JP2994256B2 - レーザ照準装置及びレーザ基準レベル設定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土中にコンクリー
トパイプ等を埋設する場合に、コンクリートパイプの埋
設位置、姿勢等の基準となる基準レベルを設定するレー
ザ基準レベル設定装置、特に該レーザ基準レベル設定装
置に用いられるターゲットの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】土中にコンクリートパイプ等を埋設する
場合の作業として代表的なものに、地面を掘下げ、掘下
げた溝に順次コンクリートパイプを設置埋設し、埋戻す
作業法がある。

【０００３】一定の直線区間毎に、コンクリートパイプ
を設置する深さ以上に地面を掘下げ、溝の底に設けた仮
台の上にコンクリートパイプを設置する。この時、方
向、傾斜、特に各コンクリートパイプの内面の最下位置
が互いに一致する様に調整し、その後埋め戻す。

【０００４】斯かるコンクリートパイプは上下水道等、
液状物を流す為の流路として供され、或る程度の傾斜を
もって、更に屈曲のない様に設置される。埋設されたコ
ンクリートパイプが、上下、左右に蛇行していると前記
液状物が滞留し、詰まったり或は地中に漏出する事態と
なり、流路としての機能を果たせなくなる。従って、前
記コンクリートパイプ埋設には、適正な基準線を必要と
する。

【０００５】斯かる基準線としてレーザ光線は都合がよ
く、遠距離であっても糸の様に弛むことなく、作業中の
障害になることもなく、更に作業者、コンクリートパイ
プ等と干渉して切断されることもない。

【０００６】コンクリートパイプを設置する場合の前記
レーザ光線による基準線を形成するものとして、レーザ
基準レベル設定装置がある。

【０００７】該レーザ基準レベル設定装置は、レーザ照
準装置、ターゲットを有し、掘下げた最初のマンホール
或は溝の起点にレーザ照準装置を設置し、溝の他端にタ
ーゲットを設置する。該ターゲットには中心位置が分る
様に中心位置を示す印が設けられており、前記ターゲッ
トの中心位置が設置すべきコンクリートパイプの中心位
置と合致する様ターゲットを設置する。尚、ターゲット
の中心位置はセオドライト等の測量装置で決定する。

【０００８】次に、前記レーザ照準装置よりレーザ光線
を発し、前記ターゲットの中心にレーザ光線が照射され
る様前記レーザ照準装置を調整する。調整が完了すると
レーザ照準装置が発しているレーザ光線が、コンクリー
トパイプ設置の基準線となる。

【０００９】ところが、工事途中には作業中の振動、車
両通過時の振動等があり、振動による位置ずれが多々あ
り、又工事を中断した場合の再調整等、かなりの頻度で
レーザ照準装置とターゲットの位置調整を行わなければ
ならない。

【００１０】そこで、ターゲットの中心を検出すること
ができるレーザ基準レベル設定装置、及びターゲットが
提案されている。

【００１１】該レーザ基準レベル設定装置はレーザ照準
装置、ターゲットから構成され、更に該レーザ照準装置
は、偏光レーザ光線の射出手段とターゲットからの反射
レーザ光線の受光手段とを有する回転自在に支持された
レーザ発振装置と、該レーザ発振手段を上下左右に回動
させる駆動装置と、前記ターゲットからの反射レーザ光
線の受光状態に応じて前記駆動装置を駆動する制御部と
から構成されている。又、前記ターゲットの反射面は小
球又は小プリズムの反射層を有する再帰反射面であり、
左右のいずれか半分には更に１／４波長複屈折板が貼設
されている。

【００１２】レーザ照射装置からの偏光されたレーザ光
線を前記ターゲットを水平方向に横切る様走査し、前記
レーザ光線がターゲットに照射されると、１／４波長複
屈折板が貼設された反射面からは照射された偏光とは異
なる偏光が反射される。他方の反射面では偏光が保存さ
れた状態で反射される。前記レーザ発振装置はターゲッ
トからの反射光の状態を検出し、即ち偏光状態が変化す
る点を検出することでターゲットの中心を検出すること
ができ、前記制御部が駆動装置を制御してレーザ光線を
ターゲットの中心に向ける。而して、水平方向の照射位
置が決定される。上下方向の照射位置の決定はターゲッ
トを視認しながら装置を手動又は無線にて操作をして中
心に調整する構成が多い。

【００１３】又、コンクリートパイプ等を埋設した後、
コンクリートパイプが設定通り埋設されたどうかを確認
する為、或は所定期間経過後保守作業としてコンクリー
トパイプの埋設状態に経時的な狂いが生じていないかを
確認する作業として、流路、トンネルの傾斜を測定する
作業がある。従来のトンネルの傾斜測定を図１９に於い
て説明する。

【００１４】トンネル１は連設されたコンクリートパイ
プ２が埋設されて形成されており、前記トンネル１の上
流端、下流端にはそれぞれマンホール３、マンホール４
が掘設されている。コンクリートパイプ２の上流側端面
の所定位置、例えばコンクリートパイプの最下位置に水
準器５を水平に設置し水平出しを行い、該水準器５の水
平出しした位置に基づいてスタッフ６を垂直に立設す
る。又、前記コンクリートパイプ２の下流側端面の前記
水準器５が水平出しした位置に対応する位置に、即ち最
下位置に水準器７を水平に設置し同様に水平出しし、該
水準器７に基づいてスタッフ８を垂直に立設する。地上
にレベル測定器９を設置し、該レベル測定器９により前
記スタッフ６と前記スタッフ８の数値を読み、その差と
前記スタッフ６と前記スタッフ８間の距離からトンネル
１の勾配を測定していた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のレーザ
基準レベル設定装置、及びそのターゲットではレーザ光
線の照射位置を決定する場合は、ターゲットの反射面の
半分に１／４波長複屈折板を貼設し、ターゲットからの
反射レーザ光線の受光状態でターゲットの中心を検出
し、レーザ光線を中心に照射する様にし位置調整の自動
を図っている。ところが、位置合わせは左右が自動であ
るが上下は手動による装置が多く、設置されたパイプが
大きくずれている場合は、レーザ光線がターゲットから
外し調整しずらい。

【００１６】この為、レーザ基準レベル設定装置側とタ
ーゲット側にそれぞれ作業者が必要となり、位置合わせ
に複数の人手が必要であり、作業性が悪くロスタイムが
避けられないという問題があり、この人手を省略する
為、上下の位置合わせも自動で行える様にターゲットに
９０°回転する機構を設けると装置が複雑になり製作コ
ストが蒿むという問題がある。

【００１７】又、上記した従来のトンネル傾斜測定では
前記マンホール３、マンホール４に作業者が実際に立入
り、水準器５、水準器７を設置し、又スタッフ６、スタ
ッフ８を垂直に支持する必要があり、何人もの作業者が
必要で、その上測定精度が出しにくいという問題があっ
た。

【００１８】本発明は斯かる実情に鑑み、簡単な構成で
人手を要さずレーザ光線の照射位置の上下左右方向の位
置調整を可能とし、ロスタイムを短縮すると共に１人で
作業を行える様にして省力化を図ることを目的とし、又
完成後のトンネル、既存のトンネルの傾斜角測定を１人
で作業し得る様にし、而も測定精度の向上を図るもので
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の反射面
を有し、ターゲット中心に関して所要距離離して対称に
反射面を設けたレーザ基準レベル設定用ターゲット、又
は上下、左右それぞれの方向に対称に反射面を設けたレ
ーザ基準レベル設定用ターゲット、又は走査方向に沿っ
て所要のパターンが形成される様複数の反射面を設けた
レーザ基準レベル設定用ターゲット、又は反射面に液晶
シャッタを設けたレーザ基準レベル設定用ターゲット、
又は反射面がターゲット中心に関して所要距離離した位
置に設けられたレーザ基準レベル設定用ターゲット、又
は反射面の少なくとも一つの幅が漸次変化する形状を有
するレーザ基準レベル設定用ターゲット、又は反射面の
少なくとも一対の少なくとも一方の反射面の幅が漸次変
化する形状を有するレーザ基準レベル設定用ターゲッ
ト、又はターゲット板を透光性を有する材料とし、ター
ゲットの裏面側にレーザ光線の照射位置を確認する指標
を設けたレーザ基準レベル設定用ターゲット、又は反射
面の少なくとも一つに１／４λ複屈折部材を設けたレー
ザ基準レベル設定用ターゲット、又はレーザ照準装置と
ターゲットから構成され、前記ターゲットは前記ターゲ
ット上の所定の位置を指示する反射面を有し、前記レー
ザ照準装置は回動自在に支持されたレーザ光線の射出手
段と反射レーザ光線の受光手段とを有するレーザ発振装
置と、該レーザ発振装置の少なくともレーザ光線の射出
手段を回動させる駆動装置と、前記ターゲットの反射面
からの反射レーザ光線受光状態に応じて前記ターゲット
の所定の位置にレーザ光線を向ける様に前記駆動装置を
制御する制御部とを有するレーザ基準レベル設定装置、
又はレーザ発信装置の上下回動角を検知する傾斜角検知
手段と、水平を検知するチルトセンサと、前記傾斜角検
知手段と前記チルトセンサとの検知に基づいてレーザ光
線の照射する傾斜角を表示する表示部とを具備するレー
ザ基準レベル設定装置、又はターゲットの反射面に液晶
シャッタを設け、レーザ照準装置の受光手段が前記液晶
シャッタの開閉周波数と同調する電気フィルタを具備し
たレーザ基準レベル設定装置、又はレーザ光線の射出手
段が１／４λ複屈折部材を通して円偏光レーザ光線を照
射し、受光手段が偏光板を有しターゲットで反射され入
光するレーザ光線を判別するレーザ基準レベル設定装
置、又は制御装置が受光信号の重心位置を演算し、該重
心位置からターゲット中心を求める様にしたレーザ基準
レベル設定装置、又は制御装置が受光信号のパルス幅を
演算し、該パルス幅よりターゲット中心を求める様にし
たレーザ基準レベル設定装置、又は制御装置が受光信号
のパルス幅を基にレーザ光線の走査回転角を演算し、該
走査回転角と前記パルス幅に対応するターゲットの寸法
からレーザ発振装置とターゲット間の距離を演算するレ
ーザ基準レベル設定装置に係るものである。

【００２０】レーザ発振装置からレーザ光線を照射し、
更に該レーザ光線をターゲットを横切る様に走査し、反
射面からの反射光を受光手段で検出し、更に受光手段で
の受光状態により、受光した反射光が前記ターゲットか
らのものであると認識し、受光状態を演算し、該演算結
果に基づき駆動装置を制御してレーザ光線の照射方向を
決定し、又レーザ光線の照射方向の決定後、照射方向を
水平に設定することで前記照射方向の水平に対する傾斜
角を測定する。

【００２１】

【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。

【００２２】図１〜図４はレーザ照準装置１０を示し、
図６はターゲット６１を示す。

【００２３】先ずレーザ照準装置１０について説明す
る。

【００２４】レーザ発振装置１１は水平軸１２を中心に
傾動可能なスイングフレーム１３に設けられ、該スイン
グフレーム１３は図示しない本体フレームに鉛直軸１４
を中心に水平方向に回動可能に設けられている。又、前
記水平軸１２に傾動盤４２が設けられ、該傾動盤４２に
チルトレバー１５が連結され、又前記傾動盤４２には水
平状態を示す様気泡管等のチルトセンサ１６が設けられ
ている。又、前記水平軸１２にはエンコーダ４３が設け
られ、該エンコーダ４３は前記水平軸１２の回転角、即
ち前記レーザ発振装置１１の傾斜角を検出する。又、前
記エンコーダ４３からの信号は勾配制御器４８（後述）
に入力される。

【００２５】前記スイングフレーム１３に連結して水平
角調整機構１７が設けられ、前記レーザ発振装置１１に
連結して垂直角調整機構１８が設けられ、前記チルトレ
バー１５に連結してチルトセンサ傾動機構１９が設けら
れている。該チルトセンサ傾動機構１９は前記レーザ発
振装置１１の支持体に設けられ、レーザ発振装置１１と
一体に傾動する。

【００２６】前記水平角調整機構１７は、水平方向に設
けられた回転自在の第１スクリュー２０と、該第１スク
リュー２０に螺合する第１スライドナット２１、該第１
スライドナット２１に植設され、前記スイングフレーム
１３に係合するピン２３、前記第１スクリュー２０に嵌
着された従動ギア２４、該従動ギア２４に駆動ギア２５
を介して連結された水平角調整モータ２６から構成され
ている。

【００２７】前記垂直角調整機構１８は、水平方向に設
けられた回転自在の第２スクリュー２７と、該第２スク
リュー２７に螺合する第２スライドナット２８、該第２
スライドナット２８に植設され、前記レーザ発振装置１
１に係合するピン２９、前記第２スクリュー２７に嵌着
された従動ギア３０、該従動ギア３０に駆動ギア３１を
介して連結された垂直角調整モータ３２から構成されて
いる。

【００２８】前記チルトセンサ傾動機構１９は、垂直方
向に設けられた回転自在の第３スクリュー３３と、該第
３スクリュー３３に螺合する第３スライドナット３４、
該第３スライドナット３４に植設され、前記チルトレバ
ー１５に係合するピン３５、第３スクリュー３３に嵌着
された従動ギア３６、該従動ギア３６に駆動ギア３７を
介して連結された勾配設定モータ３８から構成されてい
る。

【００２９】水平調整制御器４６は前記水平角調整モー
タ２６、垂直角制御器４７は垂直角調整モータ３２、勾
配制御器４８は勾配設定モータ３８をそれぞれ制御駆動
する。

【００３０】前記水平角調整機構１７の水平角調整モー
タ２６は水平調整制御器４６、垂直角調整機構１８の垂
直角調整モータ３２は垂直角制御器４７、チルトセンサ
傾動機構１９の勾配設定モータ３８は勾配制御器４８に
より駆動され、又該勾配制御器４８にはエンコーダ４３
からの回転角度信号が入力される。

【００３１】前記水平調整制御器４６、垂直角制御器４
７、勾配制御器４８はそれぞれ制御装置４５により制御
され、該制御装置４５には前記チルトセンサ１６からの
検出信号が入力される。前記制御装置４５には装置の起
動停止、勾配の設定等を行う操作盤４９、勾配の設定
値、作動の状態、レーザ光線の照射方向、ターゲット６
１の検出位置等を表示する表示器５０、反射レーザ光線
検出器５１（後述）が接続されている。

【００３２】次に、図５によりレーザ発振装置１１につ
いて略述する。

【００３３】図中、５５はレーザ光発光部であり、該レ
ーザ光発光部５５は発光ダイオード５６、コリメートレ
ンズ５７を有し、前記発光ダイオード５６からのレーザ
光線は前記コリメートレンズ５７で平行レーザ光線５８
とされ、ハーフミラー５９又は孔開きミラーを透過して
ターゲット６１に照射される。

【００３４】該ターゲット６１で反射された反射光５
８′は前記レーザ発振装置１１に入光し、入光した反射
光５８′は合焦レンズ６０、反射レーザ光線検出器５１
等から成る受光手段で受光される。前記合焦レンズ６０
を介して反射レーザ光線検出器５１が反射光５８′を受
光すると、該反射レーザ光線検出器５１は検出信号を前
記制御装置４５へ入力する。該制御装置４５は前記反射
レーザ光線検出器５１の受光状態に応じて前記水平調整
制御器４６を介して前記水平角調整モータ２６を駆動制
御し、前記垂直角制御器４７を介して前記垂直角調整モ
ータ３２を駆動制御してレーザ発振装置１１からのレー
ザ光線５８照射方向を決定する。尚、図５ではレーザ発
振装置のレーザ光線を射出するレーザ発光部及び光学系
と、反射レーザ光線を受光する受光部である反射レーザ
光線検出器と光学系とを一体化して示してあるが、勿論
別ユニットとして構成してもよい。

【００３５】次に、前記ターゲット６１を図６を参照し
て説明する。

【００３６】矩形のターゲット板６２のターゲット中心
（本図の場合はターゲット中心と図形中心が一致した場
合を示している）に十字線６３を刻印し、該十字線６３
の交点を中心に左右、上下対称な位置にそれぞれ左反射
面６４、右反射面６５、上反射面６６、下反射面６７を
設け、左反射面６４、右反射面６５は少なくとも水平方
向の幅が同一であり、上反射面６６、下反射面６７は少
なくとも上下方向の幅が同一である。尚、前記した幅が
同一でない場合は、左反射面６４と右反射面６５、及び
上反射面６６と下反射面６７の形状が前記十字線の鉛直
線、水平線に対して対称な形状であってもよい。

【００３７】前記左反射面６４、右反射面６５、上反射
面６６、下反射面６７はターゲット板６２に小球、又は
小プリズムから成る再帰反射層が貼設されたものであ
る。

【００３８】以下パイプ等を埋設する場合のレーザ光線
による基準線の設定について、基準線を水平に対して所
要の角度θ傾斜させ設定する場合について説明する。

【００３９】レーザ照準装置１を設置し、レーザ照準装
置１の上面に設けた棒気泡管（図示せず）によりパイプ
の円周方向（パイプの軸心方向と直交する方向）に対し
て水平となる様調整する。

【００４０】次に、前記操作盤４９より前記制御装置４
５に設定傾斜角θを入力する。該制御装置４５は前記勾
配制御器４８を介して前記勾配設定モータ３８を駆動す
る。前記駆動ギア３７、従動ギア３６、第３スクリュー
３３を介して第３スライドナット３４を上方向に移動さ
せ、前記チルトレバー１５を設定角度θの逆方向に傾斜
させる。該チルトレバー１５は前記傾動盤４２と共に一
体に回転し、該傾動盤４２の回転角はエンコーダ４３に
より検出され、前記勾配制御器４８にフィードバックさ
れる。前記エンコーダ４３の検出角度が設定角度と同一
となった時に前記勾配設定モータ３８を停止する。

【００４１】前記制御装置４５は前記垂直角制御器４７
を介して前記垂直角調整モータ３２を駆動し、前記駆動
ギア３１、従動ギア３０、第２スクリュー２７を介して
第２スライドナット２８を移動させ、ピン２９を介して
レーザ発振装置１１及びチルトレバー１５を一体に傾動
させる。前記チルトセンサ１６が検出する角度が０にな
る迄、前記垂直角調整モータ３２を駆動する。

【００４２】前記制御装置４５が前記チルトセンサ１６
からの基準レベルを検知したところで前記垂直角調整モ
ータ３２を停止し、前記レーザ発振装置１１から発せら
れるレーザ光が設定角θに設定される。この設定角は前
記表示器５０に表示される。

【００４３】傾斜角度設定後、前記水平角調整モータ２
６を駆動し、前記水平角調整機構１７によりレーザ発振
装置１１から発せられるレーザ光を水平方向を走査さ
せ、該レーザ光線が前記ターゲット６１の検出に基づい
て十字線６３の交点を照射する様、基準線の水平方向の
設定を行う。

【００４４】尚、レーザ照準装置で一度勾配設定を完了
した後、更にレーザ照準装置を設置する場合、レーザ発
振装置を必ずしも水平に設定し直す必要はない。本体が
どの様な角度に設置されても、以前に設定した角度はエ
ンコーダにより得られる為、新たに設定した角度との差
が演算により求められ、チルトセンサが基準レベルに達
した時、新たに設定した角度になる。

【００４５】前記勾配設定モータ３８はパルスモータ、
ＤＣモータ、サーボモータ等のモータが使用可能である
ことは言う迄もなく、更に前記エンコーダ４３は傾動盤
４２に機械的に連結されていればよく、水平軸１２に軸
接手を介して連結しても、或はギア等の動作伝達手段を
介して連結してもよい。又、前記エンコーダ４３は実際
の傾斜角を検出するので、レーザ照準装置の所要箇所に
設けた勾配設定表示器に勾配を表示する様にしてもよ
い。又、前記チルトセンサ１６は傾動盤４２に限らずチ
ルトレバー１５等、チルトレバー１５と一体に傾動する
箇所に設けられればよい。更に、前記エンコーダ４３は
光学式、磁気式のいずれであってもよい。

【００４６】次に、本発明はターゲット６１の中心を検
出する機能を有し、この中心検出機能により、例えば振
動等が原因でレーザ光線の照射位置が移動した場合の自
動調整機能が可能となる。

【００４７】先ず、レーザ照準装置１０を起点となる場
所に水平に設置し、又前記ターゲット６１を目標位置に
設置する。前記レーザ照準装置１０を作動させ、レーザ
光線５８を照射し、照射の方向の左右、及び傾斜を手動
により概略設定する。設定後自動調整を作動させる。

【００４８】前記水平角調整モータ２６を回転させ、前
記第１スクリュー２０を回転し、前記第１スライドナッ
ト２１、ピン２３を介してレーザ照準装置１０のレーザ
発振装置１１を鉛直軸１４を中心に水平方向に往復回転
し、平行レーザ光線５８を水平に往復走査する。水平方
向の走査は徐々に上方又は下方に移動しながら往復走査
する。検出されない場合は、走査範囲を広げ再び走査を
行う。

【００４９】レーザ光線５８が前記ターゲット６１を横
切ると前記左反射面６４、右反射面６５からの反射光５
８′がレーザ発振装置１１に入光し、前記反射レーザ光
線検出器５１により反射光５８′が検出される。前記反
射レーザ光線検出器５１からの受光信号は図７に示す様
に、所定間隔を置いた同幅、同形状のパルス状となる。
前記反射レーザ光線検出器５１からの信号が所定の間隔
で同幅のパルスであると、前記制御装置４５は受光した
反射光が前記ターゲット６１からのものであると認識
し、前記２つの受光信号に対する水平重心位置即ち水平
方向の前記十字線６３の交点を演算する。演算結果は前
記制御装置４５に記憶され、前記表示器５０に水平角と
して表示される。更に前記制御装置４５は演算結果を基
に前記水平調整制御器４６を制御して前記水平角調整モ
ータ２６を駆動させ、レーザ光線５８の照射方向を前記
演算した方向とし、前記水平重心位置に合致させる。

【００５０】前記水平重心の位置を演算する場合に、前
記左反射面６４と右反射面６５間のレーザ光線の照射方
向の角度差が求められる。又、前記左反射面６４と右反
射面６５間の距離は既知の値であることから、前記左反
射面６４と右反射面６５間の角度差と距離によりレーザ
照準装置１０からターゲット６１迄の距離が計測でき
る。

【００５１】水平方向の照射位置が設定されると、前記
垂直角調整モータ３２を駆動して前記第２スクリュー２
７を回転させ、第２スライドナット２８、ピン２９、ス
イングフレーム１３を介して前記水平軸１２を中心に前
記レーザ発振装置１１を上下方向に所要角度で傾動さ
せ、上下方向に走査を開始する。

【００５２】前記反射レーザ光線検出器５１からの受光
信号の状態で前記制御装置４５が鉛直重心位置、即ち鉛
直方向の前記十字線６３の交点を演算する。この演算結
果は前記表示器５０に垂直角として表示されると共に前
記制御装置４５はこの演算結果を基に前記垂直角制御器
４７を制御して前記垂直角調整モータ３２を駆動させ、
レーザ光線５８の照射方向を前記鉛直重心位置に更に合
致させる。而して、レーザ光線５８は水平方向、垂直方
向が設定され、平行レーザ光線５８の照射点は前記十字
線６３の交点に合致する。

【００５３】次に、反射面に液晶シャッタを設けること
で、反射光５８′の受光状態でのノイズの低減を防止す
ることができる。

【００５４】前記ターゲット６１の左反射面６４、右反
射面６５、上反射面６６、下反射面６７の表面に更に液
晶シャッタを貼設し、ターゲット６１の所要位置、例え
ば背面にそれぞれの液晶シャッタを異なる周波数で駆動
するシャッタ制御回路を設ける。更に、前記反射レーザ
光線検出器５１には前記液晶シャッタの周波数に同調す
る電気的フィルタが設けられている。

【００５５】前記液晶シャッタが駆動されると反射光が
液晶シャッタの開閉に合わせて遮断され、液晶シャッタ
の駆動周波数で変調される。更に、前記電気的フィルタ
を介することで前記反射レーザ光線検出器５１はターゲ
ット６１からの反射光のみを検出することができ、他の
不要な反射体からのノイズを除去することができ検出精
度が向上する。尚、前記左反射面６４、右反射面６５、
上反射面６６、下反射面６７に設けられる前記液晶シャ
ッタは同一の周波数で開閉してもよく、或は異なる周波
数で開閉してもよい。異なる周波数で開閉した場合は、
それぞれの左反射面６４、右反射面６５、上反射面６
６、下反射面６７を個別認識することができる。

【００５６】尚、ターゲット６１の反射面は左反射面６
４、右反射面６５、上反射面６６、下反射面６７が連続
していてもよく、水平方向、鉛直方向で反射面の幅を変
えてもよい。更に又、走査線に沿って複数の反射面を設
け所要のパターンを形成し、走査することで得られる受
光信号からパターンを認識し、受光信号がターゲットか
らのものであることを認識し、更にパターンからターゲ
ット中心を判別する様にしてもよい。

【００５７】次に、図８、図９を参照して本発明に係る
レーザ照準装置１０によるトンネル１の傾斜角の測定を
説明する。

【００５８】ターゲット６１をトンネル１の一端に設置
し、レーザ照準装置１０を他端に設置する。前記ターゲ
ット６１はコンクリートパイプ２に設置した場合に照射
中心（前記十字線６３の交点）が前記コンクリートパイ
プ２の中心に合致する様な構造を有する。例えば、ター
ゲット６１が２の支持点６８を介して前記コンクリート
パイプ２の内面に乗置され、前記２の支持点６８と前記
照射中心とが２等辺三角形をなし、照射中心と支持点６
８間の距離がコンクリートパイプ２の半径に等しい等で
ある。

【００５９】同様に前記レーザ照準装置１０は支持脚４
１を介して前記コンクリートパイプ２に設置され、レー
ザ照準装置１０のレーザ光線射出中心は略コンクリート
パイプ２の中心に一致する。

【００６０】レーザ照準装置１０を作動させると、レー
ザ照準装置１０は前述した作動により自動で前記ターゲ
ット６１の照射中心を検出し、レーザ光線の照射位置を
ターゲット６１の照射中心に合致させる。この時、コン
クリートパイプとレーザ光線の照射方向及びチルトセン
サの傾斜角はトンネル１の傾斜と一致している。

【００６１】次に、チルトセンサが水平になる様に、即
ち前記勾配制御器４８を介して勾配設定モータ３８を駆
動し、前記チルトセンサ１６の検出結果を水平の位置と
する。前記レーザ光線がターゲット６１の照射中心を照
射している状態から前記チルトセンサ１６の検出結果が
水平の位置を示す迄の角度は前記エンコーダ４３により
検出され、検出した結果が前記トンネル１の傾斜角であ
り、この傾斜角は前記表示器５０に表示される。而し
て、傾斜角が測定され、測定結果は前記表示器５０によ
り容易に知り得、又測定作業としてはレーザ照準装置１
０とターゲット６１をトンネル１に設置するだけでよ
く、１人の作業者で測定が可能である。更に、前述した
様に距離測定も合わせて行うことができる。

【００６２】次に、図１０に示す実施の形態では、前記
反射レーザ光線検出器５１での反射光５８′の検出精度
を向上させる為、更に反射光５８′の検出による情報量
を増加させる為、レーザ照準装置１０から照射されるレ
ーザ光線を円偏光としたものである。前記ハーフミラー
５９を透過するレーザ光線を更に１／４λ複屈折部材７
１に透過させ円偏光レーザ光線とし、レーザ照準装置１
０から射出する様にする。

【００６３】本実施の形態に使用されるターゲット９０
を図１２に示す。

【００６４】該ターゲット９０は前記したターゲット６
１の左反射面６４、右反射面６５、上反射面６６、下反
射面６７の表面に更に１／４λ複屈折部材を設け、それ
ぞれの偏光反射面７７，７８，７９，８０としたもので
ある。

【００６５】レーザ照準装置１０から照射された円偏光
レーザ光線５８は前記ターゲット９０の偏光反射面７
７，７８，７９，８０で反射されることで照射された円
偏光レーザ光線５８と偏光方向が異なる円偏光レーザ光
線５８′となる。該円偏光レーザ光線５８′が前記１／
４λ複屈折部材７１を透過することで、前記レーザ光発
光部５５から射出された直線偏光レーザ光線とは９０°
偏光方向の異なる直線偏光レーザ光線となる。前記円偏
光レーザ光線５８′は偏光板７２を通過して前記反射レ
ーザ光線検出器５１に受光される様になっており、前記
偏光板７２の偏光方向をターゲット９０の反射面で反射
され前記１／４λ複屈折部材７１を透過して入光する偏
光方向と一致させておく。

【００６６】而して、前記反射レーザ光線検出器５１は
レーザ照準装置１０から照射されたレーザ光線が偏光反
射面７７，７８，７９，８０で反射されたもののみを受
光することとなり、太陽光等、不要反射体により反射さ
れた外乱光が入光しても、カットされ、検出精度が向上
する。前記ターゲット９０の照射位置を求める場合はタ
ーゲット６１で説明したと同様、水平方向のレーザ光線
の走査をして反射光による水平方向重心位置を求め、次
に上下方向の走査をして反射光による上下方向の重心位
置を求めればよい。

【００６７】次に、他のターゲットの例を図１３〜図１
６により説明する。

【００６８】図１３に示すターゲット９１は反射面８
１，８２を対称な正立直角３角形、倒立直角３角形とし
たものである。

【００６９】該ターゲット９１からの円偏光レーザ光線
５８′は２のパルス状となり、レーザ光線を走査する位
置により左右のパルス幅が変化し、左右のパルス幅が等
しくなる位置が前記十字線６３の交点を通過する位置で
あり、又左右のパルス幅の重心を演算することで前記十
字線６３の水平方向の位置も検出できる。従って、ター
ゲット９１を用いることで水平方向に走査しつつ、更に
走査位置を上下方向に移動させることで十字線６３の交
点の位置、照射中心をすることができる。従って、図
６、図１２で示したターゲット６１、ターゲット９０の
様に上下方向に中心位置を求めるのに水平方向の動きを
停止させ、上下方向の走査を行う必要がなくなり、作業
能率が向上する。

【００７０】図１４に示すターゲット９２も基本的には
前記ターゲット９１と同様であり、反射面８１，８２を
対角線に沿って設けたストリップ状の非反射面８３を挾
んで対称な正立直角３角形、倒立直角３角形とし、ター
ゲット板９２の片隅にまとめて設けたものである。反射
面８１，８２、非反射面８３と前記十字線６３との距離
は既知であるので反射面８１，８２、非反射面８３の中
心を求めることで十字線６３の交点位置を求めることが
できる。

【００７１】図１５に示すターゲット９３は、正立直角
３角形の反射面８１と倒立直角３角形の非反射面８４と
を臨接させ設け、更に非反射面８４に沿ってストリップ
状の反射面８５を設けたのである。前記反射面８１、非
反射面８４、反射面８５に対してレーザ光線が水平方向
に走査すると、前記ターゲット９３からは前記反射面８
１と前記反射面８５からパルス状の反射光が有り、反射
面８１による反射光のパルスの幅と、該パルスから反射
面８５による反射光のパルス迄の幅（非反射面８４の
幅）が同一となった状態を検出することで、前述したと
同様にターゲット９３の照射中心を検出することができ
る。

【００７２】図１６に示すターゲット９４は３のストリ
ップ状の反射面８６をＮ字状に配置したものであり、該
ターゲット９４に対してレーザ光線が水平方向に走査す
ると、前記ターゲット９４からは３の同幅のパルス状の
反射光が有り、該３のパルス状の反射光の間隔が同一と
なった場合が前記十字線６３の交点を通過する位置であ
り、前述したと同様にターゲット９４の照射中心を検出
することができる。

【００７３】尚、図１３〜図１６に示したターゲットは
反射面に１／４λ複屈折部材を設けなければ、図５で示
した実施の形態で使用可能であることは言う迄もない。
更に、反射面の形状は正立３角形状、又は倒立３角形状
のものが１つでもよい。この場合レーザ光線の十字線６
３の交点を通過する走査線が前記反射面を横切った場合
の幅を予め測定し、比較値として前記制御装置４５に設
定入力しておけばよい。或は、反射面の形状を極大値、
極小値を有する形状とし、前記制御装置４５で極値を検
出する様にしてもよい。

【００７４】次に、図１１は更に他の実施の形態を示し
ており、図１０で示した実施の形態に下記の構成を付加
したものである。

【００７５】ハーフミラー５９と合焦レンズ６０との間
にハーフミラー７３を設け、該ハーフミラー７３で反射
された円偏光レーザ光線５８′を合焦レンズ７４、偏光
板７５を介して反射レーザ光線検出器７６に入光させ、
該反射レーザ光線検出器７６からの受光信号は前記制御
装置４５に入力する。前記偏光板７２と前記偏光板７５
とは偏光方向を９０°変えており、前記反射レーザ光線
検出器５１と反射レーザ光線検出器７６はそれぞれ偏光
方向が９０°異なる直線偏光レーザ光線を検知し得る構
成となっている。又、前記制御装置４５は前記反射レー
ザ光線検出器５１からのレーザ光線受光信号と前記反射
レーザ光線検出器７６からのレーザ光線受光信号とを比
較演算する。

【００７６】本実施の形態で使用されるターゲット９５
は図１７に示す様に、反射面の全体の形状が縦長の矩形
形状であり、該反射面は対角線で２分され、分割された
１方は偏光変換反射面８７、分割された他方は偏光保存
反射面８８で構成されている。正立３角形の前記偏光変
換反射面８７は表面に１／４λ複屈折部材を有し、入射
レーザ光線の偏光方向を変換して反射し、倒立３角形の
前記偏光保存反射面８８は入射レーザ光線の偏光方向を
保存して反射する。

【００７７】円偏光レーザ光線５８を前記ターゲット９
５に対して水平方向に走査すると、偏光変換反射面８７
で反射された円偏光レーザ光線５８′は偏光方向が変換
され、前記１／４λ複屈折部材７１を透過し、更に前記
ハーフミラー７３を透過したレーザ光線の偏光方向は前
記偏光板７２と一致し、前記反射レーザ光線検出器５１
により検出される。又、前記ハーフミラー７３で反射さ
れた円偏光レーザ光線５８′は前記偏光板７５とは偏光
方向が異なり該偏光板７５によりカットされ、前記反射
レーザ光線検出器７６には入光しない。

【００７８】前記偏光保存反射面８８で反射された円偏
光レーザ光線５８′は偏光方向が保存された反射光であ
り、前記１／４λ複屈折部材７１を透過したレーザ光線
の偏光方向は前記偏光板７５とは一致し、前記偏光板７
２とは不一致となる。従って、前記反射レーザ光線検出
器５１には入光せず、反射レーザ光線検出器７６にのみ
入光する。前記制御装置４５は前記反射レーザ光線検出
器５１、反射レーザ光線検出器７６との受光信号を比較
し、両反射レーザ光線の検出器５１，７６からの信号パ
ルス幅が等しくなった状態が、前記十字線６３の中心を
円偏光レーザ光線５８が通過する位置とする。ターゲッ
ト９５の反射面全体の中心と前記十字線６３の交点の距
離は既知であるのでターゲット９５の照射中心は演算に
より求められる。

【００７９】図１８に示すターゲット９６は、ターゲッ
ト板６２に透明、半透明の透光性の材料を使用し、背面
に前記十字線６３の交点と一致する中心を有する指標８
９を印刷又は刻印したものであり、背面側から円偏光レ
ーザ光線５８の照射位置を確認できる様にしたものであ
る。

【００８０】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、ターゲ
ットを回転することなく上下左右の照射位置をターゲッ
ト中心に合致させることができ、補助作業者が不要とな
ると共にタイムロスがなくなり、作業効率が向上し、更
にターゲット回転機構が必要ないので構造が簡単であ
り、又中心を求める為に偏光を使用する必要がないので
光学系が簡素化され、更に又液晶シャッタを設けること
でノイズを除去し得、誤動作が防止できる等の優れた効
果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るレーザ照準装置の要
部側面図である。

【図２】同前実施の形態に係るレーザ照準装置の要部断
面図である。

【図３】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は作動説明図である。

【図４】同前実施の形態の制御ブロック図で有る。

【図５】同前実施の形態のレーザ発振装置の光学系を示
すブロック図である。

【図６】同前実施の形態に用いられるターゲットの正面
図である。

【図７】該ターゲットに対してレーザ光線を照射して得
られる受光信号の波形図である。

【図８】本発明に係るレーザ基準レベル設定装置による
トンネルの傾斜角を測定する場合の説明図である。

【図９】該傾斜角測定に使用されるターゲットとトンネ
ル１との関係を示す説明図である。

【図１０】本発明のレーザ基準レベル設定装置に具備さ
れるレーザ発振装置の光学系の他の例を示すブロック図
である。

【図１１】本発明のレーザ基準レベル設定装置に具備さ
れるレーザ発振装置の光学系の更に他の例を示すブロッ
ク図である。

【図１２】ターゲットの他の例を示す説明図である。

【図１３】ターゲットの他の例を示す説明図である。

【図１４】ターゲットの他の例を示す説明図である。

【図１５】ターゲットの他の例を示す説明図である。

【図１６】ターゲットの他の例を示す説明図である。

【図１７】ターゲットの他の例を示す説明図である。

【図１８】ターゲットの他の例を示す説明図である。

【図１９】従来のトンネル傾斜角測定方法の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ トンネル ２ コンクリートパイプ １０ レーザ照準装置 １１ レーザ発振装置 １６ チルトセンサ １７ 水平角調整機構 １８ 垂直角調整機構 １９ チルトセンサ傾動機構 ４３ エンコーダ ４５ 制御装置 ４８ 勾配制御器 ５０ 表示器 ６１ ターゲット ９０ ターゲット ９１ ターゲット ９２ ターゲット ９３ ターゲット ９４ ターゲット ９５ ターゲット

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−259411（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−83656（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−35550（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−307870（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−208993（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−60560（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−18210（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01C 15/00 - 15/14 G01B 11/00 - 11/30 102

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターゲット中心に対して間隔を置いて配
   置された少なくとも一対の反射面を有するレーザ基準レ
   ベル設定用ターゲットに向けてレーザ光線を照射する様
   に回動自在に支持されたレーザ光線の射出手段と、前記
   ターゲットからの反射レーザ光線を受光する受光手段
   と、前記レーザ光線の射出手段を回動させる駆動装置
   と、前記ターゲットの反射面からの反射レーザ光線の受
   光状態に応じて前記駆動装置を制御する制御部と、表示
   部とを備え、前記制御部は前記ターゲット中心にレーザ
   光線を向ける様に制御すると共に前記レーザ光線の照射
   方向に対する反射面間の角度差と、既知である前記反射
   面間の距離とから前記ターゲット迄の距離を計測し、計
   測した距離を前記表示部に表示させることを特徴とする
   レーザ照準装置。
2. 【請求項２】 反射面を有するレーザ基準レベル設定用
   ターゲットに向けてレーザ光線を照射する様に回動自在
   に支持されたレーザ光線の射出手段と、前記ターゲット
   からの反射レーザ光線を受光する受光手段と、前記レー
   ザ光線の射出手段を回動させる駆動装置と、前記ターゲ
   ットの反射面からの反射レーザ光線の受光状態に応じて
   前記ターゲットの所定位置にレーザ光線を向ける様に前
   記駆動装置を制御する制御部と、水平を検知するチルト
   センサと、該チルトセンサの検出結果とレーザ光線の照
   射方向とから傾斜角を検知する傾斜角検知手段と、前記
   傾斜角を表示する表示部とを有することを特徴とするレ
   ーザ照準装置。
3. 【請求項３】 レーザ照準装置とターゲットから構成さ
   れ、前記ターゲットはターゲット中心に対して間隔を置
   いて配置された少なくとも一対の反射面を有し、前記レ
   ーザ照準装置はレーザ光線を照射する様に回動自在に支
   持されたレーザ光線の射出手段と、前記ターゲットから
   の反射レーザ光線を受光する受光手段と、前記レーザ光
   線の射出手段を回動させる駆動装置と、前記ターゲット
   の反射面からの反射レーザ光線の受光状態に応じて前記
   ターゲット中心にレーザ光線を向ける様に前記駆動装置
   を制御する制御部とを備え、前記反射面を横切る様にレ
   ーザ光線を走査させた場合に、前記制御部は前記受光手
   段の受光パルスから前記ターゲット中心を演算し、その
   演算結果に基づいて前記ターゲット中心にレーザ光線を
   向ける様に制御することを特徴とするレーザ基準レベル
   設定装置。
4. 【請求項４】 前記ターゲットが上下、左右に反射面を
   有し、前記レーザ照射装置は水平方向、鉛直方向に回動
   自在に支持され、レーザ光線が水平、鉛直の２方向に走
   査され、前記制御部は水平方向に走査した場合に得られ
   る受光パルスと、鉛直方向に走査した場合に得られる受
   光パルスを基にレーザ光線を前記ターゲット中心に向け
   る請求項３のレーザ基準レベル設定装置。
5. 【請求項５】 前記制御部が前記受光パルスから受光パ
   ルスに関する重心位置を演算し、該重心位置に基づき前
   記ターゲット中心の位置を求める請求項３のレーザ基準
   レベル設定装置。
6. 【請求項６】 前記ターゲットの反射面の少なくとも一
   つの幅が漸次変化する形状を有し、前記制御部はパルス
   幅が所定の値となる位置を検出して前記ターゲットの前
   記ターゲット中心を演算し、該ターゲット中心にレーザ
   光線を向ける請求項３のレーザ基準レベル設定装置。
7. 【請求項７】 前記ターゲットの一対の反射面の幅が漸
   次変化する形状を有すると共に反射面が対称的に配置さ
   れ、前記制御部は一対の反射面の受光パルス幅が同一と
   なる位置を検出し、この検出した位置を基に前記ターゲ
   ット中心を演算する請求項３のレーザ基準レベル設定装
   置。
8. 【請求項８】 前記ターゲットの１対の反射面の幅が漸
   次変化する形状を有すると共に反射面が対称的に配置さ
   れ、前記制御部は一対の反射面のパルス幅が同一となる
   位置を検出し、この検出した位置を基に前記ターゲット
   の所定の位置を演算する請求項３のレーザ基準レベル設
   定装置。
9. 【請求項９】 レーザ光線の射出手段が１／４λ複屈折
   部材を通して円偏光レーザ光線を照射し、ターゲットの
   反射面の少なくとも１つに１／４λ複屈折部材を設け、
   受光手段が偏光板を有し、ターゲットで反射され入光す
   るレーザ光線を判別する請求項３のレーザ基準レベル設
   定装置。
10. 【請求項１０】 前記レーザ射出手段の上下回動角を検
    知する傾斜角検知手段と、水平を検知するチルトセンサ
    と、前記傾斜角検知手段と前記チルトセンサとの検知に
    基づいてレーザ光線の照射する傾斜角を表示する表示部
    とを具備する請求項３のレーザ基準レベル設定装置。
11. 【請求項１１】 前記制御部が受光信号のパルス間隔と
    パルス間隔に対応する照射方向の角度差と、パルス間隔
    に対応するターゲットの既知寸法からレーザ照準装置と
    ターゲット間の距離を演算する請求項３のレーザ基準レ
    ベル設定装置。
12. 【請求項１２】 ターゲットの反射面に液晶シャッタを
    設け、レーザ照準装置の受光手段が前記液晶シャッタの
    開閉周波数と同調する電気フィルタを具備した請求項３
    のレーザ基準レベル設定装置。