電
エネルギがサイリスタ５を介してフラッシュランプ２に
供給され、フラッシュランプ２が発光し、レーザ光が発
生する。この際、タイマ10は作動を停止し、“0"にリセ
ットされる。

もしサイリスタ５にターンオン信号が印加されていない
ときは、タイマ10が動作を続け、予めセットした時間経
過すればタイマ10がタイムアップして、リレースイッチ
11の励磁コイル11aが消勢され、リレースイッチ11が閉
じて、コンデンサ４の充電エネルギは放電抵抗15を介し
て放電する。放電が終わると再びタイマ10は“0"にリセ
ットされ、リレースイッチ11は開いてコンデンサ４の放
電回路を開き、コンデンサ４の次の充電を可能にする。

このように、コンデンサに充電されたエネルギが長時間
放電されないときは、自動的に放電し、コンデンサの耐
電圧劣化を防ぐ。

また、スイッチ13を切るとタイマ10はリレースイッチ11
の励磁コイル11aに供給する電流を断つので、励磁コイ
ル11aが消勢され、リレースイッチ11が閉じて、コンデ
ンサ４の充電エネルギは放電抵抗15を介して放電され
る。そして、このことはまた、高電圧、大エネルギの電
荷を放電させることにより、内部点検等の際の安全性に
も寄与する。

また、第１図の構成は第２図に示すように、前記リレー
スイッチ11とダイオード16を用いる代わりにサイリスタ
21を使用する構成としても良い。尚、第２図の構成の場
合、タイマ20はコンデンサ４の充電エネルギがフラッシ
ュランプ２に供給されないときは所定の時間経過後に、
サイリスタ21を駆動するトリガ電圧を発生し、また、電
源オフ時にもサイリスタ21を駆動するトリガ電圧を発生
する構成とする必要がある。

このような構成において、タイマ20はコンデンサ４の充
電エネルギがフラッシュランプ２に供給されないときは
所定の時間経過後に、サイリスタ21を駆動するトリガ電
圧を発生して、コンデンサ４の蓄積エネルギを放電さ
せ、また、電源を切ったときにもサイリスタ21をオンさ
せて、コンデンサ４の充電エネルギを放電させる。

また、サイリスタとして、ゲートターンオフ・サイリス
タを用いれば放電させない時にゲート制御信号を与えて
おくことでサイリスタをオフさせることができ、ゲート
制御信号をオフにするとサイリスタをオンさせて放電さ
せることができるようになる。

また、タイマの時間は可変設定できるようにすることに
より、状況に応じた時間設定ができるようになる。

このように本装置は、電源より供給されたエネルギをコ
ンデンサに蓄積し、この蓄積したエネルギをフラッシュ
ランプに供給することによって、このフラッシュランプ
を点灯し、これによりレーザ光を発生させるレーザ装置
において、前記コンデンサに蓄積されたエネルギを放電
させるための放電回路と、前記電源の動作時において、
前記コンデンサに蓄積されたエネルギが一定時間フラッ
シュランプに供給されないとき、前記放電回路を動作さ
せて前記コンデンサの蓄積エネルギを自己放電させるべ
く制御するタイマとを具備して構成したものである。

そして、このような構成において、エネルギをコンデン
サに蓄積し、この蓄積したエネルギをフラッシュランプ
に供給することによって、このフラッシュランプを点灯
し、これによりレーザ光を発生させるが、前記コンデン
サに蓄積されたエネルギを放電させるための放電回路が
設けてあり、この放電回路はタイマにより、前記コンデ
ンサに蓄積されたエネルギが、前記電源の動作時におい
て一定時間フラッシュランプに供給されないとき、放電
動作される。そのため、前記コンデンサに蓄積されたエ
ネルギが一定時間フラッシュランプに供給されないとき
は前記コンデンサの蓄積エネルギは放電回路を介して自
己放電されるので、前記コンデンサはいつまでも充電状
態におかれると云ったことが無くなる。

また、前記放電回路は電源に連動し、前記電源オフ時に
は放電動作状態とする構成とすると、電源のオフ時には
コンデンサの充電エネルギは放電されるので、保守点検
時等において安全性を確保できるようになる。

そして、これにより、信頼性と安全性を保持できるとと
もにコンデンサの長寿命化を図ることがでるようにな
る。

尚、本発明は上記し、且つ、図面に示す実施例に限定す
ることなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形し
て実施し得る。

［発明の効果］以上、詳述したように本発明によれば、レーザ励起用の
フラッシュランプの電源となるコンデンサにいつまでも
充電電荷が蓄えられることよって生じるコンデンサの劣
化を抑制できるようになり、信頼性を保持できるととも
に長寿命化を図ることができ、また、安全性を高めたレ
ーザ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の他の実施例を示すブロック図、第３図は従来例
を示すブロック図である。１……レーザロッド（丸棒）、２……フラッシュランプ、４……コンデンサ、 8,16……ダイオード、10,20……タイマ、 11……リレースイッチ、 12……高電圧発生用スイッチ、15……放電用抵抗、 21……サイリスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源より供給されたエネルギをコンデンサ
に蓄積し、この蓄積したエネルギをフラッシュランプに
供給することによって、このフラッシュランプを点灯
し、これによりレーザ光を発生させるレーザ装置におい
て、前記コンデンサに蓄積されたエネルギを放電させるため
の放電回路と、前記電源の動作時において、前記コンデンサに蓄積され
たエネルギが一定時間フラッシュランプに供給されない
とき、前記放電回路を動作させて前記コンデンサの蓄積
エネルギを自己放電させるべく制御する回路とを具備す
ることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】前記放電回路は電源に連動し、前記電源オ
フ時には放電動作状態とする構成としたことを特徴とす
る請求項１記載のレーザ装置。