(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出力するレーザ放電管と、前記レーザ放電管に流れる電流を放電電流信号として検出する放電電流検出回路と、レーザ光出力を設定する放電電流指令信号と前記放電電流検出信号の差分を誤差信号とする引算回路と、前記誤差信号をそれぞれ入力する複数個の誤差回路と、前記複数個の誤差回路の出力すべてを加算して制御信号とする加算回路と、前記制御信号を入力し、前記レーザ放電管への電力を可変する高圧電源回路より構成され、上記誤差回路はそれぞれが変動を押さえたい周波数成分に選別するために前記誤差信号をあらかじめ設定した周波数により選別するフィルタ回路と変動に対するフィードバック系応答速度を決定する誤差増幅を行う増幅回路が直列に接続されていることを特徴とするレーザ発振器。
【請求項２】
上記複数個の誤差回路はフィルタ回路と増幅回路と遅延回路が直列に接続されていることを特徴とする請求項１記載のレーザ発振器。
【請求項３】
上記複数個の誤差回路でのフィルタ回路で、少なくとも１つは高周波成分のノイズを除去して低周波成分のみを通すローパスフィルタであり、少なくとも１つはリップル成分の周波数を帯域の中心とする帯域成分のみを通すバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項１または２記載のレーザ発振器。
【請求項４】
上記複数個の誤差回路および誤差回路の出力すべてを加算する加算回路を１つのブロックまたは１個の誤差回路を１つのブロックとし、複数個のブロックの出力を放電状態を示す放電状態切替信号により選択する切替回路を有し、切替信号の出力を制御信号とする請求項１から３のいずれかに記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ放電電流の最適なフィードバック制御により常に安定したレーザ光出力を得るガスレーザ発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、異常放電、負荷変動の制御、電源等より発生するリップル軽減等を目的として、レーザ放電管の電圧、電流あるいはレーザ光出力の一部を検出し、検出結果を高圧電源回路のスィッチング素子で昇圧トランスを駆動するスィッチング回路にフィードバックし、レーザ放電管に接続された高圧電源回路の昇圧トランス出力を制御する事によりレーザ発振器の放電電流の安定化、ひいてはレーザ光出力の安定化を図っていた。また、レーザ放電管内のガス圧変動、ガスの流速変動、ガス混合比の不均一性等によるレーザ光出力の変動を低減する目的で、ガス圧を検出しガス圧の変動に応じてガス流速をフィードバック制御する事によってもレーザ発振器のレーザ光出力の安定化を図っていた。このような技術は例えば、実公昭６２−６００６１号公報に開示されている。
【０００３】
図８は従来のレーザ発振器の構成図であり、ガスレーザ発振器の一例を示している。図８において放電電流指令信号２と放電電流検出回路７により検出した放電電流検出信号８との引算を引算回路３で行いこの差分である誤差信号３９は増幅回路１２で増幅され高圧電源回路５の制御信号１９となる。高圧電源回路５は昇圧トランスと制御信号１９により制御されるスイッチング回路と整流平滑回路とより構成され、スイッチング回路により制御信号１９に応じた交番の高電圧が昇圧トランスより出力され、それを整流平滑回路により直流の高電圧にし、高圧電源回路５より直流高電圧を出力する。この構成により、高圧電源回路５の出力すなわちレーザ放電管６の入力電流は、放電電流指令信号２に比例して制御される。
【０００４】
一方、レーザ放電管６内のガス圧はガス圧検出器９７を介してガス圧信号として検出され、ガス圧調整器９６を介してレーザ放電管６の電磁弁９２に開閉信号をあたえ、これによってガス圧をオンオフ制御する。回転数補正演算回路９５は、回転数補正信号を出力し、回転数補正信号と回転数指令信号９３との差分をガス圧の変化に応じた信号としてモータ駆動回路９８にフィードバックし、ブロワ９９の回転速度を調整してガス流量を調整している。すなわち、レーザ放電管６内のガス圧が電磁弁９２の開閉に応じて変化すると、ガス圧検出信号が回転数補正演算回路９５を通して変化に対応する回転数補正信号に変換され、一定の回転数指令信号９３からの差分が実際の回転数基準信号となり、これがモータ駆動回路９８に入力されてブロワ９９の速度を回転数指令信号９３に比例して制御し、ガス流速を調整してガス圧の変動による影響を補償して、一定なレーザ光出力を得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図８における従来例のようにフィードバック制御によりガスレーザ発振器のレーザ光出力の安定化を図ってきたが、近年、レーザ発振器の小形化の要望と同時に、より高品質、高精度なレーザ加工が可能なレーザ発振器の要望が高まっている。従来例にて定常運転時のレーザ光出力に与える品質、精度の不具合要因としては、（１）制御系で発生する高周波ノイズ、（２）グローからアーク放電への移行で生じるピーク状ノイズ、（３）ＡＣ電源からのリップルまた上記従来例のようにガス圧調整の周期またはガス流制御の変動がレーザ放電管の負荷変動となる事によるリップル、がある。図６は放電電流検出回路７から検出した放電電流検出信号８の波形の一例を示しており、放電電流指令信号２の設定による所望の指令放電電流レベルに対し実際の放電電流検出信号８は図示のようにノイズが混入している。図７の（１）〜（３）は放電電流検出信号のノイズを成分別に示したものである。（１）が制御系全体で発生する高周波ノイズ成分、（２）はアーク放電によるピーク状ノイズ成分、（３）は比較的低い周波数であるリップル成分である。これら不具合要因となるノイズ成分のうち（１）に示す高周波ノイズ成分および（２）に示すピーク状ノイズ成分はフィードバック制御系を乱す要因となる不安定要素となる。特にピーク状のノイズは、フィードバック制御系の伝達特性によっては振動現象を引き起こしたりするため不安定要素となり易い。また、（３）に示すリップル成分は低周波の周期的変動であるためレーザ光出力そのものが周期的変動となり、レーザ加工精度そのものに影響する。すなわち、このような周期的変動を伴ってレーザ加工を行うと加工面も周期的な仕上がりとなり仕上がり品質面での問題を有していた。このような不具合を低減する方法として、例えば、図８の増幅回路１２の増幅率を上げ、すなわち放電電流フィードバック制御系のゲインを上げる事により高速化が図れフィードバック制御系でリップルによる影響を低減可能である。しかしながら、例えばグローからアーク放電が高速で交番に変化したような場合、図７の（２）に示すピーク状のノイズとなりフィードバック制御系が不安定領域に入り逆にフィードバック系を乱すことになる。また、ゲインを上げるほど振動現象などの不安定領域に入りやすいためフィードバック系のゲインもある程度低く押さえる必要がある。
【０００６】
このため、さらに高品質、高精度なレーザ光出力を得ようとする場合、例えば図８の従来例に示したようなガス流制御を付加し全体の制御をより高精度に行う方法がある。すなわち、放電電流フィードバック制御系のゲインはある程度低く押さえて不安定領域に入る事を抑制し、リップル成分に対しては発生源の改善を行おうとする方法である。しかしながら、このような場合機構、構造的改善が必要なため高価、大型化になる欠点がある。さらにモータ、ブロワ、電磁弁等ＡＣ電源により動作しているため、これらの動作による変動がＡＣ電源より回り込み、高圧電源が変動するという問題も有している。ＡＣ電源をより高精度なものにすることより安定化を図る方法もあるが（例えば、特開平４−５６４７５号公報参照）、やはり高価、大型化になる問題があった。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、常に安定で、高品質、高精度なレーザ光出力を得ることができるレーザ発振器を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のレーザ発振器は、レーザ光を出力するレーザ放電管と、前記レーザ放電管に流れる電流を放電電流信号として検出する放電電流検出回路と、レーザ光出力を設定する放電電流指令信号と前記放電電流検出信号の差分を誤差信号とする引算回路と、前記誤差信号をそれぞれ入力する複数個の誤差回路と、前記複数個の誤差回路の出力すべてを加算して制御信号とする加算回路と、前記制御信号を入力し、前記レーザ放電管への電力を可変する高圧電源回路より構成され、上記誤差回路はそれぞれが変動を押さえたい周波数成分に選別するために前記誤差信号をあらかじめ設定した周波数により選別するフィルタ回路と変動に対するフィードバック系応答速度を決定する誤差増幅を行う増幅回路が直列に接続されている構成を有している。この構成により、レーザ放電管からの検出した放電電流信号より不安定、周期的変動となる成分をフィードバック系の複数のフィルタ回路で抽出または抑圧して高圧電源出力を補正するようにしている。このように、不安定、周期的変動となる成分は従来の放電電流検出回路からの放電電流検出信号から抽出し、不安定要素は抑圧し、周期的変動となる成分は最適にフィードバックして高圧電源出力を制御する事により、常に安定で、高価かつ大規模な装置も必要とせず、より高品質、高精度なレーザ光出力を得るレーザ発振器を提供する事が可能となる。
【０００９】
また、本発明の請求項２記載のレーザ発振器は、複数個の誤差回路はフィルタ回路と増幅回路と遅延回路が直列に接続されている構成を有している。この構成により、例えばリップル成分のような周期的ノイズの影響を抑圧したい場合、周期的ノイズの発生源に対して逆位相で打ち消すような遅延量に設定することにより、安定性、抑圧度に関してより効果的となり、より高品質、高精度なレーザ光出力を得るレーザ発振器を提供する事が可能となる。
【００１０】
また、本発明の請求項３記載のレーザ発振器は、上記複数個の誤差回路でのフィルタ回路で、少なくとも１つは高周波成分のノイズを除去して低周波成分のみを通すローパスフィルタであり、少なくとも１つはリップル成分の周波数を帯域の中心とする帯域成分のみを通すバンドパスフィルタである構成を有している。この構成により、リップル成分のような周期的ノイズの影響を抑圧し、ピーク状ノイズによるフィードバック制御系を乱す要因をも除去した、より高品質、高精度なレーザ光出力を得るレーザ発振器を簡易に提供する事が可能となる。
【００１１】
また、本発明の請求項４記載のレーザ発振器は、複数個の誤差回路および誤差回路の出力すべてを加算する加算回路を１つのブロックまたは１個の誤差回路を１つのブロックとし、複数個のブロックの出力を放電状態を示す放電状態切替信号により選択する切替回路を有し、切替信号の出力を制御信号とする構成を有している。この構成により、放電状態に応じてレーザ光出力を不安定にする要因別の最適な高圧電源出力のフィードバック制御系をしているので常に安定で、高品質、高精度なレーザ光出力を得る事ができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態を示すレーザ発振器の構成図である。なお以下の実施例では、本発明の要点を説明するため従来例で説明したレーザ放電管内のガス圧を調整するフィードバック系等は省略している。
【００１４】
図１に示す実施例は、制御信号１９に応じた高電圧を発生する高圧電源回路５と、高圧電源回路５に接続されたレーザ放電管６と、レーザ放電管に流れる電流を電圧に変換し検出する放電電流検出回路７と、放電電流検出回路７により検出した放電電流検出信号８と放電電流指令信号２との差分を演算する引算回路３と、引算回路３の出力である誤差信号３９を任意の周波数帯域に選別するフィルタ回路１１ａと、フィルタ回路１１ａの出力を増幅する増幅回路１２ａと、増幅回路１２ａの出力を位相補正する遅延回路１３ａと、同様にフィルタ回路、増幅回路、および遅延回路の縦続接続された回路から構成される複数個の誤差回路１０ａから１０ｎの出力を加算する加算回路４と、上記加算回路４の出力を制御信号１９として高圧電源回路５に入力するような構成となっている。
【００１５】
次にこの実施例の動作について説明する。図１において高圧電源回路５は、例えばＡＣ電源より２００Ｖの交流電圧を入力し、整流、平滑された後、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのスィッチング素子と１次側で結合された昇圧トランスに印加され、スィッチング素子のスィッチング動作により、昇圧トランスの２次側には高電圧の交番電圧がえられる。この交番電圧を整流、平滑回路により高電圧の直流電圧を得ている。この高電圧の直流電圧はレーザ放電管６に印加され、これによりレーザ放電管６ではグロー放電が発生し、レーザ放電管６内には放電電流が流れる。放電電流検出回路７はレーザ放電管内の放電電流を検出し電圧に変換して放電電流検出信号８として出力する。放電電流検出回路７は、例えばレーザ放電管６と直列に抵抗値の低い抵抗を挿入する事により放電電流が電圧に変換されるため容易に実現できる。引算回路３は放電電流検出信号８と、目標のレーザ光出力を指令設定する放電電流指令信号２との差分をとり誤差信号３９として出力する。この誤差信号３９は複数個の誤差回路１０ａ〜１０ｎに同時に入力される。この誤差回路１０ａ〜１０ｎは誤差信号３９をあらかじめ設定した周波数により選別するフィルタ回路１１ａ〜１１ｎと、フィルタ回路１１ａ〜１１ｎの出力をあらかじめ設定したゲインで増幅する増幅回路１２ａ〜１２ｎと増幅回路１２ａ〜１２ｎの出力をあらかじめ設定した時間遅らせる遅延回路１３ａ〜１３ｎより構成される。加算回路４は複数個の誤差回路１０ａ〜１０ｎからの出力をすべて加え合わせた加算を行い、この加算結果は高電圧を制御する制御信号１９として高圧電源回路５に入力される。以上、本構成はレーザ放電管６の放電電流を放電電流検出回路７により検出し、レーザ出力の放電電流指令信号２と放電電流検出信号８との差分を引算回路３により得ることで、誤差信号３９は放電電流指令信号２からの変動成分として得られ、複数個の誤差回路１０ａ〜１０ｎを構成するフィルタ回路１１ａ〜１１ｎにより変動を押さえたい周波数成分の選別を、増幅回路１２ａ〜１２ｎにより変動に対するフィードバック系応答速度を決定する誤差増幅を、および遅延回路１３ａ〜１３ｎでその周波数における位相補正を、すなわち変動成分である誤差信号３９の最適化を複数個の誤差回路１０ａ〜１０ｎで行い、加算回路４で加算して、最適化された誤差信号が高圧電源回路５の制御信号１９として高圧電源回路５に入力されることよりこれらの変動成分を押さえる方向に高圧電源回路５の出力を制御し、この結果レーザ発振器より安定したレーザ光出力を得ることができる。
【００１６】
図２は、図１の第1の実施の形態を示すレーザ発振器の動作をさらにわかり易くするためのより具体的な構成図である。
【００１７】
ここでは、従来例で説明したレーザ放電管内のガス圧が変動した場合を挙げて説明する。従来例で説明したように従来の構成ではレーザ管から検出した放電電流検出信号は図６に示すような不具合要因となるノイズ成分を含んでいる。たとえば、ガス圧を一定にするため周期的にガス圧調整、ガス流制御を行っているが、完全なガス圧の一定化が不可能なためレーザ放電管の負荷変動が生じこれが放電電流検出信号に図７の（３）に示すような周期的なリップル成分として混入する。また、これとは別にアーク放電などによる図７の（２）に示すようなピーク状ノイズ成分も混入する。本実施例ではこのような高周波ノイズ、ピーク状ノイズ、リップル成分を含んだ信号を放電電流検出信号８として検出している。ここでは誤差回路１０ａと誤差回路１０ｂの2個有し、１つのフィルタ回路は低周波成分のみを通すローパスフィルタ１１ａ、他の１つのフィルタ回路はある帯域成分のみを通すバンドパスフィルタ１１ｂとしている。また、増幅回路１２ａ、１２ｂ、遅延回路１３ａ、１３ｂは適宜、抽出する信号成分に応じて以下に述べるようにゲイン、および遅延量が設定されている。
【００１８】
すなわち誤差信号３９はローパスフィルタ１１ａを通すことより高周波ノイズ、ピーク状ノイズのような高周波成分のノイズは除去され、リップル成分も抑圧され、放電電流指令信号２を切替えたときの変化成分のみが抽出される。すなわち、誤差回路１０ａはノイズ成分を除き、放電電流指令信号２を切替えたときの変化成分のみを制御信号１９に伝達することを目的に構成している。一方、バンドパスフィルタ１１ｂはリップル成分の周波数に帯域の中心がくるよう設定しており、バンドパスフィルタ１１ｂを通す事により高周波ノイズ、ピーク状ノイズの高周波成分および放電電流指令信号２を変えたときの変化成分が取り除かれリップル成分のみが抽出される。すなわち、誤差回路１０ｂはノイズ成分を除き、リップル成分のみを制御信号１９に伝達することを目的に構成している。
【００１９】
誤差回路１０ａにおいて、ローパスフィルタ１１ａ後の増幅回路１２ａは、例えば放電電流指令信号２を切替えたときの応答速度に対応するゲインに設定され、適宜遅延回路１３ａの遅延量だけ送らせて出力する。ただし、ここでの遅延量は多くすると放電電流指令信号２の切替えから実際のレーザ出力までの応答速度が遅くなるため、通常遅延回路を設置しない。このため、本実施例では遅延回路１３ａを使用した例をあげているが特に使用しなくてもよい。以上、放電電流指令信号２を切替えたときの変化成分は、ローパスフィルタ１１ａにてアーク放電で生じるようなピーク状のノイズは除去して制御信号１９に伝達しこの制御信号１９を高電圧電源回路５に入力しているため、ピーク状ノイズ等が引き金となってフィードバック制御系を乱すことを阻止することができる。一方、誤差回路１０ｂにおいて、バンドパスフィルタ１１ｂ後の増幅回路１２ｂはリップル成分の抑圧に対応するゲインに設定され、遅延回路１３ｂにて、適宜遅延回路の遅延量だけ送らせて出力する。ここでも遅延回路１３ｂを設置しなくても本発明の効果は得られる。しかし、ここでの遅延回路１３ｂの遅延量をリップルの発生源に対して逆位相で打ち消すような遅延量に設定することにより、安定性、抑圧度に関してより効果的である。高圧電源回路５にはリップルを抑圧するような制御信号１９で高圧電源回路５の出力電圧を制御するため、リップルの影響を無くした高品質なレーザ光出力が得られる。
【００２０】
なお、本実施例では誤差回路を2個とした場合で説明したが、不安定要素、ノイズ成分に応じて更に増やす事が可能である。リップル成分としてガス圧の変動によるものとして説明したが、例えば、商用電源から回り込む周波数５０Ｈｚ，６０Ｈｚのリップル成分を抑圧する目的で５０Ｈｚ，６０Ｈｚのバンドパスフィルタをフィルタ回路として誤差回路が更に追加できる。その他、商用電源の高調波成分、従来例で説明したガス流制御用モータ等から発生する周期的ノイズにも適宜誤差回路を追加する事により安定化が可能である。
【００２１】
また、本実施にて引算回路、加算回路、フィルタ回路、増幅回路、および遅延回路は従来知られている演算増幅器と抵抗、コンデンサ、コイルを込み合わせたアナログ回路により、放電電流指令信号は指令に応じた電圧を発生する可変直流電源により、容易に実現可能である。
【００２２】
このように、レーザ光出力を不安定にする要因別に最適な高圧電源出力のフィードバック制御系を構成しているので常に安定で、高品質、高精度なレーザ光出力を得る事ができる。さらに、レーザ放電管の放電電流検出信号を利用して高圧電源出力を制御するフィードバック制御系は従来広く用いられており、従来のレーザ発振器に誤差回路の追加、修正することにより簡単に実現できる。また、従来のようにＡＣ電源入力部の改良とかガス圧の制御のような大掛かりな変更なく容易にレーザ光出力の安定化が可能となる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態を示すレーザ発振器の構成図である。
【００２４】
図３に示す実施例は、制御信号１９に応じた高電圧を発生する高圧電源回路５と、高圧電源回路５に接続されたレーザ放電管６と、レーザ放電管に流れる電流を電圧に変換し検出する放電電流検出回路７と、放電電流検出回路７により検出した放電電流信号８と放電電流指令信号２との差分を演算する引算回路３と、引算回路３の出力である誤差信号３９を任意の周波数帯域に選別するフィルタ回路１１ａＡと、フィルタ回路１１ａＡの出力を増幅する増幅回路１２ａＡと、増幅回路１２ａＡの出力を位相補正する遅延回路１３ａＡと、同様にフィルタ回路、増幅回路、および遅延回路の縦続接続された回路から構成される複数個の誤差回路１０ａＡから１０ｎＡの出力を加算する加算回路４Ａと、複数個の誤差回路１０ａＡから１０ｎＡと加算回路４Ａを含めて１個のブロックとしたメイン誤差回路１Ａと、同様に複数個の誤差回路１０ａＢから１０ｎＢと加算回路４Ｂを含めたシマー誤差回路１Ｂと、レーザ放電の状態により切替える放電状態切換信号１５によりメイン誤差回路１Ａの加算回路４Ａの出力とシマー誤差回路１Ｂの加算回路４Ｂの出力を切替えて出力する切換回路１４と、切換回路１４の出力を制御信号１９として高圧電源回路５に入力するような構成となっている。
【００２５】
ガスレーザ発振器において放電行う場合、立ち上げ時、通常の使用時、あるいは予備放電としてのシマー放電時などで放電電流が異なる状態が存在する。また、放電電流指令信号によりレーザ光出力を広範囲に変更できるが、放電電流指令の大小によっても放電電流が異なってくる。このように、放電電流が異なると放電電流フィードバック制御系の最適条件も異なってくる。
【００２６】
本発明の第２の実施の形態は、このような放電電流が異なる場合にもその放電電流に適した誤差回路を提供することを目的としている。図３はこのような放電電流が異なる場合の実施例として、通常の使用時における放電状態であるメイン放電と、予備放電であるシマー放電の場合を挙げている。すなわち、レーザの放電条件がメイン放電の場合は、放電電流も大きくなりその結果、放電電流の変動についても大きくなる。一方、予備放電であるシマー放電の場合は、放電電流が少ないため、結果放電電流の変動も小さくなる。これより、メイン放電の場合は増幅回路のゲインを大きくし、シマー放電の場合はゲインを小さくするような重み付けにより最適化が図られる。
【００２７】
以上、図３の構成において、メイン誤差回路１Ａでのフィルタ回路１１ａＡ〜１１ｎＡ、増幅回路１２ａＡ〜１２ｎＡおよび遅延回路１３ａＡ〜１３ｎＡは、それぞれ第１の実施の形態で説明したフィルタ特性、ゲインおよび遅延量にしておき、シマー誤差回路１Ｂでのフィルタ回路１１ａＢ〜１１ｎＢはシマー放電状態での変動を押さえたい周波数成分の選別に適した周波数特性を持つフィルタ回路１１ａＢ〜１１ｎＢとし、増幅回路１２ａＢ〜１２ｎＢについてはメイン誤差回路１Ａの増幅回路１２ａＡ〜１２ｎＡのゲインより小さく設定し、遅延回路１３ａＢ〜１３ｎＢについては適宜最適な遅延量を設定する。このようにメイン誤差回路１Ａおよびシマー誤差回路１Ｂは設定されており、レーザ発振器が予備放電であるシマー放電時には、放電状態切換信号１５によりシマー誤差回路１Ｂの出力を切替回路１４により選択して制御信号１９として高圧電源回路５に出力し、レーザ発振器の使用時であるメイン放電時には、放電状態切換信号１５によりメイン誤差回路１Ａの出力を切替回路１４により選択して制御信号１９として高圧電源回路５に出力する。これにより、放電状態により最適化された誤差信号が高圧電源回路５の制御信号１９として高圧電源回路５に入力されることよりこれらの変動成分を押さえる方向に高圧電源回路５の出力を制御し、この結果レーザ発振器より安定したレーザ光出力を得ることができる。
【００２８】
図４は、図３の第2の実施の形態を示すレーザ発振器の動作をさらにわかり易くするためのより具体的な構成図である。ここで、メイン誤差回路１Ａにおいて、誤差回路１０ａＡ、１０ｂＡは第１の実施の形態の図２の具体的な実施例で示した誤差回路１０ａ、１０ｂと同一の構成をしている。一方シマー誤差回路１Ｂにおいて、誤差回路は誤差回路１０ａＢのみの構成をしている。誤差回路１０ａＢにおいて、フィルタ回路は低周波成分のみを通すローパスフィルタ１１ａＢとし、増幅回路１２ａＢのゲインはメイン誤差回路の増幅回路１２ａＡより低くし、また遅延回路については使用していない。また、他の構成要素については図３の実施例と同一である。以上のように構成された第２の実施の形態の具体的な実施例では、予備放電時であるシマー放電時には、放電状態切換信号１５によりシマー誤差回路１Ｂの出力を切替回路１４により選択して制御信号１９としている。ここで、シマー放電時は予備放電でありレーザ光出力の高い精度は要求されないためローパスフィルタ１１ａＢと、メイン誤差回路１Ａでの増幅回路１２ａＡより低いゲインの増幅回路１２ａＢのみでフィードバック制御系を構成している。これより、シマー放電時には、回路数をあまり増大することなく、誤差回路１０ａＢのみとしてシマー放電に適したフィードバック制御系としている。次に、レーザ発振器の使用時であるメイン放電時には、放電状態切換信号１５によりメイン誤差回路１Ａの出力を切替回路１４により選択して制御信号１９としており、第１の実施の形態の図２で示した具体的な実施例と同一のフィードバック制御系として、放電電流指令信号２を切替えたときの変化成分は、ローパスフィルタ１１ａＡにてアーク放電で生じるようなピーク状のノイズは除去して制御信号１９に伝達しこの制御信号１９を高電圧電源回路５に入力しているため、ピーク状ノイズ等が引き金になってフィードバック制御系を乱すことを阻止することができ、誤差回路１０ｂＡにおいて、バンドパスフィルタ１１ｂＡ後の増幅回路１２ｂＡはリップル成分の抑圧に対応するゲインに設定され、遅延回路１３ｂＡにて、適宜リップルを抑圧する遅延量だけ送らせて出力することにより、高圧電源回路５にはリップルを抑圧するような制御信号１９で高圧電源回路５の出力電圧を制御するため、リップルの影響を無くし、ピーク状ノイズの影響もなくした高品質なレーザ光出力が得られる。
【００２９】
なお、本実施例では複数の誤差回路を有するメイン誤差回路とシマー誤差回路の２個のブロックとした場合で説明したが、他の放電状態に応じて更に増やすことが可能である。例えば、電源を立ち上げて放電を開始した時、あるいは放電電流指令信号の大小により誤差回路のブロックを増やし、切替回路で状態に応じてそれぞれのブロックの出力を選択するようにすることにより、さらにきめ細かく放電状態に応じたレーザ光出力の安定化が可能である。
【００３０】
また、本実施は第1の実施の形態と同様の従来のアナログ回路により、容易に実現可能である。
【００３１】
このように、放電状態に応じてレーザ光出力を不安定にする要因別の最適な高圧電源出力のフィードバック制御系を構成しているので常に安定で、高品質、高精度なレーザ光出力を得る事ができる。さらに、レーザ放電管の放電電流検出信号を利用して高圧電源出力を制御するフィードバック制御系は従来広く用いられており、従来のレーザ発振器に誤差回路の追加、修正することにより簡単に実現できる。また、従来のようにＡＣ電源入力部の改良とかガス圧の制御のような大掛かりな変更なく容易にレーザ光出力の安定化が可能となる。
【００３２】
（第３の実施の形態）
図５は本発明の第３の実施の形態を示すレーザ発振器の構成図である。本実施例は、図３に示した第２の実施の形態とほぼ同じ構成となっている。ただ、第１および第2の実施の形態においては、すべてアナログ処理によるフィードバック制御系で説明したが、ここではデジタル処理によるフィードバック制御系で構成されている点が異なっている。すなわち、放電電流検出回路７によりレーザ放電管内の放電電流を検出し電圧に変換した信号は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ７１に入力されデジタル信号である放電電流検出信号８となり、またデジタル信号である制御信号１９はデジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡコンバータ７２で電圧に変換されたアナログ信号の制御信号として高圧電源回路５を制御する。これより、引算回路３、フィルタ回路、増幅回路、遅延回路よりなる誤差回路１０ａＡ〜１０ｎＡ、１０ａＢ〜１０ｎＢ、加算回路４Ａ，４Ｂ、および切替回路１４はデジタル回路として構成される。すなわち、引算回路は反転器（インバータ）とアダーにより、フィルタ回路はアダー、反転器、およびフリップフロップなどの遅延素子によるＦＩＲ，またはＩＩＲフィルタにより、増幅回路はビットシフト回路とアダーにより、加算回路はアダーにより、また切替回路はセレクターにより実現可能である。
【００３３】
このような構成とすることにより、第１および第２の実施の形態と同様に、レーザ光出力を不安定にする要因別に最適な高圧電源出力のフィードバック制御系による常に安定で、高品質、高精度なレーザ光出力を得る事ができると同時に、デジタル処理により温度変化、経年変化などの影響を受けにくいという安定性を得ることができる。また、放電電流指令信号２、および放電状態切替信号１５もデジタル信号で処理するため、これらの信号をマイクロコンピュータより設定、制御とするようなこともできより柔軟な処理が可能となる。
【００３４】
なお、ここでは、第２の実施の形態のデジタル処理化としたが、第１の実施の形態についても同様にデジタル処理化が可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明は、レーザ光を出力するレーザ放電管と、前記レーザ放電管に流れる電流を放電電流信号として検出する放電電流検出回路と、レーザ光出力を設定する放電電流指令信号と前記放電電流検出信号の差分を誤差信号とする引算回路と、前記誤差信号をそれぞれ入力する複数個の誤差回路と、前記複数個の誤差回路の出力すべてを加算して制御信号とする加算回路と、前記制御信号を入力し、前記レーザ放電管への電力を可変する高圧電源回路より構成され、上記誤差回路はフィルタ回路と増幅回路が直列に接続されている構成にしたものであり、レーザ光出力を不安定にする要因別に最適な高圧電源出力のフィードバック制御系を構成しているので常に安定で、高品質、高精度なレーザ光出力を得ることができる。さらに、従来からの高圧電源出力のフィードバック制御系に誤差回路の追加、修正のみで実現できるため簡単に高品質、高精度なレーザ光出力を得ることができる。また、従来のようにＡＣ電源入力部の改良とかガス圧の制御のような大掛かりな変更なく容易にレーザ光出力の安定化が可能となる。
【００３６】
また、本発明は、複数個の誤差回路はフィルタ回路と増幅回路と遅延回路が直列に接続するように構成したものであり、周期的ノイズの発生源に対して逆位相で打ち消すような遅延回路の遅延量により、より効果的に周期的ノイズの影響をなくすことができ、より高品質、高精度なレーザ光出力を得るレーザ発振器を提供する事が可能となる。
【００３７】
また、本発明は、複数個の誤差回路でのフィルタ回路で、少なくとも１つはローパスフィルタであり、少なくとも１つはバンドパスフィルタであるように構成したものであり、リップル成分のような周期的ノイズの影響を抑圧し、ピーク状ノイズによるフィードバック制御系を乱す要因をも除去した、より高品質、高精度なレーザ光出力を得るレーザ発振器を簡易に提供する事が可能となる。
【００３８】
また、本発明は、複数個の誤差回路および誤差回路の出力すべてを加算する加算回路を１つのブロックまたは１個の誤差回路を１つのブロックとし、複数個のブロックの出力を放電状態を示す放電状態切替信号により選択する切替回路を有し、切替信号の出力を制御信号とするように構成したものであり、放電状態に応じてレーザ光出力を不安定にする要因別の最適な高圧電源出力のフィードバック制御系をしているので放電状態を変更しても常に安定で、高品質、高精度なレーザ光出力を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1の実施の形態を示すレーザ発振器の構成図
【図２】本発明の第1の実施の形態を示すレーザ発振器の具体的な構成図
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すレーザ発振器の構成図
【図４】本発明の第２の実施の形態を示すレーザ発振器の具体的な構成図
【図５】本発明の第３の実施の形態を示すレーザ発振器の具体的な構成図
【図６】放電電流検出信号の波形図
【図７】放電電流検出信号のノイズ信号成分を示す図
【図８】従来のレーザ発振器の構成図
【符号の説明】
１Ａ  メイン誤差回路
１Ｂ  シマー誤差回路
１０ａ，１０ｂ，〜１０ｎ  誤差回路
１０ａＡ，〜１０ｎＡ  誤差回路
１０ａＢ，〜１０ｎＢ  誤差回路
１１ａ，１１ｂ，〜１１ｎ  フィルタ回路
１１ａＡ，〜１１ｎＡ  フィルタ回路
１１ａＢ，〜１１ｎＢ  フィルタ回路
１２  増幅回路
１２ａ，１２ｂ，〜１２ｎ  増幅回路
１２ａＡ，〜１２ｎＡ  増幅回路
１２ａＢ，〜１２ｎＢ  増幅回路
１３ａ，１３ｂ，〜１３ｎ  遅延回路
１３ａＡ，〜１３ｎＡ  遅延回路
１３ａＢ，〜１３ｎＢ  遅延回路
１４  切替回路
１５  放電状態切替信号
１９  制御信号
２  放電電流指令信号
３  引算回路
３９  誤差信号
４  加算回路
４Ａ  加算回路
４Ｂ  加算回路
５  高圧電源回路
６  レーザ放電管
７  放電電流検出回路
７１  ＡＤコンバータ
７２  ＤＡコンバータ
８  放電電流検出信号
９２  電磁弁
９３  回転数指令信号
９５  回転数補正演算回路
９６  ガス圧調整器
９７  ガス圧検出器
９８  モータ駆動回路
９９  ブロワ
【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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