JP2005201874A - レーザ墨出し器 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光による垂直ライン又は水平ラインの精度を高めたレーザ墨出し器を提供する。
【解決手段】レーザ光を出力するレーザ光源１１ａ…、レーザ光源１１ａ…からのレーザ光の光路を所望の方向に変化させるプリズム部２４ａ…が一体に設けられたプリズムブロック２１、及びプリズム部２４ａ…によって光路が変えられたレーザ光をライン光に変換する円筒レンズ２２ａ…をそれぞれ具備した複数のレーザ出力部と、略円柱状であって各レーザ出力部のレーザ光源１１ａ…が軸方向（上下方向）と略平行するように互いに近接して取り付けられたレーザ装置本体と、墨出し器本体に対しレーザ装置本体を全周方向において揺動自在に支持し、レーザ装置本体の自重によって軸方向が鉛直方向と略平行するようにレーザ装置本体を起立させた状態で支持する本体支持部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光線によるライン光を利用して墨出しを行うためのレーザ墨出し器に関するものである。

従来より、レーザ光を出力するレーザ光源及び当該レーザ光源から出力されたレーザ光を扇状のライン光に変換する円筒レンズを具備したレーザ出力部と、レーザ出力部が取り付けられた円柱状のレーザ装置本体と、レーザ装置本体を全周方向において揺動自在に支持するジンバル機構とを備え、レーザ装置本体がその自重によって揺動することで、鉛直方向に沿って垂立した姿勢を保持し、墨出し器本体の姿勢に関わらずレーザ光による水平ライン光又は垂直ライン光を室内の天井や壁に照射して、垂直ラインや水平ラインの墨出し作業を行うレーザ墨出し器が提供されている（例えば特許文献１参照）。
特開平９−１５９４５１号公報

上述のレーザ墨出し器では、かねラインを照射するために２つのレーザ出力部を備えており、２つのレーザ出力部はレーザ装置本体に対し上下方向に並べて取り付けられているが、かねラインを１８０度照射するためには、２つのレーザ出力部を水平面に対して例えば２０〜５０度斜め上向きに傾けた状態でレーザ装置本体に取り付けていた。また、たちラインを照射するレーザ出力部は、かねラインを照射するレーザ出力部の下側に配置されているのであるが、レーザ出力部から照射されたたちラインが、かねラインのレーザ出力部によってケラれることなく、しかも頂部においてかねラインと交差させるために、たちラインを照射するレーザ出力部をレーザ装置本体から水平方向にある程度突出させる必要があった。このように、かねラインを照射する２つのレーザ出力部が水平面に対して斜めに傾けて取り付けられ、たちラインを照射するレーザ出力部が水平方向にある程度突出させた状態で取り付けられているため、レーザ装置本体の重心位置が取りにくくなり、ひいてはジンバル機構によるレーザ装置本体の位置決め精度が悪化し、レーザ出力部から出力される垂直ライン或いは水平ラインの垂直度や水平度が悪くなって、墨出しの精度が悪化するという問題があった。

また、レーザ墨出し器には水平ラインや垂直ライン（たちラインやかねライン）を出力するために複数のレーザ出力部が上下方向に並べて取り付けられているため、各々のレーザ出力部に給電線を接続するために、レーザ装置本体において給電線を引き回す距離が長くなっていた。そのため、シンバル機構の揺動などでレーザ装置本体が変位すると、給電線の位置ずれが起こりやすく、給電線の位置ずれによってレーザ装置本体の重心位置が変化し、それに応じてレーザ装置本体の静止位置が変化して、レーザ出力部から出力される垂直ライン或いは水平ラインの位置ずれが発生するという問題もあった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、レーザ光による垂直ライン又は水平ラインの精度を高めたレーザ墨出し器を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、レーザ光によるライン光をそれぞれ出力する複数のレーザ出力部と、複数のレーザ出力部が取り付けられたレーザ装置本体と、墨出し器本体に対しレーザ装置本体を揺動自在に支持し、レーザ装置本体に鉛直方向に沿って垂立した姿勢を保持させる本体支持部とを具備したレーザ墨出し器において、複数のレーザ出力部の内、少なくとも垂直ライン光を出力するレーザ出力部が、光軸が鉛直方向と略平行するように配置されたレーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光を反射してその光路を所望の方向に変化させる光学部材と、光学部材で光路が変えられたレーザ光をライン光に変換する円筒レンズとを備えて成ることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、少なくとも垂直ライン光を出力するレーザ光源が同一の保持部材に取り付けられたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、光学部材は、内部に入射したレーザ光を内部で全反射することによってレーザ光の光路を変更するプリズムからなることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、複数のレーザ出力部の内、少なくとも２つのレーザ出力部が具備するプリズムを一体に形成したプリズムブロックを備えて成ることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１、３又は４の何れか１つの発明において、複数のライン光を照射するために用いる複数のレーザ光源、円筒レンズ及び光学部材をそれぞれ着脱自在に取り付ける取付手段を具備した取付部材を設け、複数のライン光の内所望のライン光を照射するために用いる１乃至複数の光学部材と当該１乃至複数の光学部材に対応するレーザ光源及び円筒レンズとを取付部材を介してレーザ装置本体に取り付けたことを特徴とする。

以上説明したように、請求項１の発明では、少なくとも垂直ライン光を照射するレーザ出力部のレーザ光源が、その光軸が鉛直方向と略平行するように取り付けられ、このレーザ光源から出力されたレーザ光の光路を光学部材で所望の方向に変化させて対応する円筒レンズに入射させているので、従来のようにかねラインを照射するレーザ光源を水平面に対して斜めに傾けて取り付ける必要が無く、また、たちラインを照射するレーザ光源を水平方向にある程度突出させる必要もないので、レーザ装置本体の重心位置が安定するという効果がある。その結果、レーザ装置本体の静止位置が安定して位置決め精度が向上するので、レーザ出力部から出力される垂直ライン或いは水平ラインの垂直度や水平度が向上して、墨出しの精度が高まるという効果がある。

請求項２の発明では、少なくとも垂直ライン光を照射するレーザ出力部のレーザ光源が、同一の保持部材に取り付けられているので、複数のレーザ出力部に給電線を接続する際に、給電線を引き回す距離が短くて済む。その結果、シンバル機構の揺動などでレーザ装置本体が変位したとしても、給電線の位置ずれが起こりにくくなって、レーザ装置本体の重心位置が安定し、レーザ装置本体の位置決め精度が向上するので、レーザ出力部から出力される垂直ライン或いは水平ラインの垂直度や水平度が高くなって、墨出しの精度が向上するという効果がある。

請求項３の発明では、プリズムを用いレーザ出力部から出力されたレーザ光を内部で全反射することでレーザ光の光路を変化させているので、レーザ出力部から出力されたレーザ光を１００％に近い反射効率で反射することができる。

請求項４の発明では、複数のレーザ出力部の内、少なくとも２つのレーザ出力部が具備するプリズムを一体に形成したプリズムブロックを備えており、各々のレーザ出力部が具備するプリズムを別々に形成した場合はプリズムを組み込む際のガタ等によって、レーザ出力部から出力されるレーザ光の向きにズレが生じる可能性があるが、少なくとも２つのレーザ出力部が具備するプリズムを一体に形成したプリズムブロックを設けているので、組込時のガタ等でレーザ光の向きにズレが発生するのを防止でき、墨出しの精度が向上するという効果がある。また少なくとも２つのプリズムが一体に形成されたプリズムブロックを備えているので、部品数を削減でき、組立の作業性を向上させることができる。

請求項５の発明では、取付部材が、複数のライン光を出力するために用いられるレーザ光源、円筒レンズ及び光学部材を着脱自在に取り付けるための取付手段を備えており、これらの取付手段を用いて、所望のライン光を照射するために用いる１乃至複数の光学部材と、１乃至複数の光学部材に対応したレーザ光源及び円筒レンズとを取付部材に取り付けているので、所望のライン光を出力するのに必要なレーザ光源、円筒レンズ、及び光学部材のみを取付部材に取り付け、それ以外のレーザ光源や円筒レンズや光学部材を外すことで、ライン光の出力仕様に合わせてレーザ光源や円筒レンズや光学部材の組み合わせを変えることができる。したがって、出力するライン光の数が少ない場合には、レーザ装置本体に取り付けられるレーザ光源や円筒レンズや光学部材の数を減らして、レーザ装置本体の軽量化を図ることができ、且つ、レーザ装置本体の軽量化によって落下等の衝撃が加わった場合に本体支持部にかかる負荷を低減して、本体支持部の破損を防止できるという効果もある。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１〜図７に基づいて説明する。図７は本実施形態のレーザ墨出し器を模式的に示した断面図であり、上下方向に細長い円筒形状の外殻１と、外殻１の下部に上端部が連結された３本の支持脚２とを備え、外殻１の内部には直交交差する２つの枢支軸を有する２軸のジンバル機構３（本体支持部）を介してレーザ装置本体４が取り付けられている。すなわち、レーザ装置本体４は、ジンバル機構３により外殻１に対して全周方向において揺動自在に支持されており、レーザ装置本体４が自重で揺動することによって、外殻１の姿勢の如何に関わらず、レーザ装置本体４の軸方向が鉛直方向と略平行になるような姿勢を保持できるようになっている。

レーザ装置本体４は円筒状に形成されており、その内部にはレーザ光を出力する光源ブロック１０と、この光源ブロック１０から出力されたレーザ光をライン状のレーザ光（ライン光）に変換して所望の方向に照射させる光学系ブロック２０とが収納されている。なお、図７ではレーザ装置本体４の内部を模式的に示しているため、光源ブロック１０がジンバル機構３の枢支軸よりも下側に図示されているが、実際には光源ブロック１０と光学系ブロック２０とはジンバル機構３の枢支軸よりも上側に配置されている。

図１〜図３は光源ブロック１０及び光学系ブロック２０を拡大して図示した要部分解斜視図であり、これらの図を参照して光源ブロック１０及び光学系ブロック２０の構成を説明する。

光源ブロック１０は、レーザ光を出力する半導体レーザ素子のような発光素子１２ａ及び発光素子１２ａから出力されたレーザ光をコリメート光に変換する投光レンズ１２ｂとを円柱状のケース１２ｃに収納してそれぞれ構成された複数のレーザ光源１１ａ〜１１ｄと、支持脚２に取着されたバッテリＢから電源供給を受けて各レーザ光源１１ａ〜１１ｄの発光素子１２ａを駆動する駆動回路１３とで構成される。

ここで、レーザ光源１１ａは水平面と略平行な平面内で扇状に広がるライン光（水平ラインＬｈ）を照射する光源、レーザ光源１１ｂは鉛直面と略平行な平面内で扇状に広がるライン光（たちラインＬｖ１）を照射する光源、レーザ光源１１ｃはたちラインＬｖ１と略平行な平面及び水平面に対してそれぞれ略垂直な平面内で、主に図３中左側の領域に扇状に広がるライン光（かねラインＬｖ２）を照射する光源、レーザ光源１１ｄはかねラインＬｖ２が照射される平面内で主に図３中右側の領域に扇状に広がるライン光（かねラインＬｖ３）を照射する光源であり、これら４つのレーザ光源１１ａ〜１１ｄは直方体状のボディ１４（保持部材）を上下方向に貫通する取付孔１４ｃに挿通させた状態で取り付けられている（図３参照）。

一方、光学系ブロック２０は、４つのレーザ光源１１ａ〜１１ｄより上方に出力されたレーザ光がそれぞれ入射し、入射したレーザ光をそれぞれ所望の方向に反射することでレーザ光の光路を変化させるプリズムブロック２１と、プリズムブロック２１で光路が変えられたレーザ光を鉛直面或いは水平面と略平行な扇状のライン光に変換して出力する円筒レンズ２２ａ〜２２ｄとで構成される。

プリズムブロック２１は透光性を有する合成樹脂により一体に形成されており、レーザ光源１１ａ〜１１ｄに対向する面（下面）が水平面と略平行な平坦面（この面を入射面Ａと言う）に形成された平板部２３と、平板部２３の上面に各々のレーザ光源１１ａ〜１１ｄに対応して設けられた４つのプリズム部２４ａ〜２４ｄとを備えている。

プリズム部２４ａは直角プリズムからなり、入射面Ａにおけるレーザ光源１１ａとの対向エリアＡ１から入射したレーザ光はプリズム面Ｂ１によって反射され、レーザ光の光路が水平方向に変えられる。そして、プリズム面Ｂ１で反射されたレーザ光は、入射面Ａに対して略垂直な出射面Ｃ１から外部に出射された後、出射面Ｃ１の前方に軸方向が鉛直方向に沿うように配置された円筒レンズ２２ａで、円筒レンズ２２ａの中心軸と略垂直な平面（水平面）内で扇状に広がるライン光に変換され、このライン光によって水平ラインＬｈが形成される。

プリズム部２４ｂは側面視の形状が四角形に形成された角柱形状であって、入射面Ａにおけるレーザ光源１１ｂとの対向エリアＡ２から入射したレーザ光は、入射面Ａに対して斜めに傾斜するプリズム面Ｂ２で反射されて、レーザ光の光路が水平面よりも上向きに変えられる。そして、プリズム面Ｂ２で斜め上向きに反射されたレーザ光は、このレーザ光の光路に対して略垂直な出射面Ｃ２から外部に出射された後、出射面Ｃ２の前方に軸方向が水平方向に沿うように配置された円筒レンズ２２ｂで、円筒レンズ２２ｂの中心軸と略垂直な平面（鉛直面）内で扇状に広がるライン光に変換され、このライン光によりたちラインＬｖ１が形成される。

プリズム部２４ｃは側面視の形状が四角形に形成された角柱形状（プリズム部２４ｂと略同じ形状）であって、入射面Ａにおけるレーザ光源１１ｃとの対向エリアＡ３から入射したレーザ光は、入射面Ａに対して斜めに傾斜するプリズム面Ｂ３で反射されて、レーザ光の光路が水平面よりも上向きに変えられる。そして、プリズム面Ｂ３で斜め上向きに反射されたレーザ光は、このレーザ光の光路に対して略垂直な出射面Ｃ３から外部に出射された後、出射面Ｃ３の前方に軸方向が水平方向に沿うように配置された円筒レンズ２２ｃで、円筒レンズ２２ｃの中心軸と略垂直な平面（鉛直面）内で扇状に広がるライン光に変換され、このライン光により主に図３中左側の領域に照射されるかねラインＬｖ２が形成される。

プリズム部２４ｄは側面視の形状が四角形に形成された角柱形状（プリズム部２４ｂ，２４ｃと略同じ形状）であって、入射面Ａにおけるレーザ光源１１ｄとの対向エリアＡ４から入射したレーザ光は、入射面Ａに対して斜めに傾斜するプリズム面Ｂ４で反射されて、レーザ光の光路が水平面よりも上向きに変えられる。そして、プリズム面Ｂ４で斜め上向きに反射されたレーザ光は、このレーザ光の光路に対して略垂直な出射面Ｃ４から外部に出射された後、出射面Ｃ４の前方に軸方向が水平方向に沿うように配置された円筒レンズ２２ｄで、円筒レンズ２２ｄの中心軸と略垂直な平面（鉛直面）内で扇状に広がるライン光に変換され、このライン光により主に図３中右側の領域に照射されるかねラインＬｖ３が形成される。

ここで、各プリズム部２４ａ〜２４ｄのプリズム面Ｂ１〜Ｂ４は、プリズム面Ｂ１〜Ｂ４に対するレーザ光の入射角が全反射角（臨界角）以上となるような角度で、レーザ光の光路に対して斜めに傾斜しているので、プリズム面Ｂ１〜Ｂ４に入射したレーザ光は略１００％の反射効率で全反射されるようになっている。

次に上述した光源ブロック１０および光学系ブロック２０のレーザ装置本体４への取付構造について図４〜図６を参照して説明する。

４個のレーザ光源１１ａ〜１１ｄが埋設した状態で取り付けられるボディ１４の上面には、プリズムブロック２１の平板部２３の角部に対応する部位に、平板部２３の角部外側面とそれぞれ当接する平面視略Ｌ字形の支持リブ１４ａが一体に突設されており、平板部２３の角部と対向する支持リブ１４ａの２つの内側面でできる角部には平板部２３の下面が載置される載置段部１４ｂが支持リブ１４ａと一体に突設されている。尚、図１〜図３では図示を簡単にするため、支持リブ１４ａ及び載置段部１４ｂを省略して図示してある。

一方、４個の円筒レンズ２２ａ〜２２ｄは、それぞれ、矩形板状の取付板２５に貫設された嵌合孔２５ａに圧入や接着などの方法で取り付けられている。そして、円筒レンズ２２ａ…がそれぞれ取着された４つの取付板２５は、下面が開口した略箱状のカバー２６に貫設した角孔状の窓孔２６ａに圧入や接着などの方法で固着されている。なお、カバー２６の開口部の大きさはボディ１４よりも若干大きな寸法に形成されている。また、垂直ラインを出力するための円筒レンズ２２ｂ〜２２ｄを固着した取付板２５が取着されるカバー２６の部位には、対応するプリズム部２４ｂ〜２４ｄの出射面Ｃ２〜Ｃ４と略平行なテーパ面２６ｂが形成されている。

而して、この光源ブロック１０及び光学系ブロック２０を組み立てるに当たっては、先ず円筒レンズ２２ａ〜２２ｄが固着された取付板２５を、円筒レンズ２２ａ〜２２ｄの軸方向が所定の方向を向くようにしてカバー２６の窓孔２６ａに固定する（図４参照）。次にプリズムブロック２１をボディ１４の載置段部１４ｂ上に載置して固定すると、プリズムブロック２１の角部が支持リブ１４ａの２つの内側面と当接することで、プリズムブロック２１がボディ１４に対して位置決めされ、各レーザ光源１１ａ〜１１ｄがプリズムブロック２１下面の対向エリアＡ１〜Ａ４にそれぞれ対向する（図５参照）。そして、カバー２６をボディ１４の上側から被せて固定すると、カバー２６とボディ１４とで囲まれる空間内にプリズムブロック２１が収納され、光源ブロック１０及び光学系ブロック２０の組立が完了する。この時、カバー２６の内側面がボディ１４の側面と当接することで、カバー２６の平面方向における位置ずれが規制されるとともに、ボディ１４の上面に突設された支持リブ１４ａがカバー２６の内側面に突設された係止段部（図示せず）と当接することで、カバー２６の上下方向における位置ずれが規制されており、各プリズム部２４ａ〜２４ｄの出射面Ｃ１〜Ｃ４の前方に円筒レンズ２２ａ〜２２ｄが配置されるようになっている。そして、両ブロック１０，２０を組み立てた状態でボディ１４をレーザ装置本体４に取り付けることにより、光源ブロック１０と光学系ブロック２０とがレーザ装置本体４に固定されるのである。

本実施形態のレーザ墨出し器は上記のような構造を有しており、垂直ラインを出力するレーザ光源１１ｂ〜１１ｄを含め全てのレーザ光源１１ａ〜１１ｄが、円柱状のレーザ装置本体４の上側部（ジンバル機構３の枢支軸よりも上側）に、レーザ装置本体４の軸方向と略平行するように取り付けられているので、レーザ光源１１ｂ〜１１ｄを水平面に対して斜め上向きにレーザ装置本体４に取り付けた場合に比べてレーザ装置本体４の上側部分の径を小さくでき、それによってレーザ装置本体４の重心位置を下げることができる。ここで、レーザ装置本体４はジンバル機構３により全周方向において揺動自在に枢支されているので、レーザ装置本体４の重心位置を下げることで、レーザ装置本体４の停止位置（静止位置）が安定して位置決め精度が向上し、レーザ出力部から出力される垂直ライン或いは水平ラインの垂直度や水平度が高くなって、墨出しの精度が向上する。さらに複数のレーザ光源１１ａ〜１１ｄはレーザ装置本体４に対して互いに近接して取り付けられているので、各レーザ光源１１ａ〜１１ｄに給電線を引き回す距離が短くて済み、レーザ装置本体４が揺動したとしても、給電線の位置ずれが起こりにくくなるから、給電線の位置ずれによってレーザ装置本体４の停止位置がずれるのを防止して、レーザ装置本体４の位置決め精度を向上させることができ、レーザ出力部から出力される垂直ライン或いは水平ラインの垂直度や水平度が高くなって、墨出しの精度が向上する。

また本実施形態では、レーザ光源１１ａ〜１１ｄより上方に出力されたレーザ光の光路を所望の方向に変化させる光学部材としてプリズム部２４ａ〜２４ｄを用い、各プリズム部２４ａ〜２４ｄのプリズム面Ｂ１〜Ｂ４でレーザ光を所望の方向に全反射しているので、レーザ光を略１００％の反射効率で反射することができ、レーザ光を効率良く利用することができる。

また更に、本実施形態ではレーザ光源１１ａ…と、各レーザ光源１１ａ…からのレーザ光の光路を変化させるプリズム部２４ａ…と、各プリズム部２４ａ…で光路が変換されたレーザ光からライン光を生成する円筒レンズ２２ａ…とを４組ずつ備え、各々の組でレーザ出力部を構成しており、各レーザ出力部のプリズム部２４ａ〜２４ｄが平板部２３の上面に一体に形成されたプリズムブロック２１を用いている。ここで、複数のプリズム部２４ａ〜２４ｄを別々に形成した場合はプリズム部２４ａ〜２４ｄを組み込む際のガタによって、レーザ出力部から出力されるレーザ光の向きにズレが生じるが、複数のプリズム部２４ａ〜２４ｄをプリズムブロック２１に一体に形成してあるので、レーザ光の方向が組込時のガタ等の影響を受けることはなく、各プリズム部２４ａ〜２４ｄのプリズム面Ｂ１〜Ｂ４の相対角度によって決まるから、レーザ光の照射方向の精度をさらに向上させることができる。また複数のプリズム部２４ａ〜２４ｄがプリズムブロック２１と一体に形成されているので、部品点数を削減して、組立の作業性を向上させることもできる。またプリズムブロック２１はアクリルやポリカーボネートなどの合成樹脂製であって、樹脂成形により形成することができるので、光学部材として例えば反射鏡を用いる場合に比べ、光学部材の製造コストを低減できるという利点がある。尚、プリズムブロック２１をガラスで形成しても良いことは言うまでもない。また、本実施形態では全てのレーザ出力部のプリズム部２４ａ〜２４ｄをプリズムブロック２１と一体に形成しているが、４つのプリズム部２４ａ〜２４ｄの内、少なくとも２つを一体に形成すれば良く、上述と同様にレーザ光の向きのズレを抑制したり、組立作業性が向上するという利点がある。

さらに、本実施形態では４種類のライン光（水平ラインＬｈ、たちラインＬｖ１、及びかねラインＬｖ２，Ｌｖ３）を照射するために用いる４組のレーザ光源１１ａ…及び円筒レンズ２２ａ…とプリズムブロック２１とを用いており、ボディ１４には４つのレーザ光源１１ａ…が着脱自在に取り付けられる取付手段としての取付孔１４ｃが設けられ、カバー２６には円筒レンズ２２ａ…をそれぞれ保持した４つの取付板２５が着脱自在に取り付けられる取付手段としての窓孔２６ａが設けられており、またボディ１４にはプリズムブロック２１を取り付けるための支持リブ１４ａが設けられている。したがって、上記４種類のライン光の内、所望のライン光を照射するために必要なプリズム部２４ａ…のみをプリズムブロック２１に形成するとともに、プリズムブロック２１に設けられたプリズム部２４ａ…に対応するレーザ光源１１ａ…および円筒レンズ２２ａ…のみを取付部材たるボディ１４又はカバー２６に選択的に取り付けることで、ライン光の出力仕様に合わせて、不要なレーザ光源１１ａ…や円筒レンズ２２ａ…やプリズム部２４ａ…を無くして、レーザ光源１１ａ…や円筒レンズ２２ａ…やプリズム部２４ａ…の組み合わせを変えることができる。したがって、出力するライン光の数が少ない場合には、レーザ装置本体４に取り付けられるレーザ光源１１ａ…や円筒レンズ２２ａ…や光学部材の数を減らして、レーザ装置本体４の軽量化を図ることができ、さらにレーザ装置本体４の軽量化によって落下等の衝撃が加わった場合にレーザ装置本体４を支持するジンバル機構３に加わる負荷が低減され、ジンバル機構３の破損を防止することができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２を図８〜図１３に基づいて説明する。上述の実施形態１では４つのレーザ光源１１ａ〜１１ｄを上下方向と略平行にしてボディ１４に取り付けているのに対して、本実施形態では垂直ライン（たちラインＬｖ１及びかねラインＬｖ２，Ｌｖ３）を出力するための３つのレーザ光源１１ｂ〜１１ｄを上下方向と略平行にしてボディ１４に取り付けるとともに、水平ラインＬｈを出力するためのレーザ光源１１ａを水平方向と略平行にしてレーザ装置本体４に取り付けてある。尚、レーザ墨出し器の基本構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

図８及び図９（ａ）（ｂ）は光源ブロック１０及び光学系ブロック２０を拡大して図示した要部分解斜視図であり、これらの図を参照して光源ブロック１０及び光学系ブロック２０の構成を説明する。

光源ブロック１０は、水平面に略平行な平面内で扇状に広がる水平ラインＬｈを照射するレーザ光源１１ａと、鉛直面と略平行な平面内で扇状に広がるたちラインＬｖ１を照射するレーザ光源１１ｂと、たちラインＬｖ１に略平行な平面及び水平面に対してそれぞれ略垂直な平面内で扇状に広がるかねラインＬｖ２を照射するレーザ光源１１ｃと、かねラインＬｖ２が照射される平面内で扇状に広がるかねラインＬｖ３を照射するレーザ光源１１ｄとを備える。そして、４つのレーザ光源１１ａ〜１１ｄの内、垂直ラインを出力するための３つのレーザ光源１１ｂ〜１１ｄは、直方体状のボディ１４を上下方向に貫通する取付孔１４ｃに挿通させた状態で取り付けられている。また、水平ラインを出力するためのレーザ光源１１ａは、ボディ１４とは別体に形成された直方体状のベース１５に、このベース１５を水平方向に貫通する取付孔１５ａに挿通させた状態で取り付けられている。

ここで、レーザ光源１１ａは円柱状のケース１２ｃを有し、このケース１２ｃの内部に発光素子１２ａと投光レンズ１２ｂとを収納するとともに、ケース１２ｃの前面に円筒レンズ２２ａを半分埋設させた状態で取り付けてある。円筒レンズ２２ａはその軸方向が上下方向と略平行するようにして配置されており、発光素子１２ａから投光レンズ１２ｂを介して入射したレーザ光は円筒レンズ２２ａによって、円筒レンズ２２ａの軸方向と垂直な平面（水平面）内で扇状に広がるライン光に変換され、このライン光によって水平ラインＬｈが形成される。

一方、垂直ラインを出力する３つのレーザ光源１１ｂ〜１１ｄより出力されたレーザ光は、それぞれ、プリズムブロック２１に設けられたプリズム部２４ｂ〜２４ｄによってその光路が所望の方向に変えられる。

プリズムブロック２１は透光性を有する合成樹脂により成形され、レーザ光源１１ｂ〜１１ｄと対向する面（下面）が水平面と略平行な平坦面（入射面Ａ）に形成された平面視略Ｔ字形の平板部２３と、平板部２３の上面に各々のレーザ光源１１ｂ〜１１ｄに対応してそれぞれ設けられた３つのプリズム部２４ｂ〜２４ｄとを備えている。

プリズム部２４ｂは側面視の形状が四角形に形成された角柱形状であって、入射面Ａにおけるレーザ光源１１ｂとの対向エリアＡ２から入射したレーザ光が、入射面Ａに対して斜めに傾斜するプリズム面Ｂ２で反射されて、レーザ光の光路が水平面よりも上向きに変えられる。そして、プリズム面Ｂ２で斜め上向きに反射されたレーザ光は、このレーザ光の光路に対して略垂直な出射面Ｃ２から外部に出射された後、出射面Ｃ２の前方に軸方向が水平方向に沿うように配置された円筒レンズ２２ｂに入射する。円筒レンズ２２ｂに入射したレーザ光は、この円筒レンズ２２ｂの中心軸と略垂直な平面（鉛直面）内で扇状に広がるライン光に変換され、このライン光によりたちラインＬｖ１が形成される。

プリズム部２４ｃは側面視の形状が四角形に形成された角柱形状であって、入射面Ａにおけるレーザ光源１１ｃとの対向エリアＡ３から入射したレーザ光が、入射面Ａに対して斜めに傾斜するプリズム面Ｂ３で反射されて、レーザ光の光路が水平面よりも上向きに変えられる。そして、プリズム面Ｂ３で斜め上向きに反射されたレーザ光は、このレーザ光の光路に対して略垂直な出射面Ｃ３から外部に出射された後、出射面Ｃ３の前方に軸方向が円筒レンズ２２ｂの軸方向と略直交し、且つ、水平方向と略平行になるように配置された円筒レンズ２２ｃに入射する。円筒レンズ２２ｃに入射したレーザ光は、この円筒レンズ２２ｃの中心軸と略垂直な平面（たちラインＬｖ１と平行な平面及び水平面に対してそれぞれ略垂直な平面）内で扇状に広がるライン光に変換され、このライン光により主に図８中左側の領域に照射されるかねラインＬｖ２が形成される。

またプリズム部２４ｄは側面視の形状が四角形に形成された角柱形状であって、入射面Ａにおけるレーザ光源１１ｄとの対向エリアＡ４から入射したレーザ光が、入射面Ａに対して斜めに傾斜するプリズム面Ｂ４で反射されて、レーザ光の光路が水平面よりも上向きに変えられる。そして、プリズム面Ｂ４で斜め上向きに反射されたレーザ光は、このレーザ光の光路に対して略垂直な出射面Ｃ４から外部に出射された後、出射面Ｃ４の前方に軸方向が円筒レンズ２２ｃの軸方向と略平行になるように配置された円筒レンズ２２ｄに入射する。円筒レンズ２２ｄに入射したレーザ光は、この円筒レンズ２２ｄの中心軸と略垂直な平面（かねラインＬｖ２が照射される鉛直面）内で扇状に広がるライン光に変換され、このライン光により主に図８中右側の領域に照射されるかねラインＬｖ３が形成される。

ここで、各プリズム部２４ｂ〜２４ｄのプリズム面Ｂ２〜Ｂ４は、プリズム面Ｂ２〜Ｂ４に対するレーザ光の入射角が全反射角（臨界角）以上となるような角度で傾斜しているので、プリズム面Ｂ２〜Ｂ４に入射したレーザ光は略１００％の反射効率で全反射されるようになっている。

次に上述した光源ブロック１０および光学系ブロック２０のレーザ装置本体４への取付構造について図１０〜図１３を参照して説明する。

レーザ光源１１ａが取り付けられるベース１５は略直方体状であって、ベース１５上面の縦横の寸法はボディ１４底面の縦横の寸法よりも一回り大きい寸法に形成されており、ベース１５上面の四隅にはボディ１４の角部の外側面とそれぞれ当接する平面視略Ｌ字形のリブ１５ｂが一体に突設されている。またベース１５上面の略中央にはボディ１４の下面から突出する各レーザ光源１１ｂ〜１１ｄの端子ピンを逃がすための凹所１５ｃが形成されている。

一方、３個のレーザ光源１１ｂ〜１１ｄが埋設した状態で取り付けられるボディ１４の上面には、プリズムブロック２１の平板部２３の横棒部分の角部に対応する部位に、各角部の外側面とそれぞれ当接する平面視略Ｌ字形の支持リブ１４ａが一体に形成され、縦棒部分の角部と対向する支持リブ１４ａの２つの内側面でできる角部には平板部２３の下面が載置される載置段部１４ｂが支持リブ１４ａと一体に突設されている。またボディ１４の上面には、平板部２３の縦棒部分の両側縁に対応する部位に、縦棒部分の側縁とそれぞれ当接する短冊状の支持リブ１４ｄ，１４ｄが一体に形成されており、各支持リブ１４ｄの先端部には平板部２３の下面が載置される載置段部１４ｅが設けられている。

また、３個の円筒レンズ２２ｂ〜２２ｄは、それぞれ、矩形板状の取付板２５に貫設された嵌合孔２５ａに圧入や接着などの方法で取り付けられている。そして、円筒レンズ２２ｂ〜２２ｄが取着された３つの取付板２５は、下面が開口した略箱状のカバー２６に貫設した角孔状の窓孔２６ａに圧入や接着などの方法で固着されている。なお、カバー２６の開口部の大きさはボディ１４よりも若干大きな寸法に形成されている。また、取付板２５が取着されるカバー２６の部位には、対応するプリズム部２４ｂ〜２４ｄの出射面Ｃ２〜Ｃ４と略平行なテーパ面２６ｂが形成されている。

而して、この光源ブロック１０及び光学系ブロック２０を組み立てるに当たっては、先ずレーザ光源１１ａをベース１５に貫設された取付孔１５ａに挿通して、ベース１５に保持させるとともに、レーザ光源１１ｂ〜１１ｄをボディ１４に貫設された取付孔１４ｃに挿通して、ボディ１４に保持させ、さらに円筒レンズ２２ｂ〜２２ｄがそれぞれ固着された取付板２５を、円筒レンズ２２ｂ〜２２ｄの軸方向が所定の方向を向くようにしてカバー２６の窓孔２６ａに固定する（図１０及び図１１参照）。そして、レーザ光源１１ｂ〜１１ｄが取着されたボディ１４を、レーザ光源１１ａが取着されたベース１５の上面に載置して固定すると、支持リブ１５ｂがボディ１４の角部と当接することで、ボディ１４がベースに対して位置決めされる。次にプリズムブロック２１をボディ１４の載置段部１４ｂ，１４ｅ上に載置して固定すると、平板部２３の横棒部分の角部が支持リブ１４ａの２つの内側面に当接するとともに、縦棒部分の両側縁が支持リブ１４ｄの側縁と当接することで、プリズムブロック２１がボディ１４に対して位置決めされ、各レーザ光源１１ｂ〜１１ｄがプリズムブロック２１下面の対向エリアＡ２〜Ａ４にそれぞれ対向する（図１２参照）。そして、カバー２６をボディ１４の上側から被せて固定すると、カバー２６とボディ１４とで囲まれる空間内にプリズムブロック２１が収納され、光源ブロック１０及び光学系ブロック２０の組立が完了する。この時、カバー２６の内側面がボディ１４の側面と当接することで、カバー２６の平面方向における位置ずれが規制されるとともに、ボディ１４の上面に突設された支持リブ１４ａがカバー２６の内側面に突設された係止段部（図示せず）と当接することで、カバー２６の上下方向における位置ずれが規制されており、各プリズム部２４ｂ〜２４ｄの出射面Ｃ２〜Ｃ４の前方に円筒レンズ２２ｂ〜２２ｄが配置されるようになっている。そして、両ブロック１０，２０を組み立てた状態でベース１５をレーザ装置本体４に固定することにより、光源ブロック１０と光学系ブロック２０とがレーザ装置本体４に固定されるのである。

本実施形態のレーザ墨出し器は上記のような構造を有しており、垂直ライン（たちラインＬｖ１及びかねラインＬｖ２，Ｌｖ３）を出力するレーザ光源１１ｂ〜１１ｄは、円柱状のレーザ装置本体４の上側部（ジンバル機構３の枢支軸よりも上側）に、レーザ装置本体４の軸方向と略平行するように取り付けられているので、レーザ光源１１ｂ…自体を水平面に対して斜め上向きにしてレーザ装置本体４に取り付ける場合に比べてレーザ装置本体４の上側部分の径を小さくすることができ、それによってレーザ装置本体４の重心位置を下げることができる。ここで、レーザ装置本体４はジンバル機構３により全周方向において揺動自在に枢支されているので、レーザ装置本体４の重心位置を下げることで、レーザ装置本体４の停止位置（静止位置）が安定して位置決め精度が向上し、レーザ出力部から出力される垂直ラインの垂直度が高くなって、墨出しの精度が向上する。さらに複数のレーザ光源１１ｂ〜１１ｄはレーザ装置本体４に対して互いに近接して取り付けられているので、各レーザ光源１１ｂ〜１１ｄに給電線を引き回す距離が短くて済み、レーザ装置本体４が揺動したとしても、給電線の位置ずれが起こりにくくなるから、給電線の位置ずれによってレーザ装置本体４の停止位置がずれるのを防止して、レーザ装置本体４の位置決め精度を向上させることができ、レーザ出力部から出力される垂直ラインの垂直度が高くなって、墨出しの精度が向上する。

また本実施形態では、レーザ光源１１ｂ〜１１ｄより上方に出力されたレーザ光の光路を所望の方向に変化させる光学部材としてプリズム部２４ｂ〜２４ｄを用い、各プリズム部２４ｂ〜２４ｄのプリズム面Ｂ２〜Ｂ４でレーザ光を所望の方向に全反射しているので、レーザ光を略１００％の反射効率で反射することができ、レーザ光を効率良く利用できる。またプリズムブロック２１は合成樹脂製であって、樹脂成形により形成することができるので、光学部材として例えば反射鏡を用いる場合に比べ、光学部材の製造コストを低減することもできる。

また更に、本実施形態ではレーザ光源１１ｂ…と、各レーザ光源１１ｂ…からのレーザ光の光路を変化させるプリズム部２４ｂ…と、各プリズム部２４ｂ…で光路が変換されたレーザ光からライン光を生成する円筒レンズ２２ｂ…とを３組ずつ備え、各々の組でレーザ出力部を構成しており、各レーザ出力部のプリズム部２４ｂ〜２４ｄが平板部２３の上面に一体に形成されたプリズムブロック２１を用いている。ここで、複数のプリズム部２４ｂ〜２４ｄを別々に形成した場合はプリズム部２４ｂ〜２４ｄを組み込む際のガタによって、レーザ出力部から出力されるレーザ光の向きにズレが生じるが、複数のプリズム部２４ｂ〜２４ｄをプリズムブロック２１に一体に形成してあるので、レーザ光の方向が組込時のガタ等の影響を受けることはなく、各プリズム部２４ｂ〜２４ｄのプリズム面Ｂ２〜Ｂ４の相対角度によって決まるから、レーザ光の照射方向の精度を向上させることができる。また複数のプリズム部２４ｂ〜２４ｄがプリズムブロック２１と一体に形成されているので、部品点数を削減して、組立の作業性を向上させることもできる。またプリズムブロック２１は合成樹脂製であって、樹脂成形により形成することができるので、光学部材として例えば反射鏡を用いる場合に比べ、光学部材の製造コストを低減できるという利点もある。尚、本実施形態では垂直ラインを出力する３つのレーザ出力部のプリズム部２４ｂ〜２４ｄをプリズムブロック２１と一体に形成しているが、３つのプリズム部２４ａ〜２４ｄの内、少なくとも２つを一体に形成すれば良く、上述と同様にレーザ光の向きのズレを抑制したり、組立作業性が向上するという利点がある。

さらに、本実施形態では３種類のライン光（たちラインＬｖ１及びかねラインＬｖ２，Ｌｖ３）を照射するために用いる３組のレーザ光源１１ｂ…及び円筒レンズ２２ｂ…とプリズムブロック２１とを用いており、ボディ１４に、上述した３種類の垂直ライン光を照射するためのレーザ光源１１ｂ〜１１ｄが着脱自在に取り付けられる取付孔１４ｃ（取付手段）を設けるとともに、カバー２６に、上述した３種類の垂直ライン光を照射するための円筒レンズ２２ｂ〜２２ｄが取着された３つの取付板２５が着脱自在に取り付けられる窓孔２６ａ（取付手段）を設けており、またボディ１４にはプリズムブロック２１を取り付けるための支持リブ１４ａ，１４ｄを設けている。したがって、３種類の垂直ライン光の内、所望のライン光を照射するために必要なプリズム部２４ｂ…のみをプリズムブロック２１に形成するとともに、プリズムブロック２１に設けられたプリズム部２４ｂ…に対応するレーザ光源１１ｂ…および円筒レンズ２２ｂ…のみを取付部材たるボディ１４又はカバー２６に選択的に取り付けることで、ライン光の出力仕様に合わせて不要なレーザ光源１１ｂ…や円筒レンズ２２ｂ…やプリズム部２４ｂ…を無くして、レーザ光源１１ｂ…や円筒レンズ２２ｂ…やプリズム部２４ｂ…の組み合わせを変えることができる。したがって、出力するライン光の数が少ない場合には、レーザ装置本体４に取り付けられるレーザ光源１１ａ…や円筒レンズ２２ａ…やプリズム部２４ａ…の数を減らして、レーザ装置本体４の軽量化を図ることができ、さらにレーザ装置本体４の軽量化によって落下等の衝撃が加わった場合にレーザ装置本体４を支持するジンバル機構３（本体支持部）に加わる負荷が低減され、ジンバル機構３の破損を防止することができる。

実施形態１の一部省略せる分解斜視図である。 同上を示し、（ａ）は上側から見た一部省略せる分解斜視図、（ｂ）は下側から見た一部省略せる分解斜視図である。 同上の光学系から出力されるライン光の説明図である。 同上を示し、光源ブロック及び光学系ブロックの組立前の状態を示した分解斜視図である。 同上を示し、光源ブロック及び光学系ブロックの組立途中の状態を示した分解斜視図である。 同上を示し、光源ブロック及び光学系ブロックを組み立てた状態の外観斜視図である。 同上を正面から見た断面図である。 実施形態２の一部省略せる分解斜視図である。 同上を示し、（ａ）は上側から見た一部省略せる分解斜視図、（ｂ）は下側から見た一部省略せる分解斜視図である。 同上のベースにレーザ光源を組み込んだ状態の外観斜視図である。 同上の光源ブロック及び光学系ブロックの組立途中の状態を示し、ベースにボディを組み込んだ状態の分解斜視図である。 同上の光源ブロック及び光学系ブロックの組立途中の状態を示し、ボディにプリズムブロックを組み込んだ状態の分解斜視図である。 同上を示し、光源ブロック及び光学系ブロックを組み立てた状態の外観斜視図である。

符号の説明

１１ａ… レーザ光源
２１ プリズムブロック
２２ａ… 円筒レンズ
２４ａ… プリズム部

Claims (5)

1. レーザ光によるライン光をそれぞれ出力する複数のレーザ出力部と、前記複数のレーザ出力部が取り付けられたレーザ装置本体と、墨出し器本体に対し前記レーザ装置本体を揺動自在に支持し、前記レーザ装置本体に鉛直方向に沿って垂立した姿勢を保持させる本体支持部とを具備したレーザ墨出し器において、前記複数のレーザ出力部の内、少なくとも垂直ライン光を出力するレーザ出力部が、光軸が鉛直方向と略平行するように配置されたレーザ光源と、レーザ光源からのレーザ光を反射してその光路を所望の方向に変化させる光学部材と、光学部材で光路が変えられたレーザ光をライン光に変換する円筒レンズとを備えて成ることを特徴とするレーザ墨出し器。
2. 少なくとも垂直ライン光を出力するレーザ光源が同一の保持部材に取り付けられたことを特徴とする請求項１記載のレーザ墨出し器。
3. 前記光学部材は、内部に入射したレーザ光を内部で全反射することによってその光路を変更するプリズムからなることを特徴とする請求項１又は２記載のレーザ墨出し器。
4. 前記複数のレーザ出力部の内、少なくとも２つのレーザ出力部に対応するプリズムを一体に形成したプリズムブロックを備えて成ることを特徴とする請求項３記載のレーザ墨出し器。
5. 複数のライン光を照射するために用いる複数のレーザ光源、円筒レンズ及び光学部材をそれぞれ着脱自在に取り付ける取付手段を具備した取付部材を設け、前記複数のライン光の内所望のライン光を照射するために用いる１乃至複数の光学部材と当該１乃至複数の光学部材に対応するレーザ光源及び円筒レンズとを前記取付部材を介してレーザ装置本体に取り付けたことを特徴とする請求項１、３又は４の何れか１つに記載のレーザ墨出し器。
   

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