JP6411191B2

JP6411191B2 - 傾斜検出装置及び回転レーザ装置

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Publication number: JP6411191B2
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Inventors: 古平　純一; 純一古平
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Description

本発明は、パターンに基づき傾斜を検出可能な傾斜検出装置及び回転レーザ装置に関するものである。

傾斜検出装置に用いられる傾斜検出手段として、直動エンコーダや、サークルエンコーダ等のエンコーダが広く用いられている。

然し乍ら、傾斜検出精度を高精度化する為には、エンコーダを大型化する必要があり、又移動量の大きい部位を検出対象にする必要があることから、装置自体の大型化を避けることはできず、装置の小型化と傾斜検出精度の高精度化を両立させるのは困難であった。

特開２０００−２６６５４５号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、装置の小型化を図る傾斜検出装置及び回転レーザ装置を提供するものである。

本発明は、固定部と傾動基板とがピボット部を介して相対回転可能に設けられ、前記固定部と前記傾動基板のいずれか一方が前記ピボット部と一体に構成され、前記固定部と前記傾動基板のうち、前記ピボット部に対して相対回転する側に設けられた傾斜検出部と、前記ピボット部に形成された角度検出パターンとを具備し、前記傾斜検出部は前記ピボット部に照明光を照射する光源と、前記ピボット部で反射された照明光を受光する受光素子と、該受光素子にパターン像を投影する光学系と、前記ピボット部が回転した場合の、前記受光素子に投影される前記パターン像の投影位置に基づき前記ピボット部の回転を検出する演算部とを具備する傾斜検出装置に係るものである。

又本発明は、前記光学系は、光軸上に配設された偏光板と、偏光ビームスプリッタと、１／４波長板とを具備し、前記偏光板と前記偏光ビームスプリッタと前記１／４波長板とを介して前記ピボット部に照明光を照射し、該ピボット部で反射された前記パターン像を前記１／４波長板と前記偏光ビームスプリッタとを介して前記受光素子に受光させる傾斜検出装置に係るものである。

又本発明は、前記偏光板は前記偏光ビームスプリッタの入射面に形成された偏光膜であり、前記１／４波長板は前記偏光ビームスプリッタの射出面に形成された１／４波長膜である傾斜検出装置に係るものである。

更に又本発明は、傾動可能に設けられ、レーザ光線を水平方向に偏向し回転照射するレーザ投光器と、該レーザ投光器を傾斜させる傾斜部と、前記レーザ投光器の目標傾斜角を設定する傾斜設定部とを具備する回転レーザ装置であって、前記傾斜設定部は前記レーザ投光器の軸心と直交するベースプレートと、該ベースプレートに対してピボット部を介して傾動可能に設けられた傾動基板と、該傾動基板に設けられ、該傾動基板の水平を検出する傾斜検出器と、前記ピボット部に形成された角度検出パターンと、前記傾動基板に設けられた前記傾斜検出部とを具備する回転レーザ装置に係るものである。

本発明によれば、固定部と傾動基板とがピボット部を介して相対回転可能に設けられ、前記固定部と前記傾動基板のいずれか一方が前記ピボット部と一体に構成され、前記固定部と前記傾動基板のうち、前記ピボット部に対して相対回転する側に設けられた傾斜検出部と、前記ピボット部に形成された角度検出パターンとを具備し、前記傾斜検出部は前記ピボット部に照明光を照射する光源と、前記ピボット部で反射された照明光を受光する受光素子と、該受光素子にパターン像を投影する光学系と、前記ピボット部が回転した場合の、前記受光素子に投影される前記パターン像の投影位置に基づき前記ピボット部の回転を検出する演算部とを具備するので、前記傾動基板の移動量に比べて前記角度検出パターンの移動量は僅かであり、前記パターン像を受光する前記受光素子を小さくすることができ、小型化及びコストの削減が図れると共に、前記傾動基板の傾斜角を高精度に検出することができる。

又本発明によれば、前記光学系は、光軸上に配設された偏光板と、偏光ビームスプリッタと、１／４波長板とを具備し、前記偏光板と前記偏光ビームスプリッタと前記１／４波長板とを介して前記ピボット部に照明光を照射し、該ピボット部で反射された前記パターン像を前記１／４波長板と前記偏光ビームスプリッタとを介して前記受光素子に受光させるので、前記パターン像が前記光源側に反射されることがなく、又該光源からの照明光が前記受光素子に受光されることがなく、前記傾動基板の傾斜検出動作を安定させることができる。

又本発明によれば、前記偏光板は前記偏光ビームスプリッタの入射面に形成された偏光膜であり、前記１／４波長板は前記偏光ビームスプリッタの射出面に形成された１／４波長膜であるので、部品点数が削減され、より小型化することができる。

更に又本発明によれば、傾動可能に設けられ、レーザ光線を水平方向に偏向し回転照射するレーザ投光器と、該レーザ投光器を傾斜させる傾斜部と、前記レーザ投光器の目標傾斜角を設定する傾斜設定部とを具備する回転レーザ装置であって、前記傾斜設定部は前記レーザ投光器の軸心と直交するベースプレートと、該ベースプレートに対してピボット部を介して傾動可能に設けられた傾動基板と、該傾動基板に設けられ、該傾動基板の水平を検出する傾斜検出器と、前記ピボット部に形成された角度検出パターンと、前記傾動基板に設けられた前記傾斜検出部とを具備するので、前記傾動基板の傾斜を検出する為の機構を設ける必要がなく、部品点数が削減され、小型化を図ることができるという優れた効果を発揮する。

本発明の第１の実施例に係る傾斜検出装置を示す概略構成図である。前記傾斜検出装置のピボット部に形成された角度検出パターンを説明する説明図である。本発明の第２の実施例に係る傾斜検出装置を示す概略構成図である。本発明の実施例に係る傾斜検出装置が適用される回転レーザ装置の一例である。図４のＡ−Ａ矢視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１に於いて、本発明の第１の実施例に係る傾斜検出装置について説明する。

図１中、１は固定部としてのベースプレートであり、図１中では該ベースプレート１の一部を示している。２は可動部としての傾動基板であり、該傾動基板２は前記ベースプレート１に対して傾斜可能であり、図１中では前記傾動基板２の一部を示している。該傾動基板２はピボット部３と一体に回転する様設けられ、前記ベースプレート１に対して相対的に傾動可能となっている。

前記ピボット部３は球体であり、前記ベースプレート１には孔が設けられている。該孔の周面は前記ピボット部３が嵌合する様球面となっており、前記孔は前記ピボット部３の球面座４となっている。又、前記ピボット部３は、前記球面座４に回転自在に嵌合し、前記傾動基板２は前記ピボット部３を支点として回転する。又、該ピボット部３は前記球面座４に嵌合された際に下部の一部が下方に露出する様になっている。

前記傾斜検出装置は、前記ベースプレート１と前記ピボット部３との間の相対的な傾斜を検出するものであり、前記傾斜検出装置は前記ベースプレート１に設けられた傾斜検出部５及び前記ピボット部３に形成された角度検出パターン６により構成される。

以下、前記傾斜検出部５について説明する。

鉛直上方に照明光を発する光源７、例えばＬＥＤが設けられ、該光源７の投光光軸８上に投光レンズ９、偏光板１１、偏光ビームスプリッタ１２、１／４波長板１３、集光レンズ１４、前記角度検出パターン６が配設されている。又、前記投光光軸８は、前記ピボット部３の中心を通過する様に設定されている。

前記偏光板１１は、例えば前記光源７より射出された照明光を、例えばＰ偏光の照明光とするものであり、前記偏光ビームスプリッタ１２は、例えばＰ偏光の光を透過させ、Ｓ偏光の光を反射させる偏光特性を有している。

前記光源７、前記投光レンズ９、前記偏光板１１、前記偏光ビームスプリッタ１２、前記１／４波長板１３、前記集光レンズ１４は投光光学系１５を構成する。

前記偏光ビームスプリッタ１２の反射光軸１６上には、結像レンズ１７、２次元センサである受光素子１８が配設されている。該受光素子１８は、例えば画素の集合体であるプロファイルセンサが用いられる。

該プロファイルセンサは、画素がマトリクス状に配列され、直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）の各列分の画素の情報のみによりプロファイルセンサ内での対象物の位置を検出することができる。従って、プロファイルセンサでは、全画素の情報を取得することなく簡便にプロファイルセンサ内での対象物の位置を検出することができる。

尚、前記受光素子１８として、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサを用い、全画素の情報を取得し、前記受光素子１８上での対象物の位置を検出してもよい。

該受光素子１８は、受光信号を演算部１９に出力し、該演算部１９は受光信号に基づき対象物の位置を演算し、又対象物の位置の変位、変位方向を演算し、演算結果に基づき前記傾動基板２の傾斜角、傾斜方向を検出する。

前記集光レンズ１４、前記１／４波長板１３、前記偏光ビームスプリッタ１２、前記結像レンズ１７、前記受光素子１８は受光光学系２１を構成する。又、前記偏光板１１と前記１／４波長板１３とで光アイソレータが構成される。

次に、前記角度検出パターン６について説明する。該角度検出パターン６は、印刷、或は刻印等所要の方法で前記ピボット部３の下面に形成される。

前記角度検出パターン６は、例えば図２に示される様に、格子状にランド２２が配置されている。各ランド２２はＸ方向、Ｙ方向の各方向で寸法がそれぞれ異なっており、前記角度検出パターン６はＸ方向、Ｙ方向の２次元の情報を含む様に構成されている。

前記光源７から射出された照明光は、前記投光レンズ９により平行光束とされ、前記偏光板１１を通過する過程で例えばＰ偏光とされ、前記偏光ビームスプリッタ１２を透過する。該偏光ビームスプリッタ１２を透過した照明光は、前記１／４波長板１３を通過し、前記集光レンズ１４により集光され、前記ピボット部３の下面、即ち前記角度検出パターン６に入射する。

前記ピボット部３の下面で反射された反射光、即ち前記角度検出パターン６のパターン像は、前記１／４波長板１３を再度通過し、前記偏光ビームスプリッタ１２で反射される。照明光が前記１／４波長板１３を２度通過することで、Ｐ偏光からＳ偏光に変更される。

Ｓ偏光の照明光が、前記偏光ビームスプリッタ１２で反射され、前記結像レンズ１７によって前記受光素子１８に集光される。従って、前記集光レンズ１４、前記結像レンズ１７は、前記角度検出パターン６を前記受光素子１８に投影させる為の結像レンズとして機能する。

尚、前記結像レンズ１７として、半球状のレンズ等、倍率の大きいレンズを用い、前記結像レンズ１７単体で前記受光素子１８上に結像させる屈折力とすることで、前記集光レンズ１４を省略することができる。

前記傾動基板２が傾動し、前記ピボット部３が前記傾斜検出部５に対して相対回転することで、前記角度検出パターン６は、前記ベースプレート１、即ち前記傾斜検出部５に対して相対的に変位する。前記角度検出パターン６が変位することで、前記受光素子１８に受光される前記角度検出パターン６のパターン像の投影位置が変化する。前記演算部１９は、前記受光素子１８からの受光信号に基づき投影位置の変位を演算し、演算結果に基づき、前記傾動基板２の傾斜を検出することができる。

尚、該傾動基板２の傾斜は、傾斜前の前記受光素子１８上のパターン像の位置に対する、傾斜後の前記受光素子１８上のパターン像の位置の移動量や移動方向を基に検出してもよい。又、前記受光素子１８上に座標系と原点を設定し、座標系の原点に対する前記受光素子１８上のパターン像の位置を基に前記傾動基板２の傾斜を検出してもよい。

前記ピボット部３は回転方向に規制はなく、ＸＹの２方向に自在に回転し、又前記受光素子１８は前記角度検出パターン６の２次元の変位を検出可能であるので、前記傾斜検出装置に於ける傾斜方向は、Ｘ方向、Ｙ方向、更にＸＹの複合方向をそれぞれ検出可能である。

可動部、即ち前記傾動基板２に該傾動基板２を傾動させる為の駆動部を設けることで、前記傾斜検出装置の傾斜検出結果に基づき、前記駆動部により前記傾動基板２を任意の傾斜角に傾斜させることができる。

図３は、本発明の第２の実施例に係る傾斜検出装置を示している。尚、図３中、図１中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

図３に示される傾斜検出装置では、ピボット部３が固定側に設けられている。該ピボット部３は固定部としての支柱２３と一体になっている。傾動基板２は前記ピボット部３を支点とし、該ピボット部３に対して水平２方向に相対回転可能となっている。

傾斜検出部５は、前記傾動基板２側に設けられ、該傾動基板２と前記傾斜検出部５とは一体に構成されている。従って、該傾斜検出部５は前記ピボット部３に対して相対回転可能に設けられている。前記傾動基板２を傾動させることで、該傾動基板２と前記傾斜検出部５とが前記ピボット部３に対して一体に傾動する。

前記ピボット部３に角度検出パターン６が形成される。又、前記傾動基板２が固定部との間で相対回転すると、前記ピボット部３が前記傾斜検出部５に対して相対回転することは、第１の実施例と同様である。前記傾動基板２と前記傾斜検出部５とが一体に傾動するので、前記角度検出パターン６が前記傾斜検出部５に対して相対的に回転し、又相対的に変位する。

図１と同様に、光源７より照明光が投光光学系１５を介して前記角度検出パターン６に照射され、該角度検出パターン６のパターン像は受光光学系２１を介して受光素子１８に投影される。

従って、前記角度検出パターン６が前記受光素子１８に対して変位し、該受光素子１８に対する前記角度検出パターン６の変位を基に、前記傾動基板２の傾斜を検出することができる。

図４、図５に於いて、前記傾斜検出装置が適用される測量機の一例を説明する。図４、図５中、図３中で示したものと同等のものには同符号を付している。又、以下の説明では、測量機として回転レーザ装置２４を例示し、該回転レーザ装置２４の傾斜設定部に前記傾斜検出装置を設けた場合について説明する。

尚、前記回転レーザ装置２４では、傾動基板２が可動側となっており、傾斜検出部５は傾動基板２に設けられている。

ケーシング２５の中央に切頭円錐形の凹部２６が形成され、該凹部２６の中央に支持座２７が形成されている。該支持座２７は、前記凹部２６に円形の貫通孔２８を穿設し、該貫通孔２８の内周を３等分した位置に滑らかに隆起させた突起２９を形成したものである。

前記貫通孔２８に照明光を発するレーザ投光器３１が挿入され、該レーザ投光器３１の頭部３２が前記支持座２７に支持される。前記頭部３２は下部が球面形状の球面部３２ａとなっており、該球面部３２ａが前記突起２９に摺動自在に当接することで、前記レーザ投光器３１が垂線に対して傾動自在に支持される。

前記頭部３２に水平方向に延出するモータ座３３を設け、該モータ座３３には走査モータ３４が設けられている。該走査モータ３４の出力軸にはギア３５が嵌着され、該ギア３５は走査ギア３６（後述）に噛合している。

前記頭部３２には、軸受け３７を介してプリズム保持体３８が回転自在に設けられ、該プリズム保持体３８の軸心は前記レーザ投光器３１の軸心と合致している。前記プリズム保持体３８には前記走査ギア３６が嵌着され、該走査ギア３６は前記ギア３５に噛合される。前記走査モータ３４により前記プリズム保持体３８が垂直軸心を中心に回転される様になっており、該プリズム保持体３８、前記走査ギア３６等により回動部３９が構成される。又、前記プリズム保持体３８にはペンタプリズム４１が設けられ、前記レーザ投光器３１から発せられる照明光を投光窓４２を通して水平方向に偏向して射出する様になっている。

又、前記レーザ投光器３１の下端に、該レーザ投光器３１の軸心と直交する略直角三角形状のベースプレート４３が固着されている。該ベースプレート４３の直角頂部近傍には前記支柱２３が立設され、該支柱２３の上端に前記ピボット部３が固着されている。

前記ベースプレート４３の上方に直角Ｌ字状の前記傾動基板２が配置され、該傾動基板２の裏面Ｌ字状の頂部に円錐状の球面座４４が形成される。該球面座４４に前記ピボット部３が嵌合され、前記支柱２３は前記ピボット部３を介して前記傾動基板２の頂部を支承し、該傾動基板２は前記ピボット部３を中心にピボット運動が可能となっている。

又、前記傾動基板２の前記ピボット部３の直上には前記傾斜検出部５が設けられている。該傾斜検出部５は、前記傾動基板２と一体に傾動し、前記ピボット部３の上面に形成された前記角度検出パターン６に対して相対的に傾動する様になっている。

又、前記傾動基板２には、水平を検知する傾斜検出器である気泡管４５，４６が直角に交差する様に設けられる。該気泡管４５，４６は、静電容量検出型の電気気泡管であり、水平面を基準として傾斜角度に対応した電気信号を出力するものである。

尚、前記ベースプレート４３、前記傾動基板２、前記傾斜検出部５、前記気泡管４５，４６、前記角度検出パターン６により、傾斜設定部が構成される。

更に、前記傾動基板２と前記ベースプレート４３との間にスプリング４７が設けられ、前記球面座４４を前記ピボット部３に押圧すると共に、前記傾動基板２を図３中時計回り方向に付勢する。

軸受板４８が前記レーザ投光器３１の中途部に配設され、前記軸受板４８は前記レーザ投光器３１より水平方向に突出する。前記ベースプレート４３の前記支柱２３を頂点とする三角形を形成する位置に、傾動螺子４９，５１が回転自在に立設され、該傾動螺子４９，５１の上端は前記軸受板４８にそれぞれ回転自在に支承されている。

前記傾動螺子４９の下端部は前記ベースプレート４３より下方に突出し、前記傾動螺子４９の突出した下端部に傾動ギア５２が嵌着され、該傾動ギア５２は後述する傾動ギア５３に噛合する。同様に、前記傾動螺子５１の下端部は前記ベースプレート４３より下方に突出し、前記傾動螺子５１の突出する端部に傾動ギア５４が嵌着され、該傾動ギア５４は後述する傾動ギア５５に噛合する。

前記傾動螺子４９に傾動ナット５６が螺合され、該傾動ナット５６には断面円形状のナットピン５７が水平方向に突設される。前記傾動基板２の前記傾動螺子４９側端面より傾動ピン５８が突設され、該傾動ピン５８は前記ナットピン５７と当接する。更に、前記ベースプレート４３と前記軸受板４８との間に平行な２本のガイドピン５９が掛渡されている。該ガイドピン５９により前記傾動ピン５８を摺動自在に挾持し、前記傾動基板２の水平方向の回転を規制し、且つ前記傾動ピン５８の上下方向、及び該傾動ピン５８の軸心を中心とする回転を許容する。

又、前記傾動螺子５１に傾動ナット６１が螺合され、該傾動ナット６１には断面円形状のナットピン６２が突設される。前記傾動基板２の前記傾動螺子５１側端面より傾動ピン６３が突設され、該傾動ピン６３は前記ナットピン６２と当接する。

前記ベースプレート４３の下面に脚柱６４を垂設し、該脚柱６４を介してモータベース６５を固着する。該モータベース６５の上面にはパルスモータである傾斜角設定モータ６６，６７を設け、該傾斜角設定モータ６６の出力軸には前記傾動ギア５３を嵌着し、前記傾斜角設定モータ６７の出力軸には前記傾動ギア５５を嵌着し、それぞれ前記傾動ギア５２，５４に噛合させる。

次に、前記レーザ投光器３１を傾斜させる傾斜部について説明する。

該レーザ投光器３１の前記頭部３２から水平方向に傾動アーム６８，６９を直交させて延出する。尚、図４中では、該傾動アーム６８のみを図示し、前記傾動アーム６９の図示を省略している。前記傾動アーム６８，６９は前記凹部２６の円錐面を貫通し、前記ケーシング２５の内部に位置し、先端に係合ピン７１，７２が突設される。尚、図４中では、該係合ピン７１のみを図示し、前記係合ピン７２の図示を省略している。

前記係合ピン７１，７２は円柱形状であり、該係合ピン７１，７２の軸心は相互に直交し、前記球面部３２ａの求心を通る平面内に含まれる様位置関係を決定する。又、前記係合ピン７１，７２のいずれか一方、例えば該係合ピン７１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。

前記ケーシング２５の内壁に棚板７３，７４を設け、該棚板７３に傾斜モータ７５を設け、前記棚板７４に傾斜モータ７６（図示せず）を設け、前記傾斜モータ７５の回転軸に駆動ギア７７を嵌着し、前記傾斜モータ７６の回転軸に駆動ギア７８（図示せず）を嵌着する。

前記係合ピン７１に直交するスクリューシャフト７９が前記ケーシング２５の天井部と前記棚板７３とに掛渡って設けられている。前記スクリューシャフト７９には被動ギア８１が嵌着され、該被動ギア８１には前記駆動ギア７７が噛合される。前記スクリューシャフト７９にスライドナット８２を螺合し、該スライドナット８２にピン８３を突設し、該ピン８３と前記係合ピン７１とを摺動自在に当接させる。

同様に、前記係合ピン７２に直交するスクリューシャフト（図示せず）を前記ケーシング２５の天井部と前記棚板７４とに掛渡って設け、前記スクリューシャフトに前記駆動ギア７８と噛合する被動ギア（図示せず）を嵌着する。又、前記スクリューシャフトにピン（図示せず）を突設したスライドナット（図示せず）を螺合し、前記ピンと前記係合ピン７２とを摺動自在に当接させる。

前記ケーシング２５の天井部、及び２本のスクリューシャフトとの間にスプリング受け８４を設け、該スプリング受け８４と前記レーザ投光器３１との間にスプリング８５を張設する。該スプリング８５は、前記レーザ投光器３１を図４中前記支持座２７を中心に時計回り方向に付勢する。

尚、図４中、８６は前記回転レーザ装置２４を駆動する為の電池を収納する電池ボックスである。又、上記した前記回転レーザ装置２４の本体部８７は、レベル出しボルト８８を介して図示しない三脚に設けられる。更に、８９は前記プリズム保持体３８の周囲を囲繞するガラス窓となっている。

次に、前記回転レーザ装置２４に於いて、前記レーザ投光器３１から射出させる照明光の投光方向を傾斜させる場合について説明する。

先ず、前記傾斜検出部５の検出結果に基づき前記傾動基板２と前記ベースプレート４３との相対的な傾斜を０とする。即ち、前記傾動基板２と前記ベースプレート４３とを平行にする。この時、前記傾斜検出部５の前記光源７より射出され、前記角度検出パターン６で反射された照明光により得られるパターン像の投影位置は、前記受光素子１８の原点、例えば中心となっており、前記レーザ投光器３１の軸心は前記傾動基板２と直交している。

次に、前記気泡管４５，４６の検知結果に基づき、前記傾斜モータ７５，７６を駆動させ、前記レーザ投光器３１を傾動させる。該レーザ投光器３１を傾動させることで、前記気泡管４５，４６が水平を検知する状態にし、前記レーザ投光器３１の整準を行う。この状態で、該レーザ投光器３１は鉛直（該レーザ投光器３１の軸心は鉛直）となる。

前記レーザ投光器３１の整準後、入力された傾斜値に基づき前記傾動基板２を傾斜させる。例えば、前記傾斜角設定モータ６６を前記傾斜値に対応するステップ数で駆動し、前記傾動基板２を前記レーザ投光器３１を傾斜させたい方向と逆の方向に所望の角度だけ傾斜させる。前記傾動基板２が傾斜することで、前記傾斜検出部５が前記ピボット部３に対して相対的に回転するので、前記受光素子１８に投影されるパターン像が移動し、該パターン像の位置に基づき前記傾動基板２の傾斜角を検出することができる。

前記傾動基板２を傾斜させた後、前記傾斜モータ７５を駆動させ、前記気泡管４５，４６が水平を検出する迄、前記レーザ投光器３１を傾斜させたい方向に傾斜させる。この時、前記傾斜検出部５と前記ピボット部３とが一体に傾斜するので、前記傾斜検出部５による前記傾動基板２の傾斜検出結果が維持される。

前記気泡管４５，４６が水平を検出することで、前記レーザ投光器３１の傾斜設定が完了し、照明光の投光方向の傾斜設定が完了する。この状態で、前記走査モータ３４により前記プリズム保持体３８を介して前記ペンタプリズム４１を回転させることで、所定方向に所望の角度傾斜した基準面を形成することができる。

上述の様に、本実施例では、前記傾動基板２が傾動する際の支点となる前記ピボット部３に前記角度検出パターン６を形成し、前記傾斜検出装置に対する前記角度検出パターン６の相対的な移動量に基づき、前記傾動基板２の傾斜角を検出可能となっている。

従って、前記角度検出パターン６の移動量は、前記傾動基板２の先端側の移動量よりも大幅に小さくなるので、該傾動基板２の移動量を直接検出する場合と比べて、前記角度検出パターン６のパターン像を受光する為の前記受光素子１８を小さくすることができ、製作コストの低減を図ることができる。

又、前記角度検出パターン６のパターン像の投影位置に基づき前記傾動基板２の傾斜角を検出するので、従来のエンコーダの様に、高精度化の為に大型化する必要がなく、前記傾斜検出装置の小型化を図ることができると共に、傾斜を高精度に検出することができる。

又、前記ピボット部３に印刷、刻印、露光等により前記角度検出パターン６を形成し、該角度検出パターン６で反射されたパターン像の前記受光素子１８上の受光位置を検出するだけであるので、傾斜を検出する為の機構を別途設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。

又、前記角度検出パターン６は、球状物体に印刷、刻印等により形成される為、環境温度変化時の伸縮も略点対称となり、誤差も極小化することが可能である。

又、前記偏光板１１と前記１／４波長板１３とで光アイソレータを形成しているので、特定の偏光方向の反射光のみが前記受光素子１８に受光され、光量の減少が抑制され、充分な光量でパターン像を検出でき、前記傾斜検出装置の傾斜検出精度をより高めることができる。

又、前記偏光ビームスプリッタ１２により、前記角度検出パターン６で反射されたパターン像を全反射するので、前記パターン像が前記偏光ビームスプリッタ１２を透過して前記光源７側に到達することがなく、又該光源７からの照明光が前記受光素子１８に受光されることがなく、前記傾斜検出装置の動作を安定させることができる。

又、前記投光光軸８上に前記集光レンズ１４を設け、前記投光レンズ９により平行光束とされた照明光を前記角度検出パターン６に対して集光しているので、前記偏光板１１を通過する過程で光強度が減少した場合であっても、十分な光強度を有する前記角度検出パターン６のパターン像を前記受光素子１８に投影することができる。

尚、本実施例では、前記投光光軸８上に前記偏光板１１と前記１／４波長板１３とを設け、前記偏光板１１と前記１／４波長板１３とで光アイソレータを形成しているが、前記偏光ビームスプリッタ１２の入射面に例えばＰ偏光の光のみを透過させる偏光特性を有する偏光膜を蒸着し、前記偏光ビームスプリッタ１２の射出面に１／４波長膜を蒸着し、前記偏光ビームスプリッタ１２単体で光アイソレータを形成する様にしてもよい。この場合、前記偏光板１１と前記１／４波長板１３とを省略することができ、前記傾斜検出装置をより小型化することができる。

又、Ｓ／Ｎ比が特に問題とならない場合は、光アイソレータを省略することもできる。

２傾動基板
３ピボット部
５傾斜検出部
６角度検出パターン
７光源
８投光光軸
９投光レンズ
１１偏光板
１２偏光ビームスプリッタ
１３１／４波長板
１４集光レンズ
１７結像レンズ
１８受光素子
２４回転レーザ装置
３１レーザ投光器

Claims

固定部と傾動基板とがピボット部を介して相対回転可能に設けられ、前記固定部と前記傾動基板のいずれか一方が前記ピボット部と一体に構成され、前記固定部と前記傾動基板のうち、前記ピボット部に対して相対回転する側に設けられた傾斜検出部と、前記ピボット部に形成された角度検出パターンとを具備し、前記傾斜検出部は前記ピボット部に照明光を照射する光源と、前記ピボット部で反射された照明光を受光する受光素子と、該受光素子にパターン像を投影する光学系と、前記ピボット部が回転した場合の、前記受光素子に投影される前記パターン像の投影位置に基づき前記ピボット部の回転を検出する演算部とを具備することを特徴とする傾斜検出装置。
前記光学系は、光軸上に配設された偏光板と、偏光ビームスプリッタと、１／４波長板とを具備し、前記偏光板と前記偏光ビームスプリッタと前記１／４波長板とを介して前記ピボット部に照明光を照射し、該ピボット部で反射された前記パターン像を前記１／４波長板と前記偏光ビームスプリッタとを介して前記受光素子に受光させる請求項１の傾斜検出装置。
前記偏光板は前記偏光ビームスプリッタの入射面に形成された偏光膜であり、前記１／４波長板は前記偏光ビームスプリッタの射出面に形成された１／４波長膜である請求項２の傾斜検出装置。
傾動可能に設けられ、レーザ光線を水平方向に偏向し回転照射するレーザ投光器と、該レーザ投光器を傾斜させる傾斜部と、前記レーザ投光器の目標傾斜角を設定する傾斜設定部とを具備する回転レーザ装置であって、前記傾斜設定部は前記レーザ投光器の軸心と直交するベースプレートと、該ベースプレートに対してピボット部を介して傾動可能に設けられた傾動基板と、該傾動基板に設けられ、該傾動基板の水平を検出する傾斜検出器と、前記ピボット部に形成された角度検出パターンと、前記傾動基板に設けられた請求項１に記載の傾斜検出部とを具備することを特徴とする回転レーザ装置。