(57)【要約】【課題】簡単な構成で光利用効率が高く、拡がり角度が大きい複数のライン光を発生させることができるライン光発生光学系及びそれを搭載した低価格の複数ライン光を照射できるレーザ墨出し装置を提供する。【解決手段】レーザ光をフレネルビームスプリッター３によってお互いに所定の開き角度を有する２本の光に分岐し、２本の分岐光が同時に入射するように第１ロッドレンズ１を配置し、さらに第１ロッドレンズ１とフレネルビームスプリッター３の間に所定の間隔で第２ロッドレンズ４を２個配置する。このように構成すると第１ロッドレンズ１に入射した後、屈折して出射した光により形成されるライン光と、第１ロッドレンズに入射しなかい光が第２ロッドレンズ４に入射、屈折して出射した光によるライン光とが合成され拡がり角度の大きいライン光を得ることが可能になる。【選択図】  図１
2004264152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ロッドレンズの前に配置したビーム分岐手段によりビームを分岐し、分岐後のビームをロッドレンズに照射することでロッドレンズでの反射光及び透過光により形成された各ライン光を合成して１本の連続的なライン光を形成することを特徴とするライン光発生光学系。
【請求項２】
上記ビーム分岐手段をフレネルビームスプリッターにより構成したことを特徴とする請求項１記載のライン光発生光学系。
【請求項３】
上記ビーム分岐手段を回折格子により構成したことを特徴とする請求項１記載のライン光発生光学系。
【請求項４】
第１ロッドレンズの前に配置したビーム分岐手段によりビームを分岐し、分岐後のビームを第１ロッドレンズに照射することで第１ロッドレンズでの反射光及び透過光によりライン光を形成し、さらに第１ロッドレンズとビーム分岐手段の間に第２ロッドレンズを配置し、第１ロッドレンズでライン光形成に用いられないビームを第２ロッドレンズに透過させることでライン光を形成し、第１及び第２ロッドレンズで形成した各ライン光を合成して１本の連続的なライン光を形成することを特徴とするライン光発生光学系。
【請求項５】
上記ビーム分岐手段をフレネルビームスプリッターにより構成したことを特徴とする請求項４記載のライン光発生光学系。
【請求項６】
上記第１ロッドレンズのレンズ面の少なくとも一部に、ビームを反射させる光反射面を設けたことを特徴とする請求項６記載のライン光発生光学系。
【請求項７】
上記ビーム分岐手段を回折格子により構成したことを特徴とする請求項４記載のライン光発生光学系。
【請求項８】
上記第１ロッドレンズのレンズ面の少なくとも一部に、ビームを反射させる光反射面を設けたことを特徴とする請求項７記載のライン光発生光学系。
【請求項９】
レーザ光源と、該レーザ光源から出射した光ビームをコリメート光に変換するコリメートレンズと、該コリメート光を２本のビームに分岐するビームスプリッターと、該分岐光をライン光に変換するロッドレンズとから構成され、第１ロッドレンズの前に配置したビーム分岐手段によりビームを分岐し、分岐後のビームを第１ロッドレンズに照射することで第１ロッドレンズでの反射光及び透過光によりライン光を形成し、さらに第１ロッドレンズとビーム分岐手段の間に第２ロッドレンズを配置し、第１ロッドレンズでライン光形成に用いられないビームを第２ロッドレンズに透過させることでライン光を形成し、第１及び第２ロッドレンズで形成した各ライン光を合成して１本の連続的なライン光を形成することを特徴としたレーザ墨出し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線幅が細く、かつ極めて広がり角度が大きいライン光を発生することができるライン光発生光学系及びそれを搭載したレーザ墨出し装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。
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。
【０００３】
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。
【０００４】
レーザ墨出し装置を用いた墨出し作業を精度良く行うためには、ライン光の線幅が細いことが望ましい。また、墨出し作業を効率良く行うためには、１本当たりのライン光の広がり角度ができるだけ大きいことが望まれる。従来のレーザ墨出し装置のライン光発生光学ユニットは、基本的にはレーザ光源とそれから出たレーザ光をビーム径一定のコリメート光に変換するコリメートレンズさらにコリメート光をライン光に変化するロッドレンズから構成されている。ライン光の線幅を細くするために従来は、コリメート光のビーム径を小さくすることで対応していた。
【０００５】
また、広角のライン光を得るためには複数個のライン光発生光学ユニットを用い、各光学ユニットから照射されたライン光を連結することにより広角のライン光を得る方法や１個のロッドレンズに対して２個のレーザ光源を用いることにより発生した２個のライン光を連結する方法が特許文献１により提案されている。
【特許文献１】
特開２００３−１４４５６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
まず図２を用いてロッドレンズを用いた場合のライン光発生原理を説明する。
ロッドレンズとは側面が透過面である円柱形状をしたレンズである。図２にはコリメート光がロッドレンズに入射し、ライン光が発生する様子を示している。今簡単のため、１本のビームについて考える。入射点における法線とビームがなす角度（入射角）をα、ロッドレンズ内部で屈折して進むビームと法線がなす角度（屈折角）をβ、レンズの屈折率をｎ、空気の屈折率を１とする。
この時、屈折角βはスネルの法則  １・ｓｉｎα＝ｎ・ｓｉｎβを満たす式から求めることができる。次に出射点における法線とビームのなす角度はβであるため、ロッドレンズを出射後のビームと法線のなす角度をγとするとスネルの法則によりｎ・ｓｉｎβ＝１・ｓｉｎγ  となるため、２つの式を比較してα＝γとなる。すなわちビームの入射角が大きければ出射角も大きくなる。
【０００７】
従ってロッドレンズ径いっぱいにビームを入射させた場合にライン光の広がり角度が最大になる。この時、ロッドレンズの長手方向にはレンズの屈折作用がないため、光は屈折することなく直進する。すなわちロッドレンズにレーザ光を入射させるとその出射光は一方向に引き伸ばされてライン光に変換される。この時、ロッドレンズ径に対する光の入射割合が大きくなる程、ライン光の広がり角度は大きくなる。
【０００８】
次にレーザ光の強度分布特性について説明する。レーザ光の強度分布はガウス分布をなしている。すなわちレーザ光源から出射した光は放射状に広がっており、中心部ほど光が密になるため強度が強く、周辺部ほど光が疎となり強度が弱くなる。従ってロッドレンズを用いてライン光を発生させた場合、広がり角度が大きな部分は、周辺部の光強度の弱い光で形成されている。さらにライン光は変換前のドット光に比べて面積が大きくなるため、単位面積あたりの光強度が小さくなる。すなわち、広がり角度の大きな部分のライン光は広がり角度の小さな部分のライン光に比べて人間の目には見えにくくなり、周囲の照度条件によっては見えなくなる場合が生じる。
【０００９】
そこで上記課題を解決するため、従来方法では光強度の大きな中心部分だけを使う方法が採られてきた。この方法によればロッドレンズ径いっぱいに光強度の大きな中心部分の光を入射させるためには、ビーム径を大きくせざるを得ず、ライン光線幅は大きくなる方向になるため、細い線幅を得るのには不利である。
【００１０】
一般のレーザ墨出し装置によく用いられる赤色半導体レーザはビーム形状が楕円形状をしているため、楕円の短軸方向が線幅方向に一致するようにレーザ光源とロッドレンズを配置することで対処している。しかし、ビーム形状が円形状であるような例えばグリーンレーザを光源として用いる場合は、上記問題が残る。
【００１１】
また、従来方法では光強度の大きな部分のみ使うため、光の利用効率は低くならざるを得ないと言う問題がある。
【００１２】
次に、広角のライン光を得るために上記した如く複数個のライン光発生光学ユニットを用い、各光学ユニットから照射されたライン光を連結することにより広角のライン光を得る方法があるが、搭載するレーザ光源数の増加に伴い、装置のコストも高くなるという問題がある。この問題を解決する手段として特許文献１に開示された１個のロッドレンズに対して２個のレーザ光源を用いることにより発生した２個のライン光を連結する方法が提案されている。この方法によればライン光発生光学ユニットが２組のレーザ光源／コリメートレンズと１個のロッドレンズから構成されるため、ロッドレンズ１個分のコストダウンにはなるが、基本的に光の入射方式は従来方法と同じであるため、光の利用効率は改善されておらず、利用効率が悪いと言う問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、このような従来の課題を解決して、光の利用効率が高く、広がり角度の大きいライン光発生光学系及びそれを用いたレーザ墨出し装置を提供することである。
【００１４】
【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、レーザ光をフレネル型ビームスプリッターによってお互いに所定の開き角度を有する２本の光に分岐し、２本の分岐光がロッドレンズに同時に入射するように第１ロッドレンズを配置し、さらに第１ロッドレンズとフレネルビームスプリッターの間に所定の間隔で第２ロッドレンズを２個配置したことに一つの特徴がある。このように構成すると第１ロッドレンズに入射した後、屈折して出射した光により形成されるライン光と、第１ロッドレンズに入射し切れなかった光が第２ロッドレンズに入射、屈折して出射した光によるライン光とが合成され拡がり角度の大きいライン光を得ることが可能になる。このように構成することにより、全ての光をロッドレンズに入射させることが可能となるため光の利用効率が著しく向上する。
【００１５】
本発明の他の特徴は、第１ロッドレンズ入射面側の少なくとも一部に、入射光を反射するための光反射面を設けたことにある。このように構成すると第１ロッドレンズで反射したことにより得られる広角のライン光と第１及び第２ロッドレンズの一部に入射した後、屈折して出射した光により形成されるライン光とが合成され、光の利用効率が高く、拡がり角度の大きいライン光を得ることが可能になる。
【００１６】
本発明の他の特徴は、半導体レーザと、該半導体レーザから出射した光ビームをコリメート光に変換するコリメータレンズと、該コリメート光を反射光と透過光に分離する少なくとも１個のハーフミラーと、上記反射光と上記透過光のうち少なくとも一つの光をフレネルビームスプリッターによってお互いに所定の開き角度を有する２本の光に分岐し、２本の分岐光が同時に入射するように第１ロッドレンズを配置し、さらに第１ロッドレンズとフレネルビームスプリッターの間に所定の間隔で第２ロッドレンズを２個配置したことに一つの特徴がある。また、第１ロッドレンズ入射面側の少なくとも一部に、入射光を反射するための光反射面を設けたことにある。このようにすると、光利用効率が高く、大きな拡がり角度を有する複数のライン光を形成することが可能になる。
【００１７】
本発明の他の特徴は、半導体レーザと、該半導体レーザから出射した光ビームをコリメート光に変換するコリメータレンズと、該コリメート光を反射光と透過光に分離する少なくとも第１ハーフミラーと、上記反射光の光路に配置
された第１ライン光発生光学系と、上記透過光の光路に配置された第２ハーフミラーと、該第２ハーフミラーの反射光の光路に配置された第２ライン光発生光学系と、上記第２ハーフミラーの透過光の光路に配置された第３ライン光発生光学系とからなり、上記第１、２、３ライン光発生光学系
がフレネルビームスプリッター及び１個の第１ロッドレンズと２個のロッドレンズから構成され、さらに第１ロッドレンズの入射面側の一部に反射面を形成したことにある。このように構成することにより多数のしかも異なる種類のライン光を効率良く容易に得ることが可能になる。
【００１８】
本発明の他の特徴は、上述のようなライン光発生光学系を搭載したレーザ墨出し装置を構成したことにある。このようなにすると、拡がり角度の大きい複数のライン光照射用レーザ墨出し装置を低価格で提供することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明にかかるライン光発生光学系は、基本的にはレーザ光源とフレネルビームスプリッターとロッドレンズから構成される。図１はその一実施形態を示し、図の左側にレーザ光源があるが図示は省略してある。１は第１ロッドレンズの断面で、紙面と垂直方向に長い円柱形状をしている。本実施形態ではロッドレンズ１の材料としてガラス材であるＢＫ７（屈折率１．５）を用いた。また、レンズ１の直径は３ｍｍ、長さは１５ｍｍとした。
【００２０】
ロッドレンズ１のレンズ面のうち、入射面側に一部の入射光を反射させる反射面２ａ、２ｂが形成されている。この光学反射面２ａ、２ｂは本実施形態では２箇所に形成されている。すなわち、ロッドレンズ１の断面形状でみると、図１のように光入射側の光軸付近の円周面２ｃを除く上下の円周面に反射面２ａ、２ｂが形成されている。この光学反射面２ａ、２ｂはＣｒやＡｌ等の金属薄膜を真空蒸着法やスパッタリング法等の手法により成膜することで形成することができる。ロッドレンズ１の中心から７．１ｍｍ離れた位置にプリズム角２０°で屈折率が１．４９のフレネルビームスプリッター３を配置している。このビームスプリッター３によって分岐された光は互いに２０°の分離角となる。さらに第１ロッドレンズ１の中心から４．６ｍｍ離れた位置に第２ロッドレンズ４が２個配置されている。本実施形態では第２ロッドレンズ４の直径は２ｍｍであり、２個のロッドレンズ４は中心間距離で３．４ｍｍ離れて配置されている。なお、第２ロッドレンズ４には反射面は存在しない。次にフレネルビームスプリッター３に入射するレーザ光を本実施形態では直径２ｍｍの円形状のコリメータ光とする。上述のようにレーザ光は光強度分布を持っており、周辺部の光はライン光に変換後は見えなくなる。ライン光の見え方は照射環境に依存するが、ここではビーム中心の最大強度に対して１／ｅ２の強度まではライン光にした場合に見える光と仮定する。これは見かけのビーム径の１／１．５２すなわち０．６６倍に相当する。従ってライン光にした時に見えるレーザ光の領域は２×０．６６＝１．３２ｍｍと言うことになる。フレネルビームスプリッター３によって光はｘ軸に対して１０°の傾きを持って直進し、大部分の光は第１ロッドレンズ１で反射あるいは入射することによりライン光に変換される。また、第１ロッドレンズ１に入射できないレーザ光は手前に配置された第２ロッドレンズ４によってそれぞれライン光に変換され、第１ロッドレンズ１により反射で形成されたライン光と合成される。
ライン光に変換した場合に条件により見えなくなるような周辺部の強度の小さい光もいずれかのロッドレンズ１、４によりライン光に変換され、上述のライン光と合成される。従って、レーザ光源から発生されたレーザ光を無駄なくすべてライン光に変換することが可能となる。また、第１ロッドレンズ１表面に設けた反射面２ａ、２ｂにより、１８０°以上の広角度のライン光を得ることが可能となる。
【００２１】
なお、上記実施形態においては光を分岐する手段として、フレネルビームスプリッター３を用いると説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明のライン光発生光学系に用いる光分岐手段は１本の光ビームを２本以上の光に分ける機能を有するものであれば、基本的には何でもよい。従って、光分岐用光学素子として例えばプリズム、ハーフミラー、キューブ型ビームスプリッター、ポルカドットビームスプリッターあるいは回折格子等を用いてもよい。特に本実施形態で示したような光学系レイアウトで適用する場合は、フレネルビームスプリッターか回折格子が好都合である。なお、回折格子を用いる場合は、分岐光である０次光及び±１次光の光強度が極力揃うように回折格子の設計を行う必要がある。
（実施形態２）
実施形態２ではライン光発生光学系を構成する各パーツの作用について説明し、組合せによるライン発生光学系の例を説明する。
図３ではフレネルビームスプリッター３によって分岐光が得られる様子を示す。図３はフレネルビームスプリッター３の断面拡大図であり、入射光のうちの１本の光線がビームスプリッター３内を通過する様子を示す。光はフレネルビームスプリッター３の溝側からｘ軸に平行に入射するものとする。溝の傾き角（プリズム角）をθ、ビームスプリッター３からの出射光がｘ軸となす角をψとすると、
ψ＝ｓｉｎ‐１｛ｓｉｎθ×（ｎ２−ｓｉｎ２θ）１／２−ｓｉｎθｃｏｓθ｝      （１）
で与えられる。以下、式の誘導は省略し、結果のみを記載する。
図４にｘ軸とψの角度をなす光が第１ロッドレンズ１表面で反射した場合の様子を示す。ｙ軸から角度Θだけ反時計方向に回転した点における反射光とｘ軸がなす角度をξとすると
ξ＝２Θ−ψ        （２）
となる。
【００２２】
次に光強度の最も大きな光線を第１ロッドレンズ１の反射面２ａのＸ軸側始点の角度Θの点に照射する場合のフレネルビームスプリッター３の位置は
ｘ＝−Ｒ（ｓｉｎΘ＋ｃｏｔψ×ｃｏｓΘ）    （３）
となる。すなわち、第１ロッドレンズ１の中心から光源側にＲ（ｓｉｎΘ＋ｃｏｔψ×ｃｏｓΘ）だけ離れた位置にビームスプリッター３を配置すればよい。
【００２３】
図５に第１ロッドレンズ１表面に形成した反射面２ａ、２ｂと透過面２ｃの範囲を示す。図５から明らかなように光と第１ロッドレンズ１の接点はｙ軸から角度ψだけ反時計方向に回転した位置にある。第１ロッドレンズ１上の接点より外側では反射面は不要である。従って反射面２ａ、２ｂの端面の一つは第１ロッドレンズ１と光線の接点で決まる。次に反射面２ａ、２ｂの他の端面はライン光の拡がり角度の最大値によって決まる。この時の反射面端面の角度をΘｍａｘとすると、（２）式から
Θｍａｘ＝（ξ＋ψ）／２        （４）
となる。
【００２４】
従って第１ロッドレンズ１表面における反射面２ａ、２ｂの範囲は
δｒ＝Θｍａｘ−ψ＝（ξ＋ψ）／２−ψ＝（ξ−ψ）／２          （５）となる。
同様に透過面２ｃの範囲は
δｔ＝π／２−Θｍａｘ＝π／２−（ξ＋ψ）／２＝（π−ξ−ψ）／２    （６）
となる。
【００２５】
次に図６にｘ軸に対してψの傾きをなす光が第１ロッドレンズ１に入射した場合の様子を示す。第１ロッドレンズ１からの出射光がｘ軸となす角度をωとすると
ω＝（π−ψ−２Θ）／３          （７）
となる。
【００２６】
最後に第１ロッドレンズ１に対する分岐光の照射範囲について説明する。図４にｘ軸に対してψの傾きをなす２本の分岐光が第１ロッドレンズ１を照射している様子を示す。図４から明らかなように最も効率良く第１ロッドレンズ１に光があたるのは、第１ロッドレンズ１を表す円とｘ軸の交点（マイナス側）から光線と円の接点の間にかけて光が存在する場合である。すなわち光の幅（ビーム径）が上記の２本の光の間隔に一致する時が最も光利用効率が高いことになる。第１ロッドレンズ１の半径をＲとすると、求める光の幅ｄは
ｄ＝Ｒ｛（１＋ｔａｎ２ψ）１／２−ｔａｎψ｝×ｃｏｓψ      （８）
となる。
【００２７】
そこで例えば見かけ上の入射ビーム径が２ｍｍのレーザ光を用いて拡がり角度が２４０°（ｘ軸と光線のなす角度で１２０°）であるライン光を発生させるライン光発生光学系について説明する。
【００２８】
拡がり角度の最大値は反射光で形成するため、（２）式より
２Θ−ψ＝１２０°とおいてΘでまとめると
Θ＝６０°＋ψ／２        （９）
となる。ここで第１ロッドレンズ１からの反射光及び透過光からなるライン光は連続している必要がある。反射光と透過光が連続する条件は
ψ≦ω    （１０）
の時、（９）式、（７）式を（１０）式に代入してまとめるとψ≦１２°  となる。そこで余裕を取りψ＝１０°とすると式（１）からプリズム角２０°で屈折率が１．４９のフレネルビームスプリッター３が適していることが分かる。
【００２９】
次に第１ロッドレンズ１の最適径を計算する。今、レーザ光の見かけ上のビーム径に対して０．６６倍の範囲内の光がライン光にした時にも視認し易い範囲であると仮定すると、ライン光に変換すべきレーザ光の範囲は
２．０×０．６６＝１．３ｍｍ  となる。そこで（８）式においてｄ＝１．３ｍｍ、
ψ＝１０°とすると  Ｒ＝１．５７ｍｍ  となる。すなわち、市販ロッドレンズのうちで最適径のものは直径３．０ｍｍのロッドレンズとなる。
【００３０】
次に第１ロッドレンズ１表面に形成する反射面２ａ、２ｂ及び透過面２ｃについて説明する。ライン光の拡がり角度の目標値が２４０°（ｘ軸と光線のなす角度で１２０°）であるため、（５）式にξ＝１２０°  ψ＝１０°を代入して  δｒ＝５５°  が得られる。
【００３１】
さらにビームスプリッター３の位置について説明する。例えば最も強度の大きな光線を第１ロッドレンズ１上、ｙ軸から４５°の位置に照射させたい場合、（３）式にΘ＝４５°、ψ＝１０°Ｒ＝１．５ｍｍを入れて計算すると
ｘ＝−１．５（ｓｉｎ４５°＋ｃｏｔ１０°×ｃｏｓ４５°）≒−７．１ｍｍ
が得られる。すなわち、第１ロッドレンズ１の中心位置から光源側に７．１ｍｍ離した位置にフレネルビームスプリッター３を配置すれば良いことが分かる。以上でフレネルビームスプリッター３と第１ロッドレンズ１のレイアウトが決まるので、そのレイアウトに応じて第２ロッドレンズ４を配置する。第１ロッドレンズ１で形成されたライン光が第２ロッドレンズ４によって、けられないように注意して配置した。その結果、第１ロッドレンズ１の中心から４．６ｍｍ離れた位置に第２ロッドレンズ４を２個配置した。第２ロッドレンズ４の直径は２ｍｍであり、２個の第２ロッドレンズ４は中心間距離で３．４ｍｍ離れて配置されている。
【００３２】
以上に示した考え方に従えば、広角度のライン光を高い光利用効率で発生させることが可能となる。
【００３３】
（実施形態３）
反射部の無い、通常の第１ロッドレンズ１の１個とフレネルビームスプリッター３の１個を用いて高効率に広角度のライン光を得る方法について説明する。
【００３４】
実施形態３でもレーザ光の見かけ上のビーム径を２ｍｍとし、それに対して０．６６倍の範囲内の光がライン光にした時にも視認し易い範囲であると仮定すると、ライン光に変換すべきレーザ光の範囲は  ２．０×０．６６＝１．３ｍｍ  となる。
【００３５】
実施形態２と同様に直径３ｍｍのロッドレンズを用いるとすると（８）式にＲ＝１．５ｍｍ、ψ＝１０°  を入れて計算すると、
ｄ＝１．５｛（１＋ｔａｎ２１０°）１／２−ｔａｎ１０°｝×ｃｏｓ１０°≒１．２ｍｍ  となる。上述のようにライン光に変換すべきレーザ光の範囲は１．３ｍｍであるため、若干のロスはあるが、大部分の光がロッドレンズに入ると考えられる。領域ｄの中心部を最も強い光が通過する場合のフレネルビームスプリッター３の位置は
ｘ＝−（Ｒ／２）｛（１＋ｔａｎ２ψ）１／２／ｔａｎψ＋１｝      （１１）から求まる。
【００３６】
実施形態２と同じフレネルビームスプリッター３を用いるとすると、
Ｒ＝１．５ｍｍ    ψ＝１０°を（１１）式に代入して
ｘ＝−（１．５／２）｛（１＋ｔａｎ２１０°）１／２／ｔａｎ１０°＋１｝≒−５
となる。すなわち、ロッドレンズの中心から５ｍｍ離した位置にフレネルビームスプリッター３を配置すればよい。この時は、ロッドレンズに照射された光はすべてロッドレンズ内部を透過してライン光となり、拡がり角度はロッドレンズの屈折率が１．５程度の場合、約１７４°となる（図７）。
【００３７】
（実施形態４）
本発明のライン光発生光学系をレーザ墨出し装置に実装した形態について説明する。図８に示すようにレーザ墨出し装置１０は基本的には光学系５と光学系を水平に保つための支持機構部６から構成されている。
【００３８】
図９にライン光発生光学系５の概略を示す。レーザ墨出し装置１０本体に対して水平方向に配置した半導体レーザ７から出射されたレーザビームはコリメータレンズ８によりビーム断面形状が円形であるコリメート光（平行光）Ｂ１に変換される。本実施形態ではコリメート光Ｂ１のビーム径は２ｍｍになるように設定している。コリメート光Ｂ１は２個の光分離面を有するビームスプリッター１１に入射し、３方向の光に分岐される。第１光分離面５０では入射光のうち７０％が反射し、３０％が透過するような特性となっている。従って入射光Ｂ１は第１光分離面５０で７０％が反射し，光線Ｒ１となる。残り３０％の光はビームスプリッター１１内部を通過し透過光Ｔ１となる。第２光分離面６０は入射光の４０％が反射し、６０％が透過する特性を有しているため、第２光分離面６０ではＲ１の４０％は反射し反射光Ｒ２となる。残り６０％の光は第２光分離面６０を透過し光線Ｔ２となる。従って、各光線の光路上にライン光発生光学系１５を配置することで効率良く、広角度のライン光を得ることができる。光線Ｔ１の光路上に配置したライン光発生光学系１５ではロッドレンズがロッドレンズの長手方向が半導体レーザ７の出射方向と直交し垂直方向に配置されている。従って得られるライン光は水平ライン光となる。なお、この時用いるライン光発生光学系１５は実施形態３で説明したものを用いる。次に、光線Ｒ２の光路上に配置したライン光発生光学系１５ではロッドレンズが上述の水平ライン光発生用ロッドレンズと直交する方向に配置している。従って得られるライン光は垂直ライン光となる。なお、この時用いるライン光発生光学系１５は実施形態１で説明したものを用いる。
【００３９】
また光線Ｔ２の光路上に配置したライン光発生光学系１５ではロッドレンズが、ロッドレンズの長手方向が半導体レーザ７の出射方向と平行になるように配置されている。このため、発生するライン光は左右に垂直ラインとして振り分けられる。なお、この時用いるライン光発生光学系１５は実施形態１で説明したものを用いる。このように本発明のライン光発生光学系１５をレーザ墨出し装置１０に搭載することにより、広角度のライン光を容易に効率良く照射することができるため、簡単な構造で１個のレーザ光源を用いていろいろな方向にライン光を発生させることが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
上述のように本発明のライン光発生光学系を用いれば、簡易な方法で拡がり角度の大きなライン光を効率良く得ることが可能となる。また、本発明のライン光発生光学系をレーザ墨出し装置に搭載することにより、広角度のライン光を容易に効率良く照射することができるため、簡単な構造で１個のレーザ光源を用いていろいろな方向にライン光を発生させることが可能となる。従って低コストで複数本の墨出し用レーザライン光を発生させることが可能となった。その結果、従来は非常に高価であった複数ライン光照射用レーザ墨出し装置を低価格で提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ライン光発生光学系の一実施形態を示す概略図。
【図２】ロッドレンズを用いた場合のライン光発生原理を説明する図。
【図３】フレネルビームスプリッターの説明図。
【図４】ロッドレンズ表面での反射光の様子を示す概略図。
【図５】ロッドレンズ表面の反射面と透過面の範囲を示す概略図。
【図６】ロッドレンズへの透過光の様子を示す概略図。
【図７】本発明ライン光発生光学系の他の実施形態を示す概略図。
【図８】本発明ライン光発生光学系を搭載したレーザ墨出し装置の概略図。
【図９】本発明レーザ墨出し装置の光学系の一実施形態を示す構成図。
【符号の説明】
１は第１ロッドレンズ、２ａ、２ｂは光反射面、２ｃは透過面、３はフレネルビームスプリッター、４は第２ロッドレンズ、５は光学系、６は支持機構部、７は半導体レーザ、８はコリメータレンズ、１０はレーザ墨出し装置、１５はライン光発生光学系。
【図１】
2004264152.tif 000003
【図２】
2004264152.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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