JPH0720390A - レーザ案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザを簡単な構成で自在に偏向させること
ができるレーザ案内装置を提供することを目的とする。 【構成】 透明板１１を保持する保持枠１１ａと、透明
板１２を保持する保持枠１２ａとをジャバラを介して互
いに透明板の向きを可変とし、透明板１１と１２との間
の密閉空間に透明液体を封止して可変頂角プリズム１０
を構成し、モータ１３、１４により夫々保持枠１１ａ、
１２ａの向きを別々に可変とし、エンコーダ１５、１６
により夫々その角度を検出し、角度表示装置１８に表示
するようにし、この可変頂角プリズム１０によりレーザ
を自在に偏向する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２枚の透明板と可撓性フ
ィルムと透明液体とから成る可変頂角プリズムを利用し
てレーザを所定の角度及び方向に偏向させるレーザ案内
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザー案内装置は複数のミラー
を用いて図８、図９のように構成されている。図８にお
いて１０１，１０２はミラー、１０３，１０４はモー
タ、１０５，１０６はロータリーエンコーダ、１０７は
レーザ、１０１ａはミラー１０１の回転軸、１０２ａは
ミラー１０２の回転軸である。上記構成においてミラー
１０１と１０２は直交する回転軸１０１ａ・１０２ａに
それぞれ支持されモータ１０３，１０４によりそれぞれ
回動される。ミラー１０１，１０２の回動量はそれぞ
れ、ロータリーエンコーダ１０５，１０６により検出さ
れた信号により不図示のモータ制御回路へフィードバッ
クされる。同図において２枚のミラー１０１と１０２を
それぞれ回動制御することによってレーザ１０７を任意
の方向へ偏向させることができる。図９は図８に示した
レーザ案内装置にさらに２枚のミラー１０８と１０９を
加え、レーザ案内装置に入射するレーザの光軸と射出す
るレーザの光軸が大きくずれないようにしたレーザ案内
装置の従来例を示す。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上記
従来例では、図８に示すように２枚のミラーを用いたレ
ーザ案内装置では入射するレーザと射出するレーザが平
行に近い状態の時、２つのミラーの間隔だけレーザの光
軸がずれてしまう欠点があった。

【０００４】又図９に示すように４枚のミラーを用いた
レーザ案内装置は入射するレーザの光軸と射出するレー
ザの光軸を合わせることができるが、装置が複雑である
ばかりか光路長が伸びてしまう。

【０００５】本発明は、このような従来の問題を解決
し、レーザ光を自在に、偏光させることができるレーザ
案内装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば可変頂角
プリズムを用い、該可変頂角プリズムにプリズムの頂角
及び光線の偏向方向を表示する表示手段を設けることに
よって、プリズムの屈折作用を利用し、レーザを任意の
方向に、０°を含む任意の角度だけ偏向させることがで
きるようにしたものである。

【０００７】

【実施例】図１ないし図２は本発明を有効に実施できる
可変頂角プリズムを示し、図２は図１に示した可変頂角
プリズムの頂角を変化させた状態を示す。図１において
１，２はガラスやアクリル樹脂から成る透明板、３，４
は透明板１，２を保持する保持枠、５は可撓性フィルム
から成るベローズ、６は前記透明板１，２と保持枠３，
４とベローズ５でかこまれた空間に満たされた均一な屈
折率で透明な液体。該液体はたとえばシリコンオイルな
どが用いられる。７は光軸。同図において透明板１，２
はベローズ５により連結されていて図２のように変形さ
せることによってプリズムとして機能するようになり、
可変頂角プリズムに入射した光線を偏向させることがで
きる。

【０００８】図３は本発明の第１の実施例を示す。

【０００９】１０は図１，２で示した可変頂角プリズム
と基本的構成が同様の可変頂角プリズムで、透明板１１
を保持した保持枠１１ａと、透明板１２（不図示）を保
持した保持枠１２ａとが可撓性フィルムにより連結さ
れ、その間の密封空間中に液体が封止され、対向する透
明板１１と透明板１２との向きを変えて頂角を変更する
ことにより、このプリズムを通過する光の向きを変える
ことができるようにしている。

【００１０】１３，１４はモータ、１５，１６は回動軸
１１ｂ，１２ｂを中心に回動する透明板の回動量を検出
しパルス信号を出力するロータリーエンコーダー、１３
ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａはギヤ、１７はモータ１
３，１４の駆動制御回路、１０は図１で説明した可変頂
角プリズムと同様の構成の可変頂角プリズム、１８はロ
ータリーエンコーダ１５，１６からの出力信号により、
前記可変頂角プリズム１０の頂角及び方向を表示する表
示装置である。１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａはギヤ
である。

【００１１】同図において、モータ１３はモータ駆動制
御回路１７により駆動されギヤ１３ａ，１５ａを介して
透明板１１を回動軸１１ｂを中心に回動させる。この時
の回動量はロータリーエンコーダー１５により検出され
出力信号はモータ駆動制御回路１７にフィードバックさ
れて透明板１１が所定の角度になるようにモータが制御
される。透明板１２（不図示）についても同様に制御さ
れる。このように２枚の透明板１１，１２を任意の角度
に駆動制御することによって前記可変頂角プリズムの頂
角及びその方向を任意の角度に設定することができる。
設定した可変頂角プリズムの頂角及び方向は角度表示装
置１８により表示される。

【００１２】したがって、レーザの偏向角度を角度表示
装置を見ながら高精度に調節することができる。

【００１３】図４は本発明の第２の実施例を示し、２１
は図１で説明したものと同様の構造の可変頂角プリズ
ム、２２は固定枠、２３は回動軸２２ａに保持された可
動枠、２４は可動枠２３に設けられた回動軸２３ａに保
持された可動枠、２５は可変頂角プリズム２１の片側の
透明板を固定支持するための押え板、２６，２７はマイ
クロメータヘッド、２６ａ，２７ａはマイクロメータヘ
ッドの目盛である。

【００１４】上記構成において可変頂角プリズム２１は
一方の透明板を押え板２５によって固定され、反対側の
透明板を可動枠２４に保持されている。可動枠２４は回
動軸２３ａを中心に回動可能で、可動枠２３は回動軸２
２ａを中心に回動可能に保持され、固定枠とともにいわ
ゆるジンバル装置を構成している。マイクロメータヘッ
ド２６，２７の先端は可動枠２４に当接していて、可動
枠２４に保持された透明板はマイクロメータヘッドによ
って任意の角度に傾動可能である。この時可動枠２４の
傾動量は目盛２６ａ，２７ａにより知ることができる。

【００１５】図５は本発明の第３の実施例を示し、３１
は図１で説明した可変頂角プリズムと同様の構成の可変
頂角プリズムである。３１ａは可変頂角プリズム３１の
片方の透明板、３２は固定台、３３は固定台３２に回動
可能に保持されたプリズム回転枠、３３ａは透明板３１
ａを一方向に傾動させるための回動軸、３３ｂはプリズ
ム回転枠３３を回動させるためのツマミ、３３ａはプリ
ズム回転枠３３の回動角を知るための目盛、３４はマイ
クロメーターヘッド、３４ａはマイクロメータヘッドの
目盛である。上記構成において、マイクロメータヘッド
の先端の移動により、透明板３１ａは回動軸３３ａを中
心に傾動して、可変頂角プリズムは所定の頂角をもった
プリズムを形成する。マイクロメータヘッドの目盛３４
ａの読み値から換算表によりプリズムの頂角を知ること
ができる。又、所定の角度に設定した可変頂角プリズム
３１を保持したプリズム回転枠３３はツマミ３３ｂによ
って任意の位置に回動可能であり、この時の角度は目盛
３３ｃから知ることができる。

【００１６】図６は可変頂角プリズム１０３を２つ直列
にならべたもので、レーザ光線の偏角をより大きくする
ことが可能となる。

【００１７】図７は以上説明した実施例をトンネル掘削
機用のレーザ案内装置に応用し図で、１０１は掘削中の
トンネル、１０２はレーザ測距儀、１０３，１０４は可
変頂角プリズムを用いたレーザ案内装置、１０５はトン
ネル掘削機、１０６はトンネル掘削機１０５に取り付け
たレーザ反射用コーナーキューブ、１０７はレーザであ
る。

【００１８】トンネル掘削はシールド掘削機等により工
事を行なう方法が知られているが、トンネルの直線部分
の掘削でトンネル掘削機の位置を測定し、正しく掘削工
事を進めることは比較的容易であるが、曲ったトンネル
で見通しのきかない部分の掘削では計画どおりに正しく
掘削するために、掘削機の位置をたえず測定する必要が
ある。図７で説明すると、レーザ測距儀１０２からのレ
ーザ１０７は本発明のレーザ案内装置１０３によって曲
げられトンネルにそってもう一つのレーザ案内装置１０
４によってさらにトンネルにそって曲がり、トンネル掘
削機１０５まで到達する。レーザはコーナーキューブ１
０６により入射した方向に反射して測距儀１０２にもど
り、トンネル掘削機までの距離が求められる。レーザ測
距儀とレーザ案内装置までの距離はレーザ案内装置の近
傍に置かれた不図示のコーナーキューブによってあらか
じめ距離を測っておく必要はあるが、レーザ案内装置の
可変頂角プリズムの頂角から求められるレーザの偏向方
向と、既知のトンネル掘削機までの距離によって、正し
く掘削工事が行なわれているかを知ることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、頂角が任意に設定
できる可変頂角プリズムを用い、その頂角又は光線の偏
角が明らかになる様に表示装置を設けることによって簡
単な装置でレーザを自在に偏向させることが可能になっ
た。レーザを用いた実験装置等にも利用することがで
き、光路中に挿入しても光路が大きくずれることがな
く、０°を含む角度でレーザを偏向させることができ
る。光距長も大きく変化しない。又レーザは単色光源で
あるためプリズムによる色の分散もなく不都合はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を有効に実施することができる可変頂角
プリズムの断面図。

【図２】本発明を有効に実施することができる可変頂角
プリズムの断面図。

【図３】本発明の第１の実施例を示す斜視図。

【図４】本発明の第２の実施例を示す斜視図。

【図５】本発明の第３の実施例を示す斜視図。

【図６】本発明の第４の実施例を示す断面図。

【図７】本発明の第５の実施例を示す断面図。

【図８】従来のレーザ案内装置を示す斜視図。

【図９】従来のレーザ案内装置を示す斜視図。

【符号の説明】

１，２…透明板 ３，４…保持
板 ５…シャバラ ６…透明液体 １０，２１，３１…可変頂角プリズム １３，１４…
モータ １５，１６…エンコーダ １３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ…ギヤ １７…モータ駆動制御回路 １８…角度表
示装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する２枚の透明板間の外周を可撓性
   フィルムによって封止し、その密封された空間内に透明
   液体を満たした可変頂角プリズムと、前記２枚の透明板
   をそれぞれ別々に、又はいずれか一方の透明板を傾動さ
   せ、前記可変頂角プリズムの頂角を任意の角度に駆動す
   るためのプリズム駆動手段と、該プリズム駆動手段によ
   って駆動される前記透明板の駆動量又は前記可変頂角プ
   リズムの頂角あるいは前記可変頂角プリズムによって光
   線が偏向される角度及び方向を表示する表示手段を有す
   ることを特徴とするレーザ案内装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、プリズム駆動手段と
   表示手段とは別の構成であることを特徴とするレーザ案
   内装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、表示手段はプリズム
   駆動手段に設けられていることを特徴とするレーザ案内
   装置。