JPH06147897A

JPH06147897A - 回転レーザ装置

Info

Publication number: JPH06147897A
Application number: JP30270092A
Authority: JP
Inventors: Fumio Otomo; 文夫大友; Hiroyuki Nishizawa; 裕之西澤; Junichi Furuhira; 純一古平; Kenichiro Yoshino; 健一郎吉野
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1992-11-12
Filing date: 1992-11-12
Publication date: 1994-05-27
Anticipated expiration: 2015-08-28
Also published as: JP3080796B2

Abstract

(57)【要約】【目的】予め回転照射時に反射物がある場合、それ
を回転照射部の回転部分に設けられたエンコーダにより
記憶しておき、実際にスキャニング機能使用時に誤動作
することを防止する回転レーザ装置を提供すること。【構成】回転装置によりレーザ光束を回転照射する
回転レーザ装置において、レーザ光束の回転位置を検出
するエンコーダと、反射物体からの戻り光を検出する戻
り光検出手段と、記憶手段と、比較手段と、回転装置の
回転を制御する回転制御手段とから構成され、回転照射
による反射物体の戻り光から該反射物の位置をエンコー
ダの出力値として前記記憶手段に記憶し、前記記憶手段
に記憶後の特定反射物体からのエンコーダの出力値と、
前記記憶手段に記憶したエンコーダの出力値とを比較手
段により比較し、異なるとき回転制御手段により回転を
制御するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光束を対象物に
投射し、該レーザ光束の投射位置を基準として使用する
墨出し用レーザ回転機器又はその他の回転照射型レーザ
機器に用いられる回転レーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転照射型レーザ機器は、特開昭
６２ー９５４１９号公報や特開昭６３ー１７９２０８号
公報等に開示されている。これらの機器においては、レ
ーザ光源として、He-Ne ガスレーザやレーザダイオード
等が使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】従来の回転照射式レ
ーザ機器では、投射されるレーザが赤外光等の不可視光
の場合、対象物に専用のセンサを配置する必要があり、
構造も複雑になる。又、センサには電源を必要とするた
め、時間的制約も生じる。一方、最近He-Ne ガスレーザ
の波長に近い可視波長のレーザを発振するレーザダイオ
ードが出現したが、照射されたレーザ光を直接目視する
ため、該機器本体から対象物までの距離が長い場合等状
態に応じて、高い輝度のレーザ光を使用しなければなら
ない。そのため、簡単な構造の反射部材を、回転照射さ
れているレーザ光上に配置するだけで、必要な場所での
専用のセンサを使用せず、しかも、視認性の高いレーザ
光照射を低輝度のレーザ光で得ることのできるスキャニ
ング機能が望まれている。

【０００４】しかし、このスキャニング機能は、反射物
体からの戻り光を検知してスキャニング動作に入ること
から、機器の周辺に反射物があると誤動作してしまうと
いう問題点があった。本発明は、前記問題点に鑑み、回
転照射時に反射物がある場合、予めその位置を回転照射
部の回転部分に設けられたエンコーダにより記憶してお
き、実際にスキャニング機能使用時に誤動作することを
防止する回転レーザ装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、回転装置によりレーザ光束を回転照射する
回転レーザ装置において、レーザ光束の回転位置を検出
するエンコーダと、反射物体からの戻り光を検出する戻
り光検出手段と、記憶手段と、比較手段と、回転装置の
回転を制御する回転制御手段とから構成され、回転照射
による反射物体の戻り光から該反射物の位置をエンコー
ダの出力値として前記記憶手段に記憶し、前記記憶手段
に記憶後の特定反射物体からのエンコーダの出力値と、
前記記憶手段に記憶したエンコーダの出力値とを比較手
段により比較し、異なるとき回転制御手段により回転を
制御するように構成されている。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例のレーザ回転装置を図
面に基づいて説明する。図１はレーザ回転装置の機構図
を示す。レーザ回転装置は、図１に示すように、可視半
導体レーザからなる発光部３から放射されるレーザ光束
の光軸Ｏ上に、コリメータレンズ２と、傾斜角補正系
１，反射鏡４，ビームエキスパンダ６から成る傾斜角補
正手段８と、光軸Ｏが通過する孔を有する孔開きミラー
７と、ビーム回転手段（回転モータ）１０とを配置して
なる。

【０００７】傾斜角補正系１は、本体（図示せず）の傾
斜にかかわらず発光部３から放射されるレーザ光束を常
に鉛直に持つように反射する光学手段の１部であって、
封入ガラス１ａと、液体裏面の反射面１ｂを有するオイ
ルバス１ｃと、封入ガラス１ｄと、一対のプリズム部材
３０、３２からなり光軸Ｏを偏光させる。ビームエキス
パンダ６は、異なった焦点距離を有する一対のレンズ３
６、３８を所定間隔をおいて配置することによって構成
され、傾斜角補正系１と傾斜角補正手段８との組合せに
より光軸を常に一定の方向に補償する。なお、このレー
ザ回転装置は、傾斜角補正手段８を有することなく構成
してもよく、また、構成全体が傾斜角補正されて常に任
意の角度または水平のレーザ光照射を与えてもよい。

【０００８】ビーム回転手段１０は、垂直上向きに入射
したレーザ光束を水平面内で回転走査するように反射す
る光学手段であって、回転支持台４０に９０°偏光プリ
ズム４２を配置してなる。回転支持台４０の中間部に
は、回転支持台４０の回転方向を検出するためのエンコ
ーダ４４が取付けられている。回転支持台４０の下部に
は、歯車４６が取付けられ、回転支持台４０の回転駆動
源となるモータ４８の出力歯車５０が歯車４６に噛み合
っている。モータ４８の回転駆動は制御手段（制御系）
１００によって制御され、制御手段１００はエンコーダ
４４及び後述の戻り光検出手段８０の受光部（光電変換
素子）８６に接続されている。

【０００９】被測定物すなわち対象物に配置されてレー
ザ光束を反射する反射物体６０は、図２に示すように、
垂直に延びた２つの反射ゾーン６２、６４を間隔をおい
て配置した第１反射部材６６のように構成されている。
また、反射ゾーン６２、６４は、図３（Ａ）に示すよう
に、裏面に複数のコーナキュウブ７０を設けるか、ある
いは、図３（Ｂ）に示すように、複数の球反射体７２を
配置して構成され、指向性の強い部材を使用する。

【００１０】戻り光検出手段８０は、孔開きミラー７の
反射光軸00上に、戻り光集光レンズ８２と、ピンホール
板８４と、光電変換素子（受光部）８６とを適当な間隔
をおいて配置している。図１に示すように、ピンホール
板８４を略共役位置に設けているので、射出光に対して
正対しない光は戻り光集光レンズ８２を通過後、ピンホ
ール板８４によって遮られるので、乱反射するノイズ光
の受光を防止することができる。また、集光レンズ８２
の中心部をマスキングして、戻り光以外の反射光の集光
レンズ８２への侵入を防止することができる。

【００１１】反射物体６０から戻ってくる光は、本装置
と反射物体６０との距離が離れると非常に微弱になるた
め、これを外乱光と区別するために変調光を用いる。こ
の変調周波数は、サーチ時の回転数と反射部材の幅によ
り決定され、遠距離時に変調光が反射部材を通過する間
に、２ケ以上のパルスが戻ってくる変調周波数としてい
る。

【００１２】図４はレーザ回転装置のブロック図を示
す。図４に示すように、本発明の実施例の電気系は矩形
波を作る発振器１０２と、発振器１０２の出力が入力す
るＬＤ駆動回路１０４と、ＬＤ駆動回路１０４の出力が
入力するＬＤ発光部３と、反射物体６０から反射された
レーザ光束を受光する光電変換素子すなわち受光部８６
と、モータ４８と、制御部１００とを有する。エンコー
ダ４４の出力は制御部１００に入力する。

【００１３】制御部１００は、受光部８６の出力が接続
され入力信号を増幅する変調信号検出部１１２と、変調
信号検出部１１２の出力が接続されたチャタリング防止
回路部１１４とを有する。チャタリング防止回路部１１
４は、ＲＣフィルター回路の時定数を調節することよっ
てチャタリングの発生を防止するためのものである。チ
ャタリング防止回路部１１４は、反射物体６０間を走査
するスキャン時において、本体（図示せず）と対象物の
距離が短い場合は、検出信号が長くチャタリングの時間
も長くなるので、ＲＣフィルター回路の時定数を長くす
る。逆に、走査時に本体（図示せず）と対象物の距離が
長い場合は、検出信号が短くチャタリングの時間も短く
なるので、ＲＣフィルター回路の時定数を短くする。一
方、反射物体６０上を走査するサーチ時においては、レ
ーザ光束が反射物体６０を横切る時間が短く、戻りレー
ザ光束がチャタリングを発生するおそれが少ないため、
入力信号がＲＣフィルター回路をバイパスするようにア
ナログスイッチを操作する。

【００１４】チャタリング防止回路部１１４の出力は、
マイコン１１６に入力される。マイコン１１６では反射
物体６０によるダブルパルスのパルス間隔を判別し、そ
れを基にチャタリング防止フィルターの時定数を選択す
る。マイコン１１６の出力はモータ駆動回路１３４に入
力される。モータ駆動回路１３４は、マイコン１１６か
らの正転信号と反転信号によってモータ４８の回転方向
を制御し、また、回転速度を制御し、すなわちサーチ時
の回転速度をスキャン時の回転速度よりも速くなるよう
に制御する。

【００１５】図５は、本発明の第１実施例のマイコン１
１６の作動を示すフローチャートである。まず、プリス
キャンモードに入り回転ヘッドの回転数６０rpm 程度で
回転ヘッドを１回転し、反射光を受けた位置をエンコー
ダ４４により読み取り記憶する。回転ヘッドが１回転し
たら、サーチモードに移行する。サーチモードでは反射
光による信号が来たらその位置をエンコーダ４４で読み
取り、プリスキャンモードで記憶した位置と比較し変化
があれば、スキャンモードに移り、変化がなければ単な
る不要反射物としてサーチモードを続ける。スキャンモ
ードに移った場合、反射物体６０からの入力信号に対す
るダブル判別を行い、反射物体６０であるか否かを判別
し、反射物体６０であれば、スキャン速度でスキャンを
開始し、反射物体６０でなければサーチモードへ移る。

【００１６】反射物体６０を回転照射された全周上の要
求箇所へ位置させると、そこからの戻り光は、射出光軸
と同様の光路を経過して戻り光検出手段により検知され
る。この戻り光を検出し、反射手段からの２ケ目の検出
信号が消えた時に、回転を反転するように制御すること
により、常に反射物体６０のある部分で光束が往復する
（スキャンニング）。

【００１７】前記のように、予め既存の反射物を検知し
ておき、その箇所では上記スキャンニングを行わないよ
うに制御することにより、墨出し作業の効率化を図るこ
とができる。図６は、本発明の第２実施例のマイコン１
１６の作動を示すフローチャートである。まず、プリス
キャンモードに入り回転ヘッドの回転数６０rpm 程度で
回転ヘッドを１回転し、その間に反射光を受けた位置を
エンコーダ４４により読み取り記憶する。

【００１８】回転ヘッドが１回転したら、サーチモード
に移行する。サーチモードでは反射光による信号が来た
らその位置をエンコーダ４４で読み取り、プリスキャン
モードで記憶した位置と比較し変化があれば、停止モー
ドに移り、変化がなければ単なる不要反射物としてサー
チモードを続ける。停止モードに移った場合、ダブルパ
ルス判別ステップにおいて、反射物体６０からの入力信
号のダブルパルスであるか否かを判別する。ダブルパル
ス判別ステップにおいてダブルパルスであると判別され
ると、エンコーダ４４の出力からその時のビーム回転手
段１０の回転位置を記憶する。次に、ビーム回転手段１
０の回転方向を切り換えてサーチモードより遅い回転速
度にし、ビーム回転手段１０を低速逆回転をさせて上記
記憶された位置まで戻して、所定時間停止させる。ビー
ム回転手段１０が所定時間停止後、サーチモードを再開
する。ダブルパルス判別ステップにおいて、ダブルパル
スでないと判別されると、サーチモードに戻る。

【００１９】このように、戻り光が戻り光検出手段によ
り検知された時、その時のエンコーダ出力信号を比較し
記憶し、その場所で回転を停止することになるので、レ
ーザポインタとしての機能を有することになる。なお、
第１実施例及び第２実施例において、周囲にある既存の
不要反射物体の位置を記憶した後、その反射信号を任意
の回数取り込めなくなった場合、記憶された位置をその
部分のみキャンセルし、不要反射物体付近で所定の反射
物体を使用できるようにしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成される
から、スキャン動作において、任意の反射部材からの反
射光以外の光を検知してしまう現象をなくし、誤動作を
防止することができる。そのため、レーザ機器を使用し
た水準作業において、作業ミスを防止し、効率化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のレーザ回転装置の構成図であ
る。

【図２】本発明の実施例の反射物体の正面図である。

【図３】（Ａ）（Ｂ）は本発明の実施例の反射物体の側
面図である。

【図４】本発明の実施例のブロック図である。

【図５】本発明の実施例の第１実施例の制御手段のマイ
コンのフローチャート図である。

【図６】本発明の実施例の第２実施例の制御手段のマイ
コンのフローチャート図である。

【符号の説明】

Ｏ、OO 光軸１傾斜角補正系２コリメータレンズ３可視半導体レーザ（発光部）４反射鏡６ビームエキスパンダ７孔開きミラー８傾斜角補正手段９ビームエキスパンダ１０ビーム回転手段２４コンペンセイター４０回転支持台４２９０°偏光プリズム４４エンコーダ４８モータ８０戻り光検出手段１００制御系（手段）１０２発振器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉野健一郎東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社トプコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転装置によりレーザ光束を回転照射す
る回転レーザ装置において、レーザ光束の回転位置を検
出するエンコーダと、反射物体からの戻り光を検出する
戻り光検出手段と、記憶手段と、比較手段と、回転装置
の回転を制御する回転制御手段とから構成され、回転照射による反射物体の戻り光から該反射物の位置を
エンコーダの出力値として前記記憶手段に記憶し、前記
記憶手段に記憶後の特定反射物体からのエンコーダの出
力値と、前記記憶手段に記憶したエンコーダの出力値と
を比較手段により比較し、異なるとき回転制御手段によ
り回転を制御することを特徴とする回転レーザ装置。
【請求項２】前記回転制御手段は、前記比較結果が違
っている時にのみ回転方向を変えることを特徴とする請
求項１記載の回転レーザ装置。
【請求項３】前記回転制御手段は、前記比較結果が違
っている時にのみ回転を停止させることを特徴とする請
求項１記載の回転レーザ装置。
【請求項４】前記反射物体は、入射光軸に対して反射
光が強い指向性を示す反射部材からなることを特徴とす
る請求項１乃至請求項３のいずれか記載の回転レーザ装
置。
【請求項５】射出光と戻り光の光路は、光束回転部材
を含んだ光路を共有し、分割ミラーによって検出手段に
戻り光を導くことを特徴とする請求項１乃至請求項３の
いずれか記載の回転レーザ装置。
【請求項６】前記分割ミラーは、中心部を射出光路、
外周部を戻り光路とせしめる光束分割ミラーであること
を特徴とする請求項５記載の回転レーザ装置。
【請求項７】前記戻り光路は、光源と略共役位置にピ
ンホールを有する請求項１乃至請求項６いずれか記載の
回転レーザ装置。
【請求項８】前記射出光は、変調手段により変調され
たレーザ光であり、前記検出手段は、その変調周波数成
分を検出する手段を有する請求項１乃至請求項７いずれ
か記載の回転レーザ装置。