JP3538266B2 - オートレベルの自動補正装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レベル（水準儀）の望
遠鏡が多少傾いた時に、視準線の方向を自動的に矯正し
て、焦点鏡の中心には常時同一の目標物の像がくるよう
にしたオートレベルの自動補正装置に関する。本発明
は、更に詳しくは、視準線の方向を矯正する為に反射鏡
を揺動可能に懸架する吊り機構を内蔵したオートレベル
の自動補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種水準点の設定の為の一般
的水準測量や地殻変動のチェックの為の測地的な水準測
量，更には、土木，建築，計測等の工業的応用測量に、
オートレベルが多用されてきている。このオートレベル
は、視準線の方向を自動的に水平方向に向ける自動補正
装置を備えた望遠鏡である。

【０００３】このオートレベルの一般的構成を、図４に
示す。図４において、オートレベル４０は、望遠鏡４１
と、この望遠鏡４１内の対物レンズ４３と接眼レンズ４
２との間における光軸ｌ上に配置された自動補正装置１
から構成される。この自動補正装置１は、前後に対称的
に配置された二個一組の反射プリズム２，３と、光軸ｌ
外において各反射プリズム２，３から光学的に等距離に
配置された反射鏡４から構成される。

【０００４】この反射鏡４は、望遠鏡４１の光軸ｌが水
平に向けられているときには水平方向を向いている。従
って、望遠鏡４１の光軸ｌと同軸に対物レンズ４３に入
射してきた光は、反射プリズム２，反射鏡４，反射プリ
ズム３によって夫々屈曲されて、光軸ｌ上に戻される
（この場合に反射鏡４によって反射される光を二点鎖線
で示す。）。この光は、焦点板４５に入射してこの焦点
板４５の中心（光軸ｌと焦点板４５の交点）に物体像
（対物レンズ４３の物体側において光軸ｌ上に存在する
物体の実像）を形成する。この物体像は、接眼レンズ４
２によって観察される。このように対物レンズ４３の中
心と焦点板４５の中心を結ぶ線を「視準線」という。

【０００５】いま、図４に示すように、望遠鏡４１が水
平方向から角度αだけ傾くと、反射鏡４が、自動的に、
角度βだけ望遠鏡４１の光軸ｌに対して傾くようにな
る。光軸ｌに対して角度αだけ傾いた光ｅ（即ち、水平
方向からの光）は、反射鏡４の傾きによってその進行方
向を矯正され、焦点板４５の中心に物体像を形成するよ
うになる。即ち、「視準線」の方向が、自動補正装置１
によって補正され、対物レンズ４３の物体側において常
に水平方向を向くようになるのである。

【０００６】自動補正装置１において反射鏡４を望遠鏡
４１の傾きに応じて自動的に所定角度（視準線ｅの方向
を対物レンズ４３の物体側で水平に保つ角度）だけ傾け
るための吊り下げ機構を、図５に示す。図５の右側は自
動補正装置１の側面を示し、図５の左側は自動補正装置
１の縦断面を示す。図５においてプリズム２，３を保持
するホルダ４６は、取付本体４７に取り付けられてい
る。この取付本体４７からは、逆梯形状に張られた４本
の吊り部材４８を介して、上記反射鏡４を装着する吊り
枠４９が懸架されている。

【０００７】この吊り部材４８は、適度の弾性を備えた
リボン，或いは線状に形成された金属又はプラスチック
材から構成されている。そして、図６に示すように、吊
り部材４８の上端は、この吊り部材４８の取付角度と同
じ角度の斜面として形成された取付部材４７の取付面
（側面）４７ａに、小判型のワッシャー５０を介して、
２本の小ネジ５１によって緊締されている。同様に、吊
り部材４８の下端は、この吊り部材４８の取付角度と同
じ角度の斜面として形成された吊り枠４９の取付面（側
面）４９ａに、ワッシャー５０を介して、小ネジ５１に
よって緊締されている。

【０００８】この吊り部材４８の長さ，剛性，及び、取
付角度，並びに、吊り部材４８相互の間隔，等は、望遠
鏡４１が傾いた時に視準線ｅの方向を対物レンズ４３の
物体側において自動的に水平に矯正することができる角
度に反射鏡４を揺動させることができるように、適宜定
められている。その結果、望遠鏡４１が傾いた時に、反
射鏡４が適宜傾けられて、視準線ｅが対物レンズ４３の
物体側において常に水平方向に維持され、焦点板４５上
には水平方向に存在する物体の像が形成されるのであ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記したように構成さ
れた自動補正装置１は、吊り枠４９を懸架している４本
の吊り部材４８が、実質的に同一の吊り長さで構成され
ていることを前提としている。この吊り長さとは、図６
において“Ｓ”で示すように、取付本体４７の固定端部
４７ｄ（取付面４７ａと下面４７ｂとの角）と吊り枠４
９の固定端部４９ｄ（取付面４９ａと上面４９ｂとの
角）との間における吊り部材４８の長さのことを言う。

【００１０】しかしながら、取付本体４７の取付面（側
面）４７ａと吊り枠４９の取付面（側面）４９ａとが、
上述したように、共に吊り部材４８の取付角度と同じ角
度に機械加工され、平坦面になるように機械加工されて
いたとしても、小ネジ５１をねじ込むためのネジ穴４７
ｃ，４９ｃの位置の狂いやワッシャー５０の内径と小ネ
ジ５１の軸の外径との間に存在する隙間に起因して、ネ
ジ緊締後の各ワッシャー５０の取り付け位置が吊り長さ
Ｓ方向で夫々ずれてしまうことがある。このズレが生じ
た状態でも、自動補正装置１が平衡状態を保持している
限り問題はないが、吊り枠４９が揺動すると、吊り部材
４８の吊り長さＳが実質的に設計値から外れてしまう。

【００１１】このことを、図６を用いて説明する。図６
は、取付本体４７側のワッシャー５０の周縁が取付本体
４７の固定端部４７ｄの位置に合致している一方で、吊
り枠４９側のワッシャー５０の周縁が吊り枠４９の固定
端部４９ｄの位置から下方に偏寄している状態を、示し
ている。この状態において、例えば吊り枠４９が図面上
左方に揺動すると、吊り部材４８は、ワッシャー５０の
周縁から屈曲し、吊り枠４９の固定端部４９ｄから離れ
てしまう。即ち、吊り部材４８の実質的な吊り長さが、
取付本体４７の固定端部４７ｄから吊り枠４９に固定し
たワッシャー５０の上端までの長さとなってしまう。こ
のように、ワッシャー５０の偏寄量に対応した分だけ吊
り部材４８の吊り長さの誤差が発生するので、所定の吊
り長さＳの設計値を確保することができなくなってしま
い、視準線ｅを水平方向に維持するのに必要な角度だけ
反射鏡４を傾けることが、できなくなってしまうのであ
る。

【００１２】また、加工精度の問題により、各取付面４
７ａ及び４９ａが面一に加工されず、取付本体４７の取
付面４７ａの鉛直方向に対する角度よりも吊り枠４９の
取付面４７ａの鉛直方向に対する角度の方が狭く加工さ
れてしまう場合もあり得る。この場合には、これら取付
面４７ａ，４９ａに吊り部材４８を取り付けた際に、こ
れら吊り部材４８及び固定端部４７ｄ，４９ｄの間に隙
間が生じてしまう。この場合には、自動補正装置１を水
平にした状態ですら、既に、所定の吊り長さＳの設計値
を確保することができないことになる。

【００１３】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、取付本体（固定部）や吊り枠（反射部）の
加工精度や組立精度に左右されることなく、所定の吊り
長さの設計値を実質的に維持することができ、もって、
所定の補正精度を確保することができるオートレベルの
自動補正装置を提供することを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によるオートレベ
ルの自動補正装置の第１の態様は、可撓性部材によって
固定部から吊り下げられた反射部を備えるとともに、こ
の反射部の反射面によって視準線を反射させてこの視準
線の方向を物体側において水平に補正するオートレベル
の自動補正装置において、前記固定部における前記可撓
性部材を取り付ける取付面と前記反射部における前記可
撓性部材を取り付ける取付面とを、これら各取付面の延
長面が互いに山形に交わる様に傾斜させたことを特徴と
する（請求項１に対応）。

【００１５】本発明によるオートレベルの自動補正装置
の第２の態様は、可撓性部材によって固定部から吊り下
げられた反射部を備えるとともに、この反射部の反射面
によって視準線を反射させてこの視準線の方向を物体側
において水平に補正するオートレベルの自動補正装置に
おいて、前記固定部の側と前記反射部の側には、夫々、
各可撓部材の端部を夫々取り付けるための取付面が形成
されているとともに、同じ可撓部材を取り付けるために
前記固定部及び前記反射部に夫々形成された一対の取付
面は、夫々、前記反射面が水平に保たれている状態にお
いて、当該一対の取付面における相互に近接した側の端
部である固定端部から遠くなるほどこれら一対の取付面
の固定端部を共に含む平面から離れるように、内方へ傾
いていることを特徴とする（請求項２に対応）。

【００１６】本発明によるオートレベルの自動補正装置
の第３の態様は、可撓性部材によって固定部から吊り下
げられた反射部を備えるとともに、この反射部の反射面
によって視準線を反射させてこの視準線の方向を物体側
において水平に補正するオートレベルの自動補正装置に
おいて、前記固定部における前記可撓性部材を取り付け
る取付面の前記反射部側の端部及び前記反射部における
前記固定部を取り付ける取付面の前記固定部側の端部に
接する位置で、前記可撓性部材が山形に屈曲しているこ
とを特徴とする（請求項３に対応）。

【００１７】可撓性部材とは、張力が加わった時には直
線状になるが他の物体に接する場合にはこの物体の形状
に沿って曲折することができる程度の可撓性を有する線
状部材又はシート状部材である。この可撓性部材として
は、金属板，プラスチックシート，金属リボンを用いる
ことができる。

【００１８】固定部とは可撓性部材をオートレベルの本
体側に固定するための部材である。「前記固定部におけ
る前記可撓性部材を取り付ける取付面と前記反射部にお
ける前記可撓性部材を取り付ける取付面とを、これら各
取付面の延長面が互いに山形に交わる様に傾斜させた」
という事の意味は、「前記固定部における前記可撓性部
材を取り付ける取付面の方向と前記反射部における前記
可撓性部材を取り付ける取付面の方向とを、前記可撓性
部材の端部側においてこれら両取付面の端部の稜線を含
む平面から離れるように傾斜させた」ということであ
り、その結果、「前記固定部における前記可撓性部材を
取り付ける取付面の前記反射部側の端部及び前記反射部
における前記固定部を取り付ける取付面の前記固定部側
の端部に接する位置で、前記可撓性部材が山形に屈曲」
する。このように構成すれば、反射部が所定内で揺動し
ても可撓性部材が取付面端部から離れてしまわない。そ
の結果、可撓性部材による反射部の吊り長さを一定に確
保して、補正精度を確保することができる。

【００１９】前記両取付面に接する平面に対する前記各
取付面の傾斜角は、前記視準線を前記物体側において水
平に維持することができる前記オートレベルの最大傾斜
角以上の角度であることが望ましい（請求項４に対
応）。このように構成すれば、補正可能な傾斜角範囲内
においてオートレベルがどのように傾斜しても、可撓性
部材が取付面端部から離れてしまわないからである。

【００２０】また、前記各取付面は、前記可撓性部材に
よる吊り下げ方向において凸状に湾曲した曲面であって
も良い（請求項５に対応）。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。

【００２２】

【実施形態１】本発明の第１の実施の形態に係る自動補
正装置を、図１及び図２に示す。図１の右側は自動補正
装置１の側面を示す側面図であり、図１の左側は自動補
正装置１の縦断面を示す断面図である。また、図２は、
吊り部材８の取付構造を示す一部拡大図である。これら
の図に示される本実施形態による自動補正装置１は、従
来のものとして説明したのと同様に、図４に示すオート
レベルの自動補正装置１として、望遠鏡４０内部におけ
る対物レンズ４３と接眼レンズ４２の間の光軸ｌ中に固
定される。

【００２３】望遠鏡の本体４０に一体的に装着される取
付本体６の下端面６ｃは、望遠鏡４１を水平方向に向け
た時に同一水平面内になるように調整されている。ま
た、取付本体６の対物レンズ４３側の端面６ａ，及び接
眼レンズ４２側の端面６ｂは、上から下に向けて狭まる
ように傾斜している。

【００２４】この取付本体６の下面６ｃには、一対のプ
リズム２及び３を装着したホルダ１０が、固定ネジ１１
によってネジ止め固定されている。また、このホルダ１
０の下方を向いた２つの斜面１０ａ，１０ｂには、夫々
反射プリズム２，３が固着されている。これらプリズム
２，３は、図１の右側に示されるように、ホルダ１０の
側面（紙面方向に沿った面）から伸びたカバー部１０ｃ
によって覆われ、このカバー部１０ｃに取り付けられた
取付金具１２によって脱落防止されている。

【００２５】図２に示すように、固定部としての取付本
体６の各端面（取付面）６ａ，６ｂにおける図面の手前
側及び奥側の両隅（計４箇所）には、同じ高さ位置に雌
ねじ穴６ｅが形成されている。そして、ホルダ１０の側
面の外側，即ち、プリズム２，３に跨って下方に伸びる
４本の細長い板状の吊り部材８の上端が、この雌ねじ穴
６ｅに螺合するネジ１４によって夫々固定されている。
なお、一本の吊り部材８は、小判型のワッシャー１５を
介して、２本のネジ１４で強固に固定されている。この
吊り部材８は、適度の弾性を持った可撓性部材としての
薄肉金属リボンである。そして、各ネジ穴６ｅに螺合す
るネジ１４によって固定される４本の吊り部材８の全て
が、同じ形状に加工されている。

【００２６】各吊り部材８の下端は、吊り枠１３の側面
に形成された取付面１３ａに、夫々固定されている。即
ち、この吊り枠１３の側面（図１の紙面表側側面及び紙
面裏側側面）には、その上端よりも下端が内側に狭まる
ような斜めの傾斜面が形成されていて、各吊り部材８の
取付面１３ａとなっているのである。そして、図２に示
すように、この取付面１３ａにはネジ穴１３ｂが形成さ
れ、このネジ穴１３ｂに螺合するネジ１４によって、各
吊り部材８の下端が上述の上端と同様に固定されている
のである。この結果、吊り枠１３は、取付本体６が水平
方向から傾くと、図１の紙面内において揺動するのであ
る。

【００２７】この吊り枠１３の内部には、上面に反射膜
が施された反射鏡４が保持されている。次に、図２を用
いて、取付本体６の取付面（端面６ａ，６ｂ）の傾斜
角，吊り枠１３の取付面１３ａの傾斜角，及び、吊り部
材８の取付角度の関係を説明する。即ち、取付本体６の
固定端部６ｆ（取付面６ｂと下面６ｃとが交叉した端線
（稜線））と吊り枠１３の固定端部１３ｃ（取付面１３
ａと上面１３ｄとが交叉した端線（稜線））との間の距
離は、所定の吊り長さの設計値Ｓになるように、調整さ
れている。この時、両固定端部６ｆ，１３ｃを結ぶ線
は、取付本体６を水平方向に向けた状態において吊り部
材８が張架される位置を示し、取付部材６に対するその
角度が、吊り部材８の装備角度となる。取付本体６の取
付面６ｂ（６ａ）は、固定端部６ｆを起点として、両固
定端部６ｆ，１３ｃを結ぶ線（両取付面６ｂ，１３ａに
接する平面）より内方（梯形の内側）に傾斜角θ₁だけ
傾けて形成されている。即ち、取付面６ｂは、吊り部材
８の端部側において、両取付面６ｂ，１３ａの端部の稜
線を含む平面から離れるように傾斜している。同様に、
吊り枠１３の取付面１３ａは、固定端部１３ｃを起点と
して、両固定端部６ｆ，１３ｃを結ぶ線より内方（梯形
の内側）に傾斜角θ₂だけ傾けて形成されている。即
ち、取付面６ｂは、吊り部材８の端部側において、両取
付面６ｂ，１３ａの端部の稜線を含む平面から離れるよ
うに傾斜している。この結果、各取付面６ｂ，１３ａに
接する面（これらの延長面）同士が互いに山側に交わる
ようになる。

【００２８】以上のように構成された本実施形態による
オートレベルの自動補正装置によると、吊り部材８は、
吊り部材８の吊り長さの基準となる両固定端部６ｆ，１
３ｃよりも外端部側において、各取付面６ｂ，１３ａに
沿って山形に折れ曲がっている。この吊り部材８の折れ
曲がりの角度（両固定端部６ｆ，１３ｃを結ぶ線に対す
る各取付面６ｂ，１３ａの傾斜角）は、取付本体６側で
はθ₁であり、吊り枠１３側ではθ₂である。従って、望
遠鏡４１が水平方向から傾いて自動補正装置１全体が傾
斜し、吊り部材８によって吊り下げ保持された吊り枠１
３が揺動しても、取付本体６の取付面６ｂに対する吊り
部材８の角度変化量がθ₁を越えない限り、吊り部材８
が取付本体６の固定端部６ｆを離れることはない。同様
に、吊り枠１３の取付面１３ａに対する吊り部材８の角
度変化量がθ₂を越えない限り、吊り部材８が吊り枠１
３の固定端部１３ｃを離れることはない。

【００２９】そして、これら角度θ₁，θ₂は、望遠鏡４
１が補正可能な最大角α’一杯に傾いた際における吊り
部材８の角度変化量よりも大きく設定してある。従っ
て、補正可能な角度の範囲で望遠鏡４１が傾むく限り、
吊り部材８が取付本体６の固定端部６ｆ又は吊り枠１３
の固定端部１３ｃから離れることはなく、よって、吊り
部材８の吊り長さが実質的に変化してしまうことがな
い。その結果、常に設計性能通りの補正精度が得られ、
水平視準線を保つことができる。

【００３０】なお、傾斜角θの大きさは、補正角度以内
で吊り枠１３が揺動したときに、各固定端部６ｆ，１３
ｃから吊り部材８が離反しないような大きさであれば良
く、一般的には梯形吊り、たすき吊り等の吊り方式の相
違や吊り部材の傾斜角度，また、補正装置の大きさや重
量，更に吊り部材の弾性係数等によって最適値を選ぶ必
要がある。

【００３１】例えば、梯形式吊り方式の場合、望遠鏡４
１が傾いた時には、下方に懸架されている吊り枠１３の
方が望遠鏡４１に固定されている取付本体６の傾斜角
（補正角度）よりも大きな傾斜角をもって傾斜する。そ
のため、上方に位置する取付本体６の取付面６ｂの両固
定端部６ｆ，１３ｃを結ぶ線に対する傾斜角θ₁を望遠
鏡４１の補正角度の最大角α’と同じにするとともに、
下方に位置する吊り枠１３の取付面１３ａの両固定端部
６ｆ，１３ｃを結ぶ線に対する傾斜角θ₂を望遠鏡４１
の補正角度の最大角α’よりも大きめに設定しても良
い。あるいは、双方の取付面６ｂ，１３ａの両固定端部
６ｆ，１３ｃを結ぶ線に対する傾斜角θ₁，θ₂を、補正
角度の最大角α’より大きい同一の角度で形成しても差
し支えない。

【００３２】

【実施形態２】図３は、本発明の第２の実施の形態を示
したものであり、第１実施形態における図２に対応する
一部拡大断面図である。図３においては、図２と共通す
る構成には、同じ引用番号を付した。

【００３３】上述の第１実施形態では、両取付面６ｂ，
１３ａは、共に、両固定端部６ｆ，１３ｃを結ぶ線に対
して傾斜角θだけ傾けられた平坦面としたが、本第２実
施形態における各取付面６ｂ’１３ａ’は、吊り部材が
張架されている方向に延びる円弧状の平面より構成され
ている。

【００３４】即ち、各取付面６ｂ’１３ａ’は吊り部材
の吊り長さＳの方向に円弧状に湾曲した曲面として形成
され、各取付面６ｂ’１３ａ’における各固定端部６
ｆ，１３ｃで接する接線と両固定端部６ｆ，１３ｃを結
ぶ線（両取付面６ｂ，１３ａに接する平面，吊り部材８
が張架される線）とがなす角度が、補正角度αと同等若
しくはこれよりも大きい角度を持った傾斜角δとなって
いる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、固定部か
ら反射部を吊り下げる可撓性部材は、反射部が多少揺動
しても、前記固定部における前記可撓性部材を取り付け
る取付面の前記反射部側の端部及び前記反射部における
前記固定部を取り付ける取付面の前記固定部側の端部に
常に接する。従って、固定部や反射部の加工精度や組立
精度に左右されることなく、所定の吊り長さの設計値を
実質的に維持することができ、もって、視準線の方向に
ついての所定の補正精度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態によるオートレベル
の自動補正装置の側面図

【図２】 図１の自動補正装置の一部拡大断面図

【図３】 本発明の第２の実施形態によるオートレベル
の自動補正装置の一部拡大断面図

【図４】 図１又は図３の自動補正装置が内蔵されたオ
ートレベルの概略構成図

【図５】 従来オートレベルの自動補正装置の側面図

【図６】 図５の自動補正装置の一部拡大断面図

【符号の説明】

１ 自動補正装置 ４ 反射鏡 ６ 取付本体 ６ａ，６ｂ 取付面 ８ 吊り部材 １３ 吊り枠 １３ａ 取付面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 5/02 G01C 1/00 G01C 15/00 G01C 9/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可撓性部材によって固定部から吊り下げら
   れた反射部を備えるとともに、この反射部の反射面によ
   って視準線を反射させてこの視準線の方向を物体側にお
   いて水平に補正するオートレベルの自動補正装置におい
   て、 前記固定部における前記可撓性部材を取り付ける取付面
   と前記反射部における前記可撓性部材を取り付ける取付
   面とを、これら各取付面の延長面が互いに山形に交わる
   様に傾斜させたことを特徴とするオートレベルの自動補
   正装置。
2. 【請求項２】複数の可撓性部材によって固定部から吊り
   下げられた反射部を備えるとともに、この反射部の反射
   面によって視準線を反射させてこの視準線の方向を物体
   側において水平に補正するオートレベルの自動補正装置
   において、前記固定部の側と前記反射部の側には、夫々、各可撓部
   材の端部を夫々取り付けるための取付面が形成されてい
   るとともに、同じ可撓部材を取り付けるために前記固定
   部及び前記反射部に夫々形成された一対の取付面は、夫
   々、前記反射面が水平に保たれている状態において、当
   該一対の取付面における相互に近接した側の端部である
   固定端部から遠くなるほどこれら一対の取付面の固定端
   部を共に含む平面から離れるように、内方へ傾いている
   ことを特徴とするオートレベルの自動補正装置。
3. 【請求項３】可撓性部材によって固定部から吊り下げら
   れた反射部を備えるとともに、この反射部の反射面によ
   って視準線を反射させてこの視準線の方向を物体側にお
   いて水平に補正するオートレベルの自動補正装置におい
   て、 前記固定部における前記可撓性部材を取り付ける取付面
   の前記反射部側の端部及び前記反射部における前記固定
   部を取り付ける取付面の前記固定部側の端部に接する位
   置で、前記可撓性部材が山形に屈曲していることを特徴
   とするオートレベルの自動補正装置。
4. 【請求項４】前記両取付面に接する平面に対する前記各
   取付面の傾斜角は、前記視準線を前記物体側において水
   平に維持することができる前記オートレベルの最大傾斜
   角以上の角度であることを特徴とする請求項１乃至３の
   何れかに記載の自動補正装置。
5. 【請求項５】前記各取付面は、前記可撓性部材による吊
   り下げ方向において凸状に湾曲した曲面であることを特
   徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の自動補正装
   置。