(57)【要約】【課題】レーザヘッドに障害が起きた際にも、作動を継続することが可能であり、レーザ投影機が利用されていない時にレーザヘッドを交換することができるレーザ投影機を提供する。【解決手段】複数ヘッドレーザ投影機は、第一のレーザヘッドからのレーザ光の有無を感知し、第一のレーザヘッドからレーザ光が感知されないと、第二のレーザヘッドへと切換を行うように、切換装置へと信号を送信する。よって、本発明の複数ヘッドレーザ投影機は、レーザのうちの一つに問題が生じた際にも、複数ヘッドレーザ投影機の継続的作動を提供するように利用可能である。複数ヘッドレーザ投影機は、例えば、立ち上げ時などにおいて、レーザヘッドの診断テストに活用することが可能である。加えて、本発明の複数ヘッドレーザ投影機はレーザヘッドの出力、すなわち、レーザヘッドの予測残寿命、を知らせるように利用することもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を生成するように整列された少なくとも二つのレーザヘッドと、
前記レーザヘッドのいずれも、レーザ軌道上にレーザ光を誘導できるよう活用するため、前記レーザヘッドの一つから、別の前記レーザヘッドへと切換を行うように選択的に作動可能な切換装置と、
から構成される、複数ヘッドレーザ投影機。
【請求項２】
前記レーザヘッドからレーザ光を受けるセンサを備え、前記センサと前記切換装置が機能的に関連している、ことを特徴とする、請求項１に記載の発明。
【請求項３】
前記センサはレーザヘッドの一つからのレーザ光の有無を感知し、前記センサは、前記レーザヘッドの一つからのレーザ光を感知しなかった場合、別の前記レーザヘッドへと切換を行うよう切換装置に信号を送信する、ことを特徴とする、請求項２に記載の発明。
【請求項４】
前記複数ヘッドレーザ投影機は、テスト手順を備え、前記切換装置は、前記レーザヘッドの一つから別の前記レーザヘッドへと切換を行い、前記センサは感知されたレーザ光の出力に比例する信号を生成する、ことを特徴とする、請求項３に記載の発明。
【請求項５】
前記レーザヘッドの一つからレーザ光が感知されない場合、前記テスト手順は、前記センサが前記レーザヘッダからのレーザ光を感知していないことを知らせる手順と、前記別のレーザヘッドへと切換を行う手順と、から構成されることを特徴とする、請求項４に記載の発明。
【請求項６】
前記センサは前記レーザヘッドの残寿命に関する信号を送信する、ことを特徴とする、請求項４に記載の発明。
【請求項７】
前記レーザヘッドの前記レーザ光は、光分割器によって同じレーザ軌道上に整列される、ことを特徴とする、請求項１に記載の発明。
【請求項８】
前記複数ヘッドレーザ投影機は、視準器を有し、前記レーザ軌道は、前記視準器を通るように案内される、ことを特徴とする、請求項１に記載の発明。
【請求項９】
前記レーザヘッドのいずれも、前記レーザ投影機の位置合わせや、前記レーザ投影機の電源の停止を行わずに、インフィールドで交換することができる、ことを特徴とする、請求項１に記載の発明。
【請求項１０】
レーザヘッド（少なくとも二つ）からのレーザ光を共通の軌道上に整列する手順と、
前記レーザヘッドからの前記レーザ光を、別の前記レーザヘッドのレーザ光と切り換える手順と、から成り、
前記レーザヘッドの状態に関する信号が生成される、ことを特徴とする複数ヘッドレーザ投影機のテスト方法。
【請求項１１】
前記レーザヘッドからのレーザ光を受けるためのセンサを設置する手順をさらに有し、前記センサは前記切り換え装置と機能的に関連している、ことを特徴とする、請求項１０に記載の発明。
【請求項１２】
前記レーザ光の出力に比例した信号を生成する手順をさらに有する、ことを特徴とする、請求項１０に記載の発明。
【請求項１３】
センサが前記レーザヘッドの一つからレーザ光を感知しない場合、信号を生成する手順をさらに有することを特徴とする、請求項１１に記載の発明。
【請求項１４】
前記レーザヘッドからのレーザ光が感知されない場合、前記レーザヘッドのうち、別のものに切換を行う手順をさらに有する、ことを特徴とする、請求項１３に記載の発明。
【請求項１５】
前記レーザヘッドのいずれも、前記レーザ投影機の位置合わせ、または前記レーザ投影機の電源の停止を行わずに、インフィールドで交換する(in-field replaced)ことができる、ことを特徴とする、請求項１０に記載の発明。
【請求項１６】
少なくとも二つのレーザヘッドからのレーザ光を共通の軌道上に整列する手順と、
前記複数ヘッドレーザ投影機の連続作動を維持するために、前記レーザヘッドの一つから別の前記レーザヘッドへと切換を行うよう、切換装置に知らせる手順と、
から構成される複数ヘッドレーザ投影機を継続作動する方法。
【請求項１７】
前記レーザヘッドからのレーザ光を受けるためにセンサを設置する手順を備え、このとき前記センサは前記レーザヘッドの一つからのレーザ光の有無を感知する、ことを特徴とする、請求項１６に記載の発明。
【請求項１８】
前記レーザヘッドからの前記レーザ光を、光分割器を使って、センサへと誘導することを特徴とする、請求項１７に記載の発明。
【請求項１９】
前記レーザヘッドからの前記レーザ光は、光分割器を使って整列される、ことを特徴とする、請求項１６に記載の発明。
【請求項２０】
視準器を通って、前記レーザ光のうち一つを案内する手順をさらに有する、ことを特徴とする、請求項１６に記載の発明。
【請求項２１】
前記レーザヘッドのいずれも、前記レーザ投影機の位置合わせ、または前記レーザ投影機の電源の停止を行わずに、インフィールドで交換することができる、ことを特徴とする、請求項１６に記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、米国仮特許出願第６０／６９１、９７０（２００５年６月１７日出願）に基づく優先権を主張し、その明細書の全てをここに参照により引用する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は概してレーザ投影機に関し、さらに具体的には、レーザヘッドの一つに障害が起きた際にも、継続作動が可能で、診断を行うこともできる、複数ヘッドを有するレーザ投影機とその方法に関する。
【０００３】
レーザ投影機は、近年様々な工業用途（例えば、トラス組み立て、合板および航空機の製造、等の、組み立て前の部品の配置決め等）そして部品および航空機上への転写シールの設置に利用されている。従来のレーザ投影機または、レーザ投影システムは、レーザ光を生成するレーザヘッド、視準器(collimator)、検流計、そして角度をもって取り付けられた捜査鏡(scanning mirrors)から構成される。捜査鏡は視準器からのレーザ光を受け、作業面などの面上へと屈曲させる。さらに、従来のレーザ投影機は投影されるレーザ像やテンプレートを制御するアルゴリズムを備えるコンピュータや、その他の電源・電子部品を有する。同時係属中の２００４年１０月８日出願の米国特許出願第１０／９６１、５９９号（その全開示は、ここに明確に包含される）は、レーザ投影機用の改善された温度制御について開示するとともに、さらにレーザ投影機システム用の光学・電源部品について開示する。
【０００４】
当業者には当然のことながら、レーザ光を生成するレーザヘッドには寿命があり、定期的に交換される必要がある。しかしながら、工業用途においては、レーザヘッドに不具合が発生すると、その交換のためにレーザ投影装置を停止する必要が生じ、これは通常生産の停止を招く。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、レーザヘッドに障害が起きた際にも、継続作動が可能であり、レーザ投影機が利用されていない時にレーザヘッドを交換することができるレーザ投影機が、長きにわたって望まれてきた。加えて、先行技術では、レーザヘッドの定期的な（例えば、立ち上げ時に）検査や診断を可能とするレーザ投影機については開示していない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の複数ヘッドレーザ投影機とその方法は、上述の課題を解決するものであり、レーザヘッドに障害が起きた際にも、継続作動を可能とし、自動的な診断やテスト方法を提供する。
【０００７】
本発明の一般的な内容に基づいて、複数ヘッドレーザ投影機は、レーザ光を生成するように配置された、少なくとも二つのレーザヘッドと、各レーザヘッドからレーザ光を受けるセンサと、センサに接続されており、レーザヘッドのうちの一つから別のレーザヘッドへの切換を行う切換装置とを有している。このとき、二つのレーザヘッドからのレーザ光は光分割器によって整列され、レーザ投影機からのレーザ光は光分割器によってセンサへと導かれる。しかし、レーザヘッドからのレーザ光を、同じレーザ軌道上に整列させる方法として、他を用いてもよい。例えば、フラップ鏡、または回転鏡、などを利用してもよい。
【０００８】
本発明の特徴の一つに基づいて、複数ヘッドレーザ投影機は、第一のレーザヘッドからのレーザ光の有無を感知するセンサを有し、このセンサは第一のレーザヘッドからレーザ光が感知されないと、第二のレーザヘッドへと切換を行うように、切換装置へと信号を送信する。よって、本発明の複数ヘッドレーザ投影機は、レーザのうちの一つに問題が生じた際にも、複数ヘッドレーザ投影機の継続作動を提供するように利用することが可能である。継続作動の方法は、したがって、少なくとも二つのレーザヘッドからのレーザ光を共通の軌道に整列し、レーザヘッドからのレーザ光を受けるためのセンサを設置する手順を備える。ここで、センサは、第一のレーザヘッドからのレーザ光の有無を感知し、第一のレーザヘッドからのレーザ光がないことを感知すると、切換装置に第一のレーザヘッドから第二のレーザヘッドへと切換を行うよう信号を送ることで、レーザ投影機の継続作動を維持する。
【０００９】
本発明の別の特徴に基づいて、複数ヘッドレーザ投影機は例えば立ち上げ時などにおいて、レーザヘッドの診断テストに活用することが可能である。加えて、本発明の複数ヘッドレーザ投影機はレーザヘッドの出力を、したがって、レーザヘッドの予測残寿命を、知らせるように利用することもできる。この特徴において、複数ヘッドレーザ投影機は、切換装置が一つのレーザヘッドから別のレーザヘッドへと切換を行う手順と、センサが感知したレーザ光の出力に比例した信号を生成し、例えば、レーザヘッドの残寿命について、コンピュータインタフェースへと信号を送信する手順と、から成るテスト手順を有する。テスト手順の別の特徴としては、切換装置が一つのレーザヘッドから別のレーザヘッドへと切換を行い、センサが各レーザヘッドからのレーザ光の有無を感知し、レーザ光が感知されないと、いずれかのレーザヘッドからのレーザ光を感知していないことを知らせ、別のレーザヘッドへと切換を行う。よって、本発明のテスト手順は、少なくとも二つのレーザヘッドからのレーザ光を共通の軌道に整列し、各レーザヘッドからレーザ光を受けるようにセンサを設置し、センサへと向けられたレーザ光を、一つのレーザヘッドからのものから別のレーザヘッドのものへと切り換え、センサがレーザヘッドの状態に関する信号（一つのレーザヘッドからのレーザ光がないこと、あるいは感知されたレーザ光の出力に比例した信号など）を生成する手順を備える。
【００１０】
本発明のさらに別の特徴に基づいて、レーザ投影機の電源を落とすことなく、レーザ投影機のレーザ構成部品を交換する方法と装置が提供される。従来、レーザ構成部品は、まず電源を落とすか、電力供給を切り離し、次いで修理用の開口部を通じて投影機の内部に手を入れ、レーザ構成部品のコネクタを抜き、手早く古い構成部品を外し、取り出し、新しい構成部品を配置、固定し、基板へのコネクタに接続するという手順で、定期的に交換される。その後、レーザ投影機の電源を投入することができる。ここで、「レーザ構成部品」とは、レーザ源、またはレーザヘッド、そして、通常は、レーザヘッドを駆動し電源制御装置を有する同調ドライバ基板から成る。しかし、ここにおける「レーザ構成部品」とは、適切なコネクタを有するレーザヘッドに限定されることもある。当業者に明らかなように、この方法では、レーザ投影機の利用を中断し、投影機の電源を落とし、適当な時間待った後に、上述したような手順でレーザ構成部品を取り外し交換しなくてはならない。その後、レーザ投影機を電源に再度接続することが可能となる。本発明におけるレーザ構成部品の設計、関連するドライバ回路、利用するコネクタ、そして接続装置は、操作者が、レーザ投影機の電源を落とすことなく、レーザ構成部品やその電子機器を、「ホットスワップ」して、レーザ投影機から／へと出し入れできる、安全で効率のよい方法を提供する。
【００１１】
本発明における第一の実施例に基づいて、複数ヘッドレーザ投影機が提供される。このレーザ投影機は、（１）レーザ光を生成するために整列された少なくとも二つのレーザヘッドと、（２）いずれのレーザヘッドもレーザ軌道上にレーザ光を放つことができるように、レーザヘッドの一つから、別のレーザヘッドへと切り換えることのできる、選択的に作動可能な切換装置と、を有する。
【００１２】
本発明における一つ目の別の実施例に従って、複数ヘッドのレーザ投影機用のテスト方法が提供される。このテスト方法は、（１）少なくとも二つのレーザヘッドからのレーザ光を共通の軌道上に整列し、そして（２）レーザ光を放つレーザヘッドを、一つのレーザヘッドから別のレーザヘッドへと切換を行う（このとき、レーザヘッドの状態に関する信号が精製される）、という手順を備える。
【００１３】
本発明における二つ目の別の実施例に従って、複数ヘッドレーザ投影機を継続的に作動する方法が提供される。この継続作動方法は、（１）少なくとも二つのレーザヘッドからのレーザ光を共通の軌道上に整列する、そして（２）切換装置に一つのレーザヘッドから別のレーザヘッドへと切換を行うように信号を送信する、という手順を備え、複数ヘッドレーザ投影機の継続作動を維持する。
【００１４】
本発明のさらなる適応分野は後述の詳細な説明によって明らかとなる。詳細な説明や具体例は、本発明の様々な実施形態を表すものではあるが、例示目的を意図したものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではないと解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に続く様々な実施形態に関する説明は例示的な性質のものに過ぎず、本発明やその利用法を制限するものではない。
【００１６】
図１は本発明の複数ヘッドレーザ投影機の実施例を図示する。投影機は少なくとも２つのレーザヘッド２０および２２を含み、それぞれがレーザ光を投影し、これらレーザ光は、２６に示すように、光分割器２４によって、同じ、または共通の軌道の、同軸上に整列される。レーザヘッド２０および２２からのレーザ光は、レーザ投影機の制御電子機器３０（制御電子機器がレーザヘッド２０および２２の操作を制御する）、に接続された任意的なセンサ２８へと案内することもできる。上述のように、そしてさらに以下に記載するように、センサ２８は光分割器２４を通じて受け取ったレーザ光を感知し、制御電子機器３０へと信号を生成する。
【００１７】
本発明の別の実施例に基づいて、任意的なセンサは、制御システム（この制御システムは、例えば、外部センサに代わって、各レーザヘッドの性能パラメータを感知できるオンボードの制御システムであって、複数のレーザヘッドを切り換えて利用すること、あるいは、特定のレーザヘッドに潜在的に、または実際に性能上の問題があること、を操作者に対して知らせることや注意することができる）を代替することができる。同様に、操作者は、問題のあるレーザヘッドから、通常に機能している他のレーザヘッドへと、手動で切り換えることができる。さらに本発明は、操作者が、前述のセンサおよび、または制御システムからの入力を得ることなく、手動によって複数のレーザヘッド間で動作を切り換えることができる。
【００１８】
本発明の実施例の一つにおいて、複数のヘッドを有するレーザ投影機は、センサ２８によって生成される信号を備える。この信号は、感知されるレーザ光の強さ(power)に比例する。すなわち、他にも、制御電子機器３０はレーザヘッド２０および２２からレーザ光を投影するように操作される。このレーザ光は光分割器２４によってセンサ２８へと導かれる。センサへと導かれたレーザ光は、レーザヘッド２０および２２から感知されたレーザ光の強さに比例し、レーザヘッドの残寿命を表す。次いで、この情報がコンピュータインタフェース、またはコンピュータ画面（図示せず）に表示されることで、レーザ投影機の操作者に対し、レーザヘッド２０および２２の残寿命を勧告することができる。
【００１９】
上述のとおり、この作動方法はレーザヘッド２０および２２の診断、あるいはテストに用いることができる。他にも、センサ２８はレーザヘッド２０および２２のいずれかからのレーザ光の有無を感知するために活用できる。そして制御電子機器３０は、センサ２８がレーザ光を受けている方のレーザヘッド２０あるいは２２へと切り換える（あるいは自動的に切り換える）、切換装置として活用される。すなわち、本発明の複数ヘッドレーザ投影機は、レーザヘッド２０あるいは２２のいずれかに障害が起きたときに自動的にバックアップを提供するために、または診断のために、利用することができる。
【００２０】
本発明の複数ヘッドレーザ投影機は、視準器３２と回転する鏡３４を有する従来のレーザ投影機にも利用することができる。この鏡３４は、レーザヘッド２０あるいは２２のいずれかからのレーザ光を、作業面（図示せず）に投影する。本発明の複数ヘッドレーザ投影機の開示された実施例では、第二の光分割器３６は、レーザヘッド２０あるいは２２のいずれかからのレーザ光を視準器３２へと導く。
【００２１】
しかし、当然のことながら、本発明の複数ヘッドレーザ投影機は、任意の従来のレーザ投影機に利用することができ、よって本発明は、開示された実施例に限定されるものではない。加えて、レーザヘッド２０および２２からのレーザ光は、フラップ鏡、または回転鏡などを用いる、任意の適切な方法で、共通の軌道において同軸上に整列してよい。よって、本発明はレーザヘッド２０および２２からのレーザ光を同軸上に配置するために、光分割器を利用することとして限定するものではない。
加えて、上述のように、本発明の複数ヘッドレーザ投影機は、２つ以上のレーザヘッドを用いて利用されてもよい。このとき、上述のように、複数のレーザヘッドからのレーザ光は、共通の軌道において同軸上に配置される。
【００２２】
本発明の複数ヘッドレーザ投影機は、複数ヘッドレーザ投影機の継続作動を確実にするための、あるいはレーザのうちの一つに障害が起きたときのバックアップとして利用することができる。例えば、複数ヘッドレーザ投影機は、通常の作動時にはレーザヘッド２０を使って作動してよい。センサ２８は継続的にレーザヘッド２０からのレーザ光の有無を感知、または検知する。しかしながら、レーザヘッド２０がレーザ光を投影することにいずれ失敗すると、センサ２８はレーザヘッド２０からのレーザ光が無いことを感知する。次いでセンサ２８は、切換装置として作動する制御電子機器３０に信号を送り、自動的に第二のレーザヘッド２２へと切り換えを行うことで、レーザ投影機の継続作動を確実に行う。よって、第二のレーザヘッド２２は第一のレーザヘッド２０のバックアップとして機能する。当然のことながら、レーザヘッド２０および２２の役割を逆にすることもできる。
【００２３】
本発明の複数ヘッドレーザ投影機は、テスト手順または診断手順において、レーザヘッド２０および２２の状態を診断することもできる。この用途では、制御電子機器３０の切換装置は、例えば、起動時などにおけるテスト手順で、レーザヘッド２０および２２の間の切り換えを行うために利用される。この手順において、センサ２８は、テスト手順中にレーザヘッド２０あるいは２２からのレーザ光の有無を感知するようにしてよい。センサが、レーザヘッド２０および２２のうちいずれかからのレーザ光が無いことを感知した場合、制御電子機器はレーザ光を投影している方のレーザヘッドに自動的に切り換えを行う。そしてこの情報がコンピュータインタフェース上に表示されることで、操作者は、都合の良い時間（例えば投影機が利用されていない時間など）、に障害のあったレーザヘッドを交換することができる。
【００２４】
その他、上述のように、センサは、感知されたレーザ光の強さに比例する信号を生成するようにしてもよい。感知されたレーザ光の強さは、上述のように、レーザヘッド２０および２２の残寿命（あるいは、推定残寿命）に比例する。この情報もコンピュータインタフェース上、あるいはコンピュータ画面上に表示してもよい。これにより、レーザ投影機の操作者に、レーザヘッド２０および２２の残寿命に関する情報を提供することができる。したがって、本発明のこのテスト手順は、上述のバックアップシステムと共に組み合わせて利用することができる。
【００２５】
前述のとおり、本発明における、レーザ構成部分の設計、関連するドライバ回路、利用されるコネクタの種類、そして接続機器は、操作者が、レーザ投影機の電源を切ることなく、レーザ投影機からレーザ構成部分やその電子機器を”ホットスワップ”できる、安全で効率の良い方法を提供する。レーザドライバ回路およびマウント設計は、電源投入時に、レーザ構成部分および収納部が、レーザ投影機の筐体のグランドと同じ電位（グランド電位）となることを可能とする。
【００２６】
本発明の特徴の一つに基づいて、レーザドライバ基板上で利用されているコネクタは順序的(sequential type)であり、接続方法としては、まず、グランドを接続し、次いで第二段階、あるいは第二段階および第三段階にて電源と制御信号を接続する。コネクタは、一般に「メイクファースト／ブレイクラスト」と呼ばれている、既製のコネクタを利用してもよい。このコネクタでは、長い方のピンにおいてグランド接点(contacts)と最初に接続し、そして最後に離れる、という順序で接続を行うように設計された埋め込み型のピンまたは接点を有する。レーザ構成部分を駆動する回路は、接触の跳ね返りの抑制を提供するため、単純なソフトスタート回路を有しており、レーザ投影機の電源を落とすことなく、レーザおよび電子機器に損傷が生じることを防ぐ。当然のことながら、コネクタがまずグランドに接続し、次いで電源と制御信号と接続するのであれば、他の高速接続コネクタを利用することも可能である。例えば、電気接地、あるいはグランド電位へとつながる２つの突き出し型の接点と、レーザの電源と制御回路へとつながる２つの埋め込み型の足または接点、を備える四つ足コネクタを利用してもよい。しかしながら、足、あるいは接点の数は、用途に応じる。
【００２７】
本発明の、レーザ投影機の電源を切らずに、レーザ投影機のレーザ構成部分を交換する方法は、したがって、レーザ投影機から問題のあるレーザ構成部分を取り除き、次いで、グランドに接続してから、電源および制御信号に接続することによって、レーザ投影機に新しいレーザ構成部分を接続する手順を含む。本発明の別の特徴に基づいて、レーザ投影機は、突き出し型および埋め込み型の接点を有したコネクタを備える。このとき、本発明の方法は、突き出し型接点のグランドに接続する手順と、次いで、埋め込み型接点の電源および制御信号に接続する手順とを含む。
【００２８】
上述したように、本発明の複数ヘッドレーザ投影機は、図に示される複数ヘッドレーザ投影機に限定するものではない。本発明の複数ヘッドレーザ投影機は、レーザヘッド２０および２２に対してバックアップを提供するために、任意の従来のレーザ投影機に利用することができる。また、上述したテスト手法にも利用可能である。本発明の複数ヘッドレーザ投影機は２つ以上のレーザヘッドを有してもよい。さらにレーザヘッド２０および２２からのレーザ光は、上述したように、任意の適切の手段を用いて、共通、または同じレーザ軌道における同軸上に配置することができる。
【００２９】
発明に関する記述は例示的な性質のものに過ぎない。よって、本発明の趣旨から逸脱しない変更は本発明の範囲内に属すると解される。このような変更は本発明の精神と範囲からの逸脱ではないと解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の複数ヘッドレーザ投影機の一つの実施例の模式図である。
【図１】
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【外国語明細書】
MULTIPLE HEAD LASER PROJECTOR AND METHOD
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
[00001] The instant application claims priority to U.S. Provisional Patent Application Serial No. 60/691,970, filed June 17, 2005, the entire specification of which is expressly incorporated herein by reference.  
FIELD OF THE INVENTION
[00002] The present invention generally relates to laser projectors and more specifically to a multiple head laser projector and method that may be utilized for continuous operation of a laser projector upon failure of one of the laser heads and for diagnosis.  
BACKGROUND OF THE INVENTION
[00003] Laser projectors are now used for various industrial applications including, for example, alignment of components prior to assembly, such as truss assemblies, ply and aircraft manufacture, and/or the like, and for placement of components and decals on aircraft.  A conventional laser projector or laser projection system includes a laser head with generates a laser beam, a collimator, galvanometers and angularly related scanning mirrors which receive the laser beam from the collimator and deflect the laser beam onto a surface, such as a work surface.  A conventional laser projector further includes a computer having algorithms for control of the laser image or template to be projected, and various power and electronic components.  Co-pending U.S. Patent Application Serial No. 10/961,599, filed October 8, 2004, the entire disclosure of which is expressly incorporated herein, discloses an improved temperature control for a laser projector, but also discloses the optical and power components of a laser projection system. 
[00004] As will be understood by those skilled in this art, the laser head, which generates a laser beam, has a limited life and must be periodically replaced.  However, in an industrial application, when the laser head fails, the laser projection apparatus must be shut down, typically stopping production, and replaced.
[00005] Thus, there has been a long felt need for a laser projector which will continue operation when the laser head fails, permitting replacement when the laser projector is not in use.  Further, the prior art does not disclose a laser projector permitting periodic tests or diagnosis of the laser head, such as during start-up.  
SUMMARY OF THE INVENTION
[00006] The multiple head laser projector and method of the present invention solves the aforementioned problems, permitting continuous operation of the laser projector when the laser head fails and providing for an automatic diagnostic or test method.
[00007] In accordance with the general teachings of the present invention, the multiple head laser projector includes at least two laser heads aligned to generate a laser beam, a sensor receiving a laser from each of the laser heads and a switching device connected to the sensor switching from one of the laser heads to the other of the laser heads.  In this aspect, the laser beams from two laser heads are aligned by a beam splitter and the laser beams from the laser projectors are directed to the sensor by a beam splitter.  However, other methods may also be used to align the laser beams from the laser head in the same laser path and direct the laser beams to the sensor, including the use of a flap mirror or a rotating mirror, for example.  
[00008] In accordance with one aspect of the present invention, the multiple laser head projector includes a sensor that senses the presence or absence of a laser beam from a first of the laser heads and signals the switching device to switch to a second laser head when a laser beam is not detected by the sensor from the first laser head.  Thus, the multiple laser head projector of the present invention may be utilized to provide continuous operation of the multiple head laser projector when one of the lasers fails.  The method of continuous operation thus includes aligning the laser beams from at least two laser heads in a common path, and locating a sensor to receive a laser beam from the laser heads, wherein the sensor senses the presence or absence of a laser beam from the first laser head and the sensor signals a switching device switching from the first laser head when the sensor detects the absence of a laser beam from the first laser head to a second laser head to maintain continuous operation of the laser projector. 
[00009] In accordance with another aspect of the present invention, the multiple head laser projector may also be utilized for diagnostic testing of the laser heads, such as during start-up.  Further, the multiple head laser projector of the present invention may be utilized to signal the power output of the laser heads and thus the expected remaining life of the laser heads.  In this aspect, the multiple head laser projector includes a test sequence, wherein the switching device switches from one of the laser heads to the other of the laser heads and the sensor generates a signal proportional to the power output of the laser beams detected and sends a signal to the computer interface, for example, of the expected remaining life of the laser heads.  In an alternative aspect of the test sequence, the switching device switches from one of the laser heads to the other of the laser heads and the sensor detects the presence or absence of a laser beam from each of the laser heads and signals an absence of a laser beam from either of the laser heads and switches to the other laser head when a laser beam is not detected.  The test method of the present invention thus includes aligning a laser beam from at least two laser heads in a common path, locating a sensor to receive a laser beam from each of the laser heads, and switching the laser beams directed to the sensor from one of the laser heads to the other of the laser heads and the sensor generates a signal of a condition of the laser heads, such as the absence of a laser beam from one of the laser heads or a signal proportional to the power output of the laser beam detected.
[00010] In accordance with still another aspect of the present invention, there is provided a method and apparatus for replacing a laser module in a laser projector without having to power the laser projector down.  Presently, laser modules are periodically replaced by first powering down or disconnecting the power supply, then reaching inside of the projector through an opening provided for service, disconnecting the connector to the laser module, quick releasing and taking out of the old module, dropping the new one in place, securing it and connecting the connector to the board.  The laser projector may then be powered up.  As used herein, the term “laser module” includes the laser source or laser head and typically includes a tuned driver board which drives the laser head, including a power control.  However, the term laser module as used herein may be limited to the laser head with appropriate connectors.  As will be understood by those skilled in this art, this method requires interruption of the use of the laser projector, powering down the projector, waiting an appropriate time and then removing and replacing the laser module as described.  Then, the laser projector may be reconnected to the power source.  The design of the laser module, associated driver circuit, type of the connector used and connecting apparatus of the present invention provides a safe and efficient method permitting an operator to “hot-swap” a laser module and its electronics in and out of the laser projector without powering down the laser projector.  
[00011] In accordance with a first embodiment of the present invention, a multiple head laser projector is provided, comprising: (1) at least two laser heads aligned to generate a laser beam; and (2) a switching device selectively operable to switch from one of the laser heads to another of the laser heads, such that either of the laser heads may be utilized to direct a laser beam in a laser path. 
[00012] In accordance with a first alternative embodiment of the present invention, a test method for a multiple head laser projector is provided, comprising: (1) aligning a laser beam from at least two laser heads in a common path; and (2) switching the laser beams from one of the laser heads to another of the laser heads, wherein a signal is generated of a condition of the laser heads.
[00013] In accordance with a second alternative embodiment of the present invention, a method of continuous operation of a multi-head laser projector is provided, comprising: (1) aligning the laser beams from at least two laser heads in a common path; and (2) signaling a switching device to switch from one of the laser heads to another of the laser heads to maintain a continuous operation of the multi-head laser projector.  
[00014] Further areas of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description provided hereinafter.  It should be understood that the detailed description and specific examples, while indicating the various embodiments of the invention, are intended for purposed of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[00015] The Figure is a schematic illustration of one embodiment of a multiple head laser projector of the present invention.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[00016] The following description of the various embodiment(s) is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, or uses.
[00017] The Figure illustrates one embodiment of a multiple head laser projector of the present invention, including at least two laser heads 20 and 22, each projecting a laser beam, wherein the laser beams are coaxially aligned in the same or a common path by a beam splitter 24 as shown at 26.  The laser beams from the laser heads 20 and 22 may further be directed to an optional sensor 28 connected to the control electronics 30 of the laser projector which controls the operation of the laser heads 20 and 22.  As set forth above and discussed further herein below, the sensor 28 detects a laser beam received through the beam splitter 24 and generates a signal to the control electronics 30.
[00018] In accordance with an alternative embodiment of the present invention, the optional sensor can be substituted for control systems, such as on-board control systems as opposed to external sensors, that can detect and sense the performance parameters of the individual laser heads, such that the control systems can automatically switch between various laser heads, or alternatively, prompt or alert an operator to a potential or actual performance problem with a particular laser head.  In this manner, the operator can manually change from one laser head that may be experiencing problems to another laser head that is functioning normally.  Furthermore, the present invention can provide that the operator can manually switch operation between the various laser heads, without any input from the previously described sensors and/or control systems. 
[00019] In one embodiment of the present invention, the multiple head laser projector includes a signal generated by the sensor 28 that is proportional to the power of the laser beam detected.  That is, the control electronics 30 is operated to alternatively project a laser beam from the laser heads 20 and 22 which are directed to the sensor 28 by the beam splitter 24 which is proportional to the power of the laser beam detected from the laser heads 20 and 22 which is an indication of the remaining life of the laser heads.  This information can then be displayed on a computer interface or computer screen (not shown) advising the laser projector operator of the remaining life of the laser heads 20 and 22.
[00020] As set forth above, this method of operation may be utilized as a diagnostic method or test of the laser heads 20 and 22.  Alternatively, the sensor 28 may be utilized to detect the presence or absence of a laser beam from one of the laser heads 20 and 22 and the control electronics 30 is utilized as a switching device to switch or automatically switch to the laser head 20 or 22 from which the sensor 28 receives a laser beam.  That is, the multiple head laser projector of the present invention may be utilized to automatically provide a back-up when one of the laser heads 20 or 22 fails or for diagnostics.
[00021] The multiple head laser projector of the present invention may be utilized in a conventional laser projector including a collimator 32 and a rotating mirror 34 which projects a laser beam from one of the laser heads 20 or 22 onto a work surface (not shown).  In the disclosed embodiment of the multiple head laser projector of the present invention, a second beam splitter 36 directs the laser beam from one of the laser heads 20 or 22 to the collimator 32.
[00022] As will be understood, however, the multiple head laser projector of the present invention may be utilized with any conventional laser projector and thus the present invention is not limited to the disclosed embodiment.  Further, the laser beams from the laser heads 20 and 22 may be coaxially aligned in a common path by any suitable methods including, for example, using a flap mirror or a rotating mirror, and thus the present invention is not limited to the use of a beam splitter to coaxially align the laser beams from the laser heads 20 and 22.  Further, as described above, the multiple head laser projector of the present invention may be utilized with more than two laser heads wherein the laser beams from the plurality of laser heads are coaxially aligned in a common path as described above.
[00023] The multiple head laser projector of the present invention may be utilized as a backup to assure continuous operation of the multiple head laser projector when one of the lasers fails.  For example, the multiple head laser projector may be operated with laser head 20 during normal operation.  The sensor 28 then continuously senses or detects the presence or absence of a laser beam from the laser head 20.  However, when the laser head 20 eventually fails to project a laser beam, the sensor 28 senses the absence of a laser beam from the laser head 20 and the sensor 28 then signals the control electronics 30 which operates as a switching device, automatically switching to the second laser head 22, assuring continuous operation of the laser projector.  Thus, the second laser head 22 serves as a back-up for the first laser head 20.  Obviously, however, the roles of the laser heads 20 and 22 can be reversed.  
[00024] The multiple head laser projector of the present invention may also be utilized for diagnosis of the status of the laser heads 20 and 22 in a test or diagnostic procedures.  In this application, the switching device of the control electronics 30 may be utilized to switch between the laser heads 20 and 22 in a test procedure, such as during start-up.  In this procedure, the sensor 28 may be utilized to sense the presence or absence of a laser beam from the laser heads 20 or 22 during the test procedure.  If the sensor detects the absence of a laser beam from one of the laser heads 20 and 22, the control electronics may be utilized to automatically switch to the laser head which is projecting a laser beam, and this information is displayed on the computer interface, permitting the operator to replace the defective laser head at any convenient time, such as when the laser projector is not being used.
[00025] Alternatively, as described above, the sensor may be utilized to generate a signal proportional to the power of the laser beam detected which, as described above, is also proportional to the remaining (or expected remaining) life of the laser heads 20 and 22.  This information may also be displayed on the computer interface or computer screen and thus provides information to the operator of the laser projector of the remaining life of the laser heads 20 and 22.  Thus, the test method of the present invention may be utilized in combination with the backup system described above.
[00026] As previously noted, the design of the laser module, associated driver circuit, type of the connector used and connecting apparatus of the present invention provides a safe and efficient method permitting an operator to “hot-swap” a laser module and its electronics in and out of the laser projector without powering down the laser projector.  The laser driver circuit and mounting design allows for the laser module and housing to be at ground potential when powered, same potential as laser projector chassis ground.
[00027] In accordance with one aspect of the present invention, the connector used on the laser driver board is chosen to be a sequential type and the connecting scheme is such that it connects the electrical ground first, then power supply and control signal in second level, or in second and third level.  The connector may be an off-the-shelf product type generally known as “make-first/break-last” connectors having recessed pins or contacts designed to establish connection in the sequence described above with the ground contacts on longer pins first and break last.  The laser module driving circuit has a simple soft-start circuit to provide contact de-bouncing and protect laser and electronics from damage and without having to power down the laser projector.  As will be understood, however, other types of quick connect connectors may also be used provided the connector first connects the electrical ground first, followed by the power supply and control signal.  For example, a four prong connector including two projecting contacts to electrical ground or ground potential and two recessed prongs or contacts to the laser power source and control circuit may be used, but the number of prongs or contacts will depend upon the application. 
[00028] The method of replacing a laser module in a laser projector without powering down the laser projector of this invention thus includes removing the defective laser module from the laser projector, then connecting a new laser module in the laser projector by first connecting the electrical ground, then connecting the power supply and control signal.  In accordance with another aspect of the present invention, the laser projector includes a connector having projecting and recessed contacts, wherein the method of the present invention includes connecting the electrical ground in the projecting contacts and then connecting the power supply and control signal in the recessed contacts.   
[00029] As set forth above, the multiple head laser projector of the present invention is not limited to the multiple head laser projector shown in the Figure.  The multiple head laser projector of the present invention may be utilized with any conventional laser projector to provide backup for the laser heads 20 and 22 or utilized in a test method described above.  The multiple head laser projector of the present invention may include more than two laser heads and the laser beams from the laser heads 20 and 22 may be coaxially aligned in a common or the same laser path by any suitable means as described above.  
[00030] The description of the invention is merely exemplary in nature and, thus, variations that do not depart from the gist of the invention are intended to be within the scope of the invention.  Such variations are not to be regarded as a departure from the spirit and scope of the invention. 
CLAIMS
What is claimed is:
1. A multiple head laser projector, comprising:
at least two laser heads aligned to generate a laser beam; and
a switching device selectively operable to switch from one of said laser heads to another of said laser heads, such that either of said laser heads may be utilized to direct a laser beam in a laser path. 
2. The invention according to claim 1, further comprising a sensor receiving the laser beam from said laser heads, wherein said switching device is operably associated with said sensor. 
3. The invention according to claim 2, wherein said sensor senses the presence or absence of a laser beam from one of said laser heads and signals said switching device to switch to another of said laser heads when a laser beam is not detected by said sensor from said one of said laser heads.
4. The invention according to claim 3, wherein said multiple head laser projector includes a test sequence, wherein said switching device switches from said one of said laser heads to said other of said laser heads, and said sensor generates a signal proportional to the power of the laser beam detected.
5. The invention according to claim 4, wherein said test sequence includes said sensor signaling an absence of a laser beam from one of said laser heads and switching to said other of said laser heads when a laser beam is not detected from said one of said laser heads.  
6. The invention according to claim 4, wherein said sensor sends a signal of the remaining life of said laser head.
7. The invention according to claim 1, wherein said laser beams of said laser heads are aligned in the same laser path by a beam splitter.  
8. The invention according to claim 1, wherein said multiple head laser projector includes a collimator and said laser path is directed through said collimator.
9. The invention according to claim 1, wherein either of said laser heads can be in-field replaced without the need for either alignment or powering down of the laser projector. 
10. A test method for a multiple head laser projector, comprising:
aligning a laser beam from at least two laser heads in a common path; and
switching said laser beams from one of said laser heads to another of said laser heads;
wherein a signal is generated of a condition of said laser heads.
11. The invention according to claim 10, further comprising locating a sensor receiving the laser beam from said laser heads, wherein said sensor is  operably associated with said switching device.
12. The invention according to claim 10, further comprising generating a signal proportional to the power of said laser beams.  
13. The invention according to claim 11, further comprising generating a signal when a laser beam from one of said laser heads is not detected by the sensor.
14. The invention according to claim 13, further comprising switching to another of said laser heads when a laser beam from one of said laser heads is not detected.
15. The invention according to claim 10, wherein either of said laser heads can be in-field replaced without the need for either alignment or powering down of the laser projector. 
16. A method of continuous operation of a multi-head laser projector, comprising:
aligning the laser beams from at least two laser heads in a common path; and
signaling a switching device to switch from said one of said laser heads to another of said laser heads to maintain a continuous operation of said multi-head laser projector.  
17. The invention according to claim 16, further comprising locating a sensor to receive a laser beam from said laser heads, wherein said sensor senses the presence or absence of a laser beam from one of said laser heads.
18. The invention according to claim 17, further comprising directing the laser beams from the laser heads to the sensor with a beam splitter. 
19. The invention according to claim 16, further comprising aligning the laser beams from the laser heads with a beam splitter.
20. The invention according to claim 16, further comprising directing one of said laser beams through a collimator.  
21. The invention according to claim 16, wherein either of said laser heads can be in-field replaced without the need for either alignment or powering down of the laser projector. 
ABSTRACT OF THE DISCLOSURE
A multiple laser head projector includes a sensor that senses the presence or absence of a laser beam from a first of the laser heads and signals a switching device to switch to a second laser head when a laser beam is not detected by the sensor from the first laser head.  Thus, the multiple laser head projector may be utilized to provide continuous operation of the multiple head laser projector when one of the lasers fails.  The multiple head laser projector may also be utilized for diagnostic testing of the laser heads, such as during start-up.  Further, the multiple head laser projector may be utilized to signal the power output of the laser heads and thus the expected remaining life of the laser heads.  
2006351546.tif 000004