JPH05107037A - Planar-luminous-flux projecting apparatus for measuring optical cutting beam - Google Patents
Planar-luminous-flux projecting apparatus for measuring optical cutting beamInfo
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、光切断法によって例
えばトンネル断面を計測するために使用される光切断計
測用平板状光束投光装置に関し、詳しくは、トンネル周
壁面などの計測対象物周壁面へ向けて放射状に広がる平
板状光束を投射して計測対象物周壁面上にその周壁面に
沿うリング状の光切断線を生じさせる光切断計測用平板
状光束投光装置の改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat-beam light-projecting device for light-cutting measurement, which is used for measuring, for example, a tunnel cross section by a light-cutting method. The present invention relates to an improvement of a flat-beam light-projecting device for light-cutting measurement, which projects a flat light beam spreading radially toward a wall surface to generate a ring-shaped light cutting line along the peripheral wall surface of a measurement target object. is there.
【0002】[0002]
【従来の技術】周知のように、トンネル掘削時において
トンネルの断面形状が設計通りになっているか否かを知
るため、あるいは既設のトンネルの保守点検のために光
切断法を用いてトンネルの断面形状を計測することが行
われている。このトンネル断面の計測は、トンネル内か
ら投光装置によってトンネル周壁面全周へ向けて放射状
に広がる平板状光束を投射してトンネル周壁面上にその
周方向に沿うリング状の光切断線を生じさせ、この光切
断線をテレビカメラにより撮像し、得られた光切断画像
上での光切断線の位置を検出することにより所定の座標
系におけるトンネルの断面形状を求めるものである。2. Description of the Related Art As is well known, when a tunnel is excavated, a light section method is used to determine whether the cross-sectional shape of the tunnel is as designed or to maintain or inspect the existing tunnel. The shape is being measured. The cross section of this tunnel is measured by projecting a plate-like light beam that spreads radially from the inside of the tunnel toward the entire circumference of the tunnel peripheral wall surface to generate a ring-shaped light cutting line along the circumferential direction on the tunnel peripheral wall surface. Then, the light cutting line is imaged by a television camera, and the position of the light cutting line on the obtained light cutting image is detected to obtain the sectional shape of the tunnel in the predetermined coordinate system.
【0003】このようなトンネル断面計測に使用される
投光装置としては、従来、実開昭62−67212 号公報に示
されているようなものがある。図6はこの従来技術に係
るトンネル断面計測用投光装置の横断平面図である。As a light projecting device used for such tunnel cross-section measurement, there is a device as disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-67212. FIG. 6 is a cross-sectional plan view of a floodlighting device for measuring tunnel cross-section according to this conventional technique.
【0004】図6に示すように、上記従来のトンネル断
面計測用投光装置51は、以下のように構成されている。
横向きの円筒体52の後端部には放物面反射鏡53が同軸状
に接続され、円筒体52及び放物面反射鏡53の外側は緩衝
材54を介してケーシング55で覆われている。また、円筒
体52とケーシング55の前端には、ガラスなどよりなる角
形透明筒56を介して端板57が固定されており、この角形
透明筒56により、円筒体52及び放物面反射鏡53の軸心と
直交する面にそって全周にわたって光の通過を許すスリ
ット状開口部56aが形成されている。As shown in FIG. 6, the conventional tunnel cross-section measurement light projecting device 51 is constructed as follows.
A parabolic reflector 53 is coaxially connected to the rear end of the horizontally oriented cylindrical body 52, and the outer sides of the cylindrical body 52 and the parabolic reflector 53 are covered with a casing 55 via a cushioning material 54. .. An end plate 57 is fixed to the front ends of the cylindrical body 52 and the casing 55 via a rectangular transparent tube 56 made of glass or the like, and the rectangular transparent tube 56 allows the cylindrical body 52 and the parabolic reflector 53 to be fixed. A slit-shaped opening 56a is formed to allow the passage of light over the entire circumference along a plane orthogonal to the axis of the.
【0005】上記放物面反射鏡53の焦点位置にはハロゲ
ンランプなどのランプ光源58が配設されており、上記円
筒体52の内側には、図に示すように、ランプ光源58より
も前方において、第1凸レンズ59と第2凸レンズ60と
が、第1凸レンズ59の前側の焦点Fと第2凸レンズ60の
後側の焦点Fとを一致させた状態で同軸状に配設されて
いる。A lamp light source 58 such as a halogen lamp is disposed at the focal position of the parabolic reflector 53, and inside the cylindrical body 52, as shown in the figure, in front of the lamp light source 58. In, the first convex lens 59 and the second convex lens 60 are coaxially arranged in a state where the front focal point F of the first convex lens 59 and the rear focal point F of the second convex lens 60 are aligned.
【0006】この第1凸レンズ59と第2凸レンズ60の間
の上記焦点Fの位置には、円筒体52の軸心に直交するス
リット板61が配設されており、スリット板61の中央部に
は焦点Fの位置で小さく開口するスリット孔があけられ
ている。また、第2凸レンズ60を通過した光を直角に方
向変換してスリット状開口部56aから放射状に広がる平
板状光束として投射するために、上記端板57の中央部に
は円錐状反射鏡62が配設されている。At the position of the focal point F between the first convex lens 59 and the second convex lens 60, a slit plate 61 orthogonal to the axis of the cylindrical body 52 is arranged, and the slit plate 61 is provided at the center thereof. Has a slit hole that is small at the focal point F. Further, in order to redirect the light passing through the second convex lens 60 to a right angle and project it as a flat light flux that spreads radially from the slit-shaped opening 56a, a conical reflecting mirror 62 is provided at the center of the end plate 57. It is arranged.
【0007】このように構成されるトンネル断面計測用
投光装置51においては、ランプ光源58から発した光線の
一部は、放物面反射鏡53で反射されて平行光線となり、
第1凸レンズ59で屈折して焦点Fに収束された後、第2
凸レンズ60により平行光線とされる。なお、第1凸レン
ズ59を通過後に焦点Fに収束しない非収束光はスリット
板61によって遮断されることになる。そして、第2凸レ
ンズ60を通過した平行光線が、円錐状反射鏡62によって
方向変換され、トンネル周壁面Tへ向けて放射状に広が
る平板状光束として投射されるようになっている。In the tunnel cross-section measuring light projector 51 thus constructed, a part of the light beam emitted from the lamp light source 58 is reflected by the parabolic reflector 53 to become a parallel light beam.
After being refracted by the first convex lens 59 and converged at the focal point F, the second lens
The convex lens 60 forms parallel rays. The non-converging light that does not converge to the focal point F after passing through the first convex lens 59 is blocked by the slit plate 61. Then, the parallel light rays that have passed through the second convex lens 60 are converted in direction by the conical reflecting mirror 62 and projected as a flat light flux that spreads radially toward the tunnel peripheral wall surface T.
【0008】上記投光装置51においては、放物面反射鏡
53によって反射されて平行光線となるのは、ランプ光源
58から全立体角中に放射される光パワーのうち、図6に
示すように、有効集光立体角Ω内へ放射される光パワー
である。また、放射状に広がる平板状光束を投射するこ
とによってトンネル周壁面にその周方向に沿って生じる
リング状の光切断線Cの幅d(トンネル周壁面における
平板状光束の厚み)は、発光点の大きさε(ランプ光源
58の例えばフィラメントの大きさ)と、放物面反射鏡5
3,凸レンズ59及び60,スリット板61よりなる光学系
と、円錐状反射鏡62からトンネル周壁面までの距離Lと
により、その幾何学的な関係から決まることになる。In the above projector 51, a parabolic reflector
It is the lamp light source that is reflected by 53 and becomes parallel rays.
Of the optical power emitted from 58 in all solid angles, it is the optical power emitted into the effective condensing solid angle Ω, as shown in FIG. Further, the width d of the ring-shaped light cutting line C (thickness of the flat light flux on the tunnel circumferential wall surface) generated along the circumferential direction on the circumferential wall surface of the tunnel by projecting the radially spread flat light flux is Size ε (lamp light source
58 eg filament size) and parabolic reflector 5
3, the convex lens 59 and 60, the optical system consisting of the slit plate 61, and the distance L from the conical reflecting mirror 62 to the tunnel peripheral wall surface are determined by the geometrical relationship.
【0009】上記投光装置51においては、スリット板61
のスリット孔位置におけるランプ光源58の像の大きさε
´は、第1凸レンズ59の焦点距離をf10,放物面反射鏡
53の焦点距離をAとすると、ε´=ε・(f10/A)と
なる。ここで、スリット板61の孔径φをこのε´よりも
小さくなるように設計すると、大きさφの光源から放射
された光が第2凸レンズ60によって平行光線とされ、こ
の平行光線が円錐状反射鏡62によって方向変換されて平
板状光束として投射されることにより、トンネル周壁面
に幅dのリング状の光切断線Cが生じることになる。In the light projecting device 51, the slit plate 61
Image size ε of the lamp light source 58 at the slit hole position of
′ Is a focal length of the first convex lens 59 is f 10 , a parabolic reflector
If the focal length of 53 is A, then ε ′ = ε · (f 10 / A). Here, if the hole diameter φ of the slit plate 61 is designed to be smaller than this ε ′, the light emitted from the light source having the size φ is converted into parallel rays by the second convex lens 60, and the parallel rays are reflected by the conical rays. By being redirected by the mirror 62 and projected as a flat light flux, a ring-shaped light cutting line C having a width d is generated on the circumferential wall surface of the tunnel.
【0010】この光切断線Cの幅dは、第2凸レンズ60
と円錐状反射鏡62間の距離が十分短いとし、円錐状反射
鏡62とトンネル周壁面間の距離をL,第2凸レンズ60の
焦点距離をf20とすると、d=φ・(L/f20)とな
る。また、ランプ光源58による光パワーのうち、トンネ
ル周壁面へ投射される平板状光束の形成に寄与する光パ
ワーの効率ηは、η=(Ω/4π)・{φ/〔ε・(f
10/A)〕}2 となる。The width d of the light cutting line C is determined by the second convex lens 60.
If the distance between the conical reflecting mirror 62 and the conical reflecting mirror 62 is sufficiently short, L is the distance between the conical reflecting mirror 62 and the circumferential wall of the tunnel, and the focal length of the second convex lens 60 is f 20 , then d = φ · (L / f 20 ). Further, of the optical power of the lamp light source 58, the efficiency η of the optical power that contributes to the formation of the flat light flux projected on the circumferential wall surface of the tunnel is η = (Ω / 4π) · {φ / [ε · (f
10 / A)]} 2 .
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上記従来のトンネル断
面計測用投光装置においては、光源としてハロゲンラン
プなどのランプ光源を使用し、平板状光束を得るためレ
ンズ系によりこのランプ光源からの光の一部を平行光線
とするようにしたものであるから、トンネル周壁面上に
光束を狭い幅でもって絞り込んだ光パワー密度の高い光
切断線が得られ難い。このため、トンネル断面計測のた
めにトンネル周壁面上に生じた光切断線をテレビカメラ
により撮像する場合、急峻に大きく変化するステップパ
ルス状の光強度分布を示す光切断線像が得られ難く、例
えばトンネル周壁面の光学的反射率が「こけ」などの付
着により低い場合には、トンネル断面の計測精度が悪く
なるという欠点があった。In the above-mentioned conventional floodlight device for measuring tunnel cross-section, a lamp light source such as a halogen lamp is used as a light source, and a lens system is used to obtain light from this lamp light source by using a lens system. Since a part of the light beam is made to be parallel rays, it is difficult to obtain a light cutting line having a high light power density, which is obtained by narrowing the light beam with a narrow width on the circumferential wall surface of the tunnel. Therefore, when an optical cutting line generated on the peripheral wall surface of the tunnel is imaged by a television camera for tunnel cross-section measurement, it is difficult to obtain an optical cutting line image showing a step pulse-like light intensity distribution that sharply changes greatly. For example, when the optical reflectance of the tunnel peripheral wall surface is low due to the adhesion of "moss", there is a drawback that the measurement accuracy of the tunnel cross section becomes poor.
【0012】この発明は、上記従来の欠点を解消するた
めになされたものであって、光切断法により形状計測を
行うべきトンネルなどの計測対象物の周壁面へ向けて放
射状に広がる平板状光束を投射する光切断計測用平板状
光束投光装置において、トンネル周壁面などの計測対象
物周壁面に光束を狭い幅に絞り込んだ光パワー密度の高
い光切断線を生成させることができ、これによりトンネ
ル断面などの計測を精度良く行うことができるようにし
た、光切断計測用平板状光束投光装置の提供を目的とす
る。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional drawbacks, and is a plate-like luminous flux that spreads radially toward the peripheral wall surface of a measuring object such as a tunnel whose shape is to be measured by the optical cutting method. In a flat-beam light-projection device for light-cutting measurement for projecting light, it is possible to generate a light-cutting line having a high optical power density by narrowing the light flux on a peripheral wall surface of a measurement target such as a tunnel peripheral wall surface. An object of the present invention is to provide a flat-beam light-projecting device for measuring light-section, which enables accurate measurement of a tunnel cross-section and the like.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1の光切断計測用平板状光束投光装置は、
筒状をなし、その先端側の一部に略全周にわたって光の
通過を許す所定幅の光通過用窓部を有するケーシング
と、前記ケーシング内の後部に配設された光源と、前記
ケーシング内の前記光源の前方に配設され前記光源から
の光束を前方へ向かわせる光学手段と、前記光通過用窓
部の内側に配設され、前記光学手段からの光束を方向変
換して前記光通過用窓部から放射状に広がる平板状光束
として投射する円錐状反射鏡とを備え、光切断法により
形状計測を行うべき計測対象物の周壁面へ向けて放射状
に広がる平板状光束を投射する光切断計測用平板状光束
投光装置において、前記光源が、出射光軸が前記ケーシ
ングの軸心線方向であるZ軸方向,レーザビーム出射面
から見てpn接合面と平行な方向がX軸方向,レーザビ
ーム出射面から見てpn接合面と垂直な方向がY軸方向
となるように配設された半導体レーザとされており、前
記光学手段が、前記半導体レーザの前方に配設されこの
半導体レーザからのレーザビームが入射されるコリメー
トレンズと、このコリメートレンズの前方に配設され、
YZ面内において前記コリメートレンズにより平行光と
されたレーザビームの厚みを拡大し、この厚みが拡大さ
れたレーザビームに収束性を与える一方、XZ面内にお
いて前記コリメートレンズを通過した発散性を有するレ
ーザビームに収束性を与える集光レンズ系とにより構成
されていることを特徴とするものである。In order to achieve the above-mentioned object, the flat-beam light-projecting device for measuring light-section according to claim 1 comprises:
A casing having a cylindrical shape and a light passage window portion of a predetermined width that allows passage of light over substantially the entire circumference at a part of the tip side thereof, a light source arranged at a rear portion of the casing, and inside the casing. Optical means disposed in front of the light source for directing a light beam from the light source forward, and an optical means disposed inside the light passing window portion for changing the direction of the light beam from the optical means and transmitting the light. A light cutting device that has a conical reflecting mirror that projects as a flat light beam that spreads radially from the window for projection, and projects a flat light beam that spreads radially toward the peripheral wall surface of the measurement target whose shape should be measured by the light cutting method. In the measurement flat-plate light-beam projector, the light source has an emission optical axis in the Z-axis direction which is the axial center line direction of the casing, a direction parallel to the pn junction surface as seen from the laser beam emission surface, and an X-axis direction. Seen from the laser beam emission surface The semiconductor laser is arranged so that the direction perpendicular to the n-junction surface becomes the Y-axis direction, the optical means is arranged in front of the semiconductor laser, and the laser beam from the semiconductor laser is incident thereon. Collimating lens, and arranged in front of this collimating lens,
In the YZ plane, the thickness of the laser beam that is collimated by the collimator lens is expanded, and the laser beam whose thickness is expanded is converged, while in the XZ plane, the laser beam has a divergence property that has passed through the collimator lens. It is characterized in that it is constituted by a condensing lens system for giving a converging property to a laser beam.
【0014】請求項2の光切断計測用平板状光束投光装
置は、請求項1の光切断計測用平板状光束投光装置にお
いて、前記集光レンズ系と前記円錐状反射鏡の間に、前
記集光レンズ系を通過したレーザビームを断面円形光束
にするための円形開口部を有する円形アパチャーを備え
ているものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a flat light beam projecting apparatus for measuring light section according to the flat light projecting apparatus for measuring light section according to claim 1, wherein the condenser lens system and the conical reflecting mirror are provided between the condensing lens system and the conical reflecting mirror. It is provided with a circular aperture having a circular opening for making a laser beam that has passed through the condenser lens system into a circular section light beam.
【0015】[0015]
【作用】この発明による光切断計測用平板状光束投光装
置では、光源として半導体レーザを使用している。半導
体レーザのpn接合における活性層の発光点(発光領
域)から出射されるレーザビームは、出射光軸の方向を
Z軸方向とすると、レーザビーム出射面から見てpn接
合面に対して平行な方向(X軸方向)とこれに垂直な方
向(Y軸方向)とでその拡がり角(発散角)が異なる。
特に、高出力型の半導体レーザでは、図5に示すよう
に、活性層内に発光点がpn接合面に沿って多数形成さ
れるようになっていることから、出射されるレーザビー
ムの指向性がYZ面内とXZ面内とで異なるものとな
る。The flat-beam light-projecting device for light-section measurement according to the present invention uses a semiconductor laser as a light source. The laser beam emitted from the light emitting point (light emitting region) of the active layer in the pn junction of the semiconductor laser is parallel to the pn junction surface when viewed from the laser beam emission surface, when the direction of the emission optical axis is the Z axis direction. The divergence angle (divergence angle) differs between the direction (X-axis direction) and the direction perpendicular to this (Y-axis direction).
In particular, in a high-power type semiconductor laser, as shown in FIG. 5, since a large number of light emitting points are formed in the active layer along the pn junction surface, the directivity of the emitted laser beam is high. Is different between the YZ plane and the XZ plane.
【0016】このため、半導体レーザから出射されたレ
ーザビームをコリメートレンズで平行光線にしようとす
る場合、図5におけるYZ面内においては光源としての
発光点による大きさが小さいので理想に近い平行光線が
得られるが、図5におけるXZ面内においては、発光点
による大きさがYZ面内におけるそれに比べて大きいこ
とから、理想に近い平行光線が得られず発散性を有する
ものとなる。Therefore, when the laser beam emitted from the semiconductor laser is to be converted into parallel rays by the collimator lens, the size of the light emitting point as the light source is small in the YZ plane in FIG. However, in the XZ plane in FIG. 5, since the size due to the light emitting point is larger than that in the YZ plane, parallel rays close to ideal are not obtained, and the light has divergence.
【0017】そこで、この発明による光切断計測用平板
状光束投光装置は上記のように構成されているので、Y
Z面内においては、点光源と見なせる半導体レーザから
のレーザビームがコリメートレンズで平行光とされた
後、集光レンズ系により、そのビームの厚みが拡大され
たレーザビームが収束性を与えられて円錐状反射鏡へ導
かれる一方、XZ面内においては、コリメートレンズを
通過した発散性を有するレーザビームが集光レンズ系に
より収束性を与えられて円錐状反射鏡へ導かれる。この
ようになされたレーザビームを円錐状反射鏡により方向
変換してトンネル周壁面などの計測対象物周壁面へ向け
て放射状に広がる平板状光束として投射するようにした
ので、トンネル周壁面などの計測対象物周壁面に光束を
狭い幅に絞り込んだ光パワー密度の高い光切断線を生成
させることができる。Therefore, since the flat-beam light-projecting device for light-section measurement according to the present invention is constructed as described above, Y
In the Z plane, a laser beam from a semiconductor laser, which can be regarded as a point light source, is collimated by a collimator lens, and then a converging lens system gives a laser beam whose beam thickness has been expanded. While being guided to the conical reflecting mirror, in the XZ plane, the divergent laser beam that has passed through the collimating lens is converged by the converging lens system and guided to the conical reflecting mirror. Since the direction of the laser beam made in this way is changed by a conical reflecting mirror and projected as a flat light beam that spreads radially toward the peripheral wall surface of the measurement object such as the tunnel peripheral wall surface, the measurement of the tunnel peripheral wall surface etc. It is possible to generate an optical cutting line having a high optical power density by narrowing the light flux to a narrow width on the peripheral wall surface of the object.
【0018】また、上記集光レンズ系と円錐状反射鏡と
の間に円形アパチャーを配設することが好ましい。集光
レンズ系を通過したレーザビームを円形アパチャーによ
ってその断面形状が円形な光束に整え、この断面円形光
束とされたレーザビームを円錐状反射鏡に投射すること
により、計測対象物の周壁面へ向けて厚みに局部的な脹
らみのない平板状の光束を投射することができる。A circular aperture is preferably arranged between the condenser lens system and the conical reflecting mirror. The laser beam that has passed through the condenser lens system is shaped into a light beam with a circular cross-section by a circular aperture, and the laser beam that has a circular cross-section is projected onto a conical reflecting mirror. It is possible to project a flat-plate-shaped light beam having no local bulge in the thickness toward it.
【0019】[0019]
【実施例】以下、実施例に基づいてこの発明を説明す
る。図1はこの発明の一実施例による光切断計測用平板
状光束投光装置の構成説明図、図2は図1に示す光切断
計測用平板状光束投光装置のYZ面内における動作を説
明するための図、図3は図1に示す光切断計測用平板状
光束投光装置のXZ面内における動作を説明するための
図である。EXAMPLES The present invention will be described below based on examples. FIG. 1 is a structural explanatory view of a flat beam light projecting apparatus for light cutting measurement according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining an operation in a YZ plane of the flat light beam projecting apparatus for light cutting measurement shown in FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining the operation in the XZ plane of the flat-beam light-projection device for light-section measurement shown in FIG.
【0020】図1において、1はその軸心線方向がトン
ネルの長手方向になるように配される円筒形のケーシン
グである。ケーシング1には、その先端側の一部に全周
にわたって光の通過を許すガラスなどからなる所定幅の
光通過用窓部1aが設けられている。このケーシング1内
には、図に示すように、その後部から光通過用窓部1a側
へ向かって順に、高出力型半導体レーザ2、コリメート
レンズ3、集光レンズ系4と円形アパチャー5及び円錐
状反射鏡6とが図示しない取り付け手段により同軸状に
配設されている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a cylindrical casing which is arranged so that its axial center direction is the longitudinal direction of the tunnel. The casing 1 is provided with a light-passing window portion 1a having a predetermined width and made of glass or the like that allows light to pass through the entire circumference on a part of the front end side thereof. As shown in the figure, inside the casing 1, a high power semiconductor laser 2, a collimating lens 3, a condenser lens system 4, a circular aperture 5 and a cone are arranged in this order from the rear portion thereof toward the light passage window portion 1a. The shape-reflecting mirror 6 and the shape-reflecting mirror 6 are coaxially arranged by a mounting means (not shown).
【0021】上記高出力型半導体レーザ2は、例えば1
ワット程度の出力パワーを有するものであって、図に示
すように、出射光軸がケーシング1の軸心線方向である
Z軸方向,レーザビーム出射面から見てpn接合面と平
行な方向がX軸方向,レーザビーム出射面から見てpn
接合面と垂直な方向がY軸方向となるように配設されて
いる。なお、図1においては、例えば、Z軸方向がトン
ネルの長手方向、X軸方向がトンネルの左右方向、Y軸
方向がトンネルの上下方向に対応する。The high-power type semiconductor laser 2 is, for example, 1
It has an output power of about watts, and as shown in the figure, the emission optical axis is in the Z-axis direction, which is the axial center line direction of the casing 1, and in the direction parallel to the pn junction surface when viewed from the laser beam emission surface. Pn in the X-axis direction as seen from the laser beam emission surface
It is arranged such that the direction perpendicular to the joint surface is the Y-axis direction. In FIG. 1, for example, the Z-axis direction corresponds to the longitudinal direction of the tunnel, the X-axis direction corresponds to the lateral direction of the tunnel, and the Y-axis direction corresponds to the vertical direction of the tunnel.
【0022】高出力型半導体レーザ2からのレーザビー
ムが入射されるコリメートレンズ3は、焦点距離f1を有
している。この実施例では、コリメートレンズ3は、非
球面形状を有し、f1= 5.5mm,開口数NA=0.55であ
る。The collimator lens 3 on which the laser beam from the high power semiconductor laser 2 is incident has a focal length f 1 . In this embodiment, the collimator lens 3 has an aspherical shape, f 1 = 5.5 mm, and numerical aperture NA = 0.55.
【0023】集光レンズ系4は、図に示すように、Y軸
方向においてレンズ作用を持つ姿勢で配設された第1円
筒面凹レンズ7a及び第2円筒面凸レンズ7bと、X軸方向
においてレンズ作用を持つ姿勢で上記第2円筒面凸レン
ズ7bよりも前方である光通過用窓部1a側に配設された第
3円筒面凸レンズ8とにより構成されている。As shown in the figure, the condenser lens system 4 includes a first cylindrical concave lens 7a and a second cylindrical convex lens 7b arranged in a posture having a lens action in the Y-axis direction, and a lens in the X-axis direction. It is configured by a third cylindrical convex lens 8 disposed on the side of the light passing window portion 1a, which is in front of the second cylindrical convex lens 7b in a posture having an action.
【0024】負の焦点距離f2を有する第1円筒面凹レン
ズ7aと正の焦点距離f3を有する収束系レンズの第2円筒
面凸レンズ7bとは、YZ面内(Y軸方向)においてビー
ムエキスパンダとしての作用をなすためのものであり、
YZ面内において、コリメートレンズ3により平行光線
とされたレーザビームの厚みを拡大するとともに、この
厚みが拡大されたレーザビームに第2円筒面凸レンズ7b
によって収束性を与えるようにしている。第1円筒面凹
レンズ7aと第2円筒面凸レンズ7bとは、その主面間距離
a2がa2=f2+f3の関係を満たすように配設されている。
この実施例では、f2=−200 mm,f3=1000mmとし、a2=
800 mmに設定されている。The first concave concave lens 7a having a negative focal length f 2 and the second convex convex lens 7b having a convergent system having a positive focal length f 3 are a beam extractor in the YZ plane (Y-axis direction). To act as a panda,
In the YZ plane, the thickness of the laser beam made into the parallel rays by the collimator lens 3 is expanded, and the second cylindrical convex lens 7b is added to the laser beam whose thickness is expanded.
To give convergence. The distance between the principal surfaces of the first concave concave lens 7a and the second convex convex lens 7b is
a 2 is disposed so as to satisfy the relationship a 2 = f 2 + f 3 .
In this example, f 2 = −200 mm, f 3 = 1000 mm, and a 2 =
It is set to 800 mm.
【0025】集光レンズ系4を構成する他の収束系レン
ズの第3円筒面凸レンズ8は、XZ面内(X軸方向)に
おいてコリメートレンズ3を通過した発散性を有するレ
ーザビームに収束性を与えるためのものである。第3円
筒面凸レンズ8は、円錐状反射鏡6との距離が十分短い
とし、焦点距離をf4,円錐状反射鏡6とトンネル周壁面
Tまでの距離をLとすると、コリメートレンズ3の主面
からの距離aが、1/f4=(1/a)+(1/L)の関
係を満たすように配設されている。この実施例では、f4
=1000mm,L=4mとし、a=1400mmに設定されてい
る。なお、上記第1円筒面凹レンズ7aはコリメートレン
ズ3の主面から距離a1=400mmの位置に配してあるの
で、この第3円筒面凸レンズ8と上記第2円筒面凸レン
ズ7bとの主面間距離a3は、a3=200 mmとされている。The third cylindrical convex lens 8 of the other converging system lens that constitutes the condensing lens system 4 converges the divergent laser beam that has passed through the collimating lens 3 in the XZ plane (X-axis direction). It is for giving. Assuming that the distance between the third cylindrical convex lens 8 and the conical reflecting mirror 6 is sufficiently short, the focal length is f 4 , and the distance between the conical reflecting mirror 6 and the tunnel peripheral wall surface T is L, the main collimating lens 3 It is arranged so that the distance a from the surface satisfies the relationship of 1 / f 4 = (1 / a) + (1 / L). In this example, f 4
= 1000 mm, L = 4 m, and a = 1400 mm. Since the first concave cylindrical lens 7a is arranged at a position a 1 = 400 mm from the main surface of the collimator lens 3, the main convex surface of the third convex cylindrical lens 8 and the second convex convex lens 7b of the second cylindrical surface The distance a 3 is a 3 = 200 mm.
【0026】円形アパチャー5は、集光レンズ系4の第
3円筒面凸レンズ8を通過した後述するレーザビームを
断面円形光束にするためのものであり、上記第3円筒面
凸レンズ8と後述する円錐状反射鏡6との間に配設さ
れ、円形開口部が設けられている。上記コリメートレン
ズ3,集光レンズ系4及びこの円形アパチャー5は、光
学手段を構成している。The circular aperture 5 is for making a laser beam, which will be described later, which has passed through the third cylindrical convex lens 8 of the condensing lens system 4 into a circular light flux in section, and is a conical lens which will be described later with the third cylindrical convex lens 8. It is arranged between the circular reflecting mirror 6 and a circular opening. The collimator lens 3, the condenser lens system 4 and the circular aperture 5 constitute an optical means.
【0027】円錐状反射鏡6は、円形アパチャー5を通
過した後述するレーザビームを方向変換して光通過用窓
部1aから放射状に広がる平板状光束Sとして投射するた
めのものであり、光通過用窓部1aの内側に配設され、頂
角が90°とされている。The conical reflecting mirror 6 is for redirecting a laser beam, which will be described later, which has passed through the circular aperture 5 and projecting it as a flat light beam S radially spreading from the light passing window portion 1a. It is arranged inside the window part 1a and has an apex angle of 90 °.
【0028】次に、上記のように構成される光切断計測
用平板状光束投光装置のYZ面内における動作について
図2を参照しながら説明する。YZ面内においては、こ
の実施例による高出力型半導体レーザ2は、発光点の大
きさが1μm,出射ビーム拡がり角θY がθY =40°を
持つ。したがって、高出力型半導体レーザ2からのレー
ザビームは、コリメートレンズ3によって厚みD1Yを持
つ理想に近い平行光線とされる。この厚みD1Yは、D1Y
=2・f1・tan(θY /2)で与えられ、この実施例
では、D1Y=4mmとなる。Next, the operation in the YZ plane of the flat-beam light-projecting device for light-section measurement configured as described above will be described with reference to FIG. In the YZ plane, the high power semiconductor laser 2 according to this embodiment has a light emitting point size of 1 μm and an outgoing beam divergence angle θ Y of θ Y = 40 °. Therefore, the laser beam from the high-power semiconductor laser 2 is made into a near-ideal parallel beam having a thickness D 1Y by the collimator lens 3. This thickness D 1Y is D 1Y
= 2 · f 1 · tan (θ Y / 2), and in this embodiment, D 1Y = 4 mm.
【0029】コリメートレンズ3によって厚みD1Yを持
つ平行光線とされたレーザビームは、図に示すように、
第1円筒面凹レンズ7a及び第2円筒面凸レンズ7bによ
り、その厚みがD2Yに拡大される。厚みD2Yは、D2Y=
M・D1Yで与えられ、この実施例では、M=|f3/f2|
であることから、D2Y=5×D1Y=20mmとなる。The laser beam made into parallel rays having the thickness D 1Y by the collimator lens 3 is, as shown in the figure,
The thickness is expanded to D 2Y by the first concave lens 7a and the second convex lens 7b. The thickness D 2Y is D 2Y =
Given by M · D 1Y , and in this embodiment, M = | f 3 / f 2 |
Therefore, D 2Y = 5 × D 1Y = 20 mm.
【0030】この厚みがD2Yに拡大されたレーザビーム
は、収束系レンズの第2円筒面凸レンズ7bを介して円形
アパチャー5へ導かれ、円形アパチャー5によって断面
円形光束とされて円錐状反射鏡6へ投射されることにな
る。したがって、Y軸方向(トンネルの上下方向)にお
けるトンネル周壁面Tには、回折限界(L=4mで0.4
mm)まで狭くできる幅dY を持つ光切断線Cを生成させ
ることができる。The laser beam whose thickness is expanded to D 2Y is guided to the circular aperture 5 through the second convex lens 7b of the converging system lens, and is converted into a circular luminous flux by the circular aperture 5 so as to have a conical reflecting mirror. 6 will be projected. Therefore, on the circumferential wall T of the tunnel in the Y-axis direction (vertical direction of the tunnel), the diffraction limit (L = 4 m is 0.4
It is possible to generate a light section line C having a width d Y that can be narrowed to (mm).
【0031】次に、上記のように構成される光切断計測
用平板状光束投光装置のXZ面内における動作について
図3を参照しながら説明する。XZ面内においては、こ
の実施例による高出力型半導体レーザ2は、発光点(発
光領域)の大きさが 100μm,出射ビーム拡がり角θX
がθX =10°を持つ。このため、発光領域が大きいこと
から、高出力型半導体レーザ2からのレーザビームは、
コリメートレンズ3を用いても理想に近い平行光線にな
らない。つまり、コリメートレンズ3の主面位置に大き
さDX の仮想発光点があることと等価な状態になる。仮
想発光点の大きさDX は、DX =2・f1・tan(θX
/2)で与えられ、この実施例では、DX =0.8 mmとな
る。Next, the operation in the XZ plane of the flat-beam light-projecting device for light-section measurement configured as described above will be described with reference to FIG. In the XZ plane, the high power semiconductor laser 2 according to this embodiment has a light emitting point (light emitting region) of 100 μm and an outgoing beam divergence angle θ X.
Has θ X = 10 °. Therefore, since the light emitting region is large, the laser beam from the high power semiconductor laser 2 is
Even if the collimating lens 3 is used, the parallel rays are not close to ideal. In other words, the state is equivalent to that there is a virtual light emitting point of size D X at the main surface position of the collimator lens 3. The size D X of the virtual light emitting point is D X = 2 · f 1 · tan (θ X
/ 2), and in this example, D X = 0.8 mm.
【0032】したがって、XZ面内においてレンズ作用
を持つ収束系レンズの第3円筒面凸レンズ8を、上述し
たように、1/f4=(1/a)+(1/L)の関係を満
たすように配設しているので、X軸方向(トンネルの左
右方向)におけるトンネル周壁面Tには、幅dX =DX
・(L/a)を持つ光切断線Cを生成させることができ
る。この実施例では、幅dX=2.3 mmを得ることができ
る。Therefore, as described above, the third cylindrical convex lens 8 of the converging system lens having a lens action in the XZ plane satisfies the relationship of 1 / f 4 = (1 / a) + (1 / L). Since the tunnel peripheral wall surface T in the X-axis direction (the left-right direction of the tunnel) has a width d X = D X
A light cutting line C having (L / a) can be generated. In this example, a width d X = 2.3 mm can be obtained.
【0033】上記のように、光源として高出力型半導体
レーザ2を用い、YZ面内においては、点光源と見なせ
る高出力型半導体レーザ2からのレーザビームをコリメ
ートレンズ3で平行光とした後、第1円筒面凹レンズ7a
及び第2円筒面凸レンズ7bにより、そのビームの厚みを
拡大しこの厚みが拡大されたレーザビームを収束性を与
えて円錐状反射鏡6へ導く一方、XZ面内においては、
コリメートレンズ3を通過した発散性を有するレーザビ
ームを第3円筒面凸レンズ8により収束性を与えて円錐
状反射鏡6へ導き、このようになされたレーザビームを
円錐状反射鏡6により方向変換してトンネル周壁面Tへ
向けて放射状に広がる平板状光束Sとして投射するよう
にしたものであるから、従来は得られる光切断線の幅が
数十mm程度であったのに対して、トンネル周壁面Tに光
束を狭い幅に絞り込んだ光パワー密度の高い幅数mm程度
の光切断線を生成させることができ、トンネル周壁面の
光学的反射率が「こけ」などの付着により低い場合であ
っても、光切断法によるトンネル断面の計測を精度良く
行うことができる。As described above, the high-power semiconductor laser 2 is used as the light source, and the laser beam from the high-power semiconductor laser 2 which can be regarded as a point light source is collimated by the collimator lens 3 in the YZ plane. First cylindrical concave lens 7a
And the second cylindrical convex lens 7b enlarges the thickness of the beam and guides the laser beam having the enlarged thickness to the conical reflecting mirror 6 while converging the laser beam, while in the XZ plane,
The divergent laser beam that has passed through the collimating lens 3 is converged by the third cylindrical convex lens 8 and guided to the conical reflecting mirror 6, and the direction of the laser beam thus formed is changed by the conical reflecting mirror 6. Since the light is projected as a flat plate-like light flux S that spreads radially toward the tunnel peripheral wall surface T, the width of the light cutting line obtained in the past was about several tens of millimeters, whereas This is the case when it is possible to generate a light cutting line with a high width of several mm in which the light power is narrowed down to a narrow width on the wall surface T, and the optical reflectance of the tunnel peripheral wall surface is low due to adhesion such as "moss". However, it is possible to accurately measure the tunnel cross section by the optical cutting method.
【0034】また、第3円筒面凸レンズ8と円錐状反射
鏡6との間に円形アパチャー5を配設し、集光レンズ系
4を通過したレーザビームをこの円形アパチャー5によ
ってその断面形状が円形な光束に整え、この断面円形光
束とされたレーザビームを円錐状反射鏡6へ投射するよ
うにしているので、トンネル周壁面Tへ向けて厚みに局
部的な脹らみのない平板状光束を投射することができ
る。Further, a circular aperture 5 is arranged between the third cylindrical convex lens 8 and the conical reflecting mirror 6, and the laser beam which has passed through the condenser lens system 4 has a circular sectional shape by the circular aperture 5. Since the laser beam having a circular cross section is projected onto the conical reflecting mirror 6, a flat light beam having no local expansion in the thickness toward the tunnel peripheral wall surface T is formed. Can be projected.
【0035】図4はこの発明の他の実施例による光切断
計測用平板状光束投光装置の構成説明図である。図4に
おいて、11は球面レンズである。この球面レンズ11は、
図1における第2円筒面凸レンズ7bと第3円筒面凸レン
ズ8とに代えて置き換えたものである。図1における上
記2枚の円筒面レンズ7b,8は、ともにその焦点距離が
等しく、円筒面の中心軸の向きが互いに垂直となる組合
せになっているので、一枚の上記球面レンズ11に置き換
えることができる。他の構成は、図1に示すものと同じ
である。FIG. 4 is an explanatory view of the configuration of a flat beam projecting device for measuring light section according to another embodiment of the present invention. In FIG. 4, 11 is a spherical lens. This spherical lens 11
This is a replacement of the second cylindrical convex lens 7b and the third cylindrical convex lens 8 in FIG. Since the two cylindrical lenses 7b and 8 in FIG. 1 have a combination in which the focal lengths are the same and the directions of the central axes of the cylindrical surfaces are perpendicular to each other, they are replaced with the single spherical lens 11. be able to. Other configurations are the same as those shown in FIG.
【0036】この実施例では、上記球面レンズ11の焦点
距離は1000mmであり、焦点距離f2=−200 mmを有する第
1円筒面凹レンズ7aと球面レンズ11とは、図1の場合と
同様にして、その主面間距離a2がa2=f2+1000mm=800
mmの関係を満たすように配設されている。また、球面レ
ンズ11とコリメートレンズ3とは、その主面間距離aが
a=1400mmになるように配設されている。したがって、
第1円筒面凹レンズ7aは、コリメートレンズ3の主面か
ら距離a1=600 mmの位置に配されている。このように構
成される光切断計測用平板状光束投光装置においても、
上記図1に示すものと同様にして、トンネル周壁面Tに
光束を狭い幅に絞り込んだ光パワー密度の高い幅数mm程
度の光切断線を生成させることができ、トンネル周壁面
の光学的反射率が「こけ」などの付着により低い場合で
あっても、光切断法によるトンネル断面の計測を精度良
く行うことができる。In this embodiment, the spherical lens 11 has a focal length of 1000 mm, and the first cylindrical concave lens 7a having a focal length f 2 = -200 mm and the spherical lens 11 are the same as in FIG. And the distance a 2 between the principal surfaces is a 2 = f 2 + 1000mm = 800
It is arranged so as to satisfy the mm relationship. Further, the spherical lens 11 and the collimator lens 3 are arranged so that the distance a between their principal surfaces is a = 1400 mm. Therefore,
The first cylindrical concave lens 7a is arranged at a position a 1 = 600 mm from the main surface of the collimator lens 3. Even in the flat-beam light-projection device for light-section measurement configured as described above,
In the same manner as shown in FIG. 1 above, it is possible to generate a light cutting line having a width of several mm with a high optical power density by narrowing a light beam on the tunnel peripheral wall surface T, and to perform optical reflection on the tunnel peripheral wall surface. Even if the rate is low due to adhesion such as "moss", it is possible to accurately measure the tunnel cross section by the optical cutting method.
【0037】なお、鉄道における保守点検作業のひとつ
として、トンネル、橋梁、プラットホームなどの線路周
辺構造物の経年変化を調べてそのメンテナンス時期を正
確に知るため、光切断法を用いてこれらの線路周辺構造
物の軌道に沿う側の三次元位置座標を求めその三次元形
状を計測することが行われている。この発明による光切
断計測用平板状光束投光装置は、トンネルを含めて上記
のような計測にも使用し得るものである。As one of the maintenance and inspection works in railways, in order to know the maintenance time accurately by checking the secular change of the structures around the railway such as tunnels, bridges, platforms, etc. The three-dimensional position coordinates of the side of the structure along the trajectory are obtained and the three-dimensional shape is measured. The flat-beam light-projecting device for light-section measurement according to the present invention can be used for the above-mentioned measurement including a tunnel.
【0038】[0038]
【発明の効果】以上述べたように、この発明による光切
断計測用平板状光束投光装置によると、光源として、出
射光軸がZ軸方向(例えば断面計測すべきトンネルの長
手方向),レーザビーム出射面から見てpn接合面と平
行な方向がX軸方向,レーザビーム出射面から見てpn
接合面と垂直な方向がY軸方向となるように配設された
半導体レーザを用い、YZ面内においては、点光源と見
なせる半導体レーザからのレーザビームをコリメートレ
ンズで平行光とした後、集光レンズ系により、そのビー
ムの厚みを拡大しこの厚みが拡大されたレーザビームを
収束性を与えて円錐状反射鏡へ導く一方、XZ面内にお
いては、コリメートレンズを通過した発散性を有するレ
ーザビームを集光レンズ系により収束性を与えて円錐状
反射鏡へ導き、このようになされたレーザビームを円錐
状反射鏡により方向変換してトンネル周壁面などの計測
対象物周壁面へ向けて放射状に広がる平板状光束として
投射するようにしたものであるから、計測対象物周壁面
に光束を狭い幅に絞り込んだ光パワー密度の高い幅数mm
程度の光切断線を生成させることができる。これによ
り、光切断法によってトンネル断面を計測するに際し、
トンネル周壁面の光学的反射率が「こけ」などの付着に
より低い場合であっても、トンネル断面の計測を精度良
く行うことができる。As described above, according to the flat-beam light-projecting device for light-section measurement according to the present invention, as the light source, the emission optical axis is the Z-axis direction (for example, the longitudinal direction of the tunnel whose cross-section is to be measured) and the laser. The direction parallel to the pn junction surface when viewed from the beam emission surface is the X-axis direction, and pn when viewed from the laser beam emission surface
A semiconductor laser arranged so that the direction perpendicular to the bonding surface is the Y-axis direction is used. In the YZ plane, a laser beam from the semiconductor laser that can be regarded as a point light source is collimated by a collimator lens and then collected. The optical lens system expands the thickness of the beam and guides the laser beam with the expanded thickness to the conical reflecting mirror while converging the laser beam. On the other hand, in the XZ plane, the laser beam has a divergent property after passing through the collimating lens. The beam is guided to a conical reflecting mirror by converging it with a condensing lens system, and the direction of this laser beam is changed by the conical reflecting mirror to radiate toward the peripheral wall surface of the measurement object such as the tunnel peripheral wall surface. Since it is designed to project as a flat light beam that spreads over a wide area, the light beam is narrowed to a narrow width on the peripheral wall surface of the object to be measured and has a high optical power density of several millimeters.
A degree of light cutting line can be generated. With this, when measuring the tunnel cross section by the optical cutting method,
Even if the optical reflectance of the tunnel peripheral wall surface is low due to the adhesion of "moss" or the like, the tunnel cross section can be accurately measured.
【0039】また、集光レンズ系と円錐状反射鏡との間
に円形アパチャーを配設し、集光レンズ系を通過したレ
ーザビームをこの円形アパチャーによりその断面形状が
円形な光束に整え、この断面円形光束とされたレーザビ
ームを円錐状反射鏡へ投射するようにしているので、ト
ンネル周壁面などの計測対象物周壁面へ向けて厚みに局
部的な脹らみのない平板状光束を投射することができ
る。Further, a circular aperture is arranged between the condenser lens system and the conical reflecting mirror, and the laser beam passing through the condenser lens system is adjusted into a luminous flux having a circular cross section by this circular aperture. Since the laser beam, which has a circular cross-section, is projected onto the conical reflecting mirror, it projects a flat plate-like luminous flux that does not locally expand in thickness toward the peripheral wall of the measurement object such as the tunnel peripheral wall. can do.
【図1】この発明の一実施例による光切断計測用平板状
光束投光装置の構成説明図である。FIG. 1 is a structural explanatory view of a flat-plate light-beam projecting device for light-section measurement according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す光切断計測用平板状光束投光装置の
YZ面内における動作を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation in the YZ plane of the flat-beam light-projection device for light-section measurement shown in FIG.
【図3】図1に示す光切断計測用平板状光束投光装置の
XZ面内における動作を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation in the XZ plane of the flat-beam light-projection device for light-section measurement shown in FIG.
【図4】この発明の他の実施例による光切断計測用平板
状光束投光装置の構成説明図である。FIG. 4 is a structural explanatory view of a flat-beam light-projecting device for light-section measurement according to another embodiment of the present invention.
【図5】高出力型半導体レーザについて説明するための
図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a high power semiconductor laser.
【図6】従来技術に係るトンネル断面計測用投光装置の
横断平面図である。FIG. 6 is a cross-sectional plan view of a tunnel cross-section measurement light projecting device according to a conventional technique.
1…ケーシング 1a…光通過用窓部 2…高出力型半導
体レーザ 3…コリメートレンズ 4…集光レンズ系
5…円形アパチャー 6…円錐状反射鏡 7a…第1円筒
面凹レンズ 7b…第2円筒面凸レンズ 8…第3円筒面
凸レンズ 11…球面レンズ T…トンネル周壁面 S…
平板状光束 C…光切断線1 ... Casing 1a ... Light-passing window 2 ... High-power semiconductor laser 3 ... Collimating lens 4 ... Focusing lens system
5 ... Circular aperture 6 ... Conical reflecting mirror 7a ... First cylindrical concave lens 7b ... Second cylindrical convex lens 8 ... Third cylindrical convex lens 11 ... Spherical lens T ... Tunnel peripheral wall surface S ...
Plate-shaped luminous flux C ... Light cutting line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神 康晴 神戸市西区糀台2丁目26番3−416号 (72)発明者 藤井 克彦 大阪市淀川区十三本町2−8−2 (72)発明者 西元 善郎 神戸市西区竹の台5丁目18番地の7 (72)発明者 後藤 有一郎 神戸市西区美賀多台1丁目4番1号 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yasuharu Kami 2-26-3-416, Kojidai, Nishi-ku, Kobe (72) Inventor Katsuhiko Fujii 2-8-2 Jusohonmachi, Yodogawa-ku, Osaka (72) Inventor Nishimoto Yoshiro 7-18, Takenodai 5-chome, Nishi-ku, Kobe (72) Inventor Yuichiro Goto 1-1-4 Migatadai, Nishi-ku, Kobe
Claims (2)
にわたって光の通過を許す所定幅の光通過用窓部を有す
るケーシングと、前記ケーシング内の後部に配設された
光源と、前記ケーシング内の前記光源の前方に配設され
前記光源からの光束を前方へ向かわせる光学手段と、前
記光通過用窓部の内側に配設され、前記光学手段からの
光束を方向変換して前記光通過用窓部から放射状に広が
る平板状光束として投射する円錐状反射鏡とを備え、光
切断法により形状計測を行うべき計測対象物の周壁面へ
向けて放射状に広がる平板状光束を投射する光切断計測
用平板状光束投光装置において、 前記光源が、出射光軸が前記ケーシングの軸心線方向で
あるZ軸方向,レーザビーム出射面から見てpn接合面
と平行な方向がX軸方向,レーザビーム出射面から見て
pn接合面と垂直な方向がY軸方向となるように配設さ
れた半導体レーザとされており、 前記光学手段が、前記半導体レーザの前方に配設されこ
の半導体レーザからのレーザビームが入射されるコリメ
ートレンズと、このコリメートレンズの前方に配設さ
れ、YZ面内において前記コリメートレンズにより平行
光とされたレーザビームの厚みを拡大し、この厚みが拡
大されたレーザビームに収束性を与える一方、XZ面内
において前記コリメートレンズを通過した発散性を有す
るレーザビームに収束性を与える集光レンズ系とにより
構成されていることを特徴とする光切断計測用平板状光
束投光装置。1. A casing having a cylindrical shape and having a light passage window portion of a predetermined width which allows passage of light over substantially the entire circumference at a part of the tip side thereof, and a light source arranged in the rear portion of the casing. An optical means disposed in front of the light source in the casing for directing a light beam from the light source forward; and a light beam disposed from inside the light passing window portion for changing the direction of the light beam from the optical means. And a conical reflecting mirror that projects as a flat light beam that radially spreads from the light passing window, and a flat light beam that spreads radially toward the peripheral wall surface of the measurement target whose shape is to be measured by the light cutting method. In the flat-beam light-projection device for light-section measurement for projecting light, the light source emits light in the Z-axis direction, which is the axial direction of the casing, and in a direction parallel to the pn junction surface when viewed from the laser beam emission surface. Is the X-axis direction, laser beam The semiconductor laser is arranged such that the direction perpendicular to the pn junction surface when viewed from the projecting surface is the Y-axis direction, and the optical means is arranged in front of the semiconductor laser. A collimator lens on which a laser beam is incident, and a laser beam which is arranged in front of the collimator lens and which is made into parallel light by the collimator lens in the YZ plane, is expanded, and a laser beam having this expanded thickness is formed. And a converging lens system for converging the divergent laser beam that has passed through the collimating lens in the XZ plane while converging. Light equipment.
系とに加え、前記集光レンズ系と前記円錐状反射鏡との
間に、前記集光レンズ系を通過したレーザビームを断面
円形光束にするための円形開口部を有する円形アパチャ
ーを備えていることを特徴とする請求項1記載の光切断
計測用平板状光束投光装置。2. In addition to the collimator lens and the condenser lens system, a laser beam that has passed through the condenser lens system between the condenser lens system and the conical reflecting mirror is changed into a circular section light beam. The flat beam projector for optical cutting measurement according to claim 1, further comprising a circular aperture having a circular opening for the purpose.
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