JP4975978B2 - レーザ光出射装置 - Google Patents

Description

本発明は、特定のクラスに属するレーザ光を出射するレーザ素子と投光レンズとを備えたレーザ光出射装置に関する。

近年、光電センサにおいて、長距離化・微小物体の検出を目的として、光源である投光素子に半導体レーザに代表されるレーザ素子を採用したレーザセンサが用いられている。レーザセンサは、従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする光電センサに比べて光強度が強いため長距離化でき、また、レーザ素子はＬＥＤなどに比べると点光源に近く微小スポット光を結ぶことが可能であるため、より微小な物体の検出ができる。特許文献１にはレーザセンサに係る技術が記載されている。
特開２００４−０７１３６６号公報

このようなレーザ素子を用いたレーザ製品は、「レーザ製品の放射安全基準」として、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｃ ６８０２−１９９７）によりレーザ出力に応じたクラス分けがなされている。レーザクラスはクラス１からクラス４まであり、クラスごとにその危険度や安全予防策などが定められている。メーカ側は勿論であるが、ユーザ側においてもこの規格に従って定められた事項を遵守しなくてはならない。

ところで、近年では例えば半導体装置にもレーザセンサが使用されるようになってきている。半導体装置の場合、検出対象が微小なものであるため、ＬＥＤを使った光電センサよりもレーザセンサの方が適している。しかし、半導体装置メーカでは、クラス１のレーザ製品を使うことが原則となっており、ユーザから見てもクラス２以上のレーザ製品を極力使いたがらないという実情がある。これは、第１に、半導体装置ではあまり長い検出距離は必要としておらず、第２に、クラスが高いほどレーザ光が人体に及ぼす危険性が増し、第３に、クラスが高くなるとレーザ製品を設置したときにクラス１では不要であった警告ラベル等を新たに設ける必要が生じ、その取り扱いが煩雑になるためである。このため、クラス１のレーザセンサの提供が強く望まれている。

しかしながら、既にレーザ素子を用いてクラス２のレーザ出力を有する光電センサを作っているメーカの場合、クラス２のレーザ出力を得るレーザ素子に替えてクラス１のレーザ出力を得るレーザ素子を採用すると、そのレーザ素子を搭載する回路基板を新規に作らなければならない。また、クラス２のレーザ出力を得るレーザ素子をそのまま使用し、回路を変更することによりそのレーザ素子の出力を絞ってクラス１のレーザ光を出射させる構成とすると、回路を設計し直す必要がある。こうした設計変更を行うと、設計コストや部品コストが高くなり、また、クラス１のレーザ製品とクラス２のレーザ製品とで異なる部品が増加するため、管理コストが増大してしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、特定のクラスに属するレーザ素子を用いて、部品コストや管理コストの増加を抑えつつ、異なるレーザクラスの製品として構成可能なレーザ光出射装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１のレーザ光出射装置は、
本体ケースと、
この本体ケース内に収容され、特定のクラスに属するレーザ光を出射するレーザ素子と、
このレーザ素子からのレーザ光を収束させて前方に出射する投光レンズとを備えたレーザ光出射装置であって、
前記本体ケース内における前記レーザ素子の前面側に収容部を備え、
この収容部に、前記レーザ素子から出射されたレーザ光を下位のクラスに減衰させる透過率を有する少なくとも１つ以上の透光部材が配設されており、
前記投光レンズは、前記収容部に固定的に位置決めされ、
前記投光レンズの後方に直線移動可能に設けられ、その直線移動に伴って前記レーザ素子が前記投光レンズの光軸に沿って直線移動するように該レーザ素子を保持するレーザ素子ホルダと、
このレーザ素子ホルダ全体を前記投光レンズの光軸方向に付勢する付勢手段とを備え、
前記透光部材は、前記収容部において、前記投光レンズと前記付勢手段との間に配置され、前記付勢手段の付勢力により前記投光レンズに押さえ付けられるように保持されていることを特徴とする。

この構成によれば、レーザ素子から出射された特定のクラスに属するレーザ光は、１つ以上の透光部材を通過することにより減衰し、下位のクラスに属するレーザ光となる。従って、特定クラス（例えばクラス２）のレーザ出力を持つレーザ素子およびそれに付随する回路を変更することなく、出射されたレーザ光を下位のクラス（例えばクラス１）のレーザ光にしてレーザ光出射装置から出射させることができる。本手段によれば、特定クラスのレーザ光を出射するレーザ光出射装置とそれよりも下位のクラスのレーザ光を出射するレーザ光出射装置とで、レーザ素子、回路基板などの構成部品を共通化できるので、部品コストや管理コストを抑えることができる。また、本体ケース等の部品を共通化したままで且つ簡単な構成により、特定クラスのレーザ光を下位のクラスのレーザ光に減衰させることができる。

（第１の実施形態）
以下、レーザセンサ（光学装置）に係る第１の実施形態について図１ないし図７を参照しながら説明する。
レーザセンサは光電センサの１つであり、投光素子として半導体レーザ（レーザ素子に相当）を備え、検出領域に向けてレーザ光を出射するとともに、検出領域を通過（透過）または反射（帰還）したレーザ光を受けることにより、検出領域内における検出対象物の測定（物体の有無の検出）をするものである。

図２は、レーザセンサの側面図であって、本体ケース１から該本体ケース１を保護するケースカバー２を外した状態を示している。本体ケース１は、左右一対の半割体が合体したほぼ箱型の形状をなしており、レーザセンサの筐体は、この本体ケース１とケースカバー２とから構成されている。ケースカバー２は本体ケース１に嵌め合わされるようになっており、本体ケース１に設けられた凸部３がケースカバー２に設けられた穴部４に嵌まり込むことにより両者が離脱不能に一体化される。これにより、後述する本体ケース１の開口部５が閉鎖され、外部からの異物による干渉を阻止することができる。

本体ケース１の左右両側面には、筒状収容部６（図５参照）へと連なる開口部５が対向するように（光軸ＬＣを挟んで向かい合う位置に）形成されており、後述するレンズホルダ１８（図３、図４参照）の外周面を露出させるようになっている。本体ケース１の側面のうち開口部５の前後領域には薄肉部７が形成されている。

図１は、レーザセンサの側断面図である。本体ケース１内にはレーザ光を出射する投光ユニット８と、投受光光学系９と、レーザ光を受光する受光素子１０と、外部に連なる信号線１１が接続された回路基板１２とが収められている。回路基板１２は、投光ユニット８に対して電源供給を行うとともに、受光素子１０からの受光信号を信号線１１を通して外部の制御装置に出力するようになっている。本体ケース１の前面部には光透過部材１３が貼り付けられている。

投受光光学系９は、反射ミラー１４（反射部材に相当）と、ビームスプリッタ１５（光分岐手段）と、収束レンズ１６とから構成されている。反射ミラー１４は、投光ユニット８の前面側の収容部１ａに、筒状収容部６に収容された投光ユニット８の光軸に対し４５度の傾きを持って設置されている。ビームスプリッタ１５は、反射ミラー１４によって反射された投光ユニット８からのレーザ光を透過させるようになっており、その透過したレーザ光は光透過部材１３を通して検出対象領域に出射される。その検出対象領域からの帰還光は、光透過部材１３を通してビームスプリッタ１５に入光し、ビームスプリッタ１５は、その帰還光を収束レンズ１６および受光素子１０の光軸方向に反射するようになっている。

図３、図４は、それぞれ投光ユニット８の分解側断面図、投光ユニット８の側断面図である。投光ユニット８は、素子ホルダ１７と、この素子ホルダ１７と螺合するレンズホルダ１８と、これらに収容される投光素子１９と、収束レンズ２０と、シリコンゴム２１（弾性部材）とから構成されている。

素子ホルダ１７は、円筒形状をなしており、縮径部分の外周面にネジ部１７ａが形成されている。また、素子ホルダ１７の外径は本体ケース１の筒状収容部６の内径とほぼ同一の径に設定されている。投光素子１９は、例えばレーザダイオード等の半導体レーザ光源から構成されており、素子ホルダ１７の上端面から内部へ嵌め込まれ接着により素子ホルダ１７に固定される。投光素子１９の接続端子と回路基板１２とははんだ付けされ、その回路基板１２は本体ケース１に接着により取り付けられる。

レンズホルダ１８は、円筒形状をなしており、その内周面にネジ部１８ａが形成されている。このネジ部１８ａは、素子ホルダ１７のネジ部１７ａと螺合されるようになっており、ネジ部１８ａの下側には段部１８ｂが形成されている。また、外径は本体ケース１の筒状収容部６の内径よりもやや小さい径に設定されており、筒状収容部６に収容された状態で外周面１８ｃ（操作部）が上述した開口部５から露出した状態とされるようになっている。

収束レンズ２０（投光レンズに相当）は、投光素子１９からの光を収束するためのものである。この収束レンズ２０の入射面側には、光軸ＬＣの方向と直交する方向に突出する環状凸部２０ａが形成されている。収束レンズ２０は、この環状凸部２０ａがレンズホルダ１８の段部１８ｂに係止した状態で、レンズホルダ１８に収容されるようになっている。

シリコンゴム２１は円環形状をなしており、収束レンズ２０の入射面と素子ホルダ１７の縮径部側の端面との間に介在されている。両ホルダ１７、１８が螺合した状態において、シリコンゴム２１が縮み変形して弾発力が発生し、この弾発力が収束レンズ２０に付与される。これにより、レンズホルダ１８が光軸ＬＣに沿った方向に付勢されている。なお、シリコンゴム２１の光軸ＬＣの方向における寸法はｄ１とされている。

次に、本実施形態の作用について図５ないし図７も参照しながら説明する。
図５は、レーザセンサの分解側断面図である。レーザセンサの組み立ては、一方の半割体に投受光光学系９、受光素子１０および光透過部材１３をセットし、両半割体を合体させて投光ユニット８を筒状収容部６に収め、回路基板１２を本体ケース１に取り付ける。そして、投光素子１９に電源供給を行ってレーザ光を出射させ、スポット位置の調整を行う。スポット位置の調整が完了すると、本体ケース１とケースカバー２とを嵌め合わせる。

［反射ミラーの選択］
レーザセンサの製造工程において、投受光光学系９の反射ミラー１４の選択・配設工程は以下のように行う。図６は、この反射ミラー１４の選択・配設工程の説明図である。レーザ製品においては、レーザ出力に応じてＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｃ ６８０２−１９９７「レーザ製品の放射安全基準」）により定められるレーザクラスが存在し、そのクラス毎に危険度や安全予防策が定められている。

本実施形態において、投光素子１９としてのレーザ素子は、クラス２の半導体レーザである。従って、クラス２のレーザセンサを製造する場合には、全反射ミラー１４ａを選択し、それを本体ケース１内の投光素子１９の前面側の収容部１ａに配設する（図６（ａ）参照）。これに対し、クラス１のレーザセンサを製造する場合には、全反射ミラー１４ａに替えて部分反射ミラー（部分透過ミラー）１４ｂを選択し、それを上記収容部１ａに配設する（図６（ｂ）参照）。

この部分反射ミラー１４ｂは、投光素子１９から出射されたクラス２のレーザ光を下位のクラス１のレーザ光に減衰させる反射率を有するもので、例えばハーフミラーにより構成されている。実際の製造工程では、上記全反射ミラー１４ａと、上記ＪＩＳ規格に定められた計算式によって求められるクラス１の条件を満たす反射率を持つ部分反射ミラー１４ｂとが準備され、クラス１とクラス２の各生産数に従って、全反射ミラー１４ａと部分反射ミラー１４ｂの一方を選択して取り付ける。

これにより、製品の作り込みの段階で本体ケース１、投光素子１９（半導体レーザ）、この投光素子１９を駆動するための回路基板１２などを共通化して、クラス１のレーザセンサとクラス２のレーザセンサとを作ることができる。また、仕掛かり品についても、クラスの変更が可能となる。従って、各クラスの製品ごとに別々の専用部品を設けた場合に比べ、部品コストや管理コストなどのコストを低く抑えることができる。

［スポット位置の調整］
レーザセンサから出射されるレーザ光は、投光レンズとなる収束レンズ２０により収束される。この収束レンズ２０から出射されるレーザ光はほぼ平行光であるが、実際には微収束光であるため、スポット位置を仕様上の検出距離（検出対象物）に一致させるために、その検出距離に応じてスポット位置を調整する必要がある。この調整工程では、投光ユニット８を本体ケース１の筒状収容部６に収めた状態で、その本体ケース１と検出対象物との距離を仕様上の関係に配置し、スポット位置を確認しながら調整作業を行う。

例えば、スポット位置をレーザセンサから遠ざけたい場合には、左右両開口部５からレンズホルダ１８の外周面１８ｃをつまんでこれを時計回りの方向に回転させる。すると、レンズホルダ１８が上方（光軸に沿った方向）に螺進するとともに、シリコンゴム２１が弾縮する。そうすると収束レンズ２０が投光素子１９に近づき、結果として、スポット位置がレーザセンサ側と反対側（遠点側）に移動することとなる（図７（ａ）参照）。

一方、スポット位置をレーザセンサ側に移動させたい場合には、左右両開口部５からレンズホルダ１８の外周面１８ｃをつまんでこれを反時計回りの方向に回転させる。すると、レンズホルダ１８が下方（光軸に沿った方向）に螺退するとともに、シリコンゴム２１が弾拡する。そうすると収束レンズ２０が投光素子１９から遠ざかり、結果として、スポット位置がレーザセンサ側（近点側）に移動することとなる（図７（ｂ）参照）。

従って、上記の調整を繰り返すことによって、所定位置にスポット位置を移動させることができる。調整作業が完了したら、上述した手順でレーザセンサを組み立てる。なお、シリコンゴム２１の寸法は、図３に示すように通常はｄ１とされており、投光ユニット８が組み立てられた状態においては、素子ホルダ１７と収束レンズ２０とに挟まれて弾縮状態となり、寸法ｄ１よりも小さい寸法とされている。すなわち、組み立てられた状態では、常に収束レンズ２０に弾発力が付与され続けている。

以上説明した本実施形態によれば、本体ケース１内に、全反射ミラー１４ａおよび投光素子１９から出射されたレーザ光をクラス２からクラス１に減衰させる透過率を有する部分反射ミラー１４ｂの何れか一方を選択して取り付けることにより、本体ケース１、クラス２の投光素子１９、この投光素子１９を駆動するための回路基板１２などを共通に用いて、クラス１のレーザセンサとクラス２のレーザセンサとを製造することができる。従って、回路基板１２の新規設計、レーザクラスに応じた回路の設計変更、クラスの数に応じた部品数の増加などが生じず、部品コストや管理コストを低く抑えることができる。
投光素子１９の光軸方向に十分なスペースを確保できなくても、光路を折り返すことにより光路を折り返さない場合と同様の光路長が得られるので、光軸方向においてレーザ光出射装置を小型化することができる。さらに、衝撃などの原因により反射ミラー１４が割れると、投光素子１９から出射する光は反射ミラー１４により正常に反射されなくなるため、レーザ光が本体ケース外に出射されることがなく、安全側に働くという効果を生ずる。
収束レンズ２０を、本体ケース内において投光素子１９と反射ミラー１４との間に配置したので、投光素子１９と収束レンズ２０との間に反射ミラー１４が配設される構成に比べ、投光素子１９と収束レンズ２０との距離を短くすることできる。その結果、投光素子１９から出射されて拡散するレーザ光のうち収束レンズ２０に入射する光量が増え、レーザ光の利用効率を高めることができる。

（第２の実施形態）
次に、レーザセンサに係る第２の実施形態について図８を参照しながら説明する。
図８は、本体ケース内における投光ユニット８、投受光光学系２２および受光素子１０の配置関係を示したもので、図１と同一構成部分には同一符号を付して示している。このレーザセンサは、投光ユニット８から出射されたレーザ光を直進させる構成となっている。投受光光学系２２は、透光部材２３、ビームスプリッタ１５および収束レンズ１６から構成されており、投光ユニット８から出射されたレーザ光は、透光部材２３とビームスプリッタ１５を通過し、本体ケースの光透過部材１３（図１参照）から出射されるようになっている。図８の（ａ）から（ｃ）は、それぞれ光軸に対する透光部材２３の配置角度が異なっている。

透光部材２３は、クラス２のレーザセンサを製造する場合には透過率１００％の透光部材２３ａが選択されて用いられ、クラス１のレーザセンサを製造する場合にはレーザ光を減衰させる所定の透過率を持つ透光部材２３ｂが選択されて用いられている。この構成により、本体ケース、クラス２の投光素子１９、この投光素子１９を駆動するための回路基板１２（図１参照）などを共通に用いて、クラス１のレーザセンサとクラス２のレーザセンサとを製造することができる。従って、回路基板１２の新規設計、レーザクラスに応じた回路の設計変更、クラスの数に応じた部品数の増加などが生じず、部品コストや管理コストを低く抑えることができる。

図８（ａ）から（ｃ）は、それぞれ透光部材２３を光軸に対し４５度傾けた状態に配置したもの、光軸に対し約６０度傾けた状態に配置したもの、光軸に対し垂直の状態に配置したものを示している。投光素子１９には、モニタ用受光素子を一体に備えたレーザダイオードが用いられており、ＡＰＣ（Auto Power Control）制御によってレーザダイオードからのレーザ光出力を一定に保つようにしている。（ａ）、（ｂ）に示すように透光部材２３を光軸に対し傾けると、透光部材２３によって反射されたレーザ光がモニタ用受光素子に戻り光として入射することを防止することができるため、投光素子１９（レーザ素子）の出力が不安定になるという現象を抑えることができる。
収束レンズ２０を、本体ケース内において投光素子１９と透光部材２３との間に配置したので、投光素子１９と収束レンズ２０との間に透光部材２３が配設される構成に比べ、投光素子１９と収束レンズ２０との距離を短くすることできる。その結果、投光素子１９から出射されて拡散するレーザ光のうち収束レンズ２０に入射する光量が増え、レーザ光の利用効率を高めることができる。

（第３の実施形態）
次に、レーザセンサに係る第３の実施形態について図９を参照しながら説明する。
図９は、投光素子１９、投受光光学系２４および受光素子１０の配置関係を示したもので、図１と同一構成部分には同一符号を付して示している。このレーザセンサは、第１の実施形態と同様に投光素子１９から出射されたクラス２のレーザ光を反射ミラー２５を用いて反射してクラス１のレーザ光に減衰させるものであるが、投光素子１９に対する反射ミラー２５と収束レンズ２６との配置関係が異なっている。すなわち、投光素子１９の前面側の収容部１ａに反射ミラー２５が配置され、その反射ミラー２５とビームスプリッタ１５との間に収束レンズ２６が配置されている。この構成によっても、第１の実施形態とほぼ同様の作用および効果を得ることができる。

ただし、投光素子１９と反射ミラー１４との間に収束レンズ２０が配置される第１の実施形態と比較すると、投光素子１９と収束レンズ２６との距離が長くなり易いため、投光素子１９から出射されて拡散するレーザ光のうち収束レンズ２６に入射する光量が減少し、レーザ光の利用効率が低下する虞がある。従って、レーザ光の有効利用が特に重要となる場合には、第１の実施形態で示したレーザセンサを採用することが好ましい。

（第４の実施形態）
次に、レーザセンサに係る第４の実施形態について図１０を参照しながら説明する。
図１０は、本体ケース内における投光ユニット８、投受光光学系２７および受光素子１０の配置関係を示したもので、図１と同一構成部分には同一符号を付して示している。本体ケース内において、投光素子１９の前面側の収容部には反射ミラー２８が配置されており、その反射ミラー２８とビームスプリッタ１５との間には透光部材２９が配置されている。

投光素子１９から出射されたクラス２のレーザ光は、反射ミラー２８で反射する際に減衰され、さらに透光部材２９を通過することによってクラス１のレーザ光にまで減衰されて出射される。この構成によれば、第１および第２の実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。なお、投光素子１９の前面部に透光部材２９を設置し、その後に反射ミラー２８を設置する構成としてもよい。

（第５の実施形態）
次に、レーザセンサに係る第５の実施形態について図１１を参照しながら説明する。
図１１は、本体ケース内における投光ユニット８、投受光光学系３０および受光素子１０の配置関係を示したもので、図１と同一構成部分には同一符号を付して示している。このレーザセンサは、第２の実施形態と同様に、投光ユニット８から出射されたレーザ光を直進させる構成となっている。投受光光学系３０は、２つの透光部材３１、３２、ビームスプリッタ１５および収束レンズ１６から構成されており、投光ユニット８から出射されたクラス２のレーザ光は、透光部材３１、３２とビームスプリッタ１５を通過してクラス１のレーザ光に減衰されて出射される。このように、複数（２、３、…）の透光部材を用いることにより、少ない種類の透光部材を用いて多数の異なる減衰率を得ることが可能となる。なお、透光部材３１、３２のうち、投光ユニット８側の透光部材３１を光軸に対し傾けて配置しているのは、第２の実施形態で説明したように、投光素子１９（レーザ素子）の出力を安定させるためである。

（第６の実施形態）
次に、本発明をスポット調整（焦点位置調整・スポットサイズ調整）機能付の反射型レーザセンサ（光電センサ）に適用した第６の実施形態について図１２ないし図１４を参照しながら説明する。

図１２、図１３、図１４は、それぞれレーザセンサの断面図、平面図、背面図である。これら図１２ないし図１４において、レーザセンサ３３の本体ケース３４内には、投光部３５と受光部３６とが上下２段に設けられている。このレーザセンサ３３は、投光部３５から本体ケース３４の前方に向けてレーザ光を出射し、被検出物体で反射した光を受光部３６で受けることにより被検出物体を検出するようになっている。

投光部３５は、筒状収容部３７（収容部に相当）の前面側に形成された孔３７ａに投光レンズ３８を装着し、筒状収容部３７内に圧縮コイルバネ３９（付勢手段に相当）、ＬＤアッシー４０、後述する減光フィルム５７（透光部材に相当）およびスリット板ＰＨを挿入し、ＬＤアッシー４０に回動体４１を連結して構成されている。

ＬＤアッシー４０は、ＬＤホルダ４２（レーザ素子ホルダに相当）の後面にレーザ素子４３を装着し、後方よりＬＤベース４４でレーザ素子４３を挟み付けることにより構成されている。レーザ素子４３は、投光レンズ３８の光軸上に位置している。レーザ素子４３の後面にはＦＰＣ４５（Flexible Printed Circuit）が接続されている。

本体ケース３４の背面には上記回動体４１が軸支されている。この回動体４１の前面にはオネジ部４６が一体に形成されており、そのオネジ部４６がＬＤベース４４のメネジ部４７と螺合している。回動体４１の後面には、円盤部４１ａが一体に形成されている。その円盤部４１ａが本体ケース３４の背面から後方を臨むことによりスポット調整部４８が構成されている。この場合、スポット調整部４８は、投光レンズ３８の光軸上に位置している。

投光レンズ３８の後面には減光フィルム５７とスリット板ＰＨが配置され、このスリット板ＰＨとＬＤアッシー４０との間には上記圧縮コイルバネ３９が介挿されている。スリット板ＰＨは、例えばワッシャ（ピンホール板）であって、中央のレーザ光のみを通過させ周縁のレーザ光をカットするものである。ＬＤアッシー４０は、後方すなわち回動体４１の向きに付勢されている。これにより、ＬＤベース４４のメネジ部４７と回動体４１のオネジ部４６は、それらの山部と谷部とが付勢状態で当接し、両者間の機械的ながたを吸収するようになっている。

以上の構成により、投光レンズ３８は、本体ケース３４内の筒状収容部３７に固定的に位置決めされている。また、減光フィルム５７は、筒状収容部３７において投光レンズ３８と圧縮コイルバネ３９との間に配置され、圧縮コイルバネ３９の付勢力により投光レンズ３８に押さえ付けられるように保持されている。スポット調整部４８の円盤部４１ａに対する回動操作は、回動体４１からＬＤアッシー４０に伝達される際にＬＤアッシー４０の直線運動に変換され、レーザ素子４３は投光レンズ３８の光軸に沿って直線移動可能となる。

一方、受光部３６の前端には受光レンズ４９が固定されており、受光部３６の後端には受光レンズ４９の光軸上となる部位に受光素子５０が装着されている。本体ケース３４内には、メイン基板５１、トップ基板５２および受光基板５３が配設されている。投光部３５から引き出されたＦＰＣ４５はメイン基板５１に接続されており、これによりレーザ素子４３への通電が可能となっている。

メイン基板５１に実装された図示しない制御回路は、受光素子５０からの受光信号を処理し、本体ケース３４に装着されたケーブル５８から外部に出力するようになっている。また、トップ基板５２にはＬＥＤ５４が搭載されており、本体ケース３４の上面から背面にかけて形成された窓部５５を介して視認可能となっている。これにより表示部５６が形成されている。
［透光部材（減光フィルム・光減衰フィルタ）の選択］
レーザセンサ３３の製造工程において、本体ケース３４の筒状収容部３７における投光レンズ３８と圧縮コイルバネ３９との間に配設される透光部材（本実施形態では減光フィルム５７）の選択・配設工程は以下のように行う。

上述したように、レーザ製品ではレーザ出力に応じてＪＩＳ規格により定められるレーザクラスが存在する。本実施形態のレーザ素子４３は、クラス２の半導体レーザである。従って、クラス２のレーザセンサ３３を製造する場合には透光部材は用いられない。これに対し、クラス１のレーザセンサ３３を製造する場合には透光部材を選択し、それを上記筒状収容部３７に配設する必要がある。

この透光部材は、レーザ素子４３から出射されたクラス２のレーザ光を下位のクラス１のレーザ光に減衰させる透過率を有するもので、例えば部分透過フィルムにより構成されている。実際の製造工程では、上記ＪＩＳ規格に定められた計算式によって求められるクラス１の条件を満たす透過率を持つ減光フィルム５７が準備され、クラス１とクラス２の各生産数に従って、減光フィルム５７を配設したものと配設しないものとを生産する。

これにより、本体ケース３４、レーザ素子４３、このレーザ素子４３を駆動するためのメイン基板５１などを共通化して、クラス１のレーザセンサ３３とクラス２のレーザセンサ３３とを作り分けることができる。また、仕掛かり品についても、クラスの変更が可能となる。従って、各クラスの製品ごとに別々の専用部品を設けた場合に比べ、部品コストや管理コストなどのコストを低く抑えることができる。

このように本実施形態によれば、透光部材である減光フィルム５７を投光レンズ３８の後方に配置して、圧縮コイルバネ３９の付勢力（離間力：投光レンズ３８とＬＤアッシー４０とを離間させる方向に働く力）を利用して、減光フィルム５７を投光レンズ３８に押さえ付けるように保持しているので、簡単な構成でもって下位のクラスに対応するレーザ製品を作ることができ、さらに本体ケース３４等の設計変更（例えば本体ケース３４における投光レンズ３８の前面部に透光部材を取り付けるための形状変更）は全く必要とせず部品を共有化できる。

また、減光フィルム５７を接着剤等により固定する場合とは異なり、接着剤の塗布量が適量でない場合にレーザ光の経路に接着剤がはみ出てレーザ出力を必要以上に低下させたりばらつかせる不具合も回避できる。

減光フィルム５７の背面（前面でもよい）にスリット板ＰＨを設けたので、周縁部の余分なレーザ光をカットして中央のレーザ光のみを投光レンズ３８を通して収束でき、焦点でのスポットサイズをより小さく結ぶことができる。

その他、本実施形態によれば、ＬＤホルダ４２の後方に位置し投光レンズ３８の光軸を軸中心とする回動体４１と、本体ケース３４に外部操作可能に設けられ外部操作に応じて回動体４１を回動させるスポット調整部４８（被操作部）と、回動体４１の回動運動をＬＤホルダ４２の直線運動に変換する変換手段（オネジ部４６、メネジ部４７）とを備えているので、スポット径の調整機構を本体ケース３４内に配置することができ、スポット調整部４８に対する操作によりスポット径を確実に調整することができる。

しかも、調整機構を投光レンズ３８の光軸上に設けるようにしたので、本体ケース３４の厚さ寸法を抑制でき、ＬＤアッシー４０に対して偏った力が作用することもない。また、スポット調整部４８をセンサ本体の背面側の面に設けるとともに、表示部５６の窓部５５を本体ケース３４の上面から背面にかけて形成したので、表示部５６の視認性が向上し、スポット調整の操作性が高まる。

（第７の実施形態）
次に、本発明に係る第７の実施形態について図１５を参照しながら説明する。
図１５はスポット調整機能付の反射型レーザセンサの断面図で、図１２と同一部分には同一符号を付している。このレーザセンサ５９は、第６の実施形態で説明したレーザセンサ３３と比べ、スポット調整部６１の回動体６２を空回り可能に構成したことを特徴とする。回動体６２の後面には、円盤部６２ａが一体に形成されている。

ＬＤアッシー６３は、ＬＤホルダ４２の後面にレーザ素子４３を装着し、後方よりＬＤベース６４でレーザ素子４３を挟み付けることにより構成されている。本体ケース６０の背面に軸支された回動体６２の前面にはネジ部６５が一体に形成されている。このネジ部６５において、その先端部よりの所定の中間領域にはオネジ部６５ａが形成されており、そのオネジ部６５ａが投光部３５を構成するＬＤベース６４に形成されたメネジ部６６と蝶合している。また、ネジ部６５において、オネジ部６５ａの端部から前後方向となる端部領域にはシャフト部６５ｂが形成されている。

回動体６２とメイン基板５１との間にＯリング６７が設けられており、このＯリング６７の弾性力により、回動体６２には常に投光レンズ３８から離間する方向に付勢力が作用している。ＬＤアッシー６３は、レーザ素子４３背面側の直線移動可能範囲がメイン基板５１により制限されており、このメイン基板５１に当接する直前で、オネジ部６５ａとメネジ部６６との螺合が外れて空回りするようになっている。また、ＬＤアッシー６３は、投光レンズ３８側の直線移動可能範囲が本体ケース６０の内壁面６８により制限されており、この内壁面６８に当接する直前（手前）で、オネジ部６５ａとメネジ部６６との螺合が外れて空回りするようになっている。

以上説明した本実施形態によっても、減光フィルム５７を投光レンズ３８の後方に配置し、圧縮コイルバネ３９の付勢力により減光フィルム５７を投光レンズ３８に押さえ付けるように保持しているので、部品の共通化を図りつつ下位のクラスに対応するレーザ製品を作ることができる。

また、回動体６２が空回りする構成を付加し、ＬＤアッシー６３が所定範囲内でのみ直線移動可能となるように構成したので、回動体６２に無理な力が作用してオネジ部６５ａとメネジ部６６が破損してしまうことを防止することができる。しかも、Ｏリング６７および圧縮コイルばね３９の付勢力を利用して、オネジ部６５ａとメネジ部６６との螺合状態に容易に復帰するようにしたので、使用者が螺合状態に復帰させるための特別な換作を行う必要がない。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
上記実施形態では、反射型のレーザセンサ（光電センサ）を例に挙げて説明したが、透過型のレーザセンサ（光電センサ）にも応用できる。この場合、投光器に投光素子１９、収束レンズ２０および反射ミラー１４を備え、投光器と対向して配置される受光器に受光素子１０および収束レンズ１６を備えればよい。また、本発明はレーザセンサ以外の光学装置に適用してもよい。

実施形態では、投光素子１９（レーザ素子４３）としてクラス２のレーザ出力を得るレーザ素子を用いてクラス１のレーザ光を得る手段を説明したが、投光素子１９（レーザ素子４３）としてクラス３Ａ、３Ｂ、４のレーザ素子を用いて、そのレーザ素子から出射されたレーザ光を下位のクラスに減衰させる構成としてもよい。
第２の実施形態において、透光部材２３を投光素子１９と収束レンズ２０との間に配置してもよい。同様に、第５の実施形態において、透光部材３１、３２を投光素子１９と収束レンズ２０との間に配置してもよい。

第１の実施形態を示すレーザセンサの側断面図 レーザセンサの側面図 投光ユニットの分解側断面図 投光ユニットの側断面図 レーザセンサの分解側断面図 反射ミラーの取り付け状態を示す図 筒状収容部および投光ユニットの断面図 第２の実施形態であって、本体ケース内における投光ユニット、投受光光学系および受光素子の配置関係を示す図 第３の実施形態であって、本体ケース内における投光素子、投受光光学系および受光素子の配置関係を示す図 第４の実施形態を示す図８相当図 第５の実施形態を示す図８相当図 本発明に係る第６の実施形態を示す図１相当図 レーザセンサの平面図 レーザセンサの背面図 本発明に係る第７の実施形態を示す図１相当図

符号の説明

１、３４、６０は本体ケース、１ａは収容部、１０、５０は受光素子、１４、２５、２８は反射ミラー（反射部材）、１９は投光素子（レーザ素子）、２０、２６は収束レンズ（投光レンズ）、２３、２３ａ、２３ｂ、２９、３１、３２は透光部材、３３、５９はレーザセンサ（光電センサ）、３７は筒状収容部（収容部）、３８は投光レンズ、３９は圧縮コイルバネ（付勢手段）、４２はＬＤホルダ（レーザ素子ホルダ）、４３はレーザ素子、５７は減光フィルム（透光部材）である。

Claims (1)

1. 本体ケースと、
   この本体ケース内に収容され、特定のクラスに属するレーザ光を出射するレーザ素子と、
   このレーザ素子からのレーザ光を収束させて前方に出射する投光レンズとを備えたレーザ光出射装置であって、
   前記本体ケース内における前記レーザ素子の前面側に収容部を備え、
   この収容部に、前記レーザ素子から出射されたレーザ光を下位のクラスに減衰させる透過率を有する少なくとも１つ以上の透光部材が配設されており、
   前記投光レンズは、前記収容部に固定的に位置決めされ、
   前記投光レンズの後方に直線移動可能に設けられ、その直線移動に伴って前記レーザ素子が前記投光レンズの光軸に沿って直線移動するように該レーザ素子を保持するレーザ素子ホルダと、
   このレーザ素子ホルダ全体を前記投光レンズの光軸方向に付勢する付勢手段とを備え、
   前記透光部材は、前記収容部において、前記投光レンズと前記付勢手段との間に配置され、前記付勢手段の付勢力により前記投光レンズに押さえ付けられるように保持されていることを特徴とするレーザ光出射装置。

Images