JP5206614B2 - レーザ照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ照射装置に関する。

従来、レーザ光を利用して物体の侵入を検出するレーザレーダは、回転軸を中心に３６０°の範囲で回転する回転ミラーにレーザ照射部からレーザ光を照射している。このようなレーザレーダは、レーザ光を回転ミラーで反射することにより、一定の角度範囲に設定された正面側にレーザ光を扇状に照射し、広範囲の検出を図っている。一方、このような従来のレーザレーダの場合、一定の角度範囲すなわち正面側から外れたレーザ光は、背面側に照射され、正面側へ照射することができない。その結果、レーザ光が背面側に照射されている間、正面側に侵入した物体の検出は困難となる。そこで、特許文献１または特許文献２は、回転ミラーによって背面側に照射されたレーザ光を固定された反射ミラーを利用して正面へ照射することが開示されている。

特許文献１または特許文献２に開示されている構成の場合、回転ミラーおよび反射ミラーの角度を正確に設計することにより、背面側へ照射されたレーザ光を正確に正面側の所定位置に照射することは理論的に可能ではある。しかしながら、特許文献１または特許文献２のいずれも、製品として実際に利用する場合、理論通りかつ正確にレーザ光の照射を正面方向の所定位置へ照射する構成ついては言及および示唆されていない。また、レーザレーダに適用されるレーザ照射装置の場合、物体の侵入を検出するために用いられる。そのため、背面側に照射されたレーザ光の一部を単に正面側へ照射可能とするだけでは検出精度を確保するためには不十分であり、背面側に照射されるレーザ光のすべてを正面側に照射する必要がある。さらに、レーザ光を反射させるための反射ユニットは、レーザ照射装置を設置するとき、ユーザの使用地において組み立てられる。この場合、構造の複雑化を招くことなく、反射ユニットを精度よく組み付けることが要求される。

特開平８−２９３４４号公報 特開２００８−２５６４６３号公報

そこで、本発明の目的は、背面側に照射されるレーザ光を正確かつ高精度に正面側へ照射するとともに、背面側に照射されるレーザ光のすべてを正面側へ照射可能であり、かつ構造が簡単で組み付け精度の高いレーザ照射装置を提供することにある。

請求項１記載の発明では、レーザ照射ユニットとレーザ照射方向反転ユニットとは、レーザ照射方向反転ユニットから突出する突出部とステー部材の接続部との接続、ならびに突出部および接続部の開口部に挿入される固定部材によって位置が決定される。この突出部は、レーザ照射方向反転ユニットの径方向の両端部からそれぞれ突出し、ステー部材の接続部と接続される。そのため、レーザ照射ユニットとレーザ照射方向反転ユニットとは、少なくとも二点において固定される。特に、レーザ照射方向反転ユニットは、一対の第一ユニット部材および第二ユニット部材が同一形状である。そのため、レーザ照射ユニットを支持するステー部材は、レーザ照射方向反転ユニットの径方向の両端部において同一の位置で回転軸方向の両側から突出部に挟み込まれる。その結果、ステー部材がレーザ照射方向反転ユニットに支持される位置が均等となり、レーザ照射方向反転ユニットとレーザ照射ユニットとの位置精度が向上する。レーザ光を照射するレーザ照射装置の場合、レーザ光の照射位置の精度確保は極めて重要である。請求項１記載の発明のようにステー部材とレーザ照射方向反転ユニットとが高い精度で位置決めされることにより、レーザ光の照射位置の精度も高められる。このように、回転ミラーを有するレーザ照射ユニットと反射ミラーを有するレーザ照射方向反転ユニットとは、予め設定された位置関係が正確に確保される。したがって、背面側に照射されるレーザ光を正確かつ高精度に正面側へ照射することができる。

また、請求項１記載の発明では、ステー部材は、ステー本体部がレーザ照射方向反転ユニットの正面側において径方向へ延び、レーザ照射方向反転ユニットの径方向外側に接続部を有している。そのため、回転ミラーによって背面側へ照射されたレーザ光は、ステー部材によって遮られることがない。これにより、回転ミラーによって背面側に向かうレーザ光は、すべてレーザ照射方向反転ユニットへ照射される。このとき、一方の反射ミラーへ照射されたレーザ光は、この一方の反射ミラーによって他方の反射ミラー側へ反射され、さらに他方の反射ミラーによって回転ミラーから照射される方向と反対側すなわち正面側へ反射される。そのため、回転ミラーから照射されたレーザ光は、回転ミラーの回転軸方向へずれた位置から正面側へ照射され、回転ミラーを含むレーザ照射ユニットに遮られることもない。したがって、背面側に照射されるレーザ光のすべてを正面側へ照射することができる。

さらに、一対の反射ミラーを用いることにより、照射されるレーザ光は回転ミラーの回転軸方向の位置に差が生じる。そのため、例えば回転ミラーで反射して正面側へ照射される光軸上に虫などの異物が付着しても、回転ミラーから背面側へ向いレーザ照射方向反転ユニットによって前方へ照射されるレーザ光は、その異物に遮られることがない。したがって、屋外で用いられる場合でも、高い適用性を得ることができ、レーザ光による物体の検出精度の向上を図ることができる。また、背面側に照射されるレーザ光を正面側へ折り返す場合、レーザ照射ユニットを支持するステー部材はレーザ照射方向反転ユニットの正面側を遮る位置に設ける必要がある。この場合、照射されるレーザ光の回転軸方向の位置に差を生じさせる、すなわち回転軸方向にレーザ光の光路をずらすことにより、上述のようにレーザ照射ユニット、およびこれを支持するステー部材がレーザ照射方向反転ユニットの正面側に位置する場合でも、反射ミラーで折り返されたレーザ光の光路はレーザ照射ユニットおよびステー部材を迂回する。したがって、背面側に照射されるレーザ光のすべてをレーザ照射ユニットなどに遮られることなく正面側へ照射することができる。

さらに、請求項１記載の発明では、レーザ照射方向反転ユニットは、一対の第一ユニット部材および第二ユニット部材から構成されている。この第一ユニット部材と第二ユニット部材とは同一の形状に形成されており、一方を反転させることにより、互いに結合する。ここで、本明細書中では、説明を簡単にするために第一ユニット部材および第二ユニット部材に分けて名称を付しているが、第一ユニット部材と第二ユニット部材とは同一の形状の部品である。このように、第一ユニット部材および第二ユニット部材は同一の形状に形成されているため、第一ユニット部材および第二ユニット部材は例えば一つの型から形成される。その結果、第一ユニット部材および第二ユニット部材の調達は容易になり、加工工数や加工コストの増大が抑制される。また、第一ユニット部材または第二ユニット部材から他方側へ突出する凸部は、他方の凹部に嵌め込まれる。これにより、第一ユニット部材と第二ユニット部材とは、一方を反転させ、互いの凸部と凹部とを嵌合させることにより、一体かつ正確な位置関係で結合される。そして、一対の第一ユニット部材および第二ユニット部材が同一形状であるため、レーザ照射ユニットを支持するステー部材は、レーザ照射方向反転ユニットの径方向の両端部において同一の位置で回転軸方向の両側から突出部に挟み込まれる。これにより、ステー部材がレーザ照射方向反転ユニットに支持される位置が均等となり、レーザ照射方向反転ユニットとレーザ照射ユニットとの位置精度が向上する。その結果、例えば現場などの出先であっても、レーザ照射方向反転ユニットは高い精度で組み付けられる。したがって、簡単な構造で精度の高い組み付けを行うことができる。

請求項２記載の発明では、第一ユニット部材および第二ユニット部材にそれぞれ設けられている凸部および凹部は、周方向に隣接して設けられている。すなわち、第一ユニット部材の場合、第二ユニット部材側に突出する凸部に隣接して、第二ユニット部材から突出する凸部が嵌合する凹部が設けられている。このように凸部と凹部とを隣接して設けることにより、第一ユニット部材と第二ユニット部材とは確実に結合する。特に、同一形状の第一ユニット部材および第二ユニット部材の一方を反転してレーザ照射方向反転ユニットを組み付ける構成の場合、凸部および凹部を各ユニット部材において隣接して配置することにより、設計が容易になるとともに、第一ユニット部材および第二ユニット部材の組み付け時における正確性も向上する。したがって、設計の複雑化を招くことなくレーザ照射方向反転ユニットの精度を高めることができるとともに、その精度を維持することができる。

請求項３記載の発明では、第一ユニット部材または第二ユニット部材の一方を反転させて結合させたとき、各突出部は互いに対向する。そして、第一ユニット部材の突出部と第二ユニット部材の突出部との間には、隙間が形成される。この隙間、すなわち対向する突出部の間には、ステー部材が挿入される。これにより、レーザ照射方向反転ユニットとステー部材とは、突出部にステー部材を挿入することにより位置が決定される。したがって、簡単な構造でレーザ照射方向反転ユニットとステー部材との位置を決定することができる。

本発明の一実施形態によるレーザ照射装置の構成を示す模式図 本発明の一実施形態によるレーザ照射装置を適用した家屋を示す模式図 図１の矢印III方向から見た矢視図 図１において回転ミラーの反射面がレーザ照射方向反転ユニットと対向している状態を示す模式図 本発明の一実施形態によるレーザ照射装置の照射方向反転ユニットを示す概略分解斜視図 図５に示すレーザ照射方向反転ユニットを組み付けた状態を示す概略斜視図 図６に示すレーザ照射方向反転ユニットを背面上方側から見た概略斜視図 図６に示すレーザ照射方向反転ユニットを背面側から見た概略背面図 本発明の一実施形態によるレーザ照射装置におけるレーザ照射方向反転ユニットの要部を示す拡大断面図

以下、本発明の一実施形態によるレーザ照射装置を図面に基づいて説明する。
図２に示すように、レーザ照射装置１０は、例えば家屋１１の外壁などに設けられている。レーザ照射装置１０は、レーザ光を照射し、その反射光によって例えば家屋１１の敷地へ侵入する不審な物体を検出する。レーザ照射装置１０は、図１および図３に示すようにレーザ照射ユニット１２およびレーザ照射方向反転ユニット１３を備えている。レーザ照射ユニット１２は、レーザ照射部１４、固定ミラー１５、回転ミラー１６、回転ミラー駆動部１７およびレーザ受光部１８を有している。レーザ照射部１４は、通電することによりレーザ光を発生する。固定ミラー１５は、レーザ照射ユニット１２の図示しないフレームに固定されており、レーザ照射部１４から照射されたレーザ光を回転ミラー１６へ反射する。回転ミラー１６は、楕円形状の反射面１９を有している。この反射面１９は、中心軸に対し４５°傾斜している。

回転ミラー駆動部１７は、例えばモータなどを有しており、回転軸２０を中心として回転ミラー１６を周方向へ回転駆動する。この回転軸２０は、回転ミラー１６の中心軸に一致している。これにより、回転ミラー１６は、回転軸２０を中心として周方向へ３６０°回転する。レーザ受光部１８は、例えばレンズ２１およびフォトダイオードなどの受光素子２２を有している。外部の物体で反射したレーザ光は、レンズ２１で集光され、受光素子２２へ入射する。これらレーザ照射ユニット１２は、レーザ光を透過するカバー２３によって覆われている。

レーザ照射部１４から照射されたレーザ光は、固定ミラー１５を経由して回転ミラー１６の反射面１９に到達する。図１に示すように反射面１９がカバー２３側に面しているとき、反射面１９で反射したレーザ光はカバー２３を透過して外部へ照射される。一方、外部の物体で反射したレーザ反射光は、カバー２３を透過して反射面１９に入射する。そして、反射面１９で反射したレーザ反射光は、レーザ受光部１８において受光される。これに対し、図４に示すように反射面１９がレーザ照射方向反転ユニット１３側に面しているとき、反射面１９で反射したレーザ光は、レーザ照射方向反転ユニット１３によって反転された後、カバー２３を透過して外部へ照射される。一方、外部の物体で反射したレーザ反射光は、カバー２３を透過してレーザ照射方向反転ユニット１３に入射する。そして、レーザ照射方向反転ユニット１３で反転されたレーザ反射光は、回転ミラー１６の反射面１９で反射した後、レーザ受光部１８において受光される。

本明細書中では、カバー２３が設けられ回転ミラー１６で反射したレーザ光が直接外部へ照射される側を正面とし、レーザ照射方向反転ユニット１３が設けられている側を背面とする。これにより、レーザ照射部１４から照射されたレーザ光は、回転ミラー１６の回転によって、回転軸２０を中心とする全周のうち、一定の角度範囲の正面側と、正面側を除く背面側へ展開される。

レーザ照射方向反転ユニット１３は、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２を有している。第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２は、図５に示すように同一の形状に形成されている。図５に示す場合、第一ユニット部材３１は、回転軸２０方向すなわち上下が反転されて第二ユニット部材３２に重ね合わされる。第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２は、同一の形状であるため、重ね合わせることにより、図３、図６および図７に示すように一体の半円環形状のレーザ照射方向反転ユニット１３を形成する。

第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２は、それぞれ内周側に反射ミラー３３、３４を有している。この反射ミラー３３、３４も、同一の形状である。反射ミラー３３、３４は、回転軸２０に垂直な平面に対して傾斜する略円錐面板状に形成されている。反射ミラー３３、３４は、いずれも回転軸２０に垂直な平面に対し４５°傾斜している。これにより、第一ユニット部材３１と第二ユニット部材３２とを重ね合わせたとき、第一ユニット部材３１の反射ミラー３３と第二ユニット部材３２の反射ミラー３４とは９０°の角度を形成する。その結果、レーザ照射部１４から照射され回転ミラー１６の反射面１９でレーザ照射方向反転ユニット１３側へ反射したレーザ光は、第一ユニット部材３１の反射ミラー３３において、固定ミラー１５から回転ミラー１６へのレーザ光の進行方向と平行な方向へ反射し、第二ユニット部材３２の反射ミラー３４へ入射される。そして、第二ユニット部材３２の反射ミラー３４で反射したレーザ光は、回転ミラー１６から第一ユニット部材３１の反射ミラー３３へのレーザ光の進行方向と平行であって逆方向すなわち前方側へ照射される。

第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２は、外周壁にそれぞれ凸部３５、３６を有している。凸部３５、３６は、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２の周方向へ複数設けられ、一方から他方へ向けて突出している。具体的には、第一ユニット部材３１の凸部３５は、第一ユニット部材３１の外壁において第二ユニット部材３２側の対向端部３７から第二ユニット部材３２側へ突出している。同様に、第二ユニット部材３２の凸部３６は、第二ユニット部材３２の外壁において第一ユニット部材３１側の対向端部３８から第一ユニット部材３１側へ突出している。凸部３５、３６は、先端が鈎状に形成されている。

また、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２は、外周壁にそれぞれ凹部４１、４２を有している。この凹部４１、４２も、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２の周方向へ複数設けられている。具体的には、第一ユニット部材３１の凹部４１は、第一ユニット部材３１の外壁において第二ユニット部材３２側の対向端部３７から第二ユニット部材３２と反対側へ延びている。同様に、第二ユニット部材３２の凹部４２は、第二ユニット部材３２の外壁において第一ユニット部材３１側の対向端部３８から第一ユニット部材３１と反対側へ延びている。第一ユニット部材３１の凹部４１は、先端すなわち対向端部３７と反対側において第二ユニット部材３２の鈎状の凸部３６と噛み合う。同様に、第二ユニット部材３２の凹部４２は、先端すなわち対向端部３８と反対側において第一ユニット部材３１の凸部３５と噛み合う。本明細書中では、説明の簡単のために、便宜的に第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２を使い分けているが、同一形状の第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２は、凸部３５、３６および凹部４１、４２の形状および設置位置も同一である。すなわち、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２は、同一形状の部品である。

凸部３５、３６および凹部４１、４２は、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２にそれぞれ周方向へ隣接して設けられている。すなわち、第一ユニット部材３１の場合、凸部３５に隣り合って凹部４１が設けられており、第二ユニット部材３２の場合、凸部３６に隣り合って凹部４２が設けられている。これにより、第一ユニット部材３１の凸部３５は、第二ユニット部材３２の凸部３６に隣り合って設けられている凹部４２に嵌め込まれる。同様に第二ユニット部材３２の凸部３６は、第一ユニット部材３１の凸部３５に隣り合って設けられている凹部４１に嵌め込まれる。

図５に示すように、第一ユニット部材３１または第二ユニット部材３２の一方（図５の場合、第一ユニット部材３１）を反転させ、他方（図５の場合、第二ユニット部材３２）に重ねることにより、第一ユニット部材３１の凸部３５は第二ユニット部材３２の凹部４２に、第二ユニット部材３２の凸部３６は第一ユニット部材３１の凹部４１にそれぞれ嵌め込まれる。これにより、第一ユニット部材３１と第二ユニット部材３２とは、図７に示すように互いに凸部３５と凹部４２および凸部３６と凹部４１とが噛み合い、図６および図８に示すように一体に結合される。

第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２は、いずれも突出部４５を有している。突出部４５は、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２の径方向において両端部、すなわち半円環状の第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２の両端部に設けられている。突出部４５は、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２から径方向へ外側に突出している。突出部４５は、いずれも中央付近に回転軸２０方向へ突出部４５を貫く開口部４６を有している。

繰り返すように、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２は同一形状に形成されているため、第一ユニット部材３１と第二ユニット部材３２とを一体に結合したとき、第一ユニット部材３１の突出部４５と第二ユニット部材３２の突出部４５とは互いに対向する。また、第一ユニット部材３１の突出部４５に設けられている開口部４６と第二ユニット部材３２の突出部４５に設けられている開口部４６とは、同一の軸線上で対向する。ここで、突出部４５は、第一ユニット部材３１の対向端部３７または第二ユニット部材３２の対向端部３８よりも他端側に設けられている。そのため、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２が一体に結合されたとき、図８に示すように第一ユニット部材３１の突出部４５と第二ユニット部材３２の突出部４５との間には隙間が形成される。

レーザ照射装置１０は、図１、図３および図４に示すようにステー部材５０を備えている。ステー部材５０は、図３に示すようにユニット支持部５１、ステー本体部５２および接続部５３を有している。ユニット支持部５１は、レーザ照射ユニット１２を支持する。すなわち、レーザ照射ユニット１２は、ユニット支持部５１に載置される。ステー本体部５２は、レーザ照射方向反転ユニット１３の正面側においてユニット支持部５１から径方向外側へ延びている。このステー本体部５２は、レーザ照射方向反転ユニット１３の径方向の両端部を越えて、この両端部よりも径方向外側まで延びている。すなわち、ステー本体部５２の径方向の各端部は、レーザ照射方向反転ユニット１３の径方向の各端部よりも外側に位置している。接続部５３は、このステー本体部５２の両端部からそれぞれ背面側へ延びている。すなわち、接続部５３は、レーザ照射方向反転ユニット１３の外周側において正面側から背面側へ延びている。接続部５３は、図９に示すように中央付近に接続部５３を回転軸２０の軸方向へ貫く開口部５４を有している。

上述のように対向する第一ユニット部材３１の突出部４５と第二ユニット部材３２の突出部４５との間には隙間が形成されている。ステー部材５０の接続部５３は、それぞれこの突出部４５の間に形成される隙間へ挿入される。これにより、接続部５３は、第一ユニット部材３１の突出部４５と第二ユニット部材３２の突出部４５との間に挟み込まれる。

レーザ照射装置１０は、固定部材５６を備えている。固定部材５６は、例えば図９に示すようにピン形状に形成されている。固定部材５６は、第一ユニット部材３１の突出部４５の開口部４６、第二ユニット部材３２の突出部４５の開口部４６、および接続部５３の開口部５４をいずれも貫いている。第一ユニット部材３１の突出部４５の開口部４６、第二ユニット部材３２の突出部４５の開口部４６、および接続部５３の開口部５４を同一の軸線上に位置させた状態で固定部材５６を開口部４６および開口部５４に挿入することにより、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２と接続部５３とは相対的な移動が規制される。その結果、レーザ照射方向反転ユニット１３とステー部材５０とは、相対的な位置が決定される。これにより、ステー部材５０に載置されているレーザ照射ユニット１２とレーザ照射方向反転ユニット１３とは、互いの位置が決められた状態で固定される。

なお、固定部材５６は、例えばピン状のボルトで形成し、頭部５７と反対側の端部にナット５８を取り付ける構成としてもよい。また、図９に示すように、突出部４５の他方と対向する面側、および接続部５３の突出部４５と対向する面側に、それぞれ段差を形成し、突出部４５と接続部５３とが噛み合う構成としてもよい。このように、接続部５３の段差と突出部４５の段差とが噛み合うことにより、レーザ照射方向反転ユニット１３とステー部材５０とは、固定部材５６で位置を合わせて固定することができるだけでなく、段差の噛み合いによってより精密に位置を合わせることができる。

次に、上記の構成によるレーザ照射装置１０のレーザ光の照射について説明する。
図１および図４に示すように、レーザ照射部１４から照射されたレーザ光は、固定ミラー１５で反射した後、回転ミラー１６へ入射する。本実施形態の場合、レーザ照射部１４は、正面側へレーザ光を照射する。固定ミラー１５は、レーザ照射部１４から正面側へ照射されたレーザ光を、入射方向と垂直すなわち図１の上方から下方へ反射する。固定ミラー１５から回転ミラー１６へ入射したレーザ光は、回転ミラー１６の反射面１９で反射する。

回転ミラー１６は、回転ミラー駆動部１７によって回転軸２０を中心に回転する。そのため、回転ミラー１６の反射面１９で反射したレーザ光は、回転軸２０を中心とする全周、すなわち図３に示すように０°から３６０°の照射範囲に展開される。図３では、レーザ照射装置１０の平面視において、径方向の一方の端部側を０°（３６０°）とし、正面の中心を９０°、径方向の他方の端部側を１８０°、背面の中心を２７０°としている。また、本実施形態の場合、レーザ照射方向反転ユニット１３は、平面視において完全な半円形ではなく、径方向の両端部が背面側へ後退した円弧環形状に形成されている。すなわち、レーザ照射方向反転ユニット１３は、回転軸２０を中心として、１８５°から３５５°（−５°）の範囲に設けられている。そのため、回転ミラー１６の反射面１９で反射したレーザ光の光軸が−５°から１８５°の範囲にあるとき、回転ミラー１６の反射面１９で反射したレーザ光は、図１に示すようにそのまま正面側、すなわち−５°から１８５°の角度範囲へ展開され、外部へ照射される。

一方、回転ミラー１６の反射面１９で反射したレーザ光の光軸が１８５°から３５５°（−５°）の範囲にあるとき、回転ミラー１６の反射面１９で反射したレーザ光は、外部へ直接照射されることなく、レーザ照射方向反転ユニット１３へ入射する。回転ミラー１６の反射面１９で反射したレーザ光は、図４に示すようにまずレーザ照射部１４側すなわち本実施形態の場合の第一ユニット部材３１の反射ミラー３３に入射する。回転ミラー１６の反射面１９は、回転軸２０に垂直な平面に対し４５°傾斜している。そのため、回転ミラー１６の反射面１９で反射したレーザ光は、レーザ照射部１４から固定ミラー１５へのレーザ光の入射方向と平行に回転ミラー１６から反射ミラー３３へ入射する。

反射ミラー３３へ入射したレーザ光は、反射ミラー３３で反射し、レーザ照射部１４と反対側すなわち本実施形態の場合の第二ユニット部材３２の反射ミラー３４に入射する。反射ミラー３３は、回転軸２０に垂直な平面に対し４５°傾斜している。そのため、反射ミラー３３で反射したレーザ光は、固定ミラー１５から回転ミラー１６へのレーザ光の入射方向と平行すなわち回転軸２０と平行に反射ミラー３３から反射ミラー３４へ入射する。

反射ミラー３４へ入射したレーザ光は、反射ミラー３４で正面側へ反射する。反射ミラー３４は、回転軸２０に垂直な平面に対し４５°傾斜し、反射ミラー３３との間に９０°の角度を形成している。そのため、反射ミラー３３から反射ミラー３４へ入射されたレーザ光は、回転ミラー１６から反射ミラー３３への入射方向と平行かつ反対方向へ反射ミラー３４で反射される。これにより、反射ミラー３４へ入射したレーザ光は、正面側へ照射される。

上記のように、回転ミラー１６の回転によってレーザ照射部１４から照射されたレーザ光のうち背面側すなわちレーザ照射方向反転ユニット１３側へ反射したレーザ光は、レーザ照射方向反転ユニット１３によって、回転ミラー１６から反射ミラー３３への入射方向と平行かつ反対へ反射される。すなわち、レーザ光は、レーザ照射方向反転ユニット１３によって折り返されて、正面側の外部へ照射される。このように、レーザ光は、レーザ照射方向反転ユニット１３の反射ミラー３３および反射ミラー３４によって反射する。そのため、回転ミラー１６から反射ミラー３３へ入射するレーザ光の経路と、反射ミラー３４から正面側へ向かうレーザ光の経路とは、回転軸２０の軸方向においてずれが生じる。すなわち、回転軸２０を天地方向へ向けてレーザ照射装置１０を設置したとき、回転ミラー１６からレーザ照射方向反転ユニット１３へ入射するレーザ光の経路と、レーザ照射方向反転ユニット１３から正面側へ照射されるレーザ光の経路とは、上下にずれが生じる。

回転ミラー１６が正面側に面しているとき、図１に示すように回転ミラー１６で反射したレーザ光は、回転軸２０方向の位置がずれることなく外部へ照射される。このレーザ光の経路は、第一レーザ経路６１とする。一方、回転ミラー１６が背面側に面しているとき、図４に示すようにレーザ光は、回転ミラー１６およびレーザ照射方向反転ユニット１３で反射することにより、回転軸２０方向の位置がずれて外部へ照射される。このレーザ光の経路は、第二レーザ経路６２とする。これにより、例えば昆虫や埃などの異物がカバー２３に付着して第一レーザ経路６１がこれらの異物で遮られるときでも、第一レーザ経路６１と回転軸２０方向の位置がずれている第二レーザ経路６２はこれらの異物に遮られない。その結果、少なくとも第二レーザ経路６２を経由するレーザ光は、正面側の外部へ照射される。カバー２３の第二レーザ経路６２上に異物が付着した場合も、同様にレーザ光は第一レーザ経路６１から外部へ照射される。

また、上述のように背面側のレーザ照射方向反転ユニット１３へ入射するレーザ光は、回転軸２０方向にずれて正面側へ照射される。そのため、レーザ照射方向反転ユニット１３の正面側にステー部材５０のユニット支持部５１およびステー本体部５２が配置されている場合でも、回転ミラー１６から外部へ直接照射されるレーザ光およびレーザ照射方向反転ユニット１３で反転されるレーザ光は、いずれもステー部材５０に遮られることなく正面側の外部へ照射される。

外部へ照射されたレーザ光は、例えば侵入者など、外部の物体で反射し、レーザ反射光として再びレーザ照射装置１０へ入射する。回転ミラー１６が正面側に面しているときレーザ照射装置１０へ入射したレーザ反射光は、回転ミラー１６の反射面１９で反射する。レーザ反射光は、回転ミラー１６の反射面１９において、固定ミラー１５から回転ミラー１６へ入射するレーザ光と平行かつ反対方向へ反射し、レーザ受光部１８へ入射する。一方、回転ミラー１６が背面側に面しているときレーザ照射装置１０へ入射したレーザ反射光は、レーザ光の照射時と反対にレーザ照射方向反転ユニット１３および回転ミラー１６で反射し、レーザ受光部１８へ入射する。

以上説明した一実施形態では、レーザ照射ユニット１２とレーザ照射方向反転ユニット１３とは、レーザ照射方向反転ユニット１３を構成する第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２から突出する突出部４５とステー部材５０の接続部５３との接続、ならびに突出部４５の開口部４６および接続部５３の開口部５４に挿入される固定部材５６によって位置が決定される。この突出部４５は、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２の径方向の両端部からそれぞれ突出し、ステー部材５０の接続部５３と接続される。そのため、レーザ照射ユニット１２とレーザ照射方向反転ユニット１３とは、少なくとも二点において固定される。特に、レーザ照射方向反転ユニット１３は、一対の第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２が同一形状である。そのため、レーザ照射ユニット１２を支持するステー部材５０は、レーザ照射方向反転ユニット１３の径方向の両端部において同一の位置で回転軸２０方向において上下から突出部４５に挟み込まれる。その結果、ステー部材５０がレーザ照射方向反転ユニット１３に支持される位置は均等となり、レーザ照射方向反転ユニット１３とレーザ照射ユニット１２との位置精度が向上する。レーザ照射装置１０の場合、レーザ光の照射位置の精度確保は極めて重要である。本実施形態のようにステー部材５０とレーザ照射方向反転ユニット１３とが高い精度で位置決めされることにより、レーザ光の照射位置の精度も高められる。このように、回転ミラー１６を有するレーザ照射ユニット１２と反射ミラー３３、３４を有するレーザ照射方向反転ユニット１３とは、位置関係が正確に確保される。したがって、背面側に照射されるレーザ光を正確かつ高精度に正面側へ照射することができる。

また、一実施形態では、ステー部材５０は、ステー本体部５２がレーザ照射方向反転ユニット１３の正面側において径方向へ延び、レーザ照射方向反転ユニット１３の径方向外側に接続部５３を有している。そのため、回転ミラー１６によって背面側へ照射されたレーザ光は、ステー部材５０によって遮られることがない。これにより、回転ミラー１６によって背面側に向かうレーザ光は、すべてレーザ照射方向反転ユニット１３の反射ミラー３３へ照射される。このとき、第一ユニット部材３１の反射ミラー３３へ照射されたレーザ光は、この第一ユニット部材３１の反射ミラー３３によって第二ユニット部材３２の反射ミラー３４側へ反射され、さらに第二ユニット部材３２の反射ミラー３４によって正面側へ反射される。そのため、回転ミラー１６から背面側へ照射されたレーザ光は、回転ミラー１６の回転軸２０方向へずれた位置から正面側へ照射され、回転ミラー１６を含むレーザ照射ユニット１２に遮られることもない。したがって、背面側に照射されるレーザ光のすべてを正面側へ照射することができる。

さらに、本実施形態では、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２に設けられている一対の反射ミラー３３、３４を用いることにより、照射されるレーザ光は回転軸２０方向の位置に差が生じる。そのため、例えば回転ミラー１６で反射して正面側へ照射される第一レーザ経路６１上に昆虫などの異物が付着しても、回転ミラー１６から背面側へ向いレーザ照射方向反転ユニット１３によって前方へ照射される第二レーザ経路６２のレーザ光は、その異物に遮られることがない。したがって、屋外で用いられる場合でも、高い適用性を得ることができ、レーザ光による物体の検出精度の向上を図ることができる。また、背面側に照射されるレーザ光を正面側へ折り返す場合、レーザ照射ユニット１２を支持するステー部材５０はレーザ照射方向反転ユニット１３の正面側を遮る位置に設けられる。この場合、照射されるレーザ光の回転軸２０方向の位置に差を生じさせる、すなわち回転軸２０方向へレーザ光の光路をずらすことにより、レーザ照射ユニット１２およびこれを支持するステー部材５０がレーザ照射方向反転ユニット１３の正面側に位置する場合でも、反射ミラー３３、３４で折り返されたレーザ光の光路は、レーザ照射ユニット１２およびステー部材５０を迂回する。したがって、背面側に照射されるレーザ光のすべてをレーザ照射ユニットなどに遮られることなく正面側へ照射することができる。

さらに、本実施形態の場合、レーザ照射方向反転ユニット１３は、一対の第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２から構成されている。この第一ユニット部材３１と第二ユニット部材３２とは同一の形状に形成されており、回転軸２０方向で一方を反転させることにより、互いが一体に結合する。このように、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２は同一の形状に形成されているため、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２は例えば一つの型から形成される。その結果、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２の調達は容易になり、加工工数や加工コストが低減される。また、第一ユニット部材３１から突出する凸部３５は第二ユニット部材３２の凹部４２に嵌め込まれ、第二ユニット部材３２から突出する凸部３６は第一ユニット部材３１の凹部４１に嵌め込まれる。これにより、第一ユニット部材３１と第二ユニット部材３２とは、一方を反転させ、凸部３５、３６と凹部４１、４２とを互いに嵌合させることにより、一体かつ正確な位置関係で結合される。そして、一対の第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２が同一形状であるため、レーザ照射ユニット１２を支持するステー部材５０は、レーザ照射方向反転ユニット１３の径方向の両端部において同一の位置で回転軸２０方向の上下から突出部４５に挟み込まれる。これにより、ステー部材５０がレーザ照射方向反転ユニット１３に支持される位置が均等となり、レーザ照射方向反転ユニット１３とレーザ照射ユニット１２との位置精度が向上する。その結果、例えば現場などの出先であっても、レーザ照射方向反転ユニット１３は高い精度で組み付けられる。したがって、簡単な構造で精度の高い組み付けを行うことができる。

本実施形態の場合、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２にそれぞれ設けられている凸部３５、３６および凹部４１、４２は、周方向に隣接して設けられている。すなわち、第一ユニット部材３１の場合、第二ユニット部材３２側に突出する凸部３５に隣接して、第二ユニット部材３２から突出する凸部３６が嵌合する凹部４１が設けられている。また、第二ユニット部材３２の場合、第一ユニット部材３１側に突出する凸部３６に隣接して、第一ユニット部材３１から突出する凸部３５が嵌合する凹部４２が設けられている。このように凸部３５、３６と凹部４１、４２とを隣接して設けることにより、第一ユニット部材３１と第二ユニット部材３２とは確実に結合する。特に、同一形状の第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２の一方を反転してレーザ照射方向反転ユニット１３を組み付ける場合、凸部３５および凹部４１を第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２において隣接して配置することにより、設計が容易になるとともに、第一ユニット部材３１および第二ユニット部材３２の組み付け時における正確性も向上する。したがって、設計の複雑化を招くことなく、レーザ照射方向反転ユニット１３の精度を高めることができるとともに、その精度を維持することができる。

さらに、本実施形態では、第一ユニット部材３１または第二ユニット部材３２の一方を反転させて結合させたとき、各突出部４５は互いに対向する。そして、第一ユニット部材３１の突出部４５と第二ユニット部材３２の突出部４５との間には、隙間が形成される。この隙間、すなわち対向する突出部４５の間には、ステー部材５０の接続部５３が挿入される。これにより、レーザ照射方向反転ユニット１３とステー部材５０とは、一対の突出部４５の間にステー部材５０を挿入することにより位置が決定される。したがって、簡単な構造でレーザ照射方向反転ユニット１３とステー部材５０との位置を高い精度で決定することができる。

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
例えば、レーザ照射方向反転ユニット１３は、半円弧環状に形成する例について説明した。しかし、少なくとも反射ミラー３３、３４が設けられる内周側が円弧状であればよく、外周側の形状は任意に設定することができる。

図面中、１０はレーザ照射装置、１３はレーザ照射方向反転ユニット、１４はレーザ照射部、１６は回転ミラー、１８はレーザ受光部、２０は回転軸、３１は第一ユニット部材、３２は第二ユニット部材、３３、３４は反射ミラー、３５、３６は凸部、３７、３８は対向端部、４１、４２は凹部、４５は突出部、４６は開口部、５０はステー部材、５１はユニット支持部、５２はステー本体部、５３は接続部、５４は開口部、５６は固定部材を示す。

Claims (3)

1. レーザ光を照射するレーザ照射部と、
   前記レーザ照射部から照射され、対象物で反射したレーザ光を受光するレーザ受光部と、
   回転軸を中心に回転するとともに、前記回転軸に対して傾斜して設けられ、前記回転軸を中心とする周方向の全周である照射範囲のうち一定の角度範囲を正面側、および前記照射範囲のうち前記正面側を除く残りの角度範囲を背面側として前記レーザ照射部から照射されたレーザ光を展開する回転ミラーと、
   前記回転軸を中心とする前記回転ミラーの径方向外側において前記背面側を包囲して設けられている半円環形状のレーザ照射方向反転ユニットと、
   前記レーザ照射方向反転ユニットの径方向の両端部において外周壁から外側へ突出する突出部と、
   前記レーザ照射部、前記レーザ受光部および前記回転ミラーからなるレーザ照射ユニットを支持するユニット支持部、前記レーザ照射方向反転ユニットの正面側において前記ユニット支持部から径方向へ前記レーザ照射方向反転ユニットの径方向の両端部を越えるまで延びるステー本体部、および前記ステー本体部の径方向の両端部からそれぞれ前記レーザ照射方向反転ユニットの外周側において背面側へ延び前記突出部に接続される接続部を有し、前記レーザ照射ユニットと前記レーザ照射方向反転ユニットとを組み付けるステー部材と、
   前記突出部および前記接続部にそれぞれ対応して形成されている開口部に挿入されるピン形状の固定部材と、を備え、
   前記レーザ照射方向反転ユニットは、いずれか一方を前記回転軸方向で反転させて他方へ重ねることにより互いに一体に結合される同一形状の一対の第一ユニット部材および第二ユニット部材を有し、
   前記第一ユニット部材および前記第二ユニット部材は、
   ぞれぞれ前記回転ミラーに面する内周側に前記回転軸に垂直な平面に対して傾斜する略半円錐面板状の反射ミラーと、
   前記第一ユニット部材および前記第二ユニットの外周壁において、結合する他方と対向する対向端部から他方側へ突出する凸部と、
   前記第一ユニット部材および前記第二ユニット部材の外周壁において、前記対向端部から結合する他方と反対側へ延び前記凸部が嵌め込まれる凹部と、を有し、
   前記レーザ照射方向反転ユニットは、前記レーザ照射部から前記背面側に展開されたレーザ光を前記第一ユニット部材または前記第二ユニット部材のうち一方の反射ミラーから他方の反射ミラーへ反射し、前記他方の反射ミラーから前記一方の反射ミラーへの入射方向と逆方向へレーザ光を反射することを特徴とするレーザ照射装置。
2. 前記凸部および前記凹部は、前記第一ユニット部材および前記第二ユニット部材の周方向へ隣接して設けられていることを特徴とする請求項１記載のレーザ照射装置。
3. 前記突出部は、前記第一ユニット部材および前記第二ユニット部材にそれぞれ設けられ、前記第一ユニット部材と前記第二ユニット部材とを結合したとき互いに対向し、互いに対向する前記突出部の間に前記ステー部材が挿入されていることを特徴とする請求項１または２記載のレーザ照射装置。

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