JPH05503783A - 自動鉛錘及び水準工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は手工具に関し、本発明はより詳細には、はぼ巻尺の寸法及び形状を有し 、比較的正確な船離測量及び水準測量の操作を行うために用いられるレーザビー ムを投射するためのコンパクトな手工具に関する。この装置は、アラインメント あるいはレイアウトに用いられる指針ビームを投射するための他の用途を有する 。

種々の測量及び大工仕事用の工具は、従来からレーザを用いている。例えば、米 国特許第３．８９７．６３７号、第３，７７１．８７６号、第４．．２２１．４ ８３号、第４．６７９．９３７号、第４．７８１．４５７号、第４．８５２．２ ６５号及び第４．９１２，８５１号の各号明細書を参照されたい。

米国特許第３，８９７．６３７号においては、垂直方向及び水平方向の両方のビ ームを投射するためのヘリウム−ネオンレーザを用いた水準及び心合わせ工具が 開示されている。この装置は、自己水準測量を行うものではなく、手操作による 水準測量を必要とした。その装置はかなり大きく、外部の電源に接続する必要が あった。

米国特許第３．７７１，８７６号は、平面的なあるいは円錐形の光学的な基準面 を発生するレーザ装置を指向していた。この装置は、可撓性の懸架部材から垂下 する振り子を用い、この振り子は自己水準測量を行うために光源を有していた。

二重ミラーあるいはプリズム装置を用い、振り子からのビームの入射角から９０ ０の角度で装置からビームを反射させていた。二重ミラー（時々ペンタプリズム と呼称される）装置はユニットに固定され、振り子からの光線ビームの接近角度 を変えることができるようになされていた。

本発明の譲受人に譲渡されたランド−（Ｒａｎｄｏ）の特許第４．　２２１．　 ４８３号は、レーザビーム水準器具を開示しており、この器具は、該器具におけ る小さな度合いの傾斜を補償するために、レーザダイオードのビームを平行化す るレンズを移動させる原理を用いている。平行化レンズは、振り子として懸架さ れ、平行化されたビームを真に垂直な位置に維持する効果を有しており、これに より器具の限定された運動範囲において自己水準測量を提供する。

これも本発明の譲受人に譲渡された米国特許第４．６７９．９３７号は、バッテ リ駆動される自己水準型の測量工具を開示している。三脚台の上に設置されるよ うに設計されたこの工具は、水準測量及びアラインメント用の基準を提供する。

はぼ水平であるが平坦ではない光線の円錐を反射コーンから投射するための光源 としてのレーザダイオードを有する上記装置は、本発明に関連のある傾斜補償構 造を備えている。反射コーンはワイヤにより懸架され、該ワイヤは、ミラーコー ンの先端を真の船離からの器具の傾斜誤差の角度の半分にする制御された剛性を 有している。

建築現場においである選択された高さを検定するための業者用の工具が、本発明 の譲受人によって、モデル８４０ビルデイングレーザ（Ｍｏｄｅｌ　８４０Ｂｕ ｉｌｄｉｎｇ　Ｌａ５ｅｒ）として１９７０年代に販売されていた。この製品は 、垂直方向のビームを放射することもできた。この製品は、ヘリウム−ネオンレ ーザを有し、内部バッテリで駆動されていた。この装！は自己水準型ではない。

これもまた本発明と共に所有されている米国特許第４．８５２，２６５号及び同 第４，９１２．８５１号は、レーザダイオードを用いた水準測量、船離測量及び アラインメント工具を開示しており、この工具は、ハウジングのレベルからの小 さな傾斜の変動を補償するための傾斜補償手段を有していた。この装置は、例え ば工具を床の水平でない部分に置いたときに、ハウジングの真の水平からの２つ の変動方向のいずれかにおける傾斜を補償していた。この装置は最大的５°まで の傾斜誤差を補償し、工具からほぼ真に垂直なあるいはほぼ真に水平な向きでビ ームを投射するといわれていた。

真に垂直なビームあるいは真に水平なビームを投射する能力を得るために、最後 の２つの上記米国特許の水準／船離工具は、その好ましい実施例において単一の 振り子重の傾斜補償装置を用い、投射されるビームの向きの切り替えは、ダイア ルホイールを９０°回転させることにより行なっていた。ダイアルホイールの回 転は、二重ミラーの直角なデフレクタを傾斜補償された垂直方向のビームの経路 上に動かし、これを水平に撓ませる。好ましい実施例においては幾分レベルの形 状のハウジング自身は、水平方向の投射及び垂直方向の投射の両方について同一 の向きに止まる。

上で参照した最後の２つの特許は効果的な水準測量、船離測量及びアラインメン ト工具を開示しているが、これら従来の装置はいずれも、以下に説明する本発明 の水準測量、船離測量及び指針ビーム装置のようには、コンパクトではな（、操 作における融通性をもたず、容易に搬送できず、また堅固なものではなかった。

発明の総括 本発明は、はぼ巻尺の寸法、形状及び感覚である小さくコンパクトな工具におい て、上述の目的を達成する。本工具は、好ましい実施例において単一のビーム出 口窓を有しており、上述の装置よりも操作がより簡単である。内部の傾斜補償手 段が有効に作用し、ハウジングが一側部すなわち縁部で着座している時には、投 射されるビームをほぼ真の垂直の向きにし、また、）１ウジングが第１の側部と は直角な他の側部すなわち縁部で着座するように動いた時には、はぼ真に水平な ビームの向きを得る。好ましい実施例においては、２つの別個の傾斜補償手段が ハウジングの中に含まれ、第１の傾斜補償手段は、垂直方向のビームを投射すべ き時の傾斜の補正を行い、第２の傾斜補償手段は、水平方向のビームを投射すべ き時の傾斜を補正を行う。

２つの傾斜補償装置は、工具の１つの向きに対して斜交して設けられるミラーを 有する重り付きの振り子と、９０°回転した位置に対して斜交して設けられる第 ２のミラーを有する重り付きの片持ち型の装置を備えることができる。第２のミ ラーは、この第２の位置においてビームの経路を遮断し、傾斜に対する補償を行 う。

更に工具は、工具のハウジングがこのノ＼ウンングの幅広で大きな表面とするこ とのできる第３の側部で着座した時に、レーザビームの位置を固定し、これによ り、何等傾斜補償されることなくビームが工具／）ウジングと相対的に不動化さ れるようにする手段を備えるのが好ましい。このモードにおいては、工具は指針 すなわちアラインメントの目的でビームを投射するのに有用である。

多くのタイプの補償手段を工具に用いることができるが、採用される最も好まし い補償手段は、簡単で、容易に較正でき、信頼性を有し、更に、見かけの原点が 可能な限りユニットのハウジングの底部に接近していてパララックス誤差が極力 小さい投射光線ビームを与えるような補償手段である。

本発明のある特定の実施例においては、補償手段は、垂直方向に投射されたビー ムの傾斜補償を行うための重り付きの振り子装置と、水平方向に投射されたビー ムの補償を行う重り付きの片持ち型の装置とを備える。垂直方向の補償装置の一 実施例においては、振り子型の補償装置は２軸線型の振り子であって、この振り 子は、重力の影響下で、ミラーに入射しかつ反射されるビームを含む平面のほぼ 中で第１の度合いのミラー運動の補償を行い、はぼ直交する平面においえ異なっ た第２の度合いのミラー運動の補償を行う。これは、工具が傾斜する方向（ある いは方向の組み合わせ）に関係なく、真に垂直なビームの向きに対する正確な補 償を達成する。一方の方向において他方の方向よりもより重い寸法を有するワイ ヤあるいはロッドとすることができる振り子装置が、ユニットが受ける傾斜の値 の約０３８でミラー表面の角度の向きを変えることにより、器具の傾斜を実質的 に補正する。補正の考慮は、横方向の傾斜に対する場合と、ミラーに入射し反射 するビームの平面における傾斜の場合では若干異なっている。横方向の平面にお いては、幾分大きなミラーの傾斜補正が必要であり、その理由は、レーザダイオ ードビームが斜交した角度からミラーに接近するからである。

他の実施例においては、対称的な断面の丸いワイヤあるいはロッドを用いて垂直 方向の補償を行う。その結果生ずる横方向の傾斜補償誤差は、短い範囲において 殆ど問題がない。

本明細書に記載する本発明の好ましい実施例は、構成及び使用における効率性と 共に堅固さ、独立性及びコンパクト性の目的を達成するものと信じるが、他のタ イプの傾斜補正を用いることができる。船離ビームを発生させるための他の方法 及び装置は、米国特許第４．２２１．４８３号の如き振り子型のレンズと、米国 特許第３．７７１．８７６号の如き振り子型のレーザアセンブリと、米国特許第 ４．７８１．４５７号の如き振り子型のプリズムと、ドイツ特許第２．　９４４ ゜４０８号の如き振り子型の窓とを備える。これらの装置はより高価であると考 えられるが、ビームが垂直方向の補償装置に到達する前に、ビームを遮断する水 平方向の補償装置と共に作動させることができるであろう。

本発明により達成される重要な目的は、水準測量、船離測量及び指針装置の使用 が簡単であることである。上で参照した米国特許第４．８５２，２６５号及び同 第４．９１２．８５１号に記載されるように、装置の外側の機械的なダイアルを 回転させるのではなく、巻尺の寸法を有するコンパクトな工具を、ビーム出口窓 を垂直方向あるいは水平方向に向けた状態で、ある表面の上に単に定１する。

傾斜補償及び適正な傾斜補償装置の選定（垂直方向あるいは水平方向に対して） は、採用する特定の補償手段により自動的に行われる。また上述のように、固定 したほぼ水平方向の指針ビーム又は基準ビームに対して本装置を用いる時には、 　′装置を第３の側部、すなわちより大きな平坦な側部で単に着座させる（好ま しい実施例においては、装置を広い側部で着座させることができる）。これによ り、レーザビームに対する傾斜補償装置の位置が固定され、また工具ハウジング に関してビームが安定化される。

従って、本発明のある好ましい実施例においては、水準、船離及びアラインメン トを表す携帯型のレーザビーム投射装置は、手で持ち運び可能なハウジングを備 え、該ハウジングは、平坦な面上に安定的に着座することのできる少なくとも２ つの側部を有し、これら２つの側部は互いにほぼ直交している。これらの側部は 、ハウジングの２つの狭い縁部であるのが好ましい。少なくとも１つの可視レー ザ光線の平行化されたビームを発生するためのレーザ手段がハウジング内に設け られる。ビームを外方に投射するビーム出口窓がハウジングに設けられる。ハウ ジングの中のビーム指向手段は、上記２つの側部の第１の側部がほぼ水平に保持 されている時に、レーザ源手段からのビームを出口窓を介してハウジングの外へ 垂直方向に指向させ、また上記２つの側部がほぼ水平方向に保持されている時に は、レーザ源手段からのビームを出口窓を介してハウジングの外方へ水平方向に 指向させるように作動する。ハウジングの中でビーム指向手段に関連して設けら れる傾斜補償手段は、ハウジングが上記２つの側部の一方を真に水平ではなくあ るいは真に垂直ではない表面に接した状態で着座している時に、上記ハウジング の比較的小さな傾斜角度を補正する。傾斜補償手段は、上記比較的小さな傾斜角 度にも拘わらず、ビームを上記出口窓を介してほぼ真に垂直な向き又はほぼ真に 水平な向きで投射する。

ある特定の実施例においては、レーザ源手段は２つの別個のレーザダイオードを 備え、その一方は垂直方向のビームを投射し、他方は水平方向のビームを投射す る。従って、ダイオード／レンズアセンブリは各々の傾斜補償装置に設けられる 。適宜な形態のスイッチが設けられ、水平方向のダイオードビームあるいは垂直 方向のダイオードビームを励起する（あるいは、必要に応じて２つのビームを同 時に投射することができる）。そのような２ダイオード型の装置の好ましい実施 例においては、ハウジングは依然として単一の出口窓を備え、上記２つのダイオ ードの間での選択を行うために水銀スイッチを用いることができる。ハウジング が垂直なビームを投射する位置に動いた時には、第１のダイオードのスイッチが オンされ、第１の傾斜補償装置を用いて傾斜補償が行われる。／１ウジングが水 平なビームを投射する位置に動いた時には、第２のダイオードが励起されて別個 のビームを投射し、このビームはこの第２の向きにおける傾斜に対する補正に有 効な別個の傾斜補償装置から反射する。

代替的に、本発明の２レーザダイオード／２レンズ型の実施例は、傾斜補償ミラ ーを用いるのではな（、それら自身が傾斜補償する２つのダイオードを有するこ とができる。

本発明の別の重要な特徴は、ハウジングが適所に設定された後に、可能な限り迅 速に投射されたビームをほぼ真に垂直な向きに、あるいはほぼ真に水平な向きに 安定化させるように、傾斜補償装置の運動をダンピングすることである。これは 液体ダンピングにより行うことができ、一方は垂直方向用で他方は水平方向用の ２つの別個の傾斜補償装置が液体の中に封止される。レーザダイオードビームは 液体に入り、その液体の中の２つの補償装置の一方から反射されて出口窓に向け て再指向される。ダンピング液体及びビームが通過するガラスの界面の屈折率が このタイプのダンピングにおいては考慮される。

代替例として、本装置は、上記米国特許第４．８５２．２６５号及び同第４゜９ １２．８５１号に記載される如き空気ダンピングあるいは磁気ダンピングを用い ることができる。上記特許明細書の開示は、本明細書において参照されている。

従って本発明の基本的な目的は、船離あるいは水平なレーザビーム又は指針レー ザビームを投射するための簡単で、非常にコンパクトでありかつ容易に使用でき る手工具を提供する提供することであり、この装置においては、ハウジングが水 平ではない表面に保持すなわち着座した時に、このハウジングの比較的小さな傾 斜角度に関係なく、はぼ真に垂直な向き及びほぼ真に水平な向きのレーザビーム が得られる。本発明の主要な目的は、ハウジングが垂直方向の投射状態がら水平 方向の投射状態へあるいはその反対に再配向された時に、重力を用いて一方のタ イプの補償から他方のタイプの補償へ切り替える工具を提供することである。

更に、重力を用いて、ハウジングが第３の側部で着座している時には、傾斜補償 装置を消勢し、これら傾斜補償装置の少な（とも一方を固定することにより、補 償された垂直方向あるいは水平方向のレーザビームから固定された指針ビームへ 切り替えることができる。上記及び他の目的並びに本発明の効果及び特徴は、添 付の図面を参照して以下の好ましい実施例の記載を読むことにより明らかとなる 図１は、本発明による振り子、レベル及び指標工具の斜視図であり、垂直方向に ビームを投射するために装置を用いている状態を示している。

図２は、水平方向のビームを投射するために、本発明の工具が他のモードで用い られている状態を示す図１と同様な斜視図である。

図３は、指標ビームを投射するために別のモードで用いられている工具を示す更 に別の斜視図である。

図４は、ある好ましい実施例における工具の構造を断面で示す立面図であり、こ の工具は、垂直方向のビーム投射に対する第１の傾斜補償及び水平方向のビーム 投射に対する第２の傾斜補償（不作動）を備えている。この工具は、図１に示す ように船離測量すなわち垂直方向のアラインメントを行う工具として用いられる 状態で示されている。

図５は、図４と同様の側方断面図であるが、図２に示すように傾斜補償された水 平方向のビームを投射するために用いるために工具を９０°回転させた状態を示 している。

図６は、本発明の２レーザ／レンズ型の実施例を示す概略的な立面図である。

図７は、本発明の水平方向の船離補償装置の好ましい実施例を示す分解斜視図で ある。

図８は、本発明の一実施例における水平方向の傾斜補正装置の作用を幾分概略的 に示す部部的な立面図である。

図９は、水平方向の補償装置の一部を示す分解斜視図である。

図１０は、本発明の傾斜補償装！の原理を更に説明する分解斜視図である。この 図面は、図３に示す指針モードにおいて用いられる重力により作動されるブレー キを示している。

図１１は、図１０に示す装置及び方法のある態様を示す図である。

図１２は、工具の液体ダンピング媒体から生ずる異なった角度の効果を示す概略 図である。

図１３Ａ、図１３Ｂ１図１３Ｃ及び図１３Ｄは、工具の一部として巻尺を含んで いる本発明の他の実施例を示す一式の斜視図である。

図１４及び図１５は、巻尺が水準／船離インジケータと一体になった本発明の更 に別の実施例を示す斜視図である。

図１６は、傾斜補償されたビームを垂直方向上方及び下方に投射するための装置 を示す概略断面図である。

好ましい実施例の説明 図面において、図１、図２及び図３は、第１の側部すなわち縁部１４を着座させ た時に船離レーザビーム１２ｖを垂直に突出させている状態（図１）、第２の側 部すなわち縁部１６を着座させた時にビーム１２ｈを水平に突出させている状態 （図２）、及び他の側部すなわち広く平坦な側部１８を着座させた時にビーム１ ２ｐをほぼ水平に突出させている状態（図３）の一連の姿勢で用いられる船離、 水準及び整合（アラインメント）工具１０を示している。

工具１０は、概ね巻尺（例えば約７．６ｍ（２５フイート）のポケット型巻尺） の形状及び寸法を有するハウジング２０を有している。この工具は、各々の縁部 の面１４及び１６に沿った長さ又は高さは約１０ｃｍ（約４インチ）以下とする のが好ましく、より好ましくは、約９．５ｃｍ　（３−３／４インチ）よりも小 さいのがよい。工具のハウジングの厚みは約５ｃｍ（約２インチ）よりも小さい のが好ましく、より好ましい実施例においてはその厚みは約３．２ｃｍ　（１− １／４インチ）よりも小さくすることができる。

側面すなわち縁部の表面１４．１６は、水平な面（又は垂直な面）に安定して着 座できるものでなければならない。この目的のために、側面は図示のように平坦 であり、また互いに直角であるのが好ましい。しかしながら、使用者に対して幾 つかの直線的な目視可能な表示が提供され、これにより、使用者に工具の全体的 な整合の指標が与えられる限りにおいて、面に対する安定性を得るためにエンボ ス（凹凸）又は脚部を設けることができる。

図１及び図２は、ハウジングの縁部１４及び該ハウジングの大きく平坦な側部２ ４に形成されるノツチ２２と、側縁部１６に設けられた線又はノツチ２６と、側 縁部１６の中央に設けられかつビームが出る窓３０に隣接するノツチ２８とがハ ウジングに設けられていることを示している。種々の形態を取ることのできるこ れらの視覚的なインジケータ（指標）は、図面に示すように基準線又はマーク３ ２．３４又は３６を基準にして工ＪｉＬ１０を整合させるために設けられている 。

これら視覚的な整合のインジケータは、図示のように突出したレーザビーム１２ Ｖ又は１２ｈに関する基準を与える。図示のようにまた下記に説明するように、 工具１０には、特に図１に示すビームが垂直に投射されるモードに対して、２つ の軸線に沿って傾斜補償が設けられており、ハウジングの基準マークに可能な限 り近づけて維持するために見かけのビーム源が制御される。

これは、工具が大幅に傾斜した時の正弦誤差を減少させる。

図示のように、外部の電源スィッチ３８をハウジング２０の外側に設けることが できる。

図４は、ある特定の好ましい実施例における船離、水準及び指針工具１０の内部 構造を示している。図示のようにマイクロスライド・スイッチとすることのでき るオンオフスイッチ３８が、バッテリ（例えば９ボルトのバッテリ）４０１及び ハウジングの内側に装着された可視レーザダイオード４２に接続されている。

ダイオード台４４を、締め付けた枢動取付体４８によってハウジングの中の安定 構造体４６に接続することができる。この好ましい実施例においては、コリメー ト、レンズ（温度補償されるのが好ましい）５０のダイオード４２からの距離を 、固定ネジ５２によって正確に調節することができる。

この好ましい実施例における本発明の基本的な特徴は、工具は単一のビーム出口 窓３０を有し、使用者は、側縁部１４又は１６を選択して垂直に投射されるビー ム１２ｖ及び水平に投射されるビーム１２ｈを簡単に選べ（図５）、突出したビ ームに対して工具ハウジングの傾斜を補償し、これにより、工具が縁部１４をほ ぼ水平にした状態又は縁部１６をほぼ水平にした状態のいずれの状態に維持され ている場合にでも、実質的に真の垂直にあるいは真の水平にビームを突出させる ことができることである。これは、上述のように種々の方法で達成することがで きる。この好ましい実施例においては、ビームが垂直方向に投射される時に作用 する一つの面、及びビームが水平方向に投射される時に作用する他の面の２つの 交互に現れる反射面を用いて比較的簡単に傾斜の補償を行うことができる。

図４は、第１の反射体が、垂直方向のビーム傾斜を補正するために振り子重り５ ４に固定して取り付けられたミラー５２を備えていることを示している。振り子 重りは、ハウジング内の固定した位置（振り子台）５８から支持された振り子軸 又はワイヤ５６に支持されている。この垂直方向のビームの傾斜の補償において は、対称な断面を有する単純で丸いロッド棒あるいはワイヤ５６を振り子軸とし て用いることにより極めて正確に行うことができる。本明細書において参照する 米国特許第４．８５２．２６５号及び同第４，９１２．８５１号において説明さ れているように、完全な精度を得るためには、１つの軸線に沿う傾斜は、他方の 軸線に沿う傾斜に比較して、異なった度合いの傾斜の補償である必要があり、そ の理由は、ダイオード／レンズのアセンブリからのビーム１２がある角度から補 償ミラー５２に接近するからであることが判明している。しかしながら、もし振 り子のロッド５６が単純な断面を有し、このロッドが入射して反射するレーザビ ームの平面（すなわち図４の紙面における傾斜）において適正に傾斜を補正する ように設計されていれば、直交する方向（図４の紙面において前後方向）におけ るハウジングの傾斜角度はまだ十分に許容可能な精度の範囲内にあることが判明 している。例えば、約３６のそのような傾斜は、工具の上方約３０ｍ（１００フ イート）において約６．４ｍｍ　（０，２５インチ）の誤差を生ずるだけであろ う。

しかしながら、一方又は両方の方向の成分について理想的な傾斜の補償を行うた めには、ロンド５６を一方の方向において他方の方向よりもより大きな剛性を与 えるように横長の楕円形又は矩形の断面にすることができる。このような補正の 原理は、上で参照した特許において展開されかつ十分に説明されている。

図示の好ましい実施例においては、工具を定置した後の振り子重り５４及びミラ ー５２の運動をダンピングは液体のダンピングにより達成されるが、他の適宜な 形態のダンピングを用いることができる。従って、ハウジングは、図面において 符号６０で示す液体包囲空間の中の透明なオイル等の液体を含む。レーザビーム １２は、液体の空間６０とその上方の空気の空間との間の界面の役割を果たすガ ラス（又は他の透明な材料）製の封止プレート６２を通過している状態で示され ている。ビーム１２は次に、下方に向かってダンピング液体を通過し、第１の傾 斜補償ミラー５２に至る。図４に示すように、ビームがガラスの封止プレート６ ２を通過する際に、またビームがダンピング液体に再び入る際に、屈折が生じる 。この屈折の度合いは、プレート６２の屈折率及びオイルあるいは他の液体の屈 折率に依存する。しかしながら、これは、ビームが補償ミラーにより反射される までは固定された関係であり、従って一定である。

実際には、必要に応じてハウジングの内部全体又は出口窓まで及びレンズ５０付 近の点までを液体で充填することができることを理解する必要がある。

図４は液体のダンピング槽をプレート６２に対してほぼ直角に出る補償された垂 直のビーム１２Ｖを示しているが、これは傾斜角度の増加に伴って変更するもの であり、この効果が考慮されている。後に分かるように、また図１２に原理を示 すように、屈折率の変化は補償ミラーにおける位置調節の効果を倍加する。

この好ましい実施例の例として、仮に工具１０が入射面及び反射したレーザビー ムの平面内（すなわち図４の紙面の平面内）で２．８６の角度で傾斜された場合 には、ハウジングの向きに対して出射する船離のビーム１２Ｖについて同様の２ ．８°の全補正を行う必要がある。ある好ましい実施例においては、垂下ミラー ５２及びその接続された構造体を１°傾斜させて設定し補正を行う。この補正は 、ミラー５２に当たって反射するビームにより２倍となって２°になる。また、 屈折率Ｎが１．４である透明な鉱物油のダンピング槽においては、ビーム出口窓 ３０に向かって液体槽を出て空気に入るので、補正は１．　４Ｘ２°＝２．８゜ まで増加する。ビームが若干の角度をなして透明なプレート６２を通過する効果 は、この状況においては無視し得るものである。

図１２は、上記式において用いた関係を示している。液体ダンピングにおけるオ イル又は他の液体の粘性が増大すると、液体の運動ダンピング効果が増大するが 、これと同時に装置の傾斜に対する補償をより緩慢なものとさせる。同時に、粘 性の増加は一般に屈折率の増加に対応し、屈折率の増加はビームの出現角度を増 大させ、従って、正確な補償を行うためには、与えられた傾斜に対してミラー５ ２がより小さな偏差角度を形成することが必要となる。これらの事柄は、工具１ ０に使用するダンピング液体の選択において重要な考慮事項である。

図７は、図４を参照して説明した垂直方向の傾斜補償構造の基本的な要素の幾つ かを分解して示している。図示のように、液体ダンピング槽はプラスチック等で 形成されたタンク６１の中に収容することができる。液体で完全に充満されたタ ンク６１は、図４にも示すように、０リング６１ａにより透明なプレート６２に 接してシールすることができる。この傾斜補償の好ましい特徴は、振り子のミラ ー支持体５４ａ（図４に示すのとは幾分異なった形態で示されている）用のケー シング装置６３を含むことである。ケージング装置６３は、図示の如く切り欠き を形成されたプレートを備えることができ、該プレートは、工具を組み立てた状 態においては、振り子重りあるいはミラー支持体５４ａを跨ぐような位置に設け られている。振り子は十分な間隔を！いて跨がれており、これにより、上述の両 方の直交方向において傾斜に対する補償を適正に行うように作動することができ る。工具をその側部を下にして！いた時にあるいは急勾配で傾斜した角度で置い た時には、ケージング装置６３が振り子装置５４ａの縁部の１つと係合してこれ を実質的に不動化し、これにより、その損傷及び結果的に誤整合を生ずることに なるであろう過剰な動きを防止する。

液体の屈折率の他の重要な効果は、ビームがダイオード／レンズアセンブリ４２ ．５０を出る際のビームの経路が固定することである。液体の屈折率が大きくな ればなる程、液体の中に入る際にレーザビームはより大きく屈折し、従って、ビ ームはダイオード／レンズの与えられた変位した位置に対して垂直に近づいて、 液体の中に入ることができる。これは、第１の傾斜補償ミラー５２からの入射／ 反射角度を減少させ、従って、ミラー５２を水平に近づける。これはまた、対称 的な断面の振り子支持体５６を用いていると仮定して、光ビームの平面に直交す る平面（すなわち図４の紙面の前後方向に伸びる平面）における傾斜補正をより 正確なものとする。換言すれば、平面及び横方向における傾斜に対する理想的な 補正がより同一のタイプの補正を必要とするようになる。（ビーム源をミラー５ ２の直ぐ上方とすることができれば、傾斜補正の問題は両方の方向において実質 的に同一となるであろう）。

本発明の好ましい実施例においては、ミラー５２は、補償された垂直なビーム１ ２Ｖに対して直角な平面から約１７°傾斜している。従って、米国特許第４．９ １２．８５１号において十分に説明されているように、理想的な補正のためには 、ビームの平面及び図４の紙面の平面において作用する振り子ロッド５６の剛性 は、他方の方向におけるよりも幾分大きくなるであろう。

好ましくはかなりの粘性を有するとよい液体のダンピング槽を用いることには他 の重要な利点がある。屈折の効果により、傾斜補正装置の設計をより堅固なもの とすることができる。これは、液体槽が運動可能な部材がハウジングに対して揺 れ動くのを幾分防止するという事実と相俟って、工具をより堅固なものとする。

図４に示すように、可撓性の要素又は片持ち粱７０の端部にある重り６８上に支 持された第２の傾斜補償用の反射ミラー６６は、重力の影響でレーザビーム１２ の経路から外れている。工具１０が面１４で着座している時、又は工具が縁部］ ４によってほぼ水平にした状態で保持されている時には、ミラー／片持ち梁の重 りアセンブリ６６．６８．７０は不作動となる。本発明のこの実施例においては 、第１の傾斜補償アセンブリ５２．５４．５６から第２の傾斜補償アセンブリ６ ６．６８．７０へ切り替える手段は、使用者により機械的に切り替えるレバー調 節等を必要とするのではなく、重力に応答するということが重要な特徴である。

図５は、側部すなわち縁部の表面１６がほぼ水平となる状態に動かされた後の工 具１０を示している。水平ビームの傾斜補償装置アセンブリは図８、図９、図１ ０及び図１１にも詳細に示されており、以下の説明においてはこれら図面も参照 する必要がある。

図５においては、工具１０を用いて傾斜補正された水平なレーザビーム１２ｈが 投射されている。重力の影響により、第２の補償装置の片持ち梁の重り６８は、 片持ち粱７０及び第２のミラー６６を、ダイオード／レンズアセンブリ４２．５ ０からのレーザビーム１２の経路の中に直接入る位置まで、下方に揺動させてい る。従って、第２の補償ミラー５６は、ビーム１２が第１の垂直方向の補償アセ ンブリに到達する前に、このビームを阻止している。このように補正された水平 方向のビーム１２ｈは、図４の垂直方向のビーム１２ｖの位置とは幾分異なった 位置でビーム出口窓３０から外方へ投射される。

図５に示すように、第２の補償装置の片持ち部材７０は、図示のようにこの部材 がビーム１２の経路の中に介挿された時に、はぼ垂直方向に懸架される。しかし ながら、この状態は必然的なものではなく、片持ち部材７０は幾分傾斜した「垂 直」な状態を取ることもできる。片持ち梁の重り６８に取り付けられた釣り合い 重り７２を調節し、工具を較正して水平方向の傾斜補償の度合いを正確にするこ とができる。

工具１０のこの態様においては、第１の垂直方向の傾斜補償アセンブリ５２．５ ４．５６は図示のように不作動である。この態様においては、振り子重り５４は ハウジングの固定された構造体７４に接した状態で着座している。他の状態にお いては、振り子重りを、上述のケージング装置６３（図７）により保持すること ができる。

図４及び図５に示すように、第２の補償装置の片持ち梁部材７０は、ハウジング に接続された取り付はブラケットあるいは他の構造体７６に支持されている。

また図４、図５及び図１０に示すように、構造体７６に接続されたブレーキ重り ７８が設けられてもよい。図１０の分解斜視図に示すように、このブレーキ重り ７８は片持ち部材又は片持ち粱７０の中央の開口８０に設けることができるが、 このようにする目的は、図３に示すように工具の広い側部１８で定置した時に（ 又は反対側の広い側部２４で定置した時に）片持ち梁７０を不動化することであ る。

従って、工具をハウジングに対して相対的に固定された水平方向のビームを向け るための指標ビームとして用いるべき時には、工具のいずれかの幅広い側部を定 置させると、ブレーキ重り７８が若干撓み、２つの片持ち梁のアーム８２の一方 に軽く係合し、これにより片持ち部材７ｏ及びミラー６６をハウジングに対して 相対的に不動化させる。指標ビームのモードにおいては、第１の補償装置アセン ブリ５２．５４．５６がビームの経路から外れる。

図８、図９、図１０及び図１１は、本発明の好ましい実施例における水平方向の 工具補償アセンブリの別の特徴を示している。図８においては、釣り合い重り７ ２、及びネジ切りされたロッド８６に設けられる較正用の微調節装置が示されて いる。図９は、上記アセンブリを更に分解して示している。

図１０及び図１１は、システムにおける力／変位の広範囲の線形性を可能とする 水平方向の補償装置の重要な特徴を示している。すなわち、工具は、水平方向の ビームをほぼ真の水平に維持しながら、かなりの程度傾斜することができる。

図５に示す水平方向のモードにおいて用いられる工具の傾斜角度を、片持ち粱７ ０が適正に設計されていれば、プラスマイナス７°とすることができることが判 明している。プラスマイナスの７°の傾斜に対して、装置は角度２ｏ”以内の精 度を達成することができる。（図５の紙面の前後方向において工具が例えがなり の傾斜角度に亙って傾斜回転した場合でも、ビームの水平方向の精度には実質的 に何等影響を与えないので、水平方向の傾斜補償装置は単一の軸線においてのみ 作動することを注記しておく）。

図１１には片持ち梁の好ましい構造が示されているが、この構造については図８ 、図９、図１０及び図５を共に参照する必要がある。片持ち部材すなわち片持ち 粱７０は、テーバ形状を有する２つの脚部８２により形成されている。これらの テーバ形状の脚部は、これら脚部の断面積が小さくなるに従ってより可撓性を有 するようになる。片持ち梁の重り６８の重心８４が、テーバ形状を有する各々の 脚部８２の２つの側部が交差する点にあれば、ビーム７０の所望の線形的な挙動 が達成される。その理由は、モーメント及び曲げが、一端に集中されるのではな く、ビームの長さに亙って分配されるからである。片持ち粱７０は、テーバ形状 を有する単一の部材とすることができるが、脚部を二股にし、これらの間にブレ ーキ重り７８を嵌挿することができるようにするのがこの実施例においては好ま しい。従って、ブレーキ重り７８を包囲するゴム部材８６は、工具１０がどのよ うな状態で定置されるかに応じて、片持ちの脚部８２のいずれかに係合すること ができる。

図６は、図４及び図５と同様の断面図であるが、２つの別個のレーザダイオード ／レンズアセンブリ４２　ａ１５０　ａ、４２ｂ１５０ｂを有するレーザ振り子 及びレベル工具９０の実施例を示している。図６に示す構造は、上述の如き二重 のレーザ源を有する工具を構成することのできる方法の一例に過ぎない。

図６に示すように、図示の特定の実施例においては、別個のビーム出口窓９２． ９４が設けられており、従って工具をその一方の側部１４ａをほぼ水平にして用 い、これによりビーム１２ｖ又は１２ｈのいずれかを投射するか、あるいは必要 であれば２つのビームを同時に投射する。代替的に、工具が単一のビーム出口窓 を有するように構成し、光学系の幾つか及び第２の水平方向の傾斜補正アセンブ リ９６を図示の角度に対してほぼ直角に設けることができる。そのような単一の 窓を有する実施例においては、２つのビームは、互いに幾分ずれた位置で単一の 窓から投射されることになる。しかしながら、図示の構成の１つの利点は、２つ のビーム１２ｖ及び１２ｈを必要に応じて同時に投射することができることであ る。このようにするために、図示のスイッチ３８に加えて適宜な切り替え装置を 設けることができる。

図６に示す工具９０においては、再び単一の液体ダンピング槽９８を設けること ができる。第２の（水平方向の）傾斜補正アセンブリ９６、及び第１の（垂直方 向の）傾斜補償アセンブリ９９の構造及び機能、並びに他の多くの構造的な特徴 は、工具１０に関して上に説明したものと同様にすることができる。

図１３乃至図１５は本発明の追加の実施例を示しており、この実施例においては 、振り子、レベル及び指標工具は巻尺と一体化されている。

図１３Ａ乃至図１３Ｄにおいては、上に説明した如き振り子、レベル及び指標工 具は、典型的な形状を有する巻尺１０２に枢動連結１００により取り付けられて いる。巻尺１０２及びレーザ工具１０の両方は、これら４つの図面においては、 異なった回転位置及び異なった相対的な回転位置で示されている。図１３Ａにお いては、レーザ工具１０は、例えば工具で上梁又は天井のマークを規準するため に用いることのできる傾斜補償された垂直方向のビーム１２Ｖを投射している。

従って、大工、配管工あるいは他の職人又は作業員は、テープ１０４を用いて、 工具が位置している上方のマークからのある程度水平なあるいはほぼ水平な距離 を測定することができる。工具は、例えば約１２．７ｍｍ　（１／２インチ）等 の特定の増分を巻尺の前方部１０６における読み取りに加え、これにより実際の 基準ビーム１２Ｖまでの距離に補正すべきことを示すマーキングを備えることが できる。

図１３Ｂは、図１３Ａの状態から９０°回転された巻尺１０２を示しており、テ ープ１０４を、このテープ１０４を真の鉛直に保持して垂直方向の距離を測定す るために用いることができることを示している。傾斜補償された垂直方向のビー ム１２ｖは、テープ１０４を厳密に垂直に保持するためのガイドとして用いられ る。

図１３Ｃにおいては、レーザ工具１０は水平な状態まで回転されており、傾斜補 正された水平方向のビーム１２ｈを投射している。従って、レーザビームは、テ ープ１０４を用いて水平方向の線に沿って正確な測定を行うための基準マーキン グビームとして用いることができる。

図１３Ｄにおいては、巻尺１０２は垂直方向の測定を行うように回転されており 、レーザ工具１０は依然として水平方向のビーム１２ｈを投影している。工具の この使用法は図１３Ａに示す工具と同様であり、レーザビームはある離れた点か らの正確な基準を達成する。すなわち、レーザビームは工具を正確に水平に位置 決めし、この工具から上方へ（あるいは下方へ）測定を行って、水平方向のビー ム１２ｈのレベルから上方の（あるいは下方の）与えられた距離における特定の 位置を決定することができる。

図１４及び図１５は更に別の変形例を示している。図１４においては、アームブ ラケット１０８を有する巻尺１０６を、これらブラケット１０８の開口及びレー ザ工具１１０のスナツプ型の接続部１１２を介して、変更されたレーザ工具１１ ０上に嵌着させることができる。図示のように、ビーム窓は図１４に示すスナツ プ型の接続部１１２のすぐ内側に設けることができ、これにより、傾斜補償され た垂直方向のビーム１２ｖは上記開口を通って投射される。

図１５においては、図１４の巻尺と同様な巻尺１０６を、更に変更されたレーザ 工具１１４に同様に嵌着させることができる。レーザ工具１１４には４つのスナ ップ形状の接続部１１６が設けられており、これら接続部は工具の対向する狭い 縁部の対に各々２つずつ設けられている。このようにすると、巻尺１０６を、２ つの直角な状態のいずれか一方に選択的に位置させ、これにより、必要に応じて レーザビーム１２に対して相対的な向きを提供することができる。例えば、レー ザ工具１１４を図１５に示す垂直方向のビームのモードで用い、ビーム１２ｖを 上方すなわち頭上の点に位置決めすることがてきる。このように工具１１４の中 心に位置決めした点に関して種々の半径方向において測定を行うことができ、ま たそのような点から測定された弧を振ることができる。巻尺１０６を９０°回転 させた位置に取り付けた状態で、同様の目的のためのこの工具を用いることがで きる。

図１６は、レーザ工具１２０が振り子ビーム１２２ａ及び１２２ｂを下方及び上 方の両方の方向に投射する本発明の変形例を概略的に示している。図示のように 、一対のダイオード／レンズアセンブリ１２４ａ、１２４ｂが設けられており、 対称的に反対の方向にビーム１２４を投射している。ビーム１２４は上述の如き 液体のダンピング槽の中に入ることができ、この概略的な図面にはダンピング槽 を特に図示していないが、これらビームはそのような液体ダンピング槽の存在に より屈折している状態で示されている。

本発明の好ましい実施例においては、単一の振り子傾斜補償装置１２６を設ける ことができ、この補償装置は、振り子重り１２８、振り子支持ワイヤあるいはロ ッド１３０及び一対の補償ミラー１３２ａ、１３２ｂを備えている。ミラーを取 り付は及び位置決める（すなわち、重り１２８の左側あるいは右側の同じ側に取 り付ける）態様により、上方のビーム１２２ａの補償は、下方のビーム１２２ｂ に対しても同一の補償を行い、両方のビームをほぼ真の垂直に維持することが分 かる。そのような工具は、建築、機械的及び電気的な据え付は及び配管の分野で は種々の用途を有している。ポイントすなわち点を使用者の上方及び下方に位置 決めし、これらポイントを同一の垂直線上に置くことができる。使用者が床に屈 み込むことを必要とせずに、間柱、用材及び壁の鉛直度をチェックすることがで きる。

本発明のレーザ工具を他の工具と一体化することができることを理解する必要が ある。この工具を音響的な距離測定装置と一体化するかあるいは取り付け、その ような装置の精度を大幅に向上させることができる。投射されたレーザビームは 、距離測定装置に対する指標ビームの役割を果たすことができ、これにより、装 置からの距離を測定すべき壁に設けることのできる特殊な音響的な反射板に、装 置を向けることができる。指標ビームは、この方法でなければできない指向方向 の精度を可能とし、小さな反射目標物すなわちターゲットを用いることができる 。そのような指標ビームがなければ、音響的な距離測定装！は、例えば、石積み 壁までの距離とは異なる木材の壁までの距離を読み取る傾向があった。

本発明のレーザ工具にはまた、直定規すなわち直角工具に接続するための手段を 設けることができ、これにより、壁あるいは他の面から正確な角度（例えば９０ °）で水平なレーザビームを投射することを可能とする。

本明細書に記載した工具は高度の融通性を有しており、建設業あるいは他の業界 においてほとんど数え切れない用途を有している。鉛直を得るための器具として 、本工具を垂直であるべき壁あるいは他の部材に沿って位置決めすることができ る。本工具を床に置き、例えば屋根あるいは天井にある頭上の基準のマークに合 わせて停止させ、これにより、例えばバイブ又はダクト等を通すための正確な位 １を床上で決めることができる。水平なビームのモードにおいては、工具はコン クリート礒人の作業のレベルを出すために、又は床又は他の総ての水平な部材の レベルをチェックするために用いることができる。本工具は、枠組み作業あるい はレイアウト作業におけるように、同一のレベルにあるがかなり離れている点の 位置を決定するために用いることができる。本工具はレベル出しに用いることが でき、またこれと同時に指標ビームとして、平行な壁、パイプ、構造部材等の直 線性を規準することもできる。広い側部を着座させることにより、本工具は傾斜 補償を行うことなく、指標ビームとして多（の用途を有する。本工具は所望の状 態でセットすることができ、例えば間柱等の総ての部材あるいは一連の部材の直 線性を検査するだめの可視基準線として用いることができる。このモードにおい ては、傾斜補償が作動しないので、必要に応じて上方あるいは下方に小さな角度 でビームを注意深く向けることができる。

上述の好ましい実施例は本発明の詳細な説明することを意図するものであって、 本発明の範囲を限定する意図はない。他の実施例及びこの好ましい実施例に対す る変形は当業者には明らかであろうし、以下の請求の範囲において画定される本 発明の原理及び範囲から逸脱することなくどのような実施例あるいは変形を行う こともできる。

要約書 自動船離、水準及び指針工具は可視レーザダイオード（４２）を用いて、ビーム 出口窓（３０）を介して３つの異なったモードのビームを投射する。この工具は ほぼ巻尺の大きさと形状をしており、一つの側部（１４）で載置したとき、傾斜 補償された垂直ビームを投射することができる。９０°回転させて別の側部（１ ６）で載置すると、この工具は同じ出口窓を介して傾斜補償された水平ビームを 投射する。より広い平坦な側部（２４）のいずれの側で横たえた時には、傾斜補 償は不作動となり、工具はハウジングに対して固定されたビームを投射する。

より好ましい実施例において、別の振り子又は片持ちされたミラー（５２）、（ ６０）が垂直及び水平傾斜補正に使用され、工具が一方の側部又は他方の側部で 横たえられたときに重力の影響でこれらのどちらかが選択される。さらに詳述さ れる実施例において、２つの別のレーザダイオード（１２４ａ、１２４ｂ）が使 用されてもよく、又はレーザ工具は巻尺又は角形工具のような他の工具と一体に されてもよい。より好ましい片持ち粱傾斜補償では、水平モードにおいて装置の 実質的な傾斜に対して広範囲の正確な補償を実現する。

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. １．レベル、鉛直性及びアラインメントを表すための携帯型のレーザビーム投射 装置において、 平坦な面上に安定的に着座することができ互いにほぼ直交する少なくとも２つの 側部を有する手で持ち運び可能なハウジングと、前記ハウジングの中に設けられ 、少なくとも１つの可視レーザ光線の平行ビームを発生するレーザ源手段と、 前記ハウジングに設けられるレーザビーム出口窓と、前記ハウジングの中に設け られ、前記２つの側部のうちの第１の側部がほぼ水平に保持された時に、前記レ ーザ源手段からのビームを前記出口窓を介して前記ハウジングの外方へ垂直方向 に向け、また前記２つの側部のうちの第２の側部がほぼ水平に保持された時に、 前記レーザ源手段からのビームを前記出口窓を介して前記ハウジングの外方へ水 平方向に向けるビーム指向手段と、前記ハウジングの中に前記ビーム指向手段と 関連して設げられ、前記ハウジングが前記２つの側部の一方を真に水平ではない あるいは真に垂直ではない面に接した状態で着座した時に、前記ハウジングの比 較的小さな傾斜角度を補正し、このような比較的小さな傾斜角度にかかわらず、 前記出口窓を介してほぼ真に垂直の向きのあるいはほぼ真に水平な向きのビーム を投射する傾斜補償手段とを備える装置。
2. ２．請求項１の装置において、前記装置は、平坦な面上に安定的に着座すること のできる第３の側部を有し、前記装置は更に、前記傾斜補償手段に関連して設け られるビーム固定手段を備え、該ビーム固定手段は、前記ハウジングが前記第３ の側部をほぼ水平にした状態で定置された時に、前記傾斜補償手段を不作動とし 、かつ、レーザビームが前記出口窓を介して前記ハウジングを出る際に、前記レ ーザ源手段からのレーザビームの経路を前記ハウジングに対し安定にかつ固定し て保持し、これにより、当該装置は、前記第３の側部をほぼ水平に示した状態で 、指針及びアラインメント工具として用いることのできることを特徴とする、前 記装置。
3. ３．請求項１の装置において、前記レーザ源手段は一対のレーザダイオードを備 え、一方のレーザダイオードは垂直方向のビームを投射し、また他方のレーザダ イオードは水平方向のビームを投射し、また前記装置は、前記工具の位置が、前 記第１の側部からほぼ水平な前記第２の側部へ変えられた時に、一方のレーザダ イオードを付勢し他方のレーザダイオードを消勢するように切り替える手段を更 に備えることを特徴とする、前記装置。
4. ４．鉛錘測量、水準測量及び心合わせを行うためのレーザビーム投射装置におい て、 平坦な面上に安定的に着座することができ互いにほぼ直交する少なくとも２つの 側部を有すると共に、２つの幅の広い側部を有し、ほぼポケット型の巻尺の寸法 及び形状を有する手で持ち運び可能なハウジングと、前記ハウジングの中に設け られ、少なくとも１つの可視レーザ光線の平行ビームを発生するレーザ源手段と 、 前記２つの側部あるいは前記幅広い側部のいずれでもない位置において前記ハウ ジングに設けられたレーザビーム出口窓と、前記ハウジングの中に設けられ、前 記２つの側部のうちの第１の側部がほぼ水平に保持された時に、前記レーザ源手 段からのビームを前記出口窓を介して前記ハウジングの外方へ垂直方向に向け、 また前記２つの側部のうちの第２の側部がほぼ水平に保持された時に、前記レー ザ源手段からのビームを前記出口窓を介して前記ハウジングの外方へ水平方向に 向けるビーム指向手段と、前記ハウジングの中に前記ビーム指向手段と関連して 設けられ、前記ハウジングが前記２つの側部の一方を真に水平ではないあるいは 真に垂直ではない面に接した状態で着座した時に、前記ハウジングの比較的小さ な傾斜角度を補正し、このような比較的小さな傾斜再度にかかわらず、前記出口 窓を介してほぼ真に垂直の向きのあるいはほぼ真に水平な向きのビームを投射す る傾斜補償手段とを備える装置。
5. ５．請求項４の装置において、前記レーザビーム投射装置の前記幅の広い側部の 一方に接した状態で、並置され回転可能に設けられた巻尺を更に備え、これによ り、前記巻尺テープに対して平行な方向又は前記テープに対して直交する方向に レーザビームを投射することのできる、前記装置。
6. ６．請求項４の装置において、前記ハウジングは、高さが約１０２ｍｍ（約４イ ンチ）よりも大きくなく、長さが約１０２ｍｍ（約４インチ）よりも大きくなく 、更に厚みが約５１ｍｍ（約２インチ）よりも大きくない寸法を有することを特 徴とする、前記装置。
7. ７．請求項４の装置において、前記ハウジングは、高さ及び長さが約９５ｍｍ（ 約３−３／４インチ）よりも大きくなく、厚みが約３２ｍｍ（約１−１／４イン チ）よりも大きくない寸法を有することを特徴とする、前記装置。
8. ８．水平性、鉛直性及びアライソメントを表すための携帯型のレーザビーム投射 装置において、 高さが約１０２ｍｍ（約４インチ）よりも大きくなく、長さが約１０２ｍｍ（約 ４インチ）よりも大きくなく、更に厚みが約５１ｍｍ（約２インチ）よりも大き くない寸法を有すると共に、平坦な面上に安定的に着座することができ互いにほ ぼ直交する少なくとも２つの側部を有する手で持ち運び可能なハウジングと、前 記ハウジングの中に設けられ、可視レーザ光線の平行ビームを発生するレーザ源 手段と、 前記ハウジングに設けられるレーザビーム出口窓と、前記ハウジングの中に設け られ、前記２つの側部のうちの第１の側部がほぼ水平に保持された時に、前記レ ーザ源からのビームを前記出口窓を介して前記ハウジングの外方へ垂直方向に向 け、また前記２つの側部のうちの第２の側部かほぼ水平に保持された時に、前記 レーザ源からのビームを前記出口窓を介して前記ハウジングの外方へ水平方向に 向けるビーム指向手段と、前記ハウジングの中に前記ビーム指向手段と関連して 設けられ、前記ハウジングが前記２つの側部の一方を真に水平ではないあるいは 真に垂直ではない面に接した状態で着座した時に、前記ハウジングの比較的小さ な傾斜角度を補正し、このような比較的小さな傾斜角度にかかわらず、前記出口 窓を介してほぼ真に垂直の向きのあるいはほぼ真に水平な向きのビームを投射す る傾斜補償手段とを備える装置。
9. ９．請求項８の装置において、前記傾斜補償手段は、前記ハウジングの中に設け られると共にこれに取り付けられた第１のミラーを有する重り付きの振り子撓み 手段を備え、前記第１のミラーは、前記ハウジングが前記第１の側部を水平にし た状態で着座している時に、前記レーザビームの経路の中に位置して前記ビーム を前記出口窓に向けてほぼ真に垂直な向きで反射させ、前記傾斜補償手段は更に 、前記ハウジングの中に設けられると共にこれに取り付けられた第２のミラーを 有する重り付きの片持ち型の撓み手段を構え、前記第２のミラーは、前記ハウジ ングが前記第２の側部をほぼ水平にした状態で着座している時に、前記レーザビ ームを遮断するように位置して前記ビームを前記出口窓に向けてほぼ真の水平な 向きで反射することを特徴とする、前記装置。
10. １０．請求項９の装置において、前記ハウジングの中に設けられた閉止された液 体のダンピング槽を更に備え、前記ダンピング槽の中には前記重り付きの振り子 撓み手段及び前記重り付きの片持ち型の撓み手段が位置付けられ、前記ダンピン グ槽は、前記液体を保有すると共に前記ミラーと前記出口窓との間に介挿された 透明なシール界面を有することを特徴とする、前記装置。
11. １１．請求項９の装置において、前記ハウジングの中に設けられた閉止された液 体のダンピング槽を更に備え、前記ダンピング槽の中には前記重り付きの振り子 撓み手段及び前記重り付きの片持ち型の撓み手段が位置付けられ、前記ダンピン グ槽は、前記液体を保有すると共に前記ミラーと前記出口窓との間に介挿された 透明なシール界面を有し、前記重り付きの振り子撓み手段及び重り付きの片持ち 型の撓み手段の各々は、使用の際に重力により撓んで前記第１又は第２のミラー からビームが反射された時にこのビームの向きを部分的に補正するように作動可 能であり、前記補償の残りの部分は、前記ビームが前記液体ダンピング槽から空 気に出ることにより行われ、これにより、前記補償は、前記液体ダンピング槽の 屈折率に従って倍加されることを特徴とする、前記装置。
12. １２．請求項９の装置において、前記ハウジングの中に設けられる空気ダンピン グ手段を更に備え、該空気ダンピング手段は、工具のハウジングの位置が変えら れた時に、空気の抵抗により撓みの間前記重り付きの振り子撓み手段及び重り付 きの片持ち型の手段の運動をダンピングすることを特徴とする、前記装置。
13. １３．請求項９の装置において、前記ハウジングの中に設けられる磁気的なダン ピング手段を更に備え、該磁気的なダンピング手段は、前記工具のハウジングの 位置か変えられた時に、磁場により撓みの間前記重り付きの振り子撓み手段及び 重り付きの片持ち型の撓み手段の運動をダンピングすることを特徴とする、前記 装置。
14. １４．請求項９の装置において、前記重り付きの片持ち型の撓み手段は、前記ハ ウジングの第１の側部がほぼ水平である時に、その重量により撓みかつ懸架して 前記レーザビームの経路から外れ、前記ハウジングの第２の側部かほぼ水平であ るところにハウジングの位置が移動した時には、その重量により発生する撓みに より、前記レーザビームの経路に移動して前記レーザ源手段と前記第１のミラー との間に介挿されることを特徴とする、前記装置。
15. １５．請求項９の装置において、前記重り付きの片持ち型の撓み手段は、その長 さに亙って変化する断面積を有する片持ち梁を備え、該断面積は、該片持ち梁の 自己水平化範囲を増大するように変化し、これにより、前記重り付きの片持ち型 の撓み手段がビームをほぼ水平に維持するように補償する工具の傾斜範囲を増大 させることを特徴とする、前記装置。
16. １６．請求項１５の装置において、前記片持ち梁は二股状であると共に一対の隔 置された脚部を有しており、各々の脚部は、変化する断面積を有すると共に、前 記第２のミラーを有する端部に向かって狭い寸法になるように均一なテーパ形状 を有しており、また該装置は、前記ハウジングに対して固定されると共に前記片 持ち梁の２つのテーパ形状の脚部の間に接近して設けられる片持ち型のブレーキ 手段を備えており、これにより、前記重り付きの振り子撓み手段あるいは重り付 きの片持ち型の撓み手段のいずれもが作動しない状態に該装置が反転された時に 、前記片持ち梁が重力により若干曲がり、また前記テーパ形状の脚部の一方が前 記ブレーキ手段に接して係合し、従って、前記レーザビームが補償されることな く前記第２のミラーから反射するような位置に前記重り付きの片持ち型の撓み手 段を不動化させ、その結果、該装置の第３の側部を着座させるか、あるいは前記 第３の側部を水平に保持して前記第２のミラーを不動化して、前記ビームを前記 出口窓を介してほぼ水平方向に反射させることができ、これにより、該装置は、 前記第３の側部をほぼ水平にした状態で、指針及びアライソメント工具として用 いることができることを特徴とする、前記装置。
17. １７．請求項８の装置において、前記傾斜補償手段は、前記ハウジングの第１の 表面がほぼ水平にある時には、第１の傾斜補償ミラーを前記レーザビームの経路 に、あるいは、前記ハウジングの前記第２の側部がほぼ水平である時には、第２ の傾斜補償ミラーを前記レーザビームの経路に、選択的に位置決めするするため の重力に応答する手段を備えることを特徴とする、前記装置。
18. １８．請求項１７の装置において、前記ハウジングは、平坦な面上に安定的に着 座することのできる第３の側部を有し、前記ハウジングは更に、前記傾斜補償手 段に関連して設けられるビーム固定手段を備え、該ビーム固定手段は、前記ハウ ジングが前記第３の側部をほぼ水平にした状態で定置された時に、前記傾斜補償 手段を不作動とし、かつ、レーザビームが前記出口窓を介して前記ハウジングを 出る際に、レーザビームの経路を前記ハウジングに対して安定にかつ固定して保 持し、これにより、当該装置は、前記第３の側部をほぼ水平に示した状態で、指 針及びアラインメント工具として用いることのできることを特徴とする、前記装 置。
19. １９．請求項１８の装置において、前記ビーム固定手段は、前記工具のハウジン グが前記第３の側部がほぼ水平である状態に移動した時に、前記第２の傾斜補償 されたミラーの運動の自由を抑制するように重力で作動される手段を備えること を特徴とする、前記装置。
20. ２０．請求項８の装置において、前記ハウジングは、高さ及び長さが約９５ｍｍ （約３−３／４インチ）よりも大きくなく、厚みが約３２ｍｍ（約１−１／４イ ンチ）よりも大きくない寸法を有することを特徴とする、前記装置。
21. ２１．鉛直線、水平線又はアラインメント線を投射するレーザ作動型の工具にお いて、 相互に直角をなし、ほぼ水平な面上に安定的に定置することのできる少なくとも ２つの平坦な縁部の面手段を有するハウジングと、前記ハウジングの中に設けら れ、可視レーザビームを放射するレーザダイオード手段と、 前記ハウジングの中に収容され、前記レーザダイオード手段を励起するバッテリ 手段と、 レーザビームが前記ハウジングの外方へ投射されることを可能とするように、前 記ハウジングの中で前記レーザビームの経路に設けられる出口窓開口と、前記レ ーザダイオードからレーザビームを受け、前記ハウジングが前記平坦な縁部の面 手段の第１のもので着座した時に、前記レーザビームを前記窓開口を介してハウ ジングの外方へ垂直方向に再指向させる第１の反射板手段であって、前記第１の 平坦な縁部の面手段が真に水平ではないように位置付けられた時に、前記ハウジ ングの小さな傾斜角度を補正し、前記小さな傾斜毎度に拘わらず、前記レーザビ ームがほぼ真に垂直に向くことを確実にする第１の傾斜補償手段を有する、前記 第１の反射板手段と、 前記ハウジングの中に設けられて、前記ハウジングが前記平坦な縁部の面手段の 第２のもので着座した時に、前記レーザからビームを受けるように位置決めされ 、前記レーザビームを前記窓開口を介してハウジングの外方へ水平方向に再指向 させる第２の反射板手段であって、前記第２の平坦な縁部面手段が真に水平では ない時に、前記ハウジングの小さな傾斜角度を補正し、前記小さな傾斜角度に拘 わらず、前記レーザビームがほぼ真に水平に向くことを確実にする第２の傾斜補 償手段を有する、前記第２の反射板手段と、前記ハウジングが前記第１の平坦な 縁部面手段で着座した時に、前記第２の反射板手段からの干渉を受けることなく 、前記レーザビームを前記第１の反射板手段から反射させるように、また、前記 ハウジングが前記第２の平坦な縁部面手段で着座した時に、前記第１の反射板手 段からの干渉を受けることなく、前記レーザビームを前記第２の反射板手段から 反射させるように、前記第１及び第２の反射板手段に関連して設けられる手段と を備える、前記工具。
22. ２２．請求項２１の工具において、前記第１の反射板手段は、振り子重りに取り 付けられた第１のミラーを備え、前記第１の傾斜補償手段は、その上方端を前記 ハウジングの中に固定して取り付けられ、またその下方端を前記振り子重りに接 続されたほぼ垂直な可撓性を有する振り子軸を備え、該振り子軸は、当該工具の 前記ハウジングの前記第１の平坦な縁部面手段が水平ではない状態にある時に、 重力により該振り子軸が撓むことにより前記第１のミラーの角度的な向きを調節 するように位置決めされていることを特徴とする、前記工具。
23. ２３．請求項２２の工具において、前記第２の反射板手段は、前記レーザビーム に関して斜交する片持ち型の重りに取り付けられた第２のミラーを備え、前記第 ２の傾斜補償手段は、前記ハウジングの中で固定して取り付けられた一端部と前 記片持ち型の重りに固定された反対側の端部とを有し、前記ハウジングが前記第 ２の平坦な縁部の面手段をほぼ水平にした状態で位置した時に、重力により撓み 、斜交した状態で取り付けられた第２のミラーの角度的な向きを調節し、これに より、前記第２の平坦な縁部の面手段の水平面からの傾斜を補正するように撓む ようになされた片持ち梁手段を備えることを特徴とする、前記工具。
24. ２４．請求項２３の工具において、前記片持ち梁手段は、その長さ全体に亙って 変化する断面積を有する片持ち梁を備え、該断面積は、前記片持ち梁の自己水平 化範囲を増大させるように変化し、これにより、前記第２の傾斜補償手段が前記 ビームをほぼ水平に維持するように補償する傾斜範囲を増大させることを特徴と する、前記工具。
25. ２５．請求項２３の工具において、前記ハウジングの姿勢が変化した時に、前記 第１及び第２の傾斜補償手段が撓む間に、これら第１及び第２の傾斜補償手段の 運動をダンピングするダンピング手段を更に備えることを特徴とする、前記工具 。
26. ２６．請求項２５の工具において、前記ダンピング手段はほぼ透明なダンピング 液体槽を備え、該液体槽の中に前記第１及び第２のミラー並びに前記第１及び第 ２の傾斜補償手段が浸漬されており、該液体槽は、前記ダンピング液体を保有す るために前記ハウジングの中に設けられるシールされた保持手段を有し、該保持 手段は、前記保持手段に設けられ、反射されたレーザビームを前記ハウジングの 前記窓開口を介して外方に通過させる透明な窓を有することを特徴とする、前記 工具。
27. ２７．請求項２３の工具において、前記ダンピング手段はほぼ透明なダンピング 液体槽を備え、該液体槽の中に前記第１及び第２のミラー並びに前記第１及び第 ２の傾斜補償手段が浸漬されており、該液体槽は、前記ダンピング液体を保有す るために前記ハウジングの中に設けられるシールされた保持手段を有し、該保持 手段は、前記保持手段に設けられ、反射されたレーザビームを前記ハウジングの 前記窓開口を介して外方に通過させる透明な窓を有することを特徴とする、前記 工具。
28. ２８．請求項２３の工具において、前記第１及び第２の反射板手段の干渉を受け ることなく前記レーザビームを反射させる前記手段は、前記ハウジングの中で斜 交して配向される前記片持ち梁を備え、従って、前記ハウジングが前記第１の平 坦な縁部の面がほぼ水平である第１の位置にある時には、片持ち梁を下方に撓ま せる片持ち型の重りによって、前記第２のミラーは前記レーザダイオード手段か ら投射されたレーザビームの経路から外れて下方に位置し、前記ハウジングが前 記第２の平坦な縁部の面がほぼ水平であり前記第１の平坦な縁部の面がほぼ垂直 である位置にある時には、前記片持ち梁が前記片持ち型の重りの重さにより反対 方向において下方に撓み、これにより、前記第２のミラーを前記レーザダイオー ド手段から投射されるレーザビームの経路の中に移動させることを特徴とする、 前記工具。
29. ２９．請求項２１の工具において、前記第１及び第２の反射板手段の干渉を受け ずにレーザビームを反射させる前記手段は、前記傾斜補償手段の一部を形成する 重力に応答する手段を備え、該重力に応答する手段は、前記ハウジングが前記第 １の平坦な縁部の面手段で着座している時に、前記第１の反射板手段をレーザビ ームの経路に位置決めし、一方前記第２の反射板手段をレーザビームの経路の外 側に移動させ、また前記重力に応答する手段は、前記ハウジングが前記第２の平 坦な縁部面手段で着座している時に、前記第２の反射板手段をレーザビームの経 路に移動させる手段を備えることを特徴とする、前記工具。
30. ３０．請求項２１の工具において、前記ハウジングは、前記第１及び第２の平坦 な縁部面手段にほぼ直角をなす第３の平坦な縁部の面手段を備え、また、前記傾 斜補償手段に関連して設けられる指針ビーム手段を備え、該指針ビーム手段は、 当該工具が前記第３の平坦な縁部の面手段をほぼ水平にした状態にある時に、前 記傾斜補償手段を不作動化させ、また前記ビームを、前記ハウジングに対して固 定した向きで、前記出口窓を介して前記ハウジングの外方へ投射し、これにより 、当該工具を水平な面上に置き、安定した状態に維持される目標又は指針ビーム を投射することができることを特徴とする、前記工具。
31. ３１．請求項３０の工具において、前記指針ビーム手段は、前記第１及び第２の 反射板手段の一方に接続される手段を備え、該手段は、当該工具が前記第３の側 部をほぼ水平にした状態で保持されている時に、前記一方の反射板手段を前記ハ ウジングに関してある位置に固定し、また、前記第１及び第２の反射板手段の他 方をレーザビームの前記経路の外側に保持することを特徴とする、前記工具。
32. ３２．請求項２１の工具において、前記ハウジングの姿勢が変化した時に、前記 ハウジングの中の空気の抵抗を用いて、前記第１及び第２の傾斜補償手段が撓む 際のこれら第１及び第２の傾斜補償手段の運動をダンピングする空気ダンピング 手段を更に備えることを特徴とする、前記工具。
33. ３３．請求項２１の工具において、前記ハウジングの姿勢が変化した時に、磁場 を用いて、前記第１及び第２の傾斜補償手段が撓む際のこれら第１及び第２の傾 斜補償手段の運動をダンピングする磁気的なダンピング手段を更に備えることを 特徴とする、前記工具。
34. ３４．請求項２２の工具において、前記ほぼ垂直で可撓性を有する振り子軸は、 重力応答手段を有する２軸線型の振り子軸を備え、前記重力応答手段は、前記第 １のミラーに入射して該ミラーから反射するビームを含む平面のほぼ中にある第 １の度合いの補償を行い、また、ほぼ直交する平面において異なった度合いの第 ２の補償を行い、これにより、当該工具はいずれの平面に関しても正確な補償を 行うことを特徴とする、前記工具。
35. ３５．請求項２２の工具において、前記振り子重りを包囲し、当該工具が前記第 １の平坦な縁部の面手段をほぼ水平にした状態で保持されていない時に、前記振 り子重りを不動化し、これにより、使用されていない時の振り子重りの過剰な動 きを阻止する手段を更に備えることを特徴とする、前記工具。
36. ３６．鉛直線を表す携帯型のレーザビーム投射装置において、２つの垂直な側部 及び２つの水平な側部を有し、手で持ち運び可能なハウジングと、 前記ハウジングの中に設けられ、可視レーザ光線の平行化された第１のレーザビ ームを発生する第１のレーザ源手段と、前記２つの水平な側部の上方に設けられ た第１のレーザビーム出口窓と、前記第１のレーザ源手段から第１のレーザビー ムを受け、該レーザビームを前記第１のレーザビーム出口窓を介して前記ハウジ ングの外方へ垂直方向に再指向させる第１の反射板手段であって、該第１の反射 板手段に関連して設けられ、前記ハウジングの前記垂直な側部が真には垂直では ない状態にある時には、前記ハウジングの小さな傾斜角度を補正し、これにより 、前記小さな傾斜角度に拘わらず、前記レーザビームがほぼ真に垂直に配向され ることを確実にする第１の傾斜補償手段を有する、前記第１の反射板手段と、前 記ハウジングの中に設けられ、可視レーザ光線の平行化された第２のレーザビー ムを発生する第２のレーザ源手段と、前記２つの水平な側部の中の下方の側部に おいて前記ハウジングに設けられ、かつ前記第１のレーザビーム出口窓のほぼ真 下に位置決めされる第２のレーザビーム出口窓と、 前記第２のレーザ源手段から第２のレーザビームを受け、該第２のレーザビーム を前記第２のレーザビーム出口窓を介して前記ハウジングの外方へ垂直方向下方 へに再指向させる第２の反射板手段であって、該第２の反射板手段に関連して設 けられ、前記ハウジングの前記垂直な側部が真には垂直ではない状態にある時に は、前記ハウジングの小さな傾斜角度を補正し、これにより、前記小さな傾斜角 度に拘わらず、前記第２のレーザビームがほぼ真に垂直に配向されることを確実 にする第２の傾斜補償手段を有する、前記第２の反射板手段とを備え、従って、 当該レーザビーム投射装置は、ほぼ真に垂直でかつ整合されたレーザビームを、 前記ハウジングから上方及び下方へ同時に投射することができることを特徴とす る、前記レーザビーム投射装置。
37. ３７．請求項３６のレーザビーム投射装置において、前記第１及び第２の傾斜補 償手段は、前記ハウジングの中に設けられる振り子重りと、該振り子重りに固定 され、その上端部を前記ハウジングの中において固定して取り付けられたほぼ垂 直で可撓性を有する振り子軸と、前記第１のレーザ源手段からのレーザビームの 経路の中にあり、また前記振り子重りの上側で斜交して取り付けられた第１のビ ーム反射ミラーと、前記第２のレーザ源手段からの前記第２のレーザビームの経 路の中にあり、また前記振り子重りの下側で斜交して取り付けられた第２のミラ ーとを備え、これにより、単一の重り付きの振り子装置が、前記両方のレーザビ ームについての前記ハウジングの傾斜補償を同時に補正する役割を果たすことを 特徴とする、前記レーザビーム投射装置。