JP4527865B2 - レーザー・ビーム調節手段 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に赤外線測定技術を使用して表面の温度を確かめるために使用されるであろう放射計器具のような装置の指向性照射用のレーザー・ビームのプロジェクションに関し、より詳細にはその温度が測定されるべきターゲットの表面上でそのエネルギーゾーンを特定するために、ターゲット上に一つ又はそれ以上のレーザー照準ビームを投射するように配置されたレーザー照準デバイスを利用する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー・ビーム・プロジェクターから発射されるビームの数および／または形状を変える設備を持つことは、このようなレーザー・ビーム・プロジェクション装置のオペレーションにおいて有用である。例として、第一のケースでは、軸上にありおよび調査されるべきターゲット・エリア上の単一中心照明スポットを生じる単一ビームを持つことが望ましいであろう。第二のケースでは、例えば調査されるべき表面のターゲット・エリアの周縁に照明スポットを形成する複数のレーザー・ビームを持つことが望ましいであろう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
単一レーザー・ビームによる単一スポットおよび複数のレーザー・ビームによる複数のスポットについての選択された形成は、例えば回折レンズまたは格子であり、ビーム発生器によって形成される単一レーザービームに関してオペレーションに取り入れられ、およびオペレーションから外すことのできるビーム・スプリッターを設けることによって都合良くアレンジされる。単一レーザー・ビームがビーム・スプリッターによって複数のビームに分割される時、単一中心ビームの強度と比較して、複数のビームの各々の強度は対応して比例的に低下する。
単一ビームの小分割の程度に従って、複数のビームの各々の強度は次いで実際の使用には低過ぎるようになり、すなわちターゲットの表面でのそれらの各々によって提供されるイルミネーションは、特に明るい周囲の光の中で、または非常な高温にあるターゲット表面の調査では必要不可欠であろう比較的遠方において、明視するためには弱すぎるであろう。
単一ビームと複数のビーム間のこの強度変化の要因を、単に単一ビームのパワーをそれが小分割される時比例的に増加させることによって克服することは、使用者に起こり得る危険、例えば視力の損傷の可能性の故に、レーザー・ビームの使用に当たって法的および実際上の制約があるので、可能ではない。１１１Ａ級レーザー・ダイオードについて現在有効な要件は、最大出力が５ミリワット未満でなければならない、ということである。ターゲット・エリアにおいて一個または複数のビームを照射するレーザー・ビーム発生器を組込む放射計、及び加熱表面の目標エリアから放出される放射を測定する感熱デバイスのような手持ち器具を利用することが、当技術分野における実践で知られている。もしレーザー・ビームの強度を変えるための備えが為されないならば、オリジナルの単一ビームから分割される各ビームの結果的に相対的に低下された照明パワーの故に、常に（ａ）単一ビームの分割から有効に得ることのできるビームの数、および（ｂ）遠方ターゲットと共に使用される器具の有効性についての限界がある。
単一の、例えば軸状方向のビームを投射し、および単一ビームを複数のビームに分割する備えを持つレーザー・ビーム・プロジェクション器具に対して改良を与え、それによって単一ビームおよび複数のビームの相対的パワーは、それが依然として許容限界内にとどまりながら、多重ビームのパワーが増加され得るように変更できることが、本発明の第一の目的である。
単一ビームが使用されている間そのパワーは許容レベルにあり、および複数のビームが形成される時、ターゲットから遠方にある器具の効用を向上させるためにそのパワーは増加され、しかしながら一方、複数のビームのパワーを許容レベルに保つように、レーザー・ビーム・プロジェクション器具に改良を与え、それによって単一ビームのパワーはその発生段階において可変であることが、本発明の第二の目的である。
レーザー・ビーム・プロジェクション器具に改良を与え、それによって単一ビームのパワーは、それが複数のビームに小分割された時、複数のビーム各々に有用に向上されたパワーを持たせるように、もし単独で使用された場合は安全であろうよりも当初は実質的に高くされ、および、それによって単一ビームのパワーは、単一ビームとして使用された時、許容限界内にとどまるように、減衰器によって低減されることが、本発明の第三の目的である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
器具から放出されるレーザー・ビームを発生する手段を持つ器具用のアタッチメントは、
（i）器具上に搭載された本体構造、
（ii）前記本体構造によって支持されたキャリヤーを有し、
前記キャリヤーは前記本体構造に関して複数のそれぞれの制御位置に移動可能であり、前記キャリヤーは前記本体構造に関するキャリヤーの相対的位置に従ってそれぞれレーザー・ビームの経路に存在できるレーザー・ビーム変更手段を持つようにしてある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図面の図１を参照して、ターゲット３に向けられ、ターゲット上に照明スポット４を形成する単一軸状レーザー・ビーム２を形成するレーザー・ビーム・プロジェクション手段を組込んだ放射計器具１が示されている。
図面の図２を参照して、別のオペレーションの仕方における同じ放射計器具が示され、そこで、それはエリア５を画定する円形に配置された複数のスポット４Ａをターゲット上に形成する複数のビーム２Ａを形成する。
図面の図３を参照して、その前端部に取り外し可能なアタッチメント６Ａを持つ放射計器具６の実施例が更に示されており、取り外し可能なアタッチメント６Ａは単一軸状レーザー・ビームおよびターゲットのエリアを画定する複数の離間配置されたレーザー・ビームを選択的に形成するために、図４および５を参照して下記する仕方でレーザービームの調節を可能にする。
図面の図４を参照して、最善な既知モードの好ましい実施例におけるキャリヤーの機能を備えるアタッチメント６Ａは、その中に減衰器デバイスを含む第一開口部８、およびビーム・スプリッターレンズを含む第二開口部９を持つスライド７を組込む。スライド７が器具の前面で、図４における下部停止枠１３によって移動が制限される第１停止位置、即ち、その最低の位置にある時、開口部８の減衰器がレーザー・ビーム源の前面に与えられ、形成された単一軸状レーザー・ビームの強度を低減する。スライド７が器具の前面で、図４における上部停止枠１２によって移動が制限される第２停止位置、即ち、その最高の位置にある時、開口部９のビーム・スプリッターがレーザー・ビーム源の前面に与えられ、複数のビーム（図２の２Ａ）が形成される。スライドを器具の所定位置に保持するために、その中でスライドが垂直に移動できるアンダーカットした横枠１１、１１、およびスライドの上下移動を制限する上部および下部停止枠１２および１３を持つ、放射計器具に取り付け用の滑り路１０が設けられている。
図面の図５を参照して、器具の前面搭載用のスライド１４は、その上部に空白開口部１５とその下部にビーム・スプリッターレンズ１６を持つ。スライド１４は、放射計器具に搭載用の、図４に示されたものと同様の滑り路で、限界内で垂直に移動可能である。スライド１４の一側面に、器具上のスイッチアーム１８と係合するように置かれた突起部１７が搭載されている。スイッチが放射計６（図３）のレーザーのパワー回路に組込まれ、および状況に応じて、スイッチアーム１８の上昇または低下位置に従ってレーザーは全パワーまたは低減パワーで操作される。スライド１４が低下位置にあり、そして空白孔開口部１５がレーザー発生器の前面に与えられた時、レーザーのパワーは安全でありおよび使用に当たって許容できる低減規模にある。スライド１４が上昇位置にあり、そしてビーム・スプリッターが放射計６のレーザー発生器の前面に与えられた時、レーザーのパワーは、スプリッターによって形成された複数のビームがそれぞれターゲットに許容できる視認性のための十分な増加パワーを持つことができるように、増加規模にある。
アタッチメントは、単一ビームと複数のビームのパワー間の大きな差異がもしそうでなければ有害となるであろう、現存レーザー放射計および類似の器具の性能向上のために使用できる“付加”アイテムとして役立つであろう。ある現存放射計はレーザー輝度を変化する手段を組込むが、本発明では輝度は自動的に安全限界内の好ましいレベルに維持されるという保証がある。
単一中心ビームが次に１２個のエリア画定ビームになるように切換えられる装置において、各エリア画定ビーム強度の変化は１２の係数によって性能向上されるであろう。パワーの同様な程度の性能低下は、エリア画定ビームが単一中心ビームを提供するために元の状態に切換えられる時、生じるであろう。こうして、エリア画定ビームを提供する際にターゲットに利用されるパワーは多分単一ビームについての許容される１２倍であるけれども、しかしながらより高いパワー係数に曝される危険はない。各ビーム、特により大きい数のビームに使用されるパワーが変化できる別の方法は、交互に“オン”および“オフ”、または低平均パワーと高平均パワーの周期を持ち、その結果、より高いパワー・レーザーが平均的光パワー出力を持つユニットに使用できるように、レーザーをパルス化することである。
それぞれの係数から、およびそれぞれの係数に利用されるパワーの変化が、本発明の別の実施例において減衰器手段の使用によって得られる。例として、一実施例におけるこのような減衰器は、該ビームまたは各ビームの経路におけるパターン、または不鮮明な若しくは鮮明なエリア、または様々な減衰程度を持つエリアのような異なる構成を与えるように、オペレーターによるか、またはオペレーターによって制御されるか若しくは自動的に操作するように設定された機構によって、例えば滑動によりまたは捻転によって移動可能な部材である。
他の実施例では、可調整アイリスのような減衰器が、一個または複数のビームが通過する光デバイスの焦点および輝度を変えるように配置される。一つの実施例では、減衰器は、そうでなければそれらの個々のパワーを比例して低減するであろう副次ビームの数が増加された時、一個または複数の主ビームのパワーが比例して増加されるように、ビーム変更手段に連結される。このことは一個または複数の主ビームの原出力パワーが上記の安全限界よりも大きくなることに帰着するが、ターゲットにおける装置の視認出力は依然として安全限界内にとどまることができる。別の実施例ではこのような減衰器は、例えば、装置の手動切換え制御に連結され、または自動的に駆動されて単一ビームを多重ビーム・オペレーションに順序切換えすることと同期して順序付けされたタレットまたはスライドのような可動部材に組込まれる。別の実施例では、レーザー光は自動または手動のシャッター機構を通過する。
本発明の別の実施例では、減衰器はビームの一部のみを透過させるビーム分割システムであるか、または部分的に不透明なスクリーン、またはビームに中心をおいた不透明なディスクのようなビーム強度低減アレンジメントである。
例えば映画フィルムにおけるような十分に迅速な連続性でパルス的に“オン”および“オフ”されるイルミネーションは、観測者に一定のイルミネーションと見えるであろうという結果によって、短時間、潜在イメージの保持性があるということは人間の目と脳の組合せの特性である。このことは、本発明の別の実施例に従って、単一照射ビームまたは照射ビームの小グループの使用を可能にし、また多数のエリア画定ビームを、目と脳の組合せの記憶よりも大きい割合のパルス化方法で使用されるようにし、なおかつ観測者にターゲットの連続イルミネーションの印象を与える。特に本発明の別の実施例に従って、複数の分離ビームが円形または他のエリア画定図形に沿って配置される場合、それらは、ある割合で同時にまたは順次にパルス的に“オン”および“オフ”されながら、エリア画定図形、例えばその周縁に沿って段階的にまたは連続的に移動させられ、その結果潜在イメージ効果の結果として観測者に対してエリア画定図形は絶えず照明されてとどまる。本発明のこの実施例において、例えば、そうでなければ単一連続すなわち非遮断ビームに使用される高パワーのレーザーが、複数のビーム、例えばそれぞれ連続ビームの時間の１２分の１のパルス化率を持つ１２ビームを形成するように、パルス化できる。観察者の目の保持性は、実際に円形を１２個のより明るく照明されたスポットとして出現させる。
本発明の別の実施例によれば、複数のビームの移動は自動的、電子的または機械的、または装置の使用者による手動駆動によって得られ、並びに、同時におよび／または順次にパルス的に“オン”および“オフ”すること、すなわち強度の変化は、ビームを発生するために使用されるパワーの変化によって、または利用されるビームの割合の変化によって、例えば多重鏡システムまたは異なるマスク能力のエリアを備えたマスクデバイスのようなビーム分割機構によって得られる。
本発明の別の実施例では、ビーム・スプリッターがターゲット・エリアの周縁のみでなく、その中心部を含めたターゲット・エリア内にもまたレーザー・ビームスポットを提供するように配置される。
更に別の実施例では、ビーム・スプリッターは円形以外の形状で、例えば十字の形状で、ドットまたは他の照明エリアを提供するように配置される。
更に本発明の別の改良によれば、放出されるビームの性質を変えるために、レーザー・ビーム発生器具の前端部、例えば高温計上に設けられる手段は、例えば希望されるようにおよび希望された時にセルフタッピングねじを利用して例えば取り付け出来および取り外し出来るように、および異なるビーム変化特性を備えたアタッチメントが要求に応じて利用されるように、器具上に取り外し可能に搭載される分離構成要素の形式でアタッチメントとして製造される。アタッチメントは例えば、器具上に搭載するために滑り路の形式の相対的に移動可能な部分、およびレーザー・ビームの変更修正の異なる形状または異なる程度が得られるそれぞれの位置に、滑り路内で移動可能なスライドを都合良く持つ。例として、このような移動部分は、それがレーザー・ビームの経路におけるそれぞれ単純開口部またはビーム・スプリッターを表す位置、または更にそれがビームの経路におけるビーム減衰器及びビーム・スプリッターを表す位置を有するであろう。別の特徴において、アタッチメントの移動部分は、レーザー・ビームの強度を適切に変化させるために配置された器具上の切換え手段を駆動するために役立つであろう。
別の実施例において、アタッチメントは例えば、ターゲット・エリアの輪郭を描くため、またはターゲット上にスポットのパターンを形成するためにターゲットに向けられた複数の他の、すなわち分割ビームと組合されて、ターゲットの選択されたエリア上に正確な照準を定めるためにターゲット照準用の比較的より高いパワーの単一中心ビームを選択的に形成させる。別の形式では、ターゲットの選択されたエリアの輪郭をより明確に描くために、複数のビームが例えば円形状に時々シフトされるであろう。更に別の形式では、アタッチメントは、円形のような閉鎖ループ図形としてターゲットに打ち込む分割ビームのプロジェクションを与える。更に別の配置では、アタッチメントは、ターゲットのエリアの輪郭を効果的に描くように、および好ましくは継続的な点により線状の十分に連続するイルミネーションの印象を与える視覚残像に至るための十分な迅速性で、ターゲット上に継続する複数の点を打ち込むために単一レーザー・ビームを進路移動させるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 単一軸状レーザー・ビームがそこで形成される、そのオペレーション状態で示される代表的なピストル型放射計器具の側面図である。
【図２】 単一レーザー・ビームが複数のビームに分割されたそのオペレーション状態で示される放射計器具の側面図である。
【図３】 通常の単一ビームデバイスから多重ビームを光学的に形成するために役立つ、その前端部に取り外し可能アタッチメントを備えて示された放射計器具の側面図である。
【図４】 拡大した、放射計用アタッチメントの一番目の形式の正面図である。
【図５】 拡大した、放射計用アタッチメントの二番目の形式の正面図である。

Claims (2)

1. レーザー発生器からターゲットに向けてレーザー・ビームを放出するようにしてある器具に備えさせるアタッチメントのレーザー・ビーム調節手段は、器具上に搭載された本体構造と、前記本体構造によって一定の範囲内を進退可能に支持されたキャリヤーを有し、
   前記本体構造は、前記キャリヤーを往復動可能に案内するための側枠と、キャリヤーが一定の範囲内で往復移動するように移動範囲を制限する一方の停止枠および他方の停止枠を備えており、
   前記キャリヤーは、前記本体構造に対して、一方の停止枠によって移動が制限される第１停止位置と、他方の停止枠によって移動が制限される第２停止位置との２個所の間を往復動可能に装着すると共に、
   前記キャリヤーには、前記キャリヤーを一方の停止枠に至る第１停止位置まで移動させた状態において、前記レーザー・ビームを放出するレーザー発生器の前面となる位置には、単一軸状レーザー・ビームの強度を低減して放出するための減衰器デバイスを含む第一開口部を備えさせ、
   さらに前記キャリヤーには、前記キャリヤーを他方の停止枠に至る第２停止位置まで移動させた状態において、前記レーザー・ビームを放出するレーザー発生器の前面となる位置には、ターゲットのエリアを画定するための複数のスポットを形成するためのビーム・スプリッターを含む第二開口部を備えさせ、
   前記強度が低減された単一軸状レーザー・ビームによりターゲット上にスポットを形成することと、
   前記ビーム・スプリッターによりターゲット上にエリアを画定のための複数のスポットを形成することは、
   前記本体構造に対して、前記キャリヤーを一方の停止枠および他方の停止枠に接する範囲内で往復動させることによってできるように構成してある
   ことを特徴とするレーザー・ビーム調節手段。
2. レーザー発生器からターゲットに向けてレーザー・ビームを放出するようにしてある器具に備えさせるアタッチメントのレーザー・ビーム調節手段は、器具上に搭載された本体構造と、前記本体構造によって一定の範囲内を進退可能に支持されたキャリヤーを有し、
   前記本体構造は、前記キャリヤーを往復動可能に案内するための側枠と、キャリヤーが一定の範囲内で往復移動するように移動範囲を制限する一方の停止枠および他方の停止枠を備えており、
   さらに前記本体構造には、前記キャリヤーを往復動させる過程においてキャリヤーが通過する都度作動するようにしたスイッチを備えさせ、そのスイッチは、前記キャリヤーが一方の停止枠に至る停止位置まで移動するときには前記レーザー発生器におけるパワー回路を低減規模にし、 前記キャリヤーが他方の停止枠に至る停止位置まで移動するときには前記レーザー発生器におけるパワー回路を増加規模に切り替わるようにしてあり、
   一方、前記キャリヤーは、前記本体構造に対して、一方の停止枠によって移動が制限される第１停止位置と、他方の停止枠によって移動が制限される第２停止位置との２個所の間を往復動可能に装着してあり、
   さらに、前記キャリヤーには、前記キャリヤーを一方の停止枠に至る第１停止位置まで移動させた状態において、前記レーザー・ビームを放出するレーザー発生器の前面となる位置には、単一軸状レーザー・ビームを放出するために第一開口部を備えさせ、
   さらに前記キャリヤーには、前記キャリヤーを他方の停止枠に至る第２停止位置まで移動させた状態において、前記レーザー・ビームを放出するレーザー発生器の前面となる位置には、ターゲットのエリアを画定するための複数のスポットを形成するためのビーム・スプリッターを含む第二開口部を備えさせ、
   前記単一軸状レーザー・ビームによりターゲット上にスポットを形成することと、
   前記ビーム・スプリッターによりターゲット上にエリアを画定のための複数のスポットを形成することは、
   前記本体構造に対して、前記キャリヤーを一方の停止枠および他方の停止枠に接する範囲内で往復動させることによってできるように構成してある
   ことを特徴とするレーザー・ビーム調節手段。

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