(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状透明媒体によるレーザラインジェネレータであって、前記柱状透明媒体は、レーザ光を取り込む入射境界面と、前記取り込まれたレーザ光を直線状に放射する出射面とを有し、
前記入射境界面及び、又は前記出射面は曲面より成り、前記曲面を形成する曲線が、２つ以上の変曲点を前記入射境界面上及び、又は前記出射面上に具備し、
前記直線状に放射されたレーザ光は、光軸、及び前記柱状透明媒体の柱状の高さ方向と直交関係を有して直線状に放射されることを特徴とするレーザラインジェネレータ。
【請求項２】
柱状透明媒体によるレーザラインジェネレータであって、前記柱状透明媒体は、レーザ光を取り込む入射境界面と、前記取り込まれたレーザ光を直線状に放射する出射面とを有し、
前記入射境界面及び、又は前記出射面は曲面より成り、前記曲面を形成する曲線が、２つ以上の変曲点を具備し、且つ、前記変曲点は、前記入射境界面及び、又は前記出射面上には実在せず、前記入射境界面及び、又は前記出射面の外側にある該曲面を形成する曲線上にあり、
前記直線状に放射するは、光軸、及び前記柱状透明媒体の柱状の高さ方向と直交関係を有して直線状に放射することを特徴とするレーザラインジェネレータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザラインジェネレータと半導体レーザとが、筐体又は前記半導体レーザのケース上に直接組み込まれて形成され、レーザ光を直線状に照射することを特徴とするレーザラインジェネレータモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ墨出し機等に用いられる光学部品に係り、詳しくは、レーザ光の点光源を線光源に変換するレーザラインジェネレータ、及びそれをレーザ光源と一体化したレーザラインジェネレータモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の円柱レンズによるレーザラインジェネレータが描く直線は、中央部分の明るさに比べて、両端部分が暗くなる特徴がある。このため、長い基準線を描画させて基準を決める作業においては、両端が見え難く、作業性が低下する要因となる。図１０は、半円柱状ロッドレンズによるレーザラインジェネレータの原理図である。光軸Ｚを中心軸に、半径Ｒの半円柱状ロッドレンズＭＲが設定され、所定の距離を置いてスクリーンＳが、半円柱状ロッドレンズＭＲの入射境界面と平行に設置されている。レーザ平行光線による入射光線Ｌ１は、光軸Ｚに平行に入射境界面１０に入射され、出射面２０で屈折された出射光線Ｌ２は、スクリーンＳ上に直線を描く。
【０００３】
入射光線Ｌ１は、出射面の法線Ｐに対し入射角θ１で入射し、屈折角θ２で屈折して出射光線Ｌ２となる。入射光線Ｌ１の入射角θ１は、光軸Ｚ近傍では小さく、光軸Ｚと入射光線Ｌ１との距離Ｘが光軸Ｚから離れて、半径Ｒに近づくほど大きくなる。このため、光軸Ｚ近傍に入射した入射光線Ｌ１の屈折角θ２は小さく、出射光線Ｌ２はあまり分散せず明るい直線を描く。ところが、入射光線Ｌ１が光軸Ｚから離れＸが増加するにつれて、入射角θ１は急速に大きくなるため、屈折角θ２も大きくなり、入射光線Ｌ１は大きく屈折される。このため、出射光線Ｌ２は大きく分散し、隣接する出射光線の間隔が広がって出射光線密度が低下した結果、暗い直線を描くことになる。
【０００４】
図１１は、直線の明るさと出射光線が光軸となす振れ角（Ｗ＝θ２−θ１）との関係を示す輝度特性図である。振れ角曲線Ｄは、入射光線Ｌ１と光軸Ｚとの距離Ｘが、光軸Ｚから離れて半径Ｒの距離に近づくにつれ、振れ角Ｗは急速に大きくなっている。また、曲線は全反射が起きる振れ角Ｗのポイントで止っている。輝度曲線Ｂはこの屈折角曲線Ｄに対応して変化し、光軸Ｚ上で輝度が最も強く、半径Ｒの距離に近づくにつれて弱くなっている。図１２は、直線の描画を模式的に示した直線描画模式図である。入射光線Ｌ１が半円柱状レンズＭＲに入射し、出射光線Ｌ２は両端で大きく分散して光量が減るため、直線の両端部分の明るさは、中央部分に比べて暗くなる。特許文献１には、レーザ光源とコリメートレンズと円柱レンズとを有するレーザ墨出し装置の垂直及び水平ライン光の出射姿勢を自動補正する機構に関する記載がされている。
【特許文献１】特開２００３−３２９４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、直線の両端部分の明るさが、中央部分と同等の明るさを有するレーザラインジェネレータ、及びこのレーザラインジェネレータをレーザ光源と一体化したレーザラインジェネレータモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のレーザラインジェネレータは、柱状透明媒体によるレーザラインジェネレータであって、柱状透明媒体は、レーザ光を取り込む入射境界面と、取り込まれたレーザ光を直線状に放射する出射面とを有し、入射境界面及び、又は出射面は曲面より成り、曲面を形成する曲線が、２つ以上の変曲点を具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明のレーザラインジェネレータは、柱状透明媒体によるレーザラインジェネレータであって、柱状透明媒体は、レーザ光を取り込む入射境界面と、取り込まれたレーザ光を直線状に放射する出射面とを有し、入射境界面及び、又は出射面は曲面より成り、曲面を形成する曲線が、２つ以上の変曲点を具備し、且つ、変曲点は、入射境界面及び出射面上には実在せず、入射境界面及び出射面の延長上の外側にあることを特徴とする。
【０００８】
本発明のレーザモジュールは、レーザラインジェネレータと半導体レーザとが、筐体又は半導体レーザのケース上に直接組み込まれて形成され、レーザ光を直線状に放射することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、直線の両端部分の明るさが、中央部分と同等の明るさを有するレーザラインジェネレータが得られる。このレーザラインジェネレータをレーザ光源と一体化したレーザラインジェネレータモジュールとし、レーザ墨出し装置に組み込むことにより、長い基準線を必要とする場合においても作業性が低下することがないため、より作業性の良いレーザ墨出し装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明によるレーザラインジェネレータの実施の形態について、図を用いて説明する。  図１は、本発明によるレーザラインジェネレータの第１の実施例の形状を示すレーザラインジェネレータ外形図である。図２は、余弦関数を示す余弦関数曲線図である。この余弦関数曲線は、余弦関数Ｙ＝ＡＣｏｓ（ａＸ）、Ａ＝１ｍｍ、ａ＝２ｍｍ−１の場合を示している。図１において、レーザラインジェネレータＭＣ１は、図２の円弧で示される部分で切り出されており、入射境界面１０は平面であり、出射面２０は切り出された余弦関数曲線を有し、光軸Ｚの左右に変曲点Ｆを具備している。レーザ入射光線Ｌ１が、光軸Ｚに平行に入射境界面１０に入射し、法線Ｐに対し入射角θ１を成す。入射光線Ｌ１は出射面２０において屈折し、出射光線Ｌ２は法線Ｐに対して屈折角θ２を成して出射する。
【００１１】
図３は、第１の実施例によるレーザラインジェネレータの直線の明るさと振れ角Ｗとの関係を示す輝度特性図である。図３の振れ角曲線Ｄにおいて、屈折角θ２は、入射面での入射光線Ｌ１が光軸Ｚから遠ざかり、その距離Ｘが増加するに連れて単調に変化し、変曲点Ｆの近傍で減少し、変曲点Ｆで極値を示す。これに対応して輝度曲線Ｂは、屈折角θ２の変化が一様である区間では輝度は一定と成り、変曲点近傍で屈折角θ２の変化が減少するため、輝度は強くなり、変曲点で最大となっている。図４は、第１の実施例のレーザラインジェネレータによる直線の描画を、模式的に示した直線描画模式図である。入射光線Ｌ１が平面の入射境界面に入射し、出射光線Ｌ２が余弦関数曲線を有する出射面から出射し、スクリーンＳ上に直線を描画する。直線の両端近傍までは均一な明るさを示し、直線の両端部分において出射光線Ｌ２の分散が減少することで明るさが増し、両端でピークに達する。
【００１２】
図５は、本発明によるレーザラインジェネレータの第２の実施例の形状による直線の明るさと屈折角との関係を示す輝度特性図である。第２の実施例の余弦関数曲線より成る出射面（図示されず）は、余弦関数Ｙ＝ＡＣｏｓ（ａＸ）、Ａ＝３．５ｍｍ、ａ＝０．２ｍｍ−１とし、図２の円弧で切り出される部分が、光軸Ｚの左右に変曲点Ｆを含まないものである。このため図５は、図３の振れ角曲線Ｄ及び輝度曲線Ｂの両側の変曲点より内側を切り出したものとなり、振れ角曲線Ｄは、振れ角Ｗの単調変化を示す右下がりの直線、輝度曲線Ｂは、一定輝度を示す直線となっている。図６は、第２の実施例のレーザラインジェネレータによる直線の描画を模式的に示した直線描画模式図である。入射光線Ｌ１がレーザラインジェネレータＭＣ２の平面の入射面に入射し、出射光線Ｌ２が変曲点内の余弦関数曲線を有する出射面から出射し、スクリーンＳ上に直線を描画する。振れ角Ｗの変化が一定であるため出射光線Ｌ２の分散は均一となり、明るさは、直線の両端まで一定している。
【００１３】
図７は、本発明によるレーザラインジェネレータの第３の実施例の形状を示すレーザラインジェネレータ外形図である。第３の実施例の余弦関数曲線は、余弦関数Ｙ＝ＡＣｏｓ（ａＸ）、Ａ＝８．９ｍｍ、ａ＝０．３９３ｍｍ−１とし、図２の円弧で切り出された部分が入射境界面１０に適用されて光軸Ｚの左右に変曲点Ｆを具備し、出射面２０は平面となっている。レーザ入射光線Ｌ１が、光軸Ｚに平行に入射境界面１０に入射し、法線Ｐに対し入射角θ１を成す。入射光線Ｌ１は出射面２０において屈折し、出射光線Ｌ２は法線Ｐに対して屈折角θ２を成して出射する。
【００１４】
図８は、第３の実施例によるレーザラインジェネレータの直線の明るさと屈折角との関係を示す輝度特性図である。図８の屈折角曲線Ｄにおいて、屈折角θ２は、入射境界面での入射光線Ｌ１が光軸Ｚから遠ざかり、その距離Ｘが増加するに連れて次第に減少し、変曲点Ｆで極値を示す。これに対応して輝度曲線Ｂは、屈折角θ２が次第に減少するに連れ、輝度はわずかながら増加し、変曲点で最大となっている。図９は、第３の実施例のレーザラインジェネレータによる直線の描画を、模式的に示した直線描画模式図である。入射光線Ｌ１が凹面の入射境界面に入射し、出射光線Ｌ２が平面を有する出射面から出射し、スクリーンＳ上に直線を描画する。直線の両端近傍までは出射光線Ｌ２の分散が次第に少なくなり、明るさは緩やかな増加を示し、直線の両端において分散がなくなり、明るさがピークに達している。
【００１５】
第１乃至第３の実施例において、入射境界面が平面で、出射面が２つの変曲点を有する余弦関数曲線面の場合、又は出射面の２つの変曲点が出射面上には実在せず、出射面の延長上の外側にある場合、及び入射面が２つの変曲点を有する余弦関数曲線面で、出射面が平面の場合について説明した。これら入射境界面及び、又は出射面は、余弦関数等の曲線より成る曲面を有し、その曲面を形成する曲線が、２つ以上の変曲点を具備している場合であっても良いし、２つ以上の変曲点が、入射境界面及び出射面上には実在せず、入射境界面及び出射面の延長上の外側にある場合であっても良い。さらに、本発明のレーザラインジェネレータと半導体レーザとが、筐体又は半導体レーザのケース上に直接組み込まれて形成され、レーザ光を直線状に照射するレーザラインジェネレータモジュール（図示せず）を構成しても良い。
【００１６】
以上説明したように、本発明によると、直線の両端部分の明るさが、中央部分と同等の明るさを有するレーザラインジェネレータが得られるため、このレーザラインジェネレータをレーザ光源と一体化したレーザラインジェネレータモジュールとし、レーザ墨出し装置に組み込むことにより、長い基準線を必要とする場合においても作業性が低下することがないため、より作業性の良いいレーザ墨出し装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のレーザラインジェネレータの第１の実施例の形状を示す外形図。
【図２】余弦関数を示す余弦関数曲線図。
【図３】第１の実施例によるレーザラインジェネレータの振れ角に対応する直線の輝度特性図。
【図４】第１の実施例のレーザラインジェネレータによる直線描画模式図。
【図５】第２の実施例によるレーザラインジェネレータの振れ角に対応する直線の輝度特性図。
【図６】第２の実施例のレーザラインジェネレータによる直線描画模式図。
【図７】本発明のレーザラインジェネレータの第３の実施例の形状を示す外形図。
【図８】第３の実施例によるレーザラインジェネレータの屈折角に対応する直線の輝度特性図。
【図９】第３の実施例のレーザラインジェネレータによる直線描画模式図。
【図１０】半円柱状ロッドレンズによるレーザラインジェネレータの原理図。
【図１１】半円柱状ロッドレンズによる振れ角に対応する直線の輝度特性図。
【図１２】半円柱状ロッドレンズの直線の描画を模式的に示した直線描画模式図。
【符号の説明】
【００１８】
１０  入射境界面
２０  出射面
Ｌ１  入射光線
Ｌ２  出射光線
θ１  入射角
θ２  屈折角
Ｗ    振れ角
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２  法線
Ｚ  光軸
Ｆ  変曲点
Ｘ  入射光線と光軸との距離
Ｂ  輝度曲線
Ｄ  屈折角曲線
ＭＣ１  実施例１のレーザラインジェネレータ
ＭＣ２  実施例２のレーザラインジェネレータ
ＭＣ３  実施例３のレーザラインジェネレータ
【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】
0004332190.tif 000010
【図１０】
0004332190.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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