JP2003028641A - レーザ照準装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転機構部よりレーザ光線を照射して基準面を
形成するレーザ照準装置に於いて、回転機構部に誤差を
含んでいたとしても、照射されるレーザ光線を常に水平
とする。 【解決手段】発光部ホルダ３７と、該発光部ホルダに回
転自在に設けられた回転部ホルダ４８と、前記発光部ホ
ルダに設けられ前記回転部ホルダの回転中心に沿った発
光光軸４０にレーザ光線を発するレーザ光源３８と、前
記回転部ホルダに設けられ前記レーザ光源から入射され
るレーザ光線を前記発光光軸に対して直角に偏向する光
路偏向部材５５，５６とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ照準装置、特
にロッドレンズを使用し扇状にレーザ光線を照射する簡
易型のレーザ照準装置に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】建築工事、土木工事で基準面を形成する
ものとしてレーザ照準装置があり、又簡易型のレーザ照
準装置としてロッドレンズを使用したレーザ照準装置が
ある。この簡易型のレーザ照準装置は単機能であり、安
価である。

【０００３】図６、図７により、従来のレーザ照準装置
について説明する。

【０００４】整準台１に基盤部２が設けられ、該基盤部
２にベアリング３を介して筐体４が回転自在に設けられ
ている。

【０００５】前記整準台１は台座５と３本の整準螺子６
を有し、適宜位置の整準螺子６を回転することで、前記
基盤部２の水平出しが可能となっている。

【０００６】前記筐体４の内部にレーザ光線照射部７が
設けられている。該レーザ光線照射部７は前記筐体４の
回転軸と直交する照射光軸８を有し、該照射光軸８上に
レーザ光線１３を発するダイオードレーザ等の発光源
９、該発光源９から発せられるレーザ光線１３を平行光
束とするコリメートレンズ１１、該コリメートレンズ１
１の光軸と直交で且つ前記筐体４の回転軸に直交する光
軸を有するロッドレンズ１２を有している。

【０００７】前記発光源９から射出されたレーザ光線１
３は前記コリメートレンズ１１により平行光束とされた
後、前記ロッドレンズ１２により水平方向に広げられ、
筐体４の投光窓１４を通って照射される。尚、図６中で
は分り易くする為、前記レーザ光線１３を上下方向に広
げて示している。

【０００８】而して、該レーザ光線１３は水平方向に広
げられ扇状のレーザ光線として照射され、水平基準面を
形成する。尚、該レーザ光線１３の広がり角は約１００
°であり、作業位置が前記水平基準面から外れると前記
筐体４を手動により適宜回転させる。即ち、該筐体４を
回転することで、全周のレーザ光線水平基準面が得られ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】水平基準面の精度とし
ては、角度誤差で１０秒程度が要求される。

【００１０】上記した従来のレーザ照準装置では、筐体
４が基盤部２に対してベアリング３を介して取付けられ
ているが、該ベアリング３自体には回転するという機能
の為にガタツキを有しており、この為前記筐体４を回転
させた時回転軸がぶれる。即ち該筐体４の首振り現象が
生じ、該筐体４から照射されるレーザ光線１３が形成す
る水平基準面もぶれてしまい、要求される水平基準面の
精度が出難いという問題があった。

【００１１】本発明は斯かる実情に鑑み、回転機構部よ
りレーザ光線を照射して基準面を形成するレーザ照準装
置に於いて、回転機構部に誤差を含んでいたとしても、
照射されるレーザ光線は常に水平基準面を形成する様に
したものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、発光部ホルダ
と、該発光部ホルダに回転自在に設けられた回転部ホル
ダと、前記発光部ホルダに設けられ前記回転部ホルダの
回転中心に沿った発光光軸にレーザ光線を発するレーザ
光源と、前記回転部ホルダに設けられ前記レーザ光源か
ら入射されるレーザ光線を前記発光光軸に対して直角に
偏向する光路偏向部材とを有するレーザ照準装置に係
り、又前記発光部ホルダは前記回転ホルダの回転中心上
にロッドレンズを具備し、前記光路偏向部材によって偏
向されたレーザ光線はロッドレンズの中心線に対して直
角に入射されるレーザ照準装置に係り、又前記光路偏向
部材はコーナプリズム、ペンタプリズムを含むレーザ照
準装置に係り、又前記光路偏向部材は菱形プリズム、ペ
ンタプリズムを含むレーザ照準装置に係り、又整準部を
更に具備し、前記発光部ホルダは整準部により整準され
た水平面に対して鉛直に設けられるレーザ照準装置に係
り、又整準部を更に具備し、前記発光部ホルダは整準部
により整準された水平面に対して平行に設けられるレー
ザ照準装置に係り、更に又前記回転部ホルダを回転させ
る回転手段を具備するレーザ照準装置に係るものであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００１４】図１は本発明の第１の実施の形態の概略構
成を示しており、図中、１５は整準部、１６は本体部、
１７はレーザ光線照射部である。

【００１５】前記整準部１５について説明する。

【００１６】固定基板２０は４本の脚柱２１により支持
されている。

【００１７】前記整準部１５は第１傾動機構と第２傾動
機構を具備している。

【００１８】第１傾動機構について説明する。

【００１９】前記固定基板２０の下面側に第１傾動モー
タ２２が設けられ、該第１傾動モータ２２の出力軸は上
方に突出し、突出端部には第１駆動ギア２３が嵌着され
ている。又前記固定基板２０には第１従動ギア２４が回
転自在に設けられ、該第１従動ギア２４は前記第１駆動
ギア２３に第１減速アイドルギア２５を介して噛合して
いる。前記第１従動ギア２４の中心にはナット部が形成
され第１傾動ロッド２６が螺合貫通し、上端が突出する
と共に該第１傾動ロッド２６の上端は球面に形成されて
いる。該第１傾動ロッド２６にはＬ字状の回止め金具２
７が固着され、該回止め金具２７は前記本体部１６の筐
体３０の底部を摺動自在に貫通しており、上下変位は可
能であるが回転は規制されている。

【００２０】前記固定基板２０に支柱２８が立設され、
前記第１傾動ロッド２６とは所定の距離となっている。

【００２１】前記本体部１６の筐体３０の底部には筒状
凹部３１が形成され、該筒状凹部３１の上端には球面座
３２が設けられている。前記支柱２８の上端は半球状と
なっており、該支柱２８は前記筒状凹部３１に挿入さ
れ、上端が前記球面座３２に回転可能に当接している。

【００２２】図示しないが、第２傾動機構は前記第１傾
動機構と同等の構成であり、前記支柱２８を中心に前記
第１傾動機構を９０°回転した配置となっている。

【００２３】又、前記筐体３０の底部にはＶ溝３４を有
するＶブロック３３及び滑り座（図示せず）が設けら
れ、前記Ｖ溝３４には前記第１傾動ロッド２６の上端が
摺動自在に当接し、前記滑り座には第２傾動機構の第２
傾動ロッド（図示せず）の上端が摺動自在に当接してい
る。尚、前記Ｖ溝３４の中心線は前記支柱２８の中心を
通る様に配置されている。

【００２４】而して、前記第１傾動ロッド２６、第２傾
動ロッド（図示せず）、支柱２８の３点で前記筐体３０
が支持され、該筐体３０は前記支柱２８を中心に２方向
に傾動可能となっている。

【００２５】前記固定基板２０、筐体３０間にはスプリ
ング３５が張設され、前記筐体３０を下方、即ち前記Ｖ
ブロック３３を前記第１傾動ロッド２６の上端に押圧す
ると共に前記滑り座（図示せず）を前記第２傾動ロッド
（図示せず）の上端に押圧している。

【００２６】而して、前記第１傾動モータ２２を駆動す
ることで、前記第１傾動ロッド２６が上下方向に変位
し、前記筐体３０は前記支柱２８を中心に傾動する。
又、前記第２傾動モータ（図示せず）を駆動すること
で、前前記筐体３０が前記支柱２８を中心に前記第１傾
動モータ２２による傾斜方向とは直交する方向に傾動す
る。又、前記第１傾動ロッド２６の先端は前記Ｖ溝３４
に係合しているので、前記筐体３０の水平方向の回転は
規制され、前記第１傾動機構、第２傾動機構の作動で正
確に２方向での前記筐体３０の傾動が行われる。

【００２７】該筐体３０の上面には嵌合凹部３６が形成
され、該嵌合凹部３６に前記レーザ光線照射部１７が嵌
設される。

【００２８】該レーザ光線照射部１７について説明す
る。

【００２９】前記嵌合凹部３６には発光部ホルダ３７が
嵌合し、該発光部ホルダ３７には半導体レーザ等のレー
ザ光源３８、該レーザ光源３８の発光光軸４０上にコリ
メートレンズ３９、ロッドレンズ４１が設けられてい
る。該ロッドレンズ４１は前記発光光軸４０と中心線が
同一となる様に配置され、更に前記ロッドレンズ４１の
下端部が前記発光部ホルダ３７に保持され、前記ロッド
レンズ４１の下端部を除く部分は上方に突出している。

【００３０】前記発光部ホルダ３７の上端部にベアリン
グ等の軸受４２を介して回転部ホルダ４８が回転自在に
設けられている。該回転部ホルダ４８には前記ロッドレ
ンズ４１を収納する凹部４９と該凹部４９に隣接しＬ字
状をしているプリズム収納部５１と前記凹部４９を貫通
する射出孔５２が形成されている。又、前記発光光軸４
０上に光路孔５３が前記プリズム収納部５１に連通する
様に、又前記射出孔５２の中心線上に前記プリズム収納
部５１に連通する様に光路孔５４がそれぞれ前記回転部
ホルダ４８に穿設されている。

【００３１】前記プリズム収納部５１には前記発光光軸
４０上にコーナプリズム５５、該コーナプリズム５５に
対峙し、前記光路孔５４の中心線上にペンタプリズム５
６が設けられている。

【００３２】而して、前記コリメートレンズ３９、ロッ
ドレンズ４１、コーナプリズム５５、ペンタプリズム５
６は照射光学系５７を構成し、特に前記コーナプリズム
５５、ペンタプリズム５６は光路偏向部材を構成する。
又、前記回転部ホルダ４８、コーナプリズム５５、ペン
タプリズム５６により回転部５８が構成される。

【００３３】以下、作動について説明する。

【００３４】前記レーザ照準装置を所定位置に設置し、
前記整準部１５により前記本体部１６の整準作業を行
う。

【００３５】該本体部１６には電気式の気泡管等傾斜検
出器が設けられており、該傾斜検出器の検出結果を基に
前記第１傾動モータ２２、第２傾斜モータ（図示せず）
が駆動され、前記本体部１６の水平出しが行われる。

【００３６】該本体部１６の整準が完了すると、前記レ
ーザ光源３８が駆動され、レーザ光線が射出される。

【００３７】前記レーザ光源３８で射出されたレーザ光
線は前記コリメートレンズ３９で平行光束とされ、前記
ロッドレンズ４１を通過した後、前記コーナプリズム５
５に入射する。該コーナプリズム５５により前記発光光
軸４０と平行に反射され、更に、前記ペンタプリズム５
６に入射する。該ペンタプリズム５６はレーザ光線を入
射光軸に対して直角に反射する。即ち、前記発光光軸４
０に対して直角の方向に偏向されたレーザ光線が照射さ
れる。又、前記ロッドレンズ４１を通過することで、扇
状光束とされ前記射出孔５２から射出される。レーザ光
線により扇状の水平基準面が形成される。又、壁等に投
射することで、水平基準線が形成される。

【００３８】次に、形成される水平基準面、水平基準線
の位置を変更する場合は、前記回転部５８を手動で適宜
角度を回転させる。レーザ光線の照射方向が変更され、
水平基準面、水平基準線の位置が変更される。

【００３９】前記回転部５８は前記軸受４２を介して回
転される。該軸受４２には、僅かではあるが、ガタツキ
があり、前記回転部５８を回転することで、前記コーナ
プリズム５５に対する入射角も微妙に変化することが考
えられる。

【００４０】前記した様に、前記コーナプリズム５５、
ペンタプリズム５６は前記発光光軸４０に対して常に直
交する方向にレーザ光線を射出するので、前記整準部１
５により前記発光光軸４０が鉛直となる様に前記本体部
１６を整準しておけば、前記軸受４２のガタツキに拘ら
ず、常に水平な基準面が得られる。

【００４１】尚、整準部１５としては、図６で示した手
動式の整準部を用いてもよい。

【００４２】図２は、図１で示した第１の実施の形態の
変更例を示している。

【００４３】同一のものには同符号を付し、説明を省略
する。

【００４４】前記回転部ホルダ４８の下端部に従動ギア
６１を設け、該従動ギア６１に駆動ギア６２が噛合さ
れ、該駆動ギア６２は回動モータ６３の出力軸に嵌着さ
れている。

【００４５】該回動モータ６３を駆動することで、前記
回転部５８が回転され、レーザ光線の照射方向が変更さ
れ、水平基準面、水平基準線の位置が変更される。

【００４６】本変更例では、レーザ照準装置にリモート
機能を設け、リモートコントローラにより、前記回動モ
ータ６３を駆動する様にすれば、作業場所からリモート
コントローラで水平基準面、水平基準線の位置の変更が
可能となり、水平基準面、水平基準線の位置の変更の
為、作業を中断し、レーザ照準装置の回転部５８を回転
させる等しなくてよく、作業性が向上する。

【００４７】尚、上記回動モータ６３をサーボモータ、
ステッピングモータ等のパルス制御可能なモータ、又は
ＤＣモータとエンコーダの併用とすれば、回転角度制
御、照射方向の保持が容易となる。ステッピングモータ
を使用すれば安価であるし、サーボモータ、ＤＣモータ
とエンコーダの併用であれば、滑らかに回転する。

【００４８】又、前記回動モータ６３により前記回転部
ホルダ４８を連続的に回転させ、或は所定角度で往復走
査させることで、水平基準面、水平基準線を形成しても
よい。この場合、前記ロッドレンズ４１は省略可能であ
る。

【００４９】前記本体部１６を図１で示す状態から９０
°倒して設置可能とすれば、鉛直な基準面、基準線が形
成可能なことは言う迄もない。

【００５０】図３は第１の実施の形態の第２の変更例を
示している。

【００５１】該第２の変更例は、鉛直基準面、鉛直基準
線が形成される様にしたものである。尚、図１で示した
第１の実施の形態と同等のものには同符号を付してい
る。又、整準部１５及びレーザ光線照射部１７は、第１
の実施の形態で示したものと同一の構成であるので説明
を省略する。

【００５２】筐体３０の上面に保持基板６５を立設す
る。該保持基板６５にレーザ光線照射部１７がインロー
形式で固着される。該レーザ光線照射部１７が前記保持
基板６５に固着され、前記整準部１５による整準が完了
した状態で、前記レーザ光源３８の発光光軸４０が水平
となる様に構成されている。

【００５３】コーナプリズム５５、ペンタプリズム５６
の光路偏向部材は、入射光を直交方向に偏向して射出す
るので、前記発光光軸４０を水平とすることで、常に正
確な鉛直基準面、鉛直基準線が形成される。

【００５４】又、前記回転部５８を適宜回転すること
で、形成される水平基準面の方向を変更することができ
る。

【００５５】尚、この場合でも、図２で示した従動ギア
６１、駆動ギア６２、回動モータ６３を設け、回動モー
タ６３により前記回転部５８を回転することができる。

【００５６】尚、図３に於いて、前記筐体３０に前記レ
ーザ光線照射部１７の発光光軸４０が鉛直となる様な取
付け部を設け、前記レーザ光線照射部１７を着脱可能と
すれば、該レーザ光線照射部１７の取付け姿勢を変更す
ることで、水平基準面、鉛直基準面を形成することが可
能となる。

【００５７】図４により第２の実施の形態について説明
する。

【００５８】図４に於いて、第１の実施の形態を示す図
１中で示したものと、同等のものには同符号を付してあ
る。特に、整準部１５は第１の実施の形態と同一構成で
あるので、説明を省略する。

【００５９】レーザ光線照射部１７は筐体３０に嵌設さ
れる。

【００６０】前記レーザ光線照射部１７について説明す
る。

【００６１】発光部ホルダ６６は前記筐体３０の上面に
形成された嵌合凹部３６に嵌合される。前記発光部ホル
ダ６６はレーザ光源３８、コリメートレンズ３９を保持
し、前記レーザ光源３８、コリメートレンズ３９は鉛直
方向に延びる発光光軸４０を有する。前記発光部ホルダ
６６は下水平部、垂直部、上水平部からなる湾曲した腕
部６７を有し、該腕部６７の先端にはロッドレンズ４１
が垂設されている。該ロッドレンズ４１の中心線は前記
発光光軸４０の延長線と合致している。

【００６２】前記発光部ホルダ６６の上部に回転部ホル
ダ６８を軸受４２を介して回転自在に設ける。前記回転
部ホルダ６８の上部に回転中心と同心の円筒状の凹部７
１が形成され、該凹部７１には前記ロッドレンズ４１が
収納される。前記発光部ホルダ６６の下部の軸部には前
記発光光軸４０の延長上、即ち回転部ホルダ６８の回転
中心に光路孔７３が形成されている。

【００６３】前記回転部ホルダ６８にはプリズム収納部
６９が形成され、該プリズム収納部６９に菱形プリズム
７２、ペンタプリズム５６が収納される。前記菱形プリ
ズム７２、ペンタプリズム５６は光路偏向部材を構成す
る。

【００６４】前記菱形プリズム７２の一端反射面は前記
光路孔７３に臨接する様設けられ、前記ペンタプリズム
５６は前記菱形プリズム７２の他端反射面に対峙する様
に配設される。前記回転部ホルダ６８の前記ロッドレン
ズ４１の中心線に直交する線上に、光路孔７４、射出孔
７５が穿設されている。

【００６５】前記発光部ホルダ６６が前記筐体３０に嵌
合された状態では、前記本体部１６が整準された状態
で、前記発光光軸４０が鉛直となる。

【００６６】前記レーザ光源３８を駆動して、レーザ光
線を射出すると、前記コリメートレンズ３９で平行光束
とされ、前記菱形プリズム７２に入射する。入射したレ
ーザ光線は該菱形プリズム７２の一端反射面、他端反射
面で反射され、射出される。該菱形プリズム７２の射出
レーザ光線の光軸は入射光の角度に拘らず、入射光軸と
平行となる。

【００６７】該菱形プリズム７２を射出したレーザ光線
は前記ペンタプリズム５６に入射し、９０°偏向され射
出される。前記ロッドレンズ４１を通過することで、扇
状光束となり、前記射出孔５２から射出される。レーザ
光線により扇状の水平基準面が形成される。又、壁等に
投射することで、水平基準線が形成される。

【００６８】形成される水平基準面、水平基準線の位置
を変更する場合は、前記回転部５８を手動で適宜角度を
回転させる。レーザ光線の照射方向が変更され、水平基
準面、水平基準線の位置が変更される。

【００６９】前記回転部５８は前記軸受４２を介して回
転される。該軸受４２のガタツキで前記菱形プリズム７
２へのレーザ光線の入射角が微妙に変化しても、射出光
線は前記発光光軸４０と平行であり、前記ペンタプリズ
ム５６は前記発光光軸４０に対して常に直交する方向に
レーザ光線を射出するので、前記整準部１５により前記
発光光軸４０が鉛直となる様に前記本体部１６を整準し
ておけば、前記軸受４２のガタツキに拘らず、常に水平
な基準面が得られる。

【００７０】図５は第２の実施の形態の変更例を示して
いる。

【００７１】該第２の実施の形態の変更例では、前記回
転部ホルダ６８の下端部に従動ギア６１を形成し、該従
動ギア６１に噛合する駆動ギア６２を回動モータ６３で
回転可能とし、前記回転部ホルダ６８を前記回動モータ
６３で回転する様にしたものである。

【００７２】尚、上記回動モータ６３としては、図２の
説明と同様にパルス制御の可能なサーボモータ、ステッ
ピングモータ、又はＤＣモータとエンコーダの併用が好
ましく、又前記本体部１６を図４で示す状態から９０°
倒して設置可能とすれば、鉛直な基準面、基準線が形成
可能なことは言う迄もない。

【００７３】更に、レーザ光線照射部１７を前記本体部
１６に対して９０°姿勢を変更して取付けることで、鉛
直基準面、鉛直基準線が形成できることは、図３で示し
た場合と同様である。

【００７４】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、発光部
ホルダと、該発光部ホルダに回転自在に設けられた回転
部ホルダと、前記発光部ホルダに設けられ前記回転部ホ
ルダの回転中心に沿った発光光軸にレーザ光線を発する
レーザ光源と、前記回転部ホルダに設けられ前記レーザ
光源から入射されるレーザ光線を前記発光光軸に対して
直角に偏向する光路偏向部材とを有するので、照射され
るレーザ光線は回転部の誤差に拘らず、レーザ光線の発
光光軸に対して直角にされ、発光光軸を鉛直、水平に保
持することで正確な水平基準面、鉛直基準面を形成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図２】同前第１の実施の形態の第１の変更例を示す要
部断面図である。

【図３】同前第１の実施の形態の第２の変更例を示す要
部断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図５】同前本発明の第２の実施の形態の変更例を示す
要部断面図である。

【図６】従来例の断面図である。

【図７】従来例の作動説明図である。

【符号の説明】

１５ 整準部 １６ 本体部 １７ レーザ光線照射部 ３７ 発光部ホルダ ３８ レーザ光源 ４１ ロッドレンズ ４８ 回転部ホルダ ５５ コーナプリズム ５６ ペンタプリズム ５７ 照射光学系 ５８ 回転部 ６３ 回動モータ ６６ 発光部ホルダ ６７ 腕部 ６８ 回転部ホルダ ７２ 菱形プリズム

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光部ホルダと、該発光部ホルダに回転
   自在に設けられた回転部ホルダと、前記発光部ホルダに
   設けられ前記回転部ホルダの回転中心に沿った発光光軸
   にレーザ光線を発するレーザ光源と、前記回転部ホルダ
   に設けられ前記レーザ光源から入射されるレーザ光線を
   前記発光光軸に対して直角に偏向する光路偏向部材とを
   有することを特徴とするレーザ照準装置。
2. 【請求項２】 前記発光部ホルダは前記回転ホルダの回
   転中心上にロッドレンズを具備し、前記光路偏向部材に
   よって偏向されたレーザ光線はロッドレンズの中心線に
   対して直角に入射される請求項１のレーザ照準装置。
3. 【請求項３】 前記光路偏向部材はコーナプリズム、ペ
   ンタプリズムを含む請求項１のレーザ照準装置。
4. 【請求項４】 前記光路偏向部材は菱形プリズム、ペン
   タプリズムを含む請求項１のレーザ照準装置。
5. 【請求項５】 整準部を更に具備し、前記発光部ホルダ
   は整準部により整準された水平面に対して鉛直に設けら
   れる請求項１のレーザ照準装置。
6. 【請求項６】 整準部を更に具備し、前記発光部ホルダ
   は整準部により整準された水平面に対して平行に設けら
   れる請求項１のレーザ照準装置。
7. 【請求項７】 前記回転部ホルダを回転させる回転手段
   を具備する請求項１のレーザ照準装置。