JP3010854U - レーザダイオードのコリメータ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】防水で衝撃に耐えられるレーザダイオードのコ
リメータ構造を提供することにある。 【構成】本考案による改良されたレーザダイオードのコ
リメータ構造は、レンズ保持器１、レンズダイオードソ
ケット２、フロントカバー３、プラスチックレンズ４、
プリント回路板５、レーザダイオード６及び導電スプリ
ング５１からなる。レンズ保持器１の筒本体２０の後部
端にある雌ねじやま１２及びレーザダイオードソケット
２の筒本体の前部端にある雄ねじやま２１は、旋盤によ
って製造された精巧な又は特別精巧なねじやまである。
レンズ保持器１の筒本体の内部壁１３、レーザダイオー
ドソケット２の筒本体及びフロントカバー３のシリンダ
１０は、レーザ光の影又はビームを反射しないように黒
色で被覆される。プラスチックレンズ４は、防水で、衝
撃に耐えられるようにそこに幾つかのリベット打ち点を
パンチすることによってレンズ保持器１の筒本体２０の
小さい穴の後ろ側に挿入され、かつ固定されるが、決し
て傾斜しない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、改良されたレーザダイオードのコリメータ構造に関し、詳しくは、 従来のレーザペンのコリメータ構造又は米国特許第 5,193,099号に記載されてい るレーザダイオードのコリメータ構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図６に示すように、従来のレーザダイオードのコリメータ構造は、可動焦点及 びレーザダイオード装置を有するレンズ保持器１ａからなる。このレーザダイオ ードのコリメータ構造において、このレンズ保持器１ａは、前部が小さい直径で 後部が大きい直径を有する中央の段付き貫通穴を有している中空円形の筒本体１ ０であり、ガラス凸レンズ４ａは、前記段付き穴の境界面上に設けられ、雄ねじ やま１１ａは、レーザダイオードのソケット２ａとかみ合わせられるべき前記筒 本体１０の後部における外部壁上に設けられ、このレーザダイオードソケット２ ａは、２つの端部で大きい直径、中心で小さい直径を有する中央貫通穴を有する 中空円形の筒本体２０であり、レーザダイオード６は段付き貫通穴の後ろ側の境 界面に設けられ、雌ねじやま２１ａは、レンズ保持器筒本体１０の雄ねじやま１ １ａとかみ合わせられるために筒本体２０の前部端にある段付き貫通穴の内部壁 上に設けられ、これらの雄ねじやま及び雌ねじやまをきつく又はゆるくねじで締 める動作によって、レーザダイオード６とガラス凸レンズ４ａ間の距離が調整さ れ得て、ビームが、レンズ保持器の段付き貫通穴の前部端にある小さい穴１２を 通して放出され、１００ｍの距離まで投影するように形成される。

【０００３】 しかしながら、従来のガラス凸レンズ４ａは、短い焦点及び大きい直径に手で 磨かれ、そしてすべてのレンズの焦点は１００％同じでないので、各々のそのコ リメータ構造は、一つずつ手で調整されなければならず、それは非常に時間を浪 費し、面倒で費用が嵩むものである。レンズ保持器１ａとレーザダイオード装置 ソケット２ａ間の雄ねじやま１１ａ及び雌ねじやま２１ａは、それらが従来の低 速旋盤で製造されるので、幾分ざらざらしていて、その精度はかなり悪く、互い に相互にかみ合わされるうちに、これらの２つの部材、即ち、ガラス凸レンズ４ ａ及びレーザダイオード６の同心性を制御することは困難である。何故ならば、 それらは、２つの別々の異なる中空円形の筒本体１０、２０に取り付けられてい る結果、光源とレンズが異なる中心線にあり、かつ凸レンズの視準特性及び焦点 を調整する更なる困難性並び時間に影響を及ぼしがちである。従来のコリメータ 構造のためのレンズ保持器１ａ及びレーザダイオード装置ソケット２ａの中空円 形の筒本体１０、２０の段付き貫通穴の内部壁は、いかなるコーティングもない 最初の金属色であり、ガラス凸レンズ４ａに投影するためにレーザダイオードか らの光影を反射する。うまく調整されている焦点及び視準によってさえ、投影さ れた光は大きい光影を有し、かつ不規則なコロナが図５（ａ）に示されているよ うな光影の外部端に形成されるが、丸い安定した明るい光点が繰り返して調整さ れたとしても、それは形成され得ないので、製造業者は、焦点を調整する面倒を 有し、消費者は製品の品質に満足しない。

【０００４】 従来のレーザペンのためのレーザ機構は、不便な製造、高価及び劣悪なビーム 投影品質、即ち、コロナなしに小さい投影点を達成することができない前述の欠 点を有するので、最近、製造業者は、米国特許第 5,193,099号明細書に開示され るような改良さたレーザ機構を開発した。それは、モールド（成形した）プラス チック凸レンズ４、光格子７１を有する固定シンブル８及び光投影シート７から なり、それは、焦点を調整することを免れ、同心性を制御することが容易であり 、安価でもある。

【０００５】 しかしながら、図３及び図４に示されるように、上記米国特許明細書に記載さ れた（以下、「引用の」ということがある。）レーザ機構は、不十分なところが 多い。即ち、固定シンブルは金属製の丸い筒本体８０である。この筒本体８０に おいて、段付き貫通穴は中央に設けられ、ピンホール８３を有する光格子６２は 、光フィルタのために筒本体８０の前部にある突き出た筒８１の位置にシンブル ８の直径よりも小さい直径を有する穴に設けられている。光投影シート７は金属 製の中空円すいの筒本体７０である。この本体７０の前部端には小さい光放出の 穴７１が設けられ、この本体７０の後部端には、固定シンブル８とかみ合わされ るが、固定シンブル８及び光投影シート７が互いにかみ合わされる前に、固定シ ンブル筒本体８０の中央の段付き貫通穴の後ろ側にレーザダイオードを取り付け 、筒本体７０にある光投影シートにおける小さい光放出穴の後ろ側にＯ形状のプ ラスチックリング３ｂ及びプラスチック凸レンズ４を取り付け、次に固定シンブ ル８と光投影シートをかみ合わせるために固定シンブル８１に小さい直径を有す る突き出た筒８１と対応して大きい直径を有する穴７２が設けられている。

【０００６】 理論上は、前述した米国特許に記載された引用の構造は、改良されかつレーザ 機構の製造コストを低くするために焦点の調整なしで同心性に関して制御が容易 な低廉なレンズ価格を特徴としているが、なお下記の欠点を有する。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

第一に、小さいプラスチック凸レンズ４が使用されるが、ピンホール８３を有 する光格子８２は、光投影シート筒本体７０の前部端にある小さい穴７１を通っ て放出されるべきビームを形成するためにプラスチック凸レンズレンズ４を通っ て突き出るためにレーザダイオード６から放出されるラテラルストリップ状の光 影の「中央の」丸い影をろ過し、かつ取り除くために固定シンブルの筒本体８０ に取り付けられている。ラテラルストリップ状の光影の「中央の」丸い影が取り 除かれるので、レーザ視準から得られたビームの光影の構造は十分でなく、その 輝度は、遠隔投影の場合、不十分である。

【０００８】 第二に、黒色又は他の色彩でコーティングしないで、銀、金、鉄、アルミニウ ム又は銅のような最初の金属色の金属製の光投影シート７及び固定シンブル８の 両方の筒本体７０、８０の内部壁は、レーザダイオード６から放出されるラテラ ルストリップ状の光影を反射するので、光格子に投影される光影は、しっかり固 定されていなくて無秩序であり、プラスチック凸レンズによる視準によるビーム は不正確で十分しっかり固定されていない。確かに、不十分な輝度は、遠隔投影 のために望ましくない。

【０００９】 第三に、光投影シート７及び固定シンブル８がしつかりと互いにかみ合わせる とき、それらは同一の一つの本体にあり、その同心性は全く一致する。しかしな がら、光投影シート７における０形状のプラスチックリング３ｂ及びプラスチッ クレンズ４は、予め固定されていないが、それらが互いに挿入されるとき固定シ ンブル筒本体９０の前部端にある小さい直径を有する筒８１によってしつかりと 締め付けられるので、プラスチック凸レンズ４は、傾斜しがちであり、防水され 得なく、視準後、ベベル放出指向ビームに導く。このビームが光投影シート７の 前部端にある小さい穴を通って放出されるとき、光影は図５（ｂ）に示されてい るように形成されるが、もう一度丸くはなく、最初の不正確なビームの円形部は 不完全で、その輝度はさらに十分でなく、遠隔投影に適し得ない。

【００１０】 本考案者は、専門的なレーザペン製造業者及び販売業者であり、それを製造す る際に彼の経験を通して従来のレーザ機構及び前記米国特許に記載の引用のレー ザ機構の前述の欠点を知っているので、レーザダイオード装置ソケット及びフロ ントカバー内部（内部壁）が反射を避けるために黒色でコーティングされ、従来 のピンホールを有する光格子構造及びＯ形状のプラスチックリングは、これ以上 必要なく、安いプラスチックモールド凸レンズが直接挿入され、かつレンズ保持 器内部の前側に固定され、高速旋盤によって製造された適当な又は特別精巧なね じやまが互いにねじで締めるためにレーザダイオード装置とレンズ保持器間に設 けられ、それで、わずかな焦点調整だけで、その部分が短いプラスチック凸レン ズによってレーザダイオードから放出されるラテラルストリップ状の光影の直接 視準を通じてその部分が「完全な円」に近いぐらつかない明るいビームを形成す ることができ、次に、このビームが遠隔投影のためにフロントカバーの前部端に ある小さい穴から放出されるところの改良されたレーザペンを開発したものであ る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】 本考案は、改良されたレーザダイオードのコリメータ構造、特に、フロントカ バー、レンズ保持器、レーザダイオード装置ソケット、プラスチックレンズ、レ ーザダイオード、プリント回路板及び導電スプリングを備えたこのようなレーザ ダイオードのコリメータ構造において、光フィルタのためのピンホールを有する 光格子は、これ以上必要なく、レンズ保持器とレーザダイオード装置ソケット間 をねじで締めることによって、わずかな焦点調整だけが、黒色被覆レンズ保持器 、レーザダイオード装置ソケット及びフロントカバー内部からの光反射を残さな いで、その部分が「完全な円」に近いぐらつかない明るいビームを形成すること ができ、プラスチックレンズが挿入され、プラスチックレンズ上の幾つかのリベ ット打ち点をパンチすることによってレンズ保持器に固定され、それで防水され 、いかなるベベルもなしに衝撃から守られるレーザダイオードのコリメータ構造 に関する。

【００１２】 即ち、本考案によるレーザダイオードのコリメータ構造は、レンズ保持器、レ ーザダイオードソケット、フロントカバー、プラスチックレンズ、レーザダイオ ード、プリント回路板及び導電スプリングから本質的になるレーザダイオードの コリメータ構造において、 前記レンズ保持器は、高精度の高速度計算機化自動旋盤によるアルミニウム合 金製のＵ形状筒本体であり、その前部端には、レーザ放射のための小さい穴が設 けられ、その後部端には、前記レーザダイオードソケットとかみ合わせるために 雌ねじやまが設けられ、前記筒本体の小さい穴の後ろ側には、プラスチックレン ズが設けられ、 前記レーザダイオードソケットは、中央の段付き貫通穴を有し、高精度の高速 度計算機化自動旋盤によるアルミニウム合金製の薄い壁の筒本体であり、その前 部端にある外部壁には、レンズ保持器とかみ合わせるためにレンズ保持器上の雌 ねじやまと対応して雄ねじやまが設けられ、前記レーザダイオードは、最初に前 記筒本体のほぼ中心にある位置に、次にプラスチックレンズを備えたレンズ保持 器とかみ合わせるために取り付けられ、 前記前部端にあるレーザ放射のための小さい穴を有する前記フロントカバー及 び内側に円すい逃げを有するＵ字状シリンダは、遠隔投影のためのビームを案内 するためのレンズ保持器の前部端に取り付けられ、 前記プリント回路板には、ＩＣ（集積回路）のような電子部品、抵抗器及びコ ンデンサが設けられ、かつレーザダイオードの後ろ側に溶接されていて、 前記レンズ保持器の筒本体の後部端にある雌ねじやま及び前記レーザダイオー ドソケットの筒本体の前部端にある前記雄ねじやまは、旋盤によって製造された 精巧な又は特別精巧なねじやまであり、前記レンズ保持器の筒本体の内部壁、前 記レーザダイオードの筒本体及び前記フロントカバーの前記シリンダ上の円すい 逃げは、黒色で被覆され、レーザの光影又はビームを決して反射せず、前記プラ スチックレンズは、防水及び耐震であって、幾つかのリベット打ち点をパンチす ることによって前記レンズ保持器の前記筒本体の小さい穴の後ろ側に挿入され、 かつ固定されるが、決して傾斜しないことを特徴とするものである。

【００１３】

【実施例】

図１及び図２に示されているように、本考案による改良されたレーザダイオー ドのコリメータ構造は、本質的に、レンズ保持器１、レーザダイオード装置２、 フロントカバー３、プラスチックカバー４、プリント回路板５、レーザダイオー ド６及び導電スプリング５１を備えている。

【００１４】 レンズ保持器１は、高精度の高速計算機化自動旋盤によるアルミニウム合金製 のＵ形状シリンダ１０であり、小さいレーザ放出穴１１は、その前部端に設けら れ、精巧な又は特別に精巧な雌ねじやま１２は、（図１に示されるように）レー ザダイオード装置ソケット２にかみ合わせるためにその後部端に設けられ、シリ ンダ１０の内部壁は黒色で被覆され、従って、レーザダイオード６から放出され る光影を反射しない。次に、プラスチックレンズはシリンダの小さい穴１１の後 部端に挿入され、雌ねじやま１２と内部壁１３間の境界面には、シリンダ１０の 小さい穴１１の後部端にプラスチックレンズ４を挿入し、かつ固定するためにパ ンチ又はプレスによってそこにパンチされた幾つかのリベット打ち点が設けられ ている。

【００１５】 プラスチックレンズ４は、Ｒ5.９６ｍｍの焦点を有し、レンズ保持器１の筒本 体１０の小さい穴１１の後部端に設置されている小さい安価なモールドレンズで あり、レーザダイオード６から放出される光影を小さい穴１１から発射されるべ きビームに直接視準することができる。 レーザダイオードソケット２は、中央の段付き貫通穴を有し、かつ高速高精度 の計算機化旋盤によるアルミニウム合金製の薄い壁の筒本体２０である。本体２ ０の前部端にある外部壁には、（図１に示されるように）相互かみ合わせのため にレンズ保持器１上の雌ねじやまと対応するために雄ねじやまが設けられ、かつ 本体２０の内部壁２２が黒色で被覆され、従って、レーザダイオード６から放出 される光影を決して映さない。このレーザダイオード６は、最初に筒本体２０に おいてほぼ中心にある位置に固定され、次に雄ねじやま２１はレンズ保持器１と かみ合わせる。

【００１６】 フロントカバー３は、Ｕ形状シリンダ３０である。このシリンダ３０の前部端 には、レーザ発射のための小さい穴が設けられ、その後部端には、円すいの逃げ ３２が設けられ、円すいの逃げ３２の内部壁は、レーザビームを反射しないよう に黒色に被覆されている。フロントカバー３は、１００ｍより大きく離れた距離 まで遠隔投影ための小さい穴３１から発射されるべきプラスチックレンズ４によ って視準されるビームの光影を案内するために（図１に示されているように）レ ンズ保持器１の前部端に取り付けられているが、この光影は全くぐらぐらしない ままであり、発射された光スポットは、非常に明るいままである。

【００１７】 プリント回路板５は、レーザダイオード６及びその励起回路を取り付けるよう に設計され、ＩＣのような電子部品、抵抗器及びコンデンサはプリント回路板に 取り付けられ、スプリング５１は、電源のような電池の負極を接続するために後 部端に取り付けられ、プリント回路板５は、レーザダイオード６の後ろ側に溶接 される。

【００１８】 レーザダイオード６から放出される光影が、レンズ保持器の筒本体１０の前部 端にある小さい穴１１からフロントカバー３の前部端にある小さい穴３１を通る 距離にあるある位置に投影されるべき光影を視準するプラスチックレンズ４に正 確に投影できるように、フロントカバー３は、一つの本体の同心性を形成できる レンズ保持器１にかみ合わされたレーザダイオードソケット２とともにレンズ保 持器１の前部端と直接かつしっかりとかみ合わされる。

【００１９】 レンズ保持器の筒本体１０及びレーザダイオードソケットの筒本体２０の両方 の長さ、サイズ及びねじやま１２、２１は詳細に試験され、かつ設計される。そ れで、それらの相互のかみ合わせは、レーザダイオード６とプラスチックレンズ ４間の確定した距離を形成する。このレンズ４は、一様な焦点でモールドされた （成形された）プラスチックで、唯一のわずかな調整が必要とされる正確な焦点 を達成することができる。調整動作は、全く時間をむだにしないで又は手数もか けなくて全く迅速で便利である。焦点がうまく調整されるや否や、ねじやま固着 にかわ又は塗料は、焦点を固定するためにねじやま１２、２１に塗る。

【００２０】 本考案のレンズ４もまた、リベット打ちされ、かつ全くいかなるベベルもない が防水機能及び衝撃に耐えられる機能を有する筒本体１０の前部端にある小さい 穴１１の内部エッジにしっかりと接触するためにレンズ保持器１に挿入されるプ ラスチックレンズである。そして、いかなる０形状プラスチックリングも必要な い。

【００２１】 レンズ保持器１の内側の壁、レーザダイオードソケット２及びフロントカバー ３は黒色で被覆され、それで、レーザダイオード６から放出される光影又はレン ズ４によって視準されるビームは反射による干渉を免れ得て、かつ「暗室」から 放射されるように見える。フロントカバー３の前部端にある小さい穴３１を通っ て放射されるビームは全くぐらつかない。ある距離に放射される光点は、高品質 で非常に明るくて図５（ｃ）に示されるような「真円」である。

【００２２】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、安価なプラスチックレンズ４を採用し、唯一 のわずかな調整が必要とされる正確な焦点を達成でき、フロントカバー３のエレ メントがそこに付加されるが、いかなるＯ形状プラスチックリングも、レンズの いかなるベベルもなしに防水及び衝撃に耐えられるための目的を達成するために 必要ない。本考案の製造は、製造コスト及び時間を減少する目的を達成すること がきわめて容易であり、その最終製品は全くいかなる欠陥も有しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本考案によるレーザダイオードのコリメー
タ構造を軸断面に沿って示す縦断面図である。

【図２】は、その分解斜視図である。

【図３】は、引用例のレーザ機構の斜視図である。

【図４】は、引用例のレーザ機構を軸断面に沿って示す
縦断面図である。

【図５】は、従来例、引用例及び本考案のコリメータ構
造からの光影を比較して示す図である。

【図６】は、従来のレーザ機構を軸断面に沿って示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１ レンズ保持器 ２ レーザダイオード装置ソケット ３ フロントカバー ４ プラスチックレンズ ５ プリント回路板 ６ レーザダイオード １０ シリンダ １１ 穴 １２ 雌ねじやま １３ 内部壁 １４ 境界面 ２０ 筒本体 ２１ 雄ねじやま ２２ 内部壁 ３０ シリンダ ３１ 穴 ３２ 円すい逃げ ５１ 導電スプリング

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】レンズ保持器、レーザダイオードソケッ
   ト、フロントカバー、プラスチックレンズ、レーザダイ
   オード、プリント回路板及び導電スプリングから本質的
   になるレーザダイオードのコリメータ構造において、 前記レンズ保持器は、金属製のＵ形状筒本体であり、そ
   の前部端には、レーザ放射のための小さい穴が設けら
   れ、その後部端には、前記レーザダイオードソケットと
   かみ合わせるために雌ねじやまが設けられ、前記筒本体
   の小さい穴の後ろ側には、プラスチックレンズが設けら
   れ、 前記レーザダイオードソケットは、中央の段付き貫通穴
   を有し、金属製の薄い壁の筒本体であり、その前部端に
   ある外部壁には、レンズ保持器とかみ合わせるためにレ
   ンズ保持器上の雌ねじやまに対応して雄ねじやまが設け
   られ、前記レーザダイオードは、最初に前記筒本体のほ
   ぼ中心にある位置に、次にプラスチックレンズを備えた
   レンズ保持器とかみ合わせるために取り付けられ、 前記前部端にあるレーザ放射のための小さい穴を有する
   前記フロントカバー及び内側に円すい逃げを有するＵ字
   状シリンダは、遠隔投影のためのビームを案内するため
   のレンズ保持器の前部端に取り付けられ、 前記プリント回路板には、集積回路のような電子部品、
   抵抗器及びコンデンサが設けられ、かつレーザダイオー
   ドの後ろ側に溶接されていて、 前記レンズ保持器の筒本体の内部壁、前記レーザダイオ
   ードの筒本体及び前記フロントカバーの前記シリンダ上
   の円すい逃げは、黒色で被覆され、レーザの光影又はビ
   ームを反射せず、前記プラスチックレンズは、防水及び
   耐震性であって、幾つかのリベット打ち点をパンチする
   ことによって前記レンズ保持器の前記筒本体の小さい穴
   の後ろ側に挿入され、かつ固定されるが、傾斜しないこ
   とを特徴とするレーザダイオードのコリメータ構造。