JP2006317720A - 広角レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】 一様なライン強度のライン光を得ることができる広角レンズの提供。
【解決手段】 レーザー光源１４からのレーザービーム１４Ａを２２０°のライン光に広角化するための広角レンズたる天井広角レンズ部１７は、最入射側１７Ａと最出射側１７Ｂとを結ぶ方向に積層配置された第１シリンドリカルレンズ１７１と、第１サブシリンドリカルレンズ１７２と、第２サブシリンドリカルレンズ１７３とにより構成されている。第１シリンドリカルレンズ１７１は入射側に凹レンズ面１７１Ｂ、出射側に凸レンズ面１７１Ａを有する。第１サブシリンドリカルレンズ１７２は入射側、出射側にそれぞれ凹レンズ面１７１Ｂ、１７１Ａを有する。第２サブシリンドリカルレンズ１７３は第１サブシリンドリカルレンズ１７２と同一形状である。
【選択図】図５

Description

本発明は、広角レンズに関し、特に、非常に広角にライン光を照射可能なレーザー墨出器等に用いられる広角レンズに関する。

近年、建設現場等で基準線を引くための墨出し作業には、レーザービームにより壁等に直線を投影するレーザー墨出器が用いられている。レーザー墨出器はハウジングを備えており、ハウジング内には、広角レンズとレーザー光源を有する鏡筒とが設けられている。また、ハウジングには照射窓が形成されている。広角レンズは、ハウジング内であって照射窓に対向する位置に配置されており、レーザーが出射される鏡筒の開口部に対向している。レーザー光源から出射されたレーザービームは広角レンズに入射し、広角レンズによって１８０°以上に広角化されたライン光とされ広角レンズから出射され、照射窓からハウジング外部へ出射される。

広角レンズとしては、円柱形状をしたロッドレンズが一般に用いられている。ロッドレンズの半径方向外方からロッドレンズ内に入射する入射光は、ロッドレンズの入射面において透過光と反射光とに分離される。透過光は、ロッドレンズの出射側において１８０°近い広がりを有するライン光となり、反射光は、ロッドレンズの入射側において１８０°近い広がりを有するライン光となり、これらは互いに一直線状に接続されて合計で３６０°程度の広がりの１本のライン光となる。このような広角レンズは、例えば特開２００４−９４１２０号公報（特許文献１）に記載されている。
特開２００４−９４１２０号公報

しかし従来の広角レンズでは、反射光と透過光とからなる１本のライン光が壁等に投影されるのであるが、反射光によるラインの部分、透過光によるラインの部分のそれぞれにおいて、ラインの光が明るい部分であるライン強度の高い部分と、ラインの光が比較的明るくない部分であるライン強度の低い部分とが生ずる。

更に、反射光によるラインの部分と透過光によるラインの部分との境界の位置においても、またライン強度の差が生じており、一様なライン強度のライン光を得ることは困難であった。

そこで、本発明は、一様なライン強度のライン光を得ることができる広角レンズを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、最入射側と最出射側とを有し、該最入射側と該最出射側とを結ぶ方向に積層配置されそれぞれ入射側と出射側とを有する複数枚のシリンドリカルレンズからなり、該最入射側からの入力に対して該最出射側からライン光を出射するための広角レンズであって、該複数枚のシリンドリカルレンズは、該最出射側の位置に配置され該出射側に光透過可能な円弧形状の凸レンズ面を有し該入射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面を有する１枚の第１シリンドリカルレンズと、該第１シリンドリカルレンズよりも該最入射側寄りの位置に配置され、該出射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面を有し該入射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面を有するシリンドリカルレンズを少なくとも１枚有する第２シリンドリカルレンズとを備え、該第１シリンドリカルレンズの外面であって該レンズ面以外の部分の光透過率は、該第１シリンドリカルレンズの該レンズ面の光透過率よりも低く、該第２シリンドリカルレンズの外面であって該レンズ面以外の部分の光透過率は、該第２シリンドリカルレンズの該レンズ面の光透過率よりも低い広角レンズを提供している。

ここで、該第２シリンドリカルレンズは１枚のシリンドリカルレンズからなり、該出射側の該凹レンズ面の曲率と該入射側の該凹レンズ面の曲率とが略同一であり、該第１シリンドリカルレンズの該凹レンズ面の曲率は、該第２シリンドリカルレンズの該凹レンズ面の曲率よりも小さいことが好ましい。

また、該第１シリンドリカルレンズの該入射側の外面であって該レンズ面以外の部分と該第２シリンドリカルレンズの該出射側の外面であって該レンズ面以外の部分とは、互いに当接して配置されていることが好ましい。

また、該第１シリンドリカルレンズと該第２シリンドリカルレンズとは離間して配置されていることが好ましい。

また、該第１シリンドリカルレンズは、該第２シリンドリカルレンズよりも屈折率が大きいことが好ましい。

また、該第１シリンドリカルレンズはＳＦ６により構成され、該第２シリンドリカルレンズはＢＫ７により構成されていることが好ましい。

また、該最出射側から出射されるライン光は、１８０°以上に広角化されていることが好ましい。

また、該第１シリンドリカルレンズの該出射側の該凸レンズ面及び該入射側の該凹レンズ面と該第２シリンドリカルレンズの該出射側の該凹レンズ面及び該入射側の該凹レンズ面とは、それぞれの円弧の軸心が同一平面上に配置されていることが好ましい。

また、該第２シリンドリカルレンズは、第１サブシリンドリカルレンズと第２サブシリンドリカルレンズとの２枚のシリンドリカルレンズからなり、該第１サブシリンドリカルレンズの該出射側の該凹レンズ面の曲率は該入射側の該凹レンズ面の曲率よりも大きいく、該第２サブシリンドリカルレンズの該出射側の該凹レンズ面の曲率は該入射側の該凹レンズ面の曲率よりも大きいことが好ましい。

また、該第１サブシリンドリカルレンズと該第２サブシリンドリカルレンズとは同一形状であることが好ましい。

また、該第１シリンドリカルレンズの該入射側の外面であって該レンズ面以外の部分と該第１サブシリンドリカルレンズの該出射側の外面であって該レンズ面以外の部分とは互いに当接して配置され、該第１サブシリンドリカルレンズの該入射側の外面であって該レンズ面以外の部分と該第２サブシリンドリカルレンズの該出射側の外面であって該レンズ面以外の部分とは互いに当接して配置されていることが好ましい。

また、該第１シリンドリカルレンズは、該第１サブシリンドリカルレンズと該第２サブシリンドリカルレンズとのいずれよりも屈折率が大きいことが好ましい。

また、該第１シリンドリカルレンズはＳＦ６により構成され、該第１サブシリンドリカルレンズと第２サブシリンドリカルレンズとはそれぞれＢＫ７により構成されていることが好ましい。

また、該最出射側から出射されるライン光は、２２０°以上に広角化されていることが好ましい。

また、該第１シリンドリカルレンズの該出射側の該凸レンズ面及び該入射側の該凹レンズ面と、該第１サブシリンドリカルレンズの該出射側の該凹レンズ面及び該入射側の該凹レンズ面と、該第２サブシリンドリカルレンズの該出射側の該凹レンズ面及び該入射側の該凹レンズ面とは、それぞれの円弧の軸心が同一平面上に配置されていることが好ましい。

請求項１記載の広角レンズによれば、最入射側と最出射側とを有し、最入射側と最出射側とを結ぶ方向に積層配置されそれぞれ入射側と出射側とを有する複数枚のシリンドリカルレンズからなり、最入射側からの入力に対して最出射側からライン光を出射するための広角レンズを用いたため、従来の円柱形状のロッドレンズを用いた場合のライン光におけるライン強度の高い部分とライン強度の低い部分とが生ずることを極力防止することができる。

また、従来の円柱形状のロッドレンズを用いた場合には、反射光によるラインの部分と透過光によるラインの部分との境界の位置においてライン強度の差が生じていたが、反射光を利用しないため、このようなライン強度の差が生ずることを防止することができる。このため、一様なライン強度のライン光を得ることができる。

また、複数枚のシリンドリカルレンズは、最出射側の位置に配置され出射側に光透過可能な円弧形状の凸レンズ面を有し入射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面を有する１枚の第１シリンドリカルレンズと、第１シリンドリカルレンズよりも最入射側寄りの位置に配置され、出射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面を有し入射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面を有するシリンドリカルレンズを少なくとも１枚有する第２シリンドリカルレンズとを備えているため、１８０°以上に広角化されたライン光を出射することができる。

また、第１シリンドリカルレンズの外面であってレンズ面以外の部分の光透過率は、第１シリンドリカルレンズのレンズ面の光透過率よりも低く、第２シリンドリカルレンズの外面であってレンズ面以外の部分の光透過率は、第２シリンドリカルレンズのレンズ面の光透過率よりも低いため、レーザー墨出器に広角レンズを応用した場合に、当該レンズ面以外の部分からの入力によるライン光への影響を、レーザー墨出器のユーザーが視認できない程度に抑えることができる。

また、シリンドリカルレンズにより構成されるようにしたため、シリンドリカルレンズは、凹レンズ面、凸レンズ面が楕円等ではなく上述のように円弧であり、製造が比較的簡単であり、レンズ部の製造にかかるコストを低減することができる。

請求項２記載の広角レンズによれば、第２シリンドリカルレンズは１枚のシリンドリカルレンズからなるため、広角レンズにかかるコストを低減することができる。また、出射側の凹レンズ面の曲率と入射側の凹レンズ面の曲率とが略同一であり、第１シリンドリカルレンズの凹レンズ面の曲率は、第２シリンドリカルレンズの凹レンズ面の曲率よりも小さいため、２枚のシリンドリカルレンズからなる広角レンズで、ライン光を１８０°以上に広角化することが可能である。

請求項３記載の広角レンズによれば、第１シリンドリカルレンズの入射側の外面であってレンズ面以外の部分と第２シリンドリカルレンズの出射側の外面であってレンズ面以外の部分とは互いに当接しているため、ライン光を１８０°以上に広角化することが可能である。

請求項４記載の広角レンズによれば、第１シリンドリカルレンズと第２シリンドリカルレンズとは離間して配置されているため、当該離間している距離を調整することによりライン光を広角化する角度を所望の角度に調整することができる。

請求項５記載の広角レンズによれば、第１シリンドリカルレンズは、第２シリンドリカルレンズよりも屈折率が大きいため、２枚のシリンドリカルレンズからなる広角レンズで、ライン光を１８０°以上に広角化することができる。

請求項６記載の広角レンズによれば、第１シリンドリカルレンズはＳＦ６により構成され、第２シリンドリカルレンズはＢＫ７により構成されているため、広角レンズにかかるコストを低減することができる。

請求項７記載の広角レンズによれば、最出射側から出射されるライン光は、１８０°以上に広角化されているため、従来のロッドレンズのように反射光を利用する必要がなく、ライン強度の差が生ずることを防止することができ、一様なライン強度のライン光を得ることができる。

請求項８記載の広角レンズによれば、第１シリンドリカルレンズの出射側の凸レンズ面及び入射側の凹レンズ面と第２シリンドリカルレンズの出射側の凹レンズ面及び入射側の凹レンズ面とは、それぞれの円弧の軸心が同一平面上に配置されているため、当該同一平面を中心として面対称のライン光を出射することができる。

請求項９記載の広角レンズによれば、第２シリンドリカルレンズは、第１サブシリンドリカルレンズと第２サブシリンドリカルレンズとの２枚のシリンドリカルレンズからなり、第１サブシリンドリカルレンズの出射側の凹レンズ面の曲率は入射側の凹レンズ面の曲率よりも大きく、第２サブシリンドリカルレンズの出射側の凹レンズ面の曲率は入射側の凹レンズ面の曲率よりも大きいため、３枚のシリンドリカルレンズからなる広角レンズで、ライン光を２２０°以上に広角化することが可能である。

請求項１０記載の広角レンズによれば、第１サブシリンドリカルレンズと第２サブシリンドリカルレンズとは同一形状であるため、広角レンズにかかるコストを低減することができる。

請求項１１記載の広角レンズによれば、第１シリンドリカルレンズの入射側の外面であってレンズ面以外の部分と第１サブシリンドリカルレンズの出射側の外面であってレンズ面以外の部分とは互いに当接して配置され、第１サブシリンドリカルレンズの入射側の外面であってレンズ面以外の部分と第２サブシリンドリカルレンズの出射側の外面であってレンズ面以外の部分とは互いに当接して配置されているため、ライン光を２２０°以上に広角化することが可能である。

請求項１２記載の広角レンズによれば、第１シリンドリカルレンズは、第１サブシリンドリカルレンズと第２サブシリンドリカルレンズとのいずれよりも屈折率が大きいため、ライン光を２２０°以上に広角化することが可能である。

請求項１３記載の広角レンズによれば、第１シリンドリカルレンズはＳＦ６により構成され、第１サブシリンドリカルレンズと第２サブシリンドリカルレンズとはそれぞれＢＫ７により構成されているため、広角レンズにかかるコストを低減することができる。

請求項１４記載の広角レンズによれば、最出射側から出射されるライン光は、２２０°以上に広角化されているため、従来のロッドレンズのように反射光を利用する必要がなく、ライン強度の差が生ずることを防止することができ、一様なライン強度のライン光を得ることができる。

請求項１５記載の広角レンズによれば、第１シリンドリカルレンズの出射側の凸レンズ面及び入射側の凹レンズ面と、第１サブシリンドリカルレンズの出射側の凹レンズ面及び入射側の凹レンズ面と、第２サブシリンドリカルレンズの出射側の凹レンズ面及び入射側の凹レンズ面とは、それぞれの円弧の軸心が同一平面上に配置されているため、当該同一平面を中心として面対称のライン光を出射することができる。

本発明の実施の形態による広角レンズについて図１乃至図７を参照しながら説明する。先ず、本発明の実施の形態による広角レンズたる水平広角レンズ部、垂直広角レンズ部、及び天井広角レンズ部が設けられるレーザー墨出器について説明する。図１に示すようにレーザー墨出器１は、スタンド２と、ベース３と、ハウジング４と、本体部１０とを備えている。以下、スタンド２側を下側、ハウジング４側を上側として説明する。スタンド２は、図示せぬ床上に配置されている。ベース３は、スタンド２上に回転可能に搭載されている。

ハウジング４はベース３上に設けられ、ベース３及びハウジング４により空間部４ａが画成されている。図２に示すように、ハウジング４のレーザー墨出器１の正面側には、水平照射窓４ｂが形成されている。そして、水平照射窓４ｂを塞ぐように、後述の垂直照射窓防塵カバー６と同一材料により構成される水平照射窓防塵カバー５がハウジング４に取り付けられている。水平照射窓４ｂは、図示せぬ床と平行の方向へハウジング４の外部へ向けて開口している。

また、ハウジング４の水平照射窓４ｂの上側には、図２の紙面を含むように図の上方から下方に延び略円弧状をなす垂直照射窓４ｃが形成されている。そして、垂直照射窓４ｃを塞ぐように、後述のライン光を透過可能なポリエステル等からなるフィルム材からなる垂直照射窓防塵カバー６がハウジング４に取り付けられている。

図１に示すように、ハウジング４の上部には、アーチ状をなす天井照射窓部７が取り付けられている。天井照射窓部７には、ハウジング４の内部と外部とを連通する長穴からなる天井照射窓７ａが、図１の紙面を含みアーチ状をなすように形成されている。そして、図１及び図３に示すように天井照射窓７ａを塞ぐように、後述のライン光を透過可能なポリエステル等からなるフィルム材からなる天井照射窓防塵カバー８が天井照射窓部７に取り付けられている。よって、天井照射窓防塵カバー８は、後述する天井広角レンズ部１７を覆うようにアーチ状をなしている。

図２に示すように、本体部１０は、空間部４ａに配置されている。本体部１０は、フレーム１１と、ジンバル機構１２と、鏡筒１３と、レーザー光源１４と、水平広角レンズ部１５と、垂直広角レンズ部１６と、天井広角レンズ部１７と、ビームスプリッタ１８とを備えている。フレーム１１は、ベース３上に設けられている。ジンバル機構１２は、フレーム１１の上端に配置されている。鏡筒１３は、図２における鏡筒１３の長手方向、即ち図１において符号１４Ａで示されるレーザービームの照射方向が、常に鉛直方向に指向するようにジンバル機構１２に懸架されている。水平広角レンズ部１５と、垂直広角レンズ部１６と、天井広角レンズ部１７とは広角レンズに相当する。

鏡筒１３には、上下方向に沿って延びかつ鏡筒１３の上端に開口する第１トンネル１３ａが形成されている。また、鏡筒１３の水平照射窓４ｂに対向する位置には、第１トンネル１３ａに直交し、かつレーザー墨出器１の前後方向（図２の左右方向）に貫通する第２トンネル１３ｂが形成されている。鏡筒１３の第２トンネル１３ｂが形成された部分の上側には、第１トンネル１３ａと連通し、垂直照射窓４ｃに向かって延びる第３トンネル１３ｃが形成されている。各トンネル１３ａ、１３ｂ、１３ｃの内周面には、光の反射を防止するためのアルマイト処理が施されている。

レーザー光源１４は、鏡筒１３の第２トンネル１３ｂの後方側の開口部に配置されている。レーザー光源１４は、より具体的にはダイオード励起固体レーザーであり、グリーンのレーザーを出射し、その波長は５３２ｎｍである。水平広角レンズ部１５は、鏡筒１３の第２トンネル１３ｂの前方側の開口部に設けられ、水平照射窓４ｂに対向している。垂直広角レンズ部１６は、第３トンネル１３ｃの開口部に設けられ、垂直照射窓防塵カバー６に対向している。天井広角レンズ部１７は、鏡筒１３の第１トンネル１３ａの上端の開口部に設けられ、天井照射窓防塵カバー８に対向している。

ビームスプリッタ１８は、鏡筒１３の第１トンネル１３ａ内に配置されている。ビームスプリッタ１８は、ホルダ１８Ａと、第１ハーフミラー１８Ｂと、第２ハーフミラー１８Ｃとを備えている。ホルダ１８Ａは、鏡筒１３に固定されている。第１ハーフミラー１８Ｂは略長方形状をなし、ホルダ１８Ａの第１トンネル１３ａと第２トンネル１３ｂとが交差する部分において、鉛直方向に対して４５°の角度をなすように固定されている。また、第２ハーフミラー１８Ｃも略長方形状をなし、ホルダ１８Ａの第３トンネル１３ｃに対向する部分に、鉛直方向に対して略３０°の角度をなすように固定されている。

次に、本発明の実施の形態による広角レンズたる水平広角レンズ部１５、垂直広角レンズ部１６、及び天井広角レンズ部１７についてそれぞれ図５、図６に基づきそれぞれ説明する。水平広角レンズ部１５は、レーザービームが入射する最入射側１５Ａ、即ち、図６に示される水平広角レンズ部１５の図の下側の部分と、ライン光が出射される最出射側１５Ｂ、即ち、図６に示される水平広角レンズ部１５の図の上側の部分とを有しており、最入射側１５Ａと最出射側１５Ｂとを結ぶ方向に積層配置されそれぞれ入射側と出射側とを有する略板状の第１シリンドリカルレンズ１５１と、スペーサ１５３と、第２シリンドリカルレンズ１５２とにより構成されている。

ここで、シリンドリカルレンズとは周知のレンズであり、具体的には、略長方形状をした板状のガラスの一方の面あるいは他方の面に、又は両方の面に、凹レンズ面又は凸レンズ面を有するレンズをいう。凹レンズ面の場合には、当該略長方形の一対の長辺の中間部分の位置又は一対の短辺の中間部分の位置に、円柱の側面の一部をなす円弧が一対の長辺又は一対の短辺に平行に凹レンズ面として形成されている。従って凹部の最深部は、一対の長辺の中間の位置又は一対の短辺の中間の位置に配置されている。凸レンズ面の場合には、略長方形状をした板状のガラスの一方の面全体あるいは他方の面全体にわたって、又は両方の面全体にわたって、最突出部の位置が当該略長方形の一対の長辺の中間の位置、又は一対の短辺の中間の位置となるように、円柱の側面の一部をなす円弧が一対の長辺又は一対の短辺に平行に凸レンズ面として突出して形成されている。

従って、例えば凹レンズ面が板状のガラスの一方の面に、一対の長辺に平行に設けられているという場合には、長方形状の板状のガラスの短辺の側から見たときに円弧状をした溝が、板状のガラスの一方の面上であって一対の短辺の一方から他方へ渡って一対の長辺の中間部分の位置に形成されているような形状になっている。シリンドリカルレンズは、凹レンズ面、凸レンズ面が楕円等ではなく上述のように円弧であるため、製造が比較的簡単であり、シリンドリカルレンズの製造にかかるコストが低いという利点がある。

水平広角レンズ部１５の第１シリンドリカルレンズ１５１は、図６に示されるように、水平広角レンズ部１５において最出射側１５Ｂの位置に配置されており、出射側に光透過可能な円弧形状の凸レンズ１５１Ａ面を有し、入射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面１５１Ｂを有している。第１シリンドリカルレンズ１５１を構成する板状のガラスの寸法は、長辺が約８ｍｍであり、短辺が６ｍｍであり、厚さの最大値は約２ｍｍである。

第１シリンドリカルレンズ１５１においては、凸レンズ面１５１Ａ、凹レンズ面１５１Ｂが円柱の側面の一部をなす円弧と考えた場合の円柱の軸心は、第１シリンドリカルレンズ１５１を構成する長方形状の板状のガラスの短辺に平行に指向しており、凸レンズ面１５１Ａの円弧の曲率はＲ６ｍｍである。また、凹レンズ面１５１Ｂの円弧の曲率はＲ約１ｍｍであり、開口幅は約３ｍｍである。

第１シリンドリカルレンズ１５１はＳＦ６により構成されており、レーザービームの波長が５４６．０７ｎｍのときの屈折率は約１．８である。第１シリンドリカルレンズ１５１の屈折率を後述の第２シリンドリカルレンズ１５２の屈折率よりも大きくしたため、ライン光を大幅に広角化することができる。

凸レンズ面１５１Ａ、凹レンズ面１５１Ｂは、研磨加工されることにより光透過率が高くなっている。第１シリンドリカルレンズ１５１の外面であって凸レンズ面１５１Ａ、凹レンズ面１５１Ｂ以外の部分は研磨加工されておらず、粗面となっており、あたかもすりガラスのようになっている。このため、この部分の光透過率は、凸レンズ面１５１Ａ、凹レンズ面１５１Ｂの光透過率よりも低くなっており、最出射側１５Ｂから出射されるライン光が、この部分からのレーザービーム等の入射によって影響を受けないように構成されている。このため、ライン光に部分的に濃淡が生ずることを防止でき、一様なライン光を得ることができる。

第２シリンドリカルレンズ１５２は、図６に示されるように、第１シリンドリカルレンズ１５１よりも最入射側１５Ａ寄りの位置に配置されており、出射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面１５２Ａを有し、また、入射側にも出射側の凹レンズ面１５２Ａと同一形状の光透過可能な円弧形状の凹レンズ面１５２Ｂを有している。第２シリンドリカルレンズ１５２を構成する板状のガラスの寸法は、長辺が６ｍｍであり、短辺が約５ｍｍであり、厚さの最大値は約１ｍｍである。

第２シリンドリカルレンズ１５２においては、凹レンズ面１５２Ａ、１５２Ｂが円柱の側面の一部をなす円弧と考えた場合の円柱の軸心は、第２シリンドリカルレンズ１５２を構成する長方形状の板状のガラスの長辺に平行に指向しており、入射側、出射側の凹レンズ面１５２Ｂ、１５２Ａの曲率はそれぞれＲ３ｍｍであり、開口幅はそれぞれ約３ｍｍである。

第２シリンドリカルレンズ１５２はＢＫ７により構成されており、レーザービームの波長が５４６．０７ｎｍのときの屈折率は１．５である。第２シリンドリカルレンズ１５２を安価なＢＫ７で構成するようにしたため、広角レンズにかかるコストを低減することができる。

凹レンズ面１５２Ａ、１５２Ｂは、第１シリンドリカルレンズ１５１と同様に、研磨加工されることにより光透過率が高くなっている。第２シリンドリカルレンズ１５２の外面であって凹レンズ面１５２Ａ、１５２Ｂ以外の部分は研磨加工されておらず、粗面となっており、あたかもすりガラスのようになっている。このため、この部分の光透過率は、凹レンズ面１５２Ａ、１５２Ｂの光透過率よりも低くなっており、最出射側１５Ｂから出射されるライン光が、この部分からのレーザービーム等の入射によって影響を受けないように構成されている。

スペーサ１５３は長方形状の板状をしており、長辺が６ｍｍであり、短辺が約５ｍｍであり、厚さＬは約１ｍｍである。図６に示されるように、スペーサ１５３の略中央の位置には貫通孔１５３ａが形成されている。貫通孔１５３ａは、板状のスペーサ１５３の一方の面から他方の面へと貫通するように形成されており、一方の面、他方の面における貫通孔１５３ａの開口部は円形をなしている。開口部の径は、第１シリンドリカルレンズ１５１の凹レンズ面１５１Ｂの開口幅よりも大きく、また、第２シリンドリカルレンズ１５２の出射側の凹レンズ１５２Ａの開口幅よりも大きい。

図６に示されるように、第１シリンドリカルレンズ１５１と第２シリンドリカルレンズ１５２とは、スペーサ１５３を介して所定の距離で離間して配置されており、第１シリンドリカルレンズ１５１の入射側の外面であってレンズ面１５１Ｂ以外の部分と板状のスペーサ１５３の一方の面とは、互いに当接して配置されている。また、板状のスペーサ１５３の他方の面と第２シリンドリカルレンズ１５２の出射側の外面であってレンズ面１５２Ａ以外の部分とは、互いに当接して配置されている。

また、第１シリンドリカルレンズ１５１の出射側の凸レンズ面１５１Ａ及び入射側の凹レンズ面１５１Ｂと第２シリンドリカルレンズ１５２の出射側の凹レンズ面１５２Ａ及び入射側の凹レンズ面１５２Ｂとを、それぞれ円柱の側面の一部をなす円弧と考えた場合の円柱の軸心は、図６において一点鎖線Ｐで示される同一平面上に配置されている。当該同一平面Ｐは、その面が図の上下方向に指向し、紙面に対して垂直をなしている。このため、ライン光は、当該同一平面Ｐを中心として面対称となって出射される。垂直広角レンズ部１６は、水平広角レンズ部１５と同一の構成であるため説明を省略する。垂直広角レンズ部１６と水平広角レンズ部１５とを同一の構成としたため、広角レンズにかかるコストを低減することができる。

天井広角レンズ部１７は、レーザービームが入射する最入射側１７Ａ、即ち、図５に示される天井広角レンズ部１７の図の下側の部分と、ライン光が出射される最出射側１７Ｂ、即ち、図５に示される天井広角レンズ部１７の図の上側の部分とを有しており、最入射側１７Ａと最出射側１７Ｂとを結ぶ方向に積層配置されそれぞれ入射側と出射側とを有する略板状の第１シリンドリカルレンズ１７１と、第１サブシリンドリカルレンズ１７２と、第２サブシリンドリカルレンズ１７３とにより構成されている。第１サブシリンドリカルレンズ１７２、第２サブシリンドリカルレンズ１７３は、第２シリンドリカルレンズを構成する。

天井広角レンズ部１７の第１シリンドリカルレンズ１７１は、図５に示されるように、天井広角レンズ部１７において最出射側１７Ｂの位置に配置されている。天井広角レンズ部１７の第１シリンドリカルレンズ１７１は、水平広角レンズ部１５の第１シリンドリカルレンズ１５１と同一の構成であるため説明を省略する。天井広角レンズ部１７の第１シリンドリカルレンズ１７１と、水平広角レンズ部１５の第１シリンドリカルレンズ１５１とを同一の構成としたため、広角レンズにかかるコストを低減することができる。

第１サブシリンドリカルレンズ１７２は、図５に示されるように、第１シリンドリカルレンズ１７１よりも最入射側１７Ａ寄りの位置に配置されており、出射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面１７２Ａを有し、また、入射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面１７２Ｂを有している。第１サブシリンドリカルレンズ１７２を構成する板状のガラスの寸法は、長辺が６ｍｍであり、短辺が約５ｍｍであり、厚さの最大値は約１ｍｍである。

第１サブシリンドリカルレンズ１７２においては、凹レンズ面１７２Ａ、１７２Ｂが円柱の側面の一部をなす円弧と考えた場合の円柱の軸心は、第１サブシリンドリカルレンズ１７２を構成する長方形状の板状のガラスの長辺に平行に指向しており、入射側の凹レンズ面１７２Ｂの曲率はＲ約１ｍｍであり、開口幅は約２ｍｍである。出射側の凹レンズ面１７２Ａの曲率はＲ３ｍｍであり、開口幅は約３ｍｍである。

第１サブシリンドリカルレンズ１７２はＢＫ７により構成されており、レーザービームの波長が５４６．０７ｎｍのときの屈折率は１．５１８２５≒１．５である。第１サブシリンドリカルレンズ１７２及び後述の第２サブシリンドリカルレンズ１７３を安価なＢＫ７で構成するようにしたため、広角レンズにかかるコストを低減することができる。

凹レンズ面１７２Ａ、１７２Ｂは、研磨加工されることにより光透過率が高くなっている。第１サブシリンドリカルレンズ１７２の外面であって凹レンズ面１７２Ａ、１７２Ｂ以外の部分は研磨加工されておらず、粗面となっており、あたかもすりガラスのようになっている。このため、この部分の光透過率は、凹レンズ面１７２Ａ、１７２Ｂの光透過率よりも低くなっており、最出射側１７Ｂから出射されるライン光が、この部分からのレーザービーム等の入射によって影響を受けないように構成されている。第２サブシリンドリカルレンズ１７３は第１サブシリンドリカルレンズ１７２と同一の構成であるため、説明を省略する。第２サブシリンドリカルレンズ１７３と第１サブシリンドリカルレンズ１７２とを同一の構成としたため、広角レンズにかかるコストを低減することができる。

図５に示されるように、第１シリンドリカルレンズ１７１の入射側の外面であって凹レンズ面１７１Ｂ以外の部分と、第１サブシリンドリカルレンズ１７２の出射側の外面であって凹レンズ面１７２Ａ以外の部分とは、互いに当接して配置されている。また、第１サブシリンドリカルレンズ１７２の入射側の外面であって凹レンズ面１７２Ｂ以外の部分と、第２サブシリンドリカルレンズ１７３の出射側の外面であって凹レンズ面１７３Ａ以外の部分とは、互いに当接して配置されている。

また、第１シリンドリカルレンズ１７１の出射側の凸レンズ面１７１Ａ及び入射側の凹レンズ面１７１Ｂと、第１サブシリンドリカルレンズ１７２の出射側の凹レンズ面１７２Ａ及び入射側の凹レンズ面１７２Ｂと、第２サブシリンドリカルレンズ１７３の出射側の凹レンズ面１７３Ａ及び入射側の凹レンズ面１７３Ｂとを、それぞれ円柱の側面の一部をなす円弧と考えた場合の円柱の軸心は、図５において一点鎖線Ｑで示される同一平面上に配置されている。当該同一平面Ｑは、その面が図の上下方向に指向し、紙面に対して垂直をなしている。このため、ライン光は、当該同一平面Ｑを中心として面対称となって出射される。

従来用いられていたロッドレンズを用いずに、レンズ部１５〜１７を上述のような構成としたため、レーザーとしてグリーンのレーザーを用いた場合であってもレーザー光源から出射されるレーザービームの出力の強い部分を広角化することができ、従来の円柱形状のロッドレンズを用いた場合のライン光におけるライン強度の高い部分とライン強度の低い部分とが生ずることを極力防止することができる。

また、従来の円柱形状のロッドレンズを用いた場合には、反射光によるラインの部分と透過光によるラインの部分との境界の位置においてライン強度の差が生じていたが、反射光を利用しないため、このようなライン強度の差が生ずることを防止することができる。このため、一様なライン強度のライン光を得ることができる。

また、上述のようにレンズ部は、最出射側１５Ｂ、１７Ｂの位置に配置され出射側に光透過可能な円弧形状の凸レンズ面１５１Ａ、１７１Ａを有し入射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面１５１Ｂ、１７１Ｂを有する略板状の１枚の第１シリンドリカルレンズ１５１、１７１と、第１シリンドリカルレンズ１５１、１７１よりも最入射側１５Ａ、１７Ａ寄りの位置に配置され、出射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面１５２Ａ、１７２Ａ、１７３Ａを有し入射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面１５２Ｂ、１７２Ｂ、１７３Ｂを有する略板状のシリンドリカルレンズを１枚又は２枚有する第２シリンドリカルレンズ１５２、１７２、１７３とを備えているため、１８０°以上に広角化されたライン光を出射することができる。

また、ビームスプリッタ１８を用いたため、レーザー光源１４が１個で３本のライン光を出射することができる。また、レーザー光源１４は波長が５３２ｎｍのグリーンのレーザー光を出射するため、ユーザーの視認性を高めることができる。

次に、レーザー光源１４から出射されたレーザービームの流れについて図１、図２、図５、及び図６に基づき説明する。図２に示すように、レーザー光源１４から出射されたレーザービーム１４Ａは、第１ハーフミラー１８Ｂに入射する。第１ハーフミラー１８Ｂに入射したレーザービーム１４Ａの一部は、第１ハーフミラー１８Ｂを透過して水平広角レンズ部１５に入射する。

図６に示すように、水平広角レンズ部１５において第２シリンドリカルレンズ１５２の入射側の凹レンズ面１５２Ｂから入射したレーザービーム１４Ａは、出射側の凹レンズ面１５２Ａから広角化されて出射され、スペーサ１５３の貫通孔１５３ａ内を通過し、第１シリンドリカルレンズ１５１の入射側の凹レンズ面１５１Ｂから入射し、出射側の凸レンズ面１５１Ａから更に広角化されて出射され、略１４０°に広角化されたライン光となって出射される。

但し、ライン光の広角化される方向における水平照射窓４ｂ（図２）の幅は、１４０°に広角化されたライン光の幅よりも狭く、水平照射窓４ｂからハウジング４外部に出射されるライン光は、１００°程度に制限される。このような構成とすることにより、垂直広角レンズ部１６と水平広角レンズ部１５とを同一の構成として、水平照射窓４ｂからのライン光を１００°に広角化されたものとし、後述のように垂直照射窓４ｃ（図２）からのライン光を１４０°に広角化されたものとすることができる。このため、前述のように、レーザー墨出器１にかかるコストを低減することができる。

一方、第１ハーフミラー１８Ｂに入射したレーザービーム１４Ａの残部は、第１ハーフミラー１８Ｂによって上方向へ反射され、第２ハーフミラー１８Ｃに入射する。第２ハーフミラー１８Ｃに入射したレーザービーム１４Ａの一部は、第２ハーフミラー１８Ｃによって、第２ハーフミラー１８Ｃに対して略３０°の角度をなす方向へ反射され、垂直広角レンズ部１６に入射する。

垂直広角レンズ部１６に入射したレーザービーム１４Ａは、水平広角レンズ部１５に入射したレーザービーム１４Ａと同様に、垂直広角レンズ部１６の図示せぬ第２シリンドリカルレンズの入射側の凹レンズ面から入射した後に出射側の凹レンズから広角化されて出射され、図示せぬスペーサの貫通孔内を通過し、図示せぬ第１シリンドリカルレンズの入射側の凹レンズ面から入射し、出射側の凸レンズから更に広角化されて出射され、図２の紙面と同じ面内に１４０°（図２の２点鎖線で示す範囲）の広がりを有するライン光に変換され、垂直照射窓４ｃを通って出射される。

また、残りのレーザービーム１４Ａは、第２ハーフミラー１８Ｃを透過し、天井広角レンズ部１７へ入射する。図５に示すように、天井広角レンズ部１７において第２サブシリンドリカルレンズ１７３の入射側の凹レンズ面１７３Ｂから入射したレーザービーム１４Ａは、出射側の凹レンズ１７３Ａから広角化されて出射され、次に第１サブシリンドリカルレンズ１７２の入射側の凹レンズ面１７２Ｂから入射し出射側の凹レンズ１７２Ａから広角化されて出射され、第１シリンドリカルレンズ１７１の入射側の凹レンズ面１７１Ｂから入射し、出射側の凸レンズ面１７１Ａから更に広角化されて出射され、図１の紙面と同じ面内に２２０°（図１の２点鎖線で示す範囲）の広がりを有するライン光に変換され、ライン光は、透過可能な天井照射窓防塵カバー８を通ってハウジング４の外部へ出射される。

本発明の広角レンズは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、水平広角レンズ部１５、垂直広角レンズ部１６にそれぞれ設けられていたスペーサ１５３の形状は本実施の形態のものに限定されない。

例えば厚さＬは、広角化しようとするライン光の所望の広角の度合いに応じて調整する。Ｌを小さくすることにより広角の度合いが大きくなる。図７に示されるようにスペーサをなくして、第１シリンドリカルレンズ１５１′の入射側の外面であってレンズ面１５１Ｂ′以外の部分と第２シリンドリカルレンズ１５２′の出射側の外面であってレンズ面１５２Ａ′以外の部分とを、互いに当接して配置されてＬを０をとすることにより、ライン光を１８０°以上に広角化することが可能となる。

また、第１シリンドリカルレンズ、第２シリンドリカルレンズ、第１ザブシリンドリカルレンズ、第２サブシリンドリカルレンズの諸寸法や材質は、本実施の形態の構成に限られない。広角化しようとするライン光の所望の広角の度合いに応じて調整すればよい。

本発明の実施の形態による広角レンズたる水平広角レンズ部、垂直広角レンズ部、及び天井広角レンズ部を備えるレーザー墨出器の正面断面図。 本発明の実施の形態による広角レンズたる水平広角レンズ部、垂直広角レンズ部、及び天井広角レンズ部を備えるレーザー墨出器の側方断面図。 本発明の実施の形態による広角レンズたる水平広角レンズ部、垂直広角レンズ部、及び天井広角レンズ部を備えるレーザー墨出器の側面図。 本発明の実施の形態による広角レンズたる水平広角レンズ部、垂直広角レンズ部、及び天井広角レンズ部を備えるレーザー墨出器の上方断面図。 本発明の実施の形態による広角レンズたる天井広角レンズ部を示す側方断面図。 本発明の実施の形態による広角レンズたる水平広角レンズ部を示す上方断面図。 本発明の実施の形態による広角レンズたる水平広角レンズ部、垂直広角レンズ部の変形例を示す上方断面図。

符号の説明

１７・・・天井広角レンズ部 １５・・・水平広角レンズ部 １５Ａ・・・最入射側 １５Ｂ・・・最出射側 １６・・・垂直広角レンズ部 １７・・・天井広角レンズ部 １７Ａ・・・最入射側 １７Ｂ・・・最出射側 １５１・・・第１シリンドリカルレンズ １５１Ａ・・・凸レンズ面 １５１Ｂ・・・凹レンズ面 １５２・・・第２シリンドリカルレンズ １５２Ａ、１５２Ｂ・・・凹レンズ面 １７１・・・第１シリンドリカルレンズ １７１Ａ・・・凸レンズ面 １７１Ｂ・・・凹レンズ面 １７２・・・第１サブシリンドリカルレンズ １７２Ａ、１７２Ｂ・・・凹レンズ面 １７３・・・第２サブシリンドリカルレンズ １７３Ａ、１７３Ｂ・・・凹レンズ面

Claims (15)

1. 最入射側と最出射側とを有し、該最入射側と該最出射側とを結ぶ方向に積層配置されそれぞれ入射側と出射側とを有する複数枚のシリンドリカルレンズからなり、該最入射側からの入力に対して該最出射側からライン光を出射するための広角レンズであって、
   該複数枚のシリンドリカルレンズは、該最出射側の位置に配置され該出射側に光透過可能な円弧形状の凸レンズ面を有し該入射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面を有する１枚の第１シリンドリカルレンズと、該第１シリンドリカルレンズよりも該最入射側寄りの位置に配置され、該出射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面を有し該入射側に光透過可能な円弧形状の凹レンズ面を有するシリンドリカルレンズを少なくとも１枚有する第２シリンドリカルレンズとを備え、
   該第１シリンドリカルレンズの外面であって該レンズ面以外の部分の光透過率は、該第１シリンドリカルレンズの該レンズ面の光透過率よりも低く、該第２シリンドリカルレンズの外面であって該レンズ面以外の部分の光透過率は、該第２シリンドリカルレンズの該レンズ面の光透過率よりも低いことを特徴とする広角レンズ。
2. 該第２シリンドリカルレンズは１枚のシリンドリカルレンズからなり、該出射側の該凹レンズ面の曲率と該入射側の該凹レンズ面の曲率とが略同一であり、該第１シリンドリカルレンズの該凹レンズ面の曲率は、該第２シリンドリカルレンズの該凹レンズ面の曲率よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の広角レンズ。
3. 該第１シリンドリカルレンズの該入射側の外面であって該レンズ面以外の部分と該第２シリンドリカルレンズの該出射側の外面であって該レンズ面以外の部分とは、互いに当接して配置されていることを特徴とする請求項２記載の広角レンズ。
4. 該第１シリンドリカルレンズと該第２シリンドリカルレンズとは離間して配置されていることを特徴とする請求項２記載の広角レンズ。
5. 該第１シリンドリカルレンズは、該第２シリンドリカルレンズよりも屈折率が大きいことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一記載の広角レンズ。
6. 該第１シリンドリカルレンズはＳＦ６により構成され、該第２シリンドリカルレンズはＢＫ７により構成されていることを特徴とする請求項５記載の広角レンズ。
7. 該最出射側から出射されるライン光は、１８０°以上に広角化されていることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか一記載の広角レンズ。
8. 該第１シリンドリカルレンズの該出射側の該凸レンズ面及び該入射側の該凹レンズ面と該第２シリンドリカルレンズの該出射側の該凹レンズ面及び該入射側の該凹レンズ面とは、それぞれの円弧の軸心が同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれか一記載の広角レンズ。
9. 該第２シリンドリカルレンズは、第１サブシリンドリカルレンズと第２サブシリンドリカルレンズとの２枚のシリンドリカルレンズからなり、
   該第１サブシリンドリカルレンズの該出射側の該凹レンズ面の曲率は該入射側の該凹レンズ面の曲率よりも大きいく、該第２サブシリンドリカルレンズの該出射側の該凹レンズ面の曲率は該入射側の該凹レンズ面の曲率よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の広角レンズ。
10. 該第１サブシリンドリカルレンズと該第２サブシリンドリカルレンズとは同一形状であることを特徴とする請求項９記載の広角レンズ。
11. 該第１シリンドリカルレンズの該入射側の外面であって該レンズ面以外の部分と該第１サブシリンドリカルレンズの該出射側の外面であって該レンズ面以外の部分とは互いに当接して配置され、
    該第１サブシリンドリカルレンズの該入射側の外面であって該レンズ面以外の部分と該第２サブシリンドリカルレンズの該出射側の外面であって該レンズ面以外の部分とは互いに当接して配置されていることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の広角レンズ。
12. 該第１シリンドリカルレンズは、該第１サブシリンドリカルレンズと該第２サブシリンドリカルレンズとのいずれよりも屈折率が大きいことを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか一記載の広角レンズ。
13. 該第１シリンドリカルレンズはＳＦ６により構成され、該第１サブシリンドリカルレンズと第２サブシリンドリカルレンズとはそれぞれＢＫ７により構成されていることを特徴とする請求項１２記載の広角レンズ。
14. 該最出射側から出射されるライン光は、２２０°以上に広角化されていることを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれか一記載の広角レンズ。
15. 該第１シリンドリカルレンズの該出射側の該凸レンズ面及び該入射側の該凹レンズ面と、該第１サブシリンドリカルレンズの該出射側の該凹レンズ面及び該入射側の該凹レンズ面と、該第２サブシリンドリカルレンズの該出射側の該凹レンズ面及び該入射側の該凹レンズ面とは、それぞれの円弧の軸心が同一平面上に配置されていることを特徴とする請求項９乃至請求項１４のいずれか一記載の広角レンズ。

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