(57)【要約】      （修正有）【課題】土木、建築及び機械装置の設置時に使用される墨出し装置に関するものであり、ハーフミラーを使用して１個の光源から複数の直線光を安価に得ることを可能にした墨出し装置を提供するものである。【解決手段】  円筒形レンズとハーフミラーを用いて複数の直線状の光線を作成する方式の墨出し装置において、１個の光源２からの平行光線が反射率の異なる平板状のハーフミラー４，７を複数回反射した後に円筒形レンズ１３，１４，１５，１６を通過することで複数の直線状の光線を形成するごとく構成した。【選択図】図１
2006300769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形レンズとハーフミラーを用いて複数の直線状の光線を作成する方式の墨出し装置において、１個の光源からの平行光線が反射率の異なるハーフミラーを複数回反射した後に円筒形レンズを通過することで複数の直線状の光線を形成するごとく構成したことを特徴とする墨出し装置。
【請求項２】
複数の円筒形レンズの支持部と、各円筒形レンズに組み合わせた複数のハーフミラーの支持部に角度調整機構を設け、ひとつの平行光線から分割された複数の直線状の光線が全円周で連続した直線状光線を形成するごとく構成したことを特徴とする請求項１記載の墨出し装置。
【請求項３】
1枚の基材の両面にハーフミラーを構成し、平行光線が該ハーフミラーで複数回反射することで、複数の平行光線となるごとく構成したことを特徴とする請求項１記載の墨出し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木、建築及び機械装置の設置時に使用される墨出し装置のうち、平行なレーザー光源を利用して直線状の光線を出力するごとき構造の墨出し装置に関するものであり、特にグリーンの光線を出力することによって、視認し易い墨出し装置を安価に構成することを可能にするものである。
【背景技術】
【０００２】
近来、レーザー光源を利用した墨出し装置の利用度は大きく広まってきている。  更に光線の色も、従来の赤色からグリーンとなってより視認し易く改良されつつある。  しかし、グリーンのレーザー光源は赤色のものに比べて数倍のコストアップとなるために、複数の直線光を出力するために複数のレーザー光源を使用することは製品価格も大幅なアップとなり、実用上好ましくない。
【０００３】
この対策として、１個の光源からの平行光を光学的に分割して複数の平行光を形成することが試みられている。  しかし、この方法についてもプリズムなどを使用した場合は、光学部品のコストアップが大きく大きな経済効果を得ることが出来ない。
【特許文献１】特開２００４−３７３６７公報    一方、複数回分割された平行光線は、分割回数に応じて光量が減少し、視認性が低下するがこの課題について解決されていない。
【特許文献２】特開平９−１５９４５１公報  更に、他の方法として平行光を円錐状のプリズムに当てて全円周で連続した直線状光線を得る方法が提案されているが、構造が簡単なわりに実用的な精度を得るためには円錐状のプリズムの角度及び面精度はきわめて高いものを要求されるために、コストアップとなってしまう。
【特許文献３】特開平６−３３１３５６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記背景の下に成立したものであり、簡単な構造でありながら、経済性と視認性を両立させ、実用精度の向上を可能にした墨出し装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の手段は、円筒形レンズとハーフミラーを用いて複数の直線状の光線を作成する方式の墨出し装置において、１個の光源からの平行光線が反射率の異なるハーフミラーを複数回反射した後に円筒形レンズを通過することで複数の直線状の光線を形成するごとく構成したことを特徴とする墨出し装置を提供するものである。
【０００６】
本発明の第２の手段は、複数の円筒形レンズの支持部と、各円筒形レンズに組み合わせた複数のハーフミラーの支持部に角度調整機構を設け、ひとつの平行光線から分割された複数の直線状の光線が全円周で連続した直線状光線を形成するごとく構成したことを特徴とする請求項１記載の墨出し装置を提供するものである。
【０００７】
本発明の第３の手段は、1枚の基材の両面にハーフミラーを構成し、平行光線が該ハーフミラーで複数回反射することで、複数の平行光線となるごとく構成したことを特徴とする請求項１記載の墨出し装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の墨出し装置は、上記の第1の手段に示すように、円筒形レンズとハーフミラーを用いて複数の直線状の光線を作成する方式の墨出し装置において、１個の光源からの平行光線は立体構造のプリズムではなく平板状の反射率の異なるハーフミラーを複数回反射及び透過した後に円筒形レンズを通過することで複数の直線状に拡がった光線を形成するごとく構成した墨出し装置である。  仮に１本の光源から４本の直線光を作る場合には第１のハーフミラーは反射率を１／４とし、その反射光を反射率１／３の第２のハーフミラーに当て、その反射光を反射率１／２のハーフミラーに当てる。  その結果得られる３本の透過光と１本の反射光は全て光源の光量を１／４づつ分配したものとなる。  尚、夫々のハーフミラーは入射光に対して４５°の角度で配置されているものとすると分かりやすい。
ここで使用するハーフミラーは全て一般的な平板状のものであるために、製造コストを低く押さえることが出来る。
【０００９】
尚、本発明の墨出し装置は、本発明の第２の手段に示すように、複数の円筒形レンズの支持部と、各円筒形レンズに組み合わせた複数のハーフミラーの支持部に角度調整機構を設け、ひとつの平行光線から分割された複数の直線状の光線が全円周で連続した直線状光線を形成するごとく構成したことを特徴とする墨出し装置を提供するものである。  このような構造とすることによって個々に要求される精度が大幅に緩和されるので、結果的に高い実用上の精度と大幅なコストダウンを可能にするものである。
【００１０】
更に、本発明の墨出し装置は、本発明の第３の手段に示すように、平板状の基材の両面に異なる反射率のハーフミラーを構成し、平行光線が該ハーフミラーで複数回反射することで、複数の平行光線となるごとく構成した上記の墨出し装置である。  ハーフミラーに斜めに入射した平行光は第１の面の反射率は仮に反射率を１／４とし、その透過光を基材裏面の反射率２／３の第２のハーフミラーに当て、その反射光を表面側の反射率１／２のハーフミラーに当てる。  その結果得られる４本の射出光は全て光源の光量を１／４づつ分配したものとなる。  夫々の光線に円筒形レンズを通すことによって垂直ラインと水平ラインに変換することが出来る。  尚、夫々のハーフミラーは入射光に対して４５°の角度で配置されているものとすると分かりやすい。
【００１１】
本発明の墨出し装置は、上記の手段により１個の光源から、安価な平板状のハーフミラーを使用して、複数の視認性の良い直線光を得ることが出来る為、従来のものに比べて高い実用精度と大幅なコストダウンを可能にするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の構造は、ベース部材にいわゆるジンバル構造等によって常に垂直状態を維持するごとく垂下支持されたメイン部材に、光源と、円筒形レンズと、ハーフミラーを用いて複数の直線状の光線を作成する方式の墨出し装置を形成するものであり、光源からの平行光線は、立体構造のプリズムではなく、平板状の反射率の異なるハーフミラーを複数回反射及び透過した後に円筒形レンズを通過することで複数の直線状に拡がった光線を形成するごとく構成した墨出し装置である。  発明を実施するための最良の形態として、先ず１本の光源から４方向の直線光を作り、更に円筒状レンズを通すことによって全円周に連続した直線光を形成する場合について説明する。  尚、ベース部材及びジンバル構造は本発明の主旨に直接関係しないために説明内容及び図面においてこれを省略する。  
【００１３】
上記の場合、  メイン部材に配置された１個の光源からの平行光は、先ず該平行光に対して４５度の角度に配置された第１のハーフミラーに入射する。該第１のハーフミラーは反射率を３／４と設定してある。  したがって、該第１のハーフミラーの透過光は光源からの平行光の１／４となる。  又、その反射光は光源からの平行光の３／４となる。  該反射光を反射率２／３の第２のハーフミラーに当てると、その１／３が透過するが、これは光源からの平行光の１／４の光量を持つものである。  同様に、その反射光を反射率１／２の第３のハーフミラーに当てと、その１／２が透過するが、これは光源からの平行光の１／４の光量を持つものである。  その結果得られる３本の透過光と１本の反射光は、全て光源の光量を１／４づつ分配したものとなる。  尚、夫々のハーフミラーは入射光に対して４５°の角度で配置されているものとする。  ここで使用するハーフミラーは全て一般的な平板状のものであるために側面の研磨を必要としないため、製造コストを低く押さえることが出来る。
【００１４】
更に上記の場合、４方向に射出された平行光を円筒状レンズに通すことによって、該円筒状レンズの中心軸と直角方向に拡がる直線光とすることが出来る。  したがって、その広がりを９０度以上に設定すれば、４方向の光を全円周連続した直線光とすることが出来る。  但し、その為には該４方向の光が同一平面状に正確に射出されることが必要であり、このことを部品の製作精度で実現することは、極めて困難である。
【００１５】
その解決手段として、第１乃至第３のハーフミラーには夫々反射面と平行で平行光の光路を含む平面と平行な方向に回転可能な支持軸を有し、又夫々の円筒状レンズには射出光の光軸を中心として回転可能な支持円筒を有するごとき調整機構を設けたものである。
このような調整機構を設けることによって、４方向の直線光の方向と傾きを任意に調整
することが出来る。  尚、円筒状レンズの半径方向への光軸のずれは１００ミクロン程度であれば直線光の広がりが多少非対称になる程度で実用上の問題にはならないが、必要があれば円筒状レンズの位置をシフトできる機構を追加しても本発明の主旨に外れるものではない。  円筒状レンズの長手方向への光軸のずれは性能には全く影響しない。  上記の説明で明らかなごとく上記手段により、個々の部材の製作精度を緩めることが出来、結果的に大幅なコストダウンが可能となり、その経済効果は極めて大きい。
【００１６】
更に、本発明を実施するための他の形態としては、メイン部材上に設けた１個の光源と、平板状の基材の両面に異なる反射率の第４乃至第７のハーフミラーを構成し、平行光線が該ハーフミラーで複数回反射することで、複数の平行光線となるごとく構成した上記の墨出し装置である。  光源から射出されて第１のハーフミラーに斜めに入射した平行光は該第４の面の反射率を１／４と定めてあれば、１／４が反射し第１の平行光となる。  そして、その透過光は基材裏面の反射率２／３の第５のハーフミラーに当たり、その透過光は第２の平行光となる。  その光量は光源の１／４である。  更に、その反射光は基材表面側の反射率１／２の第６のハーフミラーに当たり、その１／２を透過し１／２を反射する。  その反射光は基材裏面の反射率０の第７の面を透過して射出される。  その結果得られる４本の射出光は全て光源の光量を１／４づつ分配したものとなる。  夫々の光線に円筒形レンズを通すことによって垂直ラインと水平ラインに変換することが出来る。  尚、夫々のハーフミラーは入射光に対して４５°の角度で配置されているものとすると分かりやすい。
ここで使用するハーフミラーの基材は一般的な平板状のものであり、側面の研磨が不要でしかも１枚で済むために、製造コストを低く押さえることが出来る。
【実施例１】
【００１７】
以下図について本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態の構造を示す上断面図である。
図１において、メイン部材１に配置された光源２からの平行光３は、先ず該平行光３に対して４５度の角度に配置された第１のハーフミラー４に入射する。  該第１のハーフミラー４は反射率を３／４と設定してある。  したがって、該第１のハーフミラー４の透過光５は光源２からの平行光３の１／４となる。  又、その反射光６は光源２からの平行光３の３／４となる。  該反射光６を反射率２／３の第２のハーフミラー７に当てると、その１／３が透過するが、この透過光８は光源２からの平行光３の１／４の光量を持つものである。  同様に、その反射光９を反射率１／２の第３のハーフミラー１０に当てと、その１／２が透過するが、この透過光１１は光源２からの平行光３の１／４の光量を持つものである。  その結果得られる３本の透過光５、８、１１と１本の反射光１２は、全て光源の光量を１／４づつ分配したものとなる。  尚、夫々のハーフミラー４、７、１０は入射光に対して４５°の角度で配置されているものとする。  ここで使用するハーフミラーは全て一般的な平板状のものであるために側面の研磨を必要としない。
【００１８】
更に上記の場合、４方向に射出された平行な透過光５、８、１１及び反射光１２を、円筒状レンズ１３、１４、１５、１６を通すことによって、該円筒状レンズの中心軸と直角方向に拡がる直線光とすることが出来る。  したがって、その広がりを９０度以上に設定すれば、４方向の光を全円周連続した直線光とすることが出来る。  但し、その為には該４方向の光が同一平面状に正確に射出されることが必要である。
【００１９】
４方向に射出された透過光５、８、１１と反射光１２を全円周連続した直線とするためには、第１乃至第３のハーフミラー４、７、１０には夫々反射面と平行で透過光５、８、１１と反射光１２の光路を含む平面と略平行な方向に回転可能な支持軸１７、１８、１９を有し、又夫々の円筒状レンズ１３、１４、１５、１６には射出光の光軸を中心として回転可能な支持円筒２０、２１、２２,２３を有するごとき調整機構を設けたものである。
調整後は夫々ネジなどによって位置を固定することが出来るごとく構成されていることは言うまでも無い。
このような調整機構を設けることによって、４方向の直線光の方向と傾きを任意に調整することが出来る。  尚、円筒状レンズ１３、１４、１５、１６の半径方向への光軸のずれは１００ミクロン程度であれば直線光の広がりが多少非対称になる程度で実用上の問題にはならないが、必要があれば円筒状レンズ１３、１４、１５、１６の位置をシフトできる機構を追加しても本発明の主旨に外れるものではない。  円筒状レンズ１３、１４、１５、１６の長手方向への光軸のずれは性能には全く影響しない。
【実施例２】
【００２０】
図２は本発明の他の一実施形態の構造を示す側断面図、図３はその正面図である。
図２及び図３において、メイン部材３１上に設けた光源３２と、平板状の基材３３の両面に異なる反射率の第４乃至第７のハーフミラー３５、３６、３７、３８を構成し、平行光３９が該ハーフミラー３５、３６、３７、３８で複数回反射することで、複数の平行光４０、４１、４２、４３となるごとく構成した上記の墨出し装置である。  尚、夫々のハーフミラー３５、３６、３７、３８は平行光３９に対して４５°の角度で配置されているものとする。  光源３２から射出されて第４のハーフミラー３５に斜めに入射した平行光３９は該第４のハーフミラー３５の反射率を１／４と定めてあれば、１／４が反射し第１の平行光４０となる。  そして、その透過光４４は基材裏面の反射率２／３の第５のハーフミラー３６に当たり、その透過光は第２の平行光４１となる。  その光量は光源の１／４である。  更に、その反射光は基材表面側の反射率１／２の第６のハーフミラー３７に当たり、１／２を透過し１／２を反射する。  その透過光は第３の平行光４２となる。  その反射光は基材裏面の反射率０とした第７のハーフミラー３８（素通し面）を透過して射出され、第４の平行光４３となる。  その結果得られる４本の第１乃至第４の平行光４０、４１、４２、４３は全て光源からの平行光３９の光量を１／４づつ分配したものとなる。  
夫々の光線に円筒形レンズ４６、４７、４８、４９を通すことによって垂直ラインと水平ラインに変換することが出来る。  円筒形レンズ４６、４７は図１において紙面に平行な直線光を形成するためのものであり、円筒形レンズ４８、４９は紙面に直角な直線光を形成するためのものである。
【００２１】
上記の説明で明らかなごとく本発明によって１枚のハーフミラーで４本の直線光を得ることが出来、円筒状レンズによって墨出し装置に基本的に必要とされる２対の十字ラインを形成することが出来る。  
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態の構造を示す上断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態の構造を示す側断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態の構造を示す正断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１：メイン部材
２：光源
３：平行光
４：ハーフミラー
５：透過光
６：反射光
７：ハーフミラー
８：透過光
９：反射光
１０：ハーフミラー
１１：透過光
１２：反射光
１３、１４、１５、１６：円筒状レンズ
１７、１８、１９：支持軸
２０、２１、２２,２３：支持円筒
３１：メイン部材
３２：光源
３３：基材
３５、３６、３７、３８：ハーフミラー
３９：平行光
４０：第１の平行光
４１：第２の平行光
４２：第３の平行光
４３：第４の平行光
４４：透過光
４６、４７、４８、４９：円筒形レンズ
【図１】
2006300769.tif 000003
【図２】
2006300769.tif 000004
【図３】
2006300769.tif 000005