JPH10221075A

JPH10221075A - 回転レーザー照射装置

Info

Publication number: JPH10221075A
Application number: JP9040153A
Authority: JP
Inventors: Fumio Otomo; 文夫大友; Hiroshi Koizumi; 浩小泉; Masayuki Momiuchi; 正幸籾内; Masahiro Oishi; 政裕大石; Yoshiaki Goto; 義明後藤
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1997-02-09
Filing date: 1997-02-09
Publication date: 1998-08-21
Anticipated expiration: 2017-02-09
Also published as: EP0857990A2; EP0857990B1; JP3757344B2; US5909455A; EP0857990A3; DE69832915T2; DE69832915D1

Abstract

(57)【要約】［目的］本発明は、回転レーザー照射装置に係わり、
特に、パルスレーザーの射出タイミングと照射手段の回
転とを同期させることにより、間欠点状のマークを描写
し、視認距離を飛躍的に増大させ、作業領域も拡大する
ことのできる回転レーザー照射装置を提供することを目
的とする。［構成］本発明は、パルス駆動手段がパルスレーザー
光源を駆動し、照射手段が、パルスレーザー光源からの
パルスレーザー光束を被照射物に対して照射し、回転駆
動手段が照射手段を回転させ、回転検出手段が照射手段
の回転を検出する様になっており、パルス駆動手段の駆
動タイミングと回転検出手段の検出信号とに基づき、演
算処理手段が、回転駆動手段を制御して、パルスレーザ
ーの射出タイミングと照射手段の回転とを同期させる様
になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転レーザー照射
装置に係わり、特に、パルスレーザーの射出タイミング
と照射手段の回転とを同期させることにより、間欠点状
のマークを描写し、視認距離を飛躍的に増大させ、作業
領域も拡大することのできる回転レーザー照射装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、土木建設作業現場等では、レ
ーザー光束を回転させて回転レーザー平面を形成し、こ
の基準平面を用いて施工を行う工法が普及している。こ
の回転レーザー平面を形成するための回転レーザー照射
装置には、昨今の半導体レーザーの技術進歩が反映さ
れ、赤色のレーザーダイオードが採用されている。この
赤色のレーザーダイオードを使用した回転レーザー照射
装置は、取扱いの容易な電池駆動が可能であり、土木建
設作業現場で広く使用されている。

【０００３】例えば、従来からの回転レーザー照射装置
は、レーザー投光器と、このレーザー投光器の光軸を中
心に回転し、前記レーザー投光器の光軸に対して９０度
偏向させて照射させるためのレーザー光照射部とからな
り、このレーザー光照射部を回転させることにより、基
準平面を形成し、或いは壁面等に基準線を設定すること
ができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の赤
色のレーザーダイオードを使用した回転レーザー照射装
置は、半導体レーザーの出力に制限がある上、作業者の
眼に対する安全性を確保する必要性から、レーザーの照
射出力に制約があった。このため、比較的明るい作業現
場では、回転レーザー照射装置から少し離れると、回転
レーザー平面を視認することができないという問題点が
あった。

【０００５】このレーザー照射出力の制約を克服するた
め、人間の眼の比視感度が高いグリーンレーザーの利用
も考えられる。

【０００６】しかしながら、赤色のレーザーの利用から
グリーンレーザーの利用へと転換を図ったとしても、レ
ーザー照射出力を増大させると、回転レーザー照射装置
から近距離の範囲では作業者の眼に眩しすぎ、安全性を
確保することができないという問題点が生じ、視認距離
の飛躍的な増大を実現することができず、作業領域も拡
大することができないという問題点があった。

【０００７】更に、グリーンレーザーの発生手段は、最
近普及している第２次高調波発生器を利用した固体レー
ザー発生装置を採用することができるが、この固体レー
ザー発生装置は、比較的高出力のグリーンレーザーを得
ることができるが、消費電力も大きく、電池駆動では長
時間連続駆動を実施することが困難であった。

【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、パルスレーザー光源と、このパルス
レーザー光源を駆動するためのパルス駆動手段と、前記
パルスレーザー光源からのパルスレーザー光束を被照射
物に対して照射させるための照射手段と、この照射手段
を回転させるための回転駆動手段と、前記照射手段の回
転を検出するための回転検出手段と、前記パルス駆動手
段の駆動タイミングと回転検出手段の検出信号とに基づ
き、前記回転駆動手段を制御して、前記パルスレーザー
の射出タイミングと前記照射手段の回転とを同期させる
ための演算処理手段とから構成されている。

【０００９】また本発明は、パルスレーザー光源は、少
なくともレーザー結晶と出力ミラーとからなる光共振器
と、この光共振器に対してポンピングするためのポンピ
ングレーザー光源とを備えており、パルス駆動手段は、
ポンピングレーザー光源を駆動する構成にすることもで
きる。

【００１０】更に本発明は、前記パルス駆動手段の駆動
パルスの周期Ｔは、τ_FL（蛍光寿命）に対して、 τ_FL＞Ｔーτ とすることもできる。

【００１１】そして本発明の光共振器には、第２次高調
波を発生させるための非線形光学媒質を挿入することも
できる。

【００１２】また本発明のパルスレーザー光源の発光時
間幅をＴ_p-on とし、パルスレーザー光源の消灯時間を
Ｔ_p-off、照射手段の角速度をω「オメガ」（ｒａｄ／
ｓ）、パルスレーザーの光束の断面直径をφ、回転レー
ザー照射装置から被照射物までの距離をＲとすれば、Ｔ_p-on ＜ φ／（Ｒ＊ω） φ／（Ｒ＊ω）＜Ｔ_p-off となる様に、回転駆動手段が照射手段を回転させること
もできる。

【００１３】そして本発明の照射手段の回転を検出する
ための回転検出手段は、レーザー光の射出方向を検出す
る機能も備えることもできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以上の様に構成された本発明は、
パルス駆動手段が、パルスレーザー光源を駆動し、照射
手段が、パルスレーザー光源からのパルスレーザー光束
を被照射物に対して照射し、回転駆動手段が、照射手段
を回転させ、回転検出手段が、照射手段の回転を検出す
る様になっており、パルス駆動手段の駆動タイミングと
回転検出手段の検出信号とに基づき、演算処理手段が、
回転駆動手段を制御して、パルスレーザーの射出タイミ
ングと照射手段の回転とを同期させる様になっている。

【００１５】また本発明は、パルスレーザー光源は、少
なくともレーザー結晶と出力ミラーとから共振器を構成
し、この光共振器に対して、ポンピングレーザー光源が
ポンピングする様になっており、パルス駆動手段は、ポ
ンピングレーザー光源を駆動することもできる。

【００１６】更に本発明は、パルス駆動手段の駆動パル
スの周期Ｔを、τ_FL（蛍光寿命）に対して、 τ_FL＞Ｔーτ とすることもできる。

【００１７】そして本発明の光共振器には、第２次高調
波を発生させるための非線形光学媒質を挿入することも
できる。

【００１８】また本発明は、パルスレーザー光源の発光
時間幅をＴ_p-on とし、パルスレーザー光源の消灯時間
をＴ_p-offとし、照射手段の角速度をω「オメガ」（ｒ
ａｄ／ｓ）、パルスレーザーの光束の断面直径をφ、回
転レーザー照射装置から被照射物までの距離をＲとすれ
ば、Ｔ_p-on ＜ φ／（Ｒ＊ω） φ／（Ｒ＊ω）＜Ｔ_p-off となる様に、回転駆動手段が照射手段を回転させること
もできる。

【００１９】そして本発明の照射手段の回転を検出する
ための回転検出手段は、レーザー光の射出方向を検出す
る機能も備えることもできる。

【００２０】

【実施例】

【００２１】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００２２】図１は、本実施例の回転レーザー照射装置
１００００の構成を示す図であり、図２は、回転レーザ
ー照射装置１００００を示す斜視図である。

【００２３】ここで、回転レーザー照射装置１００００
の光学的構成及び電気的構成を説明する。

【００２４】図１に示す様に、回転レーザー照射装置１
００００は、発光部１１５と、回転部１１６と、制御部
（ＣＰＵ）１１８と、レーザー駆動部１１９と、モータ
駆動部１２０と、表示部１２１とから構成されている。

【００２５】制御部（ＣＰＵ）１１８は、演算処理手段
に該当するものである。

【００２６】次に、発光部１１５を説明する。

【００２７】本実施例の発光部１１５は、レーザ発振装
置１０００と、コリメータレンズ１２６とから構成され
ており、レーザ発振装置１０００から射出されるレーザ
ー光は、コリメータレンズ１２６により平行光とされ、
上方の回転部１１６に入射する様になっている。

【００２８】ここで、レーザ発振装置１０００はパルス
レーザー光源に該当するものである。

【００２９】回動部１１６は、発光部１１５から入射さ
れたレーザー光を、９０度偏向して射出走査するもので
あり、ペンタプリズム１１４と、回転支持体１３と、駆
動ギア１６と、従動ギア１７と、走査モータ１５と、エ
ンコーダ１２９とから構成されている。なお回動部１１
６は、照射手段に該当するものである。

【００３０】ペンタプリズム１１４は、発光部１１５か
ら入射されたレーザー光を、９０度偏向させるためのも
のであり、ペンタプリズム１１４内で２回反射させるこ
とにより、レーザー光を９０度偏向させることができ
る。

【００３１】回転支持体１３は、ペンタプリズム１１４
を回転させるためのもので、従動ギア１７が設けられて
おり、発光部１１５から入射されたレーザー光を略水平
方向に回転走査させることができる。

【００３２】走査モータ１５は、回転支持体１３を介し
て、ペンタプリズム１１４を回転させるための駆動源で
ある。走査モータ１５には駆動ギア１６が形成されてお
り、この駆動ギア１６と従動ギア１７とが噛合し、駆動
ギア１６の回転駆動力が従動ギア１７に伝達され、回転
支持体１３を介してペンタプリズム１１４を回転させる
ことができる。なお、走査モータ１５と駆動ギア１６と
従動ギア１７とは、回転駆動手段に該当するものであ
る。

【００３３】また回転支持体１３には、エンコーダ１２
９が取付られており、回転支持体１３の回転状態を検出
する様になっており、エンコーダ１２９の検出信号を制
御部１１８に入力する様に構成されている。エンコーダ
１２９は、回転検出手段に該当するもので、本実施例で
は、レーザー光の照射方向も検出することができる。

【００３４】次に、レーザ発振装置１０００について説
明する。

【００３５】図３は、本実施例のレーザー発振装置１０
００を示すもので、レーザー光源１００と、集光レンズ
２００と、レーザー結晶３００と、非線形光学媒質４０
０と、出力ミラー５００と、レーザー駆動手段６００と
から構成されている。

【００３６】レーザー光源１００は、レーザー光を発生
させるためのものであり、本実施例では半導体レーザー
が使用されている。本実施例では、レーザー光源１００
が基本波を発生させるポンプ光発生装置として機能を有
する。そして、レーザー駆動手段６００は、レーザー光
源１００を駆動するためのものであり、本実施例では、
レーザー光源１００をパルス駆動することができる。レ
ーザー光源１００は、ポンピングレーザー光源に該当す
るものである。

【００３７】レーザー結晶３００は、負温度の媒質であ
り、光の増幅を行うためのものである。このレーザー結
晶３００には、Ｎｄ³⁺ イオンをドープしたＹＡＧ（イ
ットリウムアルミニウムガーネット）等が採用され
る。

【００３８】レーザー結晶３００のレーザー光源１００
側には、第１の誘電体反射膜３１０が形成されている。

【００３９】出力ミラー５００は、第１の誘電体反射膜
３１０が形成されたレーザー結晶３００に対向する様に
構成されており、出力ミラー５００のレーザー結晶３０
０側は、適宜の半径を有する凹面球面境の形状に加工さ
れており、第２の誘電体反射膜５１０が形成されてい
る。

【００４０】レーザー結晶３００の第１の誘電体反射膜
３１０と、出力ミラー５００とから構成された光共振器
内に非線形光学媒質４００が挿入されている。

【００４１】物質に電界が加わると電気分極が生じる。
この電界が小さい場合には、分極は電界に比例するが、
レーザー光の様に強力なコヒーレント光の場合には、電
界と分極の間の比例関係が崩れ、電界の２乗、３乗に比
例する非線形的な分極成分が卓越してくる。

【００４２】この非線形分極により、異なった周波数の
光波間に結合が生じ、光周波数を２倍にする高調波が発
生する。

【００４３】非線形光学媒質４００を、レーザー結晶３
００と出力ミラー５００とから構成された光共振器内に
挿入されているので、内部型ＳＨＧと呼ばれており、変
換出力は、基本波光電力の２乗に比例するので、光共振
器内の大きな光強度を直接利用できると言う効果があ
る。

【００４４】一般的なレーザー光源の緩和振動時の反転
分布と光強度の関係を示したものが、図４である。図４
中に示されたデルタＮ（ｔ）は、反転分布（ゲイン）を
示し、φ（ｔ）は光強度であり、横軸は時間の経過を示
すものである。

【００４５】図４を見ると、反転分布が最大となった時
に最初のスパイク（即ち、ファーストパルス）が立ち上
がり、最大の光強度が生じることが理解される。

【００４６】更に図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）
は、ゲインスイッチを示す模式図であり、図５（ａ）
は、時間と励起強度の関係を示す図であり、図５（ｂ）
は、時間と光強度の関係を示す図であり、図５（ｃ）は
時間と反転分布の関係を示すものである。

【００４７】半導体レーザーに対して、連続波の駆動電
力を供給すれば、ファーストパルスに対応して最大の光
強度が生じ、その後、光強度が低下し、一定の光強度に
収束するから、ファーストパルスのみ使用すると光の取
り出しが最も効率的となる。

【００４８】更に図６（ａ）と図６（ｂ）により、半導
体レーザーに対して、連続パルスの駆動電力を供給した
場合を説明する。

【００４９】なお、半導体レーザーを駆動する駆動パル
スと半導体レーザーから出力される光パルスとの周期及
びパルス幅は、略同一となっている。

【００５０】図６（ａ）は、半導体レーザーに対する供
給連続パルスの周期Ｔが、τ_FL＜Ｔーτの関係の場合で
ある。ここでτ_FLは蛍光寿命であり、τはパルス幅であ
る。

【００５１】これに対して、図６（ｂ）は、半導体レー
ザーに対する供給連続パルスの周期Ｔが、τ_FL＞Ｔーτ
の関係の場合である。

【００５２】図６（ｂ）を見れば、τ_FL（蛍光寿命）の
間に、次のパルスを半導体レーザーに印加することによ
り、残留した反転分布に新たな反転分布を加え、効果的
に最大の光強度を有する光のみを連続して発生させるこ
とができる事が理解される。

【００５３】更に図７に基づいて、レーザー光源１００
の入力パルスと、レーザー発振装置１０００の出射光量
の関係を説明する。

【００５４】レーザー光源１００の入力パルスは、しき
い値電流を越えると、レーザー発振装置１０００の出射
光量は非線形で増加する。従って、レーザー光源１００
に与える入力パルス電流のピーク値をレーザー光源１０
０の定格値とし、入力パルスのデューティ比、周期を制
御すれば、最も効率よくレーザーが発振している状態
で、レーザー光量を可変させることができる。

【００５５】次に、本実施例のレーザー駆動手段６００
を図８に基づいて詳細に説明する。

【００５６】レーザー駆動手段６００は、クロック発生
器６１０と、タイミング部６２０と、定電流電源部６３
０と、スイッチング部６４０と、電流検出部６５０と、
制御演算部６６０とから構成されている。

【００５７】クロック発生器６１０は、基準となるクロ
ックを発生させるための発振器である。

【００５８】タイミング部６２０は、クロック発生器６
１０からの基準クロックに基づいて、レーザー光源１０
０を発光させる時間と周期を設定するためのものであ
る。

【００５９】定電流電源部６３０は、レーザー光源１０
０に定格電流を供給するためのものであり、電流検出部
６５０で検出されるレーザー光源１００の消費電流が常
に定格電流となる様にするためのものである。

【００６０】スイッチング部６４０は、タイミング部６
２０からの信号に基づいて、レーザー光源１００に供給
する電流をスイッチングするものである。

【００６１】電流検出部６５０は、レーザー光源１００
に流れる電流を検出するためのものである。レーザー光
源１００に流れる電流を検出することのできるものであ
れば、何れの電流検出手段を採用することができる。

【００６２】制御演算部６６０は、タイミング部６２０
と定電流電源部６３０とに制御信号を送出し、レーザー
光源１００に対して所望の駆動信号を供給するためのも
のである。

【００６３】以上の様に構成された本実施例のレーザー
発振装置１０００のレーザー駆動手段６００は、制御演
算部６６０の制御信号に基づいて、予め定められたレー
ザー光源１００に対する駆動信号を形成することができ
る。

【００６４】次に、レーザー駆動手段６００で形成され
る駆動信号を詳細に説明する。

【００６５】「第１の駆動信号」

【００６６】第１の駆動信号は、「パルスの周期」を制
御することにより、レーザー光源１００を制御駆動し、
レーザー発振装置１０００の出射光量を調整するもので
ある。

【００６７】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、レーザー駆
動手段６００で形成される第１の駆動信号を示すもの
で、第１の駆動信号は、「パルスの周期」が可変され
る。即ち、レーザー発振装置１０００の出射光量を大き
くさせる場合には、図９（ａ）に示す様に、パルスの周
期を短くし、レーザー光源１００に供給する駆動信号の
実効値を高くする。この結果、レーザー発振装置１００
０の出射光量が増大する。

【００６８】また、レーザー発振装置１０００の出射光
量を小さくさせる場合には、図９（ｂ）に示す様に、パ
ルスの周期を長くし、レーザー光源１００に供給する駆
動信号の実効値を低くする。この結果、レーザー発振装
置１０００の出射光量が低下する。

【００６９】以上の様に、レーザー駆動手段６００が、
レーザー光源１００に供給する駆動信号を変化させるこ
とにより、レーザー発振装置１０００の出射光量を調整
することができる。

【００７０】なお、第１の駆動信号の「パルスの周期」
は、数１００ＫＨｚであるが、適宜設定可能である。

【００７１】「第２の駆動信号」

【００７２】第２の駆動信号は、パルスの「デューティ
比」を制御することにより、レーザー光源１００を制御
駆動し、レーザー発振装置１０００の出射光量を調整す
るものである。

【００７３】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、レーザ
ー駆動手段６００で形成される第２の駆動信号を示すも
ので、パルスの周期を変化させることなく、「パルスの
デューティ比」を可変させるものであり、レーザー光源
１００に供給する駆動信号がＯＮとなる時間（Ｔ₁）
と、ＯＦＦとなっている時間（Ｔ₂）の比であるデュー
ティ比を変化させる様になっている。

【００７４】即ち、レーザー発振装置１０００の出射光
量を大きくさせる場合には、図１０（ａ）に示す様に、
（Ｔ₁）／（Ｔ₁＋Ｔ₂）を大きくし、レーザー光源１０
０に供給する駆動信号がＯＮとなる時間を大きくするこ
とにより、レーザー発振装置１０００の出射光量が増大
させることができる。

【００７５】また、レーザー発振装置１０００の出射光
量を小さくさせる場合には、図１０（ｂ）に示す様に、
（Ｔ₁）／（Ｔ₁＋Ｔ₂）を小さくし、レーザー光源１０
０に供給する駆動信号がＯＮとなる時間を小さくするこ
とにより、レーザー発振装置１０００の出射光量が低下
させることができる。

【００７６】以上の様に、レーザー駆動手段６００が、
レーザー光源１００に供給するための駆動信号の駆動時
間を変化させ、パルスのデューティ比を変化させること
により、レーザー発振装置１０００の出射光量を調整す
ることができる。

【００７７】なお、第２の駆動信号の「パルスの周期」
は、数１００ＫＨｚであるが、適宜設定可能である。

【００７８】次に、レーザーパルスの発光と、形成され
る回転レーザー平面について説明する。

【００７９】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、レーザ
発振装置１０００が連続的なレーザー光束を発生させる
場合の例であり、このレーザー光束を回転させて射出さ
せることにより、回転レーザー平面を形成している。レ
ーザー照射装置１００００から距離Ｒ離れた壁等の照射
位置では、図１１（ｂ）に示す様に、帯状の線を描画す
る。

【００８０】図１２（ｂ）の帯状の線は、レーザー照射
装置１００００からレーザー光のエネルギが時間的に帯
状に分散していることを意味し、距離Ｒが離れるに従っ
て帯状の線の明るさは低下する。

【００８１】そして図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、
本発明の原理を示すもので、レーザー照射装置１０００
０から距離Ｒ離れた壁等の照射位置では、図１２（ｂ）
に示す様に、間隔Ｌ毎に光束の断面を投影し、点状のマ
ークを描画する。図１２（ｂ）の点状のマークは、レー
ザー照射装置１００００からレーザー光のエネルギが点
状に集中していること意味し、同じ光エネルギでも輝度
の高い点状間欠線を描くことができる。

【００８２】即ち、図１２（ｂ）に示す本発明は、長さ
Ｌの線上に分散する光エネルギを、点状に集中させるた
め、同じ平均出力であっても輝度の高い点状間欠線を描
くことができ、視認距離を飛躍的に増大させることがで
きる。

【００８３】なお、レーザー照射装置１００００の回転
による走査の影響を実質的に受けない程度にパルスレー
ザーのパルス幅が短ければ、レーザー照射装置１０００
０から壁等の照射位置までの距離Ｒが長くなるに従い、
点状のマークの間隔Ｌは長くなるが、点状のマークの明
るさは、距離Ｒとは無関係に同じとなり、結果的に視認
距離を伸ばすことができる。

【００８４】ここで、マークが点状に見える条件は、図
１３に示す様に、発光時間の間に光束の直径分だけ光束
が移動するものとすれば、

【００８５】Ｔ_p-on ＜ φ／（Ｒ＊ω）

【００８６】となる必要がある。ここで、Ｔ_p-on は、
レーザー照射装置１００００のパルスレーザーの発光時
間幅であり、ω（オメガ）は角速度（ｒａｄ／ｓ）、φ
は光束の断面直径、Ｒはレーザー照射装置１００００か
ら被照射物までの距離である。

【００８７】例えば、ω＝２０π（ｒａｄ／ｓ）、Ｒ＝
８０ｍ以上、φ＝５ｍｍとすれば、Ｔ_p-on ＝１μｓ以
下となる。

【００８８】一方、レーザー照射装置１００００から照
射されて壁等に形成されたマークととマークとが連続せ
ずに、間欠的に見えるための条件としては、パルスレー
ザーの消灯時間をＴ_p-off

【００８９】φ／（Ｒ＊ω）＜Ｔ_p-off

【００９０】である必要がある。

【００９１】図１に示す様に本実施例では、エンコーダ
１２９が、回転支持体１３の角速度であるωを検出し、
この角速度のデータを制御部１１８に入力する。

【００９２】各点状のマークが、毎回同じ位置に照射さ
れるための条件は、パルスレーザーの発光時間間隔をＴ
_p-on-off とすると、

【００９３】ω＊Ｔ_p-on-off ＝２＊π＊（ｍ／ｎ）
（ｍとｎとは、共に整数であるとする）

【００９４】となる。

【００９５】制御部１１８は、この条件を満たす様に、
回転支持体１３の角速度ωを制御する。即ち制御部１１
８がモータ制御部１２０を介して走査モータ１５を制御
駆動し回転支持体１３の角速度をωとなる様にＰＰＬ
（ＰＨＡＳＥＬＯＣＫＬＯＯＰ）制御を行う。

【００９６】制御部１１８が、モータ制御部１２０を制
御することにより、パルスレーザーの射出タイミングと
回転部１１６の回転とを同期させ、間欠的な点状のマー
クを描画することができる。

【００９７】なおマークの形状は、図１３に示す形状に
限られるものではなく、角速度ωやパルスレーザーの発
光時間Ｔ_p-on の時間を変更することにより、図１４に
示す様に必要に応じて変化させることもできる。

【００９８】また、レーザー照射装置１００００から被
照射物までの距離が長い場合には、角速度ωや、パルス
レーザーの発光間隔時間Ｔ_p-on-off を可変し、点状の
マークを適当な間隔にすることもできる。

【００９９】

【効果】以上の様に構成された本発明は、パルスレーザ
ー光源と、このパルスレーザー光源を駆動するためのパ
ルス駆動手段と、前記パルスレーザー光源からのパルス
レーザー光束を被照射物に対して照射させるための照射
手段と、この照射手段を回転させるための回転駆動手段
と、前記照射手段の回転を検出するための回転検出手段
と、前記パルス駆動手段の駆動タイミングと回転検出手
段の検出信号とに基づき、前記回転駆動手段を制御し
て、前記パルスレーザーの射出タイミングと前記照射手
段の回転とを同期させるための演算処理手段とから構成
されているので、分散する光エネルギを、点状に集中さ
せることができ、同じ平均出力であっても輝度の高い点
状間欠線を描くことができ、視認距離を飛躍的に増大さ
せることができるという効果がある。。

【０１００】更に本発明は、パルス駆動手段の駆動パル
スの周期Ｔが、τ_FL（蛍光寿命）に対して、τ_FL＞Ｔー
τとなっているので、ファーストパルスによる最大の光
強度のレーザー光により、光共振器をポンピングするこ
とができ、高能率にレーザー光を発振させることができ
るという効果がある。

【０１０１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である回転レーザー照射装置１
００００の構成を説明する図である。

【図２】本実施例の回転レーザー照射装置１００００の
斜視図である。

【図３】本実施例のレーザー発振装置１０００の構成を
示す図である。

【図４】半導体レーザーの緩和振動時の反転分布と光強
度の関係を示した図である。

【図５（ａ）】ゲインスイッチを示す模式図であり、時
間と励起強度の関係を示すものである。

【図５（ｂ）】ゲインスイッチを示す模式図であり、時
間と光強度の関係を示すものである。

【図５（ｃ）】ゲインスイッチを示す模式図であり、時
間と反転分布の関係を示すものである。

【図６（ａ）】半導体レーザーに対する供給連続パルス
の周期Ｔが、τ_FL＜Ｔーτの関係の場合を説明する図で
ある。

【図６（ｂ）】半導体レーザーに対する供給連続パルス
の周期Ｔが、τ_FL＞Ｔーτの関係の場合を説明する図で
ある。

【図７】レーザー光源１００の入力パルスと、レーザー
発振装置１０００の出射光量の関係を説明する図であ
る。

【図８】レーザー駆動手段６００の電気的構成を説明す
る図である。

【図９（ａ）】第１の駆動信号を説明する図である。

【図９（ｂ）】第１の駆動信号を説明する図である。

【図１０（ａ）】第２の駆動信号を説明する図である。

【図１０（ｂ）】第２の駆動信号を説明する図である。

【図１１（ａ）】一般の照射方法を説明する図である。

【図１１（ｂ）】一般の照射方法を説明する図である。

【図１２（ａ）】本発明の照射方法を説明する図であ
る。

【図１２（ｂ）】本発明の照射方法を説明する図であ
る。

【図１３】照射されたマークを示す図である。

【図１４】照射されたマークを示す図である。

【符号の説明】

１００００回転レーザー照射装置１０００レーザー発振装置１３回転支持体１５走査モータ１６駆動ギア１７従動ギア１００レーザー光源１１４ペンタプリズム１１５発光部１１６回転部１１８制御部（ＣＰＵ）１１９レーザー駆動部１２０モータ駆動部１２１表示部１２６コリメータレンズ１２９エンコーダ２００集光レンズ３００レーザー結晶３１０第１の誘電体反射膜４００非線形光学媒質５００出力ミラー５１０第２の誘電体反射膜６００レーザー駆動手段６１０クロック発生器６２０タイミング部６３０定電流電源部６４０スイッチング部６５０電流検出部６６０制御演算部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年６月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１（ｂ）】

【図１２（ｂ）】

【図１４】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５（ａ）】

【図５（ｂ）】

【図５（ｃ）】

【図１１（ａ）】

【図６（ａ）】

【図６（ｂ）】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１２（ａ）】

【図１３】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図６（ａ）】半導体レーザーに対する供給連続パルス
の周期Ｔが、τ_ＦＬ＜Ｔ−τの関係の場合を説明する図
である。

【図６（ｂ）】半導体レーザーに対する供給連続パルス
の周期Ｔが、τ_ＦＬ＞Ｔ−τの関係の場合を説明する図
である。

【図９】第１の駆動信号を説明する図である。

【図１０】第２の駆動信号を説明する図である。

【図１１（ａ）】一般の照射方法を説明する図である。

【図１１（ｂ）】一般の照射方法を説明する図である。

【図１２（ａ）】本発明の照射方法を説明する図であ
る。

【図１２（ｂ）】本発明の照射方法を説明する図であ
る。

【図１３】照射されたマークを示す図である。

【図１４】照射されたマークを示す図である。

【符号の説明】１００００回転レーザー照射装置１０００レーザー発振装置１３回転支持体１５走査モータ１６駆動ギア１７従動ギア１００レーザー光源１１４ペンタプリズム１１５発光部１１６回転部１１８制御部（ＣＰＵ）１１９レーザー駆動部１２０モータ駆動部１２１表示部１２６コリメータレンズ１２９エンコーダ２００集光レンズ３００レーザー結晶３１０第１の誘電体反射膜４００非線形光学媒質５００出力ミラー５１０第２の誘電体反射膜６００レーザー駆動手段６１０クロック発生器６２０タイミング部６３０定電流電源部６４０スイッチング部６５０電流検出部６６０制御演算部

フロントページの続き (72)発明者大石政裕東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社トプコン内 (72)発明者後藤義明東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社トプコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルスレーザー光源と、このパルスレー
ザー光源を駆動するためのパルス駆動手段と、前記パル
スレーザー光源からのパルスレーザー光束を被照射物に
対して照射させるための照射手段と、この照射手段を回
転させるための回転駆動手段と、前記照射手段の回転を
検出するための回転検出手段と、前記パルス駆動手段の
駆動タイミングと回転検出手段の検出信号とに基づき、
前記回転駆動手段を制御して、前記パルスレーザーの射
出タイミングと前記照射手段の回転とを同期させるため
の演算処理手段とから構成された回転レーザー照射装
置。
【請求項２】パルスレーザー光源は、少なくともレー
ザー結晶と出力ミラーとからなる光共振器と、この光共
振器に対してポンピングするためのポンピングレーザー
光源とを備えており、パルス駆動手段は、ポンピングレ
ーザー光源を駆動する構成となっている請求項１記載の
回転レーザー照射装置。
【請求項３】前記パルス駆動手段の駆動パルスの周期
Ｔは、τ_FL（蛍光寿命）に対して、 τ_FL＞Ｔーτ となっている請求項１〜２記載の何れか１つの回転レー
ザー照射装置。（但し、τはパルス幅）
【請求項４】前記光共振器には、第２次高調波を発生
させるための非線形光学媒質が挿入されている請求項２
〜３記載の何れか１つの回転レーザー照射装置。
【請求項５】パルスレーザー光源の発光時間幅をＴ
_p-on とし、パルスレーザー光源の消灯時間をＴ_p-off、
照射手段の角速度をω「オメガ」（ｒａｄ／ｓ）、パル
スレーザーの光束の断面直径をφ、回転レーザー照射装
置から被照射物までの距離をＲとすれば、Ｔ_p-on ＜ φ／（Ｒ＊ω） φ／（Ｒ＊ω）＜Ｔ_p-off となる様に、回転駆動手段が照射手段を回転させる請求
項１〜４記載の何れか１つの回転レーザー照射装置。
【請求項６】照射手段の回転を検出するための回転検
出手段は、レーザー光の射出方向を検出する機能も備え
る請求項１〜５記載の何れか１つの回転レーザー照射装
置。