JP2019091024A - 組み合わせ非球面レンズ及びアキシコンを有するレーザライン発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造及び組立コストが安いレンズ構造を有するレーザライン発生装置を提供する。【解決手段】単一レンズ構造１０８とレーザ発光体１０６とを含む。単一レンズ構造１０８は、凸面、円錐面、及び側面を含む。円錐面は、凸面の内側に対向する円錐面の頂点まで凸面に向かって内側に先細になっている。動作時に、レーザ発光体１０６は、単一レンズ構造１０８に向かって光線を放射し、光線は、凸面を通過して単一レンズ構造１０８に入射し、円錐面に反射し、側面を通ってレンズ構造１０８から出射する。単一レンズ構造１０８から出射する光線は、単一レンズ構造１０８に入射する光線に実質的に垂直であってもよい。【選択図】図３

Description

本開示は、光学装置に関し、特に単一レンズ構造を有するレーザライン発生装置に関する。

関連技術の説明
従来のレーザライン発生装置は、一般に複数のレンズ及びミラーを含むレンズ組立体に光線を通過させることによりレーザラインを発生させる。このようなレンズ組立体は、製造及び組立コストが高いことがある。従来のレンズ組立体に含まれるレンズ及びミラーは、満足のいく特性を有するレーザラインを発生させるために、精密に整列させる必要がある。従来のレーザライン発生装置が落下すると、例えば、レンズ組立体に含まれるレンズ及びミラーは位置がずれることがあり、後にこれらの装置が発生させるレーザラインは満足のいく特性を有していないことがある。

欧州特許公開０６２７６４３Ａ２

したがって、従来のレンズ構造より製造及び組立コストが安いレンズ構造を有するレーザライン発生装置を提供することが望ましい。また、従来のレーザライン発生装置より正確かつ信頼性の高いレーザライン発生装置を提供することが望ましい。

装置は、要約すると、凸面、円錐面、及び側面を含む単一レンズ構造であって、円錐面が、凸面の内側に対向する円錐面の頂点まで凸面に向かって内側に先細になっており、側面が、円錐面を取り囲んでいる、単一レンズ構造と、動作時に単一レンズ構造に向かって光線を放射する発光体であって、光線が、凸面を通過して単一レンズ構造に入射して円錐面に向かい、円錐面に反射して側面に向かい、側面を通って単一レンズ構造から出射する、発光体と、を含み得る。側面を通って単一レンズ構造から出射する光線は、単一レンズ構造の光軸に実質的に垂直であってもよい。単一レンズ構造から出射する光線は、単一レンズ構造に入射する光線に実質的に垂直であってもよい。単一レンズ構造は、凸面を通過する光線をコリメートしてもよく、コリメートされた光線は、円錐面に反射して側面に向かってもよい。側面は円筒面であってもよく、円錐面の頂点で交わる円錐面の対向する直線部分は９０度の角度を形成してもよい。側面はテーパ形状を有してもよく、円錐面の頂点で交わる円錐面の対向する直線部分は９０度未満の角度を形成してもよい。単一レンズ構造の光軸は、円錐面の頂点と交差してもよい。単一レンズ構造の光軸は、円錐面の頂点と交差しなくてもよい。単一レンズ構造は、側面から円錐面まで延び得る端面を含んでもよい。凸面は非球面であってもよく、発光体はレーザ発光体であってもよい。

レーザライン発生装置は、要約すると、非球面、円錐面、及び側面を含む単一レンズ構造であって、円錐面が、非球面の内側に対向する円錐面の頂点まで非球面に向かって内側に先細になっている、単一レンズ構造と、動作時に単一レンズ構造に向かって光線を放射するレーザ発光体であって、光線が、非球面を通過して単一レンズ構造に入射し、円錐面に反射し、側面を通って単一レンズ構造から出射する、レーザ発光体と、を含み得る。側面を通って単一レンズ構造から出射する光線は、単一レンズ構造の光軸に実質的に垂直であってもよい。単一レンズ構造から出射する光線は、単一レンズ構造に入射する光線に実質的に垂直であってもよい。単一レンズ構造は、非球面を通過する光線をコリメートしてもよく、コリメートされた光線は、円錐面に反射して側面に向かってもよい。側面は円筒面であってもよく、円錐面の頂点で交わる円錐面の対向する直線部分は９０度の角度を形成してもよい。側面はテーパ形状を有してもよく、円錐面の頂点で交わる円錐面の対向する直線部分は９０度未満の角度を形成してもよい。単一レンズ構造の光軸は、円錐面の頂点と交差してもよい。単一レンズ構造の光軸は、円錐面の頂点と交差しなくてもよい。単一レンズ構造は、側面から円錐面まで延び得る端面を含んでもよい。単一レンズ構造は、非球面と側面との間に配置されたフランジを含んでもよい。

図１は本開示の１つ以上の実施形態による、レーザライン発生装置のブロック図である。 図２Ａは本開示の１つ以上の実施形態による、レーザライン発生装置の側面図である。 図２Ｂは図２Ａに示したレーザライン発生装置の正面図である。 図２Ｃは本開示の１つ以上の実施形態による、図２Ａに示したレーザライン発生装置の背面図である。 図３は本開示の１つ以上の実施形態による、レーザライン発生装置の部分断面図である。 図４Ａは本開示の１つ以上の実施形態による、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコンを含む単一レンズ構造の正面図である。 図４Ｂは本開示の１つ以上の実施形態による、図４Ａに示した組み合わせ非球面レンズ及びアキシコンを含むレンズ構造の断面図である。 図５は本開示の１つ以上の実施形態による、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコンを含むレンズ構造の光学モデルである。 図６は本開示の１つ以上の実施形態による、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコンを含むレンズ構造の別の光学モデルである。 図７は本開示の１つ以上の実施形態による、使用中のレーザライン発生装置を示す図である。 図８Ａは本開示の１つ以上の実施形態による、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコンを含むレンズ構造の正面図である。 図８Ｂは本開示の１つ以上の実施形態による、図８Ｂに示した組み合わせ非球面レンズ及びアキシコンを含むレンズ構造の断面図である。 図９は本開示の１つ以上の実施形態による、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコンを含むレンズ構造の光学モデルである。 図１０は本開示の１つ以上の実施形態による、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコンを含むレンズ構造の別の光学モデルである。

図１は、本開示の１つ以上の実施形態による、レーザライン発生装置１００のブロック図である。レーザライン発生装置１００は、入力／出力回路１０２と、ドライバ回路１０４と、発光体１０６と、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８とを含む。組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８は、単一レンズ構造として形成されている。換言すれば、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８は、多数の個別部品を含まない。レーザライン発生装置１００はまた、電源（図示せず）も含む。１つ以上の実施形態では、電源は２個の単３電池を含む。

１つ以上の実施形態では、入力／出力回路１０２は、操作者からの入力を受信するように、また操作者からの入力に応じてレーザライン発生装置１００の動作を制御するように構成された、１つ以上の操作者インターフェイス要素（例えば、ボタン、スイッチ、タッチセンサ）を含む。入力／出力回路１０２はまた、レーザライン発生装置１００の現在の構成及び／又は動作状態を操作者に示すように構成された、表示画面（例えば、液晶表示画面）及び／又は１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み得る。

例えば、図２Ｃを参照すると、入力／出力回路１０２は、ＬＥＤ１１８と、発光体１０６及びＬＥＤ１１８への電力供給の有無を制御するスイッチ１２０とを含み得る。スイッチ１２０が第１の位置にあるとき、ＬＥＤ１１８及び発光体１０６に電力は供給されない。スイッチ１２０が第２の位置にあるとき、ＬＥＤ１１８及び発光体１０６に電力が供給され、それによってＬＥＤ１１８及び発光体１０６が光線を放射する。したがって、ＬＥＤ１１８の照明は、発光体１０６が光線を放射していることを操作者に示す。

図１に戻ると、１つ以上の実施形態では、ドライバ回路１０４は、電源が出力した電圧レベルを発光体１０６の駆動に適した電圧レベルに変換する抵抗器、好ましくは分圧器構成に構成された抵抗器を含む。１つ以上の実施形態では、発光体１０６は、５１０〜５３０ナノメートルの波長を有する可視光線を生成する半導体レーザダイオードである。発光体１０６は、本開示の範囲から逸脱することなく他の波長を有する光線を生成することができる。

組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８は、非球面レンズ及びアキシコンの両方の特性を有する。組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８は、図４Ａ、図４Ｂ、図５、及び図６に関連して以下に詳述する。また、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’は、図８Ａ、図８Ｂ、図９、及び図１０に関連して以下に詳述する。

図２Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、レーザライン発生装置１００の側面図である。レーザライン発生装置１００は、入力／出力回路１０２と、ドライバ回路１０４と、発光体１０６と、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８とが配置された装置ハウジング１１０を含む。以下に詳述するように、発光体１０６は、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８を通過した後に透明窓１１２を通ってレーザライン発生装置１００から出射する光線を放射する。

図２Ｂは、レーザライン発生装置１００の正面図である。１つ以上の実施形態では、レーザライン発生装置１００は、第２の発光体と（図示せず）、第２の組み合わせ非球面レンズ及びアキシコンを含むレンズ構造と（図示せず）（これらはそれぞれ発光体１０６と第２の組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８と同じ構成を有し得る）、第２の窓１１４とを含み、第２の発光体は、第２の組み合わせ非球面レンズ及びアキシコンを通過した後に第２の透明窓１１４を通ってレーザライン発生装置１００から出射する光線を放射する。第２の発光体と第２の組み合わせ非球面レンズ及びアキシコンとにより形成されたレーザラインは、第１の発光体１０６と第１の組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８とにより形成されたレーザラインに垂直である。したがって、上記の構成を有するレーザライン発生装置１００は、下げ振り線（即ち、垂直線）である第１のレーザラインと、下げ振り線に垂直な水準線（即ち、水平線）である第２のレーザラインとを発生させることができる。

図２Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、レーザライン発生装置１００の背面図である。１つ以上の実施形態では、レーザライン発生装置１００は、上記の入力／出力回路１０２の一部である、複数のＬＥＤ１１８及び複数のスイッチ１２０を備えた操作者インターフェイスパネル１１６を含む。レーザライン発生装置１００の後方には、取り外し可能なパネル１２２が提供されている。パネル１２２は、電池収容部にアクセスするためにレーザライン発生装置１００から取り外され得る。その後、電池を電池収容部に挿入した後、パネル１２２をレーザライン発生装置１００に取り付けることができる。

図３は、本開示の１つ以上の実施形態による、図２Ｂの線３−３に沿ったレーザライン発生装置１００の部分１２４の断面図である。レンズハウジング１２６は、装置ハウジング１１０内に配置されている。組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８は、一対のリテーナ１２８を用いてレンズハウジング１２６に固定されている。あるいは、後述する組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’（図８Ａ及び図８Ｂ参照）は、リテーナ１２８を用いてレンズハウジング１２６に固定されている。レンズハウジング１２６とリテーナ１２８との間には、Ｏリング１３０が配置されている。Ｏリング１３０は、汚れ及び水分が、例えば、レンズハウジング１２６に入らないようにするのに役立つ。発光体１０６は、発光体マウント１３２上に配置されており、プリント回路基板１３４に連結されている。１つ以上の実施形態では、ドライバ回路１０４は、プリント回路基板１３４上に提供されている。

図４Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８の正面図である。環状フランジ１３６は、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８の前方付近において、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８の外周の周囲に配置されている。凸面１３８は、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８の前方に提供されている。

図４Ｂは、図４Ａに示した組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８の断面図である。組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８は、凸面１３８の中心を通過する光軸１４０を有する。円錐面１４２は、凸面１３８に対向して配置されている。一般的に、円錐面は、頂点と呼ばれる共通点を、頂点を含まない平面に存在するベース上の全ての点に結ぶ、一連の線分によって形成され、頂点の片側におけるこのような面の半分をナップと呼ぶ。１つ以上の実施形態では、円錐面１４２はナップ形状である。

円錐面１４２は、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８の後方から、凸面１３８の内側に対向する円錐面１３８の頂点１４４まで、凸面１３８に向かって内側に滑らかに先細になっている。角度αは、頂点１４４で交わる円錐面１４２の対向する直線部分の間に形成される。例えば、角度αは、頂点１４４で交わる円錐面１４２の第１の直線部分１４２ａと第２の直線部分１４２ｂとの間に形成され、第１の直線部分１４２ａ及び第２の直線部分１４２ｂは互いに対向している。１つ以上の実施形態では、第１の直線部分１４２ａの長さは、円錐面１４２の第２の直線部分１４２ｂの長さより小さい。１つ以上の実施形態では、光軸１４０は、円錐面１４２の頂点１４４と交差しない。

側面１４６は、円錐面１４２を取り囲んで配置されている。以下の議論のために、点Ａ、点Ａ’、点Ｂ、及び点Ｂ’が側面１４２上に配置されていると仮定する。また、点Ａは光軸１４０に対して点Ａ’と対向し、点Ｂ’は光軸１４０に対して点Ｂと対向していると仮定する。更に、ｄ１は点Ａ及び点Ａ’間の距離であり、ｄ２は点Ｂ及び点Ｂ’間の距離であると仮定する。１つ以上の実施形態では、側面１４６は円筒面であり、点Ａ及び点Ａ’間の距離ｄ１は、点Ｂ及び点Ｂ’間の距離ｄ２に等しい。１つ以上の実施形態では、側面１４６はテーパ状の面であり、点Ａ及び点Ａ’間の距離ｄ１は、点Ｂ及び点Ｂ’間の距離ｄ２より大きい。１つ以上の実施形態では、側面１４６はテーパ状の面であり、点Ａ及び点Ａ’間の距離ｄ１は、点Ｂ及び点Ｂ’間の距離ｄ２より小さい。

１つ以上の実施形態では、側面１４６は円筒面であり、角度αは９０度に等しい。１つ以上の実施形態では、側面１４６はテーパ状の面であり、角度αは９０度より小さい（例えば、８８．１７度）。

１つ以上の実施形態では、凸面１３８は、以下に示す式１による形状を有する非球面１３８である。

上記の式１において、Ｚは光軸１４０と平行な方向である。Ｃは１を非球面１３８の曲率半径で割ったものに等しい。Ｋは負のｅの２乗に等しく、ｅは非球面１３８の離心率である。１つ以上の実施形態では、非球面１３８は、式１を用いて形成され、式中、Ｃ＝０．３５６２６、Ｋ＝０、Ａ２＝０、Ａ４＝０．００３７５５７、Ａ４＝０．００３７５５７、Ａ６＝−０．０００９３６８５、Ａ８＝５．５２４７９×１０^−５、及びＡ１０＝Ａ１２＝Ａ１４＝Ａ１６＝０である。

１つ以上の実施形態では、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８は、ダイヤモンド旋削プロセスを用いてアクリルの固体ブロックから形成された一体型単一構造である。１つ以上の実施形態では、別の組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８は、射出成形プロセスを用いてポリエステル（例えば、ＯＫＰ光学プラスチック）から形成された一体型単一構造である。

図５は、本開示の１つ以上の実施形態による、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８の２次元光学モデル１５０である。光学モデル１５０は、発光体１０６が放射する光線１５２ａを含む。光線１５２ａは、凸面１３８を通過して組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８に入射し、そこでコリメートされ、平行な又はコリメートされた光線１５２ｂは、円錐面１４２に向かって進み、円錐面１４２に反射して側面１４６（図５に図示せず）に向かう。反射した光線１５２ｃは、側面１４６（光学モデル１５０に図示せず）を通って組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８から出射し、次いで窓１１２を通ってレーザライン発生装置１００から出射する。１つ以上の実施形態では、発光体１０６が放射した光線は、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８内で全内部反射を受ける。

１つ以上の実施形態では、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８から出射する（及びレーザライン発生装置１００から出射する）光線１５２ｃは、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８の光軸１４０に実質的に垂直である。例えば、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８から出射する光線１５２ｃと光軸１４０とは、好ましくは９０度プラス又はマイナス０．１度の角度を形成する。より好ましくは、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８から出射する光線１５２ｃと光軸１４０とは、９０度プラス又はマイナス０．０１度の角度を形成する。更により好ましくは、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８から出射する光線１５２ｃと光軸１４０とは、９０度の角度を形成する。

１つ以上の実施形態では、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８から出射する（及びレーザライン発生装置１００から出射する）光線１５２ｃは、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８に入射する光線１５２ａに実質的に垂直である。例えば、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８から出射する光線１５２ｃと組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８に入射する光線１５２ａとは、好ましくは９０度プラス又はマイナス０．１度の角度を形成する。より好ましくは、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８から出射する光線１５２ｃと組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８に入射する光線１５２ａとは、９０度プラス又はマイナス０．０１度の角度を形成する。更により好ましくは、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８から出射する光線１５２ｃと組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８に入射する光線１５２ａとは、９０度の角度を形成する。

図６は、本開示の１つ以上の実施形態による、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８の３次元光学モデル１５４である。光学モデル１５４は、図５に示した光学モデル１５０と多くの関連する点で類似している。組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８から出射する光線１５２ｃは、ファンビームとして光軸１４０から径方向外側に進む。１つ以上の実施形態では、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８から出射する光線１５２ｃは、１８０度よりわずかに大きい視野角に広がる。図７に関連して後述するように、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８から出射する光線１５２ｃは、例えば、レーザライン発生装置１００を使用する部屋の壁に、レーザライン１６６（図６に図示せず）を形成する。

図７は、本開示の１つ以上の実施形態による、使用中のレーザライン発生装置１００を示す図である。レーザライン発生装置１００は、第１の壁１５８、第２の壁１６０、第３の壁１６２、及び床１６４を有する部屋１５６で使用されている。レーザライン発生装置１００は、三脚に取り付けられて示されている。例えば、三脚は、操作者がレーザライン発生装置１００の底面に形成されたねじ穴にねじ留めする、上方に延びるボルトを備えた取付台を含む。操作者は、操作者インターフェイスパネル１１６に入力することにより、レーザライン発生装置１００をオンにし、また発光体１０６に光線を放射させる。発光体１０６から放射された光線は、上述したように組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８を通過して窓１１２からレーザライン発生装置１００を出射するが、第１の壁１５８、第２の壁１６０、及び第３の壁１６２にレーザライン１６６を形成する。操作者が壁１５８、１６０、及び１６２に形成されたレーザライン１６６の使用を終えたら、操作者は、操作者インターフェイスパネル１１６に入力することにより、レーザライン発生装置１００をオフにし、また発光体１０６に光線の放射を停止させる。

レーザライン発生装置１００が水平であると仮定すると、レーザライン１６６も水平（即ち、水平線と平行）である。１つ以上の実施形態では、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８は、所定の傾斜範囲内（例えば、水平からプラス又はマイナス４度）でセルフレベリング性である。例として、レーザライン発生装置１００の操作者は、第１の壁１５８、第２の壁１６０、及び第３の壁１６２に窓を設置する場合に基準線としてレーザライン１６６を使用することができ、その結果、操作者は確実に窓の底部を互いに水平にすることができる。床１６４も水平であると仮定すると、レーザライン１６６は床１６４に平行である。１つ以上の実施形態では、レーザライン１６６の精度は、レーザライン発生装置１００から１０メートルの距離でプラス又はマイナス３ミリメートル（又はそれ以下）である。１つ以上の実施形態では、レーザライン１６６に垂直な方向でのレーザライン１６６の幅は、従来の装置が生成するレーザラインの幅より小さい。レーザライン発生装置１００の発光体１０６の電力レベルが従来のレーザライン発生装置の発光体の電力レベルと同じと仮定すると、ライン発生装置１００が発生するレーザライン１６６のレーザは、従来のレーザライン発生装置が発生するレーザラインより単位面積当たりの集中エネルギーが多い。したがって、レーザライン１６６は、従来の装置が生成するレーザラインより明るいことがある。これにより、操作者は、従来の装置が生成するレーザラインより明るい照明領域で、レーザライン発生装置１００が発生するレーザライン１６６をより容易に認識することができる。

図８Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’の正面図である。図８Ｂは、図８Ｂに示した組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’の断面図である。図８Ａ及び図８Ｂに示した組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’は、図４Ａ及び図４Ｂに示した組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８と多くの関連する点で類似しており、同一又は類似の項目を説明するために同一又は類似の参照番号を使用する。また、図８Ａ及び図８Ｂに示した組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’は、図４Ａ及び図４Ｂに示した組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８について上述した方法と同様の方法で製造することができる。

組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’は、とりわけ、頂点１４４で交わる第１の直線部分１４２ａ’及び第２の直線部分１４２ｂ’を有する円錐面１４２’を含み、第１の直線部分１４２ａ’及び第２の直線部分１４２ｂ’は互いに対向する。１つ以上の実施形態では、第１の直線部分１４２ａ’の長さは、第２の直線部分１４２ｂ’の長さと同じである。１つ以上の実施形態では、光軸１４０は、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’の対称軸である。１つ以上の実施形態では、光軸１４０は、円錐面１４２’の頂点１４４と交差する。１つ以上の実施形態では、発光体１０６が放射した光線は、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’内で全内部反射を受ける。

図９は、本開示の１つ以上の実施形態による、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’の２次元光学モデル１６８である。光学モデル１６８は、発光体１０６が放射する光線１５２ａを含む。光線１５２ａは、凸面（例えば、非球面）１３８を通過して組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’に入射し、そこでコリメートされ、平行な又はコリメートされた光線１５２ｂは、円錐面１４２’に向かって進み、円錐面１４２’に反射して側面１４６（図９に図示せず）に向かう。反射した光線１５２ｃは、側面１４６（光学モデル１６８に図示せず）を通って組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’から出射し、次いで窓１１２を通ってレーザライン発生装置１００から出射する。

１つ以上の実施形態では、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’から出射する光線１５２ｃは、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’の光軸１４０に実質的に垂直である。例えば、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’から出射する光線１５２ｃと光軸１４０とは、好ましくは９０度プラス又はマイナス０．１度の角度を形成する。より好ましくは、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’から出射する光線１５２ｃと光軸１４０とは、９０度プラス又はマイナス０．０１度の角度を形成する。更により好ましくは、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’から出射する光線１５２ｃと光軸１４０とは、９０度の角度を形成する。

１つ以上の実施形態では、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’から出射する光線１５２ｃは、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’に入射する光線１５２ａに実質的に垂直である。例えば、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’から出射する光線１５２ｃと組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’に入射する光線１５２ａとは、好ましくは９０度プラス又はマイナス０．１度の角度を形成する。より好ましくは、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’から出射する光線１５２ｃと組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’に入射する光線１５２ａとは、９０度プラス又はマイナス０．０１度の角度を形成する。更により好ましくは、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’から出射する光線１５２ｃと組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’に入射する光線１５２ａとは、９０度の角度を形成する。

図１０は、本開示の１つ以上の実施形態による、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’の３次元光学モデル１７０である。光学モデル１７０は、図９に示した光学モデル１６８と多くの関連する点で類似している。組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’から出射する光線１５２ｃは、ファンビームとして光軸１４０から径方向外側に進む。１つ以上の実施形態では、組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’から出射する光線１５２ｃは、３６０度の視野角に広がる。組み合わせ非球面レンズ及びアキシコン１０８’から出射する光線１５２ｃは、図７に示した部屋１５６の壁１５８、１６０、及び１６２にレーザライン１６６を形成することができる。

上に記載した種々の実施形態を組み合わせ、さらなる実施形態を得てもよい。実施形態の態様は、改変されてもよく、必要な場合には、さらなる実施形態を与えるために、種々の特許、明細書及び刊行物の概念を使用してもよい。

上記の発明を実施するための形態を考慮すれば、これら及び他の変更が実施形態に加えられてもよい。一般的に、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は、請求項を、明細書及び請求項に開示される具体的な実施形態に限定するものと解釈すべきではないが、このような請求項によって権利が与えられる全均等物の範囲に沿った全ての可能な実施形態を含むと解釈すべきである。したがって、請求項は、開示によって制限されるものではない。

Claims (20)

1. 凸面、円錐面、及び側面を含む単一レンズ構造であって、前記円錐面が、前記凸面の内側に対向する前記円錐面の頂点まで前記凸面に向かって内側に先細になっており、前記側面が、前記円錐面を取り囲んでいる、単一レンズ構造と、
   動作時に前記単一レンズ構造に向かって光線を放射する発光体であって、前記光線が、前記凸面を通過して前記単一レンズ構造に入射して前記円錐面に向かい、前記円錐面に反射して前記側面に向かい、前記側面を通って前記単一レンズ構造から出射する、発光体と、
   を含む、装置。
2. 前記側面を通って前記単一レンズ構造から出射する光線が、前記単一レンズ構造の光軸に実質的に垂直である、請求項１に記載の装置。
3. 前記単一レンズ構造から出射する光線が、前記単一レンズ構造に入射する光線に実質的に垂直である、請求項１に記載の装置。
4. 前記単一レンズ構造が、前記凸面を通過する光線をコリメートし、前記コリメートされた光線が、前記円錐面に反射して前記側面に向かう、請求項１に記載の装置。
5. 前記側面が円筒面であり、前記円錐面の頂点で交わる前記円錐面の対向する直線部分が９０度の角度を形成する、請求項１に記載の装置。
6. 前記側面がテーパ形状を有し、前記円錐面の頂点で交わる前記円錐面の対向する直線部分が９０度未満の角度を形成する、請求項１に記載の装置。
7. 前記単一レンズ構造の光軸が、前記円錐面の頂点と交差する、請求項１に記載の装置。
8. 前記単一レンズ構造の光軸が、前記円錐面の頂点と交差しない、請求項１に記載の装置。
9. 前記単一レンズ構造が、前記側面から前記円錐面まで延びる端面を含む、請求項１に記載の装置。
10. 前記凸面が非球面であり、前記発光体がレーザ発光体である、請求項１に記載の装置。
11. 非球面、円錐面、及び側面を含む単一レンズ構造であって、前記円錐面が、前記非球面の内側に対向する前記円錐面の頂点まで前記非球面に向かって内側に先細になっている、単一レンズ構造と、
    動作時に前記単一レンズ構造に向かって光線を放射するレーザ発光体であって、前記光線が、前記非球面を通過して前記単一レンズ構造に入射し、前記円錐面に反射し、前記側面を通って前記単一レンズ構造から出射する、レーザ発光体と、
    を含む、レーザライン発生装置。
12. 前記側面を通って前記単一レンズ構造から出射する光線が、前記単一レンズ構造の光軸に実質的に垂直である、請求項１１に記載のレーザライン発生装置。
13. 前記単一レンズ構造から出射する光線が、前記単一レンズ構造に入射する光線に実質的に垂直である、請求項１１に記載のレーザライン発生装置。
14. 前記単一レンズ構造が、前記非球面を通過する光線をコリメートし、前記コリメートされた光線が、前記円錐面に反射して前記側面に向かう、請求項１１に記載のレーザライン発生装置。
15. 前記側面が円筒面であり、前記円錐面の頂点で交わる前記円錐面の対向する直線部分が９０度の角度を形成する、請求項１１に記載のレーザライン発生装置。
16. 前記側面がテーパ形状を有し、前記円錐面の頂点で交わる前記円錐面の対向する直線部分が９０度未満の角度を形成する、請求項１１に記載のレーザライン発生装置。
17. 前記単一レンズ構造の光軸が、前記円錐面の頂点と交差する、請求項１１に記載のレーザライン発生装置。
18. 前記単一レンズ構造の光軸が、前記円錐面の頂点と交差しない、請求項１１に記載のレーザライン発生装置。
19. 前記単一レンズ構造が、前記側面から前記円錐面まで延びる端面を含む、請求項１１に記載のレーザライン発生装置。
20. 前記単一レンズ構造が、前記非球面と前記側面との間に配置されたフランジを含む、請求項１１に記載のレーザライン発生装置。

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