JPH10300469A - レーザ投光装置 - Google Patents

レーザ投光装置

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JPH10300469A
JPH10300469A JP9120133A JP12013397A JPH10300469A JP H10300469 A JPH10300469 A JP H10300469A JP 9120133 A JP9120133 A JP 9120133A JP 12013397 A JP12013397 A JP 12013397A JP H10300469 A JPH10300469 A JP H10300469A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
prism
laser beam
optical path
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP9120133A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadahiko Hoshi
忠彦 星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP9120133A priority Critical patent/JPH10300469A/ja
Publication of JPH10300469A publication Critical patent/JPH10300469A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シンプルな機構でフォーカス調整を連続的に
行えるレーザ投光装置を提供する。 【解決手段】 光源1から射出されたレーザ光5は、2
枚の楔プリズム2a、2bに入射する。楔プリズム2
a、2bは、それらの傾斜面2u、2v同士を接触さ
せ、垂直面2w、2xを光軸に対して直角にして配置さ
れている。ボールネジ2eは、パルスモータ2fによっ
て駆動され、プリズム2bが、対向するプリズム2aの
傾斜面2vに沿って移動する。その結果、2個のプリズ
ム2a、2bの垂直面2wと2xとの間隔(合成厚t)
が連続的に変化する。これにより、光路における光学的
光路長を連続的に変更することができるので、連続的な
フォーカス調整が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、土木・建築等の分
野において水平・鉛直方向の測設作業や測量作業等に使
用されるレーザ投光装置に関する。特には、シンプルな
機構でフォーカス調整を連続的に行えるように改良を加
えたレーザ投光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のレーザ投光装置として
は、例えば、図3に示すものが知られている。このレー
ザ投光装置の本体100の下端部には、整準するための
整準ネジ101が設けられている。図3に示すレーザ投
光装置は、この整準ネジによりほぼ水平を合わせ、液体
プリズムを利用した自動傾き補正装置(図3中には図示
されず、図2参照)によって、より正確に水平を合わせ
るものである。本体100のベース部100aの上方に
はレーザダイオード102が設けられている。レーザダ
イオード102の上方には、投光レンズ103が移動金
物104に接着固定されている、移動金物104は、リ
ニアガイド機構105に摺動可能に嵌合し、光軸方向に
直進可能である。さらに、移動金物104はボールネジ
106と噛み合っている。ボールネジ106の一端にギ
ア107が固定され、このギア107はパルスモータ1
08の出力軸に固定されたギア109と噛み合ってい
る。
【0003】投光レンズ103の上方には、投光レンズ
103からの鉛直方向のレーザ光を水平方向へ偏角させ
ると共に360°方向に走査する回転ユニット110が
設けられている。回転ユニット110はペンタミラー1
11を有し、ベアリング112を介して本体100に鉛
直方向を中心に回転可能に支持されている。回転ユニッ
ト110には、モータ113の回転が伝達ベルト114
を介して伝達される。
【0004】このようなレーザ投光装置により例えば水
平方向の測設作業を行なう際には、まず装置を据え付け
て3本の整準ネジ101で整準を行なう。本体100に
は図示しない円形気泡管が設けられており、この円形気
泡管を見ながら整準を行なう。整準が完了し、レーザダ
イオード102から鉛直方向に出射したレーザ光102
Aは、投光レンズ103を通った後ペンタミラー111
により水平方向へ偏角し、防水・防塵のための透明ガラ
ス115を透過する。この透過した水平方向のレーザ光
120Bは、回転ユニット110の回転によって360
°方向に走査されて鉛直な壁面116上に水平線を形成
する。
【0005】このとき、作業者は壁面116上に照射さ
れたレーザ光120Bを見ながら、そのビームが細くな
るように、すなわちレーザ光120Bが壁面116上に
合焦するように、リモコンなどを操作する。この操作に
より、パルスモータ108が制御され、このモータ10
8の回転がギア109、107、及びボールネジ106
を介して移動金物104に伝達され、投光レンズ103
が光軸方向に移動する。
【0006】また、本願と同一出願人に係る特願平8−
248859号では、光源と投光レンズの間に、厚さの
異なる複数種のガラス板を挿入することによりフォーカ
スを調整することのできるレーザ投光装置が提案されて
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の図3のレーザ投
光装置では、投光レンズ103を光軸に沿って動かすた
めのガイド機構にガタがあった場合、投光レンズ103
の移動により投光レンズ103自体が所定の位置からシ
フト(光軸直交方向へ移動)して、装置から射出される
レーザ光が実際の水平からずれる問題点がある。
【0008】一方、光路中に厚さの異なるガラス板を挿
入してフォーカス調整する方法は、きわめて簡便な方法
ではあるが、連続的にフォーカス調整できないという問
題点があった。また、複数のガラス板をレーザ投光装置
内に装備しなければならないためスペースを必要とし、
レーザ投光装置全体が大型化するという問題点もあっ
た。
【0009】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、比較的シンプルな機構で、連続的なフォー
カス調整を行うことのできる高精度なレーザ投光装置を
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のレーザ投光装置は、 レーザ光を射出する
光源と、該レーザ光を集光する投光レンズとを備えるレ
ーザ投光装置であって、透光性でかつ相対的に移動可能
な対をなす部材からなり、全体として実質的に無屈折力
の光路長変更手段が、前記光源と前記投光レンズとの間
の光路中に設けられているものである。このように、本
発明では、非平行光束となっている部分の光路長を連続
的に変化させることにより、連続的なフォーカス調整が
可能となる。さらに、光路長変更手段を構成する部材が
屈折力を有していないため、仮にこれらの部材のガイド
機構のガタに起因するシフトが発生しても、精度に影響
を与えない利点がある。また、上述の構成に基づいて、
光路長変更手段は、一対の楔プリズムと、該一対の楔プ
リズムの合成肉厚を変化させるための駆動手段とを有す
ることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図1(A)は、本発明の1実施例に係るレーザ投光
装置の光学系の原理を説明するための図である。図1
(B)は、楔プリズムの移動手段の詳細を示す側面図で
ある。図中において、符号1は、可視域のレーザ光を発
するレーザダイオードからなる光源である。
【0012】光源1から射出されたレーザ光5は、2枚
の楔プリズム2a、2b及びその移動手段からなる光路
長変更手段に入射する。楔プリズム2a、2bは、同じ
頂角を有する楔形のプリズムであって、傾斜面2u、2
v同士を接触させ、垂直面2w、2xを光軸に対して直
角にして配置されている。
【0013】図1(B)を参照しつつ、プリズムの移動
機構について説明する。なお、同図においては、上側の
プリズム2bの移動機構のみが示されているが、必要に
より下側のプリズム2aにも移動機構を付設することが
できる。二点鎖線に示されているプリズム2bの側面に
は、ガイド突起2dが、図の垂直奥方向に向けて突出す
るように設けられている。このガイド突起2dは、長方
形の断面を有し、該長方形の長辺2gは、プリズム2b
の傾斜面2uと平行である。そして、このガイド突起2
dは、レーザ投光装置に対して固定されているガイド溝
2cに入り込んでおり、該溝2cに沿って摺動可能であ
る。
【0014】ガイド突起2dには、ボールネジ2eが接
続されている。このボールネジ2eは、パルスモータ2
fによって駆動され、ガイド突起2dを溝2cに沿って
斜め上下に駆動する。これにより、プリズム2bが、対
向するプリズム2aの傾斜面2vに沿って移動する。そ
の結果、2個のプリズム2a、2bの垂直面2wと2x
との間隔(合成厚t)が連続的に変化する。
【0015】本実施例の光学系における結像関係につい
て説明する。図1において投光レンズ3の焦点距離を
f、光源1と投光レンズ3の光学的な距離をa、また、
投光レンズ3からフォーカス位置(投光面)までの距離
をbとすると、(1/f)=(1/a)+(1/b)よ
り結像関係は以下となる。 a=(f・b)/(b−f)……………(1) ここで、楔プリズムの屈折率をn、合成厚をt、光源1
と投光レンズ3までの距離をcとすると以下となる。 a=(c−t)+t/n……………(2) (1)、(2)式より (f・b)/(b−f)=(c−t)+(t/n)……………(3) (3)式より t=[{(f・b)/(b−f)}−c]/{(1/n)−1}……(4) となる。すなわち、投光面までの距離bに応じてtを選
択することにより、投光面までの距離が変化した場合に
もフォーカス調整を行うことができる。
【0016】図2は、液体プリズム式自動傾き補正装置
の付いたレーザ投光装置の光学系を示す図である。この
レーザ投光装置光学系において、光源1と光路長変更手
段2の間に、コリメータレンズ14、液体プリズム1
5、コレクタレンズ16からなる自動傾き補正装置が備
えられている。液体プリズム15は、透明の容器15a
の底にシリコンオイル15bがある高さ溜められてい
る。
【0017】レーザ光源1からのレーザ光5はコリメー
タレンズ14で平行光になり液体プリズム15に入射す
る。装置全体が角度θ1だけ傾いた場合、液体プリズム
15のシリコンオイル15bの液面は水平を保つので、
勾配角θ1を持った液体の楔プリズムになる。このシリ
コンオイル15b内を透過したレーザ光は屈折し角度θ
2=(n−1)・θ1となって(nはシリコンオイルC
の屈折率)、コレクタレンズ16に入射する。θ2の傾
きを持ったレーザ光は、コレクタレンズ16の焦点距離
f2と投光レンズ3の焦点距離f3による倍率によっ
て、角度θ3=θ2・f2/f3=[(n−1)・θ
1]・f2/f3をもったレーザ光となる。このレーザ
光が装置全体の傾きによらず常に鉛直上方に出射される
(傾きが補正される)ためには、θ1=θ3であるから
f2・f3=1/(n−1) という関係を満たすよ
うにf2、f3、nを選ぶ必要がある。
【0018】投光レンズ3から出たレーザ光は、投光レ
ンズ3の上方に設置されているペンタプリズム17によ
って水平方向に出射される。ペンタプリズム17は光軸
を中心にして回転するので、ある一定の水平面を走査す
ることになる。そして作業者が、壁等に照射されている
レーザ光を目視で確認し、印を付ける等の作業を行う。
このとき、投光点はピントの合った線状であるため、マ
ーキングが正確である。
【0019】本実施例のレーザ投光装置には、上述の特
願平8−248859号に記載されているオートフォー
カス装置を付設することもできる。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、比較的シンプルな機構で、精度を劣化させる
ことなく、連続的なフォーカス調整を行うことができ
る。特に、光路長変更手段を楔プリズムで形成する場
合、その合成肉厚を変化させる際に、光軸直交方向のガ
タに影響を受けずに光路長を変更することが容易なた
め、高精度なレーザ投光装置を比較的安価に実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)は、本発明の1実施例に係るレーザ
投光装置の光学系の原理を説明するための図である。図
1(B)は、楔プリズムの移動手段の詳細を示す側面図
である。
【図2】液体プリズムを備えた自動傾き補正装置の付い
たレーザ投光装置の光学系を示す図である。
【図3】従来のレーザ投光装置の構造例を示す側面断面
図である。
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 光路長変更手
段 2a 楔プリズム 2b 楔プリズム 2c ガイド溝 2d ガイド突起 2e ボールネジ 2f パルスモー
タ 2g 長辺 2u、2v 傾斜
面 2w、2x 垂直面 3 投光レンズ 4 投光面 5 レーザ光 14 コリメータレンズ 15 液体プリズ
ム 16 コレクタレンズ 17 ペンタプリ
ズム

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を射出する光源と、該レーザ光
    を集光する投光レンズとを備えるレーザ投光装置におい
    て、 透光性でかつ相対的に移動可能な対をなす部材からな
    り、全体として実質的に無屈折力の光路長変更手段が、
    前記光源と前記投光レンズとの間の光路中に設けられて
    いることを特徴とするレーザ投光装置。
  2. 【請求項2】 上記光路長変更手段が、一対の楔プリズ
    ム及びその駆動機構を有し、該一対の楔プリズムの合成
    肉厚を変化させる請求項1記載のレーザ投光装置。
JP9120133A 1997-04-24 1997-04-24 レーザ投光装置 Pending JPH10300469A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9120133A JPH10300469A (ja) 1997-04-24 1997-04-24 レーザ投光装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9120133A JPH10300469A (ja) 1997-04-24 1997-04-24 レーザ投光装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10300469A true JPH10300469A (ja) 1998-11-13

Family

ID=14778793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9120133A Pending JPH10300469A (ja) 1997-04-24 1997-04-24 レーザ投光装置

Country Status (1)

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JP (1) JPH10300469A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006235605A (ja) * 2005-01-27 2006-09-07 Toyota Motor Corp ズーム機構

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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