JP3482011B2 - レーザ測量装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光源からのレー
ザ光束を反射手段で反射させて回転照射し、基準平面を
形成するレーザ測量装置に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】一般に、土木建築分野で
は、回転する投光部から装置本体周囲の測量対象物に向
けてレーザ光束を走査して基準平面を形成するレーザ測
量装置（所謂レーザプレーナ）を用い、測量対象物上に
到達したレーザスポットの高さを計測することにより基
準出しや高さ計測を行なう。

【０００３】このようなレーザ測量装置では従来、光源
としてヘリウムネオンレーザ（He-Ne レーザ）を用いて
いたが、近年、ヘリウムネオンレーザに代えてレーザダ
イオード（ＬＤ）を用いたレーザ測量機が知られるよう
になった（特開平5-322564号参照）。

【０００４】レーザダイオードを光源とする上記従来の
レーザ測量機は、装置の小型化や消費電流の低減化に寄
与することができるものの、レーザ光束の光エネルギー
にロスを生じる。即ちこのレーザ測量装置では、レーザ
ダイオードからのレーザ光束を、該レーザダイオード近
傍に位置するハーフミラー面で一部反射させて装置外方
に投光する投光用レーザ光束とし、また該ハーフミラー
面をそのまま透過したレーザ光束を該ハーフミラー面後
方の反射鏡で反射させてこのハーフミラー面に戻し、上
記投光用レーザ光束と１８０゜反対向きの投光用レーザ
光束とする。このため、光エネルギーにロスが生じる。
つまり、反射鏡で反射したレーザ光束が再びハーフミラ
ー面で反射するとき、レーザ光束の一部がハーフミラー
面をそのまま透過してレーザ光源側に戻り、光エネルギ
ーのロスを生じさせる。また該レーザ光源の戻り光のた
め、発振状態が不安定になる不都合も生じる。

【０００５】また上記従来のレーザ測量装置では、レー
ザダイオードから出射される光束は、直線偏光のレーザ
光束である。従って、軸を中心に回転するミラー保持体
（投光部）に該軸と所定角度を持たせて固定した反射鏡
により、この軸と平行に入射した上記レーザ光束を反射
させて装置外方に投光する場合には、該軸と共に回転す
る反射鏡の反射面の法線が、直線偏光のレーザ光束に対
する相対位置を常に変えるため、投光されるレーザ光束
の光強度が常に変化し、目視しにくくなる等の問題が生
じる。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、上記従来のレーザ測量装置に
おける問題点に基づき成されたものであって、レーザ光
源にレーザダイオードを用いても光エネルギーロスを生
じさせることがなく、レーザ光源に対する戻り光を防ぐ
ことができ、また投光するレーザ光束の光強度を変化さ
せることのないレーザ測量装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【発明の概要】上記目的を達成するための本発明は、レ
ーザ光源からのレーザ光束を反射手段で反射させて回転
照射し、基準平面を形成するレーザ測量装置において、
上記レーザ光源から出射された直線偏光レーザ光束を、
上記反射手段に向けて反射させる偏光分割素子；この偏
光分割素子で反射され上記反射手段に向けて進むレーザ
光束の偏光状態を変化させる移相子；及び、この移相子
を透過した後のレーザ光束の一部を上記反射手段に向け
て透過進行させ、残りのレーザ光束を該進行方向とは逆
方向に反射させる光分割手段を備え、偏光分割素子は、
偏光ビームスプリッタであり、移相子は、この偏光ビー
ムスプリッタと光分割手段との間に設けられた１／４λ
板であることを特徴としている。

【０００８】上記構成のレーザ測量装置によると、レー
ザ光源にレーザダイオードを用いても、光エネルギーロ
スを生じさせることがない。また、光分割手段で反射し
た光は全て偏光分割素子を透過するため、反射光の一部
がレーザ光源側に戻り発振状態が不安定になる等の不都
合は生じない。

【０００９】

【発明の実施例】以下図示実施例に基づいて本発明を説
明する。図１は、本発明を適用したレーザ測量装置の全
体を示す断面図である。このレーザ測量装置１１は、略
円筒状のハウジング１２と、該ハウジング１２の内方に
設けられた投光装置１３とを有している。ハウジング１
２の同図上方には、投光装置１３上部の回転投光部１５
を囲繞する円筒状の透明部材１６が固定され、下方に
は、レーザ測量装置１１の駆動用バッテリ（図示せず）
を収納するバッテリケース１７が固定されている。

【００１０】ハウジング１２は、その上部中央に略円錐
状の摺動案内部１９を有し、下部中央に円孔１２ａを有
している。この円孔１２ａは、バッテリケース１７の中
央部に形成した円孔１７ａと合致された状態において、
上方からのレーザ光束をレーザ測量装置１１の下方外方
に出射させる。また摺動案内部１９は、略円錐状の底部
に摺動孔１９ａを有している。この摺動孔１９ａの先端
部がなす内径は、後述する膨出部２１の球面部の外径よ
り小さく設定されている。

【００１１】また投光装置１３は、図１の上下方向に沿
う中空部を有する中空部材２０と、この中空部材２０の
上方に、ベアリング１０を介して回転自在に支持された
上記回転投光部１５とを有している。中空部材２０が有
する膨出部２１は、摺動孔１９ａにその球面部を当接さ
せた状態で、回転投光部１５（投光装置１３）を回転軸
ａ回りの全ての方向に傾け、投光レーザ光束Ｌ₃ によっ
て形成される基準平面を水平面に対して自由に調整でき
るように支持されている。

【００１２】中空部材２０は、その内方に、互いに直交
するレーザ光光路２０ａ、２０ｂを有している。レーザ
光光路２０ａには、可視レーザ光束を発するレーザダイ
オード２３と、コリメータレンズ２４と、一対のアナモ
フィックプリズム２５、２６（図６参照）からなるレー
ザ光束断面形状変換光学系１８とが設けられている。回
転投光部１５の回転軸ａの延長上に位置するレーザ光光
路２０ｂは、投光光学系２２を有している。

【００１３】投光光学系２２は、図２に示すように、ア
ナモフィックプリズム２６から出射されるレーザ光束を
受ける偏光ビームスプリッタ２７を有している。この偏
光ビームスプリッタ２７は、偏光分離面（偏光分割面）
２７ａを有し、その上部に１／４λ板２８が貼着されて
いる。この１／４λ板２８は、入射光の偏光方向に対し
て該１／４λ板２８の軸方位が４５゜方向に向くように
貼着されている。さらに、１／４λ板２８の上面には、
レーザ光束を所定の割合でペンタプリズム３５に向けて
透過し、かつ残りのレーザ光束を偏光ビームスプリッタ
２７の偏光分離面２７ａに向けて反射する、反射率１０
〜２０％程度の半透膜２８ａを有している。

【００１４】ここで、偏光ビームスプリッタ２７と半透
膜２８ａとの間に設けられた上記１／４λ板２８は、こ
の偏光ビームスプリッタ２７で反射し、ペンタプリズム
３５に向けて透過する直線偏光のレーザ光束を、円偏光
に変換した後、半透膜２８ａにより大部分の光は円偏光
のままペンタプリズム３５に向けて透過させる。残りの
光は半透膜２８ａで反射され、さらに１／４λ板２８を
再び透過することにより、入射時とは逆方向の直線偏光
となる。このため、偏光ビームスプリッタ２７の偏光分
離面２７ａに向かった光は、この偏光分離面２７ａで反
射されることなく、即ちレーザ光源であるレーザダイオ
ード２３に戻ることなく、偏光分離面２７ａを全て透過
する。なお、この１／４λ板２８に、基板屈折率が１．
９程度の硝材を選択すれば、表面反射率は１０％程度と
なり、半透膜２８ａを省略することができ、コストダウ
ンを図ることが可能となる。

【００１５】偏光ビームスプリッタ２７の図１、図２の
下方には、ウェッジプリズム２９ａ、２９ｂが設けられ
ている。また偏光ビームスプリッタ２７の同図上方に
は、摺動円筒部材３０に固定されこの摺動円筒部材３０
と共に光軸方向に移動可能な合焦用レンズ３１と、レー
ザ光光路２０ｂ内に固定された対物レンズ３２とが設け
られている。

【００１６】回転投光部１５は、レーザ光光路２０ｂと
合致して該レーザ光光路２０ｂに連続するレーザ光光路
１５ａと、このレーザ光光路１５ａに連続する該レーザ
光光路１５ａより大径のペンタプリズム収納部１５ｂと
を有している。該ペンタプリズム収納部１５ｂの側壁に
は、内方に収納したペンタプリズム３５で反射して偏向
されたレーザ光束を装置外方に投光するための投光用窓
３３が形成されている。ペンタプリズム収納部１５ｂの
上方は開放され、レーザ光光路１５ａの光軸が、透明部
材１６の上部中央の円孔１６ａに嵌込まれた透光部材３
６の中心に一致されている。

【００１７】ペンタプリズム３５は、投光装置１３の回
転投光部１５に、該回転投光部１５と一体に回転するよ
うに固定されており、この回転投光部１５の回転軸ａ上
のレーザ光束を反射する反射手段を構成している。ペン
タプリズム３５は、図４に示されるように、レーザ光束
が入射する光入射面３５ｃと、この光入射面３５ｃに対
して所定角度に設定され、所要の反射率（７０〜８０
％）の半透膜１４が設けられた、該光入射面３５ｃから
入射したレーザ光束が入射する第１の反射面３５ａと、
この第１の反射面３５ａで反射されたレーザ光束を反射
する、この第１の反射面３５ａとでなす角θが４５゜で
ある第２の反射面３５ｂと、この第２の反射面３５ｂで
反射したレーザ光束が出射する、光入射面３５ｃとで９
０゜をなす光出射面３５ｄとを有している。第２の反射
面３５ｂには、増反射膜がアルミニューム蒸着等によっ
て形成されている。また第１の反射面３５ａには、上記
半透膜１４を挟んで楔型プリズム３４が貼着されてい
る。この楔型プリズム３４は、斜辺を第１の反射面３５
ａに貼着した状態において、図４の上部に位置する出射
面３４ａがペンタプリズム３５の光入射面３５ｃと平行
となるように構成されている。

【００１８】他方、中空部材２０は、図１の左方に延出
する駆動用アーム３７と、この駆動用アーム３７に対し
て紙面奥方向に直交する駆動用アーム３９（図５参照）
とを一体的に有している。これらの駆動用アーム３７、
３９は、膨出部２１の最上部から下方に傾斜させて形成
され、それぞれの先端部に、膨出部２１の球心と一致さ
せて取付けられたローラ４０、４１を有している。

【００１９】ハウジング１２はその内壁に、このハウジ
ング１２の内周に向けて突出させたブラケット４２を有
している。このブラケット４２には、ギヤ支持孔４２ａ
が形成されている。また、ハウジング１２の上壁１２ｂ
においてのギヤ支持孔４２ａと対向する位置には、ギヤ
支持孔４３が形成されている。これらのギヤ支持孔４２
ａ、４３には、調整用スクリュー４５の両端の軸部が回
転自在に嵌合されている。ブラケット４２にはまた、第
１レベル調整用モータ４４が固定されている。この第１
レベル調整用モータ４４の回転軸に固定したピニオン４
９は、調整用スクリュー４５の下端部に固定した伝達ギ
ヤ５０と噛み合っている。この調整用スクリュー４５に
は、この調整用スクリュー４５とで送りねじ機構を構成
する調整用ナット４６が螺合されている。この調整用ナ
ット４６の外周には、外方に突出させた作動ピン４７が
固定されており、この作動ピン４７は、ローラ４０にそ
の上方から当接している。調整用ナット４６はまた、図
示しない支持機構によって、ハウジング１２に対する相
対回転を規制されている。

【００２０】図５に示されるように、ハウジング１２は
その内壁に、このハウジング１２の内周に向けて突出さ
せたブラケット７８を有している。このブラケット７８
には、ギヤ支持孔（図示せず）が形成され、ハウジング
７８の上壁においての該ギヤ支持孔と対向する位置に
は、ギヤ支持孔（図示せず）が形成されている。この両
ギヤ支持孔には、調整用スクリュー７９の両端の軸部が
回転自在に嵌合されている。ブラケット７８には、第２
レベル調整用モータ７５が固定されている。この第２レ
ベル調整用モータ７５の回転軸に固定したピニオン７６
は、調整用スクリュー７９の下端部に固定した伝達ギヤ
７７と噛み合っている。調整用スクリュー７９にはま
た、この調整用スクリュー７９とで送りねじ機構を構成
する調整用ナット８０が螺合されている。この調整用ナ
ット８０の外周には、外方に突出させた作動ピン８１が
固定され、この作動ピン８１は、ローラ４１にその上方
から当接している。調整用ナット８０はまた、図示しな
い支持機構によって、ハウジング１２に対する相対回転
を規制されている。

【００２１】またハウジング１２は、その内壁に、互い
に直交する駆動用アーム３７と３９とでなす角を二等分
する方向に設けた支持突起５１を有している。この支持
突起５１と中空部材２０との間には、引張りばね５２が
張設されている。中空部材２０は、この引張りばね５２
により、それぞれ同等の力で上方に向けて付勢されたロ
ーラ４０、４１を、作動ピン４７、８１にその下方から
弾接させている。つまり、中空部材２０はその下部を、
膨出部２１が摺動孔１９ａによって支持された状態で支
持突起５１に向けて付勢されるため、マイクロコンピュ
ータ（以後マイコンと称する）８２の信号に基づき回転
駆動する第１、第２レベル調整用モータ４４、７５によ
って昇降される作動ピン４７、８１により、水平方向に
おける回動位置を調整可能とされる。また中空部材２０
はその下部に、アーム３７、３９とそれぞれ反対方向に
突出させたブラケット７０、７１を有している。この両
ブラケット７０、７１には、それぞれレベル検知センサ
７２、７３が取付けられており、該レベル検知センサ７
２、７３による検知信号はマイコン８２に送られる。

【００２２】また中空部材２０の下部には、外方に向け
て突出させたブラケット５３が設けられている。該ブラ
ケット５３の上部には、該ブラケット５３と対向するブ
ラケット５５が形成されている。これらのブラケット５
３、５５には、それぞれに対向するギヤ支持孔５３ａ、
５５ａが形成されている。両ギヤ支持孔５３ａ、５５ａ
には、合焦用スクリュー５６の両端の軸部が回転自在に
嵌合されている。ブラケット５３には、合焦用モータ５
９が固定されている。該合焦用モータ５９の回転軸に固
定したピニオン６０は、合焦用スクリュー５６の下端部
に固定した伝達ギヤ６１と噛み合っている。合焦用スク
リュー５６には、この合焦用スクリュー５６とで送りね
じ機構を構成する合焦用ナット５７が螺合されている。
中空部材２０の摺動部材３０と対応する壁部には、挿入
窓６３が形成されている。上記合焦用ナット５７には、
この挿入窓６３から挿入した一端部を摺動部材３０の下
端部に固定した伝達リンク６２の他端部が固定されてい
る。よって、合焦用モータ５９をマイコン８２の信号に
基づき駆動することにより、ピニオン６０、伝達ギヤ６
１、合焦用スクリュー５６を介して合焦用ナット５７を
昇降させ、リンク６２と摺動部材３０を介して合焦用レ
ンズ３１を上下動させて焦点距離を調節して、回転投光
部１５から投光するレーザ光束を適切に集光させること
ができる。

【００２３】また中空部材２０の最上部には、外方に向
けて突出させたブラケット６５が設けられている。この
ブラケット６５には、回転用モータ６６が固定されてお
り、このモータ６６の回転軸に取付けたピニオン６７
は、回転投光部１５の外周に固定された伝達ギヤ６９と
噛み合っている。従って、マイコン８２の信号に基づき
回転用モータ６６を回転駆動することにより、ピニオン
６７、伝達ギヤ６９を介して回転投光部１５を中空部材
２０に対し相対回転させることができる。

【００２４】また、中空部材２０の最上部のブラケット
６５と反対側には、回転検知センサ８３が上方に向けて
設けられている。この回転検知センサ８３は、上方即ち
伝達ギヤ６９に向けて光束を照射し、この伝達ギヤ６９
の裏面に設けた所定のパターン（図示せず）で反射した
光束を、受光した後信号としてマイコン８２に送る。こ
のマイコン８２は、入力した該受光信号に基づいて、回
転投光部１５の回転角を演算する。

【００２５】上記レーザ光束断面形状変換光学系１８
は、例えば図６に示すように、レーザダイオード２３か
らのレーザ光束の光軸上に前後して並べられたアナモフ
ィックプリズム２５、２６を有している。該アナモフィ
ックプリズム２５、２６はそれぞれ、頂角がα₁ 、α₂
で、レーザ光束を曲げる方向が互いに逆となるように配
置されていて、入射レーザ光束と出射レーザ光束とを互
いに平行にすることができる。アナモフィックプリズム
２５とレーザダイオード２３との間に位置するコリメー
タレンズ２４は、十分に大きな開口数（ＮＡ）を持ち、
アナモフィックプリズム２５に対し所定の入射角度ｉを
持つように配置されている。

【００２６】ここで、レーザダイオード２３から出射さ
れる進行方向に垂直な断面で楕円状の光強度分布を持つ
レーザ光束は、コリメータレンズ２４によって、紙面内
では短軸（短径）Ｄｉ、紙面に垂直な面内では長軸（長
径）Ｄ₀ の楕円状の断面を持つ平行光に変換される。紙
面内において、このようなレーザ光束（図７参照）は、
アナモフィックプリズム２５に対して入射角ｉで入射す
るとき短軸Ｄｉが伸ばされてＤ₀ ′、さらにアナモフィ
ックプリズム２６において長軸Ｄ₀ 側の径と同寸法とな
って、出射面２６ａに対して垂直に出射される。従っ
て、このときの出射レーザ光束は、図８に示すように、
長軸Ｄ₀ と同寸法の直径を持つ円形形状の光束となる。

【００２７】上記構成を有する本レーザ測量装置１１
は、次のように作動する。先ず、図１のように、レーザ
測量装置１１を所望の位置に配置する。この状態におい
て、図示しないメインスイッチをオンすると、マイコン
８２の信号に基づき、レーザダイオード２３が発振を開
始させ、レーザ光束を照射する。このレーザ光束は、コ
リメータレンズ２４によって楕円状の平行光束に変換さ
れた後アナモフィックプリズム２５に入射され、このア
ナモフィックプリズム２５と２６によってその短軸径Ｄ
ｉ（図７参照）を伸ばされて、図８に示すような径がＤ
₀ の円形状の光束に変換される。さらにこの円形状の光
束は、偏光ビームスプリッタ２７によって上方に向かう
光束Ｌ₁ と下方に向かう光束Ｌ₂ とに分割される（図２
参照）。

【００２８】この際、図３において、偏光ビームスプリ
ッタ２７に対して入射するレーザ光束Ｌ₀ が、偏光分離
面２７ａの法線ｎとレーザ光束Ｌ₀ とを含む入射面に対
して垂直な振動方向を有するＳ偏光成分を持ちかつＰ偏
光成分を持たない直線偏光である場合、このレーザ光束
Ｌ₀ は、偏光分離面２７ａで全て反射されて９０゜偏向
され、同図上方に向かう。このとき、１／４λ板２８
は、その軸方位が入射光の振動方向に対して４５゜とな
るように偏光ビームスプリッタ２７に貼付けられている
ため、レーザ光束Ｌ₀ は１／４λ板２８を透過すると、
円偏光のレーザ光束Ｌ₁ となってペンタプリズム３５に
向かう。また半透膜２８ａで反射して偏光分離面２７ａ
に戻されるレーザ光束Ｌ₁ は、１／４λ板２８を再び透
過することにより、入射時とは直交した振動方向を有す
る直線偏光に変換される。すなわち、Ｓ偏光成分の直線
偏光がＰ偏光成分の直線偏光に変換される。よって、こ
のＰ偏光成分の直線偏光であるレーザ光束は、レーザ光
束Ｌ₂ として、偏光分離面２７ａで反射することなくこ
の面２７ａを透過して同図下方に向かい、さらにウェッ
ジプリズム２９ａ、２９ｂを透過した後、レーザ測量装
置１１の下部外方に出射される。

【００２９】他方、上方に向かう上記レーザ光束Ｌ₁
は、合焦用レンズ３１と対物レンズ３２を透過し、ペン
タプリズム３５の疆界面３５ｃを透過後、第１、第２の
反射面３５ａ、３５ｂで順に反射されて進路を９０゜偏
向され、レーザ光束Ｌ₃ としてレーザ光束Ｌ₁ と垂直な
方向、つまり水平方向に向けて光出射面３５ｄから投光
される。またレーザ光束Ｌ₁ のうち、第１の反射面３５
ａで所定の割合で反射したもの以外は、ペンタプリズム
３５の該第１の反射面３５ａの上面部に貼着された楔型
プリズム３４とでなすハーフミラー面を透過して上方に
向けて出射される。このようにして、レーザダイオード
２３から出射されたレーザ光束Ｌ₀ は、図２の上下方向
にそれぞれ投光されるレーザ光束Ｌ₁ 、Ｌ₄ 、Ｌ₂ 、及
びこれらのレーザ光束Ｌ₁ 、Ｌ₄ 、Ｌ₂ と直交する方向
（水平）に向けて投光されるレーザ光束Ｌ₃ とに分割さ
れる。

【００３０】このように本レーザ測量装置１１におい
て、偏光ビームスプリッタ２７の偏光分離面２７ａに対
してＳ偏光成分が入射するように配置されたレーザダイ
オード２３からのレーザ光束Ｌ₀ は、該偏光分離面２７
ａで全て反射された後１／４λ板２８を透過し、さらに
この透過したレーザ光束の一部は、該１／４λ板２８上
の半透膜２８ａを透過する。また残りのレーザ光束は、
該半透膜２８ａで反射され、再び１／４λ板２８を透過
して偏光ビームスプリッタ２７に戻り、その偏光成分
が、偏光分離面２７ａを透過可能なＰ偏光成分に変換さ
れる。このレーザ光束は、全て偏光ビームスプリッタ２
７を透過するため、レーザ光束Ｌ₂ として取り出すこと
が可能である。

【００３１】従って本レーザ測量装置１１によれば、従
来のレーザ測量機（特開平5-322564号参照）が有してい
たような問題点を解消することができる。即ち、この従
来のレーザ測量機では、レーザダイオードからのレーザ
光束をハーフミラー面で一部反射させて装置外方に投光
し、該ハーフミラー面を透過したレーザ光束を後方の反
射鏡で反射して該ハーフミラー面に戻し、この光束を、
装置外方に投光したレーザ光束と１８０゜反対向きのレ
ーザ光束とする構造のため、一部の光束が光源側に戻る
等、光エネルギーにロスを生じる不具合があったが、本
レーザ測量装置１１では、このような不具合が生じるこ
とはない。また、半透膜２８ａで反射したレーザ光束は
全て偏光分離面２７ａを透過するため、反射レーザ光束
の一部がレーザダイオード２３側に戻って発振状態を不
安定にする等の不都合も生じない。

【００３２】またレーザ測量装置１１は、回転用モータ
６６が、メインスイッチのオンによって電力を供給され
ることにより所定速度で回転されると、該モータ６６の
回転をピニオン６７と伝達ギヤ６９を介して回転投光部
１５に伝え、これにより該回転投光部１５を中空部材２
１に対して相対回転させる。よってレーザ測量装置１１
は、対物レンズ３２から照射されているレーザ光束Ｌ₁
をペンタプリズム３５によって９０゜偏向させ、回転投
光部１５を水平方向に回転させながらレーザ光束Ｌ₃ を
出射し続けることができる。これにより、レーザ測量装
置１１からは、断面円形状のレーザ光束Ｌ₃ が一定のレ
ベルを維持して出射され続けるため、即ち水平プレーン
（水平基準面）を形成することが可能となる。作業者
は、建物の柱等に照射された断面円形状のレーザ光束の
通った軌跡上に標しを付ける等の作業を行なうことがで
きる。

【００３３】このとき、１／４λ板２８の半透膜２８ａ
を透過したレーザ光束Ｌ₁ は、円偏光に変換されている
ため、ペンタプリズム３５が回転投光部１５と共に回転
することによって第１反射面３５ａの法線方向が回転さ
れても、この第１反射面３５ａのコート膜の特性によら
ず、光強度が変化することなく出射されるという特徴を
有する。

【００３４】また、レーザ測量装置１１を置いた場所に
よって異なる傾斜角を調整する場合には、図示しないス
イッチを操作して、第１、第２調整用モータ４４、７５
を回転駆動する。例えば、第１調整用モータ４４を駆動
する場合、その回転はピニオン４９、伝達ギヤ５０を介
して調整用スクリュー４５に伝達され、この調整用スク
リュー４５の回転によって調整用ナット４６が昇降す
る。その際、この調整用ナット４６の突起４７には、引
張りばね５２によって所定の方向に付勢されたローラ４
０が弾接されているため、このローラ４０を介して中空
部材２０を膨出部２１の球心を中心として回動させるこ
とができる。また第２調整用モータ７５を駆動する場
合、その回転はピニオン７６、伝達ギヤ７７を介して調
整用スクリュー７９に伝達され、この調整用スクリュー
７９の回転によって調整用ナット８０が昇降する。その
際、この調整用ナット８０の突起８１には、引張りばね
５２によって所定の方向に付勢されたローラ４１が弾接
されているため、中空部材２０をこのローラ４１を介し
て、膨出部２１の球心を中心として回動させることがで
きる。中空部材２０は、これらの回動調整によって、レ
ーザ光束照射時の水平方向位置が決定される。

【００３５】照射されるレーザ光束の壁や柱等の照射対
象物に対して集光点を合わせる場合、図示しないスイッ
チの操作によって合焦用モータ５９を回転駆動する。こ
の回転はピニオン６０、伝達ギヤ６１を介して合焦用ス
クリュー５６に伝達される。すると、合焦用スクリュー
５６の回転により合焦用ナット５７が昇降されるため、
この合焦用ナット５７に固定されたリンク６２を介して
摺動部材３０にこの昇降動が伝達される。そして、壁や
柱等の照射対象物に投影したレーザ光束のスポットを観
察しながら、集光点の位置を調整する。

【００３６】他方、ペンタプリズム３５に代えて２枚の
ミラーを用い、このペンタプリズム３５と同様の機能を
持たせることができる。すなわち、図９に示されるよう
に、回転投光部１５のペンタプリズム収納部１５ｂに、
第１の反射面３５ａと対応するハーフミラー面９０ａを
有するハーフミラー９０と、第２の反射面３５ｂと対応
する反射面９１ａを有するミラー９１とを、互いのハー
フミラー面９０ａと反射面９１ａが４５゜をなすように
設ける。これにより、上方に向かうレーザ光束Ｌ₁ を、
ハーフミラー９０のハーフミラー面９０ａとミラー９１
の反射面９１ａで順に反射させて進路を９０゜偏向さ
せ、レーザ光束Ｌ₂ と垂直な方向にレーザ光束Ｌ₃ とし
て出射することができる。またレーザ光束Ｌ₁ のうち、
ハーフミラー面９０ａで反射されないものは、ハーフミ
ラー９０をそのまま透過して上方に向けて出射される。
なお、ハーフミラー面９０ａの対向面には反射防止膜が
施されている。

【００３７】さらに、偏光ビームスプリッタ２７に代え
て１枚のプレートタイプの偏光ビームスプリッタと、１
／４λ板とを用い、該偏光ビームスプリッタ２７と同様
の機能を持たせることができる。すなわち、図１０に示
されるように、レーザ光光路２０ａとレーザ光光路２０
ｂとの交差部に、コリメータレンズ２４の前方に位置す
るレーザ光束断面形状変換光学系１８の光軸に対して４
５゜をなすように、偏光分離面９２ａを有する偏光ビー
ムスプリッタ９２を設け、かつこの偏光分離面９２ａで
反射したレーザ光束Ｌ₁ に対して垂直に、半透膜２８ａ
を有する１／４λ板２８を設ける。

【００３８】よって、レーザ光束断面形状変換光学系１
８を介して入射されるレーザ光束Ｌ₀ が、偏光分離面９
２ａの法線ｎとレーザ光束Ｌ₀ とを含む入射面に対して
垂直なＳ偏光成分を持つ直線偏光である場合、このレー
ザ光束Ｌ₀ は、偏光分離面９２ａで全て反射されて同図
上方に向かう。このとき、レーザ光束Ｌ₀ は１／４λ板
２８を透過するから、円偏光のレーザ光束Ｌ₁ となって
ペンタプリズム３５に向かう。半透膜２８ａで反射して
偏光分離面９２ａに戻されるレーザ光束は、１／４λ板
２８を再び透過するとき、円偏光が直線偏光に戻され同
時にＰ偏光成分の直線偏光に変換されるため、偏光分離
面９２ａで反射することなくこの面９２ａを透過し、レ
ーザ光束Ｌ₂ として同図下方に向かう。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明のレーザ測量装置に
よれば、レーザ光源から出射された直線偏光レーザ光束
を反射手段に向けて反射させる偏光分割素子、この偏光
分割素子で反射され反射手段に向けて進むレーザ光束の
偏光状態を変化させる移相子、及び、この移相子を透過
した後のレーザ光束の一部を反射手段に向けて透過進行
させ、残りのレーザ光束を該進行方向とは逆方向に反射
させる光分割手段を備えたから、レーザ光源にレーザダ
イオードを用いても、光エネルギーロスを生じさせるこ
とがない。また、光分割手段で反射した光は全て偏光分
割素子を透過するため、反射光の一部がレーザ光源側に
戻り発振状態が不安定になる等の不都合は生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザ測量装置の全体を示す断面
図である。

【図２】同レーザ測量装置の投光光学系等を拡大して示
す側面図である

【図３】図２に示される偏光ビームスプリッタを拡大し
て示す側面図である。

【図４】図２に示されるペンタプリズムを拡大して示す
側面図である。

【図５】レーザ測量装置の要部を拡大して示す平面図で
ある

【図６】同レーザ測量装置のレーザダイオードとコリメ
ータレンズとレーザ光束断面形状変換光学系を示す側面
図である。

【図７】同レーザ測量装置のレーザダイオードから出射
された断面楕円状のレーザ光束を示す図である。

【図８】同レーザ測量装置のレーザ光束断面形状変換光
学系によって断面形状を円形に変換されたレーザ光束を
示す図である。

【図９】ペンタプリズムに代えて２枚のミラーを反射手
段として用いた例を示す概略側面図である。

【図１０】偏光ビームスプリッタに代えてハーフミラー
を用いた例を示す概略側面図である。

【符号の説明】

１１ レーザ測量装置 １２ ハウジング １３ 投光装置 １５ 回転投光部 ２０ 中空部材 ２０ａ ２０ｂ レーザ光光路 ２３ レーザダイオード（レーザ光源） ２２ 投光光学系 ２７ 偏光ビームスプリッタ（偏光分割素子） ２７ａ ９２ａ 偏光分離面 ２８ １／４λ板（移相子） ２８ａ 半透膜（光分割手段） ３５ ペンタプリズム ３５ａ 第１の反射面 ３５ｂ 第２の反射面 ９０ ハーフミラー ９１ ミラー ９０ａ ハーフミラー面 ９１ａ 反射面 ９２ 偏光ビームスプリッタ

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源からのレーザ光束を反射手段
   で反射させて回転照射し、基準平面を形成するレーザ測
   量装置において、 上記レーザ光源から出射された直線偏光レーザ光束を、
   上記反射手段に向けて反射させる偏光分割素子； この偏光分割素子で反射され上記反射手段に向けて進む
   レーザ光束の偏光状態を変化させる移相子；及び、 この移相子を透過した後のレーザ光束の一部を上記反射
   手段に向けて透過進行させ、残りのレーザ光束を該進行
   方向とは逆方向に反射させる光分割手段；を備え、 上記偏光分割素子は、偏光ビームスプリッタであり、上
   記移相子は、この偏光ビームスプリッタと上記光分割手
   段との間に設けられた１／４λ板である ことを特徴とす
   るレーザ測量装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記１／４λ板は、
   上記偏光ビームスプリッタに貼付一体となっているレー
   ザ測量装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記光分割手段は、
   上記１／４λ板の上記偏光ビームスプリッタと反対側の
   面に設けられているレーザ測量装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、上記光分割手段は、
   １／４λ板の上記偏光ビームスプリッタと反対側の面に
   設けられた半透膜であるレーザ測量装置。
5. 【請求項５】 請求項１において、上記反射手段は、上
   記レーザ光源からのレーザ光束が入射する、半透膜を設
   けた第１の反射面と、この第１の反射面で反射されたレ
   ーザ光束を反射する、第１の反射面とで４５゜をなす第
   ２の反射面を有するペンタプリズムであるレーザ測量装
   置。