JP2018180465A - レーザポインタ - Google Patents

Abstract

【課題】看者の注意を引き付ける新しい態様のレーザポインタを提供する。【解決手段】対象面に向けてレーザ光を照射し当該対象面に現れる光点を看者に視覚的に認識させるレーザポインタであって、レーザ光を間欠的に出射するものとし、そのレーザ光の出射の間隔を、当該レーザポインタ及びレーザ光の光点を手動で移動させたときに光点の軌跡が途中光点の現れない間隙を含んだ点線のように見える長さに設定したレーザポインタを構成した。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザ光の光点（または、輝点）により所望の箇所を指し示すためのレーザポインタに関する。

対象面に向けてレーザ光を照射し、当該対象面に現れる光点を看者に視覚的に認識させるレーザポインタが周知である。このようなレーザポインタは、会議や講義等の場で広く用いられている。

例えば、下記特許文献には、対象面上でのレーザ光の光点の投影形状をリング状、点状または直線状といった任意の形状に変化させることが可能なレーザポインタが開示されている。しかしながら、光点の形状を変更する以外には、看者の特段の注意を引くことはできないものである。

特許第４９８２８０４号公報

本発明は、看者の注意を引き付け得る新しい態様のレーザポインタを提供することを所期の目的としている。

上述の課題を解決するべく、本発明では、対象面に向けてレーザ光を照射し当該対象面に現れる光点を看者に視覚的に認識させるレーザポインタであって、レーザ光を間欠的に出射するものとし、そのレーザ光の出射の間隔を、当該レーザポインタ及びレーザ光の光点を手動で移動させたときに光点の軌跡が途中光点の現れない間隙を含んだ点線（または、破線）のように見える長さに設定したレーザポインタを構成した。

レーザ光の出射の間隔は、当該レーザポインタ及びレーザ光の光点を秒速１．５ｍの速さで移動させたときに光点の軌跡が途中光点の現れない間隙を含んだ点線のように見える長さに設定することが好ましい。そのためには、例えば、レーザ光の出射の周波数を２９００Ｈｚ以下に設定する。

本発明によれば、看者の注意を引き付け得る新しい態様のレーザポインタを実現することができる。

本発明の一実施形態のレーザポインタの斜視図。 同実施形態のレーザポインタの電気回路図。 同実施形態のレーザポインタの使用時に対象面に現れるレーザ光の光点の移動の軌跡を示す斜視図。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態のレーザポインタ１は、既存のレーザポインタと同様、ディスプレイやスクリーン、ホワイトボード、黒板等の表面や、部屋の壁面にといった対象面にレーザ光２を照射し、その照射位置に現れる光点３により、使用者が指し示したい箇所を明示するものである。照射位置にて反射したレーザ光２は、使用者を含む看者の肉眼に入射して、看者の視覚に光点３として認識される。

図１に示すように、本実施形態のレーザポインタ１は、棒状をなす筐体１１の内にレーザ光２を発振する発振器１２やレンズ等の光学系、レーザ発振器１２に必要な電力を供給する電気回路及び電源となる電池を内蔵したものである。電池は、例えば一本ないし数本の乾電池であるが、再充電可能な二次電池を用いても構わない。

レーザポインタ１の筐体１１の先端側には、使用者の手によるレーザ光２を照射するべき旨の指令を受け付けるためのスイッチとして、押下ボタン１３を設けている。筐体１１の基端側を把持した使用者が親指等でこの押下ボタン１３を押下すると、レーザ発振器１２がレーザ光２を発振し、そのレーザ光２が筐体１１の先端部に配した光学系を通じて筐体１１外へと出射し、筐体１１の指向する先にある対象面に照射される。

図２に、レーザ発振器１２に電力を供給するための電気回路の具体例を示している。なお、図中のＶｂａ、Ｖｒｅｆ及びＶｂｒはそれぞれ、電池に由来する電源電圧である。レーザ発振器１２は、可視光波長のレーザ光２を発振する、例えば半導体レーザ素子（レーザダイオード）である。このレーザ発振器１２には、昇圧回路部１４において昇圧した直流電圧を印加する。昇圧回路部１４は、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラ（ＸＣ９１０４Ｄ０９３ＭＲ−Ｇ）Ｕ１を用いてなり、電源である電池から供給される３Ｖの電圧を７Ｖまで昇圧する。

本実施形態のレーザポインタ１は、押下ボタン１３が押下されている間、連続的にレーザ光２を出射し続けるのではなく、間欠的なパルスレーザ光２を出射する。そのために、本実施形態では、昇圧回路部１４からレーザ発振器１２に印加される電流を、トランジスタやＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を介して制御する。

基本的に、半導体スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４が点弧すると、レーザ発振器１２への通電が行われ、レーザ発振器１２がレーザ光２を出力する。翻って、半導体スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４が消弧すると、レーザ発振器１２への通電が行われず、レーザ発振器１２がレーザ光２を出力しない。つまり、半導体スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４が点弧する期間がレーザポインタ１からレーザ光２を出射する期間であり、半導体スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４が消弧する期間がレーザ光２の出射が停止する期間である。

半導体スイッチＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４の点弧／消弧を切り替えるための制御信号は、発振回路部１５において生成する。発振回路部１５が制御信号として出力するパルス電流の周波数、ひいてはレーザ発振器１２が出力するパルスレーザ光２の周波数（一秒間に何個のパルスレーザ光２が筐体１１から出射するか）は、コンデンサＣ７の容量に依存する。具体的には、コンデンサＣ７の容量が大きいほど周波数が低くなる。なお、論理回路ＩＣ（ＴＣ７ＳＺ１４Ｆ）Ｕ３はＮＯＴゲートであり、２番（ＩＮ）端子の入力を反転させて４番（ＯＵＴ）端子に出力する。

他方、発振回路部１５が制御回路として出力するパルス電流のＤＵＴＹ比、ひいてはレーザ発振器１２が出力するパルスレーザ光２のＤＵＴＹ比（押下ボタン１３が押下されている期間の中でレーザ光２が出射する期間が占める割合）は、可変抵抗器（半固定抵抗器）であるトリマポテンショメータ（ＴＣ３３Ｘ−２−１０３Ｅ）ＶＲ１が具現する抵抗の増減を通じて調節することができる。トリマポテンショメータＶＲ１は、１番端子と３番端子とを繋ぐ抵抗体に接触しこれに沿って摺動可能な摺動子の変位により、１番端子−２番端子間の抵抗、及び２番端子−３番端子間の抵抗がそれぞれ変化するものである。２番端子と接続する摺動子を３番端子に近づけるほど、２番端子−３番端子間の抵抗が小さくなり、発振回路部１５のトリマポテンショメータＶＲ１による抵抗が小さくなる。このトリマポテンショメータＶＲ１は、回路の各素子の特性のばらつき（公差）に起因した制御電流のＤＵＴＹ比のばらつきを吸収し、ＤＵＴＹ比を本来の設計値に合致させるために存在している。本レーザポインタ１の製造の際には、トリマポテンショメータＶＲ１を操作して所望のＤＵＴＹ比を達成し、しかる後これを固定する。

そして、発振回路部１５が出力するパルス電流のピークの値は、抵抗Ｒ９及び抵抗Ｒ１０に依存する。但し、発振回路部１５が出力するパルス電流は、直接後段の半導体スイッチＱ３、Ｑ４のベースには印加されず、当該半導体スイッチＱ３、Ｑ４のベースに印加するべき電流を制御する前段の半導体スイッチＱ１、Ｑ２のベースに印加される。図２に例示した電気回路における前段の半導体スイッチＱ１、Ｑ２は、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタであり、エミッタ接地の増幅回路を構成し、そのベースに印加される（ベースから流れ出る負の）パルス電流を増幅した上で後段の半導体スイッチＱ３、Ｑ４のベースに入力する。

前段の半導体スイッチＱ１、Ｑ２のエミッタには、レギュレータ回路部１６において一定に調整された定電圧が与えられる。レギュレータ回路部１６は、シャントレギュレータ（シャント電圧リファレンスＬＭ４０４０Ｄ２０ＩＤＢＺＲ）Ｕ２を含んでいる。このシャントレギュレータＵ２は、１番（アノード）端子−２番（カソード）端子間の電圧を所定値に維持する。

本レーザポインタ１の電気回路には、レーザ発振器１２が出力するレーザ光２の強度、換言すればレーザ発振器１２が放つ光束の量を所定の収束値に収束させるフィードバック機能が備わっている。具体的には、レーザ発振器１２が出力するレーザ光２の一部を光検出器、典型的にはフォトダイオード１７に入射させ、これを受けたフォトダイオード１７が出力する電流を、発振回路部１５が出力するパルス電流と合わせて、前段の半導体スイッチＱ１、Ｑ２のベースに印加している。

前段の増幅回路は、ｐｎｐ型トランジスタＱ１、Ｑ２をエミッタ接地したものである。従って、レーザ光２を受けたフォトダイオード１７が正電圧を起電することで、当該フォトダイオード１７に接続している前段のトランジスタＱ１、Ｑ２のベース電流及びコレクタ電流がそれぞれ小さくなる。その結果、後段のトランジスタＱ３、Ｑ４のベース電流及びコレクタ電流もまた小さくなって、レーザ発振器１２を流れる印加電流が減少し、レーザ発振器１２が出力するレーザ光２の強度が弱まる。

要するに、フォトダイオード１７に入射するレーザ光２の強度が増大すると、レーザ発振器１２が出力するレーザ光２の強度が低減し、フォトダイオード１７に入射するレーザ光２の強度が低減すると、レーザ発振器１２が出力するレーザ光２の強度が増大する。最終的には、レーザ発振器１２への印加電流の大きさ及びレーザ光２の強度が、各回路素子の特性（定数）に応じて定まる所定の収束値に収束することとなる。

後段の半導体スイッチＱ３、Ｑ４に並列接続しているバイパスコンデンサＣ４、Ｃ５は、レーザ発振器１２への印加電流の大きさ及びレーザ光２の強度が収束値に収束する過程で収束値を跨いで上下に振動するのを抑制する働きをする。そして、後段の半導体スイッチＱ３、Ｑ４のベースに接続している抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は、当該半導体スイッチＱ３、Ｑ４のベース電流の上限を規定する。即ち、抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は、レーザ発振器１２への印加電流の上限及びレーザ光２の強度の上限を規定する。

また、本レーザポインタ１の電気回路には、異常が生じたときにレーザ発振器１２への通電を遮断する安全機能が備わっている。フェイルセーフ回路部１８の半導体スイッチＭ２は、昇圧回路部１４の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラＵ１の３番（ＣＥ）端子とグランドとの間に介在している。この半導体スイッチＭ２は、平時は消弧しているが、これが点弧すると、昇圧回路部１４の昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラＵ１の３番端子に印加される電圧が０となる。さすれば、昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータコントローラＵ１の内部回路の動作が停止して、昇圧回路部１４がレーザ発振器１２に必要な直流電圧を印加しない状態となる。フェイルセーフ回路部１８が含むプッシュプル出力サブマイクロアンプコンパレータ（ＭＣＰ６５４１Ｔ−Ｉ−ＯＴ）Ｕ４は、３番（ＶＩＮ＋）端子の電圧と４番（ＶＩＮ−）端子の電圧とを比較し、後者が前者を下回る異常時に、５番（ＶＤＤ）端子の電圧に対応した大きさの電圧を１番（ＯＵＴ）端子から出力する。

既に述べた通り、本レーザポインタ１は、パルスレーザ光２を間欠的に出射する。このパルスレーザ光２の周波数は、２９００Ｈｚ以下に設定する。並びに、パルスレーザ光２のＤＵＴＹ比は、好ましくは５０％以下とする。

使用者が押下ボタン１３を押下しながら、把持している筐体１１（レーザ光２の光軸）を振る操作を行うと、レーザ光２が照射される対象面上でレーザ光２の光点３の位置が移動する。その過程で、図３に示すように、光点３の移動の軌跡に沿って、途中光点３の現れない間隙を含んだ点線が描かれるような視覚的効果を、レーザ光２の光点３を視認する看者に与えることができる。なお、図３では、複数個の光点３が同時に現れているかのように表現しているが、言うまでもなく現実には同時に複数個の光点３が出現することはなく、ある瞬間において真に存在する光点３の個数は一個である。

出射するパルスレーザ光２の周波数が２９００Ｈｚを超えると、人の手で筐体１１を振る操作の速度では、対象面に現れる光点３が点線のようには見えなくなる。また、パルスレーザ光２の周波数が１４００Ｈｚよりも高いと、筐体１１を振ったとしても象面に現れる光点３が点線のように見えないことがある。パルスレーザ光２の周波数は、１６０Ｈｚないし１４００Ｈｚの間の値に設定することが好ましく、特に好適な値は７００Ｈｚ近辺である。

出射するパルスレーザ光２の周波数を、１００Ｈｚ以下に設定することも可能である。但し、あまりにも周波数が低いと、移動するレーザ光２の光点３により対象面上に擬似的に描かれる点線の間隙が大きく拡がり、光点３が瞬間移動しているように見えることがある。加えて、使用者が筐体１１を保定しており、レーザ光２の光点３が殆どまたは全く移動していないときに、光点３が点滅して見えることもある。

本実施形態では、対象面に向けてレーザ光２を照射し当該対象面に現れる光点３を看者に視覚的に認識させるレーザポインタ１であって、レーザ光２を間欠的に出射するものとし、そのレーザ光２の出射の間隔を、当該レーザポインタ１及びレーザ光２の光点３を手動で移動させたときに光点３の軌跡が途中光点３の現れない間隙を含んだ点線のように見える長さに設定したレーザポインタ１を構成した。

レーザ光２の出射の間隔は、当該レーザポインタ１及びレーザ光２の光点３を秒速１．５ｍの速さで移動させたときに光点３の軌跡が途中光点３の現れない間隙を含んだ点線のように見える長さに設定する。具体的には、レーザ光２の出射の周波数を２９００Ｈｚ以下とする。

本実施形態によれば、使用者がレーザ光２の光点３を移動させる過程で、使用者を含む看者の目にはその光点３の軌跡が点線のように見え、看者の注意を引き付けることができる。

さらに、レーザ光２を間欠的に出射することは、省電力の効果をも奏する。つまり、押下ボタンが押下されている間連続してレーザ光を出力する態様のレーザポインタと比較して、レーザ発振器１２が消費する電力量が削減されるため、同じ電池でより長い時間レーザポインタ１を使用し続けることが可能となる（電池の寿命が延びる）。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、レーザポインタに適用することができる。

１…レーザポインタ
２…レーザ光
３…光点

Claims (3)

1. 対象面に向けてレーザ光を照射し当該対象面に現れる光点を看者に視覚的に認識させるレーザポインタであって、
   レーザ光を間欠的に出射するものとし、そのレーザ光の出射の間隔を、当該レーザポインタ及びレーザ光の光点を手動で移動させたときに光点の軌跡が途中光点の現れない間隙を含んだ点線のように見える長さに設定したレーザポインタ。
2. レーザ光の出射の間隔を、当該レーザポインタ及びレーザ光の光点を秒速１．５ｍの速さで移動させたときに光点の軌跡が途中光点の現れない間隙を含んだ点線のように見える長さに設定した請求項１記載のレーザポインタ。
3. レーザ光の出射の周波数を２９００Ｈｚ以下に設定した請求項１または２記載のレーザポインタ。

Images