JP4919616B2 - Laser sumi appearance device - Google Patents
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Description
本発明は、レーザー墨出器に関し、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に関する。 The present invention relates to a laser marking device , and more particularly to a laser marking device capable of emitting line light at a very wide angle.
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。 In recent years, a laser marking device that projects a straight line onto a wall or the like with a laser beam is used for marking the reference line at a construction site or the like. The laser marking device includes a housing, and a wide-angle lens and a lens barrel having a laser light source are provided in the housing. An irradiation window is formed in the housing. The wide-angle lens is disposed in the housing at a position facing the irradiation window, and faces the opening of the lens barrel from which the laser is emitted. The laser beam emitted from the laser light source is incident on the wide-angle lens, becomes line light that has been widened to 180 ° or more by the wide-angle lens, is emitted from the wide-angle lens, and is emitted from the irradiation window to the outside of the housing.
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。
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。 However, in the conventional wide-angle lens, one line light composed of reflected light and transmitted light is projected onto a wall or the like. In each of the line portion by reflected light and the line portion by transmitted light, A portion having a high line intensity where the light is bright and a portion having a low line intensity where the light on the line is not relatively bright are generated.
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。 Furthermore, there is also a difference in line intensity at the position of the boundary between the line portion due to the reflected light and the line portion due to the transmitted light, and it has been difficult to obtain line light with uniform line intensity.
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有するレーザー墨出器を提供することを目的とする。 In view of the above , an object of the present invention is to provide a laser marking device having a wide-angle lens capable of obtaining line light with uniform line intensity.
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と、該広角レンズへレーザービームを出射可能なレーザー光源と、を備えるレーザー墨出器であって、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出射側の該凸レンズ面、該入射側の凹レンズ面以外の部分は粗面からなり、該第2シリンドリカルレンズの外面であって該出射側の該凹レンズ面、該入射側の凹レンズ面以外の部分は粗面からなり、該第1シリンドリカルレンズの外面の一部であって粗面からなる部分と該第2シリンドリカルレンズの外面の一部であって粗面からなる部分とは互いに当接しているレーザー墨出器を提供している。 In order to achieve the above object, the present invention has a most incident side and a most exit side, and is laminated in a direction connecting the most incident side and the most exit side, and has an entrance side and an exit side, respectively. A plurality of cylindrical lenses, comprising a wide-angle lens for emitting line light from the outermost emission side with respect to an input from the most incident side , and a laser light source capable of emitting a laser beam to the wide-angle lens A laser marking device , wherein the plurality of cylindrical lenses have an arc-shaped convex lens surface that is disposed at a position on the outermost emission side and is capable of transmitting light on the emission side, and an arc that is capable of transmitting light on the incident side. A first cylindrical lens having a concave lens surface having a shape, and an arc-shaped concave lens surface that is disposed closer to the most incident side than the first cylindrical lens and is capable of transmitting light on the emission side, Light on the incident side And a second cylindrical lens having at least one cylindrical lens having a concave lens surface of the over possible arc-convex lens surface of a outer surface of the first cylindrical lens the exit side, except the concave lens surface of the incident side This portion is a rough surface, and is the outer surface of the second cylindrical lens, the concave lens surface on the exit side, and the portion other than the concave lens surface on the incident side is a rough surface, and is a part of the outer surface of the first cylindrical lens. And a portion of the rough surface and a portion of the outer surface of the second cylindrical lens that is a rough surface are in contact with each other .
ここで、該第2シリンドリカルレンズは、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第1サブシリンドリカルレンズと、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が、該最入射側と該最出射側とを結ぶ方向に積層配置されてなり、該第1サブシリンドリカルレンズの外面であって該出射側の該凹レンズ面、該入射側の凹レンズ面以外の部分は粗面からなり、該第2シリンドリカルレンズの外面であって該出射側の該凹レンズ面、該入射側の凹レンズ面以外の部分は粗面からなり、該第1サブシリンドリカルレンズの外面の一部であって粗面からなる部分と該第2サブシリンドリカルレンズの外面の一部であって粗面からなる部分とは互いに当接していることが好ましい。 The second cylindrical lens includes a first sub-cylindrical lens having an arc-shaped concave lens surface capable of transmitting light on the emission side and an arc-shaped concave lens surface capable of transmitting light on the incident side; A second sub-cylindrical lens having an arc-shaped concave lens surface capable of transmitting light on the side and having an arc-shaped concave lens surface capable of transmitting light on the incident side; The outer surface of the first sub-cylindrical lens, the concave lens surface on the output side, and the portion other than the concave lens surface on the incident side are formed of a rough surface. 2 The outer surface of the cylindrical lens other than the concave lens surface on the emission side and the concave lens surface on the incident side is a rough surface, and is a part of the outer surface of the first sub-cylindrical lens. It is preferable that the contact with each other and become part and the second sub-cylindrical portion at a consisting rough surface portion of the outer surface of the lens.
請求項1記載のレーザー墨出器によれば、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。 According to the laser marking device of claim 1, a plurality of units having a most incident side and a most emitting side and stacked in a direction connecting the most incident side and the most emitting side, each having an incident side and an emitting side. Line strength in line light when using a conventional cylindrical rod lens because it consists of a single cylindrical lens and a wide-angle lens is used to emit line light from the most exit side in response to input from the most incident side. It is possible to prevent as much as possible the generation of a portion having a high level and a portion having a low line strength.
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。 In addition, when a conventional cylindrical rod lens is used, a difference in line intensity occurs at the boundary between the line portion due to reflected light and the line portion due to transmitted light, but the reflected light is not used. Therefore, it is possible to prevent such a difference in line intensity from occurring. For this reason, line light with uniform line intensity can be obtained.
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。 In addition, the plurality of cylindrical lenses are arranged at the position of the most emission side, have an arc-shaped convex lens surface that can transmit light on the output side, and have an arc-shaped concave lens surface that can transmit light on the incident side. 1 cylindrical lens and an arc-shaped concave lens surface which is disposed at a position closer to the most incident side than the first cylindrical lens, has an arc-shaped concave lens surface capable of transmitting light on the exit side, and has an arc-shaped concave lens surface capable of transmitting light on the incident side. Since the second cylindrical lens having at least one cylindrical lens is provided, line light having a wide angle of 180 ° or more can be emitted.
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。 In addition, since the cylindrical lens is configured by the cylindrical lens, the concave lens surface and the convex lens surface are not elliptical or the like but are arcs as described above, and the manufacturing is relatively simple, and the cost for manufacturing the lens portion is reduced. Can be reduced.
本発明の実施の形態によ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。
A laser marking device according to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the laser marking device 1 includes a
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。
The
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。
Further, a
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。
As shown in FIG. 1, an arch-shaped ceiling
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。
As shown in FIG. 2, the
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。
The
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。
The
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。
The
次に、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。
Next, the horizontal wide-
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。 Here, the cylindrical lens is a well-known lens. Specifically, it has a concave lens surface or a convex lens surface on one surface, the other surface, or both surfaces of a substantially rectangular plate-like glass. A lens. In the case of a concave lens surface, an arc that forms a part of the side surface of the cylinder at a position of an intermediate portion of a pair of long sides or a position of an intermediate portion of a pair of short sides of the substantially rectangular shape is a pair of long sides or a pair of short sides. It is formed as a concave lens surface parallel to the side. Therefore, the deepest part of the recess is disposed at a position intermediate between the pair of long sides or a position intermediate between the pair of short sides. In the case of a convex lens surface, the position of the most projecting portion of the entire surface of one or the other surface of the substantially rectangular plate-shaped glass or the entire surface of both is the pair of long sides of the substantially rectangular shape. A circular arc forming a part of the side surface of the cylinder is formed as a convex lens surface parallel to the pair of long sides or the pair of short sides so as to be an intermediate position or a position between the pair of short sides.
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。 Therefore, for example, when the concave lens surface is provided on one surface of the plate-like glass and parallel to the pair of long sides, the circle is viewed from the short side of the rectangular plate-like glass. An arc-shaped groove is formed on one surface of the plate-like glass and is formed at the position of the middle part of the pair of long sides from one of the pair of short sides to the other. . The cylindrical lens has an advantage that the concave lens surface and the convex lens surface are not elliptical or the like, but are arcs as described above, and thus the manufacturing is relatively simple and the cost for manufacturing the cylindrical lens is low.
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。
As shown in FIG. 6, the first
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。
In the first
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。
The first
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。
The
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。
As shown in FIG. 6, the second
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。
In the second
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。
The second
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。
The
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。
The
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。
As shown in FIG. 6, the first
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。
Further, the exit-side
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。
The ceiling wide-
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。
As shown in FIG. 5, the first
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。
As shown in FIG. 5, the first
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。
In the first
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。
The first
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。
The
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。
As shown in FIG. 5, the outer surface on the incident side of the first
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。
Further, the exit-side
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。
Since the
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。 In addition, when a conventional cylindrical rod lens is used, a difference in line intensity occurs at the boundary between the line portion due to reflected light and the line portion due to transmitted light, but the reflected light is not used. Therefore, it is possible to prevent such a difference in line intensity from occurring. For this reason, line light with uniform line intensity can be obtained.
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。
In addition, as described above, the lens portion has the arc-shaped
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。
In addition, since the
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。
Next, the flow of the laser beam emitted from the
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。
As shown in FIG. 6, the
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。
However, the width of the
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。
On the other hand, the remaining part of the
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。
Similarly to the
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。
The remaining
本発明のレーザー墨出器は、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。
The laser marking device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made within the scope described in the claims. For example, the shapes of the
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。
For example, the thickness L is adjusted according to the desired wide angle degree of the line light to be widened. By reducing L, the degree of wide angle increases. As shown in FIG. 7, without the spacer, the outer surface on the incident side of the first
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。 Further, the dimensions and materials of the first cylindrical lens, the second cylindrical lens, the first sub-cylindrical lens, and the second sub-cylindrical lens are not limited to the configuration of the present embodiment. What is necessary is just to adjust according to the desired degree of the wide angle of the line light which is going to widen.
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
DESCRIPTION OF
Claims (2)
該広角レンズへレーザービームを出射可能なレーザー光源と、を備えるレーザー墨出器であって、
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出射側の該凸レンズ面、該入射側の凹レンズ面以外の部分は粗面からなり、
該第2シリンドリカルレンズの外面であって該出射側の該凹レンズ面、該入射側の凹レンズ面以外の部分は粗面からなり、
該第1シリンドリカルレンズの外面の一部であって粗面からなる部分と該第2シリンドリカルレンズの外面の一部であって粗面からなる部分とは互いに当接していることを特徴するレーザー墨出器。 A plurality of cylindrical lenses having a most incident side and a most emitting side, and arranged in a direction connecting the most incident side and the most emitting side, each having an incident side and an emitting side; a wide-angle lens for emitting linear light from the outermost emission side with respect to the input from,
A laser light source comprising a laser light source capable of emitting a laser beam to the wide-angle lens ,
The plurality of cylindrical lenses are arranged at the position of the outermost emission side, and have an arc-shaped convex lens surface capable of transmitting light on the emission side, and an arc-shaped concave lens surface capable of transmitting light on the incident side. A first cylindrical lens and an arc-shaped concave lens surface that is disposed closer to the most incident side than the first cylindrical lens and has an arc-shaped concave lens surface that can transmit light on the exit side, and can transmit light on the incident side. A second cylindrical lens having at least one cylindrical lens having a concave lens surface having a shape;
A portion of the outer surface of the first cylindrical lens other than the convex lens surface on the emission side and the concave lens surface on the incident side is a rough surface,
The outer surface of the second cylindrical lens, the concave lens surface on the exit side, and the portion other than the concave lens surface on the incident side are rough surfaces,
The laser marker which, characterized in that in contact with each other with the first cylindrical a part portion consisting rough surface of the outer surface of the lens and the second part is a by part consisting of rough surface of the outer surface of the cylindrical lens Outer .
該第1サブシリンドリカルレンズの外面であって該出射側の該凹レンズ面、該入射側の凹レンズ面以外の部分は粗面からなり、
該第2シリンドリカルレンズの外面であって該出射側の該凹レンズ面、該入射側の凹レンズ面以外の部分は粗面からなり、
該第1サブシリンドリカルレンズの外面の一部であって粗面からなる部分と該第2サブシリンドリカルレンズの外面の一部であって粗面からなる部分とは互いに当接していることを特徴する請求項1記載のレーザー墨出器。 The second cylindrical lens includes a first sub-cylindrical lens having an arc-shaped concave lens surface capable of transmitting light on the exit side and an arc-shaped concave lens surface capable of transmitting light on the incident side, and light on the exit side. Two cylindrical lenses having a circular arc-shaped concave lens surface capable of transmitting light and a second sub-cylindrical lens having a circular arc-shaped concave lens surface capable of transmitting light on the incident side are the most incident side and the most incident side. Are stacked in the direction connecting
The outer surface of the first sub-cylindrical lens, the concave lens surface on the emission side, and the portion other than the concave lens surface on the incident side are rough surfaces,
The outer surface of the second cylindrical lens, the concave lens surface on the exit side, and the portion other than the concave lens surface on the incident side are rough surfaces,
A portion of the outer surface of the first sub-cylindrical lens that is a rough surface and a portion of the outer surface of the second sub-cylindrical lens that is a rough surface are in contact with each other. The laser marking device according to claim 1.
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