(57)【要約】【課題】  任意の対象面にレーザ光を簡単かつ安定して垂直照射することができ、照射方向の精度にも優れ、しかも、組立て式で製造も効率的に行える可搬型レーザ光垂直照射装置を提供すること。【解決手段】  対象面に押し当てるための拡径端部11を備えた円筒部材12の中空部に、ベアリング14と当該ベアリング14に内装される回転筒体15とを設けて作製され、かつ、中央部にはガイド孔13を備える照射ガイド具１と；この照射ガイド具１の回転筒体15に接続され、前記ガイド孔13の略中心軸上に配置された出射部23からガイド孔13を通して前記対象面にレーザ光を照射可能なレーザ出射器２とを含んで構成する一方、前記照射ガイド具１の回転筒体15とレーザ出射器２とを、接続角度を変更調節可能なジョイント機構Ｊで連結した。【選択図】  図１
2010114343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象面に対し垂直方向にレーザ光を照射できる可搬型レーザ光垂直照射装置であって、
前記対象面に押し当てるための拡径端部11を備えた円筒部材12の中空部に、ベアリング14と当該ベアリング14に内装される回転筒体15とを設けて作製され、かつ、中央部にはガイド孔13を備える照射ガイド具１と；この照射ガイド具１の回転筒体15に接続され、前記ガイド孔13の略中心軸上に配置された出射部23からガイド孔13を通して前記対象面にレーザ光を照射可能なレーザ出射器２とを含んで構成される一方、
前記照射ガイド具１の回転筒体15とレーザ出射器２とは、接続角度を変更調節可能なジョイント機構Ｊで連結されており、
前記照射ガイド具１を透光板Ｘに押し当ててレーザ光を照射させたとき、奥側に配置した投射面Ｙに表れる光点Ｐが回転筒体15を回転させても一定位置を保つように、前記ジョイント機構Ｊによってレーザ出射器２の接続角度を調節することによりレーザ光の照射方向を垂直に調整可能としたことを特徴とする可搬型レーザ光垂直照射装置。
【請求項２】
照射ガイド具１とレーザ出射器２とを連結するジョイント機構Ｊが、レーザ出射器２とに前記照射ガイド具１の回転筒体15とレーザ出射器２とに設けられた一対のフランジ端部と；レーザ出射器２のフランジ端部の挿通孔を通して回転筒体15のフランジ端部の雌ネジ孔に取着される少なくとも３本の連結ビス３・３…と；前記レーザ出射器２のフランジ端部の雌ネジ孔に前記連結ビス３・３…に隣接して配設される押しビス４・４…とから構成され、各連結ビス３の弛緩操作に応じて隣接する押しビス４を螺入してフランジ端部同士を緊締することにより接続角度の変更調節を可能としたことを特徴とする請求項１記載の可搬型レーザ光垂直照射装置。
【請求項３】
照射ガイド具１とレーザ出射器２とを連結するジョイント機構Ｊが、レーザ出射器２とに前記照射ガイド具１の回転筒体15とレーザ出射器２とに設けられた一対のフランジ端部と；レーザ出射器２のフランジ端部の挿通孔を通して回転筒体15のフランジ端部の雌ネジ孔に取着される少なくとも３本の連結ビス３・３…と；この連結ビス３・３…に装着されてフランジ端部間で挟み込まれる圧縮スプリング５・５…とから構成され、蓄勢した前記圧縮スプリング５の復元力でフランジ端部同士の緊締状態を維持せしめながら各連結ビス３を弛緩操作することにより接続角度の変更調節を可能としたことを特徴とする請求項１記載の可搬型レーザ光垂直照射装置。
【請求項４】
照射ガイド具１の回転筒体15とレーザ出射器２の双方のフランジ端部の少なくとも何れか一方の連結面側に段縁部が形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の可搬型レーザ光垂直照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可搬型レーザ光照射装置の改良、詳しくは、任意の対象面にレーザ光を簡単かつ安定して垂直照射することができ、照射方向の精度にも優れ、しかも、組立て式で製造も効率的に行える可搬型レーザ光垂直照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、フレネルレンズにより太陽光を集光して大熱量を得られるようにした高性能の太陽炉が開発され、このような太陽炉で使用するフレネルレンズは、図１１に示すように一枚のレンズを複数に分割して作製することでより大型化することができる。
【０００３】
ところが、枠体Ｆに分割レンズＬ・Ｌ…を装着してフレネルレンズを組み立てた後、分割レンズの位置調整を行わないと、各レンズの集光点とレンズ全体の焦点とが正確に一致しない状態のままとなって、エネルギーの分散による集光性能の低下を招き易い。
【０００４】
そのため、組み立て後は分割レンズの位置調整をしっかりと行う必要があるが、調整作業はレンズを起こした状態で各レンズの集光点がどこにきているかを確認しながら行う必要があるため、その集光点の位置を確認する道具として持ち運び可能なレーザ照射装置が好適に使用される（例えば、特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、集光点の位置を的確に把握するために、全ての分割レンズにレーザ光を垂直に照射する必要があるのに対し、従来のレーザ照射装置では、手に持った状態でレーザ光をブレなく安定して垂直方向に照射することが難しく、各レンズの集光点の位置を高い精度で検出することが難しかった。
【０００６】
そこで、本件発明者は、対象面に垂直に安定した状態でレーザ光を照射できるように、照射装置の先端部に拡径した押当て部を設ける技術を発案したが、製造面の都合から押当て部と装置本体とを別部材として作製すると、これらを連結する際に両者の接続角度に微妙な誤差が生じたり、また装置本体の接続端部に形成したフランジ面がレーザ光の出射方向に対し正確に垂直でなかったりするなど、レーザ光の照射方向にズレが生じてしまうことが多かった。
【０００７】
しかも、このような照射方向のズレを使用中に認識することはほぼ不可能で、もし認識できたとしてもそのズレを修正することは非常に困難であったため、各分割レンズの集光点を正確に焦点と一致させる必要がある分割レンズの位置調整作業において、高精度の調整を妨げる要因の一つとなっていた。
【特許文献１】特開平６−３２６３８０号公報（第１−５頁、第１−３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の如き問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、任意の対象面にレーザ光を簡単かつ安定して垂直照射することができ、照射方向の精度にも優れ、しかも、組立て式で製造も効率的に行える可搬型レーザ光垂直照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者が上記課題を解決するために採用した手段を添付図面を参照して説明すれば次のとおりである。
【００１０】
即ち、本発明は、対象面に対し垂直方向にレーザ光を照射できる可搬型レーザ光垂直照射装置であって、
前記対象面に押し当てるための拡径端部11を備えた円筒部材12の中空部に、ベアリング14と当該ベアリング14に内装される回転筒体15とを設けて作製され、かつ、中央部にはガイド孔13を備える照射ガイド具１と；この照射ガイド具１の回転筒体15に接続され、前記ガイド孔13の略中心軸上に配置された出射部23からガイド孔13を通して前記対象面にレーザ光を照射可能なレーザ出射器２とを含んで構成する一方、
前記照射ガイド具１の回転筒体15とレーザ出射器２とは、接続角度を変更調節可能なジョイント機構Ｊで連結し、
前記照射ガイド具１を透光板Ｘに押し当ててレーザ光を照射させたとき、奥側に配置した投射面Ｙに表れる光点Ｐが回転筒体15を回転させても一定位置を保つように、前記ジョイント機構Ｊによってレーザ出射器２の接続角度を調節することによりレーザ光の照射方向を垂直に調整可能とした点に特徴がある。
【００１１】
また、本発明は、照射ガイド具１とレーザ出射器２とを連結するジョイント機構Ｊを、レーザ出射器２とに前記照射ガイド具１の回転筒体15とレーザ出射器２とに設けられた一対のフランジ端部と；レーザ出射器２のフランジ端部の挿通孔を通して回転筒体15のフランジ端部の雌ネジ孔に取着される少なくとも３本の連結ビス３・３…と；前記レーザ出射器２のフランジ端部の雌ネジ孔に前記連結ビス３・３…に隣接して配設される押しビス４・４…とから構成し、各連結ビス３の弛緩操作に応じて各押しビス４を螺入してフランジ端部同士を緊締することにより接続角度の変更調節を可能にするという技術的手段を採用することができる。
【００１２】
また、本発明は、照射ガイド具１とレーザ出射器２とを連結するジョイント機構Ｊを、レーザ出射器２とに前記照射ガイド具１の回転筒体15とレーザ出射器２とに設けられた一対のフランジ端部と；レーザ出射器２のフランジ端部の挿通孔を通して回転筒体15のフランジ端部の雌ネジ孔に取着される少なくとも３本の連結ビス３・３…と；この連結ビス３・３…に装着されてフランジ端部間で挟み込まれる圧縮スプリング５・５…とから構成し、蓄勢した前記圧縮スプリング５の復元力でフランジ端部同士の緊締状態を維持せしめながら各連結ビス３を弛緩操作することにより接続角度の変更調節を可能にするという技術的手段を採用することができる。
【００１３】
また、本発明は、照射ガイド具１の回転筒体15とレーザ出射器２のフランジ端部の少なくとも何れか一方の連結面側に段縁部を形成するという技術的手段を採用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、拡径した押当て部を有する照射ガイド具をレーザ出射器に連結して構成したことにより、照射ガイド具を対象面に押し当てるだけで対象面に対して垂直方向に安定してレーザ光の照射を行えるため、本発明装置を使用すれば分割式フレネルレンズの各レンズの位置調整等を容易に行うことが可能となる。
【００１５】
しかも、照射ガイド具に設けた回転筒体にレーザ出射器を連結して回転自在とするとともに、照射ガイド具とレーザ出射器の連結部に接続角度が調節できるジョイント機構を採用したことにより、使用前に一度、照射ガイド具を透明板に押し当てた状態でレーザ光を照射して、奥側に配置した投射板に表れた光点がレーザ出射器の回転で移動する場合に、光点が一定位置で動かないように接続角度を調節すれば、レーザ光の照射方向を垂直に修正することができるため、接続角度のズレを解消して照射方向の精度を高めることもできる。
【００１６】
一方、製造面においても、組立て式の構造を採用したことで照射ガイド具とレーザ出射器を別部材として作製することができるため、製造効率の向上も図れる。
【００１７】
したがって、本発明により、分割レンズなどの任意の対象面にレーザ光を垂直照射する必要がある作業に非常に便利で、特に方向精度を要求される場合でも充分に対応可能なレーザ光垂直照射装置を提供できることから、本発明の実用的利用価値は頗る高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施するための最良の形態を具体的に図示した図面に基づいて更に詳細に説明すると、次のとおりである。
【００１９】
『実施例１』
本発明の実施例１は、図１から図９に示される。同図において、符号１で指示するものは、照射ガイド具であり、符号２で指示するものは、レーザ出射器である。また、符号３で指示するものは、連結ビスであり、符号４で指示するものは、押しビスである。
【００２０】
次に、実施例１の構成を以下から説明する。まず実施例１では、対象面に押し当てる拡径端部11を円筒部材12の一端に備え、かつ、中央部にはガイド孔13を有する照射ガイド具１にレーザ出射器２を連結して構成している（図１、図２参照）。
【００２１】
更に具体的に説明すると、照射ガイド具１の拡径端部11には、押当て面側にリング状の固定ゴム材11aを取着しており、これによって対象面が起立面であった場合でも拡径端部11を摩擦力で安定して固定することができ、また固定ゴム材11aの緩衝作用によって、拡径端部11を押し当てた際の対象面の損傷も防ぐことができる（図３参照）。
【００２２】
また、照射ガイド具１における拡径端部11を形成した円筒部材12の中空部には、ベアリング14とそれに内装する回転筒体15とを設け、この回転筒体15にレーザ出射器２を連結して回転自在としている。
【００２３】
なお実施例１では、照射ガイド具１の円筒部材12の中空部両端に一対のベアリング14・14を固定した後、連結側からベアリング14・14内に回転筒体15を挿入し、押当て面側に突き出た回転筒体15の胴部の溝にスナップリング16を取着して回転筒体15をベアリング14・14に装着している。
【００２４】
また、上記照射ガイド具１の円筒部材12には胴部に雌ネジを切って貫通孔を設けるとともに、この貫通孔にクランプレバー17を取付け、取り付けたクランプレバー17で内部の回転筒体15を締め付けて固定できるようにしている。
【００２５】
一方、レーザ出射器２に関しては、小型のレーザポインタ21をホルダー部材22の装着部22aに固定した構造としており、これにより故障した際でもレーザポインタ21を取り外して簡単に修理することができる。
【００２６】
また実施例１では、ホルダー部材22に貫設した雌ネジ孔にボルト材を挿通して、レーザポインタ21のスイッチ部21aを押圧できるようにしているため、レーザポインタ21の電源のON/OFF操作も簡単に行うことができる（図４参照）。
【００２７】
また、照射ガイド具１とレーザ出射器２の連結構造に関しては、照射ガイド具１の回転筒体15とレーザ出射器２のホルダー部材22とに一対のフランジ端部15a・24を設けると共に、レーザ出射器２のフランジ端部の挿通孔を通して回転筒体15のフランジ端部15aの雌ネジ孔に連結ビス３・３…を取着して、ガイド孔13の略中心軸上にレーザ光の出射部23が配置される位置で両者を連結している。
【００２８】
そして、レーザ出射器２のフランジ端部24には連結ビス３・３…に隣接して押しビス４・４…を配設して、図５(a)に示す状態から連結ビス３を弛緩操作して図５(b)に示す状態とした後、図５(c)に示すように隣接する押しビス螺入し緊締することでフランジ端部間の隙間を拡大することができるため、照射ガイド具１とレーザ出射器２の接続角度を任意に調節することが可能となる（図５参照）。
【００２９】
ちなみに、接続角度の調節時に照射ガイド具１とレーザ出射器２のフランジ端部間の隙間を広げ過ぎてしまった場合には、押しビス４を緩めて連結ビス３で緊締する逆の操作を行うことによりフランジ端部間の隙間を狭めて元の状態に戻すことができる。
【００３０】
また実施例１では、レーザ出射器２のフランジ端部24の連結面側に段縁部24aを形成しているため、図６に示すようにフランジ端部間に生じた隙間を利用して連結ビス３の少ない回転操作でフランジ端部24をより大きく傾けることが可能となる。
【００３１】
なお、レーザ出射器２のフランジ端部24に設けた段縁部は、照射ガイド具１の回転筒体15のフランジ端部15aの連結面に設けてもよく、また、双方のフランジ端部15a・24の対向面に設けてもよい。
【００３２】
そして、上記のように接続角度を調節可能としたことにより、使用前の準備段階において、レーザ光の照射方向をチェックした際、照射方向がズレていた場合には、レーザ出射器２の接続角度を調節して照射方向が対象面に垂直となるように修正することができる。
【００３３】
次に、その照射方向の修正方法を図７及び図８に基いてより詳細に説明する。まず、透明板Ｘを投射面Ｙから所定距離離した位置に配置し、この配置した透明板Ｘに図７(a)に示すように照射ガイド具１を押し当ててレーザ光を照射する。
【００３４】
次いで、その状態のままレーザ出射器２を回転させると、レーザ光の照射方向が透明板Ｘに対して適正に垂直となっていた場合には、図７(b)に示すように投射面Ｙに表れた光点Ｐに変化はないが、もし照射方向が垂直からズレていた場合には、図８(a)に示すようにレーザ出射器２の回転によってレーザ光の照射方向は連続的に変化するため、図８(b)に示すように光点Ｐは投射面Ｙ上を、円を描くように移動することとなる。
【００３５】
そして、照射方向のズレが確認できたときには、連結ビス３・３…と押しビス４・４…の操作によりレーザ出射器２の接続角度を調節して再度、照射方向の確認を行い、光点Ｐが移動しなくなるまで調節作業を繰り返す。
【００３６】
この際、投射面Ｙと透光板Ｘとが平行に配設されていると円軌道の中心点が適正な位置となるため目分量で調整を行い易いが、投射面Ｙを透光板Ｘに対し傾いた状態で配設した場合でも、光点Ｐは円状に移動するため、ズレを確認する点で大きな支障はない。
【００３７】
なお実施例１では、照射ガイド具１と回転筒体15とレーザ出射器２のフランジ端部15a・24に対して、連結ビス３・３…と押しビス４・４…とをそれぞれ均等間隔で３箇所ずつ配設し、この３箇所の各ビスで定まる平面の向きを調整することによってレーザ出射器２の接続角度を正確かつ効率的に調節可能としている。
【００３８】
このように、光点Ｐが動かなくなるまで接続角度を調節することで、レーザ光の照射方向は透光板Ｘに対して垂直に修正され、その状態で本発明装置を任意の対象面に使用すればレーザ光を高精度に垂直照射することができる。
【００３９】
なお、上記レーザ光の照射方向の修正を行う際には、透光板Ｘと投射板Ｙの距離を近付け過ぎると光点Ｐの回転半径が小さくなって光点Ｐの移動を視認できなくなり、結果として求める精度が得られなくなる虞れがあるため、投射面Ｙと透光板Ｘはできるだけ離して配置することが望ましい。
【００４０】
また図９に示すように、レーザ光の照射方向を修正した本発明装置を使用することで、大型フレネルレンズの枠体Ｆに装着した分割レンズＬ・Ｌ…の集光点の位置確認も容易に行うことが可能となるため、集光点と焦点とが一致するように各分割レンズＬ・Ｌ…の位置を三次元的に調整して、分割式フレネルレンズの集光性能を向上させることができる。
【００４１】
また本発明装置の照射ガイド具１およびレーザ出射器２のホルダー部材23は金属材料を加工して作製しているが、照射ガイド具１とレーザ出射器２とを別部材とすることで加工が容易になって効率良く製造を行うことができるため、製造面でも非常に都合が良い。
【００４２】
『実施例２』
次に、本発明の実施例２を図１０に基づいて説明する。同図において、符号５で指示するものは、圧縮スプリングである。実施例２では、照射ガイド具１とレーザ出射器２とを連結するジョイント機構Ｊにおいて、連結ビス３を弛緩操作した際の緊締手段として押しビス４の代わりに、圧縮スプリング５を各連結ビス３・３…のフランジ端部間に装着し、図１０(a)に示すように蓄勢した状態の圧縮スプリング５を連結ビス３の弛緩操作で図１０(b)に示すように復元させることで緊締状態を維持できるようにしている。
【００４３】
また、実施例２の形態を採用する場合には、フランジ端部の段縁部により形成される隙間を圧縮スプリング５・５…の収容スペースとして使用して、圧縮スプリング５の蓄勢力を調整に利用することができる。
【００４４】
本発明は、概ね上記のように構成されるが、本発明は図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、照射ガイド具１とレーザ出射器２とを連結するジョイント機構Ｊは、接続角度を調節できる構造ならばボールジョイントなどフランジ接続以外の他の継手構造を採用することも勿論可能である。
【００４５】
一方、照射ガイド部１の拡径端部11の形状も、押当て部が拡がった形状ならば円盤状に限らず漏斗状であってもよく、また連結ビス３および押しビス４の配設数に関しても調節面を確定できる３点以上であれば、正確な接続角度の調節が行える。
【００４６】
そしてまた、本発明に係る技術は分割レンズの位置調整器具以外にも、光の反射や屈折を調べる実験器具やレーザマーカーなどに応用することができ、何れのものも本発明の技術的範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
最近では、環境に優しいエネルギーシステムの一つとして太陽炉が注目されており、この太陽炉に関して、より大熱量を得るためにシステムを大型化する際には、分割式フレネルレンズの各レンズの位置調整をしっかり行ってエネルギーロスをできるだけ抑えることが重要な課題となる。
【００４８】
そのような中で、本発明の可搬型レーザ光垂直照射装置は、分割式フレネルレンズの位置調整に際して、各レンズの正確な焦点位置を容易に確認することができる実用的なツールであり、その他レーザ光を利用する他分野への応用も可能な有用な技術であるため、その産業上の利用価値は非常に高い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施例１におけるレーザ光照射装置を表わす全体斜視図である。
【図２】本発明の実施例１におけるレーザ光照射装置を表わす説明断面図である。
【図３】本発明の実施例１における照射ガイド具を表わす全体前面図である。
【図４】本発明の実施例１におけるレーザ光照射装置を表わす分解説明図である。
【図５】本発明の実施例１におけるジョイント機構を表わす状態説明図である。
【図６】本発明の実施例１におけるジョイント機構を表わす状態説明図である。
【図７】本発明の実施例１における装置の使用状態を表わす状態説明図である。
【図８】本発明の実施例１における装置の使用状態を表わす状態説明図である。
【図９】本発明の実施例１における装置の使用状態を表わす状態説明図である。
【図１０】本発明の実施例２におけるジョイント機構を表わす状態説明図である。
【図１１】分割レンズ式の大型フレネルレンズを表わす全体斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  照射ガイド具
11  拡径端部
11a  固定ゴム材
12  円筒部材
13  ガイド孔
14  ベアリング
15  回転筒体
15a  フランジ端部
16  スナップリング
17  クランプレバー
２  レーザ出射器
21  レーザポインタ
21a  スイッチ部
22  ホルダー部材
22a  装着部
23  出射部
24  フランジ端部
24a  段縁部
３  連結ビス
４  押しビス
５  圧縮スプリング
Ｊ  ジョイント機構
Ｘ  透光板
Ｙ  投射面
Ｐ  光点
Ｌ  分割レンズ
Ｆ  枠体
【図１】
2010114343.tif 000003
【図２】
2010114343.tif 000004
【図３】
2010114343.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2010114343.tif 000013