(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
器具の照準をターゲットに定めるために使用されるレーザービームを通路に沿って形成する手段を有する器具上で使用するレーザービーム変更装置において、
ビーム分割装置を支持するキャリアを有し、
前記ビーム分割装置を前記レーザービームの通路内および通路外にそれぞれ配置するために、前記キャリアはビーム形成手段に対して、移動手段により移動可能にしてあり、
前記ビーム分割装置を前記レーザービームの通路内に配置する位置と、前記通路外に配置する位置とに、前記キャリアを周期的に反復して移動させるべく、前記移動手段は配置されており、
前記ビーム分割装置は、前記レーザービームを複数の分割ビームに分割して前記複数の分割ビームによりターゲットのエリアの輪郭をはっきりさせるようにしてあり、
上記移動手段は、残像の形成を引き起こすのに十分な速度で、前記ビーム分割装置を前記レーザービームの通路内および通路外へ移動することを特徴とするレーザービームの変更装置。
【請求項２】
前記速度は少なくとも毎秒１２回である請求項１に記載のレーザービーム変更装置。
【請求項３】
前記レーザービームを前記ビーム分割装置によって変更するとき前記レーザービームを形成する手段の出力を変更する手段を備える請求項１に記載のレーザービーム変更装置。
【請求項４】
前記レーザービームを複数の分割ビームに分割するとき前記レーザービームを形成する手段の出力を増大する手段を備える請求項１に記載のレーザービーム変更装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビームを表面または他のターゲットに照射することによって、器具がターゲットに対して適切に整列されていることを使用者に示すために、レーザー装置によって形成したビームを使用する測定器具、制御器具および治療器具の分野に関し、これらの器具の例としては、離れた位置にある表面の温度を測定する器具が挙げられる。
【従来の技術】
レーザー照準を使用する器具の分野では、レーザー光線のスポットを、調査中または治療中のターゲットのエリア内の所望の中心ポイントに形成するのに、単一のレーザー・ビーム、即ち、中心レーザー・ビームを照射することが知られている。
更に、レーザー照準を使用する器具の分野では、単一のレーザー・ビームを複数のビームに分割するビーム分割手段を使用することも知られており、例えば、分割された複数のビームを中心軸線から同じ半径の位置において、中心軸線の周りに等間隔に配置することによって、複数の光線スポットをターゲットのエリアの周囲に形成し、調査のために、ターゲットのエリアの輪郭をはっきり示すのに使用できる。
パターンをターゲット上に形成するために、複数の互いに離間したビームを分割によって形成するのに、単一レーザー・ビームを使用する際、これらの分割されたビームの強度の低下が起こり、形成された単一レーザー・ビームを回折ビーム・スプリッタなどによって分割した後、分割されたレーザー・ビームは非常に暗くなる。従って、単一中心レーザー・ビームは、離れた位置にあるターゲット上の中心スポットを照らすのに十分な強度を有し得るが、複数の光線スポットからなるパターンをターゲット上に形成するのに、これと同じ単一中心レーザー・ビームを例えば１２個の分割ビームに分割した場合、これらの分割ビームの強度は単一中心レーザー・ビームの強度の僅か約１２分の１になる。従って、単一中心レーザー・ビームと同じ距離だけレーザー装置から離間した位置では、分割ビームを器具の使用者が、特に、周囲の光線が不足してる状況下で視認することは困難であるか、または不可能といえる。
また、一般的に、本発明は赤外線測定技術を使用して表面の温度を確認するのに使用可能なラジオメーターなどの装置の照準を定めるために使用するレーザー・ビームの照射に関し、より詳細には、温度を測定するターゲット表面のエネルギー・ゾーンの輪郭をはっきり示すために、１つ以上のレーザー照準ビームをターゲット上に照射することに適したレーザー照準器を使用するラジオメーターなどの装置に関する。
ラジオメーターを作動せるための十分なエネルギーを集めるのに必要な面積対距離比を合わせることを可能にする必要がある。例えば、面積対距離比が２０：１で表示されている場合、これは２０フィート（約６０９．６０ｃｍ）離れた位置にある直角に交わるエネルギー・ゾーンの直径が１フィート（約３０．４８ｃｍ）であることを表している。これよりも更に感度が低く、かつ、更にコストの低い装置は、例えば、６：１の面積対距離比を有し、この場合、６フィート（約１８２．８８ｃｍ）離れた位置にあるエネルギー・ゾーンの直径は１フィート（約３０．４８ｃｍ）である。エネルギー・ゾーンの面積とは、エネルギーの９０％が、そこに集められて存在している面積である。
測定装置の中心を調査対象である表面の中心に合わせることを望む時のように、単一レーザー・ビームのみの使用を必要とする時がある。更に、別の例として、調査対象である表面上において、エリア（例えば、円形のエリア）の周縁に複数の点を形成することが望ましいこともあり、これを実現するために、例えば、円形に配置された複数のレーザー光線スポットからなるパターンを調査対象である表面に照射すべく設けられたビーム・スプリッター装置を有するレーザー・ビーム・プロジェクターを使用可能である。複数のスポット・パターンから選択した任意の１つのスポット・パターンの照射を可能にするためには、単一スポット照射システムおよび複数スポット照射システムに対して別々のレーザー照射装置を使用することが、これまでは必要であった。
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、測定器具または制御器具と併用するための改善されたレーザー・ビーム・エイミング手段、レーザー・ビーム案内手段またはレーザー・ビーム照準手段を提供することにあり、該手段はレーザー・ビームの形成を、相対的に少ない数のビームから更に多い数のビームに時々切り替えることと、逆に、相対的に多い数のビームから更に少ない数のビームに時々切り替えることが可能であり、前記の相対的に多い数のビームよりも強度が更に高い前記の相対的に少ない数のビームは、該ビームがターゲットに当たっているか否かを、器具の使用者がその相対的に更に高いビーム強度によって更にはっきり確認することを可能にし、次いで、ターゲットの所望のエリアの輪郭をはっきりさせるために、使用者は前記の相対的に多い数のビームを使用可能であり、前記の相対的に少ない数のビームによってピンポイントされたターゲット・エリアを、使用者は既に見ているので、相対的に多いの数のビームのイルミネーションが著しく弱いとしても、使用者には、このターゲットのエリアの大体のロケーションが分かる。
本発明の別の目的は、測定器具または制御器具と併用するレーザー・ビーム形成手段であって、例えば、ターゲットのエリアの輪郭をはっきりさせるために、相対的に高い強度を有する単一中心ビームを生じる第１状態から相対的に低い強度をそれぞれ有する複数の分割ビームを生じる第２状態へと、そのビーム形成を切り替えることが可能なレーザー・ビーム形成手段を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、単一レーザー・ビームの光路の内側および外側にそれぞれ配置するために、使用者の意のままに簡単に移動できるビーム・スプリッター手段を提供することにある。
更に別の目的は、レーザー・ビームによって形成された各ディスプレイのプロジェクションを一定時間継続させるための手段を提供することにある。
更に別の目的は、異なる種類のビーム・プロジェクションを自動的に交番させる手段を提供することにあり、これによって、使用者は、単一中心ビームと、ターゲットのエリアの輪郭をはっきりさせる複数の分割ビームとによって、ターゲット・エリアを交互に実質的に連続的に繰り返し照射できる。
本発明の更に別の目的は、測定器具、制御器具または治療器具と、前記の複数の目的で述べた特徴を有するレーザー・ビーム照射手段との組み合わせを提供することにある。
更に別の目的は、ビーム・プロジェクションを相対的に少ない数のビームから相対的に多い数のビームへと切り替えることと、この逆の切り替えを行うことが可能な切り替え手段を有する器具を提供することにあり、該切り替え手段は複数のビームのプロジェクションを引き起こし、これらのビームは、使用者の意のままに変更したり、時々自動的に変更したり、或はその両方で変更が可能な所望のパターンをターゲット・エリア上に形成する。
本発明の更に別の目的は、温度検出以外の目的のために、ビームのねらいを定めたり、ビームを案内したり、又はビームの照準を定めたりすることを可能にする装置を提供することにあり、前記の温度検出以外の目的としては、装飾的および／または娯楽的な目的や、装置の作動や、病気の治療などが挙げられる。
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様では、測定器具、制御器具または治療器具と併用するレーザー形成手段を提供し、該レーザー形成手段は、照射するレーザー光線を相対的に少ない数（例えば、単一中心ビーム）から更に多い数のビームに手動、機械的または電子的に切り替えることが可能であり、これらの多い数のビームは、単一中心ビームによって定められたポイント上に中心を有するターゲットのエリアの輪郭をはっきりさせるために使用される。
本発明の第２の態様では、測定器具（例えば、離れた場所にあるターゲットの温度を測定するための器具）を提供し、前の段落で述べたように、該測定器具はレーザー形成手段を有する。
本発明の第３の態様に基づき、分離可能なアタッチメントの形態をなすレーザー形成器具のためのビーム切り替え手段を提供する。
【発明の実施の形態】
図１には、符号1で示すハンドヘルド温度測定器具が描かれており、この測定器具は、選択したターゲット・エリアの温度を離れた位置から測定するために、ターゲットに向けることを意図したものである。この器具はハンドル２と、示度のレンジを変更するためのセレクタ・スイッチ３と、温度を表示するためのデジタル読出しスクリーン４とを有する。
器具の前端５には、感熱装置６が設けられており、該感熱装置６は、ターゲット・エリアからの放射エネルギーを器具内の感熱エレメント（図示略）上に案内する手段を有する。更に、前端５上には、器具の内部に配置されたレーザー・ビーム・プロジェクターのための出口が設けられている。出口上には、スライド７が配置されており、スライド７の上方向または下方向への移動を制限するストッパー８，９を、スライド７は有する。スライド７には、第１開口１０が設けられており、第１開口１０をビーム発生器に整列させた時、相対的に高い強度の単一中心ビームを符号１２で示すようにターゲット１１へ照射することを、第１開口１０は可能にする。
スライド７には、ビーム・スプリッターを合体させている第２開口１３が設けられており、ビーム・スプリッターはビームを周方向に等間隔離間した複数の分割ビーム１４に分割すべく使用され、これらの分割ビーム１４はターゲット１１に照射される。
測定器具の使用者が、器具を保持している片手の１本の指などを使って、簡単に移動できるように、スライド７は設けられている。
別の実施形態（図示略）では、スライド７はビーム・スプリッターに代えられている。ビーム・スプリッターは、レーザー・ビーム出口に重なる所定位置内に蝶番式に移動可能または回動可能である。
更に別の実施形態では、スライドまたはビーム・スプリッターを支持する別のキャリアの移動は、図示する手動式のものから明らかなように、機械的または電子的に行われる。
更に別の実施形態では、単一のビームから複数のビームへのビーム・スプリッター手段の切り替えを、１回限りのオペレーションまたは反復オペレーションとして時限的に自動で行い、後者の場合、器具の使用者は、正確に照準を定めるための単一の中心ビームからターゲット・エリアを照らすため、即ち、輪郭をはっきりさせるための複数のビームへの自動切り替えを有する。更に別の実施形態では、前記の時限的な切り替えを、器具の使用者の選択に基づく可変的な切り替えにしている。
更に別の実施形態では、単一ビーム・オペレーションの相対的な長さと、複数ビーム・オペレーションの相対的な長さとは互いに異なり、例えば、照準を定めるための短い単一ビーム・オペレーションを行い、次いで、ターゲットのエリアの輪郭をはっきりさせるための相対的に更に長い複数ビーム・オペレーションを行うことができる。更に別の実施形態では、複数ビーム・オペレーションを提供すべく、ビーム切り替え手段を常には休止位置にバネで付勢する装置が設けられており、単一照準ビーム・オペレーションを一時的に行うことを望む時には、ビーム切り替え手段を移動させることが可能である。
更に別の実施形態では、レーザー・ビームのプロジェクションのバリエーションとして、複数の点と言うよりはむしろパターン、即ち、レーザー・イルミネーションの円または矩形を提供する。ターゲット・エリアに照射された個々のレーザー光線スポットからなるパターンを、特に、離れた場所から視認することが、ターゲット上の周囲光によって困難または不可能になる状況下において、本発明は特に効果的である。
好ましい構成では、レーザー・ビームの種類を切り替える装置は、２つを越す数のセッティングを有しており、例えば、この装置は回動するようになっており、指で操作しやすいように、この装置はタレットまたは外周縁上にギザギザのある円盤などの形態をなしている。
更に別の構成では、取り替え可能な複数のヘッドが提供されており、単一スポットおよび複数スポットの相対的配置の異なる組み合わせを、各ヘッドは有する。
好ましい実施形態では、レーザー・ビーム・プロジェクションの種類を切り替えるスイッチまたは他のコントロールは、“フリップ”スイッチと呼ばれている。更に別の実施形態では、レーザー・ビーム・プロジェクションを切り替える手段は、回動可能なタレット上に配置された一連の光学装置である。更に別の構成では、ターゲットのエリアの輪郭をはっきりさせるのに使用するレーザー光線のパターンは連続線であり、２つ以上の連続パターンまたは不連続パターンを設けることが可能であり、例えば、これらのパターンはターゲットの内側エリアの輪郭と、１つ以上の外側エリアの輪郭とをそれぞれはっきりさせる。
更に別の構成では、ターゲットに照準を合わせるレーザー光線の種類を定める手段は、着脱可能な部材によって支持されているか、または磁気固定手段によって支持されており、前記の着脱可能な部材の例としては、測定器具の本体に取り付けるのに、スナップ係合または螺合するヘッドが挙げられる。
本発明の装置の主な使い方としては、片手での使用を意図したバッテリ駆動式ハンドヘルド測定器具との併用が挙げられる。
図３では、例えば、図１に基づいて詳述したものと同じ種類であって、図３にはその概略のみを符号１５で示すレーザー・ビーム・プロジェクターは、使用者の意のままに、中心ターゲット１７に正しく整列するようにプロジェクターの照準を定めるために使用可能な単一中心ビーム１６を継続的に照射し、次いで、切り替え操作によって、ターゲット上にパターン１９（例：図示する簡単な木の形）を形成する複数のビーム（全体として符号１８で示す）を照射するために設けられている。
図４（Ｂ）および図４（Ａ）において、例えば、図１に示すハンドヘルド装置に類似するレーザー・ビーム・プロジェクターは、照準を定め、中心を合わせるための単一中心ビーム２０と、円形または任意の他の所望のパターンに配置された互いに離間した複数のビーム２１とのうちのいずれか一方を選択的に照射するために設けられている。プロジェクターは、施錠および施錠解除システム（例：テレビジョン・セットまたはガレージ・ドア）を操作する際に使用することを意図している。ドア上またはその近くには、プロジェクターのパターンに一致する円形または他のパターンで配置された複数の光感応スイッチ２３を有するレセプター２２が設けられている。プロジェクターの使用者（例えば、車内のドライバー）は相対的に明るい単一中心ビームを使用してプロジェクターの照準をレセプター２２の中心２４に合わせ、次いで、プロジェクターを複数ビーム・オペレーションに切り替え、これによって、各スイッチは対応するビームを受け、ガレージ・ドアの施錠解除を引き起こす。別の実施形態では、更に少ない異なる数の複数ビームを使用し、時々、これを変更することによって、使用者は更に高いセキュリティを実現するために変更が可能な“コンビネーション”ロックを手にする。
図５（Ｂ）および図５（Ａ）において、照準を定めるための単一中心ビームと、複数のビームとのうちのいずれか一方を選択的に形成できるプロジェクター２５は、該プロジェクターを劇場ステージ２６に対して位置決めするために、ステージの一部分の点２７に照準を定めることによって、単一ビームからなるレーザー光線の照準を正確に定めることを可能にし、次いで、オペレーターの意のままに、パターン２７Ａまたは人の姿（例：“幽霊”）をステージ上の所望のポイントに照射できる。
図６において、プロジェクター２８は、中心合わせを目的とした相対的に強い単一レーザー光線ビームを形成し、次いで、定められたエリアへ照射するためにそれぞれ分離されているか、または重なり合っている複数のビームを形成できる。単一ビーム２９の照準を、治療するエリア（例えば、人の眼３０）の中心点などに定め、次いで、プロジェクターを切り替えて、複数のビーム３１を形成し、これら複数のビーム３１がカバーする視認可能なエリアを治療するのに、これら複数のビーム３１を使用する。図３〜図６に基づいて詳述した各例において、一般的には、照準を定める目的で、単一中心ビームまたは相対的に強度が更に高い複数のビームを使用し、所望のディスプレイをターゲット上に提供するために、相対的に強度が更に低い更に多くのビームを使用していることが分かる。
図７において、レーザー光線プロジェクター３２は単一の物品として示されているが、好ましい構成では、これは適切に配置され、かつ、整列された２つ以上の独立した器具の形態で提供されている。プロジェクター３２は２つ以上のビーム３３を収斂パターン（収斂角度は変更可能）で照射する。
従って、第１選択角度で収斂するビーム３３を使用した場合、ターゲット３５上の照準ポイント３４のイルミネーションは相対的に更に明るく、ビーム３３の照射角度を変えた場合、照準ポイント３４上に中心を有するターゲット上の照らされているエリアは更に大きくなる。角度の変化が分かるので、装置を距離計としても同様に使用できる。例えば、ターゲット３５は、路面に埋め込まれたマーカー、道路わきにセットされたマーカー、海事に関する目的に使用するブイ、または飛行場のマーカーなどであってもよい。これらの各ケースにおいて、レーザー光線は普通の光線よりも遙かに高い透過力を有するので、もや、煙および他の見にくい状況下での使用が可能になるという効果がある。
更に別の構成では、中心合わせおよび照準合わせなどの目的で使用する単一レーザー・ビームを、前記の複数の他の目的のうちの任意の１つに使用する複数の下位ビームに分割することは、回折格子の形態をなすビーム・スプリッターの手段によって効果的に実現可能であるが、複数の鏡など、ビーム・スプリッターの他の形態をこれに使用してもよい。
単一中心照準ビームを複数の下位ビームに切り替えることは、使用者が手動で決定した時間および割合で行うか、またはプロジェクター内のタイムド・シーケンシング・アレンジメント（timed sequencing arrangement）によって自動的に行われ、この切り替えのタイミングおよび順序は必要に応じて調節可能であり、例えば、予めプログラムされたユニットをプロジェクターのレセプタ内に挿入することによってこれらを調節できる。単一ビーム・プロジェクションを複数ビーム・プロジェクションへ切り替えた場合、他の干渉（intervention）無しで形成される複数の下位ビームはその数に比例して単一ビームよりも弱くなる。更に別の構成では、下位ビームの相対的な弱さを補償するための装置が設けられており、この補償は、単一ビーム・オペレーションから複数ビーム・オペレーションへ切り替える時に、“メイン”の単一ビームの強度を適切にステップアップすることによって行われ、このステップアップは、獲得する下位ビームの数と同じ数の係数分だけステップアップすることが好ましいが、必ずしもそうである必要はない。
例えば、１２個または１６個の“スポット”からなるパターンをビーム・スプリッターを使用して実現する場合、下位ビームの強度の対応する低下がみられ、この下位ビームの強度はスポットの数とほぼ同じ数の係数分だけ減衰し、別の構成では、相対的に小さいレーザーの使用を可能にするために、単一照準ビームの分割を更に少ない数（例えば、６個の下位ビーム）に減らすとともに、下位ビームの照準を定期的に一定時間ごとに切り替えるようにする。例えば、１２個の“スポット”をターゲット上に必要とする場合、レーザー・プロジェクターは６個の下位ビームのみを照射すると同時に、これらのビームをグループとして交互に最初は第１位置へ照射し、次いで、第２位置、即ち、前記の第１位置から周方向に角変位した次の回動位置へ照射するようにし、これによって、使用者は１２個の“スポット”があたかも維持されているような錯覚を起こす。
前記の全ての実施形態の変形では、単一“照準”ビーム（または複数“照準”ビーム）から複数の下位ビームへの切り替えが行われ、これらの下位ビームはエリアまたはパターンを画定する、即ち、その輪郭をはっきりさせるようになっており、レーザー照射手段はこの切り替えを機械的または電子的な方法で相対的に非常に速く（例えば、毎秒１２回以上）行い、これによって、形成する周方向“スポット”の数、即ち、パターンに基づくビーム強度の減少を生じることなく、該ビーム強度をフルパワーにでき、残像によって、使用者は“複数のスポット”、即ち、パターンがフルパワーのレーザー強度を有するように見える。
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄには、本発明を実施する複数の方法を示す。
図８Ａでは、単一の一次ビーム（または比較的少ない数の一次ビーム）を形成し、該一次ビームを複数の二次ビームに分割し、次いで、これらの二次ビームをターゲット上の所定の複数の固定ポイント（即ち、小さなエリア）にそれぞれ当たるように照射する。
図８Ｂでは、単一の一次ビーム（または１つを越す数の一次ビーム）を形成し、該一次ビームを複数の二次ビームに分割し、次いで、これらの二次ビームをターゲット上の連続する複数のポイントにそれぞれ当たるように動的に照射する。
図８Ｃでは、単一の一次ビーム（または１つを越す数の一次ビーム）を形成し、該一次ビームを閉ループの形（円など）をなす二次ビームにそれぞれ形成し、次いで、形成された二次ビームをターゲットに当たるように照射する。閉ループの形（円など）をなす１つを越す数の二次ビームを形成する場合、１つの二次ビームを別の二次ビームの内側に配置することが好ましい（例えば、同心をなすように配置する）。
図８Ｄでは、単一の一次ビーム（または１つを越す数の一次ビーム）を形成し、該一次ビームをターゲット上の複数の小さなエリアのそれぞれに向けて連続的に偏向し、特に、残像を形成するのに十分な速い速度で、この偏向を行うようにする。前記の各方法では、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃまたは図８Ｄに示す最初のボックスで形成した一次ビームは、照準を定める目的でターゲットに最初に向けられ、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃで形成された二次ビームと、図８Ｄの偏向された一次ビームとは、ターゲットのエリアの輪郭をはっきりさせるために該ターゲットに照射される。
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄに基づいて説明した方法の別のバリエーションでは、例えば、ターゲットがレーザー光線に感応する複数のエリアを有し、メカニズム（錠または機械の作動装置など）を動かすために、このうちの特定のエリアのみを作動させる必要がある時に、“コーディング”（coding）の形態をなすように、ターゲット上のパターン、即ち、複数の小さなエリアまたは複数の閉ループの数および／または形を、使用者の意のままに変更できる。
図９はレーザー・ビーム１０２を所望のターゲット（図示略）に照射するために設けられた周知のピストル型ハンドヘルド・レーザー・ビーム・プロジェクター１０１の側面図であり、ターゲット上の正確な位置（例：加熱された表面のうちの選択されたエリア）を使用者に対して視覚的に表示する円形領域、即ち、スポット１０３をターゲット上に形成するために、レーザー・ビーム１０２は僅かに発散する性質がある。
図１０はターゲット上の中心に映し出されたスポット１０４の正面図であり、例えば、使用者がスポット１０４をターゲット・エリア１０５の中心に配置することを可能にする。
図１１に示すように、１つを越す数のスポット（例えば、ターゲット・エリアの外周１０７上に配置された３つのスポット１０６）によってターゲット・エリアの輪郭をはっきりさせ得ることは、効果的である。このターゲット・エリアは、例えば、６フィート（約１８２．８８ｃｍ）離れた位置にある１フィート（約３０．４８ｃｍ）の直径の円であり得る。１つを越す数（例えば、合計で１２個またはそれ以上）のスポットが必要な場合、ビーム照射装置によって形成した単一レーザー・ビームを必要な数のビームに分割することが必要であり、単一ビーム・オペレーションおよび複数ビーム・オペレーションの間の切り替えは、（１）事情に応じて、単一ビームまたは複数ビームを常に形成するようにそれぞれ製造された独立した複数のビーム照射装置を提供することと、（２）単一ビーム照射レンズ・システムを取り外し、次いで、ビーム・スプリッターを有する複数ビーム照射レンズ・システムを装着するために、分解および再組み立てが可能なビーム照射装置を提供することのうちのいずれか一方が従来は必要であった。
前記の第１の例では、独立した２つ以上のビーム照射装置を提供し、これらを使用可能な状態に維持し、必要に応じて一方のビーム照射装置または他方のビーム照射装置を使用することが必要であり、これら一連の作業は時間がかかるうえに不便であり、使用者はこれらの作業にともなう出費および不便さを被ることになる。前記の第２の例では、ビーム照射装置を分解、変更および再組み立てすることの必要性は、１種類の単一スポット・アレンジメントまたは複数スポット・アレンジメントから別の種類の単一スポット・アレンジメントまたは複数スポット・アレンジメントへの迅速な切り替えにとって当然不利になる。
図１２および図１３に示すように、ハンドヘルド・レーザー・ビーム・プロジェクター１０１Ａはレーザー・ビームを形成する内部ユニット１０８を有しており、該ユニット１０８は、ネジ山を内側に螺刻した円形開口１０９の中央に配置されている。この状態で、ビーム・プロジェクター１０１Ａは、単一中心レーザー・ビームを開口１０９を通じて形成し、この単一中心レーザー・ビームは、例えば、図１０に基づいて詳述したように使用できる。ビーム・プロジェクター１０１Ａを複数のビームの照射に使用することを可能にするために、図１３に示すビーム形成部材１１０が設けられている。この部材は、複数のビーム１１２を前方に導く周知のビーム・スプリッター・レンズ１１１を有しており、前記の複数のビーム１１２は、例えば、図１１に基づいて説明したような使い方が可能である。ビーム形成部材１１０はネジ山を螺刻したボス１１３を有しており、このボス１１３は、ネジ山を螺刻した開口１０９内に、手を使って螺合させて固定するようになっており、従って、単一ビーム・オペレーションおよび複数ビーム・オペレーションの間の切り替えは、僅か数秒でできる簡単な手動オペレーションである。別の実施形態（図示略）では、ボス１１３上のネジ山は無くなっており、開口１０９内に押し嵌めるように、ボス１１３は開口１０９の寸法に合わせて作られており、ボス１１３を所定位置にしっかりと維持するための、弾性カラーまたはスプリング・ローディング（spring-loading）をボス１１３は任意で有し得る。図１４および図１５に示すように、ハンドヘルド・レーザー・ビーム・プロジェクター１０１Ｂはレーザー・ビームを形成する内部ユニット１０８を有しており、該ユニット１０８は、単一中心ビームを孔１１５を通じて照射するように配置されている。図１４において、検出器１２２、レンズ１２１および開口１１４は軸線方向に整列した状態で示されている。
図１５はＵ字形をなすビーム形成部材１１６の斜視図であり、“Ｕ”の片方の脚部には、首部１１５Ａ上に摺嵌するように形成された開放端を有するスロット１１８が設けられている。“Ｕ”の他方の脚部１１９には、周知のビーム・スプリッター・レンズ１２０を収容した開口が設けられており、スロット１１８を首部１１５Ａに係合させることによって、ビーム形成部材１１６を所定位置に完全に押し嵌めた際、ビーム・スプリッター・レンズ１２０の中心はビーム発生器の軸線上に正確に配置され、これによって、複数のビームが形成されるようになり、これら複数のビームは、ターゲットのエリアの輪郭をはっきりさせるために、該ターゲット上に導くことが可能である。ビーム形成部材１１６の取り付けおよび取り外しは、わずか数秒間でできる簡単な手作業を必要とするだけである。図１２および図１３と、図１４および図１５とにそれぞれ示す構造の別の実施形態では、形成されるスポットの円の直径を調節するために、ビーム源に接近する方向および離間する方向へのビーム・スプリッター・レンズの移動を必要なだけ調節できるように、これらは形成されている。別の実施形態では、図１６に示すように、ビーム・スプリッター・レンズは円形支持体１２７内に支持されており、円形支持体１２７はレンズ・キャップ（図１７参照）などの弾性を有する形をなすとともに、図１６に示すレンズ開口１２３内に挿嵌するようになっており、図１８には、完全に組み立てられた状態を示す。図１９、図２０および図２１は既存の装置の別の実施形態を示しており、ビーム・スプリッター１２５はレーザー形成ユニット１２４上に直接挿嵌できるようになっており、このビーム・スプリッター１２５の取り付けは、保護用のスナップ・オフ・カバー１２６を取り外し、次いで、装置を図２１に示すように迅速に再組み立てすることによって行われる。
図２２〜図２３、図２４〜図２５および図２６〜図２７は３つの別の実施形態をそれぞれ示しており、ビーム・スプリッター部材１１０をレーザー・プロジェクターから取り外した状態と、ビーム・スプリッター部材１１０をレーザー・プロジェクターに装着して、複数のビームを形成している状態とを示している。
製造および販売の目的で、同じ種類の全ての着脱可能なビーム形成部材を、ラジオメーターの製造業者毎に選定することによって、前記の面積：距離の比はラジオメーターのパフォーマンスと一致するようになり、これによって、ビーム形成部材はラジオメーター・ガンに適合し、かつ、エネルギー・ゾーンの輪郭をはっきり示す。
別の実施形態では、ビーム形成部材を取り付けるための手段は、ガンの本体に設けられた突起部に沿って摺動させることが可能な周知の差込み消しゴム（slip-on pencil eraser）のような弾性スリーブまたは弾性カラーであり、更に別の実施形態では、ゴム・レンズ・キャップのように、レンズを保護するためのゴム・バンパーまたはゴム・ブーツを有する。
更に別の実施形態では、交換可能な延長リンクが提供されており、ガンに着脱可能に取り付けられるとともに、ガンおよびビーム形成手段の間に配置される前記の取り外し可能な任意の固定手段を、延長リンクは有し、これによって、必要な全種類の分割レンズまたは分割レンズ・システムを、ガンから所望の距離離間した延長リンクの先端に取り付けることが可能である。
ビーム・スプリッターは回折エレメントを有しており、この回折エレメントは、第１実施形態では回折格子であるが、回折レンズであることが好ましく、この回折レンズは、プラスチック材料またはガラスから形成され、かつ、ビーム形成部材に取り付けられているか、またはビーム形成部材内に成型されており、ビーム形成部材自体は全体を成型品として形成することが好ましい。ビーム形成部材に使用している光学レンズは、異なる複数の面積：距離の比の選択を可能にし、この結果、光学レンズを装着して使用するラジオメーターまたは他の器具の特徴（例：レーザーの強度）に適した光学レンズを選択する自由を、使用者は有する。更に、ラジオメーターまたは他の器具に装置を取り付ける手段の種類は様々であり、装置を装着して使用する器具に適した装置を、使用者は選択可能である。
レーザー・ビームの分割の特徴としては、光束の数、即ち、“スポット”の数が多いほど、各スポットの強度が弱くなる点が挙げられ、従って、スポットが弱すぎて効果がなくなった時、実用上の限界である。更に高いグレードの器具（例：更に高感度のラジオメーターなど）は相対的に更に高い強度のレーザー・ビームを有し、従って、これらの器具は、更に高いビーム分割度合いと、それに応じた更に多い数のスポットとの使用を可能にする。例えば、市販されている更に高いグレードのラジオメーターは、例え、２０フィート（約６０９．６０ｃｍ）離れていたとしても、高温のターゲットから放射された十分な放射線を捕らえることが可能であるとともに、更に多い数の分割ビーム（例えば、ターゲット上に合計１６個のスポット）の使用を可能にする。
本発明の更に別の実施形態では、レーザー・ビーム・スポットをターゲット・エリアの外周上だけでなく、ターゲット・エリアの内側（例えば、ターゲット・エリアの中心）にも提供するように、ビーム・スプリッターは形成されている。
更に別の実施形態では、円以外の形（例：十字）に配置された複数の点を提供するように、ビーム・スプリッターは形成されている。
本発明の更に別の実施形態では、前記のビーム形成部材の例で、回折を引き起こすために使用しているレンズまたは格子は、ビーム形成部材の本体の内側の溝の中にスナップ係合させることによって位置決めされる。
本発明の商業的用途では、現在市場に流通している様々なラジオメーターに取り付けるために選択され、かつ、ラジオメーターのレーザーの出力と、ラジオメーターを使用する状況とに応じて、様々な数のビーム・スポット（例えば、３個、６個、９個、１２個および１６個のビーム・スポット）を提供するために選択された異なる種類の構造をそれぞれ有する様々なビーム形成部材を、小売り業者は在庫として持つことが可能であり、購入者は効果的なスポットの数を自身で選択するオプションを有し得る。従って、比較的少ない出費で、ラジオメーターをアップグレードすることを可能にする大きな効果を、本発明は提供する。人々がレーザー光線を使用する場合、強力すぎるビームへの露出によって視力が障害を受けないことを保証する規定を必要とするファクターが存在する。レーザー・ビームを形成できる製品に関する異なるクラシフィケーションを提供する複数の規則および基準が存在する。赤外線温度測定などに関連して産業界で使用されている以下の２つのレーザー製品クラシフィケーションが存在する。
１．クラス２：装置のレーザー出力は、２０ｃｍ離れた７ｍｍの開口において１ｍＷ未満でなければならない。波長範囲：４００〜７００ナノメーター。
２．クラス３Ａ：装置のレーザー出力は、２０ｃｍ離れた７ｍｍの開口において５ｍＷ未満でなければならない。波長範囲：４００〜７００ナノメーター。
前記の制限の範囲内で、各ビームが適切な最大出力をターゲット上で示すように、装置を構成することによって、前記の各制限の範囲内にとどまることは確かに可能であるが、例えば、使用者がターゲット上の中心を目で見つけて、ターゲット上のエリアの輪郭をはっきり示すことを可能にする十分な明るさで、レーザー装置からかなり離れたターゲットを照らすために、法定最大出力を各ビームに使用することが望ましい場合もあり得る。前記のように、単一ビームまたは小さなビーム群をターゲットに向け、次いで、例えば、ターゲットのエリアの境界を示すため、即ち、輪郭をはっきりさせるために、この単一ビームまたは小さなビーム群を更に多い数のビームに分割した時、ターゲット上におけるこの更に多い数のビームの各ビーム出力は、ビームの数に応じて減少する。
このビームの数に応じた強度の減少によって、ターゲット上における前記の更に多い数のビームの各ビーム出力は、特に、レーザー装置から遠く離れた位置にあるターゲット・エリアの輪郭や、明るい周囲光内にあるターゲット・エリアの輪郭をはっきりさせるのに不十分な大きさになる。本発明の更に別の特徴では、ビームがターゲットに当たった時に、ビームの出力が安全な範囲内にとどまるように、前記の単一ビームの出力または小さなビーム群のビームの出力を自動的に低下させる手段を、測定器具または治療器具は有している。単一ビームまたは小さなビーム群から更に多い数のビームへ切り替えた際、この更に多い数のビームによる適切なイルミネーションをターゲット・エリア上に提供するために、出力は許容範囲内で自動的に増加する。例えば、装置内において、単一中心ビームをエリアの輪郭をはっきりさせる１２個のビームへ切り替える場合、このエリアの輪郭をはっきりさせる各ビームの強度を、１２倍に増やすことができる。エリアの輪郭をはっきりさせるビームを単一中心ビームへ切り替えて戻した時、これと同じ規模の出力の低下が可能である。従って、前記のエリアの輪郭をはっきりさせる複数のビームを提供するためにターゲット上で使用する出力は、単一ビームに対して許されている出力の恐らく１２倍になるが、眼が更に高い出力係数に露出される危険はない。
各ビームに使用する出力、特に、前記の更に多い数のビームに使用する出力を変更する別の方法としては、“オン”の期間および“オフ”の期間を交互に形成するか、または相対的に低い平均出力の期間および相対的に高い平均出力の期間を交互に形成するように、レーザーをパルス状にすることが挙げられ、これによって、平均光出力を有するユニット内において、更に高い出力のレーザーを使用できる。
本発明の更に別の実施形態では、使用する出力の変更（対応する係数分の変更）は、減衰器手段の使用によって達成している。例えば、１つの実施形態では、この減衰器は、複数のパターンなどの異なる複数の形状と、不鮮明なエリアおよび鮮明なエリアと、それぞれ異なる減衰度を有する複数のエリアとのいずれか１つを提供するように、摺動または捻回などによって各ビームの光路内に移動させることが可能な部材であり、この移動は、オペレータと、オペレータが制御する機構と、自動制御とのうちのいずれか１つによって行われる。
別の実施形態では、減衰器（例えば、調節可能な絞り）は、ビームが通過する光学装置のフォーカスおよび輝度を変更すべく配置されている。更に別の実施形態では、子ビームの数が増大した時（この場合、各子ビームの出力は子ビームの数に比例して減少する）、メイン・ビームの出力が子ビームの数に比例して増大するように、減衰器はビーム変更手段にリンクされている。これによって、装置におけるメイン・ビームのオリジナル出力は前記の安全な限界を超すことになり得るが、ターゲット上における装置の目に見える出力は、安全な限界内にとどまることが可能である。更に別の実施形態では、前記の減衰器はタレットまたはスライドなどの移動可能な部材などに取り付けられており、この移動可能な部材は、装置の手動切り替え制御にリンクされているか、または前記の単一ビーム・オペレーションから複数ビーム・オペレーションへの順番に行われる切り替えに同期して自動的に作動する。更に別の実施形態では、レーザー光線はシャッター機構（この機構は自動または手動で作動する）を通過する。
本発明の更に別の実施形態では、減衰器は、ビームの一部分だけを通すビーム分割システムであるか、またはビームに中心を合わせた部分的に不透明なスクリーンもしくは不透明なディスクなどのビーム強度低減装置である。
潜像が短時間保持されるのは、人の眼および脳の連携動作の効果であり、これによって、例えば、映画フィルムのように、十分な速さで連続してパルス状に“オン”および“オフ”を繰り返すイルミネーションは、観察者には、絶え間のないイルミネーションに見える。本発明の更に別の実施形態では、これは単一照準ビームまたは小さな照準ビーム群の使用を可能にするとともに、エリアの輪郭をはっきりさせるために使用する複数のビームを、眼および脳の連携動作による記憶時間よりも速い速度でパルス状に使用し、ターゲットが連続的に照らされている印象を観察者に与えることを可能にする。本発明の更に別の実施形態では、特に、複数の独立したビームを円または他の領域を画定する形に沿って配置する場合、これらの独立したビームを同時または順番に一定の速度でパルス状に“オン”および“オフ”に切り替えながら、前記の領域を画定する形に沿って段々と移動させるか、または連続的に移動させ、これによって、観察者には、前記の領域を画定する形が潜像効果によって絶えず照らされているように見える。本発明のこの実施形態では、例えば、単一の連続するビームで使用する出力よりも更に高い出力のレーザーをパルス状にすることが可能であり、これによって、複数のビーム（例えば、連続ビームの時間の１２分の１のパルス速度をそれぞれ有する１２個のビーム）を形成する。これを見ている人の眼に像が保持されることによって、円は１２個の更に明るく照らされたスポットとして見える。
本発明の更に別の実施形態では、複数のビームの移動は電気的または機械的に自動的に達成されるか、または装置の使用者の手動操作によって達成され、同時および／または順番にパルス状に“オン”および“オフ”に切り替えること、即ち、強度を変化させることは、ビームの形成に使用する出力を変化させることによって達成するか、または使用するビームの割合を変化させることによって達成し、これは、例えば、ビーム分割機構と、ビーム案内機構（例：複数の鏡を使用するシステム）と、異なるマスキング能力をそれぞれ有する複数のエリアを有するマスキング装置とのうちのいずれか１つを使って達成できる。
照準ビームまたは照準ビーム・アレイは、離れた位置にある治療エリアの正確なマニピュレーションを行うために、医療装置／外科装置／歯科装置／熱測定装置を配向するのに効果的である。これらはレーザー、Ｘ線、超音波、ジアテルミー、カッティング／穿孔ツール、焼灼器およびインジェクション・ツールを含む。可視レーザー光線によって位置を突き止めることによって、プレシジョン・マテリアル治療ツール（precision material treatment tools）を手動または自動で配向することが可能であり、穿孔ツール、カッティング・ツール、焼灼ツール、ハンダ付け装置および溶接装置を非常に小さなターゲットに配向することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ターゲット上の選択されたエリアの温度を離れた位置から測定するために使用するパイロメーターなどの測定器具の斜視図である。
【図２】測定器具のビーム切り替え装置のオペレーションの第１段階で形成された単一中心光線スポットと、ビーム切り替え装置のオペレーションの第２段階で形成された更に強度の低い周方向に互いに離間した１２個の光線スポットからなる円とを示す図である。
【図３】ターゲット上の位置を選定するために使用する単一ビームと、パターンまたはデザインをターゲット上に形成するために使用する複数のビームとのうちのいずれか一方を照射するように形成できるレーザー光線プロジェクターの概略図である。
【図４】レーザー光線プロジェクターの側面図であり、図４（Ａ）はレーザー光線プロジェクターのターゲットの正面図であり、プロジェクターはターゲット上の“中心”の位置を探し出すために使用する単一ビームと、施錠システムを動作させるために使用する複数のビームとを照射するように形成できる。
【図５】レーザー光線プロジェクターの側面図であり、図５（Ａ）はレーザー光線プロジェクターのターゲットの正面図であり、プロジェクターはセンタリング・ビームと、パターンをターゲット（例えば、劇場ステージなど）上に形成するために使用する複数のビームとのうちの少なくともいずれか一方を照射するように形成できる。
【図６】単一ビームの照準を正確に定め、次いで、切断、治癒および他の治療のために複数のビームを使用すべく、外科および医療の分野で用いられるレーザー光線プロジェクターの概略図である。
【図７】ターゲットの測距を提供するために、ビームがターゲット上で互いに重なり合うように照準を定めることができる２つ（またはそれ以上）のビーム源を有するレーザー光線プロジェクター・システムの概略図である。
【図８】図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄは本発明を実施する方法を示すボックス図である。
【図９】扱いやすいように“ピストル”型に形成した周知のレーザー照射装置の側面図である。
【図１０】ターゲット上の破線からなる円によって表されたターゲット・エリア、即ち、エネルギー・ゾーンの中心にその中心を合わせた単一レーザー・ビーム“スポット”の形成を示す図である。
【図１１】ターゲット上のエネルギー・ゾーンの輪郭をはっきり示す円の上に位置する複数のスポットの形成を示す図である。
【図１２】本発明の第１実施形態に基づくビーム照射装置のピストル型レーザー・ビーム・プロジェクターの部分正面図である。
【図１３】図１２に示すピストル型レーザー・ビーム・プロジェクターに取り付けるビーム形成部材の第１の形態を示す側面図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に基づくビーム照射装置のピストル型レーザー・ビーム・プロジェクターの部分側面図である。
【図１５】図１４に示すピストル型レーザー・ビーム・プロジェクターに取り付けるビーム形成部材の第２の形態を示す斜視図である。
【図１６】別の実施形態に基づくビーム照射装置のうちの分離されたプロジェクターを示す斜視図である。
【図１７】図１６に示すビーム照射装置のうちの分離されたビーム形成部材を示す斜視図である。
【図１８】図１６および図１７に示すビーム照射装置の組み立てられた状態を示しており、ビーム形成部材はレーザー開口内に螺合させる代わりに、同レーザー開口内へ押し嵌めるようになっている。
【図１９】更に別の実施形態に基づくビーム照射装置の一部を示す斜視図である。
【図２０】図１９に示すビーム照射装置の別の一部を示す斜視図である。
【図２１】図１９および図２０に示すビーム照射装置の別の斜視図である。
【図２２】更に別の実施形態に基づくビーム照射装置の斜視図であり、ビーム照射装置は分離した状態にある。
【図２３】図２２に示すビーム照射装置の別の斜視図であり、ビーム照射装置は組み立てられた状態にある。
【図２４】別の実施形態に基づくビーム照射装置の斜視図である。
【図２５】図２４に示すビーム照射装置の別の斜視図である。
【図２６】更に別の実施形態に基づくビーム照射装置の斜視図である。
【図２７】図２６に示すビーム照射装置の別の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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