(57)【要約】  光学装置（３１）は、拡散するレーザビーム（１２）を平行にするコリメーションレンズ（１４）と、反射面である外面（２３）を有し、中心軸線である円錐軸線（２６）の方向に伝播するレーザビームを、円錐軸線（２６）に直交する伝播面（２５）における環状ビーム（２４）に変換する円錐状ミラー（１５）と、コリメーションレンズ（１４）が固定される第１支持部材（３３）、及び円錐状ミラー（１５）が固定される第２支持部材（３４）を有する光学素子支持機構（３２）と、第１支持部材（３３）と第２支持部材（３４）とを互いに結合する少なくとも１つの結合部材（３６，３７，３８，３９）を有する結合機構（３５）とを備え、少なくとも１つの結合部材（３６，３７，３８，３９）は、円錐状ミラー（１５）の円錐軸線（２６）に対し傾斜して配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビーム（１２）を平行にするコリメーションレンズ（１４）と、
反射面である外面（２３）を有し、中心軸線である円錐軸線（２６）の方向に伝播するレーザビームを、前記円錐軸線（２６）に直交する伝播面（２５）における環状ビーム（２４）に変換する円錐状ミラー（１５）と、
前記コリメーションレンズ（１４）が固定される第１支持部材（３３，５３）、及び前記円錐状ミラー（１５）が固定される第２支持部材（３４，５４）を有する光学素子支持機構（３２，５２）と、
前記第１支持部材（３３，５３）と前記第２支持部材（３４，５４）とを互いに結合する少なくとも１つの結合部材（３６，３７，３８，３９，５６，５７，５８，５９）を有する結合機構（３５，５５）とを備えた光学装置（３１，５１）であって、
前記少なくとも１つの結合部材（３６，３７，３８，３９，５６，５７，５８，５９）は、前記円錐状ミラー（１５）の前記円錐軸線（２６）に対し傾斜して配置される
ことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記結合機構（３５，５５）は、ｎ≧１とするとき、２ｎ個の結合部材（３６，３７，３８，３９，５６，５７，５８，５９）を有し、前記２ｎ個の結合部材（３６，３７，３８，３９，５６，５７，５８，５９）のうち、ｎ個の結合部材が下向き傾斜結合部材（３６，３８，５６，５８）として形成され、他のｎ個の結合部材が上向き傾斜結合部材（３７，３９，５７，５９）として形成されており、前記下向き傾斜結合部材（３６，３８，５６，５８）と前記上向き傾斜結合部材（３７，３９，５７，５９）とは、前記円錐状ミラー（１５）の周囲に交互に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記第１支持部材（５３）、前記第２支持部材（５４）、及び前記結合機構（５５）は、一体に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記第１支持部材（５３）、前記第２支持部材（５４）、及び前記結合機構（５５）は、一体のダイキャスト製部材として形成されることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの結合部材（５６，５７，５８，５９）は、螺旋状の形状に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの結合部材（３６，３７，３８，３９，５６，５７，５８，５９）は、前記円錐軸線（２６）に対して、５°〜４５°の範囲内の傾斜角（α）で傾斜することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの結合部材（３６，３７，３８，３９，５６，５７，５８，５９）は、前記伝播面（２５）において、前記円錐軸線（２６）までの距離（ｌ）が５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光学装置。
【請求項８】
前記結合機構（３５，５５）は、少なくとも３つの結合部材（３６，３７，３８，３９，５６，５７，５８，５９）を有し、前記結合部材（３６，３７，３８，３９，５６，５７，５８，５９）の厚さ（ｄ）は、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載の、円錐状ミラーを備えた光学装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、公知の光学装置として、円錐状ミラーと、コリメーションレンズと、コリメーションレンズが取り付けられる第１支持部材、及び円錐状ミラーが取り付けられる第２支持部材を有する光学素子支持台と、第１支持部材と第２支持部材とを互いに結合する結合機構とを備えた光学装置を開示する。この光学装置は、レーザビーム発生源から発せられたレーザビームのビーム経路中に配置される。レーザビーム発生源は、拡散するレーザビームを発し、このレーザビームは、コリメーションレンズに入射し、平行レーザビームとしてコリメーションレンズから出射される。円錐状ミラーは、反射面となる外面を有し、平行レーザビームの向きを変えて、円錐状ミラーの中心軸線である円錐軸線に直交する平面において伝播する環状ビームに変換する。
【０００３】
第１支持部材と第２支持部材とを互いに結合する結合機構は、第１支持部材と第２支持部材とを互いに結合する３つ以上の薄肉の結合部材を備える。このような結合を行う際、薄肉の結合部材は、円錐状ミラーの円錐軸線に平行であると共に、当該円錐軸線と交差する線（「拡張線」）に平行に配置される。薄肉の結合部材を垂直方向に延設すると、環状ビームが薄肉の結合部材の部分で完全に遮られ、この環状ビームを被照射体に投射したときに、環状ビームに途切れが生じるという問題がある。この途切れの幅は、円錐状ミラーまでの距離が長くなるにつれて増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０２７５０４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、被照射体への投射の際に、環状ビームに途切れが生じるのを防止するよう、光学装置を更に改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、前述した光学装置において、独立請求項の特徴を有した本発明により達成される。有用な態様は、従属請求項によって示される。
【０００７】
本発明によれば、少なくとも１つの結合部材が、円錐状ミラーの中心軸線である円錐軸線に対し傾斜して配置される。２つの直線が、互いに交わらず、互いに平行でもない場合に、両者が傾斜するという。
【０００８】
円錐状ミラーの円錐軸線に対し、結合部材を傾斜して配置することには、環状ビームの一部が結合部材の上方を伝播すると共に環状ビームの一部が結合部材の下方を伝播し、環状ビームの一部のみが結合部材に直接当たって遮られるという利点がある。遮られた環状ビームの部分により、その角度範囲で環状ビームの明るさが減少することになり、このような明るさの減少が使用者によって知覚されることは殆どない。環状ビームの明るさが減少する角度範囲の幅は、結合部材の傾斜角によって調整することが可能であり、結合部材を配置する際の傾斜が大きくなるほど、明るさが減少する角度範囲が拡大する。
【０００９】
一態様において、結合機構は、ｎ≧１とするとき、２ｎ個の結合部材を有し、これら結合部材のうち、ｎ個の結合部材が下向き傾斜結合部材として形成され、他のｎ個の結合部材が上向き傾斜結合部材として形成されており、下向き傾斜結合部材と上向き傾斜結合部材とは、円錐状ミラーの周方向に交互に並んでいる。互いに逆向きに傾斜する結合部材を交互に配置することにより、支持部材間の結合の安定性が増大する。
【００１０】
第１支持部材、第２支持部材、及び結合機構は、一体に形成されるのが好ましい。光学装置の支持部材及び結合機構を一体構成とすることには、光学装置の支持部材を一体に製造する段階で、支持部材の調整が既になされるという利点がある。
【００１１】
第１支持部材、第２支持部材、及び結合機構は、一体のダイキャスト製部材として形成されるのが特に好ましい。ダイキャスト製部材として形成することには、結合部材について、より複雑な形状を実現することが可能となるという利点がある。
【００１２】
結合部材は、螺旋状の形状に形成されるのが好ましい。結合部材を螺旋状の形状に形成することにより、平坦な結合部材に比べ、結合部材によって遮られる環状ビームの部分を更に減少させることが可能となる。結合部材を傾斜させることにより、結合部材には、環状ビームの様々な部分が当たることになる。結合部材を螺旋状の形状に形成することにより、円錐状ミラーの反射面から径方向外方に伝播する環状ビームの各部は、直交するように結合部材に当たることになり、環状ビームにおいて遮られる部分が最小限となる。
【００１３】
好ましい態様において、少なくとも１つの結合部材は、円錐軸線に対して、５°〜４５°の範囲内の傾斜角で傾斜する。円錐軸線に対する結合部材の傾斜角により、環状ビームの明るさが減少する角度範囲の幅を調整することが可能である。結合部材を配置する際の傾斜角を大きくするほど、環状ビームの明るさが減少する角度範囲が拡大する。
【００１４】
少なくとも１つの結合部材は、伝播面において、円錐軸線までの距離が５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内にあるのが好ましい。円錐軸線までの距離を５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内とすることにより、光学装置をコンパクトに構成することが可能となる。
【００１５】
好ましい態様において、結合機構は、少なくとも３つの結合部材を有し、結合部材の厚さは、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲内にある。１つの結合部材を用い、結合機構の十分な安定性を確保することは可能であるが、この結合部材は、相応の厚さを有する必要がある。これに代えて、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲内の厚さを有した薄肉の複数の結合部材を用いることにより、十分な安定性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】レーザビームを生成するレーザビーム発生源と、レーザビーム発生源から発せられたレーザビームのビーム経路中に配置され、コリメーションレンズ、円錐状ミラー、及び光学素子支持機構を備えた光学装置とを有するレーザシステムを示す図である。
【図２】コリメーションレンズと、円錐状ミラーと、４つの平坦な結合部材を用いて結合された第１及び第２支持部材を有する複合体の光学素子支持機構とを備えた、本発明の第１実施形態に係る光学装置を示す図である。
【図３】コリメーションレンズと、円錐状ミラーと、４つの螺旋状の結合部材を用いて結合された第１及び第２支持部材を有する単体の光学素子支持機構とを備えた、本発明の第２実施形態に係る光学装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図面を用い、本発明の実施形態を以下に説明する。図面は、必ずしも一定の縮尺で実施形態を示すものではなく、説明する上で有用である限り、略図及び幾分変形した図の少なくとも一方として示される。図面から直接的に認識しうる教示内容に対する変更については、関連する先行技術を参照することができる。このとき、本発明の大要から逸脱することなく、実施形態の形式や詳細構成に関する様々な修正や変更が可能であることを考慮すべきである。明細書、図面、及び特許請求の範囲に示す本発明の特徴のそれぞれは、本発明を更に展開する上で、それ自体が個々に必須となりうるだけでなく、それらの任意の組み合わせも必須となりうるものである。
【００１８】
また、明細書、図面、及び特許請求の範囲のいずれかに示す特徴のうちの少なくとも２つの組み合わせは、いずれも本発明の範囲内に含まれるものである。本発明の大要は、以下に示す好ましい実施形態の形式または詳細そのものに限定されるものではなく、請求項に記載した主題に比べて減縮された主題に限定されるものでもない。規定している数値範囲については、提示した制限範囲内にある数値も、限界値として示しうるものであり、それらの数値を必要に応じて使用し、請求項に含めることが可能である。簡略化を目的として、同一もしくは類似の部材、または機能が同一もしくは類似する部材には、同じ参照符号を用いる。
【００１９】
図１は、レーザビーム１２を生成するレーザビーム発生源１１と、レーザビーム発生源１１から発せられたレーザビーム１２のビーム経路中に配置された光学装置１３とを有するレーザシステム１０を示す図である。光学装置１３は、コリメーションレンズ１４、円錐状ミラー１５、及び光学素子支持機構１６を備え、光学素子支持機構１６は、コリメーションレンズ１４が固定される第１支持部材１７と、円錐状ミラー１５が固定される第２支持部材１８とを有する。
【００２０】
レーザビーム発生源１１は、半導体レーザとして構成され、例えば、６３５ｎｍの波長を有した赤色レーザ、または５１０ｎｍもしくは５３２ｎｍの波長を有した緑色レーザーなど、可視スペクトラムでレーザビーム１２を生成する。レーザビーム１２は、レーザビーム発生源１１から発せられた後、発散により拡散、即ち、レーザビームがレーザビーム発生源１１から離れるに従って、レーザビーム径が増大する。
【００２１】
拡張するレーザビーム１２は、伝播方向２１に伝播してコリメーションレンズ１４に達し、このコリメーションレンズ１４により平行レーザビーム２２に変換される。平行レーザビーム２２は、伝播方向２１に伝播して円錐状ミラー１５に達する。円錐状ミラー１５は、直円錐の外形形状を有する。円錐とは、円形基底面を有した錐体である。錐体とは、１つの平面にある境界面の全ての点を、当該平面の外にある点と直線で接続したときに得られる立体形状である。この円形基底面を底面、底面の境界線を案内曲線、上記の平面の外にある点を頂点と称する。底面からの円錐体の頂点の距離により、円錐体の高さが規定される。円錐体の頂点と案内曲線とを接続する直線を母線と称し、母線の集合を円錐面と称する。円形の底面を有した直円錐の場合、頂点は、底面の中心を通って底面に直交する円錐軸線上にある。
【００２２】
平行レーザビーム２２は、円錐状ミラー１５の外面２３に達し、この外面２３は、平行レーザビーム２２の波長の場合、当該平行レーザビーム２２を反射するように構成されている。平行レーザビーム２２は、外面２３で反射され環状ビーム２４に変換される。環状ビーム２４は、円錐軸線２６に直交する伝播面２５において伝播する。
【００２３】
図２は、本発明の第１実施形態に係る光学装置３１を示す図であり、この光学装置３１は、コリメーションレンズ１４、円錐状ミラー１５、コリメーションレンズ１４が固定される第１支持部材３３と、円錐状ミラー１５が固定される第２支持部材３４とを有する複合体の光学素子支持機構３２、及び第１支持部材３３と第２支持部材３４とを互いに結合する結合機構３５を備える。
【００２４】
結合機構３５は、薄肉の板金部品として形成された４つの平坦な結合部材３６，３７，３８，３９を備える。これらのうち、２つの結合部材３６，３８は下向き傾斜結合部材として形成され、２つの結合部材３７，３９は上向き傾斜結合部材として形成されている。下向き傾斜結合部材３６，３８と上向き傾斜結合部材３７，３９とは、円錐状ミラー１５の周方向に沿って交互に配置されている。これら結合部材３６，３７，３８，３９を、このように互いに逆向きに配置することにより、第１支持部材３３と第２支持部材３４との間の結合の安定性が増大する。
【００２５】
結合部材３６，３７，３８，３９は、それぞれが円錐状ミラー１５の円錐軸線２６に対して傾斜角αで傾斜すると共に、円錐軸線２６までの距離ｌ（エル）が設けられている。本実施形態の光学装置３１において、傾斜角αは、円錐軸線２６に対して約４５°となっている。結合部材の傾斜角αにより、環状ビーム２４の明るさが減少する角度範囲の幅を調整することが可能であり、結合部材３６，３７，３８，３９を設ける際の傾斜を大きくするほど、明るさが減少する角度範囲の幅が拡大する。結合部材３６，３７，３８，３９の円錐軸線２６までの距離ｌは、５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内にあり、本実施形態の光学装置３１においては、円錐状ミラー１５の径にほぼ相当する距離となっている。円錐軸線２６まで５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲の距離とすることにより、光学装置３１をコンパクトに構成することが可能となる。結合部材３６，３７，３８，３９は、厚さｄの薄肉の板金部品として形成され、厚さｄは０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲内にある。
【００２６】
２０％までの減少率は、使用者が許容しうるものであり、結合機構３５は、減少率が２０％を越えないように構成される。２ｍｍ〜６ｍｍの範囲のビーム幅を有する環状ビームは、建築現場での一般的な計測作業に好適である。明るさの減少は、円錐軸線２６に対する結合部材３６，３７，３８，３９の傾斜角α、及び結合部材３６，３７，３８，３９の厚さｄに依存する。厚さｄを薄くするほど、円錐軸線２６に対する傾斜角αを小さくすることが可能である。狭いビーム幅（２ｍｍ）の場合は、２０°〜４５°の傾斜角α、及び最大で０．３ｍｍの厚さｄが、減少率を２０％以下に維持するのに適している。中位のビーム幅（４ｍｍ）の場合は、１０°〜４０°の傾斜角α、及び最大で０．５ｍｍの厚さｄが、減少率を２０％以下に維持するのに適している。広いビーム幅（６ｍｍ）の場合は、５°〜４５°の傾斜角α、及び０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの厚さｄが、減少率を２０％以下に維持するのに適している。
【００２７】
図３は、本発明の第２実施形態に係る光学装置５１を示す図であり、この光学装置５１は、コリメーションレンズ１４、円錐状ミラー１５、コリメーションレンズ１４が固定される第１支持部材５３と、円錐状ミラー１５が固定される第２支持部材５４とを有する単体の光学素子支持機構５２、及び第１支持部材５３と第２支持部材５４とを互いに結合する結合機構５５を備える。
【００２８】
結合機構５５は、第１支持部材５３及び第２支持部材５４と共に単体の光学素子支持機構５２を構成する４つの結合部材５６，５７，５８，５９を備える。これらのうち、２つの結合部材５６，５８は下向き傾斜結合部材として形成され、２つの結合部材５７，５９は上向き傾斜結合部材として形成されており、下向き傾斜結合部材５６，５８と上向き傾斜結合部材５７，５９とは、円錐状ミラー１５の周方向に沿って交互に配置されている。
【００２９】
結合機構５５の結合部材５６，５７，５８，５９は、螺旋状に形成されている点で、結合機構３５の結合部材３６，３７，３８，３９とは異なる。結合部材５６，５７，５８，５９を螺旋状の形状に形成することにより、平坦な結合部材とする場合に比べ、結合部材５６，５７，５８，５９によって遮られる環状ビームの部分を、更に減少させることが可能となる。円錐軸線２６に対する傾斜角α、円錐軸線２６までの距離ｌ、及び厚さｄに関しては、図２に示した結合部材３６，３７，３８，３９と同様の規定が適用される。
【００３０】
平行レーザビーム２２は、円錐状ミラー１５の外面２３で反射されて環状ビーム２４に変換される。結合部材の傾斜により、それぞれの結合部材には、環状ビーム２４の様々な部分が当たることになる。結合部材５６，５７，５８，５９を螺旋状の形状に形成することにより、外面２３から径方向に伝播する環状ビームの各部は、直交するように結合部材に当たることになり、遮られる環状ビーム２４の部分が最小限となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2018503141.tif 000008
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