JP7390982B2 - 受光器および回転レーザ受光測定器 - Google Patents

Description

本発明は、受光器および回転レーザ受光測定器に関する。

従来、光路を屈折して目標を測定する計測システムとして、例えば特許文献１のような回転自在に設けられた一対のウェッジプリズムと、この一対のウェッジプリズムそれぞれを個別に回転する一対の駆動手段と、一対のウェッジプリズムそれぞれの回転角を検出する一対の角度検出手段と、を備え、視野を広げても高精度に目標を測定できる回転レーザレベルを用いたものが知られている。

上述したような回転レーザレベルでは、水平方向に照射されたレーザ光を鉛直軸まわりに回転させることで回転レーザの全周に水平基準面が作られ、受光器でレーザ光を受光することで受光器の水平基準面からの高さを把握できるようになっている。

特開２００１－６６１３８号公報

しかしながら、従来の場合には、受光器の受光範囲が例えば通常±４５°程度の範囲に制限されることから、受光範囲にレーザ光が入射されるように受光器の向きを調整する必要があり、測定に時間や手間がかかるという課題が生じているため、その点で改善の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、受光範囲を広げることができ、測定の作業にかかる時間や手間を低減できる受光器および回転レーザ受光測定器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る受光器は、測定に用いられる発光器から発光されるレーザ光を受光する受光面と、前記受光面の左右両側に互いに間隔をあけて設けられた一対の半円筒プリズムと、を備え、前記半円筒プリズムは、円筒軸を鉛直方向に向けるとともに湾曲面を外方に向けて配置されていることを特徴としている。

本発明では、受光器の受光面の左右両側に半円筒プリズムが設けられているので、受光面に対して小さい入射角で入射されるレーザ光を半円筒プリズムに屈折させて受光面に向けて集光することができる。これにより、本発明のような半円筒プリズムを取り付けていない従来の受光器に比べてより多くの光束を受光面で受けることができ、受光器における受光範囲を広くすることができる。
したがって、広範囲にわたって測定する場合において、受光器や発光器の設置エリアを広げることができるうえ、盛替え頻度を少なくすることができる。

また、本発明に係る回転レーザ受光測定器は、上述した受光器を鉛直方向の回転軸回りに周回させる回転装置に設けたことを特徴としている。

本発明では、受光器が回転軸回りに回転可能に設けられているので、受光器の受光面で受光可能な受光角度範囲をより広くすることができるそのため、発光器を固定した状態で配置することが可能となり、発光器の盛替えを少なくできる利点がある。

本発明の受光器および回転レーザ受光測定器によれば、受光範囲を広げることができ、測定の作業にかかる時間や手間を低減できる。

本発明の実施形態による受光器を備えた受光測定器の斜視図である。 受光器と発光器の関係を模式的に示した平面図である。 受光面と半円筒プリズムの構成を示した図である。 受光器を備えた回転レーザ受光測定器と発光器の構成を示す平面図である。 回転レーザ受光測定器を水平方向に移動させる状態を示した平面図である。 発光器と回転レーザ受光測定器を長方形状の施工領域に配置した状態を示した平面図である。 図２に示す受光器をトラススクリードに配置した一例を示す平面図である。 従来の受光器をトラススクリードに配置した一例を示す平面図であって、図７に対応する図である。 図７に示すトラススクリードでカーブ部を施工する状態を示した平面図である。 図８に示すトラススクリードでカーブ部を施工する状態を示した平面図である。

以下、本発明の実施形態による受光器および回転レーザ受光測定器について、図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態による受光器１は、目標の高さを計測の際に使用される。なお、本実施形態の受光器１は、自動追尾、動的計測または監視に使用することもできる。

受光器１は、箱状の受光器本体１１と、受光器本体１１の前面１１ａにおいて測定に用いられるレーザ照射器からなる発光器２から発光されるレーザ光Ｌを受光する受光面１２と、受光面１２の左右方向Ｘの両側に互いに間隔をあけて設けられた一対の半円筒プリズム１３（１３Ａ、１３Ｂ）と、を備えている。

受光器１は、地盤や床面に接地される三脚１５に円盤状の支持盤１４を介して支持されている。この受光器１は、例えば支持盤１４に対して鉛直方向Ｙを回転中心として回転可能に設けることもできる。ここで、受光器１に三脚１５が設けられたものを受光測定器１０とする。

受光面１２は、受光器本体１１の前面１１ａで鉛直方向Ｙに延びている。

一対の半円筒プリズム１３Ａ、１３Ｂは、円筒軸を受光面１２の長さ方向と同じ鉛直方向Ｙに向けるとともに湾曲面１３ａを外方に向けた状態で、裏面側に位置する平面１３ｂを受光器本体１１の前面１１ａに接着されている。一対の半円筒プリズム１３Ａ、１３Ｂは、それぞれの円筒軸が受光面１２を挟んだ両側において互いに平行になるように配置されている。そして、半円筒プリズム１３Ａ、１３Ｂの上端の高さ位置が少なくとも受光面１２の上端と同等以上、半円筒プリズム１３Ａ、１３Ｂの下端の高さ位置が受光面１２の下端と同等以下となっている。

半円筒プリズム１３Ａ、１３Ｂは、発光器２の発光面２ａから受光面１２に向けて照射されるレーザ光Ｌを湾曲面１３ａで屈折するものである。湾曲面１３ａで屈折されるレーザ光Ｌの屈折角度は、プリズムの材質、湾曲面１３ａの湾曲率、すなわち屈折率によって決められる。そのため、図３に示すように、本実施形態の受光面１２への受光範囲θ２は、屈折によって受光面１２に入射されるレーザ光Ｌが所定の入射角度となる屈折率、湾曲率、材質の半円筒プリズム１３Ａ、１３Ｂが設定されている。

湾曲面１３ａは、円筒軸方向から見て真円である。本実施形態では、通常では受光面１２で受光できない角度で入光する入射光線Ｌａが半円筒プリズム１３Ａ、１３Ｂの湾曲面１３ａで屈折された複数の屈折光線Ｌｂが集光される集光部Ｌ０が受光面１２に達するように設定されている。

次に、図４に示す回転レーザ受光測定器１０Ａは、上述した受光器１を備え測定器の他の一例である。回転レーザ受光測定器１０Ａは、受光器１を鉛直方向の回転軸回りに周回させる回転装置１６に設けた構成となっている。
回転レーザ受光測定器１０Ａでは、回転軸を有する回転装置１６の先端に受光器１が設けられている。回転装置１６の回転軸が発光器２に対向する位置に配置するように回転レーザ受光測定器１０Ａを配置し、回転装置１６を回転させたときに受光器１の受光面１２で受光可能な受光角度範囲（受光範囲θ４）を広くすることができる。回転レーザ受光測定器１０Ａにおける受光範囲としては、図４に示すように、従来の半円筒プリズム１３を設けない受光面３２を有する受光器３の場合の受光範囲θ３に比べて広くすることができる。図４で符号３０Ａは、従来の受光器３を回転装置３６に備えた従来の回転レーザ受光測定器を示している。

次に、図５は、同じ固定位置で回転可能に配置される発光器２から発光されるレーザ光Ｌに対して受光器１（回転レーザ受光測定器１０Ａ）における受光可能な水平距離を示している。本実施形態の回転レーザ受光測定器１０Ａでは、第１距離Ｄ１の範囲（受光角度θ６）で設置可能である。一方、従来の受光器３の場合には第１距離Ｄ１より小さい第２距離Ｄ２の範囲（受光角度θ５）となっている。つまり、本実施形態の場合には、固定位置に配置される発光器２に対して動作範囲や設置エリアを拡大することができる。

図６は、長方形の施工領域４において、発光器２と受光器１（回転レーザ受光測定器１０Ａ）を配置して測定する具体的な一例を示している。この場合には、回転レーザレベル等の回転可能な発光器２を施工領域４の第１隅部４Ａに設置し、移動可能な回転レーザ受光測定器１０Ａを第１隅部４Ａから短辺方向に沿って第２隅部４Ｂ及び長辺方向に沿って第３隅部４Ｃまで移動させた状態を示している。

この場合には、受光器１を適切な角度で取り付けることで、回転レーザ受光測定器１０Ａによって長方形の施工領域４のすべての範囲での測定を行うことが可能になる。そのため、例えば施工領域４で移動しながら施工する施工機械に受光器１を設けておくことで、発光器２を移動したり盛り替えることなくその位置を測定しながら施工領域４のすべてを施工することができる。

次に、図７に示すように、本実施形態の受光器１は、トラススクリード６を使ったコンクリート打設の施工に採用することもできる。この場合、トラススクリード６に複数（図７では４つ）の受光器１をトラススクリード６の長さ方向（打設領域５の幅方向）に間隔をあけて設置し、これら受光器１の受光面１２に向けて打設領域５の外方に設置した回転式レーザレベルからなる発光器２より発光されるレーザ光Ｌを受光することにより、トラススクリード６のレベルを測定する。発光器２は鉛直方向を回転軸として回転させることにより各受光器１に向けてレーザ光Ｌを照射することができる。
ここで、トラススクリード６は、紙面で左から右に向けて移動することで打設する。そして、打設領域５における符号５Ａはコンクリート打設後の領域であり、符号５Ｂはコンクリート打設前の状態で配筋された状態を示している。

このときのトラススクリード６と発光器２との距離Ｄ５は、図８に示す従来の半円筒プリズム１３を有しない受光器３をトラススクリード６に設けて測定する場合の、トラススクリード６と発光器２との距離Ｄ６よりも小さくすることができる。すなわち、従来の場合には、図８に示すように、発光器２はトラススクリード６の長さに応じてトラススクリード６のスタート位置から離れた距離Ｄ６に設置する必要がある。

図７に示す本実施形態の受光器１の場合には、レーザ光Ｌの入射光範囲が広がっていてレーザ光Ｌの入射角が小さなレーザ光Ｌも受光することが可能であるので、発光器２をトラススクリード６に近づけて設置することができ、図８の従来の受光器３の場合に比べて所定位置に設置された発光器２で受光可能なトラススクリード６の移動距離を大きくすることができる。

なお、トラススクリード６が打設に伴って移動して発光器２から離れると受光器１の受光面１２で受光するレーザ光Ｌの強度が弱まるため、発光器２の盛り替え作業が行われるが、受光器１の入射光範囲が広がっていることから盛り替えの間隔を大きくすることができる。

また、図９に示すように、打設領域５にカーブ区間が設けられている場合には、トラススクリード６が移動するにしたがって受光器１へのレーザ光Ｌの入射角が変化し、カーブ区間でも発光器２の盛替え間隔を長くすることができる。
一方、図１０に示すような従来の受光器３の場合には、本実施形態による受光器１の場合に比べてカーブ区間の早いタイミングでレーザ光Ｌの入射角が小さくなる受光器３が生じるため、発光器２の盛替え頻度が増えることになる。

次に、上述した受光器１および回転レーザ受光測定器の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態では、図１及び図２に示すように、受光器１の受光面１２の左右両側に半円筒プリズム１３Ａが設けられているので、受光面１２に対して小さい入射角で入射されるレーザ光Ｌを半円筒プリズム１３Ａ、１３Ｂに屈折させて受光面１２に向けて集光することができる。

これにより、本実施形態のような半円筒プリズム１３を取り付けていない従来の受光器に比べてより多くの光束を受光面１２で受けることができ、受光器１における受光範囲を広くすることができる。
したがって、広範囲にわたって測定する場合において、受光器１や発光器２の設置エリアを広げることができるうえ、盛替え頻度を少なくすることができる。

また、本実施形態では、受光器１が回転軸回りに回転可能に設けられているので、受光器１の受光面１２で受光可能な受光角度範囲をより広くすることができるそのため、発光器２を固定した状態で配置することが可能となり、発光器２の盛替えを少なくできる利点がある。

上述のように本実施形態による受光器１および受光測定器１０、回転レーザ受光測定器１０Ａでは、受光範囲を広げることができ、測定の作業にかかる時間や手間を低減できる。

以上、本発明による受光器および回転レーザ受光測定器の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態の受光器１に設けられる一対の半円筒プリズム１３Ａ、１３Ｂの大きさ、湾曲面１３ａの曲率、材質、屈折率などの構成は、設定する受光面１２に入射するレーザ光Ｌの入射角度に応じて適宜決定することができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ 受光器
２ 発光器
１０ 受光測定器
１０Ａ 回転レーザ受光測定器
１１ 受光器本体
１２ 受光面
１３、１３Ａ、１３Ｂ 半円筒プリズム
１３ａ 湾曲面
１６ 回転装置
Ｌ レーザ光

Claims (2)

1. 測定に用いられる発光器から発光されるレーザ光を受光する受光面と、
   前記受光面の左右両側に互いに間隔をあけて設けられた一対の半円筒プリズムと、
   を備え、
   前記半円筒プリズムは、円筒軸を鉛直方向に向けるとともに湾曲面を外方に向けて配置されていることを特徴とする受光器。
2. 請求項１に記載の受光器を鉛直方向の回転軸回りに周回させる回転装置に設けたことを特徴とする回転レーザ受光測定器。
   

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