レーザ光線を用いた指示器
【課題】正確かつ安定した状態でレーザ光の光量のフィードバック制御ができ、レーザ光線の過大出力を阻止するための駆動制御の精度を格段に向上させ得るレーザ光線を用いた指示器を提供する。
【解決手段】レーザダイオード３とフォトダイオード４とを備えたレーザ発光部１と、フォトダイオード４の出力を検出し、レーザ発光部１よりの光出力の大きさが一定になるようにレーザダイオード３の駆動を制御するレーザ駆動制御部２と、レーザ発光部１よりの出射光の一部を反射し、他部を透過する光分割部材６と、光分割部材６で反射された光を受光するフォトダイオード７と、フォトダイオード７よりの出力が所定値を超えたときにレーザダイオード３の駆動を遮断するレーザ駆動遮断部８と、光分割部材６とフォトダイオード７との間に、光分割部材６からフォトダイオード７へ向かう光を拡散させる光拡散部材１１を備えている。
【解決手段】レーザダイオード３とフォトダイオード４とを備えたレーザ発光部１と、フォトダイオード４の出力を検出し、レーザ発光部１よりの光出力の大きさが一定になるようにレーザダイオード３の駆動を制御するレーザ駆動制御部２と、レーザ発光部１よりの出射光の一部を反射し、他部を透過する光分割部材６と、光分割部材６で反射された光を受光するフォトダイオード７と、フォトダイオード７よりの出力が所定値を超えたときにレーザダイオード３の駆動を遮断するレーザ駆動遮断部８と、光分割部材６とフォトダイオード７との間に、光分割部材６からフォトダイオード７へ向かう光を拡散させる光拡散部材１１を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光線を用いた指示器に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光線を用いた指示器は、ボードに書かれた、又はスクリーンに投影された文字や絵などの表示対象に対し、極部的にレーザ光線を照射することでその表示対象を極部的に指示するものである。そして、このような指示器は、従来の指示棒では指示できない程に離れた位置からでも指示対象を指示できるという利点があり、会議、プレゼンテーション、講演会等に数多く利用されている。
【０００３】
図６はレーザ光線を用いた指示器の一従来例を示すブロック図である。
本従来例のレーザ光線を用いた指示器は、レーザ発光部２１と、レーザ駆動制御部２２を備えている。レーザ発光部２１は、電気エネルギー（例えば電流や電圧など）を受けてレーザ光を出射するレーザダイオード２３とレーザダイオード２３から出射した光の一部を受光して電気エネルギーを出力するフォトダイオード２４とを備えている。
レーザ駆動制御部２２は、例えば可変抵抗器など、電気エネルギーを調整可能な手段を有する定電力回路２５を備えて構成されており、フォトダイオード２４よりの出力を検出し、その検出した出力の大きさによりレーザ発光部２１よりの光出力の大きさが一定に保たれるようにレーザダイオード２３へ供給される電気エネルギーを制御している。また、レーザ駆動制御部２２を構成する回路内には、レーザダイオード２３に電気エネルギーを供給するための電源（例えば電池など）が設けられている（図示省略）。
【０００４】
ところで、上記のような指示器の指示手段に用いるレーザ光線は集光性が強く眼の内部に進入すると眼に損傷を与えたり、又は白内障などの障害を引き起こす虞れがある。このため、図６に示したような従来の指示器では、上述のように発光部にフォトダイオードを備えると共にレーザ駆動制御部を備え、レーザダイオードに供給する電気エネルギーが一定の大きさに制御されるようにすることで、発光部より過大な出力量のレーザ光が出射されるのを防いでいる。
【０００５】
しかし、図６に示したような指示器は、損壊等何らかの原因でレーザ駆動制御回路に異常が生じることを想定して構成されていなかったため、レーザ駆動制御回路にそのような異常が生じた場合には、光出力が制御不能となり過大な出力量のレーザ光が継続的に出射されることになり、人の眼に悪影響を及ぼす可能性があり、必ずしも安全であるとは言えない。
【０００６】
しかるに、近年、このような問題を解決すべく、本件出願人は、レーザ光線の出力制御に異常が生じた場合に、レーザ光線の過大出力を阻止して、安全性を格段に向上させることが可能なレーザ光線を用いた指示器として、特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器を提案した。
【特許文献１】特開２００２−３１９７３５号公報
【０００７】
特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器は、レーザダイオードと該レーザダイオードから出射した光の一部を受光する第１のフォトダイオードとを備えたレーザ発光部と、前記第１のフォトダイオードの出力を検出して、前記レーザ発光部の光出力の大きさが一定になるように前記レーザダイオードへ供給される電気エネルギーを制御するレーザ駆動制御部とを有するレーザ光線を用いた指示器において、前記レーザ発光部よりの出射光の一部を反射し、他部を透過する光分割部材と、前記光分割部材で反射された光を受光する第２のフォトダイオードと、前記第２のフォトダイオードよりの出力が所定値を超えたときに前記レーザダイオードへの電気エネルギーの供給を遮断するレーザ駆動遮断部とを備えて構成されている。
特許文献１のレーザ光線を用いた指示器によれば、レーザ光線出力制御に異常が生じた場合には、第２のフォトダイオードでの出力が所定値を超える。すると、レーザ駆動遮断部が、レーザ駆動制御部によるレーザダイオードへの電気エネルギーの供給を遮断する。これにより、レーザ光線の過大出力を阻止することができ、図４に示したような従来の一般的なこの種の指示器と比べて安全性が格段に向上する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器には、光分割部材からのレーザ光を第２のフォトダイオードに入射させることに関し、次のような問題が内在していた。
【０００９】
第一に、第２のフォトダイオードの検知領域内の受光部位でのレーザ光の強度が強すぎて、第２のフォトダイオードを構成する半導体の特性が飽和してしまい易い。このため、レーザ光線出力制御に異常が生じていない場合であっても、第２のフォトダイオードでの出力が所定値を超えた状態を示して、レーザ駆動が遮断されてしまうなど、第２のフォトダイオードを介したレーザ駆動遮断のフィードバック制御そのものに正確性を欠くおそれがある。
【００１０】
第二に、フォトダイオードは、検知領域内の位置により受光感度にバラツキがある。これに対して、レーザ光は、フォトダイオードの検知領域内の一部の領域にスポット状に入射する。このため、レーザ光を第２のフォトダイオードに入射させた場合、受光位置によってレーザ光の検知領域内における受光感度のバラツキの影響を受けて、第２のフォトダイオードでのレーザ光の出力値にバラツキが生じ易い。
【００１１】
第三に、急激な温度変化等によりレーザ光軸に大きな変位が生じることがあり得る。そのような場合、レーザ光が検知領域から外れて、第２のフォトダイオードを介したレーザ駆動遮断のフィードバック制御が全く効かなくなるおそれがある。
【００１２】
そこで、本発明は、従来のレーザ光線を用いた指示器のこのような問題点に鑑み、レーザ光の異常出力検知用のフォトダイオードの半導体としての特性を飽和させることなく、また、検知領域内における受光感度のバラツキによる影響を受けることもなく、しかも、急激な温度変化等でレーザ光軸に大きな変位が生じてもレーザ光を受光でき、レーザ光線の過大出力を阻止するためのフィードバック制御の精度を格段に向上させることのできるレーザ光線を用いた指示器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明によるレーザ光線を用いた指示器は、レーザダイオードと該レーザダイオードから出射した光の一部を受光する第１のフォトダイオードとを備えたレーザ発光部と、前記第１のフォトダイオードの出力を検出して、前記レーザ発光部の光出力の大きさが一定になるように前記レーザダイオードへ供給される電気エネルギーを制御するレーザ駆動制御部と、前記レーザ発光部よりの出射光の一部を反射し、他部を透過する光分割部材と、前記光分割部材で反射された光を受光する第２のフォトダイオードと、前記第２のフォトダイオードよりの出力が所定値を超えたときに前記レーザダイオードへの電気エネルギーの供給を遮断するレーザ駆動遮断部とを備えたレーザ光線を用いた指示器において、前記光分割部材と前記第２のフォトダイオードとの間に、該光分割部材から該第２のフォトダイオードへ向かう光を拡散させる、光拡散部材を備えたことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明のレーザ光線を用いた指示器においては、前記光拡散部材は、前記第２のフォトダイオードの受光位置において、前記光分割部材から該第２のフォトダイオードへ向かう光束径が該第２のフォトダイオードの検知領域を覆う大きさとなるように、前記光分割部材で反射された光を拡散させるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のレーザ光線を用いた指示器によれば、レーザ光の異常出力検知用のフォトダイオードの半導体としての特性を飽和させることなく、また、検知領域内における受光感度のバラツキによる影響を受けることもなく、しかも、急激な温度変化等でレーザ光軸に大きな変位が生じてもレーザ光を受光でき、レーザ光線の過大出力を阻止するためのフィードバック制御の精度を格段に向上させることのできるレーザ光線を用いた指示器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明によるレーザ光線を用いた指示器の実施形態を図面を用いて説明する。
まず、本実施形態の指示器の構成概要を図１及び図２を用いて説明する。
図１は本発明の第１実施形態にかかるレーザ光線を用いた指示器の概略構成を示す説明図であり、(a)は概念図、(b)は(a)をより詳細に示したブロック図、図２は本実施形態のレーザ光線を用いた指示器の発光部近傍の構成要素の配置図であり、(a)は側方からみた図、(b)は下からみた図、図３は本実施形態のレーザ光線を用いた指示器の回路図である。図４は本実施形態のレーザ光線を用いた指示器における要部説明図であり、(a)は拡散部材を介してレーザ光が拡散されて第２のフォトダイオードに入射する状態を示す図、(b)は、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の光束の大きさを示す図、(c)は本実施形態の比較例にかかる特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の光束の大きさを示す図である。
【００１７】
まず、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器における、特許文献１に記載の指示器と共通する構成について説明する。
本実施形態のレーザ光線を用いた指示器は、図１に示すように、レーザ発光部１と、レーザ駆動制御部２を備えている。レーザ発光部１は、電気エネルギー（例えば電流や電圧など）を受けてレーザ光を出射するレーザダイオード３とレーザダイオード３から出射した光の一部を受光して電気エネルギーを出力する第１のフォトダイオード４とを備えている。
レーザ駆動制御部２は、例えば可変抵抗器など、電気エネルギーを調整可能な手段を有する定電力回路５を備えて構成されており、第１のフォトダイオード４よりの出力を検出し、その検出した出力の大きさに基づきレーザ発光部１より出射される光出力の大きさが常に一定に保たれるようにレーザダイオード３へ供給される電気エネルギーを制御している。また、レーザ駆動制御部２を構成する回路内には、レーザダイオード３に電気エネルギーを供給するための電源（例えば電池など）が設けられている（図示省略）。
【００１８】
また、本実施形態の指示器は、光分割部材６と、第２のフォトダイオード７と、レーザ駆動遮断部８を備えている。
光分割部材６は、例えばガラス、透明プラスチックなど透明媒質で形成された薄板状部材で構成されており、図２(a)，(b)に示すように、レーザ発光部１の光出力側の光路上においてレーザ発光部１より出射する光の光軸に対し所定角度（図２(a)においては４５°）傾斜した状態で配置されている。そして、光分割部材６は、レーザ発光部１より出射して入射した光のうち５％の光を反射し、その他の光を透過させるように構成されている。なお、レーザ発光部１より出射して入射した光のうち一部の光を反射するとともに殆どの光を透過させるようにすれば、光分割部材６の光の反射及び透過の割合は設計の範囲内で自由に定めることができる。また、光分割部材６は、ガラス、プラスチックなどの透明媒質で形成された薄板状部材を用いる代わりに、ハーフミラー、ビームスプリッター等を用いて構成してもよい。
【００１９】
第２のフォトダイオード７は、図２(a)に示すように、光分割部材６で反射された光を受光するように配置されており、受光した光を電気エネルギーに変換するように構成されている。
なお、発光部１、光分割部材６、及び第２のフォトダイオード７の配置や光分割部材６の傾斜角度は図２(a)に示す配置及び傾斜角度に限定されるものではなく、自由に設計可能である。
【００２０】
レーザ駆動遮断部８は、過大出力検出回路９と電源遮断回路１０とで構成されている。
過大出力検出回路８は、第２のフォトダイオード７より出力された電気エネルギーを検出しその検出された出力値が所定値を超えたときにレーザダイオード３への電気エネルギーの供給を遮断する電源遮断回路９を作動させるように構成されている。
電源遮断回路９は、過大出力検出回路８を介して作動させられたときにレーザダイオード３への電気エネルギーの供給を遮断するように構成されている。
【００２１】
次に、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器の回路構成について図３を用いて説明する。
なお、図３では、図１に示す定電力回路５、過大出力検出回路９、電源遮断回路１０に対応する回路部を夫々二点鎖線で囲って示してある。
【００２２】
ＬＤ１は発光部１を構成するレーザダイオードで、パッケージの内部にレーザダイオード３と第１のフォトダイオード４を組み込んで構成されている。第１のフォトダイオード４は、レーザダイオード３からのレーザ出力光のうちの一部の光をパッケージ内部で受光し、電気エネルギーに変換して出力するようになっている。第１のフォトダイオード４の出力は抵抗Ｒ１，Ｒ２及び可変抵抗ＶＲ１で分圧されて、スイッチングレギュレータＵ１の入力端子ＩＮに供給される。このスイッチングレギュレータＵ１は入力電圧に応じてパルス幅を変化させるタイプのレギュレータで、出力端子ＯＵＴからの出力によりトランジスタＱ５をＯＮ、ＯＦＦさせ、コイルＬ１に発生した逆起電力をダイオードＤ４で整流し、コンデンサＣ４で平滑化して得られた電圧をレーザダイオード３に供給するようになっている。なお、コイルＬ１に直列に接続されたトランジスタＱ１は当初ＯＮになっている。
【００２３】
スイッチングレギュレータＵ１のコントロール入力端子ＣＴＬに接続されているトランジスタＱ４のベースには、ダイオードＤ３を介してコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３が接続されている。そして、電源投入時にはトランジスタＱ４はＯＦＦになっており、スイッチングレギュレータＵ１は動作せず、抵抗Ｒ３を通してコンデンサＣ１に電荷が溜まり一定の電圧になったところでトランジスタＱ４がＯＮになり、スイッチングレギュレータＵ１が動作を始めるようになっている。
【００２４】
レーザダイオード３より出射して図１、２(a)に示す光分割部材６に入射した光のうち一部の光は光分割部材６の表面で反射して第２のフォトダイオード７に入射する。第２のフォトダイオード７で受光して変換された電圧はトランジスタＱ２のベースに加えられている。
【００２５】
ここで、何らかの障害でレーザダイオード３に設定値を超える過大な電流が流れて光出力が過大になると、第２のフォトダイオード７の起電圧によりトランジスタＱ２がＯＮとなりエミッタ、コレクタ間に電流が流れる。そして、抵抗Ｒ７のトランジスタＱ２のコレクタに接続されている箇所の電圧が高くなってトランジスタＱ６がＯＮし、トランジスタＱ６のコレクタ電圧が低くなる。すると、抵抗Ｒ１６を経由してトランジスタＱ３のベースに電流が流れ込みトランジスタＱ３がＯＮとなる。そして、抵抗Ｒ８における抵抗１７及びトランジスタＱ３のコレクタに接続された箇所の電圧が上がり、トランジスタＱ６はＯＮした状態を保つ。すると、トランジスタＱ４のベース電圧が下がってトランジスタＱ４がＯＦＦになり、スイッチングレギュレータＵ１の動作が止まる。一方、トランジスタＱ７のベース電圧は下がり、トランジスタＱ７のコレクタ電流は流れなくなり、トランジスタＱ７のコレクタに接続されたトランジスタＱ１のベース電流も供給されなくなって、トランジスタＱ１のコレクタ電流は遮断され、ダイオード４へ供給される電源が遮断される。
なお、図３の回路において発光部１の出力値の設定は可変抵抗ＶＲ１で、過大出力検出回路における遮断出力値の設定は可変抵抗ＶＲ２で調整できるようになっている。
【００２６】
なお、本発明の指示器の回路構成は上記実施形態に示した構成に限定されるものではなく、例えば、レーザ駆動制御部は、第１のフォトダイオードより出力された電気エネルギーを一定の大きさに制御して前記レーザダイオードへ供給し、前記レーザ発光部より発光される光出力の大きさを一定に保つことができればどのような回路構成でもよい。
また、レーザ駆動遮断部についても、第２のフォトダイオードより出力された電気的な力が所定値を超えたときに前記レーザダイオードへの電気エネルギーの供給を遮断することができればどのような回路でもよい。
【００２７】
次に、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器における、特徴的な構成について説明する。
本実施形態のレーザ光線を用いた指示器は、光分割部材６と前記第２のフォトダイオードとの間に、光拡散部材１１を備えている。
光拡散部材１１は、拡散板、薄紙、負レンズ等で構成されており、図４(a)，(b)に示すように、第２のフォトダイオード７の受光位置において、光分割部材６から第２のフォトダイオード７へ向かう光束径が第２のフォトダイオード７の検知領域を覆う大きさとなるように、分割部材６で反射された光を拡散させるようになっている。
【００２８】
このように構成された本実施形態のレーザ光線を用いた指示器では、レーザ光線で対象物を指示する際にレーザ駆動制御部２に異常がない場合は、レーザダイオード３に供給されるべき電気エネルギーは、第１のフォトダイオード４からの出力に応じてレーザ駆動制御部２を介して一定に制御され、レーザダイオード３より一定出力のレーザ光線が出射される。また、発光部１より出射した光のうち一部の光が光分割部材６で反射され、その反射光が第２のフォトダイオード７で受光されて電気エネルギーに変換されるが、このとき、第２のフォトダイオード７で変換された電気エネルギーは所定の遮断出力値を超えない範囲にあり、過大出力検出回路８はＯＦＦ状態に保たれる。
【００２９】
他方、何らかの原因でレーザ駆動制御部２から設定値を超えた過度の電流がレーザダイオード３に流れてレーザダイオード３からの光出力が過大になると、第２のフォトダイオード７の起電圧が増加し過大出力検出回路８がＯＮになり、電源遮断回路９が働いてレーザダイオード３への電源の供給を遮断する。
【００３０】
従って、本実施形態のレーザ光源を用いた指示器によれば、レーザ駆動制御回路に何らかの異常が生じてレーザ光の発光量が増大して所定値を超えたときには、電源の供給が直ちに遮断されるので、レーザ光の過大出力を瞬時に防ぐことができることになる。
【００３１】
ここで、特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器の構成では、光分割部材６で分割されて第２のフォトダイオード７側に向かうレーザ光が第２のフォトダイオード７の検知領域内に点状に入射する（図４(c)参照）。しかし、それでは、上述したように、受光部位におけるレーザ光が強くなりすぎて、第２のフォトダイオード７の半導体の特性が飽和してしまい出力値に正確性を欠いたり、出力値が検知領域内での受光感度のバラツキの影響を受けたり、レーザ光軸が大きく変位した場合にレーザ光が検知領域を外れて、出力値が得られず、フィードバック制御をすることができないといった問題が生じるおそれがある。
【００３２】
これに対し、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器によれば、光分割部材６と第２のフォトダイオード７との間に光拡散部材１１を備えたので、光分割部材６で分割されて第２のフォトダイオード７側に向かうレーザ光が光分割部材１１で拡散されることによって所定の光束径を持って第２のフォトダイオードに入射する（図４(a)，(b)参照）。
このため、第２のフォトダイオード７の検知領域における単位面積当たりの光強度を第２のフォトダイオード７の半導体の特性が飽和しない程度に弱めることができる。また、第２のフォトダイオード７の検知領域に点ではなく、面として入射するので、検知領域内での受光感度のバラツキがあったとしても受光した多数の検知領域における受光感度を平均した値が光強度として得られ、検知領域内の受光感度のバラツキに伴う出力値のバラツキをなくすことができる。さらに、レーザ光束が広がりを持つため、レーザ光の光軸に多少のずれが生じても、レーザ光束が検知領域から完全に外れてしまうことがなく、フィードバック制御のための出力を得ることができる。
【００３３】
しかも、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器によれば、光拡散部材１１が、第２のフォトダイオード７の受光位置において光分割部材６からの第２のフォトダイオード７へ向かう光の光束径が第２のフォトダイオード７の検知領域よりも大きくなるように拡散させるようにしたので、レーザ光が第２のフォトダイオード７の検知領域全面で受光されることになり、受光感度のバラツキによる影響のない、全面でより平均化された一定の光量を感知することができる。さらに、検知領域よりもはるかに大きな光束径で第２のフォトダイオード７に入射するように、光拡散部材１１を構成、配置すれば、レーザ光の光軸に多少のずれが生じても、常に検知領域全面で受光され、一定の出力値が得られる。
【００３４】
このことを図５を用いて詳しく説明する。図５はレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の入射位置と出力との関係を説明するための概念図であり、(a)は本実施形態のレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の入射位置と出力との関係を示す説明図、(b)は本実施形態の比較例にかかる特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の入射位置と出力との関係を示す説明図である。
【００３５】
例えば、ここで、特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器の構成において、第２のフォトダイオード７におけるレーザ光の入射位置をＰ１とする。また、第２のフォトダイオード７の検知領域内の受光感度が部位Ａ，Ｂ，Ｃと異なっているものとする。
この場合、入射するレーザ光が点状であって受光部位において強すぎるため、検知領域内のいずれの位置（例えば、入射位置Ｐ１’，Ｐ１”）に入射しても、第２のフォトダイオード７の半導体の特性が飽和してしまいやすい。このため、レーザ光線出力制御に異常が生じていない場合であっても、第２のフォトダイオード７での出力が所定値を超えた状態を示して、レーザ駆動が遮断されてしまいやすい。
【００３６】
また、第２のフォトダイオード７の検知領域内における受光感度のバラツキが、例えば、レーザ光が部位Ａに入射したときに所定値を超えた状態、部位Ｂ，Ｃに入射したときに所定値を超えない状態となるような場合には、同じ光強度のレーザ光でありながら入射位置によって、レーザ駆動遮断制御にバラツキが生じてしまう。
【００３７】
さらに、レーザ光の光軸が検知領域外（例えば、入射位置Ｐ’”）へとずれた場合には、レーザ光が点状であるため、検知領域へは全く入射されない。従って、第２のフォトダイオード７からの出力が検出されず、レーザ駆動遮断のためのフィードバック制御ができなくなる。
【００３８】
これに対し、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器によれば、光拡散部材１１で拡散されたレーザ光は、図５(b)に示すように、光束径が所定の広がりを持って入射範囲Ｑ１（図５(a)における入射位置Ｐ１を光軸中心とする領域）に入射する。
この場合、入射するレーザ光が面状であるため、第２のフォトダイオード７の検知領域における単位面積当たりの光強度を第２のフォトダイオード７の半導体の特性が飽和しない程度に弱めることができる。このため、検知領域内のいずれの位置に入射しても、レーザ光線出力制御に異常が生じていない場合に、第２のフォトダイオード７での出力が所定値を超えた状態を示して、レーザ駆動が遮断されてしまうようなことがない。
【００３９】
また、第２のフォトダイオード７の検知領域に点ではなく、面として入射するので、第２のフォトダイオード７の検知領域内における受光感度のバラツキが、例えば、レーザ光が部位Ａに入射したときに所定値を超えた状態、部位Ｂ，Ｃに入射したときに所定値を超えない状態となるような場合であっても、受光した多数の検知領域（例えばＡ，Ｂ，Ｃ）における受光感度を平均した一定の値が光強度として得られる。このため、同じ光強度のレーザ光であれば、入射位置が異なった（例えば、Ｐ１’を光軸中心とする光束Ｑ１’又はＰ１”を光軸中心とする光束Ｑ１”として入射する）としても入射位置によって、レーザ駆動遮断制御にバラツキが生じることがない。
【００４０】
さらに、レーザ光の光軸が検知領域外（例えば、図５(a)における入射位置Ｐ’”）へとずれた場合であっても、レーザ光束が広がりを持って入射範囲Ｑ１’”に入射するため、レーザ光束は検知領域へ入射される。従って、第２のフォトダイオード７からの出力が検出され、レーザ駆動遮断のためのフィードバック制御ができる。
【００４１】
従って、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器によれば、フォトダイオードの半導体としての特性を飽和させることなく、検知領域内における受光感度のバラツキによる影響を受けることなく、正確にレーザ強度を検知でき、急激な温度変化等でレーザ光軸に大きな変位が生じてもレーザ光を受光でき、安定した状態でレーザ光の光量のフィードバック制御をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、会議、プレゼンテーション、講演会等において離れた位置から指示対象を指示するためにレーザ光線を用いた指示器を使用することが求められる営業、学術、研究の分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるレーザ光線を用いた指示器の概略構成を示す説明図であり、(a)は概念図、(b)は(a)をより詳細に示したブロック図である。
【図２】本発明による第１実施形態のレーザ光線を用いた指示器の部分構成図であり、(a)は側方からみた図、(b)は下からみた図である。
【図３】本実施形態のレーザ光線を用いた指示器の回路図である。
【図４】本実施形態のレーザ光線を用いた指示器における要部説明図であり、(a)は拡散部材を介してレーザ光が拡散されて第２のフォトダイオードに入射する状態を示す図、(b)は、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の光束の大きさを示す図、(c)は本実施形態の比較例にかかる特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の光束の大きさを示す図である。
【図５】レーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の入射位置と出力との関係を説明するための概念図であり、(a)は本実施形態のレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の入射位置と出力との関係を示す説明図、(b)は本実施形態の比較例にかかる特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の入射位置と出力との関係を示す説明図である。
【図６】レーザ光線を用いた指示器の一従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 発光部
２ レーザ駆動制御部
３ レーザダイオード
４ 第１のフォトダイオード
５ 定電力回路
６ 光分割部材
７ 第２のフォトダイオード
８ レーザ駆動遮断部
９ 過大出力検出回路
１０ 電源遮断回路
１１ 光拡散部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光線を用いた指示器に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光線を用いた指示器は、ボードに書かれた、又はスクリーンに投影された文字や絵などの表示対象に対し、極部的にレーザ光線を照射することでその表示対象を極部的に指示するものである。そして、このような指示器は、従来の指示棒では指示できない程に離れた位置からでも指示対象を指示できるという利点があり、会議、プレゼンテーション、講演会等に数多く利用されている。
【０００３】
図６はレーザ光線を用いた指示器の一従来例を示すブロック図である。
本従来例のレーザ光線を用いた指示器は、レーザ発光部２１と、レーザ駆動制御部２２を備えている。レーザ発光部２１は、電気エネルギー（例えば電流や電圧など）を受けてレーザ光を出射するレーザダイオード２３とレーザダイオード２３から出射した光の一部を受光して電気エネルギーを出力するフォトダイオード２４とを備えている。
レーザ駆動制御部２２は、例えば可変抵抗器など、電気エネルギーを調整可能な手段を有する定電力回路２５を備えて構成されており、フォトダイオード２４よりの出力を検出し、その検出した出力の大きさによりレーザ発光部２１よりの光出力の大きさが一定に保たれるようにレーザダイオード２３へ供給される電気エネルギーを制御している。また、レーザ駆動制御部２２を構成する回路内には、レーザダイオード２３に電気エネルギーを供給するための電源（例えば電池など）が設けられている（図示省略）。
【０００４】
ところで、上記のような指示器の指示手段に用いるレーザ光線は集光性が強く眼の内部に進入すると眼に損傷を与えたり、又は白内障などの障害を引き起こす虞れがある。このため、図６に示したような従来の指示器では、上述のように発光部にフォトダイオードを備えると共にレーザ駆動制御部を備え、レーザダイオードに供給する電気エネルギーが一定の大きさに制御されるようにすることで、発光部より過大な出力量のレーザ光が出射されるのを防いでいる。
【０００５】
しかし、図６に示したような指示器は、損壊等何らかの原因でレーザ駆動制御回路に異常が生じることを想定して構成されていなかったため、レーザ駆動制御回路にそのような異常が生じた場合には、光出力が制御不能となり過大な出力量のレーザ光が継続的に出射されることになり、人の眼に悪影響を及ぼす可能性があり、必ずしも安全であるとは言えない。
【０００６】
しかるに、近年、このような問題を解決すべく、本件出願人は、レーザ光線の出力制御に異常が生じた場合に、レーザ光線の過大出力を阻止して、安全性を格段に向上させることが可能なレーザ光線を用いた指示器として、特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器を提案した。
【特許文献１】特開２００２−３１９７３５号公報
【０００７】
特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器は、レーザダイオードと該レーザダイオードから出射した光の一部を受光する第１のフォトダイオードとを備えたレーザ発光部と、前記第１のフォトダイオードの出力を検出して、前記レーザ発光部の光出力の大きさが一定になるように前記レーザダイオードへ供給される電気エネルギーを制御するレーザ駆動制御部とを有するレーザ光線を用いた指示器において、前記レーザ発光部よりの出射光の一部を反射し、他部を透過する光分割部材と、前記光分割部材で反射された光を受光する第２のフォトダイオードと、前記第２のフォトダイオードよりの出力が所定値を超えたときに前記レーザダイオードへの電気エネルギーの供給を遮断するレーザ駆動遮断部とを備えて構成されている。
特許文献１のレーザ光線を用いた指示器によれば、レーザ光線出力制御に異常が生じた場合には、第２のフォトダイオードでの出力が所定値を超える。すると、レーザ駆動遮断部が、レーザ駆動制御部によるレーザダイオードへの電気エネルギーの供給を遮断する。これにより、レーザ光線の過大出力を阻止することができ、図４に示したような従来の一般的なこの種の指示器と比べて安全性が格段に向上する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器には、光分割部材からのレーザ光を第２のフォトダイオードに入射させることに関し、次のような問題が内在していた。
【０００９】
第一に、第２のフォトダイオードの検知領域内の受光部位でのレーザ光の強度が強すぎて、第２のフォトダイオードを構成する半導体の特性が飽和してしまい易い。このため、レーザ光線出力制御に異常が生じていない場合であっても、第２のフォトダイオードでの出力が所定値を超えた状態を示して、レーザ駆動が遮断されてしまうなど、第２のフォトダイオードを介したレーザ駆動遮断のフィードバック制御そのものに正確性を欠くおそれがある。
【００１０】
第二に、フォトダイオードは、検知領域内の位置により受光感度にバラツキがある。これに対して、レーザ光は、フォトダイオードの検知領域内の一部の領域にスポット状に入射する。このため、レーザ光を第２のフォトダイオードに入射させた場合、受光位置によってレーザ光の検知領域内における受光感度のバラツキの影響を受けて、第２のフォトダイオードでのレーザ光の出力値にバラツキが生じ易い。
【００１１】
第三に、急激な温度変化等によりレーザ光軸に大きな変位が生じることがあり得る。そのような場合、レーザ光が検知領域から外れて、第２のフォトダイオードを介したレーザ駆動遮断のフィードバック制御が全く効かなくなるおそれがある。
【００１２】
そこで、本発明は、従来のレーザ光線を用いた指示器のこのような問題点に鑑み、レーザ光の異常出力検知用のフォトダイオードの半導体としての特性を飽和させることなく、また、検知領域内における受光感度のバラツキによる影響を受けることもなく、しかも、急激な温度変化等でレーザ光軸に大きな変位が生じてもレーザ光を受光でき、レーザ光線の過大出力を阻止するためのフィードバック制御の精度を格段に向上させることのできるレーザ光線を用いた指示器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明によるレーザ光線を用いた指示器は、レーザダイオードと該レーザダイオードから出射した光の一部を受光する第１のフォトダイオードとを備えたレーザ発光部と、前記第１のフォトダイオードの出力を検出して、前記レーザ発光部の光出力の大きさが一定になるように前記レーザダイオードへ供給される電気エネルギーを制御するレーザ駆動制御部と、前記レーザ発光部よりの出射光の一部を反射し、他部を透過する光分割部材と、前記光分割部材で反射された光を受光する第２のフォトダイオードと、前記第２のフォトダイオードよりの出力が所定値を超えたときに前記レーザダイオードへの電気エネルギーの供給を遮断するレーザ駆動遮断部とを備えたレーザ光線を用いた指示器において、前記光分割部材と前記第２のフォトダイオードとの間に、該光分割部材から該第２のフォトダイオードへ向かう光を拡散させる、光拡散部材を備えたことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明のレーザ光線を用いた指示器においては、前記光拡散部材は、前記第２のフォトダイオードの受光位置において、前記光分割部材から該第２のフォトダイオードへ向かう光束径が該第２のフォトダイオードの検知領域を覆う大きさとなるように、前記光分割部材で反射された光を拡散させるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のレーザ光線を用いた指示器によれば、レーザ光の異常出力検知用のフォトダイオードの半導体としての特性を飽和させることなく、また、検知領域内における受光感度のバラツキによる影響を受けることもなく、しかも、急激な温度変化等でレーザ光軸に大きな変位が生じてもレーザ光を受光でき、レーザ光線の過大出力を阻止するためのフィードバック制御の精度を格段に向上させることのできるレーザ光線を用いた指示器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明によるレーザ光線を用いた指示器の実施形態を図面を用いて説明する。
まず、本実施形態の指示器の構成概要を図１及び図２を用いて説明する。
図１は本発明の第１実施形態にかかるレーザ光線を用いた指示器の概略構成を示す説明図であり、(a)は概念図、(b)は(a)をより詳細に示したブロック図、図２は本実施形態のレーザ光線を用いた指示器の発光部近傍の構成要素の配置図であり、(a)は側方からみた図、(b)は下からみた図、図３は本実施形態のレーザ光線を用いた指示器の回路図である。図４は本実施形態のレーザ光線を用いた指示器における要部説明図であり、(a)は拡散部材を介してレーザ光が拡散されて第２のフォトダイオードに入射する状態を示す図、(b)は、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の光束の大きさを示す図、(c)は本実施形態の比較例にかかる特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の光束の大きさを示す図である。
【００１７】
まず、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器における、特許文献１に記載の指示器と共通する構成について説明する。
本実施形態のレーザ光線を用いた指示器は、図１に示すように、レーザ発光部１と、レーザ駆動制御部２を備えている。レーザ発光部１は、電気エネルギー（例えば電流や電圧など）を受けてレーザ光を出射するレーザダイオード３とレーザダイオード３から出射した光の一部を受光して電気エネルギーを出力する第１のフォトダイオード４とを備えている。
レーザ駆動制御部２は、例えば可変抵抗器など、電気エネルギーを調整可能な手段を有する定電力回路５を備えて構成されており、第１のフォトダイオード４よりの出力を検出し、その検出した出力の大きさに基づきレーザ発光部１より出射される光出力の大きさが常に一定に保たれるようにレーザダイオード３へ供給される電気エネルギーを制御している。また、レーザ駆動制御部２を構成する回路内には、レーザダイオード３に電気エネルギーを供給するための電源（例えば電池など）が設けられている（図示省略）。
【００１８】
また、本実施形態の指示器は、光分割部材６と、第２のフォトダイオード７と、レーザ駆動遮断部８を備えている。
光分割部材６は、例えばガラス、透明プラスチックなど透明媒質で形成された薄板状部材で構成されており、図２(a)，(b)に示すように、レーザ発光部１の光出力側の光路上においてレーザ発光部１より出射する光の光軸に対し所定角度（図２(a)においては４５°）傾斜した状態で配置されている。そして、光分割部材６は、レーザ発光部１より出射して入射した光のうち５％の光を反射し、その他の光を透過させるように構成されている。なお、レーザ発光部１より出射して入射した光のうち一部の光を反射するとともに殆どの光を透過させるようにすれば、光分割部材６の光の反射及び透過の割合は設計の範囲内で自由に定めることができる。また、光分割部材６は、ガラス、プラスチックなどの透明媒質で形成された薄板状部材を用いる代わりに、ハーフミラー、ビームスプリッター等を用いて構成してもよい。
【００１９】
第２のフォトダイオード７は、図２(a)に示すように、光分割部材６で反射された光を受光するように配置されており、受光した光を電気エネルギーに変換するように構成されている。
なお、発光部１、光分割部材６、及び第２のフォトダイオード７の配置や光分割部材６の傾斜角度は図２(a)に示す配置及び傾斜角度に限定されるものではなく、自由に設計可能である。
【００２０】
レーザ駆動遮断部８は、過大出力検出回路９と電源遮断回路１０とで構成されている。
過大出力検出回路８は、第２のフォトダイオード７より出力された電気エネルギーを検出しその検出された出力値が所定値を超えたときにレーザダイオード３への電気エネルギーの供給を遮断する電源遮断回路９を作動させるように構成されている。
電源遮断回路９は、過大出力検出回路８を介して作動させられたときにレーザダイオード３への電気エネルギーの供給を遮断するように構成されている。
【００２１】
次に、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器の回路構成について図３を用いて説明する。
なお、図３では、図１に示す定電力回路５、過大出力検出回路９、電源遮断回路１０に対応する回路部を夫々二点鎖線で囲って示してある。
【００２２】
ＬＤ１は発光部１を構成するレーザダイオードで、パッケージの内部にレーザダイオード３と第１のフォトダイオード４を組み込んで構成されている。第１のフォトダイオード４は、レーザダイオード３からのレーザ出力光のうちの一部の光をパッケージ内部で受光し、電気エネルギーに変換して出力するようになっている。第１のフォトダイオード４の出力は抵抗Ｒ１，Ｒ２及び可変抵抗ＶＲ１で分圧されて、スイッチングレギュレータＵ１の入力端子ＩＮに供給される。このスイッチングレギュレータＵ１は入力電圧に応じてパルス幅を変化させるタイプのレギュレータで、出力端子ＯＵＴからの出力によりトランジスタＱ５をＯＮ、ＯＦＦさせ、コイルＬ１に発生した逆起電力をダイオードＤ４で整流し、コンデンサＣ４で平滑化して得られた電圧をレーザダイオード３に供給するようになっている。なお、コイルＬ１に直列に接続されたトランジスタＱ１は当初ＯＮになっている。
【００２３】
スイッチングレギュレータＵ１のコントロール入力端子ＣＴＬに接続されているトランジスタＱ４のベースには、ダイオードＤ３を介してコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３が接続されている。そして、電源投入時にはトランジスタＱ４はＯＦＦになっており、スイッチングレギュレータＵ１は動作せず、抵抗Ｒ３を通してコンデンサＣ１に電荷が溜まり一定の電圧になったところでトランジスタＱ４がＯＮになり、スイッチングレギュレータＵ１が動作を始めるようになっている。
【００２４】
レーザダイオード３より出射して図１、２(a)に示す光分割部材６に入射した光のうち一部の光は光分割部材６の表面で反射して第２のフォトダイオード７に入射する。第２のフォトダイオード７で受光して変換された電圧はトランジスタＱ２のベースに加えられている。
【００２５】
ここで、何らかの障害でレーザダイオード３に設定値を超える過大な電流が流れて光出力が過大になると、第２のフォトダイオード７の起電圧によりトランジスタＱ２がＯＮとなりエミッタ、コレクタ間に電流が流れる。そして、抵抗Ｒ７のトランジスタＱ２のコレクタに接続されている箇所の電圧が高くなってトランジスタＱ６がＯＮし、トランジスタＱ６のコレクタ電圧が低くなる。すると、抵抗Ｒ１６を経由してトランジスタＱ３のベースに電流が流れ込みトランジスタＱ３がＯＮとなる。そして、抵抗Ｒ８における抵抗１７及びトランジスタＱ３のコレクタに接続された箇所の電圧が上がり、トランジスタＱ６はＯＮした状態を保つ。すると、トランジスタＱ４のベース電圧が下がってトランジスタＱ４がＯＦＦになり、スイッチングレギュレータＵ１の動作が止まる。一方、トランジスタＱ７のベース電圧は下がり、トランジスタＱ７のコレクタ電流は流れなくなり、トランジスタＱ７のコレクタに接続されたトランジスタＱ１のベース電流も供給されなくなって、トランジスタＱ１のコレクタ電流は遮断され、ダイオード４へ供給される電源が遮断される。
なお、図３の回路において発光部１の出力値の設定は可変抵抗ＶＲ１で、過大出力検出回路における遮断出力値の設定は可変抵抗ＶＲ２で調整できるようになっている。
【００２６】
なお、本発明の指示器の回路構成は上記実施形態に示した構成に限定されるものではなく、例えば、レーザ駆動制御部は、第１のフォトダイオードより出力された電気エネルギーを一定の大きさに制御して前記レーザダイオードへ供給し、前記レーザ発光部より発光される光出力の大きさを一定に保つことができればどのような回路構成でもよい。
また、レーザ駆動遮断部についても、第２のフォトダイオードより出力された電気的な力が所定値を超えたときに前記レーザダイオードへの電気エネルギーの供給を遮断することができればどのような回路でもよい。
【００２７】
次に、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器における、特徴的な構成について説明する。
本実施形態のレーザ光線を用いた指示器は、光分割部材６と前記第２のフォトダイオードとの間に、光拡散部材１１を備えている。
光拡散部材１１は、拡散板、薄紙、負レンズ等で構成されており、図４(a)，(b)に示すように、第２のフォトダイオード７の受光位置において、光分割部材６から第２のフォトダイオード７へ向かう光束径が第２のフォトダイオード７の検知領域を覆う大きさとなるように、分割部材６で反射された光を拡散させるようになっている。
【００２８】
このように構成された本実施形態のレーザ光線を用いた指示器では、レーザ光線で対象物を指示する際にレーザ駆動制御部２に異常がない場合は、レーザダイオード３に供給されるべき電気エネルギーは、第１のフォトダイオード４からの出力に応じてレーザ駆動制御部２を介して一定に制御され、レーザダイオード３より一定出力のレーザ光線が出射される。また、発光部１より出射した光のうち一部の光が光分割部材６で反射され、その反射光が第２のフォトダイオード７で受光されて電気エネルギーに変換されるが、このとき、第２のフォトダイオード７で変換された電気エネルギーは所定の遮断出力値を超えない範囲にあり、過大出力検出回路８はＯＦＦ状態に保たれる。
【００２９】
他方、何らかの原因でレーザ駆動制御部２から設定値を超えた過度の電流がレーザダイオード３に流れてレーザダイオード３からの光出力が過大になると、第２のフォトダイオード７の起電圧が増加し過大出力検出回路８がＯＮになり、電源遮断回路９が働いてレーザダイオード３への電源の供給を遮断する。
【００３０】
従って、本実施形態のレーザ光源を用いた指示器によれば、レーザ駆動制御回路に何らかの異常が生じてレーザ光の発光量が増大して所定値を超えたときには、電源の供給が直ちに遮断されるので、レーザ光の過大出力を瞬時に防ぐことができることになる。
【００３１】
ここで、特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器の構成では、光分割部材６で分割されて第２のフォトダイオード７側に向かうレーザ光が第２のフォトダイオード７の検知領域内に点状に入射する（図４(c)参照）。しかし、それでは、上述したように、受光部位におけるレーザ光が強くなりすぎて、第２のフォトダイオード７の半導体の特性が飽和してしまい出力値に正確性を欠いたり、出力値が検知領域内での受光感度のバラツキの影響を受けたり、レーザ光軸が大きく変位した場合にレーザ光が検知領域を外れて、出力値が得られず、フィードバック制御をすることができないといった問題が生じるおそれがある。
【００３２】
これに対し、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器によれば、光分割部材６と第２のフォトダイオード７との間に光拡散部材１１を備えたので、光分割部材６で分割されて第２のフォトダイオード７側に向かうレーザ光が光分割部材１１で拡散されることによって所定の光束径を持って第２のフォトダイオードに入射する（図４(a)，(b)参照）。
このため、第２のフォトダイオード７の検知領域における単位面積当たりの光強度を第２のフォトダイオード７の半導体の特性が飽和しない程度に弱めることができる。また、第２のフォトダイオード７の検知領域に点ではなく、面として入射するので、検知領域内での受光感度のバラツキがあったとしても受光した多数の検知領域における受光感度を平均した値が光強度として得られ、検知領域内の受光感度のバラツキに伴う出力値のバラツキをなくすことができる。さらに、レーザ光束が広がりを持つため、レーザ光の光軸に多少のずれが生じても、レーザ光束が検知領域から完全に外れてしまうことがなく、フィードバック制御のための出力を得ることができる。
【００３３】
しかも、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器によれば、光拡散部材１１が、第２のフォトダイオード７の受光位置において光分割部材６からの第２のフォトダイオード７へ向かう光の光束径が第２のフォトダイオード７の検知領域よりも大きくなるように拡散させるようにしたので、レーザ光が第２のフォトダイオード７の検知領域全面で受光されることになり、受光感度のバラツキによる影響のない、全面でより平均化された一定の光量を感知することができる。さらに、検知領域よりもはるかに大きな光束径で第２のフォトダイオード７に入射するように、光拡散部材１１を構成、配置すれば、レーザ光の光軸に多少のずれが生じても、常に検知領域全面で受光され、一定の出力値が得られる。
【００３４】
このことを図５を用いて詳しく説明する。図５はレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の入射位置と出力との関係を説明するための概念図であり、(a)は本実施形態のレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の入射位置と出力との関係を示す説明図、(b)は本実施形態の比較例にかかる特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の入射位置と出力との関係を示す説明図である。
【００３５】
例えば、ここで、特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器の構成において、第２のフォトダイオード７におけるレーザ光の入射位置をＰ１とする。また、第２のフォトダイオード７の検知領域内の受光感度が部位Ａ，Ｂ，Ｃと異なっているものとする。
この場合、入射するレーザ光が点状であって受光部位において強すぎるため、検知領域内のいずれの位置（例えば、入射位置Ｐ１’，Ｐ１”）に入射しても、第２のフォトダイオード７の半導体の特性が飽和してしまいやすい。このため、レーザ光線出力制御に異常が生じていない場合であっても、第２のフォトダイオード７での出力が所定値を超えた状態を示して、レーザ駆動が遮断されてしまいやすい。
【００３６】
また、第２のフォトダイオード７の検知領域内における受光感度のバラツキが、例えば、レーザ光が部位Ａに入射したときに所定値を超えた状態、部位Ｂ，Ｃに入射したときに所定値を超えない状態となるような場合には、同じ光強度のレーザ光でありながら入射位置によって、レーザ駆動遮断制御にバラツキが生じてしまう。
【００３７】
さらに、レーザ光の光軸が検知領域外（例えば、入射位置Ｐ’”）へとずれた場合には、レーザ光が点状であるため、検知領域へは全く入射されない。従って、第２のフォトダイオード７からの出力が検出されず、レーザ駆動遮断のためのフィードバック制御ができなくなる。
【００３８】
これに対し、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器によれば、光拡散部材１１で拡散されたレーザ光は、図５(b)に示すように、光束径が所定の広がりを持って入射範囲Ｑ１（図５(a)における入射位置Ｐ１を光軸中心とする領域）に入射する。
この場合、入射するレーザ光が面状であるため、第２のフォトダイオード７の検知領域における単位面積当たりの光強度を第２のフォトダイオード７の半導体の特性が飽和しない程度に弱めることができる。このため、検知領域内のいずれの位置に入射しても、レーザ光線出力制御に異常が生じていない場合に、第２のフォトダイオード７での出力が所定値を超えた状態を示して、レーザ駆動が遮断されてしまうようなことがない。
【００３９】
また、第２のフォトダイオード７の検知領域に点ではなく、面として入射するので、第２のフォトダイオード７の検知領域内における受光感度のバラツキが、例えば、レーザ光が部位Ａに入射したときに所定値を超えた状態、部位Ｂ，Ｃに入射したときに所定値を超えない状態となるような場合であっても、受光した多数の検知領域（例えばＡ，Ｂ，Ｃ）における受光感度を平均した一定の値が光強度として得られる。このため、同じ光強度のレーザ光であれば、入射位置が異なった（例えば、Ｐ１’を光軸中心とする光束Ｑ１’又はＰ１”を光軸中心とする光束Ｑ１”として入射する）としても入射位置によって、レーザ駆動遮断制御にバラツキが生じることがない。
【００４０】
さらに、レーザ光の光軸が検知領域外（例えば、図５(a)における入射位置Ｐ’”）へとずれた場合であっても、レーザ光束が広がりを持って入射範囲Ｑ１’”に入射するため、レーザ光束は検知領域へ入射される。従って、第２のフォトダイオード７からの出力が検出され、レーザ駆動遮断のためのフィードバック制御ができる。
【００４１】
従って、本実施形態のレーザ光線を用いた指示器によれば、フォトダイオードの半導体としての特性を飽和させることなく、検知領域内における受光感度のバラツキによる影響を受けることなく、正確にレーザ強度を検知でき、急激な温度変化等でレーザ光軸に大きな変位が生じてもレーザ光を受光でき、安定した状態でレーザ光の光量のフィードバック制御をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、会議、プレゼンテーション、講演会等において離れた位置から指示対象を指示するためにレーザ光線を用いた指示器を使用することが求められる営業、学術、研究の分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるレーザ光線を用いた指示器の概略構成を示す説明図であり、(a)は概念図、(b)は(a)をより詳細に示したブロック図である。
【図２】本発明による第１実施形態のレーザ光線を用いた指示器の部分構成図であり、(a)は側方からみた図、(b)は下からみた図である。
【図３】本実施形態のレーザ光線を用いた指示器の回路図である。
【図４】本実施形態のレーザ光線を用いた指示器における要部説明図であり、(a)は拡散部材を介してレーザ光が拡散されて第２のフォトダイオードに入射する状態を示す図、(b)は、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の光束の大きさを示す図、(c)は本実施形態の比較例にかかる特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の光束の大きさを示す図である。
【図５】レーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の入射位置と出力との関係を説明するための概念図であり、(a)は本実施形態のレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の入射位置と出力との関係を示す説明図、(b)は本実施形態の比較例にかかる特許文献１に記載のレーザ光線を用いた指示器における、第２のフォトダイオードの検知領域に入射するレーザ光の入射位置と出力との関係を示す説明図である。
【図６】レーザ光線を用いた指示器の一従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 発光部
２ レーザ駆動制御部
３ レーザダイオード
４ 第１のフォトダイオード
５ 定電力回路
６ 光分割部材
７ 第２のフォトダイオード
８ レーザ駆動遮断部
９ 過大出力検出回路
１０ 電源遮断回路
１１ 光拡散部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードと該レーザダイオードから出射した光の一部を受光する第１のフォトダイオードとを備えたレーザ発光部と、前記第１のフォトダイオードの出力を検出して、前記レーザ発光部の光出力の大きさが一定になるように前記レーザダイオードへ供給される電気エネルギーを制御するレーザ駆動制御部と、前記レーザ発光部よりの出射光の一部を反射し、他部を透過する光分割部材と、前記光分割部材で反射された光を受光する第２のフォトダイオードと、前記第２のフォトダイオードよりの出力が所定値を超えたときに前記レーザダイオードへの電気エネルギーの供給を遮断するレーザ駆動遮断部とを備えたレーザ光線を用いた指示器において、
前記光分割部材と前記第２のフォトダイオードとの間に、該光分割部材から該第２のフォトダイオードへ向かう光を拡散させる、光拡散部材を備えたことを特徴とするレーザ光線を用いた指示器。
【請求項２】
前記光拡散部材は、前記第２のフォトダイオードの受光位置において、前記光分割部材から該第２のフォトダイオードへ向かう光束径が該第２のフォトダイオードの検知領域を覆う大きさとなるように、前記光分割部材で反射された光を拡散させることを特徴とするレーザ光線を用いた指示器。
【請求項１】
レーザダイオードと該レーザダイオードから出射した光の一部を受光する第１のフォトダイオードとを備えたレーザ発光部と、前記第１のフォトダイオードの出力を検出して、前記レーザ発光部の光出力の大きさが一定になるように前記レーザダイオードへ供給される電気エネルギーを制御するレーザ駆動制御部と、前記レーザ発光部よりの出射光の一部を反射し、他部を透過する光分割部材と、前記光分割部材で反射された光を受光する第２のフォトダイオードと、前記第２のフォトダイオードよりの出力が所定値を超えたときに前記レーザダイオードへの電気エネルギーの供給を遮断するレーザ駆動遮断部とを備えたレーザ光線を用いた指示器において、
前記光分割部材と前記第２のフォトダイオードとの間に、該光分割部材から該第２のフォトダイオードへ向かう光を拡散させる、光拡散部材を備えたことを特徴とするレーザ光線を用いた指示器。
【請求項２】
前記光拡散部材は、前記第２のフォトダイオードの受光位置において、前記光分割部材から該第２のフォトダイオードへ向かう光束径が該第２のフォトダイオードの検知領域を覆う大きさとなるように、前記光分割部材で反射された光を拡散させることを特徴とするレーザ光線を用いた指示器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−３１７７０２（Ｐ２００６−３１７７０２Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４００１４（Ｐ２００５−１４００１４）
【出願日】平成１７年５月１２日（２００５．５．１２）
【出願人】（０００１０４６１８）キャビン工業株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１２日（２００５．５．１２）
【出願人】（０００１０４６１８）キャビン工業株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]