JPH085375A - リング状レーザースポット - Google Patents
リング状レーザースポットInfo
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- JPH085375A JPH085375A JP6163132A JP16313294A JPH085375A JP H085375 A JPH085375 A JP H085375A JP 6163132 A JP6163132 A JP 6163132A JP 16313294 A JP16313294 A JP 16313294A JP H085375 A JPH085375 A JP H085375A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
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- G02B27/0988—Diaphragms, spatial filters, masks for removing or filtering a part of the beam
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/58—Optics for apodization or superresolution; Optical synthetic aperture systems
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
［目的］ 本発明はレーザー光による投光機に係わり、
特に、コリメータレンズと被照射物との間に絞りを形成
し、回折縞から形成されたリング状の投影像を有する投
影像を投光することのできるリング状レーザースポット
を提供することを目的とする。 ［構成］ 本発明はレーザー光源がレーザー光を射出
し、送光手段が、レーザー光を被照射物に向けて送出し
て、被照射物上に第１の投影像を形成し、この送光手段
と該被照射物との間に形成された絞り部材が、レーザー
光の形状を整えると共に、被照射物上に回折縞からなる
リング状の第２の投影像を形成する様になっている。
特に、コリメータレンズと被照射物との間に絞りを形成
し、回折縞から形成されたリング状の投影像を有する投
影像を投光することのできるリング状レーザースポット
を提供することを目的とする。 ［構成］ 本発明はレーザー光源がレーザー光を射出
し、送光手段が、レーザー光を被照射物に向けて送出し
て、被照射物上に第１の投影像を形成し、この送光手段
と該被照射物との間に形成された絞り部材が、レーザー
光の形状を整えると共に、被照射物上に回折縞からなる
リング状の第２の投影像を形成する様になっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザー光による投光機
に係わり、特に、コリメータレンズと被照射物との間に
絞りを形成し、回折縞から形成されたリング状の投影像
を有する投影像を投光することのできるリング状レーザ
ースポットに関するものである。
に係わり、特に、コリメータレンズと被照射物との間に
絞りを形成し、回折縞から形成されたリング状の投影像
を有する投影像を投光することのできるリング状レーザ
ースポットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、トンネル工事や上下水道管等の設
置工事、建築工事現場での墨出し作業等を行うためのガ
イドとして、レーザー光による投光機が使用されてい
る。これらの投光機に使用されるレーザー光は、一般的
には、ターゲット等の目標物に投影して中心を決定する
用途が多く、このため投影像は円形が多くなっている。
投影像を左右上下、更には斜めに楕円形又は長方形の形
状にすると、中心点の決定が困難になるからである。
置工事、建築工事現場での墨出し作業等を行うためのガ
イドとして、レーザー光による投光機が使用されてい
る。これらの投光機に使用されるレーザー光は、一般的
には、ターゲット等の目標物に投影して中心を決定する
用途が多く、このため投影像は円形が多くなっている。
投影像を左右上下、更には斜めに楕円形又は長方形の形
状にすると、中心点の決定が困難になるからである。
【０００３】また、レーザー光による投光機は、定めら
れた一定距離で使用される用途は少なく、近距離から数
百メートルに至るまで使用されることが多く、距離に係
わらず、投影されるレーザースポットは同一な大きさで
あることが要求されている。このためレーザー光による
投光機は、光学系により拡大投光されたコリメート光が
使用されている。
れた一定距離で使用される用途は少なく、近距離から数
百メートルに至るまで使用されることが多く、距離に係
わらず、投影されるレーザースポットは同一な大きさで
あることが要求されている。このためレーザー光による
投光機は、光学系により拡大投光されたコリメート光が
使用されている。
【０００４】光学系によりレーザー光を拡大投光する
と、略光源のレーザー光の断面形状と同じ投影像が得ら
れる。従って、レーザー管を光源とした投光機では、レ
ーザー光による投影像は略円形となり、半導体レーザー
を光源とした投光機では、レーザー光による投影像は略
長方形となる。半導体レーザーを光源とした投光機の投
影像が長方形であるのは、半導体レーザーのレーザー射
出面が長方形であるからである。
と、略光源のレーザー光の断面形状と同じ投影像が得ら
れる。従って、レーザー管を光源とした投光機では、レ
ーザー光による投影像は略円形となり、半導体レーザー
を光源とした投光機では、レーザー光による投影像は略
長方形となる。半導体レーザーを光源とした投光機の投
影像が長方形であるのは、半導体レーザーのレーザー射
出面が長方形であるからである。
【０００５】そこで、半導体レーザーの射出光を円形と
するために、アナモフィック光学系を使用する方法と、
絞りを使用する方法が案出されている。
するために、アナモフィック光学系を使用する方法と、
絞りを使用する方法が案出されている。
【０００６】アナモフィック光学系を使用して射出光を
円形にする方法は、アナモフィック光学系が、縦横比を
定めたスポット光を得ることができることに着目し、縦
横比を略同一にすることにより、射出光を略円形にする
ものである。
円形にする方法は、アナモフィック光学系が、縦横比を
定めたスポット光を得ることができることに着目し、縦
横比を略同一にすることにより、射出光を略円形にする
ものである。
【０００７】絞りを使用して射出光を円形にする方法
は、図８に示す様に、半導体レーザー１１００と、合焦
レンズ２０００と、絞り３０００と、コリメートレンズ
４０００とから構成されており、半導体レーザ１１００
からのレーザー光を、まず合焦レンズ２０００で合焦さ
せ、これを絞り３０００で円形に整えるものである。こ
の絞り３０００は、通常、２〜３φμｍ程度の大きさが
最適とされており、絞り３０００によってレーザー光の
余分な楕円形状部分がカットされ、投影光を略円形にす
ることができる。
は、図８に示す様に、半導体レーザー１１００と、合焦
レンズ２０００と、絞り３０００と、コリメートレンズ
４０００とから構成されており、半導体レーザ１１００
からのレーザー光を、まず合焦レンズ２０００で合焦さ
せ、これを絞り３０００で円形に整えるものである。こ
の絞り３０００は、通常、２〜３φμｍ程度の大きさが
最適とされており、絞り３０００によってレーザー光の
余分な楕円形状部分がカットされ、投影光を略円形にす
ることができる。
【０００８】なお、半導体レーザーの射出光を円形とす
るために、アナモフィック光学系を使用する方法と、絞
りを使用する方法とを併用する場合も考えられている。
るために、アナモフィック光学系を使用する方法と、絞
りを使用する方法とを併用する場合も考えられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記アナ
モフィック光学系を使用して射出光を円形にする方法
は、本来、縦横比を規定したスポット光を得るためのも
のであるため、縦横比を同一にして円形のスポット光を
得るためには、充分大きな光学系を採用する必要があ
り、更に、絞りを併用した構成とすると部品点数が増大
して高価格となるという問題点があった。
モフィック光学系を使用して射出光を円形にする方法
は、本来、縦横比を規定したスポット光を得るためのも
のであるため、縦横比を同一にして円形のスポット光を
得るためには、充分大きな光学系を採用する必要があ
り、更に、絞りを併用した構成とすると部品点数が増大
して高価格となるという問題点があった。
【００１０】また絞りを使用して射出光を円形にする方
法は、絞りと半導体レーザーとの位置合わせが困難であ
り、しかも半導体レーザーは温度の影響を受けて発光部
分が移動する傾向がある。このため、絞りの実用上の大
きさは１００φμｍ程度にする必要があり、絞りの大き
さが増大することから、完全なリング状でない回折光が
混入し、投影像がボケて中心点を決定しにくいという問
題点があった。
法は、絞りと半導体レーザーとの位置合わせが困難であ
り、しかも半導体レーザーは温度の影響を受けて発光部
分が移動する傾向がある。このため、絞りの実用上の大
きさは１００φμｍ程度にする必要があり、絞りの大き
さが増大することから、完全なリング状でない回折光が
混入し、投影像がボケて中心点を決定しにくいという問
題点があった。
【００１１】また、単なる一様な円形の投影像では、中
心点を特定することができず、円形の投影像の中で目測
により中心点を決定しなければならないという問題点が
あった。
心点を特定することができず、円形の投影像の中で目測
により中心点を決定しなければならないという問題点が
あった。
【００１２】従って、簡便な構成でコストが安く、投影
像の中心点が特定し易いレーザースポットの出現が強く
望まれていた。
像の中心点が特定し易いレーザースポットの出現が強く
望まれていた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
案出されたもので、レーザー光を射出するためのレーザ
ー光源と、このレーザー光源から射出されたレーザー光
を被照射物に向けて送出し、この被照射物上で第１の投
影像を形成するための送光手段と、この送光手段と該被
照射物との間に形成され、レーザー光の形状を整えると
共に、前記被照射物上で回折縞からなるリング状の第２
の投影像を形成するための絞り部材とから構成されてい
る。
案出されたもので、レーザー光を射出するためのレーザ
ー光源と、このレーザー光源から射出されたレーザー光
を被照射物に向けて送出し、この被照射物上で第１の投
影像を形成するための送光手段と、この送光手段と該被
照射物との間に形成され、レーザー光の形状を整えると
共に、前記被照射物上で回折縞からなるリング状の第２
の投影像を形成するための絞り部材とから構成されてい
る。
【００１４】そして本発明は、送光手段がコリメートレ
ンズから構成されており、
ンズから構成されており、
【００１５】Ｄ＜（ｆ／ｒ）＊λ 又は （ｒ／λ）＜
（ｆ／Ｄ）＝Ｆno
（ｆ／Ｄ）＝Ｆno
【００１６】の何れかの条件を満たすこともできる。
【００１７】また本発明は、回折による像の拡がりを２
Ｒ’とし、コリメートレンズによる像の拡がり２Ｒとし
た時、Ｒ≦（１.５〜２.０）＊Ｒ’とすることもでき
る。
Ｒ’とし、コリメートレンズによる像の拡がり２Ｒとし
た時、Ｒ≦（１.５〜２.０）＊Ｒ’とすることもでき
る。
【００１８】更に本発明は、絞り部材にアポジゼーショ
ンフィルタを追加することもできる。
ンフィルタを追加することもできる。
【００１９】
【作用】以上の様に構成された本発明は、レーザー光源
がレーザー光を射出し、送光手段が、レーザー光を被照
射物に向けて送出して、被照射物上に第１の投影像を形
成し、この送光手段と該被照射物との間に形成された絞
り部材が、レーザー光の形状を整えると共に、被照射物
上に回折縞からなるリング状の第２の投影像を形成する
様になっている。
がレーザー光を射出し、送光手段が、レーザー光を被照
射物に向けて送出して、被照射物上に第１の投影像を形
成し、この送光手段と該被照射物との間に形成された絞
り部材が、レーザー光の形状を整えると共に、被照射物
上に回折縞からなるリング状の第２の投影像を形成する
様になっている。
【００２０】そして本発明は、送光手段をコリメートレ
ンズとし、
ンズとし、
【００２１】Ｄ＜（ｆ／ｒ）＊λ 又は （ｒ／λ）＜
（ｆ／Ｄ）＝Ｆno
（ｆ／Ｄ）＝Ｆno
【００２２】の何れかの条件を満たす様にすることもで
きる。
きる。
【００２３】また本発明は、回折による像の拡がりを２
Ｒ’、コリメートレンズによる像の拡がり２Ｒとすれ
ば、Ｒ≦（１.５〜２.０）＊Ｒ’とすることもできる。
Ｒ’、コリメートレンズによる像の拡がり２Ｒとすれ
ば、Ｒ≦（１.５〜２.０）＊Ｒ’とすることもできる。
【００２４】更に本発明は、絞り部材とアポジゼーショ
ンフィルタとを組み合わせることもできる。
ンフィルタとを組み合わせることもできる。
【００２５】
【００２６】「原理」
【００２７】半導体レーザーの発光面は長方形をしてお
り、一例をあげれば、短い方が約０.５μｍとすると長
手方向は２〜３μｍである。そこで有限の大きさを有す
る光源の拡がりと回折ビームの拡がりの式より概略を求
め、回折が適切でリング状となる値を示すことにする。
り、一例をあげれば、短い方が約０.５μｍとすると長
手方向は２〜３μｍである。そこで有限の大きさを有す
る光源の拡がりと回折ビームの拡がりの式より概略を求
め、回折が適切でリング状となる値を示すことにする。
【００２８】図２に示す様に、有限な大きさを有する光
源をレンズの焦点位置に設置した照明光学系では、一般
に次式の様に表された拡がり角θをもっている。
源をレンズの焦点位置に設置した照明光学系では、一般
に次式の様に表された拡がり角θをもっている。
【００２９】ｔａｎθ＝ｒ／ｆ
【００３０】従って、レンズより距離Ｌだけ離れた位置
での像の拡がり２Ｒは、
での像の拡がり２Ｒは、
【００３１】２Ｒ＝２＊Ｌ＊ｔａｎθ＋Ｄ
【００３２】＝Ｌ・（２ｒ／ｆ）＋Ｄ
【００３３】・・・・・第１式
【００３４】となる。
【００３５】ここで、ｆは焦点距離
【００３６】Ｄはレンズの開口である。
【００３７】ｒは光源の大きさ
【００３８】λは光源の波長 である。
【００３９】即ち、レンズより距離Ｌだけ離れた観察面
では、通常、光源の形を拡大した様な照明範囲ムラが現
れることになる。
では、通常、光源の形を拡大した様な照明範囲ムラが現
れることになる。
【００４０】次に、波動光学の立場から回折によるビー
ムの拡がり角θを考察すると、図３に示す様に、
ムの拡がり角θを考察すると、図３に示す様に、
【００４１】ｓｉｎθ＝λ／Ｄ
【００４２】となり、λ《Ｄ であれば、ｓｉｎθ≒ｔ
ａｎθ であるから
ａｎθ であるから
【００４３】レンズより距離Ｌだけ離れた位置での像の
拡がり２Ｒ’は、
拡がり２Ｒ’は、
【００４４】２Ｒ’＝２＊（λ／Ｄ）＊Ｌ＋Ｄ
【００４５】第２式
【００４６】となる。
【００４７】即ち、光学系の開口Ｄにより、像のぼやけ
かたが変化することになる。
かたが変化することになる。
【００４８】従って、観察面における照明ムラをなく
し、照明を円形にするためには、以下の条件を満たす必
要がある。
し、照明を円形にするためには、以下の条件を満たす必
要がある。
【００４９】２Ｒ＜２Ｒ’
【００５０】第３式
【００５１】即ち、回折による像の拡がり２Ｒ’が、レ
ンズによる像の拡がり２Ｒより大きくなる様にすればよ
い。
ンズによる像の拡がり２Ｒより大きくなる様にすればよ
い。
【００５２】従って第３式に、第１式と第２式を代入す
れば、
れば、
【００５３】（２ｒ／ｆ）＊Ｌ＋Ｄ＜（２λ／Ｄ）＊Ｌ
＋Ｄ
＋Ｄ
【００５４】となり、
【００５５】（ｒ／ｆ）＜（λ／Ｄ）
【００５６】の条件を得ることができる。
【００５７】この結果、観察面における照明ムラをなく
し、照明を円形にするためには、
し、照明を円形にするためには、
【００５８】Ｄ＜（ｆ／ｒ）＊λ 又は （ｒ／λ）＜
（ｆ／Ｄ）＝Ｆno
（ｆ／Ｄ）＝Ｆno
【００５９】第４式
【００６０】なお、Ｆno はＦナンバーである。
【００６１】となる。
【００６２】なおレンズの収差等の問題や、回折が適切
でリング状になる条件、光源の変形率を考慮し、実用的
に円形と見なせる様にするには、
でリング状になる条件、光源の変形率を考慮し、実用的
に円形と見なせる様にするには、
【００６３】Ｒ≦（１.５〜２.０）＊Ｒ’
【００６４】が望ましい。
【００６５】更に、開口Ｄを定めることにより、レンズ
から距離Ｌだけ離れた位置での照明光の大きさが決定さ
れる。
から距離Ｌだけ離れた位置での照明光の大きさが決定さ
れる。
【００６６】例えば、Ｌ＝１００ｍ、λ＝６００ｎｍ
とした時、これらの値を第２式に代入すれば、
とした時、これらの値を第２式に代入すれば、
【００６７】２Ｒ’＝２＊（λ／Ｄ）＊Ｌ＋Ｄ
【００６８】＝２＊（６００ｎｍ／Ｄ）＊１００ｍ＋Ｄ
【００６９】となる。そして、２Ｒ’が最小値となる場
合を考察すると、開口Ｄが約１１ｍｍとなり、２Ｒ’＝
２１.９ｍｍと計算される。
合を考察すると、開口Ｄが約１１ｍｍとなり、２Ｒ’＝
２１.９ｍｍと計算される。
【００７０】この結果、目視でも２〜３ｍｍ程度の精度
を得ることができる。
を得ることができる。
【００７１】更に、２ｒ＝３μｍとすれば、
【００７２】（ｒ／λ）＝（１.５μｍ／６００ｎｍ）
＝２.５
＝２.５
【００７３】となり、第４式より、Ｆno≧５ 程度がよ
いことになる。また集光効率を向上させるためには、Ｆ
no を小さくする必要があるので、Ｆno＝５を選択すれ
ば、
いことになる。また集光効率を向上させるためには、Ｆ
no を小さくする必要があるので、Ｆno＝５を選択すれ
ば、
【００７４】ｆ＝Ｆno ＊Ｄ＝５＊１１＝５５ｍｍ
【００７５】となる。
【００７６】そして、回折による回折縞が発生するの
で、この点も考察することにする。
で、この点も考察することにする。
【００７７】第１明線は、
【００７８】ｓｉｎθ＝（３／２）＊（λ／Ｄ）
【００７９】で現れるので、レンズから距離Ｌだけ離れ
た位置では、
た位置では、
【００８０】２Ｒ1’＝２＊（３／２）＊（λ／Ｄ）＊
Ｌ＋Ｄ
Ｌ＋Ｄ
【００８１】となり、回折０次像の１.５倍の位置にリ
ングが現れることになる。
ングが現れることになる。
【００８２】従って、照明光をリング状にすることがで
きる。
きる。
【００８３】「実施例」
【００８４】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
【００８５】図１は、本実施例のリング状レーザースポ
ット１０００の構成を示す図であり、発光素子１００
と、コリメートレンズ２００と、絞り３００とから構成
されている。
ット１０００の構成を示す図であり、発光素子１００
と、コリメートレンズ２００と、絞り３００とから構成
されている。
【００８６】発光素子１００はレーザー光源に該当する
もので、レーザー光を照射するためのものである。発光
素子１００は、コリメートレンズ２００の焦点位置に配
置されいる。なお発光素子１００は、半導体レーザー、
レーザー管等、レーザー光を照射可能な素子であれば、
何れの素子を使用することができる。
もので、レーザー光を照射するためのものである。発光
素子１００は、コリメートレンズ２００の焦点位置に配
置されいる。なお発光素子１００は、半導体レーザー、
レーザー管等、レーザー光を照射可能な素子であれば、
何れの素子を使用することができる。
【００８７】コリメートレンズ２００は送光手段に該当
するもので、発光素子１００から射出されたレーザー光
を平行光として被照射物２０００に向けて送出するため
のものである。送光手段はコリメートレンズ２００に限
ることなく、発光素子１００から射出されたレーザー光
を平行光にすることのできる素子であれば足りる。
するもので、発光素子１００から射出されたレーザー光
を平行光として被照射物２０００に向けて送出するため
のものである。送光手段はコリメートレンズ２００に限
ることなく、発光素子１００から射出されたレーザー光
を平行光にすることのできる素子であれば足りる。
【００８８】絞り３００は、コリメートレンズ２００と
被照射物２０００の間に挿入されるもので、被照射物２
０００上に投影された投影像３０００に回折縞を発生さ
せ、投影像３０００にリング状投影部３２００を形成さ
せるためのものである。なお絞り３００は絞り部材に該
当するものである。
被照射物２０００の間に挿入されるもので、被照射物２
０００上に投影された投影像３０００に回折縞を発生さ
せ、投影像３０００にリング状投影部３２００を形成さ
せるためのものである。なお絞り３００は絞り部材に該
当するものである。
【００８９】以上の様に構成された本実施例は、発光素
子１００を駆動させると、発光素子１００からレーザー
光が照射され、コリメートレンズ２００から被照射物２
０００に向けて送出される。そして、コリメートレンズ
２００から送出されたレーザー光は、絞り３００で絞ら
れて被照射物２０００上に円形に投影され、第１の投影
像に該当する円形投影部３１００が形成される。
子１００を駆動させると、発光素子１００からレーザー
光が照射され、コリメートレンズ２００から被照射物２
０００に向けて送出される。そして、コリメートレンズ
２００から送出されたレーザー光は、絞り３００で絞ら
れて被照射物２０００上に円形に投影され、第１の投影
像に該当する円形投影部３１００が形成される。
【００９０】更に、光は波動としての性質を有するの
で、遮蔽物の陰の部分にもある程度回り込む性質があ
り、この回折の性質から回折縞が発生する。この回折縞
は、半径Ｒ1’の位置でリング状に生ずるので、半径Ｒ1
の位置に第２の投影像に該当するリング状投影部３２０
０が形成される。
で、遮蔽物の陰の部分にもある程度回り込む性質があ
り、この回折の性質から回折縞が発生する。この回折縞
は、半径Ｒ1’の位置でリング状に生ずるので、半径Ｒ1
の位置に第２の投影像に該当するリング状投影部３２０
０が形成される。
【００９１】従って、被照射物２０００上に投影された
投影像３０００は、円形投影部３１００と、半径Ｒ1の
位置に現れたリング状投影部３２００との組み合わせと
なっている。即ち、図１に示された光強度で理解される
様に、中心部には円形投影部３１００に相当する円形の
明るい部分があり、その周囲には比較的暗い円環が取り
まかれており、その外には、リング状投影部３２００に
相当する明るい部分が存在している。
投影像３０００は、円形投影部３１００と、半径Ｒ1の
位置に現れたリング状投影部３２００との組み合わせと
なっている。即ち、図１に示された光強度で理解される
様に、中心部には円形投影部３１００に相当する円形の
明るい部分があり、その周囲には比較的暗い円環が取り
まかれており、その外には、リング状投影部３２００に
相当する明るい部分が存在している。
【００９２】なお、円形投影部３１００の照明ムラを防
止するには、回折による像の拡がり２Ｒ’が、レンズに
よる像の拡がり２Ｒより大きくする必要がある。
止するには、回折による像の拡がり２Ｒ’が、レンズに
よる像の拡がり２Ｒより大きくする必要がある。
【００９３】この条件であるＲ＜Ｒ’であるためには、
第４式に示す様に、
第４式に示す様に、
【００９４】Ｄ＜（ｆ／ｒ）＊λ 又は （ｒ／λ）＜
（ｆ／Ｄ）＝Ｆno
（ｆ／Ｄ）＝Ｆno
【００９５】を満足する必要がある。そして、円形投影
部３１００を充分円形にするためには、Ｒ≦（１.５〜
２.０）＊Ｒ’であることが望ましい。
部３１００を充分円形にするためには、Ｒ≦（１.５〜
２.０）＊Ｒ’であることが望ましい。
【００９６】以上の様に構成されたリング状レーザース
ポット１０００による投影像３０００は、円形投影部３
１００の周囲にリング状のリング状投影部３２００が形
成されるので、投影像３０００の中心点を容易に決定す
ることができるという効果がある。
ポット１０００による投影像３０００は、円形投影部３
１００の周囲にリング状のリング状投影部３２００が形
成されるので、投影像３０００の中心点を容易に決定す
ることができるという効果がある。
【００９７】なお、リング状レーザースポット１０００
の集光効率を向上させるためには、回折縞の強度を小さ
くしたり、光源の変形率を小さくするとよい。
の集光効率を向上させるためには、回折縞の強度を小さ
くしたり、光源の変形率を小さくするとよい。
【００９８】回折縞の強度を小さくするためには、絞り
３００に例えば、アポジゼーションフィルタ４００を追
加すればよい。このアポジゼーションフィルタ４００
は、外周部の濃度が濃くなっており、中心部に向かっ
て、なだらかに濃度が低下する様に構成されたフィルタ
である。通常、回折縞は１つではなく数本生じるが、中
心から離れる程、光強度が弱くなっている。
３００に例えば、アポジゼーションフィルタ４００を追
加すればよい。このアポジゼーションフィルタ４００
は、外周部の濃度が濃くなっており、中心部に向かっ
て、なだらかに濃度が低下する様に構成されたフィルタ
である。通常、回折縞は１つではなく数本生じるが、中
心から離れる程、光強度が弱くなっている。
【００９９】図４に示す様に、本実施例のリング状レー
ザースポット１０００にアポジゼーションフィルタ４０
０を追加すると、中心に近い回折縞を残し、周辺の回折
縞の強度を小さくすることができるので、集光効率が向
上するという効果がある。
ザースポット１０００にアポジゼーションフィルタ４０
０を追加すると、中心に近い回折縞を残し、周辺の回折
縞の強度を小さくすることができるので、集光効率が向
上するという効果がある。
【０１００】そして、光源の変形率を小さくし、集光効
率を向上させるためには、アナモフィック光学系を追加
すればよい。更に、アポジゼーションフィルタ４００と
組み合わせれば、より効果的となる。
率を向上させるためには、アナモフィック光学系を追加
すればよい。更に、アポジゼーションフィルタ４００と
組み合わせれば、より効果的となる。
【０１０１】従って本実施例に、アナモフィック光学系
及びアポジゼーションフィルタ４００を追加すれば、よ
り集光効率を向上させることができるという効果があ
る。
及びアポジゼーションフィルタ４００を追加すれば、よ
り集光効率を向上させることができるという効果があ
る。
【０１０２】次に本実施例の応用例について説明する。
【０１０３】本実施例をレーザー照準装置に応用した例
を図５〜図７に基づいて説明する。
を図５〜図７に基づいて説明する。
【０１０４】レーザー照準装置は図５及び図６に示す様
に、フレーム１と、このフレーム１の前端近傍に形成さ
れた水平な俯仰軸２を中心に回動自在に取り付けれた俯
仰フレーム３と、この俯仰フレーム３に対して鉛直方向
に取り付けられた揺動軸４を中心に揺動自在に形成され
たレーザー発振装置５とから構成されている。
に、フレーム１と、このフレーム１の前端近傍に形成さ
れた水平な俯仰軸２を中心に回動自在に取り付けれた俯
仰フレーム３と、この俯仰フレーム３に対して鉛直方向
に取り付けられた揺動軸４を中心に揺動自在に形成され
たレーザー発振装置５とから構成されている。
【０１０５】俯仰フレーム３の下辺部には、水平補助フ
レーム６が後方に向けて形成されており、この水平補助
フレーム６には、水平なピン７が形成されている。この
ピン７は、スプリング８を介してフレーム１と連結され
ており、スプリング８の弾性復原力により、俯仰フレー
ム３を図５中時計方向に附勢している。
レーム６が後方に向けて形成されており、この水平補助
フレーム６には、水平なピン７が形成されている。この
ピン７は、スプリング８を介してフレーム１と連結され
ており、スプリング８の弾性復原力により、俯仰フレー
ム３を図５中時計方向に附勢している。
【０１０６】ピン７に対して略直交する方向に、俯仰ス
クリュー１０を起立させており、俯仰スクリュー１０に
螺合されたナット１１と、このナット１１に突設された
固定ピン１２を係合させている。そして俯仰スクリュー
１０は、フレーム１に載置された俯仰モータ９の出力軸
に連結されており、俯仰モータ９の駆動力により、俯仰
フレーム３の傾きを可変させることができる。
クリュー１０を起立させており、俯仰スクリュー１０に
螺合されたナット１１と、このナット１１に突設された
固定ピン１２を係合させている。そして俯仰スクリュー
１０は、フレーム１に載置された俯仰モータ９の出力軸
に連結されており、俯仰モータ９の駆動力により、俯仰
フレーム３の傾きを可変させることができる。
【０１０７】俯仰フレーム３の側辺には図７に示す様
に、垂直補助フレーム１３が形成されており、この垂直
補助フレーム１３は、ギアボックス１４を介して揺動モ
ータ１５が取り付けられている。このギアボックス１４
より水平方向にガイドシャフト１６及び揺動スクリュー
１７が延設されており、揺動スクリュー１７は、揺動モ
ータ１５の出力軸に連結されている。そして、揺動スク
リュー１７に螺合されるナットブロック１８は、ガイド
シャフト１６に摺動自在に嵌合されている。
に、垂直補助フレーム１３が形成されており、この垂直
補助フレーム１３は、ギアボックス１４を介して揺動モ
ータ１５が取り付けられている。このギアボックス１４
より水平方向にガイドシャフト１６及び揺動スクリュー
１７が延設されており、揺動スクリュー１７は、揺動モ
ータ１５の出力軸に連結されている。そして、揺動スク
リュー１７に螺合されるナットブロック１８は、ガイド
シャフト１６に摺動自在に嵌合されている。
【０１０８】レーザー発振装置５の後端部には、水平方
向に水平突出ピン１９が取り付けられており、この水平
突出ピン１９は、ナットブロック１８に形成された係合
ピン２０と係合されている。そして水平突出ピン１９と
垂直補助フレーム１３との間には、弾性スプリング２１
が挿入されており、この弾性スプリング２１の弾性復原
力により、レーザー発振装置５は水平方向、即ち、図７
中右方に附勢されている。
向に水平突出ピン１９が取り付けられており、この水平
突出ピン１９は、ナットブロック１８に形成された係合
ピン２０と係合されている。そして水平突出ピン１９と
垂直補助フレーム１３との間には、弾性スプリング２１
が挿入されており、この弾性スプリング２１の弾性復原
力により、レーザー発振装置５は水平方向、即ち、図７
中右方に附勢されている。
【０１０９】以上の様に構成されたレーザー照準装置
は、俯仰モータ９と揺動モータ１５の駆動により、直交
する２方向に回動させることができる。
は、俯仰モータ９と揺動モータ１５の駆動により、直交
する２方向に回動させることができる。
【０１１０】レーザー発振装置５は、上記実施例のリン
グ状レーザースポット１０００が取り付けられている。
グ状レーザースポット１０００が取り付けられている。
【０１１１】
【効果】以上の様に構成された本発明は、レーザー光を
射出するためのレーザー光源と、このレーザー光源から
射出されたレーザー光を被照射物に向けて送出し、この
被照射物上で第１の投影像を形成するための送光手段
と、この送光手段と該被照射物との間に形成され、前記
被照射物上で回折縞からなるリング状の第２の投影像を
形成するための絞り部材とから構成されているので、リ
ング状の第２の投影像により投影像の中心点を容易に決
定することができるという効果がある。
射出するためのレーザー光源と、このレーザー光源から
射出されたレーザー光を被照射物に向けて送出し、この
被照射物上で第１の投影像を形成するための送光手段
と、この送光手段と該被照射物との間に形成され、前記
被照射物上で回折縞からなるリング状の第２の投影像を
形成するための絞り部材とから構成されているので、リ
ング状の第２の投影像により投影像の中心点を容易に決
定することができるという効果がある。
【０１１２】更に本発明は、送光手段がコリメートレン
ズから構成されており、
ズから構成されており、
【０１１３】Ｄ＜（ｆ／ｒ）＊λ 又は （ｒ／λ）＜
（ｆ／Ｄ）＝Ｆno
（ｆ／Ｄ）＝Ｆno
【０１１４】の何れかの条件を満たしていれば、投影像
の照明ムラを防止することができるという効果がある。
の照明ムラを防止することができるという効果がある。
【０１１５】
【図１】本発明の実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の原理を説明する図である。
【図３】本発明の原理を説明する図である。
【図４】本実施例にアポジゼーションフィルタ４００を
追加した構成を説明する図である。
追加した構成を説明する図である。
【図５】本実施例の応用例を説明する図である。
【図６】本実施例の応用例を説明する図である。
【図７】本実施例の応用例を説明する図である。
【図８】従来技術を説明する図である。
１０００ リング状レーザースポット １００ 発光素子 ２００ コリメートレンズ ３００ 絞り ４００ アポジゼーションフィルタ ２０００ 被照射物 ３０００ 投影像 ３１００ 円形投影部 ３２００ リング状投影部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 芳幸 東京都板橋区蓮沼町75番１号 株式会社ト プコン内
Claims (4)
- 【請求項１】 レーザー光を射出するためのレーザー光
源と、このレーザー光源から射出されたレーザー光を被
照射物に向けて送出し、この被照射物上で第１の投影像
を形成するための送光手段と、この送光手段と該被照射
物との間に形成され、前記被照射物上で回折縞からなる
リング状の第２の投影像を形成するための絞り部材とか
らなるリング状レーザースポット。 - 【請求項２】 送光手段がコリメートレンズから構成さ
れており、 Ｄ＜（ｆ／ｒ）＊λ 又は （ｒ／λ）＜（ｆ／Ｄ）＝
Ｆno の何れかの条件を満たしている請求項１記載のリング状
レーザースポット。 但し、Ｄは、コリメートレンズの開口 ｆは、コリメートレンズの焦点距離 ｒは、レーザー光源の大きさ λは、レーザー光源の波長 Ｆnoは、Ｆナンバー である。 - 【請求項３】 回折による像の拡がりを２Ｒ’とし、コ
リメートレンズによる像の拡がり２Ｒとした時、 Ｒ≦（１.５〜２.０）＊Ｒ’ である請求項２記載のリング状レーザースポット。 - 【請求項４】 絞り部材にアポジゼーションフィルタを
追加した請求項１〜３記載のリング状レーザースポッ
ト。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16313294A JP3531014B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | レーザ照準装置 |
| US08/492,743 US5638220A (en) | 1994-06-22 | 1995-06-21 | Device for producing ring-shaped laser spot |
| EP95109623A EP0689080B1 (en) | 1994-06-22 | 1995-06-21 | Ring-shaped laser spot |
| DE69525993T DE69525993T2 (de) | 1994-06-22 | 1995-06-21 | Ringförmiger Laserfleck |
| CN95106882.2A CN1068681C (zh) | 1994-06-22 | 1995-06-22 | 环状激光光点投影机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16313294A JP3531014B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | レーザ照準装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH085375A true JPH085375A (ja) | 1996-01-12 |
| JP3531014B2 JP3531014B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=15767808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16313294A Expired - Lifetime JP3531014B2 (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | レーザ照準装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5638220A (ja) |
| EP (1) | EP0689080B1 (ja) |
| JP (1) | JP3531014B2 (ja) |
| CN (1) | CN1068681C (ja) |
| DE (1) | DE69525993T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010237032A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Mitsubishi Electric Corp | 基準線発生装置及び芯出し装置 |
| JP2013224955A (ja) * | 2013-07-02 | 2013-10-31 | Mitsubishi Electric Corp | 基準線発生装置及び芯出し装置 |
| CN106066542A (zh) * | 2016-08-16 | 2016-11-02 | 中国人民解放军总参谋部第六十研究所 | 复合光焦度激光准直系统 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3200894B2 (ja) * | 1991-03-05 | 2001-08-20 | 株式会社日立製作所 | 露光方法及びその装置 |
| ATE211830T1 (de) | 1998-10-30 | 2002-01-15 | Datalogic Spa | Optisches gerät und verfahren zum anvisieren und visuellen anzeigen eines auslesebereichs |
| US6253160B1 (en) | 1999-01-15 | 2001-06-26 | Trimble Navigation Ltd. | Method and apparatus for calibrating a tool positioning mechanism on a mobile machine |
| JP3892704B2 (ja) | 2001-10-30 | 2007-03-14 | ペンタックス株式会社 | 光波測距儀 |
| JP4824384B2 (ja) * | 2005-10-25 | 2011-11-30 | 株式会社トプコン | レーザ測量機 |
| JP5054346B2 (ja) | 2006-09-13 | 2012-10-24 | 株式会社トプコン | 回転レーザ測量機 |
| US7936511B2 (en) * | 2008-02-19 | 2011-05-03 | B.E. Meyers & Co., Inc | Single laser illuminating and pointing systems |
| DE102009000590A1 (de) | 2009-02-03 | 2010-08-05 | Hilti Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum Projizieren eines Lichtstrahls |
| US20120194561A1 (en) | 2009-09-22 | 2012-08-02 | Nadav Grossinger | Remote control of computer devices |
| US9870068B2 (en) | 2010-09-19 | 2018-01-16 | Facebook, Inc. | Depth mapping with a head mounted display using stereo cameras and structured light |
| US10095016B2 (en) | 2011-01-04 | 2018-10-09 | Nlight, Inc. | High power laser system |
| US9429742B1 (en) * | 2011-01-04 | 2016-08-30 | Nlight, Inc. | High power laser imaging systems |
| US9409255B1 (en) | 2011-01-04 | 2016-08-09 | Nlight, Inc. | High power laser imaging systems |
| US9720244B1 (en) | 2011-09-30 | 2017-08-01 | Nlight, Inc. | Intensity distribution management system and method in pixel imaging |
| US9310248B2 (en) | 2013-03-14 | 2016-04-12 | Nlight, Inc. | Active monitoring of multi-laser systems |
| CN103399407B (zh) * | 2013-08-13 | 2015-04-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于实现圆形光束整形为点环形光束的方法 |
| WO2015059705A1 (en) | 2013-10-23 | 2015-04-30 | Pebbles Ltd. | Three dimensional depth mapping using dynamic structured light |
| KR102099722B1 (ko) | 2014-02-05 | 2020-05-18 | 엔라이트 인크. | 단일-이미터 라인 빔 시스템 |
| LT6250B (lt) | 2014-07-10 | 2016-02-25 | Uab "Altechna R&D" | Lazerinio pluošto skersinio profilio formuotuvas, išsaugantis bangos fronto kreivumą, ir jo panaudojimo būdas |
| JP6554638B2 (ja) | 2015-02-25 | 2019-08-07 | フェイスブック・テクノロジーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーＦａｃｅｂｏｏｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｌｌｃ | 物体によって反射された光の特徴に基づく体積内の物体の識別 |
| CN107637074B (zh) | 2015-03-22 | 2020-09-18 | 脸谱科技有限责任公司 | 使用立体摄像机与结构化光的头戴显示器的深度绘制 |
| US10942275B2 (en) * | 2018-07-28 | 2021-03-09 | Haas Laser Technologies, Inc. | System and method for improving signal-to-noise ratio in a laser imaging system |
| CN109946845B (zh) * | 2019-04-12 | 2022-08-16 | 武汉大学 | 一种望远镜光轴精准对天顶的调节方法 |
| CN111014946A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-04-17 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 水导激光加工装置和加工系统 |
| WO2021196930A1 (zh) * | 2020-04-02 | 2021-10-07 | 杭州欧镭激光技术有限公司 | 一种用于激光雷达的光束整形装置及其对远场光斑的整形方法 |
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| US3990786A (en) * | 1974-10-09 | 1976-11-09 | Kms Fusion, Inc. | Apodizer aperture for lasers |
| JPS5969979A (ja) * | 1982-10-15 | 1984-04-20 | Hitachi Ltd | レ−ザ光源装置 |
| NL8304212A (nl) * | 1983-12-07 | 1984-10-01 | Philips Nv | Enkelvoudige collimatorlens met een asferisch oppervlak. |
-
1994
- 1994-06-22 JP JP16313294A patent/JP3531014B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-06-21 EP EP95109623A patent/EP0689080B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-21 US US08/492,743 patent/US5638220A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-21 DE DE69525993T patent/DE69525993T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-22 CN CN95106882.2A patent/CN1068681C/zh not_active Expired - Fee Related
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| US5638220A (en) | 1997-06-10 |
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| EP0689080B1 (en) | 2002-03-27 |
| CN1068681C (zh) | 2001-07-18 |
| CN1122010A (zh) | 1996-05-08 |
| DE69525993T2 (de) | 2002-11-14 |
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