JP2002098530A - レーザー墨出し器 - Google Patents
レーザー墨出し器Info
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Abstract
から出力されたレーザー光を集光する投光レンズ21
と、投光レンズ21を経たレーザー光をライン光生成用
の円筒レンズ31に向けて分岐させる光分岐手段30と
を光軸方向において直線状に配設した本体部11と、支
持脚5を具備して上記本体部11をジンバル機構4を介
して揺動自在に吊下支持している支持体とからなる。
Description
イン光を利用して墨出しを行うためのレーザー墨出し器
に関するものである。
に広がるライン光とし、該ライン光を壁面や天井面に投
射することで墨出しを行うレーザー墨出し器として、特
開平10−318745号公報に示されたものがある。
されたものでは、光源を含む光学系部材の配置の点で小
型化に関して問題を有している。
であって、その目的とするところは小型で携帯性に富ん
だレーザー墨出し器を提供するにある。
ーザー墨出し器は、レーザー光を出力する光源と、光源
から出力されたレーザー光を集光する投光レンズと、投
光レンズを経たレーザー光をライン光生成用の円筒レン
ズに向けて分岐させる光分岐手段とを光軸方向において
直線状に配設した本体部と、支持脚を具備して上記本体
部をジンバル機構を介して揺動自在に吊下支持している
支持体とからなることに第1の特徴を有しており、さら
にレーザー光を出力する光源と、光源から出力されたレ
ーザー光を集光する投光レンズと、投光レンズを経たレ
ーザー光を水平ライン光生成用の円筒レンズに向けて分
岐させる光分岐手段と、投光レンズを経たレーザー光を
垂直ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光
分岐手段とを光軸方向において直線状に配設した本体部
と、支持脚を具備して上記本体部をジンバル機構を介し
て揺動自在に吊下支持している支持体とからなることに
第2の特徴を有している。
ものにおいては、投光レンズを経たレーザー光を水平ラ
イン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手
段の透過率と反射率との比と、投光レンズを経たレーザ
ー光を垂直ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐さ
せる光分岐手段の透過率と反射率との比とを、異ならせ
ておいたり、あるいは投光レンズを経たレーザー光を水
平ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分
岐手段と、投光レンズを経たレーザー光を垂直ライン光
生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段と
は、偏光方向によって異なる透過率と反射率との比とを
備えた同一種のものとするのが好ましい。
徴を有するものにおいても、光源が半導体レーザーであ
る場合、該光源から投光レンズを経て出力されるレーザ
ー光はその楕円断面における長径方向が円筒レンズの軸
と直交する方向において円筒レンズに入射させるのが好
ましく、この場合、レーザー光の楕円断面の長径方向を
円筒レンズの軸と直交する方向に変換する光学部材を備
えたものとしてもよい。また、光源が半導体レーザーで
ある時、該光源から出力される楕円断面のレーザー光を
円形断面のレーザー光に変換するアナモフィック光学系
を備えたものとしてもよい。
ンズに向けて分岐させる光分岐手段が、円筒レンズへの
入射光を所要の仰角を持つレーザー光として分岐させる
ものとするのも好ましい。
イン光に変換する円筒レンズを備えたものとするのも好
ましい。
方向距離を調節する調節手段を備えたものや、光軸と直
交する平面内での投光レンズの位置を調節する調節手段
を備えたものも好適に用いることができる。
に納められて弾性部材で押し付け固定されるようにして
おくとよい。
基づいて詳述すると、図1及び図2は一例の概略構成を
示すもので、上下に細長い円筒状となっている本体1
と、この本体1の下端に開閉自在に連結された3本の支
持脚5とからなり、本体1はさらに円筒体として形成さ
れた外殻10と、この外殻10内に配した本体部11と
から形成してあり、本体部11は直交交差する2軸4
1,42を有するジンバル機構4を介して外殻10に連
結されて、外殻10の姿勢の如何にかかわらず、本体部
11はその自重で鉛直状態を保とうとするものとなって
いる。
連結しているとともに本体部11支持用の支持体を外殻
10とともに構成する支持脚5は、開いた際に三脚とし
て機能し、閉じた際には本体1に連続して全体を一つの
棒状の形態とするもので、そのうちの1本の支持脚5の
内面には電源部6が取り付けられており、支持脚5を閉
じればこれら支持脚5の間の空間に電源部6が収まるよ
うになっている。
央部が外殻10内面に連結されている上記本体部11
は、その下部側に半導体レーザーである光源20と投光
レンズ21と駆動回路22とを備えた光出力部2が配設
され、上部側に光出力部2から上方に出力されたレーザ
ー光を偏向させる偏向部材(図示例ではハーフミラー)
30と偏向部材30で偏向された光を鉛直方向の扇状の
ライン光とする円筒レンズ31とを備えた光学系3が配
設されたもので、上方に向けて光を出力する上記光出力
部2には、下方にもレーザー光を出力する下方基準点放
射部25が設けられている。この下方基準点放射部25
は、上記光源20とは別の光源を備えたものとしてもよ
いが、光源20として後方への漏れ光を利用できる半導
体レーザーを用いるのであれば、この後方への漏れ光を
利用するものであってもよい。
とでレーザー墨出し器を置いた状態で光出力部2を作動
させれば、光源20から出力されるレーザー光は投光レ
ンズ21で集光された後、ジンバル機構4の中心に設け
られた開口部(図示せず)を通じて光分岐部材でもある
偏向部材30に至り、偏向部材30を透過したレーザー
光は鉛直上方に向けてのポイント光となり、偏向部材3
0で側方に向けて偏向されて円筒レンズ31によって鉛
直方向において扇状に広がるライン光となる。なお、こ
こでは円筒レンズ31として軸が水平方向に向けられて
いるものを用いたが、図3に示すように、軸が鉛直方向
に向けられた円筒レンズ31を用いれば、水平なライン
光を出力させることができる。
軸上にビームスプリッタやハーフミラーなどからなる2
つの光分岐部材を兼ねた偏向部材30a,30bを順に
配置するとともに、一方の偏向部材30aの側方に軸が
水平方向を向いた円筒レンズ31を配置し、他方の偏向
部材30bの側方に軸が鉛直方向を向いた円筒レンズ3
1を配置したもので、光出力部2から上方に出力された
レーザー光のうち、偏向部材30bで偏向されたものは
水平ライン光に、偏向部材30bを透過して偏向部材3
0aで偏向されたものは垂直ライン光に、さらに偏向部
材30aも透過したものは鉛直上方に向けたポイント光
となる。
る場合、光源20から出力されたレーザー光はその断面
が楕円形状となっており、その長径方向が円筒レンズ3
1の軸方向と同じとなっていると、円筒レンズ31を通
ることで扇形に広がるライン光の幅が太くなってしま
う。この点に鑑み、図4に示すものにおいては、偏向部
材30aで偏向されて円筒レンズ31に向かうレーザー
光の楕円形断面における長径方向が円筒レンズ31の軸
方向と直交するようにして、楕円の短径がライン光の線
幅となるようにして、細い幅の垂直ライン光を得ること
ができるようにしている。
径を円筒レンズ31の直径にほぼ等しくしておくこと
で、全光量をライン光に変換することができて効率が良
くなる。また、図4に示すものにおいては、偏向部材3
0bで偏向されて円筒レンズ31を通る水平ライン光の
線幅は、楕円断面のレーザー光の長径方向が円筒レンズ
31の軸方向となっているために太くなってしまってい
るが、これは図5に示すように、偏向部材30bによる
偏向方向をいったん横向きとするとともに偏向部材(全
反射ミラー)30cで円筒レンズ31に向けることで、
水平ライン光についてもその線幅を細くすることができ
る。
から出力されるレーザー光の楕円形断面の長径方向が円
筒レンズ31の軸方向に対して直交するように組み立て
ることは、コスト的に問題が多い。また、無作為に組み
立てたのでは、ライン光の線幅のばらつきが大きくなっ
てしまう。この点からすれば、たとえば図10(a)に示
すように、投光レンズ21として経線方向と緯線方向と
の曲率半径が異なるアナモフィックレンズを用いて、光
出力部2から出力されるレーザー光の断面が円形となる
ようにしておいたり、図10(b)に示すように、投光レ
ンズ21の後段に一方向にパワーを持った凹レンズ27
と凸レンズ28とからなるアナモフィック光学系を配し
てレーザー光の断面を円形に変換するとよい。
偏向部材30a,30bが光軸上に順に配置されている
場合、偏向部材30bを通過した光が偏向部材30aに
向かうために、偏向部材30a,30bの光透過率と光
反射率とがいずれも1:1であると、水平ライン光に比
して垂直ライン光の光量が半分ほどとなってしまう(水
平ライン光量:垂直ライン光量:ポイント光量=0.
5:0.25:0.25)ことから、たとえば偏向部材
30aの光透過率と光反射率とを1:10とする(この
場合、水平ライン光量:垂直ライン光量:ポイント光量
=0.5:0.45:0.05)ことで、水平ライン光
と垂直ライン光の光量比をほぼ等しくすることができ、
両ライン光の見え方のバランスが良くなり、高精度な墨
出しを行うことができるものとなる。
出力されるレーザー光は偏光特性を有していることか
ら、図5に示す2つの偏向部材30a,30bにs偏光
に対する光透過率と光反射率の比を1:1、p偏光に対
する光透過率と光反射率の比を1:10とする特性を持
つ干渉フィルターを用いれば、この場合においても水平
ライン光と垂直ライン光の光量比をほぼ等しくすること
ができる上に、両偏向部材30a,30bに同じ特性の
ものを用いることができる。
直上方に向かうポイント光を得ることができる上記構成
のレーザー墨出し器の具体構成を示すもので、本体1の
外殻10は上下端が閉じた円筒状となっており、上端面
と上部の一郭及び側面には透明板12が配設されて上方
へのポイント光と垂直ライン光及び水平ライン光を外部
に出力することができるようにされている。そして、ジ
ンバル機構4によって外殻内10において揺動自在に支
持されている本体部11の上部に偏向部材30a,30
bと円筒レンズ31、31とが取り付けられており、本
体部11の下部に光出力部2が取り付けられている。ま
た、別途光源を備えた下方基準点放射部25が本体部1
1の下端部に配設されている。
振機構16が配設されている。この制振機構16は、本
体部11に取り付けた銅板あるいはアルミニウム板のよ
うな金属板17と、対向する内面に夫々永久磁石19を
取り付けたヨーク18とからなるもので、外殻10の内
面にヨーク18を介して固定されている上記一対の永久
磁石19,19間のギャップ内に上記金属板17が位置
している。外殻10に対して本体部11が揺動する時、
ヨーク18と永久磁石19とによる磁気回路を横切る金
属板17も揺動するために、この時、金属板17に渦電
流が発生するとともに、この渦電流により本体部11の
揺動を抑える力が生じるものである。
7に示すように、本体部11に設けた位置決め凹所13
内に納められた後、本体部11にねじ止めした弾性体か
らなる押さえ板14で位置決め凹所19の基準面に押し
付けられるようにしており、このように円筒レンズ31
の本体部11への固定を行うことで、円筒レンズ31の
精度の良い取付固定を簡便に行うことができるようにし
てある。
得るための偏向部材30aは、鉛直上方に向けられてい
る入射光を水平方向に偏向するのではなく、図8にも示
すように30〜40°の仰角αを持つ斜め上方向に偏向
するものとしている。レーザー光はその断面における光
量分布が、光軸の中心ほど強くなるガウス分布となって
おり、円筒レンズ31でライン光を生成した場合におい
ても、円筒レンズ31への入射光の光軸の延長線方向に
おける光が最も強くなる。この時、垂直ライン光を得る
ための円筒レンズ31への入射光の光軸が上記角度を有
するものとなるようにしておけば、作業者がレーザー墨
出し器を床面に設置して照射した時、光軸と作業者の視
線とがほぼ一致することになり、垂直ライン光のなかで
も作業者の視線方向における位置の強度が高くなるため
に、高精度な墨出し作業を行うことができるものであ
る。
向に並ぶ2つの偏向部材30a,30bのうち、上方側
にある偏向部材30aの直上に第3の円筒レンズ31を
配置し、偏向部材30aを直進透過したレーザー光は上
記第3の円筒レンズ31を経ることで、偏向部材30a
において偏向された垂直ライン光に連続するライン光を
天井面に描くようにしたものである。ライン光を描くこ
とができる範囲がさらに広くなっているために、広い範
囲で墨出し作業を行うことができる。
ここでは光源20を固定した光源固定部23に対して、
投光レンズ21を保持した鏡胴24を螺合させて、鏡胴
24の螺進退で光軸方向における光源20と投光レンズ
21との間の距離を調節することができるようにしてい
る。光出力部2から出力されるレーザー光は投光レンズ
21によって収斂する光となっているために、遠点と近
点とではポイント光の大きさやライン光の線幅に差異が
生じるが、光源20と投光レンズ21との間の距離を調
節することで、壁面に最小スポットのポイント光や最小
線幅のライン光を照射することができる。なお、光源2
0と投光レンズ21との間の距離調節は、上記のような
螺合構造である必要はなく、また光源20側を投光レン
ズ21に対して動かせるようにしたものであってもよ
い。
向の位置ずれδは、図12(b)に示すように、本来なら
ば鉛直上方に向かうべきレーザー光を斜め方向に向けて
しまうことから、図12(a)に示すように、投光レンズ
21の光軸と直交する平面内での位置調節を調節ねじ2
6で行うことができるようにしておくとよい。
ところにおいては、レーザー光を出力する光源と、光源
から出力されたレーザー光を集光する投光レンズと、投
光レンズを経たレーザー光をライン光生成用の円筒レン
ズに向けて分岐させる光分岐手段とを光軸方向において
直線状に配設した本体部と、支持脚を具備して上記本体
部をジンバル機構を介して揺動自在に吊下支持している
支持体とからなるために、全体を細身で小型のものとす
ることができるものであり、またジンバル機構を利用す
るために安価に提供することができる。
レーザー光を出力する光源と、光源から出力されたレー
ザー光を集光する投光レンズと、投光レンズを経たレー
ザー光を水平ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐
させる光分岐手段と、投光レンズを経たレーザー光を垂
直ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分
岐手段とを光軸方向において直線状に配設した本体部
と、支持脚を具備して上記本体部をジンバル機構を介し
て揺動自在に吊下支持している支持体とからなるため
に、上記第1の特徴とするところに加えて、水平ライン
光と垂直ライン光の両方を同時に得ることができる。
を備えたものにおいて、投光レンズを経たレーザー光を
水平ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光
分岐手段の透過率と反射率との比と、投光レンズを経た
レーザー光を垂直ライン光生成用の円筒レンズに向けて
分岐させる光分岐手段の透過率と反射率との比とを、異
ならせておくことで、両種ライン光の光量をほぼ等しく
することができるものであり、また、投光レンズを経た
レーザー光を水平ライン光生成用の円筒レンズに向けて
分岐させる光分岐手段と、投光レンズを経たレーザー光
を垂直ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる
光分岐手段とは、偏光方向によって異なる透過率と反射
率との比とを備えた同一種のものとすれば、同じ光分岐
手段を用いつつも両種ライン光の光量をほぼ等しくする
ことができる。
合、該光源から投光レンズを経て出力されるレーザー光
はその楕円断面における長径方向が円筒レンズの軸と直
交する方向において円筒レンズに入射させることで、ラ
イン光の線幅を細くすることができる。また、レーザー
光の楕円断面の長径方向を円筒レンズの軸と直交する方
向に変換する光学部材を備えたものとすることで、水平
ライン光と垂直ライン光の両方を得られるようにしたも
のにおいても、両種ライン光の線幅を共に細くすること
ができる。
ー光を円形断面のレーザー光に変換するアナモフィック
光学系を備えたものとすることでも、ライン光の線幅が
太くなってしまう事態を避けることができる。
ンズに向けて分岐させる光分岐手段は、円筒レンズへの
入射光を所要の仰角を持つレーザー光として分岐させる
ものとするのが、ライン光の見やすさや広がりに対する
バランスの点で好ましい。
ー光をライン光に変換する円筒レンズを備えたものとす
れば、ライン光を投射することができる範囲を広げるこ
とができる。
方向距離を調節する調節手段を備えたものとすること
で、得られるライン光の線幅やポイント光のスポット径
を墨出し器から投射面までの距離に関係なく小さくする
ことができる。
ンズの位置を調節する調節手段を備えたものとすること
で、光軸調整を簡便に行うことができるものとなる。
め凹所に納められて弾性部材で押し付け固定されるよう
にしておくと、組立が簡単となる。
る。
図、(b)は水平ライン光出力部の水平断面図である。
は分解斜視図、(b)は斜視図である。
ある。
る。
略斜視図、(b)は動作説明図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 レーザー光を出力する光源と、光源から
出力されたレーザー光を集光する投光レンズと、投光レ
ンズを経たレーザー光をライン光生成用の円筒レンズに
向けて分岐させる光分岐手段とを光軸方向において直線
状に配設した本体部と、支持脚を具備して上記本体部を
ジンバル機構を介して揺動自在に吊下支持している支持
体とからなることを特徴とするレーザー墨出し器。 - 【請求項2】 レーザー光を出力する光源と、光源から
出力されたレーザー光を集光する投光レンズと、投光レ
ンズを経たレーザー光を水平ライン光生成用の円筒レン
ズに向けて分岐させる光分岐手段と、投光レンズを経た
レーザー光を垂直ライン光生成用の円筒レンズに向けて
分岐させる光分岐手段とを光軸方向において直線状に配
設した本体部と、支持脚を具備して上記本体部をジンバ
ル機構を介して揺動自在に吊下支持している支持体とか
らなることを特徴とするレーザー墨出し器。 - 【請求項3】 投光レンズを経たレーザー光を水平ライ
ン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段
の透過率と反射率との比と、投光レンズを経たレーザー
光を垂直ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させ
る光分岐手段の透過率と反射率との比とを、異ならせて
いることを特徴とする請求項2記載のレーザー墨出し
器。 - 【請求項4】 投光レンズを経たレーザー光を水平ライ
ン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段
と、投光レンズを経たレーザー光を垂直ライン光生成用
の円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段とは、偏光
方向によって異なる透過率と反射率との比とを備えた同
一種のものであることを特徴とする請求項2記載のレー
ザー墨出し器。 - 【請求項5】 光源は半導体レーザーであり、該光源か
ら投光レンズを経て出力されるレーザー光はその楕円断
面における長径方向が円筒レンズの軸と直交する方向に
おいて円筒レンズに入射していることを特徴とする請求
項1〜4のいずれかの項に記載のレーザー墨出し器。 - 【請求項6】 レーザー光の楕円断面の長径方向を円筒
レンズの軸と直交する方向に変換する光学部材を備えて
いることを特徴とする請求項5記載のレーザー墨出し
器。 - 【請求項7】 光源は半導体レーザーであり、該光源か
ら出力される楕円断面のレーザー光を円形断面のレーザ
ー光に変換するアナモフィック光学系を備えていること
を特徴とする請求項請求項1〜4のいずれかの項に記載
のレーザー墨出し器。 - 【請求項8】 鉛直上方に向けられたレーザー光を円筒
レンズに向けて分岐させる光分岐手段は、円筒レンズへ
の入射光を所要の仰角を持つレーザー光として分岐させ
るものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか
の項に記載のレーザー墨出し器。 - 【請求項9】 光分岐手段を直進透過したレーザー光を
ライン光に変換する円筒レンズを備えていることを特徴
とする請求項1〜8のいずれかの項に記載のレーザー墨
出し器。 - 【請求項10】 光源と投光レンズとの間の光軸方向距
離を調節する調節手段を備えていることを特徴とする請
求項1〜9のいずれかの項に記載のレーザー墨出し器。 - 【請求項11】 光軸と直交する平面内での投光レンズ
の位置を調節する調節手段を備えていることを特徴とす
る請求項1〜10のいずれかの項に記載のレーザー墨出
し器。 - 【請求項12】 円筒レンズは本体部に設けた位置決め
凹所に納められて弾性部材で押し付け固定されているこ
とを特徴とする請求項1〜11のいずれかの項に記載の
レーザー墨出し器。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000291359A JP3767356B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | レーザー墨出し器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002098530A true JP2002098530A (ja) | 2002-04-05 |
JP3767356B2 JP3767356B2 (ja) | 2006-04-19 |
Family
ID=18774442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000291359A Expired - Lifetime JP3767356B2 (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | レーザー墨出し器 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3767356B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005099807A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Hilti Ag | ビームスプリッタ |
JP2013092536A (ja) * | 2006-05-26 | 2013-05-16 | Pls Pacific Lasor Systems Llc | レーザベースの位置合わせツール |
JPWO2021221150A1 (ja) * | 2020-05-01 | 2021-11-04 |
-
2000
- 2000-09-26 JP JP2000291359A patent/JP3767356B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
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JP2005099807A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Hilti Ag | ビームスプリッタ |
JP2013092536A (ja) * | 2006-05-26 | 2013-05-16 | Pls Pacific Lasor Systems Llc | レーザベースの位置合わせツール |
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WO2021221150A1 (ja) * | 2020-05-01 | 2021-11-04 | 国夫 塚本 | レンズ装置およびラインレーザー光照射装置 |
JP7051172B2 (ja) | 2020-05-01 | 2022-04-11 | 国夫 塚本 | レンズ装置およびラインレーザー光照射装置 |
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JP3767356B2 (ja) | 2006-04-19 |
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