(57)【要約】【課題】１本のレーザ光から同一強度の複数のビームを形成することができる簡易な光学系ならびに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】本発明のビームスプリッターは、直方体形状を有する光透過体と、その透過体の一面に形成され、入射光を透過光と反射光に分離するための第一光分離面と、この第一光分離面と対向する光透過体の面に形成された第二光分離面とを備えている。入射光は第一光分離面で一部が反射し、残りの光は透過光となりビームスプリッター内部を通過する。第二光分離面で一部の光は反射し、反射光となりビームスプリッター内部を通過した後、光学平面から出射する。また残りの光は第二光分離面を透過する。この結果、一本のビームを３本に分離することが可能となる。【選択図】　図１
2004085784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス又はプラスチック等の光を透過する部材からなり、互いに平行な平面を有する光透過体と、該平面の一方に設けられ、入射光を反射光と透過光に分離する第１の光分離面と、該平面の他方に設けられ、上記透過光をさらに反射光と透過光に分離する第２の光分離面とを備え、１本の入射光から複数本の分離光を得ることを特徴とするビームスプリッター。
【請求項２】
請求項１において、上記第１の光分離面に対して４５°の入射角で光を入射させ、第１の分離面の入射時の屈折角をθ、第１及び第２の分離面の間隔をｄとしたとき、上記第１及び第２の光分離面における光の入反射点の間隔を少なくともｄ（１＋ｔａｎ２θ）１／２・ｓｉｎθ以上にして上記両分離面を配置したことを特徴とするビームスプリッタ−。
【請求項３】
ガラス又はプラスチック等の光を透過する部材からなり、互いに平行な第１組の平面と、互いに平行な第２組の平面を有する光透過体であって、上記第１組の平面と上記第２組の平面が互いに直交するように配置されている光透過体と、上記第１組の平面の一方に設けられ、入射光を反射光と透過光に分離する第１の光分離面と、上記第１組の平面の他方に設けられ、上記透過光をさらに反射光と透過光に分離する第２の光分離面とを備え、１本の入射光から複数本の分離光を得ることを特徴とするビームスプリッター。
【請求項４】
ガラス又はプラスチック等の光を透過する部材からなり、互いに平行な第１組の平面と、互いに平行な第２組の平面と、互いに平行な第３組の平面を有する光透過体であって、上記第１組の平面に対して上記第２組の平面及び上記第３組の平面が直交するように配置されている光透過体と、上記第１組の平面の一方に設けられ、入射光を反射光と透過光に分離する第１の光分離面と、上記第１組の平面の他方に設けられ、上記透過光をさらに反射光と透過光に分離する第２の光分離面とを備え、１本の入射光から複数本の分離光を得ることを特徴とするビームスプリッター。
【請求項５】
請求項３又は４において、第１の光分離面における光入射点と、上記第２組の平行平面のうちの光入射面との間隔を少なくともｄｔａｎθ（但し、第１の分離面の入射時の屈折角をθ、第１及び第２の分離面の間隔をｄとする）以上離して配置したことを特徴とするビームスプリッター。
【請求項６】
請求項３又は４において、第２組の平行な面の間隔を第１組の平行な面の間隔と実質的に等しくしたことを特徴とするビームスプリッター。
【請求項７】
請求項３又は４において、第３組の平行な面の間隔を第１組の平行な面の間隔と実質的に等しくしたことを特徴とするビームスプリッター。
【請求項８】
半導体レーザよりなる光源と、該光源からの光線から複数の光線を発生するビームスプリッターと、該ビームスプリッターから出射した光からライン光を発生させる光学系を有するレーザ墨出し装置であって、上記ビームスプリッターは、ガラス又はプラスチック等の光を透過する部材からなり、互いに平行な平面を有する光透過体と、該平面の一方に設けられ、入射光を反射光と透過光に分離する第１の光分離面と、該平面の他方に設けられ、上記透過光をさらに反射光と透過光に分離する第２の光分離面とを備えたことを特徴とするレーザ墨出し装置。
【請求項９】
半導体レーザよりなる光源と、該光源からの光線から複数の光線を発生するビームスプリッターと、該ビームスプリッターから出射した光からライン光を発生させる光学系を有するレーザ墨出し装置であって、上記ビームスプリッターは、ガラス又はプラスチック等の光を透過する部材からなり、互いに平行な第１組の平面と、互いに平行な第２組の平面を有する光透過体であって、上記第１組の平面と上記第２組の平面が互いに直交するように配置されている光透過体と、上記第１組の平面の一方に設けられ、入射光を反射光と透過光に分離する第１の光分離面と、上記第１組の平面の他方に設けられ、上記透過光をさらに反射光と透過光に分離する第２の光分離面とを備えたことを特徴とするレーザ墨出し装置。
【請求項１０】
半導体レーザよりなる光源と、該光源からの光線から複数の光線を発生するビームスプリッターと、該ビームスプリッターから出射した光からライン光を発生させる光学系を有するレーザ墨出し装置であって、上記ビームスプリッターは、ガラス又はプラスチック等の光を透過する部材からなり、互いに平行な第１組の平面と、互いに平行な第２組の平面と、互いに平行な第３組の平面を有する光透過体であって、上記第１組の平面に対して上記第２組の平面及び上記第３組の平面が直交するように配置されている光透過体と、上記第１組の平面の一方に設けられ、入射光を反射光と透過光に分離する第１の光分離面と、上記第１組の平面の他方に設けられ、上記透過光をさらに反射光と透過光に分離する第２の光分離面とを備えたことを特徴とするレーザ墨出し装置。
【請求項１１】
請求項８において、上記第１の光分離面に対して４５°の入射角で光を入射させ、第１の分離面の入射時の屈折角をθ、第１及び第２の分離面の間隔をｄとしたとき、上記第１及び第２の光分離面における光の入反射点の間隔を少なくともｄ（１＋ｔａｎ２θ）１／２・ｓｉｎθ以上にして上記両分離面を配置したことを特徴とするレーザ墨出し装置。
【請求項１２】
請求項９又は１０において、第１の光分離面における光入射点と、上記第２組の平行平面のうちの光入射面との間隔を少なくともｄｔａｎθ（但し、第１の分離面の入射時の屈折角をθ、第１及び第２の分離面の間隔をｄとする）以上離して配置したことを特徴とするレーザ墨出し装置。
【請求項１３】
請求項９又は１０において、第２組の平行な面の間隔並びに第３組の平行な面の間隔を第１組の平行な面の間隔と実質的に等しくしたことを特徴とするレーザ墨出し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として１本のレーザ光を複数本のレーザ光に分割するためのビームスプリッター及びそのビームスプリッターを使用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。
【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】
【発明が解決しようとする課題】
複数個のレーザ光源を用いる方式の場合は当然、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。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。
【０００８】
しかし、この方式の場合、第一番目のハーフミラーを透過した光はその強度が１／２に減少し、引続き第二番目のハーフミラーを透過した光はさらに１／２に強度が減少する。このようにハーフミラーを透過する毎に光強度が逐次減少する。そのため、上述の光学系を用いることにより複数ビームを得ることは可能となるが分割された光によっては強度が大いに異なるため、得られる複数のライン光の輝度がそれぞれ異なってしまうという問題がある。また、ビームを分割するために複数のハーフミラーを並べて構成する必要があるため、光学系が複雑かつ光学素子の部品点数が増えてしまう。
【０００９】
このような事情があるため、従来、実用化されているほとんどのレーザ墨出し装置は、ライン光の数だけレーザ光源を備えた構造のものが多くなっている。しかしこの場合は上記の通り、光源数の増加に伴い、装置価格が上昇するため、墨出し作業においてより効率の高い作業を行うためには、高価な装置が必要となるという問題をかかえていた。
【００１０】
本発明の目的は、このような従来の課題を解決した簡易なレーザビームスプリッタ及びそれを用いたレーザ墨出し装置を提供することにある。
具体的には、本発明の課題は１本のレーザ光から同一強度の複数のビームを形成することができる簡易なビームスプリッターならびにそのビームスプリッター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ことである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にかかるビームスプリッターは，ガラス又はプラスチック等の光を透過する部材からなり、互いに平行な平面を有する光透過体と、該平面の一方に設けられ、入射光を反射光と透過光に分離する第１の光分離面と、該平面の他方に設けられ、上記透過光をさらに反射光と透過光に分離する第２の光分離面とを備え、１本の入射光から複数本の分離光を得るように構成したことに一つの特徴がある。このように構成すると極めて簡易に複数の光ビームを形成することができる。
【００１２】
本発明の他の特徴は、上記第１の光分離面に対して４５°の入射角で光を入射させ、第１の分離面の入射時の屈折角をθ、第１及び第２の分離面の間隔をｄとしたとき、上記第１及び第２の光分離面における光の入反射点の間隔を少なくともｄ（１＋ｔａｎ２θ）１／２・ｓｉｎθ以上にして上記両分離面を配置したことにある。このように構成すれば二つの分離面により複数の分離光を得ることが可能となる。
【００１３】
本発明の他の特徴は、上記光透過体を２組の平行平面を有するＬ字型に構成し、第１組の平行平面の一方に、入射光を反射光と透過光に分離する第１の光分離面を形成し、第１組の平行平面の他方には、上記透過光をさらに反射光と透過光に分離する第２の光分離面とを形成し、この第２の分離面を透過した光線を第２組の平行平面に入射するように構成したことにある。このようにビームスプリッターを構成することにより、入射光と同一線上に出射光線を発生することが可能になる。
【００１４】
本発明の他の特徴は、上記の光透過体を３組の平行平面を有するコ字型に構成し、第１組の平行平面の一方に入射光を反射光と透過光に分離する第１の光分離面を形成し、第１組の平行平面の他方には、上記透過光をさらに反射光と透過光に分離する第２の光分離面とを形成し、この第２の分離面を透過した光線を第２組の平行平面に入射するように構成すると共に、第１の分離面で反射した光の反射光を第３組の平行平面に入射させるように構成したことにある。このようにビームスプリッターを構成することにより、入射光線と同一線上の出射光線と、これと直角な方向の光線とを発生することが可能になる。
【００１５】
本発明の他の特徴は、上記のようなビームスプリッターにより半導体レーザ光源の光を複数の光線に分離し、更にその後段にライン光を発生する光学系を配置することによりレーザ墨出し装置を構成したことにある。このように構成することにより、複数ライン光照射用レーザ墨出し装置を低価格で得ることが可能になる。
本発明の他の特徴及び効果は以下の実施形態の説明から更に明確に理解される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明ビームスプリッター１の一実施例を図１に示す。ビームスプリッター１は、光を透過することができるガラス又はプラスチックからなる。本実施形態ではガラス材であるＢＫ７（屈折率１．５）を用いた。ビームスプリッター１は、直方体形状を有している。光学平面２の一部には入射光を透過光と反射光に分離するための第一光分離面３が形成されている。この第一光分離面３と対向する光学平面４の一部には第二光分離面５が形成されている。第一光分離面３と第二光分離面５の間隔は１０ｍｍ、ビームスプリッター１の幅は２０ｍｍ、高さが１０ｍｍである。
【００１７】
図２にビームスプリッター１の平面図を示す。入射光Ｂ１は第一光分離面３で一部が反射し反射光Ｒ１となる。残りの光は透過光Ｔ１となりビームスプリッター１の内部を通過する。第二光分離面５で透過光Ｔ１の一部は反射し、反射光Ｒ２となる。ビームスプリッター１内部を通過した光Ｒ２は光学平面２から出射し、光線Ｒ３となる。Ｔ１のうち残りの光は第二光分離面５を透過し光線Ｔ２となる。
【００１８】
次に入射光が３本の光に分割される原理について説明する。図３に示すようにコリメートされたレーザー光Ｂ１は、光学平面２の法線に対して４５°の角度で入射する。入射光Ｂ１の一部は第一光分離面３で法線に対して４５°で反射し反射光Ｒ１となる。残りの光Ｔ１は法線に対してθの角度でビームスプリッター１内部に入射する。
【００１９】
この時、空気の屈折率を１、ビームスプリッター１の屈折率をｎとすると、スネルの法則に従い、
１ｓｉｎ４５＝ｎｓｉｎθ　　　（１）
となる。第二光分離面５でＴ１の一部は法線に対して角度θで反射し、反射光Ｒ２となりビームスプリッター１内部を通過した後、光学平面２から出射する。（光線Ｒ３）
この時、スネルの法則により光線Ｒ３は出射面である光学平面２の法線と４５°の角度をなす。Ｔ１のうち残りの光は第二光分離面５を透過し光線Ｔ２となる。スネルの法則から光線Ｔ２が第二光分離面５の法線となす角度は４５°となるため、Ｔ２は入射光Ｂ１と平行になる。次に第一光分離面３における入射光Ｂ１の入射点を原点、入射点における法線をｙ軸、ｙ軸と直交する軸をｘ軸とすると、光線Ｔ１の直線の式は
ｙ＝ｃｏｔθ・ｘ　　（２）
となる。ここで第一光分離面３と第二光分離面５の間隔をｄとすると、第二光分離面５を含む直線の式は
ｙ＝−ｄ　（３）
となる。光線Ｔ１と第二光学分離面５との交点Ａの座標は式（２）及び（３）からＡ（−ｄｔａｎθ、−ｄ）となる。
【００２０】
線分ＯＡの長さｂは
ｂ＝（（−ｄｔａｎθ）２＋（−ｄ）２）１／２
＝ｄ（１＋ｔａｎ２θ）１／２　　　　　（４）
となる。したがって入射光線Ｂ１と光線Ｔ２のずれ量δは
δ＝ｂｓｉｎ（４５°−θ）
＝ｄ（１＋ｔａｎ２θ）１／２・ｓｉｎ（４５°−θ）　　（５）
で表される。
【００２１】
次に光学平面２における光線Ｒ３の出射点をＣ、線分ＯＣの長さをＬとすると、
Ｌ＝ｂｓｉｎθ・２
＝２ｄ（１＋ｔａｎ２θ）１／２・ｓｉｎθ　　　　　（６）
となる。したがって光線Ｒ１とＲ３の間隔ｗは
ｗ＝Ｌｃｏｓ４５°＝２ｄ（１＋ｔａｎ２θ）１／２・ｓｉｎθｃｏｓ４５°　　　（７）
となる。例えばビームスプリッター材の屈折率を１．５、光学分離面の二面間距離を１０ｍｍとすると（１）式より１ｓｉｎ４５＝１．５ｓｉｎθ　したがってθ＝２８°が得られる。次に光線Ｂ１と光線Ｔ２のずれ量δはθ＝２８°を（５）式に代入して
δ＝１０（１＋ｔａｎ２２８°）１／２・ｓｉｎ（４５°−２８°）＝３．３ｍｍが得られる。
【００２２】
同様に光線Ｒ１とＲ３の間隔ｗは，
ｗ＝２・１０（１＋ｔａｎ２２８°）１／２・ｓｉｎ２８°ｃｏｓ４５°＝７．５ｍｍとなる。
従って実施形態１のビームスプリッターによれば、入射光Ｂ１に平行な光線Ｔ２と、入射光Ｂ１と直角な光線Ｒ１およびＲ２の３本の光線を簡便に形成することが可能である。
【００２３】
（実施形態２）
次に入射光線Ｂ１と光線Ｔ２のずれ量δが０となるビームスプリッター１０２を図４及び図５を用いて説明する。図４に示すようにビームスプリッター１０２は２個の直方体をＬ字型に組合せた構成をしている。またビームスプリッター１０２は、光を透過することができるガラス又はプラスチックからなる。本実施形態ではガラス材であるＢＫ７（屈折率１．５）を用いた。光学平面２の一部には入射光を透過光と反射光に分離するための第一光分離面３が形成されている。この第一光分離面３と対向する光学平面４の一部には第二光分離面５が形成されている。
【００２４】
図５に示すように、光線Ｔ２は光学平面６から入射し、ビームスプリッター内部を通過し、光学平面７から出射する。ビームスプリッター内部を通る光線をＴ３，光学平面７から出射する光線をＴ４で示す。第一光分離面３と第二光分離面５の間隔は１０ｍｍ、ビームスプリッターのサイズは３０ｍｍ×２５ｍｍ、高さが１０ｍｍである。光学平面６及び７は互いに平行で、且つ光学平面３及び５と直交するように配置されている。さらに光学平面６と７の間隔は１０ｍｍである。
【００２５】
図６を用いて入射光線Ｂ１と光線Ｔ２のずれ量δが０となる理由を説明する。光線Ｔ２は光学分離面５の法線と４５°の角度をなし、かつ点Ａ（−ｄｔａｎθ、−ｄ）を通過するので光線Ｔ２の直線の式は
ｙ＝ｘ＋ｄ（ｔａｎθ−１）　（８）
となる。
【００２６】
次に光学平面６を含む直線の式を
ｘ＝−ｃ　（９）
とする。光学平面６と光学平面７の間隔はｄであるため、光学平面７を含む直線の式は
ｘ＝−（ｃ＋ｄ）　　（１０）
となる。したがって光線Ｔ２と光学平面６との交点Ｅの座標は（８）式及び（９）式からＥ（−ｃ、ｄ（ｔａｎθ−１）−ｃ）となる。また光線Ｔ３は光学平面６の法線と角度θをなすため光線Ｔ３を含む直線の式の傾きはｔａｎθとなる。同時にこの直線は点Ｅ（−ｃ、ｄ（ｔａｎθ−１）−ｃ）を通るため、直線の式は
ｙ＝ｔａｎθ・ｘ＋（ｃ＋ｄ）（ｔａｎθ−１）　　（１１）
となる。光線Ｔ３を含む直線と光学平面７の交点Ｆの座標は（１０）式及び（１１）式からＦ（−（ｃ＋ｄ）、−（ｃ＋ｄ））となる。
【００２７】
ここで入射光Ｂ１を含む直線の式は
ｙ＝ｘ　　（１２）
である。入射光Ｂ１と光学平面７の交点Ｆ´の座標を（１０）式及び（１２）式から求めるとＦ´（−（ｃ＋ｄ）、−（ｃ＋ｄ））となる。すなわちＦとＦ´は一致する。また、Ｆ点は光線Ｔ４の出射点でもあることから、入射光Ｂ１と出射光Ｔ４は同一直線上にあることが分かる。入射光Ｂ１と出射光Ｔ４は同一直線上に置くためには光学平面６及び７の間隔を光学平面２及び４の間隔に一致させること、光学平面６及び７と光学平面２及び４を互いに直交するように配置すること、さらにはｙ軸から光学平面６までの距離をｙ軸からＡ点までの距離よりも大きく取る必要がある。すなわち
ｄｔａｎθ＜ｃ　　　（１３）
とする必要がある。
このように入射光と同一の線上に出射光線を形成することができれば、レーザ墨出し装置で水平ラインや垂直ラインを描くのに便利である。
【００２８】
（実施形態３）
次に、光線Ｒ１の反射光の一部がＲ１と同一光路上を戻り、ビームスプリッタ−に再入射可能なビームスプリッター１０３の実施形態を図７、図８を用いて説明する。この実施形態におけるビームスプリッター１０３は、図７に示すように２個の直方体をＬ字型に組合せた構成をしている。またビームスプリッター１０３は、光を透過することができるガラス又はプラスチックからなる。本実施形態ではガラス材であるＢＫ７（屈折率１．５）を用いた。光学平面２の一部には入射光を透過光と反射光に分離するための第一光分離面３が形成されている。この第一光分離面３と対向する光学平面４の一部には第二光分離面５が形成されている。
【００２９】
光線Ｒ１の反射光である光線Ｒ４は、光線Ｒ１と同一光路上にあり、第一光分離面３から入射し法線と角度２８°をなしてビームスプリッター内部を通過し（光線Ｔ５）、光学平面４から一旦４５°の角度で光線Ｔ６として出射する。その後、再び光学平面８に入射しビームスプリッター内部を通過（光線Ｔ７）後、光学平面９から４５°の角度で光線Ｔ８として出射する。
【００３０】
光学平面８及び９は互いに平行かつ光学平面３及び５と直交するように配置されている。さらに光学平面８と９の間隔は光学平面３と５の間隔に一致させており１０ｍｍとした。ビームスプリッターのサイズは３０ｍｍ×２５ｍｍ、高さが１０ｍｍである。
この実施形態では、光線Ｒ４と直角な方向の２本の光線Ｒ１，Ｔ８を形成することができるので、たとえばレーザ墨出し装置に用いた場合には、垂直ライン或いは水平ラインを描くのに便利である。
【００３１】
（実施形態４）
次に入射光Ｂ１と出射光Ｔ４が同一直線上にあり、さらに反射光Ｒ４と出射光Ｔ８が同一直線上になるように工夫したビームスプリッターの実施形態を図９及び１０を用いて説明する。
【００３２】
図９に示すようにビームスプリッター１０４は３個の直方体をコ字型に組合せた構成をしている。またビームスプリッター１０４は、光を透過することができるガラス又はプラスチックからなる。本実施形態ではガラス材であるＢＫ７（屈折率１．５）を用いた。
【００３３】
図１０に示すように、光線Ｔ２は光学平面６から入射し、ビームスプリッター内部を通過し（光線Ｔ３）、光学平面７から光線Ｔ４として出射する。光学平面６及び７は互いに平行かつ光学平面３及び５と直交するように配置されている。さらに光学平面６と７の間隔は光学平面３と５の間隔に一致させており１０ｍｍとした。また、光線Ｒ１の反射光であるＲ４は第一光分離面３から入射し、法線と角度２８°をなしてビームスプリッター内部を通過し、（光線Ｔ５）光学平面４から一旦４５°の角度で出射して光線Ｔ６となる。その後、再び光学平面８に入射しビームスプリッター内部を光線Ｔ７として通過し、光学平面９から４５°の角度で出射して光線Ｔ８となる。
光学平面８及び９は互いに平行かつ光学平面３及び５と直交するように配置されている。さらに光学平面８と９の間隔は光学平面３と５の間隔に一致させており１０ｍｍとした。
【００３４】
（実施形態５）
本発明のビームスプリッター１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１１に示すようにレーザ墨出し装置１０は基本的にはライン光を発生させる光学系１４と光学系を水平に保つための支持機構部１５から構成されている。図１２にライン光発生光学系１４の概略を示す。
レーザー墨出し装置本体に対して水平方向に配置した半導体レーザ１６から出射されたレーザビームはコリメータレンズ１７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。また、ビームスプリッター１はその光学平面２の法線がレーザー１６の光軸と４５°の角度をなすように配置している。第一光分離面３と第二光分離面５の間隔は１０ｍｍ、ビームスプリッターの幅は２０ｍｍ、高さが１０ｍｍである。
第一光分離面３では入射光のうち３３％が反射し、６７％が透過するような特性となっている。したがって入射光Ｂ１は第一光分離面３で３３％が反射し，光線Ｒ１となる。残り６７％の光は透過光Ｔ１となりビームスプリッター１内部を通過する。第二光分離面５は５０％が反射し、５０％が透過する特性を有しているため、第二光分離面５ではＴ１の３３．５％は反射し反射光Ｒ２となりビームスプリッター１内部を通過した後、光学平面２から出射する（光線Ｒ３）。Ｔ１のうち残り３３．５％の光は第二光分離面５を透過し光線Ｔ２となる。光線Ｒ１と光線Ｒ３は各出射面の法線に対して４５°の角度で出射する。したがって光線の出射方向はレーザー墨出し装置に対して垂直方向となる。光線Ｒ１とＲ３の間隔ｗは（７）式から
ｗ＝２・１０（１＋ｔａｎ２２８°）１／２・ｓｉｎ２８°ｃｏｓ４５°＝７．５ｍｍとなる。
【００３５】
また光線Ｂ１と光線Ｔ２のずれ量δはθ＝２８°を（５）式に代入して
δ＝１０（１＋ｔａｎ２２８°）１／２・ｓｉｎ（４５°−２８°）＝３．３ｍｍが得られる。したがって、垂直方向に出射した２光線Ｒ１及びＲ３の光路上にロッドレンズを配置することでライン光を得ることができる。光線Ｒ１の光路上に配置したロッドレンズ２１はレンズの長手方向が半導体レーザー１６の出射方向と平行になるように配置している。また、光線Ｒ３の光路上に配置したロッドレンズ２２はロッドレンズ２１と直交する方向に配置している。したがって各ロッドレンズから出射されるライン光はクロスラインとなる。
【００３６】
次に光線Ｔ２の光路上にロッドレンズ２３を配置する。ロッドレンズ２３は長手方向が垂直方向に向くように配置しているため、ロッドレンズ２３から発生するライン光は水平ラインとなる。ここで光線Ｂ１と光線Ｔ２のずれ量δが３．３ｍｍであることから、光線Ｔ２は半導体レーザ１６の出射位置からは３．３ｍｍ低い位置から出射することになる。ビームスプリッター１の代わりに実施形態２で示したビームスプリッター１０２を搭載することにより光線Ｂ１と光線Ｔ２のずれ量δを０とすることができるため、半導体レーザー１６のビーム出射高さとライン光出射高さを一致させることが可能となる。
【００３７】
また、光線Ｒ１のうちロッドレンズ２１の入射面に対して垂直に入射する光の一部は反射光Ｒ４となり、光線Ｒ１と同一光路上を戻る。そこでビームスプリッター１の代わりに実施形態３で示したビームスプリッター１０３を搭載することにより光線Ｒ４と光線Ｔ８は同一直線上に位置するようになる。すなわちロッドレンズ２１及び２２で形成されたクロスライン光の交点と光線Ｔ８が同軸上に配置されることになる。そこで光線Ｔ８をそのままレーザー墨出し装置の垂直下方向に出射すれば、いわゆる地墨ポイント光を得ることが可能となる。
【００３８】
同様にしてビームスプリッター１の代わりに実施形態４で示したビームスプリッター１０４を搭載することにより、半導体レーザー１６のビーム出射高さとライン光出射高さを一致させ、かつ地墨ポイント光を出射可能なレーザー墨出し装置を得ることが容易に可能となる。また、ミラー等の光学素子を用いることにより光線Ｒ１あるいはＲ３の出射方向を変えてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
上述のように本発明によるビームスプリッターを用いれば、簡易な方法で，１本のレーザビームを複数のレーザビームに分離することが可能となる。また、本発明によるビームスプリッターをレーザ墨出し装置の光学系に搭載することで１個の光源から複数本のレーザビームを容易に得ることができるため、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得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のビームスプリッターの一実施例を示す概略図。
【図２】本発明のビームスプリッターの一実施例を示す平面図。
【図３】本発明のビームスプリッターの説明図。
【図４】本発明のビームスプリッターの他の実施例を示す概略図。
【図５】本発明のビームスプリッターの他の実施例を示す平面図。
【図６】本発明のビームスプリッターの説明図。
【図７】本発明のビームスプリッターの他の実施例を示す概略図。
【図８】本発明のビームスプリッターの他の実施例を示す平面図。
【図９】本発明のビームスプリッターの他の実施例を示す概略図。
【図１０】本発明のビームスプリッターの他の実施例を示す平面図。
【図１１】本発明のビームスプリッターを搭載したレーザ墨出し装置の概略図。
【図１２】本発明のレーザ墨出し装置におけるライン光発生光学系の概略図。
【符号の説明】
１、１０２、１０３、１０４はビームスプリッター、３は第一光分離面、５は第二光分離面、２、４、６、７、８及び９は光学平面、１０はレーザ墨出し装置、１４はライン光発生光学系、１５は支持系、１６は半導体レーザ、２１，２２及び２３はロッドレンズ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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