JP2500753B2

JP2500753B2 - 小型レ―ザポインタ

Info

Publication number: JP2500753B2
Application number: JP13544793A
Authority: JP
Inventors: 利光林
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-05-13
Filing date: 1993-05-13
Publication date: 1996-05-29
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JPH06326380A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレゼンテーション等
において参照個所をスポット光にて指示するのに用いら
れる小型レーザポインタに関し、例えば充電式の単３電
池１本で駆動され、概ね万年筆サイズで胸ポケットにて
携行が可能な小型レーザポインタに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、特開平２−２３５０１３号公報
において開示されたレーザポインタの断面図である。同
図に示されるように、このレーザポインタは、可視レー
ザ光を発生するレーザダイオード１１と、レーザダイオ
ードの出力するレーザ光を集光して平行な光ビームにす
る、レンズ等からなる光学系１２と、レーザダイオード
１１の発光を制御する電子回路１３と、レーザダイオー
ド１１および電子回路１３を駆動するためのバッテリ等
でなる電源１４とから主要部が構成されており、これら
全体は筐体１５内に収容されている。なお、１６は、レ
ーザポインタからの光ビームの投射されるスクリーン等
の投射面を示す。

【０００３】図４は、図３における電子回路１３の構成
を示す回路ブロック図である。同図に示されるように、
電子回路１３は、電源１４とレーザダイオード１１との
間に接続された自動光出力制御回路（以下、ＡＰＣ回路
と記す）１７と、ＡＰＣ回路１７を、電源１４からレー
ザダイオード１１に流れ込む電流の供給をオン／オフす
るように制御するスイッチング回路１８を含んで構成さ
れる。なお、スイッチング回路１８には、ＡＰＣ回路１
７に印加するスイッチングパルスの周波数あるいはパル
ス幅を制御する点滅制御信号が入力されている。

【０００４】次に、図３、図４に示された装置の動作に
ついて説明する。電源１４により駆動されるスイッチン
グ回路１８は、入力される点滅制御信号により制御され
て、一定周波数のオン／オフ信号を発生し、これをＡＰ
Ｃ回路１７に伝達する。ＡＰＣ回路１７は、この信号に
基づいて電源１４からレーザダイオード１１に流れ込む
電流をオン／オフする。この結果、レーザダイオード１
１は、スイッチング回路１８から発せられるオン／オフ
信号に同調してその光出力を点滅する。得られた光出力
は、光学系１２により平行光となされ遠方にある投射面
１６に投射される。

【０００５】また、実開昭６１−１４０３１５号公報に
は、Ｎｉ−Ｃｄ電池、昇圧回路、発光回路およびレーザ
ダイオードを有し、外枠に充電端子を備えたレーザポイ
ンタが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のレーザ
ポインタはレーザダイオードの出射光を直接指示光に用
いるものであったため、以下の問題点があった。（１）レーザダイオードの短波長化は困難で、実用化さ
れているものは赤色でそれも一般的に用いられているも
のは赤外に近い赤色であるため、比視感度が低くく非常
に見にくいものであった。比視感度の低さをレーザダイ
オードの出力アップによって補うことは技術的には可能
であるが、この種製品では出射光が人の目に入る可能性
があるために安全上そのような対策を採ることはできな
い。「レーザー光線による障害の防止対策要綱」（労働
省労働基準局発行基発第３９号）によると、波長４００
ｎｍ〜７００ｎｍでは、概ね１ｍＷ以下のパワーであれ
ば人体の防御反応により障害を回避しうるがそれ以上の
出力は安全上避けるべきであるとされている（連続発振
の場合）。したがって、出力が１ｍＷを超える製品を提
供することはできないのである。（２）レーザダイオードでは、一般にその構造上非点収
差（縦方向と横方向の焦点のくいちがい）が大きく、そ
のため遠方に光を飛ばしたときには減衰が大きくなる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による小型レーザ
ポインタは、固体レーザ媒質（３）と、前記固体レーザ
媒質を励起するレーザダイオード（１）と、前記固体レ
ーザ媒質（３）に由来する波長を変換する非線形光学素
子（４）と、電池（７）と、前記レーザダイオードを間
欠駆動する電源回路（８、８ａ）と、を備え、前記固体
レーザ媒質の前記非線形光学素子に遠い側の端面に形成
されたダイクロイックコート（６）と、前記非線形光学
素子の前記固体レーザ媒質に遠い側の端面に形成された
ダイクロイックコート（６）とにより固体レーザの光共
振器が形成されていることを特徴としている。そして、
好ましくは、前記固体レーザの光共振器内にはＱスイッ
チ素子（５）が配置され、また前記レーザダイオードの
１回のオン時間は前記固体レーザ媒質の蛍光寿命と同程
度かあるいはそれより短く設定される。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明の一実施例を示す断面図で
ある。同図において、１は、発光波長８１０ｎｍの励起
用のレーザダイオード、２は、レーザダイオード１の出
射光を固体レーザ媒質（３）内に集光する、セルフォッ
クレンズ等からなる集光レンズ、３は、Ｎｄ：ＹＶＯ₄
からなるレーザロッド、４は、リンチタン酸カリウム
（ＫＴｉＯＰＯ₄ ：以下、ＫＴＰと記す）からなる非線
形光学素子、５はＱスイッチ素子、６は、レーザロッド
３のレーザダイオード１寄りの端面、および非線形光学
素子４のレーザダイオード１から遠い側の端面に形成さ
れたダイクロイックコートである。レーザロッド３、Ｑ
スイッチ素子５および非線形光学素子４は密着して配置
されている。固体レーザの光共振器は、２層のダイクロ
イックコート６、６間に形成されており、この光共振器
内に非線形光学素子４およびＱスイッチ素子５が挿入さ
れた構造となっている。

【０００９】７は、充電可能な単３型の電池、８は、電
池７がレーザダイオード１に供給する電流をオン／オフ
するスイッチング回路、９は、これら全体を収容し、そ
の先端部に光出射窓の形成された収納ケースである。ス
イッチング回路８の出力端子は、またＱスイッチ素子５
にも接続されており、スイッチング回路８はＱスイッチ
素子がレーザダイオード１の反転動作を行うようにコン
トロールする。

【００１０】次に、本実施例のレーザポインタの動作に
ついて説明する。レーザダイオード１は、スイッチング
回路８によりオン／オフされる。レーザダイオード１に
電流が供給されているとき、すなわちレーザダイオード
が励振光を出射しているとき、Ｑスイッチ素子５にはス
イッチング回路８の出力するスイッチング電圧が印加さ
れているために固体レーザは発振を停止している。スイ
ッチング回路８を介してレーザダイオード１に供給され
ていた電流がオフすると、同時にＱスイッチ素子５に印
加される電圧は０Ｖとなりレーザロッド３に蓄積されて
いたエネルギーは放出され、固体レーザは発振を開始す
る。ダイクロイックコート６、６間で得られる固体レー
ザの波長１．０６μｍの発振出力は、非線形光学素子４
により波長０．５３μｍの緑色光に変換されて放出され
る。次いで、再びレーザダイオード１に電流が供給され
ると、固体レーザはＱスイッチ素子５により発振を停止
せしめられ、レーザロッド３は再びエネルギーの蓄積を
開始する。

【００１１】次に、本実施例におけるレーザダイオード
の駆動周波数について説明する。本実施例では、固体レ
ーザ媒質の特性を考え、スイッチング回路８のオン時間
をレーザロッドであるＮｄ：ＹＶＯ₄ の蛍光寿命の９０
μｓｅｃ程度乃至それ以下とする。蛍光寿命以上に固体
レーザ媒質を励起しても励起エネルギーは固体レーザ媒
質中には蓄積されずに下位のエネルギー準位に落ちてし
まうからである。よって、例えばデューティ比が１／１
１の場合、スイッチング周期は１ｋＨｚ内外乃至それ以
上になされる［ｆ＝１／（９０μｓｅｃ×１１）≒１０
００／ｓｅｃ］。

【００１２】ところで、レーザポインタの小型化を指向
する際に最も効果の著しいのは電池サイズの縮小であ
る。しかし、レーザダイオードを駆動するに必要な電流
は例えば０．２Ａであるため、この電流を単３程度の電
池でまかなうことは極めて困難である。よって、本実施
例では、レーザダイオード１を間欠動作させこれにより
小型電池での駆動を可能ならしめている。例えばデュー
ティ比を１／１００とすると消費電流は連続駆動の場合
の１／１００となるが、これにより１回の充電での作動
可能時間を大幅に延ばすことができ小型電池での駆動が
可能となる。

【００１３】また、本実施例では、波長０．５３μｍの
緑色光を出射しているがこの波長帯は最も比視感度の高
い領域に相当しており、出力が１ｍＷであっても十分の
明瞭さをもって参照個所を指示することができる。ま
た、励起用光源として効率が高くしかも安価に入手でき
る赤外レーザダイオードを使用しているため、高効率化
（低消費電流化）とコストダウンを同時に達成すること
ができる。さらに、出射レーザ光はＴＥＭ₀₀モードであ
るため、レーザ光を遠方まで飛ばしても大きく減衰する
ことはない。そして、出射レーザ光用に集光レンズを使
用する必要はなくなる。また、本実施例では、固体レー
ザの発振をＱスイッチによりコントロールしているた
め、レーザダイオードによる励起エネルギーを効率的に
固体レーザの発振に利用することができる。

【００１４】図２は、本発明の他の実施例の断面図であ
る。図２において、図１の実施例の部分と対応する部分
には同一の参照番号が付されているので重複した説明は
省略するが、この実施例では、固体レーザの発振を制御
するＱスイッチ素子が除去されており、また、レーザダ
イオード１の集光特性のみによって励起光をレーザロッ
ド中に集光できるようにしてセルフォックレンズの使用
を廃止しているため、先の実施例の場合より構成が簡素
化されている。また、本実施例では、レーザダイオード
１を駆動する手段としてスイッチング回路に代えパルス
発振回路が用いられている。本実施例のレーザポインタ
も緑色のレーザ光を放出することができ、先の実施例と
同様の効果を奏することができる。

【００１５】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された本願発明の範囲内において各種
の変更が可能である。例えば、固体レーザ媒質としてＮ
ｄ：ＹＶＯ₄ に代えＮｄ：ＹＡＧ等他の媒質を用いるこ
とができ、また非線形光学素子をＫＴＰ以外の材料を使
用して構成することができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による小型
レーザポインタは、レーザダイオードによって固体レー
ザ媒質を励起し、固体レーザの発振光を非線形光学素子
によって波長変換して放出するものであるので、本発明
によれば、単体のレーザダイオードでは発振が困難な、
比視感度の高い緑色光を指示光として用いることが可能
となり、レーザ安全基準で定めている１ｍＷの出力でも
十分な明るさをもって参照個所を指示することができ
る。また、出射光をＴＥＭ₀₀モードとすることができ、
非点収差のあるレーザダイオードと異なり、遠方の参照
個所を指示する場合にも減衰のない指示光を利用するこ
とができる。

【００１７】さらに、レーザダイオードを間欠的に駆動
することにより、消費電力を削減して電池の消耗を抑制
することができる。その際に、１回のオン時間の長さあ
るいはスイッチング周期を変化させることによりレーザ
ダイオードの、したがってレーザポインタの出力調整を
行うことができる。また、Ｑスイッチ素子を用いる場合
には、レーザダイオードの１回のオン時間の長さを固体
レーザ媒質の蛍光寿命以下に設定することにより、励起
エネルギーを効率的に固体レーザのレーザ発振に利用す
ることができる。また、励起用の光源に、変換効率が高
くしかも安価に入手可能な赤外半導体レーザダイオード
を使用できるため、消費電流抑制とコストダウンに資す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図。

【図２】本発明の他の実施例の断面図。

【図３】従来例の断面図。

【図４】図３の従来例における電子回路のブロック図。

【符号の説明】１、１１レーザダイオード２集光レンズ３レーザロッド（Ｎｄ：ＹＶＯ₄ ）４非線形光学素子（ＫＴＰ）５Ｑスイッチ素子６ダイクロイックコート７電池８スイッチング回路８ａパルス発振回路９収納ケース１２光学系１３電子回路１４電源１５筐体１６投射面１７自動光出力制御回路（ＡＰＣ回路）１８スイッチング回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】固体レーザ媒質と、前記固体レーザ媒質
を励起するレーザダイオードと、固体レーザの共振器内
に設置され該固体レーザの発振出力を波長変換して外部
に放出する非線形光学素子と、電池と、前記レーザダイ
オードを間欠駆動する電源回路と、を備え、前記固体レ
ーザ媒質の前記非線形光学素子に遠い側の端面に形成さ
れたダイクロイックコートと、前記非線形光学素子の前
記固体レーザ媒質に遠い側の端面に形成されたダイクロ
イックコートとにより固体レーザの光共振器が形成され
ていることを特徴とする小型レーザポインタ。
【請求項２】前記固体レーザの光共振器内にＱスイッ
チ素子が配置されていることを特徴とする請求項１記載
の小型レーザポインタ。
【請求項３】前記固体レーザ媒質、前記Ｑスイッチ素
子および前記非線形光学素子が密着して配置されている
ことを特徴とする請求項２記載の小型レーザポインタ。
【請求項４】前記Ｑスイッチ素子が前記電源回路に接
続され、前記Ｑスイッチ素子の動作タイミングと、前記
レーザダイオードの励起光出力タイミングとが互いに反
転されていることを特徴とする請求項２記載の小型レー
ザポインタ。
【請求項５】前記固体レーザ媒質と前記非線形光学素
子が密着して配置されていることを特徴とする請求項１
記載の小型レーザポインタ。
【請求項６】前記レーザダイオードと前記固体レーザ
媒質との間には前記レーザダイオードの出力する励起光
を集光するレンズが配置されていることを特徴とする請
求項１記載の小型レーザポインタ。
【請求項７】前記レーザダイオードの１回のオン時間
が前記固体レーザ媒質の蛍光寿命程度乃至それより短く
設定されてことを特徴とする請求項１記載の小型レーザ
ポインタ。