JPH0676812U

JPH0676812U - 発信機

Info

Publication number: JPH0676812U
Application number: JP022820U
Authority: JP
Inventors: セオドア・ジェイ・マークリー; ゲイリー・エル・ケイン; ローレンス・ジェイ・マイアーズ; テッド・エル・ティーチ; ジョセフ・エフ・ランド
Original assignee: スペクトラ−フィジックス・レーザープレーン・インコーポレーテッド
Priority date: 1985-10-18
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1994-10-28
Anticipated expiration: 2001-10-17
Also published as: EP0223043A3; JPS6295418A; AU6205586A; EP0223043B1; DE3683449D1; AU591924B2; EP0223043A2; US4679937A; JP2500659Y2; CA1273486A

Abstract

(57)【要約】【目的】電磁放射線場が非平面基準円錐として伝播する
照準システムのための発信機とする。【構成】電磁放射線場が伝播する、照準システムのた
めの発信機であって、シャシー１６と、前記シャシーを
水平にする手段１４５、１５２と、電磁放射線のビーム
を提供する、前記シャシーに固定された放射源２７と、
ビームを放射線の全方向性基準場へ向け直すための、前
記放射源に向って収束している反射面を有する光学偏向
器１０２と、ビームに関して水平な前記シャシーに整合
された位置に偏向器１０２をビーム内で保持するために
前記シャシーに結合される、全方向性の堅さを有する可
撓性の支持手段１０５とを含み、ビームは、整合された
位置にある前記偏向器によって全方向性に向け直されて
同じ水準となる向きの放射線の基準場を形成し、シャシ
ー１６の向きにおける水平からの角度誤差があると、偏
向器１０２が前記整合された位置から偏位させられて、
前記基準場を同じ水準となる向きに維持する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電磁放射線の非平面基準円錐を供給する発信機に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】

電磁放射線は水準測量と照準用の基準を供給するのに建設業で利用されている。それは直線に沿って伝播し、時間を通して連続した基準を提供し、携帯可能な装置として供給可能であるので、それは特に有用であると考えられている。従来の照準技術では２人もしくはそれ以上の作業者が必要であったが、今やただ１人で同等もしくはそれ以上の正確さを持って同じ仕事をすることができる。

【０００３】全方位水準あるいは照準能力を有することがしばしば望まれる。例えば、天井を吊したり、コンピュータの床を据え付けたりあるいは地面をならしたりする際に天井、床あるいは地面の各点を共通の水平面に位置付けることが望まれる。

【０００４】全方位型放射線場は平面状に作ることができ、全方位照準の可能性を提供する。しかしながら水準測量については、その平面自体が極度に水平に近くなければならない。これは平面における水平のいかなる誤差も平面の発信機からの距離に比例する要因により増幅されるからである。発信機から３０．５ｍ（１００フィート）とられた基準測量については、その平面の方向での水平からたった１度の誤差によってその基準測量は所望の高さから５３センチ（２１インチ）はなれる結果となり、これは通常許容できない。

【０００５】さらには、発信機が使用されるその度毎に水平について所望の精度を提供すべく建築現場でその放射平面を慎重に水平にするのは経済的に可能でない。また、長い距離での照準適用については特に、照準平面が適当でない。地球の表面が曲がっているので、照準平面は不正確となり照準目的としては適当でない。約３０５ｍ（１０００フィート）で照準の道具として光の平面を使用することを考えてみると、地表の曲率により照準誤差は約７．２ｍｍ（０．２８４インチ）となる。水平面を作り出す代りに、地球の曲率に追従する電磁放射線の下降する基準円錐が望ましいものとなる。したがって建設現場で素速くそして容易に準備でき、照準を提供しそして地球の曲率に追従して基準平面より一層正確な照準を作る非平面基準円錐を作り出す発信機を求める要求が存在する。

【０００６】

【考案の概要】

本考案は電磁放射線場が非平面基準円錐として伝播する照準システムのための発信機を提供する。その発信機はビームの軸線に平行に向いた電磁放射線の平行にされたビームを供給する供給源を含む。懸架装置がそのビームの中で錘りを支持し、その錘りは平行にされたビームを円錐状に反射する円錐状の反射面を有する。その懸架手段は錘りの垂直からの角度的偏位を提供し、それは発信機の初めの据え付けの際の小さな誤差あるいは変化を正確に補償する。理想的にはその錘りと垂直との間の偏りは、ほぼ角度誤差の１／２である。

【０００７】この構成によれば、その発信機は自己水平型である。現場に据え付けるについて、その発信機は正確に水平にされる必要はなく、気泡型水準器の精度の範囲で水平にされる必要があるだけである。これは迅速にしかも容易になし得る。気泡型水準器による水準測定では、その発信機が射出する放射線の基準円錐について必要とされるほどに正確に水平にされているということにはならないが、それにもかかわらずこの基準円錐は地球の曲率に関して非常に正確に水平にされ、発信機から比較的遠い距離であっても正確な基準測定を提供する。

【０００８】好ましい形としては、ビームの中に錘りを懸架するのに片持梁のストランドが採用される。片持梁のストランドは、支持手段に固定される上端と錘りに固定される下端を有する。その片持梁のストランドは全方向に均一な剛さ特性を有し許容し得る誤差範囲にわたって線型である。

【０００９】他の観点において、ハウジングが錘りを囲んでいる。そのハウジングは内表面と外表面とを有し、透明材料で作られており、反射されたビームが内表面から外表面へハウジングを通過できる。そのハウジングは反射面の効率に影響し得る埃や湿気から錘りを守り、錘りの運動を減衰して発信機を衝撃や振動に抵抗あるものとするために透明液体で満たすことができる。またハウジングの内側及び外側表面は円錐形にして、それぞれの内側及び外側表面の円錐角度の間の関係が、非平面基準円錐の方向に対する温度の影響を最小にするように選ぶことができる。この形では、放射線は錘りからある角度で基準円錐へ反射される。それからその放射線は方向がハウジングを通過する時の屈折により調節され、ハウジングから非平面基準円錐になって現われる。そしてそれは地球の曲率に関して発信機から比較的遠い距離においても水平である。

【００１０】他の観点においては、発信機にはビームの軸と垂直との間の角度誤差が許容範囲外となった時を検出する検出手段が備わっている。その検出手段は錘りの下にある距離をおいて配置された検出手段と、放射線を検出手段へ向けて反射し返す錘りの上の反射面を含む。一実施例においては、その検出手段は円錐状の反射面により反射された光の輪を検出するように配置された一対の検出器を含む。他の実施例においては、その検出手段は単一の検出器を含み、反射面はある角度で平面であって検出器にほぼ円形の光のスポットを反射する。

【００１１】したがって、地球の曲率に関して正確に水平な放射線の非平面基準円錐を提供する発信機を提供することが本考案の主たる目的である。

【００１２】本考案の他の目的は、迅速かつ容易に準備でき、しかも地球の曲率に関して正確に水平な放射線の非平面基準円錐を提供する発信機を提供することである。

【００１３】本考案のもう一つの目的は、正確に水平な放射線の非平面基準円錐の耐久性ある発信機を提供することである。

【００１４】本考案のさらにもう一つの目的は、安価に製造できる正確に水平な放射線の非平面基準円錐の発信機を提供することである。

【００１５】

【実施例】

図１は操作状態にある本考案の発信機１０を示している。発信機１０は三脚台１２の上に所望の角度で平らに装着されている。発信機１０は非平面の基準円錐１４の状態で電磁放射線場を放射し、その基準円錐はその基準円錐に沿う各点で地表からほぼ等距離となるのに十分な量だけ、水平から傾いている。すなわち、その基準場は、発信機１０からある距離だけ離れた位置においては、その位置の発信機１０の回りの角度位置にかかわらず、ある水平な面から等しい高さ位置にある。このような基準場の向きを同じ水準となる向きという。

【００１６】基準円錐１４は遠隔配置された受信機１５により検出され、各受信機１５を基準円錐１４の高さに位置させる。本考案の発信機１０と共に使用するのに適した受信機１５は、１９８５年１０月１８日に出願された「変調場を備えたレーザー照準装置」なる名称の米国特許出願第７８８，７６４号により完全に記載されている。

【００１７】基準測量の信頼性は基準円錐１４がいかに平らであるかということと、基準測量がなされる発信機１０からの距離による。この距離は約３０５ｍ（１００フィート）かそれ以上のオーダである。同じ利用において、要求される正確さは１インチあるいは１インチの何分の１かで計られればよい。

【００１８】図２乃至図４を参照するに、発信機１０は水平基板１８の上に支持されたシヤシー１６を有する。バッテリー２０（図５に点線で示されている）がシヤシーに内蔵されて、発信機１０のための電源を供給しているので、発信機は携帯可能となっている。気泡式の水平指示器２２がシヤシー１６に備えられ、装着板１８を調整することにより比較的に粗く発信機１０の水平出しをするようになっている。低バッテリー指示燈２３と非水平指示燈２４がオン−オフスイッチ２５と共にシヤシー１６のフロントパネルに備わっている。

【００１９】図５及び図６を参照すると、放射源２７と反射アセンブリ２８を含む灯台アセンブリ２６が発信機１０の主要構成部分を成している。放射源２７は電磁放射線の平行ビームを反射アセンブリ２８の底部の中へ供給する。反射アセンブリ２８は平行ビームを基準円錐に向け直し、それは反射アセンブリ２８から地上の曲率に近づくように下方向へ円錐状に出射される。

【００２０】放射源２７は下側ハウジング３０と上側ハウジング３１を含む。図６でよくわかるように、下側ハウジング３０の頂部の環状溝が上側ハウジング３１の下端部を収受し、下側ハウジングは３本のボルト３３で上側ハウジングに固定されている（図１４）。エミッター３４（本実施例においては７８０ナノメータの公称波長で放射線を放射する３．５ミリワットのレーザーダイオードである）が、囲い板３６内に接着されている。囲い板３６は放射線が放射源から伝播できるようにする穴３７を有し、截頭円球状の外表面３９を有する。截頭円球状の外表面３９は下側ハウジング３０に形成された円錐形表面４０により収受され、エミッター３４の照準ができるようにする。エミッター３４が以下に説明するように適切に照準付けされると、囲い板３６は位置４１において下側ハウジング３０に接着される。エミッター３４からの放射線は次にステアリングウインドー４４に入射する。ステアリングウインドー４４の目的は、エミッター３４からの放射線の照準をするのに正確な調整を可能とすることにある。ステアリングウインドー４４による照準はステアリングウインドーの方向付けを変えることにより行なわれ、スナップリング４８によりフレーム４７に保持されている平面レンズ４６を通る際の屈折により放射線を方向変えさせる。フレーム４７は下側ハウジング３０に３点支持装着され、ステアリングウインドー４４の方向付けを調整できるようにしている。図１０でよくわかるように、下側ハウジング３０に棚５０が形成され、その棚は上側に開口した凹所を有し、その凹所の中にフレーム４７の丸い突起５１が、ステアリングウインドーを傾斜させることができるのに十分な隙間を備えて嵌っている。他の２点の支点は、一対の調整ネジ５２により提供される。

【００２１】図９に示されるように、フレーム４７は下側ハウジング３０のスロット５５を通って延びる首状部５４を有する。腕５７と５８が首状部５０の各側から調整ネジ５２へと延びている。各腕５７と５８の端部には図１１と図１２でよくわかるようにスロット５９を備え、スロット５９に突き出るナイフエッジ体６０が各腕に形成されている。各調整ネジ５２は、スロット５９の１つに嵌ってナイフエッジを支持するブロック６１の中にネジ係合している。ナイフエッジ体６０は、ブロック６１の穴６３にステアリングウインドー４４が傾斜するのに十分な隙間を備えて嵌っている突起６２を備えている。ステアリングウインドーを下方に偏倚させるために、圧縮バネ６５がステアリングウインドー４４と上側ハウジング３１のフランジ６７との間に備わっている。

【００２２】ステアリングウインドー４４を通過した後、放射線は上側ハウジング３１内に配置された平行レンズアセンブリ７０に入射する。平行レンズアセンブリ７０は、入射して来る発散する放射線を向け直して、レンズアセンブリ７０の長手方向軸線に平行なビーム軸に平行に伝播させる。平行レンズアセンブリ７０は、スリーブ７２、３枚のレンズ７３、７４そして７５、レンズの間のスペーサ７７と７８、そしてレンズをスリーブ７２に保持するためのカラー７９を有する。図示のタイプの平行レンズは光学技術分野ではよく知られており、例えばＮｅｗＹｏｒｋ１１５４２，ＧｌｅｎｎＣｏｖｅのＵｎｉｖｅｒｓｅＫｏｇａｋｕ（Ａｍｅｒｉｃａ）のような供給元から入手可能である。レンズアセンブリ７０は上側ハウジング３１の中で摺動可能で焦点合わせができる。レンズアセンブリ７０が適切に焦点合わせをなされると、スリーブ７２が上側ハウジングに位置８１で接着される。

【００２３】調整ネジ５２は各々上側ハウジングのフランジ８３により収受される肩部８２を有する。肩部８２は溝を有し、その中に振動や不測の操作に対して調整ネジ５２の調整を保持するためにＯ−リング８５が配置されている。調整ネジ５２のスロットの設けられた端部８６が保持リング８８を通って上に延びており、調整ネジ５２は発信機１０の外側から操作可能である。保持リング８８は放射源２７を発信機１０に固定し放射源に反射アセンブリ２８をクランプ留めするために３本のボルト９０により発信機１０に取付けられる。

【００２４】平行化されたビームは、ハウジング９４により画成された内側のスペース９３を密閉する平面レンズ９２を通って、反射アセンブリ２８の底部へ入る。ハウジング９４は内側表面９５、外側表面９６とを有し、アクリル樹脂のような透明材料で作られている。ハウジング９４は保持リング８８により上側ハウジング３１に対してクランプ留めされるフランジ９８を有する。Ｏ−リング９９がフランジ９８と保持リング８８との間に介在し、灯台アセンブリ２６の内部を埃や湿気に対して密閉する。４つの等間隔に配された半球状体１００がフランジ９８の下側面に形成され、上側ハウジング３１の溝１０１の中に収受される。溝１０１は半球状体１００とほぼ同じ幅であるが、半球状体が上側ハウジング３１に対して半径方向で動けるようになっている。この構成により、ハウジング９４の熱膨張と収縮が可能となる。

【００２５】発信源２７からの平行化されたビームは次に、内側スペース９３に配置された錘り１０２に入射する。錘り１０２は入射して来る平行ビームの方に向いた截頭円錐状表面１０３を有する。平行ビームは表面１０３により反射され、そこから水平に対してある角度で円錐状に出射する。それは平面ではなく、以下に述べる如くハウジング９４内で円錐を形成する。錘り１０２はアルミニウム製でよく、その円錐面１０３は鏡面仕上げを呈するようダイアモンド研削されている。

【００２６】本実施例では、錘り１０２は直径０．２３ｍｍ（０．００９インチ）のステンレススチールの針金である片持梁のストランド１０５により、内側スペース９３内に吊されている。片持梁のストランド１０５は、錘り１０２の中に螺入された締結具１０６を備わった圧入部により錘り１０２に固定される。圧入は、ストランド１０５の下端部にテーパを付け、そのテーパ部分を締結具１０６の穴１０７の上端部に挿入することにより行なわれ、その穴１０７はストランド１０５のテーパの付いていない直径よりわずかに小さい。そして、テーパの付いた端部は穴１０７の反対側から掴まれ、ストランド１０５はそれが穴１０７の中で締結具１０６と干渉するまで引張られる。

【００２７】同じ連結方法が、錘り１０２の支持手段を備える蓋１０９に、ストランド１０５の上端部を固定するのに用いられる。ストランド１０５は、蓋１０９の中の孔１１２，１１３，１１４を含んだ縦の通路１１０を通って上へ延び、上述の方法で穴１１５の中に圧入される。孔１１８，１１９，１２０を含む横方向の通路１１７が縦方向通路１１０と連通している。ゴム製のダイアフラム１２２が横及び縦通路を埃と湿気から密閉している。

【００２８】蓋１０９は、蓋１０９の穴１２５を通って上へ延びる４つの突起１２４によりハウジング９４に取付けられる。突起１２４の端部は杭打ち作業で拡げられ、蓋１０９をハウジング９４に固定する。蓋１０９の周囲に配置されたＯ−リング１２７が内側スペース９３を密閉する。

【００２９】日除け１２９が蓋１０９の上に嵌められている。日除け１２９は不均一な太陽熱から反射アセンブリ２８を遮蔽し、較正に影響を与える反射アセンブリの不均一な熱膨張を防止する。

【００３０】地表の曲率に近い非平面の基準円錐を提供するのに、発信機１０は次のように較正される。最初に平行レンズアセンブリ７０の縦軸が垂直に合わせられる。次に、蓋１０９の頂部を適当な工具で掴んで僅かに曲げ、錘り１０２の円錐面１０３の縦軸を垂直になるようにして、レンズアセンブリ７０と円錐面１０３の縦軸が共に平行で垂直となるようにする。蓋１０９を曲げるのは、蓋の壁が位置１３１で比較的小さい断面となっているので容易である。

【００３１】ハウジング９４から出て来る放射線の基準円錐の円錐方向エネルギー分配において、実用的といえる均一性を与えるために、発信機１０が垂直にされるときに、円錐表面１０３の縦軸はエネルギー中心、すなわち入射して来る平行ビームのビーム軸線に合わせられねばならない。これは、出射する基準円錐の各求積四角形において検出されるエネルギーが反対側の求積四角形において検出されるエネルギーにほぼ等しくなるように、エミッター３４を照準合わせすることにより、おおまかに調整される。それ以上精密な調整はステアリングウインドー４４によりなされる。調整ネジ５２を回すことによりステアリングウインドーの方向付けが調整され、入射して来る放射線ビームがステアリングウインドー４４のレンズ４６を通過する際に、屈折により方向変えされる量と方向が決定される。調整ネジ５２は、各求積四角形において検出されるエネルギーが反対側求積四角形において検出されるエネルギーにできるだけほとんど等しくなる迄、回転させられる。

【００３２】発信機を較正して垂直にし、そして平行ビームのビーム軸線を円錐表面の軸線に合わせるために、単一の較正用備品が使用される。その最も単純な形式として、その備品は前記の米国特許出願第７８８，７６４号に開示された受信機１５を４つ含む。受信機１５は基準円錐の中心から等距離に配置され、各受信機は隣の受信機から角度的に９０°隔てられている。灯台アセンブリ２６を垂直に保つようにされたある備品が中心に据えられ、垂直に調整可能である。そして蓋１０９が調整され、全ての４つの受信機が、基準円錐が整合していることを示すこととなる、同一度にあることを示す迄、その備品の垂直高さが調整される。

【００３３】平行ビームのエネルギー中心が円錐表面１０３の軸線と合った時の合図をするために、受信機は各々が検出しているエネルギーの合計量を指示するように改造可能である。各受信機により検出された全エネルギーが１８０°反対側の受信機により検出されたエネルギーに等しいならば、平行ビームのエネルギー中心（ビーム軸線）は円錐表面１０３の軸線に合っているということになる。平行ビームの断面は必ずしも円形とは限らず、むしろ楕円となるであろうから、１８０°反対側の受信機により検出されるエネルギーが比較されねばならない。又、より正確にするために、中心調整が行なわれた後に水平調整を繰返すことが望ましい。

【００３４】最後の較正のステップは、較正された灯台アセンブリ２６をシヤシー１６の中に平行レンズ７０の軸線（そして円錐表面１０３の軸線も）が垂直な状態で据え付けることである。気泡式水準器２２がその時発信機が水平であることを指示するよう調整される。

【００３５】現場では平行レンズ軸線が常に垂直とは限らない。むしろ平行レンズ軸線と垂直との間に少しの誤差があるのが普通である。しかしながら、少しの誤差でも、特に読取が発信機から比較的大きい距離で行われるときに不完全な基準の読取という結果となる。

【００３６】平行レンズ軸線と垂直との間の誤差を補償するために、本考案の発信機は垂直付近での誤差範囲内で自己水平型である。上記の如く、もし平行レンズ７０の軸線が垂直ならば、ハウジング９４から放射する電磁放射線は地表の曲率に近い非平面基準円錐状となる。もし平行レンズ軸線と垂直との間に誤差があると、片持梁のストランドが一定の剛さを有するので、錘り１０２はその誤差より少ないある量だけ平行ビームに対して偏よる。偏よりの量は錘り／ストランドアセンブリの重さと、片持梁ストランドの剛さと長さに依存する。

【００３７】最適なものとしては、ストランド１０５、ネジ１０６そして錘り１０２は平行レンズ軸線と垂直との間の誤差の１／２にほぼ等しい偏りを提供するように選ばれる。円錐表面軸線のこの偏り量で、非平面基準円錐の軸線は垂直に留まり、基準円錐１４はその適切な方向で地表に向って発出し続ける。したがって基準円錐１４は、発信機１０と垂直との間に誤差があったとしても、基準円錐に沿って各点で地表からほぼ等距離となるのに十分な量、水平から傾き続ける。すなわち、基準円錐１４は、同じ水準となる向きを維持する。これは反射の法則により、入射角が反射角に等しいからである。錘り１０２の方向の変化は入射角と反射角の両方に影響するので、錘り１０２の偏りは発信機１０と垂直との間の誤差の１／２とすべきであり、これにより出て来る基準円錐の方向には何の変化も与えない。ストランド１０５はストランドの軸線に対して直角な全方向において同じ剛さであること、すなわち全方向性であることが重要である。これは、誤差の方向にかかわらず、与えられた誤差についての錘りの偏りが同じとなるために、重要である。ストランドを蓋１０９と錘り１０２に装着する圧入手段によって、ストランドが蓋１０９とネジ１０６に取付けられるところでの捩れや坐屈を防止することにより、ストランド１０５の全方向均一性を確保することができる。

【００３８】錘り１０２の運動を減衰させるために、内側スペース９３、縦方向通路１１０そして横方向通路１１７は透明流体１３０で満されている。流体１３０は粘性があって良好な減衰特性を与える。実際に、ダウケミカル株式会社により商品番号Ｄｏｗ２００で売られているシリコン流体が適していることが判明した。ダイアフラム１２２が流体１３０を反射アセンブリ２８内に密閉する。流体が温度変化のために膨張しそして収縮した際に、ダイアフラムが反射アセンブリ２８内に空所が生成されるのを防止するように、ダイアフラム１２２は周囲温度にある流体１３０により僅かに圧力を受けているのが望ましい。

【００３９】使用される流体１３０は空気より大きい密度を有する。したがって流体１３０は浮子／ストランドアセンブリに対し浮力効果を有する。この浮力効果は、もちろん錘り１０２とストランド１０５を組み合わせる際に考慮され、垂直からの誤差の１／２にほぼ等しい錘りの偏りを与えるようにしなければならない。

【００４０】円錐表面１０３の角度は、ハウジング９４から出射する放射線の所望の非平面基準円錐を提供するように選択される。屈折の影響により、反射されたビームが流体１３０を通ってハウジング９４へ、そしてハウジング９４から大気中へ通過する際に、その反射されたビームは流体を貫通してあるいはハウジングを貫通して通るので、図１３の放射線ダイアグラムに示されるように、反射されたビームは基準円錐１４の角度ではない。それどころか、流体とハウジング９４を貫通する放射線の進路は２つの円錐を形成し、その各々は上方へ広がる。したがって錘り１０２の円錐角度は流体１３０とハウジング９４の材質の屈折率と、ハウジング９４の内側表面９５と外側表面９６の角度に依存する。

【００４１】灯台アセンブリ２６の器械の傾斜が零である典型的な使用の場合（平行ビームと錘り１０２の軸線が垂直）、図１３の平行放射線は錘り１０２の軸線に対する角度が好ましくは４５°より小さい（錘り１０２の頂角“Ｃ”が９０°より小さい）表面１０３に突き当り、反射された放射線が水平と角度θ₁を形成することとなる。壁９５は垂直に対して角度Ｙで傾いている。反射された放射線（光の円錐）はハウジング９４により屈折され、スネルの法則により導かれる微小角度関係により、水平に対して角度θ₀にある非平面基準円錐１４として出射する。

【００４２】 θ₀＝ｎ₁θ_i−（ｎ₁−１）Ｙ−（ｎ₂−１）（Ｘ−Ｙ）ここでｎ₁，ｎ₂，ＸそしてＹは後に定義される。角度“Ｃ”、ｎ₁，ｎ₂，ＸそしてＹは温度の影響を最小にし、基準円錐に沿って各点を地表からほぼ等距離に位置付ける非平面基準円錐１４を形成するために、θ₀は水平のわずか下に配置するように選ばれる。

【００４３】もし非平面基準円錐ではなく水平基準平面が形成されると、約３０５ｍ（１０００フィート）で照準誤差が約７．２ｍｍ（０．２８４インチ）で角度誤差が０．００００２３４ラジアンとなる。非平面基準円錐１４は水平平面よりもかなり信頼性のある照準ガイドである。

【００４４】ここで問題となるのは、流体１３０とハウジング９４の屈折率が温度により変化することである。すなわち、ある温度である角度θ₀で基準円錐１４を発生させる円錐角度、内側表面角度そして外側表面角度に対して、他の温度で現われる円錐はθ₀ではない。発信機１０はある温度範囲で操作可能でなければならず、発生する基準円錐段階での小さな誤差が基準測定において大きな誤差を生ずるので、出て来る基準円錐１４の角度に対する温度の影響を最小にすることが望まれる。

【００４５】したがって、内側表面９５と外側表面９６の角度は発生する基準円錐１４の角度への温度依存を最小にするように整合させられる。図１３に示される如くそれぞれ外側表面及び内側表面の角度ＸとＹは次の関係を満たすように選ばれる。

【００４６】

【式１】ここでｎ₁：流体１３０の第１の温度における屈折率ｎ₂：ハウジング９４の第１の温度における屈折率Ｎ₁：流体１３０の第２の温度における屈折率Ｎ₂：ハウジング９４の第２の温度における屈折率第１と第２の温度は発信機１０の予測される操作温度範囲の両端で選ばれるのが望ましい。

【００４７】上記の関係を満たすＸとＹの値が決められると、角度θ_iは上に与えられた微小角の関係式により決められる。そして円錐面の内角Ｃは次の如く求める。

【００４８】Ｃ＝９０°−θ_i 温度が変化すると、流体１３０の浮力も変化する。流体１３０の浮力の変化は浮子／ストランドアセンブリの重さに影響し角度θ_iを変化させる。浮力におけるこの変化も、温度の発信機１０の操作への影響を最小にするために、それぞれ外側壁と内側壁の角度ＸとＹを選ぶ際に考慮されねばならない。

【００４９】温度が第１の温度から第２の温度へ変化する際の浮力における変化に原因する角度θ_iにおける変化Δθ_iは、第１の温度における角度θ_ifから第２の温度における角度θ_isを減じることにより計算できる。そのときＸとＹについての値は次の関係を満たすように選ばれる。

【００５０】

【式２】ＸとＹの値が決められると、円錐角度Ｃが上述の如く、好ましくは発信機１０が作動すると予測される最も一般的な温度について決定される。この構成では円錐角度Ｃは常に９０°より小さいこととなる。

【００５１】錘り１０２の変位特性はある範囲にわたって線型である。その範囲外では、錘りの変位は垂直からの誤差のほぼ１／２ではなくなり、出て来る放射線の基準円錐はその適切な方向からずれる。したがって考案の他の見地は、錘り１０２が容認し得る変位範囲外となるときを検出する手段を提供することである。

【００５２】図１４に示される実施例では、一対の検出器１３２（図６）が下側ハウジング３０の底部に備わっており、下側ハウジング３０の縦軸の周りに互いに直角に配置されている。検出器１３２は下方へ伝播する放射線を検出する。図１５によれば、小さな反射円錐１３４（誇張して示されているが）が錘り１０２の下端部に形成されている。円錐１３４は平行ビームを反射して平行レンズアセンブリ７０とステアリングウインドー４４を通して送り返し、放射線の環を作る。その環は通常検出器１３２の上に落ちそれを作動させる。

【００５３】各検出器１３２は、検出器１３２の作動領域の上側に形成された穴１３７を有するマスク１３６（図６）により覆われている。各マスク１３６は弾力があり、ネジ１３９により下側ハウジングに装着されている。もう１つのネジ１４０が検出器１３２の作動領域の上の穴１３７の位置を調節するのに用いられる。各マスク１３６の穴１３７は寸法を合わせて作られ、錘り１０２の変位が線型変位範囲を超えた場合に、少くとも検出器１３２の１つにより受取られるエネルギーが、その検出器を作動しないようにするに十分なほど減少させられるように、各マスク１３６は調節される。検出器１３２の少くとも１つの非作動化は、操作者に発信機１０が水平からはずれているという信号を発生するのに用いることができる。その信号が操作者にどのように伝えられるかについての完全な説明については、上に引用した米国特許出願第７８８，７６４号を参照されたい。

【００５４】他の実施例においては、単一の検出器１３２が用いられる。この実施例においては、錘り１０２の端部は図１６に示される如く（誇張されているが）、ほぼ円形の平らな反射面１３９を供する角度で切り取られている。平らな、角度のついた面はエミッター３４に隣接した単一の検出器１３２の位置にほぼ円形の放射線のスポットを供する。穴１３７は寸法を合わせて作られ、マスク１３６は錘り１０２が線型範囲からそれてそのスポットが十分にはずれた時に検出器を非作動化するように調整される。

【００５５】図１６の実施例においては、放射線のスポットは半径方向で検出器１３２と一直線にならねばならない。半径方向の位置合わせを可能とするために、上側ハウジング３１の頂部の環状の溝１４２内で回転可能な環状リング１４０に溝１０１が形成される。放射源２７に対して反射アセンブリ２８を回転させることにより角度位置合わせが完了すると、ネジ９０が締められ反射アセンブリを正しい位置にクランプする。

【００５６】現場では、発信機１０は錘り１０２の偏位の線型範囲内だけで水平にされればよい。この精度は、気泡型水準器２２が発信機１０が水平であることを指示するまでぎざぎざのついたホイール１４５を調節することにより得られる。各ホイール１４５を回すことによりシヤシ１６に螺合されたネジ１４６が回転する。ネジ１４６は一緒に留められた板１４９と１５０の間に嵌った半円球状端部１４８を有する。ボール１５１がホイール１４５の回転を容易にし、ネジの切られたスリーブ１５２が三脚１２の上に基板１８を装着するために板１４９の一部として備えられているので便利である。

【００５７】錘り１０２’の動きを減衰させるのに適した実施例が図１８に示されている。それは流体１３０を有さず代りに錘り１０２’の運動を減衰させるのに磁性物質を採用している。それは環状のセラミック磁石１６０（図１９）を含み、その磁石は錘り１０２’の上部に位置１６１で接着されている。磁石１６０はその各面に等間隔で配置された等しい強さの６個の磁極を有する。一面の各磁極の直ぐ下に反対の磁極がある。磁石１６０の上にネジ１６３により蓋１０９’に取り付けられた保持リング１６２がある。保持リング１６２は強磁性材料で作られた磁場のための低磁気抵抗通路を提供する。蓋１０９’と日除け１２９’は磁気減衰手段を収容するために幾分変更されている。

【００５８】磁石１６０は錘り１０２’の中へ下方へ延びる磁束線を発生する。錘り１０２ ’は伝導性材料で作られているので、それが動くとその中に過電流が発生する。これらの電流は磁石１６０により発生させられる磁場に反対の磁場をつくり出す。反対向きの磁場は運動に対する抵抗となり、それにより錘り１０２’の振動を減衰する。

【００５９】上述の磁気減衰手段を用いることにより、流体１３０が不要となる。したがって放射線は内側スペース９３’の空気中を通る。このことは、上に与えられた等式の中のｎ₁あるいはＮ₁は空気についての屈折率となり、それは約１．０であるから放射線ダイアグラム解析を単純化する。また、錘り１０２’への浮力効果も磁気減衰装置については省略して良い。

【００６０】また図１８の実施例については、ストランド１０５’は錘り１０２’と蓋１０９’に固定され、多少図６の実施例と異なっている。図１８の実施例では、ストランド１０５’は直接蓋１０９’と錘り１０２’の中に押し込まれている。蓋１０９’と錘り１０２’のストランド１０５’を収受する穴は直径がストランド１０５’より僅かに小さくなっている。ストランド１０５’の端部は押し込まれるときに座屈をしないように、一度に少しの長さだけそれぞれの穴の中に押し込まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】操作状態にある本考案の発信機の斜視図。

【図２】発信機の側面図。

【図３】その正面図。

【図４】その平面図。

【図５】一部を切り欠き灯台アセンブリを現わした発信
機の側面図。

【図６】図４の６−６線による断面図。

【図７】灯台アセンブリの分解斜視図。

【図８】図７の灯台アセンブリ用の反射アセンブリの分
解斜視図。

【図９】図６の９−９線による断面図。

【図１０】図６に示されたアセンブリの一部分の部分詳
細図。

【図１１】図９の１１−１１線による断面図。

【図１２】図１１の１２−１２線による断面図。

【図１３】反射アセンブリの一部分についての図式放射
線ダイアグラム。

【図１４】図６の１４−１４線による断面図。

【図１５】反射アセンブリ用の錘りの先端の詳細図。

【図１６】他の実施例の錘り先端の詳細図。

【図１７】図１６の実施例と共に組み込まれる灯台アセ
ンブリの他の実施例の詳細図。

【図１８】錘りのための減衰手段を示す部分断面図。

【図１９】図１８の減衰手段に用いる磁石の斜視図。

【符号の説明】

１０…発信機１４…基準円錐１５…受信機１６…
シヤシー１８…水平基板２２…水準器２７…放射源２８…
反射アセンブリ３４…エミッター４４…ステアリングウインドー４６…平面レンズ７０…平行レンズアセンブリ９２
…平面レンズ９４…ハウジング９５…内側表面９６…外側表面
１０２…錘り１０５…ストランド１０９…蓋１２９…日除け１
３０…流体１３２…検出器１３４…反射円錐面１３６…マスク
１３９…反射平面

フロントページの続き (72)考案者セオドア・ジェイ・マークリーアメリカ合衆国オハイオ州45377，ヴァンダリア，ウェスト・アルカライン・スプリングス・ロード 610 (72)考案者ゲイリー・エル・ケインアメリカ合衆国オハイオ州45504，スプリングフィールド，ウェスト・ナショナル・ロード 5781 (72)考案者ローレンス・ジェイ・マイアーズアメリカ合衆国オハイオ州45459，デイトン，イーグル・クリーク 7727 (72)考案者テッド・エル・ティーチアメリカ合衆国オハイオ州45424，デイトン，ケレンバーガー・ロード 5226 (72)考案者ジョセフ・エフ・ランドアメリカ合衆国カリフォルニア州94022, ロス・アルトス・ヒルズ，テンプルトン・プレイス 13838

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】電磁放射線場が伝播する、照準システム
のための発信機であって、シャシーと；前記シャシーを水平にする手段と；電磁放
射線のビームを提供する、前記シャシーに固定された放
射源と；ビームを放射線の全方向性基準場へ向け直すた
めの、前記放射源に向って収束している反射面を有する
光学偏向器と；ビームに関して水平な前記シャシーに整
合された位置に前記光学偏向器をビーム内で保持するた
めに前記シャシーに結合される、全方向性の堅さを有す
る可撓性の支持手段と；を含んでなり、ビームは、整合された位置にある前記偏向器によって全
方向性に向け直されて同じ水準となる向きの放射線の基
準場を形成し、前記シャシーの向きにおける水平からの角度誤差がある
と、前記光学偏向器が前記整合された位置から偏位させ
られて、前記基準場を同じ水準となる向きに維持するよ
うになっている発信機。
【請求項２】前記支持手段は、下端が前記光学偏向器
に固定され、上端が前記シャシーに固定された、片持支
持のストランドを備え、その片持支持のストランドの堅
さは全方向性であり、前記偏向器の前記整合された位置
から偏位を与えて、前記基準場を同じ水準となる向きに
維持する請求項１記載の発信機。
【請求項３】前記偏向器の運動を減衰させるための磁
石手段をさらに備えている請求項１又は２に記載の発信
機。
【請求項４】前記偏向器の運動が流体により減衰させ
られる請求項１記載の発信機。
【請求項５】前記発信機がさらに前記偏向器を取り囲
む透明のハウジングを備え、前記光学偏向器が前記ハウ
ジング内で前記流体に浸漬している請求項４記載の発信
機。
【請求項６】前記ハウジングは内側と外側の円錐形の
表面を有し、その両表面の間の関係は、前記基準場への
温度の影響が最小となるようになっている請求項５記載
の発信機。
【請求項７】前記光学偏向器は、ビームを円錐形の形
をなし、前記発信機から下向きに遠去かるように向けら
れた電磁放射線場に向け変える請求項１ないし６のいず
れか１に記載の発信機。
【請求項８】前記シャシーの向きにおける水平からの
角度誤差が生ずると、前記偏向器が前記整合された位置
から前記角度誤差の１／２に等しい量だけ偏位し、前記
基準場を前記同じ水準となる向きに維持する請求項１な
いし７のいずれか１に記載の発信機。
【請求項９】前記シャシーの水平からの角度誤差が、
許容可能な範囲外にあることを検出するセンサー手段を
さらに備えてなる請求項１ないし８のいずれか１に記載
の発信機。
【請求項１０】前記センサー手段が、前記光学偏向器
からある距離を隔てられた検出手段と、前記許容可能な
範囲内では前記検出手段を作動させるのに足り、前記許
容可能な範囲外では前記検出手段を作動させるに足りな
い量の電磁放射線を前記検出手段へ導くための前記光学
偏向器上の反射面とを備えている請求項９記載の発信
機。
【請求項１１】前記検出手段は、互に直交するよう配
置された一対の検出器を備え、前記光学偏向器上の前記
反射面は円錐状に形作られて、放射線の輪を前記検出器
へと反射する請求項１０記載の発信機。
【請求項１２】前記検出手段は１つの検出器を備え、
前記光学偏向器は前記反射面は平面で、前記検出器へ放
射線の点を反射する請求項１０記載の発信機。