JP3455834B2 - 結晶保持構造 - Google Patents

結晶保持構造

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JP3455834B2
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哲成 熊谷
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は結晶保持構造に関
し、特にレーザ離隔計測システムに用いられるレーザ測
距用の結晶の保持構造に関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ離隔計測システムはパルス測距方
式のレーザ測距装置を重力方向(下方)に向けてヘリコ
プタに搭載し、ヘリコプタの進行方向と垂直にレーザ光
軸を一次元スキャンニングすることによって電線と樹木
との離隔計測を高速に行うものである。
【0003】このレーザ測距装置に用いるレーザ光の波
長を変換するための矩形の結晶を保持する結晶保持構造
としては、図4に示すように、銅製の金属板22,23
に設けたV字形の溝22a,23aに角柱状の結晶21
を収納し、金属板22,23同士をネジ24,25で固
定することで、結晶21を金属板22,23間に挟み込
んで保持している。
【0004】これによって、結晶21はその側面が金属
板22,23のV字形の溝22a,23aに接触するの
で、結晶21の内部で発生する熱がその側面から金属板
22,23に伝導して外部に放散されることとなる。こ
の保持構造については、特開平5−72577号公報に
詳述されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の結晶保
持構造では、金属板間に挟み込まれた結晶の側面から放
熱することができるが、レーザ光が照射される面(レー
ザ光の光軸に直交する面)から放熱することができな
い。
【0006】よって、レーザの出力が上昇すると、結晶
のレーザ光が照射される面が局部的に熱せられるので、
結晶のレーザ光が当たらない部分との間に温度差が生
じ、結晶表面にひびや亀裂が生ずる場合がある。
【0007】また、レーザの出力が上昇した場合には結
晶全体が熱によって膨脹するが、結晶の側面が金属板で
強固に囲まれているため、その膨脹により結晶内部に応
力が加わり、結晶に亀裂を生ずる場合がある。
【0008】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、レーザ光の照射による結晶全体の膨脹による応力
の発生を防ぎ、結晶における亀裂の発生を防止すること
ができる結晶保持構造を提供することにある。
【0009】本発明の他の目的は、結晶におけるレーザ
光が当たらない部分と当たる部分との温度差を小さくす
ることができ、結晶表面におけるひびや亀裂の発生を防
止することができる結晶保持構造を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】
【0011】本発明による結晶保持構造は、レーザ測距
に用いるレーザ光の波長を変換するための矩形の結晶を
保持する結晶保持構造であって、前記結晶を収容する収
容部を備えるベース部材と、前記結晶の前記レーザ光の
照射面及び前記照射面に対向する対向面各々に当接され
るガラス板と、前記ガラス板を前記ベース部材に固定す
るガラス板ホルダ部材と、前記ガラス板と前記ガラス板
ホルダ部材との間に配設されかつ前記結晶の熱膨張時の
前記ガラス板への圧力を吸収するためのガラス板用弾性
体とを備えている。
【0012】
【0013】上記の如く、結晶のレーザ光の光軸に直交
する面(照射面及びその照射面に対向する面)をガラス
板で押さえ、このガラス板を弾性体を介してベース部材
に固定することで、結晶におけるレーザ光が当たらない
部分と当たる部分との温度差を小さくし、結晶表面にお
けるひびや亀裂の発生を防止することが可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。図1(a)は本発明の一実施
例の平面図であり、図1(b)は本発明の一実施例の正
面図であり、図1(c)は本発明の一実施例の側面図で
あり、図2は本発明の一実施例のホルダを外した状態を
示す図であり、図3は図1(a)のAA線に沿う矢視方
向の断面図である。
【0015】これらの図において、結晶9は銅製のベー
ス1の収納部1aに収納され、特定の角部が銅製のホル
ダ2の角穴2aに当接され、特定の角部に対向する角部
が収納部1aの角穴1bに当接される。
【0016】つまり、結晶9はホルダ2によって収納部
1aの角穴1bに押付けられて保持されている。この状
態で、ホルダ2は弾性体(例えば、Oリング等)3,4
を介してネジ5,6によってベース1にネジ止めされ
る。
【0017】また、結晶9はレーザ光Bの光軸に直交す
る面(レーザ光Bの照射面9a及び照射面9aに対向す
る対向面9b)にガラス板(例えば、サファイヤや石英
等)11,12が当接され、それらガラス板11,12
はインジウム13及び弾性体(例えば、Oリング等)1
4を介して銅製のガラス板ホルダ7,8によってベース
1に固定されている。
【0018】但し、ベース1の厚さが結晶9の厚さより
も薄いので、ガラス板11はガラス板ホルダ7によって
ベース1に押付けられているが、ガラス板12はガラス
板ホルダ8によって結晶9に押付けられているだけであ
る。また、ガラス板ホルダ7,8はネジ10a〜10f
によってベース1にネジ止めされている。
【0019】上述したように、結晶9の角部をベース1
の収納部1aの角穴1bにあわせるようにホルダ2の角
穴2aによって押付け、ホルダ2が弾性体3,4を介し
てネジ5,6によってベース1にネジ止めしているた
め、熱膨張によるストレスを与えることなく、結晶9を
保持することが可能となる。
【0020】一方、結晶9の端面でレーザ光Bの光軸に
直交する照射面9a及び対向面9bにガラス板11,1
2を当接し、それらガラス板11,12をインジウム1
3及び弾性体14を介してガラス板ホルダ7,8でベー
ス1に固定しているので、結晶におけるレーザ光が当た
らない部分と当たる部分との温度差を小さくし、結晶表
面におけるひびや亀裂の発生を防止することが可能とな
る。
【0021】上記の構成においては、結晶9の側面がベ
ース1及びホルダ2によって保持されているため、結晶
9内部で生じた熱はベース1及びホルダ2に夫々当接す
る側面からベース1及びホルダ2へと伝導される。
【0022】また、結晶9の端面でレーザ光Bの光軸に
直交する照射面9a及び対向面9bが夫々ガラス板1
1,12に当接されているので、結晶9内部で生じた熱
はガラス板11,12を介してガラス板ホルダ7,8に
伝わり、ガラス板ホルダ7,8からベース1へと伝導さ
れる。
【0023】結晶9が上記の内部で生じた熱で膨脹する
場合、結晶9の側面を保持するホルダ2が弾性体3,4
を介してネジ5,6によりベース1にネジ止めされてい
るので、ホルダ2が膨脹した結晶9によって押されて
も、その押された分は弾性体3,4で吸収される。
【0024】また、結晶9の端面でレーザ光Bの光軸に
直交する照射面9a及び対向面9bがガラス板11,1
2に当接され、それらガラス板11,12がインジウム
13及び弾性体14を介してガラス板ホルダ7,8によ
りベース1に固定されているので、ガラス板11,12
が膨脹した結晶9によって押されても、その押された分
は弾性体14で吸収される。
【0025】この場合、弾性体14がインジウム13に
比べて柔らかいので、結晶9によって押された分が弾性
体14で吸収されるのである。尚、インジウム13の代
わりに弾性体を用いても特に支障は生じない。
【0026】ここで、弾性体3,4を太さφ1.9、内
径φ2.8のOリング(材質:バイトン)とし、このO
リングのつぶし代を20%とし、中心円周当りの力をω
(=0.2kgf/mm)とし、長さをLとすると、O
リングのつぶし力Pは、 P=ω・L =0.2×(1.9+2.8)×π =2.9(kgf)×2(個) =5.8(kgf) となる。
【0027】一方、結晶9の圧縮強さfは単位面積当り
の圧縮強さをα[=3(kgf/mm2 ):ガラスに比
べて弱い]とし、結晶9とホルダ2との接触面積をA
(=8.4mm2 )とすると、 f=A・α =8.4×3 =25.2(kgf) となる。
【0028】よって、結晶9の圧縮強さf[=25.2
(kgf)]>Oリングのつぶし力P[=5.8(kg
f)]となるので、結晶9がホルダ2によって保持され
る際にその保持力によって破壊されることはない。
【0029】また、弾性体14を太さφ1.5、内径φ
10のOリング(材質:バイトン)とし、このOリング
のつぶし代を20%とし、中心円周当りの力をω(=
0.15kgf/mm)とし、長さをLとすると、Oリ
ングのつぶし力Pは、 P=ω・L =0.15×(10+1.5)×π =5.4(kgf) となる。
【0030】一方、結晶9の圧縮強さfは単位面積当り
の圧縮強さをα[=3(kgf/mm2 ):ガラスに比
べて弱い]とし、結晶9のガラス板12との接触面積を
A(=5×5=25mm2 :結晶9の形状を5×5×5
の立方体とした場合)とすると、 f=A・α =25×3 =75(kgf) となる。
【0031】よって、結晶9の圧縮強さf[=75(k
gf)]>Oリングのつぶし力P[=5.4(kg
f)]となるので、結晶9がガラス板12に当接される
際にその当接力によって破壊されることはない。
【0032】このように、結晶9をベース1の角穴1b
にあわせてホルダ2で押付けるとともに、ホルダ2を弾
性体3,4を介してベース1にネジ止めすることによっ
て、熱膨張によるストレスを与えることなく、結晶9を
保持することが可能となるので、レーザ光Bの照射によ
る結晶9全体の膨脹による応力の発生を防ぎ、結晶9に
おける亀裂の発生を防止することができる。
【0033】また、結晶9のレーザ光Bの光軸に直交す
る面(照射面9a及び対向面9b)をガラス板11,1
2で押さえ、このガラス板11,12をインジウム13
及び弾性体14を介してベース1に固定することで、結
晶9におけるレーザ光Bが当たらない部分と当たる部分
との温度差を小さくし、結晶9表面におけるひびや亀裂
の発生を防止することが可能となる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明の結晶保持構
造によれば、レーザ測距に用いるレーザ光の波長を変換
するための矩形の結晶を保持する結晶保持構造におい
て、結晶を収容する収容部を備えるベース部材と、結晶
の特定の角部に当接されかつ特定の角部に対向する結晶
の角部を収容部に押付けるホルダ部材と、ホルダ部材を
ベース部材に固定する固定部材と、ホルダ部材と固定部
材との間に配設されかつ結晶の熱膨張時のホルダ部材へ
の圧力を吸収する弾性体とを備えることによって、レー
ザ光の照射による結晶全体の膨脹による応力の発生を防
ぎ、結晶における亀裂の発生を防止することができると
いう効果がある。
【0035】また、本発明の他の結晶保持構造によれ
ば、レーザ測距に用いるレーザ光の波長を変換するため
の矩形の結晶を保持する結晶保持構造において、結晶を
収容する収容部を備えるベース部材と、結晶のレーザ光
の照射面及び照射面に対向する対向面各々に当接される
ガラス板と、ガラス板をベース部材に固定するガラス板
ホルダ部材と、ガラス板とガラス板ホルダ部材との間に
配設されかつ結晶の熱膨張時のガラス板への圧力を吸収
するガラス板用弾性体とを備えることによって、結晶に
おけるレーザ光が当たらない部分と当たる部分との温度
差を小さくすることができ、結晶表面におけるひびや亀
裂の発生を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例の平面図、(b)は
本発明の一実施例の正面図、(c)は本発明の一実施例
の側面図である。
【図2】本発明の一実施例のホルダを外した状態を示す
図である。
【図3】図1(a)のAA線に沿う矢視方向の断面図で
ある。
【図4】従来例の断面図である。
【符号の説明】
1 ベース 1a 収納部 1b〜1d,2a 角穴 2 ホルダ 3,4,14 弾性体 5,6,10a〜10f ネジ 7,8 ガラス板ホルダ 9 結晶 11,12 ガラス板 13 インジウム

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ測距に用いるレーザ光の波長を変換
    するための矩形の結晶を保持する結晶保持構造であっ
    て、前記結晶を収容する収容部を備えるベース部材と、
    前記結晶を前記収容部に押付けるホルダ部材と、前記ホ
    ルダ部材を前記ベース部材に固定する固定部材と、前記
    ホルダ部材と前記固定部材との間に配設されかつ前記結
    晶の熱膨張時の前記ホルダ部材への圧力を吸収する弾性
    体と、前記結晶の前記レーザ光の照射面及び前記照射面
    に対向する対向面各々に当接されるガラス板と、前記ガ
    ラス板を前記ベース部材に固定するガラス板ホルダ部材
    と、前記ガラス板と前記ガラス板ホルダ部材との間に配
    設されかつ前記結晶の熱膨張時の前記ガラス板への圧力
    を吸収するためのガラス板用弾性体とを含むことを特徴
    とする結晶保持構造。
  2. 【請求項2】 前記ガラス板は、前記照射面に当接される
    第1のガラス板と、前記対向面に当接される第2のガラ
    ス板とからなり、前記ガラス板ホルダ部材は、前記第1
    のガラス板を前記ベース部材に固定する第1のガラス板
    ホルダ部材と、前記第2のガラス板を前記ベース部材に
    固定する第2のガラス板ホルダ部材とからなり、前記ガ
    ラス板用弾性体は、前記第1のガラス板と前記第1のガ
    ラス板ホルダ部材との間に配設された第1のガラス板用
    弾性体と、前記第2のガラス板と前記第2のガラス板ホ
    ルダ部材との間に配設されかつ前記第1のガラス板用弾
    性体よりも柔らかい第2のガラス板用弾性体とからなる
    ことを特徴とする請求項1記載の結晶保持構造。
  3. 【請求項3】 レーザ測距に用いるレーザ光の波長を変換
    するための矩形の結晶を保持する結晶保持構造であっ
    て、前記結晶を収容する収容部を備えるベース部材と、
    前記結晶の前記レーザ光の照射面及び前記照射面に対向
    する対向面各々に当接されるガラス板と、前記ガラス板
    を前記ベース部材に固定するガラス板ホルダ部材と、前
    記ガラス板と前記ガラス板ホルダ部材との間に配設され
    かつ前記結晶の熱膨張時の前記ガラス板への圧力を吸収
    するためのガラス板用弾性体とを有することを特徴とす
    る結晶保持構造。
  4. 【請求項4】 前記ガラス板は、前記照射面に当接される
    第1のガラス板と、前記対向面に当接される第2のガラ
    ス板とからなり、前記ガラス板ホルダ部材は、前記第1
    のガラス板を前記ベース部材に固定する第1のガラス板
    ホルダ部材と、前記第2のガラス板を前記ベース部材に
    固定する第2のガラス板ホルダ部材とからなり、前記ガ
    ラス板用弾性体は、前記第1のガラス板と前記第1のガ
    ラス板ホルダ部材との間に配設された第1のガラス板用
    弾性体と、前記第2のガラス板と前記第2のガラス板ホ
    ルダ部材との間に配設されかつ前記第1のガラス板用弾
    性体よりも柔らかい第2のガラス板用弾性体とからなる
    ことを特徴とする請求項3記載の結晶保持構造。
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