JP2006317702A - レーザ光線を用いた指示器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザダイオード3とフォトダイオード4とを備えたレーザ発光部1と、フォトダイオード4の出力を検出し、レーザ発光部1よりの光出力の大きさが一定になるようにレーザダイオード3の駆動を制御するレーザ駆動制御部2と、レーザ発光部1よりの出射光の一部を反射し、他部を透過する光分割部材6と、光分割部材6で反射された光を受光するフォトダイオード7と、フォトダイオード7よりの出力が所定値を超えたときにレーザダイオード3の駆動を遮断するレーザ駆動遮断部8と、光分割部材6とフォトダイオード7との間に、光分割部材6からフォトダイオード7へ向かう光を拡散させる光拡散部材11を備えている。
【選択図】 図1
Description
本従来例のレーザ光線を用いた指示器は、レーザ発光部21と、レーザ駆動制御部22を備えている。レーザ発光部21は、電気エネルギー(例えば電流や電圧など)を受けてレーザ光を出射するレーザダイオード23とレーザダイオード23から出射した光の一部を受光して電気エネルギーを出力するフォトダイオード24とを備えている。
レーザ駆動制御部22は、例えば可変抵抗器など、電気エネルギーを調整可能な手段を有する定電力回路25を備えて構成されており、フォトダイオード24よりの出力を検出し、その検出した出力の大きさによりレーザ発光部21よりの光出力の大きさが一定に保たれるようにレーザダイオード23へ供給される電気エネルギーを制御している。また、レーザ駆動制御部22を構成する回路内には、レーザダイオード23に電気エネルギーを供給するための電源(例えば電池など)が設けられている(図示省略)。
特許文献1のレーザ光線を用いた指示器によれば、レーザ光線出力制御に異常が生じた場合には、第2のフォトダイオードでの出力が所定値を超える。すると、レーザ駆動遮断部が、レーザ駆動制御部によるレーザダイオードへの電気エネルギーの供給を遮断する。これにより、レーザ光線の過大出力を阻止することができ、図4に示したような従来の一般的なこの種の指示器と比べて安全性が格段に向上する。
まず、本実施形態の指示器の構成概要を図1及び図2を用いて説明する。
図1は本発明の第1実施形態にかかるレーザ光線を用いた指示器の概略構成を示す説明図であり、(a)は概念図、(b)は(a)をより詳細に示したブロック図、図2は本実施形態のレーザ光線を用いた指示器の発光部近傍の構成要素の配置図であり、(a)は側方からみた図、(b)は下からみた図、図3は本実施形態のレーザ光線を用いた指示器の回路図である。図4は本実施形態のレーザ光線を用いた指示器における要部説明図であり、(a)は拡散部材を介してレーザ光が拡散されて第2のフォトダイオードに入射する状態を示す図、(b)は、第2のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の光束の大きさを示す図、(c)は本実施形態の比較例にかかる特許文献1に記載のレーザ光線を用いた指示器における、第2のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の光束の大きさを示す図である。
本実施形態のレーザ光線を用いた指示器は、図1に示すように、レーザ発光部1と、レーザ駆動制御部2を備えている。レーザ発光部1は、電気エネルギー(例えば電流や電圧など)を受けてレーザ光を出射するレーザダイオード3とレーザダイオード3から出射した光の一部を受光して電気エネルギーを出力する第1のフォトダイオード4とを備えている。
レーザ駆動制御部2は、例えば可変抵抗器など、電気エネルギーを調整可能な手段を有する定電力回路5を備えて構成されており、第1のフォトダイオード4よりの出力を検出し、その検出した出力の大きさに基づきレーザ発光部1より出射される光出力の大きさが常に一定に保たれるようにレーザダイオード3へ供給される電気エネルギーを制御している。また、レーザ駆動制御部2を構成する回路内には、レーザダイオード3に電気エネルギーを供給するための電源(例えば電池など)が設けられている(図示省略)。
光分割部材6は、例えばガラス、透明プラスチックなど透明媒質で形成された薄板状部材で構成されており、図2(a),(b)に示すように、レーザ発光部1の光出力側の光路上においてレーザ発光部1より出射する光の光軸に対し所定角度(図2(a)においては45°)傾斜した状態で配置されている。そして、光分割部材6は、レーザ発光部1より出射して入射した光のうち5%の光を反射し、その他の光を透過させるように構成されている。なお、レーザ発光部1より出射して入射した光のうち一部の光を反射するとともに殆どの光を透過させるようにすれば、光分割部材6の光の反射及び透過の割合は設計の範囲内で自由に定めることができる。また、光分割部材6は、ガラス、プラスチックなどの透明媒質で形成された薄板状部材を用いる代わりに、ハーフミラー、ビームスプリッター等を用いて構成してもよい。
なお、発光部1、光分割部材6、及び第2のフォトダイオード7の配置や光分割部材6の傾斜角度は図2(a)に示す配置及び傾斜角度に限定されるものではなく、自由に設計可能である。
過大出力検出回路8は、第2のフォトダイオード7より出力された電気エネルギーを検出しその検出された出力値が所定値を超えたときにレーザダイオード3への電気エネルギーの供給を遮断する電源遮断回路9を作動させるように構成されている。
電源遮断回路9は、過大出力検出回路8を介して作動させられたときにレーザダイオード3への電気エネルギーの供給を遮断するように構成されている。
なお、図3では、図1に示す定電力回路5、過大出力検出回路9、電源遮断回路10に対応する回路部を夫々二点鎖線で囲って示してある。
なお、図3の回路において発光部1の出力値の設定は可変抵抗VR1で、過大出力検出回路における遮断出力値の設定は可変抵抗VR2で調整できるようになっている。
また、レーザ駆動遮断部についても、第2のフォトダイオードより出力された電気的な力が所定値を超えたときに前記レーザダイオードへの電気エネルギーの供給を遮断することができればどのような回路でもよい。
本実施形態のレーザ光線を用いた指示器は、光分割部材6と前記第2のフォトダイオードとの間に、光拡散部材11を備えている。
光拡散部材11は、拡散板、薄紙、負レンズ等で構成されており、図4(a),(b)に示すように、第2のフォトダイオード7の受光位置において、光分割部材6から第2のフォトダイオード7へ向かう光束径が第2のフォトダイオード7の検知領域を覆う大きさとなるように、分割部材6で反射された光を拡散させるようになっている。
このため、第2のフォトダイオード7の検知領域における単位面積当たりの光強度を第2のフォトダイオード7の半導体の特性が飽和しない程度に弱めることができる。また、第2のフォトダイオード7の検知領域に点ではなく、面として入射するので、検知領域内での受光感度のバラツキがあったとしても受光した多数の検知領域における受光感度を平均した値が光強度として得られ、検知領域内の受光感度のバラツキに伴う出力値のバラツキをなくすことができる。さらに、レーザ光束が広がりを持つため、レーザ光の光軸に多少のずれが生じても、レーザ光束が検知領域から完全に外れてしまうことがなく、フィードバック制御のための出力を得ることができる。
この場合、入射するレーザ光が点状であって受光部位において強すぎるため、検知領域内のいずれの位置(例えば、入射位置P1’,P1”)に入射しても、第2のフォトダイオード7の半導体の特性が飽和してしまいやすい。このため、レーザ光線出力制御に異常が生じていない場合であっても、第2のフォトダイオード7での出力が所定値を超えた状態を示して、レーザ駆動が遮断されてしまいやすい。
この場合、入射するレーザ光が面状であるため、第2のフォトダイオード7の検知領域における単位面積当たりの光強度を第2のフォトダイオード7の半導体の特性が飽和しない程度に弱めることができる。このため、検知領域内のいずれの位置に入射しても、レーザ光線出力制御に異常が生じていない場合に、第2のフォトダイオード7での出力が所定値を超えた状態を示して、レーザ駆動が遮断されてしまうようなことがない。
2 レーザ駆動制御部
3 レーザダイオード
4 第1のフォトダイオード
5 定電力回路
6 光分割部材
7 第2のフォトダイオード
8 レーザ駆動遮断部
9 過大出力検出回路
10 電源遮断回路
11 光拡散部材
Claims (2)
- レーザダイオードと該レーザダイオードから出射した光の一部を受光する第1のフォトダイオードとを備えたレーザ発光部と、前記第1のフォトダイオードの出力を検出して、前記レーザ発光部の光出力の大きさが一定になるように前記レーザダイオードへ供給される電気エネルギーを制御するレーザ駆動制御部と、前記レーザ発光部よりの出射光の一部を反射し、他部を透過する光分割部材と、前記光分割部材で反射された光を受光する第2のフォトダイオードと、前記第2のフォトダイオードよりの出力が所定値を超えたときに前記レーザダイオードへの電気エネルギーの供給を遮断するレーザ駆動遮断部とを備えたレーザ光線を用いた指示器において、
前記光分割部材と前記第2のフォトダイオードとの間に、該光分割部材から該第2のフォトダイオードへ向かう光を拡散させる、光拡散部材を備えたことを特徴とするレーザ光線を用いた指示器。 - 前記光拡散部材は、前記第2のフォトダイオードの受光位置において、前記光分割部材から該第2のフォトダイオードへ向かう光束径が該第2のフォトダイオードの検知領域を覆う大きさとなるように、前記光分割部材で反射された光を拡散させることを特徴とするレーザ光線を用いた指示器。
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