JP4356047B2 - パルス光観察用装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パルス光観察用装置に係わり、特に、パルス発光されるレーザ光の間接光を明瞭に観察することのできるパルス光観察用装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からレーザ光は、殆ど広がらず直進性が高いので、ポインター及びレベルとして測量装置に使用されてきた。レーザ装置の光源としては、古くは、赤色光（６３２.８ｎｍ）のヘリウムネオン気体レーザが使用されていたが、発振管が大きく、駆動電圧が数千ボルトと高いので、取り扱いが困難であった。
【０００３】
近年、ヘリウムネオンレーザと同等の赤色光を発生させることのできる半導体レーザ（以下、ＬＤ）が開発され、ヘリウムネオンに取って代わる様になってきた。ＬＤは取り扱いが簡単であり、電池駆動も可能なことから、多くの測量機械に使用される様になってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
レーザ光は光であるから、目の安全を確保するために、出力パワーに制限が設けられている。連続光かパルス光であるかにより、出力パワーの制限が細かく決められている。更に、安全限界を超える場合には、その出力によってクラス分けが厳密になされている。
【０００５】
通常、測量機に使用する可視光レーザ場合には、安全管理者等を必要としないクラス２である。このクラス２は、出力１ｍＷが限界となっており、回転レーザ装置の場合には同じクラス２であるが、回転していることから、瞳を閉じる０.２５秒の出力と考えることができ、多少出力パワーを高く設定することができる。
【０００６】
しかしながら絶対的なパワーが小さいため、日中の日向に使用する場合には視認が困難であり、大幅に目視距離が短くなる問題点がある。これを解決する一つの対策としては、目の視覚感度を利用した間欠発光があるが、現実的に日向においての視認は極めて困難である。
【０００７】
更に、赤色レーザに比べ輝が高い緑色レーザを使用する場合には、ある程度改善できるが、やはり日向においての視認は困難であり、内装工事用又はトンネルのガイド光として使用が限定されてしまうという問題点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、パルス発光される照明光の直接光又は間接光を観察する観察者が使用するパルス光観察用装置であって、該パルス発光される照明光の周期に同期して、前記照明光の発光する間のみ照明光及び外光を通過させるための光シャッター手段を備えている。
【０００９】
また本発明は、パルス発光されるレーザ光の周期と異なる周期であって非同期に作動し、レーザ光及び外光を通過させるための光シャッター手段を備えている。
【００１０】
そして本発明は、パルス発光と光シャッター手段の周期を、３０ｍｓｅｃ以下とすることもできる。
【００１１】
更に本発明は、パルス発光の発光時間と光シャッター手段の開時間を、その一致期間がバートレー効果が得られる周波数で繰り返される構成にすることもできる。
【００１２】
また本発明者は、光シャッター手段の周期を前記パルス発光するレーザ光の周期に同調させる同調手段を備えた構成にすることもできる。
【００１３】
そして本発明のパルスレーザ光観察用装置は、観察者が前記間接光を観察するために使用するメガネ形式とすることもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、パルス発光される照明光の直接光又は間接光を観察する観察者が使用するパルス光観察用装置であって、光シャッター手段が、パルス発光される照明光の周期に同期して、照明光の発光する間のみ照明光及び外光を通過させるための光シャッター手段を備えている。
【００１５】
また本発明の光シャッター手段は、パルス発光されるレーザ光の周期と異なる周期であって非同期に作動し、レーザ光及び外光を通過させることができる。
【００１６】
また本発明者は、同調手段が、光シャッター手段の周期をパルス発光するレーザ光の周期に同調させることもできる。
【００１７】
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
【００１９】
「原理」
【００２０】
なぜ、室内等ではレーザ光が見えるが、日向では見えないのかを説明する。レーザ光の出力は一定であるとすれば、日向では、眼に入る周りの外来光が多いのである。従って、外来光のみをカットすれば室内と同様にレーザー光を良く見ることができる。
【００２１】
即ち、外来光のみを半分にカットすれば、眼への入射光量は半分となる。入射光量が少な＜なるに従い、瞳は大きくなり、光に対する感度は増加する。この時レーザ光の光量が変わらなければ、室内で使用する場合と同等に視認は容易となる。
【００２２】
連続発光の場合には、レーザ光の波長のみを通過させれば、外来光をカットした観察をすることは可能であるが、この時は人間の眼には、単色の濃淡のみの画像となり、実際の作業では危険を伴うことも多くなる。
【００２３】
そこで、レーザー光をパルス発光させ、光を間引く様にし、光シャッターの開く時間をレーザーパルス光の発光に一致させる様に構成する。例えば、デューティ比５０％以下で発光するパルス発光とすれば、少なくとも外来光の半分はカットされる。この時、人間の眼は、入って来る光全体を多く受ける様に作用する為、全体的にはそれ程暗くならず、カットされないレーザー光のみが、より視認性が向上する。更にパルス発光では、連続発光時に比べ出力を高く設定できるので、より視認性の向上を図ることができる。
【００２４】
「実施例」
【００２５】
図１は、メガネ形式のパルスレーザ光観察用装置１０００である。
【００２６】
パルスレーザ光観察用装置１０００は、メガネ本体１１００と制御ボックス１２００とから構成されている。
【００２７】
メガネ本体１１００のレンズ部には、一対の液晶シャッター１１１０、１１１０とが形成されている。またメガネ本体１１００の前面部には、パルス光を受光するための受光部１１２０が設けられている。
【００２８】
制御ボックス１２００は、メガネ本体１１００の一対の液晶シャッター１１１０、１１１０を駆動するためのもので、使用者の腰等に装着可能に構成されている。
【００２９】
図２に示す様に、制御ボックス１２００には、制御部１２１０と、受光回路１２２０と、液晶駆動部１２３０と、表示部１２４０と、入力部１２５０と、外部入力端子１２６０とが内蔵されている。また制御ボックス１２００には、バッテリー等の適宜の電源部を備えている。
【００３０】
制御部１２１０は、メガネ本体１１００の受光部１１２０で受光された受光信号に基づき、液晶駆動部１２３０を制御駆動し、液晶シャッター１１１０、１１１０を作動させるためのものである。また制御部１２１０は、ＣＰＵを含み、パルスレーザ光観察用装置１０００全体の制御を司っている。
【００３１】
受光回路１２２０は、受光部１１２０で光電変換された受光信号を増幅したり、波形整形等するためのものである。
【００３２】
液晶駆動部１２３０は、制御部１２１０の制御信号に基づいて、液晶シャッター１１１０、１１１０を制御駆動するためのものである。
【００３３】
表示部１２４０は、入力部１２５０から入力されたデータをモニタしたり、各種結果データを表示するものである。外部入力端子１２６０は、外部より各種データを制御部１２１０に送り込むことができる。
【００３４】
なお本実施例では、制御ボックス１２００は、メガネ本体１１００と別体に形成されているが、制御ボックス１２００の機能をメガネ本体１１００に内蔵させることもできる。
【００３５】
ここで、具体的な制御方法を説明する。
【００３６】
「同期の場合」
【００３７】
液晶シャッター１１１０、１１１０の開閉周期及び開閉時間は、パルス発光されるレーザ光の発光周期及び発光時間と同じになる様に、制御部１２１０が制御する。即ち入力部１２５０から、使用者が、レーザ光の発光周期及び発光時間等のデータを入力して設定する。
【００３８】
そして位相に関しては、受光部１１２０が、パルスレーザ光を受光し、受光信号は、制御部１２１０で液晶シャッター１１１０、１１１０の開閉周期信号と比較される。そして制御部１２１０は図３に示す様に、位相を一致させ、同期する様に構成されている。
【００３９】
即ち、液晶シャッター１１１０、１１１０と液晶駆動部１２３０とは、パルス発光されるレーザ光の周期に同期して、レーザ光の発光する間のみレーザ光及び外光を通過させるための光シャッター手段に該当する。
【００４０】
なお、パルス発光と光シャッター手段の周期は、３０ｍｓｅｃ以下とすることもできる。また、レーザ光の発光周期、発光時間の範囲を予め設定しておき、受光部１１２０の受光信号により、自動的に開閉周期、開閉時間、開閉位相等を同期させることもできる。
【００４１】
そして、光シャッター手段の周期をパルス発光するレーザ光の周期と自動で同調させる同調手段を備えることも可能である。
【００４２】
「非同期の場合」
【００４３】
次に、非同期の場合である。
【００４４】
人間の眼の特性として、およそ３０Ｈｚ以上の点滅に対しては、ちらつきを感じなくなり、一定の光量に感じる。また３０Ｈｚ以下の点滅に対しては、ちらつきを感じる様になり、特に、１０Ｈｚ付近の点滅に対しては、点滅光の明るい期間と等しい輝度を持つ定常光より更に明るく感じられる。この現象は、「バートレー効果」として知られている。本実施例は、この「バートレー効果」を利用している。
【００４５】
即ち、図４に示す様にレーザ光と液晶シャッター１１１０、１１１０の開閉時間を構成する。図４（ａ）は、レーザー光の発光パターンであり、図４（ｂ）は、液晶シャッター１１１０、１１１０の開閉パターンであり、図４（ｃ）は、液晶シャッター１１１０、１１１０の透過光であり、図４（ｄ）は、液晶シャッター１１１０、１１１０後の透過光に対する眼の応答を示すものである。
【００４６】
レーザー光は、３０ｍｓｅｃ以下の発光周波数で発光しており、液晶シャッター１１１０、１１１０の開閉パターンは、これと僅かにずれた周波数に設定されている。図４に示す様に、５０ｍｓｅｃの間一致し、５０ｍｓｅｃの間一致せず、一致時間が１００ｍｓｅｃで繰り返される様に構成されている。
【００４７】
これにより、液晶シャッター１１１０、１１１０を透過したレーザ光は、図４（ｃ）に示す様に、レーザー光と液晶シャッター１１１０、１１１０の開く時間が一致している時に透過し、一致していない時には透過しない。
【００４８】
この液晶シャッター１１１０、１１１０透過後のレーザー光に対する人間の眼の応答を示したものが、図４（ｄ）であり、人間の眼は３０ｍｓｅｃ以下の点滅光には応答しない為、５０ｍｓｅｃ発光が１００ｍｓｅｃで繰り返される低周波の点滅に感じられる。
【００４９】
一方外来光は、一定光量であるため、液晶シャッター１１１０、１１１０とレーザー光の同期性には関係がない。そして外来光は、液晶シャッター１１１０、１１１０の開いている時間のみ液晶シャッター１１１０、１１１０を透過し、その点滅周波数は３０ｍｓｅｃ以下となる為、人間の眼には点滅は感じられない。つまり、開閉のデューティに比例して減光された一定光量が観測される事になる。
【００５０】
以上により、一定光量だけ減光された外来光に対して、「バートレー効果」が現れる１０Ｈｚで点滅するレーザ光を観測する事になり、非常に認識し易くなる。
【００５１】
また、この第２実施例では、液晶シャッター１１１０、１１１０の開閉の周波数と開閉時間をレーザ光の発光に合わせるだけであり、液晶シャッター１１１０、１１１０の開閉の位相を一致させる必要がなくなり、回路の簡略化が可能となる。
【００５２】
なお、図４で設定されているレーザ光の発光周期、液晶シャッター１１１０、１１１０開時とレーザー光発光の一致時間及び一致期間の周波数等は、図４に示される値に限定されるものではなく、同様の効果が得られるのであれば、適宜変更可能である事は、言うまでもない。
【００５３】
そして人間の眼が感じる点滅の間隔は、液晶シャッター１１１０、１１１０の開閉の周波数をずらす事によって変化する。観察者の好みに応じて、入力部１２５０から液晶シャッターの開閉の周波数を調整する様に構成することもできる。
【００５４】
またレーザ光の発光周波数は既知で、点滅の間隔を固定にすれば、液晶シャッター１１１０、１１１０の開閉周波数、周期を固定に出来るので、無調整化も可能である。
【００５５】
即ち図４に示す様に、液晶シャッター１１１０、１１１０と液晶駆動部１２３０とは、パルス発光されるレーザ光の周期と異なる周期であって非同期に作動し、
レーザ光及び外光を通過させるための光シャッター手段に該当するものである。
【００５６】
そしてレーザ光は、照射光に該当するものである。
【００５７】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、パルス発光される照射光の直接光又は間接光を観察する観察者が使用するパルス光観察用装置であって、該パルス発光される照射光の周期に同期して、前記照射光の発光する間のみ照射光及び外光を通過させるための光シャッター手段を備えているので、明るい場所でも、明瞭にレーザー光を視認することができるという卓越した効果がある。
【００５８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のパルスレーザ光観察用装置１０００を説明する示す図である。
【図２】本発明の実施例のパルスレーザ光観察用装置１０００の電気的構成を説明する図である。
【図３】同期タイプの実施例を説明する図である。
【図４】非同期タイプの実施例を説明する図である。
【符号の説明】
１０００ パルスレーザ光観察用装置
１１００ メガネ本体
１１１０ 液晶シャッター
１１２０ 受光部
１２００ 制御ボックス
１２１０ 制御部
１２２０ 受光回路
１２３０ 液晶駆動部
１２４０ 表示部
１２５０ 入力部
１２６０ 外部入力端子

Claims (6)

1. パルス発光される照明光の直接光又は間接光を観察する観察者が使用するパルス光観察用装置であって、該パルス発光される照明光の周期に同期して、前記照明光の発光する間のみ照明光及び外光を通過させるための光シャッター手段を備えたパルス光観察用装置。
2. パルス発光されるレーザー光の間接光を観察する観察者が使用するパルス光観察用装置であって、該パルス発光されるレーザー光の周期と異なる周期であって非同期に作動し、レーザー光及び外光を通過させるための光シャッター手段を備えたパルス光観察用装置。
3. パルス発光と光シャッター手段の周期は、３０ｍｓｅｃ以下である請求項１又は請求項２のパルス光観察用装置。
4. パルス発光の発光時間と光シャッター手段の開時間は、その一致期間がバートレー効果が得られる周波数で繰り返される請求項１又は請求項２のパルス光観察用装置。
5. 光シャッター手段の周期を前記パルス発光するレーザー光の周期に同調させる同調手段を備えた請求項１〜請求項４の何れか１項記載のパルス光観察用装置。
6. パルス光観察用装置は、観察者が前記間接光を観察するために使用するメガネ形式である請求項１〜請求項５の何れか１項記載のパルス光観察用装置。

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