JP3416769B2 - 土建業等に用いる位置決め用照射システム - 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、建造物（塀、壁、
柱、看板、床、天井等）の建築作業、土木工事（基礎工
事、土地区画、整地、側溝、配管等）の土木作業におけ
る、鉛直ポイント出し、垂直出し、水平出し、勾配基準
出し、直線出し等に使用する、レーザ光線によるビーム
を利用した土建業等に用いる位置決め用照射システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ光線によるビームを利用し
た土建業等に用いる位置決め用照射システムは、ビーム
の視認可能な屋内で使用され、周囲が明るい昼間の屋外
作業ではレーザ光線のビームが視認不可能であることか
ら使用されていない。屋外での使用を可能とするために
は、レーザ光線の出力を上げて輝度を上げるか、レーザ
光線を変調してレーザ光線のビームをセンサで検知する
方法があるが、前者はレーザ光線の出力に限界があると
ともに危険性が高く、使用できる半導体レーザが限定さ
れる。

【０００３】後者の変調したレーザ光線をセンサで受光
する際には、次のような問題と要求が発生する。 レ
ーザ光線の中心が正確に求めることができること。
作業範囲の拡大のために、レーザ光線のビームが90度〜
160度程度に広げられるが、その信号は弱く、また光源
から離れるにしたがって、さらに著しく減少することか
ら、信号のダイナミックレンジとしては、およそ60dB程
度以上が必要となるだけでなく、信号の強弱を問わずほ
ぼ同等の中心指示精度が要求される。 屋内使用にお
いては視認が容易であることから、その作業性を良好と
するためにレーザ光線の焦点を数mmとして細いビームと
して照射しているが、ビームの幅は遠方に行くにしたが
って広くなり、近傍で２〜３mmであっても遠方では３０
mm以上になることから、中心指示精度が確保できない。
とくに、屋外作業のように数１０m離れた位置を決める
必要があることから、このような場合には、レーザ光線
のビームの幅が変化しても（遠近を問わず）、ほぼ同等
の中心指示精度が求められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、レーザ光線
の中心指示精度が高く正確に求めることができるだけで
なく、屋外作業のように数１０ｍ離れた位置であって、
レーザ光線のビームの幅が変化しても（遠近を問わ
ず）、ほぼ同等の中心指示精度を正確に求めることがで
き、位置決め作業を能率よく実行することができる、土
建業等に用いる位置決め用システムの提供を課題とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る土建業等に
用いる位置決め用照射システムは、回転制御される回転
台(21)を具備させた支持ユニット(H)は、鉛直方向に鉛
直レーザ光線通路(14)を貫通させて回転自在に結合した
固定ブロック部と回転ブロック部とからなり、固定ブロ
ック部は、固定スタンド(10)を具備するスタンドベース
(11)、該スタンドベース(11)に固定したスライド受け台
(12)、該スライド受け台(12)と螺合しロックレバー(13)
の操作により鉛直レーザ光線通路(14)の中心に沿って移
動させて固定するスライド固定ネジ(15)とから構成さ
れ、回転ブロック部は、前記固定ブロック部のスライド
固定ネジ(15)の移動に追従するようにスタンドベース(1
1)に連結した回転支持基盤(22)と、回転支持基盤(22)に
対して回転自在に結合支持した回転台(21)とから構成
し、回転台(21)の回転が 微調整できる手段を回転支持基
盤(22)に具備させた構成であり、該支持ユニット(H)の
回転台(21)に装備させたレーザ照射ユニット(L)は、鉛
直ポイントレーザユニット(L ₃ )と、半導体レーザから照
射するレーザ光線に変調をかけるようにした、水平ライ
ンレーザユニット(L ₁ )又は垂直ラインレーザユニット(L
₂ )を具備し、該レーザ照射ユニット(L)は、鉛直ポイン
トレーザユニット(L ₃ )と共に、水平ラインレーザユニッ
ト(L ₁ )及び垂直ラインレーザユニット(L ₂ )の、光源とな
る半導体レーザからのレーザ光線をロッドレンズ(30)に
通してライン状に照射する方向を、水平又は垂直方向に
制御するためのセンサ(S)とレーザ制御回路(33)とを具
備し、前記半導体レーザには、電源電圧変動の影響を最
小限にするための基準電圧回路(34)、半導体レーザに内
蔵のパワーモニタ素子からの信号を受信するレーザパワ
ーモニタ回路(35)、該レーザパワーモニタ回路(35)によ
りレーザ発光強度を一定とするレーザ駆動回路(36)、受
光ユニット(D)の受光素子の特性に合わせた一定周波数
を発振しデューティ比を９０〜８０％とする変調する発
振回路(37)及びレーザ発振時のレーザ突入過大電流抑止
回路(38)を具備し、該レーザ照射ユニット(L)のレーザ
照射領域に配置する受光ユニット(D)は、複数個の受光
素子で捕捉したレーザ光線の光量を電圧変換回路に接続
するとともに同一強度の信号時の電圧出力を等しく設定
し、出力される交流信号を増幅して整流手段で直流信号
に変換した後、差動増幅手段による差動出力をウィンド
コンパレータ(A ₁₀ )(A ₁₁ )に入力して、これをしきい値の
幅により決定される値で出力し、出力差値に対応して視
聴覚認知のいずれかができる手段を具備させたことを特
徴とする。

【０００６】

【発明の効果】上記のように構成した本発明に係る土建
業等に用いる位置決め用照射システムによれば、鉛直ポ
イントレーザユニット(L₃)により位置設定した、回転制
御される回転台(21)を具備する支持ユニット(H)上に、
水平ラインレーザユニット(L₁)及び／又は垂直ラインレ
ーザユニット(L₂)から照射するレーザ光線に変調をかけ
るとともに、水平及び／又は鉛直方向にライン状に照射
する構成としたレーザ照射ユニット(L)からのレーザ光
線を、レーザ照射領域に配置され且つ左右又は／及び上
下に対称に分割した複数個の受光素子で捕捉した光量を
電圧に変換して電気信号として増幅比較し、少なくとも
等値位置で報知するようにした受光ユニット(D)で検知
するから、ビームの視認可能な屋内はもちろん、ビーム
の視認が不可能な屋外作業であっても、また数10m離れ
た位置であっても、さらにレーザ光線のビームの幅が変
化しても（遠近を問わず）、ほぼ同等の中心指示精度を
正確に求めることができ、垂直ライン、水平ラインの位
置決めが正確となり、したがって、位置決め作業を極め
て能率よく実施できるところの、土建業等に用いる位置
決め用システムを提供することができ、社会問題となっ
ている欠陥建造物、欠陥土木工事を解消することに多大
に貢献する効果がある。

【０００７】また、従来のデューティー比５０％の変調
方式では、半導体レーザの定格出力においては変調しな
い場合と比較して、レーザ光線の視認度は約半分近くに
減少するため、発振するモードと発振しないモードをス
イッチ等で切り替える必要があるが、請求項５に記載の
ように、受光ユニット(D)の受光素子の特性に合わせた
一定周波数を発振しデューティ比を９０〜８０％とする
変調発振回路(37)及びレーザ発振時の突入過大電流抑止
回路(38)を具備させることによって，前記切り替えスイ
ッチ及びその作業を必要とせず、作業の煩雑性を解消す
るとともに視認度の低下を防止できる。

【０００８】

【実施の形態】次に本発明に係る土建業等に用いる位置
決め用照射システムの実施例１〜５は、いずれも固定ス
タンド(10)上に回転制御される回転台(21)を具備させた
支持ユニット(H)と、該支持ユニット(H)上に装備した、
鉛直方向にレーザ光線を照射し、鉛直方向上下に鉛直ポ
イント(P)を照射する鉛直ポイントレーザユニット
(L₃)、水平ラインレーザユニット(L₁)及び垂直ラインレ
ーザユニット(L₂)とからなるレーザ照射ユニット(L)
と、該レーザ照射ユニット(L)の内の水平ラインレーザ
ユニット(L₁)及び垂直ラインレーザユニット(L₂)から照
射したライン状のレーザ光線を捕捉する受光ユニット
(D)とから構成されており、説明の都合上、支持ユニッ
ト(H)とレーザ照射ユニット(L)とが共通構成であること
を前提とし、受光ユニット(D)の構成が異なるものを実
施例２、３、４として説明し、該実施例１と共通する構
成部分については、実施例２、３、４の説明では省略す
るものとして、まず支持ユニット(H)の説明に続いてレ
ーザ照射ユニット(L)を説明する。

【０００９】（実施例１） 「支持ユニットの構成」 図１は実施例１に係る土建業等に用いる位置決め用照射
システムの概略全体図、図２は支持ユニットの平面図、
図３は図２のＢ−Ｂ線拡大断面図、図４及び図５は支持
ユニットの構成ブロック毎の分解斜視図であって、図４
は固定ブロック部の分解斜視図、図５は回転ブロック部
の分解斜視図、図６は回転ブロック部に装備させる回転
微調整部の底面図である。

【００１０】上記図１乃至図６に示した支持ユニット
(H)は、鉛直ポイントレーザユニット(L₃)を構成する上
部鉛直ポイント用レーザユニット(L₃₁)と下部鉛直ポイ
ント用レーザユニット(L₃₂)とのうち、下部鉛直ポイン
ト用レーザユニット(L₃₂)からレーザ光線を照射して下
部に鉛直ポイント(P)（図１２参照）を設定するための
鉛直レーザ光線通路(14)が鉛直方向に貫通しており、ス
ライド手段とロック手段を具備した固定ブロック部と、
該固定ブロック部に対して回転自在に支持され回転調節
手段を具備する回転ブロック部とから構成されている。

【００１１】前記固定ブロック部は図２、３及び４（主
として図４）に示すように、中央に後記スライド受け台
(12)の螺合筒部(j)と螺合する螺子穴(a)が貫通し、周囲
三ヵ所に支持アーム(b)が等間隔で張出したスタンドベ
ース(11)の各支持アーム(b)に、スタンドアーム(6)の一
端部を連結固定し他端部に固定スタンド(10)を垂設した
設置部と、前記螺子穴(a)に螺合装着するスライド受け
台(12)とから構成する。

【００１２】前記スライド受け台(12)は、その螺合筒部
(j)の内径部をレーザ光線による鉛直ポイント(P)の照射
を阻害しないように構成したスタンドを螺合結合するた
めの雌ネジとし、螺合筒部(j)の上端開口部の周囲にフ
ランジ(h)を形成した形態であって、前記螺合筒部(j)
に、スライド受け(18)、ストッパー押え(24)を順次通し
た後、該ストッパー押え(24)を操作するスライド固定ネ
ジ(15)を螺合させ、さらにスライド固定ネジ(15)には、
螺合筒部(j)に対してスライド固定ネジ(15)を軸方向に
操作するためのロックレバー(13)を備えた調整リング(1
6)を外被した構成とし、この調整リング(16)をスライド
固定ネジ(15)に設けたロックレバー(13)で操作すること
により、スライド固定ネジ(15)を軸方向に移動させるよ
うにした、スライド受け台(12)に対する回転ブロック部
のスライド及び回転を止めるロック手段を具備する構成
とする。

【００１３】また図３及び図５に示すように、固定ブロ
ック部に対して回転自在に支持され、且つ回転調節手段
を具備した回転ブロック部は、後記レーザ照射ユニット
(L)を載置固定する載置面を形成した回転台(21)と、こ
れを回転自在に支持する回転支持基盤(22)と、これに具
備させた回転微調整部(25)とから構成する。

【００１４】前記回転台(21)と回転支持基盤(22)とは、
回転支持基盤(22)の中央に上方へ膨出状に形成した、内
側フランジ(d)のある中空回転軸部(e)に、周囲を筒形に
して微調整用垂設壁(f)を具備させた回転台(21)を、そ
の中央に形成したボス部(g)の内面側から被せる一方、
中空回転軸部(e)の内側下面から内側フランジ(d)を回転
リング(17)で挟むようにネジ固定することにより、回転
台(21)と回転支持基盤(22)とを一体化する。

【００１５】そして回転台(21)と一体化した回転支持基
盤(22)には、前記スライド受け台(12)の螺合筒部(j)に
通して回転自在のスライド受け(18)の周縁を固定すると
ともにその内周縁を、スライド受け台(12)のフランジ
(h)とストッパー押え(24)との間で挟着固定する。

【００１６】この挟着固定は、前記した螺合筒部(j)に
螺合しているスライド固定ネジ(15)の、ロックレバー(1
3)を備えた調整リング(16)の操作によって緩締すること
により、回転台(21)と一体化した回転支持基盤(22)のス
ライド受け台(12)に対する回転を許容するようになって
いる。

【００１７】また前記回転支持基盤(22)に具備させた回
転微調整部(25)は、回転台(21)上に載置固定されたレー
ザ照射ユニット(L)からのレーザ光線の水平方位を概ね
設定した後に、回転支持基盤(22)に対する回転台(21)の
スライド回転を微調整操作するものであって、回転支持
基盤(22)の縁部に固定する固定基体(2a)に、回転台(21)
の回転中心に対する僅かな角度だけ変更する微調整手段
と、決定した位置において相互のスライド回転を固定化
するスライド固定手段とを設けた構成となっている。

【００１８】前記回転微調整部(25)の詳細は、図５、図
６に示すように、固定基体(2a)の上下方向に貫通した、
回転台(21)の接線と平行する方向に長くした長孔(2c)
に、固定基体(2a)の裏面から移動軸(2d)を貫通させてク
ランプ部(2j)を固定し、該クランプ部(2j)に回転台(21)
周囲の微調整用垂設壁(f)を嵌め、この微調整用垂設壁
(f)を、前記回転台(21)の径方向に進退するようにクラ
ンプ部(2j)に設けた固定用ネジ(2f)の回転移動操作によ
り先端子(2k)でクランプするようにするとともに、前記
固定基体(2a)の裏面には、接線と平行する方向に軸線を
一致させて設けた、固定基体(2a)に対してスライド可能
とした移動軸(2d)を、そのスライドに抵抗して復帰作用
をするスプリング(2g)を装備したガイド棒(2h)の先端
と、固定基体(2a)に対して移動自在とした微調整用ネジ
(2i)の先端との間で挟持するようにした構成とし、回転
台(21)の微調整用垂設壁(2e)をクランプした状態で、微
調整用ネジ(2i)の操作で回転台(21)を微少回転させて調
整することができるようになっている。

【００１９】「レーザ照射ユニットの構成」 支持ユニット(H)上に載置固定するレーザ照射ユニット
(L)について説明すると、図１の全体構成略図、図７の
レーザ照射ユニット(L)の正面構成略図、図８の同斜視
図から明らかなように、レーザ照射ユニット(L)は、中
心鉛直上下方向、水平ライン方向、垂直ライン方向へレ
ーザ光線をポイント照射、拡散照射するための窓(W)を
開設したカバー(F)で被冠されるものであり、その構成
は、支持ユニット(H)の回転台(21)へネジ取付け手段で
連結固定するようにしたベース(31)に支柱を立設固定
し、該支柱に水平二軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸）の個別の水平
センサ(31a)からの制御信号により駆動されるモータブ
ロック(M)によってジャイロ状に作動して常時水平に制
御コントロールされるように水平基盤(32)を支持し、該
水平基盤(32)には、レーザー光線の照射方向を中心鉛直
方向とする鉛直ポイントレーザユニット(L₃)と、レーザ
ー光線の照射方向を水平扇状に拡散する方向とした水平
ラインレーザユニット(L₁)と、レーザー光線の照射方向
を垂直扇上に拡散する方向とする垂直ラインレーザユニ
ット(L₂)とをそれぞれ設けるとともに、これらの制御部
をベース(31)に固定のコントロールパネル(C)に設けた
構成となっている。

【００２０】なお、上記実施例におけるレーザ照射ユニ
ット(L)は、鉛直ポイントレーザユニット(L₃)と、水平
ラインレーザユニット(L₁)及び単一の垂直ラインレーザ
ユニット(L₂)を具備したものについて説明したが、鉛直
ポイントレーザユニット(L₃)と水平ラインレーザユニッ
ト(L₁)とを装備させる場合の他、レーザ照射ユニット
(L)として、二基の垂直ラインレーザユニット(L₂)のみ
又はこれらと水平ラインレーザユニット(L₁)とを、二基
の垂直ラインレーザユニット(L₂)については平面上にお
いて直角に配設し、照射した垂直ラインが、鉛直ポイン
トレーザユニット(L₃)による鉛直ポイントを中心として
直角方向に照射するようにして、土建作業における有効
利用範囲を拡大するようにする場合もあり、さらに鉛直
ポイントレーザユニット(L₃)は、上部鉛直ポイント用レ
ーザユニット(L₃₁) と下部鉛直ポイント用レーザユニッ
ト(L₃₂)とからなり、それぞれの鉛直ポイント用レーザ
ユニットからレーザ光線を照射して上部及び下部に鉛直
ポイント(P)を表示する構成であるが、図１２では鉛直
方向下部の鉛直ポイント(P)を示しており、このように
特に必要がない場合には下部鉛直ポイント用レーザユニ
ット(L₃₂)のみを装備させるものとする。

【００２１】前記水平センサ(31a)は、気泡の位置に対
応して電気的検出手段で検出した角度情報信号をアナロ
グ信号として出力するようにした、二個一組の水平セン
サ(31a)を平面直交状態として水平基盤(32)に取り付
け、その検知信号によりモータブロック(M)を制御して
水平基盤(32)を水平に維持するようにしている。この水
平センサ(31a)に換えて一個の二軸センサを使用しても
よい。

【００２２】レーザ照射ユニット(L)の構成部分である
鉛直ポイントレーザユニット(L₃)は、上部鉛直ポイント
用レーザユニット(L₃₁) と下部鉛直ポイント用レーザユ
ニット(L₃₂)とからなり、その下部鉛直ポイント用レー
ザユニット(L₃₂)からのレーザ光線を、前記支持ユニッ
ト(H)の鉛直レーザ光線通路(14)を通して鉛直ポイント
(P)を照射することで位置決め照射システムの設置位置
を設定する。

【００２３】また水平ラインレーザユニット(L₁)及び垂
直ラインレーザユニット(L₂)は、必要に応じていずれか
に切換え又は双方同時にレーザ光線を照射させるもので
あり、いずれも半導体レーザからのレーザ光線をロッド
レンズ(30)によって扇形に拡散してライン状に照射し、
水平ライン又は垂直ラインとして照射する構成とする。

【００２４】なおロッドレンズ(30)の軸線を鉛直とし、
照射方向を水平に対して仰角変更できる構成とした水平
ラインレーザユニット(L₁)を使用する場合には、任意の
位置に同一高さの水平レーザラインを照射することにな
る。この場合、鉛直ポイント(P)から照射面までの距離
と高さから決まる、水平ラインレーザユニット(L₁)の照
射方向の仰角に変更する。

【００２５】上記レーザ照射ユニット(L)の構成部分で
ある前記水平ラインレーザユニット(L₁)及び垂直ライン
レーザユニット(L₂)のレーザ制御回路(33)は、図９のブ
ロック回路図に示す通りである。

【００２６】すなわち、電源電圧変動の影響を最小限に
するための基準電圧回路(34)と、半導体レーザに内蔵さ
れている、パワーモニタ素子からの信号を受信するレー
ザパワーモニタ回路(35)と、該レーザパワーモニタ回路
(35)によりレーザ発光強度が一定となるようにレーザを
駆動するレーザ駆動回路(36)と、後記受光ユニット(D)
の受光素子の特性に合わせた一定周波数を発振し、その
ON:OFFデューティ比を９：１から４：１の間で変調する
発振回路(37)と、レーザ連続発振時のOFFからONに切り
替わる時に、レーザに過大電流が流れないように突入電
流を抑止する突入過大電流抑止回路(38)とから構成され
ている。

【００２７】前記変調のための回路は、発振回路(37)に
おいて発振素子及びデューティ比を決定する素子から構
成され、ON/OFFデューティ比を決定する素子は抵抗とコ
ンデンサで構成し、コンデンサへの充電時間と放電時間
を変更することによりデューティ比を決定し、また充電
時間と放電時間で周波数を決定するようにしている。

【００２８】次に受光ユニット(D)について図１０を参
照して説明すると、鉛直方向左右に二分割した受光素子
（フォトダイオードPD_1、PD₂）で感知し、これを光量−
電圧変換回路(A₁)(A₂)に接続するとともに、同一強度の
信号入力時の電圧出力を等しく設定し、出力される交流
信号（変調されている）を交流増幅器(A₃)(A₄)とフィル
タ(A₅)(A₆)及び整流器(A₇)(A₈)によって直流信号に変換
して差動増幅器(A₉)に入力し、その差動出力をウィンド
コンパレータ(A₁₀)(A₁₁)に入力して、これを中心幅指示
電圧の幅（しきい値の幅）により決定される出力値で出
力させ、ディスプレイドライバ又はオーディオドライバ
(U₁)による制御のもとでの出力差値に対応して、ゼロ値
の場合はLED₃が点灯し、プラス値或いはマイナス値の場
合は、鉛直ラインの中心が左右いずれかに偏っているか
らLED₁、LED₂が点灯し、いずれの方向に偏っているかを
視覚認知して、LED₃が点灯するように操作できるように
した回路構成である。

【００２９】上記のように構成した実施例１に係る土建
業等に用いる位置決め用照射システムを用いて垂直ライ
ンを出す場合は、図１２に示すように、レーザ照射ユニ
ット(L)の鉛直ポイントレーザユニット(L₃)から鉛直照
射されるレーザポイントを鉛直ポイント(P)に合わせる
とともに、鉛直ポイント(P)から離れた目的の方向
（点）に垂直ラインレーザユニット(L₂)からのレーザ光
線と正対させて受光ユニット(D)の照準マークを合わ
せ、次に回転支持ユニット(H)に具備させた回転微調整
手段によって垂直ラインレーザユニット(L₂)を、レーザ
照射位置が受光ユニット(D)のLED₁、LED₂、LED₃を指針
として、LED₃が点灯する範囲に回動調整し、LED₃の点灯
位置を目的のライン又は点として確定することによっ
て、垂直ラインの位置決めが正確となる。

【００３０】したがって、レーザ光線のビーム幅の視認
が不可能な屋外作業であっても、また数１０m離れた位
置であっても、さらにまたレーザ光線のビーム幅が変化
しても（遠近を問わず）、位置決め作業を能率よく遂行
することができる。

【００３１】さらに延長線が必要な場合は、受光ユニッ
ト(D)をレーザ照射ユニット(L)からの必要な距離に持っ
て行き、これを動かしてLED₃が点灯する位置を探すこと
により延長線上の正確な位置を確定するのである。

【００３２】実際の光入力状態は図１１に示すように、
鉛直方向左右に二分割した受光素子（フォトダイオード
PD₁、PD₂）に入力する光エネルギの強さがPD₁＞PD₂、PD
₁＞＞PD₂の場合はLED₁が点灯し、PD₁＜＜PD₂、PD₁＜PD₂
の場合はLED₂が点灯し、PD₁＝PD₂の場合はLED₃が点灯す
るから、その点灯を指針としてLED₃の点灯する位置を探
すことにより正確な位置決めができるのである。

【００３３】この場合、差動増幅器(A₉)の出力のみでは
真にPD₁＝PD₂の時にしか０値とならないから、実際の作
業時に極めて狭い範囲であって設置するのが非常に困難
となるので、前記したように差動増幅器(A₉)の出力をウ
ィンドコンパレータ(A₁₀)(A₁₁)に入力し、ここで中心幅
指示電圧E₁、E₂で決定された範囲内で出力が出るので、
実用上支障の無い幅に中心幅指示電圧の幅E₁〜E₂を設定
しておけば良い。

【００３４】なお高さの位置決めにおいて必要となる水
平基準ラインを設定する場合には、垂直ラインレーザユ
ニット(L₂)を水平ラインレーザユニット(L₁)に切換えて
使用するとともに、受光素子PD₁、PD₂が上下に対称とな
るように配設した受光ユニット(D)を使用し、図１３に
示すように、前記垂直ラインを照射する場合と同様、レ
ーザ光線のビームの視認が不可能な屋外作業であって
も、基準とする受光ユニット(D)の照準マークを合わせ
て受光ユニット(D)のLED₃を点灯する範囲に設定固定し
た後、鉛直方向に配設した複数の受光ユニット(D)のそ
れぞれを、LED₃が点灯する高さを探し出し、基準高さと
同一高さの位置決めを行うことによって、所定高さの水
平ラインの位置決めが正確となり、位置決め作業を能率
よく進めることができる。この場合、スライド受け台(1
2)の高さは、その螺合筒部(j)の内径部の雌ネジ部に、
高さ調節自在の三脚スタンドを螺合結合して高さ設定を
する。

【００３５】上記はいずれの場合も、距離又は高さ2.5
m、10mにおいて±0.5mmの極めて高い精度で位置決めす
ることができた。

【００３６】（実施例２） 前記実施例１における受光ユニット(D)の回路では、差
動増幅器(A₉)の出力をウィンドコンパレータに与えられ
た中心幅を決める中心幅指示電圧E₁〜E₂が一定である
と、PD₁、PD₂に対してレーザ光線の位置が変化した場
合、単位移動距離当りの出力も弱くなり、遠近によって
中心指示幅が変化することになるため、信号の強弱を問
わずほぼ同等の中心指示幅精度の要求は充足しない。本
実施例２はこれを充足するようにしたものであり、その
受光ユニット(D)の回路を図１４に示し説明する。

【００３７】すなわち、実施例２における受光ユニット
(D)の回路は、ウィンドコンパレータ(A₁₀)(A₁₁)に与え
られた中心幅指示電圧E₃〜E₄の幅（しきい値の幅）を、
差動増幅器(A₉)による差動出力の和と反転増幅器(A₁₂)
(A₁₃)とで変化させて、差動出力、中心幅指示電圧を共
に信号の強弱に追従させるようにしたものであり、これ
によって信号の強弱に拘らず中心指示幅が一定となり、
受光ユニット(D)の受光素子（フォトダイオードPD₁、PD
₂）による受光エネルギの関係、PD₁＞PD₂、PD₁<PD₂、PD
₁＝PD₂によるLED₁及びLED₂の点灯を指針としてLED₃の点
灯する位置を探すための、受光ユニット(D)の探索移動
が少なくなって迅速且つ能率的に正確な位置決めができ
るようになる。

【００３８】（実施例３） さらに、図示省略したが、受光ユニット(D)の受光素子P
D₁、PD₂の位置検出方向の幅又は受光素子PD₁、PD₂に対
する光入力の開口部の幅をビーム幅より狭くした場合
は、ビーム幅に反比例して光出力は減少するから、距離
１０mの時を１としてその割合を算出すると、自動的に
変数であるビーム幅については距離に比例した割合とす
ることが実現され、変数である光入力については距離に
反比例した割合とすることができることが相俟って、制
御する中心幅指示電圧E₁〜E₂（しきい値幅）の反比例し
た割合に、中心幅指示電圧E₃〜E₄を光入力割合の二乗の
割合とする結果が得られ、検知精度を極めて優れたもの
とすることができることからこれを実施例３として開示
しておく。

【００３９】（実施例４）実施例１乃至３ は、いずれも二分割の受光素子PD₁、PD₂
を使用した場合について説明したが、この場合、図１１
を参照すれば明らかなように、レーザ光線のビーム幅が
受光素子PD₁、PD₂を対角線方向となった場合でもPD₁＝P
D₂となって鉛直ラインの場合のLED₃を点灯することもあ
るので、受光ユニット(D)自体に気泡管等の水準器、水
平軸センサを設けてこれを確認しながら調整して位置決
めをし、誤認識の招来を避ける必要がある。

【００４０】このような場合は、図１５に示すように、
左右、上下に対称な四分割の受光素子を使用することに
よって、各受光素子PD₁、PD₂、PD₃、PD₄は、レーザ光線
のビーム幅中心が受光素子の交点を通る対角線上となら
ない限り、PD₂＋PD₃＝PD₁＋PD₄となることはなく、した
がって気泡管等を使用することなく正確な位置決め作業
を熟練を要することなく迅速に行うことができるもので
あり、その受光ユニット(D)の回路については、前記各
実施例の回路に準じて回路構成するものとする。

【００４１】なお実施例１乃至４は、説明の都合上、レ
ーザ照射ユニット(L)は、独立した鉛直ポイントレーザ
ユニット(L₃)を装備させてそのレーザポイントを鉛直ポ
イント(P)に照射する場合について説明したが、半導体
レーザからのレーザ光線をコリメートレンズで直進レー
ザ光線と鉛直レーザ光線に分割して、その鉛直レーザ光
線を鉛直ポイント(P)に照射する構成とすることによっ
ても、また鉛直ポイントレーザユニット(L₃)とは別に、
水平ラインレーザユニット(L₁)又は垂直ラインレーザユ
ニット(L₂)のいずれか一つを装備させたレーザ照射ユニ
ット(L)を使用して、それぞれに対応した水平レーザラ
イン又は垂直レーザラインを照射するようにしても、本
発明の目的は達成できることから上記実施例に限定され
るものではないが、各部の回路構成については同様であ
ることから、個々の説明は省略するものとする。

【００４２】また、受光ユニット(D)の回路制御をアナ
ログ演算で行うことはできるが、回路が複雑になるの
で、図１６に示すように、各入力をA/D変換の後CPUに入
力し、光強度、ビーム幅の演算、しきい値の決定、水平
ビーム、鉛直ビームの識別、センサ(S)のビームに対す
る傾きの指示を全てソフトウェア化して表示ドライバに
より出力し、各LED₁、LED₂、LED₃（左側入力、中心入
力、右側入力）、LED₄、LED₅、LED₆（左傾斜、水平、右
傾斜）LED7、LED₈（垂直ライン入力、水平ライン入力）
を点灯させるようにすることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１に係る土建業等に用いる位置決め用
照射システムの概略全体図。

【図２】 実施例１に係る支持ユニット(H)の平面図。

【図３】 図２のＢ−Ｂ線拡大断面図。

【図４】 支持ユニット(H)の固定ブロック部分の分解
斜視図。

【図５】 支持ユニット(H)の回転ブロック部分の分解
斜視図。

【図６】 支持ユニット(H)のに装備させる回転微調整
部(25)の底面図。

【図７】 レーザ照射ユニット(L)の正面構成略図。

【図８】 レーザ照射ユニット(L)の斜視図。

【図９】 レーザ照射ユニット(L)のレーザ制御ブロッ
ク回路図。

【図１０】 受光ユニット(D)のブロック回路図。

【図１１】 受光ユニット(D)の実際の光入力状態を示
す図。

【図１２】 垂直ラインの位置決めの説明図。

【図１３】 水平高さの位置決めの説明図。

【図１４】 実施例２に係るシテスムの受光ユニット
(D)のブロック回路図。

【図１５】 左右、上下に対称な四分割の受光素子の略
図。

【図１６】 四分割の受光素子とＣＰＵ処理のブロック
回路図。

【符号の説明】

(H) 支持ユニット (D) 受光ユニット (L) レーザ照射ユニット (L_１) 水平ラインレーザユニット (L_２) 垂直ラインレーザユニット (L_３) 鉛直ポイントレーザユニット (M) モータブロック (P) 鉛直ポイント (2a) 固定基体 (10) 固定スタンド (11) スタンドベース (12) スライド受け台 (13) ロックレバー (14) 鉛直レーザ光線通路 (15) スライド固定ネジ (16) 調整リング (17) 回転リング (21) 回転台 (22) 回転支持基盤 (24) ストッパー押え (25) 回転微調整部 (30) ロッドレンズ (31a) 水平センサ (32) 水平基盤 (33) レーザ制御回路 (34) 基準電圧回路 (35) レーザパワーモニタ回路 (36) レーザ駆動回路 (37) 発振回路 (38) 過大電流抑止回路 (A₁)(A₂) 光量−電圧変換回路 (A₃)(A₄) 交流増幅器 (A₅)(A₆) フィルタ (A₇)(A₈) 整流器 (A₉) 差動増幅器 (A₁₀)(A₁₁) ウィンドコンパレータ (U₁) オーディオドライバ (U₂) 乗算器 (A₁₂)(A₁₃) 反転増幅器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 15/00 G01C 5/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転制御される回転台(21)を具備させた
   支持ユニット(H)は、鉛直方向に鉛直レーザ光線通路(1
   4)を貫通させて回転自在に結合した固定ブロック部と回
   転ブロック部とからなり、 固定ブロック部は、固定スタンド(10)を具備するスタン
   ドベース(11)、該スタンドベース(11)に固定したスライ
   ド受け台(12)、該スライド受け台(12)と螺合しロックレ
   バー(13)の操作により鉛直レーザ光線通路(14)の中心に
   沿って移動させて固定するスライド固定ネジ(15)とから
   構成され、 回転ブロック部は、前記固定ブロック部のスライド固定
   ネジ(15)の移動に追従するようにスタンドベース(11)に
   連結した回転支持基盤(22)と、回転支持基盤(22)に対し
   て回転自在に結合支持した回転台(21)とから構成し、回
   転台(21)の回転が微調整できる手段を回転支持基盤(22)
   に具備させた構成であり、 該支持ユニット(H)の回転台(21)に装備させたレーザ照
   射ユニット(L)は、鉛直ポイントレーザユニット(L ₃ )
   と、半導体レーザから照射するレーザ光線に変調をかけ
   るようにした、水平ラインレーザユニット(L ₁ )又は垂直
   ラインレーザユニット(L ₂ )を具備し、該レーザ照射ユニ
   ット(L)は、鉛直ポイントレーザユニット(L ₃ )と共に、
   水平ラインレーザユニット(L ₁ )及び垂直ラインレーザユ
   ニット(L ₂ )の、光源となる半導体レーザからのレーザ光
   線をロッドレンズ(30)に通してライン状に照射する方向
   を、水平又は垂直方向に制御するためのセンサ(S)とレ
   ーザ制御回路(33)とを具備し、前記半導体レーザには、
   電源電圧変動の影響を最小限にするための基準電圧回路
   (34)、半導体レーザに内蔵のパワーモニタ素子からの信
   号を受信するレーザパワーモニタ回路(35)、該レーザパ
   ワーモニタ回路(35)によりレーザ発光強度を一定とする
   レーザ駆動回路(36)、受光ユニット(D)の受光素子の特
   性に合わせた一定周波数を発振しデューティ比を９０〜
   ８０％とする変調する発振回路(37)及びレーザ発振時の
   レーザ突入過大電流抑止回路(38)を具備し、該レーザ照
   射ユニット(L)のレーザ照射領域に配置する受光ユニッ
   ト(D)は、複数個の受光素子で捕捉したレーザ光線の光
   量を電圧変換回路に接続するとともに同 一強度の信号時
   の電圧出力を等しく設定し、出力される交流信号を増幅
   して整流手段で直流信号に変換した後、差動増幅手段に
   よる差動出力をウィンドコンパレータ(A ₁₀ )(A ₁₁ )に入力
   して、これをしきい値の幅により決定される値で出力
   し、出力差値に対応して視聴覚認知のいずれかができる
   手段を具備させたことを特徴とする土建業等に用いる位
   置決め用照射システム。
2. 【請求項２】 レーザ照射ユニット(L)は、水平ライン
   レーザユニット(L₁)及び垂直ラインレーザユニット(L₂)
   の両方を具備し、これらを切り替えによって選択的に使
   用する構成とした請求項１記載の土建業等に用いる位置
   決め用照射システム。
3. 【請求項３】 レーザ照射ユニット(L)は、二基の垂直
   ラインレーザユニット(L₂)のみ又はこれらと水平ライン
   レーザユニット(L₁)とを具備し、二基の垂直ラインレー
   ザユニット(L₂)は平面上において直角に配設し、照射し
   た垂直ラインが鉛直ポイントレーザユニット(L ₃ )による
   鉛直ポイントを中心として直角方向に照射するようにし
   た構成である請求項１又は２記載の土建業等に用いる位
   置決め用照射システム。
4. 【請求項４】 鉛直ポイントレーザユニット(L₃)は、鉛
   直方向にレーザ光線を照射し、鉛直方向上下のいずれか
   一方又は両方に鉛直ポイント(P)を照射する構成である
   請求項１記載の土建業等に用いる位置決め用照射システ
   ム。
5. 【請求項５】 鉛直ポイントレーザユニット(L₃)は、上
   部鉛直ポイント用レーザユニット(L₃₁)と下部鉛直ポイ
   ント用レーザユニット(L₃₂)とから構成した請求項１又
   は３記載の土建業等に用いる位置決め用照射システム。
6. 【請求項６】 受光ユニット(D)は、複数個の受光素子
   で捕捉したレーザ光線の光量を電圧変換回路に接続する
   とともに同一強度の信号時の電圧出力を等しく設定し、
   出力される交流信号を増幅して整流手段で直流信号に変
   換した後、差動増幅手段による差動出力をウィンドコン
   パレータに入力して、これをしきい値の幅により決定さ
   れる値で出力し、出力差値に対応して視聴覚認知のいず
   れかができる手段を具備させた請求項１記載の土建業等
   に用いる位置決め用照射システム。
7. 【請求項７】 ウィンドコンパレータのしきい値を、差
   動増幅手段による差動出力の和と反転増幅手段とで変化
   させ又は入力信号値に応じた関数設定により一定とする
   ようにした請求項６記載の土建業等に用いる位置決め用
   照射システム。
8. 【請求項８】 受光ユニット(D)を、四分割の受光素子
   からなるものとし、これらで受光した各入力をA/D変換
   の後CPUに入力し、光強度、ビーム幅の演算、しきい値
   の決定、水平ビーム、鉛直ビームの識別、センサ(S)の
   ビームに対する傾きの指示を全て集積演算手段により出
   力し、各LEDを点灯させるようにした請求項１、又は６
   記載の土建業等に用いる位置決め用照射システム。