JPH07332976A - レーザ投光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 揺動減衰手段の制動力の増大による傾き補正
精度の低下を防ぐことができるレーザ投光装置を提供す
る。 【構成】 投光装置本体１に揺動可能に支持され、投光
装置本体１が傾いたとき自重により重力方向へ移動する
可動体２と、可動体２の揺動運動を減衰させる磁気式揺
動減衰機構とを備え、レーザ光Ｌ1 ，Ｌ2 を出射する可
視光レーザダイオード４，９を可動体２に固定し、可視
光レーザダイオード４からのレーザ光Ｌ1 を上方へ投光
するコリメータレンズ８を投光装置本体１に固定し、可
視光レーザダイオード９からのレーザ光Ｌ2 から２次光
源１２を作る凸レンズ１１を投光装置本体１に固定し、
凸レンズ１１により作られた２次光源１２からのレーザ
光Ｌ2 を下方へ投光するコリメータレンズ５を投光装置
本体１に固定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレーザ投光装置に関
し、特に建築作業等における鉛直方向の測設作業に用い
るレーザ投光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来のレーザ投光装置を示す縦
断面図である。

【０００３】投光装置本体には、ジンバル機構１０３を
介して円筒体１０２が揺動可能に支持されている。円筒
体１０２内には、互いに反対方向へレーザ光を出射する
発光ダイオード１０４，１０９と、発光ダイオード１０
４，１０９を駆動する光源駆動回路１１０とが固定され
ている。円筒体１０２の上部側には発光ダイオード１０
４からのレーザ光Ｌ1 を上方へ投光するコリメータレン
ズ１０８とコリメータレンズ１０８の焦点距離を延ばす
リレーレンズ１１１とが固定され、円筒体１０２の下部
側には発光ダイオード１０９からのレーザ光Ｌ2 を上方
へ投光するコリメータレンズ１０５が固定されている。

【０００４】前記光源駆動回路１１０はリード線１１２
を介して電池ボックス１１３内の電池１１４と接続さ
れ、電力が発光ダイオード１０４，１０９に供給され
る。

【０００５】円筒体１０２の下部の外周面には非磁性金
属で形成された制動板１０６が固定され、投光装置本体
１０１には制動板１０６を上下から挟むように磁石１０
７が配設されている。制動板１０６と磁石１０７とで磁
気式揺動減衰機構が構成される。

【０００６】図示しない電源スイッチをオンにすると、
発光ダイオード１０４，１０９が発光し、発光ダイオー
ド１０４からのレーザ光Ｌ1 はコリメータレンズ１０８
で上方へ投光され、天井１１５にレーザスポットが照射
され、発光ダイオード１０９からのレーザ光Ｌ2 はコリ
メータレンズ１０５で下方へ投光され、床面１１６にレ
ーザスポットが照射される。

【０００７】図１２は従来のレーザ投光装置が傾いた状
態を示す縦断面図である。

【０００８】レーザ投光装置が傾いた場合、ジンバル機
構１０３の軸１０３ａが水平軸に対して角度θ1 、レー
ザ光Ｌ1 が鉛直軸に対して角度θ2 、レーザ光Ｌ2 が鉛
直軸に対して角度θ3 、それぞれ傾く（θ1 ＝θ2 ＝θ
3 ）。

【０００９】円筒体１０２はジンバル機構１０３によっ
て揺動可能に支持されているので、円筒体１０２は重力
方向へ動き、揺動運動を行う。また、制動板１０６は円
筒体１０２と一体に揺動するが、制動板１０６が磁石１
０７間に形成された磁界を横切るとうず電流が生じて制
動板１０６に減衰力が働き、円筒体１０２の揺動が減衰
される。

【００１０】このようにして円筒体１０２の振れが止ま
り、重力方向へ静止したとき、レーザ投光装置の傾きが
補正される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述したよ
うに円筒体１０２内には発光ダイオード１０４，１０
９、光源駆動回路１１０、コリメータレンズ１０５，１
０８及びリレーレンズ１１１が固定されているので、円
筒体１０２全体の重量が重く、迅速に静止させためには
揺動減衰機構の制動力の増大させなければならず、その
結果傾き補正精度が悪くなるという問題があった。

【００１２】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は揺動減衰手段の制動力の増大によ
る傾き補正精度の低下を防ぐことができるレーザ投光装
置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項１記載の発明のレーザ投光装置は、投光装置本
体に揺動可能に支持され、前記投光装置本体が傾いたと
き自重により重力方向へ移動する可動体と、前記可動体
の揺動運動を減衰させる揺動減衰手段と、レーザ光を鉛
直の上方と下方とへ投光するレーザ投光装置において、
レーザ光を出射する発光手段を前記可動体に固定し、前
記発光手段からのレーザ光を上方へ投光する第１の光学
部材を前記投光装置本体に固定し、前記発光手段のレー
ザ光から２次光源を作る第２の光学部材を前記投光装置
本体に固定し、前記第２の光学部材により作られた前記
２次光源からのレーザ光を下方へ投光する前記第３光学
部材を前記投光装置本体に固定した。

【００１４】また、請求項１記載の発明のレーザ投光装
置は、前記可動体に固定され、前記発光手段から水平方
向へ出射されたレーザ光を垂直方向へ変更し、前記第１
の光学部材と前記第２の光学部材とへレーザ光を向ける
光路変更手段を備えている。

【００１５】

【作用】前述のように可動体に発光手段だけしか固定さ
れていないので、可動部分の重量が大幅に軽くなり、揺
動減衰手段による制動力を小さくすることができる。

【００１６】また、投光装置本体に固定され、発光手段
から水平方向へ出射されたレーザ光を垂直方向へ変更
し、第１の光学部材と記第３の光学部材とにレーザ光を
向ける光路変更手段を備えているので、１つの発光手段
で上下方向へレーザ光を投光することができる。

【００１７】

【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１８】図１はこの発明の第１実施例に係るレーザ
投光装置の縦断面図である。

【００１９】投光装置本体１には、可動体２が３本のワ
イヤ３で吊り下げられている。可動体２には、直角プリ
ズム１０と、直角プリズム１０に対してレーザ光Ｌ1 を
水平に出射する可視光レーザダイオード（発光手段）４
と、直角プリズム１０に対してレーザ光Ｌ2 を水平に出
射する可視光レーザダイオード（発光手段）９とが、固
定されている。可動体２の上部には非磁性金属で形成さ
れた制動板６が固定され、制動板６は投光装置本体１に
固定された磁石７によって非接触状態で上下から挟まれ
ている。制動板６と磁石７とで磁気式揺動減衰機構（揺
動減衰手段）が構成される。

【００２０】また、投光装置本体１には、直角プリズム
１０の反射面１０ａで直角に反射されたレーザ光Ｌ1 を
図示しない天井へ投光するコリメータレンズ（第１の光
学部材）８と、直角プリズム１０の反射面１０ａで直角
に反射されたレーザ光Ｌ2 から２次光源１２を作る凸レ
ンズ（第２の光学部材）１１と、凸レンズ１１により作
られた２次光源１２からのレーザ光Ｌ2 を下方へ投光す
るコリメータレンズ（第３の光学部材）５とが、固定さ
れている。

【００２１】ワイヤ３の長さをＬ（図２）、凸レンズ１
１の倍率をｍ、コリメータレンズ５の焦点距離をｆ2 と
すると、Ｌ＝ｆ2 ／ｍの関係で構成されている。また、
コリメータレンズ８の焦点距離ｆ1 の位置に可視光レー
ザダイオード４が配置され、ワイヤ３の長さＬと焦点距
離ｆ1 との関係はＬ＝ｆ1 である。このようにＬ＝ｆ1
＝ｆ2 ／ｍとすることによりレーザ光Ｌ1 ，Ｌ2 の傾き
補正を同時に行うことができるようにした。

【００２２】図示しない電源スイッチをオンにすると、
可視光レーザダイオード４からレーザ光Ｌ1 が水平方向
へ出射され、そのレーザ光Ｌ1 は直角プリズム１０の反
射面１０ａでコリメータレンズ８へ向けて直角に反射さ
れ、コリメータレンズ８によって直角プリズム１０から
のレーザ光Ｌ1 は平行光にされ、図示しない天井へ照射
される。

【００２３】一方、可視光レーザダイオード９からレー
ザ光Ｌ2 が水平方向へ出射され、そのレーザ光Ｌ2 は直
角プリズム１０の反射面１０ａで凸レンズ１１へ向けて
直角に反射される。直角プリズム１０で直角に反射され
たレーザ光Ｌ2 から凸レンズ１１によって２次光源１２
が作られ、２次光源１２からのレーザ光Ｌ2 はコリメー
タレンズ５によって平行光にされ、図示しない床面へ照
射される。

【００２４】図２は図１のレーザ投光装置が傾いた状態
を示す縦断面図である。

【００２５】レーザ投光装置が傾いた場合、ワイヤ３が
鉛直軸に対して角度θ1 、レーザ光Ｌ1 が鉛直軸に対し
て角度θ2 、レーザ光Ｌ2 が鉛直軸に対して角度θ3 、
それぞれ傾く。前述のようにＬ＝ｆ1 ＝ｆ2 ／ｍである
から、角度θ1 ，θ2 ，θ3はそれぞれ等しい（θ1 ＝
θ2 ＝θ3 ）。

【００２６】可動体２はワイヤ３によって揺動可能に支
持されているので、可動体２は重力方向へ動き、揺動運
動を行う。また、制動板６は可動体２と一体に揺動する
が、制動板６が磁石７間に形成された磁界を横切るとう
ず電流が生じて制動板６に減衰力が働き、可動体２の揺
動が減衰される。

【００２７】このようにして可動体２の振れが止まり、
重力方向へ静止したとき、レーザ投光装置の傾きが補正
される。

【００２８】第１実施例のレーザ投光装置によれば、前
述のように可動体２に可視光レーザダイオード４，９だ
けしか固定されていないので、制動すべき可動体２の全
体の重量が大幅に軽くなり、磁気式揺動減衰機構による
制動力も小さくて足り、傾き補正精度は向上する。

【００２９】図３はこの発明の第２実施例に係るレーザ
投光装置を示す縦断面図、図４は図３のレーザ投光装置
が傾いた状態を示す縦断面図である。第１実施例と共通
する部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００３０】第１実施例では可動体２に直角プリズム１
０と２個の可視光レーザダイオード４，９とを固定した
が、この実施例では可動体２に直角プリズム３０と可視
光レーザダイオード９とを固定した。直角プリズム３０
の斜面と垂直面とにハーフミラー面３０ａ，３０ｂが形
成されている。

【００３１】ワイヤ３の長さをＬ（図４）、凸レンズ１
１の倍率をｍ、コリメータレンズ８の焦点距離ｆ1 、コ
リメータレンズ５の焦点距離ｆ2 とすると、それぞれの
関係はＬ＝ｆ1 ＝ｆ2 ／ｍである。レーザ投光装置が傾
いた場合、ワイヤ３が鉛直軸に対して角度θ1 、レーザ
光Ｌ1 が鉛直軸に対して角度θ2 、レーザ光Ｌ2 が鉛直
軸に対して角度θ3 、それぞれ傾く。角度θ1 ，θ2 ，
θ3 はそれぞれ等しい（θ1 ＝θ2 ＝θ3 ）。

【００３２】可視光レーザダイオード９からレーザ光Ｌ
0 は水平方向へ出射され、直角プリズム３０のハーフミ
ラー面３０ａで下方へ反射して凸レンズ１１へ向かい、
凸レンズ１１によって２次光源１２が作られ、２次光源
１２からのレーザ光Ｌ2 はコリメータレンズ５によって
平行光にされ、図示しない床面へ照射される。可視光レ
ーザダイオード９から出射されたレーザ光Ｌ0 の一部は
ハーフミラー面３０ａを透過し、ハーフミラー面３０ｂ
で全反射し、再びハーフミラー面３０ａで上方へ反射し
てコリメータレンズ８へ向かい、コリメータレンズ８に
よって平行光にされ、図示しない天井へ照射される。

【００３３】第２実施例のレーザ投光装置によれば、前
述のように可動体２に直角プリズム３０と１個の可視光
レーザダイオード９だけしか固定されていないので、制
動すべき可動体２の全体の重量が一層軽くなり、磁気式
揺動減衰機構による制動力も小さくて足り、傾き補正精
度はより向上するとともに、１個の可視光レーザダイオ
ード９で上下方向へレーザ光Ｌ1 ，Ｌ2 を投光すること
ができ、構造の簡素化によってコストの低減を図ること
ができる。

【００３４】図５はこの発明の第３実施例に係るレーザ
投光装置を示す縦断面図、図６は図５のレーザ投光装置
が傾いた状態を示す縦断面図である。第１実施例と共通
する部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００３５】第２実施例では可動体２に直角プリズム３
０と可視光レーザダイオード９とを固定したが、この実
施例では可動体２２に光路変更手段として直角プリズム
３０の代わりに直角ミラー４０を固定した。

【００３６】ワイヤ３の長さをＬ（図６）、凸レンズ１
１の倍率をｍ、コリメータレンズ８の焦点距離をｆ1 、
コリメータレンズ５の焦点距離をｆ2 とすると、それぞ
れの関係はＬ＝ｆ1 ＝ｆ2 ／ｍである。レーザ投光装置
が傾いた場合、ワイヤ３が鉛直軸に対して角度θ1 、レ
ーザ光Ｌ1 が鉛直軸に対して角度θ2 、レーザ光Ｌ2が
鉛直軸に対して角度θ3 、それぞれ傾く。角度θ1 ，θ
2 ，θ3 はそれぞれ等しい（θ1 ＝θ2 ＝θ3 ）。

【００３７】可視光レーザダイオード９からレーザ光Ｌ
0 は水平方向へ出射され、直角ミラー４０で上下方向へ
２分割され、下方へ反射したレーザ光Ｌ2 は凸レンズ１
１へ向かい、凸レンズ１１によって２次光源１２が作ら
れ、２次光源１２からのレーザ光Ｌ2 はコリメータレン
ズ５によって平行光にされ、図示しない床面へ照射され
る。一方、直角ミラー４０で上方へ反射したレーザ光Ｌ
1 はコリメータレンズ８へ向かい、コリメータレンズ８
によって平行光にされ、図示しない天井へ照射される。

【００３８】第３実施例のレーザ投光装置によれば、第
２実施例と同様の効果を得ることができる。

【００３９】図７はこの発明の第４実施例に係るレーザ
投光装置を示す縦断面図、図８は図３のレーザ投光装置
が傾いた状態を示す縦断面図である。第１実施例と共通
する部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００４０】第１実施例では可動体２に直角プリズム１
０と２個の可視光レーザダイオード４，９とを固定した
が、この実施例では可動体４２に直角プリズム１０の代
わりにハーフミラー５０と、１個の可視光レーザダイオ
ード４４と、コリメータレンズ４５とを固定した。ま
た、コリメータレンズ４８の下面を凹面に形成し、その
凹面をハーフミラー面４８ａに形成した。

【００４１】ワイヤ３の長さをＬ（図８）、コリメータ
レンズ４８の焦点距離をｆ1 、コリメータレンズ５の焦
点距離をｆ2 とすると、それぞれの関係はＬ＝ｆ1 ＝１
／２・ｆ2 である。レーザ投光装置が傾いた場合、ワイ
ヤ３が鉛直軸に対して角度θ1 、レーザ光Ｌ1 が鉛直軸
に対して角度θ2 、レーザ光Ｌ2 が鉛直軸に対して角度
θ3 、それぞれ傾く。角度θ1 ，θ2 ，θ3 はそれぞれ
等しい（θ1 ＝θ2 ＝θ3 ）。

【００４２】可視光レーザダイオード４４からレーザ光
Ｌ0 は水平方向へ出射され、ハーフミラー５０で上方へ
反射してコリメータレンズ８へ向かう。レーザ光Ｌ0 の
一部はコリメータレンズ４８のハーフミラー面４８ａを
透過し、コリメータレンズ４８によって平行光にされ、
レーザ光Ｌ1 は図示しない天井へ照射される。ハーフミ
ラー５０で上方へ反射したレーザ光Ｌ0 の一部はコリメ
ータレンズ４８のハーフミラー面４８ａで反射し、２次
光源２２が作られる。２次光源２２からのレーザ光Ｌ2
はハーフミラー５０を透過してコリメータレンズ４５へ
向かい、コリメータレンズ４５によって平行光にされ、
図示しない床面へ照射される。

【００４３】第４実施例のレーザ投光装置によれば、前
述のように可動体４２にハーフミラー５０と１個の可視
光レーザダイオード４４とコリメータレンズ４５だけし
か固定されていないので、制動すべき可動体４２の全体
の重量が軽くなり、磁気式揺動減衰機構による制動力も
小さくて足り、傾き補正精度は向上するとともに、１個
の可視光レーザダイオード２４で上下方向へレーザ光Ｌ
1 ，Ｌ2 を投光することができる。

【００４４】図９はこの発明の第４実施例に係るレーザ
投光装置を示す縦断面図、図１０は図９のレーザ投光装
置が傾いた状態を示す縦断面図である。第１実施例と共
通する部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００４５】第１実施例では可動体２に直角プリズム１
０と２個の可視光レーザダイオード４，９とを固定した
が、この実施例では可動体６２にコリメータレンズ４５
をも固定し、可動体６２内に可視光レーザダイオード９
からのレーザ光Ｌ2 から２次光源３２を作るための凹レ
ンズ７１を収容し、凹レンズを可動体６２の孔６２ａを
通るアーム７２を介して投光装置本体８１に固定した。

【００４６】ワイヤ３の長さをＬ（図１０）、凹レンズ
７１の倍率をｍ、コリメータレンズ８の焦点距離をｆ1
、コリメータレンズ５の焦点距離ｆを2 とすると、そ
れぞれの関係はＬ＝ｆ1 ＝ｆ2 ／（１−ｍ）である。レ
ーザ投光装置が傾いた場合、ワイヤ３が鉛直軸に対して
角度θ1 、レーザ光Ｌ1 が鉛直軸に対して角度θ2 、レ
ーザ光Ｌ2 が鉛直軸に対して角度θ3 、それぞれ傾く。
角度θ1 ，θ2 ，θ3 はそれぞれ等しい（θ1 ＝θ2 ＝
θ3 ）。

【００４７】可視光レーザダイオード４からレーザ光Ｌ
1 は水平方向へ出射され、そのレーザ光Ｌ1 は直角プリ
ズム１０の反射面１０ａでコリメータレンズ８へ向けて
直角に反射され、コリメータレンズ８によって直角プリ
ズム１０からのレーザ光Ｌ1は平行光にされ、図示しな
い天井へ照射される。

【００４８】一方、可視光レーザダイオード９からレー
ザ光Ｌ2 が水平方向へ出射され、そのレーザ光Ｌ2 は直
角プリズム１０の反射面１０ａで凹レンズ７１へ向けて
直角に反射される。直角プリズム１０で直角に反射され
たレーザ光Ｌ2 から凹レンズ７１によって２次光源３２
が作られ、２次光源３２からのレーザ光Ｌ2 はコリメー
タレンズ４５によって平行光にされ、図示しない床面へ
照射される。

【００４９】第３実施例のレーザ投光装置によれば、第
１実施例とほぼ同様の効果を得ることができる。

【００５０】なお、上述の各実施例では可動体２，２
２，４２，６２をワイヤ３で吊り下げたが、可動体２，
２２，４２，６２をジンバル機構を用いて揺動可能に支
持するようにしてもよい。また、可動体２，２２，４
２，６２の揺動運動を減衰させる揺動減衰手段として磁
気式揺動減衰機構を用いたが、エアダンパ式のものを用
いてもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明のレーザ投
光装置によれば、可動体に発光手段だけしか固定されて
いないので、可動部分の重量が大幅に軽くなり、揺動減
衰手段による制動力を小さくすることができ、その結果
傾き補正精度を向上させることができる。

【００５２】また、投光装置本体に固定され、発光手段
から水平方向へ出射されたレーザ光を垂直方向へ変更
し、第１の光学部材と記第３の光学部材とにレーザ光を
向ける光路変更手段を備えているので、１つの発光手段
で上下方向へレーザ光を投光することができ、構造の簡
素化によってコストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の第１実施例に係るレーザ投光
装置の縦断面図である。

【図２】図２は図１のレーザ投光装置が傾いた状態を示
す縦断面図である。

【図３】図３はこの発明の第２実施例に係るレーザ投光
装置の縦断面図である。

【図４】図４は図３のレーザ投光装置が傾いた状態を示
す縦断面図である。

【図５】図５はこの発明の第３実施例に係るレーザ投光
装置の縦断面図である。

【図６】図６は図５のレーザ投光装置が傾いた状態を示
す縦断面図である。

【図７】図７はこの発明の第４実施例に係るレーザ投光
装置の縦断面図である。

【図８】図８は図７のレーザ投光装置が傾いた状態を示
す縦断面図である。

【図９】図９はこの発明の第５実施例に係るレーザ投光
装置の縦断面図である。

【図１０】図１０は図９のレーザ投光装置が傾いた状態
を示す縦断面図である。

【図１１】図１１は従来のレーザ投光装置の縦断面図で
ある。

【図１２】図１２は図１１のレーザ投光装置が傾いた状
態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１，８１ 投光装置本体 ２，２２，４２，６２ 可動体 ３ ワイヤ ４，９，４４ 可視光レーザダイオード ５，８，４５，４８ コリメータレンズ ６ 制動板 ７ 磁石 １０，３０ 直角プリズム １１ 凸レンズ ４０ 直角ミラー ５０ ハーフミラー ７１ 凹レンズ １２，２２，３２ ２次光源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光装置本体に揺動可能に支持され、前
   記投光装置本体が傾いたとき自重により重力方向へ移動
   する可動体と、 前記可動体の揺動運動を減衰させる揺動減衰手段と、 レーザ光を鉛直の上方と下方とへ投光するレーザ投光装
   置において、 レーザ光を出射する発光手段を前記可動体に固定し、 前記発光手段からのレーザ光を上方へ投光する第１の光
   学部材を前記投光装置本体に固定し、 前記発光手段のレーザ光から２次光源を作る第２の光学
   部材を前記投光装置本体に固定し、 前記第２の光学部材により作られた前記２次光源からの
   レーザ光を下方へ投光する前記第３光学部材を前記投光
   装置本体に固定したことを特徴とするレーザ投光装置。
2. 【請求項２】 前記可動体に固定され、前記発光手段か
   ら水平方向へ出射されたレーザ光を垂直方向へ変更し、
   前記第１の光学部材と前記第２の光学部材とへレーザ光
   を向ける光路変更手段を備えていることを特徴とする請
   求項１記載のレーザ投光装置。