(57)【要約】【課題】  車両のエンジンの燃焼室内において、点火位置を任意に変更できるレーザ点火装置を提供する。【解決手段】  筒形状のケース１０と、ケース１０に収納されると共に、レーザ光を発するレーザユニット２０と、レーザ光の光軸上に配置され、レーザ光を透過または遮断する電子シャッタ３０と、レーザユニット２０から照射されるレーザ光を集光する集光レンズ６０と、中空円筒形状であって、レーザ光の光軸に垂直な面に対して集光レンズ６０を所望の角度で傾けて固定する台座５０と、レーザ光の光軸を中心に台座５０を回転させる超伝導モータ４０と、を有することを特徴とする。集光レンズ６０は、集光レンズ６０の回転によってレーザ光の焦点が描く円の直径が少なくとも３．５ｍｍ以上となるように、傾けられて台座５０に固定されている。【選択図】        図１
2006009585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形状のケース（１０、１２）と、
前記ケースに収納されると共に、レーザ光を発するレーザユニット（２０）と、
前記レーザ光の光軸上に配置され、前記レーザ光を透過または遮断する電子シャッタ（３０）と、
前記レーザユニットから照射されるレーザ光を集光する集光レンズ（６０）と、
中空円筒形状であって、前記レーザ光の光軸に垂直な面に対して前記集光レンズを所望の角度で傾けて固定する台座（５０）と、
前記レーザ光の光軸を中心に前記台座を回転させる台座駆動手段（４０）と、を有することを特徴とするレーザ点火装置。
【請求項２】
前記集光レンズは、前記集光レンズの回転によって前記レーザ光の焦点が描く円の直径が少なくとも３．５ｍｍ以上となるように、前記台座に傾けられて固定されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ点火装置。
【請求項３】
筒形状のケース（１０、１２）と、
前記ケースに収納されると共に、レーザ光を発するレーザユニット（２０）と、
前記レーザ光の光軸上に配置され、前記レーザ光を透過または遮断する電子シャッタ（３０）と、
前記レーザユニットから照射されるレーザ光を集光する集光レンズ（６０）と、
前記集光レンズの外縁部に複数設置されると共に前記集光レンズを固定し、印加される電圧に応じて伸縮する圧電素子（７０）と、を有することを特徴とするレーザ点火装置。
【請求項４】
前記レーザ光の光軸上において、前記電子シャッタと前記集光レンズとの間には、焦点距離調整ユニット（８０）が配置されており、
この焦点距離調整ユニットは、前記集光レンズの焦点距離を調整する焦点距離調整レンズ（８１）と、前記焦点距離調整レンズを前記レーザ光の光軸方向に駆動する焦点距離調整レンズ駆動手段（８２）とを備えて構成され、
前記焦点距離調整レンズ駆動手段にて前記焦点距離調整レンズが駆動されると、前記集光レンズの焦点距離が前記光軸方向に移動するようになっていることを特徴とする請求項３に記載のレーザ点火装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジンにおいてエンジンの燃焼室での着火をレーザによって行うレーザ点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両のエンジンの点火装置として、レーザを用いた点火装置が提案されている。このようなレーザを用いた点火装置においては、エンジンの燃焼室内の任意の位置に任意のタイミングでレーザを照射し集光させて着火することができるものとして注目されている。
【０００３】
上記のようなレーザ点火装置として、レーザ光の焦点位置、すなわち着火位置を揺動させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このレーザ点火装置では、レーザのレーザ光がレンズにて集光されるようになっており、このレンズとレンズの焦点位置である着火位置との間にプリズムを配置し、このプリズムを回転させることで、ピストン上面の着火位置を揺動させている。
【０００４】
一方、レーザ光の焦点位置をレーザの光軸方向に移動できるレーザ点火装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このレーザ点火装置は、エンジンのシリンダ側面に、気筒ごとに設置されている。そして、このレーザ点火装置は、集光レンズを備えた可変焦点ユニットを有しており、この可変焦点ユニットに備えられた集光レンズの焦点を光軸方向に移動させることで、着火位置を光軸方向に移動させている。
【特許文献１】特開平７−２１７５２１号公報
【特許文献２】特開平５−３３７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、着火位置を揺動するレーザ点火装置においては、プリズムを回転させて着火位置を揺動させているものの、レンズの焦点となっているピストン上面が溶融してしまうのを避けるためにレンズの焦点位置をずらしているにすぎない。したがって、レーザの焦点位置、すなわち着火位置を任意に変更するものではない。
【０００６】
また、シリンダの側面に設置されるレーザ点火装置においては、レーザ光の焦点位置を変更できるものの、その焦点位置はレーザ光の光軸上に限定されている。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、車両のエンジンの燃焼室内において、点火位置を任意に変更できるレーザ点火装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、筒形状のケース（１０、１２）と、ケースに収納されると共に、レーザ光を発するレーザユニット（２０）と、レーザ光の光軸上に配置され、レーザ光を透過または遮断する電子シャッタ（３０）と、レーザユニットから照射されるレーザ光を集光する集光レンズ（６０）と、中空円筒形状であって、レーザ光の光軸に垂直な面に対して集光レンズを所望の角度で傾けて固定する台座（５０）と、レーザ光の光軸を中心に台座を回転させる台座駆動手段（４０）と、を有することを特徴としている。
【０００９】
このように、集光レンズを傾けた状態でレーザ光の光軸を中心に回転させる。これにより、レーザ光の焦点位置を任意に移動させることができる。また、電子シャッタにてレーザ光を通過させたときのみ、レーザ光の焦点にて着火するようにすることができる。
【００１０】
さらに、レーザ光の焦点が集光レンズの傾きによって円を描くように移動する。したがって、所定の径を有する円の周上を移動するレーザ光の焦点を着火源とすることができる。これにより、エンジンの燃焼室内における着火点の点数を増やすことができ、着火後の燃焼を促進させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、集光レンズは、集光レンズの回転によってレーザ光の焦点が描く円の直径が少なくとも３．５ｍｍ以上となるように、台座に傾けられて固定されていることを特徴としている。
【００１２】
このように、レーザ光の焦点が描く円の直径が少なくとも３．５ｍｍ以上となるように集光レンズを傾けて固定する。これにより、着火の時点でレーザ光の焦点が描く円、すなわち火炎核のサイズをあらかじめ３．５ｍｍ以上とすることができ、着火後直ちに燃焼を開始することができる。したがって、着火後の燃焼を安定させることができ、熱効率を向上させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、筒形状のケース（１０、１２）と、ケースに収納されると共に、レーザ光を発するレーザユニット（２０）と、レーザ光の光軸上に配置され、レーザ光を透過または遮断する電子シャッタ（３０）と、レーザユニットから照射されるレーザ光を集光する集光レンズ（６０）と、集光レンズの外縁部に複数設置されると共に集光レンズを固定し、印加される電圧に応じて伸縮する圧電素子（７０）と、を有することを特徴としている。
【００１４】
このように、集光レンズを複数の圧電素子にて固定し、それぞれの圧電素子に電圧を印加する。これにより、集光レンズの焦点位置を任意に移動させることができる。さらに、すべての圧電素子を伸縮させることで、集光レンズの焦点位置をレーザ光の光軸方向に移動させることもできる。したがって、エンジンの燃焼室内においてレーザ光の焦点を三次元的に移動させることができる。
【００１５】
また、電子シャッタにてレーザ光を透過させたときに、レーザ光の焦点にて着火することとなる。したがって、電子シャッタによるレーザ光の透過と、圧電素子による集光レンズの傾きとの組み合わせにより、多点着火を行うことができる。このように多点着火を実施できると、着火による火炎伝搬速度を向上でき、燃焼速度を早めることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、レーザ光の光軸上において、電子シャッタと集光レンズとの間には、焦点距離調整ユニット（８０）が配置されており、この焦点距離調整ユニットは、集光レンズの焦点距離を調整する焦点距離調整レンズ（８１）と、焦点距離調整レンズをレーザ光の光軸方向に駆動する焦点距離調整レンズ駆動手段（８２）とを備えて構成され、焦点距離調整レンズ駆動手段にて焦点距離調整レンズが駆動されると、集光レンズの焦点距離が光軸方向に移動するようになっていることを特徴としている。
【００１７】
このように、電子シャッタと集光レンズとの間に焦点距離調整ユニットを設置する。そして、この焦点距離調整ユニットによって、集光レンズの光軸方向の焦点位置を移動させることができる。この場合、焦点距離調整レンズによってより大きく焦点位置を光軸方向に移動させることができる。
【００１８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るレーザ点火装置の概略図である。図２は、図１に示されるレーザ点火装置をエンジンのシリンダヘッドに設置した様子を示した図である。
【００２０】
図１に示されるように、レーザ点火装置は、ケース１０と、レーザユニット２０と、電子シャッタ３０と、超音波モータ４０と、台座５０と、集光レンズ６０と、を備えて構成されている。なお、図１において超音波モータ４０、台座５０、集光レンズ６０は、概略断面図となっている。
【００２１】
ケース１０は、筒形状のハウジングであり、冷却媒体１１と、ガラス窓１２とを備えている。冷却媒体１１は、後述するレーザユニット２０から発せられる熱を吸引するものであり、例えばペルチエ素子で構成される。また、ガラス窓１２は、ケース１０からレーザ光が照射される窓であり、ケース１０の一端側に配置され、ケース１０と一体とされている。
【００２２】
このようなケース１０においては、図２に示されるように、エンジン１００のシリンダヘッド１１０の上面に開けられた孔１１１にケース１０の一端側（ガラス窓１２側）が挿入されて一体とされる。
【００２３】
レーザユニット２０は、レーザ光を発するものである。このレーザユニット２０は、半導体レーザ２１と、ＹＡＧ結晶２２と、配線２３と、電極２４とを備えて構成されている。
【００２４】
半導体レーザ２１は、周知のレーザ光源である。ＹＡＧ結晶２２は、周知のイットリウム（Ｙ）・アルミニウム（Ａｌ）・ガーネット（Ｇ）結晶である。配線２３および電極２４は、半導体レーザ２１に電源を供給するためのものであり、電極２４から供給される電源は、配線２３を介して半導体レーザ２１に供給される。電極２４は、ケース１０の他端側の外部に配置される。
【００２５】
このようなレーザユニット２０は、ＹＡＧ結晶２２の中に混入したネオジウム（Ｎｄ）を発光体とする固体レーザとして構成される。本実施形態では、レーザユニット２０のレーザパワーが数十ｍＪであり、レーザの基本波長が１０６４ｎｍとなっている。
【００２６】
電子シャッタ３０は、レーザユニット２０から発せられるレーザ光を透過または遮断するためのものであり、例えば２枚の偏光板にて構成されている。すなわち、レーザ光の光軸を中心に２枚の偏光板のうちの一方の偏光板をずらすことで、電子シャッタ３０の透過率を変える。これにより、任意のタイミングにてケース１０からレーザ光を照射する。この電子シャッタ３０には、図示しないエンジンＥＣＵから信号が入力されるようになっており、エンジンＥＣＵにて電子シャッタ３０の開閉タイミングが制御される。
【００２７】
超音波モータ４０は、レーザ光の光軸を中心として台座５０を回転させるものであり、中空円筒状の図示しないステータ（弾性体）とロータ（移動体）とを備えて構成されている。このような超音波モータ４０に対して、ステータに定在波を発生させる交流電圧と定在波とは周期が１／４だけずれたもう一つの定在波を発生させる交流電圧とを印加して、ステータに超音波振動を発生させ、２つの超音波振動波が重ね合わされた進行波によりロータを回転させる。このような超音波モータ４０の回転制御は、図示しないエンジンＥＣＵにてなされるようになっている。なお、超音波モータ４０は、本発明の台座駆動手段に相当する。
【００２８】
台座５０は、集光レンズ６０を固定するものであり、超音波モータ４０のロータと接着固定されている。したがって、超音波モータ４０を回転させると、台座５０は集光レンズ６０と共にレーザ光の光軸を中心に回転する。
【００２９】
集光レンズ６０は、レーザユニット２０から発せられるレーザ光を集光して、図２に示されるエンジン１００の燃焼室１２０内に照射するものである。ここで、燃焼室１２０とは、エンジン１００のシリンダ１３０の壁面１３１、吸気用バルブ１４１、排気用バルブ１４２、ピストン１５０、そして本装置のケース１０のガラス窓１２にて閉塞された空間を指す。また、本実施形態では、集光レンズ６０の焦点の径は数十μｍとなっている。
【００３０】
この集光レンズ６０は、レーザ光の光軸に垂直な面に対して所望の角度で傾けられて固定されている。また、集光レンズ６０の焦点は、本装置がエンジン１００のシリンダヘッド１１０に設置された際、シリンダ１３０においてピストン１５０が最上位点に位置する時における燃焼室１２０の空間のほぼ中心位置に合うようにあらかじめ調整される。
【００３１】
なお、集光レンズ６０の焦点距離は、本装置が搭載されるエンジン１００によって異なり、それぞれのエンジン１００に対して設定されるものである。以上が、本実施形態に係るレーザ点火装置の構成である。
【００３２】
続いて、本実施形態に係るレーザ点火装置の作動について説明する。まず、図２に示されるように、エンジン１００のシリンダヘッド１１０にケース１０が設置された状態において、レーザユニット２０の電極２４に電源が供給される。
【００３３】
すると、レーザユニット２０の半導体レーザ２１が稼働され、半導体レーザ２１からレーザ光が発せられる。レーザ光は電子シャッタ３０、超音波モータ４０、台座５０を介して集光レンズ６０に照射される。
【００３４】
そして、エンジンＥＣＵにて電子シャッタ３０の開閉タイミングおよび超音波モータ４０の回転角度が制御されることで、エンジン１００の燃焼室１２０の着火が行われる。上述のように、集光レンズ６０は台座５０に所定角度傾けられて固定されている。したがって、電子シャッタ３０が開けられると共に超音波モータ４０が稼働して台座５０が回転すると、レーザ光の焦点は図１に示されるように、所定の直径を有する円を描くように燃焼室１２０にて走査されることとなる。このように、傾けられた集光レンズ６０を回転させることで、焦点位置を周上に移動させることにより着火点数を増やしている。
【００３５】
ここで、燃焼室１２０にて着火および燃焼が起こり、ピストン１５０がシリンダ１３０内を往復運動する際、吸気用バルブ１４１、排気用バルブ１４２が閉じた状態で、ピストン１５０が最上位点に到達したときを着火タイミングとする。このような着火タイミングにおいて着火点を多点とする方法は、以下の２つがある。
【００３６】
１つは、着火タイミングの際に電子シャッタ３０を開放し続けることで、レーザ光の焦点が燃焼室１２０内に描く円の円上のすべての点を着火点とする方法である。もう１つは、着火タイミングの際に電子シャッタ３０を複数回開閉することで、レーザ光の焦点が燃焼室１２０内に描く円の円上の任意の数点を着火点とする方法である。このような方法によって、着火タイミングにおける着火点数を多点としている。
【００３７】
上記のようにして、着火点を多点とすることで、着火後の火炎を確実に成長させる。本実施形態では、レーザ光の焦点位置が描く円の直径を３．５ｍｍ以上としている。このことについて、図３を参照して説明する。なお、以下では、レーザ光の焦点位置が描く円を火炎核と呼ぶ。
【００３８】
発明者らは、スパークプラグの中心電極と接地電極との間の火花ギャップを火炎核のサイズ（直径）とみなして着火シミュレーションを行った。なお、着火シミュレーションは、細径接地プラグを用いるとして、Ａ／Ｆ（空気と燃料との比）が２２、圧力が０．５ＭＰａ、酸素濃度が１８％、プラグ電極温度が２００℃、混合気初期温度が３００℃であることを条件としてなされた。
【００３９】
図３は、着火後の時間に対する火炎核のサイズをグラフで表した図である。図３において、横軸は着火後の時間［ｍｓ］、縦軸は火炎核のサイズ［ｍｍ］を示している。図３に示されるように、火花ギャップが０．８、１．１、２．０ｍｍである場合、着火後２ｍｓ程度においては、火炎核のサイズがほぼ一定になっている。すなわち、火炎核の成長が遅いことを示している。一方、火花ギャップが３．２ｍｍである場合、着火後すみやかに火炎核のサイズが大きくなっている。すなわち、火花ギャップが３．２ｍｍ以上であれば、着火後、火炎核が確実に成長する。
【００４０】
このように、火花ギャップが大きい、すなわちレーザ光の焦点位置が描く円の直径が大きいほど、燃焼室１２０において確実に着火することができる。したがって、本装置においてレーザ光の焦点位置が描く円の直径を少なくとも３．５ｍｍ以上とすることで、上記結果と同様に、着火後すみやかに火炎核を成長させることができると言える。
【００４１】
なお、火炎核のサイズの上限は、シリンダ１３０の内壁面１３１以下とする。つまり、この火炎核のサイズの上限は、本装置が設置されるエンジン１００によって異なり、それぞれのエンジン１００によって設定される。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態では、集光レンズ６０を所定角度傾けて台座５０に固定している。このように、集光レンズ６０を傾けた状態でレーザ光の光軸を中心に回転させる。これにより、レーザ光の焦点位置を任意に移動させることができる。
【００４３】
さらに、レーザ光の焦点を集光レンズ６０の傾きによって円を描くように移動させている。これにより、エンジン１００の燃焼室１２０内における着火点数を増やすことができ、着火後の燃焼速度、熱効率を向上させることができる。
【００４４】
また、レーザ光の焦点が描く円の直径が少なくとも３．５ｍｍ以上となるように集光レンズ６０を傾けて台座５０に固定している。これにより、着火の時点でレーザ光の焦点が描く円、すなわち火炎核のサイズを大きくすることができ、着火後直ちに燃焼を開始するようにすることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、集光レンズ６０がピエゾスタックに固定されていることが、第１実施形態と異なる。本実施形態では、このピエゾスタックが、集光レンズ６０の焦点位置を移動可能にしている。
【００４６】
図４は、本実施形態に係るレーザ点火装置の概略図である。図４に示されるように、本実施形態に係るレーザ点火装置には、ピエゾスタック７０が備えられている。
【００４７】
ピエゾスタック７０は、電圧が印加されると変形する周知のピエゾ素子（圧電素子）である。本実施形態では、このピエゾスタック７０は、中空円筒状のピエゾ素子にて構成され、さらに、このピエゾ素子はレーザ光の光軸を中心として周方向に三分割された状態になっている。そして、集光レンズ６０は、上記三分割されたピエゾスタック７０に両面が挟まれた状態で保持される。
【００４８】
各ピエゾ素子はそれぞれ絶縁された状態になっており、各ピエゾ素子にそれぞれ配線が接続されている。つまり、各ピエゾ素子は、印加される電圧に応じて独立して伸縮可能になっている。このようなピエゾスタック７０においては、集光レンズ６０を保持するピエゾ素子に加えて、レーザ光の光軸方向に伸縮可能な複数のピエゾ素子も設けられている。
【００４９】
上記ピエゾスタック７０を備えたレーザ点火装置では、エンジンＥＣＵによって三分割された各ピエゾ素子に電圧が印加される。すなわち、ピエゾスタック７０の各ピエゾ素子に印加される電圧によって、集光レンズ６０の傾きが任意に変更される。
【００５０】
具体的には、各ピエゾ素子に対してそれぞれ所望の電圧を印加する。すなわち、各ピエゾ素子に印加する電圧の値を変えて、各ピエゾ素子の伸縮量を変えることにより、集光レンズ６０の傾きを変える。これにより、第１実施形態と同様に、集光レンズ６０の焦点位置を周方向に回転させることができる。さらに、燃焼室１２０内の任意の位置に集光レンズ６０の焦点位置を移動させることもできる。また、各ピエゾ素子に電圧を印加して、各ピエゾ素子を光軸方向に伸縮させると、図４に示されるように、集光レンズ６０の焦点位置を光軸方向に移動させることができる。
【００５１】
つまり、本実施形態に係る集光レンズ６０は、上記ピエゾスタック７０によって、その焦点位置を三次元的に移動させることができるのである。したがって、エンジン１００の燃焼室１２０において、着火したい位置に集光レンズ６０の焦点を移動させ、その焦点位置にて着火することができることとなる。
【００５２】
なお、レーザ光は、上記第１実施形態と同様に、エンジンＥＣＵによって電子シャッタ３０が開閉されることで本装置から照射されることとなる。
【００５３】
以上のように、本実施形態では、ピエゾスタック７０によって集光レンズ６０を固定している。このように、集光レンズ６０を複数のピエゾ素子にて固定し、それぞれのピエゾ素子に電圧を印加する。これにより、集光レンズ６０の焦点位置を任意に移動させることができる。
【００５４】
さらに、レーザ光の光軸方向にピエゾ素子を伸縮させることにより、集光レンズ６０の焦点位置をレーザ光の光軸方向に移動させることができる。したがって、エンジン１００の燃焼室１２０内においてレーザ光の焦点を三次元的に移動させることができる。
【００５５】
また、電子シャッタ３０にてレーザ光を透過させたときに、レーザ光の焦点にて着火することとなる。したがって、電子シャッタ３０によるレーザ光の透過と、ピエゾ素子による集光レンズの傾きとを組み合わせることにより、多点着火を行うことができる。このように多点着火を実施できると、着火による火炎伝搬速度を向上でき、燃焼速度を早めることができる。
【００５６】
（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。本実施形態では、電子シャッタ３０とピエゾスタック７０との間に、焦点距離調整ユニットが備えられていることが、第２実施形態と異なる。本実施形態では、この焦点距離調整ユニットが、レーザ光の焦点位置を移動可能にしている。
【００５７】
図５は、本実施形態に係るレーザ点火装置の概略図である。図５に示されるように、本実施形態に係るレーザ点火装置には、ケース１０中の電子シャッタ３０とピエゾスタック７０との間に焦点距離調整ユニット８０が備えられている。
【００５８】
焦点距離調整ユニット８０は、焦点距離調整レンズ８１と、リアルソレノイドコイル８２とを備えて構成されている。焦点距離調整レンズ８１は、表面と表面に対向する面とが凹面鏡で構成されており、レンズの外縁部には図示しない導電部材が備えられている。そして、ケース１０内での位置が変更されることで集光レンズ６０の光軸方向の焦点位置を変える。
【００５９】
また、リアルソレノイドコイル８２は、レーザ光の光軸に対して平行に配置された周知のコイルであり、印加される電圧の向きによって発生する磁力によって上記焦点距離調整レンズ８１を光軸に平行に移動させる。なお、リアルソレノイドコイル８２は、本発明の焦点距離調整レンズ駆動手段に相当する。
【００６０】
このような焦点距離調整ユニット８０には、焦点距離調整レンズ８１がレーザ光の光軸方向に移動できるように、図示しないガイドが備えられている。そして、リアルソレノイドコイル８１に電流を流して磁界を発生させると、焦点距離調整レンズ８１の導電部材に電流が流れ、焦点距離調整レンズ８１がリアルソレノイドコイル８２上をガイドに沿って光軸方向に移動する。
【００６１】
したがって、焦点距離調整レンズ８１をピエゾスタック７０側に移動させると、集光レンズ６０の焦点位置はピストン１５０側に移動する。逆に、焦点距離調整レンズ８１を電子シャッタ３０側に移動させると、集光レンズ６０の焦点位置はガラス窓１２側に移動する。
【００６２】
本実施形態では、集光レンズ６０の焦点位置を光軸方向に移動させるために、上記焦点距離調整ユニット８０を用いる。そして、集光レンズ６０の焦点位置を光軸に垂直な面方向に移動させるためにピエゾスタック７０を用いる。こうして、焦点距離調整ユニット８０およびピエゾスタック７０を組み合わせることによっても、集光レンズ６０の焦点位置を燃焼室１２０内にて三次元的に移動させることができる。
【００６３】
なお、レーザ光を照射するタイミングは、上記第１および第２実施形態と同様である。
【００６４】
以上のように、本実施形態では、焦点距離調整ユニット８０にて集光レンズ６０の焦点位置を光軸方向に移動させている。これにより、焦点距離調整レンズ８１によって集光レンズ６０の焦点位置をより大きく移動させることができる。
【００６５】
（他の実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、レーザ点火装置はシリンダヘッド１１０に設置されるが、レーザ点火装置が設置される場所はシリンダヘッド１１０に限るものではない。すなわち、エンジン１００のシリンダ１３０に配置しても構わない。
【００６６】
集光レンズ６０をレーザ光の光軸を中心にして回転させる際、第１実施形態では超音波モータ４０を採用しているが、他の方法のよって集光レンズ６０を回転させても構わない。例えば、集光レンズ６０にベルトやギアを設け、モータで間接的に駆動しても良い。
【００６７】
第３実施形態では、リアルソレノイドコイル８２を用いて焦点距離調整レンズ８１を移動させていたが、リアルソレノイドコイル８２に限らず、例えばピエゾスタック７０を用いて焦点距離調整レンズ８１を移動させるようにしても構わない。
【００６８】
また、第３実施形態において、ピエゾスタック７０を第１実施形態の超音波モータ４０および台座５０に置き換えても良い。
【００６９】
上記第１〜第３実施形態において、集光レンズ６０を複眼レンズとしてもよい。例えば３つのレンズを含んだ複眼レンズを集光レンズ６０とした場合、集光レンズ６０に入射したレーザ光は３カ所に照射されることとなる。これにより、着火点数を３カ所にすることができる。このような複眼レンズである集光レンズ６０を回転させると、より多くの着火点を生成できるので、着火後の火炎伝達速度の向上、熱効率向上、ノッキングの回避が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザ点火装置の概略図である。
【図２】図１に示すレーザ点火装置をエンジンのシリンダヘッドに設置した様子を示した図である。
【図３】着火試験によって着火後の火炎核のサイズをグラフで表した図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るレーザ点火装置の概略図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るレーザ点火装置の概略図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０…ケース、１１…冷却媒体、１２…ガラス窓、２０…レーザユニット、
２１…ＹＡＧ結晶、２２…半導体レーザ、２３…配線、２４…電極、
３０…電子シャッタ、４０…超音波モータ、５０…台座、６０…集光レンズ、
７０…ピエゾスタック、８０…焦点距離調整ユニット、８１…焦点距離調整レンズ、
８２…リアルソレノイドコイル。
【図１】
2006009585.tif 000003
【図２】
2006009585.tif 000004
【図３】
2006009585.tif 000005
【図４】
2006009585.tif 000006
【図５】
2006009585.tif 000007