JP6076512B1 - 複数波長レーザ光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型軽量化が容易であり、第１波長のレーザビームと第２波長のレーザビームとの２つの光軸を平行にするための調整の手数を削減する。【解決手段】 実施形態の複数波長レーザ光学装置は、レーザ光源及びレンズを具備する。前記レーザ光源は、第１レーザチップと、第２レーザチップとを互いに近接して中心軸の近傍に配置している。前記第１レーザチップは、第１波長のレーザビームを出射する。前記第２レーザチップは、第２波長のレーザビームを出射する。前記レンズは、前記レーザ光源の出射端に対向して前記中心軸上に凸部が配置され、前記凸部の中央に円形の平面部が形成され、前記平面部上に前記第２波長のレーザビームを減衰させるフィルタ層が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、複数波長レーザ光学装置に関する。

非可視光による近・遠距離通信を用いた射撃訓練システムが知られている。この種の射撃訓練システムは、実銃もしくはモデルガン（以下、「銃」という。）に装着されたレーザ光学装置と、このレーザ光学装置の被照射側に配置された受光装置とを備えている。

レーザ光学装置は、射撃手であるユーザを示すデータを付与した非可視光を弾の代わりに用い、ユーザの操作により、銃の照準器が照準する方向に非可視光を照射する。受光装置は、照射された非可視光をデータに変換し、当該データが示すユーザから被弾したことを判定する。

このとき、銃の照準器が照準する方向と、非可視光の照射方向（光軸方向）とが一致していることが前提となる。

しかしながら、非可視光を裸眼で認識できないため、２つの方向を一致させるには、別途、非可視光の照射方向を確認するための装置を用意する必要がある。

これに伴い、第１波長の非可視光を光源とする光学系と、第２波長の可視光を光源とする光学系との２つの光軸が平行となるように機械的に調整して固定した構造により、非可視光の照射方向を可視光で視認できる複数波長レーザ光学装置が市場に存在する。

特開２０１０−２５４６９号公報

以上の複数波長レーザ光学装置は、通常は特に問題ないが、本発明者の検討によれば、小型軽量化が困難なことに加え、第１波長のレーザビームと第２波長のレーザビームとの２つの光軸を平行にするための製造業者での調整に手数を要する不都合がある。

例えば、レーザ光の光源となるレーザダイオードは、点光源に近似する極微小な光源を有するが、このままではポインタとならず、レンズによって光源から拡散するレーザ光を一定方向に集光する必要がある。このため、複数光源を有する複数波長レーザ光学装置は、光源毎に集光レンズ（と光学鏡筒）を有することから、光源の数だけ装置サイズが大きくなる。

なお、一般的な光学研究において、複数光源の光軸を一致させる技術として、集光光をビームコンバイナやプリズムを用いて光軸を合わせる方法や、レーザダイオードに直接光ファイバを接合し、コンバイナで合成したものを光源とする方法等がある。但し、本発明者の検討によれば、いずれの方法も装置サイズが増大し、銃身に装着すると射撃操作に支障をきたす可能性がある。

また、本発明者の検討によれば、光源をまとめて１つの集光レンズでレーザビームを整形した場合、各光源のレーザパターンの大きさ（レーザビームサイズ）が同等となるが、用途によっては各光源毎にレーザパターンの大きさを変える必要が生じる。例えば、可視光をポインタ用途として小さいレーザパターンとし、非可視光を通信用途として中程度の大きさのレーザパターンとしたい場合がある。この場合、少なくともレーザパターンの大きさを変える方の光源にはそのための光学系が必要になり、その光学系に起因した装置サイズや調整などといった更なる不都合が生じてしまう。

本発明が解決しようとする課題は、小型軽量化が容易であり、第１波長のレーザビームと第２波長のレーザビームとの２つの光軸を平行にするための調整の手数を削減し得る複数波長レーザ光学装置を提供することである。

実施形態の複数波長レーザ光学装置は、レーザ光源及びレンズを具備する。

前記レーザ光源は、第１レーザチップと、第２レーザチップとを互いに近接して中心軸の近傍に配置している。

前記第１レーザチップは、第１波長のレーザビームを出射する。

前記第２レーザチップは、第２波長のレーザビームを出射する。

前記レンズは、前記レーザ光源の出射端に対向して前記中心軸上に凸部が配置され、前記凸部の中央に円形の平面部が形成され、前記平面部上に前記第２波長のレーザビームを減衰させるフィルタ層が形成されている。

第１の実施形態に係る複数波長レーザ光学装置の構成を示す模式図である。 同実施形態におけるレーザダイオードの構成を示す模式図である。 同実施形態におけるレーザダイオードの構成を示す模式図である。 同実施形態における凸レンズの外観及びＢ−Ｂ線矢視断面を示す模式図である。 同実施形態における非可視光のレーザビームを示す模式図である。 同実施形態における可視光のレーザビームを示す模式図である。 同実施形態における非可視光及び可視光のレーザビームを示す模式図である。 同実施形態における複数波長レーザ光学装置の原理説明図である。 同実施形態における非可視光のレーザパターンを示す模式図である。 同実施形態における可視光のレーザパターンを示す模式図である。 同実施形態における非可視光及び可視光のレーザパターンを示す模式図である。 第２の実施形態に係る複数波長レーザ光学装置の外観を示す模式図である。 同実施形態における複数波長レーザ光学装置の構成を示す機能ブロック図である。

以下、各実施形態に係る複数波長レーザ光学装置について図面を用いて説明する。なお、以下の説明は、第１波長のレーザビームとして非可視光のレーザビームを用い、第２波長のレーザビームとして可視光のレーザビームを用いる場合を例に挙げて述べるが、各実施形態はこれに限定されない。
＜第１の実施形態＞
図１は第１の実施形態に係る複数波長レーザ光学装置の構成を示す模式図であり、図２及び図３は複数波長レーザ光学装置におけるレーザダイオードの構成を示す模式図である。図４は複数波長レーザ光学装置における凸レンズの外観を示す模式図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面を示す模式図である。すなわち、複数波長レーザ光学装置は、概略的には、レーザダイオード１及び凸レンズ２を備えている。具体的には複数波長レーザ光学装置は、レーザダイオード１及び凸レンズ２を設けた筐体１１を備えている。筐体１１は、円筒状の筐体本体１１１と、筐体本体１１１の一端に取り付けられ、レーザダイオード１を中心軸部に保持する光源部筐体１１２と、筐体本体１１１の他端に取り付けられ、凸レンズ２を保持するレンズ部筐体１１３とを備えている。

これにより、レーザダイオード１から発生したレーザビームは凸レンズ２に入射する。凸レンズ２は、レーザビームの光軸上に凸部が当該レーザビームの入射側になるように配置され、所定の曲率半径を有すると共に、入射面中央に円形の平面部２０１が形成されている。凸レンズ２の平面部２０１を透過したレーザビームは近距離用のレーザビーム（近距離レーザビーム３）を形成し、凸レンズ２の外側曲率部２０２を透過したレーザビームは遠距離用のレーザビーム（遠距離レーザビーム４）を形成する。すなわち、平面部２０１は、入射したレーザビームを絞らずに透過させて近距離レーザビーム３に形成する。外側曲率部２０２は、入射したレーザビームを絞りつつ透過させて遠距離レーザビーム４に形成する。

ここで、レーザダイオード１は、図２（ａ）に示すように、第１ＬＤ(laser diode)チップ１ａと、第２ＬＤ(laser diode)チップ１ｂとを互いに近接して中心軸Ｚの近傍に配置したレーザ光源である。中心軸Ｚは、各ＬＤチップ１ａ，１ｂのいずれかの光軸に一致してもよく、一致しなくてもよい。一致又は不一致のいずれにしても、中心軸Ｚと、各ＬＤチップ１ａ，１ｂの光軸とは、互いに近傍に位置して互いに平行（略平行）な関係がある。すなわち、中心軸Ｚと、各ＬＤチップ１ａ，１ｂの光軸とは、（ズレを無視できる程度の）許容範囲内で同一の軸である。

第１ＬＤチップ１ａは、非可視光（第１波長）のレーザビームを照射する。第２ＬＤチップ１ｂは、可視光（第２波長）のレーザビームを照射する。各ＬＤチップ１ａ，１ｂは、例えば、サブマウント基板１ｃ上に配置される。サブマウント基板１ｃは、図示しないヒートシンク上に設けられる。

ここで、「非可視光のレーザビーム」は、第１波長のピーク値が非可視光領域にあるレーザ光であり、例えば近赤外光のように、波長の端部が可視光領域にあってもよい。「非可視光」としては、例えば、第１波長が７００−２５００ｎｍの範囲内にあるレーザ光が適宜、使用可能となっている。「第１波長」は「第１波長帯域」又は「第１波長帯」と読み替えてもよい。

「可視光のレーザビーム」は、第２波長のピーク値が可視光領域にあるレーザ光であり、例えば、第２波長が６２０−７５０ｎｍの範囲内にある赤色レーザ光、又は第２波長が４９５−５７０ｎｍの範囲内にある緑色レーザ光が適宜、使用可能となっている。なお、緑色レーザ光は、赤色レーザ光よりも視感度が高いため、可視光のレーザビームの視認性を向上させる観点から好ましい。「第２波長」は「第２波長帯域」又は「第２波長帯」と読み替えてもよい。なお、第１波長帯域及び第２波長帯域は互いに異なる波長帯域であるものの、近赤外光の第１波長帯域と赤色レーザ光の第２波長帯域のように、一部の波長帯域が重なっていてもよい。

このようなレーザダイオード１としては、例えば図２（ｂ）に示すように、中心軸Ｚに直交する２軸をＸ軸、Ｙ軸としたとき、第１ＬＤチップ１ａ及び第２ＬＤチップ１ｂが、いずれも中心軸Ｚ（Ｘ軸とＹ軸の交点）から外れてＸ軸上に配置されてもよい。なお、Ｘ軸、Ｙ軸も互いに直交する。また、「ＬＤチップ」は、「レーザチップ」、「半導体レーザチップ」又は「半導体発光素子チップ」等と読み替えてもよい。

また、図２（ｃ）に示すように、例えば、第１ＬＤチップ１ａが中心軸Ｚ上（Ｘ軸とＹ軸の交点上）に位置し、第２ＬＤチップ１ｂが中心軸Ｚから外れてＸ軸上に配置されてもよい。また、図２（ｃ）中、第１ＬＤチップ１ａと第２ＬＤチップ１ｂとの配置は逆でもよい。

さらに図３（ａ）に示すように、両ＬＤチップ１ａ，１ｂの間隔Ｗは、例えば、各ＬＤチップ１ａ，１ｂの一辺の長さＬ〜１０Ｌ程度としてもよい（例えば、０．９Ｌ≦Ｗ≦１０．５Ｌとしてもよい。）。ここで、各ＬＤチップ１ａ，１ｂの一辺の長さＬとしては、例えば７０μｍ位としてもよい（この場合、６３μｍ≦Ｗ≦７３５μｍとしてもよい。）。このような「両ＬＤチップ１ａ，１ｂの間隔Ｗ」は、前述した「互いに近接して」における近接の度合いに相当する。

このような各ＬＤチップ１ａ，１ｂは、図３（ｂ）に示すように、例えば、中心軸Ｚ（Ｘ軸とＹ軸の交点）から半径３Ｌの円１ｄ内における任意の位置に配置可能である。この場合、「中心軸Ｚから半径３Ｌの円１ｄ内」は、中心軸Ｚに直交する平面（ＸＹ平面）上の円１ｄ内を意味しており、前述した「中心軸Ｚ近傍」や、「許容範囲内で同一の軸」における「許容範囲内」に相当する。また、中心軸Ｚから半径３Ｌの円１ｄが凸レンズ２の円形の平面部２０１よりも小さいことから、第１ＬＤチップ１ａからのレーザビームが広がって平面部２０１を通り、近距離レーザビーム３が形成される。なお、半径３Ｌは、単なる例示であり、半径としては、４Ｌ、５Ｌ又は他の所定値が適宜、使用可能である。

凸レンズ２は、レーザ光源（１）の出射端に対向して中心軸Ｚ上に凸部が配置され、当該凸部の中央に円形の平面部２０１が形成され、当該平面部２０１上に第２波長（可視光）のレーザビームを減衰させるフィルタ層２０４が形成されたレンズを構成している。

具体的には例えば、凸レンズ２は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、レーザダイオード１に対向配置された凸部の中心近傍に設けられた平面部２０１と、当該凸部の外周近傍に設けられた湾曲した面状の外側曲率部２０２と、凸レンズ２の裏面に設けられた平坦部２０３とを備えている。平面部２０１上には、可視光を減衰させるフィルタコーティングを施すことにより、可視光（第２波長のレーザビーム）を減衰させるフィルタ層２０４が形成されている。なお、フィルタ層２０４は、非可視光（第１波長のレーザビーム）を透過させる。

補足すると、フィルタ層２０４は、非可視光のレーザビームが近赤外光であって、波長の端部が可視光領域にある場合、非可視光のレーザビームのうち、端部の可視光領域を減衰させる。すなわち、フィルタ層２０４は、第１波長のレーザビームが可視光領域を含む場合には、第２波長のレーザビームの減衰に加え、第１波長のレーザビーム内の可視光領域を減衰させるものが用いられる。このように、フィルタ層２０４が減衰させる波長範囲は、第２波長を含む範囲であればよく、第２波長に一致させる必要はない。なお、非可視光のレーザビームが近赤外光であって、近赤外光のレーザビームが可視光領域及び非可視光領域の両方で所定のレーザ強度以上ある場合、可視光の第２ＬＤチップ１ｂを省略可能である。

なお、可視光を減衰させるフィルタ層２０４は、平面部２０１に代えて、外側曲率部２０２上に形成するように変形してもよい。この変形例の場合、可視光については、遠距離レーザビーム４が整形されず、近距離レーザビーム３のみからなるレーザパターンが整形される。なお、「レーザパターン」は「レーザビームパターン」と読み替えてもよい。

また、フィルタ層２０４における「減衰」は「遮断」と読み替えてもよい。但し、フィルタ層２０４は、可視光を（実質的に遮断する程度に）著しく減衰させればよいので、必ずしも完全に可視光を遮断しなくてもよい。ここでいう「実質的に遮断する程度」は、「近射距離において、近距離レーザビーム３によるレーザパターンの大きさが視認されない程度」を意味している。

また、フィルタ層２０４は、必須ではなく、省略してもよい。すなわち、フィルタ層２０４は、ＬＤチップ１ａ，１ｂ毎に異なるレーザパターンの大きさを整形する場合に用いるものであり、ＬＤチップ１ａ，１ｂのレーザパターンの大きさが同等でよいときには、省略してもよい。

ここで、可視光を減衰させるフィルタ層２０４の機能について詳細に説明する。

非可視光の場合（例、ピーク波長９４０ｎｍ）、図５に示すように、レーザダイオード１から照射されたレーザビームは凸レンズ２に入射する。凸レンズ２のフィルタ層２０４及び平面部２０１を透過したレーザビームは、近距離で拡大される近距離レーザビーム３を形成する。凸レンズ２の外側曲率部２０２を透過したレーザビームは、近距離では小さく、遠方で拡大される遠距離レーザビーム４を形成する。すなわち、非可視光については、近距離レーザビーム３及び遠距離レーザビーム４からなる遠近２つのレーザパターンが整形される。

一方、可視光の場合（例、ピーク波長５２５ｎｍ）、図６に示すように、レーザダイオード１から照射されたレーザビームは凸レンズ２に入射する。凸レンズ２の中心近傍のフィルタ層２０４に入射したレーザビームは、当該フィルタ層２０４で減衰する。また、凸レンズ２の外側曲率部２０２を透過したレーザビームは、近距離では小さく、遠方で拡大される遠距離レーザビーム４を形成する。すなわち、可視光については、近距離レーザビーム３が整形されず、遠距離レーザビーム４のみからなるレーザパターンが整形される。

従って、非可視光及び可視光の場合（例、ピーク波長５２５ｎｍ及び９４０ｎｍ）、図７に示すように、レーザダイオード１から照射された非可視光及び可視光のレーザビームは凸レンズ２に入射する。可視光のレーザビームはフィルタ層２０４で減衰する。

凸レンズ２のフィルタ層２０４及び平面部２０１を透過した非可視光のレーザビームは、近距離で拡大される近距離レーザビーム３を形成する。

凸レンズ２の外側曲率部２０２を透過した非可視光及び可視光のレーザビームは、近距離では小さく、遠方で拡大される遠距離レーザビーム４を形成する。すなわち、非可視光及び可視光については、図５及び図６のレーザパターンを重ね合わせたレーザパターンが整形される。

図８は複数波長レーザ光学装置の原理説明図である。筐体１１内の開口部に凸レンズ２が設けられる。Ａは筐体１１内に設けられるレーザダイオード１の位置、Ｒは凸レンズ２の曲率半径、Ｄ１は凸レンズ２のレンズ開口径（開口直径）、Ｄ２は凸レンズ２の平面部２０１の直径、ｆ１は凸レンズ２の焦点距離である。

図８に示すように、凸レンズ２の曲率半径Ｒの値、焦点距離ｆ１の値、レンズ開口径Ｄ１の値により遠距離レーザビーム４の広がり角を決めることができ、遠距離レーザビーム４が形成するレーザパターンの大きさは下記の関係式で調整することができる（特開２００９−１６９０９５号公報を参照。）。

ｆ１＝４×Ｄ１
ｆ１＞４×Ｄ１の場合、遠距離レーザビーム４が筐体１１の開口部エッジに干渉し回折が大きくなり縦横比が増大する。

ｆ１＜４×Ｄ１の場合、レーザダイオード１の縦横比が投影される。

また、凸レンズ２の平面部２０１の直径Ｄ２の値と焦点距離ｆ１の値で近距離レーザビーム３の広がり角を決めることができ、近距離レーザビーム３が形成するレーザパターンの大きさは下記の関係式で調整することができる。近距離レーザビーム３はレーザダイオード１の特性をそのまま利用しており、一般的なアパーチャ効果を利用している。複数波長レーザ光学装置の筐体１１の前方５ｍで直径６０ｃｍのレーザパターンの確保が必要となる場合、焦点距離ｆ１の値と平面部２０１の直径Ｄ２の値を一定の比率で維持すれば良い。

ｆ１＝８×Ｄ２
ｆ１＞８×Ｄ２の場合、複数波長レーザ光学装置の筐体１１の前方５ｍ付近の近距離レーザビーム３のレーザパターンの大きさは比例的に減少する。

ｆ１＜８×Ｄ２の場合、複数波長レーザ光学装置の筐体１１の前方５ｍ付近の近距離レーザビーム３のレーザパターンの大きさは比例的に増加する。

この場合、近距離レーザビーム３の到達距離はレーザダイオード１の出力によるため、遠くまで到達させる場合はレーザダイオード１の出力を増加させる必要がある。

また、複数波長レーザ光学装置の光学系の外形形状は上記関係を維持すれば、おおよそ似たパターンを取得することが可能となる。但し、小型化した場合、部品の寸法精度及び調整精度の影響を受けやすくなる。

尚、凸レンズ２の焦点距離ｆ１の値と曲率半径Ｒの値は互いに対応して変化する。

なお、本実施形態では、レンズ曲率半径Ｒまたは焦点距離ｆ１とレンズ開口径Ｄ１、及びレンズ曲率半径Ｒまたは焦点距離ｆ１と平面部２０１の直径Ｄ２が所定の関係をもつ凸レンズ２を用いている。ここで、「所定の関係」は、所定のレーザ強度以上のエリアを示すレーザパターンを近距離から遠距離においてほぼ一定の大きさに維持するような関係を意味する。また、「ほぼ一定」は「予め設定された許容範囲内で一定」を意味する。

補足すると、凸レンズ２は、レーザビームを絞るためにレーザダイオード１の出射端から指定距離だけ離して中心軸Ｚ上に凸部がレーザビームの入射側になるように配置され、所定の曲率半径Ｒを有すると共に、入射面中央に円形の平面部２０１が形成されている。ここで、凸レンズ２の指定距離を、曲率半径Ｒに基づいて設定されるレンズの焦点距離ｆ１と等しくし、レンズ開口径Ｄ１を焦点距離ｆ１の１／４とし、平面部２０１の直径Ｄ２を焦点距離ｆ１の１／８としたとする。この場合、予め設定されたレーザ強度以上のレーザパターンのサイズが近距離の第１の位置（近射距離２４）から、遠距離の第２の位置（標準射距離２５）にかけて予め設定された許容範囲内で一定の大きさで維持される。

図９は非可視光のレーザパターンを示す模式図である。非可視光の場合、レーザビームの発射点２３から照射された近距離レーザビーム３及び遠距離レーザビーム４からなるレーザパターン２１が形成される。レーザパターン２１のうち、発射点２３と近射距離２４との間のレーザパターン２１１と、近射距離２４と標準射距離２５との間のレーザパターン２１２とは、ほぼ一定の大きさを維持している。レーザパターン２１は、標準射距離２５から最大射距離２６にかけて小さくなっていく。

図１０は可視光のレーザパターンを示す模式図である。可視光の場合、レーザビームの発射点２３から照射された遠距離レーザビーム４は、中央部が減衰したレーザパターンを形成する。遠距離レーザビーム４は、近射距離２４では比較的小さく、標準射距離２５で大きいレーザパターンを形成する。遠距離レーザビーム４のレーザパターンは、標準射距離２５から最大射距離２６にかけて小さくなっていく。

図１１は非可視光及び可視光のレーザパターンを示す模式図である。非可視光及び可視光については、図９に示した非可視光のレーザパターン２１と、図１０に示した可視光の遠距離レーザビーム４のレーザパターンとを重ね合わせたレーザパターンが形成される。

なお、レーザパターンは、レンズ曲率半径Ｒまたは焦点距離ｆ１（レーザダイオード１と凸レンズ２との距離）とレンズ開口径Ｄ１、及びレンズ曲率半径Ｒまたは焦点距離ｆ１と平面部２０１の直径Ｄ２に、所定の関係をもつ凸レンズ２により得られる。所定の関係とは、例えば「ｆ１＝４×Ｄ１」及び「ｆ１＝８×Ｄ２」である。これにより、所定のレーザ強度以上のエリアを示す非可視光のレーザパターン２１を、近距離から遠距離においてほぼ一定の大きさに維持することができる。すなわち、より近傍からレーザパターン２１１を形成できると共に、中距離のレーザパターン２１２の形成により近傍から標準射距離２５まで所望のレーザパターンの大きさを確保することができる。

なお、近射距離２４では、非可視光のレーザパターン２１が大きく、可視光の遠距離レーザビーム４のレーザパターンが小さい。このように、近射距離２４においては、ＬＤチップ１ａ，１ｂ毎に異なる大きさのレーザパターンを整形することができる。ここで、非可視光及び可視光の用途が異なる場合、近射距離２４においては、用途毎に異なる大きさのレーザパターンを整形することができる。

上述したように本実施形態によれば、複数波長レーザ光学装置は、第１及び第２ＬＤチップ１ａ，１ｂを互いに近接して中心軸Ｚの近傍に配置したレーザダイオード１と、レーザダイオード１の出射端に対向して中心軸Ｚ上に凸部が配置された凸レンズ２とを具備する。各ＬＤチップ１ａ，１ｂは、それぞれ非可視光及び可視光のレーザビームを凸レンズ２に出射する。凸レンズ２は、凸部の中央に円形の平面部２０１が形成され、平面部２０１上に可視光のレーザビームを減衰させるフィルタ層２０４が形成されている。

すなわち、本実施形態では、光学系を１つに集約して小型軽量化を図り、さらに２つの光源位置のズレを略ゼロにして２つの光軸を略一致（ズレが無視できる程度に一致）させている。

従って、このような構成により、光源毎に集光用レンズを有する従来の装置に比べ、小型軽量化が容易であり、第１波長のレーザビームと第２波長のレーザビームとの２つの光軸を平行にするための調整の手数を削減できる複数波長レーザ光学装置を提供できる。

補足すると、レンズ中心近傍が平面である単一の凸レンズ２を用いることにより、部品点数等の削減による部品調達時の経済性の改善と、構造の単純化による光学系調整の簡素化とを実現することができる。

また、凸レンズ２は、レーザダイオード１の出射端から指定距離だけ離してレーザビームの光軸（中心軸Ｚと略同一）上に凸部が配置され、所定の曲率半径Ｒを有すると共に、入射面中央に円形の平面部２０１が形成されていてもよい。このとき、凸レンズ２の指定距離を、曲率半径Ｒに基づいて設定されるレンズの焦点距離ｆ１と等しくし、レンズ開口径Ｄ１を焦点距離ｆ１の１／４とし、平面部２０１の直径Ｄ２を焦点距離ｆ１の１／８にしてもよい。この場合、所定のレーザ強度以上のエリアを示す非可視光のレーザパターン２１を近距離から遠距離においてほぼ一定の大きさに維持することができる。言い換えると、近距離から遠距離までの中間距離においてのレーザパターンの大きさの減少を低減できる。

また、第２波長のレーザビームを減衰させるフィルタ層２０４が凸レンズ２の平面部２０１上に形成されている場合、第２波長のレーザパターンを、第１波長のレーザパターンとは異なる大きさに変えることができる。すなわち、装置サイズを増大させずに、光源毎にレーザパターンの大きさを変えることができる。

＜第２の実施形態＞
図１２は第２の実施形態に係る複数波長レーザ光学装置の外観を示す模式図であり、図１３は複数波長レーザ光学装置の構成を示す機能ブロック図であって、第１の実施形態と略同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは異なる部分について主に述べる。

すなわち、第２の実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、第１の実施形態におけるレーザダイオード１が発生する非可視光及び可視光をオンオフ制御可能な構成となっている。

第２の実施形態における複数波長レーザ光学装置は、リモートスイッチ３０及び装置本体３１を備えている。装置本体３１は、制御回路３２、低出力非可視レーザ駆動回路（ＤＲＶ１）３３、高出力可視レーザ駆動回路（ＤＲＶ２）３４、及び前述した筐体１１を備えている。以下、「低出力非可視レーザ駆動回路（ＤＲＶ１）３３」、「高出力可視レーザ駆動回路（ＤＲＶ２）３４」を、それぞれ「非可視レーザ駆動回路３３」、「可視レーザ駆動回路３４」と呼ぶ。なお、「非可視レーザ駆動回路３３」、「可視レーザ駆動回路３４」は、それぞれ「第１波長レーザ駆動回路３３」、「第２波長レーザ駆動回路３４」と読み替えてもよい。

図１２に示すように、リモートスイッチ３０は、射撃手であるユーザが操作するスイッチであり、非可視レーザまたは可視レーザのいずれかのボタンを押すことにより、非可視レーザまたは可視レーザの選択結果をオン（ＯＮ）／オフ（ＯＦＦ）信号として制御回路３２に出力する。その他の方法として装置本体３１に非可視レーザ／可視レーザを選択するＳＷを設け、リモートＳＷはオン／オフ信号のみ操作する方法もある。何れの方法も実現可能である。

制御回路３２では、選択されたレーザ種別を制御するための回路が構成され、リモートスイッチ３０を操作することにより非可視レーザ制御信号、可視レーザ制御信号を選択して出力する。なお、「非可視レーザ制御信号」、「可視レーザ制御信号」は、それぞれ「第１波長レーザ制御信号」、「第２波長レーザ制御信号」と読み替えてもよい。

制御回路３２からの非可視レーザ制御信号、可視レーザ制御信号はそれぞれ対応して非可視レーザ駆動回路（ＤＲＶ１）３３、可視レーザ駆動回路（ＤＲＶ２）３４に出力される。尚、制御回路３２は、可視レーザ駆動回路３４を常時オン状態に制御し、オフ信号が入力されると所定期間オフするように構成してもよい。また、制御回路３２は、非可視レーザ駆動回路３３を常時オフ状態に制御し、オン信号が入力されると所定期間オンするように構成してもよい。

非可視レーザ駆動回路３３、可視レーザ駆動回路３４は、制御回路３２からの非可視レーザ制御信号、可視レーザ制御信号がそれぞれ対応して入力され、非可視レーザ駆動信号、可視レーザ駆動信号を第１ＬＤチップ１ａ、第２ＬＤチップ１ｂにそれぞれ対応して出力する。なお、「非可視レーザ駆動信号」、「可視レーザ駆動信号」は、それぞれ「第１波長レーザ駆動信号」、「第２波長レーザ駆動信号」と読み替えてもよい。

第１ＬＤチップ１ａは、非可視レーザ駆動回路３３から出力された非可視レーザ駆動信号に対応して、非可視光のレーザビームを凸レンズ２に向けて出射する。なお、非可視光は、例えば、ユーザを識別するレーザパルス（識別コードを表すパルス）で形成してもよい。

第２ＬＤチップ１ｂは、可視レーザ駆動回路３４から出力された可視レーザ駆動信号に対応して、可視光のレーザビームを凸レンズ２に向けて出射する。

第１ＬＤチップ１ａからの非可視光のレーザビームと、第２ＬＤチップ１ｂからの可視光のレーザビームとは、それぞれ凸レンズ２に入射される。

凸レンズ２は、前述同様に、非可視レーザ光の近距離レーザビーム３及び遠距離レーザビーム４と、可視レーザ光の遠距離レーザビーム４とを照射する。

例えば、近射距離２４に配置された受光装置（図示せず）は、照射された非可視光のレーザビームをデータに変換し、当該データが示すユーザから被弾したことを判定する。

上述したように本実施形態によれば、スイッチを操作することにより、非可視（第１波長）レーザ制御信号、可視（第２波長）レーザ制御信号を選択して出力し、非可視（第１波長）レーザ駆動信号、可視（第２波長）レーザ駆動信号をそれぞれ対応して出力する。第１ＬＤチップ１ａは、非可視レーザ駆動信号に対応して、非可視光（第１波長）のレーザビームを凸レンズ２に向けて出射する。第２ＬＤチップ１ｂは、可視レーザ駆動信号に対応して、可視光（第２波長）のレーザビームを凸レンズ２に向けて出射する。

これにより、第１の実施形態の効果に加え、第１波長のレーザビームと、第２波長のレーザビームとを選択的に出力できるため、例えば、第２波長のポインタ用、第１波長の通信用又はその両方といった用途に応じて複数波長レーザ光学装置を操作することができる。

このような複数波長レーザ光学装置は、例えば、射撃訓練システムに好適に使用することができる。また、装置使用前において銃に装着した状態でのレーザ光軸調整を可視光のレーザビームにより軽易に行えるだけでなく、従来技術では非可視レーザ・可視レーザの２回に分けて実施していた光軸調整作業を一回で済ませることが可能となる。

また、可視光のレーザビームは、非可視光の照射方向を調整するためのガイドとして利用できることに加え、銃の照準方向を照星部門よりも簡易的に確認するためのポインタとしても利用することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…レーザダイオード、２…凸レンズ、３…近距離レーザビーム、４…遠距離レーザビーム、２０１平面部、２０２…外側曲率部、２０３…平坦部、２０４…フィルタ層、３０…リモートスイッチ、３１…装置本体、３２…制御回路、３３…低出力非可視レーザ駆動回路、３４…高出力可視レーザ駆動回路。

Claims (2)

1. 第１波長のレーザビームを出射する第１レーザチップと、第２波長のレーザビームを出射する第２レーザチップとを互いに近接して中心軸の近傍に備えたレーザ光源と、
   前記レーザ光源の出射端に対向して前記中心軸上に凸部が配置され、前記凸部の中央に円形の平面部が形成され、前記平面部上に前記第２波長のレーザビームを減衰させるフィルタ層が形成されたレンズと
   を具備することを特徴とする複数波長レーザ光学装置。
2. 請求項１に記載の複数波長レーザ光学装置において、
   スイッチを操作することにより第１波長レーザ制御信号、第２波長レーザ制御信号を選択して出力する制御回路と、
   前記制御回路からの第１波長レーザ制御信号、第２波長レーザ制御信号がそれぞれ対応して入力され、第１波長レーザ駆動信号、第２波長レーザ駆動信号をそれぞれ対応して出力する第１波長レーザ駆動回路、第２波長レーザ駆動回路と
   を更に具備し、
   前記第１レーザチップは、前記第１波長レーザ駆動回路から出力された第１波長レーザ駆動信号に対応して、前記第１波長のレーザビームを前記レンズに向けて出射し、
   前記第２レーザチップは、前記第２波長レーザ駆動回路から出力された第２波長レーザ駆動信号に対応して、前記第２波長のレーザビームを前記レンズに向けて出射する
   ことを特徴とする複数波長レーザ光学装置。