JP2024051269A - レベリングシステムおよびレーザ受光器 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ受光器の傾斜を検出する。【解決手段】レベリングシステム（1）は、測定基準点から所定の高さ（H）で水平にレーザ光（B）を出射する回転レーザ装置（10）と、前記レーザ光を受光するレーザ受光器（20）と、を備え、前記レーザ受光器は、導光体の両端部に配置された受光部を備える鉛直受光管（23）および水平受光管（24）と、前記受光部に接続された演算処理部（31）を備え、前記演算処理部は、前記受光部の各受光信号から前記レーザ光の衝突位置（235）を特定し、前記衝突位置が前記導光体の長さの中央位置を境にしたどちら側にあるかと、前記衝突位置の前記中央位置からの差分距離を算出し、前記鉛直受光管の差分距離（Dv）から前記受光器の前後傾斜（θ）を検出し、前記水平受光管の差分距離（Dh）から前記受光器の左右傾斜（δ）を検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、回転レーザ装置からの水平なレーザ光を受光してレベリングするための、レベリングシステムおよびレーザ受光器に関する。

建築・土木・内装工事などの測量作業では、水平出し（レベリング）のために、回転レーザ装置とレーザ受光器が利用されている。回転レーザ装置は、測定基準点に据え付けられ、レーザ光源を備えた回転ヘッドを備え、基準とする高さで水平にレーザ光を旋回させる。レーザ受光器は、受光センサを備えた検出体内でレーザ光の衝突位置を検出して、レーザ光に対するレーザ受光器の高さ方向（鉛直方向）の位置を検出する。例えば特許文献１では、受光センサとして複数のフォトダイオートを鉛直な軸線周りに設け、かつ受光センサを鉛直方向に移動可能に構成して、レーザ光を常に受光センサの高さ方向（鉛直方向）中央位置で受光する、レーザ受光器が開示されている。

特開２０２０－１６９９２１号公報

しかしながら、特許文献１のレーザ受光器は、レーザ受光器の傾斜に起因する誤差を防止するために、チルトセンサを備える必要があった。

本発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、チルトセンサを使用せずに、レーザ受光器の傾斜を検出することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様のレベリングシステムは、測定基準点から所定の高さＨで水平にレーザ光を出射する回転レーザ装置と、前記レーザ光を受光するレーザ受光器と、を備え、前記レーザ受光器は、受光センサとして，柱状の導光体，前記導光体の両端部に配置された受光部，前記レーザ光を前記導光体の前記両端部に向かって分割する光結合層，を備える、鉛直受光管および水平受光管と、前記受光部に接続された演算処理部を備え、前記演算処理部は、前記受光部の各受光信号から前記レーザ光の衝突位置を特定し、前記衝突位置が前記導光体の長さの中央位置を境にしたどちら側にあるかと、前記衝突位置の前記中央位置からの差分距離を算出し、前記鉛直受光管の差分距離Ｄｖから前記受光器の前後傾斜θを検出し、前記水平受光管の差分距離Ｄｈから前記受光器の左右傾斜δを検出する。

第２の態様のレベリングシステムでは、第１の態様において、前記演算処理部は、数式１から前記前後傾斜θを算出し、数式２から前記左右傾斜δを算出するのも好ましい。

第３の態様のレベリングシステムでは、第１の態様において、前記演算処理部は、前記差分距離Ｄｖと前記前後傾斜θの対応関係を記憶した前後傾斜検出テーブルと、前記差分距離Ｄｈと前記左右傾斜δの対応関係を記憶した水平傾斜検出テーブルから、前記鉛直受光管で検出した前記差分距離Ｄｖに対応する前記前後傾斜θを読み求め、前記水平受光管で検出した前記差分距離Ｄｈに対応する前記左右傾斜δを読み求めるのも好ましい。

第４の態様のレベリングシステムでは、第１～３のいずれかの態様において、前記鉛直受光管と前記水平受光管は、前記鉛直受光管の前記中央位置に前記水平受光管の中心軸を合わせ、受光器中心が前記水平受光管の前記中央位置になるように、Ｔ型に配置されているのも好ましい。

第５の態様のレベリングシステムでは、第１～３のいずれかの態様において、前記鉛直受光管は第１鉛直受光管と第２鉛直受光管の２本、前記水平受光管は１本あり、前記第１鉛直受光管、前記第２鉛直受光管、および前記水平受光管は、前記第１鉛直受光管および前記第２鉛直受光管のそれぞれの前記中央位置に前記水平受光管の中心軸を合わせ、受光器中心が前記水平受光管の前記中央位置になるように、Ｈ型に配置されているのも好ましい。

第６の態様のレベリングシステムでは、第１～３のいずれかの態様において、前記レーザ受光器では、前記水平受光管は第１水平受光管と第２水平受光管の２本、前記鉛直受光管は１本あり、前記第１水平受光管、前記第２水平受光管、および前記鉛直受光管は、前記第１水平受光管と前記第２水平受光管のそれぞれの前記中央位置の延長と前記鉛直受光管の前記中央位置の延長の交点が受光器中心となるように、Ｃ型またはＩ型に配置され、前記回転レーザ装置では、前記高さＨのレーザ光と、前記高さＨのレーザ光から、前記第１水平受光管と前記第２水平受光管のそれぞれの前記中央位置と前記水平受光管の中心軸との離距離ｄ分上下にずれた高さＨ＋ｄのレーザ光および高さＨ－ｄのレーザ光が出射され、前記第１水平受光管は前記高さＨ＋ｄのレーザ光で、前記第２水平受光管は前記高さＨ－ｄのレーザ光で、前記差分距離Ｄｈを算出するのも好ましい。

第７の態様のレベリングシステムでは、第１～３のいずれかの態様において、前記レーザ受光器では、前記鉛直受光管は第１鉛直受光管と第２鉛直受光管の２本、前記水平受光管は第１水平受光管と第２水平受光管の２本あり、前記第１鉛直受光管、前記第２鉛直受光管、第１水平受光管、および前記第２水平受光管は、前記第１鉛直受光管および前記第２鉛直受光管のそれぞれの前記中央位置の延長と前記第１水平受光管と前記第２水平受光管のそれぞれの前記中央位置の延長の交点が受光器中心となるように、矩形型に配置され、前記回転レーザ装置では、前記高さＨのレーザ光と、前記高さＨのレーザ光から、前記第１水平受光管と前記第２水平受光管のそれぞれの前記中央位置と前記水平受光管の中心軸との離距離ｄ分上下にずれた高さＨ＋ｄのレーザ光および高さＨ－ｄのレーザ光が出射され、前記第１水平受光管は前記高さＨ＋ｄのレーザ光で、前記第２水平受光管は前記高さＨ－ｄのレーザ光で、前記差分距離Ｄｈを算出するのも好ましい。

また、第８の態様のレーザ受光器は、測定基準点から所定の高さＨで水平に出射されるレーザ光を受光するレーザ受光器であって、受光センサとして、柱状の導光体，前記導光体の両端部に配置された受光部，前記レーザ光を前記導光体の前記両端部に向かって分割する光結合層，を備える鉛直受光管および水平受光管と、前記受光部に接続された演算処理部を備え、前記演算処理部は、前記受光部の各受光信号から前記レーザ光の衝突位置を特定し、前記衝突位置が前記導光体の長さの中央位置を境にしたどちら側にあるかと、前記衝突位置の前記中央位置からの差分距離を算出し、前記鉛直受光管の差分距離Ｄｖから前記受光器の前後傾斜θを検出し、前記水平受光管の差分距離Ｄｈから前記受光器の左右傾斜δを検出するのも好ましい。

本発明によれば、レベリングのためのレーザ受光器において、レーザ受光器が自身の傾斜を検出することができる。

第１の実施の形態に係るレベリングシステムの外観斜視図である。 同レベリングシステムの受光器の正面斜視図である。 同レベリングシステムの受光器の受光センサを説明する図である。 同レベリングシステムの受光器による前後傾斜の検出を説明する図である。 同レベリングシステムの受光器による左右傾斜の検出を説明する図である。 同レベリングシステムの受光器による前後傾斜の算出を説明する図である。 同レベリングシステムの受光器による左右傾斜の算出を説明する図である。 同レベリングシステムの構成ブロック図である。 第２の実施の形態に係るレベリングシステムの受光器の正面斜視図である。 第３の実施の形態に係るレベリングシステムの受光器の正面斜視図である。 第３の実施の形態に係る回転レーザ装置の構成例である。 第４の実施の形態に係るレベリングシステムの受光器の正面斜視図である。 実施の形態らのレベリングシステムの変形例の構成ブロック図である。 変形例に係る傾斜検出テーブルの例である。

次に、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の実施の形態の説明において、同種の構成には同一の名称を付して、重複する説明は適宜省略する。

［第１の実施形態］
図１は第１の実施の形態に係るレベリングシステム１の外観斜視図、図２は受光器２０の正面斜視図である。レベリングシステム１は、回転レーザ装置１０と、レーザ受光器（以下、単に受光器と言う。）２０を備える。

回転レーザ装置１０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ（ＬＤ）、またはＳＬＥＤ（Super Luminescent Diode）などのレーザ光源１４を備えた回転ヘッド１１を備えている。回転ヘッド１１は、所定周波数に強度変調されたパルス光、レーザ光Ｂを出射する。回転レーザ装置１０は、地面上の一測定基準点ＲＰに整準台を介して立設され、回転ヘッド１１を回転させて、測定基準点ＲＰからレベリングに用いる高さＨとなる水平基準面１２を旋回するように、レーザ光Ｂを回転させる。回転レーザ装置１０は、後述する通信部１３を備え、高さＨの情報を受光器２０へ送信する。

受光器２０は、図２に示すように、ケース２１と、ハンドル２２と、鉛直受光管２３と、水平受光管２４と、表示部２５と、操作部２６と、発光インジケータ２７を備える。鉛直受光管２３，水平受光管２４，表示部２５，および操作部２６は、ケース２１の前面に配置されている。発光インジケータ２７は、ケース２１の上面など作業者に視認されやすい位置に配置されている。ハンドル２２は、ケース２１の後面に左右一対に配置されている（図２では正面視左のハンドルは見えない状態となっている）。鉛直受光管２３および水平受光管２４が、受光器２０の受光センサである。図１に示すように、受光器２０は、例えば測定点Ｘ１の直上に、ポールまたは標尺などの支持部材Ｐに既知の固定具を使用してレーザ光Ｂを受光する高さに支持される。または、後述する発光インジケータ２７および／またはブザー３２を使用しながら、例えば測定点Ｘ２の直上で、作業者Ｗが受光器２０をレーザ光Ｂを受光する高さに支持しても良い。

鉛直受光管２３は軸方向を鉛直方向に配置し、水平受光管２４は軸方向を水平方向に配置したものであって、同一の構成であるため、鉛直受光管２３を用いて受光センサの構成を説明する。図３は受光器２０の受光センサ（鉛直受光管２３）を説明する図であり、鉛直受光管２３の側面を表した図である。図３において、左がケース２１の前面であり、レーザ光Ｂを受光する側である。

鉛直受光管２３は、柱状の導光体２３１と、導光体２３１の一方の端部に配置された受光部２３２と、他方の端部に配置された受光部２３３を備える。受光部２３２，２３３は、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、または同等の光電変換素子である。受光部２３２，２３３が検出した各受光信号は、後述する演算処理部３１にて処理される。導光体２３１は、レーザ光Ｂを体内で導光すれば材料は限定されないが、例えば透明なガラスや石英、またはアクリルやポリカーボネイトなどの樹脂である。導光体２３１は、軸方向に規定の長さＬを備える、円柱、楕円柱、または全反射による導光が可能な柱状に形成される。導光体２３１には、光結合層２３４が形成される（横断面図を参照）。光結合層２３４は、光の回折、屈折、散乱、反射、分散、および／または蛍光の原理を使用して、レーザ光Ｂを導光体２３１に結合する（導光体外にレーザ光を反射せず、導光体内にレーザ光を入射させる）。光結合層２３４は、例えば蛍光粒子を溶液に分散させた塗料を導光体２３１の表面に塗布するか、または、蛍光粒子を含有する樹脂層を導光体２３１の表面に設けることで、形成される。

図３に示すように、レーザ光Ｂが導光体２３１に衝突すると、衝突位置２３５において、レーザ光Ｂは、光結合層２３４によって導光体２３１内に結合されるとともに、一方の受光部２３２へ向かうレーザ光Ｂ１と、反対方向にある他方の受光部２３３へ向かうレーザ光Ｂ２に分割される。衝突位置２３５が導光体２３１の軸方向の中央位置Ｍであれば、レーザ光Ｂ１が導光した距離Ｌ１とレーザ光Ｂ２が導光した距離Ｌ２は同じであるため、受光部２３２、２３３の受光信号の波形は一致する。しかしながら、衝突位置２３５が導光体２３１の中央位置Ｍからずれると、レーザ光Ｂ１，Ｂ２が導光した距離Ｌ１，Ｌ２は異なるため、受光部２３２、２３３の受光信号の波形にズレが生じる。例えば図３では、衝突位置２３５は導光体２３１の中央位置Ｍより上で、距離Ｌ１が距離Ｌ２より短いため、受光部２３２の受光信号に対して受光部２３３の受光信号に遅れが生じる。演算処理部３１では、これらの受光信号の時間差または位相差と、規定の長さＬと、導光体２３１の光伝番速度から、距離Ｌ１およびＬ２を算出して、衝突位置２３５を特定する。また、衝突位置２３５は中央位置Ｍを境にしたどちら側にあるかと、衝突位置２３５の中央位置Ｍからの差分距離Ｄを、規定の長さＬと、距離Ｌ１またはＬ２から算出する。例えば図３であれば、Ｌ／２－Ｌ１またはＬ２－Ｌ／２からＤを求める。

ここで、受光器２０は、図２に示すように、鉛直受光管２３と水平受光管２４が、鉛直受光管２３の長さＬの中央位置Ｍに水平受光管２４の中心軸を合わせ、受光器中心Ｃが水平受光管２４の長さＬの中央位置Ｍになるように、「Ｔ」型に配置されている。レーザ光Ｂが受光器中心Ｃに衝突しない場合、発光インジケータ２７の点滅および／または後述するブザー３２の信号音が鳴り、回転レーザ装置１０と受光器２０の位置合わせが行える。レーザ光Ｂが受光器中心Ｃに衝突するように位置合わせを行うと、レーザ光Ｂは図２のラインＢＬ上を通過することになる。

上記の位置合わせをすると、その後、受光器２０が前後にθ傾斜した場合、図４Ａに示すように、鉛直受光管２３での衝突位置２３５が中央位置Ｍから上にずれ、受光部２３２，２３３での受光信号にズレが生じ、差分距離Ｄｖが検出される。また、受光器２０が左にδ１傾斜した場合、図４Ｂに示すように、水平受光管２４での衝突位置２３５が中央位置Ｍから右にずれ、受光部２４３の受光信号に対して受光部２４２の受光信号に遅れが生じ、差分距離Ｄｈが検出される。受光器２０が右にδ２傾斜した場合、図４Ｂに示すように、水平受光管２４での衝突位置２３５が中央位置Ｍから左にずれ、受光部２４２の受光信号に対して受光部２４３の受光信号に遅れが生じ、差分距離Ｄｈが検出される。

このため、受光器２０が前後にθ傾斜した場合は、図５Ａに示す関係から、受光器２０の前または後の傾斜θを算出することができる。受光器２０が後ろにθ傾斜した場合、位置合わせにより、レーザ光Ｂは規定の高さＨで鉛直受光管２３（の前側面）に直交入射する。その後、受光器２０に前後傾斜が無ければ、レーザ光Ｂの衝突位置２３５は中央位置Ｍとなるが、受光器２０に前後傾斜が有れば、レーザ光Ｂの衝突位置２３５が中央位置Ｍより上となり、演算処理部３１により差分距離Ｄｖが検出される。差分距離Ｄｖは傾斜θが大きくなるほど長くなり、傾斜θと差分距離Ｄｖの値は一対一対応することが分かる。ここで、受光器２０が直立の状態（１）と後方に傾斜した状態（２）とレーザ光Ｂで形成される直角三角形から、傾斜θは、差分距離Ｄｖを用いて、数式１で求められる。

受光器２０が左右にδ傾斜した場合は、図５Ｂに示す関係から、受光器２０の左または右の傾斜δを算出することができる。受光器２０が右にδ傾斜した場合、位置合わせにより、レーザ光Ｂは規定の高さＨで水平受光管２４（の前側面）に直交入射する。その後、受光器２０に右傾斜が無ければ、レーザ光Ｂの衝突位置２３５は中央位置Ｍとなるが、受光器２０に右傾斜が有れば、レーザ光Ｂの衝突位置２３５が中央位置Ｍより上となり、演算処理部３１により差分距離Ｄｈが検出される。差分距離Ｄｈは傾斜δが大きくなるほど長くなり、傾斜δと差分距離Ｄｈの値は一対一対応することが分かる。ここで、受光器２０が直立の状態（３）と右に傾斜した状態（４）と差分距離Ｄｈで形成される二等辺三角形から、傾斜δは、差分距離Ｄｈを用いて、数式２で求められる。なお、左右傾斜に関しては、図４Ｂに示すように、差分距離Ｄｈが左にずれる場合は右の傾斜δ２と特定して求められ、差分距離Ｄｈが右にずれる場合は左の傾斜δ１と特定して求められる。

以上を踏まえて、図６はレベリングシステム１の構成ブロック図である。回転レーザ装置１０は、前述の通り、レーザ光Ｂを出射する回転ヘッド１１と、通信部１３を備える。受光器２０は、演算処理部３１と、ブザー３２と、通信部３３と、記憶部３４と、前述の受光部（鉛直受光管のもの）２３２，２３３と、受光部（水平受光管のもの）２４２，２４３と、表示部２５と、操作部２６と、発光インジケータ２７を備える。

表示部２５は液晶または有機ＥＬディスプレイであり、後述する位置合わせの表示と傾斜検知の表示をする。操作部２６はボタンやスイッチであり、位置合わせと傾斜検知の際の操作が行える。受光部２３２，２３３（鉛直受光管のもの）および受光部２４２，２４３（水平受光管のもの）は前述の通りであり、それぞれ、受光信号を演算処理部３１に送る。通信部３３は、回転レーザ装置１０の通信部１３との間で無線通信が可能であり、通信部１３からレーザ光Ｂの高さＨの情報を受信する。通信は、ブルートゥース（登録商標）、各種の無線ＬＡＮ規格、赤外線通信、携帯電話回線、その他無線回線等を用いることができる。

演算処理部３１は、少なくともＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリ（ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ），ＲＯＭ（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）等）を集積回路に実装した集積回路、集積回路の集合、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサを含むものである。

演算処理部３１は、位置合わせ部３１１と、前後傾斜検出部３１２と、左右傾斜検出部３１３の機能部を備える。各機能部は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのＰＬＤ（Programmable Logic Device）などの電子回路により構成される。

位置合わせ部３１１は、レベリングの開始時に、回転レーザ装置１０と受光器２０の位置合わせ、すなわちレーザ光Ｂと受光器中心Ｃ（図２）の位置合わせを行う。作業者は、図示しない水平気泡管などをガイドに受光器２０を直立水平に保ち、操作部２６から位置合わせを指示する。位置合わせ部３１１は、レーザ光Ｂが受光器中心Ｃに衝突しない場合、表示部２５に受光器中心Ｃとの差（鉛直方向の差は鉛直受光管２３，水平方向の差は水平受光管２４で検出できる）を矢印などを用いて誘導し、また、発光インジケータ２７を点滅および／またはブザー３２の信号音を鳴らし、作業者に通知する。

前後傾斜検出部３１２は、位置合わせ後、受光器２０が前後に傾斜し、鉛直受光管２３が差分距離Ｄｖを検出すると、前述の数式１から前後傾斜θを算出し、前または後に傾斜していることと、傾斜θの角度を表示部２５に表示する。前後傾斜検出部３１２は、前後傾斜θが検出された場合、発光インジケータ２７を点滅および／またはブザー３２の信号音を鳴らし、作業者に通知する。

左右傾斜検出部３１３は、位置合わせ後、受光器２０が左右に傾斜し、水平受光管２４が差分距離Ｄｈを検出すると、前述の数式２から左右傾斜δを算出し、左の傾斜であるのか、右の傾斜であるのかとともに、傾斜δの角度を表示部２５に表示する。左右傾斜検出部３１３は、左右傾斜δが検出された場合、発光インジケータ２７を点滅および／またはブザー３２の信号音を鳴らし、作業者に通知する。

ブザー３２および発光インジケータ２７は演算処理部３１（機能部３１１，３１２，３１３）により制御され、位置合わせの時と傾斜検知の時に作動する。ブザー３２および発光インジケータ２７は、機能部３１１，３１２，３１３の作動に応じて、信号音、点灯色、または点滅パターンが変更されるのも好ましい。

記憶部３４は、主記憶装置としてのＲＡＭ、ＲＯＭ、補助記憶装置としてのＨＤＤ（Ｈａｒｄ・Ｄｉｓｃ・Ｄｒｉｖｅ）等を含むものである。記憶部３４は、演算処理部３１の行う各処理プログラムを格納している。

以上、本形態のレベリングシステム１によれば、位置合わせ後、受光器２０が傾斜すると、受光器２０が鉛直受光管２３と水平受光管２４からなる受光センサを備えているから、鉛直受光管２３が前後傾斜を検出し、水平受光管２４が左右傾斜を検出して、作業者に通知する。特に、受光器２０は、自身の前後傾斜θと左右傾斜δの数値を算出することができ、表示部２５を介して具体的な数値で作業者に通知することができる。

[第２の実施形態]
図７は第２の実施の形態に係るレベリングシステム１の受光器２０の正面斜視図である。本形態の受光器２０では、第１の実施形態の鉛直受光管２３が２本ある。正面視左のものが第１鉛直受光管２３Ｌ、右のものが第２鉛直受光管２３Ｒとする。受光器２０は、第１鉛直受光管２３Ｌおよび第２鉛直受光管２３Ｒのそれぞれの長さＬの中央位置Ｍに水平受光管２４の中心軸を合わせ、受光器中心Ｃが水平受光管２４の長さＬの中央位置Ｍになるように、受光センサが「Ｈ」型に配置されている。表示部２５および操作部２６は、これらの余白に配置されている。

本形態では、前後傾斜検出部３１２は、位置合わせ後、受光器２０が前後に傾斜し、第１鉛直受光管２３Ｌおよび第２鉛直受光管２３Ｒが差分距離Ｄｖを検出すると、第１鉛直受光管２３Ｌと第２鉛直受光管２３Ｒによる前後傾斜θが一致（完全一致だけでなく、予め定めた許容範囲内の数値を含む。）した場合、表示部２５、ブザー３２、発光インジケータ２７により作業者に通知する。本形態によれば、２本の鉛直受光管２３で整合を取るため、前後傾斜の検出精度が向上する。

[第３の実施形態]
図８は第３の実施の形態に係るレベリングシステム１の受光器２０の正面斜視図である。本形態の受光器２０では、第１の実施形態での水平受光管２４が２本ある。正面視上のものが第１水平受光管２４Ｕ、下のものが第２水平受光管２４Ｄとする。受光器２０は、第１水平受光管２４Ｕと第２水平受光管２４Ｄのそれぞれの長さＬの中央位置Ｍの延長と鉛直受光管２３の長さＬの中央位置Ｍの延長の交点が受光器中心Ｃとなるように、受光センサが「Ｃ」型または「Ｉ」型に配置されている。鉛直受光管２３の中央位置Ｍと各水平受光管２４Ｕ，２４Ｄの中心軸との離距離ｄは予め計測され把握されている。表示部２５および操作部２６は、これらの余白に配置されている。

図９は第３の実施の形態に係る回転レーザ装置１０の構成例である。本形態の回転レーザ装置１０は、高さＨのレーザ光Ｂ、高さＨ＋ｄのレーザ光Ｂ´、高さＨ－ｄのレーザ光Ｂのレーザ光Ｂ″を出射する。例えば図９の（１）に例示したように、レーザ光源１４の光軸近傍に配置された回動ミラー１５と、その上下に配置された固定ミラー１６，１７を備え、回動ミラー１５の回転角を規則的に変更して、高さＨで直接出射するレーザ光Ｂと、回動ミラー１５で反射されて上の固定ミラー１６から高さＨ＋ｄで出射するレーザ光Ｂ´と、回動ミラー１５で反射されて下の固定ミラー１７から高さＨ‐ｄで出射するレーザ光Ｂ″を生成する。または、図９の（２）に例示したように、主のレーザ光源１４に対して距離ｄだけ上下に配置された副のレーザ光源１４´，１４″を備え、主のレーザ光源１４から高さＨのレーザ光Ｂを、副のレーザ光源１４´から高さＨ＋ｄのレーザ光Ｂ´を、副のレーザ光源１４″から高さＨ‐ｄのレーザ光Ｂ″を、出射する。これらの例に限らず、回動ミラー、ビームスプリッタ、またはプリズムなどの公知の光学要素の組み合わせによって、本形態の回転レーザ装置１０は、レーザ光Ｂの出射高さを、高さＨから離距離ｄ分上下に移動可能である。

本形態では、回転レーザ装置１０は、高さＨのレーザ光Ｂ、高さＨ＋ｄのレーザ光Ｂ´、高さＨ－ｄのレーザ光Ｂのレーザ光Ｂ″を、予め定めた規則に基づいて出射する。前後傾斜検出部３１２は、位置合わせ後、高さＨのレーザ光Ｂを基に前後傾斜θを検出する。左右傾斜検出部３１３は、位置合わせ後、高さＨ＋ｄのレーザ光Ｂ´および高さＨ－ｄのレーザ光Ｂ″を基に左右傾斜δを検出する。左右傾斜検出部３１３は、受光器２０が左右に傾斜し、第１水平受光管２４Ｕが高さＨ＋ｄのレーザ光Ｂ´で差分距離Ｄｈを、第２水平受光管２４Ｄが高さＨ‐ｄのレーザ光Ｂ″で差分距離Ｄｈを検出すると、第１水平受光管２４Ｕと第２水平受光管２４Ｄの左右傾斜δが一致（完全一致だけでなく、予め定めた許容範囲内の数値を含む。）した場合、表示部２５、ブザー３２、発光インジケータ２７により作業者に通知する。本形態によれば、２本の水平受光管２４で整合を取るため、左右傾斜の検出精度が向上する。

[第４の実施形態]
図１０は第４の実施の形態に係るレベリングシステム１の受光器２０の正面斜視図である。本形態の受光器２０では、第２の実施形態の第１鉛直受光管２３Ｌおよび第２鉛直受光管２３Ｒと、第３の実施形態の第１水平受光管２４Ｕおよび第２水平受光管２４Ｄを備え、受光センサが「矩形」型に配置されている。表示部２５および操作部２６は、これらの余白に配置されている。本形態の回転レーザ装置１０も、第３の実施形態と同様に、レーザ光Ｂの出射高さを、高さＨから離距離ｄ分上下に移動可能である。

本形態では、第２の実施形態と同様に第１鉛直受光管２３Ｌと第２鉛直受光管２３Ｒによる前後傾斜θが一致した場合と、第１水平受光管２４Ｕと第２水平受光管２４Ｄの左右傾斜δが一致した場合に、表示部２５、ブザー３２、発光インジケータ２７により作業者に通知する。本形態によれば、２本の鉛直受光管２３と２本の水平受光管２４で整合を取るため、前後傾斜および水平傾斜の両方の検出精度が向上する。

［変形例］
第１～第４の実施の形態の好ましい変形例を述べる。図１１は係る変形例の構成ブロック図である。レベリングシステム１の演算処理部３１は、前後傾斜テーブル作成部３１４と左右傾斜テーブル作成部３１５を備えてもよい。前後傾斜θと左右傾斜δは、それぞれ数式１と数式２の通り、レーザ光Ｂの高さＨに依存する。このため、回転レーザ装置１０から高さＨの情報を受信すると、前後傾斜テーブル作成部３１４は、数式１に基づき、差分距離Ｄｖと前後傾斜θの対応関係を記憶した前後傾斜検出テーブル３４１を作成し、これを記憶部３４に記憶する。同様に、左右傾斜テーブル作成部３１５は、数式２に基づき、差分距離Ｄｈと左右傾斜δの対応関係を記憶した左右傾斜検出テーブル３４２を作成し、これを記憶部３４に記憶する。図１２は分解能０．５ｍｍ単位とした場合の前後傾斜検出テーブル３４１および左右傾斜検出テーブル３４２を例示している。前後傾斜検出テーブル３４１では、鉛直受光管２３の中央位置Ｍを０［ｍｍ］とし、中央位置Ｍより受光部２３２側で検出された差分距離Ｄｖをプラス、中央位置Ｍより受光部２３３側で検出された差分距離Ｄｖをマイナスとし、各差分距離Ｄｖに対応する傾斜角θが記憶されている。左右傾斜検出テーブル３４２では、水平受光管２４の中央位置Ｍを０［ｍｍ］とし、中央位置Ｍより受光部２４２側で検出された差分距離Ｄｈをプラス、中央位置Ｍより受光部２４３側で検出された差分距離Ｄｈをマイナスとし、各差分距離Ｄｈに対応する傾斜角δが記憶されている。

本変形例によれば、前後傾斜と左右傾斜の対応関係が予め求められているので、前後傾斜検出部３１２および左右傾斜検出部３１３は、差分距離Ｄｖと差分距離Ｄｈに対応する前後傾斜θおよび左右傾斜δを、検出テーブル３４１，３４２から読み求めればよいため、効率的である。なお、使用する高さＨが予め定まっている場合は、予め別のパーソナルコンピュータで検出テーブル３４１，３４２を作成し、記憶部３４に記憶しておくことも有効である。

以上、本発明の好ましい実施の形態および変形例を述べたが、上記は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

１ レベリングシステム
１０ 回転レーザ装置
１１ 回転ヘッド
１２ 水平基準面
１３ 通信部
１４ レーザ光源
２０ レーザ受光器
２１ ケース
２２ ハンドル
２３ 鉛直受光管
２３１ 導光体
２３２ 受光部
２３３ 受光部
２３４ 光結合層
２３５ 衝突位置
２４ 水平受光管
２４２ 受光部
２４３ 受光部
２５ 表示部
２６ 操作部
２７ 発光インジケータ
３１ 演算処理部
３１１ 位置合わせ部
３１２ 前後傾斜検出部
３１３ 左右傾斜検出部
３１４ 前後傾斜テーブル作成部
３１５ 左右傾斜テーブル作成部
３２ ブザー
３３ 通信部
３４ 記憶部
３４１ 前後傾斜検出テーブル
３４２ 左右傾斜検出テーブル

Claims (8)

1. 測定基準点から所定の高さＨで水平にレーザ光を出射する回転レーザ装置と、前記レーザ光を受光するレーザ受光器と、を備え、
   前記レーザ受光器は、受光センサとして，柱状の導光体，前記導光体の両端部に配置された受光部，前記レーザ光を前記導光体の前記両端部に向かって分割する光結合層，を備える、鉛直受光管および水平受光管と、前記受光部に接続された演算処理部を備え、
   前記演算処理部は、
   前記受光部の各受光信号から前記レーザ光の衝突位置を特定し、前記衝突位置が前記導光体の長さの中央位置を境にしたどちら側にあるかと、前記衝突位置の前記中央位置からの差分距離を算出し、
   前記鉛直受光管の差分距離Ｄｖから前記受光器の前後傾斜θを検出し、前記水平受光管の差分距離Ｄｈから前記受光器の左右傾斜δを検出する
   ことを特徴とするレベリングシステム。
   
2. 前記演算処理部は、数式１から前記前後傾斜θを算出し、数式２から前記左右傾斜δを算出することを特徴とする請求項１に記載のレベリングシステム。
   
3. 前記演算処理部は、前記差分距離Ｄｖと前記前後傾斜θの対応関係を記憶した前後傾斜検出テーブルと、前記差分距離Ｄｈと前記左右傾斜δの対応関係を記憶した水平傾斜検出テーブルから、前記鉛直受光管で検出した前記差分距離Ｄｖに対応する前記前後傾斜θを読み求め、前記水平受光管で検出した前記差分距離Ｄｈに対応する前記左右傾斜δを読み求めることを特徴とする請求項１に記載のレベリングシステム。
   
4. 前記鉛直受光管と前記水平受光管は、前記鉛直受光管の前記中央位置に前記水平受光管の中心軸を合わせ、受光器中心が前記水平受光管の前記中央位置になるように、Ｔ型に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレベリングシステム。
   
5. 前記鉛直受光管は第１鉛直受光管と第２鉛直受光管の２本、前記水平受光管は１本あり、前記第１鉛直受光管、前記第２鉛直受光管、および前記水平受光管は、前記第１鉛直受光管および前記第２鉛直受光管のそれぞれの前記中央位置に前記水平受光管の中心軸を合わせ、受光器中心が前記水平受光管の前記中央位置になるように、Ｈ型に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレベリングシステム。
   
6. 前記レーザ受光器では、前記水平受光管は第１水平受光管と第２水平受光管の２本、前記鉛直受光管は１本あり、前記第１水平受光管、前記第２水平受光管、および前記鉛直受光管は、前記第１水平受光管と前記第２水平受光管のそれぞれの前記中央位置の延長と前記鉛直受光管の前記中央位置の延長の交点が受光器中心となるように、Ｃ型またはＩ型に配置され、
   前記回転レーザ装置では、前記高さＨのレーザ光と、前記高さＨのレーザ光から、前記第１水平受光管と前記第２水平受光管のそれぞれの前記中央位置と前記水平受光管の中心軸との離距離ｄ分上下にずれた高さＨ＋ｄのレーザ光および高さＨ－ｄのレーザ光が出射され、
   前記第１水平受光管は前記高さＨ＋ｄのレーザ光で、前記第２水平受光管は前記高さＨ－ｄのレーザ光で、前記差分距離Ｄｈを算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のレベリングシステム。
   
7. 前記レーザ受光器では、前記鉛直受光管は第１鉛直受光管と第２鉛直受光管の２本、前記水平受光管は第１水平受光管と第２水平受光管の２本あり、前記第１鉛直受光管、前記第２鉛直受光管、第１水平受光管、および前記第２水平受光管は、前記第１鉛直受光管および前記第２鉛直受光管のそれぞれの前記中央位置の延長と前記第１水平受光管と前記第２水平受光管のそれぞれの前記中央位置の延長の交点が受光器中心となるように、矩形型に配置され、
   前記回転レーザ装置では、前記高さＨのレーザ光と、前記高さＨのレーザ光から、前記第１水平受光管と前記第２水平受光管のそれぞれの前記中央位置と前記水平受光管の中心軸との離距離ｄ分上下にずれた高さＨ＋ｄのレーザ光および高さＨ－ｄのレーザ光が出射され、
   前記第１水平受光管は前記高さＨ＋ｄのレーザ光で、前記第２水平受光管は前記高さＨ－ｄのレーザ光で、前記差分距離Ｄｈを算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載のレベリングシステム。
   
8. 測定基準点から所定の高さＨで水平に出射されるレーザ光を受光するレーザ受光器であって、
   受光センサとして、柱状の導光体，前記導光体の両端部に配置された受光部，前記レーザ光を前記導光体の前記両端部に向かって分割する光結合層，を備える鉛直受光管および水平受光管と、前記受光部に接続された演算処理部を備え、
   前記演算処理部は、
   前記受光部の各受光信号から前記レーザ光の衝突位置を特定し、前記衝突位置が前記導光体の長さの中央位置を境にしたどちら側にあるかと、前記衝突位置の前記中央位置からの差分距離を算出し、
   前記鉛直受光管の差分距離Ｄｖから前記受光器の前後傾斜θを検出し、前記水平受光管の差分距離Ｄｈから前記受光器の左右傾斜δを検出する
   ことを特徴とするレーザ受光器。