JP3937261B2 - レーザー装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レーザー光による測定基準線や基準平面を形成することのできるレーザー測量機に係わり、特に、水平基準線及び基準平面のみならず、水平面に対して所定の角度傾斜した基準線や基準平面を形成することのできるレーザー測量機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の傾斜設定可能な回転レーザー装置には、レーザー投光部が自在に傾斜できる様にジンバル又は球面で支持される構造のものや、垂直軸及び水平軸回りに回転して傾斜設定できる様にレーザー投光部が支持されるものがある。
【０００３】
ここで図９に基づいて、レーザー投光部が、球面で支持される構造のものを説明する。レーザー投光部９１００は、球面で支持されており、レーザー投光部９１００に設けられた回転照射部９２００から、レーザー光が基準平面上に回転照射される様に構成されている。なお回転照射部９２００は、モータ９２５０により駆動されている。
【０００４】
レーザー投光部９１００は、直交する２方向に伸びるアーム９３００（１方向は図示せず）をモータ９３５０により駆動される上下機構で上下させることにより、１方向又は２方向に傾斜可能に構成されている。このレーザー投光部９１００は、本体に形成された２個の傾斜センサ９４１０、９４２０とにより、整準されている。そしてレーザー投光部９１００は、整準された後に所定の方向に傾斜設定される。
【０００５】
この傾斜設定は、例えば、設定傾斜角度を直接、又は２個の傾斜センサ９４１０、９４２０の出力をモータのパルス数に換算し、演算された角度に基づいて、モータ９３５０を駆動させることにより設定することができる。なお、適宜の傾斜検出器を採用することができる。そして、レーザー投光部９１００を１方向のみ傾斜させれば、所定の方向に対する傾斜面を形成し、レーザー投光部９１００を２方向傾斜させれば、複合傾斜面を形成することができる。
【０００６】
次に図１０に基づいて、より大きな傾斜を設定可能なレーザー投光部９１００が垂直軸及び水平軸上で支持される構成を説明する。垂直軸周りに回動する托架部９５００と、托架部９５００上の水平軸周りに回動するレーザー投光部９１００とから構成されている。このレーザー投光部９１００上には、回転照射部９２００が設けられ、基準平面上にレーザー光を回転照射することができる。そして、托架部９５００の下部に設けられた適宜の整準手段（図示せず）により整準されている。
【０００７】
レーザー投光部９１００が垂直軸及び水平軸上で支持される構成では、レーザー投光部９１００の回動方向が、傾斜方向と一致する様に托架部を水平軸回りに回転させ、この托架部の回転の後、レーザー投光部９１００を垂直軸回りに傾斜させることにより、傾斜設定を行う様に構成されている。
【０００８】
なお複合傾斜面は、２方向の傾斜データから複合傾斜角を演算し、演算結果に基づいて決定された方向に傾斜させることにより形成することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のレーザー測量機は、傾斜設定装置の回転軸が、理想的な任意の軸を中心に回転する場合には誤差を生じさせることはないが、現実には、円滑に回転させるための軸ガタが必要であり、軸ガタの角度の換算分が傾斜誤差となるという問題点があった。
【００１０】
従って、軸ガタによる傾斜誤差を小さくし、傾斜設定精度を高めることのできるレーザー測量機の出現が強く望まれていた。
【００１１】
更に、球面で支持される回転レーザー装置は、傾斜を設定するための基本的構造が簡単であるため、比較的精度の高い設定が可能であるが、設定勾配に構造的限界があるため、高勾配の設定には適さないという問題点があった。
【００１２】
また、垂直軸及び水平軸上で支持される回転レーザー装置は、高勾配の設定は比較的容易であるが、上述の様に、回転軸に多くの誤差が蓄積されるので、高い工作精度を要求され、コスト高となるという問題点があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、鉛直軸周りに回動する托架部と、この托架部に支持され、水平軸周りに回動するレーザー投光部と、このレーザー投光部に設けられ、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させるための光源部と、前記レーザー投光部に設けられ基準平面上にレーザー光を回動照射させるための回動照射部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記レーザー光を直交する方向に偏向するための第１の偏向手段と、前記回動照射部に設けられ、前記第１の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向するための第２の偏向手段とからなり、前記第１の偏向手段は、偏光ビームスプリッタから構成されており、この偏光ビームスプリッタを透過したレーザー光を反射するために前記托架部に設けられたレーザー補正部と、このレーザー補正部と前記偏光ビームスプ リッ タとの間に配置された複屈折部材とを備えており、前記レーザー補正部には、水平面内でのみ再帰反射する反射部材を有し、前記第１の偏向手段と前記第２の偏向手段との光路上に、角倍率縮小手段を備えている。
【００１５】
更に本発明の托架部には、垂直軸周りの回動を検出するための第１の回転角検出部が設けられ、前記レーザー投光部には、水平軸周りの回動を検出するための第２の回転角検出部が設けられている構成にすることもできる。
【００１６】
また本発明は、傾斜設定のデータと、前記第１の回転角検出部と、前記第２の回転角検出部との角度検出に基づいて、所定方向の傾斜面にレーザー光を照射する構成にすることもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以上の様に構成された本発明は、托架部を鉛直軸周りに回動させ、托架部に支持されたレーザー投光部を水平軸周りに回動させ、レーザー投光部に設けられた光源部が、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させ、レーザー投光部に設けられた回動照射部が、基準平面上にレーザー光を回動照射させ、レーザー投光部に設けられた第１の偏向手段が、レーザー光を直交する方向に偏向させ、回動照射部に設けられた第２の偏向手段が、第１の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向させる様になっており、第１の偏向手段は、偏光ビームスプリッタから構成されており、托架部に設けられたレーザー補正部が、偏光ビームスプリッタを透過したレーザー光を反射させ、複屈折部材が、レーザー補正部と偏光ビームスプリッタとの間に配置されており、レーザー補正部には、水平面内でのみ再帰反射する反射部材を有し、角倍率縮小手段を、第１の偏向手段と第２の偏向手段との光路上に設けている。
【００１９】
そして本発明の托架部に、垂直軸周りの回動を検出するための第１の回転角検出部を設け、レーザー投光部に、水平軸周りの回動を検出するための第２の回転角検出部を設けることもできる。
【００２０】
更に本発明は、傾斜設定のデータと、第１の回転角検出部と、第２の回転角検出部との角度検出に基づいて、所定方向の傾斜面にレーザー光を照射することもできる。
【００２１】
【実施例】
【００２２】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２３】
（原理）
【００２４】
ここで、本発明の原理について説明する。
【００２５】
「傾斜設定装置の回転軸ガタについて」
【００２６】
まず、回転軸ガタについて説明する。
【００２７】
図４に示す様に、Ｘ軸方向に回転軸７００が設置されており、第１のベアリング７１０と第２のベアリング７２０とにより、回動自在に軸止されている。そして、この回転軸７００（Ｘ軸）と直交する方向に、レーザー光が照射され、このレーザー照射光軸をＺ軸とする。
【００２８】
この回転軸７００のガタによる光学系の傾斜誤差は、図５に示す様にＸＺ平面内誤差θ1と、図６に示すＸＹ平面内誤差θ2となる。
【００２９】
図５に示す様にＸＺ平面内誤差θ1 は、回転軸７００が、原点を中心にＸＺ平面内で、角度θ1だけ回転した場合である。この場合には、照射されるレーザー 光は、Ｚ軸から倒れることになる。
【００３０】
レーザー装置では、Ｚ軸の直角方向に向けて回転照射されるため、Ｚ軸の倒れは回転照射面の倒れとなる。例えば、水平面から傾いた平面が形成される。
【００３１】
次に図６に示す様に、ＸＹ平面内誤差θ2 は、回転軸７００が、原点を中心にＸＹ平面内で、角度θ2だけ回転した場合である。
【００３２】
軸ガタは、通常、ＸＺ平面内誤差θ1とＸＹ平面内誤差θ2 との誤差を有しており、ＸＺ平面内誤差θ1 を除去するためには、ＸＹ平面内誤差θ2 の誤差をなくす必要がある。従って、ＸＺ平面内誤差θ1 のみを補正する構造の場合には、必ず回転照射される平面の傾きとなる。
【００３３】
（１）ＸＺ平面内誤差θ1の補正
【００３４】
図７の（ａ）に示す様に、レーザー光源６００からのレーザー光は、コリメータレンズ９１０により平行光とされて偏光ビームスプリッタ９２０に入射される。レーザーダイオード（ＬＤ）からのレーザー光は、直線偏光であり、偏光ビームスプリッタ９２０と偏光方向を合わせることにより、そのまま透過させることができる。
【００３５】
レーザーダイオード（ＬＤ）からのレーザー光は、複屈折部材からなる１／４波長板９３０を透過した後、直角プリズム９４０で反射され、再び、１／４波長板９３０を透過して偏光ビームスプリッタ９２０に入射する様に構成されている。
【００３６】
１／４波長板９３０を２回通過することにより、偏光方向は９０度回転される。そして直角プリズム９４０は、反射光を略平行に反射させる。直角プリズム９４０で反射されたレーザー光は、偏光ビームスプリッタ９２０により、入射方向と直交するＺ軸上に反射される様になっている。
【００３７】
Ｚ軸上には、トツレンズからなる角倍率縮小手段９５０が配置されている。
【００３８】
本実施例の角倍率縮小手段９５０は、ｆ1：ｆ2＝２：１となっており、ＸＺ平面内誤差を補正するものである。
【００３９】
直角プリズム９４０を除き、レーザー光源６００と偏光ビームスプリッタ９２０と角倍率縮小手段９５０とは、回転軸７００上に構成されている。そして、直角プリズム９４０は本体側に固定されている。
【００４０】
図７の（ｂ）に示す様に、ＸＺ平面内誤差をθ1 とすると、角倍率縮小手段９５０の配置されるＺ軸はθ1 だけ傾く。レーザー光源６００からのレーザー光は、直角プリズム９４０で、２θ1 の角度で反射され、偏光ビームスプリッタ９２０に入射される。この時、直角プリズム９４０は、ミラーと同様な作用をする。
【００４１】
偏光ビームスプリッタ９２０からＺ軸に対して、２θ1 の角度で反射されたレーザー光は、ｆ1：ｆ2＝２：１のトツレンズによる角倍率縮小手段９５０により、傾きが、２θ1＊１／２ だけ補正され、ＸＺ平面内誤差θ1 が補正されることになる。
【００４２】
（２）ＸＹ平面内誤差θ2の補正
【００４３】
そして図７の（ｃ）に示す様に、ＸＹ平面内で、本実施例が角度θ2回転した場合には、直角プリズム９４０で入射方向に再帰反射されるため、偏光ビームスプリッタ９２０の反射面で９０度方向に直角に反射され、誤差をキャンセルすることができる。
【００４４】
なお、直角プリズム９４０は、レーザー補正部に該当するもので、図８の（ｄ）に示す様な直角プリズム９４０に限ることなく、図８の（ａ）に示す様に、ミラー９４１とシリンダーレンズ９４２とを組み合わせたものや、図８の（ｂ）に示す様な、ミラー９４１とシリンダーレンズ９４２とが一体化したものを採用することもできる。更に、図８の（ｃ）に示す様な直角ミラーとすることもできる。
【００４５】
「実施例」
【００４６】
「第１実施例」
【００４７】
本第１実施例のレーザー装置１００００は、図１に示す様に、所定の方向に傾斜を設定することのできるレーザー装置本体１０００と、このレーザー装置本体１０００を水平に載置するための自動整準部２０００とから構成されている。レーザー装置本体１０００は、自動整準部２０００に連結されており、水平方向に回転自在に取り付けられている。
【００４８】
レーザー装置本体１０００は、図１に示す様に、垂直軸周りに回動して傾斜方向に向けるための托架部１０１０と、この托架部１０１０上にあり、鉛直軸に交わる水平軸周りに回動して傾斜を設定するためのレーザー投光部１０２０とから構成されている。
【００４９】
托架部１０１０は、モータ等の適宜の回動手段から構成された托架部駆動手段８１００により回動可能に構成されている。
【００５０】
更にレーザー投光部１０２０も、モータ等の適宜の回動手段から構成されたレーザー投光部駆動手段８２００により回動可能に構成されている。
【００５１】
またレーザー装置本体１０００は、光源部１１００と、対物レンズ１２００と、偏光ビームスプリッタ１３１０と、１／４波長板１３２０と、直角プリズム１３３０と、角倍率縮小部１４００と、回転照射部１５００と、傾斜センサ１６００と、第１の回転角検出部１７００と、第２の回転角検出部１８００とが備えられている。
【００５２】
光源部１１００はレーザー光源であり、本実施例では、半導体レーザーが採用されているが、レーザー光を照射可能である素子であれば、何れの素子を使用することができる。
【００５３】
対物レンズ１２００は、光源部１１００からのレーザー光を平行光線とするためのものである。本実施例では、レーザー装置本体１０００の水平方向にレーザー光が照射される様に構成されている。
【００５４】
なお、レーザー装置本体１０００は、光源部１１００からのレーザー光の射出方向を中心軸として、回動自在に構成されている。従って、レーザー装置本体１０００は、水平方向と直交する面内で回転自在に取り付けられている。
【００５５】
偏光ビームスプリッタ１３１０は、対物レンズ１２００を介して入射されたレーザー光を透過し、１／４波長板１３２０を介して直角プリズム１３３０に入射される。この直角プリズム１３３０で反射されたレーザー光は、再び、１／４波長板１３２０に入射した後、偏光ビームスプリッタ１３１０で９０度偏向され、角倍率縮小部１４００を介して鉛直上方に反射される様になっている。
【００５６】
即ち、光源部１１００からのレーザー光を９０度偏向し、レーザー装置本体１０００の鉛直上方にレーザー光を反射させると共に、ＸＺ平面内誤差θ1の補正するためのものである。このＸＺ平面内誤差θ1の補正は、前述の「角倍率縮小手段９５０の原理（ＸＹ平面内誤差θ1の補正）」で説明したものである。
【００５７】
なお、偏光ビームスプリッタ１３１０は、第１の偏向手段に該当するものである。
【００５８】
そして直角プリズム１３３０は、レーザー補正部に該当するものであり、図８の（ｄ）に示す様な直角プリズム１３３０に限ることなく、図８の（ａ）に示す様に、ミラー９４１とシリンダーレンズ９４２とを組み合わせたものや、図８の（ｂ）に示す様な、ミラー９４１とシリンダーレンズ９４２とが一体化したもの等を採用することもできる。
【００５９】
角倍率縮小部１４００は、前述の「原理」で説明したＸＺ平面内誤差θ1の補 正するためのものであり、本実施例では、トツレンズが採用されている。なお、角倍率縮小部１４００は、角倍率縮小手段に該当するものである。
【００６０】
本第１実施例の角倍率縮小部１４００は、ｆ1：ｆ2＝２：１となっており、ＸＺ平面内誤差θ1を補正する補正系を構成している。
【００６１】
回転照射部１５００は、レーザー投光部１０２０に設けられ、傾斜設定した基準平面上にレーザー光を回転照射させるためのものである。この回転照射部１５００には、ペンタプリズム１５１０が固定されており、回転照射部駆動手段８３００により回転可能に構成されている。レーザー光偏角部１３００により鉛直上方に反射されたレーザー光は、角倍率縮小部１４００を通過した後、ペンタプリズム１５１０に入射される。
【００６２】
ペンタプリズム１５１０に入射されたレーザー光は、９０度偏向されて、レーザー装置本体１０００に対して水平方向に反射されると共に、回転ヘッド１５００の回転に伴って、水平方向に回転照射される様に構成されている。従って、基準平面内にレーザー光を照射してレーザー基準面を形成することができる。
【００６３】
なおペンタプリズム１５１０は、第２の偏向手段に該当するものである。
【００６４】
傾斜センサ１６００は、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０とから構成されており、レーザー装置本体１０００の傾きを検出することができる。この傾斜センサ１６００は、傾きを検出することができるものであれば、何れのセンサを採用することができる。本実施例では、気泡管が採用されており、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０により、レーザー装置本体１０００の水平に対する傾きを検出することができる。
【００６５】
傾きを検出する傾斜センサ１６００として例えば、図２に示す様な気泡管を用いたセンサが利用できる。このセンサは、気泡管１６５０の上面に２つの電極１６５１、１６５２、下面に電極１６５３を配置し、気泡１６５０ａが気泡管の傾きに従って移動し、電極１６５１と電極１６５３間及び電極１６５２と電極１６５３間の静電容量Ｃ1、Ｃ2 の変化に変換し、これを検出することにより、気泡 管１６５０の傾きθを求めるものである。
【００６６】
第１の回転角検出部１７００は、托架部１０１０の垂直軸周り（水平方向）の回転角度を検出すると共に、傾斜方向の設定を行うためのものである。本実施例ではローター１７１０が、托架部１０１０に取り付けられており、このローター１７１０と対向する位置にステータ１７２０を配置し、ローター１７１０とステータ１７２０との間の回転角を検出する様に構成されている。第１の回転角検出部１７００は、托架部１０１０の水平方向の回転角度を検出することが可能なものであれば、何れのセンサを使用することができる。
【００６７】
第２の回転角検出部１８００は、レーザー投光部１０２０に設けられ、水平軸周りの回転角度を検出するためのものである。本実施例ではローター１８１０が、レーザー投光部１０２０に取り付けられており、このローター１８１０と対向する位置にステータ１８２０を配置し、ローター１８１０とステータ１８２０との間の回転角を検出する様に構成されている。第２の回転角検出部１８００は、レーザー投光部１０２０の水平軸周りの回転角度を検出することが可能なものであれば、何れのセンサを使用することができる。
【００６８】
次に、図３（ａ）及び図３（ｂ）に基づいて本実施例の電気的構成を説明する。
【００６９】
本実施例は、托架部駆動手段８１００と、この托架部駆動手段８１００を制御駆動するための托架部駆動回路８１１０と、レーザー投光部駆動手段８２００と、このレーザー投光部駆動手段８２００を駆動するためのレーザー投光部駆動回路８２１０と、回転照射部駆動手段８３００と、この回転照射部駆動手段８３００を駆動するための回転照射部駆動回路８３１０と、第１の回転角検出部１７００と、この第１の回転角検出部１７００からの信号を処理するための第１の信号処理回路１７３０と、第２の回転角検出部１８００と、この第２の回転角検出部１８００からの信号を処理するための第２の信号処理回路１８３０と、制御手段６０００と、設定手段８５００と、自動整準部２０００とから構成されている。
【００７０】
第１の回転角検出部１７００と第２の回転角検出部１８００の検出信号に基づき、制御手段６０００が、所定の方向にレーザー基準面を作成させる駆動量を演算し、托架部駆動回路８１１０と、レーザー投光部駆動回路８２１０と、回転照射部駆動回路８３１０とを介して、托架部駆動手段８１００とレーザー投光部駆動手段８２００と回転照射部駆動手段８３００とを駆動する様に構成されている。
【００７１】
なお、設定手段８５００が、所定のレーザー基準面を得るためのデータを設定する様になっている。例えば設定手段８５００が、２方向の複合傾斜を設定すれば、制御手段６０００が設定データに基づいた演算を行い、所定のレーザー基準面を形成させる。
【００７２】
そして設定手段８５００は、基準データ設定手段に該当するものである。
【００７３】
更に、回転照射部駆動手段８３００が第１の駆動手段に該当し、托架部駆動手段８１００が第２の駆動手段に該当し、レーザー投光部駆動手段８２００が第３の駆動手段に該当するものである。
【００７４】
また、自動整準部２０００は、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０のデータに基づき、制御手段６０００が、托架部１０１０の回転中心を鉛直方向と一致させる様にするものである。詳細は以下に説明する。
【００７５】
以上の様に構成されたレーザー装置本体１０００は、水平及び鉛直方向にレーザー光線を走査させるものであり、水平出し、傾斜位置出し等を行うことができる。即ち、水平面内に走査されるレーザー光線を、測量対象上で検出し、その到達高さから水準測量等を行ったり、傾斜方向にレーザー光線を視光させて、傾斜設定させることができる。
【００７６】
自動整準部２０００は、整準台２１００と底板２２００とからなっており、整準台２１００は、３個の整準ネジ２３００、２３００、２３００により上下動自在に支持されている。
【００７７】
次に、自動整準部２０００の電気系統を図３（ｂ）に基づいて説明すると、第１の傾斜センサ１６１０と、第２の傾斜センサ１６２０と、制御手段６０００と、第１のモータ駆動手段７１００と、第２のモータ駆動手段７２００と、第３のモータ駆動手段７３００と、第１のモータ４３１０と、第２のモータ４３２０と、第３のモータ４３３０とからなっている。
【００７８】
第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０とは、直交する２軸方向の傾きを検出する様に設定され、レーザー装置本体１０００の傾きを検出するものである。
【００７９】
第２の傾斜センサ１６２０と第１の傾斜センサ１６１０との検出により、托架部の回転中心を垂直に設定するものである。
【００８０】
制御手段６０００は、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０の出力信号に基づき、整準台２１００を基準面に設定するために必要な整準ネジ２３００、２３００、２３００の変位量を演算するものである。即ち、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０とが検出した傾き角が、両方とも０度となる様な３個の整準ネジ２３００、２３００、２３００の移動量をそれぞれ計算するものである。
【００８１】
制御手段６０００は、それぞれの整準ネジ２３００、２３００、２３００の移動量に相当する制御信号を、対応する第１、２、３のモータ駆動手段７１００、７２００、７３００に送出する。第１、２、３のモータ駆動手段７１００、７２００、７３００は、図示せぬコネクタを介して制御手段６０００からの制御信号に基ずき、モータ４３１０、４３２０、４３３０を回動させるための電力を発生させる様になっている。
【００８２】
モータ４３１０、４３２０、４３３０は、モータ駆動手段７１００、７２００、７３００から供給された電力により整準ネジ２３００、２３００、２３００を回動させ、整準台２１００の傾きを修正する。そして、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０は、再び整準台２１００の傾きを検出し、フィードバック制御を行うことにより、レーザー装置本体１０００の鉛直軸を正確に鉛直に整準（基準面に設定）させることができる。なお、任意の２個の整準ネジのみを駆動する様に構成しても、整準が可能である。
【００８３】
以上の様に構成された本実施例は、自動整準部２０００が採用されているので、観測者が平盤水準器を視認しながら、整準ネジ２３０、２３０、２３０を手動で操作することなく、レーザー装置本体１０００の鉛直軸の整準を自動的に行うことができる。
【００８４】
そしてレーザー装置本体１０００が、ＸＺ平面内で、角度θ1 だけ回転した場合でも、レーザー光偏角部１３００により角度θ1 傾けることができ、結果的に角度θ1 分相殺して補正することができる。
【００８５】
更に、レーザー装置本体１０００が、ＸＹ平面内で、θ2 だけの回転した場合でも、補正することができる。
【００８６】
以上の様に本第１実施例のレーザー装置本体１０００は、自動整準部２０００により自動的に鉛直軸を整準し、ＸＺ平面内で角度θ1 の誤差やＸＹ平面内でθ2 の誤差が生じても、相殺することができる。
【００８７】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、鉛直軸周りに回動する托架部と、この托架部に支持され、水平軸周りに回動するレーザー投光部と、このレーザー投光部に設けられ、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させるための光源部と、前記レーザー投光部に設けられ基準平面上にレーザー光を回動照射させるための回動照射部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記レーザー光を直交する方向に偏向するための第１の偏向手段と、前記回動照射部に設けられ、前記第１の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向するための第２の偏向手段とからなり、前記第１の偏向手段は、偏光ビームスプリッタから構成されており、この偏光ビームスプリッタを透過したレーザー光を反射するために前記托架部に設けられたレーザー補正部と、このレーザー補正部と前記偏光ビームスプリッタとの間に配置された複屈折部材とを備えており、前記レーザー補正部には、水平面内でのみ再帰反射する反射部材を有し、前記第１の偏向手段と前記第２の偏向手段との光路上に、角倍率縮小手段を備えて構成されているので、高勾配の設定が可能な垂直軸及び水平軸上で支持されるタイプの回転レーザー装置でも、回転軸に多くの誤差が蓄積されることなく、コスト安で高精度のレーザー装置を提供できるという卓越した効果がある。
【００８８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であるレーザー装置１０００を説明する図である。
【図２】傾斜センサ１６００を説明する図である。
【図３（ａ）】本実施例の電気的構成を説明する図である。
【図３（ｂ）】自動整準部２０００の電気系統を説明する図である。
【図４】傾斜設定装置の回転軸ガタについて説明する図である。
【図５】ＸＺ平面内誤差θ１を説明する図である。
【図６】ＸＹ平面内誤差θ２を説明する図である。
【図７】偏光ビームスピリッタを利用した補正の原理を説明する図である。
【図８】レーザー補正部を説明する図である。
【図９】従来技術を説明する図である。
【図１０】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１００００ 第１実施例のレーザー装置
１０００ 第１実施例のレーザー装置本体
１０１０ 托架部
１０２０ レーザー投光部
１１００ 光源部
１２００ 対物レンズ
１３００ レーザー光偏角部
１３１０ 偏光ビームスプリツタ
１３２０ １／４波長板
１３２５ ミラー
１３３０ 直角プリズム
１３５０ イメージローテーター
１３５１ 第１の反射ミラー
１３５２ 第２の反射ミラー
１３５３ 第３の反射ミラー
１３６０ ミラー
１３６５ ペンタミラー
１４００ 角倍率縮小部
１５００ 回転ヘッド
１５１０ ペンタプリズム
１６００ 傾斜センサ
１６１０ 第１の傾斜センサ
１６２０ 第２の傾斜センサ
１７００ 第１の回転角検出部
１７１０ ローター
１７２０ ステータ
１７３０ 第１の信号処理回路
１８００ 第２の回転角検出部
１８１０ ローター
１８２０ ステータ
１８３０ 第２の信号処理回路
２０００ 自動整準部
２１００ 整準台
２３００ 整準ネジ
４０００ 駆動手段
６０００ 制御手段
８１００ 托架部駆動手段
８１１０ 托架部駆動回路
８２００ レーザー投光部駆動手段
８２１０ レーザー投光部駆動回路
８３００ 回転照射部駆動手段
８３１０ 回転照射部駆動回路
８５００ 設定手段
【産業上の利用分野】
本発明は、レーザー光による測定基準線や基準平面を形成することのできるレーザー測量機に係わり、特に、水平基準線及び基準平面のみならず、水平面に対して所定の角度傾斜した基準線や基準平面を形成することのできるレーザー測量機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の傾斜設定可能な回転レーザー装置には、レーザー投光部が自在に傾斜できる様にジンバル又は球面で支持される構造のものや、垂直軸及び水平軸回りに回転して傾斜設定できる様にレーザー投光部が支持されるものがある。
【０００３】
ここで図９に基づいて、レーザー投光部が、球面で支持される構造のものを説明する。レーザー投光部９１００は、球面で支持されており、レーザー投光部９１００に設けられた回転照射部９２００から、レーザー光が基準平面上に回転照射される様に構成されている。なお回転照射部９２００は、モータ９２５０により駆動されている。
【０００４】
レーザー投光部９１００は、直交する２方向に伸びるアーム９３００（１方向は図示せず）をモータ９３５０により駆動される上下機構で上下させることにより、１方向又は２方向に傾斜可能に構成されている。このレーザー投光部９１００は、本体に形成された２個の傾斜センサ９４１０、９４２０とにより、整準されている。そしてレーザー投光部９１００は、整準された後に所定の方向に傾斜設定される。
【０００５】
この傾斜設定は、例えば、設定傾斜角度を直接、又は２個の傾斜センサ９４１０、９４２０の出力をモータのパルス数に換算し、演算された角度に基づいて、モータ９３５０を駆動させることにより設定することができる。なお、適宜の傾斜検出器を採用することができる。そして、レーザー投光部９１００を１方向のみ傾斜させれば、所定の方向に対する傾斜面を形成し、レーザー投光部９１００を２方向傾斜させれば、複合傾斜面を形成することができる。
【０００６】
次に図１０に基づいて、より大きな傾斜を設定可能なレーザー投光部９１００が垂直軸及び水平軸上で支持される構成を説明する。垂直軸周りに回動する托架部９５００と、托架部９５００上の水平軸周りに回動するレーザー投光部９１００とから構成されている。このレーザー投光部９１００上には、回転照射部９２００が設けられ、基準平面上にレーザー光を回転照射することができる。そして、托架部９５００の下部に設けられた適宜の整準手段（図示せず）により整準されている。
【０００７】
レーザー投光部９１００が垂直軸及び水平軸上で支持される構成では、レーザー投光部９１００の回動方向が、傾斜方向と一致する様に托架部を水平軸回りに回転させ、この托架部の回転の後、レーザー投光部９１００を垂直軸回りに傾斜させることにより、傾斜設定を行う様に構成されている。
【０００８】
なお複合傾斜面は、２方向の傾斜データから複合傾斜角を演算し、演算結果に基づいて決定された方向に傾斜させることにより形成することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のレーザー測量機は、傾斜設定装置の回転軸が、理想的な任意の軸を中心に回転する場合には誤差を生じさせることはないが、現実には、円滑に回転させるための軸ガタが必要であり、軸ガタの角度の換算分が傾斜誤差となるという問題点があった。
【００１０】
従って、軸ガタによる傾斜誤差を小さくし、傾斜設定精度を高めることのできるレーザー測量機の出現が強く望まれていた。
【００１１】
更に、球面で支持される回転レーザー装置は、傾斜を設定するための基本的構造が簡単であるため、比較的精度の高い設定が可能であるが、設定勾配に構造的限界があるため、高勾配の設定には適さないという問題点があった。
【００１２】
また、垂直軸及び水平軸上で支持される回転レーザー装置は、高勾配の設定は比較的容易であるが、上述の様に、回転軸に多くの誤差が蓄積されるので、高い工作精度を要求され、コスト高となるという問題点があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、鉛直軸周りに回動する托架部と、この托架部に支持され、水平軸周りに回動するレーザー投光部と、このレーザー投光部に設けられ、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させるための光源部と、前記レーザー投光部に設けられ基準平面上にレーザー光を回動照射させるための回動照射部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記レーザー光を直交する方向に偏向するための第１の偏向手段と、前記回動照射部に設けられ、前記第１の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向するための第２の偏向手段とからなり、前記第１の偏向手段は、偏光ビームスプリッタから構成されており、この偏光ビームスプリッタを透過したレーザー光を反射するために前記托架部に設けられたレーザー補正部と、このレーザー補正部と前記偏光ビームスプ リッ タとの間に配置された複屈折部材とを備えており、前記レーザー補正部には、水平面内でのみ再帰反射する反射部材を有し、前記第１の偏向手段と前記第２の偏向手段との光路上に、角倍率縮小手段を備えている。
【００１５】
更に本発明の托架部には、垂直軸周りの回動を検出するための第１の回転角検出部が設けられ、前記レーザー投光部には、水平軸周りの回動を検出するための第２の回転角検出部が設けられている構成にすることもできる。
【００１６】
また本発明は、傾斜設定のデータと、前記第１の回転角検出部と、前記第２の回転角検出部との角度検出に基づいて、所定方向の傾斜面にレーザー光を照射する構成にすることもできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以上の様に構成された本発明は、托架部を鉛直軸周りに回動させ、托架部に支持されたレーザー投光部を水平軸周りに回動させ、レーザー投光部に設けられた光源部が、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させ、レーザー投光部に設けられた回動照射部が、基準平面上にレーザー光を回動照射させ、レーザー投光部に設けられた第１の偏向手段が、レーザー光を直交する方向に偏向させ、回動照射部に設けられた第２の偏向手段が、第１の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向させる様になっており、第１の偏向手段は、偏光ビームスプリッタから構成されており、托架部に設けられたレーザー補正部が、偏光ビームスプリッタを透過したレーザー光を反射させ、複屈折部材が、レーザー補正部と偏光ビームスプリッタとの間に配置されており、レーザー補正部には、水平面内でのみ再帰反射する反射部材を有し、角倍率縮小手段を、第１の偏向手段と第２の偏向手段との光路上に設けている。
【００１９】
そして本発明の托架部に、垂直軸周りの回動を検出するための第１の回転角検出部を設け、レーザー投光部に、水平軸周りの回動を検出するための第２の回転角検出部を設けることもできる。
【００２０】
更に本発明は、傾斜設定のデータと、第１の回転角検出部と、第２の回転角検出部との角度検出に基づいて、所定方向の傾斜面にレーザー光を照射することもできる。
【００２１】
【実施例】
【００２２】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２３】
（原理）
【００２４】
ここで、本発明の原理について説明する。
【００２５】
「傾斜設定装置の回転軸ガタについて」
【００２６】
まず、回転軸ガタについて説明する。
【００２７】
図４に示す様に、Ｘ軸方向に回転軸７００が設置されており、第１のベアリング７１０と第２のベアリング７２０とにより、回動自在に軸止されている。そして、この回転軸７００（Ｘ軸）と直交する方向に、レーザー光が照射され、このレーザー照射光軸をＺ軸とする。
【００２８】
この回転軸７００のガタによる光学系の傾斜誤差は、図５に示す様にＸＺ平面内誤差θ1と、図６に示すＸＹ平面内誤差θ2となる。
【００２９】
図５に示す様にＸＺ平面内誤差θ1 は、回転軸７００が、原点を中心にＸＺ平面内で、角度θ1だけ回転した場合である。この場合には、照射されるレーザー 光は、Ｚ軸から倒れることになる。
【００３０】
レーザー装置では、Ｚ軸の直角方向に向けて回転照射されるため、Ｚ軸の倒れは回転照射面の倒れとなる。例えば、水平面から傾いた平面が形成される。
【００３１】
次に図６に示す様に、ＸＹ平面内誤差θ2 は、回転軸７００が、原点を中心にＸＹ平面内で、角度θ2だけ回転した場合である。
【００３２】
軸ガタは、通常、ＸＺ平面内誤差θ1とＸＹ平面内誤差θ2 との誤差を有しており、ＸＺ平面内誤差θ1 を除去するためには、ＸＹ平面内誤差θ2 の誤差をなくす必要がある。従って、ＸＺ平面内誤差θ1 のみを補正する構造の場合には、必ず回転照射される平面の傾きとなる。
【００３３】
（１）ＸＺ平面内誤差θ1の補正
【００３４】
図７の（ａ）に示す様に、レーザー光源６００からのレーザー光は、コリメータレンズ９１０により平行光とされて偏光ビームスプリッタ９２０に入射される。レーザーダイオード（ＬＤ）からのレーザー光は、直線偏光であり、偏光ビームスプリッタ９２０と偏光方向を合わせることにより、そのまま透過させることができる。
【００３５】
レーザーダイオード（ＬＤ）からのレーザー光は、複屈折部材からなる１／４波長板９３０を透過した後、直角プリズム９４０で反射され、再び、１／４波長板９３０を透過して偏光ビームスプリッタ９２０に入射する様に構成されている。
【００３６】
１／４波長板９３０を２回通過することにより、偏光方向は９０度回転される。そして直角プリズム９４０は、反射光を略平行に反射させる。直角プリズム９４０で反射されたレーザー光は、偏光ビームスプリッタ９２０により、入射方向と直交するＺ軸上に反射される様になっている。
【００３７】
Ｚ軸上には、トツレンズからなる角倍率縮小手段９５０が配置されている。
【００３８】
本実施例の角倍率縮小手段９５０は、ｆ1：ｆ2＝２：１となっており、ＸＺ平面内誤差を補正するものである。
【００３９】
直角プリズム９４０を除き、レーザー光源６００と偏光ビームスプリッタ９２０と角倍率縮小手段９５０とは、回転軸７００上に構成されている。そして、直角プリズム９４０は本体側に固定されている。
【００４０】
図７の（ｂ）に示す様に、ＸＺ平面内誤差をθ1 とすると、角倍率縮小手段９５０の配置されるＺ軸はθ1 だけ傾く。レーザー光源６００からのレーザー光は、直角プリズム９４０で、２θ1 の角度で反射され、偏光ビームスプリッタ９２０に入射される。この時、直角プリズム９４０は、ミラーと同様な作用をする。
【００４１】
偏光ビームスプリッタ９２０からＺ軸に対して、２θ1 の角度で反射されたレーザー光は、ｆ1：ｆ2＝２：１のトツレンズによる角倍率縮小手段９５０により、傾きが、２θ1＊１／２ だけ補正され、ＸＺ平面内誤差θ1 が補正されることになる。
【００４２】
（２）ＸＹ平面内誤差θ2の補正
【００４３】
そして図７の（ｃ）に示す様に、ＸＹ平面内で、本実施例が角度θ2回転した場合には、直角プリズム９４０で入射方向に再帰反射されるため、偏光ビームスプリッタ９２０の反射面で９０度方向に直角に反射され、誤差をキャンセルすることができる。
【００４４】
なお、直角プリズム９４０は、レーザー補正部に該当するもので、図８の（ｄ）に示す様な直角プリズム９４０に限ることなく、図８の（ａ）に示す様に、ミラー９４１とシリンダーレンズ９４２とを組み合わせたものや、図８の（ｂ）に示す様な、ミラー９４１とシリンダーレンズ９４２とが一体化したものを採用することもできる。更に、図８の（ｃ）に示す様な直角ミラーとすることもできる。
【００４５】
「実施例」
【００４６】
「第１実施例」
【００４７】
本第１実施例のレーザー装置１００００は、図１に示す様に、所定の方向に傾斜を設定することのできるレーザー装置本体１０００と、このレーザー装置本体１０００を水平に載置するための自動整準部２０００とから構成されている。レーザー装置本体１０００は、自動整準部２０００に連結されており、水平方向に回転自在に取り付けられている。
【００４８】
レーザー装置本体１０００は、図１に示す様に、垂直軸周りに回動して傾斜方向に向けるための托架部１０１０と、この托架部１０１０上にあり、鉛直軸に交わる水平軸周りに回動して傾斜を設定するためのレーザー投光部１０２０とから構成されている。
【００４９】
托架部１０１０は、モータ等の適宜の回動手段から構成された托架部駆動手段８１００により回動可能に構成されている。
【００５０】
更にレーザー投光部１０２０も、モータ等の適宜の回動手段から構成されたレーザー投光部駆動手段８２００により回動可能に構成されている。
【００５１】
またレーザー装置本体１０００は、光源部１１００と、対物レンズ１２００と、偏光ビームスプリッタ１３１０と、１／４波長板１３２０と、直角プリズム１３３０と、角倍率縮小部１４００と、回転照射部１５００と、傾斜センサ１６００と、第１の回転角検出部１７００と、第２の回転角検出部１８００とが備えられている。
【００５２】
光源部１１００はレーザー光源であり、本実施例では、半導体レーザーが採用されているが、レーザー光を照射可能である素子であれば、何れの素子を使用することができる。
【００５３】
対物レンズ１２００は、光源部１１００からのレーザー光を平行光線とするためのものである。本実施例では、レーザー装置本体１０００の水平方向にレーザー光が照射される様に構成されている。
【００５４】
なお、レーザー装置本体１０００は、光源部１１００からのレーザー光の射出方向を中心軸として、回動自在に構成されている。従って、レーザー装置本体１０００は、水平方向と直交する面内で回転自在に取り付けられている。
【００５５】
偏光ビームスプリッタ１３１０は、対物レンズ１２００を介して入射されたレーザー光を透過し、１／４波長板１３２０を介して直角プリズム１３３０に入射される。この直角プリズム１３３０で反射されたレーザー光は、再び、１／４波長板１３２０に入射した後、偏光ビームスプリッタ１３１０で９０度偏向され、角倍率縮小部１４００を介して鉛直上方に反射される様になっている。
【００５６】
即ち、光源部１１００からのレーザー光を９０度偏向し、レーザー装置本体１０００の鉛直上方にレーザー光を反射させると共に、ＸＺ平面内誤差θ1の補正するためのものである。このＸＺ平面内誤差θ1の補正は、前述の「角倍率縮小手段９５０の原理（ＸＹ平面内誤差θ1の補正）」で説明したものである。
【００５７】
なお、偏光ビームスプリッタ１３１０は、第１の偏向手段に該当するものである。
【００５８】
そして直角プリズム１３３０は、レーザー補正部に該当するものであり、図８の（ｄ）に示す様な直角プリズム１３３０に限ることなく、図８の（ａ）に示す様に、ミラー９４１とシリンダーレンズ９４２とを組み合わせたものや、図８の（ｂ）に示す様な、ミラー９４１とシリンダーレンズ９４２とが一体化したもの等を採用することもできる。
【００５９】
角倍率縮小部１４００は、前述の「原理」で説明したＸＺ平面内誤差θ1の補 正するためのものであり、本実施例では、トツレンズが採用されている。なお、角倍率縮小部１４００は、角倍率縮小手段に該当するものである。
【００６０】
本第１実施例の角倍率縮小部１４００は、ｆ1：ｆ2＝２：１となっており、ＸＺ平面内誤差θ1を補正する補正系を構成している。
【００６１】
回転照射部１５００は、レーザー投光部１０２０に設けられ、傾斜設定した基準平面上にレーザー光を回転照射させるためのものである。この回転照射部１５００には、ペンタプリズム１５１０が固定されており、回転照射部駆動手段８３００により回転可能に構成されている。レーザー光偏角部１３００により鉛直上方に反射されたレーザー光は、角倍率縮小部１４００を通過した後、ペンタプリズム１５１０に入射される。
【００６２】
ペンタプリズム１５１０に入射されたレーザー光は、９０度偏向されて、レーザー装置本体１０００に対して水平方向に反射されると共に、回転ヘッド１５００の回転に伴って、水平方向に回転照射される様に構成されている。従って、基準平面内にレーザー光を照射してレーザー基準面を形成することができる。
【００６３】
なおペンタプリズム１５１０は、第２の偏向手段に該当するものである。
【００６４】
傾斜センサ１６００は、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０とから構成されており、レーザー装置本体１０００の傾きを検出することができる。この傾斜センサ１６００は、傾きを検出することができるものであれば、何れのセンサを採用することができる。本実施例では、気泡管が採用されており、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０により、レーザー装置本体１０００の水平に対する傾きを検出することができる。
【００６５】
傾きを検出する傾斜センサ１６００として例えば、図２に示す様な気泡管を用いたセンサが利用できる。このセンサは、気泡管１６５０の上面に２つの電極１６５１、１６５２、下面に電極１６５３を配置し、気泡１６５０ａが気泡管の傾きに従って移動し、電極１６５１と電極１６５３間及び電極１６５２と電極１６５３間の静電容量Ｃ1、Ｃ2 の変化に変換し、これを検出することにより、気泡 管１６５０の傾きθを求めるものである。
【００６６】
第１の回転角検出部１７００は、托架部１０１０の垂直軸周り（水平方向）の回転角度を検出すると共に、傾斜方向の設定を行うためのものである。本実施例ではローター１７１０が、托架部１０１０に取り付けられており、このローター１７１０と対向する位置にステータ１７２０を配置し、ローター１７１０とステータ１７２０との間の回転角を検出する様に構成されている。第１の回転角検出部１７００は、托架部１０１０の水平方向の回転角度を検出することが可能なものであれば、何れのセンサを使用することができる。
【００６７】
第２の回転角検出部１８００は、レーザー投光部１０２０に設けられ、水平軸周りの回転角度を検出するためのものである。本実施例ではローター１８１０が、レーザー投光部１０２０に取り付けられており、このローター１８１０と対向する位置にステータ１８２０を配置し、ローター１８１０とステータ１８２０との間の回転角を検出する様に構成されている。第２の回転角検出部１８００は、レーザー投光部１０２０の水平軸周りの回転角度を検出することが可能なものであれば、何れのセンサを使用することができる。
【００６８】
次に、図３（ａ）及び図３（ｂ）に基づいて本実施例の電気的構成を説明する。
【００６９】
本実施例は、托架部駆動手段８１００と、この托架部駆動手段８１００を制御駆動するための托架部駆動回路８１１０と、レーザー投光部駆動手段８２００と、このレーザー投光部駆動手段８２００を駆動するためのレーザー投光部駆動回路８２１０と、回転照射部駆動手段８３００と、この回転照射部駆動手段８３００を駆動するための回転照射部駆動回路８３１０と、第１の回転角検出部１７００と、この第１の回転角検出部１７００からの信号を処理するための第１の信号処理回路１７３０と、第２の回転角検出部１８００と、この第２の回転角検出部１８００からの信号を処理するための第２の信号処理回路１８３０と、制御手段６０００と、設定手段８５００と、自動整準部２０００とから構成されている。
【００７０】
第１の回転角検出部１７００と第２の回転角検出部１８００の検出信号に基づき、制御手段６０００が、所定の方向にレーザー基準面を作成させる駆動量を演算し、托架部駆動回路８１１０と、レーザー投光部駆動回路８２１０と、回転照射部駆動回路８３１０とを介して、托架部駆動手段８１００とレーザー投光部駆動手段８２００と回転照射部駆動手段８３００とを駆動する様に構成されている。
【００７１】
なお、設定手段８５００が、所定のレーザー基準面を得るためのデータを設定する様になっている。例えば設定手段８５００が、２方向の複合傾斜を設定すれば、制御手段６０００が設定データに基づいた演算を行い、所定のレーザー基準面を形成させる。
【００７２】
そして設定手段８５００は、基準データ設定手段に該当するものである。
【００７３】
更に、回転照射部駆動手段８３００が第１の駆動手段に該当し、托架部駆動手段８１００が第２の駆動手段に該当し、レーザー投光部駆動手段８２００が第３の駆動手段に該当するものである。
【００７４】
また、自動整準部２０００は、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０のデータに基づき、制御手段６０００が、托架部１０１０の回転中心を鉛直方向と一致させる様にするものである。詳細は以下に説明する。
【００７５】
以上の様に構成されたレーザー装置本体１０００は、水平及び鉛直方向にレーザー光線を走査させるものであり、水平出し、傾斜位置出し等を行うことができる。即ち、水平面内に走査されるレーザー光線を、測量対象上で検出し、その到達高さから水準測量等を行ったり、傾斜方向にレーザー光線を視光させて、傾斜設定させることができる。
【００７６】
自動整準部２０００は、整準台２１００と底板２２００とからなっており、整準台２１００は、３個の整準ネジ２３００、２３００、２３００により上下動自在に支持されている。
【００７７】
次に、自動整準部２０００の電気系統を図３（ｂ）に基づいて説明すると、第１の傾斜センサ１６１０と、第２の傾斜センサ１６２０と、制御手段６０００と、第１のモータ駆動手段７１００と、第２のモータ駆動手段７２００と、第３のモータ駆動手段７３００と、第１のモータ４３１０と、第２のモータ４３２０と、第３のモータ４３３０とからなっている。
【００７８】
第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０とは、直交する２軸方向の傾きを検出する様に設定され、レーザー装置本体１０００の傾きを検出するものである。
【００７９】
第２の傾斜センサ１６２０と第１の傾斜センサ１６１０との検出により、托架部の回転中心を垂直に設定するものである。
【００８０】
制御手段６０００は、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０の出力信号に基づき、整準台２１００を基準面に設定するために必要な整準ネジ２３００、２３００、２３００の変位量を演算するものである。即ち、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０とが検出した傾き角が、両方とも０度となる様な３個の整準ネジ２３００、２３００、２３００の移動量をそれぞれ計算するものである。
【００８１】
制御手段６０００は、それぞれの整準ネジ２３００、２３００、２３００の移動量に相当する制御信号を、対応する第１、２、３のモータ駆動手段７１００、７２００、７３００に送出する。第１、２、３のモータ駆動手段７１００、７２００、７３００は、図示せぬコネクタを介して制御手段６０００からの制御信号に基ずき、モータ４３１０、４３２０、４３３０を回動させるための電力を発生させる様になっている。
【００８２】
モータ４３１０、４３２０、４３３０は、モータ駆動手段７１００、７２００、７３００から供給された電力により整準ネジ２３００、２３００、２３００を回動させ、整準台２１００の傾きを修正する。そして、第１の傾斜センサ１６１０と第２の傾斜センサ１６２０は、再び整準台２１００の傾きを検出し、フィードバック制御を行うことにより、レーザー装置本体１０００の鉛直軸を正確に鉛直に整準（基準面に設定）させることができる。なお、任意の２個の整準ネジのみを駆動する様に構成しても、整準が可能である。
【００８３】
以上の様に構成された本実施例は、自動整準部２０００が採用されているので、観測者が平盤水準器を視認しながら、整準ネジ２３０、２３０、２３０を手動で操作することなく、レーザー装置本体１０００の鉛直軸の整準を自動的に行うことができる。
【００８４】
そしてレーザー装置本体１０００が、ＸＺ平面内で、角度θ1 だけ回転した場合でも、レーザー光偏角部１３００により角度θ1 傾けることができ、結果的に角度θ1 分相殺して補正することができる。
【００８５】
更に、レーザー装置本体１０００が、ＸＹ平面内で、θ2 だけの回転した場合でも、補正することができる。
【００８６】
以上の様に本第１実施例のレーザー装置本体１０００は、自動整準部２０００により自動的に鉛直軸を整準し、ＸＺ平面内で角度θ1 の誤差やＸＹ平面内でθ2 の誤差が生じても、相殺することができる。
【００８７】
【効果】
以上の様に構成された本発明は、鉛直軸周りに回動する托架部と、この托架部に支持され、水平軸周りに回動するレーザー投光部と、このレーザー投光部に設けられ、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させるための光源部と、前記レーザー投光部に設けられ基準平面上にレーザー光を回動照射させるための回動照射部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記レーザー光を直交する方向に偏向するための第１の偏向手段と、前記回動照射部に設けられ、前記第１の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向するための第２の偏向手段とからなり、前記第１の偏向手段は、偏光ビームスプリッタから構成されており、この偏光ビームスプリッタを透過したレーザー光を反射するために前記托架部に設けられたレーザー補正部と、このレーザー補正部と前記偏光ビームスプリッタとの間に配置された複屈折部材とを備えており、前記レーザー補正部には、水平面内でのみ再帰反射する反射部材を有し、前記第１の偏向手段と前記第２の偏向手段との光路上に、角倍率縮小手段を備えて構成されているので、高勾配の設定が可能な垂直軸及び水平軸上で支持されるタイプの回転レーザー装置でも、回転軸に多くの誤差が蓄積されることなく、コスト安で高精度のレーザー装置を提供できるという卓越した効果がある。
【００８８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であるレーザー装置１０００を説明する図である。
【図２】傾斜センサ１６００を説明する図である。
【図３（ａ）】本実施例の電気的構成を説明する図である。
【図３（ｂ）】自動整準部２０００の電気系統を説明する図である。
【図４】傾斜設定装置の回転軸ガタについて説明する図である。
【図５】ＸＺ平面内誤差θ１を説明する図である。
【図６】ＸＹ平面内誤差θ２を説明する図である。
【図７】偏光ビームスピリッタを利用した補正の原理を説明する図である。
【図８】レーザー補正部を説明する図である。
【図９】従来技術を説明する図である。
【図１０】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１００００ 第１実施例のレーザー装置
１０００ 第１実施例のレーザー装置本体
１０１０ 托架部
１０２０ レーザー投光部
１１００ 光源部
１２００ 対物レンズ
１３００ レーザー光偏角部
１３１０ 偏光ビームスプリツタ
１３２０ １／４波長板
１３２５ ミラー
１３３０ 直角プリズム
１３５０ イメージローテーター
１３５１ 第１の反射ミラー
１３５２ 第２の反射ミラー
１３５３ 第３の反射ミラー
１３６０ ミラー
１３６５ ペンタミラー
１４００ 角倍率縮小部
１５００ 回転ヘッド
１５１０ ペンタプリズム
１６００ 傾斜センサ
１６１０ 第１の傾斜センサ
１６２０ 第２の傾斜センサ
１７００ 第１の回転角検出部
１７１０ ローター
１７２０ ステータ
１７３０ 第１の信号処理回路
１８００ 第２の回転角検出部
１８１０ ローター
１８２０ ステータ
１８３０ 第２の信号処理回路
２０００ 自動整準部
２１００ 整準台
２３００ 整準ネジ
４０００ 駆動手段
６０００ 制御手段
８１００ 托架部駆動手段
８１１０ 托架部駆動回路
８２００ レーザー投光部駆動手段
８２１０ レーザー投光部駆動回路
８３００ 回転照射部駆動手段
８３１０ 回転照射部駆動回路
８５００ 設定手段
Claims (3)
- 鉛直軸周りに回動する托架部と、この托架部に支持され、水平軸周りに回動するレーザー投光部と、このレーザー投光部に設けられ、水平軸と平行な方向にレーザー光を照射させるための光源部と、前記レーザー投光部に設けられ基準平面上にレーザー光を回動照射させるための回動照射部と、前記レーザー投光部に設けられ、前記レーザー光を直交する方向に偏向するための第１の偏向手段と、前記回動照射部に設けられ、前記第１の偏向手段からのレーザー光を直交する方向に偏向するための第２の偏向手段とからなり、前記第１の偏向手段は、偏光ビームスプリッタから構成されており、この偏光ビームスプリッタを透過したレーザー光を反射するために前記托架部に設けられたレーザー補正部と、このレーザー補正部と前記偏光ビームスプリッタとの間に配置された複屈折部材とを備えており、前記レーザー補正部には、水平面内でのみ再帰反射する反射部材を有し、前記第１の偏向手段と前記第２の偏向手段との光路上に、角倍率縮小手段を備えたレーザー装置。
- 托架部には、垂直軸周りの回動を検出するための第１の回転角検出部が設けられ、前記レーザー投光部には、水平軸周りの回動を検出するための第２の回転角検出部が設けられている請求項１記載のレーザー装置。
- 傾斜設定のデータと、前記第１の回転角検出部と、前記第２の回転角検出部との角度検出に基づいて、所定方向の傾斜面にレーザー光を照射する請求項１〜２記載の何れか１つであるレーザー装置。
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| JP11996398A JP3937261B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | レーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP11996398A JP3937261B2 (ja) | 1998-04-13 | 1998-04-13 | レーザー装置 |
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| JPH11295068A (ja) | 1999-10-29 |
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