JPH07198382A

JPH07198382A - レーザ測量システム

Info

Publication number: JPH07198382A
Application number: JP5348925A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Kitajima; 栄一北島
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-01
Also published as: EP0661520A1; US5589939A

Abstract

(57)【要約】【目的】計測点設置用装置が廉価・軽量で、得られた
位置情報の伝達に配線コードを必要とせず、併せて、三
次元の変位計測が連続的且つ迅速に可能なレーザ測量シ
ステム。【構成】投光装置から投射されたレーザビームが物体
上の反射装置を走査すると、反射面７６、７７で位置情
報がレーザビームに付与され、反射レーザビームにより
伝達された位置情報に基づいて物体の変位が計測され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ測量システムに
関するものである。更に詳しくは構造物や地盤の沈下や
橋梁の歪み変化等の変位を計測をするレーザ測量システ
ムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、構造物や地盤の沈下や橋梁の歪み
変化等の変位計測をするレーザ測量システムには、図１
１に示す様なものがあった。図１１において、投光装置
１を不動点Ｍに据えつける。次に構造物２の計測点に、
レーザビームの位置情報を得るために複数のレーザビー
ム位置検出装置３、４、５、６を取り付ける。レーザビ
ーム位置検出装置３、４、５、６には得られたレーザビ
ームの位置情報を伝達するためにそれぞれ位置データ出
力用コード７が配線され、マルチプレクサ８に接続して
いる。構造物２の沈下量は各レーザビーム位置検出装置
３、４、５、６から出力する位置データをマルチプレク
サ８によって順次選ぶことができるので、マルチプレク
サ８からの出力をパソコン９でデータ処理し、構造物２
の沈下状態を解析することができる。

【０００３】このレーザ測量システムを構成する投光装
置１は、図１２に示すような構造の投光機構部を有する
ものである。レーザダイオード１１の光はコリメートレ
ンズ１２によりほぼ平行光束に収束された後、反射ミラ
ー１３により偏角されて、レーザビームＬは水平方向に
出射される。レーザビームＬは移動シリンダ１４と固定
シリンダ１５からなる自動補正装置により常に水平方向
に出射される。反射ミラー１３は回転ユニット１６に固
定されていて回転し水平レーザ面を形成している。レー
ザビームＬの出射方向は、偏角プリズムを使用して水平
方向以外とすることができる。

【０００４】又、このレーザ測量システムを構成するレ
ーザビーム位置検出装置３、４、５、６は、図１３に受
光部の正面図及び回路図をそれぞれ示すように、受光部
１８は、下より上に広がるクサビ形状の受光素子１８ａ
と上より下に広がるクサビ形形状の受光素子１８ｂとの
対により構成された受光素子であり、レーザビームＬが
入射する高さ位置により受光素子１８ａ及び受光素子１
８ｂの受光量の割合が変化するようになっている。受光
素子１８ａからの出力信号Ｓ１Ａ及び受光素子１８ｂか
らの出力信号Ｓ１Ｂは検出回路１９及び出力回路２０で
処理され、高さ位置信号が出力するようになっている。

【０００５】又、特公平４−５６２４３号公報には、読
み取りエレメントの列からなるイメージセンサを有し、
標尺上に高度値に対応して付されている符号模様による
イメージセンサのイメージ出力に基き、ディジタル直読
及び表示を可能とする比高測定用の水準儀が開示されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし前述したレーザ
測量システムにおいては、レーザビーム位置検出装置
は、レーザビームの位置情報を電気的な位置データとし
て出力しているために、レーザビーム位置検出装置をマ
ルチプレクサに接続する位置データ出力用のコードを配
線しなくてはならなかった。従って、配線の必要上レー
ザビーム位置検出装置の取り付け箇所が配線可能な位置
に制限されると言う問題点と、計測点が増加するとそれ
に対応してコードの配線が複雑となり、配線が困難とな
ると言う問題点とがあった。レーザビーム位置検出装置
は高価であり、計測点が多数であると価格が嵩むと言う
問題点と、その重量が大きく、構造物等の被測定物の変
形等を惹起し、計測値に悪影響を与えると言う問題点も
あった。更に、前述した従来のレーザ測量システムで
は、一次元的な変位計測が可能であるに過ぎなかった。
二次元乃至三次元の変位計測は不可能であり、このよう
な変位計測は他の高価な測量装置に委ねざるを得ないと
言う問題点があった。

【０００７】特公平４−５６２４３号公報に開示された
技術は、複雑な符号模様を使用し、又標尺に水準儀の焦
点合わせをする必要があった。このために標尺の照明を
要し、複数の標尺を対象とする場合は、各標尺を素早く
焦点合わせすることは困難であった。

【０００８】本発明は上記の課題に鑑み、廉価・軽量で
設置位置の制限が少なく、専用の照明装置が不要な計測
点設置用装置を備え、得られた位置情報の伝達に配線コ
ードを必要とせず、併せて、三次元の変位計測が連続的
且つ迅速に可能なレーザ測量システムを提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザビーム
を投射し、前記レーザビームで物体を走査する投光装置
と、前記物体に付設され、前記走査するレーザビームに
前記物体の基準位置と前記レーザビームが物体に投射さ
れる位置との関係を示す位置情報を付与して前記レーザ
ビームを反射する光反射手段を備えた反射装置と、前記
反射したレーザビームを受光し、前記付与された位置情
報に基づいて前記レーザビームが前記物体に投射される
位置を検出する検出手段とを具備するものである。

【００１０】前記光反射手段は、前記レーザビームの走
査方向に交差する交差方向に延びた反射板を有し、前記
反射板は前記交差方向に延びた少なくも一対のエッジを
有し、前記一対のエッジの間隔は前記交差方向に連続し
て変化することが好ましい。

【００１１】前記光反射手段は、前記レーザビームの走
査方向に交差する交差方向に延びた反射板を有し、前記
反射板は前記交差方向に延びた少なくも一対のエッジを
有し、前記一対のエッジの間隔は前記交差方向に一定で
あることが好ましい。

【００１２】前記光反射手段は、相互の間に反射しない
分離部を介在して設けられた、前記レーザビームの走査
方向と交差する方向の一の向きに向かって前記一対のエ
ッジの間隔が増大する第一の反射部と、他の向きに前記
一対のエッジの間隔が増大する第二の反射部とからなる
ことが好ましい。

【００１３】前記検出手段は、前記位置情報に基づいて
前記受光したレーザビームの受光時間を測定する計時手
段と、前記測定した受光時間を前記レーザビームの前記
物体の基準位置からの変差に換算する時間換算手段とを
有することが好ましい。

【００１４】前記検出手段は、前記位置信号に基づいて
前記受光したレーザビームの光量を測定する光量測定手
段と、前記測定した光量を前記レーザビームの前記物体
の基準位置からの変差に換算する光量換算手段とを有す
ることが好ましい。

【００１５】前記反射装置は、前記物体に付設する時
に、前記レーザビームを基準部位で検出するための基準
部位検出手段と、前記基準部位検出手段が前記レーザビ
ームを検出したことを表示する基準部位表示手段と、前
記基準部位検出手段及び前記基準部位表示手段に電力を
供給する電源とを具備することが好ましい。

【００１６】前記反射装置は、前記物体に付設された状
態で、前記レーザビームが前記光反射手段から外れて走
査するとき、前記レーザビームを検出する外れ検出手段
と、前記外れ検出手段が前記レーザビームを検出したこ
とを表示する外れ表示手段と、前記外れ検出手段及び前
記外れ表示手段に電力を供給する電源とを具備すること
が好ましい。

【００１７】前記投光装置は、前記受光手段及び前記検
出手段を搭載していることが好ましい。

【００１８】前記走査手段は前記レーザビームの投射方
向を検出する投射方向検出手段を具備することを特徴と
する請求項１に記載のレーザ測量システム。

【００１９】前記光反射手段は、前記レーザビームの走
査方向での相互の間隔が走査方向に対して交差する方向
に一定である縁辺を２本有し、前記検出手段は、前記
位置信号に基づいて前記受光したレーザビームの受光時
間を測定する計時手段を有し、前記計時手段が測定し
た前記レーザビームが前記光反射手段の前記２本の縁辺
を横切るに要する時間に基づいて、前記投光装置から前
記光反射手段までの距離を演算する距離演算手段を具備
することが好ましい。

【００２０】

【作用】投光装置からレーザビームが投射されて、物体
を走査する。物体には光反射手段が付設され、物体の基
準位置とレーザビームが物体に投射される位置との関係
を示す位置情報がレーザビームに付与される。反射レー
ザビームにより伝達された位置情報に基づいてレーザビ
ームが投射された位置を検出し、物体の変位が計測され
る。

【００２１】ここで、光反射手段が走査するレーザビー
ムに位置情報を付与する原理について説明する。図１に
おいて反射面２１はレーザビームを反射するレフシート
である。レフシートの表面には微小プリズムが設けら
れ、光を入射方向に反射する。反射面２１は互いに平行
でない辺２２及び辺２３を有している。同様に反射面２
４は互いに平行である辺２５及び辺２６を有している。
辺２２、２３、２５、２６は図中左より走査するレーザ
ビームＬＡの走査方向と交差しており、点Ｏ、Ｏ′はそ
れぞれ反射面２１及び反射面２４の基準位置を示してい
る。

【００２２】投射されたレーザビームＬＡはＬ１ａの位
置で反射面２１及び反射面２４を走査する時、反射面２
１、２４の辺２２、２３、２５、２６のそれぞれの点２
７、２８、２９、３０を横切る。その時投射されたレー
ザビームＬＡは点２７に至るまでは反射せず、点２７か
ら点２８まで反射し、次いで点２８から点２９まで反射
せず、点２９から点３０まで再び反射し、点３０から先
は反射しない。このようにして、投影された連続光は断
続光として反射される。

【００２３】図２は反射光強度の時間変化を表す図であ
る。図２（ａ）でＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４はそれぞれレ
ーザビームＬＡがＬ１ａの位置で走査するときの、点２
７、２８、２９、３０に相当する時刻である。反射光強
度はＴ１〜Ｔ２、Ｔ３〜Ｔ４の間は強度Ｉ、Ｔ２〜Ｔ３
の間は強度０である。

【００２４】次に、レーザビームＬＡがＬ１ｂの位置で
走査するとき、反射面２１、２４の辺２２、２３、２
５、２６のそれぞれの点３１、３２、３３、３４を走査
する。図２（ｂ）でＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４はそれぞれ
レーザビームＬＡがＬ１ｂの位置で走査するときの、点
３１、３２、３３、３４に相当する時刻である。反射光
強度はＴ１〜Ｔ２、Ｔ３〜Ｔ４の間は強度Ｉ、Ｔ２〜Ｔ
３の間は強度０である。

【００２５】両者を図２（ａ）、（ｂ）で比較すると明
らかなように、辺２３を横切る時刻Ｔ２が変化し、他の
時刻Ｔ１、Ｔ３、Ｔ４は変化しない。このように、レー
ザビームＬＡの位置が変化すると、時刻の組合せが変化
する。

【００２６】又、反射面２１、２４と投光装置１との距
離が変化すると、レーザビームＬＡが一定の角速度で走
査されている場合、レーザビームＬＡが同じＬ１ａの位
置で走査しても、辺２２と辺２５との間の走査時間が異
なり、反射光強度の時間変化は、図２（ａ）から例えば
図２（ｃ）のように変化する。

【００２７】更に、反射面２１、２４が投光装置１を中
心として走査方向に位置を移動すると、レーザビームＬ
Ａが同じＬ１ａの位置で走査しても、各辺２２、２３、
２５、２６を走査する時刻が一様に前か後かにずれる。

【００２８】このようにして、反射面２１、２４の基準
位置Ｏ、Ｏ′とレーザビームＬＡが投射される位置との
位置関係は、光量の変化又は反射時刻のずれという形で
現れる位置情報として反射するレーザビームＬＢに付与
される。

【００２９】

【実施例】本発明の一実施例を図３乃至図８により説明
する。本実施例にかかるレーザ測量システムは、構造物
の変位を計測するためのレーザ測量システムである。図
３において、投光装置１は変位計測に適切な不動点Ｍに
据えつけられ、レーザビームＬＡを構造物２に投光走査
する。複数の反射装置４１、４２、４３、４４は構造物
２の計測点に取り付けられ、投射されたレーザビームを
反射する。反射装置は計測点の数に応じて増減すること
ができる。各反射装置４１、４２、４３、４４はレーザ
ビームに位置情報を付与してレーザビームＬＢとして反
射する。レーザビームＬＢは投光光路を逆進して再び投
光装置１に戻る。投光装置１には後述のように受光素子
が設けられている。データレコーダ４５は光電変換され
た位置情報信号をＣＰＵ４６に出力し、ＣＰＵ４６はデ
ータ処理し、構造物２の変位状態を三次元的に解析す
る。

【００３０】このレーザ測量システムを構成する投光装
置１は、図４に示すような構造の投光機構部を有するも
のである。本体４７より移動シリンダ１４が３本の細い
ワイヤー４８で吊設されている。移動シリンダ１４には
レーザダイオード１１の光をほぼ平行光束のレーザビー
ムＬＡにするためのコリメートレンズ１２が設けられて
いる。移動シリンダ１４の外側には本体４７に固設され
た固定シリンダ１５が設けられている。移動シリンダ１
４の外周面と固定シリンダ１５の内周面の間には僅少の
空隙４９が設けられている。

【００３１】移動シリンダ１４の下方に設けられた回転
ユニット１６には、レーザビームＬＡを約９０°偏角し
て反射するペンタミラー５０が固設されている。また回
転ユニット１６にはグレイコードを有するアブソリュー
トエンコーダ円板５１が固定されている。アブソリュー
トエンコーダ円板５１は、本体に固設された検出装置５
２と共に回転位置検出装置を形成している。アブソリュ
ートエンコーダ円板５１はレーザビームの回転角を高精
度で検出し、反射装置４１、４２、４３、４４から反射
したレーザビームＬＢが投光装置１に入射した時の回転
角を絶対値で読み取ることができる。回転ユニット１６
はベアリング５３に回転自在に支持され、回転ユニット
１６をベルト５４を介して回転するモータ５５が設けら
れている。

【００３２】本体４７に設けられたコリメートレンズ１
２と、回転ユニット１６に固設されたペンタミラー５０
の間に、ハーフプリズム５６、コンデンサレンズ５７及
び受光素子５８が設けられている。反射して投光装置に
戻ったレーザビームＬＢは受光素子５８に入射し光電変
換される。

【００３３】傾き自動補正機構の原理は次の通りであ
る。移動シリンダ１４は３本のワイヤー４８に吊設され
ているから、本体４７が傾いて相対的に吊設位置が移動
すると、重力の作用で常に水平方向に平行移動する。そ
してコリメートレンズ１２は移動シリンダ１４に固設さ
れているので、レーザダイオード１１からの光はコリメ
ートレンズ１２の光軸に沿って本体の傾きと同量だけ逆
方向に傾く。このとき空隙４９の大きさが変化し、空気
の流動抵抗が発生し移動シリンダ１４の振動を減衰す
る。光束はコリメートレンズ１２により常に鉛直方向に
補正され、次いでペンタミラー５０により偏角して水平
に指向する。投光用のレーザビームＬＡは回転ユニット
１６の回転により水平レーザ面を形成する。

【００３４】このレーザ測量システムを構成し、構造物
２の計測点に設置される反射装置６０は、図５に示すよ
うに、取り付け板６１に貼付された反射部材であるレフ
シート６２、及びレフシート６２を覆い、且つ自身は反
射しない覆い板６３からなっている。取り付け板６１に
は構造物２に取り付けるための取り付け孔６４が設けら
れ、又気泡管６５が設けられている。受光素子６６、６
７、６８及び発光素子６９、７０、７１が設けられ、レ
ーザビームＬＡが受光素子６６、６７、６８に投影され
るとそれぞれに対応した発光素子６９、７０、７１が発
光する。電源箱７２は各受光素子６６、６７、６８及び
発光素子６９、７０、７１に電力を供給する電池を格納
している。

【００３５】覆い板６３には２個の窓７３、７４が穿設
されている。窓７３、７４は同形の直角三角形であっ
て、反射装置が計測点に設置されたときに、窓７３はレ
ーザビームの走査方向と直交する方向の一の向きに面積
が増大するように、窓７４は上記と反対向きに面積が増
大するように穿設されている。又窓７３、７４の間は帯
状の非反射面７５が形成されている。非反射面７５は窓
７３、７４がそれぞれ付与する位置情報を完全に分離す
るものであり、略レーザビームＬＡの直径と同程度有れ
ば良い。窓７３、７４は非反射面７５を挟んで両者が矩
形状になるように配置されている。

【００３６】図６に示す反射面７６及び反射面７７は、
それぞれレフシート６２の覆い板６３に覆われない、窓
７３、７４に対応する部分であり、従って同形である。
図中、Ｃは反射面７６、７７のレーザビームＬＡの走査
方向の辺ｂ、ｅの長さ、Ｌは走査方向と直角方向の辺
ａ、ｄの長さ、Ｅは反射面７６の辺ｃと反射面７７の辺
ｆの間のレーザビームＬＡの走査方向の間隔、Ｄは反射
面７６の辺ａと反射面７７の辺ｄのレーザビームＬＡの
走査方向の全長（ピッチ）、Ｘは反射面７７の辺ｅから
レーザビームＬＡの走査位置までの距離（反射装置のビ
ーム高）であり、ｄはレーザビームＬＡの直径である。

【００３７】図７は、反射装置と投光装置とのシステム
ブロック図である。投光装置内に装備されたレーザ発光
手段８１は、発光駆動回路８２に駆動されて、レーザビ
ームＬＡを発光し投光する光源、レーザ受光手段８３
は、複数の反射装置４１、４２、４３、４４に投光され
たレーザビームＬＡが反射して、投光光路を逆進して入
射するレーザビームＬＢを受光する受光素子である。時
間検出回路８４はレーザ受光手段８３に入射した光の受
光時間を検出する回路であり、光量検出回路８５はレー
ザ受光手段８３に入射した光の光量を検出する回路であ
る。ＣＰＵ４６は、発光駆動回路８２を制御し、又時間
検出回路８４からの時間データ及び光量検出回路８５か
らの光量データを演算処理し、それぞれ変位データを出
力するコンピュータである。

【００３８】次に本実施例の動作について説明する。先
ず、投光装置１を構造物２の変位計測する計測点を見通
すことのできる、不動点Ｍに据えつける。そして整準ね
じ（不図示）で粗整準を行うと、あとは自動的に整準が
行われる。又構造物２の複数の計測点に、複数の反射装
置４１、４２、４３、４４を受光素子６６及び発光素子
６９によりアライメント調整して取り付ける。

【００３９】投光装置１からダイオード４を点灯しレー
ザビームＬＡを発光する。レーザビームＬＡはコリメー
トレンズ１２により平行光束となり、回転ユニット１６
に設置されたペンタミラー５０により偏角されて、水平
方向に射出する。投射方向は前述した原理に基づいて水
平方向に維持され、回転周期Ｆで走査する。回転角はア
ブソリュートエンコーダ円板５１と検出装置５２とによ
り検出される。

【００４０】レーザビームＬＡは複数の反射装置４１、
４２、４３、４４に投射され、それぞれの反射面７６及
び反射面７７から位置情報が付与されたレーザビームＬ
Ｂが反射される。反射装置４１における位置情報の付与
は次のように行われる。各反射装置４１、４２、４３、
４４において、図６に示すように、レーザビームＬＡは
直径ｄのスポットとして投光され、図上の左から右に、
レーザビームＬＡは反射面７６の左の辺ａから右の辺ｄ
まで走査する。

【００４１】これを、反射光強度の時間変化で示すと、
図８に示すようになる。レーザビームＬＡが辺ａ、ｃ、
ｆ、ｄを走査する時刻をそれぞれＴａ、Ｔｃ、Ｔｆ、Ｔ
ｄとする。レーザビームＬＡが中心位置、即ちＸ＝Ｌ／
２、の位置を走査するときは、図８（ａ）に示すよう
に、反射面７６と反射面７７の走査時間は同一になり、
Ｔｃ−Ｔａ＝Ｔｄ−Ｔｆ、である。レーザビームＬＡが
中心位置より下、Ｘ＜Ｌ／２、の位置を走査するとき、
及びレーザビームＬＡが中心位置より上、Ｘ＞Ｌ／２、
の位置を走査するときは、それぞれ、図８（ｂ）に示す
ように、Ｔｃ−Ｔａ＜Ｔｄ−Ｔｆ、及び図８（ｃ）に示
すように、Ｔｃ−Ｔａ＞Ｔｄ−Ｔｆ、となる。この間、
Ｔｆ−Ｔｃは一定である。尚レーザビームＬＡが反射面
７６、７７より上、Ｘ＞Ｌ、又は下、Ｘ＜０、の位置を
走査するとようになると、それぞれ受光素子６７又は受
光素子６８に入射し、それぞれ発光素子７０又は発光素
子７１が発光し、この状態では正常な位置情報は付与さ
れない。

【００４２】順次、反射装置４１、４２、４３、４４で
反射したレーザビームＬＢは投光装置１に戻り、レーザ
受光手段８３に入射し光電変換される。次いで時間検出
回路８４で受光時間が検出され、受光時間に基づきＣＰ
Ｕ４６で演算が行われる。又は光量検出回路８５で受光
光量が検出され、受光光量に基づきＣＰＵ４６で演算が
行われる。

【００４３】レーザビームＬＡの位置を表す反射装置の
ビーム高Ｘは、次のように演算される。反射面７６、７
７をそれぞれ走査するに要する時間から、式（１）に従
い演算される。但し、ｔ１＝Ｔｃ−Ｔａｔ２＝Ｔｄ−Ｔｆである。

【００４４】又、Ｘは、次のように演算される。レーザ
受光手段８３に入射するレーザビームＬＡの光量は走査
時間に比例し、反射面７６、７７からの受光光量をそれ
ぞれＡ、Ｂとすると、Ｂ／Ａ＝ｔ２／ｔ１、であるか
ら、式（１）から式（２）が導かれる。

【００４５】投光装置１と反射装置４１の間の距離Ｒ
は、反射面７６、７７の辺ａ、ｄの間を走査するに要す
る時間、Ｔｄ−Ｔａから式（３）に従い演算される。Ｒ＝ＦＤ／２πｔ３・・・・（３）但し、ｔ３＝Ｔｄ−ＴａＦはレーザビームＬＡの回転周期、Ｄはピッチである。

【００４６】各反射装置４１、４２、４３、４４のレー
ザビームＬＡの回転方向への変位は、アブソリュートエ
ンコーダ円板５１により測定することができる。即ち反
射装置４１、４２、４３、４４からレーザビームＬＢが
投光装置１に戻ると、レーザ受光手段８３への受光時間
は、時間検出回路８４からアブソリュートエンコーダ円
板５１に対する検出装置５２に出力し、レーザビームＬ
Ａの回転角を検出し、回転角を読み取る。又前記アブソ
リュートエンコーダ円板５１による絶対値検出により、
各反射装置４１、４２、４３、４４の識別も同時に行う
ものである。

【００４７】このようにして、レーザビームの高さ、回
転位置、距離に関するそれぞれの位置情報を得ることが
でき、即ち構造物２の変位を三次元的に検出することが
できる。変位値はデータレコーダ（不図示）に記憶・表
示され、更に変位状態を三次元的に解析処理する。

【００４８】本発明の他の実施例を図９乃至図１０によ
り説明する。本実施例は一実施例と反射装置の反射面の
構成が異つている。なお一実施例と同一又は類似部分の
説明の詳述は省略する。反射装置９１の覆い板９２に穿
設された窓に対応して、互いに分離されて設けられた反
射面９３、９４、９５は細長い矩形で、反射面９３に対
し、反射面９４は平行、又反射面９５は傾斜している。
反射面９３、９４、９５の辺は、図中左より、辺ｇ、
ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌである。

【００４９】次に本実施例の動作について説明する。レ
ーザビームＬＡが投射され、反射装置９１から反射され
る時、反射装置９１における位置情報の付与は次のよう
に行われる。反射装置９１において、図９に示すよう
に、レーザビームＬＡは反射面９３の左の辺ｇから反射
面９４の右の辺ｌまで走査する。反射したレーザビーム
の反射光強度の時間変化は図１０に示すようになる。レ
ーザビームＬＡが辺ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌを走査する
時刻をそれぞれＴｇ、Ｔｈ、Ｔｉ、Ｔｊ、Ｔｋ、Ｔｌと
する。レーザビームＬＡが中心位置、Ｘ＝Ｌ／２、の位
置を走査するときは、図１０（ａ）に示すように、Ｔｉ
−Ｔｇ＝Ｔｋ−Ｔｉ、である。レーザビームＬＡが中心
位置より下、Ｘ＜Ｌ／２、の位置を走査するとき、及び
レーザビームＬＡが中心位置より上、Ｘ＞Ｌ／２、の位
置を走査するときは、それぞれ、図１０（ｂ）に示すよ
うに、Ｔｉ−Ｔｇ＜Ｔｋ−Ｔｉ、及び図１０（ｃ）に示
すように、Ｔｉ−Ｔｇ＞Ｔｋ−Ｔｉ、となる。Ｔｇ−Ｔ
ｉ及びＴｉ−Ｔｋの値より、ビーム高Ｘが演算され、Ｔ
ｋ−Ｔｇの値より、距離Ｒが演算される。

【００５０】両実施例において、レーザビームが横切る
反射面の縁辺はいずれも直線であるが、曲線であっても
良い。更に反射面は、反射率、反射波長、偏光度等によ
り位置情報を付与してもよい。又レフシート以外の散乱
性の反射板を使用し、投射装置と受光装置とを分離する
ことができる。水平方向以外、例えば垂直方向等にレー
ザビームを投射することができる。例えば投射装置に偏
角プリズムを使用し、任意方向にレーザビームを投射す
ることができるのは言うまでもない。

【００５１】又、両実施例は建設重機のマシンコントロ
ールシステム、トンネルのシールドマシンコントロー
ル、建築の墨出し作業、各種支柱の鉛直出し等、あらゆ
る測量システムにおいて応用できるし、レーザ光源に代
替可能な光源にも適用可能なことも言うまでもない。

【００５２】

【発明の効果】本発明により、投影されたレーザビーム
の位置情報はレーザビーム自体に付与され、反射された
レーザビームにより位置情報が伝達されるから、配線コ
ードの装備を必要としないし、且つ計測点設置用装置は
廉価・軽量で設置位置の制限が少なく、専用の照明装置
が不要であって、併せて、三次元の変位計測が連続的且
つ迅速に可能なレーザ測量システムが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において反射面が位置情報を付与する原
理を説明するための図。

【図２】本発明において反射面が位置情報を付与する原
理を説明するためのタイムチャート。

【図３】本発明の一実施例にかかる構造物の変位を計測
するレーザ測量システムの説明図。

【図４】本発明の一実施例の投光機構部の断面図。

【図５】本発明の一実施例の反射装置の斜視図。

【図６】本発明の一実施例の反射装置の反射面の正面
図。

【図７】本発明の一実施例にかかるレーザ測量システム
のブロック図。

【図８】本発明の一実施例にかかる反射光強度のタイム
チャート。

【図９】本発明の他の実施例の反射装置の正面図。

【図１０】本発明の他の実施例にかかる反射光強度のタ
イムチャート。

【図１１】従来例にかかるレーザ測量システムの説明
図。

【図１２】従来例にかかる投光機構部の断面図。

【図１３】従来例にかかる受光装置のブロック図。

【符号の説明】

１・・・・・投光装置２・・・・・構造物１１・・・・・レーザダイオード１６・・・・・回転ユニット２１、２４、７６、７７、９３、９４、９５・・・・・
反射面４１、４２、４３、４４、６０・・・・・反射装置５１・・・・・アブソリュートエンコーダ円板５２・・・・・検出装置５８・・・・・受光素子８４・・・・・時間検出回路８５・・・・・光量検出回路ＬＡ、ＬＢ・・・・・レーザビームａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ・・
・・・辺

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザビームを投射し、前記レーザビーム
で物体を走査する投光装置と、前記物体に付設され、前
記走査するレーザビームに前記物体の基準位置と前記レ
ーザビームが物体に投射される位置との関係を示す位置
情報を付与して前記レーザビームを反射する光反射手段
を備えた反射装置と、前記反射したレーザビームを受光
し、前記付与された位置情報に基づいて前記レーザビー
ムが前記物体に投射される位置を検出する検出手段とを
具備することを特徴とするレーザ測量システム。
【請求項２】前記光反射手段は、前記レーザビームの走
査方向に交差する交差方向に延びた反射板を有し、前記
反射板は前記交差方向に延びた少なくも一対のエッジを
有し、前記一対のエッジの間隔は前記交差方向に連続し
て変化することを特徴とする請求項１に記載のレーザ測
量システム。
【請求項３】前記光反射手段は、前記レーザビームの走
査方向に交差する交差方向に延びた反射板を有し、前記
反射板は前記交差方向に延びた少なくも一対のエッジを
有し、前記一対のエッジの間隔は前記交差方向に一定で
あることを特徴とする請求項１に記載のレーザ測量シス
テム。
【請求項４】前記光反射手段は、相互の間に反射しない
分離部を介在して設けられた、前記レーザビームの走査
方向と交差する方向の一の向きに向かって前記一対のエ
ッジの間隔が増大する第一の反射部と、他の向きに前記
一対のエッジの間隔が増大する第二の反射部とからなる
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ測量システ
ム。
【請求項５】前記検出手段は、前記位置情報に基づいて
前記受光したレーザビームの受光時間を測定する計時手
段と、前記測定した受光時間を前記レーザビームの前記
物体の基準位置からの変差に換算する時間換算手段とを
有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ測量シ
ステム。
【請求項６】前記検出手段は、前記位置信号に基づいて
前記受光したレーザビームの光量を測定する光量測定手
段と、前記測定した光量を前記レーザビームの前記物体
の基準位置からの変差に換算する光量換算手段とを有す
ることを特徴とする請求項１に記載のレーザ測量システ
ム。
【請求項７】前記反射装置は、前記物体に付設する時
に、前記レーザビームを基準部位で検出するための基準
部位検出手段と、前記基準部位検出手段が前記レーザビ
ームを検出したことを表示する基準部位表示手段と、前
記基準部位検出手段及び前記基準部位表示手段に電力を
供給する電源とを具備することを特徴とする請求項１に
記載のレーザ測量システム。
【請求項８】前記反射装置は、前記物体に付設された状
態で、前記レーザビームが前記光反射手段から外れて走
査するとき、前記レーザビームを検出する外れ検出手段
と、前記外れ検出手段が前記レーザビームを検出したこ
とを表示する外れ表示手段と、前記外れ検出手段及び前
記外れ表示手段に電力を供給する電源とを具備すること
を特徴とする請求項１に記載のレーザ測量システム。
【請求項９】前記投光装置は、前記受光手段及び前記検
出手段を搭載していることを特徴とする請求項１に記載
のレーザ測量システム。
【請求項１０】前記走査手段は前記レーザビームの投射
方向を検出する投射方向検出手段を具備することを特徴
とする請求項１に記載のレーザ測量システム。
【請求項１１】前記光反射手段は、前記レーザビームの
走査方向での相互の間隔が走査方向に対して交差する方
向に一定である縁辺を２本有し、前記検出手段は、前
記位置信号に基づいて前記受光したレーザビームの受光
時間を測定する計時手段を有し、前記計時手段が測定
した前記レーザビームが前記光反射手段の前記２本の縁
辺を横切るに要する時間に基づいて、前記投光装置から
前記光反射手段までの距離を演算する距離演算手段を具
備することを特徴とする請求項１に記載のレーザ測量シ
ステム。