JP2005331464A - Laser light generating apparatus, line light generating optical system, and laser marking apparatus equipped with the same - Google Patents

Laser light generating apparatus, line light generating optical system, and laser marking apparatus equipped with the same Download PDF

Info

Publication number
JP2005331464A
JP2005331464A JP2004151914A JP2004151914A JP2005331464A JP 2005331464 A JP2005331464 A JP 2005331464A JP 2004151914 A JP2004151914 A JP 2004151914A JP 2004151914 A JP2004151914 A JP 2004151914A JP 2005331464 A JP2005331464 A JP 2005331464A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
distance
duty ratio
mode
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004151914A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Nishimura
孝司 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Koki Co Ltd filed Critical Hitachi Koki Co Ltd
Priority to JP2004151914A priority Critical patent/JP2005331464A/en
Publication of JP2005331464A publication Critical patent/JP2005331464A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser light generating apparatus, a line light generation optical system, and a laser marking apparatus to optimize the apparent brightness of the line light at various irradiation distances. <P>SOLUTION: The laser marking apparatus is provided with a distance measuring function for measuring irradiation distances, and the oscillation condition of a laser is controlled so that the apparent brightness of the line light becomes constant, according to irradiation distances. The apparent brightness of the line light is improved on the basis of the Broca-Sulzer effect, without changing the laser power of a light source. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、線幅が細く、かつ極めて広がり角度が大きなライン光を発生することができるライン光発生光学系及びそれを搭載したレーザ墨出し装置に関するものである。   The present invention relates to a line light generating optical system capable of generating line light having a narrow line width and an extremely wide spread angle, and a laser marking device equipped with the line light generating optical system.

レーザ項を表示光として出力する装置として、レーザポインタとレーザ墨出し装置とが知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。   Laser pointers and laser marking devices are known as devices that output laser terms as display light (see, for example, Patent Documents 1 to 3).

これらの装置ではレーザ光を表示光として用いる。目の安全のため、光強度を所定の値(例えば1mW)以下とする必要がある。レーザ墨出し装置では、ドット形状のレーザ光をライン状に引き伸ばして表示光として用いる。これらの場合には、ライン光の単位面積当たりの光強度は元のドット形状のレーザ光より小さいため、ライン光はドット光より認識しにくくなる。すなわち表示光の認識性は表示光の単位面積当たりの光強度に依存するため、レーザ墨出し装置の場合、ライン光の長さが長くなるほどライン光の面積が増大するため、単位面積当たりの光強度が小さくなり、認識性が低下する。ライン光の長さはレーザ墨出し装置から照射対象までの距離に比例して長くなる。すなわち、現行の墨出し装置では目視でライン光を認識できる距離が10m程度までであり、それ以上の距離を照射する場合はライン光を認識することが困難となるため、受光器を用いてライン光の照射位置を探し出し、墨出し作業を行うのが一般によく用いられる方法である。長距離で認識できるライン光を得るためには単位面積当たりの光強度が大きなドット光を回転させ照射対象物にラインの残像を描き、それを認識する方法がある(例えばトプコン製ローテーティングレーザー)。この場合は高精度に光源を回転させる機構が必要となり装置が大型化すると共に高価格化する。   In these apparatuses, laser light is used as display light. For the safety of the eyes, the light intensity needs to be a predetermined value (for example, 1 mW) or less. In the laser marking device, dot-shaped laser light is extended into a line shape and used as display light. In these cases, since the light intensity per unit area of the line light is smaller than the original dot-shaped laser light, the line light is more difficult to recognize than the dot light. That is, since the recognizability of the display light depends on the light intensity per unit area of the display light, in the case of a laser marking device, the area of the line light increases as the length of the line light increases. Intensity is reduced and recognition is reduced. The length of the line light increases in proportion to the distance from the laser marking device to the irradiation target. That is, in the current marking device, the distance at which line light can be visually recognized is up to about 10 m, and it is difficult to recognize line light when irradiating longer distances. It is a commonly used method to find out the light irradiation position and perform the ink marking work. In order to obtain line light that can be recognized over a long distance, there is a method of rotating the dot light with high light intensity per unit area to draw an afterimage of the line on the irradiation object and recognize it (eg Topcon rotating laser). . In this case, a mechanism for rotating the light source with high accuracy is required, which increases the size and cost of the apparatus.

なお、特許文献1のレーザポインタでは、連続点灯からパルス点灯に切り替えることができる。また、パルス点灯の周波数やパルス幅を切り替えることもできる。   In addition, in the laser pointer of patent document 1, it can switch from continuous lighting to pulse lighting. In addition, the pulse lighting frequency and pulse width can be switched.

特許文献2のレーザポインタでは、半導体レーザを8〜16Hzの周波数で点滅させ、レーザ光を人間の目に認識し易くしている。   In the laser pointer of Patent Document 2, the semiconductor laser is blinked at a frequency of 8 to 16 Hz so that the laser light can be easily recognized by human eyes.

また、特許文献3のレーザ墨出し装置では、半導体レーザをパルス状態と連続光状態とに切り替えることができる。半導体レーザのパルス周期を変化させることもできる。半導体レーザのオンデューティー比も変化させることができる。   Further, in the laser marking device of Patent Document 3, the semiconductor laser can be switched between a pulse state and a continuous light state. The pulse period of the semiconductor laser can also be changed. The on-duty ratio of the semiconductor laser can also be changed.

特開平3−200994号公報JP-A-3-200994

特開平7−94815号公報JP-A-7-94815 特開平11−295070号公報JP-A-11-295070

従来のレーザポインタやレーザ墨出し装置のようなレーザ光を表示光として出力する装置は表示対象物までの距離をいろいろと変えて用いる。レーザポインタの場合、表示光の形状がドット形状であるため、表示対象物までの距離が長くなっても表示光の面積がほとんど変わらず、単位面積当たりの光強度に大きな変化がなく、認識性の低下はほとんど生じない。一方、レーザ墨出し装置の場合は表示光が扇状に拡がる光であって、それが対象物に照射された時にライン状になるため、照射距離に比例してライン光の長さが長くなる。すなわち、照射距離が長くなるとライン光の面積が増大し、単位面積当たりの光強度が低下し、認識性が低下する。そこで、認識性を向上させるためには元の光源の光出力を大きくし単位面積当たり光強度を増大させる必要がある。一方、法律により定められたレーザ機器安全基準に基づき目の安全のため、光強度を所定の値(例えば1mW)以下とする制約がある。そのため単位面積当たりの光強度に上限が設けられることになり、その結果、認識可能な照射距離が決まってしまう。すなわち、元の光源の出力を上げずに長距離照射を行い、ライン光が認識できるようなレーザ墨出し装置は無かった。   Conventional devices that output laser light as display light, such as laser pointers and laser marking devices, are used by changing the distance to the display object in various ways. In the case of a laser pointer, the display light has a dot shape, so even if the distance to the display object increases, the area of the display light hardly changes, the light intensity per unit area does not change greatly, and the recognizability There is almost no drop in. On the other hand, in the case of a laser marking device, the display light is a light that spreads in a fan shape and forms a line when it is irradiated onto the object, so that the length of the line light increases in proportion to the irradiation distance. That is, when the irradiation distance is increased, the area of the line light is increased, the light intensity per unit area is decreased, and the recognizability is decreased. Therefore, in order to improve the recognizability, it is necessary to increase the light output of the original light source and increase the light intensity per unit area. On the other hand, there is a restriction that the light intensity is set to a predetermined value (for example, 1 mW) or less for the safety of eyes based on the laser equipment safety standards defined by law. Therefore, an upper limit is set for the light intensity per unit area, and as a result, a recognizable irradiation distance is determined. That is, there has been no laser marking device that can perform long-distance irradiation without increasing the output of the original light source and recognize line light.

本発明は、このような従来の課題を解決し、安全基準を遵守しかつ長距離においても認識可能なレーザ墨出し装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve such a conventional problem and to provide a laser marking device that complies with safety standards and can be recognized over a long distance.

上記目的を達成するために本発明は、ライン光を点滅光にしたことに一つの特徴がある。一般に人間の網膜は、周波数が低いパルス光に対してちらつき(flicker)を感じる。しかしながら、周波数が臨界融合頻度(critical fusion frequency(以下、CFFという))以上になると、人間の網膜は、ちらつきが融合して連続光と同じように一様な明るさに感じるようになる。ここで、CFFの値は、個人によって異なり、一定の値には定まらないが、おおよそ80Hz以上100Hz以下の範囲(臨界融合頻度範囲CFFRという)内の周波数である。   In order to achieve the above object, the present invention has one feature in that the line light is a blinking light. In general, the human retina feels flicker against pulsed light having a low frequency. However, when the frequency is equal to or higher than the critical fusion frequency (hereinafter referred to as CFF), the human retina fuses with flickering and feels the same brightness as continuous light. Here, the value of CFF varies depending on the individual and is not fixed, but is a frequency within a range of approximately 80 Hz to 100 Hz (referred to as a critical fusion frequency range CFFR).

CFF以上の周波数で点滅する光のオンデューティ比、絶対的強さを、それぞれ、D、Iとすると、この点滅光の見かけの明るさI’は、Talbotの法則により、I’=I・Dで表される。Dは1未満であるので、I’<Iとなる。従って、ある電圧をレーザダイオードに印加してCFF以上で点滅させると、同一電圧を同一のレーザダイオードに印加して連続発振させる場合より暗く感じられる。   Assuming that the on-duty ratio and the absolute intensity of the light flashing at a frequency higher than CFF are D and I, respectively, the apparent brightness I ′ of the flashing light is expressed as I ′ = I · D according to Talbot's law. It is represented by Since D is less than 1, I ′ <I. Therefore, when a certain voltage is applied to the laser diode and blinked at CFF or higher, it feels darker than when the same voltage is applied to the same laser diode to cause continuous oscillation.

一方、CFFより小さい周波数で点滅する光の周波数、オンデューティ比、絶対的強さを、それぞれ、f、D、Iとすると、この点滅光の見かけの明るさI’は、点滅光の点灯時間τ(=(1/f)・D)の増大と共に大きくなり、絶対的強さIを有する連続光の見かけの明るさよりも大きくなってやがてピークに達する(ブロッカ・ザルツァー効果)。見かけの明るさI’は、点灯時間τが更に増大すると、今度は小さくなっていき、やがて絶対的強さIを有する連続光の見かけの明るさと等しい明るさで安定する。   On the other hand, if the frequency, on-duty ratio, and absolute intensity of the light flashing at a frequency smaller than CFF are f, D, and I, respectively, the apparent brightness I ′ of the flashing light is the lighting time of the flashing light. It increases with an increase in τ (= (1 / f) · D), and becomes larger than the apparent brightness of continuous light having an absolute intensity I, and eventually reaches a peak (Blocker Salzer effect). The apparent brightness I 'decreases as the lighting time τ further increases, and eventually stabilizes at a brightness equal to the apparent brightness of continuous light having the absolute intensity I.

ここで、ピークにおける見かけの明るさI’と絶対的強さIとの比(I’/I)を、ブロッカ・ザルツァー効果指数kと定義する。ピークとなる点灯時間τ、及び、ブロッカ・ザルツァー効果指数kは、以下の表1に示すように、絶対的明るさIの大きさによって、異なっていることが知られている(「視覚の心理物理学」167頁、池田光男著、森北出版、1975年5月5日発行)。   Here, the ratio (I ′ / I) between the apparent brightness I ′ and the absolute intensity I at the peak is defined as the blocker-Salzer effect index k. It is known that the peak lighting time τ and the blocker-Salzer effect index k differ depending on the magnitude of the absolute brightness I, as shown in Table 1 below (“visual psychology”). Physics ", page 167, Mitsuo Ikeda, Morikita Publishing, published on May 5, 1975).

Figure 2005331464
Figure 2005331464

表1より、例えば、絶対的強さI=200(トロランド(td))の場合には、見かけの明るさI’は、持続時間τ=0.03(s)でピークとなり、絶対的強さIの連続光の見かけの明るさの5.5倍となることが分かる。   From Table 1, for example, when the absolute intensity I = 200 (Toroland (td)), the apparent brightness I ′ peaks at the duration τ = 0.03 (s), and the absolute intensity It can be seen that the apparent brightness of I continuous light is 5.5 times.

表1によると、点灯時間τが0.03(s)から0.125(s)へと徐々に長くなっていくに従って、ブロッカ・ザルツァー効果指数kが徐々に低下しているのが分かる。換言すれば、点滅光の1回当りの点灯時間を約0.125(s)以下とすることで、kの値を1以上とすることができ、見かけ上の明るさを連続光の見かけ上の明るさより増大させることができるのが分かる。   According to Table 1, it can be seen that as the lighting time τ gradually increases from 0.03 (s) to 0.125 (s), the blocker-Salzer effect index k gradually decreases. In other words, by setting the lighting time per blinking light to about 0.125 (s) or less, the value of k can be set to 1 or more, and the apparent brightness is set to the appearance of continuous light. It can be seen that the brightness can be increased more than the brightness.

ここで、デューティ比D=50%とすると、持続時間τ=0.03(s)、0.04(s)、0.062(s)、0.1(s)、0.125(s)は、点滅周波数f=16.5(Hz)、12.5(Hz)、8.0(Hz)、5.0(Hz)、4.0(Hz)に対応している。したがって、レーザダイオード32を、4Hz以上の駆動周波数と50%以下のオンデューティ比との組み合わせで駆動すれば見かけ上の明るさを連続光の見かけ上の明るさより増大させることができることが分かる。   Here, assuming that the duty ratio D = 50%, the duration τ = 0.03 (s), 0.04 (s), 0.062 (s), 0.1 (s), 0.125 (s) Corresponds to the blinking frequency f = 16.5 (Hz), 12.5 (Hz), 8.0 (Hz), 5.0 (Hz), 4.0 (Hz). Therefore, it can be seen that the apparent brightness can be increased from the apparent brightness of continuous light by driving the laser diode 32 with a combination of a drive frequency of 4 Hz or more and an on-duty ratio of 50% or less.

なお、ここで用いるトロランドとは、視覚系の実験でよく用いられる網膜照度の単位である。1トロランド(td)とは1cd・/ mの輝度の面を1mmの瞳孔面積で見た時の網膜照度である。また、網膜照度とは網膜上での単位面積当たりの光束の数を表す。 In addition, Toroland used here is a unit of retinal illuminance often used in visual system experiments. One Toroland (td) is retinal illuminance when a surface having a luminance of 1 cd · / m 2 is viewed with a pupil area of 1 mm 2 . The retinal illuminance represents the number of luminous fluxes per unit area on the retina.

本発明の特徴の一つは、ライン光発生用光源としてパルスレーザを用いてライン光を作り、レーザ点滅時におけるレーザ光1回当たりの点灯時間を125ms以下とすることで網膜照度を向上させることで、元の光源であるレーザ出力を安全基準の範囲に収めながら、ライン光の認識性を向上させたことにある。一般に人間の視覚は80Hzあたりまでの点滅光は認識できる場合がある。すなわち、レーザ光のパルス発振周波数を4〜80Hzの範囲内で適当に選ぶことにより、発生するライン光の認識性を向上させることが可能となる。すなわち本発明の他の特徴の一つは、発振周波数が4〜80Hzのパルスレーザ光をライン光発生光学系の光源に用いて、網膜照度を向上させ、ライン光の認識性を向上させたことにある。レーザ墨出し装置の場合、ライン光の拡がり角度は一定のためライン光の長さは照射距離に比例する。例えば照射距離が2倍になるとライン光の長さも2倍になる。ラインの線幅はほとんど変化しないため、ライン光の面積も2倍になる。その結果、単位面積当たりの光強度は1/2に低下するためライン光の認識性も低下する。しかしブロッカー・ザルツァー効果によりライン光の見掛け上の明るさを増大させることにより元の光源の光出力を変えることなくライン光の認識性を向上させることが可能となる。使用する照射距離全域においてブロッカー・ザルツァー効果に基づくライン光の見掛け上の明るさ増大効果を発揮させた場合、近距離ではライン光の見掛け上の明るさが大きくなり過ぎ、ライン光がぎらつくためかえって見にくくなる場合がある。そこで、レーザ墨出し装置に照射距離判別機能を付加することによりライン光の認識性が低下する照射距離である場合はブロッカー・ザルツァー効果に基づくライン光の見掛け上の明るさ増大効果を発生するようにしたところに本発明の他の特徴がある。   One of the features of the present invention is that line light is generated using a pulse laser as a light source for generating line light, and the illumination time per laser light when the laser is blinking is set to 125 ms or less to improve retinal illuminance. Thus, the line light recognition is improved while keeping the laser output as the original light source within the range of the safety standard. In general, human vision may recognize blinking light up to around 80 Hz. That is, it is possible to improve the recognizability of the generated line light by appropriately selecting the pulse oscillation frequency of the laser light within the range of 4 to 80 Hz. That is, another feature of the present invention is that pulsed laser light with an oscillation frequency of 4 to 80 Hz is used as a light source of the line light generation optical system, thereby improving retinal illuminance and improving line light recognition. It is in. In the case of a laser marking device, since the spread angle of the line light is constant, the length of the line light is proportional to the irradiation distance. For example, when the irradiation distance is doubled, the length of the line light is also doubled. Since the line width hardly changes, the area of the line light also doubles. As a result, since the light intensity per unit area is reduced to ½, the line light recognizability is also reduced. However, by increasing the apparent brightness of the line light by the blocker-Salzer effect, it becomes possible to improve the recognizability of the line light without changing the light output of the original light source. If the effect of increasing the apparent brightness of the line light based on the blocker-Salzer effect is exhibited over the entire irradiation distance used, the apparent brightness of the line light becomes too large at a short distance, causing the line light to be glaring. On the other hand, it may be difficult to see. Therefore, by adding an irradiation distance discriminating function to the laser marking device, an apparent brightness increase effect of the line light based on the blocker-Salzer effect is generated when the irradiation distance is such that the recognizability of the line light decreases. There are other features of the present invention.

本発明の他の特徴は、レーザ墨出し装置に距離測定機能を付加し、照射距離を測定し、照射距離に応じてライン光の認識性が一定となるようにライン光の見掛け上の明るさを最適化することにある。レーザ墨出し装置から発生するライン光の長さはレーザ墨出し装置から照射面までの距離に比例している。   Another feature of the present invention is that a distance measuring function is added to the laser marking device, the irradiation distance is measured, and the apparent brightness of the line light is constant so that the recognizability of the line light is constant according to the irradiation distance. Is to optimize. The length of the line light generated from the laser marking device is proportional to the distance from the laser marking device to the irradiation surface.

図5を用いて説明する。ライン光の拡がり角度をθとすると、距離Lだけ離れた照射面におけるライン光の全長は2L・tan(θ/2)となるため、ライン光長さがレーザ墨出し装置から照射面までの距離に比例して変化することは自明である。次にライン光の線幅はすべての照射距離においてほぼ一定になるようにレーザ墨出し装置を設計しているため、ライン光の面積もレーザ墨出し装置から照射面までの距離に比例することになる。また、レーザパワーは常に一定の値になるようにレーザ墨出し装置を設計しているため、ライン光の単位面積における光強度(以下光強度密度という)はレーザ墨出し装置から照射面までの距離に反比例して変化する。すなわち照射距離が長くなる程、ライン光の光強度密度は小さくなるためライン光を目視で認識しにくくなる。レーザパワーを増大させることでライン光の光強度密度を大きくすることができるが、レーザ墨出し装置の場合、レーザの安全基準上のレーザパワーの制約があり、ライン光の認識性を向上させる為にやたらとレーザパワーを上げる訳にはいかない。そこで、本発明ではレーザパワーは一定の値に維持したままで、ライン光の見掛け上の明るさを増大させることで対応している。   This will be described with reference to FIG. Assuming that the divergence angle of the line light is θ, the total length of the line light on the irradiated surface separated by the distance L is 2L · tan (θ / 2), so the line light length is the distance from the laser marking device to the irradiated surface. It is obvious that it changes in proportion to. Next, since the laser marking device is designed so that the line width of the line light is almost constant at all irradiation distances, the area of the line light is also proportional to the distance from the laser marking device to the irradiation surface. Become. Since the laser marking device is designed so that the laser power is always a constant value, the light intensity in the unit area of the line light (hereinafter referred to as the light intensity density) is the distance from the laser marking device to the irradiation surface. It changes in inverse proportion to. That is, as the irradiation distance becomes longer, the light intensity density of the line light becomes smaller, so that it becomes difficult to visually recognize the line light. By increasing the laser power, the light intensity density of the line light can be increased. However, in the case of a laser marking device, there is a restriction on the laser power based on the safety standards of the laser, so that the recognizability of the line light is improved. There is no reason to increase the laser power. Therefore, in the present invention, this is dealt with by increasing the apparent brightness of the line light while keeping the laser power at a constant value.

次に具体的方法について説明する。まず基準となるライン光強度密度(すなわち基準照射距離Ls)を設定する。次にレーザ墨出し装置から照射面までの距離L(ただしLs≦L)を測定する。距離Lにおけるライン光の見掛け上の明るさは基準照射位置でのライン光の見掛け上の明るさのLs/L倍となり明るさは減少する。   Next, a specific method will be described. First, a reference line light intensity density (that is, a reference irradiation distance Ls) is set. Next, the distance L (however, Ls ≦ L) from the laser marking device to the irradiation surface is measured. The apparent brightness of the line light at the distance L becomes Ls / L times the apparent brightness of the line light at the reference irradiation position, and the brightness decreases.

したがって見掛け上の明るさをL/Ls倍することで、照射距離Lにおけるライン光の見掛け上の明るさを基準位置でのそれに一致させることが可能となる。見掛け上の明るさを変化させるためのレーザ発振条件の求め方について説明する。図6にライン光の見掛け上の明るさ比とレーザ発振条件(発振周波数、オンデューティー比)の関係を示す概念図を示す。縦軸は基準位置でのライン光の見掛け上明るさに対する特定条件でのライン光を照射した場合の見掛け上明るさの比率(単位は無次元)を示しており、横軸はレーザの発振周波数(単位はHz)を示している。また、オンデューティー比を変えた場合の複数のグラフも同一チャート内に表示している。ブロッカ・ザルツァー効果によりある特定範囲内の周波数でレーザをパルス発振させると見掛け上の明るさが増大し最大ピークを持つ周波数条件が存在する。特定周波数範囲外でレーザをパルス発振させた場合は見掛け上明るさが減少し、一定値となる。またライン光の見掛け上の明るさはオンデューティー比の大きさに比例して変化する為、図6のような特性を示す。すなわち本発明のレーザ墨出し装置は電源投入と同時に照射面までの距離Lを測定し、図6に示すデータに基づいて基準照射距離Lsとの比率L/Lsとなるレーザ発振条件(発振周波数及びオンデューティー比)を選択し、その条件でライン光を照射する。このようにすることで照射距離に拘らず常に一定の明るさでライン光を照射することが可能となる。   Therefore, by multiplying the apparent brightness by L / Ls, it is possible to match the apparent brightness of the line light at the irradiation distance L to that at the reference position. A description will be given of how to obtain the laser oscillation condition for changing the apparent brightness. FIG. 6 is a conceptual diagram showing the relationship between the apparent brightness ratio of line light and laser oscillation conditions (oscillation frequency, on-duty ratio). The vertical axis shows the ratio of apparent brightness when the line light is irradiated under specific conditions to the apparent brightness of the line light at the reference position (unit is dimensionless), and the horizontal axis shows the laser oscillation frequency. (Unit is Hz). A plurality of graphs when the on-duty ratio is changed are also displayed in the same chart. When the laser is pulse-oscillated at a frequency within a certain range due to the Blocker-Salzer effect, the apparent brightness increases and there is a frequency condition having a maximum peak. When the laser is oscillated out of the specific frequency range, the apparent brightness decreases and becomes a constant value. Further, since the apparent brightness of the line light changes in proportion to the on-duty ratio, the characteristic shown in FIG. 6 is exhibited. That is, the laser marking device of the present invention measures the distance L to the irradiation surface at the same time as the power is turned on, and based on the data shown in FIG. 6, the laser oscillation condition (the oscillation frequency and the oscillation frequency and the ratio L / Ls with the reference irradiation distance Ls) is obtained. On-duty ratio) is selected, and the line light is irradiated under the conditions. In this way, it becomes possible to always irradiate the line light with a constant brightness regardless of the irradiation distance.

上述のように本発明のレーザ光発生装置によれば、ライン光照射距離に応じた最適な駆動周波数とオンデューティー比との組合わせでレーザが駆動されるため、従来のレーザ墨出し装置ではライン光の認識性が低下していた照射距離においてもライン光の見掛け上の明るさを増大させ、認識性を向上させることが可能となる。また、本発明のレーザ墨出し装置はライン光照射面までの距離データに応じてライン光の見掛け上の明るさを自在に増減する機能を有するため、任意の照射距離においてライン光の見掛け上の明るさを最適化し、照射距離全域においてライン光の見掛け上の明るさをほぼ一定に保つことが可能となる。   As described above, according to the laser beam generator of the present invention, the laser is driven by a combination of the optimum drive frequency and on-duty ratio according to the line light irradiation distance. It is possible to increase the apparent brightness of the line light and improve the recognizability even at the irradiation distance where the recognizability of light has been reduced. Further, the laser marking device of the present invention has a function to freely increase or decrease the apparent brightness of the line light according to the distance data to the line light irradiation surface, so that the apparent appearance of the line light at an arbitrary irradiation distance. It is possible to optimize the brightness and keep the apparent brightness of the line light almost constant over the entire irradiation distance.

本発明のレーザ墨出し装置について図1〜図7を参照しながら説明する。
図1にレーザ墨出し装置1を示す。レーザ墨出し装置1は、ライン光発生光学系2とライン光発生光学系2を水平に保つための支持機構部11とライン光発生光学系2と支持機構部11とを覆うケース16及び測長器100から構成されている。支持機構部11は公知のジンバル機構を用いている。ジンバル機構は支持フレーム12、大リング13、小リング14、装着台15を備えている。大リング13は、図示しない軸受により支持フレーム12に対して水平に延びる別のH2軸(H1軸に垂直であり、そのため、紙面に垂直な方向)の回りに揺動可能である。小リング14には、ライン光発生光学系2が搭載された装着台15が固定されている。かかる構成により、ライン光発生光学系2が搭載された装着台15は、水平を保持することが可能となる。
The laser marking device of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a laser marking device 1. The laser marking device 1 includes a line light generation optical system 2, a support mechanism unit 11 for keeping the line light generation optical system 2 horizontal, a case 16 that covers the line light generation optical system 2 and the support mechanism unit 11, and length measurement. The apparatus 100 is comprised. The support mechanism 11 uses a known gimbal mechanism. The gimbal mechanism includes a support frame 12, a large ring 13, a small ring 14, and a mounting base 15. The large ring 13 can swing around another H2 axis (perpendicular to the H1 axis and thus perpendicular to the paper surface) extending horizontally with respect to the support frame 12 by a bearing (not shown). A mounting base 15 on which the line light generating optical system 2 is mounted is fixed to the small ring 14. With this configuration, the mounting base 15 on which the line light generating optical system 2 is mounted can be kept horizontal.

次に測長器について説明する。測長器100には例えば超音波測長器やレーザ測長器などを用いる。測長器100はレーザ墨出し装置1に内蔵されたレーザ発振回路内にあるマイコンに測長データを入力できるのであれば、レーザ墨出し装置1に内蔵してもよいし、独立に存在してもよい。測長器100はレーザ墨出し装置1からライン光照射面までの距離を測定し、その距離データに応じて、ライン光の見掛け上の明るさを最適化する段階で用いるものである。   Next, the length measuring device will be described. As the length measuring device 100, for example, an ultrasonic length measuring device or a laser length measuring device is used. The length measuring device 100 may be built in the laser marking device 1 or independently provided that the length measurement data can be input to a microcomputer in the laser oscillation circuit built in the laser marking device 1. Also good. The length measuring device 100 is used at the stage of measuring the distance from the laser marking device 1 to the line light irradiation surface and optimizing the apparent brightness of the line light according to the distance data.

次に、ライン光発生光学系2を図2を参照して説明する。
ライン光発生光学系2は、レーザ光源モジュール3と、パルス発振回路4と、コリメータレンズ5と、ロッドレンズ6とを備えている。レーザ光源モジュール3は、本実施の形態では、グリーンレーザ光を発生する。より詳しくは、レーザ光源モジュール3は、レーザダイオード32と、波長変換光学素子34とを備えている。本実施の形態では、波長変換光学素子34は、波長808nmのレーザ光を波長532nm(緑色)のレーザ光に波長変換するためのSHG結晶からなる。
Next, the line light generating optical system 2 will be described with reference to FIG.
The line light generation optical system 2 includes a laser light source module 3, a pulse oscillation circuit 4, a collimator lens 5, and a rod lens 6. In the present embodiment, the laser light source module 3 generates green laser light. More specifically, the laser light source module 3 includes a laser diode 32 and a wavelength conversion optical element 34. In the present embodiment, the wavelength conversion optical element 34 is made of an SHG crystal for converting the wavelength of laser light having a wavelength of 808 nm into laser light having a wavelength of 532 nm (green).

コリメータレンズ5は、レーザ光源モジュール3から出射した光をコリメートして平行光に変換するためのものである。ロッドレンズ6は、コリメータレンズ5の光軸上に設けられており、コリメータレンズ5からのコリメータ光を透過してライン光に変換するためのものである。   The collimator lens 5 is for collimating the light emitted from the laser light source module 3 and converting it into parallel light. The rod lens 6 is provided on the optical axis of the collimator lens 5 and transmits the collimator light from the collimator lens 5 to convert it into line light.

レーザ光源モジュール3にはパルス発振回路4が接続されている。パルス発振回路4は、レーザダイオード32をパルス状の駆動信号で駆動して、レーザダイオード32をパルス発振させるためのものである。パルス発振回路4は、パルス発振の発振周波数とオンデューティー比とを制御する。レーザ光源モジュール3から発生した点滅パルス光は、コリメータレンズ5及びロッドレンズ6とにより、点滅するライン光に変換される。   A pulse oscillation circuit 4 is connected to the laser light source module 3. The pulse oscillation circuit 4 drives the laser diode 32 with a pulsed drive signal to cause the laser diode 32 to oscillate in pulses. The pulse oscillation circuit 4 controls the oscillation frequency and on-duty ratio of pulse oscillation. The blinking pulse light generated from the laser light source module 3 is converted into blinking line light by the collimator lens 5 and the rod lens 6.

パルス発振回路4の概略構成の一例を図3に示す。
パルス発振回路4は、マイコン44、電源47、レギュレータ48、モード切り替えスイッチ49、可変抵抗45及び46、トランジスタ42、抵抗43を備えている。マイコン44は、入力ポート52、CPU54、RAM56、ROM58、出力ポート60を備えている。入力ポート52、CPU54、RAM56、ROM58、出力ポート60は、バスにより互いに接続されている。
An example of a schematic configuration of the pulse oscillation circuit 4 is shown in FIG.
The pulse oscillation circuit 4 includes a microcomputer 44, a power supply 47, a regulator 48, a mode switch 49, variable resistors 45 and 46, a transistor 42, and a resistor 43. The microcomputer 44 includes an input port 52, a CPU 54, a RAM 56, a ROM 58, and an output port 60. The input port 52, CPU 54, RAM 56, ROM 58, and output port 60 are connected to each other by a bus.

電源47は、レギュレータ48を介して、マイコン44及びレーザダイオード32に接続されている。レギュレータ48は、電源47からの所定の安定電圧にしてマイコン44及びレーザダイオード32に供給するためのものである。   The power supply 47 is connected to the microcomputer 44 and the laser diode 32 via a regulator 48. The regulator 48 is for supplying a predetermined stable voltage from the power supply 47 to the microcomputer 44 and the laser diode 32.

出力ポート60は、抵抗43を介して、トランジスタ42のベースに接続されている。トランジスタ42はレーザダイオード32をオンオフ駆動するためのスイッチング素子である。マイコン44が所定の駆動周波数及び所定のオンデューティー比のパルス状の駆動電流を出力ポート60から抵抗43を介してトランジスタ42のベースに流す。トランジスタ42は、当該駆動周波数及びオンデューティー比にてオンオフ動作をして、レーザダイオード32に対して当該駆動周波数及びオンデューティー比のパルス電流を印加する。この結果、レーザダイオード32は当該駆動周波数及びオンデューティー比にてパルス発振する。ここで、パルス発振周波数をf(Hz)、1周期の動作に要する時間をT(s)、1周期のうちのオン区間とオフ区間の時間をそれぞれP,Qとすると、T=P+Q (1)、 f=1/T (2)である。オンデューティー比Dとは、周期Tに対するオン時間Pの割合、
すなわち、P=D・T=D・(1/f) (3)を満たすものとして定義される。
The output port 60 is connected to the base of the transistor 42 via the resistor 43. The transistor 42 is a switching element for driving the laser diode 32 on and off. The microcomputer 44 causes a pulsed drive current having a predetermined drive frequency and a predetermined on-duty ratio to flow from the output port 60 to the base of the transistor 42 via the resistor 43. The transistor 42 performs an on / off operation at the driving frequency and on-duty ratio, and applies a pulse current having the driving frequency and on-duty ratio to the laser diode 32. As a result, the laser diode 32 pulsates at the drive frequency and on-duty ratio. Here, if the pulse oscillation frequency is f (Hz), the time required for one cycle of operation is T (s), and the times of the on and off intervals of one cycle are P and Q, respectively, T = P + Q (1 ), F = 1 / T (2). On-duty ratio D is the ratio of on-time P to period T,
That is, it is defined as satisfying P = D · T = D · (1 / f) (3).

次に、測長データに基づいてライン光の見掛け上明るさを決める方法について説明する。
まず測長器100を用いてライン光照射面までの距離Lを測定する。基準照射距離がLsであるため、図7のグラフにおいて縦軸の値がL/Lsとなるべき周波数及びオンデューティー比をグラフから求める。本実施形態の場合、基準照射距離を5mとしており、例えば照射距離が20mであった場合は20/5=4となる。そこで図7のチャートにおいてL/Lsが4となる周波数及びオンデューティー比を求める。ここでは発振周波数40Hz、オンデューティー比80%あるいは発振周波数60Hz、オンデューティー比99%のレーザ発振条件が該当する。照射距離20mにおけるライン光の長さは基準距離5mでのライン光の長さに対して4倍の長さになるため、ライン光の面積も4倍になる。ここでライン光の光源であるレーザパワーは常に一定値を保っているため、面積が4倍に拡大した分、ライン光の光強度密度は1/4に低下する。しかし、上記の方法で見掛け上の明るさが4倍となるレーザ発振条件でレーザダイオード32を点灯させることができるため、1/4×4=1となり、照射距離20mにおけるライン光の見掛け上の明るさは基準距離5mでのライン光の見掛け上の明るさと同程度になる。同様に照射距離が15mであった場合、15/5=3となる。そこで図7からL/Lsが3となる周波数及びオンデューティー比を求める。この場合、(1)発振周波数40Hz、オンデューティー比60%(2)発振周波数55Hz、オンデューティー比70%(3)発振周波数60Hz、オンデューティー比80%(4)発振周波数70Hz、オンデューティー比99%のレーザ発振条件が該当する。したがって、レーザダイオード32を(1)〜(4)のいずれかの条件で発振させることにより照射距離15mにおけるライン光の見掛け上の明るさを準距離5mでのライン光の見掛け上の明るさと同程度とすることが可能となる。
Next, a method for determining the apparent brightness of the line light based on the length measurement data will be described.
First, the distance L to the line light irradiation surface is measured using the length measuring device 100. Since the reference irradiation distance is Ls, the frequency and on-duty ratio at which the value on the vertical axis should be L / Ls in the graph of FIG. 7 are obtained from the graph. In the case of this embodiment, the reference irradiation distance is 5 m. For example, when the irradiation distance is 20 m, 20/5 = 4. Therefore, the frequency and on-duty ratio at which L / Ls is 4 are obtained in the chart of FIG. Here, a laser oscillation condition of an oscillation frequency of 40 Hz and an on-duty ratio of 80% or an oscillation frequency of 60 Hz and an on-duty ratio of 99% is applicable. Since the length of the line light at the irradiation distance of 20 m is four times longer than the length of the line light at the reference distance of 5 m, the area of the line light is also quadrupled. Here, since the laser power, which is the light source of the line light, always maintains a constant value, the light intensity density of the line light decreases to ¼ as the area is expanded four times. However, since the laser diode 32 can be turned on under the laser oscillation condition in which the apparent brightness is quadrupled by the above method, 1/4 × 4 = 1, and the apparent line light at the irradiation distance of 20 m is obtained. The brightness is comparable to the apparent brightness of the line light at the reference distance of 5 m. Similarly, when the irradiation distance is 15 m, 15/5 = 3. Therefore, the frequency and on-duty ratio at which L / Ls is 3 are obtained from FIG. In this case, (1) oscillation frequency 40 Hz, on-duty ratio 60% (2) oscillation frequency 55 Hz, on-duty ratio 70% (3) oscillation frequency 60 Hz, on-duty ratio 80% (4) oscillation frequency 70 Hz, on-duty ratio 99 % Laser oscillation conditions are applicable. Therefore, by oscillating the laser diode 32 under any one of the conditions (1) to (4), the apparent brightness of the line light at the irradiation distance 15 m is the same as the apparent brightness of the line light at the quasi distance 5 m. It becomes possible to be about.

なお、図7において40Hzよりも低い発振周波数でレーザダイオード32をパルス発振させた場合、ちらつき感が出るため40Hzより低い周波数でのデータは省略している。   In FIG. 7, when the laser diode 32 is pulse-oscillated at an oscillation frequency lower than 40 Hz, flickering is felt, and data at a frequency lower than 40 Hz is omitted.

測長器100を用いて照射距離の測定データLを採取し、照射距離に見合ったライン光の明るさでライン光を照射するまでのプロセスを図3を用いて説明する。測長器100からの測定データLはマイコン44の入力ポート52を通じてマイコン44内に取り込まれる。ROM58には予め図7で示したようなレーザ発振条件と照射光の見掛け上の明るさ比のデータが格納されている。今照射光の見掛け上の明るさ比をΚnとすると、Κnに対応してレーザ駆動周波数fnα及びオンデューティー比Dnβのいくつかの組合せが存在する。そこでROM58にはいろいろなΚnとそれに対応したレーザ駆動周波数fnα及びオンデューティー比Dnβの組合せデータを予め格納しておく。次にマイコン44に取り込まれた照射距離データLはCPU54内で演算処理される。基準照射距離がLsであるためCPU54内ではまずL/Lsを算出する。つぎにΚn=L/LsとしROM58内に格納したレーザ駆動周波数fnα及びオンデューティー比Dnβの組合せデータの中からΚnに対応するデータを選択する。次にレーザダイオード32を当該駆動周波数及びオンデューティー比の組合せにてパルス発振させる。RAM56には、CPU54がレーザ発振プログラムを実行している最中に得られる計算結果等のデータが一時的に格納される。   The process from collecting measurement data L of the irradiation distance using the length measuring device 100 and irradiating the line light with the brightness of the line light corresponding to the irradiation distance will be described with reference to FIG. Measurement data L from the length measuring device 100 is taken into the microcomputer 44 through the input port 52 of the microcomputer 44. The ROM 58 stores in advance data on the laser oscillation conditions and the apparent brightness ratio of the irradiation light as shown in FIG. Assuming that the apparent brightness ratio of the irradiation light is Κn, there are several combinations of the laser drive frequency fnα and the on-duty ratio Dnβ corresponding to Κn. In view of this, the ROM 58 stores in advance various combinations of n and corresponding laser drive frequency fnα and on-duty ratio Dnβ. Next, the irradiation distance data L taken into the microcomputer 44 is processed in the CPU 54. Since the reference irradiation distance is Ls, the CPU 54 first calculates L / Ls. Next, data corresponding to Κn is selected from the combination data of the laser drive frequency fnα and the on-duty ratio Dnβ stored in the ROM 58 with Κn = L / Ls. Next, the laser diode 32 is pulse-oscillated with a combination of the driving frequency and the on-duty ratio. The RAM 56 temporarily stores data such as calculation results obtained while the CPU 54 is executing the laser oscillation program.

以上オートモードによりライン光の見掛け上明るさを制御する方法について説明した。次にマニュアルモードにてライン光の見掛け上明るさを制御する方法について説明する。   The method for controlling the apparent brightness of the line light in the auto mode has been described. Next, a method for controlling the apparent brightness of the line light in the manual mode will be described.

モード切替スイッチ49はユーザが操作するためのスイッチである。モード切替スイッチ49は入力ポート52に接続されている。ユーザは、モード切替スイッチ49を操作することで、3つのモードすなわち近距離モード、中距離モード、長距離モードのうちの1つを選択することができる。   The mode switch 49 is a switch for the user to operate. The mode switch 49 is connected to the input port 52. The user can select one of three modes, that is, a short distance mode, a medium distance mode, and a long distance mode by operating the mode changeover switch 49.

レーザ墨出し装置1をライン光照射距離の短い状況で使用する場合には、ライン光の単位面積当たりの光強度が大きくなるため、認識性が高くなり、目視による認識が容易となる。この場合はユーザは近距離モードを選択する。
一方、ライン光照射距離の長い状況で使用する場合は、ライン光の単位面積当たりの光強度が小さくなり、認識性が低下し、目視による認識が困難となる。この場合は、中、長距離モードを選択する。本実施形態においては照射距離が0m以上10m未満までを近距離モード、10m以上15m未満を中距離モード、15m以上20m未満を長距離モードとしている。
ROM58には、上記3つのモードのそれぞれに対応して、1つの駆動周波数及び1つのオンデューティー比Dの組み合わせのデータが予め格納されている。
When the laser marking device 1 is used in a situation where the line light irradiation distance is short, the light intensity per unit area of the line light is increased, so that the recognizability is improved and the visual recognition is facilitated. In this case, the user selects the short distance mode.
On the other hand, when used in a situation where the line light irradiation distance is long, the light intensity per unit area of the line light is reduced, the recognizability is lowered, and visual recognition is difficult. In this case, the middle and long distance mode is selected. In this embodiment, an irradiation distance of 0 m to less than 10 m is a short distance mode, a range of 10 m to less than 15 m is a medium distance mode, and a range of 15 m to less than 20 m is a long distance mode.
The ROM 58 stores in advance data of a combination of one drive frequency and one on-duty ratio D corresponding to each of the three modes.

より詳しくは、ROM58は、近距離モードに対応して、1つの駆動周波数fと1つのオンデューティー比Dとを格納している。
この例では駆動周波数fは10kHzであり、オンデューティー比Dは、50%に設定している。また、ROM58は、中距離モードに対応して、1つの駆動周波数fと1つのオンデューティー比Dとを格納している。駆動周波数fは4Hz以上80Hz以下の内の一つの値であり、オンデューティー比Dは、50%以上100%未満の内の一つの値に設定することが望ましい。本実施形態では中距離モードにおいて駆動周波数60Hz、オンデューティー比70%に設定している。また、長距離モードでも駆動周波数fは4Hz以上80Hz以下の内の一つの値であり、オンデューティー比Dは、50%以上100%未満の内の一つの値に設定することが望ましい。本実施形態では長距離モードにおいて駆動周波数40Hz、オンデューティー比80%に設定している。
More specifically, the ROM 58 stores one drive frequency f n and one on-duty ratio D n corresponding to the short distance mode.
In this example, the drive frequency f n is 10 kHz, and the on-duty ratio D n is set to 50%. Further, the ROM 58 stores one drive frequency f f and one on-duty ratio D f corresponding to the medium distance mode. The drive frequency f f is one value within a range from 4 Hz to 80 Hz, and the on-duty ratio D f is preferably set to one value within a range from 50% to less than 100%. In the present embodiment, the driving frequency is set to 60 Hz and the on-duty ratio is set to 70% in the medium distance mode. Even in the long distance mode, the driving frequency f f is one value within a range from 4 Hz to 80 Hz, and the on-duty ratio D f is preferably set to one value within a range from 50% to less than 100%. In the present embodiment, the driving frequency is set to 40 Hz and the on-duty ratio is set to 80% in the long distance mode.

次に各モードでの駆動周波数及びオンデューティー比の設定方法について説明する。レーザ墨出し装置1の製造作業者は、レーザ墨出し装置1の製造段階において、レーザ墨出し装置1を工場から出荷する前に、レーザ光源モジュール3の駆動試験を行い、データを設定する。   Next, a method for setting the drive frequency and the on-duty ratio in each mode will be described. The manufacturing operator of the laser marking device 1 performs a driving test of the laser light source module 3 and sets data before shipping the laser marking device 1 from the factory in the manufacturing stage of the laser marking device 1.

この駆動試験では、製造作業者は、まず、駆動周波数とオンデューティー比とを、駆動周波数範囲f内及びオンデューティー比範囲D内の様々な値に変更しながら、レーザ光源モジュール3を繰り返しパルス駆動する。製造作業者は、見掛け上の明るさが最も大きくなると判断した駆動周波数の値及びオンデューティー比の値を、駆動周波数範囲f及びオンデューティー比範囲Dとして設定する。ROM58には、図4を参照して後述するレーザ発振プログラムが予め格納されている。CPU54は、レーザ発振プログラムを実行することで、ユーザに所望の1つのモードを選択させ、対応する駆動周波数f及びオンデューティー比Dの組合わせをROM58から読み出し、レーザダイオード32を当該駆動周波数及びオンデューティー比の組み合わせにてパルス発振させる。 In this driving test, the manufacturer first repeats the laser light source module 3 while changing the driving frequency and the on-duty ratio to various values within the driving frequency range f f and the on-duty ratio range D f . Pulse drive. The manufacturing operator sets the drive frequency value and the on-duty ratio value determined to have the highest apparent brightness as the drive frequency range f f and the on-duty ratio range D f . The ROM 58 stores in advance a laser oscillation program which will be described later with reference to FIG. The CPU 54 executes the laser oscillation program to allow the user to select one desired mode, reads the corresponding combination of the drive frequency f and the on-duty ratio D from the ROM 58, and sets the laser diode 32 to the drive frequency and on-state. Pulse oscillation is performed with a combination of duty ratios.

RAM56には、CPU54がレーザ発振プログラムを実行している最中に得られる計算結果等のデータが一時的に格納される。可変抵抗45及び46は、入力ポート52に接続されている。ユーザは可変抵抗45の抵抗値を調整することで、レーザダイオード32のオンデューティー比を微調整することができる。ユーザは可変抵抗46を調整することで、レーザダイオード32の駆動周波数を微調整することができる。   The RAM 56 temporarily stores data such as calculation results obtained while the CPU 54 is executing the laser oscillation program. The variable resistors 45 and 46 are connected to the input port 52. The user can finely adjust the on-duty ratio of the laser diode 32 by adjusting the resistance value of the variable resistor 45. The user can finely adjust the drive frequency of the laser diode 32 by adjusting the variable resistor 46.

次に、図4を参照して、レーザ発振動作について、説明する。
まず、電源47がオンすると(S0)、直ちに付属の測長器100を用いてレーザ墨出し装置1から照射面までの距離が計測される(S1)。計測データLと基準照射距離Lsとの比較が行われ、L/Ls値を算出する(S2)。次に見掛け上の明るさ比Κn=L/Lsとし、レーザ発振条件を選択する(S3)。選択した条件にてレーザダイオード32を発振させることで最適な明るさを有するライン光を発生させる(S4)。もしユーザがマニュアル操作によりライン光を照射したい場合はモード切り替えスイッチ49をオン(S5にてYES)するとマニュアル操作での近距離モードに切り替わる(S6)。CPU54は、S6にて近距離モードを設定する。CPU54はROM58から近距離モードに対向する駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせのデータを読み出し、当該駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせのパルス駆動電流をトランジスタ42に印加する。この結果、レーザダイオード32は、当該駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせにてパルス発振する。モード切替スイッチ49が切り替えられると(S7にてYES)、CPU54は、中距離モードを設定する(S8)。CPU54はROM58から中距離モードに対応する駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせのデータを読み出し、当該駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせのパルス駆動電流をトランジスタ42に印加する。この結果、レーザダイオード32は、当該駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせにてパルス発振する。さらにモード切替スイッチ49が切り替えられると(S9にてYES)、CPU54は長距離モードを設定する(S10)。CPU54はROM58から長距離モードに対応する駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせのデータを読み出し、当該駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせのパルス駆動電流をトランジスタ42に印加する。この結果、レーザダイオード32は、当該駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせにてパルス発振する。さらにモード切替スイッチ49が切り替えられると(S11にてYES)、CPU54は再度オート照射モードに戻り(S1)、上記で説明した動作を繰り返す。動作を終了する場合はCPU54はS12、S13、S14、S15の各ステップにて電源のオンオフ判断を行い、オフされると(S12、S13、S14、S15にてYES)動作を終了する。
Next, the laser oscillation operation will be described with reference to FIG.
First, when the power supply 47 is turned on (S0), the distance from the laser marking device 1 to the irradiation surface is immediately measured using the attached length measuring device 100 (S1). The measurement data L and the reference irradiation distance Ls are compared, and an L / Ls value is calculated (S2). Next, the apparent brightness ratio Κn = L / Ls, and the laser oscillation condition is selected (S3). Line light having optimum brightness is generated by oscillating the laser diode 32 under the selected conditions (S4). If the user wants to irradiate the line light by manual operation, the mode changeover switch 49 is turned on (YES in S5) to switch to the short distance mode by manual operation (S6). The CPU 54 sets the short distance mode in S6. The CPU 54 reads data of a combination of the driving frequency and the on-duty ratio facing the short distance mode from the ROM 58 and applies a pulse driving current of the combination of the driving frequency and the on-duty ratio to the transistor 42. As a result, the laser diode 32 pulsates with a combination of the driving frequency and the on-duty ratio. When mode switch 49 is switched (YES in S7), CPU 54 sets the intermediate distance mode (S8). The CPU 54 reads data of a combination of a driving frequency and an on-duty ratio corresponding to the medium distance mode from the ROM 58 and applies a pulse driving current of a combination of the driving frequency and the on-duty ratio to the transistor 42. As a result, the laser diode 32 pulsates with a combination of the driving frequency and the on-duty ratio. When mode switch 49 is further switched (YES in S9), CPU 54 sets the long distance mode (S10). The CPU 54 reads data of a combination of a driving frequency and an on-duty ratio corresponding to the long distance mode from the ROM 58 and applies a pulse driving current of a combination of the driving frequency and the on-duty ratio to the transistor 42. As a result, the laser diode 32 pulsates with a combination of the driving frequency and the on-duty ratio. When mode switch 49 is further switched (YES in S11), CPU 54 returns to the automatic irradiation mode again (S1) and repeats the operation described above. When the operation is to be ended, the CPU 54 makes a power on / off determination at each step of S12, S13, S14, and S15, and when it is turned off (YES at S12, S13, S14, and S15), the operation is ended.

本発明のレーザ光発生装置は、ライン光発生光学系やレーザ墨出し装置のみならず、レーザ光を使用する他の装置に広く適用することができる。本発明のライン光発生光学系は、レーザ墨出し装置のみならず、ライン光を使用する他の装置に広く適用することができる。   The laser light generation apparatus of the present invention can be widely applied not only to a line light generation optical system and a laser marking apparatus, but also to other apparatuses that use laser light. The line light generating optical system of the present invention can be widely applied not only to a laser marking device but also to other devices using line light.

本発明の実施形態にかかるレーザ墨出し装置の概略側面図。1 is a schematic side view of a laser marking device according to an embodiment of the present invention. 図1のレーザ墨出し装置が搭載するライン光発生光学系の概略構成図。The schematic block diagram of the line light generation optical system which the laser marking apparatus of FIG. 1 mounts. 図2のライン光発生光学系が搭載するパルス発振回路の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of a pulse oscillation circuit mounted on the line light generation optical system of FIG. 2. 図3のパルス発振回路が実行するレーザ発振動作のフローチャート。4 is a flowchart of a laser oscillation operation executed by the pulse oscillation circuit of FIG. ライン光長さとレーザ墨出し装置から照射面までの距離の関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between line light length and the distance from a laser marking device to an irradiation surface. ライン光の見掛け上の明るさ比とレーザ発振条件の関係を示す概念図Conceptual diagram showing the relationship between apparent brightness ratio of line light and laser oscillation conditions ライン光の見掛け上の明るさ比とレーザ発振条件の関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the relationship between the apparent brightness ratio of line light, and a laser oscillation condition.

符号の説明Explanation of symbols

1:レーザ墨出し装置、2:ライン光発生光学系、3:レーザ光源モジュール、
4:パルス発振回路、5:コリメータレンズ、6:ロッドレンズ、11:支持機構部、12:支持フレーム、13:ジンバル大リング、14:ジンバル小リング、15:装着台、16:ケース、42:トランジスタ、43:抵抗、44:マイコン、45、46:可変抵抗、47:電源、48:レギュレータ、49:モード切換スイッチ、52:入力ポート、54:CPU、56:RAM、58:ROM、60:出力ポート、32:レーザダイオード、34:波長変換光学素子。
1: laser marking device, 2: line light generation optical system, 3: laser light source module,
4: pulse oscillation circuit, 5: collimator lens, 6: rod lens, 11: support mechanism, 12: support frame, 13: large gimbal ring, 14: small gimbal ring, 15: mounting base, 16: case, 42: Transistor: 43: resistor, 44: microcomputer, 45, 46: variable resistor, 47: power supply, 48: regulator, 49: mode selector switch, 52: input port, 54: CPU, 56: RAM, 58: ROM, 60: Output port, 32: laser diode, 34: wavelength conversion optical element.

Claims (10)

半導体レーザと、半導体レーザをオンオフ駆動するスイッチング素子と、複数の所定のモードのうちの1つを選択する選択手段と、レーザ光の照射距離を計測する手段と、前記スイッチング素子を制御して、選択されたモードに対応する駆動周波数とオンデューティー比との組合せにて前記半導体レーザを駆動させる制御手段と、前記レーザ光の照射距離計測値に対応する駆動周波数とオンデューティー比との組合せにて前記半導体レーザを駆動させる演算・制御手段とを備えたことを特徴とするレーザ光発生装置。 A semiconductor laser, a switching element for driving the semiconductor laser on and off, a selection means for selecting one of a plurality of predetermined modes, a means for measuring the irradiation distance of laser light, and controlling the switching element, A control means for driving the semiconductor laser with a combination of a driving frequency and an on-duty ratio corresponding to the selected mode, and a combination of a driving frequency and an on-duty ratio corresponding to the laser beam irradiation distance measurement value A laser light generating apparatus comprising an operation / control means for driving the semiconductor laser. 照射距離を自動計測した後、計測データに基づいてレーザ発振条件である駆動周波数とオンデューティー比との複数の組合せデータを予め格納した記憶部から引出し、データに基づいて前記半導体レーザを駆動させるオート照射モードと、前記複数の所定モードに1対1に対応して、駆動周波数とオンデューティー比との複数の組合せのデータを予め格納した記憶部を更に備え、前記制御手段は、前記選択手段にて選択されたモードに対応した駆動周波数とオンデューティー比との組合せのデータを前記記憶部から読み出し、前記スイッチング素子を制御して、読み出した駆動周波数とオンデューティー比とに基づいて前記半導体レーザを駆動させるマニュアル照射モードを有し、前記スイッチング素子を介してオート照射モードとマニュアル照射モードの切替を可能としたことを特徴とする請求項1記載のレーザ発光装置。 After the irradiation distance is automatically measured, auto data for driving the semiconductor laser based on the data is extracted from a storage unit in which a plurality of combination data of drive frequency and on-duty ratio, which are laser oscillation conditions, is stored in advance based on the measurement data. In correspondence with the irradiation mode and the plurality of predetermined modes on a one-to-one basis, the information processing apparatus further includes a storage unit that stores in advance data of a plurality of combinations of drive frequency and on-duty ratio, and the control unit includes the selection unit. The data of the combination of the driving frequency and the on-duty ratio corresponding to the selected mode is read from the storage unit, the switching element is controlled, and the semiconductor laser is controlled based on the read driving frequency and the on-duty ratio. It has a manual irradiation mode to drive, and auto irradiation mode and manual via the switching element Laser light emitting device according to claim 1, characterized in that to enable switching of illumination modes. 前記複数のマニュアル照射モードは近距離モードと中距離モードと長距離モードを含み、前記記憶部は、前記近距離モードに対応して、駆動周波数10kHzと、50%のオンデューティー比との組合せを予め格納し、前記記憶部は、前記中距離モード及び長距離モードに対応して、4Hz以上80Hz以下の範囲内の一つの値の駆動周波数と、50%以上100%未満の範囲内の一つの値のオンデューティー比との組合せを予め、格納していることを特徴とする請求項2記載のレーザ光発光装置。 The plurality of manual irradiation modes include a short-distance mode, a medium-distance mode, and a long-distance mode, and the storage unit has a combination of a driving frequency of 10 kHz and an on-duty ratio of 50% corresponding to the short-distance mode. Pre-stored, the storage unit corresponds to the medium distance mode and the long distance mode, one value of the driving frequency within the range of 4 Hz to 80 Hz, and one of the range of 50% to less than 100% 3. The laser light emitting device according to claim 2, wherein a combination of the value and the on-duty ratio is stored in advance. 前記オート照射モードにおいて前記演算部は、測定照射距離L及び基準照射距離Lsに基づいてライン光の見掛け上の明るさ比率Κn=L/Lsとして算出し、さらに4Hz以上80Hz以下の範囲内の一つの値の駆動周波数と、50%以上100%未満の範囲内の一つの値のオンデューティー比との組合せデータと該組合せデータでライン光を照射した場合の見掛け上の明るさ比率Κnデータを予め格納し、前記演算・制御手段において算出したL/Lsから定めた値をΚnとし、該Κnに対応する前記記憶部に蓄積した駆動周波数とオンデューティー比の最適な組合せデータに基づいて前記半導体レーザを駆動させることを特徴とする請求項3記載のレーザ光発光装置。 In the auto irradiation mode, the calculation unit calculates the apparent brightness ratio ラ イ ン n = L / Ls of the line light based on the measurement irradiation distance L and the reference irradiation distance Ls, and further calculates a ratio within a range of 4 Hz to 80 Hz. The combination of the driving frequency of one value and the on-duty ratio of one value within the range of 50% or more and less than 100% and the apparent brightness ratio Κn data when the line light is irradiated with the combination data in advance The value determined from L / Ls stored and calculated by the calculation / control means is set as Κn, and the semiconductor laser is based on the optimum combination data of the driving frequency and the on-duty ratio stored in the storage unit corresponding to Κn. The laser light emitting device according to claim 3, wherein the laser light emitting device is driven. 前記選択手段は操作部材からなり、ユーザが前記操作部材を操作することにより、前記複数の所定のモードであるオート照射モード、マニュアル照射モードさらにはマニュアル照射モードの中の近距離モード、中距離モード、長距離モードのうち所望の一つを選択することを特徴とする請求項1記載のレーザ光発生装置。 The selection means includes an operation member, and when the user operates the operation member, the plurality of predetermined modes such as an automatic irradiation mode, a manual irradiation mode, and a short-distance mode and a medium-distance mode in the manual irradiation mode. 2. The laser beam generator according to claim 1, wherein a desired one of the long distance modes is selected. 前記制御手段は調整部材を備え、ユーザが前記調整部材を調整することにより、前記スイッチング素子の駆動周波数とオンデューティー比とを調整することを特徴とする請求項5記載のレーザ光発生装置。 6. The laser light generating apparatus according to claim 5, wherein the control means includes an adjustment member, and the user adjusts the drive frequency and on-duty ratio of the switching element by adjusting the adjustment member. 前記距離計測手段は光学式距離測定機あるいは超音波式距離測定機であって、測定値に対応して駆動周波数とオンデューティー比とを最適化することを特徴とする請求項6記載のレーザ光発生装置。 7. The laser beam according to claim 6, wherein the distance measuring means is an optical distance measuring device or an ultrasonic distance measuring device, and optimizes a driving frequency and an on-duty ratio corresponding to a measured value. Generator. 前記半導体レーザから出力されたレーザ光の波長を532nmの波長に変換する波長変換素子を更に備えていることを特徴とする請求項1記載のレーザ光発生装置。 2. The laser beam generator according to claim 1, further comprising a wavelength conversion element that converts the wavelength of the laser beam output from the semiconductor laser into a wavelength of 532 nm. 請求項1〜8記載のレーザ光発光装置から出射した光ビームをコリメート光に変換するコリメートレンズと、コリメート光をライン光に変換するロッドレンズとを備えたことを特徴とするライン光発生光学系。 A line light generating optical system comprising: a collimating lens that converts a light beam emitted from the laser light emitting device according to claim 1 into collimated light; and a rod lens that converts collimated light into line light. . 請求項9記載のライン光発生光学系を支持する支持機構を備えたことを特徴とするレーザ墨出し装置。
A laser marking device comprising a support mechanism for supporting the line light generating optical system according to claim 9.
JP2004151914A 2004-05-21 2004-05-21 Laser light generating apparatus, line light generating optical system, and laser marking apparatus equipped with the same Withdrawn JP2005331464A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004151914A JP2005331464A (en) 2004-05-21 2004-05-21 Laser light generating apparatus, line light generating optical system, and laser marking apparatus equipped with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004151914A JP2005331464A (en) 2004-05-21 2004-05-21 Laser light generating apparatus, line light generating optical system, and laser marking apparatus equipped with the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005331464A true JP2005331464A (en) 2005-12-02

Family

ID=35486209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004151914A Withdrawn JP2005331464A (en) 2004-05-21 2004-05-21 Laser light generating apparatus, line light generating optical system, and laser marking apparatus equipped with the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005331464A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008224569A (en) * 2007-03-15 2008-09-25 Hitachi Koki Co Ltd Laser marker
US10393521B2 (en) 2016-10-13 2019-08-27 Stanley Black & Decker Inc. Laser line generating device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008224569A (en) * 2007-03-15 2008-09-25 Hitachi Koki Co Ltd Laser marker
US10393521B2 (en) 2016-10-13 2019-08-27 Stanley Black & Decker Inc. Laser line generating device
US10989533B2 (en) 2016-10-13 2021-04-27 Stanley Black & Decker Inc. Laser line generating device
US11815353B2 (en) 2016-10-13 2023-11-14 Stanley Black & Decker Inc. Laser line generating device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7239093B2 (en) System and method for controlling luminance of an LED lamp
JP4645295B2 (en) LED lighting system and lighting apparatus
JP6114546B2 (en) LED driving device and lighting apparatus
KR101483159B1 (en) Medical light source device
KR20090051262A (en) Generating light by color mixing
JP2007281424A (en) Driving device for light emitting element, method of driving light emitting element, and driving program for light emitting element
JP5357400B2 (en) Laser marking machine
US20160367124A1 (en) Light source apparatus, endoscope apparatus, and light source control method
JP2008159329A (en) Power-supply unit for discharge lamp, and its control method
JP2005521904A (en) Window brightness enhancement for LCD
JP2005331464A (en) Laser light generating apparatus, line light generating optical system, and laser marking apparatus equipped with the same
JP2004282059A (en) Laser light generator, line light generation optical system, laser marker, and table circular saw
JP2003257694A (en) Brightness control device, liquid crystal display, and brightness control method
CN115996504A (en) Brightness adjustment method, device and computer readable medium
JP2005110356A (en) Load driver and portable apparatus
JP2011114306A (en) Led drive circuit, and lighting apparatus
JP6380797B2 (en) Head-up display device
JP2005116859A (en) Current-driven light-emitting element driving circuit
JP4036179B2 (en) Laser marking device
JP5098803B2 (en) Laser drive device
JP2005083790A (en) Laser level
JP2010078690A (en) Display device, video signal processing method, and video signal processing program
RU195776U1 (en) Driver for controlling light emitter brightness
JP2005340278A (en) Light emitting element driving circuit
US20040170202A1 (en) Laser light generator, line beam optical system, laser marking apparatus, and miter saw

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20070521

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A761 Written withdrawal of application

Effective date: 20090206

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761