(57)【要約】  レーザ発振装置（１００）は、互いに波長の異なる複数の第１のレーザ光を発生するレーザ発振部であるレーザ発振部と、複数の第１のレーザ光の波長に対する受光感度を示す感度特性が相互に異なり、複数の第１のレーザ光の出力に応じた第１の電圧を出力する複数のセンサ（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）とを備える。レーザ発振装置（１００）は、複数のセンサ（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）のそれぞれの感度特性を用いて、複数の第１の電圧を補正し、補正後の複数の第１の電圧である複数の第２の電圧によりレーザ発振部を制御するための演算部（４）を備える。
2019163069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに波長の異なる第１のレーザ光を複数発生するレーザ発振部と、
複数の前記第１のレーザ光のそれぞれの波長に対する受光感度を示す感度特性が相互に異なり、複数の前記第１のレーザ光の出力に応じた第１の電圧を出力する複数のセンサと、
複数の前記センサのそれぞれの前記感度特性を用いて、複数の前記第１の電圧を補正し、補正後の複数の前記第１の電圧である複数の第２の電圧により前記レーザ発振部を制御するための演算部と、
を備えることを特徴とするレーザ発振装置。
【請求項２】
前記演算部は、複数の前記第２の電圧の合計値を用いて、複数の前記第１のレーザ光を結合した第２のレーザ光の出力値が目標値と一致するように、前記レーザ発振部を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振装置。
【請求項３】
複数の前記センサが設けられる積分球を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ発振装置。
【請求項４】
サーマルセンサを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ発振装置。
【請求項５】
前記複数のセンサが設けられる積分球と、
前記積分球に設けられるサーマルセンサと、
を備え、
前記演算部は、前記サーマルセンサで検出された電圧を用いて前記複数のセンサの前記感度特性を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに波長の異なる複数のレーザ光を結合して１つのレーザ光として出力するレーザ発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業用のレーザ加工機では、互いに波長の異なるレーザ光を出力する複数の半導体レーザから出射されるレーザ光を結合することによって高出力を実現する技術が注目されている。特許文献１に開示されるレーザ装置は、互いに波長の異なる複数のレーザ光の出力を検出して検出したレーザ光の出力に対応する電圧値を出力するレーザ出力検出部であるスペクトル検出器と、複数のレーザ光の波長ピークのエネルギを制御する多波長発振制御機構と、スペクトル検出器による検出結果に基づいて前記多波長発振制御機構を制御する制御部とを備える。特許文献１に開示されるレーザ装置は、１つのスペクトル検出器の検出結果に基づいてレーザ光の出力を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０６２４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記スペクトル検出器のように、レーザ光の出力を検出する出力検出部の感度は波長により異なるため、出力検出部に同じ強度のレーザ光が入射された場合であっても、出力検出部から出力される電圧値は波長毎に異なる値となる。特許文献１のレーザ装置では、例えば複数の波長の内、第１の波長のレーザ光の出力が低下した場合、第１の波長のレーザ光を受光した出力検出部から出力される電圧値によって、複数の波長のレーザ光の出力が一律に制御される。従って、互いに波長の異なる複数のレーザ光が結合された１つのレーザ光の出力値を目標値に一致させることができないという課題があった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、互いに波長の異なる複数のレーザ光が結合された１つのレーザ光の出力制御の精度を向上させることができるレーザ発振装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザ発振装置は、互いに波長の異なる第１のレーザ光を複数発生するレーザ発振部と、複数の第１のレーザ光のそれぞれの波長に対する受光感度を示す感度特性が相互に異なり、複数の第１のレーザ光の出力に応じた第１の電圧を出力する複数のセンサとを備える。レーザ発振装置は、複数のセンサのそれぞれの感度特性を用いて、複数の第１の電圧を補正し、補正後の複数の第１の電圧である複数の第２の電圧によりレーザ発振部を制御するための演算部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るレーザ発振装置は、互いに波長の異なる複数のレーザ光が結合された１つのレーザ光の出力制御の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係るレーザ発振装置の構成図
【図２】図１に示す複数のセンサのそれぞれの感度特性とセンサ出力とを説明するための図
【図３】図１に示すレーザ発振装置の動作を説明するためのフローチャート
【図４】本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレーザ発振装置の構成図
【図５】本発明の実施の形態の第２の変形例に係るレーザ発振装置の構成図
【図６】本発明の実施の形態の第３の変形例に係るレーザ発振装置の構成図
【図７】図６に示すレーザ発振装置の動作を説明するためのフローチャート
【図８】本発明の実施の形態の第４の変形例に係るレーザ発振装置の構成図
【図９】図８に示すレーザ発振装置の動作を説明するためのフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態のレーザ出力制御部を実現するハードウェア構成の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態に係るレーザ発振装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態．
図１は本発明の実施の形態に係るレーザ発振装置の構成図である。実施の形態に係るレーザ発振装置１００は、互いに波長の異なる複数のレーザ光を結合して１つのレーザ光１０として出力するレーザ発振部であるレーザ共振器１と、レーザ共振器１から出力されるレーザ光１０の一部を反射する第１の部分反射ミラー２と、第１の部分反射ミラー２で反射されたレーザ光を検出する出力検出部３と、演算部４と、制御部５と、記憶部６と、駆動電源７とを備える。演算部４、制御部５及び記憶部６はレーザ出力制御部３００を構成する。
【００１１】
レーザ共振器１は、全反射ミラー１ａと、第２の部分反射ミラー１ｂと、励起部２００とを備える。例えば、半導体レーザの場合、励起部２００の活性層に駆動電源７からの電力が供給される。ＹＡＧレーザの場合、駆動電源７からの電力がランプに供給されることによって励起部２００のＹＡＧロッドにランプからの光が照射され、又は駆動電源７からの電力がレーザダイオードに供給されることによって励起部２００のＹＡＧロッドにレーザダイオードからのレーザが照射される。ガスレーザの場合、励起部２００内のレーザガスに駆動電源７からの電力が供給されることによって放電が行われる。このように駆動電源７から励起部２００に電力が供給されると、励起部２００から出力される光が全反射ミラー１ａと第２の部分反射ミラー１ｂとの間で共振し、共振した光の一部がレーザ光１０としてレーザ共振器１から出力される。レーザ光１０は、例えば波長λ１、波長λ２、波長λ３及び波長λ４のように互いに異なる波長のレーザ光を結合した光である。なお、レーザ光１０に含まれる波長の数は複数であればよく、４つに限定されない。
【００１２】
以下では波長λ１を単にλ１と称する場合がある。同様に、以下では波長λ２、波長λ３、波長λ４を単にλ２、λ３、λ４と称する場合がある。レーザ共振器１から出力されたレーザ光１０は、その大半が第１の部分反射ミラー２を透過し、残りの一部が出力検出部３に入射する。λ２はλ１よりも長く、λ３はλ２よりも長く、λ４はλ３よりも長い。
【００１３】
レーザ光を検出する出力検出部３は、第１の部分反射ミラー２から入射されるレーザ光の出力を検出し、検出したレーザ光の出力に対応する電圧値を出力する。出力検出部３は、第１の部分反射ミラー２からレーザ光が入射される積分球３３と、積分球３３に設けられる複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃとを備える。
【００１４】
複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれは、積分球３３に入射されたレーザ光の波長に対する受光感度を示す感度特性が相互に異なる。複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれは、積分球３３に入射されたレーザ光の強度と感度特性とに応じて、波長毎の第１の電圧である電圧値を出力する。すなわち複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれは、複数の第１のレーザ光のそれぞれの波長に対する受光感度を示す感度特性が相互に異なり、複数の第１のレーザ光の出力に応じた第１の電圧を出力する。以下では、複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれを各センサと称する場合がある。複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれから出力される波長毎の電圧値を、センサ出力と称する場合がある。
【００１５】
図２は図１に示す複数のセンサのそれぞれの感度特性とセンサ出力とを説明するための図である。図２には、上から順に、複数のセンサのそれぞれの感度特性と、互いに異なる波長の複数のレーザ光のそれぞれのスペクトルと、センサ３２ａの出力と、センサ３２ｂの出力と、センサ３２ｃの出力とが示される。
【００１６】
図２の上から１段目には、入射するレーザ光の波長に対するセンサ３２ａの受光感度と、入射するレーザ光の波長に対するセンサ３２ｂの受光感度と、入射するレーザ光の波長に対するセンサ３２ｃの受光感度とが示される。図２に示すように、センサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれの受光感度は波長に応じて異なる値となる。図２の上から１段目に示すように、センサ３２ａの感度特性はλ１とλ２において感度が高くなるような感度特性であり、センサ３２ｂの感度特性はλ２とλ２とにおいて感度が高くなるような感度特性であり、センサ３２ｃの感度特性はλ３とλ４において感度が高くなるような感度特性である。
【００１７】
図２の上から２段目には、積分球３３に入射されるレーザ光の一例をレーザ出力として示している。図２に示した例では、レーザ出力のλ１、λ２、λ３及びλ４におけるパワーは何れも１ｋＷである。
【００１８】
図２の上から３段目には、図２の上から１段目に示す受光感度のセンサ３２ａに、図２の２段目に示すレーザ光が入射したときのセンサ出力を示している。図２の上から３段目に示すように、センサ３２ａから出力されるセンサ出力のうちλ１に対応する値は１．０Ｖであり、センサ３２ａから出力されるセンサ出力のうちλ２に対応する値は０．６Ｖである。図２に示した例では、センサ３２ａから出力されるセンサ出力の各波長の電圧値の合計が１．６Ｖとなる。
【００１９】
図２の上から４段目には、図２の上から１段目に示す受光感度のセンサ３２ｂに、図２の２段目に示すレーザ光が入射したときのセンサ出力を示している。図２の上から４段目に示すように、センサ３２ｂから出力されるセンサ出力のうちλ２に対応する値は０．４Ｖであり、センサ３２ｂから出力されるセンサ出力のうちλ３に対応する値は０．５Ｖである。図２に示した例では、センサ３２ｂから出力されるセンサ出力の各波長の電圧値の合計が０．９Ｖとなる。
【００２０】
図２の上から５段目には、図２の上から１段目に示す受光感度のセンサ３２ｃに、図２の２段目に示すレーザ光が入射したときのセンサ出力を示している。図２の上から５段目に示すように、センサ３２ｃから出力されるセンサ出力のうちλ３に対応する値は０．１Ｖであり、センサ３２ｃから出力されるセンサ出力のうちλ４に対応する値は０．３Ｖである。図２に示した例では、センサ３２ｃから出力されるセンサ出力の各波長の電圧値の合計が０．４Ｖとなる。
【００２１】
このように図１に示す出力検出部３は、感度特性が異なる３つのセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃが用いられ、３つのセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのセンサ出力が異なる値となる。
【００２２】
実施の形態に係るレーザ発振装置１００は、レーザ共振器１から出力されるレーザ光１０の出力を目標出力に一致させるため、図２に示す感度特性を有する３つのセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれのセンサ出力を補正し、補正後のセンサ出力を用いて各波長のレーザ出力を制御する演算部４を備える。演算部４は、複数のセンサのそれぞれの感度特性を用いて、複数の第１の電圧を補正し、補正後の複数の第１の電圧である複数の第２の電圧により、レーザ発振部を制御するための演算手段である。また、演算部４は、複数の第２の電圧の合計値を用いて、複数の第１のレーザ光を結合した第２のレーザ光の出力値が目標値と一致するように、レーザ発振部を制御する。次に図３を用いて図１に示すレーザ発振装置１００の動作を説明する。
【００２３】
図３は図１に示すレーザ発振装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００２４】
ステップＳ１では、レーザ発振装置１００の初期状態の設定が行われる。設定内容には以下のものが挙げられる。これらの設定内容は記憶部６に記憶される。なお、以下の設定内容において、添え字の「ａ」は、波長全てを表す。添え字の「０」は、初期を表す。「ｋ」（ｋ＝１，２，・・・ｋｍ）は、センサの番号を表し、例えばセンサ３２ａの番号は１、センサ３２ｂの番号は２、センサ３２ｃの番号は３とする。ｋｍはセンサの数を表す。「ｎ」は、波長の数を表す。
（１）λ１からλ４の複数のレーザ光の出力の合計値Ｗａ０［Ｗ］
（２）各センサのセンサ出力の合計値Ｖａ０（ｋ）［Ｖ］
（３）λ１からλ４の複数のレーザ光のそれぞれの出力の値Ｗ０（ｎ）［Ｗ］
（４）λ１からλ４の複数のレーザ光のそれぞれの出力に対応する各センサのセンサ出力Ｖ０（ｋ，ｎ）［Ｖ］
（５）λ１からλ４の複数のレーザ光のそれぞれに対する各センサのセンサ感度α（ｋ，ｎ）［ｋＷ／Ｖ］
（６）各センサの各波長に対する出力割合β０（ｋ，ｎ）
（７）各センサで検出されるレーザの波長ｆ（ｋ，ｎ）
（８）同一波長を検出する複数のセンサｇ（ｋ，ｎ）
【００２５】
上記（７）のレーザの波長ｆは、例えばセンサ３２ａで検出されるレーザの波長としてはλ１及びλ２であり、センサ３２ｂで検出されるレーザの波長としてはλ２及びλ３であり、センサ３２ｃで検出されるレーザの波長としてはλ３及びλ４である。上記（８）の複数のセンサｇは、例えば、ともにλ２のレーザ出力を検出するセンサ３２ａ及びセンサ３２ｂである。上記（８）の複数のセンサｇの他の例としては、ともにλ３のレーザ出力を検出するセンサ３２ｂ及びセンサ３２ｃである。
【００２６】
ステップＳ２では、レーザ発振装置１００が動作中に、加工条件などにより入力されるレーザ発振条件が設定される。レーザ発振条件には以下のものが挙げられる。これらのレーザ発振条件は記憶部６に記憶される。
（９）レーザ出力Ｗａ［Ｗ］
（１０）各センサの目標出力電圧Ｖａ（ｋ）［Ｖ］（Ｖａ＝Ｖａ０×Ｗａ÷Ｗａ０）
（１１）各センサの各波長に対する目標出力電圧Ｖ（ｋ，ｎ）［Ｖ］（Ｖ＝Ｖａ×β０）
【００２７】
ステップＳ３では、ステップＳ２で設定された条件に従ってレーザ発振が行われる。レーザ発振が行われたとき、演算部４は、各センサの目標出力電圧Ｖａと、各センサのセンサ出力の値であるフィードバックの合計値Ｖａ−ｂｕｃｋ（ｋ）［Ｖ］との出力比γ（ｋ）［％］を、下記（１）式により演算する。
γ＝Ｖａ−ｂｕｃｋ÷Ｖａ（ｋ）・・・（１）
【００２８】
またレーザ発振が行われたとき、演算部４は、各センサの出力比γの平均値γａｖｅ［％］と、当該各センサのセンサ出力の最大値γｍａｘ［％］と、各センサのセンサ出力の最小値γｍｉｎ［％］とを演算する。
【００２９】
またレーザ発振が行われたとき、演算部４は、各センサ間の出力比ばらつきσ［％］を下記（２）式により演算する。
σ＝（γｍａｘ−γｍｉｎ）÷γａｖｅ・・・（２）
【００３０】
出力比γを算出した演算部４は、出力比γが１００±２％以下のセンサに含まれる波長をｑ（ｎ）として記憶部６に登録する。さらに演算部４は、ｑ（ｎ）の波長のみ検出するセンサをｒ（ｋ）として記憶部６に登録する。
【００３１】
ステップＳ４において、演算部４は、λ１からλ４のそれぞれのレーザ光の出力が一様に変化しているか否かを判定する。例えば、各センサの出力比ばらつきσが全て±５％以下の場合（Ｓ４，Ｙｅｓ）、λ１からλ４のそれぞれのレーザ光の出力が一様に変化しているため、演算部４は、波長によってレーザ出力変化に差異がないとみなして、ステップＳ５の処理を実行する。
【００３２】
一方、演算部４は、出力比ばらつきσ及び出力比ばらつきσｃが±５％を超えている場合（Ｓ４，Ｎｏ）、λ１からλ４のレーザ光の内、一部のレーザ光の出力変化があり、波長によってレーザ出力変化に差異があると判定し、ステップＳ７の処理を実行する。
【００３３】
ステップＳ５において、演算部４は、出力補正率ηａｖｅを下記（３）式により演算する。
ηａｖｅ＝１÷γａｖｅ・・・（３）
【００３４】
ステップＳ６において、演算部４は、下記（４）式により、各センサの補正後の目標出力電圧Ｖａ（ｋ）’［Ｖ］を演算する。
Ｖａ（ｋ）’＝Ｖａ（ｋ）×ηａｖｅ・・・（４）
【００３５】
ステップＳ７において、演算部４は、ｋ＝１として、複数のセンサｇ又はｑ（ｎ）の波長のみ検出するセンサｒ（ｋ）が記憶部６に登録されているかを判定する。
【００３６】
複数のセンサｇ又はｑ（ｎ）の波長のみ検出するセンサｒ（ｋ）が記憶部６に登録されている場合（Ｓ７，Ｙｅｓ）、演算部４は、ステップＳ８の処理を実行する。
【００３７】
複数のセンサｇ又はｑ（ｎ）の波長のみ検出するセンサｒ（ｋ）が記憶部６に登録されていない場合（Ｓ７，Ｎｏ）、演算部４は、ステップＳ１４の処理を実行する。
【００３８】
ステップＳ８において、演算部４は、登録された複数のセンサｇのそれぞれの出力比γ［％］を比較し、それらの差異が±１０％以下であるか否かを判定する。
【００３９】
複数のセンサｇのそれぞれの出力比γの差異が±１０％以下である場合（Ｓ８，Ｙｅｓ）、演算部４は、ステップＳ１４の処理を実行する。具体的には、λ１の出力比γが９５％、λ２の出力比γが１００．０％である場合、λ１の出力比γのみが低下しているが、レーザ光１０全体での出力の変化は小さいため、演算部４は、λ１からλ４のそれぞれのレーザ光の出力が一様に変化しているとみなして、ステップＳ１４の処理を実行する。
【００４０】
一方、複数のセンサｇのそれぞれの出力比γの差異が±１０％を超える場合（Ｓ８，Ｎｏ）、演算部４は、ステップＳ９の処理を実行する。
【００４１】
ステップＳ９において、演算部４は、記憶部６に登録されたｑ（ｎ）以外の波長を、レーザ出力が変化した波長ｈ（ｎ）として記憶部６に登録する。
【００４２】
具体的には、λ１の出力比γが８７．５％、λ２の出力比γが１００．０％である場合、センサ３２ａ及びセンサ３２ｂの双方で検出されるλ２の出力比γは低下していないにも関わらず、センサ３２ａのみで検出されるλ１の出力比γのみが低下していくため、演算部４は、センサ３２ａの経年劣化によるセンサ出力の低下ではなく、λ１のレーザ出力が低下していると推定する。そして演算部４は、推定したレーザ出力のλ１を、波長ｈ（ｎ）として記憶部６に登録する。演算部４は、波長ｈ（ｎ）を登録した後、ステップＳ１０の処理を実行する。
【００４３】
ステップＳ１０において、演算部４は、各センサのフィードバック値に対して、各波長でのフィードバック電圧を推定する。具体的には、ステップＳ１０において、演算部４は、波長ｈ（ｎ）以外の波長ｑ（ｎ）のフィードバック値Ｖｂｕｃｋ１（ｋ，ｎ）［Ｖ］を下記（５）式で演算する。
Ｖｂｕｃｋ１＝Ｖ（ｋ，ｎ）・・・（５）
【００４４】
また、ステップＳ１０において、波長ｈ（ｎ）の数が各センサで１つの場合、演算部４は、波長ｈ（ｎ）のフィードバック値Ｖｂｕｃｋ２（ｋ，ｎ）［Ｖ］を下記（６）式で演算する。
Ｖｂｕｃｋ２＝Ｖａ−Ｖｂｕｃｋ１（ｋ，ｎ）・・・（６）
【００４５】
また、ステップＳ１０において、波長ｈ（ｎ）の数が各センサで複数の場合、演算部４は、各センサの各波長での出力Ｖｂｕｃｋ３（ｋ，ｎ）［Ｖ］を下記（７）式で演算する。Ｖａ−ｂｕｃｋ１（ｋ，ｎ）は、各センサのセンサ出力の内、変化した波長に対応するセンサ出力を合計したフィードバック値である。βｈ（ｋ，ｎ）は、各センサで変化した各波長の出力割合である。
Ｖｂｕｃｋ３＝Ｖａ−ｂｕｃｋ１×βｈ（ｋ，ｎ）・・・（７）
【００４６】
Ｓ１１において、「ｋ」が「ｋｍ」未満の場合（Ｓ１１，Ｙｅｓ）、演算部４は、ステップＳ１２において「ｋ」に１を加算し、その後、ステップＳ７からステップＳ１１までの処理を繰り返す。「ｋ」が「ｋｍ」と等しい場合（Ｓ１１，Ｎｏ）、演算部４は、Ｓ１３の処理を実行する。
【００４７】
ステップＳ１３において、演算部４は、波長毎のセンサ出力の出力補正率ηａｖｅを下記（８）式により演算する。
ηａｖｅ＝Ｗａ÷Ｗａ−ｂｕｃｋ・・・（８）
【００４８】
上記（８）式の推定合計出力Ｗａ−ｂｕｃｋ［ｋＷ］は、推定されるレーザ光１０の出力であり、Ｗａ−ｂｕｃｋ＝Σ（Ｗｂｕｃｋ−ａｖｅ（ｍ））により演算される。ｍは１以上の整数である。Ｗｂｕｃｋ−ａｖｅは、各波長の推定センサ出力Ｗｂｕｃｋ（ｋ，ｎ）［ｋＷ］の平均値である。Ｗｂｕｃｋは、Ｗｂｕｃｋ＝Ｖｂｕｃｋ×αにより演算される。Ｖｂｕｃｋ（ｋ，ｎ）［Ｖ］は、各センサのフィードバック値に対して、各波長での出力電圧を推定した値である。
【００４９】
ステップＳ１３の処理の後、演算部４は、ステップＳ６において、ステップＳ１３で演算されたセンサ出力の出力補正率ηａｖｅを用いて、各センサの補正後の目標出力電圧Ｖａ（ｋ）’［Ｖ］を演算する。
【００５０】
ステップＳ１４において、演算部４は、下記（９）式に示すように、各センサのフィードバック値Ｖａ−ｂｕｃｋ（ｋ，ｎ）に、各センサの各波長に対する出力割合β０（ｋ，ｎ）を乗じることによって、各波長でのフィードバック電圧Ｖｂｕｃｋ（ｋ，ｎ）［Ｖ］を推定する。フィードバック電圧Ｖｂｕｃｋ（ｋ，ｎ）［Ｖ］を推定した演算部４は、ステップＳ１１の処理を実行する。
Ｖｂｕｃｋ＝Ｖａ−ｂｕｃｋ×β０・・・（９）
【００５１】
図１に示す制御部５は、ステップＳ６で演算された目標出力電圧Ｖａ（ｋ）’［Ｖ］を用いて、結合される１つのレーザ光１０の出力値が目標値に一致するように、駆動電源７を制御する。
【００５２】
レーザ発振装置１００では、複数のセンサのそれぞれのセンサの感度、すなわちレーザ出力に対するセンサ出力が波長によって異なるため、センサ出力を用いてレーザ光１０の出力を精度良く制御するためには、レーザ光の波長に対する各センサのセンサ感度を考慮する必要がある。各センサは、各波長のそれぞれに対応する複数のセンサ出力を足し算したものを出力するため、各波長のそれぞれのレーザ出力が一様に変化している場合、レーザ発振装置１００には、センサ感度を考慮したフィードバック値を設定する必要はない。ところが、特定の波長のレーザ出力が他の波長のレーザ出力と比較して大きく変化している場合、レーザ発振装置１００には、センサ感度を踏まえたフィードバック値を設定する必要がある。従って、レーザ発振装置１００は、センサ出力が変化している場合、各波長のそれぞれのレーザ出力が一様に変化しているのか、特定の波長のレーザ出力が他の波長のレーザ出力と比較して大きく変化しているのかを、各センサ出力の目標値に対する差異から演算している。
【００５３】
また、レーザ発振装置１００に利用される複数のセンサの中には、同一波長のレーザ出力が入力されるものが存在する。レーザ発振装置１００は、同一波長のレーザ出力が入力される複数のセンサのそれぞれのセンサ出力の差異を特定して、特定したセンサ出力の差異から、出力が変化しているレーザ出力の波長を特定し、特定した波長以外の波長のレーザ出力は、変化していないものと推定する。また、出力が変化しているレーザ出力の波長を特定できない場合、レーザ発振装置１００は、各波長のそれぞれのレーザ出力が一様に変化しているとみなす。
【００５４】
またレーザ発振装置１００は、各センサの波長毎の出力電圧を予想し、当該出力電圧と出力感度とを用いてレーザ光１０の出力、すなわち合計出力を推定する。またレーザ発振装置１００は、推定された合計出力が、レーザ発振条件として設定されたレーザ出力Ｗａに対して、どの程度異なるか示す出力補正率ηａｖｅを演算し、出力補正率ηａｖｅを用いて各センサの目標出力電圧Ｖａ（ｋ）’［Ｖ］を演算する。
【００５５】
なお実施の形態のレーザ発振装置１００の構成は図１に示す例に限定されず、以下のように構成してもよい。
【００５６】
図４は本発明の実施の形態の第１の変形例に係るレーザ発振装置の構成図である。図４に示すレーザ発振装置１００Ａは、図１に示すレーザ共振器１の代わりにレーザ共振器１Ａを備える。レーザ共振器１Ａでは、全反射ミラー１ａと第２の部分反射ミラー１ｂの間に、第１の部分反射ミラー２が設置されている。
【００５７】
このように構成した場合でも、出力検出部３には、第１の部分反射ミラー２で反射されたレーザ光１０の一部が取り込まれるため、演算部４は、出力検出部３が備える各センサのセンサ出力を推定して、補正後の目標出力電圧Ｖａ（ｋ）’［Ｖ］を演算することができる。また、レーザ発振装置１００Ａでは、レーザ共振器１Ａの製造時に、第１の部分反射ミラー２がレーザ共振器１Ａに組み込まれるため、レーザ共振器１Ａの外部に第１の部分反射ミラー２が設けられている場合に比べて、第１の部分反射ミラー２の取り付け位置の調整と、レーザ光１０の第１の部分反射ミラー２への入射角の調整とが容易化される。
【００５８】
図５は本発明の実施の形態の第２の変形例に係るレーザ発振装置の構成図である。図５に示すレーザ発振装置１００Ｂは、図１に示すレーザ共振器１と駆動電源７との代わりに、レーザ共振器１Ｂと複数の駆動電源３０，３１，３２とを備える。
【００５９】
レーザ共振器１Ｂは、互いに波長の異なるレーザ光を出力する複数のレーザ共振モジュール２０，２１，２２を備える。レーザ共振モジュール２０には駆動電源３０からの電力が供給される。レーザ共振モジュール２１には駆動電源３１からの電力が供給される。レーザ共振モジュール２２には駆動電源３２からの電力が供給される。
【００６０】
複数のレーザ共振モジュール２０，２１，２２のそれぞれから出力されるレーザ光は、互いに結合されてレーザ光１０として出力される。このように構成した場合でも、出力検出部３には、第１の部分反射ミラー２で反射されたレーザ光１０の一部が取り込まれるため、演算部４は、出力検出部３が備える各センサのセンサ出力を推定して、補正後の目標出力電圧Ｖａ（ｋ）’［Ｖ］を演算することができる。また、レーザ発振装置１００Ｂには複数のレーザ共振モジュール２０，２１，２２が用いられるため、図１に示すレーザ共振器１を用いる場合に比べて、レーザ発振装置１００Ｂでは、レーザ共振モジュール数を変更することによって、レーザ光１０の出力調整が容易化される。
【００６１】
図６は本発明の実施の形態の第３の変形例に係るレーザ発振装置の構成図である。図６に示すレーザ発振装置１００Ｄは、第１の部分反射ミラー２に加えて、複数の第４の部分反射ミラー８１，８２，８３を備える。
【００６２】
第４の部分反射ミラー８１は、レーザ共振モジュール２０から出力されるレーザ光の一部を反射し、残りのレーザ光を透過する。第４の部分反射ミラー８２は、レーザ共振モジュール２１から出力されるレーザ光の一部を反射し、残りのレーザ光を透過する。第４の部分反射ミラー８３は、レーザ共振モジュール２２から出力されるレーザ光の一部を反射し、残りのレーザ光を透過する。複数の第４の部分反射ミラー８１，８２，８３を透過したレーザ光は互いに結合し、レーザ光１０として第１の部分反射ミラー２に入射する。なお、以下では複数のレーザ共振モジュール２０，２１，２２のそれぞれを、各モジュールと称する場合がある。また、レーザ光１０を、結合後のレーザと称する場合がある。
【００６３】
またレーザ発振装置１００Ｄは、図５に示す出力検出部３の代わりに、複数の出力検出部４０，４１，４２，４３を備える。
【００６４】
出力検出部４０は出力検出部３と同様に構成されている。出力検出部４１には、第４の部分反射ミラー８１で反射されたレーザ光が入射されるセンサが設置される。当該センサは、例えば図１に示すセンサ３２ａに相当するセンサである。
【００６５】
出力検出部４２には、第４の部分反射ミラー８２で反射されたレーザ光が入射されるセンサが設置される。当該センサは、例えば図１に示すセンサ３２ｂに相当するセンサである。
【００６６】
出力検出部４３には、第４の部分反射ミラー８３で反射されたレーザ光が入射されるセンサが設置される。当該センサは、例えば図１に示すセンサ３２ｃに相当するセンサである。
【００６７】
出力検出部４０には、第１の部分反射ミラー２で反射されたレーザ光が入射される複数のセンサが設置される。当該複数のセンサは、例えば図１に示すセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃである。
【００６８】
図７は図６に示すレーザ発振装置の動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ２１では、レーザ発振装置１００Ｄの初期状態の設定が行われる。設定内容には以下のものが挙げられる。これらの設定内容は記憶部６に記憶される。なお、以下の設定内容において、添え字の「ａ」は、全てを表す。添え字の「０」は、初期を表す。添え字の「ｃ」は、結合後を表す。「ｋ」（ｋ＝１，２，・・・ｋｍ）は、センサの番号を表し、例えばセンサ３２ａの番号は１、センサ３２ｂの番号は２を表す。ｋｍはセンサの数を表す。「ｎ」は、波長の数を示す。「ｍ」（ｍ＝１，２，・・・ｍｍ）は、レーザ共振モジュールの番号を表し、例えばレーザ共振モジュール２０の番号は１、レーザ共振モジュール２１の番号は２を表す。ｍｍはレーザ共振モジュールの数を表す。
（１）各モジュールのレーザ出力Ｗａ０（ｍ）［Ｗ］
（２）結合後のレーザ出力の値Ｗｃａ０［Ｗ］
（３）複数の出力検出部４１，４２，４３のそれぞれに設けられるセンサのセンサ出力（各波長の合計）Ｖａ０（ｍ，ｋ）［Ｖ］
（４）出力検出部４０に設けられる複数のセンサのセンサ出力の合計値（各波長の合計）Ｖｃａ０（ｋ）［Ｖ］
（５）各モジュールの波長毎のレーザ出力Ｗ０（ｍ，ｎ）［Ｗ］
（６）Ｗ０に対応する各センサ出力電圧Ｖ０（ｍ，ｋ，ｎ）［Ｖ］
（７）結合後のレーザ出力の波長毎のレーザ出力Ｗｃｏ（ｎ）［Ｗ］
（８）Ｗｃｏに対応する各センサ出力電圧Ｖｃｏ（ｋ，ｎ）［Ｖ］
（９）複数の出力検出部４１，４２，４３のそれぞれに設けられるセンサの波長毎のセンサ感度α（ｍ，ｋ，ｎ）［ｋＷ／Ｖ］
（１０）出力検出部４０に設けられる複数のセンサの波長毎のセンサ感度αｃ（ｋ，ｎ）［ｋＷ／Ｖ］
（１１）複数の出力検出部４１，４２，４３のそれぞれに設けられるセンサの各波長に対する出力割合β０（ｍ，ｋ，ｎ）
（１２）出力検出部４０に設けられる複数のセンサの各波長に対する出力割合βｃ０（ｋ，ｎ）
（１３）各センサで検出されるレーザの波長ｆ（ｍ，ｋ，ｎ）
（１４）同一波長を検出する複数のセンサｇ（ｍ，ｋ，ｎ）
【００６９】
ステップＳ２２ではレーザ発振条件が設定される。レーザ発振条件には以下のものが挙げられる。これらのレーザ発振条件は記憶部６に記憶される。
（１５）レーザ出力Ｗｃａ［Ｗ］
（１６）複数の出力検出部４１，４２，４３のそれぞれに設けられるセンサの目標出力電圧Ｖａ（ｍ，ｋ）［Ｖ］（Ｖａ＝Ｖａ０×Ｗｃａ÷Ｗｃａ０）
（１７）出力検出部４０に設けられる複数のセンサの目標出力電圧Ｖｃａ（ｋ）［Ｖ］  （Ｖｃａ＝Ｖｃａ０×Ｗｃａ÷Ｗｃａ０）
（１８）複数の出力検出部４１，４２，４３のそれぞれに設けられるセンサの各波長に対する目標出力電圧Ｖ（ｍ，ｋ，ｎ）［Ｖ］  （Ｖ＝Ｖａ×β０）
（１９）出力検出部４０に設けられる複数のセンサの各波長に対する目標出力電圧Ｖｃ（ｋ，ｎ）［Ｖ］  （Ｖｃ＝Ｖｃａ（ｋ）×βｃ０（ｋ，ｎ））
【００７０】
ステップＳ２３では、ステップＳ２２で設定された条件に従ってレーザ発振が行われる。レーザ発振が行われたとき、演算部４は、複数の出力検出部４１，４２，４３のそれぞれに設けられるセンサの目標出力電圧Ｖａの合計値と、複数の出力検出部４１，４２，４３のそれぞれに設けられるセンサのセンサ出力の値であるフィードバック値Ｖａ−ｂｕｃｋ（ｍ，ｋ）［Ｖ］との出力比γ（ｍ）［％］を、下記（１０）式により演算する。
γ＝ΣＶａ−ｂｕｃｋ÷ΣＶａ・・・（１０）
【００７１】
またレーザ発振が行われたとき、演算部４は、下記（１１）式により、結合後の各センサからの出力フィードバック値Ｖｃａ−ｂｕｃｋ（ｋ）［Ｖ］と設定値Ｖｃａ（ｋ）［Ｖ］との出力比γｃ（ｋ）［％］を演算する。
γｃ＝Ｖｃａ−ｂｕｃｋ÷Ｖｃａ・・・（１１）
【００７２】
またレーザ発振が行われたとき、演算部４は、複数の出力検出部４１，４２，４３のそれぞれに設けられるセンサの出力比γ（ｍ）［％］の平均値γａｖｅ（ｍ）［％］と、当該センサのセンサ出力の最大値γｍａｘ（ｍ）［％］と、当該センサのセンサ出力の最小値γｍｉｎ（ｍ）［％］とを演算する。
【００７３】
またレーザ発振が行われたとき、演算部４は、出力検出部４０に設けられる複数のセンサの出力比γｃ（ｋ）［％］と、当該複数のセンサのセンサ出力の平均値γｃ−ａｖｅ［％］と、当該複数のセンサのセンサ出力の最大値γｃ−ｍａｘ［％］と、当該複数のセンサのセンサ出力の最小値γｃ−ｍｉｎ［％］とを演算する。
【００７４】
またレーザ発振が行われたとき、演算部４は、複数の出力検出部４１，４２，４３のそれぞれに設けられるセンサ間の出力比ばらつきσ［％］を下記（１２）式により演算する。
σ＝（γｍａｘ−γｍｉｎ）÷γａｖｅ・・・（１２）
【００７５】
またレーザ発振が行われたとき、演算部４は、出力検出部４０に設けられる複数のセンサ間の出力比ばらつきσｃ［％］を下記（１３）式により演算する。
σｃ＝（γｃ−ｍａｘ−γｃ−ｍｉｎ）÷γｃ−ａｖｅ・・・（１３）
【００７６】
また、演算部４は、出力比γ及び出力比γｃが１００±２％以下のセンサに含まれる波長をｑ（ｎ）として記憶部６に登録する。また演算部４は、ｑ（ｎ）の波長のみ検出するセンサをｒ（ｋ）として記憶部６に登録する。
【００７７】
ステップＳ２４では、演算部４は各モジュールの出力が一様に変化しているか否かを判定する。例えば、出力比ばらつきσ及び出力比ばらつきσｃが全て±５％以下の場合、演算部４は、各モジュールの出力が一様に変化している（Ｓ２４，Ｙｅｓ）と判定する。すなわち、演算部４は、波長によって各モジュールの出力変化に差異がないとみなして、ステップＳ２５の処理を実行する。
【００７８】
一方、演算部４は、各センサの出力比ばらつきσ及び出力比ばらつきσｃの何れかが±５％を超えている場合、各モジュールの出力の内、一部のモジュールの出力に変化がある（Ｓ２４，Ｎｏ）と判定する。すなわち、演算部４は、波長によって各モジュールの出力変化に差異があると判定し、ステップＳ２７の処理を実行する。
【００７９】
ステップＳ２５において、演算部４は、出力補正率ηｃ−ａｖｅを下記（１４）式により演算する。
ηｃ−ａｖｅ＝１÷γｃ−ａｖｅ・・・（１４）
【００８０】
ステップＳ２６において、演算部４は、下記（１５）式により、各センサの補正後の目標出力電圧Ｖａ（ｍ，ｋ）’［Ｖ］を演算する。
Ｖａ（ｍ，ｋ）’＝Ｖａ（ｍ，ｋ）×ηｃ−ａｖｅ・・・（１５）
【００８１】
ステップＳ２７において、演算部４は、ｍ＝１として、各モジュールの出力比γ（ｍ）が±５％以下であるか否かを判定する。
【００８２】
各モジュールの出力比γ（ｍ）が±５％以下である場合（Ｓ２７，Ｙｅｓ）、演算部４は、ステップ３８の処理を実行する。
【００８３】
各モジュールの出力比γ（ｍ）が±５％を超えている場合（Ｓ２７，Ｎｏ）、演算部４は、ステップ２８の処理を実行する。
【００８４】
ステップＳ２８において、演算部４は、λ１からλ４のそれぞれのレーザ光の出力が一様に変化しているか否かを判定する。例えば、出力比ばらつきσｃが全て±５％以下の場合（Ｓ２８，Ｙｅｓ）、λ１からλ４のそれぞれのレーザ光の出力が一様に変化しているため、演算部４は、波長によってレーザ出力変化に差異がないとみなして、ステップＳ３８の処理を実行する。
【００８５】
一方、演算部４は、出力比ばらつきσｃが±５％を超えている場合（Ｓ２８，Ｎｏ）、λ１からλ４のレーザ光の内、一部のレーザ光の出力変化があり、波長によってレーザ出力変化に差異があると判定し、ステップＳ２９の処理を実行する。
【００８６】
ステップＳ２９において、演算部４は、ｋ＝１として、複数のセンサｇ（ｍ，ｋ，ｎ）又はｑ（ｎ）の波長のみ検出するセンサｒ（ｋ）が記憶部６に登録されているかを判定する。
【００８７】
複数のセンサｇ又はｑ（ｎ）の波長のみ検出するセンサｒ（ｋ）が記憶部６に登録されている場合（Ｓ２９，Ｙｅｓ）、演算部４は、ステップＳ３０の処理を実行する。
【００８８】
複数のセンサｇ又はｑ（ｎ）の波長のみ検出するセンサｒ（ｋ）が記憶部６に登録されていない場合（Ｓ２９，Ｎｏ）、演算部４は、ステップＳ３９の処理を実行する。
【００８９】
ステップＳ３０において、演算部４は、登録された複数のセンサｇのそれぞれの出力比γ［％］を比較し、それらの差異が±１０％以下であるか否かを判定する。
【００９０】
複数のセンサｇのそれぞれの出力比γの差異が±１０％以下である場合（Ｓ３０，Ｙｅｓ）、演算部４は、ステップＳ３９の処理を実行する。
【００９１】
複数のセンサｇのそれぞれの出力比γの差異が±１０％を超える場合（Ｓ３０，Ｎｏ）、演算部４は、ステップＳ３１の処理を実行する。
【００９２】
ステップＳ３１において、演算部４は、記憶部６に登録されたｑ（ｎ）以外の波長を、レーザ出力が変化した波長ｈ（ｍ，ｋ，ｎ）として記憶部６に登録し、波長ｈ（ｍ，ｋ，ｎ）を登録した後、ステップＳ３２の処理を実行する。
【００９３】
ステップＳ３２において、演算部４は、各センサのフィードバック値に対して、各波長でのフィードバック電圧を推定する。具体的には、ステップＳ３２において、演算部４は、波長ｈ（ｍ，ｋ，ｎ）以外の波長ｑ（ｎ）のフィードバック値Ｖｂｕｃｋ１（ｍ，ｋ，ｎ）［Ｖ］を下記（１６）式で演算する。
Ｖｂｕｃｋ１＝Ｖ（ｍ，ｋ，ｎ）・・・（１６）
【００９４】
また、ステップＳ３２において、波長ｈ（ｍ，ｋ，ｎ）の数が各センサで１つの場合、演算部４は、波長ｈ（ｍ，ｋ，ｎ）のフィードバック値Ｖｂｕｃｋ２（ｍ，ｋ，ｎ）［Ｖ］を下記（１７）式で演算する。
Ｖｂｕｃｋ２＝Ｖａ（ｍ，ｋ）−Ｖｂｕｃｋ１（ｍ，ｋ，ｎ）・・・（１７）
【００９５】
また、ステップＳ３２において、波長ｈ（ｍ，ｋ，ｎ）の数が各センサで複数の場合、演算部４は、Ｖｂｕｃｋ３（ｍ，ｋ，ｎ）［Ｖ］を下記（１８）式で演算する。Ｖａ−ｂｕｃｋ１（ｍ，ｋ，ｎ）は、各モジュールにおける各センサのフィードバック値に対して、各波長での出力電圧を推定した値である。βｈ（ｍ，ｋ，ｎ）は、各センサで変化した各波長の出力割合である。
Ｖｂｕｃｋ３＝Ｖａ−ｂｕｃｋ１（ｍ，ｋ，ｎ）×βｈ（ｍ，ｋ，ｎ）・・・（１８）
【００９６】
ステップＳ３３において、「ｋ」が「ｋｍ」未満の場合（Ｓ３３，Ｙｅｓ）、演算部４は、ステップＳ３４において「ｋ」に１を加算し、その後、ステップＳ２９からステップＳ３３までの処理を繰り返す。「ｋ」が「ｋｍ」と等しい場合（Ｓ３３，Ｎｏ）、演算部４は、ステップＳ３５の処理を実行する。
【００９７】
ステップＳ３５において、演算部４は、波長毎のセンサ出力の出力補正率ηａｖｅ（ｍ）を下記（１９）式により演算する。
ηａｖｅ＝Ｗａ（ｍ）÷Ｗａ−ｂｕｃｋ（ｍ）・・・（１９）
【００９８】
上記（１９）式の推定合計出力Ｗａ−ｂｕｃｋ（ｍ）［ｋＷ］は、推定されるレーザ光１０の出力であり、Ｗａ−ｂｕｃｋ＝Σ（Ｗｂｕｃｋ−ａｖｅ（ｋ，ｎ））により演算される。ｋは１以上の整数である。Ｗｂｕｃｋ−ａｖｅは、各波長の推定センサ出力Ｗｂｕｃｋ（ｍ，ｋ，ｎ）［ｋＷ］の平均値である。Ｗｂｕｃｋは、Ｗｂｕｃｋ＝Ｖｂｕｃｋ×αにより演算される。Ｖｂｕｃｋ（ｋ，ｎ）［Ｖ］は、各センサのフィードバック値に対して、各波長での出力電圧を推定した値である。
【００９９】
ステップＳ３５の処理の後、ステップＳ３６において、「ｍ」が「ｍｍ」未満の場合（Ｓ３６，Ｙｅｓ）、演算部４は、ステップＳ３７において「ｍ」に１を加算し、その後、ステップＳ２７からステップＳ３６までの処理を繰り返す。「ｍ」が「ｍｍ」と等しい場合（Ｓ３６，Ｎｏ）、演算部４は、ステップＳ２６の処理を実行する。
【０１００】
ステップＳ３６の処理の後、演算部４は、ステップＳ２６において、ステップＳ３３で演算されたセンサ出力の出力補正率ηａｖｅを用いて、各センサの補正後の目標出力電圧Ｖａ（ｋ）’［Ｖ］を演算する。
【０１０１】
ステップＳ３８において、演算部４は、出力補正率ηｃ−ａｖｅ（ｍ）を下記（２０）式により演算する。ステップＳ３８で出力補正率ηｃ−ａｖｅ（ｍ）を演算した演算部４は、ステップ３６の処理を実行する。
ηｃ−ａｖｅ＝１÷γａｖｅ（ｍ）・・・（２０）
【０１０２】
ステップＳ３９において、演算部４は、下記（２１）式に示すように、各センサのフィードバック値Ｖａ−ｂｕｃｋ（ｍ，ｋ，ｎ）に、各センサの各波長に対する出力割合β０（ｍ，ｋ，ｎ）を乗じることによって、各波長でのフィードバック電圧Ｖｂｕｃｋ（ｍ，ｋ，ｎ）［Ｖ］を推定する。フィードバック電圧Ｖｂｕｃｋ（ｍ，ｋ，ｎ）［Ｖ］を推定した演算部４は、ステップ３３の処理を実行する。
Ｖｂｕｃｋ＝Ｖａ−ｂｕｃｋ×β０・・・（２１）
【０１０３】
図６に示す制御部５は、ステップＳ２６で演算された目標出力電圧Ｖａ（ｋ）’［Ｖ］を用いて、結合される１つのレーザ光１０の出力値が目標値に一致するように、各駆動電源を制御する。
【０１０４】
レーザ発振装置１００Ｄでは、各モジュールのレーザ出力と、結合後のレーザ出力とが一様に変化しているか否かを判定してセンサ出力の出力補正率が設定される。また、レーザ発振装置１００Ｄでは、各モジュールからのレーザ出力の総和を管理できるだけでなく、各モジュールのそれぞれの出力管理と出力制御とが可能となる。例えば、レーザ共振モジュール２０とレーザ共振モジュール２１とが同じ波長でレーザを発振する場合、出力検出部４０では、このレーザが複数のレーザ共振モジュール２０，２１，２２の内、どのレーザ共振モジュールから出力されたものであるかを判別できない。このような場合でも、レーザ発振装置１００Ｄでは、複数の出力検出部４１，４２，４３を用いることによって、各モジュールのそれぞれの出力管理と出力制御とが可能になる。
【０１０５】
図８は本発明の実施の形態の第４の変形例に係るレーザ発振装置の構成図である。図８に示すレーザ発振装置１００Ｅは、出力検出部３の代わりに出力検出部８を備える。出力検出部８は、積分球３３と、複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、サーマルセンサ３４とを備える。
【０１０６】
サーマルセンサ３４は、温度変化によってレーザ出力の強度を検出するためのセンサであり、複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃに比べて、センサ出力の変動が少ないため、定期的なセンサ出力の校正に用いられる。
【０１０７】
図９は図８に示すレーザ発振装置の動作を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１からステップＳ１４は、図３に示すフローチャートと同様である。図９に示すフローチャートには、ステップＳ４０及びステップＳ４１が追加されている。
【０１０８】
ステップＳ４０においては、演算部４は、定期的な出力校正を行うため、サーマルセンサ３４のセンサ出力を用いて、レーザ発振装置１００Ｅの初期状態の再設定が行われる。
（１）λ１からλ４の複数のレーザ光の出力の合計値Ｗａ０−ｃｋ［Ｗ］
（２）各センサのセンサ出力の合計値Ｖａ０−ｃｋ（ｋ）［Ｖ］
（３）簡易補正率ｓ（ｓ＝（Ｖａ０−ｃｋ／Ｗａ０−ｃｋ）／（Ｖａ０／Ｗａ０））
【０１０９】
また、ステップＳ４０において、演算部４は、簡易補正率ｓと予め設定した設定値ｘとを用いて、補正の要否を判定する。具体的には、サーマルセンサ３４のセンサ出力とレーザ出力との間には相関性があるため、演算部４は、サーマルセンサ３４のセンサ出力と応答速度が速い複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力とを比較する。比較の結果、簡易補正率ｓが変化量が±Δｓ以内である場合、演算部４は、設定誤差範囲内であると判定し、補正不要を示すフラグを記憶部６に登録する。簡易補正率ｓが１−ｘ≦ｓ≦１＋ｘである場合、演算部４は、設定誤差範囲内であると判定し、補正要を示すフラグを記憶部６に登録する。簡易補正率ｓがｓ＜１−ｘ、１＋ｘ＞ｓである場合、演算部４は、設定範囲外であると判定し、複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃに異常が生じている可能性があるため、異常を知らせる情報を出力する。
【０１１０】
ステップＳ４１では、ステップＳ２と同様に、レーザ出力Ｗａ［Ｗ］、各センサの目標出力電圧Ｖａ（ｋ）［Ｖ］、各センサの各波長に対する目標出力電圧Ｖ（ｋ，ｎ）［Ｖ］などのレーザ発振条件が再設定される。
【０１１１】
図８に示すレーザ発振装置１００Ｅによれば、応答速度が速い複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの出力と、サーマルセンサ３４のセンサ出力とを比較することによって、複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの検出感度がどの程度低下しているかを確認できる。従って、複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃが経年劣化しているか、複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃに異常が生じているかなどを診断することができる。
【０１１２】
ここで、実施の形態に係るレーザ発振装置が備えるレーザ出力制御部のハードウェア構成について説明する。図１０は本発明の実施の形態のレーザ出力制御部を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。
【０１１３】
レーザ出力制御部３００は、プロセッサ４００及びメモリ４０１により実現される。
【０１１４】
プロセッサ４００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）、又はシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）である。メモリ４０１は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、又はＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）といった半導体メモリが該当する。半導体メモリは不揮発性メモリでもよいし揮発性メモリでもよい。またメモリ４０１は、半導体メモリ以外にも、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）でもよい。
【０１１５】
図３、図７及び図９に示す処理を実行するためのプログラムをメモリ４０１に格納しておき、メモリ４０１に格納されているプログラムをプロセッサ４００が読み出して実行することにより、レーザ出力制御部３００の機能が実現される。
【０１１６】
また、本実施の形態に係るレーザ発振装置は、複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃが設けられる積分球３３を備えることにより、積分球３３に入射したレーザ光が積分球３３内で拡散した後、複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれの受光面に照射されるため、複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれに入射されるレーザ光の強度が均一化される。従って、複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれから出力される第１の電圧には、複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれの感度特性が正確に反映される。
【０１１７】
また、本実施の形態に係るレーザ発振装置は、温度変化によってレーザ出力の強度を検出するサーマルセンサ３４を備えることにより、サーマルセンサ３４を用いない場合に比べて、複数のセンサ３２ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれから出力される第１の電圧の変動に対するロバスト性が向上すると共に、定期的なセンサ出力の校正が可能となる。
【０１１８】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  レーザ共振器、１ａ  全反射ミラー、１ｂ  第２の部分反射ミラー、２  第１の部分反射ミラー、３，８，４０，４１，４２，４３，６０  出力検出部、４  演算部、５  制御部、６  記憶部、７，３０，３１，３２  駆動電源、１０  レーザ光、２０，２１，２２  レーザ共振モジュール、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ  センサ、３３  積分球、３４  サーマルセンサ、５０  第３の部分反射ミラー、７０  回折格子、８１，８２，８３  第４の部分反射ミラー、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ  レーザ発振装置、２００  励起部、ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３  レーザダイオード。
【図１】
2019163069.tif 000003
【図２】
2019163069.tif 000004
【図３】
2019163069.tif 000005
【図４】
2019163069.tif 000006
【図５】
2019163069.tif 000007
【図６】
2019163069.tif 000008
【図７】
2019163069.tif 000009
【図８】
2019163069.tif 000010
【図９】
2019163069.tif 000011
【図１０】
2019163069.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月13日(2018.6.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに波長の異なる第１のレーザ光を複数発生するレーザ発振部と、
複数の前記第１のレーザ光のそれぞれの波長に対する受光感度を示す感度特性が相互に異なり、複数の前記第１のレーザ光の出力に応じた第１の電圧を出力する複数のセンサと、
複数の前記センサのそれぞれの前記感度特性を用いて、複数の前記第１の電圧を補正し、補正後の複数の前記第１の電圧である複数の第２の電圧により前記レーザ発振部を制御するための演算部と、
を備えることを特徴とするレーザ発振装置。
【請求項２】
前記複数の波長のうち最も短い前記波長と最も長い前記波長との差は、何れの前記感度特性の帯域よりも長いことを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振装置。
【請求項３】
前記演算部は、複数の前記第２の電圧の合計値を用いて、複数の前記第１のレーザ光を結合した第２のレーザ光の出力値が目標値と一致するように、前記レーザ発振部を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ発振装置。
【請求項４】
複数の前記センサが設けられる積分球を備えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のレーザ発振装置。
【請求項５】
サーマルセンサを備えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のレーザ発振装置。
【請求項６】
前記複数のセンサが設けられる積分球と、
前記積分球に設けられるサーマルセンサと、
を備え、
前記演算部は、前記サーマルセンサで検出された電圧を用いて前記複数のセンサの前記感度特性を求めることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のレーザ発振装置。
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月5日(2018.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに波長の異なる第１のレーザ光を複数発生するレーザ発振部と、
複数の前記第１のレーザ光のそれぞれの波長に対する受光感度を示す感度特性が相互に異なり、複数の前記第１のレーザ光の出力に応じた波長毎の第１の電圧を出力する複数のセンサと、
加工条件により設定された前記各センサの目標出力電圧と前記第１の電圧との出力比を演算し、前記各センサ間の出力比ばらつきが設定値より大きい場合は、前記第１のレーザ光の波長毎に算出された各センサの出力電圧の推定値に基づき、前記複数のセンサ毎に出力補正率を演算し、前記出力補正率に基づき演算された補正後の各波長に対する目標出力電圧によって決定される複数の第２の電圧により前記レーザ発振部の出力を制御するための演算部と、
を備えることを特徴とするレーザ発振装置。
【請求項２】
前記各センサ間の前記出力比ばらつきが設定値以下の場合は、前記各センサの出力比の平均値を基に出力補正率を演算し、前記出力補正率に基づき演算された前記補正後の目標出力電圧によって決定される前記複数の第２の電圧により前記レーザ発振部の出力を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振装置。
【請求項３】
前記複数の波長のうち最も短い前記波長と最も長い前記波長との差は、何れの前記感度特性の帯域よりも長いことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ発振装置。
【請求項４】
前記演算部は、複数の前記第２の電圧の合計値を用いて、複数の前記第１のレーザ光を結合した第２のレーザ光の出力値が目標値と一致するように、前記レーザ発振部を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ発振装置。
【請求項５】
複数の前記センサが設けられる積分球を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ発振装置。
【請求項６】
サーマルセンサを備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ発振装置。
【請求項７】
前記複数のセンサが設けられる積分球と、
前記積分球に設けられるサーマルセンサと、
を備え、
前記演算部は、前記サーマルセンサで検出された電圧を用いて前記複数のセンサの前記感度特性を求めることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ発振装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザ発振装置は、互いに波長の異なる第１のレーザ光を複数発生するレーザ発振部と、複数の第１のレーザ光のそれぞれの波長に対する受光感度を示す感度特性が相互に異なり、複数の第１のレーザ光の出力に応じた波長毎の第１の電圧を出力する複数のセンサと、加工条件により設定された各センサの目標出力電圧と第１の電圧との出力比を演算し、各センサ間の出力比ばらつきが設定値より大きい場合は、第１のレーザ光の波長毎に算出された各センサの出力電圧の推定値に基づき、複数のセンサ毎に出力補正率を演算し、出力補正率に基づき演算された補正後の各波長に対する目標出力電圧によって決定される複数の第２の電圧によりレーザ発振部の出力を制御するための演算部とを備える。
【国際調査報告】
2019163069.tif 000013
2019163069.tif 000014
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