JPH0843095A - 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にワイヤ３で吊り下げられ、
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 を出射する可視
光レーザダイオード４を投光装置本体１に、レーザ光Ｌ
2 を出射する可視光レーザダイオード９を可動体２にそ
れぞれ固定し、可視光レーザダイオード４のレーザ光Ｌ
1 から２次光源１４を作る凸レンズ１２を可動体２に、
可視光レーザダイオード９のレーザ光Ｌ2 から２次光源
１５を作る凸レンズ１３を投光装置本体１にそれぞれ固
定し、凸レンズ１２により作られた２次光源１４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と、
凸レンズ１３により作られた２次光源１５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とをそれぞ
れ投光装置本体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９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１０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を備え、レーザ
光を鉛直の上方と下方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第１の発光手段を前記投光装置
本体に固定し、前記第１の発光手段からのレーザ光から
第１の２次光源を作る第１の光学部材を前記可動体に固
定し、前記第１の光学部材により作られた前記第１の２
次光源からのレーザ光を上方へ投光する第２の光学部材
を前記投光装置本体に固定し、レーザ光を出射する第２
の発光手段を前記可動体に固定し、前記第２の発光手段
からのレーザ光から第２の２次光源を作る第３の光学部
材と、前記第３の光学部材により作られた前記第２の２
次光源からのレーザ光を下方へ投光する第４の光学部材
とを、前記投光装置本体にそれぞれ固定した。

【００１４】また、請求項２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
とを備え、レーザ光を鉛直の上方と下方へ投光するレー
ザ投光装置において、レーザ光を出射する第１の発光手
段を前記投光装置本体に固定し、前記第１の発光手段か
らのレーザ光から第１の２次光源を作る第１の光学部材
を前記可動体に固定し、前記第１の光学部材により作ら
れた前記第１の２次光源からのレーザ光を上方へ投光す
る第２の光学部材を前記投光装置本体に固定し、レーザ
光を出射する第２の発光手段を前記可動体に固定し、前
記第２の発光手段からのレーザ光から第２の２次光源を
作る第３の光学部材を前記投光装置本体に固定し、前記
第３の光学部材により作られた前記第２の２次光源から
のレーザ光を下方へ投光する第４の光学部材を前記可動
体に固定した。

【００１５】更に、請求項３記載の発明のレーザ投光装
置は、前記投光装置本体に固定され、前記第１の発光手
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及び第２の光学部材とにレーザ光を向ける
第１の光路変更手段と、前記可動体に固定され、前記第
２の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３及び第４の光学部材とにレーザ
光を向ける第２の光路変更手段とを備えている。

【００１６】

【作用】請求項１記載の発明のレーザ投光装置では、可
動体に第１の光学部材及び第２の発光手段だけしか固定
されていないので、可動体全体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。

【００１７】また、請求項２記載の発明のレーザ投光装
置では、可動体に第１の光学部材、第２の発光手段及び
第４の光学部材だけしか固定されていないので、可動体
全体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。

【００１８】更に、請求項３記載の発明のレーザ投光装
置では、可動体に、第１の光学部材、第２の発光手段及
び第２の光路変更手段、又は第１の光学部材、第２の発
光手段、第４の光学部材及び第２の光路変更手段だけし
か固定されていないので、可動体全体の重量が大幅に軽
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。

【００１９】

【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。

【００２０】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、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。

【００２１】投光装置本体１には、円筒状の可動体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、
可視光レーザダイオード（第１の発光手段）４のレーザ
光Ｌ1 から２次光源（第１の２次光源）１４を作る凸レ
ンズ（第１の光学部材）１２と、レーザ光Ｌ2 を水平に
出射する可視光レーザダイオード（第２の発光手段）９
と、可視光レーザダイオード９からのレーザ光Ｌ2 を凸
レンズ（第３の光学部材）１３へ向けて直角に反射させ
る直角プリズム（第２の光路変更手段）１１とが、それ
ぞれ固定されている。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。

【００２２】また、投光装置本体１には、レーザ光Ｌ1
を水平に出射する可視光レーザダイオード４と、凸レン
ズ１２により作られた２次光源１４からのレーザ光を上
方へ投光するコリメータレンズ（第２の光学部材）８
と、可視光レーザダイオード９のレーザ光Ｌ2 から２次
光源（第２の２次光源）１５を作る凸レンズ１３と、凸
レンズ１３により作られた２次光源１５からのレーザ光
を下方へ投光するコリメータレンズ（第４の光学部材）
５とが、それぞれ固定されている。コリメータレンズ８
の焦点位置は凸レンズ１２で投影された２次光源１４の
位置と合致し、コリメータレンズ５の焦点位置は凸レン
ズ１３で投影された２次光源１５の位置と合致してい
る。

【００２３】可動体２の中間部には孔２ａが設けられ、
可動体２内には可視光レーザダイオード４からのレーザ
光Ｌ1 を凸レンズ１２へ向けて直角に反射させる直角プ
リズム（第１の光路変更手段）１０が収容されている。
直角プリズム１０は図示しないアームを介して投光装置
本体１に固定されている。コリメータレンズ５は直角プ
リズム１１からのレーザ光Ｌ2 を下方へ投光する。

【００２４】図２に示すように、ワイヤ３の長さをＬ、
凸レンズ１２の倍率をｍ、コリメータレンズ８の焦点距
離をｆ1 とすると、それぞれの関係はＬ＝ｆ1 ／（１＋
ｍ）である。また、ワイヤ３の長さをＬ、凸レンズ１３
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、それぞれの関係はＬ＝ｆ2 ／ｍである。

【００２５】上述のようにＬ＝ｆ1 ／（１＋ｍ）＝ｆ2
／ｍとすることによりレーザ光Ｌ1，Ｌ2 の傾き角θ1
，θ2 は可動体２の傾き角θ3 と等しくなり、レーザ
光Ｌ1，Ｌ2 の傾き補正を同時に行うことができる。

【００２６】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 は孔２ａを通過して直角
プリズム１０の反射面１０ａで凸レンズ１２へ向けて直
角に反射される。凸レンズ１２によって可視光レーザダ
イオード４の２次光源１４が作られ、２次光源１４から
のレーザ光はコリメータレンズ８によって平行光にさ
れ、図示しない天井へ照射される。

【００２７】一方、可視光レーザダイオード９からはレ
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１１の反射面１１ａで凸レンズ１３へ向け
て直角に反射される。凸レンズ１３によって可視光レー
ザダイオード９の２次光源１５が作られ、２次光源１５
からのレーザ光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。

【００２８】レーザ投光装置が傾いた場合、図２に示す
ように、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（θ1 ＝θ2 ＝θ3
）。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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に凸レンズ１２、直角プリズム１１
及び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。

【００３２】図３はこの発明の第１実施例の変形例に係
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。

【００３３】第１実施例では可動体２の上部に凸レンズ
１２を固定したが、この変形例では凸レンズ１２に代え
て凹レンズ３２を固定した。

【００３４】図４に示すように、ワイヤ３の長さをＬ、
凹レンズ３２の倍率をｍ、コリメータレンズ２８の焦点
距離をｆ3 とすると、それぞれの関係はＬ＝ｆ3 ／（１
−ｍ）である。また、ワイヤ３の長さをＬ、凸レンズ１
３の倍率をｍ、コリメータレンズ５の焦点距離をｆ4 と
すると、それぞれの関係はＬ＝ｆ4 ／ｍである。このよ
うにＬ＝ｆ3 ／（１−ｍ）＝ｆ4 ／ｍとすることにより
レーザ光Ｌ1 ，Ｌ2 の傾き角θ1 ，θ2 は可動体２の傾
き角θ3 と等しくなり、レーザ光Ｌ1 ，Ｌ2 の傾き補正
を同時に行うことができる。

【００３５】可視光レーザダイオード４から水平方向へ
出射されたレーザ光Ｌ1 は孔２ａを通過して直角プリズ
ム１０の反射面１０ａで凹レンズ３２へ向けて直角に反
射され、凹レンズ３２によって可視光レーザダイオード
４の２次光源３４が凹レンズ３２の前側に作られ、２次
光源３４からのレーザ光はコリメータレンズ２８によっ
て平行光にされ、図示しない天井へ照射される。

【００３６】この変形例によれば、第１実施例と同様の
効果を得ることができる。

【００３７】図５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。

【００３８】第１実施例では可動体２に凸レンズ１２、
直角プリズム１１及び可視光レーザダイオード９を固定
したが、この第２実施例では可動体４２にコリメータレ
ンズ４５を更に固定し、また凸レンズ１３に代えて可視
光レーザダイオード９の２次光源５５を作る凹レンズ５
３を可動体４２内に収容した。凹レンズ５３は図示しな
いアームを介して投光装置本体１に固定されている。

【００３９】図６に示すように、ワイヤ３の長さをＬ、
凸レンズ１２の倍率をｍ、コリメータレンズ８の焦点距
離をｆ5 とすると、それぞれの関係はＬ＝ｆ5 ／（１＋
ｍ）である。また、ワイヤ３の長さをＬ、凹レンズ５３
の倍率をｍ、コリメータレンズ４５の焦点距離ｆ6 とす
ると、それぞれの関係はＬ＝ｆ6 ／（１−ｍ）である。
このようにＬ＝ｆ5 ／（１＋ｍ）＝ｆ6 ／（１−ｍ）と
することによりレーザ光Ｌ1 ，Ｌ2 の傾き角θ1 ，θ2
は可動体３２の傾き角θ3 と等しくなり、レーザ光Ｌ1
，Ｌ2 の傾き補正を同時に行うことができる。

【００４０】可視光レーザダイオード９から水平方向へ
出射されたレーザ光Ｌ2 は直角プリズム１１の反射面１
１ａで凹レンズ５３へ向けて直角に反射され、凹レンズ
５３によって可視光レーザダイオード９の２次光源５５
が凹レンズ５３の前側に作られ、２次光源５５からのレ
ーザ光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。

【００４１】この第２実施例によれば、第１実施例と同
様の効果を得ることができる。

【００４２】図７はこの発明の第２実施例の変形例に係
るレーザ投光装置を示す縦断面図、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。第１及び
第２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。

【００４３】図５の第２実施例では可動体３２に凸レン
ズ１２を固定したが、この変形例では図３の変形例と同
様に凸レンズ１２に代えて凹レンズ３２を固定した。

【００４４】図８に示すように、ワイヤ３の長さをＬ、
凹レンズ３２の倍率をｍ、コリメータレンズ８の焦点距
離をｆ7 とすると、それぞれの関係はＬ＝ｆ7 ／（１−
ｍ）である。また、ワイヤ３の長さをＬ、凹レンズ５３
の倍率をｍ、コリメータレンズ４５の焦点距離をｆ8 と
すると、それぞれの関係はＬ＝ｆ8 ／（１−ｍ）であ
る。このようにＬ＝ｆ7 ／（１−ｍ）＝ｆ8 ／（１−
ｍ）とすることによりレーザ光Ｌ1 ，Ｌ2 の傾き角θ1
，θ2 は可動体３２の傾き角θ3 と等しくなり、レー
ザ光Ｌ1 ，Ｌ2 の傾き補正を同時に行うことができる。

【００４５】可視光レーザダイオード４から水平方向へ
出射されたレーザ光Ｌ1 は孔４２ａを通過して直角プリ
ズム１０の反射面１０ａで凹レンズ３２へ向けて直角に
反射され、凹レンズ３２によって可視光レーザダイオー
ド４の２次光源３４が凹レンズ３２の前側に作られ、２
次光源３４からのレーザ光はコリメータレンズ８によっ
て平行光にされ、図示しない天井へ照射される。

【００４６】この変形例によれば、第１実施例と同様の
効果を得ることができる。

【００４７】なお、上述の各実施例では可動体２，４２
をワイヤ３で吊り下げたが、可動体２，４２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２，４２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。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
のレーザ投光装置によれば、可動体に第１の光学部材及
び第２の発光手段だけしか固定されていないので、可動
体全体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。

【００４９】また、請求項２記載の発明のレーザ投光装
置によれば、可動体に第１の光学部材、第２の発光手段
及び第４の光学部材だけしか固定されていないので、可
動体全体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。

【００５０】更に、請求項３記載の発明のレーザ投光装
置によれば、可動体に、第１の光学部材、第２の発光手
段及び第２の光路変更手段、又は第１の光学部材、第２
の発光手段、第４の光学部材及び第２の光路変更手段だ
けしか固定されていないので、可動体全体の重量が大幅
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。

【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１実施例の変形例に係るレ
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２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２実施例の変形例に係るレ
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は従来の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。

【符号の説明】

１ 投光装置本体 ２，４２ 可動体 ３ ワイヤ ４，９ 可視光レーザダイオード ５，８，２８，４５ コリメータレンズ ６ 制動板 ７ 磁石 １０，１１ 直角プリズム １２，１３ 凸レンズ １４，１５，３４，５５ ２次光源 ３２，５３ 凹レンズ

Claims (3)

【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を備
   え、 レーザ光を鉛直の上方と下方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第１の発光手段を前記投光装置本体
   に固定し、 前記第１の発光手段からのレーザ光から第１の２次光源
   を作る第１の光学部材を前記可動体に固定し、 前記第１の光学部材により作られた前記第１の２次光源
   からのレーザ光を上方へ投光する第２の光学部材を前記
   投光装置本体に固定し、 レーザ光を出射する第２の発光手段を前記可動体に固定
   し、 前記第２の発光手段からのレーザ光から第２の２次光源
   を作る第３の光学部材と、前記第３の光学部材により作
   られた前記第２の２次光源からのレーザ光を下方へ投光
   する第４の光学部材とを、前記投光装置本体にそれぞれ
   固定したことを特徴とするレーザ投光装置。
2. 【請求項２】 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を備
   え、 レーザ光を鉛直の上方と下方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第１の発光手段を前記投光装置本体
   に固定し、 前記第１の発光手段からのレーザ光から第１の２次光源
   を作る第１の光学部材を前記可動体に固定し、 前記第１の光学部材により作られた前記第１の２次光源
   からのレーザ光を上方へ投光する第２の光学部材を前記
   投光装置本体に固定し、 レーザ光を出射する第２の発光手段を前記可動体に固定
   し、 前記第２の発光手段からのレーザ光から第２の２次光源
   を作る第３の光学部材を前記投光装置本体に固定し、 前記第３の光学部材により作られた前記第２の２次光源
   からのレーザ光を下方へ投光する第４の光学部材を前記
   可動体に固定したことを特徴とするレーザ投光装置。
3. 【請求項３】 前記投光装置本体に固定され、前記第１
   の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及び第２の光学部材とにレーザ光
   を向ける第１の光路変更手段と、 前記可動体に固定され、前記第２の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３
   及び第４の光学部材とにレーザ光を向ける第２の光路変
   更手段とを備えていることを特徴とする請求項１又は２
   記載のレーザ投光装置。