JPH08128826A - レーザ測量装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レベル検知センサ毎の製造誤差や環境温度に
よる気泡の拡縮に伴う出力誤差に拘わらず、水平を常に
正確に検出し、広い温度範囲に亘ってレーザ光束を正確
に投光できるレーザ測量装置を提供すること。 【構成】 レベル検知センサ７２、７３、は、ガラス管
１０４に気泡１０６を残して封入された電解液１０５
と、ガラス管１０４が略水平位置にあるとき、この気泡
１０６に対して突出する電気端子ｄ、ｅとを備え、この
気泡１０６内への電気端子ｄ、ｅの相対的な突出量に基
づき投光部の傾斜角度を検知する気泡管センサからな
り、この気泡管センサ近傍の温度を検出する温度測定器
９０、９１と；この温度測定器９０、９１により検出さ
れた温度下における気泡管センサ水平時の基準出力の変
化量を補正値として記憶した補正値記憶装置９６、９７
と；を備え、気泡管センサの出力を該補正値記憶装置９
６、９７に記憶した補正値によって補正した補正出力値
に基づき、傾動手段４４、７５、１０２、１０３を動作
させるレーザ測量装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投光部を回転させ、レ
ーザ光源からのレーザ光束を走査して基準平面を形成す
るレーザ測量装置に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】一般に、土木建築分野で
は、回転する投光部から装置本体周囲の測量対象物に向
けてレーザ光束を走査して基準平面を形成するレーザ測
量装置（所謂レーザプレーナ）を用い、測量対象物上に
到達したレーザスポットの高さを計測することにより基
準出しや高さ計測を行なっている。

【０００３】このようなレーザ測量装置では、走査レー
ザ光束によって形成される基準面が水平面に対し常に略
平行となるように、投光部の水平面に対する傾斜角度を
検出し、この検出値に基づき投光部を傾動調整する必要
がある。このような傾動調整機能を有するものとして、
気泡管を、投光部の傾斜角度を検出するレベル検知セン
サ（傾斜角センサ）として用いたものが知られている
（特開平5-322563号参照）。

【０００４】このレベル検知センサは、一定量の気泡が
残存するように電解液を封入したガラス管と、電解液に
浸漬させたコモン電極と、電解液内の気泡に対して両端
から突出する一対の電極とを有している。このレベル検
知センサを用いれば、コモン電極に対する一対の電極そ
れぞれの抵抗値が等しくなったときを、零点（水平を検
出する点）として判定することができる。

【０００５】ところで、このような構造のレべル検知セ
ンサは、ガラス管と電解液が周囲の環境温度によって熱
伸縮を生じる。一般に、電解液の熱膨張係数はガラス管
のそれより大きいため、気泡は、周囲の環境温度の上昇
に伴って小さくなり、環境温度の低下に伴って大きくな
る。因に、レーザ測量装置が使用可能な−２０゜〜＋５
０゜Ｃの範囲では、気泡の大きさは拡縮によって約１ｍ
ｍ程度の変化が生じる。

【０００６】レベル検知センサの一対の電極は、コモン
電極に対する抵抗値を同じ関係とする目的から、コモン
電極に対しそれぞれに平行とされるべきであるが、製造
誤差等により完全な平行状態になっておらず、誤差の量
と方向が一定ではなく、またこの誤差はセンサ毎に異な
る。このようなレベル検知センサにおいて、ケーシング
内の気泡は、上述のように周囲の環境温度変化に伴って
拡縮するため、コモン電極に対する一対の電極それぞれ
の抵抗値が互いに等しくなる零点が、変化する。よっ
て、この零点が変化した状態のレベル検知センサのデー
タを基に整準すると、レーザ投光部が水平面に対して傾
く問題が生じ、広い温度範囲に亘ってレーザ光束を正確
に投光することが困難となる。

【０００７】他方、レベル検知センサを断熱材で覆って
断熱し、気泡の大きさに影響を与える周囲温度の変化を
抑え、短時間では気泡の大きさが変化しないように構成
したものも知られている。しかし、このようなレーザ測
量装置は、例えば夏と冬とで水平度の検出精度が大きく
異なる等の欠点を有する。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、上記従来のレーザ測量装置に
関する問題点に基づき、レベル検知センサ毎の製造誤差
や環境温度による気泡の拡縮に伴う出力誤差に拘わら
ず、水平を常に正確に検出し、広い温度範囲に亘ってレ
ーザ光束を正確に投光できるレーザ測量装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【発明の概要】上記目的を達成するための本発明は、略
鉛直方向に沿わせられるべき回転軸を中心に回転可能な
投光部と、この投光部にレーザ光束を与えるレーザ光源
と、投光部の回転軸が鉛直にあるか否かを検出する傾斜
角センサと、この傾斜角センサの出力により、上記投光
部を傾動させてその回転軸を略鉛直方向に沿わせる傾動
手段とを備え、上記投光部を回転させてレーザ光源から
のレーザ光束を回転軸と直交する方向に回転投射し、水
平面と略平行な基準平面を形成するレーザ測量装置にお
いて、上記傾斜角センサは、ケーシングに気泡を残して
封入された電解液と、ケーシングが略水平位置にあると
き、この気泡に対して突出する電気端子とを備え、この
気泡内への電気端子の相対的な突出量に基づき上記投光
部の傾斜角度を検知する気泡管センサからなり、この気
泡管センサ近傍の温度を検出する温度検出手段と；この
温度検出手段により検出された温度下における気泡管セ
ンサ水平時の基準出力の変化量を補正値として記憶した
補正値記憶手段と；を備え、上記気泡管センサの出力を
該補正値記憶手段に記憶した補正値によって補正した補
正出力値に基づき、上記傾動手段を動作させることを特
徴としている。

【００１０】上記構成によると、周囲の温度が変化して
も、傾斜角センサ個々の製造誤差や気泡の拡縮に伴う検
出値の出力誤差を補正できるから、環境温度の影響を受
けることなく、整準作業を高精度に行うレーザ測量装置
を提供することができる。また、レベル検知センサを断
熱する必要がないから、装置の小型化に寄与し、装置製
造を容易化させることができる。

【００１１】

【発明の実施例】以下図示実施例に基づいて本発明を説
明する。図２は、本発明を適用したレーザ測量装置の全
体を示す断面図である。このレーザ測量装置１１は、略
円筒状のハウジング１２と、該ハウジング１２の内方に
設けられた投光装置１３とを有している。ハウジング１
２の同図上方には、投光装置１３上部の回転投光部１５
を囲繞する円筒状の透明部材１６が固定され、下方に
は、レーザ測量装置１１の駆動用バッテリ（図示せず）
を収納するバッテリケース１７が固定されている。

【００１２】ハウジング１２は、その上部中央に略円錐
状の摺動案内部１９を有し、下部中央に円孔１２ａを有
している。この円孔１２ａは、バッテリケース１７の中
央部に形成した円孔１７ａと合致された状態において、
上方からのレーザ光束をレーザ測量装置１１の下方外方
に射出させる。また摺動案内部１９は、略円錐状の底部
に摺動孔１９ａを有している。この摺動孔１９ａの先端
部がなす内径は、後述する膨出部２１の球面部の外径よ
り小さく設定されている。

【００１３】また投光装置１３は、図２の上下方向に沿
う中空部を有する中空部材２０と、この中空部材２０の
上方に、ベアリング１０を介して回転自在に支持された
上記回転投光部１５とを有している。中空部材２０が有
する膨出部２１は、摺動孔１９ａにその球面部を当接さ
せた状態で、回転投光部１５（投光装置１３）を回転軸
ａ回りの全ての方向に傾け、投光レーザ光束Ｌ₃ によっ
て形成される基準平面を水平面に対して自由に調整でき
るように支持されている。

【００１４】中空部材２０は、その内方に、互いに直交
するレーザ光光路２０ａ、２０ｂを有している。レーザ
光光路２０ａには、可視レーザ光束を発するレーザダイ
オード２３と、コリメータレンズ２４と、レーザ光断面
形状変換光学系１８とが設けられている。このレーザ光
断面形状変換光学系１８は、レーザダイオード２３から
のレーザ光束の光軸上に設けたアナモフィックプリズム
を有しており、このレーザダイオード２３から射出さ
れ、コリメータレンズ２４によって断面楕円状の平行光
に変換されたレーザ光束を、断面円形状の光束に変換す
る。また、回転投光部１５の回転軸ａの延長上に位置す
るレーザ光光路２０ｂは、投光光学系２２を有してい
る。

【００１５】投光光学系２２は、図３に示すように、ア
ナモフィックプリズム２６から射出されるレーザ光束を
受ける偏光ビームスプリッタ２７を有している。この偏
光ビームスプリッタ２７は、偏光分離面（偏光分割面）
２７ａを有し、その上部に１／４λ板２８が貼着されて
いる。該１／４λ板２８は、入射光の偏光方向に対して
該１／４λ板２８の軸方位が４５゜方向に向くように貼
着されている。さらに、１／４λ板２８の上面には、レ
ーザ光束を所定の割合でペンタプリズム３５に向けて透
過し、かつ残りのレーザ光束を偏光ビームスプリッタ２
７に向けて反射する、反射率１０〜２０％程度の半透膜
２８ａを有している。この偏光ビームスプリッタ２７の
図２、図３の下方には、ウェッジプリズム２９ａ、２９
ｂが設けられている。また偏光ビームスプリッタ２７の
同図上方には、摺動円筒部材３０に固定されこの摺動円
筒部材３０と共に光軸方向に移動可能な合焦用レンズ３
１と、レーザ光光路２０ｂ内に固定された対物レンズ３
２とが設けられている。

【００１６】回転投光部１５は、レーザ光光路２０ｂと
合致して該レーザ光光路２０ｂに連続するレーザ光光路
１５ａと、このレーザ光光路１５ａに連続する該レーザ
光光路１５ａより大径のペンタプリズム収納部１５ｂと
を有している。該ペンタプリズム収納部１５ｂの側壁に
は、内方に収納したペンタプリズム３５で反射して偏向
されたレーザ光束を装置外方に投光するための投光用窓
３３が形成されている。ペンタプリズム収納部１５ｂの
上方は開放され、レーザ光光路１５ａの光軸が、透明部
材１６の上部中央の円孔１６ａに嵌込まれた透光部材３
６の中心に一致されている。

【００１７】ペンタプリズム３５は、投光装置１３の回
転投光部１５に、該回転投光部１５と一体に回転するよ
うに固定されており、この回転投光部１５の回転軸ａ上
のレーザ光束を反射する反射手段を構成している。ペン
タプリズム３５はまた、図３に示されるように、レーザ
光束が入射する光入射面３５ｃと、この光入射面３５ｃ
に対して所定角度に設定され、所要の反射率（７０〜８
０％）の半透膜１４が設けられた、該光入射面３５ｃか
ら入射したレーザ光束が入射する第１の反射面３５ａ
と、この第１の反射面３５ａで反射されたレーザ光束を
反射する、この第１の反射面３５ａとでなす角θが４５
゜である第２の反射面３５ｂと、この第２の反射面３５
ｂで反射したレーザ光束が射出する、光入射面３５ｃと
で９０゜をなす光射出面３５ｄとを有している。第２の
反射面３５ｂには、増反射膜がアルミニューム蒸着等に
よって形成されている。また第１の反射面３５ａには、
上記半透膜１４を挟んで楔型プリズム３４が貼着されて
いる。この楔型プリズム３４は、斜辺を第１の反射面３
５ａに貼着した状態において、同図上部に位置する射出
面３４ａがペンタプリズム３５の光入射面３５ｃと平行
となるように構成されている。

【００１８】他方、中空部材２０は、図２の右方に延出
する駆動用アーム３７と、この駆動用アーム３７に対し
て紙面奥方向に直交する駆動用アーム３９（図４参照）
とを一体的に有している。これらの駆動用アーム３７、
３９は、膨出部２１の最上部から下方に傾斜させて形成
され、それぞれの先端部に、膨出部２１の球心と一致さ
せて取付けられたローラ４０、４１を有している。

【００１９】ハウジング１２はその内壁に、このハウジ
ング１２の内周に向けて突出させたブラケット４２を有
している。このブラケット４２には、ギヤ支持孔４２ａ
が形成されている。また、ハウジング１２の上壁１２ｂ
においてのギヤ支持孔４２ａと対向する位置には、ギヤ
支持孔４３が形成されている。これらのギヤ支持孔４２
ａ、４３には、調整用スクリュー４５の両端の軸部が回
転自在に嵌合されている。ブラケット４２にはまた、第
１レベル調整用モータ４４が固定されている。この第１
レベル調整用モータ４４の回転軸に固定したピニオン４
９は、調整用スクリュー４５の下端部に固定した伝達ギ
ヤ５０と噛み合っている。この調整用スクリュー４５に
は、この調整用スクリュー４５とで送りねじ機構を構成
する調整用ナット４６が螺合されている。この調整用ナ
ット４６の外周には、外方に突出させた作動ピン４７が
固定されており、この作動ピン４７は、ローラ４０にそ
の上方から当接している。調整用ナット４６はまた、図
示しない支持機構によって、ハウジング１２に対する相
対回転を規制されている。

【００２０】図４に示されるように、ハウジング１２は
その内壁に、このハウジング１２の内周に向けて突出さ
せたブラケット７８を有している。このブラケット７８
には、ギヤ支持孔（図示せず）が形成され、ハウジング
１２の上壁１２ｂにおいての該ギヤ支持孔と対向する位
置には、ギヤ支持孔（図示せず）が形成されている。こ
の両ギヤ支持孔には、調整用スクリュー７９の両端の軸
部が回転自在に嵌合されている。ブラケット７８には、
第２レベル調整用モータ７５が固定されている。この第
２レベル調整用モータ７５の回転軸に固定したピニオン
７６は、調整用スクリュー７９の下端部に固定した伝達
ギヤ７７と噛み合っている。調整用スクリュー７９には
また、この調整用スクリュー７９とで送りねじ機構を構
成する調整用ナット８０が螺合されている。この調整用
ナット８０の外周には、外方に突出させた作動ピン８１
が固定され、この作動ピン８１は、ローラ４１にその上
方から当接している。調整用ナット８０はまた、図示し
ない支持機構によって、ハウジング１２に対する相対回
転を規制されている。

【００２１】またハウジング１２は、その内壁に、互い
に直交する駆動用アーム３７と３９とでなす角を二等分
する方向に設けた支持突起５１を有している。この支持
突起５１と中空部材２０との間には、引張りばね５２が
張設されている。中空部材２０は、この引張りばね５２
により、それぞれ同等の力で上方に向けて付勢されたロ
ーラ４０、４１を、作動ピン４７、８１にその下方から
弾接させている。つまり、中空部材２０はその下部を、
膨出部２１が摺動孔１９ａによって支持された状態で支
持突起５１に向けて付勢されるため、マイクロコンピュ
ータ（以後マイコンと称する）８２の信号に基づき回転
駆動する第１、第２レベル調整用モータ４４、７５によ
って昇降される作動ピン４７、８１により、水平方向に
おける回動位置を調整可能とされる。また中空部材２０
はその下部に、アーム３７、３９とそれぞれ反対方向に
突出させたブラケット７０、７１を有している。この両
ブラケット７０、７１には、それぞれレベル検知センサ
（傾斜角センサ）７２、７３が取付けられている。

【００２２】また中空部材２０の下部には、外方に向け
て突出させたブラケット５３が設けられている。該ブラ
ケット５３の上部には、該ブラケット５３と対向するブ
ラケット５５が形成されている。これらのブラケット５
３、５５には、それぞれに対向するギヤ支持孔５３ａ、
５５ａが形成されている。両ギヤ支持孔５３ａ、５５ａ
には、合焦用スクリュー５６の両端の軸部が回転自在に
嵌合されている。ブラケット５３には、合焦用モータ５
９が固定されている。該合焦用モータ５９の回転軸に固
定したピニオン６０は、合焦用スクリュー５６の下端部
に固定した伝達ギヤ６１と噛み合っている。合焦用スク
リュー５６には、この合焦用スクリュー５６とで送りね
じ機構を構成する合焦用ナット５７が螺合されている。
中空部材２０の摺動部材３０と対応する壁部には、挿入
窓６３が形成されている。上記合焦用ナット５７には、
この挿入窓６３から挿入した一端部を摺動部材３０の下
端部に固定した伝達リンク６２の他端部が固定されてい
る。よって、合焦用モータ５９をマイコン８２の信号に
基づき駆動することにより、ピニオン６０、伝達ギヤ６
１、合焦用スクリュー５６を介して合焦用ナット５７を
昇降させ、リンク６２と摺動部材３０を介して合焦用レ
ンズ３１を上下動させて焦点距離を調節して、回転投光
部１５から投光するレーザ光束を適切に集光させること
ができる。

【００２３】中空部材２０の最上部には、外方に向けて
突出させたブラケット６５が設けられている。このブラ
ケット６５には、回転用モータ６６が固定されており、
このモータ６６の回転軸に取付けたピニオン６７は、回
転投光部１５の外周に固定された伝達ギヤ６９と噛み合
っている。従って、マイコン８２の信号に基づき回転用
モータ６６を回転駆動することにより、ピニオン６７、
伝達ギヤ６９を介して回転投光部１５を中空部材２０に
対し相対回転させることができる。

【００２４】また、中空部材２０の最上部のブラケット
６５と反対側には、回転検知センサ８３が上方に向けて
設けられている。この回転検知センサ８３は、上方即ち
伝達ギヤ６９に向けて光束を照射し、この伝達ギヤ６９
の裏面に設けた所定のパターン（図示せず）で反射した
光束を、受光した後信号としてマイコン８２に送る。こ
のマイコン８２は、入力した該受光信号に基づいて、回
転投光部１５の回転角を演算する。

【００２５】気泡管からなるレベル検知センサ７２、７
３は、図５、図６に示すように、一定量の気泡１０６が
残存するように電解液１０５を封入したガラス管１０４
と、このガラス管１０４を長手方向に貫通し、電解液１
０５に浸漬されたコモン電極ｃと、略同一平面内に位置
するようにガラス管１０４の両端部に固定された一対の
電極ｄ、ｅとを備えている。レベル検知センサ７２、７
３は、コモン電極ｃに対する電極ｄの抵抗値とコモン電
極ｃに対する電極ｅの抵抗値の変化により傾斜の方向と
傾斜角度を検出する。すなわち、電極ｄ、ｅとコモン電
極ｃ間の抵抗比が等しくなったとき、零点（水平を検出
する点）を判定するもので、基準温度（例えば20゜C ）
において回転投光部１５の回転軸ａが鉛直にあるときレ
ベル検知センサ７２、７３は上述の如く、電極ｄ、ｅと
コモン電極ｃ間の抵抗比が等しくなるように（レベル検
知センサ７２、７３が水平状態となるように）設置され
ている。

【００２６】しかし、環境温度の変化によって気泡１０
６の大きさが変化すると、一対の電極ｄ、ｅが一直線上
になく、例えば電極ｄが電極ｅに対して角度θ傾いてい
る等に起因し、レベル検知センサ７２、７３が水平であ
っても電極ｄと電解液の接触位置変化と、電極ｅと電解
液の接触位置変化に差が生じ、電極ｄ、ｅとコモン電極
ｃ間の抵抗比が変化してしまう。従って、この状態で電
極ｄ、ｅとコモン電極ｃ間の抵抗比が等しくなる点を検
出しても、レベル検知センサ７２、７３は水平から傾い
ているため、投光装置１３（回転投光部１５）を鉛直に
整準することはできない。

【００２７】本発明のレーザ測量装置１１は、このよう
な問題に鑑み、基準温度からの温度変化によるレベル検
知センサ７２の零点の変化量Δａを補正値として補正値
記憶装置９６に予め記憶させ、同様にレベル検知センサ
７３の零点の変化量Δｂを補正値として補正値記憶装置
９７に予め記憶させている。そして、この環境温度によ
る補正値をバイアスとして、レベル検知センサ７２、７
３からの角度検出値からそれぞれ減算補正することによ
り、環境温度の変化に拘わらず常に正確に投光装置１３
を鉛直に整準制御することを可能としている。

【００２８】以下に、本発明によるレーザ測量装置１１
の整準駆動制御系を、図１により説明する。

【００２９】レベル検知センサ７２は、角度検出回路９
４を介して、マイコン８２の角度演算部９８に接続され
ている。このレベル検知センサ７２の近傍には、このレ
ベル検知センサ７２の近傍の環境温度を測定するサーミ
スタ等の温度測定器９０が設けられている。この温度測
定器９０は温度検出回路９２に接続され、この温度検出
回路９２は補正値記憶装置９６を介して、マイコン８２
の角度演算部９８に接続されている。この角度演算部９
８に接続された角度偏差設定部１００の出力は、モータ
制御器１０２を介して第１レベル調整用モータ４４に送
られる。

【００３０】レベル検知センサ７３は、角度検出回路９
５を介して、マイコン８２の角度演算部９９に接続され
ている。このレベル検知センサ７３の近傍には、このレ
ベル検知センサ７３の近傍の環境温度を測定するサーミ
スタ等の温度測定器９１が設けられている。この温度測
定器９１は温度検出回路９３に接続され、この温度検出
回路９３は補正値記憶装置９７を介して、マイコン８２
の角度演算部９９に接続されている。この角度演算部９
９に接続された角度偏差設定部１０１の出力は、モータ
制御器１０３を介して第２レベル調整用モータ７５に送
られる。

【００３１】レベル検知センサ７２、７３はそれぞれ、
回転投光部１５の回転軸ａの下方延長軸と直交する方向
において互いに９０°をなす位置に設けられており、投
光装置１３の鉛直方向に対する傾斜角度を検知する。回
転投光部１５の回転軸ａが鉛直にあるとき、この回転投
光部１５から回転照射されるレーザ光平面は水平面を形
成するため、この場合レベル検知センサ７２、７３は、
回転照射されるレーザ光平面の水平面に対する傾斜角０
゜を検出していることになる。レベル検知センサ７２、
７３による傾斜角度の検知信号はそれぞれ、角度検出回
路９４、９５を介して角度演算部９８、９９に入力され
る。

【００３２】温度測定器９０、９１はそれぞれ、レベル
検知センサ７２、７３近傍の温度を測定し、その測定信
号を温度検出回路９２、９３にそれぞれに送る。該温度
検出回路９２、９３は、温度測定器９０、９１からの温
度測定信号に基づいてレベル検知センサ７２、７３それ
ぞれの近傍における環境温度を演算して検出し、その検
出信号を補正値記憶装置９６、９７にそれぞれに送る。

【００３３】補正値記憶装置９６は、温度によるレベル
検知センサ７２の零点の変化量Δａを補正値Δａとして
記憶し、補正値記憶装置９７は、レベル検知センサ７３
の零点の変化量Δｂを補正値Δｂとして記憶している。
この補正値Δａ、Δｂは、例えば温度と対応するテーブ
ルデータとして記憶されている。角度演算部９８は、角
度検出回路９４による角度情報から、補正値記憶装置９
６から入力される零点変化量Δａを減算して、演算後の
角度偏差を角度偏差設定部１００に送る。この角度偏差
設定回路１００は、角度偏差に基づく回転制御量をモー
タ制御器１０２に出力する。このモータ制御器１０２
は、角度偏差が零になるように第１レベル調整用モータ
４４を回転駆動して、回転投光部１５の回転軸ａを、該
回転軸ａと直交する１軸に沿わせて傾斜させ、水平面に
対する回転投光部１５（投光装置１３）の傾斜角度を変
更させる。同様に、角度演算部９９は、角度検出回路９
５による角度情報から、補正値記憶装置９７から入力さ
れる零点変化量Δｂを減算して、演算後の角度偏差を角
度偏差設定部１０１に送る。この角度偏差設定部１０１
は、角度偏差に基づく回転制御量をモータ制御器１０３
に出力する。このモータ制御器１０３は、角度偏差が零
になるように第２レベル調整用モータ７５を回転駆動し
て、回転投光部１５の回転軸ａを、該回転軸ａと上記１
軸とに対して直交する他の１軸に沿わせて傾斜させ、水
平面に対する回転投光部１５（投光装置１３）の傾斜角
度を変更させる。

【００３４】上記構成を有する本レーザ測量装置１１
は、次のように作動する。先ず、図７のように、レーザ
測量装置１１を三脚８５を介して所望の位置にセット
し、図示しないメインスイッチをオンにする。このよう
にレーザ測量装置１１を所望の位置にセットした時点で
は、無調整であり、一般に投光装置１３の回転投光部１
５の回転軸ａは鉛直方向と一致していない。この状態に
おいて、レベル検知センサ７２、７３は、水平面に対す
る投光装置１３（回転投光部１５）の傾斜角度を出力
し、温度測定器９０、９１は、レベル検知センサ７２、
７３の周囲の環境温度を測定している。

【００３５】角度検出回路９４、９５は、レベル検知セ
ンサ７２、７３からの検知信号に基づき、投光装置１３
の傾斜角度をそれぞれに演算し、その検出信号を角度演
算部９８、９９にそれぞれ出力する。また温度測定器９
０、９１は、レベル検知センサ７２、７３周囲の環境温
度をそれぞれに測定し、温度検出回路９２と９３は、こ
の信号に基づいてレベル検知センサ７２、７３周囲の環
境温度をそれぞれに検出する。すると、補正値記憶装置
９６、９７は、温度検出回路９２、９３がそれぞれに検
出したレベル検知センサ７２、７３周囲の環境温度情報
に対応する、気泡管内の気泡の拡縮に伴う零点変化量Δ
ａ、Δｂを補正値として角度演算部９８、９９に出力す
る。

【００３６】角度演算部９８、９９は、入力した補正値
Δａ、Δｂを基に、角度検出回路９４、９５からの角度
情報の比較演算を行い、演算した角度偏差を角度偏差設
定回路１００、１０１にそれぞれ出力する。すると、角
度偏差設定回路１００、１０１はそれぞれ、演算された
角度偏差に対応するように、モータ制御器１０２、１０
３を介して第１、第２レベル調整用モータ４４、７５を
所要の方向に回転駆動する。

【００３７】モータ４４が回転駆動すると、その回転が
ピニオン４９、伝達ギヤ５０を介して調整用スクリュー
４５に伝達され、この調整用スクリュー４５の回転によ
って調整用ナット４６が昇降する。その際、調整用ナッ
ト４６の突起４７には、引張りばね５２によって所定の
方向に付勢されたローラ４０が弾接されているため、こ
のローラ４０を介して中空部材２０が膨出部２１の球心
を中心として回動させられる。またモータ７５が回転駆
動すると、その回転がピニオン７６、伝達ギヤ７７を介
して調整用スクリュー７９に伝達され、この調整用スク
リュー７９の回転によって調整用ナット８０が昇降す
る。その際、調整用ナット８０の突起８１には、引張り
ばね５２によって所定の方向に付勢されたローラ４１が
弾接されているため、中空部材２０がこのローラ４１を
介して、膨出部２１の球心を中心として回動させられ
る。

【００３８】このようにして、回転投光部１５が傾動さ
れて整準が進み、最終的には角度演算部９８、９９の出
力する偏差が零となって、整準作業が完了する。これに
より、水平面に対する投光装置１３の傾斜角度が変更さ
れ、レーザ光束投射時の水平方向位置が正確に定められ
る。

【００３９】基準温度下では補正値記憶装置９６、９７
に記憶されたレベル検知センサ７２、７３の補正値Δ
ａ、Δｂは零であり、レベル検知センサ７２、７３が水
平になるように位置決めされると回転投光部１５の回転
軸ａは鉛直方向と一致する。環境温度が変化すると、レ
ベル検知センサ７２、７３は水平状態であるにも拘わら
ず零点を変化させるが、補正値記憶装置９６、９７から
出力される、環境温度による零点変化量が、レベル検知
センサ７２、７３の零点変化分に基づいて補正されるた
め、環境温度の変化に拘わらずレベル検知センサ７２、
７３が正確に水平に保たれ、従って、回転投光部１５の
回転軸ａも鉛直に保たれる。

【００４０】マイコン８２は、角度演算部９８、９９か
ら出力される偏差が共に零になったことを検出すると、
回転用モータ６６を回転させると共にレーザダイオード
２３の発振を開始させる。

【００４１】これによって射出されるレーザ光束は、コ
リメートレンズ２４によって断面楕円状の平行光束に変
換された後、レーザ光断面形状変換光学系１８によって
その短軸を伸ばされて、断面円形状の光束に変換され
る。さらに、この断面円形状の光束は、偏光ビームスプ
リッタ２７によって上方に向かう光束Ｌ₁ と下方に向か
う光束Ｌ₂ とに分割される。

【００４２】この際、図３において、偏光ビームスプリ
ッタ２７に対して入射するレーザ光束Ｌ₀ が、偏光分離
面２７ａの法線ｎとレーザ光束Ｌ₀ とを含む入射面に対
して垂直な振動方向を有する、Ｓ偏光成分を持つかつＰ
偏光成分を持たない直線偏光である場合、このレーザ光
束Ｌ₀ は、偏光分離面２７ａで全て反射されて９０゜偏
向され、同図上方に向かう。このとき、１／４λ板２８
は、その軸方位が光の振動方向に対して４５゜となるよ
うに偏光ビームスプリッタ２７に貼付けられているた
め、レーザ光束Ｌ₀ は１／４λ板２８を透過すると、円
偏光のレーザ光束Ｌ₁ となってペンタプリズム３５に向
かう。また半透膜２８ａで反射して偏光分離面２７ａに
戻されるレーザ光束Ｌ₁ は、１／４λ板２８を再び透過
することにより、入射時とは直交した振動方向を有する
直線偏光に変換される。すなわち、Ｓ偏光成分の直線偏
光がＰ偏光成分の直線偏光に変換される。よって、この
Ｐ偏光成分の直線偏光であるレーザ光束は、レーザ光束
Ｌ₂ として、偏光分離面２７ａで反射することなくこの
面２７ａを透過して同図下方に向かい、さらにウェッジ
プリズム２９ａ、２９ｂを透過した後、レーザ測量装置
１１の下部外方に射出される。

【００４３】他方、上方に向かうレーザ光束Ｌ₁ は、合
焦用レンズ３１と対物レンズ３２を透過し、ペンタプリ
ズム３５の光入射面３５ｃを透過後、第１、第２の反射
面３５ａ、３５ｂで順に反射されて進路を９０゜偏向さ
れ、レーザ光束Ｌ₃ としてレーザ光束Ｌ₁ と垂直な方
向、つまり略水平方向に向けて光射出面３５ｄから投光
される。またレーザ光束Ｌ₁ のうち、第１の反射面３５
ａで所定の割合で反射したもの以外は、そのままの進路
を変化させることなく、該第１の反射面３５ａとその上
面部に貼着された楔型プリズム３４とでなすハーフミラ
ー面を透過して、レーザ光束Ｌ₁ と同軸のレーザ光束Ｌ
₄ として上方に向けて投光される。このようにして、レ
ーザダイオード２３から射出されたレーザ光束Ｌ₀ は、
図３の上下方向にそれぞれ投光されるレーザ光束Ｌ₁ 、
Ｌ₄ 、Ｌ₂ 、及びこれらのレーザ光束Ｌ₁ 、Ｌ₄ 、Ｌ₂
と直交する方向（水平方向）に向けて投光されるレーザ
光束Ｌ₃ とに分割される。鉛直方向下方に投光されるレ
ーザ光束Ｌ₄ は、投光装置１３の中心を所定の既知点の
鉛直上に容易に位置させるのに役立つ。

【００４４】回転用モータ６６が所定速度で回転し始
め、該モータ６６の回転がピニオン６７と伝達ギヤ６９
を介して回転投光部１５に伝えられ、これにより該回転
投光部１５が回転軸ａを中心に、中空部材２１に対して
相対回転する。よって、回転する回転投光部１５からレ
ーザ光束Ｌ₃ が水平方向に投光され、このレーザ光束Ｌ
₃ が一定のレベルを維持して投光され続けることにより
水平プレーン（水平基準面）が形成され、同時に、楔形
プリズム３４を通して鉛直方向上方に基準レーザ光束Ｌ
₄ が投光される。設定作業者は、壁面８７等に照射され
たレーザ光束の通った軌跡による基準線Ｌａ上に印しを
付ける等の作業を行う。

【００４５】照射されるレーザ光束Ｌ₃ の集光点を、壁
面８７等の照射対象物に対して合わせる場合は、図示し
ない合焦スイッチの操作によって合焦用モータ５９を回
転駆動する。すると、この回転がピニオン６０、伝達ギ
ヤ６１を介して合焦用スクリュー５６に伝達されるた
め、合焦用ナット５７が昇降され、この合焦用ナット５
７に固定されたリンク６２を介して摺動部材３０が昇降
される。作業者は、壁面８７等に投影されたレーザ光束
のスポットを観察しながら合焦スイッチの操作を続け、
集光点の位置を調整する。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、傾斜角セ
ンサ毎の製造誤差や環境温度による気泡の拡縮に伴う出
力誤差に拘わらず、水平を常に正確に検出し、広い温度
範囲に亘ってレーザ光束を正確に投光するレーザ測量装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレーザ測量装置の整準制御系を示
すブロック図である。

【図２】同レーザ測量装置の全体を示す断面図である。

【図３】同レーザ測量装置の要部を拡大して示す側面図
である。

【図４】同レーザ測量装置の要部を拡大して示す平面図
である。

【図５】同レーザ測量装置に用いられるレベル検知セン
サを示す正面断面図である。

【図６】同レベル検知センサを示す平面断面図である。

【図７】レーザ測量装置の使用状態を示す斜視外観図で
ある。

【符号の説明】

１１ レーザ測量装置 １３ 投光装置 １５ 回転投光部（投光部） ２０ 中空部材 ２０ａ ２０ｂ レーザ光光路 ２３ レーザダイオード（レーザ光源） ４４ 第１レベル調整用モータ（傾動手段） ７２ ７３ レベル検知センサ（傾斜角センサ） ７５ 第２レベル調整用モータ（傾動手段） ９０ ９１ ９６ ９７ 補正値記憶装置（補正値記憶手段） ９８ ９９ 角度演算部 １０２ １０３ モータ制御器（傾動手段） １０４ ガラス管（ケーシング） １０５ 電解液 １０６ 気泡 ａ 回転軸 ｃ コモン電極 ｄ ｅ 電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略鉛直方向に沿わせられるべき回転軸を
   中心に回転可能な投光部と、 この投光部にレーザ光束を与えるレーザ光源と、 投光部の回転軸が鉛直にあるか否かを検出する傾斜角セ
   ンサと、 この傾斜角センサの出力により、上記投光部を傾動させ
   てその回転軸を略鉛直方向に沿わせる傾動手段とを備
   え、 上記投光部を回転させてレーザ光源からのレーザ光束を
   回転軸と直交する方向に回転投射し、水平面と略平行な
   基準平面を形成するレーザ測量装置において、 上記傾斜角センサは、 ケーシングに気泡を残して封入された電解液と、ケーシ
   ングが略水平位置にあるとき、この気泡に対して突出す
   る電気端子とを備え、この気泡内への電気端子の相対的
   な突出量に基づき上記投光部の傾斜角度を検知する気泡
   管センサからなり、 この気泡管センサ近傍の温度を検出する温度検出手段
   と；この温度検出手段により検出された温度下における
   気泡管センサ水平時の基準出力の変化量を補正値として
   記憶した補正値記憶手段と；を備え、 上記気泡管センサの出力を該補正値記憶手段に記憶した
   補正値によって補正した補正出力値に基づき、上記傾動
   手段を動作させることを特徴とするレーザ測量装置。