JP2002350132A - 多軸レーザ発光器 - Google Patents

多軸レーザ発光器

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JP2002350132A
JP2002350132A JP2002100314A JP2002100314A JP2002350132A JP 2002350132 A JP2002350132 A JP 2002350132A JP 2002100314 A JP2002100314 A JP 2002100314A JP 2002100314 A JP2002100314 A JP 2002100314A JP 2002350132 A JP2002350132 A JP 2002350132A
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Lieu-Kim Dang
ダンク リュウ−キム
Erwin Bunter
ビュンテル エルヴィン
Karsten Brandenburg
ブランデンブルク カルステン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度の低い光学的な分光器を使用しても精度
の高い多軸レーザ発光器を得る。 【解決手段】 レーザ光源６の主光線Ｈに対してまた互
いにそれぞれ９０°の角度をなして反射を生ずる鏡面7
a,7b,7c,7d を設けた光学的分光器４を有する多軸レー
ザ発光器１において、鏡面７によりそれぞれ主光線Ｈに
対して９０°の角度をなすよう転向する分光光線Ta,Tb,
Tc,Td のうちの少なくとも一つの光路に補正用の楔プレ
ート8a,8b,8c,8d を後置し、好適には、分光器４に対し
て固定位置に配置する。好適には、鏡面7a,7b,7c,7d を
反射コーティングしたプリズム面14a,14b で構成する。
また分光器４の鏡面7a,7b,7c,7d を１個のコンパクトな
ユニットをなすよう接合した少なくとも２個の部分プリ
ズムに設けた鏡面とし、主光線Ｈに対して直交する２個
の軸線の周りに回動調整可能に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも２個の
互いに直交する方向に光を発生し、好適には、重力によ
って自己水準調整可能に構成した光学的分光器を有する
多軸レーザ発光器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】カルテシアン座標系の軸線に沿って指向
する３個から５個の数の可視レーザ光線を発生する多軸
レーザ発光器は、特に、建築現場で測量及び水準出しに
使用される。通常、多軸レーザ発光器の分光器はハウジ
ング内で重力の下で移動自在に一点支持される。
【０００３】米国特許第５，６１７，２０２号には、自
己水準調整可能な多軸レーザ発光器のための互いに直交
する３個の可視光線を発生する分光器が記載されてお
り、この分光器は主光線に対して４５°の角度をなし、
ブラインドで遮蔽した鏡面により構成し、この鏡面を反
射コーティングしたプリズム面又は個別の互いに張り合
わせた鏡により構成する。ハウジング内に移動自在に一
点支持し、残存する水準誤差をハウジングに対して分光
器を側方にシフトすることにより補償するため、分光光
線の光路にはそれぞれハウジング内で僅かに湾曲したレ
ンズを配置する。楕円形状の横断面を有するレーザ光線
は部分光線に平行に、また各部分光線に対して直交する
方向に偏光される。
【０００４】ヨーロッパ特許第７９７，０７１号には光
源及びプリズムを有する自己水準調整可能な光学的構成
ユニットが記載されており、このユニットの光路には１
対の楔プレートを配置して角度補正を行い、自己水準の
際に累積する角度誤差を減少するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、精度
の低い光学的な分光器を使用しても精度の高い多軸レー
ザ発光器を得るにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、互いに直交する少なくとも２個の鏡面で
あり、レーザ光源のコリメートした主光線に対してまた
互いにそれぞれ９０°の角度をなして反射を生ずるよう
反射コーティングした鏡面を設けた光学的分光器を有す
る多軸レーザ発光器において、前記鏡面によりそれぞれ
主光線に対して９０°の角度をなすよう転向する分光光
線のうちの少なくとも一つの光路に楔プレートを後置し
たことを特徴とする。
【０００７】精度の低い分光器を使用すると、分光プリ
ズムを最適に配置しても少なくとも１個の分光光線は残
りの分光光線に対して正確に９０゜転向する状態から逸
脱する。この残存する角度誤差を補正するには、分光器
の製造の際に分光器に残存する誤差を許容閾値以下に抑
えることができる楔プレートを段階的に異なる楔プレー
トのセットから選択することができるようにする。
【０００８】本発明の好適な実施例においては、鏡面を
金属又は誘電体で反射コーティングしたプリズム面とし
て構成し、この構成によれば、互いに関連し合ったコン
パクトな形状を簡単な技術でガラスから注型したり、又
は合成材料を射出成形したりすることにより形成するこ
とができる。
【０００９】更に、本発明の好適な実施例においては、
分光器を主光線に対して直交する２個の軸線の周りに回
動調整可能に構成し、この構成によれば、前もって結果
が分かっている誤差に適合する角度位置を選択すること
により、常に２個の分光光線を主光線に対して９０゜の
角度をなすよう調整することができ、またこれら２個の
分光光線間の誤差を減少することができる。
【００１０】好適な実施例においては、分光器の鏡面
を、少なくとも２個の分光器を部分的に、好ましくは接
着剤によって互いにコンパクトなユニットの分光器とし
て接合することにより形成し、この構成によれば、個別
の部分分光器又は４個の４５゜プリズムにより形成する
ことができ、このことは技術的に簡単に製造することが
できる。精度の低い分光器の使用に甘んじることにより
生ずる分光光線間の角度誤差は、本発明によって高い精
度に補償することができる。
【００１１】本発明の好適な実施例においては、楔プレ
ートを分光器に対して固定位置に配置し、この構成によ
れば、楔プレートを有する分光器をコンパクトで精密な
分光構体として構成することができる。
【００１２】更に、本発明の好適な実施例においては、
重力の下で転向しかつ振動減衰を行なう自己水準調整可
能な分光器を一点支持によってハウジングに支持し、ポ
イント支持したハウジングの出射領域に楔プレートを配
置し、この構成によれば、移動自在に配置した構体をコ
ンパクトにし、また角度ずれを引き起こすことなくハウ
ジングに対して側方に移動することができる。
【００１３】また、本発明の好適な実施例においては、
コリメータと分光器との間に、又は分光器上に、各分光
光線及び主光線のためのブラインド開口を有するブライ
ンドを設け、同一平面内にある一つの分光光線のための
ブラインド開口を他のブラインド開口の１／４よりも小
さくし、例えば、この一つの分光光線を下方に指向する
光線として細いが十分な強度を有するものとすることが
でき、また全体的に、すべて同一面積のブラインド開口
とするよりも残りのブラインド開口をより大きくするこ
とができ、従って、残りの分光光線例えば、上方に指向
する分光光線を一層強い強度で出射させることができる
ようになる。
【００１４】本発明の好適な実施例においては、主光線
Ｈのためのブラインド開口を方形形状とし、この構成に
よれば、一方では利用可能面を有効に利用でき、他方で
は遠隔位置で方位確認のための十字細線状の回折模様を
生ずる。本発明の他の好適な実施例においては、残りの
ブラインド開口を丸い形状又は方形形状にし、またでき
るだけプリズム端縁及び方形ブラインド開口に接近させ
て配置し、この構成によれば、遠隔位置における回折光
像の境界が鮮明になる。
【００１５】好適な実施例においては、レーザ光源の偏
光平面は、主光線に対して９０゜転向する各分光光線を
互いに４５゜の角度をなすよう偏光するものとし、この
構成によれば、鏡面に反射する際に、主光線の入射平面
に直交する成分並びに入射平面に平行な成分は分光器の
すべての鏡面に関して同一の反射度で反射することがで
きる。
【００１６】本発明の好適な実施例においては、分光器
を截頭角錐形状に構成し、透明な頂面に対してそれぞれ
４５゜の角度をなして傾斜し、互いに直交する方向に指
向する反射を生ずる３個の鏡面を設ける。更に好適に
は、この截頭角錐形状の分光器の対称軸線を主光線に対
して側方にシフトさせ、この構成によれば、主光線の偏
光平面に平行な側方端縁を生ずることができる。
【００１７】主光線の光断面が強い扁平度の楕円形状と
なる通常の半導体ダイオードのような光源のための分光
器は、２個の部分プリズムを互いに接着接合した分光プ
リズムにより構成し、第１部分プリズムには、互いに直
交する方向に反射を生ずる２個の鏡面と、これら２個の
鏡面に対してそれぞれ４５゜の角度をなす透明頂面とを
設け、第２部分プリズムには、第２部分プリズムの側面
に対して４５゜の角度をなして反射を生ずる鏡面を設
け、この第２部分プリズムの側面を第１部分プリズムの
側面に好適には、接着剤で接合し、第２部分プリズムの
鏡面を、前記第１部分プリズムの対称平面に対して側方
にシフトさせ、かつ第１部分プリズムの頂面に整列する
よう接触させ、かつ頂面に対して４５°の角度をなすよ
う配置すると好適である。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、図面につき本発明の好適な
実施の形態を説明する。第１図に示すように、多軸レー
ザ発光器１は、ハウジング２内に一点支持しかつ重力の
下で転向可能な懸垂体３に組み付け、２軸の周りに回動
調整可能な分光器４を内蔵する。レーザ光源６から発生
してコリメータ５によりコリメートされた主光線Ｈは、
分光器４の反射コーティングされた鏡面７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄ（このうち７ｂのみが反射コーティング表示し
てある）でそれぞれほぼ９０°にわたり転向する。９０
°にわたり転向した分光光線Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ及
び主光線の光路において、それぞれ残存する角度誤差θ
を補正する楔プレート８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ
を、分光器４の後方に配置し、ハウジング２の出射領域
に固定する。前置したブラインド９により分光器４を遮
り、主光線Ｈを分光光線Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄのため
の各鏡面に位置する領域に分割する。分光器４は互いに
コンパクトなユニットをなすよう張り合わせた４個の個
別の４５°プリズムにより構成し、主光線Ｈに沿って自
由な対称軸線の周りに互いに直交するよう配置する。
【００１９】図２ａ、図２ｂには、丸い光断面１０を有
する主光線Ｈに対する一体截頭角錐形状の分光器４を示
し、この分光器４は主光線Ｈに対して４５°の角度をな
すよう配置して反射コーティングした鏡面７ｂ，７ｃ，
７ｄを有し、更に、この分光器４に、３個の分光光線Ｔ
ｂ，Ｔｃ，Ｔｄ及び透明な頂面１２を通過する主光線Ｈ
に対する４個の個別の平面的なブラインド開口１１ｂ，
１１ｃ，１１ｄ，１１ｅを有するブラインド９配置した
状況を示し、分光光線Ｔｄのためのブラインド開口１１
ｄを、同一平面上にある残りの３個のブラインド開口１
１ｂ，１１ｃ，１１ｅの１／４よりも小さくする。主光
線Ｈのためのブラインド開口１１ｅは方形にし、分光光
線Ｔｂ，Ｔｃのためのブラインド開口１１ｂ，１１ｃを
丸い形状にし、又は分光光線Ｔｄのためのブラインド開
口１１ｄを方形にし、プリズム端縁及び矩形のブライン
ド開口１１ｅに近接配置する。偏光平面１３は転向する
分光光線Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄに対して４５°の角度をな
す。鏡面７ｃにより転向する分光光線Ｔｃは分光器４に
対する固定位置に配置した楔プレート８ｃによって補正
する。
【００２０】図３ａ及び図３ｂには、扁平度の高い楕円
の光断面１０′を有する主光線Ｈに対するブラインド９
を示し、このブラインド９の偏光平面１３は同一平面に
配置した個別のブラインド開口１１ｂ，１１ｃ，１１
ｄ，１１ｅを経て転向する分光光線に対して４５°の角
度をなし、１１ｄを小さくし、主光線Ｈのためのブライ
ンド開口１１ｅを方形にする。分光器４を２個の部分プ
リズム１４ａ，１４ｂを互いに接着して構成し、第１の
部分プリズム１４ａには、互いに直交する２個の反射コ
ーティングした鏡面７ｂ，７ｄと、これら鏡面７ｂ，７
ｄに対してそれぞれ４５°の角度をなして連結する頂面
１２を設ける。プリズム形状の第２部分プリズム１４ｂ
には、側面１５に対して４５°の角度をなして反射コー
ティングした鏡面７ｃを設ける。第１部分プリズム１４
ａは第２部分プリズム１４ｂの側面１５に接着接合し、
第２部分プリズム１４ｂの鏡面７ｃを、第１部分プリズ
ム１４ａの対称平面に対して第２部分プリズム１４ｂの
厚みの半分だけ側方にシフトしかつ第１部分プリズム１
４ａの頂面１２に接して４５°の角度をなすようにす
る。鏡面７ｃによって転向する分光光線Ｔｃは分光器４
に対する固定位置に配置した楔プレート８ｃによって補
正される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 光学的分光器を有する多軸レーザ発光器の線
図的説明図である。
【図２】 丸い光断面の主光線と分光器プリズムの第１
の実施例を示し、（ａ）はプリズムの斜視図、（ｂ）は
プリズムとブラインドの平面図である。
【図３】 楕円形状の光断面の主光線と分光器プリズム
の第１の実施例を示し、（ａ）はプリズムの斜視図、
（ｂ）はプリズムとブラインドの平面図である。
【符号の説明】
1 多軸レーザ発光器 2 ハウジング 3 懸垂体 4 分光器 5 コリメータ 6 レーザ光源 7 鏡面 8 楔プレート 9 ブラインド 10 丸い光断面 11 ブラインド開口 12 頂面 13 偏光平面 14a,14b 部分プリズム 15 側面
フロントページの続き (72)発明者 カルステン ブランデンブルク オーストリア国 6800 フェルトキルヒ− トステルス アイゼリンヴェーク ７

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに直交する少なくとも２個の鏡面で
    あり、レーザ光源（６）のコリメートした主光線（Ｈ）
    に対してまた互いにそれぞれ９０°の角度をなして反射
    を生ずるよう反射コーティングした鏡面（７ａ，７ｂ，
    ７ｃ，７ｄ）を設けた光学的分光器（４）を有する多軸
    レーザ発光器において、前記鏡面（７）によりそれぞれ
    主光線（Ｈ）に対して９０°の角度をなすように転向す
    る分光光線（Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ）のうちの少なく
    とも一つの光路に楔プレート（８ａ，８ｂ，８ｃ，８
    ｄ）を後置したことを特徴とする多軸レーザ発光器。
  2. 【請求項２】 前記鏡面（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）を
    反射コーティングしたプリズム面（１４ａ，１４ｂ）で
    構成した請求項１記載の多軸レーザ発光器。
  3. 【請求項３】 前記分光器（４）の鏡面（７ａ，７ｂ，
    ７ｃ，７ｄ）を１個のコンパクトなユニットをなすよう
    好適には、接着剤によって接着した少なくとも２個の鏡
    面とし、主光線（Ｈ）に対して直交する２個の軸線の周
    りに回動調整可能に構成した請求項１又は２記載の多軸
    レーザ発光器。
  4. 【請求項４】 楔プレート（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）
    を分光器（４）に対して固定位置に配置した請求項１乃
    至３のうちのいずれか一項に記載の多軸レーザ発光器。
  5. 【請求項５】 自己水準調整可能な分光器（４）によっ
    て少なくとも１個の楔プレート（８ａ，８ｂ，８ｃ，８
    ｄ）を、分光器（４）を移動自在に一点支持するハウジ
    ング（２）における分光光線（Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔ
    ｄ）又は主光線（Ｈ）の出射領域に配置した請求項１乃
    至３のうちのいずれか一項に記載の多軸レーザ発光器。
  6. 【請求項６】 コリメータ（５）と分光器（４）との間
    に、各分光光線（Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ）及び主光線
    （Ｈ）のためのブラインド開口（１１ａ，１１ｂ，１１
    ｃ，１１ｄ）を有するブラインド（９）を設け、同一平
    面内にある一つの分光光線（Ｔｄ）のためのブラインド
    開口（１１ｄ）を他のブラインド開口（１１ａ，１１
    ｂ，１１ｃ，１１ｅ）の１／４よりも小さくし、更に、
    主光線（Ｈ）のためのブラインド開口（１１ｅ）を方形
    形状にした請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載
    の多軸レーザ発光器。
  7. 【請求項７】 レーザ光源（６）の偏光平面（１３）
    を、主光線（Ｈ）に対して９０°転向する分光光線（Ｔ
    ａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ）を、それぞれ４５°の角度をな
    すよう偏光するものとした請求項１乃至６のうちのいず
    れか一項に記載の多軸レーザ発光器。
  8. 【請求項８】 前記分光器（４）を截頭角錐形状に構成
    し、透明な頂面（１２）に対してそれぞれ４５°の角度
    をなす少なくとも３個の互いに直交する反射コーティン
    グした鏡面（７ｂ，７ｃ，７ｄ）を設け、各鏡面の対称
    軸線が前記主光線（Ｈ）に対して側方にシフトさせて設
    けた請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の多軸
    レーザ発光器。
  9. 【請求項９】 主光線（Ｈ）の扁平度の高い楕円形状光
    断面（１０′）を有するレーザ光源（６）のための分光
    器（４）を、互いに掛合する２個の部分プリズム（１４
    ａ，１４ｂ）によって構成し、第１部分プリズム（１４
    ａ）には、反射コーティングした互いに直交する２個の
    鏡面（７ｂ，７ｄ）及びこれら鏡面（７ｂ，７ｄ）に対
    してそれぞれ４５°の角度をなして連結する透明な頂面
    （１２）とを設け、第２部分プリズム（１４ｂ）には、
    反射コーティングしかつ側面（１５）に対して４５°の
    角度をなす鏡面（７ｃ）を設け、双方の部分プリズム
    （１４ａ，１４ｂ）を前記側面（１５）で連結した請求
    項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の多軸レーザ発
    光器。
  10. 【請求項１０】 前記第２部分プリズム（１４ｂ）の鏡
    面（７ｃ）を、前記第１部分プリズム（１４ａ）の対称
    平面に対して側方にシフトさせ、かつ第１部分プリズム
    （１４ａ）の頂面（１２）に整列するよう接触させ、か
    つ頂面（１２）に対して４５°の角度をなすよう配置し
    た請求項９記載の多軸レーザ発光器。
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