(57)【要約】【課題】エイミング用のレーザ光源を使用することなく、構成を簡単化できるレーザ装置。【解決手段】可視光を出射する複数のレーザ光源１ａ〜１ｃと、複数のレーザ光源を駆動させ且つ複数のレーザ光源の定電流制御を行う定電流制御回路１０と、複数のレーザ光源の内の一部のレーザ光源１ａを駆動させ且つ一部のレーザ光源からの光量が所定出力以下になるように一部のレーザ光源の定出力制御を行う定出力制御回路１１と、選択信号により定電流制御回路と定出力制御回路との一方を選択する制御回路選択部１２とを備える。【選択図】図１
2020031097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を出射する複数のレーザ光源と、
前記複数のレーザ光源を駆動させ且つ前記複数のレーザ光源の定電流制御を行う定電流制御回路と、
前記複数のレーザ光源の内の一部のレーザ光源を駆動させ且つ前記一部のレーザ光源からの光量が所定出力以下になるように前記一部のレーザ光源の定出力制御を行う定出力制御回路と、
選択信号により前記定電流制御回路と前記定出力制御回路との一方を選択する制御回路選択部と、
を備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記複数のレーザ光源は、直列に接続されてなり、前記複数のレーザ光源の一端に電源が接続され、前記複数のレーザ光源の他端に定電流源が接続され、
前記定電流制御回路は、前記定電流源を制御することにより前記複数のレーザ光源の定電流制御を行うことを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記一部のレーザ光源からの光量を検出する光量検出部を備え、
前記定出力制御回路は、前記光量検出部で検出された光量が前記所定出力以下になるように前記一部のレーザ光源を定出力制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記複数のレーザ光源と直列に接続された第１スイッチと、
前記一部のレーザ光源と前記定出力制御回路とに接続された第２スイッチとを備え、
前記制御回路選択部は、前記定電流制御回路を駆動させる場合には前記第１スイッチをオンさせ、前記定出力制御回路を駆動させる場合には前記第２スイッチをオンさせることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工、レーザ分析、医用分野において使用されるレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工用レーザ装置や医療用等のレーザ装置には、レーザ加工や治療を行うレーザ光源と、加工対象物に可視光で位置合わせするための予め出力がクラス２以下に抑えられたエイミング用のレーザ光源とが搭載されている。
【０００３】
図３は、従来のこの種のレーザ装置の構成図である（特許文献１）。このレーザ装置は、加工用のレーザ光源３１、電流源３２、エイミング用のレーザ光源３３、電流源３４、ダイクロイックミラー３５，３６を備えている。
【０００４】
加工用のレーザ光源３１は、赤外光の波長域のレーザ光を出射する。エイミング用のレーザ光源３３は、可視光且つクラス２以下のレーザを出射する。
【０００５】
図３のレーザ装置の動作を説明すると、まず、エイミング用のレーザ光源３３を駆動させて、エイミング用のレーザ光源３３からの可視光をダイクロイックミラー３６、ダイクロイックミラー３５を介して対象物３７に照射して、加工箇所に位置合わせを行う。
【０００６】
次に、加工箇所に位置合わせが行なわれたら、エイミング用のレーザ光源３３を停止して、加工用のレーザ光源３１を駆動させる。そして、加工用のレーザ光源３１からのレーザ光をダイクロイックミラー３５を介して位置合わせされた加工箇所に照射して、レーザ加工を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３２９２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図３に示す従来のレーザ装置にあっては、加工用のレーザ光源３１以外に、エイミング用のレーザ光源３３を使用していた。このため、構成が複雑化していた。
【０００９】
また、加工用のレーザ光源３１の電圧源Ｖｃｃ１とエイミング用のレーザ光源３３の電圧源Ｖｃｃ２とは電源電圧が異なるため、電源系統が２系統必要であった。
【００１０】
さらに、ダイクロイックミラー３５，３６が必要となり、光学系が複雑化していた。
【００１１】
本発明の課題は、エイミング用のレーザ光源を使用することなく、構成を簡単化することができるレーザ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るレーザ装置は、可視光を出射する複数のレーザ光源と、前記複数のレーザ光源を駆動させ且つ前記複数のレーザ光源の定電流制御を行う定電流制御回路と、前記複数のレーザ光源の内の一部のレーザ光源を駆動させ且つ前記一部のレーザ光源からの光量が所定出力以下になるように前記一部のレーザ光源の定出力制御を行う定出力制御回路と、選択信号により前記定電流制御回路と前記定出力制御回路との一方を選択する制御回路選択部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、選択信号により定出力制御回路が選択されると、定出力制御回路は、一部のレーザ光源を駆動させ且つ一部のレーザ光源からの光量が所定出力以下になるように一部のレーザ光源の定出力制御を行う。これにより、低出力で対象物の加工又は治療箇所の位置合わせをすることができる。
【００１４】
次に、選択信号により定電流制御回路が選択されると、定電流制御回路は、複数のレーザ光源を駆動させ且つ複数のレーザ光源の定電流制御を行う。これにより、高出力で対象物を加工又は治療することができる。
【００１５】
即ち、複数のレーザ光源の内の一部のレーザ光源をエイミング用のレーザ光源として用いるので、特別にエイミング用のレーザ光源を用意することがなくなるので、構成が簡単になる。
【００１６】
また、複数のレーザ光源に対して１つの電圧源で済むので、電源系統が１系統となる。さらに、ダイクロイックミラー等の光学系が不要となるので、構成を簡単化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１のレーザ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例１のレーザ装置に設けられた定出力制御回路の詳細な構成図である。
【図３】従来のレーザ装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１のレーザ装置の構成図である。このレーザ装置は、可視光レーザ素子１ａ〜１ｃ、集光レンズ２、光ファイバ３、電流源４、ビームスプリッタ５、フォトダイオード（ＰＤ）６、定電流制御回路１０、定出力制御回路１１、制御回路選択部１２、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を備えている。
【００１９】
可視光レーザ素子１ａ〜１ｃは、本発明の複数のレーザ光源に対応し、可視光を出射するもので、例えば、赤色の半導体レーザ、緑色の半導体レーザ、青色の半導体レーザ等である。
【００２０】
可視光レーザ素子１ａ〜１ｃは、各々が所定間隔毎に配置され且つ直列に接続されている。可視光レーザ素子１ａ〜１ｃの一端に電源Ｖｃｃが接続され、可視光レーザ素子１ａ〜１ｃの他端に、スイッチＳＷ１を介して定電流源４の一端が接続されている。定電流源４の他端は、接地されている。
【００２１】
スイッチＳＷ１は、本発明の第１スイッチに対応し、共通端子ａと、切替端子ｂ，ｃと、共通端子ａと切替端子ｂ，ｃとの切替を行う切片７と、を有し、制御回路選択部１２から、レーザ加工するために高出力を選択するための選択信号を入力したとき、切片７が切替端子ｂに切り替わる。即ち、スイッチＳＷ１がオンして、可視光レーザ素子１ａ〜１ｃと定電流源４とを接続する。
【００２２】
スイッチＳＷ１は、制御回路選択部１２からエイミング用の低出力を選択するための選択信号を入力したとき、切片７が切替端子ｃに切り替わる。即ち、スイッチＳＷ１がオフして、可視光レーザ素子１ａ〜１ｃと定電流源４とが切り離される。
【００２３】
定電流制御回路１０は、定電流源４を制御することにより可視光レーザ素子１ａ〜１ｃを駆動させ且つ可視光レーザ素子１ａ〜１ｃの定電流制御を行う。
【００２４】
集光レンズ２は、ガラス、プラスチック等からなり、可視光レーザ素子１ａ〜１ｃに対向して配置され、可視光レーザ素子１ａ〜１ｃからの可視光を集光して、光ファイバ３のコアに導光する。
【００２５】
また、可視光レーザ素子１ａと集光レンズ２との間には、ビームスプリッタ５が配置されている。ビームスプリッタ５は、可視光レーザ素子１ａからの可視光を集光レンズ２とＰＤ６とに２分させる。
【００２６】
ＰＤ６は、一部のレーザ光源である可視光レーザ素子１ａからの光量を検出する本発明の光量検出部に対応し、ビームスプリッタ５からの可視光を受光して、受光出力を定出力制御回路１１に出力する。
【００２７】
定出力制御回路１１は、可視光レーザ素子１ａ〜１ｃの内の一部の可視光レーザ素子１ａを駆動させ且つ可視光レーザ素子１ａからの光量が所定出力以下になるように可視光レーザ素子１ａの定出力制御を行う。
【００２８】
定出力制御回路１１は、具体的には、可視光レーザ素子１ａから出射されるレーザ光がクラス２以下の出力となるように可視光レーザ素子１ａの定出力制御を行う。
【００２９】
スイッチＳＷ２は、本発明の第２スイッチに対応し、可視光レーザ素子１ａと定出力制御回路１１とに接続され、共通端子ｄと、切替端子ｅ，ｆと、共通端子ｄと切替端子ｅ，ｆとの切替を行う切片８とを有する。
【００３０】
スイッチＳＷ２は、制御回路選択部１２から、レーザ加工するために高出力を選択するための選択信号を入力したとき、切片８が切替端子ｆに切り替わる。即ち、スイッチＳＷ２がオフして、可視光レーザ素子１ａと定出力制御回路１１とを切り離す
スイッチＳＷ２は、制御回路選択部１２から、エイミング用の低出力を選択するための選択信号を入力したとき、切片８が切替端子ｅに切り替わる。即ち、スイッチＳＷ２がオンして、可視光レーザ素子１ａと定出力制御回路１１を接続する。
【００３１】
制御回路選択部１２は、定電流制御回路１０を駆動させる場合にはスイッチＳＷ１をオンさせ、定出力制御回路１１を駆動させる場合にはスイッチＳＷ２をオンさせる。
【００３２】
図２は、定出力制御回路１１の詳細な構成図である。定出力制御回路１１は、フォトダイオード（ＰＤ）９、抵抗Ｒ１〜Ｒ７、オペアンプＡＭＰ１，ＡＭＰ２，ＡＭＰ３、基準電源Ｖｒｅｆ、定電流源１３を備えている。
【００３３】
ＰＤ９のカソードには、電源Ｖｃｃが接続され、ＰＤ９のアノードには、抵抗Ｒ１の一端とオペアンプＡＭＰ１の非反転入力端子（＋）とが接続され、抵抗Ｒ１の他端は接地される。
【００３４】
オペアンプＡＭＰ１の反転入力端子（−）には、抵抗Ｒ２の一端と抵抗Ｒ３の一端とが接続され、抵抗Ｒ２の他端は接地される。オペアンプＡＭＰ１の出力端子は、抵抗Ｒ３の他端とオペアンプＡＭＰ２の非反転入力端子（＋）に接続される。
【００３５】
オペアンプＡＭＰ２の出力端子は、抵抗Ｒ５の一端とオペアンプＡＭＰ２の反転入力端子に接続される。抵抗Ｒ５の他端は、オペアンプＡＭＰ３の反転入力端子と抵抗Ｒ７の一端に接続される。オペアンプＡＭＰ３の非反転入力端子には抵抗Ｒ４の一端と抵抗Ｒ６の一端とが接続される。
【００３６】
抵抗Ｒ４の他端には、電源Ｖｒｅｆが接続され、抵抗Ｒ６の他端は、接地される。オペアンプＡＭＰ３の出力端子は、抵抗Ｒ７の他端と電流源１３に接続される。電流源１３には直列に可視光レーザ素子１ａが接続される。
【００３７】
このように、図２に示す定出力制御回路１１によれば、ＰＤ６からの光量は、ＰＤ９で受光され、受光信号は、オペアンプＡＭＰ１とオペアンプＡＭＰ２とオペアンプＡＭＰ３で増幅され、増幅出力は定電流源１３に供給される。定電流源１３は、オペアンプＡＭＰ３の増幅出力に応じて、可視光レーザ素子１ａに電流を流す。即ち、定出力制御回路１１は、可視光レーザ素子１ａからの光量が所定出力以下になるように可視光レーザ素子１ａの定出力制御を行うことができる。
【００３８】
次に、このように構成された実施例１のレーザ装置の動作を説明する。まず、選択信号により定出力制御回路１１が選択される。即ち、エイミング光源等のクラス以下の出力に抑制したい場合には、定出力制御回路１１が選択される。
【００３９】
エイミング光源での使用環境では、レーザ光に曝される可能性があるため、定出力制御することで、レーザ安全上、問題のない範囲で使用することができる。
【００４０】
次に、定出力制御回路１１が選択された場合には、スイッチＳＷ１は切片７が切替端子ｃに切り替わってオフし、スイッチＳＷ２は切片８が切替端子ｅに切り替わってオンする。
【００４１】
このため、定電流制御回路１０がスイッチＳＷ１から切り離され、定出力制御回路１１が可視光レーザ素子１ａに接続される。このため、定出力制御回路１１は、可視光レーザ素子１ａを駆動させる。
【００４２】
すると、電源Ｖｃｃから可視光レーザ素子１ａを通り、定出力制御回路１１内の図２に示す定電流源１３に電流が流れる。可視光レーザ素子１ａからの可視光は、ビームスプリッタ５で２分されて、ＰＤ６は、ビームスプリッタ５からの可視光を受光する。ＰＤ６からの可視光は、定出力制御回路１１に出力される。
【００４３】
定出力制御回路１１は、ＰＤ６からの出力に基づき、可視光レーザ素子１ａからの光量が所定出力以下になるように定電流源１３を制御することにより、可視光レーザ素子１ａの定出力制御を行う。これにより、可視光で且つ低出力で対象物の加工又は治療箇所の位置合わせをすることができる。
【００４４】
次に、選択信号により定電流制御回路１０が選択される。この場合には、スイッチＳＷ１は切片７が切替端子ｂに切り替わってオンし、スイッチＳＷ２は切片８が切替端子ｆに切り替わってオフする。
【００４５】
このため、定電流制御回路１０がスイッチＳＷ１に接続され、定出力制御回路１１が可視光レーザ素子１ａから切り離される。このため、定電流制御回路１０は、可視光レーザ素子１ａ〜１ｃを駆動させる。
【００４６】
定電流制御回路１０は、定電流源４を制御することにより、可視光レーザ素子１ａ〜１ｃの定電流制御を行う。これにより、高出力で対象物を加工又は治療することができる。
【００４７】
即ち、可視光レーザ素子１ａ〜１ｃの内の可視光レーザ素子１ａをエイミング用のレーザ光源として用いるので、特別にエイミング用のレーザ光源を用意することがなくなるので、構成が簡単になる。
【００４８】
また、可視光レーザ素子１ａ〜１ｃに対して１つの電圧源Ｖｃｃで済むので、電源系統が１系統となる。さらに、ダイクロイックミラー等の光学系が不要となるので、構成を簡単化することができる。
【００４９】
さらに、エイミング用のレーザ光源として使用する場合には、定出力制御回路１１に切り替えるため、高出力レーザが出る危険性が無くなり、安全性が高い。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、レーザ加工やレーザ照明等に適用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１ａ〜１ｃ  可視光レーザ素子
２  集光レンズ
３  光ファイバ
４，１３  電流源
５  ビームスプリッタ
６  フォトダイオード（ＰＤ）
１０  定電流制御回路
１１  定出力制御回路
１２  制御回路選択部
Ｒ１〜Ｒ７  抵抗
ＡＭＰ１，ＡＭＰ２，ＡＭＰ３  オペアンプ
３１，３３  レーザ光源
３２，３４  電流源
３５，３６  ダイクロイックミラー
３７  対象物
ＳＷ１，ＳＷ２  スイッチ
【図１】
2020031097.tif 000003
【図２】
2020031097.tif 000004
【図３】
2020031097.tif 000005