JP3767356B2

JP3767356B2 - Laser marking machine

Info

Publication number: JP3767356B2
Application number: JP2000291359A
Authority: JP
Inventors: 国法中村; 一成吉村; 達也本田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: JP2002098530A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザー光によるライン光を利用して墨出しを行うためのレーザー墨出し器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー光を円筒レンズを利用して扇形に広がるライン光とし、該ライン光を壁面や天井面に投射することで墨出しを行うレーザー墨出し器として、特開平１０−３１８７４５号公報に示されたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に示されたものでは、光源を含む光学系部材の配置の点で小型化に関して問題を有している。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは小型で携帯性に富んだレーザー墨出し器を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明に係るレーザー墨出し器は、レーザー光を出力する光源と、光源から出力されたレーザー光を集光する投光レンズと、投光レンズを経たレーザー光を水平ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段と、投光レンズを経たレーザー光を垂直ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段とを光軸方向において直線状に配設した本体部と、支持脚を具備して上記本体部をジンバル機構を介して揺動自在に吊下支持している支持体とからなり、投光レンズを経たレーザー光を水平ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段と、投光レンズを経たレーザー光を垂直ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段とは、ｓ偏光とｐ偏光に対する透過／反射率が異なる同一種で形成するとともに直線偏光であるレーザー光に対して向きを異ならせて配置して、各ライン光の光量をほぼ等しくしていることに特徴を有している。
【０００６】
そして、光源が半導体レーザーである場合、該光源から投光レンズを経て出力されるレーザー光はその楕円断面における長径方向が円筒レンズの軸と直交する方向において円筒レンズに入射させるのが好ましく、この場合、レーザー光の楕円断面の長径方向を円筒レンズの軸と直交する方向に変換する光学部材を備えたものとしてもよい。また、光源が半導体レーザーである時、該光源から出力される楕円断面のレーザー光を円形断面のレーザー光に変換するアナモフィック光学系を備えたものとしてもよい。
【０００７】
鉛直上方に向けられたレーザー光を円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段が、円筒レンズへの入射光を所要の仰角を持つレーザー光として分岐させるものとするのも好ましい。
【０００８】
光分岐手段を直進透過したレーザー光を上記垂直ライン光に連続するライン光に変換する円筒レンズを備えたものとするのも好ましい。
【０００９】
さらには、光源と投光レンズとの間の光軸方向距離を調節する調節手段を備えたものや、光軸と直交する平面内での投光レンズの位置を調節する調節手段を備えたものも好適に用いることができる。
【００１０】
円筒レンズは本体部に設けた位置決め凹所に納められて弾性部材で押し付け固定されるようにしておくとよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図１及び図２は基本構成の概略を示すもので、上下に細長い円筒状となっている本体１と、この本体１の下端に開閉自在に連結された３本の支持脚５とからなり、本体１はさらに円筒体として形成された外殻１０と、この外殻１０内に配した本体部１１とから形成してあり、本体部１１は直交交差する２軸４１，４２を有するジンバル機構４を介して外殻１０に連結されて、外殻１０の姿勢の如何にかかわらず、本体部１１はその自重で鉛直状態を保とうとするものとなっている。
【００１２】
軸５０によって上端を外殻１０の下端部に連結しているとともに本体部１１支持用の支持体を外殻１０とともに構成する支持脚５は、開いた際に三脚として機能し、閉じた際には本体１に連続して全体を一つの棒状の形態とするもので、そのうちの１本の支持脚５の内面には電源部６が取り付けられており、支持脚５を閉じればこれら支持脚５の間の空間に電源部６が収まるようになっている。
【００１３】
ジンバル機構４によって上下方向のほぼ中央部が外殻１０内面に連結されている上記本体部１１は、その下部側に半導体レーザーである光源２０と投光レンズ２１と駆動回路２２とを備えた光出力部２が配設され、上部側に光出力部２から上方に出力されたレーザー光を偏向させる偏向部材（図示例ではハーフミラー）３０と偏向部材３０で偏向された光を鉛直方向の扇状のライン光とする円筒レンズ３１とを備えた光学系３が配設されたもので、上方に向けて光を出力する上記光出力部２には、下方にもレーザー光を出力する下方基準点放射部２５が設けられている。この下方基準点放射部２５は、上記光源２０とは別の光源を備えたものとしてもよいが、光源２０として後方への漏れ光を利用できる半導体レーザーを用いるのであれば、この後方への漏れ光を利用するものであってもよい。
【００１４】
支持脚５を開いてその下端を接地させることでレーザー墨出し器を置いた状態で光出力部２を作動させれば、光源２０から出力されるレーザー光は投光レンズ２１で集光された後、ジンバル機構４の中心に設けられた開口部（図示せず）を通じて光分岐部材でもある偏向部材３０に至り、偏向部材３０を透過したレーザー光は鉛直上方に向けてのポイント光となり、偏向部材３０で側方に向けて偏向されて円筒レンズ３１によって鉛直方向において扇状に広がるライン光となる。なお、ここでは円筒レンズ３１として軸が水平方向に向けられているものを用いたが、図３に示すように、軸が鉛直方向に向けられた円筒レンズ３１を用いれば、水平なライン光を出力させることができる。
【００１５】
そして図４に示すように、光出力部２の光軸上にビームスプリッタやハーフミラーなどからなる２つの光分岐部材を兼ねた偏向部材３０ａ，３０ｂを順に配置するとともに、一方の偏向部材３０ａの側方に軸が水平方向を向いた円筒レンズ３１を配置し、他方の偏向部材３０ｂの側方に軸が鉛直方向を向いた円筒レンズ３１を配置すれば、光出力部２から上方に出力されたレーザー光のうち、偏向部材３０ｂで偏向されたものは水平ライン光に、偏向部材３０ｂを透過して偏向部材３０ａで偏向されたものは垂直ライン光に、さらに偏向部材３０ａも透過したものは鉛直上方に向けたポイント光となる。
【００１６】
ところで、光源２０が半導体レーザーである場合、光源２０から出力されたレーザー光はその断面が楕円形状となっており、その長径方向が円筒レンズ３１の軸方向と同じとなっていると、円筒レンズ３１を通ることで扇形に広がるライン光の幅が太くなってしまう。この点に鑑み、図４に示すものにおいては、偏向部材３０ａで偏向されて円筒レンズ３１に向かうレーザー光の楕円形断面における長径方向が円筒レンズ３１の軸方向と直交するようにして、楕円の短径がライン光の線幅となるようにして、細い幅の垂直ライン光を得ることができるようにしている。
【００１７】
なお、レーザー光の楕円形断面における長径を円筒レンズ３１の直径にほぼ等しくしておくことで、全光量をライン光に変換することができて効率が良くなる。また、図４に示すものにおいては、偏向部材３０ｂで偏向されて円筒レンズ３１を通る水平ライン光の線幅は、楕円断面のレーザー光の長径方向が円筒レンズ３１の軸方向となっているために太くなってしまっているが、これは図５に示すように、偏向部材３０ｂによる偏向方向をいったん横向きとするとともに偏向部材（全反射ミラー）３０ｃで円筒レンズ３１に向けることで、水平ライン光についてもその線幅を細くすることができる。
【００１８】
もっとも、半導体レーザーである光源２０から出力されるレーザー光の楕円形断面の長径方向が円筒レンズ３１の軸方向に対して直交するように組み立てることは、コスト的に問題が多い。また、無作為に組み立てたのでは、ライン光の線幅のばらつきが大きくなってしまう。この点からすれば、たとえば図１０(a)に示すように、投光レンズ２１として経線方向と緯線方向との曲率半径が異なるアナモフィックレンズを用いて、光出力部２から出力されるレーザー光の断面が円形となるようにしておいたり、図１０(b)に示すように、投光レンズ２１の後段に一方向にパワーを持った凹レンズ２７と凸レンズ２８とからなるアナモフィック光学系を配してレーザー光の断面を円形に変換するとよい。
【００１９】
ここにおいて、光分岐部材を兼ねた２つの偏向部材３０ａ，３０ｂが光軸上に順に配置されている場合、偏向部材３０ｂを通過した光が偏向部材３０ａに向かうために、偏向部材３０ａ，３０ｂの光透過率と光反射率とがいずれも１：１であると、水平ライン光に比して垂直ライン光の光量が半分ほどとなってしまう（水平ライン光量：垂直ライン光量：ポイント光量＝０．５：０．２５：０．２５）ことになる。これは偏向部材３０ａに対して偏光部材３０ｂを異なる種類のもの、たとえば偏向部材３０ａの光透過率と光反射率とを１：１０とする（この場合、水平ライン光量：垂直ライン光量：ポイント光量＝０．５：０．４５：０．０５）ことで、水平ライン光と垂直ライン光の光量比をほぼ等しくすることができ、両ライン光の見え方のバランスが良くなり、高精度な墨出しを行うことができるものとなる。
【００２０】
さらには、半導体レーザーである光源２０から出力されるレーザー光は偏光特性を有していることから、図５に示すように直線偏光に対して向きが異なる２つの偏向部材３０ａ，３０ｂにｓ偏光に対する光透過率と光反射率の比を１：１、ｐ偏光に対する光透過率と光反射率の比を１：１０とする特性を持つ干渉フィルターを用いれば、この場合においても水平ライン光と垂直ライン光の光量比をほぼ等しくすることができる上に、両偏向部材３０ａ，３０ｂに同じ特性のものを用いることができる。
【００２１】
図６は垂直ライン光と水平ライン光及び鉛直上方に向かうポイント光を得ることができる上記構成のレーザー墨出し器の具体構成を示すもので、本体１の外殻１０は上下端が閉じた円筒状となっており、上端面と上部の一郭及び側面には透明板１２が配設されて上方へのポイント光と垂直ライン光及び水平ライン光を外部に出力することができるようにされている。そして、ジンバル機構４によって外殻内１０において揺動自在に支持されている本体部１１の上部に偏向部材３０ａ，３０ｂと円筒レンズ３１、３１とが取り付けられており、本体部１１の下部に光出力部２が取り付けられている。また、別途光源を備えた下方基準点放射部２５が本体部１１の下端部に配設されている。
【００２２】
さらに本体部１１と外殻１０との間には制振機構１６が配設されている。この制振機構１６は、本体部１１に取り付けた銅板あるいはアルミニウム板のような金属板１７と、対向する内面に夫々永久磁石１９を取り付けたヨーク１８とからなるもので、外殻１０の内面にヨーク１８を介して固定されている上記一対の永久磁石１９，１９間のギャップ内に上記金属板１７が位置している。外殻１０に対して本体部１１が揺動する時、ヨーク１８と永久磁石１９とによる磁気回路を横切る金属板１７も揺動するために、この時、金属板１７に渦電流が発生するとともに、この渦電流により本体部１１の揺動を抑える力が生じるものである。
【００２３】
この具体例における円筒レンズ３１は、図７に示すように、本体部１１に設けた位置決め凹所１３内に納められた後、本体部１１にねじ止めした弾性体からなる押さえ板１４で位置決め凹所１９の基準面に押し付けられるようにしており、このように円筒レンズ３１の本体部１１への固定を行うことで、円筒レンズ３１の精度の良い取付固定を簡便に行うことができるようにしてある。
【００２４】
また、上記具体例における垂直ライン光を得るための偏向部材３０ａは、鉛直上方に向けられている入射光を水平方向に偏向するのではなく、図８にも示すように３０〜４０°の仰角αを持つ斜め上方向に偏向するものとしている。レーザー光はその断面における光量分布が、光軸の中心ほど強くなるガウス分布となっており、円筒レンズ３１でライン光を生成した場合においても、円筒レンズ３１への入射光の光軸の延長線方向における光が最も強くなる。この時、垂直ライン光を得るための円筒レンズ３１への入射光の光軸が上記角度を有するものとなるようにしておけば、作業者がレーザー墨出し器を床面に設置して照射した時、光軸と作業者の視線とがほぼ一致することになり、垂直ライン光のなかでも作業者の視線方向における位置の強度が高くなるために、高精度な墨出し作業を行うことができるものである。
【００２５】
図９に別の例を示す。光出力部２の光軸方向に並ぶ２つの偏向部材３０ａ，３０ｂのうち、上方側にある偏向部材３０ａの直上に第３の円筒レンズ３１を配置し、偏向部材３０ａを直進透過したレーザー光は上記第３の円筒レンズ３１を経ることで、偏向部材３０ａにおいて偏向された垂直ライン光に連続するライン光を天井面に描くようにしたものである。ライン光を描くことができる範囲がさらに広くなっているために、広い範囲で墨出し作業を行うことができる。
【００２６】
図１１は光出力部２の他例を示しており、ここでは光源２０を固定した光源固定部２３に対して、投光レンズ２１を保持した鏡胴２４を螺合させて、鏡胴２４の螺進退で光軸方向における光源２０と投光レンズ２１との間の距離を調節することができるようにしている。光出力部２から出力されるレーザー光は投光レンズ２１によって収斂する光となっているために、遠点と近点とではポイント光の大きさやライン光の線幅に差異が生じるが、光源２０と投光レンズ２１との間の距離を調節することで、壁面に最小スポットのポイント光や最小線幅のライン光を照射することができる。なお、光源２０と投光レンズ２１との間の距離調節は、上記のような螺合構造である必要はなく、また光源２０側を投光レンズ２１に対して動かせるようにしたものであってもよい。
【００２７】
さらに投光レンズ２１の光軸と直交する方向の位置ずれδは、図１２(b)に示すように、本来ならば鉛直上方に向かうべきレーザー光を斜め方向に向けてしまうことから、図１２(a)に示すように、投光レンズ２１の光軸と直交する平面内での位置調節を調節ねじ２６で行うことができるようにしておくとよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明の特徴とするところにおいては、全体を細身で小型のものとすることができるものであり、またジンバル機構を利用するために安価に提供することができる。
【００２９】
また、投光レンズを経たレーザー光を水平ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段と、投光レンズを経たレーザー光を垂直ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段とを光軸方向において直線状に配設しているために、水平ライン光と垂直ライン光の両方を同時に得ることができる。
【００３０】
しかも、投光レンズを経たレーザー光を水平ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段と、投光レンズを経たレーザー光を垂直ライン光生成用の円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段とは、ｓ偏光とｐ偏光に対する透過／反射率が異なる同一種で形成するとともに直線偏光であるレーザー光に対して向きを異ならせて配置して、各ライン光の光量をほぼ等しくしているために、同じ光分岐手段を用いつつも両種ライン光の光量をほぼ等しくすることができる。
【００３１】
そして、光源が半導体レーザーである場合、該光源から投光レンズを経て出力されるレーザー光はその楕円断面における長径方向が円筒レンズの軸と直交する方向において円筒レンズに入射させることで、ライン光の線幅を細くすることができる。また、レーザー光の楕円断面の長径方向を円筒レンズの軸と直交する方向に変換する光学部材を備えたものとすることで、水平ライン光と垂直ライン光の両方を得られるようにしたものにおいても、両種ライン光の線幅を共に細くすることができる。
【００３２】
上記光源から出力される楕円断面のレーザー光を円形断面のレーザー光に変換するアナモフィック光学系を備えたものとすることでも、ライン光の線幅が太くなってしまう事態を避けることができる。
【００３３】
鉛直上方に向けられたレーザー光を円筒レンズに向けて分岐させる光分岐手段は、円筒レンズへの入射光を所要の仰角を持つレーザー光として分岐させるものとするのが、ライン光の見やすさや広がりに対するバランスの点で好ましい。
【００３４】
そして、光分岐手段を直進透過したレーザー光を上記垂直ライン光に連続するライン光に変換する円筒レンズを備えたものとすれば、ライン光を投射することができる範囲を広げることができる。
【００３５】
さらには、光源と投光レンズとの間の光軸方向距離を調節する調節手段を備えたものとすることで、得られるライン光の線幅やポイント光のスポット径を墨出し器から投射面までの距離に関係なく小さくすることができる。
【００３６】
さらに、光軸と直交する平面内での投光レンズの位置を調節する調節手段を備えたものとすることで、光軸調整を簡便に行うことができるものとなる。
【００３７】
また、円筒レンズは本体部に設けた位置決め凹所に納められて弾性部材で押し付け固定されるようにしておくと、組立が簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基本構成の一例の概略断面図である。
【図２】同上の概略構成を示す斜視図である。
【図３】同上の他例の概略構成を示す斜視図である。
【図４】同上の更に他例の概略斜視図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の一例を示すもので、(a)は概略斜視図、(b)は水平ライン光出力部の水平断面図である。
【図６】同上の具体例の断面図である。
【図７】同上の円筒レンズ固定部分を示すもので、(a)は分解斜視図、(b)は斜視図である。
【図８】同上の使用状態を示す説明図である。
【図９】同上の更に別の例の概略斜視図である。
【図１０】 (a)(b)は夫々光出力部の他例を示す斜視図である。
【図１１】 (a)(b)は光出力部のさらに他例の断面図である。
【図１２】光出力部の別の例を示しており、（ａ）は概略斜視図、(b)は動作説明図である。
【符号の説明】
１本体
２光出力部
３光学系
４ジンバル機構
５支持脚
６電源部
１０外殻
１１本体部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser marking device for performing marking by using line light generated by laser light.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-318745 discloses a laser inking device in which laser light is made into line light spreading in a fan shape using a cylindrical lens and the line light is projected onto a wall surface or a ceiling surface. There is something.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned publication has a problem regarding miniaturization in terms of the arrangement of optical system members including a light source.
[0004]
The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a small-sized and portable laser marking device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Thus, the laser marking device according to the present invention includes a light source that outputs laser light, a light projecting lens that condenses the laser light output from the light source, and laser light that has passed through the light projecting lens for generating horizontal line light. A main body portion in which light branching means for branching toward a cylindrical lens and light branching means for branching laser light that has passed through the light projecting lens toward a cylindrical lens for generating vertical line light are arranged linearly in the optical axis direction. And a support body provided with support legs and suspendingly supporting the main body portion through a gimbal mechanism so that the laser light passing through the light projecting lens is converted into a cylindrical lens for generating horizontal line light. The light branching means for branching toward the light beam and the light branching means for branching the laser light that has passed through the light projecting lens toward the cylindrical lens for generating the vertical line light are the same type having different transmission / reflectance for s-polarized light and p-polarized light so It is characterized in that it is formed and arranged in a different direction with respect to the laser beam that is linearly polarized light so that the amount of light of each line light is substantially equal.
[0006]
When the light source is a semiconductor laser, the laser light output from the light source through the light projecting lens is preferably incident on the cylindrical lens in a direction in which the major axis direction in the elliptical cross section is orthogonal to the axis of the cylindrical lens. In this case, an optical member that converts the major axis direction of the elliptical cross section of the laser light into a direction orthogonal to the axis of the cylindrical lens may be provided. Further, when the light source is a semiconductor laser, an anamorphic optical system that converts laser light having an elliptical cross section output from the light source into laser light having a circular cross section may be provided.
[0007]
It is also preferable that the light branching means for branching the laser light directed vertically upward toward the cylindrical lens branches the light incident on the cylindrical lens as laser light having a required elevation angle.
[0008]
It is also preferable to include a cylindrical lens that converts the laser light that has been transmitted straight through the light branching means into line light that is continuous with the vertical line light .
[0009]
Further, an adjustment means for adjusting the distance in the optical axis direction between the light source and the projection lens, or an adjustment means for adjusting the position of the projection lens in a plane perpendicular to the optical axis Can also be suitably used.
[0010]
The cylindrical lens may be stored in a positioning recess provided in the main body portion and pressed and fixed by an elastic member.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment. FIG. 1 and FIG. 2 show an outline of a basic configuration, and a main body 1 that is vertically elongated and has a lower end of the main body 1. The main body 1 further includes an outer shell 10 formed as a cylindrical body and a main body portion 11 disposed in the outer shell 10. The part 11 is connected to the outer shell 10 via a gimbal mechanism 4 having two axes 41 and 42 that intersect at right angles, and the main body 11 is intended to maintain a vertical state by its own weight regardless of the posture of the outer shell 10. It is supposed to be.
[0012]
A support leg 5 having an upper end connected to the lower end of the outer shell 10 by a shaft 50 and a support for supporting the main body 11 together with the outer shell 10 functions as a tripod when opened, and when closed. The main body 1 is continuous with the main body 1 in the form of a single rod, and a power supply unit 6 is attached to the inner surface of one of the support legs 5, and these support legs 5 are closed when the support legs 5 are closed. The power supply unit 6 is accommodated in the space between the two.
[0013]
The main body 11, which has a substantially central portion in the vertical direction connected to the inner surface of the outer shell 10 by the gimbal mechanism 4, includes a light source 20 that is a semiconductor laser, a light projecting lens 21, and a drive circuit 22 on the lower side. An output unit 2 is disposed, and a deflection member (half mirror in the illustrated example) 30 that deflects the laser beam output upward from the light output unit 2 on the upper side and the light deflected by the deflection member 30 in a vertical fan shape An optical system 3 having a cylindrical lens 31 serving as a line light is disposed, and the light output unit 2 that outputs light upwards has a lower reference point that also outputs laser light downwards. A radiating portion 25 is provided. The lower reference point radiating unit 25 may include a light source different from the light source 20, but if a semiconductor laser capable of using backward leakage light is used as the light source 20, the backward leakage is performed. It may use light.
[0014]
If the light output unit 2 is operated in a state in which the laser marking device is placed by opening the support leg 5 and grounding the lower end thereof, the laser light output from the light source 20 is collected by the light projecting lens 21. Thereafter, the laser beam that has passed through the deflecting member 30 becomes point light directed vertically upward through the opening (not shown) provided at the center of the gimbal mechanism 4 to the deflecting member 30 that is also a light branching member. The light is deflected toward the side by the member 30 and becomes line light spreading in a fan shape in the vertical direction by the cylindrical lens 31. Here, the cylindrical lens 31 having an axis oriented in the horizontal direction is used. However, as shown in FIG. 3, when the cylindrical lens 31 having the axis oriented in the vertical direction is used, horizontal line light is emitted. Can be output.
[0015]
Then, as shown in FIG. 4, the deflecting members 30a and 30b that also serve as two optical branching members such as a beam splitter and a half mirror are arranged in order on the optical axis of the light output unit 2, and one of the deflecting members 30a If the cylindrical lens 31 with the axis oriented in the horizontal direction is arranged on the side and the cylindrical lens 31 with the axis oriented in the vertical direction is arranged on the side of the other deflecting member 30b , the light is output upward from the light output unit 2. Among the laser beams that have been deflected by the deflection member 30b, those that have been deflected by the deflection member 30a are those that have been deflected by the deflection member 30a, those that have been deflected by the deflection member 30a are those that have been transmitted by the deflection member 30a. Point light is directed vertically upward.
[0016]
By the way, when the light source 20 is a semiconductor laser, the laser light output from the light source 20 has an elliptical cross section, and if the major axis direction is the same as the axial direction of the cylindrical lens 31, the cylindrical lens By passing 31, the width of the line light spreading in a fan shape becomes thick. In view of this point, the one shown in FIG. 4 has an elliptical shape in which the major axis direction in the elliptical section of the laser beam deflected by the deflecting member 30a and directed to the cylindrical lens 31 is orthogonal to the axial direction of the cylindrical lens 31. By making the minor axis the line width of the line light, it is possible to obtain vertical line light with a narrow width.
[0017]
In addition, by making the major axis in the elliptical cross section of the laser light substantially equal to the diameter of the cylindrical lens 31, the total light quantity can be converted into line light, and the efficiency is improved. 4, the line width of the horizontal line light deflected by the deflection member 30b and passing through the cylindrical lens 31 is such that the major axis direction of the elliptical laser beam is the axial direction of the cylindrical lens 31. As shown in FIG. 5, this is because the deflection direction by the deflection member 30 b is once set laterally and is directed toward the cylindrical lens 31 by the deflection member (total reflection mirror) 30 c, thereby generating horizontal line light. The line width can also be reduced.
[0018]
However, assembling so that the major axis direction of the elliptical cross section of the laser light output from the light source 20 which is a semiconductor laser is orthogonal to the axial direction of the cylindrical lens 31 is problematic in terms of cost. In addition, when assembled randomly, the line width of the line light varies greatly. From this point, for example, as shown in FIG. 10A, an anamorphic lens having different radii of curvature in the meridian direction and the parallel direction is used as the projection lens 21, and the laser beam output from the light output unit 2 is used. The cross section may be circular, or an anamorphic optical system including a concave lens 27 having a power in one direction and a convex lens 28 may be disposed behind the light projecting lens 21 as shown in FIG. The cross section of the laser beam may be converted into a circle.
[0019]
Here, when two deflecting members 30a and 30b that also serve as an optical branching member are arranged in order on the optical axis, the light that has passed through the deflecting member 30b travels toward the deflecting member 30a. If the light transmittance and the light reflectance are both 1: 1, the amount of vertical line light is about half that of horizontal line light (horizontal line light amount: vertical line light amount: point light amount = 0). .5: 0.25: 0.25) . This is because the polarizing member 30b is different from the deflecting member 30a , for example, the light transmittance and light reflectance of the deflecting member 30a are set to 1:10 (in this case, horizontal line light amount: vertical line light amount: point light amount). = 0.5: 0.45: 0.05), the light quantity ratio of the horizontal line light and the vertical line light can be made almost equal, the balance of the appearance of both line lights is improved, and high-precision ink is used. It will be possible to take out.
[0020]
Furthermore , since the laser light output from the light source 20 which is a semiconductor laser has polarization characteristics, as shown in FIG. 5, two deflecting members 30a and 30b having different directions with respect to linearly polarized light have s-polarized light. If an interference filter having the characteristics that the ratio of the light transmittance and the light reflectance to the light is 1: 1 and the ratio of the light transmittance and the light reflectance to the p-polarized light is 1:10, the horizontal line light is The light quantity ratio of the vertical line light can be made almost equal, and the deflecting members 30a and 30b can have the same characteristics.
[0021]
FIG. 6 shows a specific configuration of the laser marking device having the above-described configuration capable of obtaining vertical line light, horizontal line light, and vertically upward point light. The outer shell 10 of the main body 1 is a cylinder whose upper and lower ends are closed. A transparent plate 12 is provided on the upper and upper contours and side surfaces so that upward point light, vertical line light, and horizontal line light can be output to the outside. Yes. Deflection members 30 a and 30 b and cylindrical lenses 31 and 31 are attached to the upper part of the main body 11 that is swingably supported in the outer shell 10 by the gimbal mechanism 4. An output unit 2 is attached. In addition, a lower reference point radiating portion 25 having a separate light source is disposed at the lower end portion of the main body portion 11.
[0022]
Further, a vibration damping mechanism 16 is disposed between the main body 11 and the outer shell 10. The vibration damping mechanism 16 includes a metal plate 17 such as a copper plate or an aluminum plate attached to the main body 11 and a yoke 18 having permanent magnets 19 attached to the inner surfaces facing each other. The metal plate 17 is located in the gap between the pair of permanent magnets 19 and 19 fixed via the yoke 18. When the main body 11 swings with respect to the outer shell 10, the metal plate 17 that crosses the magnetic circuit of the yoke 18 and the permanent magnet 19 also swings. At this time, an eddy current is generated in the metal plate 17. The eddy current generates a force that suppresses the swing of the main body 11.
[0023]
As shown in FIG. 7, the cylindrical lens 31 in this specific example is placed in a positioning recess 13 provided in the main body 11, and then is positioned by a pressing plate 14 made of an elastic body screwed to the main body 11. The cylindrical lens 31 is fixed to the main body 11 in this manner, so that the cylindrical lens 31 can be easily mounted and fixed with high accuracy. is there.
[0024]
Further, the deflection member 30a for obtaining the vertical line light in the above specific example does not deflect the incident light directed vertically upward in the horizontal direction, but has an elevation angle of 30 to 40 ° as shown in FIG. It is assumed to deflect diagonally upward with α. The laser light has a Gaussian distribution in which the light amount distribution in the cross section becomes stronger toward the center of the optical axis, and even when the line light is generated by the cylindrical lens 31, the extension line of the optical axis of the incident light to the cylindrical lens 31. The light in the direction is the strongest. At this time, if the optical axis of the incident light to the cylindrical lens 31 for obtaining the vertical line light has the above-mentioned angle, the operator irradiates with the laser marking device installed on the floor surface. At this time, the optical axis and the operator's line of sight substantially coincide with each other, and the intensity of the position in the operator's line of sight increases in the vertical line light. Is.
[0025]
FIG. 9 shows another example. Of the two deflecting members 30a and 30b arranged in the optical axis direction of the light output unit 2, the third cylindrical lens 31 is disposed immediately above the deflecting member 30a on the upper side, and the laser light that has been transmitted straight through the deflecting member 30a is By passing through the third cylindrical lens 31, line light continuous with the vertical line light deflected by the deflecting member 30a is drawn on the ceiling surface. Since the range in which the line light can be drawn is further widened, it is possible to perform the inking operation over a wide range.
[0026]
FIG. 11 shows another example of the light output unit 2. Here, the lens barrel 24 holding the projection lens 21 is screwed to the light source fixing unit 23 to which the light source 20 is fixed. The distance between the light source 20 and the light projecting lens 21 in the optical axis direction can be adjusted by screwing back and forth. Since the laser light output from the light output unit 2 is light converged by the light projecting lens 21, there is a difference in the size of the point light and the line width of the line light between the far point and the near point. By adjusting the distance between 20 and the light projecting lens 21, the point light of the minimum spot and the line light of the minimum line width can be irradiated onto the wall surface. The distance adjustment between the light source 20 and the light projecting lens 21 does not have to be a screw structure as described above, and the light source 20 side can be moved relative to the light projecting lens 21. Also good.
[0027]
Furthermore, since the positional deviation δ in the direction orthogonal to the optical axis of the light projecting lens 21 directs the laser light that should be directed vertically upward, as shown in FIG. As shown to (a), it is good to make it possible to adjust the position in the plane orthogonal to the optical axis of the light projection lens 21 with the adjusting screw 26.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, the present invention is characterized by being thin and small as a whole, and can be provided at low cost because the gimbal mechanism is used.
[0029]
Further, light branching means for branching the laser light passing through the light projecting lens toward the cylindrical lens for generating horizontal line light, and light for branching the laser light passing through the light projecting lens toward the cylindrical lens for generating vertical line light. Since the branching means is linearly arranged in the optical axis direction, both horizontal line light and vertical line light can be obtained simultaneously.
[0030]
In addition, light branching means for branching the laser light that has passed through the light projecting lens toward the cylindrical lens for generating horizontal line light, and light that splits the laser light that has passed through the light projecting lens toward the cylindrical lens for generating vertical line light. The branching means is formed of the same type having different transmittance / reflectance for s-polarized light and p-polarized light and arranged in a different direction with respect to the linearly polarized laser light so that the light amounts of the respective line lights are substantially equal. Therefore, it is possible to make the light amounts of both kinds of line lights substantially equal while using the same light branching means.
[0031]
When the light source is a semiconductor laser, the laser light output from the light source through the light projecting lens is incident on the cylindrical lens in a direction in which the major axis direction in the elliptical cross section is orthogonal to the axis of the cylindrical lens. The line width can be reduced. In addition, by providing an optical member that converts the major axis direction of the elliptical cross section of the laser light into a direction orthogonal to the axis of the cylindrical lens, both horizontal line light and vertical line light can be obtained. In addition, the line widths of both types of line light can be reduced.
[0032]
The provision of an anamorphic optical system that converts laser light having an elliptical cross section output from the light source into laser light having a circular cross section can also avoid a situation in which the line width of the line light is increased.
[0033]
The light branching means for splitting the laser beam directed vertically upward toward the cylindrical lens splits the incident light on the cylindrical lens as a laser beam having a required elevation angle. This is preferable in terms of balance.
[0034]
If a cylindrical lens that converts the laser light that has been transmitted straight through the light branching means into line light that is continuous with the vertical line light is provided, the range in which the line light can be projected can be expanded.
[0035]
Furthermore, by providing an adjusting means for adjusting the distance in the optical axis direction between the light source and the light projecting lens, the line width of the obtained line light and the spot diameter of the point light can be calculated from the inking device to the projection surface. It can be made small regardless of the distance up to.
[0036]
Furthermore, the optical axis adjustment can be easily performed by providing an adjusting means for adjusting the position of the light projecting lens in a plane orthogonal to the optical axis.
[0037]
Further, if the cylindrical lens is housed in a positioning recess provided in the main body and is pressed and fixed by an elastic member, the assembly becomes easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an example of a basic configuration .
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the above.
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of another example of the above.
FIG. 4 is a schematic perspective view of still another example of the above.
5A and 5B show an example of an embodiment according to the present invention, in which FIG. 5A is a schematic perspective view, and FIG. 5B is a horizontal sectional view of a horizontal line light output unit.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a specific example of the same.
FIGS. 7A and 7B show a cylindrical lens fixing portion same as the above, FIG. 7A is an exploded perspective view, and FIG. 7B is a perspective view.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a use state of the above.
FIG. 9 is a schematic perspective view of still another example of the above.
FIGS. 10A and 10B are perspective views showing other examples of the light output unit, respectively.
FIGS. 11A and 11B are cross-sectional views of still another example of the light output unit. FIGS.
FIGS. 12A and 12B show another example of a light output unit, where FIG. 12A is a schematic perspective view, and FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body 2 Optical output part 3 Optical system 4 Gimbal mechanism 5 Support leg 6 Power supply part 10 Outer shell 11 Main body part

Claims

A light source that outputs laser light, a light projecting lens that condenses the laser light output from the light source, and a light branching unit that branches the laser light that has passed through the light projecting lens toward a cylindrical lens for generating horizontal line light, A main body part in which the light branching means for branching the laser light that has passed through the light projecting lens toward the cylindrical lens for generating the vertical line light is arranged linearly in the optical axis direction, and the main body part is provided with a support leg. A light branching unit that includes a support that is swingably supported via a gimbal mechanism, and branches the laser light that has passed through the light projecting lens toward a cylindrical lens for generating horizontal line light; and a light projecting lens The light branching means for branching the laser beam that has passed through toward the cylindrical lens for generating vertical line light is a laser beam that is formed of the same type having different transmission / reflectance for s-polarized light and p-polarized light and is linearly polarized light The laser marking device is characterized by being arranged in different directions so that the amount of light of each line is substantially equal.

The light source is a semiconductor laser, and the laser light output from the light source through the light projecting lens is incident on the cylindrical lens in a direction in which the major axis direction in the elliptical cross section is orthogonal to the axis of the cylindrical lens. Item 2. The laser marking device according to item 1.

3. The laser marking device according to claim 2, further comprising an optical member for converting the major axis direction of the elliptical cross section of the laser beam into a direction orthogonal to the axis of the cylindrical lens.

2. The laser marking device according to claim 1, wherein the light source is a semiconductor laser, and includes an anamorphic optical system for converting the laser beam having an elliptical section output from the light source into a laser beam having a circular section. .

The light branching means for branching the laser beam directed upward in the vertical direction toward the cylindrical lens splits the incident light on the cylindrical lens as laser light having a required elevation angle. 5. The laser marking device according to any one of 4 above.

The laser marking device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a cylindrical lens that converts laser light that has passed straight through the light branching means into line light that is continuous with the vertical line light . .

The laser marking device according to any one of claims 1 to 6, further comprising adjusting means for adjusting a distance in the optical axis direction between the light source and the light projecting lens.

The laser marking device according to any one of claims 1 to 7, further comprising adjusting means for adjusting a position of the light projecting lens in a plane orthogonal to the optical axis.

The laser marking device according to any one of claims 1 to 8, wherein the cylindrical lens is housed in a positioning recess provided in the main body and is pressed and fixed by an elastic member.