JP2014150046A - 光ビーム発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２つの光ビームを発生できる光ビーム発生装置を提供する。
【解決手段】 光ビーム発生装置１００は、第１の光ビーム１２２および第２の光ビーム１２４を放射し、メインビーム１１２を放射する発光ユニット１０２と、メインビーム１１２を反射して第１の反射ビーム１１４を発生させる第１の反射ユニット１０４とを備える。メインビーム１１２が第１の光ビーム１２２を形成し、第１の反射ビーム１１４が第２の光ビーム１２４を形成する。
【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、光ビーム発生装置に関し、特に、２つの光ビームを発生させられる装置に関するものである。

光ビームは、食品産業および航空宇宙産業などの産業、家庭、セキュリティシステム、および商業において広く用いられている。一般的に、従来の光ビーム発生装置は、多くの発光ユニットを含んで多くの光ビームを放射する。

しかしながら、従来の光ビーム発生装置は、多くの発光ユニットを必要とすることによりコストおよび電力消費が増加するという問題があった。そこで、本発明は、２つの光ビームを発生できる光ビーム発生装置を提供する。

本発明の光ビーム発生装置は、第１の光ビームおよび第２の光ビームを発生し、発光ユニットおよび第１の反射ユニットを含む。発光ユニットはメインビームを放射する。第１の反射ユニットは、メインビームを反射して第１の反射ビームを発生する。メインビームは、第１の光ビームを形成し、第１の反射ビームは、第２の光ビームを形成する。

本発明の光ビーム発生装置によれば、単一の発光ユニットのみを用いて２つの光ビームを発射することができるため、コストおよび電力消費が減少される。また、スリットの大きさを制御することにより、スリットを通過する光ビームの面積を調整することもできる。

本発明は、添付の図面と併せて後に続く詳細な説明と実施例を解釈することによって、より完全に理解されることができる。
本発明の光ビーム発生装置の例示的な実施形態の概略図である。 本発明の発光ユニットの発光特性を示す図である。 本発明の光ビーム発生装置により放射される光ビームを示す概略図である。 本発明の光ビーム発生装置の他の例示的な実施形態の概略図である。 本発明の光ビーム発生装置の他の例示的な実施形態の組み合わせ図である。 本発明の光ビーム発生装置により放射される光ビームを示す概略図である。 本発明の光ビーム発生装置の他の例示的な実施形態の概略図である。 本発明の光ビーム発生装置の他の例示的な実施形態の組み合わせ図である。 本発明の光ビーム発生装置により放射される光ビームを示す概略図である。 本発明の光ビーム発生装置の他の例示的な実施形態の概略図である。 本発明の光ビーム発生装置の他の例示的な実施形態の組み合わせ図である。

以下の説明は、本発明を実施するベストモードが開示されている。この説明は、本発明の一般原理を例示する目的のためのもので本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の請求の範囲を参考にして決定される。

図１Ａは、光ビーム発生装置の例示的な実施形態の概略図である。光ビーム発生装置１００は、発光ユニット１０２および反射ユニット１０４を含む。発光ユニット１０２は、メインビームを放射する。１つの実施形態では、メインビーム１１２は、可視光線または不可視光線である。また、本発明は、発光ユニット１０２の種類を制限しない。１つの実施形態では、発光ユニット１０２は、赤外線ビーム（ＩＲ）発射装置であってもよいし、または発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。

反射ユニット１０４は、メインビーム１１２を反射し、反射ビーム１１４を発生する。この実施形態では、反射ユニット１０４は、鏡であり、角度１０６を有する。本発明は、角度１０６の範囲を限定するものではない。１つの実施形態では、角度１０６は、約４５°である。

図１Ｂは、発光ユニットの発光特性を示す図である。発光ユニット１０２の発光角度が約０°の時、発光ユニット１０２から放射された光ビームは、最大の光度を有する。よって、この実施形態では、反射ユニット１０４は、発光ユニット１０２の上方に配置され、最大の光ビームを反射する。発光ユニット１０２の発光角度が増加するにつれて光ビームの光度は徐々に減少し、ゆえに円形状光ビームが発生される。

図１Ｃは、光ビーム発生装置１００のメインビームおよび反射ビームを上方から俯瞰した図である。光ビーム発生装置１００は、第１の光ビーム１２２および第２の光ビーム１２４を提供する。この実施形態では、メインビーム１１２は、第１の光ビーム１２２となり、反射ビーム１１４は、第２の光ビーム１２４となる。第１の光ビーム１２２は、発光ユニット１０２から直接放射されたものであり、何らかの物体で反射された光ビームではない。本発明は、光ビームの形状を限定するものではない。この実施形態では、第１の光ビーム１２２は、円形状光ビームであり、第２の光ビーム１２４は、直線状光ビームである。

図２Ａは、光ビーム発生装置の他の例示的な実施形態の概略図である。図２Ａは、光ビーム発生装置２００がケース２０１を更に含む以外は図１Ａと同様である。ケース２０１は、不透光性（ｏｐａｑｕｅ）ケースである。この実施形態では、ケース２０１の中に発光ユニット２０２および反射ユニット２０４が設置されている。発光ユニット２０２は、ベース２０６に固定される。反射ユニット２０４は、ベース２０８に固定される。発光ユニット２０２と反射ユニット２０４とは、上述の発光ユニット１０２および反射ユニット１０４と同様であるため、詳細な説明は省略する。

ケース２０１をベース２０６に連結した後、スリット２１２が形成される。発光ユニット２０２から放射されたメインビームは、スリット２１２を通過して第１の光ビームを形成する。この実施形態では、ケース２０１は、もう１つのスリット２１０を更に含む。反射ユニット２０４によって提供された反射ビームは、スリット２１０を通過して第２の光ビームを形成する。本実施形態では、スリット２１０の形状は長方形である。

図２Ｂは、光ビーム発生装置の他の例示的な実施形態の組み合わせ図である。発光ユニット２０２によって発生させられたメインビームは、スリット２１２を通過して光ビーム２２２を形成する。反射ユニット２０４は、メインビームを反射し、反射ビームを発生させる。反射されたビームは、スリット２１０を通過して光ビーム２２４を形成する。

図２Ｃは、光ビーム発生装置２００によって発生された光ビーム２２２および光ビーム２２４の例示的な実施形態の概略図である。スリット２１２を通過する光ビーム２２４は直線状光ビームであり、スリット２１０を通過する光ビーム２２２は、リング状光ビームである。この実施形態では、光ビーム２２２は、発光ユニット２０２から直接放射されたものであり、何らかの物体によって反射された光ビームではない。

本実施形態では、スリット２１０の大きさと位置を制御することによって、光ビーム２２４の幅と高さを調節することができる。また、スリット２１２の大きさを制御することによって、光ビーム２２２のサイズを調節することができる。他の実施形態においては、反射ユニット２０４の角度を制御することによって、光ビーム２２４の幅と位置を調節することもできる。

図３Ａは、光ビーム発生装置の他の例示的な実施形態の概略図である。図３Ａは、光ビーム発生装置３００が反射ユニット３０６を更に含む以外は図２Ａと同様である。図３Ａに示されるように、発光ユニット３０２、反射ユニット３０４、および３０６は、ケース３１２に含まれる。この実施形態では、ケース３１２は、遮光ケースである。発光ユニット３０２は、ベース３１４に固定される。反射ユニット３０４は、反射ユニット３０６に取り付けられ、反射ユニット３０６は、ベース３１４に固定される。

この実施形態では、ケース３１２がベース３１４に固定された後、ケース３１２とベース３１４との間に間隙（スリット）は作り出されない。一方、ケース３１２がベース３１６に取り付けられた時、間隙がケース３１２とベース３１６との間に作り出され、間隙はスリット３１０となる。反射ユニット３０６は、発光ユニット３０２から放射されたメインビームを反射し、反射ビームを発生させる。この実施形態では、反射ユニット３０６によって発生された反射ビームは、スリット３１０を通過して第１の光ビームを形成する。本発明では、反射ユニット３０６の実施方式を限定するものではない。１つの実施形態では、反射ユニット３０６は、円錐形状の鏡である。

反射ユニット３０４は、発光ユニット３０２から放射されたメインビームを反射し、反射ビームを発生させる。この実施形態では、反射ユニット３０４によって発生された反射ビームは、スリット３０８を通過して第２の光ビームを形成する。本発明では、スリット３０８は、ケース３１２の表面から突出した突出スリットである。突出スリット３０８は、第２の光ビームの直線性を増加する。もう１つの実施形態では、スリット３０８は、平面スリットである。平面スリットは、ケース３１２の表面から突出しない。

図３Ｂは、光ビーム発生装置３００の例示的な実施形態の組み合わせ図である。反射ユニット３０６は、発光ユニット３０２によって発生させられたメインビームを反射して第１の反射ビームを発生させる。この実施形態では、第１の反射ビームは、スリット３１０を通過して光ビーム３２２を形成する。また、反射ユニット３０４は、メインビームを反射して第２の反射ビームを発生する。この実施形態では、第２の反射ビームは、スリット３０８を通過して光ビーム３２４を形成する。

図３Ｃは、光ビーム発生装置３００によって発生された第１および第２の光ビームの例示的な実施形態の概略図である。スリット３０８を通過する光ビーム３２４は直線状光ビームであり、スリット３１０を通過する光ビーム３２２は、リング状光ビームである。本実施形態では、スリット３０８の大きさと位置を制御することにより、光ビーム３２４の幅と高さを調節することができる。また、スリット３１０の大きさを制御することにより、光ビーム３２２のサイズを調節することができる。もう１つの実施形態では、反射ユニット３０４または３０６の角度を制御することにより、光ビーム３２４および光ビーム３２２の幅と位置を調節することができる。

図４Ａは、光ビーム発生装置の他の例示的な実施形態の概略図である。光ビーム発生装置４００は、部材４０６および部材４１６を更に含む。発光ユニット４０２は、部材４０６の中に配置される。反射ユニット４０４は、部材４１６の中に配置される。発光ユニット４０２および反射ユニット４０４は図１Ａにおける発光ユニット１０２および反射ユニット１０４と同様であるため、詳細な説明は省略する。

部材４０６は、遮光層４０８と遮光層４１２、透光層４１０、および貫通孔４１４を含む。本実施形態では、透明プラスチック板の上面および底面に対して、透明プラスチック板の上面および底面が不透明になるように電気めっきのような遮光処理を施して、遮光層４０８および遮光層４１２を形成する。透明プラスチック板の上面と底面との間の中間層は、透光層４１０となる。本発明は、部材４０６の形状を限定するものではない。この実施形態では、部材４０６の上面４０８の形状は、円錐形状であり、部材４０６の底面４１２の形状は、平面形状である。

遮光層４０８、透光層４１０、および遮光層４１２は、順次に配置される。発光ユニット４０２は、貫通孔４１４の中に配置される。発光ユニット４０２から放射されたメインビームは、透光層４１０を通過し、透光層４１０を通過したビームは、第１の光ビームを形成する。

部材４０６の上面および底面が不透明であるため、特定の角度の光ビームのみが透光層４１０のみを通過してリング状の局所的な光ビームを形成する。透光層４１０の幅を制御することによって第１の光ビームの大きさを調整することができる。この実施形態では、第１の光ビームはリング状光ビームである。また、第１の光ビームは、発光ユニット４０２から直接放射されたものであり、何らかの物体によって反射された光ビームではない。

部材４１６は、部材４０６に緊密に取り付けられ、その内部の反射ユニット４０４は、発光ユニット４０２によって放射されたメインビームを反射する。この実施形態では、反射ユニット４０４は、貫通孔４１４と位置合わせされるように配置され、発光ユニット４０２によって放射されたメインビームを反射する。反射ユニット４０４によって発生された反射ビームは、スリット４１８を通過する。スリット４１８を通過したビームは、第２の光ビームを形成する。スリット４１８の大きさを制御することによって、第２の光ビームの幅と高さを調整することができる。本実施形態では、第２の光ビームは、直線状光ビームである。

図４Ｂは、光ビーム発生装置４００の例示的な実施形態の組み合わせ図である。発光ユニット４０２によって発生されたメインビームは、透光層４１０を通過して光ビーム４２２を形成する。また、反射ユニット４０４は、メインビームを反射し、反射ビームを発生させる。反射されたビームは、スリット４１８を通過して光ビーム４２４を形成する。

要約すると、本発明の光ビーム発生装置によれば、単一の発光ユニットのみを用いて２つの光ビームを発射することができるため、コストおよび電力消費が減少される。また、スリットの大きさを制御することにより、スリットを通過する光ビームの面積を調整することもできる。

本発明は、光ビーム発生装置を用いる領域を限定するものではない。光ビームを用いた制御動作を行うのであればどのようなシステムにおいても本発明の光ビーム発生装置を用いることができる。１つの実施形態では、光ビーム発生装置は、仮想壁、灯台、またはドッキングステーションとみなすこともでき、掃除ロボットの走行経路を制御するために用いることもできる。

例えば、光ビーム発生装置によって発生された円形状光ビームまたはリング状光ビームなどの第１の光ビームは、掃除ロボットが光ビーム発生装置と衝突することを防ぐための衝突防止ビームとして用いることができる。また、光ビーム発生装置によって発生された直線状光ビームなどの第２の光ビームは、誘導ビーム（ｇｕｉｄｉｎｇ ｂｅａｍ）または阻止ビーム（ｓｔｏｐ ｂｅａｍ）として用いることができる。誘導ビームは、掃除ロボットを特定領域に導くために用いられ、阻止ビームは、掃除ロボットが特定領域に入るのを防ぐために用いられる。

この発明は、実施例の方法および望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は、これらに限定されるものではないことが理解される。逆に、当業者にとって明白な種々の変更および同様の配置をカバーするものである。よって、添付の請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更および同様の配置を含むべきである。

１００、２００、３００、４００ 光ビーム発生装置
１０２、２０２、３０２、４０２ 発光ユニット
１０４、２０４、３０４、３０６、４０４ 反射ユニット
１０６ 角度
１１２ メインビーム
１１４ 反射ビーム
１２２、１２４、２２２、２２４、３２２、３２４、４２２、４２４ 光ビーム
２０１、３１２ ケース
２０６、２０８、３１４、３１６ ベース
２１０、２１２、３０８、３１０、４１８ スリット
４０６、４１６ 部材
４０８、４１２ 遮光層
４１０ 透光層
４１４ 貫通孔

Claims (10)

1. 第１の光ビームおよび第２の光ビームを放射する光ビーム発生装置であって、
   メインビームを放射する発光ユニットと、
   前記メインビームを反射して第１の反射ビームを発生させる第１の反射ユニットとを備え、
   前記メインビームが前記第１の光ビームを形成し、前記第１の反射ビームが前記第２の光ビームを形成する、光ビーム発生装置。
2. 前記第１の光ビームは、円形状光ビームであり、前記第２の光ビームは、直線状光ビームである請求項１に記載の光ビーム発生装置。
3. 前記第１の光ビームは、リング状光ビームであり、前記第２の光ビームは、直線状光ビームである請求項１に記載の光ビーム発生装置。
4. 前記発光ユニットおよび前記第１の反射ユニットを含み、且つ第１のスリットおよび第２のスリットを備えたケースを更に備え、
   前記メインビームが前記第１のスリットを通過することにより前記第１の光ビームを形成し、前記第１の反射ビームが前記第２のスリットを通過することにより前記第２の光ビームを形成する、請求項３に記載の光ビーム発生装置。
5. 前記メインビームを反射して第２の反射ビームを発生させる第２の反射ユニットと、
   前記発光ユニット、前記第１の反射ユニットおよび前記第２の反射ユニットを含み、且つ第１のスリットおよび第２のスリットを備えたケースとを更に備え、
   前記第２の反射ビームが前記第１のスリットを通過することにより前記第１の光ビームを形成し、前記第１の反射ビームが前記第２のスリットを通過することにより前記第２の光ビームを形成する、請求項３に記載の光ビーム発生装置。
6. 前記第２の反射ユニットは、円錐形状の鏡である請求項５に記載の光ビーム発生装置。
7. 第１の層、第２の層、第３の層、および貫通孔を含む第１の部材と、
   前記第１の反射ユニットおよびスリットを含む第２の部材とを更に備え、
   前記貫通孔は、前記第１の層、前記第２の層、および前記第３の層を貫通し、
   前記第１の層、前記第２の層、および前記第３の層は、その順に配置され、
   前記第１の層および前記第３の層は光を透過せず、
   前記発光ユニットは、前記貫通孔の内部に配置され、
   前記メインビームが前記第２の層を通過することにより前記第１の光ビームを形成し、
   前記反射ユニットは、前記貫通孔と位置合わせされるとともに、前記メインビームを反射して、前記第１の反射ビームを形成し、
   前記第１の反射ビームが前記スリットを通過することにより前記第２の光ビームを形成する、請求項３に記載の光ビーム発生装置。
8. 前記第１の層は、円錐形状であり、前記第３の層は、平面形状である請求項７に記載の光ビーム発生装置。
9. 前記第１の層および前記第３の層は、電気めっき処理されている請求項７に記載の光ビーム発生装置。
10. 前記第２の層は、透光層である請求項７に記載の光ビーム発生装置。

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