(57)【要約】【課題】本発明の課題は１個のレーザ光源から複数本のライン光を形成するレーザ墨出し装置において、レーザビームの光学系の軸調整を簡便に行い得る機構を提供することにある。【解決手段】ほぼ水平方向のレーザビームを発生するレーザ光源と、該レーザビームを分割して複数のビームを形成する１個のハーフミラーを内蔵したビームスプリッタと、該ビームスプリッタから出たレーザビームの通路を形成する複数のレーザビーム投射口筒と、該レーザビーム投射口筒の端部に形成された第１のフランジと、レーザビームからライン光を形成するためのロッドレンズを搭載し、上記第１のフランジと相対的に位置を調整できるように対向して第２のフランジを配置した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを発生するレーザ光源と、該レーザビームを分割して複数のビームを形成する少なくとも１個のハーフミラーを内蔵したビームスプリッタと、該ビームスプリッタから出たレーザビームの通路を形成する複数のレーザビーム投射口筒と、該レーザビーム投射口筒の端部に形成された第１のフランジと、レーザビームからライン光を形成するためのロッドレンズを搭載し、上記第１のフランジと相対的に位置を調整できるように対向して配置した第２のフランジを備えたことを特徴とする位置調整機構を有するレーザ墨出し装置。
【請求項２】
請求項１において上記ビームスプリッタは、入射ビームをほぼ直角方向のビームに分割する第１のハーフミラー面と、該第１のハーフミラー面で反射したレーザビームを更にほぼ直角方向のビームに分割する第２のハーフミラー面を有する光学部材により一体的に形成したことを特徴とする位置調整機構を有するレーザ墨出し装置。
【請求項３】
請求項１において上記ビームスプリッタはスプリッタホルダに収納され、該スプリッタホルダの位置を調整するためのネジを有し、該ネジにより上記レーザ投射口筒を通過するビームを調整することを特徴とする位置調整機構を有するレーザ墨出し装置。
【請求項４】
請求項１において上記第１のフランジはビーム投射口筒端部に固定され、上記第２のフランジは上記第１のフランジに対して位置が調整できるような穴を通してネジで固定されることを特徴とする位置調整機構を有するレーザ墨出し装置。
【請求項５】
請求項４において第１のフランジに対して第２のフランジを固定するネジの周囲に１ｍｍ以上の間隔を有することを特徴とする位置調整機構を有するレーザ墨出し装置。
【請求項６】
請求項１において上記ビームスプリッタはほぼ鉛直方向に延びる鏡胴内に保持され、該鏡胴の側面にこれとほぼ直角方向に延びる保持筒を設け、該保持筒内に上記レーザ光源を収納すると共に、該保持筒内のレーザ光源の位置をネジにより調整可能としたことを特徴とする位置調整機構を有するレーザ墨出し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は位置調整機構を有するレーザ墨出し装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平９−１５９４５１号（図１及び図３）
家屋建築の際、特に工事の開始時には各種部材の取り付け基準位置の設定や部材加工の位置決め等に水準線を出す作業、すなわち墨出し作業が必須である。そこで建築現場では、レベル測量儀等の器具を用いてレベル出しを行い、対象となる構造物の壁に複数のマーク（墨）をつけ、それらをつないで墨出しラインを形成し工事基準としていた。
【０００３】
しかし、この作業は最低でも２人で行う必要があり、非常に手間が掛かり、効率が悪いという問題があった。この問題を改善するために、最近ではライン光照射機能を有するレーザ墨出し装置を用いて効率良く墨出し作業を行うことが多くなった。レーザ墨出し装置は１人で墨出し作業を容易に行うことができるため、建築作業には欠かせない建築作業必須ツールとなりつつある。
【０００４】
墨出しラインには床から壁、天井にかけて垂直線を描くいわゆる『たちライン』や２本の『たちライン』を同時に照射させることで天井に直角ラインを描く『大矩ライン（おおがねライン）』あるいは壁に水平線を描く『ろくライン』あるいはレーザ墨出し装置の直下の床上に集光したレーザビームを照射する『地墨』等いろいろなラインが存在する。
【０００５】
レーザ墨出し装置を用いた墨出し作業の効率化を図るには、１台のレーザ墨出し装置で複数の墨出しラインが照射できることが望まれる。そこで最近では１台の装置で２ライン以上のライン照射が可能な装置が提案されている。
【０００６】
１台のレーザ墨出し装置から複数ラインを照射するためには、複数個のレーザ光源を搭載する方式か、１個のレーザ光源から出射されたレーザ光を分割することにより複数ラインを得る方式が考えられる。
【０００７】
レーザ墨出し装置から照射されるライン光は理想的な水平線及び理想的な垂直線に近いほど、ライン指示精度は良くなる。したがって、複数個のレーザ光源を用いる従来のレーザ墨出器では、ライン指示精度を出すために個々のレーザ光源付属の光学系について光学調整を行う必要がある。しかしながらこの組立調整にはかなりの手間がかかり、装置のコストも高くなるという問題がある。
【０００８】
一方、１本のレーザ光を分割することにより複数のライン光を得る方式としては、例えば特開平９−１５９４５１号に開示されるように、レーザ出射方向に複数のハーフミラーを直列に積層した構造の出射光学系を用いる方式が知られている。
【０００９】
しかしながらこの方式は、ハーフミラーを複数設けるために、レーザ管とハーフミラー間のレーザビームの光路が長くなり、この結果、レーザ管およびハーフミラーの取付け調整を極めて高精度で行うことが必要である。すなわちわずかな角度のずれでも光路が長いため、レーザビームが所定の光路からはずれてしまい、ハーフミラーの前方に配置されるロッドレンズにきちんと投射できないという問題を生じる。
【００１０】
例えば、レーザ管の取付け角度のずれが３０分、レーザ管からロッドレンズまでの距離が６０ｍｍの場合、レーザビームはロッドレンズに対し、０．５ｍｍのずれが発生し、レーザビームをロッドレンズに投射することが困難になる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来の問題を解決したレーザ墨出し装置を提供することを目的とする。具体的には、本発明の目的はレーザ管及びハーフミラーの取付け調整を簡便に行うことができ、レーザビームの光路の調整を容易にできるようにしたレーザ墨出し装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、レーザビームを発生するレーザ光源と、該レーザビームを分割して複数のビームを形成する少なくとも１個のハーフミラーを内蔵したビームスプリッタと、該ビームスプリッタから出たレーザビームの通路を形成する複数のレーザビーム投射口筒と、該レーザビーム投射口筒の端部に形成された第１のフランジと、レーザビームからライン光を形成するためのロッドレンズを搭載した第２のフランジを有し、上記第１及び第２のフランジの相対的な位置を調整することによりロッドレンズにレーザビームを投射するようにしたことに一つの特徴がある。
【００１３】
本発明の他の特徴は、上記ビームスプリッタを、入射ビームをほぼ直角方向のビームに分割する第１のハーフミラー面と、該第１のハーフミラー面で反射したレーザビームを更にほぼ直角方向のビームに分割する第２のハーフミラー面を有する光学部材により一体的に形成すると共に、これをスリッタホルダに収納し、ネジにより、該スプリッタホルダの位置を調整することにより、上記レーザ投射口筒を通過するビーム軸を調整するようにしたことにある。
【００１４】
本発明の他の特徴は、上記第１のフランジをビーム投射口筒端部に固定し、上記第２のフランジを上記第１のフランジに対して穴を通してネジで固定すると共に、該ネジの周囲に１ｍｍ以上の間隙を設けることにより、第２のフランジと第１のフランジの相対位置を調整できるようにしたことにある。
【００１５】
本発明の他の特徴は、上記ビームスプリッタをほぼ鉛直方向に延びる鏡胴内に保持すると共に、該鏡胴の側面にこれとほぼ直角方向に延びる保持筒を設け、該保持筒内に上記レーザ光源を収納し、該保持筒内のレーザ光源の位置をネジにより調整可能としたことにある。
本発明の他の特徴及び利点は以下の説明により明瞭に理解される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明にかかるレーザ墨出し装置の一実施例について図１〜図７を参照して説明する。
本発明の縦断面図を示す図１のように、本発明に係るレーザ墨出し装置１０１は、レーザビームを投射する鏡胴１０２と、この鏡胴１０２を鉛直に縣架するジンバル機構１０３と、鏡胴１０２から投射するレーザビームを所定の位置に調整する回転盤部１０４から構成される。
【００１７】
鉛直に縣架された鏡胴１０２の側壁にほぼ直角方向に延びるレーザ管保持筒１１１が設けられ、鏡胴１０２の鉛直軸とほぼ直角方向にレーザ管（レーザ光源）１１０が保持されている。レーザ管１１０は、その円周に１２０°の間隔で３本ずつ配置された２組のネジ１１２でレーザ管保持筒１１１に固定される。すなわち、このネジ１１２により、レーザ管１１０をレーザ管保持筒１１１の軸上に位置するように調整することができる。
【００１８】
上記鏡胴１０２の内部には中実のビームスプリッタ１１５が、鉛直同軸上にスプリッタホルダ１１６内に収納され固定されている。ビームスプリッタ１１５とスプリッタホルダ１１６とは接着などの方法により固定される。スプリッタホルダ１１６は鏡胴１０２の上部に１２０°の間隔で配置した３本のネジ（図示せず）と下部に１２０°の間隔で配置した３本のネジ１１７で固定される。これら６本のネジ１１７により、ビームスプリッタ１１５の位置を調整することができる。ビームスプリッタ１１５には適切な間隔をおいて２個所に４５°のハーフミラー面１１８とハーフミラー面１１９が形成されている。すなわち、レーザ光源１１０からのビームａは第１のハーフミラー面１１８を透過して水平ライン光ｂを形成するために用いられ、該ハーフミラー面１１８を反射したビームは更に、第２のハーフミラー面１１９で二分され、一つは透過して垂直ライン光ｃを形成するために用いられる。また該ハーフミラー面１１９で直角方向に反射したビームは別の垂直ライン光ｅを形成するために用いられる。またビームスプリッタ１１５の上面で反射して下方に直進したビームｄは地墨用のビームになる。本発明においては、上記第１及び第２のハーフミラー面を有する複数の光学部材が一体的に形成され、上記のスプリッタホルダ１１６に収納されているので、ネジ１１７によりビームスプリッタ１１５の位置を調整することができる。
【００１９】
鏡胴１０２には次の４つのレーザビームの投射口筒が設けられる。レーザ管保持筒１１１の反対側に第１のレーザ投射口筒１３０が設けられ、さらにこの上方に第２のレーザ投射口筒１３１が設けられる。また、鏡胴１０２の上方には第３のレーザ投射口筒１３２、下方には第４のレーザ投射口筒１３３が設けられている。
【００２０】
これらのレーザ投射口筒１３０〜１３３に対応したスプリッタホルダ１１６の位置に穴が形成され、この穴を通してレーザビームが各レーザ投射口筒１３０〜１３３に導かれる。
【００２１】
第１のレーザ投射口筒１３０にはフランジ１４０が形成され、対向する出射側には図４に示すようにフランジ１４１がネジ１４４で固定される。フランジ１４１の中心軸上にはレンズホルダ１４２（図１）に固定された光路偏角レンズ１４３（図１）が設けられる。さらにフランジ１４１には図４に示すようにロッドレンズホルダ１４５がネジ１４９で固定される。ロッドレンズ１４６は鏡胴１０２軸方向、即ち垂直姿勢でロッドレンズホルダ１４５に一対のレンズおさえ１４７を介してネジ１４８で固定される。
【００２２】
第２のレーザ射口筒１３１にはフランジ１５０が形成される。対向する出射側にはフランジ１５１が図５に示すようにネジ１４４で固定される。さらにロッドレンズホルダ１４５がネジ１４９で固定される。ロッドレンズ１４６は鏡胴１０２軸と直角方向、すなわち水平方向に、ロッドレンズホルダ１４５にレンズおさえ１４７を介してネジ１４８で固定される。
【００２３】
第３のレーザ射口筒１３２には図１に示すようにフランジ１６０が固定される。すなわちレーザ投射口筒１３２の周面に１２０°の間隔で設けられた３本のネジ１６１で固定される。対向する出射側にはフランジ１６２がネジ１４４で固定され、さらにレンズホルダ１４５がネジ１４９で固定される。フランジ１６２の中心軸上にはレンズホルダ１４２（図１）に固定された光路偏角レンズ１４３（図１）が設けられる。ロッドレンズ１４６は、図３に示すようにレンズおさえ１４７を介してネジ１４８で固定される。ロッドレンズ１４６はレーザ管１１０と平行に取付けられる。
【００２４】
上記の３個のフランジ１４１、１５１及び１６２とロッドレンズホルダ１４５の間には図３に示すようにピン１７０が取付けられ、これを支点としてロッドレンズホルダ１４５の取付け角度を調整できるように構成されている。
【００２５】
また、各フランジ１４０、１５０及び１６０とこれに対向するフランジ１４１、フランジ１５１、フランジ１６２とはネジ１４４によって固定される。ネジ１４４を通すための穴１７２は図４，５及び６に示すように十分大きくしてあるので、ワッシャ１７１が用いられる。すなわち、レーザ投射口筒１３０〜１３３の端部に取り付けたフランジ１４０、１５０、１６０と、ロッドレンズ１４６を搭載したフランジ１４１、１５１、１６２との相対的な位置を調整できるように穴１７２が設けられ、調整後ネジ１４４で固定できるように構成されているが、穴のサイズはネジ１４４の周囲に１ｍｍ以上の間隙を有する程度であることが望ましい。
【００２６】
一方、図１に示すジンバル機構１０３は同一面上の２軸を有する構造よりなる。鏡胴１０２の上部に設けた一対の軸受け１８０に小リング１８１から突出した一対のピン１８３（図１、２）で揺動自在に取付けられる。また、この小リング１８１には前述した軸受け１８０の位置と９０°位相が異なる位置にもう一組の軸受け１８２が設けられる。大リング１８４から突出した一対のピン１８３でリング同士が揺動自在に取付けられる。ピン１８３は各リング１８１，１８４と螺合する。これによりＸ方向Ｙ方向の揺動ができ、鏡胴１０２を垂直に保持することができる。このジンバル機構１０３は図２に示すように一対の支持板１９０にネジ１９１で固定され、支持板１９０は回転盤部１０４にネジで固定される。
【００２７】
回転盤部１０４は図１及び図２に示すように回転盤２００と回転調整盤２０１と固定盤２０２等からなる。３本のボルト２０３は基板２０４と螺合し、回転盤部１０４を水平に保つ。基板２０４は固定盤２０２にネジ２０５で固定される。この固定盤２０２には図７に示すように、回転操作ができるツマミを持つ軸２１０が組込まれ、一端はキャップ２０６が回転可能に係合され軸２１０の移動が規制される。軸２１０の中央にはネジが加工され、移動体２０７がこのネジと螺合している。移動体２０７にはバンド２０８がボルト２１１で固定される。移動体２０７が占める固定盤２０２の平面部には長方形の開口部が移動範囲を含めて設けられる。図１に示すように固定盤２０２の中心軸を同軸として回転調整盤２０１が、ボルト２１２で固定された押さえ板２１３により回転可能に嵌合取付けされる。弧状のバンド２０８の一端は回転調整盤２０１の円筒部の内面にネジ２１４及びナット２１５（図７）で固定される。
【００２８】
回転盤２００は回転調整盤２０１と同軸上に回転可能に嵌合される。回転調整盤２０１の嵌合円筒部にＶ形溝が設けられ、回転盤２００の側面から突出するボール付き止めネジ２１６により抜け防止が施される。
【００２９】
鏡胴１０２の振れを制動するために、図１に示すように、鏡胴１０２の下部に例えば銅板２２１がボルト２２２で固定されている。この銅板２２１を挟む位置に磁石２２３を固定配置したコ字型部材２２４が設けられ、これが回転盤２００にボルト２２５で締結されている。回転盤２００には一対の支持板１９０がボルト２３０で固定されており、鏡胴１０２は回転盤２００の回転により任意の方向に向くことができる。
【００３０】
次にレーザビームの調整の方法について説明する。
まず、レーザ管（レーザ光源）１１０をレーザ管保持筒１１１の軸上にネジ１１２を調整して固定する（図２）。次にネジ１１７を調整し、レーザビームが各レーザ投射口筒１３０、１３１、１３２の中央を通過するようにスプリッタホルダ１１６を固定する（図１）。ビームスプリッタ１１５内のハーフミラー面１１８とハーフミラー面１１９の位置精度は十分に精密に加工することが必要である。
【００３１】
その後、フランジ１４１の位置を調整してレーザビームがロッドレンズ１４６の中心を通過するようにし、ネジ１４４で固定する（図４）。次に同様にフランジ１５１の位置を調整し、レーザビームがロッドレンズ１４６の中心を通るようにして固定する（図５）。フランジ１６２も同様に調整固定する。次にそれぞれのロッドレンズ１４６の倒れ角をロッドレンズホルダ１４５を固定するネジ１４９を調整し、ロッドレンズ１４６により形成される扇面状レーザライン光が平面をなすようにする。
【００３２】
本発明に係る装置を使用にあたっては、ボルト２０３を調整して回転円盤部１０４を水平にし、ジンバル機構１０３が自由に動くようにして、鏡胴１０２が垂直になるように設定する。次にレーザ管１１０からビームを投射する。レーザビームａは直進し、第１のレーザ投射口筒１３０内を通過し、ロッドレンズ１４６で水平方向の扇状ライン光ｂに変換され、壁などに水平ラインを描く。一方、第１のハーフミラー面１１８に当ったレーザビームの一部は直角に反射してビームスプリッタ１１５内を直進し、上部にある第３のレーザ投射口筒１３２内を通過してロッドレンズ１４６でレーザ管１１０と直角方向の扇面状ライン光ｃに変換され、天井などにラインを描く。また、レーザビームの一部がビームスプリッタ１１５の上面で反射し、下方に直進して、本装置を固定した面にレーザビームｄを照射し、これが地墨となる。
【００３３】
また、上方に直進したレーザビームの一部が第２のハーフミラー１１９で直角に反射し、第２のレーザ投射口筒１３１内を通過してロッドレンズ１４６に照射される。この照射ビームはロッドレンズ１４６で垂直方向の扇面状ライン光ｅに変換され、壁面から天井にかけてラインを描く。
【００３４】
この垂直ラインを所定の位置に合わせる場合、回転盤２００をその方向に向けラインを大まかに合わせる。その後、回転盤２００が回動可能に保持された回転調整盤２０１を軸２１０をまわして調整することにより所定の位置にラインを合わせる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、ビームスプリッタを、入射ビームをほぼ直角方向のビームに分割する第１のハーフミラー面と、該第１のハーフミラー面で反射したレーザビームを更にほぼ直角方向のビームに分割する第２のハーフミラー面を有する光学部材により一体的に形成すると共に、これをスプリッタホルダに収納し、ネジにより、該スプリッタホルダの位置を調整するように構成したので、所定の方向にレーザビームを投射する位置調整を容易に行い得るという効果がある。
【００３６】
また、レーザビーム投射口筒の端部に形成された第１のフランジと、レーザビームからライン光を形成するためのロッドレンズを搭載した第２のフランジを有し、上記第１及び第２のフランジの相対的な位置を調整することによりロッドレンズにレーザビームを投射するように構成したのでフランジの位置調整範囲が広く、従ってビームスプリッタの位置調整を容易に行なうことができる。
【００３７】
さらに、ほぼ鉛直方向に延びる鏡胴の側面にこれとほぼ直角方向に延びる保持筒を設け、該保持筒内に上記レーザ光源を収納し、該保持筒内のレーザ光源の位置をネジにより調整可能としたので、ビームスプリッタの入射ビームの調整も容易である。また、ロッドレンズを搭載したフランジの位置調整が対向したフランジ面上の移動で行えるので調整作業が容易であるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるレーザ式墨出し装置の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１の右側面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】水平扇面状レーザビームを投射するロッドレンズ取付け図である。
【図５】垂直扇面状レーザビームを投射するロッドレンズ取付け図である。
【図６】図５の１−１線断面図である。
【図７】図１の２−２線断面図である。
【符号の説明】
１０１：レーザ墨出し装置
１０２：鏡胴
１０３：ジンバル機構
１０４：回転盤部
１１０：レーザ管（レーザ光源）
１１１：レーザ管保持筒
１１２：レーザ管固定ネジ
１１５：ビームスプリッタ
１１６：スプリッタホルダ
１１７：スプリッタホルダ固定ネジ
１１８，１１９：第１及び第２のハーフミラー面
１３０、１３１、１３２、１３３：第１〜第４のレーザ投射口筒
１４０、１４１：フランジ
１４２：レンズホルダ
１４３：光路偏角レンズ
１４４：ネジ
１４５：ロッドレンズホルダ
１４６：ロッドレンズ
１４７：レンズおさえ
１４８：ネジ
１４９：ネジ
１５０、１５１：フランジ
１６０、１６２：フランジ
１６１：ネジ
１７１：ワッシャ
１７２：穴
１８０、１８２：軸受け
１８１：小リング
１８３：ピン
１８４：大リング
１９０：支持板
１９１：ネジ
２００：回転盤
２０１：回転調整盤
２０２：固定盤
２０３：ボルト
２０４：基板
２０５：ネジ
２０６：キャップ
２０７：移動体
２０８：バンド
２１２：ボルト
２１３：押え板
２１４：ネジ
２１５：ナット
２１６：止めネジ
２２１：銅板
２２２：ボルト
２２３：磁石
２２４：コ字型部材
２２５：ボルト
２３０：ボルト
【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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【図６】
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【図７】
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