(57)【要約】【課題】複数のレーザ発振器を用いて、複数のレーザ光を、予め設定された所望の出力で同時に出射することが可能なレーザ装置及びレーザ出力補正方法を提供する。【解決手段】予め設定された所望のレーザ光Ｌの出力に対応する設定信号Ｓｓを出力する一つの出力部３８と、複数のレーザ光Ｌを発振する複数のレーザ発振器１６と、複数のレーザ発振器１６に対応して複数設けられ、且つ、対応する当該レーザ発振器１６の特性に基づいて設定信号Ｓｓを補正して得られたレーザ制御信号Ｓｌを出力する演算部４０と、を備え、複数のレーザ発振器１６は、対応する演算部４０から出力されたレーザ制御信号Ｓｌに基づいてレーザ光Ｌをそれぞれ発振する。【選択図】図１
2015015333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された所望のレーザ光の出力に対応する設定信号を出力する一つの出力部と、
前記レーザ光を発振する複数のレーザ発振器と、
複数の前記レーザ発振器に対応して複数設けられ、且つ、対応する当該レーザ発振器の特性に基づいて前記設定信号を補正し、レーザ制御信号を出力する演算部と、
を備え、
複数の前記レーザ発振器は、それぞれの前記レーザ発振器ごとに、対応する前記演算部から出力された前記レーザ制御信号に基づいて前記レーザ光を発振することを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ装置において、
複数の前記レーザ発振器に対応して複数設けられ、且つ、前記レーザ発振器から発振された前記レーザ光の出力を測定して当該レーザ光の測定出力に対応した測定信号を出力する測定部と、
複数の前記レーザ発振器に対応して複数設けられ、且つ、前記測定信号に基づいて前記レーザ制御信号をフィードバック制御するフィードバック制御部と、
を備え、
複数の前記レーザ発振器は、それぞれの前記レーザ発振器ごとに、対応する前記フィードバック制御部から出力された前記レーザ制御信号に基づいて前記レーザ光を発振することを特徴とするレーザ装置。
【請求項３】
請求項２記載のレーザ装置において、
複数の前記測定部は、それぞれの前記測定部が、対応する前記レーザ発振器に内蔵されていることを特徴とするレーザ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
複数の前記演算部は、
対応する前記レーザ発振器の特性に基づいて予め設定された比例ゲインを前記設定信号の値に乗算し、
前記乗算により得られた乗算値に対して、対応する前記レーザ発振器の特性に基づいて予め設定された偏差を加算することにより、
前記設定信号を補正することを特徴とするレーザ装置。
【請求項５】
請求項４記載のレーザ装置において、
複数の前記レーザ光ごとに設定された所望の出力と、対応する前記レーザ発振器の特性とに基づいて前記比例ゲイン及び前記偏差を算出し、前記演算部に出力する調整部を備えることを特徴とするレーザ装置。
【請求項６】
予め設定された所望のレーザ光の出力に対応する設定信号を一つの出力部から出力するステップと、
複数のレーザ発振器に対応して複数設けられた演算部において、対応する当該レーザ発振器の特性に基づいて、前記レーザ光の出力が予め設定された所望の出力となるように前記設定信号を補正し、レーザ制御信号を出力するステップと、
前記レーザ制御信号に基づいて前記レーザ発振器から前記レーザ光を発振するステップと、
を有することを特徴とするレーザ出力補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレーザ光を同時に出射するレーザ装置及びレーザ出力補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ溶接やレーザマーキング等のレーザ加工分野では、１台のレーザ発振器で生成された原レーザ光を複数に分岐させ、複数の分岐レーザ光を光ファイバに通してレーザ加工ヘッドまで伝送する多分岐・光ファイバ伝送方式のレーザ装置が知られている。
【０００３】
このようなレーザ装置として、複数の分岐ミラーを用いて原レーザ光を複数に分岐させ、複数のレーザ光を同時に出射する技術的思想が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９０５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１のような従来技術では、例えば、原レーザ光を分岐する１つ目の分岐ミラーの位置や角度等を調整すると、残余の分岐ミラーについても調整する必要が生じるため、これら分岐ミラーの調整に時間がかかる、という問題があった。
【０００６】
このような分岐ミラーを用いることなく複数のレーザ光を同時に出射する方法として、例えば、予め設定された所望のレーザ光の出力に対応する設定信号を出力する一つの出力部と、前記設定信号に基づいてレーザ光を発振する複数のレーザ発振器を設けることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、各レーザ発振器には個体差（固有のバラツキ）がある。このため、例えば、複数のレーザ発振器に同一の設定信号が入力されたとしても、各レーザ発振器から発振されるレーザ光の出力がばらついてしまい、複数のレーザ光を同一の出力で出射することができないおそれがある。すなわち、複数のレーザ光を同時に出射することはできても、複数のレーザ光を予め設定された所望の出力で出射することが難しい、という問題がある。
【０００８】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、複数のレーザ発振器を用いて、複数のレーザ光を、予め設定された所望の出力で同時に出射することが可能なレーザ装置及びレーザ出力補正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］  本発明に係るレーザ装置は、
予め設定された所望のレーザ光の出力に対応する設定信号を出力する一つの出力部と、
レーザ光を発振する複数のレーザ発振器と、
複数のレーザ発振器に対応して複数設けられ、且つ、対応する当該レーザ発振器の特性に基づいて設定信号を補正し、レーザ制御信号を出力する演算部と、
を備え、
複数のレーザ発振器は、それぞれのレーザ発振器ごとに、対応する演算部から出力されたレーザ制御信号に基づいてレーザ光を発振することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るレーザ装置によれば、複数のレーザ発振器に対応して複数設けられ、且つ、対応する当該レーザ発振器の特性に基づいて設定信号を補正し、レーザ制御信号を出力する演算部を備えることにより、これらの演算部が対応する各レーザ発振器の個体差（固有のバラツキ）を補正するため、複数のレーザ発振器を用いて、複数のレーザ光を、予め設定された所望の出力で同時に出射することが可能となる。
【００１１】
［２］  上記のレーザ装置において、複数のレーザ発振器に対応して複数設けられ、且つ、レーザ発振器から発振されたレーザ光の出力を測定して当該レーザ光の測定出力に対応した測定信号を出力する測定部と、
複数のレーザ発振器に対応して複数設けられ、且つ、測定信号に基づいてレーザ制御信号をフィードバック制御するフィードバック制御部と、
を備え、
複数のレーザ発振器は、それぞれのレーザ発振器ごとに、対応するフィードバック制御部から出力されたレーザ制御信号に基づいてレーザ光を発振すると好適である。
【００１２】
このような構成によれば、測定出力に対応した測定信号に基づいてフィードバック制御が行なわれ、このフィードバック制御によって補正された後のレーザ制御信号に基づいて複数のレーザ発振器がレーザ光をそれぞれ発振するので、レーザ発振器の個体差（固有のバラツキ）をより一層精度良く補正することができる。
【００１３】
［３］  上記のレーザ装置において、複数の測定部は、それぞれの測定部が、対応するレーザ発振器に内蔵されていてもよい。この場合、レーザ装置の小型化を図ることができる。
【００１４】
［４］  上記のレーザ装置において、複数の演算部は、対応するレーザ発振器の特性に基づいて予め設定された比例ゲインを設定信号の値に乗算し、
乗算により得られた乗算値に対して、対応するレーザ発振器の特性に基づいて予め設定された偏差を加算することにより、
設定信号を補正すると好適である。
【００１５】
このような構成によれば、演算部は、対応するレーザ発振器の特性に基づいて予め設定された比例ゲイン及び偏差を用いて設定信号を補正するので、レーザ発振器の個体差（固有のバラツキ）を精度よく補正することができる。
【００１６】
［５］  上記のレーザ装置において、複数のレーザ光ごとに設定された所望の出力と、対応するレーザ発振器の特性とに基づいて比例ゲイン及び偏差を算出し、演算部に出力する調整部を備えるとよい。
【００１７】
このような構成によれば、複数のレーザ光ごとに所望の出力が設定された場合であっても、調整部が、当該所望の出力と、レーザ発振器の特性とに基づいて比例ゲイン及び偏差を算出し、演算部に出力するので、各レーザ発振器は予め設定された所望の出力のレーザ光をそれぞれ発振することができる。このため、複数のレーザ光のうち任意のレーザ光の出力を容易に変更することができるほか、任意のレーザ光について出力のＯＮ／ＯＦＦを容易に切り替えることができる。
【００１８】
［６］  本発明に係るレーザ出力補正方法は、
予め設定された所望のレーザ光の出力に対応する設定信号を一つの出力部から出力するステップと、
複数のレーザ発振器に対応して複数設けられた演算部において、対応する当該レーザ発振器の特性に基づいて、レーザ光の出力が予め設定された所望の出力となるように設定信号を補正し、レーザ制御信号を出力するステップと、
レーザ制御信号に基づいてレーザ発振器からレーザ光を発振するステップと、
を有する、ことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るレーザ出力補正方法によれば、複数の演算部において、対応するレーザ発振器の特性に基づいて、レーザ光の出力が予め設定された所望の出力となるように設定信号を補正し、レーザ制御信号を出力するステップを有するため、複数のレーザ発振器を用いて、複数のレーザ光を、予め設定された所望の出力で同時に出射することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、光学系の調整を行うことなく、複数のレーザ発振器を用いて、複数のレーザ光を、予め設定された所望の出力で同時に出射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。
【図２】図１に示されるレーザ発振器の構成を示すブロック図である。
【図３】図３Ａは、図１に示されるレーザ装置を用いた溶接加工の一例を示す平面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示されるワークの側面を示す側面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るレーザ装置を示す模式図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るレーザ装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係るレーザ装置及びレーザ出力補正方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
本実施形態に係るレーザ装置１０は、複数のレーザ発振器を用いて設定出力の複数のレーザ光を同時に出射することが可能なレーザ装置であって、例えば、ワークの加工（切断、溶接、マーキング等）や半田付け等に用いられる。
【００２４】
このレーザ装置１０は、図１に示すように、４つのレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ（以下、これらをまとめてレーザ光Ｌということがある）を出射するレーザ装置本体１２と、４つのレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄの出力を制御する制御部１４と、４つのレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄを被加工物に出射するための図示しない出射ユニットと、を備える。
【００２５】
レーザ装置本体１２において、レーザ光Ｌａを出射するための構成と、その他のレーザ光Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄを出射する構成は同一であるため、以下、レーザ光Ｌａを出射する構成について説明し、その他のレーザ光Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄを出射する構成については、その説明を省略する。
【００２６】
レーザ装置本体１２は、レーザ光Ｌａを出射するための構成として、レーザ光Ｌａを発振するレーザ発振器１６ａと、レーザ発振器１６ａから発振されたレーザ光Ｌａを伝送する伝送ファイバ１８ａと、伝送ファイバ１８ａから出射されたレーザ光Ｌａを平行化するコリメートレンズ２０ａと、平行化されたレーザ光Ｌａをワークに出射する図示しない出射ユニットと、を有する。
【００２７】
図２に示すように、レーザ発振器１６ａは、励起光を出射するレーザダイオードユニット２２と、前記励起光に基づいてレーザ光Ｌａを発振するアクティブファイバ２４と、アクティブファイバ２４の両側に配設された一対の反射素子２６、２８とを含む。以下の説明において、レーザダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）をＬＤと称し、例えば、レーザダイオードユニット２２は、ＬＤユニット２２と表記する。同様に、後述するレーザダイオード電源３０は、ＬＤ電源３０と表記し、レーザダイオード３２は、ＬＤ３２と表記する。
【００２８】
ＬＤユニット２２は、ＬＤ電源３０と、ＬＤ電源３０から供給される駆動電流に基づいて励起光を出射する複数のＬＤ３２と、各ＬＤ３２から導かれた励起光を結合するコンバイナ３４とを有する。ＬＤ電源３０は、制御部１４から入力される信号（後述するレーザ制御信号Ｓｌａ）に対応した大きさの駆動電流を各ＬＤ３２に供給する。各ＬＤ３２は、いわゆるファイバーカップリングレーザダイオード(Ｆｉｂｅｒ Ｃｕｐｌｉｎｇ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ、以下、ＦＣ−ＬＤと称す）として構成されている。すなわち、各ＬＤ３２には、当該ＬＤ３２から励起光を取り出すための取出用光ファイバ３６が結合されており、これら取出用光ファイバ３６の出射側端部がコンバイナ３４に結合されている。
【００２９】
詳細な図示は省略するが、アクティブファイバ２４は、Ｙｂ等の希土類元素イオンがドープされたコアを含んだ光ファイバであって、励起光によって前記希土類元素イオンが励起されることによりレーザ光Ｌａを発振する。なお、アクティブファイバ２４を、いわゆる、ダブルクラッドファイバとして構成すると、レーザ光Ｌａを効率的に発振させることが可能である。
【００３０】
一対の反射素子２６、２８は、アクティブファイバ２４から発振されたレーザ光Ｌａを増幅させる。コンバイナ３４側に位置する反射素子２６は、コンバイナ３４からアクティブファイバ２４に向かう励起光が通過すると共にレーザ光Ｌａが全反射するように構成されている。伝送ファイバ１８ａ側に位置する反射素子２８は、レーザ光Ｌａの一部が反射すると共に当該レーザ光Ｌａの残余が通過するように構成されている。
【００３１】
本実施形態では、各反射素子２６、２８は、ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ）として構成されている。この場合、各反射素子２６、２８をミラーで構成した場合と比較して効率的にレーザ光Ｌａを発振させることができる。ただし、各反射素子２６、２８は、ミラーで構成してもよいことは勿論である。
【００３２】
上記のように構成されるレーザ発振器１６ａでは、例えば、９１５ｎｍ〜９８０ｎｍの励起光を用いて１０７０ｎｍのレーザ光Ｌａを発振する。なお、励起光及びレーザ光Ｌａの波長は任意に設定可能である。
【００３３】
レーザ装置本体１２において、レーザ光Ｌａを出射するための構成は上記の通りであり、図１に示されるように、レーザ光Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄを出射するための構成及び機能も、上記と同様である。
【００３４】
制御部１４は、ひとつの出力部（制御ボード）３８及び複数の演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ（以下、これらをまとめて演算部４０ということがある）を有している。
【００３５】
出力部３８は、レーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄについて、予め設定された所望の出力に対応する設定信号Ｓｓを出力する。ここで、予め設定された所望の出力とは、ユーザ等が、図示しない操作部を介してレーザ装置１０に対して予め設定したレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄの共通の出力であり、換言すれば、レーザ装置１０に対して設定されたレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄの共通の目標出力のことを言う。
【００３６】
設定信号Ｓｓは、アナログ電圧信号であり、後述するレーザ制御信号Ｓｌａ、Ｓｌｂ、Ｓｌｃ、Ｓｌｄ（以下、これらをまとめてレーザ制御信号Ｓｌということがある）も同様に、アナログ電圧信号である。ただし、設定信号Ｓｓ及びレーザ制御信号Ｓｌは、デジタル電圧信号であっても構わない。
【００３７】
演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄには、レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ（以下、これらをまとめてレーザ発振器１６ということがある）の個体差（固有のバラツキ）に応じて、予め比例ゲインＡａ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄ（以下、これらをまとめて比例ゲインＡということがある）及び偏差Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ（以下、これらをまとめて偏差Ｂということがある）がそれぞれ設定されている。
【００３８】
演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、これらの比例ゲインＡａ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄ及び偏差Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄに基づいて、出力部３８から供給される設定信号Ｓｓを補正する演算をそれぞれ行い、演算の結果得られたレーザ制御信号Ｓｌａ、Ｓｌｂ、Ｓｌｃ、Ｓｌｄを、レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの各ＬＤ電源３０にそれぞれ出力する。
【００３９】
具体的には、例えば、演算部４０ａは、Ｓｌａ＝Ａａ×Ｓｓ＋Ｂａの計算式を用いてレーザ制御信号Ｓｌａを演算する。すなわち、演算部４０ａは、対応するレーザ発振器１６ａの特性に基づいて予め設定された比例ゲインＡａを設定信号Ｓｓの値に乗算し、乗算により得られた乗算値に対して、対応するレーザ発振器１６ａの特性に基づいて予め設定された偏差Ｂａを加算することにより、設定信号Ｓｓを補正し、レーザ発振器１６ａに対してレーザ制御信号Ｓｌａを出力する。演算部４０ｂ、４０ｃ、４０ｄも、演算部４０ａと同様の計算式を用いて、レーザ制御信号Ｓｌｂ、Ｓｌｃ、Ｓｌｄを出力する。
【００４０】
なお、設定信号Ｓｓがアナログ信号の場合、演算部４０は、Ａ／Ｄ変換によりデジタル信号に変換してから演算を行い、Ｄ／Ａ変換により、アナログ信号に変換してレーザ制御信号Ｓｌを出力する。ただし、演算部４０は、アナログ演算を行ってもよい。
【００４１】
本実施形態に係るレーザ装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、このレーザ装置１０の動作及びレーザ装置１０を用いたレーザ出力補正方法について説明する。
【００４２】
レーザ装置１０を使用する際、まず、ユーザは、レーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄの出力を設定する。具体的には、例えば、所望の出力として所望の値をひとつ選択し、図示しない操作部を介して、レーザ装置１０に対して所望の値を入力することにより、レーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄの出力を設定すればよい。続いて、ユーザは、制御部１４にレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄの発振開始信号を入力する。発振開始信号が入力されると、出力部３８は、レーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄの所望の出力に対応する設定信号Ｓｓをひとつ出力する。この設定信号Ｓｓは、演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄにそれぞれ入力される。
【００４３】
演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、設定信号Ｓｓと、対応するレーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの特性に応じて予め設定された比例ゲインＡａ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄ及び偏差Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄとに基づいて、レーザ制御信号Ｓｌａ、Ｓｌｂ、Ｓｌｃ、Ｓｌｄをそれぞれ演算し、レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄにそれぞれ出力する。具体的には、例えば、演算部４０ａは、Ｓｌａ＝Ａａ×Ｓｓ＋Ｂａの計算式を用いて、レーザ制御信号Ｓｌａを演算し、対応するレーザ発振器１６ａに出力する
【００４４】
そして、各レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの各ＬＤ電源３０には、レーザ制御信号Ｓｌａ、Ｓｌｂ、Ｓｌｃ、Ｓｌｄがそれぞれ入力される。これにより、各ＬＤ電源３０は、入力されたレーザ制御信号Ｓｌａ、Ｓｌｂ、Ｓｌｃ、Ｓｌｄに対応する駆動電流を、各ＬＤ３２にそれぞれ供給する。
【００４５】
駆動電流が各ＬＤ３２に供給されると、各ＬＤ３２から励起光が出射されて各コンバイナ３４で結合（合成）され、結合された励起光が各アクティブファイバ２４のコアを通過することにより当該アクティブファイバ２４からレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄがそれぞれ発振される。各アクティブファイバ２４から発振されたレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄは、一対の反射素子２６、２８の間を複数回往復することにより増幅され、反射素子２８を通過したレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄが伝送ファイバ１８からそれぞれ出射される。
【００４６】
伝送ファイバ１８から出射されたレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄは、コリメートレンズ２０でそれぞれ平行化された後、図示しない出射ユニットを介してワークに照射されて、ワークの加工（切断、溶接、マーキング等）や半田付け等に利用される。なお、前記出射ユニットは、ガルバノスキャナを有していても構わない。
【００４７】
図３Ａ及び図３Ｂに、レーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄを用いて、第１のワーク４２と、第２のワーク４４とを溶接する例を示す。図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、複数のレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄは、図示しない出射ユニットから同時に出射されて、第１のワーク４２と第２のワーク４４を溶接する。
【００４８】
仮に、複数のレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄが同時に出射されない場合には、他のレーザ光に先立って照射された一部のレーザ光によって熱ひずみが発生するおそれがある。この熱ひずみに起因して、第２のワーク４４に浮き上がりや、位置ずれが生じ、遅れて照射された他のレーザ光が、所望の場所と異なる場所に照射されてしまう可能性があり、好ましくない。本実施形態におけるレーザ装置１０では、複数のレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄを同時に出射することができるので、このような不都合が回避される。
【００４９】
本実施形態に係るレーザ装置１０は、複数のレーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに対応して複数設けられ、且つ、対応する当該レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの特性に基づいて設定信号Ｓｓを補正し、レーザ制御信号Ｓｌａ、Ｓｌｂ、Ｓｌｃ、Ｓｌｄを出力する演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを備える。これにより、これらの演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄが対応する各レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの個体差（固有のバラツキ）をそれぞれ補正するため、複数のレーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを用いて、複数のレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄを、予め設定された所望の出力で同時に出射することが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態に係るレーザ装置１０において、複数の演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、対応するレーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの特性に基づいて予め設定された比例ゲインＡａ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄを設定信号Ｓｓの値に乗算し、乗算により得られた乗算値に対して、対応するレーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの特性に基づいて予め設定された偏差Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄを加算することにより、設定信号Ｓｓを補正する。これにより、複数の演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、対応するレーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの個体差（固有のバラツキ）を精度よく補正することができる。
【００５１】
またさらに、本実施形態に係るレーザ装置１０を用いたレーザ出力補正方法によれば、複数の演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄにおいて、対応するレーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの特性に基づいて、レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの個体差（固有のバラツキ）を補正し、レーザ制御信号Ｓｌａ、Ｓｌｂ、Ｓｌｃ、Ｓｌｄを出力するステップを有する。このため、複数のレーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを用いて、複数のレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄを、予め設定された所望の出力で同時に出射することができる。
【００５２】
さらに、本実施形態によれば、単一の出力部３８からの出力を分岐して、複数のレーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに対し供給している。このため、出力部３８を複数のレーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄで共用することができ、製造コストの低減を図ることができる。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るレーザ装置５０について図４を参照しながら説明する。第２実施形態に係るレーザ装置５０は、第１実施形態と比較して、測定光学系５２と、フィードバック制御部５４を設けた点が異なる。なお、第２実施形態において、その他の構成は、第１実施形態と同じであるので、同一の参照符号を付し詳細な説明を省略する。
【００５４】
第２実施形態に係るレーザ装置５０において、レーザ装置本体１２は、その内部に、伝送ファイバ１８から出射されたレーザ光Ｌの出力を測定するための測定光学系５２を含み、制御部１４は、測定光学系５２から出力された測定信号Ｓｍａ、Ｓｍｂ、Ｓｍｃ、Ｓｍｄ（以下、これらをまとめてＳｍということがある）に基づいてレーザ制御信号Ｓｌを補正するフィードバック制御部５４を含む。
【００５５】
図４から諒解されるように、測定光学系５２は、４つのレーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに対応してそれぞれ設けられた、４つの測定光学系５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄからなる。測定光学系５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄは、いずれも同じ構成を有するので、ここでは測定光学系５２ａについて説明し、測定光学系５２ｂ、５２ｃ、５２ｄについての説明は省略する。
【００５６】
測定光学系５２ａは、コリメートレンズ２０ａで平行化されたレーザ光Ｌａを分岐するための分岐ミラー５６ａと、分岐されたレーザ光Ｌａを集光する集光レンズ５８ａと、集光レンズ５８ａにて集光されたレーザ光Ｌａを受光する測定部（パワーモニタ）６０ａとを有する。分岐ミラー５６ａの反射率は、例えば、１％程度に設定されている。分岐ミラー５６ａを透過したレーザ光Ｌａは、ワークの加工（切断、溶接、マーキング等）や半田付け等に利用される。
【００５７】
測定部６０ａは、例えば、図示しないフォトダイオードを含み、分岐されたレーザ光Ｌａの出力を測定して、当該レーザ光Ｌａの測定出力に対応した測定信号Ｓｍａを出力する。
【００５８】
ここで、測定信号Ｓｍａはアナログ電圧信号であり、他の測定信号Ｓｍｂ、Ｓｍｃ、Ｓｍｄも同様に、アナログ電圧信号である。また、後述するレーザ制御信号Ｓｌａ’、Ｓｌｂ’、Ｓｌｃ’、Ｓｌｄ’（以下、まとめてＳｌ’ということがある）もアナログ電圧信号である。ただし、これらの測定信号Ｓｍ、レーザ制御信号Ｓｌ’は、デジタル電圧信号であっても構わない。
【００５９】
図４から諒解されるように、制御部１４を構成するフィードバック制御部５４は、４つのレーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに対応してそれぞれ設けられたフィードバック制御部５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄからなる。フィードバック制御部５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、いずれも同じ動作を営むので、ここではフィードバック制御部５４ａについて説明し、フィードバック制御部５４ｂ、５４ｃ、５４ｄについての説明は省略する。
【００６０】
フィードバック制御部５４ａは、レーザ制御信号Ｓｌａと測定信号Ｓｍａとに基づいて、レーザ光Ｌａの出力が予め設定された所望の出力となるようにレーザ制御信号Ｓｌａを補正する演算を行い、レーザ制御信号Ｓｌａ’を出力する。フィードバック制御部５４ａは、例えば、ＰＩ制御又はＰＩＤ制御を行う。フィードバック制御部５４ａの制御ゲイン（例えば、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン）は、任意に定めることが可能であるが、ハンチングやオーバーシュートが発生しない程度の大きさに設定される。本実施形態では、レーザ発振器１６ａをファイバーレーザ装置として構成しているので、レーザ発振器１６ａは、予め設定された出力が小さいほど応答性が悪くなる。そのため、制御ゲインは、設定された出力に応じて、ハンチングやオーバーシュートが十分に抑制されるような大きさに設定される。
【００６１】
本実施形態によれば、測定出力に対応した測定信号Ｓｍａ、Ｓｍｂ、Ｓｍｃ、Ｓｍｄに基づいてフィードバック制御が行なわれ、このフィードバック制御によって補正された後のレーザ制御信号Ｓｌａ’、Ｓｌｂ’、Ｓｌｃ’、Ｓｌｄ’に基づいて各レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄはレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄを発振する。このため、各レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの個体差（固有のバラツキ）をより一層精度良く補正することができる。
【００６２】
なお、本実施形態は、上述した構成に限定されるものではない。例えば、測定部６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄは、レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄに内蔵されていてもよい。この場合、測定光学系５２の構成を小型化することができるので、レーザ装置５０の小型化を図ることができる。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るレーザ装置７０について図５を参照しながら説明する。第３実施形態に係るレーザ装置７０は、第１実施形態と比較して、制御部１４に調整部７２を設けた点が異なる。なお、第３実施形態において、その他の構成は、第１実施形態と同じであるので、同一の参照符号を付し詳細な説明を省略する。
【００６４】
調整部７２は、複数のレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄごとに予め設定された所望の出力と、レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの特性に基づいて、比例ゲインＡａ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄ及び偏差Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄを算出し、演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに出力する。
【００６５】
複数のレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄごとに予め設定された所望の出力が同一である場合、調整部７２は、各レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの特性に基づいて予め設定された各比例ゲインＡａ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄ及び偏差Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄを、各演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに出力する。
【００６６】
一方、任意のレーザ光Ｌの出力を、他のレーザ光Ｌの出力と異なる出力に設定することもできる。
【００６７】
この場合、調整部７２は、複数の前記レーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄごとに設定された所望の出力と、対応するレーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの特性とに基づいて、比例ゲインＡａ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄ及び偏差Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄを算出し、演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに出力する。
【００６８】
各演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、調整部７２から出力された調整後の比例ゲインＡａ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄ及び偏差Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄに基づいて設定信号Ｓｓを補正して得られたレーザ制御信号Ｓｌａ、Ｓｌｂ、Ｓｌｃ、Ｓｌｄを、各レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄにそれぞれ出力する。
【００６９】
このような構成によれば、複数のレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄごとに異なる出力が設定された場合であっても、調整部７２が、当該レーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄごとに設定された所望の出力と、各レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの特性とに基づいて、比例ゲインＡａ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄ及び偏差Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄを算出し、演算部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに出力する。このため、各レーザ発振器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは、それぞれ予め設定された所望の出力でレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄを発振する。この結果、レーザ装置７０は、複数のレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄを、予め設定された所望の出力で同時に出射することができる。
【００７０】
したがって、このレーザ装置７０は、例えば、複数のレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄのうち任意のレーザ光の出力を容易に変更して、出力比率を変更することができるほか、任意のレーザ光について出力のＯＮ／ＯＦＦを容易に切り替えることができる。
【００７１】
なお、本実施形態は、上述した構成に限定されるものではない。例えば、レーザ発振器１６は、ファイバーレーザ装置として構成された例に限定されず、ＹＡＧレーザ装置やＬＤ装置等の各種レーザ装置として構成することが可能である。
【００７２】
本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ…レーザ発振器
３８…出力部
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ…演算部
５４、５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ…フィードバック制御部
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ…測定部（パワーモニタ）
Ａ、Ａａ、Ａｂ、Ａｃ、Ａｄ…比例ゲイン
Ｂ、Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ…偏差
Ｓｌ、Ｓｌａ、Ｓｌｂ、Ｓｌｃ、Ｓｌｄ…レーザ制御信号
Ｓｍ、Ｓｍａ、Ｓｍｂ、Ｓｍｃ、Ｓｍｄ…測定信号
Ｓｓ…設定信号
【図１】
2015015333.tif 000003
【図２】
2015015333.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015015333.tif 000006
【図５】
2015015333.tif 000007