JP5217683B2 - Mark generating apparatus and mark generating method - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ光を用いて、空間上に点状又は線状のマークを生成する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for generating a dot-like or linear mark on a space using a laser beam.
従来より、建設や土木の現場において杭や鉄骨の建て方時には、測量器やレーザ視準器を用いて基準となる位置を測定し、測定した位置を建物や地面に目印を記して(いわゆる墨出し作業)、この目印の位置に杭や鉄骨が位置するように建て方作業を行っている。しかしながら、このような目印が他の作業により消えてしまい、杭や鉄骨の建て方位置が不明確になるという問題がある。 Conventionally, when building piles and steel frames at construction and civil engineering sites, a standard position is measured using a surveying instrument or laser collimator, and the measured position is marked on the building or ground (so-called ink brush) The construction work is done so that the pile and the steel frame are located at the position of this mark. However, there is a problem that such a mark disappears due to other work, and the construction position of the pile and the steel frame becomes unclear.
また、杭や鉄骨は、その姿勢が鉛直方向に延びるように建て込む必要があり、杭や鉄骨を建て込んだ後、測量器やレーザ視準器により建て込んだ杭や鉄骨の建て込み誤差を測定し、杭や鉄骨の姿勢を調整している。このような杭や鉄骨の姿勢を調整する作業を効率よく行うため、空間上に鉛直の基準となる目印を表示することが望まれる。 In addition, piles and steel frames need to be built so that their postures extend in the vertical direction.After piles and steel frames are built, errors in building piles and steel frames built using surveying instruments and laser collimators Measure and adjust the posture of piles and steel frames. In order to efficiently perform the work of adjusting the postures of such piles and steel frames, it is desirable to display a mark serving as a vertical reference in the space.
なお、レーザ光により空間上に点を表示する技術として、例えば、非特許文献1には、レーザ光を空間中の1点に強く集光させ、焦点近傍の空気中の酸素や窒素の分子をプラズマ発光させることにより、空間上の任意の位置に点を表示する方法が記載されている。
ここで、本願出願人らは、この方法を建築や土木の現場における杭や鉄骨の建て方時に応用することが考えた。しかしながら、非特許文献1記載の方法により空間上に表示した点は、レーザ光を一点に集光しているため、発光する領域が非常に小さい。このため、上記の方法により空間上に表示した点は、視認し難く、土木や建築の現場に適用することは難しいという問題がある。 Here, the applicants of the present application considered applying this method when building a pile or a steel frame in the field of construction or civil engineering. However, the point displayed on the space by the method described in Non-Patent Document 1 is that the laser light is focused on one point, so that the light emitting area is very small. For this reason, the point displayed on space by said method is difficult to visually recognize, and there exists a problem that it is difficult to apply to the field of civil engineering or construction.
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、空間上の所定位置に視認可能な点や線を表示できるようにすることである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to enable a visible point or line to be displayed at a predetermined position in space.
本発明のマーク生成装置は、空間上に視認可能なマークを生成する装置であって、レーザ光を照射するレーザ照射部と、当該レーザ照射部が照射したレーザ光を集光して焦点を結ばせる集光部とからなり、該集光部により焦点を結んだ位置でプラズマを発生させる、姿勢を調整可能なプラズマ発生装置と、直線光を照射し、その直線光が、前記レーザ光が焦点を結んだ位置を通るように姿勢を調整可能な直線光発生装置と、を備え、前記直線光は、前記レーザ光とは異なる光路を辿り、前記集光部を通らずに前記レーザ光が焦点を結んだ位置に至ることを特徴とする。 The mark generation device of the present invention is a device that generates a mark that can be visually recognized in space, and a laser irradiation unit that irradiates a laser beam and a laser beam irradiated by the laser irradiation unit is focused and focused. A plasma generating device capable of adjusting the posture and generating a plasma at a position focused by the light collecting unit, and irradiating linear light, and the linear light is focused on the laser light. A linear light generator capable of adjusting a posture so as to pass through a position where the laser beam is connected, and the linear light follows an optical path different from that of the laser light, and the laser light is focused without passing through the condensing unit. and wherein the optimal Rukoto to position connecting the.
上記のマーク生成装置において、前記集光部は、その焦点距離を変更可能であってもよい。
また、前記プラズマ発生装置及び前記直線光発生装置は、支持部材に固定されており、当該支持部材の姿勢を調整することにより、前記プラズマ発生装置及び前記直線光発生装置の姿勢を調整してもよい。
In the mark generation device, the focal point of the light collecting unit may be changeable.
In addition, the plasma generator and the linear light generator are fixed to a support member, and the attitude of the plasma generator and the linear light generator can be adjusted by adjusting the attitude of the support member. Good.
また、前記プラズマ発生装置及び前記直線光発生装置は、夫々、その姿勢を調整可能に支持部材に取り付けられていてもよい。 Moreover, the said plasma generator and the said linear light generator may each be attached to the support member so that the attitude | position is adjustable.
また、本発明のマーク生成装置は、空間上の所定の位置に点状のマークを視認可能に表示する装置であって、レーザ光を発射するレーザ装置と、前記レーザ光を光学的に分岐するハーフミラーと、前記分岐された一方のレーザ光を反射する、その姿勢が可変な第1のミラーと、前記第1のミラーの前段又は後段において、前記分岐された一方のレーザ光が通過し、前記分岐された一方のレーザ光を集光して焦点を結ばせ、当該焦点においてプラズマを発生させる、焦点距離を調整可能な集光装置と、前記分岐された他方のレーザ光を反射する、その姿勢が可変な第2のミラーと、を備え、前記他方のレーザ光は、前記一方のレーザ光とは異なる光路を辿り、前記集光装置を通らずに前記焦点に至ることを特徴とする。 The mark generation device of the present invention is a device that displays a dot-like mark at a predetermined position in space so as to be visible, and optically branches the laser light and a laser device that emits laser light. A half mirror, a first mirror that reflects one of the branched laser beams, the posture of which is variable, and the one of the branched laser beams passes through a front stage or a rear stage of the first mirror; A condensing device capable of adjusting a focal length, condensing and focusing the one of the branched laser beams, generating plasma at the focal point, and reflecting the other laser beam branched; comprising a second mirror-profile variable, wherein the other laser beam follows a different light path from said one laser beam, and wherein the optimal Rukoto the focus without passing the light collector .
また、本発明のマーク生成方法は、空間上の所定の位置に点状のマークを視認可能に表示する方法であって、レーザ光を集光して前記所定の位置に焦点を結ばせ、当該焦点においてプラズマを発生させ、前記所定の位置に直線光を、前記レーザ光とは異なる光路を辿り、前記レーザ光を集光する集光部を通らずに至るように照射することを特徴とする。 Further, the mark generation method of the present invention is a method for displaying a dot-like mark at a predetermined position in space so as to be visible, and condensing the laser beam to focus on the predetermined position. Plasma is generated at a focal point, and linear light is irradiated to the predetermined position so as to follow a light path different from that of the laser light so as not to pass through a condensing unit for condensing the laser light. .
また、本発明のマーク生成方法は、空間上に直線又は曲線を視認可能に表示する方法であって、レーザ光を集光して焦点を結ばせ、当該焦点においてプラズマを発生させるとともに、当該焦点を表示すべき直線又は曲線に沿って移動させるとともに、前記移動する焦点を結んだ位置に前記直線光を、前記レーザ光とは異なる光路を辿り、前記レーザ光を集光する集光部を通らずに至るように照射することを特徴とする。 The mark generation method of the present invention is a method for displaying a straight line or a curve in a space so as to be visible. The laser beam is focused and focused to generate plasma at the focus, and the focus is generated. Is moved along a straight line or a curve to be displayed, and the linear light is made to follow the optical path different from the laser light to the position where the moving focal point is formed, and passes through a condensing unit for condensing the laser light. It is characterized by irradiating so as to reach .
プラズマ発生装置によりプラズマを発生させると、空間上のプラズマが発生した位置に水蒸気等の微粒子が発生する。このように発生した水蒸気等の微粒子はわずかに空間的に広がりを有する。このため、本発明によれば、これら微粒子に直線光発生装置により直線光を照射することで、微粒子により直接光の光が散乱されるため、空間上に視認可能な点、直線又は曲線などのマークを生成することができる。 When plasma is generated by the plasma generator, fine particles such as water vapor are generated at the position where the plasma in the space is generated. The fine particles such as water vapor generated in this way have a slight spatial spread. For this reason, according to the present invention, since the light of the direct light is scattered by the fine particles by irradiating the fine particles with the straight light from the linear light generator, such as a point, a straight line or a curve that can be visually recognized in the space. Marks can be generated.
以下、本発明のマーク生成装置の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態のマーク生成装置により空間上に点や線を表示する原理を説明するための図である。従来技術の欄に記載したように、レンズなどの集光装置2を用いてレーザ光1を空間中の1点に強く集光させることにより、レーザ光1の焦点においてプラズマが発生し、水蒸気等の微粒子3が発生する。この際、レーザ光1の焦点においてプラズマ発光が生じるが、従来技術の欄に記載したように、プラズマ発光する領域は非常に小さく、この光を視認することが難しいという問題がある。
Hereinafter, an embodiment of a mark generation device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of displaying dots and lines on a space by the mark generation device of the present embodiment. As described in the column of the prior art, the laser beam 1 is strongly focused on one point in the space by using a condensing device 2 such as a lens, thereby generating plasma at the focal point of the laser beam 1, water vapor, etc. Fine particles 3 are generated. At this time, plasma emission occurs at the focal point of the laser beam 1. However, as described in the prior art section, the plasma emission region is very small, and there is a problem that it is difficult to visually recognize this light.
そこで、本実施形態のマーク生成装置では、図1(B)に示すように、レーザ光1を集光することにより微粒子を発生させた領域に、例えば、レーザ光などの直線光4を照射することとした。レーザ光1を集光することで焦点に発生した粒子3は焦点近傍に留まらず、焦点の周囲に拡散する。この拡散した微粒子3に直線光4を照射することにより、直線光4が微粒子3により散乱される。これにより、光を発する領域が大きくなり、空間上に視認可能な点を表示することが可能となる。 Therefore, in the mark generating apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 1B, for example, the region where fine particles are generated by condensing the laser light 1 is irradiated with linear light 4 such as laser light. It was decided. The particles 3 generated at the focal point by condensing the laser beam 1 do not stay near the focal point but diffuse around the focal point. By irradiating the diffused fine particles 3 with the linear light 4, the linear light 4 is scattered by the fine particles 3. Thereby, the area | region which emits light becomes large, and it becomes possible to display the point which can be visually recognized on space.
また、上記の説明では空間上に点を表示する場合について説明したが、直線及び曲線を表示することも可能である。このような場合には、空間上の直線又は曲線にあたる位置を、集光装置の焦点を高速移動させるとともに、これと同期させて、この焦点に直線光を照射する。これにより、観察者の目には移動する発光して見える点が残像として残り、線状に視認されることとなる。さらに、直線及び曲線を組み合わせることで様々な形状の図形を表示することも可能となる。 Further, in the above description, the case of displaying a point on a space has been described, but it is also possible to display a straight line and a curved line. In such a case, at a position corresponding to a straight line or a curve in space, the focal point of the light collecting device is moved at a high speed, and the focal point is irradiated with linear light in synchronization with this. As a result, a spot that appears to emit light that moves to the eyes of the observer remains as an afterimage, and is visually recognized in a linear form. Furthermore, it becomes possible to display figures of various shapes by combining straight lines and curves.
なお、直線又は曲線を表示する際には、集光装置の焦点を連続的に移動させ、これと同期させてこの焦点に直線光を照射してもよいし、焦点を直線又は曲線上の複数の点を所定の時間間隔で移動させて、これと同期させて、焦点に直線光を照射することとしてもよい。後者の場合であっても、残像が残り、連続的な直線又は曲線として視認される。 When displaying a straight line or a curved line, the focal point of the condensing device may be continuously moved, and the linear light may be irradiated to the focal point in synchronization with the focal point. The point may be moved at a predetermined time interval, and the focal point may be irradiated with linear light in synchronization with the point. Even in the latter case, an afterimage remains and is visually recognized as a continuous straight line or curve.
以下、本実施形態のマーク生成装置について説明する。図2は、本実施形態のマーク生成装置10の構成を示す図である。同図に示すように、本実施形態のマーク生成装置10は、棒状の支持部材11に固定されたプラズマ発生装置30及び直線光発生装置20と、これらプラズマ発生装置30及び直線光発生装置20と電気的に接続され、これら装置に制御信号を送信する制御装置40とにより構成される。
Hereinafter, the mark generation apparatus of this embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
図3は、直線光発生装置20の構成を示す図であり、(A)は側面図、(B)は上面図である。同図に示すように、直線光発生装置20は、支持部材11に固定された架台21と、架台21の上部に設置された水平回転装置22と、水平回転装置22の上部に設置された鉛直回転装置23と、鉛直回転装置23に保持された直線光発生部24とにより構成され、制御装置40から制御信号が入力される。
3A and 3B are diagrams showing the configuration of the
水平回転装置22は、アクチュエータなどにより上部に設置された鉛直回転装置23を水平面内に回転させ、鉛直回転装置23により保持された直線光発生部24を制御部から入力される制御信号に応じた角度に傾けて保持する装置である。
The
鉛直回転装置23は、アクチュエータなどにより直線光発生部24を鉛直面内で回転させ、直線光発生部24を制御部から入力される制御信号に応じた角度に傾けて保持する装置である。
The
直線光発生部24は、直線的に進行する直線光を照射することができる装置である。このような直線光としては連続的なレーザ光を用いてもよいし、直線的に進行する光であればレーザ光以外の光を用いてもよい。
The
かかる構成により、直線光発生装置20は、制御信号により直線光発生部24を水平方向及び鉛直方向に回転させて、その姿勢を調整することにより、いかなる方向にも直線光を照射することが可能である。
With this configuration, the
図4は、プラズマ発生装置30の構成を示す図であり、(A)は側面図、(B)は上面図、(C)は、プラズマ発生部34の構成を示す図である。同図に示すように、プラズマ発生装置30は、架台31と、水平回転装置32と、鉛直回転装置33と、鉛直回転装置33に保持されたプラズマ発生部34とにより構成される。プラズマ発生装置30における架台31、水平回転装置32、及び鉛直回転装置33の構成は、夫々、上記説明した直線光発生装置20における架台21、水平回転装置22、及び鉛直回転装置23と同様である。
4A and 4B are diagrams showing the configuration of the
図4(C)に示すように、プラズマ発生部34は、レーザ光を発生するレーザ光発生部35と、レーザ光発生部35により発生されたレーザ光が通過し、通過したレーザ光を集光する集光部36とにより構成される。
As shown in FIG. 4C, the
レーザ光発生部35は、レーザ光を照射可能な装置である。このようなレーザ光としてはエネルギーの大きいプラスレーザが適している。
The
集光部36は、通過するレーザ光をレンズにより屈折させて、所定の距離(焦点距離)の位置に焦点を結ばせる装置であり、その焦点距離を制御装置40から入力される制御信号に応じて、その焦点距離を変更する機構を備えている。かかる機構としては、例えば、複数のレンズ37の間隔を変更することにより焦点距離を変更する機構などを用いることができる。
The condensing
したがって、プラズマ発生装置30は、制御信号に応じてプラズマ発生部34を水平方向及び鉛直方向に回転させてその姿勢を調整するとともに、集光部36の焦点距離を調整することにより、空間上の任意の位置に焦点を位置させることが可能である。
Therefore, the
制御装置40は、図形情報入力部43と、照射情報作成部42と、制御部41とにより構成される。
図形情報入力部43は、操作員による空間上に表示する図形の3次元位置に関する図形情報の入力を受け付ける。
The
The graphic information input unit 43 receives input of graphic information related to the three-dimensional position of the graphic displayed on the space by the operator.
照射情報作成部42は、図形情報入力部43が受け付けた図形情報に基づき、プラズマ発生装置30及び直線光発生装置20の動きに関するプラズマ発生装置制御情報及び直線光発生装置制御情報を作成する。
The irradiation information creation unit 42 creates plasma generation device control information and linear light generation device control information related to the movement of the
具体的には、照射情報作成部42は、図形情報入力部43が受け付けた図形情報が空間上の所定の位置に点を表示する旨の情報である場合には、プラズマ発生部34がプラズマを発生させる点(すなわち、レーザ光の焦点)が、図形情報に含まれる所定の位置と一致するような、プラズマ発生装置30の水平回転装置32の水平角度、鉛直回転装置33の鉛直角度、集光部36の焦点距離に関するプラズマ発生装置制御情報を作成し、また、直線光発生装置20の直線光発生部24により照射された直線光が図形情報に含まれる3次元位置を通過するような水平回転装置22の水平角度、鉛直回転装置33の鉛直角度に関する直線光発生装置制御情報を作成する。
Specifically, when the graphic information received by the graphic information input unit 43 is information indicating that a point is displayed at a predetermined position in space, the irradiation information creating unit 42 causes the
また、本実施形態のマーク生成装置10では、空間上に直線又は曲線を表示する場合には、プラズマが発生する焦点を、所定の時間間隔でこの直線又は曲線上の所定の間隔の点上を離散的に移動させるとともに、これと同期させて焦点に直線光を照射することにより、直線又は曲線を表示する。すなわち、照射情報作成部42は、図形情報入力部43が受け付けた図形情報が空間上の所定の位置に直線又は曲線を表示する旨の情報である場合には、レーザ光の焦点が図形情報により指定される直線又は曲線上の複数点を所定の時間間隔で移動し、かつ、これら直線又は曲線上を残像が残る程度の時間(1/30〜1/20秒程度)で往復移動するように、所定の時間間隔ごとのプラズマ発生装置30の水平回転装置32、鉛直回転装置33、及び集光部36の水平角度、鉛直角度、焦点距離に関するプラズマ発生装置制御情報を作成し、また、直線光発生装置20の直線光発生部24により照射された直線光が、移動する焦点に追従して、焦点の位置を通過するように、各時間における水平回転装置32、及び鉛直回転装置33の水平角度、鉛直角度に関する直線光発生装置制御情報を作成する。
Further, in the
制御部41は、照射情報作成部42が作成した直線光発生装置制御情報に基づき、所定時間ごとに直線光発生装置20の水平回転装置32及び鉛直回転装置33がこの情報により指定された水平角度、鉛直角度を向くように制御信号を出力する。
Based on the linear light generator control information generated by the irradiation information generator 42, the
また、これと同様に、制御部41は、照射情報作成部42が作成したプラズマ発生装置制御情報に基づき、所定時間ごとにプラズマ発生装置30の水平回転装置32、鉛直回転装置33がこの情報により指定された水平角度、鉛直角度を向き、また、その集光部36の焦点距離がこの情報により指定された焦点距離となるように制御信号を送信する。
Similarly, the
以下、本実施形態のマーク生成装置10により3次元的に曲線を表示する流れを、図5を参照しながら説明する。
まず、STEP1において、図形情報入力部43が、利用者による曲線の3次元的な位置を含む図形情報の入力を受け付ける。
Hereinafter, the flow of displaying a curve three-dimensionally by the
First, in STEP 1, the graphic information input unit 43 receives an input of graphic information including a three-dimensional position of a curve by the user.
次に、STEP2において、照射情報作成部42が、図形情報入力部43が受け付けた図形情報に基づき、この図形情報に含まれる曲線上に所定の間隔をあけて複数の点を設定し、所定の時間間隔で焦点が設定した複数の点を位置するように、所定の時間間隔ごとのプラズマ発生装置30の水平回転装置32、鉛直回転装置33、及び集光部36の水平角度、鉛直角度、焦点距離に関するプラズマ発生装置制御情報を作成する。また、直線光発生部24により照射された直線光が上記の所定の時間間隔ごとの焦点の位置を通過するように、各時間の直線光発生装置20の水平回転装置32、及び鉛直回転装置33の水平角度、鉛直角度に関する直線光発生装置制御情報を作成する。
Next, in STEP 2, the irradiation information creation unit 42 sets a plurality of points at predetermined intervals on the curve included in the graphic information based on the graphic information received by the graphic information input unit 43. The horizontal angle, the vertical angle, and the focal point of the
次に、STEP3において、制御部41が、所定時間ごとに、プラズマ発生装置制御情報に基づき、プラズマ発生部34がこの情報により指定された水平角度、鉛直角度を向き、さらに、その集光部36の焦点距離がプラズマ発生装置制御情報により指定された焦点距離となるようにプラズマ発生装置30へ制御信号を送信する。また、これと同時に、制御部41が、直線光発生装置制御情報に基づき、プラズマ発生装置30と同期して、直線光発生装置20の直線光発生部24が直線光発生装置制御情報により指定された水平角度、鉛直角度を向くように制御信号を出力する。
Next, in STEP 3, the
これにより、図6に示すように、プラズマ発生装置30が、図形情報により指定された曲線上の複数の点において所定の時間間隔で焦点Fを結び、各点において微粒子を発生させるとともに、これと同期して、この点を直線光発生装置20が直線光により照射することとなる。これにより、上述したように、直線光が微粒子により散乱され、3次元空間における光を発するする領域が大きくなり、これらの点が視認可能となる。また、上記のように、焦点Fは曲線上を1/30〜1/20秒程度の期間で往復移動しており、これにより、観察者には発光する点の離間的な移動が残像として残り、空間上に表示された曲線として視認されることとなる。
As a result, as shown in FIG. 6, the
以上説明したように、本実施形態によれば、プラズマ発生装置30により焦点Fにプラズマを発生させることで焦点の近傍に水蒸気等の微粒子を発生させ、この微粒子が拡散した領域に、直線光発生装置20により直線光を照射することとしたため、直線光が焦点Fの周囲に拡散した微粒子により散乱され、3次元空間における光を発する領域が大きくなり、容易に視認することが可能となる。
As described above, according to this embodiment, plasma is generated at the focal point F by the
また、プラズマ発生装置30により焦点Fを空間上の図形情報により指定された曲線にあたる位置を移動させ、さらに、直線光発生装置20をプラズマ発生装置30に同期させて、常時、焦点Fにあたる位置に直線光を照射させることにより、観察者には光を発するする領域の移動が残像として残り、3次元空間に表示された曲線又は直線として視認することができる。さらに、このように曲線又は直線を組み合わせることにより各種図形を表示することも可能となる。
Further, the focal point F is moved by the
このように、本実施形態のマーク生成装置10は、空間上に視認可能な点や直線又は曲線を表示可能であるため、建築や土木現場における墨出し作業に用いることも可能である。図7は、マーク生成装置10により建物の窓50や家具51などの位置を空間上に表示している様子を示す図である。このような場合には、基準点に対して所定の姿勢となるようにマーク生成装置10を設置し、窓50や家具51などの位置情報を制御装置40に入力する。これにより、窓50や家具51などが3次元的に表示されるため、例えば、建物の建設作業中でも窓50や家具51の配置などを3次元的に視覚により検討することが可能になる。
As described above, the
また、図8は、マーク生成装置10により杭60や鉄骨柱61の位置を表示している様子を示す図である。同図に示すように、マーク生成装置10により杭60や鉄骨柱61にあたる位置に直線を表示し、この表示された直線を基準として杭60や鉄骨柱61を建て込むことで、測量器やレーザ視準器により建て込み誤差を測定し、調整作業を行う必要がなくなり、施工効率を向上することができる。
FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the positions of the
なお、本実施形態では、直線又は曲線を表示する場合に、プラズマ発生装置30の焦点Fを所定の時間間隔で直線又は曲線上に設定された複数の点を移動させるとともに、この焦点Fを直線光発生装置20により直線光で照射することとしたが、これに限らず、焦点Fを連続的に直線又は曲線上を移動させ、直線光発生装置20をこれに同期させて、常時、焦点Fを直線光で照射するようにしてもよい。
In the present embodiment, when displaying a straight line or a curved line, the focal point F of the
また、本実施形態ではプラズマ発生装置30を固定しておき、プラズマ発生装置30の集光部36により焦点距離を調整し、水平回転装置32により水平角度を調整し、鉛直回転装置33により鉛直角度を調整して所定の3次元位置に焦点Fが位置するようにしたが、これに限らず、例えば、焦点距離を固定しておき、ロボットアーム等を使用して焦点が所定の3次元位置に位置するようにプラズマ発生部34を移動させたり、その姿勢を変化させたりしてもよく、要するに所望の3次元位置に焦点が位置するようにできればその方法は問わない。
In this embodiment, the
これと同様に、本実施形態では直線光発生装置20を固定しておき、直線光発生装置20の水平回転装置22により水平角度を、鉛直回転装置23により鉛直角度を調整して直線光が焦点Fを通過するようにしたが、これに限らず、焦点Fを直線光が通過するようにその姿勢や位置を調整可能であればその方法は問わない。
Similarly, in this embodiment, the
すなわち、例えば、図9に示すように、支持部材11の一端に焦点距離が固定されたプラズマ発生装置30を固定しておき、支持部材11の他端にプラズマ発生装置30の焦点Fにあたる位置を直線光が通過するように直線光発生装置20を固定する。これにより、支持部材11に対して一定の位置に、常時、プラズマ発生装置30の焦点が位置し、さらに、この焦点Fを直線光発生装置20が直線光により照射することとなる。かかる構成のマーク生成装置210によれば、3次元空間上の所定の位置に点を表示する場合には、マーク生成装置210を支持部材11ごと、この所定の位置にプラズマ発生装置30の焦点Fが位置するように保持すればよく、また、3次元空間上に直線又は曲線を表示する場合には、同図に示すように、マーク生成装置210を支持部材11ごと、この直線又は曲線上を焦点Fが連続的に移動するように、移動させればよい。
That is, for example, as shown in FIG. 9, the
また、本実施形態では、プラズマ発生装置30の焦点にあたる位置を一台の直線光発生装置20により照射することとしたが、これに限らず、複数台の直線光発生装置により照射することとしてもよい。これにより、一部の直線光発生装置の直線光が障害物により遮られても、他の直線光発生装置により焦点を照射することができる。
In the present embodiment, the position corresponding to the focal point of the
さらに、本実施形態では、プラズマ発生装置30と直線光発生装置20とを別々に設ける構成としたが、これらのレーザ光発生装置(レーザ光発生部35と、直線光発生部24と)を共有させて、一体に構成することも可能である。図10は、プラズマ発生装置と直線光発生装置とを一体に構成したマーク生成装置110の構成を示す図である。同図に示すように、マーク生成装置110は、制御装置140と、レーザ光発生装置111と、レーザ光発生装置111が発生したレーザ光を光学的に分岐するハーフミラー112と、ハーフミラー112により分岐された一方のレーザ光が通過する集光装置113と、集光装置113を通過したレーザ光の進行方向を変更する3次元回転可能なミラー114と、ハーフミラー112により分岐された他方のレーザ光の進行方向を変更する3次元回転可能なミラー115とにより構成される。なお、本実施形態では、集光装置113をミラー114の前段に配置しているが、ミラー114の後段に配置することとしてもよい。
Further, in the present embodiment, the
集光装置113は、その焦点距離を制御装置140から入力される制御信号に応じて変化させる機能を有する。また、ミラー114、115は、制御装置140から入力される制御信号に応じて多軸回転し、その姿勢を変化させる機能を有する。
The condensing
図形情報入力部143は、操作員による表示する図形の3次元位置に関する図形情報の入力を受け付ける。
照射情報作成部142は、図形情報入力部143が受け付けた図形情報に基づき、ミラー114、115の姿勢及び集光装置113の焦点距離に関する制御情報を作成する。
The graphic
The irradiation
すなわち、図形情報が空間上の所定の位置に点を表示する旨の情報である場合には、ハーフミラー112により反射され、集光装置113を通過し、ミラー114により反射されたレーザ光が、図形情報で指定される位置において焦点を結ぶように、集光装置113の焦点距離及びミラー114の姿勢を求め、ハーフミラー112を通過し、ミラー115により反射されたレーザ光が、図形情報で指定される位置を通過するように、ミラー115の姿勢を求め、これらの求めた情報を制御情報とする。
That is, when the graphic information is information indicating that a point is displayed at a predetermined position in space, the laser beam reflected by the
また、図形情報が空間上の所定の位置に直線又は曲線を表示する旨の情報である場合には、集光装置113を通り、ミラー114により反射されたレーザ光の焦点が表示情報に含まれる直線又は曲線上の間隔をあけた複数の点を、所定の時間間隔ごとに移動するとともに、これら直線又は曲線上を残像が残る程度の期間(1/30〜1/20秒程度)で往復移動するように、所定の時間間隔ごとのミラー114の姿勢及び集光装置113の焦点距離を求める。また、ミラー115により反射されたレーザ光が、所定の時間ごとに、対応する時間における焦点位置を通過するように、ミラー115の姿勢を求める。そしてこれら求めた情報を制御情報とする。
Further, when the graphic information is information indicating that a straight line or a curve is displayed at a predetermined position in space, the display information includes the focal point of the laser beam that passes through the
制御部141は、照射情報作成部142が作成した制御情報に基づき、所定時間ごとにミラー114、115に制御情報により指定された姿勢となるように制御信号を出力し、また、これと同時に、集光装置113にその焦点距離が制御情報により指定された距離となるように制御信号を出力する。
Based on the control information created by the irradiation
かかる構成のマーク生成装置110によっても、レーザ光発生装置111から照射されたレーザ光が、ハーフミラー112により反射され、集光装置113を通過し、ミラー114により反射された後、図形情報により指定された点において焦点を結びプラズマを発生させることで、この焦点において水蒸気等の微粒子が発生する。さらに、レーザ光発生装置111から照射され、ハーフミラー112を通過し、ミラー115により反射されたレーザ光が焦点に発生した微粒子を照射する。これにより、3次元空間上に視認可能な点を表示することができる。さらに、ミラー114の姿勢及び集光装置113の焦点距離を変化させることにより、上記の焦点を高速で連続的又は離散的に移動させ、これと同期させて、ミラー115により反射したレーザ光が焦点を通過するようにミラー115の姿勢を変化させることで、直線や曲線を表示することも可能である。
Also in the
10 マーク生成装置 11 支持部材
20 直線光発生装置 21 架台
22 水平回転装置 23 鉛直回転装置
24 直線光発生部
30 プラズマ発生装置 31 架台
32 水平回転装置 33 鉛直回転装置
34 発生部 35 光発生部
36 集光部 37 レンズ
40 制御装置 41 制御部
42 照射情報作成部 43 図形情報入力部
50 窓 51 家具
60 杭 61 鉄骨柱
110 マーク生成装置 111 光発生装置
112 ハーフミラー 113 集光装置
114 ミラー 115 ミラー
140 制御装置 141 制御部
142 照射情報作成部 143 図形情報入力部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
レーザ光を照射するレーザ照射部と、当該レーザ照射部が照射したレーザ光を集光して焦点を結ばせる集光部とからなり、該集光部により焦点を結んだ位置でプラズマを発生させる、姿勢を調整可能なプラズマ発生装置と、
直線光を照射し、その直線光が、前記レーザ光が焦点を結んだ位置を通るように姿勢を調整可能な直線光発生装置と、を備え、
前記直線光は、前記レーザ光とは異なる光路を辿り、前記集光部を通らずに前記レーザ光が焦点を結んだ位置に至ることを特徴とするマーク生成装置。 A device for generating a visible mark in space,
A laser irradiation unit that irradiates a laser beam and a condensing unit that condenses and focuses the laser beam irradiated by the laser irradiation unit, and generates plasma at a position focused by the condensing unit A plasma generator with adjustable attitude;
A linear light generating device that irradiates linear light, the linear light being capable of adjusting the posture so that the laser light passes through a focused position , and
It said linear light follows a different optical path from said laser beam, mark generation device according to claim optimal Rukoto to the laser beam position the focused without passing through the condenser part.
前記集光部は、その焦点距離を変更可能であることを特徴とするマーク生成装置。 The mark generation device according to claim 1,
The said light collection part can change the focal distance, The mark production | generation apparatus characterized by the above-mentioned.
前記プラズマ発生装置及び前記直線光発生装置は、支持部材に固定されており、当該支持部材の姿勢を調整することにより、前記プラズマ発生装置及び前記直線光発生装置の姿勢を調整することを特徴とするマーク生成装置。 The mark generation device according to claim 1,
The plasma generator and the linear light generator are fixed to a support member, and the posture of the plasma generator and the linear light generator is adjusted by adjusting the posture of the support member. Mark generation device.
前記プラズマ発生装置及び前記直線光発生装置は、夫々、その姿勢を調整可能に支持部材に取り付けられていることを特徴とするマーク生成装置。 The mark generation device according to claim 1 or 2,
The said plasma generator and the said linear light generator are each attached to the support member so that the attitude | position is adjustable, The mark generator characterized by the above-mentioned.
レーザ光を発射するレーザ装置と、
前記レーザ光を光学的に分岐するハーフミラーと、
前記分岐された一方のレーザ光を反射する、その姿勢が可変な第1のミラーと、
前記第1のミラーの前段又は後段において、前記分岐された一方のレーザ光が通過し、前記分岐された一方のレーザ光を集光して焦点を結ばせ、当該焦点においてプラズマを発生させる、焦点距離を調整可能な集光装置と、
前記分岐された他方のレーザ光を反射する、その姿勢が可変な第2のミラーと、を備え、
前記他方のレーザ光は、前記一方のレーザ光とは異なる光路を辿り、前記集光装置を通らずに前記焦点に至ることを特徴とするマーク生成装置。 A device for generating a visible mark in space,
A laser device that emits laser light;
A half mirror that optically branches the laser beam;
A first mirror that reflects one of the branched laser beams and has a variable posture;
A focal point that passes through one of the branched laser beams before and after the first mirror, condenses the focused one of the branched laser beams, and generates plasma at the focal point. A light collecting device capable of adjusting the distance;
A second mirror that reflects the other branched laser beam and whose posture is variable ,
The other laser beam follows a different light path from said one laser beam, mark generation device according to claim optimal Rukoto the focus without passing the light collector.
レーザ光を集光して前記所定の位置に焦点を結ばせ、当該焦点においてプラズマを発生させ、
前記所定の位置に直線光を、前記レーザ光とは異なる光路を辿り、前記レーザ光を集光する集光部を通らずに至るように照射することを特徴とするマーク生成方法。 A method for generating a dot-like mark that is visible at a predetermined position in space,
Focus the laser light to focus on the predetermined position, generate plasma at the focus,
A mark generating method, wherein the predetermined position is irradiated with linear light so as to follow an optical path different from that of the laser light so as not to pass through a condensing unit for condensing the laser light .
レーザ光を集光して焦点を結ばせて、当該焦点においてプラズマを発生させながら、当該焦点を表示すべき直線又は曲線に沿って移動させるとともに、前記移動する焦点を結んだ位置に前記直線光を、前記レーザ光とは異なる光路を辿り、前記レーザ光を集光する集光部を通らずに至るように照射することを特徴とするマーク生成方法。 A method for generating a linear or curved mark that is visible in space,
The laser beam is focused and focused to generate plasma at the focus, and the focus is moved along a straight line or curve to be displayed, and the linear light is moved to a position where the moving focus is connected. Is irradiated so as to follow an optical path different from that of the laser beam so as not to pass through a condensing part for condensing the laser beam .
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