(57)【要約】      （修正有）【課題】従来技術における困難性を克服する旋回式レーザ光線投射器及びこれに関連する方法を提供する。【解決手段】レーザ光線投射器は、固定の電源から振子指示式装置へ電力を供給するためのブリッジを含む。第１の導体が固定電源に取り付けられ、第２の導体が振子指示式装置に電気的に結合されている。少なくとも一本のワイヤーが、例えばボールステッチ方式結合によって間隔を横切って前記導体から第２の導体に結合されている。旋回型レーザ光線投射器は電力コントローラ含み、この電力コントローラは、レーザ電力回路に結合され投射器が発生するレーザ光線が旋回しているか静止しているかを判定するマイクロコントローラを備えている。レーザ光線が旋回している時はレーザ電力回路は第１レベルの連続的電力をレーザに送る。レーザ光線が静止している時はレーザ電力回路は第１レベルよりも低い第２レベルの連続的電力をレーザに送る。【選択図】図１０
2007127656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定構造及びこの固定構造に対して動く可動部材上に取付けられた電気を動力源とする構成要素と、
固定構造及び移動可能な部材上にそれぞれ位置決めされた少なくとも２つの全体として平坦な表面から成る可撓性給電装置であって、
この可撓性給電装置が前記平坦な表面を電気的に結合しているレーザ光線投射器。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、
前記固定構造上に位置決めされた前記全体として平坦な表面に固定された第１導体と、
前記可動部材上に位置決めされた前記全体として平坦な表面に固定され、前記構成要素と電気的に結合された、第１導体とは間隙によって分離された第２導体と、
第１導体から第２導体へ間隙を横切ってボールステッチ式に結合された少なくとも１本のワイヤとを更に含み、
第１導体から第２導体に電流が流れるようになっているレーザ光線投射器。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、前記構成要素がレーザダイオードであるレーザ光線投射器。
【請求項４】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、前記可動部材が振子であるレーザ光線投射器。
【請求項５】
請求項３に記載のレーザ光線投射器であって、
前記レーザダイオードが発射するレーザ光線を旋回させるために前記固定構造上に設けられた旋回自在な光学的部材を更に含むレーザ光線投射器。
【請求項６】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、
前記可動部材が第２可動部材を介して前記固定構造と相対的に動くように設けられ、前記可撓性給電装置が前記固定構造と第２可動部材との間に延在する第１部分と、
第２可動部材と前記可動部材との間に延在する第２部分とを含むレーザ光線投射器。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザ光線投射器であって、
前記第１部分が、前記固定構造から前記第２可動部材にボールステッチ式に接続される少なくとも１本の第１ワイヤと、
前記第２可動部材から前記可動部材にボールステッチ式に接続される少なくとも１本の第２ワイヤとを含むレーザ光線投射器。
【請求項８】
請求項６に記載のレーザ光線投射器であって、
前記可動部材上に備えられた前記構成要素がレーザダイオードであるレーザ光線投射器。
【請求項９】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、
前記少なくとも１本のワイヤが金製であるレーザ光線投射器。
【請求項１０】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、
前記可動部材が少なくとも１本の回動軸を含み、前記少なくとも１本のワイヤがこの回動軸に対して平行な方向に前記間隙を横切って平行に延在するレーザ光線投射器。
【請求項１１】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、
前記少なくとも１本のワイヤがアルミニウム製であるレーザ光線投射器。
【請求項１２】
第１旋回軸を形成する外部軸受け及び、第１旋回軸の回りに旋回自在な内部軸受け支持部上に支持され第１旋回軸に垂直な第２旋回軸を形成する内部軸受けにより支持される振子と、固定構造から振子上に設けられた装置に電力を供給するブリッジとを含むレーザ光線投射器であって、
ブリッジが、固定構造に電気的に結合される第１導体と、
内部軸受け支持部に取付けられた第２導体と、
第１導体と第２導体により形成される第１間隙を横切って第１導体から第２導体にボールステッチ式に接続される第１ワイヤと、
振子に取付られ前記装置と電気的に結合される第３導体と、
第３導体と第２導体により形成される第２間隙を横切って第２導体から第３導体にボールステッチ式に結合される第２ワイヤとを含み、
これにより前記振子の動きが動作範囲にわたって実質的に妨げられることなく前記固定構造から振子上の前記装置に電力が送られる、レーザ光線投射器。
【請求項１３】
請求項１２に記載のレーザ光線投射器であって、
前記第１ワイヤが、前記第１旋回軸の上方の第１間隙を横切って第１旋回軸と実質的に平行になるように結合されたレーザ光線投射器。
【請求項１４】
請求項１３に記載のレーザ光線投射器であって、
前記第２ワイヤが、前記第２旋回軸の上方の第２間隙を横切って第２旋回軸と実質的に平行になるように結合されたレーザ光線投射器。
【請求項１５】
請求項１２に記載のレーザ光線投射器であって、
前記第１ワイヤと第２ワイヤによって実質的に妨げられることがない前記振子の動きの範囲が、垂直位置から少なくとも１５秒の角度以内であるレーザ光線投射器。
【請求項１６】
請求項１２に記載のレーザ光線投射器であって、
前記振子上の装置がレーザであるレーザ光線投射器。
【請求項１７】
請求項１６に記載のレーザ光線投射器であって、
前記レーザがレーザ放射線を垂直に発射して前記固定構造に固定された旋回五角柱形プリズムに照射させるようにしたレーザ光線投射器。
【請求項１８】
請求項１４に記載のレーザ光線投射器であって、
前記第１ワイヤと第２ワイヤが、金及びアルミニウムから成る群から選択されたもので作られているレーザ光線投射器。
【請求項１９】
請求項１４に記載のレーザ光線投射器であって、
前記第１ワイヤと第２ワイヤが、直接プリント回路板に接続されているレーザ光線投射器。
【請求項２０】
電源から、遊動環によってレーザ光線投射器内に支持されたレーザ装置に電力を送る方法であって、
遊動環を支持する固定構造を設けるステップと、
遊動環に取付けられたレーザハウジングを設けるステップと、
固定構造が傾いてもレーザ支持部が水平に保たれるようにレーザ支持部を遊動環上に支持するステップと、
少なくとも第１ワイヤを、固定構造と遊動環との間に形成された第１間隙を横切って結合して電源と電気的に接続するステップと、
少なくとも第２ワイヤを、遊動環とレーザハウジングとの間に形成された第２間隙を横切って結合して電源と電気的に接続するステップと、
第１ワイヤを第２ワイヤに電気的に接続するステップとを含む方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、
前記第１ワイヤと第２ワイヤが、プリント回路板に直接結合されたレーザ光線投射器。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法であって、
前記第１ワイヤと第２ワイヤが、金及びアルミニウムから成る群から選択されたもので作られている方法。
【請求項２３】
光線を供給するレーザと、
このレーザが供給する光線を旋回させるシステムと、
レーザ源で生成される光線のパワーを制御する光線投射器電力コントローラとを含むレーザ光線投射器であって、
電力コントローラが、レーザ光線が旋回しているか静止しているかを判定するためのマイクロコントローラと、
このマイクロコントローラに接続されその制御を受けるレーザ電力回路であって、
レーザが旋回している時は第１レベルの継続的電力をレーザに送り、レーザが静止している時は第２レベルの継続的電力をレーザに送るレーザ電力回路とを含み、
第１レベルの継続的電力が第２レベルの継続的電力より大きい、レーザ光線投射器。
【請求項２４】
請求項２３に記載のレーザ光線投射器電力コントローラであって、
レーザが旋回している時は、前記マイクロコントローラが、パルス幅変調信号をレーザ電力回路に送るようプログラムされており、パルス幅変調信号のデューティーサイクルにより前記継続的電力の第１レベルが決定される電力コントローラ。
【請求項２５】
請求項２３に記載のレーザ光線投射器電力コントローラであって、
前記マイクロコントローラがパルス幅変調信号をレーザに送り、このパルス幅変調信号のデューティーサイクルがレーザー光線の旋回速度に反比例し且つレーザに送られる電力に反比例するようになっている電力コントローラ。
【請求項２６】
レーザ光線投射器のレーザ光線のパワーを制御する方法であって、
レーザ光線が旋回しているか静止しているかを判定するステップと、
レーザ光線が静止している場合は、レーザ光線の継続的電力を第１レベルにセットするステップと、
レーザ光線が旋回している場合は、レーザ光線の継続的電力を第１レベルより大きい第２レベルにセットするステップとを含む方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、
レーザ光線が旋回している場合はレーザ光線の旋回速度を判定するステップと、
レーザ光線が第２旋回速度より速い第３旋回速度で旋回している場合は、レーザ光線の継続的電力を第２レベルより大きい第３レベルにセットするステップとを更に含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはレーザ光線投射器に関し、特にレーザを制御しこれに電力を供給し、レーザからの情報を離れた場所に位置決めされたセンサアッセンブリに伝達するための方法及び装置に関する。本発明は、特に測定及び土工機械や建設機械等の機械制御を行うため適用される。
【背景技術】
【０００２】
建設業界においてレーザ光線投射器は一般的に、溝又は地表が適切かつ一定の深さであることを確実にするために使用される。レーザ光線投射器は一定の既知の高さに設置され、一列に並べたセンサがレーザ光線による照射を感知する。いずれのセンサが照射を受けたかにより、レーザ光線投射器に対する受信装置の高さを測定できる。
【０００３】
レーザ光線投射器は様々に異なる形態を有するが、本発明は主に旋回可能なレーザ光線投射器に関する。投射器が旋回モードにある時は、センサアッセンブリ内のセンサは継続的にレーザ光線を検知せず、旋回するレーザ光線がセンサの列を通り過ぎる時にほんの一瞬だけレーザ光線を検知する。レーザ光線を一つの方向に常に向けるのではなくこれを旋回させることにより、レーザ光線投射器をセンサに対して再位置合わせを要することなく、センサを投射器に対して横方向に移動できるようになる。旋回するレーザ光線はセンサをほんの一瞬照射するだけであるので、センサが検知する信号の電力は、光線が旋回せずセンサに連続的に向けられる場合よりもはるかに小さい。検知される信号のパワーが低くなると、センサが信号を検知することが困難になり、またセンサが検知する周囲の太陽光線等の他の放射線源から信号を選り分けることが困難になる。従って、レーザ光線が旋回する場合には、センサが効果的に作動できる投射器からの距離は短くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アプリケーションによっては、レーザ光線投射器とセンサとの距離は非常に大きくなるため、センサが検知する信号が相対的に弱くなるだけでなく他の困難性をも生じる。困難性の一つは、レーザ光線を水平に保たなければならないことに関連する。レーザ光線が水平でないと、センサは、誤差成分を含んだ高さ測定値を出力する。この誤差成分は、レーザからの距離に比例して増加する。高さに関する誤差は、種々のアプリケーションにおいては許容されないであろう。レーザ光線投射器が非水平状態にならないようにするための機構の一つは、レーザを遊動環の上に設置することである。この遊動環により、レーザは自由に揺動することが通常可能となるので、レーザ光線は正確に垂直方向に向かう。しかし、遊動環上に設けられたレーザに電力を供給することは、レーザの自由な動きをしばしば妨げる。過去においては、電力供給機構がレーザの自由な動きの妨げないようにするため、一般に複雑かつ高価な電力供給機構の設計が必要とされてきた。
【０００５】
また、レーザ光線投射器とセンサアッセンブリとの間の距離が長いと、センサの近くで作業する人がレーザ光線投射器の状態を知ることが困難になる。例えば、投射器に何かがぶつかったりあるいは当たったりして水平位置からはずれた場合、投射器が遠くに離れている時は、センサの近傍にいる人にとってこの事実は容易に分からない。水平位置からはずれた投射器は、上述の問題をもたらすのである。また、投射器のその他の状態も重要であり、投射器から離れて作業している人も知っているべきである。
【０００６】
上記に鑑み、センサユニットから遠く離れた場所に設置されたレーザ光線投射器に関連する困難性を克服するレーザが必要とされることは明らかである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、従来技術における困難性を克服する旋回式レーザ光線投射器及びこれに関連する方法を提供することを意図している。本発明の一態様によれば、レーザ光線投射器は、電力を固定の電源から振子支持式装置に送るブリッジを含む。第１導体は固定の電源に取付けられ、第２導体は振子支持式装置に電気的に結合される。少なくとも１本のワイヤが第１導体と第２導体との間に、ボールステッチ式結合（ｂａｌｌ−ａｎｄ−ｓｔｉｔｃｈｂｏｎｄｉｎｇ）等の方法で、それらの間に形成される間隙を横切るように結合される。振子支持式装置はレーザ光線投射器に含まれるものであってもよい。
【０００８】
本発明の他の態様によれば、レーザ光線投射器は、レーザ電力回路に結合されたマイクロコントローラを有する電力コントローラを含む。マイクロコントローラは、投射器が発射したレーザ光線が旋回しているのか静止しているのかを判定して、レーザ電力回路を制御する。レーザ光線が旋回している場合、レーザ電力回路は第１レベルの継続的電力をレーザに送る。レーザ光線が静止している場合、レーザ電力回路は、第１レベルの電力より弱い第２レベルの継続的電力をレーザに送る。
【０００９】
尚、本発明においては、レーザ光線投射器から離れた場所に位置決めされたセンサアッセンブリへメッセージを伝達する方法を含むものとしてもよい。この方法は、メッセージが伝達されない時は投射器が発射するレーザ光線を第１速度で旋回させるステップと、メッセージが伝達される時は投射器が発射するレーザ光線を第１速度とは異なる第２速度で旋回させるステップとを含む。発射されたレーザ光線は離れた場所にあるセンサアッセンブリに検知され、このセンサアッセンブリによりレーザ光線の検知頻度が測定される。その頻度がレーザ光線の第２旋回速度と実質的に同じである場合には、測定された検知の頻度が、メッセージの受信として解釈される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、ブリッジは、レーザの水平化に干渉することなく、レーザに電力を供給する上での困難性を軽減する。
【００１１】
互いに遠く離されたレーザ光線投射器とセンサアッセンブリの作動に関連する困難性を克服する。本レーザ光線投射器電力コントローラは、レーザ光線投射器が旋回する場合、投射器の作動可能距離が短かくなってしまうという問題を克服する。本レーザ光線投射器電力コントローラは、レーザを異なる電力定格に再分類することなく、これを達成する。静止レーザの電力はより集中的であるので、旋回するレーザの分類は静止レーザの分類とは異なる。旋回又は非旋回状態であるかによってレーザに送る電力を変えることにより、レーザをより高い電力定格に再分類することなく、レーザー光線投射器電力コントローラは常に最大限の電力をレーザに送る。従って、レーザをより高い電力定格への再分類した場合に行わなければならない追加の安全上の予防策を投射器の安全性を低下させずに省略できる。
【００１２】
レーザ光線投射器の旋回速度を変える能力により、投射器がセンサにメッセージを伝達できるようになり、投射器とセンサとの間に更に広い間隔をとることがより簡単になる。従って、センサの近傍で作業する人に対して、非水平状態や電池電圧低下状態等の投射器の重要な状態をより効果的に知らせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に本発明を添付図面を参照しながら説明する。幾つかの図面において、同じ参照番号を同一の構成要素に対応させている。本発明を具体化するレーザ光線投射器１０の一例を図１に見ることができる。レーザ光線投射器１０は、本体１２、本体１２を支える調整可能基部１４、及び旋回レーザヘッド１８を覆う頂部１６を含む。調整可能基部１４により、投射器１０は水平位置に大まかに調整される。投射器１０の本体１２は、ユーザーが様々な制御を選択できるようにする制御パネル２０を含む。それには、レーザヘッド１８について高速旋回、低速旋回、及び非旋回をユーザーが選択することが含まれる。旋回レーザヘッド１８は、本体１２に対し通常は垂直であるレーザ光線（非図示）を発射する。あるいは、制御パネル２０により、ユーザーが３以上の別々の旋回速度から旋回速度を選択するか、ある速度範囲内で連続的に速度を変えられるようにしてもよい。
【００１４】
投射器１０の電子回路のブロック図を図２に示す。投射器１０は、ヘッドモータ２２の旋回速度を制御するマイクロコントローラ２０を含む。マイクロコントローラ２０は、モータの中で作られる逆起電力によりヘッドモータ２２の速度をモニターする。但し、ヘッドモータ２２にエンコーダを備えてモータの速度に関する追加的又は任意的表示をマイクロコントローラ２０に供給してもよい。マイクロコントローラ２０は、スィッチ３２を介してレーザ電力回路２４に電気的に結合されている。レーザ電力回路２４、スィッチ３２、及びマイクロコントローラ２０が組合わされて、レーザ３０（図３）に供給される電力を制御するレーザー光線投射器電力コントローラ２８が形成される。
【００１５】
スィッチ３２は、マイクロコントローラ２０が生成するパルス幅変調制御信号２６によって制御される（図２及び図３）。スィッチ３２は、基準電圧３４及び地電位３６に結合され、それらの間で切替えられる。スィッチ３２の出力３８は、高周波信号を遮断する低域通過フィルタ４０に結合される。低域通過フィルタ４０の出力は、接続部４２で較正フィードバック信号４４と結合される。接続部４２の出力４５は、レーザ３０に送られ、レーザ３０を点灯させるための連続波電力をもたらす。較正されたフィードバック信号４４は、レーザ３０の光出力を公知の方法でモニターする光検知器４８の出力４６を、較正調整器５０からの信号と組み合せることにより生成される。
【００１６】
レーザ３０に送られる電力は、マイクロコントローラ２０が発生する制御信号２６によって制御される。制御信号２６はパルス幅変調制御信号であり、低デジタル論理状態と高デジタル論理状態との間で切り替わることにより、スィッチ３２を制御する。制御信号２６が高電圧である時、スィッチ３２は低域通過フィルタ４０への入力をアース３６に結合し、信号は全く低域通過フィルタ４０に送られない。制御信号２６が低電圧である時、スィッチ３２は基準電圧３４を低周波通過フィルタ４０の入力に結合する。制御信号２６のデューティーサイクルはレーザ３０に継続的に送られる電力を決定する。制御信号２６のデューティーサイクルが０％の時、即ち制御信号が継続的に低電圧である時、基準電圧３４は低域通過フィルタ４０を通過してレーザ３０に到達し、レーザ３０は最大電力で作動する。制御信号２６のデューティーサイクルが０％より大きい時、基準電圧３４とアース３６は交互に低域通過フィルタ４０に結合され、レーザ３０に送られる電力は最大電力より小さくなる。制御信号２６のデューティーサイクルが１００％の時、制御信号２６は継続的に高電圧となり、アース３６が定常的に低域通過フィルタ４０に結合される。従って、レーザ３０は全く電力を受け取らない。強調されるべきことは、制御信号２６のデューティーサイクルがどのようなものであっても、パルス化されていない連続波の光をレーザ３０が発射することである。制御信号２６が発生させるパルス信号は、低域通過フィルタ４０を通過することによって平滑化され、レーザ３０は連続波の光を発射する。
【００１７】
図４は、マイクロコントローラ２０が行う制御ロジックを例示している。制御シーケンスはブロック５２から開始され、その後５４でディムモードが有効となっているかどうかが判定される。ディムモードは、レーザヘッド１８の旋回速度の低下に伴ってレーザ３０に送られる電力が低下するようになっている投射器１０の作動モードを指す。ディムモードが有効でない場合、制御はステップ５６に進み、最大電力がレーザ３０に継続的に送られる。そして制御シーケンスは終点５８で終了する。５４でディムモードが有効となっていると判定された場合、マイクロコントローラ２０は６０でレーザヘッド１８が旋回しているか又は静止しているかを次に判定する。レーザヘッド１８が旋回している場合、制御は同様にステップ５６に移り、最大電力がレーザ３０に送られる。６０でレーザヘッド１８が静止していると判定された場合、制御は６２に進み、レーザ３０に送られる電力は、制御信号２６のデューティーサイクルに比例して低減される。ステップ６２における電力の低減は、単一ステップでの低減、レーザヘッド１８の異なる旋回速度に基づく別々の複数回の低減、又はレーザヘッド１８の旋回速度に比例した継続的な低減であってもよい。即ち、制御信号２６は、２つの別個のデューティーサイクルの間、複数の別個のデューティーサイクルの間、又は無段階的かつ継続的なデューティーサイクルの範囲内で変更してもよい。この好ましい実施例においては、レーザ３０に送られる電力は、レーザヘッド１８の１以上の別個の旋回速度に対応した別個のレベルに調整される。
【００１８】
図５は、レーザー光線投射器電力コントローラ２８の詳細図を示す。スィッチ３２（図３）の出力信号３８はレーザ電力制御回路２４に供給され、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ７から成る低域通過フィルタ４０でフィルターをかけられる。フィルタ４０の出力は基準電圧４１であり、増幅器Ｕ１ａの非反転入力に供給される。較正フィードバック電圧４４は、較正ポテンショメータＲ４を流れるモニターダイオード４８からの電流によって確立され、増幅器Ｕ１ｂによって緩衝増幅される。フィードバック電圧４４は、増幅器Ｕ１ａの反転入力装置に供給される。増幅器Ｕ１ａは、フィードバック電圧４４が基準電圧４１とに等しくなるようにトランジスタＱ１のベース電圧を調整することによりトランジスタＱ１を流れる電流を制御し、これによりレーザダイオード３０に供給される電力を制御する。
【００１９】
レーザ光線投射器１０の内部構造の斜視図を図６及び図７に示す。レーザ光線投射器１０は、振子アッセンブリ７５を可動的に支持する固定構造６４を含む。振子アッセンブリ７５は、形成された円錐内で振子運動ができるように据え付けられている。振子アッセンブリ７５は、レーザハウジング７２と遊動環６６を含む。遊動環６６は、外側面６７と内側面６９を含む（図６〜８）。遊動環６６は、その外側面６７で、固定構造６４内に形成された第１軸受けセット６８を介して固定構造６４に回動自在に取付けられている。従って、遊動環６６は、第１軸受けセット６８によって形成された第１旋回軸７０を中心に自由に旋回する。レーザハウジング７２は、遊動環６６内に形成された第２軸受けセット７４を介して、遊動環６６の内側面６９に回動自在に装着される。第２軸受けセット７４は、第１旋回軸７０に対して垂直となる第２旋回軸７６を形成する。固定構造６４、遊動環６６、及びレーザハウジング７２の配置により、固定構造６４がある程度傾いた時に、レーザハウジング７２は振子のようにして垂直方向に動くことができる。固定構造６４がより大きく傾いた場合、非水平センサ７７（図２）はかかる状態を検知し、マイクロコントローラ２０に入力を供給する。レーザハウジング７２は固定構造６４の円筒状本体部分７８の中で揺動し、この円筒状本体部分は振子アッセンブリの動きを弱める空気ダンパを形成する。従って、レーザハウジング７２の誘動環式支持部は、レーザハウジング７２を水平に保つための正確な調整を行う。なお、粗調整は調整可能基部１４によって行う。
【００２０】
レーザ光線投射器１０の垂直断面を図９に示す。レーザハウジング７２は、レーザ光線を垂直上方向に発射するレーザ３０を支持し且つこれを収容する。レーザ光線は上方に発射され、旋回五角柱形プリズム８０に当たる。旋回五角柱形プリズム８０は固定構造６４上でモータ２２によって旋回され、レーザ光線を９０度屈折させる。五角柱形プリズム８０は、レーザ光線の向きに関わらずこれを９０度屈折させるので、垂直方向のレーザ光線はレーザ光線投射器１０から正確な水平方向に反射されて発射される。
【００２１】
レーザ３０は、静止部分６４に支持される電池（非図示）その他の電源を電力源とする。可撓性給電装置又はブリッジ８２の形態の電気的接続により、電力は固定部分６４からレーザハウジング７２を介しレーザ３０に送られる。振子アッセンブリ７５を正確に垂直方向に位置合わせするため、ブリッジ８２は、レーザハウジング７２の振子の動きに実質的に干渉しない。ブリッジ８２（図１０）は、レーザ３０の水平化を妨げることなく、電力と制御信号をレーザ３０に送るための新規な方法を提供する。
【００２２】
ブリッジ８２は、固定構造６４に設けられた第１プリント回路板８４、遊動環６６に設けられた第２プリント回路板９０、及びレーザハウジング７２に設けられた第３プリント回路板９６を含む（図６、８及び１０）。第１間隙８８は第１プリント回路板８４と第２プリント回路板９０との間に形成され、第２間隙９８は第２プリント回路板９０と第３プリント回路板９６との間に形成される。プリント回路板８４は、第１間隙８８の近傍に３個の電気的接点８６ａ、８６ｂ、８６ｃ（図１０）を有する。第２プリント回路板９０は、間隙８８近傍の、接点８６ａ、８６ｂ、８６ｃから横切った所に３個の電気的接点９２ａ、９２ｂ、９２ｃを有する。また、第２プリント回路板９０は、第２間隙９８近傍の、第３プリント回路板９６上の３個の電気的接点１００ａ、１００ｂ、１００ｃから横切った所に３個の電気的接点９３ａ、９３ｂ、９３ｃを有する。接点８６ａ、８６ｂ、８６ｃと９２ａ、９２ｂ、９２ｃは、結合ワイヤ９４ａ、９４ｂ、９４ｃにより互いに電気的に接続される。接点９３ａ、９３ｂ、９３ｃは、結合ワイヤ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃにより接点１００ａ、１００ｂ、１００ｃに結合される。結合ワイヤ９４ａ、９４ｂ、９４ｃと１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、公知であり半導体業界においては固定電気部品を接続するために用いられるボールステッチ式結合（ｂａｌｌ−ａｎｄ−ｓｔｉｔｃｈ ｂｏｎｄｉｎｇ）プロセスにより実行される。本発明のブリッジ８２は、電気的に結合された部品が互いに動けるようにした新規な適用方法においてボールステッチ式結合プロセスを用いるものである。
【００２３】
ブリッジ８２をレーザ光線投射器１０に組み入れる前は、プリント回路板８４、９０、及び９６は全て、一枚のプリント回路板１０４の部分である（図１１〜１３）。プリント回路板１０４は、３本の切断線１０６、１０８、及び１１０を含む。回路板１０４が切断線１０６、１０８、及び１１０に沿って切断され又は割られると、３枚の独立した回路板８４、９０、及び９６が形成される。
【００２４】
この好ましい実施例においては、結合ワイヤ９４と１０２のセットは純金又はアルミニウムで作られるが、本発明の範囲内でその他の材料を用いてもよい。結合ワイヤ９４と１０２で形成されるループの高さＨは０．３５インチ、結合ワイヤの直径は０．００１インチが好ましいが、その他の高さや直径も使用できる（図１３）。ワイヤ９４と１０２のボール側端は第２回路板９０に固定され、一方ステッチ側端は回路板８４と９６に固定される。第１のワイヤセット９４は、第１旋回軸７０の上部に位置し通常これに対し平行となっている（図６及び８）。この設定位置により、第２プリント回路板９０が動く時のワイヤ９４の屈曲を最小にできる。第２のワイヤセット１０２は、第２旋回軸７６の上部に位置し通常この旋回軸に対し平行となる。この設定位置により、第２プリント回路板９０と第３プリント回路板９６が互いに動く時の、ワイヤ１０２の屈曲を最小にできる。ブリッジ８２は、レーザハウジング７２を垂直方向に保ちながら、固定構造６４が垂直位置から少なくとも１５秒の角度傾くことを可能にする。ブリッジ８２は旋回するレーザ光線投射器における使用に限定されず、米国特許第５，６２１，５３１号で開示されたタイプの自動位置合わせ式下水管レーザ又はその他の下水管レーザ等の種々の非旋回式レーザ光線投射器においても使用できることが理解されよう。
【００２５】
レーザ光線投射器１０からセンサアッセンブリ又は感知ユニット（非図示）にメッセージを伝達する方法を、図１４にブロック図の形式で示す。この方法は、センサに異なるメッセージを示すため、レーザ光線投射器１０から発射されるレーザ光線を異なる速度で旋回させることを含む。センサが実行するロジック決定のシーケンスは、放射線のパルスを検知する第１のステップ１１２から開始する。パルスは決定ポイント１１４で分析され、そのパルスが太陽光線又はその他の非レーザ放射線によってもたらされたものであるが否かが判定される。このステップの実行に関係する手順は本発明の一部ではないので、本明細書で繰返し説明はしない。検知されたパルスは決定ポイント１１６で分析され、そのパルスがスタートパルスであるか否かが判定される。そのパルスがスタートパルスである場合、ステップ１８でタイマーが始動する。そのパルスがスタートパルスではない場合、又は太陽光線によるものであると判定された場合、ステップ１１７のシーケンスが実行される。ステップ１１７のシーケンスに関する更に詳細な説明は、本明細書の一部を構成するものとしてここに引用された、本出願と同じ出願人に譲渡され、共に係属中の米国特許出願第６１９，９２６号（１９９６年３月２０日出願）に見い出すことができる。決定ポイント１２０と１２２では、タイマーを利用し、パルスの流れが６．８又は８．７５回毎秒（ＲＰＳ）で発生しているか否かが判定される。センサは６．８及び８．７５ＲＰＳを異なる２つのメッセージとして解釈する。
【００２６】
この好ましい実施例では、メッセージは、投射器における電池低電圧レベル又は投射器の非水平状態を表示する。当然ながら、種々の異なったメッセージを伝達し、又複数のメッセージの伝達のために３以上の異なる速度を利用してもよいことは理解されよう。また、旋回速度が投射器の通常作動速度と異なっていれば任意の旋回速度を任意のメッセージと対応させることができ、速度はセンサがそれらを区別できる程度に充分異なっていることが理解されよう。例示された実施例においては、±０．５ＲＰＳの速度測定誤差まで許容できる。
【００２７】
本明細書においては上述の好ましい実施例を参照しながら本発明を説明したが、本技術分野の当業者は、本発明がこれらの好ましい実施例に制限されず、添付の特許請求の範囲に規定した本発明の精神及び範囲内であらゆる改良が可能であることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のレーザ光線投射器の側面立面図である。
【図２】図１のレーザ光線投射器の電気システムのブロック図である。
【図３】図２のブロック図の一部の更に詳細なブロック図である。
【図４】マイクロコントローラの制御アルゴリズムのフローチャートである。
【図５】レーザ光線投射器の電力制御回路の電気的略図である。
【図６】図１のレーザ光線投射器の内部構造の斜視図である。
【図７】図６の内部構造の分解部分図である。
【図８】図６の内部構造の上部平面図である。
【図９】図１のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】可撓性給電装置アッセンブリの線図である。
【図１１】レーザ光線投射器へ設置する前の図１０の可撓性給電装置の平面図である。
【図１２】図１１の可撓性給電装置の正面立面図である。
【図１３】図１１の可撓性給電装置の側面立面図である。
【図１４】本発明のセンサアッセンブリ制御システムの論理流れ図である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成18年12月7日(2006.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定構造及びこの固定構造に対して動く可動部材上に取付けられた電気を動力源とする構成要素と、
固定構造及び移動可能な部材上にそれぞれ位置決めされた少なくとも２つの全体として平坦な表面から成る可撓性給電装置であって、
この可撓性給電装置が前記平坦な表面を電気的に結合しているレーザ光線投射器。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、
前記固定構造上に位置決めされた前記全体として平坦な表面に固定された第１導体と、
前記可動部材上に位置決めされた前記全体として平坦な表面に固定され、前記構成要素と電気的に結合された、第１導体とは間隙によって分離された第２導体と、
第１導体から第２導体へ間隙を横切ってボールステッチ式に結合された少なくとも１本のワイヤとを更に含み、
第１導体から第２導体に電流が流れるようになっているレーザ光線投射器。
【請求項３】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、前記構成要素がレーザダイオードであるレーザ光線投射器。
【請求項４】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、前記可動部材が振子であるレーザ光線投射器。
【請求項５】
請求項３に記載のレーザ光線投射器であって、
前記レーザダイオードが発射するレーザ光線を旋回させるために前記固定構造上に設けられた旋回自在な光学的部材を更に含むレーザ光線投射器。
【請求項６】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、
前記可動部材が第２可動部材を介して前記固定構造と相対的に動くように設けられ、前記可撓性給電装置が前記固定構造と第２可動部材との間に延在する第１部分と、
第２可動部材と前記可動部材との間に延在する第２部分とを含むレーザ光線投射器。
【請求項７】
請求項６に記載のレーザ光線投射器であって、
前記第１部分が、前記固定構造から前記第２可動部材にボールステッチ式に接続される少なくとも１本の第１ワイヤと、
前記第２可動部材から前記可動部材にボールステッチ式に接続される少なくとも１本の第２ワイヤとを含むレーザ光線投射器。
【請求項８】
請求項６に記載のレーザ光線投射器であって、
前記可動部材上に備えられた前記構成要素がレーザダイオードであるレーザ光線投射器。
【請求項９】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、
前記少なくとも１本のワイヤが金製であるレーザ光線投射器。
【請求項１０】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、
前記可動部材が少なくとも１本の回動軸を含み、前記少なくとも１本のワイヤがこの回動軸に対して平行な方向に前記間隙を横切って平行に延在するレーザ光線投射器。
【請求項１１】
請求項１に記載のレーザ光線投射器であって、
前記少なくとも１本のワイヤがアルミニウム製であるレーザ光線投射器。
【請求項１２】
第１旋回軸を形成する外部軸受け及び、第１旋回軸の回りに旋回自在な内部軸受け支持部上に支持され第１旋回軸に垂直な第２旋回軸を形成する内部軸受けにより支持される振子と、固定構造から振子上に設けられた装置に電力を供給するブリッジとを含むレーザ光線投射器であって、
ブリッジが、固定構造に電気的に結合される第１導体と、
内部軸受け支持部に取付けられた第２導体と、
第１導体と第２導体により形成される第１間隙を横切って第１導体から第２導体にボールステッチ式に接続される第１ワイヤと、
振子に取付られ前記装置と電気的に結合される第３導体と、
第３導体と第２導体により形成される第２間隙を横切って第２導体から第３導体にボールステッチ式に結合される第２ワイヤとを含み、
これにより前記振子の動きが動作範囲にわたって実質的に妨げられることなく前記固定構造から振子上の前記装置に電力が送られる、レーザ光線投射器。
【請求項１３】
請求項１２に記載のレーザ光線投射器であって、
前記第１ワイヤが、前記第１旋回軸の上方の第１間隙を横切って第１旋回軸と実質的に平行になるように結合されたレーザ光線投射器。
【請求項１４】
請求項１３に記載のレーザ光線投射器であって、
前記第２ワイヤが、前記第２旋回軸の上方の第２間隙を横切って第２旋回軸と実質的に平行になるように結合されたレーザ光線投射器。
【請求項１５】
請求項１２に記載のレーザ光線投射器であって、
前記第１ワイヤと第２ワイヤによって実質的に妨げられることがない前記振子の動きの範囲が、垂直位置から少なくとも１５秒の角度以内であるレーザ光線投射器。
【請求項１６】
請求項１２に記載のレーザ光線投射器であって、
前記振子上の装置がレーザであるレーザ光線投射器。
【請求項１７】
請求項１６に記載のレーザ光線投射器であって、
前記レーザがレーザ放射線を垂直に発射して前記固定構造に固定された旋回五角柱形プリズムに照射させるようにしたレーザ光線投射器。
【請求項１８】
請求項１４に記載のレーザ光線投射器であって、
前記第１ワイヤと第２ワイヤが、金及びアルミニウムから成る群から選択されたもので作られているレーザ光線投射器。
【請求項１９】
請求項１４に記載のレーザ光線投射器であって、
前記第１ワイヤと第２ワイヤが、直接プリント回路板に接続されているレーザ光線投射器。
【請求項２０】
電源から、遊動環によってレーザ光線投射器内に支持されたレーザ装置に電力を送る方法であって、
遊動環を支持する固定構造を設けるステップと、
遊動環に取付けられたレーザハウジングを設けるステップと、
固定構造が傾いてもレーザ支持部が水平に保たれるようにレーザ支持部を遊動環上に支持するステップと、
少なくとも第１ワイヤを、固定構造と遊動環との間に形成された第１間隙を横切って結
合して電源と電気的に接続するステップと、
少なくとも第２ワイヤを、遊動環とレーザハウジングとの間に形成された第２間隙を横
切って結合して電源と電気的に接続するステップと、
第１ワイヤを第２ワイヤに電気的に接続するステップとを含む方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法であって、
前記第１ワイヤと第２ワイヤが、プリント回路板に直接結合されたレーザ光線投射器。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法であって、
前記第１ワイヤと第２ワイヤが、金及びアルミニウムから成る群から選択されたもので作られている方法。