(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４５度ハーフミラーと円柱レンズとを搭載した複数の投射レンズユニットをレーザ光源の光軸上に直列に配置し、レーザ光源が放射するレーザ光の一部を４５度ハーフミラーにより直角に反射させ、その反射光を円柱レンズにより線状に拡散放射させるとともに、４５度ハーフミラーを透過したレーザ光をレーザ光源からみて後段の投射レンズユニットの４５度ハーフミラーへ入射させて、複数の投射レンズユニットからレーザ光の線を平行に放射するレーザラインプロジェクタにおいて、
上記複数の投射レンズユニットをパイプまたはレールへスライド式クランプ装置を介して装着し、パイプまたはレールの一端部にレーザ光源を配置し、スライド式クランプ装置によりパイプまたはレール上の投射レンズユニットの位置を任意に調節可能に形成したレーザラインプロジェクタ。
【請求項２】
４５度ハーフミラーと円柱レンズとを搭載した複数の投射レンズユニットをレーザ光源の光軸上に直列に配置し、レーザ光源が放射するレーザ光の一部を４５度ハーフミラーにより直角に反射させ、その反射光を円柱レンズにより線状に拡散放射させるとともに、４５度ハーフミラーを透過したレーザ光をレーザ光源からみて後段の投射レンズユニットの４５度ハーフミラーへ入射させて、複数の投射レンズユニットからレーザ光の線を平行に放射するレーザラインプロジェクタにおいて、
上記複数の投射レンズユニットを多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールへ
スライド式クランプ装置を介して装着し、前記パイプまたはレールの一端部にレーザ光源を配置し、スライド式クランプ装置によりパイプまたはレール上の投射レンズユニットの位置を任意に変更できるように形成するとともに、多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールを伸縮させて天井と床との間或いは壁面間に架設できるように形成したレーザラインプロジェクタ。
【請求項３】
上記多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールの一端にバネによる与圧機構を設けて、天井と床との間或いは壁面間に緊張状態で架設できるように形成した請求項２記載のレーザラインプロジェクタ。
【請求項４】
上記多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールの両端に角型フットを回転自在に取付けるとともに回転ロック機構を設け、多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールの回転角度を調節自在、且つ床面上に水平に設置可能とした請求項２記載のレーザラインプロジェクタ。
【請求項５】
上記多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールを構成する各段のパイプまたはレールのそれぞれに、投射レンズユニットのスライド式クランプ装置を適合させるスペーサを備えた請求項２記載のレーザラインプロジェクタ。
【請求項６】
上記多段伸縮式パイプに軸方向のすり割りを形成し、投射レンズユニットの鏡筒部をパイプ内からすり割りを通じて外へ突出させた請求項２記載のレーザラインプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザラインプロジェクタに関するものであり、特に、単一レーザ光源から複数の平行線を投射できるようにしたマルチライン型のレーザラインプロジェクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、建築現場において合板パネルや石膏ボード等の建築材料に釘止め位置やネジ止め位置等の基準線をマーキングする手段として、一般的に墨壷と墨糸とを備えた墨出し器が用いられている。
【０００３】
しかし、墨出し器によって複数の直線を平行に描くには、頻繁な墨糸の繰出し及び巻取りを要するので作業に時間がかかり、正確且つ明瞭な平行線を描くためには厳密な位置決めと墨糸の張り具合や墨の濃度等を加減する熟練度とを要する。更に、壁面の高所や天井にマーキングすることが困難であるとともに、内装下地材にクロス材を貼って仕上げる場合は、下地にマーキングした墨線が透けて見えて美観を損ねる虞がある。
【０００４】
また、昨今は墨出し器に代わるものとして半導体レーザを用いて壁面等にレーザ光による一本の直線を投射するレーザラインプロジェクタが提供されている。この種のレーザラインプロジェクタは、墨出し器によるマーキングが困難である高所や天井へも指標線を投射することが可能であり、また施工面に指標線の痕跡を残す虞もない。しかし、複数の平行線を放射するには線数と同数のレーザラインプロジェクタが必要であり、平行線を放射するために複数のレーザラインプロジェクタの投射光軸を平行に調節する特別な光軸調節装置を要し、調節作業の複雑化やシステムの高価格化を招くという問題がある。
【０００５】
本発明は、従来の技術の有する上記の問題点を解決するために、簡単な操作で複数の平行線を放射でき、且つ運搬や設置の容易なレーザラインプロジェクタを提供することを目的とする。また、上記の条件に適うレーザラインプロジェクタによれば、建築現場におけるレーザ墨出しに限らず平面度や曲面の歪の検査等に用いることも可能であり、広範な用途に利用できることになる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、請求項１記載の発明は、４５度ハーフミラーと円柱レンズとを搭載した複数の投射レンズユニットをレーザ光源の光軸上に直列に配置し、レーザ光源が放射するレーザ光の一部を４５度ハーフミラーにより直角に反射させ、その反射光を円柱レンズにより線状に拡散放射させるとともに、４５度ハーフミラーを透過したレーザ光をレーザ光源からみて後段の投射レンズユニットの４５度ハーフミラーへ入射させて、複数の投射レンズユニットからレーザ光の線を平行に放射するレーザラインプロジェクタにおいて、
上記複数の投射レンズユニットをパイプまたはレールへスライド式クランプ装置を介して装着し、パイプまたはレールの一端部にレーザ光源を配置し、スライド式クランプ装置によりパイプまたはレール上の投射レンズユニットの位置を任意に調節可能に形成したレーザラインプロジェクタ、
及び、請求項２記載の発明は、４５度ハーフミラーと円柱レンズとを搭載した複数の投射レンズユニットをレーザ光源の光軸上に直列に配置し、レーザ光源が放射するレーザ光の一部を４５度ハーフミラーにより直角に反射させ、その反射光を円柱レンズにより線状に拡散放射させるとともに、４５度ハーフミラーを透過したレーザ光をレーザ光源からみて後段の投射レンズユニットの４５度ハーフミラーへ入射させて、複数の投射レンズユニットからレーザ光の線を平行に放射するレーザラインプロジェクタにおいて、
上記複数の投射レンズユニットを多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールへ
スライド式クランプ装置を介して装着し、前記パイプまたはレールの一端部にレーザ光源を配置し、スライド式クランプ装置によりパイプまたはレール上の投射レンズユニットの位置を任意に変更できるように形成するとともに、多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールを伸縮させて天井と床との間或いは壁面間に架設できるように形成したレーザラインプロジェクタ、
及び、請求項３記載の発明は、上記多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールの一端にバネによる与圧機構を設けて、天井と床との間或いは壁面間に緊張状態で架設できるように形成した請求項２記載のレーザラインプロジェクタ、
及び、請求項４記載の発明は、上記多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールの両端に角型フットを回転自在に取付けるとともに回転ロック機構を設け、多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールの回転角度を調節自在、且つ床面上に水平に設置可能とした請求項２記載のレーザラインプロジェクタ、
及び、請求項５記載の発明は、上記多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールを構成する各段のパイプまたはレールのそれぞれに、投射レンズユニットのスライド式クランプ装置を適合させるスペーサを備えた請求項２記載のレーザラインプロジェクタ、
及び、請求項６記載の発明は、上記多段伸縮式パイプに軸方向のすり割りを形成し、投射レンズユニットの鏡筒部をパイプ内からすり割りを通じて外へ突出させた請求項２記載のレーザラインプロジェクタを提供するものである。
【０００９】
また、パイプまたはレールの一端部にレーザ光源を配置し、上記複数の投射レンズユニットをパイプまたはレールへスライド式クランプ装置を介して装着することにより、パイプまたはレール上の投射レンズユニットの位置を任意に調節することができ、パイプまたはレールを多段伸縮式とすれば天井と床との間或いは壁面間に架設することができる。また、多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールの一端にバネによる与圧機構を設けることにより天井と床との間或いは壁面間に突っ張った状態で架設されて安定性が向上する。
【００１０】
また、多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールの両端に角型フットを回転自在に取付けるとともに回転ロック機構を設けることにより、多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールを床面上に水平に設置でき、レーザラインの投射方向を上下に調節して固定することができる。
【００１１】
また、多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールを構成する各段のパイプまたはレールのそれぞれに、投射レンズユニットのスライド式クランプ装置を適合させるスペーサを備えることにより一種類の投射レンズユニットを多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールのいずれの段にも装着できる。
【００１２】
また、上記多段伸縮式パイプに軸方向のすり割りを形成し、投射レンズユニットの鏡筒部をパイプ内からすり割りを通じて外へ突出させることにより、投射レンズユニットが回転することがなく、投射レンズユニットのスライド位置にかかわらず全部の投射レンズユニットの投射光軸の整合性が保たれる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を図に従って詳述する。図１はレーザラインプロジェクタ1を示し、レーザラインプロジェクタ1は、アルミ合金製の多段伸縮式パイプ2に複数の投射レンズユニット3（図示の例では十個）を取付けた構成となっている。
【００１４】
図１及び図２に示すように、多段伸縮式パイプ2は口径と直径が段階的に異なるパイプを摺動自在に嵌合させた周知の構造のものであり、ここでは長さが約1.2mで径が大中小三種類のパイプ2a, 2b, 2cを組合わせて約1.2 mから3.6 m弱までの範囲で全長を調節できるように形成されている。
【００１５】
図３及び図４に示すように、パイプ2aには長手方向へすり割り4が形成されていて、他のパイプ2b,2cにも同様にすり割り4があり、投射レンズユニット3の鏡筒部がすり割りを通じて外へ突出する。
【００１６】
図１に示すように、大径パイプ2cの下端には平面形状が正方形の箱型ベースフット5が取付けられており、小径パイプ2aの上端にはベースフット5と同一形状のトップフット6が取付けられている。ベースフット5を床Fに接地させ、多段伸縮式パイプ2を引き延ばしてトップフット6を天井Cに押し付け、大径パイプ2cと中径パイプ2bのそれぞれ上端部位に設けられているクランプネジ7を締めることにより、多段伸縮式パイプ2が垂直姿勢で固定される。尚、箱型ベースフット5とトップフット6の平面形状は正方形に限らず、正三角形や正六角形などの正多角形であってもよく、床面上に横置きに設置しないのであれば正円形であってもよい。
【００１７】
図５に示すように、ベースフット5の上面と側面には水準器8V,8Hが設けられており、伸縮多段式パイプ2を垂直にたてたときに上面の水準器8Vにより垂直度を確認でき、伸縮多段式パイプ2を水平に設置した場合は側面の水準器8Hによって水平度を確認することができる。
【００１８】
ベースフット5にはテーパ軸受け9が設けられており、大径パイプ2cの下端に結合したテーパ軸10がテーパ軸受け9に嵌合している。小径パイプ2aの上端には上部軸受け11並びに軸12が取付けられており、軸12に装着した回転及びスライド自在なベアリング13にハブ14を取付けている。上部軸受け11とベアリング13との間には圧縮コイルバネ15が介装されていて、ベアリング13とハブ14は上方へ付勢されている。
【００１９】
多段伸縮式パイプ2を伸ばしてハブ14を天井に押し付け、圧縮コイルバネ15を圧縮した状態でクランプネジ7を締めて多段伸縮式パイプ2の長さを固定すれば、多段伸縮式パイプ2は突っ張った状態で固定される。このとき、多段伸縮式パイプ2の重量と圧縮コイルバネ15の弾発力によりテーパ軸10がテーパ軸受け9に押し付けられてパイプ部分が不用意に回転しない構造となっている。
【００２０】
また、図示例のようにベースフット5とトップフット6を同一寸法の正方形とするか、或いは正多角形とすることにより、レーザラインプロジェクタ1を床面上に倒して水平に設置したときに多段伸縮式パイプ2は水平姿勢となり、レーザ光の投射方向を調整してテーパ軸10の下端部に取付けられているロックナット10aを締めればテーパ軸10がテーパ軸受け9に圧接してパイプ部分は回転不能となる。
【００２１】
ベースフット5の上面中央には、視認性の良い波長630nm近辺の半導体レーザ発振器16を組込んであり、ベースフット5内の電池室17に乾電池Bを装填して上面のスイッチ18を投入すると、半導体レーザ発振器16が起動する。半導体レーザ発振器16が放出するレーザ光は多段伸縮式パイプ2の中心を通ってトップフット6の方向へ進行する。
【００２２】
図６および図７は投射レンズユニット3を示し、19は大径スペーサリング、20は小径スペーサリングである。投射レンズユニット3は、リングフレーム21とミラーホルダ22と鏡筒部23及びクランプネジ24とからなり、リングフレーム21の中央にミラーホルダ22を配置し、図７においてミラーホルダ22から水平方向へ伸びる鏡筒部23がリングフレーム21を貫通している。
【００２３】
リングフレーム21の内径は多段伸縮式パイプ2の大径パイプ2cの外径とほぼ等しい寸法となっている。大径スペーサリング19は大径パイプ2cと同一の口径であり、小径スペーサリング20は中径パイプ2bと同一の口径となっていて、図８および図９に示すように多段伸縮式パイプ2と同様に軸方向のすり割り25が形成されており、すり割り25とは反対側の面にクランプネジ24を挿通させるための孔26が形成されている。
【００２４】
投射レンズユニット3のリングフレーム21の内径は多段伸縮式パイプ2の大径パイプ2cの外径とほぼ等しいので、スペーサリング19,20を用いずに多段伸縮式パイプ2の大径パイプ2cへ直接装着することができる。また、中径パイプ2bへ装着する際は大径スペーサリング19を介して装着し、小径パイプ2aへ装着する際は、図６および図７に示すように大径スペーサリング19と小径スペーサリング20とを用いて装着する。スペーサリング19,20を用いることにより、投射レンズユニット3を大中小いずれの口径のパイプ2a,2b,2cへも取付けることができる。
【００２５】
投射レンズユニット3のクランプネジ24を締めれば投射レンズユニット3は多段伸縮式パイプ2上で固定され、クランプネジ24を緩めれば投射レンズユニット3の鏡筒部23の首部分をパイプ2a,2b,2cのすり割り4に沿ってスライドさせることができ、投射レンズユニット3の固定位置を任意に調節することができる。
【００２６】
図７に示すように、ミラーホルダ22の外径は多段伸縮式パイプ2の小径パイプ2aの内径とほぼ等しくなっていて、中央にレーザ光の光路となる円孔27が貫通している。ミラーホルダ22内には円孔27を斜めに横切るかたちで45度ハーフミラー28と光軸補正ウィンドウ29が装着されている。
【００２７】
円孔27に対して直角に配置されている鏡筒部23には光軸調整レンズ30と円柱レンズ31が組込まれている。円柱レンズ31は垂直に配置されており、半導体レーザ発振器16が放射するレーザ光の一部は45度ハーフミラー28にて反射して光軸調整レンズ30へ入射し、円柱レンズ31へ収束されて円柱レンズ31から水平にほぼ90度の角度に拡散放射される。
【００２８】
45度ハーフミラー28へ入射するレーザ光の光軸に対して45度ハーフミラーを透過後の光軸は45度ハーフミラー28の屈折作用により図７において後方（左）へ平行に変位するが、45度ハーフミラー28に対して90度の角度で配置した光学ガラス製の光軸補正ウィンドウ29により再び前方（右）へ平行に変位し、光軸変位が補正されて上方の投射レンズユニットへと直進し、その投射レンズユニットからもレーザ光の一部が水平方向へ投射される。このようにして、図10に示すように全部の投射レンズユニット3から平行にレーザラインが射出される。
【００２９】
レーザ光は各投射レンズユニット3の45度ハーフミラーにて垂直方向と水平方向とに分配されるため、半導体レーザ発振器16から遠い投射レンズユニットほど入射光量が減衰して投射光量も低下することになるが、各投射レンズユニット3の45度ハーフミラー28の反射率を相違させることにより各投射レンズユニットの投射照度の不均一性を解消する。
【００３０】
即ち、レーザ光源に最も近い投射レンズユニットの45度ハーフミラーは反射率を最少、透過率を最大に設定し、最も遠いハーフミラーは反射率を最大、透過率を最小に設定し、その間に配置される投射レンズユニットの45度ハーフミラーは、投射されたレーザラインの照度がほぼ均一になるようにそれぞれの反射、透過率を変えている。
【００３１】
レーザ光源から最も遠い最上部の投射レンズユニットにはハーフミラーではなく反射率100パーセント、透過率0パーセントの全反射ミラーを装着し、この投射レンズユニットを#1として下に向かって、#2, …, #n-1, # nまでのn個の投射レンズユニットを用いることとして、理想的にはそれぞれ反射率が１／ｉ（ｉ＝#i
）となるように設定すれば投射照度が均一になる。
【００３２】
しかし、全部のハーフミラーの反射率を相違させるのはコストや製造難度の面から現実的ではなく、また、数十パーセント程度の照度のむらは実用上問題にならないことから、数種類の反射率のハーフミラーを用いて投射レンズユニットを製作し、レーザ光源に近い列の投射レンズユニットの反射率が低下するように配列することとする。具体例としては、反射率が70％と50％と30％の三種類の反射／透過率のハーフミラーであれば入手が容易であり、これら三種類のハーフミラーを用いた三種類の投射レンズユニットを適宜配分すれば実用上不満のない視認結果が得られる。
【００３３】
図11は他の実施形態を示し、このレーザラインプロジェクタ32は、複数の投射レンズユニット3を一列に近接配置し、狭い間隔の平行なレーザラインを投射するようにしたものである。このレーザラインプロジェクタ32から平行レーザラインを壁面や床面に投射し、その平行度を目視することにより投射面の平面度を判断することができ、また、例えば自動車のボディパネルに投射して平行線の歪から板金加工における曲面の歪を判断するなど、高価な干渉計の代用として簡便に利用することができる。
【００３４】
尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明のレーザラインプロジェクタは、ハーフミラーと円柱レンズとからなる複数の投射レンズユニットをレーザ光線の光軸上に直列に配置し、複数の投射レンズユニットからレーザ光のラインが平行に放射されるように構成したので、簡単な操作で正確な水平平行線或いは垂直平行線を壁面などに投影でき、建築現場の墨出し作業を能率的に行うことができる。また、平面度や曲面歪の検査等に利用することも可能であり、広範な用途が期待できるものである。
また、複数の投射レンズユニットをパイプまたはレールへスライド式クランプ装置を介して装着し、パイプまたはレールの一端部にレーザ光源を配置し、スライド式クランプ装置によりパイプまたはレール上の投射レンズユニットの位置を任意に調節可能に形成したから、パイプまたはレール上の投射レンズユニットの位置を所望とする任意に調節することが可能となり、さらに、パイプまたはレールを多段伸縮式とすれば天井と床との間は勿論、或いは壁面間においても架設することが可能である。
そして、多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールの一端にバネによる与圧機構を設けたので、天井と床との間或いは壁面間に突っ張った状態で架設されるので安定性を向上させることができる。
そしてまた、上記多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールの両端に角型フットを回転自在に取付けるとともに回転ロック機構を設け、多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールの回転角度を調節自在、且つ床面上に水平に設置可能としたので、多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールを床面上に水平に設置することができるので、レーザラインの投射方向を上下に調節して固定することが可能となる。
さらに、上記多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールを構成する各段のパイプまたはレールのそれぞれに、投射レンズユニットのスライド式クランプ装置を適合させるスペーサを備えたので、一種類の投射レンズユニットを多段伸縮式パイプまたは多段伸縮式レールのいずれの段においても装着することが可能となる。
さらにまた、多段伸縮式パイプに軸方向のすり割りを形成し、投射レンズユニットの鏡筒部をパイプ内からすり割りを通じて外へ突出させたので、投射レンズユニットが回転することがなく、投射レンズユニットのスライド位置にかかわらず全部の投射レンズユニットの投射光軸の整合性が保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示し、レーザラインプロジェクタの側面図。
【図２】多段伸縮式パイプの側面図。
【図３】多段伸縮式パイプを構成するパイプの平面図。
【図４】パイプを示し、図３のA-A線断面図。
【図５】多段伸縮式パイプの側面断面図。
【図６】投射レンズユニットの平面図。
【図７】投射レンズユニットを示し、図６のA-A線断面図。
【図８】スペーサリングの平面図。
【図９】スペーサリングを示し、図８のA-A線断面図。
【図１０】レーザラインプロジェクタの側面断面図。
【図１１】レーザラインプロジェクタの他の実施形態を示す構成解説図。
【符号の説明】
1      レーザラインプロジェクタ
2      多段伸縮式パイプ
3      投射レンズユニット
4      すり割り
5      ベースフット
6      トップフット
9      テーパ軸受け
10     テーパ軸
10a    ロックナット
11     上部軸受け
12     軸
13     ベアリング
14     ハブ
15     圧縮コイルバネ
16     半導体レーザ発振器
19     大径スペーサリング
20     小径スペーサリング
21     リングフレーム
22     ミラーホルダ
23     鏡筒部
24     クランプネジ
28     45度ハーフミラー
29     光軸補正ウィンドウ
30     光軸調整レンズ
31     円柱レンズ
【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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