(57)【要約】【課題】  様々な照射距離においてライン光の見掛け上の明るさを最適化することが可能なレーザ光発生装置、ライン光発生光学系、レーザ墨出し装置を提供する。【解決手段】  レーザ墨出し装置に距離測定機能を付加して照射距離を測定し、照射距離に応じてライン光の見掛け上の明るさが一定となるようにレーザの発振条件を制御している。なお、光源のレーザパワーを変えることなく、ブロッカー・ザルツァー効果に基づいてライン光の見掛け上の明るさを向上させている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、半導体レーザをオンオフ駆動するスイッチング素子と、複数の所定のモードのうちの１つを選択する選択手段と、レーザ光の照射距離を計測する手段と、前記スイッチング素子を制御して、選択されたモードに対応する駆動周波数とオンデューティー比との組合せにて前記半導体レーザを駆動させる制御手段と、前記レーザ光の照射距離計測値に対応する駆動周波数とオンデューティー比との組合せにて前記半導体レーザを駆動させる演算・制御手段とを備えたことを特徴とするレーザ光発生装置。
【請求項２】
照射距離を自動計測した後、計測データに基づいてレーザ発振条件である駆動周波数とオンデューティー比との複数の組合せデータを予め格納した記憶部から引出し、データに基づいて前記半導体レーザを駆動させるオート照射モードと、前記複数の所定モードに１対１に対応して、駆動周波数とオンデューティー比との複数の組合せのデータを予め格納した記憶部を更に備え、前記制御手段は、前記選択手段にて選択されたモードに対応した駆動周波数とオンデューティー比との組合せのデータを前記記憶部から読み出し、前記スイッチング素子を制御して、読み出した駆動周波数とオンデューティー比とに基づいて前記半導体レーザを駆動させるマニュアル照射モードを有し、前記スイッチング素子を介してオート照射モードとマニュアル照射モードの切替を可能としたことを特徴とする請求項１記載のレーザ発光装置。
【請求項３】
前記複数のマニュアル照射モードは近距離モードと中距離モードと長距離モードを含み、前記記憶部は、前記近距離モードに対応して、駆動周波数１０ｋＨｚと、５０％のオンデューティー比との組合せを予め格納し、前記記憶部は、前記中距離モード及び長距離モードに対応して、４Ｈｚ以上８０Ｈｚ以下の範囲内の一つの値の駆動周波数と、５０％以上１００％未満の範囲内の一つの値のオンデューティー比との組合せを予め、格納していることを特徴とする請求項２記載のレーザ光発光装置。
【請求項４】
前記オート照射モードにおいて前記演算部は、測定照射距離Ｌ及び基準照射距離Ｌｓに基づいてライン光の見掛け上の明るさ比率Κｎ＝Ｌ/Ｌｓとして算出し、さらに４Ｈｚ以上８０Ｈｚ以下の範囲内の一つの値の駆動周波数と、５０％以上１００％未満の範囲内の一つの値のオンデューティー比との組合せデータと該組合せデータでライン光を照射した場合の見掛け上の明るさ比率Κｎデータを予め格納し、前記演算・制御手段において算出したＬ/Ｌｓから定めた値をΚｎとし、該Κｎに対応する前記記憶部に蓄積した駆動周波数とオンデューティー比の最適な組合せデータに基づいて前記半導体レーザを駆動させることを特徴とする請求項３記載のレーザ光発光装置。
【請求項５】
前記選択手段は操作部材からなり、ユーザが前記操作部材を操作することにより、前記複数の所定のモードであるオート照射モード、マニュアル照射モードさらにはマニュアル照射モードの中の近距離モード、中距離モード、長距離モードのうち所望の一つを選択することを特徴とする請求項１記載のレーザ光発生装置。
【請求項６】
前記制御手段は調整部材を備え、ユーザが前記調整部材を調整することにより、前記スイッチング素子の駆動周波数とオンデューティー比とを調整することを特徴とする請求項５記載のレーザ光発生装置。
【請求項７】
前記距離計測手段は光学式距離測定機あるいは超音波式距離測定機であって、測定値に対応して駆動周波数とオンデューティー比とを最適化することを特徴とする請求項６記載のレーザ光発生装置。
【請求項８】
前記半導体レーザから出力されたレーザ光の波長を５３２ｎｍの波長に変換する波長変換素子を更に備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザ光発生装置。
【請求項９】
請求項１〜８記載のレーザ光発光装置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、コリメート光をライン光に変換するロッドレンズとを備えたことを特徴とするライン光発生光学系。
【請求項１０】
請求項９記載のライン光発生光学系を支持する支持機構を備え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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線幅が細く、かつ極めて広がり角度が大きな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。
【背景技術】
【０００２】
レーザ項を表示光として出力する装置として、レーザポインタとレーザ墨出し装置とが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
これらの装置ではレーザ光を表示光として用いる。目の安全のため、光強度を所定の値（例えば１ｍＷ）以下とする必要がある。レーザ墨出し装置では、ドット形状のレーザ光をライン状に引き伸ばして表示光として用いる。これらの場合には、ライン光の単位面積当たりの光強度は元のドット形状のレーザ光より小さいため、ライン光はドット光より認識しにくくなる。すなわち表示光の認識性は表示光の単位面積当たりの光強度に依存するため、レーザ墨出し装置の場合、ライン光の長さが長くなるほどライン光の面積が増大するため、単位面積当たりの光強度が小さくなり、認識性が低下する。ライン光の長さはレーザ墨出し装置から照射対象までの距離に比例して長くなる。すなわち、現行の墨出し装置では目視でライン光を認識できる距離が１０ｍ程度までであり、それ以上の距離を照射する場合はライン光を認識することが困難となるため、受光器を用いてライン光の照射位置を探し出し、墨出し作業を行うのが一般によく用いられる方法である。長距離で認識できるライン光を得るためには単位面積当たりの光強度が大きなドット光を回転させ照射対象物にラインの残像を描き、それを認識する方法がある（例えばトプコン製ローテーティングレーザー）。この場合は高精度に光源を回転させる機構が必要となり装置が大型化すると共に高価格化する。
【０００４】
なお、特許文献１のレーザポインタでは、連続点灯からパルス点灯に切り替えることができる。また、パルス点灯の周波数やパルス幅を切り替えることもできる。
【０００５】
特許文献２のレーザポインタでは、半導体レーザを８〜１６Hzの周波数で点滅させ、レーザ光を人間の目に認識し易くしている。
【０００６】
また、特許文献３のレーザ墨出し装置では、半導体レーザをパルス状態と連続光状態とに切り替えることができる。半導体レーザのパルス周期を変化させることもできる。半導体レーザのオンデューティー比も変化させることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平３−２００９９４号公報
【０００８】
【特許文献２】特開平７−９４８１５号公報
【特許文献３】特開平１１−２９５０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のレーザポインタやレーザ墨出し装置のようなレーザ光を表示光として出力する装置は表示対象物までの距離をいろいろと変えて用いる。レーザポインタの場合、表示光の形状がドット形状であるため、表示対象物までの距離が長くなっても表示光の面積がほとんど変わらず、単位面積当たりの光強度に大きな変化がなく、認識性の低下はほとんど生じない。一方、レーザ墨出し装置の場合は表示光が扇状に拡がる光であって、それが対象物に照射された時にライン状になるため、照射距離に比例してライン光の長さが長くなる。すなわち、照射距離が長くなるとライン光の面積が増大し、単位面積当たりの光強度が低下し、認識性が低下する。そこで、認識性を向上させるためには元の光源の光出力を大きくし単位面積当たり光強度を増大させる必要がある。一方、法律により定められたレーザ機器安全基準に基づき目の安全のため、光強度を所定の値（例えば１ｍＷ）以下とする制約がある。そのため単位面積当たりの光強度に上限が設けられることになり、その結果、認識可能な照射距離が決まってしまう。すなわち、元の光源の出力を上げずに長距離照射を行い、ライン光が認識できるようなレーザ墨出し装置は無かった。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題を解決し、安全基準を遵守しかつ長距離においても認識可能なレーザ墨出し装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、ライン光を点滅光にしたことに一つの特徴がある。一般に人間の網膜は、周波数が低いパルス光に対してちらつき（flicker）を感じる。しかしながら、周波数が臨界融合頻度（critical fusion frequency（以下、ＣＦＦという））以上になると、人間の網膜は、ちらつきが融合して連続光と同じように一様な明るさに感じるようになる。ここで、ＣＦＦの値は、個人によって異なり、一定の値には定まらないが、おおよそ８０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下の範囲（臨界融合頻度範囲ＣＦＦＲという）内の周波数である。
【００１２】
ＣＦＦ以上の周波数で点滅する光のオンデューティ比、絶対的強さを、それぞれ、Ｄ、Ｉとすると、この点滅光の見かけの明るさＩ’は、Talbotの法則により、I’＝Ｉ・Ｄで表される。Ｄは１未満であるので、Ｉ’＜Ｉとなる。従って、ある電圧をレーザダイオードに印加してＣＦＦ以上で点滅させると、同一電圧を同一のレーザダイオードに印加して連続発振させる場合より暗く感じられる。
【００１３】
一方、ＣＦＦより小さい周波数で点滅する光の周波数、オンデューティ比、絶対的強さを、それぞれ、ｆ、Ｄ、Ｉとすると、この点滅光の見かけの明るさＩ’は、点滅光の点灯時間τ（＝（１／ｆ）・Ｄ）の増大と共に大きくなり、絶対的強さＩを有する連続光の見かけの明るさよりも大きくなってやがてピークに達する（ブロッカ・ザルツァー効果）。見かけの明るさＩ’は、点灯時間τが更に増大すると、今度は小さくなっていき、やがて絶対的強さＩを有する連続光の見かけの明るさと等しい明るさで安定する。
【００１４】
ここで、ピークにおける見かけの明るさＩ’と絶対的強さＩとの比（Ｉ’／Ｉ）を、ブロッカ・ザルツァー効果指数ｋと定義する。ピークとなる点灯時間τ、及び、ブロッカ・ザルツァー効果指数ｋは、以下の表１に示すように、絶対的明るさＩの大きさによって、異なっていることが知られている（「視覚の心理物理学」１６７頁、池田光男著、森北出版、１９７５年５月５日発行）。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１より、例えば、絶対的強さＩ＝２００（トロランド（ｔｄ））の場合には、見かけの明るさＩ’は、持続時間τ＝０．０３（ｓ）でピークとなり、絶対的強さＩの連続光の見かけの明るさの５．５倍となることが分かる。
【００１７】
表１によると、点灯時間τが０．０３（ｓ）から０．１２５（ｓ）へと徐々に長くなっていくに従って、ブロッカ・ザルツァー効果指数ｋが徐々に低下しているのが分かる。換言すれば、点滅光の１回当りの点灯時間を約０．１２５（ｓ）以下とすることで、ｋの値を１以上とすることができ、見かけ上の明るさを連続光の見かけ上の明るさより増大させることができるのが分かる。
【００１８】
ここで、デューティ比Ｄ＝５０％とすると、持続時間τ＝０．０３（ｓ）、０．０４（ｓ）、０．０６２（ｓ）、０．１（ｓ）、０．１２５（ｓ）は、点滅周波数ｆ＝１６．５（Ｈz）、１２．５（Ｈz）、８．０（Ｈz）、５．０（Ｈz）、４．０（Ｈz）に対応している。したがって、レーザダイオード３２を、４Ｈｚ以上の駆動周波数と５０％以下のオンデューティ比との組み合わせで駆動すれば見かけ上の明るさを連続光の見かけ上の明るさより増大させることができることが分かる。
【００１９】
なお、ここで用いるトロランドとは、視覚系の実験でよく用いられる網膜照度の単位である。１トロランド（ｔｄ）とは１ｃｄ・/ ｍ２の輝度の面を１ｍｍ２の瞳孔面積で見た時の網膜照度である。また、網膜照度とは網膜上での単位面積当たりの光束の数を表す。
【００２０】
本発明の特徴の一つは、ライン光発生用光源としてパルスレーザを用いてライン光を作り、レーザ点滅時におけるレーザ光１回当たりの点灯時間を１２５ｍｓ以下とすることで網膜照度を向上させることで、元の光源であるレーザ出力を安全基準の範囲に収めながら、ライン光の認識性を向上させたことにある。一般に人間の視覚は８０Hzあたりまでの点滅光は認識できる場合がある。すなわち、レーザ光のパルス発振周波数を４〜８０Hzの範囲内で適当に選ぶことにより、発生するライン光の認識性を向上させることが可能となる。すなわち本発明の他の特徴の一つは、発振周波数が４〜８０Hｚのパルスレーザ光をライン光発生光学系の光源に用いて、網膜照度を向上させ、ライン光の認識性を向上させたことにある。レーザ墨出し装置の場合、ライン光の拡がり角度は一定のためライン光の長さは照射距離に比例する。例えば照射距離が２倍になるとライン光の長さも２倍になる。ラインの線幅はほとんど変化しないため、ライン光の面積も２倍になる。その結果、単位面積当たりの光強度は１/２に低下するためライン光の認識性も低下する。しかしブロッカー・ザルツァー効果によりライン光の見掛け上の明るさを増大させることにより元の光源の光出力を変えることなくライン光の認識性を向上させることが可能となる。使用する照射距離全域においてブロッカー・ザルツァー効果に基づくライン光の見掛け上の明るさ増大効果を発揮させた場合、近距離ではライン光の見掛け上の明るさが大きくなり過ぎ、ライン光がぎらつくためかえって見にくくなる場合がある。そこで、レーザ墨出し装置に照射距離判別機能を付加することによりライン光の認識性が低下する照射距離である場合はブロッカー・ザルツァー効果に基づくライン光の見掛け上の明るさ増大効果を発生するようにしたところに本発明の他の特徴がある。
【００２１】
本発明の他の特徴は、レーザ墨出し装置に距離測定機能を付加し、照射距離を測定し、照射距離に応じてライン光の認識性が一定となるようにライン光の見掛け上の明るさを最適化することにある。レーザ墨出し装置から発生するライン光の長さはレーザ墨出し装置から照射面までの距離に比例している。
【００２２】
図５を用いて説明する。ライン光の拡がり角度をθとすると、距離Ｌだけ離れた照射面におけるライン光の全長は２Ｌ・tan（θ／2）となるため、ライン光長さがレーザ墨出し装置から照射面までの距離に比例して変化することは自明である。次にライン光の線幅はすべての照射距離においてほぼ一定になるようにレーザ墨出し装置を設計しているため、ライン光の面積もレーザ墨出し装置から照射面までの距離に比例することになる。また、レーザパワーは常に一定の値になるようにレーザ墨出し装置を設計しているため、ライン光の単位面積における光強度（以下光強度密度という）はレーザ墨出し装置から照射面までの距離に反比例して変化する。すなわち照射距離が長くなる程、ライン光の光強度密度は小さくなるためライン光を目視で認識しにくくなる。レーザパワーを増大させることでライン光の光強度密度を大きくすることができるが、レーザ墨出し装置の場合、レーザの安全基準上のレーザパワーの制約があり、ライン光の認識性を向上させる為にやたらとレーザパワーを上げる訳にはいかない。そこで、本発明ではレーザパワーは一定の値に維持したままで、ライン光の見掛け上の明るさを増大させることで対応している。
【００２３】
次に具体的方法について説明する。まず基準となるライン光強度密度（すなわち基準照射距離Ｌｓ）を設定する。次にレーザ墨出し装置から照射面までの距離Ｌ（ただしＬｓ≦Ｌ）を測定する。距離Ｌにおけるライン光の見掛け上の明るさは基準照射位置でのライン光の見掛け上の明るさのＬｓ/Ｌ倍となり明るさは減少する。
【００２４】
したがって見掛け上の明るさをＬ/Ｌｓ倍することで、照射距離Ｌにおけるライン光の見掛け上の明るさを基準位置でのそれに一致させることが可能となる。見掛け上の明るさを変化させるためのレーザ発振条件の求め方について説明する。図６にライン光の見掛け上の明るさ比とレーザ発振条件（発振周波数、オンデューティー比）の関係を示す概念図を示す。縦軸は基準位置でのライン光の見掛け上明るさに対する特定条件でのライン光を照射した場合の見掛け上明るさの比率（単位は無次元）を示しており、横軸はレーザの発振周波数（単位はＨｚ）を示している。また、オンデューティー比を変えた場合の複数のグラフも同一チャート内に表示している。ブロッカ・ザルツァー効果によりある特定範囲内の周波数でレーザをパルス発振させると見掛け上の明るさが増大し最大ピークを持つ周波数条件が存在する。特定周波数範囲外でレーザをパルス発振させた場合は見掛け上明るさが減少し、一定値となる。またライン光の見掛け上の明るさはオンデューティー比の大きさに比例して変化する為、図６のような特性を示す。すなわち本発明のレーザ墨出し装置は電源投入と同時に照射面までの距離Ｌを測定し、図６に示すデータに基づいて基準照射距離Ｌｓとの比率Ｌ/Ｌｓとなるレーザ発振条件（発振周波数及びオンデューティー比）を選択し、その条件でライン光を照射する。このようにすることで照射距離に拘らず常に一定の明るさでライン光を照射することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
上述のように本発明のレーザ光発生装置によれば、ライン光照射距離に応じた最適な駆動周波数とオンデューティー比との組合わせでレーザが駆動されるため、従来のレーザ墨出し装置ではライン光の認識性が低下していた照射距離においてもライン光の見掛け上の明るさを増大させ、認識性を向上させることが可能となる。また、本発明のレーザ墨出し装置はライン光照射面までの距離データに応じてライン光の見掛け上の明るさを自在に増減する機能を有するため、任意の照射距離においてライン光の見掛け上の明るさを最適化し、照射距離全域においてライン光の見掛け上の明るさをほぼ一定に保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明のレーザ墨出し装置について図１〜図７を参照しながら説明する。
図１にレーザ墨出し装置１を示す。レーザ墨出し装置１は、ライン光発生光学系２とライン光発生光学系２を水平に保つための支持機構部１１とライン光発生光学系２と支持機構部１１とを覆うケース１６及び測長器１００から構成されている。支持機構部１１は公知のジンバル機構を用いている。ジンバル機構は支持フレーム１２、大リング１３、小リング１４、装着台１５を備えている。大リング１３は、図示しない軸受により支持フレーム１２に対して水平に延びる別のＨ２軸（Ｈ１軸に垂直であり、そのため、紙面に垂直な方向）の回りに揺動可能である。小リング１４には、ライン光発生光学系２が搭載された装着台１５が固定されている。かかる構成により、ライン光発生光学系２が搭載された装着台１５は、水平を保持することが可能となる。
【００２７】
次に測長器について説明する。測長器１００には例えば超音波測長器やレーザ測長器などを用いる。測長器１００はレーザ墨出し装置１に内蔵されたレーザ発振回路内にあるマイコンに測長データを入力できるのであれば、レーザ墨出し装置１に内蔵してもよいし、独立に存在してもよい。測長器１００はレーザ墨出し装置１からライン光照射面までの距離を測定し、その距離データに応じて、ライン光の見掛け上の明るさを最適化する段階で用いるものである。
【００２８】
次に、ライン光発生光学系２を図２を参照して説明する。
ライン光発生光学系２は、レーザ光源モジュール３と、パルス発振回路４と、コリメータレンズ５と、ロッドレンズ６とを備えている。レーザ光源モジュール３は、本実施の形態では、グリーンレーザ光を発生する。より詳しくは、レーザ光源モジュール３は、レーザダイオード３２と、波長変換光学素子３４とを備えている。本実施の形態では、波長変換光学素子３４は、波長８０８ｎｍのレーザ光を波長５３２ｎｍ（緑色）のレーザ光に波長変換するためのＳＨＧ結晶からなる。
【００２９】
コリメータレンズ５は、レーザ光源モジュール３から出射した光をコリメートして平行光に変換するためのものである。ロッドレンズ６は、コリメータレンズ５の光軸上に設けられており、コリメータレンズ５からのコリメータ光を透過してライン光に変換するためのものである。
【００３０】
レーザ光源モジュール３にはパルス発振回路４が接続されている。パルス発振回路４は、レーザダイオード３２をパルス状の駆動信号で駆動して、レーザダイオード３２をパルス発振させるためのものである。パルス発振回路４は、パルス発振の発振周波数とオンデューティー比とを制御する。レーザ光源モジュール３から発生した点滅パルス光は、コリメータレンズ５及びロッドレンズ６とにより、点滅するライン光に変換される。
【００３１】
パルス発振回路４の概略構成の一例を図３に示す。
パルス発振回路４は、マイコン４４、電源４７、レギュレータ４８、モード切り替えスイッチ４９、可変抵抗４５及び４６、トランジスタ４２、抵抗４３を備えている。マイコン４４は、入力ポート５２、ＣＰＵ５４、ＲＡＭ５６、ＲＯＭ５８、出力ポート６０を備えている。入力ポート５２、ＣＰＵ５４、ＲＡＭ５６、ＲＯＭ５８、出力ポート６０は、バスにより互いに接続されている。
【００３２】
電源４７は、レギュレータ４８を介して、マイコン４４及びレーザダイオード３２に接続されている。レギュレータ４８は、電源４７からの所定の安定電圧にしてマイコン４４及びレーザダイオード３２に供給するためのものである。
【００３３】
出力ポート６０は、抵抗４３を介して、トランジスタ４２のベースに接続されている。トランジスタ４２はレーザダイオード３２をオンオフ駆動するためのスイッチング素子である。マイコン４４が所定の駆動周波数及び所定のオンデューティー比のパルス状の駆動電流を出力ポート６０から抵抗４３を介してトランジスタ４２のベースに流す。トランジスタ４２は、当該駆動周波数及びオンデューティー比にてオンオフ動作をして、レーザダイオード３２に対して当該駆動周波数及びオンデューティー比のパルス電流を印加する。この結果、レーザダイオード３２は当該駆動周波数及びオンデューティー比にてパルス発振する。ここで、パルス発振周波数をｆ（Ｈｚ）、１周期の動作に要する時間をＴ（ｓ）、１周期のうちのオン区間とオフ区間の時間をそれぞれＰ，Ｑとすると、Ｔ＝Ｐ＋Ｑ    （１）、    ｆ＝１/Ｔ    （２）である。オンデューティー比Ｄとは、周期Ｔに対するオン時間Ｐの割合、
すなわち、Ｐ＝Ｄ・Ｔ＝Ｄ・（１/f）      （３）を満たすものとして定義される。
【００３４】
次に、測長データに基づいてライン光の見掛け上明るさを決める方法について説明する。
まず測長器１００を用いてライン光照射面までの距離Ｌを測定する。基準照射距離がＬｓであるため、図７のグラフにおいて縦軸の値がＬ/Ｌｓとなるべき周波数及びオンデューティー比をグラフから求める。本実施形態の場合、基準照射距離を５ｍとしており、例えば照射距離が２０ｍであった場合は２０/５＝４となる。そこで図７のチャートにおいてＬ/Ｌｓが４となる周波数及びオンデューティー比を求める。ここでは発振周波数４０Ｈｚ、オンデューティー比８０％あるいは発振周波数６０Ｈｚ、オンデューティー比９９％のレーザ発振条件が該当する。照射距離２０ｍにおけるライン光の長さは基準距離５ｍでのライン光の長さに対して４倍の長さになるため、ライン光の面積も４倍になる。ここでライン光の光源であるレーザパワーは常に一定値を保っているため、面積が４倍に拡大した分、ライン光の光強度密度は１／４に低下する。しかし、上記の方法で見掛け上の明るさが４倍となるレーザ発振条件でレーザダイオード３２を点灯させることができるため、１／４×４＝１となり、照射距離２０ｍにおけるライン光の見掛け上の明るさは基準距離５ｍでのライン光の見掛け上の明るさと同程度になる。同様に照射距離が１５ｍであった場合、１５/５＝３となる。そこで図７からＬ/Ｌｓが３となる周波数及びオンデューティー比を求める。この場合、（１）発振周波数４０Ｈｚ、オンデューティー比６０％（２）発振周波数５５Ｈｚ、オンデューティー比７０％（３）発振周波数６０Ｈｚ、オンデューティー比８０％（４）発振周波数７０Ｈｚ、オンデューティー比９９％のレーザ発振条件が該当する。したがって、レーザダイオード３２を（１）〜（４）のいずれかの条件で発振させることにより照射距離１５ｍにおけるライン光の見掛け上の明るさを準距離５ｍでのライン光の見掛け上の明るさと同程度とすることが可能となる。
【００３５】
なお、図７において４０Ｈｚよりも低い発振周波数でレーザダイオード３２をパルス発振させた場合、ちらつき感が出るため４０Ｈｚより低い周波数でのデータは省略している。
【００３６】
測長器１００を用いて照射距離の測定データＬを採取し、照射距離に見合ったライン光の明るさでライン光を照射するまでのプロセスを図３を用いて説明する。測長器１００からの測定データＬはマイコン４４の入力ポート５２を通じてマイコン４４内に取り込まれる。ＲＯＭ５８には予め図７で示したようなレーザ発振条件と照射光の見掛け上の明るさ比のデータが格納されている。今照射光の見掛け上の明るさ比をΚｎとすると、Κｎに対応してレーザ駆動周波数ｆｎα及びオンデューティー比Ｄｎβのいくつかの組合せが存在する。そこでＲＯＭ５８にはいろいろなΚｎとそれに対応したレーザ駆動周波数ｆｎα及びオンデューティー比Ｄｎβの組合せデータを予め格納しておく。次にマイコン４４に取り込まれた照射距離データＬはＣＰＵ５４内で演算処理される。基準照射距離がＬｓであるためＣＰＵ５４内ではまずＬ/Ｌｓを算出する。つぎにΚｎ＝Ｌ/ＬｓとしＲＯＭ５８内に格納したレーザ駆動周波数ｆｎα及びオンデューティー比Ｄｎβの組合せデータの中からΚｎに対応するデータを選択する。次にレーザダイオード３２を当該駆動周波数及びオンデューティー比の組合せにてパルス発振させる。ＲＡＭ５６には、ＣＰＵ５４がレーザ発振プログラムを実行している最中に得られる計算結果等のデータが一時的に格納される。
【００３７】
以上オートモードによりライン光の見掛け上明るさを制御する方法について説明した。次にマニュアルモードにてライン光の見掛け上明るさを制御する方法について説明する。
【００３８】
モード切替スイッチ４９はユーザが操作するためのスイッチである。モード切替スイッチ４９は入力ポート５２に接続されている。ユーザは、モード切替スイッチ４９を操作することで、３つのモードすなわち近距離モード、中距離モード、長距離モードのうちの１つを選択することができる。
【００３９】
レーザ墨出し装置１をライン光照射距離の短い状況で使用する場合には、ライン光の単位面積当たりの光強度が大きくなるため、認識性が高くなり、目視による認識が容易となる。この場合はユーザは近距離モードを選択する。
一方、ライン光照射距離の長い状況で使用する場合は、ライン光の単位面積当たりの光強度が小さくなり、認識性が低下し、目視による認識が困難となる。この場合は、中、長距離モードを選択する。本実施形態においては照射距離が０ｍ以上１０ｍ未満までを近距離モード、１０ｍ以上１５ｍ未満を中距離モード、１５ｍ以上２０ｍ未満を長距離モードとしている。
ＲＯＭ５８には、上記３つのモードのそれぞれに対応して、１つの駆動周波数及び１つのオンデューティー比Ｄの組み合わせのデータが予め格納されている。
【００４０】
より詳しくは、ＲＯＭ５８は、近距離モードに対応して、１つの駆動周波数ｆｎと１つのオンデューティー比Ｄｎとを格納している。
この例では駆動周波数ｆｎは１０ｋＨｚであり、オンデューティー比Ｄｎは、５０％に設定している。また、ＲＯＭ５８は、中距離モードに対応して、１つの駆動周波数ｆｆと１つのオンデューティー比Ｄｆとを格納している。駆動周波数ｆｆは４Ｈｚ以上８０Ｈｚ以下の内の一つの値であり、オンデューティー比Ｄｆは、５０％以上１００％未満の内の一つの値に設定することが望ましい。本実施形態では中距離モードにおいて駆動周波数６０Ｈｚ、オンデューティー比７０％に設定している。また、長距離モードでも駆動周波数ｆｆは４Ｈｚ以上８０Ｈｚ以下の内の一つの値であり、オンデューティー比Ｄｆは、５０％以上１００％未満の内の一つの値に設定することが望ましい。本実施形態では長距離モードにおいて駆動周波数４０Ｈｚ、オンデューティー比８０％に設定している。
【００４１】
次に各モードでの駆動周波数及びオンデューティー比の設定方法について説明する。レーザ墨出し装置１の製造作業者は、レーザ墨出し装置１の製造段階において、レーザ墨出し装置１を工場から出荷する前に、レーザ光源モジュール３の駆動試験を行い、データを設定する。
【００４２】
この駆動試験では、製造作業者は、まず、駆動周波数とオンデューティー比とを、駆動周波数範囲ｆｆ内及びオンデューティー比範囲Ｄｆ内の様々な値に変更しながら、レーザ光源モジュール３を繰り返しパルス駆動する。製造作業者は、見掛け上の明るさが最も大きくなると判断した駆動周波数の値及びオンデューティー比の値を、駆動周波数範囲ｆｆ及びオンデューティー比範囲Ｄｆとして設定する。ＲＯＭ５８には、図４を参照して後述するレーザ発振プログラムが予め格納されている。ＣＰＵ５４は、レーザ発振プログラムを実行することで、ユーザに所望の１つのモードを選択させ、対応する駆動周波数ｆ及びオンデューティー比Ｄの組合わせをＲＯＭ５８から読み出し、レーザダイオード３２を当該駆動周波数及びオンデューティー比の組み合わせにてパルス発振させる。
【００４３】
ＲＡＭ５６には、ＣＰＵ５４がレーザ発振プログラムを実行している最中に得られる計算結果等のデータが一時的に格納される。可変抵抗４５及び４６は、入力ポート５２に接続されている。ユーザは可変抵抗４５の抵抗値を調整することで、レーザダイオード３２のオンデューティー比を微調整することができる。ユーザは可変抵抗４６を調整することで、レーザダイオード３２の駆動周波数を微調整することができる。
【００４４】
次に、図４を参照して、レーザ発振動作について、説明する。
まず、電源４７がオンすると（Ｓ０）、直ちに付属の測長器１００を用いてレーザ墨出し装置１から照射面までの距離が計測される（Ｓ１）。計測データＬと基準照射距離Ｌｓとの比較が行われ、Ｌ/Ｌｓ値を算出する（Ｓ２）。次に見掛け上の明るさ比Κｎ＝Ｌ/Ｌｓとし、レーザ発振条件を選択する（Ｓ３）。選択した条件にてレーザダイオード３２を発振させることで最適な明るさを有するライン光を発生させる（Ｓ４）。もしユーザがマニュアル操作によりライン光を照射したい場合はモード切り替えスイッチ４９をオン（Ｓ５にてYES）するとマニュアル操作での近距離モードに切り替わる（Ｓ６）。ＣＰＵ５４は、Ｓ６にて近距離モードを設定する。ＣＰＵ５４はＲＯＭ５８から近距離モードに対向する駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせのデータを読み出し、当該駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせのパルス駆動電流をトランジスタ４２に印加する。この結果、レーザダイオード３２は、当該駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせにてパルス発振する。モード切替スイッチ４９が切り替えられると（Ｓ７にてYES）、ＣＰＵ５４は、中距離モードを設定する（Ｓ８）。ＣＰＵ５４はＲＯＭ５８から中距離モードに対応する駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせのデータを読み出し、当該駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせのパルス駆動電流をトランジスタ４２に印加する。この結果、レーザダイオード３２は、当該駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせにてパルス発振する。さらにモード切替スイッチ４９が切り替えられると（Ｓ９にてYES）、ＣＰＵ５４は長距離モードを設定する（Ｓ１０）。ＣＰＵ５４はＲＯＭ５８から長距離モードに対応する駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせのデータを読み出し、当該駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせのパルス駆動電流をトランジスタ４２に印加する。この結果、レーザダイオード３２は、当該駆動周波数とオンデューティー比との組み合わせにてパルス発振する。さらにモード切替スイッチ４９が切り替えられると（Ｓ１１にてYES）、ＣＰＵ５４は再度オート照射モードに戻り（Ｓ１）、上記で説明した動作を繰り返す。動作を終了する場合はＣＰＵ５４はＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５の各ステップにて電源のオンオフ判断を行い、オフされると（Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５にてYES）動作を終了する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明のレーザ光発生装置は、ライン光発生光学系やレーザ墨出し装置のみならず、レーザ光を使用する他の装置に広く適用することができる。本発明のライン光発生光学系は、レーザ墨出し装置のみならず、ライン光を使用する他の装置に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態にかかるレーザ墨出し装置の概略側面図。
【図２】図１のレーザ墨出し装置が搭載するライン光発生光学系の概略構成図。
【図３】図２のライン光発生光学系が搭載するパルス発振回路の回路図。
【図４】図３のパルス発振回路が実行するレーザ発振動作のフローチャート。
【図５】ライン光長さとレーザ墨出し装置から照射面までの距離の関係を示す説明図。
【図６】ライン光の見掛け上の明るさ比とレーザ発振条件の関係を示す概念図
【図７】ライン光の見掛け上の明るさ比とレーザ発振条件の関係の一例を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１：レーザ墨出し装置、２：ライン光発生光学系、３：レーザ光源モジュール、
４：パルス発振回路、５：コリメータレンズ、６：ロッドレンズ、１１：支持機構部、１２：支持フレーム、１３：ジンバル大リング、１４：ジンバル小リング、１５：装着台、１６：ケース、４２：トランジスタ、４３：抵抗、４４：マイコン、４５、４６：可変抵抗、４７：電源、４８：レギュレータ、４９：モード切換スイッチ、５２：入力ポート、５４：ＣＰＵ、５６：ＲＡＭ、５８：ＲＯＭ、６０：出力ポート、３２：レーザダイオード、３４：波長変換光学素子。
【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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