(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源をパルス発振させて、当該レーザ光源からパルス状の光を出射させるレーザ光源駆動装置において、
主電源の電荷を充放電可能な充放電素子と、
前記レーザ光源をオン／オフさせるスイッチング素子と、
電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子を制御することにより、前記光を短パルスで出力する第１モードと、前記光を長パルスで出力する第２モードとのいずれかに切り換えるモード設定手段と、
前記した各モード下で前記スイッチング素子のオン／オフを切り換えることにより、前記光を短パルス又は長パルスで出力させる制御手段と
を備え、
前記モード設定手段は、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を有効とすることにより、前記レーザ光源の駆動モードを前記第１モードに設定し、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を他に切り換えて前記充放電素子の充放電動作を無効とすることにより、前記駆動モードを前記第２モードに設定し、
前記制御手段は、前記第１モード時に前記充放電素子が有効の状態下で、前記スイッチング素子のオン／オフを交互に切り換えることにより、前記充放電素子に充放電を繰り返させて、当該充放電素子を電源に前記光を短パルスで出力させ、前記第２モード時に前記充放電素子が無効の状態下で、前記スイッチング素子のオン／オフを交互に切り換えることにより、前記主電源を電源に前記光を長パルスで出力させる
ことを特徴とするレーザ光源駆動装置。
【請求項２】
前記充放電素子は、コンデンサ及び抵抗を有するＣＲ回路からなり、
前記抵抗は、前記主電源のバイアス抵抗である
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源駆動装置。
【請求項３】
パルス幅を入力する入力手段を備え、
前記制御手段は、前記入力手段にて入力された前記パルス幅が、ある閾値未満のときに前記第１モードをとり、前記閾値以上のときに前記第２モードをとるように、前記モード設定手段を制御してモードを切り換え、前記光を、短パルス又は長パルスで、かつ前記入力手段で入力されたパルス幅で出力させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ光源駆動装置。
【請求項４】
レーザ光源をパルス発振させて該レーザ光源からパルス状の光を出力させ、当該光を増幅器にて増幅して出射するレーザ発振器において、
主電源の電荷を充放電可能な充放電素子と、
前記レーザ光源をオン／オフさせるスイッチング素子と、
電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を制御することにより、前記光を短パルスで出力する第１モードと、前記光を長パルスで出力する第２モードとのいずれかに切り換えるモード設定手段と、
パルス幅を入力する入力手段と、
前記入力手段にて入力された前記パルス幅が、ある閾値未満のときに前記第１モードをとり、前記閾値以上のときに第２モードをとるように、前記モード設定手段を制御してモードを切り換え、前記光を、短パルス又は長パルスで、かつ入力手段で入力されたパルス幅で出力させる制御手段とを備え、
前記モード設定手段は、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を有効とすることにより、前記レーザ光源の駆動モードを前記第１モードに設定し、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を他に切り換えて前記充放電素子の充放電動作を無効とすることにより、前記駆動モードを前記第２モードに設定し、
前記制御手段は、前記第１モード時に前記充放電素子が有効の状態下で、前記スイッチング素子のオン／オフを交互に切り換えることにより、前記充放電素子に充放電を繰り返させて、当該充放電素子を電源に前記光を短パルスで出力させ、前記第２モード時に前記充放電素子が無効の状態下で、前記スイッチング素子のオン／オフを交互に切り換えることにより、前記主電源を電源に前記光を長パルスで出力させる
ことを特徴とするレーザ発振器。
【請求項５】
レーザ光源をパルス発振させて該レーザ光源からパルス状の光を出力させ、当該光を増幅器にて増幅しつつ、当該増幅した光を光走査部にて走査しながらワークに出射するレーザ加工装置において、
主電源の電荷を充放電可能な充放電素子と、
前記レーザ光源をオン／オフさせるスイッチング素子と、
電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を制御することにより、前記光を短パルスで出力する第１モードと、前記光を長パルスで出力する第２モードとのいずれかに切り換えるモード設定手段と、
パルス幅を入力する入力手段と、
前記入力手段にて入力された前記パルス幅が、ある閾値未満のときに前記第１モードをとり、前記閾値以上のときに第２モードをとるように、前記モード設定手段を制御してモードを切り換え、前記光を、短パルス又は長パルスで、かつ入力手段で入力されたパルス幅で出力させる制御手段と
を備え、
前記モード設定手段は、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を有効とすることにより、前記レーザ光源の駆動モードを前記第１モードに設定し、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を他に切り換えて前記充放電素子の充放電動作を無効とすることにより、前記駆動モードを前記第２モードに設定し、
前記制御手段は、前記第１モード時に前記充放電素子が有効の状態下で、前記スイッチング素子のオン／オフを交互に切り換えることにより、前記充放電素子に充放電を繰り返させて、当該充放電素子を電源に前記光を短パルスで出力させ、前記第２モード時に前記充放電素子が無効の状態下で、前記スイッチング素子のオン／オフを交互に切り換えることにより、前記主電源を電源に前記光を長パルスで出力させる
ことを特徴とするレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源を駆動するレーザ光源駆動装置、レーザ発振器及びレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザマーキング装置の分野においては、必要とするレーザ出力の種類が多岐に亘るため、種光源となるレーザダイオードを高速駆動して、レーザダイオードの出力光（種レーザ光）を、所望の短パルスでも出力したいニーズがある。このため、近年、レーザダイオードを高速駆動するレーザダイオードドライバが種々開発されている（特許文献１，２等参照）。
【０００３】
しかし、特許文献１，２のレーザダイオードドライバは、例えば集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）の内部で構成する必要があり、専用ＩＣを自社で設計するか、或いは専用ＩＣを他社から購入する必要が生じ、回路構成が複雑になったり、部品コストが高くなったりする問題に繋がる。また、集積回路を使用しない構成とすると、例えば特殊用途の電子デバイス、例えばシリコンではないGaAsやGaNをといった化合物半導体デバイスを使用する必要が生じ、この場合も回路構成の複雑化、部品コスト増加の問題に懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１１１１８号公報
【特許文献２】特開２００３−１７８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、例えば図９に、専用ＩＣを使用しないレーザダイオードドライバ８１を示す。この回路構成の場合、汎用ＩＣ８２を使用するので、部品コストは安価で済む。しかし、この種のレーザダイオードドライバにおいては、種レーザ光のパルス幅を短パルス又は長パルスで切り換えたいニーズがあるが、図９の回路構成の場合は、汎用ＩＣ８２の能力の限界から、高速にレーザダイオードを駆動できない問題が生じる。例えば、パルス幅を10nsとしたいところ、現実には20〜200ns程度が限界となってしまう。
【０００６】
そこで、例えば専用ＩＣを使用せず、レーザダイオードの高速駆動を求めると、図１０に示すような、コンデンサ８３の充放電を利用したレーザダイオードドライバ８４も一対応案としてある。しかし、この回路構成の場合は、光のパルス幅はＣＲの時定数で決まるので、種レーザ光を短パルス（約10ns）で出力可能となるものの、逆に長いパルスが矩形にならず、所望の波形を得ることができないので、パルス幅を長くすることが困難な現状があった。
【０００７】
本発明の目的は、レーザ光源からの光を短パルス又は長パルスのいずれかに切り換えることができるレーザ光源駆動装置、レーザ発振器及びレーザ加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記問題点を解決するために、本発明では、レーザ光源をパルス発振させて、当該レーザ光源からパルス状の光を出射させるレーザ光源駆動装置において、主電源の電荷を充放電可能な充放電素子と、前記レーザ光源をオン／オフさせるスイッチング素子と、電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子を制御することにより、前記光を短パルスで出力する第１モードと、前記光を長パルスで出力する第２モードとのいずれかに切り換えるモード設定手段と、前記スイッチング素子のオン／オフを切り換えることにより、前記した各モード下で前記光を短パルス又は長パルスで出力させる制御手段とを備え、前記モード設定手段は、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を有効とすることにより、前記レーザ光源の駆動モードを前記第１モードに設定し、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を他に切り換えて前記充放電素子の充放電動作を無効とすることにより、前記駆動モードを前記第２モードに設定し、前記制御手段は、前記第１モード時に前記充放電素子が有効の状態下で、前記スイッチング素子のオン／オフを交互に切り換えることにより、前記充放電素子に充放電を繰り返させて、当該充放電素子を電源に前記光を短パルスで出力させ、前記第２モード時に前記充放電素子が無効の状態下で、前記スイッチング素子のオン／オフを交互に切り換えることにより、前記主電源を電源に前記光を長パルスで出力させることを要旨とする。
【０００９】
本発明の構成によれば、充放電素子の充放電を電源としてレーザ光源をパルス発振させれば、レーザ光源から少なくとも短パルスのレーザ光を出力させることが可能となる。そして、このようにレーザ光源が短パルスの光を出力できることを利用して、レーザ光源駆動装置の駆動モードを、光を短パルスで出力可能な第１モードと、光を長パルスで出力可能な第２モードとに切り換え可能とする。よって、使用状況に合わせて、レーザ光のパルス幅を、短パルス又は長パルスのいずれかに、適宜切り換えることが可能となる。
【００１０】
この構成によれば、第１モードは、充放電素子を電源にレーザ光源を駆動させるモードであり、第２モードは、主電源を電源にレーザ光源を駆動させるモードとなっている。このため、第１モード及び第２モードのいずれにおいても、矩形波相当のパルスにてレーザ光源を発振させることが可能となるので、ピークパワーの揃った質の高いレーザを出力させることが可能となる。なお、ピークパワーは加工対象物を破壊する閾値に相当し、これが揃っていると質の高い加工が可能な利点に繋がる。
【００１１】
本発明では、前記充放電素子は、コンデンサ及び抵抗を有するＣＲ回路からなり、前記抵抗は、前記主電源のバイアス抵抗であることを要旨とする。この構成によれば、ＣＲ回路の抵抗成分と主電源のバイアス抵抗とを、それぞれ別々に設ける必要がなくなるので、回路構成の簡素化や部品コスト低減等に効果が高い。
【００１２】
本発明では、パルス幅を入力する入力手段を備え、前記制御手段は、前記入力手段にて入力された前記パルス幅が、ある閾値未満のときに前記第１モードをとり、前記閾値以上のときに前記第２モードをとるように、前記モード設定手段を制御してモードを切り換え、前記光を、短パルス又は長パルスで、かつ前記入力手段で入力されたパルス幅で出力させることを要旨とする。この構成によれば、使用者が入力手段を用いてパルス幅を入力することにより、任意にパルス幅を設定することが可能となる。
【００１３】
本発明では、レーザ光源をパルス発振させて該レーザ光源からパルス状の光を出力させ、当該光を増幅器にて増幅して出射するレーザ発振器において、主電源の電荷を充放電可能な充放電素子と、前記レーザ光源をオン／オフさせるスイッチング素子と、電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を制御することにより、前記光を短パルスで出力する第１モードと、前記光を長パルスで出力する第２モードとのいずれかに切り換えるモード設定手段と、パルス幅を入力する入力手段と、前記入力手段にて入力された前記パルス幅が、ある閾値未満のときに前記第１モードをとり、前記閾値以上のときに第２モードをとるように、前記モード設定手段を制御してモードを切り換え、前記光を、短パルス又は長パルスで、かつ入力手段で入力されたパルス幅で出力させる制御手段とを備え、前記モード設定手段は、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を有効とすることにより、前記レーザ光源の駆動モードを前記第１モードに設定し、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を他に切り換えて前記充放電素子の充放電動作を無効とすることにより、前記駆動モードを前記第２モードに設定し、前記制御手段は、前記第１モード時に前記充放電素子が有効の状態下で、前記スイッチング素子のオン／オフを交互に切り換えることにより、前記充放電素子に充放電を繰り返させて、当該充放電素子を電源に前記光を短パルスで出力させ、前記第２モード時に前記充放電素子が無効の状態下で、前記スイッチング素子のオン／オフを交互に切り換えることにより、前記主電源を電源に前記光を長パルスで出力させることを要旨とする。
【００１４】
本発明では、レーザ光源をパルス発振させて該レーザ光源からパルス状の光を出力させ、当該光を増幅器にて増幅しつつ、当該増幅した光をヘッドにて走査しながらワークに出射するレーザ加工装置において、主電源の電荷を充放電可能な充放電素子と、前記レーザ光源をオン／オフさせるスイッチング素子と、電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を制御することにより、前記光を短パルスで出力する第１モードと、前記光を長パルスで出力する第２モードとのいずれかに切り換えるモード設定手段と、パルス幅を入力する入力手段と、前記入力手段にて入力された前記パルス幅が、ある閾値未満のときに前記第１モードをとり、前記閾値以上のときに第２モードをとるように、前記モード設定手段を制御してモードを切り換え、前記光を、短パルス又は長パルスで、かつ入力手段で入力されたパルス幅で出力させる制御手段とを備え、前記モード設定手段は、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を切り換えて前記充放電素子の充放電動作を有効とすることにより、前記レーザ光源の駆動モードを前記第１モードに設定し、前記電源スイッチ手段のスイッチ状態を他に切り換えて前記充放電素子の充放電動作を無効とすることにより、前記駆動モードを前記第２モードに設定し、前記制御手段は、前記第１モード時に前記充放電素子が有効の状態下で、前記スイッチング素子のオン／オフを交互に切り換えることにより、前記充放電素子に充放電を繰り返させて、当該充放電素子を電源に前記光を短パルスで出力させ、前記第２モード時に前記充放電素子が無効の状態下で、前記スイッチング素子のオン／オフを交互に切り換えることにより、前記主電源を電源に前記光を長パルスで出力させることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、レーザ光源からの光を短パルス又は長パルスのいずれかに切り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態のレーザマーキング装置のブロック図。
【図２】各種光の出力波形を示すタイミングチャート。
【図３】レーザ光源駆動装置が短パルスモードのときの回路図であり、（ａ）がコンデンサ充電時の回路図、（ｂ）がコンデンサ放電時の回路図。
【図４】レーザ光源駆動装置が長パルスモードのときの回路図。
【図５】第２実施形態のレーザ光源駆動装置が短パルスモードのときの回路図であり、（ａ）がコンデンサ充電時の回路図、（ｂ）がコンデンサ放電時の回路図。
【図６】レーザ光源駆動装置が長パルスモードのときの回路図。
【図７】第３実施形態のレーザ光源駆動装置が短パルスモードのときの回路図であり、（ａ）がコンデンサ充電時の回路図、（ｂ）がコンデンサ放電時の回路図。
【図８】レーザ光源駆動装置が長パルスモードのときの回路図。
【図９】従来のレーザダイオードドライバの回路図。
【図１０】他の従来のレーザダイオードドライバの回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化したレーザ光源駆動装置の第１実施形態を図１〜図４に従って説明する。
【００１８】
図１に示すように、レーザマーキング装置１には、ワーク２に照射するレーザ光のソースを生成するレーザ発振器３と、レーザ発振器３から出射されたレーザ光を調光してワーク２に走査しながら照射するヘッド４とが設けられている。また、レーザマーキング装置１には、レーザマーキング装置１の動作を制御するコントローラ５と、操作パネルとなるコンソール６とが設けられている。なお、レーザマーキング装置１がレーザ加工装置に相当し、ヘッド４が光走査部に相当し、コンソール６が入力手段に相当する。
【００１９】
レーザ発振器３には、レーザ出力の種光源となるレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）７と、レーザダイオード７から出力された光（以降、種レーザ光Ｓａと言う）を増幅する増幅器８とが設けられている。レーザダイオード７は、レーザ発振器３内のドライバ９を介してコントローラ５に接続されている。コントローラ５は、ドライバ９を駆動制御することにより、レーザダイオード７をパルス発振（間欠駆動）させて、レーザダイオード７から図２に示すパルス状の種レーザ光Ｓａを出力させる。なお、レーザダイオード７がレーザ光源に相当する。
【００２０】
図１に示すように、増幅器８には、光を単一方向のみに通す光アイソレータ１０と、レーザダイオード７の種レーザ光Ｓａを増幅させる励起半導体レーザ１１とが設けられている。励起半導体レーザ１１は、増幅器８内のドライバ１２を介してコントローラ５に接続されている。コントローラ５は、ドライバ１２を駆動制御することにより、励起半導体レーザ１１から図２に示す一定強度の光（以降、励起レーザ光Ｓｂと記す）を出力させる。
【００２１】
図１に示すように、増幅器８には、種レーザ光Ｓａと励起レーザ光Ｓｂとを結合する多重器１３が設けられている。多重器１３は、種レーザ光Ｓａを励起レーザ光Ｓｂに合波することにより、種レーザ光Ｓａを励起状態にする。また、多重器１３には、多重器１３にて合波した光を、誘導放出にて光増幅するファイバ（希土類ドープ光ファイバ）１４が接続されている。ファイバ１４は、図２に示す増幅した光（以降、増幅光Ｓｃと記す）をヘッド４に出力する。そして、ヘッド４は、この増幅光Ｓｃを調光し、調光後のレーザ光を走査しながらワーク２に照射して、ワーク２を加工する。
【００２２】
図１に示すように、コンソール６には、例えば液晶画面等からなる表示器１５が設けられている。表示器１５には、例えばレーザマーキング装置１の動作モードを設定する各種設定画面や、レーザマーキング装置１の現在動作状態を表示する動作画面などが表示される。また、コンソール６には、レーザマーキング装置１の各種動作態様を設定する際に操作する操作部１６が設けられている。操作部１６には、例えば電源ボタン、テンキー、モード入力ボタンなどがある。
【００２３】
本例のレーザマーキング装置１には、種レーザ光Ｓａを短パルス（約10ns）で出力可能とするとともに、種レーザ光Ｓａを長パルスで出力するとき、種レーザ光Ｓａを可変で出力可能とするレーザ光源駆動装置（レーザダイオードドライバ）１７が設けられている。本例の場合は、レーザダイオード７の駆動モードを、種レーザ光Ｓａの１パルスのパルス幅を短く（約5ns）して出力する短パルスモード（図３の状態）と、種レーザ光Ｓａの１パルスのパルス幅を長く（約20〜200ns）して出力する長パルスモード（図４の状態）とでレーザ出力が可能であり、さらに長パルスモードのとき、種レーザ光Ｓａのパルス幅を可変可能である。また、本例のレーザ光源駆動装置１７は、ディスクリート部品の組み合わせにより、安価な素子にて構築されている。
【００２４】
本例のレーザマーキング装置１では、コンソール６を操作して直にレーザ出力のパルス幅を入力することにより、レーザ出力のパルス幅を選択設定可能である。本例の場合、短めのパルスが入力されたとき、つまり入力パルス幅が閾値未満のときの動作モードを短パルスモードと記し、長めのパルスが入力されたとき、つまり入力パルス幅が閾値以上のときの動作モードを総じて長パルスモードと記す。
【００２５】
図３及び図４に示すように、ドライバ９には、レーザダイオード７に流す電流経路を切り換える電流経路切換回路１９が設けられている。電流経路切換回路１９を以下に詳述すると、電流経路切換回路１９には、第１電源スイッチ２０、抵抗２１及びスイッチング素子２２の直列回路が設けられ、抵抗２１及びスイッチング素子２２の間の中点Ｐ１が、レーザダイオード７のカソード端子に接続されている。なお、第１電源スイッチ２０が電源スイッチ手段を構成する。
【００２６】
第１電源スイッチ２０は、主電源＋Ｖに接続されるとともに、レーザマーキング装置１の動作モードを短パルスモードにするときにオンされるスイッチとして使用されている。抵抗２１は、第１電源スイッチ２０側の電圧バイアス用である。また、スイッチング素子２２は、コントローラ５に接続されるとともに、コントローラ５にてオン／オフ制御される。つまり、コントローラ５がレーザダイオード７をスイッチング制御することにより、レーザダイオード７からパルス状の種レーザ光Ｓａが出力される。
【００２７】
電流経路切換回路１９には、第２電源スイッチ２３及び抵抗２４の直列回路が設けられ、抵抗２４の開放端がレーザダイオード７のアノード端子に接続されている。第２電源スイッチ２３は、主電源＋Ｖに接続されるとともに、レーザマーキング装置１の動作モードを長パルスモードにするときにオンされるスイッチとして使用されている。抵抗２４は、第２電源スイッチ２３側の電圧バイアス用であり、長パルスモードの制限電流値により値が決まる。また、レーザダイオード７のアノード端子とカソード端子との間には、逆流防止用のダイオード２５が接続されている。ダイオード２５は、レーザダイオード７に対して、並列かつ逆向きに接続されている。なお、第２電源スイッチ２３が電源スイッチ手段を構成し、抵抗２４が抵抗成分及びバイアス成分を構成する。
【００２８】
第２電源スイッチ２３には、主電源＋Ｖの電圧を充放電可能なコンデンサ２６が並列接続されている。本例のコンデンサ２６は、抵抗２４とでＣＲ回路２７を構築し、動作モードが短パルスモードのとき、レーザダイオード７の電源となる。つまり、図３に示すように、短パルスモードのとき、スイッチング素子２２のオン／オフの切り換えにより、ＣＲ回路２７を短時間の間に充放電させて、このとき生ずる電荷を電源にレーザダイオード７をパルス発振させる。コンデンサ２６は、レーザダイオード７に対し並列及び逆向きに接続されたダイオード２５により、短パルスモード時における充放電が可能である。また、コンデンサ２６は、抵抗２４の値が決まることにより必要となってくる時定数から決まる容量値に設定される。抵抗２４は、第２電源スイッチ２３のバイアス用とＣＲ回路２７用とで共用されている。ＣＲ回路２７を電源とするとき、レーザダイオード７のパルス幅は、ＣＲ回路２７の時定数τにて決まる。なお、ＣＲ回路２７が充放電素子に相当する。
【００２９】
図１に示すように、コントローラ５には、レーザマーキング装置１の動作モードを、コンソール６で入力されたパルス幅に応じたモードに設定するモード設定部２８が設けられている。モード設定部２８は、コンソール６で入力されたパルス幅の入力データを取り込み、このデータを基に動作モードを設定する。本例の場合、便宜上、パルス幅として短パルス（約5ns）が入力された際の動作モードを短パルスモードと記し、パルス幅として長パルス（約20〜200nsの中の１値）が入力された際の動作モードを総じて長パルスモードと記す。なお、モード設定部２８がモード設定手段を構成する。
【００３０】
モード設定部２８は、図３に示すように、第１電源スイッチ２０をオンし、第２電源スイッチ２３をオフすることにより、動作モードを短パルスモードに設定する。このとき、ＣＲ回路２７が有効となり、ＣＲ回路２７がレーザダイオード７の電源として動作可能となる。一方、モード設定部２８は、図４に示すように、第１電源スイッチ２０をオフし、第２電源スイッチ２３をオンすることにより、動作モードを長パルスモードに設定する。このとき、ＣＲ回路２７が無効となり、ＣＲ回路２７が電源として働かず、主電源＋Ｖがレーザダイオード７の電源となる。
【００３１】
コントローラ５には、スイッチング素子２２のオン／オフの切り換えを制御するスイッチング制御部２９が設けられている。スイッチング制御部２９は、短パルスモードのとき、スイッチング素子２２のオン／オフ切り換えにより、ＣＲ回路２７の時定数τにてコンデンサ２６を充放電させて、コンデンサ２６の電荷を電源にレーザダイオード７をパルス発振させる。また、スイッチング制御部２９は、長パルスモードのとき、スイッチング素子２２のオン／オフの切り換えにより、第２電源スイッチ２３側の主電源＋Ｖを電源にレーザダイオード７をパルス発振させる。長パルスモードのとき、スイッチング制御部２９は、スイッチング素子２２のオン／オフの切り換えタイミングを変更することにより、長パルスモードにおいてレーザのパルス幅を切り換え可能である。なお、スイッチング制御部２９が制御手段に相当する。
【００３２】
次に、本例のレーザ光源駆動装置１７の動作を、図３及び図４を用いて説明する。
例えば、コンソール６の操作部１６でレーザ光のパルスとして閾値未満の短パルスが入力されたとする。この短パルスモード時、図３に示すように、モード設定部２８は、第１電源スイッチ２０をオンし、第２電源スイッチ２３をオフする。これにより、主電源＋ＶによるＣＲ回路２７の充放電動作が有効となる。つまり、コンデンサ２６に主電源＋Ｖの電圧を充電可能で、かつこの充電した電荷を放電可能な状態となり、ＣＲ回路２７がレーザダイオード７の電源として機能する。
【００３３】
そして、スイッチング制御部２９は、スイッチング素子２２のオン／オフを切り換えることにより、コンデンサ２６を充放電させる。このとき、図３（ａ）に示すように、スイッチング素子２２がオンされると、ＣＲ回路２７及びレーザダイオード７に充電電流Ｉchが流れ、レーザダイオード７が駆動する。また、図３（ｂ）に示すように、スイッチング素子２２がオフされると、ダイオード２５及びＣＲ回路２７に放電電流Ｉdcが流れる。そして、スイッチング素子２２のオン／オフ切り換えを繰り返し行うことにより、コンデンサ２６の充放電が繰り返され、充放電電流によってレーザダイオード７から短パルス（パルス幅：約5ns）の種レーザ光Ｓａが出射される。
【００３４】
この短パルスモード時、スイッチング制御部２９は、スイッチング素子２２のオン／オフを、任意の値にて切り換える。即ち、短パルスモード時のスイッチング制御部２９は、スイッチング素子２２のオン時間を任意値（例えば約200ns）とし、次にオンさせるタイミングを繰り返し周期としてオン／オフを繰り返す。これにより、レーザダイオード７から短パルス（パルス幅：約5ns）のレーザ光が出力される。
【００３５】
続いて、例えばコンソール６の操作部１６でレーザ光のパルスとして閾値以上の長パルスの１値が入力されたとする。この長パルスモード時、図４に示すように、モード設定部２８は、第１電源スイッチ２０をオフし、第２電源スイッチ２３をオンする。これにより、ＣＲ回路２７の充放電動作が無効となる。つまり、コンデンサ２６が機能せず、コンデンサ２６に充放電の動作をとらせることができなくなる。
【００３６】
この長パルスモード時、スイッチング制御部２９は、スイッチング素子２２のオン／オフを、入力パルスの値に応じたタイミングで切り換える。即ち、長パルスモード時のスイッチング制御部２９は、スイッチング素子２２のオン時間をパルス幅とし、次にオンさせる対イングを繰り返し周期としてオン／オフを繰り返す。
【００３７】
これにより、主電源＋Ｖを電源にして、レーザダイオード７から長パルス（パルス幅：20〜200ns）の種レーザ光Ｓａが出射される。つまり、スイッチング素子２２がオンされたとき、レーザダイオード７に駆動電流Ｉvcが流れ、レーザダイオード７が駆動するとともに、スイッチング素子２２がオフされたとき、レーザダイオード７に駆動電流Ｉvcが流れず、この動作が繰り返される。これにより、レーザダイオード７から長パルス（パルス幅：20〜200nsの１値）のレーザ光が出力される。
【００３８】
以上により、本例においては、レーザダイオード７の電源として機能するＣＲ回路２７（コンデンサ２６）を回路内に設け、スイッチング素子２２をオン／オフすることにより、コンデンサ２６の充電／放電を切り換えて充放電電流をレーザダイオード７に流し、レーザダイオード７をパルス発振可能とする。そして、この場合、レーザダイオード７のレーザ光のパルス幅は、ＣＲ回路２７の時定数τという時間間隔にて決まるため、レーザ光を短パルスにて出力することが可能となる。
【００３９】
そして、本例の場合、レーザ光源駆動装置１７の駆動モードを、コンデンサ２６の電荷を電源にレーザダイオード７をパルス発振させて短パルスのレーザ光を出力させる短パルスモードと、主電源＋Ｖを電源にレーザダイオード７をパルス発振させて長パルスのレーザ光を出力させる長パルスモードとのいずれかに切り換え可能とした。このため、レーザダイオード７の光を、短パルス又は長パルスのいずれかに自由に設定することが可能となる。
【００４０】
また、長パルスモードのとき、スイッチング素子２２のオン／オフの切り換え時間（切り換えタイミング）を変更することにより、長パルスモードにおいてレーザ光のパルス幅を、20〜200nsの範囲の間で可変可能とした。このため、長パルスモードの中でも、レーザ光のパルス幅を、種々の値に切り換えることが可能となるので、使用状況に合わせて、レーザ光を所望のパルス幅に設定することも可能となる。
【００４１】
本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）レーザ光源駆動装置１７の駆動モードを、コンデンサ２６を電源にスイッチング素子２２のオン／オフによりレーザダイオード７を短パルス幅でパルス発振させる短パルスモードと、主電源＋Ｖを電源にスイッチング素子２２のオン／オフによりレーザダイオード７を長パルス幅でパルス発振させる長パルスモードとのいずれかに切り換え可能とした。よって、レーザ光のパルス幅を、短パルス又は長パルスのいずれかに、適宜自由に切り換えることができる。
【００４２】
（２）ＣＲ回路２７のコンデンサ２６を電源にレーザダイオード７をパルス発振させるとき、レーザ光のパルスは、ＣＲ回路２７の時定数τに準じた波形をとるため、立ち上がりが急峻で、出力が徐々に低下していく波形をとる。ところで、レーザ光を加工用途に使用するとき、レーザ光のパルス形状がピークパワーに相当するが、このピークパワーは加工品質に直結するので、一定が望ましい。本例の場合、短パルスモードのとき、ＣＲ回路２７の時定数τから決まる一点が急峻に高い略三角状のパルスでレーザダイオード７をパルス発振させているが、短パルスモードのときに必要なパルスは10ns程度と非常に短いため、ＣＲ回路２７に準ずるパルス波形でも、これを矩形に近い波形として扱うことができる。よって、短パルスモードのとき、ＣＲ回路２７を電源にレーザダイオード７を駆動させても何ら問題はない。一方、長パルスモードのときには、パルス幅が長い矩形波が必要となるが、長パルスモード時は主電源＋Ｖを電源にレーザダイオード７をパルス発振させるので、これに対応することができる。このため、短パルスモード及び長パルスモードのいずれにおいても、矩形波相当のパルスにてレーザダイオード７をパルス発振させることが可能となるので、ピークパワーの揃ったレーザとすることができる。ピークパワーは加工対象物を破壊する閾値に相当するので、このようにピークパワーを揃えることができれば、質の高い加工を行うことができる利点に繋がる。
【００４３】
（３）長パルスモードのとき、スイッチング素子２２のオン／オフの切り換えタイミングを変更することにより、１つのモード内において更にパルス幅を切り換えることができる。よって、使用状況に応じて、種々のパルス幅のレーザ光を、適宜出力することができる。また、短パルスモードのとき、ＣＲ回路２７の時定数を変更すれば、短パルスモードにおいてもパルス幅を所望値に適宜変更することができる。
【００４４】
（４）ＣＲ回路２７の抵抗２４を、ＣＲ回路２７の抵抗成分と主電源＋Ｖのバイアス抵抗とで共用した。このため、ＣＲ回路２７の抵抗成分と主電源＋Ｖのバイアス抵抗とを、それぞれ別々に設ける必要がなくなるので、回路構成の簡素化や部品コスト低減等に効果が高くなる。
【００４５】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図５及び図６に従って説明する。なお、本例は、電流経路切換回路１９の回路構成を他の構成に変更した実施例であって、基本的な部分については第１実施形態と同じである。よって、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４６】
図５及び図６に示すように、レーザダイオード７のアノード端子とグランドとの間には、ＣＲ回路２７及び第３電源スイッチ３０が接続されている。レーザダイオード７及びコンデンサ２６の中点Ｐ２と第２電源スイッチ２３との間には、第２電源スイッチ２３の電源バイアス専用の抵抗３１が接続されている。また、ＣＲ回路２７の抵抗３２は、ＣＲ回路２７の専用抵抗となっている。なお、第３電源スイッチ３０が電源スイッチ手段を構成し、抵抗３２がＣＲ回路専用の抵抗成分に相当する。
【００４７】
短パルスモードのとき、図５に示すように、第１電源スイッチ２０及び第３電源スイッチ３０をオンし、第２電源スイッチ２３をオフする。そして、この状態で、図５（ａ）に示すように、スイッチング素子２２がオフされると、レーザダイオード７に充電電流Ｉchが流れ、逆に図５（ｂ）に示すように、スイッチング素子２２がオンされると、レーザダイオード７に放電電流Ｉdcが流れる。よって、スイッチング素子２２のオン／オフを繰り返すことにより、レーザダイオード７に充放電電流を流し、レーザダイオード７を短パルス（約5ns）にてパルス発振させる。
【００４８】
また、長パルスモードのとき、図６に示すように、第１電源スイッチ２０及び第３電源スイッチ３０をオフし、第２電源スイッチ２３をオンする。そして、この状態で、同図に示すように、スイッチング素子２２のオン／オフを繰り返し行い、レーザダイオード７に駆動電流Ｉvcを間欠的に流すことにより、レーザダイオード７を長パルス（20〜200ns内の１値）にてパルス発振させる。
【００４９】
本実施形態の構成によれば、第１実施形態に記載の（１）〜（３）に加え、以下に記載の効果を得ることができる。
（５）ＣＲ回路２７の抵抗３２と、主電源＋Ｖの電源バイアス用の抵抗３１とを、それぞれ別々の部品として設けたので、第２電源スイッチ２３側の主電源＋Ｖや、抵抗３１，３２の値を簡単に設定することができる。
【００５０】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態を図７及び図８に従って説明する。なお、本例も、第１実施形態の電流経路切換回路１９の回路構成を他の構成に変更した実施例であって、異なる部分についてのみ説明する。
【００５１】
図７及び図８に示すように、ＣＲ回路２７は、抵抗２１及びスイッチング素子２２の中点Ｐ１と、レーザダイオード７のカソード端子との間に接続されている。また、第２電源スイッチ２３は、ＣＲ回路２７のコンデンサ２６に並列接続されている。
【００５２】
短パルスモードのとき、図７に示すように、第１電源スイッチ２０をオンし、第２電源スイッチ２３をオフする。そして、この状態で、図７（ａ）に示すように、スイッチング素子２２がオフされると、レーザダイオード７に充電電流Ｉchが流れ、逆に図７（ｂ）に示すように、スイッチング素子２２がオンされると、レーザダイオード７に放電電流Ｉdcが流れる。よって、スイッチング素子２２のオン／オフを繰り返すことにより、レーザダイオード７に充放電電流を流し、レーザダイオード７を短パルス（約5ns）にてパルス発振させる。
【００５３】
また、長パルスモードのとき、図８に示すように、第１電源スイッチ２０をオフし、第２電源スイッチ２３をオンする。そして、この状態で、同図に示すように、スイッチング素子２２のオン／オフを繰り返し行い、レーザダイオード７に駆動電流Ｉvcを間欠的に流すことにより、レーザダイオード７を長パルス（20〜200ns内の１値）にてパルス発振させる。
【００５４】
本実施形態の構成によれば、第１実施形態に記載の（１）〜（４）に加え、以下に記載の効果を得ることができる。
（６）第１実施形態や第２実施形態以外の回路構成であっても、レーザ光のパルス幅を短パルス又は長パルスのいずれかに切り換えることができる。
【００５５】
なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・各実施形態において、充放電素子は、ＣＲ回路２７に限定されない。例えば、半導体デバイス（トランジスタ等）の寄生素子として存在する容量（コンデンサ）でもよい。
【００５６】
・各実施形態において、スイッチング素子２２は、種々のトランジスタが使用可能である。また、スイッチング素子２２は、トランジスタに限定されず、他の素子を使用してもよい。
【００５７】
・各実施形態において、増幅器８は、１段に限定されない。例えば増幅器を前段及び後段に各々設けて、複数段としてもよい。また、励起半導体レーザ１１も１つに限定されず、複数設けてもよい。
【００５８】
・各実施形態において、第１電源スイッチ２０が繋がる電源と、第２電源スイッチ２３が繋がる電源とは、同じ値（＋Ｖ）をとることに限定されず、これらが異なる値をとってもよい。
【００５９】
・各実施形態において、コンデンサ２６を充放電させる素子は、実施形態に述べたダイオード２５に限定されず、例えばスイッチング素子など、電流制限が可能な素子であればよい。
【００６０】
・各実施形態において、レーザ光源駆動装置１７は、本例で述べたレーザマーキング装置１に搭載されることに限定されず、種々のレーザ装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１…レーザ加工装置としてのレーザマーキング装置、２…ワーク、３…レーザ発振器、４…光走査部としてのヘッド、６…入力手段としてのコンソール、７…レーザ光源としてのレーザダイオード、８…増幅器、１７…レーザ光源駆動装置、２０…電源スイッチ手段を構成する第１電源スイッチ、２２…スイッチング素子、２３…電源スイッチ手段を構成する第２電源スイッチ、２４…抵抗成分及びバイアス成分を構成する抵抗２４、２６…コンデンサ、２５…モード設定手段を構成するダイオード、２７…充放電素子としてのＣＲ回路、２８…モード設定手段を構成するモード設定部、２９…制御手段としてのスイッチング制御部、３０…電源スイッチ手段を構成する第３電源スイッチ、３２…ＣＲ回路専用の抵抗成分としての抵抗、＋Ｖ…主電源。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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