(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーを出力するレーザー出力部と、レーザー出力部から出力されたレーザーを集光する投光レンズと、投光レンズを経たレーザーをライン光生成用のシリンドリカルレンズに向けて偏向させる偏向手段とを光軸方向において直線状に配置して本体部に設けるとともに、該本体部を支持体にて揺動自在に枢支しているレーザー墨出し装置であって、上記本体部は投光レンズを経て出力されるレーザーの光軸上にある偏向手段の姿勢を調整する調整機構を備えているとともに、該調整機構は本体部に設けられて偏向手段の一部が納められる斜めの溝と、この溝の縁として形成されて偏向手段の背面が当接する接触支持部と、本体部で保持された偏向手段の背面を押圧して上記接触支持部を中心に偏向手段を回動させることで偏向手段の姿勢を変化させる調整部材と、調整部材に向けて偏向手段を付勢する弾性体とからなり、上記調整部材は本体部に対して螺進退を行うねじ部材で形成されて偏向手段の一面をこの一面に対して斜め方向から押圧するものであり且つ偏向手段に接する先端が偏向手段に点接触する半球状であることを特徴とするレーザー墨出し装置。
【請求項２】
調整機構は、偏向手段による偏向でレーザーが向かうシリンドリカルレンズの略軸方向にレーザーの偏向角度を変化させる姿勢調整を偏向手段に対して行うものであることを特徴とする請求項１記載のレーザー墨出し装置。
【請求項３】
投光レンズとシリンドリカルレンズとの間に偏向手段が２段で配設されているとともにレーザーの方向を順次偏向させるこれら２段の偏向手段の夫々に調整機構を設け、一方の調整機構は、偏向手段による偏向でレーザーが向かうシリンドリカルレンズの略軸方向にレーザーの偏向角度を変化させる姿勢調整を偏向手段に対して行うものであり、他方の調整機構はシリンドリカルレンズの軸と略直交する方向にレーザーの偏向角度を変化させる姿勢調整を偏向手段に対して行うものであることを特徴とする請求項１または２記載のレーザー墨出し装置。
【請求項４】
本体部は偏向手段の一面に略線接触する接触支持部で偏向手段を保持していることを特徴とする請求項１記載のレーザー墨出し装置。
【請求項５】
接触支持部はその断面形状が曲率半径０．５ｍｍ以下の突曲面となっていることを特徴とする請求項４記載のレーザー墨出し装置。
【請求項６】
調整後の偏向手段は本体部に接着剤で接着固定されていることを特徴とする請求項１記載のレーザー墨出し装置。
【請求項７】
本体部はその外面に位置決め固定時に基準面となる平面を隣り合う２面に備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザー墨出し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は住宅建設や電気工事に際して壁や天井に基準線をマークするために用いるレーザー墨出し装置、殊にライン光の出力用のシリンドリカルレンズにレーザーを向けるための偏向手段の調整構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー墨出し装置においては、レーザー発振器から出力されたレーザーを投光レンズに通して所定距離のところで集光させるとともに、シリンドリカルレンズに通すことで扇状に広がるライン光を得ているが、この時、設置面の傾斜にかかわらずライン光が鉛直あるいは水平となるように、上記のレーザー発振器や投光レンズやシリンドリカルレンズを備えた本体部を支持体に対してジンバル機構などを介して揺動自在に取り付けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここにおいて、水平なライン光を出力させるにあたり、偏向手段でレーザーのビームを軸方向が鉛直となっているシリンドリカルレンズに向ける場合、偏向手段（ミラー）の姿勢（角度）によって、水平ライン光の投射角度が変化してしまう。ちなみに５ｍ先で±２ｍｍ以下の精度をライン光が持つようにするには、μｍ以下のオーダーの精度で偏向手段を本体部に取り付ける必要がある。
【０００４】
しかし、従来は偏向手段や本体部の部品精度及び組立精度で上記精度を確保していたことから、多数のものを安価に製造することは非常に困難であった。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは高精度を安価に得ることができるレーザー墨出し装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、レーザーを出力するレーザー出力部と、レーザー出力部から出力されたレーザーを集光する投光レンズと、投光レンズを経たレーザーをライン光生成用のシリンドリカルレンズに向けて偏向させる偏向手段とを光軸方向において直線状に配置して本体部に設けるとともに、該本体部を支持体にて揺動自在に枢支しているレーザー墨出し装置であって、上記本体部は投光レンズを経て出力されるレーザーの光軸上にある偏向手段の姿勢を調整する調整機構を備えているとともに、該調整機構は本体部で保持された偏向手段を押圧してその姿勢を変化させる調整部材と、調整部材に向けて偏向手段を付勢する弾性体とからなり、上記調整部材は本体部に対して螺進退を行うねじ部材で形成されて偏向手段の一面を斜め方向から押圧するものであり且つ偏向手段に接する先端が偏向手段に点接触する半球状であることに特徴を有している。
【０００７】
上記調整機構は、偏向手段による偏向でレーザーが向かうシリンドリカルレンズの略軸方向にレーザーの偏向角度を変化させる姿勢調整を偏向手段に対して行うものであることが好ましい。
【０００８】
投光レンズとシリンドリカルレンズとの間にレーザーの方向を順次偏向させる２段の偏向手段を配しているものにおいては、これら２段の偏向手段の夫々に調整機構を設けて、一方の調整機構でシリンドリカルレンズの略軸方向に、他方の調整機構でシリンドリカルレンズの軸と略直交する方向にレーザーの偏向角度を変化させるとよい。
【０００９】
本体部は偏向手段の一面に略線接触する接触支持部で偏向手段を保持しているものが好ましく、特に接触支持部の断面形状は曲率半径０．５ｍｍ以下の突曲面としておくのが好ましい。
【００１０】
また、調整後の偏向手段は本体部に接着剤で接着固定されていることが好ましい。
【００１１】
本体部はその外面に位置決め固定時に基準面となる平面を隣り合う２面に備えているとよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、このレーザー墨出し装置は、図２に示す支持体２と、この支持体２内に配設されているとともに支持体２に対してジンバル機構（図示せず）を介して取り付けられている図３に示す本体部１とからなるもので、上部が円筒体として形成されているとともにこの円筒体の内部にジンバル機構を介して本体部１を枢支している支持体２は、その下部に開閉自在な３本の支持脚２０を備えており、これら支持脚２０を開いた状態で設置すれば、本体部１はジンバル機構による枢支のために自重によって鉛直状態を保つ。
【００１３】
一方、本体部１は図４に示すように、光学部品保持用のボディ１０に、レーザー出力部である半導体レーザー素子１２及び集光レンズ１３を備えたレーザーアセンブリ１１と、ハーフミラーで構成された２つの偏向部材１４，１６と、２つのシリンドリカルレンズ１５，１７等を組み付けたもので、レーザーアセンブリ１１における半導体レーザー素子１２が上面に取り付けられた基板１８の下面には発光ダイオード（図示せず）が取り付けられており、ボディ１０の底部にはレンズ押さえ２２によって上記発光ダイオードから下方に出力される光の集光用のレンズ２３が取り付けられている。また、ボディ１０にはジンバル機構における直交する２軸のうちの１つが通される軸孔２５が形成されている。図中２６はこのジンバル機構の軸を受ける軸受である。
【００１４】
半導体レーザー素子１２から上方へ出力されるレーザーは図５に示すように集光レンズ１３を経た後、偏向部材１４によって上方への光と横方向への光に分岐し、横方向への光はボディ１０に固定されたミラー２７で反射してシリンドリカルレンズ１５を通過する。偏向部材１４を通過した光は、さらに偏向部材１６によって上方への光と斜め上方への光に分岐し、上方への光はそのままボディ１０の上方へと出力され、斜め上方への光はシリンドリカルレンズ１７を通過する。
【００１５】
ここにおいて、シリンドリカルレンズ１５はその軸方向が鉛直状態となるように保持されることから、シリンドリカルレンズ１５を通過して扇状に広がるレーザーは図３に示す水平ライン光Ｈを構成する。また、シリンドリカルレンズ１７はその軸方向が水平状態となるように保持されることから、シリンドリカルレンズ１７を通過して扇状に広がるレーザーは鉛直ライン光Ｖを構成する。さらに偏向部材１６を透過したレーザーは鉛直上方に上ポイント光ＵＰを、発光ダイオードは鉛直下方に下ポイント光ＤＰを形成する。
【００１６】
偏向部材１４，１６はそれぞれボディ１０に形成された傾斜面に押さえ部材２８，２９で固定され、直径が４〜６ｍｍ、長さが８〜１２ｍｍ程度の大きさのシリンドリカルレンズ１５，１７はボディ１０に設けた凹所に夫々納められて厚さが０．１〜０．４ｍｍ程度の押さえばね３０におけるばね片３１，３２によってボディ１０に固定される。
【００１７】
ハーフミラーで構成された二つの偏向部材１４，１６のうち、偏向部材１６はボディ１０の上端面に形成した傾斜面に押さえ部材２９で固定される。偏向部材１４は図１に示すように、ボディ１０に設けた斜めの溝として形成した傾斜面に押さえ部材２８で固定される。また、偏向部材１４については、ボディ１０に螺合させた調整ねじ３５の先端が偏向部材１４の一端の背面に当接するようにしているとともに、押さえ部材２８を板ばねで形成して、図１中に矢印で示す方向に偏向部材１４を付勢するようにしてあり、このために調整ねじ３５を螺進退させれば、偏向部材１４はボディ１０の接触支持部３６を中心として回動して偏向部材１４で反射する光の鉛直方向における投射角度調整ＣＶがなされる。  この時、ボディ１０における上記接触支持部３６は偏向部材１４の背面に線接触するようにしていることから、上記回動は滑らかになされる。また、接触支持部３６の断面形状を曲率半径が０．５ｍｍ以下の曲面としておけば、背面が平面となっている偏向部材１４の回動をより滑らかにすることができる。
【００１８】
調整ねじ３５は偏向部材１４の背面を斜め方向から押圧するようにしているのは、調整ねじ３５の移動量に対する偏向部材１４の回動量を小さくして調整分解能を高くするためである。また、調整ねじ３５の先端面を半球状としているのも、調整ねじ３５と偏向部材１４とを略点接触させるとともに調整ねじ３５の移動に伴う偏向部材１４との接触点の移動が滑らかになるようにすることで、偏向部材１４の急激な角度変化を防ぎ、スムーズな調整作業を得られるようにするためである。なお、図６に示すように、調整ねじ３５の半球状の先端面の曲率半径ＳＲは、調整ねじ３５の直径をＤとする時、Ｄ／２≦ＳＲ≦Ｄ程度としておくのが好ましい。
【００１９】
調整完了後の偏向部材１４の角度保持は、板ばねである押さえ部材２８のばね力によってなされるが、調整完了後は図７に示すように、接着剤３８で偏向部材１４をボディ１０に対して接着固定してしまうとよい。
【００２０】
偏向部材１４の角度調整はシリンドルカルレンズ１５の軸方向となる鉛直方向の角度調整であるが、偏向部材１４とシリンドリカルレンズ１５との間に配されるミラー２７にも同様の調整機構を設ければ、図５において水平ライン光Ｖの投射範囲の水平方向調整（図５中のＣＨ）も行うことができるものとなる。
【００２１】
上記調整機構を利用した偏向部材１４の調整を行うにあたっては、図８及び図９に示すように、本体部１を調整台６に固定した状態でレーザーを出力させて、スクリーン部６５に上ポイント光ＵＰ及び水平ライン光Ｈを投射し、上ポイント光ＵＰが予め設けてある基準点ＢＰに合うように調整台６における傾動用ねじ６０を調整し、その後、水平ライン光Ｈがスクリーン部６５に予め付した基準線ＢＨに一致するように偏向部材１４の角度調整を行う。上記スクリーン部６５を撮像するカメラ７を設けて、このカメラ７から出力される映像信号を処理して基準点ＢＰと上ポイント光ＵＰとの位置ずれ量及び位置ずれ方向を算出し、図１０に示すように該算出値に基づいて上記傾動用ねじ６０の駆動を行うとともに、基準線ＢＰと水平ライン光Ｈとのずれ量及びずれ方向を算出し、該算出値に基づいて偏向部材１４の角度調整のための調整部材の駆動を行えば、調整作業の自動化を行うことができる。なお、調整作業の自動化に際しては、調整部材、たとえば上記調整ねじ３５の回転量と偏向部材１４の角度変化量（スクリーン部６５における水平ライン光Ｈの移動量）を予め数値化しておき、この値に基づいて調整ねじ３５の回転駆動量を決定する。傾動用ねじ６０の回転量も同様に決定する。
【００２２】
図１１に示すように、本体部１の周面のうちの隣接する２面に位置決めの際の基準となる平面部５０，５１を設けている場合は、調整台６として、図１２に示すように、平面部５０，５１を鋼球５５による３点受けや位置決めプレート５６による２点受け及び本体部１の端面を１点受けする位置決めピン５７を備えたものとして、調整台６上に本体部１を位置決め固定することができるようにしておけば、図１３に示すように、調整台６への固定を完了すれば、すぐに水平ライン光Ｈの調整作業を行うことができる。図１２中の５８は鋼球５５のずれ防止用プレート、５９は位置決めプレート５６を本体部１側に向けて付勢する板ばねである。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、レーザーを出力するレーザー出力部と、レーザー出力部から出力されたレーザーを集光する投光レンズと、投光レンズを経たレーザーをライン光生成用のシリンドリカルレンズに向けて偏向させる偏向手段とを光軸方向において直線状に配置して本体部に設けるとともに、該本体部を支持体にて揺動自在に枢支しているレーザー墨出し装置であって、上記本体部は投光レンズを経て出力されるレーザーの光軸上にある偏向手段の姿勢を調整する調整機構を備えているために、部品精度や組み付け精度が低くても、調整機構によって偏向部材の姿勢を調整することで所要の精度を容易に確保することができるものであり、精度の確保に必要なコストを低減することができる。
【００２４】
特に調整機構は本体部で保持された偏向手段を押圧してその姿勢を変化させる調整部材と、調整部材に向けて偏向手段を付勢する弾性体とからなり、上記調整部材は本体部に対して螺進退を行うねじ部材で形成されて偏向手段の一面を斜め方向から押圧するものであり且つ偏向手段に接する先端が偏向手段に点接触する半球状であることから、接触支持部を中心に偏向手段を回動させることによる調整が容易であるとともに調整作業の自動化への対応が容易となるねじで調整を行うことができると同時に、このねじ部材で偏向手段の一面を斜め方向から押圧するために、その移動量に対して偏向手段の動きが小さくなるものであり、このために調整分解能を高くすることができ、更には偏向手段に接する先端を偏向手段に点接触する半球状としているために調整を滑らかに行うことができて、調整しやすいものである。
【００２５】
また、調整機構は、偏向手段による偏向でレーザーが向かうシリンドリカルレンズの略軸方向にレーザーの偏向角度を変化させる姿勢調整を偏向手段に対して行うものであると、簡便にライン光の投射角度（投射方向）の調整を行うことができる。
【００２６】
投光レンズとシリンドリカルレンズとの間にレーザーの方向を順次偏向させる２段の偏向手段を配しているものにおいては、これら２段の偏向手段の夫々に調整機構を設けて、一方の調整機構でシリンドリカルレンズの略軸方向に、他方の調整機構でシリンドリカルレンズの軸と略直交する方向にレーザーの偏向角度を変化させることで、２方向の調整を行うことができる。
【００２７】
本体部は偏向手段の一面に略線接触する接触支持部で偏向手段を保持しているものが好ましい。滑らかな調整を行うことができる。特に接触支持部の断面形状は曲率半径０．５ｍｍ以下の突曲面としておくと、より滑らかな調整を行うことができるものとなる。
【００２８】
本体部はその外面に位置決め固定時に基準面となる平面を隣り合う２面に備えていると、調整のための固定に際して位置決め固定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例における要部断面図である。
【図２】同上の斜視図である。
【図３】同上の本体部の斜視図である。
【図４】同上の本体部の分解斜視図である。
【図５】同上の光路の説明図である。
【図６】同上の部分拡大図である。
【図７】同上の他例の要部断面図である。
【図８】調整作業の説明のための斜視図である。
【図９】調整作業のフローチャートである。
【図１０】調整作業の他例のフローチャートである。
【図１１】本体部の斜視図である。
【図１２】調整台の他例を示すもので、(a)は概略平面図、(b)は正面図である。
【図１３】調整作業のフローチャートである。
【符号の説明】
１  本体部
２  支持体
１４  偏向部材
１５  シリンドリカルレンズ
１７  シリンドリカルレンズ
３５  調整ねじ
【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】
0003922002.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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