JP5536701B2

JP5536701B2 - 集合レーザー

Info

Publication number: JP5536701B2
Application number: JP2011066873A
Authority: JP
Inventors: 貞幸網矢
Original assignee: 網矢貞幸
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: JP2012200754A

Description

本発明は、複数のレーザー光を一点に向けて発射することで、焦点では高出力で、遠くまで届く集合レーザーに関するものである。

レーザーとは、誘導方出による光の増幅作用を用いて、発生させる光、あるいはその発生装置のことで、誘導放出を起こさせる媒質の違いにより固体レーザー、気体レーザー、液体レーザー、半導体レーザーがある。非常に指向性があり、位相のそろった強力な光が得られるため、機械加工、医療、情報処理、核融合などにも用いられる。

レーザー加工とは、レーザー光の熱エネルギーを用いて、材料を加工することをいう。ほとんどすべての材料の加工が可能で、トリミング、穴あけ、切断、溶接、表面処理などがあり、ＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザーが普通用いられる。

そこで、特許文献１の特開２００９−１２５７６７の名称破断開口容易な容器の製造方法は、炭酸ガスレーザーが用いられていて、製造方法は、容器の素材となるポリエステル樹脂として、極限粘度が約１．０ｄｌ／ｇであり、ダイレクトブロー成形時にドローダウンすることがなく、融点が約２３５〜２４５度であり、一般的なポリエステル樹脂よりも１０〜３０度も低く、低温で成形できるので、急速な冷却が可能であり、さらに、結晶化速度が遅いので、成形性が良好である物があった。
また、遠くまで光を届けるものに、可視レーザーのポインターがあった。そのレーザーポインターは、遠くのものを指でさしたり、棒でさして、周りの人に説明していたが、それでも届かない場合に使用していた。

特開２００９−１２５７６７特開２００２−９００９２

特許文献１の特開２００９−１２５７６７の名称破断開口容易な容器の製造方法は、低温で成形できるので、急速な冷却が可能である。さらに、結晶化速度が遅いので、成形性が良好である物があったが、レーザー光が１個であったため照射時間が正確で無いと穴が開いていた。

また従来のレーザー発射装置で遠くにエネルギーを送るときは、１個のレーザー発射装置から発射されたレーザーは、対象物に当たるが、空気中では高出力のレーザー光は、道中の空気や埃に当たり、それが１０００メートル以上になると、その消耗は高出力になればなるほど、ロスがあり届かなかった。つまり、高出力のレーザーが、１０００メートル遠くに照射されるときには、発射したところから１０００メートル先までの、空気を暖めるのと同じことである。

そこで、本発明の集合レーザーは、多数の出力の弱いレーザー発射装置（１）のレーザーポインターを、一点に集めることで、その道中は低出力で影響が少なく、焦点（５）では高出力になる集合レーザーを提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明の集合レーザーは、複数のレーザー発射装置（１）は、固定板（２）に軸着して、そのレーザー発射装置（１）から発射されるレーザー光（４）の焦点（５）に合わすため、レーザー発射装置（１）の後方に、角度を決めるための連結棒（３）を介してスライド（６）に軸着して取り付ける。
そして前記固定板（２）は、中央に軸（７）を具備して、その軸（７）をスライド（６）が滑り動くことで目的を達成した。

本発明の集合レーザーは、次のような効果がある。
（イ）低出力のレーザー光を集めることで、焦点では高出力のレーザー光になる。
（ロ）焦点以外は、エネルギーが分散されるので、レーザー光が当たったとしても影響無い。
（ハ）鳥よけに集合レーザーを使用すると、低電力である。

本発明の集合レーザーの斜視図である。本発明の集合レーザーの模式図である。実施例２の鳥を追う集合レーザーの模式図である。

本発明の集合レーザーの原理は、地上に降り注ぐ太陽光は、１平方メートルに３００ｗ〜１０００ｗのエネルギーを照射している。この光エネルギーは、φ１のエリアでは０．２ｍｗ〜０．７ｍｗ程度である。そこで、φ５０の口径の虫メガネを使って、太陽光をφ１程度に集光させても５０ｍｗ程度であるが、しかしこの光でも紙は燃える。

この虫眼鏡の凸面レンズで、太陽の光を集めて、一点に集中さすと、太陽光でも物が焼ける現象と同じく、出力が小さいレーザー光（４）でも、複数集めると大きな出力を出す物である。それも１本のレーザー発射装置（１）は、レーザーポインターと同じく、人に当たっても害はなく、弱い出力であるから空気中をロスが少なく伝わる物である。

その集合レーザーは、中心の位置にあるレーザー発射装置（１）を基準に、固定板（２）の中央に固定する。その他の、複数のレーザー発射装置（１）は、その固定板（２）の外周にヒンジを介してレーザー発射装置（１）を動くように取り付ける。そしてレーザー発射装置（１）の後ろ側には、ヒンジを介して連結棒（３）が取り付けてあり、その連結棒（３）はヒンジを介してスライド（６）に取り付けてある。そのスライド（６）が、固定板（２）に具備した軸（７）を前後に動くことで、焦点（５）を合わす位置が移動する。

固定板（２）の中心に具備した軸（７）は、スライド（６）が軸（７）の上を滑り動くようにスライド（６）が付いており、そのスライド（６）の動きに焦点（５）は移動する。その動きは、スライド（６）を前に押せば、焦点（５）は近寄り、スライド（６）を引けば、焦点（５）は遠ざかる。

そのスライド（６）を操作することで、レーザー光（４）の焦点（５）にレーザー発射装置（１）から発射されたレーザー光（４）は、物を暖めるエネルギーを持つ。このとき遠くから近くに焦点（５）を合わす方が、空気を熱して、空気が歪むことがないため、正確なポイントに焦点（５）を当てられる。

本発明の集合レーザーを、図面を参照して説明する。
図１は、加工用の溶接機の集合レーザーで、その集合レーザーの斜視図であり、焦点（５）２０センチの所にエネルギーを集めている。固定板（２）の大きさは１０センチで、中央にレーザー発射装置（１）の１０ｗの物が具備されており、中央のレーザー発射装置（１）は固定板（２）に固定されている。

周りのレーザー発射装置（１）は８個あり、固定板（２）にヒンジを介してそのレーザー発射装置（１）が取り付けてある。そして、レーザー発射装置（１）の後部には、連結棒（３）を介してスライド（６）が付いている。そのスライド（６）は、軸（７）の外側を滑り動く。

図２は模式図であり、スライド（６）を引くと点線のようになり、焦点（５）の距離は遠くなって、無限に焦点（５）は遠くなる。そこで、その使用状態に合わせることで、スライド（６）を、それ以上引っ張って焦点（５）が遠くなることを防ぐため、軸（７）にストッパーを取り付ける。そのスライド（６）の動きは、傘のシャフトを滑り動くランナーに似ている。

中央のレーザー発射装置（１）は１０ｗと、その周りには８個レーザー発射装置（１）が全部で８０ｗを取り付けている。この集合レーザーをポリエステル樹脂の容器などを製造するときの、集合レーザーのスライド（６）は固定している。本発明を、レーザー溶接に使用した場合、集合レーザーの角度が６０度の焦点（５）の一部分だけであるから、照射して抜けることがない。したがって溶け込みの深さを計算できる。

従来は、１個のレーザー発射装置から発射したレーザー光は、母材に当たり、溶け込みの深さを、照射時間を変えて一定の深さに保っていた。そのとき溶接する場合は、始めは母材を温めるため照射時間を長く、母材に熱が加わったら早く移動させなければ抜けてしまう。基本的には従来と同じだが、その照射時間の誤差は緩やかにすることができる。

図３の斜視図は、鳥を追うため飛行場に集合レーザーを設置した場合である。その集合レーザーの焦点（５）は、最高１０００メートル所に、エネルギーを集めている。それは、１０００メートル以上の所の照射物（８）の鳥は、追う必要がないからである。そして、固定板（２）の大きさは１メートルで、中央にレーザー発射装置（１）の１ｍｗの物が具備されており、中央にレーザー発射装置（１）は固定板（２）に固定されている。

周りのレーザー発射装置（１）は３６０個あり、レーザー発射装置（１）の１ｍｗの物が３６０個で、３６１ｍｗのレーザー光（４）が焦点（５）に集まり、照射物（８）を焦げる。しかし、それでも効果が少ないときには、固定板（２）を直径３メートルにして、３倍の１０８０個にすると、１０８１ｍｗが焦点（５）のφ１ミリに集まり、照射物（８）が焦げる。このとき、１個のレーザー光（４）を高出力のレーザー発射装置（１）にしなかった理由は、１本１本のレーザー発射装置（１）は、人に当たっても影響がないレーザーポインターと同じである。

その焦点（５）はφ１であり、焦点（５）の位置が前後５０センチずれると合わさっていたレーザー光（４）はφ６に広がり物を焦がすほどの影響がなくなり、レーザー光（４）の集合がφ１０になると、当たったレーザー光（４）は二重丸になり、物を温めるほどの影響もない。

その焦点（５）の距離を最高１０００メートルにした理由は、１０００メートルを越えた場合、そのレーザー光（４）に責任がもてない。したがって、１０００メートルを越えたレーザー光（４）は、焦点（５）を通り越し、その後のレーザー光（４）は、開くだけなので１ｍｗのレーザー光（４）が、人物に当たっても影響ない。しかし、人に当たらない場合には１０ｗの半導体レーザーを用いる。すると、レーザーの固定板（２）が１メートルの物では、３６１０ｗの光出力が得られる。

使用例を説明する。一見パラボラアンテナに見える集合レーザーは、地上より上にしか発射できないようになっており、照射物（８）の鳥が、空港（９）を飛んでおり、飛んでいる所を、狙い発射する。その狙う方法は、中央のレーザー発射装置（１）だけを照射して方向を決め、カメラの焦点技術によりスライド（６）を操作して、周りの全部のレーザー発射装置（１）を作動さす。そのとき、カメラの焦点技術により焦点（５）を合わすが、５〜６メートルの誤差が出るときには、遠くから近くへ焦点（５）を合わしながら、発射し続けることもできる。

また、対抗するレーザー発射装置（１）の、例えば一番左の端に取り付けたレーザー発射装置（１）と、一番右端に取り付けたレーザー発射装置（１）だけを照射物（８）に当てて発射し、両方のレーザー光（４）が１点に重なったとき、全部のレーザー発射装置（１）を作動させる方法もある。発射したレーザー光（４）は、焦点（５）が照射物（８）に重なり、鳥は火傷をする。そして、痛いことが分かれば近寄らなくなる。

したがって、カメラが具備されていることは、管制センターでテレビの画面を見ながら鳥を追うことができる。１．０８１ｗの消費電力も少ない物では、自動的に空を飛ぶ物に焦点を合わせることもできる。また、無駄に集合レーザーを発射しても、消費電力が少ないことで、その役目を果たす。

経済的には、０．３６１ｗ〜１．０８１ｗの消費電力の少ない物や、１個のレーザー発射装置（１）が１０ｗの半導体レーザーを使用した場合は、３．６１ｋｗの高出力の物もできる。ただし３．６１ｋｗの物では、取扱に注意が必要である。

農園の鳥追いにも使用できる。蜜柑やリンゴが実って食べ頃になると、ヒワなどの野鳥が大群で飛んできて、熟した実からつついて食べて行く。この場合は、自動的に空に向かって照射する。このときは、固定板（２）の直径が３０センチの、１００個のレーザー発射装置（１）の、１０１ｍｗが良く、５０ｍｗで紙が燃えることからして充分である。

従来の鉄砲では、例え銃を使用する場所であっても、周りの人に気をつけ、人に危害を与えないように矢先の安全を確認し、周りの人に少しでも危険な状態があれば、近くに鳥がいても撃つことはできなかった。また、その発射した弾丸で、果実に傷がいくことがあった。また、獅子脅しのようにガスを使用した爆発音で、鳥を脅す物があったが、人家では使用できない。また、山を散歩していると、突然大きな爆発音がすると、心臓の弱い人にとっては堪え難い物であった。しかし、集合レーザーで鳥を追う方法は無害である。

集合レーザーで、中央のレーザー発射装置（１）と、その周りのレーザー発射装置（１）との間にも、レーザー発射装置（１）を取り付けることも考えられるが、中に取り付けるとレーザー発射装置（１）を取り付ける場合には、スライドと連結棒が複雑になるので、今回は開発を諦めた。しかし開発すると、もっとスマートな物ができる。

また、赤外線レーザーは見えないので、知らない間に物を暖める。例えば、人質事件が起きて、犯人が刃物を持っているとき、その刃物の刃にレーザー光（４）を当てて、只の鉄板にすることもできる。炭酸レーザーも、ガスレーザーの一種で、１０．６ｕｍという赤外レーザー光が発振し、大きな出力が得られるのでレーザー加工の熱源として重要な役割を担っている。

金属は、特定の可視波長に吸収が強く、赤外は多くを反射してしまうため、遠赤外発行の炭酸ガスレーザーは、あまり効率の良い熱源とは言えない。しかしながら、数ｋｗという大出力が得ることができ、反射効率を無視してもおつりがくるぐらいの熱量を持っているため、金属加工には切断用に利用される。この炭酸ガスレーザーを、複数集め焦点（５）に集めるとエネルギーは大きくなる。

１レーザー発射装置２固定板３連結棒４レーザー光
５焦点６スライド７軸８照射物９空港

Claims

複数のレーザー発射装置（１）の先端は、円形の固定板（２）の端に軸着して、
複数の該レーザー発射装置（１）から発射される、レーザー光（４）の焦点（５）に合わすため、
該レーザー発射装置（１）の後方にヒンジを介して、角度を決めるための連結棒（３）を取り付けてあり、
該連結棒（３）には、ヒンジを介してスライド（６）に取り付け、
前記固定板（２）の中央に軸（７）を具備して、該軸（７）を該スライド（６）が滑り動き、
該スライド（６）が該固定板（２）に近い所は、近くに前記焦点（５）が合い、
該固定板（２）から遠いところに該スライド（６）を移動させたときには、遠くに該焦点（５）が合い、
該焦点（５）が必要以上に遠くになるのを防ぐため、ストッパーを前記軸（７）に取り付けることを特徴とする集合レーザー。