JP3752060B2

JP3752060B2 - Parallel adjustment method of straight beam

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Publication number: JP3752060B2
Application number: JP18501197A
Authority: JP
Inventors: 栄一伊藤
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2017-07-10
Also published as: JPH1130519A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１直線ビームと第２直線ビームとを互いに逆となる方向に出射する光源装置における、各直線ビームの出射方向の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、土木、建築などの分野では、水平線や垂直線の墨出しを行うためのレーザ測量装置（いわゆるレーザプレーナ）が使用されている。このレーザ測量装置は、レーザ光を射出する投光部を回転させてこのレーザ光を周方向に走査し、このレーザ光の軌跡によって壁面などの被投射面に垂直または水平方向の基準線を投射するものである。
【０００３】
図５にレーザ測量装置の構成を示す。この図５は水平方向のレーザ光走査を行うために、レーザ測量装置を鉛直に立てた状態を示している。レーザ測量装置１１は、略円筒状の本体ハウジング１２と、この本体ハウジング１２の上端面１２ｂから回転投光部１５を突出させた状態でこの本体ハウジング１２内に格納された投光装置１３と、この回転投光部１５の回転駆動用バッテリーを収容するために本体ハウジング１２の底部に設けられたバッテリーケース１７とから構成されている。このように構成されたレーザ測量装置１１のレーザ出射光学系を、図５及び図６を参照して、簡単に説明する。
【０００４】
本体ハウジング１２内の本体部２０に設けられたレーザダイオード２３から出射されたレーザ光Ｌ₀は、偏光ビームスプリッタ２７によりλ／４板２８側へ９０度反射される。このλ／４板２８のペンタプリズム側面にはレーザ光の一部を偏光ビームスプリッタ２７に向けて反射する部分透過膜２８ａがコーティングされている。
【０００５】
部分透過膜２８ａによって反射され、偏光ビームスプリッタ２７を透過したレーザ光（以下、下部直線ビームＬ₂と表記する）は、２枚のウェッジプリズム２９ａ、２９ｂを透過して、投光装置１３の下端から出射される。
【０００６】
一方、部分透過膜２８ａを透過したレーザ光Ｌ₁は、ペンタプリズム３５に入射する。このペンタプリズム３５の第１反射面３５ａには、部分透過膜１４がコーティングされている。従って、ペンタプリズム３５に入射したレーザ光のうち一部（以下、上部直線ビームＬ₄と表記する）が、そのまま直進して、楔形プリズム３４を透過して、投光装置１３の上端から出射される。一方、ペンタプリズム３５に入射したレーザ光の残り（以下、レーザ光Ｌ₃と表記する）は、ペンタプリズム３５によって常時直角に反射され、投光用窓３３から水平方向に出射される。
【０００７】
このようにして、レーザ装置から出射されたレーザ光Ｌ₃は、回転投光部１５ごとペンタプリズム３５がレーザ光Ｌ₁に直交する面内で回転することにより、壁面などに垂直または水平方向の基準線を投射する。
【０００８】
また、上部直線ビームＬ₄及び下部直線ビームＬ₂は、それぞれ天井や床などに基準スポットを投射する。これら上部直線ビームＬ₄及び下部直線ビームＬ₂のビーム軸は、基準線を形成するレーザ光Ｌ₃のビーム軸に対して常に９０度の角度を保持するように設計されている。従って、これら２つの基準スポットを結ぶ直線と、レーザ光Ｌ₃が形成する基準線とは常に直交することになる。そして、これら２つの基準スポットが、水平線や垂直線を形成するための測量基準点に投射されるように、レーザ測量装置１１の位置及び向きを調整することにより、所定の位置に正確に水平線や垂直線を形成することができるのである。また、これら２つの基準スポットにより、床面の所定の点の鉛直線上に位置する天井面上の点を、容易に求めることができる。
【０００９】
しかしながら、光学部品の取り付け時に生じる機械的誤差や各光学部品の性能のバラツキ等に起因して、レーザ測量装置の組み上げの段階で、各レーザ光Ｌ₀〜Ｌ₄の向きが設計値通りにならない場合がある。この場合、上部直線ビームＬ₄とレーザ光Ｌ₃のビーム軸同士は、ペンタプリズム３５により正確に垂直に保たれるが、下部直線ビームＬ₂とレーザ光Ｌ₃のビーム軸同士がなす角度は、上記のような理由のため、正確に垂直に保つことが困難である。
【００１０】
そこで、下部直線ビームＬ₂とレーザ光Ｌ₃とが正確に垂直になるように、下部直線ビームＬ₂のビーム軸を調整する必要がある。具体的には、上部直線ビームＬ₄と下部直線ビームＬ₂とが平行になるように下部直線ビームＬ₂のビーム軸を調整する。上部直線ビームＬ₄とレーザ光Ｌ₃のビーム軸は正確に垂直に保たれているので、このようにして、レーザ光Ｌ₃と下部直線ビームＬ₂を垂直に調整することができる。
【００１１】
このような上下直線ビームのビーム軸の平行調整は、通常、レーザ測量装置の製造過程において、投光装置１３を本体ハウジング１２内に納める前の段階で行う。以下、図７を用いて従来の上下直線ビームの平行調整方法の例を説明する。
【００１２】
従来の直線ビームの平行調整方法では、２台のオートコリメータを用いる。オートコリメータ９１ａ、９１ｂは、コリメータレンズ９４ａ、９４ｂと、このコリメータレンズ９４ａ、９４ｂの焦点位置で交わる十字線のチャート９３ａ、９３ｂを有する透明板９２ａ、９２ｂと、接眼レンズ９５ａ、９５ｂとを備えている。そして、まず、図７（ａ）に示すように、２台のオートコリメータ９１ａ、９１ｂのコリメータレンズ９４ａ、９４ｂを対向させるように配置する。オートコリメータ９１ａの接眼レンズ９５ａからオートコリメータ９１ｂのコリメーターレンズ９４ｂを覗くと、自らのオートコリメータ９１ａのチャート９３ａと他のオートコリメータ９１ｂのチャート９３ｂとを同一視度で見ることができる。同様に、オートコリメータ９２ｂからも、両チャート９３ａ、９３ｂを同一視度で見ることができる。
【００１３】
次に、作業者は、一方のオートコリメータ９１ａを覗きながら、両チャート９３ａ、９３ｂが完全に重なって見えるように、オートコリメータ９１ａ、９１ｂの光軸の位置及び向きを互いに調節する。この調節により、オートコリメータ９１ａ、９１ｂの光軸を平行にすることができる。
【００１４】
次に、図７（ｂ）に示すように、対向させた２つのオートコリメータ９１ａ、９１ｂの間に、レーザ測量装置１１の投光装置１３を配置する。この状態でレーザダイオード２３を励起すると、投光装置１３の下端からは下部直線ビームＬ₂が出射され、投光装置１３の上端からは上部直線ビームＬ₄が出射される。この段階では、下部直線ビームＬ₂のビーム軸と上部直線ビームＬ₄のビーム軸とは、平行となるように調整されていない。
【００１５】
そして、オートコリメータ９１ａから投光装置１３を覗き、投光装置１３の上端から出射されている上部直線ビームＬ₄のスポットとチャート９３ａの中心とが完全に重なって見えるように、投光装置１３の位置及び向きを調節する。これにより、オートコリメータ９１ａの光軸９６ａと上部直線ビームＬ₄のビーム軸とを平行に調整することができる（図７（ｃ））。
【００１６】
次に、オートコリメータ９１ｂから本体部２０を覗き、本体部２０から出射されている下部直線ビームＬ₂のスポットとチャート９３ｂの中心とが完全に重なって見えるように、下部直線ビーム調整部２９に格納されたウェッジプリズム２９ａ、２９ｂをそれぞれ回転させて、下部直線ビームＬ₂のビーム軸の向きを調節する。これにより、オートコリメータ９１ｂの光軸９６ｂと下部直線ビームＬ₂のビーム軸とを平行に調整することができる（図７（ｄ））。このように調整すると、上部直線ビームＬ₄、下部直線ビームＬ₂はそれぞれ光軸９６ａ、９６ｂと平行であることから、上部直線ビームＬ₄と下部直線ビームＬ₂とが互いに平行となる。以上のようにして、上部直線ビームＬ₄のビーム軸と下部直線ビームＬ₂のビーム軸とを、平行に調整することができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、レーザ測量装置の上部直線ビームＬ₄のビーム軸と下部直線ビームＬ₂のビーム軸との平行調整は、２台のオートコリメータを用いて行うことができる。しかしながら、この方法では、２台のオートコリメータを対向して使用するため、狭い場所での調整が困難である、ビーム軸を調整するための作業者が少なくとも２人必要であるため効率が悪い、などの問題があった。
【００１８】
また、オートコリメータの光軸同士の平行調整誤差が入るため、上下直線ビームのビーム軸同士の平行誤差が大きくなるという問題があった。
さらに、従来の方法では、レーザ光を目視して平行調整を行うため、測定分解能が低くなる、人体に影響を及ぼす、などの問題点があった。
【００１９】
そこで、本発明の課題は、光源装置の上下直線ビームの平行調整を、省スペースで容易に行うことができる調整方法を提供することにある。
【００２０】
【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、以下の構成を採用した。
すなわち、請求項１記載の発明は、略平行光からなる第１直線ビームと第２直線ビームとを互いに逆となる方向に出射する光源装置の前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームのビーム軸同士を平行にするための平行調整方法において、イ）あらゆる方向からの入射光をその入射光と平行な方向へ反射するキャッツ光学系に前記第１直線ビームを直接入射させ、ロ）キャッツ光学系によって反射された前記第１直線ビーム及び前記レーザ測量装置から出射された前記第２直線ビームを直接同一の集光光学系に入射させ、ハ）その集光光学系の焦点面近傍に配置されたビーム検出手段を用いて前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームの集光光学系の焦点面近傍での通過点を観測し、ニ）前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームの、前記集光光学系の焦点面近傍でのそれぞれの通過点が重なるように、前記第１直線ビームの出射方向及び前記第２直線ビームの出射方向をそれぞれ調節することを特徴とする。
【００２１】
ここで、集光光学系とこの集光光学系の焦点面近傍に配置されたビーム検出手段としては、具体的には、オートコリメータなどを利用することができる。オートコリメータは、接眼レンズと、集光光学系としてのコリメータレンズと、そのコリメータレンズの焦点位置にビーム位置検出手段としてのチャートを有する透明板を備えた光学測定機であり、２つの光束の角度差を検出したり、オートコリメータに入射する光束とオートコリメータの光軸との角度差を検出することができる。
【００２２】
また、このような集光光学系とビーム検出手段は、対物レンズ，及びこの対物レンズの焦点位置にチャートを有するピント板を備えた望遠鏡であってもよいし、対物レンズ，及びこの対物レンズの焦点位置にチャートを有するスクリーン又は撮像手段を備えた光学装置であっても良い。
【００２３】
上記のようなビーム検出手段としてのチャートは、集光光学系の焦点位置を示すいずれのものであってもよい。例えば、十字線のような図形でもよいし、目盛りや点などでもよい。また、ビーム位置検出手段は、集光光学系の焦点位置に設置された２次元ポジション・センシティブ・ディテクタ（Position Sensitive Detector、以下ＰＳＤと表記する）であってもよい。
【００２４】
キャッツ光学系とは、入射光に対して１８０度の偏向角で射出する光学部品であり、コーナキューブが用いられてもよいし、キャッツアイが用いられてもよい。また、コーナキューブの頂角の部分が削り取られた形状のプリズム（変形コーナキューブ）が用いられてもよい。
【００２５】
請求項２記載の発明は、請求項１の光源装置が、略平行光を出射する回転投光部を回転させてこのレーザ光を所定の走査面内で走査するとともに、前記第１直線ビームと前記第２直線ビームを前記走査面に直交し且つ互いに逆となる方向に出射することで、特定したものである。
【００２６】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の略平行光が、レーザ光であることで特定したものである。
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のビーム位置検出手段が、前記集光光学系の焦点位置を示すチャートであることで、特定したものである。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のビーム位置検出手段が、前記集光光学系の焦点面近傍に、その受光面を前記集光光学系の光軸に直交させた状態で設置された２次元ポジション・センシティブ・ディテクタであることで、特定したものである。
【００２８】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のキャッツ光学系がコーナキューブであることで、特定したものである。
請求項７記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のビーム位置検出手段が、前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置であるかどうかの識別に供されることで、特定したものである。
【００２９】
請求項８記載の発明は、請求項７において、前記第１直線ビーム及び前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が夫々前記集光光学系の光軸位置と重なるように、前記第１直線ビームの出射方向及び前記第２直線ビームの前記レーザ測量装置からの出射方向を夫々調節することで、特定したものである。
【００３０】
請求項９記載の発明は、請求項８において、前記第１直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記第１直線ビームの前記レーザ測量装置からの出射方向を調節した後に、前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記第２直線ビームの前記レーザ測量装置からの出射方向を調節することで、特定したものである。
【００３１】
請求項１０記載の発明は、請求項９において、最初に前記第２直線ビームの前記集光光学系への入射を遮った状態で前記第１直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記第１直線ビームの前記レーザ測量装置からの出射方向を調節した後に、前記第１直線ビームの前記集光光学系への入射を遮った状態で前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記第２直線ビームの前記レーザ測量装置からの出射方向を調節することで、特定したものである。
【００３２】
請求項１１記載の発明は、請求項９または１０の光源装置が前記第２直線ビームの出射方向を可変調節するための出射方向調整部を有しているとともに、最初に前記第１直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記光源装置自体の方向を調節した後に、前記第２直線ビームの前記集光光学系の焦点面近傍での通過点が前記集光光学系の光軸位置と重なるように前記出射方向調整部を調整することで、特定したものである。
【００３３】
請求項１２記載の発明は、請求項１１の光源装置が、前記走査面と平行な面内で回転するとともに、その回転軸に沿って入射したレーザ光の一部を前記第１直線ビームとして透過して残りを反射する第１反射面及びこの第１反射面で反射されたレーザ光を前記走査面の方向に反射する第２反射面を有するペンタプリズムを有することで、特定したものである。
【００３４】
請求項１３記載の発明は、請求項１２の光源装置が、レーザ光源から出射されたレーザ光を、前記ペンタプリズムに入射されるレーザ光と前記第２直線ビームに分離するビームスプリッタを有することで、特定したものである。
【００３５】
【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。
（ｉ）レーザ測量装置の構成
本実施形態による直線ビームの平行調整方法の各実施例を説明する前に、調整対象としてのレーザ測量装置（光源装置）の構成を説明する。
【００３６】
図５は、本実施例の直線ビームの調整方法の実施対象としてのレーザ測量装置の構成を示す断面図である。この図５は、水平方向へのレーザ光走査を行うためにレーザ測量装置を鉛直方向に立てた状態を示している。
【００３７】
図５に示すように、レーザ測量装置１１は、略円筒状の本体ハウジング１２と、この本体ハウジング１２の上端面１２ｂからその回転投光部１５を突出させた状態でこの本体ハウジング１２内に格納された投光装置１３と、この投光装置１３の回転投光部１５を囲繞する上部ハウジング１６と、投光装置１３の駆動用バッテリを収容するために本体ハウジング１２の底部に設けられたバッテリーケース１７とから構成されている。
【００３８】
〔本体ハウジング〕
略円筒形状である本体ハウジング１２の上端面１２ｂには、その中心軸と同軸に、すり鉢状の摺動案内部１９が形成されている。この摺動案内部１９の底面には、円形の摺動穴１９ａが、その中心軸と同軸に形成されている。
【００３９】
この摺動案内部１９の側方にあたる本体ハウジング１２の内面には、その中心軸に向けて突出形成されたブラケット４２が形成されている。このブラケット４２は、本体ハウジング１２の中心軸を中心として相互に９０度ずれた位置に、２個形成されている。また、これら２個のブラケット４２と中心軸とでなす角を二等分する方向における摺動案内部１９外面（本体ハウジング１２内部の面）には、支持突起５１が形成されている。
【００４０】
また、本体ハウジング１２の下端面には、その中心軸と同軸に、円孔１２ａが形成されている。
【００４１】
〔バッテリーケース〕
バッテリーケース１７は、本体ハウジング１２の外径と同径の円筒形状を有している。このバッテリーケース１７の上端面及び下端面の中心には、本体ハウジング１２の下端面に形成された円孔１２ａと同軸同径の円孔１７ａ，１７ｂが形成されている。
【００４２】
〔上部ハウジング〕
上部ハウジング１６は本体ハウジング１２の中心軸と同軸の箱型を成し、中心軸と同方向に伸びる４つの側面には、透明部材からなる窓（出射部）１６ｂが構成され、さらに、この窓１６ｂの端面を閉じる不透明部材からなる蓋１６ｃが構成されている。この蓋１６ｃの中心には、透明部材３６が填め込まれている円孔１６ａが形成されている。
【００４３】
〔投光装置〕
投光装置１３は、回転投光部１５と、ベアリング１０を介してこの回転投光部１５を回転自在且つ同軸に保持する本体部２０とから、構成されている。この本体部２０には、その中心軸に沿ってその全体を貫通する中空のレーザ光光路２０ｂと、このレーザ光光路２０ｂから直角に分岐したレーザ光光路２０ａとが、形成されている。また、回転投光部１５には、このレーザ光光路２０ｂと同軸に連通するとともにその回転軸と同軸に形成された中空のレーザ光光路１５ａ，及びこのレーザ光光路１５ａに連通するとともに端面方向及び側方に開口を有するペンタプリズム収納部１５ｂが、形成されている。
【００４４】
（レーザ出射光学系）
これら各レーザ光光路２０ａ，２０ｂ，１５ａ内に内蔵されているレーザ出射光学系の光学構成を、図５及び図６を参照して説明する。
【００４５】
本体部２０内のレーザ光光路２０ａ及び２０ｂの交点には、偏光ビームスプリッタ２７が固定されている。また、このレーザ光光路２０ａの端面には、レーザダイオード２３が固定されており、その中間部には、コリメータレンズ２４及びアナモフィックレンズ１８が固定されている。また、レーザ光光路２０ｂ内のバッテリケース側には、ウェッジプリズム２９ａ，２９ｂが格納された下部直線ビーム光軸調整部２９（出射方向調整部）が固定されている。また、レーザ光光路２０ｂ内の回転投光部側には、偏光ビームスプリッタ２７側から順に、λ／４板２８，半透膜２８ａ，前群レンズ３１，及び後群レンズ３２が固定されている。また、回転投光部１５のペンタプリズム収容部１５ｂ内には、ペンタプリズム３５及び楔型プリズム３４が固定されている。
【００４６】
レーザ光源としてのレーザダイオード２３は、偏光ビームスプリッタ２７の偏光分離面２７ａに対するＳ偏光面（紙面に垂直な面）内で直線偏光するレーザ光を発振する。コリメータレンズ２４は、レーザダイオード２３から出射されたレーザ光を平行光にするレンズである。また、アナモフィックレンズ１８は、コリメータレンズ２４を透過したレーザ光の断面形状を真円形に修正するためのレンズである。
【００４７】
偏光ビームスプリッタ２７内には、レーザダイオード２３からのレーザ光Ｌ₀のビーム軸に対してλ／４板２８側に４５度傾いた偏光分離面２７ａが、形成されている。この偏光分離面２７ａは、Ｓ偏光を１００パーセント反射するとともにＰ偏光を１００パーセント透過する特性を有している。従って、アナモフィックレンズ１８を透過したレーザ光は、１００パーセントλ／４板２８側へ反射される。
【００４８】
λ／４板２８は、光軸を中心にその光学軸の方向を偏光分離面２７ａに対するＰ偏光面（紙面と平行な面）に対して４５度傾けた状態で、偏光ビームスプリッタ２７に貼付けられている。従って、λ／４板２８は、入射した直線偏光を円偏光に変換する。このλ／４板２８のペンタプリズム３５側面には、レーザ光の一部を偏光ビームスプリッタ２７に向けて反射する部分透過膜２８ａが形成されている。この半透膜２８ａにおいて反射された円偏光のレーザ光は、λ／４板２８に再入射し、Ｐ偏光に変換されて、偏光ビームスプリッタ２７を透過する。
【００４９】
この偏光ビームスプリッタ２７を透過したレーザ光（下部直線ビーム）Ｌ₂は、ウェッジプリズム２９ａ，２９ｂを透過し、投光装置１３の下端から出射される。
【００５０】
ウェッジプリズム２９ａ、２９ｂは、平行より僅かに角度を持って相対した平面からなる光学素子である。下部直線ビームＬ₂のビーム軸は、ウェッジプリズム２９ａ、２９ｂにより僅かに屈曲される。従って、本体部２０の中心軸を軸として各ウェッジプリズム２９ａ、２９ｂをそれぞれ回転させることにより、下部直線ビームＬ₂のビーム軸の角度調整を行うことができる。
【００５１】
一方、部分透過膜２８ａを透過したレーザ光が入射する前群レンズ３１は負レンズであり、レーザ光光路２０ｂ内に進退自在に挿入された摺動円筒部材３０内に保持されている。また、この前群レンズ３１によって発散されたレーザ光が入射する後群レンズ３２は正レンズであり、レーザ光光路２０ｂ内に固定されている。従って、これら前群レンズ３１及び後群レンズ３２は、入射されたレーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダを構成する。そして、前群レンズ３１を移動させることにより、ビームウェストの形成位置を可変することができる。
【００５２】
後群レンズ３２を透過したレーザ光が入射するペンタプリズム３５は、回転投光部１５のペンタプリズム収納部１５ｂ内に、この回転投光部１５と一体に回転するように固定されている。このペンタプリズム３５は、レーザ光が入射する光入射面３５ｃと、この光入射面３５ｃに対して２２．５度傾いているとともにこの光入射面３５ｃから入射したレーザ光が入射する第１反射面３５ａと、この第１反射面３５ａに対して４５度傾いているとともにこの第１反射面で反射されたレーザ光を再度反射する第２反射面３５ｂと、光入射面３５ｃに対して直角をなしているとともに第２反射面３５ｂで反射されたレーザ光Ｌ₃を出射する光出射面３５ｄとを有している。従って、ペンタプリズム３５が図５及び図６の面内で傾いたとしても、レーザ光Ｌ₁のビーム軸と出射レーザ光Ｌ₃のビーム軸との間の角度は、常に９０度に保持される。なお、第２反射面３５ｂには増反射膜がアルミニューム蒸着によって形成されているので、この第２反射面３５ｂにおいてレーザ光は１００パーセント内面反射する。一方、第１反射面３５ａには反射率７０〜８０パーセントの部分透過膜１４が形成されている。従って、２０〜３０パーセントのレーザ光（上部直線ビーム）Ｌ₄が、この第１反射面３５ａを透過し、楔型プリズム３４を通って、投光装置１３の上端から出射される。上部直線ビームＬ₄は、レーザ光Ｌ₁と同軸上に出射されるので、上部直線ビームＬ₄とレーザ光Ｌ₃のビーム軸の間も常に９０度に保持される。
【００５３】
一方、ペンタプリズム３５の光出射面３５ｄから出射されたレーザ光Ｌ₃は、ペンタプリズム収容部１５ｂの側方に開口した投光用窓３３、及び上部ハウジング１６の窓１６ｂを透過して、出射される。このようにして出射されたレーザ光Ｌ₃は、回転投光部１５ごとペンタプリズム３５がレーザ光Ｌ₁に直交する面内（所定の走査面内）で回転することにより、壁面などに垂直または水平方向の基準線を投射する。
【００５４】
（傾動機構）
次に、図５に戻り、投光装置１３を本体ハウジング１２内においてあらゆる方向に傾動可能とするための構成を説明する。
【００５５】
この本体部２０の上部には、摺動案内部１９内に保持される膨出部２１が形成されている。この膨出部２１は、摺動孔１９ａの内径よりも大径の外径を有する円筒状部分とこの大径の円筒状部分と他の部分とを繋ぐ半球面部分とから構成されている。従って、この膨出部２１は、その半球面部分が摺動孔１９ａ内に当接した状態で、摺動孔１９ａから脱落することなく保持されている。投光装置１３の本体ハウジング１２への保持は、この部分の接触によってのみなされているので、摺動孔１９ａ内で膨出部２１の半球面部分を回転させることにより、投光装置１３全体をその半球部分の球心を中心にあらゆる方向に傾動させることができる。
【００５６】
この傾動を行うための機械構成を説明する。まず、本体部２０の突出部２１よりも下方の部分と支持突起５１との間には、引張りバネ５２が張られている。そのため、膨出部２１には、引張りバネ５２による回転トルクが加えられている。
【００５７】
また、摺動案内部１９には、その中心軸から見て直交して設けられた各ブラケット４２と同じ方向に、２本のスリット１９ｂが形成されている。また、膨出部２１の最上部には、その中心軸から見て各スリット１９ｂと同じ方向に駆動アーム３７が突出形成されている。各駆動アーム３７は、下部方向に向かって傾斜しており、それぞれ対応するスリット１９ｂを通って本体ハウジング１２内に入り込んでいる。これら各駆動アーム３７の先端には、膨出部２１の球心から放射する方向を向いたピン４０が形成されている。
【００５８】
一方、各ブラケット４２と本体ハウジング１２の上端面１２ｂとの間には、調整用スクリュー４５が本体ハウジング１２の中心軸と平行に回転自在に掛け渡されている。各調整用スクリュー４５は、ピニオン４９及び伝動ギヤ５０を介して、各ブラケット４２上に固定されたレベル調整用モータ４４により回転される。また、各調整用スクリュー４５には、調整用ナット４６が螺合されている。調整用ナット４６の外面には、ピン４０と接触する作動ピン４７が突出形成されており、膨出部２１の回転を規制している。
【００５９】
各調整用ナット４６は、図示せぬ回転規制手段によって本体ハウジング１２に対する回転が規制されているので、レベル調整用モータ４４により調整用スクリュー４５が回転駆動されると、上下に昇降する。従って、各作動ピン４７に弾設しているピン４０がこの昇降に追従して昇降するので、膨出部２１がこの昇降の方向に従って何れかの方向に回転するのである。
【００６０】
マイコン８２は、投光装置１３のＹ方向（紙面に直交する方向）の傾きを検出するＹ方向のレベル検知センサ７２，及び投光装置１３のＸ方向（紙面方向）の傾きを検出するＸ方向のレベル検知センサ７３からの傾き検知信号を受信して、投光装置１３の軸が鉛直方向を向くようにレベル調整用モータ４４の回転制御を行う。
【００６１】
（回転機構）
次に、回転投光部１５を本体部２０に対して回転させるための回転手段としての機構につき説明する。
【００６２】
ベアリング１０を介して本体部２０に対して回転自在に接続された回転投光部１５の外周面には、ギア６９が固定されている。一方、本体部２０の膨出部２１の上端面には、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、投光部回転用モータ６６が固定されており、この投光部回転用モータ６６の回転軸に取り付けられたピニオン６７が回転投光部１５のギア６９に噛み合っている。この投光部回転用モータ６６は、マイコン８２によって停止又は回転の制御がなされている。即ち、この投光部回転用モータ６６を停止させると、投光用窓３３から出射されるレーザ光Ｌ₃のビーム軸は、或る一定方向を向いたまま停止する。これに対して、投光部回転用モータ６６を回転させると、投光用窓３３から出射されるレーザ光Ｌ₃の出射方向が回転投光部１５の回転軸を中心に回転するので、レーザ光Ｌ₁のビーム軸がこの回転軸と合致している限り、この回転軸に直交する基準平面が形成される。
【００６３】
（合焦機構）
次に、前群レンズ３１を光軸方向に進退駆動するための構成について説明する。
【００６４】
投光装置１３の本体部２０における摺動円筒部材３０の移動範囲近傍には、その内外面を貫通するスリット６３が形成されている。このスリット６３を上下から挟むように、本体部２０の外面には、ブラケット５３及びブラケット５５が突出形成されている。これらブラケット５３，５５の間には合焦用スクリュー５６が本体部２０の中心軸と平行に回転自在に掛け渡されている。この合焦用スクリュー５６には、合焦用ナット５７が螺合している。この合焦用ナット５７には、スリット６３を通り抜けてその一端が摺動円筒部材３０に固定された伝達リンク６２の他端が固定されている。
【００６５】
合焦用スクリュー５６は、ピニオン６０及び伝達ギヤ６１を介して、ブラケット５３上に固定された合焦用モータ５９によって回転駆動される。この合焦用モータ５９は、マイコン８２によって回転制御される。即ち、壁面までの距離に応じて適宜この合焦用モータ５９を回転制御することにより、その壁面にビームウェストを形成することができる位置に、前群レンズ３１を進退移動させることができるのである。
【００６６】
（ii）直線ビームの平行調整方法
次に、以上のように構成されるレーザ測量装置１１の直線ビームの平行調整方法について説明する。
【００６７】
上述した投光装置１３の下端から鉛直下方に出射される下部直線ビームＬ₂のビーム軸と、投光装置１３の上端から鉛直上方に出射される上部直線ビームＬ₄のビーム軸とは、互いに同軸となるように設計されているが、実際の装置組み上げ時には、不可避的におよそ数十分程度の相対的傾きが生じてしまう。この傾きを補正するために、投光装置１３の組立完了時に、本体ハウジング１２への組み込みに先立って、上部直線ビームＬ₄と下部直線ビームＬ₂との平行調整を行う。以下に、本実施形態による光軸平行調整方法の具体的実施例を説明する。
【００６８】
＜第１実施例＞
図１は、第１実施例による上部直線ビームＬ₄のビーム軸と下部直線ビームＬ₂のビーム軸の平行調整方法に用いる器具の配置を示した斜視図である。
【００６９】
本実施例では、集光光学系及びビーム検出手段としてオートコリメータ９１を、キャッツ光学系としてコーナキューブ９０を用いている。また、本実施例では、第１直線ビームを上部直線ビームＬ₄とし、第２直線ビームを下部直線ビームＬ₂としている。
【００７０】
本実施例では、調整作業に先立って、まず、レーザ測量装置１１の投光装置１３（特許請求の範囲に記載の光源装置に該当する）を、上下両直線ビームＬ₂、Ｌ₄がそれぞれ略水平方向に出射されるよう、被検物テーブルＴ１上に据え付けられたクランパＣにセットする。このクランパＣは、セットしている投光装置１３を、若干の許容範囲内であらゆる方向に傾けることができる。次に、オートコリメータ９１を、上部直線ビームＬ₄がオートコリメータ９１に入射する様、スタンドＳを用いて設置する。このオートコリメータ９１は、従来のものと同様に、コリメータレンズ９４と、このコリメータレンズ９４の焦点位置で交わる十字線のチャート９３を有する透明板９２を備えている。
【００７１】
そして、コーナキューブ９０を、下部直線ビームＬ₂が当該コーナキューブ９０に入射するよう、コーナキューブテーブルＴ２上に据え付ける。従って、図１に示すように、オートコリメータ９１とコーナキューブ９０とを結ぶ直線上の近傍に、投光装置１３が配置されることになる。これらの準備が整った後に、光軸平行調整作業を実行する。
【００７２】
図２は、第１実施例による光軸平行調整方法の手順を示す概略図である。この図２に示されるように、図１のように配置されたオートコリメータ９１の接眼レンズ９５を覗くと、透明板９２に描かれたチャート９３と、投光装置１３から出射されてオートコリメータ９１のコリメータレンズ９４に直接入射した上部直線ビームＬ₄のスポットとを、視認することができる。同時に、投光装置１３から出射されてコーナキューブ９０によって１８０度屈曲されてオートコリメータ９１のコリメータレンズ９４に入射した下部直線ビームＬ₂のスポットも、視認することができる。そこで、まず、上部直線ビームＬ₄のスポットに注目し、この上部直線ビームＬ₄のスポットとチャート９３の中心とが完全に重なって見えるように、投光装置１３の向きを調整する。ここで、上述した通り、チャート９３の中心はコリメータレンズ９４の焦点位置に配置されている。従って、コリメータレンズ９４の光軸９６と平行な光線のみがコリメータレンズ９４の焦点を通過する。故に、上部直線ビームＬ₄のスポットをチャート９３の中心に合致させることにより、コリメータレンズ９４の光軸９６と上部直線ビームＬ₄のビーム軸とを平行にすることができるのである。
【００７３】
次に、下部直線ビームＬ₂のスポットに注目し、この下部直線ビームＬ₂のスポットが、チャート９３の中心及び上部直線ビームＬ₄のスポットと完全に重なって見えるように、下部直線ビーム光軸調整部２９（出射方向調整部）内のウェッジプリズム２９ａ、２９ｂを回転調整する。下部直線ビームＬ₂はコーナキューブ９０によって、正確に１８０度に屈曲されている。従って、下部直線ビームＬ₂がコリメータレンズ９４の光軸９６と平行になった時のみ、下部直線ビームＬ₂がコリメータレンズ９４の焦点を通過する。故に、下部直線ビームＬ₂のスポットをチャート９３の中心に合致させることにより、コリメータレンズ９４の光軸９６と下部直線ビームＬ₂のビーム軸とを平行にすることができる。この下部直線ビームＬ₂のビーム軸の調整は、上部直線ビームＬ₄とコリメータレンズ９４の光軸９６との平行関係を狂わすことなく行われる。このため、この作業を行うことにより、上部直線ビームＬ₄のビーム軸と下部直線ビームＬ₂のビーム軸とが数秒の精度で平行に調整される。
【００７４】
このように、本実施例によれば、１台のオートコリメータ９１を用いて上下両直線ビームＬ₂、Ｌ₄の平行調整を行うことができるので、従来方法に比べて、省スペースで少人数での直線ビームの平行調整が可能となる。
＜第２実施例＞
本第２実施例は、第１実施例の方法でコリメータレンズ９４に入射する上部直線ビームＬ₄、下部直線ビームＬ₂を、機械シャッタや液晶シャッタからなる遮光部材を用いて交互に遮光することを特徴とし、その他の部分を同一とする。すなわち、まず図３（ａ）に示すように、第２直線ビームとしての下部直線ビームＬ₂を遮光部材９７ａを用いて遮断し、第１直線ビームとしての上部直線ビームＬ₄のみをコリメータレンズ９４に入射させる。そして、上部直線ビームＬ₄のスポットとチャート９３の中心とが完全に重なって見えるように、本体部２０の向きを調整する。これにより、オートコリメータ９１の光軸９６と上部直線ビームＬ₄のビーム軸とが平行になる。
【００７５】
次に、図３（ｂ）に示すように、上部直線ビームＬ₄を遮光部材９７ｂを用いて遮断し、下部直線ビームＬ₂のみをコリメータレンズ９４に入射させる。そして、下部直線ビームＬ₂のスポットとチャート９３の中心とが完全に重なって見えるように、下部直線ビーム光軸調整部２９内のウェッジプリズム２９ａ、２９ｂを調整する。これにより、オートコリメータ９１の光軸９６と下部直線ビームＬ₂のビーム軸とが平行になる。同時に、上部直線ビームＬ₄と下部直線ビームＬ₂のビーム軸も平行に調整することができる。
【００７６】
このように、本実施例によれば、第１実施例と同様に、１台のオートコリメータ９１を用いて上下直線ビームの平行調整を行うことができるので、従来方法に比べて、省スペースで少人数での直線ビームの平行調整を行うことができる。また、遮光部材９７ａ、９７ｂを用いて上下直線ビームを別個に観測できることから、観測時に上部直線ビームＬ₄と下部直線ビームＬ₂のスポットを混同する心配もない。
＜第３実施例＞
本第３実施例は、第２実施例の方法でオートコリメータ９１を用いる代わりに、集光光学系としての対物レンズの９４’の像側焦点面上に（対物レンズの光軸に直交させた状態で）、ビーム検出手段としての２次元ＰＳＤを設置した検出装置９８を用いることを特徴とし、その他の部分を第２実施例と同一とする。
【００７７】
本第３実施例では、上述した構成を有する検出装置９８を、第１、第２実施例のオートコリメータ９１の代わりに、スタンドＳによって設置する。そして、図４（ａ）に示すように、下部直線ビームＬ₂を遮光部材９７ａを用いて遮断し、上部直線ビームＬ₄のみを検出装置９８の対物レンズ９４’に入射させる。すると、対物レンズ９４’を透過した上部直線ビームＬ₄は、検出装置９８の鏡筒内を通って２次元ＰＳＤ９９に入射する。この２次元ＰＳＤ９９に入射した上部直線ビームＬ₄のスポット位置は、２次元ＰＳＤの各出力端子から出力される電流比に基づいて算出される。よって、作業者は、この算出されたスポット位置が対物レンズ９４’の光軸位置と一致するように、投光装置１３の方向を調整する。これにより、対物レンズ９４’の光軸９６’と上部直線ビームＬ₄とが平行になる。
【００７８】
次に、図４（ｂ）に示すように、上部直線ビームＬ₄を遮光部材９７ｂを用いて遮断し、下部直線ビームＬ₂のみを検出装置９８の対物レンズ９４’に入射させる。そして、上部直線ビームＬ₄と同様に、２次元ＰＳＤ９９により下部直線ビームＬ₂のスポット位置を検出し、そのスポットが対物レンズ９４’の光軸９６’上に位置するように、下部直線ビーム調整部２９内のウェッジプリズム２９ａ、２９ｂを回転調整する。これにより、検出装置９８の光軸９６’と下部直線ビームＬ₂とが平行になる。同時に、上部直線ビームＬ₄と下部直線ビームＬ₂のビーム軸も平行に調整することができる。
【００７９】
このように、本実施例によれば、１台の検出装置９８を用いて上下両直線ビームＬ₂、Ｌ₄の平行調整を行うことができるので、従来方法に比べて、省スペースで少人数での直線ビームの平行調整を行うことができる。また、上下直線ビームのスポット位置を２次元ＰＳＤを用いて検出するので、目視による調整よりもさらに高い精度で平行調整を行うことができる。さらに、レーザ光のスポットを目視する必要がないので、人体に影響を及ぼす心配もない。
【００８０】
【発明の効果】
本発明の光軸平行調整方法を用いれば、光源装置の上下直線ビームの平行調整を省スペースで容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の直線ビームの平行調整方法に用いる機具の配置を示した斜視図
【図２】本発明の第１実施例の直線ビームの平行調整方法の説明図
【図３】本発明の第２実施例の直線ビームの平行調整方法の説明図
【図４】本発明の第３実施例の直線ビームの平行調整方法の説明図
【図５】本発明の直線ビームの平行調整方法が適用されるレーザ測量装置の断面図
【図６】図５のレーザ出射光学系の光学構成図
【図７】従来技術の直線ビームの平行調整方法の手順を示した図
【符号の説明】
１５投光装置
２９下部直線ビーム光軸調整部
９０コーナキューブ
９１オートコリメータ
９２透明板
９３チャート
９４コリメータレンズ
９４’ 対物レンズ
９５接眼レンズ
９６、９６’ 光軸
９７ａ、９７ｂ遮光部材
９８検出装置
９９２次元ＰＳＤ
Ｌ₂ 下部直線ビーム
Ｌ₄ 上部直線ビーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for adjusting the emission direction of each linear beam in a light source device that emits a first linear beam and a second linear beam in directions opposite to each other.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, laser surveying devices (so-called laser planers) for marking out horizontal lines and vertical lines have been used in fields such as civil engineering and architecture. This laser surveying device rotates a light projecting unit that emits laser light, scans the laser light in the circumferential direction, and projects a vertical or horizontal reference line on a projection surface such as a wall surface by the locus of the laser light. To do.
[0003]
FIG. 5 shows the configuration of the laser surveying instrument. FIG. 5 shows a state in which the laser surveying device is set up vertically in order to perform horizontal laser beam scanning. The laser surveying device 11 includes a substantially cylindrical main body housing 12 and a light projecting device 13 stored in the main body housing 12 with the rotary light projecting portion 15 protruding from the upper end surface 12b of the main body housing 12. A battery case 17 provided at the bottom of the main body housing 12 is provided to accommodate the rotation driving battery of the rotary light projecting unit 15. The laser emission optical system of the laser surveying instrument 11 configured as described above will be briefly described with reference to FIGS.
[0004]
Laser light L emitted from a laser diode 23 provided in the main body portion 20 in the main body housing 12. ₀ Is reflected 90 degrees toward the λ / 4 plate 28 by the polarization beam splitter 27. The λ / 4 plate 28 is coated on the side surface of the pentaprism with a partial transmission film 28 a that reflects part of the laser light toward the polarization beam splitter 27.
[0005]
Laser light reflected by the partial transmission film 28a and transmitted through the polarization beam splitter 27 (hereinafter referred to as the lower linear beam L). ₂ Is transmitted through the two wedge prisms 29 a and 29 b and emitted from the lower end of the light projecting device 13.
[0006]
On the other hand, the laser beam L transmitted through the partial transmission film 28a. ₁ Enters the pentaprism 35. The first reflecting surface 35 a of the pentaprism 35 is coated with the partial transmission film 14. Accordingly, a part of the laser light incident on the pentaprism 35 (hereinafter referred to as the upper straight beam L). _Four However, the light travels straight through, passes through the wedge-shaped prism 34, and is emitted from the upper end of the light projecting device 13. On the other hand, the remainder of the laser light incident on the pentaprism 35 (hereinafter referred to as laser light L _Three Is always reflected at right angles by the pentaprism 35 and emitted from the light projection window 33 in the horizontal direction.
[0007]
In this way, the laser beam L emitted from the laser device. _Three The pentagonal prism 35 and the laser beam L together with the rotary light projecting unit 15 ₁ A vertical or horizontal reference line is projected onto a wall surface or the like by rotating in a plane perpendicular to the vertical axis.
[0008]
The upper straight beam L _Four And lower straight beam L ₂ Project a reference spot on the ceiling or floor, respectively. These upper straight beams L _Four And lower straight beam L ₂ The beam axis of the laser beam L forming the reference line _Three It is designed to always hold an angle of 90 degrees with respect to the beam axis. Therefore, the straight line connecting these two reference spots and the laser beam L _Three Will always be orthogonal to the reference line formed by. Then, by adjusting the position and orientation of the laser surveying device 11 so that these two reference spots are projected onto the surveying reference point for forming the horizontal line and the vertical line, the horizontal line A vertical line can be formed. Moreover, the point on the ceiling surface located on the vertical line of the predetermined point on the floor surface can be easily obtained by these two reference spots.
[0009]
However, due to mechanical errors that occur during the installation of optical components and variations in the performance of each optical component, each laser beam L ₀ ~ L _Four May not be as designed. In this case, the upper straight beam L _Four And laser light L _Three Are kept exactly perpendicular by the pentaprism 35, but the lower straight beam L ₂ And laser light L _Three It is difficult to keep the angle formed by the beam axes accurately vertical for the reasons described above.
[0010]
Therefore, the lower straight beam L ₂ And laser light L _Three And the lower straight beam L so that ₂ It is necessary to adjust the beam axis. Specifically, the upper straight beam L _Four And lower straight beam L ₂ And the lower straight beam L so that ₂ Adjust the beam axis. Upper straight beam L _Four And laser light L _Three Since the beam axis of the laser beam L is kept exactly vertical, in this way, the laser beam L _Three And lower straight beam L ₂ Can be adjusted vertically.
[0011]
Such parallel adjustment of the beam axis of the vertical linear beam is usually performed at a stage before the light projecting device 13 is placed in the main body housing 12 in the manufacturing process of the laser surveying device. Hereinafter, an example of a conventional parallel adjustment method for vertical linear beams will be described with reference to FIG.
[0012]
In the conventional parallel beam parallel adjustment method, two autocollimators are used. The autocollimators 91a and 91b include collimator lenses 94a and 94b, transparent plates 92a and 92b having cross-line charts 93a and 93b that intersect at the focal positions of the collimator lenses 94a and 94b, and eyepiece lenses 95a and 95b. Yes. First, as shown in FIG. 7A, the collimator lenses 94a and 94b of the two autocollimators 91a and 91b are arranged to face each other. When looking into the collimator lens 94b of the autocollimator 91b from the eyepiece 95a of the autocollimator 91a, the chart 93a of the own autocollimator 91a and the chart 93b of the other autocollimator 91b can be viewed with the same diopter. Similarly, both charts 93a and 93b can be viewed with the same diopter from the autocollimator 92b.
[0013]
Next, the operator adjusts the position and orientation of the optical axes of the autocollimators 91a and 91b so that both charts 93a and 93b appear to overlap each other while looking through the one autocollimator 91a. By this adjustment, the optical axes of the autocollimators 91a and 91b can be made parallel.
[0014]
Next, as shown in FIG.7 (b), the light projection apparatus 13 of the laser surveying apparatus 11 is arrange | positioned between the two autocollimators 91a and 91b made to oppose. When the laser diode 23 is excited in this state, the lower straight beam L is emitted from the lower end of the light projecting device 13. ₂ Is emitted from the upper end of the light projecting device 13. _Four Is emitted. At this stage, the lower straight beam L ₂ Beam axis and upper straight beam L _Four The beam axis is not adjusted to be parallel to the beam axis.
[0015]
Then, the upper collimating beam L is emitted from the upper end of the light projecting device 13 by looking into the light projecting device 13 from the autocollimator 91a. _Four The position and orientation of the light projecting device 13 are adjusted so that the spot and the center of the chart 93a appear to completely overlap. As a result, the optical axis 96a of the autocollimator 91a and the upper straight beam L _Four The beam axis can be adjusted to be parallel to the beam axis (FIG. 7C).
[0016]
Next, the main collimator 91b is looked into the main body 20 and the lower straight beam L emitted from the main collimator 20 is obtained. ₂ The wedge prisms 29a and 29b stored in the lower linear beam adjustment unit 29 are respectively rotated so that the spot of FIG. ₂ Adjust the direction of the beam axis. As a result, the optical axis 96b of the autocollimator 91b and the lower straight beam L ₂ The beam axis can be adjusted to be parallel to the beam axis (FIG. 7D). With this adjustment, the upper straight beam L _Four , Lower straight beam L ₂ Are parallel to the optical axes 96a and 96b, respectively, so that the upper straight beam L _Four And lower straight beam L ₂ Are parallel to each other. As described above, the upper straight beam L _Four Beam axis and lower straight beam L ₂ The beam axis can be adjusted in parallel.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
As mentioned above, the upper straight beam L of the laser surveying instrument _Four Beam axis and lower straight beam L ₂ The parallel adjustment with the beam axis can be performed using two autocollimators. However, in this method, since two autocollimators are used facing each other, it is difficult to adjust in a narrow place, and at least two workers for adjusting the beam axis are required, so that the efficiency is low. There were problems such as.
[0018]
In addition, since there is a parallel adjustment error between the optical axes of the autocollimator, there is a problem that the parallel error between the beam axes of the upper and lower linear beams is increased.
Furthermore, in the conventional method, since the parallel adjustment is performed by visually observing the laser beam, there are problems that the measurement resolution is lowered and the human body is affected.
[0019]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an adjustment method capable of easily performing parallel adjustment of the vertical linear beams of the light source device in a space-saving manner.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
That is, according to the first aspect of the present invention, the beam of the first linear beam and the second linear beam of the light source device that emits the first linear beam and the second linear beam, which are substantially parallel lights, in directions opposite to each other. In the parallel adjustment method for making the axes parallel, a) the first linear beam is directly incident on a Cats optical system that reflects incident light from any direction in a direction parallel to the incident light; The first linear beam reflected by the system and the second linear beam emitted from the laser surveying instrument are directly incident on the same condensing optical system, and c) disposed near the focal plane of the condensing optical system. The beam detection means is used to observe the passing points of the first and second linear beams in the vicinity of the focal plane of the condensing optical system, and d) the first linear beam and the second linear beam, in front So as to overlap the respective passing points in the vicinity of the focal plane of the focusing optical system, and adjusting the emission direction of the emission direction and the second linear beam of the first linear beam respectively.
[0021]
Here, as the condensing optical system and the beam detecting means disposed in the vicinity of the focal plane of the condensing optical system, specifically, an autocollimator or the like can be used. The autocollimator is an optical measuring machine including an eyepiece lens, a collimator lens as a condensing optical system, and a transparent plate having a chart as a beam position detecting means at a focal position of the collimator lens. The difference can be detected, or the angle difference between the light beam incident on the autocollimator and the optical axis of the autocollimator can be detected.
[0022]
Further, such a condensing optical system and beam detecting means may be an objective lens and a telescope having a focusing plate having a chart at the focal position of the objective lens, or the objective lens and the objective lens. It may be an optical device provided with a screen or imaging means having a chart at the focal position.
[0023]
The chart as the beam detecting means as described above may be any chart showing the focal position of the condensing optical system. For example, it may be a figure such as a cross line, a scale or a point. The beam position detecting means may be a two-dimensional position sensitive detector (hereinafter referred to as PSD) installed at the focal position of the condensing optical system.
[0024]
The cats optical system is an optical component that emits light with a deflection angle of 180 degrees with respect to incident light, and a corner cube or a cat's eye may be used. Further, a prism (deformed corner cube) having a shape in which the apex angle portion of the corner cube is cut off may be used.
[0025]
According to a second aspect of the present invention, the light source device of the first aspect emits substantially parallel light. rotation By rotating the light projecting unit and scanning the laser beam within a predetermined scanning plane, the first linear beam and the second linear beam are emitted in directions orthogonal to the scanning plane and opposite to each other. , Specified.
[0026]
The invention of claim 3 is specified by the substantially parallel light of claim 1 or 2 being laser light.
The invention according to a fourth aspect is specified by the beam position detecting means according to any one of the first to third aspects being a chart showing a focal position of the condensing optical system.
[0027]
According to a fifth aspect of the present invention, the beam position detecting means according to any one of the first to third aspects is such that the light receiving surface is orthogonal to the optical axis of the condensing optical system in the vicinity of the focal plane of the condensing optical system. It is specified by being a two-dimensional position sensitive detector installed in the state of being allowed to stand.
[0028]
The invention according to claim 6 is specified by the fact that the Cats optical system according to any one of claims 1 to 3 is a corner cube.
According to a seventh aspect of the present invention, the beam position detecting means according to any one of the first to third aspects is a passing point of the first linear beam and the second linear beam near the focal plane of the condensing optical system. Is specified by being used for identification of whether or not it is the optical axis position of the condensing optical system.
[0029]
An eighth aspect of the present invention is the method according to the seventh aspect, wherein the passing points of the first linear beam and the second linear beam near the focal plane of the condensing optical system are the optical axis position of the condensing optical system, respectively. This is specified by adjusting the emission direction of the first linear beam and the emission direction of the second linear beam from the laser surveying device so as to overlap each other.
[0030]
A ninth aspect of the present invention is the method according to the eighth aspect, wherein the first straight line is arranged such that a passing point of the first linear beam near a focal plane of the condensing optical system overlaps with an optical axis position of the condensing optical system. After adjusting the exit direction of the beam from the laser surveying instrument, the second linear beam passes through the converging optical system in the vicinity of the focal plane of the condensing optical system so as to overlap the optical axis position of the condensing optical system. This is specified by adjusting the emission direction of the two linear beams from the laser surveying instrument.
[0031]
A tenth aspect of the present invention is the method according to the ninth aspect, wherein the first linear beam near the focal plane of the condensing optical system in a state where the second linear beam is first blocked from entering the condensing optical system. The first linear beam is incident on the condensing optical system after adjusting the emission direction of the first linear beam from the laser surveying device so that the passing point of the laser beam overlaps the optical axis position of the condensing optical system. From the laser surveying device of the second linear beam so that the passing point of the second linear beam near the focal plane of the condensing optical system overlaps the optical axis position of the condensing optical system. It is specified by adjusting the emission direction.
[0032]
According to an eleventh aspect of the present invention, the light source device according to the ninth or tenth aspect includes an emission direction adjustment unit for variably adjusting the emission direction of the second linear beam, and first of all, the first linear beam After adjusting the direction of the light source device itself so that the passing point in the vicinity of the focal plane of the condensing optical system overlaps the optical axis position of the condensing optical system, the second linear beam of the condensing optical system This is specified by adjusting the emission direction adjusting unit so that the passing point in the vicinity of the focal plane overlaps the optical axis position of the condensing optical system.
[0033]
According to a twelfth aspect of the present invention, the light source device according to the eleventh aspect rotates in a plane parallel to the scanning plane and transmits a part of the laser beam incident along the rotation axis as the first linear beam. Then, it is specified by having a pentaprism having a first reflecting surface that reflects the rest and a second reflecting surface that reflects the laser light reflected by the first reflecting surface in the direction of the scanning surface.
[0034]
According to a thirteenth aspect of the present invention, the light source device of the twelfth aspect includes a beam splitter that separates the laser light emitted from the laser light source into the laser light incident on the pentaprism and the second linear beam. , Specified.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(I) Configuration of laser surveying instrument
Before describing each example of the parallel beam parallel adjustment method according to this embodiment, the configuration of a laser surveying device (light source device) as an adjustment target will be described.
[0036]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a laser surveying apparatus as an object of implementation of the linear beam adjustment method of the present embodiment. FIG. 5 shows a state in which the laser surveying device is set up in the vertical direction in order to perform laser beam scanning in the horizontal direction.
[0037]
As shown in FIG. 5, the laser surveying instrument 11 is housed in the main body housing 12 with a substantially cylindrical main body housing 12 and the rotary light projecting portion 15 protruding from the upper end surface 12 b of the main body housing 12. The light projecting device 13, the upper housing 16 surrounding the rotary light projecting portion 15 of the light projecting device 13, and a battery provided at the bottom of the main body housing 12 to accommodate the battery for driving the light projecting device 13. And a case 17.
[0038]
[Main unit housing]
A mortar-shaped sliding guide portion 19 is formed on the upper end surface 12 b of the main body housing 12 having a substantially cylindrical shape, coaxially with the central axis thereof. A circular sliding hole 19a is formed on the bottom surface of the sliding guide portion 19 coaxially with the central axis.
[0039]
A bracket 42 is formed on the inner surface of the main body housing 12 that is lateral to the sliding guide portion 19 so as to protrude toward the central axis. Two brackets 42 are formed at positions shifted from each other by 90 degrees about the central axis of the main body housing 12. A support protrusion 51 is formed on the outer surface of the sliding guide portion 19 (the surface inside the main body housing 12) in a direction that bisects the angle formed by the two brackets 42 and the central axis.
[0040]
Further, a circular hole 12 a is formed in the lower end surface of the main body housing 12 coaxially with the central axis.
[0041]
[Battery case]
The battery case 17 has a cylindrical shape having the same diameter as the outer diameter of the main body housing 12. In the center of the upper end surface and the lower end surface of the battery case 17, circular holes 17 a and 17 b having the same diameter as the circular hole 12 a formed in the lower end surface of the main body housing 12 are formed.
[0042]
[Upper housing]
The upper housing 16 has a box shape coaxial with the central axis of the main body housing 12, and windows (outgoing portions) 16 b made of a transparent member are formed on four side surfaces extending in the same direction as the central axis. A lid 16c made of an opaque member that closes the end face of 16b is configured. A circular hole 16a into which the transparent member 36 is inserted is formed at the center of the lid 16c.
[0043]
[Light projector]
The light projecting device 13 includes a rotary light projecting unit 15 and a main body unit 20 that holds the rotary light projecting unit 15 rotatably and coaxially via a bearing 10. The main body 20 is formed with a hollow laser beam optical path 20b penetrating the entire body along the central axis and a laser beam optical path 20a branched at right angles from the laser beam optical path 20b. Further, the rotary light projecting unit 15 is coaxially connected to the laser light optical path 20b and is formed to be a hollow laser light optical path 15a coaxially formed with the rotation axis thereof, and is communicated to the laser light optical path 15a and has an end surface direction. A pentaprism storage portion 15b having an opening on the side is formed.
[0044]
(Laser emission optical system)
The optical configuration of the laser emission optical system built in each of these laser light paths 20a, 20b, 15a will be described with reference to FIGS.
[0045]
A polarization beam splitter 27 is fixed at the intersection of the laser light paths 20a and 20b in the main body 20. A laser diode 23 is fixed to the end face of the laser beam optical path 20a, and a collimator lens 24 and an anamorphic lens 18 are fixed to an intermediate portion thereof. A lower linear beam optical axis adjustment unit 29 (outgoing direction adjustment unit) in which the wedge prisms 29a and 29b are stored is fixed to the battery case side in the laser beam optical path 20b. In addition, a λ / 4 plate 28, a semi-transmissive film 28a, a front group lens 31, and a rear group lens 32 are fixed in this order from the polarization beam splitter 27 side to the rotary light projecting unit side in the laser light path 20b. . In addition, a pentaprism 35 and a wedge prism 34 are fixed in the pentaprism housing portion 15b of the rotary projector 15.
[0046]
The laser diode 23 as a laser light source oscillates a laser beam that is linearly polarized in an S polarization plane (a plane perpendicular to the paper surface) with respect to the polarization separation plane 27 a of the polarization beam splitter 27. The collimator lens 24 is a lens that collimates the laser light emitted from the laser diode 23. The anamorphic lens 18 is a lens for correcting the cross-sectional shape of the laser light transmitted through the collimator lens 24 to a perfect circle.
[0047]
In the polarization beam splitter 27, the laser light L from the laser diode 23 is obtained. ₀ A polarization separation surface 27a tilted by 45 degrees toward the λ / 4 plate 28 with respect to the beam axis is formed. This polarization separation surface 27a has a characteristic of reflecting 100% of S-polarized light and transmitting 100% of P-polarized light. Accordingly, the laser light transmitted through the anamorphic lens 18 is reflected toward the 100 percent λ / 4 plate 28 side.
[0048]
The λ / 4 plate 28 is affixed to the polarization beam splitter 27 in a state where the direction of the optical axis is inclined by 45 degrees with respect to the P polarization plane (a plane parallel to the paper) with respect to the polarization separation plane 27a with the optical axis as the center. ing. Accordingly, the λ / 4 plate 28 converts the incident linearly polarized light into circularly polarized light. A partial transmission film 28 a that reflects part of the laser light toward the polarization beam splitter 27 is formed on the side surface of the λ / 4 plate 28 of the pentaprism 35. The circularly polarized laser light reflected by the semi-transmissive film 28 a is incident again on the λ / 4 plate 28, converted into P-polarized light, and transmitted through the polarization beam splitter 27.
[0049]
Laser light (lower linear beam) L transmitted through the polarization beam splitter 27 ₂ Passes through the wedge prisms 29 a and 29 b and is emitted from the lower end of the light projecting device 13.
[0050]
The wedge prisms 29a and 29b are optical elements composed of planes facing each other with a slight angle from the parallel. Lower straight beam L ₂ The beam axis is slightly bent by the wedge prisms 29a and 29b. Therefore, by rotating the wedge prisms 29a and 29b around the central axis of the main body 20, the lower straight beam L ₂ The angle of the beam axis can be adjusted.
[0051]
On the other hand, the front lens group 31 on which the laser light transmitted through the partial transmission film 28a is incident is a negative lens, and is held in a sliding cylindrical member 30 that is inserted into the laser light optical path 20b so as to be able to advance and retract. Further, the rear group lens 32 on which the laser beam diverged by the front group lens 31 is incident is a positive lens, and is fixed in the laser beam optical path 20b. Therefore, the front group lens 31 and the rear group lens 32 constitute a beam expander that expands the beam diameter of the incident laser light. Then, by moving the front lens group 31, the formation position of the beam waist can be varied.
[0052]
The pentaprism 35 on which the laser light transmitted through the rear lens group 32 is incident is fixed in the pentaprism storage portion 15b of the rotary projector 15 so as to rotate integrally with the rotary projector 15. The pentaprism 35 includes a light incident surface 35c on which laser light is incident, and a first reflecting surface that is inclined by 22.5 degrees with respect to the light incident surface 35c and on which laser light incident from the light incident surface 35c is incident. 35a, a second reflecting surface 35b that is inclined 45 degrees with respect to the first reflecting surface 35a and reflects the laser light reflected by the first reflecting surface again, and a right angle with respect to the light incident surface 35c. And the laser beam L reflected by the second reflecting surface 35b. _Three And a light emitting surface 35d for emitting light. Therefore, even if the pentaprism 35 is tilted in the planes of FIGS. ₁ Beam axis and outgoing laser beam L _Three The angle between the beam axis is always kept at 90 degrees. Since the second reflective surface 35b is formed with an increased reflection film by aluminum vapor deposition, the laser light is internally reflected by 100% on the second reflective surface 35b. On the other hand, the partial transmission film 14 having a reflectance of 70 to 80% is formed on the first reflection surface 35a. Therefore, 20 to 30 percent of laser light (upper linear beam) L _Four Is transmitted through the first reflecting surface 35 a, passes through the wedge-shaped prism 34, and is emitted from the upper end of the light projecting device 13. Upper straight beam L _Four Is the laser beam L ₁ Is output coaxially with the upper straight beam L _Four And laser light L _Three The beam axis is always kept at 90 degrees.
[0053]
On the other hand, the laser beam L emitted from the light emitting surface 35d of the pentaprism 35 _Three Is transmitted through the light projecting window 33 opened to the side of the pentaprism accommodating portion 15b and the window 16b of the upper housing 16, and is emitted. The laser beam L emitted in this way _Three The pentagonal prism 35 and the laser beam L together with the rotary light projecting unit 15 ₁ A vertical or horizontal reference line is projected onto a wall surface or the like by rotating in a plane perpendicular to the plane (within a predetermined scanning plane).
[0054]
(Tilt mechanism)
Next, returning to FIG. 5, a configuration for enabling the light projecting device 13 to tilt in any direction within the main body housing 12 will be described.
[0055]
A bulging portion 21 held in the sliding guide portion 19 is formed on the upper portion of the main body portion 20. The bulging portion 21 is composed of a cylindrical portion having an outer diameter larger than the inner diameter of the sliding hole 19a, and a hemispherical portion connecting the large diameter cylindrical portion and other portions. Therefore, the bulging portion 21 is held without dropping from the sliding hole 19a in a state where the hemispherical portion is in contact with the sliding hole 19a. Since the light projecting device 13 is held on the main body housing 12 only by contact with this portion, the entire light projecting device 13 is rotated by rotating the hemispherical portion of the bulging portion 21 within the sliding hole 19a. The hemisphere can be tilted in any direction around the center of the sphere.
[0056]
A machine configuration for performing this tilting will be described. First, a tension spring 52 is stretched between a portion below the protrusion 21 of the main body 20 and the support protrusion 51. Therefore, a rotational torque by the tension spring 52 is applied to the bulging portion 21.
[0057]
In addition, two slits 19b are formed in the sliding guide portion 19 in the same direction as each bracket 42 provided orthogonally when viewed from the central axis. Further, a driving arm 37 is formed on the uppermost portion of the bulging portion 21 so as to project in the same direction as each slit 19b when viewed from the central axis. Each drive arm 37 is inclined downward and enters the main body housing 12 through the corresponding slit 19b. A pin 40 is formed at the tip of each drive arm 37 so as to face the direction radiating from the spherical center of the bulging portion 21.
[0058]
On the other hand, an adjustment screw 45 is rotatably spanned between each bracket 42 and the upper end surface 12 b of the main body housing 12 in parallel with the central axis of the main body housing 12. Each adjustment screw 45 is rotated by a level adjustment motor 44 fixed on each bracket 42 via a pinion 49 and a transmission gear 50. Each adjustment screw 45 is screwed with an adjustment nut 46. On the outer surface of the adjustment nut 46, an operating pin 47 that contacts the pin 40 is formed to project, and the rotation of the bulging portion 21 is restricted.
[0059]
Since each adjustment nut 46 is restricted from rotating relative to the main body housing 12 by a rotation restriction means (not shown), when the adjustment screw 45 is rotationally driven by the level adjustment motor 44, the adjustment nut 46 moves up and down. Accordingly, the pins 40 provided on the operating pins 47 move up and down following the movement, so that the bulging portion 21 rotates in any direction according to the direction of the movement.
[0060]
The microcomputer 82 detects the inclination of the light projecting device 13 in the Y direction (direction orthogonal to the paper surface) in the Y direction, and the X direction detects the inclination of the light projecting device 13 in the X direction (paper surface direction). In response to the tilt detection signal from the level detection sensor 73, the rotation of the level adjusting motor 44 is controlled so that the axis of the light projecting device 13 faces the vertical direction.
[0061]
(Rotating mechanism)
Next, a mechanism as rotating means for rotating the rotary light projecting unit 15 with respect to the main body unit 20 will be described.
[0062]
A gear 69 is fixed to the outer peripheral surface of the rotary light projecting unit 15 that is rotatably connected to the main body unit 20 via the bearing 10. On the other hand, a bracket 65 protruding outward is provided on the upper end surface of the bulging portion 21 of the main body portion 20. A light projecting unit rotating motor 66 is fixed to the bracket 65, and a pinion 67 attached to a rotating shaft of the light projecting unit rotating motor 66 is engaged with a gear 69 of the rotating light projecting unit 15. The light projecting portion rotating motor 66 is controlled to be stopped or rotated by the microcomputer 82. That is, when the light projecting portion rotating motor 66 is stopped, the laser light L emitted from the light projecting window 33 is displayed. _Three The beam axis is stopped while facing a certain direction. On the other hand, when the light projecting portion rotating motor 66 is rotated, the laser light L emitted from the light projecting window 33 is obtained. _Three Is emitted around the rotation axis of the rotary light projecting unit 15, so that the laser beam L ₁ As long as the beam axis coincides with the rotation axis, a reference plane perpendicular to the rotation axis is formed.
[0063]
(Focus mechanism)
Next, a configuration for driving the front lens group 31 forward and backward in the optical axis direction will be described.
[0064]
A slit 63 penetrating the inner and outer surfaces is formed in the vicinity of the movement range of the sliding cylindrical member 30 in the main body 20 of the light projecting device 13. A bracket 53 and a bracket 55 project from the outer surface of the main body 20 so as to sandwich the slit 63 from above and below. A focusing screw 56 is spanned between these brackets 53 and 55 so as to be rotatable in parallel with the central axis of the main body 20. A focusing nut 57 is screwed into the focusing screw 56. The other end of the transmission link 62 that passes through the slit 63 and has one end fixed to the sliding cylindrical member 30 is fixed to the focusing nut 57.
[0065]
The focusing screw 56 is rotationally driven by a focusing motor 59 fixed on the bracket 53 via a pinion 60 and a transmission gear 61. The focusing motor 59 is rotationally controlled by the microcomputer 82. That is, by appropriately controlling the focusing motor 59 according to the distance to the wall surface, the front lens group 31 can be moved forward and backward to a position where a beam waist can be formed on the wall surface. .
[0066]
(Ii) Parallel beam parallel adjustment method
Next, the parallel adjustment method of the linear beam of the laser surveying instrument 11 configured as described above will be described.
[0067]
The light projecting device 13 described above of Lower straight beam L emitted vertically downward from the lower end ₂ Beam axis and the upper straight beam L emitted vertically upward from the upper end of the light projector 13. _Four These beam axes are designed to be coaxial with each other. However, when an actual apparatus is assembled, a relative inclination of about several tens of minutes is inevitably generated. In order to correct this inclination, the upper linear beam L is set prior to the incorporation into the main body housing 12 when the light projecting device 13 is assembled. _Four And lower straight beam L ₂ Make parallel adjustment with. Specific examples of the optical axis parallel adjustment method according to the present embodiment will be described below.
[0068]
<First embodiment>
FIG. 1 shows an upper straight beam L according to the first embodiment. _Four Beam axis and lower straight beam L ₂ It is the perspective view which showed arrangement | positioning of the instrument used for the parallel adjustment method of the beam axis of this.
[0069]
In the present embodiment, an autocollimator 91 is used as a condensing optical system and beam detection means, and a corner cube 90 is used as a cats optical system. In the present embodiment, the first straight beam is changed to the upper straight beam L. _Four And the second straight beam is the lower straight beam L ₂ It is said.
[0070]
In the present embodiment, prior to the adjustment work, first, the light projecting device 13 of the laser surveying device 11 (corresponding to the light source device described in the claims) is connected to the upper and lower linear beams L. ₂ , L _Four Are set on the clamper C installed on the test object table T1 so that they are emitted substantially horizontally. The clamper C can tilt the set light projecting device 13 in all directions within a certain allowable range. Next, the autocollimator 91 is connected to the upper straight beam L _Four Is installed using the stand S so that it enters the autocollimator 91. The autocollimator 91 includes a collimator lens 94 and a transparent plate 92 having a cross line chart 93 that intersects at the focal position of the collimator lens 94, as in the prior art.
[0071]
And the corner cube 90 is connected to the lower straight beam L ₂ Is placed on the corner cube table T2 so that the light enters the corner cube 90. Therefore, as shown in FIG. 1, the light projecting device 13 is arranged in the vicinity of a straight line connecting the autocollimator 91 and the corner cube 90. After these preparations are completed, the optical axis parallel adjustment work is executed.
[0072]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the procedure of the optical axis parallel adjustment method according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, when the eyepiece 95 of the autocollimator 91 arranged as shown in FIG. 1 is looked into, the chart 93 drawn on the transparent plate 92 and the light emitted from the light projecting device 13 are output to the autocollimator 91. The upper straight beam L directly incident on the collimator lens 94 _Four Can be visually recognized. At the same time, the lower straight beam L emitted from the light projecting device 13, bent by 180 degrees by the corner cube 90, and entered the collimator lens 94 of the autocollimator 91. ₂ This spot can also be visually recognized. Therefore, first, the upper straight beam L _Four Focus on the spot of this upper straight beam L _Four The direction of the light projecting device 13 is adjusted so that the spot and the center of the chart 93 appear to completely overlap. Here, as described above, the center of the chart 93 is arranged at the focal position of the collimator lens 94. Accordingly, only light rays parallel to the optical axis 96 of the collimator lens 94 pass through the focal point of the collimator lens 94. Therefore, the upper straight beam L _Four Is made to coincide with the center of the chart 93, so that the optical axis 96 of the collimator lens 94 and the upper straight beam L _Four Can be made parallel to the beam axis.
[0073]
Next, the lower straight beam L ₂ This lower straight beam L ₂ Are the center of the chart 93 and the upper straight beam L _Four The wedge prisms 29a and 29b in the lower linear beam optical axis adjustment unit 29 (outgoing direction adjustment unit) are rotationally adjusted so that they completely overlap the spot. Lower straight beam L ₂ Is bent exactly 180 degrees by the corner cube 90. Therefore, the lower straight beam L ₂ Only when the collimator lens 94 is parallel to the optical axis 96 of the collimator lens 94. ₂ Passes through the focal point of the collimator lens 94. Therefore, the lower straight beam L ₂ Is made to coincide with the center of the chart 93 so that the optical axis 96 of the collimator lens 94 and the lower straight beam L ₂ Can be made parallel to the beam axis. This lower straight beam L ₂ Adjustment of the beam axis of the upper straight beam L _Four And the parallel relationship between the collimator lens 94 and the optical axis 96. For this reason, by performing this operation, the upper straight beam L _Four Beam axis and lower straight beam L ₂ The beam axis is adjusted in parallel with an accuracy of several seconds.
[0074]
As described above, according to the present embodiment, the vertical collimated beam L using one autocollimator 91 is used. ₂ , L _Four Therefore, it is possible to perform parallel adjustment of a straight beam with a small space and a small number of people as compared with the conventional method.
<Second embodiment>
In the second embodiment, the upper straight beam L incident on the collimator lens 94 by the method of the first embodiment is used. _Four , Lower straight beam L ₂ Are shielded alternately using a light shielding member comprising a mechanical shutter or a liquid crystal shutter, and the other parts are the same. That is, first, as shown in FIG. 3A, the lower straight beam L as the second straight beam. ₂ Is blocked using the light shielding member 97a, and the upper straight beam L as the first straight beam is used. _Four Are incident on the collimator lens 94. And the upper straight beam L _Four The orientation of the main body portion 20 is adjusted so that the spot and the center of the chart 93 appear to completely overlap. As a result, the optical axis 96 of the autocollimator 91 and the upper straight beam L _Four Is parallel to the beam axis.
[0075]
Next, as shown in FIG. 3B, the upper straight beam L _Four Is blocked using a light blocking member 97b, and the lower straight beam L ₂ Are incident on the collimator lens 94. And the lower straight beam L ₂ The wedge prisms 29a and 29b in the lower linear beam optical axis adjustment unit 29 are adjusted so that the spot of FIG. Thereby, the optical axis 96 of the autocollimator 91 and the lower straight beam L ₂ Is parallel to the beam axis. At the same time, the upper straight beam L _Four And lower straight beam L ₂ The beam axis can be adjusted in parallel.
[0076]
As described above, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the parallel adjustment of the vertical linear beam can be performed using one autocollimator 91, so that the space can be saved compared with the conventional method. The parallel adjustment of the straight beam can be performed with a small number of people. In addition, since the upper and lower straight beams can be separately observed using the light shielding members 97a and 97b, the upper straight beam L can be observed at the time of observation. _Four And lower straight beam L ₂ There is no worry of confusing the spots.
<Third embodiment>
In the third embodiment, instead of using the autocollimator 91 in the method of the second embodiment, the 94 ′ image-side focal plane of the objective lens as the condensing optical system is made orthogonal to the optical axis of the objective lens. In this state, a detection device 98 provided with a two-dimensional PSD as a beam detection means is used, and other parts are the same as those of the second embodiment.
[0077]
In the third embodiment, the detection device 98 having the above-described configuration is installed by a stand S instead of the autocollimator 91 of the first and second embodiments. Then, as shown in FIG. 4A, the lower straight beam L ₂ Is blocked using a light blocking member 97a, and the upper straight beam L is blocked. _Four Are incident on the objective lens 94 ′ of the detection device 98. Then, the upper straight beam L transmitted through the objective lens 94 ′. _Four Enters the two-dimensional PSD 99 through the lens barrel of the detection device 98. Upper straight beam L incident on this two-dimensional PSD99 _Four Are calculated based on the current ratio output from each output terminal of the two-dimensional PSD. Therefore, the operator adjusts the direction of the light projecting device 13 so that the calculated spot position matches the optical axis position of the objective lens 94 ′. Thereby, the optical axis 96 ′ of the objective lens 94 ′ and the upper straight beam L _Four And become parallel.
[0078]
Next, as shown in FIG. 4B, the upper straight beam L _Four Is blocked using a light blocking member 97b, and the lower straight beam L ₂ Are incident on the objective lens 94 ′ of the detection device 98. And the upper straight beam L _Four As with, the lower straight beam L ₂ , And the wedge prisms 29a and 29b in the lower linear beam adjustment unit 29 are rotationally adjusted so that the spot is positioned on the optical axis 96 ′ of the objective lens 94 ′. As a result, the optical axis 96 ′ of the detection device 98 and the lower straight beam L ₂ And become parallel. At the same time, the upper straight beam L _Four And lower straight beam L ₂ The beam axis can be adjusted in parallel.
[0079]
Thus, according to the present embodiment, the upper and lower linear beams L are obtained using one detection device 98. ₂ , L _Four Therefore, it is possible to perform parallel adjustment of a straight beam with a small number of people in a small space compared to the conventional method. In addition, since the spot position of the vertical linear beam is detected using a two-dimensional PSD, parallel adjustment can be performed with higher accuracy than visual adjustment. Furthermore, since there is no need to visually observe the spot of the laser beam, there is no fear of affecting the human body.
[0080]
【The invention's effect】
By using the optical axis parallel adjustment method of the present invention, the parallel adjustment of the vertical linear beam of the light source device can be easily performed in a space-saving manner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing the arrangement of equipment used in a straight beam parallel adjustment method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a straight beam parallel adjustment method according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is an explanatory diagram of a straight beam parallel adjustment method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a straight beam parallel adjustment method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of a laser surveying apparatus to which the straight beam parallel adjustment method of the present invention is applied.
6 is an optical configuration diagram of the laser emission optical system in FIG. 5;
FIG. 7 is a diagram showing a procedure of a conventional linear beam parallel adjustment method;
[Explanation of symbols]
15 Floodlight device
29 Lower straight beam optical axis adjuster
90 Corner cube
91 Autocollimator
92 Transparent plate
93 chart
94 Collimator lens
94 'objective lens
95 Eyepiece
96, 96 'optical axis
97a, 97b light shielding member
98 Detector
99 2D PSD
L ₂ Lower straight beam
L _Four Upper straight beam

Claims

A parallel adjustment method for collimating the first linear beam and the second linear beam of a light source device that emits a first linear beam and a second linear beam made of substantially parallel light in directions opposite to each other. And
The first linear beam is directly incident on a Cats optical system that reflects incident light from any direction in a direction parallel to the incident light,
The first linear beam reflected by the Cats optical system and the second linear beam emitted from the light source device are directly incident on the same condensing optical system,
Observing the passing points of the first linear beam and the second linear beam in the vicinity of the focal plane of the condensing optical system using beam detecting means arranged in the vicinity of the focal plane of the condensing optical system,
The exit direction of the first linear beam and the exit direction of the second linear beam are set so that the passing points of the first linear beam and the second linear beam in the vicinity of the focal plane of the condensing optical system overlap each other. A method for parallel adjustment of a linear beam, characterized by adjusting each of them.

The light source device rotates a rotary light projecting unit that emits substantially parallel light to scan the substantially parallel light within a predetermined scanning plane, and the first linear beam and the second linear beam to the scanning plane. The parallel beam parallel adjustment method according to claim 1, wherein the beams are emitted in directions orthogonal to each other and opposite to each other.

3. The parallel beam parallel adjustment method according to claim 1, wherein the substantially parallel light is laser light.

The linear beam parallel adjustment method according to any one of claims 1 to 3, wherein the beam detection means is a chart showing a focal position of the condensing optical system.

The beam detecting means is a two-dimensional position sensitive detector installed in the vicinity of the focal plane of the condensing optical system with its light receiving surface orthogonal to the optical axis of the condensing optical system. The method for parallel adjustment of a straight beam according to any one of claims 1 to 3.

4. The straight beam parallel adjustment method according to claim 1, wherein the Cats optical system is a corner cube.

The beam detection means is used to identify whether or not the passing point of the first linear beam and the second linear beam near the focal plane of the condensing optical system is the optical axis position of the condensing optical system. 4. The method for parallel adjustment of a straight beam according to claim 1, wherein the parallel adjustment method is used.

The emission direction of the first linear beam so that the passing points of the first linear beam and the second linear beam near the focal plane of the condensing optical system overlap with the optical axis position of the condensing optical system, respectively. 8. The method of adjusting the parallel of the linear beam according to claim 7, wherein the direction of emission of the second linear beam from the light source device is adjusted.

First, the exit direction of the first linear beam from the light source device is adjusted so that the passing point of the first linear beam near the focal plane of the condensing optical system overlaps the optical axis position of the condensing optical system. After that, the exit direction of the second linear beam from the light source device is set so that the passing point of the second linear beam near the focal plane of the condensing optical system overlaps the optical axis position of the condensing optical system. 9. The method of parallel adjustment of a linear beam according to claim 8, wherein adjustment is performed.

The passing point of the first linear beam in the vicinity of the focal plane of the condensing optical system in the state where the incidence of the second linear beam on the condensing optical system is blocked first is the optical axis position of the condensing optical system. And adjusting the emission direction of the first linear beam from the light source device so as to overlap with the first linear beam, the condensing optics of the second linear beam in a state where the incidence of the first linear beam to the condensing optical system is blocked. 10. The straight line according to claim 9, wherein the direction of emission of the second linear beam from the light source device is adjusted so that a passing point in the vicinity of the focal plane of the system overlaps an optical axis position of the condensing optical system. Beam parallel adjustment method.

The light source device has an emission direction adjustment unit for variably adjusting the emission direction of the second linear beam,
First, after adjusting the direction of the light source device itself so that the passing point of the first linear beam near the focal plane of the condensing optical system overlaps the optical axis position of the condensing optical system, the second straight line is adjusted. 11. The straight line according to claim 9, wherein the emission direction adjusting unit is adjusted so that a passing point of a beam near a focal plane of the condensing optical system overlaps an optical axis position of the condensing optical system. Beam parallel adjustment method.

The light source device rotates in a plane parallel to the scanning surface, transmits a part of the laser beam incident along the rotation axis as the first linear beam, and reflects the rest, and 12. The linear beam parallel adjustment method according to claim 11, further comprising a pentaprism having a second reflecting surface that reflects substantially parallel light reflected by the first reflecting surface in the direction of the scanning surface.

13. The linear beam according to claim 12, wherein the light source device includes a beam splitter that divides substantially parallel light emitted from a light source into substantially parallel light incident on the pentaprism and the second linear beam. Parallel adjustment method.