JP2006173518A - Laser beam generator, line beam generating optical system, and laser marking device - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ光発生装置とライン光発生光学系及びこ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 laser light generation device, a line light generation optical system, and a laser marking device equipped with the same.
レーザ光をレーザポインタやレーザ墨出し装置等の表示光として用いる場合、乾電池で駆動させることが多いため、半導体レーザを人間の目で感じない速さでスイッチングさせて乾電池の消費電力を抑える方法が採られている。このときの半導体レーザの発光する時間の割合をONデューティ比と言う。このONデューティ比を上げると半導体レーザの平均光量が上がるため、使用者がレーザ光を認識し易くなるが、その分だけ乾電池の消費電力が多くなってしまう。又、逆にONデューティ比を下げると乾電池の消費電力を少なくすることができるが、半導体レーザの平均光量が下がるため、使用者がレーザ光の場所を認識しづらくなってしまう。そのため、明るい場所で使用する時は半導体レーザのONデューティ比を上げてレーザ光を認識し易くし、暗い場所で使用する時はONデューティ比を下げて乾電池の消費電力を抑えるという方法が採られている。 When laser light is used as display light for laser pointers, laser marking devices, etc., it is often driven by a dry cell, so there is a way to reduce the power consumption of the dry cell by switching the semiconductor laser at a speed that is not felt by the human eye. It is taken. The ratio of the time during which the semiconductor laser emits light is referred to as the ON duty ratio. When the ON duty ratio is increased, the average light amount of the semiconductor laser increases, so that the user can easily recognize the laser light, but the power consumption of the dry battery increases accordingly. Conversely, if the ON duty ratio is lowered, the power consumption of the dry battery can be reduced, but the average amount of light of the semiconductor laser is lowered, which makes it difficult for the user to recognize the location of the laser beam. Therefore, when using in a bright place, the ON duty ratio of the semiconductor laser is increased to make it easier to recognize the laser beam, and when used in a dark place, the ON duty ratio is lowered to reduce the power consumption of the dry cell. ing.
しかしながら、上記のようなONデューティ比を下げて乾電池の消費電力を抑えるという方法を用いた場合においても、乾電池の消費電力は残容量に関係なく常に一定であるため、乾電池の残容量が少なくなって乾電池の出力電圧が低下した場合、その分だけ出力電流値を増加させることとなるため、更に乾電池の出力電圧低下を引き起こすという悪循環になってしまい、乾電池の容量を十分に使い切ることができなかった。 However, even when the method of reducing the ON duty ratio as described above to suppress the power consumption of the dry battery is used, the power consumption of the dry battery is always constant regardless of the remaining capacity, so the remaining capacity of the dry battery is reduced. If the output voltage of the dry cell decreases, the output current value will increase by that amount, resulting in a vicious cycle of causing a decrease in the output voltage of the dry cell, and the capacity of the dry cell cannot be fully used. It was.
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、乾電池の使用時間を長くすることができるレーザ光発生装置とライン光発生光学系及び該ライン光発生光学系を用いたレーザ墨出し装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the intended process is to use a laser light generating device, a line light generating optical system, and the line light generating optical system capable of extending the use time of a dry battery. It is to provide a laser marking device.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、半導体レーザと、該半導体レーザを駆動するスイッチング素子と、レーザ光発生装置に電圧を供給する電圧供給手段と、該電圧供給手段からの出力電圧を検出し、検出した出力電圧値に応じて半導体レーザの発光する時間比を制御するデューティ比制御手段を含んでレーザ光発生装置を構成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記デューティ比制御手段は、選択手段によって、検出した出力電圧値に応じて半導体レーザの発光する時間比を制御するモードと、予め設定されている時間比で半導体レーザを発光させるモードを、自由に選択できるようにしたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the duty ratio control means is preset with a mode in which the selection means controls the time ratio of light emission of the semiconductor laser in accordance with the detected output voltage value. A mode in which the semiconductor laser emits light at a set time ratio can be freely selected.
請求項3記載の発明は、請求項1又は2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を含んでライン光発生光学系を構成したことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, a line light is generated including a collimating lens that converts a light beam emitted from the laser light emitting device according to the first or second aspect into collimated light, and a rod lens that converts the collimated light into line light. An optical system is configured.
請求項4記載の発明は、請求項3記載のライン光発生光学系を支持する支持機構を設けてレーザ墨出し装置を構成したことを特徴とする。
The invention described in claim 4 is characterized in that a laser marking device is configured by providing a support mechanism for supporting the line light generating optical system described in
本発明によれば、乾電池の出力電圧低下に伴って半導体レーザのONデューティ比を下げて乾電池の消費電力を抑えるため、乾電池の容量を最後まで十分に使い切ることができ、乾電池の使用時間を長くすることができる。又、モード選択手段を設けたため、半導体レーザのONデューティ比を制御するモード(省エネモード)と、予め設定されている時間比で半導体レーザを発光させるモード(通常モード)を使用者が使用環境に応じて自由に選択することができる。 According to the present invention, as the output voltage of the dry cell decreases, the ON duty ratio of the semiconductor laser is lowered to suppress the power consumption of the dry cell, so that the dry cell capacity can be fully used up to the end, and the use time of the dry cell is lengthened. can do. In addition, since the mode selection means is provided, the user can select the mode in which the ON duty ratio of the semiconductor laser is controlled (energy saving mode) and the mode in which the semiconductor laser emits light at a preset time ratio (normal mode). You can choose freely according to your needs.
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明に係るレーザ光発生装置の回路構成図であり、同図において、101はレーザ光発生装置に電圧を供給する乾電池、102はスイッチ、103は乾電池101から供給される電圧を変換して半導体レーザ115、マイコン104等に一定の電圧を供給するDC/DCコンバータ、104はマイコン、105は半導体レーザ115のONデューティ比を通常モード(ONデューティ比固定)又は省エネモード(ONデューティ比制御)に選択するためのモード選択手段、106はマイコン104からの信号を受けて半導体レーザをON/OFFさせるトランジスタ、107,109,110,113は抵抗器、108は半導体レーザ115の光量を設定する可変抵抗器、112はオペアンプ、114は半導体レーザ115を駆動するトランジスタ、115は発光素子であるレーザダイオード115Aと光量検出手段であるホトディテクタ115Bから成る半導体レーザである。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a laser beam generator according to the present invention. In FIG. 1, 101 is a dry battery that supplies a voltage to the laser beam generator, 102 is a switch, and 103 is a voltage converted from the dry cell 101. DC / DC converter that supplies a constant voltage to the
先ず、半導体レーザの制御方法について説明する。 First, a method for controlling the semiconductor laser will be described.
半導体レーザ115が発光すると、内蔵されているホトディテクタからは光量に比例した電流が出力される。この電流値を抵抗器111によって電圧に変換し、オペアンプ112の反転入力端子に入力する。又、同時に抵抗器107と可変抵抗器108によって設定された光量設定電圧もオペアンプ112の非反転入力端子に入力される。オペアンプ112は、光量設定値と実際の光量(ホトディテクタから出力)の比較演算を行う加減算増幅器であり、抵抗器109,110,113の設定値に応じて入力された信号の加減算及び増幅を行い、その結果をトランジスタ114のベース端子に入力し、半導体レーザ115の光量が予め設定された値になるように電流の制御を行っている。
When the
又、半導体レーザ115のスイッチング動作は、マイコン104から指示を出し、トランジスタ106をONさせると、抵抗器107と可変抵抗器108によって設定された光量設定値は0になるため、半導体レーザ115をOFFさせることができ、トランジスタ106をOFFさせると、抵抗器108と可変抵抗器109によって予め設定されている光量で半導体レーザ115を発光させることができる。
The switching operation of the
次に、図1の回路図と図2のフローチャートを参照して本発明に係るレーザ光発生装置の動作について説明する。 Next, the operation of the laser beam generator according to the present invention will be described with reference to the circuit diagram of FIG. 1 and the flowchart of FIG.
先ず、スイッチ102をONさせると、乾電池101からDC/DCコンバータ103に電圧が供給され、DC/DCコンバータ103によって電圧を変換し、半導体レーザ115、マイコン104等に一定の電圧が供給される(ステップ201)。
First, when the
次に、マイコン104は、モード選択手段105によって選択された発光モードが通常モード(ONデューティ比固定)であるか省エネモード(ONデューティ比制御)であるかを判別する(ステップ202)。このとき選択された発光モードが通常モードであれば、半導体レーザ115をONデューティ比固定で発光させるようにトランジスタ106をスイッチングし、半導体レーザ115を発光させる(ステップ207)。
Next, the
他方、選択された発光モードが省エネモードであれば、マイコン104によって乾電池101の出力電圧の測定を行い(ステップ203)、測定した電圧値に応じてONデューティ比を決定し(ステップ204)、その後、決定したONデューティ比でトランジスタ106をスイッチングし、半導体レーザ115を発光させる(ステップ205)。
On the other hand, if the selected light emission mode is the energy saving mode, the
次に、スイッチ102がONの状態を引き続き維持している場合はステップ202に戻り、選択された発光モードが省エネモードであれば、乾電池101の出力電圧測定(ステップ203)、ONデューティ比決定(ステップ204)、決定したONデューティ比で半導体レーザ115発光(ステップ205)を繰り返し行い、乾電池101の出力電圧の低下に伴ってONデューティ比を徐々に下げていく。
Next, when the
又、スイッチ102がOFFされた場合は乾電池101からの電圧供給が遮断され、半導体レーザ116はOFFする(ステップ207)。
When the
以上のように、本発明に係るレーザ光発生装置によれば、乾電池101の出力電圧低下に伴って半導体レーザ115のONデューティ比を下げて乾電池101の消費電力を抑えるため、乾電池101の容量を最後まで十分に使い切ることができ、乾電池101の使用時間を長くすることができる。
As described above, according to the laser light generator of the present invention, the capacity of the dry battery 101 is reduced in order to reduce the ON duty ratio of the
又、モード選択手段105を設けたため、半導体レーザ115のONデューティ比を制御するモード(省エネモード)と、予め設定されている時間比で半導体レーザ115を発光させるモード(通常モード)を使用者が使用環境に応じて自由に選択することができる。
In addition, since the mode selection means 105 is provided, the user can select a mode for controlling the ON duty ratio of the semiconductor laser 115 (energy saving mode) and a mode for emitting the
ところで、本発明に係る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含んでライン光発生光学系を構成することができ、又、このライン光発生光学系を支持する支持機構を設けててレーザ墨出し装置を構成することができる。その実施の形態を以下に説明する。 By the way, a line light generating optical system can be configured including a collimating lens that converts a light beam emitted from the laser light emitting device according to the present invention into collimated light and a rod lens that converts collimated light into line light. Further, a laser marking device can be configured by providing a support mechanism for supporting the line light generating optical system. The embodiment will be described below.
図3は垂直ライン用のレーザ墨出し装置の一実施形態を示す上面図と縦断面図であり、同図に示すように、レーザ墨出し装置本体6には半導体レーザ1とコリメータレンズ2が取り付けられている。ここで、コリメータレンズ2は、半導体レーザ1の出射口先端部に取り付けられており、このコリメータレンズ2によって円形形状のコリメータ光が得られるようになっている。
FIG. 3 is a top view and a longitudinal sectional view showing an embodiment of a laser marking device for a vertical line. As shown in FIG. 3, a
又、ライン光を作るためのロッドレンズ3がレンズホルダ7に取り付けられており、レンズホルダ7は、支持部材4を介して軸受5によってレーザ墨出し装置本体6に取り付けられている。
A
而して、ライン光は、レーザ墨出し装置本体6に設けられた窓13を通過して外部に出射される。
Thus, the line light passes through the
又、レーザ墨出し装置本体6には、レーザ駆動回路基板8と電源9が実装されている。更に、レーザ墨出し装置本体6の上部には、装置設計時の水平度を確認するための気泡管10がレーザ出射方向及びそれと直交する方向に取り付けられ、下部には、装置設置時の水平度を調整するための高さ調整脚12が取り付けられている。
A laser
図4は水平ライン用のレーザ墨出し装置の一実施形態を示す上面図と縦断面図である。水平ライン用レーザ墨出し装置の場合は、ロッドレンズ3の配置が異なり、該ロッドレンズ3を縦方向に実装する。その他の構成は図3に示す垂直ライン用レーザ墨出し装置の構成と同じである。
FIG. 4 is a top view and a longitudinal sectional view showing an embodiment of a laser marking device for horizontal lines. In the case of the horizontal line laser marking device, the arrangement of the
尚、上記実施の形態において使用した軸受5にジンバル機構を採用することが可能である。 In addition, it is possible to employ | adopt a gimbal mechanism for the bearing 5 used in the said embodiment.
1 半導体レーザ
2 コリメータレンズ
3 ロッドレンズ
4 支持部材
5 軸受
6 レーザ墨出し装置本体
7 レンズホルダ
8 レーザ駆動回路基板
9 電源
10 気泡管
12 高さ調整脚
13 窓
101 乾電池
102 スイッチ
103 DC/DCコンバータ
104 マイコン
105 モード選択手段
106 トランジスタ
107 抵抗器
108 可変抵抗器
109 抵抗器
110 抵抗器
111 抵抗器
112 オペアンプ
113 抵抗器
114 トランジスタ
115 半導体レーザ
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Cited By (1)
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