特許 7051172 レンズ装置およびラインレーザー光照射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-01

(45)【発行日】2022-04-11

(54)【発明の名称】レンズ装置およびラインレーザー光照射装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20220404BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20220404BHJP

   G01C 15/00 20060101ALI20220404BHJP

   G01C 15/02 20060101ALI20220404BHJP

   F21Y 115/30 20160101ALN20220404BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 330

F21V5/04 600

G01C15/00 103C

G01C15/02

F21Y115:30

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021550294

(86)(22)【出願日】2021-04-30

(86)【国際出願番号】 JP2021017149

(87)【国際公開番号】W WO2021221150

(87)【国際公開日】2021-11-04

【審査請求日】2021-08-27

(31)【優先権主張番号】P 2020081307

(32)【優先日】2020-05-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】520155033

【氏名又は名称】塚本 国夫

(74)【代理人】

【識別番号】100216736

【弁理士】

【氏名又は名称】竹井 啓

(74)【代理人】

【識別番号】100082913

【弁理士】

【氏名又は名称】長野 光宏

(74)【代理人】

【識別番号】100202706

【弁理士】

【氏名又は名称】長野 克彦

(72)【発明者】

【氏名】塚本 国夫

【審査官】野木 新治

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３０１７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０９８５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６９３７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ５／０４

Ｇ０１Ｃ １５／００

Ｇ０１Ｃ １５／０２

Ｆ２１Ｙ １１５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザー光を発光するレーザー光源に固定され、前記レーザー光を屈折させることでラインレーザー光を照射するレンズ装置であって、
レンズ部と、
前記レンズ部を前記レーザー光源に固定するための固定部と、を備え、
前記レンズ部は円管形状であり、
前記固定部は、前記レーザー光源で発光した前記レーザー光が、前記レンズ部の中心軸を外して、前記レンズ部に照射されることにより、ラインレーザー光が該レンズ部の全方向３６０度にわたって前記レンズ部から照射可能に、前記レンズ部を前記レーザー光源に固定可能である、
レンズ装置。

【請求項2】

前記レンズ部は、
第１レンズ部と、
第２レンズ部と、を含み、
前記固定部は、
前記第１レンズ部及び前記第２レンズ部の軸方向と、前記レーザー光源で発光した前記レーザー光の進行方向と、が直交する位置、
前記第１レンズ部の軸方向と、前記第２レンズ部の軸方向と、が直交する位置、
かつ、前記レーザー光源で発光した前記レーザー光が、前記第１レンズ部及び前記第２レンズ部の中心軸を外して、前記第１レンズ部及び前記第２レンズ部に照射される位置、
に前記第１レンズ部及び前記第２レンズ部を前記レーザー光源に固定可能である、
請求項１に記載のレンズ装置。

【請求項3】

前記第１レンズ部及び前記第２レンズ部から照射されるラインレーザー光を反射させる第１反射部をさらに備える、
請求項２に記載のレンズ装置。

【請求項4】

前記第１反射部は、該第１反射部に進入する前記ラインレーザー光の少なくとも一部を透過可能である、
請求項３に記載のレンズ装置。

【請求項5】

前記第１反射部は前記固定部に移動可能に設けられており、該第１反射部で反射する前記ラインレーザー光の反射角度を調整可能である、
請求項３又は請求項４に記載のレンズ装置。

【請求項6】

前記レーザー光源で発光した前記レーザー光を反射させる第２反射部をさらに備え、
前記固定部は、前記第２反射部で反射した前記レーザー光が前記レンズ部の中心軸を外して、前記レンズ部に照射されるように、前記レンズ部及び前記第２反射部を前記レーザー光源に固定可能である、
請求項１に記載のレンズ装置。

【請求項7】

前記固定部は、
前記レンズ部を、該レンズ部の軸方向と、前記レーザー光源から進行する前記レーザー光の進行方向とが同軸方向となるように、前記レーザー光源に固定可能である、
請求項６に記載のレンズ装置。

【請求項8】

前記第２反射部は、該第２反射部に進入する前記ラインレーザー光の少なくとも一部を透過可能である、
請求項６又は請求項７に記載のレンズ装置。

【請求項9】

前記第２反射部は前記固定部に移動可能に設けられており、該第２反射部で反射する前記レーザー光の反射角度を調整可能である、
請求項６乃至請求項８のいずれか１つに記載のレンズ装置。

【請求項10】

円管形状である前記レンズ部の内部に空洞部を有する、
請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載のレンズ装置。

【請求項11】

円管形状である前記レンズ部の内部に該レンズ部を支持する支持部を有し、
前記支持部の屈折率は前記レンズ部と異なる、
請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載のレンズ装置。

【請求項12】

請求項１乃至請求項１１のうちいずれか１つのレンズ装置と、
前記レンズ装置に前記レーザー光を供給する光源装置と、を備える、
ラインレーザー光照射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レンズ装置およびラインレーザー光照射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

本技術分野の背景技術として、特開２００５－２１４６７３号公報（特許文献１）がある。この公報には、「レーザ墨出し器のレンズとして円筒レンズを利用すること」が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－２１４６７３号公報

【発明の概要】

【0004】

レーザー光を発光するレーザー光源に固定され、前記レーザー光を屈折させることでラインレーザー光を照射するレンズ装置であって、
レンズ部と、
前記レンズ部を前記レーザー光源に固定するための固定部と、を備え、
前記レンズ部は円管形状であり、
前記固定部は、前記レーザー光源で発光した前記レーザー光が、前記レンズ部の中心軸を外して、前記レンズ部に照射されるように、前記レンズ部を前記レーザー光源に固定可能である、
レンズ装置。

【0005】

レンズ装置と、
前記レンズ装置に前記レーザー光を供給する光源装置と、を備える、
ラインレーザー光照射装置。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態のレンズ装置の斜視図である。

【図2】第１実施形態のレンズ装置を備えるラインレーザー光照射装置の斜視図である。

【図3】第１実施形態のラインレーザー光照射装置の作用を説明する図である。

【図4】第１実施形態のラインレーザー光照射装置の上面図である。

【図5】第１実施形態のラインレーザー光照射装置の機能を説明する図である。

【図6】第１実施形態の第１変形例のレンズ装置の斜視図である。

【図7】第１実施形態の第１変形例のラインレーザー光照射装置の機能を説明する図である。

【図8】第１実施形態の第２変形例のレンズ装置の斜視図である。

【図9】第２実施形態のレンズ装置の斜視図である。

【図10】第３実施形態のレンズ装置の斜視図である。

【図11】第３実施形態のラインレーザー光照射装置の作用を説明する第１図である。

【図12】第３実施形態のラインレーザー光照射装置の作用を説明する第２図である。

【図13】第３実施形態のラインレーザー光照射装置の機能を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

図１乃至図８で示す、第１実施形態のレンズ装置及びラインレーザー光照射装置を説明する。
図１はレンズ装置の斜視図である。
図２はラインレーザー光照射装置の斜視図である。

【0008】

レンズ装置１は、レンズ部２１，２２及び固定部３を備える。
ラインレーザー光照射装置１０は、レンズ装置１及び光源装置であるレーザー光源４を備える。
ラインレーザー光照射装置１０は、レーザー光源４で発光したレーザー光をレンズ部２１，２２に進入させることでラインレーザー光を照射できる。

【0009】

レンズ装置１は、レーザー光を発光するレーザー光源４に固定され、レーザー光を屈折させるための装置である。レンズ装置１のレンズ部２１，２２で屈折したレーザー光はライン状となる。
レンズ装置１のレンズ部２１，２２は固定部３によりレーザー光源４に固定される。

【0010】

レンズ装置１は第１レンズ部２１及び第２レンズ部２２の２つのレンズ部を有する。
レンズ部２１，２２の材料はガラスまたは、透明なプラスチック類である。
なお、垂直方向（ｙ軸方向）における、第１レンズ部２１と第２レンズ部２２とは離間していても、近接していてもよい。

【0011】

レンズ装置１の固定部３は、取付具３Ａ及び留具３Ｂを有する。
固定部３の取付具３Ａはレーザー光源４に螺合または嵌合により固定することができるが、その他の方法で固定されてもよい。
取付具３Ａは開口３Ａ１を含む。
レーザー光源４から発光したレーザー光は開口３Ａ１を通過してレンズ部２１，２２に進入する。
固定部３の留具３Ｂは、取付具３Ａにレンズ部２１，２２を固定するための部材である。
なお、取付具３Ａは切欠３Ａ２を含む。当該切欠３Ａ２は、レンズ部２１，２２から照射されたラインレーザー光を取付具３Ａで遮ることを抑制するために設けられている。これにより、より広範囲にラインレーザー光を照射することができる。

【0012】

ラインレーザー光照射装置１０のレーザー光源４は、スイッチ４Ａを有する。
レーザー光源４はスイッチ４Ａが押されるとレーザー光を発光する。
スイッチ４Ａが押されるとレーザー光がレンズ部２１，２２に進入し、レーザー光が屈折することで、ラインレーザー光照射装置１０からライン状のレーザー光が照射される。

【0013】

ところで、従来において、ラインレーザー光を照射するためのレンズ装置は、その構成が複雑であった。
そこで、本実施形態におけるレンズ装置１のレンズ部２１，２２は円管形状となっている。
また、固定部３は、レーザー光源４で発光したレーザー光が、第１レンズ部２１の中心軸を外して、当該第１レンズ部２１に照射されるように、当該第１レンズ部２１をレーザー光源４に固定する。また、固定部３は、レーザー光源４で発光したレーザー光が、第２レンズ部２２の中心軸を外して、当該第２レンズ部２２に照射されるように、当該第２レンズ部２２をレーザー光源４に固定する。
この構造により、レンズ装置１を有するラインレーザー光照射装置１０はラインレーザー光を照射できる。

【0014】

第１レンズ部２１は、当該第１レンズ部２１の軸方向と、レーザー光源４で発光したレーザー光の進行方向と、が直交するように、固定部３により、レーザー光源４に固定されている。また、第２レンズ部２２は、当該第２レンズ部２２の軸方向と、レーザー光源４で発光したレーザー光の進行方向と、が直交するように、固定部３によりレーザー光源４に固定されている。

【0015】

図３はレンズ装置１の第１レンズ部２１の断面図である。断面のハッチングは省略して図示している。
図３で図示するとおり、円管形状である第１レンズ部２１は、内部に円柱状の空洞部２１Ｂと、当該空洞部２１Ｂを取り囲む厚み部２１Ａと、を備える。なお、図３においては、円管形状である第１レンズ部２１の仮想の中心軸Ｃを点線で図示している。

【0016】

図３を用いて第１実施形態のラインレーザー光照射装置１０の作用を説明する。
レーザー光源４で発光したレーザー光Ｌは固定部３の取付具３Ａの開口３Ａ１を通過して、当該第１レンズ部２１の厚み部２１Ａに進入する。
なお、レーザー光源４で発光したレーザー光Ｌが、第１レンズ部２１の中心軸を外して、当該第１レンズ部２１に照射されるように、当該第１レンズ部２１がレーザー光源４に固定されている。言い換えれば、レーザー光源４で発光した少なくとも一部のレーザー光Ｌの直進方向上に第１レンズ部２１の中心軸Ｃが位置しないように、第１レンズ部２１がレーザー光源４に固定されている。

【0017】

図３で図示するとおり、第１レンズ部２１の厚み部２１Ａに進入したレーザー光が、厚み部２１Ａと、空洞部２１Ｂ又は第１レンズ部２１の外周の空気と、の界面で反射を繰り返すことで、厚み部２１Ａ内の全周にレーザー光が進入することとなる。
そして、厚み部２１Ａと第１レンズ部２１の外周の空気との界面で反射せずに、当該外周の空気へと入射したレーザー光Ｌ１がライン状のレーザー光となる。

【0018】

なお、本実施形態においては、レンズ部２１，２２の直径は５ｍｍであり、空洞部の直径は３ｍｍである。すなわち、レンズ部２１，２２の厚み部の厚みは全周にわたり１ｍｍである。

【0019】

図４は、ラインレーザー光照射装置の上面図である。
図４で図示するとおり、本実施形態においては、第１レンズ部２１の軸方向と、第２レンズ部２２の軸方向と、が直交するように、レーザー光源４に固定されている。

【0020】

第１レンズ部２１は第２レンズ部２２よりレーザー光源４に近い位置にある。言い換えれば、図１において、第１レンズ部２１は第２レンズ部２２より下側に位置する。
第１レンズ部２１及び第２レンズ部２２のいずれか一方から照射されたラインレーザー光Ｌ１及びＬ２の少なくとも一部が、第１レンズ部２１及び第２レンズ部２２の他方に進入しないような位置に、第１レンズ部２１及び第２レンズ部２２がレーザー光源４に固定されている。言い換えれば、レーザー光源４から発光したレーザー光Ｌは、第１レンズ部２１にのみ進入する部分及び第２レンズ部２２にのみ進入する部分を有する。

【0021】

この構成により、ラインレーザー光照射装置１０は、其々直交する２本のライン状のレーザー光Ｌ１及びＬ２を照射できる。
故に、レンズ装置１と、当該レンズ装置１にレーザー光Ｌを供給するレーザー光源４と、を備える、ラインレーザー光照射装置１０は、建築現場などにおいて、例えば、配管等の位置を決める墨出し作業などでも利用できる。

【0022】

図５は、ラインレーザー光照射装置１０の機能を説明する図である。
図５においては、一点鎖線及び破線で仮想の空間Ｒを図示している。
当該空間Ｒ内でラインレーザー光照射装置１０を垂直上向きの状態で利用すると、其々が直交する２つのラインレーザー光Ｌ１及びＬ２を、空間Ｒを構成する壁に広範囲に照射できる。なお、ラインレーザー光照射装置１０自身がラインレーザー光Ｌ１及びＬ２を遮るため、ラインレーザー光照射装置１０の下方にはラインレーザー光Ｌ１及びＬ２が照射されていない領域がある。

【0023】

他の実施形態として、第１レンズ部２１及び第２レンズ部２２のそれぞれに対応する、複数のレーザー光源を備えていてもよい。
他の実施形態として、レンズ装置１を覆う保護部を備えていてもよく、当該保護部はラインレーザー光が通過できる開口部を有する。

【0024】

図６及び図７で示す、第１実施形態の第１変形例のレンズ装置及びラインレーザー光照射装置を説明する。
図６は、第１実施形態の第１変形例のレンズ装置の斜視図である。

【0025】

本変形例のレンズ装置は、第１レンズ部２１及び第２レンズ部２２から照射されるラインレーザー光Ｌ１，Ｌ２を反射させる第１反射部５１をさらに備える。
第１反射部５１は、接続部３Ｃを介して、第１レンズ部２１を固定する留具３Ｂに固定されている。

【0026】

第１反射部５１は、該第１反射部５１に進入するラインレーザー光Ｌ１，Ｌ２の少なくとも一部を透過する。
第１反射部５１で反射するラインレーザー光の反射角が０度より大きくなるような方向に、第１反射部５１の反射面が臨むように、第１反射部５１が固定されている。

【0027】

図７は、第１実施形態の第１変形例のラインレーザー光照射装置の機能を説明する図である。
第１レンズ部２１及び第２レンズ部２２から照射されたラインレーザー光Ｌ１，Ｌ２のうち、第１反射部５１により反射したラインレーザー光が空間Ｒの側方壁に照射される。
特に、第２レンズ部２２から照射されたラインレーザー光Ｌ２が第１反射部５１により反射することにより、水平方向に延びるラインレーザー光Ｌ３を側方壁に照射できる。
なお、第１レンズ部２１から照射されたラインレーザー光のうち、第１反射部５１を介していないラインレーザー光Ｌ１と、第１反射部５１で反射したラインレーザー光Ｌ１と、が重なるような方向に、第１反射部５１の反射面が臨むように、第１反射部５１が固定されている。
第１レンズ部２１及び第２レンズ部２２から照射されたラインレーザー光Ｌ１，Ｌ２のうち、第１反射部５１を透過したラインレーザー光Ｌ１，Ｌ２が空間Ｒの上方壁に照射される。

【0028】

図８で示す、第１実施形態の第２変形例のレンズ装置を説明する。
図８は、第１実施形態の第２変形例のレンズ装置の斜視図である。
第１反射部５１で反射するラインレーザー光Ｌ１，Ｌ２を該ラインレーザー光の進入方向と逆行方向に反射可能な方向に、第１反射部５１の反射面が臨んでいる。すなわち、第１反射部５１の反射面は、図８における垂直下方を臨んで固定されている。これにより、第１レンズ部２１及び第２レンズ部２２から放射されるラインレーザー光の形状Ｌ１，Ｌ２は、上述する図５で示す形状と同じであるが、図５における垂直下方におけるラインレーザー光Ｌ１，Ｌ２の照度を向上できる。

【0029】

他の実施形態として、第１反射部５１の反射面が臨む角度を適宜調節できる調節機構を備えていてもよい。

【0030】

図９で示す、第２実施形態のレンズ装置を説明する。
図９は第２実施形態のレンズ装置の斜視図である。
上述する第１実施形態のレンズ装置と同一の構成要素には同一の符号を付す。上述する第１実施形態と実質的に同様である構成については説明を省略する。

【0031】

第２実施形態のレンズ装置１は、円管形状である第１レンズ部２１及び第２レンズ部２２の内部に該レンズ部を支持する支持部を有する。
支持部は、レンズ部２１，２２を取付具３Ａに固定するための留具３Ｂである。第２実施形態のレンズ装置における留具３Bはレンズ部２１，２２の内部を貫通している。
留具３Bは、レンズ部２１，２２と異なる屈折率を有する部材であればよい。留具３Bは、透過性を有しない、例えば、金属であってもよい。
当該構成により、レンズ部２１，２２の耐久性を向上できる。

【0032】

第２実施形態のレンズ装置１は、第１実施形態のレンズ装置１がより小型・軽量化されたものである。
レンズ部２１，２２の直径は１．２ｍｍであり、空洞部の直径は０．５ｍｍである。すなわち、レンズ部２１，２２の厚み部の厚みは全周にわたり０．３５ｍｍである。
留具３Bの直径は０．２ｍｍである。

【0033】

図１０乃至図１３で示す、第３実施形態のレンズ装置及びラインレーザー光照射装置を説明する。
図１０は第３実施形態のレンズ装置の斜視図である。
上述する第１実施形態のレンズ装置及びラインレーザー光照射装置と同一の構成要素には同一の符号を付す。上述する第１実施形態と実質的に同様である構成については説明を省略する。

【0034】

レンズ装置１は、１つの円管形状の第３レンズ部２３を備える。
レンズ装置１は、レーザー光源４で発光したレーザー光を反射させる第２反射部５２を備える。

【0035】

第３レンズ部２３は、該レンズ部の軸方向と、レーザー光源から進行するレーザー光の進行方向とが同軸方向となるように、固定部３により、レーザー光源に固定可能である。すなわち、第３レンズ部２３は、固定部３である取付具３Ａに固定されており、第３レンズ部２３の軸方向は取付具３Ａから垂直方向に延びている。

【0036】

第２反射部５２は、レーザー光源４から進行するレーザー光Ｌを反射できる位置に、レーザー光源４に固定可能である。すなわち、レンズ装置１をレーザー光源４に取り付けた場合において、第２反射部５２は、レーザー光源４から進行するレーザー光を反射できる位置及び角度で、取付具３Ａに取り付けられている。第２反射部５２は、接続部３Ｄにより取付具３Ａに取り付けられている。

【0037】

図１１は第３実施形態のラインレーザー光照射装置の作用を説明する第１図である。
レーザー光源４で発光した、レーザー光源４から進行するレーザー光Ｌは、固定部３の取付具３Ａの開口３Ａ１を通過して、第２反射部５２で直角に反射する。図１１で示す第２反射部５２はレーザー光Lを直角に反射させるように固定されている。すなわち、第２反射部５２の反射面は４５度傾いている。
第２反射部５２で反射したレーザー光ＬＲは、第３レンズ部２３の中心軸を外して、第３レンズ部２３に進入する。これにより、第３レンズ部２３から水平に延びるラインレーザー光Ｌ４を照射できる。

【0038】

第２反射部５２は、該第２反射部５２に進入するラインレーザー光の少なくとも一部を透過する。
第３レンズ部２３から照射されたラインレーザー光Ｌ４のうち、第２反射部５２に進入するレーザー光Ｌ４の少なくとも一部は第２反射部５２を透過する。

【0039】

図１２は第３実施形態のラインレーザー光照射装置の作用を説明する第２図である。
第２反射部５２を支持する接続部３Ｄは変形可能な部材であり、例えば、金属であってもよい。接続部３Ｄの形状を変形させることにより、第２反射部５２の位置及び角度が調整可能である。
図１２は、図１１で示す状態から、第２反射部５２の角度が変更された状態の図である。
第２反射部５２の反射面が臨む角度が変更されることで、第２反射部５２で反射したレーザー光ＬＲが第３レンズ部２３に進入する位置及び角度が変更される。
図１２において一点鎖線で示す矢印Ａの方向に第２反射部５２が押し上げられて移動することにより、第２反射部５２の反射面が臨む角度が変更される。

【0040】

図１３は、ラインレーザー光照射装置１０の機能を説明する図である。
図１３で示すように、空間Ｒ内でラインレーザー光照射装置１０を垂直上向きの状態で利用すると、水平方向に延びるラインレーザー光Ｌ４を、空間Ｒを構成する側壁の全方向３６０度に照射可能である。そして、上述したとおり、レーザー光源４から進行するレーザー光Ｌの反射角が大きくなるように第２反射部５２の角度が変更されることで、円形のレーザー光Ｌ５がラインレーザー光Ｌ４より上方に照射される。レーザー光Ｌの反射角がさらに大きくなるように第２反射部５２の角度が変更されることで、円状のレーザー光Ｌ５より小さい円状のレーザー光Ｌ６が照射される。さらに、レーザー光Ｌの反射角が大きくなるように第２反射部５２の角度が変更されることで、円状のレーザー光Ｌ６よりさらに小さい円状のレーザー光（図示せず）が照射される。

【0041】

他の実施形態として、ラインレーザー光照射装は、上述した第１実施形態又は第２実施形態のレンズ装置と、第３実施形態のレンズ装置と、をいずれも含んでいてもよい。

【0042】

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。

【符号の説明】

【0043】

１ ：レンズ装置
２１ ：第１レンズ部
２２ ：第２レンズ部
２３ ：第３レンズ部
３ ：固定部
４ ：レーザー光源
５１ ：第１反射部
５２ ：第２反射部
１０ ：ラインレーザー光照射装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】