JPH0635910U - ビーム射出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】受光面に対し、斜め方向から光ビームを入射さ
せることができるビーム射出装置を得る。 【構成】 レーザ光源７からの光束ＬＢをプリズム８，
ビームスプリッタ５，対物レンズ４によって平行な光ビ
ームにして射出するビーム射出装置１において、射出さ
れる光ビームの光軸Ｏの角度を所定角度に設定するため
に、支持板１４上に固定された揺動軸２及びナット１５
と、揺動軸２を回転中心として本体１を上下動させるた
めに、前記ナット１５に螺合し本体１の下面１ａに当接
するボルト１６と、ボルト１６を回転させる歯車１７，
１８及びモータ１９を有し、また、射出される光ビーム
を受光装置の受光面に対し周期的に入射させるために、
スリット１１が複数形成された円板９と、この円板９を
所定速度で回転させるモータ１２とを有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ビーム射出装置に係り、特に工業計測・土木計測分野における測量 機分野において、被測量物体に取り付けた受光装置に光ビームを投射して被測量 物体の変位を測定する測量に用いられるビーム射出装置に関する。

【０００２】

【従来技術】

従来のこの種の技術として、ビーム送光装置（電子レベル）から供給され水平 面内で回転射出される光ビームを、被測量物体上に固定された受光装置（電子ス タッフ等）の受光面に周期的に入射せしめ、該受光面上への光ビームの入射位置 の変化に基づいて水平基準面に対する被測量物体の鉛直方向の変位量を検出する レベル測量が知られている。

【０００３】 電子レベルは、通常、自動水平機構を内蔵しており、この自動水平機構は、通 常、光源からの回転射出されるビームが常に水平方向に射出されるように光源を 水平に保持するように構成されている。また電子スタッフは、所定方向に沿って 配列された多数の受光素子から成る受光面を備えており、特定の受光素子に周期 的に光ビームが入射した時に、その素子の位置に対応する電気的出力信号を発生 する。従って、電子スタッフを、受光面の所定方向が鉛直になるように被測量物 体上に固定すれば、被測量物体の鉛直方向の変位量を検出できる。

【０００４】 さらに、水平方向の変位量をも検出可能なように、通常の姿勢に対して９０度 だけ傾け、鉛直面内で回転射出される光ビームを供給できるように構成された電 子レベルも知られている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、最近では水平または鉛直のみならず、それらの間の所定の傾斜 角を有する基準面に対する被測量物体の変位量を検出することも必要になってき ている。 その一例として、橋梁等の建設における各部の変位測量がある。橋梁の如き巨 大な建造物では、工事の進行と共に各部分の相対的な位置が変動する。このよう な建造物の上端部分に電子スタッフを固定しておき、離れた固定位置に設置した 電子レベルから、回転する光ビームをその受光面に向けて射出すれば、その受光 面への光ビームの入射位置に対応する出力信号が電子スタッフより得られる。こ の出力を地上のコンピュータに入力せしめ、管理することによって、建造物の上 端部分における変位を常時監視することができる。

【０００６】 ところが、電子レベルには上述のように自動水平機構が設けられているため、 建造物の上端部分における鉛直方向の変位を監視するには、電子レベル自体を電 子スタッフの受光面と同一水平面上に設置しなければならない。しかしながら、 巨大な建造物の工事現場において、その建造物と同じ高さの水平面を得ることは ほとんど不可能であり、そのため、従来の電子レベル及び電子スタッフを用いて の高所における変位測定は実質不可能であった。

【０００７】 本考案は、電子スタッフ等の受光装置の設置位置に関わらず被測量物体の位置 （変位等）を測定することが可能にするビーム送光装置を提供することを目的と する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上述の如き課題を解決するために本考案によるビーム送光装置は、被測量物体 上に設けた受光装置の受光面で光ビームを周期的に受光し、該受光面に対する前 記光ビームの入射位置に基づいて前記被測量物体の位置を検出するレベル測量に 用いられるビーム射出装置において、光源（例えば実施例の７）と、該光源から の光束を略平行な光ビームに変換して射出する光学系（例えば実施例の４，５） と、該光ビームの射出方向を前記受光面に向けるために前記光学系の光軸の角度 を調節可能な角度設定手段（例えば実施例の２，１４，１５，１６，１７，１８ ，１９）と、前記光ビームを前記受光装置の受光面に周期的に入射させるビーム 変換手段（例えば実施例の９，１０，１１，１２，１３）とを設けたものである 。

【０００９】

【作用】

本考案のビーム射出装置によれば、角度設定手段により、射出する光ビームの 光軸は、受光装置の受光面に向けて所定角度に設定され、ビーム変換手段により 、光学系によって平行ビームになされた光源からの光束は、この光軸に沿って受 光装置に周期的に入射するように変換されて射出される。

【００１０】 したがって、この射出されたビームは、巨大な建造物等の被測量物体上に載置 されることによって、ビーム射出装置と同一水平面でない位置に設置された受光 装置の受光面に周期的に入射する。

【００１１】

【実施例】

本考案の第１実施例を図１，図２を参照して説明する。尚、図１は第１実施例 によるビーム射出装置の概略構成を示す。 測量機本体１は、紙面に垂直な揺動軸２を中心に揺動可能に整準台３上に載置 される。本体１の内部には、対物レンズ４，ビームスプリッタ５，接眼レンズ６ を含む望遠鏡光学系が配置されると共に、半導体レーザ，Ｈｅ−Ｎｅレーザ等の レーザ光源７が内蔵されている。レーザ光源７からの光ビームＬＢは、反射プリ ズム８で反射された後に、ビームスプリッタ５に入射し、対物レンズ４によって 平行光束にされ、光軸Ｏに沿って被測量物体（図示せず）に向けて射出される。

【００１２】 反射プリズム８とビームスプリッタ５との間には、円板９が配置されている。 この円板９は、図２に示すように、回転軸１０に接続され、円周近傍には放射方 向に延びた多数のスリット１１が円周に沿って穿設されている。回転軸１０には 駆動回路１３によって制御されるモータ１２が設けられ、円板９は所定回転数で 回転する。

【００１３】 整準台３の上には支持板１４が固定され、支持板１４には、その一端に揺動軸 ２と、反対側の一端にナット１５とが固定されている。このナット１５にはボル ト１６が螺合しており、ボルト１６の先端は測量機本体の下部側壁１ａに当接す ることによって測量機本体１を支え、その後端には歯車１７が固定されている。 支持板１４にはモータ１９が配置され、歯車１７と係合する歯車１８を回転する 。

【００１４】 次に、本実施例の動作を説明する。 地面等の変動の生じない場所に、三脚１９によって測量機本体１を設置し、建 造物等の被測量物体上に、細長い受光面の長手方向を鉛直方向または水平方向に 向けて図示なき受光装置（電子スタッフ等）を固定する。さらに、整準台３を用 いて測量機本体１を水平に設置した後、接眼レンズ６を覗きながらモータ１９を 駆動するスイッチ（図示せず）を操作し、光軸Ｏの延長上に図示なき受光装置の 受光面が位置するように、即ち、望遠鏡内に設けられた視準用レチクルの中心と 受光装置の受光面とが一致するように測量機本体１の傾きを調整する。

【００１５】 光ビームＬＢは、レーザ光源７から射出され、反射プリズム８によってビーム スプリッタ５に向けて反射される。反射された光ビームは、駆動回路１３を作動 させることによりモータ１２が駆動され、このモータ１２により円板９が回転し ているため、円板９上を通過する時、スリット１１部分であれば通過し、その他 の被スリット部分では遮断される。即ち、円板９は、複数のスリット１１が所定 時間間隔で光ビームＬＢの光路上に位置するように回転しているから、したがっ て、光ビームＬＢは、所定時間間隔毎に、円板９を通過する。

【００１６】 この通過した光ビームＬＢは、ビームスプリッタ５によって、光軸Ｏと同軸な 光ビームに偏向され、この偏向された光ビームＬＢは、対物レンズ４を通過する ことによって、略平行な光ビームになされて、測量機本体１から射出される。こ のようにして射出される光ビームＬＢは、円板９によって所定周波数の光パルス ビームとして射出されるから、周期的光ビームを受光して電気出力信号を発生す る方式の電子スタッフ等の受光装置を用いたレベル測量が可能となる。

【００１７】 以上のように、第１実施例のビーム射出装置によれば、略平行な光ビームを、 所定方向に向けられた光軸Ｏに沿って、所定間隔で射出することができるので、 光軸Ｏが、受光装置の受光面と交差するように、測量機本体１の角度を傾斜させ ることによって、被測量物体が巨大な建造物であっても、その上端等に受光装置 を設置して、この被測量物体の変位を測定することができるようになる。

【００１８】 尚、第１実施例では、図１に示すように、レベル測量用に新たに形成した測量 機を用いたが、本考案は、一般に光波測距可能な測量機を用い、この測量機の測 距光の光路上に、スリット１１が形成された円板９、回転軸１０、モータ１２、 駆動回路１３を組み込むことによって、測距光と、光ビームＬＢとを兼用して構 成してもよい。この場合、角度設定は、測量機本体が持つ鉛直軸、水平軸を中心 に測量機本体や視準望遠鏡を手動で回転させ、さらに、各々の軸の微動送り装置 を駆使して、測距光の光軸が受光装置の受光面と一致するように調整することに よって行えばよい。

【００１９】 また、スリットの数及び大きさは、円板の回転速度や、射出する光ビームの通 過間隔等を考慮すれば、実施例のように細長いスリットを比較的に密に配置して いなくてもよい。 次に、第２実施例について、図３〜図５を用いて説明する。尚、図３は第２実 施例のビーム射出装置の概略構成を示し、図４，図５は、このビーム射出装置に 用いられるアダプターの構成を示す図である。

【００２０】 図３に示すように、測量機本体２１は、その下端に鉛直軸２２が固定され、こ の鉛直軸２２は軸受２３に対して回転可能であり、この軸受２３は台座２４に固 定されている。この台座２４は、整準台２５に着脱可能に固定され、この整準台 ２５は図示なき三脚に載置されている。また、測量機本体２１には、その上端付 近に、水平軸２６が回転可能に固定され、この水平軸２６には視準望遠鏡２７が 一体的に固定されている。この視準望遠鏡２７には、対物レンズ２８，ビームス プリッタ２９、接眼レンズ３０を含む視準光学系が光軸Ｏに沿って固定されてい る。ビームスプリッタ２９には、水平軸２６を介してレーザ光源３１からの光ビ ームＬＢが照射されている。また、この視準望遠鏡には、その先端にビームシフ トアダプター４０が着脱可能に装着される。このビームシフトアダプター４０は 、平行平板ガラス４１を有し、この平行平板ガラス４１は、保持部材４２に回転 可能に保持され、この保持部材４２は、止めネジ４３によって視準望遠鏡２７に 着脱可能に固定される。

【００２１】 このようなビームシフトアダプター４０は、図４に示すような機構を有する。 まず、平行平板ガラス４１は、視準望遠鏡の鏡筒に合わせて円形の板状に形成さ れ、この平行平板ガラス４１は、枠体４４に固定されている。この枠体４４には 、枠体４４と一体に回転する回転軸４５ａ，４５ｂが左右にそれぞれに固定され ている。この回転軸４５ａ，４５ｂには、平行平板ガラスの中心から左右方向に 略同じ距離の位置に軸受４６が設けられている。この軸受４６は、図３に示す保 持部材４２に固定されている。また、回転軸４５ａは、軸受４６より外側に延長 され、この回転軸４５ａの終端にはモータ４７が接続されている。このモータ４ ７は、図３に示す保持部材４２に駆動源と共に固定されている。

【００２２】 次に、この第２実施例の動作を説明する。尚、受光装置は、所定方向に延びた 細長い形状の受光面を有し、この受光面の長手方向が鉛直方向または水平方向を 向くようにして被測量物体上に設置されているものとする。 視準望遠鏡２７にビームシフトアダプター４０を装着し、被測量物体上に設置 された図示なき受光装置の受光面と、この視準望遠鏡の光軸Ｏとが一致するよう に視準した後に、レーザ光源３１から光ビームＬＢを射出させると、光ビームＬ Ｂは、ビームスプリッタ２９によって、視準望遠鏡２７の光軸Ｏと同軸となるよ うに偏向される。この偏向された光ビームＬＢは、図５に示すように、平行平板 ガラス４１に入射する。ここで、平行平板ガラス４１はモータ４７によって、所 定速度で回転されており、このため、平行平板ガラス４１に入射した光ビームＬ Ｂは、同図に示すように、平行平板ガラス４１の角度により光軸Ｏを中心とした 所定幅Ｄの範囲でシフトして、この平行平板ガラス４１を通過する。例えば、平 行平板ガラス４１が実線で示す４１ａの位置の時、光ビームＬＢは、実線で示す 矢印ＬＢａに沿って通過し、また、平行平板ガラス４１が想像線４１ｂの位置の 時、光ビームＬＢは、想像線で示す矢印ＬＢｂに沿って通過する。このようにし て通過した光ビームＬＢは、平行平板ガラス４１の回転速度に合わせて、光軸Ｏ を中心とした所定範囲Ｄでシフトする光ビームである。したがって、受光装置の 受光面には、所定周期で光ビームが入射することになる。したがって、周期的光 ビームを受光して電気出力信号を発生する方式の電子スタッフ等の受光装置を用 いたレベル測量が可能となる。

【００２３】 以上のように第２実施例によれば、第１実施例のように円板や円板を駆動させ る装置等を測量機本体に組み込むことなく、受光装置の受光面に周期的に光ビー ムを入射させることができる。したがって、セオドライトやトータルステーショ ンといった普通の測量機を、レベル測量用のビーム射出装置として用いることが できるようになる。即ち、光学式セオドライトのように、光軸を水平方向及び鉛 直方向に調整可能な視準望遠鏡を備えた測量機に、例えば、実施例のようにレー ザ光源を付加し、かつ、視準望遠鏡の先端にビームシフトアダプターを装着する ことによって、本考案のビーム射出装置を形成することができる。

【００２４】 また、さらには、トータルステーションのような、光波測距可能な測量機にお いては、ターゲットまでの距離を測定するための測距光を射出する光源を有し、 その測距光を実施例の光ビームＬＢとして用いることができるため、この測量機 の視準望遠鏡の先端に実施例のようなビームシフトアダプターを装着するだけで 、本考案のビーム射出装置として用いるとこができるようになる。このように、 本考案によれば、従来別の用途に用いられていた測量機に、アダプターを装着す るのみで、本考案のビーム射出装置を構成することができる。

【００２５】 また、このような測量機は、本来、水平，鉛直両方向の角度を測定するため、 所定角度で視準望遠鏡を固定可能な微動装置を備えており、この種の測量機を用 いることにより、被測定点の変位のみならず、測量機の設置点から、被測量機物 体までの距離や角度等を同時に測定することもできる。 尚、図５に示す所定範囲Ｄは、平行平板ガラス４１の光軸Ｏ方向の厚さや屈折 率によってある程度の範囲で自由に設定できる。即ち、平行平面板は、サイコロ のようて立方体状のものでもよいし、実施例ではガラスとしたが、レーザ光源に 対して透明つまり光ビームをよく透過するような平行平面板であれば、本考案で は、プラスチック等他のものでもよい。

【００２６】

【考案の効果】

本考案によれば、角度設定手段とビーム変換手段とにより、射出される光ビー ムを、被測量物体上、即ち、ビーム射出装置本体の水平面に対し傾斜している高 さの位置に設置された受光装置の受光面に対して周期的に入射するように変換す ることができる。したがって、従来は行うことのできなかった巨大な被測量物体 上に受光装置を設置して、その被測量物体の変位を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のビーム射出装置の概略構成を示す
側面図である。

【図２】第１実施例のビーム変換手段の構成を示す斜視
図である。

【図３】第２実施例のビーム射出装置の概略構成を示す
側面断面図である。

【図４】図３のビームシフトアダプターの概略構成を示
す図である。

【図５】ビームシフトアダプターの動作を示す図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・ビーム射出装置本体 ２，１４，１５，１６，１７，１８，１９・・・・角度設定
手段 ４，５，８・・・・光学系 ７・・・・光源 ９，１０，１１，１２，１３・・・・ビーム変換手段

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被測量物体上に設けた受光装置の受光面で
   光ビームを周期的に受光し、該受光面に対する前記光ビ
   ームの入射位置に基づいて前記被測量物体の位置を検出
   するレベル測量に用いられるビーム射出装置において、 光源と、該光源からの光束を略平行な光ビームに変換し
   て射出する光学系と、該光ビームの射出方向を前記受光
   面に向けるために前記光学系の光軸の角度を調節可能な
   角度設定手段と、前記光ビームを前記受光装置の受光面
   に周期的に入射させるビーム変換手段とを設けたことを
   特徴とするビーム射出装置。
2. 【請求項２】前記ビーム射出装置は、前記角度設定手段
   を備えた測量機に、前記光源と、前記光学系と、前記ビ
   ーム変換手段とを設けたことを特徴とする請求項１記載
   のビーム射出装置。
3. 【請求項３】前記ビーム変換手段は、前記光源からの光
   束及び平行ビームの光路上に載置され、前記光束もしく
   はビームを通過させるスリットが形成されたスリット板
   と、該スリット板を回転させる駆動部材とを備えたこと
   を特徴とする請求項１記載のビーム射出装置。
4. 【請求項４】前記ビーム変換手段は、前記光学系の前面
   に配置され前記ビームに対して透明な平行平面板と、該
   平行平面板を前記射出光軸に対して直交する軸を中心に
   回転可能に保持する保持部材と、前記平行平面板を前記
   軸を中心に回転される駆動部材とを有し、前記ビーム射
   出装置に対して着脱可能なアダプターからなることを特
   徴とする請求項１記載のビーム射出装置。