JP3080796B2 - 回転レーザ装置 - Google Patents

回転レーザ装置

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JP3080796B2
JP3080796B2 JP04302700A JP30270092A JP3080796B2 JP 3080796 B2 JP3080796 B2 JP 3080796B2 JP 04302700 A JP04302700 A JP 04302700A JP 30270092 A JP30270092 A JP 30270092A JP 3080796 B2 JP3080796 B2 JP 3080796B2
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文夫 大友
裕之 西澤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光束を対象物に
投射し、該レーザ光束の投射位置を基準として使用する
墨出し用レーザ回転機器又はその他の回転照射型レーザ
機器に用いられる回転レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、回転照射型レーザ機器は、特開昭
62ー95419号公報や特開昭63ー179208号
公報等に開示されている。これらの機器においては、レ
ーザ光源として、He-Ne ガスレーザやレーザダイオード
等が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】従来の回転照射式レ
ーザ機器では、投射されるレーザが赤外光等の不可視光
の場合、対象物に専用のセンサを配置する必要があり、
構造も複雑になる。又、センサには電源を必要とするた
め、時間的制約も生じる。一方、最近He-Ne ガスレーザ
の波長に近い可視波長のレーザを発振するレーザダイオ
ードが出現したが、照射されたレーザ光を直接目視する
ため、該機器本体から対象物までの距離が長い場合等状
態に応じて、高い輝度のレーザ光を使用しなければなら
ない。そのため、簡単な構造の反射部材を、回転照射さ
れているレーザ光上に配置するだけで、必要な場所での
専用のセンサを使用せず、しかも、視認性の高いレーザ
光照射を低輝度のレーザ光で得ることのできるスキャニ
ング機能が望まれている。
【0004】しかし、このスキャニング機能は、反射物
体からの戻り光を検知してスキャニング動作に入ること
から、機器の周辺に反射物があると誤動作してしまうと
いう問題点があった。本発明は、前記問題点に鑑み、回
転照射時に反射物がある場合、予めその位置を回転照射
部の回転部分に設けられたエンコーダにより記憶してお
き、実際にスキャニング機能使用時に誤動作することを
防止する回転レーザ装置を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、回転装置によりレーザ光束を回転照射する
回転レーザ装置において、レーザ光束の回転位置を検出
するエンコーダと、反射物体からの戻り光を検出する戻
り光検出手段と、記憶手段と、比較手段と、回転装置の
回転を制御する回転制御手段とから構成され、回転照射
による反射物体の戻り光から該反射物の位置をエンコー
ダの出力値として前記記憶手段に記憶し、前記記憶手段
に記憶後の特定反射物体からのエンコーダの出力値と、
前記記憶手段に記憶したエンコーダの出力値とを比較手
段により比較し、異なるとき回転制御手段により回転を
制御するように構成されている。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例のレーザ回転装置を図
面に基づいて説明する。図1はレーザ回転装置の機構図
を示す。レーザ回転装置は、図1に示すように、可視半
導体レーザからなる発光部3から放射されるレーザ光束
の光軸O上に、コリメータレンズ2と、傾斜角補正系
1,反射鏡4,ビームエキスパンダ6から成る傾斜角補
正手段8と、光軸Oが通過する孔を有する孔開きミラー
7と、ビーム回転手段(回転モータ)10とを配置して
なる。
【0007】傾斜角補正系1は、本体(図示せず)の傾
斜にかかわらず発光部3から放射されるレーザ光束を常
に鉛直に持つように反射する光学手段の1部であって、
封入ガラス1aと、液体裏面の反射面1bを有するオイ
ルバス1cと、封入ガラス1dと、一対のプリズム部材
30、32からなり光軸Oを偏光させる。ビームエキス
パンダ6は、異なった焦点距離を有する一対のレンズ3
6、38を所定間隔をおいて配置することによって構成
され、傾斜角補正系1と傾斜角補正手段8との組合せに
より光軸を常に一定の方向に補償する。なお、このレー
ザ回転装置は、傾斜角補正手段8を有することなく構成
してもよく、また、構成全体が傾斜角補正されて常に任
意の角度または水平のレーザ光照射を与えてもよい。
【0008】ビーム回転手段10は、垂直上向きに入射
したレーザ光束を水平面内で回転走査するように反射す
る光学手段であって、回転支持台40に90°偏光プリ
ズム42を配置してなる。回転支持台40の中間部に
は、回転支持台40の回転方向を検出するためのエンコ
ーダ44が取付けられている。回転支持台40の下部に
は、歯車46が取付けられ、回転支持台40の回転駆動
源となるモータ48の出力歯車50が歯車46に噛み合
っている。モータ48の回転駆動は制御手段(制御系)
100によって制御され、制御手段100はエンコーダ
44及び後述の戻り光検出手段80の受光部(光電変換
素子)86に接続されている。
【0009】被測定物すなわち対象物に配置されてレー
ザ光束を反射する反射物体60は、図2に示すように、
垂直に延びた2つの反射ゾーン62、64を間隔をおい
て配置した第1反射部材66のように構成されている。
また、反射ゾーン62、64は、図3(A)に示すよう
に、裏面に複数のコーナキュウブ70を設けるか、ある
いは、図3(B)に示すように、複数の球反射体72を
配置して構成され、指向性の強い部材を使用する。
【0010】戻り光検出手段80は、孔開きミラー7の
反射光軸00上に、戻り光集光レンズ82と、ピンホール
板84と、光電変換素子(受光部)86とを適当な間隔
をおいて配置している。図1に示すように、ピンホール
板84を略共役位置に設けているので、射出光に対して
正対しない光は戻り光集光レンズ82を通過後、ピンホ
ール板84によって遮られるので、乱反射するノイズ光
の受光を防止することができる。また、集光レンズ82
の中心部をマスキングして、戻り光以外の反射光の集光
レンズ82への侵入を防止することができる。
【0011】反射物体60から戻ってくる光は、本装置
と反射物体60との距離が離れると非常に微弱になるた
め、これを外乱光と区別するために変調光を用いる。こ
の変調周波数は、サーチ時の回転数と反射部材の幅によ
り決定され、遠距離時に変調光が反射部材を通過する間
に、2ケ以上のパルスが戻ってくる変調周波数としてい
る。
【0012】図4はレーザ回転装置のブロック図を示
す。図4に示すように、本発明の実施例の電気系は矩形
波を作る発振器102と、発振器102の出力が入力す
るLD駆動回路104と、LD駆動回路104の出力が
入力するLD発光部3と、反射物体60から反射された
レーザ光束を受光する光電変換素子すなわち受光部86
と、モータ48と、制御部100とを有する。エンコー
ダ44の出力は制御部100に入力する。
【0013】制御部100は、受光部86の出力が接続
され入力信号を増幅する変調信号検出部112と、変調
信号検出部112の出力が接続されたチャタリング防止
回路部114とを有する。チャタリング防止回路部11
4は、RCフィルター回路の時定数を調節することよっ
てチャタリングの発生を防止するためのものである。チ
ャタリング防止回路部114は、反射物体60間を走査
するスキャン時において、本体(図示せず)と対象物の
距離が短い場合は、検出信号が長くチャタリングの時間
も長くなるので、RCフィルター回路の時定数を長くす
る。逆に、走査時に本体(図示せず)と対象物の距離が
長い場合は、検出信号が短くチャタリングの時間も短く
なるので、RCフィルター回路の時定数を短くする。一
方、反射物体60上を走査するサーチ時においては、レ
ーザ光束が反射物体60を横切る時間が短く、戻りレー
ザ光束がチャタリングを発生するおそれが少ないため、
入力信号がRCフィルター回路をバイパスするようにア
ナログスイッチを操作する。
【0014】チャタリング防止回路部114の出力は、
マイコン116に入力される。マイコン116では反射
物体60によるダブルパルスのパルス間隔を判別し、そ
れを基にチャタリング防止フィルターの時定数を選択す
る。マイコン116の出力はモータ駆動回路134に入
力される。モータ駆動回路134は、マイコン116か
らの正転信号と反転信号によってモータ48の回転方向
を制御し、また、回転速度を制御し、すなわちサーチ時
の回転速度をスキャン時の回転速度よりも速くなるよう
に制御する。
【0015】図5は、本発明の第1実施例のマイコン1
16の作動を示すフローチャートである。まず、プリス
キャンモードに入り回転ヘッドの回転数60rpm 程度で
回転ヘッドを1回転し、反射光を受けた位置をエンコー
ダ44により読み取り記憶する。回転ヘッドが1回転し
たら、サーチモードに移行する。サーチモードでは反射
光による信号が来たらその位置をエンコーダ44で読み
取り、プリスキャンモードで記憶した位置と比較し変化
があれば、スキャンモードに移り、変化がなければ単な
る不要反射物としてサーチモードを続ける。スキャンモ
ードに移った場合、反射物体60からの入力信号に対す
るダブル判別を行い、反射物体60であるか否かを判別
し、反射物体60であれば、スキャン速度でスキャンを
開始し、反射物体60でなければサーチモードへ移る。
【0016】反射物体60を回転照射された全周上の要
求箇所へ位置させると、そこからの戻り光は、射出光軸
と同様の光路を経過して戻り光検出手段により検知され
る。この戻り光を検出し、反射手段からの2ケ目の検出
信号が消えた時に、回転を反転するように制御すること
により、常に反射物体60のある部分で光束が往復する
(スキャンニング)。
【0017】前記のように、予め既存の反射物を検知し
ておき、その箇所では上記スキャンニングを行わないよ
うに制御することにより、墨出し作業の効率化を図るこ
とができる。図6は、本発明の第2実施例のマイコン1
16の作動を示すフローチャートである。まず、プリス
キャンモードに入り回転ヘッドの回転数60rpm 程度で
回転ヘッドを1回転し、その間に反射光を受けた位置を
エンコーダ44により読み取り記憶する。
【0018】回転ヘッドが1回転したら、サーチモード
に移行する。サーチモードでは反射光による信号が来た
らその位置をエンコーダ44で読み取り、プリスキャン
モードで記憶した位置と比較し変化があれば、停止モー
ドに移り、変化がなければ単なる不要反射物としてサー
チモードを続ける。停止モードに移った場合、ダブルパ
ルス判別ステップにおいて、反射物体60からの入力信
号のダブルパルスであるか否かを判別する。ダブルパル
ス判別ステップにおいてダブルパルスであると判別され
ると、エンコーダ44の出力からその時のビーム回転手
段10の回転位置を記憶する。次に、ビーム回転手段1
0の回転方向を切り換えてサーチモードより遅い回転速
度にし、ビーム回転手段10を低速逆回転をさせて上記
記憶された位置まで戻して、所定時間停止させる。ビー
ム回転手段10が所定時間停止後、サーチモードを再開
する。ダブルパルス判別ステップにおいて、ダブルパル
スでないと判別されると、サーチモードに戻る。
【0019】このように、戻り光が戻り光検出手段によ
り検知された時、その時のエンコーダ出力信号を比較し
記憶し、その場所で回転を停止することになるので、レ
ーザポインタとしての機能を有することになる。なお、
第1実施例及び第2実施例において、周囲にある既存の
不要反射物体の位置を記憶した後、その反射信号を任意
の回数取り込めなくなった場合、記憶された位置をその
部分のみキャンセルし、不要反射物体付近で所定の反射
物体を使用できるようにしてもよい。
【0020】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成される
から、スキャン動作において、任意の反射部材からの反
射光以外の光を検知してしまう現象をなくし、誤動作を
防止することができる。そのため、レーザ機器を使用し
た水準作業において、作業ミスを防止し、効率化を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のレーザ回転装置の構成図であ
る。
【図2】本発明の実施例の反射物体の正面図である。
【図3】(A)(B)は本発明の実施例の反射物体の側
面図である。
【図4】本発明の実施例のブロック図である。
【図5】本発明の実施例の第1実施例の制御手段のマイ
コンのフローチャート図である。
【図6】本発明の実施例の第2実施例の制御手段のマイ
コンのフローチャート図である。
【符号の説明】
O、OO 光軸 1 傾斜角補正系 2 コリメータレンズ 3 可視半導体レーザ(発光部) 4 反射鏡 6 ビームエキスパンダ 7 孔開きミラー 8 傾斜角補正手段 9 ビームエキスパンダ 10 ビーム回転手段 24 コンペンセイター 40 回転支持台 42 90°偏光プリズム 44 エンコーダ 48 モータ 80 戻り光検出手段 100 制御系(手段) 102 発振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 健一郎 東京都板橋区蓮沼町75番1号 株式会社 トプコン内 (56)参考文献 特開 昭63−124911(JP,A) 特開 平3−189512(JP,A) 特開 昭61−262611(JP,A) 特開 昭62−254008(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 15/00 - 15/14 G01C 5/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転装置によりレーザ光束を回転照射す
    る回転レーザ装置において、レーザ光束の回転位置を検
    出するエンコーダと、反射物体からの戻り光を検出する
    戻り光検出手段と、記憶手段と、比較手段と、回転装置
    の回転を制御する回転制御手段とから構成され、 回転照射による反射物体の戻り光から該反射物の位置を
    エンコーダの出力値として前記記憶手段に記憶し、前記
    記憶手段に記憶後の特定反射物体からのエンコーダの出
    力値と、前記記憶手段に記憶したエンコーダの出力値と
    を比較手段により比較し、異なるとき回転制御手段によ
    り回転を制御することを特徴とする回転レーザ装置。
  2. 【請求項2】 前記回転制御手段は、前記比較結果が違
    っている時にのみ回転方向を変えることを特徴とする請
    求項1記載の回転レーザ装置。
  3. 【請求項3】 前記回転制御手段は、前記比較結果が違
    っている時にのみ回転を停止させることを特徴とする請
    求項1記載の回転レーザ装置。
  4. 【請求項4】 前記反射物体は、入射光軸に対して反射
    光が強い指向性を示す反射部材からなることを特徴とす
    る請求項1乃至請求項3のいずれか記載の回転レーザ装
    置。
  5. 【請求項5】 射出光と戻り光の光路は、光束回転部材
    を含んだ光路を共有し、分割ミラーによって検出手段に
    戻り光を導くことを特徴とする請求項1乃至請求項3の
    いずれか記載の回転レーザ装置。
  6. 【請求項6】 前記分割ミラーは、中心部を射出光路、
    外周部を戻り光路とせしめる光束分割ミラーであること
    を特徴とする請求項5記載の回転レーザ装置。
  7. 【請求項7】 前記戻り光路は、光源と略共役位置にピ
    ンホールを有する請求項1乃至請求項6いずれか記載の
    回転レーザ装置。
  8. 【請求項8】 前記射出光は、変調手段により変調され
    たレーザ光であり、前記検出手段は、その変調周波数成
    分を検出する手段を有する請求項1乃至請求項7いずれ
    か記載の回転レーザ装置。
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