JP2007315844A - Beam splitter and laser marker using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ光を分岐するビームスプリッタと、該ビームスプリッタを備えるレーザ墨出し器に関する。 The present invention relates to a beam splitter that divides a laser beam and a laser marking device including the beam splitter.
従来から、光を分岐する光学系として、2つの三角プリズムの一方の斜面に、該斜面を反射する光と透過する光とに分岐するような薄膜を蒸着し、これら2つの三角プリズムの斜面同士を貼り合わせた構成のビームスプリッタがある。このような構成のビームスプリッタにより、該スプリッタに入射する光が斜面で2方向に分岐され照射される。 Conventionally, as an optical system for branching light, a thin film that branches into light reflecting and transmitting light is deposited on one inclined surface of two triangular prisms. There is a beam splitter with a structure in which the two are bonded together. With the beam splitter having such a configuration, light incident on the splitter is split and irradiated in two directions on the slope.
さらには、1つの光源からの光を3方向に分岐する従来の光学系としては、前述のビームスプリッタを2つ配置した構成(例えば、特許文献1参照)、又は、4つの三角プリズムを貼り合わせたクロスプリズムを使用する構成(例えば、特許文献2参照)が知られている。 Furthermore, as a conventional optical system for branching light from one light source in three directions, a configuration in which the two beam splitters described above are arranged (for example, see Patent Document 1) or four triangular prisms are bonded together. A configuration using a cross prism (see, for example, Patent Document 2) is known.
ところが、上記特許文献1に示されるような構成においては、2つのビームスプリッタを備えるために、光学部品の部品点数が多くなり、構造が大型化し、また部品点数が増加すると光軸等の調整工程も増えるため、コスト高となる。
However, in the configuration as shown in
また、上記特許文献2に示されるような構成においても、必要な三角プリズムの数が増え、さらにそれらのプリズムを貼り合わせる工程も増えるため、コスト高となる。
Also in the configuration as shown in
また、従来の、ビームスプリッタその他の光学系を用いてレーザ光により墨出し作業用の水平及び垂直の基準ラインやポイントを照射するレーザ墨出し器に用いられる光学系は大別すると、次の2つの構成がある。1つは、照射するライン又はポイントの数だけ光学系を配置する構成(例えば、特許文献3参照)であり、他方は、光源からの光を分岐ミラーを用いて複数の光路に分岐し、分岐された光を利用してライン又はポイントを照射する構成(例えば、特許文献4参照)である。 Also, conventional optical systems used in laser marking devices that irradiate horizontal and vertical reference lines and points for marking operations with laser light using a beam splitter or other optical system can be broadly divided into the following two. There are three configurations. One is a configuration in which optical systems are arranged as many as the number of lines or points to be irradiated (see, for example, Patent Document 3), and the other is to branch light from a light source into a plurality of optical paths using a branch mirror. It is the structure which irradiates a line or a point using the emitted light (for example, refer patent document 4).
ところが、上記特許文献3に示されるような構成においては、ライン又はポイントの数だけレーザダイオード、コリメートレンズ、及びそれらを保持する筐体等の部品が必要となるため、構造が大型化し、なおかつ、コスト高となる。
However, in the configuration as shown in
また、上記特許文献4に示されるような構成においては、分岐ミラーが2つの光路にしか分岐できないため、2つのラインと1つのポイントを照射するために2つの分岐ミラーを使用して部品点数が多くなり、構造が大型化する。また、構造上、照射されるポイントよりも相対的に精度が要求されるラインを、分岐ミラーでの透過光ではなく反射光を利用して生成しているため、温度変化等により位置変動が生じたとき、ラインの精度が低下し易く取扱い性が悪い。
In the configuration shown in
以上のように従来の技術においては、1つの光源の光を3方向に分岐するビームスプリッターや複数の方向を照射するレーザ墨出し器は、大型で構成も複雑になり、製造効率も低く、また、取扱い性も悪い。
本発明は、上記問題を解消するものであり、部品点数が少ない小型のビームスプリッタと、該ビームスプリッタを利用した小型で、温度変化等の環境ストレスによる影響を受け難く、安定動作が得られるレーザ墨出し器を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and is a small beam splitter with a small number of parts, and a small laser using the beam splitter, which is less susceptible to environmental stresses such as temperature changes, and can provide stable operation. The purpose is to provide a sumi appearance device.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、断面が略直角三角形の柱状の2つのプリズムから構成され、少なくとも一方のプリズムの斜面に、該斜面を反射する光と透過する光に分岐するように薄膜を蒸着形成し、かつ、これら2つのプリズムの斜面同士を貼り合わせたビームスプリッタにおいて、該スプリッタに入射した光のうち、前記斜面に形成された薄膜で反射した光が、次に当る該スプリッタの平面に、該光を透過光と反射光に分岐する薄膜を蒸着形成したものである。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載のビームスプリッタにおいて、光の入射面に、反射を防止するための薄膜を蒸着形成したものである。 According to a second aspect of the present invention, in the beam splitter according to the first aspect, a thin film for preventing reflection is deposited on the light incident surface.
請求項3の発明は、レーザ光を発光するレーザダイオードと、前記レーザ光が入射されると共に、該レーザ光を分岐し、墨出し用のレーザ光を出射する光学系とを備えたレーザ墨出し器において、前記光学系に請求項1又は請求項2に記載のビームスプリッタを用いたものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a laser marking device comprising: a laser diode that emits a laser beam; and an optical system that receives the laser beam, branches the laser beam, and emits a laser beam for marking. A beam splitter according to
請求項4の発明は、請求項3に記載のレーザ墨出し器において、略水平方向より入射した前記レーザ光のうち、前記斜面を透過したレーザ光が垂直基準のライン光を生成するための光となり、かつ、前記斜面で反射したレーザ光が鉛直上方と鉛直下方の両方またはいずれか一方を照射するように前記ビームスプリッタを配置したものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the laser marking device according to the third aspect, of the laser light incident from a substantially horizontal direction, the laser light transmitted through the inclined surface generates vertical reference line light. In addition, the beam splitter is arranged so that the laser beam reflected by the inclined surface irradiates the upper and / or lower part of the laser beam.
請求項5の発明は、請求項4に記載のレーザ墨出し器において、前記斜面の薄膜は、前記レーザ光の波長における透過率が60〜90%になるように蒸着形成され、前記平面の薄膜は、前記レーザ光の波長における透過率が40〜80%になるように蒸着形成され、かつ、前記平面が上向きになるように前記ビームスプリッタを配置したものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the laser marking device according to the fourth aspect, the thin film on the inclined surface is formed by vapor deposition so that the transmittance at the wavelength of the laser beam is 60 to 90%, and the thin film on the flat surface Is formed by vapor deposition so that the transmittance at the wavelength of the laser beam is 40 to 80%, and the beam splitter is arranged so that the plane faces upward.
請求項6の発明は、請求項4に記載のレーザ墨出し器において、前記斜面の薄膜は、前記レーザ光の波長における透過率が40〜60%になるように蒸着形成され、前記平面の薄膜は、前記レーザ光の波長における透過率が60〜90%になるように蒸着形成され、かつ、前記平面が上向きになるように前記ビームスプリッタを配置したものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the laser marking device according to the fourth aspect, the thin film on the inclined surface is formed by vapor deposition so that the transmittance at the wavelength of the laser beam is 40 to 60%. Is formed by vapor deposition so that the transmittance at the wavelength of the laser beam is 60 to 90%, and the beam splitter is arranged so that the plane faces upward.
請求項7の発明は、請求項3に記載のレーザ墨出し器において、略水平方向より入射した前記レーザ光のうち、前記斜面を透過したレーザ光が垂直基準のライン光を生成するための光となり、かつ、前記斜面で反射したレーザ光が両側方を照射するように前記ビームスプリッタを配置したものである。 A seventh aspect of the present invention is the laser marking device according to the third aspect, wherein the laser beam that has passed through the inclined surface of the laser beam incident from a substantially horizontal direction generates vertical reference line light. The beam splitter is arranged so that the laser beam reflected by the inclined surface irradiates both sides.
請求項8の発明は、請求項3乃至請求項7のいずれか一項に記載のレーザ墨出し器において、前記ビームスプリッタが、前記柱状のプリズムの柱軸に平行な軸の回りに回転調整自在とされたものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the laser marking device according to any one of the third to seventh aspects, the beam splitter is freely adjustable to rotate around an axis parallel to a column axis of the columnar prism. It is said that.
請求項9の発明は、請求項3乃至請求項8のいずれか一項に記載のレーザ墨出し器において、略水平方向より入射した前記レーザ光のうち、前記斜面を透過したレーザ光を斜め上方に反射する反射鏡と、前記反射鏡によって反射されたレーザ光を垂直基準のライン光とするための円筒レンズと、により垂直基準のレーザ光を発する光学系を構成したものである。 According to a ninth aspect of the present invention, in the laser marking device according to any one of the third to eighth aspects, among the laser light incident from a substantially horizontal direction, the laser light transmitted through the slope is obliquely upward. An optical system that emits vertical reference laser light is configured by a reflecting mirror that reflects the light beam and a cylindrical lens that uses the laser light reflected by the reflecting mirror as vertical reference line light.
請求項10の発明は、請求項3乃至請求項9のいずれか一項に記載のレーザ墨出し器において、前記ビームスプリッタを保持する筐体の上面と下面に、レーザ光が通る直径1〜3mmのアパーチャを設けたものである。 A tenth aspect of the present invention is the laser marking device according to any one of the third to ninth aspects, wherein the laser beam passes through the upper surface and the lower surface of the housing that holds the beam splitter. This aperture is provided.
請求項11の発明は、請求項9に記載のレーザ墨出し器において、前記レーザダイオードより出射されるレーザ光を水平基準のライン光とするための円筒レンズを有する水平基準の光学系を備え、前記水平基準の光学系を、前記垂直基準のレーザ光を発する光学系より下方、又は側方に配設したものである。 An eleventh aspect of the invention is the laser marking device according to the ninth aspect, further comprising a horizontal reference optical system having a cylindrical lens for making the laser light emitted from the laser diode a horizontal reference line light, The horizontal reference optical system is disposed below or to the side of the optical system that emits the vertical reference laser light.
請求項1の発明によれば、入射光を1つのビームスプリッタで3方向に分岐することができるので、ビームスプリッタを小型化することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the incident light can be branched in three directions by one beam splitter, the beam splitter can be reduced in size.
請求項2の発明によれば、光源のレーザダイオードへの反射光が低減するので、レーザダイオード駆動回路の制御を安定させることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、1つのレーザダイオードからのレーザ光を3方向に1つのビームスプリッタで照射できるので、部品点数を削減することができ、レーザ墨出し器の小型化を図ることできる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、垂直基準のラインをビームスプリッタの透過光によって生成するので、環境ストレスによる垂直基準ラインの位置精度への影響を低減することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the vertical reference line is generated by the transmitted light of the beam splitter, the influence of the environmental stress on the position accuracy of the vertical reference line can be reduced.
請求項5の発明によれば、入射したレーザ光が最初に当る斜面と該斜面で反射したレーザ光が次に当る平面の透過率を所定の値にすることにより、鉛直上方へのレーザ光で上ポイントを形成し、鉛直下方へのレーザ光で下ポイントを形成したときに、垂直基準ライン、上ポイント、及び下ポイントの明るさのバランスをとることができる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、入射したレーザ光が最初に当る斜面と該斜面で反射したレーザ光が次に当る平面の透過率を所定の値にすることにより、鉛直上方へのレーザ光で天井十字ラインを形成したときに、垂直基準ラインと天井十字ラインの明るさのバランスをとることができる。 According to the sixth aspect of the invention, by setting the transmittance of the inclined surface on which the incident laser beam first hits and the plane on which the laser beam reflected on the inclined surface hits next to a predetermined value, When the ceiling cross line is formed, the brightness of the vertical reference line and the ceiling cross line can be balanced.
請求項7の発明によれば、ビームスプリッタの配置により、前方と両側方の3方向を1つのビームスプリッタで照射できるので、レーザ墨出し器を小型化することができる。 According to the seventh aspect of the invention, the arrangement of the beam splitter can irradiate the three directions of the front and both sides with one beam splitter, so that the laser marking device can be miniaturized.
請求項8の発明によれば、ビームスプリッタが回転調整自在なので、上方と下方を照射するレーザ光を一直線に調整し、レーザ光の位置精度を良くすることができる。
According to the invention of
請求項9の発明によれば、反射鏡と円筒レンズにより垂直基準のレーザ光を発する光学系を構成したので、垂直上方まで照射することができ、墨出しの作業性が良くなる。 According to the ninth aspect of the present invention, since the optical system that emits the vertical reference laser beam is constituted by the reflecting mirror and the cylindrical lens, it is possible to irradiate vertically upward, and the inking workability is improved.
請求項10の発明によれば、アパーチャを設けたので、ポイント光を形成するレーザ光の径が絞られ、ポイント光の視認性が良くなる。
According to the invention of
請求項11の発明によれば、水平基準の光学系を、垂直基準のレーザ光を発する光学系より下方、又は側方に配設したので、水平基準の光学系が垂直基準の光学系のレーザ光の障害とならないようにして、レーザ墨出し器を小型化することができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, the horizontal reference optical system is disposed below or to the side of the optical system that emits the vertical reference laser beam, so that the horizontal reference optical system is a laser of the vertical reference optical system. The laser marking device can be miniaturized so as not to obstruct light.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係るビームスプリッタについて図1(a)(b)を参照して説明する。図1(a)は、ビームスプリッタの構成を示し、図1(b)はビームスプリッタを構成する三角プリズムを示す。ビームスプリッタ1は、断面が略直角三角形の柱状の三角プリズム2及び三角プリズム3をそれぞれの斜面の面22と面31において貼り合わせられている。三角プリズム2、3の素材は、透明なガラスであることが望ましいが樹脂材料を用いることもできる。そして、面21をレーザ光A側に向け、面22で反射した光が上方を照射するように配置されている。三角プリズム2の面21、22、及び23にはそれぞれ、入射光を透過光と反射光に分岐するような薄膜21a、22a、及び23aが蒸着されている。
(First embodiment)
A beam splitter according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A shows a configuration of the beam splitter, and FIG. 1B shows a triangular prism constituting the beam splitter. In the
入射光量に対する透過光量の割合を表す透過率は、光の波長によって変わり、面21、22、及び23の透過率を図2、図3、及び図4を参照して説明する。図2は、面21の透過率を、図3は、面22の透過率を、図4は、面23の透過率を示す。各図とも横軸には、光の波長を示し、縦軸は、透過率を示す。レーザ墨出し器の光源として使用されるレーザダイオードの波長である635nmを点線で示している。各図に示されるように、635nmにおける、面21の透過率は、約100%であり、面22の透過率は、80%であり、面23の透過率は、70%である。
The transmittance representing the ratio of the amount of transmitted light to the amount of incident light varies depending on the wavelength of the light, and the transmittance of the
薄膜が蒸着されたビームスプリッタ1でのレーザ光の分岐について図5を参照して示す。図5は、レーザダイオードから発したレーザ光が面21から入射し、各面で分岐する状態を示し、レーザ光Aの光量を1としたときの各分岐光の割合を各レーザ光に付した記号のカッコ内に記載している。面21に入射したレーザ光Aは、ほぼ全量が反射せずに三角プリズム2の中へ透過する。そして、三角プリズム2への入射光は、面22で80%が透過光Bとなり、20%が上方向へ反射する。そして、その反射したレーザ光の内の70%が面23を透過するレーザ光Cとなり、その光量は0.14である。面23で残りの30%が下方へのレーザ光Dとなりその光量は0.06となる。レーザ光Dは、面22で分岐され、光量0.06の80%である0.048は面22を透過して面32より出るレーザ光Eとなり、光量0.06の20%である光量0.012は面22を反射してレーザダイオードの方向へ戻るレーザ光Fとなる。よって、レーザダイオードから発せられたレーザ光の光量を1とすると、各分岐光の光量は、透過光Bが0.8で、上方へのレーザ光Cが0.14で、下方へのレーザ光Eが0.048で、レーザダイオードへ戻るレーザ光Fが0.012となる。
The branching of the laser beam in the
以上のような構成にすることにより、入射光を1つのビームスプリッターで3方向に分岐することができ、ビームスプリッターを小型化し、部品点数の低減による低コスト化を図ることができる。 With the configuration as described above, incident light can be branched in three directions by one beam splitter, the beam splitter can be downsized, and the cost can be reduced by reducing the number of components.
ここで、ビームスプリッタ1の配置を上下を逆にして最初の面22での反射光が下方を照射するようにし、上記の構成と同様の割合に入射光が分岐されるように透過率を調整した構成を図6を参照して説明する。図6は、面22の透過率を77.5%とし、面23の透過率を21%として、ビームスプリッタ1の配置を上下逆にしたときの、レーザ光の分岐の状態を示す。この構成における各分岐光の光量は、ビームスプリッタ1の前方への透過光Bが0.775で、面32を通過するレーザ光Eが0.138で、面23を通過するレーザ光Cが0.047となり、3方への分岐の割合は、第1の実施形態とほぼ同様になるが、レーザダイオードへのレーザ光Fが0.040と大きくなり、損失が大きいので適さない。
Here, the arrangement of the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係るレーザ墨出し器について図7を参照して説明する。本実施形態に係るレーザ墨出し器は、上記第1の実施形態に係るビームスプリッタを使用したものである。図7は、本実施形態に係るレーザ墨出し器と、直方体形状の室内での使用状況の外観を示す。本実施形態に係るレーザ墨出し器は、垂直基準光学系4と水平基準光学系5とから構成されており、垂直基準光学系4は、墨出し用のレーザ光を発光するレーザダイオード6と、レーザ光を平行にするコリメートレンズ7と、平行にされたレーザ光を分岐するビームスプリッタ1と、ビームスプリッタ1を透過したレーザ光を斜め上方に反射する反射鏡8と、反射されたレーザ光をライン光にする円筒レンズ9とを備えている。レーザダイオード6は、レーザ光を水平に発光するように横向きに置かれている。レーザ光を分岐するビームスプリッタ1は、筐体10に保持されており、筐体10の上面と下面には、直径1〜3mmのアパーチャ11の穴が開けられている。筐体10は、柱状の三角プリズムの柱軸に平行な軸の回りに回転調整自在とされている。円筒レンズ9は、円柱の形状をしており、円柱軸がレーザ光に垂直で、かつ、水平になるように配設されている。
(Second Embodiment)
A laser marking device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The laser marking device according to the present embodiment uses the beam splitter according to the first embodiment. FIG. 7 shows the appearance of the laser marking device according to the present embodiment and the usage situation in a rectangular parallelepiped room. The laser marking device according to this embodiment includes a vertical reference
また、水平基準光学系5は、レーザダイオード6とコリメートレンズ7と円筒レンズ9を備えており、垂直基準光学系4より下方に配設され、垂直基準光学系4からの下ポイント44のレーザ光を通す下ポイントホール12を有している。水平基準光学系5のレーザダイオード6は、垂直基準光学系4のレーザダイオード6と同一の方向を照射し、下ポイント44の光路を妨げないように、下ポイントホール12よりも前方で、かつ、横方向にずらせて配設されている。
The horizontal reference
本実施形態に係るレーザ墨出し器の動作について説明する。垂直基準光学系4においては、レーザダイオード6は、水平方向にレーザ光を発光し、該レーザ光はコリメートレンズ7によって、平行にされビームスプリッタ1に入射する。そして、第1の実施形態に係るビームスプリッタ1を使用しているので、ビームスプリッタ1を透過したレーザ光は、反射鏡8で斜め上方へ反射され、円筒レンズ9によって垂直方向に扇状に広がり、垂直基準ライン41となり室内正面と天井面を照射する。ビームスプリッタ1で鉛直上方へ分岐したレーザ光は、アパーチャ11によって絞られて天井面を照射して上ポイント43となり、ビームスプリッタ1で鉛直下方に分岐したレーザ光は、床面を照射して下ポイント44となる。
The operation of the laser marking device according to this embodiment will be described. In the vertical reference
水平基準光学系5においては、レーザダイオード6は、水平方向にレーザ光を発光し、該レーザ光は、コリメートレンズ7によって平行にされ円筒レンズ9によって水平方向に扇状に広がり、水平基準ライン42となり室内正面を照射する。
In the horizontal reference
本実施形態に係るレーザ墨出し器において、垂直基準光学系4の構成をこのようにすることにより、1つのレーザダイオード6と1つのビームスプリッタ1によって垂直基準ライン41と上ポイント43と下ポイント44を照射することができ、また、上ポイント43と下ポイント44を同一線上に照射することが可能となる。部品点数を少なくしたことにより、レーザ墨出し器の小型化及び低コスト化を図ることができ、かつ、光軸調整を容易にすることができる。また、第1の実施形態に係るビームスプリッタ1を用いているので、レーザ光の割合は、垂直基準ライン41が0.8で、上ポイント43が0.14で、下ポイント44が0.048となる。通常の墨出し作業においては、垂直基準ライン41の光量は上ポイント43や下ポイント44よりも多く必要であり、また、上ポイント43までの距離は、下ポイント44までよりも長いので、上ポイント43は、下ポイント44よりも光量が必要であるが、本実施形態では、明るさのバランスがとられており、その要求を満たしている。暗い部分の視認性が悪くないので、暗い部分を明るくするために全体を明るくしてJISのレーザの規格のクラス2を超えることもない。また、レーザダイオード6へ戻るレーザ光の割合が0.012と小さいので、該レーザ光による温度上昇がなく、レーザダイオード駆動回路の制御を安定させることができ、また、レーザ光の無駄もない。
In the laser marking device according to the present embodiment, the vertical reference
更に、本実施形態に係るレーザ墨出し器の効果として、上ポイント43や下ポイント44よりも高い位置精度が要求される垂直基準ライン41がビームスプリッタ1の透過光によって作られるので、ビームスプリッタ1が温度変化や外力によって位置が変動しても、垂直基準ライン41の位置は、影響を受けないことがあげられる。また、上ポイント43及び下ポイント44は、アパーチャ11によってレーザ光が絞られて略円形状で、かつ、小さくされているので、視認性が良くなる。また、反射鏡と円筒レンズにより垂直基準ライン41は、レーザ墨出し器の垂直上方まで照射するので、作業性を良くすることができる。
Further, as an effect of the laser marking device according to the present embodiment, the
また、水平基準光学系5を垂直基準光学系4の下方に配設することにより、垂直基準ライン41の光路を避けることができるので、レーザ墨出し器の小型化及び低コスト化を図ることができる。また、通常の墨出し作業においては、水平基準ライン42が必要な作業においては、垂直基準ライン41、上ポイント43及び下ポイント44は不要であり、垂直基準ライン41が必要な作業においては水平基準ライン42は不要である。本実施形態の構成により、水平基準ライン42が必要な作業においては、水平基準光学系5のレーザダイオード6を点灯し、垂直基準光学系4のレーザダイオード6を消灯すれば、消費電流を抑えることができる。逆に、垂直基準ライン41が必要な作業においては、垂直基準光学系4のレーザダイオード6を点灯し、水平基準光学系5のレーザダイオード6を消灯すれば消費電流を抑えることができる。更に、垂直基準ライン41、上ポイント43及び下ポイント44だけを発光するレーザ墨出し器と、水平基準ライン42だけを発光するレーザ墨出し器と、垂直基準ライン41、上ポイント43及び下ポイント44と水平基準ライン42の全てを発光するレーザ墨出し器の3種類を、垂直基準光学系4と水平基準光学系5の組み合わせにより簡単に作ることができる。
Further, since the optical path of the
本実施形態に係るレーザ墨出し器によって照射される上ポイント43と下ポイント44の光軸の調整について、図8及び図9を参照して説明する。図8は、ビームスプリッタ1における入射光と透過光と反射光の角度の関係を示す。図8では、ビームスプリッタ1は面21の法線が水平線51と平行になるように置かれており、レーザ光Aは、水平線51との角度Hがθ1で面21に入射している。入射したレーザ光は、面22を透過するが、三角プリズム2と三角プリズム3とは同一の材質であるので角度Iと角度Qは等しく、また面21と面33の屈折率は同一であるので角度Hと角度Kも等しくなる。よってビームスプリッタ1の透過光Bの水平線51との角度Kは、レーザ光Aと同じくθ1である。そして、上ポイント43へのレーザ光Cは、面22で反射しているが角度Iと角度Lとが等しいので角度Mと角度Nが等しくなり、面21と面23の屈折率が同一であるので角度Oは、角度Hと等しくθ1となる。また、下ポイント44へのレーザ光Eは、角度Pが、角度Nと等しく、また、角度Jも角度Pと等しい。よって、角度Jは、角度Mと等しくなり、面21と面32の屈折率は同一であるので角度Rは、角度Hと等しくθ1となる。よって、上ポイント43及び下ポイント44へのレーザ光C、Eの垂直線52との角度と、レーザ光Aの水平線51との角度は等しくなる。
Adjustment of the optical axes of the
上述したレーザ光Aとレーザ光C、Eとの角度の関係を利用した上ポイント43及び下ポイント44の光軸の調整方法を、図9を参照して説明する。図9は、ビームスプリッタ1の角度の調整の状態を示す。上述の図8の関係から、レーザ光Aと面21の法線とが平行でないと上ポイント43と下ポイント44を照射するレーザ光は一直線にならない。このとき、ビームスプリッタ1を保持する筐体10を、柱状の三角プリズム2の柱軸に平行な軸の回りに回転調整することにより、入射するレーザ光と面21の法線とを平行にし、上ポイント43と下ポイント44を照射するレーザ光を一直線にする。このようにして、上ポイント43及び下ポイント44の光軸調整を容易にすることができる。
A method of adjusting the optical axes of the
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係るビームスプリッタとレーザ墨出し器について図10と図11を参照して説明する。本実施形態に係るレーザ墨出し器は、上記第2の実施形態に係るレーザ墨出し器における上ポイント43にかえて天井十字ラインを照射するものであり、ビームスプリッタ1の面22と面23における透過率が異なっており、また、筐体10の上部に円筒レンズを備えている。図10は、レーザダイオード6から発したレーザ光がビームスプリッタ1の面21から入射し、各面で分岐する状態を示し、入射光の光量を1としたときの各分岐光の割合をカッコ内に記載している。面22の透過率は、50%であり、面23の透過率は、90%である。そして、前方へのレーザ光Bは、光量が0.5となり、上方へのレーザ光Cは、光量が0.45となり、下方へのレーザ光Eは、光量が0.025となる。
(Third embodiment)
A beam splitter and a laser marking device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The laser marking device according to the present embodiment irradiates the ceiling cross line in place of the
図11は、本実施形態に係るレーザ墨出し器の外観と、直方体形状の室内での使用状況を示す。本実施形態に係るレーザ墨出し器は、垂直基準光学系4の筐体10の上部でレーザ光の光路上に、円筒レンズ9を備え、その柱軸がレーザダイオード6から水平に発光されたレーザ光と平行になるように配設されている。レーザダイオード6から発光されたレーザ光は、ビームスプリッタ1へ入射し、透過光と上方への分岐光と下方への分岐光に分かれる。透過光は、光量が0.5で垂直基準ライン41となり、上方へ分岐したレーザ光は、光量が0.45で円筒レンズ9によって、扇状に広がり、垂直基準ライン41と垂直な天井十字ライン45となり、下方へ分岐したレーザ光は、光量が0.025で下ポイント44となる。この構成により、垂直基準ライン41と天井十字ライン45の明るさが同等となり、ダウンライトの設置工事等に適したレーザ光を発光することができる。
FIG. 11 shows the appearance of the laser marking device according to the present embodiment and the usage situation in a rectangular parallelepiped room. The laser marking device according to the present embodiment includes a
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係るレーザ墨出し器について図12と図13を参照して説明する。本実施形態に係るレーザ墨出し器は、上記第2の実施形態に係るレーザ墨出し器におけるビームスプリッタ1の配置の向きを変えて、上ポイント43と下ポイント44を照射せずに、両側方を照射するようにしたレーザ墨出し器である。図12は、本実施形態に係るレーザ墨出し器の垂直基準光学系4の外観と、直方体形状の室内での使用状況を示す。図13(a)は、図12の矢印U方向から視た平面視を示し、図13(b)は、図12の矢印V方向から視た正面視を示す。
(Fourth embodiment)
A laser marking device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The laser marking device according to the present embodiment changes the orientation of the arrangement of the
本実施形態に係るレーザ墨出し器の構成を説明する。本実施形態のレーザ墨出し器は、ビームスプリッタ1の面23が図12の矢印W方向を向き、面32が矢印X方向を向くように配置されており、ビームスプリッタ1の両側方に反射鏡8b、8cと円筒レンズ9b、9cを備えている。ビームスプリッタ1は、光軸調整ができるように柱状の三角プリズムの柱軸に平行な軸の回りに回転調整自在とされている。反射鏡8b、8cは、水平なレーザ光を斜め上方に反射するように反射面を斜め上向きに設置されており、円筒レンズ9b、9cは、円柱軸がレーザダイオード6から発光されるレーザ光の方向と平行になるように配置されている。レーザダイオード6から発光されコリメートレンズ7によって平行にされたレーザ光は、ビームスプリッタ1で透過光と図12の矢印W方向とX方向への反射光に分岐する。そして、矢印W方向への分岐光は、反射鏡8bで斜め上方へ反射し、円筒レンズ9bによって扇状に広がり、ライン光となり室内左側面と天井面を照射し、左垂直基準ライン46となる。矢印X方向への分岐光は反射鏡8cで斜め上方へ反射し、円筒レンズ9cによって扇状に広がり、ライン光となり室内右側面と天井面を照射し、右垂直基準ライン47となる。ビームスプリッタ1の各面の透過率は適当な値にすればよい。1つのレーザダイオード6と1つのビームスプリッタ1とで垂直基準ライン41と左垂直基準ライン46と右垂直基準ライン47を照射できるのでレーザ墨出し器を小型化し、低コスト化を図ることができる。
The configuration of the laser marking device according to this embodiment will be described. The laser marking device according to the present embodiment is arranged so that the
なお、本発明は、上記各種の実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、円筒レンズ9を用いずに半円筒レンズを用いてもよい。また、ビームスプリッタ1の各面の透過率は使用目的にあった値にすることができる。
The present invention is not limited to the configurations of the various embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, a semi-cylindrical lens may be used without using the
1 ビームスプリッタ
2、3 三角プリズム
6 レーザダイオード
8 反射鏡
9 円筒レンズ
10 筐体
11 アパーチャ
21 面(入射面)
22、31 面(斜面)
23 面(平面)
41 垂直基準ライン
42 水平基準ライン
DESCRIPTION OF
22, 31 plane (slope)
23 planes
41
Claims (11)
該スプリッタに入射した光のうち、前記斜面に形成された薄膜で反射した光が、次に当る該スプリッタの平面に、該光を透過光と反射光に分岐する薄膜を蒸着形成したことを特徴とするビームスプリッタ。 The prism is composed of two prisms having a substantially right triangle in cross section, and a thin film is vapor-deposited on the slope of at least one of the prisms so as to be branched into light reflected and transmitted through the slope, and the two prisms. In the beam splitter that bonds the slopes of
Of the light incident on the splitter, the light reflected by the thin film formed on the inclined surface is formed by vapor deposition on the plane of the splitter where the light is split next into transmitted light and reflected light. And beam splitter.
前記光学系に請求項1又は請求項2に記載のビームスプリッタを用いたことを特徴とするレーザ墨出し器。 In a laser marking device comprising: a laser diode that emits laser light; and an optical system that makes the laser light incident, branches the laser light, and emits laser light for marking.
A laser marking device using the beam splitter according to claim 1 or 2 in the optical system.
前記反射鏡によって反射されたレーザ光を垂直基準のライン光とするための円筒レンズと、により垂直基準のレーザ光を発する光学系を構成したことを特徴とする請求項3乃至請求項8のいずれか一項に記載のレーザ墨出し器。 Of the laser light incident from a substantially horizontal direction, a reflecting mirror that reflects the laser light transmitted through the inclined surface obliquely upward;
9. An optical system that emits vertical reference laser light is configured by a cylindrical lens that uses the laser light reflected by the reflecting mirror as vertical reference line light. The laser marking device according to claim 1.
前記水平基準の光学系を、前記垂直基準のレーザ光を発する光学系より下方、又は側方に配設したことを特徴とする請求項9に記載のレーザ墨出し器。 A horizontal reference optical system having a cylindrical lens for making laser light emitted from the laser diode a horizontal reference line light;
10. The laser marking device according to claim 9, wherein the horizontal reference optical system is disposed below or on the side of the optical system that emits the vertical reference laser beam.
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