(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行光線を出射する平行光線生成手段と、一端に前記平行光線が入射されると、他端から円錐表面に沿って拡がる環状光線を出射する円柱状ガラスと、前記環状光線を所定平面内の全方向に同時に反射する円板状反射体からなる光学系と、該光学系を支持する光学系支持体を備えたレーザ投光器において、
平行下盤と、該平行下盤の上に傾斜調整可能に取り付けられた平行上盤と、該平行上盤の上に水平回転可能に取り付けられた回転水平盤と、該回転水平盤の中心孔を貫通して上方へ延びる前記平行上盤の中空ハブの上端部に球面軸受を介して結合された光学系支持体載置盤とを有し、
前記光学系支持体載置盤は、前記回転水平盤とともに回転するとともに、前記回転水平盤に対して傾斜調整可能にされ、
前記光学系支持体は、前記光学系支持体載置盤上に固定され、前記円柱状ガラスを支持する胴鏡部と、該胴鏡部から延びる１本のアームからなり、該アームの先端に前記円板状反射体を前記所定平面内で位置調整ができるように取り付けたことを特徴とするレーザ投光器。
【請求項２】
前記平行上盤の回りに水平回転可能な目盛り盤を取り付け、前記回転水平盤に指標を取り付けたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ投光器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光により光平面を形成する装置、例えば、室内で内装工事等を行うとき、水平面や鉛直面を指示するため、幅の狭い光線を周囲に広く投光するレーザ投光器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来用いられていた投光器には、レーザビームの投射方向を３６０°回転させるものがあった。
【０００３】
最近では、特開平９−５４２７８号公報に開示されたような投光器の原理が提案されている。この投光器の原理について、図９と図１０により説明する。図９は、この投光器の光学系の斜視図であり、図１０は、この投光器の光軸に沿う縦断面図である。
【０００４】
この投光器は、レーザ光源１と、該光源１から発射された光線Ｌ１を平行光線Ｌ３にするレンズ２０と、平行光線Ｌ３を環状光線Ｌ５にする円柱状ガラス（ＣＯＧ）３０と、環状光線Ｌ５を３６０°に渡って反射する円錐プリズム等の円板状反射体４０を備えている。円柱状ガラス３０は、平行光線Ｌ３の入射端面２４がレンズ２０と光源１とで形成される光軸Ａ−Ａに対して傾いているため、円柱状ガラス３０内へ入射した光は、入射端面２４で屈折して、光軸Ａ−Ａに対して傾き、円柱状ガラス３０内の側面で何度か反射されながら、出射端面側へ伝播していく。この光は、円柱状ガラス３０の出射端面から出射されると、拡がり角θ３の幅の狭い環状光線Ｌ５となり、円板状反射体４０で反射され、３６０°に渡って投光される。
【０００５】
この投光器の原理を利用すると、１つの光源のみで、周囲３６０°にわたって連続した幅の狭い光線を投光できるから、作業者が、水平面や垂直面の確認し易く、レーザの投射方向等の調節を容易に行えて、扱いやすい投光器を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、レーザビームを回転させるものでは、レーザ照射点が高速に移動し、所定個所を常時照射していないため、作業者が水平面や垂直面の確認をすることが困難であるという問題があった。
【０００７】
また、前記公報に開示されたものは単なる原理のみであって、そのまま製造できる具体的な投光器の構成については記載されていない。
【０００８】
そこで、本発明は、前記投光器の原理を利用して、１つの光源のみで、所定平面内の全方向に同時に連続した幅の狭い光線を投光できるうえ、製品出荷前の調整が容易にできるようにしたレーザ投光器を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明では、平行光線を出射する平行光線生成手段と、一端に前記平行光線が入射されると、他端から円錐表面に沿って拡がる環状光線を出射する円柱状ガラスと、前記環状光線を所定平面内の全方向に同時に反射する円板状反射体からなる光学系と、該光学系を支持する光学系支持体を備えたレーザ投光器において、
平行下盤と、該平行下盤の上に傾斜調整可能に取り付けられた平行上盤と、該平行上盤の上に水平回転可能に取り付けられた回転水平盤と、該回転水平盤の中心孔を貫通して上方へ延びる前記平行上盤の中空ハブの上端部に球面軸受を介して結合された光学系支持体載置盤とを有し、
前記光学系支持体載置盤は、前記回転水平盤とともに回転するとともに、前記回転水平盤に対して傾斜調整可能にされ、
前記光学系支持体は、前記光学系支持体載置盤上に固定され、前記円柱状ガラスを支持する胴鏡部と、該胴鏡部から延びる１本のアームからなり、該アームの先端に前記円板状反射体を前記所定平面内で位置調整ができるように取り付けた。
請求項２に係る発明では、請求項１に係る発明において、前記平行上盤の回りに水平回転可能な目盛り盤を取り付け、前記回転水平盤に指標を取り付けた。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施例について詳細に説明する。本実施例は、図１に示したように、レーザ光源１とレンズ２０からなる平行光線Ｌ３を出射する平行光線生成手段と、一端に前記平行光線が入射されると、出射側から円錐表面に沿って拡がる環状光線Ｌ５を出射する円柱状ガラス３０と、前記環状光線Ｌ５を水平面（所定平面）内の全方向に同時に反射する円板状反射体４０からなる第１の光学系と、鉛直面（前記平面と直交する平面）内に光を投光する第２の光学系と、これらの光学系を固定する光学系支持体５０を備えている。
【００１１】
光学系支持体５０は、高さ方向の中央部において、図２の断面図で示したように、２つの柱部５２とこの間の連結部５４とからなる胴鏡部５５を有しており、両柱部５２は下方へ延長されて光学系支持体載置盤８０に結合される脚部５６となっており、また、一方の柱部５２は上方へ延長されて円板状反射体４０を支持する１本のアーム５８となっている。脚部５６の下端には、図４に示した光学系支持体載置盤８０のねじ孔５９にビス等で結合するための耳金５７が設けられている。
【００１２】
胴鏡部５５の連結部５４には、中心線に沿ってＶ字形曲折部６０が設けてあり、このＶ字形曲折部６０の内側に円柱状ガラス３０が固定されている。胴鏡部５５の下面には、円柱状ガラス３０の入射端面２４に入射する平行光線Ｌ３の形状を変形するための絞り２２が取り付けられている。前記Ｖ字形曲折部６０には、円柱状ガラス３０が取り付けられている面の反対側に光源支持体固定部６２が設けてある。
【００１３】
本投光器は、全方向に同時に水平光線Ｌ６を投光できるが、水平光線Ｌ６を壁に投射したとき、１個所だけ上下にずれて重なったり、左右に離れたりする不連続部分が発生することがある。これは、レーザ光源からのレーザ光が楕円形状をしていることに起因するものである。そこで、絞り２２を配し、楕円形状の平行光線Ｌ３の楕円の長手方向の両端を遮蔽して、円柱状ガラス３０の入射端面２４に入射するときの平行光線Ｌ３の形状を変えることで、水平光線Ｌ６の前記不連続部分を正しく連続させることができる。絞り２２は、平行光線Ｌ３に直交する平面内で、楕円形状の平行光線Ｌ３の長手方向の両端に配された一対の遮蔽板からなる。
【００１４】
光源支持体固定部６２には、光源支持体７０が、円柱状ガラス３０の入射端面２４の背後位置で軸６４によって軸支されている。光源支持体７０は、上方へ延びるレバー７２と、下方へ延びる２本の吊り下げアーム７３を備えている。このレバー７２は、光源支持体７０の傾きを調整するとき押すために用いられる。吊り下げア−ム７３の下端には、光源載置板７４が両脚部５６の間に配置されるように取り付けられている。なお、円柱状ガラス３０を胴鏡部５５から突出した腕の先端に取り付ければ、本実施例のように、光学系支持体５０に２つの脚部５６を設け、両脚部５６の間に光源載置板７４を配置する必要はない。
【００１５】
光源載置板７４の上には、円柱状ガラス３０の入射端面２４の傾斜する方向（以下、第１の方向という）に沿って移動できるように調節移動体７６が摺動可能に結合されており、調節移動体７６の上には、第１の方向とは直角方向に沿って移動できるように調節移動体７８が摺動可能に結合されている。調節移動体７８の上には、レーザ光源１と該光源１から出た光を平行光線にするためのレンズ２０とからなる平行光線生成手段が固定されている。光源載置板７４と調節移動体７６、７８には、光源１に接続される導線を通すための貫通孔７９が設けられている。
光源支持体７０が、円柱状ガラス３０の入射端面２４の背後位置で軸６４によって軸支されているから、調節移動体７６、７８の位置を調整して、平行光線生成手段で生成した平行光線Ｌ３を円柱状ガラス３０の入射端面２４へ入射するように調整した後は、光源支持体７０の傾きを調整しても、平行光線生成手段で生成した平行光線Ｌ３は、円柱状ガラス３０の入射端面２４へ正しく入射するようになっている。
【００１６】
光学系支持体５０から上方へ延びるアーム５８の先端部は、水平方向へ折り曲げられ、この先端部に円板状反射体４０がボルト４２とナット４４で結合されている。図３の断面図で示されたように、ボルト４２は、ア−ム５８の孔４５よりも小径であって、調節ねじ孔４６内の図示していない４つの調節ねじを回転させて、円板状反射体４０の水平面内での位置を微調整することにより、円板状反射体４０の光軸と円柱状ガラス３０の光軸とを完全に一致させることができる。円板状反射体４０は、アルミニウムからなる円盤の下部周縁が切り落とされて反射面４８とされている。なお、光学系支持体５０は、円板状反射体４０の支持部と一体部材であるので、胴鏡部５５のＶ字形曲折部６０の円柱状ガラス３０が当接する面と、ア−ム５８の先端部の円板状反射体４０が当接する面の角度を高精度に直角にできるため、円板状反射体４０の傾斜を調整できるようにはしていない。
【００１７】
このように、アーム５８が１本であるから、円板状反射体４０により水平面内の全方向に同時に反射された水平光線Ｌ６は、アーム５８の影になる部分を除いて、水平面内の全方向に同時に連続して投光されることになる。
【００１８】
光学系支持体５０が載置される光学系支持体載置盤８０は、図５及び図７に示されたように、回転水平盤９０と平行上盤１００に水平調整可能となるように結合されている。平行上盤１００は、従来の測量機と同様に、三脚等を取り付ける平行下盤１０２に、３つの整準ねじ１０４で、平行上盤１００の上面が水準器１０６を用いて水平調節可能に結合されている。平行上盤１００、平行下盤１０２、整準ねじ１０４及び水準器１０６で整準台を構成している。本実施例で述べる調節は、すべて、整準台の整準ねじ１０４と水準器１０６とを用いて、レーザ投光器本体を水平にした後に行う。
【００１９】
図４−図７を用いて、光学系支持体載置盤８０の傾斜を調節可能とした構成について説明する。図４は、図１において、回転水平盤９０の周壁９２によって隠された部分の平面図である。図５は、図４のＣ−Ｃ線に沿う縦断面図である。図６は、図５において、光学系支持体載置盤８０を取り除いたときの平面図である。図７は、図４のＤ−Ｄ線に沿う縦断面図である。
【００２０】
平行上盤１００の上面には、環状レール１１０が固定されており、このレール１１０に回転水平盤９０が係合している。このため、回転水平盤９０は、平行上盤１００に対して水平回転可能となっている。回転水平盤９０の周壁９２は、上方へ延びており、光学系支持体載置盤８０や、光学系支持体５０の下部等を覆っている。また、周壁９２の一部は水平突出部分を有し、ここに水準器１０６を固定している。さらに、回転水平盤９０上には、光学系支持体載置盤８０と結合するため、押さえ板８２がビス８８によって固定されており、押さえ板８２の上にばね座金８４により所定間隔離して板ばね８６がビス８９によって固定されている。
【００２１】
平行上盤１００には、水平回転可能に目盛り盤１１２が取り付けられている。回転水平盤９０の周壁９２の周囲に固定されたカバー取付体１４４には指標９４（図８参照）が設けられている。目盛り盤１１２を水平回転自在としたから、基準方向を任意の方向に設定できるので、使用者に便利である。
【００２２】
平行上盤１００の中空ハブ１２０は、回転水平盤９０と押さえ板８２の中心孔を貫通して上方へ延びている。光学系支持体載置盤８０の中心軸１２２は、板ばね８６の中心孔を貫通して下方へ延びている。中空ハブ１２０の上端部と中心軸１２２とは、球面軸受１２４を介して結合されている。また、回転水平盤９０と押さえ板８２の中心孔付近の位置を規制する位置規制板９７、９８が中空ハブ１２０に固定されている。
【００２３】
回転水平盤９０と光学系支持体載置盤８０とは、直交する２つの直径上において、夫々、一端側を押さえねじ１２６、他端側を調節ねじ１２８で結合されている。押さえねじ１２６は、コイルばね１３０と光学系支持体載置盤８０と板ばね８６を貫通して押さえ板８２に螺合していて、ねじ１２６の頭と光学系支持体載置盤８０には、コイルばね１３０の両端が当接している。調節ねじ１２８は、下端が押さえ板８２の窪みに当接しており、下端より少し離れたところに鍔１３２が設けてあり、この鍔１３２の上面が板ばね８６の下面に当接しており、上部は光学系支持体載置盤８０の上に突出して、つまみ１３４に螺合している。つまみ１３４には段付き孔１３６があり、小径部に調節ねじ１２８の上部が螺合するねじが切ってあり、大径部内にはコイルばね１３８が収容され、このばね１３８の両端が光学系支持体載置盤８０と段部１４０とに当接している。
【００２４】
このような構成になっているから、光学系支持体載置盤８０は、回転水平盤９０とともに回転するようにされ、かつ、つまみ１３４を回転させることによって、平行上盤１００及び回転水平盤９０に対する傾斜を調整することができ、円柱状ガラス３０と円板状反射体４０からなる光学系の光軸を平行上盤１００及び回転水平盤９０に完全に垂直にすることができる。
【００２５】
さらに作業者に便利なように、光学系支持体５０には、可視光により鉛直面を示すため、鉛直面内に幅の狭い光線を投光する図示していない第２の光学系を設けている。これは、水平線に対して垂直線が壁等に要求されることに基づくもので、別の光学系で行われる。例えば、可視光光源とシリンドリカルレンズを用いて、幅の狭いビームを作ることができる。しかし、鉛直面に関しては、水平面ほど広い範囲へ送光することは要求されないことが多いので、本実施例の第２の光学系は、１つのレーザ光源から約９０°の範囲に幅の狭い鉛直光線を投光できるようにしたものを採用した。
【００２６】
これらの光学系を塵埃や衝撃や雨水等から保護するため、図８に示したようなカバーが取り付けられる。カバーは、本体カバー１４２とカバー取付体１４４と天井部１４６からなっている。カバー取付体１４４は、回転水平盤９０に固定され、このカバー取付体１４４に本体カバー１４２が固定される。本体カバー１４２と天井部１４６とは、第１の光学系から投光された水平光線を透過させる水平窓１４８をパッキン１５０により水密になるように挟んで結合される。また、カバーの適宜位置には、第２の光学系から投光された鉛直光線を透過させる図示していない鉛直窓、持ち運びのための取手１５２、操作スイッチ類１５４、電池入れ部１５６等が設けられる。水平窓１４８と鉛直窓は、夫々１枚の透明板からなっているため、アーム５８の影になる部分を除いて、投光された光が不連続になる点がない。
【００２７】
さらに、本投光器には、真上方向にレーザビームを投光する第３の光学系と真下方向にレーザビームを投光する第４の光学系を備えるようにしてもよい。
【００２８】
ここで、本実施例の作用効果について説明する。光源１から発射された光は、レンズ２０により平行光線Ｌ３にされ、円柱状ガラス３０により幅の狭いビームの環状光線Ｌ５とされ、円板状反射体４０で反射され、水平面内で３６０°にわたって同時に投光される水平光線Ｌ６となる。このとき、円板状反射体４０を支持するアーム５８は１本であるから、ア−ム５８の影になる部分がほとんどなく、水平面内の略全方向に連続した水平光線Ｌ６を投光できる。
【００２９】
さらに、本実施例では、製造上避けることのできない誤差が各部に生じても、次のようにして調整をすることにより、正しく水平面と鉛直面を出すことができる。
【００３０】
まず、整準台の整準ねじ１０４と水準器１０６とを用いて、レーザ投光器本体を水平にしておく。調節移動体７６、７８を微調整することにより、平行光線生成手段から出射された平行光線Ｌ３が、円柱状ガラス３０の入射端面２４へ正しく入射するようにすることができ、平行光線Ｌ３の入射端面２４への入射位置のずれによる水平面と鉛直面の狂いを取り除くことができる。光源支持体７０の傾きを調整することにより、平行光線Ｌ３の円柱状ガラス３０の入射端面２４への入射角を変えることにより、環状光線Ｌ５の拡がり角を変えて、環状光線Ｌ５の円板状反射体４０への入射角を変えることにより、水平光線Ｌ６の傾斜を調整することができる。円板状反射体４０は、水平面内で位置を調整できるから、円板状反射体４０の光軸と円柱状ガラスの光軸の不一致による水平面と鉛直面の狂いを取り除くことができる。光学系支持体載置盤８０は、平行上盤１００及び回転水平盤９０に対する傾斜を調整することができ、円柱状ガラス３０と円板状反射体４０からなる光学系の光軸を平行上盤１００及び回転水平盤９０に完全に垂直にすることができる。
【００３１】
以上のような調整を予め正しく行っておくと、この投光器の使用時には、整準ねじ１０４と水準器１０６を用いて平行上盤１００を正しく水平にするだけで、水平光線Ｌ６と鉛直光線を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、円板状反射体を支持するアームは１本であるから、ア−ムの影になる部分を除いて、所定平面内の全方向に連続した幅の狭い光線を同時に投光できるうえ、円板状反射体の所定平面内での位置を調整できるから、円板状反射体の光軸と円柱状ガラスの光軸の不一致による環状光線の方向の狂いを取り除くことができる。また、平行上盤に対する光学系支持体載置盤の傾斜調整をして、円柱状ガラスと円板状反射体からなる光学系の光軸を平行上盤に完全に垂直に調整することができるので、この投光器の使用時には、平行上盤を平行下盤に対する傾斜調整をして、平行上盤を正しく水平にするだけで、水平面のような所定平面内の全方向に幅の狭い光線を同時に投光できる。
請求項２に係る発明によれば、さらに、平行上盤の回りに水平回転可能な目盛り盤を取り付け、前記回転水平盤に指標を取り付けたから、基準方向を任意の方向に設定できて、使用者に便利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の望ましい実施例の光学系を示す図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】図１において、回転水平盤９０の周壁によって隠れた部分の平面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線に沿う縦断面図である。
【図６】図５において、光学系支持体載置盤８０を取り除いたときの平面図である。
【図７】図４のＤ−Ｄ線に沿う縦断面図である。
【図８】本実施例の投光器にカバーを装着したときの外形図である。
【図９】特開平９−５４２７８号公報に開示された投光器の原理を示す斜視図である。
【図１０】図９において、光軸に沿う縦断面図である。
【符号の説明】
１    光源（平行光線生成手段）
２０    レンズ（平行光線生成手段）
３０    円柱状ガラス
４０    円板状反射体
５０    光学系支持体
５５    胴鏡部
５８    アーム
７０    光源支持体
７４    光源載置板
８０    光学系支持体載置盤
９０    回転水平盤
１００    平行上盤
【図１】
0004135842.tif 000002
【図２】
0004135842.tif 000003
【図３】
0004135842.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004135842.tif 000008
【図８】
0004135842.tif 000009
【図９】
0004135842.tif 000010
【図１０】
0004135842.tif 000011