JP2006329806A - レーザ照射ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】照射するレーザ光線の焦点の調整を、保護管組立後に実行できるようにする。
【解決手段】 レーザ光線を照射するレーザユニット１であって、本体ケース４０の内部に、非球面レンズ部３０を螺挿により取付ける空洞部４１を形成し、非球面レンズ部３０の外周面と、前記空洞部４１の内周面とに、螺挿ねじ溝４６を備え、前記非球面レンズ部３０をレーザ照射方向と平行な回転軸で回転させる回転歯車２１を、前胴部４０ａに設けた回転歯車収納部４３に収納し、前記非球面レンズ部３０の外周面に、前記回転歯車２１に噛合する外周ギア３１を形成し、前記回転歯車収納部４３の前後のうち少なくとも一方に、前記回転歯車２１を回転させて前記非球面レンズ部３０の前後方向の位置を調整する歯車回転治具の通過を許容する円柱レンズ部固定ネジ穴４５を備えた。
【選択図】 図５

Description

この発明は、例えば壁面にレーザ投影線を投影するレーザ墨出装置に用いるレーザ光線照射ユニットに関する。

従来、屋内の内装工事において、基準線を壁面、床面、天井に墨出しするために、壁面にレーザ投影線を投影するレーザ墨出装置が利用されている（特許文献１参照）。

このレーザ墨出装置は、いわゆるジャイロ機構によって、鉛直姿勢を確保する保護管の上面にＴ字状に配した２つの円柱レンズと、正面に横一文字状に配された円柱レンズとにレーザ発光体からレーザ光線が照射される。これにより、上記レーザ墨出装置は、天井の一部から正面側壁面を通り、床面の一部まで連続する長手方向の投影線と、天井に前記長手方向の投影線に直交する幅方向の投影線を投射することができる。したがって、利用者は、この長手方向の投影線にあわせて、正面側壁面に鉛直基準線を設け、天井に長手方向の投影線に直交する幅方向の基準線を設けることができる。

なお、このようなレーザ墨出装置において、照射されるレーザ光線の焦点は、レーザ発光体から照射されたレーザ光線を平行レーザ光線に変形させて前記円柱レンズに入射させる非球面レンズと前記レーザ発光体との距離を調整して製造することによって決定される。

したがって、前記レーザ発光体、および前記非球面レンズが保護管内部に配せられる上述のレーザ墨出装置においては、保護管組立後に上記焦点の調整をすることが不可能であった。
また、保護管組立の際に、レーザ発光体と非球面レンズとの組立位置に関して高精度な位置調整が必要となるため、保護管の組立効率を向上させることが困難であった。

また、上述のレーザ墨出装置は、Ｔ字状に配した２つの円柱レンズと、正面に横一文字状に配された円柱レンズを保護管に直接固定しているため、保護管に対して円柱レンズの向きの微調整することが困難であった。また、一旦、それぞれの円柱レンズを固定するとその後の微調整はさらに困難であった。
実公平４−２２９４３号公報

この発明は、上述の問題に鑑み、照射するレーザ光線の焦点の調整を、組立後に実行できるレーザ光線照射ユニットを提案するものである。

この発明は、レーザ光線を照射するレーザ発光体の照射方向に、前記レーザ光線を平行なレーザ光線となるように変形する非球面レンズ部と、前記平行なレーザ光線を投影形状が線状になるように変形する円柱レンズ部とを、この順に配置して本体部に取付けたレーザ照射ユニットであって、前記本体部の内部に、前記非球面レンズ部を螺挿により取付ける空洞部を形成し、前記非球面レンズ部の外周面と、前記空洞の内周面との一方に、螺旋状凹凸部を形成するとともに、他方に該螺旋状凹凸部に係合する係合部を備え、前記非球面レンズ部をレーザ照射方向と平行な回転軸で回転させる回転歯車を、前記本体部内部で前記非球面レンズ部の側方に設けた収納部に収納し、前記非球面レンズ部の外周面に、前記回転歯車に噛合する複数の歯を形成し、前記収納部の前後のうち少なくとも一方に、前記回転歯車を回転させて前記非球面レンズ部の前後方向の位置を調整する歯車回転治具の通過を許容する治具通過孔を備えることを特徴とする。

前記空洞部は、前記本体部の前端（レーザ光線の先端側）から後端（レーザ光線の基部側）まで貫通する空洞、あるいは前端のみ開放された空洞で形成することを含む。
前記螺旋状凹凸部とは、螺旋状のねじ山、ねじ溝、あるいはそれらの結合で形成することを含む。

前記係合部は、螺旋状のねじ山、ねじ溝、あるいはそれらの結合、または前記螺旋状凹凸部のピッチにあわせた段違いの複数の凸部で形成することを含む。
前記複数の歯は、レーザ照射方向を回転軸とする平歯車の歯であることを含む。

上記構成により、本体内部の空洞部に非球面レンズ部を螺挿により取付け、前記回転歯車を、前記非球面レンズ部の外周面に備えた複数の歯に噛合させて収納部に収納してレーザ照射ユニットを組立てた後に、前記治具通過孔から前記歯車回転治具によって記回転歯車を回転させることで、前記非球面レンズ部の前後方向の位置を調整することができる。

したがって、レーザ照射ユニットの組立後に、外部前方あるいは外部後方からレーザ発光体と非球面レンズ部との距離を調整できるため、レーザ照射ユニットから照射されるレーザ光線の焦点を容易に調整することができる。

また、組立後に非球面レンズ部の位置調整できない場合と比べて、組立後にレーザ光線の焦点を容易に調整することができため、レーザ照射ユニットの組立時のレーザ発光体と非球面レンズ部の位置調整に高度な精度を必要としない。
したがって、レーザ照射ユニットの組立効率を向上させることができる。

この発明の態様として、前記収納部を、前記回転歯車と前記歯との噛合状態を保ちながら前記回転歯車を回転自在に保持する前記回転歯車の外周よりひと回り大きな円筒形に形成し、該収納部の一部に、前記回転歯車が前記歯と噛合するための開放部を形成することができる。

前記収納部は、一部に開放部を有する円筒形の凹部、あるいは筒状体で形成することを含む。
前記回転歯車の外周よりひと回り大きな円筒形は、前記歯車回転治具による前記回転歯車の回転中に、前記歯との噛合状態が解放されない程度の大きさの円筒形であることを含む。

上記構成により、前記収納部に前記回転歯車を収納することで、前記非球面レンズ部の位置調整のための回転時においても噛合状態を確保しながら前記回転歯車を保持することができる。したがって、前記回転歯車を回転軸で保持する場合に比べて、部品点数を低減することができるとともに、回転歯車の組込を容易とし、回転歯車の組込効率を向上させることができる。

また、この発明の態様として、前記円柱レンズ部を、円柱レンズと、該円柱レンズを位置決めして前記本体部に固定する円柱レンズ固定具とで構成し、前記円柱レンズ固定具における前記円柱レンズの周囲部に、前記円柱レンズの向きを調整する方向調整治具の通過を許容する方向調整孔を備え、前記本体部における前記円柱レンズ固定具の当接面に、前記方向調整孔に連通して前記方向調整治具の先端を回転可能に支持する支持穴を備え、前記方向調整孔を、前記レーザ光線照射方向と直交する方向へ、前記支持穴より長く形成することができる。

前記方向調整孔は、正面視楕円形、あるいは長方形で形成した貫通孔であることを含む。
前記方向調整具は、先端部と、回転軸の半径方向に突出して前記方向調整穴に当接する調整凸部と、握持部とを、この順で配して構成した調整具であることを含む。

上記構成により、前記円柱レンズ固定具を前記当接面に当接させ、前記方向調整治具の先端を前記方向調整孔を通過させて前記支持穴に挿入し、支持穴を回転中心として前記方向調整治具を回転させることによって、上記調整凸部が前記方向調整孔の内面を押圧して、前記円柱レンズ固定具の方向を微調整することができる。

これにより、円柱レンズ固定具によって、該円柱レンズを位置決めされる円柱レンズの前記本体部に固定される向きを容易に調整することができる。
したがって、一旦、円柱レンズをレーザ照射ユニットに固定した後に、円柱レンズの固定される向きの調整ができない場合と比べて、レーザ照射ユニットの組立時の円柱レンズの固定に高度な精度を必要としない。よって、レーザ照射ユニットの組立効率をさらに向上させることができる。

また、この発明の態様として、前記円柱レンズ固定具の背面と、前記本体部の前面との一方に、前記レーザ光線を略中心とする円形の円形ガイド部を備え、他方に、前記円形ガイド部と係合して前記円柱レンズ部の回転を許容する円形係合部を備えることができる。

前記円形ガイド部は円形リング状の凸部や、円柱形凸部あるいは凹部で形成することを含む。
前記円形係合部は、前記円形ガイド部が回転自在に係合する円柱形凹部、円柱形筒状あるいは凸部で形成することを含む。

上記構成により、円柱レンズ固定具の調整方向を、前記レーザ光線を略中心とする回転方向に規制することができる。
これにより、該円柱レンズを位置決めされる円柱レンズの前記本体部に固定される向きの調整をさらに容易にすることができる。

この発明により、組立後に、照射するレーザ光線の焦点の調整を、外部前方あるいは外部後方から容易にできるため、組立効率の高いレーザ光線照射ユニットを提供することができる。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
先ず、レーザユニットを用いるレーザ墨出し機１００の斜視図を示す図１、中央縦断右側面図を示す図２と、レーザ墨出し機１００の使用状況の説明斜視図を示す図３とともに、レーザ墨出し機１００について説明する。

なお、本実施形態においては、３つのレーザユニットを用い、同時に天井、正面側壁面、および床面の３方向に十字状の連続するレーザ投影線を投影するレーザ墨出し機１００について説明するが、これによりに限定されず、正面側壁面にのみや、２方向の壁に連続するレーザ投影線を投影するレーザ墨出し機１００であってもよい。

このレーザ墨出し機１００は、レーザ照射窓１１１を有する筐体１１０と、三方向の壁面等に十字状の投影線を投影する十字レーザ光線を照射する三方向レーザ照射部１２０とで構成している。

レーザ照射窓１１１は、筐体１１０の上面奥行き方向中央から正面を通り、底面奥行き方向中央までを連通する長さ方向のスリットと、各面の前記スリットに直交する幅方向のスリットとを一体に形成し、レーザ光線を回折することなく透過する透明薄板部材を筐体１１０の外側から貼り付けて構成している。

図２に示すように、三方向レーザ照射部１２０は、筐体１１０内部前方で、三方向レーザ照射部１２０の幅方向中心と、筐体１１０の幅方向中心が一致する位置に配され、３つのレーザユニット１（１ａ、１ｂ、１ｃ）を上面、正面および下面に備えたフレーム１２２と、これを揺動可能に支持するリングフレーム１２１とで構成している。

なお、リングフレーム１２１は、左右外側面に備えた枢支軸によって筐体１１０に前後に揺動可能に支持されるとともに、リングフレーム１２１の枢支軸の軸線と平面視直交関係にあるフレーム１２２の枢支軸によって、フレーム１２２を左右に揺動可能に支持している。したがって、フレーム１２２は、筐体１１０に対して、前後方向および左右方向に揺動自在に装着され、これによって水平機構（いわゆるジャイロ機構）を構成している。

また、各レーザユニット１は、それぞれが照射する十字レーザ光線のうち長手方向レーザ光線１５０（１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ）が連続する位置に配置している。
詳述すると、上方長手方向レーザ光線１５０ａと正面鉛直レーザ光線１５０ｂとの重合部分、および正面鉛直レーザ光線１５０ｂと下方長手方向レーザ光線１５０ｃとの重合部分がそれぞれ同一となることで、全体で１つの面状を形成し、天井、正面側壁面、および床面の三方の壁面に連続する直線の長手方向投影線１６０（図３）を投影する長手方向レーザ光線１５０を形成する。なお、上記長手方向は筐体１１０の奥行き方向と同一である。

また、上面レーザユニット１ａと底面レーザユニット１ｃとのそれぞれが照射する十字レーザ光線のうち、上方幅方向レーザ光線１５１ａおよび下方幅方向レーザ光線１５１ｃが上下対象となる位置に配置している。

上記構成により、フレーム１２２に備えた各レーザユニット１から照射する長手方向レーザ光線１５０と幅方向レーザ光線１５１（１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ）とで構成される十字レーザ光線は、天井、正面側壁面、および床面の三方の壁面に、長手方向投影線１６０と幅方向投影線１６１（１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ）とで構成する十字投影線を投影することができる。

なお、正面レーザユニット１ｂから照射する正面鉛直レーザ光線１５０ｂ及び水平方向レーザ光線１５１ｂによって、正面側壁面に鉛直の正面鉛直投影線１６０ｂと水平の正面水平投影線１６１ｂとからなる十字投影線を投影することができる。

また、上面レーザユニット１ａから照射する長手方向レーザ光線１５０ａ及び上方幅方向レーザ光線１５１ａによって天井に投影した上方長手方向投影線１６０ａと上方幅方向投影線１６１ａとからなる十字投影線の交点１７０ａと、底面レーザユニット１ｃから照射する長手方向レーザ光線１５０ｃ及び下方幅方向レーザ光線１５１ｃによって床面に投影した下方長手方向投影線１６０ｃと下方幅方向投影線１６１ｃとからなる十字投影線の交点１７０ｃとが鉛直となるようにそれぞれの十字投影線を投影することができる。

次に、レーザユニット１の右側面図を示す図４と、中央縦断右側面図を示す図５、レーザユニット１の分解説明図を示す図６と、本体ケース４０の正面図を示す図７、本体ケース４０の背面図を示す図８とともにレーザユニット１について説明する。
レーザユニット１は、中空の本体ケース４０と、円柱レンズ部１０と、回転歯車２１、非球面レンズ部３０と、レーザ発光機５０とで構成している。

本体ケース４０は、円筒形の前胴部４０ａと、前胴部４０ａに対して３／５程度の径と２倍程度の奥行きとを有する円筒形の中胴部４０ｂと、前記レーザ発光機５０を固定する後胴部４０ｃとを一体に形成して構成している。なお、後胴部４０ｃは、前胴部４０ａに対して半分程度の径と同程度の奥行きとを有する円筒形で形成している
なお、本体ケース４０の内部には、前胴部４０ａから中胴部４０ｂを経て、後胴部４０ｃまで連通する空洞部４１を形成している。

また、前胴部４０ａは、後述する円柱レンズ部１０と略同一の正面視円形形状であり、正面中央に前胴部４０ａの空洞部４１である前方空洞部４１ａを備えている。また、前胴部４０ａの正面のななめ４方向と左右方向には、円柱レンズ部１０を固定するための円柱レンズ部固定ネジ穴４５を備えている。なお、上記ななめ４方向とは、正面視右斜上方、左斜上方、右斜下方、および左斜下方を含む。また、６つの円柱レンズ部固定ネジ穴４５のうち左右の円柱レンズ部固定ネジ穴４５ａは、後述する方向調整治具の先端部の挿入と回転を許容する。

また、前方空洞部４１ａの上下外側の前胴部４０ａ正面には、後述する回転歯車２１の外形よりひとまわり大きな正面視円形であり前方空洞部４１ａとの重合箇所を開放部とする回転歯車収納部４３を備えている。

さらに、回転歯車収納部４３の正面視中央付近の前胴部４０ａの背面に、収納された回転歯車２１をレーザユニット１外部後方から回転させる歯車回転治具（図示せず）の通過を許容する回転治具孔４４を備えている。

また、中胴部４０ｂの空洞部４１である中央空洞部４１ｂは、この中央空洞部４１ｂに螺挿される非球面レンズ部３０の外径よりひと回り大きく形成するとともに、中央空洞部４１ｂ内周面に前後方向（図６中左右方向）に延びる螺挿ねじ溝４６を形成している。さらに中胴部４０ｂの前方１／３程度の上部に、螺挿された非球面レンズ部３０の位置を固定する固定液を注入するための適宜の径を有する固定液注入孔４７を備えている。

また、後胴部４０ｃの空洞部４１である後方空洞部４１ｃは、レーザ発光機５０の外径と略同一サイズの円形であり、図８に示すように、後胴部４０ｃの前後方向中央付近の上下左右位置に発光体固定ネジ孔４８を備える。この発光体固定ネジ孔４８は、後方空洞部４１ｃに装着されたレーザ発光機５０を固定する円錐ビス５１を螺挿するものである。なお、円錐ビス５１は、先端に円錐部５１ａを有する。
また中央空洞部４１ｂと後方空洞部４１ｃの境界部分には、装着されたレーザ発光機５０を係止する発光体係止部４８ａを備えている。

レーザ発光機５０は、図示しない電池に接続されてレーザダイオードを用いて約６３５ｎｍの可視レーザ光を照射するレーザ発光体であり、前方に鍔部５０ａを備えている。
このレーザ発光機５０は、鍔部５０ａが上述の発光体固定ネジ孔４８ａに略当接する位置まで後方空洞部４１ｃ後方より挿入されて本体ケース４０に取付けられる。このとき、図５（ａ）に示すように、鍔部５０ａの背面が発光体固定ネジ孔４８の中心線４８ｂより前方に位置する。

この状態で、円錐ビス５１を円錐部５１ａが鍔部５０ａの背面に当接するまで、各発光体固定ネジ孔４８に螺挿する。ここで、各円錐部５１ａの斜辺部分が鍔部５０ａの背面を前方側に押圧するため、発光体係止部４８ａと各円錐部５１ａとで鍔部５０ａを挟み込む態様で、レーザ発光機５０を固定することができる。

また、円錐部５１ａが４方向から鍔部５０ａの背面を押圧しているため、各円錐ビス５１の螺入量を調整することで、レーザ発光機５０から照射するレーザ光線の照射方向を調整することができる。
なお、本実施形態において、後胴部４０ｃの円周方向に等間隔の４箇所の発光体固定ネジ孔４８を備えているが、等間隔あるいは異間隔で３箇所以上備えてもよい。

次に、非球面レンズ部３０の分解説明図を示す図９、非球面レンズ部３０と回転歯車２１とを装着した状態の本体ケース４０の正面図を示す図１０にとともに、非球面レンズ部３０および回転歯車２１について説明する。

非球面レンズ部３０は、外ケーシング３２と、非球面レンズ３３と、内ケーシング３４とで構成している。
非球面レンズ３３は、いわゆるコリメートレンズといわれ、円柱部分と、円柱部分の片端面がドーム状に突出した部分とが一体形成され、入射したレーザ光線を平行レーザ光線に変形して出射するレンズである。

外ケーシング３２の正面図を示す図９（ａ）と非球面レンズ部３０の分解側面図を示す図９（ｂ）に示すように、外ケーシング３２は、内周が非球面レンズ３３の外周よりひと回り大きな中空の略円筒形であり、前方およそ１／４までの外周面に、複数の歯を等間隔に備えて形成した外周ギア３１を備えている。なお、この外周ギア３１を形成する複数の歯は、後述する回転歯車２１の歯と噛合する。

また、外ケーシング３２の後方２／３程度の外周には、前後方向（図９左右方向）に延びる螺旋状の螺挿ねじ山３２ａを形成している。なお、螺挿ねじ山３２ａは、上述した螺挿ねじ溝４６（図６）と係合して、中央空洞部４１ｂ（図６）に非球面レンズ部３０を螺挿可能にする。

また、外ケーシング３２に設けた空洞部３５には、前記外周ギア３１内側位置に、装着される非球面レンズ３３の前方周縁部を係止するレンズ係止部３５ａ（図６）を備えている。また、レンズ係止部３５ａより後方の空洞部３５内周面には、前後方向（図９左右方向）に延びるねじ溝３５ｂを形成している。

内ケーシング３４は、非球面レンズ３３の外形と略同一の端面形状を有する中空の円筒形であり、外周面には、前後方向（図９左右方向）に延びる螺旋状のねじ山３４ａを備えている。なお、ねじ山３４ａは、上述したねじ溝３５ｂと係合して、空洞部３５に内ケーシング３４を螺挿可能にする。

また、非球面レンズ３３に当接する前方端面の反対側の内ケーシング３４の後方端面には、内ケーシング３４の背面図を示す図９（ｄ）に示すように、上下２箇所に適宜の幅と深さとを有する切欠部３４ｂを備えている。

なお、非球面レンズ部３０は、非球面レンズ３３が空洞部３５後方より周縁部３３ａがレンズ係止部３５ａに略当接する位置まで外ケーシング３２に挿入され、その状態において、空洞部３５後方より内ケーシング３４が螺挿されて組立てられる。この組立は、上述した切欠部３４ｂにマイナスドライバの先端部分を係止させ、内ケーシング３４を回転させて空洞部３５前方に回転移動しながら螺挿することで行なう。
ここで、内ケーシング３４の前方端面が非球面レンズ３３の背面側周縁部３３ａ付近を前方側のレンズ係止部３５ａに押圧し、固定する。

また、上述の組立方法によって組立てた非球面レンズ部３０を、前方より回転させながら、外周ギア３１が前方空洞部４１ａに達するまで中央空洞部４１ｂ螺入して非球面レンズ部３０を本体ケース４０に挿着する。

非球面レンズ部３０の装着後、本体ケース４０の前方より、回転歯車２１を外周ギア３１に噛合せて回転歯車収納部４３に収納する。
なお、回転歯車２１は、外周ギア３１を形成する複数の歯に噛合する歯車であり、正面視中央に、図示しない歯車回転治具を挿入する六角形の挿入孔２１ａを備えている。

また、図５に示したように、前胴部４０ａの背面に備えた回転治具孔４４の中心と前記挿入孔２１ａの中心とが前後方向に略同一位置となるように回転歯車２１は回転歯車収納部４３に収納される。
また、外周ギア３１は３３個の歯で形成しているのに対して、前記回転歯車２１は１５個の歯で形成している。

上記構成により、本体ケース４０の回転治具孔４４に外部後方から前記歯車回転治具を通過させ、該歯車回転治具の先端を挿入孔２１ａに挿入し、回転歯車２１を回転させると、回転歯車２１の回転によって非球面レンズ部３０が回転し、螺挿ねじ山３２ａと螺挿ねじ溝４６とによって非球面レンズ部３０を螺入、あるいは螺出させて空洞部４１内の非球面レンズ部３０の位置を前後方向に調整することができる。

これにより、後方空洞部４１ｃに固定されたレーザ発光機５０と、非球面レンズ部３０内部に装着した非球面レンズ３３との距離を調整して、照射されるレーザ光線の焦点の調整をすることができる。

したがって、本体ケース４０に円柱レンズ部１０を取付けた後に、壁面に投影させたレーザ投影線を確認しながら、レーザユニット１から照射するレーザ光線の焦点を容易に調整することができる。

また、回転歯車２１の歯数より多い歯数で外周ギア３１を形成しているため、回転歯車２１と外周ギア３１とのギア比により、非球面レンズ部３０の位置の微調整をすることができる。
また、レーザ発光機５０を後胴部４０ｃに備えた円錐ビス５１で固定しているため、円錐ビス５１の螺入具合でレーザ発光機５０の照射方向を調整することができる。

また、内ケーシング３４の前方端面で非球面レンズ３３の背面側周縁付近を前方側のレンズ係止部３５ａに押圧して非球面レンズ３３を内ケーシング３４に固定するため、非球面レンズ３３の背面側周縁付近の全周に均等な押圧力を付与でき、非球面レンズ３３を内ケーシング３４に対して直角に固定することができる。
また、非球面レンズ部３０の焦点調整完了後に、固定液注入孔４７（図５）から固定液を注入することで非球面レンズ部３０の焦点調整された位置を固定することができる。

次に、円柱レンズ部１０の正面図と円柱レンズ部１０の分解側面図とからなる説明図を示す図１１とともに円柱レンズ部１０について説明する。
円柱レンズ部１０は、前面固定板１１、円柱レンズ１２、および背面固定板１３で構成している。

円柱レンズ１２（１２ａ、１２ｂ）は、いわゆるロッドレンズといわれる円柱形のレンズである。なお、縦用円柱レンズ１２ａを水平に配し、横用円柱レンズ１２ｂを鉛直に配し、横用円柱レンズ１２ｂの端面が縦用円柱レンズ１２ａの周面に当接させて２つの円柱レンズ１２をＴ字状に配置している。

また、縦用円柱レンズ１２ａは、非球面レンズ３３から出射された平行レーザ光線の一部が入射し、正面視縦方向（図１１（ａ）上下方向）の投影線を投影する縦レーザ光線１８ａを前方に出射する。また、横用円柱レンズ１２ｂは、同様に、平行レーザ光線の一部を入射させ、正面視横方向（図１１（ａ）左右方向）の投影線を投影する横レーザ光線１８ｂを前方に出射する。

前面固定板１１と背面固定板１３とは、本体ケース４０の前面と略同一径の円形であり、それぞれに円柱レンズ１２を格納するホルダ部１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）を備えている。なお、ホルダ部１４は、前面固定板１１の前方ホルダ部１４ａ、１４ｂと、背面固定板１３の後方ホルダ部１４ｃ、１４ｄで構成し、各ホルダ部１４に円柱レンズ１２を格納することで、２つの円柱レンズ１２をＴ字状に保持することができる。

また、背面固定板１３の正面視中央には、非球面レンズ部３０から出射した平行レーザ光線の通過を許容する光線通過孔１５を備えている。また背面固定板１３背面には前方空洞部４１ａの前端部に係合する円形ガイド１６を備えている。

また、図１１（ａ）に示すように、縦用円柱レンズ１２ａを格納する前方ホルダ部１４ａおよび横用円柱レンズ１２ｂを格納する前方ホルダ部１４ｂは、前面固定板１１の正面側に突出させて形成し、縦用円柱レンズ１２ａおよび横用円柱レンズ１２ｂを囲繞するような態様で格納する。

なお、前方ホルダ部１４ａは縦レーザ光線１８ａの通過と許容するため、適宜の間隔を隔てて縦用円柱レンズ１２ａの左右を囲繞している。
前方ホルダ部１４ｂは、上部中央に横レーザ光線１８ｂの通過を許容する光線通過窓１８を備え、横用円柱レンズ１２ｂの周面を囲繞している。

また、前面固定板１１および背面固定板１３のホルダ部１４より外周側のななめ４方向と左右方向には、円柱レンズ部１０を本体ケース４０前面に固定する固定ネジ６１（図４）の通過を許容するネジ孔１９（１９ａ、１９ｂ）を備えている。

なお、６つのネジ孔１９のうち左右方向の方向調整孔１９ａはネジ孔であるとともに、後述する方向調整治具の通過を許容する孔でもあり、左右方向に長い楕円形状である。なお、前記ネジ孔１９は、円柱レンズ部１０を本体ケース４０前面に取付ける際、円柱レンズ部固定ネジ穴４５（図１０）と連通する位置に備えられている。
また、残りの４つのネジ孔１９ｂは、前記固定ネジ６１（図４）の図示しないネジ部よりひとまわり大きく、ネジ頭部の外径より小さい円形の貫通孔である。

また、上側の回転歯車収納部４３の正面視中央付近の前面固定板１１および背面固定板１３には、回転歯車収納部４３収納された回転歯車２１をレーザユニット１外部から回転させる歯車回転治具（図示せず）の通過を許容する回転治具孔２０（２０ａ、２０ｂ）を備えている。

なお、回転治具孔２０は、円柱レンズ部１０を本体ケース４０前面に取付けた際、回転歯車収納部４３に収納された回転歯車２１の挿入孔２１ａの中心と回転治具孔２０の中心とが前後方向に略同一となる位置に形成されている。

また、後述する方向調整によって円柱レンズ部１０を回転させた状態において、円柱レンズ部１０が挿入孔２１ａを覆うことのないように、回転治具孔２０を挿入孔２１ａよりひと回り大きく、左右方向に長い楕円形状で形成している。

円柱レンズ１２を前方ホルダ部１４ａ、および前方ホルダ部１４ｂに格納して前面固定板１１と背面固定板１３を重ね合わせることで円柱レンズ部１０は組立てられる。
上記構成により、ホルダ部１４に円柱レンズ１２を格納することで、２つの円柱レンズ１２をＴ字状に配し、またＴ字状に保持することができる。

また、円柱レンズ１２をホルダ部１４に格納して、前面固定板１１と背面固定板１３で挟み込む態様で円柱レンズ部１０を構成しているため、円柱レンズ部１０を本体ケース４０に固定することによって、円柱レンズ１２の位置を固定することができる。

次に、円柱レンズ部１０の方向調整する方向調整治具６５の説明図を示す図１２とともに、方向調整治具６５について説明する。
方向調整治具６５は、先端円柱部６６、突出円柱部６７、および握持部６８とで構成している。
握持部６８は、円柱レンズ部固定ネジ穴４５（図１０）より３倍程度の径を有する円柱形状に形成している。

先端円柱部６６は、前述の円柱レンズ部固定ネジ穴４５ａ（図１０）よりわずかに小さな径で、円柱レンズ部固定ネジ穴４５ａの深さより短い円柱形状であり、握持部６８と同じ中心軸上に位置している。

突出円柱部６７は、先端円柱部６６より５／４倍程度大きな径で、前面固定板１１（図１１）と背面固定板１３（図１１）のそれぞれのネジ孔１９ａの肉厚を合わせた長さより長い円柱形状である。

なお、突出円柱部６７は、先端円柱部６６および握持部６８の中心軸から、先端円柱部６６の半径の１／４程度偏心させている。したがって、図１２に示すように、偏心方向と逆側（図１２中下側）の突出円柱部６７の側面視下端が、先端円柱部６６の側面視下端と略直線を形成し、偏心側に突出部６７ａを形成している。

次に、円柱レンズ部１０の正面図を示す図１３と、円柱レンズ部１０の方向調整方法の説明図を示す図１４とともに、この方向調整治具６５を用いた円柱レンズ部１０の方向を調整する調整方法について説明する。

まず、図１１に示したように、組立てた円柱レンズ部１０の円形ガイド１６を本体ケース４０の前方空洞部４１ａの前端に係合させ、各ネジ孔１９（図１１）が本体ケース４０の前面に備えた円柱レンズ部固定ネジ穴４５（図１０）と連通するようにして、ななめ４方向の円柱レンズ部固定ネジ穴４５に固定ネジ６１を螺入して仮固定する。

このとき、固定ネジ６１のネジ頭部が円柱レンズ部１０を本体ケース４０側に押圧しない程度に螺入するため、仮固定された円柱レンズ部１０は、円形ガイド１６をガイドとして、回転を許容する。

この状態で、図１４に示すように、円柱レンズ部１０の正面側から、方向調整治具６５の先端円柱部６６を左右いずれかの円柱レンズ部固定ネジ穴４５ａに挿入する。このとき図１４（ａ）に示すように、方向調整孔１９ａの長半径方向（図１４左右方向）に突出円柱部６７ａを向けて挿入する。

ここで、方向調整治具６５を矢印Ａ方向に回転させることにより、図１４（ｂ）に示すように、突出円柱部６７ｂが方向調整孔１９ａの短半径側に回転し、方向調整孔１９ａの内面を押圧する。したがって、方向調整孔１９ａ内面が押圧された円柱レンズ部１０は、図１４（ｃ）に示すように、円形ガイド１６を中心として矢印Ｂ方向に回転する。

本体ケース４０に対して適宜の角度だけ円柱レンズ部１０を回転させて、その位置で固定ネジ６１を再度螺入して、円柱レンズ部１０を本体ケース４０に固定する。なお、方向調整治具６５を取外した円柱レンズ部固定ネジ穴４５ａにも固定ネジ６１を螺入して円柱レンズ部１０の方向調整を完了する。

このようにして、本体ケース４０に対して円柱レンズ部１０を固定する向きの微調整をすることができる。また、円柱レンズ部１０の固定する向きを調整することによって、円柱レンズ部１０に格納された円柱レンズ１２照射方向を微調整することができる。

これにより、例えば、図１および図２に示すような三方向に十字状のレーザ光線を照射するレーザ墨出し装置において、レーザユニット１をフレーム１２２（図２）に取付けた後であっても、容易にレーザユニット１から照射するレーザ光線の照射方向を調整することができる。

したがって、上面レーザユニット１ａ（図２）から照射する上方長手方向レーザ光線１５０ａ（図２）と正面レーザユニット１ｂ（図２）から照射する正面鉛直レーザ光線１５０ｂ（図２）とを重合させる調整、あるいは正面鉛直レーザ光線１５０ｂ（図２）と底面レーザユニット１ｃ（図２）から照射する下方長手方向レーザ光線１５０ｃ（図２）とを重合させる調整を容易に行うことができ、三方の壁面に連続する一直線の長手方向投影線１６０（図３）を投影することができる。

また、上側の回転歯車収納部４３の正面視中央付近となる前面固定板１１および背面固定板１３の上方に、挿入孔２１ａよりひと回り大きく、左右方向に長い楕円形状で形成した回転治具孔２０を備えたことにより、円柱レンズ部１０の外部前方から前記歯車回転治具を通過させ、該歯車回転治具の先端を挿入孔２１ａに挿入し、回転歯車２１を回転させると、回転歯車２１の回転によって非球面レンズ部３０が回転し、螺挿ねじ山３２ａと螺挿ねじ溝４６とによって非球面レンズ部３０を螺入、あるいは螺出させて空洞部４１内の非球面レンズ部３０の位置を前後方向に調整することができる。

これにより、レーザユニット１をフレーム１２２（図２）に取付けた後に、壁面に投影させたレーザ投影線を確認しながら、レーザ光線の焦点を調整することができる。
また、フレーム１２２に取付けられたレーザユニット１の円柱レンズ部１０の方向調整完了後に、レーザ光線の焦点を調整することもできる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
レーザ照射ユニットは、レーザユニット１に対応し、
円柱レンズ固定具は、前面固定板１１および背面固定板１３に対応し、
円形ガイド部は、円形ガイド１６に対応し、
方向調整孔は、方向調整孔１９ａに対応し、
治具通過孔は、回転治具孔２０および回転治具孔４４に対応し、
複数の歯は、外周ギア３１に対応し、
係合部は、螺挿ねじ山３２ａに対応し、
本体部は、本体ケース４０に対応し、
円形係合部は、前方空洞部４１ａの前端に対応し、
収納部は、回転歯車収納部４３に対応し、
支持穴は、円柱レンズ部固定ネジ穴４５ａに対応し、
螺旋状凹凸部は、螺挿ねじ溝４６に対応し、
レーザ発光体は、レーザ発光機５０に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

レーザユニットを用いる三方向レーザ墨出し機の斜視図。 三方向レーザ墨出し機の中央縦断右側面図。 三方向レーザ墨出し機の使用状況の説明斜視図。 レーザユニットの側面図。 レーザユニットの中央縦断右側面図。 レーザユニットの分解説明図。 本体ケースの正面図。 本体ケースの背面図。 非球面レンズ部の分解説明図面図。 非球面レンズ部と回転歯車とを装着した状態の本体ケースの正面図。 円柱レンズ部の正面図と円柱レンズ部の分解側面図とからなる説明図。 円柱レンズ部の方向調整する方向調整治具の説明図。 円柱レンズ部を本体ケースに仮固定した状態の正面図。 円柱レンズ部の方向調整方法の説明図。

符号の説明

１…レーザユニット
１１…前面固定板
１３…背面固定板
１６…円形ガイド
２０…回転治具孔
３１…外周ギア
３２ａ…螺挿ねじ山
４０…本体ケース
４１ａ…前方空洞部
４３…回転歯車収納部
４４…回転治具孔
４５ａ…円柱レンズ部固定ネジ穴
４６…螺挿ねじ溝
５０…レーザ発光機

Claims (4)

1. レーザ光線を照射するレーザ発光体の照射方向に、前記レーザ光線を平行なレーザ光線となるように変形する非球面レンズ部と、前記平行なレーザ光線を投影形状が線状になるように変形する円柱レンズ部とを、この順に配置して本体部に取付けたレーザ照射ユニットであって、
   前記本体部の内部に、前記非球面レンズ部を螺挿により取付ける空洞部を形成し、
   前記非球面レンズ部の外周面と、前記空洞の内周面との一方に、螺旋状凹凸部を形成するとともに、他方に該螺旋状凹凸部に係合する係合部を備え、
   前記非球面レンズ部をレーザ照射方向と平行な回転軸で回転させる回転歯車を、前記本体部内部で前記非球面レンズ部の側方に設けた収納部に収納し、
   前記非球面レンズ部の外周面に、前記回転歯車に噛合する複数の歯を形成し、
   前記収納部の前後のうち少なくとも一方に、前記回転歯車を回転させて前記非球面レンズ部の前後方向の位置を調整する歯車回転治具の通過を許容する治具通過孔を備えた
   レーザ照射ユニット。
2. 前記収納部を、
   前記回転歯車と前記歯との噛合状態を保ちながら前記回転歯車を回転自在に保持する前記回転歯車の外周よりひと回り大きな円筒形に形成し、
   該収納部の一部に、前記回転歯車が前記歯と噛合するための開放部を形成した
   請求項１に記載のレーザ照射ユニット。
3. 前記円柱レンズ部を、円柱レンズと、該円柱レンズを位置決めして前記本体部に固定する円柱レンズ固定具とで構成し、
   前記円柱レンズ固定具における前記円柱レンズの周囲部に、前記円柱レンズの向きを調整する方向調整治具の通過を許容する方向調整孔を備え、
   前記本体部における前記円柱レンズ固定具の当接面に、前記方向調整孔に連通して前記方向調整治具の先端を回転可能に支持する支持穴を備え、
   前記方向調整孔を、前記レーザ光線照射方向と直交する方向へ、前記支持穴より長く形成した
   請求項１、または２に記載のレーザ照射ユニット。
4. 前記円柱レンズ固定具の背面と、前記本体部の前面との一方に、
   前記レーザ光線を略中心とする円形の円形ガイド部を備え、
   他方に、前記円形ガイド部と係合して前記円柱レンズ部の回転を許容する円形係合部を備えた
   請求項１、２または３に記載のレーザ照射ユニット。
   

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