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Dokumentenidentifikation DE69736533T2 03.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000784365
Titel Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Laserstrahls
Anmelder Kabushiki Kaisha TOPCON, Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Ohtomo, Fumio, Tokyo 174, JP;
Koizumi, Hiroshi, Tokyo 174, JP;
Momiuchi, Masayuki, Tokyo 174, JP;
Ohishi, Masahiro, Tokyo 174, JP;
Goto, Yoshiaki, Tokyo 174, JP
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Bardehle, Pagenberg, Dost, Altenburg, Geissler, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69736533
Vertragsstaaten CH, DE, LI, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 09.01.1997
EP-Aktenzeichen 971002498
EP-Offenlegungsdatum 16.07.1997
EP date of grant 23.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse H01S 3/102(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserstrahlvorrichtung bzw. auf eine Laserlichtquellenvorrichtung und auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Laser- oder Lichtstrahls durch sie, und insbesondere auf eine Laserstrahlvorrichtung, welche in der Lage ist, intermittierend gepulstes Licht zu erzeugen, welches eine vorbestimmte Flimmerzeit aufweist, und wobei die Helligkeit bei dessen Spitze hervorgehoben wird durch einen Bartley-Effekt, und ein Verfahren zum Erzeugen eines Laser- oder Lichtstrahls von der Laserlichtquellenvorrichtung.

Beschreibung des verwandten Technik:

Eine Laserstrahlvorrichtung zum Bestrahlen eines Objekts mit einem Laserstrahl ist vor der hiesigen in verschiedenen Formen vorgeschlagen worden. Der Bereich von Anwendungen für eine Laserstrahlvorrichtung ist in letzter Zeit gewachsen und hat sich rasch ausgedehnt.

Im Allgemeinen weisen diese Laserstrahlvorrichtungen angepasste kontinuierlich erzeugte Laserstrahlen auf.

Jedoch weist eine herkömmliche Laserstrahlvorrichtung ein Problem auf, dass, obwohl Probleme verhältnismäßig verringert werden, wenn die Laserstrahlvorrichtung ein Objekt, welches in einem nicht zu großen Abstand ist, mit Licht anstrahlt, das Licht verbreitert wird, so dass Bestrahlungslicht abgeschwächt wird, wenn es ein Objekt, welches in einem großen Abstand ist, mit dem Licht bestrahlt.

Die Abschwächung des Bestrahlungslichts wird ein Problem ergeben, dass ein Benutzer Schwierigkeiten hat, die Abschwächung des Bestrahlungslichts zu erkennen, und sich extremen Schwierigkeiten ausgesetzt sieht, es zu erkennen, insbesondere während der Tageszeit, während welcher die Umgebung hell ist, wodurch die Effizienz der Arbeit verringert wird.

Eine Erhöhung der Ausgabe der Lichtquelle wird in Erwägung gezogen, um die Abschwächung des Bestrahlungslichts zu lösen. Jedoch tritt ein Problem darin auf, dass der Einfluss eines Laserstrahls auf den menschlichen Körper zunimmt, so dass das Risiko und der Energieverbrauch zunimmt.

Weiter tritt ein beachtliches Problem darin auf, dass eine Zunahme des Laserstrahlausgangs eine Zunahme bei der Schutzausrüstung ergibt, was damit zu einer Zunahme der Kosten führt und das Handling der Laserstrahlvorrichtung schwierig wird.

Einiger Stand der Technik wird in den folgenden Dokumenten diskutiert.

JP 06326380 A offenbart einen miniaturisierten Laserzeiger, welcher einen frequenzverdoppelten Q-geschalteten Laser enthält. Das Laserkristall wird optisch gepumpt durch eine Laserdiode, wobei die Diode abwechselnd an/ausgeschaltet wird durch eine Umschaltschaltung.

JP 07 094815 A offenbart eine Laserstrahlvorrichtung, welche einen Laser, einen Schwingkreis, eine automatische Ausgabeeinstellschaltung, welche eine Ausgabe von dem Schwingkreis erhält, um die Lichtemissionsbedingung des Lasers in die Flimmerbedingung bei einer Frequenz von 8 Hz bis 16 Hz umzuwandeln, empfängt, und ein optisches Linsensystem aufweist zum Expandieren des Lichtstrahls, welcher von dem Laser ausgesendet wird, auf eine adäquate Größe. Durch Flimmern des Lichtstrahls bei einer Frequenz von 8 Hz bis 16 Hz kann der Lichtstrahl klarer durch die Augen einer Person beobachtet werden.

US Patent 3 684 979 stellt einen Farbstofflaser zur Verfügung, welcher in der Lage ist, eine angeregte Emission in Form von kurzen Pulsen über ein breites Spektrum bei hohen Wiederholungsraten mit Frequenztuning zu erzeugen. Der Farbstofflaser weist eine Laserpumpe auf, welche einen gepulsten Rechteckstrahl von anregender oder pumpender Strahlung emittiert.

JP 02 235013 A offenbart eine Laserzeigervorrichtung, welche einen Halbleiterlaser und eine elektronische Schaltung aufweist, welche den Halbleiterlaser veranlasst, einen Laserstrahl in gepulster Art und Weise zu emittieren, wobei die Pulsdauer die Hälfte der Zeittrennung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsen beträgt.

EP 0 743 726 A2 beschreibt einen Halbleiterlaser mit einem Zwischenhohlraum nicht-linearen optischen Medium.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die oben erwähnten Probleme werden gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Laserstrahlvorrichtung, wie sie im unabhängigen Anspruch 1 definiert ist, und durch ein Verfahren zum Erzeugen eines Laserstrahls, wie es im unabhängigen Anspruch 3 definiert ist. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 und 4 definiert.

Das obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen deutlich werden, genommen im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Wege eines erläuternden Beispiels gezeigt sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird nun beschrieben mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei:

1 ein Diagramm ist, welches eine Laserstrahlvorrichtung 1000 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 ein Diagramm ist zum Beschreiben eines Zustands der Schwingungen eines Lasers;

3 ein Diagramm ist zum Beschreiben eines anderen Zustands von Schwingungen des Lasers;

4 ein Diagramm ist zum Beschreiben eines weiteren Zustands von Schwingungen des Lasers;

5 ein Diagramm ist, welches eine Laserstrahlvorrichtung 2000 gemäß einem Beispiel darstellt, welches nicht in den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt;

6 ein Diagramm ist, welches eine Laserstrahlvorrichtung 3000 gemäß einem anderen Beispiel zeigt, welches nicht in den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt;

7 ein Diagramm ist zum Beschreiben des Prinzips der vorliegenden Erfindung;

8 ein Diagramm ist, welches typischerweise einen Gain-Schalter zeigt, in welchem 8(a) das Verhältnis zwischen der Zeit und der Anregungsstärke zeigt, 8(b) das Verhältnis zwischen der Zeit und der Lichtintensität darstellt, und 8(c) das Verhältnis zwischen der Zeit und einer invertierten Population beschreibt;

9 ein Diagramm ist, welches das Verhältnis zwischen einer invertierten Population und einer Lichtintensität zeigt;

10(a) ein Diagramm ist zum Beschreiben eines Falls, in welchem eine Periode T'' eines kontinuierlichen Pulszugs, zugeführt zu einem Halbleiterlaser, die Verhältnisse in &tgr;FL < T'' – &tgr; erfüllt;

10(b) ein Diagramm ist zum Beschreiben eines Falls, in welchem die Periode T'' des kontinuierlichen Pulszugs, zugeführt zu dem Halbleiterlaser, die Verhältnisse in &tgr;FL > T'' – &tgr; erfüllt;

11(a) ein Diagramm ist, welches das Verhältnis zwischen dem von dem Halbleiterlaser verbrauchten Strom und der Ausgabe des Halbleiterlasers zeigt;

11(b) ein Diagramm ist, welches das Verhältnis zwischen der Ausgabe des Halbleiterlasers und einer Fundamentalwellenausgabe in einem optischen Resonator darstellt;

11(c) ein Diagramm ist, welches das Verhältnis zwischen der Fundamentalwellenausgabe in dem optischen Resonator und einer zweiten Harmonischen-(SHG)-Ausgabe zu der Zeit darstellt, dass ein nicht-lineares optisches Medium 400 in den optischen Resonator eingeführt ist;

11(d) ein Diagramm ist, welches das Verhältnis zwischen dem von dem Halbleiterlaser verbrauchten Strom und der zweiten Harmonischen(SHG)-Ausgabe darstellt;

12 ein Diagramm ist, welches den Vergleich zwischen einer kontinuierlich angetriebenen Laserstrahlvorrichtung 1000 und einer gepulst angetriebenen Laserstrahlvorrichtung darstellt;

13 ein Diagramm ist, welches ein angewandtes Beispiel zeigt;

14 ein Diagramm ist, welches ein anderes angewandtes Beispiel darstellt; 15 ein Diagramm ist, welches ein weiteres angewandtes Beispiel darstellt; und

16 ein Diagramm ist, welches noch ein weiteres angewandtes Beispiel zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden im Detail beschrieben werden mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

[Prinzip]

Eine kleine Beschreibung des Prinzips der vorliegenden Erfindung wird nun gemacht werden.

Wenn eine Lichtquelle Licht aussendet, sind die menschlichen Augen in der Lage, das Licht für einen Moment wahrzunehmen. Jedoch wird die Wahrnehmung des Lichts durch die Augen im Folgenden abschweifend verringert, so dass die Augen ein verbleibendes Gleißen wahrnehmen, wenn das Licht verschwunden ist. Im Allgemeinen ist es für die Augen einfach, eine flimmernde oder blinkende Lichtquelle eher als eine kontinuierliches Licht emittierende Quelle wahrzunehmen. Dieser Zustand ist in 7 gezeigt. In 7 bezeichnet eine durchgehende Linie einen pulsgetriebenen Laserstrahl oder Licht, und eine gepunktete Linie bezeichnet eine Antwort eines menschlichen Auges auf einen Lichtimpuls.

Und zwar, wenn die Lichtquelle ausgeschaltet wird, werden die menschlichen Augen wieder nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit auf die maximale Empfindlichkeit eingestellt.

Somit kann, um den menschlichen Augen bei maximaler Empfindlichkeit eine Stimulierung zu geben, ein wechselndes Treiben zum Aussenden des nächsten Lichtimpulses durchgeführt werden nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne bei einem Zustand, bei welchem die Empfindlichkeit eines jeden Auges auf die maximale Empfindlichkeit wiederhergestellt ist.

Im Übrigen kann der normale Mensch ein Blinken oder Flimmern mit einem Frequenzbereich von 40 Hz bis 50 Hz als Grenze wahrnehmen. Es ist notwendig, ein Blinken oder Flimmern in einem Zyklus verzögert durchzuführen, verglichen mit einem Flimmerwert des Menschen.

Gemäß einem Experiment ist gefunden worden, dass das Flimmern, welches am meisten wahrnehmbar ist, in einem Frequenzbereich von 6 Hz bis 15 Hz liegt, infolge einer Kombination von Impulsantrieb und Flimmern. Im Übrigen wird ein Phänomen, bei welchem die Helligkeit des Peaks mit einer Gewichtung abgetastet wird, wenn die Frequenz des Flimmerlichts etwa 10 Hz beträgt, "Bartley-Effekt" genannt oder auch "Brucke-Bartley-Effekt".

Gemäß dem Bartley-Effekt ist bekannt, dass der größte Effekt erreicht werden kann, wenn das Verhältnis zwischen der Beleuchtungszeit und der Zeit, in welcher das Licht aus ist, wiedergegeben wird durch 1:1. Das bedeutet, dass die Sichtbarkeit durch die menschlichen Augen den Maximalwert erreicht, während einer Beleuchtungszeit von 50 ms und die Sichtbarkeit daher auf die maximale Empfindlichkeit wiederhergestellt wird während einer Zeit, in welcher das Licht aus ist, von 50 ms. Eine Stimulierung, basierend auf dem nächsten Lichtimpuls, kann den menschlichen Augen wirksam gegeben werden durch Festsetzen der Zeit, in welcher das Licht aus ist, auf 50 ms oder mehr.

Wenn die Beleuchtungszeit der Lichtquelle lang gemacht wird, wird die Sichtbarkeit durch die menschlichen Augen verringert. Es ist allgemein bekannt, dass ein Peak in der Nähe einer Zeitdauer von 50 ms bis 120 ms auftritt nach einer Lichterzeugung, und daraufhin nach und nach abnimmt, um nach und nach einen vorbestimmten Wert zu erreichen. Das Verhältnis zwischen der Sichtbarkeit und der Antriebsleistung der Lichtquelle kann am zufrieden stellendsten festgesetzt werden durch Festsetzen der Lichterzeugungszeit auf einen Zeitbereich von etwa 50 ms bis 120 ms.

[Erste Ausführungsform]

1 zeigt eine elektrische Konfiguration einer Laserstrahlvorrichtung 1000 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Laserstrahlvorrichtung 1000 weist auf eine Zeitgabeschaltung 100, eine Laserdioden-Antriebsschaltung 200, eine Laserstrahl- oder Lichtquelle 300 und eine Steuerung 400.

Die Zeitgabeschaltung 100 wird verwendet zum Steuern und Antreiben der Laserdioden-Antriebsschaltung 200, um so intermittierende Lichtimpulse zu erzeugen, welche eine vorbestimmte Flimmerzeit aufweisen, von der Laserlichtquelle 300.

Die Laserdioden-Antriebsschaltung 200 entspricht Antriebsmitteln, welche die Laserlichtquelle 300 antreiben, basierend auf einem Steuersignal, erzeugt von der Zeitgabeschaltung 100.

Die Laserlichtquelle 300 wird verwendet, um den intermittierenden Lichtimpuls zu erzeugen, welcher die vorbestimmte Flimmerzeit aufweist. Die Laserlichtquelle 300, welche in der ersten Ausführungsform eingesetzt wird, ist von einer Anregungstyp-Laserlichtquelle, welche Laseranregungsmittel 310 und einen Anregungstyplaser 320 aufweist, zusammengesetzt aus einem optischen Resonator. Im Übrigen entsprechen die Laseranregungsmittel 310 einem pumpenden Laser.

Die Laseranregungsmittel 310 dienen als Pumplicht erzeugende Einrichtung. Der Laser vom Anregungstyp 320 veranlasst Licht zwischen einem dielektrischen Reflexionsfilm und einem Ausgabespiegel zu laufen, um so das Licht für eine lange Zeitdauer einzuschließen, wodurch es möglich wird, in Resonanz zu sein und das Licht zu verstärken.

Im Übrigen ist ein Halbleiterlaser angepasst als Laseranregungsmittel 310, eingesetzt in der ersten Ausführungsform. Es können jedoch jegliche angepasst sein, wenn Vorrichtungen, welche in der Lage sind, einen Laserstrahl auszusenden, verwendet werden.

Die Steuerung 400 führt die gesamte Steuerung der Laserstrahlvorrichtung 1000 aus, einschließlich der Zeitgabeschaltung 100, und sie ist zusammensetzt aus einer arithmetischen Verarbeitungseinheit, welche eine CPU einschließt.

Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, konstruiert wie oben beschrieben, kann die Laserlichtquelle 300 einen 3 mW Laserstrahl erzeugen, welcher 200 KHz aufweist, wie in 2 gezeigt. Wie in dem Absatz [Laserlichtquelle] über die Impulsemission beschrieben werden wird, kann eine Leistungseinsparung erreicht werden.

Wie in 3 gezeigt, treibt die Zeitgabeschaltung 100 die Laserdioden-Antriebsschaltung 200 in einer solchen Art und Weise, dass die Zeit T, welche erforderlich ist, um einen Lichtimpuls auszusenden oder zu erzeugen, z.B. festgesetzt wird auf 30 ms, die Zeit zum Ausgeben von Lichtern auf 2T festgesetzt wird und eine Periode oder ein Zyklus auf 3T festgesetzt wird.

Die Lichtimpuls-Emissionszeit T ist nämlich festgesetzt, um im Wesentlichen mit der Zeit zusammenzufallen, während welcher ein Wahrnehmen von Helligkeit durch die menschlichen Augen ein Maximum wird, nachdem Licht in die menschlichen Augen eingetreten ist. Die Zeit, während welcher das Licht aus ist, wird so festgesetzt, um im Wesentlichen zusammenzufallen mit der Zeit zum Wiederherstellen der Empfindlichkeit eines jeden Auges auf die maximale Empfindlichkeit, nachdem die menschlichen Augen die Helligkeit des Lichts wahrgenommen haben, wenn das Licht in die menschlichen Augen ausgesendet war.

Des Weiteren wird die Zeit, in welcher das Licht aus ist, auf etwa die doppelte Zeit gesetzt, welche erforderlich ist, um den Lichtimpuls auszusenden oder zu erzeugen, um die von einem Pumplaser zum Pumpen einer Laserlichtquelle vom Anregungstyp verbrauchte Energie zu verringern. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Beleuchtungszeit 47 ms und die Zeit, während der das Licht aus ist, ist 94 ms. Jedoch sind sie nicht notwendigerweise auf diese Zeiten begrenzt und sie können jeweils in geeigneter Weise geändert werden.

Als ein Ergebnis wird ein gepulster Laserstrahl in die menschlichen Augen ausgesendet in einem Zustand, in welchem die Empfindlichkeit der Augen am höchsten ist. Daher wird die Sichtbarkeit oder die visuelle Erkennbarkeit extrem einfach. Eine durchschnittliche Ausgabe wird 1 mW oder so, obwohl die Sichtbarkeit einfach ist, und eine Absicherung gegenüber einem menschlichen Körper kann weiter verbessert sein. Des Weiteren wird die Leistung, welche durch den Pumplaser zum Pumpen der Anregungstyp-Laserlichtquelle verbraucht wird, ein Drittel, so dass der Leistungsverbrauch verringert werden kann.

Im Fall eines kontinuierlich emittierten Laserstrahls wird die Steuerung bei Ausrüstung für die Absicherung gegen den Laserstrahl verhältnismäßig verringert, wenn eine Spezifikation der Ausgabe unter 1 mW fällt. Es ist jedoch schwierig, den Laserstrahl an einem hellen Ort visuell zu beobachten oder wahrzunehmen. Andererseits, wenn ein Laserstrahl intermittierend in Form eines Rechtecks, wie in 3 gezeigt, emittiert wird, kann der Laserstrahl dann unter verhältnismäßig geringer Steuerung bzw. Kontrolle über die Absicherung des menschlichen Körpers gegen den Laserstrahl verwendet werden, wenn die Menge an Licht, welche innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls ist, 1 mW oder geringer ist. Daher wird die Sichtbarkeit selbst an einem hellen Ort verbessert.

Wie in 4 gezeigt, ist ein Beispiel zum Verständnis der Erfindung nützlich. In 4 ist die Zeitgabeschaltung 100 auf eine solche Art und Weise konstruiert, dass die Zeit, welche erforderlich ist, um den Lichtimpuls auszugeben oder zu erzeugen, als T' festgesetzt ist, die Zeit, während welcher das Licht aus ist, auf 2T' gesetzt ist, und ein Zyklus auf 3T' festgesetzt ist. Alternativ kann 3T', entsprechend einem Zyklus, auch auf 10 ms oder weniger festgesetzt sein. In diesem Fall wird die durchschnittliche Ausgabe eines Laserstrahls 1 mW oder so.

Wenn jedoch der Zyklus des Laserstrahls, welcher intermittierend erzeugt wird in Form eines Rechtecks, kurz ist, wird der Laserstrahl visuell wahrgenommen auf eine solche Art und Weise, dass er über seine Gesamtheit gemittelt ist. Es ist jedoch möglich, den Effekt einer Leistungseinsparung zu erhalten selbst im Fall der gleichen Sichtbarkeit, wenn der Lichtimpuls emittiert wird.

Ein weiterer Effekt kann erreicht werden, wenn das kontinuierliche Impulsbetreiben, das intermittierende Impulsbetreiben und das intermittierende Impulsbetreiben bei einem Zyklus von 10 ms oder weniger geändert werden gemäß der Erfordernis am Ort der Tätigkeit.

Modifikationen der elektrischen Konfiguration der Laserstrahlvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform werden als nächstes beschrieben werden, welche nicht in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen. 5 stellt eine elektrische Konfiguration einer Laserstrahlvorrichtung 2000 dar. Die Laserstrahlvorrichtung 2000 weist auf eine Zeitgabeschaltung 100, eine Laserdioden-Antriebsschaltung 200, eine Laserstrahl- oder Lichtquelle 300 und eine Steuerung 400.

Die Laserlichtquelle 300, welche in der ersten Ausführungsform eingesetzt wird, verwendet den Laser vom Anregungstyp, wohingegen eine normale Laserdiode als eine Laserlichtquelle eingesetzt wird als eine Alternative zu dem Laser vom Anregungstyp in der Strahlvorrichtung 2000. Halbleiterlaser jeglichen Typs können als Laserdiode verwendet werden.

Im Übrigen sind andere Komponenten, welche in der Strahlvorrichtung 2000 eingesetzt werden, im Betrieb, in der Wirkung oder dergleichen identisch zu denen, welche in der ersten Ausführungsform eingesetzt sind, und deren Beschreibung wird daher weggelassen.

6 zeigt eine elektrische Konfiguration einer Laserstrahlvorrichtung 3000 als ein Beispiel, welches zum Verständnis der Erfindung nützlich ist. Die Laserstrahlvorrichtung 3000 weist eine Zeitgabeschaltung 100, einen Treiber oder eine Antriebseinheit 250, eine Lasereinheit 350, eine Steuerung 400 und Choppermittel 500 auf.

In der Schwingvorrichtung 3000 erzeugt die Lasereinheit 350 sequentiell einen Laserimpulsstrahl und die Choppermittel 500 wandeln ihn in einen Strahl von intermittierenden Impulsen oder Licht um, welcher/welches eine gewünschte Flimmerzeit aufweist.

Die Antriebseinheit 250 wird verwendet, um die Choppermittel 500 anzutreiben.

Die Choppermittel 500 können den sequentiell von der Lasereinheit 350 erzeugten Impulsstrahl so unterbrechen, um den intermittierenden Impulsstrahl zu erzeugen, welcher die gewünschte Flimmerzeit aufweist.

Als Choppermittel 500 kann eine Choppervorrichtung zusammengesetzt aus einem mechanischen Verschluss (mechashutter), einer AO(Akusto-optische Vorrichtung), einer EO(Elektro-optische Vorrichtung) usw. verwendet werden.

Die Zeitgabeschaltung 100 wird verwendet, um die Zeitgabe zu bestimmen, welche vorgesehen ist, um die Choppermittel zu aktivieren.

Die Steuerung 400 steuert und treibt die Zeitgabeschaltung 100 an und aktiviert die Choppermittel 500 durch die Antriebseinheit 250.

Die Schwingvorrichtung 3000, welche wie oben beschrieben konstruiert ist, kann intermittierendes Impulslicht erzeugen, welches eine gewünschte Flimmerzeit aufweist, in einer Art und Weise ähnlich der der ersten Ausführungsform.

Des weiteren kann die Lasereinheit 350 eine Laserlichtquelle von jeglichem Typ anwenden.

Übrigens sind andere Komponenten, welche in der Schwingvorrichtung 3000 eingesetzt werden, im Betrieb, Wirkung und dergleichen ähnlich zu denjenigen, welche in der ersten Ausführungsform eingesetzt werden, und ihre Beschreibung wird daher weggelassen werden.

[Laserlichtquelle]

Die Laserlichtquelle 300, welche in der ersten Ausführungsform eingesetzt wird, wird nun beschrieben werden.

Die 8(a), 8(b) und 8(c) sind jeweils typische Diagramme, welche Verstärkungsumschaltungen zeigen. 8(a) zeigt das Verhältnis zwischen der Zeit und einer Anregungsstärke. 8(b) stellt das Verhältnis zwischen der Zeit und einer Lichtintensität dar. 8(c) gibt das Verhältnis zwischen der Zeit und einer invertierten Population wieder.

Es sei aus Betrachtungen dieser Zeichnungen verstanden, dass die maximale Lichtintensität nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Anregungszeit auftritt.

Als nächstes sind jeweils in 9 in getrennter Form eine invertierte Population und eine Lichtintensität dargestellt. Wenn eine kontinuierliche Wellenantriebsleistung zu einem Halbleiterlaser zugeführt wird, wird dann die maximale Lichtintensität in Antwort auf einen ersten Impuls erzeugt, und darauffolgend wird die Lichtintensität verringert, so dass sie zu einer vorbestimmten Lichtintensität kanvergiert. Es ist daher möglich, Licht mit der höchsten Effizienz herauszunehmen. Demzufolge wird nur der erste Impuls verwendet werden.

Bezug nehmen auf die 10(a) und 10(b) wird eine weitere Beschreibung des Falls gegeben werden, in welchem die Antriebsleistung, dargestellt in Form von kontinuierlichen Impulsen, einem Halbleiterlaser zugeführt wird.

10(a) zeigt einen Fall, in welchem eine Periode T" eines kontinuierlichen Impulszugs, zugeführt zu dem Halbleiterlaser, die Bedingungen in &tgr;FL < T" – &tgr; erfüllt.

Im Gegensatz dazu stellt 10(b) einen Fall dar, in welchem die Periode T" des kontinuierlichen Impulszugs, zugeführt zu dem Halbleiterlaser, die Bedingungen in &tgr;FL > T" – &tgr; erfüllt, wobei &tgr;FL die Lebensdauer der Fluoreszenz ist und &tgr; eine Impulsbreite ist.

Es sei aus 10(b) verstanden, dass, wenn der nächste Impuls zu dem Halbleiterlaser zugeführt wird während &tgr;FL (Lebensdauer der Fluoreszenz), eine neue invertierte Population zu der verbleibenden invertierten Population hinzugefügt wird, und nur Licht, welches die maximale Lichtintensität aufweist, effektiv kontinuierlich erzeugt werden kann.

Als nächstes wird eine Beschreibung des Zusammenhangs zwischen der Ausgabe des Halbleiterlasers und der Ausgabe des Halbleiterlasers zur Zeit, bei welcher ein nichtlineares optisches Medium eingeführt ist, vorgenommen werden, um zu helfen, die vorliegende Erfindung zu verstehen, auf Basis der 11(a) bis 11(d).

11(a) zeigt das Verhältnis zwischen dem Strom, welcher durch den Halbleiterlaser verbraucht wird, und der Ausgabe des Halbleiterlasers. Dieses Verhältnis wird linear gehalten nach dem Fluss eines Offset-Stroms.

11(b) stellt das Verhältnis zwischen der Ausgabe des Halbleiterlasers und einer Fundamentalwellenausgabe in einem optischen Resonator dar. Dieses Verhältnis wird linear gehalten nach dem Fluss des Offset-Stroms.

11(c) stellt das Verhältnis zwischen der Fundamentalwellenausgabe in dem optischen Resonator und einer Ausgabe einer zweiten Harmonischen (SHG) dar zur Zeit, zu welcher das nichtlineare optische Medium 400 in den optischen Resonator eingefügt ist. Es ist verständlich, dass die Ausgabe der zweiten Harmonischen (SHG) proportional zum Quadrat der Ausgabe der Fundamentalwelle in dem optischen Resonator ist.

Demgemäß ist die Ausgabe der zweiten Harmonischen (SHG) proportional zum Quadrat des Stroms, welcher durch den Halbleiterlaser aufgebraucht wird, wie in 11(d) gezeigt.

Somit kann dann, wenn das nichtlineare optische Medium in den optischen Resonator eingefügt ist, und die Laserantriebsmittel den Halbleiterlaser antreiben, welcher als Laserlichtquelle 300 dient, so dass der nächste Antriebsimpuls zugeführt wird während &tgr;FL (Lebensdauer der Fluoreszenz), der Halbleiterlaser mit hoher Effizienz, wie in 12 gezeigt, in Schwingung versetzt sein.

Dann nämlich wird, wenn der Halbleiterlaser, entsprechend der Laserlichtquelle 300, entsprechend einer Pulsbreite &tgr;, eines Impulsspitzenstroms IP und einer Impulsperiode T2', gezeigt in 12, angetrieben wird, ein Laserstrahl entsprechend einer Lichtimpulsspitzenausgabe PP SH erzeugt, welcher eine Lichtwellen-Impulsbreite &tgr;' aufweist.

Wenn die Laserantriebsmittel kontinuierlich die Laserlichtquelle 300 antreiben (wenn eine kontinuierliche Ausgabe PCW SH identisch zu einer durchschnittlichen Impulsausgabe Pav SH in diesem Fall erzeugt wird), wird die Ausgabe der zweiten Harmonischen (SHG) proportional zum Quadrat des Stroms, welcher von dem Halbleiterlaser verbraucht wird, wenn ein kontinuierlich arbeitender Strom angenommen wird als ICW. Daher wird nur ein Laserstrahl erzeugt, entsprechend einer kontinuierlichen Lichtausgabe PCW SH, kleiner als die Lichtimpulsspitzenausgabe PP SH.

Des Weiteren wird, da die Laserlichtquelle 300 intermittierend aktiviert wird, wenn sie impulsgetrieben ist, ein Vergleich zwischen dem impulsgetriebenen Betrieb und dem kontinuierlichen Betrieb gemacht werden unter Verwendung des Durchschnittswerts. Ein Durchschnittsimpulsstrom zur Zeit des Impulsantriebsbetriebs wird Iav und er ist kleiner als der kontinuierlich arbeitende Strom ICW.

Somit kann, falls ein Halbleiterlaser anders als ein Anregungstyplaser in der Laserstrahlvorrichtung verwendet wird, dann eine vorteilhafte Wirkung hervorgerufen sein, dass ein Strom von ICW-av gespart werden kann, wenn die Laserlichtquelle impulsgetrieben ist, um einen Laserstrahl zu erzeugen, welcher einer Ausgabe entspricht identisch einer kontinuierlichen Welle.

[Angewandte Beispiele]

Angewandte Beispiele der ersten bis dritten Ausführungsformen werden beschrieben werden. Die Beispiele sind solche, welche auf einen auf Laser abzielenden Mechanismus eingesetzt werden.

Wie in den 13 bis 15 gezeigt, weist der auf einen Laser abzielende Mechanismus einen Rahmen 1, einen erhöhten Rahmen 3, montiert an dem Rahmen 1, um so um eine horizontale Erhöhungswelle 2, ausgebildet in der Nähe eines vorderen Endes des Rahmens 1, drehbar zu sein, und eine Laserstrahlvorrichtung 5 auf, schwingbar ausgebildet um eine schwingbare Welle 4, vorgesehen in Richtung orthogonal zu dem erhöhten Rahmen 3.

Ein horizontaler Hilfsrahmen 6 ist rückwärtig vorgesehen an dem unteren Seitenabschnitt des erhöhten Rahmens 3. Ein horizontaler Stift 7 ist angebracht an dem horizontalen Hilfsrahmen 6. Der Stift 7 ist an den Rahmen 1 mit einer Feder 8 gekoppelt, dort dazwischen eingefügt, und er dient dazu, um den erhöhten Rahmen im Uhrzeigersinn unter einer elastischen Rückstellkraft der Feder 8 zu drücken.

Eine Höhenschraube 10 ist aufrecht vorgesehen, um sich in die Richtung im Wesentlichen orthogonal zu dem Stift zu erstrecken. Des Weiteren bringt die Höhenschraube 10 eine Mutter 11, gehalten in abwickelndem Eingriff mit der Höhenschraube 10 in Eingriff mit einem festen Stift 12, welcher von der Mutter 11 vorragt. Die Höhenschraube 10 ist an eine Ausgabewelle eines Höhenmotors 9 gekoppelt, platziert an dem Rahmen 1, und sie ist in der Lage, die Neigung des erhöhten Rahmens 3 unter einer Antriebskraft des Höhenmotors 9 zu verändern.

Wie in 15 gezeigt, ist ein vertikaler Hilfsrahmen 13 an einer Seite des erhöhten Rahmens 3 montiert. Ein Schwingmotor 15 ist an dem vertikalen Hilfsrahmen 13 mit einem Getriebekasten 14 angebracht, dort dazwischen eingefügt. Eine Führungswelle 16 und eine schwingbare Schraube 17 sind so vorgesehen, sich horizontal von dem Getriebekasten 14 zu erstrecken. Die schwingbare Schraube 17 ist an eine Ausgabewelle des Schwingmotors 15 gekoppelt. Ein Mutterblock 18, in abwickelnden Eingriff gebracht mit der schwingbaren Schraube 17 ist schwingbar an der Führungswelle 16 angepasst.

Ein horizontal vorragender Stift 19 ist horizontal an einem Endabschnitt der Laserstrahlvorrichtung 5 angebracht. Der Stift 19 ist in Eingriff mit einem Eingriffsstift 20 gebracht, montiert an dem Mutterblock 18. Eine elastische Feder 21 ist zwischen dem Stift 19 und dem vertikalen Hilfsrahmen 13 eingeführt. Die Laserstrahlvorrichtung 5 wird in die horizontale Richtung gedrückt, d.h. in die rechte Richtung, wie in 15 gesehen, unter einer elastischen Rückstellkraft der elastischen Feder 21.

Der auf einen Laser abzielende Mechanismus, konstruiert wie oben beschrieben, kann in zwei Richtungen orthogonal zueinander gedreht werden unter Antrieb des Höhenmotors 9 und des Schwingmotors 15.

Des Weiteren zeigt 16 ein Beispiel, in welchem ein Mechanismus, welcher einen Laser verwendet, verwendet wird zur Rohrinstallationsarbeit. Ein auf einen Laser abzielender Mechanismus 7000, versehen mit einer Laserschwingvorrichtung 1000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wird verwendet, um ein Ziel 8000 zu kollimieren.

Ein Laserstrahl kann leicht auf das Ziel 8000 gerichtet werden, selbst an einer hellen Seite, auf welche Sonnenlicht trifft.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, konstruiert wie oben beschrieben, treiben die Antriebsmittel eine Laserlichtquelle, so dass ein intermittierendes Impulslicht, welches eine vorbestimmte Flimmerzeit aufweist, davon erzeugt wird. Dieses intermittierende Impulslicht flimmert langsamer als ein Flimmerwert einer normalen Person in Periode oder Zyklus. Eine Zeitdauer, in welcher das Licht aus ist, wird festgesetzt auf eine Zeit oder so, erforderlich, um die Empfindlichkeit eines jeden Auges auf die maximale Empfindlichkeit wiederherzustellen, nachdem menschliche Augen Helligkeit empfunden haben, da Licht in die menschlichen Augen ausgesendet war. Daher kann eine vorteilhafte Wirkung dadurch erzeugt werden, dass den menschlichen Augen eine Stimulierung gegeben werden kann bei maximaler Empfindlichkeit, und eine Sichtbarkeit kann verbessert werden, selbst wenn die Umgebungen hell sind.

Wie auch gemäß der vorliegenden Erfindung, bildet eine Zeitgabeschaltung ein Zeitgabesignal in solcher Art und Weise aus, dass das intermittierende Impulslicht, welches eine vorbestimmte Flimmerzeit aufweist, von einer Laserlichtquelle vom Anregungstyp erzeugt wird. Ein Pumplaser pumpt die Laserlichtquelle vom Anregungstyp, basierend auf einem Signal, ausgegeben von der Zeitgabeschaltung. Dieses intermittierende Impulslicht flimmert langsamer als der Flimmerwert einer normalen Person in einem Zyklus. Eine Zeit, in welcher das Licht aus ist, wird auf eine Zeit oder so gesetzt, welche erforderlich ist, um die Empfindlichkeit eines jeden Auges auf die maximale Empfindlichkeit wiederherzustellen, nachdem die menschlichen Augen eine Helligkeit empfunden haben, da Licht in die menschlichen Augen ausgesandt war.

Die vorbestimmte Flimmerzeit, eingesetzt in der vorliegenden Erfindung, kann auch auf eine Frequenz festgesetzt werden, bei welcher ein Verstärkungseffekt des Flimmerlichts durch Bartley-Effekt erreicht werden kann.

Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung die vorbestimmte Flimmerzeit auch auf einen Frequenzbereich von 6 Hz bis 15 Hz gesetzt werden.

Wenn die Zeit, welche erforderlich ist, um das intermittierende Impulslicht zu zünden oder zu erzeugen, welches in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, durch T wiedergegeben ist, kann die Zeit, welche erforderlich ist, um es auszuleuchten, auf im Wesentlichen 2T gesetzt werden.

Gemäß dem Laserstrahlerzeugungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann eine Laserlichtquelle intermittierendes Impulslicht erzeugen, welches langsamer flimmert als ein Flimmerwert einer normalen Person in einem Zyklus, und welches eine solche Flimmerzeit aufweist, dass sie der Zeit oder so entspricht, welche erforderlich ist, um die Empfindlichkeit eines jeden Auges auf die maximale Empfindlichkeit wiederherzustellen, nachdem menschliche Augen eine Helligkeit wahrgenommen haben, da Licht in die menschlichen Augen ausgesandt war.


Anspruch[de]
Laserstrahlvorrichtung, aufweisend eine optisch gepumpte Laserlichtquelle (320), einen Pumplaser (310), gestaltet und angeordnet zum Pumpen der optisch gepumpten Laserlichtquelle (320), und eine Timingschaltung (100) zum Formen eines Timingsignals zum Aktivieren des Pumplasers (310), so dass die optisch gepumpte Laserlichtquelle (320) gepulstes Licht in einem sichtbaren Spektrum mit einer vorherbestimmten Pulswiederholungsfrequenz ausstrahlt, dadurch gekennzeichnet, dass, die zeitliche Trennung zwischen zwei aufeinander folgenden Pulsen mindestens 50 ms ist, so dass die Empfindlichkeit des menschlichen Auges zu einem Maximum wiederhergestellt ist zum Detektieren eines Pulses, nachdem es einem vorhergehenden Puls ausgesetzt war, und eine Pulsdauer die Hälfte der zeitlichen Trennung zwischen zwei aufeinander folgenden Pulsen ist. Laserstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Pulswiederholungsfrequenz in einem Bereich von 6 bis 15 Hz ist. Verfahren zum Erzeugen eines Laserstrahls, aufweisend ein Pumpen einer Laserlichtquelle (320) mittels eines Pumplasers (310), wobei die optisch gepumpte Laserlichtquelle (320) gepulstes Licht in einem sichtbaren Spektrum mit einer vorherbestimmten Pulswiederholungsfrequenz ausstrahlt, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Trennung zwischen zwei aufeinander folgenden Pulsen mindestens 50 ms ist, so dass die Empfindlichkeit des menschlichen Auges zu einem Maximum wiederhergestellt ist zum Detektieren eines Pulses, nachdem es einem vorhergehenden Puls ausgesetzt war, und eine Pulsdauer die Hälfte der zeitlichen Trennung zwischen zwei aufeinander folgenden Pulsen ist. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Pulswiederholungsfrequenz in einem Bereich von 6 bis 15 Hz ist.






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