JP3941839B2 - レーザ回転照射装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、垂直又は水平方向にレーザを射出しつつ走査し、基準線又は基準面を形成するレーザ回転照射装置に関するものである。
背景技術
土木、建築の分野では基準面、基準線を形成する為、レーザ光束を回転走査するレーザ回転照射装置が使用される様になっている。建屋に設置されるパーテーション、天井に取付けられる蛍光灯等の位置出しは床に印された墨出し線に基づき行われ、該墨出し線で示される位置はレーザ回転照射装置により天井面、壁面等に投影されて決定される。又、レーザ光線の照射位置は対象反射体により確認されている。
レーザ回転照射装置の形成する基準面と床に印された墨出し線を合致させるには、回転照射装置本体のレーザ回転軸心の鉛直下方と墨出し線上の第一基準点を合わせ、少なくとも１つの本体から離れた墨出し線上の第二基準点にレーザ回転照射装置の形成する基準面を合わせていた。
上記従来のレーザ回転照射装置では、レーザ回転照射装置の形成するレーザ光線基準面と墨出し線とを合致させた後、位置出し作業等の作業中にはレーザ光線基準面と墨出し線が合致しているかどうかをレーザ回転照射装置自体では検出することができなかった。この為、作業中にレーザ光線基準面と墨出し線間でずれが生じた場合は位置出し作業等に誤差を生じるという問題がある。
従って本発明は、レーザ光線基準面と墨出し線とを合致させた後、作業中のレーザ光線基準面と墨出し線との合致状態をレーザ回転照射装置自体が検出可能とし、レーザ光線基準面の信頼性を向上させることを目的としている。又本発明は、対象反射体の検出に於いて外乱光に影響されることなく、確実に対象反射体の検出を行える様にすることを目的としている。
発明の開示
本発明は、回転照射装置本体と少なくとも第一対象反射体、第二対象反射体を含む複数の対象反射体から成り、前記回転照射装置本体が照射光束を対象反射体に向けて回転照射する回動部と、前記回動部を介し回転照射装置本体に入射された該対象反射体からの反射光束を検出する検出手段と、該検出手段の出力から対象反射体を識別する反射光検出回路とを有し、前記検出結果を基にレーザ光線を走査する位置、範囲を決定するものであり、前記複数の対象反射体の反射面はそれぞれ少なくとも２分割されたレーザ回転照射装置に係り、又回転照射装置本体と少なくとも第一対象反射体、第二対象反射体を含む複数の対象反射体から成り、前記回転照射装置本体が偏光照射光束を対象反射体に向けて回転照射する回動部と、前記回動部を介し回転照射装置本体に入射された前記対象反射体からの偏光反射光束を検出する第一検出手段と、対象反射体からの偏光反射光束と異なった偏光光束を検出する第二検出手段と、第一検出手段の出力と第二検出手段の出力の比較から対象反射体を識別する反射光検出回路とを有し、前記検出結果を基にレーザ光線を走査する位置、範囲を決定するものであり、前記複数の対象反射体の反射面はそれぞれ少なくとも２分割され、少なくとも１面は前記偏光照射光束の偏光方向を保存した偏光反射光束として反射する偏光保存反射部であり、少なくとも１面は前記偏光照射光束の偏光方向を変換した偏光反射光束として反射する偏光変換反射部であるレーザ回転照射装置に係り、更に又前記第一対象反射体と第二対象反射体とで反射面の分割形態が異なるレーザ回転照射装置に係り、更に又前記回動部から照射される照射光線が円偏光であるレーザ回転照射装置に係り、更に又前記第一対象反射体、第二対象反射体がそれぞれ２以上に分割された反射部を有し、前記第一対象反射体の反射部が対称的に設けられ、第二対象反射体の反射部の形状が漸次変化する様に設けられたレーザ回転照射装置に係り、更に又対象反射体の反射面が全て再帰反射面であるレーザ回転照射装置に係り、更に又対象反射体の反射面が全てλ／４複屈折反射面であるレーザ回転照射装置に係り、更に又前記第一対象反射体は偏光保存反射部、偏光変換反射部の幅変化がない様に分割され、第二対象反射体の偏光保存反射部、偏光変換反射部の幅が一方が漸次減少し、他方が漸次増大する様に分割されたレーザ回転照射装置に係り、更に又前記第一対象反射体は偏光保存反射部、偏光変換反射部の幅変化がない様に分割され、第二対象反射体の偏光保存反射部、偏光変換反射部の形状が対称となる様に分割されたレーザ回転照射装置に係り、更に又前記第一対象反射体は偏光保存反射部、偏光変換反射部の幅変化がない様に分割され、第二対象反射体は反射部、偏光変換反射部の少なくとも一方の幅に幅変化があり、且幅変化に極値を有する形状であるレーザ回転照射装置に係り、更に又前記第一対象反射体に偏光保存反射部と偏光変換反射部とから成る組合わせ反射部を複数設け、組合わせ反射部と組合わせ反射部とは離反させたレーザ回転照射装置に係り、更に又反射光検出回路が偏光反射光束の受光時間により反射部と偏光変換反射部の幅を検出するレーザ回転照射装置に係り、更に又反射光検出回路が対象反射体を走査して得られる２つの信号の時間的間隔を演算し、該時間的間隔と前記２つの信号に対応する対象反射体の既知の寸法から回転照射装置本体と対象反射体迄の距離を算出するレーザ回転照射装置に係り、更に又回動部の回転角を検出するエンコーダを設け、反射光検出回路が前記エンコーダからの信号と第一検出手段、第二検出手段からの信号に基づき、反射部と偏光変換反射部の幅をそれぞれの偏光反射光束が得られる角度より検出するレーザ回転照射装置に係り、更に又回動部の回転角を検出するエンコーダを設け、反射光検出回路が対象反射体を走査して得られる２つの信号を基に前記エンコーダにより２つの信号間の回転角度を求め、該回転角と前記２つの信号に対応する対象反射体の既知の寸法から回転照射装置本体と対象反射体迄の距離を算出するレーザ回転照射装置に係り、更に又前記第一対象反射体は反射部、非反射部の幅変化がない様に分割され、第二対象反射体の反射部、非反射部の形状が対称となる様に分割されたレーザ回転照射装置に係り、更に又前記第一対象反射体は反射部、非反射部の幅変化がない様に分割され、第二対象反射体は反射部、非反射部の少なくとも一方の幅に幅変化があり、且幅変化に極値を有する形状であるレーザ回転照射装置に係り、更に又反射光検出回路が第一対象反射体と第二対象反射体とを識別し、第一対象反射体を中心に往復走査を行い、第二対象反射体からの反射レーザ光線の変化の状態からレーザ光線の走査位置を検出するレーザ回転照射装置に係り、更に又前記回転照射装置本体のレーザ光線照射光学系が合焦手段を具備するレーザ回転照射装置に係り、更に又前記回転照射装置本体のレーザ光線照射光学系が合焦手段を具備し、算出した対象反射体迄の距離を基に照射光束を対象反射体に合焦させるレーザ回転照射装置に係るものである。
而して、第二対象反射体で偏光照射光束の走査位置を確認しつつ第一対象反射体位置を確認し、偏光照射光束を往復走査させることで墨出し作業が精度良く行え、レーザ回転照射装置の設置後位置ずれを起こしても検出が可能である為容易に修正ができ、墨出し作業の精度が保証される。又、偏光変換反射部と反射部の数、組合わせを変えることで第一対象反射体と、第二対象反射体とを識別することが可能となり、位置ずれの検出については第二対象反射体から走査位置信号を検出、記憶し、第一対象反射体を中心に偏光照射光束を往復走査させた後に第二対象反射体から走査位置信号を検出して記憶されていた信号と比較し、第二対象反射体に対する走査位置を検出すること、或は設定された所定時間を経過する度に第二対象反射体から走査位置信号を検出、記憶し、前回検出した信号と比較し、第二対象反射体に対する走査位置を検出することで行え、更に表示部を設け、該表示部に走査位置を表示することで位置合わせ、位置ずれの監視が容易になり、或は走査信号を基に第二対象反射体に対する偏光反射光束の走査位置を監視することでレーザ回転照射装置の偏光照射光束の照射位置の精度が保証され、更に又対象反射体照射面でレーザ光線を合焦させることで視認性が向上する。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の実施の形態を示す概略説明図であり、図２はレーザ回転照射装置本体の断面図であり、図３は図２の要部を拡大した部分拡大図であり、図４は図２のＡ−Ａ矢視図であり、図５は図２のＢ−Ｂ矢視図であり、図６はレーザ回転照射装置本体のレーザ光線投光光学系の基本構成図であり、図７は本実施の形態の整準作業制御ブロック図であり、図８は本実施の形態の走査制御ブロック図であり、図９は本実施の形態の電気、光学ブロック図であり、図１０は本実施の形態の反射光検出回路ブロック図であり、図１１は第一対象反射体の説明斜視図であり、図１２は第二対象反射体の説明斜視図であり、図１３は前記反射光検出回路ブロックでの信号波形を示す線図であり、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は第一対象反射体と該第一対象反射体からの反射光受信信号との関係を示す説明図であり、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は第二対象反射体と該第二対象反射体からの反射光受信信号との関係を示す説明図であり、図１６は対象反射体からの反射光検出に基づく走査位置検出を行うフローチャートであり、図１７は対象反射体からの反射光検出に基づく走査位置検出を行うフローチャートであり、図１８は他の第二対象反射体の例を示す斜視図であり、図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）は該他の第二対象反射体と該他の第二対象反射体からの反射光受信信号との関係を示す説明図であり、図２０は他の第一対象反射体の例を示す斜視図であり、図２１は該他の第一対象反射体と該他の第一対象反射体からの反射光受信信号との関係を示す説明図であり、図２２は他の実施の形態を示す制御ブロック図であり、図２３は更に他の第一対象反射体の例を示す斜視図であり、図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）は該更に他の第一対象反射体と該更に他の第一対象反射体からの反射光受信信号との関係を示す説明図であり、図２５は更に他の第二対象反射体の例を示す斜視図であり、図２６（Ａ）、図２６（Ｂ）は該更に他の第二対象反射体と該更に他の第二対象反射体からの反射光受信信号との関係を示す説明図であり、図２７は更に他の第二対象反射体の例を示す斜視図であり、図２８（Ａ）、図２８（Ｂ）は更に他の第二対象反射体と該更に他の第二対象反射体からの反射光受信信号との関係を示す説明図であり、図２９は更に他の実施の形態を示す制御ブロック図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るレーザ回転照射装置を示しており、レーザ回転照射装置は回転照射装置本体１と該回転照射装置本体１から離れて配置される第一対象反射体２、第二対象反射体３から構成される。図１中、４は墨出し線、Ｏは該墨出し線４上の第一基準点である。
先ず図２〜図５に於いて本実施の形態の機械的構成について説明する。尚、機械的構成に於ける光学系の内、後述する発光部１１５、反射光検出部１１７に関しては省略してある。
ケーシング５の中央には切頭円錐形の凹部６が形成され、該凹部６の中央に支持座７が形成してある。該支持座７は、円形の貫通孔８の内周の３等分した位置に３次曲面で滑らかに隆起させた突起９を形成したものである。
前記貫通孔８にレーザ光線を発するレーザ投光器１０を落込み、該レーザ投光器１０の頭部１１を前記支持座７に係合支持させる。該頭部１１は下部が球面形状をしており、この球面部１１ａが前記３つの突起９に当接する。而して、前記レーザ投光器１０は垂線に対して如何なる方向にも自在に傾動可能に支持される。前記頭部１１にモータ座１４を設け、該モータ座１４には走査モータ１５を設け、該走査モータ１５の出力軸には駆動ギア１６を嵌着する。該駆動ギア１６は後述する走査ギア１７に噛合させる。
前記レーザ投光器１０は中空部が上下に貫通する中空構造となっており、該中空部に図６で示されるレーザ光線投光光学系６７が収納されている。
前記中空部にインタナル５９を摺動自在に嵌合し、該インタナル５９には光軸が前記レーザ投光器１０の軸心に合致する様に対物レンズ５５を設ける。ハーフプリズム５２を前記対物レンズ５５の下方、該対物レンズ５５の光軸に合致させ設け、該ハーフプリズム５２の側方に可視レーザ光線を発するレーザダイオード５０を配設する。該レーザダイオード５０と前記ハーフプリズム５２との間に集光レンズ５１を設け、又前記ハーフプリズム５２を挾み前記集光レンズ５１に対向させ凹面鏡５３を設ける。前記ハーフプリズム５２の下方、前記対物レンズ５５の光軸に合致させ、下方部集光レンズ５４を設ける。
而して、前記レーザダイオード５０から発せられるレーザ光線は前記ハーフプリズム５２によって上方向の上垂直レーザ光線と透過レーザ光線とに分割され、該上垂直レーザ光線は前記対物レンズ５５を透過して射出され、又前記透過レーザ光線は前記凹面鏡５３によって反射され、更に前記ハーフプリズム５２によって下方へ反射され、前記下方部集光レンズ５４を透過し下垂直レーザ光線として射出される。
前記インタナル５９から前記レーザ投光器１０を貫通して調整アーム６８を延出させ、該調整アーム６８は後述する合焦調整螺子６１に螺合した合焦用ナット６０に連結する。前記レーザ投光器１０の側方に設けた上下の中間基板６９，７０に掛渡して前記合焦調整螺子６１を前記レーザ投光器１０と平行に且回転自在に設け、該合焦調整螺子６１の一端に従動ギア６２を嵌着する。前記した中間基板７０に合焦用モータ６４を設け、該合焦用モータ６４の出力軸に嵌着した合焦用ギア６３を前記従動ギア６２に噛合させる。
而して、該合焦用ギア６３の駆動により前記合焦調整螺子６１が回転し、前記合焦用ナット６０が上下し、該上下動は前記調整アーム６８を介して前記インタナル５９に伝達され、前記レーザダイオード５０からのレーザ光線の合焦状態が調整される。
前記レーザ投光器１０の頭部１１には該レーザ投光器１０の軸心に合致させ、軸受１２を介して、回転支持体１３を回転自在に設ける。該回転支持体１３には前記走査ギア１７を嵌着し、前記した様に駆動ギア１６に該走査ギア１７を噛合させ、前記走査モータ１５によって回転支持体１３が垂直軸心を中心に回転される様にする。
前記走査モータ１５の下面には同一円周上に光を反射する反射パターンと光を反射しない非反射パターンとを交互に等ピッチで形成した角度検出パターン（図示せず）を設けてあり、又前記モータ座１４には該角度検出パターンと対向させ投受光器７２を設け、該投受光器７２から前記角度検出パターンに投光し、又該角度検出パターンからの反射光を受光することで前記回転支持体１３の回転角、回転速度を検出可能とする。
該回転支持体１３に、前記上垂直レーザ光線を透過光と反射光とに分割するペンタハーフミラー５６と該ペンタハーフミラー５６からの反射レーザ光線を水平方向に反射するペンタミラー５７を設け、前記レーザ投光器１０から発せられるレーザ光線を投光窓１９を通して水平方向に射出すると共に前記ペンタハーフミラー５６を透過したレーザ光線を上垂直レーザ光線として上方に射出する様になっている。尚、上方へレーザ光線を射出する必要のない場合は、ペンタハーフミラー５６とペンタミラー５７とを１つのペンタプリズムに置換えてもよい。
前記レーザ投光器１０の下部に水平を検知するレベルセンサ２０、レベルセンサ２１を設ける。又前記レーザ投光器１０の側方に延出する保持アーム７１を設け、該保持アーム７１の先端に垂直用傾斜センサ６５を設け、該垂直用傾斜センサ６５は前記レーザ投光器１０のレーザ光線投光光学系６７の光軸と平行に配設する。
前記レーザ投光器１０の下端には傾斜検知体２３を固着し、該傾斜検知体２３は逆カップ状で周辺に反射鏡フランジ２２を形成してある。又、前記ケーシング５の底部、前記傾斜検知体２３と対峙した位置に、又前記ケーシング５とレーザ投光器１０とが垂直状態の時の該レーザ投光器１０の軸心を中心に同一円周上に所要数（本実施の形態では４つ）の発光素子と受光素子の組から成る光センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを設ける。
前記レーザ投光器１０が大きく傾斜した場合は、前記光センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが発する光が前記反射鏡フランジ２２に反射して前記光センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが感知し、前記レーザ投光器１０が大きく傾斜したことを検知する。
前記レーザ投光器１０の頭部１１から水平方向に傾動アーム２５、傾動アーム２６を直交させて延出し、それぞれ前記凹部６の円錐面を貫通させて、前記ケーシング５の内部に位置させ、両傾動アーム２５、傾動アーム２６の先端に係合ピン２７、係合ピン２８を突設する。該係合ピン２７、係合ピン２８は円柱形状であり、その円柱のそれぞれの軸心は相互に直交し、前記球面部１１ａの球心を通る平面内に含まれる様位置関係を決定する。又、係合ピン２７、係合ピン２８のいずれか一方、例えば係合ピン２７については水平方向の移動を規制し、上下方向にのみ移動可能とする。特に図示しないが、係合ピン２７を上下方向に延びるガイド溝に摺動自在に係合させ、或は上下方向に延びる壁面に係合ピン２７をスプリング等の付勢手段を介して摺動自在に押圧する等の手段が考えられる。
前記ケーシング５の内壁に棚板２９、棚板３０を設け、該棚板２９にレベル調整モータ３１、前記棚板３０にレベル調整モータ３２を設け、前記レベル調整モータ３１の回転軸に駆動ギア３３、前記レベル調整モータ３２の回転軸に駆動ギア３４を嵌着する。前記係合ピン２７に直交し、ケーシング５の天井部と前記棚板２９とに掛渡るスクリューシャフト３５を回転自在に設け、該スクリューシャフト３５に被動ギア３６を嵌着し、該被動ギア３６は前記駆動ギア３３に噛合させる。前記スクリューシャフト３５にスライドナット３７を螺合し、該スライドナット３７にピン３８を突設し、該ピン３８と前記係合ピン２７とを摺動可能に当接させる。
同様に、前記係合ピン２８に直交し、ケーシング５の天井部と前記棚板３０とに掛渡るスクリューシャフト３９を回転自在に設け、該スクリューシャフト３９に被動ギア４０を嵌着し、該被動ギア４０は前記駆動ギア３４に噛合させる。前記スクリューシャフト３９にスライドナット４１を螺合し、該スライドナット４１にピン４２を突設し、該ピン４２と前記係合ピン２８とを摺動可能に当接させる。
前記ケーシング５の天井部、前記スクリューシャフト３５と前記スクリューシャフト３９との間にスプリング受け４３を設け、該スプリング受け４３と前記レーザ投光器１０との間にスプリング４４を張設し、該レーザ投光器１０を図２中前記支持座７を中心に時計方向に付勢する。
図中、４５はレーザ回転照射装置を駆動する為の電池を収納する電池ボックスである。又、上記したレーザ回転照射装置の本体部は、レベル出しの為のボルト４６を介して図示しない３脚に設けられる。又、４７は前記回転支持体１３の周囲を囲繞するガラス窓であり、５８は前記上垂直レーザ光線を透過させる天井窓ガラスである。
本実施の形態のレーザ回転照射装置は垂直姿勢でも水平姿勢（図２に示される状態から左に倒した状態）でも使用可能になっており、この水平姿勢でレーザ回転照射装置を支持するものが前記ケーシング５側面に設けた少なくとも３つの補助足６６であり、そのうち少なくとも１つは高さ調整が可能になっている。
次に、図７は本実施の形態のレーザ回転照射装置の垂直姿勢整準機能についての制御装置を示す。
前記レベルセンサ２０、レベルセンサ２１の検出結果は、それぞれスイッチング部９０（後述）を介して整準制御部９１に入力される。該整準制御部９１に入力された前記レベルセンサ２０、レベルセンサ２１の検出結果は更に角度検出回路１０６、角度検出回路１０７に入力され、又該角度検出回路１０６、角度検出回路１０７には基準角度（通常は基準面が水平で基準角度は０°）１０５が設定入力されており、両角度検出回路１０６、角度検出回路１０７で前記基準角度１０５を基に角度偏差を演算し、演算された角度偏差はそれぞれモータ制御器１０８、モータ制御器１０９に入力され、該モータ制御器１０８、モータ制御器１０９は前記偏差が０となる様に前記レベル調整モータ３１、レベル調整モータ３２を駆動する。
又、前記角度検出回路１０６、角度検出回路１０７の角度偏差は、判別器１１０に入力され、該判別器１１０は角度検出回路１０６、角度検出回路１０７の角度偏差のうち大きな方の角度偏差を選択し、該選択した角度偏差の変化に応じた出力を表示器駆動器１１１に出力し、該表示器駆動器１１１は表示器１１２に偏差の値に応じた表示をさせる様になっている。
以下に於いて上記レーザ回転照射装置の整準作動を説明する。
回転照射装置本体１が設置され、無調整の状態ではレーザ投光器１０の軸心は一般に鉛直線と合致してなく、前記レベルセンサ２０、レベルセンサ２１は水平ではない。前記した基準角度１０５が０°とすると前記角度検出回路１０６、角度検出回路１０７からは角度偏差信号が出力される。この角度偏差信号が出力されると前記モータ制御器１０８、モータ制御器１０９はこの角度偏差信号が０となる様に前記レベル調整モータ３１、レベル調整モータ３２を所要の方向に駆動する。
この両レベル調整モータ３１，３２に関連する作動を一方、例えばレベル調整モータ３１について説明する。
該レベル調整モータ３１が駆動されると、該レベル調整モータ３１の回転は、前記駆動ギア３３、被動ギア３６を介して前記スクリューシャフト３５に伝達され、該スクリューシャフト３５の回転でスライドナット３７が昇降する。該スライドナット３７の昇降動は、前記ピン３８、前記係合ピン２７を介して前記傾動アーム２５に伝達され、前記レーザ投光器１０を傾動させる。
前記した様に、係合ピン２７は水平方向の動きが規制され上下方向にのみ移動可能であるので、前記レーザ投光器１０の傾動方向は規制され、前記球面部１１ａの球心を通る係合ピン２８の軸心を中心に傾動する。次に、前記レベル調整モータ３２が駆動されると、前記スクリューシャフト３９が回転して前記ピン４２を介して係合ピン２８が上下動する。
前記係合ピン２７の水平方向の動きは、溝（図示せず）によって規制され、上下方向の動きは、前記ピン３８と前記スプリング４４により規制されるので、係合ピン２７は前記球面部１１ａの球心を通る該係合ピン２７の軸心を中心に回転する動きのみが許容される。前記ピン４２を上下動させると、該ピン４２と前記係合ピン２８との間で軸心方向の摺動を伴いつつ、該係合ピン２８に上下方向の変化が与えられ、前記レーザ投光器１０は前記係合ピン２７の軸心を中心に傾動する。ここで、前記した様に係合ピン２７の断面は円であるので、該係合ピン２７の回転によって、該係合ピン２７の軸心の傾きは変化することがない。即ち、各レベル調整モータ３１，３２による傾動作動は他方の傾動軸即ち係合ピン２７、係合ピン２８の軸心の傾きに影響を及ぼすことがない。従って、一軸の傾動調整作業を他軸の傾動調整作業とは独立に行え、傾動調整作業及び該傾動調整作業に関連する制御シーケンスは著しく簡略化される。
尚、前記レーザ投光器１０は前記スプリング４４によって図２中時計方向に付勢されているので、レーザ投光器１０は前記スライドナット３７の動きに正確に追従する。
該レーザ投光器１０の傾動作動について、前記した様にレーザ投光器１０の球面部１１ａが前記突起９により３点支持されているので、該レーザ投光器１０の支持は安定でぐらつくことはなく、又球面部１１ａと円滑な曲面で形成された前記突起９との接触であるので、前記レーザ投光器１０はあらゆる傾動方向に円滑に自在に動き得、該レーザ投光器１０の姿勢調整は容易に行える。
該レーザ投光器１０が傾動し、整準が進むと、前記レベルセンサ２０、レベルセンサ２１からの検出値も水平に近づき、最終的には前記角度検出回路１０６、角度検出回路１０７の出力する角度偏差が０となって、整準作動が完了する。
尚、前記レベルセンサ２０、レベルセンサ２１は検出範囲が狭く、所定の範囲を越えると飽和状態となり、傾き方向は検出できるが傾斜角の値を検出することができなくなる。従って、機械的な調整範囲を越えて前記レベル調整モータ３１，３２、駆動ギア３３，３４、被動ギア３６，４０、前記スクリューシャフト３５，３９、スライドナット３７，４１、傾動アーム２５，２６等から成る調整機構が動作しない様、前記光センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄが設けられている。即ち、機械的調整範囲の限界に達すると光センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄのいずれか１つから発せられる光が前記反射鏡フランジ２２に反射して再び光センサで受光され機械的調整範囲の限界に達したことが検知され、前記レベル調整モータ３１，３２が停止され、或は表示装置に機械的調整範囲の限界であることが表示され、或はブザー等による警報が発せられる。
斯かる状態になった場合は、前記ボルト４６を利用して、調整範囲となる様粗調整し、再度整準作動を開始させる。
整準作動が完了すると、前記レーザ投光器１０からレーザ光線を発光し、更に前記走査モータ１５を駆動して前記レーザ投光器１０を鉛直軸心を中心に回転させ、前記ペンタミラー５７からレーザ光線を水平方向に射出し、更に回転させることでレーザ光線による水平基準面が形成される。
このレーザ光線の射出状態は、特に指定しなければ平行光線であるが、投射面、例えば第一対象反射体を置いた壁面での投射位置をより明確にする為には、投射面でレーザ光線が合焦する様にすればよく、前記合焦用モータ６４を駆動して合焦用ギア６３、従動ギア６２を介して前記合焦調整螺子６１を回転させ、合焦用ナット６０と共に前記インタナル５９を摺動させて対物レンズ５５の位置を変化させレーザ光線を対象反射体或はその近傍で合焦させる。対象反射体を走査した時の受光信号と、その時のエンコーダ１２９（後述）の出力から第一対象反射体２、第二対象反射体３の挾角度（両端間の角度）が算出できる（図９参照）。前記第一対象反射体２、第二対象反射体３の寸法は既知である為、回転照射装置本体１から第一対象反射体２、第二対象反射体３迄の距離が算出できる。前記インタナル５９の移動量と合焦距離を関連付けておけば、射出したレーザ光線を前記対象反射体２，３に合焦できる。該対象反射体２，３にレーザ光線を合焦させることで輝度が高くなり、視認性が向上する。
又、レーザ光線による水平基準面の形成と共に上下に上垂直レーザ光線、下垂直レーザ光線を発しており、床面の所定の点に対応する鉛直線上の天井面の点を容易に求めることができる。
前述した様に、本実施の形態のレーザ回転照射装置は垂直姿勢でも水平姿勢でも使用可能であるが、垂直姿勢（図２で示す状態）で使用する場合は、前記垂直用傾斜センサ６５の信号は無視し、又水平姿勢で使用する場合は、前記レベルセンサ２０、レベルセンサ２１からの信号を無視する必要があり、更に水平姿勢では整準作動制御が不要となる。従って、垂直姿勢での使用と水平姿勢での使用とでは制御機能が切替わる構成となっている。この制御機能の切替えについて図８に於いて説明する。
レーザ回転照射装置の所要位置に設けた水銀スイッチ８９によってレーザ回転照射装置の水平状態、垂直状態を検知する様にし、該水銀スイッチ８９の検知結果はマイクロコンピュータ７６に入力する。
前述した様に前記レベルセンサ２０、垂直用傾斜センサ６５からの信号は、前記スイッチング部９０を介して前記整準制御部９１に入力され、該整準制御部９１によってレベル調整モータ３２が制御される。又、前記レベルセンサ２１からの信号はスイッチング部９２を介して傾動制御部９３、又前記整準制御部９１に入力され、前記レベル調整モータ３１は前記傾動制御部９３、又は前記整準制御部９１によって駆動制御される。
前記マイクロコンピュータ７６には入力部８３が接続されており、該マイクロコンピュータ７６への入力には自動整準機能のＯＮ・ＯＦＦを行うマニュアルスイッチ９４と、レーザ投光器１０を傾動させる傾動入力スイッチ９５があり、入力の態様は操作部８４、又はリモートコントローラ８７（図示せず）によって適宜切替え得る様になっている。
レーザ回転照射装置が垂直姿勢の状態では、前記水銀スイッチ８９が測量機の垂直状態を検知し、前記マイクロコンピュータ７６に入力する。前記マイクロコンピュータ７６は前記スイッチング部９０、スイッチング部９２に切替え信号を発して前記垂直用傾斜センサ６５からの信号は無視されており、前記レベルセンサ２０、レベルセンサ２１からの信号が前記整準制御部９１に入力されて整準作動が可能となっている。
レーザ回転照射装置を水平姿勢とし、前記補助足６６で支持させると前記水銀スイッチ８９がレーザ回転照射装置の水平状態を検知し、前記マイクロコンピュータ７６に入力する。該マイクロコンピュータ７６は前記スイッチング部９０、スイッチング部９２に切替え信号を発して垂直用傾斜センサ６５の信号が前記整準制御部９１に入力されて整準作動が可能となっている。又前記レベルセンサ２０、レベルセンサ２１の信号が前記整準制御部９１に入力されない様にする。
而して、この状態では前記上垂直レーザ光線、下垂直レーザ光線が水平方向に射出される基準のレーザ光線となり、更に前記走査モータ１５を回転させることで垂直面の基準平面を形成することができる。更に、上垂直レーザ光線、下垂直レーザ光線の水平については前記垂直用傾斜センサ６５により、前記レベル調整モータ３１を駆動することで調整することができる。
レーザ回転照射装置の水平、垂直の姿勢に拘らず、前記傾動入力スイッチ９５により前記レーザ投光器１０を傾動させる入力が発生した場合、前記マイクロコンピュータ７６を介してスイッチング部９２に切替え信号を発し、前記レベルセンサ２１を無視し前記傾動制御部９３を介して前記レベル調整モータ３１を作動させ、前記レーザ投光器１０を傾動させる。
図１に示す状態は、レーザ回転照射装置を水平姿勢として設置した状態であり、レーザ光線により形成される基準面は垂直面となる。又水平姿勢で前記レベル調整モータ３２を駆動して前記傾動アーム２６を介してレーザ投光器１０を水平面に沿って揺動させることで基準面の垂直を維持しつつ基準面の方向を変えることができる。
次に図９〜図１６により回転照射装置本体１の光学的構成、電気的構成を説明する。
図中、図３中で示したものと同様のものには同符号を付してあり、回転照射装置本体１は発光部１１５、回動部１１６、反射光検出部１１７、制御部（ＣＰＵ）１１８、発光素子駆動部１１９、モータ駆動部１２０、表示部１２１から構成される。尚、図９では前記ペンタハーフミラー５６とペンタミラー５７に代えペンタプリズム１１４を示している。
前記発光部１１５について説明する。
直線偏光の偏光照射光束を射出するレーザダイオード１２５の光軸上に、レーザダイオード１２５側からコリメータレンズ１２６、第一λ／４複屈折部材１２７、孔開きミラー１２８が順次配設され、前記レーザダイオード１２５から射出される直線偏光の偏光照射光束は前記コリメータレンズ１２６により平行光とされ、前記第一λ／４複屈折部材１２７で円偏光に変換される。円偏光の偏光照射光束は前記孔開きミラー１２８を通って前記回動部１１６に射出される。
該回動部１１６は前記発光部１１５から入射された偏光照射光束の光軸を９０°変向して射出走査するものであり、前記発光部１１５からの偏光照射光束の光軸を９０°変向する前記ペンタプリズム１１４が前記偏光照射光束の光軸を中心に回転する回転支持体１３に設けられ、該回転支持体１３は走査ギア１７、駆動ギア１６を介して走査モータ１５に連結されている。前記回転支持体１３の回転状態は、エンコーダ１２９により検出され、該エンコーダ１２９の検出信号は前記制御部（ＣＰＵ）１１８に入力される。
前記回動部１１６には前記第一対象反射体２、前記第二対象反射体３からの偏光反射光束が入射する様になっており、前記ペンタプリズム１１４に入射した偏光反射光束は前記孔開きミラー１２８に向けて変向され、前記孔開きミラー１２８は前記反射光検出部１１７に偏光反射光束を入射させる。
次に、前記反射光検出部１１７について説明する。
前記孔開きミラー１２８の反射光軸上にコンデンサレンズ１３０、第二λ／４複屈折部材１３１、ピンホール１３２、偏光ビームスプリッタ１３３、第一光電変換器１３４を前記孔開きミラー１２８側から順次配設し、前記偏光ビームスプリッタ１３３の反射光軸上に第二光電変換器１３５を配設する。前記第一光電変換器１３４、前記第二光電変換器１３５からの出力は反射光検出回路１３６に入力される。
前記偏光ビームスプリッタ１３３は反射光検出部１１７に入射する偏光反射光束を分割して前記第一光電変換器１３４、前記第二光電変換器１３５に入射させるが、前記発光部１１５から射出された偏光照射光束がλ／４複屈折部材を２回透過して本体に戻ってきた偏光反射光束の偏光方向と一致する光束が前記第一光電変換器１３４に、前記発光部１１５から射出された偏光照射光束と同方向の偏光方向で本体に戻ってきた偏光反射光束が前記第二光電変換器１３５に入射する様に、前記第二λ／４複屈折部材１３１、前記偏光ビームスプリッタ１３３を配設する。
前記反射光検出回路１３６の一例を図１０により説明する。
前記第一光電変換器１３４、前記第二光電変換器１３５からの出力は増幅器１３７、増幅器１３８を介して差動増幅器１３９に入力され、該差動増幅器１３９の出力は同期検波部１４０を介して差動増幅器１４１に入力され、該差動増幅器１４１の出力は前記制御部（ＣＰＵ）１１８に入力される様になっている。又、前記反射光検出回路１３６は発振器１４２を具備し、該発振器１４２は前記同期検波部１４０に同期検波に必要なクロック信号を出力すると共に前記発光素子駆動部１１９にレーザダイオード１２５をパルス変調する為のクロック信号を発する。
次に、前記制御部（ＣＰＵ）１１８について説明する。
該制御部（ＣＰＵ）１１８には、前記エンコーダ１２９、前記反射光検出部１１７からの信号が入力され、前記第一対象反射体２、前記第二対象反射体３の位置及び偏光変換反射部（後述）と反射部（後述）の幅を検出して前記回動部１１６を前記モータ駆動部１２０を介して回転制御すると共に、第二対象反射体３の偏光変換反射部（後述）と反射部（後述）の幅の関係から偏光照射光束が第二対象反射体３を走査している位置を走査位置信号として検出し、該走査位置信号を基に第二対象反射体３を走査している位置を表示器１２１に表示する。又、前記レーザダイオード１２５の発光状態を前記発光素子駆動部１１９を介して回動部の回転状態に応じて制御する。
次に、前記発光素子駆動部１１９について説明する。
該発光素子駆動部１１９は前記反射光検出回路１３６からパルス変調する為のクロック信号を得てレーザダイオード１２５から射出される偏光照射光束をパルス変調させる。パルス変調させることで受光信号の増幅を容易にすると共にノイズレベルを低下させることができる。
次に、モータ駆動部１２０について説明する。
該モータ駆動部１２０は前記制御部１１８からの回転方向信号を基に前記回動部１１６の走査モータ１５を回転制御して偏光照射光束を走査制御する。
次に、前記表示部１２１について説明する。
該表示部１２１は前記制御部１１８からの走査位置信号を基に第二対象反射体３を走査している位置を表示する。
次に、前記第一対象反射体２を図１１に於いて説明する。
基板１４３上に反射層１４４を形成し、図中左半分にλ／４複屈折部材１４５を貼設し、前記反射層１４４露出部分を入射光束の偏光方向を保存して反射する偏光保存反射部１４４ａ、前記λ／４複屈折部材１４５が貼設された部分を入射光束に対して偏光方向を変換して反射する偏光変換反射部１４５ａとして構成する。前記偏光保存反射部１４４ａと偏光変換反射部１４５ａの幅は一定にしておく。前記反射層１４４は再帰反射材から成り、複数の微小なコーナキューブ、又は球反射体等を配したものである。又、前記λ／４複屈折部材１４５が貼設された反射面は入射光束に対して偏光反射光束がλ／２の位相差を生じさせる作用を有する。従って、反射光束は入射光束に対してλ／４複屈折部材１４５を２回通過することになり、円偏光が入射すると反射光は逆回転の円偏光となり、直線偏光が入射すると反射光は入射光に対して直角な偏光面を有する。
次に、前記第二対象反射体を図１２に於いて説明する。
基板１４６上に反射層１４７を形成し、図中，右上角から左下角への対角線に沿って反斜面を２分割し、右半分にλ／４複屈折部材１４８を貼設する。左半分の前記反射層１４７露出部分を入射光束の偏光方向を保存して反射する偏光保存反射部１４７ａ、右半分の前記λ／４複屈折部材１４８が貼設された部分を入射光束に対して偏光方向を変換して反射する偏光変換反射部１４８ａとして構成する。前記偏光保存反射部１４７ａと偏光変換反射部１４８ａの幅は所定の関係、例えば、下から上に向って偏光保存反射部１４７ａの幅が直線的に減少し、偏光変換反射部１４８ａの幅が直線的に増加する関係で変化する様にしておく。図１２では反射層１４７の対角線で偏光保存反射部１４７ａと偏光変換反射部１４８ａを分けているがこれに限ったものではない。前記反射層１４７は再帰反射材から成り、複数の微小なコーナキューブ、又は球反射体等を配したものである。又、前記λ／４複屈折部材１４８は前述した様に入射光束に対して偏光反射光束がλ／２の位相差を生じさせる作用を有する。
以下、作動を説明し、第一対象反射体２、第二対象反射体３の検出方法を説明する。
前記発光素子駆動部１１９により駆動される前記レーザダイオード１２５から射出される偏光照射光束は、前記発振器１４２からのクロック信号を基に変調されている。前記レーザダイオード１２５から射出された直線偏光の偏光照射光束は、前記コリメータレンズ１２６で平行光束にされ、更に前記第一λ／４複屈折部材１２７を透過することで円偏光の偏光照射光束となる。円偏光照射光束は前記孔開きミラー１２８を透過し、前記ペンタプリズム１１４により９０°変向され回転照射装置本体１より射出される。
前記ペンタプリズム１１４は前記走査モータ１５により駆動ギア１６、走査ギア１７を介して回転される。前記ペンタプリズム１１４は最初は全周回転であり、従ってペンタプリズム１１４から射出される偏光照射光束は全周走査する。
全周走査により偏光照射光束が前記第一対象反射体２、又は前記第二対象反射体３を走査した際に前記第一対象反射体２、又は前記第二対象反射体３から偏光反射光束が反射され、偏光反射光束が前記ペンタプリズム１１４に入射する。
前記した様に前記第一対象反射体２、及び前記第二対象反射体３は偏光保存反射部１４４ａ，１４７ａと偏光変換反射部１４５ａ，１４８ａから構成され、前記偏光保存反射部１４４ａ，１４７ａで反射された偏光反射光束は入射偏光照射光束の偏光状態が保存された円偏光であり、前記偏光変換反射部１４５ａ、１４８ａで反射された偏光反射光束は入射偏光照射光束の偏光状態に対してλ／２位相のずれた円偏光となっている。
前記第一対象反射体２、又は前記第二対象反射体３で反射された偏光反射光束は前記ペンタプリズム１１４により９０°変向され前記孔開きミラー１２８に入射し、該孔開きミラー１２８は反射光束を前記コンデンサレンズ１３０に向けて反射する。該コンデンサレンズ１３０は反射光束を収束光として前記第二λ／４複屈折部材１３１に入射する。円偏光で戻ってきた偏光反射光束は該第二λ／４複屈折部材１３１により直線偏光に変換され、前記ピンホール１３２に入射する。前記した様に偏光保存反射部１４４ａ，１４７ａで反射された偏光反射光束と偏光変換反射部１４５ａ，１４８ａで反射された偏光反射光束とでは位相がλ／２異なっている為、前記第二λ／４複屈折部材１３１により直線偏光に変換された２つの偏光反射光束は偏光面が９０°異なっている。
前記ピンホール１３２は本体から射出された偏光照射光束に対して光軸のずれた正対しない反射光束、即ち、第一対象反射体２、第二対象反射体３以外の不要反射体からの反射光束を前記第一光電変換器１３４、前記第二光電変換器１３５に入射させない様にする作用を有し、前記ピンホール１３２を通過した偏光反射光束は前記偏光ビームスプリッタ１３３に入射する。
該偏光ビームスプリッタ１３３は、光束を直交する偏光成分に分割する作用を有し、前記レーザダイオード１２５から射出した偏光照射光束と同様の（１８０°偏光方向が異なる）偏光反射光束を透過し、レーザダイオード１２５から射出した偏光照射光束と９０°偏光方向が異なる偏光反射光束を反射する。前記第一光電変換器１３４、前記第二光電変換器１３５は分割された偏光反射光束をそれぞれ受光する。
前記第一光電変換器１３４、第二光電変換器１３５の受光状態は、前記第一対象反射体２、又は前記第二対象反射体３の偏光変換反射部で反射された偏光反射光束が前記反射光検出部１１７に入射すると、前記第二λ／４複屈折部材１３１と前記偏光ビームスプリッタ１３３の関係から、前記第一光電変換器１３４に入射する光量の方が前記第二光電変換器１３５に入射する光量より多くなり、前記第一対象反射体２、又は前記第二対象反射体３の偏光保存反射部又は不要反射体で反射された偏光反射光束が前記反射光検出部１１７に入射すると、前記第二光電変換器１３５に入射する光量の方が前記第一光電変換器１３４に入射する光量より多くなる。
よって、前記第一光電変換器１３４、前記第二光電変換器１３５への偏光反射光束の差をとることにより、入射した偏光反射光束が前記第一対象反射体２、又は前記第二対象反射体３の偏光保存反射部で反射されたものか、偏光変換反射部で反射されたものかを識別することができる。
更に図１３を参照して詳述する。
前記第一対象反射体２、又は前記第二対象反射体３の偏光変換反射部で反射された偏光反射光束の場合、前記第一光電変換器１３４に入射する光量の方が前記第二光電変換器１３５に入射する光量より多くなる。その信号を図１３中ａ，ｂに示す。それぞれの光電変換器１３４，１３５からの信号を前記増幅器１３７、前記増幅器１３８で増幅し、前記差動増幅器１３９にて信号の差をとる。その信号を図１３中ｃに示す。前記差動増幅器１３９の出力信号を発振器１４２からのクロック１で同期検波すると、バイアス電圧に対して正の電圧（図１３中ｄで示す）、クロック２で同期検波すると、バイアス電圧に対して負の電圧（図１３中ｅで示す）が得られる。同期検波で得られた信号との差（ｄ−ｅ）をとると、前記差動増幅器１４１の出力はバイアス電圧に対して正の電圧（図１３中ｆで示す）が得られる。
前記第一対象反射体２、又は前記第二対象反射体３の偏光保存反射部で反射された偏光反射光束の場合、前記第二光電変換器１３５に入射する光量の方が前記第一光電変換器１３４に入射する光量より多くなる。その信号を図１３中ｇ，ｈに示す。それぞれの光電変換器１３４、１３５からの信号を前記増幅器１３７、前記増幅器１３８で増幅し、差動増幅器１３９にて信号の差をとる。その信号を図１３中ｉに示す。差動増幅器１３９の出力信号を発振器１４２からのクロック１で同期検波すると、バイアス電圧に対して負の電圧（図１３中ｊで示す）、クロック２で同期検波すると、バイアス電圧に対して正の電圧（図１３中ｋで示す）が得られる。同期検波で得られた信号との差（ｊ−ｋ）をとると、前記差動増幅器１４１の出力はバイアス電圧に対して負の電圧（図１３中ｌで示す）が得られる。
図１４（Ａ）に示す様に、第一対象反射体２を偏光照射光束が走査した場合、前記反射光検出回路１３６の差動増幅器１４１の出力信号は図１４（Ｂ）に示す様に対称的な波形となる。該差動増幅器１４１の出力に正の信号が出て、正の信号の立上がりから所定時間以内に負の信号の立下がりが有った場合、第一対象反射体２であると識別する。
図１５（Ａ）に示す様に、第二対象反射体３を偏光照射光束が走査した場合、前記反射光検出回路１３６の差動増幅器１４１の出力信号は図１５（Ｂ）に示す様に光束の通過位置に応じて正負の時間幅の異なる波形となる。該差動増幅器１４１の出力に負の信号が出て、負の信号の立下がりから所定時間以内に正の信号の立上がりが有った場合、第二対象反射体３であると識別する。
第一対象反射体２、又は第二対象反射体３を識別すると前記制御部１１８は前記走査モータ１５を前記モータ駆動部１２０を介して制御駆動し、前記ペンタプリズム１１４を往復走査して、前記回転照射装置本体１から射出される偏光照射光束を第一対象反射体２、又は第二対象反射体３を中心に往復走査する。
尚、偏光照射光束の走査方向が逆転すると前記反射光検出回路１３６の前記差動増幅器１４１の出力信号の正負が逆の順番になる。よって偏光照射光束の回転照射装置本体１に対する回転方向と第一対象反射体２、又は第二対象反射体３を走査する方向は一定にしておく。
次に、本実施の形態に於ける偏光照射光束の走査作動について図１，図１６、図１７を参照して説明する。
回転照射装置本体１のレーザ回転軸心の鉛直下方と墨出し線４上の第一基準点Ｏを合わせ回転照射装置本体１を設置する。第二対象反射体３を本体から離れた墨出し線上の第二基準点Ｏ′に第二対象反射体３の基準位置を合わせて設置する。該第二対象反射体の基準位置は設置マーク１４９により示されている。装置をスタートし、アライメントモードにて偏光照射光束を一定回転で全周走査させる。第二対象反射体３を検出したら反射光検出回路１３６の差動増幅器１４１の信号が負の信号である時間ｔ１、正の信号である時間ｔ２を測定し、その比ｘ（ａ）＝ｔ１／ｔ２を求める。偏光照射光束の走査方向を反転して同様にｘ（ａ）を求める。更に偏光照射光束を往復走査させ、繰返しｘ（ａ）を１０回測定する。測定したｘ（ａ）を平均して照射位置信号Ｘを得る。照射位置信号Ｘが０．９以下であったら、表示部１２１の左表示を駆動し、第二対象反射体３の基準位置より左側を偏光照射光束が走査していることを示し、照射位置信号Ｘが１．１以上であったら、表示部１２１の右表示を駆動し、第二対象反射体３の基準位置より右側を偏光照射光束が走査していることを示し、照射位置信号Ｘが０．９を超えて１．１未満であったら、表示部１２１の中央表示を駆動し、第二対象反射体３の基準位置上を偏光照射光束が走査していることを示す。表示部１２１の表示に従って回転照射装置本体１を動かすことにより偏光照射光束が形成する基準面を墨出し線に合致させることができる。
尚、上記の偏光照射光束が第二対象反射体３を走査している位置が基準位置に対して右側か左側かを判断する方法は、図１に示される回転照射装置本体１と第二対象反射体３の設置状態での判断である。図１に示す第一基準点Ｏ、第二基準点Ｏ′に対し、第二基準点Ｏ′が第一基準点Ｏに対して対称な位置にある場合に基準位置に対する走査位置の判断は前記方法とは逆になる為、エンコーダ１２９により第一基準点Ｏと第二基準点Ｏ′の位置関係を判断する必要がある。第二対象反射体３は以降の作業中も設置したままにしておく。
アライメントモードにて偏光照射光束が形成する基準面を墨出し線４に合致させ、次にスキャンモードにて第一対象反射体２を用いて、偏光照射光束を第一対象反射体２に向けて往復走査させ天井面、壁面等へ印を付ける墨出し作業を行う。
スキャンモードにて偏光照射光束を一定回転で全周走査させ第一対象反射体２を検出し、第一対象反射体２に向けて往復走査させ、その後第一対象反射体２を検出しなくなった場合、又は、偏光照射光束を一定回転で全周走査し所定時間第一対象反射体２を検出しなかった場合、走査位置再測定を行う。
走査位置再測定にて偏光照射光束を一定回転で全周走査させ第二対象反射体３を検出する。この時第二対象反射体３を検出できなかった場合は走査位置再測定が出来ず、回転照射装置本体１と第二対象反射体３の位置関係がずれたことを警告表示し、偏光照射光束の走査を停止し、墨出し作業を中止させる。偏光照射光束を一定回転で全周走査させ第二対象反射体３を検出したら、反射光検出回路１３６の差動増幅器１４１の信号が負の信号である時間ｔ１、正の信号である時間ｔ２を測定し、その比ｙ（ａ）＝ｔ１／ｔ２を求める。偏光照射光束の走査方向を反転して同様にｙ（ａ）を求める。更に偏光照射光束を往復走査させ繰り返しｙ（ａ）を１０回測定する。測定したｙ（ａ）を平均して照射位置信号Ｙを得る。
照射位置信号Ｙが０．９を超えて１．１未満であったら回転照射装置本体１と第二対象反射体３の位置関係がずれていないと判断し、スキャンモードに移り、偏光照射光束を一定回転で全周走査させ第一対象反射体２を検出し、次の墨出し作業に入る。照射位置信号Ｙが０．９以下又は１．１以上であったら回転照射装置本体１と第二対象反射体３の位置関係がずれていると判断し、第二対象反射体３の位置関係がずれたことを警告表示し、偏光照射光束の走査を停止し、墨出し作業を中止させる。
本実施の形態では照射位置を容易に検出できる様に反射部と偏光変換反射部の幅を比例関係で変化させ第二対象反射体３の中央を基準位置としたが、照射位置信号の判定の方法は上記の限りではない。
尚、上記の様に照射位置信号を第二対象反射体３から反射されるそれぞれの偏光反射光束が得られる時間から測定する場合、偏光照射光束が第二対象反射体３を走査する速度は略一定とする必要がある。
本実施の形態では偏光反射光束が得られる時間から照射位置信号を測定したが、回動部のペンタプリズムの回転軸と同軸上に設けたエンコーダにより第二対象反射体３から反射されるそれぞれの偏光反射光束が得られる角度を検出してその関係から照射位置信号を得てもよい。
次に、図１８、図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）に於いて第二対象反射体３の他の例を説明する。
該他の第二対象反射体３では左側縁に沿って短冊状のλ／４複屈折部材１４５ａを設けると共に該λ／４複屈折部材１４５ａに対し倒立３角形状のλ／４複屈折部材１４５ｂを正立３角形状の反射層１４４ｂを挾んで設け、更に右側縁に沿って短冊状の反射層１４４ａを設けたものである。斯かる第二対象反射体３をレーザ光線が走査した場合の前記差動増幅器１４１からの出力信号は図１９（Ｂ）となり信号波形が非対称となる。従って、レーザ光線が第二対象反射体３の中心を走査した場合でも図１２で示す第二対象反射体３の様に、差動増幅器１４１からの出力信号が対称とならないので、又前記第一対象反射体２とは出力波形が異なるので、差動増幅器１４１の出力から第一対象反射体２と、第二対象反射体３とを区別することができ、又前記差動増幅器１４１からの出力信号だけで、レーザ光線の走査方向も識別することができる。
通常、対象反射体から反射レーザ光線を受光すると、受光と同時に受光信号が立上がるのではなく、反射レーザ光線のスポット光の中心部が明るいと同様に曖昧さを持った傾斜で立上がる。図１８で示す第二対象反射体３では３角形状の反射部１４４ｂ，１４５ｂの両端に短冊状の反射部１４４ａ，１４５ａを形成することにより、受光信号の切替え点が容易に判別でき、中心位置を高い精度で検出することができる。又、対象反射体自体から上下方向が判断できる為、回転照射装置本体１を床等に設置した時、床面で反射して戻ってくる反射光と容易に区別することができる。
尚、第二対象反射体３の中心の位置を判別可能とする前記倒立３角形のλ／４複屈折部材１４５ｂの形状は中心に極値を有する様なＶ形状、或は山形状であってもよい。その外、上下位置で幅変化があり、中心位置が幅変化で検出できるものであれば、上記形状に限定されるものではない。
又、図２０、図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）に於いて、第一対象反射体２の他の例を説明する。該他の第一対象反射体２では、短冊状の反射層１４４ａ及び反射層１４４ｂを基板１４３の左右に設け、基板１４３の中央部が短冊状に露出する様構成する。又、前記各反射層１４４ａ，１４４ｂの上に右半分に重ねてλ／４複屈折部材１４５ａ，１４５ｂをそれぞれ設け、偏光保存反射部と偏光変換反射部との組合わせから成る組合わせ反射部を２組設ける。尚、基板１４３は中央部のみでなく、周縁部が露出する様前記反射層１４４ａ，１４４ｂを設けてもよい。又、組合わせ反射部は３組以上であってもよい。
上記構成の第一対象反射体２を図２１（Ａ）に示す如く、レーザ光線が走査した場合の、差動増幅器１４１からの出力信号は図２１（Ｂ）となり、非反射部で明確に分割された正負が反転する２つの信号が得られる。而して、正負反転時の信号を検出することで、信号の立上りの曖昧さを除去し得、正確に且確実に対象反射体からの反射光束であると認識し得、更に２つの正負反転信号の時間差ｔ３は、第一対象反射体２固有のものであるので、時間差ｔ３を検出することで正確に第一対象反射体２であることを確認することができる。而して、合せガラス等からの反射光があっても、誤動作する様なことがない。
図２０に示した第一対象反射体２をレーザ光線が走査した場合の、差動増幅器１４１からの出力信号ｔ３（図２１（Ｂ）参照）の時間を測定すると、走査速度と第一対象反射体２の偏光保存反射部と偏光変換反射部の境界の間隔が既知であるので回転照射装置本体１と第一対象反射体２との距離を算出することができる。同様に図１８に示した第二対象反射体３をレーザ光線が走査した場合の、差動増幅器１４１からの出力信号ｔ１，ｔ２（図１９（Ｂ）参照）の時間を測定し、その和から回転照射装置本体１と第二対象反射体３の距離を算出することができる。又、算出した距離を基に射出したレーザ光線を前記対象反射体２，３に合焦することができる。
前記の方法は距離の算出を時間測定によって行ったが、第一対象反射体２では図２１（Ｂ）のｔ３の時間にレーザ光線が回転した角度、第二対象反射体３では図１９（Ｂ）のｔ１とｔ２の時間にレーザ光線が回転した角度をエンコーダ１２９により測定すると、対象反射体２，３の寸法は既知であるので回転照射装置本体１と該対象反射体２，３との距離を算出でき、更に算出した距離に基づき射出したレーザ光線を前記対象反射体２，３に合焦することができる。
以上述べた実施の形態は、第一対象反射体２、第二対象反射体３にλ／４複屈折部材を使用した場合であるが、第一対象反射体２、第二対象反射体３を適宜改良することでλ／４複屈折部材を用いなくても照射位置の確認を行える様にしたものである。図２２に於いて、λ／４複屈折部材を用いていない第一対象反射体２、第二対象反射体３を使用したレーザ回転照射装置の回転照射装置本体１の光学的構成、電気的構成を説明する。
本実施の形態では、発光部１１５から照射されるレーザ光線が円偏光である必要がなく、又回転照射装置本体１に入射されるレーザ光線の偏光方向についての成分を検出する必要がないので、前述した図９に示される実施の形態から第一λ／４複屈折部材１２７、第二λ／４複屈折部材１３１、偏光ビームスプリッタ１３３、第二光電変換器１３５を省略した構成でよい。該実施の形態で使用される第一対象反射体２を図２３、図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）により、又第二対象反射体３を図２５、図２６（Ａ）、図２６（Ｂ）により説明する。
第一対象反射体２は基板１４３の両側縁に沿って短冊状の反射層１４４を形成したものであり、第二対象反射体３は基板１４３の両側縁及び対角線に沿って短冊状の反射層１４４を形成し、反射層がＮ字状となる様にしたものである。図２３の第一対象反射体２をレーザ光線が走査した場合、反射層１４４で反射された反射レーザ光線はペンタプリズム１１４を経て入射され、前記孔開きミラー１２８で変向され、前記コンデンサレンズ１３０を介して前記第一光電変換器１３４に入射される。該第一光電変換器１３４からの出力は、図２４（Ｂ）に示される様にパルス状の信号が２つ得られ、更に図２５の第二対象反射体３をレーザ光線が走査した場合、前記第一光電変換器１３４からの出力は、図２６（Ｂ）に示される様にパルス状の信号が３つ（ｍ，ｎ，ｏ）得られる。
前記第一対象反射体２で得られる信号の重心位置、即ち２つのパルスの中心を前記反射光検出回路１３６で演算することで、第一対象反射体２の走査方向に関する中心が検出できる。更に、前記第二対象反射体３からの出力の内中央のパルス状の信号ｎは走査方向の位置が走査方向に対して直角方向に移動することで移動する。第二対象反射体３の中心からずれている時は、信号ｍ−ｎ及び信号ｎ−ｏから得られる幅が異なり、信号ｍ−ｎと信号ｎ−ｏの幅が等しくなった状態が第二対象反射体３の中心を示している。従って、中央のパルス状の信号ｎが前記ｍ，ｏの中央に位置することを検知することでレーザ光線の走査位置が第二対象反射体３の中央、即ち基準位置にあることが検出できる。更に、第一対象反射体２と、第二対象反射体３とでは第一光電変換器１３４からの出力信号のパターンが異なるので反射光検出回路１３６に於いて第一対象反射体２と、第二対象反射体３との識別を行うことができる。
図２７に示す第二対象反射体３では対角線に沿って非反射帯１５１を形成したものである。該第二対象反射体３をレーザ光線が走査すると図２８（Ｂ）に示す様に、２つのパルス状の信号が得られ、該２つのパルス状の信号はレーザ光線の走査位置により幅が異なる。該２つのパルス状の信号の幅が等しくなった状態が、レーザ光線が第二対象反射体３の中心を走査した状態であり、前記２つのパルス幅を反射光検出回路１３６に於いて比較することで第二対象反射体３の中心、即ち基準位置を検出することができる。更に、第一対象反射体２と、第二対象反射体３とでは第一光電変換器１３４からの２つのパルス状の信号の幅が異なるので、反射光検出回路１３６に於いて第一対象反射体２と、第二対象反射体３との識別を行うことができる。
尚、λ／４複屈折部材を用いていない第一対象反射体２、第二対象反射体３を使用した場合にも図９で示した回転照射装置本体１の構成で実施することも可能である。即ち、前記発光部１１５から射出された偏光照射光束と同方向の偏光で本体に戻ってきた偏光反射光束が前記第二光電変換器１３５に入射し得られる信号のみを検知する様に回路上、或は信号処理上で変更をし、前記第二光電変換器１３５から得られる信号パターンにより第一対象反射体２、第二対象反射体３の中心を検出、或は第一対象反射体２と第二対象反射体３との識別を行う様にするものである。
更に又、図２３〜図２８で示した第一対象反射体２、第二対象反射体３の反射面全てにλ／４複屈折部材を設けてもよい。図２９に於いて、全ての反射面にλ／４複屈折部材を設けた第一対象反射体２、第二対象反射体３を使用したレーザ回転照射装置の回転照射装置本体１の光学的構成、電気的構成を説明する。
本実施の形態では、発光部１１５から照射されるレーザ光線は円偏光であり、前述した図９で表される構成のうち孔開きミラー１２８から第一光電変換器１３４に至る光軸上のλ／４複屈折部材１３１とピンホール１３２との間に偏光部材１２４を追加配設したものである。
レーザダイオード１２５からの直線偏光のレーザ光線はコリメータレンズ１２６を透過し、コリメートされた後λ／４複屈折部材１２７を透過することで円偏光にされ、回転照射装置本体１からは円偏光で射出される。第一対象反射体２、第二対象反射体３で反射される過程でλ／４複屈折部材を透過し、円偏光の回転方向を変えられた反射レーザ光線が回転照射装置本体１に入射し、更に反射光検出部１１７に入光する。
反射レーザ光線は前記λ／４複屈折部材１３１で光源とは１８０°異なる直線偏光に変換され、又前記偏光部材１２４は前記光源から射出されるレーザ光線とは１８０°異なる直線偏光のみを透過する様に配設されており、単なる反射光である光源と同方向の偏光は透過しない。第一光電変換器１３４で受光されると、その後の作用はλ／４複屈折部材を使用しない図２２で示した装置と同様の作用となる。本実施の形態の如くすると、円偏光以外の外乱光及び偏光方向の異なる外乱光がカットされるので検出精度が向上する。
図２３〜図２８で示した第一対象反射体２、第二対象反射体３の反射面にλ／４複屈折部材の有無に拘わらず、第一光電変換器１３４の出力信号から該対象反射体２，３を走査した時に横切る時間を測定し、走査速度との関係から距離を算出できる。算出した距離を基に射出したレーザ光線を前記対象反射体２，３に合焦することができる。更に、上記した時間測定による方法の他に対象反射体２，３を走査した時の第一光電変換器１３４の出力信号とエンコーダ１２９の出力から第一対象反射体２、又は第二対象反射体３の両端間の角度が得られ、第一対象反射体２、第二対象反射体３の寸法は既知であるので回転照射装置本体１と該対象反射体２，３との距離を算出することができる。又、算出した距離を基に射出したレーザ光線を前記対象反射体２，３に合焦することができる。
尚、第一対象反射体２と第二対象反射体３が同一のもの、例えば対象反射体が一つでも実施可能であることは勿論である。この場合、最初の動作で位置を検出させ本体の位置を決定する。決定すると次の動作となり、対象反射体で走査をする。対象反射体を移動させると走査をしながら追尾する。対象反射体が走査範囲からなくなると、回転走査をし、検出すると、再び走査をする。当然、反射体二つと一つの場合ではモードが異なり、モード切替えが行えるようにすればよい。
産業上の利用可能性
以上述べた如く本発明によれば、レーザ回転照射装置に於いて墨出し作業を行う度に、又はレーザ光線が第二対象反射体を走査している位置を適宜測定することで、形成された基準面の位置を確認することができ、基準面の信頼性を向上させることができる。

Claims (19)

1. 回転照射装置本体と少なくとも第一対象反射体、第二対象反射体を含む複数の対象反射体から成り、前記回転照射装置本体が照射光束を対象反射体に向けて回転照射する回動部と、前記回動部を介し回転照射装置本体に入射された該対象反射体からの反射光束を検出する検出手段と、該検出手段の出力から対象反射体を識別する反射光検出回路とを有し、前記複数の対象反射体の反射面はそれぞれ少なくとも２分割され、前記反射光検出回路が前記第一対象反射体と第二対象反射体とを識別し、前記第一対象反射体を中心に往復走査を行い、前記第二対象反射体からの反射レーザ光線の変化の状態からレーザ光線の走査位置を検出することを特徴とするレーザ回転照射装置。
2. 回転照射装置本体と少なくとも第一対象反射体、第二対象反射体を含む複数の対象反射体から成り、前記回転照射装置本体が偏光照射光束を対象反射体に向けて回転照射する回動部と、前記回動部を介し回転照射装置本体に入射された前記対象反射体からの偏光反射光束を検出する第一検出手段と、対象反射体からの偏光反射光束と異なった偏光光束を検出する第二検出手段と、第一検出手段の出力と第二検出手段の出力の比較から対象反射体を識別する反射光検出回路とを有し、前記検出結果を基にレーザ光線を走査する位置、範囲を決定するものであり、前記複数の対象反射体の反射面はそれぞれ少なくとも２分割され、少なくとも１面は前記偏光照射光束の偏光方向を保存した偏光反射光束として反射する偏光保存反射部であり、少なくとも１面は前記偏光照射光束の偏光方向を変換した偏光反射光束として反射する偏光変換反射部であり、前記反射光検出回路が前記第一対象反射体と第二対象反射体とを識別し、前記第一対象反射体を中心に往復走査を行い、前記第二対象反射体からの反射レーザ光線の変化の状態からレーザ光線の走査位置を検出することを特徴とするレーザ回転照射装置。
3. 前記第一対象反射体と第二対象反射体とで反射面の分割形態が異なる請求項１又は請求項２のレーザ回転照射装置。
4. 前記回動部から照射される照射光線が円偏光である請求項１又は請求項２又は請求項３のレーザ回転照射装置。
5. 前記第一対象反射体、第二対象反射体がそれぞれ２以上に分割された反射部を有し、前記第一対象反射体の反射部が対称的に設けられ、第二対象反射体の反射部の形状が漸次変化する様に設けられた請求項１又は請求項３のレーザ回転照射装置。
6. 対象反射体の反射面が全て再帰反射面である請求項１又は請求項２又は請求項３のレーザ回転照射装置。
7. 対象反射体の反射面が全てλ／４複屈折反射面である請求項１又は請求項２又は請求項３のレーザ回転照射装置。
8. 前記第一対象反射体は偏光保存反射部、偏光変換反射部の幅変化がない様に分割され、第二対象反射体の偏光保存反射部、偏光変換反射部の幅が一方が漸次減少し、他方が漸次増大する様に分割された請求項３のレーザ回転照射装置。
9. 前記第一対象反射体は偏光保存反射部、偏光変換反射部の幅変化がない様に分割され、第二対象反射体の偏光保存反射部、偏光変換反射部の形状が対称となる様に分割された請求項２又は請求項３のレーザ回転照射装置。
10. 前記第一対象反射体は偏光保存反射部、偏光変換反射部の幅変化がない様に分割され、第二対象反射体は偏光保存反射部、偏光変換反射部の少なくとも一方の幅に幅変化があり、且幅変化に極値を有する形状である請求項２又は請求項３のレーザ回転照射装置。
11. 前記第一対象反射体に偏光保存反射部と偏光変換反射部とから成る組合わせ反射部を複数設け、組合わせ反射部と組合わせ反射部とは離反させた請求項８又は請求項９又は請求項１０のレーザ回転照射装置。
12. 反射光検出回路が偏光反射光束の受光時間により偏光保存反射部と偏光変換反射部の幅を検出する請求項２、請求項８〜請求項１１のいずれかに記載のレーザ回転照射装置。
13. 反射光検出回路が対象反射体を走査して得られる２つの信号の時間的間隔を演算し、該時間的間隔と前記２つの信号に対応する対象反射体の既知の寸法から回転照射装置本体と対象反射体迄の距離を算出する請求項１又は請求項２のレーザ回転照射装置。
14. 回動部の回転角を検出するエンコーダを設け、反射光検出回路が前記エンコーダからの信号と第一検出手段、第二検出手段からの信号に基づき、偏光保存反射部と偏光変換反射部の幅をそれぞれの偏光反射光束が得られる角度より検出する請求項２、請求項８〜請求項１１のいずれかに記載のレーザ回転照射装置。
15. 回動部の回転角を検出するエンコーダを設け、反射光検出回路が対象反射体を走査して得られる２つの信号を基に前記エンコーダにより２つの信号間の回転角度を求め、該回転角と前記２つの信号に対応する対象反射体の既知の寸法から回転照射装置本体と対象反射体迄の距離を算出する請求項１又は請求項２のレーザ回転照射装置。
16. 前記第一対象反射体は反射部、非反射部の幅変化がない様に分割され、第二対象反射体の反射部、非反射部の形状が対称となる様に分割された請求項１又は請求項３のレーザ回転照射装置。
17. 前記第一対象反射体は反射部、非反射部の幅変化がない様に分割され、第二対象反射体は反射部、非反射部の少なくとも一方の幅に幅変化があり、且幅変化に極値を有する形状である請求項１又は請求項３のレーザ回転照射装置。
18. 前記回転照射装置本体のレーザ光線照射光学系が合焦手段を具備する請求項１又は請求項２又は請求項３のレーザ回転照射装置。
19. 前記回転照射装置本体のレーザ光線照射光学系が合焦手段を具備し、算出した対象反射体迄の距離を基に照射光束を対象反射体に合焦させる請求項１３又は請求項１５のレーザ回転照射装置。

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