JPH0829252A - レーザ出力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］簡易かつ小規模な温調機構と温度補償機構とを
組み合わせて周囲温度等に影響されない安定かつ高精度
なレーザ出力測定値を得る。 ［構成］ハウジング１２内に入ったレーザ光ＬＢは、反
射ミラー１４で光路を９０゜曲げて、ガラス板３６、光
拡散板４０、ＮＤフィルタ４２および可視光遮断フィル
タ４４を通ってフォトダイオード４６の受光面に入射す
る。光学フィルタ４２，４４およびフォトダイオード４
６は高熱伝導性の第２保持体２８に一体的に保持されて
いる。第２保持体２８は、発熱体４８、温度センサ５０
および温調制御回路からなる温調機構によって設定温度
に温調されている。フオトダイオード４６より得られる
電気信号は温度補償による補正を受ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光検出方式のレーザ出
力検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえばレーザ加工分野では、加工品質
を自動的に管理するために、レーザ光の出力（光強度）
を検出するレーザ出力検出装置が使われている。一般
に、レーザ出力検出装置は、大別して、カロリーメータ
のような光熱変換器を用いる熱量計測方式のものと、フ
ォトダイオードのような光電変換素子を用いる光検出方
式のものとに分けられる。熱量計測方式は、レーザ光の
出力をいったん熱に変換するため、応答速度が低く、計
測値が得られるまでに数秒もかかるという欠点があり、
最近は光検出方式が主流になっている。

【０００３】図８および図９は光検出方式による従来の
レーザ出力検出装置の構成を示す図であって、図８は横
断面図および図９は正面図である。

【０００４】このレーザ出力検出装置において、取付基
板１００上には、一側面にレーザ光導入窓１０２ａを有
するハウジング１０２が立設されている。ハウジング１
０２内には該レーザ光導入窓１０２ａに対して４５゜の
向きで反射ミラー１０４が配設されている。反射ミラー
１０４からみて反射方向に位置するハウジング１０２の
側面には開口１０２ｂが設けられ、この開口１０２ｂに
支持部材１０６を介して絶縁材からなる筒状の第１保持
体１０８の一方の開口部（レーザ光入口部）１０８ａが
ボルト（図示せず）等で固定されている。そして、第１
保持体１０８の他方の開口部（レーザ光出口部）１０８
ｂに金属からなる筒状の第２保持体１１０の一方の開口
部（レーザ光入口部）１１０ａが嵌め込みで固定され、
第２保持体１１０の他方の開口部（レーザ光出口部）１
１０ｂ側に回路基板１１２が取り付けられている。取付
基板１００の四隅にはボルトを通すための取付穴１００
ａが設けられている。

【０００５】第１保持体１０８のレーザ光入口部１０８
ａには平凸レンズ１１４が凸面を反射ミラー１０４側に
向けて配置されている。第２保持体１１０のレーザ光入
口部１１０ａには複数枚たとえば３枚のＮＤフィルタ１
１６と１枚の可視光遮断フィルタまたは赤外線透過フィ
ルタ１１８が光軸方向に並べて配置され、第２保持体１
１０のレーザ光出口部１１０ｂには光電変換素子たとえ
ばフォトダイオード１２０が受光面をフィルタ側に向け
て回路基板１１２上に取り付けられている。

【０００６】かかる構成において、レーザ光導入窓１０
２ａには、たとえばレーザ発振部（図示せず）より出射
されたレーザ光をビームスプリッタ（図示せず）に通
し、そこで反射した一部（たとえば１％）のレーザ光Ｌ
Ｂが入射される。ハウジング１０２内に入ったレーザ光
ＬＢは、反射ミラー１０４で光路を９０゜曲げ、平凸レ
ンズ１１４、ＮＤフィルタ１１６および可視光遮断フィ
ルタ１１８を通ってフォトダイオード１２０の受光面に
入射する。

【０００７】この際、平凸レンズ１１４はレーザ光ＬＢ
をフォトダイオード１２０の受光面に集光せしめ、ＮＤ
フィルタ１１６はレーザ光ＬＢの光強度を所定の減衰率
で減衰させ、可視光遮断フィルタ１１８はレーザ光ＬＢ
から可視光成分をノイズ成分として除去する。フォトダ
イオード１２０の出力端子からは、受光したレーザ光Ｌ
Ｂの出力を表し、ひいてはレーザ光導入窓１０２ａに入
射されたレーザ光ＬＢの出力あるいはレーザ発振部より
出射されたレーザ光ＬＢの出力を表す電気信号が得られ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、フォトダイ
オード等の光電変換素子は、周囲温度に応じて光電変換
特性が変化し、光強度の同じレーザ光を受光しても出力
信号が変わってしまう。また、ＮＤフィルタや可視光遮
断フィルタ等の光学フィルタも周囲温度によってフィル
タ特性が変動しやすい。このために、上記したような従
来のレーザ出力検出装置では、たとえばレーザ加工場に
おいて朝と昼とではレーザ光ＬＢの出力が同じでもフォ
トダイオード１２０の出力信号が違ってくるという不具
合があり、精度の高い安定なレーザ出力測定値が得られ
なかった。とりわけ、測定開始直後つまりレーザ光の透
過または入射の直後に光学フィルタの透過率および光電
変換素子の光電変換率がそれぞれ大きく変動しやすく、
このためにレーザ出力測定値が大きく変動しやすかっ
た。

【０００９】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、周囲温度に関係なく高精度で信頼性の高いレー
ザ出力測定値を保証するレーザ出力検出装置を提供する
ことを主たる目的とする。

【００１０】本発明の別の目的は、簡易かつ小規模な温
調機構と温度補償機構とを組み合わせて安定かつ高精度
なレーザ出力測定値を得るようにしたレーザ出力検出装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１のレーザ出力検出装置は、前記レー
ザ光を受光して前記レーザ光の出力を電気信号に変換す
る光電変換素子と、前記光電変換素子を保持する熱伝導
率の高い保持体と、前記保持体の温度を所定温度に制御
する温調手段と、前記光電変換素子より得られる前記電
気信号を温度補償によって補正する温度補償手段とを具
備する構成とした。

【００１２】本発明の第２のレーザ出力検出装置は、前
記レーザ光を受光して前記レーザ光の出力を電気信号に
変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を保持する
熱伝導率の高い保持体と、前記保持体の温度を所定温度
に制御する温調手段と、前記保持体の温度に応じて所定
の温度係数で抵抗値が変化する抵抗体と、前記光電変換
素子より得られる前記電気信号を前記抵抗体の抵抗値変
化に応じて補正する温度補償回路とを具備する構成とし
た。

【００１３】本発明の第３のレーザ出力検出装置は、前
記レーザ光を通す光学フィルタと、前記光学フィルタを
通った前記レーザ光を受光して前記レーザ光の出力を電
気信号に変換する光電変換素子と、前記光学フィルタと
前記光電変換素子を保持する熱伝導率の高い保持体と、
前記保持体の温度を所定温度に制御する温調手段と、前
記保持体の温度に応じて所定の温度係数で抵抗値が変化
する抵抗体と、前記光電変換素子より得られる前記電気
信号を前記抵抗体の抵抗値変化に応じて補正する温度補
償回路とを具備する構成とした。

【００１４】本発明の第４のレーザ出力検出装置は、前
記レーザ光を通す光学フィルタと、前記光学フィルタを
通った前記レーザ光を受光して前記レーザ光の出力を電
気信号に変換する光電変換素子と、前記光学フィルタと
前記光電変換素子とを保持する熱伝導率の高い保持体
と、前記保持体を加熱または冷却する温度調整手段と、
前記保持体の温度に応じて抵抗値が変化する第１の抵抗
体と、前記保持体の温度を所定温度に維持するよう前記
温度調整手段を前記第１の抵抗体の抵抗値変化に応じて
オン・オフ制御方式で制御する温度制御手段と、前記保
持体の温度に応じて前記光電変換素子と逆極性の温度係
数で抵抗値が変化する第２の抵抗体と、前記光電変換素
子より得られる前記電気信号を前記第２の抵抗体の抵抗
値変化に応じて補正する温度補償回路とを具備する構成
とした。

【００１５】

【作用】本発明の第１のレーザ出力検出装置では、光電
変換素子を保持する保持体が温調手段によって所定温度
に温調され、かつ光電変換素子の出力信号が温度補償手
段によって温度補償されるため、周囲温度やレーザ光の
状態等に左右されることなく光電変換素子が動作し、レ
ーザ光の出力を正確に表す高精度の電気信号が得られ
る。

【００１６】第２のレーザ出力検出装置では、上記第１
のレーザ出力検出装置において、温度補償手段が、抵抗
体と温度補償回路とにより簡易・小型に構成され得る。

【００１７】第３のレーザ出力検出装置では、上記第１
のレーザ出力検出装置において、保持体が光学フィルタ
をも保持するため、光学フィルタも周囲温度やレーザ光
の状態等に左右されることなく安定に動作し、一層高精
度な電気信号が得られる。

【００１８】第４のレーザ出力検出装置では、温調制御
回路がオン・オフ制御方式で温調制御を行うとともに、
第２の抵抗体および温度補償回路からなる温度補償手段
がオン・オフ制御に起因する温度リップルを補償するの
で、温調制御回路を小規模・低コストな回路構成にする
ことができる。

【００１９】

【実施例】以下、図１〜図７を参照して本発明の実施例
を説明する。

【００２０】図１は本発明の一実施例によるレーザ出力
検出装置の全体構成を示す横断面図であり、図２はこの
レーザ出力検出装置の要部の構成を示す側断面図であ
る。

【００２１】このレーザ出力検出装置１０において、取
付基板１１上には、一側面にレーザ光導入窓１２ａを有
する箱状のハウジング１２が設けられている。ハウジン
グ１２内には該レーザ光導入窓１２ａに対して４５゜の
向きで反射ミラー１４がミラー支持体１６に取り付けら
れている。反射ミラー１４からみて反射方向に位置する
ハウジング１２の側面には開口１２ｂが設けられてい
る。

【００２２】ハウジング１２の中央部には光軸と垂直な
方向に一対の棒状支持部材１８がハウジング１２の側面
にボルト２０で固定されている。これらの棒状支持部材
１８に遮光性の絶縁材たとえば樹脂からなる四角筒状の
第１保持体２２の一方の開口部（レーザ光入口部）２２
ａがボルト２４で固定されている。

【００２３】ハウジング１２の開口１２ｂ付近で、第１
保持体２２の他方の開口部（レーザ光出口部）２２ｂに
遮光性の絶縁材たとえば樹脂からなる四筒状の連結部材
２６を介して熱伝導率の高い金属たとえばアルミニウム
からなる四角筒状の第２保持体２８の一方の開口部（レ
ーザ光入口部）２８ａが接続され、第２保持体２８の他
方の開口部（レーザ光出口部）２８ｂに回路基板３０が
接続されている。棒状支持部材１８には光軸と平行に４
本の棒状支持部材３２の一端が固定され、これらの棒状
支持部材３２の他端に回路基板３０がボルト３４で固着
されている。取付基板１１の四隅にはボルトを通すため
の取付穴１１ａが形成されている。

【００２４】第１保持体２２のレーザ光入口部２２ａに
は防塵用のガラス板３６が取り付けられ、このガラス板
３６の内側にＯリング３８を介して光拡散板４０が取り
付けられている。第２保持体２８には、レーザ光入口部
２８ａから内奥へ向かって順に複数枚たとえば３枚のＮ
Ｄフィルタ４２と１枚の可視光遮断フィルタまたは赤外
線透過フィルタ４４が光軸方向に並べて配置され、レー
ザ光出口部２８ｂ付近に光電変換素子たとえばフォトダ
イオード４６が受光面をフィルタ側に向けて回路基板３
０上に取り付けられている。

【００２５】第２保持体２８の内壁面において、フォト
ダイオード４６の受光面より少し中心部寄りの位置に段
部２８ｃが形成され、この段部２８ｃをストッパにして
光学フィルタ４２，４４が筒状連結部材２６の端面で押
し込められることにより、光学フィルタ４２，４４が第
２保持体２８内でしっかりと保持されている。

【００２６】かかる構成のレーザ光学系において、レー
ザ光導入窓１２ａには、たとえばレーザ発振部（図示せ
ず）より出射されたレーザ光をビームスプリッタ（図示
せず）に通し、そこで反射した一部（たとえば１％）の
レーザ光ＬＢが入射される。ハウジング１２内に入った
レーザ光ＬＢは、反射ミラー１４で光路を９０゜曲げ
て、ガラス板３６、光拡散板４０、ＮＤフィルタ４２お
よび可視光遮断フィルタ４４を通ってフォトダイオード
４６の受光面に入射する。

【００２７】この際、光拡散板４０はレーザ光ＬＢを拡
散させる。これによって、レーザ光ＬＢの光束断面積が
拡がる。第１保持体２２および連結部材２６がそれぞれ
遮光性であるため、レーザ光ＬＢは外部へ漏れることは
なく、かつ外部の光がレーザ光路に入ってくることもな
く、レーザ光ＬＢの全部が第２保持体２８のレーザ光入
口２８ａに配置されているＮＤフィルタ４２に入射す
る。ＮＤフィルタ４２はレーザ光ＬＢの光強度を所定の
減衰率で減衰させる。可視光遮断フィルタ４４はレーザ
光ＬＢから可視光成分をノイズ成分として除去する。フ
ォトダイオード４６は、受光したレーザ光ＬＢの光強度
を電気信号に変換する。この電気信号は、レーザ光導入
窓１２ａに入射されたレーザ光ＬＢの出力を表し、ひい
てはレーザ発振部より出射されたレーザ光ＬＢの出力を
表す。

【００２８】本実施例のレーザ出力検出装置は、上記し
たようなレーザ光学系を周囲温度に影響されずに安定動
作させるため、次に述べるような温調機構および温度補
償機構を備えている。

【００２９】第２保持体２８の４辺の側壁は、図１に示
すように相対向する一対の肉薄な側壁と、図２に示すよ
うに相対向する一対の肉厚な側壁とからなる。

【００３０】図２に示すように、第２保持体２８の一方
の肉厚側壁２８ｄの外壁面には、たとえば金属被膜抵抗
体からなる発熱体４８が接着または貼付されている。こ
の抵抗発熱体４８は、取付基板１０が取付される回路基
板（図示せず）あるいは回路基板３０上に実装されてい
る温調制御回路（図示せず）の制御の下で電源（図示せ
ず）より電力を供給され、抵抗発熱することによって、
第２保持体２８を加熱する。

【００３１】第２保持体２８の肉厚側壁２８ｅ，２８ｄ
の中には、フォトダイオード４６に近接した位置に２つ
のサーミスタ５０，５２が埋め込まれている。これらの
サーミスタ５０，５２の端子５０ａ，５２ａは、回路基
板３０の外側に突出し、回路基板３０上の配線を介して
それぞれ温調制御回路および温度補償回路に接続されて
いる。

【００３２】図３に、本実施例における温調制御回路の
構成を示す。この温調制御回路は、直流電源ＶC とアー
スとの間でサーミスタ５０と３つの抵抗５４，５６，５
８とをブリッジ回路に接続し、このブリッジ回路におけ
る一対の中間接続点ＮA,ＮBを演算増幅器６０の両入力
端子に接続し、演算増幅器６０の出力端子を発熱体給電
回路に挿入されたスイッチ６２の制御端子に接続してな
るものである。ブリッジ回路の中の直列抵抗５６，５８
は基準電圧発生回路を構成している。

【００３３】サーミスタ５０が負の温度係数を有するＮ
ＴＣサーミスタの場合、抵抗発熱体４８の発熱によって
第２保持体２８の温度が上昇すると、サーミスタ５０の
抵抗値が減少し、中間接続点ＮA の電圧ＶA が上昇す
る。そして、この電圧ＶA が基準電圧ＶS を越えると、
演算増幅器６０の出力電圧がＨレベルになり、スイッチ
６２が開いて、抵抗発熱体４８の通電を切る。これによ
って、抵抗発熱体４８の発熱が止まる。第２保持体２８
の温度が下がるにつれて、サーミスタ５０の抵抗値が上
昇し、中間接続点ＮA の電圧ＶA は低下する。そして、
電圧ＶA が基準電圧ＶS よりも下がると、演算増幅器６
０の出力電圧がＬレベルになり、スイッチ６２が閉じ
て、抵抗発熱体４８に対する給電が再開される。

【００３４】このように、本実施例における温調機構
は、光学フィルタ４２，４４およびフォトダイオード４
６を一体的に保持している高熱伝導性の第２保持体２８
の温度を、フィードバック制御方式によって、基準電圧
ＶS に対応した設定温度（たとえば４０゜Ｃ）に維持す
るように機能する。これにより、光学フィルタ４２，４
４およびフォトダイオード４６は、周囲温度に関係な
く、またレーザ光ＬＢのエネルギに影響されることな
く、ほぼ一定の温度で動作する。したがって、レーザ発
振開始直後から精度の高いレーザ出力測定値が得られ
る。

【００３５】また、本実施例における温調機構は、第２
保持体２８に対する加熱をオン・オフ制御方式で制御す
る構成であるため、温調制御回路が小規模で低コストな
ものにつくられている。

【００３６】ただ、オン・オフ制御方式によると、スイ
ッチ６２の開閉が頻繁に繰り返されて抵抗発熱体４８の
発熱が断続的に行われるため、図６の（Ａ）に示すよう
に、第２保持体２８の温度にリップルｒｐが現れる。こ
の温度リップルｒｐは、フォトダイオード４６の光電変
換に影響を及ぼす。

【００３７】本実施例では、そのような第２保持体２８
における温度リップルｒｐのフォトダイオード４６に対
する影響をキャンセルして、レーザ出力測定値を安定化
させるために、次のような温度補償回路を設けている。

【００３８】図４に、本実施例における温度補償回路の
構成を示す。この温度補償回路は、フォトダイオード４
６のカソード端子をアースに接続するとともにアノード
端子を演算増幅器６４の非反転入力端子（＋）に接続
し、演算増幅器６４の反転入力端子（−）をアースに接
続し、演算増幅器６４の非反転入力端子（＋）と出力端
子との間にフィードバック抵抗としてサーミスタ５２お
よび抵抗６６，６８からなる直並列抵抗回路を接続して
なるものである。

【００３９】この温度補償回路において、レーザ光ＬＢ
がフォトダイオード４６に入射し、レーザ光ＬＢの光強
度に応じた電流ＩLBがフォトダイオード４６に流れる
と、演算増幅器６４の出力端子には電流ＩLBに対応した
電圧信号ＳLBが得られる。

【００４０】一般に、フォトダイオード４６の光電変換
特性は図５の曲線ＰＬで示すように正の温度係数を有し
ており、周囲温度の上昇につれて出力（光電流）レベル
が増大する傾向がある。光電変換の温度特性は次式で近
似される。 ＳＬＢ（△Ｔ）＝Ｒ・ＩLB・ｅｘｐ（α△Ｔ） ………（１） ここで、αは光電感度の温度係数であり、△Ｔは任意の
基準温度（たとえば２５゜Ｃ）との温度差を表す。

【００４１】この温度補償回路では、サーミスタ５２を
負の温度係数を有するＮＴＣサーミスタで構成するとと
もに、最小二乗法等の最適化条件によってフィードバッ
ク抵抗６６，６８の抵抗値（Ｒ66，Ｒ68）を選ぶ。

【００４２】図４の回路では、上記（１）式は次の式
（２）のようになる。 ＳＬＢ（△Ｔ）＝〔Ｒ66＋［Ｒ68・Ｒ52・ｅｘｐ｛−Ｂ・△Ｔ／Ｔ0 ・ （Ｔ0 ＋△Ｔ）｝］／［Ｒ68＋Ｒ52・ｅｘｐ｛−Ｂ△Ｔ／ Ｔ0 ・（Ｔ0 ＋△Ｔ）｝］〕・ＩLB・ｅｘｐ（α△Ｔ） ………（２） ここで、Ｔ0 は基準温度２９８゜Ｋ（２５゜Ｃ）であ
り、Ｂはサーミスタ定数である。

【００４３】温度特性を補償するためには、次の式
（３）を満足する条件（パラメータ値）を求めればよ
い。 ｄ［ＳＬＢ（△Ｔ）］／ｄ（△Ｔ）＝０ ………（３）

【００４４】しかしながら、この条件を満足する値
（解）が存在しない場合がある。また、特定の温度で値
（解）が存在するが、広範囲の温度に対応できない場合
がある。これらを解決するには、任意の温度範囲でｄ
［ＳＬＢ（△Ｔ）］／ｄ（△Ｔ）＝εi とし、Σεi ²
を最小にする条件（パラメータ値）を選べばよい。

【００４５】このようにして、フォトダイオード４６の
温度特性を補償し、演算増幅器６４の出力信号ＳLBを図
５の曲線ＱＬで示すようにフォトダイオード４６の動作
温度範囲（通常２０〜５０゜Ｃ）内で安定化させること
ができる。

【００４６】このように、本施例における温度補償回路
では、フォトダイオード４６とは逆の温度係数を有する
抵抗（サーミスタ）５２を第２保持体２８に取り付け、
フォトダイオード４６より出力される光電流を電圧信号
に変換する光電流−電圧変換回路のフィードバック抵抗
の中に該抵抗（サーミスタ）５２を組み込み、かつフィ
ードバック抵抗６６，６８の抵抗値を適当な値に選ぶこ
とによって、フォトダイオード４６の光電変換特性を温
度補償し、周囲温度に左右されないレーザ出力測定信号
ＳLBを出力するようにしている。

【００４７】これにより、温調機構のオン・オフ制御の
ために第２保持体２８の温度が図６の（Ａ）に示すよう
にリップル変動しても、温度補償回路より出力されるレ
ーザ出力測定信号ＳLBには図６の（Ｂ）に示すようにリ
ップルが現れず、安定かつ高精度なレーザ出力測定値が
得られる。

【００４８】なお、本実施例のレーザ出力検出装置で
は、第２保持体２８の肉厚側壁２８ｅの外壁面にサーマ
ルガードまたはサーマルプロテクタ５３を貼付してい
る。このサーマルガード５３は、熱応動素子たとえばサ
ーモスタットを内蔵している。温調機構が暴走するなど
して第２保持体２８の温度が所定の過熱温度（たとえば
約６５゜Ｃ）まで上昇すると、サーマルガード５３のサ
ーモスタットが動作して発熱素子４８への給電を断つよ
うになっている。

【００４９】また、本実施例のレーザ出力検出装置で
は、光拡散板４０により光束断面積を大きくしたレーザ
光ＬＢを光学フィルタ４２，４４に通してフォトダイオ
ード４６に入射させるようにしているので、光学フィル
タ４２，４４を光拡散板４０の後方の任意の位置に配置
することが可能であり、好ましくはフォトダイオード４
６に近接した位置に配置することによって、高熱伝導性
の第２保持体２８を小型で熱容量の小さいものに構成す
ることが可能である。このように第２保持体２８の熱容
量が小さいと、設定温度まで立ち上げる時間が短く、温
調に要する電力も少なくて済む。

【００５０】この点に関し、従来のレーザ出力検出装置
（図８）においては、集光レンズ１１４によって光電変
換素子１２０の受光面付近に集光されるレーザ光が光学
フィルタ１１６，１１８を通るため、発熱による変動を
避けるためには光学フィルタ１１６，１１８をできるだ
けレーザ光束断面積の大きな位置つまり集光レンズ１１
４に近い位置に配置せざるを得ず、そうすると必然的に
第２保持体１１０が長くなって大型化し、その熱容量が
大きくなってしまうという不具合があった。

【００５１】図７は、本実施例におけるレーザ出力検出
装置を適用したＹＡＧレーザ加工システムの構成を示す
ブロック図である。図７において、図１および図２中の
ものと対応する部分には同一の符号を付してある。

【００５２】このＹＡＧレーザ加工システムは、ＹＡＧ
レーザ発振器７２より発振出力されるレーザ光ＬＢの出
力をフィードバック方式で制御するようにしたものであ
る。ＹＡＧレーザ発振器７２にはＹＡＧロッド、励起ラ
ンプおよび光共振器等が内蔵されており、レーザ電源７
０からのランプ電流に応じて励起ランプが点灯し、その
光エネルギで励起されたＹＡＧロッドから所定の波長成
分を有する光が出射され、光共振器で特定波長の光が共
振増幅されて、レーザ光ＬＢが出力される。このレーザ
光ＬＢはビームスプリッタ７４を通され、そこで反射し
た一部のレーザ光ＬＢが本実施例のレーザ出力検出装置
１０に導かれる。上記のようにして、レーザ出力検出装
置１０のフォトダイオード４６より、レーザ光ＬＢの出
力を表す電気信号ＩLBが得られる。

【００５３】ビームスプリッタ７４を透過した大部分の
レーザ光ＬＢは、そのまま光学レンズ（図示せず）を介
して被加工物（図示せず）に照射されるか、あるいはい
ったん入射ユニット（図示せず）に入射され、そこから
光ファィバ（図示せず）を介して遠隔の出射ユニットへ
送られ、出射ユニットから被加工物に照射される。

【００５４】レーザ出力検出装置１０のフォトダイオー
ド４６より出力される電気信号（光電流）ＩLBは、光電
流−電圧変換回路７６で電圧信号ＳLBに変換される。こ
の変換回路７６は上記温度補償回路（図４）に相当する
ものである。変換回路７６より得られる電圧信号ＳLB
は、サンプ・ホールド回路７８およびディジタル／アナ
ログ変換回路８０によってディジタル信号に変換されて
からＣＰＵ８２に入力される。

【００５５】ＣＰＵ８２は、メモリ８４に格納されてい
るプログラムによって動作し、入力したレーザ出力検出
信号ＳLBに所定の校正または補正演算等を施して、レー
ザ光ＬＢの出力の測定値を求める。そして、ＣＰＵ８２
は、求めたレーザ出力測定値を入力部８８より入力され
メモリ８４に格納されているレーザ出力設定値と比較し
て比較誤差を求め、その比較誤差を零にするような制御
信号ＣＳをレーザ電源７０に与える。また、必要に応じ
てレーザ出力測定値その他のデータを表示部８６を通じ
て表示する。さらに、ＣＰＵ７４は、温調制御回路９０
に対しても、入力部８８より入力された温度設定値等の
データや所要の制御信号ＴＳを与える。

【００５６】このレーザ加工システムでは、周囲温度の
影響を受けることなく、ＹＡＧレーザ発振器７２の発振
開始直後からレーザ光ＬＢの出力を正確に表すレーザ出
力検出信号ＩLBがレーザ出力検出装置１０より得られる
ので、精度の高い安定したフィードバック制御で所望の
レーザ出力波形を得ることができる。

【００５７】上記した実施例では、第２保持体２８の中
に２つのサーミスタ５０，５２を離して取り付けたが、
両サーミスタ５０，５２を一緒にして（一箇所）に取り
付けてもよい。また、オン・オフ制御方式の簡易かつ小
規模な温調制御回路を用いたが、ＰＩＤ制御方式の温調
制御回路を用いることも可能である。

【００５８】上記実施例では、第２保持体２８の熱容量
を可及的に小さくするために筒状連結部２６を別体にし
ていたが、これらを一体に構成することも可能である。
上記実施例における光学フィルタ４２，４４の種類およ
び枚数は一例であり、任意の種類の光学フィルタをそれ
ぞれ任意の枚数用いることが可能である。光電変換素子
もフォトダイオード以外のものを用いることが可能であ
る。検出対象となるレーザ光はＹＡＧレーザ光に限ら
ず、ＣＯ2 レーザ光や半導体レーザ光等の他のレーザ光
でも可能である。

【００５９】また、上記実施例では、第２保持体２８の
温度を調整する手段として抵抗発熱素子４８を使用して
常温よりも高い設定温度に温調するようにしたが、冷却
水やペルチェ素子等を用いる冷却式の温度調整手段を設
けて、常温よりも低い設定温度に温調することも可能で
ある。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ出
力検出装置によれば、簡易・小型の温調機構と温度補償
機構を併用することにより、周囲温度やレーザ出力状態
等に影響されない高精度で信頼性の高いレーザ出力測定
値を保証することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるレーザ出力検出装置の
全体の構成を示す縦断面図である。

【図２】実施例によるレーザ出力検出装置の要部の構成
を示す側断面図である。

【図３】実施例における温調制御回路の構成を示す回路
図である。

【図４】実施例における温度補償回路の回路構成を示す
回路図である。

【図５】実施例における光電変換素子および温度補償回
路の温度−出力特性を示す図である。

【図６】実施例における第２保持体の時間−温度特性お
よび温度補償回路の時間−出力特性を示す図である。

【図７】実施例におけるレーザ出力検出装置を適用した
ＹＡＧレーザ加工システムの構成を示すブロック図であ
る。

【図８】従来のレーザ出力検出装置の構成を示す縦断面
図である。

【図９】従来のレーザ出力検出装置の構成を示す背面図
である。

【符号の説明】

１０ レーザ出力検出装置 ２８ 第２保持体 ４２ ＮＤフィルタ ４４ 可視光遮断フィルタ ４６ フォトダイオード ４８ 抵抗発熱素子 ５０ サーミスタ ５２ サーミスタ ６０，６４ 演算増幅器 ６６，６８ 抵抗

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光の出力を検出するレーザ出力検
   出装置において、 前記レーザ光を受光して前記レーザ光の出力を電気信号
   に変換する光電変換素子と、 前記光電変換素子を保持する熱伝導率の高い保持体と、 前記保持体の温度を所定温度に制御する温調手段と、 前記光電変換素子より得られる前記電気信号を温度補償
   によって補正する温度補償手段と、を具備したことを特
   徴とするレーザ出力検出装置。
2. 【請求項２】 レーザ光の出力を検出するレーザ出力検
   出装置において、 前記レーザ光を受光して前記レーザ光の出力を電気信号
   に変換する光電変換素子と、 前記光電変換素子を保持する熱伝導率の高い保持体と、 前記保持体の温度を所定温度に制御する温調手段と、 前記保持体の温度に応じて所定の温度係数で抵抗値が変
   化する抵抗体と、 前記光電変換素子より得られる前記電気信号を前記抵抗
   体の抵抗値変化に応じて補正する温度補償回路と、を具
   備したことを特徴とするレーザ出力検出装置。
3. 【請求項３】 レーザ光の出力を検出するレーザ出力検
   出装置において、 前記レーザ光を通す光学フィルタと、 前記光学フィルタを通った前記レーザ光を受光して前記
   レーザ光の出力を電気信号に変換する光電変換素子と、 前記光学フィルタと前記光電変換素子とを保持する熱伝
   導率の高い保持体と、 前記保持体の温度を所定温度に制御する温調手段と、 前記保持体の温度に応じて所定の温度係数で抵抗値が変
   化する抵抗体と、 前記光電変換素子より得られる前記電気信号を前記抵抗
   体の抵抗値変化に応じて補正する温度補償回路と、を具
   備したことを特徴とするレーザ出力検出装置。
4. 【請求項４】 レーザ光の出力を検出するレーザ出力検
   出装置において、 前記レーザ光を通す光学フィルタと、 前記光学フィルタを通った前記レーザ光を受光して前記
   レーザ光の出力を電気信号に変換する光電変換素子と、 前記光学フィルタと前記光電変換素子とを保持する熱伝
   導率の高い保持体と、 前記保持体を加熱または冷却する温度調整手段と、 前記保持体の温度に応じて抵抗値が変化する第１の抵抗
   体と、 前記保持体の温度を所定温度に維持するよう前記温度調
   整手段を前記第１の抵抗体の抵抗値変化に応じてオン・
   オフ制御方式で制御する温度制御手段と、 前記保持体の温度に応じて前記光電変換素子と逆極性の
   温度係数で抵抗値が変化する第２の抵抗体と、 前記光電変換素子より得られる前記電気信号を前記第２
   の抵抗体の抵抗値変化に応じて補正する温度補償回路
   と、を具備したことを特徴とするレーザ出力検出装置。