(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直上方光及び鉛直下方光を投光するレーザ投光装置において、
鉛直上方光及び鉛直下方光用レーザダイオードを支持するレーザダイオード支持体をレーザ投光装置内部において懸垂し、
前記鉛直下方光用レーザダイオードと鉛直下方光用コリメータレンズとの間にダハプリズムと台形プリズムの複合体であるアッベプリズムを配置し、
鉛直上方用コリメータレンズの焦点距離がＦａであり、前記鉛直下方用コリメータレンズの焦点距離がＦｂである時に、Ｆａ  ＝  Ｆｂ  とすることを特徴とするレーザ投光装置。
【請求項２】
前記レーザダイオード支持体を取り囲む中空体を有し、前記レーザダイオード支持体と前記中空体は導体であることを特徴とする請求項１記載のレーザ投光装置。
【請求項３】
前記レーザダイオード支持体に磁界を与える１又は２以上の永久磁石を有し、前記レーザダイオード支持体は非磁性体であることを特徴とする請求項１記載のレーザ投光装置。
【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、計測、等において位置決めや変位計測を行うためのレーザ投光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉛直上方及び鉛直下方に光ビームを投光するレーザ投光装置には種々のものがあった。公開実用新案公報  平３−１２８８０９には光源をジンバル機構で懸架する装置が開示されている。しかし、懸架される円筒体内には光源である発光ダイオードの他にも光源駆動回路、コリメータレンズ、及びリレーレンズが固定されているので、当該円筒体が大型で重く、迅速に静止させるためには揺動減衰機構の制動力を増大させなければならず、その結果傾き補正精度が悪くなると言う問題があった。
【０００３】
図５は上記の従来の技術を改良した技術であって、特開平７−３３２９７６に開示されたものである。図５においては、可動体２にはレーザダイオード４，９と直角プリズム１０のみが固定されており、可動体２は一層小型・軽量のものとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の改良されたレーザ投光装置であっても、揺動可能な可動体には２つのレーザダイオード以外に反射面を有する直角プリズムを搭載しなければならず、可動体の重量の低減はもはや期待できない。そこで、本発明は、可動部分を更に小型化・軽量化し、レーザ投光装置全体が傾いた時でも、小さい制動力でより一層迅速に前記可動体を静止させることができ、しかも、制動力の影響で傾き補正精度が悪くなることがないレーザ投光装置を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため請求項１に係る発明では、鉛直上方光及び鉛直下方光用レーザダイオードを支持するレーザダイオード支持体をレーザ投光装置内部において懸垂し、前記鉛直下方光用レーザダイオードと鉛直下方光用コリメータレンズとの間にダハプリズムと台形プリズムの複合体であるアッベプリズムを配置し、鉛直上方用コリメータレンズの焦点距離がＦａであり、前記鉛直下方用コリメータレンズの焦点距離がＦｂである時に、Ｆａ  ＝  Ｆｂ  とするようにしている。
【０００６】
また、請求項２に係る発明では、レーザ投光装置は、前記レーザダイオード支持体を取り囲む中空体を有し、前記レーザダイオード支持体と前記中空体は導体であるようにしている。
【０００７】
また、請求項３に係る発明では、レーザ投光装置は、前記レーザダイオード支持体に磁界を与える１又は２以上の永久磁石を有し、前記レーザダイオード支持体は非磁性体であるようにしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は従来と異なり、２つのレーザダイオードのみを懸垂させるため、傾き補正光学系も従来と異なっている。
【００９】
図１は本発明の概略図である。図１において、レーザ投光装置は鉛直方向を向いており、光学軸ＯＡが鉛直方向を向いているので、鉛直上方及び鉛直下方に同軸の光ビームが投光されている。上方投光系はレーザダイオードＬＤａと、コリメータレンズ６０ａと、軸ずれ調整器７０ａと、窓３０ａとからなる。また、下方投光系はレーザダイオードＬＤｂと、ダハプリズム８０ａと台形プリズム８０ｂの複合体であるアッベプリズム８０と、コリメータレンズ６０ｂと、軸ずれ調整器７０ｂと、窓３０ｂとからなる。２つのレーザダイオードを支持するレーザダイオード支持体１００は点Ｓａと点Ｐａ，点Ｓｂと点Ｐｂをそれぞれ結ぶ懸垂線Ｈａ，Ｈｂによりレーザ投光装置内に懸垂されている。レーザダイオード支持体１００を取り囲む中空体９０はレーザダイオード支持体１００を静止させるための制動機構の一部をなす。また、永久磁石Ｍａ、Ｍｂは別の制動機構の一部をなす。なお、レーザ投光装置を鉛直方向に向けるためには、基台４０を有する整準機構５０を用いる。
【００１０】
レーザダイオードＬＤａ、ＬＤｂは点光源であり、各点光源はコリメータレンズ６０ａ，６０ｂの各焦点に位置している。
【００１１】
また、軸ずれ調整器７０ａ，７０ｂは各々一対の楔プリズムで構成されている。
【００１２】
また、アッベプリズム８０は、図１においては、ダハプリズム８０ａの屋根の稜線を最左端にして描かれている。レーザダイオードから鉛直方向に出射した光線は台形プリズム８０ｂに垂直入射し、当該台形プリズム８０ｂの底面で反射された後ダハプリズム８０ａに入射し、当該ダハプリズムの一方の屋根で反射され、続いてもうひとつの屋根でも反射され、次に当該ダハプリズムの底面で反射されて、当該ダハプリズムから出射する。レーザ光が台形プリズム８０ｂに垂直入射する限り、ダハプリズム８０ａから垂直に出射する。尚、図１においては、紙面上にない垂直入射光は一つの屋根で反射して更にもうひとつの屋根で反射されるように描き、紙面内の垂直入射光は屋根の稜線で反射されるように描いている。
【００１３】
整準機構５０は整準ツマミを回動させて、複数本の脚の長さを変化させるものである。整準は円形気泡官で水平度をモニタしながら行う。尚、水平度はレーザダイオード支持体１００と中空円筒体９０との間の静電容量によってモニタすることもできる。
【００１４】
図２はアッベプリズム８０の斜視図である。アッベプリズム８０はダハプリズム８０ａの底面に台形プリズム８０ｂの斜面を接着したものである。アッベプリズムの有する各角度α、β、γは任意に定めてよい。たとえばα＝β＝γ＝６０度であってもよい。
【００１５】
図３はレーザ投光装置が鉛直方向から角度θ傾いた場合の投光状態の概略図である。点線で示す光学軸ＯＡが鉛直方向から角度θ傾いているにもかかわらず、本レーザ投光装置は必ず鉛直方向上下に光ビームを投光することができる。原理上角度θはいくら大きくても鉛直上下方向に光ビームが投光される。但し角度θが大きくなると、鉛直上方ビームと鉛直下方ビームの軸ずれは大きくなる。本発明装置は、一定の整準を行って、上記軸ずれが許容範囲内である状態で使用される。
【００１６】
図３において上方投光系が鉛直方向の光ビームを投光することができる理由はレーザダイオード支持体が重力に従って鉛直方向に静止しているからである。
【００１７】
図３において下方投光系が鉛直方向の光ビームを投光することができる理由は一般にアッベプリズム８０が倒立像を作る作用を有することに基づいている。
【００１８】
図４は本発明におけるアッベプリズムの機能を説明するための下方投光系の光路図である。コリメータレンズ６０ｂとアッベプリズム８０で形成する光学軸ＯＡが点線で示されている。光学軸ＯＡは鉛直軸Ｖｃから角度θ傾いているので、懸垂されたレーザダイオーッドＬＤｂは光学軸ＯＡからはずれて静止する。すると、点光源としてのレーザダイオードＬＤｂの位置Ｐｃとコリメータレンズ６０ｂの中心Ｏｂを結ぶ直線は光学軸ＯＡから角度θ傾くことになる。こうなるのはコリメータレンズ６０ａとコリメータレンズ６０ｂの焦点距離を等しくしてあるからである。従って、図４において、点Ｐｃはアッベプリズムの倒立像形成作用によりコリメータレンズ６０ｂの中心Ｏｂを通る鉛直線上の点Ｐｅに倒立像として結像されることになる。このようにして下方投光系も鉛直方向に光ビームを投光することができるのである。尚、図４においては、ダハプリズムの稜線はＲａＲｂであり、屋根上において光線が反射される位置はＱａ、Ｑｂである。また、光線と紙面のなす角度に応じて位置Ｑａ、Ｑｂは変化する。
【００１９】
本発明においては、投光されるビームの方向がふらつかないようにするため、レーザダイオード支持体１００を重力方向に静止させる手段が必須のものとなる。本発明に特に適した制動手段は空気制動と磁気制動である。
【００２０】
上記の空気制動機構はレーザダイオード支持体１００とこれを取り囲む中空体９０により構成することができる。たとえばこれらを円筒形となして、狭い間隙で保持すれば、空気の粘性により、レーザダイオード支持体に制動力が働くことになる。このような空気制動機構は、レーザダイオード支持体１００とこれを取り囲む中空体９０を導体とすること、又は、これらの表面を導体とすることにより、静電容量検出器としても利用することができる。静電容量検出器は、単独で又は円形気泡官と併用して、レーザ投光装置を整準するためのモニタとして好適に用いられる。あるいは、上記静電容量をモニタすればレーザ投光器が一定以上傾いたときはレーザダイオードへの給電を停止する信号を容易に出すことができる。
【００２１】
また、上記の磁気制動機構はレーザダイオード支持体１００の底面近くに１又は２以上の永久磁石を配置することにより構成することができる。これらの永久磁石は非磁性体であるレーザダイオード支持体１００の底面に不均一な磁界を与える。従って、そのような不均一な磁界の中で非磁性体であるレーザダイオード支持体１００が運動しようとすれば、当該支持体１００には渦電流による制動力が働くことになる。このような制動力を得るべく渦電流の大きな当該支持体１００の材料としてはアルミニウム、銅等の素材が適している。
【００２２】
さて、レーザダイオードを発光させるためには電力を供給し、更に好ましくは出力光をモニタする必要があるので、レーザダイオードには共通端子、電圧端子、モニタ端子の３つの端子がつけられている。これらの端子を外部に引き出すと、懸垂されるべきレーザダイオード支持体に余分な負荷がかかる。そして、この余分の負荷は制動力の不要な増大を招く。そこで、本発明に特に適した給電方法は懸垂線を給電線として利用することである。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１に係る本発明によれば、２つのレーザダイオードだけを懸垂するので、懸垂すべき重量が軽減され、しかも小さい制動力での制御が可能なため、制動力の影響で傾き補正精度が悪くなることがない。また、懸垂されるレーザダイオード支持体の寸法を小さくできる。
【００２４】
また、請求項２に係る発明によれば、懸垂されるレーザダイオード支持体を容易に制動することができる。また、中空体とレーザダイオード支持体との間の静電容量を容易にモニタできるから、整準機構の駆動が楽になる。
【００２５】
また、請求項３に係る発明によれば、レーザダイオード支持体の回転運動を容易に制動できるので、投光される光ビームがふらつくことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略図
【図２】アッベプリズムの斜視図。
【図３】本発明のレーザ投光装置が鉛直方向から傾いた場合の投光状態の概略図。
【図４】本発明における下方投光系の光路図。
【図５】従来の技術の原理図。
【符号の説明】
３０ａ、３０ｂ  窓
５０            整準機構
６０ａ，６０ｂ  コリメータレンズ
７０ａ、７０ｂ  軸ずれ調整器
８０            アッベプリズム
９０            中空体
１００          レーザダイオード支持体
ＬＤａ、ＬＤｂ  レーザダイオード
Ｈａ、Ｈｂ      懸垂線
Ｍａ、Ｍｂ      永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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