(57)【要約】【課題】低コストで製造することができ、ラインレーザ光の照射位置を正確に検出することのできるレーザ受光器を提供する。【解決手段】水平あるいは垂直に投光されるラインレーザ光を受光し、前記ラインレーザ光の照射位置を検出するレーザ受光器１００であって、前記ラインレーザ光を受光するための受光エリア２と、前記受光エリア２に設けられ、受光した光量に比例した電流を発生する受光素子１１とを備え、前記受光素子１１として、発光ダイオードが用いられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平あるいは垂直に投光されるラインレーザ光を受光し、前記ラインレーザ光の照射位置を検出するレーザ受光器であって、
前記ラインレーザ光を受光するための受光エリアと、
前記受光エリアに設けられ、受光した光量に比例した電流を発生する受光素子とを備え、
前記受光素子として、発光ダイオードが用いられることを特徴とするレーザ受光器。
【請求項２】
前記受光エリアには、複数の前記受光素子が一列に配列されていることを特徴とする請求項１に記載されたレーザ受光器。
【請求項３】
前記受光素子が発生した電流に基づき、受信した光がレーザ光か否かを判定する演算手段を備え、
前記演算手段は、少なくとも、前記電流に基づき供給された信号レベルと予め設定された閾値との比較結果に基づき、受信した光がレーザ光か否かを判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたレーザ受光器。
【請求項４】
前記受光素子は、受光モードと発光モードのいずれかにより動作制御され、
前記ラインレーザ光を受光している間、所定の時間間隔で受光モードと発光モードとが切り替えられ、点滅または点灯するよう制御されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたレーザ受光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平あるいは垂直に投光されるラインレーザ光を受光し、前記ラインレーザ光の照射位置を検出するレーザ受光器に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築および内装作業において、容易に水平、垂直出しを行なう道具として墨出し器が用いられる。この墨出し器は、水平あるいは垂直方向に例えば扇状に９０度の照射角を有するラインレーザ光を、壁面等に投光照射する投光器である。
この墨出し器の使用例を図４に示す。例えば部屋５１の壁５１ａに水平ラインＨおよび垂直ラインＶを引く場合、墨出し器５０を部屋５１内に水平に設置し、水平および垂直のラインレーザ光を夫々壁面５１ａに照射し、これをマーキングすることにより水平ラインＨおよび垂直ラインＶが得られる。
通常、前記水平および垂直のラインレーザ光は、可視光のレーザ（例えば６３５ｎｍの半導体レーザ）が用いられ、作業者は、ラインレーザ光で照射された部位を直接マーキングすることにより水平ラインＨおよび垂直ラインＶを求めることができる。
【０００３】
前記ラインレーザ光は、墨出し器からの距離が離れるほど扇状に広がり、その光量は小さくなる。そのため、墨出し器から距離が離れた部位でのマーキング作業においては、目視によるラインレーザ光の確認が困難であり、特に屋外等の明るい場所においては目視による確認は望めない。
このような課題に対して、墨出し器から投光されたラインレーザ光を受光素子により受光し、ラインレーザ光の照射位置を確認する受光器が一般的に用いられる。このような受光器については、例えば特許文献１に開示されている。
【０００４】
図５に、従来から使用されているレーザ受光器の機能ブロック図を示す。図５に示すように、従来のレーザ受光器では、先ず、墨出し器から投光された単色ラインレーザ光（例えば赤色）に対し光学フィルタ２００により所定の波長帯域の赤色レーザ光のみを透過させる。
【０００５】
光学フィルタ２００を透過したレーザ光は、フォトダイオード２０１により受光され、フォトダイオード２０１では受光した光量に比例した電流が発生する。
フォトダイオード２０１で発生した電流は、電圧信号に変換され、ハイパスフィルタ２０２により低帯域ノイズが除去される。
そして、アンプ２０３により信号増幅された後、バンドパスフィルタ２０４により所定帯域の信号のみが取り出され、演算部２０５における所定の演算処理により受光した光がレーザ光であるかの判定処理がなされ、表示部２０６にその検出結果が表示される。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２９５０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記のように、図５に示した従来のレーザ受光器にあっては、所定の波長帯域のレーザ光のみを通過させる光学フィルタ２００と、受光素子としてフォトダイオード２０１が用いられている。
しかしながら、光学フィルタ２００とフォトダイオード２０１は、部品として共に高価であるため、レーザ受光器の製造に係るコストが嵩むという課題があった。
【０００８】
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、低コストで製造することができ、ラインレーザ光の照射位置を正確に検出することのできるレーザ受光器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するためになされた、本発明にかかるレーザ受光器は、水平あるいは垂直に投光されるラインレーザ光を受光し、前記ラインレーザ光の照射位置を検出するレーザ受光器であって、前記ラインレーザ光を受光するための受光エリアと、前記受光エリアに設けられ、受光した光量に比例した電流を発生する受光素子とを備え、前記受光素子として、発光ダイオードが用いられることに特徴を有する。
このような構成によれば、発光色と同色の光に強く反応するという特性を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）を受光素子として用いるため、特定の色のレーザ光を透過させる光学フィルタは不要となる。
したがって、従来のように高価な光学フィルタとフォトダイオードに換え、受光素子として安価なＬＥＤを用いることで、低コストで製造することができ、ラインレーザ光の照射位置を正確に検出することのできるレーザ受光器を提供することができる。
【００１０】
また、前記受光エリアには、複数の前記受光素子が一列に配列されていることが望ましい。
このように構成することにより、ラインレーザ光を受光している受光素子の配置位置に基づきレーザ光の照射位置を容易に確認することができる。
【００１１】
また、前記受光素子が発生した電流に基づき、受信した光がレーザ光か否かを判定する演算手段を備え、前記演算手段は、少なくとも、前記電流に基づき供給された信号レベルと予め設定された閾値との比較結果に基づき、受信した光がレーザ光か否かを判定することが好ましい。
このように構成することにより、受光により発生した微弱な電流から、受信した光が所定色のレーザ光であるのか、ノイズであるのかを正確に判定することができる。
【００１２】
また、前記受光素子は、受光モードと発光モードのいずれかにより動作制御され、前記ラインレーザ光を受光している間、所定の時間間隔で受光モードと発光モードとが切り替えられ、点滅または点灯するよう制御されるようにしてもよい。
このように構成すれば、作業者は受光エリアを目視することで、受光しているラインレーザ光の中心からのずれを容易に認識することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低コストで製造することができ、ラインレーザ光の照射位置を正確に検出することのできるレーザ受光器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明にかかる実施の形態につき、図に基づいて説明する。図１は、本発明に係るレーザ受光器の全体を示す斜視図である。
図１の外観図に示すように、このレーザ受光器１００においては、ケーシング１の表面に、ラインレーザ光を入光する受光窓２（受光エリア）と、電源スイッチ３と、ブザー４と、このブザー４のオン・オフ制御用のブザースイッチ５と、３つのＬＥＤ６ａ、６ｂ、６ｃとが設けられている。
さらに前記ケーシング１の上端面及び側面には円形状の気泡型水準器７ａ、７ｂが設けられ、ケーシング１の両側面には側溝１ａ、１ｂが形成されている。
【００１５】
受光窓２に対応するケーシング１内部には、受光素子としての複数の受光用ＬＥＤ１１（例えば赤色ＬＥＤ）が縦一列に並べられている（例えば７個）。
尚、ＬＥＤ（発光ダイオード）に光を当てるとｐ型、ｎ型半導体の接合部で光のエネルギーが電子を価電子帯から伝導帯にたたき上げて、自由電子とホールに分離し、ホールはｐ型、自由電子はｎ型を通って外へ流れ出すことで電流が発生することが知られている。また、ＬＥＤが一番強く吸収するのは、自身の発光する色と同じ色の光である。前記受光用ＬＥＤ１１は、その特性を利用し、受光素子として設けられている。
【００１６】
そして、この受光窓２に対し、ラインレーザ光が入光した際、各受光用ＬＥＤ１１の受光量に基づきレーザ光の受光状態が検出され、前記３つのＬＥＤ６ａ、６ｂ、６ｃは、ラインレーザ光の受光位置が下過ぎるか（６ａが点灯）、上過ぎるか（６ｃが点灯）、あるいは中央であるか（６ｂが点灯）を視覚的に作業者に知らせるよう機能する。
また、前記ブザー４も同様に、前記ラインレーザ光に対する受光位置を、鳴動パターンを変化させることによって作業者に聴覚的に知らせる機能を有している。なお、このブザー４を鳴らすか否かは、前記ブザースイッチ５の操作により制御自在に構成されている。
【００１７】
前記気泡型水準器７ａは、水平ラインを求める際にレーザ受光器１００を縦長の状態で水平状態とするために用いる。一方、前記気泡型水準器７ｂは、垂直ラインを求める際にレーザ受光器１００を横長の状態で水平状態とするために用いる。
この気泡型水準器７を用いてレーザ受光器１００を水平状態とした状態において、前記側溝１ａ、１ｂにペン等を合わせ、壁等にマーキングを行なうことにより水平ラインあるいは垂直ラインが求められるように構成されている。
【００１８】
続いて、図２に基づきレーザ受光器１００が備えるレーザ光の検出回路１０の説明をする。図２は、検出回路１０の機能ブロック図である。
検出回路１０は、墨出し器より照射された単色レーザ光（例えば赤色）を受光する受光素子としての受光用ＬＥＤ１１（赤色レーザ光を受光するための受光器の場合、赤色ＬＥＤ）と、受光用ＬＥＤ１１での受光量に応じ生じた電圧信号から低周波帯域の不必要な信号を除去するためのハイパスフィルタ１２と、ハイパスフィルタ１２を通過した微弱信号を増幅するためのアンプ１３と、アンプ１３により増幅された信号に対し外光等によるパルス性ノイズ等を除去し、受光したレーザ光の周波数成分のみを取り出すためのバンドパスフィルタ１４と、所定の演算処理によりレーザ光受光の検出処理を行う演算部１５（演算手段）と、初期設定値を記憶するための記憶部１７と、検出結果を表示する表示部１６とで構成される。
【００１９】
このような検出回路１０の構成において、受光素子として設けられる受光用ＬＥＤ１１は、その発光色と同じ色の光に強く反応し、受光量に応じた電流を発生する。このため、この検出回路１０では特定の色のレーザ光を透過させる光学フィルタは不要となる。
したがって、検出回路１０は、従来のレーザ受光器の検出回路として図５に示した構成に対し、単色レーザ光を透過させる光学フィルタが省略された構成となる。また、前記したように受光素子としてフォトダイオードではなく安価なＬＥＤが用いられた構成となる。
【００２０】
続いて、この検出回路１０において演算部１５が処理を行うレーザ光の検出判定について図３を用いて説明する。図３（ａ）は、初期設定の手順を示すフローであり、図３（ｂ）は検出アルゴリズムを示すフローである。
ＬＥＤによりレーザ光を受光する場合、受光により発生する電流は微弱であり、また、レーザ光以外の光を多少なりとも受光するため、所定色のレーザ光の検出を正確に行なうには、製造作業者はレーザ受光器１００に対し初期設定を行なう必要がある。
この初期設定では、図３（ａ）に示すように先ず、受光窓２から全ての受光用ＬＥＤ１１に対し均等に所定色のレーザ光を当て、演算部１５に入力される信号のレベルをＯＮレベルとして記憶部１７に記録する（ステップＳＳ１）。
【００２１】
次いで、全ての受光用ＬＥＤ１１にレーザ光が当たっていないときに演算部１５に入力される信号のレベルをＯＦＦレベルとして記憶部１７に記録する（ステップＳＳ２）。
そして、記憶部１７に記録されたＯＮレベルとＯＦＦレベルに基づき、レーザ光受光を判定するための閾値が設定される（ステップＳＳ３）。
【００２２】
レーザ受光器１００を用いてレーザ光を検出する場合、先ず、受光窓２に入射した光は、受光用ＬＥＤ１１によって受光され、受光強度に応じた電流が発生する。
各受光用ＬＥＤ１１で生じた電流は電圧信号に変換され、ハイパスフィルタ１２により低周波帯域の不必要な信号が除去される。
そして、アンプ１３により信号増幅された後、バンドパスフィルタ１４によりレーザ光の周波数成分のみが取り出され、演算部１５において受光した光がレーザ光であるかの判定処理がなされる。
【００２３】
この判定処理は、先ず、図３（ｂ）に示すように、演算部１５に信号供給されると（ステップＳ１）、その信号レベルが初期設定で設定した閾値以上であるかが判定される（ステップＳ２）。ここで、信号レベルが閾値より小さければ、ノイズと認識される（ステップＳ７）。
信号レベルが閾値以上であれば、信号の周波数が変調周波数に等しいかどうかが判定される（ステップＳ３）。ここで、信号の周波数が変調周波数と異なる場合には、ノイズと認識される（ステップＳ７）。
【００２４】
信号の周波数が変調周波数に等しい場合、さらに信号が一定以上のパルス数を有しているかどうかが判定される（ステップＳ４）。ここで、一定数以上のパルス数がない場合には、ノイズと認識される（ステップＳ７）。
信号が一定以上のパルス数を有している場合、検査対象の受光用ＬＥＤ１１に隣接する受光用ＬＥＤ１１に同様の信号が存在するか否かが判定される（ステップＳ５）。ここで、隣接する受光用ＬＥＤ１１に同様の信号が存在しない場合には、ノイズと認識される（ステップＳ７）。
一方、隣接する受光用ＬＥＤ１１に同様の信号が存在する場合には、レーザ光と認識される（ステップＳ６）。
【００２５】
以上のように、本発明に係る実施の形態によれば、発光色と同色の光に強く反応する特性を有する受光用ＬＥＤ１１を受光素子として用いるため、特定の色のレーザ光を透過させる光学フィルタは不要となる。
したがって、従来のように高価な光学フィルタとフォトダイオードに換え、受光素子として安価なＬＥＤを用いることで、低コストで製造することができ、ラインレーザ光の照射位置を正確に検出することのできるレーザ受光器を提供することができる。
【００２６】
尚、前記実施の形態においては、受光用ＬＥＤ１１は受光素子としてのみ機能させる例を示したが、受光素子として機能するモード（受光モード）と、発光素子として機能するモード（発光モード）とを切り替えるよう制御を行なってもよい。
例えば、ラインレーザ光を受光している間、所定の時間間隔で受光モードと発光モードとを切り替え、点滅または点灯（６０Ｈｚ以上で点滅）するように制御してもよい。そのように制御することにより、作業者は受光窓２を目視することで、受光しているレーザ光の中心からのずれを容易に認識することができる。
尚、この場合、前記実施の形態において説明した３つのＬＥＤ６ａ、６ｂ、６ｃは設けなくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明にかかるレーザ受光器は、墨出し器から投光照射されたラインレーザ光を受光するものであって、建築業等で好適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明に係るレーザ受光器の全体を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のレーザ受光器が有する検出回路の機能ブロック図である。
【図３】図３は、図２の検出回路において演算部が処理を行うレーザ光の検出判定手順を示すフローである。
【図４】図４は、墨出し器の使用例を説明するための図である。
【図５】図５は、従来から使用されているレーザ受光器の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
１        ケーシング
１ａ      側溝
１ｂ      側溝
２        受光窓（受光エリア）
３        電源スイッチ
４        ブザー
５        ブザースイッチ
６ａ      ＬＥＤ
６ｂ      ＬＥＤ
６ｃ      ＬＥＤ
７ａ      気泡型水準器
７ｂ      気泡型水準器
１０      検出回路
１１      受光用ＬＥＤ（受光素子、発光ダイオード）
１２      ハイパスフィルタ
１３      アンプ
１４      バンドパスフィルタ
１５      演算部（演算手段）
１６      表示部
１７      記憶部
１００    レーザ受光器
【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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